JPH0653312B2 - 溶接トーチの位置決め方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、ロボットアーム等による作業ヘッドに装備さ
れる溶接トーチの位置決め方法に関する。

背景技術 複数の部品要素同士を溶接によって単一構造体として組
立てる方法が本出願人による特願昭５９−２６９１７２
に開示されている。

この方法は、位置決め治具としてのワーク保持具に複数
の部品要素を仮組体状態で保持し、かかるかご形保持具
を所定の位置まで搬送し且つ位置決めしたうえで、ロボ
ットアームに装着された溶接トーチによって、部品要素
同士を溶接結合せしめて単一構造体とする方法である。

この方法においては、溶接トーチが正しい位置にて位置
決めされたか否かの確認判断は、溶接トーチによる溶接
作業を開始する前に、溶接トーチのワイヤ芯線等をワー
ク保持具に設けられている位置合わせ印に近接させ、目
視にて確認するか、若しくは仕上った単一構造体の各結
合部のビード（溶接肉盛部）の状態を検査して、ビード
位置がズレているような場合は、これに基づいて溶接ト
ーチの位置ズレを修正するなどの方法が採られていた。

このように、溶接トーチの基準位置における位置決めが
勘に頼ることから、正確な溶接位置を得られない恐れが
あった。

発明の概要 よって、本発明は、溶接トーチの基準位置検出を正確に
行なって溶接位置を正確に定めることが出来る溶接トー
チの位置決め方法の提供を目的としている。

この目的達成のために、本発明の溶接トーチの位置決め
方法においては、複数の部品要素からなる仮組体を保持
した状態で位置決めされるワーク保持具に溶接トーチの
基準位置検出用接触端子を設け、この接触端子と溶接ト
ーチの導電芯線先端部とを接触させて通電状態を確認
し、接触端子の位置を座標原点として溶接トーチを位置
決めすることである。

実施例 以下、本発明の実施例である溶接トーチの位置決め方法
について、第１図乃至第５図を参照しつつ詳述する。

第１図は、複数の部品要素を仮組体としたもの（以下、
ワークＷと称する）がワーク保持具Ｃに保持され、かか
るワーク保持具Ｃを所定位置まで搬送して、ロボットア
ーム等による一対の対向作業ヘッド２５，２５の各々に
装備された溶接トーチ２６，２６によって、ワークＷに
おける複数の溶接個所を順次、それらの溶接部の両面か
ら同時に溶接して単一構造体とする組立装置を示してい
る。

即ち、ローラコンベア等によるワーク搬入コンベア１
０、搬出コンベア１１及びこれら両コンベア１０，１１
の間に介装される転送コンベア１２によって搬送手段が
構成されている。矢印Ｘで表わされるワークＷの送り方
向すなわちワーク保持具Ｃの送り方向において、搬入コ
ンベア１０の前方端にはシリンダ部材１３の作動で搬送
路を遮断又は解放すべく突出後退し、ワーク保持具Ｃが
突き当って制止せしめられる第１ストッパ１４が設けら
れている。この第１ストッパ１４の近傍にはワーク保持
具Ｃの有無を検出するフォトセンサ等の検出器１５Ａが
設置されている。即ち、ワーク保持具Ｃに取り付けられ
た検出プレート１６上の例えばボルト等の検出ピン１７
の大きさ及び個数、若しくは配列形状を検出器１５Ａが
検出し、この信号に基づいてワークＷの種類に対応した
作動命令が図示せぬ制御回路から送られるようになって
いる。

次に、転送コンベア１２は搬出入コンベア１０，１１に
おける搬送路面に接続又は離間すべく昇降動自在で、搬
入コンベア１０からワーク１０からワークＷを保持した
ワーク保持具Ｃを受取り、この保持具Ｃが次に述べる保
持具把持手段によって把持されると上限位置から下方に
向って作動する仕組みになっている。又、転送コンベア
１２の前方端には送られて来たワーク保持具Ｃが突き当
って停止し、その位置にて位置決めされるように第２ス
トッパ１８が設置されている。この第２ストッパ１８は
シリンダ部材１９の作動によって搬送路を遮断又は解放
すべく突出後退する。又、第２ストッパ１８の近傍には
ワーク保持具Ｃの有無を検出するフォトセンサ等の検出
器１５Ｂを備えている。即ち、検出器１５Ｂによってワ
ーク保持具Ｃが所定位置に位置決めされた状態が検出さ
れ、この検出信号を制御装置で制御してこの制御信号に
よって次に述べるワーク保持具Ｃの把持手段であるチャ
ック（把持部材２１）が作動するようになっている。

次に、転送コンベア１２に平行に隣り合うようにして、
チャック部材２１と共に把持機構を構成する体系輪環状
の回転盤２２が設けられている。この回転盤２２は外周
の数個所がガイドローラ２３で回転自在に支持され、位
置決め機構を構成する駆動モータ２４の作動でワーク送
り方向Ｘに平行な鉛直面内で回転する。又、回転盤２２
の内径面積はワーク保持具Ｃに保持されはたワークＷの
最大投影面積よりも大きく、仮組体であるワークＷの全
域に亘って回転盤２２の両側から溶接組立作業が行なえ
るようになっている。

ここで、回転盤２２の側面には油空圧シリンダ方式又は
電動方式による作動で保持具Ｃを掴持するためのチャッ
ク部材２１が装着され、端アームプレート２１ａを介し
て把持された保持具Ｃが回転盤２２と一体的に回転せし
められる構造である。

一方、回転盤２２を中心にその両盤面方向から、即ち、
回転盤２２を含む鉛直面の両側からロボットアーム等の
作業ヘッド２５，２５が対向して互いに近接離間できる
ように設置されている。

又、作業ヘッド２５，２５の各々には溶接トーチ２６，
２６が装着され、ワーク保持具Ｃを保持した回転盤２２
の回動開始に伴い、制御回路からの作動指令によって、
所定時間内でワークＷに対して両面方向から同時に溶接
作業が行なわれる（第２図参照）。

ここで、溶接トーチ２６並びにこの関連装置について述
べる。溶接トーチ２６は第３図の如くにトーチ本体２６
ａから溶着ワイヤ芯線２６ｂが図示せぬワイヤ給送機に
よって自動送り出しされ、ワークＷとの近接時の放電に
よって溶接がなされるのである。

この溶接トーチ２６の溶接トーチ２６のワイヤ芯線２６
ｂに対向するワーク保持具Ｃの各対向側面においては、
溶接トーチ２６の移動座標軸上の原点位置を検出する接
触端子２７が設置される。接触端子２７は保持具Ｃの両
側に各１個づつ設けられるのが好ましい。接触端子２７
にワイヤ芯線２６ｂを接触させて検出用低電圧により通
電状態が確認された時に、溶接トーチ２６の原点位置が
確認されるものである。したがって、ワイヤ芯線２６ｂ
と接触端子２７との接触巾精度を高くするために、接触
端子２７の線径ｄφは例えば１．０ｍ／ｍφの如くにワ
イヤ芯線２６ｂの線径Ｄφよりもやや小径のものとなさ
れているのである。

又、ワイヤ芯線２６ｂと接触端子２７との接触精度向上
のために、ワイヤ芯線２６ｂの先端部は常に正常にされ
るべきである。即ち、両側一対の溶接トーチ２６に対応
して一対のワイヤ切断装置２８が設置されている。即
ち、ワークＷにおける溶接部の１つが溶接トーチ２６に
よって溶接され終えると、好ましくはその都度ワイヤ芯
線２６ｂの先端部に付着した溶接スラグ等の不純物を端
面切断により除去できる仕組みとなっている。

第４図は上述した溶接組立装置の制御回路の要部を示し
ている。この制御回路の動作を第５図のフローチャート
に従って説明する。

すなわち、制御回路３０に電源が投入されると、搬入コ
ンベア１０における第１ストッパ１３によって位置決め
されたワーク保持具Ｃの有無を、この場合検出プレート
１６上の検出ピン１７を検出器１５Ａが検出する（ステ
ップＳ_１）。この検出信号に基づく制御信号を作動指令
としてアクチュエータ３１を介してシリンダ部材１３に
送り、これを後退動させて第１ストッパ１４の保持具Ｃ
に対する制止規制を解除する（ステップＳ_２）。この
時、搬入コンベア１０を保持具Ｃを送り出すべくアクチ
ュエータ３１に指令（ステップＳ_３）。

次に、搬入搬出コンベア１０，１１と同一レベルにて待
機中の転送コンベア１２にワーク保持具Ｃが移送されて
来て、第２ストッパ１８に突き当って位置決めされる。
この位置における保持具Ｃの有無が検出器１５Ｂによっ
て検出され（ステップＳ_４）、この有信号によって、把
持アームプレート２１ａをアクチュエータ３１を介して
作動させてワーク保持具Ｃを把持し回転盤２２の中心位
置に位置決めする（ステップＳ_５）。

チャック部材２１によってワーク保持具Ｃが把持される
と、転送コンベア１２は保持具Ｃの回転に邪魔にならな
い待機位置まで下降動せしめる（ステップＳ_６）。

転送コンベア１２が待機位置に至ったことを例えばリミ
ットスイッチ等の検出手段が検出すると、制御回路３０
は溶接トーチ制御回路３２に指令を与えるとこれは作業
ヘッド２５，２５ワイヤ切断装置２８に対応した所定位
置に溶接トーチ２６の各々を位置決めする（ステップＳ
_７）。

次いで、ワイヤ切断装置２８における圧力エア供給ポン
プ及び各電磁ソレノイド（図示せず）をアクチュエータ
３１を介して作動せしめてワイヤ芯線２６ｂの先端部を
カットして端面を正常にする（ステップＳ_８）。

これを終えると、作業ヘッド２５，２５は元位置近傍ま
で復帰動作せしめられる一方、溶接トーチ２６のワイヤ
芯線２６ｂを待機しているワーク保持具Ｃ側の接触端子
２７に接触する位置にて位置決めする。つまり、移動座
標原点である接触端子２７に溶接トーチ２６を位置決め
する（ステップＳ_９）。

ワイヤ芯線２６ｂが僅かばかりトーチ本体から前進自動
送りされ、その先端部を接触端子２７に接触させると、
整流回路３２による直流がダイオードＤ及び可変抵抗Ｒ
芯線２６ｂ及び接触端子２７を経て流れてリレーＲＬ１
が動作する。リレーＲＬ１が動作すると接点ｒｌ１が閉
成してランプＰＬの点灯と共にリレーＲＬ２が動作す
る。リレーＲＬ２の動作により接点ｒｌ２が閉成してワ
イヤ芯線２６ｂと接触端子２７との通電状態が確認され
る（ステップＳ₁₀）。

かかる通電状態が確認されてのち、作業ヘッド２５は制
御装置３２からの作動命令によって移動し、同時に保持
具Ｃも回転せしめられワークＷの溶接位置の１つにその
両側から対向するが如く溶接トーチ２６，２６が位置決
めされる（ステップＳ₁₁，Ｓ₁₂）。

こうして、溶接トーチ２６のワイヤ芯線２６ｂをワーク
Ｗの溶接部の１つに近接せしめると、溶接用高電圧源３
４からの高電圧が溶接トーチ２６ｂに供給され、第２図
の如く溶接部の両側から一対の溶接トーチ２６，２６に
よって溶接作業が開始される（ステップＳ₁₃）。

溶接部の１つにおいて溶接終了までに要する設定された
時間がプログラムに基づいて判断され（ステップ
Ｓ₁₄）、溶接終了と同時に溶接トーチ２６が次なる溶接
部へと移行すべく判断がなされる（ステップＳ₁₅）。制
御装置３２からの作動指令によって溶接トーチ２６が作
業ヘッド２５を介して再びワイヤ切断装置２８の対応位
置まで移動し、ワイヤ芯線２６ｂの端面をカットして付
着した溶接スラグ等を除去し次の溶接に備える。かかる
一連の溶接作業がワークＷにおいて予めプログラムされ
た溶接個所数だけ繰り返し連続的に行なわれるのであ
る。

なお、１つの溶接部から他へ移行する際に、その都度溶
接トーチ２６がワイヤ切断装置２８まで移動して、ワイ
ヤ芯線２６ｂへ端面清浄を行なう方法が説明されたが、
事情によっては複数の溶接個所数に対して幾つかの動作
サイクルごとにワイヤ芯線２６ｂを端面清浄するように
プログラムを組んで制御されることもある。

即ち、ワークＷにおける数ケ所にも及ぶ部品要素同士の
結合部の溶接諸条件に基づいたプログラムによって回転
盤２２が回転し、一方の作業ヘッド２５の溶接トーチ２
６ａによる結合部の溶接を半周分だけ分担し終える角度
位置まで回転するように制御される。しかも、溶接トー
チ２６，２６の各々は結合部の溶接面に対して下向き溶
接方式を採ることができる。

こうして、ワークＷにおける部品要素同士の全ての溶接
結合が、回転盤２２の回転角度位置決めと作業ヘッド２
５における動作とが諸々の溶接条件を満たしつつ行なわ
れるのである。

ワークＷの溶接による組立が終了すると、ワーク保持具
Ｃは元の姿勢に停止し、一対の作業ヘッド２５，２５は
互いに後退して原位置に復帰する。次いで、下方の待機
位置における転送コンベア１２は上限位置まで上昇動し
て復帰し、保持具Ｃを下方から支えて担持する。

次に、チャック機構２１によるワーク保持具Ｃの把持が
解除される。この時、既に第２ストッパ１８はシリンダ
部材１９の作動で搬送路面から後退して制止解除された
位置に復帰している。

かかる状態で、単一の構造体として組立がなされたワー
クＷはワーク保持具Ｃと共に搬出コンベア１１によって
搬出され、その後ワーク保持具ＣからワークＷが取り出
される。

発明の効果 上記したことから理解されるように、本発明の溶接トー
チの位置決め方法によれば、仮組体を保持するワーク保
持具に設けられた接触端子と溶接トーチのワイヤ芯線と
の通電状態が確認されると、溶接トーチが移動座標軸上
の原点に位置決めされたことが検出され、この座標原点
に基づいて溶接トーチが仮組体の溶接部に対して位置ズ
レを生ずることなく正確に位置決めされるから、位置ズ
レ調整作業等の煩わしさが解消され且つバラツキのない
高精度の溶接部が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶接トーチ位置決め方法が採用される
溶接組立装置の全体斜視図、第２図は本装置における溶
接態様の概略図、第３図は要部であるワイヤ芯線と接触
端子との接触による通電状態の説明図、第４図は第１図
の溶接組立装置の制御系を示す回路図、第５図（Ａ）及
び第５図（Ｂ）は第４図の制御系の動作を示すフローチ
ャートである。 主要部分の符号の説明 ２５……作業ヘッド、２６……溶接トーチ ２６ｂ……ワイヤ芯線、２７……接触端子 Ｃ……ワーク保持具 Ｗ……仮組体としてのワーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の部品要素を互いに組み合わせて仮組
   体としたワークを保持した状態で位置決めするワーク保
   持具に溶接トーチの基準位置検出用接触端子を設け、前
   記接触端子と前記溶接トーチの導電芯線先端部とを接触
   させて通電状態を確認し、前記接触端子の位置を座標原
   点として前記溶接トーチを位置決めすることを特徴とす
   る溶接トーチの位置決め方法。