JPH05154658A - Laser sensor for welding machine - Google Patents
Laser sensor for welding machineInfo
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- JPH05154658A JPH05154658A JP31884091A JP31884091A JPH05154658A JP H05154658 A JPH05154658 A JP H05154658A JP 31884091 A JP31884091 A JP 31884091A JP 31884091 A JP31884091 A JP 31884091A JP H05154658 A JPH05154658 A JP H05154658A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、溶接線の自動倣いを可
能とし得る溶接機のレーザセンサに関し、MAG溶接に
適用可能なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser sensor for a welding machine capable of automatically copying a welding line, and is applicable to MAG welding.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、種々の産業分野において、セ
ンサとして半導体レーザスリット光式センサが用いられ
ている。そして、近年の溶接作業においては、作業効率
の向上を図るべく、ロボットハンドにこのような半導体
レーザスリット光式センサが搭載され、このセンサによ
り溶接線を検出して、溶接線に倣ってロボットハンドを
作動させつつ溶接作業を行う溶接機が用いられるように
なった。2. Description of the Related Art Conventionally, a semiconductor laser slit light type sensor has been used as a sensor in various industrial fields. In recent welding work, in order to improve work efficiency, such a semiconductor laser slit optical sensor is mounted on the robot hand, the welding line is detected by this sensor, and the robot hand follows the welding line. Welding machines that perform welding work while operating
【0003】尚、半導体レーザスリット光式センサは、
溶接時に発生するアーク光、スパッタ、熱及びヒューム
等により性能が低下する虞れを有するため、溶接トーチ
から離して設置されていた。The semiconductor laser slit light type sensor is
Since there is a risk that the performance will be deteriorated by arc light, spatter, heat, fumes, etc. generated during welding, it was installed away from the welding torch.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
半導体レーザスリット光式センサは、溶接時に発生する
アーク光、スパッタ、熱及びヒュームの影響を受けるた
め、溶接トーチからの距離を離さなければならなかっ
た。従って、構造が大型となると共に重くなり、ロボッ
トハンドの先端部に位置する溶接トーチ近傍への搭載が
困難である。As described above, the conventional semiconductor laser slit light type sensor is affected by arc light, spatter, heat and fumes generated during welding. Therefore, it is necessary to keep the distance from the welding torch. I had to do it. Therefore, the structure becomes large and heavy, and it is difficult to mount the robot hand near the welding torch located at the tip portion.
【0005】一方、従来の構造では、センサと溶接トー
チとの位置関係が固定されており、また、上記のように
これらの間の距離を離す必要があることから溶接線が屈
曲している場合、溶接線に沿っての倣いは不可能とな
る。さらに、センサと溶接トーチとの間の距離を離す必
要から装置が大型化し、狭隘箇所には適用出来ない。On the other hand, in the conventional structure, the positional relationship between the sensor and the welding torch is fixed, and since it is necessary to increase the distance between them as described above, the welding line is bent. , It is impossible to follow along the welding line. Furthermore, since the distance between the sensor and the welding torch needs to be increased, the size of the device becomes large and it cannot be applied to narrow places.
【0006】以上のように種々の制限が有るため、従来
の溶接機のレーザセンサでは充分なセンシング機能を得
ることが出来ない。Due to various restrictions as described above, the conventional laser sensor of the welding machine cannot obtain a sufficient sensing function.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明による溶接機のレ
ーザセンサは、屈曲する溶接線を自動倣いするようにロ
ボットに支持され且つ溶接ヒュームを吸引及び排出する
機能を有した溶接トーチと、該溶接トーチに回転自在に
支持される枠体であって冷却機能を有する装置が内蔵さ
れたセンサボックスと、該センサボックスと前記溶接ト
ーチとの間に位置し且つ該センサボックスを前記溶接ト
ーチを中心として回転駆動させるモータと、前記センサ
ボックスに一部が組込まれ且つ各構成部材が分離して位
置するレーザダイオードと、前記センサボックスに組込
まれ且つ相対する平面ミラー及び干渉フィルタが付加さ
れたCCDカメラとを有することを特徴とするものであ
る。A laser sensor for a welding machine according to the present invention includes a welding torch supported by a robot so as to automatically follow a bending welding line and having a function of sucking and discharging welding fumes. A sensor box, which is a frame rotatably supported by a welding torch and has a built-in device having a cooling function, and is located between the sensor box and the welding torch, and the sensor box is centered on the welding torch. A motor driven to rotate as described above, a laser diode which is partially incorporated in the sensor box and each component is located separately, and a CCD camera which is incorporated in the sensor box and has a flat mirror and an interference filter facing each other. It is characterized by having.
【0008】[0008]
【作用】モータにより回転されるレーザダイオード及び
CCDカメラで溶接線を検出し、ロボットが溶接線に沿
って溶接トーチを倣い動作させる。また、溶接トーチか
らアークを発生させて溶接作業が行われる。The welding line is detected by the laser diode rotated by the motor and the CCD camera, and the robot moves the welding torch along the welding line. Further, welding work is performed by generating an arc from the welding torch.
【0009】すなわち、モータの回転によりセンサボッ
クスを溶接トーチの前方進行方向に常に位置決め制御す
ると共に、レーザダイオードからの光であって溶接線か
ら反射する光を平面ミラー及び干渉フィルタを介してC
CDカメラが受光して、溶接トーチを追従動作させる。
また、溶接作業に際して発生する溶接ヒュームを溶接ト
ーチが吸引及び排出し、さらに、冷却機能を有する装置
がセンサボックスを冷却する。That is, the sensor box is always positioned and controlled in the forward traveling direction of the welding torch by the rotation of the motor, and the light from the laser diode, which is reflected from the welding line, is passed through the plane mirror and the interference filter to C
The CD camera receives the light and causes the welding torch to follow.
Further, the welding torch sucks and discharges the welding fumes generated during the welding operation, and the device having the cooling function cools the sensor box.
【0010】[0010]
【実施例】本発明の一実施例に係わる溶接機のレーザセ
ンサを図1及び図2に示し、これらの図に基づき本実施
例を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A laser sensor for a welding machine according to an embodiment of the present invention is shown in FIGS. 1 and 2, and this embodiment will be described with reference to these drawings.
【0011】ここで、図1は本実施例の溶接機のレーザ
センサの構成を表す断面図を示し、図2は本実施例のレ
ーザセンサ付溶接機を用いた溶接状況を示す。Here, FIG. 1 is a sectional view showing the structure of the laser sensor of the welding machine of this embodiment, and FIG. 2 shows the welding condition using the welding machine with laser sensor of this embodiment.
【0012】図1に示すように、溶接トーチ1が中空の
スリーブ2に貫通状態で通され、ホルダー3により固定
されている。スリーブ2は、中空電動モータ4の内輪と
なる回転電機子を保持すると共に、回転電機子の上下位
置でベアリング5により保持されている。また、中空電
動モータ4の外輪である固定子、ブラシリング、及びベ
アリング5の外輪側は、センサボックス6に組み込ま
れ、固定されている。As shown in FIG. 1, a welding torch 1 is passed through a hollow sleeve 2 in a penetrating state and fixed by a holder 3. The sleeve 2 holds a rotating armature that serves as an inner ring of the hollow electric motor 4, and is held by bearings 5 at the upper and lower positions of the rotating armature. The stator, which is the outer ring of the hollow electric motor 4, the brush ring, and the outer ring side of the bearing 5 are incorporated and fixed in the sensor box 6.
【0013】一方、溶接トーチ1の先端には、スリーブ
2の端面を形成すると共にこの端面側の内面がテーパ部
を有する筒形の空気量増幅器7が設けられている。さら
に、溶接トーチ1と平行に発光し且つ溶接部材8と一定
の距離をおいて、前部に図示しないシリンドリカルレン
ズを有するレーザダイオード9の発光部がセンサボック
ス6内に配置されている。このレーザダイオード9の図
示しない構成部材である駆動部及び電源部は、発光部と
延長ケーブルによって接続されているため、多関節型ロ
ボット10の非可動部に離れて搭載されている。つま
り、センサボックス6の小型化のため、レーザダイオー
ド9について発光部と駆動部・電源部とを分離すること
とした。On the other hand, at the tip of the welding torch 1, there is provided a cylindrical air amount amplifier 7 which forms an end surface of the sleeve 2 and has an inner surface on the end surface side having a taper portion. Further, a light emitting portion of a laser diode 9 which emits light in parallel with the welding torch 1 and has a certain distance from the welding member 8 and which has a cylindrical lens (not shown) in the front portion is arranged in the sensor box 6. Since the drive unit and the power supply unit, which are not shown constituent members of the laser diode 9, are connected to the light emitting unit by the extension cable, they are separately mounted on the non-movable portion of the articulated robot 10. That is, in order to reduce the size of the sensor box 6, the light emitting part and the driving part / power supply part of the laser diode 9 are separated.
【0014】他方、センサボックス6内に垂直に近い姿
勢に配されたCCDカラーカメラ11が、溶接トーチ1
及びレーザダイオード9の直下における溶接部材8の開
先部を監視するように、CCDカラーカメラ11の前部
にフィルタ12及び相対する2枚の平面ミラー13が組
み合わせられている。従って、CCDカラーカメラ11
は、最適な画像視野が得られる角度に保持されているこ
とになる。また、CCDカラーカメラ11で得られる画
像は、2枚の平面ミラー13で反射することにより2回
反転し、上下左右が逆になることなく、適切なものを得
ることが出来る。この結果、CCDカラーカメラ11
は、相対する2枚の平面ミラーによる反射から間接的に
画像を得ることができるため、CCDカラーカメラ11
の最適配置化が図られることにもなる。そして、センサ
ボックス6の上面には、低温空気発生器14が低温冷風
吐出口14aを内部側に温風吐出口14bを外部側に位
置して取り付けてある。On the other hand, the CCD color camera 11 arranged in the sensor box 6 in a nearly vertical posture is provided with the welding torch 1.
A filter 12 and two opposing flat mirrors 13 are combined with the front of the CCD color camera 11 so as to monitor the groove of the welding member 8 directly below the laser diode 9. Therefore, the CCD color camera 11
Will be held at an angle that gives the optimum image field of view. Further, the image obtained by the CCD color camera 11 is inverted twice by being reflected by the two plane mirrors 13, and it is possible to obtain an appropriate image without inverting the vertical and horizontal directions. As a result, the CCD color camera 11
Can indirectly obtain an image from the reflection of two plane mirrors facing each other.
The optimal placement of the The low temperature air generator 14 is attached to the upper surface of the sensor box 6 with the low temperature cold air outlet 14a located inside and the hot air outlet 14b located outside.
【0015】以上のような構成を有する本実施例の溶接
機を用い、MAG溶接によって屈曲した溶接線20を自
動倣いする場合を以下に述べる。まず、レーザダイオー
ド9から出射されたレーザ光は、シリンドリカルレンズ
を透過することによりスリット状になり、溶接部材8の
開先部に当てられる。このとき、スリット光が溶接線2
0に対して垂直に当たるようにレーザダイオード9の向
きを予め位置決めしておく。従って、CCDカラーカメ
ラ11には、フィルタ12を通して溶接部のワイヤ、ア
ーク光、溶融池及び開先壁面状態、さらには溶接部前方
の溶接前の開先形状における輪郭のみが映像として得ら
れる。A case will be described below in which the welding machine of the present embodiment having the above-described structure is used to automatically follow the welding line 20 bent by MAG welding. First, the laser light emitted from the laser diode 9 becomes a slit shape by passing through the cylindrical lens, and is applied to the groove portion of the welding member 8. At this time, the slit light causes welding line 2
The direction of the laser diode 9 is preliminarily positioned so that the laser diode 9 strikes perpendicularly to 0. Therefore, in the CCD color camera 11, only the wire, arc light, molten pool and groove wall surface state of the welded portion, and further the contour in the groove shape before welding in front of the welded portion are obtained as images through the filter 12.
【0016】これらを画像処理により溶接トーチ1の最
適な狙い位置を求め、現在位置とのずれ量を検出して溶
接トーチ1の位置すなわち多関節型ロボット10のアー
ムの位置を位置制御することにより自動倣いすることが
出来る。The optimum target position of the welding torch 1 is obtained by image processing of these, and the amount of deviation from the current position is detected to control the position of the welding torch 1, that is, the position of the arm of the articulated robot 10. You can copy automatically.
【0017】また、この画像から溶接速度、電流、電圧
等の溶接条件を最適制御することが出来る。そして、ダ
イレクトドライブ型の中空電動モータ4を溶接トーチ1
の周囲に組込んでセンサボックス6を溶接トーチ1を中
心として回転駆動するようにしたため、中空電動モータ
4を駆動制御することにより、センサボックス6を溶接
トーチ1周りに回転させてレーザダイオード9が常に溶
接トーチ1の前側に位置するよう制御可能となり、多関
節型ロボット10のアームを屈曲した溶接線20に追従
させることにより、溶接線追従制御をすることが出来
る。Further, it is possible to optimally control welding conditions such as welding speed, current and voltage from this image. Then, the direct drive type hollow electric motor 4 is welded to the torch 1
Since the sensor box 6 is mounted around the welding torch 1 to rotate around the welding torch 1, the hollow electric motor 4 is drive-controlled to rotate the sensor box 6 around the welding torch 1 to cause the laser diode 9 to move. It is possible to control the welding torch 1 so that it is always located in front of the welding torch 1, and the welding line following control can be performed by causing the arm of the articulated robot 10 to follow the bent welding line 20.
【0018】一方、溶接中に発生する熱によりセンサボ
ックス6が加熱されるが、低温空気発生器14に圧縮空
気を供給することにより、低温冷風が得られる。また、
継手15より冷却水を供給してセンサボックス6の本体
に設けた水路21を循環させることにより、センサボッ
クス6の内部を冷却し、熱の影響を除去して機器を保護
することが出来る。尚、この低温空気発生器14は、ボ
ルテックス・チューブの原理を応用したものであり、圧
縮空気から低温冷風を得るようにして、レーザダイオー
ド9及びCCDカラーカメラ11を収納したセンサボッ
クス6内を冷却し、過熱を防止することとした。On the other hand, the sensor box 6 is heated by the heat generated during welding. By supplying compressed air to the low temperature air generator 14, low temperature cold air can be obtained. Also,
By supplying cooling water from the joint 15 and circulating the water passage 21 provided in the main body of the sensor box 6, the inside of the sensor box 6 can be cooled and the influence of heat can be removed to protect the device. The low temperature air generator 14 applies the principle of the vortex tube, and cools the inside of the sensor box 6 in which the laser diode 9 and the CCD color camera 11 are housed so that low temperature cold air is obtained from compressed air. However, it was decided to prevent overheating.
【0019】さらに、ヒュームに対しては継手16に圧
縮空気を供給することにより、空気量増幅器7の開口部
7aより負圧流を発生させて周辺部のヒュームを吸引
し、スリーブ2と溶接トーチ1の隙間を通りスリーブ2
の上面などの任意の位置より排出することが出来る。Further, by supplying compressed air to the joint 16 for the fumes, a negative pressure flow is generated from the opening 7a of the air amount amplifier 7 to suck the fumes in the peripheral portion, and the sleeve 2 and the welding torch 1 Sleeve 2 through the gap
It can be discharged from any position such as the upper surface of the.
【0020】また、CCDカラーカメラ11の感度域の
問題、位置焦点調整のし易さ、保守性及び小型化等の観
点から、赤色半導体レーザダイオードをアーク光対策と
して採用した。さらに、スパッタに対しては、レーザダ
イオード9及びCCDカラーカメラ11を保護するた
め、スパッタの飛散範囲外となるように、最適な配置と
した。A red semiconductor laser diode is adopted as a measure against arc light from the viewpoints of the problem of the sensitivity range of the CCD color camera 11, ease of position and focus adjustment, maintainability, and miniaturization. Further, in order to protect the laser diode 9 and the CCD color camera 11 against spatter, the optimum arrangement is made so as to be outside the scattering range of spatter.
【0021】[0021]
【発明の効果】本発明による溶接機のレーザセンサは、
溶接時に発生するアーク光、スパッタ、熱及びヒューム
の影響を受けにくい構造とした結果、センサボックスの
小型軽量化を図ることが出来、汎用の多関節型ロボット
のアーム先端部に容易に搭載することが可能となった。The laser sensor of the welding machine according to the present invention is
As a result of the structure that is less susceptible to arc light, spatter, heat, and fumes generated during welding, the sensor box can be made smaller and lighter, and can be easily mounted on the arm tip of a general-purpose articulated robot. Became possible.
【0022】従って、ロボットを操作することにより、
屈曲した溶接線においても追従して自動倣いが可能とな
り、また、小型化された為、狭隘箇所に適用することが
可能となる。以上より、センシング精度の向上をも図れ
ることとなった。Therefore, by operating the robot,
It is possible to follow a curved welding line and perform automatic copying, and since it is downsized, it can be applied to narrow places. From the above, it is possible to improve the sensing accuracy.
【図1】本発明の一実施例に係わる溶接機のレーザセン
サの構成を表す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a laser sensor of a welding machine according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例に係わる溶接機のレーザセン
サを用いた溶接状況を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a welding state using a laser sensor of a welding machine according to an embodiment of the present invention.
1 溶接トーチ 2 スリーブ 3 ホルダ 4 中空電動モータ 6 センサボックス 7 空気量増幅器 8 溶接部材 9 レーザダイオード 10 多関節型ロボット 11 CCDカラーカメラ 12 フィルタ 13 平面ミラー 14 低温空気発生器 15,16 継手 1 Welding torch 2 Sleeve 3 Holder 4 Hollow electric motor 6 Sensor box 7 Air amount amplifier 8 Welding member 9 Laser diode 10 Articulated robot 11 CCD color camera 12 Filter 13 Plane mirror 14 Low temperature air generator 15, 16 Joint
Claims (1)
ボットに支持され且つ溶接ヒュームを吸引及び排出する
機能を有した溶接トーチと、該溶接トーチに回転自在に
支持される枠体であって冷却機能を有する装置が内蔵さ
れたセンサボックスと、該センサボックスと前記溶接ト
ーチとの間に位置し且つ該センサボックスを前記溶接ト
ーチを中心として回転駆動させるモータと、前記センサ
ボックスに一部が組込まれ且つ各構成部材が分離して位
置するレーザダイオードと、前記センサボックスに組込
まれ且つ相対する平面ミラー及び干渉フィルタが付加さ
れたCCDカメラとを有することを特徴とする溶接機の
レーザセンサ。1. A welding torch supported by a robot so as to automatically follow a bending welding line and having a function of sucking and discharging welding fumes, and a frame body rotatably supported by the welding torch. A sensor box having a built-in device having a cooling function, a motor located between the sensor box and the welding torch and rotating the sensor box about the welding torch, and a part of the sensor box. A laser sensor for a welding machine, comprising: a laser diode incorporated and having respective constituent members separately positioned; and a CCD camera incorporated in the sensor box and having a flat mirror and an interference filter facing each other.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31884091A JPH05154658A (en) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | Laser sensor for welding machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31884091A JPH05154658A (en) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | Laser sensor for welding machine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05154658A true JPH05154658A (en) | 1993-06-22 |
Family
ID=18103546
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31884091A Withdrawn JPH05154658A (en) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | Laser sensor for welding machine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05154658A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008006438A (en) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Illinois Tool Works Inc <Itw> | Finishing system and method |
CN102139487A (en) * | 2011-03-30 | 2011-08-03 | 唐山开元焊接自动化技术研究所有限公司 | Long-distance demonstration visual sensor for welding robot |
CN104985289A (en) * | 2015-07-31 | 2015-10-21 | 华南理工大学 | Laser sensor-based welding seam automatic tracking test device and test method thereof |
WO2019006051A1 (en) * | 2017-06-28 | 2019-01-03 | Robovent Products Group, Inc. | Fume extraction system for gas shielded welding with a rotatable extraction hose and an intake shroud |
-
1991
- 1991-12-03 JP JP31884091A patent/JPH05154658A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008006438A (en) * | 2006-06-27 | 2008-01-17 | Illinois Tool Works Inc <Itw> | Finishing system and method |
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Legal Events
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