JPH08161024A - 溶接用ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 様々な開先形状のワークに対し自動的または
容易に対応でき、簡便で安全かつ効果的な教示工数低減
方法が実現できる溶接用ロボットを提供することを目的
とする。 【構成】 非接触センサ３によって計測された距離情報
および回転位相検出手段５から得られた位相情報は、信
号波形処理手段６に入力され、特徴点毎の距離情報およ
び位相情報に処理され、位置関係算出手段７と位置関係
算出法選択手段１１に入力される。位置関係算出法選択
手段１１は信号波形処理手段６の情報と予め開先設定記
憶手段１２に設定記憶された開先情報をもとに適する位
置関係算出手段７を選択する。選択された位置関係算出
手段７は、トーチ座標系とワーク座標系の位置関係を算
出し、位置関係切り替え手段１３で切り替えられた位置
関係となるように制御手段１０によりロボットアーム１
を動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ティーチングプレイバ
ック型溶接用ロボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アーク溶接ロボットによる溶接工程の自
動化は、生産性の向上や溶接品質の均一化を実現する有
効な手段として自動車産業に代表される大量生産現場を
中心に拡大の一途をたどってきた。また、近年の消費者
ニーズの多様化にともなう多品種少量生産形態に対して
も、ロボットによるフレキシブルな生産システムは極め
て有効な手段として大きな期待を集めている。

【０００３】しかしながら、現在稼働している溶接用ロ
ボットのほとんどは、いわゆるティーチングプレイバッ
ク型ロボットであり、多品種少量生産に対応するために
は一台のロボットに対して多くの生産品種に対応する動
作プログラムを教示する必要がある一方、熟練したロボ
ットオペレータが不足している現状から、教示作業や自
動化または簡易化といった効果的な教示工数の低減策が
望まれている。

【０００４】その教示工数の効果的な低減方法として提
案されている技術の一つに、非接触距離センサをロボッ
トアーム先端で回転走査させ、所望の位置関係となるよ
うロボットが自律的に動作することを特徴とした技術
（公開番号ＷＯ９４／００２６９）がある。この技術
は、非接触距離センサを回転走査機構で回転させ、対象
ワークとの距離情報と回転走査機構に取り付けられた回
転位相検出手段が検出する回転位相情報より得られる信
号波形の特徴点を信号波形処理手段で抽出し、この抽出
された特徴点毎の距離情報と回転位相情報から位置関係
算出手段により、ロボットアーム先端に固定された座標
系と対象ワークに設定された座標系との位置関係を算出
し、この算出した位置関係が予め設定記憶された位置関
係と一致するようにロボットアームを動作させるすなわ
ち対象ワークに対する所望の溶接トーチの狙い位置や姿
勢で自動的にロボットアームを動作させるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし一般に、溶接対
象ワークの開先形状としては、Ｔ字継手開先、薄板重ね
継手開先、角継手開先等といった様々な開先が存在し、
それぞれの開先形状により位置関係算出手段が異なると
いう問題点を有していた。また薄板重ね継手開先におい
て、下板ワークのみを回転走査した信号波形と上板ワー
クのみを回転走査した信号波形は同じ形状をしているた
め、上板と下板を区別することが困難であるという問題
点を有していた。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するもので、様
々な開先形状のワークに対しても自動的または容易に対
応し、簡便で安全かつ効果的な教示工数低減方法が実現
できる溶接用ロボットを提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の溶接用ロボットは、ロボットアーム先端に
取り付けられた溶接トーチの先端の作用点を座標原点と
し、前記溶接トーチの中心軸を座標軸とする第１の座標
系を有し、前記ロボットアームが対象ワーク上の溶接線
近傍に位置決めされた状態で、前記第１の座標系の座標
軸を延長し、前記対象ワークと交差した点から溶接線に
下ろした垂線と溶接線の交点を座標原点とする第２の座
標系を有し、前記対象ワークに対する距離を測定し距離
情報を出力する非接触距離センサと、回転中心軸が前記
第１の座標系に固定されて設けられ前記非接触距離セン
サを回転走査させる前記ロボットアーム先端に固定され
た回転走査機構と、前記回転走査機構の回転位相を検出
し回転位相情報を出力する回転位相検出手段と、前記距
離情報と前記位相情報とから得られる信号波形の特徴点
を抽出し特徴点毎の距離情報および位相情報を出力する
信号波形処理手段と、前記対象ワークの開先形状を設定
記憶する開先設定記憶手段と、前記第１の座標系と前記
第２の座標系の位置関係を算出する位置関係算出手段
と、前記信号波形処理手段の出力する情報と前記開先設
定記憶手段に設定記憶された情報より複数配した前記位
置関係算出手段を切り替える位置関係算出法選択手段
と、前記第１の座標系と前記第２の座標系の基準となる
位置関係を予め設定記憶する位置関係設定記憶手段と、
複数配した前記位置関係設定記憶手段を切り替える位置
関係切り替え手段と、前記位置関係算出手段によって算
出された前記第１の座標系と前記第２の座標系の位置関
係と前記位置関係設定記憶手段によって予め設定記憶さ
れた所望の位置関係と一致するように前記ロボットアー
ムを動作させる制御手段を備えた構成を有している。

【０００８】

【作用】この構成により、非接触距離センサを回転走査
機構で回転させ、信号波形処理手段より出力される特徴
点の距離情報と位相情報および開先設定記憶手段に設定
記憶された開先情報に基づき位置関係算出法選択手段に
より選択された位置関係算出手段を用いてロボットアー
ムと対象ワークの位置関係を算出し、この位置関係が位
置関係切り替え手段により選択された位置関係設定記憶
手段に設定記憶された所望の位置関係と一致するように
ロボット制御手段がロボットアームを動作させることが
できるので、様々な開先形の溶接対象ワークに対しても
予め設定記憶して置いた所望の位置関係すなわち所望の
溶接トーチの狙い位置や姿勢で自動的にロボットアーム
を動作させることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００１０】図１において、１は垂直多関節型のロボッ
トアームで、そのアームの最先端に溶接トーチ（以下、
トーチと呼ぶ）２が取り付けられている。３はトーチ２
の中心軸から偏心してトーチ２の先端に回転自在に取り
付けられた非接触距離センサ（以下、センサと呼ぶ）
で、回転駆動源としてモータ（図示せず）を用いた回転
走査機構４によりトーチ２の中心軸を回転中心軸として
所定の回転径で回転走査する。モータの制御用のエンコ
ーダはロボットアーム１の所定の１方向を基準位置とし
てセンサ３の回転位相を検出する回転位相検出手段５と
して機能する。６はセンサ３の出力信号と回転位相検出
手段５の出力信号から位相−距離の信号波形を得て、そ
の特徴点を抽出する信号波形処理手段で、この特徴点毎
の情報を位置関係算出手段７に出力する。なお信号波形
処理手段６を備えていない場合についても後述する。位
置関係算出手段は、第１の座標系（以下、トーチ座標系
と呼ぶ）と第２の座標系（以下、ワーク座標系と呼ぶ）
の位置関係を算出する。

【００１１】８は対象ワーク（以下、ワークと呼ぶ）９
に対するトーチ２の所望の狙い位置や姿勢をトーチ座標
系とワーク座標系の位置関係として予め設定記憶させて
おく位置関係設定記憶手段で、ロボットアーム１は、こ
の設定記憶された位置関係と位置関係算出手段７により
算出された位置関係が一致するようにロボット制御手段
１０によりロボットアーム１を動作させる。

【００１２】以上のように構成された溶接用ロボットに
ついて、以下その動作を説明する。はじめに、トーチ２
とワーク９の位置関係の基準となるトーチ座標系とワー
ク座標系について図２及び図３を用いて説明する。

【００１３】図２に、ロボットアーム１に取り付けられ
たトーチ２に設定したトーチ座標系を示す。トーチ座標
系はトーチ２の先端の作用点をトーチ座標系の座標原点
Ｏｔとし、トーチ２の中心軸をＸｔ軸とする。Ｘｔ軸の
正の方向は図２に矢印で示した（以下説明する各座標軸
の正の方向は図中に矢印で示す）。このＸｔ軸とロボッ
トアーム１の最先端手首軸の回転中心軸ＴＷとを含む平
面上でＸｔ軸と直交する方向をＺｔ軸とする。そしてＸ
ｔ軸、Ｚｔ軸に直交し、かつ右手系の座標系をなす残り
の軸をＹｔ軸とする。

【００１４】次に、図３にワーク９上に設定したワーク
座標系を示す。ロボットアーム１がワーク９上の溶接線
近傍に位置決めされた状態で、前記トーチ座標系のＸｔ
軸を延長しワーク９と交差した点をＱとし、点Ｑから溶
接線に下ろした垂線と溶接線の交点をワーク座標系の座
標原点Ｏｗとする。この座標原点Ｏｗから溶接線の方向
をＹｗ軸とし、ワーク９の開先角度を２等分する方向を
Ｘｗ軸とする。またＸｗ軸、Ｙｗ軸に直交し、かつ右手
系の座標系をなす残りの軸をＺｗ軸とする。

【００１５】なおトーチ座標系、ワーク座標系とも右手
系の座標系であり、各軸の正の方向については、右手系
の座標系を成していれば、図２、図３に示す方向に固定
する必要はないことは言うまでもない。

【００１６】図４は本発明の一実施例のデータの流れを
示したブロック図である。センサ３によって測定された
距離情報および回転位相検出手段５から得られた位相情
報は、信号波形処理手段６に入力され、特徴点毎の距離
情報および位相情報に処理され、位置関係算出手段７と
位置関係算出法選択手段１１に入力される。位置関係算
出法選択手段１１は信号波形処理手段６の情報と予め開
先設定記憶手段１２に設定記憶された開先情報をもとに
適する位置関係算出手段７を選択する。選択された位置
関係算出手段７は、トーチ座標系とワーク座標系の位置
関係を算出する。

【００１７】信号波形処理手段６と位置関係算出手段７
と位置関係算出法選択手段１１の動作は後述する。

【００１８】位置関係算出手段７で算出された位置関係
は、信号波形処理手段６の情報を基に位置関係切り替え
手段１３により選択された位置関係設定記憶手段８に設
定記憶されている基準位置関係とともに制御手段１０に
入力され、算出された位置関係が基準位置関係と一致す
るようにロボットアーム１を動作させる。

【００１９】次に位置関係算出手段７によるトーチ座標
系とワーク座標系の位置関係の具体的な算出法について
図面を参照しながら説明する。

【００２０】まず、図５にワーク９がＴ字継手開先形状
でトーチ座標系とワーク座標系が一致した場合の模式図
を示す。図５においてセンサ３が回転走査機構４（図示
せず）によりＸｔ軸を回転中心として半時計回りに回転
しながらワーク９までのＸｔ軸方向の距離（図中の矢印
の長さ）を連続的に測定していく。その間、回転位相検
出手段５によってセンサ３の回転位相が同時に検出さ
れ、図６に示すような信号波形が得られる。図６の縦軸
はセンサ３で測定したワーク９までの距離であり、横軸
は回転位相検出手段５より得られたセンサ３の回転位相
である。この信号波形は、トーチ座標系とワーク座標系
の位置関係に応じて変化するので、この信号波形の変化
を検出することによりトーチ座標系とワーク座標系の位
置関係を知ることができる。

【００２１】図５からも明らかなように、この特徴点の
うち極小点はワーク９の左右の面とＸｔ−Ｚｔ平面が交
差する位置にありこの左右の特徴点をＬ，Ｒとする。残
りの特徴点である極大点はワーク９の溶接線上の前後に
ありこの特徴点をＦ，Ｂとする。

【００２２】図６より、トーチ座標系とワーク座標系が
一致している場合には、ＬとＲの距離測定値およびＦと
Ｂの距離測定値はそれぞれ等しく、それら四つの特徴点
の位相は、一回転を四等分している。また、回転位相の
基準位置はＹｔ軸の正の方向としたので、点Ｆの回転位
相は回転位相の基準位置と一致している。

【００２３】次に図７は図５の状態からトーチ座標系と
ワーク座標系がＸｔ方向の距離Ｘだけずれた場合を示
す。この時得られる信号波形を図８に示した。この時の
各特徴点をＬ１，Ｒ１，Ｆ１，Ｂ１とする。また図８の
中の破線は図６に示したトーチ座標系とワーク座標系が
一致している場合の信号波形である。

【００２４】図８より容易に理解されるように、トーチ
座標系とワーク座標系がＸｔ方向にずれた場合、波形全
体が上下に移動するので、信号波形の極大点であるＦ１
とＢ１の平均値とトーチ座標系とワーク座標系が一致し
ている場合のＦとＢの平均値とを比較することによりト
ーチ座標系とワーク座標系のＸｔ方向の位置関係を算出
することができる。

【００２５】また、信号波形処理手段６を備えていない
場合、一回転内の測定された距離情報の総和または平均
値を比較することによりトーチ座標系とワーク座標系の
Ｘｔ方向の位置関係を算出することができる。

【００２６】図９は図５の状態からトーチ座標系とワー
ク座標系がＸｔ軸回りに角度αだけずれた場合の信号波
形を実線で示す。この時の各特徴点をＬ２，Ｒ２，Ｆ
２，Ｂ２とする。また図９中の破線は図６に示したトー
チ座標系とワーク座標系が一致している場合の信号波形
である。ＲとＬを結ぶ線とＦとＢを結ぶ線は回転走査軌
道面上では常に直交する関係にあり、このことはワーク
の形状や座標系の定義および回転走査軌道に対する幾何
学的考察からも理解できる。よって、ずれ量αはＲ２の
基準位置からの回転位相とＢ２の基準位置からの回転位
相の平均値が示す方向として、あるいはＦ２の基準位置
からの回転位相とＢ２の基準位置からの回転位相の平均
値が示す方向（ずれ方向と直交する方向が算出される）
と直交する方向として算出することができ、Ｘｔ軸回り
の位置関係を容易に算出することができる。

【００２７】また、信号波形処理手段６を備えていない
場合、一回転内の測定された距離情報の変化傾向値（微
分値）が符号変化する点の位相情報を求め、上記の算出
法を用いることによりずれ量αを算出することができ
る。

【００２８】図１０は図５の状態からトーチ座標系とワ
ーク座標系がＺｔ方向に距離Ｚだけずれた場合を示す。
この時得られる信号波形を図１１に示す。この時の各特
徴点をそれぞれＬ３，Ｒ３，Ｆ３，Ｂ３とし、図１１中
の破線は図６に示したトーチ座標系とワーク座標系が一
致している場合の信号波形である。図１１から容易に理
解されるように、トーチ座標系とワーク座標系がＺｔ方
向にずれた場合、ワーク９の左右面での特徴点Ｌ３，Ｒ
３の値に差を生じるとともに、右面上を回転走査してい
る回転位相区間すなわちＦ３からＢ３の位相差Ｒｈ３
と、左面上を回転走査している回転位相区間すなわちＢ
３からＦ３の位相差Ｌｈ３との間にも差を生じ、これら
の差よりずれた距離Ｚを算出することができ、トーチ座
標系とワーク座標系のＺｔ方向の位置関係を算出するこ
とができる。

【００２９】また、信号波形処理手段６を備えていない
場合、ずれ量αを算出し、回転位相αから範囲θ（０°
＜θ＜１８０°）で左右に測定された距離情報の総和、
または平均値を比較することによりトーチ座標系とワー
ク座標系のＺｔ方向の位置関係を算出することができ
る。

【００３０】図１２は図５の状態からトーチ座標系とワ
ーク座標系がＺｔ軸回りに角度γだけずれた場合を示
す。この時得られる信号波形を図１３に示す。この時の
各特徴点をそれぞれＬ４，Ｒ４，Ｆ４，Ｂ４とする。ま
た図１３中の破線は図６に示したトーチ座標系とワーク
座標系が一致している場合の信号波形である。

【００３１】図１３より容易に理解されるように、トー
チ座標系とワーク座標系がＺｔ軸回りにずれた場合、信
号波形の特徴点Ｆ４とＢ４に差を生じる。回転走査径は
既知であるので、Ｆ４とＢ４の差と回転走査径からトー
チ座標系とワーク座標系のＺｔ軸回りの位置関係を算出
することができる。

【００３２】また、信号波形処理手段６を備えていない
場合、ずれ量αを算出し、回転位相αとその逆位相を中
心とした範囲θ（０°＜θ＜９０°）で左右に測定され
た距離情報の総和、または平均値と既知の回転走査径か
らトーチ座標系とワーク座標系のＺｔ方向の位置関係を
算出することができる。

【００３３】図１４は図５の状態からトーチ座標系とワ
ーク座標系がＹｔ軸回りに角度βだけずれた場合を示
す。この時得られる信号波形を図１５に示した。この時
の各特徴点をそれぞれＬ５，Ｒ５，Ｆ５，Ｂ５とする。
また図１５中の破線は図６に示したトーチ座標系とワー
ク座標系が一致している場合の信号波形である。

【００３４】図１５から明らかなように、トーチ座標系
とワーク座標系がＹｔ軸回りに角度βだけずれた場合、
トーチ座標系とワーク座標系がＺｔ方向の距離Ｚだけず
れた場合と同様な信号波形の変化を見せる。位相情報か
ら見てみるとＺｔ方向にずれていない場合、Ｆ５とＢ５
との回転位相差は１８０°となるがＺｔ方向にずれてい
る場合その位相差は１８０°と異なるので、Ｌ５とＲ５
の距離の差とＦ５とＢ５の回転位相差の値を用いること
によりＺｔ軸回りのずれ角βを算出することができる。

【００３５】また、信号波形処理手段６を備えていない
場合、一回転内の測定された距離情報の変化傾向値（微
分値）が符号変化する点の位相情報を求め、前記の回転
位相差を算出し、ずれ量αを算出し、回転位相αから範
囲θ（０°＜θ＜１８０°）で左右に測定された距離情
報の総和、または平均値を算出し、それぞれの値よりＺ
ｔ軸回りのずれ角βを算出することができる。

【００３６】次に、位置関係算出法選択手段１１と位置
関係切り替え手段１３の動作について述べる。

【００３７】図１６はトーチ座標系とワーク座標系がＺ
ｔ方向に距離Ｚｏ（Ｚｏ＞回転走査半径）だけずれた場
合を示す。この時得られる信号波形を図１７に示す。こ
の時の各特徴点をそれぞれＬ６，Ｒ６とする。また図１
７中の破線は図６に示したトーチ座標系とワーク座標系
が一致している場合の信号波形である。図１７から容易
に理解されるように、信号波形および特徴点の数が破線
の信号の場合と全く異なっている。この場合、Ｚｔ方向
に移動し続けることにより図１０と同様な状態までロボ
ットアームを導くことができることは容易に理解できる
が、従来の位置関係設定記憶手段８に設定記憶された位
置関係を用いることができず、従来の位置関係算出手段
７の算出法を用いることができない。ここでワーク９の
開先情報の内容はＴ字継手であるが特徴点の数が二つと
異なっている。この場合Ｘｔ方向のずれはＲ５の距離情
報の値を用いて仮の位置関係を算出する。Ｚｔ方向につ
いては回転走査径の半径のずれを仮定し、その仮定に基
づき設定記憶された位置関係設定記憶手段８を位置関係
切り替え手段１３は選択する。Ｘｔ軸回りのずれ角αに
ついては、Ｒ５とＬ５の回転位相値の平均値より算出す
ることができる。このように信号波形の形状または特徴
点の数より位置関係切り替え手段１３は、位置関係設定
記憶手段８の所望の位置関係を切り替え、また位置関係
算出法選択手段１１により適した位置関係算出手段７を
選択することによりＺｔ方向にＺｏだけずれた場合でも
Ｔ字継手開先における位置関係算出手段７で位置関係を
算出できる位置までロボットアームを動作させることが
できる。

【００３８】ワーク９が角継手開先形状の場合の位置関
係算出手段７の算出法について述べる。図１８は角継手
開先形状のワーク９でトーチ座標系とワーク座標系が一
致した場合を示す。この時得られる信号波形を図１９に
示す。この時の各特徴点をそれぞれＬ７，Ｒ７，Ｆ７，
Ｂ７とする。また図１９中の破線は図６に示したＴ字開
先ワークにおいてトーチ座標系とワーク座標系が一致し
ている場合の信号波形である。図１９から二つの信号波
形は上下で線対称な波形となっていることから容易に理
解されるように、Ｔ字継手開先の場合の算出法を基に極
大点と極小点の特徴点を入れ換えることで容易に位置関
係の算出法を導くことができる。

【００３９】ワーク９が薄板重ね継手開先形状の場合の
位置関係算出法について述べる。図２０は薄板重ね継手
開先形状のワーク９でトーチ座標系とワーク座標系が一
致した状態を示す。この時得られる信号波形を図２１に
示す。この時の各特徴点をそれぞれＬ８，Ｒ８，ＰＦ
８，ＰＢ８，Ｆ８，Ｂ８とする。また図２１中の破線は
図６に示したＴ字開先ワークにおいてトーチ座標系とワ
ーク座標系が一致している場合の信号波形である。図２
１から容易に理解されるように、ＦＰ８−ＢＰ８の線で
波形を折り返すことによりＴ字継手開先のワークのトー
チ座標系とワーク座標系が一致している場合の信号波形
と一致することから位置関係の算出法を容易に導くこと
ができる。

【００４０】図２２は薄板重ね継手開先形状のワーク９
でトーチ座標系が重ね継手の下板にずれた場合と上板に
ずれた場合を示す。この時得られる信号波形を図２３に
示す。この時の各特徴点をそれぞれＬ９，Ｒ９（下板）
とＬ１０，Ｒ１０（上板）とする。図２２から容易に理
解されるように、信号波形は上板を回転走査している場
合と下板を回転走査している場合と一致して区別がつか
ない。図２２から分かるように下板を回転走査している
場合は、矢印２０の方向に移動し続けることにより薄板
重ね継手における位置関係の算出法により位置関係を算
出することができる位置までロボットアーム１を導くこ
とができる。しかし下板における位置関係設定記憶手段
８の所望の位置関係を上板を回転走査している場合に適
応すると矢印２１の方向に移動し続け、薄板重ね継手に
おける位置関係算出手段７により位置関係を算出するこ
とができる位置にロボットアーム１を導くことができな
い。上板の場合、所望の位置に導くためには移動方向を
矢印２２の方向に変更する必要がある。そこでロボット
アーム１の予め設定された動作時間または、動作距離に
おいて、センサ３の１回転走査における信号波形の形状
または信号波形処理手段６から抽出される特徴点の数の
変化の有無に基づき位置関係切り替え手段１３が設定記
憶された所望の位置関係を切り替えるつまり、Ｚｔ方向
の位置関係の符号を反転することにより、下板、上板に
関わらず薄板重ね継手における位置関係算出手段７によ
り位置関係を算出することができる位置までロボットア
ーム１を導くことができる。

【００４１】

【発明の効果】以上のように本発明は、算出法の異なっ
た位置関係算出手段を複数配し、非接触距離センサを回
転走査させ、１回転走査における信号波形の形状または
信号波形処理手段から抽出される特徴点の数および予め
設定された対象ワークの開先形状より位置関係算出法選
択手段で対象ワークに対し適した位置関係算出手段を選
択することができ、溶接対象ワークの開先形状の適用範
囲を拡大することができる。また非接触距離センサを回
転走査させて得た信号波形または信号波形処理手段によ
り抽出される特徴点の数に基づき位置関係切り替え手段
で適した位置関係設定記憶手段を選択することにより、
対象ワークとロボットアームの様々な位置関係に対応す
ることができる。また、ロボットアームが予め設定され
た動作時間または、動作距離内において、非接触距離セ
ンサの１回転走査における信号波形の形状または信号波
形処理手段から抽出される特徴点の数の変化の有無によ
り、設定記憶された所望の位置関係切り替え手段で切り
替えることで、薄板の重ね継手開先に対応することがで
き、実用的な溶接用ロボットの教示工数低減法を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示す外観図

【図２】第１の座標系の説明図

【図３】第２の座標系の説明図

【図４】本発明の一実施例のデータの流れを示すブロッ
ク図

【図５】トーチ座標系とワーク座標系が一致した場合の
模式図

【図６】トーチ座標系とワーク座標系が一致した場合の
信号波形図

【図７】トーチ座標系とワーク座標系がＸｔ方向にずれ
た場合の模式図

【図８】トーチ座標系とワーク座標系がＸｔ方向にずれ
た場合の信号波形図

【図９】トーチ座標系とワーク座標系がＸｔ軸回りに角
度αずれた場合の信号波形図

【図１０】トーチ座標系とワーク座標系がＺｔ方向にず
れた場合の模式図

【図１１】トーチ座標系とワーク座標系がＺｔ方向にず
れた場合の信号波形図

【図１２】トーチ座標系とワーク座標系がＺｔ軸回りに
角度γずれた場合の模式図

【図１３】トーチ座標系とワーク座標系がＺｔ軸回りに
角度γずれた場合の信号波形図

【図１４】トーチ座標系とワーク座標系がＹｔ軸回りに
角度βずれた場合の模式図

【図１５】トーチ座標系とワーク座標系がＹｔ軸回りに
角度βずれた場合の信号波形図

【図１６】トーチ座標系とワーク座標系がＺｔ方向にＺ
ｏずれた場合の模式図

【図１７】トーチ座標系とワーク座標系がＺｔ方向にＺ
ｏずれた場合の信号波形図

【図１８】対象ワークが角継手開先形状でトーチ座標系
とワーク座標系が一致した場合の模式図

【図１９】対象ワークが角継手開先形状でトーチ座標系
とワーク座標系が一致した場合の信号波形図

【図２０】対象ワークが薄板重ね継手開先形状でトーチ
座標系とワーク座標系が一致した場合の模式図

【図２１】対象ワークが薄板重ね継手開先形状でトーチ
座標系とワーク座標系が一致した場合の信号波形図

【図２２】対象ワークが薄板重ね継手開先形状でトーチ
座標系とワーク座標系がＺｔ方向にずれた場合の模式図

【図２３】対象ワークが薄板重ね継手開先形状でトーチ
座標系とワーク座標系がＺｔ方向にずれた場合の信号波
形図

【符号の説明】

１ ロボットアーム ２ 溶接トーチ ３ 非接触距離センサ ４ 回転走査機構 ５ 回転位相検出手段 ６ 信号波形処理手段 ７ 位置関係算出手段 ８ 位置関係設定記憶手段 ９ 対象ワーク １０ ロボット制御手段 １１ 位置関係算出法選択手段 １２ 開先設定記憶手段 １３ 位置関係切り替え手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２５Ｊ 13/08 Ｇ０５Ｂ 19/19 Ｆ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットアーム先端に取り付けられた溶
   接トーチの先端の作用点を座標原点とし、前記溶接トー
   チの中心軸を座標軸とする第１の座標系を有し、前記ロ
   ボットアームが対象ワーク上の溶接線近傍に位置決めさ
   れた状態で、前記第１の座標系の座標軸を延長し、前記
   対象ワークと交差した点から溶接線に下ろした垂線と溶
   接線の交点を座標原点とする第２の座標系を有し、前記
   対象ワークに対する距離を測定し距離情報を出力する非
   接触距離センサと、回転中心軸が前記第１の座標系に固
   定されて設けられ前記非接触距離センサを回転走査させ
   る前記ロボットアーム先端に固定された回転走査機構
   と、前記回転走査機構の回転位相を検出し回転位相情報
   を出力する回転位相検出手段と、前記距離情報と前記位
   相情報とから得られる信号波形の特徴点を抽出し特徴点
   毎の距離情報および位相情報を出力する信号波形処理手
   段と、前記対象ワークの開先形状を設定記憶する開先設
   定記憶手段と、前記第１の座標系と前記第２の座標系の
   位置関係を算出する位置関係算出手段と、前記信号波形
   処理手段の出力する情報と前記開先設定記憶手段に設定
   記憶された情報より複数配した前記位置関係算出手段を
   切り替える位置関係算出法選択手段と、前記第１の座標
   系と前記第２の座標系の基準となる位置関係を予め設定
   記憶する位置関係設定記憶手段と、複数配した前記位置
   関係設定記憶手段を切り替える位置関係切り替え手段
   と、前記位置関係算出手段によって算出された前記第１
   の座標系と前記第２の座標系の位置関係と前記位置関係
   設定記憶手段によって予め設定記憶された所望の位置関
   係と一致するように前記ロボットアームを動作させる制
   御手段とからなる溶接用ロボット。
2. 【請求項２】 位置関係算出手段の１つは、Ｔ字継手開
   先の対象ワークの一方の板面を非接触距離センサが回転
   走査した場合の位置関係を算出する位置関係算出手段と
   した請求項１記載の溶接用ロボット。
3. 【請求項３】 位置関係算出手段の１つは、角継手開先
   の対象ワークを非接触距離センサが回転走査した場合の
   位置関係を算出する位置関係算出手段とした請求項１記
   載の溶接用ロボット。
4. 【請求項４】 位置関係算出手段の１つは、薄板重ね継
   手開先の対象ワークを非接触距離センサが回転走査した
   場合の位置関係を算出する位置関係算出手段とした請求
   項１記載の溶接用ロボット。
5. 【請求項５】 位置関係切り替え手段は信号波形処理手
   段から抽出される特徴点の数により、設定記憶された所
   望の位置関係を切り替えることを特徴とした請求項１記
   載の溶接用ロボット。
6. 【請求項６】 位置関係切り替え手段はロボットアーム
   が予め設定された動作時間または、動作距離内で信号波
   形処理手段から抽出される特徴点の数の変化の有無に基
   づき設定記憶された所望の位置関係を切り替えることを
   特徴とした請求項１または５記載の溶接用ロボット。