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JP5176331B2 - Imaging apparatus and spot welding robot system - Google Patents
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Description

本発明は、撮像装置及びスポット溶接ロボットシステムに関する。   The present invention relates to an imaging device and a spot welding robot system.

自動車の組み立て等のスポット溶接ロボットが多数使用される工程においては、設備立ち上げ時の作業工数削減の目的で、予めロボットの作業プログラムを作成する手法が採用されていることが多い。
スポット溶接ロボットの作業プログラムを予め作成する方法としては、ロボットとスポット溶接ガンの機構と形状、ワーク(被溶接物)の形状、ロボットとワークとの位置関係、必要な動作条件等に関する情報をもとに、コンピュータ上でロボット動作をシミュレーションし、作業プログラムを作成するオフライン教示システムが用いられている。
しかしながら、オフライン教示システムにより作成されたプログラムを実際のロボットで使用する場合、ロボットや治具の設置誤差や、ロボット本体の機差、ワークの寸法誤差、重力によるロボットアームのたわみ等の要因によって、溶接位置が予め記録された溶接点からずれてしまうことがある。
In a process in which many spot welding robots are used, such as assembling an automobile, a technique for creating a robot work program in advance is often employed for the purpose of reducing work man-hours when starting up equipment.
As a method of creating a spot welding robot work program in advance, information on the mechanism and shape of the robot and spot welding gun, the shape of the workpiece (workpiece to be welded), the positional relationship between the robot and the workpiece, necessary operating conditions, etc. In addition, an offline teaching system for simulating a robot operation on a computer and creating a work program is used.
However, when using a program created by the offline teaching system with an actual robot, due to factors such as robot and jig installation errors, robot body differences, workpiece dimensional errors, and robot arm deflection due to gravity, The welding position may deviate from previously recorded welding points.

このため、溶接点位置の全部または一部に関して、自動運転を行う前に、作業者がロボットを手動運転させ、溶接点位置を確認し、ずれがある場合は作業プログラムに記録された位置を修正する作業を行う必要がある。
また、設備立ち上げ時だけでなく設備を移転する場合などにおいても、先と同様の要因により設備移転前に使用していた作業プログラムの溶接点位置がずれてしまうことがある。この場合にも作業者が、手動運転により、溶接点位置を確認し、必要ならば記録位置を修正する作業を行う必要がある。
スポット溶接ロボットの作業プログラムを補正する方法として、視覚センサを用いて溶接点を計測して補正を行う方法が提案されている。ワークの溶接点の計測には、カメラにより溶接点を計測する必要があり、例えば、カメラはスポット溶接ガンに設けられた二つの電極のうち、一方の電極と交換して取り付けられる(特許文献1)。
特開平7−325611号公報
For this reason, before performing automatic operation for all or part of the welding point position, the operator manually operates the robot to check the welding point position, and if there is a deviation, correct the position recorded in the work program. It is necessary to do work to do.
Further, not only when the equipment is started up, but also when the equipment is transferred, the welding point position of the work program used before the equipment transfer may be shifted due to the same factors as described above. In this case as well, it is necessary for the operator to check the position of the welding point by manual operation and to correct the recording position if necessary.
As a method of correcting the work program of the spot welding robot, a method of correcting by measuring a welding point using a visual sensor has been proposed. In order to measure the welding point of the workpiece, it is necessary to measure the welding point with a camera. For example, the camera is attached by replacing one of the two electrodes provided on the spot welding gun (Patent Document 1). ).
Japanese Patent Laid-Open No. 7-325611

ところで、図5に示すように、スポット溶接ガンにおける電極101の取り付け部分となるシャンク102はテーパ形状になっており、電極101を強く加圧することでスポット溶接ガンへの取り付けを行う。電極101の取り付けの際には、例えば、ハンマー等の工具により電極101をたたくか二つの電極を突き合わせて加圧していた。このため、電極101の代わりにカメラをスポット溶接ガンに取り付ける場合において、電極101の取り付けと同じ方法を用いると、カメラが破損してしまうという問題があった。
また、図5に示すように、スポット溶接ガンのシャンク102は、電極を冷やすために冷却水を循環できるような冷却ホース103を備える構造となっているが、カメラに冷却水がかかることで電気回路がショートすることによるカメラの故障の恐れもあった。
By the way, as shown in FIG. 5, the shank 102 which becomes the attachment part of the electrode 101 in a spot welding gun is a taper shape, and it attaches to a spot welding gun by pressing the electrode 101 strongly. When the electrode 101 is attached, for example, the electrode 101 is hit with a tool such as a hammer or two electrodes are brought into contact with each other and pressed. For this reason, when the camera is attached to the spot welding gun instead of the electrode 101, there is a problem that the camera is damaged if the same method as the attachment of the electrode 101 is used.
In addition, as shown in FIG. 5, the shank 102 of the spot welding gun has a structure including a cooling hose 103 that can circulate cooling water to cool the electrodes. There was also a risk of camera failure due to a short circuit.

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、スポット溶接ガンへのカメラの取り付けの際にカメラの破損を防止し、冷却水がかかることによるカメラの故障を防止することができる撮像装置及びスポット溶接ロボットシステムを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and prevents the camera from being damaged when the camera is attached to the spot welding gun and prevents the camera from being broken due to the application of cooling water. It is an object of the present invention to provide an imaging apparatus and a spot welding robot system that can perform the above-mentioned.

請求項1に記載の発明は、複数の関節を有するロボットの先端に設けられ、対向配置された二つの電極を有するスポット溶接ガンの一方の電極と交換可能に設けられるとともに、光軸が前記電極の軸と同軸となるように設けられ、前記電極によるワークの溶接点を撮像して画像形成する撮像装置において、前記ワークの溶接点の画像を撮像するカメラと、前記カメラを前記スポット溶接ガンに取り付ける際に両者の間に介在するように設けられる取付部と、前記取付部に連結され、前記ワークの溶接点の画像を形成する撮像素子及びレンズを有する前記カメラのカメラヘッドを覆う保護部と、を備え、前記保護部は、光を通過させる通過孔を設け又は保護部全体を光透過性を有する材料により形成したことを特徴とする。
ここで、電極の軸とは、スポット溶接時におけるワークの溶接点(ワークと電極が接触する箇所)を通り、電極の移動方向に平行な軸線をいう。
The invention according to claim 1 is provided at the tip of a robot having a plurality of joints, and is provided so as to be exchangeable with one electrode of a spot welding gun having two electrodes opposed to each other, and an optical axis is the electrode. In an imaging apparatus that is provided so as to be coaxial with an axis of the workpiece and that forms an image by imaging a welding point of the workpiece by the electrode, a camera that images an image of the welding point of the workpiece, and the camera as the spot welding gun A mounting portion provided so as to be interposed between the two at the time of mounting; and a protection portion that is connected to the mounting portion and covers the camera head of the camera having an imaging element and a lens that form an image of a welding point of the workpiece. The protective portion is provided with a passage hole through which light passes, or the entire protective portion is formed of a light-transmitting material .
Here, the axis of the electrode refers to an axis that passes through the welding point of the workpiece during spot welding (where the workpiece and the electrode are in contact) and is parallel to the moving direction of the electrode.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の撮像装置において、前記保護部によって覆われるとともに周囲に光を照射する光源を備え、前記保護部の通過孔は、前記光源から照射されて他方の電極と前記カメラとの間に設けられたワークに向かう光を通過させることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first aspect of the present invention, the imaging device includes a light source that is covered by the protection unit and that irradiates light to the surroundings, and the passage hole of the protection unit is irradiated from the light source. It is characterized in that light directed to a workpiece provided between the other electrode and the camera is passed.

請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の撮像装置において、前記カメラは、前記カメラヘッドと、前記カメラヘッドにより形成された画像を処理する処理部と、を備え、前記カメラヘッドのみを前記保護部で覆われるように設けたことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to the first or second aspect, the camera includes the camera head and a processing unit that processes an image formed by the camera head, and the camera Only the head is provided so as to be covered with the protective portion.

請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の撮像装置において、前記取付部の表面には、当該取付部の前記スポット溶接ガンへの着脱の際に工具を嵌め合わせる嵌合部が形成されていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the imaging apparatus according to any one of the first to third aspects, a tool is attached to the surface of the attachment portion when the attachment portion is attached to or detached from the spot welding gun. A fitting portion to be fitted is formed.

請求項5に記載の発明は、複数の関節を有するロボットと、前記ロボットの先端に設けられ、対向配置された二つの電極を有するスポット溶接ガンと、一方の電極と交換可能に設けられるとともに、光軸が前記電極の軸と同軸となるように設けられ、前記電極によるワークの溶接点を撮像して画像形成する撮像装置と、前記ロボット及び前記スポット溶接ガンに溶接動作を行うように教示された作業プログラムを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された作業プログラムに従って前記ロボット及び前記スポット溶接ガンの動作制御を行う制御手段と、を備えるスポット溶接ロボットシステムにおいて、前記撮像装置は、前記ワークの溶接点の画像を撮像するカメラと、前記カメラを前記スポット溶接ガンに取り付ける際に両者の間に介在するように設けられる取付部と、前記取付部に連結され、前記ワークの溶接点の画像を形成する撮像素子及びレンズを有する前記カメラのカメラヘッドを覆う保護部と、を備え、前記保護部は、光を通過させる通過孔を設け又は保護部全体を光透過性を有する材料により形成したことを特徴とする。 The invention according to claim 5 is provided so as to be interchangeable with a robot having a plurality of joints, a spot welding gun having two electrodes disposed opposite to each other at the tip of the robot, An optical device is provided so that the optical axis is coaxial with the axis of the electrode, and an image pickup device for picking up an image of a welding point of a workpiece by the electrode to form an image, and teaching the robot and the spot welding gun to perform a welding operation. A spot welding robot system comprising: storage means for storing a work program stored therein; and control means for controlling operation of the robot and the spot welding gun in accordance with the work program stored in the storage means. A camera that captures an image of the welding point of the workpiece, and an intervening device between the camera and the spot welding gun. A mounting portion provided so as to, be connected to the attachment portion, and a protective portion covering the camera head of the camera having an image sensor and a lens for forming an image of the welding point of the workpiece, the protective portion Further, the present invention is characterized in that a passage hole for allowing light to pass through is provided or the entire protective part is formed of a light-transmitting material .

請求項1に記載の発明によれば、カメラのカメラヘッドは保護部により覆われているので、カメラをスポット溶接ガンに取り付ける際において、ハンマーでたたくときも保護部をたたくことでカメラを破損させることなく、カメラを保護部とともにスポット溶接ガンに取り付けることができる。
また、取付部は、カメラをスポット溶接ガンに取り付ける際に両者の間に介在するように設けられているので、カメラはスポット溶接ガンに対して間接的に取り付けられることとなる。これにより、冷却水を循環させてもその水は取付部にかかるので、カメラに冷却水がかかることはなく、カメラの電気回路のショートによる故障を防止することができる。
According to the first aspect of the present invention, since the camera head of the camera is covered with the protection part, when the camera is attached to the spot welding gun, the camera is damaged by hitting the protection part even when tapping with a hammer. The camera can be attached to the spot welding gun together with the protective part without any trouble.
Further, since the attachment portion is provided so as to be interposed between the two when the camera is attached to the spot welding gun, the camera is indirectly attached to the spot welding gun. Accordingly, even if the cooling water is circulated, the water is applied to the mounting portion, so that the cooling water is not applied to the camera, and a failure due to a short circuit of the electric circuit of the camera can be prevented.

請求項2に記載の発明によれば、光源から照射された光は周囲に拡散するが、保護部には、通過孔が形成されているので、光源から照射されて他方の電極とカメラとの間に設けられたワークに向かう光は通過孔を抜けて保護部の外側に飛び出し、ワークを照射する。
これにより、ワークの内部等のように光量が多く必要な箇所の撮像においてもワークの撮像を的確に行うことができる。
According to the second aspect of the present invention, the light emitted from the light source diffuses to the surroundings. However, since the through hole is formed in the protective portion, the light is emitted from the light source and the other electrode is connected to the camera. The light directed to the workpiece provided therebetween passes through the passage hole and jumps out of the protective portion to irradiate the workpiece.
This makes it possible to accurately capture the workpiece even when imaging a portion where a large amount of light is required, such as the inside of the workpiece.

請求項3に記載の発明によれば、カメラのうち、カメラヘッドのみが保護部で覆われるように設けられているので、カメラヘッド及び処理部の双方を保護部で覆う場合よりも保護部の大きさを小さくすることができるので、カメラのうちスポット溶接ガンに設けられる部分の大きさを電極の大きさに近づけることができ、カメラとワークの干渉を防止する効果を高めることができる。   According to the third aspect of the present invention, since only the camera head of the camera is provided so as to be covered with the protection part, the protection part is more than the case where both the camera head and the processing part are covered with the protection part. Since the size can be reduced, the size of the portion of the camera provided on the spot welding gun can be brought close to the size of the electrode, and the effect of preventing interference between the camera and the workpiece can be enhanced.

請求項4に記載の発明によれば、取付部の表面に嵌合部が形成されているので、スポット溶接ガンへの撮像装置の着脱の際に、工具を容易に嵌め合わせることができ、撮像装置を安定した状態で保持しながらスポット溶接ガンへの着脱を行うことができる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the fitting portion is formed on the surface of the attachment portion, the tool can be easily fitted when the imaging device is attached to or detached from the spot welding gun. It can be attached to and detached from the spot welding gun while holding the apparatus in a stable state.

請求項5に記載の発明によれば、少なくともカメラの一部は保護部により覆われているので、カメラをスポット溶接ガンに取り付ける際において、ハンマーでたたくときも保護部をたたくことでカメラを破損させることなく、カメラを保護部とともにスポット溶接ガンに取り付けることができる。
また、取付部は、カメラをスポット溶接ガンに取り付ける際に両者の間に介在するように設けられているので、カメラはスポット溶接ガンに対して間接的に取り付けられることとなる。これにより、冷却水を循環させてもその水は取付部にかかるので、カメラに冷却水がかかることはなく、カメラの電気回路のショートによる故障を防止することができる。
According to the invention described in claim 5, since at least a part of the camera is covered with the protective part, when attaching the camera to the spot welding gun, the camera is damaged by hitting the protective part even when tapping with a hammer. Without making it possible, the camera can be attached to the spot welding gun together with the protective part.
Further, since the attachment portion is provided so as to be interposed between the two when the camera is attached to the spot welding gun, the camera is indirectly attached to the spot welding gun. Accordingly, even if the cooling water is circulated, the water is applied to the mounting portion, so that the cooling water is not applied to the camera, and a failure due to a short circuit of the electric circuit of the camera can be prevented.

以下、図面を参照して、撮像装置及びスポット溶接ロボットシステムの最良の実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, the best embodiment of an imaging device and a spot welding robot system will be described in detail with reference to the drawings.

<スポット溶接ロボットシステムの構成>
図1に示すように、スポット溶接ロボットシステム1は、複数の関節22及びアーム23を有する多軸のロボット2と、このロボット2の先端に設けられたスポット溶接ガン3と、スポット溶接ガン3によりスポット溶接がなされるワークの溶接点を撮像して画像形成する撮像装置4と、ロボット2、スポット溶接ガン3、撮像装置4等の動作制御を行う制御装置5と、を備えている。
<Configuration of spot welding robot system>
As shown in FIG. 1, a spot welding robot system 1 includes a multi-axis robot 2 having a plurality of joints 22 and arms 23, a spot welding gun 3 provided at the tip of the robot 2, and a spot welding gun 3. An image pickup device 4 that picks up an image of a welding point of a workpiece to be spot-welded and forms an image, and a control device 5 that controls operations of the robot 2, the spot welding gun 3, the image pickup device 4, and the like are provided.

(ロボット)
図1に示すように、ロボット2は、例えば、自動車の車体フレーム等のスポット溶接ラインで用いられる。ロボット2は、土台となるベース21と、関節22で連結された複数のアーム23と、ロボット2を駆動させるサーボモータ(図示略)とを備えている。そして、連結された各アーム23のうち、最も先端に位置するアーム23の先端部には、スポット溶接ガン3が設けられている。
各関節22は、アーム23の一端部を揺動可能として他端部を軸支する揺動関節と、アーム23自身をその長手方向を中心に回転可能に軸支する回転関節とのいずれかから構成される。つまり、ロボット2はいわゆる多関節型ロボットに相当する。
(robot)
As shown in FIG. 1, the robot 2 is used in a spot welding line such as a body frame of an automobile, for example. The robot 2 includes a base 21 serving as a base, a plurality of arms 23 connected by joints 22, and a servo motor (not shown) that drives the robot 2. And the spot welding gun 3 is provided in the front-end | tip part of the arm 23 located in the most front end among each connected arm 23. FIG.
Each joint 22 is one of a swing joint that pivots one end of the arm 23 and pivotally supports the other end thereof, and a rotary joint that pivotally supports the arm 23 so that the arm 23 itself can rotate around its longitudinal direction. Composed. That is, the robot 2 corresponds to a so-called articulated robot.

(スポット溶接ガン)
図1、図2に示すように、スポット溶接ガン3は、二つの電極31,32を備えている。一方の電極31は、アーム33にシャンク36を介して固定されている。他方の電極32は、サーボモータにより駆動する加圧軸35に設けられ、加圧軸35の駆動により電極32は一方の電極31に向かって駆動する。電極31,32は、互いに対向するように配置されている。すなわち、サーボモータにより加圧軸35を駆動させ、電極31と電極32の間隔を狭めていくことにより、ワークを電極31,32で挟持することができる。そして、ワークを電極31,32で挟んだ状態で各電極31,32に通電することにより、スポット溶接を行うことができる。
電極31が取り付けられるアーム33の先端には、シャンク36が形成されており、このシャンク36は、電極31の軸線に対して傾斜するテーパ状に形成されている。図3に示すように、シャンク36内は中空に形成されている。なお、サーボモータは、制御装置5からの制御信号により駆動制御され、ロボットのアーム23を駆動させることができる。
(Spot welding gun)
As shown in FIGS. 1 and 2, the spot welding gun 3 includes two electrodes 31 and 32. One electrode 31 is fixed to the arm 33 via a shank 36. The other electrode 32 is provided on a pressure shaft 35 driven by a servo motor, and the electrode 32 is driven toward one electrode 31 by driving the pressure shaft 35. The electrodes 31 and 32 are disposed so as to face each other. That is, the workpiece can be held between the electrodes 31 and 32 by driving the pressurizing shaft 35 by the servo motor and reducing the distance between the electrode 31 and the electrode 32. And it can spot-weld by supplying with electricity to each electrode 31 and 32 in the state which pinched | interposed the workpiece | work between the electrodes 31 and 32. FIG.
A shank 36 is formed at the tip of the arm 33 to which the electrode 31 is attached. The shank 36 is formed in a tapered shape that is inclined with respect to the axis of the electrode 31. As shown in FIG. 3, the inside of the shank 36 is formed hollow. The servo motor is driven and controlled by a control signal from the control device 5 and can drive the arm 23 of the robot.

(撮像装置)
図1に示すように、撮像装置4は、ワークの溶接点の画像を撮像するカメラ41と、スポット溶接ガン3とカメラ41との間に設けられた取付部42と、取付部42に連結され、少なくともカメラ41の一部を覆う保護部43とを備えている。
(1)取付部
図3に示すように、取付部42は、筒状に形成され、スポット溶接ガン3の先端のシャンク36に着脱可能に取り付けられている。取付部42には、シャンク36に取り付けるためにテーパ状のシャンク36に嵌り込むテーパ状の挿入孔42aが形成されている。取付部42は、電極31と同様、ハンマー等によりたたくことにより保護部43とともにシャンク36に固定することができるようになっている。取付部42をシャンク36に取り付けることにより、シャンク36の先端は遮蔽される。
図3、図4に示すように、取付部42の表面には、シャンク36に対して着脱する際に、取付部42を安定して保持するためにスパナ等の工具を嵌め合わせる嵌合部42bが形成されている。嵌合部42bは、曲面状に形成された取付部42の表面に対してへこんだ凹部とされ、この凹部の底面は平面となるように形成されている。これにより、スパナ等の工具を嵌合部42bに嵌め合わせても工具が滑ることがなく取付部42を安定した状態で保持できるようになっている。
取付部42のうちシャンク36との取り付け箇所となる端部に対して反対側となる端部には、連結ネジ47により保護部43が連結されている。
(Imaging device)
As shown in FIG. 1, the imaging device 4 is connected to a camera 41 that captures an image of a welding point of a workpiece, an attachment portion 42 provided between the spot welding gun 3 and the camera 41, and the attachment portion 42. , And a protection unit 43 that covers at least a part of the camera 41.
(1) Attachment part As shown in FIG. 3, the attachment part 42 is formed in the cylinder shape, and is attached to the shank 36 of the front-end | tip of the spot welding gun 3 so that attachment or detachment is possible. The attachment portion 42 is formed with a tapered insertion hole 42 a that fits into the tapered shank 36 for attachment to the shank 36. The attachment portion 42 can be fixed to the shank 36 together with the protection portion 43 by hitting with a hammer or the like, like the electrode 31. By attaching the attachment portion 42 to the shank 36, the tip of the shank 36 is shielded.
As shown in FIGS. 3 and 4, on the surface of the mounting portion 42, a fitting portion 42b for fitting a tool such as a spanner to stably hold the mounting portion 42 when being attached to or detached from the shank 36. Is formed. The fitting portion 42b is a concave portion that is recessed with respect to the surface of the mounting portion 42 formed in a curved surface, and the bottom surface of the concave portion is formed to be a flat surface. Thereby, even if tools, such as a spanner, are fitted in fitting part 42b, a tool does not slip and it can hold attachment part 42 in the stable state.
The protection part 43 is connected to the end part of the attachment part 42 opposite to the end part to be attached to the shank 36 by a connection screw 47.

(2)保護部
図3に示すように、保護部43の一端には、楕円形状又は矩形状に形成され、保護部43内に設けられた光源44から照射される光を通過させる通過孔43aが形成されている。この通過孔43aを形成することにより、光源44から照射されて電極32とカメラヘッド45(後述する)との間に配置されるワークに光を照射することができる。
ここで、光源44は、保護部43の内壁面に治具44aにより取り付けられている。光源44は、ワークを十分な光量で照射することができれば一つでも構わないが、スペースの許す範囲内で複数設けてもよい。
(2) Protection part As shown in FIG. 3, one end of the protection part 43 is formed in an elliptical shape or a rectangular shape, and a passage hole 43a through which light emitted from the light source 44 provided in the protection part 43 passes. Is formed. By forming the passage hole 43a, it is possible to irradiate light onto the workpiece that is irradiated from the light source 44 and disposed between the electrode 32 and the camera head 45 (described later).
Here, the light source 44 is attached to the inner wall surface of the protection part 43 by a jig 44 a. One light source 44 may be provided as long as it can irradiate the work with a sufficient amount of light, but a plurality of light sources 44 may be provided within a space allowed.

(3)カメラ
図2に示すように、カメラ41としては、例えば、小型のCCDカメラが用いられる。カメラ41は、二つの電極31,32のうち、少なくとも一方の電極31に対して着脱自在に設けられている。このとき、カメラ41は、その光軸が電極32の軸Aと同軸となるように設けられている。ここで、電極32の軸Aとは、スポット溶接時におけるワークの溶接点(ワークと電極32が接触する箇所)を通り、電極32の移動方向に平行な軸線をいう。図2においては、アーム33に固定された電極31とカメラ41を交換した例を図示している。
また、図1、図3に示すように、カメラ41は、ワークの溶接点の画像を形成する撮像素子及びレンズを有するカメラヘッド45と、カメラヘッド45により形成された画像を処理する処理部46とを備えている。カメラヘッド45は、取付部42に固定ネジ49によって固定されており、その周囲は保護部43により覆われている。ここで、保護部43内には、カメラヘッド45のみが設けられ、カメラヘッド45のみが保護部43により覆われた状態となっている。処理部46は、通信ケーブル46aによりスポット溶接ガン3から離れた位置に設けられている。これにより、カメラヘッド45による撮像を遠隔操作できるとともに、保護部43の小型化を図ることができる。
(3) Camera As shown in FIG. 2, as the camera 41, for example, a small CCD camera is used. The camera 41 is detachably provided to at least one of the two electrodes 31 and 32. At this time, the camera 41 is provided such that its optical axis is coaxial with the axis A of the electrode 32. Here, the axis A of the electrode 32 refers to an axis parallel to the moving direction of the electrode 32, passing through the welding point of the workpiece during spot welding (where the workpiece and the electrode 32 are in contact). FIG. 2 shows an example in which the electrode 31 fixed to the arm 33 and the camera 41 are exchanged.
As shown in FIGS. 1 and 3, the camera 41 includes a camera head 45 having an imaging element and a lens for forming an image of a workpiece welding point, and a processing unit 46 for processing an image formed by the camera head 45. And. The camera head 45 is fixed to the mounting portion 42 with fixing screws 49, and the periphery thereof is covered with a protection portion 43. Here, only the camera head 45 is provided in the protection unit 43, and only the camera head 45 is covered by the protection unit 43. The processing unit 46 is provided at a position away from the spot welding gun 3 by the communication cable 46a. Thereby, the imaging by the camera head 45 can be remotely operated, and the size of the protection unit 43 can be reduced.

処理部46は、カメラヘッド45で撮像された撮像画像に関する処理プログラムに従って画像処理を実行するCPU61と、CPU61の作業エリアとなるRAM62と、画像処理プログラムや各種データが記憶され、書き換え可能な不揮発性メモリ63と、カメラヘッド45との間で撮像画像データの受信が可能に接続されたカメラインターフェース64と、制御装置5との間で画像処理データや各種データの送受信が可能に接続された通信インターフェース65と、を備えている。
不揮発性メモリ63には、カメラヘッド45により撮像された撮像画像の画像処理を行う画像処理プログラムが記憶されている。すなわち、CPU61が画像処理プログラムを実行することにより、処理部46は、画像処理手段として機能する。
The processing unit 46 stores a CPU 61 that executes image processing according to a processing program related to a captured image captured by the camera head 45, a RAM 62 that is a work area of the CPU 61, an image processing program and various data, and is rewritable and nonvolatile. A camera interface 64 connected to be able to receive captured image data between the memory 63 and the camera head 45, and a communication interface connected to be able to send and receive image processing data and various data between the control device 5. 65.
The non-volatile memory 63 stores an image processing program that performs image processing of a captured image captured by the camera head 45. That is, when the CPU 61 executes the image processing program, the processing unit 46 functions as an image processing unit.

(制御装置)
図1に示すように、制御装置5は、ロボット2の動作制御等に関する処理プログラムに従って各処理を実行するCPU51と、CPU51の作業エリアとなるRAM52と、ロボット2の作業プログラムや各種データが記憶され、書き換え可能な不揮発性メモリ53と、ロボット2を駆動させるロボット本体軸サーボドライバ54と、スポット溶接ガン3の加圧軸35を駆動させる加圧軸サーボドライバ55と、処理部46との間でデータの送受信が可能に接続された通信インターフェース56と、を備えている。
(Control device)
As shown in FIG. 1, the control device 5 stores a CPU 51 that executes each process according to a processing program related to operation control of the robot 2, a RAM 52 that is a work area of the CPU 51, a work program of the robot 2, and various data. The rewritable nonvolatile memory 53, the robot body axis servo driver 54 that drives the robot 2, the pressure axis servo driver 55 that drives the pressure axis 35 of the spot welding gun 3, and the processing unit 46. And a communication interface 56 connected so as to be able to transmit and receive data.

図1に示すように、制御装置5の不揮発性メモリ53には、ロボット2及びスポット溶接ガン3に溶接動作を行うように教示された作業プログラムが記憶されている。従って、不揮発性メモリ53は、記憶手段として機能する。また、CPU51が作業プログラムを実行することにより、制御装置5は、ロボット2及びスポット溶接ガン3の動作制御を行う制御手段として機能する。   As shown in FIG. 1, the non-volatile memory 53 of the control device 5 stores a work program taught to perform a welding operation on the robot 2 and the spot welding gun 3. Accordingly, the nonvolatile memory 53 functions as a storage unit. Moreover, when the CPU 51 executes the work program, the control device 5 functions as a control unit that controls the operation of the robot 2 and the spot welding gun 3.

<撮像装置のスポット溶接ガンへの着脱方法>
図3、図4に示すように、撮像装置4をスポット溶接ガン3に取り付ける際には、取付部42にカメラヘッド45を固定した後、カメラヘッド45を保護部43で覆い、取付部42と保護部43とを連結ネジ47で連結する。そして、取付部42の挿入孔42aにスポット溶接ガン3のシャンク36を挿入させ、ハンマーで保護部43をたたく、あるいは、加圧軸35を駆動させて電極32と保護部43とを突き合わせることにより、取付部42をシャンク36にくい込ませて固定する。取付部42をシャンク36に固定した後は、シャンク36及び取付部42には、テーパが形成されていることから、簡単には外れなくなる。
一方、シャンク36に固定された取付部42を取り外す際には、スパナ等の工具を取付部42の嵌合部42bに嵌め合わせ、工具により取付部42を安定して保持した状態で工具を操作することで、シャンク36から取付部42を取り外すことができる。
<How to attach / detach the imaging device to / from the spot welding gun>
As shown in FIGS. 3 and 4, when attaching the imaging device 4 to the spot welding gun 3, after fixing the camera head 45 to the attachment portion 42, the camera head 45 is covered with the protection portion 43, and the attachment portion 42 The protection part 43 is connected to the connection screw 47. Then, the shank 36 of the spot welding gun 3 is inserted into the insertion hole 42a of the mounting portion 42 and the protective portion 43 is hit with a hammer, or the pressure shaft 35 is driven to bring the electrode 32 and the protective portion 43 into contact with each other. Thus, the attachment portion 42 is fixed by being inserted into the shank 36. After the attachment portion 42 is fixed to the shank 36, the shank 36 and the attachment portion 42 are tapered, and thus cannot be easily detached.
On the other hand, when removing the mounting portion 42 fixed to the shank 36, a tool such as a spanner is fitted to the fitting portion 42b of the mounting portion 42, and the tool is operated while the mounting portion 42 is stably held by the tool. By doing so, the attaching part 42 can be removed from the shank 36.

<撮像装置及びスポット溶接ロボットシステムの作用効果>
このように撮像装置4及び撮像装置4を備えたスポット溶接ロボットシステム1によれば、少なくともカメラ41の一部であるカメラヘッド45は保護部43により覆われているので、撮像装置4をスポット溶接ガン3に取り付ける際において、ハンマーでたたくときも保護部43をたたくことでカメラヘッド45を破損させることなく、カメラヘッド45を保護部43とともにスポット溶接ガン3に取り付けることができる。
また、取付部42は、スポット溶接ガン3のシャンク36とカメラヘッド45との間に設けられているので、カメラヘッド45はスポット溶接ガン3に対して取付部42を介して間接的に取り付けられることとなる。これにより、シャンク36内で冷却水を循環させてもその水は取付部42にかかるので、カメラヘッド45に冷却水がかかることはなく、カメラヘッド45の電気回路のショートによる故障を防止することができる。
<Operational effects of imaging device and spot welding robot system>
Thus, according to the spot welding robot system 1 including the imaging device 4 and the imaging device 4, at least the camera head 45 that is a part of the camera 41 is covered by the protection unit 43. When attaching to the gun 3, the camera head 45 can be attached to the spot welding gun 3 together with the protection part 43 without damaging the camera head 45 by hitting the protection part 43 even when tapping with a hammer.
Further, since the attachment portion 42 is provided between the shank 36 of the spot welding gun 3 and the camera head 45, the camera head 45 is indirectly attached to the spot welding gun 3 via the attachment portion 42. It will be. Thereby, even if the cooling water is circulated in the shank 36, the water is applied to the mounting portion 42, so that the cooling water is not applied to the camera head 45, and a failure due to a short circuit of the electric circuit of the camera head 45 is prevented. Can do.

また、保護部43内に設けられている光源44から照射された光は周囲に拡散するが、保護部43には、通過孔43aが形成されているので、光源44から照射されて電極32とカメラヘッド45との間に設けられたワークに向かう光は通過孔43aを抜けて保護部43の外側に飛び出し、ワークを照射する。
これにより、ワークの内部等のように光量が多く必要な箇所の撮像においてもワークの撮像を的確に行うことができる。
The light emitted from the light source 44 provided in the protection unit 43 diffuses to the surroundings. However, since the protection unit 43 has a passage hole 43a, the light is emitted from the light source 44 and the electrode 32. Light traveling toward the workpiece provided between the camera head 45 passes through the passage hole 43a and jumps out of the protective portion 43 to irradiate the workpiece.
This makes it possible to accurately capture the workpiece even when imaging a portion where a large amount of light is required, such as the inside of the workpiece.

また、カメラ41のうち、カメラヘッド45のみが保護部43で覆われるように設けられているので、カメラヘッド45及び処理部46の双方を保護部43で覆う場合よりも保護部43の大きさを小さくすることができるので、カメラ41のうちスポット溶接ガン3に設けられる部分の大きさを電極32の大きさに近づけることができ、カメラ41とワークの干渉を防止する効果を高めることができる。   In addition, since only the camera head 45 of the camera 41 is provided so as to be covered with the protection unit 43, the size of the protection unit 43 is larger than when both the camera head 45 and the processing unit 46 are covered with the protection unit 43. Since the size of the portion of the camera 41 provided on the spot welding gun 3 can be made closer to the size of the electrode 32, the effect of preventing the interference between the camera 41 and the workpiece can be enhanced. .

また、取付部42の表面に嵌合部42bが形成されているので、スポット溶接ガン3への撮像装置4の着脱の際に、スパナ等の工具を容易に嵌め合わせることができ、撮像装置4を安定した状態で保持しながらスポット溶接ガン3への着脱を行うことができる。   Moreover, since the fitting part 42b is formed in the surface of the attachment part 42, when attaching or detaching the imaging device 4 to the spot welding gun 3, tools, such as a spanner, can be easily fitted and the imaging device 4 is attached. Can be attached to and detached from the spot welding gun 3 while being held in a stable state.

<その他>
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態においては、スポット溶接ガンとして、C型のスポット溶接ガンを用いたが、X型のスポット溶接ガンを用いてもよい。
また、処理部46を撮像装置4に設けたが、制御装置5が画像処理機能を有していれば、カメラヘッド45で撮像した画像を制御装置5に無線送信することにより、制御装置5で画像処理を行ってそのデータに基づいてロボット2を制御することができる。これらの構成は作業者、設計者の要望により自由に変更可能である。
また、保護部43に通過孔43aを形成する代わりに保護部43全体を、光透過性を有する材料により形成しても良い。この際には勿論シャンク36への取り付け時に外力によって破損しない程度の強度が必要である。
<Others>
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, a C-type spot welding gun is used as the spot welding gun, but an X-type spot welding gun may be used.
Further, the processing unit 46 is provided in the imaging device 4. If the control device 5 has an image processing function, the control device 5 wirelessly transmits an image captured by the camera head 45 to the control device 5. Image processing can be performed and the robot 2 can be controlled based on the data. These configurations can be freely changed according to the requests of workers and designers.
Further, instead of forming the passage hole 43a in the protection portion 43, the entire protection portion 43 may be formed of a light transmissive material. In this case, of course, it is necessary to have such strength that it is not damaged by an external force when attached to the shank 36.

撮像装置を備えるスポット溶接ロボットシステムの概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of a spot welding robot system provided with an imaging device. スポット溶接ガンの正面図。The front view of a spot welding gun. (a)は図4のa−a断面図、(b)は図4のb−b断面図。(A) is a sectional view taken along the line aa in FIG. 4, and (b) is a sectional view taken along the line bb in FIG. 取付部及び保護部の斜視図。The perspective view of an attaching part and a protection part. 電極の取付構造を説明する図。The figure explaining the attachment structure of an electrode.

符号の説明Explanation of symbols

1 スポット溶接ロボットシステム
2 ロボット
3 スポット溶接ガン
4 撮像装置
5 制御装置(制御手段)
22 関節
31 電極
32 電極
41 カメラ
42 取付部
42b 嵌合部
43 保護部
43a 通過孔
44 光源
45 カメラヘッド
46 処理部
53 不揮発性メモリ(記憶手段)
A 電極の軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spot welding robot system 2 Robot 3 Spot welding gun 4 Imaging device 5 Control apparatus (control means)
22 Joint 31 Electrode 32 Electrode 41 Camera 42 Mounting part 42b Fitting part 43 Protection part 43a Passing hole 44 Light source 45 Camera head 46 Processing part 53 Non-volatile memory (storage means)
A Axis of electrode

Claims (5)

複数の関節を有するロボットの先端に設けられ、対向配置された二つの電極を有するスポット溶接ガンの一方の電極と交換可能に設けられるとともに、光軸が前記電極の軸と同軸となるように設けられ、前記電極によるワークの溶接点を撮像して画像形成する撮像装置において、
前記ワークの溶接点の画像を撮像するカメラと、
前記カメラを前記スポット溶接ガンに取り付ける際に両者の間に介在するように設けられる取付部と、
前記取付部に連結され、前記ワークの溶接点の画像を形成する撮像素子及びレンズを有する前記カメラのカメラヘッドを覆う保護部と、
を備え
前記保護部は、光を通過させる通過孔を設け又は保護部全体を光透過性を有する材料により形成したことを特徴とする撮像装置。
Provided at the tip of a robot having a plurality of joints, provided to be exchangeable with one electrode of a spot welding gun having two electrodes arranged opposite to each other, and provided so that the optical axis is coaxial with the axis of the electrode In an imaging device for imaging an image of a welding point of a workpiece by the electrode,
A camera that captures an image of a welding point of the workpiece;
An attachment part provided to be interposed between the two when attaching the camera to the spot welding gun;
A protection unit that covers the camera head of the camera , which is connected to the mounting unit and has an imaging element and a lens that form an image of a welding point of the workpiece ;
Equipped with a,
The image pickup apparatus according to claim 1, wherein the protection part is provided with a passage hole for allowing light to pass through or the entire protection part is formed of a light-transmitting material .
前記保護部によって覆われるとともに周囲に光を照射する光源を備え、
前記保護部の通過孔は、前記光源から照射されて他方の電極と前記カメラとの間に設けられたワークに向かう光を通過させることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
A light source that is covered by the protection unit and that irradiates light to the surroundings;
The passage hole of the protection unit, the imaging apparatus according to claim 1, wherein the passing light toward the workpiece disposed between the camera is illuminated with the other electrode from the light source.
前記カメラは、前記カメラヘッドと、前記カメラヘッドにより形成された画像を処理する処理部と、を備え、
前記カメラヘッドのみを前記保護部で覆われるように設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
The camera includes the camera head, and a processing unit that processes an image formed by the camera head,
The imaging apparatus according to claim 1, wherein only the camera head is provided so as to be covered with the protection unit.
前記取付部の表面には、当該取付部の前記スポット溶接ガンへの着脱の際に工具を嵌め合わせる嵌合部が形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の撮像装置。   The fitting part which fits a tool in the case of the attachment or detachment of the said attachment part to the said spot welding gun is formed in the surface of the said attachment part. The imaging device described. 複数の関節を有するロボットと、
前記ロボットの先端に設けられ、対向配置された二つの電極を有するスポット溶接ガンと、
一方の電極と交換可能に設けられるとともに、光軸が前記電極の軸と同軸となるように設けられ、前記電極によるワークの溶接点を撮像して画像形成する撮像装置と、
前記ロボット及び前記スポット溶接ガンに溶接動作を行うように教示された作業プログラムを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された作業プログラムに従って前記ロボット及び前記スポット溶接ガンの動作制御を行う制御手段と、を備えるスポット溶接ロボットシステムにおいて、
前記撮像装置は、
前記ワークの溶接点の画像を撮像するカメラと、
前記カメラを前記スポット溶接ガンに取り付ける際に両者の間に介在するように設けられる取付部と、
前記取付部に連結され、前記ワークの溶接点の画像を形成する撮像素子及びレンズを有する前記カメラのカメラヘッドを覆う保護部と、
を備え
前記保護部は、光を通過させる通過孔を設け又は保護部全体を光透過性を有する材料により形成したことを特徴とするスポット溶接ロボットシステム。
A robot having a plurality of joints;
A spot welding gun provided at the tip of the robot and having two electrodes disposed opposite to each other;
An imaging device that is provided so as to be exchangeable with one of the electrodes, is provided so that an optical axis is coaxial with the axis of the electrode, and images an image of a welding point of the workpiece by the electrode; and
Storage means for storing a work program taught to perform a welding operation on the robot and the spot welding gun;
In a spot welding robot system comprising: control means for controlling operation of the robot and the spot welding gun according to a work program stored in the storage means;
The imaging device
A camera that captures an image of a welding point of the workpiece;
An attachment part provided to be interposed between the two when attaching the camera to the spot welding gun;
A protection unit that covers the camera head of the camera , which is connected to the mounting unit and has an imaging element and a lens that form an image of a welding point of the workpiece ;
Equipped with a,
The spot welding robot system , wherein the protection part is provided with a passage hole for allowing light to pass through, or the entire protection part is formed of a light-transmitting material .
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