JPH11320119A - スポット溶接ガンのチップ磨耗量検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チップドレスとチップ磨耗量検出とにかかる
時間を短縮し、より生産効率の高いスポット溶接ができ
るようにする。 【解決手段】 一対のチップ２１ａ，２１ｂを研磨する
チップドレス部１と、チップ２１ａ，２１ｂのそれぞれ
の挟持位置を検出するセンサ１０，２３と、チップ２１
ａ，２１ｂが未使用であるときの挟持位置を記憶する記
憶部１２と、記憶部１２に記憶された挟持位置とセンサ
１０，２３によって検出された挟持位置とを対照し、チ
ップ２１ａ，２１ｂの磨耗量を演算する演算部１５とを
設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スポット溶接用ガ
ンのチップを研磨する一方、その磨耗量を検出すること
ができるスポット溶接ガンのチップ磨耗量検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】自動車などの生産には、スポット溶接機
が一般的に使用されている。このスポット溶接機は、ス
ポット溶接ガンに備えられた一対のチップで、溶接され
るワークを加圧し、チップ間に通電することによってス
ポット溶接するものである。

【０００３】スポット溶接の工程では、溶接の信頼性を
高めるため、常に一定の溶接条件が保てるようにスポッ
ト溶接ガンを管理（例えばチップのドレス、チップ進退
量の補正など）をしている。

【０００４】例えば、チップは、スポット溶接に使用さ
れるうちに磨耗し、その先端部分が荒れる。このためス
ポット溶接工程では、溶接を所定の回数行なうごとにチ
ップを研磨装置（チップドレッサ）で整形、研磨し、そ
の先端が一定の形状、面積になるようにすると共にその
先端を滑らかにするチップドレス作業を行なっている。

【０００５】また、最近ではスポット溶接ガンとしてサ
ーボガンが多用されているが、このサーボガンは、チッ
プの進退位置によって加圧力を調整するようにしてある
ので、チップの磨耗量は正確に把握しなければならな
い。例えば、新品のチップを取り付けた際に、チップの
進退方向の原点位置を定め、この原位置からチップをど
の程度進めるとワークに接触するのか、また、その接触
した位置からどの程度進めると加圧力が規定の圧力にな
るのかを規定しておくが、チップが磨耗したり、チップ
ドレス作業が行なわれた後には、規定した進退量ではワ
ークを当初予定した圧力まで加圧することができなくな
る。このためスポット溶接工程では、定期的にチップ磨
耗量を検出し、ワークの加圧力が規定の圧力となるよう
に、磨耗量に応じた進退量の補正を行なっている。

【０００６】このようなチップ磨耗量の検出と、それに
伴う進退量の補正は、通常は前述したチップドレス作業
と同時期に行なっている。なお、チップ磨耗量を検出す
る公知の技術としては、例えば特開平７−２８４９５７
号、特願平１０−０００５１３号が掲げられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−２８４９５
７号、特願平１０−０００５１３号に記載された発明
は、いずれもチップドレス作業とチップ磨耗量検出作業
を別々に行なっている。このため、それぞれの工程に専
用の場所や設備が必要となる。

【０００８】また、前述したようにチップ磨耗量の検出
とチップドレスとは、所定の回数溶接を行なうごとに行
なわれているため、両者にかかる時間の分だけスポット
溶接工程のサイクルタイムが延びることになり、ひいて
はスポット溶接の生産性に悪影響を与えることになる。

【０００９】本発明は、このような点に鑑みて行なわれ
たものであって、チップドレス作業とチップ磨耗量検出
作業に必要となるスペースや設備を縮小、減少させるこ
とができると共に、チップドレスとチップ磨耗量検出に
かかる時間を短縮し、より生産効率の高いスポット溶接
を実現できるスポット溶接ガンのチップ磨耗量検出装置
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め本願発明は、以下のように構成される。すなわち、請
求項１記載の発明は、スポット溶接ガンに備えられる一
対のチップによって挟持されながら、前記一対のチップ
を整形研磨するチップドレス部と、チップドレス部と一
体的に構成され、前記チップドレス部で整形研磨された
前記チップを整形研磨時の挟持位置から前記チップの磨
耗量を検出する磨耗量検出部とを有することを特徴とす
るものである。

【００１１】このように構成することによって、チップ
ドレス作業が終了すると、チップをこのままの状態にし
てその磨耗量を検出することができ、チップドレス作業
と磨耗量の検出とを同時に行なうことができる。また、
チップドレス部と磨耗量検出部とが一体的に構成されて
いることによって作業領域において両者の占めるスペー
スを共通にでき、作業領域を縮小することができる。

【００１２】また、請求項２記載の発明は、前記磨耗量
検出部は、前記チップドレス部を挟持する前記一対のチ
ップのそれぞれの挟持位置を検出するチップ位置検出部
と、前記一対のチップが未使用であるときに前記チップ
ドレス部を挟持するそれぞれの挟持位置を記憶するチッ
プ初期位置記憶部と、チップ初期位置記憶部に記憶され
た挟持位置と前記チップ位置検出部によって検出された
挟持位置とを対照し、前記一対のチップの磨耗量を演算
する磨耗量演算部とを有することを特徴とするものであ
る。

【００１３】このように構成することによって、チップ
ドレス時のチップの挟持位置からチップの磨耗量が演算
でき、チップドレス作業後、チップドレッサからチップ
を開放し、磨耗量検出のためチップを磨耗量検出装置に
セットし直す必要がなくなる。

【００１４】また、請求項３記載の発明は、前記一対の
チップの少なくとも一方がサーボモータによって上下動
する可動チップであって、可動チップのチップ位置検出
部は、前記サーボモータの回転量に基づいて前記可動チ
ップの挟持位置を検出することを特徴とするものであ
る。

【００１５】このように構成することによって、可動チ
ップがサーボモータによって上下動するよう構成された
ものである場合、可動チップの位置検出部を新たに設け
る必要がなくなり、位置検出部の部品点数を少なくする
ことができる。

【００１６】また、請求項４記載の発明は、ロボットに
よって駆動されるスポット溶接ガンに備えられる可動チ
ップと固定チップとよりなる一対のチップに挟持されな
がら、前記可動チップおよび固定チップを整形研磨する
チップドレス部と、チップドレス部の下方に設けられ、
前記チップドレス部を浮動状態に支持する一方、前記チ
ップドレス部によって加えられる力に応じて変位するチ
ップドレス部浮動支持部と、チップドレス部浮動支持部
の変位を検出する変位検出部と、前記可動チップおよび
固定チップが未使用であるときに前記変位検出部によっ
て検出された初期検出値を記憶する初期検出値記憶部
と、ロボットによる前記可動チップの駆動量と、前記変
位検出部って検出された前記チップドレス部浮動支持部
の変位量とを前記初期検出値記憶部に記憶された初期検
出値と対照し、前記可動チップおよび固定チップの磨耗
量を演算する磨耗量演算部とを有することを特徴とする
ものである。

【００１７】このように構成することによって、可動チ
ップの磨耗量、固定チップの磨耗量をそれぞれ演算する
ことができる。また、可動チップの駆動量をロボットが
溶接ガンを駆動する際に使用するものを流用することが
可能となり、可動チップの位置を検出するための構成を
新たに設ける必要がなくなり、磨耗量検出装置の部品点
数を少なくすることができる。

【００１８】また、請求項５記載の発明は、前記磨耗量
演算部によって演算された前記一対のチップの磨耗量に
基づいて、前記チップがスポット溶接を行なう際に用い
る教示データを補正する補正手段をさらに有することを
特徴とするものである。

【００１９】このように構成することによって、スポッ
ト溶接時の教示データをチップの現在の状態に即して補
正することができ、より正確な教示データに基づいてス
ポット溶接を行なうことができる。

【００２０】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、チップドレス作
業が終了すると、チップをこのままの状態にしてその磨
耗量を検出することができ、チップドレス作業と磨耗量
の検出とを同時に行なうことができる。また、チップド
レス部と磨耗量検出部とが一体的に構成されていること
によって作業領域において両者の占めるスペースを共通
にでき、作業領域を縮小することができる。

【００２１】したがって、チップドレス作業とそれに続
くチップ研磨にかかる時間を短縮し、ひいてはスポット
溶接のサイクルタイムを短くすることができる。また、
作業領域を有効に利用することができる。

【００２２】請求項２記載の発明は、チップドレス時の
チップの挟持位置からチップの磨耗量が演算でき、チッ
プドレス作業後、チップドレッサからチップを開放し、
磨耗量検出のためチップを磨耗量検出装置にセットし直
す必要がなくなる。

【００２３】したがって、チップドレス作業とそれに続
くチップ研磨にかかる時間を短縮し、ひいてはスポット
溶接のサイクルタイムを短くすることができる。

【００２４】請求項３記載の発明は、可動チップがサー
ボモータによって上下動するよう構成されたものである
場合、可動チップの位置検出部を新たに設ける必要がな
くなり、位置検出部の部品点数を少なくすることがで
き、ひいてはスポット溶接ガンのチップ磨耗量検出装置
の構成を簡易にすることができる。

【００２５】請求項４記載の発明は、可動チップの磨耗
量、固定チップの磨耗量をそれぞれ演算することがで
き、チップの磨耗量をより詳細に検出することができ
る。したがって、このようなデータを用いてスポット溶
接時の教示データを補正すれば、より正確にスポット溶
接の状態を判断でき、スポット溶接を高精度に行なうこ
とができる。

【００２６】また、可動チップの駆動量をロボットが溶
接ガンを駆動する際に使用するものを流用することが可
能となり、可動チップの位置を検出するための構成を新
たに設ける必要がなくなり、磨耗量検出装置の部品点数
を少なくすることができる。

【００２７】また、請求項５記載の発明は、スポット溶
接時の教示データをチップの現在の状態に即して補正す
ることができ、より正確な教示データに基づいてスポッ
ト溶接を行なうことができる。したがって、より正確に
スポット溶接の状態を判断でき、スポット溶接を高精度
に行なうことができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の一実
施の形態を説明する。図１は、本実施の形態のスポット
溶接ガンのチップ磨耗量検出装置（以下、チップドレッ
サという）の全体構成を説明する図である。また、図２
は、図１に示したチップドレッサ４１を説明する斜視図
であり、図３は、制御装置４６の構成を説明するブロッ
ク図である。

【００２９】図１に示した装置は、溶接ガン４３を駆
動、支持するロボット４２と、溶接ガン４３のチップ２
１ａ，２１ｂに対してチップドレス作業および磨耗量検
出を行なうチップドレッサ４１と、チップドレッサ４
１、溶接ガン４３の両方を制御する制御装置４６とより
なっている。なお、本実施の形態では、制御装置４６を
溶接ガン４３によって行なわれるスポット溶接の制御装
置と共用している。

【００３０】溶接ガン４３は、ガンアーム４３ａに固定
されたチップ２１ｂと、サーボモータ４４によって上下
動するチップ２１ａとを有している。サーボモータ４４
の回転量は、エンコーダ等の位置検出器２３（図４）に
よって検出されており、サーボモータ４４の回転量を変
換して予め設定された位置を基準にしたチップ２１ａの
位置を検出している。したがって、位置検出器２３は、
磨耗量検出部として機能する。

【００３１】なお、本実施の形態では、位置検出センサ
２３にサーボモータ４４のエンコーダを流用している
が、この位置検出センサは、チップ２１ａの位置を制御
装置４６に入力するために独自に設けられたものであっ
ても良い。

【００３２】本実施の形態のチップドレッサ４１は、チ
ップドレスとチップ磨耗量検出との機能を併せ持ち、チ
ップドレスとチップ磨耗量の検出とを同時に行ない得る
ものである。このためにチップドレッサ４１は、図２の
ようにチップドレス部１と、チップドレス部１を固定し
ておくためのブラケット９と、ブラケット９に設けられ
たガイド６と、チップドレス部１を浮動状態に支持する
スプリング８と、チップドレス部１の上下方向の変位を
検出する例えばエンコーダ等の変位センサ１０とを有し
ている。なお、この変位センサ１０は、磨耗量検出部と
して機能する。

【００３３】チップドレス部１は、チップ２１ａ，２１
ｂを研磨するカッターブレード２と、カッターブレード
２を回転させるモータ３と、モータ３の回転をカッター
ブレード２に伝えるベルト５およびプーリ４とを有して
いる。また、このチップドレス部１は、上下のチップ２
１ａ，２１ｂによって挟まれて加圧され、これらを一度
にドレッシングできるよう構成されており、このためカ
ッターブレード２は、図４のようにチップドレス部１の
上下面に設けられている。

【００３４】制御装置４６は、図３のように演算部１５
と、記憶部１２とを有している。演算部１５は、ロボッ
ト４２のサーボモータ４４に設けられている位置検出セ
ンサ２３からチップ２１ａの位置を表す信号ａを、チッ
プドレッサ４１からチップドレス部１の変位を表す信号
ｃを入力し、この結果を信号ｂとしてロボット４２にフ
ィードバックしている。また、記憶部１２は、演算部１
５の演算に必要なデータが記憶されており、チップ２１
ａ、２１ｂが磨耗していない状態での変位センサ１０、
位置検出センサ２３の検出値、さらにチップドレスを行
なう位置座標やチップドレス作業の研磨条件もここに記
憶されている。したがって、演算部１５は、磨耗量演算
部として、記憶部１２は、チップ初期位置記憶部または
初期検出値記憶部としてそれぞれ機能することになる。

【００３５】また、前記したように制御装置４６はスポ
ット溶接の制御装置と共用されるものである。このた
め、記憶装置１２には、スポット溶接の各打点の位置座
標や移動順序、あるいはチップによるワークの加圧位置
など（以下、総称して教示データと記す）をも記憶され
ている。

【００３６】次に、以上述べたチップドレッサ４１を含
む構成によって行なわれる動作を具体的に説明する。

【００３７】チップ２１ａ、２１ｂのチップドレス作業
が開始されると、制御装置４６は、ロボット１２のアー
ムを駆動して、記憶部１２に記憶されている座標にチッ
プ２１ａ、２１ｂを移動する。この座標は、例えば、磨
耗していないチップ２１ａ、２１ｂの中心がカッターブ
レード２の中心に位置し（ｘ，ｙ座標）、チップ２１
ａ、２１ｂが、カッターブレード２に所定の圧力を加え
る（ｚ座標）よう設定されている。

【００３８】したがって、チップ２１ａ，２１ｂが開い
たままカッターブレード２の中心まで移動し、次に、チ
ップ２１ａを下ろして所定の加圧力でカッターブレード
２を挟持する。

【００３９】なお、チップ２１ａ、２１ｂ間の加圧力
は、例えば、サーボモータ４４からのフィードバック電
流がサーボモータの回転トルクと共に大きくなることを
利用して検出される。つまり、予め記憶部１２に所定の
加圧力ｆに対応するフィードバック電流ｉを記憶してお
いて、検出されたフィードバック電流が、予め記憶され
ている電流ｉに達したとき、チップ２１ａ、２１ｂ間に
所定の圧力が加わったものと判断してサーボモータ４４
を停止する。

【００４０】次にモータ３を回転し、チップ２１ａ、２
１ｂを所定の条件でチップドレスする。チップドレス作
業完了後、制御装置４６は、チップ２１ａ、２１ｂをチ
ップドレス作業終了時の位置に固定しておく。このと
き、下側のチップ２１ｂは、研磨後の状態でカッターブ
レード２に当接し、スプリング８によって支持されてい
るチップドレス部１を所定量（Ｂとする）変位させる位
置にある。この位置は、チップが新品の場合にチップド
レスを行なわずに変位センサ１０によって検出した変位
量Ａよりも小さい値となる。なお、変位量Ａは、記憶部
１２に記憶されている。演算部１５は、変位量Ｂを記憶
部１２に記憶されている変位量Ａと比較し、この差（Ａ
−Ｂ）をチップ２１ｂの磨耗量として記憶部１２に記憶
する。

【００４１】次に制御装置４６は、位置検出センサ２３
でサーボモータ４４の回転量を検出し、チップ２１ａの
位置（Ｃとする）を検出する。記憶部１２には、チップ
２１ａ、２１ｂが磨耗していない状態（新品時）での位
置検出センサ２３の検出値（Ｄとする）が記憶されてい
る。

【００４２】演算部１５は、検出した位置Ｃと記憶部１
２に記憶されている位置Ｄとを比較する。このとき、チ
ップ２１ａ、２１ｂが磨耗していれば、位置Ｃは、位置
Ｄよりも下方に位置することになる。また、位置Ｃと位
置Ｄの差（Ｃ−Ｄ）は、チップ２１ａ、チップ２１ｂの
磨耗量を両方含んでいることになる。したがって、Ｃ−
Ｄから先に検出したチップ２１ｂだけの磨耗量Ａ−Ｂを
差し引いた値Ｃ−Ｄ−Ａ＋Ｂをチップ２１ａの磨耗量と
して記憶部１２に記憶する。

【００４３】ところで、記憶部１２に記憶されている教
示データは、チップ２１ａ，２１ｂの長さを磨耗してい
ない状態であるとして設定されている。このため、チッ
プ２１ａ，２１ｂが磨耗している場合には、その教示デ
ータにしたがってチップ２１ａを進退させたとしても、
チップが新品時のものよりも、また、前回チップドレス
をした時のものよりも短くなっているのであるからワー
クを予定の加圧力で加圧することができなくなる。つま
り加圧力が磨耗量分だけ小さくなってしまう。

【００４４】これでは溶接品質に重大な影響を与えるこ
とになるので、制御装置４６では、記憶部１２に記憶し
てあるチップ２１ａ，２１ｂの磨耗量からスポット溶接
の教示データを補正している。

【００４５】図５は、以上述べたチップ磨耗量検出の一
連の処理を説明するフローチャートである。チップドレ
ス作業が開始されると、先ず、ロボット４２が、動作を
開始する原位置につく（Ｓ１）。そして、記憶部１２に
記憶されているチップドレス作業を行なう位置座標に溶
接ガン４３をアプローチし、チップドレス部１を挟持し
て加圧し（Ｓ２）、同じく記憶部１２に記憶されている
研磨条件（研磨時間など）でチップドレス作業を開始す
る（Ｓ３）。

【００４６】チップドレス作業が完了すると（Ｓ４）、
演算部１５は、溶接ガン４３を記憶部１２に記憶されて
いるチップドレス作業を行なった位置座標に固定した状
態のまま、変位センサ１０が検出した変位量と、位置検
出センサ２３が検出したチップ２１ａの位置を入力する
（Ｓ５）。

【００４７】そして、入力した値のうち変位センサ１０
が検出した変位量を記憶部１２に記憶されているチップ
２１ｂが磨耗していない状態の変位量と比較して、チッ
プ２１ｂのみの磨耗量を算出する。次に、位置検出セン
サ２３が検出したチップ２１ａの位置を記憶部１２に記
憶されている両チップ２１ａ，２１ｂが磨耗していない
状態の変位量と比較し、両チップ２１ａ，２１ｂの磨耗
量の和を算出し、この値から先に算出されたチップ２１
ｂのみの磨耗量を差し引いてチップ２１ａの磨耗量を算
出（Ｓ６）し、再びロボット４２を原位置に戻す（Ｓ
７）。以上の処理終了後、算出された両チップ２１ａ，
２１ｂに基づいて教示データを補正し（Ｓ８）、チップ
ドレス作業を終了する。

【００４８】以上述べた本実施の形態は、従来、チップ
ドレス作業の工程終了後に磨耗量を検出する工程を行な
っていたのに対し、チップドレス作業と磨耗量の検出と
を同時に行なうことができる。このため、チップドレス
作業がスポット溶接のサイクルタイム内に占めていた時
間を実質的に０とすることができ、スポット溶接の生産
性を高めることができる。

【００４９】また、チップの磨耗量検出装置としても、
従来はチップドレッサと磨耗量の検出装置とを別個に設
ける必要があり、２台分の装置が占めるスペースが必要
であった。これに対し、本実施の形態の構成ではチップ
ドレッサと磨耗量の検出装置とが一体化しており、装置
の設置スペースが縮小できる。

【００５０】さらに検出された磨耗量に基づいてスポッ
ト溶接の教示データを補正することにより、実際のチッ
プの状態に即した教示データを用いてスポット溶接を行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施の形態のチップドレッサを適
用した全体構成を説明する図である。

【図２】 図１に示したチップドレッサを説明する斜視
図である。

【図３】 図１に示した制御装置を説明するブロック図
である。

【図４】 図２のチップドレッサによってチップドレス
されるチップの状態を説明する図である。

【図５】 本発明の一実施の形態の処理を説明するフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１…チップドレス部、 １０…変位センサ、 １２…記憶部、 １５…演算部、 ２１ａ，２１ｂ…チップ ４１…チップドレッサ、 ４３…溶接ガン、 ４４…サーボモータ、 ４６…制御装置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スポット溶接ガンに備えられる一対のチ
   ップによって挟持されながら、前記一対のチップを整形
   研磨するチップドレス部と、 当該チップドレス部と一体的に構成され、前記チップド
   レス部で整形研磨された前記チップを整形研磨時の挟持
   位置から前記チップの磨耗量を検出する磨耗量検出部と
   を有することを特徴とするスポット溶接ガンのチップ磨
   耗量検出装置。
2. 【請求項２】 前記磨耗量検出部は、前記チップドレス
   部を挟持する前記一対のチップのそれぞれの挟持位置を
   検出するチップ位置検出部と、 前記一対のチップが未使用であるときに前記チップドレ
   ス部を挟持するそれぞれの挟持位置を記憶するチップ初
   期位置記憶部と、 当該チップ初期位置記憶部に記憶された挟持位置と前記
   チップ位置検出部によって検出された挟持位置とを対照
   し、前記一対のチップの磨耗量を演算する磨耗量演算部
   とを有することを特徴とする請求項１記載のスポット溶
   接ガンのチップ磨耗量検出装置。
3. 【請求項３】 前記一対のチップの少なくとも一方がサ
   ーボモータによって上下動する可動チップであって、当
   該可動チップのチップ位置検出部は、前記サーボモータ
   の回転量に基づいて前記可動チップの挟持位置を検出す
   ることを特徴とする請求項２記載のスポット溶接ガンの
   チップ磨耗量検出装置。
4. 【請求項４】 ロボットによって駆動されるスポット溶
   接ガンに備えられる可動チップと固定チップとよりなる
   一対のチップに挟持されながら、前記可動チップおよび
   固定チップを整形研磨するチップドレス部と、 当該チップドレス部の下方に設けられ、前記チップドレ
   ス部を浮動状態に支持する一方、前記チップドレス部に
   よって加えられる力に応じて変位するチップドレス部浮
   動支持部と、 当該チップドレス部浮動支持部の変位を検出する変位検
   出部と、 前記可動チップおよび固定チップが未使用であるときに
   前記変位検出部によって検出された初期検出値を記憶す
   る初期検出値記憶部と、 ロボットによる前記可動チップの駆動量と、前記変位検
   出部によって検出された前記チップドレス部浮動支持部
   の変位量とを前記初期検出値記憶部に記憶された初期検
   出値と対照し、前記可動チップおよび固定チップの磨耗
   量を演算する磨耗量演算部とを有することを特徴とする
   スポット溶接ガンのチップ磨耗量検出装置。
5. 【請求項５】 前記磨耗量演算部によって演算された前
   記一対のチップの磨耗量に基づいて、前記チップがスポ
   ット溶接を行なう際に用いる教示データを補正する補正
   手段をさらに有することを特徴とする請求項２または４
   に記載のスポット溶接ガンのチップ磨耗量検出装置。