JP3478572B2 - 開先検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、開先に沿って溶接ト−
チを自動倣い駆動する自動溶接装置に関し、特に、溶接
ト−チの溶接中心位置を開先中心に自動合せするための
開先中心位置自動検出および／又は開先の開き幅（以下
単に開先幅と称す）に対応した溶接エネルギ−を自動投
入するための開先幅自動検出を行なう開先検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種の自動溶接装置が、例えば特開昭
５５−２７４４１号公報および特開昭５９−１０７７７
３号公報に提示されている。特開昭５５−２７４４１号
公報に提示された自動溶接装置は、開先の延びる方向に
移動する台車に第１横行機枠を結合してこれに第２横行
機枠および第１開先片側位置検出器を装備し、第２横行
機枠に溶接ト−チと第２開先片側位置検出器を装備して
いる。第１開先片側位置検出器が常時開先の一辺（片
側）の上開口縁に沿うように第２横行機枠および第１開
先片側位置検出器が横行駆動（開先幅方向）され、そし
て、第２開先片側位置検出器が常時開先の一辺の上開口
縁に沿うように第２横行機枠に対して第２開先片側位置
検出器が横行駆動されると共に溶接ト−チがその１／２
の速度で同方向に横行駆動される。特開昭５９−１０７
７７３号公報に提示された自動溶接装置は、開先の延び
る方向に移動する台車に横行機枠を結合し、この横行機
枠にト−チホルダを結合し、このト−チホルダに溶接ト
−チおよび１対の接触子を装備している。１対の接触子
の中間に溶接ト−チの溶接電極があり、ト−チホルダを
右方向に駆動し、溶接電極の右側の接触子が開先を構成
する右側の母材（溶接対象材）に接触するとト−チホル
ダを左方向に駆動する。そして溶接電極の左側の接触子
が左側の母材に接触するとト−チホルダを右方向に駆動
する。

【０００３】特開昭６０−２０３３６１号公報には、溶
接ト−チと一体の１対の光反射形のフォトセンサで溶接
ト−チ（１対のフォトセンサ）を開先中心線に位置決め
する倣い検出装置が提示されている。１対のフォトセン
サの中間に溶接ト−チの溶接電極が位置し、該溶接電極
が開先中心線から右（左）にずれると溶接電極の右側
（左側）のフォトセンサが発する光が開先斜辺に当って
該フォトセンサで受光されず、このときト−チホルダが
左（右）に駆動される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭５５−２７
４４１号公報に提示の自動溶接機は、第１および第２横
行機枠と２組の横行機構を備え、加えて第２横行機枠に
は第２開先片側位置検出器と溶接ト−チを１：１／２の
速度比で同期駆動する機構を備えるので、機構が複雑で
溶接機が大きいものとなる。更には、第１および第２開
先片側位置検出器共に開先の上開口縁を倣うロ−ラとこ
のロ−ラの左右動により開閉する左ずれ検知スイッチお
よび右ずれ検知スイッチを用いるものであるので、ロ−
ラの、ずれ検知スイッチを開から閉に、またその逆に切
換える横行ストロ−クのばらつきによる倣い誤差が、比
較的に大きいという問題がある。

【０００５】前記特開昭５９−１０７７７３号公報に提
示の自動溶接機は、開先に沿ってジグザグに溶接ト−チ
を振る特定の溶接態様において振り中心を開先中心線に
合せる効果が認められるが、一直線に移動させる溶接態
様では溶接ト−チの移動軌跡が開先中心線からずれると
か、蛇行するとかの問題があり、適用はむつかしい。特
開昭６０−２０３３６１号公報に提示の倣い検出装置は
反射形のフォトセンサを用いるので、フォトセンサの汚
れ防止に格別な注意又は防護手段が必要であると共に、
母材表面の凹凸や汚れにより、母材の、開先上開口縁に
連なる平面部でも、反射光がなくフォトセンサが光検知
（開先外れ検出）ができないとか、開先の斜辺（開先）
でも、反射光を受光（開先外れ検出）してしまうという
問題がある。

【０００６】本発明は、比較的に簡単かつ堅牢な機構を
用いて比較的に正確に、開先中心位置および又は開先幅
を検出する開先検出装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の開先検出装置
は、開先(3)の延びる方向(Y)に移動する走行体(6)に結
合された支持手段(7a,7b,11)に回転自在に支持された、
該開先(3)の延びる方向(Y)に延びる開先中心線３Ｌに実
質上垂直な回転軸(13)；該回転軸(13)に、その中心から
所定距離(r)置いて支持され、開先空間に突出する接触
子(15/16)；前記回転軸(13)を回転駆動する原動機(1
8)；該原動機(18)を介して前記回転軸(13)を往復回転駆
動する往復駆動制御手段(19,20)；前記回転軸(13)の回
転角を検出する角度検出手段(12)；前記回転軸(13)の回
転による前記接触子(15/16)の、相対向して前記開先(3)
を形成する１対の溶接対象材(1a,1b)の一方(1a/1b)との
接触および他方(1b/1a)との接触を検知する接触検知手
段(20)；ならびに、該接触検知手段(20)が前記一方(1a/
1b)との接触を検知したときの前記角度検出手段(12)が
検出する回転角θａ、および、前記他方(1b/1a)との接
触を検知したときの回転角θｂに基づいて、前記開先
(3)の位置情報(D)を生成する開先位置演算手段(20)、な
らびに前記開先(3)の開き幅情報(W)を生成する開先幅演
算手段(20)、のいずれか、あるいは両方；を備える。な
お、カッコ内には、理解を容易にするために、図面に示
し後述する実施例の対応要素又は対応事項に付した記号
を、参考までに示す。

【０００８】

【作用】接触子(15/16)が、回転軸(13)にその中心から
所定距離(r)置いて支持され、開先空間に突出するの
で、往復駆動制御手段(19,20)による、原動機(18)を介
しての回転軸(13)の往復回転駆動により、接触子(15/1
6)が、１対の溶接対象材(1a,1b)それぞれの相対向する
開先形成面(斜辺)に当る。回転軸(13)が開先中心線３Ｌ
の真上にある場合は、接触検知手段(20)が溶接対象材の
一方(たとえば1a)との接触を検知したときの前記角度検
出手段(12)が検出する回転角θａと他方(1b)との接触を
検知したときの回転角θｂとは等しい。ところが回転軸
(13)が開先中心線３Ｌの真上から例えば溶接対象材(1a)
に近づく方向(開先を横切る右方向)にある距離(D)だけ
ずれていると、該距離(D)に対応して回転角θａは小さ
くなり回転角θｂは大きくなる。回転軸(13)が溶接対象
材(1b)に近づく方向(開先を横切る左方向)にずれている
場合には回転角θａは大きくなり回転角θｂは小さくな
る。この関係に従って開先位置演算手段(20)が、回転角
θａおよびθｂに基づいて開先(3)の位置情報(D)を生成
する。一方、開先幅(W)が狭いと回転角θａおよびθｂ
は小さく、広いと大きい。この関係に従って開先幅演算
手段(20)が、回転角θａおよびθｂに基づいて開先(3)
の開き幅情報(W)を生成する。

【０００９】このように、回転軸(13)を往復回転駆動す
ることにより開先の中心位置(回転軸13に対するずれ量
D)および又は幅(開先幅W)が検出される。従来の、横行
機枠を用いる場合と比較して検出子(接触子)の走査機構
が簡単となりしかも小型となる。従来の、倣いロ−ラを
用いる場合よりも検出精度が向上し、また従来の、フォ
トセンサを用いる場合と比較して検出ミスを生じない。

【００１０】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１１】

【実施例】図１に本発明の一実施例の外観を示す。開先
３を形成する１対の母材（溶接対象材）１ａ，１ｂの一
方１ａに、開先３の中心線と平行になるように走行レ−
ル４が載置されており、このレ−ルに溶接機本体６が載
っており、本体６のピニオン（図示せず）がレ−ル４上
のラック５に噛合い、該ピニオンの回転により本体６が
レ−ル４に沿って走行する。溶接機本体６の内部には、
ト−チホルダ８を先端に固着した開先幅方向ｘに延びる
ト−チ支持ア−ム（図示せず）を、ｘ方向に駆動するト
−チ横行駆動装置が内蔵されている。ト−チホルダ８に
は溶接ト−チ９が固着されている。

【００１２】溶接機本体６には、ｘ方向に延びるア−ム
７ａの一端が固着されておりその先端に脚棒７ｂが固着
され、この脚棒７ｂに、検出器枠１１が固着されてい
る。検出器枠１１を回転自在に回転軸１３が、開先３の
延びる方向Ｙおよび開先幅方向ｘに直交するｚ方向に貫
通しており、回転軸１３の上端にはポテンショメ−タ１
２が、下端には回動ア−ム１４が固着されている。検出
器枠１１内には、減速歯車機構がありその出力軸が回転
軸１３で、入力軸には電気モ−タ１８の回転軸が結合さ
れている。回動ア−ム１４の両端部の、回転軸１３から
距離ｒの位置に接触子１５および１６が固着されてい
る。

【００１３】図２に、検出器枠１１内の機構と接触子１
５，１６の外観を、拡大して示す。１７が減速歯車機構
である。図３に１つの接触子１５の拡大縦断面を示す。
接触子１５は、釦形状の接触端部材１５ａに筒脚１５ｂ
を固着し、この筒脚１５ｂとア−ム１４に固着される筒
脚１５ｄをコイルばね１５ｃで連結したものである。も
う１つの接触子１６も１５と全く同一の構成および寸法
である。

【００１４】図２において、電気モ−タ１８が正回転す
ると回転軸１３が時計方向に回転し、接触子１５および
１６（の接触端部材１５ａおよび１６ａ）がそれぞれ母
材１ａおよび１ｂの、開先を構成する斜辺２ａおよび２
ｂ当る。図４に示すように、回転軸１３が開先中心線３
Ｌの真上に位置するときには、上述の回転により、図５
に示すように、接触子１５および１６がそれぞれ斜辺２
ａおよび２ｂに同時に当る。ところが、回転軸１３に対
して開先中心線３Ｌがｘ方向（開先幅方向）で斜辺２ａ
側にＤだけずれていると、上述の回転により、まず図６
の（ａ）に示すように、接触子１５が斜辺２ａに当り、
その後接触子１６が斜辺２ｂに当る。この間接触子１５
の接触端部材１５ａの移動が斜辺２ａで止められるが、
コイルばね１５ｃが曲り、ア−ム１４には停止拘束力は
作用しない。

【００１５】図６の（ａ）に示すように、接触子１５の
接触端部材１５ａが開先斜辺２ａに接触したときの、中
立位置（ア−ム１４が開先中心線３Ｌに平行）からのア
−ム１４の回転角度をθａとすると、 sinθａ＝（ｄ−Ｄ）／ｒ より、 ｄ−Ｄ＝ｒ・sinθａ ・・・(1) となる。ｄはｘ方向の、開先中心線３Ｌから接触端部材
１５ａの中心までの距離、Ｄはｘ方向の、回転軸１３に
対する開先中心線３Ｌのずれ量である。

【００１６】次に、図６の（ｂ）に示すように、接触子
１６の接触端部材１６ａが開先斜辺２ｂに接触すると、
そのときの中立位置（ア−ム１４が開先中心線３Ｌに平
行）からのア−ム１４の回転角度をθｂとすると、 sinθｂ＝（ｄ＋Ｄ）／ｒ より、 ｄ＋Ｄ＝ｒ・sinθｂ ・・・(2) となる。

【００１７】(1)式と(2)式より、 Ｄ＝ｒ（sinθｂ−sinθａ)／２ ・・・(3) ｄ＝ｒ（sinθｂ＋sinθａ)／２ ・・・(4) 開先幅Ｗは、 Ｗ＝ｋ₁・２ｄ ＝ｋ₁・ｒ（sinθｂ＋sinθａ) ＝Ｋ₁（sinθｂ＋sinθａ） ・・・（５） となる。ｋ_１は、開先斜辺の角度と接触端部材１５ａ，
１６ａの開先内進入深さ（ｚ方向）により定まる係数で
あり、Ｋ₁＝ｋ₁・ｒである。

【００１８】従って、ポテンショメ−タ１２の検出角度
θａおよびθｂに基づいて上記(3)式および(5)式より、
回転軸１３（基準位置）に対する開先中心線３Ｌのずれ
量Ｄおよび開先幅Ｗを求めることができる。なお上記説
明例では、Ｄの正値は斜辺２ａに近付く方向のずれを意
味し、負値は斜辺２ｂに近づく方向のずれを意味する。

【００１９】なお、角度θａおよびθｂが小さい場合、
sinθａ≒α・θａ、sinθｂ≒α・θｂと近似できる。α
は定数である。このような近似で所要精度が得られる場
合には、 Ｗ＝Ｋn₁（θｂ＋θａ) ・・・(5n) Ｄ＝Ｋn₂（θｂ−θａ) ・・・(3n) で、ずれ量Ｄおよび開先幅Ｗを求めてもよい。なお、Ｋ
n₁およびＫn₂は開先形状等に対応する係数である。

【００２０】上述の角度θａおよびθｂの検出ならびに
それらに基づいたずれ量Ｄおよび開先幅Ｗの算出は、回
転軸１３に２個の接触子１５，１６を装着しているの
で、回転軸１３を正回転（図２で時計方向）させたとき
に実行しうるのは勿論、回転軸１３を逆回転（図２で反
時計方向）させたときにも実行しうる。接触子を例えば
１５一個にした場合には、図７の（ａ）に示すように回
転軸１３を正回転させて角度θａを検出し、図７の
（ｂ）に示すように回転軸１３を逆回転させてθｂを検
出することにより、同様にずれ量Ｄおよび開先幅Ｗを算
出することができる。接触子を２個（１５，１６）用い
る場合と、接触子を１個（１５）用いる場合で、回転軸
１３の往復回転を同一条件とすると、２個用いる場合に
は、１個用いる場合の１／２の周期で角度情報を得てＤ
およびＷを算出することができ、開先検出器の機構動作
に対して情報摘出効率が高い。なお、図２に示すように
２個の接触子１５，１６を用いるのが、本発明の第１実
施例であり、図７に示すように１個の接触子１５を用い
るのが、本発明の第２実施例である。

【００２１】図８に、図１（および図２）に示す第１実
施例の、ずれ量Ｄおよび開先幅Ｗを表わす情報を生成す
る開先検知コントロ−ラ２０と、上述の機構に組込まれ
た開先検知用の手段との接続関係、ならびに、該開先検
知コントロ−ラ２０と溶接機本体６内のト−チ横行駆動
装置を制御ししかも溶接電流，速度等を制御する溶接コ
ントロ−ラ３０との情報伝達関係を示す。

【００２２】開先検知コントロ−ラ２０はマイクロプロ
セッサ（ＣＰＵ）を主体とするものであるが、図８に
は、その機能をブロック区分で示した。概略で開先検知
コントロ−ラ２０は、溶接コントロ−ラ３０から開先情
報検出指令Ｓｃを受けるとモ−タドライバ１９を介して
電気モ−タ１８を正転駆動又は逆転駆動し、接触子１５
又は１６の接触端部材１５ａ又は１６ａが母材に接触し
たこと（母材１ａ，１ｂは機器ア−ス接続されており、
ここでは部材１５ａ，１６ａがプラス電位Ｖsから機器
ア−スレベル「Ｌ」に変化したこと）を検知すると、そ
のときのポテンショメ−タ１２の検出角度θａ又はθｂ
を読込んで、ｓｉｎ変換してホ−ルドし、検出角度θａ
およびθｂの両者の読込み（検出）を済ませた時点に、
上述の(3)式および(5)式でずれ量Ｄおよび開先幅Ｗを算
出して、これらを溶接コントロ−ラ３０に出力する。溶
接コントロ−ラ３０は、開先情報検出指令Ｓｃ(Ｓc＝駆
動）を発っしてから、部材１５ａ，１６ａが共に機器ア
−スレベル（Ｒｄ＝Ｌ andＬｄ＝Ｌ)になると開先情報
検出指令を解除（Ｓc＝停止）し、そして開先検知コン
トロ−ラ２０の出力情報（Ｄ，Ｗ）を読込む。

【００２３】図９に溶接コントロ−ラ３０の動作概要を
示す。電源が投入されると溶接コントロ−ラ３０は、内
部レジスタ，カウンタ，タイマ等を初期状態に設定し
入，出力ポ−トを待機状態の信号レベルに設定し、そし
てト−チ９を基準位置（ｘ方向の、回転軸１３の位置に
溶接電極が位置するト−チ位置）に設定する（ステップ
１；以下カッコ内ではステップという語を省略し、ステ
ップＮｏ．数字のみを記す）。次に図示しない操作ボ−
ドのオペレ−タ入力を読込み、入力対応の処理を行なう
（２）。ここで溶接条件や開先条件が入力され、開先条
件に対応して、後述するＷおよびＤの演算式（図１１の
３７，３８）の係数Ｋ₁，Ｋ₂が設定されて開先検知コン
トロ−ラ２０に転送される。この入力読込み（２）にお
いて、溶接スタ−トキ−の操作をセンスすると溶接コン
トロ−ラ３０は、溶接を開始し（４）時限Ｔのタイマを
スタ−トし（５）、そして「開先検知１」（６）を行な
う。溶接コントロ−ラ３０はこの「開先検知１」（６）
では、まず開先検知コントロ−ラ２０に電気モ−タ１８
の駆動を指示する信号Ｓc(＝駆動）を出力し、右辺検知
信号Ｒｄ＝Ｌ＆左辺検知信号Ｌｄ＝Ｌとなると信号Ｓｃ
をモ−タ停止を指示するレベルに切換え、そして開先検
知コントロ−ラ２０が出力するずれ量Ｄデ−タおよび開
先幅Ｗデ−タを読込む。

【００２４】溶接コントロ−ラ３０は次に、今回受けた
ずれ量Ｄデ−タに基づいて基準点（回転軸１３）からＤ
なる距離にト−チ９のｘ位置を修正する（７）。次に今
回受けた開先幅Ｗに対応した速度（Ｗが大きいと低速，
小さいと高速）にＹ方向の溶接機本体６の駆動速度を修
正する（８）。そして溶接終了条件が成立したか（又は
操作ボ−ドより停止指示が入力されたか）あるいはＴタ
イマがタイムオ−バするのを待って（９，１０）、Ｔタ
イマがタイムオ−バするとステップ５に戻りステップ５
以下を再度実行する。溶接終了条件が成立するか又は操
作ボ−ドより溶接停止指示があると、そこで溶接を終了
しト−チ９を基準位置に戻す（１１）。次に、図１０お
よび図１１を参照して、上述の溶接コントロ−ラ３０の
駆動指示信号Ｓc(＝駆動）に応答した、開先検知コント
ロ−ラ２０の動作を説明する。なお、開先検知コントロ
−ラ２０は、電源投入後の初期化を終了すると、回転軸
１３の回転角を０（図４に示す中立位置）に設定してい
る。駆動指示信号Ｓc(＝駆動）が到来するとコントロ−
ラ２０は、回転軸１３のここまでの回転状態を示すレジ
スタＦＭをチェックして（２１）、その内容が「０」
（逆転して停止した状態；例えば図４の（ｂ）又はそれ
より反時計方向に回転した状態）であると、モ−タ１８
を正転駆動し（２２Ｒ）、正転駆動状態であることを示
すためレジスタＦＭに「１」を書込み（２３Ｒ）、角度
θａおよびθｂの検出（読込み）がまだであることを示
すためレジスタＦＲおよびＦＬに「１」を書込む（２４
Ｒ）。そしてＲｄ＝Ｌ又はＬｄ＝Ｌ（接触端部材１５ａ
又は１６ａが斜辺２ａ又は２ｂに接触）となるのを待ち
（２５，２６，２７，３０）、Ｒｄ＝Ｌになるとポテン
ショメ−タ１２の出力Ｓａ（＝θａ）をデジタル変換し
て読込み、レジスタＡＲに書込む（２８）。そして角度
θａの検出を終了したことを示すためレジスタＦＲに
「０」を書込む（２９）。Ｌｄ＝Ｌになるとポテンショ
メ−タ１２の出力Ｓａ（＝θｂ）をデジタル変換して読
込み、レジスタＡＬに書込む（３１）。そして角度θｂ
の検出を終了したことを示すためレジスタＦＬに「０」
を書込む（３２）。

【００２５】θａおよびθｂの検出を共に終了する（Ｒ
ｄ＝Ｌ and Ｌｄ＝Ｌとなる)と、電気モ−タ１８の駆動
を停止し（図１１の３４）、レジスタＡＲおよびＡＬの
角度デ−タＡＲ（θａ）およびＡＬ（θｂ）をｓｉｎ値
ｓｉｎＡＲ（＝ｓｉｎθａ）およびｓｉｎＡＬ（＝ｓｉ
ｎθｂ）に変換し（３５，３６）、前述の(5)式および
(3)式対応の演算式で、開先幅Ｗおよび開先中心のずれ
量Ｄを算出し（３７，３８Ａ，３８Ｂ）、これらのデ−
タＷ，Ｄを溶接コントロ−ラ３０に出力する（３９）。
そして次の駆動指示信号Ｓc(＝駆動）が到来するのを待
つ。

【００２６】再度図１０を参照すると、駆動指示信号Ｓ
c(＝駆動）が到来したときにレジスタＦＭの内容が
「１」（図５又は図６に示すように回転軸１３が正回転
した状態）であったときには、電気モ−タ１８は逆転駆
動し（２２Ｌ）、逆転駆動状態であることを示すためレ
ジスタＦＭに「０」を書込み（２３Ｌ；レジスタクリア
に同義）、角度θａおよびθｂの検出（読込み）がまだ
であることを示すためレジスタＦＲおよびＦＬに「１」
を書込む（２４Ｌ）。以降の処理は、上述の、電気モ−
タ１８を正転駆動した場合と概略同様であるが、この逆
回転の場合には、接触端部材１６ａが斜辺２ａに接触し
たときのポテンショメ−タ１２の検出角を上述のθａと
し、接触端部材１５ａが斜辺２ｂに接触したときの検出
角を上述のθｂとしなければならない。すなわち逆回転
のときには、正回転のときと、検出角を入れ替えて用い
なければならない。そこで逆回転（レジスタＦＭの内容
が「０」）のときには、接触端部材１５ａが斜辺２ｂに
接触したときの検出角と１６ａが斜辺２ａに接触したと
きの検出角とを入れ替えて開先中心のずれ量Ｄを算出す
る（３８Ａ，３８Ｃ）。

【００２７】以上に説明した開先検知コントロ−ラ２０
の制御動作により、電源投入後第１回（奇数回）の駆動
指示信号Ｓc(＝駆動）が到来したとき（第１回は電源投
入直後の初期化によりレジスタＦＭの内容は「０」）に
は、電気モ−タ１８が正転駆動されて回転軸１３が図４
で時計方向に回転して図６に示す態様で角度θａおよび
θｂが検出される。第２回（偶数回）の駆動指示信号Ｓ
c(＝駆動）が到来したときには電気モ−タ１８が逆転駆
動されて回転軸１３が反時計方向に回転して角度θａお
よびθｂが検出される。このように、回転軸１３の正逆
一往復回転で２回の角度検出およびそれに伴ったＤ，Ｗ
の算出が行なわれる。

【００２８】次に本発明の第２実施例を説明する。第２
実施例では、図７に示すように一個の接触子１５のみを
用いる。他のハ−ドウェアは上述の第１実施例と同じで
ある。そしてこの第２実施例では、図７の（ａ）に示す
ように回転軸１３を正回転駆動して角度θａを検出し、
次に図７の（ｂ）に示すように回転軸１３を逆回転駆動
して角度θｂを検出する。

【００２９】この第２実施例の開先検知コントロ−ラ２
０の制御動作を図１２に示す。溶接コントロ−ラ３０の
制御動作は図９に示すものと同じである。電源投入直後
の初期化を終えると第２実施例の開先検知コントロ−ラ
２０は回転軸１３の回転角を０（中立位置）に設定して
いる。溶接コントロ−ラ３０からモ−タ駆動を指示する
信号Ｓc（＝駆動）が到来すると第２実施例の開先検知
コントロ−ラ２０は、モ−タ１８を正転駆動し（４
１）、Ｒｄ＝Ｌ（接触端部材１５ａが斜辺２ａに接触：
図７の(a)）になるとポテンショメ−タ１２の出力Ｓａ
（＝θａ）をＡ／Ｄ変換して読込み、レジスタＡＲに書
込む（４２，４３）。そしてモ−タ正転駆動を停止し
（４４）、次にモ−タ１８を逆転駆動して（４５）、Ｌ
ｄ＝Ｌ（接触端部材１５ａが斜辺２ｂに接触：図７の
(b)）になるとポテンショメ−タ１２の出力Ｓａ（＝θ
ｂ）をＡ／Ｄ変換して読込み、レジスタＡＬに書込み
（４６，４７）モ−タ駆動を停止する（４８）。次に、
レジスタＡＲおよびＡＬの角度デ−タＡＲ（θａ）およ
びＡＬ（θｂ）をｓｉｎ値ｓｉｎＡＲ（＝ｓｉｎθａ）
およびｓｉｎＡＬ（＝ｓｉｎθｂ）に変換し（４９，５
０）、前述の(5)式および(3)式対応の演算式で、開先幅
Ｗおよび開先中心のずれ量Ｄを算出し（５１，５２）、
これらのデ−タＷ，Ｄを溶接コントロ−ラ３０に出力す
る（５３）。そして次の駆動指示信号Ｓc(＝駆動）が到
来するのを待つ。

【００３０】上述のようにこの第２実施例では、溶接コ
ントロ−ラ３０の一回のモ−タ駆動指示に応答して回転
軸１３を一往復回転駆動してこれにより一対の角度デ−
タθａおよびθｂを得る。

【００３１】なお、上述の実施例では、図１に示すよう
に、ア−ム７ａを溶接機本体６に固着して、開先検出機
構１０（７ａ〜１８）をト−チ９とは分離している。こ
れはト−チホルダ８の重量を軽減して、ト−チ９の位置
決め速度（倣い速度）を速くしかつ位置決め精度（倣い
精度）を高くするためであるが、このような要求を満す
限り、ア−ム７ａをト−チホルダ８に固着して、開先検
出機構（７ａ〜１８）をト−チ９と一体としてもよい。
この場合には、例えば回転軸１３とト−チ９の溶接電極
とのｘ方向位置を同一とし、検出した角度に基づいて算
出したずれ量Ｄ分、ずれと逆方向にト−チホルダ８を駆
動することにより、ト−チ９を開先中心線３Ｌに倣わせ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上の通り本発明によれば、回転軸(13)
を往復回転駆動することにより開先の中心位置(回転軸1
3に対するずれ量D)および又は幅(開先幅W)が検出され
る。従来の、横行機枠を用いる場合と比較して検出子
(接触子)の走査機構が簡単となりしかも小型となる。従
来の、倣いロ−ラを用いる場合よりも検出精度が向上
し、また従来の、フォトセンサを用いる場合と比較して
検出ミスを生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例の外観を示す斜視図であ
る。

【図２】 図１に示す検出器枠１１内の減速歯車機構１
７および接触子１５，１６等を拡大して示す斜視図であ
る。

【図３】 図２に示す接触子１５の拡大縦断面図であ
る。

【図４】 （ａ）は図１に示す接触子１５および母材１
ａ，１ｂの拡大正面図、（ｂ）は拡大平面図であり、回
転軸１３と開先中心線３Ｌが開先を横切るｘ方向で同一
位置にあり、しかも回転軸１３の回転角度が０の状態を
示す。

【図５】 図４に示す状態から回転軸１３を時計方向に
回転させた状態を示し、（ａ）は図１に示す接触子１５
および母材１ａ，１ｂの拡大正面図、（ｂ）は拡大平面
図である。

【図６】 （ａ）は図１に示す接触子１５および母材１
ａ，１ｂの拡大正面図であり、回転軸１３に対して開先
中心線３Ｌが距離Ｄ分ずれ、しかも接触端部材１５ａが
母材１ａの斜辺２ａに接触するまで回転軸１３が時計方
向に回転した状態を示し、（ｂ）は、接触端部材１６ａ
が母材１ｂの斜辺２ｂに接触するまで更に時計方向に回
転した状態を示す。

【図７】 本発明の第２実施例の回動ア−ム１４および
接触端部材１５ａを示す平面図であり、（ａ）は回転軸
１３に対して開先中心線３Ｌが距離Ｄ分ずれ、しかも接
触端部材１５ａが母材１ａの斜辺２ａに接触するまで回
転軸１３が時計方向に回転した状態を示し、（ｂ）は、
接触端部材１５ａが母材１ｂの斜辺２ｂに接触するまで
反時計方向に回転した状態を示す。

【図８】 図１に示す開先検出機構１０（７ａ〜１８）
に組合わされた開先検知コントロ−ラ２０の機能構成
と、図１に示す溶接機本体６に組合わされた溶接コント
ロ−ラ３０と開先検知コントロ−ラ２０との間の転送情
報を示すブロック図である。

【図９】 図８に示す溶接コントロ−ラ２０の制御動作
の概要を示すフロ−チャ−トである。

【図１０】 図８に示す開先検知コントロ−ラ２０の、
開先検知のための制御動作の一部を示すフロ−チャ−ト
である。

【図１１】 図８に示す開先検知コントロ−ラ２０の、
開先検知のための制御動作の残部を示すフロ−チャ−ト
である。

【図１２】 本発明の第２実施例（図７）の開先検知コ
ントロ−ラ２０の、開先検知のための制御動作を示すフ
ロ−チャ−トである。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ：母材（溶接対象材） ２ａ，２ｂ：開先
３を形成する斜辺 ３：開先 ３Ｌ：開先中心線 ４：走行レ−ル ５：ラック ６：溶接機本体 ７ａ：ア−ム ７ｂ：脚棒 ８：ト−チホルダ ９：溶接ト−チ １０：開先検出機
構 １１：検出器枠 １２：ポテンショ
メ−タ（角度検出手段） １３：回転軸 １４：回動ア−ム １５，１６：接触子 １５ａ，１６ａ：
接触端部材 １５ｂ，１６ｂ：筒脚 １５ｃ，１６ｃ：
コイルばね １５ｄ，１６ｄ：筒脚 １７：減速歯車機
構 １８：電気モ−タ（原動機） １９：モ−タドラ
イバ ２０：開先検知コントロ−ラ ３０：溶接コント
ロ−ラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/127 505

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開先の延びる方向に移動する走行体に結合
   された支持手段に回転自在に支持された、該開先の延び
   る方向に延びる開先中心線３Ｌに実質上垂直な回転軸；
   該回転軸に、その中心から所定距離置いて支持され、開
   先空間に突出する接触子；前記回転軸を回転駆動する原
   動機；該原動機を介して前記回転軸を往復回転駆動する
   往復駆動制御手段；前記回転軸の回転角を検出する角度
   検出手段；前記回転軸の回転による前記接触子の、相対
   向して前記開先を形成する１対の溶接対象材の一方との
   接触および他方との接触を検知する接触検知手段；およ
   び、 該接触検知手段が前記一方との接触を検知したと
   きの前記角度検出手段が検出する回転角θａ、および、
   前記他方との接触を検知したときの回転角θｂに基づい
   て、前記開先の位置情報を生成する開先位置演算手段、
   ならびに前記開先の開き幅情報を生成する開先幅演算手
   段、のいずれか、あるいは両方；を備える開先検出装
   置。
2. 【請求項２】接触子は、前記回転軸に、その中心から互
   に逆方向にそれぞれ所定距離置いて固着された２個であ
   り；前記開先位置演算手段および前記開先幅演算手段
   は、前記回転軸の正回転および逆回転のそれぞれにおい
   て、前記２個の接触子の一方と溶接対象材の一方との接
   触を検知したときの回転角θａ、および、前記２個の接
   触子の他方と溶接対象材の他方との接触を検知したとき
   の回転角θｂに基づいて、前記開先の位置情報、およ
   び、前記開先の開き幅情報を生成する；請求項１記載の
   開先検出装置。
3. 【請求項３】接触子は、１個であり；前記開先位置演算
   手段および前記開先幅演算手段は、前記回転軸の正／逆
   回転の一方における接触子と溶接対象材の一方との接触
   を検知したときの回転角θａ、および、前記回転軸の正
   ／逆回転の他方における接触子と溶接対象材の他方との
   接触を検知したときの回転角θｂに基づいて、前記開先
   の位置情報、および、前記開先の開き幅情報を生成す
   る；請求項１記載の開先検出装置。
4. 【請求項４】接触子は、溶接対象材に当る端部材および
   該端部材に一端が固着され他端が前記回転軸に結合した
   コイルばねでなる、請求項１，請求項２又は請求項３記
   載の開先検出装置。