JP5172278B2 - Spot welding gun controller - Google Patents
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Description
本発明は、スポット溶接ガンを制御するスポット溶接ガン制御装置に関する。特に、本発明は、ロボットの先端に備えられたスポット溶接ガンを制御するスポット溶接ガン制御装置に関する。 The present invention relates to a spot welding gun control device that controls a spot welding gun. In particular, the present invention relates to a spot welding gun control device that controls a spot welding gun provided at the tip of a robot.
従来から、金属製品の製造工場では、スポット溶接ガンを備えたロボットが広く用いられている。そのようなロボットは、予め設定された複数の溶接箇所に溶接ガンを順次移動させながら、各溶接箇所毎にワークを溶接ガンの電極間にて挟持し、加圧した状態で通電して溶接を行う。溶接箇所の信頼性を向上するためには、所望の加圧力を作用する必要がある。 Conventionally, robots equipped with spot welding guns have been widely used in metal product manufacturing plants. Such a robot moves the welding gun sequentially to a plurality of preset welding locations, holds the workpiece between the electrodes of the welding gun at each welding location, and conducts welding in a pressurized state. Do. In order to improve the reliability of a welding location, it is necessary to apply a desired pressure.
特許文献1には、スポット溶接ガンの電極がワークの表面に接触するまでは所定の低速度で移動させ、電極がワークの表面に接触した後において、加圧力を得るための行き過ぎ位置に高速で移動させることが開示されている。このような制御により、所望の加圧力をワークに作用することができる。
ところで、スポット溶接ガンを使用する際には、ガン軸の調整作業が予め行われ、それにより、スポット溶接ガンに組込まれたバネのバネ定数などの特性値が把握されると共に、ガン軸の動作時定数などのパラメータが決定される。さらに、スポット溶接ガンを使用する前には、ガン軸に対するトルク指令とそのトルク指令により発生する加圧力との間の関係をキャリブレーションにより求めることも行われている。 By the way, when using a spot welding gun, the gun shaft is adjusted in advance so that characteristics such as the spring constant of the spring built into the spot welding gun can be grasped and the operation of the gun shaft can be performed. Parameters such as time constants are determined. Furthermore, before using a spot welding gun, the relationship between the torque command for the gun axis and the applied pressure generated by the torque command is also obtained by calibration.
しかしながら、スポット溶接ガンには個体差が存在するので、スポット溶接ガンのバネのバネ定数およびガン軸の摩擦係数はスポット溶接ガン毎にわずかながら異なっている。そして、このような個体差は、ガン軸の調整作業およびキャリブレーションを行った場合であっても排除することはできない。 However, since there are individual differences in spot welding guns, the spring constant of the spring of the spot welding gun and the friction coefficient of the gun shaft are slightly different for each spot welding gun. Such individual differences cannot be eliminated even when gun axis adjustment work and calibration are performed.
図7は従来技術における加圧力と時間との間の関係を示す図である。スポット溶接ガンにて生じる目標加圧力の目標加圧力波形Ucが図7に示されるように設定されている。これに対し、スポット溶接ガンのバネ定数が比較的小さい場合には、実際の加圧力応答は、破線U1にて示されるようにオーバーシュートが発生してから目標加圧力波形Ucを一旦上回ってから目標加圧力波形Ucに漸近する。また、スポット溶接ガンのバネ定数が比較的大きい場合には、実際の加圧力応答は破線U2にて示されるようにアンダーシュートが発生してから目標加圧力波形Ucに漸近する。 FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the applied pressure and time in the prior art. A target pressure waveform Uc of the target pressure generated by the spot welding gun is set as shown in FIG. On the other hand, when the spring constant of the spot welding gun is relatively small, the actual pressurizing force response once exceeds the target pressurizing waveform Uc after the overshoot occurs as shown by the broken line U1. Asymptotically approaches the target pressure waveform Uc. When the spring constant of the spot welding gun is relatively large, the actual pressure response gradually approaches the target pressure waveform Uc after an undershoot occurs as indicated by the broken line U2.
そして、図7から分かるように、目標加圧力波形Ucと実際の加圧力波形U1、U2との間の差は、所望の加圧力が目標加圧力波形Ucにて示されるように多段階に変化するほど増加する。 As can be seen from FIG. 7, the difference between the target pressurizing waveform Uc and the actual pressurizing waveforms U1 and U2 changes in multiple steps so that the desired pressurizing waveform is indicated by the target pressurizing waveform Uc. The more you increase.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、スポット溶接ガン自体に個体差が存在する場合であっても目標加圧力と実際の加圧力との間の差を小さくすることのできるスポット溶接ガン制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and even when individual differences exist in the spot welding gun itself, the difference between the target pressing force and the actual pressing force can be reduced. An object of the present invention is to provide a spot welding gun control device.
前述した目的を達成するために1番目の発明によれば、ガン軸に取付けられた第一電極チップと、該第一電極チップに対向する第二電極チップと、前記ガン軸を駆動する駆動部とを備えており、前記第一電極チップと前記第二電極チップとによりワークを加圧しつつ通電するスポット溶接ガンを制御するスポット溶接ガン制御装置において、前記第一電極チップと前記第二電極チップとの間に作用する加圧力の目標加圧力波形に基づいて前記スポット溶接ガンを動作させたときに、実際に作用する加圧力の加圧力波形を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された検出加圧力波形と前記目標加圧力波形との間の偏差を所定の単位時間毎に周期的に求める偏差算出手段と、前記偏差算出手段により算出された前記偏差の絶対値の積算値と閾値とを比較する比較手段と、前記比較手段により前記偏差が前記閾値よりも大きいと判定された場合に、前記目標加圧力波形に応じて定まる前記ガン軸の動作指令値を補正する補正量を前記偏差に基づいて算出する補正量算出手段と、を具備し、該補正量算出手段により算出された前記補正量が前記ガン軸の動作指令値に加算された補正済み動作指令値に基づいて前記ガン軸を再度動作させたときに前記偏差算出手段により算出された前記偏差が前記閾値以下になるまで前記検出手段、前記偏差算出手段および前記補正量算出手段を繰返し動作させるか、または所定の回数もしくは所定の時間にわたって前記検出手段、前記偏差算出手段および前記補正量算出手段を繰返し動作させるようにした、スポット溶接ガン制御装置が提供される。 In order to achieve the above-described object, according to a first invention, a first electrode tip attached to a gun shaft, a second electrode tip facing the first electrode tip, and a drive unit for driving the gun shaft In a spot welding gun control device for controlling a spot welding gun that is energized while pressurizing a workpiece with the first electrode tip and the second electrode tip, the first electrode tip and the second electrode tip Detecting means for detecting the pressure waveform of the pressure force that actually acts when the spot welding gun is operated based on the target pressure waveform of the pressure force acting between the detection force and the detection means. Deviation calculating means for periodically obtaining a deviation between the detected pressure force waveform and the target pressure force waveform every predetermined unit time, and an integrated value of the absolute value of the deviation calculated by the deviation calculating means Comparing means for comparing with a threshold value, and when the comparing means determines that the deviation is larger than the threshold value, a correction amount for correcting the operation command value of the gun axis determined according to the target pressure waveform Correction amount calculation means for calculating based on the deviation, and the correction amount calculated by the correction amount calculation means based on the corrected operation command value added to the operation command value of the gun axis The detection means, the deviation calculation means, and the correction amount calculation means are repeatedly operated until the deviation calculated by the deviation calculation means becomes equal to or less than the threshold when the gun axis is operated again, or a predetermined number of times. or said detecting means for a predetermined time, and so as to operate repeatedly said deviation calculation means and the correction amount calculating means, the spot welding gun control device is provided
2番目の発明によれば、ガン軸に取付けられた第一電極チップと、該第一電極チップに対向する第二電極チップと、前記ガン軸を駆動する駆動部とを備えており、前記第一電極チップと前記第二電極チップとによりワークを加圧しつつ通電するスポット溶接ガンを制御するスポット溶接ガン制御装置において、前記第一電極チップと前記第二電極チップとの間に作用する加圧力の目標加圧力波形に基づいて前記スポット溶接ガンを動作させたときに実際に作用する加圧力の加圧力波形を推定する推定手段と、前記推定手段により推定された推定加圧力波形と前記目標加圧力波形との間の偏差を所定の単位時間毎に周期的に求める偏差算出手段と、前記偏差算出手段により算出された前記偏差の絶対値の積算値と閾値とを比較する比較手段と、前記比較手段により前記偏差が前記閾値よりも大きいと判定された場合に、前記目標加圧力波形に応じて定まる前記ガン軸の動作指令値を補正する補正量を前記偏差に基づいて算出する補正量算出手段と、を具備し、該補正量算出手段により算出された前記補正量が前記ガン軸の動作指令値に加算された補正済み動作指令値に基づいて前記ガン軸を再度動作させたときに前記偏差算出手段により算出された前記偏差が前記閾値以下になるまで前記推定手段、前記偏差算出手段および前記補正量算出手段を繰返し動作させるか、または所定の回数もしくは所定の時間にわたって前記推定手段、前記偏差算出手段および前記補正量算出手段を繰返し動作させるようにした、スポット溶接ガン制御装置が提供される。 According to a second aspect of the present invention, the apparatus includes a first electrode tip attached to the gun shaft, a second electrode tip facing the first electrode tip, and a drive unit that drives the gun shaft. In a spot welding gun control apparatus that controls a spot welding gun that energizes a workpiece while pressing a workpiece with one electrode tip and the second electrode tip, a pressure applied between the first electrode tip and the second electrode tip Estimating means for estimating the pressure waveform of the pressure force that actually acts when the spot welding gun is operated based on the target pressure waveform of the target, the estimated pressure waveform estimated by the estimating means, and the target pressure waveform A deviation calculating means for periodically obtaining a deviation between the pressure waveforms every predetermined unit time, a comparing means for comparing the integrated value of the absolute value of the deviation calculated by the deviation calculating means with a threshold value; A correction amount for calculating, based on the deviation, a correction amount for correcting the operation command value of the gun axis determined according to the target pressurizing waveform when the comparing means determines that the deviation is larger than the threshold value. And when the gun axis is operated again based on the corrected operation command value obtained by adding the correction amount calculated by the correction amount calculation unit to the operation command value of the gun axis. The estimation means, the deviation calculation means, and the correction amount calculation means are repeatedly operated until the deviation calculated by the deviation calculation means becomes equal to or less than the threshold value, or the estimation means for a predetermined number of times or a predetermined time, A spot welding gun control device is provided in which the deviation calculating means and the correction amount calculating means are operated repeatedly .
すなわち1番目または2番目の発明においては、補正量により動作指令値を補正するようにしている。これにより、スポット溶接ガン自体に個体差が存在する場合であっても、目標加圧力波形と検出加圧力波形または推定加圧力波形との間の偏差を小さくすることができる。さらに、所定の単位時間毎の偏差に基づいた所定の単位時間毎の補正量を算出し、前記偏差の絶対値の積算値によって補正完了を判別することを特徴とする。 That is, in the first or second invention, the operation command value is corrected by the correction amount. Thereby, even if there is an individual difference in the spot welding gun itself, the deviation between the target pressure waveform and the detected pressure waveform or the estimated pressure waveform can be reduced. Further, the correction amount for each predetermined unit time based on the deviation for each predetermined unit time is calculated, and the completion of the correction is determined by the integrated value of the absolute value of the deviation.
3番目の発明によれば、1番目または2番目の発明において、前記積算値は、前記偏差が所定の微小範囲に在るときからの前記所定の単位時間毎の前記偏差を合計して算出されるようにした。
すなわち3番目の発明においては、偏差が少ない状態で動作を開始しているので、より正確な補正量を算出することが可能になる。
According to a third aspect, in the first or second aspect , the integrated value is calculated by summing the deviations for each predetermined unit time from when the deviation is in a predetermined minute range. It was to so.
That is, in the third invention, since the operation is started with a small deviation, a more accurate correction amount can be calculated.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図1は本発明に基づくスポット溶接ガン制御装置を備えたロボットシステムの略図である。図1においては、スポット溶接ガン20を先端に備えた多関節ロボット15が示されている。スポット溶接ガン20は、ガン軸に取付けられた可動電極チップ22と、これに対向して配置された可動または固定電極チップ21とを主に含んでいる。可動電極チップ22は、該可動電極チップ22に接続されたサーボモータ25により、ガン軸(図示しない)に沿って可動または固定電極チップ21に向かって前進すると共に可動または固定電極チップ21から後退する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. In order to facilitate understanding, the scales of these drawings are appropriately changed.
FIG. 1 is a schematic diagram of a robot system equipped with a spot welding gun control device according to the present invention. In FIG. 1, an articulated
スポット溶接ガン20は多関節ロボット15を動作させることにより所望の位置まで移動される。次いで、スポット溶接ガン20は、可動または固定電極チップ21をガン軸に沿って移動させて二つの被溶接ワーク(図示しない)を可動または固定電極チップ21と可動電極チップ22との間に挟んで加圧する。その状態で可動または固定電極チップ21および可動電極チップ22を通電することによりスポット溶接が行われる。
The
図示されるようにサーボモータ25にはエンコーダ26が取付けられている。このエンコーダ26の値はスポット溶接ガン制御部30に供給される。スポット溶接ガン制御部30は、トルク指令をサーボモータ25に入力してスポット溶接ガン20を制御する。また、スポット溶接ガン制御部30を含むロボット制御装置10は、多関節ロボット15を制御する。図1においては、ロボット制御装置10はCRTなどの表示手段41およびキーボード、マウスなどの入力手段42も含んでいる。
As shown, an
また、図1に示されるように、可動または固定電極チップ21と可動電極チップ22との間に作用する加圧力を検出する加圧力センサ27が可動または固定電極チップ21に載置されている。この加圧力センサ27は加圧力センサアンプ28に接続されている。このため、加圧力センサ27により検出された加圧力の検出信号は加圧力センサアンプ28により増幅されてスポット溶接ガン制御部30に入力される。
Further, as shown in FIG. 1, a
スポット溶接ガン制御部30はデジタルコンピュータであり、CPU31と記憶部32とを主に含んでいる。記憶部32は、各種の閾値およびプログラムなどを記憶する。CPU31は、図1に示されるように、加圧力センサ27により検出された検出加圧力波形と目標加圧力波形との間の偏差を求める偏差算出手段33と、偏差と閾値とを比較する比較手段34と、偏差が閾値よりも大きい場合に偏差に基づいてガン軸の動作指令値を補正する補正量を算出する補正量算出手段35としての役目を果たす。さらに、CPU31は、スポット溶接ガン20の故障または経年劣化あるいは外乱の発生を判別する外乱判別手段37としての役目も果たしうる。
The spot welding
図2は本発明に基づくスポット溶接ガン制御部30の動作を示すフローチャートである。以下、図2を参照して、本発明に基づくスポット溶接ガン制御部30の動作について説明する。なお、図2および後述する図3に示される動作プログラム100、109はスポット溶接ガン制御部30の記憶部32に記憶されているものとする。
FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the spot welding
図2のステップ101に示されるように、初期設定をはじめに行う。具体的には、ガン軸の調整、ガン軸のトルクと電極チップ21、22における加圧力との間の関係についてのキャリブレーションを行う。これらは公知であるので、説明を省略する。
As shown in
さらに、ステップ101においては、所定の単位時間毎に加圧力の目標値を設定し、これら加圧力の目標値からなる目標加圧力波形Ucを作成する。さらに、目標加圧力波形Ucに基づいてガン軸の動作指令値Cが所定の単位時間毎に作成される。また、スポット溶接ガン制御部30の図示しないカウンタのカウンタ値nを零に設定する(n=0)。
Further, in
次いで、ステップ102において、ガン軸を駆動して、可動電極チップ22を所定の学習開始位置に移動させる。次いで、単位時間毎の動作指令値Cに従って、ガン軸を動作開始させる。ガン軸を動作開始するときには、カウンタ値nに「1」を追加する(n←n+1)。
Next, in
ガン軸の動作時には、加圧力センサ27により検出された実際の加圧力Fが加圧力センサアンプ28により増幅されてスポット溶接ガン制御部30に所定の単位時間毎に入力される。これら単位時間毎の加圧力Fは検出加圧力波形Udとしてスポット溶接ガン制御部30の記憶部32に記憶される(ステップ104)。
During operation of the gun shaft, the actual pressure F detected by the
ガン軸の動作が完了すると(ステップ105)、スポット溶接ガン制御部30の偏差算出手段33が目標加圧力波形Ucと検出加圧力波形Udとの間の偏差ΔUを所定の単位時間毎に算出する(ステップ106)。そして、偏差ΔUの絶対値|ΔU|が単位時間毎に算出される。さらに、これら絶対値|ΔU|が積算されて積算値Σ|ΔU|が算出される。
When the operation of the gun axis is completed (step 105), the deviation calculating means 33 of the spot welding
次いで、ステップ107においては、スポット溶接ガン制御部30の比較手段34によって、積算値Σ|ΔU|と所定の閾値X0とが比較される。積算値Σ|ΔU|が所定の閾値X0以下である場合には、目標加圧力波形Ucと検出加圧力波形Udとの間の偏差が十分に小さいと判断できる。そのような場合には、ステップ108に進んで、そのときの動作指令値Cが記憶部32に記憶され、学習を完了する。
Next, in
一方、積算値Σ|ΔU|が所定の閾値X0以下でない場合には、ステップ110に進む。ステップ110においては、カウンタ値nが所定の閾値n0以上であるか否かが判定される。所定の閾値n0は、学習作業、つまり後述する補正量Aを算出するのに許可された時間などに応じて定められる。カウンタ値nが所定の閾値n0以上である場合には、学習作業に要する時間が長すぎると判断される。この場合には、ステップ112に進んで、処理を終了する。
On the other hand, if the integrated value Σ | ΔU | is not less than or equal to the predetermined threshold value X0, the process proceeds to step 110. In
一方、カウンタ値nが所定の閾値n0以上でない場合には、ステップ111に進む。ステップ111においては、スポット溶接ガン制御部30の補正量算出手段35が動作指令値Cのための補正量Aを所定の短時間毎に算出する。
On the other hand, if the counter value n is not equal to or greater than the predetermined threshold value n0, the process proceeds to step 111. In
補正量Aは、例えば所定のゲインGを偏差ΔUに乗算することにより以下の式(1)より得られる。
A=G×ΔU (1)
そして、この場合には、動作指令値Cは以下の式(2)により補正される。
C←C+A (2)
なお、他の方式により補正量Aを算出してもよい。その後、ステップ102に戻り、積算値Σ|ΔU|が所定の閾値X0以下になるまで、補正後の動作指令値Cに基づいて処理を繰返す。
The correction amount A is obtained from the following equation (1), for example, by multiplying the deviation ΔU by a predetermined gain G.
A = G × ΔU (1)
In this case, the operation command value C is corrected by the following equation (2).
C ← C + A (2)
Note that the correction amount A may be calculated by other methods. Thereafter, the process returns to step 102, and the process is repeated based on the corrected operation command value C until the integrated value Σ | ΔU | becomes equal to or less than the predetermined threshold value X0.
このように本発明においては、補正量Aを算出して、動作指令値Cを補正するという学習作業を行うようにしている。これにより、補正後の動作指令値Cに基づいてスポット溶接ガン20を動作させた場合には、目標加圧力波形Ucと検出加圧力波形Udとの間の偏差ΔUを所望される程度にまで小さくすることが可能となる。それゆえ、実際の動作時には目標加圧力波形Ucにより近い動作を行うことが可能である。
As described above, in the present invention, the learning operation of calculating the correction amount A and correcting the operation command value C is performed. Thereby, when the
このため、本発明においては、個体差のあるスポット溶接ガン20に同一の動作指令値Cを入力した場合であっても、同様な検出加圧力波形Udを得ることが可能となる。従って、目標加圧力波形Ucが多段階に変化する場合であっても、偏差が大幅に増大するのを抑えることが可能である。
For this reason, in the present invention, even when the same operation command value C is input to the
ところで、ステップ108において学習を完了した後は、ステップ109に進む。ステップ109においては、スポット溶接ガン制御部30の外乱判定手段37が、スポット溶接ガン20の故障または経年劣化あるいは外乱の発生を判定する。なお、このステップ109を省略することも可能である。
By the way, after completing the learning in
図3はスポット溶接ガン制御装置の外乱判定動作を示すフローチャートである。以下、図3を参照しつつ、ステップ109の詳細について説明する。はじめに、図3のステップ201において、単位時間毎の補正量Aの絶対値|A|を算出し、次いで、それらを積算して積算値Σ|A|を算出する。
FIG. 3 is a flowchart showing the disturbance determination operation of the spot welding gun control device. The details of
次いで、ステップ202において、積算値Σ|A|と所定の基準値A0との偏差(=Σ|A|−A0)が所定の閾値X1以上であるか否かが判定される。そして、偏差(=Σ|A|−A0)が所定の閾値X1以上である場合には、ステップ203に進む。そのような場合には、補正量Aが大きすぎるので、スポット溶接ガン20が故障または経年劣化しているか、あるいは外乱が発生しているものと判断することができる(ステップ203)。
Next, at
この場合には、表示手段41にその旨の警告を表示し、操作者に対して注意を促す。操作者は、警告に応じて、スポット溶接ガン20の点検または交換を実際の動作の前に行うことができる(ステップ204)。なお、偏差(=Σ|A|−A0)が所定の閾値X1以上でない場合には、そのような警告を表示することなしに、処理を終了する。
In this case, a warning to that effect is displayed on the display means 41 to alert the operator. In response to the warning, the operator can inspect or replace the
ところで、図4は本発明において加圧力と時間との関係の一つの例を示す図である。図4においては縦軸は電極チップ21、22の間に作用する加圧力Fを表し、横軸は時間を表している。また、図4においては、目標加圧力波形Ucと、スポット溶接ガン20のバネ定数が比較的小さい場合における検出加圧力波形Udとが示されている。
By the way, FIG. 4 is a figure which shows one example of the relationship between pressurization force and time in this invention. In FIG. 4, the vertical axis represents the applied pressure F acting between the
図4から分かるように、時刻T0における目標加圧力波形Ucの初期加圧力はF1である。一方、検出加圧力波形Udは時刻T1において初期加圧力F1を越え、時刻T2において初期加圧力F1を下回る。その後、時刻T3において検出加圧力波形Udは初期加圧力F1に概ね収束するようになる。 As can be seen from FIG. 4, the initial pressurizing force of the target pressurizing waveform Uc at time T0 is F1. On the other hand, the detected pressure waveform Ud exceeds the initial pressure F1 at time T1, and falls below the initial pressure F1 at time T2. Thereafter, at time T3, the detected pressure waveform Ud substantially converges to the initial pressure F1.
本発明においては、図2のステップ103におけるガン軸の動作は図4における時刻T3にて開始するか、または時刻T3を含む所定の微小範囲において開始するのが好ましい。この場合には、加圧力が概ね初期加圧力F1に収束しているので、目標加圧力波形Ucと検出加圧力波形Udとの間に偏差ΔUが存在しないようになり、より正確な補正量Aを算出することが可能となる。
In the present invention, it is preferable that the operation of the gun axis in
図5は本発明の第二の実施形態に基づくスポット溶接ガン制御装置を備えたロボットシステムの略図である。図5に示される構成のうち、既に説明したものについては、重複を避けるために、再度の説明を省略する。図5においては加圧力センサ27および加圧力センサアンプ28が排除されている。その代わりに、CPU31は、外乱トルク推定オブザーバ36aを備えた推定手段36を含んでいる。
FIG. 5 is a schematic view of a robot system provided with a spot welding gun control device according to the second embodiment of the present invention. Of the configurations shown in FIG. 5, those already described are not described again to avoid duplication. In FIG. 5, the
外乱トルク推定オブザーバ36aは動作指令値Cとエンコーダ26からのガン軸の速度検出値Dvとに基づいて公知の手法で外乱トルクEtを推定する。図6は外乱トルク推定オブザーバの例示の構成を示すブロック図である。次いで、図6を参照して、外乱負荷トルク推定オブザーバ36aの構成の一例を説明する。動作指令値Cは通常電流値として入力される。入力された動作指令値Cは、演算要素210で定数Kt/Jを乗じられ、その結果が演算要素212に出力される。ここで、Ktはサーボモータ25のトルク定数、Jはサーボモータ25のイナーシャである。
The disturbance
演算要素212では、演算要素210からの出力に、後述する比例要素216からの帰還が加算され、その結果が演算要素214に出力される。演算要素214では、演算要素212からの出力に、後述する積分要素218からの帰還が加算され、その結果が積分要素220に出力される。なお、演算要素210、演算要素212及び演算要素214からの出力の単位は何れも加速度である。積分要素220では、演算要素214からの出力を積分することによりサーボモータ25の推定回転速度Evが求められ、演算要素222に出力される。
In the
演算要素222では、積分要素220からの出力とエンコーダ21によって検出されたサーボモータ25の速度検出値Dvとの間の差が演算され、その差が比例要素216及び積分要素218に帰還させられる。比例要素216では、演算要素222からの帰還に比例定数K1が乗じられ、その結果が演算要素212に帰還させられる。
In the
なお、比例定数K1の単位はsec-1であり、比例要素216の出力の単位は加速度となる。また、積分要素218では、演算要素222からの帰還を積分したものに積分定数K2が乗じられ、その結果が演算要素214及び比例要素224に帰還又は出力される。なお、積分定数K2の単位はsec-2であり、積分要素218の出力の単位は加速度となる。
The unit of the proportionality constant K1 is sec −1 , and the unit of output of the
積分要素218の出力は、外乱負荷トルク推定値Etをサーボモータ25のイナーシャJで除した推定加速度となる。そこで、比例要素224では、積分要素218からの出力にJ・P/Ktを乗じて電流値に変換して、外乱負荷トルク推定値Etとして出力する。ここで、Pは推定加速度を補正するための係数であり、1以下の値である。
The output of the
このような構成の外乱負荷トルク推定オブザーバ36aは公知であるので、ここではこれ以上詳しく説明しない。また、外乱負荷トルク推定オブザーバ36aはこのような構成に限定されるものではなく、サーボモータ25に関する電流情報やトルク情報(電流情報)に基づいてサーボモータ25に掛かる外乱トルクを推定できる適宜の外乱負荷トルク推定手段を外乱負荷トルク推定オブザーバ36aとして使用することができる。サーボモータ25に加わる外乱は、スポット溶接ガン20の可動または固定電極チップ21と可動電極チップ22との間に生じる加圧力Fを主として含んでいる。したがって、外乱負荷トルク推定オブザーバ36aが推定する外乱トルクEtの波形(すなわち時系列データ)は、可動または固定電極チップ21と可動電極チップ22との間に生じる加圧力Fの応答波形(すなわち時系列データ)の相似形となる。次いで、外乱負荷トルク推定オブザーバ36aが推定した外乱トルクの時系列データを、推定加圧力波形Ueとして取得する。
The disturbance load
第二の実施形態においては、検出加圧力波形Udの代わりに、推定加圧力波形Ueを使用し、それにより、補正量Aを前述したのと同様に算出する。このような場合には、前述した実施形態と同様に、目標加圧力波形Ucと推定加圧力波形Ueとの間の偏差ΔUを所望される程度にまで小さくし、実際の動作時には目標加圧力波形Ucにより近い動作を行うことができるのが分かるであろう。 In the second embodiment, the estimated pressure waveform Ue is used instead of the detected pressure waveform Ud, and thereby the correction amount A is calculated in the same manner as described above. In such a case, as in the above-described embodiment, the deviation ΔU between the target pressurizing waveform Uc and the estimated pressurizing waveform Ue is reduced to a desired level, and the target pressurizing waveform during actual operation is reduced. It will be appreciated that operations closer to Uc can be performed.
なお、図面には示さないものの、ロボット15がスポット溶接ガン20の代わりに被溶接ワークを把持する構成であってもよい。この場合には、ロボット15は、所定の固定位置に固定されたスポット溶接ガン20に対して被溶接ワークを位置決めする。このような場合であっても、本発明の範囲に含まれるものとする。
Although not shown in the drawings, the
10 ロボット制御装置
15 多関節ロボット
20 スポット溶接ガン
21 可動または固定電極チップ
22 可動電極チップ
25 サーボモータ(駆動部)
26 エンコーダ
27 加圧力センサ(検出手段)
28 加圧力センサアンプ
30 スポット溶接ガン制御部
31 CPU
32 記憶部
33 偏差算出手段
34 比較手段
35 補正量算出手段
36 推定手段
36a 外乱トルク推定オブザーバ
37 外乱判別手段
Uc 目標加圧力波形
Ud 検出加圧力波形
Ue 推定加圧力波形
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
26
28
32
Claims (3)
前記第一電極チップと前記第二電極チップとの間に作用する加圧力の目標加圧力波形に基づいて前記スポット溶接ガンを動作させたときに、実際に作用する加圧力の加圧力波形を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された検出加圧力波形と前記目標加圧力波形との間の偏差を所定の単位時間毎に周期的に求める偏差算出手段と、
前記偏差算出手段により算出された前記偏差の絶対値の積算値と閾値とを比較する比較手段と、
前記比較手段により前記偏差が前記閾値よりも大きいと判定された場合に、前記目標加圧力波形に応じて定まる前記ガン軸の動作指令値を補正する補正量を前記偏差に基づいて算出する補正量算出手段と、を具備し、
該補正量算出手段により算出された前記補正量が前記ガン軸の動作指令値に加算された補正済み動作指令値に基づいて前記ガン軸を再度動作させたときに前記偏差算出手段により算出された前記偏差が前記閾値以下になるまで前記検出手段、前記偏差算出手段および前記補正量算出手段を繰返し動作させるか、または所定の回数もしくは所定の時間にわたって前記検出手段、前記偏差算出手段および前記補正量算出手段を繰返し動作させるようにした、スポット溶接ガン制御装置。 A first electrode tip attached to the gun shaft; a second electrode tip facing the first electrode tip; and a drive unit for driving the gun shaft, the first electrode tip and the second electrode In a spot welding gun control device that controls a spot welding gun that is energized while pressing a workpiece with a tip,
When the spot welding gun is operated based on the target pressure waveform of the pressure applied between the first electrode tip and the second electrode tip, the pressure waveform of the pressure applied actually is detected. Detecting means for
Deviation calculating means for periodically obtaining a deviation between the detected pressurizing waveform detected by the detecting means and the target pressurizing waveform every predetermined unit time ;
A comparing means for comparing the integrated value of the absolute value of the deviation calculated by the deviation calculating means with a threshold value ;
A correction amount for calculating, based on the deviation, a correction amount for correcting the operation command value of the gun axis determined according to the target pressurizing waveform when the comparison unit determines that the deviation is larger than the threshold value. Calculating means,
The deviation amount calculated by the correction amount calculating unit is calculated by the deviation calculating unit when the gun axis is operated again based on the corrected operation command value added to the gun axis operation command value. The detection unit, the deviation calculation unit, and the correction amount calculation unit are repeatedly operated until the deviation becomes equal to or less than the threshold value, or the detection unit, the deviation calculation unit, and the correction amount are performed a predetermined number of times or for a predetermined time. A spot welding gun control apparatus in which the calculation means is operated repeatedly.
前記第一電極チップと前記第二電極チップとの間に作用する加圧力の目標加圧力波形に基づいて前記スポット溶接ガンを動作させたときに実際に作用する加圧力の加圧力波形を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された推定加圧力波形と前記目標加圧力波形との間の偏差を所定の単位時間毎に周期的に求める偏差算出手段と、
前記偏差算出手段により算出された前記偏差の絶対値の積算値と閾値とを比較する比較手段と、
前記比較手段により前記偏差が前記閾値よりも大きいと判定された場合に、前記目標加圧力波形に応じて定まる前記ガン軸の動作指令値を補正する補正量を前記偏差に基づいて算出する補正量算出手段と、を具備し、
該補正量算出手段により算出された前記補正量が前記ガン軸の動作指令値に加算された補正済み動作指令値に基づいて前記ガン軸を再度動作させたときに前記偏差算出手段により算出された前記偏差が前記閾値以下になるまで前記推定手段、前記偏差算出手段および前記補正量算出手段を繰返し動作させるか、または所定の回数もしくは所定の時間にわたって前記推定手段、前記偏差算出手段および前記補正量算出手段を繰返し動作させるようにした、スポット溶接ガン制御装置。 A first electrode tip attached to the gun shaft; a second electrode tip facing the first electrode tip; and a drive unit for driving the gun shaft, the first electrode tip and the second electrode In a spot welding gun control device that controls a spot welding gun that is energized while pressing a workpiece with a tip,
Estimating the pressure waveform of the pressure force that actually acts when the spot welding gun is operated based on the target pressure waveform of the pressure force acting between the first electrode tip and the second electrode tip An estimation means;
Deviation calculating means for periodically obtaining a deviation between the estimated pressurizing waveform estimated by the estimating means and the target pressurizing waveform every predetermined unit time ;
A comparing means for comparing the integrated value of the absolute value of the deviation calculated by the deviation calculating means with a threshold value ;
A correction amount for calculating, based on the deviation, a correction amount for correcting the operation command value of the gun axis determined according to the target pressurizing waveform when the comparison unit determines that the deviation is larger than the threshold value. Calculating means,
The deviation amount calculated by the correction amount calculating unit is calculated by the deviation calculating unit when the gun axis is operated again based on the corrected operation command value added to the gun axis operation command value. The estimation unit, the deviation calculation unit, and the correction amount calculation unit are repeatedly operated until the deviation becomes equal to or less than the threshold value, or the estimation unit, the deviation calculation unit, and the correction amount are performed a predetermined number of times or for a predetermined time. A spot welding gun control apparatus in which the calculation means is operated repeatedly.
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