JPH01301082A - 溶接ロボット - Google Patents

溶接ロボット

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JPH01301082A
JPH01301082A JP1033903A JP3390389A JPH01301082A JP H01301082 A JPH01301082 A JP H01301082A JP 1033903 A JP1033903 A JP 1033903A JP 3390389 A JP3390389 A JP 3390389A JP H01301082 A JPH01301082 A JP H01301082A
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welding robot
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は溶接ロボットに関し、特に、溶接トーチを取り
付けたヘッドを所定の作業領域内で種種の態様で移動さ
せることにより、種々の形状の被溶接材料を自在に溶接
することができる溶接ロボットに関する。
（従来の技術） 従来、溶接トーチ等を取り付けたヘッドを、所定の作業
領域内で種々の態様で移動させることにより、種々の形
状の被溶接材料を溶接することができる溶接ロボットが
知られている。この様な溶接ロボットにおいて前記ヘッ
ド等の移動は、コンピュータの如き制御装置の制御の下
で行われるのが一般である。したがって所定の溶接サイ
クルにもとづいて、所定の位置決め精度（例えば０．１
ｍｍ以下の誤差）で前記ヘッドを移動させるには、この
移動動作に対応する所定のプログラムを作成する必要が
ある。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の溶接ロボットにおいては前記ヘッ
ドおよびこのヘッドの各部分を移動させるための構成が
複雑であるにも拘らず、人力プログラムのみにより当該
ヘッドを移動させていたので、当該ヘッドを被溶接部材
に正確に位置決めすることは困難であった。従って前記
プログラムをｔＪＬ上で作成することは困難であり、例
えば実際作業現場で溶接ロボットを駆動させる、いわゆ
るティーチングにより当該ロボットに学習をさせるよう
にしていた。従って、溶接作業以外の作業に時間を浪費
し作業能率が落ちるという問題点があった。また、ＣＡ
Ｄ−ＣＡＭ等の支援によるコンピュータ上でのプログラ
ム作成作業が不可能となり複雑な形状の材料の溶接プロ
グラム作成が困難となる、という問題点があった。
この発明は、前述の如き問題点に鑑みてなされたもので
、その目的は、現実の作業現場以外でも精確なロボット
動作のためのプログラムを容易に作成することができる
溶接ロボットを提供することである。
［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 前述の如き問題点を解決するために、第１の発明の溶接
ロボットは、基台と、この基台に基端部が取付けられ、
先端部は当該基台に関連する所定領域内で移動自在のア
ーム手段と、このアーム手段の先端部に、少な（とも１
つの軸を中心として回動自在に設けられた溶接トーチと
、前記アーム手段の先端部に設けられ、被溶接材料に対
する溶接トーチの相対位置を検出することができる検出
手段と、この検出手段からの信号で、前記基台に対する
前記アーム手段の先端部の移動およびこのアーム手段の
先端部に対する溶接トーチの回動を制御することができ
る制御手段と、を具備して成る。
また、第２の発明の溶接ロボットは、基台と、この基台
に基端部が取付けられ、先端部は当該基台に関連する所
定領域内で移動自在のアーム手段と、このアーム手段の
先端部に、少なくとも１つの軸を中心として回動自在に
設けられた溶接トーチと、前記この溶接トーチの回動軸
と交差する他の軸を中心として回動自在に前記アーム手
段の先端部に設けられ、被溶接材料に対する溶接１・−
チの相対位置関係を検出することができる検出手段と、
この検出手段からの信号で、前記基台に対するアーム手
段の先端部の移動および前記アーム手段の先端部に対す
る溶接トーチの回動を制御することができる制御手段と
、を具備して成る。
また、第３の発明の溶接ロボットは、基台き、この基台
に基端部が取付けられ、先端部は当該基台に関連する所
定領域内で移動自在のアーム手段と、このアーム手段の
先端部に、相互に交差する少なくとも２つの軸を中心と
して回動自在に設けられた溶接トーチと、前記基台に対
するアーム手段の先端部の移動、および前記アーム手段
の先端部に対する溶接１・−チの回動を制御することが
てきる制御手段と、を具備して成る。
（作用） 第１．の発明においては、前記の構成により、検出手段
からの信号により溶接トーチが駆動されるので、被溶接
部材に対する溶接トーチの位置決めが容易となり、溶接
トーチの駆動制御のためのプログラム作成が机上でも可
能となる。
また、第２．第３の発明においては、前記の構成により
、前記溶接トーチまたは検出手段の回動制御に際して、
相互に交差する軸を中心とする回動については相互に独
立に制御できるので制御プログラムを簡単化でき、机上
でのプログラム作成が可能となる。
（実施例） 第１図および第２図を参照するに、本実施例の溶接ロボ
ット１は、主として溶接材料を使用しない、ＴＩＧ溶接
の如き溶接作業に用いられるものて、基台３と、この基
台３に基端部が回動自在に支持されたアーム手段５と、
このアーム手段の先端部に支持されたヘッド部７と、を
備えて成る。
前記基台３は、例えば、キャビネッｈ　ｆＭ造を有し、
内部には溶接ロボット１全体の動作を制御するための制
御手段としての制御装置９が組み込まれている。
この基台３の上には、前記アーム手段５の第１要素とし
ての第１水平アーム１１の基端部が、操作装置１３によ
り、垂直軸Ａを中心として回動自在に支持されている。
この操作装置】３には、軸Ａと中心として前記第１水平
アーム１１をＩＬ逆方向に回動させるためのアクチュエ
ータ（図示せず）、および、この第１水平アーム１１の
回動角度を検出するための角度センサ（図示せず）が内
蔵されている。なお、第１水平アーム１１は、種々の信
号・エネルギー等を伝達可能の接続コード１５で前記基
台３と接続されている。
従って、前記制御装置９等からの信号で、前記操作装置
１３が駆動制御され、第１水平アーム１１が、軸Ａを中
心として例えば、角速度４５度／秒で、１６０°の角度
範囲を移動する。
前記第１水平アーム１１の先端部には、前記アーム手段
５の第２要素としての第２水平アーム１７の基端部が、
前記操作装置１３と同様の操作装置１９を介して、垂直
軸Ｂを中心として回動自在に設けられている。この第２
水平アーム１７は、第１水平アーム１１と、前記接続コ
ード１５と同様の接続コード２１により接続されている
。
従って、前記制御装置９からの信号で前記操作装置１９
が駆動制御され、第２水平アーム１７が、軸Ｂを中心と
して例えば、角速度１０５（度／秒）で、３２０度の角
度範囲を移動する。
前記第２水平アーム１７の先端部には、前記アーム手段
５の第３要素としての柱状アーム２３が、ガイド２５及
び第３操作装置２７を介して、昇降自在に設けられてい
る。このガイド装置２５は、断面Ｃ字状を有しく第２図
）、柱状アーム２３の胴部を三方から支持するようにな
っている。また前記第３操作装置２７は、柱状アーム２
３を昇降移動させるための適宜のアクチュエータを備え
ると共にこの柱状アーム２３の昇降移動を検出するだめ
の位置センサ（いずれも図示せず）を備えている。
また、前記柱状アーム２３は接続コード２９により第２
水平アーム１７と電気的に接続されている。
従って、前記制御装置９からの制御信号により第３操作
装置２７が駆動制御され、柱状アーム２３が例えば速度
０．８　（ｍ／秒）で、８５０ｍｍの直線範囲を昇降移
動される。
前記柱状アーム２３の下端部に、前記ヘッド部７が設け
られている。
より詳細には、第３図に示されるように、柱状アーム２
３の下端部に補助ブロック３１が設けられている。そし
てこの補助ブロックに、前記柱状アーム２３の軸心を通
る垂直軸Ｚを中心として。
逆り字状ブロック３３の水平部３３ａが回動自在に支持
されている。また、前記柱状アーム２３の下端部には、
前記逆り字状ブロック３３を、垂直軸Ｚを中心として回
動駆動せしめると共にこの回動位置を検出することがで
きる第４操作装置３５が設けられている。なおヘッド部
７は、接続コード２７を介して前記柱状アーム２３に接
続されている。
したがって、制御装置９からの信号により、第４操作装
置３５が駆動制御され、逆り字状ブロック３３が、垂直
軸Ｚを中心として例えば３００（度／秒）の角速度で、
３６０°の角度範囲において回動される（この角度をα
で表す）。
前記逆り字状ブロック３３の鉛直部３３ｂの下端部には
、前記水平部３３ａの長手方向に平行で、かつ前記垂直
軸Ｚに直交する水平軸りを中心として回動自在に棒状ブ
ロック３７が支持されている。
また、前記逆り字状ブロック３３の鉛直部３３ｂには、
前記水平ブロック３７を水平軸りを中心として回動させ
ると共にこの回動角度を検出するための第５操作手段３
９が設けられている。したがって、この第５操作手段３
９を前記制御装置９からの信号で駆動制御することによ
り水平ブロック３７を、例えば角速度３００（度／秒）
で、２４０°の角度範囲において回転させることがてき
る（この角度をβて表す）。
前記棒状ブロック３７９先端部近傍には、溶接棒の如き
溶接１・−チ４１が、棒状ブロック３７を貫通し且つ水
平軸Ｅを中心として回動自在に取り付けられている。ま
た、本実施例では水平軸Ｅは、垂直軸Ｚ及び水平軸りの
両軸に同−共点Ｈで直交するようになっている。
この溶接トーチ４１に固定して設けられた円板部材４３
に、溶接トーチ４１による溶接領域Ｇを観察可能の検出
手段としてのレーザ式視覚センサ４５が取り付けられて
いる。この視覚センサ４５は例えば５ｍｍ　　ｘ　　５
ｍｍの視界を有するものであり、ケーブル４７によりヘ
ッド部７と電気的に接続されている。
前記棒状ブロック３７の他の側の側面には、前記溶接ト
ーチ４１及び視覚センサ４５を、水平軸Ｅを中心として
回動させるとともに、この回動角度を検出するための第
６操作装置４９が設けられている。
従って前記制御装置９からの信号で、この第６操作装置
４９を適宜に駆動制御することにより、前記溶接トーチ
４１及びレーザ式視覚センサ４５を、水平軸Ｅを中心と
して例えば角速度４５０（度／秒）で、３６０°度の角
度範囲を回動させることができる（この角度をγで表す
）。
上記構成により、第４図に示すように、例えば板材Ｗ１
及びＷ２を、軸Ｓ−８に沿って重ね溶接する場合には、
前記第４操作装置３５を作動させることにより、溶接ト
ーチ４１の軸Ｅを、板材の表面に垂直な輔Ｎに対して角
度αだ・け傾斜させることができる。
また、第５操作装置３９を作動させることにより前記軸
Ｅを、板材に垂直な他の平面内で角度βだけ傾斜させる
ことができる。
さらに、第６操作装置４９を作動させることにより前記
レーザ式視見センサ４５を、前記軸Ｅを中心として回動
させ適宜位置へ位置決めすることができる。
再び第１図及び第２図を参照するに、本実施例の溶接ロ
ボット１には、前記基台１に隣接して支持ブロック５１
が配置され、この支持ブロック５１の上に、被溶接材料
部材Ｗを支持するための支持台５３が載置されている。
上記構成により、制御装置９からの信号で、第１水平ア
ーム１１及び第２水平アーム１７をそれぞれ垂直軸Ａ及
び垂直軸Ｂを中心として適宜の角度だけ回動すると共に
、柱状アーム２３を適宜長さだけ昇降させることにより
、前記柱状アーム２３の下端部に設けたヘッド部７を、
基台３に隣接する所定領域内で自在に移動させることが
できる。
例えば鉛直方向においては、溶接１・−チ４１の先端を
、第１図に図示の領域５５の範囲で移動させることがで
きる。また水平面内においては、垂直外壁に溶接作業を
行うべく溶接トーチ４１を水平方向内側へ向けた場合に
は、第２図に図示の領域５７の範囲で移動することがで
き、水平壁に溶接を行うべく溶接トーチ４１を鉛直方向
下側へ向けた場合は、第２図に図示の領域５つの範囲で
移動することができる。
したかってこの実施例の溶接ロボット１にょれば、前記
領域５５内および、領域５７内または領域５つ内に配置
された被溶接材料に対して所望の溶接作業を行うことが
できる。
次に、第５図及び第６図を参照しながら、前記レーザ式
視覚センサ４５からの信号を受けて、前記操作装置１Ｂ
、１９，２７，３５，３９．４９の駆動条件、及び、溶
接トーチ４１の溶接条件（電圧・電流条件）等を制御す
るための制御システム６１を説明する。
まず第５図を参照するに、この制御システム６１は、既
に述べた制御装置９と、給電制御部６３と、外部プログ
ラム装置６５または外部インタフェイス６７と、を備え
て成る。
より詳細には、前記制御装置９には、レーザ式視覚セン
サ４５からの画像信号を処理するための視覚センサ用イ
ンクフェイス６９と、前記操作装置１３．１９．２７．
３５．３９．４９等の基本駆動プログラムを記憶すると
共に、前記視覚センサ用インタフェイス６９等と交信し
てこ、の基本駆動プログラムを補正することができる主
制御部７１と、この主制御部７１からの信号を受けて前
記操作装置１３．１９．２９．３５．３９．４９をフィ
ードバック制御する操作装置用インクフェイス７３が設
けられている。
従って、この制御システムに拠れば、レーザ式視覚セン
サ４５からの画像信号により、視覚センサ用インクフェ
イス６９・主制御部７１・操作装置用インクフェイス７
３を介して、操作装置１３．１９・・・４９がフィード
バック制御される。
また、前記主制御部７１に対して、前記給電制御部６３
が２方向接続されている。従って、溶接トーチ４１の溶
接条件が、主制御部７１からのプログラム情報によって
適宜に制御されると共に、前記操作装置１３．１９．２
７．３５．３９．４９が、主制御部７１および操作装置
用インタフェイス７３を介して、前記給電制御部６３か
らの給電条件に応じて適宜に制御される。
なお、前記制御装置９に接続された外部プログラミング
装置６５は、ＣＡＤの如き装置から成り、溶接ロボット
１に対する種々の基本プログラムを作成する。同様に、
制御装置９に接続された外部インターフェイス６７は、
前記プログラム等を作成するためのＣＩＭシステム（図
示せず）と交信するためのものである。したがって前記
装置のいずれかから、例えば、前記操作装置１３．１９
・・・４９に対する基本駆動プログラムが前記制御装置
９の主制御部７１等へ入力されるものである。
第６図を参照しながら、前記制御装置９の構成をさらに
詳細に説明する。
まず前記主制御部７１は、主記憶部７５と、作業指令部
７７と、補間演算部７９と、溶接トーチ位置補正演算部
８１と、視覚センサ位置補正演算部８３と、主座標変換
部８５と、位置ずれデータ記憶部８７と、位置ずれデー
タ座標変換部８９と、を備えて成る。
前記主記憶部７５は、溶接作業のために必要な種々のパ
ラメータ（例えば、溶接条件パラメータ、操作装置のた
めの位置設定パラメータ及び移動速度パラメータ、被溶
接部分の寸法パラメータ及び溶接態様パラメータ）を記
憶するものである。
作業指令部７７は、例えば、前記外部プログラム装置６
５から溶接作業用プログラムが与えられたら、このプロ
グラムに応じて前記主記憶部７５から所定のパラメータ
を読み出し、読み出したパラメータをそのパラメータの
種類に応じて順次、前記給電制御部６３、補間演算部７
９または視覚センサ用インターフェイス部６９へ送出す
るものである。すなわち、溶接条件に関するパラメータ
は給電制御部６３へ送出され、操作装置１３．１９、・
・・、４９．及び視覚センサ４５に関するパラメータは
補間演算部７９および視覚センサ用インクフェイス６９
へ送出される。
補間演算部７９は、前記操作装置１３．１９．。
、、、４９等に対する位置設定パラメータが前記作業指
令部７７から与えられたら、これらを線形補間または円
形補間するものである。この線形補間または円形補間さ
れたパラメータのうち、操作装置１３．１９．、、、．
４９に対する位置設定パラメータ等は前記溶接トーチ位
置補正演算部８１へ送出され、視覚センサ４５のための
位置設定パラメータは前記視覚センサ位置補正演算部８
３へ送出される。
この溶接トーチ位置補正演算部８１へ、後に詳しく説明
するように、溶接トーチ４１の所定位置からのずれを表
す位置ずれデータが、前記視覚センサ用インタフェイス
６９から、位置ずれデータ記憶部８７及び位置ずれデー
タ座標変換部８９を介して入力される。
したがって、前記溶接トーチ位置補正演算部８１では、
前記視覚センサ用インタフェイス６９から入力される溶
接トーチ位置ずれデータにより、前記補間演算部７９か
ら人力されるパラメータが補正される。例えば、前記補
間演算部７９から入力される溶接トーチの位置設定パラ
メータが実際溶接ラインからずれている場合には、当該
溶接トレースラインに一致するように前記位置設定パラ
メータが補正される。したがって、前記補正演算部８１
からは、実際溶接トレースラインに正確に一致した溶接
トーチ４１などの位置設定パラメータが出力される。
前記主座標変換部８５では、前記位置設定パラメータが
、各操作装置１３．１９．２７．３５．３９．４９に対
するパラメータごとに、絶対基準座標から相対座標へ変
換される。
一方、前記視覚センサ位置補正演算部８３へは、前記レ
ーザ式視覚センサ４５の、所定位置からのずれを表す位
置ずれデータが、前記視覚センサ用インタフェイスから
直接入力される。そして、前記視覚センサ補正演算部８
３では、前記視覚センサ４５の位置ずれデータにより、
前記補間演算部７つから入力された視覚センサ４５の位
置設定パラメータが補正される。たとえば、前記視覚セ
ンサ４５の位置が所定の最適観察位置からずれて居る場
合は、視覚センサがこの観察位置に移動するように前記
位置設定パラメータが補正される。
そして、このように補正されたパラメータが前記操作装
置用インタフェイス７３へ送出される。
次に、前記操作装置用インタフェイス７３は、ミクロ補
間演算部９１および操作装置駆動部９３を備えて成る。
ミクロ演算部９１は、前記主制御部７１の主座標変換部
８５からのパラメータをさらにミクロ補間演算するもの
である。
操作装置用駆動部９３は、前記ミクロ演算部９１及び、
前記主制御部７１内の視覚センサ位置補正演算部８３か
らのパラメータを受けて操作装置１Ｂ、１９．　　・・
・、４９の位置・速度等を、指令信号９５ａ、検出信号
９５ｂによりフィードバック制御するものである。
次に、前記視覚センサ用インタフェイス６９は、前記レ
ーザ式視覚センサ４５からの信号を処理することにより
前記溶接トーチ４１及びレーザ式視覚センサ４５の位置
ずれデータを主制御部７１へ送出するもので、画像（ｉ
ｍａｇｅ）処理部９９、トレース線位置ずれ演算部１０
１およびヘッド要素位置ずれ演算部１０３を備えている
。
前記画像処理部９９は、レーザ式視覚センサ４５からの
画像信号に基づいて実際の溶接トレース線の位置座標を
演算するものである。
トレース線位置ずれ演算部１０１は、前記画像処理部９
９及び前記主制御部７１内の作業指令部７７に接続され
ている。そして、前記作業指令部７７からの基本溶接ト
レース線と画像処理部９９からの実際溶接トレース線と
を比較し、この比較結果に基づいて、両トレース線の位
置ずれを演算する。
ヘッド要素位置ずれ演算部１０３は、前記トレース線位
置ずれ演算部１０１からの信号にもとづいて、前記実際
溶接トレース線と、溶接トーチ４１および視覚センサ４
５を含むヘッド要素との位置ずれを演算する。
より詳細には、例えば第７図に示すように、被溶接材料
Ｗ１およびＷ２を軸Ｓ−８に沿って溶接する場合には、
軸Ｓ−８と溶接トーチ４１先端との間隔ΔＵ、ΔＶ、及
び、軸Ｓ−８に対する視覚センサ４５のず°れ角Δγが
演算される。ここにΔＵは、例えば、前記軸Ｅの延長線
と被溶接材料Ｗ１又はＷ２との交点と、前記溶接トーチ
先端との間隔である。またΔＶは、被溶接材料Ｗｌ、Ｗ
２の表面内で、前記軸Ｓ−８に垂直な方向に沿って＋１
′Ｐｊつだ前記交点と輔Ｓ−８との間隔である。Δγは
、前記軸Ｅを中心とする回動面内で、前記Ｓ−８軸を通
る平面から測った視覚センサ４５の回動角である。
この位置ずれデータΔＵ、ΔＶおよびΔγのうち、溶接
トーチ４１に関する位置ずれデータΔＵおよびΔＶは、
前記主制御部７１内の位置ずれデータ記憶部８７へ記憶
される。
この位置ずれデータ記憶部８７は、複数のセルから成り
、溶接トーチ４１の実際の動きに応じた所定時間内に適
宜の記憶データを出力するものである。したがって、前
記位置ずれデータΔＵ、ΔＶは、位置ずれデータ記憶部
８７にいったん記憶された後、所定のタイミングで位置
ずれデータ座標変換部８９へ送られる。
この位置ずれデータ座標変換部８９は、被加工材料に関
連づけられた座標値で表されているデータを、ヘッド部
７に関連づけられた座標値で表されたデータに変換する
ものである。したがって、前記被加工材料に関連づけら
れた座標値で表されている位置ずれデータが、ヘッド部
７に関連づけられた座標値で表された位置ずれデータに
変換され、前記溶接トーチ位置補正演算部８１へ人力さ
れる。
そして、すでに説明した如く、この溶接トーチ位置補正
演算部８１において前記位置ずれデータにより、前記操
作装置１３，１８．　　・・・、４９に対する位置設定
パラメータが補正される。
一方、前記視覚センサ４５に関する位置ずれデー７りΔ
γは、前記ヘッド要素位置ずれ演算部ｌＯ３から直接、
前記視覚センサ位置補正演算部８３へ人力され、前記視
覚センサ４５の位置設定パラメータの補正に供される。
上記構成により、前記外部プログラム装置６５または外
部インクフェイス６７から人力された溶接作業プログラ
ムは、まず例えば主制御部７１内の主記憶部７５へ記憶
される。
溶接作業が開始されると、前記プログラムに基づいて所
定の溶接作業パラメータが、補間演算部７９・溶接トー
チ位置補正演算部８１・視覚センサ位置補正演算部８３
・主パラメータ座標変換部８５・ミクロ補間演算部９１
を介して操作装置駆動部９３へ送出される。また、前記
パラメータのうち所定のパラメータが直接、給電制御部
６３またはトレース線位置ずれ演算部１０１へ送出され
る。すると、この溶接作業パラメータにより、各操作装
置１３，１９．．．．，４９が適宜に駆動されると共に
、溶接トーチ４１において所望の溶接が行われる。
一方、前記溶接動作が視覚センサ４５によって監視され
、溶接トーチ４１および視覚センサ４５の位置ずれデー
タΔＵ、ΔＶ、Δγが、イメージ処理部９９およびトレ
ース線位置ずれ演算部１０１を介してヘッド要素位置ず
れ演算部１０３で演算される。
この演算された位置ずれデータのうち、溶接トーチ４１
に関する位置ずれデータΔＵ、ΔＶが、位置ずれデータ
記憶部８７および位置ずれデータ座標変換部８９を介し
て溶接トーチ位置補正演算部８１へ人力されると、この
補正演算部８１で溶接トーチの位置パラメータが補正さ
れる。
、また、視覚センサ４５に関する位置ずれデータΔγが
、視覚センサ位置補正演算部８３へ入力されると、この
位置ずれデータにより視覚センサ４１の位置パラメータ
が補正される。
このように、本実施例によれば視覚センサ４５からの補
正データにより溶接トーチ位置パラメータおよび視覚セ
ンサ位置パラメータ等の溶接作業パラメータが常時補正
され、溶接トーチ４１が絶えず実際の溶接線に沿って移
動するように制御されるので、１／１０（ｍｍ）程度の
位置決め精度の溶接が行える。
また、レーザ式視覚センサ４５は、溶接トーチ４１と同
軸に設けられた円板部材４３に固定して取り付けられて
いるので、溶接トーチ４１が被溶接材料に対して種々の
姿勢（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）を取っても、前記円板
部材４３を適宜に回動することにより溶接箇所近傍にお
いて溶接トーチ４１と溶接トレース線との関係を監視す
るための最適の位置へ移動することができる。
また、レーザ式視覚センサ４５からの補正信号で、溶接
トーチ４１の位置パラメータを補正するようにしたため
、基本となる位置パラメータ自体はそれ程正確なもので
なくても、溶接トーチ４１を溶接線に対して正確に位置
決めでき、精確な溶接作業を行うことができる。さらに
、前記基本移動プログラムはそれほど精確なものである
必要はないので、この作成は、実際の作業現場で行う必
要はなく机上で、ＣＡＤ等により行うことができる。
また、前記レーザ式視覚センサ４５からの補正信号で、
溶接トーチ４１の位置パラメータを補正するようにした
ため、アーム１．１．１７．２３．等の機械精度はそれ
程高くなくとも、溶接トーチ４１を高精度に位置決めす
ることができる。またこれにより前記アーム１１，１７
．２３等の製造コストを低減化することができる。
さらに、前記ヘッド部７の上下、左右、前後方向の移動
は第１．第２、第３操作装置１３，１９゜２７を作動さ
せることによって行え、溶接トーチ４１の姿勢変更は、
第４．第５操作装置３５．３９を作動させることによっ
て行え、レーザ式視覚センサ４５の位置変更は第６操作
装置４９を作動させることによって行える。すなわち、
各部材の移動は、それぞれに対応した別個独立の操作装
置によって行うことができるので、当該移動のプログラ
ムを簡単化することができる。
次に、第８図および第９図に基づいて、前記ヘッド部７
の他の実施例を説明する。
第８図に示されるヘッド部１０５の、前記実施例（第２
図参照）と異なるところは、前記柱状アーム２３の下端
部に、輔Ｚを中心として回動自在に支持される回動部材
１０７が逆り字状ではなく円柱状である点である。なお
、本実施例では、この円柱状部材１０７は、前記柱状ア
ーム２３と同軸に配置されている。
この円柱状部材１０７に、既に述べた棒状ブロック３７
が、当該円柱状部材１０７から張り出す態様で、輔Ｚに
垂直な軸りに沿って回動自在に支持されている。
したがって、本実施例における溶接トーチの軸Ｅは、軸
りと軸Ｚの交点Ｈではなく、交点Ｈからはずれた点Ｐに
おいて軸りと交差する。
次に第９図に示されるヘッド部１０９の、前記第２図に
示される実施例と異なるところは、（１）溶接トーチ４
１が棒状ブロック３７に直接貫通して設けられるのでは
なく、棒状ブロック３７に第１同軸部材１１１・第２同
軸部材１１３が設けられ、この第２同軸部材に、軸Ｅに
垂直な方向に延伸する角（つの４）部材１１５が設けら
れ、この各部材１１５に溶接トーチ４１が貫通支持され
ている点（第９図に図示の状態では、溶接トーチの先端
は、柱状アーム２３の軸Ｚと同軸となっている）、及び
、（２）レーザ式視覚センサ４５が設けられていない点
である。
したがって、本実施例においては、溶接トーチ４１、の
先端部が、軸Ｅを中心として回動する事ができる。かか
る本実施例のヘッド部７は、溶接材料を使用するタイプ
の電気溶接ロボットに好適に用いられる。
なお、上記ヘッド部の実施例１０５．１０９においても
、回転軸のうちの一部は相互に直角に交差している。し
たがって、これらに設けられた溶接トーチ、視覚センサ
等の部材の方向位置決めのうち一部については、相互に
独立してプログラムでき、プログラムを簡単化すること
ができる。
次に、第１０図および第１１図に基づいて本発明の電気
溶接ロボットの第２実施例を説明する。
この第２実施例の第１の実施例（第１図、第２図）と異
なるところは、以下の点である。すなわち（１）基台に
直接、第１水平アームが支持される代わりに、基台３に
は、これに隣接してガイド柱１１７が立設され、このガ
イド柱１１７に昇降部材１１９が昇降自在に支持され、
この昇降部材１１９に、第１実施例と同様の第１水平ア
ーム１１が第１操作装置１３を介して設けられている（
なお、ガイド柱１１７には、昇降部材１１９を昇降せし
めるための第７操作装置１２１が取り付けられている）
。
（２）、前記第１水平アーム１１には、先端が下方に垂
下されたＬ字状アーム１２３が第２操作装置１９を介し
て水平方向に回動自在に支持されており、このＬ字状ア
ームの先端に第１実施例と同様のヘッド部７が取り付け
られている。
（３）基台３に一体的に設けられた支持ブロック１２５
に、軸りを中心として（例えば９０°の範囲で）回動自
在の支持台１２７が支持されている。
この第２実施例によれば、ガイド柱１１７の長さを長く
することにより、昇降部材１１９の昇降行程を大きくす
ることができる。したがって、第１０図に明確に示され
るように上下方向の溶接範囲１２９を大きくすることが
できる。
また、第１１図に示されるように、支持台１．２７を回
動させることにより、広範囲に載置された被溶接部材１
３０ａ、１３０ｂを容易にアーム１１．１２３のアクセ
ス範囲１２９に移動できる。
したがって、実質の溶接作業時間に影響を与えることな
く、被溶接部材を搬入・搬出することができる。
次に、第１２図に基づいて本発明の電気溶接ロボットの
第３実施例を説明する。
この第３実施例１３１において、前記第２の実施例と異
なるところは、次の点である。すなわち、（］）前記第
１水平アーム１１の先端部に第２水平アーム１７の基端
部が、高さ位置を違えて軸Ｂを中心として回動自在に支
持されている。（２）この第２水平アーム１７の先端に
第８操作装置１３３を介して、極く短い水平延伸部１３
５を有するＬ字状アーム１３７が、軸゛２を中心として
回動臼（［に設けられている。（３）ヘッド部１３９が
、軸Ｅおよび軸りの２軸のみを中心として回動自在とさ
れている。
この実施例においてヘッド部１３つの前後・左右・上下
方向の位置を変えることなく、水平面内における溶接ト
ーチ４１の向きを変えるには、前記第８操作装置１３３
により、Ｌ字状アーム１３７を輔Ｚを中心として回動せ
しめればよい。また本実施例においては、第２操作装置
１９を作動させることにより、軸Ｂを中心として第２水
平アーム１７を３６０°の範囲で回動することができる
。
したがって、この第３実施例によれば、前記第２実施例
におけるヘッド部の機能を損なうことなく、アーム部の
水平方向におけるアクセス範囲を拡大することができる
。
次に第１３図に基づいて、本発明の第４実施例１４１を
説明する。この第４実施例１４１の第３実施例１３１と
異なるところは、次の点である。
すなわち基台１４３を前後方向（紙面に垂直な方向）に
長く設けるとともに（図示せず）、この基台１４３に前
後方向に延伸するガイド１４５を設け、このガイド１４
５にスライド部材１４７を前後方向に移動自在に設け、
このスライド部材１４７に第１水平アーム１４９を上下
方向に移動自在に設ける。なお、前記第１４３には支持
部材１４７を前後方向に移動させるための適宜の操作装
置が設けられている（図示せず）。
したがってこの第４実施例によれば、アームの前後方向
のアクセス範囲を著しく広くすることができる。
なお、前記溶接ロボット１に於いて使用される溶接手段
としては、電気溶接が好適であるが、プラズマ溶接、レ
ーザ溶接、ガス溶接でも良い事は勿論である。
また、本発明は、前記実施例に限られるものではなく、
特許請求の範囲の記載から理解される他の実施態様でも
実施出来るものである。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、溶接ロボットに於
いて、基台に対して所定領域内で移動自在のアーム手段
の先端部に、少なくとも１つの軸を中心として回動自在
に溶接トーチを設け、このアーム手段の先端部に、溶接
箇所に対する溶接トーチの相対位置を検出することがで
きる検出手段を設け、この検出手段からの信号で溶接ト
ーチを駆動制御するようにしたため、溶接箇所に対する
溶接トーチの位置決めが容易となり、当該溶接トーチの
駆動制御のためのプログラムの作成が簡単化できる。
また、溶接ロボットにおいて、溶接トーチ又はこの溶接
トーチの検出手段を、相互に交差する少なくとも２輔を
中心として回転自在に設けたので、当該溶接トーチまた
は検出手段の回転制御に際して、当該２輔を中心とする
回転については相互に独立に制御することができ、結果
として制御プログラムを簡単化することができる。
また、以上により、現実の作業現場以外でも、精確なロ
ボット操作のためのプログラムを容易に作成することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の電気溶接ロボットの第１実施例の側面
説明図、第２図は前記第１実施例の平面説明図、第３図
は前記第１実施例のヘッド部の斜視図、第４図は被溶接
材料に対するヘッド部の方向設定の説明図、第５図は前
記実施例の制御システムのブロック図、第６図は前記ブ
ロック図の詳細説明図、第７図は溶接トレース線に対す
る溶接トーチ等の位置ずれを説明するための説明図、第
８図、第９図は前記ヘッド部の他の実施例の斜視図、第
１０図は本発明の第２実施例の側面説明図、第１１図は
前記第２実施例の平面説明図、第１２図は本発明の第３
実施例の側面説明図、第１３図は本発明の第４実施例の
側面説明図である。 ３８１．基台 ５１１．アーム手段 ７８１．ヘッド部 ９１９．制御装置 ３３、、、逆り字状ブロック ３７、、、棒状ブロック ４１、、、溶接トーチ ４５、、、　　レーザ式視覚センサ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）被溶接材料を自動的に溶接することができる溶接
    ロボットであって、 （ａ）基台と、 （ｂ）この基台に基端部が取付けられ、先端部は当該基
    台に関連する所定領域内で移動自在のアーム手段と、 （ｃ）このアーム手段の先端部に、少なくとも１つの軸
    を中心として回動自在に設けられた溶接トーチと、 （ｄ）前記アーム手段の先端部に設けられ、被溶接材料
    に対する溶接トーチの相対位置を検出することができる
    検出手段と、 （ｅ）この検出手段からの信号で、前記基台に対する前
    記アーム手段の先端部の移動およびこのアーム手段の先
    端部に対する溶接トーチの回動を制御することができる
    制御手段と、 を具備して成る溶接ロボット。
  2. （２）前記アーム手段の先端部には、所定軸を中心とし
    て回動自在の回動部材が設けられ、前記溶接トーチはこ
    の回動部材を介して前記アーム手段の先端部に取り付け
    られていることを特徴とする請求項１に記載の溶接ロボ
    ット。
  3. （３）前記検出手段は、前記溶接トーチが取り付けられ
    た回動部材に取り付けられていることを特徴とする請求
    項２に記載の溶接ロボット。
  4. （４）前記アーム手段の先端部には、前記所定軸と垂直
    な方向に延伸する他の軸を中心として回動自在な他の回
    動部材が設けられ、前記回動部材は当該他の回動部材を
    介して前記アーム手段の先端部に取り付けられているこ
    とを特徴とする請求項３に記載の溶接ロボット。
  5. （５）前記所定軸と他の軸とは相互に交差していること
    を特徴とする請求項４に記載の溶接ロボット。
  6. （６）前記アーム手段は、前記基台に基端部が回動自在
    に支持された第１水平アームと、この第１水平アームの
    先端部に基端部が回動自在に支持された第２水平アーム
    と、この第２水平アームの先端部に昇降自在に支持され
    た柱状アームと、を具備して成ることを特徴とする請求
    項５に記載の溶接ロボット。
  7. （７）前記アーム手段は、前記基台に昇降自在に設けら
    れた昇降部材と、この昇降部材に基端部が回動自在に支
    持された第１水平アームと、この水平アームの先端部に
    基端部が回動自在に支持されるとともに先端部が下方に
    垂下された逆Ｌ字状アームと、を備えて成ることを特徴
    とする請求項５に記載の溶接ロボット。
  8. （８）前記アーム手段は、前記基台に昇降自在に支持さ
    れた昇降部材と、この昇降部材に基端部が回動自在に支
    持された第１水平アームと、この第１水平アームの先端
    部に基端部が回動自在に支持された第２水平アームと、
    この第２水平アームの先端部に基端部が回動自在に支持
    されるとともに先端部が下方に垂下されている逆Ｌ字状
    アームと、を具備して成ることを特徴とする請求項３に
    記載の溶接ロボット。
  9. （９）前記アーム手段は、水平方向に往復動自在に前記
    基台に支持されたスライド部材と、このスライド部材か
    ら突出する態様で当該スライド部材に昇降自在に支持さ
    れた第１水平アームと、この第１水平アームの先端部に
    基端部が回動自在に支持された第２水平アームと、この
    第２水平アームの先端部に基端部が回動自在に支持され
    、先端部が下方に垂下されている逆Ｌ字形状アームと、
    を備えて成ることを特徴とする請求項３に記載の溶接ロ
    ボット。
  10. （１０）前記アーム手段の先端部の移動領域内へ被溶接
    材料を移動するための移動手段が設けられていることを
    特徴とする請求項１に記載の溶接ロボット。
  11. （１１）前記制御手段は、ＣＡＤ等の外部プログラミン
    グ装置からの情報を記憶するための記憶手段を備えてい
    ることを特徴とする請求項１に記載の溶接ロボット。
  12. （１２）前記制御手段から溶接条件に関する情報を受け
    とりこの情報にもとづいて溶接トーチを制御するととも
    に、溶接トーチにおける実際溶接条件に関する情報を前
    記制御手段に送出するための溶接トーチ制御手段を備え
    ていることを特徴とする請求項１に記載の溶接ロボット
    。
  13. （１３）被溶接材料を溶接することができる溶接ロボッ
    トであつて、 （ａ）基台と、 （ｂ）この基台に基端部が取付けられ、先端部は当該基
    台に関連する所定領域内で移動自在のアーム手段と、 （ｃ）このアーム手段の先端部に、少なくとも１つの軸
    を中心として回動自在に設けられた溶接トーチと、 （ｄ）この溶接トーチの回動軸と交差する他の軸を中心
    として回動自在に前記アーム手段の先端部に設けられ、
    被溶接材料に対する溶接トーチの相対位置関係を検出す
    ることができる検出手段と、（ｅ）この検出手段からの
    信号で、前記基台に対するアーム手段の先端部の移動お
    よび前記アーム手段の先端部に対する溶接トーチの回動
    を制御することができる制御手段と、 を具備して成る溶接ロボット。
  14. （１４）前記溶接トーチは、前記複数の回動軸が交差す
    る交差点とは異なる点において溶接トーチの回動軸と交
    差する第３の回動軸を中心として回動自在に、前記アー
    ム手段の先端部に指示されていることを特徴とする請求
    項１３に記載の溶接ロボット。
  15. （１５）被溶接材料を溶接することができる溶接ロボッ
    トであつて、 （ａ）基台と、 （ｂ）この基台に基端部が取付けられ、先端部は当該基
    台に関連する所定領域内で移動自在のアーム手段と、 （ｃ）このアーム手段の先端部に、相互に交差する少な
    くとも２つの軸を中心として回動自在に設けられた溶接
    トーチと、 （ｄ）前記基台に対するアーム手段の先端部の移動、お
    よび前記アーム手段の先端部に対する溶接トーチの回動
    を制御することができる制御手段と、を具備して成る溶
    接ロボット。
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