JP2008213007A

JP2008213007A - 自動組立装置における制御装置

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Publication number: JP2008213007A
Application number: JP2007056476A
Authority: JP
Inventors: Eiji Suga; 英治菅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2008-09-18

Abstract

【課題】溶接トーチなどの操作部材により光センサを作動させる際に、光センサにおける投光部および受光部の表面に不具合が発生するのを防止し得る自動組立装置における制御装置を提供する。
【解決手段】溶接ロボットの高温状態の溶接トーチ３を介して回転アクチュエータ、空気圧シリンダなどのエア機器を制御する制御装置であって、装置本体側に溶接トーチ３を検出し得る投光部３３ａおよび受光部３３ｂを有する光センサ３３を配置するとともに、この光センサ３３により溶接トーチ３を検出した際に、当該光センサ３３の投光部３３ａおよび受光部３３ｂの表面に空気を噴射させる噴射ノズル３７を配置したものである。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動組立装置、例えば溶接ロボットにて溶接を行う際に、被溶接物などの姿勢をエア機器により制御するための制御装置に関するものである。

一般に、自動組立装置、例えば自動溶接装置においては、被溶接物であるワークを保持装置により保持させて、溶接ロボットにより、所定箇所の溶接が自動的に行われている。この溶接時において、例えばワーク周囲の所定箇所を溶接する必要がある場合には、保持装置側に設けられているワークを保持する回転テーブルが、所定角度回転されて、例えば、下向き溶接ができるように、常に、溶接箇所が上側に位置するようにされている。

この種の保持装置は、溶接ロボットに連動して作動するようにされており、具体的には、溶接ロボットの動作プログラムに保持装置側の回転テーブルの制御データが入力されている。したがって、溶接ロボット側と保持装置側とは、多数の制御線により互いに接続されていた。

このため、溶接ロボット側と保持装置側との間に、多数の制御線を敷設する必要があるが、この面倒な敷設作業を不要にし得るワーク保持装置が提案されている。
このワーク保持装置は、ワークの保持体を回転させる電動機と、溶接ロボットの溶接トーチを挿入し得る穴部が複数個設けられたケーシングとを有するとともに、これら各穴部内に溶接トーチを検出し得る光センサを配置したもので、溶接トーチを所定の穴部に挿入して所定の光センサを作動させることにより、電動機を制御してワークの保持体を所定角度でもって回転させるようにしたものである（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−２８８７８６

上記の構成によると、溶接トーチが挿入される穴部の位置に応じて、ワークの保持体を所定角度でもって回転させるようにしているが、溶接トーチを検出するのに光センサが用いられているため、その投光部および受光部の表面、具体的には、レンズ表面に塵埃が付着したり、また溶接トーチの熱がレンズに悪影響を与えるという問題がある。

そこで、本発明は、溶接トーチなどの操作部材により光センサを作動させる際に、光センサにおける投光部および受光部の表面に不具合が発生するのを防止し得る自動組立装置における制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る自動組立装置における制御装置は、自動組立装置における溶接トーチなどの高温状態の操作部材を介して他のエア機器を制御する制御装置であって、
装置本体側に、
操作部材を検出し得る投光部および受光部を有する光センサを配置するとともに、この光センサにより操作部材を検出した際に、当該光センサの投光部および受光部の表面に、エア機器から排出される空気を噴射させる噴射ノズルを配置したものである。

また、請求項２に係る自動組立装置における制御装置は、請求項１に記載の制御装置における溶接トーチなどの高温状態の操作部材を介して他のエア機器を制御する制御装置であって、
装置本体側に、
操作部材を検出し得る投光部および受光部を有する光センサを配置するとともに、この光センサからの検出信号に基づき空気圧をエア機器に供給するための空気圧回路部、および上記光センサにより操作部材を検出した際に、当該光センサの投光部および受光部の表面に空気を噴射させる噴射ノズルを配置し、
且つ上記空気圧回路部に設けられて空気圧をエア機器に供給するための電磁切換弁における空気戻りポートと上記噴射ノズルとを、空気配管を介して接続したものである。

さらに、請求項３に係る自動組立装置における制御装置は、請求項１または２に記載の制御装置における光センサの投光部および受光部を穴部内に配置したものである。

上記制御装置の構成によると、操作部材により光センサを介して、エア機器が作動されると、当該エア機器から排出される空気が噴射ノズルに導かれ、そしてこの噴射ノズルから空気が光センサの投光部および受光部の表面に噴射されるので、その表面に付着しているごみなどの塵埃が除去され、また高温状態の操作部材と光センサとの間にエアカーテンが形成されるとともにその表面が冷却されて光センサそのものが保護され、しかもこの空気はエア機器から排出される空気を利用しているため、別途、動力を使用することがないので、非常に経済的である。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係る自動組立装置における制御装置を、図１〜図５に基づき、詳しく説明する。

なお、本実施の形態においては、自動溶接装置（自動組立装置の一例）における制御装置、例えば溶接ロボットにて被溶接物であるワークの姿勢を変更し得る姿勢変更装置を制御する制御装置（自動溶接装置の制御装置である）として説明する。

図１に示すように、溶接ロボット１は、例えば多関節型のロボットアーム２を有するもので、ロボットアーム２の先端には、溶接トーチ（操作部材の一例）３が取り付けられている。この溶接トーチ３は、当然に、その作業時において、高温状態となる。

そして、この溶接ロボット１に対応する位置には、被溶接物であるワークＷを保持するとともにその姿勢を変更するための姿勢変更装置（動作機器である）４および他の部品Ｗ′をセットするための物品取付装置（動作機器である）５並びに当該溶接ロボット１の溶接トーチ３により上記姿勢変更装置４および物品取付装置５を制御するための制御装置６が具備されている。

上記姿勢変更装置４は、空気圧により回転駆動される回転軸部を有する回転アクチュエータ（エア機器の一例）１１と、この回転アクチュエータ１１の回転軸部に取り付けられてワークＷを保持するための保持テーブル１２とから構成されている。

上記回転アクチュエータ１１は、図２に示すように、所定方向に長くされた２つの空気用のシリンダ室２１（２１Ａ，２１Ｂ）が互いに平行に形成されたケーシング２２と、これら両シリンダ室２１同士間で且つ長手方向（ストロークでもある）の中間位置に軸受を介して回転自在に設けられるとともにその外周面にピニオン歯２３ａが形成された回転出力軸（回転軸部である）２３と、上記各シリンダ室２１内にその長手方向で移動自在に配置されるとともに上記回転出力軸２３のピニオン歯２３ａに噛合するラック歯２４ａが形成された一対のピストン２４とから構成されている。なお、上記各シリンダ室２１の一端側に対応するケーシング２２には空気出入口２５が形成され、また上記回転出力軸２３の上端部に保持テーブル１２が固定される。

したがって、各空気出入口２５から空気（空気圧）を供給または排出させて両ピストン２４を互いに逆方向に移動させることにより、回転出力軸２３すなわち保持テーブル１２を正逆方向に回転させることができる。

上記物品取付装置５としては、図１に示すように、通常の片ロッド式の空気圧シリンダ（エア機器の一例）２６が用いられており、例えばワークＷに部品Ｗ′を取り付ける際に、当該部品Ｗ′を移動させてワークＷに対する位置決めが行われる。

また、上記制御装置６は、図１および図３〜図５に示すように、装置本体である縦型の箱形状にされたケーシング３１の上部に複数箇所例えば６箇所にて形成された穴部３２（３２Ａ〜３２Ｆ）内にそれぞれ配置された複数個（穴部と同じ個数である）の検出部材としての光センサ３３と、空気源（例えば、空気圧縮機など）３４に接続される空気供給口（具体的には、カップリングなどである）３５と、上記ケーシング３１の外面に複数個例えば４個設けられた空気給排出口（具体的には、カップリングなどである）３６と、上記空気供給口３５からの空気を上記各空気給排出口３６に供給する（導く）とともに上記回転テーブル１１、空気圧シリンダ２６などのエア機器から排出される空気（以下、排気ともいう）を噴射ノズル（後述する）３７に導くための空気圧回路部３８と、この空気圧回路部３８を制御する制御回路部３９とから構成されている。

また、上記光センサ３３は、図３に示すように、投光部３３ａおよび受光部３３ｂにより構成されるとともに、上記各噴射ノズル３７がこれら投光部３３ａおよび受光部３３ｂの各表面（具体的には、レンズ表面）に空気を噴射し得るように各穴部３２の内壁面に配置されている。なお、図５においては、噴射ノズル３７の噴射方向が光センサ３３の投光部３３ａおよび受光部３３ｂに向いていないが、実際には、投光部３３ａおよび受光部３３ｂに向いている。

また、４個の空気給排出口３６については、第１および第２空気給排出口３６（３６Ａ），３６（３６Ｂ）が回転アクチュエータ１１に、また第３および第４空気給排出口３６（３６Ｃ），３６（３６Ｄ）が空気圧シリンダ２６に、それぞれ接続される。

上記空気圧回路部３８は、回転アクチュエータ１１に空気圧を供給するための第１電磁切換弁４１と、空気圧シリンダ２６に空気圧を供給するための第２電磁切換弁４２と、空気源３４からの、すなわち空気供給口３５からの空気圧を上記各電磁切換弁４１，４２の圧力ポートＰに導くための空気供給配管（空気供給管路）４３と、同じく各電磁切換弁４１，４２の空気戻りポートＲからの排気を各穴部３２の噴射ノズル３７に導くための空気排出配管（空気排出管路）４４とから構成されている。

また、上記制御回路部３９は、各穴部３２（３２Ａ〜３２Ｆ）に配置された光センサ３３からの検出信号を入力して上記各電磁切換弁４１，４２に作動信号（制御信号とも言える）を出力するためのものである。

なお、上述したように、各空気給排出口３６（３６Ａ〜３６Ｄ）は、例えば２個一組で各エア機器に対して接続されるもので、本実施の形態では、姿勢変更装置４の回転アクチュエータ１１の２個の空気出入口２５と、物品取付装置５の空気圧シリンダ２６とに、それぞれ空気接続管４５，４６を介して接続されている。

概略的に説明すれば、制御装置６は、各光センサ３３からの検出信号に応じて、回転アクチュエータ１１に回転動作信号を出力して保持テーブル１２に保持されているワークＷの姿勢を変更（制御）するとともに、物品取付装置５の空気圧シリンダ２６を制御して、ワークＷの所定箇所に部品Ｗ′を移動させるものである。勿論、この空気圧シリンダ２６のピストン側シリンダ室２７ａおよびロッド側シリンダ室２７ｂには、空気の給排出口（図示せず）が設けられている。

なお、回転アクチュエータ、空気圧シリンダなどのエア機器には、図示していないが、それぞれの動作位置を検出するためのセンサ（例えば、磁気センサ、リミットスイッチなど）が設けられるとともに、これら各センサからの検出信号が制御回路部３９に入力されている。

上記構成において、保持テーブル１２上に載置されたワークＷに対して所定の溶接作業を行う際に、例えばそのワークＷの姿勢を変更させる場合には、溶接ロボット１の溶接トーチ３を、すなわち高温状態の溶接トーチ３を、その姿勢を所定方向に変更させる指示を出す光センサ３３が配置された穴部３２（３２Ａ）内に挿入する。

すると、穴部３２Ａ内に配置された光センサ３３による溶接トーチ３の検出信号が制御回路部３９に入力され、ここから当該光センサ３３Ａの位置に応じた信号、すなわち保持テーブル１２を所定角度でもって回転させる動作信号（所定の制御信号）が回転アクチュエータ１１に出力される。

すなわち、第１電磁切換弁４１が作動されて、空気圧が回転アクチュエータ１１に供給されるとともにその排気が各穴部３２に配置された噴射ノズル３７に導かれ、この噴射ノズル３７から排気つまり空気が各光センサ３３の投光部３３ａおよび受光部３３ｂのレンズ表面に噴射される。

したがって、レンズ表面に付着しているごみなどの塵埃が除去され、また高温状態の操作部材と光センサとの間にエアカーテンが形成されるとともにその表面が冷却されて、光センサ３３が保護される。さらに、この空気はエア機器から排出される空気を利用しているため、別途、動力を使用することがないので、非常に経済的である。

勿論、他方のエア機器である空気圧シリンダ２６を作動させた場合も、同様に、第２電磁切換弁４２の空気戻りポートＲが噴射ノズル３７側に接続されるため、レンズ表面に付着しているごみなどの塵埃が除去されるとともに、その表面が冷却される。

ところで、上記実施の形態においては、検出部材である光センサを穴部内に配置したが、穴部を設けずに、箱型容器内の適当な位置に、仕切りを設けずに光センサおよび噴射ノズルをそれぞれ配置することもできる。

また、上記実施の形態においては、光センサを６個配置した場合について説明したが、例えばワークに対する作業の増減に応じて、その配置個数を増減することができる。
さらに、上記実施の形態においては、エア機器として、回転アクチュエータおよび空気圧シリンダである場合について説明したが、これらの機器に限定されるものでもなく、またはその設置台数についても、必要に応じて増減されるものである。勿論、この場合には、空気給排出口の個数および電磁切換弁なども、必要に応じて増減されることは言うまでもない。

本発明の実施の形態に係る自動組立装置の概略構成を示す斜視図である。同自動組立装置における回転アクチュエータの断面図である。同自動組立装置における制御装置の要部斜視図である。同自動組立装置における制御装置の要部水平断面図である。本発明の実施の形態に係る制御装置の制御系統を示す図である。

符号の説明

１溶接ロボット
３溶接トーチ
４姿勢変更装置
５物品取付装置
６制御装置
１１回転アクチュエータ
１２保持テーブル
３１ケーシング
３２穴部
３３光センサ
３３ａ投光部
３３ｂ受光部
３４空気源
３５空気供給口
３６空気給排出口
３７噴射ノズル
３８空気圧回路部
３９制御回路部
４１第１電磁切換弁
４２第２電磁切換弁
４３空気供給配管
４４空気排出配管

Claims

自動組立装置における溶接トーチなどの高温状態の操作部材を介して他のエア機器を制御する制御装置であって、
装置本体側に、
操作部材を検出し得る投光部および受光部を有する光センサを配置するとともに、この光センサにより操作部材を検出した際に、当該光センサの投光部および受光部の表面に、エア機器から排出される空気を噴射させる噴射ノズルを配置したことを特徴とする自動組立装置における制御装置。
自動組立装置における溶接トーチなどの高温状態の操作部材を介して他のエア機器を制御する制御装置であって、
装置本体側に、
操作部材を検出し得る投光部および受光部を有する光センサを配置するとともに、この光センサからの検出信号に基づき空気圧をエア機器に供給するための空気圧回路部、および上記光センサにより操作部材を検出した際に、当該光センサの投光部および受光部の表面に空気を噴射させる噴射ノズルを配置し、
且つ上記空気圧回路部に設けられて空気圧をエア機器に供給するための電磁切換弁における空気戻りポートと上記噴射ノズルとを、空気配管を介して接続したことを特徴とする自動組立装置における制御装置。
光センサの投光部および受光部を穴部内に配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の自動組立装置における制御装置。