JPH07299567A

JPH07299567A - 溶接ロボットの支持装置

Info

Publication number: JPH07299567A
Application number: JP9315694A
Authority: JP
Inventors: Tateo Miyazaki; 建雄宮崎; Kenichi Hebaru; 賢一辺春; Takeshi Sakai; 剛坂井; Yasunori Noborikawa; 康則登川
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1994-05-02
Filing date: 1994-05-02
Publication date: 1995-11-14
Anticipated expiration: 2014-06-14
Also published as: JP2904254B2

Abstract

(57)【要約】【目的】湾曲状または傾斜状の横置母材に溶接ロボッ
トを適正な姿勢で配置でき、ＮＣデータを利用できて自
動に効率良く溶接する。【構成】溶接ロボット１が基板３を介して設けられた
基台２と、基台２に出退自在に設けられて下端部がスキ
ン材Ｓに接地される４本の脚柱4A〜4Dおよび各脚柱4A〜
4Dをそれぞれ出退駆動する脚出退装置5A〜5Dと、基台２
の傾きを検出可能な傾斜センサー８と、傾斜センサー８
の検出値に基づいて脚出退装置5A〜5Dを駆動し、基台２
を水平姿勢に制御する基台制御装置３１とを具備した。【効果】水平な基台を基準として溶接ロボットを動作さ
せることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば船殻ブロック
の船首部または船尾部のように、湾曲面状などの３次元
的に変化したスキン材に、ロンジ材（縦強材）やトラン
ス材（横強材）などの立置母材を枡目状に溶接して接合
するのに使用される溶接ロボットの支持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、３次元的に湾曲したスキン材にロ
ンジ材やトランス材などの溶接する作業は、簡易溶接機
を枡目内に搬入して手作業で行われている。

【０００３】ところで、たとえば平面状の水平母材（ス
キン材）にロンジ材やトランス材などの垂直母材が枡目
状に溶接される場合には、特開平１−１５７７７７号公
報に開示された溶接装置が使用されている。この溶接装
置は、可搬型溶接ロボットを基台に配設し、この基台
に、水平母材上を走行可能で走行方向を変更可能な走行
車輪と、前後および左右に配置された垂直母材との距離
をそれぞれ検出可能な複数の距離センサとを備え、これ
ら距離センサの検出信号に基づいて走行車輪を駆動し、
基台を溶接ロボットの作業原点位置に移動させる制御装
置を設けたもので、基台を水平母材に搬入後、オペレー
ターがＮＣデータのプログラムＮＯを選択し、スタート
ボタンを押すことにより、センシングに基づき位置の誤
差を検知してデータを補正しつつ所定の溶接作業を行う
ものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記溶接装置
は水平母材上を走行する場合には問題が生じないが、湾
曲面状または傾斜面状の横置母材の場合には、搬入位置
または走行位置毎に基台の姿勢が変化して溶接ロボット
の基準位置が変化するため、ＮＣデータを適用できない
という問題があった。

【０００５】本発明は、上記問題点を解決して、湾曲状
や傾斜状の横置母材に溶接ロボットを適正な姿勢で配置
でき、ＮＣデータを利用できて自動的に効率良く溶接で
きる溶接ロボットの支持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】上記問題点を解決するた
めに本発明の溶接ロボットの支持装置は、湾曲面状また
は傾斜面状に形成された横置母材と、この横置母材の上
面に取り付けられる立置母材とを自動的に溶接する溶接
ロボットの支持装置において、溶接ロボットが設けられ
た基台と、前記基台に出退自在に設けられて下端部が横
置母材に接地される少なくとも３本以上の脚柱およびこ
れら脚柱をそれぞれ出退駆動する脚出退手段と、基台の
傾きを検出可能な傾斜検出手段と、前記傾斜検出手段の
検出値に基づいて脚出退手段を駆動し、基台を水平姿勢
に制御する制御手段と、を具備したものである。

【０００７】また、上記構成に加えて、基台に設けられ
て溶接ロボットを被接合材側の前後方向に移動するロボ
ット移動手段と、基台と横置母材との距離を複数位置で
検出して横置母材の湾曲度または傾斜度を検出可能な高
さ検出手段と、溶接ロボットと立置母材との距離を上下
位置で検出して立置母材の傾きを検出可能な距離検出手
段とを具備し、制御手段は、前記高さ検出手段および距
離検出手段の検出値により横置母材と被接合材との溶接
原点を演算し、この演算値に基づき脚出退手段を駆動し
て、溶接ロボットのマニピュレータの高さ方向の作業中
心が溶接原点と一致するように溶接ロボットの高さを制
御するとともに、ロボット移動装置を駆動して溶接ロボ
ットのマニピュレータの前後方向の作業中心が溶接原点
と一致するように溶接ロボットと被接合材との距離を制
御するように構成されたものである。

【０００８】

【作用】上記構成において、溶接ロボットの支持装置を
吊り下げて、まず１本の脚柱を水平母材上に着地させ、
次いで脚出退装置により他の脚柱を進展して着地させた
後、制御装置により、傾斜検出器の検出値に基づいて脚
出退装置を駆動し基台を水平姿勢にする。これにより、
溶接ロボットの動作を基台を基準として行うことがで
き、湾曲面状または傾斜面状の水平母材であってもＮＣ
データを利用して自動的に溶接を行うことができる。

【０００９】また、制御手段により高さ検出手段と距離
検出手段の検出値に基づいて、溶接作業中心となる溶接
原点位置を演算し、溶接ロボットを溶接原点に対応する
基準位置に配置することができるので、各溶接母材と溶
接ロボットとの位置関係が適性になるように制御するこ
とができ、横置母材が湾曲面または傾斜面であっても溶
接ロボットによる溶接の自動化を推進することができ
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係る溶接ロボットの支持装置
の一実施例を図面に基づいて説明する。この溶接ロボッ
トの支持装置は、湾曲面状に形成されたスキン材（横置
母材）Ｓと、この溶接母材の上面に枡目状に取り付けら
れるトランス材（立置母材）Ｔまたはロンジ材（立置母
材）Ｒとを自動的に溶接するものである。

【００１１】図１〜図３において、１は基台２の下部に
基板３を介して中心位置に配置された溶接ロボットで、
ロボット本体１ａには、多関節アームを有するマニピュ
レータ１ｂと、アームの先端部に設けられた溶接トーチ
１ｃとを具備し、この溶接トーチ１ｃには図外のワイヤ
給送装置から溶接ワイヤが給送される。

【００１２】前記基台２は四隅位置に設けられた４本の
脚柱４Ａ〜４Ｄに昇降自在に支持されており、各脚柱４
Ａ〜４Ｄ毎に基台２に設けられた脚出退装置５Ａ〜５Ｄ
により基台２の位置を調整することができる。

【００１３】前記基板３は基台２の下部にリニアウェイ
６を介して前後方向に移動自在に配置されており、基板
３を介して溶接ロボット１を前後方向に移動するロボッ
ト移動装置７が設けられている。すなわちリニアウェイ
６は、基台２の下面に左右一対のトラックレール６ａが
配設されており、このトラックレール６ａにスライドユ
ニット６ｂを介して基板３が支持されている。またロボ
ット移動装置７は、基台３の下面中心部に移動用ラック
７ａが前後方向に沿って取り付けられており、基板３に
設けられた移動用モーター（パルスモーター）７ｂに回
転駆動さける移動用ピニオン７ｃが移動用ラック７ａに
噛合されている。

【００１４】また基台２には、上面中央に基板３の傾き
を検出するための２軸クリノメーターからなる傾斜セン
サー８が配置されている。さらに、基板３のロボット本
体１ａの周囲四隅位置には、スキン材Ｓまでの距離を検
出する超音波センサーからなる被接触式の高さ検出セン
サー９Ａ〜９Ｄがそれぞれ配置され、また基板３のロボ
ット本体１ａの前部に、取付板を介してトランス材Ｔ
（またはロンジ材）との距離を検出する超音波センサー
からなる被接触式の距離検出センサー１０Ａ，１０Ｂが
上下方向に所定間隔をあけて配置されている。

【００１５】前記脚柱４Ａ〜４Ｄは、図４，図５に示す
ように、下端部に球面軸受２１を介して着座部材２２が
設けられており、脚柱４Ａ〜４Ｄの着地を検出する着地
検出器２３Ａ〜２３Ｄが設けられている。この着地検出
器２３Ａ〜２３Ｄは、着座部材２２の底板２２ａに形成
された穴部２２ｂに出退自在に嵌合されて底板２２ａか
ら少し突出する検出片２３ａと、着座部材２２内に配置
されたストライカー２３ｂにより検出片２３ａを突出方
向に付勢するとともに、検出片２３ａの後退を検出する
リミットスイッチ２３ｃとで構成されている。

【００１６】脚出退装置５Ａ〜５Ｄは、基台２の四隅に
形成された穴部に脚柱４Ａ〜４Ｄを揺動自在でかつ出退
自在に支持するリニアブッシュ２４および球面軸受２５
と、脚柱４Ａ〜４Ｄの側面に形成された出退用ラック２
６と、リニアブッシュ２４に取付部材を介して設けられ
た出退用モーター２７に回転駆動されて出退用ラック２
６に噛合された出退用ピニオン２８とで構成されてい
る。なお、これら脚柱４Ａ〜４Ｄの原点位置は、リミッ
トスイッチを使用した検出器により検知される。

【００１７】さらに、図２，図３に示すように、基台２
の上面前部に第１〜第３表示灯１１Ａ〜１１Ｃが並設さ
れている。この第１表示灯１１Ａは、高さ検出センサー
９Ａ〜９Ｄと距離検出センサー１０Ａ，１０Ｂの検出値
により、スキン材Ｓとトランス材Ｔとの溶接部Ｗが溶接
ロボット１による溶接範囲である時に点灯し、また第２
表示灯１１Ｂは、４本の脚柱４Ａ〜４Ｄのうちの１本が
着地して着地検出器２３Ａ〜２３Ｄにより検出された時
に点灯し、さらに第３表示灯１１Ｃは溶接作業が完了し
て基台２を吊り上げてもよいときに点灯するように構成
されている。

【００１８】また、この支持装置の基台制御装置（制御
手段）３１は、図６に示すように、中央演算装置３１ａ
に、各高さ検出センサー９Ａ〜９Ｄおよび距離検出信号
１０Ａ，１０Ｂならびに傾斜センサー８の検出信号が変
換ユニット３１ｂを介して入力され、またロボット移動
装置７の移動用モーター７ｂおよび脚出退装置５Ａ〜５
Ｄの出退用モーター２７にモータ駆動回路３１ｃを介し
て操作信号を出力し、さらに着地検出器２３Ａ〜２３Ｄ
の検出信号と、第１〜第３表示灯１１Ａ〜１１Ｃへの表
示出力信号をインタフェイス回路３１ｄを介して入出力
するように構成され、スキン材Ｓの湾曲度や傾斜度や溶
接条件などのデータが入力された書換え自在なメモリー
３１ｅを具備しており、また前記各信号や演算値に基づ
いて、ロボット制御装置３２に操作信号を送受するよう
に構成される。

【００１９】次に、スキン材Ｓ上にトランス材Ｔを溶接
する溶接準備作業を図７〜図１１を参照して順次説明す
る。（１）図７に示すように、溶接ロボット１が基板３に取
り付けられた状態で、基台３がワーキングブリッジに設
けられた電動チェーンブロックのフックにワイヤロープ
ＷＲを介して吊り下げられる。この電動チェーンブロッ
クは、ワーキングブリッジの支持機構により、前後左右
方向に移動可能に構成されている。この時、溶接ロボッ
ト１は、その各部材の先端が基台２の外側および脚柱４
Ａ〜４Ｄの下方に出ない退避姿勢で、かつトランス材Ｔ
に対しては後退限位置に配置にされ、さらに脚柱４Ａ〜
４Ｄの長さＬが基準姿勢（図１０）の長さＬ０より短く
設定される。

【００２０】（２）電動チェーンブロックにより基台２
が下ろされると、脚柱４Ａ〜４Ｄがスキン材Ｓに着地す
る直前で停止され、その時第１表示灯１１Ａが点灯して
いるのが確認された後、降下される。第１表示灯１１Ａ
が点灯していない場合には、支持機構が駆動されて基台
２が第１表示灯１１Ａが点灯する位置まで移動された
後、降下される。

【００２１】（３）図８に示すように、先ず１本の脚柱
たとえば４Ｃが着地すると、着地検出器２３Ｃにより着
地信号が出力されて第２表示灯１１Ｂが点灯される。こ
の状態で、溶接ロボット１のプログラムが選択されてリ
モートボックスのスタートボタンが押されると、着地し
た以外の脚出退装置５Ａ，５Ｂ，５Ｄの出退用モーター
２７がそれぞれ駆動されて脚柱４Ａ，４Ｂ，４Ｄが下方
に突出駆動され、着地検出器２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｄが
着地を検出した位置で停止される。

【００２２】（４）図９に示すように、傾斜センサー８
により基台２の傾きが検出されて傾きがあれば、脚出退
装置５Ａ〜５Ｄにより、下がっている側の脚柱４Ａ〜４
Ｄが下方に突出されて基台２が持ち上げられ、基台２が
水平姿勢にされる。

【００２３】（５）図９〜図１０に示すように、溶接ロ
ボット１が基準姿勢にされた後、距離検出センサー１０
Ａ，１０Ｂにより、トランス材Ｔとロボット本体１ａの
中心ＯＲとの距離が検出されてトランス材Ｔの傾きが演
算され、この演算値および高さ検出センサー９Ａ〜９Ｄ
の検出値およびスキン材Ｓの湾曲度データとにより、溶
接原点位置Ｗ０が判断される。

【００２４】（６）この溶接原点位置Ｗ０に基づいて、
まずロボット中心ＯＲと溶接原点位置Ｗ０までの水平距
離Ｙが、溶接ロボット１のマニピュレータ１ｂの前後方
向の作業中心と溶接原点位置Ｗ０が一致するように、す
なわちロボット基準位置における基準水平距離Ｙ０と一
致するように、ロボット移動装置７の移動用モーター７
Ｂが駆動されて基板３を前後方向に移動され、ロボット
中心ＯＲと溶接原点位置Ｗ０の水平距離Ｙが基準水平距
離Ｙ０となる位置で停止される。

【００２５】（６）ついで、溶接原点位置Ｗ０と基板３
との垂直距離（高さ）Ｚが溶接ロボット１のマニピュレ
ータ１ｂの上下方向の作業中心と溶接原点位置Ｗ０が一
致するように、すなわちロボット基準位置における基準
垂直距離Ｚ０と一致するように、脚出退装置５Ａ〜５Ｄ
の出退用モーター２７が同期駆動されて基台２が上昇さ
れる。そして基板３と溶接原点位置Ｗ０の垂直距離Ｚが
基準垂直距離Ｚ０となる位置で停止される。

【００２６】（７）このように基台２の位置決めが完了
されると、基台制御装置３１からロボット制御装置３２
に準備完了信号が出力され、ロボット制御装置３２から
プログラムに基づいて溶接ロボット１に操作信号が出力
される。そして図１１に示すように、溶接ロボット１が
駆動されて、センシングにより補正されたプログラムの
溶接データにより、溶接作業が進められる。溶接作業が
終了すると、ロボット制御装置３２から基台制御装置３
１に動作完了信号が出力される。

【００２７】（８）この動作完了信号に基づいて、ロボ
ット移動装置７が駆動されて基板３を介して溶接ロボッ
ト１が後退限まで後退されるとともに、さらに脚出退装
置５Ａ〜５Ｄが駆動されて脚柱４Ａ〜４Ｄが収縮され、
脚柱４Ａ〜４Ｄの長さＬがが元の長さＬ０に戻される。

【００２８】（９）第３表示灯１１Ｃの点灯が確認され
ると、電動チェーンブロックが駆動されて溶接ロボット
１および基台２が吊り上げられ、脚柱４Ａ〜４Ｄが全て
スキン材Ｓから完全に離れた状態で第２，第３表示灯１
１Ｂ，１１Ｃがそれぞれ消灯され、さらに基板３とスキ
ン材Ｓとの距離が一定以上離れると、第１表示灯１１Ａ
も消灯される。

【００２９】

【発明の効果】以上に述べたごとく本発明によれば、溶
接ロボットの支持装置を吊り下げて、まず１本の脚柱を
水平母材上に着地させ、次いで脚出退装置により他の脚
柱を進展して着地させた後、制御装置により、傾斜検出
器の検出値に基づいて脚出退装置を駆動し基台を水平姿
勢にする。これにより、溶接ロボットの動作を基台を基
準として行うことができ、湾曲面状または傾斜面状の水
平母材であってもＮＣデータを利用して自動的に溶接を
行うことができる。

【００３０】また、制御手段により高さ検出手段と距離
検出手段の検出値に基づいて、溶接作業中心となる溶接
原点位置を演算し、溶接ロボットを溶接原点に対応する
基準位置に配置することができるので、各溶接母材と溶
接ロボットとの位置関係が適性になるように制御するこ
とができ、横置母材が湾曲面または傾斜面であっても溶
接ロボットによる溶接の自動化を推進することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶接ロボットの支持装置の一実施
例を示す全体側面図である。

【図２】同支持装置の全体平面図である。

【図３】同支持装置の全体背面図である。

【図４】同支持装置の脚出退装置を示す側面半断面図で
ある。

【図５】同支持装置の着座部材を示す側面断面図であ
る。

【図６】同支持装置の制御回路を示す構成図である。

【図７】同支持装置の溶接準備作業を示し、（ａ）は側
面図、（ｂ）は背面図である。

【図８】同支持装置の溶接準備作業を示す側面図であ
る。

【図９】同支持装置の溶接準備作業を示す側面図であ
る。

【図１０】同支持装置の溶接準備作業を示し、（ａ）は
側面図、（ｂ）は背面図である。

【図１１】同支持装置の溶接準備作業を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

Ｓスキン材（横置母材）Ｔトランス材（立置母材）Ｒロンジ材（立置母材）１溶接ロボット１ａロボット本体１ｂマニピュレータ１ｃ溶接トーチ２基台３基板４Ａ〜４Ｄ脚柱５Ａ〜５Ｄ脚出退装置（脚出退手段）７ロボット移動装置（ロボット移動手段）８傾斜センサー（傾斜検出手段）９Ａ〜９Ｄ高さ検出センサー（高さ検出手段）１０Ａ，１０Ｂ距離検出センサー（距離検出手段）１１Ａ第１表示灯１１Ｂ第２表示灯１１Ｃ第３表示灯２１球面軸受２２着座部材２３Ａ〜２３Ｄ着地検出器２３ｃリミットスイッチ２４リニアブッシュ２５球面軸受２７出退用モーター３１基台制御装置（制御手段）３１ａ中央演算装置３２ロボット制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者登川康則大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号日立造船株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】湾曲面状または傾斜面状に形成された横置
母材と、この横置母材の上面に取り付けられる立置母材
とを自動的に溶接する溶接ロボットの支持装置におい
て、溶接ロボットが設けられた基台と、前記基台に出退自在に設けられて下端部が横置母材に接
地される少なくとも３本以上の脚柱およびこれら脚柱を
それぞれ出退駆動する脚出退手段と、基台の傾きを検出可能な傾斜検出手段と、前記傾斜検出手段の検出値に基づいて脚出退手段を駆動
し、基台を水平姿勢に制御する制御手段と、を具備したことを特徴とする溶接ロボットの支持装置。
【請求項２】基台に設けられて溶接ロボットを被接合材
側の前後方向に移動するロボット移動手段と、基台と横置母材との距離を複数位置で検出して横置母材
の湾曲度または傾斜度を検出可能な高さ検出手段と、溶接ロボットと立置母材との距離を上下位置で検出して
立置母材の傾きを検出可能な距離検出手段とを具備し、制御手段は、前記高さ検出手段および距離検出手段の検
出値により横置母材と被接合材との溶接原点を演算し、
この演算値に基づき脚出退手段を駆動して、溶接ロボッ
トのマニピュレータの高さ方向の作業中心が溶接原点と
一致するように溶接ロボットの高さを制御するととも
に、ロボット移動装置を駆動して溶接ロボットのマニピ
ュレータの前後方向の作業中心が溶接原点と一致するよ
うに溶接ロボットと被接合材との距離を制御するように
構成されたことを特徴とする請求項１記載の溶接ロボッ
トの支持装置。