特許 6084132 研磨システムおよびスポット溶接システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6084132

(24)【登録日】2017年2月3日

(45)【発行日】2017年2月22日

(54)【発明の名称】研磨システムおよびスポット溶接システム

(51)【国際特許分類】

   B23K 11/30 20060101AFI20170213BHJP

   B23K 11/24 20060101ALI20170213BHJP

【ＦＩ】

   B23K11/30 350

   B23K11/24 336

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-159633(P2013-159633)

(22)【出願日】2013年7月31日

(65)【公開番号】特開2015-30001(P2015-30001A)

(43)【公開日】2015年2月16日

【審査請求日】2015年1月15日

【審判番号】不服2015-20609(P2015-20609/J1)

【審判請求日】2015年11月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森 陽介

(72)【発明者】

【氏名】園田 哲平

【合議体】

【審判長】 栗田 雅弘

【審判官】 平岩 正一

【審判官】 刈間 宏信

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−３６２３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

B23K 11/00-11/36

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

溶接チップを研磨するドレッサーの研磨部のトルクの上昇率または下降率に基づき、前記研磨部が前記溶接チップを研磨している期間である研磨期間および研磨していない期間である非研磨期間を判定する期間判定部と、
前記期間のそれぞれにあらかじめ対応付けられた異常を検出する異常検出部と、
少なくとも片方に前記溶接チップを有する、相対的に近接してワークを挟持する一対の挟持部と、
前記一対の挟持部を有する、前記ワークに対して移動可能な溶接ガンと、
他方の挟持部に対する前記溶接チップの相対的な移動量を検出する移動量検出部と
を備え、
前記異常検出部は、
前記期間判定部によって判定された前記研磨期間においては、前記移動量検出部で検出される所定時間当たりの前記溶接チップの前記移動量と所定の閾値との比較に基づいて異常を検出する処理を実行すること
を特徴とする研磨システム。

【請求項2】

前記異常検出部は、
前記期間判定部によって判定された前記研磨期間においては、前記トルクの振幅に基づいて異常を検出する処理を実行すること
を特徴とする請求項１に記載の研磨システム。

【請求項3】

前記異常検出部は、
前記期間判定部によって判定された前記非研磨期間においては、前記トルクと所定の閾値との比較に基づいて異常を検出する処理を実行すること
を特徴とする請求項１または２に記載の研磨システム。

【請求項4】

前記期間判定部は、
前記非研磨期間において、前記トルクの上昇率と所定の閾値との比較に基づいて異常を検出すること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の研磨システム。

【請求項5】

前記溶接ガンは、
ロボットにおけるアームの先端に取り付けられること
を特徴とする請求項１に記載の研磨システム。

【請求項6】

請求項１〜５のいずれか一つに記載の研磨システムを備えたスポット溶接システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

開示の実施形態は、研磨システムおよびスポット溶接システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自動車部品の組み立て等に広く利用されているスポット溶接機は、溶接処理を長時間行うと、ワークを挟持する電極部位である溶接チップが摩耗したり、溶接チップの表面に溶接屑が付着したりして、次第に精度よく溶接できなくなる問題があった。このため、研磨装置であるドレッサーを用いて定期的に溶接チップを研磨し、表面を一定の状態に保つことが行われてきた。

【0003】

ドレッサーは、研磨部に取り付けられた研磨部材であるカッターを有し、カッターは、ワークの溶接に伴って摩耗または劣化した溶接チップの先端部位を、回転しながら研磨する。生産管理の観点から、このような研磨装置においては、摩耗等によるカッターの刃先の異常が自動的に検出されて作業者等に報知されることが好ましい。研磨中のカッターの回転数やカッターの駆動部にかかる負荷から、異常を自動的に検出して報知する研磨システムとして、たとえば、特許文献１に記載のものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−２０７１８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記した従来技術では、研磨の実行中にカッターの駆動部にかかる負荷の平均値しか見ておらず、カッターの刃先に関する異常しか検出できなかった。このため、カッターの刃先だけでなく、カッターの取り付けやドレッサーの駆動、溶接チップの加圧等、実際には多岐に渡る異常の原因の一部しか検知できない問題があった。

【0006】

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、研磨に関する異常を多面的に検知することができる研磨システムおよびスポット溶接システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の一態様に係る研磨システムは、期間判定部と、異常検出部と、一対の挟持部と、溶接ガンと、移動量検出部とを備える。前記期間判定部は、溶接チップを研磨するドレッサーの研磨部のトルクの上昇率または下降率に基づき、前記研磨部が前記溶接チップを研磨している期間である研磨期間および研磨していない期間である非研磨期間を判定する。前記異常検出部は、前記期間のそれぞれにあらかじめ対応付けられた異常を検出する。前記一対の挟持部は、少なくとも片方に前記溶接チップを有し、相対的に近接してワークを挟持する。前記溶接ガンは、前記一対の挟持部を有し、前記ワークに対して移動可能である。前記移動量検出部は、他方の挟持部に対する前記溶接チップの相対的な移動量を検出する。前記異常検出部は、前記期間判定部によって判定された前記研磨期間においては、前記移動量検出部で検出される所定時間当たりの前記溶接チップの前記移動量と所定の閾値との比較に基づいて異常を検出する。

【発明の効果】

【0008】

実施形態の一態様によれば、研磨に関する異常を多面的に検知することができる研磨システムおよびスポット溶接システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係る研磨システムが行う異常検出の手順を示す図である。

【図2】図２は、スポット溶接システムの全体構成を示す図である。

【図3A】図３Ａは、研磨システムの異常検出部の構成を示すブロック図である。

【図3B】図３Ｂは、研磨システムの異常検出部の変形例の構成を示すブロック図である。

【図4】図４は、研磨の実行時の溶接チップの位置と諸条件との関係を示すタイムチャートである。

【図5A】図５Ａは、正常な研磨期間の時間に対する回転トルクの関係を示す図である。

【図5B】図５Ｂは、異常が発生した研磨期間の時間に対する回転トルクの関係を示す図である。

【図6】図６は、研磨期間の時間に対する溶接チップの位置を示す図である。

【図7】図７は、異常検出の実行手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本願の開示する研磨システムおよびスポット溶接システムの実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

【0011】

まず、実施形態に係る研磨システムが行う異常検出の手順について図１を用いて説明する。図１は、実施形態に係る研磨システムの異常検出の手順を示す図である。

【0012】

溶接チップの先端は、溶接実行回数が増えるに伴い加熱されて変形や摩耗したり、溶接屑を付着させたりして、溶接品質の低下がもたらされる。このため、溶接チップは、一定の溶接実行回数ごとに研磨され、形状や表面が一定の状態に維持される必要がある。

【0013】

ここで、従来は、研磨の実行中の研磨部であるカッターの、たとえば、回転トルクや回転数から、溶接チップの研磨の実行にかかる異常が自動的に検出されて報知されてきた。しかしながら、従来の手法では、カッターの刃先に関する異常しか検出できなかった。

【0014】

このため、カッターの刃先以外の異常により、研磨が不十分なまま溶接工程が再開されてワークの溶接不良が引き起こされるおそれがあった。そこで、実施形態に係る研磨システムでは、研磨に関する異常を多面的に検知し、異常が検知された場合に研磨の実行を停止することとした。

【0015】

これにより、研磨不良の溶接チップによる不良品の発生を未然に防ぐことができる。以下では、実施形態に係る研磨システムが溶接チップの研磨の実行にかかる異常を検出する手順について説明する。

【0016】

実施形態に係る研磨システムは、チップ駆動部により可動な可動シャンクの先端に取り付けられた溶接チップを有する。溶接チップは、不図示の他方の電極との間にワークを挟持して溶接する。

【0017】

また、実施形態に係る研磨システムは、ドレッサーをさらに備える。ドレッサーは、研磨駆動部により回転、揺動または振動等して溶接チップを研磨する砥石、研磨布紙や金属製のカッター等の研磨部を有する。

【0018】

また、研磨システムは、期間判定部と、異常検出部とを有する。期間判定部は、研磨システムが研磨の実行中か否かの期間を判定する。異常検出部は、期間判定部で判定される期間のそれぞれにあらかじめ対応付けられた異常を判定する。

【0019】

以下では、研磨システムが、異常の判定を行う手順について説明する。説明をわかりやすくする観点から、研磨部は、たとえば、回転して溶接チップを研磨し、研磨部のトルクや速度は、回転トルクや回転数で検出されるものとする。

【0020】

期間判定部は、溶接チップを研磨するドレッサーの研磨部の回転トルク等に基づき研磨部が溶接チップを研磨している期間である研磨期間（ａ１）および研磨していない期間である非研磨期間を判定する（ｂ１）。

【0021】

異常検出部は、研磨期間における研磨の実行に関する異常を検出し（ｃ１）、非研磨期間における、たとえば、研磨駆動部の異常等のその他の異常（ｄ１）を検出する。また、異常検出部にて異常が検出された場合は、研磨の実行は停止される。

【0022】

以上のように、実施形態の研磨システムは、研磨期間または非研磨期間に対応する異常を多面的に検知し、異常を検知した場合は自動的に研磨の実行を停止する。これにより、不良品の発生が未然に防止される。

【0023】

続いて、実施形態に係る研磨システム２について、図２を用いて説明する。図２は、スポット溶接システムの全体構成を示す図である。なお、説明をわかりやすくする観点から、図２には、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標を図示している。したがって、ＸＹ平面に沿った方向は水平方向を指す。

【0024】

図２に示すように、研磨システム２を備えたスポット溶接システム１は、ロボット１０、ドレッサー２０、および、ロボットコントローラ３０を備える。また、ロボットコントローラ３０は、プログラミングペンダント５０を備える。

【0025】

ロボット１０は、複数のリンク部材１０ａが複数の関節１０ｂにより相対的に可動するように取り付けられた多軸構造の多関節ロボットであり、先端にエンドエフェクタである溶接ガン１１を備える。

【0026】

ロボットコントローラ３０からロボット１０へ伸びる給電または信号ケーブル１０１の一部は、リンク部材１０ａに沿って取り付けられ、溶接ガン１１の有する溶接トランス１３に接続される。

【0027】

続いて、溶接ガン１１について説明する。溶接ガン１１は、ロボット１０のアームの先端部のリンク部材１０ａに取り付けられた、ベース部材１２を有する。ベース部材１２には、溶接トランス１３、アーム１４、および、チップガン１６が取り付けられる。

【0028】

チップガン１６は、溶接チップ１５ａが先端に取り付けられた可動シャンク１６ａ、チップ駆動部１７、および、移動量検出部１８を有する。チップ駆動部１７は、可動シャンク１６ａを軸Ｇ１に沿って移動させ、溶接チップ１５ａに後述する溶接チップ１５ｂとで挟持動作を行わせる。

【0029】

アーム１４は平板状のＵ字型のアームであり、平板上におけるＵ字の開口部を結ぶ線が軸Ｇ１と一致する。チップガン１６は、Ｕ字の開口部の一方の端点に、溶接チップ１５ａを溶接チップ１５ｂに向い合せて取り付けられる。アーム１４の他方の端点には、先端に溶接チップ１５ｂが取り付けられた固定シャンク１４ａが備えられる。

【0030】

チップ駆動部１７としては、たとえば、サーボモータが使用される。移動量検出部１８は、たとえば、エンコーダが使用され、チップ駆動部１７の動作に基づいて、溶接チップ１５ａが移動した量が検出される。

【0031】

続いて、ドレッサー２０について説明する。ドレッサー２０は、本体であるボディ２１を床等に固定された支柱２５に固定して取り付けられる。ボディ２１は研磨駆動部２２、ドレッサー検出部２３、および、研磨部２４を有する。

【0032】

研磨駆動部２２は、たとえば、サーボモータが使用され、研磨部２４を、たとえば、回転駆動する。溶接チップ１５ａや溶接チップ１５ｂは、回転する研磨部２４に加圧されて押し付けられることで研磨される。

【0033】

なお、ドレッサー検出部２３は、たとえば、電流センサおよびエンコーダが使用され、研磨部２４の回転トルクや回転数の情報を検出する。ロボットコントローラ３０からドレッサー２０へ伸びる給電または信号ケーブル２０１は、ドレッサー２０の有する研磨駆動部２２やドレッサー検出部２３と接続される。

【0034】

プログラミングペンダント５０は、ロボットコントローラ３０のマンマシンインターフェースを担う入出力装置である。たとえば、このプログラミングペンダント５０は、スイッチやボタン、キーといった入力部５１と、ディスプレイなどの表示デバイスである報知部５２を備える。

【0035】

プログラミングペンダント５０は、給電または信号ケーブル５０１を介してロボットコントローラ３０と接続される。ここで、研磨システム２は、溶接ガン１１、ドレッサー２０、および、ロボットコントローラ３０を備える。なお、研磨システム２は、ロボットコントローラ３０に内蔵された後述する研磨制御部４０により制御されており、同様の機能を有するものであれば、この形態に限られない。この点については図３Ａを用いて後述する。

【0036】

ところで、チップ駆動部１７や研磨駆動部２２は、サーボモータ以外にも電気や圧搾空気等により動作可能なモータやアクチュエータを使用することができる。また、移動量検出部１８は、チップ駆動部１７がサーボモータの場合は、位置制御のために組み合わされるエンコーダ、ホール素子やレゾルバ等を使用することができる。サーボモータの速度やトルクをもとに位置を演算する演算装置を使用することもできる。

【0037】

また、移動量検出部１８によって取得したチップ駆動部１７のエンコーダ値に基づいて溶接チップ１５ａの移動量を検出する旨の説明を行ったが、他の手法によって移動量を取得することとしてもよい。

【0038】

移動量検出部１８の位置検出を行う機能に対しては、たとえば、渦電流式、光学式、超音波式、接触式や画像式といった非接触式の位置センサを用いることができる。たとえば、ドレッサー２０等に位置センサを設け、かかる位置センサが検出した溶接チップ１５ａの位置データの変化量を、移動量検出部１８が移動量として取得することとしてもよい。

【0039】

続いて、実施形態に係る研磨システム２について図３Ａを用いて説明する。図３Ａは、研磨システムの異常検出部の構成を示すブロック図である。説明をわかりやすくする観点から、研磨の実行等の一般的な研磨システムが備える機能を省略して説明する。

【0040】

また、溶接チップ１５ａ（図２参照）にのみに研磨が実行されるとして説明する。さらに、研磨部２４（図２参照）は、回転して溶接チップ１５ａを研磨し、図２に示したＺ軸方向には動かないものとする。

【0041】

以下の記述において、溶接チップ１５ａが研磨部２４へ加圧されて押し付けられる力を「加圧力」、研磨部２４の回転トルクおよび回転数を「回転トルク」および「回転数」とする。

【0042】

また、実施形態では、研磨制御部４０および記憶部４１が、スポット溶接システム１の有するロボットコントローラ３０に内蔵されているが、別体でもよく、ロボット１０やドレッサー２０に内蔵されてもよい。

【0043】

まず、スポット溶接システム１は、ロボット１０と、溶接ガン１１と、ドレッサー２０と、ロボットコントローラ３０とを備える。ロボットコントローラ３０は、制御部３１を備えており、制御部３１は、実行部３１ａと、研磨制御部４０と、記憶部４１とをさらに備える。

【0044】

ロボット１０は、たとえば、６軸の多軸ロボットであり、終端可動部には、溶接ガン１１が設けられる。すなわち、ロボット１０は、溶接ガン１１などのエンドエフェクタを交換可能な汎用ロボットである。溶接ガン１１およびドレッサー２０については後述する。

【0045】

制御部３１は、ロボットコントローラ３０の全体制御を行う制御部である。また、実行部３１ａは、ロボット１０や、チップ駆動部１７、研磨駆動部２２に所定の動作を実行させる、スポット溶接システム１の全体の動作を実行させる実行部である。具体的には、実行部３１ａは、ロボット１０に溶接ガン１１を移動させたり、チップ駆動部１７に溶接チップ１５ａを移動させたり、研磨駆動部２２に研磨部２４を回転させたりする。図３Ａの例では、実行部３１ａによってロボット１０、チップ駆動部１７、研磨駆動部２２が同一の制御周期にて制御されるよう構成されている。研磨制御部４０および記憶部４１については後述する。

【0046】

つづいて、研磨システム２について説明する。図３Ａに示すように、研磨システム２は、溶接ガン１１と、ドレッサー２０と、研磨制御部４０と、記憶部４１とを備える。なお、図３Ａにおいて、研磨システム２の備える、研磨制御部４０および記憶部４１を点線の枠で囲んで示す。

【0047】

溶接ガン１１は、チップ駆動部１７と、移動量検出部１８とを備え、ドレッサー２０は、研磨駆動部２２と、ドレッサー検出部２３とを備える。研磨制御部４０は、期間判定部４０ａと、異常検出部４０ｂと、指示部４０ｃとを備える。記憶部４１は、基準値情報４１ａと、指定値情報４１ｂとを記憶する。

【0048】

まず、溶接チップ１５ａの移動の実行や移動量の検出を行う部位について説明する。溶接ガン１１に備えられたチップ駆動部１７は、溶接チップ１５ａを軸Ｇ１（図２参照）に沿って移動させ、研磨部２４に対して加圧しながら研磨を実行する。チップ駆動部１７は、たとえば、サーボモータが使用される。

【0049】

移動量検出部１８は、チップ駆動部１７から取得したデータに基づいて溶接チップ１５ａが軸Ｇ１上を移動した距離を検出する。移動量検出部１８は、たとえば、エンコーダが使用される。

【0050】

続いて、ドレッサー２０の駆動に関する部位について説明する。研磨駆動部２２は、研磨部２４を回転駆動し、たとえば、サーボモータが使用される。ドレッサー検出部２３は、研磨駆動部２２から取得したデータに基づいて研磨部２４の回転トルクや回転数を検出し、たとえば、電流センサおよびエンコーダが使用される。

【0051】

続いて、研磨制御部４０について説明する。期間判定部４０ａは、ドレッサー検出部２３から回転トルクの情報を得る。期間判定部４０ａは、さらに、溶接チップ１５ａが研磨部２４に加圧された際の回転トルクの上昇率を算出して、基準値情報４１ａと比較する。

【0052】

ここで、基準値情報４１ａは、研磨の実行が正常になされている時の、回転トルクの上昇率等の、研磨量以外の研磨の実行時の各条件値の基準値や基準となる値の範囲である。期間判定部４０ａは、この回転トルクの上昇率が基準値以上であれば、研磨の実行の工程が、研磨が実行されていない非研磨期間から研磨が実行されている研磨期間に移行したことを判定する。一方で、期間判定部４０ａは、回転トルクの上昇率が基準値以下の場合、異常が発生したとして異常検出部４０ｂに信号を送る。

【0053】

続いて、異常検出部４０ｂについて説明する。異常検出部４０ｂは、以下に述べる３つの異常を含む異常の検出を行う。まず、第一の異常検出機能について説明する。異常検出部４０ｂは、非研磨期間における回転トルクを基準値情報４１ａと比較することで、研磨駆動部２２の異常を検出する。

【0054】

また、第二の異常検出機能として、研磨期間における回転トルクを基準値情報４１ａと比較することで、研磨の実行に関する異常を検出する。この点については、図５Ａおよび図５Ｂを用いて後述する。

【0055】

第三の異常検出機能として、移動量検出部１８から取得した研磨の実行前後の研磨量を、指定値情報４１ｂと比較することで研磨駆動部２２等の異常を検出する。ここで、指定値情報４１ｂは、あらかじめ研磨量を指定する指定値である。この点は、図６を用いて後述する。

【0056】

異常検出部４０ｂは、異常を検出した場合や、期間判定部４０ａから異常を伝える信号を受信した場合、指示部４０ｃに研磨の実行の停止にかかる信号を渡す。指示部４０ｃは、異常検出部４０ｂから研磨の実行の停止に関する信号を受け取った場合に、受け取った信号に対する動作を、実行部３１ａを経由してロボット１０や、チップ駆動部１７、研磨駆動部２２に指示する処理を行う。また、指示部４０ｃは、報知部５２（図２参照）に異常の発生や異常の原因を報知させてもよい。

【0057】

記憶部４１は、ハードディスクドライブや不揮発性メモリといった記憶デバイスである。基準値情報４１ａおよび指定値情報４１ｂの内容については既に説明したので、ここでの説明を省略する。

【0058】

続いて、図３Ａに示した例の変形例について説明する。図３Ｂは、研磨システムの異常検出部の変形例の構成を示すブロック図である。なお、図３Ｂでは、図３Ａに示した構成要素には同一の符号を付している。また、以下では図３Ａと重複する説明については省略することとする。

【0059】

図３Ｂに示すように、研磨システム２に、通信部４３を設けることとしてもよい。かかる通信部４３はＬＡＮボードなどの通信デバイスであり、移動量検出部１８やドレッサー検出部２３から受信したデータを研磨制御部４０に渡す処理を行う。また、この通信部４３は研磨制御部４０から受け取ったデータを、チップ駆動部１７や研磨駆動部２２へ送信する処理を行う。

【0060】

続いて、図３Ａに示した期間判定部４０ａや異常検出部４０ｂによって行われる異常検出処理の具体例について図４を用いて説明する。図４は、研磨の実行時の溶接チップの位置と諸条件との関係を示すタイムチャートであり、正常に研磨が実行された状態を表す。なお、図４の例では予め定めた時間（後述の時間Ｔ３からＴ４まで）だけ研磨を実行するものとする。

【0061】

また、溶接チップのＺ軸上の位置を表す「チップ位置」は、溶接チップ１５ａ（図２参照）の研磨に関わらない部分の位置を意味し、チップ位置の変化量は、溶接チップの移動量すなわち研磨量に等しくなるものとする。また、加圧力は、Ｚ軸負の方向で正となるように定義する。

【0062】

なお、加圧力や回転トルクの立ち上がりや立ち下り等の変化時に、初期値から目的値に到達するまでの応答時間が存在するが、研磨の実行のタイムスケールからすると微小なものとして無視することができる。

【0063】

時間Ｔ０において、研磨駆動部２２（図２参照）は、研磨部２４（図２参照）の回転を開始する。異常検出部４０ｂは、時間Ｔ０から時間Ｔ１までの回転トルクｑ１の、たとえば、平均値や振幅値を基準値情報４１ａと比較して研磨駆動部２２の異常を判定する（判定Ａ）。

【0064】

たとえば、時間Ｔ０から時間Ｔ１における回転トルクｑ１の平均値や振幅値が基準値情報４１ａより大きい場合、研磨駆動部２２の動力伝達部位が異物を噛みこんで過負荷になった事等が原因として挙げられる。

【0065】

続いて、判定Ａが正常と判断されて回転数がｒ１で一定になると、時間Ｔ１において溶接チップ１５ａが加圧力ｆ１で加圧され、チップ位置Ｚ０から研磨部２４に向かって移動を開始する。溶接チップ１５ａは時間Ｔ２で研磨部２４に接触する。

【0066】

溶接チップ１５ａは、研磨部２４に接触した後さらに加圧され、時間Ｔ３で加圧力はｆ２に到達する。この時、チップ位置はＺ１となる。回転トルクは、回転数を一定に保つために加圧力の増加に伴い調整されてｑ２に上昇する。

【0067】

期間判定部４０ａは、回転トルクの上昇率、すなわち（ｑ２−ｑ１）／（Ｔ３−Ｔ２）を基準値情報４１ａと比較する。回転トルクの上昇率が基準値以上の場合、期間判定部４０ａは、非研磨期間から研磨期間に移行したことを判定する（判定Ｂ）。

【0068】

判定Ｂにおいて、回転トルクの上昇率が、基準値情報４１ａに満たない場合、期間判定部４０ａは、異常検出部４０ｂに異常の発生を知らせる信号を渡す。この異常の発生を知らせる信号を受け取った異常検出部４０ｂは、指示部４０ｃに研磨の実行を停止させ、異常を報知部５２（図２参照）に報知させる。

【0069】

判定Ｂで検出される異常としては、ロボット１０の誤作動または指示部４０ｃのプログラムの不備等により、溶接チップ１５ａが研磨部２４に接触していないこと、または、加圧力の設定が不適切であること等が挙げられる。

【0070】

判定Ｂにおいて異常がなければ、時間Ｔ３からＴ４までは、加圧力ｆ２および回転トルクｑ２にて略一定の状態で研磨が行われる。溶接チップ１５ａは先端から研磨されながらチップ位置Ｚ１からチップ位置Ｚ２へ移動する。

【0071】

異常検出部４０ｂは、時間Ｔ３から時間Ｔ４における回転トルクの平均値または振幅値を基準値情報４１ａと比較して異常を判定する（判定Ｃ）。この点については図５Ａおよび図５Ｂを用いて後述する。

【0072】

また、異常検出部４０ｂは、時間Ｔ３から時間Ｔ４における研磨の実行前後のチップ位置の変化量、すなわち研磨量であるＺ１−Ｚ２に基づいて異常を判定する（判定Ｄ）。この点について、図６を用いて後述する。

【0073】

時間Ｔ４にて、研磨の実行が正常に終了すれば、チップ駆動部１７が研磨の場合と逆方向に動作することで溶接チップ１５ａはチップ位置Ｚ０に戻される。なお、この際、溶接チップ１５ａが研磨部２４から離脱するとともに、時間Ｔ５で回転トルクがｑ３に低下する。なお、回転トルクｑ３は、回転トルクｑ１と略同値となる。

【0074】

時間Ｔ５で非接触状態になった溶接チップ１５ａが時間Ｔ６にてチップ位置Ｚ０に戻ると、研磨部２４の回転が停止される。なお、時間Ｔ５から時間Ｔ６の期間において加圧力が負の値となるのは、加圧力がＺ軸負の方向で正となるように定義したためである。

【0075】

時間Ｔ７における研磨部２４の回転の停止とともに、溶接チップ１５ａの研磨の実行に係る一連の処理が終了する。ここで、時間Ｔ４から時間Ｔ５の回転トルクの下降率は（ｑ３−ｑ２）／（Ｔ５−Ｔ４）となる。

【0076】

回転トルクの下降率と基準値情報４１ａとの比較から、研磨期間から非研磨期間に移行したか否かを判定する判定Ｅを設けてもよい。なお、判定Ｅで検出される異常としては、たとえば、チップガン１６の誤作動や指示部４０ｃのプログラムの不備等が挙げられる。

【0077】

また、回転トルクｑ３は、溶接チップ１５ａと接触していない研磨部２４の回転トルクであり、時間Ｔ５から時間Ｔ６の期間に、判定Ａと同様の異常検出である判定Ｆを設けてもよい。

【0078】

また、時間Ｔ１から時間Ｔ２、または、時間Ｔ５から時間Ｔ６等の非研磨期間における加圧力の平均値や振幅値等から、チップ駆動部１７の異常を検出する判定Ｇを設けることも可能である。チップ駆動部１７の異常としては、たとえば、チップ駆動部１７がサーボモータの場合、モータのコイルの短絡や断線、または、動力伝達部位の破損、または移動量検出部１８やサーボアンプの故障等の異常が挙げられる。

【0079】

続いて、図５Ａおよび図５Ｂを用いて、研磨期間における異常の判定である判定Ｃ（図４参照）について説明する。図５Ａは、正常な研磨期間の時間に対する回転トルクの関係を示す図である。異常検出部４０ｂは、たとえば、回転トルクの平均値を平均値μや振幅値を標準偏差σで評価する。この場合、基準値情報４１ａには、正常な研磨期間の回転トルクの平均値μ１や標準偏差σ１が記憶される。

【0080】

なお、図４における回転トルクｑ２は平均値μ１に等しい。また、図５Ａにおけるデータは、実生産に先立ちあらかじめ取得されることが好ましい。個々の異常に対応する回転トルクの変化のデータを得ておくことがさらに好ましい。

【0081】

続いて、図５Ｂを用いて説明する。図５Ｂは、異常が発生した研磨期間の時間に対する回転トルクの関係を示す図である。図５Ｂに示される回転トルクは、研磨部２４（図２参照）に取り付けられた不図示の「研磨部材」が、回転方向に対して逆に取り付けられ、適切な研磨がなされない状態における研磨期間のものである。

【0082】

なお、図５Ａと図５Ｂとの差異は、研磨部材の取り付け方向のみであり、他の条件はすべて略同一である。図５Ｂにおける研磨期間の回転トルクの平均値をμ２、標準偏差をσ２とする。

【0083】

平均値μ１と平均値μ２を比較すると、逆向きに取り付けられた研磨部材が溶接チップ１５ａ（図２参照）の表面を滑ることにより研磨が適切に行われないため、平均値μ２は平均値μ１よりも小さくなる。

【0084】

また、回転トルクが周期的に大きく変動し、標準偏差σ２は標準偏差σ１より大きくなる。このように、異常が生じると、研磨期間中の回転トルクの平均値μまたは標準偏差σに変化が生じる。

【0085】

異常検出部４０ｂは、研磨の実行中に検出された回転トルクの平均値μや標準偏差σを算出し、基準値情報４１ａと比較する。平均値μや標準偏差σが基準値情報４１ａの範囲内に納まらなければ、異常と判定される。

【0086】

平均値μが基準値情報４１ａの下限値よりも小さい場合、たとえば、研磨部材の摩耗や、取り付け部の緩みや取り付け方向の間違え等の取り付けに関する過誤、切粉の詰り、または、加圧力の設定値の不備等の異常が挙げられる。

【0087】

平均値μが基準値情報４１ａの上限値よりも大きい場合、たとえば、研磨駆動部２２の故障や加圧力の設定値の不備等の異常が挙げられる。また、標準偏差σが基準値情報４１ａの上限値よりも大きい場合は、たとえば、研磨部材の取り付けに関する過誤、または、研磨駆動部２２の故障等の異常が挙げられる。

【0088】

なお、平均値としては、算術平均値、中央値（メディアン値）、または、最頻値（モード）のいずれも使用することができる。また、平均値を算出するための時間は、Ｔ４−Ｔ３より短いサンプリング時間でもよく、その場合、移動平均値を使用することも可能である。

【0089】

平均値の算出に移動平均値を使用した場合、研磨期間中の移動平均値の変動値から異常を検出することも可能である。また、変動係数σ／μにて回転トルクの振幅を評価してもよい。

【0090】

さらに、時間に対する回転トルクを高速フーリエ変換等のアルゴリズムを用いてフーリエ変換し、得られたスペクトルを基準値情報４１ａからのスペクトルと比較することで異常の判定を行ってもよい。

【0091】

また、基準値情報４１ａの基準値を多段階に設定し、異常の進行程度がわかるようにしてもよい。この基準値の設定は、たとえば、基準値情報４１ａに対する比率で決定される。なお、図４に示した判定Ａ、判定Ｆ、または、判定Ｇ等の判定についても、判定Ｃと同様の手法で異常を検出することが可能である。

【0092】

続いて、図６を用いて研磨量に基づく異常の判定である判定Ｄ（図４参照）について説明する。図６は、研磨期間の時間に対する溶接チップの位置を示す図である。異常検出部４０ｂは、研磨の実行前後の研磨量であるチップ位置の変化量Ｚ１−Ｚ２を指定値情報４１ｂと比較して異常を判定する。

【0093】

研磨量Ｚ１−Ｚ２が指定値情報４１ｂよりも大きい場合、研磨駆動部２２の動作が不良であったり、加圧力が過大であったりといった異常が挙げられる。移動量Ｚ１−Ｚ２が指定値情報４１ｂよりも小さい場合、加圧力が過小であったり、研磨部材が摩耗していたりといった異常が挙げられる。

【0094】

また、研磨を実行中の溶接チップ１５ａが一定時間ΔＴの間に移動した量ΔＺから、研磨速度ΔＺ／ΔＴを算出し、基準値情報４１ａと比較して同様の異常判定を行うことも可能である。

【0095】

このように、実施形態の研磨システム２は、研磨の実行中の回転トルクや研磨の実行前後の研磨量等を、基準値情報４１ａや指定値情報４１ｂと比較することで、研磨に関する異常を多面的に検知することができる。

【0096】

また、検出される異常は、異常検出部４０ｂが実行する異常の判定ごとに重複するものが多い。このため、一つの異常に対して異なる観点から複数回の検出が行われ、遺漏のない異常検出が実施されることになる。

【0097】

ところで、研磨期間中は加圧力や回転トルクが略一定の状態で研磨が実行される旨の説明を行ったが、研磨期間における溶接チップ１５ａの研磨部２４への加圧は、たとえば、以下に述べる三つの工程を含む多段階で行われることもある。

【0098】

研磨部材の溶接チップ１５ａへの過大な食い込みや、研磨部材の損傷を防ぐために比較的に低い加圧力で加圧する第一加圧工程。

【0099】

さらに加圧力を大きくして、主に溶接チップ１５ａの側面の切削と先端の粗加工を行う第二加圧工程。最後に、加圧力を下げて溶接チップ１５ａのバリや段差をなくす仕上げを行う第三加圧工程。

【0100】

研磨期間が、このような多段階の加圧工程を含む場合においても、期間判定部４０ａは、研磨期間中の各加圧工程の開始または終了時の回転トルクの上昇率や下降率から加圧工程の移行に関する異常の判定を行うことができる。

【0101】

続いて、実施形態の研磨システム２によって実行される研磨の実行手順について図７を用いて説明する。図７は、異常検出の実行手順を示すフローチャートである。なお、説明を簡単にする観点から、溶接チップ１５ａのみが研磨されるものとする。

【0102】

図７に示すように、ステップＳ１０１では、溶接チップ１５ａまたは研磨部材が新品か否かが判断され、新品の場合（ステップＳ１０１，Ｙｅｓ）、研磨の実行に先立ち基準値情報４１ａを取得する（ステップＳ１０２）。溶接チップ１５ａまたは研磨部材が新品ではない場合（ステップＳ１０１，Ｎｏ）、ステップＳ１０２は省略される。期間判定部４０ａは、回転トルク、回転数や加圧力が略零等で研磨システム２が待機状態であることから非研磨期間か否かを判定する（ステップＳ１０３）。

【0103】

ステップＳ１０３で研磨システム２が待機状態にない場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、後に述べるステップＳ１１０以降の動作を行う。ステップＳ１０３で非研磨期間と判定されたら（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、指示部４０ｃは、研磨部２４の回転を指示する（ステップＳ１０４）。

【0104】

異常検出部４０ｂは、溶接チップ１５ａと非接触の状態で回転する研磨部２４の回転トルクを基準値情報４１ａと比較して異常を判定する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５にて異常が判定された場合（ステップＳ１０５，Ｎｏ）、指示部４０ｃは報知部５２にて異常を報知する（ステップＳ１１２）。

【0105】

ここで、ステップ１０５で検出される異常としては、研磨駆動部２２の故障等が挙げられる。続いて、指示部４０ｃは、研磨部２４の回転を停止させて（ステップＳ１１１）研磨の実行を終了する。

【0106】

ステップＳ１０５にて異常が判定されなかった場合（ステップＳ１０５，Ｙｅｓ）、指示部４０ｃは溶接ガン１１を所定の位置に移動させ、チップガン１６は、溶接チップ１５ａを軸Ｇ１に沿って研磨部２４の方向へ移動させる（ステップＳ１０６）。

【0107】

溶接チップ１５ａが研磨部２４に接触したら、チップ駆動部１７は溶接チップ１５ａをさらに加圧する。期間判定部４０ａは、加圧がなされた期間の回転トルクの上昇率を基準値情報４１ａと比較して、非研磨期間から研磨期間への移行を検出し（ステップＳ１０７）、以降を研磨期間と判定する。

【0108】

ここで、ステップＳ１０７で異常が判定された場合（ステップ１０７，Ｎｏ）、この異常としては、ロボット１０の誤作動、指示部４０ｃのプログラムの不備や加圧力の設定が不適切であること等が挙げられる。

【0109】

ステップ１０７で異常が判定されなかった場合（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）、溶接チップ１５ａの研磨が実行される。異常検出部４０ｂは、研磨期間中の回転トルクの平均値や振幅値等に基づいて異常を判定する（ステップＳ１０８）。

【0110】

ステップＳ１０８で異常が判定された場合（ステップ１０８，Ｎｏ）、この異常としては、研磨部材の摩耗や取り付けに関する過誤、切粉の詰り、加圧力の設定が不適切であることや研磨駆動部２２の故障等が挙げられる。

【0111】

研磨期間中の回転トルクに異常が判定されなかった場合（ステップＳ１０８，Ｙｅｓ）、異常検出部４０ｂは、溶接チップ１５ａの研磨量に基づいて異常を判定する（ステップＳ１０９）。

【0112】

ステップＳ１０９で異常が判定された場合（ステップ１０９，Ｎｏ）、この異常としては、研磨部材の摩耗、加圧力の設定が不適切であることや研磨駆動部２２の故障等が挙げられる。

【0113】

研磨の実行前後の溶接チップ１５ａの研磨量が、基準値情報４１ａの範囲内であり、異常が判定されなかった場合（ステップＳ１０９，Ｙｅｓ）、指示部４０ｃは、溶接チップ１５ａを研磨部２４から解放するように指示する（ステップＳ１１０）。

【0114】

続いて、指示部４０ｃは、研磨部２４の回転を停止して（ステップＳ１１１）、処理を終了する。ステップ１０７、ステップ１０８、および、ステップ１０９のいずれか一つのステップにおいて異常と判定された場合、指示部４０ｃは、報知部５２にて異常を報知する（ステップＳ１１２）。

【0115】

続いて、指示部４０ｃは、溶接チップ１５ａを研磨部２４から解放するように指示し（ステップＳ１１０）、研磨部２４の回転を停止させて（ステップＳ１１１）、研磨の実行を終了する。

【0116】

上述してきたように、実施形態の一態様に係る研磨システムは、期間判定部と異常検出部を備える。期間判定部は、溶接チップを研磨するドレッサーの研磨部のトルクに基づき、研磨部が溶接チップを研磨している期間である研磨期間および研磨していない期間である非研磨期間を判定する。異常検出部は、期間のそれぞれにあらかじめ対応付けられた異常を検出する。

【0117】

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0118】

１ スポット溶接システム
２ 研磨システム
１０ ロボット
１１ 溶接ガン
１３ 溶接トランス
１５ａ 溶接チップ
１６ チップガン
１７ チップ駆動部
１８ 移動量検出部
２０ ドレッサー
２１ ボディ
２２ 研磨駆動部
２３ ドレッサー検出部
２４ 研磨部
３０ ロボットコントローラ
３１ 制御部
４０ 研磨制御部
４１ 記憶部
５０ プログラミングペンダント

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】