(57)【要約】【課題】衝突の検出感度が高く、コンパクトなショック検出回路付の溶接用トーチを得る。【解決手段】本発明のアーク溶接ロボット用溶接トーチは、溶接トーチの内部に配設されるとともに、溶接トーチが溶接構造物等に接触したときに受ける衝撃を互いに直交する３軸方向の振動加速度として検出するように各軸それぞれに設けた加速度センサと、各軸の加速度センサに接続して設けられ、加速度センサの検出信号が基準となるしきい値を越えた場合にパルス信号を出力する接触検出手段１０２と、からなり各軸の接触検出手段より出力された信号を接触信号に変換する第１のＡＮＤ回路と、よりなる信号処理回路１０１を備え、信号処理回路より出力された接触検出信号をロボットコントローラ１５に送った後、ロボットを停止させるショック検出回路１４を内蔵したものである。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク溶接ロボットのアーム先端に取り付けられた溶接トーチにおいて、前記溶接トーチ内部に配設されるとともに、前記溶接トーチが溶接構造物等に接触したときに受ける衝撃を互いに直交する３軸方向の振動加速度として検出するように各軸それぞれに設けた加速度センサと、前記各軸の加速度センサに接続して設けられ、前記加速度センサの検出信号が基準となるしきい値を越えた場合にパルス信号を出力する接触検出手段と、前記各軸の接触検出手段より出力された信号を接触信号に変換する第１のＡＮＤ回路と、よりなる信号処理回路を備え、前記信号処理回路より出力された接触検出信号を前記ロボットコントローラに送った後、前記ロボットを停止させるショック検出回路を内蔵したことを特徴とするアーク溶接ロボット用溶接トーチ。
【請求項２】
前記ショック検出回路は、前記加速度センサからの加速度信号をインピーダンス変換するバッファアンプと、前記バッファアンプによりインピーダンス変換された振動加速度の周波数帯域を弁別するバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタの出力信号を増幅する増幅アンプと、前記増幅アンプにより増幅した振動加速度の出力信号を前記しきい値となる振動加速度の上限値信号、下限値信号と比較する第１、第２の比較器と、前記２つの比較器により比較された信号が前記しきい値の何れかを超えたとき接触を検出したとして干渉の有無を出力する信号に変換する第２のＡＮＤ回路と、から構成されていることを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接ロボット用溶接トーチ。
【請求項３】
前記ショック検出回路の第１のＡＮＤ回路と前記ロボットコントローラの間に、前記接触検出手段からのパルス信号を前記ロボットコントローラのサンプリング時間より長く保持するラッチ回路が設けられ、接触検出信号をすべて前記ロボットコントローラにより検出できるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載のアーク溶接ロボット用溶接トーチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業用アーク溶接ロボットおよび自動溶接機器の溶接用トーチに外力が作用したことを検知して破損を未然に防ぐ溶接用トーチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の産業用アーク溶接ロボットにおいては、先端にエンドエフェクタとして溶接トーチを備えてロボット腕や手首の制御動作に従って溶接作業を遂行するとき、溶接トーチが溶接構造物に接触し、溶接トーチが破損する場合がある。
このような問題を解決する手段として、サーボ系の位置偏差を検出し、この位置偏差が設定値以上になると負荷異常として衝突を検出したり、また、サーボモータの駆動電流を検出し、この駆動電流が設定値以上になったとき衝突等が生じているとして、衝突を検出する方法がある。
また、溶接トーチが溶接構造物に接触したことによって生じる溶接トーチの曲がり変化と突っ込み変化をメカニカルな伝達構造によって上下移動に変換して、前記上下運動を更に電気的に変換させてショックセンサとしてロボットの制御部に信号を入力し、前記アーク溶接ロボットの動作を非常停止させて破損を防止する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
さらに、消耗電極ワイヤが軸中心部を通過する溶接用トーチ上部に設けたブラケット内に非導電性のフランジ付ワイヤガイドにリング状導電性の複数から構成される炭素板と前記炭素板を挟む良導体性素材を前記非導電性のフランジ付ワイヤガイドで案内保持し、前記炭素板を挟む良導体性素材を前記非導電性のフランジを上部よりスプリングバネで押さえる構造で、前記溶接トーチ上部に設けたブラケットと炭素板と前記炭素板を挟む良導体性素材よりリード線を備え前記リード線間の電気抵抗値変化を検知するショックセンサを設ける方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１７１２７９
【特許文献２】特開平４−６６２７７
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この位置偏差の増大や駆動電流の増大を検出して衝突等を検出する方法では、衝突を検出した時点ですでにサーボモータは大きなトルクを出力している状態であるから、溶接トーチの破損を防げない場合がある。
また、特許文献１の場合は複雑な伝達構造により故障が多発しメンテナンスに問題がある。
また、特許文献２の場合は高速化には追従可能であるが、特許文献１と同様にロボットアームと溶接用トーチの間に付属機構が必要なため高感度化と小型化に問題があった。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、高感度で衝突を検出するとともに、ロボットアームと溶接用トーチの間に付属機構を必要としないコンパクトなショック検出回路付溶接用トーチを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、アーク溶接ロボットのアーム先端に取り付けられた溶接トーチにおいて、前記溶接トーチ内部に配設されるとともに、前記溶接トーチが溶接構造物等に接触したときに受ける衝撃を互いに直交する３軸方向の振動加速度として検出するように各軸それぞれに設けた加速度センサと、前記各軸の加速度センサに接続して設けられ、前記加速度センサの検出信号が基準となるしきい値を越えた場合にパルス信号を出力する接触検出手段と、前記各軸の接触検出手段より出力された信号を接触信号に変換する第１のＡＮＤ回路と、よりなる信号処理回路を備え、前記信号処理回路より出力された接触検出信号を前記ロボットコントローラに送った後、前記ロボットを停止させるショック検出回路を内蔵したものである。
このようになっているため、溶接トーチが溶接構造物等に接触したときに瞬時にロボットを停止することができ、溶接トーチやロボットの減速器や溶接構造物の破損を防ぐことができる。
また、請求項２に記載の発明は、前記ショック検出回路は、前記加速度センサからの加速度信号をインピーダンス変換するバッファアンプと、前記バッファアンプによりインピーダンス変換された振動加速度の周波数帯域を弁別するバンドパスフィルタと、前記バンドパスフィルタの出力信号を増幅する増幅アンプと、前記増幅アンプにより増幅した振動加速度の出力信号を前記しきい値となる振動加速度の上限値信号、下限値信号と比較する第１、第２の比較器と、前記２つの比較器により比較された信号が前記しきい値の何れかを超えたとき接触を検出したとして干渉の有無を出力する信号に変換する第２のＡＮＤ回路と、から構成されたものである。
このようになっているため、溶接トーチが溶接構造物等に接触したときに瞬時にロボットを停止することができ、溶接トーチやロボットの減速器や溶接構造物の破損を防ぐことができ、さらに、アーク溶接ロボットの正常動作時における振動では誤動作しない。
また、請求項３に記載の発明は、前記ショック検出回路の第１のＡＮＤ回路と前記ロボットコントローラの間に、前記接触検出手段からのパルス信号を前記ロボットコントローラのサンプリング時間より長く保持するラッチ回路が設けられ、接触検出信号をすべて前記ロボットコントローラにより検出できるようにしたものである。
このようになっているため、溶接トーチが溶接構造物等に接触したときに瞬時にロボットを停止することができ、溶接トーチやロボットの減速器や溶接構造物の破損を防ぐことができ、さらに、アーク溶接ロボットのコントローラのサンプリング間隔より短い接触信号が出力された場合でも確実にロボットを停止することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
図１は、本発明のアーク溶接ロボット用溶接トーチの断面図である。図において、１１は溶接ワイヤ、１２は電極チップ、１３は絶縁外部筒、１４はショック検出回路である。ショック検出回路１４の詳細を図２に示す。１０２は接触検出手段である。１０６は各軸の接触検出手段より得られた出力信号のうち少なくとも一つがＬＯＷレベルの信号を出力した時、その出力信号を接触信号に変換する第１のＡＮＤ回路である。１０７は第１のＡＮＤ回路１０６の接触信号をロボットコントローラ１５のサンプリング時間より長く保持して、最終接触検出信号１０８がすべてロボットコントローラ１５で検出できるようにしたラッチ回路である。ラッチ回路１０８より出力された接触検出信号１０８は、ロボットコントローラ１５に送られ、ロボットコントローラ１５はロボットを停止させる指令を発生するようにしてある。
次に、上記に示した各軸接触検出手段のうち、Ｘ軸接触検出手段について図３を用いて説明する。
図３において、２１はＸ軸加速度センサからの加速度信号をインピーダンス変換するバッファアンプ、２２はバッファアンプ２１によりインピーダンス変換された加速度信号の周波数帯域を弁別するために設けたハイパスフィルタ２３およびローパスフィルタ２４を組み合わせてなるバンドパスフィルタ、２５はバンドパスフィルタ２２の出力信号を増幅する増幅アンプである。２６は基準となる加速度信号の上限値を示す基準信号源、２７は基準となる加速度信号の下限値を示す基準信号源、２８は増幅アンプ２５により増幅した加速度信号Ｓａと基準信号源２６の信号Ｓｂ１を比較して、信号Ｓａが信号Ｓｂ１より大きい時に接触を検出したとしてＬＯＷレベルの信号を出力する第１の比較器である。２９は同じく増幅アンプ２５により増幅した加速度信号Ｓａと基準信号源２６の信号Ｓｂ２を比較して、信号Ｓａが信号Ｓｂ２より小さい時に接触を検出したとしてＬＯＷレベルの信号を出力する第２の比較器である。３０は第１の比較器２８、第２の比較器２９により得られた信号Ｓｃ１、Ｓｃ２のうち、少なくとも何れかの信号がＬＯＷレベルの信号を出力した時の接触信号を接触の有り、無しの信号に変換する第２のＡＮＤ回路である。ここではＸ軸接触検出手段について説明したが、Ｙ軸、Ｚ軸接触検出手段についても同様の構成を有するので説明を省略する。
本実施例ではラッチ回路を設けているが、ロボットコントローラのサンプリング速度が十分に速い場合には必ずしもラッチ回路を設ける必要はない。
また、信号処理回路内に設けたＡＮＤ回路に替えて、ＯＲ回路を設けても良く、その際には第１、第２の比較器の入力端子の符号を逆に入れ替えるようにする。
【０００７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の溶接用トーチによれば、溶接トーチが溶接構造物等に接触したときに瞬時にロボットを停止することができ、溶接トーチやロボットの減速器や溶接構造物の破損を防ぐことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す溶接トーチの側断面図
【図２】本発明のショック検出回路の詳細を示す説明図
【図３】本発明のＸ軸接触検出手段の詳細を示す説明図
【符号の説明】
１１  溶接ワイヤ
１２  電極チップ
１３  絶縁外部筒
１４  ショック検出回路
１５  ロボットコントローラ
１０２  接触検出手段
１０３  接触検出手段（Ｘ軸）
１０４  接触検出手段（Ｙ軸）
１０５  接触検出手段（Ｚ軸）
１０６  第１のＡＮＤ回路
１０７  ラッチ回路
１０８  最終接触検出信号
２０  加速度センサ（Ｘ軸）
２１  バッファアンプ
２２  バンドパスフィルタ
２３  ハイパスフィルタ
２４  ローパスフィルタ
２５  増幅アンプ
２６  基準信号源（上限）
２７  基準信号源（下限）
２８  第１の比較器
２９  第２の比較器
３０  第２のＡＮＤ回路
【図１】
2004181493.tif 000003
【図２】
2004181493.tif 000004
【図３】
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