JP2000079472A

JP2000079472A - 自動溶接機

Info

Publication number: JP2000079472A
Application number: JP10248251A
Authority: JP
Inventors: Takashi Anamizu; 孝穴水; Yuichi Banrai; 雄一萬來; Ikuo Mibu; 生男壬生; Kenichi Maeda; 謙一前田
Original assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Hitachi Engineering and Services Co Ltd; Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1998-09-02
Filing date: 1998-09-02
Publication date: 2000-03-21

Abstract

(57)【要約】【課題】溶接ワイヤーを送りすぎるような操作を行っ
ても、ローラガイドトーチユニット内で溶接ワイヤーの
座屈が発生することの無い自動溶接機を提供する。【解決手段】押しボタンスイッチ２が押されていると
きにタッチセンサ７が出力を発すると、ＡＮＤ回路８の
出力がオンとなり、オフディレータイマー９の出力も直
ちにオンとなる。これにより、リレイコイル１０が励磁
され、そのｂ接点４は開となって、サーボモータ５は停
止する。よって、溶接ワイヤーはそれ以上送りこまれ
ず、ローラガイドトーチユニット内で溶接ワイヤーの座
屈が発生することが無くなる。押しボタンスイッチ２が
オフとなり、それによってＡＮＤ回路８の出力がオフと
なっても、オフディレータイマー９の設定時間内は、リ
レイ接点４は開のままに保たれる。よって、インチング
作業中は、リレイ接点４は開のまま保たれ、サーボモー
タ５が回転するようなことはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動溶接機に関する
ものであり、特に、パイプの円周方向のシーム部を裏当
金なしで溶接する溶接機のように、ＮＣ装置により溶接
トーチの位置、移動速度等を制御され、溶接トーチの先
端から突出した溶接ワイヤーと被溶接体との間にアーク
を発生させて溶接ワイヤーを溶融させることにより被溶
接体の溶接を行う方式の自動溶接機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】パイプの円周方向のシームを自動で溶接
する溶接機の構成の例を図３に示す。図３において、パ
ーソナルコンピュータ２１は、自動溶接のためのＣＡＤ
データを作成するためのものであり、作成されたデータ
はフレキシブルディスク２１ａに記録される。制御装置
（ＮＣ装置）２２は、自動溶接の実質的な制御（電源及
び溶接トーチ位置等の制御）を行うためのものであり、
フレキシブルディスク２１ａからＣＡＤデータを読み込
む。そして、制御装置２２は、この読み込んだデータを
用いて実際の溶接条件を設定し、設定された条件に対応
して、ロジックテーブルに予め記録されたデータにより
各種溶接パラメータを設定する。

【０００３】さらに、この制御装置２２では、設定され
た溶接パラメータを実際の溶接の制御に用いるＮＣ言語
に変換し、変換した言語を制御データとして制御テーブ
ルの形で内部のメモリに記録する。そのメモリに記録さ
れた制御データを用いて、電源装置２３、及び溶接ヘッ
ド２４を駆動制御すると共に、パルス電圧波形及びパル
ス電流波形の計測・解析値を用いてアーク倣い関連補正
を行う構成となっている。なお、制御装置２２の主な制
御項目は、溶接ヘッド２４の溶接の電圧、電流、及び溶
接ヘッド２４に搭載された溶接トーチ２７の、パイプ開
先３０に対するウィービング、溶接ヘッド２４の移動速
度等である。

【０００４】溶接ヘッド２４は、電源装置２３と送電ケ
ーブル２８で接続され、パイプ外周に巻き付けられたガ
イドレール２９上に、円周方向に移動可能に装着され
る。溶接ヘッド２４には、溶接トーチ２７に対して溶接
ワイヤを供給するワイヤ供給部２６が搭載されている。

【０００５】図４に、制御装置２２、電源装置２３、溶
接ヘッド２４、パイプ２５間の電気的な接続関係を示
す。図から分かるように、電源装置２３からは、送電ケ
ーブル２８を介して、溶接ヘッド２４のワイヤ３１とパ
イプ２５との間にパルス溶接電圧が印加されるようにな
っている。これにより、ワイヤ３１とパイプ２５表面と
の間にアークが発生する。ワイヤ３１は一定速度で送ら
れ、アークにより溶かされて溶着金属となり、パイプ開
先３０内で固まり、母材を構成する。

【０００６】図５に、溶接ヘッド２４の詳細図を示す。
溶接ヘッド２４は、パイプ外周上の位置（時分で示す）
Ｘ軸、溶接トーチ２７のウィービングの開先部幅方向
（パイプ軸方向）Ｙ軸、及び溶接高さ方向（パイプ半径
方向）Ｚ軸、及び溶接トーチ旋回軸の各軸についてサー
ボ機構を備え、これら４軸は制御装置２２により制御さ
れている。ウィービングは２次元ウィービングである。
即ち、溶接溶接トーチ２７を溶接進行方向（Ｘ軸）に対
して直交するＹ軸方向及びＺ軸方向に、開先部に沿って
移動させている。

【０００７】図６に、溶接ワイヤーを溶接トーチに供給
するローラガイドトーチユニットの概要図を示す。溶接
ワイヤー４１は、溶接ワイヤー入口４２を通してローラ
ガイドトーチユニット内に入る。そして、ガイドローラ
４３によって、溶接ワイヤー駆動部に導かれる。溶接ワ
イヤー駆動部は、駆動ローラ４４と押さえローラ４５、
４６を主たる構成部品として成り立っており、駆動ロー
ラ４４と各々の押さえローラ４５、４６の間に溶接ワイ
ヤー４１を挟持し、駆動ローラ４４に結合された溶接ワ
イヤー供給モータ（不図示）により、駆動ローラ４４を
回転させることによって、溶接ワイヤー４１を駆動す
る。溶接ワイヤー駆動部を出た溶接ワイヤー４１は、ロ
ーラ４７、４８からなるストレートナ部で曲がりくせを
直され、溶接トーチ４９に供給される。

【０００８】ローラ４６、４７には、それぞれ押込み量
調整装置５０、５１が設けられており、それぞれ、ロー
ラ４６の駆動ローラ４４への押しつけ力、ローラ４７の
位置を調整できるようになっている。溶接トーチ４９に
は、電極５２より溶接電流が供給され、ガス供給口５３
より雰囲気ガスが供給されるようになっている。また、
溶接トーチ４９を含めた先端部分は、絶縁体５４で絶縁
され、各ローラ等を保持する金具に溶接電流が回り込ま
ないようになっている。なお、各ローラー４３〜４８は
セラミックで構成され、絶縁物であるので、溶接ワイヤ
ー４１に接触しても、その部分でアークが発生したりす
ることがない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】自動溶接が開始される
前に、溶接ワイヤーが溶接トーチの先端から適当な量だ
け突き出るように、オペレータが手動操作により溶接ワ
イヤーの供給を行う。この動作は、溶接トーチ先端にお
ける溶接ワイヤーの突出状態を目視しながら、溶接ワイ
ヤー供給用手動スイッチ（押しボタンスイッチ等）を操
作することにより行われる。このとき、オペレータが操
作を誤って、溶接ワイヤーを多量に供給しすぎると、溶
接ワイヤーの先端は溶接対象物に衝突して行くてを妨げ
られ、ローラガイドトーチユニット内で複雑な座屈を起
こすことがある。

【００１０】ローラガイドトーチユニット内で溶接ワイ
ヤーの座屈が発生し、接地している金属部分に溶接ワイ
ヤーが接触すると、その接触部分でアークが発生し、溶
接ワイヤーが溶着してしまうことがある。また、そのよ
うな事態に至らなくても、溶接ワイヤーの座屈した部分
を取り除くためにローラガイドトーチユニットを分解し
なければならず、長時間に亙って溶接機の作動を停止す
る必要がある。

【００１１】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、オペレータが誤操作により溶接ワイ
ヤーを送りすぎるような操作を行った場合にも、ローラ
ガイドトーチユニット内で溶接ワイヤーの座屈が発生す
ることの無い自動溶接機を提供することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、溶接トーチの先端から突出した溶接ワ
イヤーと被溶接体との間にアークを発生させて溶接ワイ
ヤーを溶融させることにより被溶接体の溶接を行い、溶
接の進行に伴って消耗した溶接ワイヤーに相当する分の
新しい溶接ワイヤーを溶接部に供給する溶接ワイヤー供
給装置を有する自動溶接機であって、溶接ワイヤーが溶
接対象物に接触したことを検出して信号を発するタッチ
センサーと、当該タッチセンサーが信号を発したとき、
溶接ワイヤーの供給を強制的に停止する溶接ワイヤー供
給停止機構とを有してなり、当該溶接ワイヤー供給停止
機構は、手動で溶接ワイヤー供給を行うスイッチがオン
となったときに作動を開始し、当該スイッチがオフとな
ってから所定時間後に作動を停止するものであることを
特徴とする自動溶接機（請求項１）である。

【００１３】本手段においては、オペレータが誤操作に
よりワイヤーの過剰供給を行った場合でも、タッチセン
サーにより、溶接ワイヤーが溶接対象物に接触したこと
が検出されると、溶接ワイヤー供給停止機構が強制的に
溶接ワイヤーの供給を停止する。よって、その時点で溶
接ワイヤーの供給が止まるので、ローラガイドトーチユ
ニット内で溶接ワイヤーの座屈が発生することが無くな
る。

【００１４】また、溶接ワイヤー供給停止機構の動作
は、手動で溶接ワイヤー供給を行うスイッチがオンとな
ると直ちにその作動を開始するが、当該スイッチがオフ
となってから所定の時間（たとえば２秒間）は作動を停
止しない。よって、オペレータがインチングにより溶接
ワイヤーの供給を行っているときに、溶接ワイヤーが溶
接対象物に接触したような場合には、インチングを行っ
ている間中、溶接ワイヤー供給停止機構が働いており、
溶接ワイヤーは供給されない。よって、インチング作業
によって、ローラガイドトーチユニット内で溶接ワイヤ
ーの座屈が発生することをも防止することができる。所
定時間が経過した後、溶接ワイヤー供給停止機構は作動
を停止するので、溶接が自動で行われるようになる時点
までには、作動を停止しており、自動制御の妨げになる
ことはない。

【００１５】前記課題を解決するための第２の手段は、
前記第１の手段であって、溶接ワイヤー供給装置におけ
る溶接ワイヤー供給モータが、サーボモータ又はパルス
モータであることを特徴とするもの（請求項２）であ
る。

【００１６】本手段によれば、溶接ワイヤー供給モータ
がサーボモータ又はパルスモータであるので、溶接ワイ
ヤー供給停止機構が溶接ワイヤーの供給を停止する指令
を出したとき、高応答で溶接ワイヤーの停止を行うこと
ができる。よって、ローラガイドトーチユニット内での
溶接ワイヤーの座屈の発生を確実に防止することができ
る。

【００１７】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第１の手段または第２の手段であって、タッチセン
サーが、溶接ワイヤーと溶接対象物の電気的な導通を検
出することにより、溶接ワイヤーが溶接対象物に接触し
たことを検出するものであることを特徴とするもの（請
求項３）である。

【００１８】溶接ワイヤーと溶接対象物の電気的な導通
を検出することにより溶接ワイヤーと溶接対象物の接触
を検出する方法は、確実でありかつ検出精度が高い。よ
って、本手段によれば、ローラガイドトーチユニット内
での溶接ワイヤーの座屈の発生を確実に防止することが
できる。

【００１９】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第１の手段から第３の手段のいずれかであって、溶
接ワイヤー供給停止機構が溶接ワイヤーの供給を強制的
に停止したことを、オペレータに知らせる警報装置を有
することを特徴とするもの（請求項４）である。

【００２０】本手段においては、特に、インチング中に
溶接ワイヤーと溶接対象物の接触が発生した場合に、オ
ペレータがそれを知ることができ、それ以後のインチン
グ動作を直ちにやめることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態の第
１の例を示すブロック図である。図１において、１は制
御装置、２は溶接ワイヤー手動供給用の押しボタンスイ
ッチ、３はサーボアンプ、４はリレイ接点、５はサーボ
モータ、６はパルスジェネレータ、７はタッチセンサ
ー、８はＡＮＤ回路、９はオフディレータイマー、１０
はリレイコイル、１１は警報ブザーである。

【００２２】サーボモータ５は、溶接ワイヤー供給装置
内に設けられており、たとえば図６に示した駆動ローラ
を駆動することにより、その回転数に比例した速度で溶
接ワイヤを供給する。制御装置１内のサーボアンプ３
は、自動溶接時には、サーボモータ５の回転速度が、制
御装置１が規定のロジックによって算出した溶接ワイヤ
ー供給速度に対応する回転速度になるようにサーボモー
タ５を制御する。サーボモータ５の回転速度は、パルス
ジェネレータ６により検出され、サーボアンプ３にフィ
ードバックされている。手動運転時には、サーボアンプ
３は、押しボタンスイッチ２がオンとなっている間だ
け、サーボモータ５が規定の手動速度で回転するように
制御する。

【００２３】溶接ワイヤー先端と溶接対象物の接触を検
出するためにタッチセンサー７が設けられている。タッ
チセンサー７は、溶接ワイヤーと溶接対象物の間の電気
的な導通を検出することによって、両者の接触を検出
し、そのとき出力を発する。

【００２４】押しボタンスイッチ２が押されているとき
にタッチセンサ７が出力を発すると、ＡＮＤ回路８の出
力がオンとなり、オフディレータイマー９の出力も直ち
にオンとなる。これにより、リレイコイル１０が励磁さ
れるので、そのｂ接点４は開となる。これにより、サー
ボアンプ５からサーボモータ５への電流出力が０とな
り、サーボモータ５は停止する。よって、溶接ワイヤー
はそれ以上送りこまれず、ローラガイドトーチユニット
内で溶接ワイヤーの座屈が発生することが無くなる。

【００２５】これらの回路内には、オフディレータイマ
ー９が設けられているので、押しボタンスイッチ２がオ
フとなり、それによってＡＮＤ回路８の出力がオフとな
っても、オフディレータイマー９の設定時間内は、リレ
イ１０はオンのままであり、従って、リレイ接点４は開
のままに保たれる。よって、オペレータがインチング作
業により、頻繁に押しボタンスイッチ２のオンオフを繰
り返して溶接ワイヤーの送りこみを行っていたような場
合でも、インチング作業中は、リレイ接点４は開のまま
保たれ、サーボモータ５が回転するようなことはない。
溶接が自動モードとされるまでには、十分な時間がある
ので、自動モード開始時にはオフディレータイマー９の
出力はオフとなっており、従って、リレイ接点４は閉と
なっている。よって、この回路が自動制御を妨げること
はない。

【００２６】なお、オフディレータイマー９の出力がオ
ンとなると、警報ブザー１１が鳴動し、オペレータにタ
ッチセンサー７が働いて溶接ワイヤーの供給が停止され
たことが知らされる。よって、オペレータが、それ以上
無駄なインチングを行うことを無くすることができる。

【００２７】なお、図１に示す例においては、リレイ接
点４をサーボアンプ４の出力側に入れて、サーボモータ
５への電流を遮断しているが、この場合、電流が無くな
っても慣性でサーボモータが回転しつづける恐れがあ
る。このような場合には、リレイ接点４を押しボタンス
イッチ２とサーボアンプ３の間に入れ、サーボアンプ３
の回転数指令を０とするとよい。このようにすると、サ
ーボアンプ３がサーボモータ５に逆電流を供給し、急速
にサーボモータ５を停止させる。

【００２８】図２は、本発明の実施の形態の第２の例を
示すブロック図である。図２において、１２はパルスモ
ータ制御装置、１３はパルスモータである。その他、図
１と同じ符号を有するものは図１と同じものを示す。

【００２９】図２においては、溶接ワイヤーを供給する
ためのモータとして、パルスモータ１３が使用され、サ
ーボアンプの代わりにパルスモータ制御装置１２が使用
されている点のみが図１に示した例と異なっている。す
なわち、制御装置１内のパルスモータ制御装置１２は、
自動溶接時には、パルスモータ１３の回転速度が、制御
装置１が規定のロジックによって算出した溶接ワイヤー
供給速度に対応する回転速度になるような周波数のパル
スを、パルスモータ１３に送る。手動運転時には、パル
スモータ制御装置１２は、押しボタンスイッチ２がオン
となっている間だけ、所定周波数のパルスをパルスモー
タ１３に送り、パルスモータ１３が規定の手動速度で回
転するように制御する。

【００３０】手動での溶接ワイヤー供給中に、押しボタ
ンスイッチ２がオンのとき、タッチセンサー７の出力が
出されると、図１で示したロジックと同じロジックで、
リレイ接点４が開となり、パルスモータ制御装置１２か
らパルスモータ１３へのパルスが遮断されるので、パル
スモータ１３は直ちに停止し、溶接ワイヤーの供給が停
止される。オフディレータイマー９の働きは図１の説明
で説明したものと同じである。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、タッチセンサーにより、溶
接ワイヤーが溶接対象物に接触したことが検出される
と、溶接ワイヤー供給停止機構が強制的に溶接ワイヤー
の供給を停止する。よって、その時点で溶接ワイヤーの
供給が止まるので、ローラガイドトーチユニット内で溶
接ワイヤーの座屈が発生することが無くなる。また、溶
接ワイヤー供給停止機構の動作は、手動で溶接ワイヤー
供給を行うスイッチがオフとなってから所定の時間は作
動を停止しないので、インチング作業によって、ローラ
ガイドトーチユニット内で溶接ワイヤーの座屈が発生す
ることをも防止することができる。

【００３２】請求項２に係る発明においては、溶接ワイ
ヤー供給モータが、サーボモータ又はパルスモータであ
るので、溶接ワイヤー供給停止機構が溶接ワイヤーの供
給を停止する指令を出したとき、高応答で溶接ワイヤー
の停止を行うことができ、よって、ローラガイドトーチ
ユニット内での溶接ワイヤーの座屈の発生を確実に防止
することができる。

【００３３】請求項３に係る発明においては、タッチセ
ンサーが、溶接ワイヤーと溶接対象物の電気的な導通を
検出することにより、溶接ワイヤーが溶接対象物に接触
したことを検出するものであるので、ローラガイドトー
チユニット内での溶接ワイヤーの座屈の発生を確実に防
止することができる。

【００３４】請求項４に係る発明においては、溶接ワイ
ヤー供給停止機構が溶接ワイヤーの供給を強制的に停止
したことを、オペレータに知らせる警報装置を有するの
で、インチング中に溶接ワイヤーと溶接対象物の接触が
発生した場合に、オペレータがそれを知ることができ、
それ以後のインチング動作を直ちにやめることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の第１の例を示すブロック
図である。

【図２】本発明の実施の形態の第２の例を示すブロック
図である。

【図３】パイプの円周方向のシームを自動で溶接する溶
接機の構成の例を示す図である。

【図４】自動溶接機を構成する各装置の電気的な接続関
係を示す図である。

【図５】自動溶接機の溶接ヘッドの詳細を示す図であ
る。

【図６】ローラガイドトーチユニットの概要図である。

【符号の説明】

１…制御装置２…溶接ワイヤー手動供給押しボタンスイッチ３…サーボアンプ４…リレイ接点５…サーボモータ６…パルスジェネレータ７…タッチセンサー８…ＡＮＤ回路９…オフディレータイマー１０…リレイコイル１１…警報ブザー１２…パルスモータ制御装置１３…パルスモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者壬生生男茨城県那珂郡那珂町菅谷2982−３ (72)発明者前田謙一茨城県常陸太田市天神林町1225−47 Ｆターム(参考） 4E082 EA03 EE03 EE08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接トーチの先端から突出した溶接ワイ
ヤーと被溶接体との間にアークを発生させて溶接ワイヤ
ーを溶融させることにより被溶接体の溶接を行い、溶接
の進行に伴って消耗した溶接ワイヤーに相当する分の新
しい溶接ワイヤーを溶接部に供給する溶接ワイヤー供給
装置を有する自動溶接機であって、溶接ワイヤーが溶接
対象物に接触したことを検出して信号を発するタッチセ
ンサーと、当該タッチセンサーが信号を発したとき、溶
接ワイヤーの供給を強制的に停止する溶接ワイヤー供給
停止機構とを有してなり、当該溶接ワイヤー供給停止機
構は、手動で溶接ワイヤー供給を行うスイッチがオンと
なったときに作動を開始し、当該スイッチがオフとなっ
てから所定時間後に作動を停止するものであることを特
徴とする自動溶接機。
【請求項２】前記溶接ワイヤー供給装置における溶接
ワイヤー供給モータが、サーボモータ又はパルスモータ
であることを特徴とする請求項１に記載の自動溶接機。
【請求項３】前記タッチセンサーが、溶接ワイヤーと
溶接対象物の電気的な導通を検出することにより、溶接
ワイヤーが溶接対象物に接触したことを検出するもので
あることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自
動溶接機。
【請求項４】溶接ワイヤー供給停止機構が溶接ワイヤ
ーの供給を強制的に停止したことを、オペレータに知ら
せる警報装置を有することを特徴とする請求項１から請
求項３のうちいずれか１項に記載の自動溶接機。