JPS601891Y2 - センサ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、作動装置によって任意の方向へ移動させるこ
とができる溶接トーチまたは切断トーチの管状先端に対
する工作材の相対位置を検知するセンサであって、先端
に固定したハウジングを備えており、上記ハウジングに
は、アームが少くとも２つの平面内を旋回できるよう取
付けてあり、上記アームの一端には、センサリングが取
付けてあり、他端には、ハウジングに取付けた制御素子
の作動素子が設けてあり、上記制御素子がハウジング内
のアームの所定の中立位置に対するアームの所定の旋回
位置に対応し作動装置に影響を与える制御信号を発生す
るようになっている形式のものに関する。

この種のセンサは、米国特許第３１７１０１２号および
第３９９７７５７号から公知である。

溶接目地に対する溶接先端の位置に対応する信号が、セ
ンサから発生されて、先端の作動装置を制御するので、
上記先端は、常に、所定位置を取り、例えば、目地中心
に合致される。

この種のセンサは、ロボット、即ち、所定フログラムに
もとづき工具およびまたは工作材を自動的に操作する装
置とともに使用することもできる。

溶接作業においては、この種のロボットが広く使用され
ていいる。

ロボットは、まず、溶接トーチを溶接目地の始点まで導
き、次いで、プログラムにもとづき上記目地を追従する
。

この際、センサは、溶接すべき工作物の溶接目地の方向
を検知する。

溶接目地の方向は、一般に、プログラム化せる方向と正
確には一致しないので、公差によって決まる偏差を考慮
して、その都度、プログラムを修正しなければならない
。

ロボットは、大量生産される工作材の連続溶接の場合に
特に使用される。

この場合、工作材は、通常、別のロボットによって溶接
個所まで移送され、溶接される。

この場合、各工作材は、その溶接目地の始点の位置が異
なっているので、正確に同一位置を取ることはない。

更に、不可避の製造公差にもとづいき、上述の偏差が加
わる。

従って、ロボットが溶接作業を開始する前に、ロボット
を検索運動させて、実際の始点を見つけ出さなければな
らない。

始点に対する工作材の位置を正確に求めるにハ１、一般
に、ロボットを３つの方向へ検索運動させる必要がある
。

簡単な形状の工作材の場合には、もちろん、唯一つの方
向の検索運動で十分である。

始点を見つけ出すには、先端を、センサとともに、工作
材の存在する空間範囲に置く。

次いで、溶接目地の始点の近傍において、工作材の３つ
の選択せる面にセンサを当接させる。

上記面と接触すると、センサは、ロボットの演算ユニッ
ト内で始点位置を求めるために評価される信号を発生す
る。

この場合、もちろん、上記面によって始点位置を定める
ことが前提となり、従って、十分な精度が必要である。

公知のセンサの検知器は、先端に関して非対称に取付け
てあり、複数の検索方向に有効であるよう、先端の軸線
のまわりに回転自在でなければならない。

この場合、先端および先端に結合したセンサの回転のた
めにロボットの運動自由度の１つを利用しなければなら
ず、従って、この自由度は、溶接作業に際して利用でき
ず、その結果、ロボットの使用範囲が制限される。

本考案の目的は、ロボットの作業範囲を制限することの
ないセンサを創生ずることにある。

本考案にもとづき、先端は、センサリングで環状に囲む
。

センサリングは、アームの中央位置において先端の軸線
に対して本質的に同軸である円形リングとすることが好
ましい。

本考案を、実施例を示す添付図面を参照して以下に詳細
に説明する。

第１図に、軸線が相互に垂直をなす２つの継手２．３を
有するロボットアーム１の先端部分を示した。

ロボットの構造および作動態様については、抱括的な文
献を参照されたい。

ロボットアームの端部には、溶接トーチ７の取手６のク
ランプ５を有するホルダ４が取付けである。

ホルダ４およびクランプ５は、それぞれ、ロボットの作
動運動を考慮して選択した適切な位置に、溶接トーチを
固定するための長穴８，９および締付ネジ１０．１１を
備えている。

溶接トーチの先端１２は、湾曲したノド部１３を介して
、取手６に結合しである。

ノド部には、クランプ１５を用いてセンサ１４が取付け
である。

センサは、アーム１９に固定した円すい板１８の前部支
持リング１７を備えたハウジング１６を有している。

この接続アーム１９の前端には、先端を囲みセンサリン
グとして役立つリング２０が取付けである。

円すい板１８は、この円すい板と後部支持リング２１と
の間に設けたバネ２２によって、支持リング１７に押圧
される。

アーム１９は、すべての方向へ旋回でき、支持リング１
７の内縁２３に当接している。

アームの後端には、プレート２５に対称的に取付けた４
つの磁気抵抗２６と共働する永久磁石２４が取付けであ
る。

リング２０が無負荷状態となると、永久磁石２４は、環
状に配置した４つの磁気抵抗２６の中心に向く。

この状態ではりング２０は中央位置にある。

この位置では、磁気抵抗２６は、永久磁石２４の磁界か
ら同一の影響を受ける。

上記抵抗は、公知の態様で、ロボットの作動装置を制御
する制御回路内に組込まれている。

永久磁石および磁気抵抗のかわりに、列えば、発光ダイ
オードおよび光電抵抗器を使用することもできる。

更に、上述の両米国特許に、作動装置を制御するための
類似の回路が記載しである。

これらの制御回路は、本考案の対象ではない。

第４図に、センサと、Ｔ字状に突き合わせた２つの工作
材２７．２８とを示した。

双方の工作材２７．２８は、台板３１上に載せである。

同一の多数の工作材を大量生産する場合、目地の始点の
正確な位置を常に新しく見つけ出さなければならない。

何故ならば、工作材は、台板の同一個所に正確には位置
しないからである。

始点を見つけ出すには、例えば、ロボットによって案内
される溶接トーチを順次に工作材２７゜２８の面２９，
３０．３２まで送る。

工作材２７．２８の検索方向の例を、面２９． ３０．
３２に向く３つの矢印３３，３４．３５で模式的に示し
た。

リング２０が１つの面と接触したならば直ちに、別の面
と接触させるため、ロボットの別の検索方向に向ける。

得られたデータは、始点を求めるため、ロボットの演算
ユニット内で評価する。

溶接トーチは、ロボットのプログラムに対応して、かく
して求めた始点ＡからＢ点まで溶接目地を追従する。

この場合、リング２０は双方の面２９．３０に当接させ
る。

溶接目地の方向が、プログラム化せる方向と正確に一致
しない場合、目地検知器として働くセンサは、溶接トー
チが作動装置によって所望位置に置かれるようプログラ
ム値を修正する信号を発生する。

センサが環状であるので、工作材に対する溶接トーチの
先端の相対位置に関係なく、工作材の検知を行なうこと
ができる。

トーチまたはセンサの位置変更を行うことなく、３つの
面のすべてを検知することができる。

位置変更が不要なので、ロボットアームの１つの自由度
を利用する必要はない。

リングは、目地追跡時、目地を直接に検知するのではな
く、溶接個所に隣接する面との接触によって目地の位置
を間接的に求めるので、リングをトーチの先端にできる
限り近く取付けることができ、この種の間接的位置測定
にもとづき場合によっては生ずるエラー（通常、視差エ
ラーと呼ばれる）を最大限に制限できる。

提案の如くリングを配置した場合、このエラーは極めて
小さく、作業結果に有意な影響を与えることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ロボットアームの前部と溶接トーチとを示す
図、第２図は、センサの部分断面図、第３図は、センサ
の概略斜視図、第４図は、溶接トーチと工作材とを示す
図である。 １・・・・・田ボットアーム、７・・・・・・溶接トー
チ、１２・・・・・・溶接トーチの先端、１４・・・・
・・センサ、１９・・・・・・接続アーム、２０・・・
・・・センサリング。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 加工材と該加工材に処理作業を施す溶接トーチ又は切断
   トーチの先端との間の相対位置を検知するセンサにおい
   て、上記トーチの先端を取囲み、且つ該先端の周壁のい
   ずれの部分でも加工材側の表面に接触する際、先端に対
   して相対的に動き得る環状のセンサリングと、該センサ
   リングの移動方向とその移動量に相当する分だけ移動し
   得る上記センサリングを取付けた接続アームと、該接続
   アームの移動量を検知してその量に応じて信号を発腰該
   信号に応じて上記トーチの位置を定める装置とより成る
   ことを特徴とするセンサ。