WO1992017754A1 - Systeme de surveillance pour fenetre de protection de capteur d'arc - Google Patents

Description

明 細 書 アーク セ ンサ保護窓モ ニタ装置' 技術分野

本発明はアーク溶接ロボッ ト の溶接 トーチに取り付けられ るアーク セ ンサを保護する アーク セ ンサ保護窓モニタ装置に 関し、 特にアークセ ンサ保護窓の交換時期を判別する ための アークセ ンサ保護窓モニタ装置に関する。 背景技術

アーク溶接ロボッ トの溶接線探索等に使用されるアークセ ンサは、 溶接 トーチに取り付けられる。 このため、 ァ一クセ ンサは、 溶接時に発生するスパッタゃ油煙により内部構造が 損傷を受けたり、 レ ンズが汚れたりする。 こ のスパ ッタゃ油 煙からアーク セ ンサの内部構造を守るために、 アークセ ンサ には交換可能な保護窓が設けられている。

しかし、 こ の保護窓も、 溶接を行う に従って、 スパ ッ タ に よる焼け焦げや黒ずみが生じ、 また油煙等により汚れるため、 レーザビームの投射光や反射光が通過しに く く な つて く る。 投射光や反射光が通過しに く く な つて く る と、 アーク セ ンサ の検出能力が低下し、 検出精度も悪化する こ とになる。 そこ で、 通常は、 一定期間経過毎に保護窓を交換するよう にして いた。 また、 目視で保護窓の汚れを確認してその汚れを清掃 したり、 保護窓を交換したり して対処していた。 しかし、 一定期間経過毎に保護窓の交換を行う よう にする と、 その一定期間での使用頻度が高いと汚れが激し く なり、 交換時期が遅すぎる こ とになる。 こ のため、 ァ '一ク セ ンサの 検出能力が劣下してしま う。 また、 一定期間での使用頻度が 低い場合は、 早期に保護窓を交換する こ とになり、 無駄が生 じてしま う。

一方、 目視で交換時期を確認する場合も、 作業者によ り判 断基準が異なるため、 交換時期が早すぎたり、 遅すぎたりす る。 こ のため、 上述した一定期間経過毎に行う交換の場合と 同様の問題点が生じる。 発明の開示

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 ァー クセ ンサに本来備えられている機能を用いて、 アークセ ンサ 保護窓の交換時期を適切に判断する こ とができ るアークセ ン サ保護窓モニタ装置を提供する こ とを目的とする。

本発明では上記課題を解決するために、 アークセ ンサ保護 窓の交換時期を判別するアークセ ンサ保護窓モニタ装置にお いて、 アークセ ンサに取り付けられた前記アークセ ンサ保護 窓の前面から所定距離の位置に設けた標準反射面と、 前記ァ ークセ ンサ保護窓の未使用時に、 前記標準反射面にレーザビ —ムを走査して反射光の第 1 の受光量を検出し、 前記アーク セ ンサ保護窓がアーク溶接に供試された後、 前記標準反射面 に レーザビームを走査して反射光の第 2 の受光量を検出する 検出手段と、 前記第 1 の受光量及び前記第 2 の受光量に基づ いて、 前記アークセ ンサ保護窓の交換時期を判別する判別手 段とからなる こ とを特徴とするアークセ ンサ保護窓モニタ装 置が提供される。

未使用 （新品） のアーク セ ンサ保護窓をアーク セ ンサに取 り付け、 そのアークセ ンサ保護窓の前面から所定距離の位置 に標準反射面を設ける。 その状態で標準反射面に レーザビー ムを走査して反射光を受光する。 その受光量を第 1 の受光量 と してメ モ リ に記憶する。 次に、 そのアークセ ンサ保護窓を そのままアーク溶接に供試した後、 アークセ ンサ保護窓の前 面から所定距離の位置に標準反射面を設ける。 その状態で標 準反射面にレーザビームを走査して反射光を受光する。 その 受光量を第 2 の受光量とする。 この第 1 の受光量及び第 2 の 受光量に基づいて、 アークセ ンサ保護窓の汚れ度合いを判別 し、 アークセ ンサ保護窓を交換する時期であるか否かを判別 する。 このため、 アークセ ンサ保護窓の交換時期が早すぎた り、 遅すぎたりせず、 アークセ ンサ保護窓の交換時期を適切 に判断する こ とができ る。 図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明のアークセ ンサ保護窓モ ニタ装置のブロ 'ノ ク構成図であり、

図 2 は、 溶接口ボッ トの外観図であり、

図 3 は、 本発明のアークセ ンサ保護窓の未使用時における -、 アーク セ ンサ保護窓モニタ装置の動作のフ π —チ ヤ一 トであ 0、 図 4 は、 本発明のアークセ ンサ保護窓の交換時期を判別す る モニタ装置の動作のフ ローチヤ一ト である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

図 1 は本発明のアークセ ンサ保護窓モニタ装置のブ口 ッ ク 構成図である。 アークセ ンサ制御部 1 0 はミ ラ一走査部 1 1 レーザ駆動部 1 2、 及び信号検出部 1 3 からなる。 一方、 ァ —ク セ ンサュニ ッ ト 2 0 は レーザ発振器 2 1 、 スキ ャナ 2 2 スキ ャ ナ 2 2 によ って揺動される揺動ミ ラ一 2 3 を有する。 また、 レ ンズ 2 4、 受光素子 2 5 を有する。 受光素子 2 5 に は、 例えば C C D , P S D (位置検出素子） が用いられる。 さ らに、 アーク セ ンサュニ ッ ト 2 0 の前面にはアーク セ ンサ 保護窓 2 8が設けられている。 こ のァ一ク セ ンサ保護窓 2 8 は、 例えば耐熱性ガラ スや特殊樹脂から構成され、 溶接時に 発生する スパッタゃ油煙からアークセ ンサュニ ッ ト 2 0 の内 部構造を保護している。

レーザ発振器 2 1 はレーザ駆動部 1 2 の駆動電力を受けて レーザ発振を行い、 レーザ光 2 6 を出力する。 スキ ャナ 2 2 は ミ ラ一走査部 1 1 からの駆動電流によって駆動され、 揺動 ミ ラ一 2 3 を揺動する。 通常、 揺動ミ ラ一 2 3 はレーザ光 2 6をワーク （図示せず） 上で走査し、 その反射光は受光素 子 2 5 によ って検出される。 その検出データは信号検出部 1 3 を経由して以下に述べる ロボッ ト制御装置 7 に送られ、 ロボ ッ ト制御装置 7 は、 その検出データ に基づいてワーク の 継ぎ目等を検出する。

図 2 は溶接ロボッ 卜の外観図である。 ロボ ッ ト 1 のハン ド 2 の先端に トーチ 3が結合されている。 トーチ ·3 にはアーク セ ンサユニ ッ ト 2 0 が設けられている。 また、 アーク セ ンサ 制御部 1 0 がアーム 4 に設けられている。 アークセ ンサ制御 部 1 0 は、 口ボッ ト制御装置 Ί からの指令信号に応じてァ一 ク セ ンサュニ ッ ト 2 0 の作動を制御する。 ロ ボッ ト制御装置 7 はプロセ ッサ 7 1 を中心に構成されている。 プロセ ッサ 7 1 は、 R 0 Μ 7 2 に格納されたシステムプログラ ムに従つ て指令信号を出力し、 ロボッ ト 1 及びアークセ ンサ制御部 1 0 を制御する。

R 0 Μ 7 2 には、 ロボッ 卜の動作を制御する システムプロ グラムと、 アークセ ンサ制御部 1 0 を制御する システムプロ グラ ム と、 後述するアーク セ ンサ保護窓モニタ装置を動作さ せるプロ グラ ムが格納される。

R 0 Μ 7 3 には、 ロ ボ ッ ト 1 の動作プロ グラ ム、 システム パラメ ータ、 アークセ ンサに必要な各データ等、 およびァ一 クセ ンサ保護窓モニタ装置で検出した受光量のデータ とその 受光量の平均値のデータが格納される。

次に、 本発明のアークセ ンサ保護窓モ ニタ装置の動作を説 明する。 先ず未使用 （新品） のアークセ ンサ保護窓 2 8 をァ ーク セ ンサュニ ッ ト 2 0 に取り付け、 そのアーク セ ンサ保護 窓 2 8 の前面から所定距離の位置に標準反射面 3 0 を設ける _: 標準反射面 3 0 は、 表面粗さ及び反射率が均一な基準面を有 し、 例えば石膏ボー ドから構成され、 レーザ光 2 6 が投射さ れたときに、 均一な乱反射が得られるよう になつている。 こ の標準反射面 3 0 にレーザ光 2 6 を投射する と、 その反射光 2 7 はレンズ 2 4 を通って受光素子 2 5 によって検出される。 その検出データ はアークセ ンサ制御部 1 0 の信号検出部 1 3 を経由してロボッ ト制御装置 7 に送られ、 イ ンタフヱ一ス 7 4 を経由して入力される。 入力された検出データ は R A M 7 3 に格納される。 レーザ光 2 6 は標準反射面 3 0 の走查範 囲全体にわたって走査され、 そのすベての検出データが R A M 7 3 に格納される。 また、 そのすベての検出データの平均 値が求められ、 同様に R A M 7 3 に格納される。

次に、 そのアークセ ンサ保護窓 2 8をそのままアークセ ン サュニ ッ ト 2 0 に取り付けた状態でアーク溶接に供試した後、 未使用時の場合と同様に、 アークセ ンサ保護窓 2 8 の前面か ら所定距離の位置に標準反射面 3 0 を設ける。 この標準反射 面 3 0 にレーザ光 2 6 を投射し、 そのときの反射光 2 7 の検 出デ一タカ《、 未使用時の場合と同様にロボッ ト制御装置 7 に 送られる。 ロボッ ト制御装置 7 のプロセ ッサ 7 1 は、 その送 られてきた検出データ と、 予め記憶している未使用時の検出 データ とを比較して、 その送られてきた検出データが所定レ ベル以上であるか否かを判別する。 この判別は、 例えばその 2 つの検出データを比較して差分を求め、 その差分の大小に 基づいて行われる。 差分が大きいときは、 その検出時点で レ —ザ光 2 6 が通過したアークセ ンサ保護窓 2 8 の面に、 スパ ッタによる焼け焦げや黒ずみがある と判別する。 その判別結 果はメ ッ セージと して表示され、 そ'の表示に基づいて作業者 はアークセ ンサ保護窓 2 8 に部分的な汚れ等がある と判断す る。 一方、 その差分が小さいとき は、 アーク セ ンサ保護窓 2 8 に汚れ等による異常はないと判断する。 ·

標準反射面 3 0 の走査範囲全体にわた って レーザ光 2 6 が 走査され、 検出データが得られたときは、 さ らに、 そのすベ ての検出データ の平均値を求める。 その平均値は、 予め記憶 されている未使用時の検出データの平均値と比較され、 その 2 つの平均値の差分が大きいときは、 アークセ ンサ保護窓 2 8 には油煙による汚れがある と判別する。 その判別結果はメ ッセージと して表示され、 その表示に基づいて作業者はァー クセ ンサ保護窓 2 8 に全体的な汚れ等がある と判断する。 一 方、 その差分が小さいときは、 アークセ ンサ保護窓 2 8 に全 体的な汚れ等はないと判断する。

図 3及び図 4 は本発明のアークセ ンサ保護窓モニタ装置の 動作のフローチャー トである。 図において、 Sに続く 数値は ステ ップ番号を示す。

図 3 はアークセ ンサ保護窓の未使用時におけるフ口一チ ヤ ー トであり、 図 4 のフ ローチャー ト は、 この未使用時の場合 の検出データを基準とする。

( S 1 ) 未使用のアーク セ ンサ保護窓 2 8 をアーク セ ンサ ュニ ッ ト 2 0 に取り付ける。

( S 2 ) 標準反射面 3 0 をアーク セ ンサ保護窓 2 8 の前面 の所定の位置に取り付ける。

( S 3 ) レーザ光 2 6 を走査して、 標準反射面 3 0 からの 反射光 2 7 の受光量を検出する。 ( S 4 ) その受光量を記憶する。

( S 5 ) 全走査範囲で検出したか否かを判別する。 全走査 範囲で検出した場合はステ ッ プ 6 に進み、 そう'でないときは ステ ップ 3 に戻る。

( S 6 ) 全走査範囲で検出した受光量の平均値を求めて記 憶する。

図 4 は図 3 に用いたアークセ ンサ保護窓をそのままアーク 溶接に供試した後、 そのァ一ク セ ンサ保護窓の交換時期を判 別するモニタ装置の動作のフローチヤ一 トである。

( 5 1 0 ) 標準反射面 3 0 をアーク セ ンサ保護窓 2 8 の前 面から所定に位置に取り付ける。

( 5 1 1 ) レーザ光 2 6 を走査して、 標準反射面 3 0 から の反射光 2 7 の受光量を検出する。

( S 1 2 ) 記憶している未使用時の受光量との差分を求め る。

( S 1 3 ) 差分が小さいか否かを判別する。 小さいとき は ステ ッ プ 1 4 に、 大きいとき はステ ッ プ 1 8 にそれぞれ進む。

( S 1 ) 全走査範囲で検出したか否かを判別する。 全走 查範囲で検出した場合はステ ップ 1 5 に進み、 そう でないと き はステ ツ フ。 1 1 に戻る。

( 5 1 5 ) 全走査範囲で検出した受光量の平均値を求める。

( 5 1 6 ) その平均値と、 予め記憶している未使用時の受 光量の平均値との差分が小さいか否かを判別する。 小さいと き はステ ッ プ 1 7 に、 大きいと き はステ ッ プ 1 9 にそれぞれ 進 u。 ( S 1 7 ) アークセ ンサ保護窓 2 8 に汚れ等の異常はない と判別し、 そのままプログラムを終了する。

( S 1 8 ) その検出時点でレーザ光 2 6 が通過したアーク セ ンサ保護窓 2 8 の面に、 スパッタによる焼け焦げや黒ずみ がある と判別して、 その判別結果をメ ッ セージと して表示し ステ ッ プ 1 4 に進む。

( S 1 9 ) アーク セ ンサ保護窓 2 8 に油煙によ る全体的な 汚れ等がある と判別して、 その判別結果をメ ッセージと して 表示し、 そのままプログラムを終了する。

このよ う に、 アークセ ンサ保護窓 2 8 の未使用時の受光量 と、 アーク溶接に供試した後の受光量とを比較し、 その比較 した結果に基づいてアークセ ンサ保護窓の汚れ度合いを判別 し、 交換時期を判別するよう にした。 こ のため、 反射光の受 光量検出とい う アーク セ ンサに本来備えられている機能を用 いて、 アークセ ンサ保護窓の交換時期を適切に判断する こ と ができ る。 したがって、 アークセ ンサ保護窓 2 8 の交換時期 が早すぎたり、 遅すぎたりせず、 アークセ ンサ保護窓 2 8 を 適切な時期に交換する こ とができ る。 なお、 こ の判別を、 ァ ーク溶接作業の始業時に行う よう にする と、 アーク セ ンサ保 護窓 2 8 の交換時期をより適切に判断する こ とができ る。 以上説明したよ う に本発明のアークセ ンサ保護窓モ ニタ装 置は、 アークセ ンサ保護窓の未使用時の受光量と、 アーク溶 接に供試した後の受光量とを比較し、 その比較した結果に基 づいてアークセ ンサ保護窓の汚れ度合いを判別し、 交換時期 を判別する。 こ のため、 反射光の受光量検出という ァ一ク セ ンサに本来備え られている機能を用いて、 アークセ ンサ保護 窓の交換時期を適切に判断する こ とができる。 したがって、 アーク セ ンサ保護窓の交換時期が早すぎたり、 遅すぎたりせ ず、 アークセ ンサ保護窓を適切な時期に交換する こ とができ る。

Claims

請 求 の 範 囲

1. ロボッ ト （ 1 ) のアーム ( ) の先端に結合される ト ーチ （ 3 ) に設けられるアークセ ンサユニ ッ ト （ 2 0 ) と、 該ロボッ ト （ 1 ) のアーム ( 4 ) に設けられ、 ロボッ ト制 御装置 （ 7 ) と通信し、 アークセ ンサュニ ッ ト （ 2 0 ) の動 作を制御するァーク セ ンサ制御部 （ 1 0 ) と、 ロボッ ト （ 1 ) の動作を制御する該ロボッ ト制御装置 （ 7 ) とからなる 口ボ ッ ト装置に設けられたアークセ ンサ保護窓 （ 2 8 ) の交換時 期を判別するアークセ ンサ保護窓モニタ装置において、

アーク セ ンサュニ ッ ト （ 2 0 ) に取り付けられた前記ァー クセ ンサ保護窓 （ 2 8 ) の前面から所定距離の位置に設けた 標準反射面 （ 3 0 ) と、

前記アークセ ンサ保護窓 （ 2 8 ) の未使用時に、 前記標準 反射面 （ 3 0 ) にレーザビーム ( 2 6 ) を走査して反射光 ( 2 7 ) の第 1 の受光量を検出し、

前記アークセ ンサ保護窓 （ 2 8 ) がアーク溶接に供試され た後、 前記標準反射面 （ 3 0 ) に レーザビーム （ 2 6 ) を走 查して反射光 （ 2 7 ) の第 2 の受光量を検出する検出手段と、 前記第 1 の受光量及び前記第 2 の受光量に基づいて、 前記 アーク セ ンサ保護窓 （ 2 8 ) の交換時期を判別する判別手段 とからなる こ とを特徴とするアーク セ ンサ保護窓モニタ装置。

2. 前記第 1 の受光量と前記第 2 の受光量との差分が大き いときに、 前記アーク セ ンサ保護窓 （ 2 8 ) を交換する時期 である と判別する請求の範囲 1 記載のアークセ ンサ保護窓モ ニタ装置。

3. 前記第 1 の受光量と前記第 2 の受光量との差分が、 前 記レーザビーム ( 2 6 ) を走査する際の一部分において大き いとき、 前記一部分に対応する前記アークセ ンサ保護窓

( 2 8 ) にスパッタによる焼け焦げや黒ずみがあると判別す る請求の範囲 2記載のアークセ ンサ保護窓モニタ装置。

4. 前記第 1 の受光量と前記第 2 の受光量との差分が、 前 記レーザビーム （ 2 6 ) の全走査範囲における平均値におい て大きいとき、 前記アークセ ンサ保護窓 （ 2 8 ) には油煙に よる汚れがある と判別する請求の範囲 2記載のアークセ ンサ 保護窓モニダ装置。