JPH0825055A - ロボットガンによるスポット溶接方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロボットガンによる溶接打点速度を飛躍的に
速めるスポット溶接方法を提供する。 【構成】 対をなす電極を有するスポット溶接ガンを産
業用ロボットに搭載し，前記ロボットの動作順序に従っ
て前記ガンをワークの溶接打点位置に誘導しながら加圧
溶接する場合に，対をなす電極のいずれか一方がワーク
に対して先行動作し，または一方の電極が他方の電極の
動きと同期した動作でタイミングを一致させてワークに
当接して加圧溶接する時の，ガン全体のイコライズ動作
を動作制御のプログラムによって補償する。これによっ
て，従来のロボットガンのイコライズ装置のイコライズ
シリンダを無くし，ワークを変形させることがなく，エ
ア圧の供給乃至排気などにかかる動作時間を省き，溶接
タクトタイムを飛躍的に短縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，ロボットガンによる連
続溶接打点速度を速めるのに適したスポット溶接方法及
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来，産業用ロボットを使用してスポッ
ト溶接を行う場合，そのロボットガンの位置決めシリン
ダの位置決めがはずれると，ガンア−ム側の電極すなわ
ち固定側電極がガン重量をバランスさせるスプリング力
により押圧され，ロッド側電極すなわち可動側電極に先
行してワ−ク（被溶接物）に当接し，可動側電極の慣性
力によるワ−クの変形を防ぎ，次いで溶接後，可動側電
極の開放と同時に位置決めシリンダが動作し固定側電極
を開放動作するのが普通である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来，この種の溶接方
法は，ロボットの制御装置から加圧が溶接用タイマから
開放信号が直接ガンに送られることが多いが，その場合
位置決めシリンダの切換バルブに信号を送りそのバルブ
を切換えてエアを供給乃至排気するという，エア経路に
迂回する動作時間を要するため溶接打点速度を遅延する
要因が存在していた。

【０００４】また従来では，イコライズ量が電極の減り
代分を含んでおり，ガンの重量バランスを取るためのス
プリング力の変化量が大きくなる。またガンの重力方向
の姿勢が打点位置によって色いろと変化すると，その重
量バランスをとることが困難となりワ−クを変形させて
しまう問題が生じる。すなわち，位置決めシリンダのエ
ア排出に時間がかかり，しかも可動側電極がワークに当
接する際の衝撃力や重量バランス・スプリングとワ−ク
の強さ関係によりワ−クを変形させることがあった。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の問題を解決するた
めに本発明では，対をなす電極を有するスポット溶接ガ
ンを産業用ロボットに搭載し，前記ロボットの動作順序
に従って前記ガンをワ−クの溶接打点位置に誘導しなが
ら加圧溶接する場合に，可動側電極及び固定側電極のい
ずれか一方がワークに対し先行動作し，または一方の電
極が他方の電極の動きと同期した動作でタイミングを一
致させてワークに当接して加圧溶接する時の，ガン全体
のイコライズ動作を動作制御のプログラムによって補償
するようにしたことを主要な特徴とするスポット溶接方
法を提供する。

【０００６】またもう一つの発明は，対をなす電極を有
するスポット溶接ガンをイコライズ装置を介して産業用
ロボットに搭載し，前記ロボットの動作順序に従って前
記ガンをワ−クの溶接打点位置に誘導しながら加圧溶接
する場合に，対をなす電極のいずれか一方をワークに先
行動作させ，または両方の電極を同期した動作でタイミ
ングを一致させてワークに当接して加圧溶接する時のガ
ン全体のイコライズ動作を動作制御のプログラムによっ
て補償する溶接装置において，前記イコライズ動作はそ
のイコライズ許容動作範囲内に電極チップの摩耗量分を
含まないイコライズ装置によって補償することを特徴と
するロボットガンを提供する。

【０００７】

【作 用】そこで本発明方式は，ロボットガンにイコラ
イズ装置を備えた場合あるいは備えない場合でもなお溶
接タクトタイムを大幅に短縮する高速スポット溶接シス
テムを実現した。

【０００８】従来のイコライズ装置によるイコライズ量
を動作制御のプログラム動作等で補償し，二つの電極の
どちらかがワ−クをすくい上げるか，または押し下げる
ようにした。これにより，従来のイコライズ装置に備え
た位置決めシリンダを不要とし，かつ連続打点速度をア
ップし，全方向へのガン姿勢変化に関係なく溶接するこ
とができる。

【０００９】なお，ここでのすくい上げ動作とはガン本
体の全方向の姿勢変化に関係なく，たとえば，ガンが下
向き姿勢の場合はワークの下側から持ち上げるか，上か
ら押し下げる動作となり，上向き姿勢の場合はワークの
上から押し下げる動作であり，横向き（水平）姿勢の場
合は左右どちらからの押し込み動作を意図するものであ
る。

【００１０】

【実施例】以下，本発明の１実施例を図面に基づいて説
明する。図１は，本発明の方法を実施するためのスポッ
ト溶接用ロボットの全体を概略を示すものである。ま
た，図２は本発明方法の動作説明図である。

【００１１】図１において，１はロボット本体を示す。
ロボットはＸ軸，Ｓ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，Ｒ軸，Θ軸の６軸
を移動する。２は関節の手首軸，３は手首軸に連結され
たロボットア−ム，４はロボットア−ム先端の手首軸に
連結されたスポット溶接ガンである。

【００１２】対象のスポット溶接ガン４は，たとえばＣ
ガンに限らずＸガン又は主軸部に減速機を介在させた回
動式ガン等のスポット溶接ガンであるならば全て適用で
きる。各ガンの加圧装置５はエアシリンダに限らずモ−
タでもよい。Ｃガンの場合はその１例を図示の如く，ガ
ンア−ム６の一方の先端に取付けた固定側電極７と，ガ
ンア−ム６の他方の端に取付けられた加圧装置５のピス
トンロッド８に取付けられた可動側電極９とを有し，ロ
ボットアーム３の手首軸２に連結されたガンブラケット
１０に直接支持されている。

【００１３】ロボット制御装置は省略したが，ティーチ
ングプレーバック制御または数値制御方式等による一般
的なロボット制御システムが採用される。７軸目の制御
盤はロボット制御盤内でも単独の制御盤としてもどちら
でもかまわない。

【００１４】次に本発明の動作を説明する。図２のＡは
Ｃガンを打点位置に移動し，開放した上下電極の間にワ
−クＷが挿入される。

【００１５】同図Ｂの場合ではガンア−ム側の固定側電
極７をロッド側の可動側電極９より先に当接すべくロボ
ットア−ム３の手首軸２を動作することによりガン全体
を持ち上げる。電極の摩耗量の補償はチップドレッシン
グ後毎にロボットのプログラムによる動作で行われるこ
とになる。

【００１６】同図Ｃではロボットア−ム３によってさら
にガン全体を持ち上げガンア−ム６の撓み量とワ−ク位
置ズレ量とのイコライズ量ｅをフオロ−アップする。す
なわち，ガンア−ム自体は固定側電極７がワ−クＷを下
からワーク変形の許容範囲内に数ミリメートル引っ掛け
てすくい上げることになる。

【００１７】同図Ｄでは固定側電極７ですくい上げた状
態でバックアップしつつ可動側電極９が固定側電極の動
きと同期した動きで当接するタイミングを一致させ所定
の加圧力を掛けて通電し加圧溶接する。この溶接時にお
いて，ガンア−ムがロボット本体の１軸〜６軸の１部分
として動くことでワ−クに負荷をかけずに７軸目の加圧
装置５のピストンロッド８を動作し，溶接に必要な加圧
力を可動電極と固定電極間に附勢し打点位置を圧接す
る。このように，加圧装置としてモータを使用して固定
側電極の動き（１軸〜６軸）と可動側電極の動き（７軸
目）を同期させてイコライズ動作を行うことにより上下
電極が被溶接物へ当接するタイミングを一致させなお一
段と高速打点を可能にする。

【００１８】図２の実施例の場合は，固定側電極でワー
クをすくい上げているが，図３の例のようにティーチン
グミス等で固定側電極上面がワークに対して隙間が生じ
たり，意図的に可動側電極で押し下げることにしてもそ
の隙間量がワークの弾性範囲内であるならばいっこうに
まわない。

【００１９】なお，図２及び図３ではガン全体が数ミリ
メートル上下動することができるイコライズ装置は省略
しているがワークの弾性許容量が電極によるすくい上げ
量ｅ₁または押し込み量ｅ₂より小さい場合は，図４及び
図５のようにイコライズ装置を付属させワークの塑性変
形を防止することになる。

【００２０】図４のイコライズ装置は，一例としてガン
ブラケット１０のイコライズ軸１１にガン支持体１２が
移動可能な状態に支持され，ガン全体の重量負荷に釣り
合う方向に重量バランス用スプリング１３が挿入された
ものである。このスプリング１３は図５の装置では省略
してある。

【００２１】なお，この場合，一般的なイコライズ装置
と違うところは，電極チップ摩耗量分をそのイコライズ
量内に含ませず，イコライズ許容範囲を最小に押さえる
ことでハンドリング時（ロボット移動時）の溶接ガンの
ガタつきを小さくし，またすくい上げ時及び押し込み時
にガタからくるワークへの衝撃を和らげることができ
る。

【００２２】図４では固定側電極７でワークＷをすくい
上げて加圧溶接する一連の動作を示すもので，この場
合，イコライズ装置にはすくい上げる方向のイコライズ
量ｅ₁の動作に必要なクリアランスｃが設けてある。

【００２３】図５では可動側電極９でワークＷを押し込
んで加圧溶接する一連の動作を示すもので，この場合，
イコライズ装置には可動側電極９で押し下げる方向のイ
コライズ量ｅ₂の動作に必要なクリアランスｃが設けて
ある。

【００２４】

【発明の効果】以上で説明したように，本発明の方法に
よれば，ロボットガンを使用して溶接を行う場合に，ス
ポット溶接ガンのイコライズ動作を動作制御のプログラ
ムによって補償し，したがってロボット側の動きにより
片側の電極でワークを持ち上げまたは押し下げてバック
アップし，反対側の電極を同期した動きでタイミングを
一致させて当接して加圧溶接する。イコライズ装置の位
置決めシリンダが不要となり，ワークを変形させること
がなくエア圧の供給乃至排気を動作するというムダな時
間がなくなることに加えて両方の電極が同期した動作を
行い連続打点速度をアップする。

【００２５】また，電極チップの摩耗量分がプログラム
の中で補償されたロボットの動きで片側の電極によりワ
−ク側をすくい上げ動作，又は押し下げ動作することに
よってガンア−ムの撓み量及びワ−クの位置ズレ量を含
むイコライズ動作を補償し全方向のガンの姿勢変化に関
係なくワークを変形せずに溶接することができる。

【００２６】また本発明装置によれば，ワーク弾性許容
量がすくい上げ量，押し込み量より小さい場合はイコラ
イズ装置を付属させるが，イコライズ機構の位置決めシ
リンダは不要になるので，ロボットガンの小型軽量化及
び構造簡素化並びに製作コストの低減を実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施するためのスポット溶接用
ロボットの全体を示す概略図である。

【図２】本発明方法の動作説明図で，イコライズ装置を
使用しない場合の固定側電極でワークをすくい上げて加
圧溶接する動作例を示す。

【図３】本発明方法の動作説明図で，イコライズ装置を
使用しない場合の可動側電極でワークを押し込んで加圧
溶接する動作例を示す。

【図４】本発明方法の動作説明図で，イコライズ装置を
使用した場合の固定側電極でワークをすくい上げて加圧
溶接する動作例を示す。

【図５】本発明方法の動作説明図で，イコライズ装置を
使用した場合の可動側電極でワークを押し込んで加圧溶
接する動作例を示す。

【符号の説明】

１ ロボット本体 ２ 手首軸 ３ ロボットアーム ４ スポット溶接ガン ５ 加圧装置 ６ ガンアーム ７ 固定側電極 ８ ピストンロッド ９ 可動側電極 １０ ガンブラケット １１ イコライズ軸 １２ ガン支持体 １３ 重量バランス用スプリング ｅ₁ すくい上げ量 ｅ₂ 押し下げ量 ｃ クリアランス Ｗ ワーク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対をなす電極を有するスポット溶接ガン
   を産業用ロボットに搭載し，前記ロボットの動作順序に
   従って前記ガンをワ−クの溶接打点位置に誘導しながら
   加圧溶接する場合に，対をなす電極のいずれか一方がワ
   ークに対し先行動作し，または一方の電極が他方の電極
   の動きと同期した動作でタイミングを一致させてワーク
   に当接して加圧溶接する時の，ガン全体のイコライズ動
   作を動作制御のプログラムによって補償するロボットガ
   ンによるスポット溶接方法。
2. 【請求項２】 対をなす電極を有するスポット溶接ガン
   をイコライズ装置を介して産業用ロボットに搭載し，前
   記ロボットの動作順序に従って前記ガンをワ−クの溶接
   打点位置に誘導しながら加圧溶接する装置に，対をなす
   電極のいずれか一方をワークに先行動作させ，または両
   方の電極を同期した動作でタイミングを一致させてワー
   クに当接して加圧溶接する時のガン全体のイコライズ動
   作を動作制御のプログラムによって補償する溶接装置に
   おいて，前記イコライズ動作はそのイコライズ許容動作
   範囲内に電極チップの摩耗量分を含まないイコライズ装
   置によって補償することを特徴とするスポット溶接装
   置。