JPH06155041A - 溶接ロボットの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スポット溶接を行なう溶接ロボットのティー
チング作業の作業性を向上させることである。 【構成】 溶接ロボットＲのロボット軸１３の先端に装
着されるガンアーム１５には、これと一体となった固定
溶接チップ２１と、この固定溶接チップ２１に向けて接
近離反移動自在となった可動溶接チップ２２とが設けら
れている。可動溶接チップ２２はサーボモータ２３によ
り駆動される。打点位置メモリ３５には、対をなす両溶
接チップ２１、２２の打点位置のみを記憶し、この位置
はティーチングボックス３１の溶接位置入力キー３２に
より入力される。多数の打点位置のうち各々２つの打点
位置相互間においては、離反距離メモリ３６から呼び出
された最離反距離Ｌの値に基づいて、ガンアーム１５に
一体となった固定溶接チップと、可動溶接チップ２２と
が離反移動した後に、次の打点位置において相互に最接
近移動する。これにより、両打点位置間におけるワーク
Ｗと両チップ２１、２２との干渉が回避される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固定溶接チップとこの固
定溶接チップとによりワークをスポット溶接する可動溶
接チップとを有し、この可動溶接チップをサーボモータ
により駆動するようにした溶接ロボットの制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】パネル材等をワークとしてこれにスポッ
ト溶接を効率良く行なうために、溶接ロボットが使用さ
れており、従来では、ワークをスポット溶接するための
対となる溶接チップは、空圧シリンダにより相互に接近
離反移動するようにしている。近年、溶接チップの接近
離反移動を迅速に行なうようにすると共に、溶接チップ
を高精度で所定の打点位置に位置決めし得るようにする
ために、溶接チップをサーボモータにより駆動させるよ
うにしたサーボガンが開発されている。

【０００３】図８はサーボモータにより駆動されるよう
になった溶接チップを有するガンアームつまりサーボガ
ンを、１つの打点位置から次の打点位置まで移動させる
場合のガンアームの移動を示す図である。図示するよう
に、ガンアーム１には、固定溶接チップ２が取付けられ
ると共に、この固定溶接チップ２に向けて可動溶接チッ
プ３が進退移動自在に取付けられており、この可動溶接
チップ３を駆動するためにガンアーム１にはサーボモー
タ４が設けられている。ガンアーム１は図示しない溶接
ロボットのロボット軸の先端に装着されており、ワーク
Ｗの１つの打点位置Ａでスポット溶接した後に、次の打
点位置Ｂを溶接する場合には、Ａ位置からＢ位置にガン
アーム１を移動させる過程で、溶接チップ２、３がワー
クＷに干渉しないようにする必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このため、サーボモー
タ４により可動溶接チップ３を駆動するようにしたガン
アーム１を有する溶接ロボットにあっては、図８に示さ
れるように、ガンアーム１を打点位置Ａから打点位置Ｂ
に移動させる過程で、可動溶接チップ３のみならず、ガ
ンアーム１自体も移動させる必要があった。従来の空圧
シリンダを用いたガンアームにあっては、対となった両
溶接チップを同時に離反移動させることができるので、
ガンアーム自体は１つの打点位置Ａから次の打点位置Ｂ
にまで移動させれば、溶接チップとワークとの干渉を回
避することができるが、サーボモータ４により一方の溶
接チップ３を駆動する場合には、ガンアーム１をもワー
クＷから退避移動させる必要があった。

【０００５】したがって、ガンアーム１が移動する軌跡
をティーチングする場合には、１つの打点位置Ａから次
の打点位置Ｂにガンアーム１を移動させるために、その
中間位置Ｃにおける離反位置のデータをも入力する必要
があり、サーボガンを使用すると、ティーチングポイン
トは空圧シリンダを有する溶接ロボットの場合の２倍と
なる。このため、サーボモータ４を有する溶接ロボット
にあっては、打点位置を高精度で位置決めされることが
できる半面、これまでは、ティーチング工数が増加して
ティーチングの作業性が良好でないという問題点があっ
た。

【０００６】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてな
されたものであり、サーボモータにより溶接チップを駆
動するようにした溶接ロボットにおけるティーチング作
業性を向上させ得るようにした溶接ロボットの制御装置
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、固定溶接チップと該固定溶接チップに対し
て進退移動自在となった可動溶接チップとを有すると共
に該可動溶接チップを前記固定溶接チップに向けて進退
駆動するサーボモータが設けられたガンアームと、該ガ
ンアームが装着されたロボット軸を有する溶接ロボット
と、前記固定溶接チップと前記可動溶接チップとにより
スポット溶接される打点位置をティーチングの際に入力
する溶接位置入力キーと、該溶接位置入力キーにより入
力された打点位置を記憶する打点位置メモリと、１つの
打点位置から次の打点位置に前記ガンアームを移動させ
る際における前記固定溶接チップと前記可動溶接チップ
とが最も離反する最離反距離を記憶する離反距離メモリ
と、１つの打点位置から次の打点位置に前記ガンアーム
を移動させる際に、前記溶接位置メモリに格納されたテ
ィーチングデータに基づいて前記ガンアームを移動させ
ると共に、前記離反距離メモリに格納された離反距離の
データに基づいて、前記固定溶接チップと前記可動溶接
チップを前記最離反距離となるまで離反移動させた後
に、前記次の打点位置に向けて前記固定溶接チップと前
記可動溶接チップとを相互に接近移動させるロボット制
御手段とを有する溶接ロボットの制御装置である。

【０００８】

【作用】上記構成の本発明においては、溶接ロボットに
よるガンアームの移動軌跡は、ガンアームに一体に取付
けられた固定溶接チップと、これに対してサーボモータ
により進退移動自在となった可動溶接チップとによる打
点位置のみがティーチングされる。したがって、１つの
打点位置から次の打点位置にガンアームが移動される場
合には、離反距離メモリから呼び出された最離反距離デ
ータに基づいて、ロボット軸が駆動されて、ガンアーム
は固定溶接チップをワークから離反させると共に、可動
溶接チップはサーボモータによりワークから離反移動し
ながら、次の打点位置まで移動することになる。これに
より、ティーチング操作は打点位置のみをティーチング
するだけで足りる。

【０００９】

【実施例】以下、図示する本発明の一実施例に基づいて
本発明を詳細に説明する。図１はサーボガンを有する溶
接ロボットＲの一例を示す図であり、図示しない基台部
に取付けられた台座１０には、矢印Ｊ１方向に旋回自在
に旋回台１１が設けられており、この旋回台１１にはロ
ボット軸１２が矢印Ｊ２の方向に揺動自在に装着されて
いる。そして、このロボット軸１２には、ロボット軸１
３が矢印Ｊ３で示される方向に揺動自在かつ矢印Ｊ４で
示される方向に回転自在に装着されている。このロボッ
ト軸１３の先端には、サーボガンつまり溶接ガン１４が
矢印Ｊ５で示される方向に揺動回転自在かつ矢印Ｊ６方
向に回転自在に取付けられている。したがって、図示す
るロボットＲは合計６軸の機能を有している。

【００１０】溶接ガン１４は、Ｃ字形状となったガンア
ーム１５を有し、このガンアーム１５には固定溶接チッ
プ２１と、この固定溶接チップ２１とによりワークＷを
溶接する可動溶接チップ２２とが設けられている。この
可動溶接チップ２２を固定溶接チップ２１に向けて進退
移動させるためのサーボモータ２３が、ガンアーム１５
に取付けられている。このサーボモータ２３の作動を含
めて、合計７軸の制御が、図１に示されたロボット制御
装置２４により制御される。

【００１１】図２は図１に示されたガンアーム１５の詳
細を示す図であり、先端に可動溶接チップ２２が装着さ
れる駆動ロッド２５は、ガンアーム１５に取付けられた
軸受２６に軸方向に摺動自在に支持されている。ガンア
ーム１５に取付けられたサーボモータ２３の主軸に設け
られたプーリ２７と駆動ロッド２５の外側に形成された
ボールねじの部分に嵌合されたナット部２８とがタイミ
ンングベルト２９により連結されている。したがって、
サーボモータ２３を駆動するとベルト２９を介してナッ
ト部２８が回転し、このナット部２８と噛合うボールね
じの部分により駆動ロッド２５が軸方向に摺動すること
になる。

【００１２】図３はワークＷのうち２つの打点位置を有
する部分を示す図である。図４はこのようなワークＷに
対して、上述した溶接ロボットＲによりガンアーム１５
を１つの打点位置Ａから次の打点位置Ｂに移動する際に
おける固定溶接チップ２１つまりガンアーム１５の移動
軌跡と、可動溶接チップ２２の移動軌跡とを示す概略図
である。図示するように、固定溶接チップ２１はまずガ
ンアーム１５と一体にワークＷから離反しながら中間位
置Ｃ1 に向かい、この中間の位置Ｃ1 からはワークＷに
接近しながら打点位置Ｂに向かい、結果的に移動軌跡２
１ａを通って打点位置Ｂまで移動する。一方、移動軌跡
２２ａは可動溶接チップ２２がガンアーム１５の移動に
伴なって移動する軌跡を示す。このように、可動溶接チ
ップ２２はガンアーム１５と共に移動すると同時にサー
ボモータ２３により駆動されて、まず、中間位置Ｃ2 に
移動する。そして、中間位置Ｃ2 を過ぎると、ワークＷ
に向けて接近移動する。それぞれの溶接チップ２１、２
２はワークＷに対しては、同一の離反距離を維持するこ
とになる。

【００１３】両溶接チップ２１、２２が中間位置Ｃ1 、
Ｃ2 となったときにおける両溶接チップ２１、２２が最
も離れる距離つまり最離反距離をＬとすると、固定溶接
チップ２１がガンアーム１５つまりロボット軸によりワ
ークＷから離れる距離はＬ／２となる。このように固定
溶接チップ２１がワークＷに対してＬ／２の距離だけ離
れたときは、ガンアーム１５に取付けられた可動溶接チ
ップ２２は同様の距離だけワークＷに接近移動すること
になるので、可動溶接チップ２２はサーボモータ２３の
駆動により距離ＬだけワークＷから離反する方向に移動
することになる。これにより、図４に示されるように、
両溶接チップ２１、２２を結ぶ直線上におけるワークＷ
に対する距離は両溶接チップ２１、２２とも同一とな
る。

【００１４】図５は溶接ロボット制御装置２４内のロボ
ット制御回路を示す図であり、溶接ロボットＲに設けら
れたアームつまりロボット軸１２、１３は、マイクロプ
ロセッサＣＰＵからなるロボット制御部３０からの信号
により作動が制御されるようになっており、このロボッ
ト制御部３０にはロボット軸つまりガンアーム１５の移
動軌跡をティーチングするためのティーチングペンダン
トつまりティーチングボックス３１が接続されている。

【００１５】このティーチングボックス３１には、ロボ
ット軸１２、１３を移動させるための種々の入力キーに
加えて、１つのワークＷに対して必要となる打点位置の
全てを入力するための溶接位置入力キー３２と、それぞ
れの打点位置についての２つの打点位置の間の最離反距
離、例えば図４に示される２つの打点位置Ａと打点位置
Ｂとの間については最離反距離Ｌの値を入力するための
離反距離入力キー３３とが設けられており、これらのキ
ー３２、３３からの入力信号はロボット制御部３０に送
られる。離反距離入力キー３３が設けられているのは、
２つの打点位置の間の最離反距離Ｌを、ワークＷの形状
によってはワークＷと溶接チップとの干渉を避けるため
に、打点位置に応じて変化させることが必要となる場合
があるためである。このため、離反距離入力キー３３に
よる最離反距離Ｌの入力は、具体的に最離反距離Ｌの数
値を入力するようにしても良く、予め複数種類の最離反
距離Ｌの値を用意しておき、その種類を数値キーにより
選択するようにしても良い。ただし、この最離反距離Ｌ
の値を一種類とすることも可能であり、その場合には、
全ての打点位置相互間の最離反距離Ｌは一定となる。

【００１６】ティーチングされた通りに溶接ロボットＲ
を作動させる際に、溶接作業を開始されるための起動ス
イッチ等を有する操作パネル３４からの入力信号もロボ
ット制御部３０に送られるようになっている。

【００１７】１つのワークＷに対して必要となる多数の
打点位置のデータは、ティーチングボックス３１のキー
を操作することにより入力されることになるが、この打
点位置のデータを記憶するために打点位置メモリ３５が
設けられており、この打点位置メモリ３５はロボット制
御部３０に接続されている。つまり、本発明にあって
は、ティーテングの際に入力された打点位置のデータの
みが打点位置メモリ３５に格納されることになる。

【００１８】２つの打点位置間における最離反距離Ｌ
は、上述のように、ティーチングボックス３１の離反距
離入力キー３３により入力されるようになっているが、
その入力されたデータを記憶するための離反距離メモリ
３６がロボット制御部３０に接続されている。したがっ
て、溶接ロボットＲを用いてガンアーム１５を駆動させ
ることにより、１つのワークＷの多数の位置にスポット
溶接する場合には、操作パネル３４に設けられた起動ス
イッチを作業者が操作すると、ガンアーム１５は第１番
目の打点位置に移動してスポット溶接を行ない、次い
で、以降の位置データを打点位置メモリ３５から呼び出
して、打点位置にガンアーム１５を移動して順次スポッ
ト溶接がなされる。

【００１９】そして、１つの打点位置から次の打点位置
に向かう際には、図３に示されるように、ガンアーム１
５によって固定溶接チップ２１はワークＷから離れる方
向にも移動すると共に、可動溶接チップ２２もワークＷ
から離れる方向に移動する。そのときには、１つの打点
位置から次の打点位置のデータを打点位置メモリ３５か
ら呼び出すと共に、離反距離メモリ３６から最離反距離
の値Ｌを読み出す。これにより、ロボット軸にはロボッ
ト制御部３０から、固定溶接チップ２１の先端が図４に
示される移動軌跡２１ａとなるように制御信号がロボッ
ト軸に送られる。更に、この最離反距離Ｌの値に基づい
てサーボモータ２３に作動指令信号が送られて、結果的
には図３に示されるような移動軌跡２２ａを描くように
可動溶接チップ２２が移動する。

【００２０】ロボットＲによるガンアーム１５の移動軌
跡をティーチングする場合には、ティーチングボックス
３１のキーを作業者が操作することになるが、その際に
は、対をなす両溶接チップ２１、２２による打点位置、
例えば打点位置Ａ、Ｂの位置データと、予め用意されて
いる最離反距離Ｌの値を入力することになる。この最離
反距離Ｌの値が数種類用意されていれば、離反距離入力
キーの何れかを操作することにより、所定の最離反距離
Ｌが選択される。ただし、前述のように、最離反距離Ｌ
を全ての打点位置相互間について同一の距離とした場合
には、離反距離メモリ３６には一種類の最離反距離Ｌの
データを格納すれば良い。

【００２１】このように、サーボモータ２３を有する溶
接ロボットＲにおいても、スポット溶接がなされる打点
位置をティーチングする際には、図６に示されるように
打点位置Ａと打点位置Ｂのデータのみを入力すれば良
く、ロボットＲに対しては、固定溶接チップ２１を最離
反位置に位置決めするための位置データを入力すること
が不要となり、空圧シリンダを用いた場合と同様に、ロ
ボットＲに対しては、図６に示されるように、打点位置
Ａ、Ｂのみを入力すれば良く、ティーチングの作業性が
大幅に向上した。

【００２２】このように、ティーチングされた多数の打
点位置の相互間の２点を移動させる過程で、両溶接チッ
プ２１、２２を相互に離反移動させるための最離反距離
Ｌのデータが入力されている場合には、ロボット制御部
３０からの信号により、可動溶接チップ２２とガンアー
ム１５つまり固定溶接チップ２１は、図４に示されるよ
うな移動軌跡を描いて移動することになる。

【００２３】ワークＷに対して溶接ロボットを使用して
溶接作業を行なう際に、各々の打点位置は、通常、図７
に示されるように、Ｘ、Ｙ、Ｚの３軸で位置が特定され
る。したがって、図７で示すように、１つの打点位置Ａ
から次の打点位置Ｂまで溶接ロボットＲを作動させる場
合における両チィーチング位置Ａ、Ｂの位置ベクトルＰ
A 、ＰB は、次の式により求められる。

【００２４】

【数１】

【００２５】したがって、上記ティーチング点の値か
ら、ロボット軸つまりガンアーム１５自体を作動させる
ための任意の時刻ｔi における目標位置Ｐtiは、以下の
式により求められる。

【００２６】

【数２】

【００２７】ただし、ＲL はガンアーム１５の総移動量
を示し、Ｒtiはガンアーム１５の時刻ｔi における移動
量を示す。

【００２８】したがって、次のティーチングポンイトに
ガンアーム１５を移動する過程で、ガンアーム１５をテ
ィーチングされた次の位置に直接移動させることなく、
ガンアーム１５及びサーボモータ２３を駆動させること
により、これらとワークＷとの干渉を避けて退避移動を
行なうことが可能となる。

【００２９】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、サーボ
モータにより溶接チップを移動するようにしたガンアー
ムを有する溶接ロボットにおいて、溶接チップによるワ
ークへの打点位置のみのデータをティーチングするだけ
で、１つの打点位置から次の打点位置にガンアームが移
動される際には、ガンアームに固定された固定溶接チッ
プとこれとの協働によりワークをスポット溶接する可動
溶接チップは、相互に離反する退避移動を行なうので、
ガンアームの移動軌跡をティーチングする際には、あく
までも打点位置のみをティーチングすれば良く、その退
避位置をティーチングする必要がない。これにより、ロ
ボットのティーチング作業が簡単となり、サーボモータ
により可動溶接チップを駆動するようにして位置決め精
度の向上を図るようにした溶接ロボットのティーチング
作業性が良好となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明の一実施例に係る溶接ロボットを示す
斜視図、

【図２】は図１に示されたガンアームの詳細を示す正面
図、

【図３】は溶接ロボットによりスポット溶接がなされる
ワークの一部を示す斜視図、

【図４】は図３に示されたワークをスポット溶接する際
に、ガンアームの移動に伴なって固定溶接チップと可動
溶接チップとが移動する移動軌跡を示す正面図、

【図５】は本発明の溶接ロボットの制御回路を示すブロ
ック図、

【図６】は本発明における溶接ロボットのティーチング
ポイントを示す概略図、

【図７】はガンアームの３軸方向の移動軌跡を示す斜視
図、

【図８】はサーボモータを有する溶接ロボットに対し
て、２つの打点位置の中間位置をもティーチングした場
合におけるガンアームの移動軌跡を示す正面図である。

【符号の説明】

１０…１０…台座、１１…旋回台、１２…ロボット軸、
１３…ロボット軸、１４…溶接ガン、１５…ガンアー
ム、２１…固定溶接チップ、２２…可動溶接チップ、２
３…サーボモータ、３０…ロボット制御部、３１…ティ
チングボックス、３２…溶接位置入力キー、３３…離反
距離入力キー、３４…操作パネル、３５…打点位置メモ
リ、３６…離反距離メモリ、Ｒ…ロボット、Ｗ…ワー
ク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定溶接チップと該固定溶接チップに対
   して進退移動自在となった可動溶接チップとを有すると
   共に該可動溶接チップを前記固定溶接チップに向けて進
   退駆動するサーボモータが設けられたガンアームと、 該ガンアームが装着されたロボット軸を有する溶接ロボ
   ットと、 前記固定溶接チップと前記可動溶接チップとによりスポ
   ット溶接される打点位置をティーチングの際に入力する
   溶接位置入力キーと、 該溶接位置入力キーにより入力された打点位置を記憶す
   る打点位置メモリと、 １つの打点位置から次の打点位置に前記ガンアームを移
   動させる際における前記固定溶接チップと前記可動溶接
   チップとが最も離反する最離反距離を記憶する離反距離
   メモリと、 １つの打点位置から次の打点位置に前記ガンアームを移
   動させる際に、前記溶接位置メモリに格納されたティー
   チングデータに基づいて前記ガンアームを移動させると
   共に、前記離反距離メモリに格納された離反距離のデー
   タに基づいて、前記固定溶接チップと前記可動溶接チッ
   プを前記最離反距離となるまで離反移動させた後に、前
   記次の打点位置に向けて前記固定溶接チップと前記可動
   溶接チップとを相互に接近移動させるロボット制御手段
   とを有する溶接ロボットの制御装置。