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JP7335093B2 - welding system - Google Patents

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JP7335093B2
JP7335093B2 JP2019091141A JP2019091141A JP7335093B2 JP 7335093 B2 JP7335093 B2 JP 7335093B2 JP 2019091141 A JP2019091141 A JP 2019091141A JP 2019091141 A JP2019091141 A JP 2019091141A JP 7335093 B2 JP7335093 B2 JP 7335093B2
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  • Resistance Welding (AREA)

Description

本発明は、溶接システムに関する。 The present invention relates to welding systems.

可動電極チップと該可動電極チップに対向する固定電極チップとの間で被溶接ワークを加圧して溶接を行うスポット溶接システムにおいて、スポット溶接ガンのアームに変形又は亀裂が生じた場合に、スポット溶接ガンのアーム全体の剛性が低下する。従って、スポット溶接ガンのアームの弾性変位量が大きくなる。このため、加圧力を変更しない場合であっても、被溶接ワークが押込まれて溶接品質が低下する可能性がある。また、亀裂が発生したアームを使用し続ける場合には、亀裂が進行してアームが最終的に破損することもある。それゆえ、操作者はスポット溶接ガンの状態を定期的に目視で確認する必要がある。しかしながら、操作者がスポット溶接ガンのそれぞれを目視で確認するのは時間を必要とする上に、微少な塑性変形や微少な亀裂を経験の浅い操作者が発見するのは難しい。 In a spot welding system in which welding is performed by pressurizing a work to be welded between a movable electrode tip and a fixed electrode tip facing the movable electrode tip, when deformation or cracking occurs in the arm of the spot welding gun, spot welding is performed. The stiffness of the entire gun arm is reduced. Therefore, the amount of elastic displacement of the arm of the spot welding gun increases. Therefore, even if the applied pressure is not changed, there is a possibility that the work to be welded will be pushed in and the welding quality will be degraded. Further, if the cracked arm continues to be used, the crack may progress and eventually break the arm. Therefore, the operator must periodically visually check the condition of the spot welding gun. However, it takes time for an operator to visually check each spot welding gun, and it is difficult for an inexperienced operator to detect a slight plastic deformation or a slight crack.

さらに、スポット溶接ガンのアーム全体の剛性が低下していない場合であっても、スポット溶接ガンの機構部、例えばボールねじ、軸受などが摩耗したり、機構部の潤滑油が劣化することがある。そのような場合には、機構部の摩擦抵抗が変化する。 Furthermore, even if the rigidity of the entire arm of the spot welding gun is not reduced, mechanical parts of the spot welding gun, such as ball screws and bearings, may wear out, and lubricating oil in the mechanical parts may deteriorate. . In such a case, the frictional resistance of the mechanical portion changes.

このような場合に、サーボモータに供給されるトルク指令により発生する実際の加圧力を圧力センサにより検出し、実際の圧力とトルク指令との間の関係を再度校正する必要がある。しかしながら、圧力センサにより加圧力を測定するときには、スポット溶接システムを停止させる必要がある。このため、被溶接ワークを溶接しているときには、このような校正作業を行うことはできない。 In such a case, it is necessary to detect the actual pressurizing force generated by the torque command supplied to the servomotor with a pressure sensor and recalibrate the relationship between the actual pressure and the torque command. However, when measuring the applied force with the pressure sensor, the spot welding system must be stopped. Therefore, such calibration work cannot be performed while the work to be welded is being welded.

このような理由から、スポット溶接システムを停止させて圧力センサにより加圧力を実際に測定する間隔が長くなる傾向がある。従って、加圧力に偏差が生じていることを認識しないまま、スポット溶接システムを稼働させ、結果的に溶接品質を低下させる可能性がある。また、圧力センサは比較的高価であるので、多数の圧力センサを準備するのが困難である。 For these reasons, there is a tendency for the interval between stopping the spot welding system and actually measuring the applied force by the pressure sensor to become long. Therefore, the spot welding system may be operated without recognizing that there is a deviation in the applied pressure, and as a result, the welding quality may be degraded. Also, since pressure sensors are relatively expensive, it is difficult to prepare a large number of pressure sensors.

このため、サーボモータを備えたスポット溶接ガンにおいては、これらの問題を解決するために様々な手法が提案されているが、従来の手法では、実際には劣化しているにもかかわらず、スポット溶接ガンが劣化していないと判断する可能性や、当接時における電極チップ先端位置を予め測定しておいたとしても、電極チップ先端位置がズレるという問題があった。 For this reason, various methods have been proposed to solve these problems in spot welding guns equipped with servo motors. There is a possibility of determining that the welding gun has not deteriorated, and even if the position of the tip of the electrode tip at the time of contact is measured in advance, there is a problem that the tip position of the tip of the electrode is displaced.

そこで、スポット溶接ガンのアームに変形又は亀裂が生じたり、機構部の摩耗により摩擦が変化したりした場合に、スポット溶接ガンの異常を容易に推定するため、基準加圧力と検出用加圧力で加圧を行い、その差分から異常を判断したり、加圧力偏差を算出したりする技術が知られている(例えば特許文献1参照)。 Therefore, in order to easily estimate the abnormality of the spot welding gun when the arm of the spot welding gun deforms or cracks, or when the friction changes due to the wear of the mechanism, the reference pressure and the pressure for detection are used. A technique is known in which pressure is applied and an abnormality is determined from the difference, or a pressure deviation is calculated (see, for example, Patent Document 1).

特許5638102号公報Japanese Patent No. 5638102

しかし、特許文献1に係る技術においては、差分算出のために、特定のトルク(基準加圧力)で加圧を行った時の押し込み位置を算出用の基準位置として利用しているものの、同じトルクで加圧しても静止摩擦力の分だけ基準位置がずれるケースがある。そのため、検出された加圧力偏差に誤差が生じることがある。 However, in the technique according to Patent Document 1, in order to calculate the difference, although the pressing position when pressure is applied with a specific torque (reference pressure force) is used as a reference position for calculation, the same torque Even if pressure is applied with , the reference position may shift by the static friction force. Therefore, an error may occur in the detected pressing force deviation.

したがって、静止摩擦力の影響を受けにくく、結果的に加圧力の推定精度が高くなるような溶接システムを提供することが望まれている。 Therefore, it is desired to provide a welding system that is less susceptible to the static frictional force and, as a result, has a higher accuracy in estimating the applied force.

本開示の一態様は、サーボモータにより駆動される可動電極チップと該可動電極チップに対向する固定電極チップとの間で被溶接ワークを加圧して溶接を行う溶接システムにおいて、前記可動電極チップと前記固定電極チップとの間で前記被溶接ワークを加圧するための、前記可動電極チップに関する一定の基準速度指令値及び少なくとも一つの検出用加圧力指令値を作成する指令値作成部と、前記基準速度指令値に基づいて前記サーボモータを駆動させたときの前記サーボモータの電流値から、前記可動電極チップと前記固定電極チップが当接した時点の前記サーボモータの回転位置を基準位置として計算する基準位置計算部と、前記基準位置計算部によって計算された前記サーボモータの回転位置と、前記少なくとも一つの検出用加圧力指令値に基づいて前記サーボモータを駆動させたときの前記サーボモータの回転位置との間の回転偏差を、変位量偏差として算出する変位量偏差算出部と、前記被溶接ワークに対する加圧力を正常に発揮できるように調整された状態における前記変位量偏差と、前記加圧力を再調整する必要がある状態における前記変位量偏差との偏差を状態判定用偏差として算出する状態判定用偏差算出部と、を備える、溶接システムである。 One aspect of the present disclosure is a welding system that performs welding by pressurizing a workpiece to be welded between a movable electrode tip driven by a servomotor and a fixed electrode tip facing the movable electrode tip, wherein the movable electrode tip and a command value creation unit that creates a constant reference speed command value and at least one detection pressure command value for the movable electrode tip for pressing the work to be welded between the fixed electrode tip and the reference; A rotational position of the servomotor at the time when the movable electrode tip and the fixed electrode tip come into contact is calculated as a reference position from the current value of the servomotor when the servomotor is driven based on the speed command value. Rotation of the servo motor when the servo motor is driven based on a reference position calculation unit, a rotational position of the servo motor calculated by the reference position calculation unit, and the at least one detection pressure command value a displacement amount deviation calculation unit that calculates a rotational deviation between the position and the position as a displacement amount deviation; and a state determination deviation calculator that calculates a state determination deviation as a state determination deviation from the displacement amount deviation in a state in which it is necessary to readjust.

一態様によれば、静止摩擦力の影響を受けにくく、結果的に加圧力の推定精度が高くなる。 According to one aspect, it is less likely to be affected by the static friction force, and as a result, the accuracy of estimating the applied force is increased.

一実施形態のスポット溶接システムの構成を示す図である。It is a figure showing composition of a spot welding system of one embodiment. 一実施形態のロボット制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the robot control apparatus of one Embodiment. 一実施形態における基準位置の判定方法を示す図である。It is a figure which shows the determination method of the reference position in one embodiment. 一実施形態における基準位置の判定方法を示す図である。It is a figure which shows the determination method of the reference position in one embodiment. 一実施形態のスポット溶接システムの動作を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows operation of a spot welding system of one embodiment. 一実施形態における変位量偏差の算出手法を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a method of calculating a displacement amount deviation in one embodiment. 一実施形態における加圧力指令値と回転位置との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between a command value of applied pressure and a rotational position in one embodiment; 一実施形態における状態判定用偏差と亀裂の進行度合の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the deviation for state determination in one Embodiment, and the progress degree of a crack. 一実施形態のスポット溶接システムの動作を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows operation of a spot welding system of one embodiment. 一実施形態における加圧力指令値と基準変位量偏差との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the pressurization force command value and the reference|standard displacement amount deviation in one Embodiment. 一実施形態の変形例に係るスポット溶接システムの構成を示す図である。It is a figure showing composition of a spot welding system concerning a modification of one embodiment. 一実施形態の他の変形例に係るスポット溶接システムの構成を示す図である。It is a figure showing composition of a spot welding system concerning other modifications of one embodiment.

以下、添付の図面を参照して本発明に係るロボットシステムの実施形態の一例としてスポット溶接システムについて説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。 A spot welding system will be described below as an example of an embodiment of a robot system according to the present invention with reference to the accompanying drawings. In addition, suppose that the same code|symbol is attached|subjected to the part which is the same or equivalent in each drawing.

(スポット溶接システム:ロボットシステム)
図1は、本実施形態に係るスポット溶接システムの構成を示す図である。図1に示すスポット溶接システム1は、ロボット10を用いて、スポット溶接ガン20とワークWとを相対移動させてスポット溶接ガン20をワークWに接触させ、ワークWにスポット溶接を施す。スポット溶接システム1は、ロボット10と、スポット溶接ガン20と、ロボット10の動作を制御するロボット制御装置30と、スポット溶接ガン20の動作を制御する溶接ガン制御装置40とを備える。
(Spot welding system: robot system)
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a spot welding system according to this embodiment. The spot welding system 1 shown in FIG. 1 uses a robot 10 to relatively move a spot welding gun 20 and a work W to bring the spot welding gun 20 into contact with the work W, thereby performing spot welding on the work W. FIG. The spot welding system 1 includes a robot 10 , a spot welding gun 20 , a robot controller 30 that controls the operation of the robot 10 , and a welding gun controller 40 that controls the operation of the spot welding gun 20 .

ロボット10は、例えば6軸垂直多関節型のロボットであり、基台(ベース)11と、下アーム12と、上アーム13と、アーム先端部14とを有する。基台11は、床上に設置されている。下アーム12の一端側は、基台11上に、第1軸(垂直軸)J1まわりに回転可能に、かつ、第2軸(水平軸)J2まわりに回転可能に連結されている。下アーム12の他端側には、上アーム13の一端側が、第3軸(水平軸)J3まわりに回転可能に連結されている。上アーム13の他端側には、アーム先端部14が、第3軸J3に垂直な第4軸J4まわりに回転可能に、かつ、第4軸J4に垂直な第5軸J5まわりに回転可能に連結されている。アーム先端部14には、スポット溶接ガン20が、第5軸J5に垂直な第6軸J6まわりに回転可能に取り付けられている。
なお、ロボット10は、6軸垂直多関節型に限定されず、スポット溶接ガン20とワークWとを相対移動させることができれば、4軸垂直多関節型ロボット等、他のタイプの多関節型ロボットであってもよい。
The robot 10 is, for example, a 6-axis vertical articulated robot, and has a base 11 , a lower arm 12 , an upper arm 13 , and an arm tip 14 . The base 11 is installed on the floor. One end of the lower arm 12 is connected to the base 11 so as to be rotatable about a first axis (vertical axis) J1 and rotatable about a second axis (horizontal axis) J2. One end of the upper arm 13 is connected to the other end of the lower arm 12 so as to be rotatable about a third axis (horizontal axis) J3. On the other end side of the upper arm 13, an arm tip portion 14 is rotatable about a fourth axis J4 perpendicular to the third axis J3 and rotatable about a fifth axis J5 perpendicular to the fourth axis J4. connected to A spot welding gun 20 is attached to the arm distal end portion 14 so as to be rotatable around a sixth axis J6 perpendicular to the fifth axis J5.
The robot 10 is not limited to a 6-axis vertical articulated robot, and may be any other type of articulated robot such as a 4-axis vertical articulated robot as long as the spot welding gun 20 and the workpiece W can be relatively moved. may be

ロボット10は、第1軸J1~第6軸J6の複数の駆動軸をそれぞれ駆動する複数のサーボモータ15を内蔵する(便宜上一つのみ図示)。サーボモータ15はロボット制御装置30からの制御信号により駆動される。サーボモータ15の駆動により、スポット溶接ガン20の位置及び姿勢が変更される。 The robot 10 incorporates a plurality of servomotors 15 (only one is shown for convenience) that respectively drive a plurality of drive axes, ie, the first axis J1 to the sixth axis J6. The servomotor 15 is driven by control signals from the robot controller 30 . The position and attitude of the spot welding gun 20 are changed by driving the servomotor 15 .

以下では、ロボット10の第1軸J1~第6軸J6をロボット軸ということもあり、これらのロボット軸を駆動するサーボモータ15をロボット軸用モータということもある。
また、垂直軸又は水平軸である第1軸J1、第2軸J2及び第3軸J3を基本軸ということもあり、第4軸J4、第5軸J5及び第6軸J6を手首軸ということもある。垂直軸又は水平軸である基本軸J1~J3は、主に、ロボット10のアーム先端部14の位置決めに寄与する。一方、手首軸J4~J6は、主に、ロボット10のアーム先端部14の姿勢決めに寄与する。
Hereinafter, the first to sixth axes J1 to J6 of the robot 10 are sometimes referred to as robot axes, and the servo motor 15 for driving these robot axes is also referred to as a robot axis motor.
Also, the first axis J1, the second axis J2 and the third axis J3, which are vertical or horizontal axes, are sometimes called basic axes, and the fourth axis J4, the fifth axis J5 and the sixth axis J6 are called wrist axes. There is also The basic axes J1-J3, which are vertical or horizontal, mainly contribute to the positioning of the arm tip 14 of the robot 10. FIG. On the other hand, the wrist axes J4 to J6 mainly contribute to determining the posture of the arm tip portion 14 of the robot 10 .

スポット溶接ガン20は、いわゆるC型スポット溶接ガンである。スポット溶接ガン20は、アーム先端部14に連結されたC字状のガンアーム23と、ワーク挟持用のサーボモータ24とを有する。ガンアーム23は、L字状のフレーム23aの端部から突設された棒状の対向電極22と、対向電極22に対向して突設された棒状の可動電極21とを有する。可動電極21と対向電極22は同軸上に配置されている。対向電極22はフレーム23aに固定されているのに対し、可動電極21は対向電極22と同軸上をフレーム23aに対し相対移動可能である。 The spot welding gun 20 is a so-called C-type spot welding gun. The spot welding gun 20 has a C-shaped gun arm 23 connected to the arm tip 14 and a servomotor 24 for clamping a workpiece. The gun arm 23 has a bar-shaped counter electrode 22 protruding from the end of an L-shaped frame 23 a and a bar-shaped movable electrode 21 protruding to face the counter electrode 22 . The movable electrode 21 and the counter electrode 22 are arranged coaxially. While the opposing electrode 22 is fixed to the frame 23a, the movable electrode 21 is coaxial with the opposing electrode 22 and is relatively movable with respect to the frame 23a.

スポット溶接ガン20においては、可動電極21のチップが、対向電極22のチップを押し込み、対向電極22のチップが取り付けられた金属製のアームを弾性変形させることにより、要求される加圧力を電極チップ間に発生させ、被溶接ワークであるワークWを加圧して溶接を行う。 In the spot welding gun 20, the tip of the movable electrode 21 pushes the tip of the counter electrode 22 and elastically deforms the metal arm to which the tip of the counter electrode 22 is attached, thereby applying the required pressure to the electrode tip. Welding is performed by applying pressure to the workpiece W, which is a workpiece to be welded.

サーボモータ24は溶接ガン制御装置40からの制御信号により駆動され、サーボモータ24の駆動により、可動電極21は対向電極22に接近及び対向電極22から離間する。可動電極21と対向電極22の間には、ワークWが板厚方向で挟持され、ワークWのスポット溶接が行われる。ワークWは、図示しないワーク支持装置により支持されている。 The servomotor 24 is driven by a control signal from the welding gun controller 40 , and the movable electrode 21 approaches and separates from the opposing electrode 22 by driving the servomotor 24 . A work W is held between the movable electrode 21 and the counter electrode 22 in the plate thickness direction, and the work W is spot-welded. The work W is supported by a work support device (not shown).

以下では、スポット溶接ガン20の可動電極21と対向電極22との相対移動の軸をガン軸ということもあり、このガン軸を駆動するサーボモータ24をガン軸用モータということもある。 Hereinafter, the axis of relative movement between the movable electrode 21 and the counter electrode 22 of the spot welding gun 20 is also referred to as the gun axis, and the servo motor 24 that drives the gun axis is also referred to as the gun axis motor.

ロボット軸用の各サーボモータ15にはエンコーダ15aが設けられ、エンコーダ15aによりサーボモータ15の軸回りの回転角度が検出される。検出された回転角度はロボット制御装置30にフィードバックされ、ロボット制御装置30でのフィードバック制御により、アーム先端部14のスポット溶接ガン20の位置及び姿勢が制御される。これによりフレーム23aに一体化された対向電極22を、ワークWの板厚方向の挟持位置に位置決めできると共に、エンコーダ15aからの信号により対向電極22の位置及び姿勢を検出できる。 Each servomotor 15 for the robot axis is provided with an encoder 15a, and the rotation angle of the servomotor 15 about the axis is detected by the encoder 15a. The detected rotation angle is fed back to the robot control device 30 , and the position and attitude of the spot welding gun 20 at the arm tip portion 14 are controlled by feedback control in the robot control device 30 . As a result, the opposing electrode 22 integrated with the frame 23a can be positioned at the sandwiching position of the workpiece W in the plate thickness direction, and the position and attitude of the opposing electrode 22 can be detected from the signal from the encoder 15a.

また、ガン軸用のサーボモータ24にはエンコーダ24aが設けられ、エンコーダ24aによりサーボモータ24の軸回りの回転角度が検出される。検出された回転角度は溶接ガン制御装置40にフィードバックされ、溶接ガン制御装置40でのフィードバック制御により、対向電極22に対して可動電極21を位置決めできる。電極21,22間の開放量はサーボモータ24の回転角度に応じて変化するが、本実施形態では可動電極21を対向電極22に接触させたとき、すなわち開放量が0のときのサーボモータ24の回転角度を予め基準値として設定している。これによりエンコーダ24aからの信号によって、基準値からの回転角度を検出でき、電極21,22間の開放量を検出できる。 An encoder 24a is provided to the gun shaft servomotor 24, and the rotation angle of the servomotor 24 about its axis is detected by the encoder 24a. The detected rotation angle is fed back to the welding gun control device 40 , and the feedback control in the welding gun control device 40 can position the movable electrode 21 with respect to the counter electrode 22 . The amount of opening between the electrodes 21 and 22 varies depending on the rotation angle of the servomotor 24. In the present embodiment, the servomotor 24 is set in advance as a reference value. Thereby, the rotation angle from the reference value can be detected by the signal from the encoder 24a, and the opening amount between the electrodes 21 and 22 can be detected.

ロボット制御装置30及び溶接ガン制御装置40は、それぞれCPU,ROM,RAM,その他の周辺回路等を有する演算処理装置を含んで構成される。ロボット制御装置30と溶接ガン制御装置40とは接続されており、互いに信号の送受信(通信)を行う。 The robot control device 30 and the welding gun control device 40 each include an arithmetic processing device having a CPU, ROM, RAM, and other peripheral circuits. The robot control device 30 and the welding gun control device 40 are connected to perform signal transmission/reception (communication) with each other.

ロボット制御装置30は、ロボット10及びスポット溶接ガン20の動作プログラム(作業プログラム)及び教示データ等を格納している。教示データには、ワークWを多数の溶接箇所でスポット溶接するときのロボット10及びスポット溶接ガン20の位置及び姿勢である溶接打点データが含まれる。この教示データに基づき、自動運転のための作業プログラムが作成されている。 The robot controller 30 stores operation programs (work programs) and teaching data for the robot 10 and the spot welding gun 20 . The teaching data includes welding point data, which are the positions and attitudes of the robot 10 and the spot welding gun 20 when the workpiece W is spot-welded at many welding points. A work program for automatic operation is created based on this teaching data.

自動運転時には、ロボット制御装置30は、作業プログラムに従いロボット10を動作させ、ワークWに対するスポット溶接ガン20の位置と姿勢を制御して、電極21,22間にワークWを配置する。また、溶接ガン制御装置40は、作業プログラムに従い可動電極21を動作させ、ワークWに負荷される電極21,22による加圧力を制御すると共に、作業プログラムに従い電極21,22に供給する電流を制御し、予め定められた溶接打点位置でスポット溶接を実行する。 During automatic operation, the robot controller 30 operates the robot 10 according to the work program, controls the position and orientation of the spot welding gun 20 with respect to the work W, and places the work W between the electrodes 21 and 22 . In addition, the welding gun control device 40 operates the movable electrode 21 according to the work program, controls the pressure applied to the workpiece W by the electrodes 21 and 22, and controls the current supplied to the electrodes 21 and 22 according to the work program. Then, spot welding is performed at a predetermined welding spot position.

自動運転前には、ロボット制御装置30は、スポット溶接ガン20を閉じる動作を行う際に、電極21,22とワークWとの接触位置を検知する。この接触位置に基づいて、ロボット制御装置30は、作業プログラムにおける目標位置(打点位置)を補正する。
以下、ロボット制御装置30について詳細に説明する。
Before automatic operation, the robot controller 30 detects the contact positions between the electrodes 21 and 22 and the workpiece W when the spot welding gun 20 is closed. Based on this contact position, the robot control device 30 corrects the target position (striking position) in the work program.
The robot control device 30 will be described in detail below.

(実施形態に係るロボット制御装置)
図2は、実施形態に係るロボット制御装置の構成を示す図である。図2に示すロボット制御装置30は、図1に示すスポット溶接システム1におけるロボット制御装置30に適用される。
(Robot control device according to the embodiment)
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the robot control device according to the embodiment. A robot controller 30 shown in FIG. 2 is applied to the robot controller 30 in the spot welding system 1 shown in FIG.

ロボット制御装置30は、制御部31と記憶部32とを備える。
制御部31は、ロボット制御装置30の全体を制御する部分であり、各種プログラムを、ROM、RAM、フラッシュメモリ又はハードディスク(HDD)等の記憶領域から適宜読み出して実行することにより、本実施形態における各種機能を実現している。制御部31は、CPUであってもよい。制御部31は、基準速度指令値作成部311、基準速度指令値出力部312、検出用加圧力指令値作成部313、トルク指令値出力部314、基準位置計算部315、変位量偏差算出部316、状態判定用偏差算出部317、及び異常判定部318を備える。
また、制御部31は、それ以外にも、ロボット制御装置30の全体を制御するための機能ブロック、通信を行うための機能ブロックといった一般的な機能ブロックを備える。ただし、これらの一般的な機能ブロックについては当業者によく知られているので図示及び説明を省略する。
The robot control device 30 includes a control section 31 and a storage section 32 .
The control unit 31 is a part that controls the entire robot control device 30, and reads and executes various programs from a storage area such as ROM, RAM, flash memory, or hard disk (HDD) as appropriate to control the Various functions are realized. The control unit 31 may be a CPU. The control unit 31 includes a reference speed command value creation unit 311, a reference speed command value output unit 312, a detection pressure command value creation unit 313, a torque command value output unit 314, a reference position calculation unit 315, and a displacement amount deviation calculation unit 316. , a state determination deviation calculator 317 , and an abnormality determination unit 318 .
In addition, the control unit 31 includes general functional blocks such as a functional block for controlling the robot control device 30 as a whole and a functional block for communication. However, since these general functional blocks are well known to those skilled in the art, illustration and description are omitted.

基準速度指令値作成部311は、可動電極21のチップと対向電極22のチップとの間で被溶接ワークを加圧する、スポット溶接ガン20に関する基準速度指令値を作成する。より詳細には、可動電極21のチップを対向電極22のチップに対して一定速度で移動させる際に、基準速度としての一定速度の指令値を作成する。
なお、以下では、可動電極21のチップを、「可動電極チップ」と呼称し、対向電極22のチップを「固定電極チップ」と呼称することがある。
Reference speed command value creation unit 311 creates a reference speed command value for spot welding gun 20 that presses the work to be welded between the tip of movable electrode 21 and the tip of counter electrode 22 . More specifically, when moving the tip of the movable electrode 21 with respect to the tip of the counter electrode 22 at a constant speed, a constant speed command value is created as a reference speed.
Note that, hereinafter, the tip of the movable electrode 21 may be referred to as the "movable electrode tip", and the tip of the counter electrode 22 may be referred to as the "fixed electrode tip".

基準速度指令値出力部312は、基準速度指令値作成部311によって作成された基準速度指令値を、ガン軸用のサーボモータ24に出力する。 The reference speed command value output unit 312 outputs the reference speed command value created by the reference speed command value creation unit 311 to the gun axis servo motor 24 .

検出用加圧力指令値作成部313は、少なくとも一つの検出用加圧力指令値を作成する。後述のように、スポット溶接システム1においては、基準位置としてのサーボモータ24の回転位置と、少なくとも一つの検出用加圧力指令値に基づいてサーボモータ24を駆動させたときのサーボモータ24の回転位置との間の偏差を変位量偏差として算出するが、検出用加圧力指令値作成部313は、この変位量偏差の算出に用いられる検出用加圧力指令値を作成する。 The detection pressure command value creation unit 313 creates at least one detection pressure command value. As will be described later, in the spot welding system 1, the rotational position of the servomotor 24 as a reference position and the rotation of the servomotor 24 when the servomotor 24 is driven based on at least one pressure command value for detection The deviation from the position is calculated as the displacement amount deviation, and the detection pressure command value creation unit 313 creates the detection pressure command value used for the calculation of this displacement amount deviation.

なお、以下では、基準速度指令値作成部311と検出用加圧力指令値作成部313とをまとめて「指令値作成部」と呼称することがある。 Note that, hereinafter, the reference speed command value creation unit 311 and the detection pressure command value creation unit 313 may be collectively referred to as a “command value creation unit”.

トルク指令値出力部314は、検出用加圧力指令値作成部313によって作成された検出用加圧力指令値を、後述のトルク-加圧力換算テーブル321によってトルク指令値に変換し、変換したトルク指令値をサーボモータ24に出力する。 The torque command value output unit 314 converts the detection pressure command value created by the detection pressure command value creation unit 313 into a torque command value using a torque-pressure force conversion table 321 described later, and the converted torque command Output the value to the servo motor 24 .

基準位置計算部315は、基準速度指令値に基づいてサーボモータ24を駆動させたときの、サーボモータ24の電流値から可動電極21のチップと対向電極22のチップが当接した時点のサーボモータ24の回転位置を基準位置として計算する。具体的には、可動電極21のチップを、一定の基準速度で固定電極である対向電極22のチップに当接させた際、基準位置計算部315は、サーボモータ24の電流値によって示される外乱トルクの立ち上がりから基準位置を判定する。 The reference position calculator 315 calculates the current value of the servomotor 24 when the servomotor 24 is driven based on the reference speed command value, and calculates the current value of the servomotor 24 when the tip of the movable electrode 21 and the tip of the counter electrode 22 come into contact with each other. 24 is calculated as the reference position. Specifically, when the tip of the movable electrode 21 is brought into contact with the tip of the counter electrode 22 , which is the fixed electrode, at a constant reference speed, the reference position calculator 315 detects the disturbance indicated by the current value of the servomotor 24 . The reference position is determined from the rise of torque.

図3A及び図3Bは、基準位置の判定方法を示す。図3Aに示すように、時間の経過に伴い外乱トルクは上昇するが、基準位置計算部315は、外乱トルクが閾値を超えた時点でのサーボモータ24の回転位置を基準位置としてもよい。あるいは、図3Bに示すように、ある閾値を設定し、外乱トルクがそれを超えるような変化が始まった極小点における、サーボモータ24の回転位置を基準位置としてもよい。 3A and 3B show how the reference position is determined. As shown in FIG. 3A, the disturbance torque increases over time, but the reference position calculator 315 may set the rotational position of the servomotor 24 at the time when the disturbance torque exceeds the threshold as the reference position. Alternatively, as shown in FIG. 3B, a certain threshold may be set, and the rotational position of the servomotor 24 at the minimum point where the disturbance torque begins to change beyond the threshold may be used as the reference position.

変位量偏差算出部316は、基準位置計算部315によって計算されたサーボモータ24の回転位置と、少なくとも一つの検出用加圧力指令値に基づいてサーボモータ24を駆動させたときのサーボモータ24の回転位置との間の回転偏差を、変位量偏差として算出する。 The displacement amount deviation calculation unit 316 calculates the rotation position of the servo motor 24 calculated by the reference position calculation unit 315 and the position of the servo motor 24 when the servo motor 24 is driven based on at least one pressure command value for detection. A rotational deviation from the rotational position is calculated as a displacement amount deviation.

状態判定用偏差算出部317は、ワークWに対する加圧力を正常に発揮できるように調整された状態における変位量偏差と、ワークWに対する加圧力を再調整する必要がある状態における変位量偏差との偏差を状態判定用偏差として算出する。 The state determination deviation calculator 317 calculates the difference between the displacement amount deviation in a state in which the pressure applied to the work W is adjusted to be able to be exerted normally, and the displacement amount deviation in a state in which the pressure applied to the work W needs to be readjusted. The deviation is calculated as the state determination deviation.

異常判定部318は、状態判定用偏差算出部317によって算出された状態判定用偏差と所定値とを比較し、当該比較結果に基づいて、スポット溶接システム1に異常があるか否かを判定する。とりわけ異常判定部318は、状態判定用偏差が所定値よりも大きい場合に、スポット溶接システム1に異常があると判定してもよい。 The abnormality determination unit 318 compares the state determination deviation calculated by the state determination deviation calculation unit 317 with a predetermined value, and determines whether or not there is an abnormality in the spot welding system 1 based on the comparison result. . In particular, the abnormality determination unit 318 may determine that the spot welding system 1 has an abnormality when the state determination deviation is greater than a predetermined value.

警告出力部319は、異常判定部318によって、スポット溶接システム1に異常があると判定された場合に警告を出力する。例えば、警告出力部319は、ロボット制御装置30の内部又は外部に備わる表示装置に警告を表示してもよい。更に、警告出力部319は、当該警告を音声によって出力してもよい。 The warning output unit 319 outputs a warning when the abnormality determination unit 318 determines that the spot welding system 1 has an abnormality. For example, the warning output unit 319 may display the warning on a display device provided inside or outside the robot control device 30 . Further, the warning output unit 319 may output the warning by voice.

記憶部32は、例えばEEPROM等の書き換え可能なメモリである。記憶部32は、上述したように、ロボット10及びスポット溶接ガン20の動作プログラム(作業プログラム)及び教示データ等を記憶する。教示データには、ワークWを多数の溶接箇所でスポット溶接するときのロボット10及びスポット溶接ガン20の位置及び姿勢である溶接打点データが含まれる。教示データは、例えば、教示操作盤(図示せず)等を用いて教示者により入力される。この教示データに基づき、自動運転のための作業プログラムが作成される。 The storage unit 32 is, for example, a rewritable memory such as an EEPROM. As described above, the storage unit 32 stores operation programs (work programs) of the robot 10 and the spot welding gun 20, teaching data, and the like. The teaching data includes welding point data, which are the positions and attitudes of the robot 10 and the spot welding gun 20 when the workpiece W is spot-welded at many welding points. The teaching data is input by the teacher using, for example, a teaching operation panel (not shown). Based on this teaching data, a work program for automatic operation is created.

また、記憶部32は、検出用加圧力指令値作成部313によって作成された検出用加圧力指令値をトルク指令値に変換するためのトルク-加圧力換算テーブル321を記憶する。 The storage unit 32 also stores a torque-pressure force conversion table 321 for converting the detection pressure command value created by the detection pressure command value creation unit 313 into a torque command value.

(スポット溶接システムの動作)
図4は、スポット溶接システム1の動作を示すフローチャートである。
(Operation of spot welding system)
FIG. 4 is a flow chart showing the operation of the spot welding system 1. As shown in FIG.

ステップS11において、スポット溶接ガン20のトルク-加圧力換算テーブルを作成する。具体的には、複数のトルク指令T1、T2、…に基づいて可動電極21のチップと対向電極22のチップとの間で加圧動作を行う。そして、そのときの実際の圧力を圧力センサ(不図示)で測定する。これら測定結果に基づいて、トルクと加圧力との間の関係を表すトルク-加圧力換算テーブルを作成する。なお、トルク-加圧力換算テーブルが予め作成されている場合には、ステップS11を省略してもよい。 In step S11, a torque-pressure conversion table for the spot welding gun 20 is created. Specifically, pressure is applied between the tip of the movable electrode 21 and the tip of the counter electrode 22 based on a plurality of torque commands T1, T2, . Then, the actual pressure at that time is measured by a pressure sensor (not shown). Based on these measurement results, a torque-pressure conversion table representing the relationship between torque and pressure is created. Note that step S11 may be omitted if the torque-pressure conversion table is created in advance.

ステップS12において、初期設定プログラムを実行する。初期設定プログラムは、スポット溶接ガン20がその加圧力を正常に発揮できるように調整された状態において実行されるものとする。 At step S12, an initialization program is executed. It is assumed that the initial setting program is executed in a state in which the spot welding gun 20 is adjusted so that it can exert its pressurizing force normally.

ステップS13において、変位量偏差算出部316が変位量偏差を算出する。図5は変位量偏差を求めるためのフローチャートである。以下、図5を参照して、変位量偏差の算出手法を説明する。 In step S13, the displacement amount deviation calculator 316 calculates the displacement amount deviation. FIG. 5 is a flow chart for obtaining the displacement amount deviation. A method of calculating the displacement amount deviation will be described below with reference to FIG.

ステップS51において、可動電極21のチップを一定速度で動作させる。 In step S51, the tip of the movable electrode 21 is moved at a constant speed.

ステップS52において、外乱トルクが閾値を超えた場合(S52:YES)には、処理はステップS53に移行する。外乱トルクが閾値以下の場合(S52:NO)には、処理はステップS52に移行する。 In step S52, when the disturbance torque exceeds the threshold (S52: YES), the process proceeds to step S53. If the disturbance torque is equal to or less than the threshold (S52: NO), the process proceeds to step S52.

ステップS53において、エンコーダ24aによりサーボモータ24の回転位置x0を測定する。この回転位置x0は変位量として記憶部32に記憶される。 At step S53, the rotational position x0 of the servomotor 24 is measured by the encoder 24a. This rotational position x0 is stored in the storage unit 32 as a displacement amount.

ステップS54において、検出用加圧力指令値、例えば検出用加圧力指令値f1に基づいて、可動電極21のチップと対向電極22のチップとの間でワークWを加圧する。 In step S54, the workpiece W is pressurized between the tip of the movable electrode 21 and the tip of the counter electrode 22 based on the pressure command value for detection, for example, the pressure command value for detection f1.

ステップS55において、サーボモータ24に流れるモータ電流が検出用加圧力指令値f1に到達した場合(S55:YES)には、処理はステップS56に移行する。サーボモータ24に流れるモータ電流が検出用加圧力指令値f1に到達しない場合(S55:NO)には、処理はステップS55に移行する。 In step S55, when the motor current flowing through the servomotor 24 reaches the applied pressure command value f1 for detection (S55: YES), the process proceeds to step S56. If the motor current flowing through the servomotor 24 does not reach the detection pressure command value f1 (S55: NO), the process proceeds to step S55.

ステップS56において、エンコーダ24aによりサーボモータ24の回転位置x1を測定する。この回転位置x1は変位量として記憶部32に記憶される。 In step S56, the rotational position x1 of the servomotor 24 is measured by the encoder 24a. This rotational position x1 is stored in the storage unit 32 as a displacement amount.

ステップS57において、他の検出用加圧力指令値f2、f3でも同様な処理を行う必要がある場合(S57:YES)には、処理はステップS54に移行する。他の検出用加圧力指令値で同様な処理を行わない場合(S57:NO)には、処理はステップS58に移行する。 In step S57, if it is necessary to perform the same process for the other detection pressure command values f2 and f3 (S57: YES), the process proceeds to step S54. If the same processing is not performed for other detection pressure command values (S57: NO), the process proceeds to step S58.

ステップS58において、変位量偏差算出部316が変位量偏差を算出する。具体的には、変位量偏差算出部316が、基準位置計算部315によって計算されたサーボモータ24の回転位置と、少なくとも一つの検出用加圧力指令値に基づいてサーボモータ24を駆動させたときのサーボモータ24の回転位置との間の回転偏差を、変位量偏差として算出する。 In step S58, the displacement amount deviation calculator 316 calculates the displacement amount deviation. Specifically, when the displacement amount deviation calculator 316 drives the servo motor 24 based on the rotational position of the servo motor 24 calculated by the reference position calculator 315 and at least one pressure command value for detection. and the rotational position of the servomotor 24 is calculated as a displacement amount deviation.

図6は加圧力指令値と回転位置との関係を示す図である。図6の横軸は加圧力指令値を表しており、縦軸は回転位置を表している。図6から分かるように、加圧力指令値が大きいほど、回転位置も大きくなるのが分かる。 FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the applied pressure command value and the rotational position. The horizontal axis of FIG. 6 represents the applied force command value, and the vertical axis represents the rotational position. As can be seen from FIG. 6, the larger the pressing force command value, the larger the rotational position.

変位量偏差算出部316は、基準加圧力指令値f0に対応する回転位置x0と、各検出用加圧力指令値f1、f2、f3に対応する回転位置x1、x2、x3との間の偏差をそれぞれ算出する。つまり、図6から分かるように、変位量偏差算出部316は弾性変位量偏差d1(=x1-x0)、d2(=x2-x0)、d3(=x3-x0)を算出する。 The displacement amount deviation calculation unit 316 calculates the deviation between the rotational position x0 corresponding to the reference applied force command value f0 and the rotational positions x1, x2 and x3 corresponding to the detected applied force command values f1, f2 and f3. Calculate each. That is, as can be seen from FIG. 6, the displacement amount deviation calculator 316 calculates elastic displacement amount deviations d1 (=x1-x0), d2 (=x2-x0), and d3 (=x3-x0).

なお、図5においては、一つの加圧力指令値、例えば基準加圧力指令値f0について複数回にわたって加圧動作を行い、複数の回転位置x0の平均値を正式な回転位置x0として採用してもよい。そのような場合には、変位量の分散を小さくすることができる。 In FIG. 5, even if the pressurizing operation is performed a plurality of times with respect to one pressurizing force command value, for example, the reference pressurizing force command value f0, and the average value of a plurality of rotational positions x0 is adopted as the official rotational position x0. good. In such a case, the variance of displacement can be reduced.

また、ステップS55においては、モータ電流が加圧力指令値に到達したときに、サーボモータ24の回転位置を測定するようにしている。しかしながら、サーボモータ24の回転位置を所定時間毎に順次測定し、回転位置が変化しなくなったときに加圧力指令値に対応する加圧力が得られたと判断し、そのときの回転位置を採用してもよい。 Further, in step S55, the rotational position of the servomotor 24 is measured when the motor current reaches the pressing force command value. However, the rotational position of the servomotor 24 is sequentially measured at predetermined time intervals, and when the rotational position stops changing, it is determined that the applied force corresponding to the applied force command value has been obtained, and the rotational position at that time is adopted. may

再び図4を参照すると、ステップS13において、これら弾性変位量偏差d1、d2、d3をそれぞれ基準変位量偏差b1、b2、b3として記憶部32に記憶する。 Referring to FIG. 4 again, in step S13, these elastic displacement amount deviations d1, d2 and d3 are stored in the storage unit 32 as reference displacement amount deviations b1, b2 and b3, respectively.

ステップS14において、スポット溶接システム1を通常の動作プログラムに基づいて動作させ、ワークWを溶接する。 At step S14, the spot welding system 1 is operated based on a normal operation program to weld the workpiece W. As shown in FIG.

そして、スポット溶接ガン20の加圧力を再調整する必要がある状態になると、処理はステップS15に移行する。
ステップS15において、診断用プログラムを実行する。診断用プログラムは、初期設定プログラムと実質的に同様であってもよい。これにより、変位量偏差算出部316は、変位量偏差を前述のように再度算出する。
Then, when the pressure of the spot welding gun 20 needs to be readjusted, the process proceeds to step S15.
At step S15, a diagnostic program is executed. The diagnostic program may be substantially similar to the initialization program. Accordingly, the displacement amount deviation calculator 316 recalculates the displacement amount deviation as described above.

ステップS16において、ステップS15で算出された弾性変位量偏差d1’、d2’、d3’を現在変位量偏差n1、n2、n3として記憶部32に記憶する。 In step S16, the elastic displacement amount deviations d1', d2', and d3' calculated in step S15 are stored in the storage unit 32 as current displacement amount deviations n1, n2, and n3.

ステップS17において、状態判定用偏差算出部317は、現在変位量偏差n1、n2、n3から基準変位量偏差b1、b2、b3をそれぞれ減算して、状態判定用偏差v1(=n1-b1)、v2(=n2-b2)、v3(=n3-b3)を新たに求める。更に、状態判定用偏差v1・・・が第一所定値よりも大きい場合には、処理はステップS18に移行する。状態判定用偏差v1・・・が第一所定値以下の場合には、処理はステップS19に移行する。 In step S17, the state determination deviation calculator 317 subtracts the reference displacement amount deviations b1, b2, and b3 from the current displacement amount deviations n1, n2, and n3, respectively, to obtain the state determination deviation v1 (=n1-b1), Newly obtain v2 (=n2-b2) and v3 (=n3-b3). Further, when the state determination deviation v1 is larger than the first predetermined value, the process proceeds to step S18. When the state determination deviation v1 is equal to or less than the first predetermined value, the process proceeds to step S19.

ここで、図7は状態判定用偏差vとガンアーム23の亀裂の進行度合いとの関係を示す図である。図7において横軸は状態判定用偏差v1…を表すと共に、縦軸はガンアーム23に形成された亀裂の進行度合いを表している。図7に示されるように、状態判定用偏差vが大きいほど、ガンアーム23の亀裂は進行している。従って、図4のステップS17において状態判定用偏差v1…が第一所定値よりも大きい場合には、異常判定部318がスポット溶接ガン20に異常があると判断する。 Here, FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the state determination deviation v and the degree of progress of the crack in the gun arm 23. As shown in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents the state determination deviation v1 . As shown in FIG. 7, the crack in the gun arm 23 progresses as the state determination deviation v increases. Therefore, when the state determination deviation v1 is larger than the first predetermined value in step S17 of FIG.

ステップS18において、警告出力部319が警告を出力する。このような場合には、操作者はスポット溶接システム1を停止させ、スポット溶接ガン20の部品、例えばガンアーム23を交換する等の処置を行ったり、スポット溶接システム1を停止させたりすることも可能である。従って、溶接不良が発生するのを事前に防止できる。 In step S18, the warning output unit 319 outputs a warning. In such a case, the operator can stop the spot welding system 1, replace the part of the spot welding gun 20, such as the gun arm 23, or stop the spot welding system 1. is. Therefore, the occurrence of welding defects can be prevented in advance.

ステップS19において、状態判定用偏差v1、v2、v3を時間と一緒に記憶部32に記憶する。また、操作者は、記憶された状態判定用偏差v1…及び過去の状態判定用偏差v1’…を表示装置(不図示)に順番に又は一度に表示させる。このため、状態判定用偏差v1…及び過去の状態判定用偏差v1’…の間の差が後述する第二所定値を早期に越えることが予測される場合には、操作者はスポット溶接ガン20の部品、例えばガンアーム23を早期に交換する。これにより、スポット溶接システム1における溶接品質が低下するのを事前に防ぐと共に、スポット溶接システム1が突然に停止するのを回避することができる。 In step S19, the state determination deviations v1, v2, and v3 are stored in the storage unit 32 together with the time. Further, the operator displays the stored state determination deviation v1 and the past state determination deviation v1' on a display device (not shown) in sequence or at once. For this reason, when the difference between the state determination deviation v1 and the past state determination deviation v1′ is expected to exceed a second predetermined value described later, the operator must control the spot welding gun 20 , such as the gun arm 23, is replaced early. As a result, deterioration of welding quality in the spot welding system 1 can be prevented in advance, and sudden stoppage of the spot welding system 1 can be avoided.

ステップS20において、これら状態判定用偏差v1、v2、v3と、記憶部32に記憶された過去の状態判定用偏差v1’、v2’、v3’とを比較し、状態判定用偏差v1、v2、v3と過去の状態判定用偏差v1’、v2’、v3’との間の差が第二所定値よりも大きい場合(S20:YES)には、処理はステップS21に移行する。状態判定用偏差v1、v2、v3と過去の状態判定用偏差v1’、v2’、v3’との間の差が第二所定値以下の場合(S20:NO)には、後述するスポット溶接システム1の追加の動作に移行する。 In step S20, these state determination deviations v1, v2, v3 are compared with the past state determination deviations v1′, v2′, v3′ stored in the storage unit 32, and the state determination deviations v1, v2, If the difference between v3 and the past state determination deviations v1′, v2′, v3′ is greater than the second predetermined value (S20: YES), the process proceeds to step S21. If the difference between the state determination deviations v1, v2, v3 and the past state determination deviations v1', v2', v3' is equal to or less than the second predetermined value (S20: NO), the spot welding system described later Go to 1 additional action.

ステップS21において、警告出力部319が警告を出力する。 In step S21, the warning output unit 319 outputs a warning.

図8は、本実施形態に係るスポット溶接システム1の追加の動作を説明するフローチャートである。図8に示される追加の動作は、図4に示されるフローチャートに続いて実行するようにしてもよい。 FIG. 8 is a flowchart for explaining additional operations of the spot welding system 1 according to this embodiment. Additional acts shown in FIG. 8 may be performed subsequent to the flowchart shown in FIG.

ステップS22において、スポット溶接ガン20のバネ定数を算出する。バネ定数は、基準変位量偏差を算出する際に用いた複数の加圧力指令値と複数の回転位置との間の関係から公知の手法で求めることができる。言い換えれば、バネ定数は図6に示される直線の傾きに相当する。 At step S22, the spring constant of the spot welding gun 20 is calculated. The spring constant can be obtained by a known method from the relationship between a plurality of applied force command values used when calculating the reference displacement amount deviation and a plurality of rotational positions. In other words, the spring constant corresponds to the slope of the straight line shown in FIG.

ステップS23において、ステップS22で求めたバネ定数KにステップS17で求めた状態判定用偏差v1、v2、v3をそれぞれ乗算して、加圧力偏差A1(=K×v1)、A2(=K×v2)、A3(=K×v3)を算出する。本発明では、機構部の摩耗で摩擦が変化した際に、それに伴って生じる加圧力偏差を自動で精度よく算出することができる。 In step S23, the spring constant K obtained in step S22 is multiplied by the state determination deviations v1, v2, and v3 obtained in step S17, respectively, to obtain pressure deviations A1 (=K×v1) and A2 (=K×v2). ) and A3 (=K×v3) are calculated. According to the present invention, when the friction changes due to wear of the mechanism, it is possible to automatically and accurately calculate the applied force deviation that accompanies the change.

また、この場合には、圧力センサを用いて加圧力を測定する作業を省略し、加圧力の再調整に必要な作業工数を軽減できる。また、本実施形態では、加圧時のスポット溶接ガン20のサーボモータ24の回転位置をエンコーダ24aから測定して加圧力偏差を検出するので、加圧力測定のために必要な機器、例えば圧力センサを追加する必要が無く、設備コストの増加を抑えることも可能である。 Moreover, in this case, the work of measuring the applied pressure using the pressure sensor can be omitted, and the work man-hours required for readjusting the applied pressure can be reduced. Further, in this embodiment, the rotational position of the servo motor 24 of the spot welding gun 20 during pressurization is measured from the encoder 24a to detect the pressurization force deviation. There is no need to add , and it is possible to suppress an increase in facility costs.

図9は加圧力指令値と回転位置との関係を示す図である。図9において、横軸は加圧力指令値を表すと共に、縦軸は基準変位量偏差を表している。更に、図9には、上記の状態判定用偏差v1、v2が示されている。図9から分かるように、これら状態判定用偏差v1、v2に対応する加圧力偏差A1、A2を線形補間で求めるようにしてもよい。図9には示さない加圧力偏差A3も同様である。この場合には、バネ定数Kを算出することなしに、加圧力偏差A1…を算出することができる。 FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the applied pressure command value and the rotational position. In FIG. 9, the horizontal axis represents the applied force command value, and the vertical axis represents the reference displacement amount deviation. Further, FIG. 9 shows the state determination deviations v1 and v2. As can be seen from FIG. 9, the pressing force deviations A1 and A2 corresponding to these state determination deviations v1 and v2 may be obtained by linear interpolation. The same applies to the pressing force deviation A3 not shown in FIG. In this case, without calculating the spring constant K, the pressure deviation A1 . . . can be calculated.

再び図8を参照すると、ステップS24において、加圧力偏差A1…のそれぞれが第三所定値よりも大きい場合(S24:YES)には、処理はステップS26に移行する。それ以外の場合(S24:NO)には、処理はステップS25に移行する。 Referring to FIG. 8 again, in step S24, if each of the pressing force deviations A1 is greater than the third predetermined value (S24: YES), the process proceeds to step S26. Otherwise (S24: NO), the process proceeds to step S25.

ステップS25において、加圧力を補正する。すなわち、サーボモータ24へのトルク指令値を補正するか、又はサーボモータ24の回転位置指令値を補正し、それにより、加圧力偏差A1…がゼロになるようにする。これにより、所望の加圧力を達成して溶接品質を改善することができる。 In step S25, the pressing force is corrected. That is, the torque command value to the servomotor 24 is corrected or the rotational position command value of the servomotor 24 is corrected so that the pressure deviation A1 . . . becomes zero. This makes it possible to achieve the desired applied pressure and improve weld quality.

ステップS26において、加圧力偏差A1…と第四所定値とを比較する。第四所定値は第三所定値よりも大きい値である。加圧力偏差A1が第四所定値よりも大きい場合には、処理はステップS27に移行する。それ以外の場合(S26:NO)には、処理はステップS28に移行する。 In step S26, the pressing force deviation A1 is compared with a fourth predetermined value. The fourth predetermined value is a value greater than the third predetermined value. If the pressing force deviation A1 is greater than the fourth predetermined value, the process proceeds to step S27. Otherwise (S26: NO), the process proceeds to step S28.

ステップS27において、警告出力部319が警告を出力する。あるいは、周辺機器(不図示)を通じて、スポット溶接システム1を停止させてもよい。 In step S27, the warning output unit 319 outputs a warning. Alternatively, the spot welding system 1 may be stopped through a peripheral device (not shown).

ステップS28において、加圧力偏差A1…をロボット制御装置30の内部又は外部に備わる表示装置(不図示)に表示する。これにより、操作者は、表示装置を通じて、加圧力偏差の値を確認することができる。そして、加圧力偏差が大きい場合には、操作者自身がスポット溶接システム1を停止させ、加圧力の再調整を行えばよい。 In step S28, the pressure deviations A1, . Thereby, the operator can confirm the value of the pressure deviation through the display device. Then, when the applied pressure deviation is large, the operator himself/herself may stop the spot welding system 1 and readjust the applied pressure.

ステップS29において、加圧力偏差A1…を記憶部32に時系列で記憶させる。 In step S29, the pressing force deviations A1, . . . are stored in the storage unit 32 in chronological order.

ステップS30において、過去に記憶された複数の加圧力偏差を表示装置に一緒に表示する。これにより、操作者は、急激に加圧力偏差が変化していること等を把握することができる。また、加圧力偏差の変化量が所定値よりも大きい場合には表示装置に警告を出力してもよい。また、操作者は、早期に加圧力偏差が第四所定値を超えることが予想される場合は、早期に加圧力の再調整を行ってもよい。この場合には、溶接品質の低下を未然に防ぐことが可能である。
その後、処理はステップS14に移行してもよい。
In step S30, a plurality of pressure deviations stored in the past are displayed together on the display device. As a result, the operator can grasp that the pressing force deviation is changing rapidly. Further, when the amount of change in the pressure deviation is larger than a predetermined value, a warning may be output to the display device. Further, when the operator expects that the pressing force deviation will exceed the fourth predetermined value in an early stage, the operator may readjust the pressing force in an early stage. In this case, it is possible to prevent deterioration of welding quality.
The process may then proceed to step S14.

(第1実施形態が奏する効果)
以上説明したように、第1実施形態のロボット制御装置30及びスポット溶接システム1によれば、可動電極チップを一定速度となるようサーボモータ24を制御し、固定電極チップに当接させた際の外乱トルクの立ち上がりを解析し、基準位置を取得する。
基準位置の測定を、可動電極チップを一定速度で動作させたときのサーボモータ24のモータ電流から計算するため、静止摩擦力の影響を受けにくく、基準位置の測定が高精度に行え、結果的に加圧力の推定精度が高くなる。延いては、スポット溶接ガン20の異常を容易に推定することができる。
(Effect of the first embodiment)
As described above, according to the robot control device 30 and the spot welding system 1 of the first embodiment, the servomotor 24 is controlled so that the movable electrode tip is kept at a constant speed, and when the fixed electrode tip is brought into contact with the Analyze the rise of disturbance torque and acquire the reference position.
Since the measurement of the reference position is calculated from the motor current of the servo motor 24 when the movable electrode tip is operated at a constant speed, it is not easily affected by the static friction force, and the reference position can be measured with high accuracy. As a result, the accuracy of pressurizing force estimation increases. As a result, the abnormality of the spot welding gun 20 can be easily estimated.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Moreover, the effects described in the present embodiment are merely enumerations of the most suitable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the present embodiment.

例えば、上述した実施形態では、C型スポット溶接ガン20を備えるスポット溶接システム1を例示した。しかし、本発明の特徴はこれに限定されず、種々のスポット溶接ガンを備えるスポット溶接システムに適用可能である。例えば、図10に示すように、開閉可能な一対のガンアーム26a,26bと、各ガンアーム26a,26bの先端部に取り付けられた可動電極21及び対向電極22とを有する、いわゆるX型のスポット溶接ガンを備えるスポット溶接システムにも適用可能である。 For example, in the embodiment described above, the spot welding system 1 provided with the C-type spot welding gun 20 was exemplified. However, the features of the present invention are not limited to this and are applicable to spot welding systems with various spot welding guns. For example, as shown in FIG. 10, a so-called X-shaped spot welding gun having a pair of gun arms 26a and 26b that can be opened and closed, and a movable electrode 21 and a counter electrode 22 attached to the tip of each gun arm 26a and 26b. It is also applicable to spot welding systems with

また、上述した実施形態では、ワークWを固定設置し、スポット溶接ガン20をロボット10のアーム先端部14に取り付けることにより、ワークWに対してスポット溶接ガン20を相対移動させた。しかし、スポット溶接ガン20を固定設置し、ワークWをロボット10のアーム先端部14に保持することにより、ワークWに対してスポット溶接ガン20を相対移動させてもよい。例えば、図11に示すように、所定位置に設置されたガンスタンド25によりスポット溶接ガン20を支持すると共に、ロボット10のアーム先端部でロボットハンド19を介してワークWを保持することにより、ロボット10の駆動によりスポット溶接ガン20に対しワークWを相対移動させて、電極21,22間にワークWを配置してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the spot welding gun 20 is moved relative to the work W by fixing the work W and attaching the spot welding gun 20 to the arm tip portion 14 of the robot 10 . However, the spot welding gun 20 may be moved relative to the work W by fixing the spot welding gun 20 and holding the work W at the arm tip 14 of the robot 10 . For example, as shown in FIG. 11, the spot welding gun 20 is supported by a gun stand 25 installed at a predetermined position, and the workpiece W is held at the tip of the arm of the robot 10 via the robot hand 19, thereby allowing the robot to 10 may be driven to move the work W relative to the spot welding gun 20 to place the work W between the electrodes 21 and 22 .

また、上述した実施形態では、スポット溶接システムを例示したが、これに限定されない。本実施形態の特徴は、可動電極チップと該可動電極チップに対向する固定電極チップとの間で被溶接ワークを加圧して溶接を行う溶接システム、例えばシーム溶接により溶接を行う溶接システムや、リベット打ちを行う制御システムに適用可能である。 Also, in the above-described embodiments, the spot welding system was exemplified, but the present invention is not limited to this. A feature of this embodiment is a welding system that performs welding by pressurizing a workpiece to be welded between a movable electrode tip and a fixed electrode tip facing the movable electrode tip, for example, a welding system that performs welding by seam welding, a rivet It is applicable to a control system that performs hitting.

1 スポット溶接システム(ロボットシステム)
10 ロボット
11 基台
12 下アーム
13 上アーム
14 アーム先端部
15 サーボモータ(駆動部)
15a エンコーダ
20 スポット溶接ガン(処理ツール)
21 可動電極
22 対向電極
23 ガンアーム
23a フレーム
24 サーボモータ
24a エンコーダ
30 ロボット制御装置
31 制御部
32 記憶部
311 基準速度指令値作成部
312 基準速度指令値出力部
313 検出用加圧力指令値作成部
314 トルク指令値出力部
315 基準位置計算部
316 変位量偏差算出部
317 状態判定用偏差算出部
318 異常判定部
319 警告出力部
321 トルク-加圧力換算テーブル
J1 第1軸(駆動軸、基本軸)
J2 第2軸(駆動軸、基本軸)
J3 第3軸(駆動軸、基本軸)
J4 第4軸(駆動軸、手首軸)
J5 第5軸(駆動軸、手首軸)
J6 第6軸(駆動軸、手首軸)
W ワーク(処理対象物)
1 spot welding system (robot system)
REFERENCE SIGNS LIST 10 robot 11 base 12 lower arm 13 upper arm 14 arm tip 15 servo motor (driving unit)
15a encoder 20 spot welding gun (processing tool)
21 movable electrode 22 counter electrode 23 gun arm 23a frame 24 servo motor 24a encoder 30 robot control device 31 control unit 32 storage unit 311 reference speed command value creation unit 312 reference speed command value output unit 313 pressure command value creation unit for detection 314 torque Command value output section 315 Reference position calculation section 316 Displacement amount deviation calculation section 317 State determination deviation calculation section 318 Abnormality determination section 319 Warning output section 321 Torque-pressure force conversion table J1 First axis (drive axis, basic axis)
J2 2nd axis (drive axis, basic axis)
J3 Third axis (drive axis, basic axis)
J4 4th axis (drive axis, wrist axis)
J5 5th axis (drive axis, wrist axis)
J6 6th axis (drive axis, wrist axis)
W work (object to be processed)

Claims (4)

サーボモータにより駆動される可動電極チップと該可動電極チップに対向する固定電極チップとの間で被溶接ワークを加圧して溶接を行う溶接システムにおいて、
前記可動電極チップと前記固定電極チップとの間で前記被溶接ワークを加圧するための、前記可動電極チップに関する一定の基準速度指令値及び少なくとも一つの検出用加圧力指令値を作成する指令値作成部と、
前記基準速度指令値に基づいて前記サーボモータを駆動させたときの前記サーボモータの電流値から、前記可動電極チップと前記固定電極チップが当接した時点の前記サーボモータの回転位置を基準位置として計算する基準位置計算部と、
前記基準位置計算部によって計算された前記サーボモータの回転位置と、前記少なくとも一つの検出用加圧力指令値に基づいて前記サーボモータを駆動させたときの前記サーボモータの回転位置との間の回転偏差を、変位量偏差として算出する変位量偏差算出部と、を備え
前記一定の基準速度指令値は、前記可動電極チップを前記対向電極チップに対して一定速度で移動させる際の一定速度の指令値である、溶接システム。
In a welding system that performs welding by pressurizing a work to be welded between a movable electrode tip driven by a servomotor and a fixed electrode tip facing the movable electrode tip,
command value creation for creating a constant reference speed command value and at least one detection pressure command value for the movable electrode tip for pressurizing the workpiece to be welded between the movable electrode tip and the fixed electrode tip; Department and
Based on the current value of the servomotor when the servomotor is driven based on the reference speed command value, the rotational position of the servomotor at the time when the movable electrode tip and the fixed electrode tip come into contact is defined as a reference position. a reference position calculator for calculating;
Rotation between the rotational position of the servomotor calculated by the reference position calculation unit and the rotational position of the servomotor when the servomotor is driven based on the at least one pressure command value for detection a displacement amount deviation calculation unit that calculates the deviation as a displacement amount deviation ,
The welding system, wherein the constant reference speed command value is a constant speed command value when moving the movable electrode tip with respect to the counter electrode tip at a constant speed.
前記溶接システムは、前記被溶接ワークに対する加圧力を正常に発揮できるように調整された状態における前記変位量偏差と、前記加圧力を再調整する必要がある状態における前記変位量偏差との偏差を状態判定用偏差として算出する状態判定用偏差算出部と、
前記状態判定用偏差と所定値とを比較し、比較結果に基づいて、当該溶接システムに異常があるか否かを判定する異常判定部と、を更に備える、請求項1に記載の溶接システム。
The welding system calculates the deviation between the displacement amount deviation in a state in which the pressure applied to the work to be welded is adjusted to be normally exerted, and the displacement amount deviation in a state in which the pressure needs to be readjusted. a state determination deviation calculator that calculates a state determination deviation;
2. The welding system according to claim 1, further comprising an abnormality determination unit that compares the state determination deviation with a predetermined value and determines whether or not there is an abnormality in the welding system based on the comparison result.
前記基準位置計算部は、前記検出用加圧力指令値に基づいて前記サーボモータを駆動させたときの外乱トルクが閾値を超えた時点の前記回転位置を、前記基準位置とする、請求項1又は請求項2に記載の溶接システム。 2. The reference position calculation unit determines the reference position as the rotational position at which a disturbance torque exceeds a threshold when the servomotor is driven based on the pressure command value for detection. Welding system according to claim 2. 前記基準位置計算部は、前記検出用加圧力指令値に基づいて前記サーボモータを駆動させたときの外乱トルクが閾値を超えるような変化が始まった極小点の時点の前記回転位置を、前記基準位置とする、請求項1又は請求項2に記載の溶接システム。 The reference position calculation unit calculates the rotational position at the time of a local minimum point at which a change in which a disturbance torque begins to exceed a threshold value when the servo motor is driven based on the pressure command value for detection is calculated as the reference position. 3. Welding system according to claim 1 or claim 2, in position.
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