JPS6239075B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、溶接ロボツトにより被溶接物を溶
接するのに先立ち、溶接ロボツトにより被溶接物
の位置を検出する被溶接物の位置検出制御装置に
関する。

〔従来の技術〕 従来、溶接ロボツト等に設けられる被溶接物の
位置検出用のワークセンサは、磁気式、光式およ
び触針式のものがあり、触針式の場合、溶接トー
チ内を送給される溶接ワイヤと被溶接物との間に
コンデンサに充電された500Vの直流電圧を印加
し、前記ワイヤの被溶接物への接触による前記コ
ンデンサの放電を検出して前記被溶接物の位置を
検出するセンサレスセンサ、CR発振回路および
該発振回路に接続された針状のアンテナからな
り、前記アンテナの被溶接物への接触による静電
容量の変化を検出して前記被溶接物の位置を検出
する静電式タツチセンサ、取付体の先端部に設け
られたリミツトスイツチの被溶接物への接触によ
るオン，オフを検出して前記被溶接物の位置を検
出するリミツトスイツチ式センサ等がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、磁気式の場合、センサの検出精度が
低く、かつ、温度の影響を受け易く、検出の方向
性がある。

また、光式の場合、高価であるとともに、溶接
により発生するスパツタやヒユームにより光源部
が覆われて光を投射できなくなるという欠点があ
る。

つぎに、触針式の前記センサレスセンサでは、
検出精度が±0.5mmで低く、かつ、溶接ワイヤに
500Vの直流電圧を供給することができるよう
に、溶接機の電源部を絶縁仕様の大きなものにし
なければならない。

また、前記静電式タツチセンサでは、被溶接物
表面の塗膜により検出の確実性が低く、前記リミ
ツトスイツチ式センサでは、検出精度が±0.2mm
とあまり高くなく、リミツトスイツチの接片の取
付け方向が一義的であるために検出の方向性があ
るという欠点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、前記の点に留意してなされたもの
であり、内部を溶接ワイヤが送給される溶接トー
チと、先端部が前記トーチの方向および前記トー
チの方向に対し反対方向の位置に回転自在に基部
が保持された接触針と、回転軸が前記接触針の基
部に連結された回転器と、回転する前記接触針が
接触し前記接触針の先端部を前記トーチ間を送給
される前記ワイヤの先端部があるべき位置に位置
させる位置合わせ用停止部と、検出時、前記回転
器を駆動する駆動手段と、前記接触針と前記停止
部との間に針用電圧を印加する電圧印加手段と、
前記針用電圧の変化により前記接触針の前記停止
部への接触を検出し前記駆動手段を停止する検出
停止手段と、前記接触針と被溶接物との間に位置
用電圧を印加する電圧印加手段と、前記位置用電
圧の変化により前記接触針の前記被溶接物への接
触を検出し被溶接物の位置を検出する位置検出手
段とを備えたことを特徴とする被溶接物の位置検
出制御装置を提供するものである。

〔作 用〕

したがつて、この発明によると、きわめて簡単
な構成により精度よく被溶接物の位置が検出され
る。

〔実施例〕

つぎに、この発明を、その１実施例を示した図
面とともに詳細に説明する。

第１図および第２図において、１は溶接ロボツ
トのアームの先端部２に取付けられ内部を溶接ワ
イヤが送給される溶接トーチ、３はトーチ１に並
設してトーチ１の周囲を回転自在に前記先端部２
に取付けられ取付軸４および４個のボルト５によ
り固定された基部、６は基部３の右側面に一体に
形成された断面Ｌ字状の取付体、７，７′は取付
体６の内側左端部および内側中央部にそれぞれね
じ８により取付けられた断面Ｌ字状の第１固体お
よび第２固定体、９はコイルへの通電による作動
時に回転軸９′が所定角度回転する回転器である
ロータリソレノイドであり、ケースに一体に設け
られおねじ溝が形成された固定軸１０が、第１固
定体７に透設された透孔に挿通されてナツト１１
により固定されており、前記コイルへの通電停止
により回転軸９′が作動時と逆方向に回転して元
の状態に戻る。

１２はロータリソレノイド９の回転軸９′の右
端部に取付けられた第１歯車、１３は第１軸受１
４を介し第２固定体７′に貫通して回転自在に設
けられた挿通軸、１５は挿通軸１３の左端部に軸
着され中央部ないし左半部にわたつて形成された
歯が第１歯車１２に噛合した円柱状の第２歯車、
１６は挿通軸１３の石端部のねじ部に嵌挿されて
ナツト１７により固着されたかさ歯車からなる第
３歯車、１８は取付体６の内側右端部にねじ８に
より取付けられた第３固定体、１９は第２軸受２
０を介して第３固定体１８に上下方向に貫通して
回転自在に設けられた伝達軸、２１は伝達軸１９
の下端部に軸着された第３歯車１６に噛合するか
さ歯車からなる第４歯車であり、第１〜第４歯車
１２，１５，１６，２１により、回転伝達機構部
２２が構成されている。２３は伝達軸１９の上端
部に軸着され後端部に水平方向の遊通孔２４が透
設された回転体、２５は一端部が遊通孔２４に遊
通されねじ２６により固定された接触針、２７は
第３固定体１８の右方の取付体６の内側にねじ８
により取付けられた接触針２５の位置合わせ用停
止部であるストツパであり、テフロン等からなる
絶縁体２８を介して取付体６に取付けられるとと
もに、上端部に接触針２５の位置決め溝２９が形
成されている。なお、３０は第３，第４歯車１
６，２１と第２，第３固定体７′，１８との間に
設けられたスペーサであり、第２図中の２点鎖線
は、溶接時にロータリソレノイド９および回転伝
達機構部２２を遮蔽してスパツタ等から保護する
ために設けられるカバーである。

つぎに、制御回路を示す第３図および第４図に
ついて説明する。

第３図において、３１は３個の入力端子が第１
〜第３接続端子３２ａ〜３２ｃを介して交流電源
（図示せず）に接続された第１ラインフイルタ、
３３，３３′は一端が第１ラインフイルタ３１の
２個の出力端子にそれぞれ接続された２個の電源
スイツチ、３４は一端が一方の電源スイツチ３３
の他端に接続されたヒユーズ、３５は２個の入力
端子がヒユーズ３４の他端および他方の電源スイ
ツチ３３′の他端にそれぞれ接続された第２ライ
ンフイルタ、３６は２個の入力端子が第２ライン
フイルタ３５の２個の出力端子にそれぞれ接続さ
れたスイツチングレギユレータ、３７は前記溶接
ロボツトのコンピユータ部、３８〜４０は両端が
コンピユータ部３７にそれぞれ接続された第１〜
第３発光ダイオード、４１はコレクタ、エミツタ
がコンピユータ部３７に接続された第１フオトト
ランジスタ、４２〜４４はそれぞれコレクタ、エ
ミツタが第４〜第９接続端子４５〜５０に接続さ
れ第１〜第３発光ダイオード３８〜４０とともに
第１〜第３フオトカプラ５１〜５３を構成する第
２〜第４フオトトランジスタ、５４はコンピユー
タ部３７に接続された第10接続端子、５５は一端
が第11端子５６に接続されるとともに他端が接地
され第１フオトトランジスタ４１とともに第４フ
オトカプラ５７を構成する第４発光ダイオードで
あり、コンピユータ部３７および第１〜第４フオ
トカプラ５１〜５３，５７により制御部５８が構
成されており、第５，第７，第９接続端子４６，
４８，５０が接地されている。

５９〜６１は各リレーコイル５９ａ〜６１ａの
一端がスイツチングレギユレータ３６の正出力端
子３６ａに接続され他端がそれぞれ第４，第６，
第８接続端子４５，４７，４９に接続されたそれ
ぞれ切換部、回転器作動部、印加指令部である第
１〜第３リレー、６２はリレー接点６２ａの両端
が第10，第11接続端子５４，５６に接続された第
４リレーであり、第１，第２リレー５９，６０の
リレー接点５９ｂ，６０ｂの一端および第４リレ
ー６２のリレーコイル６２ｂの一端がスイツチン
グレギユレータ３６の正出力端子３６ａに接続さ
れており、各リレー５９〜６２のリレーコイル５
９ａ，６０ａ，６１ａ，６２ｂに並列に逆電圧吸
収用ダイオード６３がそれぞれ設けられている。
６４は一端がスイツチングレギユレータ３６の正
出力端子３６ａに接続された第１抵抗、６５は一
端が第１リレー５９のリレー接点５９ｂの他端に
接続された第２抵抗、６６は一端が第２リレー６
０のリレー接点６０ｂの他端に接続された第３抵
抗、６７は一端がスイツチングレギユレータ３６
の正出力端子３６ａに接続された第４抵抗、６８
〜７０は一端が第１〜第３抵抗６４〜６６の他端
に接続された第５〜第７発光ダイオード、７１は
両端が第４低抗６７の他端および第４リレー６２
のリレーコイル６２ｂの他端に接続された第８発
光ダイオード、７２は約500Vの直流の検出用電
圧を発生する電圧発生部であり、第１電源端子７
２ａが第１リレー５９のリレー接点５９ｂの他端
に接続されるとともに、第２電源端子７２ｂに接
地され、マイナス500V用第１出力端子７２ｃが
シールドケーブル７３により第12接続端子７４を
介して接触針２５に接続され、接地用第２出力端
子７２ｄがシールドケーブル７３によりクランプ
７５および第３リレー６１のリレー接点６１ｂの
他端に接続されている。なお、第３リレー６１の
リレー接点６１ｂの一端がケーブル７３により第
13接続端子７６を介してストツパ２７に接続され
るとともに、第14接続端子７６′を介してロータ
リソレノイド９のコイルの一端が第２リレー６０
のリレー接点６０ｂの他端に接続され、第14，第
15接続端子７６′，７６″間にロータリソレノイド
９のコイルの保護用ダイオード７７が設けられて
いる。

つぎに、検出部７８を示す第４図について説明
する。

７９はレギユレータ３６の正出力端子３６ａに
接続された正電源端子、８１は第15接続端子７
６″を介してロータリソレノイド９のコイルの他
端およびレギユレータ３６の負出力端子３６ｂに
接続された正，負電源端子、８１は接地端子、８
２は両電源端子７９，８０と接地端子８１との間
に設けられた外来ノイズ防止用のLCフイルタ、
８３，８４は電圧発生部７２の接触信号出力端子
７２ｅ，７２ｆにそれぞれ接続された第１，第２
信号入力端子、８５は両信号入力端子８３，８４
間に設けられた第５抵抗、８６，８７は非反転入
力端子が両信号入力端子８３，８４にそれぞれ接
続された第１，第２演算増幅器（以下演算増幅器
をオペアンプという）、８８は両端が第１，第２
オペアンプ８６，８７の反転入力端子に接続され
た第６抵抗、８９は一端が第２オペアンプ８７の
非反転入力端子に接続され他端が接地された第７
抵抗、９０は両端が第１オペアンプ８６の反転入
力端子および出力端子に接続された第８抵抗、９
１は両端が第２オペアンプ８７の反転入力端子お
よび出力端子に接続された第９抵抗、９２，９３
は一端がそれぞれ第１，第２オペアンプ８６，８
７の出力端子に接続され他端が第３オペアンプ９
４の両入力端子に接続された第10，第11抵抗、９
５は両端が第３オペアンプ９４の反転入力端子お
よび出力端子に接続された第12抵抗、９６は一端
が第３オペアンプ９４の非反転入力端子に接続さ
れ他端が接地された第13抵抗であり、第１〜第３
オペアンプ８６，８７，９４および第６〜第13抵
抗８８〜９３，９５，９６により40倍の差動利得
の差動増幅部９７が構成されている。

９８は一端が第３オペアンプ９４の出力端子に
接続された第14抵抗、９９は一端がフイルタ８２
を介して正電源端子７９に接続された第15抵抗、
１００は一端が第15抵抗９９の他端に接続され他
端が接地された可変抵抗からなる第16抵抗、１０
１は一端が第16抵抗１００の可動端子に接続され
た第17抵抗、１０２は反転入力端子が第14，第17
抵抗９８，１０１の他端に接続され非反転入力端
子が接地された第４オペアンプであり、第４オペ
アンプ１０２および第14〜第17抵抗９８〜１０１
によりコンパレータ１０３が構成されている。１
０４は一端が第４オペアンプ１０２の出力端子に
接続された第18抵抗、１０５は一端がフイルタ８
２を介して正電源端子７９に接続されたブザー、
１０６はコレクタ、ベースがブザー１０５の他端
および第18抵抗１０４の他端に接続されエミツタ
が接地されたNPN型トランジスタ、１０７はブ
ザー１０５の他端に接続され検出信号が出力され
る検出信号出力端子であり、該出力端子１０７に
第４リレー６２のリレーコイル６２ｂの他端およ
び第８発光ダイオード７１の他端が接続されてお
り、第３図に示す回路により検出部７８が構成さ
れている。

つぎに、前記実施例の動作について第５図とと
もに説明する。

まず、第５図ａに示すような検出開始プログラ
ムに従い、コンピユータ部３７の演算用データの
ひとつである位置合わせフラグが“１”にセツト
され、前記“１”のフラグに基づき、コンピユー
タ部３７から検出制御信号、回転器作動制御信号
および位置合わせ制御信号が出力されて第１〜第
３フオトカプラ５１〜５３が作動するとともに、
第１〜第３フオトカプラ５１〜５３の作動によ
り、第１〜第３リレー５９〜６１の各リレーコイ
ル５９ａ〜６１ａが励磁されて各リレー接点５９
ｂ〜６１ｂがオンされ、検出待機状態となる。

そして、前記待機状態において、第２リレー６
０のリレー接点６０ｂのオンにより、ロータリソ
レノイド９のコイルにレギユレータ３６からの電
力が供給されてロータリソレノイド９の回転軸
９′が所定角度回転し、前記回転軸９′の回転が回
転伝達機構部２２の各歯車１２，１５，１６，２
１により伝達軸１９に伝達され、伝達軸１９およ
び回転体２３が第２図中の１点鎖線矢印方向に約
190゜回転するとともに、接触針２５が同様に同
図中の１点鎖線に示す状態から約180゜回転す
る。このとき、第３リレー６１のリレー接点６１
ｂのオンにより、電圧発生部７２からの約500V
の直流電圧が接触針２５およびストツパ２７間に
印加されるため、接触針２５が回転し、ストツパ
２７の位置決め溝２９に嵌挿して当接することに
より、電圧発生部７２の第１，第２出力端子７２
ｃ，７２ｄが短絡され、接触信号出力端子７２
ｃ，７２ｆから前記接触針２５のストツパ２７へ
の当接による接触信号が出力される。

さらに、前記接触信号が検出部７８の差動増幅
部９７により増幅され、コンパレータ１０３によ
り、前記増幅された接触信号による電圧が第16抵
抗１００の抵抗値で定まる所定値よりも大きいか
否かが判別され、前記電圧が前記所定値よりも大
きいときには、第４オペアンプ１０２の出力端子
からハイレベルの信号が出力されてトランジスタ
１０６がオンし、トランジスタ１０６のオンによ
り、ブザー１０５が作動するとともに、検出部７
８の検出信号出力端子１０７からの検出信号がロ
ーレベルとなり、第４リレー６２のリレーコイル
６２ｂが励磁されてリレー接点６２ａがオンし、
第４フオトカプラ５７が作動してコンピユータ部
３７に前記ローレベルの検出信号に基づく信号が
出力され、接触針２５の移動がストツパ２７によ
り停止されて接触針２５がトーチ１内を送給され
る溶接ワイヤの先端部があるべき位置と同一位置
に配設される。

つぎに、第４フオトカプラ５７を介して出力さ
れた前記ローレベルの検出信号に基づく信号によ
り、コンピユータ部３７の動作が第５図ｂに示す
割込プログラムに移行し、コンピユータ部３７に
より、位置合わせフラグが“１”のままであるか
否かが判別され、前記フラグが“１”のままであ
るときには、コンピユータ部３７から回転器作動
制御信号および位置合わせ制御信号が引続いて出
力されるとともに、検出制御信号の出力が停止さ
れ、コンピユータ部３７のタイマにより約0.5秒
の時間が計時されたのち、位置合わせフラグが
“０”にセツトされ、さらに前記タイマにより約
0.2秒の時間が計時されたのち、コンピユータ部
３７からの位置合わせ制御信号の出力が停止され
るとともに、検出制御信号が再び出力され、コン
ピユータ部３７から回転器作動制御信号および検
出制御信号が出力される。

そして、クランプ７５が被溶接物に取付けられ
ると、前記ロボツトのアームが前記被溶接物の方
向に移動されて接触針２５が前記被溶接物方向へ
の移動され、接触針２５の先端部が被溶接物に接
触すると、コンピユータ部３７が再び第５図ｂに
示す割込プログラムに従つて動作し、位置合わせ
フラグが再び“１”であるか否かが判別される。
このとき、前回の割込ルーチンにおいて位置合わ
せフラグが“０”にされているため、接触針２５
の被溶接物への接触と同時に前記アームの移動が
停止され、コンピユータ部３７により停止状態の
前記アームの位置が確認されるとともに、被溶接
物の位置が検出され、割込ルーチンが終了する。

つぎに、被溶接物の位置が検出されると、第５
図ｃに示すような検出終了プログラムに従つてコ
ンピユータ部３７が動作し、コンピユータ部３７
からの前記各制御信号の出力が停止されて被溶接
物の位置検出が終了する。そして、前記回転器作
動制御信号の出力停止によりロータリソレノイド
９のコイルへの通電が停止されることになり、ロ
ータリソレノイド９の回転軸９′が第２図中の実
線矢印と反対方向に前記所定角度回転し、前記回
転軸９′の反対方向への回転が回転伝達機構部２
２の各歯車１２，１５，１６，２１により伝達軸
１９に伝達され、伝達軸１９および回転体２３が
第２図中の１点鎖線矢印と反対方向に約190゜回
転するとともに、接触針２５が同様に約180゜回
転し、接触針２５がストツパ２７の位置決め溝２
９から脱離し、第２図中の１点鎖線に示すように
元の状態に戻るとともに、接触針２５に代わり、
トーチ１内を溶接ワイヤが送給されて被溶接物の
溶接が行なわれる。

したがつて、前記実施例によると、コンピユー
タ部３７からの前記各制御信号により、接触針２
５を移動させ、接触針２５のストツパ２７への当
接により電圧発生部７２から出力される接触信号
を検出部７８により検出して接触針２５を所定位
置に配設したのち、前記ロボツトのアームの移動
による接触針２５の被溶接物への接触により電圧
発生部７２から出力される接触信号を検出部７８
により検出し、前記接触時の前記アームの位置を
確認して前記被溶接物の位置を検出するようにし
たことにより、精度よく被溶接物の位置を検出す
ることができる。

さらに、被溶接物の位置検出後、コンピユータ
部３７からの各制御信号の出力を停止することに
より、ロータリソレノイド９のコイルへの通電を
停止して接触針２５を溶接ワイヤの送給位置から
容易に除去することができる。

また、ロータリソレノイド９の作動および作動
停止時に内部のコイルにより回転軸９′が吸引、
開放されて左右方向に移動して第１歯車１２が移
動するが、第２歯車１５が左右方向に長尺の円柱
状であるため、第１，第２歯車１２，１５の噛合
状態が解除することはない。

なお、前記実施例では、回転器としてロータリ
ソレノイド９を使用したが、低トルクモータを使
用してもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の被溶接物の位置検出
制御装置によると、きわめて簡単な構成により精
度よく被溶接物の位置を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の被溶接物の位置検出制御装
置の１実施例を示し、第１図はある状態の正面
図、第２図は他の状態の平面図、第３図は結線
図、第４図は第３図の一部の詳細な結線図、第５
図ａ〜ｃは動作説明用のフローチヤートを示す。 ９…ロータリソレノイド、９′…回転軸、２５
…接触針、２７…ストツパ、５８…制御部、５９
…切換部、６０…回転器作動部、６１…印加指令
部、７２…電圧発生部、７８…検出部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内部を溶接ワイヤが送給される溶接トーチ
   と、先端部が前記トーチの方向および前記トーチ
   の方向に対し反対方向の位置に回転自在に基部が
   保持された接触針と、回転軸が前記接触針の基部
   に連結された回転器と、回転する前記接触針が接
   触し前記接触針の先端部を前記トーチ内を送給さ
   れる前記ワイヤの先端部があるべき位置に位置さ
   せる位置合わせ用停止部と、検出時、前記回転器
   を駆動する駆動手段と、前記接触針と前記停止部
   との間に針用電圧を印加する電圧印加手段と、前
   記針用電圧の変化により前記接触針の前記停止部
   への接触を検出し前記駆動手段を停止する検出停
   止手段と、前記接触針と被溶接物との間に位置用
   電圧を印加する電圧印加手段と、前記位置用電圧
   の変化により前記接触針の前記被溶接物への接触
   を検出し被溶接物の位置を検出する位置検出手段
   とを備えたことを特徴とする被溶接物の位置検出
   制御装置。