JPH09300073A - アーク溶接経路検出方法およびアーク溶接センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アーク溶接経路の検出に必要とされる前処理
を容易化して作業者の負担を軽減化する。 【解決手段】 光の乱反射を促進する艶消し剤をアーク
溶接経路６の周辺に噴霧または塗布し、センサ２からの
照射光３をワーク４の表面で確実に乱反射させ、その反
射光５をセンサ２の受光部に取り込めるようにする。ワ
ーク４の表面に手作業で傷をつけて荒らすといった必要
がなくなり、作業者の負担が軽減化される。更に、セン
サ２と一体にスプレーノズル９を取り付け、アーク溶接
のＯＮ／ＯＦＦ指令等に同期させて艶消し剤の噴霧を行
わせることにより、溶接経路検出のための前処理から溶
接経路検出の本作業までの工程を完全に自動化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アーク溶接経路検
出方法およびアーク溶接センサの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】光の照射とその反射を利用してアーク溶
接経路を検出するようにしたアーク溶接センサが一般に
広く用いられている。しかし、ワークの表面が必要以上
に円滑に仕上がっている場合、例えば、アーク溶接の前
にワーク表面に対して何らかの研削加工が施されている
とか、または、ワーク素材の圧延加工時においてその表
面が必要以上に綺麗に仕上がり過ぎているといった場合
には、図３に示すように、ロボットアーム１に装着され
たセンサ２の光源から照射した光３がワーク４の表面で
全反射してしまい、センサ２の受光部による反射光５の
認識が不能となる場合がある。

【０００３】センサ２によるアーク溶接経路６の認識は
反射光５の検出状態の変化に基いて行われるものである
から、センサ２の受光部によって反射光５を捕えない限
り、アーク溶接経路６の認識も達成し得ない。

【０００４】このような問題は、特に、アルミ等の反射
率の高いワーク４に対してアーク溶接作業を行う場合
や、溶接時にトーチ１０とワーク４との成す角が小さく
なる場合、つまり、ワーク４に対する入射光３の入射角
が小さくなる場合に生じ易い。

【０００５】従来、このような問題を解消するために
は、表面に微小な傷をつけるなどしてワーク４の表面を
曇らせ、入射光３の反射光５を様々な方向に乱反射させ
ることで対処していた。例えば、スチールウールでワー
ク４の表面を擦るとか、モーターツールの先端にワイヤ
ブラシ状の回転工具を取り付けてワーク４の表面を荒ら
す等といった作業が行われているが、専用の作業工具と
いったものが存在せず、全てが作業者の手作業によって
行われるため作業効率の点で問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の欠点を解消し、表面が円滑に形成されたワー
クに対しても、面倒な前処理を行うことなく、アーク溶
接経路を確実に検出することのできるアーク溶接経路検
出方法およびアーク溶接センサを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、アーク溶接経
路の周辺に、光の乱反射を促進する艶消し剤を噴霧また
は塗布してコーティングしてから、センサによって溶接
経路を検出することにより前記目的を達成した。

【０００８】ワークの表面が艶消し剤によってコーティ
ングされる結果、ワークの表面が円滑であったり照射光
の入射角が小さいような場合であっても、ワークに照射
した光がワーク表面で様々な方向に乱反射し、センサの
受光部によって捕えられるようになる。

【０００９】また、センサ自体に艶消し剤を噴霧または
塗布する手段を備えることにより、人手を煩わすことな
く、艶消し剤のコーティング作業をアーク溶接と同時に
実施できるようにした。

【００１０】更に、溶接指令のＯＮ／ＯＦＦ動作に応動
して艶消し剤の噴霧または塗布動作をＯＮ／ＯＦＦする
制御手段を設けることにより、艶消し剤のコーティング
作業を完全に自動化した。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。図２は本発明のアーク溶接経路検出
方法を実施するための一実施形態の概略を示す概念図で
ある。

【００１２】符号７はエアゾール式のスプレー罐で、そ
の内部には、パウダー状の艶消し剤と、これをノズル部
８から噴霧するための圧搾空気またはジメチルエーテル
・ＬＰガス等が収められている。

【００１３】艶消し剤は一般の塗料に用いられる顔料に
比べて粒状の荒いパウダー等により形成され、圧搾空気
またはジメチルエーテル・ＬＰガス等の加圧力により、
ノズル部８頭部の押圧操作で、メディウムと共にノズル
部８から噴霧される。

【００１４】ワーク４にコーティングした艶消し剤をワ
ーク４に確実に定着させる必要がある場合には、合成樹
脂等を溶かした有機溶剤をメディウムとして利用し、ま
た、ワーク４にコーティングした艶消し剤を容易に吹き
払えるようにするためには、アルコール等の揮発性の高
い液体をメディウムとして利用するようにする。

【００１５】前者の場合は吹き付け作業後にワーク４の
表面に合成樹脂の被膜が形成され、その表面から艶消し
剤が突出するかたちでワーク４の表面に保持されること
になる。無論、無闇な厚塗りで合成樹脂の被膜を厚くし
て艶消し剤を沈殿させるべきではなく、艶消し剤による
光の乱反射効果を高めるためにも、被膜の層は艶消し剤
が突出できる程度に薄くすべきである。

【００１６】また、後者の場合には、吹き付け作業後直
ちにメディウムが揮発するので、艶消し剤は単にワーク
４の表面に置かれたかたちとなり、溶接作業の完了後簡
単に艶消し剤を吹き払うことがきる。

【００１７】作業者は表面が必要以上に綺麗に仕上がっ
たワーク４、または、アルミ等の反射率の高い素材から
成るワーク４のアーク溶接作業に先立ち、予め、前述の
スプレー罐７でワーク４の表面、特に、ワーク４の突き
合わせ部分であるアーク溶接経路６の周辺に、艶消し剤
を吹き付けてコーティングしておく。いうまでもなく、
この作業は、スチールウールでワーク４の表面を擦った
り、ワイヤブラシ状の回転工具をつけたモーターツール
でワーク４の表面を荒らす等といった作業に比べて遥か
に楽である。

【００１８】センサ２によるアーク溶接経路６の検出作
業、および、検出されたアーク溶接経路６に沿ってトー
チ１０を移動させる溶接作業に関しては、図３に示す従
来例と同様にして行われるが、アーク溶接経路６の周辺
にはパウダー状の艶消し剤がコーティングされているた
め、アルミ等の反射率の高いワーク４に対して溶接作業
を行う場合や、溶接時にトーチ１０とワーク４との成す
角が小さくなる場合、つまり、ワーク４に対する光３の
入射角が小さくなるような場合においても、このパウダ
ーがあらゆる方向に光を乱反射させ、センサ２の受光部
によってワーク４からの反射光５を容易に捕えることが
できるようになり、反射光５の検出によるアーク溶接経
路６の認識およびトラッキング作業が確実になる。

【００１９】図２に示す例ではワーク４にエアゾール式
のスプレー罐７で艶消し剤を噴霧する例について述べた
が、当然、スプレー罐７に代えてスプレーガンおよびエ
アコンプレッサー等を用いてもよく、また、艶消し剤を
混入して攪拌したメディウムを直に刷毛塗り等でワーク
４の表面に塗布してもよい。また、金属腐食液等の適量
の吹き付け、または、サンドブラスト等による梨地仕上
げによりワーク４の表面自体を荒らすことも可能であ
る。金属腐食液や石英砂がワーク４の表面にコーティン
グされるわけではないが、艶消し効果の点から見て、こ
れらの要素も艶消し剤の一種と見做すことが可能であ
る。

【００２０】図１は作業者による艶消し剤の吹き付け作
業等の前処理工程をなくし、アーク溶接の実施段階で艶
消し剤の吹き付け作業を自動的に行うようにしたもう１
つの実施形態の概略を示す概念図である。

【００２１】図３の従来例と同様、センサ２およびトー
チ１０はロボットアーム１の先端に取り付けられ、更
に、本実施形態においては、センサ２の一部を構成する
スプレーノズル９がセンサ２の本体と一体に取り付けら
れている。スプレーノズル９は、図１に示すように、ト
ーチ１０の移動方向に対して常にセンサ２からの照射光
３よりも先行する位置に装着するか、または、スプレー
ノズル９から噴出される艶消し剤の塗り面積が常にセン
サ２の光源による照射面を含むように、スプレーノズル
９のノズル開度を調整しておく必要がある。

【００２２】そして、スプレーノズル９は中空ケーブル
１２と制御弁１３とを介して大容量のスプレー罐１１に
接続され、スプレー罐１１には、前記実施形態と同様、
パウダー状の艶消し剤とそのメディウム、および、圧搾
空気またはジメチルエーテル・ＬＰガス等が収められて
いる。制御弁１３はロボットアーム１を駆動制御するロ
ボット制御装置１４からのＯＮ／ＯＦＦ指令、つまり、
溶接指令のＯＮ／ＯＦＦに応動して開閉制御される。要
するに、このスプレーノズル９はノズルの二重構造やニ
ードル等を備えた一般的なスプレーガンのような高度な
構造を有するものではなく、単に、図２に示すようなス
プレー罐７のノズル部８の部分をスプレー罐本体と分割
構成したものに過ぎず、制御弁１３のＯＮ／ＯＦＦ動作
は図２におけるスプレー罐７のノズル部８の押圧／押圧
解除動作に相当する。ロボット制御装置１４はスプレー
ノズル９のＯＮ／ＯＦＦ制御装置でもある。

【００２３】無論、スプレーノズル９を従来のスプレー
ガン等と同様、液体を噴出するための内側ノズルとその
外周部に設けられたエア噴出用の外側ノズルとで構成
し、液体とエアの供給を別系統で行うようにしてもよ
く、その場合においてはエアの供給源としてエアコンプ
レッサー等を利用することができる。ニードルの後退量
やメディウムの粘性にもよるが、エアのＯＮ／ＯＦＦ制
御だけでも吹き付け塗装のＯＮ／ＯＦＦ制御が可能であ
る。つまり、メディウムとエアの供給を別系統で行う場
合において、メディウムの貯溜カップと、ある程度ニー
ドルを後退させた内側ノズルとを直結したまま、エアの
供給系統に制御弁１３を介在させることで吹き付けのＯ
Ｎ／ＯＦＦ制御を行うことができるということである。
また、これとは逆に、エアの吹き出しを常時ＯＮにした
ままニードルの後退量を調整することで内側ノズルを開
閉して吹き付け塗装のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことも可
能である。この場合はニードルを前後退させるためのソ
レノイド等を設け、制御弁１３のＯＮ／ＯＦ制御の代わ
りにニードルの後退／前進制御を行わせることで吹き付
けのＯＮ／ＯＦＦ制御を行わせるようにすればよい。更
に、制御弁１３とソレノイドとを設けてエアとノズルの
開閉を同時にＯＮ／ＯＦＦ制御することも可能である。

【００２４】図１の実施形態においては、作業者がわざ
わざ艶消し剤をワーク４に噴霧または塗布する必要がな
く、アーク溶接の実施と同時に艶消し剤１５のコーティ
ング作業を自動的に行うことができるので、実質的な作
業効率を一層高めることができる。また、暫く装置を使
用していなかったような場合では、スプレーノズル９や
中空ケーブル１２内に気泡が侵入していたりして吹き付
け動作の開始がアーク溶接の開始に遅れるといったこと
も考えられるが、制御弁１３のＯＮ／ＯＦＦ制御はロボ
ット制御装置１４側の加工プログラム、例えば、Ｔコー
ド等によっても制御することができるので、そのような
場合は、アーク溶接の開始に先立って制御弁１３を開状
態とするような設定を行えばよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、スチールウールでワー
クの表面を擦るとかワイヤブラシ状の回転工具でワーク
の表面を荒らすとかいった重労働を行わなくても、ワー
クの表面を簡単に艶消し状態として、反射率の高いワー
クにおけるアーク溶接経路の検出やトーチを寝かせて行
う場合のアーク溶接経路の検出作業に対処することがで
きる。更に、本発明のアーク溶接センサは、それ自体が
ワークに艶消し剤を噴霧または塗布する手段を備え、溶
接指令のＯＮ／ＯＦＦに応動して艶消し剤の噴霧または
塗布動作をＯＮ／ＯＦＦ制御することができるので、艶
消し剤のコーティングからアーク溶接経路の検出までの
作業を完全に自動化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアーク溶接経路検出方法を実施するた
めの一実施形態の概略を示す概念図である。

【図２】本発明のアーク溶接経路検出方法を実施するた
めの他の一実施形態の概略を示す概念図である。

【図３】従来のアーク溶接経路検出方法の概略を示す概
念図である。

【符号の説明】

１ ロボットアーム ２ センサ ３ 照射光 ４ ワーク ５ 反射光 ６ アーク溶接経路 ７ スプレー罐 ８ ノズル ９ スプレーノズル １０ トーチ １１ スプレー罐 １２ 中空ケーブル １３ 制御弁 １４ ロボット制御装置 １５ 艶消し剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アーク溶接の対象となるワークに光を照
   射し、その反射光をロボットアーム先端のセンサで検出
   することによって溶接経路を検出し、ロボットアーム先
   端のトーチを溶接経路に沿って移動させてアーク溶接を
   行うようにしたアーク溶接ロボットのアーク溶接経路検
   出方法において、溶接経路の周辺に光の乱反射を促進す
   る艶消し剤を噴霧または塗布してコーティングした後前
   記センサによって溶接経路を検出するようにしたことを
   特徴とするアーク溶接経路検出方法。
2. 【請求項２】 アーク溶接ロボットのアーム先端に取り
   付けられ、ワークに光を照射し、その反射を検出するこ
   とにより溶接経路を検出するアーク溶接センサであっ
   て、ワークに艶消し剤を噴霧または塗布する手段を備え
   たことを特徴とするアーク溶接センサ。
3. 【請求項３】 溶接指令のＯＮ／ＯＦＦ動作に応動して
   艶消し剤の噴霧または塗布動作をＯＮ／ＯＦＦする制御
   手段を備えたことを特徴とする請求項２記載のアーク溶
   接センサ。