JP2001150150A - スポット溶接ガンの位置決め方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スポット溶接ガンの位置決めを簡単かつ正確
に行う。 【解決手段】 ワークＷが移動電極１３と固定電極１４
との間に介在するようにスポット溶接ガン８を手動で誘
導して移動させ（ａ１）、移動電極１３を駆動する挟持
用サーボモータＭｗを制御して、移動電極１３をワーク
Ｗに接触するまで移動させ（ａ２〜ａ５）、各サーボモ
ータＭ１〜Ｍ６を制御して固定電極１４をワークＷに向
けて接近させるとともに、移動電極１３をワークＷに接
触させたまま移動させ（ａ６）、さらに各サーボモータ
Ｍ１〜Ｍ６の電流値を監視し（ａ７）、電流値の変化量
に基づいて反力を求め（ａ８）、前記求めた反力の大き
さが予め定める値に達するとき（ａ９）、各サーボモー
タＭ１〜Ｍ６および挟持用サーボモータＭｗを停止させ
る（ａ１０）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多関節型ロボット
に装着されたスポット溶接ガンの移動および固定電極を
被溶接物に接触する位置に位置決めする方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなスポット溶接ガンの位置決め
方法に関する典型的な先行技術は、特開平６−２１８５
５４号公報に開示されている。この先行技術には、スポ
ット溶接ガンの固定電極と、固定電極に近接離反可能な
移動電極との間隔を所定の初期間隔に設定し、その後、
移動電極を移動させて被溶接物（以後、ワークと呼ぶこ
とがある）に接触させ、さらに、スポット溶接ガンを移
動させて固定電極をワークに向けて接近させるととも
に、移動電極をワークに接触させたまま、スポット溶接
ガンの移動速度に対応した速度で移動させ、移動電極の
総移動距離が前記初期間隔からワークの板厚を減算した
値に等しくなると移動電極およびスポット溶接ガンの移
動を停止させるスポット溶接ガンの位置決め方法が開示
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記先行技術では、ス
ポット溶接を行うとき固定電極と移動電極との間隔を所
定の初期間隔に設定するとともに、打点位置毎にワーク
の板厚を設定する必要がある。したがって、これらの設
定に手間がかかり、スポット溶接作業の能率が低下する
という問題がある。また重ねられたワーク間に隙間が存
在するときには正確な板厚の設定が困難であり、溶接不
良を招くおそれがある。

【０００４】本発明の目的は、被溶接物の板厚にかかわ
らず、スポット溶接ガンの位置決めを簡単かつ正確に行
うことのできる位置決め方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、固定電極と、
固定電極に対向して配置され、固定電極に近接離反可能
な移動電極とを有し、多関節型ロボットに装着されて被
溶接物をスポット溶接するスポット溶接ガンの位置決め
方法において、前記多関節型ロボットの各軸を駆動する
各サーボモータを制御して、被溶接物が移動電極と固定
電極との間に介在するように前記スポット溶接ガンを移
動させる工程と、移動電極を駆動する挟持用サーボモー
タを制御して、移動電極を被溶接物に接触するまで移動
させる工程と、前記各サーボモータを制御してスポット
溶接ガンの固定電極を被溶接物に向けて接近させるとと
もに、前記挟持用サーボモータを制御して移動電極を被
溶接物に接触させたまま移動させ、さらに前記各サーボ
モータの電流値を監視し、固定電極が被溶接物に接触し
て被溶接物を弾性変形させるときの多関節型ロボットへ
の反力を求め、前記求めた反力の大きさが予め定める値
に達するとき、前記各サーボモータおよび挟持用サーボ
モータを停止させる工程とを含むことを特徴とするスポ
ット溶接ガンの位置決め方法である。

【０００６】本発明に従えば、スポット溶接ガンを両電
極間に被溶接物が介在するように移動させた後、移動電
極を被溶接物に向かって移動させる。移動電極が被溶接
物に接触すると挟持用サーボモータの電流値が増加する
ので、電流値の水準から移動電極と被溶接物との接触を
検知することができる。次に多関節型ロボットの各軸を
駆動する各サーボモータによってスポット溶接ガンを移
動させて固定電極を被溶接物に向かって接近させる。こ
のとき、移動電極は被溶接物の表面に接触した状態を保
つようにスポット溶接ガンの移動速度に対応した速度で
移動される。固定電極が被溶接物に接触すると被溶接物
が弾性変形して多関節型ロボットへの反力が発生するの
で、この反力を求め、前記求めた反力の大きさが予め定
める値に達すると、前記固定および移動電極の移動を停
止させる。

【０００７】これによって、移動電極とワークとの接触
および固定電極とワークとの接触をそれぞれ個別に検知
することができるので、移動電極と固定電極との間隔を
所定の初期間隔に設定しなくても、かつ両電極間に介在
される被溶接物の板厚にかかわらず、スポット溶接ガン
の位置決めを簡単かつ正確に行うことができる。またス
ポット溶接ガンを移動して固定電極を被溶接物に接近さ
せるとき、移動電極が被溶接物に接触した状態を保つよ
うに移動するので、固定電極と被溶接物との接触時、被
溶接物は移動電極によって支持された状態で固定電極か
らの押圧力を受けることになり、重ねられたワーク間に
隙間が存在してもその影響を無視する動きをさせること
ができる。

【０００８】また本発明は、固定電極と、固定電極に対
向して配置され、固定電極に近接離反可能な移動電極と
を有し、多関節型ロボットに装着されて被溶接物をスポ
ット溶接するスポット溶接ガンの位置決め方法におい
て、前記多関節型ロボットの各軸を駆動する各サーボモ
ータを制御して、被溶接物が移動電極と固定電極との間
に介在するように前記スポット溶接ガンを移動させる工
程と、前記各サーボモータを制御してスポット溶接ガン
の固定電極を被溶接物に向けて接近させ、さらに前記各
サーボモータの電流値を監視し、固定電極が被溶接物に
接触して被溶接物を弾性変形させるときの多関節型ロボ
ットへの反力を求め、前記求めた反力の大きさが予め定
める値に達するとき、各サーボモータを停止させる工程
と、移動電極を駆動する挟持用サーボモータを制御し
て、移動電極を被溶接物に接触するまで移動させる工程
とを含むことを特徴とするスポット溶接ガンの位置決め
方法である。

【０００９】本発明に従えば、スポット溶接ガンを両電
極間に被溶接物が介在するように移動させた後、固定電
極を被溶接物に向かって接近させる。固定電極が被溶接
物に接触すると、被溶接物が弾性変形して多関節型ロボ
ットへの反力が発生するので、この反力を求め、前記求
めた反力の大きさが予め定める値に達すると前記固定電
極の移動を停止させる。次に挟持用サーボモータによっ
て移動電極を被溶接物に向かって移動させる。移動電極
が被溶接物に接触すると挟持用サーボモータの電流値が
増加するので、電流値の水準から移動電極と被溶接物と
の接触を検知することができる。

【００１０】これによって、移動電極と被溶接物との接
触および固定電極と被溶接物との接触をそれぞれ個別に
検知することができるので、移動電極と固定電極との間
隔を所定の初期間隔に設定しなくても、かつ両電極間に
介在されるワークの板厚にかかわらず、スポット溶接ガ
ンの位置決めを簡単かつ正確に行うことができる。ま
た、移動および固定電極の移動が個別に行われ、固定電
極を移動して被溶接物の表面に接触させた後、移動電極
の移動が開始されるので、移動および固定電極を同時に
移動させる必要がない。したがって、簡単な制御で正確
にスポット溶接ガンを被溶接物に対して位置決めするこ
とができる。

【００１１】また本発明は、固定電極と、固定電極に対
向して配置され、固定電極に近接離反可能な移動電極と
を有し、多関節型ロボットに装着されて被溶接物をスポ
ット溶接するスポット溶接ガンの位置決め方法におい
て、前記多関節型ロボットの各軸を駆動する各サーボモ
ータを制御して、被溶接物が移動電極と固定電極との間
に介在するように前記スポット溶接ガンを移動させる工
程と、移動電極を駆動する挟持用サーボモータを制御し
て、移動電極を被溶接物に接触するまで移動させる工程
と、前記各サーボモータを制御してスポット溶接ガンの
固定電極を被溶接物に向けて接近させるとともに、前記
挟持用サーボモータを制御して移動電極を被溶接物に接
触させたまま移動させ、さらに前記各サーボモータの電
流値を監視し、移動電極が被溶接物に接触して被溶接物
を弾性変形させて生じる多関節型ロボットへの反力を求
め、固定電極が被溶接物に接触して、前記求めた反力の
大きさが予め定める値以下になるとき、前記各サーボモ
ータおよび挟持用サーボモータを停止させる工程とを含
むことを特徴とするスポット溶接ガンの位置決め方法で
ある。

【００１２】本発明に従えば、スポット溶接ガンを両電
極間に被溶接物が介在するように移動させた後、移動電
極を被溶接物に向かって移動させる。移動電極が被溶接
物に接触すると挟持用サーボモータの電流値が増加する
ので、電流値の水準から移動電極と被溶接物との接触を
検知することができる。次に多関節型ロボットの各軸を
駆動する各サーボモータによってスポット溶接ガンを移
動させて固定電極を被溶接物に向かって接近させる。こ
のとき、移動電極は被溶接物の表面に接触した状態を保
つようにスポット溶接ガンの移動速度に対応した速度で
移動する。移動電極とワークとが接触した時点以降、移
動電極は、ワークを押下げてワークに弾性変形を生じさ
せる。ワークに弾性変形が生じると、多関節型ロボット
への反力が生じるので、この反力の大きさが求められて
監視される。その後、固定電極がワークに接触してワー
クを押戻すと、弾性変形量が小さくなり、反力の大きさ
も小さくなるので、減少した反力の大きさを求め、前記
求めた反力の大きさが予め定める値以下になると、前記
固定および移動電極の移動を停止させる。

【００１３】これによって、移動電極とワークとの接触
および固定電極とワークとの接触をそれぞれ個別に検知
することができるので、移動電極と固定電極との間隔を
所定の初期間隔に設定しなくても、かつ両電極間に介在
される被溶接物の板厚にかかわらず、スポット溶接ガン
の位置決めを簡単かつ正確に行うことができる。また反
力の大きさが予め定める値以下になったとき、固定およ
び移動電極の移動が停止されるので、スポット溶接ガン
の位置決めをワークに弾性変形をほとんど生じさせない
で行うことができる。

【００１４】また本発明で、前記反力は、固定電極が被
溶接物に接触して被溶接物を弾性変形させるときの各サ
ーボモータの電流値の変化量から算出したもの、各サー
ボモータの電流値の変化量を重み付けして評価したもの
および手首軸の各サーボモータの電流値の変化量から算
出したもののうちから選ばれたいずれか１つであること
を特徴とする。

【００１５】本発明に従えば、反力の求め方が複数種類
設定されているので、被溶接物に最も適合する反力の求
め方を選ぶことができる。したがって、固定電極と被溶
接物との接触を精度よく検知することができ、スポット
溶接ガンの位置決めを被溶接物の弾性変形が最小限に止
まるように行うことができる。

【００１６】また本発明は、固定電極と、固定電極に対
向して配置され、固定電極に近接離反可能な移動電極と
を有し、多関節型ロボットに装着されて被溶接物をスポ
ット溶接するスポット溶接ガンの位置決め方法におい
て、前記多関節型ロボットの各軸を駆動する各サーボモ
ータを制御して、被溶接物が移動電極と固定電極との間
に介在するように前記スポット溶接ガンを移動させる工
程と、移動電極を駆動する挟持用サーボモータを制御し
て、移動電極を被溶接物に接触するまで移動させる工程
と、前記各サーボモータを制御してスポット溶接ガンの
固定電極を被溶接物に向けて接近させるとともに、前記
挟持用サーボモータを制御して移動電極を被溶接物に接
触させたまま移動させ、さらに前記挟持用サーボモータ
の電流値を監視し、固定電極が被溶接物に接触して挟持
用サーボモータの電流値を変化させるときの電流値を求
め、前記求めた電流値が予め定める値に達するとき、前
記各サーボモータおよび挟持用サーボモータを停止させ
る工程とを含むことを特徴とするスポット溶接ガンの位
置決め方法である。

【００１７】本発明に従えば、スポット溶接ガンを両電
極間に被溶接物が介在するように移動させた後、移動電
極を被溶接物に向かって移動させる。移動電極が被溶接
物に接触すると挟持用サーボモータの電流値が増加する
ので、電流値の水準から移動電極と被溶接物との接触を
検知することができる。次に多関節型ロボットの各軸を
駆動する各サーボモータによってスポット溶接ガンを移
動させて固定電極を被溶接物に向かって接近させる。こ
のとき、移動電極は被溶接物の表面に接触した状態を保
つようにスポット溶接ガンの移動速度に対応した速度で
移動される。固定電極が被溶接物に接触すると移動電極
は被溶接物を介して固定電極に当接し、それ以上移動で
きないので、挟持用サーボモータの電流値がさらに増加
する。したがって、増加した電流値を求め、前記求めた
電流値が予め定める値に達すると、前記固定および移動
電極の移動を停止させる。

【００１８】これによって、移動電極とワークとの接触
および固定電極とワークとの接触をそれぞれ個別に検知
することができるので、移動電極と固定電極との間隔を
所定の初期間隔に設定しなくても、かつ両電極間に介在
される被溶接物の板厚にかかわらず、スポット溶接ガン
の位置決めを簡単かつ正確に行うことができる。また単
独で駆動される挟持用サーボモータの電流値を監視する
ことによって、両電極とワークとの接触を検知すること
ができるので、各サーボモータの電流値を監視する必要
がなくなり、スポット溶接ガンの位置決めを簡単な構成
で、容易にかつ正確に行うことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を好適に適用する
ことのできるスポット溶接ロボット１の外観を示す斜視
図である。スポット溶接ロボット１は、多関節型ロボッ
ト２（以後、ロボットと略称することがある）と、スポ
ット溶接ガン８とを備えて構成される。

【００２０】ロボット２は６軸垂直多関節型ロボットで
あり、床に固定される基台４、下部アーム５、上部アー
ム６および手首７を有する。下部アーム５は、下端部が
鉛直な第１軸Ｊ１まわりに旋回可能に基台４に取付けら
れるとともに水平な第２軸Ｊ２まわりに角変位可能に基
台４に設けられる。下部アーム５の上端部には上部アー
ム６の基端部が水平な第３軸Ｊ３まわりに角変位可能に
取付けられる。上部アーム６の先端部に取付けられる手
首７は、上部アーム６の軸線に平行な第４軸Ｊ４まわり
に角変位可能に取付けられるとともに、上部アーム６の
軸線に垂直な第５軸Ｊ５まわりに角変位可能に取付けら
れる。この手首７に取付けられるスポット溶接ガン８
は、第５軸に垂直な第６軸Ｊ６まわりに角変位可能に設
けられる。

【００２１】スポット溶接ガン８は、手首７に取付けら
れる基部９と、この基部９の下部に固定されるコの字状
のガンアーム１２とを有し、このガンアーム１２の端部
に固定電極１４が固定される。この固定電極１４に対向
し、固定電極１４に対して近接離反方向に移動可能に移
動電極１３がガンアーム１２に設けられる。移動および
固定電極１３，１４は棒状であり、同軸に配置される。
移動電極１３は、スポット溶接ガン８に設けられる挟持
用サーボモータＭｗによって駆動される。また多関節型
ロボット２の各軸Ｊ１〜Ｊ６はそれぞれサーボモータＭ
１〜Ｍ６によって駆動され、これらのサーボモータＭ１
〜Ｍ６によって、ロボット２の姿勢が制御される。前記
軸Ｊ４〜Ｊ６は手首軸と呼ばれる。

【００２２】次に、スポット溶接ロボット１の制御構成
について説明する。図２は第１軸Ｊ１のサーボモータＭ
１の制御構成を示すブロック図である。他のサーボモー
タＭ２〜Ｍ６および挟持用サーボモータＭｗに関しては
サーボモータＭ１と同様の構成であるので、図示は省略
する。

【００２３】記憶手段であるメモリ２２には、スポット
溶接ロボット１の教示データが格納される。教示データ
には、被溶接物であるワークＷの各溶接点を順次スポッ
ト溶接するための作業動作プログラムおよび各溶接点を
溶接するときのスポット溶接ガン８の位置および姿勢で
ある打点位置が含まれる。打点位置は絶対座標系での位
置で与えられ、姿勢は絶対座標系における溶接時の電極
の傾き（移動電極１３の移動方向）で与えられる。本発
明は、後述のようにスポット溶接ガン８を打点位置に位
置決めするための教示データを提供する。

【００２４】位置コントローラ２０は、教示データに基
づき、サーボコントローラ２１に各軸Ｊ１〜Ｊ６の角度
指令値Ｐ１〜Ｐ６を与えてロボット２の姿勢を変更し、
スポット溶接ガン８を指定された打点位置に位置決めす
る。サーボコントローラ２１は、各軸Ｊ１〜Ｊ６が指令
された角度となるように角度指令値Ｐ１〜Ｐ６に応じた
電流値Ｉ１〜Ｉ６を各サーボモータＭ１〜Ｍ６に与え
る。

【００２５】サーボモータＭ１にはエンコーダＥ１が取
付けられ、サーボモータＭ１による第１軸Ｊ１まわりの
回転角度がエンコーダＥ１によって検出される。検出し
たエンコーダ値はサーボコントローラ２１に戻される。
サーボコントローラ２１では位置コントローラ２０から
の角度指令値Ｐ１とエンコーダＥ１からのエンコーダ値
とに基づいて、第１軸Ｊ１が指定された角度位置となる
ようにサーボモータＭ１をフィードバック制御する。こ
のような構成はサーボモータＭ２〜Ｍ６，挟持用サーボ
モータＭｗにおいても同様である。

【００２６】また、スポット溶接ロボット１に作業動作
を教示するティーチ時には、ロボット２の各軸Ｊ１〜Ｊ
６のエンコーダ値に基づき、打点位置の絶対座標および
電極の傾きが教示位置としてメモリ２２に格納される。

【００２７】サーボモータＭ１〜Ｍ６および挟持用サー
ボモータＭｗの電流値は監視手段２３によって検出さ
れ、監視される。演算手段２４は、後述のようにこれら
の電流値の変化量に基づいて反力を算出する。

【００２８】スポット溶接ガン８を所定の打点位置に位
置決めするには、ワークＷの溶接面に平行な面内での位
置決めを行った後、ワークＷの溶接面に対して垂直な方
向、すなわち移動電極１３の移動方向への位置決めを行
う必要がある。前者の位置決めは、平面内での位置決め
であるので比較的容易である。後者の位置決めは、移動
および固定電極１３，１４をワークＷの一方および他方
表面にそれぞれ接触させる必要がある。このうち移動電
極１３は、前述のように挟持用サーボモータＭｗによっ
て単独で駆動されるので、移動電極１３とワークＷとの
接触は挟持用サーボモータＭｗの電流値を監視すること
によって正確に検知することができる。これに対して、
固定電極１４はスポット溶接ガン８に固定されており、
かつスポット溶接ガン８はロボット２の各軸のサーボモ
ータＭ１〜Ｍ６、すなわち複数のサーボモータによって
位置および姿勢を制御されるので、各サーボモータＭ１
〜Ｍ６の電流値を個別に監視しても固定電極１４とワー
クＷとの接触を検知することが困難である。

【００２９】本発明者は、固定電極１４とワークＷとの
接触を検知する方法について種々検討を重ねた結果、固
定電極１４がワークＷと接触すると、ワークＷが弾性変
形して反力が発生するので、この反力の大きさを求めて
監視すれば固定電極１４とワークＷとの接触を検知でき
ることを見いだした。

【００３０】前記反力の大きさは、多関節型ロボット２
の各軸Ｊ１〜Ｊ６を駆動するサーボモータＭ１〜Ｍ６の
電流値から算出する。前述したように、これらのサーボ
モータＭ１〜Ｍ６もフィードバック制御されており、弾
性変形するワークＷからの反力に応じて電流値が変化す
るので、固定電極１４がワークＷを弾性変形させ、ロボ
ット２に反力が作用した場合、この電流値の変化量に基
づいて反力を求めることができる。反力としては、各点
でのサーボモータＭ１〜Ｍ６の電流値の変化量から算出
してもよく、またサーボモータＭ１〜Ｍ６の電流値の変
化量に重み付けして評価してもよい。また、たとえば、
基本軸に比して、減速機の摩擦力の小さな手首軸Ｊ４〜
Ｊ６のサーボモータＭ４〜Ｍ６を優先的に選んで反力を
算出してもよい。

【００３１】図３は、本発明の実施の第１形態であるス
ポット溶接ガンの位置決め方法を説明するためのフロー
チャートであり、図４は図３に示すスポット溶接ガンの
位置決め方法の位置決め手順を示す図である。本実施の
形態では、被溶接物であるワークＷは溶接面をほぼ水平
にして所定位置に固定されている。

【００３２】ステップａ１では、スポット溶接ガン８を
水平の所定位置まで移動させる。所定位置は、ワークＷ
の溶接面に平行な水平面内におけるスポット溶接位置で
あり、前述のように設定されている。スポット溶接ガン
８は、図４（１）に示すようにワークＷが固定電極１４
と移動電極１３との間に介在するように手動で誘導され
る。本実施の形態では、両電極間の間隔は前記特開平６
−２１８５５４のように所定の初期間隔に設定する必要
はなく、任意の間隔に設定される。またステップａ２以
降、スポット溶接ガンの移動は自動的に行われる。

【００３３】ステップａ２では、移動電極１３がワーク
Ｗに向かって鉛直方向に移動する。この移動は、前記挟
持用サーボモータＭｗを制御して行われる。前記移動速
度およびモータ駆動電流値は、低速および低電流にそれ
ぞれ予め設定されてメモリ２２に格納されている。それ
らの値が低速、低電流に設定されるのは、移動電極１３
とワークＷとの接触を正確に検知するためである。ステ
ップａ３では、挟持用サーボモータ１３の電流値が監視
手段２３により検出・監視される。移動電極１３が図４
（２）に示すようにワークＷに接触すると、挟持用サー
ボモータＭｗの電流値が上昇する。

【００３４】ステップａ４では、挟持用サーボモータＭ
ｗの電流値が予め定める基準電流値Ａ１以上であるか否
かが判断される。この判断が否定であれば、ステップａ
３に戻って電流値の監視が継続され、この判断が肯定で
あれば、移動電極１３とワークＷとが接触していると判
断されてステップａ５に移る。ステップａ５では、挟持
用サーボモータＭｗが停止される。

【００３５】ステップａ６では、スポット溶接ガン８が
鉛直方向に移動し、固定電極１４をワークＷに向かって
接近させる。この移動は、前記サーボモータＭ１〜Ｍ６
によって前記各軸Ｊ１〜Ｊ６を低速駆動することによっ
て行われる。この場合、そのまま移動させたのでは、図
４（３）に示すようにワークＷに接触した移動電極１３
がワークＷから離れてしまうので、図４（４）に示すよ
うに移動電極１３がワークＷに接触した状態を維持する
ように移動電極１３をスポット溶接ガン８の移動速度に
対応した速度で移動させる。ステップａ７では、各サー
ボモータＭ１〜Ｍ６の電流値が監視手段２３によって検
出・監視される。

【００３６】ステップａ８では、反力が算出される。反
力の算出は、前述のように各サーボモータＭ１〜Ｍ６の
電流値の変化量に基づいて行われる。前記電流値の変化
が生じていないとき、すなわち固定電極１４とワークＷ
とが接触していないときには反力は零である。固定電極
１４が図４（５）に示すようにワークＷに接触すると、
ワークＷが弾性変形し各サーボモータＭ１〜Ｍ６に電流
値の変化が生じて反力が算出される。反力の大きさは、
電流値の変化が大きくなるにつれて増大する。

【００３７】ステップａ９では、反力の大きさが予め定
める基準値Ｃ１以上であるか否かが判断される。この判
断が否定であれば、ステップａ７に戻り、各サーボモー
タＭ１〜Ｍ６の電流値の監視および反力の算出が継続さ
れる。この判断が肯定であれば、固定電極１４とワーク
Ｗとが接触していると判断されてステップａ１０に進
む。ステップａ１０では、各サーボモータＭ１〜Ｍ６お
よび挟持用サーボモータＭｗが停止され、スポット溶接
ガン８の位置決めが完了する。このようにして得られた
スポット溶接ガン８の打点位置はメモリ２２に教示デー
タとして格納される。

【００３８】このように本実施の形態では、固定電極１
４とワークＷとの接触が各サーボモータＭ１〜Ｍ６の電
流値の変化量に基づいて検知されるとともに、移動電極
１３とワークＷとの接触が挟持用サーボモータＭｗの電
流値の水準に基づいて検知されるので、移動電極１３と
ワークＷとの接触および固定電極１４とワークＷとの接
触をそれぞれ個別に検知することができる。したがっ
て、移動電極１３と固定電極１４との間隔を所定の初期
間隔に設定しなくても、かつ両電極間に介在されるワー
クＷの板厚にかかわらず、スポット溶接ガン８の位置決
めを、正確に行うことができる。

【００３９】また、スポット溶接ガン８を移動して固定
電極１４をワークＷに接近させるとき、移動電極１３が
ワークＷに接触した状態を保つように移動するので、固
定電極１４とワークＷとの接触時に、ワークＷは移動電
極１３によって支持された状態で固定電極１４からの押
圧力を受けることになり、重ねられたワークＷ間に隙間
が存在してもその影響を無視する動きをさせることがで
きる。また、ワークＷに最も適合する反力の求め方を選
ぶことができるので、固定電極１４とワークＷとの接触
を精度よく検知することができる。したがって、スポッ
ト溶接ガンの位置決めをワークＷの弾性変形が最小限に
止まるように行うことができる。

【００４０】さらに本実施の形態では、教示位置の補正
が次のようにして行われる。前述のように本実施の形態
では、移動電極１３が先に移動してワークＷに接触し、
ワークＷをまず下方に押下げるように弾性変形させる。
この弾性変形は、移動電極１３にワークＷからの反力を
与え、挟持用サーボモータＭｗの電流値を上昇させる。
その後、固定電極１４が移動してワークＷに接触し、ワ
ークＷを上方に押上げるように弾性変形させる。この弾
性変形は、ロボット２への反力を発生させるとともに、
最終的にはワークＷを逆に上方に押上げる。この押上げ
量は、基準値Ｃ１に対応するので、基準値Ｃ１に対応す
る距離分、教示位置が下方になるように補正すれば、教
示位置の精度をより高めることができる。

【００４１】図５は、本発明の実施の第２形態であるス
ポット溶接ガンの位置決め方法を説明するためのフロー
チャートである。本実施の形態では、ワークＷは溶接面
をほぼ水平にして所定位置に固定されている。

【００４２】ステップｓ１では、スポット溶接ガン８を
前記図３のステップａ１と同様に水平の所定位置まで手
動で誘導して移動させる。ステップｓ２では、スポット
溶接ガン８が鉛直方向に移動し、固定電極１４をワーク
Ｗに向かって接近させる。

【００４３】ステップｓ３〜ステップｓ５では、前記図
３のステップａ７〜ステップａ９と同様に反力の算出が
行われ、反力の大きさに基づいて固定電極１４とワーク
Ｗとの接触の有無が判断される。この判断が否定であれ
ば、ステップｓ３に戻って各サーボモータＭ１〜Ｍ６の
電流値の監視および反力の算出が継続され、肯定であれ
ばステップｓ６に進む。ステップｓ６では、前記各サー
ボモータＭ１〜Ｍ６が停止される。

【００４４】ステップｓ７〜ステップｓ９では、前記図
３のステップａ２〜ａ４と同様に移動電極１３とワーク
Ｗとの接触の有無が挟持用サーボモータＭｗの電流値の
水準に基づいて判断される。この判断が否定であれば、
ステップｓ８に戻って電流値の監視が継続され、肯定で
あればステップｓ１０に進む。ステップｓ１０では挟持
用サーボモータＭｗが停止され、スポット溶接ガン８の
位置決めが完了する。このようにして得られたスポット
溶接ガン８の打点位置はメモリ２２に教示データとして
格納される。

【００４５】このように本実施の形態では、移動および
固定電極１３，１４の移動が個別に行われ、固定電極１
４を移動してワークＷの下表面に接触させた後、移動電
極１３がワークＷの反対側の上表面に接触するまで移動
する。これによって、移動および固定電極１３，１４を
同時に移動させる必要がなくなり、スポット溶接ガン８
の移動中に移動電極１３をワークＷに接触した状態を保
つように移動させる必要もなくなる。したがって、簡単
な制御で正確にスポット溶接ガン８を位置決めすること
ができる。また、前記実施の第１形態と同様に移動電極
１３と固定電極１４との間隔を所定の初期間隔に設定し
なくても、かつ両電極間に介在されるワークＷの板厚に
かかわらず、スポット溶接ガン８の位置決めを正確に行
うことができる。またワークＷに最も適合する反力の求
め方を選ぶことができるので、固定電極１４とワークＷ
との接触を精度よく検知することができる。

【００４６】さらに本実施の形態では、教示位置の補正
が次のようにして行われる。前述のように本実施の形態
では、固定電極１４が先に移動してワークＷに接触し、
ワークＷを上方に押上げるように弾性変形させる。その
後、移動電極１３が移動してワークＷに接触し、挟持用
サーボモータＭｗの電流値を上昇させる。このとき、固
定電極１４がワークＷに接触しているので、移動電極１
３はワークＷを押下げることができない。したがって、
ワークＷは上方に押上げられたままである。この押上げ
量は、基準値Ｃ１に対応するので、実施の第１形態の場
合と同様に基準値Ｃ１に対応する距離分、教示位置が下
方になるように補正すれば、教示位置の精度をより高め
ることができる。

【００４７】図６は、本発明の実施の第３形態であるス
ポット溶接ガンの位置決め方法を説明するためのフロー
チャートである。本実施の形態では、ワークＷは溶接面
をほぼ水平にして所定位置に固定されている。

【００４８】ステップｂ１〜ｂ５では、前記図３のステ
ップａ１〜ａ５と全く同一の処理が行われる。したがっ
て、説明は省略する。ステップｂ６では、スポット溶接
ガン８および移動電極１３の移動が行われる。この処理
は、前記図３のステップａ６と同様にスポット溶接ガン
８を移動して固定電極１４をワークＷに向かって接近さ
せるとともに、移動電極１３がワークＷに接触した状態
を維持するように移動電極１３をスポット溶接ガン８の
移動速度に対応した速度で移動させることによって行わ
れる。ステップｂ７では、各サーボモータＭ１〜Ｍ６の
電流値が監視手段２３によって検出・監視される。ステ
ップｂ８では、反力が前述のように各サーボモータＭ１
〜Ｍ６の電流値の変化量に基づいて算出される。

【００４９】このように、ステップｂ６〜ｂ８は前記ス
テップａ６〜ａ８と見掛け上同一である。ステップｂ６
〜ｂ８とステップａ６〜ａ８との実質的な違いを明確に
するために、前記ステップｂ６〜ｂ８の処理をさらに詳
しく説明する。移動電極１３は、ワークＷの表面に接触
した状態を保つとともに、ワークＷを押下げてワークＷ
に弾性変形を生じさせる。ワークＷに弾性変形が生じる
とロボット２への反力が生じるので、その反力の大きさ
が求められて監視される。その後、固定電極１４がワー
クＷに接触してワークＷを押戻すと弾性変形量が小さく
なり、反力の大きさも小さくなる。本実施の形態のステ
ップｂ８では、このように減少する反力の大きさが順次
算出される。これに対して、前記第１の実施の形態のス
テップａ８では、このように減少した後、さらにワーク
Ｗの押上げによって逆に増加する反力の大きさが順次算
出される。

【００５０】ステップｂ９では、反力の大きさが予め定
める基準値Ｃ２以下であるか否かが判断される。基準値
Ｃ２の値は、たとえば零である。この判断が否定であれ
ば、ステップｂ７に戻って、各サーボモータＭ１〜Ｍ６
の電流値の監視および反力の算出が継続される。この判
断が肯定であれば、固定電極１４とワークＷとが接触し
たと判断されてステップｂ１０に進む。ステップｂ１０
では、各サーボモータＭ１〜Ｍ６および挟持用サーボモ
ータＭｗが停止され、スポット溶接ガン８の位置決めが
完了する。このようにして得られたスポット溶接ガン８
の打点位置はメモリ２２に教示データとして格納され
る。

【００５１】このように本実施の形態では、反力の大き
さが予め定める基準値Ｃ２以下になったとき、スポット
溶接ガン８および移動電極１３の移動が停止されるの
で、スポット溶接ガン８の位置決めをワークＷに弾性変
形をほとんど生じさせないで行うことができる。また本
実施の形態は、さらに前記実施の第１形態と同様の効果
を奏することができる。

【００５２】図７は本発明の実施の第４形態であるスポ
ット溶接ガンの位置決め方法を説明するためのフローチ
ャートであり、図８は挟持用サーボモータＭｗの電流値
の時間的推移を示すグラフである。本実施の形態では、
ワークＷは溶接面をほぼ水平にして所定位置に固定され
ている。

【００５３】ステップｃ１〜ｃ５では、前記図３のステ
ップａ１〜ａ５と全く同一の処理が行われる。したがっ
て、重複する説明は省略する。図７の時刻ｔ１では、ス
テップｃ２における移動電極１３の移動が開始される。
挟持用サーボモータＭｗを駆動するための電流値はＡ０
である。時刻ｔ２では、挟持用サーボモータＭｗの電流
値が増加して基準電流値Ａ１に到達し、ステップｃ４に
おける判断が肯定となる。すなわち、移動電極１３がワ
ークＷの上面に接触したと判断される。

【００５４】ステップｃ６では、スポット溶接ガン８お
よび移動電極１３の移動が行われる。この処理は、前記
図３のステップａ６と同様にスポット溶接ガン８を移動
して固定電極１４をワークＷに向かって接近させるとと
もに、移動電極１３がワークＷに接触した状態を維持す
るように移動電極１３をスポット溶接ガン８の移動速度
に対応した速度で移動させることによって行われる。ス
テップｃ７では、挟持用サーボモータＭｗの電流値が監
視手段２３によって検出・監視される。

【００５５】ステップｃ８では、挟持用サーボモータＭ
ｗの電流値が予め定める基準電流値Ａ２以上であるか否
かが判断される。基準電流値Ａ２は、後述のように試験
によって予め定められる値であり、固定電極１４がワー
クＷに接触したときにもたらされる挟持用サーボモータ
Ｍｗの電流値の増分量に基づいて設定される。ステップ
ｃ８の判断が否定であれば、ステップｃ７に戻って電流
値の監視が継続される。ステップｃ８の判断が肯定であ
れば、すなわち図７の時刻ｔ３における状態のように挟
持用サーボモータＭｗの電流値が増大して基準電流値Ａ
２に達すると、固定電極１４とワークＷとが接触してい
ると判断されてステップｃ９に移る。ステップｃ９で
は、スポット溶接ガン８および移動電極１３の移動が停
止され、スポット溶接ガン８の位置決めが完了する。こ
のようにして得られたスポット溶接ガン８の打点位置
は、メモリ２２に教示データとして格納される。

【００５６】本実施の形態では、基準電流値Ａ２の設定
が次のようにして行われる。前述のように本実施の形態
では、移動電極１３が先に移動してワークＷに接触し、
ワークＷを下方に押下げるように弾性変形させる。その
後、固定電極１４が移動してワークＷに接触し、ワーク
Ｗを上方に押戻すので、下方へ押下げられた弾性変形量
が減少する。したがって、このとき固定電極１４による
弾性変形解消分が移動電極１３による弾性変形分に等し
くなるように基準電流値Ａ２を設定すればよい。

【００５７】このように本実施形態では、挟持用サーボ
モータＭｗの電流値を監視することによって、移動電極
１３とワークＷとの接触ばかりでなく、固定電極１４と
ワークＷとの接触も検知することができる。また挟持用
サーボモータＭｗは、単独で移動電極１３を駆動するの
で、１つの電流値を監視すればよく、各サーボモータの
電流値を監視する必要のある前記実施の第１および第２
形態に比べて制御を簡素化することができる。したがっ
て、スポット溶接ガンの位置決めを簡単な構成で、容易
にかつ正確に行うことができる。また本実施の形態は、
前記実施の第１形態と同様の効果を奏することができ
る。

【００５８】

【発明の効果】以上のように請求項１記載の本発明によ
れば、移動電極と固定電極との間隔を所定の初期間隔に
設定しなくても、かつ両電極間に介在される被溶接物の
板厚にかかわらず、スポット溶接ガンの位置決めを簡単
かつ正確に行うことができる。また固定電極と被溶接物
との接触時、被溶接物は移動電極によって支持された状
態で固定電極からの押圧力を受けるので、重ねられた被
溶接物間に隙間が存在してもその影響を無視する動きを
させることができる。

【００５９】また請求項２記載の本発明によれば、請求
項１の発明の効果に加えて、移動および固定電極を同時
に移動させる必要がないので、簡単な制御で正確にスポ
ット溶接ガンを被溶接物に対して位置決めすることがで
きる。

【００６０】また請求項３記載の本発明によれば、請求
項１の発明の効果に加えて、被溶接物に弾性変形をほと
んど生じさせないで、スポット溶接ガンの位置決めを行
うことができる。

【００６１】また請求項４記載の本発明によれば、被溶
接物に最も適合する反力の求め方を選ぶことができるの
で、固定電極とワークとの接触を精度よく検知すること
ができ、スポット溶接ガンの位置決めをワークの変形が
最小限に止まるように行うことができる。

【００６２】また請求項５記載の本発明によれば、請求
項１の発明の効果に加えて、挟持用サーボモータの電流
値を監視することによって、移動電極と被溶接物との接
触ばかりでなく、固定電極と被溶接物との接触も検知す
ることができるので、スポット溶接ガンの位置決めを簡
単な制御で、容易に、かつ正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を好適に適用することのできるスポット
溶接ロボット１の外観を示す斜視図である。

【図２】第１軸Ｊ１のサーボモータＭ１の制御構成を示
すブロック図である。

【図３】本発明の実施の第１形態であるスポット溶接ガ
ンの位置決め方法を説明するためのフローチャートであ
る。

【図４】図３に示すスポット溶接ガンの位置決め方法の
位置決め手順を示す図である。

【図５】本発明の実施の第２形態であるスポット溶接ガ
ンの位置決め方法を説明するためのフローチャートであ
る。

【図６】本発明の実施の第３形態であるスポット溶接ガ
ンの位置決め方法を説明するためのフローチャートであ
る。

【図７】本発明の実施の第４形態であるスポット溶接ガ
ンの位置決め方法を説明するためのフローチャートであ
る。

【図８】挟持用サーボモータＭｗの電流値の時間的推移
を示すグラフである。

【符号の説明】

１ スポット溶接ロボット ２ 多関節型ロボット ５ 下部アーム ６ 上部アーム ７ 手首 ８ スポット溶接ガン １２ ガンアーム １３ 移動電極 １４ 固定電極 ２０ 位置コントローラ ２１ サーボコントローラ ２２ メモリ ２３ 監視手段 ２４ 演算手段 Ｍ１〜Ｍ６ サーボモータ Ｍｗ 挟持用サーボモータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定電極と、固定電極に対向して配置さ
   れ、固定電極に近接離反可能な移動電極とを有し、多関
   節型ロボットに装着されて被溶接物をスポット溶接する
   スポット溶接ガンの位置決め方法において、前記多関節
   型ロボットの各軸を駆動する各サーボモータを制御し
   て、被溶接物が移動電極と固定電極との間に介在するよ
   うに前記スポット溶接ガンを移動させる工程と、 移動電極を駆動する挟持用サーボモータを制御して、移
   動電極を被溶接物に接触するまで移動させる工程と、 前記各サーボモータを制御してスポット溶接ガンの固定
   電極を被溶接物に向けて接近させるとともに、前記挟持
   用サーボモータを制御して移動電極を被溶接物に接触さ
   せたまま移動させ、さらに前記各サーボモータの電流値
   を監視し、固定電極が被溶接物に接触して被溶接物を弾
   性変形させるときの多関節型ロボットへの反力を求め、
   前記求めた反力の大きさが予め定める値に達するとき、
   前記各サーボモータおよび挟持用サーボモータを停止さ
   せる工程とを含むことを特徴とするスポット溶接ガンの
   位置決め方法。
2. 【請求項２】 固定電極と、固定電極に対向して配置さ
   れ、固定電極に近接離反可能な移動電極とを有し、多関
   節型ロボットに装着されて被溶接物をスポット溶接する
   スポット溶接ガンの位置決め方法において、前記多関節
   型ロボットの各軸を駆動する各サーボモータを制御し
   て、被溶接物が移動電極と固定電極との間に介在するよ
   うに前記スポット溶接ガンを移動させる工程と、 前記各サーボモータを制御してスポット溶接ガンの固定
   電極を被溶接物に向けて接近させ、さらに前記各サーボ
   モータの電流値を監視し、固定電極が被溶接物に接触し
   て被溶接物を弾性変形させるときの多関節型ロボットへ
   の反力を求め、前記求めた反力の大きさが予め定める値
   に達するとき、各サーボモータを停止させる工程と、 移動電極を駆動する挟持用サーボモータを制御して、移
   動電極を被溶接物に接触するまで移動させる工程とを含
   むことを特徴とするスポット溶接ガンの位置決め方法。
3. 【請求項３】 固定電極と、固定電極に対向して配置さ
   れ、固定電極に近接離反可能な移動電極とを有し、多関
   節型ロボットに装着されて被溶接物をスポット溶接する
   スポット溶接ガンの位置決め方法において、前記多関節
   型ロボットの各軸を駆動する各サーボモータを制御し
   て、被溶接物が移動電極と固定電極との間に介在するよ
   うに前記スポット溶接ガンを移動させる工程と、 移動電極を駆動する挟持用サーボモータを制御して、移
   動電極を被溶接物に接触するまで移動させる工程と、 前記各サーボモータを制御してスポット溶接ガンの固定
   電極を被溶接物に向けて接近させるとともに、前記挟持
   用サーボモータを制御して移動電極を被溶接物に接触さ
   せたまま移動させ、さらに前記各サーボモータの電流値
   を監視し、移動電極が被溶接物に接触して被溶接物を弾
   性変形させて生じる多関節型ロボットへの反力を求め、
   固定電極が被溶接物に接触して、前記求めた反力の大き
   さが予め定める値以下になるとき、前記各サーボモータ
   および挟持用サーボモータを停止させる工程とを含むこ
   とを特徴とするスポット溶接ガンの位置決め方法。
4. 【請求項４】 前記反力は、固定電極が被溶接物に接触
   して被溶接物を弾性変形させるときの各サーボモータの
   電流値の変化量から算出したもの、各サーボモータの電
   流値の変化量を重み付けして評価したものおよび手首軸
   の各サーボモータの電流値の変化量から算出したものの
   うちから選ばれたいずれか１つであることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載のスポット溶接ガンの位
   置決め方法。
5. 【請求項５】 固定電極と、固定電極に対向して配置さ
   れ、固定電極に近接離反可能な移動電極とを有し、多関
   節型ロボットに装着されて被溶接物をスポット溶接する
   スポット溶接ガンの位置決め方法において、前記多関節
   型ロボットの各軸を駆動する各サーボモータを制御し
   て、被溶接物が移動電極と固定電極との間に介在するよ
   うに前記スポット溶接ガンを移動させる工程と、 移動電極を駆動する挟持用サーボモータを制御して、移
   動電極を被溶接物に接触するまで移動させる工程と、 前記各サーボモータを制御してスポット溶接ガンの固定
   電極を被溶接物に向けて接近させるとともに、前記挟持
   用サーボモータを制御して移動電極を被溶接物に接触さ
   せたまま移動させ、さらに前記挟持用サーボモータの電
   流値を監視し、固定電極が被溶接物に接触して挟持用サ
   ーボモータの電流値を変化させるときの電流値を求め、
   前記求めた電流値が予め定める値に達するとき、前記各
   サーボモータおよび挟持用サーボモータを停止させる工
   程とを含むことを特徴とするスポット溶接ガンの位置決
   め方法。