JP2003019558A - 接触式センサヘッドと該センサヘッドを備えた溶接ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接ロボットを用いる溶接時に、タッチセン
シングにより溶接位置の補正をするに際して、ワーク誤
検出の有無の判別を自動化すること。 【解決手段】 溶接ロボット用の接触式センサヘッド
は、シリンダ６と、シリンダ６内を移動するピストン７
と、該ピストン７の先端部に接続したガイドロッド８
と、該ガイドロッド８のピストン接続側とは反対のガイ
ドロッド先端部に締結された接触子５と、ガイドロッド
８の外周部に設けられるガイドロッド案内用の直動軸受
け１０を備えており、ガイドロッド８に締結されたシリ
ンダ６内のピストン戻り量を検出するためのリミットス
イッチ４を備えている。リミットスイッチ４の作動の有
無で接触子５によるワーク２の誤検出（ワーク２を正確
に検出できないか、ワーク２を検出できないこと）が判
別できるため、誤検出領域のみワーク２の表面の絶縁物
１５を除去するか、別のワーク２の領域をセンシングす
ればよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は接触式センサヘッド
によるセンシングに係わり、接触式センサヘッドの誤検
出時の対策を自動化するための機構と該接触式センサヘ
ッドと該センサヘッドを備えた溶接ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から接触式センサヘッドによるセン
シングする溶接ロボットが用いられている。溶接ロボッ
トの接触式センサヘッドの誤検出時の対策を自動化する
ための機構に関する工夫も種々行われている。

【０００３】例えば、接触式センサヘッドを用いる溶接
ロボットでは、溶接時に予め教示された溶接線に対して
ワークの位置がずれた場合にタッチセンサを使用するこ
とにより溶接実行前に、このずれ量を自動的に計測し、
当該ずれ量を補正して実際の溶接線への溶接を行ってい
る。

【０００４】タッチセンサの動作を図５により説明す
る。図５に示す溶接ロボット１は、そのトーチ３に取り
付けた接触子５からの信号に基づき接触子５とワーク２
の間の距離をセンサ制御ユニット１４で制御するもので
ある。

【０００５】予め接触子５の先端位置がワーク２より離
れた点Ｐ１（センス開始点）とワーク上の点Ｐ２（セン
スポイント）となる位置を教示しておき、ワーク２の自
動検出時には点Ｐ１から点Ｐ２の方向へタッチセンサの
接触子５を移動させると点Ｐ２’でワーク２に接触す
る。ここで点Ｐ１〜点Ｐ２’の距離と点Ｐ１〜点Ｐ２の
距離を比較して、その差をワーク配置位置のずれ量とし
て検出することができ、図４に示すように予め教示され
た溶接線（Ｐ１−Ｐ３）に対してずれ量分だけシフトさ
せることにより実際の溶接線（Ｐ１’−Ｐ３’）上に溶
接をすることができる。

【０００６】ここで点Ｐ１〜点Ｐ２’の距離と点Ｐ１〜
点Ｐ２の距離を比較して、その差をワーク配置位置のず
れ量として検出することができ、図４に示すように予め
教示された溶接線（Ｐ１−Ｐ３）に対してずれ量分だけ
シフトさせることにより実際の溶接線（Ｐ１’−Ｐ
３’）上に溶接をすることができる。

【０００７】なお、ワーク２の位置は、センシング時に
接触子５とワーク２の間に電圧を印加しておき、接触子
５がワーク２と接触した時に流れる電流によって検出す
る。

【０００８】また、図５で点Ｐ１（センス開始点）はワ
ーク２より離れた空間上の点で良いが、点Ｐ２と点Ｐ
２’はワーク２上の点であり、図５では説明を分かりや
すくするために、センスポイント点Ｐ２は空間上に図示
した。

【０００９】タッチセンシング方式としては、一般にＭ
ＩＧ溶接、ＭＡＧ溶接等の消耗電極溶接ではワイヤ電極
を、ＴＩＧ溶接の非消耗電極式溶接ではタングステン電
極をそれぞれ前記接触子５として使用し、ワイヤ電極又
はタングステン電極をワーク２に接触させて、前記点Ｐ
２’に相当する位置検出を行う場合が多い。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記タッチセンシング
方式による消耗電極溶接及び非消耗電極式溶接におい
て、それぞれ下記の問題点がある。 （１）消耗電極溶接でワイヤ電極を接触子５とする場合 ワイヤ突き出し長さの調整が必要である。 ワイヤの曲がり癖により位置ズレが生じる。 溶接後に付着するワイヤ先端の不純物によって通電が
阻害され、誤検出を起こす。

【００１１】（２）非消耗電極溶接でタングステン電極
を接触子５とする場合 タングステン電極先端の研磨状態や消耗状態により検
出誤差が発生する。 ワーク検出時にタングステン電極先端を傷める可能性
がある。

【００１２】また、従来技術では、センサヘッドはセン
シング時は接触子５をトーチ３よりワーク２に近づけて
使用し、溶接時には接触子５をワーク２より遠ざけて使
用する収納可能な構造となっている。

【００１３】上記従来技術におけるタッチセンシング方
式においては、ワーク２の表面に付着した黒皮、ニスな
どの絶縁物質によって接触子５がワーク２へ接触する時
の電流検出が遅れたり、電流検出ができない場合があ
り、これらの場合はワーク２を正確に検出できないか、
ワーク２を検出できないことがある。このような場合を
ワーク２の誤検出ということにする。この誤検出を回避
するためには、ワーク２の表面の絶縁物質を除去する必
要があるが、この絶縁物質除去作業によって溶接ロボッ
トを使用する溶接のメリットが失われる。

【００１４】本発明の課題は、上記従来の問題点を解決
するためになされたもので、溶接ロボットを用いる溶接
時に、タッチセンシングにより溶接位置の補正をするに
際して、ワーク誤検出の有無の判別を自動化することで
ある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記本発明の課題は、シ
リンダと、シリンダ内を摺動するピストンと、該ピスト
ンの先端部に固定されたガイドロッドと、該ガイドロッ
ドのピストン接続側とは反対のガイドロッド先端部に締
結された接触子と、該接触子とワークとの接触の有無に
より電気信号を発生又は発生停止をする電気信号送信装
置を備えた接触式センサヘッドにおいて、ガイドロッド
に締結されたシリンダ内のピストン戻り量を検出して前
記電気信号送信装置の作動制御をする検出手段を備えた
溶接ロボット用の接触式センサヘッドにより解決され
る。

【００１６】また、上記本発明の課題は、シリンダと、
シリンダ内を移動するピストンと、該ピストンの先端部
に接続したガイドロッドと、該ガイドロッドのピストン
接続側とは反対のガイドロッド先端部に締結された接触
子と、ガイドロッドの外周部に設けられるガイドロッド
案内用の直動軸受けと、該接触子とワークとの接触の有
無により電気信号を発生又は発生停止をする電気信号送
信装置を備えた接触子移動式の接触式センサヘッドにお
いて、ガイドロッドに締結されたシリンダ内のピストン
戻り量を検出するためのリミットスイッチを備え、該リ
ミットスイッチにより電気信号送信装置の電気信号を発
生又は発生停止を制御する溶接ロボット用の接触式セン
サヘッドにより解決される。また、本発明は前記接触式
センサヘッドを備えた溶接ロボットも含まれる。

【００１７】

【作用】ピストン戻り量を検出するリミットスイッチ等
の電気信号送信装置の作動制御をする検出手段によって
タッチセンシングにおける接触子によるワークの誤検出
時に生じるピストンの戻りを検出できるため、すべての
ワークの表面の絶縁物質を除去する必要がなくなる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明によるセンサヘッドの断面
を図１に示す。溶接ロボット１（図５参照）のセンサヘ
ッドは図１に示すようにトーチ３にブラケット１２を介
して取り付けれ、センサヘッドはシリンダ６と該シリン
ダ６内に進退自在に収納されたピストン７と、該ピスト
ン７の先端にピストン７と一体的に取り付けられたはガ
イドロッド８と、該ガイドロッド８を摺動自在にシリン
ダ６の先端部で支持する直線案内軸受け１０と、ガイド
ロッド８の先端に取り付けられた接触子５等から構成さ
れている。

【００１９】ガイドロッド８はシリンダ６から突出可能
な構成になっており、ガイドロッド８は直線案内軸受け
１０を介してシリンダ６内を移動するピストン７に締結
されている。またガイドロッド８の先端には接触子５が
ブラケット１３を介して取り付けられているが、接触子
５に電気を供給するためのケ−ブル１１を内蔵したロッ
ド９がシリンダ６の外周に取り付けられたブラケット１
２に移動可能に支持されて、シリンダ６と並列配置され
ている。

【００２０】またロッド９の先端にはブラケット１３が
固定されており、ロッド９のブラケット１２による支持
部より後側（ワーク２の有る位置に対して反対側）にリ
ミットスイッチ４が固着されており、ロッド９がブラケ
ット１２で摺動自在に支持されながらブラケット１３を
介してガイドロッド８と一体的に移動可能になってい
る。また、ワーク検出電圧はケーブル１１よりロッド９
とブラケット１３を介して接触子５に印加される。

【００２１】ガイドロッド８の先端に取り付けられた接
触子５はシリンダ６とピストン７の作用によってセンシ
ング時には図２に示すトーチ３より先端側に出た状態
に、また接触子５がセンシングしていない時には図１に
示すトーチ３より後方側に収納た状態になる。図２に示
すように、接触子５がトーチ３より先端側に出た状態に
おいてはピストン７はシリンダ６の接触子側端部に押し
つけられ、同時にリミットスイッチ４はブラケット１２
に押しつけられる。

【００２２】図２に示すリミットスイッチ４がブラケッ
ト１２に押しつけられる状態は、ワーク２に接触子５が
接触している状態であるが、この場合にリミットスイッ
チ４が作動している状態であるとする（リミットスイッ
チ４が作動している状態であっても、ケーブル１１の図
示しない部分で、この場合には電流が流れている状態又
は電流が流れていない状態となるように設定することが
できる）。

【００２３】なお、接触子５はガイドロッド８に所定の
余裕幅を持って伸縮自在に取り付けられているので、接
触子５の伸縮方向の所定の長さの範囲内でワーク２に接
触してリミットスイッチ４を作動状態に保つことができ
る。

【００２４】ワーク２に接触子５が接触している状態で
ワーク２をセンシングしているとすると、ワーク２の表
面に汚れ、又は黒皮などの絶縁物１５があるために接触
子５の先端が絶縁物１５に接触して誤検出（ワーク２を
正確に検出できないか、ワーク２を検出できないこと）
が生じた場合には図３に示すようにワーク２によってピ
ストン７が押し戻され、同時にロッド８も押し戻され、
リミットスイッチ４の作動が解除される。このリミット
スイッチ４の作動解除を検知することにより誤検出が判
別できる。

【００２５】このとき、ワーク２のセンシング動作とし
ては、所定の溶接予定範囲内を溶接予定線に沿って所定
のポイントを数カ所センシングするのが一般的である
が、一度のセンシングでは、例えば剥がれやすいゴミが
たまたまワーク２のセンシング箇所の表面に付着してい
ることもある。前記ゴミの付着箇所では図３に示す状態
になり、リミットスイッチ４が作動解除して誤検出であ
ると判断される。しかし何回か同一の所定の溶接予定範
囲内をセンシングしている間にゴミは剥がれ落ちること
があり、その場合はそのセンシング箇所は、予定通り溶
接が可能であると判断される。

【００２６】しかしながら、規定の回数だけ前記同一の
所定の溶接予定範囲内をセンシングしても、いずれの場
合にも図３に示すようにリミットスイッチ４が作動解除
状態になると誤検出であると判断される場合がある。こ
のような場合には、所定の溶接予定範囲内のワーク２の
表面に汚れ、又は黒皮などの絶縁物１５があると判断さ
れるので、溶接予定箇所を変更するか、又は前記汚れ又
は黒皮などの絶縁物１５をワーク２の表面から除去し
て、センシングを繰り返す。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、ワーク表面の絶縁状態
によってタッチセンシング時に生じる接触子のワーク誤
検出を検知することができることから、この誤検出対策
としてのワーク表面の処理をワーク表面全体について行
う必要がなくなり、作業効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態によるセンサヘッドの構
造を示す。

【図２】 本発明の実施の形態の適用状況を示す説明図
である。

【図３】 本発明の実施の形態の適用状況を示す説明図
である。

【図４】 ワークの位置ズレによる溶接線の位置ズレを
示す模式図である。

【図５】 タッチセンサの原理を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 溶接ロボット ２ ワーク ３ トーチ ４ リミット
スイッチ ５ 接触子 ６ シリンダ ７ ピストン ８ ガイドロ
ッド ９ ロッド １０ 案内用
直動軸受け １１ ケーブル １２、１３
ブラケット １４ センサ制御ユニット １５ 絶縁物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダと、シリンダ内を摺動するピス
   トンと、該ピストンの先端部に固定されたガイドロッド
   と、該ガイドロッドのピストン接続側とは反対のガイド
   ロッド先端部に締結された接触子と、該接触子とワーク
   との接触の有無により電気信号を発生又は発生停止をす
   る電気信号送信装置を備えた接触式センサヘッドにおい
   て、 ガイドロッドに締結されたシリンダ内のピストン戻り量
   を検出して前記電気信号送信装置の作動制御をする検出
   手段を備えたことを特徴とする溶接ロボット用の接触式
   センサヘッド。
2. 【請求項２】 ガイドロッドの外周部にはガイドロッド
   案内用の直動軸受けを設け、電気信号送信装置の作動制
   御をする検出手段としてリミットスイッチを設けたこと
   を特徴とする請求項１記載の溶接ロボット用の接触式セ
   ンサヘッド。
3. 【請求項３】 請求項１記載の接触式センサヘッドを備
   えたことを特徴とする溶接ロボット。