JPH0366990B2

JPH0366990B2 -

Info

Publication number: JPH0366990B2
Application number: JP57194964A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Asano
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1982-11-05
Filing date: 1982-11-05
Publication date: 1991-10-21
Also published as: JPS5985373A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、舵取機構を有する走行台車にエン
ドエフエクタ（例えば溶接用トーチなど）および
加工線ならいセンサを装着したならい加工装置に
関するものである。

前述のようなならい加工装置は、例えばならい
溶接装置として公知である。この種の溶接装置
は、前記センサからの出力情報に基づいて前記台
車の車輪を舵取りし、溶接線と前記台車との距離
がほぼ一定となるようになされている。

すなわち前記溶接線から一定距離離なれた前記
台車の指令走行軌跡に対して、前記台車が前記溶
接線側に片寄れば、前記車輪を前記台車の前後方
向に対して反溶接線側に舵取りし、逆に前記台車
が反溶接線側に片寄れば、溶接線側に舵取りする
べくなされている。

このときの前記台車の走行軌跡は、前記指令走
行軌跡を中心として減衰軌跡を形成するが、とり
わけ前記台車のスタート位置設定の際に、その台
車を前記指令走行軌跡から離なし過ぎた場合や、
あるいはまた前記台車の走行中に前記車輪が障害
物に乗上げたりして前記台車の向きが大きく変化
してしまつたような場合にあつては、前記減衰軌
跡が定常状態に達するまでの振幅が異状に大きく
なる。前記台車が前記指令走行軌跡をまたいで大
きく振幅するということは、溶接速度が所定速度
より小となつてしまうし、溶接線に対するトーチ
角も大きく変化してしまう。

この発明は前述事情に鑑みなされたものであつ
て、前記台車を急激に前記指令走行軌跡に接近さ
せず、徐々に接近させるべくして、前記減衰軌跡
の定常状態に達するまでの大きな振幅の発生を防
いだならい加工装置を提供せんとするものであ
る。

以下実施例を詳述する。なおこの実施例加工装
置はエンドエフエクタを溶接用トーチとしたなら
い溶接装置として詳述するが、この発明をこの実
施の形態に限定するものではない。

W₁，W₂は、それぞれワークであり、W₁は水
平ワーク、W₂は垂直ワークである。両ワーク
W₁，W₂は、第１図のように相互に位置決めされ
て予め仮付溶接が施されている。WLは、両ワー
クW₁，W₂で形成される加工線（水平すみ肉溶接
線）である。

１は、平面形状がほぼ四辺形（実施例ではほぼ
正方形）の走行台車であり、計４個の車輪２が装
着されている。なお全車輪２は、台車１底部に取
付けた電動機M₁により、チエーン３ａおよびス
プロケツト３ｂ，３ｃと、かさ歯車３ｄ，３ｅと
からなる動力伝達機構３を介して同方向に駆動さ
れるべく構成されている。E₁は、詳細を図示し
ていないが、車輪２に接続した走行距離検出用エ
ンコーダである。Ｓ１は、電動機M₁およびエン
コーダE₁を含むサーボ系である。

４は、舵取機構であり、台車１底部に取付けた
電動機M₂により、チエーン４ａおよびスプロケ
ツト４ｂ，４ｃを介して、全車輪２を同時に同方
向に同一角度舵取りし得るべく構成されている。
E₂は、詳細を図示していないが機構４の舵取角
検出用エンコーダである。Ｓ２は、電動機M₂お
よびエンコーダE₂を含むサーボ系である。

５は、台車１の中央上部に垂直軸支５ａされ、
電動機M₃により回動する回動体である。E₃は、
詳細を図示していないが、回動体５の回動角検出
用エンコーダである。Ｓ３は、電動機M₃および
エンコーダE₃を含むサーボ系である。５ｂは、
回動体５上部に固設した取手である。

６は、回動体５に支持され、電動機M₄により
水平方向に移動可能の移動体である。E₄は、移
動体６の位置検出用エンコーダである。Ｓ４は、
電動機M₄およびエンコーダE₄を含むサーボ系で
ある。

７は、移動体６に支持され、電動機M₅により
上下に傾動可能の傾動部材である。E₅は、部材
７の傾動角検出用エンコーダである。Ｓ５は、電
動機M₅およびエンコーダE₅を含むサーボ系であ
る。

８は、部材７に支持され、電動機M₆により軸
８ａを中心としてほぼ水平回動するべくした溶接
用トーチ支持部材である。E₆は、部材８の回動
角検出用エンコーダである。Ｓ６は、電動機M₆
およびエンコーダE₆を含むサーボ系である。

SHは、部材８に支持され、溶接線WLの左右
方向ならいセンサ（実施例では接触式）であり、
図示しないばねにより突出付勢された接触子９
と、この接触子９に連結された差動トランスTR₁
とを含む。なおセンサSHは、予め設定したその
基準出力値における接触子９の突出位置におい
て、軸８ａが接触子９先端を通過するように設定
されている。また接触子９の突出は、図示しない
ストツパにより制限されている。

SVは、部材７に支持され、溶接線WLの上下
方向ならいセンサ（実施例では接触式）であり、
図示しないばねにより突出付勢された接触子１０
と、この接触子１０に連結された差動トランス
TR₂とを含む。なおセンサSVは、予め設定した
その基準出力値における接触子１０の突出位置に
おいて、部材７が水平位置となるように設定され
ている。

Ｔは、部材８に取付けたエンドエフエクタ（溶
接用トーチ）である。トーチＴの取付位置は、セ
ンサSH，SVの前記基準出力値における接触子
９，１０の突出位置において、トーチＴの溶接点
の位置Ｐが、接触子９先端下方で、かつ接触子１
０先端を通る水平面上に位置するように設定され
ている。

１１は、信号ケーブル、動力ケーブル、トーチ
Ｔへの給電ケーブルなどを含むコンジツトケーブ
ルである。

SW₁，SW₂は、台車１の各辺の側壁にそれぞれ
一個づつ、計８個突設したワークW₂等検出セン
サ（実施例ではリミツトスイツチ）であり、例え
ばワークW₂が途中で90度屈折している場合や、
ワークW₂の終端部に突起物が存在するような場
合、それを検出可能である。

Ｃは、中央処理装置CPUとメモリMEMとを含
むコンピユータを主体とした制御装置である。制
御装置Ｃは、各サーボ系Ｓ１〜Ｓ６、遠隔操作盤
REM、スイツチSW₁，SW₂、溶接電源WS、セ
ンサSH，SVが、第３図のようにバスラインＢを
介して接続される。

なお移動体７は、センサSHからの出力情報に
より制御装置Ｃを介して左右方向にならい制御さ
れ、また傾動部材７は、センサSVからの出力情
報により制御装置Ｃを介して上下方向にならい制
御されるべくなされている。

また制御装置Ｃには、 (イ) 一定時間ｔ前と現在との各溶接点の位置P_i，
P_i+1の位置情報から、それら両位置を通る直線
H₁の方向を求め、さらにはそのH₁方向に対す
る最適トーチ角方向（H₂方向）を求め、さら
にはまたH₁方向に対する現在のトーチＴの方
向とH₂方向との角度差θを求め、そしてその
差θが０となる向きに部材８を回動させるべく
して、溶接線WLに対するトーチ角をほぼ一定
にするべくした第１手段F₁と、 (ロ) 直線H₁上で時間ｔ経過後に到達するであろ
う次期溶接仮想点の位置P_i+2を求め、さらに
P_i+2位置から左右方向かつ台車１側へ距離L₂
（予め設定した移動体６の基準位置におけるト
ーチＴの溶接点の位置と軸５ａとの距離）だけ
離なれた次期軸５ａ仮想点の位置O_i+2を求め、
さらにはO_i+2と現在の軸５ａ位置O_i+1との距離
ｌを求め、そしてその距離ｌを時間ｔで除算
し、その値（速度）で台車１を走行させるべく
して、溶接速度をほぼ一定とするべくした第２
手段F₂と、 (ハ) O_i+1とO_i+2を通る直線H₃（台車１の指令走行
軌跡）方向を求め、さらにこの直線H₃と現在
の車輪２の舵取方向との角度差φを求め、そし
て台車１が直線H₃に対して現在接近走行しつ
つあるのか遠隔走行しつつあるのかを判定し、
遠隔走行しつつある場合においては、差φが０
となる向きに車輪２を舵取りし、逆に接近走
行しつつある場合においては、台車１の指令走
行軌跡H₃に対する車輪２の舵取角が第１基準
角α₁より大か小かを判定する第１判定手段F₃₁、
前記舵取角が基準角α₁より小の第２基準角α₂よ
り大か小かを判定する第２判定手段F₃₂、現在
車輪２は指令走行軌跡H₃に接近する方向に舵
取りされているか遠隔する方向に舵取りされて
いるかを判定する第３判定手段F₃₃のそれぞれ
の判定結果、車輪２が指令走行軌跡H₃に接近
する方向に舵取りされていて、かつ現在の指令
走行軌跡H₃に対する舵取角が基準角α₁より大
ならば、台車１を指令走行軌跡H₃から遠隔さ
せる方向に車輪２を舵取りするべくし、また車
輪２が指令走行軌跡H₃に対して遠隔する方向
に舵取りされていて、かつ現在の舵取角が基準
角α₂より小ならば、台車１を指令走行軌跡H₃
に接近させる方向に車輪２を舵取りするべくし
て、台車１を指令走行軌跡H₃に対して徐々に接
近させつつO_i+2位置に向けるべくして、溶接線
WLと台車１との距離をほぼ一定とするべくし
た第３手段F₃と、が含まれている。

さらにこの実施例の作用を、第４，５図を参照
しつつ、第６図のフローチヤートに基づいて説明
する。

まずオペレータは、操作盤REMの図示しない
電源スイツチおよび原点位置決めスイツチをON
にする。このとき車輪２の舵取角は、全車輪２が
前後方向（第１図においてＸ方向）となる角度
に、また回動体５は、移動体６の移動方向が台車
１に対して左右方向（第１図においてＹ方向）と
なる位置に、さらには移動体６は、トランスTR₁
の出力値が予め設定した基準出力値に一致する位
置に、さらにはまた部材７は、トランスTR₂の出
力値が予め設定した基準出力値に一致する位置
に、さらにはまた部材８は、Ｘ方向（ほぼ溶接線
WLの方向）に対するトーチ角が最適となる位置
に、それぞれ位置決めされる。

そしてオペレータは取手５ｂを持ち、第１図の
ように、台車１をワークW₁上に載せ、かつ台車
１の前後方向が溶接線WLの方向とほぼ一致する
ように、さらには溶接線WLの始端において、セ
ンサSH，SVの接触子９，１０が、それぞれワー
クW₂，W₁に少なくとも接触するようにスタート
位置を決定する。

そこで操作盤REMの図示しないスタートスイ
ツチをONにすると、まずFLAGがクリヤされ、例えばFLAG＝０に
セツトされる（ステツプST₁）。

また電源WSをONにするべく指令が出力され
る（ステツプST₂）。

さらには台車１を所の溶接速度で前進させるべ
くサーボ系Ｓ１に指令が出力される（ステツプ
ST₃）。

さらにはまたエンコーダE₁によるカウントも
開始される（ステツプST₄）。

そしてセンサSHによる移動体６のならい制御、
およびセンサSVによる部材７のならい制御が開
始される（ステツプST₅）。すなわちトランス
TR₁からの出力値と基準値とがCPUで比較され、
その差が０となる向きに移動体６は移動される
し、またトランスTR₂からの出力値と基準値とが
CPUで比較され、その差が０となる向きに部材
７は回動される。

また軸５ａを原点O_iとし、現在の舵取方向をX_i
軸として、溶接点の位置P_iをコンピユータＣに取
込む（ステツプST₆）。

そして一定時間ｔが経過したか否かを判定する
（ステツプST₇）。

時間ｔが経過したならば、P_i位置情報およびエ
ンコーダE₁，E₂，E₄の出力から現在の溶接点の
位置P_i+1を求める（ステツプST₈）。

そしてエンコーダE₂の出力から現在の舵取角
を求め、その舵取方向をX_i+1軸、軸５ａを原点
O_i+1とする座標に変換する（ステツプST₉）。

そしてその新たな座標系でのP_i，P_i+1位置を求
める（ステツプST₁₀）。

さらにその両位置P_i，P_i+1を通る直線H₁の方向
を求める（ステツプST₁₁）。

さらにはワークW₁面上において、その直線H₁
の方向に対して最適のトーチ方向H₂を求める
（ステツプST₁₂）。

そしてH₁方向に対する現在のトーチ方向とH₂
方向との角度差θを求める（ステツプST₁₃）。

そしてその差θが０となる向きに部材８を軸８
ａまわりに回動させるべくサーボ系Ｓ６に指令が
出力される（ステツプST₁₄）。

以上のステツプST₆〜ST₁₄により、結局トー
チＴは、溶接線WLが曲線を描いても、溶接線
WLに対するトーチ角は、常に最適角に維持され
ることになる。すなわちそのステツプST₆〜
ST₁₄が第１手段F₁に相当することになる。

次に溶接速度と時間ｔとを乗算する（ステツプ
ST₁₅）。

そして直線H₁上において、P_i+1位置から前記乗
算値（距離L₁）だけ離なれた次期溶接仮想点P_i+2
の位置を求める（ステツプST₁₆）。

さらにはP_i+2位置から台車１の左右方向、かつ
台車１側へ距離L₂（移動体６の予め設定した基準
位置における溶接点の位置と軸５ａとの距離）だ
け離なれた次期軸５ａ仮想点の位置O_i+2を求める
（ステツプST₁₇）。

さらにはO_i+1，O_i+2間の距離ｌを求める（ステ
ツプST₁₈）。

さらには距離ｌを時間ｔで除算する（ステツプ
ST₁₉）。

そしてその除算値（速度）で台車１を走行させ
るべくサーボ系Ｓ１に指令が出力される（ステツ
プST₂₀）。

以上のステツプST₁₅〜ST₂₀により、溶接線
WLが曲線であつても、台車１は溶接速度が一定
となるように速度制御される。すなわちそのステ
ツプST₁₅〜ST₂₀が第２手段F₂に相当することに
なる。

次にO_i+1，O_i+2を通る直線H₃の方向を求める
（ステツプST₂₁）。この直線H₃が台車１の指令走
行軌跡に相当する。

さらにはH₃方向とX_i+1軸方向（現在の車輪２
の舵取方向）との角度差φを求める（ステツプ
ST₂₂）。

そして現在台車１は直線H₃に対して接近走行
しているのか遠隔走行しているのかを判定する
（ステツプST₂₃）。

その判定結果、遠隔走行しているならば、差φ
が０となる向きに車輪２を舵取りするべくサーボ
系Ｓ２に指令が出力される（ステツプST₂₄）。

逆にステツプST₂₃の判定結果、接近走行して
いるならば、直線H₃に対する現在の舵取角は基
準角α₁より大か小かを判定する（ステツプ
ST₂₅）。なおこのステツプST₂₅が第１判定手段
F₃₁に相当する。

この判定結果、舵取角が基準角α₁より大なら
ば、台車１は直線H₃に向つて急接近していると
いうことになり、この場合は、前記角度差φが大
となる向きに車輪２を舵取りするべくサーボ系Ｓ
２に指令が出力される（ステツプST₂₆）。すなわ
ち車輪２は直線H₃への急接近を防止する向きに
舵取りされることになる。

さらにはFLAG＝１にセツトされる（ステツプ
ST₂₇）。

またステツプST₂₅の判定結果、舵取角が基準
角α₁より小ならば、すなわち台車１が直線H₃に
向かつてゆつくりと接近しているならば、現在
FLAG＝０か否かを判定する（ステツプST₂₈）。
なおこのステツプST₂₈が、現在車輪２が指令走
行軌跡H₃に接近する方向に舵取りされつつある
か遠隔する方向に舵取りされつつあるかを判定す
る第３判定手段F₃₃に相当する。

そしてその判定結果、FLAG＝０ならば、前記
角度差φが０となる向きに車輪２を舵取りするべ
くサーボ系Ｓ２に指令が出力される（ステツプ
ST₂₉）。すなわち台車１を直線H₃に向かつてさら
に接近させるべく車輪２を舵取りすることにな
る。

またステツプST₂₈の判定結果、FLAG≠０な
らば、直線H₃に対す現在の舵取角が基準角α₂よ
り大か小かを判定する（ステツプST₃₀）。なおこ
のステツプST₃₀が第２判定手段F₃₂に相当する。

そしてその判定結果、舵取角が基準角α₂より大
ならば、前記角度差φが大となる向きに車輪２を
舵取りするべくサーボ系Ｓ２に指令が出力される
（ステツプST₃₁）。すなわち車輪２の直線H₃に対
する舵取角が増々小となる向きに舵取りされるこ
とになる。

またステツプST₃₀の判定結果、舵取角が基準
角α₂より小ならば、前記角度差φが０となる向き
に車輪２を舵取りするべくサーボ系Ｓ２に指令が
出力される（ステツプST₃₂）。すなわち車輪２の
直線H₃に対する舵取角が基準角α₂より小になる
と、台車１は直線H₃に接近して難くなるので、
台車１を直線H₃に接近させる向きに車輪２は舵
取りされることになる。

さらにはFLAG＝０にセツトされる（ステツプ
ST₃₃）。

以上のステツプST₂₁〜ST₃₃により、溶接線
WLが曲線を描いていても、溶接線WLと台車１
との距離はほぼ一定に維持されることになる。し
かも台車１の直線H₃への接近は徐々に行なわれ
ることになる。すなわちステツプST₂₁〜ST₃₃が
第３手段F₃に相当している。

そして前記ステツプST₂₄，ST₂₇，ST₂₉，
ST₃₁、あるいはST₃₃を経由したならば、P_i+1位
置の情報をP_i位置情報に置換する（ステツプ
ST₃₄）。

そしてエンコーダE₁によるカウンタ値がＮに
なつたか否かを判定する（ステツプST₃₅）。

その判定結果、カウント値がＮになつていなけ
れば、すなわち溶接線WLの終点まで台車１が到
達していなければ、ステツプST₇にもどり、ステ
ツプST₇〜ST₃₅までの工程を繰返すことになる。

そしてステツプST₃₅の判定結果、カウント値
がＮになつたならば、電源WSをOFFにするべく
指令が出力される（ステツプST₃₆）。

また台車１を停止させるべくサーボ系Ｓ１に指
令が出力される（ステツプST₃₇）。

以上のようにしてならい溶接が実行される。

なお詳述しないが、例えばワークW₂が途中で
90度に屈折している場合にあつては、トーチＴ先
端がその屈折点に到達する前に、台車１がワーク
W₂に衝突してしまい、その屈折点近辺の溶接線
は溶接できなくなつてしまう。このような場合
は、スイツチSW₁やSW₂が信号を出力することに
より台車１を停止させ、同時に回動体５を一定角
度だけ前方へ回動させることにより、トーチ先端
を前記屈折点まで到達させることができ、前記屈
折点近辺の溶接線終端部をもならい溶接できる。

前述説明は実施例であり、例えば機構４は全車
輪２を同時に舵取りするものでなくてもよいな
ど、各構成の均等物との置換もこの発明の技術範
囲に含まれることはもちろんである。

この発明は前述したように、溶接線WLと台車
１との距離を一定にするべく制御するときに、台
車１を指令走行軌跡H₃に対して徐々に接近させ
るように、車輪２を舵取りするべくしたもので、
従来のように台車１が指令走行軌跡に急激に接近
し、その軌跡をまたいで大きな振幅を描いてしま
うならい加工装置に比し、加工速度がほぼ一定す
る。また部材８が軸８ａまわりに回動せず、エン
ドエフエクタの角度変更ができず、しかも全車輪
２を舵取りするのでなくて、２輪のみを舵取りす
るならい加工装置の場合は、従来のように前記大
きな振幅を描くと、台車の加工線に対する姿勢が
大きく変化し、エンドエフエクタの加工線に対す
る角度も大きく変化してしまうが、この発明装置
の場合はそのうれいもない。

よつて台車１のワークに対するスタート位置へ
の設置の際、台車１を指令走行軌跡H₃から離な
し過ぎた場合や、台車１の走行中に障害物のため
に台車１の向きが大きく変化した場合でも、前述
のように台車１は指令走行軌跡H₃に徐々に接近
していく関係上、加工結果も良好となる。

【図面の簡単な説明】

図はいずれもこの発明の一実施例を示し、第１
図は全体斜視図、第２図は走行台車の底面図、第
３図は制御装置のブロツク図、第４，５図は作用
説明図、第６図はフローチヤート、である。図において、１…走行台車、２…車輪、舵取機
構、８…支持部材、Ｔ…エンドエフエクタ（実施
例では溶接用トーチ）、SH，SV…加工線ならい
センサ、Ｃ…制御装置、H₃…指令走行軌跡、α₁
…第１基準角、α₂…第２基準角、F₃₁…第１判定
手段、F₃₂…第２判定手段、F₃₃…第３判定手段、
である。

Claims

【特許請求の範囲】１舵取機構を有する走行台車と、該走行台車に
少なくとも加工線に対して左右方向に水平動可能
に移動体を支持するとともに、先端部にはエンド
エフエクタおよび加工線の左右方向ならいセンサ
を設けた支持部材と、前記ならいセンサからの出
力情報により前記エンドエフエクタの作用点を前
記加工線に一致させるべく前記移動体を位置制御
する制御装置とを備え、該制御装置には、前記走行台車の現在位置O_i+1に対する一定時間
前と現在との各加工点の位置P_i，P_i+1を求めると
ともに、両位置P_i，P_i+1を通る直線H₁上での次期
加工仮想点P_i+2を求め、さらには該仮想点P_i+2か
ら次期走行台車の仮想位置O_i+2を求めるととも
に、両位置O_i+1，O_i+2を通る直線H₃を前記走行台
車の指令走行軌跡として求め、さらにはまた該指
令走行軌跡H₃に対する車輪の舵取方向との角度
差φを求めるべくした手段と、前記角度差φが予め定めた第１基準角α₁より大
か小かを判定する第１判定手段と、前記角度差φが予め定めた前記第１基準角α₁よ
り小の第２基準角より大か小かを判定する第２判
定手段と、現在前記車輪は前記指令走行軌跡に接近する方
向に舵取りされつつあるか遠隔する方向に舵取り
されつつあるかを判断する第３判定手段とを含
み、前記第３および第１判定手段による判定結果、
現在前記車輪が前記指令走行軌跡に接近する方向
に舵取りされていて、かつ現在の舵取角が前記第
１基準角より大ならば、前記台車を前記指令走行
軌跡から遠隔させる方向に前記車輪を舵取りする
べくし、また前記第３および第２判定手段による判定結
果、現在前記車輪が前記指令走行軌跡に対して遠
隔する方向に舵取りされていて、かつ現在の舵取
角が前記第２基準角より小ならば、前記台車を前
記指令走行軌跡に接近させる方向に前記車輪を舵
取りするべくした、ならい加工装置。