JPH0415420Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は工業用ロボツトにより溶接作業を行う
場合等において、プログラムされた教示位置と実
際の工作物の加工位置の誤差を検出して加工ヘツ
ドの教示位置の補正をおこなうために使用する工
業用ロボツトの検出ヘツドに関する。

（従来技術） 自動車用フレームの合せ面の溶接を工業用ロボ
ツトにより行う場合等においては、溶接物の寸法
誤差や位置決め誤差等により、ロボツトの位置に
対する各溶接位置に誤差が生じ、予めプログラム
された教示位置とは一致しないのが普通である。
これに対処するため、従来は溶接ヘツドの先端に
ビジユアルセンサを取り付け、このビジユアルセ
ンサを教示位置附近で移動させてその出力により
溶接物の溶接位置（合せ面）を検出し、プログラ
ムされた教示位置を補正して溶接を行つている。

（考案が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来技術は高価なビ
ジユアルセンサを必要とするので工業用ロボツト
装置の価格が全体として上昇するという問題があ
つた。本考案は比較的安価なスイツチの組合わせ
により、プログラムされた教示位置と実際の加工
位置の誤差を検出して加工ヘツドの教示位置の補
正を行うのに適した、安価でしかも検出が迅速か
つ確実な検出ヘツドを提供することを目的とする
ものである。

（問題点を解決するための手段） このために本考案は、添付図面に例示する如
く、予め与えられた教示位置に基づき数値制御装
置により、工作物Ｗの工作面WSに対して接近す
る第１の方向Ｚと、同工作面と平行で加工位置付
近に形成された段差部Ｗ３を横切る第２の方向Ｘ
に移動制御される工業用ロボツト１０のアーム先
端のヘツド支持部１７に取り付けられて、実際の
加工位置を検出する検出ヘツドであつて、前記ヘ
ツド支持部１７が前記第１の方向Ｚより工作面
WSに接近して同工作面との距離が所定の値とな
るとオンオフ信号を前記数値制御装置に出力する
接近スイツチ２２と、前記ヘツド支持部１７が前
記第１の方向Ｚに移動したときに前記工作面WS
上に接触する接触部２３ｂを有し同ヘツド支持部
１７が前記第２の方向Ｘに移動したときこの接触
部が前記段差部Ｗ３によつて前記第１の方向Ｚに
変位することによりオンオフ信号を前記数値制御
装置に出力するマイクロスイツチ２３により構成
したものである。

（作用） 工業用ロボツト１０は予め与えられた教示位置
に基づき数値制御装置により作動されて、先ずヘ
ツド支持部１７に取り付けられた検出ヘツド２０
を第１の方向Ｚに移動して工作面WSに接近さ
せ、検出ヘツド２０の接近スイツチ２２は工作面
WSとの距離が所定の値となれば数値制御装置に
オンオフ信号を出力する。これにより数値制御装
置は第１の方向Ｚにおける検出ヘツド２０の移動
を停止させ、このときの第１の方向Ｚにおけるヘ
ツド支持部１７の位置により、工作面WSと交わ
る第１の方向Ｚにおける実際の加工位置と教示位
置の誤差が求められる。次に工業用ロボツト１０
は検出ヘツド２０を工作面WSと平行な第２の方
向Ｘに移動させ、マイクロスイツチ２３は工作面
WSと接触する接触部２３ｂが段差部Ｗ３により
第１の方向Ｚ方向に変位すれば数値制御装置にオ
ンオフ信号を出力する。このときの第２の方向Ｘ
におけるヘツド支持部１７の位置により工作面
WSと平行な第２の方向Ｘにおける実際の加工位
置と教示位置の誤差が求められる。

（考案の効果） 上述の如く、本考案は工業用ロボツトにおける
プログラムされた教示位置と実際の工作物の加工
位置の誤差を検出することができ、これにより教
示位置を実際の加工位置に補正することを可能と
するものであるが、本考案の検出ヘツドは、上記
誤差の検出に比較的安価な接近スイツチ及びマイ
クロスイツチを使用し、ビジユアルセンサの如き
高価な装置を必要としないので、この種の工業用
ロボツト装置全体の価格を低下させることができ
る。またマイクロスイツチの接触部が段差部によ
り第１の方向に変位することによりオンオフ信号
を出力するので段差部の検出は迅速かつ確実に行
われ、加工時間を短縮することができる。

（実施例） 以下に、添付図面により、本考案の実施例を説
明する。第１図に示す如く、工作物を矢印Ｍ方向
に送ると共に加工のために一時停止する溶接ライ
ンＬの一側には、アームの先端に作業ヘツドWH
を備えた工業用ロボツト１０が設置されている。
工業用ロボツト１０は、順次接続された、固定ベ
ース１１と、鉛直な第１軸線Ａ１の回りに第１駆
動モータＭ１により旋回駆動される旋回ベース１
２と、水平な第２軸線Ａ２の回りに第２駆動モー
タＭ２により旋回駆動される第１アーム１３と、
第２軸線Ａ２と平行な第３軸線Ａ３の回りに第３
駆動モータＭ３（第１図において旋回ベース１２
の裏側に第２駆動モータＭ２と平行に設置）によ
り、旋回駆動される第２アーム１４と、第３軸線
Ａ３に対して直交する第４軸線Ａ４の回りに第４
駆動モータＭ４により旋回駆動されるツイストリ
スト１５と、第４軸線Ａ４に対して傾斜する第５
軸線Ａ５の回りに第５駆動モータＭ５により旋回
駆動されるベンドリスト１６と、第５軸線Ａ５に
対して傾斜する第６軸線Ａ６の回りに第６駆動モ
ータＭ６（第２アーム１４の後端面に第５駆動モ
ータＭ５と平行に設置）により旋回駆動されるス
イベルリスト１７とからなつている。各駆動モー
タＭ１〜Ｍ６はパルスモータであり、第５図に示
す如く、中央処理装置４０、操作盤４１およびメ
モリ４２からなる数値制御装置により、駆動ユニ
ツト４３を介して駆動制御され、ロボツト１０を
作動させる。本実施例においては、ロボツト１０
先端のスイベルリスト１７は先ず鉛直なＺ方向下
向に移動され、次いで水平なＸ方向に移動され
る。

第１図〜第３図に示す如く、本実施例の工作物
Ｗは自動車用フレームであり、前部窓枠を形成す
る予め仮溶接された二つの部分Ｗ１，Ｗ２の重合
段部すなわち段差部Ｗ３をTIG溶接により点溶接
するものである。

作業ヘツドWHは、第１図〜第３図に示す如
く、検出ヘツド２０及び溶接ヘツド３０を備え、
ロボツト１０のアーム先端のヘツド支持部すなわ
ちスイベルリスト１７に固定されている。図示の
実施例においては、スイベルリスト１７の軸線Ａ
６は前記重合段部Ｗ３が形成された工作面WSと
平行で水平なＸ方向とし、軸線Ａ６回りのスイベ
ルリスト１７の旋回は作業ヘツドWHを矢印Ｒ
（第２図参照）及びその逆方向に旋回して、検出
ヘツド２０及び溶接ヘツド３０を工作面WSに対
し選択的に割り出すものである。

検出ヘツド２０は、第１図〜第３図に示す如く
接近スイツチ２２及びマイクロスイツチ２３を備
え、両スイツチ２２，２３はスイベルリスト１７
に固定された取付基体２１により支持されてい
る。接近スイツチ２２はその先端面２２ａが工作
面WSに接近して両者間の距離がｌとなれば作動
して中央処理装置４０にオン・オフ信号を送るも
のである。マイクロスイツチ２３は作動レバー２
３ａを有しており、作動レバー２３ａは接近スイ
ツチ２２の先端面２２ａと工作面WSの距離がｌ
の状態では工作面WSを弾性的に押圧し、第３図
に示す如くＸ方向において、重合段部Ｗ３を部分
Ｗ１側から部分Ｗ２側に向かつて、すなわち段上
側から段下側に向かつて横切る向きに移動してレ
バー２３ａの先端（接触部）２３ｂが工作物Ｗの
両部分Ｗ１，Ｗ２の点溶接位置である重合段部Ｗ
３を外れゝば揺動して、マイクロスイツチ２３を
作動させて中央処理装置４０にオン、オフ信号を
送るものである。

TIG溶接用の溶接ヘツド３０は、第１図〜第３
図に示す如く、溶接トーチ３１が両スイツチ２
２，２３の作動方向とは直交するよう取付基体２
１に固定されている。

制御装置のメモリ４２には、作業ヘツドWHの
位置決め点のデータを直交座標値で記憶する記憶
エリアが設けられている。教示モードにおいて、
溶接ヘツド３０を割り出し、基準となる工作物Ｗ
を溶接ラインＬ上の基準位置に正確に位置決めし
た状態で、溶接トーチ３１の先端を加工位置すな
わち点溶接位置WP１に位置決めしてその位置の
データを教示位置TP１として前記記憶エリア内
に記憶せしめ、以下同様にして順次点溶接位置
WP２〜WP５のデータを教示位置TP２〜TP５
として記憶エリア内に記憶せしめる。

中央処理装置４０はメモリ４２内の制御プログ
ラム及び教示位置TP１〜TP５により駆動信号を
発生して駆動ユニツト４３に送り、各駆動モータ
Ｍ１〜Ｍ６を駆動し、メモリ４２内に設けられた
レジスタに各駆動モータＭ１〜Ｍ６のステツプ値
を記憶させる。中央処理装置４０は接近スイツチ
２２からの信号を受ければ、ヘツド支持部１７の
Ｚ方向の移動を停止すると共に各駆動モータＭ１
〜Ｍ６のステツプ値をメモリ４２に出力して所定
の記憶エリアに記憶せしめる。中央処理装置４０
は、またマイクロスイツチ２３からの信号を受け
れば、各駆動モータＭ１〜Ｍ６のステツプ値をメ
モリ４２に出力して所定の記憶エリアに記憶せし
める。

次に本実施例の全体的作動を第６図のフローチ
ヤートにより説明する。プログラムがスタートす
れば、最初のステツプ51において第６駆動モータ
Ｍ６が駆動されて作業ヘツドWHを90度矢印Ｒま
たはその逆方向に旋回させることにより、検出ヘ
ツド２０が工作面WSと向き合うよう割り出され
る。次のステツプ52においてメモリ４０の記憶エ
リアより教示位置TP１〜TP５のデータが読み出
されてレジスタにセツトされる。次いでステツプ
53において第１の教示位置TP１に位置決め処理
がなされ、ステツプ54で各駆動モータＭ１〜Ｍ６
にパルスが分配され、検出ヘツド２０はヘツド支
持部１７と共に垂直なＺ方向下方に移動する。検
出ヘツド２０は接近スイツチ２２の先端面２２ａ
から距離ｌ離れた点ａ（第２図及び第３図参照）
が教示位置TP１に向うようにＺ方向に移動させ
るものとする。第４図に示す説明図は工作面WS
上の実際の加工位置WP１が教示位置TP１に対
し、Ｘ，Ｙ方向にそれぞれ距離ｘ，ｙだけずれた
場合を示すが、点ａが工作面WS上の点Ｐ１′に
達する迄はステツプ54が繰り返されてＺ方向に移
動を続け、点ａが点Ｐ１′に達すれば接近スイツ
チ２２が作動し、ステツプ55により次のステツプ
56に移る。この状態では検出ヘツド２０のＺ方向
の移動は停止され、同時にレジスタに記憶された
各駆動モータＭ１〜Ｍ６のステツプ値をメモリ４
２に出力して所定の記憶エリアに記憶せしめる。

ステツプ56では、再び各駆動モータＭ１〜Ｍ６
にパルスが分配されて検出ヘツド２０は工作面
WSと平行で水平なＸ方向において、重合段部Ｗ
３を段上側から段下側に向かつて横切る向きに移
動する。第３図に示す如く、マイクロスイツチ２
３の作動レバー２３ａの先端２３ｂは点ａに対し
距離ｍだけＸ方向にオフセツトされているが、先
端２３ｂが工作面WSの溶接位置に形成された重
合段部Ｗ３に達するまではステツプ56が繰り返さ
れてＸ方向に移動を続け、先端２３ｂが段部WS
を外れゝば（第４図の点Ｐ１″に相当する位置）
マイクロスイツチ２３が作動し、ステツプ57によ
り次のステツプ58に移る。この状態では検出ヘツ
ド２０のＸ方向の移動は停止され、同時にレジス
タに記憶された各駆動モータＭ１〜Ｍ６のステツ
プ値をメモリ４２に出力して所定の記憶エリアに
記憶せしめる。

ステツプ58では、前記点Ｐ１′，Ｐ１″における
各駆動モータＭ１〜Ｍ６のステツプ値、工作面
WSの傾斜角度、オフセツトｍの値等により位置
誤差データｘ，ｙ，ｚを演算し、ステツプ59にお
いてレジスタにセツトされた教示位置TP１のデ
ータを補正して実際の加工位置WP１のデータと
する。

次いでステツプ60によりステツプ53に戻り、同
様にして数示位置TP１〜TP５のデータを補正し
て実際の加工位置WP２〜WP５のデータとする。
最後の教示位置TP５のデータの補正が終了すれ
ば工業用ロボツト１０はステツプ61により原位置
に戻され、必要な原点リセツトがなされる。次い
で、ステツプ62により第６駆動モータＭ６が駆動
されて作業ヘツドWHを90度矢印Ｒまたはその逆
方向に旋回させることにより、溶接ヘツド３０が
工作面WSと向き合うよう割り出された後、ステ
ツプ63により工業用ロボツト１０は順次実際の加
工位置WP１〜WP５へ位置決め処理がなされ、
溶接ヘツド３０による点溶接作業が行われ、すべ
ての点溶接作業が終れば、プログラムは終了す
る。

上記実施例においては工作面WSと平行でＸ方
向と直交する方向の加工位置の誤差は検出できな
いが、実施例においてはこの方向の誤差が残つて
いても溶接に支障はない。なお、工作物自体の精
度が比較的高ければ、代表的一箇所における教示
位置と加工位置の誤差データにて全ての教示位置
を補正して加工位置としてもよい。

実施例においては、一つの作業ヘツドに選択的
に割り出して使用する検出ヘツドと溶接ヘツドを
設けたが、併設した２台の工業用ロボツトに別々
に検出ヘツドと溶接ヘツドを設けて実施すること
も可能である。また、本考案は点溶接に限らず連
続溶接にも適用可能であり、更に溶接に限らず、
穴明けやシール剤の塗布などの作業にも適用可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本考案の一実施例を示し、第
１図は周辺を含む全体斜視図、第２図は第１図の
視拡大図、第３図は第２図の視図、第４図は
作動の説明図、第５図は全体構成図、第６図は作
動を示すフローチヤートである。 符号の説明、１０……工業用ロボツト、１７…
…ヘツド支持部（スイベルリスト）、２０……検
出ヘツド、２２……接近スイツチ、２３……マイ
クロスイツチ、２３ｂ……接触部（先端）、Ｗ，
WS……工作面、Ｗ３……段差部（重合段部）、
WP１〜WP５……加工位置（点溶接位置）、Ｘ…
…第２の方向、Ｚ……第１の方向。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 予め与えられた教示位置に基づき数値制御装置
   により、工作物の工作面に対して接近する第１の
   方向と、同工作面と平行で加工位置付近に形成さ
   れた段差部を横切る第２の方向に移動制御される
   工業用ロボツトのアーム先端のヘツド支持部に取
   り付けられて、実際の加工位置を検出する検出ヘ
   ツドであつて、前記ヘツド支持部が前記第１の方
   向より工作面に接近して同工作面との距離が所定
   の値となるとオンオフ信号を前記数値制御装置に
   出力する接近スイツチと、前記ヘツド支持部が前
   記第１の方向に移動したときに前記工作面上に接
   触する接触部を有し同ヘツド支持部が前記第２の
   方向に移動したときこの接触部が前記段差部によ
   つて前記第１の方向に変位することによりオンオ
   フ信号を前記数値制御装置に出力するマイクロス
   イツチを備えた工業用ロボツトの検出ヘツド。