JPS6323878B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、自動溶断あるいは溶接ロボツトに
おける溶断・溶接用トーチと外形の寸法形状を同
じとしたトーチのダミーに関するものである。

従来、例えば溶接ロボツトにおいて、トーチの
代わりにダミーを装着してテイーチングすること
があつた。これは、ワークの溶接線が直線でその
始点と終点をテイーチングするだけといつた簡単
なテイーチングでなく、複雑な溶接線で、かつ、
これに最適姿勢でトーチを沿わせることが必要な
場合、トーチがワークなどと接触して損傷するの
を避けるためである。ところで、一般にこのよう
な作業を行う工場内の照明は、それ程十分なもの
ではないことが多く、またワークにつやがあるこ
ともあつて、トーチの先が溶接線上の点と一致し
たかどうかを判断するのはむずかしいのである
が、前述のようなダミーを装着して複雑なテイー
チングを行うのは更にむずかしい。

こうした問題を解決するため、トーチのダミー
を透明なプラスチツクで形成して照明を内蔵し、
更に先端をビニールなど可撓性の材料としたもの
が、特開昭53−133544に開示されている。しかし
ながら、このようにしたとしてもテイーチング自
体、非常にむずかしい作業であつて、それにミス
があると、溶接の場合は勿論、殊に溶断の場合は
取返しのつかない誤作につながる。

そこで、トーチのダミーに照明を内蔵させて明
るい状況の元でテイーチングしたうえ、更にテイ
ーチングとプレイバツクによつて得られるトーチ
の移動軌跡が、ワークの溶接線や溶断線と一致し
ていることを、簡単な手法で前もつて確認するこ
とが望まれる。

この発明は、このような要望を満すことを目的
としたものであつて、先端部分を出没できるよう
にするとともに、照明を内蔵し、かつ、その照射
手段を具備してなるトーチのダミーの先端部分に
筆記具を選択的に装着できるようにしたものであ
る。

以下、自動溶断ロボツトへの実施例について詳
述する。なおこの実施例では、自動溶断ロボツト
（直角座標系）における溶断用トーチのダミーと
して説明するが、この発明をこの実施の形態に限
定するものではない。

１は、左右に長く形成した基台であり、床に固
設される。

２は、基台１上部に左右方向（Ｘ方向）に施設
した２本のレールである。

３は、レール２に一端部が支持され、かつＸ方
向に移動可能の腕であり、前後に長く形成されて
いる。４は、基台１に取付けた電動機であり、公
知の動力伝達機構（ボールスクリユー）５を介し
て腕３を移動可能である。なお腕３には、そのＸ
方向の現在位置情報を出力するためのエンコーダ
E₁が設けられている。

６は、腕３に前後方向（Ｙ方向）に施設した２
本のレールである。

７は、レール６に支持され、Ｙ方向に移動可能
の移動体である。８は、腕３に取付けた電動機で
あり、公知の動力伝達機構（ボールスクリユー）
９を介して移動体７を移動可能である。なお移動
体７には、そのＹ方向の現在位置情報を出力する
ためのエンコーダE₂が設けられている。

１０は、移動体７に支持され、上下方向（Ｚ方
向）に移動可能のコラムである。１１は、コラム
１０上部に取付けた電動機であり、詳細を図示し
ていないが公知の動力伝達機構（ボールスクリユ
ー）を介してコラム１０を移動可能である。なお
移動体７には、コラム１０のＺ方向現在位置情報
を出力するためのエンコーダE₃が設けられてい
る。

１２は、コラム１０下端部に支持され、上下軸
１３まわり（Φ方向）に旋回可能の部材であり、
コラム１０に取付けた電動機１４により旋回され
る。なおコラム１０には、部材１２の軸１３まわ
りの現在位置情報を出力するためのエンコーダ
E₄が設けられている。

１５は、部材１２に支持され、軸１３に対して
実施例では45度の傾斜軸１６まわり（Ψ方向）に
旋回可能の切断工具（プラズマトーチ）Ｔの保持
具であり、部材１２に取付けた電動機１７により
旋回される。なお部材１２には、保持具１５の軸
１６まわりの現在位置情報を出力するためのエン
コーダE₅が設けられている。

なおトーチＴは軸１６に対し45度傾斜した姿勢
に保持されている。さらには軸１３，１６は点Ｐ
で交わるようになされ、しかもトーチＴの溶断点
は点Ｐに一致するようになされている。

１８は、腕３の一端部に取付けた公知のスプリ
ングバランサである。１８ａは、その展張材（ワ
イヤ）である。

１９，２０は、移動体７上部に、別々に左右方
向軸１９ａ，２０ａにより支持した第１および第
２滑車である。

２１は、コラム１０下部に、左右方向軸２１ａ
により支持した第３滑車である。

２２は、腕３に、かつ移動体７の腕３一端側の
終端位置よりバランサ１８寄りの位置において、
左右方向軸２２ａにより支持した補助滑車であ
る。

なお展張材１８ａは、その先端は腕３の他端部
に固定され、また中間は、バランサ１８側から滑
車２２，１９，２１，２０の順に巻掛けられてい
る。さらにはバランサ１８の展張材１８ａの巻込
力は、コラム１０およびこれに支持された各構成
（部材１２、保持具１５、トーチＴなど）の全重
量のほぼ半分に設定されている。

以上１〜２２により５制御軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ，
Φ，Ψ軸）を有するこの実施例溶断ロボツトＲが
構成されている。そして各電動機４，８，１１，
１４，１７は後述するコンピユータＣによりエン
コーダE₁〜E₅を含むサーボ系により制御される。

２３は、プレス成形ワークＷ（実施例では乗用
車ボデーの一部）の搭載用支持台であり、腕３の
下方において床に固設されている。なお台２３上
部には３本のパイプ２３ａ〜２３ｃが適宜間隔を
おいて立設されている。そしてワークＷは、図示
しない適宜のジグ（例えばワークＷの凹部に石こ
うを流し込んで、硬化した後、ワークＷから離型
した型）を介してパイプ２３ａ〜２３ｃ上に、か
つ定位置に固定されるべくなされている。

Ｄは、プラズマトーチＴと外形寸法形状がほぼ
同一のダミーである。２４は、ダミー本体であ
り、実施例では、中間筒状体２４ａと、先端中空
部材２４ｂと、後端の蓋２４ｃとで構成され、２
４ａ，２４ｂ，２４ｃは第４図のように螺合締結
されている。２５は、部材２４ｂ後端部に固定し
た中空の副部材である。２６は、部材２４ｂ，２
５の各中空部に遊嵌され、かつ弾機２７（圧縮ば
ね）により本体２４先端側へ突出付勢された先細
のロツドであり、部材２５に対して回り止めされ
ている。なおこの実施例ロツド２６は、後端部を
板状２６ａに形成した中空の主ロツド部分２６ｂ
と、その先端部に着脱自在の先細部分２６ｃとで
構成されている。しかも先細部分２６ｃを取外す
と、代わりに第５図のように筆記具２８（実施例
ではボールペンの芯）を装着可能である。そして
先細部分２６ｃを装着した場合のダミーＤの溶断
点Ｐの位置は、先細部分２６ｃ先端よりＬ（実際
は0.5mm）だけ前方へ離なれたところに位置する
ように、また筆記具２８を装着した場合のダミー
Ｄの溶断点Ｐの位置は、ポールペンの芯先端部よ
り若干後寄りに位置するようになされている。２
９は、部材２５と一体の電装品取付板である。３
０は、ロツド２６の板状部分２６ａをはさみ得る
ような位置において板２９に取付けた、ロツド没
入検知器（実施例ではフオトセンサ）である。な
おこの検知器３０は、実施例ではロツド２６が通
常突出位置から１mm程度没入したときに信号を出
力し得るように設定されている。３１は、板２９
に取付けた光源である。なおこの実施例では、部
材２４ｂは透光性材料で形成され、かつその外面
には、部材２４ｂ先端部を除き反射物が固着（例
えば銀色のペンキが塗布）されていて、光源３１
からの光をロツド２６先端近辺に導くための透光
体として構成されている。そして光源３１および
部材２４ｂにより、ロツド２６先端近辺を照射す
る照射手段Ａとして構成されている。

Ｃは、コンピユータであり、中央処理装置
CPUとメモリＭよりなる。そしてそのバスライ
ンＢには、検知器３０、各制御軸ごとの電動機
４，８，１１，１４，１７、および各制御軸ごと
のエンコーダE₁，E₂，E₃，E₄，E₅が接続される。
またバスラインＢには遠隔操作盤３２が接続され
る。

操作盤３２はオペレータが遠隔操作するもので
あつて、その上面には下記のスイツチ群が設けら
れる。切換スイツチ３３は、マニユアルモード
（MM）、マニユアル操作によるテイーチングモー
ド（MTM）、検知器３０を作動し得る状態にさ
せてのテイーチングモード（MZTM）、テストモ
ード（TEM）、オートモード（AM）をそれぞれ
選択するものであり、いずれかにそのつまみを回
動させることによりモードが切換わるようになさ
れている。スタートボタンスイツチ３４は、コン
ピユータＣの動作をスタートさせるものであり、
溶断速さ指令スイツチ３５は、トーチＴによつて
ワークＷを溶断するときの速度を設定するもので
ある。マニユアル操作スイツチ群３６は、Ｘ，Ｙ
およびＺ軸に沿つてトーチＴまたはダミーＤを手
動的に位置制御するものであり、「Ｕ」側または
「Ｄ」側へステイツクを倒すことにより、各制御
軸に沿つて原点より接近遠隔する向きにトーチＴ
またはダミーＤが移動する。マニユアル操作スイ
ツチ群３７は、ΦおよびΨ角を手動的に角度制御
するものであり、「Ｃ」側または「CC」側へステ
イツクを倒すことにより、トーチＴまたはダミー
Ｄが時計方向または反時計方向に回動する。

以下前述実施例の作用につき、メモリＭに記録
されているシステムプログラムをあらわす第７図
のフローチヤートをも参照しつゝ述べる。

まず図示しないジグ（ワークＷの型）を支持台
２３のパイプ２３ａ〜２３ｃ上に所定位置に載
せ、さらにワークＷを前記ジグに上からかぶせて
ワークＷを位置決め固定しておく。またワークＷ
には溶断線WLが予じめ引かれているものとし、
保持具１５にはトーチＴの代わりにダミーＤを取
付けておく。なおダミーＤのロツド２６先端には
第４図のように先細部分２６ｃを装着しておく。

そしてまずオペレータはスイツチ３３を
MZTMに切換える。このとき光源３１は点灯し
ている。そしてスイツチ３６，３７を操作し、ダ
ミーＤを各制御軸ごとに手動遠隔位置制御して、
溶断点Ｐの位置を溶断線WL上の必要なテイーチ
ング点に位置させ、スイツチ３４を押す。すると
コンピユータＣはそのときの各エンコーダE₁〜
E₅の出力を入力して、位置情報としてメモリＭ
に格納する。オペレータはこのようにして多数の
テイーチング点の位置およびスイツチ３５による
指令速度をテイーチングし、一連のユーザプログ
ラムとしてメモリＭに記録させる。

これらテイーチング操作の際、光源３１が点灯
していて、かつ部材２４ｂが透光性材料で形成さ
れ、しかもその外面には先端部分を除き銀色ペン
キが塗布されていることにより、光源３１の光は
ロツド２６先端近辺すなわち溶断点Ｐの位置近辺
を十分照射することになる。従つて工場内の照明
が十分でなかつたり、ワークＷ表面につやがある
と、照射手段Ａなしで溶断点Ｐの位置を溶断線
WLの必要な点に肉眼で位置させるというテイー
チング操作は非常に困難であるが、照射手段Ａの
利用によりテイーチング操作が非常に容易とな
る。しかもテイーチング操作中に、もし先細部分
２６ｃがワークＷに当接し、かつロツド２６が１
mm以上没入すると、検知器３０は板状部分２６ａ
により遮断されたことを検知し、信号を出力す
る。この出力信号によりコンピユータＣは、オペ
レータのスイツチ３６の操作によるＺ軸方向の指
令に優先して、（Ｚ軸の現在位置ZE＋ΔZ）の新
たなＺ軸方向の位置を指令する。なおZEは、検
知器３０からの出力時におけるエンコーダE₃の
出力値、ΔZは、メモリＭに予じめ記録してある
一定値である。かくしてダミーＤがワークＷに当
接し、かつロツド２６が１mm以上没入するや否や
ΔZだけ上昇し、ダミーＤは前記当接から解放さ
れる。従つてオペレータは、溶断線WLが３次元
に曲りくねつていても、Ｚ軸方向の位置はそれ程
気にせずに、ＸおよびＹ方向の位置を手動制御す
ることができる。またダミーＤが前述ΔZだけ上
昇したときには、オペレータはＸ，Ｙ軸をそのま
ま固定し、Ｚ軸方向のみ操作してダミーＤを下降
させればよいから、テイーチング操作がさらに容
易となることは理解されよう。

そしてテイーチング操作も完了すれば、今度は
スイツチ３３をTEMに切換え、テイーチングに
よつて作成されたプログラムを実行し、ダミーＤ
をワークＷに対してテスト移動させてみるのであ
るが、このとき予じめ先細部分２６ｃを主ロツド
部分２６ｂから取外し、代わりに第５図のように
筆記具２８を主ロツド部分２６ｂに装着してお
く。なお筆記具２８の色は、最初溶断線WLとし
て予じめ引いておいた線の色とたがえておく。そ
してスイツチ３４を押すと、前記プログラムに従
つてダミーＤは位置制御される。このときダミー
Ｄの溶断点Ｐの位置は筆記具２８先端部より若干
後寄りに位置しているので、筆記具２８先端がワ
ークＷ表面に接触しつゝダミーＤは移動する。従
つてワークＷ表面には筆記具２８先端部の移動軌
跡として線が引かれることになり、この線が最初
溶断すべき線として引いておいた線と一致してい
るか否かにより、前述テイーチング位置の正確さ
を確認することができ、その位置を補正し直す必
要がある場合はどれだけ補正すればいかという判
断も容易となる。

前述説明は実施例であり、例えば照射手段Ａ
は、部分２４ｂを透光性材料とせず、ロツド２６
を透光性材料で形成してもよい。なおこの場合
は、本体２４外面に反射物を固着する必要はな
い。

その他各構成の均等物との置換もこの発明の技
術範囲に含まれることはもちろんである。

この発明は前述したように、本体２４先端部に
ロツド２６を出没可能に、かつ弾機２７により突
出付勢して挿入するとともに、照射手段Ａにより
ロツド２６先端近辺を照射するべくし、かつ、そ
の先端部分に筆記具を選択的に装着できるように
したので、テイーチング操作の際、誤まつてオペ
レータがダミーＤ先端部をワークＷに衝突させて
もロツド２６が弾機２７に抗して没入するだけ
で、ダミーＤや保持具１５などを損傷させたり、
Ｐ点の位置をくるわせたりするということはもち
ろんないし、しかも工場内の照明が十分でなかつ
たり、ワークＷにつやがあつたりしても、肉眼で
Ｐ点の位置を線WLの位置に一致させる操作が非
常に容易となり、かつ、テイーチング・プレイバ
ツクによつて得られる移動軌跡がワークの溶断線
や溶接線などと一致しているかどうかを簡単、か
つ、確実に確かめることができるので、効果顕著
である。

【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
図は自動溶断ロボツトの側面図、第２図は第１図
の平面図、第３図はワークの斜視図、第４図はロ
ツド先端に先細部分を装着したダミーの縦断面
図、第５図はロツド先端に筆記具を装着したダミ
ーの一部詳細縦断面図、第６図はブロツク図、第
７図はフローチヤートである。 図において、Ｄ……トーチＴのダミー、２４…
…ダミー本体、２６……ロツド、２６ｃ……先細
部分、２７……弾機、２８……筆記具、３０……
ロツド２６の没入検知器、３１……光源、Ａ……
照射手段、である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中空のトーチダミー本体と、この本体先端部
   に出没自在に遊嵌され、かつ弾機により突出付勢
   された先細のロツドと、前記本体中空部に取付け
   た光源と、この光源からの光を前記ロツド先端近
   辺に導く透光体を含む照射手段とを備えてなる溶
   断・溶接用トーチのダミーにおいて、 前記ロツドは、その先細部分に筆記具を選択的
   に装着するとともに、この筆記具装着時の先端位
   置が、前記先細部分装着時の先端位置より若干突
   出している前記溶断・溶接用トーチのダミー。 ２ 前記本体を透光性材料で形成し、その本体を
   前記透光体とした、特許請求の範囲第１項記載の
   溶断・溶接用トーチのダミー。 ３ 前記透光性の本体外面には、先端部を除き反
   射物を固着してなる、特許請求の範囲第２項記載
   の溶断・溶接用トーチのダミー。 ４ 前記ロツドを透光性材料で形成し、そのロツ
   ドを前記透光体とした、特許請求の範囲第１項記
   載の溶断・溶接用トーチのダミー。 ５ 前記本体中空部には、前記ロツドの没入検知
   器が内蔵されてなる、特許請求の範囲第１項記載
   の溶断・溶接用トーチのダミー。