JP2509320B2 - ア―ク溶接ロボットの教示位置確認装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アーク溶接ロボットの教示位置確認装置に
関し、さらに詳しくは教示した被溶接部とアーク溶接用
のトーチとの相対位置関係を離れた位置で確認できるよ
うにした装置に関する。

従来の技術 例えば第５図および第６図に示すように自動車の車体
パネル1,2の継ぎ目（ジョッグル部）３にアーク溶接ロ
ボット（以下、単にロボットという）４にて溶接を施す
場合、溶接方向と直交方向にアーク溶接用のトーチ５を
ウイービングさせながら溶接することが行われる。

この溶接に際しては、予め作業者がロボットアーム６
を動かして教示することによりその溶接基線ａの位置お
よび溶接速度等の情報を記憶させるとともにウイービン
グ幅W1およびウイービング周波数の情報を入力する一
方、実際の溶接時には上記の記憶情報を呼び出してロボ
ットアーム６を動かす。その結果トーチ５は第６図に示
すようにサインカーブ状の軌跡Ｑを描きながらウイービ
ングして溶接が施される。Beは溶接ビードを、W2は溶接
ビードBeの幅をそれぞれに示している。

この場合、教示作業終了後、実際の溶接作業に移行す
る前に、教示された情報が正しいものであるかどうかの
確認作業が必要であり、そのために従来はトーチ５のア
ーク発生を伴うことなく正規の作業スピードでロボット
４を作動させる一方、ロボット４の作業領域内（安全柵
内）に作業者が入ってトーチ５が溶接基線ａに沿って動
いているかどうか、ならびに第７図に示すように被溶接
物である車体パネル1,2とトーチ５との間のクリアラン
スＣが適正であるかどうかチェックするようにしてい
る。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の確認作業は作業者がロボット４
の作動領域内に入って実際に動いているロボット４に近
付かなければ所期の目的を達成することができないため
に安全対策上好ましくなく、遠隔地にいながら上記の確
認作業を行えるシステムの実用化の要請が強い。

本発明は上記の要請に即した教示位置確認装置を提供
することを目的とする。

課題を解決するための手段 本発明の教示位置確認装置は、ロボットアームの先端
に装着されて被溶接物の継ぎ目にアーク溶接を施すトー
チと、このトーチに一体に取り付けられて前記継ぎ目に
対しレーザスリット光を照射するレーザ光源と、同じく
トーチに一体に取り付けられて前記継ぎ目からの反射ス
リット光を撮像する２次元のイメージセンサと、イメー
ジセンサがとらえた映像を映し出すモニタ装置とを備え
てなり、被溶接物の継ぎ目に照射されるレーザスリット
光がロボットの教示作業時の教示位置確認手段となるよ
うに、前記レーザスリット光の長さは、トーチが被溶接
物に対して正規溶接位置にあるときにその正規溶接位置
にて継ぎ目に形成されるべき溶接ビードの幅を指し示す
ように調整されている一方、モニタ装置のモニタ画面に
は、そのモニタ画面上の基準位置から、トーチと被溶接
物との間のクリアランスに応じた距離だけ離れた位置に
前記継ぎ目の断面形状を含む反射スリット光の像が表示
されるように設定されていることを特徴としている。

作用 この構造によると、被溶接物の継ぎ目上に照射された
レーザスリット光はその継ぎ目に形成されるべき溶接ビ
ードの幅寸法を指し示しており、しかもレーザスリット
光はトーチの動きに応じて移動するため、先の確認作業
のうち、例えば溶接基線に沿ってトーチが動いているか
どうかは、ロボットからやや離れた位置で上記のレーザ
スリット光を目視することで確認できる。

また、モニタ装置のモニタ画面上には、そのモニタ画
面の基準位置から、被溶接物とトーチとの間のクリアラ
ンスが反映された位置に、反射スリット光の像が表示さ
れるため、被溶接物の継ぎ目とトーチとの相対位置関
係、すなわち被溶接物とトーチとの間のクリアランスの
確認だけであればモニタ装置の画面上で行えるようにな
る。

実施例 第１図〜第４図は本発明の一実施例を示す構成説明図
で、第５図と実質的同一部分には同一符号を付してあ
る。

すなわち、第１図において、1,2は被溶接物としての
車体パネル、４はアーク溶接ロボット、５はアーク溶接
用のトーチ、６はロボットアームで、ロボットアーム６
の先端にはトーチ５をウイービング動作させるためのア
クチュエータ７が取り付けられており、このアクチュエ
ータ７の出力部にトーチ５が支持されている。

そして、この実施例では、実際の溶接時には第６図の
溶接基線ａの記憶位置情報に基づいてロボットアーム６
を動かすとともに、アクチュエータ７のはたらきにより
トーチ５を第６図の溶接方向と直交方向に揺動させるこ
とで、トーチ５にサインカーブ状の軌跡Ｑを描くような
ウイービング運動を与えるようになっている。

また、トーチ５には第２図および第３図に示すように
レーザ光源８と２次元のイメージセンサ（CCDあるいはP
SDセンサ）９とを組み合わせてなるセンサヘッド10がト
ーチブラケット11を介して一体に取り付けられている。
12はイメージセンサ９がとらえた映像信号を処理する信
号処理装置、13はモニタ装置としてのCRTディスプレイ
である。

レーザ光源８は、トーチ５が車体パネル1,2に対して
正規の溶接位置にあるとき、車体パネル1,2上の被溶接
部位である継ぎ目３に対し溶接ビードBeの幅W2（第６図
参照）に相当するレーザスリット光Ｓを照射するように
設定されている。一方、イメージセンサ９は、上記のよ
うに車体パネル1,2上に照射されレーザスリット光Ｓの
反射スリット光S1をとらえるように調整されており、し
たがってイメージセンサ９がとらえた光切断法による反
射スリット光S1の像ｂが信号処理装置12を介してCRTデ
ィスプレイ13のモニタ画面14に写し出される。第４図か
ら明らかなようにモニタ画面14上に写し出された反射ス
リット光S1の像ｂは継ぎ目３の断面形状を表している。

そして、第３図に示すようにレーザスリット光Ｓの光
軸Ｏとトーチ５の先端部5aの軸線とを溶接方向から見た
とき両者は相互に同一軸線上に位置するように設定され
ており、かつレーザ光源８とイメージセンサ９および車
体パネル1,2の相対位置関係は既知であるから、第４図
のCRTディスプレイ13のモニタ画面14上に写し出された
反射スリット光S1の像ｂの位置は三角測量の原理により
レーザ光源８と車体パネル1,2との間の距離ｌを反映し
ている。

すなわち、第３図および第４図に示すようにCRTディ
スプレイ13のモニタ画面14上では、基準位置となる垂直
方向の画面エッジ部15がトーチ５の先端部5aの位置に相
当するように予め調整されており、したがってモニタ画
面14上に写し出された反射スリット光S1の像ｂと画面エ
ッジ部15との間の距離１は車体パネル1,2とトーチ５
の先端部5aとの間のクリアランスＣを示しており、かつ
像ｂの長さｍは溶接ビードBeの幅W2（第６図）を表して
いる。

このように構成された本実施例装置によれば、教示作
業後の確認作業を、トーチ５を揺動させることなしに従
来と同様の手順で行うと、トーチ５は教示された位置情
報に基づいて第６図の溶接基線ａに沿ったかたちで溶接
方向に移動する。そして、車体パネル1,2の継ぎ目３に
照射されたレーザスリット光Ｓは溶接ビードの幅寸法W2
を指し示しながらトーチ５の動きに伴って移動する一
方、イメージセンサ９は車体パネル1,2上の反射スリッ
ト光S1をとらえ、この反射スリット光S1の像ｂがCRTデ
ィスプレイ13のモニタ画面14上に写し出される。

したがって、少なくとも車体パネル1,2上のレーザス
リット光Ｓを目視確認し得るだけのロボット４から離れ
た位置でレーザスリット光Ｓの照射位置を確認すること
で、溶接基線ａに沿ってトーチ５が動いているかどうか
チェックできる。

また、第４図のモニタ画面14上において反射スリット
光S1の像ｂの長さｍの中央部に溶接ビードBeが盛り込ま
れる凹部の長さm1が位置しているかどうかチェックする
ことで上記の同様の確認作業を行えるほか、CRTディス
プレイ13のモニタ画面14上で距離１を見ることで車体
パネル1,2とトーチ５の先端部5aとの間のクリアランス
Ｃ（第３図）を確認することができた。

加えて、イメージセンサ９がとらえたモニタ画面14上
での距離１に相当する寸法情報をロボット４の制御系
にフィードバックし、実際の溶接時に車体パネル1,2と
トーチ５との位置ずれを事前にロボット４の軌跡を修正
することも可能である。

また、モニタ画面14上での距離１の基準となる画面
エッジ部15に代えて、画面14上に画面エッジ部15に相当
する基準線を表示するようにしてもよい。

発明の効果 以上のように本発明によれば、被溶接物の継ぎ目上の
レーザスリット光の照射位置の目視確認やモニタ装置の
モニタ画面上での確認だけで被溶接物を加工ヘッドとの
相対位置関係を確認できるようになるため、従来のよう
にロボットの直近位置に近寄ることなくロボットから離
れた位置で教示位置の確認作業を行なえ、安全性が著し
く向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成説明図、第２図は
第１図の要部拡大図、第３図は第１図のIII−III線に沿
う断面図、第４図はCRTディスプレイのモニタ画面の拡
大図、第５図は従来の確認装置の一例を示す構成説明
図、第６図は第５図のＡ部拡大図、第７図は第５図のVI
I−VII線に沿う断面図である。 1,2…被溶接物としての車体パネル、３…継ぎ目、４…
アーク溶接ロボット、５…アーク溶接用のトーチ、5a…
先端部、６…ロボットアーム、８…レーザ光源、９…２
次元のイメージセンサ、13…モニタ装置としてのCRTデ
ィスプレイ、14…モニタ画面、15…基準位置としての画
面エッジ部、Be…溶接ビード、Ｓ…レーザスリット光、
S1…反射スリット光。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロボットアームの先端に装着されて被溶接
   物の継ぎ目にアーク溶接を施すトーチと、このトーチに
   一体に取り付けられて前記継ぎ目に対しレーザスリット
   光を照射するレーザ光源と、同じくトーチに一体に取り
   付けられて前記継ぎ目からの反射スリット光を撮像する
   ２次元のイメージセンサとイメージセンサがとらえた映
   像を写し出すモニタ装置とを備えてなり、 被溶接物の継ぎ目に照射されるレーザスリット光がロボ
   ットの教示作業時の教示位置確認手段となるように、前
   記レーザスリット光の長さは、トーチが被溶接物に対し
   て正規溶接位置にあるときにその正規溶接位置にて継ぎ
   目に形成されるべき溶接ビードの幅を指し示すように調
   整されている一方、 モニタ装置のモニタ画面には、そのモニタ画面上の基準
   位置から、トーチと被溶接物との間のクリアランスに応
   じた距離だけ離れた位置に前記継ぎ目の断面形状を含む
   反射スリット光の像が表示されるように設定されている
   ことを特徴とするアーク溶接ロボットの教示位置確認装
   置。