JPH0545133A - 自動溶接装置の溶接線検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ルートギャップ零の薄板の突き合せ溶接にお
いても確実に溶接線を検出することのできる自動溶接装
置の溶接線検出方法を提供する。 【構成】 通常時には投光器１５から発っせられたレー
ザ光Ｌを、所定振幅で回動する作動鏡１７を介すること
により溶接線ＷＬを横切る所定長さの範囲内で往復移動
させ、この反射光をセンサ２３が受光してその明度の違
いを制御部３が判別することにより溶接線ＷＬを検出す
る。そして、薄板のルートギャップ零の突き合わせ溶接
の場合のように溶接熱による母材Ｗの変形が相対的に大
きくなり、この変形による明暗の差と溶接線ＷＬを横切
ることによる明暗の差との判別ができなくなって溶接線
ＷＬの検出が困難な場合には、作動鏡の回動振幅を小さ
くすることにより溶接部位に投光されるレーザ光Ｌの長
さを短くして、長さ当たりの測定点を増加させて分解能
を高める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は自動溶接装置の溶接線
検出方法に係り、特に薄板のルートギャップ零の突き合
せ溶接における溶接線の検出に好適な自動溶接装置の溶
接線検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アーク溶接の作業はスポット溶接と異な
って、本来、溶接工といわれる長年の経験と実績に裏付
けられた熟練労働者によって行われる作業分野にあり、
素人が若干の練習をつんだ程度では到底達成し得ない高
度な作業である。したがって、溶接ロボットにより自動
溶接を行う際にも当然このような高度な溶接工の技量を
実現し得るに十分な機能が要求されてくる。

【０００３】その最も基本的な機能の一つとして、溶接
線を検出する機能がある。特にルートギャップが零の突
き合わせ溶接における溶接線を検出する方法としては、
従来よりスリット状のレーザ光を溶接線上に照射して、
その反射光の明度分布をＣＣＤ(charge coupled devic
e) カメラで判別して溶接線を検出する方法がある。こ
の方法では、母材を切断した際に切断部に生ずる微小変
形に起因して反射強度が低下するため、ＣＣＤカメラが
『暗』部を検出し、この暗信号を受信した制御部が溶接
線を検出する。このため、ルートギャップが零でも溶接
線の検出が可能と言われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術にあっては、薄板の場合には母材切断部
に生ずる微小変形自体が小さいため、溶接中の母材の変
動や変形による『暗』部と区別できなくなって溶接線を
見失ってしまうおそれがある。

【０００５】この発明は、このような従来の技術に着目
してなされたものであり、ルートギャップ零の薄板の突
き合せ溶接においても確実に溶接線を検出することので
きる自動溶接装置の溶接線検出方法を提供するものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る自動溶接
装置の溶接線検出方法は、投光器から発っせられた光を
所定振幅で回動する作動鏡を介して溶接部位に照射し、
この溶接部位からの反射光をセンサが受光すると共にこ
のセンサからの明暗信号により制御部が溶接線を判別す
る自動溶接装置の溶接線検出方法において、前記制御部
が溶接線を判別できない場合には、前記作動鏡の回動振
幅を小さくすることにより分解能を高めるという手法を
採っている。

【０００７】

【作用】この発明に係る自動溶接装置の溶接線検出方法
によれば、通常時には投光器から発っせられたレーザ光
を、所定振幅で回動する作動鏡を介することにより溶接
線を横切る所定長さの範囲内で往復移動させ、この反射
光をセンサが受光してその明度の違いを制御部が判別す
ることにより溶接線を検出する。そして、薄板のルート
ギャップ零の突き合わせ溶接の場合のように溶接熱によ
る母材の変形が相対的に大きくなり、この変形による明
暗の差と溶接線を横切ることによる明暗の差との判別が
できなくなって溶接線の検出が困難な場合には、作動鏡
の回動振幅を小さくすることにより溶接線を横切る状態
で投光されるレーザ光の長さを短くして、長さ当たりの
測定点を増加させて分解能を高める。

【０００８】

【実施例】以下この発明の好適な一実施例を図１〜図４
に基づいて説明する。図２を参照するに、溶接ロボット
１を用いた自動溶接装置は、溶接ロボット１の他に、セ
ンサコントローラ（制御部）３、ロボットコントローラ
（制御部）５、溶接電源７から構成されている。

【０００９】溶接ロボット１は、図３も併せて参照する
に、すでに公知のもので通常６軸に回動制御でき、任意
の方向へ自由に移動できるアーム９の先端にトーチ１１
と溶接線ＷＬを検出するための検出部１３を備えてい
る。この検出部１３は、図４に示されているように、レ
ーザ光を発する半導体レーザ（投光器）１５と、所定振
幅θで回動する作動鏡１７と、第一及び第二の固定鏡１
９、２１と、母材Ｗからの反射光を受光するＣＣＤライ
ンセンサ（センサ）２３とを有している。

【００１０】この検出部１３では、半導体レーザ１５か
ら発っせられたレーザ光Ｌは作動鏡１７によって反射し
て第一の固定鏡１９に入射する。そして、この第一の固
定鏡１９によって反射したレーザ光Ｌは溶接線ＷＬを挟
んだ一方の母材Ｗ上の一点Ａに照射され、その反射光が
第二の固定鏡２１に入射する。そして、この第二の固定
鏡２１で反射したレーザ光Ｌは前記作動鏡１７の反対側
面でさらに反射してＣＣＤラインセンサ２３に入射す
る。このＣＣＤラインセンサ２３においては、微小時間
間隔で入射してきたレーザ光の明度を測定する。以上の
動作は作動鏡１７が往復回動している間中行われてお
り、作動鏡１７の回動により一方の母材Ｗ上の一点Ａと
他方の母材Ｗ上の一点Ｂとの間を往復移動することにな
る。すなわち、点Ａ〜点Ｂ間を所定数（作動鏡１７の回
動周期をＣＣＤラインセンサ２３が明度を測定する微小
時間間隔で除したもの）に分割し、その各点における反
射光の明度信号がＣＣＤラインセンサ２３からセンサコ
ントローラ３に発っせられることになる。

【００１１】センサコントローラ３は、ＣＣＤラインセ
ンサ２３からの明暗信号を受信してその明暗の差から溶
接線ＷＬの位置を検出する。つまり、溶接線ＷＬ位置に
おいては照射されたレーザ光Ｌが乱反射して『暗』とな
るので、この部位を溶接線ＷＬと判断する。そして、溶
接線ＷＬの位置を座標データとしてロボットコントロー
ラ５に発する。このロボットコントローラ５は得られた
座標データをロボット座標系に変換すると共にこの座標
データを溶接ロボット１に伝達し、これに従って溶接ロ
ボット１はアーム９を移動させて与えられた座標位置に
トーチ１１を正確に配置して溶接作業を行う。

【００１２】次に、ロボットコントローラ５の制御内容
を図１のフローチャートを基にして説明する。先ず、溶
接線ＷＬの終端部Ｐ１の座標を認識させる（図１中Ｓ１
ステップ）。続いて、溶接線ＷＬの始端部Ｐ２の座標を
認識させる（Ｓ２ステップ）。これら入力された終端部
Ｐ１及び始端部Ｐ２の座標から溶接線ＷＬを算出する
（Ｓ３ステップ）。そして、溶接ロボット１に命じて始
端部Ｐ２から溶接を開始する（Ｓ４ステップ）。溶接ロ
ボット１はＳ３ステップで算出した溶接線ＷＬに沿って
始端部Ｐ２から終端部Ｐ１に向かって溶接を進める（Ｓ
５ステップ）が、検出部１３はこの溶接作業中常に微小
時間間隔をおいて溶接線ＷＬの確認を行っている（Ｓ６
ステップ）。そして、溶接線ＷＬが認識されている場合
は確認された溶接線ＷＬの座標位置と実際に溶接を行っ
ている座標位置との誤差を求め（Ｓ７ステップ）、誤差
が許容範囲内にあるか否かを判断して（Ｓ８ステッ
プ）、許容範囲内にある場合には溶接作業を続行して終
端部Ｐ１に達したか否かを判断する（Ｓ９ステップ）。
そして、終端部Ｐ１に達したら溶接作業を終了する（Ｓ
１０ステップ）が、まだ終端部Ｐ１に達していない場合
にはＳ５ステップに戻って終端部Ｐ１に達するまでＳ５
ステップ〜Ｓ９ステップを繰り返す。この間、Ｓ６ステ
ップにおいて溶接線ＷＬの確認ができない場合には、検
出部１３の作動鏡１７の回動振幅θを小さくして分解能
を高めることにより視野を拡大して溶接線ＷＬの確認を
図り（Ｓ１１ステップ）、Ｓ６ステップに戻って溶接線
ＷＬが認識されるとＳ７ステップへ移行する。また、Ｓ
８ステップにおいて、誤差が許容範囲を越えた場合に
は、検出された溶接線ＷＬの座標をロボット座標系に変
換し（Ｓ１２ステップ）、その座標位置にトーチ１１を
配置する（Ｓ１３ステップ）。そして、Ｓ９ステップに
戻って終端部Ｐ１に達するまで溶接作業を繰り返し続行
する。

【００１３】このように、溶接作業中は常に溶接線ＷＬ
を確認しながら溶接作業を行うため、正確な位置を溶接
することができる。そして、母材Ｗが溶接熱により変動
・変形して溶接線ＷＬの確認ができない場合には、検出
部１３の作動鏡１７の回動振幅θを小さくすることによ
り分解能を高めるようにしたため、薄板のルートギャッ
プ零の突き合せ溶接においても溶接線ＷＬを確実に検出
することができる。また、レーザ切断のように切断部に
おける微小変形が小さな切断面を有する母材Ｗの突き合
わせ溶接においても溶接線ＷＬの検出ができるので、溶
接機能が向上する。さらに、溶接線ＷＬの終端部Ｐ１と
始端部Ｐ２の認識のみ行えば良いため、従来と同様に簡
単なティーチングで正常な溶接が可能である。

【００１４】尚、上記実施例においては、一枚の回動す
る作動鏡１７と一対の固定鏡１９、２１を用いてレーザ
光を溶接部位に照射して溶接線ＷＬを判別する場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、回動する作動鏡
を有し且つその回動振幅を調整できるものであれば作動
鏡の枚数や固定鏡の枚数等は問わずに適用することがで
きる。

【００１５】

【発明の効果】この発明に係る自動溶接装置の溶接線検
出方法は以上説明したような構成のものであり、溶接作
業中は常に溶接線を確認しながら溶接作業を行うため、
正確な位置を溶接することができる。そして、溶接熱に
よる母材の変形が相対的に大きくなり、この変形による
明暗の差と溶接線を横切ることによる明暗の差との判別
ができなくなって溶接線の検出が困難な場合には、作動
鏡の回動振幅を小さくすることにより溶接部位に投光さ
れるレーザ光の長さを短くして、長さ当たりの測定点を
増加させて分解能を高める。これにより、ルートギャッ
プ零の薄板の突き合せ溶接においても確実に溶接線を検
出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶接ロボットを用いた自動溶接装置におけるロ
ボットコントローラの制御内容を示すフローチャートで
ある。

【図２】溶接ロボットを用いた自動溶接装置を示す説明
図である。

【図３】溶接ロボットのアームの先端に設けられている
トーチ及び検出部を示す説明図である。

【図４】検出部の主な構成を示す説明図である。

【符号の説明】

３ センサコントローラ（制御部） ５ ロボットコントローラ（制御部） １５ 半導体レーザ（投光器） １７ 作動鏡 ２３ ＣＣＤラインセンサ（センサ） ＷＬ 溶接線 Ｌ レーザ光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光器から発っせられた光を所定振幅で
   回動する作動鏡を介して溶接部位に照射し、この溶接部
   位からの反射光をセンサが受光すると共にこのセンサか
   らの明暗信号により制御部が溶接線を判別する自動溶接
   装置の溶接線検出方法において、 前記制御部が溶接線を判別できない場合には、前記作動
   鏡の回動振幅を小さくすることにより分解能を高めたこ
   とを特徴とする自動溶接装置の溶接線検出方法。