JP3905073B2 - アーク溶接ロボット - Google Patents

Description

本発明は、アーク溶接ロボットに関し、更に詳しくは、アーク溶接トーチと、少なくとも動作プログラムの新規作成時あるいは修正時に作業位置を検出するために使用される視覚センサの撮像装置を搭載して使用するアーク溶接ロボットに関する。

産業用ロボット（以下、単に「ロボット」という）においては、作業ツールと作業位置を検出するための視覚センサの撮像装置を搭載して使用するケースが非常に多くなっている。例えばロボットのプログラムをオフラインで作成した場合、このプログラムの動作経路と所望する動作経路との間には誤差が存在するのが通例であり、これに対処するために、作業ツール近傍に作業位置の検出を行う視覚センサの撮像装置を装着し、撮像装置を通して得られた検出データを利用して教示点を修正する方法が提案されている（下記特許文献１を参照）。また、それに加え、前記の視覚センサの視野にツールの一部が入るようにすることで、ツールと作業目標位置を直接的に確認しながら、より高精度で教示点を修正できるようにした方法もある（下記特許文献２を参照）。

しかしながら、作業ツールの近傍に視覚センサを実際に支持した場合、視覚センサは縦横方向にかなりの大きさを持っているため、ワーク等と干渉を起し易く、実際の作業時（例えば溶接時）と同じ動作経路を確保することができないことも多く、適用可能なプログラムには制約があった。また、従来のセンサ支持構造（撮像装置の支持構造）では、特にアーク溶接ロボットにおいて、アーク溶接トーチに溶接ワイヤやアシストガスを供給するトーチケーブル側でロボットの機体の一部との干渉が起る危険性もあった。

これら問題点を説明するために、図１に従来のセンサ支持構造をワーク（継手）とともに側面図で例示した。また、図２には、図１に示したセンサ支持構造を採用した場合に作業ツール−ロボット機体間で起こる干渉の問題について説明する上面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。先ず図１を参照すると、ロボット手首が符号４で示されている。このロボット手首４は、ロボットアーム７に支持されており、その先端には手首フランジ５が設けられている。

そして、手首フランジ５の先端には取付面６が形成され、この取付面６に、撮像装置（例えばディジタルＣＣＤカメラ；以下、同様）２０と作業ツール保持部材１１が、周知の取付機構（図示省略）により取付けられている。ここでは、作業ツール保持部材１１に支持される作業ツール１０はアーク溶接トーチ（以下、単に「トーチ」ともいう）であり、このトーチ１０を用いて、継手要素３１、３２からなるワーク３０に対する隅部溶接を行なう例が示されている。符号１３は、トーチ１０に溶接ワイヤ１２とアシストガスを供給するトーチケーブルである。

トーチ１０の取付位置／姿勢は、通常、溶接時のトーチ姿勢を手首フランジの回転中心軸線Ａ−Ａ周りの回転で変えるのに都合が良いように、回転中心軸線Ａ−Ａに対して傾斜させ、且つ、トーチ１０から送り出される溶接ワイヤ１２の先端がほぼ手首フランジ回転中心軸線上に位置するように設計されている。従って、作業位置が撮像装置２０の視野に確実に収まるようにするためには、図示されているように、撮像装置２０の視野中心線（レンズ光軸）を手首フランジ回転中心軸線Ａ−Ａとほぼ一致させることが望ましい。

ところが、ここに示した継手要素３１、３２で構成されるワーク３０の隅部や、あるいは他の形状のワークでも狭くいりくんだ箇所等に対して作業を行なおうとすると、撮像装置２０の一部（特に先端部）がワークに接近し、干渉が起こり易くなる。図１では、撮像装置２０の先端と継手要素３２の頂部の間の間隔（符号Ｂ１参照）に余裕がなくなっている例が示されている。

更に、図１に示した構造では、溶接トーチ−ロボット機体間での干渉も起こり易くなる。この問題を図２を参照図に加えて簡単に説明しておく。図２は、図１に示した構造を採用したケースについて、手首フランジの回転中心軸Ａ−Ａ周りの３つの回転姿勢における諸部材の位置関係を記したもので、（ａ）はロボット手首４側から見た上面図、（ｂ）は側面図である。両図から理解されるように、トーチ姿勢を変えるために、ロボットに手首フランジの回転中心軸Ａ−Ａ周りの回転動作を起こさせると、トーチの基部側（トーチケーブル１３側）とロボット手首４を支持するロボットアーム７との間の間隔が変化する。

ここに示した例では、トーチが符号１０で示した状態にある時は、特に問題は生じない。しかし、その位置から１８０度近く回転し、トーチが符号１０ａあるいは１０ｂで示した位置に来ると、トーチの一部（特に基部側）とロボットアーム７との間の間隔がなくなり、符号Ｃ、Ｄ示したような箇所で衝突（干渉）が起る。なお、符号１１ａ、１３ａはそれぞれトーチが符号１０ａで示した位置に来た時のトーチ支持部材の位置及びトーチケーブルの位置を示している。同様に、符号１１ｂ、１３ｂはそれぞれトーチが符号１０ｂで示した位置に来た時のトーチ支持部材の位置及びトーチケーブルの位置を示している。

上記のような干渉の問題があるために、上記の従来技術では、教示時と生産時の作業ツールの構成を変えたり、撮像装置を必要に応じて取り外すことが行なわれている。しかし、そのよう方策をとると、生産時と同じ内容で教示修正ができないという問題があった。また、作業ツールを着脱式にし、作業ツールを外部に外した状態で、視覚センサの撮像装置のみを手首先端に装着し、一時的に周辺機器との干渉の問題を解消した場合には、作業ツールの取付け誤差の問題や、ロボットの姿勢によるワイヤの曲がり癖の変化などの影響による溶接位置のズレ（後述する図６及びその関連説明参照）が教示時に補正できないといった問題が生じていた。

なお、後述する本発明の実施形態に関連して、カメラの取付位置のズレの影響を補正する公知技術として、下記非特許文献１がある。

特開平１０−１２８５３８号公報 特願２００３−１５２８４５に添付された明細書及び図面 ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＲＯＢＯＴＩＣＳ ＡＮＤ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ，ＶＯＬ．５，ＮＯ．３，ＪＵＮＥ １９８９；Ａ Ｎｅｗ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ Ｆｕ１１ｙ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ ａｎｄ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ３Ｄ Ｒｏｂｏｔｉｃｓ Ｈａｎｄ／Ｅｙｅ Ｃａ１ｉｂｒａｔｉｏｎ

アーク溶接ロボットについて、本発明は簡便な構造で上記したような従来技術の問題点を解決し、アーク溶接ロボットにアーク溶接トーチとともに、少なくとも動作プログラムの新規作成時あるいは修正時に作業位置を検出するために使用される視覚センサの撮像装置を搭載した状態でも、周辺との干渉を起こし難く、アーク溶接トーチによる作業箇所の撮像も支障なく行えるアーク溶接ロボットを提案するものである。

本発明においては、作業ツールとしてアーク溶接トーチを使用するアーク溶接ロボットのロボットアーム先端にアダプタを介して、作業ツール保持部材と作業位置を検出するための視覚センサの撮像装置とを取り付ける構造を採用する。アダプタとしては、手首フランジの回転中心軸線に沿って所定距離離隔した２つ取付部を持つものを採用し、それらの間の離隔距離を利用して、撮像装置をアダプタ内に入り込むように配置する一方、撮像装置と、作業ツール保持部材に支持された作業ツールとの位置関係が、手首フランジの回転中心軸線に沿ってオフセットしたものとなるようにしている。

より具体的に言えば、本発明によれば、ロボットアーム先端に容器形状のアダプタを介して、アーク溶接トーチ、及び少なくとも動作プログラムの新規作成時あるいは修正時に作業位置を検出するために使用される視覚センサの撮像装置を装着したアーク溶接ロボットにおいて、同アダプタとして、該アダプタを前記ロボットアーム先端の手首フランジ面に取付けるための第１の取付部と、前記第１の取付部から手首フランジの回転中心軸線に沿って所定距離離隔した位置に前記手首フランジ面と概ね平行な取付面を提供し、前記アーク溶接トーチを保持するツール保持部材を該アダプタに取付けるための第２の取付部と、前記撮像装置の少なくとも一部が前記容器形状のアダプタ内に収まり、且つ、前記撮像装置の重心が前記第１の取付部と前記第２の取付部との間に位置するように、該撮像装置を該アダプタを介して前記ロボットアーム先端に着脱自在に装着する手段と、前記撮像装置の視野に前記アーク溶接トーチの先端部が常に入るように、前記撮像装置と前記アーク溶接トーチが取付けられ、前記手首フランジの回転中心軸線と前記撮像装置の視野中心線が概ね一致しており、前記撮像装置の前記アダプタに対する装着位置及び装着姿勢が毎回一定となるよう再現する機構を備えたものを採用する。

ここで、前記手首フランジには、該撮像装置用の配線を通すための貫通孔を設けても良く、同貫通孔に、前記撮像装置のコネクタと嵌合する相手コネクタを設けても良い。あるいは、撮像装置の出力をリード線で送り出す代わりに、無線送信機を利用しても良い。また、前記撮像装置の少なくとも前方を覆うような保護カバーを装着できるようにしても良い。更に、発明の変形例として、前記第２の取付部を省略し、前記アダプタと前記ツール保持部材を一体構造を採用しても構わない。また、前記撮像装置により得た画像により、溶接結果を検査することができるようにしても良い。

（１）アダプタで確保される離隔距離により、手首フランジの回転中心軸線に沿った位置に関して、撮像装置とアーク溶接トーチの間が離れ、アーク溶接トーチが狭い箇所へアクセスしても、撮像装置がワーク等の周辺物体と干渉を起こし難くなる。

（２）同じくアダプタで確保される離隔距離により、手首フランジの先端面と作業ツールの間に距離が生まれ、ロボットアームとアーク溶接トーチの干渉も起こり難くなる（後述する図５及びその関連説明参照）。

（３）ロボットの手首回転中心上に無理なく撮像装置を配置することができ、アーク溶接トーチの先端部を撮像装置の視野に容易に入れることができるようになる。そのため、教示をより精度よく効率的に行い易くなる。

（４）センサの撮像装置を着脱自在とすることも簡単である。また、その際に装着位置及び装着姿勢について再現性を保証することも簡単である（後述実施形態を参照）。従って、教示が必要な場合に、簡単に撮像装置を装着し、教示の修正を行うことも可能である。しかも、その際に作業ツールの取外しは不要な為、アーク溶接トーチの取付け誤差の発生はなく、また、アーク溶接トーチ自体を撮像装置で確認しながら教示を行うことも可能である。
（５）以上の作用効果を得るために、特に複雑あるいは高価な機構や構造は必要がなく、経済的にも有利である。

以下、図３〜図１０を参照して本発明の実施形態について説明する。先ず図３を参照すると、本発明に従った実施形態におけるロボットシステムの全体構成の概略が示されている。同図において、符号１は本実施形態に係るアーク溶接ロボット（以下適宜、単に「ロボット」という）を示し、ケーブル２でロボット制御装置に接続されている。ロボット１のアーム先端には、作業ツール１０と視覚センサの撮像装置２０が取り付けられている。ここで、作業ツール１０はアーク溶接トーチ（適宜、「トーチ」と呼ぶ）であり、ワーク３０は図１中に示したと同様の継手に対する隅部溶接が行なわれる。

ロボット制御装置２の構成は、ＣＰＵ、メモリの他、教示操作盤（図示省略）、ディスプレイ（図示省略）、溶接電源及び溶接ワイヤ供給装置等とのインターフェイスを備えた周知のもので、特に従来と変わるところはない。また、ロボット１の手動操作（ジョグ送り）、動作プログラム再生動作、プレイバック方式による動作プログラム教示、動作プログラム修正等に必要なソフトウェアも装備されているものとする。

撮像装置２０は、例えばデジタルＣＣＤカメラで、周知の態様で画像処理装置、モニタディスプレイ（いずれも図示省略）とともに視覚センサを構成するもので、作業ツール１０の一部を視野に収められるように取り付けられている（取り付け構造の詳細は後述）。そして、撮像装置２０の検出信号（画像信号）は、動作プログラムの新規作成時、修正時に作業位置を検出する際、あるいは、溶接実行時あるいは溶接実行後に溶接状態を検査する際に使用できるものである。

周知の通り、撮像装置２０の制御及び画像処理装置の機能をロボット制御装置２に担わせることもできるし、パーソナルコンピュータを利用することもできる。なお、動作プログラムの修正については、撮像装置２０は作業ツール１０の先端部を視野に収められるように取り付けられていることを利用して、前記特許文献２に詳細を記した方式でそれを実行することもできる。

また、撮像装置２０への電力と制御信号の供給、及び、撮像装置２０で取得した検出信号（画像信号）の画像処理装置への取り込みについては、例えばケーブル３中に含まれるリード線（後述する図７及びその関連説明を参照）を利用したり、あるいは、信号の送受信（場合によっては送信のみ）に無線手段を利用することもできる（後述する図８及びその関連説明を参照）。

次に、図４〜図６を参照図に加えて、作業ツール１０及び視覚センサの撮像装置２０の取付け構造の概要とそれに関連する事項について説明する。先ず、図４は本発明の実施形態で採用されるセンサ支持構造の概略と、撮像装置−ワーク間で起こる干渉の回避について説明する側面図である。同図を参照すると、ロボットアーム７に支持されたロボット手首４の先端には手首フランジ５が設けられている。そして、手首フランジ５の先端には容器形状のアダプタ４０が取り付けられている。

アダプタ４０は、手首フランジ５側（容器形状の底側）に第１の取付部（取付面を提供する部分）４１を有するとともに、同第１の取付部４１から手首フランジ５の回転中心軸線Ａ−Ａに沿って所定距離離隔した位置に、手首フランジ面と概ね平行な取付面を提供する第２の取付部４２を有する。第１の取付部４１は、アダプタ４０を手首フランジ５に取り付けるためのもので、両者の結合には、適宜周知の手段（例えば接着、ネジ止め等）を利用することができる。この結合は着脱自在であっても良く、そうでなくても良い。

一方、第２の取付部４２は、トーチ１０を保持するツール保持部材１４を取り付ける取付面を提供するもので、両者の結合には、適宜周知の手段（例えば接着、ネジ止め等）を利用することができる。この結合も着脱自在であっても良く、そうでなくても良い。更に、後者のケースの変形形態として、ツール保持部材１４とトーチ（作業ツール）１０を一体構成とすることも有り得る。その場合は、第２の取付部（取付面）４２は省略されることになる。

図４に図示されているように、トーチ１０の取付位置／姿勢は、溶接時のトーチ姿勢を手首フランジの回転中心軸線Ａ−Ａ周りの回転で変えるのに都合が良いように、回転中心軸線Ａ−Ａに対して傾斜させ、且つ、トーチ１０から送り出される溶接ワイヤ１２の先端がほぼ手首フランジ回転中心軸線上に位置するように選ばれている。符号１３は、トーチ１０に溶接ワイヤ１２とアシストガスを供給するトーチケーブルである。

撮像装置２０は、その重心が第１の取付部４１と第２の取付部４２の間に位置するように、容器形状のアダプタ４０の内部に少なくともその一部が収められている。なお、第２の取付部４２を省略してツール保持部材１４とトーチ（作業ツール）１０を一体構成とする場合には、撮像装置２０の重心がアダプタ４０の内部に位置することで、「重心が第１の取付部と第２の取付部の間に位置する」ことと同等とみなすことにする。また、撮像装置２０の支持の仕方及びアダプタ４０関連の詳細構造については後述する。

さて、このようにアダプタ４０を利用して、手首フランジ５の回転中心軸線Ａ−Ａに沿った位置に関して撮像装置２０とツール保持部材１４乃至ツール（ここではトーチ）１０のオフセットしたことで、前述（図１及びその関連説明参照）した欠点が解消される。例えば、前述したと同様の条件で、継手要素３１、３２の隅部溶接を想定した場合、撮像装置２０の先端と継手要素３２の頂部の間の間隔（符号Ｂ２参照）に容易に余裕をもたせることができる。

この例で分かるように、上述した構造により、作業ツールであるアーク溶接トーチによる作業箇所と同作業箇所を検出する撮像装置との距離が容易に確保できるため、一般の作業ツールが狭い場所へ入り込むようなケースにおいても、干渉が発生し難くなる。換言すれば、作業ツールの周辺、特に、その先端部（作業箇所に近接乃至接触する部分）の周辺に干渉領域を生じさせなくて済む。このような特性は、動作プログラムの教示作業、修正作業を非常にやり易くする。

更に、上述した構造により、溶接トーチ−ロボット機体間での干渉も、前述した従来構造（図１参照）と比較して起こり難くなる。これを図５を参照図に加えて説明する。図５は、図４に示した構造を採用したケースについて、手首フランジの回転中心軸Ａ−Ａ周りの３つの回転姿勢における諸部材の位置関係を記したもので、（ａ）はロボット手首４側から見た上面図、（ｂ）は側面図である。

既述のように、トーチ姿勢を変えるために、ロボットに手首フランジの回転中心軸Ａ−Ａ周りの回転動作を起こさせると、トーチの基部側（トーチケーブル１３側）とロボット手首４を支持するロボットアーム７との間の間隔が変化する。図２におけるケースに倣って、トーチが符号１０で示した状態と、そこから１８０度近く回転し、トーチが符号１０ａあるいは１０ｂで示した位置に来た場合を考えてみると、図１のケースとは異なり、トーチの一部（特に基部側）とロボットアーム７との間の間隔に余裕があり、衝突（干渉）は起らない。なお、符号１４ａ、１３ａはそれぞれトーチが符号１０ａで示した位置に来た時のトーチ支持部材の位置及びトーチケーブルの位置を示している。同様に、符号１４ｂ、１３ｂはそれぞれトーチが符号１０ｂで示した位置に来た時のトーチ支持部材の位置及びトーチケーブルの位置を示している。

ここで、特に本発明のようなアーク溶接のアプリケーションにおいて、例えば動作プログラムの修正のために、作業ツール（トーチ）１０を作業箇所に近接乃至接触させる際に、撮像装置２０（干渉の心配がないので取り外する必要がないことに注意）の視野に作業ツール１０の先端部が入るようにすることの利点について、図６を参照して簡単に説明しておく。

図６に示したように溶接ワイヤ１２はトーチ１０の内部を通されており、溶接は同溶接ワイヤ１２とワークとの電位差によって発生するアークによって行なわれるのであるが、一般に溶接ワイヤ１２は剛性に乏しく、しかも曲がり癖があるため、ロボットの動きに伴い卜一チ１０の姿勢が変化すると、トーチケーブル１３が振れる一方（符号１３ｅ、１３ｆ参照）、溶接ワイヤ１２の先端位置が変化する（符号１２ｅ、１２ｆ参照）。

ここで本実施形態のように、撮像装置２０で作業ツール１０の先端を撮像することが可能であれば、このような溶接ワイヤ１２の位置ズレも考慮して教示作業あるいはプログラム修正作業を行なうことができる。

即ち、所望する作業点に溶接ワイヤ先端を一致させるような教示乃至プログラム修正作業が可能になる。また、溶接を行なう前に、実際に溶接時に使用するトーチと撮像装置を付けたままワークをなぞる動作をさせることで、溶接部位の撮像が可能になるため、溶接継手が正常な状態であるかの確認を行なうことができる。更に、溶接後にワークをなぞりながら撮像装置で画像を取得し、溶接結果が正常な状態であるかどうかの検査も行うことが容易になる。

次に、図７〜図１０を順次参照図に加えて、視覚センサの撮像装置２０の取付け構造の詳細と変形例を中心に説明する。先ず、図７は撮像装置（カメラ）保持部の一例の詳細を説明する図である。同図に示したように、撮像装置２０は容器形状のアダプタ４０内に保持されており、アダプタ４０内で着脱時にもその装着位置が再現できるよう、突き当て用の固定ネジ４４でアダプタ４０に固定されている。固定ネジ４４は、アダプタ４０の側壁を構成する部材（ネジ山付）とその内側に張られた断熱部材４５を貫通して撮像装置２０に突き当てるようになっており、固定ネジ４４を装着時と逆回転させれば、撮像装置２０を取り外すことができる。なお、断熱部材４５をアダプタとカメラ間のはめ合い部材として利用しても構わない。

ここで、着脱前後の撮像装置２０の位置及び姿勢は再現できることが好ましい。そのための方法としては、マグネットを用いる方法、はめあいとピンを併用する方法など、様々な周知の手段を利用することができる。撮像装置２０の後部（手首フランジ５側）には、電力の供給及び信号の送受のためのコネクタが設けられている。撮像側のコネクタは符号４７で示され、手首フランジ側のコネクタは符号４８で示されている。

コネクタ４７は、手首フランジ５に設けられた貫通孔内の上半部にあり、この貫通孔にコネクタ４８を押し込むことで、コネクタ４７、４８が電気的に結合される。また、コネクタ４８を引き抜けば、コネクタ４７との電気的結合は解除される。ロボットアームには、撮像装置の給電、信号送受のためのケーブル（図３に示したケーブル２の先端分岐部）を内装させ、ロボット手首４の手首フランジ５に中空部を設け、そこを通してケーブル（リード線４８を含むケーブル）を手首フランジ側のコネクタ４８に接続している。

このような配線構造を採用すれば、撮像装置２０のために、ケーブルをロボットアーム周辺に新たに準備することなく、撮像装置と視覚センサ制御部との電気的な接続を完了させることができる。

つまり、撮像装置２０を所定の位置に装着することで、自動的にケーブルの結合も完了することになる。更に、撮像装置２０の前面には断熱性のある保護カバー（窓部材）４３を、適当な着脱機構（例えばネジ止め）を用いて着脱自在に設けることもできる。この保護カバー（窓部材）４３により、撮像装置２０の前面から溶接中の熱が直接伝わらないようにすることで、撮像装置２０を外すことなく実際に溶接を続行しても、撮像装置２０を故障や異常動作から守ることができる。もちろん、アダプタ４０と撮像装置２０の間に介挿した断熱部材４５も、撮像装置２０を熱による故障や異常動作から守ることに寄与する。更に、保護カバー（窓部材）４３及び断熱部材４５には、万一干渉があった場合でも、撮像装置２０を機械的に防護する機能があり、保護カバー（窓部材）４３には溶接中等に飛来する飛散物がカメラレンズに直接付着しないようにする等の作用もある。

保護カバー４３を透明な材料で構成することもできるが、不透明な材料で構成しても良い。その場合、教示作業時には保護カバー４３を取り外せば、なんら作業に支障はない。また、保護カバー４３を透明な材料で構成した場合でも、教示作業時に保護カバー４３を取り外せばより鮮明な画像が取得できる。いずれにしろ、撮像装置２０自体を着脱する必要はないので便利である。

図８には、第１の変形例として、撮像装置に無線手段が搭載されている場合の撮像装置保持部の詳細を示した。本例では、無線手段として無線発信部５１と無線受信部５２が装備されており、視覚センサ制御部（図示省略）から無線発信部５１で撮像指令を受信し、検出信号（映像信号）を同視覚センサ制御部（画像処理部を含む）へ送信するようになっている。このように、無線手段を設けた場合には、無線で伝送される信号のためのケーブルは不要となる１また、バッテリで給電を行なえば、給電線も不要になる。信号伝送に関連する部分以外の構造と機能については、図７に示した例と同様なので、繰り返し説明は省略する。

撮像装置の固定をさらに簡単にしたい場合には、撮像装置がロボットのどの位置に装着されているかを事前に補正する周知の工程を設けることで、より簡単に固定することも可能となる。即ち、ロボット手首フランジ面下部付近の任意の場所に固定されたカメラについて、前記非特許文献１に記載されているように、計画された一連の動きを順次行い、各々の動きの後で、画像入力、特長の座標抽出、カメラの外的な較正を行えばよい。これにより、撮像装置の取付位置／姿勢の再現性を正確に確保するための位置決め機構の必要はなくなり、撮像装置の取付けがより容易になる。

そのようなケースに適した撮像装置の取付構造を第２及び第３の変形例として図９及び図１０に示した。先ず図９は、撮像装置の着脱に電磁着脱機構を採用した第２の変形例で、手首フランジ５の先端付近に電磁石６１を設け、撮像装置２０を固定する部材には磁性体６２を用いることで、電磁着脱機構６０を構成している。撮像装置２０の装着時には、磁性体６２を電磁石６１に近付けて電磁石６１をＯＮすれば磁力により撮像装置２０の固定が完了する。以後、電磁石６１のＯＮ状態を維持して撮像装置２０を使用する。撮像装置２０の装着解除時には、電磁石６１をＯＦＦして撮像装置２０を取り外せば良い。

なお、電磁石６１に代えて永久磁石を利用することも不可能ではない。その場合、永久磁石の磁力は、撮像装置２０の自重を十分支えることができ、且つ、撮像装置２０を強く引張ることで磁性体６２を永久磁石から引き離すことができるようなものであることが必要である。

図１０は、撮像装置の着脱にネジ機構を採用した第３の変形例で、手首フランジ５の先端付近にメネジの山を切ったネジ穴を設ける一方、撮像装置２０を固定する部材にオネジの山を切った着脱ネジ７０を設けたものである。撮像装置２０の装着時には、着脱ネジ７０を手首フランジ５側のネジ穴に螺合させることで、撮像装置２０を固定することができる。撮像装置２０の取り外し時には、この螺合を解けば良い。

従来のセンサ支持構造と、撮像装置−ワーク間で起こる干渉の問題について説明する側面図である。 図１に示したセンサ支持構造を採用した場合に作業ツール−ロボット機体間で起こる干渉の問題について説明する上面図（ａ）及び側面図（ｂ）で、それぞれ手首フランジの回転中心軸周りの３つの回転姿勢における状態が並記されている。 本発明に従った実施形態におけるロボットシステムの全体構成を示した図である。 本発明の実施形態で採用されるセンサ支持構造と、撮像装置−ワーク間で起こる干渉の回避について説明する側面図である。 図４に示したセンサ支持構造について、作業ツール−ロボット機体間で起こる干渉が回避されることを説明する上面図（ａ）及び側面図（ｂ）で、それぞれ手首フランジの回転中心軸周りの３つの回転姿勢における状態が並記されている。 トーチの姿勢変化に関連した溶接ワイヤの挙動について説明する図である。 本発明の実施形態における撮像装置の保持部の構造を示した図である。 無線手段を撮像装置のために採用した第１の変形例について、撮像装置の支持部の構造を示した図である。 撮像装置の着脱に電磁着脱機構を採用した第２の変形例について、撮像装置の支持部の構造を示した図である。 撮像装置の着脱にネジ着脱機構を採用した第３の変形例について、撮像装置の支持部の構造を示した図である。

符号の説明

１ ロボット（機構部）
２ ロボット制御装置
３ ケーブル（ロボット機構部／撮像装置−ロボット制御装置接続用）
４ ロボット手首
５ 手首フランジ
６ 手首フランジ先端の取付面
７ ロボットアーム
８ 貫通孔
１０、１０ａ、１０ｂ 作業ツール（アーク溶接トーチ）
１１、１１ａ、１１ｂ、１４ ツール保持部材
１２、１２ｅ、１２ｆ 溶接ワイヤ
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｅ、１３ｆ トーチケーブル
２０ 撮像装置（カメラ）
２１ 撮像装置の先端部
３０ ワーク
３１、３２ 継手要素
４０ アダプタ
４１ 第１の取付面
４２ 第２の取付面
４３ 保護カバー（窓部材）
４４、６０ 固定ネジ
４５ 断熱部材
４６ リード線
４７ コネクタ（手首フランジ側）
４８ コネクタ（カメラ側）
５１ 無線発信部
５２ 無線受信部
６０ 電磁着脱装置
６１ 電磁石
６２ 磁性体
７０ 着脱ネジ

Claims (7)

1. ロボットアーム先端に容器形状のアダプタを介して、アーク溶接トーチ、及び少なくとも動作プログラムの新規作成時あるいは修正時に作業位置を検出するために使用される視覚センサの撮像装置を装着したアーク溶接ロボットにおいて、
   前記アダプタは、
   該アダプタを前記ロボットアーム先端の手首フランジ面に取付けるための第１の取付部と、
   前記第１の取付部から手首フランジの回転中心軸線に沿って所定距離離隔した位置に前記手首フランジ面と概ね平行な取付面を提供し、前記アーク溶接トーチを保持するツール保持部材を該アダプタに取付けるための第２の取付部と、
   前記撮像装置の少なくとも一部が前記容器形状のアダプタ内に収まり、且つ、前記撮像装置の重心が前記第１の取付部と前記第２の取付部との間に位置するように、該撮像装置を該アダプタを介して前記ロボットアーム先端に着脱自在に装着する手段と、
   前記撮像装置の視野に前記アーク溶接トーチの先端部が常に入るように、前記撮像装置と前記アーク溶接トーチが取付けられ、
   前記手首フランジの回転中心軸線と前記撮像装置の視野中心線が概ね一致しており、
   前記撮像装置の前記アダプタに対する装着位置及び装着姿勢が毎回一定となるよう再現する機構を備えることを特徴とするアーク溶接ロボット。
2. 前記手首フランジには、該撮像装置用の配線を通すための貫通孔が設けら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。
3. 前記貫通孔には、前記撮像装置のコネクタと嵌合する相手コネクタが設けられていることを特徴とする請求項２に記載のアーク溶接ロボット。
4. 前記撮像装置は無線送信機を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の内の何れか１項に記載のアーク溶接ロボット。
5. 前記撮像装置の少なくとも前方を覆うような保護カバーが装着可能なことを特徴とする、請求項１乃至請求項４の内の何れか１項記載のアーク溶接ロボット。
6. 前記第２の取付部を省略し、前記アダプタと前記ツール保持部材が一体構造となっていることを特徴とする、請求項１乃至請求項５の内の何れか１項記載のアーク溶接ロボット。
7. 前記撮像装置により得た画像により、溶接結果を検査することができることを特徴とする、請求項１乃至請求項６の内の何れか１項に記載のアーク溶接ロボット。

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