JPH08193826A - 接触式センサヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】小型、軽量で安価な接触式センサヘッドを提供
する。 【構成】図において、19はシリンダ、21はピストン、20
はガイドロッド、12は直線案内軸受、16は接触子、17は
ケーブルを示す。ガイドロッド20はシリンダ19内を移動
するピストン21に締結されており、接触子16はガイドロ
ッド20に締結されている。また、センサヘッドはブラケ
ット15を介して溶接トーチ２に取付けられており、ワー
ク検出電圧はケーブル17からロッド22、ブラケット25を
介して接触子16に印加される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はロボット用接触式センサ
ヘッドに係り、特に、狭隘部のセンシングや小型ロボッ
トへの搭載に好適な接触式センサヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、接触式センサの原理について以下
に説明する。図４に示すようなロボット１とロボット用
制御装置７と溶接電源４と溶接用制御装置５と溶接トー
チ冷却装置８とロボットの手首に取付けられた溶接トー
チ２とから構成される溶接ロボット装置において、接触
式センサは溶接トーチ２に固定されたセンサヘッド10と
センサ制御ユニットとから構成される。図５に示すよう
に、ロボットに予め教示した溶接線(P1‐P3)に対してワ
ークの位置がずれた場合に、接触センサを使用すること
によって溶接前にこのずれ量を自動的に計測し、ずれ量
を補正して実際の溶接線(P1'‐P3')を正確に溶接するこ
とができる。この場合の接触センサの動作を図６によっ
て説明すると、予めセンサヘッド10の先端の接触子先端
をワーク３から離れた点 P1 (センス開始点)とワーク上
の点 P2 (センスポイント)とを教示しておき、自動検出
時には P1 から P2 の方向へセンサヘッド先端の接触子
を移動させると P2'でワーク３に接触する。ここで、P1
‐P2'の距離と記憶しているP1 ‐ P2 の距離とを比較し
て、その差をワーク位置ずれ量として検出することがで
き、溶接線 L をずれ量分だけシフトすることにより L'
を溶接することができる。ワーク３の検出は、図６に示
すように、検出時に、センサヘッド10の接触子とワーク
３との間に電圧を印加しておき、接触子がワークと接触
した時に、センサ制御ユニット９→センサヘッド接触子
→ワーク→センサ制御ユニットの回路が閉じて電流が流
れ、ワーク位置を検出する。

【０００３】次に、接触センサの方式としては、一般
に、センサヘッドを使用することなく、MAG 溶接、MIG
溶接等の消耗電極式溶接ではワイヤ電極を、TIG 溶接の
非消耗電極式溶接ではタングステン電極をワークに接触
させて、位置検出を行う。しかし、これらの場合、それ
ぞれ、下記のような問題がある。すなわち、 (1) 消耗電極の場合 ワイヤ電極を用いた検出では、ワイヤ突出し長さの調整
が必要となること。ワイヤの曲がり癖によって位置ずれ
を起しやすいこと。溶接終了後にワイヤ先端に付着する
不純物によって通電が疎外され、誤検出を起すこと。 (2) 非消耗電極の場合 タングステン電極を用いた検出では、電極先端の研磨状
態や消耗状態による検出誤差を生じること。検出時に、
タングステン先端を傷める可能性があること。などであ
る。

【０００４】これらの問題は、接触式センサヘッドを取
付けることによって解決することができる。接触式セン
サヘッドは、図７に示すように、センシング時はトーチ
よりも先端に出して使用し、溶接時は邪魔にならないよ
うに、図８に示すように、収納可能な構造としたもので
ある。

【０００５】従来技術における接触式センサヘッドは、
図３に示すように、ガイドロッド１３と、該ガイドロッ
ド端に締結された接触子１６と、ガイドロッド13を直線
案内する直線案内軸受12と、該案内軸受を保持するハウ
ジング11と、ブラケット15を介して上記ガイドロッド13
を直線駆動するシリンダ14と、センサヘッドをトーチに
取付けるブラケット15とから構成されていた。本構造
は、直線案内機構とシリンダとが独立に構成されている
ので、部品数が多く、そのため、大きさや重量の点で問
題があった。一例として、センサヘッド寸法が、幅55m
m、高さ95mm、長さ270mmで、重量550gというものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】センサヘッドは、溶接
トーチ先端付近に取付けられるため、ロボット手首部負
荷を考えた場合にできるだけ軽い方がよいが、上記構成
の従来技術のセンサヘッドでは、ロボットの許容モーメ
ントと許容慣性モーメントから、ロボットアームの移動
時の加速度を制限するか、タクトタイムの制約が厳しい
ワークに対しては負荷能力の大きなロボットを使用しな
ければならないという問題があった。また、寸法的に大
きいためにトーチ部が複雑になり、狭隘部の作業に適用
しにくいという問題もあった。

【０００７】本発明の目的は、上記従来技術の有してい
た課題を解決して、小型、軽量で安価な接触式センサヘ
ッドを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、シリンダ
と、ガイドロッドと、該ガイドロッド端に締結され上記
シリンダ内を移動するピストンと、該ピストンとは反対
側のガイドロッド端に締結された接触子と、ガイドロッ
ド案内用の直動軸受とで構成される接触子移動機構を有
する溶接ロボット用の接触式センサヘッドにおいて、上
記ガイドロッド側のピストン端部をテーパー状とし、上
記シリンダー内の接触子側端部も上記ピストン端部と同
一のテーパーとし、ピストン端部がシリンダ端部に密着
固定する構造を有することを特徴とする接触式センサヘ
ッドとすることによって達成することができる。

【０００９】

【作用】上記構成とすることによって、ガイドロッドが
テーパ部と直線案内軸受で２点支持され、接触子先端の
位置精度を保証することができ、直線案内機構とシリン
ダとを一体構造とすることができる。また、これによっ
て、センサヘッドを小型、軽量かつ安価なものとするこ
とができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明構成の接触式センサヘッドにつ
いて、実施例によって具体的に説明する。

【００１１】

【実施例１】まず、本発明の接触式センサヘッドの一実
施例の構成について図１によって説明する。図におい
て、19はシリンダ、21はピストン、20はガイドロッド、
12は直線案内軸受、16は接触子、17はケーブルを示す。
ガイドロッド20はシリンダ19内を移動するピストン21に
締結されており、接触子16はガイドロッド20に締結され
ている。また、センサヘッドはブラケット15を介して溶
接トーチ２に取付けられており、ワーク検出電圧はケー
ブル17からロッド22、ブラケット25を介して接触子16に
印加される。

【００１２】次に、本発明センサヘッドのセンシング時
の動作について説明すると、ガイドロッド20の先端に取
付けられた接触子16は、シリンダ19トピストン21の作用
によって、センシング時にはトーチ２よりも先端側に出
た状態に、センシング時以外はトーチ２の上方に収納さ
れる。接触子16がトーチ２よりも先端側に出た状態にお
いては、ピストン21はシリンダ19の接触子側端部に押し
付けられる。このとき、ピストン21及びシリンダ19の双
方に形成してあるテーパ部の嵌め合いによって、ピスト
ン21は軸方向及び径方向に拘束力を受け、ガイドロッド
20の位置を固定する。これによって、ガイドロッド20
は、ピストン21と直線案内軸受12とによって２点支持さ
れることになり、ガイドロッドの先端に取付けられた接
触子16の位置精度が保証される。なお、接触子を収納し
た状態では、ピストン21は径方向の拘束力を失い、接触
子の位置精度を保証できなくなるが、この状態でセンシ
ングを行うことはないので、問題は何等生じない。ケー
ブル17はロッド22によってセンサヘッドの後方位置に接
続されているので、トーチ先端部を簡素化することがで
き、作業性を良好にすることができる。

【００１３】

【実施例２】本発明センサヘッドの他の実施例の構成を
図２に示す。この場合は、ガイドロッド20をシリンダ19
に対して貫通させる構造とし、さらに、センサケーブル
17を接触子と反対側の端部に接続する構造としてある。
この構成とすることによって、実施例１におけるロッド
22を省略することができるという効果を得ることができ
る。

【００１４】上記二つの実施例で説明した構成とするこ
とによって、センサヘッドの寸法を、従来幅55mm×高さ
95mm×長さ270mmを要したものを、50mm×80mm×160mmに
小型化することができ、また、重量も、従来550gであっ
たものを300gに軽量化することができた。センサヘッド
の軽量化によって、ロボットに搭載した時の慣性負荷を
約25％低減することができるので、ロボットアームの移
動速度を増して、生産効率を10％程度向上させることが
でき、負荷容量の小さいロボットにも搭載が可能となっ
た。また、部品数を低減でき、製造コストを約2/3に低
減することができた。

【００１５】

【発明の効果】以上述べてきたように、接触式センサヘ
ッドを本発明構成のセンサヘッドとすることによって、
従来技術の有していた課題を解決して、小型、軽量で安
価な接触式センサヘッドを提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明接触式センサヘッドの一実施例の構成を
示す断面図。

【図２】本発明接触式センサヘッドの他の実施例の構成
を示す断面図。

【図３】従来技術におけるセンサヘッドの構造を示す断
面図。

【図４】接触センシング機能を有する溶接ロボット装置
の全体構成を示す図。

【図５】ワークの位置ずれによる溶接線の位置ずれを示
す模式図。

【図６】接触センサの原理を示す模式図。

【図７】従来技術におけるセンサヘッドのセンシング時
の状態を示す外観図。

【図８】従来技術におけるセンサヘッドの収納時の状態
を示す外観図。

【符号の説明】

１…ロボット、２…溶接トーチ、３…ワーク、４…溶接
用電源、５…溶接用制御装置、６…ワイヤ送給機構、７
…ロボット制御装置、８…冷却装置、９…センサ制御ユ
ニット、10…センサヘッド、11…ハウジング、12…直線
案内軸受、13…ガイドロッド、14…エアシリンダ、15…
ブラケット、16…接触子、17…ケーブル、18…ブラケッ
ト、19…シリンダ、20…ガイドロッド、21…ピストン、
22…ロッド、23…エンドプレート、24…ヘッドプレー
ト、25…ブラケット、26…ナット、27…Ｏリング、28…
Ｏリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダと、ガイドロッドと、該ガイドロ
   ッド端に締結され上記シリンダ内を移動するピストン
   と、該ピストンとは反対側のガイドロッド端に締結され
   た接触子と、ガイドロッド案内用の直動軸受とで構成さ
   れる接触子移動機構を有する溶接ロボット用の接触式セ
   ンサヘッドにおいて、上記ガイドロッド側のピストン端
   部をテーパー状とし、上記シリンダー内の接触子側端部
   も上記ピストン端部と同一のテーパーとし、ピストン端
   部がシリンダ端部に密着固定する構造を有することを特
   徴とする接触式センサヘッド。