JPH06246450A - 溶接ロボットにおける溶接トーチ接触感度切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接トーチの空走時における溶接トーチの損
傷防止を図ると共に、溶接作業中におけるスパッタの付
着等に起因する溶接作業中断回数の減少を図った溶接ロ
ボットにおける溶接トーチ接触感度切換装置を提供す
る。 【構成】 溶接ロボットは溶接トーチとワークとの接触
検出を行うトーチ接触検出機能と、溶接トーチの接触検
出信号により溶接トーチの動作を停止させるロボット停
止機能を備える。トーチ接触検出機能は接触検出感度が
高低異なる選択自在な高接触検出部と低接触検出部を備
える。ティーチングに基づいて前記各接触検出部のいず
れかを選択する接触感度切換制御部を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接トーチとワークと
の接触を検出する感度を高低切換可能とする溶接ロボッ
トにおける溶接トーチ接触感度切換装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、溶接ロボットにはエンドエフェク
タとしての溶接トーチが備えられており、溶接ロボット
によるワークの自動溶接作業時等において、溶接トーチ
とワークとの接触による衝撃等によって溶接トーチが損
傷するのを防止すべく、溶接トーチのノズル部とワーク
との間に電圧を印加して、この電圧の変化によって溶接
トーチとワークとの接触を検出し、その接触検出信号に
より溶接トーチの動作、即ち溶接ロボットによる溶接作
業等を停止させるよう構成されている。

【０００３】また、溶接トーチの接触検出機能における
接触検出感度は予め設定されている１種類のみであり、
この接触検出感度を高く設定すると、溶接作業中におけ
るスパッタの付着等に起因する溶接トーチとワークとの
接触情報の誤検出によって溶接作業を中断するおそれが
大となり、逆に、前記接触検出感度を低く設定すると、
通常、非溶接作業部分等の溶接トーチの空走時における
溶接トーチの移動速度は作業効率の観点から溶接作業時
と比較して速く設定されており、溶接トーチがワークと
接触した場合の衝撃が大きく、また、溶接トーチとワー
クとの接触から溶接トーチの動作停止までの時間も長い
ため、溶接トーチの損傷が大となるおそれがあり、これ
らの観点から高くもなく低くもない適度な接触検出感度
に設定されていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の溶接ロボットにおいては、溶接トーチの接触検出機
能における接触検出感度は予め適度に設定された１種類
の接触検出感度のみであるため、溶接トーチの空走時に
おいては溶接トーチとワークとの接触から動作停止まで
の時間が幾分あるため、溶接トーチの損傷を招くおそれ
があり、また、溶接作業中においてはスパッタの付着等
に起因する誤検出による溶接作業の中断のおそれもある
という問題があった。

【０００５】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、溶接
トーチの空走時における溶接トーチの損傷防止を図ると
共に、溶接作業中におけるスパッタの付着等に起因する
溶接作業中断回数の減少を図った溶接ロボットにおける
溶接トーチ接触感度切換装置を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の技術的手段は、溶接ロボットに備えられた溶接トーチ
のノズル部とワーク間に電圧を印加し、この電圧の変化
によって溶接トーチとワークとの接触検出を行うトーチ
接触検出機能を備え、トーチ接触検出機能による溶接ト
ーチの接触検出信号により溶接トーチの動作を停止させ
るロボット停止機能を備えた溶接ロボットにおいて、前
記トーチ接触検出機能は選択自在な高低複数種類の接触
検出感度の接触検出部を備え、ティーチングに基づいて
前記各接触検出部のいずれかを選択する接触感度切換制
御部を備えてなる点にある。

【０００７】

【作用】本発明によれば、プログラムのティーチングに
際して、非溶接作業部分等の溶接トーチの空走時等のよ
うに溶接トーチの移動速度が速い部分は、接触検出感度
の高い接触検出部を選択し、溶接作業部分は接触検出感
度の低い接触検出部を選択すればよい。

【０００８】そして、溶接ロボットによる自動溶接作業
を実行した際、溶接トーチの移動速度が速い溶接トーチ
の空走時において、溶接トーチとワークとの接触が生じ
た場合に、接触感度切換制御部によって高い接触検出感
度に切り換えられているため、溶接トーチとワークとの
接触から動作停止までの時間が短縮でき、溶接トーチの
損傷防止が図れる。

【０００９】また、溶接作業中において、溶接トーチに
対するスパッタの付着等により、該スパッタ等を介して
溶接トーチとワークとの接触が瞬間的に生じた場合に、
接触感度切換制御部によって低い接触検出感度に切り換
えられているため、溶接トーチとワークとの接触検出が
なされず、従って誤った接触検出が防止でき、誤検出に
よる溶接作業の中断が有効に防止できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
すると、図４において、１は公知の直角座標（Ｘ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸）形の溶接ロボットで、端末に垂直軸２を有
し、該垂直軸２の下端には該垂直軸線Ｌまわり（矢印
α）に旋回可能に第１腕３が支承されている。４は第１
腕３の先端に斜軸線Ｍまわり（矢印β）に旋回可能に支
承された第２腕で、その先端にはエンドエフェクタとし
ての溶接トーチ５が取着されている。

【００１１】そして、前記垂直軸線Ｌ、斜軸線Ｍ、およ
び溶接トーチ５の中心軸線Ｎは一点Ｑで交差するように
構成され、溶接トーチ５からその軸心方向に出退操作自
在に延びる電極６の先端の溶接作動点が点Ｑに一致する
ように設定されており、溶接トーチ５および電極６はワ
ークＷとの電気的な接触により位置を検出する位置検出
装置としてのＳＬＳセンサを兼用した構成とされてい
る。そして、矢印αおよびβ方向の旋回角度を制御する
ことにより、溶接トーチ５の垂直軸線Ｌに対する姿勢角
θおよび旋回角ψ（いわゆるオイラ角）を点Ｑを固定し
て制御し得るよう構成されている。

【００１２】１０は溶接電源装置、１１は溶接電源装置
１０に付設した電極送給装置で、適宜送給ローラ（図示
省略）の回転によりスプール１１ａから電極６を送り出
し、引き込み操作して溶接トーチ５に送給制御するよう
構成されている。

【００１３】前記溶接電源装置１０は、溶接用電源１０
ａ（低電圧高電流）と検出用電源１０ｂ（高電圧低電
流）を並列に接続し、両電源１０ａ、１０ｂの一端側は
切換手段１０ｃを介して電極６に接続可能とされ、溶接
用電源１０ａの他端側は直接に、また検出用電源１０ｂ
の他端側は電流検出器１０ｄを介して、いずれもワーク
Ｗに接続し得るように構成されている。

【００１４】１３は溶接ロボット１全体を制御するコン
ピュータ内蔵の制御部で、ＣＰＵやメモリ等を有する。
そして、制御部１３は、ティーチングにより溶接プログ
ラムを作成するマニュアルモードや、溶接実行を伴わな
いで溶接プログラムをステップ送りして教示位置の確認
等が行えるテストモードや、溶接プログラムに従って自
動的に溶接作業が実行されるオートモード等の操作部を
具備している。

【００１５】また、制御部１３には、図２に示される如
く、溶接トーチ５のノズル部とワークＷ間に電圧を印加
し、この電圧の変化によって溶接トーチ５とワークＷと
の接触検出を行うトーチ接触検出機能１５と、トーチ接
触検出機能１５による溶接トーチ５の接触検出信号によ
り溶接トーチ５の動作を停止させるロボット停止機能１
６とが備えられている。

【００１６】前記トーチ接触検出機能１５には選択自在
な高低複数種類の接触検出感度の接触検出部１５ａ、１
５ｂが備えられており、本実施例では接触検出感度の高
い高接触検出部１５ａと、接触検出感度の低い低接触検
出部１５ｂとの一対が備えられている。

【００１７】さらに、制御部１３には、図２に示される
如く、ティーチングされたプログラムに基づいて、トー
チ接触検出機能１５の高接触検出部１５ａもしくは低接
触検出部１５ｂのいずれの接触検出部１５ａ、１５ｂを
選択するかの選択信号を出力する接触感度切換制御部１
７が備えられている。

【００１８】図３は上記トーチ接触検出機能１５、ロボ
ット停止機能１６および接触感度切換制御部１７の回路
図を示しており、２０は高接触検出部１５ａ用のタイマ
ーリレーで、２１は低接触検出部１５ｂ用のタイマーリ
レーであり、各タイマーリレー２０、２１はそれぞれａ
接点２０ａ、２１ａを備えている。

【００１９】そして、高接触検出部１５ａ用のタイマー
リレー２０は溶接トーチ５のノズル部側とワークＷ側と
が接触して、短時間、例えば０．３秒継続して通電され
るとａ接点２０ａを閉作動させ、低接触検出部１５ｂ用
のタイマーリレー２１は溶接トーチ５のノズル部側とワ
ークＷ側とが接触して、前記タイマーリレー２０より長
い時間、例えば３秒継続して通電されるとａ接点２１ａ
を閉作動させるよう構成されている。なお、溶接トーチ
５のノズル部側とワークＷ側との接触時間が上記時間よ
り短い場合には、各ａ接点２０ａ、２１ａが閉作動され
ず、接触検出と判断されない。

【００２０】また、２２は切換スイッチで、通常、低接
触検出部１５ｂ用のタイマーリレー２１側に接続されて
おり、切換リレー２３が励磁されると高接触検出部１５
ａ用のタイマーリレー２０側に切り換えられるよう構成
されている。２４は接触感度切換制御部１７からの指令
に応じて切換リレー２３に対する通電をオン・オフ制御
する切換手段、２５はロボット停止回路で、いずれかの
ａ接点２０ａ、２１ａが閉作動して通電されると、溶接
ロボット１駆動用電源を遮断して溶接ロボット１の動作
を停止するよう構成されている。

【００２１】図１はトーチ接触検出機能１５における高
接触検出部１５ａと低接触検出部１５ｂとの切り替えを
示すフローチャートを示しており、先ず最初に、ティー
チングされたプログラムの接触検出感度が高い接触検出
感度か低い接触検出感度かが判断される（ステップＳ
１）。

【００２２】ステップＳ１において、プログラムの接触
検出感度が低い接触検出感度であれば、ステップＳ２に
移行して、現在の溶接トーチ５の接触検出感度が高い接
触検出感度か低い接触検出感度かが判断される。そし
て、現在の溶接トーチ５の接触検出感度が低い接触検出
感度であれば、トーチ接触検出機能１５の接触検出感度
は現状の低接触検出部１５ｂで維持される。

【００２３】ステップＳ２において、現在の溶接トーチ
５の接触検出感度が高い接触検出感度であれば、ステッ
プＳ３に移行して、接触感度切換制御部１７からの低接
触検出部１５ｂの選択信号により、トーチ接触検出機能
１５の接触検出感度は高接触検出部１５ａから低接触検
出部１５ｂに切り換えられる。即ち、接触感度切換制御
部１７からの低接触検出部１５ｂの選択信号により、切
換手段２４は切換リレー２３に対する通電をオフし、こ
こに切換スイッチ２２は低接触検出部１５ｂ用のタイマ
ーリレー２１側に切り換えられる。

【００２４】また、ステップＳ１において、プログラム
の接触検出感度が高い接触検出感度であれば、ステップ
Ｓ４に移行して、現在の溶接トーチ５の接触検出感度が
高い接触検出感度か低い接触検出感度かが判断される。
そして、現在の溶接トーチ５の接触検出感度が高い接触
検出感度であれば、トーチ接触検出機能１５の接触検出
感度は現状の高接触検出部１５ａで維持される。

【００２５】ステップＳ４において、現在の溶接トーチ
５の接触検出感度が低い接触検出感度であれば、ステッ
プＳ５に移行して、接触感度切換制御部１７からの高接
触検出部１５ａの選択信号により、トーチ接触検出機能
１５の接触検出感度は低接触検出部１５ｂから高接触検
出部１５ａに切り換えられる。即ち、接触感度切換制御
部１７からの高接触検出部１５ａの選択信号により、切
換手段２４は切換リレー２３に対する通電をオンし、こ
こに切換スイッチ２２は高接触検出部１５ａ用のタイマ
ーリレー２０側に切り換えられる。

【００２６】例えば、図４に示されるように、水平板Ｗ
１と、水平板Ｗ１上に仮付けされた垂直部材Ｗ２とから
なるワークＷの直角隅部をＡ点からＢ点まで水平隅肉溶
接する場合について説明すると、マニュアルモードで以
下のようにして溶接プログラムのティーチングを行えば
よい。

【００２７】即ち、溶接トーチ５から突出される電極６
の突き出し量を溶接に適した所定の長さに設定し、溶接
開始点Ａ近傍のスタート位置Ｐ１を教示すると共に、高
接触検出部１５ａを選択する旨の情報や移動速度の情報
や直線補間の情報等を教示する。

【００２８】次に、溶接トーチ５から突出する電極６の
先端を溶接開始点Ａに位置させると共に、溶接トーチ５
を溶接に適した姿勢に位置決めして溶接開始点Ａを教示
する。この際、低接触検出部１５ｂを選択する旨の情報
や溶接条件等の各種情報を教示する。

【００２９】次に、溶接トーチ５から突出する電極６の
先端を溶接終了点Ｂに位置させると共に溶接トーチ５を
溶接に適した姿勢に位置決めして溶接終了点Ｂを教示す
る。この際、高接触検出部１５ａを選択する旨の情報や
溶接条件等の各種情報を教示する。

【００３０】次に、溶接終了点Ｂ近傍の退避位置Ｐ２を
教示すると共に、直線補間の情報等を教示する。

【００３１】そして、ティーチングが終了して作成され
たプログラムにより、自動溶接作業を実行すれば、溶接
トーチ５から突出される電極６の突き出し量を溶接に適
した所定の長さに設定した後、溶接開始点Ａ近傍のスタ
ート位置Ｐ１に位置される。

【００３２】次に、溶接トーチ５が溶接開始点Ａに移動
される際、ティーチングされた教示情報に基づき、接触
感度切換制御部１７から高接触検出部１５ａの選択信号
が出力され、トーチ接触検出機能１５はこの選択信号を
受けて高接触検出部１５ａが選択される。そして、スタ
ート位置Ｐ１から溶接開始点Ａまで比較的速い速度で溶
接トーチ５が移動される。

【００３３】溶接トーチ５が溶接開始点Ａに到着する
と、ティーチングされた教示情報に基づき、接触感度切
換制御部１７から低接触検出部１５ｂの選択信号が出力
され、トーチ接触検出機能１５はこの選択信号を受けて
低接触検出部１５ｂに切り換えられる。そして、溶接開
始点Ａから溶接終了点Ｂに向けて教示された溶接条件の
下に溶接が実行される。

【００３４】溶接終了点Ｂまで溶接が終了すると、ティ
ーチングされた教示情報に基づき、接触感度切換制御部
１７から高接触検出部１５ａの選択信号が出力され、ト
ーチ接触検出機能１５はこの選択信号を受けて高接触検
出部１５ａに切り換えられる。そして、溶接終了点Ｂか
ら退避位置Ｐ２まで比較的速い速度で溶接トーチ５が移
動される。

【００３５】この一連の自動溶接作業において、非溶接
作業部分である溶接トーチ５の移動速度が速い溶接トー
チ５の空走時、即ち、スタート位置Ｐ１と溶接開始点Ａ
間もしくは溶接終了点Ｂと退避位置Ｐ２間において、溶
接トーチ５とワークＷ側との接触が生じた場合に、接触
感度切換制御部１７によってトーチ接触検出機能１５が
高接触検出部１５ａ側に切り換えられているため、溶接
トーチ５とワークＷ側との接触が短時間で検出でき、溶
接トーチ５とワークＷ側との接触から動作停止までの時
間が短縮でき、溶接トーチ５の損傷が有効に防止でき
る。

【００３６】また、溶接作業中、即ち、溶接開始点Ａと
溶接終了点Ｂ間において、溶接トーチ５に対するスパッ
タの付着等により、該スパッタ等を介して溶接トーチ５
とワークＷ側との接触が瞬間的に生じた場合に、接触感
度切換制御部１７によってトーチ接触検出機能１５が低
接触検出部１５ｂ側に切り換えられているため、溶接ト
ーチ５とワークＷ側との瞬間的な接触では接触検出がな
されず、従って、誤った接触検出が防止でき、ここに、
誤検出による溶接作業の中断が有効に防止できる。

【００３７】そして、誤検出による溶接作業の中断が有
効に防止できることから、誤検出に基づく不必要な溶接
作業の中断回数の減少が図れ、溶接ロボット１の自動運
転時間をより長く確保でき、自動化率の向上が図れる。

【００３８】また、溶接作業中において、溶接トーチ５
とワークＷ側との接触が生じた場合は、高接触検出部１
５ａによる接触検出時間よりも若干接触検出時間が長く
かかることになるが、溶接作業中は溶接トーチ５の移動
速度が遅く、溶接トーチ５の損傷が有効に回避できる。

【００３９】なお、上記実施例においては、選択される
接触検出部１５ａ、１５ｂが高低２種類の構成の溶接ロ
ボット１を開示しているが、選択自在なより多数種の接
触検出部を備えた構成とし、ワークＷの形状や種類や溶
接条件に応じて、それに見合った接触検出感度をそれぞ
れ選択する構造であってもよい。

【００４０】また、接触検出感度において、高い接触検
出感度として溶接トーチ５とワークＷとの接触を瞬時に
検出する接触検出感度のものや、低い接触検出感度とし
て溶接トーチ５とワークＷとが接触しても検出しない接
触検出感度のものを含める構造であってもよい。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明の溶接ロボットに
おける溶接トーチ接触感度切換装置によれば、溶接ロボ
ットに備えられた溶接トーチのノズル部とワーク間に電
圧を印加し、この電圧の変化によって溶接トーチとワー
クとの接触検出を行うトーチ接触検出機能を備え、トー
チ接触検出機能による溶接トーチの接触検出信号により
溶接トーチの動作を停止させるロボット停止機能を備え
た溶接ロボットにおいて、前記トーチ接触検出機能は選
択自在な高低複数種類の接触検出感度の接触検出部を備
え、ティーチングに基づいて前記各接触検出部のいずれ
かを選択する接触感度切換制御部を備えてなるものであ
り、接触検出部の選択により、溶接トーチの空走時にお
ける溶接トーチの損傷防止を図ると共に、溶接作業中に
おけるスパッタの付着等に起因する溶接作業中断回数の
減少を図れ、自動化率の向上が図れる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかるフローチャートであ
る。

【図２】本発明に係る要部ブロック図である。

【図３】本発明に係る要部回路図である。

【図４】本発明を採用した溶接ロボットの説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 溶接ロボット ５ 溶接トーチ １３ 制御部 １５ トーチ接触検出機能 １５ａ 高接触検出部 １５ｂ 低接触検出部 １６ ロボット停止機能 １７ 接触感度切換制御部 ２０ タイマーリレー ２１ タイマーリレー ２２ 切換スイッチ ２３ 切換リレー ２４ 切換手段 ２５ ロボット停止回路 Ｗ ワーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接ロボットに備えられた溶接トーチの
   ノズル部とワーク間に電圧を印加し、この電圧の変化に
   よって溶接トーチとワークとの接触検出を行うトーチ接
   触検出機能を備え、トーチ接触検出機能による溶接トー
   チの接触検出信号により溶接トーチの動作を停止させる
   ロボット停止機能を備えた溶接ロボットにおいて、 前記トーチ接触検出機能は選択自在な高低複数種類の接
   触検出感度の接触検出部を備え、ティーチングに基づい
   て前記各接触検出部のいずれかを選択する接触感度切換
   制御部を備えてなることを特徴とする溶接ロボットにお
   ける溶接トーチ接触感度切換装置。