JPH04200980A - スタッド溶接装置のティーチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はプレイバック機能を有する複数の産業用ロボッ
トを用いたスタッド溶接装置におけるティーチング方法
に関する。

従来の技術 従来のスタッド溶接装置の中には、プレイバック機能を
有する複数の産業用ロボットのアーム先端それぞれに溶
接電極を設け、これら複数の産業用ロボットのプレイバ
ックにより、一方の溶接電極とこれに対向する他方の溶
接電極とで、複数の被溶接材料の溶接必要部分を加圧挟
持しつつ、−方の溶接電極と他方の溶接電極との間に溶
接トランスから溶接電流を通電して、被溶接材料の溶接
必要部分を電気抵抗法により溶接する構造が知られてい
る。

発明が解決しようとする課題 前述のスタッド溶接装置においては、制御装置を含む複
数の産業用ロボットが個別に構成しであることから、そ
のティーチングに際しては、複数の溶接電極が複数のパ
ネルのような被溶接材料の溶接必要部分を挟んで正確に
対向するように位置決めされていないと、溶接電極の加
圧力により被溶接材料が変形するばかりでなく、その変
形によるアームの過移動量がティーチングデータに含ま
れることから、産業用ロボットに溶接位置を正確に教示
できない。

このようなことから、例えばＬ下の方向に互いに離間し
ている複数の溶接電極間に被溶接材料を配置した後、作
業者が複数の産業用ロボットを別々にティーチング運転
することにより、一方の溶接電極を被溶接材料の溶接必
要部分の」−面というような一方の表面に当接させると
ともに、他方の溶接電極を被溶接材料の溶接必要部分の
下面というような他方の表面に当接させ、一方の溶接電
極と他方の溶接電極とが被溶接材料を挟んで同軸状に対
向しているか否かを確認している。

また、互いに対向する複数の溶接電極が被溶接材料を加
圧挾持するための加圧力は、溶接電極そイ１ぞれか被溶
接材料に当接した時の位置データに依存するようになっ
ている。

しかし、被溶接材料が邪魔となり、作業者が複数の産業
用ロボットを別々にティーチング運転して一方の溶接電
極誤他方の溶接電極とを被溶接材料を挟んで同軸状に対
向させにくく、正確なティーチングデータを得るのに多
大な労力と時間とを要している。

課題を解決するための手段 そこで本発明にあっては、プレイバック機能と溶接電極
とを有する複数の産業用ロボットのティーチングに際し
て、一方の産業用ロボットの制御装置にその溶接電極の
被溶接材料に対する位置や向きのデータを設定した後、
この一方の制御装置に設定された位置や向きのデータを
」−記他方の産業用ロボットの制御装置に転送し、この
転送された位置や向きのデータにより他方の産業用ロボ
ットのアームを駆動してその溶接電極を被溶接材料の溶
接必要部分に向けて移動する。

作用 作業者が複数の産業用［ｌボッ）・の制御装置をティ ィーヂングモードに設定した後、一方の産業用ロボット
をティーチング運転し、その制御装置に溶接電極の被溶
接材料に対する位置や向きのデータを設定（記憶）させ
る。そして、作業者がティーチング用スイッチボックス
の操作により、一方の制御装置に設定されている位置や
向きのデータを他方の制御装置に転送すると、他方の産
業用ロボットが」−記転送された位置や向きのデータに
もとづいてティーチング運転されつつ、他方の溶接電極
が一方の溶接電極と同軸状となって、被溶接材料を略直
角に挟持する。

実施例 第１図は本発明の一実施例に使用するスタッド溶接装置
を示すものであって、これは、プレイバック機能を有す
る複数の産業用ロボット１．２を備えている。

一方の産業用ロボットＩは図外の設置床面に設置される
ロボット本体ＩＯとこれを駆動制御するコンビ、−夕の
ような制御装置１１とを備えている。この［Ｊボット本
体１０のアー１、Ｉ　Ｏ＋先端にはガンシリンダ１０２
のンリンダチ１．−ブ１０２ａを固定し、このガンシリ
ンダ＋０２の作動ロッドｌ０２ｂのシリンダチューブｌ
０２ａより突出する端部にはチップ電極と呼ばれている
溶接電極１０３を取り付け、シリンダチューブ＋０２ａ
には圧力調整されたエアーをシリシダチューブ１０２江
内に供給するエアー供給手段１０４を接続しである。

他方の産業用ロボット２は−に記設置床面に設置される
ロボット本体２０とこれを駆動制御するコンビ、−夕の
ような制御装置２１とを備えている。

このロボット本体２０のアーム２０１先端にはガンシリ
ンダ２０２のシリンダチューブ２０２ａを固定し、この
ガンシリンダ２０２の作動ロッド２０２ｂのシリンダチ
ューブ２０２ａより突出する端部にはチップ電極と呼ば
れている溶接電極２０３を取り付け、シリンダチューブ
２０２ａには圧力調整されたエアーをシリンダチコーブ
２０２ａ内に供給する上記エアー供給手段【０４を接続
しである。

そして、一方の溶接電極１０３が被溶接材料３の上方に
＃ｌＩ間して位置するとともに、他方の溶接電極２０３
が被溶接材料３の下方に離間して位置するように、被溶
接材料３を図外の治具手段で横置き配置する一方、前記
ガンシリンダ１０２．２０２のシリンダデユープｌ０２
ａ、２０２ａ内それぞれに各エアー供給手段＋０４から
エアーを供給したまま、複数の産業用ロボット１．２を
各制御装置１１．２１に取り込まれているティーチング
データでプレイバックすることにより、一方の溶接電極
＋０３が被溶接材料３の溶接必要部分の」−面に当接す
るとともに、他方の溶接電極２０３が被溶接材料３の上
記と同一の溶接必要部分の下面に当接した後、各ガンシ
リンダ１０２，２０２のピストンｌ０２ｃ、２０２ｃが
シリンダデユープｌ０２ａ、２０２ａ内に供給されたエ
アーを圧縮しつつ安定加圧距離ＬＡ、Ｌ＋−をもってシ
リンダデユープ１０２ａ、２０２ａの一端側の実線相位
１ｄから仮想線水位置に移動、停止し、互いに対向する
溶接電極１０３，２０３で、被溶接材料３の溶接必要部
分を加圧挟持しつつ、当該溶接電極ＩＯ３，２０３１？
ｆｌに図外の溶接トランスから溶接電流を所定時間通電
して、被溶接材料３の溶接必要部分を電気抵抗法により
溶接する。」１記溶接トランスの溶接電流の通電は制御
装置１１．２１のうちのいずれか一方から出力される溶
接電流供給信号により制御される。

一方、各制御装置１１．２＋は、少なくとも、複数の産
業用ロボット１．２のティーチング運転時において、無
線あるいは有線により、一方の制御装置■１から他方の
制御装置２１に、位置や向きのデータが転送されるよう
になっている。この実施例では、一方の溶接電極１０３
が被溶接材料３の上方に位置し、他方の溶接電極２０３
が被溶接材料３の下方に位置していることから、作業者
が溶接電極の被溶接材料への打点の位置や向きを見易い
点を考慮して、」二記一方の制御装置１１を、一方の溶
接電極＋０３を有する産業用ロボッｌ−１の制御装置に
定めである。

ここで、前記スタッド溶接装置のティーチング運転につ
いて、第１図と第２図とを参照しながら詳述する。

（１）先ず、作業者が図外のティーチング用スイッチボ
ックス（ペンダント）を操作して、産業用ロボット１．
２の制御装置１１，２１をティーチングモードに設定し
、一方の制御装置ＩＩから出力されたティーチング運転
信号により、エアー供給手段＋０４の設定圧力値を、一
方の溶接電極＋０３が被溶接材料３の何も受は止められ
ていない部分を押したときに、当該部分に変形を生じる
ことがない低い値に設定し、この低圧なエアーをガンシ
リンダ１０２，２０２のシリンダデユープ１０２ａ、２
０２ａ内に蓄圧させる。

（２）この状態において、作業者が前記ティーチング用
スイッチボックスの操作により、一方の産業用ロボッｌ
−１のアーム１０１を駆動して溶接電極１０３を被溶接
材料３の予め定められた溶接必要部分に向けて移動する
。この移動過程において、第２図に示すように、一方の
溶接電極１０３の軸線が被溶接材料３の−ｈ面と略直角
となるように、一方の産業用ロボット１のアーム１０１
を姿勢制御する。

（３）引き続き、作業者がティーチング用スイッヂボッ
クスの操作ににす、第３図に示すように、一方の溶接電
極１０３を被溶接材料３の溶接必要部分に向けて移動し
、一方の溶接電極１０３の先端を被溶接材料３の溶接必
要部分の上面に略直角に当接したか、あるいは当接した
と同様に近接したことを作業者が目で確認する。

（４）そして、溶接電極１０３が被溶接材料３に当接ま
たは近接したことを確認した所で、作業者がティーチン
グ用スイッヂボＪクスの操作により、前記産業用ロボッ
ト１のアーム１０１の駆動を停止するとともに、そのア
ーム１０１の位置データと向きデータとを産業用ロボッ
トＩの制御装置１１のメモリにティーチングによる溶接
位置として記憶する。

ここで、一方の制御装置１１における溶接電極＋０３の
先端位置としてのアーム］、　ＯＩの位置データをｘ、
ｙ、ｚとし、溶接電極１０３の向きとしてのアーム＋０
１の向きの単位ベクトルをｎｘ。

ｎｙ、ｎｚとする。この単位ベクトルｎｘ、　ｎｙ＋ｎ
ｚは、溶接電極＋０３が第３図示のように真下に向いて
いれば、Ｏ，ＯｌＩとなる。

（５）次に作業者が前記ティーチング用スイッチボック
スの操作により、一方の制御装置１１のメモリに記憶さ
れた位置データＸ、Ｙ、Ｚと向きデータｎｘ、　　ｎｙ
、　ｎｚとを他方の産業用ロボ・ソト２の制御装置２Ｉ
に転送する。すると、この他方の制御装置２Ｉは、その
メモリに一方の制御装置１１から転送された位置データ
Ｘ、Ｙ、Ｚと向きデータｎｘ、　ｎｙ、　ｎｙ、とを記
憶する。

（６）そして、作業者が前記ティーチング用スイッチボ
ックスの操作により、他方の産業用ロボット２の制御装
置２１にティーチング運転信号を出力すると、この制御
装置２■がメモリから向きデータｎｘ、　ｎｙ、　ｎｚ
を抽出して向きデーターｎ　ｘ　＋ｆｌｙ、　　　ｒｌ
ｚを演算し、この反転した向きデータｎ　Ｘ、ｎ　Ｙ−
ｎ　Ｚにもとづいて他方の産業用ロボット２のアーム２
０１を駆動し、他方の溶接電極２０３を、第４図に示す
ように、一方の溶接電極＋０３と逆向きとなるように姿
勢制御する。

つまり、この溶接電極２０３は被溶接材料３と略直角と
なるように、上向きになる。

（７）これと並行して、他方の制御装置２１がメモリか
ら位置データｘ、ｙ、ｚを抽出し、この位置データｘ、
ｙ、’ｚと前記反転した向きデータｎｘ、ｎｙ、　　ｎ
ｚと予め設定されているパラメータしとで位置データＸ
、　ｙ、Ｚを、として演算し、この位置データｘ、ｙ、
ｚにもとづいて他方の産業用ロボット２のアーム２０１
を駆動し、他方の溶接電極２０３を、第５図に示ずｊ：
うに、一方の溶接電極１０３の真下に対向するように移
動する。

（８）引き続き、他方の制御装置２Ｉが前記位置データ
ｘ、ｙ、ｚにもとづいてアーム２０１を駆動し、その位
置データｘ、ｙ、ｚが被溶接材料３の厚さｔｐをパラメ
ータとした、 となった所でアーム２０１の駆動を停止することにより
、第６図に示すように、他方の溶接電極２０３の先端が
被溶接材料３の前記（２）中と同一の溶接必要部分の下
面に略直角に当接する。これにより、一方の溶接電極１
０３と他方の溶接電極２０３とが−１−下方向に同軸状
となって被溶接材料３を挟むように、位置合わせされる
。

（９）この後、作業者が前記ティーチング用スイッチボ
ックスの操作により、一方の産業用ロボットＩのアーム
１０１を予め設定された安定加圧距離ＬＡだけ下方に真
っすぐ移動し、これと並行して、他方の産業用ロボット
２のアーム２０１を予め設定された安定加圧距離ｒ、ｔ
、　（１−Ａ　−ｒ、　１、）だけ上方に真っすぐ移動
する。これにより、第７図に示すように、ピストン＋０
２ｃ、２０２ｃがシリンダチューブｌ０２ａ、２０２ａ
内に供給された低圧なエアーを圧縮しつつ、溶接電極１
０３゜２０３が被溶接材料３の１つの溶接必要部分を加
圧挾持する。

（１０）この溶接電極１０３，２０３が被溶接材料３を
加圧挾持した状態において、作業者が被溶接材料３に対
する溶接電極１０３，２０３の姿勢や打点位置等を確認
し、それらが正常であるならば、ティーチング用スイッ
チボックスの操作により、制御装置１１，２１のティー
チングメモリに前記（３）〜（９）の位置や向きのデー
タをティーチングデータとして記憶させる。これにより
、スタッド溶接装置のティーチング運転の１ザイクルを
終わる。

一方、被溶接材料３に予め定められた溶接必要部分の全
部に関する産業用ロボット１．２のティーチング運転が
終了した後、作業者が前記産業用ロボッｌ−１，２の制
御装置Ｉ＋、２＋のティーチングモードを解除するとと
もに、産業用ロボット１．２の図外の溶接運転用スター
トスイッヂを操作すると、制御装置ＩＩ、２１のいずれ
か一方がエアー供給手段１０７Ｉの設定圧力値を高い値
に設定し、エアー供給手段＋０４から高圧なエアーがガ
ンシリンダ１０２，２０２に供給された後、産業用ロボ
ッｌ−１，２の制御装置１１．２１が前述のティーチン
グ運転で記憶されたティーチングデータにしたがってア
ーム１０１．２０１をプレイバックしながら、溶接電極
１０３，２０３で被溶接材料３の溶接必要部分を加圧挟
持しつつ電気抵抗法により溶接を自動的に行う。

なお、前記実施例においては一方の向きデータｎｘ、ｎ
ｙ、ｎｚに対する他方の向きデータを−ｎ　ｘ　＋ｎｖ
、　　　ｎｙ、としたが、他方の産業用ロボット２のア
ーム２０１の移動方向を一方の産業用ロボット１のアー
ム１０１の移動方向と平面的に同一となるように、他方
の産業用ロボット２を配置することにより、」１記他方
の向きデータをｎｘ、ｎｙ。

−ｎ７！とすることも可能である。

発明の効果 以−１−のように本発明によれば、プレイバック機能を
有する複数の産業用ロボットのティーチングに際して、
作業者が溶接電極の被溶接材料への打点の位置と向きと
を、作業者が容易に確認することができる側の一方の産
業用ロボットをティーチング運転し、他方の産業用ロボ
ットが」１記ティーチング運転による溶接電極の位置や
向きのデータにもとづいて自動的にティーチング運転さ
れるので、複数の溶接電極が被溶接材料の溶接必要部分
を正確に対向しつつ挟むような位置決めを容易に行うこ
とができる。しかも、複数の溶接電極が被溶接材料の溶
接必要部分を挟んで正確に対向するように位置決めされ
るので、溶接電極の加圧力による被溶接材料の変形を阻
止することができ、よって、産業用ロボットに溶接位置
を正確に教示することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２〜７図は
同実施例の各工程を示す作用説明図である。 １．２・−産業用ロボッ）・１．３・・・被溶接材料、
１０．２０・ロボット本体、１１．２１・・・制御装置
、１０１，２０１・・・アーム、１０３，２０３・・・
溶接電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プレイバック機能を有する複数の産業用ロボット
   のアーム先端それぞれに溶接電極を設け、上記複数の産
   業用ロボットのプレイバックにより、対向する溶接電極
   で被溶接材料を加圧挟持しつつ電気抵抗法により溶接を
   行うスタッド溶接装置において、 上記複数の産業用ロボットのティーチングに際して、一
   方の産業用ロボットの制御装置にその溶接電極の被溶接
   材料に対する位置や向きのデータを設定した後、この一
   方の制御装置に設定された位置や向きのデータを上記他
   方の産業用ロボットの制御装置に転送し、この転送され
   た位置や向きのデータにより他方の産業用ロボットのア
   ームを駆動してその溶接電極を被溶接材料の溶接必要部
   分に向けて移動することを特徴とするスタッド溶接装置
   のチーチング方法。