JPH06304757A

JPH06304757A - 溶接線位置検出方法

Info

Publication number: JPH06304757A
Application number: JP10148593A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kato; 研一加藤
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1993-04-27
Filing date: 1993-04-27
Publication date: 1994-11-01
Anticipated expiration: 2013-08-06
Also published as: JP2783492B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、断面コ字形のコ形部材と角柱状部
材とを隣接させて溶接する継手部において、これらのコ
形部材と角柱状部材との間の溶接線位置を検出・決定す
るための溶接線位置検出方法に関し、３次元的に広がる
角柱状部材とコ形部材との溶接継手部の溶接線位置を容
易かつ正確に検出・決定可能にして、溶接作業の自動化
を実現できるようにした溶接線位置検出方法を提供す
る。【構成】そこで、光学式位置検出手段１０を移動さ
せ、コ形部材３と角柱状部材１とにまたがる２本の所定
検出線８Ｃ，８Ｄおよびコ形部材にある３本の所定検出
線８Ａ，８Ｂ，８Ｅに基づいて、３次元的に広がるコ形
部材３と角柱状部材１との溶接継手部の溶接線７Ａ〜７
Ｃの位置が算出・決定(自動認識)することを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、断面コ字形状のコ形部
材を角柱状部材とを隣接させて溶接する継手部におい
て、これらのコ形部材を角柱状部材をの間の溶接線位置
を検出・決定するための溶接線位置検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動溶接機や溶接ロボット等に
おいては、精密な溶接作業を行なうために、その作業対
象であるワ−クの形状を認識して溶接線の位置を正確に
検出・決定する必要がある。

【０００３】そこで、従来、特開平３−１４２０６９号
公報などに開示されるように、タッチセンサを用いて、
始端側を終端側との継手部の形状を検出し、その検出結
果に基づいて溶接線の位置を検出・決定する手段や、特
開平３−３２４６９号公報、特開平３−３２４７０号公
報、特開平３−５２７７４号公報などに開示されるよう
に、光学式センサを用い作業対象ワ−クにレ−ザ光等を
照射することにより画像デ−タを得てから、その画像デ
−タに基づいてワ−クの形状やギャップ等を認識し溶接
線位置を検出する手段などが提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たいずれの従来手段においても、継手部においてワ−ク
の表面が略直線(略平面)で構成された２次元的なワ−ク
の場合にのみ有効なものであり、３次元的に広がるワ−
ク(立体)の溶接継手についての溶接線位置の検出に適用
することができなかった。つまり、ワ−クが立体的なも
のである場合には、各平面について、溶接開始点、終了
点等をセンシングしなければならず、極めて面倒であっ
た。

【０００５】例えば、梁、柱など鉄骨製の角柱状部材
に、コ形部材を溶接して取り付ける場合に、その溶接作
業を自動化すべく、その溶接継手部分のギャップや表面
形状を認識して溶接線位置を正確に検出できるようにす
ることが望まれている。

【０００６】本発明は、このような課題を解決しょうと
するもので、３次元的に広がる角柱状部材とコ形部材と
の溶接継手部の溶接線位置を容易かつ正確に検出・決定
可能にして、溶接作業の自動化を実現できるようにした
溶接線位置検出方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１では、第１板状部分、該第１板状部分に略
直交する第２板状部分および該第２板状部分に略直交し
前記第１板状部分と対向する第３板状部分を有してなる
断面コ字形状のコ形部材と、角柱状部材とを溶接するに
際し、前記角柱状部材およびコ形状部材の表面に照射し
た光の反射光を受光して前記表面の位置を検出する光学
式位置検出手段をそなえ、前記光学式位置検出手段の検
出結果に基づき前記の角柱状部材とコ形部材との間の溶
接線の位置を検出する溶接線位置検出方法であって、前
記コ形部材の寸法が既知であって、且つ、前記角柱状部
材の外側平面にこの外側平面の角部に沿って前記コ形部
材のコ形断面を対向配設し、前記コ形部材の前記第１板
状部分の外側面および第２板状部分の外側面を前記角柱
状部材の一外側平面および該一外側平面に直交する他外
側面に対してそれぞれ略平行に配設し、前記コ形部材の
前記第１板状部分および前記第２板状部分と前記角柱状
部材との間を前記コ形部材の外側から溶接するととも
に、前記コ形部材の前記第３板状部分と前記角柱状部材
との間を前記コ形状部材の内側から溶接する場合に、前
記光学式位置検出手段を、前記の角柱状部材およびコ形
部材の外周で移動可能にそなえ、(1) 前記光学式位置検
出手段により、前記コ形部材の第１板状部分の外側面の
位置を、前記溶接線に直交する第１所定検出線および第
２所定検出線に沿って検出し、前記コ形部材の第２板状
部分の外側面および前記角柱状部材の一外側平面の位置
を、前記溶接線に直交する第３所定検出線および第４所
定検出線に沿って検出するとともに、前記コ形部材の第
３板状部分の内側面の位置を、前記溶接線に平行な第５
所定検出線に沿って検出し、(2) 前記の第１所定検出線
および第１所定検出線に沿う検出結果および前記既存寸
法とに基づいて、前記コ形部材の第１板状部分の外側面
にあって前記コ形断面と直交する交点Ｃ１，Ｃ２のｘ，
ｙ，ｚ座標を求め、(3) 前記交点Ｃ１，Ｃ２および前記
既知寸法とに基づいて、前記第１板状部分の端部位置Ｐ
１，Ｐ２のｚ座標をそれぞれ求めるとともに、前記第２
板状部分の端部位置Ｐ３，Ｐ４のｚ座標をそれぞれ求
め、(4) 前記の第３所定検出線および第４所定検出線に
沿う検出結果と前記第２板状部分の端部位置Ｐ３，Ｐ４
のｚ座標とに基づいて、前記第２板状部分の端部位置Ｐ
３，Ｐ４のｘ，ｙ座標を求めることにより、前記端部位
置Ｐ３，Ｐ４のｚ座標とともに該端部位置Ｐ３，Ｐ４を
決定して、前記第２板状部分の前記角柱部材に対向する
エッジ線Ｐ３Ｐ４を求め、(5) 前記第２板状部分の端部
位置Ｐ３，前記交点Ｃ１，Ｃ２および前記既知寸法とに
基づいて、前記第１板状部分の端部位置Ｐ１，Ｐ２の
ｘ，ｙ座標を求めることにより、前記第１板状部分の端
部位置Ｐ１，Ｐ２のｚ座標とともに該端部Ｐ１，Ｐ２を
決定して、前記第１板状部分の前記角柱部材に対向する
エッジ線Ｐ１Ｐ２を求め、(6) 前記端部位置Ｐ１からＰ
４および前記第５所定検出線に沿う検出結果とに基づい
て、前記第３板状部材の端部位置Ｐ５，Ｐ６を決定し
て、前記第３板状部分の前記角柱状部材に対するエッジ
線Ｐ５Ｐ６を求め、(7) 前記第３所定検出線および第４
所定検出線に沿う検出結果および前記第２板状部分の端
部位置Ｐ３，Ｐ４に基づいて、前記コ形部材の第１板状
部分のエッジ線Ｐ３Ｐ４に沿う前記角柱状部分との間の
全ギャップおよび全段差を求めるとともに、(8) 前記第
１板状部分の端部位置Ｐ１，Ｐ２および前記第３板状部
分の端部位置Ｐ５，Ｐ６に基づいて、前記コ形部材の第
１板状部分のエッジ線Ｐ１Ｐ２に沿う前記角柱状部分と
の間の全ギャップおよび全段差と、前記コ形部材の第３
板状部分のエッジ線Ｐ５Ｐ６に沿う前記角柱状部分との
間の全ギャップおよび全段差を求め、(9) 求められた前
記エッジ線Ｐ１Ｐ２，Ｐ３Ｐ４，Ｐ５Ｐ６，前記の全ギ
ャップおよび全段差に基づいて、前記の角柱状部材とコ
形部材との間の前記溶接線の位置を算出・決定すること
を特徴とする。

【０００８】請求項２では、請求項１と全く同様のコ形
部材と角柱状部材とを請求項１と全く同様に配置して溶
接する場合に、(1) 前記光学式位置検出手段により、前
記コ形部材の第１板状部分の外側面の位置を、前記溶接
線に平行する第１所定検出線および第２所定検出線に沿
って検出し、前記コ形部材の第２板状部分の外側面およ
び前記角柱状部材の一外側平面の位置を、前記溶接線に
直交する第３所定検出線および第４所定検出線に沿って
検出するとともに、前記コ形部材の第３板状部分の内側
面の位置を、前記溶接線に平行な第５所定検出線に沿っ
て検出し、(2) 前記の第１所定検出線および第２所定検
出線に沿う検出結果と、前記既存寸法とに基づいて、前
記第１板状部分の端部位置Ｐ１，Ｐ２のｚ座標をそれぞ
れ求めるとともに、前記第２板状部分の端部位置Ｐ３，
Ｐ４のｚ座標をそれぞれ求め、(3) 前記の第３所定検出
線および第４所定検出線に沿う検出結果と、前記第２板
状部分の端部位置Ｐ３，Ｐ４のｚ座標とに基づいて、前
記第２板状部分の端部位置Ｐ３，Ｐ４のｘ，ｙ座標を求
めることにより、前記端部位置Ｐ３，Ｐ４のｚ座標とと
もに該端部位置Ｐ３，Ｐ４を決定して、前記第２板状部
分の前記角柱部材に対向するエッジ線Ｐ３Ｐ４を求め、
(4) 前記の第１所定検出線および第２所定検出線に沿う
検出結果と、前記第２板状部分の端部位置Ｐ３とに基づ
いて、前記第１板状部分の端部位置Ｐ１，Ｐ２のｘ，ｙ
座標を求めることにより、前記第２板状部分の端部位置
Ｐ１，Ｐ２のｚ座標とともに該端部Ｐ１，Ｐ２を決定し
て、前記第１板状部分の前記角柱部材に対向するエッジ
線Ｐ１Ｐ２を求め、(5) 前記コ形部材の各端部位置Ｐ１
からＰ４および前記第５所定検出線に沿う検出結果とに
基づいて、前記第３板状部材の端部位置Ｐ５，Ｐ６を決
定して、前記第３板状部分の前記角柱状部材に対するエ
ッジ線Ｐ５Ｐ６を求め、(6) 前記第３所定検出線および
第４所定検出線に沿う検出結果と、前記第２板状部分の
端部位置Ｐ３，Ｐ４に基づいて、前記コ形部材の第１板
状部分のエッジ線Ｐ３Ｐ４に沿う前記角柱状部分との間
の全ギャップおよび全段差を求めるとともに、(7) 前記
第１板状部分の端部位置Ｐ１，Ｐ２および前記第３板状
部分の端部位置Ｐ５，Ｐ６に基づいて、前記コ形部材の
第１板状部分のエッジ線Ｐ１Ｐ２に沿う前記角柱状部分
との間の全ギャップおよび全段差と、前記コ形部材の第
３板状部分のエッジ線Ｐ５Ｐ６に沿う前記角柱状部分と
の間の全ギャップおよび全段差を求め、(8) 求められた
前記エッジ線Ｐ１Ｐ２，Ｐ３Ｐ４，Ｐ５Ｐ６，前記の全
ギャップおよび全段差に基づいて、前記の角柱状部材と
コ形部材との間の前記溶接線の位置を算出・決定するこ
とを特徴とする。

【０００９】請求項３では、請求項１または請求項２に
より、(1) 前記求められたコ形部材の各板状部分の端部
位置Ｐ１〜Ｐ６に基づいて、前記第１板状部部の端部位
置Ｐ１とＰ２との間の中心点Ｐ７、前記第２板状部分の
端部位置Ｐ３とＰ４との間の中心点Ｐ８および前記第３
板状部分の端部位置Ｐ５とＰ６との中心点Ｐ９とをそれ
ぞれ求め、(2) 前記求められたコ形部材の各板状部分の
端部位置Ｐ１〜Ｐ６および前記各中心点Ｐ７〜Ｐ９との
基づいて、前記第１板状部分の前記角柱部材に対向する
エッジ線Ｐ１Ｐ７およびＰ７Ｐ２と、前記第２板状部分
の前記角柱部材に対向するエッジ線Ｐ３Ｐ８およびＰ８
Ｐ４と、前記第３板状部分の前記角柱部材に対向するエ
ッジ線Ｐ５Ｐ９およびＰ９Ｐ６とをそれぞれ求め、(3)
前記第３所定検出線および第４所定検出線に沿う検出結
果と、前記第２板状部分の端部位置Ｐ３，Ｐ４および前
記中心点Ｐ８とに基づいて、前記コ形部材の第１板状部
分のエッジ線Ｐ３Ｐ８およびＰ８Ｐ４に沿う前記角柱状
部分との間のそれぞれの全ギャップおよび全段差を求め
るとともに、(4) 前記第１板状部分の端部位置Ｐ１，Ｐ
２と、前記第３板状部分の端部位置Ｐ５，Ｐ６および前
記中心点Ｐ７，Ｐ９に基づいて、前記コ形部材の第１板
状部分のエッジ線Ｐ１Ｐ７およびＰ７Ｐ２に沿う前記角
柱状部分との間のそれぞれの全ギャップおよび全段差
と、前記コ形部材の第３板状部分のエッジ線Ｐ５Ｐ９お
よびＰ９Ｐ６に沿う前記角柱状部分との間のそれぞれの
全ギャップおよび全段差を求め、(5) 求められた前記エ
ッジ線Ｐ１Ｐ７，Ｐ７Ｐ２，Ｐ３Ｐ８，Ｐ８Ｐ４，Ｐ５
Ｐ９，Ｐ９Ｐ６，前記の全ギャップおよび全段差に基づ
いて、前記の角柱状部材とコ形部材との間の前記溶接線
の位置を算出・決定することを特徴とする。

【００１０】

【作用】上述した溶接線位置検出方法(請求項１〜３)で
は、光学式位置検出手段を移動させ、コ形部材と角柱状
部材とにまたがる２本の所定検出線に沿って得られる表
面位置デ−タおよびコ形部材にある３本の所定検出線に
沿って得られる表面位置デ−タとに基づいて、３次元的
に広がるコ形部材と角柱状部材との溶接継手部の溶接線
位置が算出・決定される。

【００１１】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例１について
図１〜図７に基づいて説明すると、図１はそのセンシン
グ作動による検出位置を示す斜視図，図２(a)〜(d)は図
１に示す検出位置に基づく溶接線の位置の導出手順を示
すための側面図、正面図、上面図および斜視図，図３は
その方法を適用された装置の外観図を模式的にしめす斜
視図，図４は本実施例におけるコ形部材の寸法を示す斜
視図，図５(a),(b)はいずれもその位置センサによる検
出デ−タを説明するための図，図６は図５(a)に示す検
出デ-タに基づいてギャップおよび段差を求める手法を
説明するための図，図７は本実施例におけるコ形部材と
角柱状部材との間のギャップおよび段差を示す斜視図で
ある。

【００１２】図１、図３および図７において、１は角柱
状部材、２は断面コ形状の梁であって、所定位置に配置
されている。また、梁２の先端部にコ形部材３が設けら
れており、このコ形部材３は第１板状部分４と、この第
１板状部分４に略直交する第２の板状部分５およびこの
第２板状部分５に略直交し第１の板状部分４に対向する
第３板状部分６を有してなる断面コ字形状のコ形部材
で、本実施例では、これらの角柱状部材１と梁２とを相
互に溶接する際に、角柱状部材１とコ形部材３との間を
後述する３本の溶接線７Ａ〜７Ｃの位置を検出しょうと
するもである。なお、コ形部材２のコ字形断面の寸法１
₁〜１₄は、図４の如く、既知である。

【００１３】また、図１および図２に示すように、角柱
状部材１およびコ形状部材３は、それぞれ、その外側平
面１Ａおよびコ形端面３Ａをｙｚ平面に対し略平行に配
置されている（つまり溶接線７Ａ〜７Ｃはｙｚ平面に略
平行になっている）。そして、本実施例では、角柱部材
１の外側平面１Ａに、この外側平面１Ａの角部１Ｄに沿
ってコ形部材３のコ形端面３Ａを対向隣接配置し、コ形
部材３の第１板状部分４の外側面３Ｂおよび第２板状部
分５の外側面３Ｃを角柱状部材１の一外側平面１Ｂおよ
びこの一外側平面１Ｂに直交する他外側平面１Ｃに対し
てそれぞれ略平行に配設し、コ形部材３の第１板状部分
４および第２板状部分５と角柱状部材１との間をコ形部
材３の外側から溶接線７Ａ、７Ｂに沿って溶接するとと
もに、コ形部材３の第３板状部分６と角柱状部材１との
間をコ形部材３の内側面３Ｄから溶接線７Ｃに沿って溶
接する。

【００１４】１０は角柱状部材１、梁２およびコ形部材
３の表面位置を検出するための光学式位置センサ(位置
検出手段)で、この位置センサ１０は、光(例えばレ−ザ
光)を発光して部材１、３及び梁２の表面にスポット状
に照射する発光部と、この発光部から照射された後に部
材１、３および梁２の表面にて反射されてきた反射光を
受光する受光部とをそなえて構成されている。また、位
置センサ１０は、図示しない駆動機構により駆動され、
所定検出線方向に沿っていセイシング作動するようにな
っている。なお、上述した駆動機構は、位置センサ１０
自体を全体的に駆動するものであってもよいし、また、
位置センサ１０内部においてミラ−等を用い発光部から
の光の照射方向を変更するものであってもよい。

【００１５】上述した位置センサ１０は、溶接ロボット
１１の先端に装着され移動可能にそなえられ、溶接ロボ
ット１１を後述するコンピュ−タ１５にて制御すること
により、図３に示すような位置Ａ〜Ｃに移動・固定され
るようになっている。ここで、位置Ａにおける位置セン
サ１０は、コ形部材３の外側面３Ｂおよび梁２の外側面
２Ａに対向し、位置Ｂにおける位置センサ１０は、コ形
部材３の外側面３Ｃおよび角柱状部材１の外側平面１Ｃ
に対向し、位置Ｃにおける位置センサ１０は、コ形部材
３の内側面３Ｄに対向するようになっている。

【００１６】なお、位置センサ１０の受光部にて得られ
た受光デ−タ(例えば光経路差デ−タ、反射光強度等)に
基づき、位置センサ１０と角柱状部材１、梁２およびコ
形部材３の表面との距離が得られ、図５に示すような検
出デ−タが求められるようになっている。ただし、図５
(a)は、図１における第３および第４所定検出線８Ｃ、
８Ｄに対して得られる検出デ−タを示し、図５(b)は、
図１における第１，第２および第５所定検出線８Ａ，８
Ｂ，８Ｅに対して得られる検出デ−タを示している。

【００１７】１５は位置センサ１０および溶接ロボット
１１に接続されたコンピュ−タであって、このコンピュ
−タ１５は、ロボット１１を制御して位置センサ１０を
位置Ａ〜Ｃに移動・固定させる機能を有するほか、位置
センサ１０による検出結果、コ形部材３の寸法１₁〜１₄
に基づいて、後述する角柱状部材１とコ形部材３との間
の溶接線７Ａ〜７Ｃの位置を演算・算出(自動認識)する
ものである。

【００１８】次に、上述のごとく構成される本実施例の
装置による、角柱状部材１とコ形部材３との間の溶接線
７Ａ〜７Ｃの位置の演算・検出プロセスを、図１〜図３
および図７に基づいて説明する。

【００１９】まず、本実施例では、図１に示すように、
ロボット４により位置センサ１０をコ形部材３の外側面
３Ｂと梁２の外側面２Ａとに対向する位置に移動して、
溶接線７Ａ〜７Ｃに直交する２本の第１所定検出線８Ａ
および第２所定検出線８Ｂに沿ってコ形部材３の外側面
３Ｂの位置を検出し、同様に、位置センサ１０をコ形部
材３の外側面３Ｃおよび角柱状部材１の外側平面１Ｃと
に対向する位置に移動し、溶接線７Ａ〜７Ｃに直交する
２本の第３所定検出線８Ｃおよび第４所定検出線８Ｄに
沿ってコ形部材３の外側面３Ｃの位置を検出し、また、
位置センサ１０をコ形部材３の内側面３Ｄする位置に移
動し、溶接線７Ａ〜７Ｃに平行となる第５所定検出線８
Ｅに沿ってコ形部材３の内側面３Ｄの位置を検出する。
これにより、位置センサ１０の検出結果である、第１所
定検出線８Ａ，第２所定検出線８Ｂおよび第５検出線８
Ｅに沿う図５(b)に示すような検出デ−タに基づいて、
図１に示すように第１所定検出線８Ａ，第２所定検出線
８Ｂ上における第１板状部分４のエッジ位置Ａ１、Ａ２
(ｘ，ｙ，ｚ座標がＡｘ₁，Ａｙ₁，Ａｚ₁，Ａｘ₂，Ａ
ｙ₂，Ａｚ₂)および第５所定検出線８Ｅ上における第３
板状部分６のエッジ位置Ａ５(ｘ，ｙ，ｚ座標がＡｘ₅，
Ａｙ₅，Ａｚ₅)得ることができ、また、第３所定検出線
８Ｃおよび第４所定検出線８Ｄに沿う図５(a)に示すよ
うな検出デ−タに基づいて、図１に示すように第３，第
４所定検出線８Ｃ，８Ｄ上における第２板状部分５のエ
ッジ位置Ａ３、Ａ４(ｘ，ｙ，ｚ方向の各座標がＡｘ₃，
Ａｙ₃，Ａｚ₃，Ａｘ₄，Ａｙ₄，Ａｚ₄)を得ることができ
る。尚、ｘ，ｙ，ｚ方向は角柱状部材１の外側平面１Ａ
と角部１Ｄを基準としている。(ステップＡ１) また、第３所定検出線８Ｃおよび第４所定検出線８Ｄ上
における第１板状部分４のエッジ位置Ａ１，Ａ２が得ら
れることから、図１に示す如く、この第１所定検出線８
Ａおよび第２所定検出線８Ｂ上にあってコ形部材３のコ
形端面３Ａに直交する交点Ｃ１，Ｃ２を求める。すなわ
ちは、交点Ｃ１，Ｃ２は、エッジ位置Ａ１，Ａ２のそれ
ぞれから距離(寸法)ｌ₁だけ角柱部材１の外側平面１Ａ
側に変位させた位置(すなわち、交点Ｃ₁、Ｃ₂の各座標
は、Ｃｘ₁＝Ａｘ₁−ｌ₁，Ｃｙ₁＝Ａｙ₁，Ｃｚ₁＝Ａ
ｚ₁，Ｃｘ₂＝Ａｘ₂−ｌ₁，Ｃｙ₂＝Ａｙ₂，Ｃｚ₂＝Ａ
ｚ₂)となる。(ステップＡ２) 次いで、コ形部材３の第２板状部分６の端部位置Ｐ３、
Ｐ４の各座標(ｘ，ｙ，ｚ座標)を、図２(a)、(b)に示す
ような手順で算出し、コ形部材３の端部位置Ｐ３、Ｐ４
の位置を求める。ここで、図１において、第２板状部分
６の端部位置Ｐ３は、交点Ｃ１とＣ２とを結んだ直線Ｃ
１Ｃ２の延長線上にあることから、このｚ座標Ｐｚ
₃が、交点Ｃ１またはＣ２のｚ座標Ｃｚ₁，Ｃｚ₂として
求めることができ、また、第２板状部分６の端部位置Ｐ
４は、このｚ座標Ｐｚ₄が端部位置Ｐ３から略距離１₂だ
けの位置にあることから、Ｐｚ₄＝Ｐｚ₃−１₂として求
めることができる。

【００２０】そして、図２(a)において、端部位置Ｐ４
から角柱状部材１の外側平面１Ａに平行してｚ方向に延
ばした直線と端部位置Ｐ３から角柱状部材１の外側平面
１Ａに直交するようにｘ方向に延ばした直線との交点を
Ｒ１とし、エッジ位置Ａ１から線分Ｐ４Ｒ１に直交する
線分の交点をＲ２、エッジ位置Ａ４から線分Ｐ３Ｒ１に
直交する直線の交点をＲ３、およびエッジ位置Ａ４から
線分Ｐ３Ｒ１に直交する直線とエッジ位置Ａ３から線分
Ｐ４Ｒ１に直交する直線との交点をＲ４とすると、各線
分は、Ａ３Ｒ４＝Ａｚ₄−Ａｚ₃，Ａ４Ｒ４＝Ａｘ₄−Ａ
ｘ₃，Ｐ４Ｒ２＝Ａｚ₃−Ｐｚ₄およびＡ４Ｒ３＝Ｐｚ₃−
Ａｚ₄となり、端部位置Ｐ３のｘ座標Ｐｘ ₃は、図２(a)
に示す如く、Ａ３Ｒ４：Ａ４Ｒ４＝Ａ４Ｒ３：Ｐ３Ｒ３
の関係が成り立つことからＰ３Ｒ３を求め、このＰ３Ｒ
３をエッジ位置Ａ４のｘ座標Ａｘ₄に加算することによ
り求めることができ、また、端部位置Ｐ３のｘ座標Ｐｘ
₃は、図２(a)に示す如く、Ａ３Ｒ４：Ａ４Ｒ４＝Ｐ４Ｒ
２：Ａ３Ｒ２の関係が成り立つことからＡ３Ｒ２を求
め、このＡ３Ｒ２をエッジ位置Ａ３のｘ座標Ａｘ₃に減
算することにより求めることができる。

【００２１】図２(b)において、端部位置Ｐ４から角柱
状部材１の外側平面１Ａに平行してｙ方向に延ばした直
線と端部位置Ｐ３から角柱状部材１の外側平面１Ａに直
交するようにｚ方向に延ばした直線との交点をＲ５と
し、エッジ位置Ａ３から線分Ｐ４Ｒ５に直交する直線の
交点をＲ６、エッジ位置Ａ４から線分Ｐ３Ｒ５に直交す
る直線の交点をＲ７、およびエッジ位置Ａ３から線分Ｐ
３Ｒ５に直交する直線とエッジ位置Ａ２から線分Ｐ４Ｒ
５に直交する直線との交点をＲ８とすると、各線分は、
Ａ３Ｒ６＝Ａｚ₃−Ｐｚ₄，Ａ３Ｒ８＝Ａｙ₄−Ａｙ₃，Ｐ
３Ｒ７＝Ｐｚ₃−Ａｚ₄およびＡ４Ｒ８＝Ａｚ₄−Ａｚ₃と
なり、端部位置Ｐ₄のｙ座標Ｐｙ₄は、図２(b)に示す如
く、Ａ４Ｒ８：Ａ３Ｒ８＝Ａ３Ｒ６：Ｐ４Ｒ６の関係が
成り立つことからＰ４Ｒ６を求め、このＰ４Ｒ６をエッ
ジ位置Ａ３のｙ座標Ａｙ₃に加算することにより求める
ことができ、また、端部位置Ｐ３のｙ座標Ｐｙ₃は、図
２(b)に示す如く、Ａ４Ｒ８：Ａ３Ｒ８＝Ｐ３Ｒ７：Ａ
４Ｒ７の関係が成り立つことからＡ４Ｒ７を求め、この
Ａ４Ｒ７をエッジ位置Ａ３のｙ座標Ａｙ₃に減算するこ
とにより求めることができる。(ステップＡ３) これにより、コ形部材３の端部位置Ｐ３，Ｐ４のｘ，
ｙ，ｚ座標が求められ、このように第１板状部分４の端
部位置Ｐ３，Ｐ４とを求めることで、角柱状部材１の外
側平面１Ａに対向する第３板状部分５のエッジ線Ｐ３Ｐ
４を求める。(ステップＡ４) 上述の如く、コ形部材３の第２板状部分５の端部位置Ｐ
３，Ｐ４の位置が決定されると、この端部位置Ｐ３，Ｐ
４の各座標値に基づいて、図２(c),(d)に示すような手
順により、コ形部材３の第１板状部分４の端部位置Ｐ
１，Ｐ２の各座標(ｘ，ｙ，ｚ座標)および板状部分６の
端部位置Ｐ５，Ｐ６の各座標(ｘ，ｙ，ｚ座標)を求め
る。ここで、図１において、板状部分４の端部位置Ｐ２
は、交点Ｃ１とＣ２とを結んだ直線Ｃ１Ｃ２の延長線上
にあることから、このｚ座標Ｐｚ₂が、交点Ｃ１または
Ｃ２のｚ座標Ｃｚ₁，Ｃｚ₂とし求められるとともに、端
部位置Ｐ２は、第２板状部分５の端部位置Ｐ３と同一の
位置にあることから端部位置Ｐ３と同様のｘ，ｙ座標、
すなわち、端部位置Ｐ２のｘ，ｙ座標は、Ｐｘ₂＝Ｐ
ｘ₃，Ｐｙ₂＝Ｐｙ₃として求めることができる。

【００２２】そして、図２(c)において、第１板状部分
５の端部位置Ｐ１は、交点Ｃ１とＣ２とを結んだ直線Ｃ
１Ｃ２の延長線上にあることから、このｚ座標Ｐｚ
₁が、交点Ｃ１またはＣ２のｚ座標Ｃｚ₁，Ｃｚ₂とし求
められるとともに、このｙ座標Ｐｙ₁が端部位置Ｐ２か
ら略距離１だけの位置にあるとすると、Ｐｚ₁＝Ｐｚ₂−
１として求めることができ、また、図２(c)において、
端部位置Ｐ２から角柱状部材１の外側面１Ａに平行して
ｙ方向に延ばした直線と端部位置Ｐ１から角柱状部材１
の外側面１Ａに直交するようにｘ方向に延ばした直線と
の交点をＲ９とし、交点Ｃ２から線分Ｐ１Ｒ９に直交す
る直線の交点をＲ１０、および交点Ｃ１から線分Ｐ２Ｒ
９に直交する直線と交点Ｃ２から線分Ｐ１Ｒ９に直交す
る直線との交点をＲ１１とすると、各線分は、Ｃ２Ｒ１
０＝Ｃｙ₂−Ｐｙ₁，Ｃ２Ｒ１１＝Ｃｘ ₂−Ｃｘ₁およびＣ
１Ｒ１１＝Ｃｙ₂−Ｃｙ₁となり、端部位置Ｐ₁のｘ座標
Ｐｘ₁は、図２(c)に示す如く、Ｃ１Ｒ１１：Ｃ２Ｒ１１
＝Ｃ２Ｒ１０：Ｐ１Ｒ１０の関係が成り立つことからＰ
１Ｒ１０を求め、このＰ１Ｒ１０を交点Ｃ１のｘ座標Ｃ
ｘ₁に加算することにより求めることができる。（ステ
ップＡ５）これにより、コ形部材３の端部位置Ｐ１，Ｐ２のｘ，
ｙ，ｚ座標が求められ、このように第１板状部分４の端
部位置Ｐ１，Ｐ２とを求めることで、角柱状部材１の外
側平面１Ａに対向する第１板状部分４のエッジ線Ｐ１Ｐ
２を求める。(ステップＡ６) また、図２(d)において、第３板状部分６の端部位置Ｐ
６は、第３板状部分６のエッジ位置Ａ５から角柱状部分
１の外側面１Ａに直交する直線の延長線上にあることか
ら、このｙ，ｚ座標Ｐｙ₆，Ｐｚ₆がエッジ位置Ａ５の
ｙ，ｚ座標Ａｙ₅，Ａｚ₅として求めることができ、端部
位置Ｐ６は、第１板状部分１の端部位置Ｐ１の略直下に
位置することから、このｘ座標Ｐｘ₆が端部位置Ｐ１の
ｘ座標Ｐｘ₁として求めることができるとともに、板状
部分６の端部位置Ｐ５は、第２板状部分５の端部位置Ｐ
４の略直上にあることから、この各座標が、Ｐｘ₅＝Ｐ
ｘ₄，Ｐｙ₅＝Ｐｙ₄−ｌ₄，Ｐｚ₅＝Ｐｚ₄−ｌ₄として求
めることができる。(ステップＡ７) これにより、コ形部材３の端部位置Ｐ５，Ｐ６のｘ，
ｙ，ｚ座標が求められ、このように第３板状部分６の端
部位置Ｐ５，Ｐ６とを求めることで、角柱状部材１の外
側平面１Ａに対向する第３板状部分６のエッジ線Ｐ５Ｐ
６を求める。(ステップＡ８) この後、第３，第４所定検出線８Ｃ，８Ｄに沿うそれぞ
れの検出結果に基づいて、図６に示すように、各検出線
８Ｃ，８Ｄ上におけるコ形部材３の第２板状部分５と角
柱状部材１とのギャップｇ₉，ｇ₁₀(＝Ｕ３Ａ３，Ｕ４Ａ
４)および段差ｄ₅，ｄ₆(＝Ｑ３Ｕ３，Ｑ４Ｕ４)を求
め、得られたギャップｇ₉，ｇ₁₀および段差ｄ₅，ｄ₆に
基づいて、図７に示すように、エッジ線Ｐ３Ｐ４に沿う
角柱状部材１の全ギャップおよび全段差と求める。尚、
第２板状部分５の端部位置Ｐ３のギャップｇ₃および段
差ｄ₃とは、ｇ₃＝Ｐｘ₃，ｄ₃＝Ｐｙ₃であり、また、端
部位置Ｐ３のギャップｇ₃および段差ｄ₃とは、ｇ₃＝Ｐ
ｘ₃，ｄ₃＝Ｐｙ₃で与えられる。

【００２３】さらに、第１板状部分４と角柱状部材１と
の間のギャップｇ₁，ｇ₂，ｇ₇，ｇ₈すなわち、第１板状
部分４の端部位置Ｐ１，Ｐ２および交点Ｃ１，Ｃ２のそ
れぞれのｘ座標をギャップｇ₁，ｇ₂，ｇ₇，ｇ₈として求
め、得られたギャップｇ₁，ｇ₂，ｇ₇，ｇ₈に基づいて、
図７に示すように、エッジ線Ｐ１Ｐ２に沿う角柱状部材
１との全ギャップを求め、また、第３板状部分６と角柱
状部材１とのギャップｇ₅，ｇ₆、すなわち、第３板状部
分６の端部位置Ｐ５，Ｐ６のそれぞれのｘ座標をギャッ
プｇ₅，ｇ₆として求め、得られたギャップｇ₅，ｇ₆に基
づいて、図７に示すように、エッジ線Ｐ５Ｐ６に沿う角
柱状部材１との全ギャップを求める。なお、この第１お
よび第３板状部分５，６については、角柱状部材１に対
する段差は無関係であるので、ギャップを求めるだけで
よい。

【００２４】上述の如く求められたエッジ線Ｐ１Ｐ２，
Ｐ３Ｐ４，Ｐ５Ｐ６，全ギャップおよび全段差に基づい
て、角柱状部材１とコ形部材３との間の溶接線７Ａ〜７
Ｃの位置を算出・決定するとともに、最適な溶接条件を
選択・決定して、溶接を行なう。

【００２５】このように本発明の第１の実施例の方法に
よれば、位置センサ１０をロボット１１により移動さ
せ、コ形部材３と梁２とにまたがる２本の所定検出線８
Ａと８Ｂ、コ形部材３と角柱状部材１とにまたがる２本
の所定検出線８Ｃと８Ｄおよびコ形部材３の第３板状部
分６にある所定検出線８Ｅの計５本の所定検出線８Ａ〜
８Ｅに沿って得られた表面位置デ−タに基づいて、３次
元的に広がる角柱状部材１とコ形部材３との溶接継手部
の溶接線７Ａ〜７Ｃの位置を容易かつ正確に検出し自動
認識することができ、３次元的に広がる角柱状部材１と
コ形部材３との溶接継手の溶接作業を自動化できる利点
がある。

【００２６】次に、図８〜図１１により本発明の第２の
実施例としての溶接線位置検出方法について説明する
と、図８はそのセンシング作動による検出位置を示す斜
視図，図９は図８に示す検出位置に基づく溶接線の位置
の導出手順を説明するための上面図，図１０はその方法
を適用された装置の外観を模式的に示す斜視図，図１１
は本実施例におけるコ形部材と角柱状部材との間のギャ
ップおよび段差を示す斜視図である。

【００２７】この第２実施例の方法を適用される装置
は、図３にて説明した第１実施例のものと同様に構成さ
れるが、本実施例では、図１０に示すように、位置セン
サ１０は、ロボット１１により位置Ｂ、Ｃ、Ｄに移動・
固定されるようになっている。ここで、位置Ｂ、位置Ｃ
は前述の通りの位置で、位置Ｄにおける位置センサ１０
は、コ形部材３の第１板状部分４の外側面３Ｂに対向す
るようになっており、位置Ｄにおける位置センサ１０に
より、この位置センサ１０とコ形部材３の表面との距離
が、第１および第２所定検出線８Ａ、８Ｂに沿い、第１
実施例で示した図４(b)と同様な検出デ−タとして求め
られるようになっている。

【００２８】次に、第２の実施例の方法による、角柱状
部材１とコ形部材３との間の溶接線７Ａ〜７Ｃの位置の
演算・検出プロセスを、第１実施例の図２(a)，(b)，
(d)および第２実施例の図８および図９により説明す
る。

【００２９】まず、本実施例では、図８に示すように、
第１実施例と同様にして(ステップ１Ａ)、ロボット１１
により位置センサ１０を、コ形部材３の外側面３Ｂに対
向する位置、コ形部材３の外側面３Ｃと角柱状部材１の
外側平面１Ａに対向する位置およびコ形部材３の内側面
３Ｃに対向する位置にそれぞれ移動して、第１から第５
所定検出線８Ａ〜８Ｅに沿ってコ形部材３の外側面３Ｂ
〜３Ｄのそれぞれの位置を検出して、位置センサ１０の
検出結果である、第１実施例における図５(a),(b)に示
すような検出デ−タに基づいて、図８に示すように第１
から第５所定検出線８Ａ〜８Ｅ上における第１板状部分
４のエッジ位置Ａ１，Ａ２(ｘ，ｙ，ｚ座標がＡｘ₁，Ａ
ｙ₁，Ａｚ₁，Ａｘ₂，Ａｙ₂，Ａｚ₂)、第２板状部分５の
エッジ位置Ａ３，Ａ４(ｘ，ｙ，ｚ座標がＡｘ₃，Ａ
ｙ₃，Ａｚ₃，Ａｘ₄，Ａｙ₄，Ａｚ ₄)および第３板状部分
６のエッジ位置Ａ５(ｘ，ｙ，ｚ座標がＡｘ₅，Ａｙ₅，
Ａｚ₅)を得ることができる。(ステップＢ１) 次いで、コ形部材３の第２板状部分６の端部位置Ｐ３，
Ｐ４の各座標(ｘ，ｙ，ｚ座標)を、第１実施例の図２
(a)，(b)に示した手順(ステップＡ３)と全く同様にして
求める。尚、図８において、第２板状部分５の端部位置
Ｐ３は、第１板状部分４のエッジ位置Ａ１とＡ２とを結
んだ直線Ａ１Ａ２の延長線上にあることから、このｚ座
標が、エッジ位置Ａ１，Ａ２のｚ座標Ａｚ₁，Ａｚ₂とし
て求めることができ、また、第２板状部分５の端部位置
Ｐ４は、このｚ座標が端部位置Ｐ３から略距離１₃だけ
離れた位置にあることから、Ｐｚ₄＝Ｐｚ₃−ｌ₃として
求めることができる。(ストップＢ２) これにより、コ形部材３の端部位置Ｐ３，Ｐ４のｘ，
ｙ，ｚ座標が求められ、このように第２板状部分５の端
部位置Ｐ３，Ｐ４を求めることで、角柱状部材１の外側
平面１Ａに対向する第２板状部分５のエッジ線Ｐ３Ｐ４
を求める。(ステップＢ３) 上述の如く、コ形部材３の第２板状部分５の端部位置Ｐ
３，Ｐ４が決定されると、この端部位置Ｐ３，Ｐ４の各
座標値に基づいて、図９に示すような手順により、コ形
部材３の第１板状部分４の端部位置Ｐ１，Ｐ２の各座標
(ｘ，ｙ，ｚ座標)を求める。ここで、図８において、第
１板状部分４の端部位置Ｐ２は、エッジ位置Ａ１とＡ２
とを結んだ直線Ａ１Ａ２の延長線上にあることから、こ
のｚ座標が、エッジ位置Ａ１またはＡ２のｚ座標Ａ
ｚ₁，Ａｚ₂として求められるとともに、また、端部位置
Ｐ２は、第２板状部分５の端部位置Ｐ３と同一位置にあ
ることから端部位置Ｐ３と同様のｘ，ｚ座標として求め
ることができ、また、端部位置Ｐ１は、エッジ位置Ａ１
とＡ２がある第１板状部分４の外側面３Ｂと同一平面上
にあることから、このｚ座標Ｐｚが、エッジ位置Ａ１ま
たはＡ２のｚ座標Ａｚ ₁，Ａｚ₂として求められるととも
に、このｙ座標が端部位置Ｐ２から略距離１₃だけ離れ
た位置にあるとすることができるので、Ｐｙ₁＝Ｐｙ₂−
１₃として求めることができる。

【００３０】そして、図９において、端部位置Ｐ２から
角柱状部材１の外側平面１Ａに平行してｙ方向に延ばし
た直線と端部Ｐ１から角柱状部材１の外側平面１Ａに直
交するようにｘ方向に延ばした直線との交点をＷ１と
し、端部Ｐ２から角柱状部材１の外側平面１Ａに直交し
てｘ方向に延ばした直線とエッジ位置Ａ２から角柱状部
材１の外側平面１Ａに平行してｙ方向に延ばした直線と
の交点をＷ２とすると、各線部は、Ｐ２Ｗ１＝Ｐｙ₁−
Ｐｙ₂，Ｐ２Ｗ２＝Ａｘ₂−Ｐｘ₂およびＡ２Ｗ２＝Ｐｙ₂
−Ａｙ₂となり、端部位置Ｐ１のｘ座標Ｐｘ₁は、図９に
示す如く、Ｐ２Ｗ１：Ｐ１Ｗ１＝Ｐ２Ｗ２：Ａ２Ｗ２の
関係が成り立つことからＰ１Ｗ１を求め、このＰ１Ｗを
にＰ２のｘ座標Ｐｘ₂に加算することにより求めること
ができる。(ステップＢ３) これにより、コ形部材３の端部位置Ｐ１，Ｐ２のｘ，
ｙ，ｚ座標が求められ、このように第１板状部分４の端
部位置Ｐ１，Ｐ２とを求めることで、角柱状部材１の外
側平面１Ａに対向する第１板状部分４のエッジ線Ｐ１Ｐ
２を求める。(ステップＢ４) 次いで、上述の如く求められた第１板状部分４の端部位
置Ｐ１，Ｐ２と、エッジ位置Ａ５の検出デ−タに基づい
て、第１実施例の図２(d)に示した手順(ステップＡ７)
と全く同様にして、第３板状部分６の端部位置Ｐ５、Ｐ
６のｘ、ｙ，ｚ座標を求める。(ステップＢ５) これにより、コ形部材３の端部位置Ｐ５，Ｐ６のｘ，
ｙ，ｚ座標が求められ、このように第３板状部分６の端
部位置Ｐ５，Ｐ６とを求めることで、角柱状部材１の外
側平面１Ａに対向する第３板状部分６のエッジ線Ｐ５Ｐ
６を求める。(ステップＢ６) この後、第１実施例と全く同様に、第３，第４所定検出
線８Ｃ，８Ｄに沿うそれぞれの検出結果に基づいて、各
検出線８Ｃ，８Ｄ上におけるコ形部材３の第２板状部分
５と角柱状部材１とのギャップｇ₉，ｇ₁₀および段差
ｄ₅，ｄ₆を求め、得られたギャップｇ₉，ｇ₁₀および段
差ｄ₅，ｄ₆に基づいて、図１１に示すように、エッジ線
Ｐ３Ｐ４に沿う角柱状部材１の全ギャップおよび全段差
と求める。尚、第２板状部分５の端部位置Ｐ３のギャッ
プｇ₃および段差ｄ₃とは、ｇ₃＝Ｐｘ₃，ｄ₃＝Ｐｙ₃であ
り、また、端部位置Ｐ３のギャップｇ₃および段差ｄ₃と
は、ｇ₃＝Ｐｘ₃，ｄ₃＝Ｐｙ₃で与えられる。

【００３１】さらに、第１板状部分４と角柱状部材１と
の間のギャップｇ₁，ｇ₂、すなわち、第１板状部分４の
端部位置Ｐ１，Ｐ２のそれぞれのｘ座標をギャップ
ｇ₁，ｇ₂として求め、得られたギャップｇ₁，ｇ₂に基づ
いて、図１１に示すように、エッジ線Ｐ１Ｐ２に沿う角
柱状部材１との全ギャップを求め、また、第３板状部分
６と角柱状部材１とのギャップｇ₅，ｇ₆、すなわち、第
３板状部分６の端部位置Ｐ５，Ｐ６のそれぞれのｘ座標
をギャップｇ₅，ｇ₆として求め、得られたギャップ
ｇ₅，ｇ₆に基づいて、図１１に示すように、エッジ線Ｐ
５Ｐ６に沿う角柱状部材１との全ギャップを求める。な
お、この第１および第３板状部分５，６については、角
柱状部材１に対する段差は無関係であるので、ギャップ
を求めるだけでよい。

【００３２】上述の如く求められたエッジ線Ｐ１Ｐ２，
Ｐ３Ｐ４，Ｐ５Ｐ６，全ギャップおよび全段差に基づい
て、角柱状部材１とコ形部材３との間の溶接線７Ａ〜７
Ｃの位置を算出・決定するとともに、最適な溶接条件を
選択・決定して、溶接を行なう。

【００３３】上述の如く求められたエッジ線Ｐ１Ｐ２，
Ｐ３Ｐ４，Ｐ５Ｐ６、全ギャップおよび全段差に基づい
て、角柱状部材１とコ形部材３との間の溶接線７Ａ〜７
Ｃの位置を算出・決定するとともに、最適な溶接条件を
選択・決定して、溶接を行なうことにより、本発明の第
２実施例の方法によっても、上述した第１実施例と同様
の作用効果が得られる。

【００３４】次に、図１２，図１３および図１４により
本発明の第３実施例としての溶接線位置検出方法につい
て説明すると、図１２はそのセンシング作動による検出
位置を示す斜視図，図１３は図１２に示す検出位置に基
づく溶接線の位置の導出手順を示す斜視図，図１４は本
実施例におけるコ形部材と角柱状部材との間のギャップ
および段差を示す斜視図である。

【００３５】なお、第３実施例においては、第１実施例
と全く同様の角柱状部材１およびコ形部材３からなる溶
接継手について、６本からなる溶接線７ａ〜７ｆの位置
を検出する場合について説明する。また、この第３実施
例の方法が適用される装置は、図３にて説明したものと
全く同様に構成されている。さらに、本実施例では、図
１２に示すように、位置センサ１０は、ロボット１１に
より第１実施例の図１に示されたものと全く同様の位置
Ａ，Ｂ，Ｃに移動・固定されるようになっている。

【００３６】次に、第３実施例の方法による、角柱状部
材１とコ形部材３との間の溶接線７ａ〜７ｆの位置の演
算・検出プロセスを、図１２〜図１４により説明する。

【００３７】まず、本実施例では、図１２および図１３
に示すように、第１実施例と全く同様の手順(ステップ
Ａ１〜Ａ３、ステップＡ５およびステップＡ７)で、コ
形部材３の各板状部分４〜６の各端部位置Ｐ１〜Ｐ６の
ｘ，ｙ，ｚ座標を求める。尚、各端部位置Ｐ１〜Ｐ６の
ｘｙｚ座標を、第２実施例を全く同様の手順(ステップ
Ｂ１〜Ｂ３およびステップＢ５)により求めたものであ
ってもよい。

【００３８】ついで、図１３に示すように、第１板状部
分４の端部位置Ｐ１とＰ２とを結んだ直線上の中心点Ｐ
７，第２板状部分５の端部位置Ｐ３とＰ４とを結んだ直
線上の中心点Ｐ８および第３板状部分６の端部位置Ｐ５
とＰ６とを結んだ直線上の中心点Ｐ９とのｘ，ｙ，ｚ座
標をそれぞれ求める。ここで、各中心点Ｐ７〜Ｐ８は、
例えば、第１板状部分４の中心点は、このｘ座標Ｐｘ₇
が、Ｐｘ₇＝(Ｐｘ₁−Ｐｘ₂)／２，ｙ座標Ｐｙ₇が、Ｐｙ
₇＝(Ｐｙ₁−Ｐｙ₂)／２およびｚ座標Ｐｚ₇が、Ｐｚ₇＝
Ｐｚ₁＝Ｐｚ₂として求めることができ、また、他の中心
点Ｐ８，Ｐ９においても同様にして、該中心点Ｐ８，Ｐ
９のｘ，ｙ，ｚ座標をそれぞれ求めることができる。

【００３９】そして、上述の如く、求められた各中心点
Ｐ７〜Ｐ９およびコ形部材３の各端部位置Ｐ１〜Ｐ６と
の基づいて、角柱状部材１の外側平面１Ａに対向する第
１板状部分４のエッジ線Ｐ１Ｐ７およびＰ７Ｐ２，角柱
状部材１の外側平面１Ａに対向する第２板状部分５のエ
ッジ線Ｐ３Ｐ８およびＰ８Ｐ４，角柱状部材１の外側平
面１Ａに対向する第３板状部分６のエッジ線Ｐ５Ｐ９お
よびＰ９Ｐ６とをそれぞれ求める。

【００４０】その後、第３，第４所定検出線８Ｃ，８Ｄ
に沿うそれぞれの検出結果に基づいて、第１実施例と同
様に、各検出線８Ｃ，８Ｄ上におけるコ形部材３の第２
板状部分５と角柱状部材１とのギャップｇ₉，ｇ₁₀(＝Ｕ
３Ａ３，Ｕ４Ａ４)および段差ｄ₅，ｄ₆(＝Ｑ３Ｕ３，Ｑ
４Ｕ４)を求め、得られたギャップｇ₉，ｇ₁₀および段差
ｄ₅，ｄ₆に基づいて、図１４に示すように、エッジ線Ｐ
３Ｐ８およびエッジ線Ｐ８Ｐ４に沿う角柱状部材１のそ
れぞれの全ギャップおよび全段差と求める。尚、第２板
状部分５の端部位置Ｐ３，Ｐ４および中心点Ｐ８のギャ
ップｇ₃，ｇ₄およびｇ₁₂は、これらのｘ座標値により、
また、これらの段差ｄ₃，ｄ₄およびｄ ₇は、これらのｙ
座標値により与えられる。

【００４１】さらに、第１板状部分４と角柱状部材１と
の間のギャップｇ₁，ｇ₂，ｇ₇，ｇ₈，ｇ₁₁、すなわち、
第１板状部分４の端部位置Ｐ１，Ｐ２および中心点Ｐ７
と、交点Ｃ１，Ｃ２のそれぞれのｘ座標をギャップ
ｇ₁，ｇ₂，ｇ₇，ｇ₈，ｇ₁₁として求め、得られたギャッ
プｇ₁，ｇ₂，ｇ₇，ｇ₈，ｇ₁₁に基づいて、図１４に示す
ように、エッジ線Ｐ１Ｐ７およびＰ７Ｐ２に沿う角柱状
部材１とのそれぞれの全ギャップを求め、また、第３板
状部分６の端部位置Ｐ５，Ｐ６および中心点Ｐ９のそれ
ぞれのｘ座標をギャップｇ₅，ｇ₆，ｇ₁₃として求め、得
られたギャップｇ₅，ｇ₆，ｇ₁₃に基づいて、図１４に示
すように、エッジ線Ｐ５Ｐ９およびＰ９Ｐ６に沿う角柱
状部材１とのそれぞれの全ギャップを求める。尚、この
第１および第３板状部分４，６については、角柱状部材
１に対する段差は無関係あるので、ギャップを求めるだ
けでよい。

【００４２】上述の如く求められたエッジ線Ｐ１Ｐ７，
Ｐ７Ｐ２，Ｐ３Ｐ８，Ｐ８Ｐ４，Ｐ５Ｐ９，Ｐ９Ｐ６，
全ギャップおよび全段差に基づいて、角柱状部材１とコ
形部材３との間の溶接線７ａ〜７ｆの位置を算出・決定
するとともに、最適な溶接条件を選択・決定して、溶接
を行なうことにより、本発明の第３実施例の方法によっ
ても、上述した第１実施例と同様の作用効果が得られ、
また、本実施例においては、コ形部材３と角柱状部材１
との間のギャップおよび段差が大きい場合に、適正にコ
形部材３と角柱状部材１からなる溶接継手の溶接をする
ことができる。

【００４３】以上、この発明の第１実施例から第３実施
例を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこれら
の実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を免
脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含ま
れる。例えば、上記実施例では、角柱状部材１およびコ
形部材３からなる溶接継手においてコ形部材３の外側形
状に沿って溶接する際の溶接線を検出する場合を説明し
たが、本発明の方法は、これに限定されるものではな
く、同様の形状を有する溶接継手部であれば上記実施例
と同様に適用され、同様の作用効果が得られることは言
うまでもない。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の溶接線位
置検出方法によれば、光学式位置検出手段を移動させ、
コ形部材と角柱状部材とにまたがる２本の所定検出線に
沿って得られる表面位置デ−タおよびコ形部材にある３
本の所定検出線に沿って得られる表面位置デ−タとに基
づいて、３次元的に広がるコ形部材と角柱状部材との溶
接継手部の溶接位置を算出・決定できるように構成した
ので、角柱状部材およびコ形部材からなる溶接継手の溶
接線位置を容易かつ正確に検出・決定でき、この溶接作
業の自動化，検出工程の簡略化を実現できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての溶接線位置検出方
法におけるセンシング作動による検出位置を示す斜視図
である。

【図２】第１実施例の図１に示す検出位置に基づく溶接
線の位置を導出するための手順を説明するためのもので
あって、(a)は第２板状部分の端部位置のｘ座標を導出
するための手順を説明する側面図、(b)は第２板状部分
の端部位置のｙ座標を導出するための手順を説明する正
面図、(c)は第１板状部分の端部位置のｘ座標を導出す
るための手順を説明する上面図、(d)は第３板状部分の
端部位置の座標を導出するための手順を説明する斜視図
である。

【図３】第１実施例の方法を適用された装置の外観を模
式的に示す斜視図である。

【図４】本実施例におけるコ形部材の寸法を示す斜視図
である。

【図５】(a)，(b)はいずれも本実施例の位置センサによ
る検出デ−タを説明するための図である。

【図６】図５(a)に示す検出デ-タに基づいてギャップお
よび段差を求める手法を説明するための図である。

【図７】第１実施例におけるコ形部材と角柱状部材との
間のギャップおよび段差を示す斜視図である。

【図８】本発明の第２実施例としての溶接線位置検出方
法におけるセンシング作動による検出位置を示す斜視図
である。

【図９】第２実施例の図８に示す検出位置に基づく溶接
線の位置を導出するための手順を説明する斜視図であ
る。

【図１０】第２実施例の方法を適用された装置の外観を
模式的に示す斜視図である。

【図１１】第２実施例におけるコ形部材と角柱状部材と
の間のギャップおよび段差を示す斜視図である。

【図１２】本発明の第３実施例としての溶接線位置検出
方法におけるセンシング作動による検出位置を示す斜視
図である。

【図１３】第３実施例の図１２に示す検出位置に基づく
溶接線の位置を導出するための手順を説明する斜視図で
ある。

【図１４】第３実施例におけるコ形部材と角柱状部材と
の間のギャップおよび段差を示す斜視図である。

【符号の説明】

１角柱状部材１Ａ外側平面１Ｂ一外側平面１Ｃ他外側平面３コ形部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃ外側面３Ｄ内側面４第１板状部分５第２板状部分６第３板状部分７Ａ〜７Ｃ溶接線７ａ〜７ｆ溶接線８Ａ第１所定検出線８Ｂ第２所定検出線８Ｃ第３所定検出線８Ｄ第４所定検出線８Ｅ第５所定検出線１０位置センサ１５コンピュ−タ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１板状部分、該第１板状部分に略直交
する第２板状部分および該第２板状部分に略直交し前記
第１板状部分と対向する第３板状部分を有してなる断面
コ字形状のコ形部材と、角柱状部材とを溶接するに際
し、前記角柱状部材およびコ形状部材の表面に照射した
光の反射光を受光して前記表面の位置を検出する光学式
位置検出手段をそなえ、前記光学式位置検出手段の検出
結果に基づき前記の角柱状部材とコ形部材との間の溶接
線の位置を検出する溶接線位置検出方法であって、前記コ形部材の寸法が既知であって、且つ、前記角柱状
部材の外側平面にこの外側平面の角部に沿って前記コ形
部材のコ形断面を対向配設し、前記コ形部材の前記第１
板状部分の外側面および第２板状部分の外側面を前記角
柱状部材の一外側平面および該一外側平面に直交する他
外側面に対してそれぞれ略平行に配設し、前記コ形部材
の前記第１板状部分および前記第２板状部分と前記角柱
状部材との間を前記コ形部材の外側から溶接するととも
に、前記コ形部材の前記第３板状部分と前記角柱状部材
との間を前記コ形状部材の内側から溶接する場合に、前記光学式位置検出手段を、前記の角柱状部材およびコ
形部材の外周で移動可能にそなえ、前記光学式位置検出手段により、前記コ形部材の第１板
状部分の外側面の位置を、前記溶接線に直交する第１所
定検出線および第２所定検出線に沿って検出し、前記コ
形部材の第２板状部分の外側面および前記角柱状部材の
一外側平面の位置を、前記溶接線に直交する第３所定検
出線および第４所定検出線に沿って検出するとともに、
前記コ形部材の第３板状部分の内側面の位置を、前記溶
接線に平行な第５所定検出線に沿って検出し、前記の第１所定検出線および第１所定検出線に沿う検出
結果および前記既存寸法とに基づいて、前記コ形部材の
第１板状部分の外側面にあって前記コ形断面と直交する
交点Ｃ１，Ｃ２のｘ，ｙ，ｚ座標を求め、前記交点Ｃ１，Ｃ２および前記既知寸法とに基づいて、
前記第１板状部分の端部位置Ｐ１，Ｐ２のｚ座標をそれ
ぞれ求めるとともに、前記第２板状部分の端部位置Ｐ
３，Ｐ４のｚ座標をそれぞれ求め、前記の第３所定検出線および第４所定検出線に沿う検出
結果と前記第２板状部分の端部位置Ｐ３，Ｐ４のｚ座標
とに基づいて、前記第２板状部分の端部位置Ｐ３，Ｐ４
のｘ，ｙ座標を求めることにより、前記端部位置Ｐ３，
Ｐ４のｚ座標とともに該端部位置Ｐ３，Ｐ４を決定し
て、前記第２板状部分の前記角柱部材に対向するエッジ
線Ｐ３Ｐ４を求め、前記第２板状部分の端部位置Ｐ３，前記交点Ｃ１，Ｃ２
および前記既知寸法とに基づいて、前記第１板状部分の
端部位置Ｐ１，Ｐ２のｘ，ｙ座標を求めることにより、
前記第１板状部分の端部位置Ｐ１，Ｐ２のｚ座標ととも
に該端部Ｐ１，Ｐ２を決定して、前記第１板状部分の前
記角柱部材に対向するエッジ線Ｐ１Ｐ２を求め、前記端部位置Ｐ１からＰ４および前記第５所定検出線に
沿う検出結果とに基づいて、前記第３板状部材の端部位
置Ｐ５，Ｐ６を決定して、前記第３板状部分の前記角柱
状部材に対するエッジ線Ｐ５Ｐ６を求め、前記第３所定検出線および第４所定検出線に沿う検出結
果および前記第２板状部分の端部位置Ｐ３，Ｐ４に基づ
いて、前記コ形部材の第１板状部分のエッジ線Ｐ３Ｐ４
に沿う前記角柱状部分との間の全ギャップおよび全段差
を求めるとともに、前記第１板状部分の端部位置Ｐ１，Ｐ２および前記第３
板状部分の端部位置Ｐ５，Ｐ６に基づいて、前記コ形部
材の第１板状部分のエッジ線Ｐ１Ｐ２に沿う前記角柱状
部分との間の全ギャップおよび全段差と、前記コ形部材
の第３板状部分のエッジ線Ｐ５Ｐ６に沿う前記角柱状部
分との間の全ギャップおよび全段差を求め、求められた前記エッジ線Ｐ１Ｐ２，Ｐ３Ｐ４，Ｐ５Ｐ
６，前記の全ギャップおよび全段差に基づいて、前記の
角柱状部材とコ形部材との間の前記溶接線の位置を算出
・決定することを特徴とする溶接線位置検出方法。
【請求項２】第１板状部分、該第１板状部分に略直交
する第２板状部分および該第２板状部分に略直交し前記
第１板状部分と対向する第３板状部分を有してなる断面
コ字形状のコ形部材と、角柱状部材とを溶接するに際
し、前記角柱状部材およびコ形状部材の表面に照射した
光の反射光を受光して前記表面の位置を検出する光学式
位置検出手段をそなえ、前記光学式位置検出手段の検出
結果に基づき前記の角柱状部材とコ形部材との間の溶接
線の位置を検出する溶接線位置検出方法であって、前記コ形部材の寸法が既知であって、且つ、前記角柱状
部材の外側平面にこの外側平面の角部に沿って前記コ形
部材のコ形断面を対向配設し、前記コ形部材の前記第１
板状部分の外側面および第２板状部分の外側面を前記角
柱状部材の一外側平面および該一外側平面に直交する他
外側面に対してそれぞれ略平行に配設し、前記コ形部材
の前記第１板状部分および前記第２板状部分と前記角柱
状部材との間を前記コ形部材の外側から溶接するととも
に、前記コ形部材の前記第３板状部分と前記角柱状部材
との間を前記コ形状部材の内側から溶接する場合に、前記光学式位置検出手段を、前記の角柱状部材およびコ
形部材の外周で移動可能にそなえ、前記光学式位置検出手段により、前記コ形部材の第１板
状部分の外側面の位置を、前記溶接線に平行する第１所
定検出線および第２所定検出線に沿って検出し、前記コ
形部材の第２板状部分の外側面および前記角柱状部材の
一外側平面の位置を、前記溶接線に直交する第３所定検
出線および第４所定検出線に沿って検出するとともに、
前記コ形部材の第３板状部分の内側面の位置を、前記溶
接線に平行な第５所定検出線に沿って検出し、前記の第１所定検出線および第２所定検出線に沿う検出
結果と、前記既存寸法とに基づいて、前記第１板状部分
の端部位置Ｐ１，Ｐ２のｚ座標をそれぞれ求めるととも
に、前記第２板状部分の端部位置Ｐ３，Ｐ４のｚ座標を
それぞれ求め、前記の第３所定検出線および第４所定検出線に沿う検出
結果と、前記第２板状部分の端部位置Ｐ３，Ｐ４のｚ座
標とに基づいて、前記第２板状部分の端部位置Ｐ３，Ｐ
４のｘ，ｙ座標を求めることにより、前記端部位置Ｐ
３，Ｐ４のｚ座標とともに該端部位置Ｐ３，Ｐ４を決定
して、前記第２板状部分の前記角柱部材に対向するエッ
ジ線Ｐ３Ｐ４を求め、前記の第１所定検出線および第２所定検出線に沿う検出
結果と、前記第２板状部分の端部位置Ｐ３とに基づい
て、前記第１板状部分の端部位置Ｐ１，Ｐ２のｘ，ｙ座
標を求めることにより、前記第２板状部分の端部位置Ｐ
１，Ｐ２のｚ座標とともに該端部Ｐ１，Ｐ２を決定し
て、前記第１板状部分の前記角柱部材に対向するエッジ
線Ｐ１Ｐ２を求め、前記コ形部材の各端部位置Ｐ１からＰ４および前記第５
所定検出線に沿う検出結果とに基づいて、前記第３板状
部材の端部位置Ｐ５，Ｐ６を決定して、前記第３板状部
分の前記角柱状部材に対するエッジ線Ｐ５Ｐ６を求め、前記第３所定検出線および第４所定検出線に沿う検出結
果と、前記第２板状部分の端部位置Ｐ３，Ｐ４に基づい
て、前記コ形部材の第１板状部分のエッジ線Ｐ３Ｐ４に
沿う前記角柱状部分との間の全ギャップおよび全段差を
求めるとともに、前記第１板状部分の端部位置Ｐ１，Ｐ２および前記第３
板状部分の端部位置Ｐ５，Ｐ６に基づいて、前記コ形部
材の第１板状部分のエッジ線Ｐ１Ｐ２に沿う前記角柱状
部分との間の全ギャップおよび全段差と、前記コ形部材
の第３板状部分のエッジ線Ｐ５Ｐ６に沿う前記角柱状部
分との間の全ギャップおよび全段差を求め、求められた前記エッジ線Ｐ１Ｐ２，Ｐ３Ｐ４，Ｐ５Ｐ
６，前記の全ギャップおよび全段差に基づいて、前記の
角柱状部材とコ形部材との間の前記溶接線の位置を算出
・決定することを特徴とする溶接線位置検出方法。
【請求項３】前記求められたコ形部材の各板状部分の
端部位置Ｐ１〜Ｐ６に基づいて、前記第１板状部部の端
部位置Ｐ１とＰ２との間の中心点Ｐ７、前記第２板状部
分の端部位置Ｐ３とＰ４との間の中心点Ｐ８および前記
第３板状部分の端部位置Ｐ５とＰ６との中心点Ｐ９とを
それぞれ求め、前記求められたコ形部材の各板状部分の端部位置Ｐ１〜
Ｐ６および前記各中心点Ｐ７〜Ｐ９との基づいて、前記
第１板状部分の前記角柱部材に対向するエッジ線Ｐ１Ｐ
７およびＰ７Ｐ２と、前記第２板状部分の前記角柱部材
に対向するエッジ線Ｐ３Ｐ８およびＰ８Ｐ４と、前記第
３板状部分の前記角柱部材に対向するエッジ線Ｐ５Ｐ９
およびＰ９Ｐ６とをそれぞれ求め、前記第３所定検出線および第４所定検出線に沿う検出結
果と、前記第２板状部分の端部位置Ｐ３，Ｐ４および前
記中心点Ｐ８とに基づいて、前記コ形部材の第１板状部
分のエッジ線Ｐ３Ｐ８およびＰ８Ｐ４に沿う前記角柱状
部分との間のそれぞれの全ギャップおよび全段差を求め
るとともに、前記第１板状部分の端部位置Ｐ１，Ｐ２と、前記第３板
状部分の端部位置Ｐ５，Ｐ６および前記中心点Ｐ７，Ｐ
９に基づいて、前記コ形部材の第１板状部分のエッジ線
Ｐ１Ｐ７およびＰ７Ｐ２に沿う前記角柱状部分との間の
それぞれの全ギャップおよび全段差と、前記コ形部材の
第３板状部分のエッジ線Ｐ５Ｐ９およびＰ９Ｐ６に沿う
前記角柱状部分との間のそれぞれの全ギャップおよび全
段差を求め、求められた前記エッジ線Ｐ１Ｐ７，Ｐ７Ｐ２，Ｐ３Ｐ
８，Ｐ８Ｐ４，Ｐ５Ｐ９，Ｐ９Ｐ６，前記の全ギャップ
および全段差に基づいて、前記の角柱状部材とコ形部材
との間の前記溶接線の位置を算出・決定することを特徴
とする請求項１または請求項２記載の溶接線位置検出方
法。