JP2726326B2

JP2726326B2 - アークセンサ及び溶接線の探索方法

Info

Publication number: JP2726326B2
Application number: JP15054690A
Authority: JP
Inventors: 信利鳥居; 宏志脇尾
Original assignee: FUANATSUKU KK
Current assignee: FUANATSUKU KK
Priority date: 1990-06-08
Filing date: 1990-06-08
Publication date: 1998-03-11
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: JPH0441079A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は溶接ロボットの溶接線を探索するアークセン
サ及び溶接線の探索方法に関し、特に走査範囲、走査周
期を可変にしたアークセンサ及び溶接線の探索方法に関
する。

〔従来の技術〕

アーク溶接ロボットに使用されるアークセンサは参照
光であるレーザビームを走査するガルバノメータ等のス
キャナを持っている。このスキャナで揺動ミラーを揺動
して、溶接線を探索している。このスキャナはアナログ
回路で構成された発振器、ディジタル回路とD/A変換器
で構成された発振器の出力により、単純なのこぎり波等
で駆動される。スキャナの走査周期、走査範囲は固定さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、実際に溶接線を探索するときは以下のように
溶接開始点を探索するときと、溶接開始後の溶接線を追
跡するときでは、異なる走査周期、走査範囲が要求され
る。

すなわち、溶接開始点をアークセンサで探索するとき
は、トーチと溶接線の位置ずれが大きい場合が多い。精
度よりも、広い走査範囲が必要になる。このために、ト
ーチを保持しているアーチを溶接線に対して垂直方向に
動かし溶接線を探索する必要が生じる。このため、ロボ
ットの動作プログラムが複雑になり、作業時間も長くな
る。

一方、溶接を開始し、溶接線を追跡するときは、トー
チは溶接線の近傍に位置決めされているので、広い走査
範囲は不要である。逆に溶接線を溶接に応じて追跡する
必要があるので、精度と早い走査速度が要求される。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
走査範囲、走査周期を可変にしたアークセンサを提供す
ることを目的とする。

また、本発明の他の目的は溶接開始点と溶接中で走査
範囲、走査周期を異なるようにした溶接線の探索方法を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では上記課題を解決するために、光で対象物を走査して、溶接ロボットの溶接線を探索
するアークセンサにおいて、複数の走査周期及び走査範
囲の異なる走査パターンを格納するメモリと、溶接線の
探索又は追従に応じて、前記走査パターンを選択する走
査パターン選択手段と、前記選択された走査パターンか
ら走査信号を生成する走査信号生成手段と、前記走査信
号によって、光を反射する揺動ミラーを有するスキャナ
ーを駆動するスキャナー駆動回路と、を有することを特
徴とするアークセンサが、提供される。

また、溶接ロボットでの溶接線を探索する溶接線の探
索方法において、走査周期及び走査範囲が可変のアーク
センサを使用し、溶接開始点を探索するときは、走査周
期が長く、走査範囲の広いモードで溶接開始点の探索を
行い、溶接開始後は、走査周期が短かく、走査範囲の狭
いモードで溶接線を追跡することを特徴とする溶接線の
探索方法が、提供される。

〔作用〕

複数の走査パターンをメモリに格納し、溶接の工程に
応じて走査パターンを選択させる。走査パターン選択手
段は溶接の工程に応じて走査パターンを選択する。走査
信号生成手段は選択された走査パターンから走査信号を
生成し、スキャナー駆動回路は生成された走査信号でス
キャナーを駆動する。

また、走査周期及び走査範囲が可変のアークセンサを
使用して、溶接開始点では走査周期が長く、走査範囲の
広いモードを使用する。逆に、溶接開始後はトーチは溶
接線の近傍にあるので、走査範囲が狭いモードを使用す
る。また、溶接開始後は溶接線を追跡する必要があるの
で、走査周期の早いモードを使用する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は溶接ロボットの外観図である。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20が設けられている。ロボッ
ト１はロボット制御装置７によって制御される。ロボッ
ト制御装置７の内部にはアークセンサ制御部10が内蔵さ
れている。

第３図はトーチ近傍の詳細図である。トーチ３の先端
からは電極４が出ている。ワーク31とワーク32は溶接す
るために重ねられており、アークセンサユニットは探索
用レーザビーム5a、5bを出力して、ワーク31とワーク32
の継ぎ目を検出する。

第４図はアークセンサユニットとアークセンサ制御部
のブロック図である。アークセンサ制御部10はミラー走
査部11、レーザ駆動部12、信号検出部13からなる。ミラ
ー走査部11は後述の揺動ミラーのスキャナを駆動する駆
動回路等から構成されている。その詳細は後述する。

アークセンサユニットはレーザ発振器21、スキャナ2
2、スキャナ22によって揺動される揺動ミラー23を有す
る。また、レンズ24、受光素子25を有する。

レーザ発振器21はレーザ駆動部21の駆動電力を受け
て、レーザ発振を行い、レーザ光26を出力する。スキャ
ナ22はミラー走査部11からの駆動電流によって駆動さ
れ、揺動ミラー23を揺動する。揺動ミラー23はレーザ光
26を走査し、ワーク31、32の継ぎ目を検出する。レーザ
光26はワーク31、32で反射され、レンズ24で集光され、
受光素子25に入力される。受光素子25は入射光を受け、
２個の信号を出力する。その信号をａ、ｂとすると、光
の強度は、（ａ＋ｂ）で表され、位置信号は（ａ−ｂ）
／（ａ＋ｂ）で表される。

従って、光の強度でワーク31とワーク32の継ぎ目を検
出し、位置信号によって継ぎ目の位置を検出する。これ
らの検出信号はロボット制御装置７に送られ、ロボット
制御装置７はこれらの信号を使用して、トーチ３を溶接
開始点に位置決めする。また、溶接開始後はトーチ３が
溶接線を追従するように制御する。

第１図はミラー走査部の詳細図である。クロック回路
41はクロック信号をアドレスカウンタ42に与える。アド
レスカウンタ42はロック信号を受けて、カウント動作を
行い、カウント出力をメモリ44に入力する。メモリ44は
ROMであり、内部に走査パターンが格納されている。メ
モリ44の走査パターンの詳細は後述する。

一方、メモリ44にはロボット制御装置７からインタフ
ェース43を経由して、１ビットのモード選択信号が与え
られる。このモード選択信号によって、メモリ44内の走
査パターンが選択される。

すなわち、溶接開始時にはトーチ３とワークの継ぎ目
との位置ずれが比較的大きく、細かい精度より、広い走
査範囲が要求される。一方、走査速度は速くなくてもよ
い。従って、このときの走査パターンは走査範囲が広
く、走査速度の遅いモードが選択される。

逆に、溶接開始点の探索が終わり、溶接が開始される
と、トーチ３と溶接線はある程度の位置決めがされてい
るので、広い走査範囲は不要となる。しかし、トーチ３
が溶接線を高速で追従していく必要があるので、速い走
査速度が要求される。

メモリ44の走査パターン出力は、D/Aコンバータ45に
よってアナログ信号に変換され、スキャナ駆動回路に送
られる。スキャナ駆動回路はスキャナ22を駆動し、揺動
ミラー23を駆動し、レーザ26を走査して、溶接線の探索
を行う。

第５図は走査パターンの例を示す図である。走査パタ
ーン47はメモリ44のアドレス000000〜011111に格納され
ている。アドレスの下位５ビットはアドレスカウンタ42
の出力によって指定される。また、最上位ビットはロボ
ット制御装置７からのモード選択信号である。すなわ
ち、モード選択信号が０のときは、第１の走査パターン
47が選択される。

モード選択信号が１のときはアドレスの最上位ビット
が１となり、走査パターン48が選択される。すなわち、
走査パターン48はアドレス100000〜111111に格納され
る。

ここで、走査パターン47は走査範囲が広く、走査速度
の遅い走査パターンである。すなわち、溶接開始点を探
索するのに使用される。逆に、走査パターン48は走査範
囲が狭く、走査速度の速い走査パターンである。すなわ
ち、溶接を開始し、溶接線を追跡するときに使用され
る。

いい換えれば、ロボット制御装置７は溶接開始時には
モード選択信号を０とし、溶接開始後はモード選択信号
を１とする。

第６図は走査範囲が広く、走査周期の遅い走査パター
ンを示す図である。すなわち、第６図は第５図の走査パ
ターン47に相当する。第６図で横軸はアドレスであり、
縦軸は走査パターン内の各アドレスの数値を表す。すな
わち、アドレスが進む毎に、各アドレスの数値が大きく
なり、一定値に達すると、各アドレスの数値は減少す
る。

第７図は走査範囲が狭く、走査周期の速い走査パター
ンを示す図である。すなわち、第７図は第５図の走査パ
ターン48に相当する。第７図で横軸はアドレスであり、
縦軸は走査パターン内の各アドレスの数値を表す。すな
わち、ロボット制御装置からモード選択信号が１になっ
ており、アドレスは100000〜111111の範囲である。第６
図に比べ、波形の最大値は小さく（走査範囲が狭く）、
走査周期が速い。

上記の説明ではメモリ44はROMで構成し、予め走査パ
ターンを格納しておき、ロボット制御装置からのモード
選択信号で走査パターンを選択するようにした。この他
に、メモリ44をRAMで構成し、必要な走査パターンをイ
ンタフェース43を経由して、一括してメモリ44に送り、
溶接線の探索に適した走査パターンを送るように構成す
ることもできる。

また、上記の説明では溶接開始点の探索と、溶接開始
後で走査モードを変えたが、溶接開始後も、溶接個所の
板厚に応じて走査モードを選択するようにすることもで
きる。すなわち、板厚の薄い個所では溶接速度が速く、
走査周期も速くする必要があるからである。

さらに、溶接線の形状等に応じて、走査パターンを送
りながら、溶接線の追従動作を行わせることもできる。
すなわち、溶接線が複雑で、溶接線の追従動作をきめ細
かく行いたい場合等に有用である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、スキャナを駆動する
走査パターンを複数個設けて、選択できるようにしたの
で、溶接の工程、例えば溶接開始前は溶接線を探索する
ために走査周期が長く、走査範囲の広いモードを選択
し、溶接開始後は走査範囲の狭いモードを使用して溶接
線の探索を行うことができる。

また、溶接開始時と溶接開始後で走査パターンを選択
するようにしたので、溶接開始後の走査範囲が広まり、
溶接開始後の溶接線の追従が正確になる。

【図面の簡単な説明】第１図はミラー走査部の詳細図、第２図は溶接ロボットの外観図、第３図はトーチ近傍の詳細図、第４図はアークセンサユニットとアークセンサ制御部の
ブロック図、第５図は走査パターンの例を示す図、第６図は走査範囲が広く、走査周期の遅い走査パターン
を示す図、第７図は走査範囲が狭く、走査周期の速い走査パターン
を示す図である。１……ロボット３……トーチ 10……アークセンサ制御部 11……ミラー走査部 20……アークセンサユニット 22……スキャナ 23……揺動ミラー 42……アドレスカウンタ 43……インタフェース 44……メモリ（ROM） 45……D/Aコンバータ 46……スキャナ駆動回路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光で対象物を走査して、溶接ロボットの溶
接線を探索するアークセンサにおいて、複数の走査周期及び走査範囲の異なる走査パターンを格
納するメモリと、溶接線の探索又は追従に応じて、前記走査パターンを選
択する走査パターン選択手段と、前記選択された走査パターンから走査信号を生成する走
査信号生成手段と、前記走査信号によって、光を反射する揺動ミラーを有す
るスキャナーを駆動するスキャナー駆動回路と、を有することを特徴とするアークセンサ。
【請求項２】前記メモリは予め前記走査パターンを格納
したROMとし、前記走査パターン選択手段はロボット制
御装置から走査モード選択信号を受けて前記走査パター
ンを選択するように構成したことを特徴とする請求項１
記載のアークセンサ。
【請求項３】前記メモリはROMとし、ロボット制御装置
から、溶接線の探索開始前に一括して前記走査パターン
を前記RAMに転送し、前記前記走査パターン選択手段は
ロボット制御装置から走査モード選択信号を受けて前記
走査パターンを選択するするように構成したことを特徴
とする請求項１記載のアークセンサ。
【請求項４】前記メモリはRAMとし、探索動作中に、前
記ロボット制御装置から、前記走査パターンを前記RAM
に転送するように構成したことを特徴とする請求項１記
載のアークセンサ。
【請求項５】溶接ロボットでの溶接線を探索する溶接線
の探索方法において、走査周期及び走査範囲が可変のアークセンサを使用し、溶接開始点を探索するときは、走査周期が長く、走査範
囲の広いモードで溶接開始点の探索を行い、溶接開始後は、走査周期が短く、走査範囲の狭いモード
で溶接線を追跡することを特徴とする溶接線の探索方
法。
【請求項６】溶接開始後も溶接個所の板厚に応じて走査
周期の異るモードを選択することを特徴とする請求項５
記載の溶接線の探索方法。