JPH0691586A - 視覚型アークセンサのスパッタ防止装置 - Google Patents

視覚型アークセンサのスパッタ防止装置

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JPH0691586A
JPH0691586A JP24825092A JP24825092A JPH0691586A JP H0691586 A JPH0691586 A JP H0691586A JP 24825092 A JP24825092 A JP 24825092A JP 24825092 A JP24825092 A JP 24825092A JP H0691586 A JPH0691586 A JP H0691586A
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JP
Japan
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welding
arc
sensor
protective window
spatter
Prior art date
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Pending
Application number
JP24825092A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Nihei
亮 二瓶
Hiroshi Wakio
宏志 脇尾
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Publication of JPH0691586A publication Critical patent/JPH0691586A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • B23K9/1272Geometry oriented, e.g. beam optical trading
    • B23K9/1274Using non-contact, optical means, e.g. laser means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 本発明は、アーク溶接機、特にアーク溶接ロ
ボットの先端に溶接トーチと共に配置されるアークセン
サのセンサ機構を内蔵した容器の保護窓を、上向き姿勢
で溶接する場合にも溶接スパッタや溶接ヒュームで汚染
されることを防止する装置を提供せんとするものであ
る。 【構成】 視覚型アークセンサ30がアーク溶接トーチ
の上向き使用に伴って上向き状態で溶接位置の検出を遂
行する場合でも上方から飛散、落下する溶接スパッタ或
いは溶接ヒュームが保護窓38の表面に到達し得ないよ
うに、気体流のカーテン37を張設した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、産業用ロボット、特
に、アーク溶接ロボットの先端域に設けられてアーク溶
接位置の検出、測距を行う視覚型アークセンサに関し、
特に、視覚型アークセンサの容器内部に格納された検出
光の出射手段、CCD素子から成る受光手段を保護する
保護窓に対するアーク溶接時の溶接ヒューム、スパッタ
等が、同保護窓を上向状態の場合にも付着、堆積しない
ように保護することが可能な視覚型アークセンサのスパ
ッタ防止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近時、アーク溶接ロボットは、自動車の
製造、組立ラインや建築構造枠の組立て等で多用される
傾向にあり、この種のアーク溶接ロボットでは、ワーク
のアーク溶接位置をアークセンサで検出し、この検出デ
ータに従ってロボットの可動部がロボット先端域に装着
されたアーク溶接トーチの移動を制御してワーク上の所
望の溶接線に沿うアーク溶接を達成するように構成され
ている。
【0003】このようなアーク溶接ロボットにおいて、
溶接位置ないし部位を検出するアークセンサには、最
近、半導体レーザから出射したレーザ光をワーク上に照
射し、その反射光を上記のCCD素子からなる受光手段
で受光し、溶接部位の形状データを得る視覚型アークセ
ンサが用いられる傾向にある。
【0004】このような視覚型アークセンサは、センサ
容器内部に上述した半導体レーザ、レーザ出射光に走査
効果を付与するガルバノメータ、CCD素子から成る受
光手段、レンズ等の光学要素等を格納し、これらをアー
ク溶接時に発生するスパッタや溶接ヒュームから保護す
る透明樹脂材等からなる保護窓によって被覆する構造を
有している。また、保護窓の前方域に開口性の空気室を
設け、この空気室に圧力空気を送入してアーク溶接部分
から飛散するスパッタやヒュームを当該開口を介して外
部へパージする手段も講じられている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、上述した
視覚型アークセンサにおいても、アーク溶接ロボットが
例えば、自動車組立ラインで自動車の車体内部の天井域
や鉄骨構造物の上方域の隅部等をアーク溶接する場合に
は、アーク溶接部位に対してアークセンサは、その保護
窓を上向き姿勢に維持しながら溶接位置の検出を行うこ
とになる。その結果、アーク溶接部分から飛散し、落下
するスパッタが保護窓の表面に付着、堆積するのを完全
に防止することが困難であり、スパッタ堆積が発生する
と、更にヒュームの付着も生じる結果となる。かくし
て、保護窓表面に堆積したスパッタや溶接ヒュームによ
って視覚型アークセンサのレーザ光を媒介にした溶接位
置の検出性能が劣化し、延いては、アーク溶接ロボット
による溶接精度の低下が発生する不具合を生ずる。
【0006】依って、本発明の目的は、かかる不具合を
解消し、視覚型アークセンサの保護窓を常時、清浄状態
に維持してアーク溶接位置の検出を行い得るように改善
するスパッタ防止装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、視覚型アーク
センサがアーク溶接トーチの上向き使用に伴って上向き
状態で溶接位置の検出を遂行する場合でも上方から飛
散、落下するスパッタが保護窓の表面に到達し得ないよ
うに、気体流のカーテンを張設し、同時に溶接ヒューム
の付着も防止するように改善するものである。
【0008】即ち、本発明によれば、センサ容器内から
発出される溶接位置の検出光を該容器の保護窓を介して
アーク溶接部位に照射し、その反射光を再び該保護窓を
介して受光してアーク溶接部位の検出を行う視覚型アー
クセンサに組み込まれ、前記保護窓の前面域に張設され
る気体流のカーテンを備え、前記アーク溶接部位から飛
散する溶接ヒューム、スパッタを前記保護窓の前方で遮
断するようにした視覚型アークセンサのスパッタ防止装
置を提供するものである。
【0009】なお、気体流のカーテンは圧力空気流を用
いたエアカーテンとすれば、アーク溶接ロボットの使用
現場に多く、常備された5気圧程度の圧力空気ラインか
ら導入した圧力空気流により、カーテンを形成すること
ができる。
【0010】また、好ましくは、視覚型アークセンサの
容器の器壁に沿って圧力空気流路を形成し、同容器の前
部に設けられた保護窓の表面に沿って一定厚さの空気流
層を形成し、この空気流層によりエアカーテンを張設す
るように構成すれば、コンパクトなスパッタ防止装置を
構成することができる。以下、本発明を添付図面に示す
実施例に基づいて更に詳細に説明する。
【0011】
【実施例】図1の(a)、(b)は、本発明に係るスパ
ッタ防止装置を備えたアークセンサの断面図と検出光の
出射、入射口から見た正面図、図2は、同アークセンサ
を備えた多関節腕型アーク溶接ロボットにより構造物の
隅部を上向き姿勢でアーク溶接している状態を図示した
正面図である。
【0012】先ず、図2を参照すると、本発明に係るス
パッタ防止装置を有したアークセンサを最先端に有した
多関節腕型ロボット10が建物または橋梁等の鉄骨枠等
の構造物50の隅部52をアーク溶接している。すなわ
ち、ロボット10はベース12に立設した静止胴14の
頂部に旋回胴16を有し、この旋回胴16の先端域に水
平軸心を有した関節16aが有し、同関節16aに第1
のロボット腕18が俯仰旋回可能に枢着されている。ま
た、この第1ロボット腕18の先端に同じく水平軸心を
有した関節18aが設けられ、この関節18aにおい
て、第2ロボット腕20が枢着されている。この第2ロ
ボット腕20の後方側には手首駆動モータ等22が設け
られ、先端には関節16a、18aの軸心と平行な水平
軸心回りの旋回を含んだ複数の動作自由度を有したロボ
ット手首24が装着され、同ロボット手首24に保持ブ
ラケット26を介してアーク溶接用のトーチ28とアー
クセンサ30とが装着され、構造物50の隅部52に対
して溶接トーチ28の先端とアークセンサ30の正面と
を上向き姿勢にしてアーク溶接を遂行している。
【0013】このうように、構造物50の隅部52等の
溶接部位を上向き姿勢でアーク溶接する場合には、必然
的に溶接スパッタが同溶接部位から落下し、アークセン
サ30上に、それらのスパッタが飛散してくる。よっ
て、このような溶接スパッタがアークセンサ30の位置
検出光の出射口や検出光の入射口から侵入して同センサ
30の保護窓に堆積すると、同保護窓における検出レー
ザ光の出射、入射時の透過性能の低下により、溶接位置
の検出性能が低下し、延いては、溶接トーチ28による
アーク溶接精度が劣化する結果となる。そこで、本発明
は、斯かるアーク溶接姿勢が上向きの場合であってもア
ークセンサ30の保護窓を溶接スパッタや溶接ヒューム
から保護するスパッタ防止装置を提供するものである。
【0014】ここで、図1(a)と(b)とを参照する
と、アークセンサ30は、筐体構造の容器32、この容
器32内に収納されたセンサ機構部として半導体レーザ
から成るレーザ発振器34、同レーザ発信器34から出
射されたレーザ光を所望の方向に反射、指向させるガル
バノメータから成る揺動ミラー36、測定対象からの反
射レーザ光を受光するCCDカメラ等から成る受光素子
40、レンズ42が備えられている。また、容器32の
前面には上記センサ機構部を保護するために設けられた
樹脂材等から成る保護窓38、保護窓38の前方に空気
室44を形成する蓋部46を備え、同蓋部46の前面
に、上記のレンズ発振器34から発出された測定用レー
ザ光を溶接部位に向けて出射させる出射口48a、レー
ザ反射光が入射する入射口48bとが設けられている。
【0015】他方、容器32の内部にはノズル手段45
が配管され、圧力気体、通常は、ロボット使用現場等に
設備されたコンプレッサ装置から成る圧縮空気源から送
出される圧縮空気を容器32の後方から保護窓38の前
方域に送気している。このノズル手段45は容器32の
内壁面に沿って設けられ、空気室44の内部で保護窓3
8の面に層状に空気流を噴出するノズル開口45aを有
し、従って、このノズル開口45aから噴出された空気
流は、保護窓38の前方にエアカーテン37を形成し、
空気室44の他端に形成された排気口45bから主とし
て排気され、エアカーテン37を形成する一部の空気流
は、レーザ光の出射口48a及び入射口48bからも排
気される構成となっている。
【0016】このため、レーザ光の出射口48aや入射
口48bを介してアーク溶接部から飛散、落下した溶接
スパッタが、保護窓37の表面に向けて侵入して来た場
合にも、それらのスパッタはエアカーテン37により保
護窓38の表面に付着したり、堆積したりすることな
く、排気口45bからエアカーテン37を形成する空気
流に乗って排出される。
【0017】従って、保護窓38の表面は、エアカーテ
ン37により払拭作用を受けると同時に溶接スパッタの
付着、堆積或いは溶接ヒュームの付着も防止されること
となり、故に、常に、清浄表面を維持することが可能と
なる。その結果、保護窓38を介して透過する検出用の
レーザ光の光度レベルが所定レベルに維持されて、アー
クセンサ機能を十分に発揮することが可能となる。
【0018】なお、ノズル手段45は、図1(b)に示
した容器32の内側横幅“L”の全幅に渡って空気流を
噴出することが好ましいが、少なくとも、レーザ光の出
射口48a、入射口48bの全幅より若干、広い幅にわ
たるエアカーテン37を形成し、溶接スパッタや溶接ヒ
ュームを確実に空気室44から排除し得るようにするこ
とが必要である。
【0019】又、図示例では、保護窓38の前面に沿
う、一層のエアカーテン37を形成する実施例とした
が、レーザ光の出射口48a等を有した蓋部46の内面
に沿う別の一層のエアカーテンを張設するようにしても
良い。更に、上述の実施例は、アーク溶接ロボットの先
端に設けたアークセンサに具備したスパッタ防止装置と
したが、ロボットに限ることなく、専用の自動溶接機等
に具備されたアークセンサにも適用可能であることは自
明であろう。
【0020】
【発明の効果】以上、本発明を実施例を介して詳細に説
明したが、これらの記載から明らかなように、本発明
は、視覚型アークセンサがアーク溶接トーチの上向き使
用に伴って上向き状態で溶接位置の検出を遂行する場合
でも上方から飛散、落下する溶接スパッタ或いは溶接ヒ
ュームが保護窓の表面に到達し得ないように、気体流の
カーテンを張設し、同時に溶接ヒュームの付着も防止す
るように構成したから、保護窓が溶接スパッタや溶接ヒ
ュームの付着、堆積による汚染から防護され、常に清浄
の保護窓面を維持するので、アークセンサの性能を高レ
ベルに維持することができる。勿論、上向き姿勢のみな
らず、下向き姿勢や水平姿勢の場合でも同様に溶接スパ
ッタや溶接ヒュームによる保護窓の汚染防止機能を奏す
ることは言うまでもない。
【0021】また、エアカーテンは空気室内部に形成さ
れているので、このエアカーテンを形成する気流がアー
ク溶接に使用するジールドガスの流れを乱すこともな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明に係るスパッタ防止装置を備
えた視覚型アークセンサの断面図。(b)は、図1
(a)のb−b矢視による同視覚型アークセンサの検出
光の出射、入射口から見た正面図。
【図2】アークセンサを備えた多関節腕型アーク溶接ロ
ボットにより構造物の隅部を上向き姿勢でアーク溶接し
ている状態を図示した正面図。
【符号の説明】 10…ロボット 24…ロボット手首 28…溶接トーチ 30…アークセンサ 32…容器 34…レーザ発振器 37…エアカーテン 38…保護窓 40…受光素子 45…ノズル手段 45a…ノズル開口 45b…排気口 46…蓋部 48a…出射口 48b…入射口 50…構造物 52…隅部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 センサ容器内から発出される溶接位置の
    検出光を該容器の保護窓を介してアーク溶接部位に照射
    し、その反射光を再び該保護窓を介して受光してアーク
    溶接部位の検出を行う視覚型アークセンサに組み込ま
    れ、前記保護窓の前面域に張設される気体流のカーテン
    を備え、前記アーク溶接部位から飛散する溶接ヒュー
    ム、スパッタを前記保護窓の前方で遮断するようにした
    ことを特徴とする視覚型アークセンサのスパッタ防止装
    置。
JP24825092A 1992-09-17 1992-09-17 視覚型アークセンサのスパッタ防止装置 Pending JPH0691586A (ja)

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JP24825092A JPH0691586A (ja) 1992-09-17 1992-09-17 視覚型アークセンサのスパッタ防止装置
PCT/JP1993/001336 WO1994006603A1 (en) 1992-09-17 1993-09-17 Spatter preventing method and apparatus for visual arc sensors

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