JPS6238767A - 自動溶接装置 - Google Patents

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】 本発明は工業用ロボットから成る自動溶接装置　　　　
　　　　　　　１に関す６・　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　［溶接作業現場は溶
接時に多量に発生するガスの　　　　　　　　　　　ま
ために環境が悪く、作業を機械化、無人化することが要
望される部門の１つである。従って、溶接１□工□。５
７．７１．□、工ゆ□よ２１つて行なうことが最近盛ん
に試みられている・　　　　　　　　　　　　１人間は
極めて高級な頭脳を持ち、視覚、触覚、　　　　　　　
　　　　１峡覚その他の高級な感覚機能を持ち、しかも
柔軟な身体を、っ、い、えゎ、極や、高度ヵ作業を間　
　　　　　　　　　　１題なシやシ逐げることが出来る
。人間に代って口　　　　　　　　　　　；ポットなど
の機械に作業を行なわせようとすると、人間にとって簡
単な作業であってもそれを機械化するには極めて難しい
問題となることが多い。特に、溶接作業の自動化に顕著
に現われて来る。ロボットなどの機械は決められた通シ
の作業は極め？ｒ、ｌ！Ｋ（５１０ｏｆ４ｆｆ″”＜ｆ
￥ｉ″６°“ｚｍ＊、ｓ　　　　　　、。

が、ロボットは自分自身で判断して作業内容を変更させ
ることが出来ないために融通性に欠け、作　　　　　　
　　　　“１業内容の変更のためには解決しなければな
らない問題を包含している。すなわち、ロボットの作業
内容を変更するには、作業者が１つ１つ教え直さなけれ
ばならず、溶接作業において１は、被溶接物（以下「ワ
ーク」と呼ぶ）の形状寸法の精度が悪いのが普通である
ために作業内容が１つ１つワークによって異なり、従っ
て、ワークごとに作業内容を教え直す必要があった。１
つ１つのワークについて作業内容を教え直すことは、教
示に多大の労力と時間を必要とすることを意味［７、溶
接作業の環境が改善されるという利点はちっても省力化
、無人化という点で満足出来るものではない。溶接作業
の自動化にあっては、この点をいかに改善し、ロボット
にワークごとに教示し直さなくても作業を継続可能にな
るかということが最大の問題となって来ている。

従来、この点を改善するためて、ロボット自身の能力不
足を補うためにワークの形状寸法の精度を向上せしめ、
１つ１つのワークについて教え直すことがないようにし
ようとすることに努力が払われて来た。そのためには、
鋼板を正確に設計回通シに精度よく切断（〜なければな
らない。仮組み立時のワーク寸法を±１ｍｍ以下の誤差
に納めるために切断方法として便宜なガス切断でなく、
ブラブマ切断など新しい方法を採用しなければならない
。ガス切断を使用しようとする場合にはＮＣ工作機の導
入が必要となって来る。

又、仮組み立て作業についても、従来のように簡単なゲ
ージや治具をあてながら作業するのではなく、組み立て
そのものをも機械化して組み立精度を上げなければなら
ない。

更に次の作業であるワークをポジンヨナーに設置するＫ
ついても正確に位置決めしなければならないために多大
の労力と時間を必要としている。

更に、このような前工程に時間と労力をかけて位置決め
を完了したとしても、溶接作業中に溶接変形の発生は避
けることが出来ない。従って、溶接作業の終了間際にな
ると、この溶接変形によって溶接線が所定の位置よυか
なりずれることになる。

従来の方法ではこの溶接変形による溶接位置のずれを吸
収することが出来ないでいる。もし、所定の溶接個所以
外のところを溶接すると・７−りの強度を著しく低下さ
せ、またその補修に多大の労力と時間が必要になったり
、溶接用トーチがワークに衝突して溶接機やロボットを
破損したり、短絡事故をおこしたりする。

このように従来の自動溶接装置にあっては、溶接作業そ
のものはロボットに代替させることが出来るだめに無人
化が可能であったが、その前工程に多大の労力と時間を
要したり、あるいは新しい付加装置が必要とされて来た
。

従って、このような制約は溶接作業の自動化を防げるＮ
要な障害となっている。

本発明は、自分自身で被溶接物の姿勢を簡便に検知する
ことの出来る自動溶接装置を提供するもので、以って溶
接用トーチと被溶接物との位置関係を簡単な演算のみで
制御し得るようにすることを目的とする。溶接は、ワー
クと溶接機の電極間との間に電圧をかけ、アークをとば
してその時の熱によって芯線を溶かし、溶接個所に溶け
た金属をたらしながら鋼板を溶融結合させるものである
ため、溶けた金属が下に落ちるような位置すなわち下向
に溶接が行なわなければならないとし、その方が溶接品
質が確保できる。

最近、マイクロコンピュータなど超小型計算機が開発さ
れ、計算機でロボットを制御できるようになって来てい
る。本発明はこのような計算機を利用しつつ、ロボット
の機能を高める点に主眼を置いて溶接作業を見直し、溶
接作業に使用されるワークのポジンヨナーとの協調動作
によって前述した目的を達成しようとするものである。

本発明は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸よりなる直角座標系のＸ、Ｙ、
Ｚ軸方向に駆動可能に腕を形成し、該腕の先端に連結し
てかつ回転可能に手首を形成し、及び該手首に連結され
た溶接用トーチを有する自動溶接装置に於いて、前記手
首に、揺動モータを介して被溶接物の姿勢を検出する触
覚を設け、以って前記溶接用トーチと前記被溶接物との
位置関係を制御させる信号を得ることを特徴とする自動
溶接装置を提供する。前記触覚は、ｚ軸方向の変位を検
出する触覚と、揺動モータを介して連結され、該モータ
の半径方向の変位を検出する触覚とで構成することが出
来る。前記触覚は溶接用トーチに対し前進・後退する如
くして手首に連結することが出来る。又、二軸方向の被
溶接物の姿勢を測定するために複数個の触覚を使用して
もよい。

溶接線を検出しやすい姿勢に被溶接物の位置を変え、被
溶接物の寸法、形状が異なった場合にもロボツｌ身が溶
接線を探索し易くする。触覚としては、非接触型のもの
も使用可能である。例えば磁力の変化を読み取って接触
子とワークとの距離を算出してもよい。

以下１本発明に係る１実施例を図面に基づいて説明する
。

第１図に例示として建設機械のセンタフレームである１
つのワークを示し、第２図及び第８図に本発明に係る自
動溶接装置を示す。

第」図のワーク１０＃：ｔ、図示の各種鋼板工ないし７
及び各種型鋼８．９が組み立てられて完成するものであ
る。これらの材料は自動溶接装置によって溶接される。

第２図に於いて、自動溶接装置は、ロボット本体１１％
腕１２及び手首１８及びワーク１０を載置するポジショ
ナ−１４よす成ル。

ロボット本体ＩＩは架台１７内に水平方向に設けられた
走行台１８、この走行台に載った軸受（図示せず）を有
する背型軸受箱１９．これに固着された垂直支柱２０１
この支柱に取シ付けられた軸受（図示せず）を有する十
字軸受箱２１、この十字軸受箱２１に固着され、軸受（
図示せず）を内蔵する十字軸受箱２２より主に成る。軸
受箱１９は架台１７に設けたＸ軸方向油圧シリンダ２５
に連結され、この油圧シリンダ２５の操作によって軸受
箱１９及びこれに取シ付けられた装置はＸ軸方向に移動
する。又、軸受箱１９はＺ軸方向油圧シリンダ２６を具
え、軸受箱１９と２２との間に設けたこの油圧シリンダ
２６の操作によって軸受箱２１．２２及びこれに取シ付
けられた装置はｚ軸方向に移動する。軸受箱には固着具
２７を介しＹ軸方向油圧シリンダ２８が固定してあシ、
この油圧シリンダ２８のピストン先端部２９は腕１２に
固着されておシ、この油圧シリンダ２８の操作によって
腕１２及び手首１３及びこれらに取シ付けられた部品は
Ｙ軸方向に移動する。従って、腕１２及び手首１３及び
これに取り付けられた部品はＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可
能であることが容易に理解出来よう。

腕１２の先端に取シ付けられた手首１３は二股状の７ラ
ンジ３１、この間に回転可能に設置された油圧揺動モー
タ３２．この油圧揺動モータ８２と一体となった他の油
圧揺動モータ３３、及びこの油圧揺動モータ３３を保持
する二股状のフランジ８４よ構成る。前者の油圧揺動モ
ータ８２はＸ軸と平行なりＤ軸を中心にして回転可能と
され、後者の油圧揺動モータ３３はＢＤ軸に直角をなす
ＳＷ軸を中心処して回転可能とされている。従って油圧
揺動モータ８２．８８を操作することＫよって手首１３
は種々の方向に曲げ得ることＫなる。

７ランジ８４には突出したフランジ８５が固着してあシ
、この７ランジには溶接トーチ３６及び触覚装置３７が
取シ付けである。この溶接トーチ８６と触覚装置３７の
詳細を第３図を基に説明する。

フランジ８５には円筒状の溶接トーチ８６が取り外し可
能に固着してあり、その内部には溶接用芯線４１が走シ
、その周囲に炭酸ガスが流れ、ワーク１０との間に電圧
をかけ得るようになっている。

溶接手段にりいては周知の方法によって行なえば１く・
詳勧説”を′い“・溶！）−９８６Ｆ）　　　　　　　
　　　　　。

周囲には摺動可能にして触覚装置３７が設けである。触
覚装置３７は本体４３％Ｚ触覚３８、Ｙ触覚８９を有し
、本体４８はＹ軸方向及びｚ軸方向に平行となシ得る二
つの面４４．４５を有している。

本体４８にはｚ軸方向及びＹ軸方向に空所４６，４７が
設けてあシ、これらの空所は前記面４４，４５に開口部
を有している。各空所４６．４７には変位検出器４９．
５０が設置してあシ、該変位検出器４９゜ｓＯは触覚ロ
ッド５１．５２の変位を検出することが出来る。各触覚
ロッド５．１．５２の先端は前記開口部より突出し、そ
の途中において円板部５８．５４が形成され１円板部５
８．５４と空所内壁との間には図示のようにコイルスプ
リング５５，５６が設置　　　　　　　　　　　Ｉして
あり、各触覚ロッド５１．５２を常に開口方向に押圧し
ている。従って、各触覚ロッド５１．５２がワーク１０
の各部分に接触するとワークの位置を検出することが出
来る。本体４３と７ランジ３５との間には空圧機構５５
が設けてあり、空気管６１を介して空圧室５７に空気を
導入することによって空圧シリンダ５６はピストン６０
ＫＧって上方に移動し、従って触覚装置３７が上方に移
動する。

又、空気管６２を介して空圧室５８に空気を導入するこ
とによって空圧ンリンダ５６はピストン６０に沿って下
方に移動し、同様に触覚装置３７は下方に移動する。こ
のように触覚装置３７を溶接トーチ３６に対し、前進・
後退させるのは作業のやシ易さ及び安全性を確保するた
めであり、ワーク１０の姿勢を検出する時には触覚装置
３７を前進させ、溶接作業を行なう時には触覚装置３７
を後退させる。

第２図に於いて、ポジショナ−１４は回転可能な定盤６
５を具備し、溶接が下向きで出来るようにワーク１０の
姿勢を変えることが出来る。ポジショナ−１４の詳細を
第４図に示す。定盤６５はその中心軸（以後ＰＴＷ軸と
いう）を中心として回転出来るように枠台６６に支持さ
れた軸受（図示せず）を有する支点軸受箱６７によって
支持されている。軸受箱６７はその上部に定盤６５を支
持する円盤６８を有し、この中央部には軸受６９が設置
してあり、この軸受６９によって回転可能に軸支された
ロッド７０の先端にはギヤ７１が連結しである。又１円
盤６８には駆動モータ７２が設置してあり、その出力軸
７３にはギヤ７４が連結してあり、このギヤ７４はギヤ
７１とかみ合うようになっている。更に、ギヤ７１は他
のギヤ７５とかみ合うようになっており、その中心ロッ
ド７６は円盤６８に設けた位置検出器７７と連結されて
いる。

従って、ポジショナ−１４は枠台６６の軸受ロンドア８
　（ＰＢＤ軸を有し、ＰＢＤ軸はＰＴＷ軸と直角をなす
）を中心として図示のよ５に実線及び鎖線のように回転
し、駆動モータ７２の操作によってＰＴＷ軸を中心とし
て回転運動をなす。

ＰＢＤ軸を中心とした回転は軸受箱６７に一体的に取り
付けられた三日月型ギヤ７９をギヤ８０によって回転さ
せることに行なわれる。枠台６６にはギヤボックス８１
が載置してあり、この中には駆動モータ８２、及びこれ
によって出力軸８９を介し回転されるギヤ８３、これら
Ｋかみ合うギヤ８４．８５が図示のように各種軸受によ
って軸支されて配置しである。ギヤ８４の出力軸８６に
はウオームギヤ８７が設けてラシ、このウオームギヤ８
７は前述したギヤ８０とかみ合っている。又、ギヤ８５
の出力軸９０は位置検出器９１と連結されている。従っ
て、駆動モータ８２を運転するとギヤ機構を介し三日月
型ギヤ７９を回転することが出来、その回転度は位置検
出器９１によって検出し得る。

第２図に示す装置の概略を簡単な図面で示すと第５図の
ようになる。ただし、この例の場合には、手首には揺動
モータ３２．３３以外に更に揺動モータ９３を設けてい
る。従って、揺動モータ３２はＸ軸と平行をなすＢＤ軸
を中心にして回転可能であり、揺動モータ３３はＢＤ軸
と直角をなすＳＷ軸を中心にして回転可能であシ、揺動
モータ９３はＳＷ軸と直角をなすＴＷ軸を中心にして回
転可能とすることが出来る。溶接装置全体の座標系は第
５図に示すようになる。

ポジショナ＝１４は２軸ＰＢＤ及びＰＴＷについて回転
駆動出来るので、定盤６５は任意の方向を向き、その平
角は任意の方向に向けられる。例えば、第６図に示すよ
うにＡ％Ｂ％Ｃ，Ｄ及びＥの鋼板で組立てられた箱が、
ある姿勢で取り付けられていル時、ベースとなっている
鋼板Ａをロボットの座標のＸ−Ｙ平面と平行にするには
、まずポジショナ−１４のＰＴＷ軸の周シにθｐだけ回
転させ、次にＰＢ軸の周シにωだけ回転させればよい。

姿勢修正する前に鋼板Ａがどの程度Ｘ−Ｙ平面に対して
Ｘ軸方向に傾いているかを測定するには、鋼板Ａ中のＸ
軸に沿う任意の２点の座標（Ｘ＋、ｙ＋、ｚ＋）、（ｘ
２、ｙ２、Ｚ２　）を測定し、その差ΔＸＩ＋Δ２．を
用いれば、θｐは次の式から容易に求められる。

また、Ｙ軸方向に対する傾きωｐはＹ軸に沿う２点の座
標から得られるΔｚ７、Δｙ、から次の式で求められる
。

ロボットで鋼板ＡＯＸ軸に沿う２点の座標を測定するこ
とは簡単であるから、座標から差を求め、ロボットの制
御に用いられている計算機でのθｐ。

ωｐを計算し、その値を指示値としてポジショナ−１４
をＰＴＷ、ＰＢＤ軸について回転駆動すれば鋼板Ａ（す
なわちある溶接構造物のある任意の平面）をロボットの
Ｘ−Ｙ平面と平行にすることは簡単である。さらＫ、鋼
板ＢをＹ−Ｚ平面と平行忙する場合は、鋼板ＢのＹ軸方
向での角度を前述と同様な方法で求め、ＰＴＷ軸につい
てその角度０２分だけ回転させればよい。

このように１鋼板ＡをＸ−Ｙ平面と一致させておくと、
図示した溶接線ＱＲは直接たどることなしに検出出来る
ことになる。もし、溶接構造物が　　・図のように長方
形であれば、鋼板Ａの前縁のＹ軸の座標Ｙ＾と側鋼板Ｂ
の座標ＸＤ、側鋼板鋼板Ｘ軸の座標Ｘａと側鋼板りの座
標ＹＤさらに鋼板Ａの２軸の座標２Δがわかれば溶接線
が求められる。

座標ＸＢを求めるには、ロボットの触覚８７を鋼板Ｂに
向って突き出し、触覚が鋼板Ｂを検出したときのＸ軸の
座標を読み取ればよい。このようにワーク１０の姿勢を
ロボットの座標系と一致させるように修正すれば５点の
座標点ＹＡ％　ＹＤ％　Ｘ０１ｘ、、、　ＺＡを求める
ことによって全ての溶接線を容易に求めることが出来る
。従って、溶接作業の手順が大幅に省けると同時に、ロ
ボツ）Ｋ溶接線を細かく記憶させておかなくても、ロボ
ット自身が触覚３７を使用して自分自身で溶接する個所
をさぐシ出して溶接作業を行なうようにすることが出来
る。

溶接線の検出には演算方式も考えられる。まず直線ＱＲ
は、平面Ａと平面Ｂとの交線から求めることが出来るが
、それＫは二つの平面の式％式％（３） から計算しなければならない。この平面の式は３点　（
Ｘ１％　　Ｙｈ　ｚｌ　　）％　　（Ｘ２％　　Ｙｅｓ
　　ｚｉ　　）−（Ｘｈ　Ｖ’ｓｚｓ　）がわかれば、
次の式を解くことによって得られる。

ただし、この式自体は簡単であるが、ロボットの制御に
用いているマイクロコンピュータで計算するには、大き
な演算処理時間を要する。直線を求めるのＫこれだけの
演算が必要であるが、直線ＱＲを決めるＫはＱ点とＲ点
をも求めなければならない。Ｑ点、Ｒ点は平面Ｂと平面
Ｃと直線の交点として求められるので前と同じ程度の演
算が必要になる。溶接線全部を求めるＫは同じ演算を直
線ＰＱと直線Ｒ５についても行なわなければならない。

従って、この演算方式による溶接線の検出による溶接方
法は実用的ではない。

その他の方法として溶接線そのものを触覚で検出するこ
とも提案し得る。たｙこの場合には、ロボットの制御が
複雑となって困難が伴なうであろう。

本発″ＡＫ！ｉｔｆ、！７１ｉ９Ｋｙ連う７溶接１造　
　　　　　　　　　　　）物についても溶接線を容易に
検出可能である。第　　　　　　　　　　　　１７図に
示す溶接線ＬＫは触覚では直接検出出来ない狭く入シ組
んだところにある。このような溶接線ＬＫの検出はＬ％
Ｍ％Ｎ点の図示した座標Ｘｎ％　　　　　　　　　　　
ｉ■ Ｙｍ、Ｙｌを読み取ることによって、又ＭＫの傾　　　
　　　　　　　　１斜は予め知ることによって行なうこ
とが出来る。　　　　　　　　　　　　ｉ従って、ワー
ク１０の姿勢を制御し、間接的な溶接線検出方法を用い
ることによって溶接検出範囲を著しく拡大することが出
来、かなシ複雑な溶接「 構造物の溶接作業の自動化が計れるようＫなる。　　　
　　　　　　　　　（前述の例は第６図で示したように
溶接線が直線の場合、−あ、ヵ１、溶接線力、３次え空
間１曲つ、い　　　　　　　　　　　ｉ６□工、２　、
ａＯＪ！ＩＫゎオよゎ、えけ、溶ゆ線ゆ　　　　　　　
　　　　ｊ検出できない。曲線の座標を検出しなければ
なら　　　　　　　　　　　　（゛ない。　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　ｒ：いまかりに、第６図で示した溶接線ＰＱが曲っ
ていたとすると手首１８を箱４０の内に突込みＹ触覚で
鋼板ＤＱＹ軸方向の位置をＺ触覚で鋼板ＡのＺ軸方向の
位置を検出すれば、その溶接線ＰＱを探索し、それに沿
って溶接することができる。

Ｚ触覚は手首に回転動作を与えても、常に２軸方向を向
いているので、Ｚ触覚で検出できる位置はつねにＺ軸の
座標であるが、Ｙ触覚は手首のＳＷ用揺動モータの回転
軸に固定されその半径方向の変位が検出されるようにな
っているので、手首の回転角によって、検出できる変位
の方向が異なる。これを利用すれば、Ｘ軸、Ｙ軸と平行
な溶接線、あるいはＸ軸とある勾配をもっている溶接線
を探索追従することができる。

たとえば第６図の溶接線ＰＱを探索するときには、手首
をＳＷ軸に対して９０°反時計方向にまわせば、Ｙ触覚
で鋼板ＢＯＸ軸方向の位置が検出できるので、この溶接
線に沿ってトーチを追従させることができる。

また、第１１図のように溶接線ＡＢがＸ軸に対してＱｐ
だけ傾いている場合には手首をＳＷ軸にＱｐだけ反時計
方向に曲げ、Ｙ触覚で得られる変位をＸ軸には５１ｍ０
ｐ　　Ｙ軸にはＣｏ５０ｐ分だけふりわけることによっ
て溶接線ＡＢに浴って溶接トーチを動かし、溶接するこ
とができる。

前述のように触覚で得られる触覚情報にもとづいて溶接
ロボットが溶接しやすいように、ポジショナ−上のワー
クの位置を修正することもできるが、触覚からの情報に
従ってロボット自身が溶接線に沿って追従することによ
って溶接することもできる。

溶接装置全体の制御系統を第８図に示す。制御装置９５
はマイクロコンピュータを主体として構成するが、その
詳細は公知のものである。制御装置９５から予め決めら
れたプログラムに従ってロボットの各部分に移動指令Ｘ
ｓ％Ｙｓ、　Ｚｓ、　ＳＷｓ。

ＢＤｓが与えられ、及びポジショナ−１４には移動指令
ＰＢＤｓ％Ｐ　Ｔ　Ｗ　ｓが与えられる。これらの信号
の値と、検出器９８’Ｃ，９８Ｄ１９８Ｅ、９８Ｆ、９
８Ｇ及び９１．７７からの検出信号の値との差がとられ
（フィードバック制御）、その差はサーボアンプ９７Ｃ
，９７Ｄ、９７Ｅ、９７Ｆ、９７Ｇ及び９７Ａ、９７Ｂ
によって増巾される。増巾された値に対応して各サーボ
弁９６Ｃ，９６Ｄ、９６Ｅ、９６Ｆ、９６Ｇ及び９６Ａ
、９６Ｂが動作し、これからの油が油圧シリンダ２５．
２８．２６及び揺動モータ３３．３２及び駆動モータ８
２，７２に導入される。これによってＸ、Ｙ、Ｚ軸方向
への移動量、ＳＷ及びＢＤ軸を中心とする回転量、ポジ
ショナ−に関してＰＢＤ軸及びＰＴＷ軸を中心とする回
転量が与えられる。特にＰＢＤ軸及びＰＴＷ軸を中心と
する回転量が与えられるに当っては、Ｚ触覚３８及びＹ
触覚３９からの信号を制御装置９５で処理して行なわれ
る。

すなわち、各触覚３８．３９の変位はポテンショメータ
４９．５０で電圧信号として検出される。その値が第９
図に示すようにある値に設定されたしきい値（触覚が明
確に対象物を検出する値）Ｋ達すると、判例回路９９Ａ
、９９Ｂで検出有シとの信号ＳＺ％　ＳＹとして取）出
され、その大きさはＡ／Ｄ変換器１００Ａ、１００Ｂに
よって信号Ｔｚ、　ＴＹとして取り出され、これらの信
号は制御装置９５へと与えられる。これらの信号によっ
てワーク１０の姿勢を検出し、所定の姿勢との偏差が制
御装置で計算され、算出された値を基礎として信号ＰＢ
Ｄｓ、ＰＴＷｓが出され、ポジショナ−１４をＦ”Ａ定
ノ姿勢に保持することになる。ロボットが原点にいる時
、すなわちロボットの座標ｘ＝ｏ、ｙ＝ｏ、２＝０、Ｂ
Ｄ＝０．５Ｗ＝Ｏの時は、ＳＷ軸がＺ軸に平行である。

次に第１０図ないし第１２図を基に仮組みされたワーク
１０がボジンヨナ−１４に設置され、溶接線について溶
接作動を行なう場合について説明する。

今、第１０図に於ける溶接線１１１（第１１図に於ける
ＡＢ）について溶接作業を行なうものとする。

そのためにはまず溶接線５８を検出しなければならない
。溶接線は面１内にあるから、面１とロボットのＸ−Ｙ
面と一致させるように回転させなければならない。面１
は定盤６５と密着しているので、Ｑｐだけを測定してポ
ジショナ−に姿勢修正動作を行なわせればよい。゛その
ためには、ロボットで面１の曲げ角度ωｐを測定しなけ
ればならない。ロボットの手首１３を真直く責５Ｗ＝Ｏ
１ＢＤ＝Ｏ）にしてＺ触覚３８を面ｌにあてるように動
かす。この場合面ｌには大きな穴がおいているので、注
意してそのような場所をさける。Ｚ触覚３８が面１に接
触すると信号Ｔｚが得られるので、そのときのＺ触覚の
変位ＳＺとロボットの座標から接触点の位置（ＸＦｔ　
ｔ　ＹＦ、　＊　ＺＦ＋　）を読取り記憶する。次にＸ
Ｐ＋をそのままにして、手首をＹ軸方向に移動させ適当
なところで再び面１を接触によシ検出するようにロボッ
トを動かしてＺ触覚３８が面ｌを検出したところでその
点の座標（ＸＦ２　ｓ　ＹＦ２　＊　Ｚｙｔ　）　（た
だしＸＦＩ　＝Ｘｐ２　）を読取り、−Ｙｙｌ　　ＹＦ
２　とＺＩＦＩ　　ＺＦ２　から、ωｐ　＝　ｔ　ａｎ
−’　（ＺＬＦＩ　　ＺＦ２／ＹＦＩ　　ＹＦ２　）　
−−（５１として求める。この値でポジショナ−１４に
駆動すれば、面１は寸度Ｘ−Ｙ面と一致することＫなる
。次に溶接源ＱＲがＸ軸とかたむりているときには、Ｘ
軸と一致させるようにワークの位置を修正すれば、溶接
源の検出と溶接作業が簡単になる。

前と同様に、第１２図のように手首を真直ぐにしてＹ触
覚３９を面２にあたるまでつきだし、接触した点での座
標（Ｘ工、、ＹＩ、、ＺＩ、）を読取シ、ＺＩ、を一定
、すなわち高さを一定にして別の接触点の座標（ＸＩ２
　ｓ　ＹＩ２　ｓ　Ｚ”２　）　（ただしＺｌ、＝ＺＩ
ｚ　）を読取ると、 からθｐが求まシ、これによってポジショナ−を回転駆
動すべき角度が得られる。この値を基に修正動作指令を
与えれば溶接線ＡＢはＸ線と平行になる。更に第１２図
に図示するように手首１３を９０°曲げて銅板面３と鋼
板面４についてＸ軸上の位置ＸＧとＸＨを触覚３９．３
８で鋼板面１の高さＺＦを読取れば、溶接線ＡＢの位置
が完全に決まる。

面４．３．２が図示のように９０°で組合わされている
場合には、面１の前縁、すなわちＹ軸上の位置ＹＡを求
めれば溶接線ＡＣ，ＡＢ％ＢＤが完全に決まる。普通、
溶接構造物は平面で互に直角に組合されている箱形が多
いので、ポジショナ−である基準になる平面をロボット
の座標面あるいは軸と合せることによってほとんどの溶
接線が６ポツトの簡単な探索動作で割出せることになる
。鋼板が互に直角になるように組立てられていないとき
は、各溶接線について連続位置動作を行なって溶接線を
連続して検出して行けばよい。溶接に伴なって溶接線が
変更になる恐れのある場合も同様である。

平面内での直線を２点の座標から求めるための演算はマ
イクロコンピュータでも不可能ではないので、各溶接線
ごとに位置者正動作を行なうことがわずられしい場合に
は、マイクロコンピュータのプログラム（ソフト）を完
備して斜めの線のま＼検出し、溶接作業を行なうことが
出来る。

溶接線がロボットの座標軸と一致している場合、例えば
、修正動作後の溶接線ＡＢのようにＸ軸と一致していれ
ば、ロボットに溶接トーチを持たせて溶接するときには
、Ｘ軸方向のみ駆動すればよいから、高品質の溶接を行
ない得る。また、全体のプログラムがいくつかの簡単な
サブプログラムの組合せで済むので、取扱いが簡単にな
シ、熱線を要することなく、容易に溶接作業を行ない得
る。

以上のように本発明によれば、手首に、揺動モータを介
して被溶接物の姿勢を測定する触覚を設けたので、溶接
用トーチと被溶接物との位置関係を演算することが容易
なる。又、該触覚を２軸方向の変位を検出する触覚と揺
動モータの半径方向（回転軸に対する直角方向）の変位
を検出する触覚とよシ構成すると、簡単な演算を行なう
ことのみて溶接用トーチの位置制御を容易に行なうこと
が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接構造物を組立てる鋼板の形状を示す図、第
２図は本発明の一実施例である自動溶接装置の配置およ
び各装置の構成を示す図、第３図　　　　　　　　　　
二。 は第２図の一部詳細図、第４図はポジショナ−〇　　　
　　　　　　　゛５構造を説明するための断面図、第５
図は自動溶接装置の各駆動部の座標系を示す説明図、第
６図は箱型構造物の修正角度とその修正法を示すだめの
説明図、第７図は第２図で示したワークの一部を拡大し
た斜視図、第８図は溶接装置全体の制御系の系統図を示
すブロック線図、第９図は触覚の変でワークの修正傾き
角をωｐを検出する方法を示す説明図、第１１図はロボ
ットの触覚情報によってワークの修正回転角Ｏｐを検出
する方法を示す説明図、第１２図はワークの各部の位置
を測定する方法を示す説明図である。 符号の説明 １０　　　ワーク １１　　ロボット本体 １２腕 １３　　手首 １４　　ポジショナ− ３１油圧揺動モータ ３２　　油圧揺動モータ ３６　　溶接トーチ ３７　　　触覚装置 ３８　　　Ｚ触覚 ３９　　　Ｙ触覚 ４９　　　変位検出器 ５０　　　変位検出器 ５５　　　変圧シリンダ ６５　　定盤 ６７　　軸受箱 ７２　　　駆動モータ ８２　　　駆動モータ 第　　１　　図 図面の浄ｅ＜内容に変更なし） 第　　３　　区 ｉ／ 第’、’４Ｓ！１ ＄　　６　　図 第　　８　　凹 ｑ／ 第　９　　凹 渡　位 手続補正書（方式） ′Ｊ′（′１″″′″″　　　　　　　　　　［昭和６
０　年特許願第　１５５９１４　　号発明の名称 自動溶接装置 補正をする者 事件との関係　特許出願人 ト 名　称　　１５１０１株式会ｉｔ　　日　立　製　作　
所　　　　　　１し ［：

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸よりなる直角座標系のＸ、Ｙ、Ｚ軸方
   向に駆動可能に腕を形成し、該腕の先端に手首を連結し
   、更に該手首に溶接用トーチを連結した自動溶接装置に
   おいて、前記手首をＳＷ（振り）とＢＤ（曲げ）軸方向
   に駆動可能に構成すると共に、この手首にＺ軸方向の変
   位を検出する触覚と、ＳＷ軸の半径方向の変位を検出す
   る触覚とを設け、前記溶接トーチおよび両触覚の三者の
   相互関係を、これらの三者が同一平面上において、かつ
   両触覚が溶接トーチの両側にて互いに直交するように定
   めたことを特徴とする自動溶接装置。 ２、一対の触覚を、共通な部材を介し、かつ溶接トーチ
   に対しこの両触覚が前進、後退するように手首に設けた
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動溶接
   装置。