JPH01310886A - 溶接ロボットのショック検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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具が溶接工程の間に凝着
状態に陥ったことを迅速に検出してロボット動作を停止
させる等の安全策を取り得るようにするロボットのショ
ック検出装置に関し、特に、先端効果器としての溶接具
が、３次元空間内において複数軸方向に移動変位して溶
接工程を遂行する過程に凝着を発生したときに、その複
数軸方向の何れの方向に移動変位中であっても、凝着に
より発生するショックを検出して直ちにロボット動作を
停止させ、安全を図り得る溶接ロボットのショック検出
装置に関する。

〔従来の技術〕

溶接ロボットは、２枚の金属板を平面内で直線方向沿い
に溶接縫合したり、上下方向の線に沿って溶接縫合した
り、曲線に沿って溶接縫合したり或いは、金属管同志を
溶接結合する等種々の自動溶接作業に用いられている。

このような溶接工程では、何らかの原因で溶接ロボット
の手首先端に装着した先端効果器としての溶接具、つま
り、トーチの先端部が溶接部分に凝着を起こし、動きを
拘束されたとき、ロボット側が無理に溶接具を引っ張っ
たり、押圧して手首先端の破損や溶接具の破損を誘起す
る場合がある。このような破損事故を防止すべく、溶接
具の凝着によるショックを検出して、警報信号を発し、
ロボット動作を停止させる対策手段は従来より講じられ
ている。

〔発明が解決すべき課題〕

然しながら、従来のショック検出器は、溶接具ないしト
ーチが溶接を行う工程で、凝着が発生すると、それによ
って機械的部材、例えば、予め弾性的に偏位させた腕部
材でオン状態に常時は閉成されていたオンオフ式スイッ
チが、該機械的部材を偏位状態から移動させることによ
り、上記オンオフ式スイッチを開成させ、そのとき、オ
ンオフ式のスイッチから溶接凝着によるショックを検出
した電気的検出信号を送出させる構成になっているに過
ぎないため、必然的に、機械的部材の移動が生ずる一方
向におけるショックしか検出し得ないと言う問題点があ
った。

依って、本発明の目的は、溶接ロボットにおける固着が
３次元空間における複数軸方向の何れの移動変位中に凝
着を起こしても、容易にこれを検出してロボット動作を
迅速に停止させ、ロボット自体や溶接具の破損を防止す
ることのできるようにした有用性の高い溶接ロボットの
ショック検出装置を提供せんとするものである。

〔解決手段と作用〕

すなわち、本発明に依れば、溶接ロボットの手首先端と
溶接具との間に介挿され、該溶接具が３次元空間内の複
数軸方向に移動して溶接を行う溶接作用工程の間に移動
力の変化を流体圧の変化に変換する圧力変化部と、前記
圧力変化部内に設けられ、該圧力変化部の圧力変化を電
気信号に変換する圧電変換素子とを具備して構成され、
複数軸方向の任意の移動時に発生ずる前記溶接具の凝着
によるショックを検出するようにした溶接ロボソ１〜の
ショック検出装置を提供し、複数軸方向の何れの方向の
移動も流体圧の変化に変換させ得るようにしたから、限
られた一方向だけでなく、多種の方向にトーチが移動す
る溶接工程で溶接具の凝着が発生すると、その発生した
凝着によるショックを確実に検出することができる。以
下、本発明を、添付図面に示す実施例に基づいて、更に
詳細に説明する。

〔実施例〕

第１図は、本発明に係る溶接ロボットのショック検出装
置の一実施例を示す断面図であり、第２図は、ショック
検出回路の１例を示す回路図である。

第１図において、溶接ロボットのロボット手首６と溶接
具ないしトーチ９を着脱自在に把持する把持腕８との間
に介挿された構成により、本発明に係るショック検出装
置１０が設けられている。

上記把持腕８に把持された１・−チ９は、ロボット制御
装置（図示なし）の制御により、ロボット手首６が３次
元空間内で所定のプログラムに従って所望の軌跡動作を
することにより、例えば、金属板同志、パイプの断面と
断面との間の溶接接合作用等を行うものである。このと
きに、上記ショック検出装置１０は、ロボット手首６の
先端にボルトねじ等の取付手段により固定されるケーシ
ング１２を有し、このケーシング１２の内部には、大気
圧その他の一定圧の流体が密封充填されるシリンダ室１
４ａと内壁１２ａにより隔てられたシリンダ室１４ｂと
が設けられている。このケーシング１２には第１のピス
トン１６と第２のピストン３０とが可動に設けられてお
り、第１のピストン１６は中空部材の形状を有し、その
内端面１８に、大径部３２と小径部３４とを有した第２
のピストン３０の該大径部３２がねじ手段により固定、
結合されている。第１のピストン１６の上記内端面１８
には小孔２０が形成され、この小孔２０を介して第１の
ピストン１６の中空室２２はケーシング１２のシリンダ
室１４ａに連通している。また、第１ピストン１６の前
面には開口２４が形成されており、この開口２４の内側
に再膨張材、例えばゴム材から成る皮膜部材２６がその
周縁部を中空室２２の内壁に接着された構造により取付
けられている。すなわち、該皮膜部材２６により、中空
室２２と開口２４とは隔絶した構造に成っている。

更に、第１のピストン１６はその外径がケーシング１２
の内径に略等しく形成され、その外周面に○リング部材
等からなるピストンリング２８を嵌着させて、ケーシン
グ１２の内周壁に沿って軸方向に摺動々作が可能に嵌合
されている。つまり、第１ピストン１６がケーシング１
２の内方に向けて摺動すると、シリンダ室１４ａの容積
が縮小されるように成っている。

他方、第２のピストン３０ば、ケーシング１２の内部に
形成された内壁１２ａを介してその小径部３４が摺動可
能に配設され、このとき、上記内壁１２ａの摺動円周面
には０リング３６が嵌着され、シリンダ室１４ａとシリ
ンダ室１４ｂとを隔絶している。そして、シリンダ室１
４ａの内部では、自然長のばね部材３８が内壁１２ａと
第２ピストン３０の大径部３２との間に介挿されて、常
時、第２ピストン３０を介して第１ピストン１６をケー
シング１２の外側へ向けて押し出す方向に付勢している
。また、シリンダ室１４ａの内部にはシリンダ室１４ａ
の内部に充填、封入された流体の圧力変化を検出する圧
力センサ４０が配設されている。この圧力センサ４０は
、圧力の変化を検出すると電気的な信号、例えば、電気
抵抗の変化を示す信号を送出する圧・電変換要素から成
るもので、１例としては、商品名が圧力センサＥ８Ｃ−
Ｒ８Ｃ（オムロン社）で販売された市販の圧力センサ要
素が利用可能である。

更に、第１ピストン１６の開口２４から皮膜部材２６に
向けて軸部材４２が取付けられ、この軸部材４２は両端
に内フランジ４４と外フランジ４６とを有し、該内フラ
ンジ４４は皮膜部材２６と第１ピストン１６の前面との
間に介在し、外フランジ４６は前記把持腕８にボルトね
し等の固定手段で結合されている。そして、この外フラ
ンジ４６と第１ピストン１６の最外面との間に予め圧縮
状態にされたばね４８が介挿された構成と成っている。

上述した構成を有するショック検出装置１０が設けられ
たことによる作用を以下に説明する。

まず、把持腕８により把持されたトーチ９がロボット手
首６の作用により、溶接作業を遂行する工程にあるもの
とする。このとき、トーチ９の先端は、第１図に矢印Ｘ
、矢印Ｙで示した直線的な２方向動作及び矢印θで示す
両向きの回転動作を行って溶接作用を遂行するものとす
る。

この溶接過程で矢印θて示す回転動作により例えば、パ
イプの溶接等を遂行しているときに、溶接凝着が生ずる
と、ロボット手首６は依然としてトーチ９を回転動作さ
せるように作用するが、トーチ９自体は凝着により、動
作不能になる。このとき、ロボット手首６とトーチ９を
把持した把持腕８との間に介在するショック検出装置１
０においては、ロボット手首６の動作に対応して軸部材
４２と第１ピストン１６との間で相対的な動きが許容さ
れ、この結果、皮膜部材２６を変位させて中空室２２の
内部容積を変化させる。この容積変化は小孔２０を介し
てシリンダ室１４ａに充填流体を介して伝達されるから
該シリンダ室１４．２における流体の圧力変化を誘起し
、この圧力変化に感応して圧力センサ４０が凝着の発生
を示す電気的信号を送出するのである。

また、矢印Ｘで示す直線動作による溶接工程の間にトー
チ９が凝着を起こすと、ショック検出装置１０において
は、ケーシング１２と第１ピストン１６との間に相対的
移動が生じ、シリンダ室１４ａの容積変化が生じてシリ
ンダ室１４ａの流体圧が変化し、圧カセンザ４０は上述
の回転動作と場合と同様にショック検出の電気的信号を
発するのである。

更に、矢印Ｙで示す方向に直線動作することによりトー
チ９が溶接作用をしている工程の間にト−チ９が溶接凝
着を生ずると、ロボット手首６は相変わらずトーチ９を
矢印Ｙ方向に動作させようとするから、このとき、ばね
４８を介して第１ピストン１６は急激に内方に押圧され
、シリンダ室１４ａの容積を縮小させる作用をする。こ
の結果として、シリンダ室１４ａ内の流体圧が変化して
圧力センサ４０は上述同様にショック検出を示す電気的
信号を発するのである。

上述のようにして溶接ロボットによる溶接作用工程の間
にショック検出の信号が発せられたときは、この信号を
例えば、第２図に１例として示す検出回路において、無
接点スイッチを形成するｎｐｎ型トランジスタＴｒの導
通により、リレーＬを励磁し、このリレーＬの接点（図
示なし）を閉成することにより、溶接ロボットの全動作
を停止させるようにすれば、溶接ロボットのロボット手
首６やトーチ９等の溶接具の破損等の事故を防止するこ
とができるのである。

〔発明の効果〕

以上の実施例の説明を介して明らかなように、本発明に
よれば、溶接ロボットにおいて、単に一方向の溶接作用
工程において発生した溶接凝着ばかりでなく、複数の方
向に溶接動作する溶接具において発生ずる溶接凝着を検
出し得るので、溶接ロボット自体の動作能力の拡大を図
ることが可能である。すなわち、溶接ロボットの作用を
プログラムにより教示する過程で、徒に溶接動作方向に
制限を付する必要がなくなり、故に溶接ロボットの溶接
作用における有用性を向」ニさせ、多用途に適応させる
ことができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る溶接ロボットのショック検出装
置の一実施例を示す断面図であり、第２図は、ショック
検出回路の１例を示す回路図。 ６・・・ロボット手首、　　８・・・把持腕、９・・・
トーチ、　　　　　１０・・・ショック検出装置、１２
・・・ケーシング、 １４ａ、１４ｂ・・・シリンダ室、 １６・・・第１ピストン、２６・・・皮膜部材、３０・
・・第２ピストン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溶接ロボットの手首先端と溶接具との間に介挿され
   、溶接具が複数軸方向に移動して溶接を行う溶接作用工
   程の間に移動力の変化を流体圧の変化に変換する圧力変
   化部と、前記圧力変化部内に設けられ、該圧力変化部の
   圧力変化を電気信号に変換する圧電変換素子とを具備し
   て構成され、複数軸方向の任意の移動時に発生する前記
   溶接具の凝着によるショックを電気検出信号から検出す
   ることを特徴とした溶接ロボットのショック検出装置。 ２、前記圧力変化部は、一定量の流体を密封収納したシ
   リンダ室と前記シリンダ室内を摺動してシリンダ室容積
   を加減変化させるピストン装置とから構成された特許請
   求の範囲１項に記載の溶接ロボットのショック検出装置
   。