(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、
固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、
を有しており、
前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、固定側センサーが設けられており、
前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、
可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して、前記可動側センサーの基準点に合わせて、前記固定側センサーの、加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガン。
【請求項２】
前記固定側部の機械的インピーダンスが、前記可動側部の機械的インピーダンスより小であり、前記固定側センサーが、前記固定側部の前記アームのうち、前記固定側溶接チップに溶接加圧力がかかった時に曲げモーメントによる圧縮力または引張力がかかる部位に設けられている請求項１記載の溶接ガン。
【請求項３】
前記固定側センサーが、力センサー、光学式距離センサー、光ファイバを利用したセンサーの何れかからなる請求項１記載の溶接ガン。
【請求項４】
前記固定側センサーと前記可動側センサーとは、互いに、いずれかひとつのセンサーが他のセンサーの校正、作動確認などを行うことができる冗長センサー測定系を構成している請求項１記載の溶接ガン。
【請求項５】
可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられている、溶接ガンを用いて実行されるセンサーの校正方法であって、
可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して、前記可動側センサーの基準点に合わせて、固定側センサーの、加圧力または位置情報の基準点を校正する工程を有する溶接ガンを用いたセンサー校正方法。
【請求項６】
可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられている、溶接ガンを用いて実行されるセンサーの校正方法であって、
可動側溶接チップを固定側溶接チップに押し付けていって可動側溶接チップと固定側溶接チップに加圧力をかけ、可動側溶接チップを駆動する駆動手段の電流を所定量づつ増していくことにより、可動側溶接チップと固定側溶接チップにかけた前記加圧力を所定荷重づつ増していき、各荷重点で、可動側センサーと固定側センサーの出力である加圧力情報または該加圧力情報に比例する位置情報をプロットしていき、最小二乗法を利用して可動側センサーと固定側センサーの出力の特性線を求め、可動側センサーと固定側センサーの出力の特性線が互いに一致するように、可動側センサーと固定側センサーのゲインを設定する工程を有する溶接ガンを用いたセンサー校正方法。
【請求項７】
可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーの基準点に合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法であって、
前記固定側センサーにより検出されたワーク溶接部の膨張量が予め定めた所定値以上か否かを判定し、所定値以上であればその溶接打点の溶接を終了する工程と、
膨張量が所定値未満であれば溶接電流を増加する工程と、
溶接電流の増加の回数をカウントし、規定回数以上になると再溶接プログラムを実行すべきか否かを判定し、再溶接プログラムを実行しない場合はその溶接打点の溶接を終了する工程と、
再溶接プログラムを実行すべき場合は、再溶接を実行する工程と、
再溶接を実行した場合、再溶接におけるワーク溶接部の膨張量が予め定めた所定値以上か否かを判定し、所定値以上であればその溶接打点の溶接を終了し、所定値に達しなければ警告を発する工程と、
を含む溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法。
【請求項８】
可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーの基準点に合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法であって、
前記固定側センサーの時々刻々の検出値から、ワーク溶接部の膨張量、固定側溶接チップの位置、加圧力を時々刻々求める工程と、
前記膨張量の低下開始時の加圧力値または固定側溶接チップの位置と該低下開始時から予め定めた所定時間後の加圧力値または固定側溶接チップの位置との比較から、溶接部のチリの発生の有無を判定する工程と、
チリの発生がない場合は次回の対応溶接打点の溶接電流を今回の溶接打点での溶接電流と同じかそれ以上とし、チリの発生がある場合は次回の対応溶接打点の溶接電流を今回の溶接打点での溶接電流より小にして今回のデータを次回の溶接条件に反映させる工程と、
を含む溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法。
【請求項９】
可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーに合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接品質管理方法であって、
その溶接実行後の膨張量および再溶接、チリの有無を各打点毎にメモリに格納し、定期的に上位のデータベースに格納する溶接品質管理方法。
【請求項１０】
可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーに合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法であって、
前記固定側センサーの時々刻々の検出値から、ワーク溶接部の膨張量、固定側溶接チップの位置、位置の微分値、加圧力、加圧力の微分値を時々刻々求める工程と、
前記膨張量の低下開始時からの時々刻々において、固定側溶接チップの位置の微分値または加圧力の微分値と予め定めた所定値との比較から、溶接部のチリの発生の前兆の有無を判定する工程と、
チリの発生の前兆がある場合は、溶接電流を減少または停止させ、リアルタイムで溶接電流に反映させる工程と、
を含む溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法。
【請求項１１】
可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーに合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法であって、
前記固定側センサーにより検出されたワーク溶接部の膨張量が予め定めた所定値以上か否かを判定し、所定値以上であればその溶接打点の溶接を終了する工程と、
膨張量が所定値未満であれば溶接電流を増加する工程と、
溶接電流通電中に膨張量の低下が認められた時は溶接電流を低減させる工程と、
を含む溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法。
【請求項１２】
可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーに合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接加圧力制御方法であって、
可動側溶接チップと固定側溶接チップがワークに接触した時の可動側溶接チップと固定側溶接チップの接触位置ｘ1 、ｘ1 ´を検出する工程と、
溶接ロボットに予め記憶させてある可動側溶接チップと固定側溶接チップの目標位置ｘT 、ｘT ´と前記接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差を演算する工程と、
前記目標位置ｘT 、ｘT ´と前記接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差がある場合は差がなくなるまで加圧を継続する工程と、
を含む溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法。
【請求項１３】
可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーに合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接加圧力制御方法であって、
可動側溶接チップと固定側溶接チップがワークに接触した時の可動側溶接チップと固定側溶接チップの接触位置ｘ1 、ｘ1 ´を検出する工程と、
溶接ロボットに予め記憶させてある可動側溶接チップと固定側溶接チップの目標位置ｘT 、ｘT ´と前記接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差を演算する工程と、
前記目標位置ｘT 、ｘT ´と前記接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差がある場合は加圧を継続して前記差の演算工程に戻り、差がない場合はその時の可動側溶接チップと固定側溶接チップの検出位置から可動側溶接チップと固定側溶接チップの到着点ｘ2 、ｘ2 ´を求める工程と、
到着点までに必要であった加圧力Ｐ0 を演算する工程と、
Ｐ0 に溶接の必要加圧力Ｐ1 をさらに加えてＰ0 ＋Ｐ1 ＝ＰT の加圧力をワークにかける工程と、
可動側溶接チップと固定側溶接チップ間に通電して溶接を実行する工程と、
を含む溶接ガンを用いて実行される溶接加圧力制御方法。
【請求項１４】
可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーに合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接ロボット軌道修正方法であって、
可動側溶接チップと固定側溶接チップがワークに接触した時の可動側溶接チップと固定側溶接チップの接触位置ｘ1 、ｘ1 ´を検出する工程と、
溶接ロボットに予め記憶させてある可動側溶接チップと固定側溶接チップの目標位置ｘT 、ｘT ´と前記接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差を演算する工程と、
前記目標位置ｘT 、ｘT ´と前記接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差がある場合は加圧を継続して前記差の演算工程に戻り、差がない場合はその時の可動側溶接チップと固定側溶接チップの検出位置から可動側溶接チップと固定側溶接チップの到着点ｘ2 、ｘ2 ´を求める工程と、
目標位置ｘT 、ｘT ´と到着点ｘ2 、ｘ2 ´との差が０になるように目標位置ｘT 、ｘT ´を修正する工程と、
を含む溶接ガンを用いて実行される溶接ロボット軌道修正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、センサを具備することにより知能化された溶接ガンと、それを用いて実施される種々の方法、たとえばセンサー校正方法、溶接制御方法（加圧力制御、再溶接フィードバック制御、溶接強度制御、溶接チリ発生抑制制御、溶接ロボット軌道修正、等）、溶接打点位置精度変化管理方法、に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１０−９４８８２は、可動側電極チップを固定側電極チップに接触させさらに押し込んだ時に生じる固定側電極チップの微量の弾性変位量を可動側電極チップを駆動するサーボモータのエンコーダから検知し（サーボモータの電流が急増する電極接触位置から押し込んだ時のサーボモータの回転量から弾性変位量を検知）、計測された固定側電極チップの弾性変位量に基づいて電極チップ間実加圧力を演算し、電極チップ間設定加圧力を演算された電極チップ間実加圧力と等しくなるように補正する溶接ガンの加圧力制御方法を開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の溶接ガンの制御方法には、つぎの問題がある。
溶接ガンの、可動側溶接チップおよびその駆動サーボモータを含む可動側部は、減速機を具備しているので、溶接ガンの固定側部に比べて機械的インピーダンス（電極チップの運動を運動方程式をｍ・ｄ2 ｘ／ｄｔ2 ＋ｃ・ｄｘ／ｄｔ＋ｋｘ＝Ｆ（ｔ）で表した場合、｜ｍ，ｃ，ｋ｜のベクトルで表されるインピーダンス、ｋだけの場合はばね定数となる）が高く、動的に硬い。エンコーダはサーボモータ減速機より可動側溶接チップと反対側にあるので、可動側溶接チップの押込み量、加圧力の変動の、減速機を通してのエンコーダへの伝達が、小さくかつ遅い。そのため、エンコーダ出力に基づいて行っていた従来の溶接ガン制御の応答性が低くなり、高精度の応答が困難になる。
また、従来は、固定側溶接チップとその支持アームを含む固定側部の機械的インピーダンスを可動側部の機械的インピーダンスに近づけるように固定側溶接チップの支持アームの剛性を上げていたので、アームのサイズ、重量が大となり、溶接ガンの大型化、重量アップを招いていた。                                本発明の目的は、応答性、精度の高い制御を可能とする溶接ガンとそれによって実行される種々の制御方法を提供することにある。
本発明のもう一つの目的は、固定側溶接チップの支持アームのサイズ、剛性を小とすることを許す溶接ガンとそれによって実行される種々の制御方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、つぎの通りである。
（１）  可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、
固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、
を有しており、
前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、固定側センサーが設けられており、
前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、
可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して、前記可動側センサーの基準点に合わせて、前記固定側センサーの、加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガン。
（２）  前記固定側部の機械的インピーダンスが、前記可動側部の機械的インピーダンスより小であり、前記固定側センサーが、前記固定側部の前記アームのうち、前記固定側溶接チップに溶接加圧力がかかった時に曲げモーメントによる圧縮力または引張力がかかる部位に設けられている（１）記載の溶接ガン。
（３）  前記固定側センサーが、力センサー、光学式距離センサー、光ファイバを利用したセンサーの何れかからなる（１）記載の溶接ガン。
（４）  前記固定側センサーと前記可動側センサーとは、互いに、いずれかひとつのセンサーが他のセンサーの校正、作動確認などを行うことができる冗長センサー測定系を構成している（１）記載の溶接ガン。
（５）  可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられている、溶接ガンを用いて実行されるセンサーの校正方法であって、
可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して、前記可動側センサーの基準点に合わせて、固定側センサーの、加圧力または位置情報の基準点を校正する工程を有する溶接ガンを用いたセンサー校正方法。
（６）  可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられている、溶接ガンを用いて実行されるセンサーの校正方法であって、
可動側溶接チップを固定側溶接チップに押し付けていって可動側溶接チップと固定側溶接チップに加圧力をかけ、可動側溶接チップを駆動する駆動手段の電流を所定量づつ増していくことにより、可動側溶接チップと固定側溶接チップにかけた前記加圧力を所定荷重づつ増していき、各荷重点で、可動側センサーと固定側センサーの出力である加圧力情報または該加圧力情報に比例する位置情報をプロットしていき、最小二乗法を利用して可動側センサーと固定側センサーの出力の特性線を求め、可動側センサーと固定側センサーの出力の特性線が互いに一致するように、可動側センサーと固定側センサーのゲインを設定する工程を有する溶接ガンを用いたセンサー校正方法。
（７）  可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーの基準点に合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法であって、
前記固定側センサーにより検出されたワーク溶接部の膨張量が予め定めた所定値以上か否かを判定し、所定値以上であればその溶接打点の溶接を終了する工程と、
膨張量が所定値未満であれば溶接電流を増加する工程と、
溶接電流の増加の回数をカウントし、規定回数以上になると再溶接プログラムを実行すべきか否かを判定し、再溶接プログラムを実行しない場合はその溶接打点の溶接を終了する工程と、
再溶接プログラムを実行すべき場合は、再溶接を実行する工程と、
再溶接を実行した場合、再溶接におけるワーク溶接部の膨張量が予め定めた所定値以上か否かを判定し、所定値以上であればその溶接打点の溶接を終了し、所定値に達しなければ警告を発する工程と、
を含む溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法。
（８）  可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーの基準点に合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法であって、
前記固定側センサーの時々刻々の検出値から、ワーク溶接部の膨張量、固定側溶接チップの位置、加圧力を時々刻々求める工程と、
前記膨張量の低下開始時の加圧力値または固定側溶接チップの位置と該低下開始時から予め定めた所定時間後の加圧力値または固定側溶接チップの位置との比較から、溶接部のチリの発生の有無を判定する工程と、
チリの発生がない場合は次回の対応溶接打点の溶接電流を今回の溶接打点での溶接電流と同じかそれ以上とし、チリの発生がある場合は次回の対応溶接打点の溶接電流を今回の溶接打点での溶接電流より小にして今回のデータを次回の溶接条件に反映させる工程と、
を含む溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法。
（９）  可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーに合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接品質管理方法であって、
その溶接実行後の膨張量および再溶接、チリの有無を各打点毎にメモリに格納し、定期的に上位のデータベースに格納する溶接品質管理方法。
（１０）  可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーに合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法であって、
前記固定側センサーの時々刻々の検出値から、ワーク溶接部の膨張量、固定側溶接チップの位置、位置の微分値、加圧力、加圧力の微分値を時々刻々求める工程と、
前記膨張量の低下開始時からの時々刻々において、固定側溶接チップの位置の微分値または加圧力の微分値と予め定めた所定値との比較から、溶接部のチリの発生の前兆の有無を判定する工程と、
チリの発生の前兆がある場合は、溶接電流を減少または停止させ、リアルタイムで溶接電流に反映させる工程と、
を含む溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法。
（１１）  可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーに合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法であって、
前記固定側センサーにより検出されたワーク溶接部の膨張量が予め定めた所定値以上か否かを判定し、所定値以上であればその溶接打点の溶接を終了する工程と、
膨張量が所定値未満であれば溶接電流を増加する工程と、
溶接電流通電中に膨張量の低下が認められた時は溶接電流を低減させる工程と、
を含む溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法。
（１２）  可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーに合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接加圧力制御方法であって、
可動側溶接チップと固定側溶接チップがワークに接触した時の可動側溶接チップと固定側溶接チップの接触位置ｘ1 、ｘ1 ´を検出する工程と、
溶接ロボットに予め記憶させてある可動側溶接チップと固定側溶接チップの目標位置ｘT 、ｘT ´と前記接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差を演算する工程と、
前記目標位置ｘT 、ｘT ´と前記接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差がある場合は差がなくなるまで加圧を継続する工程と、
を含む溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法。
（１３）  可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーに合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接加圧力制御方法であって、
可動側溶接チップと固定側溶接チップがワークに接触した時の可動側溶接チップと固定側溶接チップの接触位置ｘ1 、ｘ1 ´を検出する工程と、
溶接ロボットに予め記憶させてある可動側溶接チップと固定側溶接チップの目標位置ｘT 、ｘT ´と前記接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差を演算する工程と、
前記目標位置ｘT 、ｘT ´と前記接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差がある場合は加圧を継続して前記差の演算工程に戻り、差がない場合はその時の可動側溶接チップと固定側溶接チップの検出位置から可動側溶接チップと固定側溶接チップの到着点ｘ2 、ｘ2 ´を求める工程と、
到着点までに必要であった加圧力Ｐ0 を演算する工程と、
Ｐ0 に溶接の必要加圧力Ｐ1 をさらに加えてＰ0 ＋Ｐ1 ＝ＰT の加圧力をワークにかける工程と、
可動側溶接チップと固定側溶接チップ間に通電して溶接を実行する工程と、
を含む溶接ガンを用いて実行される溶接加圧力制御方法。
（１４）  可動側溶接チップおよび該可動側溶接チップを駆動する駆動手段を含む可動側部と、固定側溶接チップおよび該固定側溶接チップを支持するアームを含む固定側部と、を有しており、前記固定側部に、前記固定側溶接チップの位置、前記固定側溶接チップにかかる力のうち少なくとも前記固定側溶接チップの位置を検知するための、固定側センサーが設けられており、前記可動側部に、前記可動側溶接チップの位置、前記可動側溶接チップにかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサーが設けられており、可動側溶接チップを固定側溶接チップから開放して前記可動側センサーに合わせて前記固定側センサーの加圧力または位置情報の基準点が校正されている、溶接ガンを用いて実行される溶接ロボット軌道修正方法であって、
可動側溶接チップと固定側溶接チップがワークに接触した時の可動側溶接チップと固定側溶接チップの接触位置ｘ1 、ｘ1 ´を検出する工程と、
溶接ロボットに予め記憶させてある可動側溶接チップと固定側溶接チップの目標位置ｘT 、ｘT ´と前記接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差を演算する工程と、
前記目標位置ｘT 、ｘT ´と前記接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差がある場合は加圧を継続して前記差の演算工程に戻り、差がない場合はその時の可動側溶接チップと固定側溶接チップの検出位置から可動側溶接チップと固定側溶接チップの到着点ｘ2 、ｘ2 ´を求める工程と、
目標位置ｘT 、ｘT ´と到着点ｘ2 、ｘ2 ´との差が０になるように目標位置ｘT 、ｘT ´を修正する工程と、
を含む溶接ガンを用いて実行される溶接ロボット軌道修正方法。
【０００５】
上記（１）の溶接ガンでは、固定側部位にセンサを設けたので、可動側部に比べて機械的インピーダンスが小さくかつ溶接チップから減速機などのギアを介さない部位にセンサーを配置することができ、溶接チップの変位および加圧力を精度高くかつ応答性よく検出でき、その検出値に基づいて溶接ガンを制御することにより制御対象が拡大し、溶接ガンを知能化できる。
上記（２）の溶接ガンでは、固定側部の機械的インピーダンスを、センサーが固定側溶接チップの変位、溶接加圧力を効率よく測定可能な領域に設定したので、固定側部の機械的インピーダンスを、従来のように可動側部の機械的インピーダンスに近づけないで、小さいままとすることができ、固定側溶接チップの支持アームの剛性、サイズを従来に比べて小にでき、溶接ガンの小型化、軽量化をはかることができる。固定側部は減速機ギアなどを具備しないので、機械的インピーダンスが可動側部より小さくなるが、それをそのまま利用して固定側溶接チップの加圧力時の変位を大きくし、鋭敏でかつ高精度の検出ができるようにする。これによっても、溶接ガンの知能化がしやすくなっている。
上記（３）の溶接ガンでは、固定側センサーが力センサー（ロードセンサー）、距離センサー（変位センサー）、光ファイバーを利用したセンサーからなるので、市販品を利用できる。
上記（４）の溶接ガンでは、溶接ガンの固定側部と可動側部にそれぞれセンサーを設けたので、固定側部のセンサーと可動側部のセンサーが冗長センサー測定系を構成し、一方のセンサーで他方のセンサーの基準点校正、正常作動確認などをすることができる。
上記（５）の溶接ガンを用いて実行されるセンサー校正方法では、溶接チップを開放した状態で固定側センサーの基準点を校正するので、可動側センサーの出力で固定側センサーの基準点を校正することができる。
上記（６）の溶接ガンを用いて実行されるセンサー校正方法では、加圧力をかけていって可動側センサーと固定側溶接センサーのゲインを調整するので、一方のセンサーで他方のセンサーを校正することができる。
上記（７）の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法は、可動側センサーがなくても実行でき、また可動側の駆動装置がサーボモータでなくてもエアシリンダーでも実行できる。上記（７）の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法では、再溶接フィードバック制御ができる。溶接電流を上げていっても溶接部の溶接中の膨張量が規定値に達しない場合は、ワークにごみなどが付着している場合か装置に不具合が生じた場合かであるが、ワークにごみなどが付着している場合は再溶接を実行すればうまくいく場合があるので、再溶接を実行し、それでも溶接部の膨張量が規定値に達しない場合は、装置に不具合が生じたとみなして、警告を発する（停止でもよく、警告の中には停止である場合も含む）。
上記（８）の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法は、可動側センサーがなくても実行でき、また可動側の駆動装置がサーボモータでなくてもエアシリンダーでも実行できる。上記（８）の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法では、次の対応溶接打点での溶接チリの発生の抑制制御ができる。溶接部の溶接中の膨張量（または加圧力）は、正常な膨張では正のエクスポーネンシャル（ｅt ）のカーブで増加し、最高点（溶接電流通電停止時）から負のエクスポーネンシャル（ｅ-t）のカーブで減少するが、チリが発生した時は、チリ発生と同時に膨張量（または加圧力）が急減し、初期より減少した値に戻る。膨張量を溶接中に時々刻々検出し、正常時の所定のカーブと比較して急減した場合には、チリの発生があったとして、つぎの対応溶接打点での溶接電流を減少させることにより、つぎの対応溶接打点でのチリの発生を抑制することができる。この制御では、膨張量という微小変位を検出して行うものであるから、従来のサーポモータのエンコーダによる膨張量検出では、検出量、応答性の点で高精度な制御が困難であり、１０-6秒オーダーでの制御が可能な固定側センサーにより高精度の検出と上記制御が可能となるものである。
上記（９）の溶接ガンを用いて実行される溶接品質管理方法は、上記（７）の方法および上記（８）の方法において、膨張量、再溶接の有無、チリの有無を各打点毎にメモリに格納し、定期的に上位の管理システムに格納して溶接品質を管理する方法である。
上記（１０）の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法は、可動側センサーがなくても実行でき、また可動側の駆動装置がサーボモータでなくてもエアシリンダーでも実行できる。上記（１０）の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法では、今回の溶接打点での溶接チリの発生の抑制制御ができる。溶接部の溶接中の膨張量（または加圧力）は、正常な膨張では正のエクスポーネンシャル（ｅt ）のカーブで増加し、最高点（溶接電流通電停止時）から負のエクスポーネンシャル（ｅ-t）のカーブで減少するが、チリが発生する時は、膨張量（または加圧力）のカーブの勾配が減少側に変化し始め、それに続いて実際に急減し、初期より減少した値に戻る。膨張量を溶接中に時々刻々検出し、そのカーブの勾配を時々刻々演算し、所定許容値より大きく減少側に変化した場合には、チリの発生の前兆とみなして、溶接電流を減少させることにより、今回の溶接打点でのチリの発生を抑制することができる。この制御では、勾配の変化という微小量を検出して行うものであるから、従来のサーポモータのエンコーダによる膨張量検出では、検出量、応答性の点で高精度な制御が困難であり、１０-6秒オーダーでの制御が可能な固定側センサーにより高精度の検出と上記制御が可能となるものである。
上記（１１）の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法は、可動側センサーがなくても実行でき、また可動側の駆動装置がサーボモータでなくてもエアシリンダーでも実行できる。上記（１１）の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法では、溶接強度を制御できる。溶接電流と、ナゲットの大きさおよび溶接部熱膨張量とは、相関関係があり、また、ナゲットの大きさおよび溶接部熱膨張量と、溶接強度とは相関関係がある。熱膨張量が所定値に達すれば、強度上満足なスポット溶接が行われたとみなし、熱膨張量が所定値に達するまで溶接電流を増していく。しかし、溶接電流通電時間中に膨張量の低下が起これば、それは溶接チリなどの発生によるものであるから、その時は溶接電流を低減させる。このルーチンを繰り返すことにより、溶接チリを発生させないという条件下で、必要溶接強度のスポット溶接を最小時間で行うことができ、溶接強度を制御できる。
上記（１２）の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法は、固定側センサーと可動側センサーの両方を用いて実行される。可動側の駆動装置はサーボモータでなくてもエアシリンダーでもよい。上記（１２）の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法では、接触点到着時（可動側センサーの電流が急増した時）の可動側溶接チップおよび固定側溶接チップの位置ｘ1 、ｘ1 ´情報が加圧力制御に利用される。可動側溶接チップと固定側溶接チップの目標位置ｘT 、ｘT ´と接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差が演算され、差がある場合（ワークが浮き上がっていてワーク間に隙間がある場合）は、差に比例したゲインで加圧を継続する。これによってワークが押し込まれ、ワーク間隙間がなくなる。差がなくなったかまたは差がない場合は、その時の可動側溶接チップと固定側溶接チップの検出位置ｘ1 、ｘ1 ´から可動側溶接チップと固定側溶接チップの到着点ｘ2 、ｘ2 ´を求める。これによって、ワークに浮き上がりがあっても、ワーク間の隙をつめて溶接することができ、剥がれのない高品質のスポット溶接を実行できる。
上記（１３）の溶接ガンを用いて実行される溶接加圧力制御方法は、固定側センサーと可動側センサーの両方を用いて実行される。可動側の駆動装置はサーボモータでなくてもエアシリンダーでもよい。上記（１３）の溶接ガンを用いて実行される溶接加圧力制御方法では、接触点到着時（可動側センサーの電流が急増した時）の可動側溶接チップおよび固定側溶接チップの位置ｘ1 、ｘ1 ´情報が加圧力制御に利用される。可動側溶接チップと固定側溶接チップの目標位置ｘT 、ｘT ´と接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差が演算され、差がある場合（ワークが浮き上がっていてワーク間に隙間がある場合）は、差に比例したゲインで加圧を継続する。これによってワークが押し込まれ、ワーク間隙間がなくなる。差がなくなったかまたは差がない場合は、その時の可動側溶接チップと固定側溶接チップの検出位置ｘ1 、ｘ1 ´から可動側溶接チップと固定側溶接チップの到着点ｘ2 、ｘ2 ´を求める。ついで、到着点までに必要であった加圧力Ｐ0 を演算する。Ｐ0 はワーク間隙間をなくすために加えた力でワークのスプリングバック力である。Ｐ0 に溶接の必要加圧力Ｐ1 をさらに加えてＰ0 ＋Ｐ1 ＝ＰT の加圧力をワークにかける。これによって、ワークに浮き上がりがあっても、必要加圧力Ｐ1 をワークにかけることができ、加圧力不足のない高品質のスポット溶接を実行できる。
上記（１４）の溶接ガンを用いて実行される溶接ロボット軌道修正方法は、固定側センサーと可動側センサーの両方を用いて実行される。可動側の駆動装置はサーボモータでなくてもエアシリンダーでもよい。上記（１４）の溶接ガンを用いて実行される溶接ロボット軌道修正方法では、接触点到着時（可動側センサーの電流が急増した時）の可動側溶接チップおよび固定側溶接チップの位置ｘ1 、ｘ1 ´が検出される。可動側溶接チップと固定側溶接チップの目標位置ｘT 、ｘT ´と接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差が演算され、差がある場合（ワークが浮き上がっていてワーク間に隙間がある場合）は、差に比例したゲインで加圧を継続する。これによってワークが押し込まれ、ワーク間隙間がなくなる。差がなくなったかまたは差がない場合は、その時の可動側溶接チップと固定側溶接チップの検出位置ｘ1 、ｘ1 ´から可動側溶接チップと固定側溶接チップの到着点ｘ2 、ｘ2 ´を求める。ｘ2 、ｘ2 ´は実際の到着点情報であり、目標位置ｘT 、ｘT ´を実際位置ｘ2 、ｘ2 ´に修正して、溶接ロボットの軌道を修正し、つぎの対応溶接打点の溶接に備える。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１〜図５は本発明実施例の溶接ガンを示し、図６〜図１６は、本発明実施例の溶接ガンを用いて実行される、センサー校正方法、センサー作動確認方法、溶接制御方法、溶接実績管理方法などを含む種々の方法を示している。
【０００７】
まず、本発明実施例の溶接ガンを図１〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、本発明実施例の溶接ガン１は、可動側溶接チップ１１および可動側溶接チップ１１を駆動する駆動手段１２を含む可動側部１０と、固定側溶接チップ２１および固定側溶接チップ２１を支持するアーム２２を含む固定側部２０と、を有している。
固定側部２０には、固定側溶接チップ２１の位置と固定側溶接チップ２１にかかる力の少なくとも一方を検知するための、固定側センサー２３が設けられている。
溶接ガン１は６軸の溶接ロボット４０により支持される。そして、移動および溶接加圧は、制御装置３０により制御される。制御装置３０は、コンピュータであり、溶接ロボット４０の制御装置を用いることができる。
【０００８】
望ましくは、可動側部１０にも、可動側溶接チップ１１の位置と可動側溶接チップ１１にかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサー１３が設けられる。
駆動手段１２はサーボモータであってもよいし、エアシリンダーであってもよい。駆動手段１２がサーボモータの場合は、サーボモータの回転は減速機１７（通常は、減速機付きモータの減速機）で減速され、ボールネジ１６などの回転を直線運動に変換する機構により、往復直線運動に変換され、可動側溶接チップ１１に伝達される。
駆動手段１２はサーボモータである場合は、可動側センサー１３は、サーボモータに取り付けられたエンコーダー（位置検出センサー）などからなる。
１８は溶接電流用のトランスである。
【０００９】
固定側センサー２３は、アーム２２の部位に設けられている。アーム２２はほぼＣ字状のアームであってもよいし、あるいは他の形状、たとえば平板状のアームであってもよい。固定側センサー２３は、固定側溶接チップ２１に溶接加圧力がかかった時に曲げモーメントによる圧縮力または引張力がかかるアーム部位に、設けられている。
固定側センサー２３は、たとえば、ロードセンサ（力センサー）２３Ａ、距離センサー（位置センサー）２３Ｂ、光ファイバを利用したセンサー２３Ｄからなる。固定側センサー２３の検出値は電気信号で出力される。
【００１０】
図２は、固定側センサー２３が力センサー２３Ａからなる場合で固定側溶接チップ２１に溶接加圧力がかかった時に曲げモーメントによる圧縮力がかかるアーム部位（アーム中心線の下半分の部位）に、固定側センサー２３は、設けられている場合を示している。
図３は、固定側センサー２３が距離センサー２３Ｂからなる場合で固定側溶接チップ２１に溶接加圧力がかかった時に曲げモーメントによる引張力（圧縮力でもよい）がかかるアーム部位（アーム中心線の上半分の部位、圧縮力の場合は下半分の部位）に、固定側センサー２３は、設けられている場合を示している。距離センサー２３Ｂから発して光が反射板２３Ｃに反射してセンサーに戻ってきた時の位置のずれにより曲げモーメントの大きさ、それによる固定側溶接チップ２１にかかる溶接加圧力の大きさを検出する。
図４は、固定側センサー２３が光ファイバ２３Ｄからなる場合を示しており、固定側溶接チップ２１に溶接加圧力がかかった時に曲げモーメントによる引張力がかかるアーム部位と溶接加圧力がかかった時に曲げモーメントによる圧縮力がかかるアーム部位とに光ファイバをはわせ、固定側溶接チップ２１に溶接加圧力がかかった時に光ファイバに生じる光路長差を検出計２３Ｅで検出して、固定側溶接チップ２１にかかる溶接加圧力の大きさを検出する。
【００１１】
図２は、図１の装置をシステムの形で示している。可動側センサー１３の出力は増幅器１４で増幅され、信号がアナログの場合はＡ／Ｄ変換器でディジタルに変換されて、制御装置３０に入力される。同様に、サーボモータ１２の出力は増幅器１５で増幅され、信号がアナログの場合はＡ／Ｄ変換器でディジタルに変換されて、制御装置３０に入力される。同様に、固定側センサー２３の出力は増幅器２４で増幅され、信号がアナログの場合はＡ／Ｄ変換器でディジタルに変換されて、制御装置３０に入力される。
【００１２】
図２に示すように、可動側部１０の機械的インピーダンスをＧ1 で表し、固定側部２０の機械的インピーダンスをＧ2 で表した場合、Ｇ1 はギヤ等の存在によって大きく、Ｇ2 をＧ1 に近づけたが、本発明実施例では、固定側部２０の機械的インピーダンスＧ2 がＧ1 より小さいことを許容し、Ｇ2 がＧ1 より小さいままとする。
たとえば、Ｇ2 ≦（１／２）Ｇ1 し、望ましくは、Ｇ2 ≦（１／５）Ｇ1 とし、さらに望ましくは、Ｇ2 ≦（１／１０）Ｇ1 とする。これによって、固定側部２０の機械的インピーダンスＧ2 が、固定側センサー２３が固定側溶接チップ２１の位置、固定側溶接チップ２１にかかる力を効率よく測定可能な領域に設定される。
【００１３】
すなわち、可動側溶接チップ１１を固定側溶接チップ２１に押し付けて可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１に変位を生じさせた時、固定側部２０の撓みが可動側部１０の撓みに比べて大きくなり（Ｇ2 ≦（１／１０）Ｇ1 の場合は合計の撓みのうち９０％以上が固定側部２０の撓みとなる）、固定側センサー２３の出力が可動側センサー１３の出力より大となって、固定側センサー２３の出力に基づいて溶接ガン制御を行った方が制御しやすく、精度が高い。
これによって、従来の可動側センサー１３のみの構造ではできなかった種々の制御が可能になり、溶接ガン１が知能化され、知能化溶接ガンとなる。
【００１４】
可動側センサー１３と固定側センサー２３との両方が設けられる場合は、可動側センサー１３と固定側センサー２３とは冗長センサー測定系を構成する。ここで、冗長センサー測定系とは、２以上のセンサーを有し、互いに、いずれかひとつのセンサーが他のセンサーの校正、作動確認などを行うことができる測定系をいう。
【００１５】
つぎに、上記溶接ガン１の作用を説明する。
まず、固定側部２０に固定側センサー２３を設けたので、可動側部１０に比べて機械的インピーダンスが小さくかつ溶接チップから減速機などのギアを介さない部位にセンサー２３を配置することができ、溶接チップの変位および加圧力を精度高くかつ応答性よく検出でき、その検出値に基づいて溶接ガン１を制御することにより制御対象が拡大し、溶接ガンを知能化できる。
【００１６】
また、固定側部２０の機械的インピーダンスＧ2 を、固定側センサー２３が固定側溶接チップ２１の変位、溶接加圧力を効率よく測定可能な領域に設定したので、固定側部２０の機械的インピーダンスＧ2 を、従来のように可動側部１０の機械的インピーダンスＧ1 に近づけないで、小さいままとすることができ、固定側溶接チップ２１の支持アーム２２の剛性、サイズを従来に比べて小にでき、溶接ガン１の小型化、軽量化をはかることができる。固定側部２０は減速機ギアなどを具備しないので、機械的インピーダンスＧ2 が可動側部より小さくなるが、それをそのまま利用して固定側溶接チップ２１の加圧力時の変位を大きくし、鋭敏でかつ高精度の検出ができるようにする。これによっても、溶接ガン１の知能化がしやすくなっている。
【００１７】
溶接ガン１の固定側部２０と可動側部１０にそれぞれセンサーを設けたので、固定側センサー２３と可動側センサー１３が冗長センサー測定系を構成し、一方のセンサーで他方のセンサーの基準点校正、正常作動確認などをすることができる。
【００１８】
つぎに、溶接ガン１用いた種々の方法を説明する。
まず、溶接ガン１用いて実行されるセンサーの基準点校正方法と加圧力特性校正方法を、図５、図６、図７を参照して、説明する。
このセンサー校正方法は、可動側溶接チップ１１および可動側溶接チップ１１を駆動する駆動手段１２を含む可動側部１０と、固定側溶接チップ２１および固定側溶接チップ２１を支持するアーム２２を含む固定側部２０と、を有しており、固定側部２０に、固定側溶接チップ２１の位置、固定側溶接チップ２１にかかる力の少なくとも一方を検知するための、固定側センサー２３が設けられており、可動側部１０に、可動側溶接チップ１１の位置、可動側溶接チップ１１にかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサー１３が設けられている、溶接ガン１を用いて実行されるセンサー１３、２３の校正方法である。
【００１９】
センサー１３、２３の基準点校正方法は、可動側溶接チップ１１を固定側溶接チップ１２から開放して、可動側センサー１３の出力およびサーボモータ１２電流出力から固定側センサー２３の、加圧力または位置情報の基準点を校正する工程を含む。
また、センサー１３、２３の加圧力特性校正方法は、センサー１３、２３の基準点を校正した後、可動側溶接チップ１１を固定側溶接チップ１２に押し付けていって、可動側センサー１３と固定側センサー２３の、加圧力または位置情報をプロットして最小二乗法を利用して特性線を求め、互いに一致するように可動側センサー１３と固定側センサー２３のゲインを設定する工程を含む。
【００２０】
図６は、その校正ルーチンを示している。図６のルーチンは制御装置３０に格納されている。また、校正ルーチンは、基準点校正ルーチンと加圧力校正ルーチンを含んでいる。
校正ルーチンは、適宜のタイミングで、たとえば１台の車のスポット溶接を行う前と行った後に、割り込まれる（ただし、このタイミングに限定されるものではなく、溶接作業プログラム実行中に割り込まれてもよい）。ステップ１０１で、サーボモータ１２および可動側センサー１３および固定側センサー２３からの増幅された信号が入力され、可動側溶接チップ１１を固定側溶接チップ１２から開放し、固定側センサー２３の、または可動側センサー１３および固定側センサー２３の、加圧力または位置情報の基準点（たとえば、零点）を校正する。可動側溶接チップ１１の開放は、サーボモータ１２電流出力（加圧が始まると電流が急増するので、電流が急増していない時は開放状態にあると判断できる）、および可動側センサー１３（たとえば、エンコーダ）の位置信号よりわかる。通常は、サーボモータ１２電流出力と併せれば可動側センサー１３（たとえば、エンコーダ）の出力は高い精度と信頼性があるので、固定側センサー２３の基準点を可動側の基準点に合わせて、固定側センサー２３の基準点を校正する。
【００２１】
ついで、加圧力校正ルーチン（ステップ１０２〜１０７）に進む。ステップ１０２で、可動側溶接チップ１１を固定側溶接チップ１２に押し付けていって加圧力をかけ、ステップ１０３で最高圧力となるまで、ステップ１０４で所定荷重（たとえば、１００ｋｇづつ）づつ増していって（サーボモータ電流と加圧力は比例関係にあるのでサーボモータ電流を所定量ずつ増していくことに対応する）、ステップ１０５にて、各荷重点で、図７に示すように、可動側センサー１３および固定側センサー２３の出力である加圧力情報（または加圧力に比例する位置情報）をプロットしていき、最小二乗法を利用して可動側センサー１３および固定側センサー２３の出力の特性線５３、５４を求め、特性線５３、５４が互いに一致するように（ワークがない状態であるからワーク反力を受けることがなく特性線５３、５４は一致しなければならない）、可動側センサー１３と固定側センサー２３のゲインを設定する。ついで、ステップ１０６で、ゲインの設定をしてよいか否かを作業者が判定し、ステップ１０７で、ゲインの設定をしてよいならゲインを設定して加圧力（または位置）の校正を行ってつぎの作業プログラムルーチン（図８）へと進み、ステップ１０７で、ゲインの設定をしないならステップ１０５に戻って再びゲイン設定をやりなおす。これによって、加圧力（または位置）特性の校正ができる。
【００２２】
つぎに、作業プログラムルーチン１０８〜１１１進む。このルーチンは各溶接打点で毎回割り込まれる。ステップ１０８で、溶接ガン加圧中か否かを判定し（サーボモータ１２電流が上昇している時は溶接ガン加圧中）、加圧中なら、各種のモニタリング１０９を実行する。この各種モニタリング実行中には、その溶接打点でワークから受ける反力によって、可動側センサー１３の出力と固定側センサー２３の出力が一致しない場合が出てくる。そのため、その溶接打点での溶接が終了した時、すなわち溶接ガン加圧中でない時、ステップ１１０に進んで、基準点（たとえば、零点）をリセットする。このリセットは図６のルーチンで校正されている基準点へのリセットである。そして、ステップ１１１でそのワークの複数または全溶接打点の溶接が終了したか否かを判定し、終了していないならステップ１０８に戻ってつぎの溶接打点の溶接を繰返し、終了しているならエンドに進む。
【００２３】
つぎに、溶接ガン１用いて実行される溶接制御方法（のひとつである再溶接フィードバック制御方法）を図９、図１０を参照して、説明する。
この溶接制御方法は、可動側溶接チップ１１および可動側溶接チップ１１を駆動する駆動手段１２を含む可動側部１０と、固定側溶接チップ２１および固定側溶接チップ２１を支持するアーム２２を含む固定側部２０と、を有しており、固定側部２０に、固定側溶接チップ２１の位置、固定側溶接チップ２１にかかる力の少なくとも一方を検知するための、固定側センサー２３が設けられている、溶接ガン１を用いて実行される溶接制御方法である。可動側センサー１３はなくてもよい。また、駆動手段１２はサーボモータであってもよいし、あるいはエアシリンダであってもよい。
【００２４】
溶接ガン１を用いて実行される溶接制御方法（のひとつである再溶接フィードバック制御方法）は、
(i)   固定側センサー２３により検出されたワーク溶接部の膨張量が予め定めた所定値以上か否かを判定し、所定値以上であればその溶接打点の溶接を終了する工程と、
(ii)  膨張量が所定値未満であれば溶接電流Ｉ（ｔ）を増加する工程と、
(iii) 溶接電流Ｉ（ｔ）の増加の回数をカウントし、規定回数以上になると再溶接プログラムを実行すべきか否かを判定し、再溶接プログラムを実行しない場合はその溶接打点の溶接を終了する工程と、
(iv)  再溶接プログラムを実行すべき場合は、再溶接を実行する工程と、
(v) 再溶接を実行した場合、再溶接におけるワーク溶接部の膨張量が予め定めた所定値以上か否かを判定し、所定値以上であればその溶接打点の溶接を終了し、所定値に達しなければ警告を発する工程と、
を含む。
【００２５】
図１０で、固定側部２０が可動側部１０に比べて機械的インピーダンスが小さいので、ワーク６０の溶接部６１の熱膨張量（位置変化）のほとんどが固定側センサー２３によって検出される。そして、溶接部６１の熱膨張量が所定値以上になると満足な溶接が行われたとみなすことができる。また、溶接電流と溶接部６１の熱膨張との間には相関関係があり、溶接電流が大なほど溶接部６１の熱膨張が大となる。ただし、溶接電流を上げ過ぎると、溶接マグマの飛散（チリの発生）が生じて、加圧力が急激に低下することがわかっている。
【００２６】
図９は、上記の再溶接フィードバック制御方法の制御ルーチンを示す。ステップ２０１で、時々刻々、ワーク溶接部６１の熱膨張量δが所定値δs 以上かを判定し、δがδs 以上になるとステップ２０８に進んでデータベース（Ｄ／Ｂ）に熱膨張量を格納し、エンドステップに進んで、その溶接打点での溶接を終了しつぎの溶接打点に移る。ステップ２０１で膨張量が所定値未満であればステップ２０２に進んで溶接電流Ｉ（ｔ）を増加し、ステップ２０１に戻る。そして、このルーチンを通る回数をカウンタ２０３でカウントし、規定回数以上になると、ステップ２０４に進んで再溶接プログラムを実行すべきか否かを判定する。これは、ごみなどが付着していて再溶接するといまくいく場合があるので、再溶接を実行してみるためである。作業者が、または予め定めた条件との比較により、再溶接プログラムを実行しないと判定した場合は、ステップ２０８でデータを格納した後エンドステップに進んでその溶接打点の溶接を終了する。ステップ２０４で再溶接プログラムを実行すべきと判定された場合は、ステップ２０５に進んで再溶接を実行する。再溶接を実行した場合、ステップ２０６に進んで、再溶接におけるワーク溶接部の膨張量δが予め定めた所定値δs 以上か否かを判定し、所定値以上であればステップ２０８に進んでデータベース（Ｄ／Ｂ）に熱膨張量を格納し、エンドステップに進んで、その溶接打点の溶接を終了し、所定値に達しなければステップ２０７に進んで警告を発する。
【００２７】
つぎに、溶接ガン１用いて実行される溶接制御方法（のひとつである、次回の対応溶接打点におけるチリ発生抑制制御方法）を図１１、図１３を参照して、説明する。
この溶接制御方法は、可動側溶接チップ１１および可動側溶接チップ１１を駆動する駆動手段１２を含む可動側部１０と、固定側溶接チップ２１および固定側溶接チップ２１を支持するアーム２２を含む固定側部２０と、を有しており、固定側部２０に、固定側溶接チップ２１の位置、固定側溶接チップ２１にかかる力の少なくとも一方を検知するための、固定側センサー２３が設けられている、溶接ガン１を用いて実行される溶接制御方法である。可動側センサー１３はなくてもよい。また、駆動手段１２はサーボモータであってもよいし、あるいはエアシリンダであってもよい。
【００２８】
溶接ガン１を用いて実行される溶接制御方法（のひとつである、次回の対応溶接打点におけるチリ発生抑制制御方法）は、
(i)   固定側センサー２３の時々刻々の検出値から、ワーク溶接部６１の熱膨張量、固定側溶接チップ２１の位置、加圧力を時々刻々求める工程と、
(ii)  熱膨張量の低下開始時の加圧力値または固定側溶接チップ２１の位置と該低下開始時から予め定めた所定時間後の加圧力値または固定側溶接チップ２１の位置との比較から、溶接部６１のチリの発生の有無を判定する工程と、
(iii) チリの発生がない場合は次回の対応溶接打点の溶接電流Ｉ（ｔ）´を今回の溶接打点での溶接電流Ｉ（ｔ）と同じかそれ以上とし、チリの発生がある場合は次回の対応溶接打点の溶接電流Ｉ（ｔ）´を今回の溶接打点での溶接電流Ｉ（ｔ）より小にして今回のデータを次回の溶接条件に反映させる工程と、
を含む。
【００２９】
図１１は、上記溶接ガン１を用いて実行される溶接制御方法（のひとつである、次回の対応溶接打点におけるチリ発生抑制制御方法）の制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは制御装置３０に格納されている。
この制御ルーチンでは、ステップ３０１で、熱膨張量が予め定めた所定値（満足な溶接が行われた時の熱膨張量）以上かを判定し、所定値以上ならステップ３０６に進んで熱膨張量の値をデータベースに格納し、エンドステップに進む。ステップ３０１で、熱膨張量が予め定めた所定値未満ならステップ３０２で現在の溶接電流を所定値だけ上げて、ステップ３０３に進む。ステップ３０３では、熱膨張量が低下を開始したか否かを判定し、開始していないならチリの発生がないとみなして、ステップ３０１に戻る。ステップ３０３で熱膨張量が低下を開始したと判定されると、ステップ３０４に進んで、熱膨張量の低下の開始時点の加圧力または固定側溶接チップ位置と、所定時間Δｔ（図１３）後の加圧力または固定側溶接チップ位置との差ΔＦ（図１３）が、予め定めた値Ｆ0 より大か否かを判定する。ΔＦがＦ0 以下である場合は、溶接チリの発生はないとみなしてステップ３０１に戻る。ΔＦがＦ0 より大である場合は、加圧力または固定側溶接チップ位置に急激な変化（低下）が起こったことを意味するから、溶接チリが発生したとみなして、ステップ３０５に進み、次回の対応溶接打点の溶接電流Ｉ（ｔ）´を今回の溶接打点の溶接電流Ｉ（ｔ）より下げる。
これによって、次回の対応溶接打点の溶接チリの発生を抑制する。
また、溶接完了後の膨張量、再溶接か否か、チリの発生の有無を各溶接打点毎にステップ３０６でメモリに格納する。そして、この格納されたデータを定期的に各打点毎に上位の管理システム（データベース）に格納する。これにより、溶接品質を管理することができる。
【００３０】
つぎに、溶接ガン１を用いて実行される溶接制御方法（のひとつである、今回の対応溶接打点におけるチリ発生抑制制御方法）を図１２、図１３を参照して、説明する。
この溶接制御方法は、可動側溶接チップ１１および可動側溶接チップ１１を駆動する駆動手段１２を含む可動側部１０と、固定側溶接チップ２１および固定側溶接チップ２１を支持するアーム２２を含む固定側部２０と、を有しており、固定側部２０に、固定側溶接チップ２１の位置、固定側溶接チップ２１にかかる力の少なくとも一方を検知するための、固定側センサー２３が設けられている、溶接ガン１を用いて実行される溶接制御方法である。可動側センサー１３はなくてもよい。また、駆動手段１２はサーボモータであってもよいし、あるいはエアシリンダであってもよい。
【００３１】
溶接ガン１を用いて実行される溶接制御方法（のひとつである、今回の対応溶接打点におけるチリ発生抑制制御方法）は、
(i) 固定側センサー２３の時々刻々の検出値から、ワーク溶接部６１の熱膨張量、固定側溶接チップ２１の位置、位置の微分値、加圧力、加圧力の微分値を時々刻々求める工程と、
(ii)  熱膨張量の低下開始時からの時々刻々において、固定側溶接チップ２１の位置の微分値または加圧力の微分値と予め定めた所定値との比較から、溶接部６１のチリの発生の前兆の有無を判定する工程と、
(iii)   チリの発生の前兆がある場合は現在の溶接電流Ｉ（ｔ）を減少または停止させ、リアルタイムで溶接電流に反映させる工程と、
を含む。
【００３２】
図１２は、上記溶接ガン１を用いて実行される溶接制御方法（のひとつである、今回の対応溶接打点におけるチリ発生抑制制御方法）の制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは制御装置３０に格納されている。
この制御ルーチンでは、ステップ３１１で、熱膨張量が予め定めた所定値（満足な溶接が行われた時の熱膨張量）以上かを判定し、所定値以上ならステップ３１６に進んで熱膨張量の値をデータベースに格納し、ついでエンドステップに進む。ステップ３１１で、熱膨張量が予め定めた所定値未満ならステップ３１２で現在の溶接電流を所定値だけ上げて、ステップ３１３に進む。ステップ３１３では、熱膨張量が低下を開始したか否かを判定し、開始していないならチリの発生がないとみなして、ステップ３１１に戻る。ステップ３１３で熱膨張量が低下を開始したと判定されると、ステップ３１４に進んで、熱膨張量の低下の開始時点からの加圧力の微分値ｄＦ／ｄｔ（ΔＦ／Δｔを含む）または固定側溶接チップ位置の微分値ｄｘ／ｄｔ（Δｘ／Δｔを含む）を演算して求め、これを予め定めた値Ｆ0 またはｘ0 と比較する。負の値であるｄＦ／ｄｔまたはｄｘ／ｄｔが負の値であるＦ0 またはｘ0 以上である場合は、溶接チリの発生の前兆はないとみなしてステップ３１１に戻る。ｄＦ／ｄｔまたはｄｘ／ｄｔがＦ0 またはｘ0 より小である場合は、加圧力の勾配または固定側溶接チップ位置の勾配に急激な変化が起こったことを意味するから、溶接チリの発生の前兆があるとみなして、ステップ３１５に進み、今回の溶接打点の溶接電流Ｉ（ｔ）を下げるかまたは停止する。
これによって、今回の溶接打点の溶接チリの発生を未然に抑制する。
【００３３】
つぎに、溶接ガン１用いて実行される溶接制御方法（のひとつである、溶接強度制御方法）を図１４、図１３を参照して、説明する。
この溶接制御方法は、可動側溶接チップ１１および可動側溶接チップ１１を駆動する駆動手段１２を含む可動側部１０と、固定側溶接チップ２１および固定側溶接チップ２１を支持するアーム２２を含む固定側部２０と、を有しており、固定側部２０に、固定側溶接チップ２１の位置、固定側溶接チップ２１にかかる力の少なくとも一方を検知するための、固定側センサー２３が設けられている、溶接ガン１を用いて実行される溶接制御方法である。可動側センサー１３はなくてもよい。また、駆動手段１２はサーボモータであってもよいし、あるいはエアシリンダであってもよい。
【００３４】
溶接ガン１を用いて実行される溶接制御方法（のひとつである、溶接強度制御方法）は、
(i) 固定側センサー２３により検出されたワーク溶接部６１の熱膨張量が予め定めた所定値以上か否かを判定し、所定値以上であればその溶接打点の溶接を終了する工程と、
(ii)  熱膨張量が所定値未満であれば溶接電流Ｉ（ｔ）を増加する工程と、
(iii) 溶接電流通電中に熱膨張量の低下が認められた時は溶接電流Ｉ（ｔ）を低減する工程と、
を含む。
【００３５】
図１４は、上記溶接ガン１を用いて実行される溶接制御方法（のひとつである、溶接強度制御方法）の制御ルーチンを示している。この制御ルーチンは制御装置３０に格納されている。
この制御ルーチンでは、ステップ３２１で、熱膨張量が予め定めた所定値（満足な溶接が行われた時の熱膨張量）以上かを判定し、所定値以上ならステップ３２５に進んでデータベースにデータを格納した後、エンドステップに進む。ステップ３２１で、熱膨張量が予め定めた所定値未満ならステップ３２２で現在の溶接電流を所定値ΔＩ（ｔ）だけ上げて、ステップ３２３に進む。ステップ３２３では、溶接電流通電中に熱膨張量が低下を開始したか否かを判定し、開始していないならチリの発生がないとみなして、ステップ３２１に戻る。ステップ３２３で熱膨張量が低下を開始したと判定されると、ステップ３２４に進んで、現在の溶接電流を所定値ΔＩ（ｔ）´だけ下げて、ステップ３２１に戻る。
これによって、今回の溶接打点の溶接チリの発生を未然に抑制しながら、所定膨張量の溶接、したがって必要溶接強度の溶接を、最大溶接電流で、したがって最短時間で行うことができる。
【００３６】
つぎに、溶接ガン１用いて実行される溶接制御方法（のひとつであるワーク間に隙がある場合その隙を詰めて溶接する溶接制御方法）を、図１５、図１６を参照して、説明する。
この溶接制御方法は、可動側溶接チップ１１および可動側溶接チップ１１を駆動する駆動手段１２を含む可動側部１０と、固定側溶接チップ２１および固定側溶接チップ２１を支持するアーム２２を含む固定側部２０と、を有しており、固定側部２０に、固定側溶接チップ２１の位置、固定側溶接チップ２１にかかる力の少なくとも一方を検知するための、固定側センサー２３が設けられており、可動側部１０に、可動側溶接チップ１１の位置、可動側溶接チップ１１にかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサー１３が設けられている、溶接ガン１を用いて実行される溶接制御方法である。
【００３７】
上記溶接制御方法（のひとつであるワーク間に隙がある場合その隙を詰めて溶接する溶接制御方法）は、
(i) 可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１がワーク６０に接触した時の可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の接触位置ｘ1 、ｘ1 ´を検出する工程と、
(ii)  溶接ロボット４０に予め記憶させてある可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の目標位置ｘT 、ｘT ´と前記接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差を演算する工程と、
(iii) 目標位置ｘT 、ｘT ´と接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差がある場合は差がなくなるまで加圧を継続する工程と、
を含む。
【００３８】
図１６は、上記溶接制御方法を実行する制御ルーチンを示す。
ステップ４０１で、溶接ロボット４０の制御装置３０のＲＡＭに予め記憶してある、溶接における可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の目標位置ｘT 、ｘT ´をＣＰＵに取り出す。ついで、ステップ４０２で、可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１がそれぞれワーク６０に接触した時の可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の接触位置ｘ1 、ｘ1 ´を、センサー１３、２３にて検出し、読込む。
ついで、ステップ４０３で、可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の目標位置ｘT 、ｘT ´と実際の接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差を演算する。
ついで、ステップ４０４に進み、ｘT 、ｘT ´とｘ1 、ｘ1 ´との差があるか否かを判定し、差がある場合はステップ４０５に進んで、ｘ1 、ｘ1 ´からｘT 、ｘT ´に行くまで加圧を継続して、ステップ４０３の差の演算工程に戻り、ステップ４０４で差がないと判定された場合は、ステップ４０６に進んで、その時の可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の検出位置から可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の到着点ｘ2 、ｘ2 ´を求める。
【００３９】
上記溶接制御方法では、可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の目標位置ｘT 、ｘT ´と接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差が演算され、差がある場合（ワークが浮き上がっていてワーク間に隙間がある場合）は、差に比例したゲインで加圧を継続するので、ワークが押し込まれ、ワーク間隙間がなくなる。したがって、ワーク間に隙間があっても、溶接電流を通電するまでには隙がない状態にすることができ、高品質のスポット溶接を実行できる。
【００４０】
つぎに、溶接ガン１用いて実行される溶接加圧力制御方法を、図１５、図１６を参照して、説明する。
この溶接加圧力制御方法は、可動側溶接チップ１１および可動側溶接チップ１１を駆動する駆動手段１２を含む可動側部１０と、固定側溶接チップ２１および固定側溶接チップ２１を支持するアーム２２を含む固定側部２０と、を有しており、固定側部２０に、固定側溶接チップ２１の位置、固定側溶接チップ２１にかかる力の少なくとも一方を検知するための、固定側センサー２３が設けられており、可動側部１０に、可動側溶接チップ１１の位置、可動側溶接チップ１１にかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサー１３が設けられている、溶接ガン１を用いて実行される溶接加圧力制御方法である。
【００４１】
上記溶接加圧力制御方法は、
(i) 可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１がワーク６０に接触した時の可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の接触位置ｘ1 、ｘ1 ´を検出する工程と、
(ii)  溶接ロボット４０に予め記憶させてある可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の目標位置ｘT 、ｘT ´と前記接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差を演算する工程と、
(iii) 目標位置ｘT 、ｘT ´と接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差がある場合は加圧を継続して差の演算工程に戻り、差がない場合はその時の可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の検出位置から可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の到着点ｘ2 、ｘ2 ´を求める工程と、
(iv)  到着点までに必要であった加圧力Ｐ0 を演算する工程と、
(v) Ｐ0 に溶接の必要加圧力Ｐ1 をさらに加えてＰ0 ＋Ｐ1 ＝ＰT の加圧力をワーク６０にかける工程と、
(vi)  可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１間に通電して溶接を実行する工程と、
を含む。
【００４２】
図１６は、上記溶接加圧力制御方法を実行する制御ルーチンを示す。
ステップ４０１で、溶接ロボット４０の制御装置３０のＲＡＭに予め記憶してある、溶接における可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の目標位置ｘT 、ｘT ´をＣＰＵに取り出す。ついで、ステップ４０２で、可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１がそれぞれワーク６０に接触した時の可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の接触位置ｘ1 、ｘ1 ´を、センサー１３、２３にて検出し、読込む。
ついで、ステップ４０３で、可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の目標位置ｘT 、ｘT ´と実際の接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差を演算する。
ついで、ステップ４０４に進み、ｘT 、ｘT ´とｘ1 、ｘ1 ´との差があるか否かを判定し、差がある場合はステップ４０５に進んで、ｘ1 、ｘ1 ´からｘT 、ｘT ´に行くまで加圧を継続して、ステップ４０３の差の演算工程に戻り、ステップ４０４で差がないと判定された場合は、ステップ４０６に進んで、その時の可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の検出位置から可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の到着点ｘ2 、ｘ2 ´を求める。
【００４３】
ついで、ステップ４０７に進み、到着点までに必要であった加圧力Ｐ0 を演算する。Ｐ0 は、ワーク６１、６２、６３間に隙があるような場合に、接触位置ｘ1 、ｘ1 ´から到着点ｘ2 、ｘ2 ´に至るまでの、ワーク６０のスプリングバック力である。
ついで、ステップ４０８に進み、Ｐ0 に溶接の必要加圧力Ｐ1 をさらに加えてＰ0 ＋Ｐ1 ＝ＰT の加圧力をワーク６０にかける。ステップ４０９で、加圧力ＰT をかけてよいか否かを判定し、よくないなら、ステップ４０８に戻って再度加圧力を演算しなおす。
ステップ４０９で、加圧力ＰT をかけてよいと判定されたら、ステップ４１０に進み、可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１間に通電して、溶接を実行する。通電はタイマー４１１で定められた時間、実行する。
【００４４】
上記加圧力制御方法では、可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の目標位置ｘT 、ｘT ´と接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差が演算され、差がある場合（ワークが浮き上がっていてワーク間に隙間がある場合）は、差に比例したゲインで加圧を継続する。これによってワークが押し込まれ、ワーク間隙間がなくなる。差がなくなったかまたは差がない場合は、到着点までに必要であった加圧力Ｐ0 を演算する。Ｐ0 はワーク間隙間をなくすために加えた力でワークのスプリングバック力である。Ｐ0 に溶接の必要加圧力Ｐ1 をさらに加えてＰ0 ＋Ｐ1 ＝ＰT の加圧力をワークにかける。これによって、ワークに浮き上がりがあっても、必要加圧力Ｐ1 をワークにかけることができ、加圧力不足のない高品質のスポット溶接を実行できる。
【００４５】
つぎに、溶接ガン１用いて実行される溶接ロボット軌道修正方法を、図１５、図１６を参照して、説明する。
この溶接ロボット軌道修正方法は、可動側溶接チップ１１および可動側溶接チップ１１を駆動する駆動手段１２を含む可動側部１０と、固定側溶接チップ２１および固定側溶接チップ２１を支持するアーム２２を含む固定側部２０と、を有しており、固定側部２０に、固定側溶接チップ２１の位置、固定側溶接チップ２１にかかる力の少なくとも一方を検知するための、固定側センサー２３が設けられており、可動側部１０に、可動側溶接チップ１１の位置、可動側溶接チップ１１にかかる力の少なくとも一方を検知するための、可動側センサー１３が設けられている、溶接ガン１を用いて実行される溶接ロボット軌道修正方法である。
【００４６】
上記溶接ロボット軌道修正方法は、
(i) 可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１がワーク６０に接触した時の可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の接触位置ｘ1 、ｘ1 ´を検出する工程と、
(ii)  溶接ロボット４０に予め記憶させてある可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の目標位置ｘT 、ｘT ´と接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差を演算する工程と、
(iii) 目標位置ｘT 、ｘT ´と接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差がある場合は加圧を継続して差の演算工程に戻り、差がない場合はその時の可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の検出位置から可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の到着点ｘ2 、ｘ2 ´を求める工程と、
(iv)  目標位置ｘT 、ｘT ´と到着点ｘ2 、ｘ2 ´との差が０になるように、目標位置ｘT 、ｘT ´を修正する工程と、
を含む。
【００４７】
図１６は、また、上記溶接ロボット軌道修正方法を実行する制御ルーチンも示している。
ステップ４０１で、溶接ロボット４０の制御装置３０のＲＡＭに予め記憶してある、溶接における可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の目標位置ｘT 、ｘT ´をＣＰＵに取り出す。ついで、ステップ４０２で、可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１がそれぞれワーク６０に接触した時の可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の接触位置ｘ1 、ｘ1 ´を、センサー１３、２３にて検出し、読込む。
ついで、ステップ４０３で、可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の目標位置ｘT 、ｘT ´と実際の接触位置ｘ1 、ｘ1 ´との差を演算する。
ついで、ステップ４０４に進み、ｘT 、ｘT ´とｘ1 、ｘ1 ´との差があるか否かを判定し、差がある場合はステップ４０５に進んで、加圧を継続してステップ４０３の差の演算工程に戻り、ステップ４０４で差がないと判定された場合は、ステップ４０６に進んで、その時の可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の検出位置から可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の到着点ｘ2 、ｘ2 ´を求める。
ついで、ステップ４１２に直接進むか、あるいは加圧力制御ステップ４０７〜４１１を経由してステップ４１２に進む。
【００４８】
加圧力制御ステップ４０７〜４１１を経由する場合は、ステップ４０７に進み、到着点までに必要であった加圧力Ｐ0 を演算する。Ｐ0 は、ワーク６１、６２、６３間に隙があるような場合に、接触位置ｘ1 、ｘ1 ´から到着点ｘ2 、ｘ2 ´に至るまでの、ワーク６０のスプリングバック力である。
ついで、ステップ４０８に進み、Ｐ0 に溶接の必要加圧力Ｐ1 をさらに加えてＰ0 ＋Ｐ1 ＝ＰT の加圧力をワーク６０にかける。ステップ４０９で、加圧力ＰT をかけてよいか否かを判定し、よくないなら、ステップ４０８に戻って再度加圧力を演算しなおす。
ステップ４０９で、加圧力ＰT をかけてよいと判定されたら、ステップ４１０に進み、可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１間に通電して、溶接を実行する。通電はタイマー４１１で定められた時間、実行する。
【００４９】
ついで、ステップ４１２に進み、目標位置ｘT 、ｘT ´と到着点ｘ2 、ｘ2 ´との差が０になるように、目標位置ｘT 、ｘT ´を修正する。これによって、ロボットの軌道修正（目標位置ｘT 、ｘT ´修正）が行われる。
ついで、エンドステップに進んで終了するか、あるいは、必要に応じて、ステップ４１３〜４１６を経由してエンドステップに進む。
ステップ４１３では、ｘ2 、ｘ2 ´を時間の関数ｘ2 （ｔ）、ｘ2 ´（ｔ´）としたときの、到着時間ｔ、ｔ´の比較による、可動側溶接チップ１１と固定側溶接チップ２１の同時到着性（同着性）を検討し、ｔ＝ｔ´とするように、目標ゲイン、目標位置ｘT 、ｘT ´を修正する。
ついで、ステップ４１４では、確認、管理作業を行うか否かを教示する。確認、管理作業なしの場合は、そのままエンドステップに進んで、ルーチンを終了し、確認、管理作業ありの場合は、ステップ４１５で修正をしてよいか否かを作業者が判断し、あるいは制御装置３０による学習制御により判定し、修正してよいなら、ステップ４１６に進んで修正作業を実行する。ついで、ステップ４１７で、上記データおよびその修正データのデータベースへの保存を行い、ついでエンドステップに進んで、ルーチンを終了する。
ステップ４１７でデータベースに保存されたデータは、種々の管理（自動車ボデーの全溶接打点の強度管理や自動車ボデーの溶接歪管理）に使用される。
また、ステップ４０３またはステップ４１２からステップ４１４に直接進んでもよい。
上記ロボットの軌道修正方法により、目標位置ｘT 、ｘT ´を実際の到着点ｘ2 、ｘ2 ´に修正できる。
【００５０】
【発明の効果】
請求項１の溶接ガンによれば、固定側部位にセンサを設けたので、可動側部に比べて機械的インピーダンスが小さくかつ溶接チップから減速機などのギアを介さない部位にセンサーを配置することができ、溶接チップの変位および加圧力を精度高くかつ応答性よく検出でき、その検出値に基づいて溶接ガンを制御することにより制御対象が拡大し、溶接ガンを知能化できる。
請求項２の溶接ガンによれば、固定側部の機械的インピーダンスを、センサーが固定側溶接チップの変位、溶接加圧力を効率よく測定可能な領域に設定したので、固定側部の機械的インピーダンスを、従来のように可動側部の機械的インピーダンスに近づけないで、小さいままとすることができ、固定側溶接チップの支持アームの剛性、サイズを従来に比べて小にでき、溶接ガンの小型化、軽量化をはかることができる。
請求項３の溶接ガンによれば、固定側センサーが力センサー（ロードセンサー）、距離センサー（変位センサー）、光ファイバーを利用したセンサーのいずれかからなるので、市販品を利用できる。
請求項４の溶接ガンによれば、溶接ガンの固定側部と可動側部にそれぞれセンサーを設けたので、固定側部のセンサーと可動側部のセンサーが冗長センサー測定系を構成することができる。
請求項５の溶接ガンを用いて実行されるセンサー校正方法によれば、溶接チップを開放した状態で固定側センサーの基準点を校正するので、可動側センサーの出力で固定側センサーの基準点を校正することができる。
請求項６の溶接ガンを用いて実行されるセンサー校正方法によれば、加圧力をかけていって可動側センサーと固定側溶接センサーのゲインを調整するので、一方のセンサーで他方のセンサーを校正することができる。
請求項７の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法によれば、再溶接フィードバック制御ができる。
請求項８の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法によれば、次の対応溶接打点での溶接チリの発生を抑制できる。
請求項９の溶接ガンを用いて実行される溶接品質管理方法は、膨張量、再溶接の有無、チリの有無を各打点毎にメモリに格納し、定期的に上位の管理システムに格納して溶接品質を管理することができる。
請求項１０の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法によれば、今回の溶接打点での溶接チリの発生を抑制できる。
請求項１１の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法によれば、溶接チリを発生させないという条件下で、必要溶接強度のスポット溶接を最小時間で行うことができ、溶接強度を制御できる。
請求項１２の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法によれば、ワーク間の隙をつめて溶接することができ、高品質のスポット溶接を実行できる。
請求項１３の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法によれば、ワークに浮き上がりがあっても、必要加圧力Ｐ1 をワークにかけることができ、加圧力不足のない高品質のスポット溶接を実行できる。
請求項１４の溶接ガンを用いて実行される溶接制御方法によれば、目標位置ｘT 、ｘT ´を実際位置ｘ2 、ｘ2 ´に修正して、溶接ロボットの軌道を修正し、つぎの対応溶接打点の溶接に備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明実施例の溶接ガンの側面図である。
【図２】  本発明実施例の溶接ガンの、一例の固定側センサーとその近傍の断面図である。
【図３】  本発明実施例の溶接ガンの、もう一つの例の固定側センサーとその近傍の断面図である。
【図４】  本発明実施例の溶接ガンの、さらにもう一つの例の固定側センサーとその近傍の断面図である。
【図５】  本発明実施例の溶接ガンとそれを取り付ける溶接ロボットのシステム図である。
【図６】  本発明実施例の溶接ガンを用いて実行される、センサー校正方法の制御ルーチンのフローチャートである。
【図７】  本発明実施例の溶接ガンの、センサー校正制御のプロットと最小二乗法の線を示すグラフである。
【図８】  図７のルーチンに続いて実行される作業プログラムルーチンのフローチャートである。
【図９】  本発明実施例の溶接ガンを用いて実行される、再溶接フィードバック制御のルーチンのフローチャートである。
【図１０】  図９の制御において、溶接チップとワークの関係を示す断面図である。
【図１１】  本発明実施例の溶接ガンを用いて実行される、溶接チリ発生抑制制御のルーチンのフローチャートである。
【図１２】  本発明実施例の溶接ガンを用いて実行される、今回の溶接での溶接チリ発生抑制制御のルーチンのフローチャートである。
【図１３】  溶接チリ発生と加圧力または溶接チップ位置との関係図である。
【図１４】  本発明実施例の溶接ガンを用いて実行される、溶接強度制御のルーチンのフローチャートである。
【図１５】  ワーク間に隙のあるワークと溶接チップ位置との関係を示す断面図である。
【図１６】  本発明実施例の溶接ガンを用いて実行される、隙つめ制御、加圧力制御、ロボット軌道制御を包含したルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１  溶接ガン
１０  可動側部
１１  可動側溶接チップ
１２  駆動手段
１３  可動側センサー
２０  固定側部
２１  固定側溶接チップ
２２  アーム
２３  固定側センサー
３０  制御装置
４０  溶接ロボット
６０  ワーク
６１  溶接部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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