JP2006167775A

JP2006167775A - Device for controlling spot welding robot provided with a plurality of current detectors

Info

Publication number: JP2006167775A
Application number: JP2004365778A
Authority: JP
Inventors: Norifumi Matsunaga; 規史松永
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Daihen Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp; Daihen Corp
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-06-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a controller for robot welding systems with which precise maintenance of a spot welding electrode is made possible. <P>SOLUTION: The robot welding system including a spot welding gun 1 the welding electrode of which is driven with a servomotor 2 is controlled with a robot controller 7. This device has a current detector 3 for detecting the current which flows through the servomotor and a robot control CPU 9 with which the operation of the servomotor is controlled, also the current which flows through the servomotor is adjusted in accordance with the detected value of the current detector and pressurizing force for pressing the welding electrode against a material to be welded is controlled. Furthermore, the device is provided with a current detector 4 for detecting the current which is made to flow through the servomotor at maintenance work of the welding electrode or the like and multiplexers 5-1, 5-2 for switching these current detectors 3, 4 in accordance with the command from the robot control CPU. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、サーボモータ駆動のスポット溶接ガンを多関節ロボットと組み合わせたスポット溶接システムの制御装置に係り、特に、溶接電極の保守用などのために複数の電流検出器を備えたロボット制御装置に関する。 The present invention relates to a control apparatus for a spot welding system in which a servo motor driven spot welding gun is combined with an articulated robot, and more particularly to a robot control apparatus having a plurality of current detectors for maintenance of welding electrodes. .

スポット溶接は、溶接電極を被溶接物にあてて加圧しつつ電流を流して被溶接物の溶接を行う。溶接電極をサーボ駆動するシステムでは、その際の加圧力を、駆動アクチュエータに流す電流値によって制御することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−５８１５７号公報 In spot welding, welding is performed on an object to be welded by applying an electric current to the object to be welded and applying a current. In a system in which the welding electrode is servo-driven, it is known that the applied pressure at that time is controlled by the value of a current flowing through the drive actuator (see, for example, Patent Document 1).
JP-A-10-58157

図２は、そのようなシステムにおける駆動電流の制御関係を示している。システムは、ロボット（図示なし）の本体先端または本体周辺に取り付けたスポット溶接ガン１と、システム制御用のロボット制御装置１７とを有する。スポット溶接ガン１は、溶接電極を被溶接物に対して押し付けて加圧するためのサーボモータ２を搭載している。
ロボット制御装置１７は、スポット溶接ガンのサーボモータ２に接続されている。サーボモータ２の動作は、ロボット制御装置１７内のロボット制御ＣＰＵ９が指令して、パワー素子６でサーボモータ２を駆動して行う。その際のフィードバック制御として、サーボモータ２に流れる電流が電流検出器１０によりアナログ検出される。検出値は、Ａ／Ｄ変換器８によりディジタル変換され、変換データがロボット制御ＣＰＵ９に入力される。ＣＰＵ９は、このデータに基づいて指令値の計算をし、サーボモータ２へ流す電流を制御する。 FIG. 2 shows the control relationship of the drive current in such a system. The system includes a spot welding gun 1 attached to the front end of a main body of a robot (not shown) or around the main body, and a robot control device 17 for system control. The spot welding gun 1 is equipped with a servo motor 2 for pressing the welding electrode against the workpiece and pressurizing it.
The robot controller 17 is connected to the servo motor 2 of the spot welding gun. The operation of the servo motor 2 is performed by the robot control CPU 9 in the robot control device 17 instructing to drive the servo motor 2 with the power element 6. As feedback control at that time, the current flowing through the servo motor 2 is detected in analog by the current detector 10. The detected value is digitally converted by the A / D converter 8 and the converted data is input to the robot control CPU 9. The CPU 9 calculates a command value based on this data, and controls the current that flows to the servo motor 2.

このようなスポット溶接システムにあっては、近年、溶接電極の加圧力が増大傾向にあり、加圧力を保持させるためにサーボモータに流す電流も大きくなってきている。それに伴って、上述した電流フィードバック制御用の電流検出器も、大きな電流を検出できるものが用いられる。 In such a spot welding system, in recent years, the pressurizing force of the welding electrode tends to increase, and the current that flows to the servomotor to maintain the pressurizing force is also increasing. Accordingly, the current detector for current feedback control described above is capable of detecting a large current.

一方、スポット溶接システムには、溶接ガンの電極先端の摩耗量検出や、電極を成形するドレス作業などの保守のために、電極の加圧動作を要するものある（例えば、特許文献２参照）。その際の加圧力は、ほとんどの場合、実際にスポット溶接を行うほどの大きさを必要としない。
特開平０６−１０２１９０号公報 On the other hand, some spot welding systems require an electrode pressurization operation for maintenance such as detection of the wear amount of the electrode tip of the welding gun and dressing operation for forming the electrode (for example, see Patent Document 2). In most cases, the applied pressure is not so large as to actually perform spot welding.
Japanese Patent Laid-Open No. 06-102190

上述した電極保守のための加圧動作では、サーボモータの電流は比較的小さく、電流検出器の出力が小さい。
これに対して、従来のロボット制御装置は、大電流を検出可能な電流検出器を用いる傾向にあり、これに対応したＡ／Ｄ変換器は、大電流分を処理する様にビット分解能が割り当てられていて、小さな電流に割り当てられるビットが少なくなり、小さい電流の変換については精度が悪くなる。その為、電極保守のための加圧動作では、フィードバック制御の精度が低下して、加圧力がばらつくことがある。この場合、適切な加圧力が得られず、電極摩耗量の検出誤差が発生したり、ドレス作業による切削品質が悪くなる。その結果、スポット溶接自体の品質も悪くなる。 In the pressurizing operation for electrode maintenance described above, the current of the servo motor is relatively small and the output of the current detector is small.
On the other hand, conventional robot control devices tend to use current detectors that can detect large currents, and A / D converters corresponding to these tend to allocate bit resolution to process large currents. Therefore, the number of bits allocated to a small current is reduced, and the accuracy for conversion of a small current is deteriorated. For this reason, in the pressurizing operation for electrode maintenance, the accuracy of the feedback control is lowered and the applied pressure may vary. In this case, an appropriate pressurizing force cannot be obtained, an electrode wear amount detection error occurs, or the cutting quality due to dressing work deteriorates. As a result, the quality of spot welding itself deteriorates.

また、溶接内容に応じてロボット本体が複数のスポット溶接ガンを適宜交換するようにされたスポット溶接システムにおいては、スポット溶接ガン毎にサーボモータの出力容量が異なる場合がある。このような場合、いずれのスポット溶接ガンにおいてもフィードバック制御の精度を維持しこれにより加圧力の精度を維持するためには、スポット溶接ガンのサーボモータの出力容量に対応させてサーボアンプを複数台用意し、これらを適宜切り替えるようにしなければならない。しかし、複数台のサーボアンプを用意しなければならないこの構成は、制御装置の大型化や高額化を招くことになり問題がある。 Further, in a spot welding system in which the robot body appropriately replaces a plurality of spot welding guns depending on the contents of welding, the output capacity of the servo motor may differ for each spot welding gun. In such a case, in order to maintain the accuracy of feedback control in any spot welding gun and thereby maintain the accuracy of the pressurizing force, a plurality of servo amplifiers are provided corresponding to the output capacity of the servo motor of the spot welding gun. They must be prepared and switched accordingly. However, this configuration, in which a plurality of servo amplifiers must be prepared, is problematic because it leads to an increase in the size and cost of the control device.

本発明は、ロボット溶接システムにおいて溶接電極の正確な保守を可能にするロボット制御装置の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide a robot control apparatus that enables accurate maintenance of welding electrodes in a robot welding system.

本発明による、多関節ロボットと、サーボモータにより溶接電極を駆動する少なくとも１台のスポット溶接ガンとを含む溶接システムを制御するためのロボット制御装置は、サーボモータに流れる電流を検出する第１の電流検出器と、サーボモータの作動を制御するとともに、電流検出器の検出値に応じて、サーボモータへ流す電流を調整し、溶接電極を被溶接物へ押し付ける加圧力を制御するロボット制御ＣＰＵとを有する。この装置は、サーボモータに流れる、第１の電流検出器とは異なる大きさの電流を検出する第２の電流検出器をさらに設け、ロボット制御ＣＰＵの指令に応じて第１と第２の電流検出器を切り替えることを特徴とする。 According to the present invention, a robot control apparatus for controlling a welding system including an articulated robot and at least one spot welding gun that drives a welding electrode by a servo motor detects a current flowing through the servo motor. A current detector and a robot control CPU that controls the operation of the servo motor, adjusts the current flowing to the servo motor in accordance with the detection value of the current detector, and controls the pressure applied to the welding electrode against the work piece; Have The apparatus further includes a second current detector that detects a current flowing through the servo motor and having a magnitude different from that of the first current detector. The first and second currents are detected in accordance with commands from the robot control CPU. The detector is switched.

上記構成では、溶接電極の保守作業時などに、第２の電流検出器へ切り替えることにより、サーボモータを通る比較的小さな電流を精度良く検出し、ロボット制御ＣＰＵで検出値に基づくフィードバック制御を行って、的確な加圧力が得られる。そのため、溶接電極の摩耗検出や、これに基づくドレス作業などの保守作業を正確に行うことができる。 In the above configuration, a relatively small current passing through the servo motor is accurately detected by switching to the second current detector during maintenance work of the welding electrode, and the robot control CPU performs feedback control based on the detected value. Thus, an accurate pressure can be obtained. Therefore, it is possible to accurately perform maintenance work such as wear detection of the welding electrode and dress work based on this.

上述の溶接システムは、サーボモータ出力容量が異なる複数台のスポット溶接ガンを含んでいても良い。この場合、ロボット制御装置は、複数の電流検出器と、これら電流検出器を切り替えるマルチプレクサとを備えて、ロボット制御ＣＰＵの指令に基づいて、サーボモータ出力容量に応じた電流検出器に切り替える。
この構成では、異なった出力容量のサーボモータを有するスポット溶接ガンを用いる場合であっても、スポット溶接ガンのサーボモータ出力容量に応じて電流検出器を自動的に切り替えることができる。 The welding system described above may include a plurality of spot welding guns having different servo motor output capacities. In this case, the robot control apparatus includes a plurality of current detectors and a multiplexer that switches these current detectors, and switches to a current detector corresponding to the servo motor output capacity based on a command from the robot control CPU.
In this configuration, even when a spot welding gun having servo motors with different output capacities is used, the current detector can be automatically switched according to the servo motor output capacity of the spot welding gun.

本発明によると、上述の通り、実際にスポット溶接を行う際の加圧力制御を損なうことなく、溶接電極の保守のための比較的に小さい加圧力をも正確に制御し得るので、溶接電極の適切なドレス作業が可能である。その結果、この溶接電極を用いたスポット溶接の品質を良好にすることができる。
また、サーボモータ出力容量が異なる場合であっても、サーボモータ出力容量に応じて電流検出器を切り替えることにより、各々適した容量のサーボアンプを用意することなく、溶接電極の正確な保守とスポット溶接の良好な品質を両立するシステムを実現可能である。その為、ロボット溶接システムに複数のスポット溶接ガンを設けて、その用途を広げることができる。 According to the present invention, as described above, a relatively small pressing force for maintenance of the welding electrode can be accurately controlled without impairing the pressing force control when actually performing spot welding. Appropriate dressing work is possible. As a result, the quality of spot welding using this welding electrode can be improved.
Even if the servo motor output capacities differ, switching the current detector according to the servo motor output capacities makes it possible to accurately maintain and spot welding electrodes without preparing a servo amplifier with a suitable capacity for each. It is possible to realize a system that achieves good welding quality. For this reason, a plurality of spot welding guns can be provided in the robot welding system to expand its application.

次に、図１に示す実施例のロボット制御装置７に基づいて、本発明を説明する。図１中、図２を参照して上述した従来例と同様な構成部分には同じ参照符号を付している。
制御装置７は、多関節ロボット（図示なし）およびスポット溶接ガン１とともに、ロボット溶接システムを形成している。スポット溶接ガン１は、ロボットの本体先端または本体周辺に取り付けられていて、溶接電極を被溶接物に対して押し付けて加圧するためのサーボモータ２を搭載している。
なお、制御装置７は、ロボット溶接システム全体を制御する構成を備えているが、本発明に関連する箇所を除いて、従来と同様で良い構成部分については図示と説明を省略する。 Next, the present invention will be described based on the robot controller 7 of the embodiment shown in FIG. In FIG. 1, the same components as those in the conventional example described above with reference to FIG.
The control device 7 forms a robot welding system together with the articulated robot (not shown) and the spot welding gun 1. The spot welding gun 1 is attached to the front end of the robot main body or the periphery of the main body, and is equipped with a servo motor 2 for pressing the welding electrode against the workpiece and pressurizing it.
Although the control device 7 has a configuration for controlling the entire robot welding system, illustration and description of components that may be the same as those in the related art are omitted except for portions related to the present invention.

ロボット制御装置７は、スポット溶接ガンのサーボモータ２に電気接続したパワー素子６と、ロボット制御ＣＰＵ９とを有する。ロボット制御ＣＰＵ９は、多関節ロボットおよびスポット溶接ガン１の作動プログラムを内蔵し、パワー素子６に接続している。
装置７はさらに、サーボモータ２に流れる電流を検出するための第１および第２の電流検出器３，４と、これら電流検出器を切り替えるためのマルチプレクサ５−１，５−２と、電流検出器の出力をデジタル変換してＣＰＵ９へ入力するＡ／Ｄ変換器８とを有する。 The robot control device 7 includes a power element 6 electrically connected to the servo motor 2 of the spot welding gun, and a robot control CPU 9. The robot control CPU 9 has built-in operation programs for the articulated robot and the spot welding gun 1 and is connected to the power element 6.
The apparatus 7 further includes first and second current detectors 3 and 4 for detecting a current flowing through the servomotor 2, multiplexers 5-1 and 5-2 for switching between these current detectors, and current detection. And an A / D converter 8 for digitally converting the output of the device and inputting it to the CPU 9.

第１の電流検出器３は、スポット溶接作業時にサーボモータ２を通る電流を正確に検出し得る容量である。一方、第２の電流検出器４は、例えば溶接電極の保守作業時にサーボモータ２へ流す比較的に少ない電流を正確に検出し得るように、第１の電流検出器３よりも小さい容量である。電流検出器３，４は並列に接続され、サーボモータ２の電流をそれぞれ別個に検出する。
マルチプレクサ５−１はサーボ素子６に対して、また、マルチプレクサ５−２はＡ／Ｄ変換器８対して電流検出器３，４をそれぞれ切り替えるように接続している。マルチプレクサ５−１，５−２は、ロボット制御ＣＰＵ９の指令によって切り替わるようになっている。 The first current detector 3 has a capacity capable of accurately detecting a current passing through the servo motor 2 during spot welding work. On the other hand, the second current detector 4 has a smaller capacity than the first current detector 3 so that, for example, a relatively small amount of current flowing to the servomotor 2 can be accurately detected during maintenance work of the welding electrode. . The current detectors 3 and 4 are connected in parallel to detect the current of the servo motor 2 separately.
The multiplexer 5-1 is connected to the servo element 6, and the multiplexer 5-2 is connected to the A / D converter 8 so as to switch the current detectors 3 and 4, respectively. The multiplexers 5-1 and 5-2 are switched by a command from the robot control CPU 9.

上述した回路構成において、スポット溶接ガン１の動作は、ロボット制御ＣＰＵ９が指令して、パワー素子６でサーボモータ２を駆動して行う。その際に、フィードバック制御として、サーボモータ２に流れる電流が電流検出器３または４により検出される。検出値は、Ａ／Ｄ変換器８によりディジタル変換され、変換データがロボット制御ＣＰＵ９に入力される。ＣＰＵ９は、このデータに基づいて指令値の計算をし、サーボモータ２へ流す電流を制御する。 In the circuit configuration described above, the operation of the spot welding gun 1 is performed by driving the servo motor 2 with the power element 6 instructed by the robot control CPU 9. At that time, the current flowing through the servo motor 2 is detected by the current detector 3 or 4 as feedback control. The detected value is digitally converted by the A / D converter 8 and the converted data is input to the robot control CPU 9. The CPU 9 calculates a command value based on this data, and controls the current that flows to the servo motor 2.

この時、ロボット制御ＣＰＵ９は、実施する作業に応じてマルチプレクサ５−２を制御して、電流検出器３，４を切り替え、サーボモータ２に流れる電流経路を変更する。これに同期して、マルチプレクサ５−１も該当する電流検出器へ切り替えられる。
サーボモータ２に流れる電流は、大電流検出用の第１の電流検出器３または小電流検出用の第２の電流検出器４により電圧に変換される。電流検出器の出力電圧であるアナログ信号はＡ／Ｄ変換器８に入力され、ディジタル変換をしたデータがＡ／Ｄ変換器８からロボット制御ＣＰＵ９にフィードバックされる。ＣＰＵ９は、フィードバックされた電流値をもとに、サーボモータ２に流れる電流を制御する。 At this time, the robot control CPU 9 controls the multiplexer 5-2 according to the work to be performed, switches the current detectors 3 and 4, and changes the current path flowing through the servo motor 2. In synchronization with this, the multiplexer 5-1 is also switched to the corresponding current detector.
The current flowing through the servo motor 2 is converted into a voltage by the first current detector 3 for detecting a large current or the second current detector 4 for detecting a small current. An analog signal that is an output voltage of the current detector is input to the A / D converter 8, and the digitally converted data is fed back from the A / D converter 8 to the robot control CPU 9. The CPU 9 controls the current flowing through the servo motor 2 based on the fed back current value.

このロボット溶接システムは、スポット溶接ガン１が被溶接物への加圧力を大きくしてスポット溶接するとき、すなわちサーボモータ２に大電流が流れるときに、ロボット制御ＣＰＵ９がマルチプレクサ５−１および５−２を大電流検出用の電流検出器３に切り替える。こうして、サーボモータ２の大電流値を的確に検出して、フィードバックすることができる。
また、溶接電極の摩耗検出や、ドレス作業時には、ロボット制御ＣＰＵ９がマルチプレクサ５−１および５−２を小電流検出用の電流検出器４に切り替える。そのため、サーボモータ２を通る比較的少ない電流をも正確に検出して、フィードバックすることができる。
このように、本実施例のロボット制御装置は、溶接電極の動作制御における精度向上が可能である。 In this robot welding system, when the spot welding gun 1 performs spot welding by increasing the pressure applied to an object to be welded, that is, when a large current flows through the servo motor 2, the robot control CPU 9 causes the multiplexers 5-1 and 5- 2 is switched to the current detector 3 for detecting a large current. In this way, the large current value of the servo motor 2 can be accurately detected and fed back.
Further, at the time of welding electrode wear detection or dressing operation, the robot control CPU 9 switches the multiplexers 5-1 and 5-2 to the current detector 4 for detecting a small current. Therefore, a relatively small amount of current passing through the servomotor 2 can be accurately detected and fed back.
As described above, the robot control apparatus according to the present embodiment can improve accuracy in the operation control of the welding electrode.

上述した実施例は、溶接作業用の電流検出器３に加えて、溶接電極保守のために小電流用の検出器４を設けるものとしているが、本発明はこのような適用に限るものではない。
一つの変更例として、溶接内容に応じてロボット本体が複数のスポット溶接ガンを適宜交換するようにされたスポット溶接システムのための制御装置がある。この場合、ロボット制御装置は、サーボモータの出力容量に応じた複数の電流検出器を備え、ロボット制御ＣＰＵとマルチプレクサが、作業に用いるスポット溶接ガンに対応した電流検出器を選んで切り替えることにより、各種溶接作業に適した加圧力の制御を正確に行うことができる。 In the embodiment described above, the detector 4 for small current is provided for welding electrode maintenance in addition to the current detector 3 for welding work, but the present invention is not limited to such application. .
As one modification, there is a control device for a spot welding system in which a robot main body appropriately replaces a plurality of spot welding guns according to welding contents. In this case, the robot control device includes a plurality of current detectors corresponding to the output capacity of the servo motor, and the robot control CPU and the multiplexer select and switch the current detector corresponding to the spot welding gun used for work, It is possible to accurately control the pressure suitable for various welding operations.

このように、本発明は説明した実施例にのみ限定されるものでなく、添付の特許請求の範囲に記載する範囲内で、説明した実施例に変更を加えることができ、あるいは本発明が、上述した変更例のように、他の形態を採り得るものである。 Thus, the present invention is not limited to the described embodiments, and modifications can be made to the described embodiments within the scope described in the appended claims. Other forms can be adopted as in the modification example described above.

本発明の実施例によるロボット制御装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the robot control apparatus by the Example of this invention. 従来のロボット制御装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the conventional robot control apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１スポット溶接ガン
２サーボモータ
３第１の電流検出器
４第２の電流検出器
５−１，５−２マルチプレクサ
７ロボット制御装置
９ロボット制御ＣＰＵ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spot welding gun 2 Servo motor 3 1st electric current detector 4 2nd electric current detector 5-1 and 5-2 Multiplexer 7 Robot control apparatus 9 Robot control CPU

Claims

多関節ロボットと、サーボモータにより溶接電極を駆動する少なくとも１台のスポット溶接ガンとを含む溶接システムを制御するためのロボット制御装置であって、サーボモータに流れる電流を検出する第１の電流検出器と、サーボモータの作動を制御するとともに、電流検出器の検出値に応じて、サーボモータへ流す電流を調整し、溶接電極を被溶接物へ押し付ける加圧力を制御するロボット制御ＣＰＵとを有するロボット制御装置において、
サーボモータに流れる、第１の電流検出器とは異なる大きさの電流を検出する第２の電流検出器をさらに設け、ロボット制御ＣＰＵの指令に応じて第１と第２の電流検出器を切り替えることを特徴とするロボット制御装置。 A robot controller for controlling a welding system including an articulated robot and at least one spot welding gun for driving a welding electrode by a servo motor, wherein the first current detection detects a current flowing through the servo motor. And a robot control CPU that controls the operation of the servo motor, adjusts the current flowing to the servo motor in accordance with the detection value of the current detector, and controls the pressing force that presses the welding electrode against the workpiece. In the robot controller,
A second current detector for detecting a current flowing through the servo motor that is different in magnitude from the first current detector is further provided, and the first and second current detectors are switched according to a command from the robot control CPU. A robot controller characterized by that.

請求項１に記載の装置において、溶接システムはサーボモータ出力容量の異なる複数台のスポット溶接ガンを含み、装置は、これらサーボモータ出力容量に応じた複数の電流検出器と、ロボット制御ＣＰＵの指令に基づいて電流検出器を切り替えるマルチプレクサとを有する、ロボット制御装置。 2. The apparatus according to claim 1, wherein the welding system includes a plurality of spot welding guns having different servo motor output capacities, and the apparatus includes a plurality of current detectors corresponding to the servo motor output capacities and commands of the robot control CPU. And a multiplexer for switching the current detector based on the robot controller.