JPS62132107A

JPS62132107A - 形状センサ

Info

Publication number: JPS62132107A
Application number: JP27244785A
Authority: JP
Inventors: Masao Murata; 村田　正雄
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1985-12-05
Filing date: 1985-12-05
Publication date: 1987-06-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動倣い溶接装置等に使用する形状センサに
関するものである。

（従来の技術）従来の形状センサについて第４図および第５図により、
説明する６第４図は従来の形状センサの斜視図で、形状センサは、
光学式の距離計１を取り付けた揺動体２が、取付は板３
に軸受４を用いて回動自在に取り付けられた回転軸５の
下端に、フランジ６を利用して固定されており、上記の
回転軸５は取付は板３の上面に取り付けたステッピング
モータ７により、それぞれに嵌合したプーリ８ａおよび
８ｂに掛は渡したタイミングベルト９を用いて駆動され
る。

このような構成の形状センサは、取付は板３をロボット
のアーム（図示せず）に取り付け、測定対象物である重
継ぎ溶接ワーク１０の溶接線の上に配置し、溶接線の方
向、すなわち、図に示した座標軸のほぼＸ方向に移動し
ながら形状を読み取る。

このような構成の形状センサの動作について説明する。

揺動体２に取り付けられた距離計１は、重継ぎ溶接ワー
ク１０の溶接点Ｐを含むように溶接線にほぼ直角方向、
すなわちＹ方向に揺動し、ステッピングモータ７の駆動
パルスと同期して、光学式の距離計１の投光光路１１と
重継ぎ溶接ワーク１０の表面との交点Ｑまでの距離を順
次２１１１Ｊ定する。

揺動体２の揺動に従って１点線で示した距離測定部１２
の距離が間欠的に測定され、第５図の測定形状図が得ら
れる。図はＹ軸に距離測定部１２の動きを、Ｚ軸に距離
計１から上記の交点Ｑまでの距離をそれぞれとっである
。この測定形状図から形状認識処理によって溶接点Ｐが
、第５図のＰ’（Ｙ、。

Ｚｗ）点として検出される。

このＰ′点の位置データにより、ロボット等に溶接トー
チの倣い動作を行わせる。

なお、揺動運動の一定移動量ごとに、計測の信号を出す
ために、上記のステッピングモータ７の代りに、通常の
モータとエンコーダを組み合わせた形状センサもある。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら上記の構成では、距離ｉ１＋１１定部１２
の上のｔＩす定点を決めるためにステッピングモータ７
とこれを駆動するパルスを使用すると、パルスの発生条
件が多岐に亙り複雑であるとい問題があっり、また、ス
テッピングモータ７の制御回路は、通常の直流あるいは
交流の電動機に比べて複雑で高価であるという問題もあ
った。さらに、揺動体２を揺動させるためには、ステッ
ピングモータ７は、反転が必要で大きい出力を要すると
いう問題もあった。

一方、位置検出器としてエンコーダを用いる時は、エン
コーダをモータ軸に取り付ける必要があり、形状センサ
が大形となるという問題があった。

揺動体２の回転軸５と、その先端の距離計１の投光光路
１１との距離が小さい時、あるいは揺動体２の揺動角が
大きい時は、距離測定部１２は直線に近似することがで
きない円弧となり、溶接点Ｐ″の位置検出が複雑になる
という問題があった。

本発明は上記の問題を解決するもので、一方向に連続回
転する小出力のモータを、簡単な位置検出器を備えた形
状センサを提供するものである。

（問題点を解決するための手段）上記の問題点を解決するために、本発明は、揺動体を偏
心球あるいは回転カムを取り付けたモータの一方向連続
回転によって駆動し、距離測定部１２の一定移動量を、
モータの回転位置に到達する時間として、予めマイクロ
コンピュータに設けたＲＯＭ（読出し専用メモリー）に
定数として設定し、この設定時間ごとに距離計に指示す
る信号を発生する信号発生器を設けるものである。

（作　用）偏心球や回転カムの回転を利用した揺動運動の繰り返し
動作は一定であるから、予め揺動と回転の相対位置の対
応を記憶しておき、回転位置に達する時間ごとに距離測
定のデータを取り込めば、特別の位置検出器を必要とせ
ずに容易に形状認識するための一定ピッチごとのデータ
が得られる。

また、上記のピッチは、時間で設定できるためその変更
が極めて容易となる。

（実施例）本発明の一実施例を第１図ないし第３図により説明する
。

第１図および第２図はそれぞれ、本発明による形状セン
サの斜視図および制御回路のブロック図である。第１図
において、本発明による形状センサは、距離計１を先端
に取り付けた揺動体２が、取付は板３に植設した固定軸
１３に軸受４に介して揺動自在に取り付けられ、上記の
取付は板３の上面に取り付けたモータ１４がその回転軸
１５の先端に嵌合固定した偏心球１６によって、上記の
揺動体２の後端に形成された連結腕２ａを駆動し、揺動
体２を左右に揺動させる。図に示した投光光路１１と重
継ぎ溶接ワーク１０の表面との交点Ｑ、距離測定部１２
は溶接点Ｐについては、第４図に示した従来例と同じな
ので、その説明は省略する。なお、図に描かれていない
が、揺動体２の揺動端の一方にリミットスイッチが設け
である。

第２図において、形状センサは、距離計１と、距離計１
を往復運動させる上記のモータ１４およびリミットスイ
ッチ（図示せず）からなる揺動装置１７と、信号処理部
１８とから構成され、これによって得られたＰ′点のデ
ータをロボットの制御装置等の外部機器１９に送る。

信号処理部１８は、距離計１の出力するアナログ信号を
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２０と、距離デ
ータ取込み時間を設定したＲＯＭ（読出し専用メモリー
）２１ａ、距離データを記憶するＲＡＭ（書込み、読出
しメモリー）２１ｂおよびＣＰＵ（中央演算装置）２１
ｃから構成されたマイクロコンピュータ２１と、形状セ
ンサ全体を制御するためのクロックパルスを発生する制
御信号発生回路２２と、クロックパルスを計数して上記
のＲＯＭに設定された時間に該当する数になれば信号を
発生して上記のマイクロコンピュータ２１に送る信号発
生器２３とから構成されている。

このように構成された形状センサの動作について説明す
る。

まず、モータ１４が回転して揺動体２が揺動し始め揺動
端に達すると、リミットスイッチ（図示せず）が働いて
端点信号をマイクロコンピュータ２１に送る。マイクロ
コンピュータ２１のＣＰＵ２１ｃは端点信号を受は取る
と、ＲＯＭ２１ａに記憶している距離データ取込み時間
の設定と、計数器の作動開始を信号発生器２３に指示す
る。信号発生器２３は制御信号発生回路２２のクロック
パルスを計数し。

設定時間になるとＣＰＵ２１ｃに信号を送り、これを受
けたＣＰＵ２１ｃは距離計１に距離測定を指令する。同
時にＡ、／Ｄ変換器２０に変換指令を出し、距離計１が
測定したアナログ信号をディジタル信号に変換してＲＡ
Ｍ２１ｂに距離データを記憶する。

順次測定を繰り返すと、第１図に示した重継ぎ溶接ワー
ク１０の距離測定部１２のデータは、第５図に示した測
定形状図が得られ、ＣＰＵ２１ｃは差分を演算する等に
より、溶接点Ｐに対応するＰ′点の位置を段差位置Ｙ、
と、距離計１と重継ぎ溶接ワーク１０の上面との距離２
．として得られる。

このＰ′点の位置データＹＷと２．をロボッ１〜の制御
装置等の外部機器１９に送ると、ロボットは溶接線に倣
って動くことになる。

第３図は、揺動位置と揺動時間の関係図で、横軸に揺動
位置、縦軸に揺動時間をそれぞれとっである。揺動端に
近いＡからＢまでの距離Ｓを動くために要する時間ｔＡ
は、揺動の中心点に近いＣからＤまでの同じ距離Ｓを動
くために要する時間ｔ。

に比べて大きい。このように揺動位置と揺動時間との関
係はリニアにならず、また個々の装置によって異なるが
、その繰返し精度は高い。従って、予め揺動位置と揺動
時間の関係を測定し、一定ピンチごとの時間を得て、Ｒ
ＯＭ２１ａに定数として設定する。なお、本実施例のよ
うに偏心球で行う場合は、回転角θに対して揺動位置と
揺動時間の関係は計算できるので、取込み時間の間隔は
８１す定しなくても容易に定まる。

このようにして設定した時間ごとに、順次距離データを
取り込み記憶することにより、揺動方向に一定ピッチで
距離データが得られ、正確な形状認識ができる。

また、距離測定部１２が近似直線と見做せないような円
弧状になる場合に、溶接線方向と直角方向に一定ピッチ
の距離データを得たい時も、溶接線と直角方向の位置と
、揺動時間との関係を検出して取込み時間を設定するこ
とにより容易に正確な形状認識ができる。

また、本実施例の場合、モータ１４は、一方向に連続回
転させる使用法であるから、出力の小さい直流あるいは
交流のモータが使用でき、その動作回路も簡単である。

なお、マイクロコンピュータ２１には、他に形状認識の
プログラムが入っているＲＯＭや処理に必要なＲＡＭ等
が含まれていることは言うまでもなし蔦。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、偏心カムや回転カ
ム等を使用し、一方向に連続回転するモータで駆動でき
るので、出力の小さい直流あるいは交流モータが使用で
き、また、エンコーダ等の位置検出器が必要でないので
、小形で安価な形状センサが得られる。

さらに、距離データ取込み信号の発生時間を、ＲＯＭ（
読出し専用メモリー）に定数として設定し、計数器等を
用いて信号を発生するので回路が簡単となり安価な形状
センサが得られる。

また、揺動運動が一定であれば、一定速度の必要がない
ので、距離測定部が円弧状であっても正確な形状認識が
できるので、小形化が可能であるほか、距離データ取込
み時間の変更が極めて簡単な形状センサが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ本発明による形状センサ
の斜視図および制御回路ブロック図、第３図は、本発明
の揺動位置の揺動時間を説明する相関図、第４図は従来
の形状センサの斜視図、第５図は距離データのプロン１
−図である。１　・・・距離計、　２・・・揺動体、　２ａ・・・連
結腕、　３　・・・取付は板、　４　・・・軸受。５　・・・回転軸、　６　・・・フランジ、　７　・・
・ステッピングモータ、　８ａ、８ｂ・・・プーリ、９
　・・・タイミングベルト、ＩＯ・・・重継ぎ溶接ワー
ク、１１・・・投光光路、１２・・・距離測定部、１３
・・・固定軸、１４・・・モータ、１５・・・回転軸、
１６・・・偏心球、１７・・・揺動装置、１８・・・信
号処理部、１９・・・外部機器、２０・・・Ａ／Ｄ変換
器、２１・・・マイクロコンピュータ、２２・・・制御
信号発生回路、２３・・・信号発生器。

Claims

【特許請求の範囲】

距離計を水平に揺動運動させる揺動装置と、揺動の一定
ピッチごとに信号を発生する信号発生装置と、上記の信
号によって上記の距離計が測定した距離データのアナロ
グ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、上
記のディジタル化された距離データ列から形状を認識す
る機能を有するマイクロコンピュータとからなる形状セ
ンサにおいて、上記の揺動運動を偏心あるいはカムを利
用して一方向に連続回転するモータによって駆動する揺
動装置と、揺動の一定ピッチごとの信号を、上記のマイ
クロコンピュータに設けたＲＯＭに時間の定数として設
定し、計算器を備えた信号発生装置を備えたことを特徴
とする形状センサ。