JPS599716A - 原点位置決め制御装置 - 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、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ット−や走
行台車型ならい溶接装置など動 における前記回転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ットなどは周知
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回転する場合にあっては、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
いかわからなくこの発明は前述事情に鑑みなされたもの
であって、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、中な構成で提供
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々い。

ｗ１１ｗ２は、ワークであって、Ｗｌは水平ワーク、Ｗ
２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伺溶接が
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、
チェーン３ａおよびスプロケット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。Ｅ、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。Ｓｌ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ｌ底部に取付けた電動機Ｍ
２により、チェーン４ａおよびスプロケット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ｌに
取付けた電動機Ｍ３により実施例では２回転弱（約７０
０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Ｅ：３を含むサー
ボ系でアル。

６は、回動体５に支持され、電動機Ｍ４により、公知の
ボールスクリュ一式伝達機構７を介して水平方向に移動
可能の移動体である３、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Ｍ７１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オよびエンコーダＥ
５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３、機構９は、部材８の下部にリンク
９ａ　、９ｂを垂直軸支９ｃ　、９ｄＬ、捷たリンク９
ａ先端にはレバー９ｆを突設したリンク９ｆを関着９ｅ
し、そしてしバー９ｆ先端とリンク９ｂ先端とを関着９
ｇＬでなる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９１１を関着
９１するとともに、リンク９ｆおよび９ｈの画先端間に
リンク９ｊを関着９　ｋ　、　９１　した１組の３１７
行四透彫リンクとよりなる。Ｍ６は、リンク９ａ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
ち株端リンク９ｊが溶接用トーチＴの保持部利として構
成されている。Ｒ６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。Ｒ６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、保持部利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の垂直面ならいロッド１０と
、保持部利９Ｊに取付けたロッド１０の突出位置検出器
（実施例では差動トランス）ＴＲ，とで構成されている
。

なお予め設定したトランスＴ　Ｒ＋の基準出力値におけ
るロッドｌＯの突出位置において、軸９ｃ。

９ｅ間距離と、軸９ｋ、ロッド１０先端間の距離とが等
しく、しかも軸９ｅ　、９に間距離と、軸９Ｃ、ロッド
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）の
ならいセンサであり、実施例では保持部材９　ａ　”Ｆ
’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、ｘ１７面ならい
ロッド１１と、保持部材９Ｊに取イ」けたロッド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Ｔ　Ｒ２の基準出力値におけ
るロッド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ＴＲ＋の基準出力値におけるロッド１０の突出位
置、および前述トランスＴ　Ｒ２の基準出力値における
ロッド１１の突出位置において、トーチＴの溶接点の位
置Ｐが、ロッドｌＯ先端下方で、かつロッド１１先端を
通る水平面一ヒに一致するように設定されている。

よって結局トーチ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個突設したりミ
ツトスイッチであり、ワークＷ２に対する台車１の衝突
を検知可能である。

Ｌ’Ｒは、回動体５が予め設定した中間回動位置に対し
て正寸たけ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Ｌ　Ｒは１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１
３ａされ、その先端を突起１２との保合個所（実施例で
はローフ　１４．１５の２個所）として形成するととも
に、ばね（引張りはね）１６によるスナップアクション
が付勢され、台車１に固設したストッパ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
前記スナップアクション付勢による回動位置を検知する
検知器Ｓ　’Ｗ＋　（実施例では常開のリミットスイッ
チ）とて構成されている。なおスイッチ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に対する原点信置を検知する
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５Ｗ２（実施例で
は常開のリミットスイッチ）とで構成されている。

Ｃは、中央処理装置ＣＰＵとメモ！Ｊ　Ｍ　Ｅ　Ｍを含
むコンピュ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８１〜Ｓ６、溶接電源なお制御部Ｃ
には、（イ）スイッチＳＷ１が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ＡＩにおける前
記回動により、スイッチ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、スイッ
チＳＷ２からの出力信号が変化（実施例ではＯＦＦすな
わち信号「Ｏ−１からＯＮすなわち信号「１１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
、に）　この手段Ａ、３における前記回動により、スイ
ッチＳ　Ｗ２からの出力信号かもとの出力信号に変化（
信号「１１から「０」に変化）したときに１回動体５を
停止させるべくした第４手段Ａ４と、が含捷れている。

さらにこの実施例の作用を、第７図のフロルチャートに
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
点位置決めスイッチを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ＴＲＩの前記基
準出力値となる位置に、さらには部利８ば、トランスＴ
Ｒ２の前記基準出力値となる位置に、さらには−ｔ　／
ｊ機構９は、第３図のような位置に、それぞれ６シ置決
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。

捷ずス邦ノブＳＴ１において「電源投入後、初回の原点
位置決めか１という判定が行なわれる。

その結果初回でないなら、ステップｓＴ２のようにエン
コーダＥ３によるカウンタの値が１−ｏ」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
。

またステップＳＴＩの判定結果が、初回ならば、ステッ
プＳＴ３のように、スイッチｓｗ１の出力信−号はＯＮ
すなわち「ｌ」かＯＦＦすなわち「ｏ−１がが判定され
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によりストッパ１
８に当接した位置にあるとするならば、スイッチＳ　Ｗ
’＋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
。従ってステップＳ　Ｔ４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Ｍ
３に指令が出力され、かつステップＳ　Ｔ５のように、
スイッチ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。

捷た逆に作用体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、Ｊ：りストッパ１７に当
接した位置にあるとするならば、スイッチＳ　Ｗ２の出
力信号はｌ−１１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。従っ
てステップ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
ステップＳ　Ｔ７のように、スイッチＳ　Ｗ＋の出力信
号が「ｏ−１に変化するまで、回動体５は回動される。

なお前述ステップＳ　Ｔ３．　Ｓ　Ｔ４およびＳ　Ｔ（
ｉで、第１手段Ａ１が構成されている。

そしてステップＳＴ５あるいはＳ　Ｔ７において、スイ
ッチＳＷ＋の出力信号が変化したならば、ステップＳ　
Ｔｓ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に指咎が出力
され、かつステップｓＴ９のように、スイッチＳＷ２の
出力信号が「ｌ」に変化するまで、回動体５は回動され
る。

なお前述ステップＳＴ５．ｓＴ７およびＳ　Ｔ８で、第
２手段Ａ２が構成されている。

そしてステップＳ　Ｔ９において、スイッチｓｗ２の出
力信号が１１」に変化したならば、すなわち突起１９が
スイッチｓＷ２をＯＮに切換えたならば、ステップＳ　
Ｔｏｏ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Ｍうに指令が出力され、
かつステップＳ　Ｔ＋、のように、スイッチＳＷ２の出
力信号かもとの［ｏ　１に変化するまで、回動体５は回
動される。

なお前述ステップＳＴｇおよびＳ　ＴＩＯで、第４手段
Ａ４３が構成されている。

そしてステップＳ　Ｔｌ、において、スイッチｓｗ２の
出力信号がｉ　０　ｉに変化したならば、ステップ５Ｔ
１２のように、回動体５を停（］二させるへく電動機Ｍ
３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）Ｈ，Ｐ。

である。

なお前述ステップＳ　Ｔｌ、および５Ｔ１２で、第４手
段Ａ４が構成されている。

そしてステップＳ　Ｔ、３のように、エンコータＥ・３
によるカウンタの値を「ｏ」にセッ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ｌをワークＷ】
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ＲＰが溶接線ＷＬに一致するように、それぞれ第１図
のようにセントする。

そして図示しないスタートスイッチをＯＮにすれば、電
源ＷｓがＯＮとなり、また台車Ｉは予め設定した速度で
前進（第１図においてＸ方向で、かつ左上向き）走行す
る。

このときセンサＳＨのトランスＴＲＩ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１直も一定値と比較され、その差がゼロとなるよう傾
動部材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φようｌ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Ｗ＋　、　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ＩはワークＷ２に衝突する３、
このとき台車１前側部に突設した２個のスイッチＳＳが
信号を出力し、これにより以後予め設定シたシーケンシ
ャ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ｌ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ｌは第８図（ハ）実線位置すなわちセンザＳ
Ｈ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
′缶置す役わち台車１がワークＷ２に衝突する位置（衝
突位置はスイッチＳＳで検知）捷で左へ走行される。次
に回動体５はトーチＴが第８図に）実線位置に達する寸
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４図２点鎖線１′位置に達する寸で右へ一定角度回
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Ｗ　Ｌは溶接
され、さらに第８図に）２点釧線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。

従って回動体５は、前記屈折個所を通過するごとに、台
車ＩＫ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っては、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を実行し、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、
ステップＳ　Ｔ２の内容が実行されるので、原点位置決
めに要する時間は、初回のステップＳ　Ｔ３〜Ｓ　Ｔ＋
：＋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１２．１９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
ミツトスイッチＳＷ１．ＳＷ２の代わりにホトトランジ
スタやリードスイッチとしてもよい。−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、ソチ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度側に片寄って、原点位置ＨＰｏが負回動領域を除
く正回動領域に存在する場合にあっては、第２手段Ａ２
は、スイッチＳ　Ｗ＋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、電磁式なとの非接触
型のものでも、あるいはいわゆるアルクセンサであって
もよいし、またステップＳ　Ｔ２においては、エンコー
ダＥ：３の値が１０１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
させてもよいなど一１各構成の均等物との置換もこの発
明の技術範囲に含捷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
原点位置ＨＰ、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ｌ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回出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図は制御部のブロック図、第６図は第１お
よび第２検矢口器の出力信号図、第７図はフローチャー
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、Ｓ
　Ｗ＋・第１検知器、ＨＰ・・・第２検出装置、ＨＰ（
＋・・原点位置、Ｓ　Ｗ２・・第２検知器、Ａ１　　第
１手段、Ａ２・・・第２手段、Ａ３・・・第３手段、Ａ
４　　第４手段、１２・・突起、１３・作用体、１３ａ
・軸、１４．１５・・・係合個所、１６・・ばね、１７
．１８・ストツノ＜、１９　　　突起、　　−ｃｈ６ｏ
　　　　出願人　新明和工業株式会社代理人　弁上　正
　（ほか１名） 第 （づ） 　Ｍ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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、と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
   本体に対する原点位置を検出する第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（では、前記第１検出装置からの出
   力信号に基づいてその出２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−！ｆ、
   たけ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か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. （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保合個
   所として形成するとともに、ばねによるスナップアクシ
   ョンが付勢され、ストッ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ップアクションによ
   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. （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。