JPH0461749B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、溶接ロボツトに設けた溶接トーチ
に検出器を介し検出用電源を接続して溶接トーチ
をセンサとして用い、その溶接トーチの溶接進行
方向と直角な平面内で、その溶接トーチの指向す
る両脇の開先面が傾斜する継手のルート部へ溶接
トーチを導く溶接ロボツトの溶接線検出方法に関
する。

〔従来の技術〕

この種の溶接線検出方法としては、従来、特公
昭58−39029号公報に開示されたものがある。こ
の従来のものでは、溶接トーチをテイーチング位
置（X₀，Y₀，Z₀）に移動させたのち、ワーク表
面に向かう向き（Ｚ方向）に移動させる初期ステ
ツプに続いて、(1)継手のワーク表面から離間する
向き（Ｚ方向）に所定量Zkだけ移動させるステ
ツプ、(2)開先ルート部の伸びる方向（この方向を
Ｙとする）に向かつて該ルート部に対し直角向き
（Ｘ方向）に所定距離ΔXだけ近傍移動させる動
作、(3)ワーク表面に向かう向き（Ｚ方向）に移動
させるステツプを、溶接トーチが開先内に入るま
で、繰り返し行う。溶接トーチがワーク表面に接
触すると検出用電源−溶接トーチ−ワーク−検出
器−検出用電源からなる回路が閉成されて該回路
に電流が流れるので、該電流を検知器で検知し、
各ステツプ終了毎に、この検知時の座標P_o（X_o、
Yo、Z_ko）を記憶装置に格納するとともに、今回
近接移動ステツプ時のトーチ移動量Z_koを前回近
接移動ステツプ時のトーチ移動量Z_ko-1と演算処
理装置により演算比較させる。Z_ko−Z_ko-1＞Z_cと
なつて、(4)溶接トーチが開先の一方開先壁側から
開先内に入つたことが検出されると（この時の、
座標P_nとする。）、(5)溶接トーチを開先の他方開
先壁側に接触するまで（−Ｘ向き）に移動させ、
（この時の座標をP_qとする）、(6)両座標P_n、P_q、
両開先壁の傾き角θ_A、θ_Bから溶接線の位置を演算
する。

上記はＶ開先の場合の溶接線検出方法である
が、すみ肉溶接の場合の溶接線検出方法として
は、従来、特公昭58−47943号公報に開示された
ものである。この方法は、上記ステツプ(1)から(3)
までのステツプを繰り返させ、溶接線に対する近
接移動ステツプ時に溶接トーチがワーク表面に接
触した時のＸ座標、Ｚ座標−Z_kを溶接線のＸ座標
およびＺ座標とするものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

重ねすみ肉溶接の場合、両従来技術を用いた第
６図や第７図に示すように、立板Waの開先面
W_asが傾斜しているような場合には、溶接線の検
出が不能になつたり、大きく誤検出したりすると
いう問題が生じ、継手の形態によつて、異なる検
出方法を採用しなければならないという問題があ
つた。なお、数字１，２，３…は上記ステツプを
示す。

この発明は上記問題を解消するためになされた
もので、異なる継手に対しても同じセンシングパ
ターンを適用することができ、従来に比し検出精
度を高めることができる汎用性の高い溶接ロボツ
トの溶接線検出方法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〕

この発明は上記目的を達成するため、溶接トー
チが開先と交差する方向への設定距離移動する前
に検出器が作動した場合に溶接トーチが開先内に
在するものと判定し、次いで溶接トーチを、開先
をその巾横断する向きに上記検出器が作動するま
で復動させ、溶接トーチを、上記検出器の上記両
作動時の溶接トーチの２位置の中間位置へ駆動し
たのち該駆動方向に対して所定角度をなす方向へ
上記検出器が作動するまで駆動する構成としたも
のである。

〔作用〕

この発明では、溶接線により境界される２面を
開先面と見なし、一方開先面の１点を検出したの
ち、これに対向する他方開先面の１点を検出し
て、両検出点の中点座標を演算により求めて溶接
トーチを該中点に移動させ、この移動方向に対し
て所定角度をなす向きに溶接トーチを移動させる
ものであるから、突き合わせ溶接の場合も、重ね
溶接の場合も、本発明の検出方法で溶接線を検出
することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面を参照として
説明する。

第１図は、この発明を実施する自動溶接装置の
概略構成を示したもので、１は５軸の溶接ロボツ
ト本体であつて、２，３はアームであり、アーム
３の手首部先端に溶接トーチ４が保持される姿勢
制御される。５は溶接トーチ４より突出した溶接
ワイヤである。６はロボツト制御装置、７は溶接
電源である。８は溶接線検出用電源、９は検出
器、１０はスイツチであつて、溶接電源７と別置
きであるが、製作上内蔵したものである。検出器
９の検出信号は図示しないインターフエース回路
を通してロボツト制御装置６内の演算処理装置
（CPU）１１に導かれる。ここで、自動溶接装置
が溶接する継手について説明すると、WaとWb
は重ね溶接されるワークであつて、第２図に拡大
して示す。第２図において、Wlは溶接線を示す。

この重ね溶接における溶接線Wlを本発明を用
いて自動検出方法について、第３図のフローチヤ
ートに従い、以下に説明する。

先ず、スイツチ１０を投入して溶接線検出用電
源８の電圧を溶接トーチ４に印加したのち、即
ち、ロボツト制御装置６のCPU１１は、テイー
チングされている位置PA（XA，YA，ZA）を記
憶装置１２から読み出して溶接トーチ４のトーチ
先端位置もしくは溶接ワイヤ５の先端位置が本セ
ンシング用の基準位置P₀に位置するように溶接
ロボツト本体１の駆動装置に制御指令を送出す
る。溶接トーチ４が基準位置P₀に位置決めされ
ると、下記の動作や開始される。

(1) 溶接トーチ４はワークWbの表面に向かつて
鉛直向き（Ｚ方向）に駆動される。溶接トーチ
４がワークWbの表面にほぼ接触するまで近接
すると、検出用電源８−スイツチ１０−溶接ト
ーチ４−ワークWb−検出器９−検出用電源８
からなる回路が閉成されて検出器９が検出信号
を送出し、CPU１１は該検出信号を受ける。
この時の溶接トーチ４の座標P₁（Xo，Y₀，Z₁）
とする（第３図の処理１）。

(2) 次いで、溶接トーチ４はワークWbの表面に
対して離間する鉛直向きに設定距離Zkだけ駆
動される。この時の溶接トーチ４の座標をP₂
（Xo，Y₀，Z₂））とする。なお、設定距離Zkは
ワークWaの板厚よりも小さい（第３図の処理
２）。

(3) 次いで、溶接トーチ４は、溶接線Wl（この方
向をＹとする）に向かつて該溶接線Wlに対し
直角向き（−Ｘ向き）に設定距離Lxだけ駆動
される。この時の溶接トーチ４の座標をP₃
（X₁，Y₀，Z₂）とする（第３図の処理３）。

(4) 次いで、溶接トーチ４はワークWbの表面に
向かつて鉛直向き（Ｚ方向）に駆動される。溶
接トーチ４が下降しワークWbの表面に近接す
ると検出器９が作動する。この時の溶接トーチ
４の座標をP₄（X₁，Y₀，Z₃）とする。

以下、上記(2)〜(4)の動作が、溶接トーチ４が
ワークWaに近接するまで繰り返される。

(5) 上記ステツプ(3)が実行されている過程で、溶
接トーチ４が設定距離Lxだけ移動する前に、
ワークWaの表面Wsaにほぼ接触状態まで近接
して、検出用電源８−スイツチ１０−溶接トー
チ４−ワークWa−検出器９−検出用電源８か
らなる回路が閉成され、検出器９が検出信号を
送出すると、CPU１１は該検出信号を受けて、
溶接トーチ４が開先内に入つたものと判定す
る。この時の溶接トーチ４の座標P₆（開先内第
１の検出位置）は記憶装置１２に格納される。
以後、開先検出処理が行われる。

(6) 上記判定が行われると、溶接トーチ４はＸ方
向に対して45゜の傾斜角をもつてワークWb側
へ、即ち、開先横断方向へ、該ワークWbにほ
ぼ接触するまで復動される。溶接トーチ４がワ
ークWbにほぼ接触するまで近接すると検出器
９が作動し、この時の溶接トーチ４の座標P₇
（開先内第２の検出位置）が記憶装置１２に格
納される。

(7) CPU１１は座標P₆とP₇を記憶装置１２から
読み出して、両座標の開先巾方向間距離の1/2
の点P₈の座標を演算する。

(8) 溶接トーチ４は座標P₈まで駆動されたのち、
45゜の傾斜角をもつて、検出器９が作動するま
でワークWb側へ駆動され、検出器９が作動し
た時の座標P₉が溶接線Wlの座標として記憶装
置１２に格納される。

勿論、第４図に示すように、ワークWaと
Wbのなす角度が直角ではない場合には、上記
座標P₈の演算には、両ワークの開先の傾き角
度θ_A、θ_Bも演算パラメータとして用いる。

次に、第５図に示す突き合わせ溶接の場合に
ついて説明する。このＶ開先の両開先壁の傾き
角度は同じであり、最大開先巾をL_MAX＞L_Xと
する。この場合も、上記ステツプ(1)〜(4)の動作
が繰り返される。

(5) 第５図において、今、溶接トーチ４が座標
P₆の位置から鉛直向きに下降し、ワークWbの
開先壁にほぼ接触したとする。この時の溶接ト
ーチ４の座標P₇が記憶装置１２に格納された
のち、溶接トーチ４はワークWbの表面（開先
壁）に対して離間する鉛直向きに設定距離Zk
だけ駆動される。この時の溶接トーチ４の座標
をP₈とする。

(6) 次いで、溶接トーチ４はワークWaの開先壁
に向かつて、開先を横断する向きに該開先壁に
ほぼ接触するまで駆動される。設定距離Lx移
動する前に溶接トーチ４がワークWaの開先壁
にほぼ接触するまで近接すると検出器９が作動
するので、このことからCPU１１は溶接トー
チ４が開先内に入つているものと判定する。こ
の時の溶接トーチ４の座標P₉（開先内第１の検
出点）が記憶装置１２に格納される。

(6) 上記判定が行われると、溶接トーチ４は、ワ
ークWb側へ、該ワークWbにほぼ接触するま
で開先を横断する方向へ復動される。溶接トー
チ４がワークWbの開先壁にほぼ接触するまで
近接すると検出器９が作動するので、この時の
溶接トーチ４の座標P₁₀（開先内第２の検出点）
が記憶装置１２に格納される。

(7) CPU１１は座標P₉とP₁₀を記憶装置１２から
読み出して、両座標の開先巾方向間距離の1/2
の点P₁₁の座を演算する。

(8) 溶接トーチ４は座標P₁₁まで駆動されたのち、
鉛直下向きに検出器９が作動するまで駆動さ
れ、検出器９が作動した時の座標P₁₂が溶接線
Wlの座標として記憶装置１２に格納される。

即ち、上記両実施例では、溶接線Wlに対し
て直交するＸ方向の向きに溶接トーチ４を設定
距離Lxだけ駆動し、設定距離Lx移動する毎
に、溶接トーチ４をワーク表面に対して近接駆
動次いで・離間駆動（所定距離Zkだけ）する
動作を繰り返させ、上記Ｘ方向の移動時に、上
記設定距離Lx移動する前に検出器９が作動し
た場合に、溶接トーチ４が開先内に入つている
ものと判定するとともにこの位置を開先内第１
の検出点として記憶する。次いで、溶接トーチ
４を開先を巾方向に横断する向きに検出器９が
作動するまで移動させ、この時の座標（開先内
第２の検出点）と上記開先内第１の検出点の座
標を利用して、所定の演算処理を行つたのち、
溶接線Wlの位置を検出させるものである。

このように、両実施例では、溶接トーチ４が
開先内に入つたか否かを、溶接トーチ４のＸ方
向の移動量を設定距離Lxと比較して検出する
ものであり、前記従来のようにＺ方向（溶接ワ
イヤの繰り出し方向）の移動量により検出する
のではないので、 (1) 溶接線と直交方向に移動中、溶接ワイヤ５の
エクステンシヨンが変化しても、溶接線検出精
度が低下する恐れがなく、 (2) 溶接終了後に、ワイヤカツト等を行うことな
く、そのままセンシング動作に入ることができ
る。

(3) 更に、溶接トーチ４をワーク表面に対して近
接・離間させる動作の近接動作毎に、今回近接
移動ステツプ時のトーチ移動量Z_koを前回近接
移動ステツプ時のトーチ移動量Z_ko-1と比較演
算させる必要がなく、また、開先内におけるＺ
方向の近接・離間とＸ方向の移動の多数回の繰
り返し動作が不要であるので、データ処理が従
来に比して簡便となる上、溶接線検出速度を高
めることができる。

(4) 特に、重ねすみ肉溶接の場合、立板の開先角
度が90゜でなくても実施することができ、この
ことから１開先でもセンシングが可能となる 〔発明の効果〕 この発明は以上説明した通り、開先巾方向の移
動量が設定距離に達する前に検出器が作動したこ
とをもつて溶接トーチが開先内にあると判定し、
次いで溶接トーチを開先巾方向逆向きに検出器が
作動するまで移動し、開先内で検出器が作動した
２点に基づき、そして必要に応じ各開先の傾き角
度を用いて、溶接線を検出するものであるから、
汎用性に優れ、異なる継手に対しても同様のセン
シングパターンを用いて溶接線の検出を行うこと
ができ、ワークに対する溶接線繰り出し方向の繰
り返し移動量や座標位置は上記判定や溶接線検出
のための演算パラメータとして用いないので、デ
ータ処理が簡便で、検出速度、検出精度を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用する自動溶接ロボツト
の概略構成図、第２図はこの発明を実施する継手
を示す図、第３図はこの発明の一実施例を示す流
れ図、第４図および第５図はこの発明の実施例す
る他の継手を示す図、第６図および第７図は従来
の溶接線検出方法の問題点を説明するための図で
ある。 ４…溶接トーチ、５…溶接ワイヤ、８…溶接線
検出用電源、９…検出器、１１…演算処理装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶接ロボツトに設けた溶接トーチに検出器を
   介し検出用電源を接続して該溶接トーチをセンサ
   として用い、溶接トーチが開先と交差する方向か
   ら該開先に向かつて設定距離移動する毎にワーク
   表面に対して近接・離間する往復動作を行いつつ
   溶接線を検出する場合において、溶接トーチが上
   記設定距離移動する間に上記検出器が作動した場
   合に、開先内であると判定して、その時の溶接ト
   ーチの位置を開先内第１の検出点として記憶し、
   次いで溶接トーチを、開先を巾方向に横断する向
   きに上記検出器が作動するまで移動させて該作動
   時の溶接トーチの位置を開先内第２の検出点とし
   て記憶し、上記開先内第１の検出点と第２の検出
   点の上記開先巾方向の中間点を、両検出点の座標
   と、必要に応じ各開先の傾き角度を用いて演算し
   て該中間点に上記溶接トーチを移動させたのち、
   上記開先巾方向に対してほぼ直角をなす向きにワ
   ーク側へ上記検出器が作動するまで上記溶接トー
   チを移動させることを特徴とする溶接ロボツトの
   溶接線検出方法。