JPH0627273Y2 - 溶接ロボット装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、溶接ロボット装置に関し、詳しくは、電極の
摩耗に起因するワークの歪の発生を防止できるようにし
た溶接ロボット装置に関するものである。

〔従来の技術〕

例えば、自動車の車体の溶接に使用されるスポット溶接
ロボットは、ロボット本体に支持させた溶接ユニットが
予め溶接ロボットの制御部に記憶させたスケジュールに
従って車体の各溶接点を順にたどり、各溶接点でワーク
どうしを溶接するように構成されている。溶接ユニット
は、ガンと、ガンに固定された固定電極と、これに対し
て進退される移動電極とを備えている。

ところで、溶接ロボットに教え込まれたワークの位置と
実際のワークの位置とは、ワークの製作寸法誤差や、電
極の消耗による電極中立位置、即ち、両電極がワークを
挟持する位置の中心位置の変動が原因となって必ずしも
一致しない。この誤差に対して両電極を実際のワークの
位置に合うように補正させるため、例えば特公昭６２−
３５８６７号公報に開示されているように、ロボット本
体のアームに、溶接ユニットを両電極の対向方向に移動
できるように浮動支持させるイコライザが設けられる。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記した従来の溶接ロボットにおいては、電極の消耗が
イコライザによって吸収できる範囲内である場合には、
イコライザの位置補正機能によって両電極の位置がワー
クに対して適当な位置に補正されるが、電極の消耗がそ
の範囲を越えると、ワークの一面側から移動電極をワー
クの他面側の固定電極に押し付ける時に、ワークが局部
的に固定電極側に弾性変形領域を超えて塑性変形領域ま
で変形され、溶接終了後に歪が残ることがある。

本考案は、上記の事情を考慮してなされたものであり、
電極の摩耗に起因するワークの歪の発生を防止できるよ
うにした溶接ロボット装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案に係る溶接ロボットは、ロボット本体のアームに
イコライザを介して溶接ユニットを浮動支持させた溶接
ロボット装置において、上記の目的を達成するため、次
のような手段を講じている。

すなわち、上記アームと溶接ユニットとの間にアームに
対する溶接ユニットの位置を電極対向方向に変位させる
電極位置補正装置と、溶接ユニットの固定電極の摩耗量
を検出する摩耗量検出装置と、この摩耗量検出装置によ
り検出した電極摩耗量に基づいて上記電極位置補正装置
をアームに対する固定電極の位置を初期位置に補正する
ように作動させる制御装置とを備えている。

〔作用〕

上記の構成により、電極の消耗が溶接作業を繰り返す回
数に対応して増加するので、例えば溶接作業が適当な回
数繰り返された時にその電極の消耗量（摩耗量）を摩耗
量検出装置で検出し、摩耗量検出装置の検出結果に基づ
いて制御装置で電極位置補正装置を作動させ、アームに
対する固定電極の位置を電極対向方向に変位させること
により固定電極の位置を初期位置に戻すことができる。

〔実施例〕

本考案の一実施例を第１図ないし第３図に基づいて説明
すれば、以下の通りである。

スポット溶接ロボットは、自動車のモノコック車体の車
体パネルどうしを溶接するのに使用され、ロボット本体
１と、溶接ユニット２と、ロボット本体１の端末アーム
１１に溶接ユニット２を連結する位置補正ユニット３と
を備えている。

上記溶接ユニット２は、第１図に示すように、ガン２１
と、その下端部に固定支持される固定電極２２と、ガン
２１の上部に加圧シリンダ２３を介して固定電極２２に
向かって上下方向に進退可能に支持された移動電極２４
とを備え、ケーブルを介して外部から溶接電流が供給さ
れるようになっている。また、固定電極２２及び移動電
極２４は、溶接条件の変動を一定以内に抑えるため、例
えば３００回打点毎に研磨される。

上記位置補正ユニット３は、第１図ないし第３図に示す
ように、両電極２２・２４の消耗量が許容範囲内である
場合に、ロボット本体１が教え込まれたワークの位置と
実際のワークの位置との誤差及び両電極２２・２４の消
耗により生じた両電極２２・２４の中立点のずれを解消
するためのイコライザユニット４と、溶接ユニット２の
溶接回数、すなわち、打点数が所定値以上になった時に
両電極２２・２４の消耗により生じた両電極２２・２４
の中立点のずれを解消するためのシフトシリンダユニッ
ト５とを備えている。

上記イコライザユニット４は、第２図及び第３図に示す
ように、上記ガン２１の上部に連結されるユニット取付
板４１と、ユニット取付板４１に上下１対の連結枠４２
・４３を介して固定された左右１対のガイドポスト４４
・４４と、イコライザシリンダ４５と、バネ４６とを備
えている。

上記イコライザシリンダ４５は、第２図に示すように、
両ガイドボスト４４に摺動自在に外嵌したボディ４５ａ
と、ボディ４５ａ内に形成され、下方に解放されたシリ
ンダ室４５ｂと、シリンダ室４５ｂ内に摺動可能に挿入
されたピストン４５ｃと、ピストン４５ｃによってシリ
ンダ室４５ｂ内に区画された受圧室４５ｄとを備える。
そして、受圧室４５ｄを第１図に示す圧縮空気供給源７
に接続することにより、受圧室４５ｄの内圧でピストン
４５ｃを下連結枠４３に押圧してボディ４５ａに対して
ユニット取付板４１を下降させる方向に付勢するように
なっている。

上記バネ４６は、そのボディ４５ａと上連結枠４２との
間に挿入され、ボディ４５ａと上連結枠４２との間隔を
広げてボディ４５ａに対してユニット取付板４１を上昇
させる方向に付勢するようになっている。

上記シフトシリンダユニット５は、シフトシリンダ５１
と、端末アーム１１に連結されるアーム取付板５２とを
備え、上記シフトシリンダ５１は、第２図及び第３図に
示すように、イコライザシリンダ４５の下方で両ガイド
ポスト４４に摺動自在に外嵌したボディ５１ａと、この
ボディ５１ａ内に形成されたシリンダ室５１ｂと、この
シリンダ室５１ｂ内に摺動自在に挿入され、かつ、イコ
ライザシリンダ４５のボディ４５ａに連結されたピスト
ン５１ｃと、シリンダ室５１ｂ内のピストン５１ｃの下
側に区画された受圧室５１ｄと、シリンダ室５１ｂ内の
ピストン５１ｃの上側に区画されたバネ室５１ｅと、バ
ネ室５１ｅに挿入したバネ５１ｆとを備えている。そし
て、上記受圧室５１ｄを圧縮空気供給源７に接続して、
その内圧で、ボディ５１ａに対してピストン５１ｃ、イ
コライザシリンダ４５、バネ４６及びユニット取付板４
１を上昇させる方向に付勢させる一方、上記バネ５１ｅ
で、ボディ５１ａに対してピストン５１ｃ、イコライザ
シリンダ４５、バネ４６及びユニット取付板４１を下降
させる方向に付勢するようになっている。

上記アーム取付板５２は、シフトシリンダ５１のボディ
５１ａに連結される。

このスポット溶接ロボットは、更に、第１図に示すよう
に、上記シフトシリンダユニット５を制御するため、電
極位置補正制御部６を備える。

上記電極位置補正制御部６は、固定電極２２の摩耗量を
検出する摩耗量センサ６１と、この検出結果の信号処理
をする摩耗量検出装置６２と、シリンダ制御装置６３と
を備えている。

上記摩耗量センサ６１の構成は、例えば打点数３００回
毎の研磨を終え、所定の位置に移動された溶接ユニット
２の固定電極２２の摩耗量を検出できるように構成して
あれば良く、その他について特に限定されず、例えば所
定の位置に互いに対向するように配置された発光素子６
１ａとＣＣＤからなる撮像素子６１ｂとで構成される。

上記摩耗量検出装置６２は、データを摩耗量センサ６１
から入力して固定電極２２の摩耗量を演算し、この摩耗
量をシフトシリンダ５１の補正作動量としてシリンダ制
御装置６３に制御信号を出力するように構成してある。

上記シリンダ制御装置６３は、シフトシリンダ５１の受
圧室５１ｄと圧縮空気供給源７との間に介在されてお
り、制御信号を入力して受圧室５１ｄの内圧をシフトシ
リンダ５１の補正作動量に対応して増圧し、シフトシリ
ンダ５１を伸長させて、アーム取付板５２に対するイコ
ライザユニット４及び溶接ユニット２を上昇させ、固定
電極２２の先端の位置を、最初に固定電極２２の先端が
配置される初期位置に上昇させるように構成される。

なお、この溶接ロボットは、例えば打点数３００回毎に
固定電極２２の摩耗量を検出するため、ガン２１を所定
の摩耗量検出位置に移動させるようになっている。

上記の構成において、例えば打点数が３００回になる
と、固定・移動量電極２２・２４が研磨され、この後、
溶接ユニット２が所定の位置に移動され、摩耗量センサ
６１によって固定電極２２の摩耗量を検出される。そし
て、摩耗量センサ６１により検出された固定電極２２の
摩耗量に対応する制御信号が摩耗量検出装置６２から出
力され、この制御信号を入力したシリンダ制御装置６３
がシフトシリンダ５１を伸長させてアーム取付板５２に
対するイコライザユニット４及び溶接ユニット２を上昇
させ、固定電極２２の先端の位置を、最初に固定電極２
２の先端が配置される初期位置に上昇させる。

これにより、固定電極２２の先端の位置が初期値から一
定以上離れることが防止されるので、溶接時に移動電極
２４がワークを固定電極２２側に押圧できる距離をワー
クの弾性変形領域内に抑えて、溶接後に歪が残ることを
なくすことができる。また、ロボット本体１の端末アー
ム１１に対する溶接ユニット２の位置を補正することに
より固定電極２２の先端の位置を補正するので、固定電
極２２の先端の位置を補正するためにロボット本体１の
制御プログラムを変更する必要はなく、簡単に固定電極
２２の先端の位置を補正することができる。

次に、本考案の他の実施例に係るスポット溶接ロボット
を第４図に基づき説明する。

この実施例では、ロボット本体１の端末アーム１１に溶
接ユニット２を連結する位置補正ユニット１３がイコラ
イズユニット１４とシフトユニット１５とで構成され
る。

上記イコライズユニット１４は、前記実施例と同様に、
上記ガン２１の上部に連結されるユニット取付板１４１
と、ユニット取付板１４１に上下１対の連結枠１４２・
１４３を介して固定された左右１対のガイドポスト１４
４と、イコライザシリンダ１４５と、バネ１４６とを備
えている。

上記イコライザシリンダ１４５は、両ガイドポスト１４
４に摺動自在に外嵌したボディ１４５ａと、ボディ１４
５ａ内に形成され、下方に解放されたシリンダ室１４５
ｂと、シリンダ室１４５ｂ内に摺動可能に挿入されたピ
ストン１４５ｃとを備え、そのボディ１４５ａと上連結
枠１４２との間には両者の間隔を広げる方向に作用する
ように上記バネ１４６が挿入され、ピストン１４５ｃは
下連結枠１４３に受け止められる。ピストン１４５ｃに
よってシリンダ室１４５ｂ内に区画された受圧室１４５
ｄは、図示しない圧縮空気供給源に接続されている。

また、上記シフトユニット１５は、上記の一実施例とは
異なり、イコライズユニット１４のボディ１４５ａに固
定された連結板１５１と、連結板１５１に上下１対の連
結枠１５２・１５３を介して固定された左右１対のガイ
ドポスト１５４と、シフトシリンダ１５５と、バネ１５
６と、アーム取付板１５７とを備えている。

上記シフトシリンダ１５５は、両ガイドポスト１５４に
摺動自在に外嵌したボディ１５５ａと、ボディ１５５ａ
内に形成され、下方に解放されたシリンダ室１５５ｂ
と、シリンダ室１５５ｂ内に摺動可能に挿入されたピス
トン１５５ｃとを備え、そのボディ１５５ａにアーム取
付板１５７が固定される。上記バネ１５６は、ボディ１
５５ａと上連結枠１５２との間に挿入され、両者を互い
に離隔させてアーム取付板１５７に対して連結板１５１
を上昇させる方向に付勢するようになっている。また、
ピストン１５５ｃによってシリンダ室１５５ｂ内に区画
された受圧室１５５ｄは、図示しない圧縮空気供給源に
接続され、これにより、シフトシリンダ１５５が受圧室
１５５ｄの内圧で上記シフトシリンダ１５５のピストン
１５５ｃを下連結枠１５３に押圧し、アーム取付板１５
７に対して連結板１５１を下降させる方向に付勢するよ
うにしてある。更に、上記バネ１５６は、上連結枠１５
２とボディ１５５ａとの間に挿入され、アーム取付板１
５７に対して連結板１５１を上昇させる方向に付勢する
ようにしてある。

この実施例のその他の構成は、シリンダ制御装置６３が
シフトシリンダ１５１を短縮させ、バネ１５６によって
アーム取付板５２に対するイコライザユニット４及び溶
接ユニット２を上昇させ、固定電極２２の先端の位置
を、最初に固定電極２２の先端が配置される初期位置に
上昇させるように構成されることを除けば、前記実施例
と同様である。また、その作用効果についても、シフト
シリンダ５１を伸長させるかシフトシリンダ１５５を短
縮させるかという差異を除けば、前記実施例と同じであ
るので、これらの説明は省略する。

なお、上記の各実施例では、固定電極２２の摩耗量の検
出及びその位置の補正が、溶接ロボットの稼動率を低下
させないために両電極２２・２４の研磨に際して行うよ
うにしてあるが、固定電極２２の摩耗量の検出及びその
位置の補正を行う時期は特に限定されるものではなく、
任意の時にこの固定電極２２の摩耗量の検出及びその位
置の補正を行うことができる。

〔考案の効果〕

本考案に係る溶接ロボットは、以上のように、ロボット
本体のアームにイコライザを介して溶接ユニットを浮動
支持させた溶接ロボット装置において、上記アームと溶
接ユニットとの間にアームに対する溶接ユニットの位置
を電極対向方向に変位させる電極位置補正装置と、溶接
ユニットの固定電極の摩耗量を検出する摩耗量検出装置
と、この摩耗量検出装置により検出した電極摩耗量に基
づいて上記電極位置補正装置をアームに対する固定電極
の位置を初期位置に補正するように作動させる制御装置
とを備えた構成である。

このように、電極位置補正装置と、摩耗量検出装置と、
制御装置とを備えているので、摩耗量検出装置により固
定電極の摩耗量を検出し、制御装置で電極位置補正装置
を制御してアームに対する溶接ユニットの位置を補正す
ることができる。その結果、固定電極の消耗によるアー
ムに対する固定電極の位置の変動を一定以下に抑え、移
動電極により固定電極に押圧されるワークの変形量を弾
性変形領域内に制限してワークに変形が生じることを防
止できる。

また、アームに対する溶接ユニットの位置を補正するの
で、アームの動作を制御するロボット本体の制御プログ
ラムを変更せずに済み、簡単に固定電極の位置の補正が
できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本考案の一実施例を示すものであ
る。 第１図は、溶接ロボットの要部の構成を示す構成説明図
である。 第２図は、位置補正ユニットの縦断正面図である。 第３図は、位置補正ユニットの縦断側面図である。 第４図は、本考案の他の実施例を示す溶接ロボットの要
部の縦断側面図である。 １はロボット本体、１１は端末アーム、２は溶接ユニッ
ト、４はイコライザユニット、５はシフトシリンダユニ
ット、１４はイコライズユニット、１５はシフトユニッ
ト、６１は摩耗量センサ、６２は摩耗量検出装置、６３
はシリンダ制御装置である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボット本体のアームにイコライザを介し
   て溶接ユニットを浮動支持させた溶接ロボット装置にお
   いて、 上記アームと溶接ユニットとの間にアームに対する溶接
   ユニットの位置を電極対向方向に変位させる電極位置補
   正装置と、 溶接ユニットの固定電極の摩耗量を検出する摩耗量検出
   装置と、 この摩耗量検出装置により検出した電極摩耗量に基づい
   て上記電極位置補正装置をアームに対する固定電極の位
   置を初期位置に補正するように作動させる制御装置とを
   備えていることを特徴とする溶接ロボット装置。