JPS5930478A - 溶接ロボットの位置・姿勢検出装置 - Google Patents

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】 この発明は、溶接ロボ゛ノドの位ｉｔｔ検出装置に関し
、励磁コイルと検出コイルとからなる位置センサを溶接
１・−チに直接取りＩｌ′Ｎ１け、被測定物の形状にか
かわらず溶接トーチの正確な位置検出が実現できるよう
にしたものである。

一般に、自動溶接ロボットを用いて被溶接物を溶接する
場合には、ロボット腕の先端に支持された冶接１・−チ
と被溶置物との相対位置関係を検出し、該検出値に基づ
いてロボット腕の移動を制徊１する心安がある。そして
、従来のこの種溶１妾ロボットの位置検出装置は、第１
図（ａ）に示すよう番こ、ロボット腕（１）の先端にｄ
接トーチ（２）が支持されるとともｌｒ、ロボット腕（
１）の先端部に鉛直位置センサ（３）および水平（Ｘχ
装センサ（４）がそれぞれ設けられ、被測定物（被加工
物）（［＋ｊ　−（６）　ｉこ対する位置を各位１惟セ
ンサ（′Ａｌ　、　（４１でそれぞ゛れ検出し、ロボッ
ト１宛（１）の１容接トーチ（２）を移動している。な
お、（７）はＭ接部である。

しかし、前記従来の位置検出装置によると、各位置セン
サｆ３１　、　＋４１が溶接トーチ（２）より離して取
りイ：］Ｕられるため、被測定物＋５１　、　（６）の
形状によっては位置検出あるいは溶接がイ：、　ｉ′Ｉ
Ｊ’能になる場合があり、たとえば、同図（ｂ）に示す
よう（こ、被測定物（６）′が短かい場合には、水平位
置セン→Ｊ’　＋４）　ｌこよる位置検出が行Ｉｊえす
、また、同図（Ｃ）に示すように、被測定１勿（６）“
の−ｈ端が１各１妾トーチ（２）側へ突出するような場
合には、水平位置センサ（４）と被測定物（Ｇ）“との
干渉により浴接トーチ（２）先端を溶硬部（７）に案内
することができｒ、溶接が行なえないことになる。

この発明は、前記の点に留意してなされたものであり、
三次元空間を自由に移動「る浴接ロボットのロボット腕
と、前記ロボット腕の先端に支持された溶接トーチと、
前記浴接トーチに直１妾取りイ」けられ被測定物に渦電
流を発生させる励磁コイイルおよび差動巻きされ目ＩＪ
記渦電流によって誘起された毛玉を検出する検出コイル
からなる位置センサと、前記位置センサの出力信号によ
り前記溶接トーチの位ｌｆ！ｔｉ検出する信号処理同′
烙と金（ｉｉｉｆえＴこことを特徴とする溶接ロボーン
トの位置換［１３裟置である。

したがって、励（１鼓コイルと検出コイルとからなる位
置センサを設けることにより、被１１１１１定物との距
離を無接触で検出できるととも＋ｒ、この位置センサが
溶接トーチ番こ直接取り付りられ、−・体となっている
ため、１督凄トーチの被測定物に対する位置を面接検出
でき、従来のような被測定物の形状による位置検出不備
や溶接不能を解消できるものであり、さらに、複数個の
位置センサを溶接トーチの外周に等間隔に配置し、前記
各位置センサの出力回りを１１１系列処哩することによ
り、前記１容接１・−チの三次冗空間番こおける位置お
よび姿勢孕容易に検出することができるものである。

つきにこの発明を、その実施例を示した・１３２図以ド
の図面とともに説明する。

まず、ｌ実施例を示した第２図および用３図について説
明する。

これらの図面において、（８）は自動溶接ロボットのロ
ボット腕（１）の先端に支持された溶接トーチ、（！′
Ｉ）は溶接トーチ（８）の先端部の外周に直接取り１：
１けられ検出方向（９）′が溶接トーチ（８）の軸方同
番こ等しい位置センサであり、溶接トーチ（８）の外周
に巻かれた励磁コイルと該励磁コイルの」二をこ差動巻
きされた２つの同一巻数の検出コイルとからなる。

頭は発ｌ辰回路であり、該発振回路ｏｃｔから位置セン
→Ｊ−（！Ｔ）の励磁コイルに亀圧が匂えられると、励
磁コイルに発生する磁力線により、・召接１・−チ（８
）の軸方向の被測定物（１１）に渦電流が発生する。こ
の渦電流の、大きさは、位置センサ（９）と被測定物（
１１）との距離あるいは相対角度により異なり、位置セ
ンサ（９）の検出コイルにおいて、前記渦電流により誘
起さオ］だ微少成用が検出される。１１２１は位１直セ
ンサ（９）の検出コイルの出力′亀［Ｅを所定レベルに
Ｊ胃輻する増幅回路、（１３）は増幅ｊＩ′ｊｌ路１１
２）の出力を整７にする絶対１′１σ回゛烙、（１４）
は絶対値回路（１３）の出カケ直流成分ｉｒ変県するロ
ーパス回路、（ｌｒＩｌは噌幅回路＋＋２１　、絶対値
回路（１３）およびローパス回路（１４）で処理さλ］
た１５弓゛金レベル変換する出力回路であり、検出、処
理さＡ］た信号を溶接ロボットのｉｌ＋１３征１興ｉ散
への入力憤りとして出力するだめのインターフェース回
路として作Ｃ（山する。なお、（１２１〜（１５）に云
くずもの１こより、位１１／１センサ（９）の出力信号
番こより縛接トーチ（８）の位置を検出する信号処理回
路（ＩＧ）が構成される。

したがって、位置センサ（９）より得られた出力は、溶
接トーチ（８）に一体の位置センサ（９）と被測定物（
１１）との距離あるいは相対角席番こより異なり、位置
センサ（９）　（Ｄ　ｌ５力を信号処理すること（こよ
り、溶接トーチ（８）の位闇金検出することができ、前
述と同様の効果を得ることができるものである。

つきに、他の実施例を示した第４図および第５図番ｒつ
いて説明する。

こね、らの図面において、前記と同一記号は同一物を示
し、異なる点は、励磁コイルと検出コイルとからなる３
（Ｉ！１１の（１’Ｚ置センサ（１η、（田、　（Ｈｌ
ｊを設け、各位置センサｔ＋７１　、　（ＩＲＩ　、　
（＋９１を４接トーチ（８）の外周番こ直接取りイ：ｊ
けるとともに、各位置センサ（１η、　＋ｌｌ’ｌ）　
。

ｆ１！＋１の検出方向（１７１’　、　（ＩＲＩ’　、
　（＋！＋］’が浴接トーチ（８）　０：）個目こ対し
４５度傾斜し、かつ、各位置センサｆ１７１’　、　ｆ
＋８）　、　（＋！１１のそれ、それの１灸出力向（１
η′、（１が　、　（Ｆｉｌ）’が円周−にに１２０１
現の相！Ｌ間隔をもつよう配置した点である。

また、第５図において、ｆ２Ｉ１１はマルチプレクサ、
（２１）はデマルチプレクサであり、発撮；萌路頭から
の信号はマルチブレク→ｔ°１２１１１の切替により順
次位置センサ（１η、１１〜．（因の励磁コイルｌご人
力され、それぞれの検出コイルの検出出力がデマルチプ
レクサ１２０）ケｊｒシて信号処理回路（１Ｇ）に入力
される。このマルヂブレクザ＋２＋ηおよびデマルチプ
レクサ（２１）の切替は制御回路゛２２１により行なわ
れ、制徊１回路フクからの切替（ｉ号により位を蝮セン
サ（１η、［１８１、Ｈ）の出力信号が順次スキャニン
グされ、時系列処理によって溶接トーチ（８）の（＼゛
Ｌ置および姿勢が検出される。ここで、溶接トーチ（８
）が平面状の被測定物（１１１に対し垂直に配置される
と、各位置センサ（１η、（１（へ）、　（＋９）　７
Ｊ）らの出力は等しくなり、このときの出力レベルによ
り客接トーチ（８）と被測定物（１１）との距離が検出
され、さらに、浴接トーチ（８）が被測・疋物（１１）
に対し傾斜すると、各位置センサｔ１７１　、　（ＩＲ
Ｉ　、　（１４１）のＪ１ｊカレベルが４々に変化し、
その変化により、溶接トーチ（８）の被測定Ｉ吻（１１
）に対する姿勢、すなわち角度が検出される。

′つきに、さらｌ（他の実施例を示した第６図について
説明する。

ｌ第６図に示すものは、溶接トーチ（８）の先端部の１
周に１肋（ｄｉミコイル検出コイルとからなる４個のＬ
置センザ（割、　（２−＋１　、　（２（へ）、（四を
等間隔に百冒適しだも））であり、各位置センサ（路１
　、　ｔ２４１　、　（２５ｉ　、殉のそれぞれの検出
方向＋２３ど、（２４ど、（旨′、（４）′が溶接トー
チ（８）の軸に対し直間するとともに円周上に９００度
の用ＩＬ間隔ケもって配置されている。

したがって、各位１適センサ（おｌ　、　ｔ’２４＋　
、伐鴎、　ｔ２ｉ９の出力４ｇ号ケ前述と同様にして時
系列処理することにより、溶接トーチ（８）の三次元空
間における位置検出が容易となるものである。

なお、ＩＪ（Ｊ記では３種の検出装置例を説明したが、
これらをそれぞれ組み合わせて使用することも容易ｉご
行なえ、より浴接トーチ（８）の位置検出がＩＥ確にな
るものである。

４、図面の詳細な説明 第１図（ａ）　、　（ｂ）　、　ｔｃ）はそノ］、ぞ旧
、従来の浴１妾ロボットの１Ｘ″１．置検出装置の溝成
図、第２図以ドの図面はこの発明の溶接ロボットの位置
検出装櫛の実施例ケ示し、用２図および第３図はｌ実施
例を示し一第２図（ａ）および（１））は４接トーチの
正面図および側面図、用３図は「ば６気ブロック図、第
４図および第５図は他の実施例を示し、第４図伜）およ
び（ｂ）は暦１妾１・−チの屯面図および側面図、Ｉ第
５図は一気ブロック図、用６図（ａ）および（１））は
さらＧこイｌ！Ｊの実施例の溶し１・−チの１１：、面
図および側面図である。

（１）　　ロボットｉ宛、（８）・イ容接トーチ、（９
１、０η、（１（へ）。

（１！１）、、を訝、　ｔ２４ｊ　、　（２ｆｉｉ　、
　Ｃ）１３　　位置センサ、（１６）・１ぎ号処理回路
。

代理人　弁理士　藤　１）龍　太　部 第１図 第２図 第３図 （０）　　　　　　（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　三次元墾間を自由に移動する溶接ロボットのロボッ
   ト腕と、１）ＩＪ記ロボット腕の先端に支持された溶接
   トーチと、前記溶接トーチに直接取りイ；１けられ被測
   定物に渦電流を発生させる励磁コイルおよび差動巻きさ
   れ前記渦電流によって誘起された市ＵＦ、ヲ検出する検
   出コイルからなる位置セン→ノ”と、前記位置センサの
   出力信号Ｇこより前記＋８接トーチの（ｉγ置を検出す
   る信号処理回路とを備えたことを特徴とするｌ咎１笈ロ
   ボットの位置］食出装置。 （つ　複敬個の位置センサを７容接１・−チの外周に等
   間隔に配置硅し、前記各位置センサの出力４ぎ号を時系
   タリ処Ｅ！Ｉｉ　して、１■Ｊ記溶接トーチの二次Ｊｉ
   、便間Ｇこおける位置および姿勢全検出することを特徴
   とする特πＦ請求の範囲第１項に記載の溶接ロボットの
   位置検出装置。