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JPH09155547A - Device for detecting working line of robot and control method therefor - Google Patents

Device for detecting working line of robot and control method therefor

Info

Publication number
JPH09155547A
JPH09155547A JP32071195A JP32071195A JPH09155547A JP H09155547 A JPH09155547 A JP H09155547A JP 32071195 A JP32071195 A JP 32071195A JP 32071195 A JP32071195 A JP 32071195A JP H09155547 A JPH09155547 A JP H09155547A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
robot
sensor unit
sensor
welding
machining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP32071195A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsu Okabe
達 岡部
Matsuo Nose
松男 野瀬
Makoto Nomura
真 野村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP32071195A priority Critical patent/JPH09155547A/en
Publication of JPH09155547A publication Critical patent/JPH09155547A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To unnecessitate the protective mechanism of a sensor unit and to make the sensor unit small in size and light in weight by enabling the sensor unit to be rotated around the tool shaft through the rotation of a hollow shaft when the sensor unit is held by a robot. SOLUTION: A sensor unit 30 for detecting the position of a welding line and the shape of a work 20 is equipped rotatably around the shaft of a welding torch 10 attached to the top end of a welding robot 1. The sensor unit 30 is freely attachable to and detachable from the welding torch 10, in the moving area where a sensor base 40 is provided for restraining the sensor unit 30. The sensor unit 30 is engaged with the sensor base 40 during welding or idling of the robot 1. Thus, the sensor unit 30 is clamped by the robot 1 only at the time of sensing, thereby dispensing with the protective mechanism of the sensor unit 30 at the time of welding and enabling the unit to be made small in size and light in weight.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は加工作業線の位置
を計測するセンサユニットをロボットの加工ツール近傍
に搭載し、実際の加工作業前にロボットを駆動して前記
センサユニットによる加工作業線のセンシング動作を実
行するロボットの加工作業線検出装置およびその制御方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention mounts a sensor unit for measuring the position of a machining work line near a machining tool of a robot, and drives the robot before the actual machining work to sense the machining work line by the sensor unit. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a machining work line detection device for a robot that executes an operation and a control method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】溶接
ロボットにおいては、ロボットのアーム先端に取り付け
られた溶接トーチを溶接線に沿って移動させることによ
って溶接作業が実行される。
2. Description of the Related Art In a welding robot, welding work is performed by moving a welding torch attached to the arm tip of the robot along a welding line.

【0003】この溶接作業の際のワークの設置誤差やワ
ーク自体が持つ寸法ばらつきに対処する為に、実際の溶
接に先だって、溶接線の位置や開先形状をセンシング
し、このセンシングデータに基づいてティーチングによ
って得られた溶接トーチの位置、軌跡データを補正して
実際の溶接を行うといった手法がとられている。
In order to cope with the installation error of the work during this welding work and the dimensional variation of the work itself, the position of the welding line and the groove shape are sensed prior to actual welding, and based on this sensing data. A method of correcting the position and locus data of the welding torch obtained by teaching and performing actual welding is used.

【0004】上記センシング作業を行うために、光学的
距離センサなどの非接触式のセンサユニットをロボット
に取り付け、ロボットの各軸を駆動することにより前記
センサユニットを溶接線付近で走査するようにしてい
た。
In order to perform the above sensing work, a non-contact type sensor unit such as an optical distance sensor is attached to the robot, and each axis of the robot is driven to scan the sensor unit near the welding line. It was

【0005】ところで、上記のようなセンサユニットを
ロボットに装着する場合、センサの取り付け位置として
はセンサの検出範囲、ロボットの動作範囲を考慮する
と、ロボットのアーム先端の溶接トーチ付近にする事が
望ましい。しかし、溶接時には、熱、スパッタ、ヒュー
ムなどによりセンサが損傷する虞があり、センサ保護の
ためには溶接時にはセンサを溶接部の熱などから隔離さ
せる必要がある。
When the sensor unit as described above is mounted on the robot, it is desirable that the mounting position of the sensor is near the welding torch at the tip of the arm of the robot in consideration of the detection range of the sensor and the operation range of the robot. . However, at the time of welding, the sensor may be damaged by heat, spatter, fume, or the like, and in order to protect the sensor, it is necessary to isolate the sensor from the heat of the welded portion at the time of welding.

【0006】そこで、特開平5−154658号公報に
おいては、ロボットに搭載されたレーザスリット光セン
サにより溶接線を検出してこの検出した溶接線に倣って
ロボットを作動させつつ溶接作業を行う自動倣い方式の
溶接ロボットにおいて、レーザ光を投光するレーザダイ
オード、光学系、およびレーザ光が照射される溶接部材
の開先部を監視するCCDカメラから成るセンサボック
スを溶接トーチ回りに配設し、このセンサボックスを低
温空気発生器で冷風冷却するとともに冷却水の循環によ
り冷却し、さらに溶接トーチ先端部をテーパ面を有する
筒で覆い、圧縮空気を利用してテーパ部開口に負圧流を
発生させてヒュームを吸引するようにしている。
Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 154658/1993, a laser slit optical sensor mounted on a robot detects a welding line, and the robot is operated in accordance with the detected welding line to perform automatic welding work. In a welding robot of the type, a sensor box including a laser diode for projecting a laser beam, an optical system, and a CCD camera for monitoring a groove portion of a welding member irradiated with the laser beam is arranged around the welding torch. The sensor box is cooled by cold air with a low-temperature air generator and is cooled by circulating cooling water.The tip of the welding torch is covered with a tube having a tapered surface, and compressed air is used to generate a negative pressure flow in the tapered opening. I try to suck in the fume.

【0007】また、この従来技術では、上記センサボッ
クスを溶接トーチ回りに配設した中空電動モータによっ
て溶接トーチ回りに回転可能なよう構成し、前記モータ
の回転によってセンサボックスを溶接トーチの前方進行
方向に常に位置決めするようにして、屈曲している溶接
線に対する倣い制御を可能にしている。
Further, in this prior art, the sensor box is constructed so as to be rotatable around the welding torch by a hollow electric motor arranged around the welding torch, and the sensor box is rotated in the forward traveling direction of the welding torch by the rotation of the motor. Positioning is always performed at the position to enable tracking control for a bent welding line.

【0008】このようにこの従来技術においては、溶接
ロボットの溶接トーチ回りに配設したセンサを溶接時の
熱、ヒューム、スパッタなどを直接的に保護する保護機
構を設けるようにしている。
As described above, in this conventional technique, the sensor provided around the welding torch of the welding robot is provided with a protection mechanism for directly protecting heat, fume, spatter, etc. at the time of welding.

【0009】このためこの従来技術によれば、前記保護
機構の付加によってセンサ部の構造が大型化かつ重量化
し、サーチ時や溶接時にセンサボックスとワークとの干
渉の発生率が大きくなるという問題がある。また保護機
構の追加によるコストアップは避けられない。
Therefore, according to this conventional technique, the structure of the sensor portion becomes large and heavy due to the addition of the protection mechanism, and the occurrence rate of interference between the sensor box and the work during search or welding increases. is there. Moreover, the cost increase due to the addition of the protection mechanism is inevitable.

【0010】また、上記従来技術のような倣い制御では
なく実際の溶接の前にセンシングを行う手法によれば、
溶接時にはセンシング時よりも更にワークに接近するた
めに、大きさに関係なくセンサの存在そのものが障害に
なって溶接が不可能な箇所が多く発生してしまう。
Further, according to the method of performing sensing before actual welding, instead of the copying control as in the above-mentioned prior art,
Since the workpiece is closer to the workpiece during welding than during sensing, the existence of the sensor itself becomes an obstacle regardless of the size, and many places where welding is impossible occur.

【0011】さらにこの従来技術によれば、溶接トーチ
回りに中空電動モータを配設し、この中空電動モータに
よってセンサボックスを回転するようにしているので、
溶接トーチ回りの径が太くなり、その部分が大型かつ重
量化し、ワークとの干渉の可能性が増大する。
Further, according to this prior art, since the hollow electric motor is arranged around the welding torch and the hollow electric motor is used to rotate the sensor box,
The diameter around the welding torch becomes thicker, the part becomes larger and heavier, and the possibility of interference with the work increases.

【0012】ところで、溶接線の位置、形状を検出する
非接触式のセンサとして、レーザとPSD(光位置検出
装置)を用いたレーザ距離センサがある。
By the way, as a non-contact type sensor for detecting the position and shape of a welding line, there is a laser distance sensor using a laser and a PSD (optical position detecting device).

【0013】このレーザ距離センサは、レーザスポット
光を投光し、ワークで拡散反射した光をレンズを通して
PSDで受光し、そのPSDの変位出力を基に三角測量
法によりセンサからワークまでの距離を測定するもので
ある。
This laser distance sensor projects a laser spot light, receives the light diffusely reflected by a work through a lens and receives the light with a PSD, and based on the displacement output of the PSD, the distance from the sensor to the work is determined by triangulation. It is something to measure.

【0014】このレーザ距離センサを用いてワークの表
面形状を検出する場合、図11(a)に示すように、レー
ザ距離センサは投光軸と受光軸で構成される光軸面が走
査方向に対して垂直になるような姿勢をとらなくてはい
けない。
When the surface shape of a workpiece is detected by using this laser distance sensor, the laser distance sensor has an optical axis plane composed of a light emitting axis and a light receiving axis in the scanning direction as shown in FIG. 11 (a). You must take a posture that is perpendicular to it.

【0015】なぜならば、図11(b)に示すように、光
軸面が走査方向に対して平行になった状態で走査する
と、図12に示すように、段差などの場合に反射光が段
差によって遮られる場合があるからである。
This is because, as shown in FIG. 11B, when scanning is performed with the optical axis plane parallel to the scanning direction, as shown in FIG. It may be blocked by.

【0016】また、この種のレーザ距離センサにおいて
は、PSDは光軸面が走査方向に対して垂直になったと
きに適正な検出が行われように配置されているので、こ
れに違反するとPSDの原理上アーク表面のコントラス
トの影響を受けて測定値が乱れてしまう。例えば、図1
3に示すように、被測定物体の移動方向に対してレーザ
距離センサが2つの姿勢A,Bをとった場合、各姿勢
A,Bでのセンサの出力データは図14(a)(b)に示すよ
うになる。すなわち、姿勢Bをとったときには、図14
(b)に示すように、表面のコントラストの影響を受けて
測定データに明かな乱れが生じている。
Further, in this type of laser distance sensor, the PSD is arranged so that proper detection is performed when the optical axis plane is perpendicular to the scanning direction. In principle, the measured value is disturbed by the influence of the contrast of the arc surface. For example, FIG.
As shown in FIG. 3, when the laser distance sensor takes two postures A and B with respect to the moving direction of the object to be measured, the output data of the sensors in the respective postures A and B are shown in FIGS. 14 (a) (b). As shown in. That is, when the posture B is taken,
As shown in (b), there is a clear disturbance in the measurement data due to the influence of the surface contrast.

【0017】このように、レーザ距離センサには、走査
方向に対しての適正な姿勢が存在するが、従来このこと
を考慮してセンサユニットの姿勢を決めていなかったの
で、前述したような問題が発生していた。
As described above, the laser distance sensor has an appropriate attitude in the scanning direction, but the attitude of the sensor unit has not been determined in consideration of this in the related art. Was occurring.

【0018】また、溶接トーチ先端にセンサユニットを
固定的に取り付けて、レーザ距離センサの走査方向に対
する姿勢を優先させてセンシング時のトーチ軸回りのロ
ボットの姿勢を決定するようにした場合、センシングす
る場所によってはロボットやツールとワークが干渉する
ためにセンシングが不可能な場所が存在する。
Further, when the sensor unit is fixedly attached to the tip of the welding torch and the posture of the laser distance sensor in the scanning direction is prioritized to determine the posture of the robot around the torch axis at the time of sensing, sensing is performed. Depending on the location, there is a location where sensing is impossible because the robot or tool interferes with the work.

【0019】また、レーザ距離センサは非接触タイプの
ために溶接線からある程度離してセンシング動作を行っ
ているので、センシング時に干渉が発生しない場合で
も、溶接線に対して溶接トーチが接近する溶接時におい
ては上記干渉が発生することがある。
Further, since the laser distance sensor is a non-contact type, the sensing operation is performed at a certain distance from the welding line. Therefore, even if interference does not occur during sensing, the welding torch approaches the welding line. In the above, the above interference may occur.

【0020】ここで、溶接の際、トーチ又はトーチ軸回
りのロボットの姿勢をセンシング時とは変えてワークと
の干渉を回避する方法が考えられる。しかし、トーチ軸
またはトーチ軸回りのロボットの姿勢がセンシング時と
溶接時とで変化すると、ロボットの持つNC誤差(座標
系の持つ誤差)による先端停止誤差(ロボットの姿勢の
みを変えることによる先端位置のばらつき)がセンシン
グ精度に大きな悪影響を与えてしまう。なお、溶接トー
チおよびロボットの姿勢は同じでトーチ位置のみがセン
シング時と溶接時とで離れてしまった際、ロボットの持
つNC誤差を原因として生じるスパン誤差(長さによっ
て生じる誤差)は小さく、センシング精度にそれほど影
響は与えない。
Here, a method of avoiding interference with the work by changing the posture of the torch or the robot around the torch axis during welding is different from that during sensing. However, if the torch axis or the robot's posture around the torch axis changes between sensing and welding, the tip stop error (the tip position due to changing only the robot's posture) due to the NC error (error in the coordinate system) of the robot Variation) has a great adverse effect on the sensing accuracy. When the welding torch and the robot have the same posture and only the torch position is separated during sensing and welding, the span error (error caused by the length) caused by the NC error of the robot is small, and The accuracy is not so affected.

【0021】このように、溶接時とセンシング時で溶接
トーチおよびロボットの姿勢が異なると、センシング精
度自体が極端に低下してしまう。
As described above, if the welding torch and the robot have different postures during welding and during sensing, the sensing accuracy itself is extremely reduced.

【0022】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、センサユニットを小型軽量化してワークとの
干渉の可能性を低くしてセンシング可能なワークの種類
を拡張するとともに、装置コストを低下させるようにし
たロボットの加工作業線検出装置を提供することを目的
とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the sensor unit is reduced in size and weight to reduce the possibility of interference with a work, thereby expanding the types of work that can be sensed and reducing the apparatus cost. It is an object of the present invention to provide a processing work line detection device for a robot that is lowered.

【0023】又この発明では、ワークとの干渉が低下さ
れ、かつロボットの持つNC誤差による先端停止誤差の
影響を受けずに高精度の加工作業線のセンシング動作を
なし得るロボットの加工作業線検出装置の制御方法を提
供することを目的とする。
Further, according to the present invention, the detection of the working line of the robot capable of performing the sensing operation of the working line with high accuracy without the influence of the tip stop error due to the NC error of the robot, in which the interference with the work is reduced. An object is to provide a method of controlling a device.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】この発明では、加工作業
線の位置、形状を非接触で計測するセンサを備えたセン
サユニットをロボットの加工ツール近傍に搭載し、実際
の加工作業前にロボットを駆動して前記センサユニット
による加工作業線のセンシング動作を実行するロボット
の加工作業線検出装置において、前記ロボットの加工ツ
ールを囲繞して該加工ツール回りに回転する中空軸と、
前記加工ツールが取り付けられるツールブラケットに配
設されて前記中空軸を回転駆動する回転機構とを前記ロ
ボットに備えるとともに、 前記センサユニットを前記
ロボットと別体としてこのセンサユニットに前記ロボッ
トの中空軸を把持するクランプ機構を設け、センシング
動作実行の際に前記センサユニットのクランプ機構で前
記ロボットの中空軸をクランプさせ、実際の加工作業時
には前記センサユニットを前記ロボットから脱着させる
よう前記センサユニットのクランプ機構および前記ロボ
ットを制御する制御手段を具え、前記センサユニットを
前記ロボットに着脱自在にするとともに前記センサユニ
ットがロボットに把持された際前記中空軸の回転によっ
てセンサユニットを前記ツール軸回りに回転可能なよう
にしたことを特徴とする。
According to the present invention, a sensor unit having a sensor for measuring the position and shape of a machining work line in a non-contact manner is mounted in the vicinity of a machining tool of a robot, and the robot is mounted before the actual machining work. In a machining work line detection device of a robot that is driven to perform a sensing operation of a machining work line by the sensor unit, a hollow shaft that surrounds the machining tool of the robot and rotates around the machining tool,
The robot is provided with a rotation mechanism which is arranged on a tool bracket to which the processing tool is attached and rotationally drives the hollow shaft, and the sensor unit is separated from the robot, and the hollow shaft of the robot is attached to the sensor unit. A clamp mechanism for holding the clamp unit is provided so that the hollow shaft of the robot is clamped by the clamp mechanism of the sensor unit when a sensing operation is performed, and the sensor unit is detached from the robot during an actual machining operation. And a control means for controlling the robot, wherein the sensor unit can be attached to and detached from the robot and the sensor unit can be rotated around the tool axis by rotation of the hollow shaft when the sensor unit is gripped by the robot. It is characterized by doing I do.

【0025】すなわちこの発明では、センサユニットを
着脱自在としセンシング時のみセンサユニットをロボッ
トにクランプさせるようにすることで、溶接時のセンサ
ユニットの保護機構を不要にし、装置構成の小型軽量化
を図っている。さらに、ロボット側には、ロボットの加
工ツールを囲繞して該加工ツール回りに回転する中空軸
と、前記加工ツールが取り付けられるツールブラケット
に配設されて前記中空軸を回転駆動する回転機構とから
成る最小限の構成を干渉を考慮して最適位置に配置し、
センサユニット側には前記中空軸をクランプするクラン
プ機構のみを追加することにより、センサユニットをト
ーチ軸回りに回転する機構を構成するようにしている。
That is, according to the present invention, the sensor unit is detachable, and the sensor unit is clamped to the robot only at the time of sensing, thereby eliminating the need for a sensor unit protection mechanism at the time of welding, thereby reducing the size and weight of the apparatus. ing. Further, on the robot side, a hollow shaft that surrounds the machining tool of the robot and rotates around the machining tool, and a rotation mechanism that is disposed in a tool bracket to which the machining tool is attached and that rotationally drives the hollow shaft are provided. Place the minimum configuration consisting of
By adding only a clamping mechanism for clamping the hollow shaft to the sensor unit side, a mechanism for rotating the sensor unit around the torch axis is configured.

【0026】またこの発明では、光を用いた三角測量に
よりワークまでの距離を測定する距離センサを含むセン
サユニットをロボットの加工ツール回りに回転可能なよ
うに加工ツール近傍に搭載し、実際の加工作業前にロボ
ットの動きによって前記距離センサで加工作業線をセン
シング走査することにより加工作業線の位置、形状を計
測するロボットの加工作業線検出装置において、前記セ
ンシングの際に以下のようにロボット及びセンサユニッ
トを制御することを特徴とする。
Further, according to the present invention, a sensor unit including a distance sensor for measuring the distance to the work by triangulation using light is mounted near the machining tool so as to be rotatable around the machining tool of the robot, and the actual machining is performed. In a machining work line detection device of a robot that measures the position and shape of the machining work line by sensing and scanning the machining work line with the distance sensor according to the movement of the robot before work, in the sensing, the robot and It is characterized by controlling the sensor unit.

【0027】(a)ロボットおよび加工ツールの姿勢を当
該加工作業線に関して予め設定された実際の加工の際の
ロボットおよび加工ツールの姿勢と同一とする。
(A) The postures of the robot and the machining tool are the same as the postures of the robot and the machining tool at the time of actual machining, which are preset with respect to the machining work line.

【0028】(b)前記距離センサの光軸面が前記距離セ
ンサの距離検出方向と距離センサの走査方向とで決定さ
れる光切断面に対し略直角になるよう前記センサユニッ
トを加工ツール回りに回転する。
(B) The sensor unit is placed around the machining tool so that the optical axis plane of the distance sensor is substantially perpendicular to the light cutting plane determined by the distance detection direction of the distance sensor and the scanning direction of the distance sensor. Rotate.

【0029】(c)前記センサユニットの回転終了後、ロ
ボットを駆動してセンサユニットを前記所定の走査方向
に走査する。
(C) After the rotation of the sensor unit is completed, the robot is driven to scan the sensor unit in the predetermined scanning direction.

【0030】係る発明によれば、センシング作業の際、
ロボットおよび加工ツールの姿勢は予め設定された実際
の加工の際のロボットおよび加工ツールの姿勢と同じと
する。そして、この姿勢を保持した状態で、距離センサ
の光軸面が前記所定の走査方向に対し略直角になるよう
前記センサユニットを加工ツール回りに回転する。そし
てこの回転が終了すると、ロボットを駆動してセンサユ
ニットを前記所定の走査方向に走査する。
According to the invention, during the sensing work,
The postures of the robot and the machining tool are the same as the preset postures of the robot and the machining tool during actual machining. Then, while maintaining this posture, the sensor unit is rotated around the processing tool so that the optical axis surface of the distance sensor is substantially perpendicular to the predetermined scanning direction. When this rotation is completed, the robot is driven to scan the sensor unit in the predetermined scanning direction.

【0031】すなわちこの発明によれば、センシング作
業の際と加工作業の際のロボットの姿勢は全く同じと
し、かつセンシングの際、距離センサの光軸面が常に所
定の走査方向に対し略直角になるようセンサユニットの
トーチ軸回りの方位角を制御するようにして、先端停止
誤差の影響を受けずに高精度のセンシング作業を行える
ようにしている。
That is, according to the present invention, the posture of the robot during the sensing work is the same as that during the machining work, and the optical axis surface of the distance sensor is always substantially perpendicular to the predetermined scanning direction during the sensing. The azimuth angle of the sensor unit around the torch axis is controlled so that high-precision sensing work can be performed without being affected by the tip stop error.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下この発明の実施例を添付図面
に従って詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

【0033】以下の実施例は、本発明をアーク溶接作業
を行う溶接ロボットに適用したものである。
The following embodiment is an application of the present invention to a welding robot for performing arc welding work.

【0034】図2は溶接ロボットシステムの概略構成例
を示すもので、溶接ロボット1(この場合は6軸多関節
ロボット)の先端には溶接トーチ10が取り付けられ、
さらにこの溶接トーチ10に対し、ワーク20の溶接線
の位置及び形状を検出するセンサユニット30が溶接ト
ーチの軸回りに回転可能なように装着されている。な
お、センサユニット30は溶接トーチ10に対し着脱自
在となっている。
FIG. 2 shows a schematic configuration example of a welding robot system. A welding torch 10 is attached to the tip of a welding robot 1 (in this case, a 6-axis articulated robot),
Further, a sensor unit 30 for detecting the position and shape of the welding line of the work 20 is attached to the welding torch 10 so as to be rotatable around the axis of the welding torch. The sensor unit 30 is detachable from the welding torch 10.

【0035】また、溶接ロボット1の溶接トーチ10の
移動範囲内には(この場合は溶接ロボット1の荷台2
に)、センサユニット30を係止するセンサベース40
が設けられている。なお、センサユニット30は、ロボ
ット1が溶接作業を実行している際やロボットが休止し
ているときに、センサベース40に係止されており、溶
接線のセンシングの際にロボット1に装着される。
Further, within the moving range of the welding torch 10 of the welding robot 1 (in this case, the loading platform 2 of the welding robot 1 is used).
And a sensor base 40 for locking the sensor unit 30.
Is provided. The sensor unit 30 is locked to the sensor base 40 when the robot 1 is performing a welding operation or when the robot is at rest, and is attached to the robot 1 when the welding line is sensed. It

【0036】センサコントローラ50は、センサユニッ
ト30によってセンシングされたセンサデータを処理
し、その処理結果に基づいてロボットコントローラ60
に所要の指令を与えるものであり、またロボットコント
ローラ60はセンサコントローラ50からの指令やティ
ーチングデータなどに基づいてロボット1を駆動制御す
るものである。
The sensor controller 50 processes the sensor data sensed by the sensor unit 30, and based on the processing result, the robot controller 60.
The robot controller 60 drives and controls the robot 1 based on a command from the sensor controller 50, teaching data, or the like.

【0037】図3(a)(b)は、溶接ロボット1の溶接トー
チ近傍の詳細構成を示すもので、同図(a)(b)の違いは、
センサユニット30の溶接トーチ軸回りの角度が90度
異なっている点である。
FIGS. 3 (a) and 3 (b) show the detailed structure in the vicinity of the welding torch of the welding robot 1. Differences between FIGS. 3 (a) and 3 (b) are as follows.
The angle around the welding torch axis of the sensor unit 30 is different by 90 degrees.

【0038】この図3において、溶接ロボット1の先端
アーム3には、先端アーム3に対して上下方向に(矢印
a)回動自在に手首4が配設されており、この手首4に
はトーチブラケット5を介して溶接トーチ10が取り付
けられている。なお、手首4の自転(矢印b方向)によ
りトーチブラケット5および溶接トーチ10が一体とな
って手首軸4を中心にして旋回する。溶接トーチ10の
先端部分には溶接ノズル6が設けられ、この溶接ノズル
6から溶接ワイヤ7が突出されている。
In FIG. 3, the tip arm 3 of the welding robot 1 is provided with a wrist 4 which is rotatable in the vertical direction (arrow a) with respect to the tip arm 3, and the wrist 4 has a torch. The welding torch 10 is attached via the bracket 5. The torch bracket 5 and the welding torch 10 are integrally rotated by the rotation of the wrist 4 (in the direction of the arrow b) around the wrist shaft 4. A welding nozzle 6 is provided at the tip of the welding torch 10, and a welding wire 7 is projected from the welding nozzle 6.

【0039】溶接トーチ10に対して着脱自在に構成さ
れるセンサユニット30は、距離センサ(変位センサ)
31と、この距離センサ31に連結されて溶接トーチ1
0をクランプするクランプ機構32とで構成されてい
る。
The sensor unit 30 which is detachably attached to the welding torch 10 is a distance sensor (displacement sensor).
31 and the welding torch 1 connected to the distance sensor 31.
It is composed of a clamp mechanism 32 for clamping 0.

【0040】距離センサ31は、レーザスポット光を投
光する投光器と、ワークで拡散反射した光をレンズを通
して受光するPSD(光位置検出器)などで構成され、
PSDの変位出力を基に三角測量法によりワークまでの
距離を演算してこれをセンサコントローラ50に出力す
る。
The distance sensor 31 is composed of a projector for projecting a laser spot light, a PSD (optical position detector) for receiving the light diffused and reflected by the work through a lens, and the like.
The distance to the work is calculated by the triangulation method based on the displacement output of PSD, and this is output to the sensor controller 50.

【0041】クランプ機構32の詳細については後述す
る。なお、図3において、8はトーチケーブルであり、
9はセンサユニット30とセンサコントローラ50間を
電気接続するセンサケーブルであり、11はモータであ
る。
Details of the clamp mechanism 32 will be described later. In FIG. 3, 8 is a torch cable,
Reference numeral 9 is a sensor cable for electrically connecting the sensor unit 30 and the sensor controller 50, and 11 is a motor.

【0042】図1は、溶接トーチ10およびトーチブラ
ケット5の近傍の断面構成例を示すものである。
FIG. 1 shows an example of a sectional structure in the vicinity of the welding torch 10 and the torch bracket 5.

【0043】図1において、溶接トーチ10の回りに
は、該溶接トーチ10を囲繞して溶接トーチ10の回り
を回転する円筒軸(中空軸)12が設けられ、この円筒
軸12にモータ11の回転を伝えることにより円筒軸1
2を回動自在にしている。なお、モータ11はセンサコ
ントローラ50によって回転制御される。
In FIG. 1, a cylindrical shaft (hollow shaft) 12 that surrounds the welding torch 10 and rotates around the welding torch 10 is provided around the welding torch 10. Cylindrical shaft 1 by transmitting rotation
2 is rotatable. The rotation of the motor 11 is controlled by the sensor controller 50.

【0044】即ち、モータ11の出力軸13にはプーリ
14が連結され、このプーリ14の回転はタイミングベ
ルト15を介して溶接トーチ10が嵌挿されたプーリ1
6に伝えられる。このプーリ16にはボルト17によっ
て前記円筒軸12が結合されており、したがってプーリ
16の回転によって円筒軸12が溶接トーチ10回りに
回転する。なお、図1において、17は軸受である。
That is, the pulley 14 is connected to the output shaft 13 of the motor 11, and the rotation of the pulley 14 is such that the welding torch 10 is inserted through the timing belt 15 into the pulley 1.
6. The cylindrical shaft 12 is connected to the pulley 16 by a bolt 17, and therefore the rotation of the pulley 16 causes the cylindrical shaft 12 to rotate around the welding torch 10. In FIG. 1, 17 is a bearing.

【0045】このように、モータ11によって溶接トー
チ回りに円筒軸12が回転可能なようになっているの
で、先の図3に示したセンサユニット30のクランプ機
構で32で円筒軸12が把持されると、円筒軸12の回
転によってセンサユニット30が溶接トーチ10回りに
回転されることになる。
As described above, since the cylindrical shaft 12 can be rotated around the welding torch by the motor 11, the cylindrical shaft 12 is gripped by the clamping mechanism 32 of the sensor unit 30 shown in FIG. Then, the rotation of the cylindrical shaft 12 causes the sensor unit 30 to rotate around the welding torch 10.

【0046】次に、図4〜図6を用いて、センサユニッ
ト30のクランプ機構32の詳細およびセンサベース4
0の詳細について説明する。
Next, with reference to FIGS. 4 to 6, details of the clamp mechanism 32 of the sensor unit 30 and the sensor base 4 will be described.
0 will be described in detail.

【0047】図4は、センサユニット30がロボット1
の溶接トーチに取り付けられた状態を示すもので、クラ
ンプ機構32が溶接トーチ10をクランプしている。、
クランプ機構32は、第1プレート33と第1把持ブロ
ック34とが図示しない連結体によって結合され、また
第2プレート36と第2把持ブロック37とが図示しな
い連結体によって結合されている。すなわち、第1プレ
ート33と第1把持ブロック34は一体となってピン4
1に沿って移動し、また第2プレート36と第2把持ブ
ロック37もピン41に沿って一体となって移動する。
第1および第2把持ブロック34,37のクランプ面
は、溶接トーチ10が把持できるよう円弧状になってい
る。
In FIG. 4, the sensor unit 30 is the robot 1
The welding torch 10 is attached to the welding torch 10, and the clamping mechanism 32 clamps the welding torch 10. ,
In the clamp mechanism 32, the first plate 33 and the first holding block 34 are connected by a connecting body (not shown), and the second plate 36 and the second holding block 37 are connected by a connecting body (not shown). That is, the first plate 33 and the first grip block 34 are integrated into the pin 4
1, the second plate 36 and the second grip block 37 also move integrally along the pin 41.
The clamping surfaces of the first and second grip blocks 34, 37 are arcuate so that the welding torch 10 can be gripped.

【0048】また、第1プレート33と第2プレート3
6との間には、ガイドピン41によってガイドされる圧
縮バネ42が架設されており、これらの圧縮バネ42に
よって第1プレート33と第2プレート36とは、両プ
レート33、36が広がる方向に付勢されている。
Further, the first plate 33 and the second plate 3
A compression spring 42 guided by a guide pin 41 is provided between the first plate 33 and the second plate 36 in a direction in which the both plates 33, 36 expand. Being energized.

【0049】なお、距離センサ31は第2プレート36
の下側に位置し、第1ブロック34に固定されている。
The distance sensor 31 is the second plate 36.
It is located on the lower side of and is fixed to the first block 34.

【0050】かかるクランプ機構32の構成によれば、
第1プレート33と第2プレート36とが遠ざかる方向
に移動すれば、第1および第2把持ブロック34,37
は近づく方向に移動して、溶接トーチ10をクランプす
る。
According to the structure of the clamp mechanism 32,
If the first plate 33 and the second plate 36 move away from each other, the first and second holding blocks 34, 37
Moves toward and clamps the welding torch 10.

【0051】また、第1プレート33と第2プレート3
6とが近づく方向に移動すれば、第1および第2把持ブ
ロック34,37は遠ざかる方向に移動して、溶接トー
チ10を解放する。
Further, the first plate 33 and the second plate 3
When 6 and 6 move closer to each other, the first and second grip blocks 34 and 37 move away and release the welding torch 10.

【0052】一方、センサベース40は溶接ロボット1
の荷台2に取り付けられており、2つの把持プレート4
5,46と、エアシリンダ47とで構成されている。
On the other hand, the sensor base 40 is the welding robot 1.
Attached to the cargo bed 2 of the two grip plates 4
5, 46 and an air cylinder 47.

【0053】次に、図4〜図6と、図7(a)〜(d)とを参
照して、溶接ロボット1に装填されたセンサユニット3
0をセンサベース40に係止するまでの各部の動きにつ
いて説明する。
Next, referring to FIGS. 4 to 6 and FIGS. 7A to 7D, the sensor unit 3 loaded in the welding robot 1 is described.
The movement of each part until 0 is locked to the sensor base 40 will be described.

【0054】まず、図4および図7(a)に示す状態にお
いては、センサユニット30はクランプ機構32によっ
て溶接ロボット1の溶接トーチ10にクランプされたさ
れた状態であり、ロボット1の動きによってセンサベー
ス40に近づいている。
First, in the state shown in FIGS. 4 and 7 (a), the sensor unit 30 is in a state of being clamped to the welding torch 10 of the welding robot 1 by the clamp mechanism 32, and the sensor is detected by the movement of the robot 1. Approaching base 40.

【0055】次に、図5および図7(b)に示すように、
ロボット1の動きによってセンサベース40に対するセ
ンサユニット30の位置決めが終了すると、センサベー
ス40のエアシリンダ47のピストンロッド52が伸張
して、クランプ機構32の第1プレート33を押圧す
る。この結果、第1及び第2プレート33,36の間隔
が縮まり、これに対応して第1および第2把持ブロック
34、37の間隔が開き、溶接トーチ10はクランプ機
構32から解放される。
Next, as shown in FIGS. 5 and 7 (b),
When the positioning of the sensor unit 30 with respect to the sensor base 40 is completed by the movement of the robot 1, the piston rod 52 of the air cylinder 47 of the sensor base 40 extends and presses the first plate 33 of the clamp mechanism 32. As a result, the distance between the first and second plates 33 and 36 is reduced, the distance between the first and second grip blocks 34 and 37 is correspondingly increased, and the welding torch 10 is released from the clamp mechanism 32.

【0056】次に、図7(c)に示すように、溶接トーチ
10が上方に移動されるようロボット1が駆動されるこ
とで、ロボット1からセンサユニット30が挿脱され
る。
Next, as shown in FIG. 7C, the robot 1 is driven so that the welding torch 10 is moved upward, so that the sensor unit 30 is inserted into and removed from the robot 1.

【0057】このようにしてセンサユニット30がロボ
ット1から取り外されると、図6および図7(d)に示す
ように、センサベース40のエアシリンダ47のピスト
ンロッド52が縮退される。この結果、クランプ機構3
2の第1及び第2プレート33,36の間隔が開いてゆ
き、その後第1及び第2プレート33,36がそれぞれ
センサベース30の把持プレート45,46に当接した
状態となる。そして、最終的にはクランプ機構32の圧
縮バネ42の付勢力によってセンサユニット30はセン
サベースに係止固定された状態となる。
When the sensor unit 30 is detached from the robot 1 in this way, the piston rod 52 of the air cylinder 47 of the sensor base 40 is retracted, as shown in FIGS. 6 and 7D. As a result, the clamp mechanism 3
The distance between the two first and second plates 33 and 36 gradually increases, and then the first and second plates 33 and 36 come into contact with the grip plates 45 and 46 of the sensor base 30, respectively. Then, finally, the sensor unit 30 is locked and fixed to the sensor base by the urging force of the compression spring 42 of the clamp mechanism 32.

【0058】なお、センサベース30に係止されている
センサユニット30をロボット1側に装填する場合の動
作は上記と逆であり、まず、図6の状態からエアシリン
ダ47のピストンロッド52を伸張することにより、図
5に示すように、クランプ機構32の第1および第2把
持ブロック34、37の間隔を広げて、これらブロック
34、37内に溶接トーチ10が挿入できるようにす
る。
The operation when the sensor unit 30 locked to the sensor base 30 is loaded on the robot 1 side is the reverse of the above. First, the piston rod 52 of the air cylinder 47 is extended from the state shown in FIG. By doing so, as shown in FIG. 5, the gap between the first and second gripping blocks 34, 37 of the clamp mechanism 32 is widened so that the welding torch 10 can be inserted into these blocks 34, 37.

【0059】この状態で、ロボット1を駆動して溶接ト
ーチ10をクランプ機構32の第1および第2把持ブロ
ック34、37の間に挿入した後、停止する。
In this state, the robot 1 is driven to insert the welding torch 10 between the first and second gripping blocks 34 and 37 of the clamp mechanism 32, and then stopped.

【0060】次に、センサベース40のエアシリンダ4
7のピストンロッド52を縮退することによって第1及
び第2把持ブロック34、37の間隔を縮めてゆき、結
果的に圧縮バネ42の付勢力による第1及び第2把持ブ
ロック34、37の把持力によって溶接トーチ10をク
ランプする。なお、第1及び第2把持ブロック34、3
7が溶接トーチをクランプした状態のときには、センサ
ユニット30はセンサベース40からフリーの状態にな
るようクランプ機構32の第1プレート33とセンサベ
ース40の把持プレート45との間には、クリアランス
が設けられているので、その後ロボット1を駆動するこ
とによってセンサユニット30を上方または下方に移動
させることで、センサベース40からセンサユニット3
0を取り外すことができる。
Next, the air cylinder 4 of the sensor base 40
By retracting the piston rod 52 of No. 7, the gap between the first and second grip blocks 34, 37 is shortened, and as a result, the grip force of the first and second grip blocks 34, 37 by the urging force of the compression spring 42. The welding torch 10 is clamped by. The first and second grip blocks 34, 3
A clearance is provided between the first plate 33 of the clamp mechanism 32 and the gripping plate 45 of the sensor base 40 so that the sensor unit 30 is free from the sensor base 40 when the welding torch is clamped by the sensor unit 30. Therefore, by driving the robot 1 thereafter to move the sensor unit 30 upward or downward, the sensor base 40 moves from the sensor base 40 to the sensor unit 3.
0 can be removed.

【0061】このようにしてセンサユニット30がロボ
ット1に装填される。
In this way, the sensor unit 30 is loaded on the robot 1.

【0062】次に、センサユニット30によってワーク
20の溶接線の位置、形状をセンシングする際の動作に
ついて説明する。
Next, the operation of sensing the position and shape of the welding line of the work 20 by the sensor unit 30 will be described.

【0063】このセンシングの際には、例えば図8(a)
(b)に示すようなセンシング走査を実行する。
At the time of this sensing, for example, as shown in FIG.
A sensing scan as shown in (b) is executed.

【0064】図8(a)はレ型溶接線の走査例であり、最
初溶接線に対して平行にセンサユニット30を走査する
ことでセンシングの始端検出を行う(走査線(ア))。次
に溶接線に対して直角なー方向にセンサユニット30を
走査する(走査線(イ))。次に、上記と反対方向にセン
サユニット30を走査する(走査線(ウ))。以下、同様
にして、溶接線に対して直角に往復方向の走査を繰り返
す。
FIG. 8 (a) shows an example of scanning of the welding pattern of the lead-type welding line, in which the sensor unit 30 is first scanned in parallel with the welding line to detect the leading end of sensing (scanning line (a)). Next, the sensor unit 30 is scanned in the negative direction perpendicular to the welding line (scanning line (a)). Next, the sensor unit 30 is scanned in the opposite direction (scanning line (c)). Thereafter, similarly, scanning in the reciprocating direction is repeated at right angles to the welding line.

【0065】図8(b)は隅肉溶接線の走査例であり、最
初溶接線に対して平行にセンサユニット30を走査する
ことでセンシングの始端検出を行う(走査線(a))。次
に溶接線に対して直角なー方向にセンサユニット30を
走査する(走査線(b))。以下、同様にして、溶接線に
対して直角に片側方向のみへの走査を繰り返す。
FIG. 8B shows an example of scanning of fillet welding line. First, the sensor unit 30 is scanned in parallel to the welding line to detect the leading edge of sensing (scanning line (a)). Next, the sensor unit 30 is scanned in the negative direction perpendicular to the welding line (scanning line (b)). Thereafter, in the same manner, scanning in only one direction is repeated at right angles to the welding line.

【0066】次に、図9のフローチャートを参照してセ
ンシング時における一連の動作を説明する。
Next, a series of operations during sensing will be described with reference to the flowchart of FIG.

【0067】まず、図7(d)〜(a)に示すように、センサ
ベース40に係止されているセンサユニット30を前述
したようにしてロボット1に装着する(ステップ10
0)。なお、この装着の際、センサユニット30の溶接
トーチ軸10回りの回転角度に関して、センサベース4
0でセンサユニットが装着されたときの角度位置をモー
タ11の原点としてセンサコントローラ50で認識する
ことにより、センサユニット30をトーチ軸回りの任意
の角度位置に回転制御することができ、またモータの1
1の原点検出用のセンサ類を省略できる。
First, as shown in FIGS. 7D to 7A, the sensor unit 30 locked to the sensor base 40 is mounted on the robot 1 as described above (step 10).
0). At the time of this mounting, regarding the rotation angle of the sensor unit 30 around the welding torch shaft 10, the sensor base 4
When the sensor controller 50 recognizes the angular position when the sensor unit is mounted at 0 as the origin of the motor 11, the sensor unit 30 can be rotationally controlled to an arbitrary angular position around the torch axis, and the motor can be rotated. 1
The sensors for detecting the origin 1 can be omitted.

【0068】次に、センサユニット30を装填した状態
で溶接ロボット1によりセンサユニット30をセンシン
グすべき溶接線上の所定のサーチ位置まで移動する(ス
テップ110)。
Next, with the sensor unit 30 loaded, the welding robot 1 moves the sensor unit 30 to a predetermined search position on the welding line to be sensed (step 110).

【0069】ただし、上記サーチ位置までへの移動が終
了した時点での溶接トーチ10および溶接ロボット1の
姿勢は、実際の溶接時と同一の姿勢となるようロボット
1が駆動制御される(ステップ120)。すなわち、セ
ンシング時の溶接トーチ10および溶接ロボット1の姿
勢(特にそのトーチ軸回りの姿勢=溶接トーチ10に対
するトーチブラケット5の姿勢)は、実際の溶接時のそ
れと同一となるようにしている。
However, the robot 1 is drive-controlled so that the postures of the welding torch 10 and the welding robot 1 at the time when the movement to the search position is completed are the same postures as during actual welding (step 120). ). That is, the attitudes of the welding torch 10 and the welding robot 1 at the time of sensing (particularly the attitude around the torch axis = the attitude of the torch bracket 5 with respect to the welding torch 10) are made to be the same as those at the time of actual welding.

【0070】すなわち、センシング時の溶接トーチ10
および溶接ロボット1の姿勢を実際の溶接時のそれと異
ならせると、ロボットのNC誤差による先端停止誤差が
生じるので、これらを同じにしているのである。
That is, the welding torch 10 at the time of sensing
And, if the posture of the welding robot 1 is made different from that at the time of actual welding, a tip stop error occurs due to the NC error of the robot, so these are made the same.

【0071】なお、溶接時の溶接トーチ10およびトー
チ軸回りの姿勢は、ロボットの先端部や溶接トーチがワ
ーク20に干渉せずに溶接作業が可能なように溶接線毎
に予め検討されて決定されている。
The welding torch 10 and the posture around the torch axis during welding are determined in advance for each welding line so that welding work can be performed without the tip of the robot or the welding torch interfering with the work 20. Has been done.

【0072】例えば、図10(a)においては、溶接時ト
ーチブラケット5の姿勢が溶接線に対して直角になるよ
うに設定されているが、この場合にはセンシング時にも
トーチブラケット5の姿勢が溶接線に対して直角になる
ようにする。また、図10(b)においては、溶接時トー
チブラケット5の姿勢が溶接線に対して平行になるよう
に設定されているが、この場合にはセンシング時にもト
ーチブラケット5の姿勢が溶接線に対して平行になるよ
うにする。
For example, in FIG. 10 (a), the attitude of the torch bracket 5 during welding is set to be perpendicular to the welding line, but in this case, the attitude of the torch bracket 5 is also during sensing. Make a right angle to the weld line. Further, in FIG. 10 (b), the attitude of the torch bracket 5 during welding is set to be parallel to the welding line, but in this case, the attitude of the torch bracket 5 is aligned with the welding line during sensing. Make them parallel to each other.

【0073】次に、センサコントローラ50は、溶接ロ
ボット1に装着されたセンサユニット30の光軸面がセ
ンサユニット30の走査方向に対して直角になるようモ
ータ11を駆動してセンサユニット30を溶接トーチ1
0回りに回転する(ステップ130)。
Next, the sensor controller 50 drives the motor 11 so that the optical axis surface of the sensor unit 30 mounted on the welding robot 1 is perpendicular to the scanning direction of the sensor unit 30 and welds the sensor unit 30. Torch 1
Rotate around 0 (step 130).

【0074】例えば、図10(a)においては、センサユ
ニット30の走査方向は溶接線に直角な方向であるの
で、このままの状態(図10(a)の上側の状態)では、
距離センサ30の光軸面は走査方向に対して平行である
ので、センサユニット30を溶接トーチ10回りに90
度だけ回転して、光軸面が走査方向に直角になるように
する。
For example, in FIG. 10A, since the scanning direction of the sensor unit 30 is a direction perpendicular to the welding line, in this state (upper state in FIG. 10A),
Since the optical axis plane of the distance sensor 30 is parallel to the scanning direction, the sensor unit 30 is mounted around the welding torch 10 at 90 degrees.
The optical axis plane is rotated at a right angle to the scanning direction.

【0075】また、図10(b)においても、センサユニ
ット30の走査方向は溶接線に直角な方向であるので、
このままの状態(図10(b)の上側の状態)では、距離
センサ30の光軸面は走査方向に対して平行であるの
で、センサユニット30を溶接トーチ10回りに90度
だけ回転して、光軸面が走査方向に直角になるようにす
る。
Also in FIG. 10 (b), since the scanning direction of the sensor unit 30 is a direction perpendicular to the welding line,
In this state (upper side in FIG. 10B), the optical axis plane of the distance sensor 30 is parallel to the scanning direction, so the sensor unit 30 is rotated around the welding torch 10 by 90 degrees, The optical axis plane should be perpendicular to the scanning direction.

【0076】ここで、距離(変位)センサ31によるセ
ンシングの際、図15(a)に示すように、投光軸が物体
に対して直角に入射される場合と、図 (b)に示すよう
に、投光軸が物体に対し角度をもって入射される場合が
あるが、何れの場合にも計測される距離はセンサ31と
物体との最短距離である。すなわち、図15(a)の場合
は一点鎖線の長さを計測し、図15(b)では投射軸の長
さを計測する。そこで、図15(a)の一点鎖線、または
図15(b)の投射軸に平行なベクトルを考え、このベク
トルの方向を距離(変位)検出方向と定義する。
Here, at the time of sensing by the distance (displacement) sensor 31, as shown in FIG. 15 (a), the case where the projection axis is incident at a right angle to the object, and as shown in FIG. In some cases, the projection axis is incident on the object at an angle, but in any case, the measured distance is the shortest distance between the sensor 31 and the object. That is, in the case of FIG. 15A, the length of the dashed-dotted line is measured, and in FIG. 15B, the length of the projection axis is measured. Therefore, a vector parallel to the dashed-dotted line in FIG. 15A or the projection axis in FIG. 15B is considered, and the direction of this vector is defined as the distance (displacement) detection direction.

【0077】また、先の図10(a)(b)に示した例は、図
16(a)に示すように、距離センサ31の光軸面が物体
に対して直角な状態で走査される場合であるが、コーナ
ーなどのセンシングの場合、図16(b)に示すように距
離センサの光軸面を物体に対して傾斜させる場合があ
る。したがって、このような状況も考慮した場合、上記
センサユニット30によるセンシングの際、センサユニ
ット30は前記投光軸及び受光軸で決定される光軸面
が、前記距離検出方向と走査方向とで決定される光切断
面(図16の場合は紙面に平行な面)に対し、直角にな
るように溶接トーチ軸回りに回転させればよい。
Further, in the example shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), as shown in FIG. 16 (a), scanning is performed with the optical axis surface of the distance sensor 31 perpendicular to the object. In the case of sensing a corner or the like, the optical axis plane of the distance sensor may be inclined with respect to the object as shown in FIG. 16 (b). Therefore, when such a situation is taken into consideration, when the sensor unit 30 performs sensing, the optical axis plane determined by the light projecting axis and the light receiving axis of the sensor unit 30 is determined by the distance detection direction and the scanning direction. It may be rotated about the axis of the welding torch so as to be at a right angle to the light cutting plane (plane parallel to the paper surface in FIG. 16).

【0078】なお、センサユニット30の走査方向は、
先の図8にも示したように、ワークの形状、溶接の種類
などを考慮して予め決定されている。
The scanning direction of the sensor unit 30 is
As shown in FIG. 8 above, it is determined in advance in consideration of the shape of the work, the type of welding, and the like.

【0079】次に、ロボットを駆動して前記走査方向に
センサユニット30を走査することにより溶接線に関す
る距離データを得る(ステップ140)。センサユニッ
ト30によって検出された距離データはセンサコントロ
ーラ50に入力され、センサコントローラ50によって
処理されることにより、溶接線に関する位置、形状デー
タが得られる(ステップ150)。
Next, the robot is driven to scan the sensor unit 30 in the scanning direction to obtain distance data regarding the welding line (step 140). The distance data detected by the sensor unit 30 is input to the sensor controller 50 and processed by the sensor controller 50 to obtain position and shape data regarding the welding line (step 150).

【0080】以上のようなセンシング手順を複数存在す
る溶接線に対して実行し、センシングが終了すると(ス
テップ160)、センサユニット30はセンサベース4
0において溶接トーチ10から脱着され、センサベース
40に格納される(ステップ170)。
When the above-described sensing procedure is executed for a plurality of welding lines and the sensing is completed (step 160), the sensor unit 30 moves to the sensor base 4.
At 0, it is detached from the welding torch 10 and stored in the sensor base 40 (step 170).

【0081】なお、センサコントローラ50はこのよう
なセンシングによって得られた溶接線の位置、形状情報
に基づいて溶接ジョブを作成し、作成した溶接ジョブを
ロボットコントローラ60に転送する。ロボットコント
ローラ60は、転送された溶接ジョブに基づいてロボッ
ト1を駆動して実際の溶接作業を実行する。
The sensor controller 50 creates a welding job based on the position and shape information of the welding line obtained by such sensing, and transfers the created welding job to the robot controller 60. The robot controller 60 drives the robot 1 based on the transferred welding job to execute an actual welding operation.

【0082】なお、センサユニット30の着脱は、上記
実施例のようなクランプ機構に限らず、他に磁力を用い
た機構、適宜のロック機構など他の着脱機構を採用する
ようにしてもよい。また、溶接トーチ10を囲繞する中
空軸12の形状も採用する着脱機構に応じて円筒形以外
の適宜の形状を採用するようにしてもよい。
The attachment / detachment of the sensor unit 30 is not limited to the clamp mechanism as in the above-mentioned embodiment, but other attachment / detachment mechanism such as a mechanism using magnetic force or an appropriate lock mechanism may be adopted. Further, an appropriate shape other than the cylindrical shape may be adopted depending on the attaching / detaching mechanism that also adopts the shape of the hollow shaft 12 surrounding the welding torch 10.

【0083】また、上記実施例ではこの発明を溶接ロボ
ットに適用するようにしたが、溶接以外の加工を実行す
る適宜の加工ツールが装填されたロボットに対しても本
発明を適用するようにしてもよい。
Further, although the present invention is applied to the welding robot in the above embodiment, the present invention is applied to a robot equipped with an appropriate processing tool for executing processing other than welding. Good.

【0084】[0084]

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
センサユニットを着脱自在としセンシング時のみセンサ
ユニットをロボットにクランプさせるようにするととも
に、ロボットの加工ツール回りに回転する中空軸を設
け、この中空軸をツールブラケットに配設された回転機
構によって回転駆動し、前記中空軸をセンサユニット側
に設けたクランプ機構によって把持する構成とするよう
にしたので、溶接時のセンサユニットの保護機構を不要
にし、装置構成の小型軽量化が図られ、ワークとの干渉
を最小限に抑えることができ、センシング可能なワーク
の種類を拡張することができる。
As described above, according to the present invention,
The sensor unit is detachable, the sensor unit is clamped to the robot only during sensing, and a hollow shaft that rotates around the robot's processing tool is provided, and this hollow shaft is rotationally driven by the rotating mechanism mounted on the tool bracket. Since the hollow shaft is configured to be gripped by the clamp mechanism provided on the sensor unit side, the sensor unit protection mechanism at the time of welding is not required, and the device configuration can be made smaller and lighter. Interference can be minimized, and the types of work that can be sensed can be expanded.

【0085】またこの発明によれば、センシング作業の
際の加工ツールおよびロボットの姿勢を加工作業の際の
それらの姿勢と全く同じとし、かつセンシングの際、距
離センサの光軸面が常に所定の走査方向に対し略直角に
なるようセンサユニットのトーチ軸回りの方位角を制御
するようにしたので、ワークとの干渉を抑えつつ先端停
止誤差の影響を受けずに高精度のセンシング作業が行え
る。
Further, according to the present invention, the postures of the processing tool and the robot during the sensing work are made to be exactly the same as those postures during the working work, and the optical axis plane of the distance sensor is always set to the predetermined posture during the sensing work. Since the azimuth angle around the torch axis of the sensor unit is controlled so as to be substantially perpendicular to the scanning direction, highly accurate sensing work can be performed without being influenced by the tip stop error while suppressing interference with the work.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施例について溶接トーチ付近を示
す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing the vicinity of a welding torch according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明を溶接ロボットに適用した場合のシス
テム構成図。
FIG. 2 is a system configuration diagram when the present invention is applied to a welding robot.

【図3】この発明の実施例について溶接トーチおよびセ
ンサユニット周辺を示すの側面図。
FIG. 3 is a side view showing the vicinity of a welding torch and a sensor unit according to the embodiment of the present invention.

【図4】センサベースにセンサユニットが近づいた状態
を示す平面図。
FIG. 4 is a plan view showing a state in which a sensor unit approaches a sensor base.

【図5】センサベースにセンサユニットがセットされた
直後の状態を示す平面図。
FIG. 5 is a plan view showing a state immediately after the sensor unit is set on the sensor base.

【図6】センサベースにセンサユニットが係止されてい
る状態を例示する平面図。
FIG. 6 is a plan view illustrating a state where the sensor unit is locked to the sensor base.

【図7】センサベースおよびロボットに対するセンサユ
ニットの着脱手順を示す側面図。
FIG. 7 is a side view showing a procedure for attaching / detaching the sensor unit to / from the sensor base and the robot.

【図8】センシング時の走査方向を例示する図。FIG. 8 is a diagram illustrating a scanning direction during sensing.

【図9】センシングの際の動作例を示すフローチャート
図。
FIG. 9 is a flowchart showing an operation example at the time of sensing.

【図10】センシング時のセンサユニットの回転動作を
示す図。
FIG. 10 is a diagram showing the rotation operation of the sensor unit during sensing.

【図11】光距離センサの光軸面と走査方向の関係を示
す図。
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between the optical axis surface of the optical distance sensor and the scanning direction.

【図12】光距離センサにおいて段差によって受光が不
可能になる状態を示す図。
FIG. 12 is a diagram showing a state in which light cannot be received due to a step in the optical distance sensor.

【図13】測定物体の移動方向に対して光距離センサに
2つの異なる姿勢をとらせた状態を示す図。
FIG. 13 is a diagram showing a state in which the optical distance sensor has two different postures with respect to the moving direction of the measurement object.

【図14】光距離センサに2つの異なる姿勢をとらせた
場合の、出力電圧特性を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing output voltage characteristics when the optical distance sensor is set in two different postures.

【図15】光距離センサによる距離測定態様を示す図。FIG. 15 is a diagram showing a distance measurement mode by an optical distance sensor.

【図16】光距離センサによる距離測定の際の2つの異
なる姿勢を示す図。
FIG. 16 is a diagram showing two different postures when a distance is measured by an optical distance sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…溶接ロボット 2…荷台 3…アーム 4…手首 5…トーチブラケット 10…溶接トーチ 11…モータ 12…中空軸 20…ワーク 30…センサユニット 31…距離センサ 32…クランプ機構 40…センサベース 50…センサコントローラ 60…ロボットコントローラ 1 ... Welding robot 2 ... Luggage platform 3 ... Arm 4 ... Wrist 5 ... Torch bracket 10 ... Welding torch 11 ... Motor 12 ... Hollow shaft 20 ... Work piece 30 ... Sensor unit 31 ... Distance sensor 32 ... Clamp mechanism 40 ... Sensor base 50 ... Sensor Controller 60 ... Robot controller

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 9/22 B25J 9/22 Z 19/04 19/04 G01C 3/00 G01C 3/00 A Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display location B25J 9/22 B25J 9/22 Z 19/04 19/04 G01C 3/00 G01C 3/00 A

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】加工作業線の位置、形状を非接触で計測す
るセンサを備えたセンサユニットをロボットの加工ツー
ル近傍に搭載し、実際の加工作業前にロボットを駆動し
て前記センサユニットによる加工作業線のセンシング動
作を実行するロボットの加工作業線検出装置において、 前記ロボットの加工ツールを囲繞して該加工ツール回り
に回転する中空軸と、前記加工ツールが取り付けられる
ツールブラケットに配設されて前記中空軸を回転駆動す
る回転機構とを前記ロボットに備えるとともに、 前記センサユニットを前記ロボットと別体としてこのセ
ンサユニットに前記ロボットの中空軸を把持するクラン
プ機構を設け、 センシング動作実行の際に前記センサユニットのクラン
プ機構で前記ロボットの中空軸をクランプさせ、実際の
加工作業時には前記センサユニットを前記ロボットから
脱着させるよう前記センサユニットのクランプ機構およ
び前記ロボットを制御する制御手段を具え、 前記センサユニットを前記ロボットに着脱自在にすると
ともに前記センサユニットがロボットに把持された際前
記中空軸の回転によってセンサユニットを前記ツール軸
回りに回転可能なようにしたことを特徴とするロボット
の加工作業線検出装置。
1. A sensor unit equipped with a sensor for measuring the position and shape of a machining work line in a non-contact manner is mounted in the vicinity of a machining tool of a robot, and the robot is driven before actual machining work to perform machining by the sensor unit. In a machining work line detection device for a robot that performs a sensing operation of a work line, a hollow shaft that surrounds the machining tool of the robot and rotates around the machining tool and a tool bracket to which the machining tool is attached are provided. The robot is provided with a rotation mechanism that rotationally drives the hollow shaft, and the sensor unit is provided separately from the robot, and a clamp mechanism that holds the hollow shaft of the robot is provided in the sensor unit. The hollow mechanism of the robot is clamped by the clamp mechanism of the sensor unit, and the actual machining operation is performed. Occasionally, a clamping mechanism for the sensor unit and a control means for controlling the robot to detach the sensor unit from the robot are provided, and the sensor unit is detachable from the robot and when the sensor unit is gripped by the robot. A machining work line detection device for a robot, wherein a sensor unit is rotatable around the tool axis by rotation of the hollow shaft.
【請求項2】前記ロボットの移動範囲内に前記センサユ
ニットを着脱自在に支持するセンサベースを設け、 このセンサベースで前記ロボットに対する前記センサユ
ニットの着脱を行うようにした請求項1記載のロボット
の加工作業線検出装置。
2. The robot according to claim 1, wherein a sensor base for removably supporting the sensor unit is provided within a moving range of the robot, and the sensor unit is used to attach and detach the sensor unit to and from the robot. Processing work line detection device.
【請求項3】前記センサユニットのクランプ機構は、前
記センサベースに前記センサユニットが支持されている
ときは前記ロボットの円筒軸を解放するアンクランプ状
態になり、前記センサユニットベースから前記センサユ
ニットが外された状態にあるときは前記円筒軸を把持す
るクランプ状態になることを特徴とする請求項2記載の
ロボットの加工作業線検出装置。
3. The clamp mechanism of the sensor unit is in an unclamped state in which the cylindrical shaft of the robot is released when the sensor unit is supported by the sensor base, and the sensor unit moves from the sensor unit base to the sensor unit. 3. The processing line detecting apparatus for a robot according to claim 2, wherein the apparatus is in a clamped state for gripping the cylindrical shaft when in the detached state.
【請求項4】前記センサユニットのセンサは光を用いた
三角測量によりワークまでの距離を測定する距離センサ
であり、 前記ロボットに、 前記距離センサの光軸面が、前記距離センサの距離検出
方向と距離センサのセンシング走査方向とで決定される
光切断面に対し略直角になるよう前記回転機構を駆動し
て前記センサユニットを加工ツール回りに回転する回転
制御手段を具えるようにしたことを特徴とするロボット
の加工作業線検出装置。
4. The sensor of the sensor unit is a distance sensor for measuring a distance to a work by triangulation using light, and the robot has an optical axis plane of the distance sensor in a distance detection direction of the distance sensor. And a rotation control means for driving the rotation mechanism to rotate the sensor unit around the processing tool so as to be substantially perpendicular to the light cutting plane determined by the sensing scanning direction of the distance sensor. Characteristic robot processing work line detection device.
【請求項5】光を用いた三角測量によりワークまでの距
離を測定する距離センサを含むセンサユニットをロボッ
トの加工ツール回りに回転可能なように加工ツール近傍
に搭載し、実際の加工作業前にロボットの動きによって
前記距離センサで加工作業線をセンシング走査すること
により加工作業線の位置、形状を計測するロボットの加
工作業線検出装置であって、前記センシングの際に以下
のようにロボット及びセンサユニットを制御することを
特徴とするロボットの加工作業線検出装置の制御方法。 (a)ロボットおよび加工ツールの姿勢を当該加工作業線
に関して予め設定された実際の加工の際のロボットおよ
び加工ツールの姿勢と同一とする。 (b)前記距離センサの光軸面が、前記距離センサの距離
検出方向と距離センサの走査方向とで決定される光切断
面に対し略直角になるようになるよう前記センサユニッ
トを加工ツール回りに回転する。 (c)前記センサユニットの回転終了後、ロボットを駆動
してセンサユニットを前記所定の走査方向に走査する。
5. A sensor unit including a distance sensor that measures a distance to a work by triangulation using light is mounted near a machining tool so as to be rotatable around the machining tool of a robot, and before actual machining work. A machining work line detection device for a robot, which measures the position and shape of a machining work line by sensing and scanning the machining work line with the movement of a robot, wherein the robot and the sensor are as follows during the sensing. A method for controlling a machining work line detection device for a robot, characterized by controlling a unit. (a) The postures of the robot and the machining tool are set to be the same as the postures of the robot and the machining tool at the time of actual machining which are preset with respect to the machining work line. (b) Rotate the sensor unit around the processing tool so that the optical axis plane of the distance sensor is substantially perpendicular to the light cutting plane determined by the distance detection direction of the distance sensor and the scanning direction of the distance sensor. Rotate to. (c) After the rotation of the sensor unit is completed, the robot is driven to scan the sensor unit in the predetermined scanning direction.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001300770A (en) * 2000-04-17 2001-10-30 Komatsu Engineering Kk Welding equipment

Cited By (2)

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JP4578614B2 (en) * 2000-04-17 2010-11-10 コマツエンジニアリング株式会社 Welding equipment

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