JPH0233164B2

JPH0233164B2 -

Info

Publication number: JPH0233164B2
Application number: JP57120266A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Ogasa; Takashi Kato
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1982-07-09
Filing date: 1982-07-09
Publication date: 1990-07-25
Also published as: JPS599716A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、本体に対して１〜２回転可能な回
動体を含み、インクリメンタルエンコーダを用い
て前記回動体の回動位置を検出するべくした例え
ば溶接ロボツトや走行台車型ならい溶接装置など
における前記回動体の原点位置決め制御装置に関
するものである。

従来、本体に対して回動体を１回転以内で回動
可能に軸支し、インクリメンタルエンコーダを用
いて前記回動体の回動位置を検出するべくした溶
接ロボツトなどは周知である。この場合、前記回
動体の前記本体に対する原点位置決めを行なうた
めに、前記本体と前記回動体との間に、原点位置
検知器を１つ設けておけば、前記回動体を一端か
ら他端まで回動させても前記検知器は１回しか出
力しないので、その出力信号に基づいて簡単に原
点位置決めができる。ところが前記回動体が前記
本体に対して１〜２回転する場合にあつては、前
記回動体が一端から他端まで回動する間に、前記
検知器は２回出力してしまい、どちらの出力信号
に基づいて原点位置決めをしてよいかわからなく
なる。

この発明は前述事情に鑑みなされたものであつ
て、前記回動体が前記本体に対して１〜２回転し
得る場合でも、前記回動体の前記本体に対する原
点位置決めを確実に行ない得る制御装置を簡単な
構成で提供せんとするものであり、以下実施例を
詳述する。

なおこの実施例では、舵取機構を有する本体す
なわち走行台車に、回動体を１〜２回転可能に垂
直軸支し、そして前記回動体にならいセンサおよ
び溶接用トーチを間接的に支持してなる走行台車
型すみ肉ならい溶接装置における、前記回動体の
前記本体に対する原点位置（スタート位置）決め
制御装置として説明するが、この発明をこの実施
の形態に限定するものではない。

W₁，W₂は、ワークであつて、W₁は水平ワー
ク、W₂は垂直ワークである。そして両ワーク
W₁，W₂は第１図のように相互に位置決めされて
予め仮付溶接が施されている。WLは、両ワーク
W₁，W₂で形成された溶接線である。

１は、本体としての走行台車（実施例では平面
形状が正方形）であり、計４個の車輪２が装着さ
れている。なお全車輪２は、台車１底部に取付け
た電動機M₁により、チエーン３ａおよびスプロ
ケツト３ｂ，３ｃと、かさ歯車３ｄ，３ｅとから
なる動力伝達機構３を介して同方向に駆動される
べく構成されている。E₁は、詳細を図示してい
ないが、車輪２に接続した走行距離検出用エンコ
ーダである。Ｓ１は、電動機M₁およびエンコー
ダE₁を含むサーボ系である。

４は、舵取機構であり、台車１底部に取付けた
電動機M₂により、チエーン４ａおよびスプロケ
ツト４ｂ，４ｃを介して、全車輪２を同時に同方
向に同一角度舵取りし得るべく構成されている。
E₂は、詳細を図示していないが機構４の舵取角
検出用エンコーダである。Ｓ２は、電動機M₂お
よびエンコーダE₂を含むサーボ系である。

５は、台車１の中央上部に垂直軸支５ａされ、
台車１に取付けた電動機M₃により実施例では２
回転弱（約700度）回動する回動体である。E₃
は、詳細を図示していないが、回動体５の回動角
検出用エンコーダである。Ｓ３は、電動機M₃お
よびエンコーダE₃を含むサーボ系である。

６は、回動体５に支持され、電動機M₄により、
公知のボールスクリユー式伝達機構７を介して水
平方向に移動可能の移動体である。E₄は、移動
体６の位置検出用エンコーダである。Ｓ４は、電
動機M₄およびエンコーダE₄を含むサーボ系であ
る。

８は、移動体６に対してその移動方向とは直角
方向の水平軸８ａにより関着され、電動機M₅に
より上下動可能の傾動部材である。E₅は、部材
８の傾動角検出用エンコーダである。Ｓ５は、電
動機M₅およびエンコーダE₅を含むサーボ系であ
る。

９は、傾動部材８の下部に垂直軸支され、先端
出力部材が仮想の一点を中心として水平回動する
べくした機構であり、実施例では２組の平行四辺
形リンクからなる平行リンク機構である。機構９
は、部材８の下部にリンク９ａ，９ｂを垂直軸支
９ｃ，９ｄし、またリンク９ａ先端にはレバー９
f′を突設したリンク９ｆを関着９ｅし、そしてレ
バー９f′先端とリンク９ｂ先端とを関着９ｇして
なる１組の平行四辺形リンクと、リンク９ａ先端
から突設されたレバー９a′先端にリンク９ｈを関
着９ｉするとともに、リンク９ｆおよび９ｈの両
先端間にリンク９ｊを関着９ｋ，９ｌした１組の
平行四辺形リンクとよりなる。M₆は、リンク９
ａを回動させる電動機である。なお機構９の先端
出力部材すなわち抹端リンク９ｊが溶接用トーチ
Ｔの保持部材として構成されている。E₆は、機
構９によるトーチＴの溶接線WLに対する角度検
出用エンコーダである。Ｓ６は、電動機M₆およ
びエンコーダE₆を含むサーボ系である。

SHは、保持部材９ｊ先端に支持した左右方向
すなわちＹ方向のならいセンサであり、実施例で
は保持部材９ｊ先端に水平関着１０ａされ、かつ
図示しない弾機により突出付勢されたワークW₂
の垂直面ならいロツド１０と、保持部材９ｊの取
付けたロツド１０の突出位置検出器（実施例では
差動トランス）TR₁とで構成されている。

なお予め設定したトランスTR₁の基準出力値に
おけるロツド１０の突出位置において、軸９ｃ，
９ｅ間距離と、軸９ｋ、ロツド１０先端間の距離
とが等しく、しかも軸９ｅ，９ｋ間距離と、軸
9c、ロツド１０先端間の距離とが等しくなるよう
に設定されている。

SVは、保持部材９ｊに支持した上下方向（Ｚ
方向）にならいセンサであり、実施例では保持部
材９ａ下部に水平関着１１ａされ、かつ図示しな
い弾機により下方に突出付勢されたワークW₁の
水平面ならいロツド１１と、保持部材９ｊに取付
けたロツド１１の突出位置検出器（実施例では作
動トランス）TR₂とで構成されている。

なお予め設定したトランスTR₂の基準出力値に
おけるロツド１１の突出位置において、傾動部材
８は水平となるよう設定されている。

そしてトーチＴの保持部材９ｊへの取付位置
は、前述トランスTR₁の基準出力値におけるロツ
ド１０の突出位置、および前述トランスTR₂の基
準出力値におけるロツド１１の突出位置におい
て、トーチＴの溶接点の位置Ｐが、ロツド１０先
端下方で、かつロツド１１先端を通る水平面上に
一致するように設定されている。

よつて結局トーチＴの溶接点の位置Ｐは、機構
９の揺動運動に関係なく、変位しないように構成
されていることになる。

SSは、台車１の各側壁に２個ずつ計８個突設
したリミツトスイツチであり、ワークW₂に対す
る台車１の衝突を検知可能である。

LRは、回動体５が予め設定した中間回動位置
に対して正または負のいずれの回動領域にあるか
を検出する第１検出装置である。この実施例装置
LRは、回動体５の垂直軸５ａに設けた突起１２
と、台車１に垂直軸支１３ａされ、その先端を突
起１２との係合個所（実施例ではローラ１４，１
５の２個所）として形成するとともに、ばね（引
張りばね）１６によるスナツプアクシヨンが付勢
され、台車１に固設したストツパ１７，１８によ
りその回動角が制限された作用体１３と、作用体
１３の前記スナツプアクシヨン付勢による回動位
置を検知する検知器SW₁（実施例では常開のリミ
ツトスイツチ）とで構成されている。なおスイツ
チSW₁は、作用体１３の前記ローラ１４，１５と
は反対側の端部１３ｂにより、ON、OFFの切換
えが行なわれ得る。

HPは、回動体５の台車１に対する特定の回動
位置を検知する第２検出装置である。この実施例
装置HPは、垂直軸５ａに設けた突起１９と、こ
の突起１９により、ON、OFFの切換えが行なわ
れる検知器SW₂（実施例では常開のリミツトスイ
ツチ）とで構成されている。

Ｃは、中央処理装置CPUとメモリMEMを含む
コンピユータを主体とした制御部である。この制
御部Ｃには、各サーボ系Ｓ１〜Ｓ６、溶接電源
WS、トランスTR₁，TR₂、スイツチSW₁，SW₂
などがバスラインＢを介して接続されている。

なお制御部Ｃには、(イ)スイツチSW₁からの出力
信号に応じてその出力信号が変化し得る方向に回
動体５を回動させるべくした第１手段A₁と、(ロ)
この手段A₁における前記回動により、スイツチ
SW₁からの出力信号が変化したときに、回動体５
を正または負のいずれか一方（実施例では負方
向）に回動させるべくした第２手段A₂と、(ハ)こ
の手段A₂における前記回動により、スイツチ
SW₂からの出力信号が変化（実施例ではOFFす
なわち信号「０」からONすなわち信号「１」に
変化）したときに、回動体５を正または負のいず
れか一方（実施例では正方向）に回動させるべく
した第３手段A₃と、(ニ)この手段A₃における前記
回動により、スイツチSW₂からの出力信号がもと
の出力信号に変化（信号「１」から「０」に変
化）したときに、回動体５を停止させるべくした
第４手段A₄と、が含まれている。

さらにこの実施例の作用を、第７図のフローチ
ヤートに基づき、第６図の信号図を参考としなが
ら説明する。

まずこのならい溶接装置の電源を投入し、図示
しない原点位置決めスイツチをONにする。する
と各構成はすべて予め設定した原点位置、すなわ
ち車輪２の舵取角は全車輪２が前後方向（Ｘ方
向）となる位置に、また回動体５は、移動体６の
移動方向が左右方向（Ｙ方向）となる位置に、さ
らには移動体６は、トランスTR₁の前記基準出力
値となる位置に、さらには部材８は、トランス
TR₂の前記基準出力値となる位置に、さらにはま
た機構９は、第３図のような位置に、それぞれ位
置決めされる。

以下とりわけ回動体５の原点位置決めにつき詳
述する。

まずステツプST₁において「電源投入後、初回
の原点位置決めか」という判定が行なわれる。

その結果初回でないなら、ステツプST₂のよう
にエンコーダE₃によるカウンタの値が「０」に
もどるまで最初は回動体５を高速（実施例では約
13度／秒）で、しかも前記値が「０」近辺では低
速（実施例では約１度／秒）で回動させるべく電
動機M₃に指令が出力される。

またステツプST₁の判定結果が、初回ならば、
ステツプST₃のように、スイツチSW₁の出力信号
はONすなわち「１」かOFFすなわち「０」かが
判定される。

その結果、今仮りに突起１２，１９が第４図実
線１２，１９位置にあり、しかも作用体１３が第
４図実線の回動位置、すなわち作用体１３がばね
１６によりストツパ１８に当接した位置にあると
するならば、スイツチSW₁の出力信号は「０」で
あり、回動体５の台車１に対する回動位置は負方
向回動領域にあるということになる。従つてステ
ツプST₄のように、回動体５を正方向に高速（前
記約13度／秒）で回動させるべく電動機M₃に指
令が出力され、かつステツプST₅のように、スイ
ツチSW₁の出力信号が「１」に変化するまで、回
動体５は回動される。

また逆に作用体１３が第４図２点鎖線の回動位
置、すなわち作用体１３がばね１６によりストツ
パ１７に当接した位置にあるとするならば、スイ
ツチSW₂の出力信号は「１」であり、回動体５の
台車１に対する回動位置は正方向回動領域にある
ということになる。従つてステツプST₆のよう
に、回動体５を負方向に前記高速で回動させるべ
く電動機M₃に指令が出力され、かつステツプ
ST₇のように、スイツチSW₁の出力信号が「０」
に変化するまで、回動体５は回動される。

なお前述ステツプST₃、ST₄およびST₆で、第
１手段A₁が構成されている。

そしてステツプST₅あるいはST₇において、ス
イツチSW₁の出力信号が変化したならば、ステツ
プST₈のように、回動体５を負方向に中速（実施
例では約６度／秒）で回動させるべく電動機M₃
に指令が出力され、かつステツプST₉のように、
スイツチSW₂の出力信号が「１」に変化するま
で、回動体５は回動される。

なお前述ステツプST₅、ST₇およびST₈で、第
２手段A₂が構成されている。

そしてステツプST₉において、スイツチSW₂の
出力信号が「１」に変化したならば、すなわち突
起１９がスイツチSW₂をONに切換えたならば、
ステツプST₁₀のように、回動体５を正方向に低
速（前記約１度／秒）で回動させるべく電動機
M₃に指令が出力され、かつステツプST₁₁のよう
に、スイツチSW₂の出力信号がもとの「０」に変
化するまで、回動体５は回動される。

なお前述ステツプST₉およびST₁₀で、第３手
段A₃が構成されている。

そしてステツプST₁₁において、スイツチSW₂
の出力信号が「０」に変化したならば、ステツプ
ST₁₂のように、回動体５を停止させるべく電動
機M₃に指令が出力される。このとき各突起１２，
１９は、第４図２点鎖線１２′，１９′位置にあ
り、この位置が回動体５の原点位置（スタート位
置）HP₀である。

なお前述ステツプST₁₁およびST₁₂で、第４手
段A₄が構成されている。

そしてステツプST₁₃のように、エンコーダE₃
によるカウンタの値を「０」にセツトするべく指
令を出力する。

このようにして回動体５の台車１に対する原点
位置決めが実行され、移動体６の移動方向がＹ方
向となる位置に回動体５は位置決めされる。

そして原点位置決めが終了すれば、台車１をワ
ークW₁上に搭載し、かつ移動体６の移動方向が
溶接線WLとほぼ直角方向となるように、さらに
はトーチＴの溶接点の位置Ｐが溶接線WLに一致
するように、それぞれ第１図のようにセツトす
る。

そして図示しないスタートスイツチをONにす
れば、電源WSがONとなり、また台車１は予め
設定した速度で前進（第１図においてＸ方向で、
かつ左方向き）走行する。

このときセンサSHのトランスTR₁からの出力
値は一定値と比較され、その差がゼロとなるよう
移動体６は位置制御され、またセンサSVのトラ
ンスTR₂からの出力値も一定値と比較され、その
差がゼロとなるよう傾斜部材８は位置制御され、
トーチＴの溶接点の位置Ｐは常時溶接線WLに一
致される。また詳述しないが、一定の時間ごとの
溶接点の位置情報から溶接線WLが途中で曲線を
描いている場合でも、常に溶接線WLの方向を演
算し、機構９を介してトーチＴの溶接線WLに対
する姿勢が常に一定となるよう制御され、しかも
移動体６の移動位置がほぼ一定、すなわち台車１
と溶接線WLとの距離がほぼ一定となるよう車輪
２の舵取角度が制御され、さらには車輪２の回転
速度も、溶接速度が一定となるように制御され
る。

そして溶接線WLが途中で90度に屈折するよう
なワークW₁，W₂を溶接するならば、第８図イ実
線のように、ついには台車１はワークW₂に衝突
する。このとき台車１前側部に突設した２個のス
イツチSSが信号を出力し、これにより以後予め
設定したシーケンシヤルなプログラムに基づい
て、車輪２の回転方向、車輪２の舵取角度や回動
体５の回動角度などが制御され、以下のようにそ
の屈折個所が溶接される。

まず回動体５はトーチＴが第８図イ２点鎖線
T′位置に達するまで一定角度右に回動されつつ
溶接線WLは溶接される。次に溶接を中止し、第
８図ロ実線位置までトーチＴを没入する。この没
入位置は移動体６の前述原点位置と同じである。
次に台車１を第８図ロ２点鎖線１′位置まで後退
させた後、トーチＴが第８図ロ２点鎖線T″位置
に達するまで回動体５は右へ回動される。次に台
車１は第８図ハ実線位置すなわちセンサSH先端
がワークW₂に接触する位置まで前進した後、車
輪２は左へ90度舵取りされ、第８図ハ２点鎖線
１′位置すなわち台車１がワークW₂に衝突する位
置（衝突位置はスイツチSSで検知）まで左へ走
行される。次に回動体５はトーチＴが第８図ニ実
線位置に達するまで一定角度左に回動される。そ
して回動体５はトーチＴが第８図２点鎖線T′位
置に達するまで右へ一定角度回動されつつ溶接が
行なわれる。

このようにして前記屈折個所近辺の溶接線WL
は溶接され、さらに第８図ニ２点鎖線T′位置か
ら右方の溶接線WLの溶接は、前述ならいにより
行なわれる。

なお前記溶接線WLの屈折個所において、車輪
２を舵取りしても、全車輪２は同方向に同一角度
舵取りされる関係上、台車１の姿勢は変化しな
い。従つて回動体５は、前記屈折個所を通過する
ごとに、台車１に対して90度づつ右方向に回動す
ることになる。そのため前述のような屈折溶接線
が多数あり、これらを逐次溶接する場合にあつて
は、回動体５の回動角に制限がある関係上、１つ
の前記屈折溶接線に対する溶接が完了するごとに
必ず原点位置決めと実行し、この溶接装置の各構
成をスタート位置にもどさねばならない。しかし
このとき電源投入後、初回の原点位置決めでない
なら、ステツプST₂の内容が実行されるので、原
点位置決めに要する時間は、初回のステツプST₃
〜ST₁₃の場合に比し、非常に短くて済む。

前述説明は実施例であり、例えば突起１２，１
９の代わりに例えば発光ダイオードや永久磁石な
どとし、一方リミツトスイツチSW₁，SW₂の代わ
りにホトトランジスタやリードスイツチとしても
よい。また突起１２，１９を台車１側に設け、そ
の他の検出装置LR，HPの構成を回動体５側に設
けてもよい。また第３手段A₃は、スイツチSW₂
の出力信号が変化したときに、回動体５を負方向
に回動させるべくしてもよい。さらには第６図ハ
の信号における「１」の部分が例えば全体的に０
度側に片寄つて、原点位置HP₀が負回動領域を除
く正回動領域に存在する場合にあつては、第２手
段A₂は、スイツチSW₁の出力信号が変化したと
きに、回動体５を正方向に回動させるべくすれば
よい。その他センサSH，SVは光学式、電磁式な
どの非接触型のものでも、あるいはいわゆるアー
クセンサであつてもよいし、またステツプST₂に
おいては、エンコーダE₃の値が「０」に近づく
につれ、高速から中速、低速と３段階のスピード
変化により順次回動体５を回動させてもよいな
ど、各構成の均等物との置換もこの発明の技術範
囲に含まれることはもちろんである。

この発明は前述したように、回動体５の本体１
に対する特定の回動位置（例えば第４図２点鎖線
位置であつて、正負各回動領域で１個所ずつ計２
個所存在する）を検出する装置HPのほかに、回
動体５が予め設定した中間回動位置に対して正ま
たは負のいずれの回動領域にあるかを検出する装
置LRを設け、そして検知器SW₁の出力信号に応
じた回動体５の回動方向制御や、検知器SW₁，
SW₂の出力信号の変化に応じた回動体５の回動方
向制御を行なうようにしたので、回動体５が本体
１に対して１〜２回転する場合でも、すなわち回
動体５が一端から他端まで回動する間に検出装置
HPが信号を２回力してしまう場合でも、回動体
５の本体１に対する原点位置決めを正確確実に行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

図はいずれもこの発明の一実施例を示し、第１
図は走行台車型すみ肉ならい溶接装置の全体斜視
図、第２図は本体すなわち走行台車の底面図、第
３図はトーチ保持部材近辺の平面図、第４図は第
１および第２検出装置の平面説明図、第５図は制
御部のブロツク図、第６図は第１および第２検知
器の出力信号図、第７図はフローチヤート、第８
図は作用説明図、である。図において、１……本体（走行台車）、５……
回動体、５ａ……軸、Ｃ……制御部、LR……第
１検出装置、SW₁……第１検知器、HP……第２
検出装置、HP₀……原点位置、SW₂……第２検知
器、A₁……第１手段、A₂……第２手段、A₃……
第３手段、A₄……第４手段、１２……突起、１
３……作用体、１３ａ……軸、１４，１５……係
合個所、１６……ばね、１７，１８……ストツ
パ、１９……突起、である。

Claims

【特許請求の範囲】１本体と、この本体に軸支され、１回転以上２
回転未満回動可能の回動体と、この回動体が予め
設定した中間回動位置に対して正または負のいず
れの回動領域にあるかを検出する第１検出装置
と、前記回動体の前記本体に対する特定の回動位
置を検出する第２検出装置と、前記第１、第２検
出装置からの出力信号を入力する制御部とを備
え、この制御部には、前記第１検出装置からの出
力信号に基づいてその出力信号が変化し得る方向
に前記回動体を回動させるべくした第１手段と、
この第１手段における前記回動により、前記第１
検出装置からの出力信号が変化したときに、前記
回動体を正または負のいずれか一方に回動させる
べくした第２手段と、この第２手段における前記
回動により、前記第２検出装置からの出力信号が
変化したときに、前記回動体を正または負のいず
れか一方に回動させるべくした第３手段と、この
第３手段における前記回動により、前記第２検出
装置からの出力信号がもとの出力信号に変化した
ときに、前記回動体を停止させるべくした第４手
段とを含んでなる、原点位置決め制御装置。２前記第１検出装置は、前記本体または前記回
動体のいずれか一方に設けた突起と、他方の前記
回動体または前記本体に軸支され、その先端を前
記突起との係合個所として形成するとともに、ば
ねによるスナツプアクシヨンが付勢され、ストツ
パによりその回動角が制限された作用体と、この
作用体の前記スナツプアクシヨンによる回動位置
を検知する検知器とを含んでなる、特許請求の範
囲第１項記載の原点位置決め制御装置。３前記第１手段は、前記回動体の回動スピード
を高速とし、前記第２手段は、前記回動体の回動
スピードを中速とし、前記第３手段は、前記回動
体の回動スピードを低速とした、特許請求の範囲
第１項記載の原点位置決め制御装置。