(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側電極と、該固定側電極と対向し、サーボモータまたはエアシリンダにより駆動されて移動する移動側電極とでワークを挟み、加圧保持する溶接ガンがロボットアーム先端に取り付けられた溶接ロボットによる溶接方法において、
前記ワークを前記固定側電極と前記移動側電極の間に固定し、
前記移動側電極の移動方向にのみ前記ロボットアーム先端が外力により移動するように前記ロボットアームを制御した後、
前記移動側電極を前記ワークに向かって移動させ、
前記ワークに接触した後は、反力により前記ロボットアーム先端が前記移動側電極の移動方向と反対方向に移動するような一定の力で前記移動側電極を前記ワークに押し付け、
前記ワークが前記移動側電極と前記固定側電極で挟まれた状態にし、溶接をした後、
前記ワークの加圧保持を解除して前記移動側電極を元の位置に戻す動作を高速に行うことを特徴とする溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定側電極と、該固定側電極と対向し、サーボモータまたはエアシリンダにより駆動されて移動する移動側電極とでワークを挟み、加圧保持する溶接ガンがロボットアーム先端に取り付けられた溶接ロボットを用いた溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、抵抗溶接ガンがロボットアーム先端に取り付けられた溶接ロボットにおいて、エアシリンダ、サーボモータ（ガン軸サーボモータ）などの駆動源により移動側電極を移動させ、対となる固定側電極とで溶接対象物を挟み、加圧保持し、大電流を流すことで溶接を行っていた。この溶接時の加圧および溶接熱により対となる両電極が次第に摩耗するので、ロボットの稼働中にこの電極の摩耗量を検出し、電極の位置を補正する必要があった。
【０００３】
この電極の位置補正方法として、イコライズ機構（通常は固定されているが、加圧するときに固定が解かれバネに支えられている溶接ガンを最適の位置に移動させる機構）を設けるか、特開平７−２８４９５７号公報などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、イコライズ機構は費用がかかるという欠点がある。また、特開平７−２８４９５７の方法では、あらかじめ摩耗量の配分を決めていたり、固定側電極の摩耗量が全体（固定側電極＋移動側電極）の摩耗量より移動側電極の摩耗量を引いて作成しており、前者の方法は精度が出ず、後者の方法は、手順が２段階となり、煩雑であるという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、イコライズ機構が不要な溶接方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の溶接方法は、ワークを固定側電極と移動側電極の間に固定し、移動側電極の移動方向にのみロボットアーム先端が外力により移動するようにロボットアームを制御した後、移動側電極をワークに向かって移動させ、ワークに接触した後は、反力によりロボットアーム先端が移動側電極の移動方向と反対方向に移動するような一定の力で移動側電極をワークに押し付け、ワークが移動側電極と固定側電極で挟まれた状態にし、溶接した後、ワークの加圧保持を解除して移動側電極を元の位置に戻す動作を高速に行う。
【０００８】
要するに、溶接ガン電極の溶接方法において、摩耗量検出（位置検出）を除いた動作を高速に行うことでイコライズ動作が実現される。この場合、移動側電極の駆動源はガン軸サーボモータ、エアシリンダのいずれでもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態のスポット溶接ロボットの構成図である。
図１に示すように、図示しない位置検出器付きのサーボモータによって制御される産業用ロボット１のアーム先端に、固定側電極５と移動側電極６を有するＣ形溶接ガン４が取り付けられている。産業用ロボット１はロボット制御装置２内のロボット駆動回路によって制御される。Ｃ形溶接ガン４への溶接電流などの溶接条件の設定は溶接装置８によって行われる。移動側電極６はボールネジを介してロボット制御装置２内のガンモータ制御部１５（後述）によって制御されるガン軸サーボモータ７により駆動される。また、固定側電極５はＣ形溶接ガン４の固定側に取り付けられており、Ｃ形溶接ガン４を上下することにより上下動するようになっている。
【００１０】
図２はロボット制御装置２のブロック図である。
ロボット制御装置２は、プログラミングペンダント（ティーティングボックス）３で設定された教示データにより全体を制御するシステムコントロール部１１と、コンピュータなどの信号の入出力を処理するＩ／Ｏインタフェース処理部１２と、データ保存領域１３と、ロボット１の各軸のモータを制御するモータ制御部１４と、移動側電極６のガン軸サーボモータ７を制御するガンモータ制御部１５と、システムコントロール部１１から与えられたロボット１に対する指令からロボット１の各軸に対する指令を演算し、モータ制御部１４に出力するとともに、ガンモータ制御部１５に対する指令を出力するモーション制御部１６で構成されている。モーション制御部１６には演算部１７が含まれている。
【００１１】
図３は、ツール座標系でのロボット１の基準位置とガン軸サーボモータ７の基準位置を求める動作の流れ図、図４は固定側電極５、移動側電極６の摩耗量を求める動作の流れ図、であり、後述する本発明の実施例を説明するに先だって説明する参考例に関する図面である。図５は固定側電極５と移動側電極６の動きを示す図である。まず、参考例について説明する。図５（ａ）のように、板状の固定治具９を固定側電極５と移動側電極６の間に固定し、固定側電極５と移動側電極６の位置を教示する（ステップ２１）。次に、ロボット１のアーム先端が外力により移動側電極６の移動方向にのみ移動するようにロボット１の６軸をサーボフロート状態（サーボモータがロボット１の自重のみを補償するだけのモータトルクを出す状態）にし（ステップ２２）、ガンモータ制御部１５によりガン軸サーボモータ７を一定速度の速度制御で駆動し、図５（ｂ）に示すように移動側電極６を下降させ、固定治具９に接触した後は固定治具９に設定されたモータトルクで押し付ける（ステップ２３）。このときガン軸モータ７がボールネジを介して移動側電極６に伝える力がロボット１側のサーボモータの保持力より大きいので、ロボット１のアーム先端は上方にせり上がり、すなわち固定側電極５が上昇し、図５（ｃ）のように、移動側電極６と固定側電極５とで固定治具９を挟むことになる（ステップ２４）。このとき、モータ制御部１４でロボット１の各軸の位置を検出し、これら位置をモーション制御部１６内の演算部１７でツール座標系（ロボットのフランジの先についたツールの有効方向をｚ軸とする座標系）でのデータに変換し、基準データＲ1 としてデータ保存領域１３に保持し、またガンモータ制御部１５でガン軸サーボモータ７の位置を検出し、モーション制御部１６を介してデータ保存領域１３に基準データＲ2 として保存する（ステップ２５）。この後、図５（ｄ）のように移動側電極６と固定側電極５による固定治具９の加圧保持を解除し、移動側電極６と固定側電極５を図５（ａ）の位置に戻す。
【００１２】
次に、実際の溶接の際には、ステップ２１〜２４と同様にして（ステップ３１〜３４）、ロボット１の各軸の位置をモータ制御部１４で検出し、演算部１７でツール座標系でのデータＰ1 に変換し、データ保存領域１３に保存してある基準位置Ｒ1 との差分を演算部１７で求め、固定側電極５の摩耗量としてデータ保存領域１３に保存する（ステップ３５）。同様に、ガン軸サーボモータ７の位置Ｐ2 をガンモータ制御部１５で検出し、演算部１７で、データ保存領域１３に保存してある基準位置Ｒ2 との差分を求め、これにガン軸サーボモータ７の分解能を乗算して移動側電極６の摩耗量としてデータ保存領域１３に保存する（ステップ３６）。
【００１３】
この後、固定側電極５を摩耗量の分だけ移動側電極６の方に移動させ、移動側電極６を（固定側電極５の摩耗量＋移動側電極６の摩耗量）だけ固定側電極５の方へ移動させてＣ形溶接ガン４の電極の摩耗補正を行い（これでイコライズ動作がいらなくなる）、溶接を行う。
なお、本発明は、Ｘ形サーボ溶接ガン（鋏のように支点があり、一方をモータにより駆動し、他方で加圧するスポットガン）にも適用できる。また、ツール座標系以外の他の座標系を用いてロボット１の位置を変換してもよい。
【００１４】
本発明の実施例では、前述した参考例の、固定治具９をワークとすると、図５（ａ）〜（ｄ）の動作（位置検出は除く）を溶接中に高速に行うことによりイコライズ機構と同様の動作をロボットそのもので実現している。この場合、ガン軸サーボモータ７の代りにエアシリンダを用いてもよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、参考例では次のような効果がある。Ｃ形溶接ガン、Ｘ形溶接ガンなどの対となる複数個の電極を有する溶接ガンにおいて、電極の摩耗量を固定治具を用いて実際に加圧し検出するようしたので、簡単な手順で電極の摩耗量の検出精度が向上する。そして、本願発明では、ロボットによるイコライジングを可能としたのでイコライズ機構がないガンでも固定側チップをワークに当接させ教示する必要がなく、イコライズ機構があるガンと同様のティーティングが可能となり、ティーティングの大幅な簡易化が図れる上、摩耗補正もいらなくなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のＣ形溶接ガンを有する溶接ロボットの構成図である。
【図２】ロボット制御装置２のブロック図である。
【図３】ロボット１とガン軸サーボモータ７の基準位置を求める処理の流れ図である。
【図４】固定側電極５と移動側電極６の摩耗量を求める処理の流れ図である。
【図５】固定側電極５と移動側電極６の動きを示す図である。
【符号の説明】
１    ロボット
２    ロボット制御装置
３    プログラミングペンダント
４    Ｃ形溶接ガン
５    固定側電極
６    移動側電極
７    ガン軸サーボモータ
８    溶接装置
９    固定治具
１１    システムコントロール部
１２    Ｉ／Ｏインタフェース処理部
１３    データ保存領域
１４    モータ制御部
１５    ガンモータ制御部
１６    モーション制御部
１７    演算部
２１〜２５，３１〜３６    ステップ
【図１】
0003864240.tif 000002
【図２】
0003864240.tif 000003
【図３】
0003864240.tif 000004
【図４】
0003864240.tif 000005
【図５】
0003864240.tif 000006