JPH06344151A

JPH06344151A - 電動式溶接装置

Info

Publication number: JPH06344151A
Application number: JP5166290A
Authority: JP
Inventors: Sueichi Aoi; 末一青井; Ryoji Makino; 良治牧野; Tadayoshi Amano; 格良天野; Genichi Nakayama; 元一中山; Hisanori Nakamura; 尚範中村; Hideo Narita; 英郎成田
Original assignee: KIYOUHOU SEISAKUSHO KK; Toyota Motor Corp; Kyoho Machine Works Ltd
Current assignee: KIYOUHOU SEISAKUSHO KK; Toyota Motor Corp; Kyoho Machine Works Ltd
Priority date: 1993-06-11
Filing date: 1993-06-11
Publication date: 1994-12-20

Abstract

(57)【要約】【目的】常に適正な挟圧荷重で抵抗溶接が行われるよ
うにするとともにサイクルタイムを短縮する。【構成】マテハンロボットでワークを溶接位置へ移動
させると同時に挟圧ロボットの上部電極を溶接初期位置
まで移動させ（Ｓ１）、ナットフィーダによりナットを
供給した（Ｓ２）後、挟圧ロボットの上部電極を更に下
降して下部電極との間でワークを加圧するとともに、ロ
ードセル等の荷重検出センサで検出した挟圧荷重Ｌが予
め設定された設定荷重Ｌo となるように挟圧ロボットの
サーボモータをフィードバック制御する（Ｓ３）。そし
て、Ｓ３の加圧時において、Ｌo ≦Ｌとなったら一対の
電極間に溶接電流を通電する（Ｓ４，Ｓ５）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一対の電極間でワークを
挟圧して抵抗溶接する溶接装置に係り、特に、電動モー
タを駆動源として一対の電極を相対的に接近させる電動
式溶接装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

（ａ）一対の電極を相対的に接近させてワークを挟圧す
る挟圧ロボットと、（ｂ）前記ワークの溶接部位が前記
一対の電極間に位置するように前記挟圧ロボットとワー
クとを相対移動させる移動ロボットと、（ｃ）前記一対
の電極間に溶接電流を通電して前記ワークを抵抗溶接す
る溶接電源とを備えた溶接装置が、自動車部品の製造ラ
インや組付けライン等で広く使われている。上記挟圧ロ
ボットの駆動源としては一般にエアシリンダが用いら
れ、一対の電極間の挟圧荷重はエアシリンダのエア圧に
よって制御されるようになっていたが、近年、電動モー
タを駆動源とする挟圧ロボットが提案されている。実開
平３−１０６２７９号公報や特開昭６１−２５３１８９
号公報に記載されている装置はその一例であり、電動モ
ータのトルクから挟圧荷重を検知し、そのトルクが所定
値に達したときに溶接電源から溶接電流を通電するよう
にしたり、トルクが予め定められた所定値となるように
モータトルクを制御したりするようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに電動モータのトルクから挟圧荷重を検知する場合に
は、電動モータの回転出力を挟圧荷重に変換する変換機
構の摺動抵抗やころがり抵抗、それ等の経時変化などで
必ずしも高い精度が得られず、挟圧荷重の過不足で溶接
不良を生じる恐れがあった。また、従来の溶接装置は、
一対の電極を最も離間した原位置に保持した状態で移動
ロボットによりワークの溶接部位を一対の電極間に位置
させ、その後、挟圧ロボットにより一対の電極を相対的
に接近させてワークを挟圧するようになっていたため、
一対の電極間でワークを挟圧するまでに時間が掛かり、
サイクルタイムが長くなるという問題があった。

【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その第１の目的は常に適正な挟圧荷重で抵抗溶
接が行われるようにすることであり、第２の目的はサイ
クルタイムを短縮することにある。

【０００５】

【課題を解決するための第１の手段】かかる目的を達成
するために、第１発明は、図１のクレーム対応図に示す
ように、（ａ）電動モータを駆動源として一対の電極を
相対的に接近させてワークを挟圧する挟圧ロボットと、
（ｂ）電動モータを駆動源として前記ワークの溶接部位
が前記一対の電極間に位置するように前記挟圧ロボット
とそのワークとを相対移動させる移動ロボットと、
（ｃ）前記一対の電極間に溶接電流を通電して前記ワー
クを抵抗溶接する溶接電源とを備えた電動式溶接装置で
あって、（ｄ）前記移動ロボットおよび前記挟圧ロボッ
トを同時に作動させて、前記ワークの溶接部位を前記一
対の電極間に位置させるとともにその一対の電極を相対
的に接近させる同時移動制御手段と、（ｅ）前記挟圧ロ
ボットに配設されて前記一対の電極間の挟圧荷重を検出
する荷重検出センサと、（ｆ）前記一対の電極を接近さ
せて前記ワークを挟圧するとともに、前記荷重検出セン
サによって検出される挟圧荷重が予め定められた設定荷
重となるように、前記挟圧ロボットの電動モータをフィ
ードバック制御する挟圧制御手段と、（ｇ）その挟圧制
御手段による前記挟圧ロボットの作動制御時に前記荷重
検出センサによって検出される挟圧荷重が予め定められ
た溶接開始荷重に達したら、前記溶接電源から前記一対
の電極間に溶接電流を通電させる通電制御手段とを有す
ることを特徴とする。

【０００６】

【作用】このような電動式溶接装置においては、先ず、
同時移動制御手段により移動ロボットおよび挟圧ロボッ
トが同時に作動させられ、ワークの溶接部位が一対の電
極間に位置させられるとともに一対の電極が相対的に接
近させられる。これ等の作動は互いに干渉しないよう
に、ワークの形状等に応じて予めティーチングなどで設
定され、一対の電極は、ワーク等と干渉しないように必
要に応じて離間させながら最終的にできるだけ接近する
ようにすれば良い。また、両ロボットは必ずしも常に同
時作動している必要はなく、一方のロボットの作動中に
他方のロボットが一時的に同時作動するだけでも良い。

【０００７】その後、挟圧制御手段により、上記一対の
電極を更に接近させてワークを挟圧するとともに、荷重
検出センサによって検出される挟圧荷重が予め定められ
た設定荷重となるように、挟圧ロボットの電動モータが
フィードバック制御される。この挟圧制御手段による一
対の電極の接近作動は、前記同時移動制御手段による一
対の電極の接近作動に連続して行われるようにしても良
いが、ナットなどの被溶接物を供給してワークに溶接す
る場合には、その供給の妨げとならない位置で一旦停止
させてから、挟圧制御手段による作動を開始するように
することもできる。

【０００８】そして、上記挟圧制御手段による挟圧ロボ
ットの作動制御時には、通電制御手段により挟圧荷重が
予め定められた溶接開始荷重に達したか否かが判断さ
れ、溶接開始荷重に達すると溶接電源から一対の電極間
に溶接電流が通電されて抵抗溶接が開始される。溶接開
始荷重は前記設定荷重と同じ値であっても良いが、制御
誤差などを考慮して設定荷重より小さ目の値が定められ
ても良い。

【０００９】

【第１発明の効果】このように、第１発明の電動式溶接
装置によれば、移動ロボットでワークの溶接部位を相対
的に一対の電極間に位置させる際に同時に挟圧ロボット
で一対の電極を接近させるようにしているため、その後
にワークを挟圧して溶接する際の電極移動量が少なくな
り、その分だけサイクルタイムが短くなる。また、挟圧
ロボットに配設された荷重検出センサで挟圧荷重を検出
するようになっているため、電動モータの回転出力を挟
圧荷重に変換する変換機構の摺動抵抗やころがり抵抗、
それ等の経時変化などに拘らず常に高い精度で挟圧荷重
が検出され、その挟圧荷重に基づいて挟圧ロボットの作
動が制御されるとともに抵抗溶接が開始されるため、挟
圧荷重の過不足に起因する溶接不良が防止される。

【００１０】

【課題を解決するための第２の手段】また、第２発明
は、（ａ）電動モータを駆動源として一対の電極を相対
的に接近させてワークを挟圧する挟圧ロボットと、
（ｂ）前記一対の電極間に溶接電流を通電して前記ワー
クを抵抗溶接する溶接電源とを備えた電動式溶接装置で
あって、（ｃ）前記挟圧ロボットに配設されて前記一対
の電極間の挟圧荷重を検出する荷重検出センサと、
（ｄ）前記一対の電極を接近させて前記ワークを挟圧す
るとともに、前記荷重検出センサによって検出される挟
圧荷重が予め定められた設定荷重となるように、前記挟
圧ロボットの電動モータをフィードバック制御する挟圧
制御手段と、（ｅ）その挟圧制御手段による前記挟圧ロ
ボットの作動制御時に前記荷重検出センサによって検出
される挟圧荷重が予め定められた溶接開始荷重に達した
ら、前記溶接電源から前記一対の電極間に溶接電流を通
電させる通電制御手段とを有することを特徴とする。

【００１１】

【作用】かかる電動式溶接装置においては、挟圧制御手
段により、一対の電極を接近させてワークを挟圧すると
ともに、荷重検出センサによって検出される挟圧荷重が
予め定められた設定荷重となるように、挟圧ロボットの
電動モータがフィードバック制御される。そして、その
挟圧制御手段による挟圧ロボットの作動制御時には、通
電制御手段により挟圧荷重が予め定められた溶接開始荷
重に達したか否かが判断され、溶接開始荷重に達すると
溶接電源から一対の電極間に溶接電流が通電されて抵抗
溶接が開始される。溶接開始荷重は上記設定荷重と同じ
値であっても良いが、制御誤差などを考慮して設定荷重
より小さ目の値が定められても良い。

【００１２】

【第２発明の効果】このような第２発明の電動式溶接装
置によれば、挟圧ロボットに配設された荷重検出センサ
で挟圧荷重を検出するようになっているため、電動モー
タの回転出力を挟圧荷重に変換する変換機構の摺動抵抗
やころがり抵抗、それ等の経時変化などに拘らず常に高
い精度で挟圧荷重が検出され、その挟圧荷重に基づいて
挟圧ロボットの作動が制御されるとともに抵抗溶接が開
始されるため、挟圧荷重の過不足に起因する溶接不良が
防止される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図２は、本発明の一実施例である電動式溶
接装置の要部を示す斜視図であり、挟圧ロボット１０な
どを含んで構成されている。挟圧ロボット１０は、下部
ブラケット１２を介して本体フレーム１４に一体的に配
設された下部電極１６と、上部ブラケット１８を介して
本体フレーム１４に取り付けられた加圧ユニット２０と
を備えている。加圧ユニット２０は、ボールねじ等を有
する変換機構２２によって電動式サーボモータ２４の回
転出力を直線運動に変換し、出力軸２６を上下駆動する
もので、出力軸２６にはロードセルなどの荷重検出セン
サ２８を介して上部電極３０が取り付けられている。上
記下部電極１６および上部電極３０は、それぞれケーブ
ル３２，３４を介して溶接電源としてのトランス３６に
接続されており、溶接電流が通電されるようになってい
る。

【００１４】挟圧ロボット１０の近傍には、移動ロボッ
トとしてマテハン（マテリアルハンドリング）ロボット
３８が配設されている。このマテハンロボット３８は、
複数の電動式サーボモータ４０（図３参照）を備えた多
軸ロボットで、先端のロボットハンド４２に取り付けら
れたマテハン治具４４によりワーク４６を保持して移動
させるものである。ワーク４６には、ナットを溶接すべ
き複数位置にそれぞれ貫通穴４８が形成されており、そ
れ等の貫通穴４８が設けられた溶接部位が前記下部電極
１６上に位置するように、マテハンロボット３８によっ
て順次移動させられる。下部電極１６の中央部分にはパ
イロットピン５０が上方へ突き出すように配設されてお
り、マテハンロボット３８は、貫通穴４８内にパイロッ
トピン５０が挿通させられるように、ワーク４６を上下
させながら移動させて各溶接部位を順次下部電極１６上
に載置する。マテハン治具４４は、ワーク４６が上下方
向へ多少相対移動できる状態で保持しており、ワーク４
６は確実に下部電極１６に接する状態で載置される。

【００１５】また、前記挟圧ロボット１０の本体フレー
ム１４にはナットフィーダ５２が取り付けられ、前記ワ
ーク４６に溶接すべきナットが案内チューブ５４内を通
ってパイロットピン５０上へ供給されるようになってい
る。

【００１６】かかる電動式溶接装置は、図３に示すコン
トローラ５６によりその作動が制御されるようになって
いる。コントローラ５６は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等
を有するマイクロコンピュータを含んで構成されてお
り、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予め記
憶されたプログラムに従って信号処理を行い、駆動信号
ＳＤＰ，ＳＤＭやナット供給指令信号ＳＡ，溶接指令信
号ＳＷを出力する。駆動信号ＳＤＰは、前記サーボモー
タ２４に駆動電力を供給するサーボアンプ５８に出力さ
れ、その駆動電力、例えばモータ電流を制御してサーボ
モータ２４の回転速度やトルクを制御する。サーボモー
タ２４はエンコーダ６０を備えており、その回転位置、
すなわち前記上部電極３０の電極位置ＸＰを表す電極位
置信号ＳＸＰがサーボアンプ５８を介してコントローラ
５６に供給される。駆動信号ＳＤＭは、前記マテハンロ
ボット３８の複数のサーボモータ４０にそれぞれ駆動電
力を供給する各サーボアンプ６２にそれぞれ出力され、
各駆動電力をそれぞれ制御して前記マテハン治具４４が
予め設定された経路で移動させられるようにマテハンロ
ボット３８を制御する。各サーボモータ４０はそれぞれ
エンコーダ６４を備えており、各サーボモータ４０の回
転位置、すなわちマテハンロボット３８の各軸の軸位置
ＸＭを表す軸位置信号ＳＸＭが、それぞれサーボアンプ
６２を介してコントローラ５６に供給される。ナット供
給指令信号ＳＡは前記ナットフィーダ５２のコントロー
ラに出力され、ナットフィーダ５２からナットが１個供
給される。ナット供給の有無はリミットスイッチ等のセ
ンサで検出されるようになっており、ナット供給が完了
するとナットフィーダ５２から供給完了信号ＳＥＡがコ
ントローラ５６に供給される。溶接指令信号ＳＷは、前
記トランス３６に接続されたタイマコンタクタ６６に出
力され、トランス３６から溶接時間Ｔw の間だけ溶接電
流Ｉw が前記上部電極３０と下部電極１６との間に通電
される。溶接時間Ｔw および溶接電流Ｉw は、溶接条件
に応じて予めタイマコンタクタ６６に設定されており、
溶接時間Ｔw を経過して通電が終了すると、タイマコン
タクタ６６から溶接完了信号ＳＥＷがコントローラ５６
に供給される。コントローラ５６にはまた、前記荷重検
出センサ２８によって検出された荷重、すなわち上部電
極３０と下部電極１４との間の挟圧荷重Ｌを表す荷重信
号ＳＬが、増幅器やＡ／Ｄコンバータを介して供給され
る。

【００１７】このような電動式溶接装置は、例えば図４
のフローチャートに従って溶接を行う。溶接開始当初
は、マテハンロボット３８のマテハン治具４４は予め定
められた受渡し位置に位置させられているとともに、加
圧ユニット２０の上部電極３０は上昇端に位置させられ
ており、ステップＳ１では、予めＲＡＭ等に記憶された
移動経路データに従って駆動信号ＳＤＰ，ＳＤＭをそれ
ぞれ出力することにより、マテハンロボット３８は、受
渡し位置で受け取ったワーク４６を移動して最初の溶接
部位を下部電極１６上に載置するように作動させられる
一方、加圧ユニット２０の上部電極３０は予め定められ
た溶接初期位置まで下降させられる。これ等の移動は並
行して同時に行われ、各移動経路データは互いに干渉し
ないように予めティーチング等によって設定されてい
る。また、上部電極３０の溶接初期位置は、加圧溶接時
の下降量が少なくなるようにできるだけ下方で、且つナ
ットフィーダ５２によるナット供給を妨げない位置に定
められている。

【００１８】ステップＳ２では、ナットフィーダ５２に
ナット供給指令信号ＳＡを出力し、これによりパイロッ
トピン５０上にナットが供給される。ナットフィーダ５
２から供給完了信号ＳＥＡが供給されると、続いてステ
ップＳ３を実行し、駆動信号ＳＤＰを出力して上部電極
３０を下降させ、下部電極１６との間でワーク４６およ
びナットを挟圧するとともに、荷重信号ＳＬが表す挟圧
荷重Ｌが予め定められた設定荷重Ｌo となるように、サ
ーボモータ２４のトルクをフィードバック制御する。ス
テップＳ４では、上記ステップＳ３の実行に伴って挟圧
荷重Ｌが溶接開始荷重、この実施例では設定荷重Ｌo に
達したか否かを判断し、設定荷重Ｌo に達すると、ステ
ップＳ５において溶接指令信号ＳＷをタイマコンタクタ
６６に出力する。これにより、予め定められた溶接時間
Ｔw の間だけトランス３６から溶接電流Ｉw が上部電極
３０と下部電極１６との間に通電され、ワーク４６の最
初の溶接部位にナットが抵抗溶接される。このステップ
Ｓ５の溶接時にも、サーボモータ２４は挟圧荷重Ｌが設
定荷重Ｌo となるようにフィードバック制御される。設
定荷重Ｌo は一定値であっても良いが、時間の経過と共
に変化させたり、溶接時の溶け込みに伴う電極位置ＸＰ
の変化に応じて変化させたりすることもできる。溶接電
流Ｉw についても、時間の経過や電極位置ＸＰの変化に
応じて変化させるようにすることが可能である。そし
て、溶接時間Ｔw が経過してタイマコンタクタ６６から
溶接完了信号ＳＥＷが供給されると、ステップＳ６を実
行し、駆動信号ＳＤＰによりサーボモータ２４を逆回転
駆動して上部電極３０をステップＳ１の溶接初期位置ま
で上昇させる。図５は、上記ステップＳ３〜Ｓ６におけ
る電極位置ＸＰ，挟圧荷重Ｌ，および溶接電流ＯＮ，Ｏ
ＦＦの変化を示すタイムチャートで、時間ｔ₁はステッ
プＳ３の開始時、時間ｔ₂はステップＳ５の開始時、時
間ｔ₃はステップＳ６の開始時、時間ｔ₄はステップＳ
６の終了時である。

【００１９】次のステップＳ７では、ステップＳ５の溶
接電流通電時における挟圧荷重Ｌおよび電極位置ＸＰに
基づいて溶接の良否を判定し、溶接ＯＫの場合には続い
てステップＳ９を実行するが、溶接ＮＧの場合にはステ
ップＳ８を実行し、以後の作動を停止するとともに異常
ランプや異常ブザーで異常を知らせる。この溶接判定
は、例えば図６のフローチャートに従って行われ、ステ
ップＲ１で、ステップＳ５の溶接時における実際の挟圧
荷重Ｌが予め定められた荷重範囲（Ｌo ±α）以内か否
かを判断するとともに、ステップＲ２で、ステップＳ５
の溶接前後における電極位置ＸＰの変化量ΔＸＰ、すな
わち溶接に伴う溶け込み量が、予め定められた溶け込み
量β１以上で且つβ２以下か否かを判断し、何れの判断
もＹＥＳの場合にはステップＲ３で溶接ＯＫの判定を行
い、何れか一方でもＮＯの場合にはステップＲ４で溶接
ＮＧの判定を行う。溶接電流Ｉw が所定の範囲内か否か
など、溶接に影響する他の条件を加味して溶接判定を行
うことも可能である。

【００２０】なお、図６の溶接判定をステップＳ５の溶
接中に行い、溶接ＮＧとなった時点で溶接電流Ｉw の通
電を中止するようにしても良い。また、図７に示すよう
に、ステップＳ５の溶接開始前、すなわち挟圧荷重Ｌが
設定荷重Ｌo に達した時の電極位置ＸＰa が、予め定め
られた位置ＸＰ１以上で且つＸＰ２以下の範囲内か否か
を判断し、範囲外の場合にはステップＳ５以下の作動を
中止するようにしたり、図８に示すように、上記電極位
置ＸＰa に基づいて電極１６，３０の摩耗判定を行った
りすることもできる。電極１６，３０の摩耗判定は、電
極交換した後の最初の溶接時における電極位置ＸＰa を
基準位置ＸＰo として記憶しておき、以後の溶接時にお
ける電極位置ＸＰa と基準位置ＸＰo とを比較して、Ｘ
Ｐa −ＸＰo が予め定められた判定値γ以下か否かによ
って判断できる。

【００２１】図４に戻って、前記ステップＳ７の溶接判
定がＯＫの場合に実行するステップＳ９では、１つのワ
ーク４６に対する総ての溶接が終了したか否かを、例え
ばカウンタで溶接回数を計数するなどして判断し、溶接
部位が残っている場合にはステップＳ１以下の実行を繰
り返す。ステップＳ１では、次の溶接部位に対する移動
経路データに従って駆動信号ＳＤＰ，ＳＤＭを出力し、
ワーク４６を移動させるとともにそのワーク４６と干渉
しないように上部電極３０を上下移動させる。ワーク４
６の移動時に、ステップＳ６で前回の溶接時における溶
接初期位置に保持されている上部電極３０と干渉しない
場合は、上部電極３０の移動は不要である。また、上部
電極３０の溶接初期位置は、ワーク４６の形状に応じて
溶接部位毎に異なる位置に設定することもできるが、一
定の位置に設定されても良い。なお、前記ステップＳ６
を省略し、直ちにステップＳ１へ戻って上部電極３０を
上下させながらワーク４６を次の溶接位置へ移動させる
ことも可能である。

【００２２】そして、このようにステップＳ１でワーク
４６を移動させるとともに必要に応じて上部電極３０を
上下移動させ、ステップＳ２以下を実行することによ
り、ワーク４６の複数の溶接部位に順次ナットが溶接さ
れ、総ての溶接が終了してステップＳ９の判断がＹＥＳ
になると、ステップＳ１０においてワーク４６はマテハ
ンロボット３８により受渡し位置へ移動させられ、上部
電極３０は上昇端へ移動させられる。この時の移動も同
時に行われる。これにより、１つのワーク４６に対する
溶接作業が終了する。

【００２３】ここで、本実施例の電動式溶接装置は、ス
テップＳ１でマテハンロボット３８によりワーク４６を
移動させるのと並行して上部電極３０が溶接初期位置ま
で移動させられるため、ステップＳ３で上部電極３０を
下降，加圧する際の移動量が少なくなり、その分だけサ
イクルタイムが短くなる。また、挟圧ロボット１０に配
設された荷重検出センサ２８で挟圧荷重Ｌを検出するよ
うにしているため、サーボモータ２４のトルクから挟圧
荷重を求める場合に比較して、ボールねじ等を有する変
換機構２２の摺動抵抗やころがり抵抗、それ等の経時変
化などに拘らず常に高い精度で挟圧荷重Ｌが検出され、
その挟圧荷重Ｌが設定荷重Ｌo となるようにサーボモー
タ２４がフィードバック制御されるとともにＬo ≦Ｌと
なった時点で抵抗溶接が開始されるため、溶接時の挟圧
荷重Ｌの過不足に起因する溶接不良が防止される。

【００２４】本実施例では、コントローラ５６による一
連の信号処理のうち、ステップＳ１を実行する部分が同
時移動制御手段に相当し、ステップＳ３を実行する部分
が挟圧制御手段に相当し、ステップＳ４およびＳ５を実
行する部分が通電制御手段に相当する。

【００２５】次に、本発明の他の実施例を説明する。図
９および図１０は、挟圧ロボットとしてのスポット溶接
ガン７０を示す一部を切り欠いた正面図および右側面図
である。このスポット溶接ガン７０はベースプレート７
２を介して複数の電動式サーボモータ１２０を備えた多
関節ロボットなどの移動ロボット１２２（図１１参照）
に取り付けられ、自動車の車体など位置固定に配置され
たワークの複数の溶接部位へ順次移動させられてスポッ
ト溶接を行うものである。ベースプレート７２には、支
持フレーム７４を介して支持軸７６まわりの回動可能に
上側アーム７８および下側アーム８０が取り付けられて
おり、上側アーム７８には本体８２が一体的に固設され
ている。本体８２には、ベアリング８４を介してボール
ナット８６が軸方向の移動不能且つ軸心まわりの回転可
能に配設されており、そのボールナット８６は、シャフ
ト９２のねじ部９２ａに螺合されているとともに、タイ
ミングベルト８８を介して電動式サーボモータ９０によ
り回転駆動されるようになっている。シャフト９２はね
じ部９２ａと反対側にスプライン部９２ｂを備えている
とともに、そのスプライン部９２ｂは、本体８２に回転
不能に配設されたボールスプライン９４に軸方向の移動
可能且つ軸心まわりの回転不能に嵌合されており、ボー
ルナット８６がサーボモータ９０によって回転駆動され
るとシャフト９２は軸方向へ移動させられる。なお、上
側アーム７８は、支持軸７６まわりの所定位置で支持フ
レーム７４に固定されるようになっており、サーボモー
タ９０は本体８２に一体的に固定されている。

【００２６】上記シャフト９２のスプライン部９２ｂ側
の端部にはナックル９６が取り付けられ、リンク９８を
介して前記下側アーム８０と連結されており、シャフト
９２が軸方向へ移動させられることにより、下側アーム
８０は支持軸７６まわりに回動させられる。下側アーム
８０の先端部には、ロードセル等の荷重検出センサ１０
０を介して下側電極１０２が取り付けられているととも
に、前記上側アーム７８の先端部には、その下側電極１
０２と対向するように上部電極１０４が取り付けられて
おり、シャフト９２が図の左方向へ突き出されて下側ア
ーム８０が右まわりに回動させられると、上側電極１０
４と下側電極１０２との間でワークが挟圧される。それ
等の電極１０２，１０４間には、ブラケット１０６を介
して支持フレーム７４に配設された溶接電源としてのト
ランス１０８から溶接電流が通電されるようになってお
り、電極１０２と１０４との間でワークを挟圧した状態
で溶接電流が通電されることによりスポット溶接が行わ
れる。

【００２７】かかる電動式溶接装置は、図１１に示すコ
ントローラ１２４によりその作動が制御されるようにな
っている。コントローラ１２４は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，Ｒ
ＯＭ等を有するマイクロコンピュータを含んで構成され
ており、ＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつＲＯＭに予
め記憶されたプログラムに従って信号処理を行い、駆動
信号ＳＤＰ，ＳＤＭや溶接指令信号ＳＷを出力する。駆
動信号ＳＤＰは、前記サーボモータ９０に駆動電力を供
給するサーボアンプ１２６に出力され、その駆動電力、
例えばモータ電流を制御してサーボモータ９０の回転速
度やトルクを制御する。サーボモータ９０はエンコーダ
１２８を備えており、その回転位置、すなわち前記下側
電極１０２の電極位置ＸＰを表す電極位置信号ＳＸＰが
サーボアンプ１２６を介してコントローラ１２４に供給
される。駆動信号ＳＤＭは、前記移動ロボット１２２の
複数のサーボモータ１２０にそれぞれ駆動電力を供給す
る各サーボアンプ１３０にそれぞれ出力され、各駆動電
力をそれぞれ制御して前記スポット溶接ガン７０を予め
設定された経路で移動させる。各サーボモータ１２０は
それぞれエンコーダ１３２を備えており、各サーボモー
タ１２０の回転位置、すなわち移動ロボット１２２の各
軸の軸位置ＸＭを表す軸位置信号ＳＸＭが、それぞれサ
ーボアンプ１３０を介してコントローラ１２４に供給さ
れる。溶接指令信号ＳＷは、前記トランス１０８に接続
されたタイマコンタクタ１３４に出力され、トランス１
０８から溶接時間Ｔw の間だけ溶接電流Ｉw が前記上側
電極１０４と下側電極１０２との間に通電される。溶接
時間Ｔw および溶接電流Ｉw は、溶接条件に応じて予め
タイマコンタクタ１３４に設定されており、溶接時間Ｔ
w を経過して通電が終了すると、タイマコンタクタ１３
４から溶接完了信号ＳＥＷがコントローラ１２４に供給
される。コントローラ１２４にはまた、前記荷重検出セ
ンサ１００によって検出された荷重、すなわち上側電極
１０４と下側電極１０２との間の挟圧荷重Ｌを表す荷重
信号ＳＬが、増幅器やＡ／Ｄコンバータを介して供給さ
れる。

【００２８】このような電動式溶接装置は、例えば図１
２のフローチャートに従って溶接を行う。溶接開始当初
は、スポット溶接ガン７０は予め定められた待機位置に
位置させられているとともに、下側電極１０２は図９の
ように上側電極１０４から最も離間した原位置に保持さ
れており、ステップＳＡ１では、予めＲＡＭ等に記憶さ
れた移動経路データに従って駆動信号ＳＤＰ，ＳＤＭを
それぞれ出力することにより、スポット溶接ガン７０が
最初の溶接部位に位置させられるように移動ロボット１
２２を作動させるとともに、そのスポット溶接ガン７０
の下側電極１０２が予め定められた溶接初期位置まで上
側電極１０４に接近するようにサーボモータ９０を回転
駆動する。これ等の作動は並行して行われ、各移動経路
データは互いに干渉しないように予めティーチング等に
よって設定されている。また、下側電極１０２の溶接初
期位置は、加圧溶接時の移動量ができるだけ少なくなる
ように定められている。

【００２９】ステップＳＡ２では、駆動信号ＳＤＰを出
力して下側電極１０２を更に接近させ、上側電極１０４
との間でワークを挟圧するとともに、荷重信号ＳＬが表
す挟圧荷重Ｌが予め定められた設定荷重Ｌo となるよう
に、サーボモータ９０のトルクをフィードバック制御す
る。このステップＳＡ２は、ステップＳＡ１による移動
ロボット１２２の作動が終了した後に行われ、下側電極
１０２のみが移動させられるが、この下側電極１０２の
移動はステップＳＡ１による移動に連続して行うことが
できる。すなわち、移動ロボット１２２の作動が停止し
た後に下側電極１０２が溶接初期位置に到達する場合
は、下側電極１０２をその溶接初期位置で停止させるこ
となく連続移動させてワークを挟圧するようにしても差
し支えないのである。次のステップＳＡ３およびＳＡ４
は前記第１実施例におけるステップＳ４およびＳ５と実
質的に同じで、ステップＳＡ５では、駆動信号ＳＤＰに
よりサーボモータ９０を逆回転駆動して下側電極１０２
をステップＳＡ１の溶接初期位置まで離間させる。

【００３０】また、ステップＳＡ６，ＳＡ７，ＳＡ８
は、第１実施例におけるステップＳ７，Ｓ８，Ｓ９と実
質的に同じで、総ての溶接が終了するまでステップＳＡ
１以下の実行を繰り返す。そして、総ての溶接が終了し
てステップＳＡ８の判断がＹＥＳになると、ステップＳ
Ａ９を実行し、移動ロボット１２２によりスポット溶接
ガン７０を待機位置へ移動させるとともに、スポット溶
接ガン７０の下側電極１０２を原位置まで離間させる。
この時の移動も同時に行われる。

【００３１】このように、本実施例でもステップＳＡ１
で移動ロボット１２２によりスポット溶接ガン７０を移
動させるのと並行してそのスポット溶接ガン７０の下側
電極１０２を移動させるようにしているため、サイクル
タイムが短くなるとともに、荷重検出センサ１００で実
際の挟圧荷重Ｌを検出して溶接を開始し、且つ溶接時の
荷重制御を行うようにしているため、挟圧荷重Ｌの過不
足に起因する溶接不良が防止される。

【００３２】本実施例では、コントローラ１２４による
一連の信号処理のうち、ステップＳＡ１を実行する部分
が同時移動制御手段に相当し、ステップＳＡ２を実行す
る部分が挟圧制御手段に相当し、ステップＳＡ３および
ＳＡ４を実行する部分が通電制御手段に相当する。

【００３３】以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳
細に説明したが、本発明は他の態様で実施することもで
きる。

【００３４】例えば、前記実施例では複数の溶接部位に
連続して抵抗溶接を行う場合について説明したが、溶接
内容により１回の溶接が終わる毎にワーク４６を受渡し
位置まで戻したり、スポット溶接ガン７０を待機位置ま
で戻したりすることも勿論可能である。

【００３５】また、前記実施例ではサーボモータ４０，
１２０によって駆動されるマテハンロボット３８，移動
ロボット１２２が用いられ、挟圧ロボット１０，スポッ
ト溶接ガン７０と同時作動させるようになっていたが、
それ等を別々に作動させることもできるし、エアシリン
ダ等を駆動源とする移動ロボットを用いることも可能で
ある。

【００３６】また、前記実施例では一方の電極３０，１
０２を移動してワークを挟圧する挟圧ロボット１０，ス
ポット溶接ガン７０が用いられていたが、電動モータを
駆動源として一対の電極を相対的に接近させる他の種々
の挟圧ロボットを備えた電動式溶接装置にも本発明は同
様に適用され得る。

【００３７】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のクレーム対応図である。

【図２】本発明の一実施例である電動式溶接装置の要部
を示す斜視図である。

【図３】図２の電動式溶接装置が備えている制御系統を
説明するブロック線図である。

【図４】図２の電動式溶接装置の作動を説明するフロー
チャートである。

【図５】図４のステップＳ３〜Ｓ６の実行時における各
部の状態を説明するタイムチャートである。

【図６】図４のステップＳ７における溶接判定の具体的
内容を説明するフローチャートである。

【図７】図４の作動時に行うことができる溶接判定の別
の例を説明するフローチャートである。

【図８】図４の作動時に電極の摩耗判定を行う場合のフ
ローチャートである。

【図９】本発明の他の実施例で挟圧ロボットとして用い
られるスポット溶接ガンを示す一部を切り欠いた正面図
である。

【図１０】図９のスポット溶接ガンの右側面図である。

【図１１】図９の実施例の制御系統を説明するブロック
線図である。

【図１２】図９の実施例の作動を説明するフローチャー
トである。

【符号の説明】

１０：挟圧ロボット１６：下部電極２４：サーボモータ（電動モータ）２８：荷重検出センサ３０：上部電極３６：トランス（溶接電源）３８：マテハンロボット（移動ロボット）４０：サーボモータ（電動モータ）４６：ワーク５６：コントローラ７０：スポット溶接ガン（挟圧ロボット）９０：サーボモータ（電動モータ）１００：荷重検出センサ１０２：下側電極１０４：上側電極１０８：トランス（溶接電源）１２０：サーボモータ（電動モータ）１２２：移動ロボット１２４：コントローラステップＳ１：同時移動制御手段ステップＳ３：挟圧制御手段ステップＳ４，Ｓ５：通電制御手段ステップＳＡ１：同時移動制御手段ステップＳＡ２：挟圧制御手段ステップＳＡ３，ＳＡ４：通電制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者天野格良愛知県豊田市トヨタ町６番地株式会社協豊製作所内 (72)発明者中山元一愛知県豊田市トヨタ町６番地株式会社協豊製作所内 (72)発明者中村尚範愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者成田英郎愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動モータを駆動源として一対の電極を
相対的に接近させてワークを挟圧する挟圧ロボットと、
電動モータを駆動源として前記ワークの溶接部位が前記
一対の電極間に位置するように前記挟圧ロボットと該ワ
ークとを相対移動させる移動ロボットと、前記一対の電
極間に溶接電流を通電して前記ワークを抵抗溶接する溶
接電源とを備えた電動式溶接装置であって、前記移動ロボットおよび前記挟圧ロボットを同時に作動
させて、前記ワークの溶接部位を前記一対の電極間に位
置させるとともに該一対の電極を相対的に接近させる同
時移動制御手段と、前記挟圧ロボットに配設されて前記一対の電極間の挟圧
荷重を検出する荷重検出センサと、前記一対の電極を接近させて前記ワークを挟圧するとと
もに、前記荷重検出センサによって検出される挟圧荷重
が予め定められた設定荷重となるように、前記挟圧ロボ
ットの電動モータをフィードバック制御する挟圧制御手
段と、該挟圧制御手段による前記挟圧ロボットの作動制御時に
前記荷重検出センサによって検出される挟圧荷重が予め
定められた溶接開始荷重に達したら、前記溶接電源から
前記一対の電極間に溶接電流を通電させる通電制御手段
とを有することを特徴とする電動式溶接装置。
【請求項２】電動モータを駆動源として一対の電極を
相対的に接近させてワークを挟圧する挟圧ロボットと、
前記一対の電極間に溶接電流を通電して前記ワークを抵
抗溶接する溶接電源とを備えた電動式溶接装置であっ
て、前記挟圧ロボットに配設されて前記一対の電極間の挟圧
荷重を検出する荷重検出センサと、前記一対の電極を接近させて前記ワークを挟圧するとと
もに、前記荷重検出センサによって検出される挟圧荷重
が予め定められた設定荷重となるように、前記挟圧ロボ
ットの電動モータをフィードバック制御する挟圧制御手
段と、該挟圧制御手段による前記挟圧ロボットの作動制御時に
前記荷重検出センサによって検出される挟圧荷重が予め
定められた溶接開始荷重に達したら、前記溶接電源から
前記一対の電極間に溶接電流を通電させる通電制御手段
とを有することを特徴とする電動式溶接装置。