JP3526528B2 - 開先倣いの片面溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、平面状又は曲面状
の被溶接材により形成された開先を２次元的又は３次元
的に倣って溶接する装置に関し、特に、これに限定する
意図ではないが、船体の船首あるいは船尾等の外板にあ
てられる曲面鉄鋼パネルどうしの突き当て部を片面溶接
する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば造船においては、数枚の鉄鋼パネ
ル（例：１５ｍ×２０ｍ）を突き当てて片面溶接し、船
体の外板を製造する。ところで、船首あるいは船尾等の
外板のように、溶接後の形状が曲面となる部分にあてら
れる鉄鋼パネルどうしを溶接する場合には、各パネルを
所要の曲率となるよう油圧ジャッキで下から支持したま
ま、互いに突き当てて、その突き当て部すなわち開先
を、上方から溶接する。この場合の開先は、形成される
外板の曲面に沿ってのび、３次元的な曲りを有する。こ
のような開先を溶接する場合、直線状の開先を溶接する
ことが前提である自動溶接装置は使用できないので、従
来は人手による溶接作業が多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】２次元的に曲った開先
の場合でも、直線状の開先を溶接することが前提である
自動溶接装置は使用できないので、自動溶接装置の提供
が望まれる。３次元的に曲った開先の人手による溶接作
業の場合は、作業者の足場の確保，溶接機器の配設など
に、時間とスペ−スを要し、また直線開先の溶接の場合
よりも溶接作業時間がかかり、溶接作業の生産性が低
い。開先の曲り具合や溶接作業者の技量の優劣により溶
接品質にばらつきを生じ易く、後手入れに多くの労力を
要する。したがって溶接コストが高い。

【０００４】本発明は、曲った開先の溶接作業を自動化
することを第１の目的とし、３次元的に曲った開先の溶
接生産性を高くすることを第２の目的とし、３次元的に
曲った開先の溶接を高品質，低コストにすることを第３
の目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】（１）本発明の開先倣い
の片面溶接装置は、Ｘ通電指令に応じて駆動されるＸ走
行モータ(M1)を備え、水平Ｘ方向に走行するＸ走行台(Y
1,Yz,RY,Y2)；Ｘ走行台(Y1,Yz,RY,Y2)に支持され、Ｙ通
電指令に応じて駆動されるＹ走行モータ(M2)を備え、Ｘ
走行台に対して、Ｘ方向と直角なＹ方向に走行するＹ走
行台(4)；Ｙ走行台(4)に垂直Ｚ方向に昇降可および垂直
Ｚ軸(O)を中心に回転可に支持されたベ−ス(2)；θ通電
指令に応じて駆動されて前記ベ−ス(2)を垂直Ｚ軸(O)を
中心に回転駆動する第１回転モータ(M3)を含むθ旋回機
構(10)；前記ベース(2)に支持され、その回転中心軸(O)
に対する開先(b)の距離(p3xm)を検出する第１ｘ位置検
出手段(P3x)；前記ベース(2)に支持され、その回転中心
軸(O)に平行でそれより溶接走行方向で所定距離離れた
仮想線(O')に対する開先(b)の距離(p2xm)を検出する第
２ｘ位置検出手段(P2x)；前記ベ−ス(2)に支持された、
開先(b)を溶接するための溶接ト−チ(30L,30T);前記第
１ｘ位置検出手段(P3x)および第２ｘ位置検出手段(P2x)
の検出距離(p3xm,p2xm)に基づき、開先(b)に対する、前
記回転中心軸(O)および仮想線(O')に交叉する直線(Oq)
の角度θ’を零とする方向に前記θ旋回機構を駆動する
倣い制御手段(81)；溶接目標速度(Vs)とθ旋回機構の旋
回角θに基づき、Ｙ走行台の、開先に沿う方向の走行速
度Ｖを溶接目標速度(Vs)とするための、Ｘ走行台のＸ走
行目標速度(Vsx)およびＹ走行台のＹ走行目標速度(Vsy)
を算出し、Ｘ走行台およびＹ走行台の各走行速度(Vx,V
y)を、算出した各目標速度(Vsx,Vsy)とする走行制御手
段(81)；および、第１ｘ位置検出手段(P3x)の検出距離
(P3xm)を零とする方向にＸ走行台およびＹ走行台の各走
行速度を補正する中心軸位置補正手段(81)；を備える。

【０００６】なお、理解を容易にするためにカッコ内に
は、図面に示し後述する実施例の対応要素又は相当部分
の記号を、参考までに付記した。

【０００７】これによれば、水平Ｘ方向に走行するＸ走
行台(RY)およびＹ方向に走行するＹ走行台(4)によっ
て、ベ−ス(2)の２次元（Ｘ，Ｙ）の位置を定めあるい
は調整することができる。しかし、このベ−ス(2)で溶
接ト−チを支持した場合、溶接ト−チを開先の２次元分
布に沿って駆動することはできるが、開先に対する溶接
ト−チの姿勢が開先の曲りにより基準姿勢からずれてし
まう場合がある。本発明の溶接装置は、ベ−ス(2)を垂
直Ｚ軸(O)を中心に回転駆動するθ旋回機構(10)を備え
るので、このθ旋回機構(10)を用いて、開先の曲りに対
応して、開先に対して常に溶接ト−チが基準姿勢を維持
するように、溶接ト−チ（ベ−ス）を旋回させることが
できる。

【０００８】ところで、２次元曲り形状の開先の場合、
走行制御手段(81)が目標溶接速度(Vs)を開先の延びる方
向として、それをＸ成分とＹ成分にベクトル分解してＸ
走行台およびＹ走行台の各目標速度(Vsx,Vsy)を算出
し、Ｘ走行台のＸ走行速度がＸ方向目標速度(Vsx)に合
致するように、また、Ｙ走行台のＹ走行速度がＹ方向目
標速度(Vsy)に合致するように、各走行台の速度制御
（フィ−ドバック制御）を行なうが、各目標速度(Vsx,V
sy)の演算精度および各速度制御精度ならびにそれらの
分解能（θも含む）により、速度制御誤差が発生し、こ
れがベ−ス(2)の回転中心軸(O)の、開先(b)からそれに
直交する水平方向のずれ(図13のP3xm)を生ずることがあ
り、旋回角θ（Ｙ軸に対する開先（溶接進行方向）の角
度）の値によっては定常偏差となることもある。このよ
うなずれ(P3xm)があるとき、倣い制御手段(81)が、開先
(b)に対する、前記回転中心軸(O)および仮想線(O')に交
叉する直線(Oq)の角度θ’を零とする方向にθ旋回機構
を駆動すると、ベ−ス(2)の進行方向は、開先(b)が延び
る方向と平行になるが、開先(b)が延びる方向と直交す
る方向に該ずれ(P3xm)分ずれたものとなり、溶接ト−チ
の溶接狙い位置が開先に対して同様にずれる。

【０００９】本発明では、中心軸位置補正手段(81)が、
第１ｘ位置検出手段(P3x)の検出距離(P3xm)を零とする
方向にＸ走行台およびＹ走行台の各走行速度を補正す
る。これにより、上述の、走行制御手段(81)の、目標溶
接速度(Vs)のベクトル分解によってＸ，Ｙ目標速度(Vs
x,Vsy)を算出しこれらを目標値とする台車速度制御によ
る誤差が抑制され、前述のずれ(P3xm)が抑制又は防止さ
れる。

【００１０】

【発明の実施の形態】（２）Ｚ通電指令に応じて駆動さ
れて前記ベ−ス(2)を垂直Ｚ方向に昇降駆動する昇降モ
ータ(M4)を含むＺ昇降機構(12)；前記ベ−ス(2)に支持
され、開先(b)に対するベ−ス(2)のＺ位置を検出する第
１Ｚ位置検出手段(P3z)；および、第１Ｚ位置検出手段
(P3z)が検出するＺ位置を所定位置とする方向にＺ昇降
機構(12)を駆動する昇降制御手段(81)；を更に備える。

【００１１】これによれば、被溶接材が傾斜している場
合、それらの開先(b)のＺ位置変化に対応して自動的に
べ−ス(2)がＺ方向にシフトして、開先に対して常時所
定位置に維持される。

【００１２】（３）前記ベース(2)に水平Ｘ軸を中心に
回転可に支持され、溶接ト−チ(30L,30T)を支持するト
−チ支持フレ−ム(3)；γ通電指令に応じてト−チ支持
フレ−ム(3)を水平軸(31a)を中心に回転駆動するγ回転
モータ(M7)を含むγ回転機構；前記第１Ｚ位置検出手段
(P3z)より所定距離離れた位置での開先に対するベ−ス
のＺ位置を検出する第２Ｚ位置検出手段(P2z)；およ
び、前記第１Ｚ位置検出手段(P3z)および第２Ｚ位置検
出手段(P2z)の検出Ｚ位置に基づいて開先(b)に対するベ
−ス(2)の上下方向の傾斜αを算出し傾斜αに対応し
て、開先(b)に対してト−チ支持フレ−ム(3)の姿勢を所
定に維持するようにγ回転機構を駆動するト−チ姿勢制
御手段(81)；を更に備える。

【００１３】これによれば、前後傾斜αに対応してγ回
転機構を介してト−チ支持フレ−ム(3)を回転駆動し
て、被溶接材(W1,W2)に対するト−チの前後角γを、被
溶接材の前後方向の曲りにもかかわらず実質上一定に維
持することができる。傾斜又は曲った被溶接材の開先の
倣い溶接が可能である。すなわち３次元曲り分布の開先
の溶接が可能である。

【００１４】（４）ト−チ支持フレ−ム(3)は、溶接ト
−チ(30L,30T)を被溶接材(W1,W2)に対して接離可に支持
し；装置は更に、接離通電指令に応じて溶接ト−チ(30
L,30T)を接離駆動するト−チ上下モ−タ(M8,M10)を含む
ト−チ上下機構；を備える。これによれば、傾斜αに対
応してト−チ上下機構(M8,M10)を介して溶接ト−チ(30
L,30T)を接離駆動して溶接ト−チを開先に対して定距離
に維持しうる。

【００１５】（５）ト−チ支持フレ−ム(3)は、前記回
転中心軸(O)および仮想線(O')に交叉する直線(Oq)と直
交する方向に溶接ト−チ(30L，30T）を被溶接材(W1,W2)
に対して往復動可に支持し；装置は更に、前記ベース
(2)に支持され、前記直交する方向に相対的に離れ、そ
れぞれが、開先を構成する第１被溶接材(W1)および第２
被溶接材(W2)の表面のＺ位置を検出する第３検出手段(P
5)および第４検出手段(P4)；および、オシレ−ト通電指
令に応じて溶接ト−チ(30L，30T）を往復駆動するオシ
レートモータ(M9,M11)を含むオシレ−ト機構；を備え
る。これによれば、開先(b)が延びる方向と直交する方
向の被溶接材の水平面に対する傾斜βを第３および第４
検出手段(P5,P4)の検出値より算出し、傾斜βに対応し
てオシレ−ト機構(M9,M11)による溶接ト−チ(30L，30
T）のオシレ−ト往復駆動の振り幅中心をずらして、振
り幅中心を開先中心に倣わせることができる。

【００１６】（６）開先(b)が延びる方向と直交する方
向の被溶接材(W1,W2)の水平面に対する傾斜βを第３お
よび第４検出手段の検出値より算出し、傾斜βに対応し
てオシレ−ト機構による溶接ト−チのオシレ−ト往復駆
動の振り幅中心をずらす制御手段(81)；を更に備える。
これによれば、傾斜βに対応してオシレ−ト機構(M9,M1
1)による溶接ト−チ(30L，30T）のオシレ−ト往復駆動
の振り幅中心が開先中心を倣う。

【００１７】上記（１）および（２）によれば、２次元
的に曲った開先の自動倣い溶接が実現し、上記（３）〜
（６）によれば、３次元的に曲った開先の自動倣い溶接
が実現し、３次元的に曲った開先の人手による溶接作業
のための、作業者の足場の確保，溶接機器の配設などが
不要となり、これらに要する時間とスペ−スが節約とな
る。開先の曲り具合や溶接作業者の技量の優劣による溶
接品質のばらつきが低減し、後手入れの労力が低減す
る。したがって溶接コストが低減する。

【００１８】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。

【００１９】

【実施例】図１〜図４に、本発明の一実施例の溶接装置
１を示す。以下に参照する図１〜図４において、Ｚ矢印
方向を上とし、Ｙ矢印方向を前とするとともに、Ｘ矢印
方向を右とする。図１は、溶接装置１を斜め上方から見
下した斜視図相当の、機構概要を表す簡略図である。ワ
ーク（被溶接材）Ｗ１，Ｗ２は、図１６に示すように、
互いに向いあう縁を突き当てた状態で、作業床面Ｆ上に
設置された図示しない複数の油圧ジャッキにより下支持
され、各ジャッキの支持高の調整により所望の曲面形状
となっている。すなわち３次元的に曲がっている。ワ−
クＷ１，Ｗ２の突き当てられた縁と縁の間にできた開先
ｂは、ワークＷ１，Ｗ２が所要の角度で３次元的に曲げ
られているので、図示例においては、ワ−クは左前方が
高い登り傾斜になっている。

【００２０】図１において、床面Ｆ上には、水平Ｘ方向
に延びるＸ方向レールＸ１が敷設されており、該レール
Ｘ１よりも前方上方に（床面Ｆより離れて）、レールＸ
１と平行なＸ方向レールＸ２が、図示しない支持柱によ
り支持されている（図４）。２本のレールＸ１とＸ２を
Ｘレール対ＲＸとする。

【００２１】レールＸ１にＸ走行台Ｙ１が、レ−ルＸ２
にＸ走行台Ｙ２が載っており、これらのＸ走行台Ｙ１と
Ｙ２が支持柱ＹｚおよびＹ方向レ−ルＲＹを支持してい
る。支持柱ＹｚおよびＹ方向レ−ルＲＹは直交し一体連
続である（図４）。Ｘ走行台Ｙ１の駆動車輪は、Ｘ走行
台Ｙ１に搭載されたモータＭ１により図示しない減速機
構を介して回転駆動される。モータＭ１が通電され、Ｘ
走行台Ｙ１の駆動車輪が回転駆動されてＸ走行台Ｙ１が
レールＸ１上を走行すると、支持柱ＹｚおよびＹ方向レ
−ルＲＹがレールＸ１，Ｘ２に沿ってＹ軸に平行な状態
でＸ方向左または右に移動する。

【００２２】Ｙ方向レ−ルＲＹに溶接装置１の走行台車
（Ｙ走行台）４の車輪４ａ〜ｄが載せられている。走行
台車４の車輪４ａ〜ｄの回転軸には、図示しないスプロ
ケットホイールが一体固着されており、該スプロケット
ホイールに、レールＲＹに沿って配設された輪状のチェ
ーンベルトｃｈ（図４）が噛み合う。チェーンベルトｃ
ｈは、走行台車４に載置されたモータＭ２により回転駆
動され、それに伴い走行台車４がレールＲＹ上をＹ方向
に移動する。

【００２３】図２に、溶接装置１を図１に示した一点鎖
線矢印２Ａ方向より見た図を示し、図３には、溶接装置
１を図１に示した一点鎖線矢印３Ａ方向より見た図を示
す。走行台車４の中央部には、上下に貫通する穴が開い
ており、該穴を中空で柱状の昇降管１２がＺ方向に昇降
自在に貫通している。昇降管１２の外面には、それぞれ
Ｚ方向に延びるレール１３ａ〜ｃが装着されており、そ
れらは、それと対向する走行台車４の穴の内面に設けら
れたスライダに、Ｚ方向に昇降自在にはまっている。昇
降管１２の下部の外壁には、ｚ方向に延びるネジ棒Ｍ４
ｓを回転駆動する昇降モータＭ４が固着支持されてい
る。走行台車４には、台車部をＺ方向に貫通するねじ穴
があり、該ねじ穴とネジ棒Ｍ４ｓがねじ結合している。
ここで、走行台車４は、Ｙレ−ルＲＹで下支持されてい
るので、昇降モータＭ４がネジ棒Ｍ４ｓを回転駆動する
と、走行台車４に対して昇降管１２が、Ｚ方向に昇降す
る。昇降管１２の軸心を、Ｚ方向に延びる中空の旋回軸
１０が水平回転自在に貫通する。走行台車４の上面から
突出する昇降管１２の上開口近くの外壁に、回転モータ
Ｍ３が固着支持されている。回転モータＭ３の回転軸に
は平歯車が固着されており、水平方向に回転する。旋回
軸１０の上開口の縁には平ギアが一体になっており、該
ギアに回転モータＭ３の平歯車が噛み合う。回転モータ
Ｍ３が通電されると、その回転軸に一体の平歯車が回転
し、ギアを介して旋回軸１０が昇降管１２に対して回転
中心線Ｏを中心として回転する。

【００２４】旋回軸１０の下端部には、センサベース２
が支持されている。旋回軸１０の回転に伴いセンサベー
ス２が水平方向に回転する。回転モータＭ３の回転軸に
は、ポテンショメータＰ１の回転軸が連結されており、
ポテンショメータＰ１は、旋回軸１０の旋回角θを示す
電気信号を発生する。

【００２５】センサベース２の下部の、回転中心線Ｏの
位置には、該中心線Ｏと直交する水平方向（図２では紙
面と垂直な方向，図３ではｘ方向）とＺ方向に移動自在
の第１の開先倣いロ−ラがあり、この第１の開先倣いロ
−ラに２軸型の位置センサＰ３が結合されている。位置
センサＰ３は、第１の開先倣いロ−ラを回転自在に支持
する支持杆の水平方向ｘ位置を検出するポテンショメ−
タＰ３ｘと、該支持杆のＺ位置を検出する光センサＰ３
ｚを有し、回転中心線Ｏの位置での、センサベ−ス２に
対する開先の水平方向位置Ｐ３ｘｍ（図１３）およびＺ
位置を表わす電気信号を発生する（図２）。

【００２６】位置センサＰ３の中の光センサＰ３ｚは、
２個の反射型光センサをｚ方向に２段に配置したもので
あり、第１の開先倣いロ−ラがＺ方向０．２ｍｍ幅の基
準位置（領域）未満であると、２つの反射型光センサ共
にオフで、開先ｂが基準位置より低いことを表わす。第
１の開先倣いロ−ラが基準位置（０．２ｍｍ幅の領域）
にあると２つの反射型光センサの１方がオンで一方がオ
フで、開先ｂが基準位置にあることを表わす。第１の開
先倣いロ−ラが基準位置（０．２ｍｍ幅の領域）より高
いと、２つの反射型光センサの両方共にオンで、開先ｂ
が基準位置より高いことを表わす。

【００２７】センサベース２の下部の、回転中心線Ｏか
ら所定距離離れた位置には、水平方向（図２では紙面と
垂直な方向，図３ではｘ方向）とＺ方向に移動自在の第
２の開先倣いロ−ラがあり、この第２の開先倣いロ−ラ
に２軸型の位置センサＰ２が結合されている。位置セン
サＰ２は、第２の開先倣いロ−ラを回転自在に支持する
支持杆の水平方向ｘ位置を検出するポテンショメ−タＰ
２ｘと、該支持杆のＺ位置を検出するポテンショメ−タ
Ｐ２ｚを有し、回転中心線Ｏと平行であってそれより所
定距離離れた仮想線Ｏ’の位置での、センサベ−ス２に
対する開先の水平方向位置Ｐ２ｘｍ（図１３）およびＺ
位置を表わす電気信号を発生する（図２）。

【００２８】位置センサ３Ｐと２Ｐの各ポテンショメ−
タ３Ｐｘ，２Ｐｘが検出した水平方向位置Ｐ３ｘｍ，Ｐ
２ｘｍ（図１３）の差「Ｐ２ｘｍ−Ｐ３ｘｍ」は、セン
サベース２（の水平な基準線：Ｏｑの水平面投影線）に
対する開先ｂ（の水平面投影線）の水平方向の曲り（斜
め角）に対応する。

【００２９】位置センサ３Ｐと２Ｐの光センサＰ３ｚと
ポテンショメ−タＰ２ｚが検出したＺ位置の差は、水平
面に対する開先線の傾斜角（前後角）α（図２）に対応
する。なお、この算出を簡単にするために、この実施例
では、位置センサ３Ｐが基準位置（0.2mm幅の領域）を
検出しているとき、ベ−ス２（の中心軸Ｏの位置）の高
さが基準高さにあると見なし、このときのポテンショメ
−タＰ２ｚの検出値と、中心軸Ｏ／仮想線Ｏ’間の距離
（固定値）に基づいて傾斜角（前後角）αを算出する。
位置センサ３Ｐが基準位置（0.2mm幅の領域）を検出し
ていないときには、その検出信号を参照して、基準位置
より低い（開先ｂが低い）とベ−ス２を下駆動し、基準
位置より高い（開先が高い）とベ−ス２を上駆動して、
位置センサ３Ｐが基準位置（0.2mm幅の領域）を検出す
ると駆動を停止する。

【００３０】センサベース２の下部の、第１および第２
の開先倣いロ−ラ（Ｐ３，Ｐ２）を結ぶ縦線（Ｏｑ）と
直交し、回転中心線Ｏから所定距離離れた位置に、第１
のワ−ク倣いロ−ラがあり、このロ−ラを回転自在に支
持する支持杆のＺ位置を、ポテンショメ−タＰ５が検出
し、該Ｚ位置を表わす電気信号を発生する（図３）。ま
た、センサベース２の下部の、前記縦線と直交し、回転
中心線Ｏから所定距離離れかつ回転中心線Ｏに関して第
１のワ−ク倣いロ−ラと対向する位置に、第２のワ−ク
倣いロ−ラがあり、このロ−ラを回転自在に支持する支
持杆のＺ位置を、ポテンショメ−タＰ４が検出し、該Ｚ
位置を表わす電気信号を発生する（図３）。ポテンショ
メ−タＰ５とＰ４が検出したＺ位置の差は、水平面に対
するワ−クの傾斜角（左右）β（図３）に対応する。

【００３１】第１のワ−ク倣いロ−ラ（Ｐ５）には、ロ
−タリエンコ−ダＰ６が結合されており、該ロ−ラ（Ｐ
５）の所定小角度の回転につき１パルスの電気信号を発
生する。このパルスをカウントすることにより、センサ
ベース２の、開先に沿った移動量が分かり、所定時間の
間のカウントアップ値は、センサベース２の、開先に沿
った移動の速度Ｖ（溶接速度）を表わす。

【００３２】図２を参照すると、第１および第２のワ−
ク倣いロ−ラ（Ｐ５，Ｐ４）の配列方向（図２の紙面に
垂直な方向）に延びる回転軸３１ａが、センサベース２
の略中央を回転自在に貫通している。センサベース２に
はモータＭ７があり、その出力軸は減速機構を介して、
回転軸３１ａに連結され、モータＭ７に通電があると、
モータＭ７の回転軸の回転は減速機構により減速されて
回転軸３１ａに伝えられる。回転軸３１ａには、ト−チ
支持フレ−ム３が固着されている。回転軸３１ａの回転
に伴いト−チ支持フレ−ム３が回転軸３１ａを中心とし
て回動し、フレ−ム３で支持された溶接トーチ３０Ｌ，
３０Ｔの、ワ−クに対する前後角γが変わる。回転軸３
１ａの回転角度を表わす電気信号をポテンショメ−タＰ
７が発生する。

【００３３】溶接トーチ３０Ｌは、トーチの突き出し，
引き込み（接離）駆動を行うモータＭ８を含む接離機
構、ならびに、溶接トーチ３０Ｌを開先の幅方向にオシ
レ−ト駆動するオシレートモータＭ９を含むオシレ−ト
機構を介して、ト−チ支持フレ−ム３で、開先の深さ方
向に昇降（接離）可および開先の幅方向にオシレ−ト可
に支持されている。溶接ト−チ３０Ｔも、トーチの突き
出し，引き込み（接離）駆動を行うモータＭ１０を含む
接離機構、ならびに、溶接トーチ３０Ｔを開先の幅方向
にオシレ−ト駆動するオシレートモータＭ１１を含むオ
シレ−ト機構を介して、ト−チ支持フレ−ム３で、開先
の深さ方向に昇降（接離）可および開先の幅方向にオシ
レ−ト可に支持されている。

【００３４】センサベース２にはさらに、ワイヤ供給装
置５がある。ワイヤ供給装置５は、２組のワイヤフィー
ダとそれらを駆動するモータＭ５，Ｍ６からなる。２本
の溶接ワイヤｗａ１，ｗａ２は、走行台車４の上部に載
置されているワイヤパックｗｐより、旋回軸１０内軸心
部をＺ方向に貫通する管１４内を通り、管１４の排出口
１４ａよりワイヤ供給装置５に供給され、その中のワイ
ヤフィーダを通り、溶接トーチ３０Ｌ，３０Ｔにそれぞ
れ供給される。

【００３５】溶接が開始されると、モータＭ５，Ｍ６が
ワイヤフィーダを駆動し、ワイヤｗａ２，ｗａ１をワイ
ヤパックｗｐから溶接トーチ３０Ｔ，３０Ｌにそれぞれ
供給する。溶接トーチ３０ＬのモータＭ８は、溶接トー
チ３０Ｌの突出長（開先ｂとの距離）を所定値（後述す
る制御回路からの通電指令に基づく）に調整し、モータ
Ｍ９が溶接速度Ｖに応じた速さで、溶接トーチ３０Ｌを
オシレート駆動する。また、溶接トーチ３０Ｔのモータ
Ｍ１０は、溶接トーチ３０Ｔの突出長（開先ｂとの距
離）を所定値（後述する制御回路からの通電指令に基づ
く）に調整し、モータＭ１１が溶接速度Ｖに応じた速さ
で、溶接トーチ３０Ｔをオシレート駆動する。

【００３６】図４に、前述した各モータＭ１〜Ｍ１１，
位置センサおよびポテンショメ−タＰ１〜Ｐ５，Ｐ７及
びロ−タリエンコ−ダＰ６の配置を、図５には上述の位
置センサおよびポテンショメ−タの検出の方向をまとめ
て示す。また表１には、上述したモータＭ１〜Ｍ１１の
駆動対象を示し、表２６には、上述したポテンショメ−
タＰ１〜Ｐ５，Ｐ７およびロ−タリエンコ−ダＰ６の検
知対象を示す。表１上のＡ〜Ｄは、作業環境により調整
する値である。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】各モータＭ１〜Ｍ１１の正，逆回転の通電
制御は、センサベース２の近傍に取り外し可能に装着で
きる操作ボ−ド８４（図３）を介して、初期設定の時に
は作業者が行うが、溶接を開始すると、操作ボ−ド８４
が接続された制御回路（８１〜８３：図６）が、位置セ
ンサおよびポテンショメ−タＰ１〜Ｐ７の検出信号を参
照しつつ自動で行う。

【００４０】図６に、上述の曲り板溶接装置の電気系統
のシステム構成を示す。ト−チ３０Ｌ用のＬ極溶接電
源，ト−チ３０Ｔ用のＴ極溶接電源，制御回路（８１〜
８３）および溶接条件設定ユニット８５は、上述の曲り
板溶接機構より離れた位置にある。溶接条件設定ユニッ
ト８５はキ−ボ−ド，マウスおよび２次元ディスプレイ
を含むコンピュ−タユニットであり、２次元ディスプレ
イにメニュ−表示と入力テ−ブル表示を行ない、オペレ
−タが入力するデ−タ（溶接条件）を読込み、また、溶
接機構の状態を表示する。溶接条件設定ユニット８５
は、入出力インタ−フェ−ス（電気回路）を介してコン
トロ−ラ８１に接続されている。コントロ−ラ８１は、
ＣＰＵを主体とする電子処理システムすなわちコンピュ
−タであり、溶接条件デ−タは溶接条件設定ユニット８
５から受取る。コントロ−ラ８１は、操作ボ−ド８４に
対するオペレ−タの機構駆動，停止，調整等の指令入力
に応答してモ−タドライバ８６（１１個）に制御指令を
与えてモ−タＭ１〜Ｍ１１を駆動する。Ｐ１〜Ｐ７の検
出デ−タを溶接条件設定ユニット８５に与えて２次元デ
ィスプレイに表示する。またＰ１〜Ｐ７の検出デ−タの
中の、作業者が機構設定，調整に参照する主要なものは
操作表示ボ−ド８４に与えてそこでも表示する。制御回
路（８１〜８３：図６）のコントロ−ラ８１は、操作ボ
−ド８４から溶接スタ−トが与えられると、それまでに
溶接条件設定ユニット８５および参作ボ−ド８４から入
力された情報と、位置センサおよびポテンショメ−タＰ
１〜Ｐ５，Ｐ７の検出値に従って、開先ｂに溶接ト−チ
を倣わせ、かつ開先に対して溶接ト−チを設定された姿
勢およびねらい位置に制御し、溶接速度を設定速度とす
る、Ｘ走行台(Y1,Yz,RY,Y2)，Ｙ走行台４の走行速度制
御，センサベ−ス２のθ回転制御，ト−チ支持フレ−ム
３のγ回転制御，ト−チの突出し（接離）およびオシレ
−ト幅中心の開先倣い制御を行なう。

【００４１】図７には、コントロ−ラ８１の制御動作を
表すメインルーチンを示す。コントロ−ラ８１は電源が
投入されると、ステップ１において、内部メモリ，カウ
ンタ等を全てクリアする。そして、操作ボ−ド８４上の
ランプ（図示せず）を点灯してメモリの初期化が終了し
たことを示し、溶接条件設定ユニット８５にはレディを
報知し、作業者の入力待ちになる（初期化）。この時、
各モータＭ１〜Ｍ１１は、操作ボ−ド８４のキ−操作に
応じて作業者が駆動できる。以降の図７〜図１０の説明
において、カッコ内には「ステップ」という語を省略し
てステップＮｏ．数字のみを示す。

【００４２】作業者は、操作ボ−ド８４のキーを操作し
て、モータＭ１〜Ｍ１１を選択的に駆動（通電）して、
溶接トーチ３０Ｌ，３０Ｔの開先ｂに対する姿勢及び距
離を決定する。詳しくいえば、 １．モータＭ１，Ｍ２を駆動して、回転中心線Ｏを開先
ｂ上のセンシング開始点Ｏｐ（図１，２，３）に移動さ
せ、モ−タＭ４を駆動してセンサベース２を降ろし、第
１の開先倣いロ−ラ（Ｐ３）を該センシング開始点（開
先内）に置く。センシング開始点は、開先線の両端部の
うち、Ｚ位置（高さ）が低い方の端部である。なお、ワ
−クＷ１，Ｗ２は、開先線がＹ軸と大略で平行になるよ
うに、床Ｆに配置されている。

【００４３】２．モータＭ３を駆動して旋回軸１０（セ
ンサベース２）を旋回させ、第２の開先倣いロ−ラ（Ｐ
２）を、第１の開先倣いロ−ラ（Ｐ３）に対して溶接方
向前方の開先ｂ内に置く。

【００４４】３．モータＭ４を駆動してセンサベース２
を昇降して、第１および第２の開先倣いロ−ラ（Ｐ３，
Ｐ２）が開先内にあって、それらのＺ位置がＺ位置移動
範囲の中央近くに有り、しかも第１および第２のワ−ク
倣いロ−ラ（Ｐ５，Ｐ４）がワ−クに当りそれらのＺ位
置がＺ位置移動範囲の中央近くにあるように、センサベ
−ス２の高さを調節する。

【００４５】４．開始姿勢設定を指示する。コントロ−
ラ８１は開始姿勢設定指示に応答して、この時のポテン
ショメ−タＰ３ｘ，Ｐ２ｘの電気信号をデジタル変換し
て読込む。そして、ポテンショメ−タＰ３ｘ，Ｐ２ｘの
水平方向位置（図２の紙面に垂直な方向）が中立点（水
平方向位置ずれ零）となるように、モ−タＭ３でセンサ
ベ−ス２を回転駆動する。これにより、第１の開先倣い
ロ−ラ（Ｐ３）および第２の開先倣いロ−ラ（Ｐ２）の
水平方向位置がセンサベ−ス２に対して基準位置（水平
方向位置ずれなし）となり、両ロ−ラ（Ｐ３，Ｐ２）を
結ぶ縦線上に溶接ト−チ３０Ｌ，３ＯＴが位置する。

【００４６】５．モータＭ７を駆動して溶接ヘッド３を
γ回転駆動し、溶接トーチ３０Ｔ，３０Ｌの開先ｂに倣
う方向の角度（前後角γ）を、適値に調整する。

【００４７】６．モータＭ５，Ｍ６を駆動して、溶接ト
ーチ３０Ｔ，３０Ｌに溶接ワイヤｗａ１，ｗａ２を供給
する。

【００４８】７．モータＭ９，Ｍ１１を駆動して、溶接
トーチ３０Ｔ，３０Ｌをオシレートさせ、開先ｂに対
し、直交する方向のオシレ−ト幅およびオシレ−ト幅中
心位置を調整する。

【００４９】８．モータＭ８，Ｍ１０を駆動して、溶接
トーチ３０Ｔ，３０Ｌの突き出し長すなわち、開先ｂと
トーチ先端部との距離を調整する。

【００５０】上記１〜７の手順は初期設定の手順の一例
であり、順序は必要に応じて変更，操り返しあるいは省
略すれば良い。

【００５１】作業者は初期設定が完了すると、ペンダン
ト９上の操作盤上で、初期設定が完了したことを示すキ
ー操作を行う。以上の調整の前後に、作業者は、溶接条
件設定ユニット８５に溶接条件を設定する。

【００５２】コントロ−ラ８１は、初期設定完了の入力
があると、この時の位置センサおよびポテンショメ−タ
Ｐ１〜Ｐ５，Ｐ７の電気信号をデジタル変換して読込
み、そして、ポテンショメ−タＰ３ｘ，Ｐ２ｘの水平方
向位置（図２の紙面に垂直な方向）が中立点（水平方向
位置ずれ零：開先が回転中心線Ｏと交わる）でないとき
には、上記４．と同様に、モ−タＭ３でセンサベ−ス２
を回転駆動し、これを終えると、上記５．〜８．の調整
をうながす報知をする。ポテンショメ−タＰ３ｘ，Ｐ２
ｘの水平方向位置（図２の紙面に垂直な方向）が中立点
にあり、しかも、ポテンショメ−タＰ１が表わす回転角
度θ，ポテンショメ−タＰ７が表わす回転角度（γ：水
平面に対するト−チ前後角），ト−チの突出し長（接離
距離），オシレ−ト幅およびオシレ−ト幅中心位置がそ
れぞれ適値であるかを、それぞれが各設定範囲内にある
かをチェックすることにより判定し、適値であると溶接
スタ−ト可を報知する。適値でないと、適値でないもの
の再調整をうながす報知を発生する。

【００５３】溶接スタ−ト可を報知するとコントロ−ラ
８１は、作業者のキー操作による溶接開始指示が到来す
るまで待機し、溶接開始指示が到来すると溶接を開始す
る（３）。なお、溶接を中断したい場合にも作業者は、
やはり操作ボ−ド８４のキー操作により「溶接停止」を
入力する。なお、この「溶接停止」は、溶接条件設定ユ
ニット８５からも入力することができる。

【００５４】図８および図９に、ステップ４の「溶接」
のサブルーチンを示す。まず図８を参照するとコントロ
−ラ８１は、パルス割込を許可する（４１）。このパル
ス割込は、ロ−タリエンコ−ダＰ６が１パルス発生する
ごとに実行するものである。このパルス割込を許可する
とコントロ−ラ８１は、溶接を開始する（４２）。すな
わち溶接ト−チ３０Ｔ，３０Ｌへの溶接電力の供給，ワ
イヤの送給および揺動駆動を開始し、Ｘ，Ｙ走行台の駆
動を開始する。溶接を開始しＸ，Ｙ走行台が走行するこ
とにより、ロ−タリエンコ−ダＰ６がパルスを発生し、
１パルスの発生の度に図１０に示す「Ｐ６割込み」（Ｐ
ＩＰ）を実行する。

【００５５】図１０を参照して、ロ−タリエンコ−ダＰ
６が１パルスを発生したときに実行するパルス割込の処
理を説明すると、まず計時値（前回のパルス発生から今
回のパルス発生までの経過時間：溶接速度Ｖに逆比例）
をレジスタにセ−ブし（７１）、計時を再スタ−トする
（７２）。そして計時値より溶接速度Ｖを算出して（７
３）、溶接速度レジスタＷＳＲに書込む（７４）。次に
目標値メモリのデ−タをシフトし（７５）、Ｐ６パルス
カウントレジスタｍのデ−タを１インクレメントして
（７６）、その値がＮに達したかをチェックし（７
７）、Ｐ６パルスをＮ個カウントしたことを示す「１」
をレジスタＳＦＲに書込み（７８）、麗ジスタｍをクリ
ア（再度Ｎ個カウントするために初期化）する（７
９）。そしてこの１回のパルス割込処理を終了し、メイ
ンル−チン（図８，図９）の、このパルス割込処理に進
む直前の処理に復帰する。

【００５６】再度図８を参照すると、溶接を開始した後
コントロ−ラ８１は、「ベ−ス２の基準高さ設定」（Ｖ
ＬＣ），「べ−ス２の位置補正」（ＴＰＣ）を実行し、
上述のパルス割込処理（図１０のＰＩＰ）でレジスタＳ
ＦＲのデ−タが「１」になると、これをステップ５５で
検知して図９の「開先倣い」（ＯＦＣ）を実行しそこで
レジスタＳＦＲをクリアする（６１）。これにより、図
９の「開先倣い」（ＯＦＣ）は、ロ−タリエンコ−ダＰ
６がＮ個のパルスを発生する毎に１回実行され、図８の
「ベ−ス２の基準高さ設定」（ＶＬＣ）および「べ−ス
２の位置補正」（ＴＰＣ）は、「開先倣い」（ＯＦＣ）
の１回の終了の後、次に「開先倣い」（ＯＦＣ）の実行
を開始するまで（ロ−タリエンコ−ダＰ６がＮ個のパル
スを発生するまで）、繰返し実行される。

【００５７】「ベ−ス２の基準高さ設定」（ＶＬＣ）に
おいてはまず位置センサＰ３ｚの検出信号を読込んで
（４３）、検出信号が開先低（ベ−ス２の回転中心軸０
の位置でベ−ス２に対して開先が低い＝開先に対してベ
−スが高い）であると昇降用モ−タＭ３のモ−タドライ
バ８６に、ベ−ス２の下駆動を指示し（４４，４５）、
検出信号が開先高であるとベ−ス２の上駆動を指示し
（４６，４７）、検出信号が基準位置（0.2mm幅の領域)
を示すものであると、モ−タＭ３の停止をモ−タドライ
バに指示し（４８）、そして「ベ−ス２の位置補正」
（ＴＰＣ）に進む。この「ベ−ス２の基準高さ設定」
（ＶＬＣ）により、ベ−ス２の回転中心軸０直下の開先
ｂに対して、ベ−ス２が時系列で実質上、垂直Ｚ方向の
基準位置（0.2mm幅の領域）に維持される。なお、この
基準位置にあるときのみ、次の「ベ−ス２の位置補正」
（ＴＰＣ）を実行する。これは以降の検出精度と演算精
度を高くするためである。

【００５８】「ベ−ス２の位置補正」（ＴＰＣ）におい
てはまず、ポテンショメ−タＰ３ｘの検出値（図１３の
Ｐ３ｘｍ）を読込む（４９）。そして、検出値（Ｐ３ｘ
ｍ）より、開先ｂがベ−ス２の回転中心軸０直下にある
（−ａ≦Ｐ３ｘｍ≦＋ａ；ａは誤差許容値）かをチェッ
クして（５０）、そうであると、目標値メモリの出力段
（グル−プＮｏ．１：図１４）のＸ走行速度目標値デ−
タおよびＹ走行速度目標値デ−タを、目標速度として、
モ−タＭ１，Ｍ２宛てに、モ−タドライバ８６に出力す
る（５４）。これらの目標速度は、後述する「開先倣
い」（ＯＦＣ）で算出されて目標値メモリに書込まれて
いるものである。目標速度を出力すると、レジスタＳＦ
Ｒのデ−タが「１」（「開先倣い」ＯＦＣの実行要）か
をチェックして（５５）、そうであると図９に示す「開
先倣い」（ＯＦＣ）に進み、否であるときには、溶接終
了タイミングになったかもしくは操作ボ−ド８４又は溶
接条件設定ユニット８５から溶接終了指令の入力があっ
たかをチェックして（図９の６２）、溶接終了ではない
と、「ベ−ス２の基準高さ設定」（ＶＬＣ）に進む。ポ
テンショメ−タＰ３ｘの検出値（Ｐ３ｘｍ）のチェック
（５０）の結果、開先ｂがベ−ス２の回転中心軸０直下
から外れていた場合（−ａ＞Ｐ３ｘｍ又は＋ａ＜Ｐ３ｘ
ｍ）は、例えば誇張して示すと第１３図に示すように、
ベ−ス２の回転中心軸０の直下点Ｏｐより検出値Ｐ３ｘ
ｍだけ横にずれた位置に開先ｂがあり、この時のもう１
つのポテンショメ−タＰ２ｘの検出値Ｐ２ｘｍとＰ３ｘ
ｍで算出する開先の曲り角θ’に対応して、ベ−ス２を
θ’分回転させても、開先ｂに対してベ−ス２の進行方
向（回転前は実線Ｏｑ；回転後は点線Ｏｑ’）は開先ｂ
の延びる方向と同じになっても、Ｐ３ｘｍの横ずれのま
まとなり、その分、開先に対する溶接ト−チの溶接狙い
位置がずれる。そこで、コントロ−ラ８１は、補正値を
算出し（５１）、算出した補正値を目標値（目標値メモ
リの出力段（グル−プＮｏ．１：図１４）のＸ走行速度
目標値デ−タおよびＹ走行速度目標値デ−タ）に加えて
補正目標値を算出し（５２）、これらの補正目標値を、
モ−タＭ１，Ｍ２宛てに、モ−タドライバ８６に出力す
る（５３）。

【００５９】ベ−ス２の移動方向は、Ｙ走行台の走行軸
Ｙに対してθなる角度の方向であり、ずれ量Ｐ３ｘｍを
Ｘ軸成分量およびＹ軸成分量に分解し、各成分量を零と
するための速度補正量を算出してＸ，Ｙ各目標値（Ｘ走
行速度目標値デ−タおよびＹ走行速度目標値デ−タ）に
加え、これらを補正目標値としてモ−タＭ１，Ｍ２宛て
に、モ−タドライバ８６に与えることにより、ずれＰ３
ｘｍの抑制又は解消にある程度の効果はあると思われる
が、検出値Ｐ３ｘｍ，θの分解能（ディジット値）およ
び演算の精度（ディジット値）に原因する誤差があり、
また補正前目標値自身にもこれらと同様な誤差がある。
また、モ−タドライバ８６によるモ−タ速度のフィ−ド
バック制御に制御遅れならびに制御誤差がある。これら
により、定常的な偏差（ずれ）を生じ易い。

【００６０】そこでこの実施例では、補正値を、ずれＰ
３ｘｍを比較的に速く消去するに十分な増速量，減速量
（固定値）とし、「補正値算出」（５１）においては、
θの値（Ｘ，Ｙ軸に対するＹ走行台の進行方向）とずれ
Ｐ３ｘｍの方向の組合せ（図１５）によって、Ｘ，Ｙ走
行速度目標値に補正値（増速量又は減速値）を選択的に
加える（表３）。

【００６１】表３に、θの値およびずれＰ３ｘｍの領域
区分と、各領域に割宛てる補正値の極性（絶対値は同
一）を示す。表３上のＣＷは、ベ−ス２の旋回角θが、
上から下に見降ろしたときＹ軸から時計方向廻りの方向
の値であることを意味し、ＣＣＷはＹ軸から反時計方向
廻りの方向の値であることを意味する。図１５に、各領
域区分の代表的なヘッド走行方向を示す。

【００６２】

【表３】

【００６３】表３上の「−補正」は、目標値より補正値
（固定正値）を減算した値を補正目標値とすることを意
味する。この場合、減速となる。「＋補正」は、目標値
に補正値（固定正値）を加算した値を補正目標値とする
ことを意味する。この場合、増速となる。このような処
理がステップ５１〜５３で行なわれるので、ずれＰ３ｘ
ｍが零となるように、ヘッド２の減速又は増速が行なわ
れ、ずれＰ３ｘｍが零（−ａ≦Ｐ３ｘｍ≦＋ａ）になる
と、補正のない目標値（上述の増，減速のための補正値
を消去した値）の出力に切換えられるので（５０，５
４）、定常偏差を生じない。

【００６４】以上に説明した「ベ−ス２の基準高さの設
定」（ＶＬＣ）および「ベ−ス２の位置補正」（ＴＰ
Ｃ）の実行により、開先ｂに対してベ−ス２の基準点
（回転中心軸０）が、Ｚ方向の基準位置にあって、しか
も基準点（回転中心軸０）が開先ｂの真上にあるとき
に、コントロ−ラ８１は、補正のない目標値を出力し
（５４）、かつレジスタＳＦＲのデ−タをチェックして
それが「１」であると、図９に示す「開先倣い」（ＯＦ
Ｃ）を実行する。

【００６５】「開先倣い」（ＯＦＣ）でコントロ−ラ８
１はまず、ポテンショメ−タＰ１，Ｐ２ｘ，Ｐ２ｚ，Ｐ
３ｘ，Ｐ４，Ｐ５およびＰ７の電気信号をデジタル変換
して読込む（５６）。そして次の状態情報を演算する
（５７）。

【００６６】開先の曲りθ’：回転θ方向の、センサベ
−ス２に対する開先ｂの曲りθ’の算出。ポテンショメ
−タＰ３ｘとＰ２ｘが検出した水平方向の位置の差より
算出する（図１３）。

【００６７】開先の前後角α：センサベ−ス２直下の開
先線の水平面とのなす角α（図２）の算出。Ｐ２ｘが検
出したＺ位置より算出する。

【００６８】ワ−クの左右傾斜β：開先を横切る方向の
ワ−クの傾斜角β（図３）の算出。ポテンショメ−タＰ
５とＰ４が検出したＺ位置の差より算出する。

【００６９】こうして状態情報θ’，αおよびβを算出
すると、コントロ−ラ８１は、センサベ−ス２に対する
開先の曲りθ’を零とするための、センサベ−ス２のθ
回転の目標角度Θ＝θ＋θ’を算出して、 Ｘ走行目標速度Ｖsx＝Ｖs cosΘ， Ｙ走行目標速度Ｖsy＝Ｖs sinΘ， Ｘ走行速度 Ｖx ＝Ｖ cosΘ， Ｙ走行速度 Ｖy ＝Ｖ sinΘ を算出する（４４）。θはポテンショメ−タＰ１の検出
値である。図１２には、センサベ−ス２の移動方向およ
び移動速度（溶接速度）Ｖと、開先線との関係を示す。
移動速度ＶのＸ方向成分はＶ cosΘ、Ｙ方向成分はＶ s
inΘとなる。

【００７０】コントロ−ラ８１は、次に目標値を算出す
る（５９）。これにおいてはまずＸ走行目標速度Ｖsxに
対するＸ走行速度Ｖxの偏差を算出し、ＰＩＤ演算によ
りこの偏差を零とするためのモ−タＭ１の通電電流目標
値を算出する。同様に、Ｙ走行目標速度Ｖsyに対するＹ
走行速度Ｖyの偏差を算出し、ＰＩＤ演算によりこの偏
差を零とするためのモ−タＭ２の通電電流目標値を算出
する。更に、初期設定を完了したときに読込んだポテン
ショメ−タＰ２〜Ｐ５，Ｐ７の検出デ−タならびにオシ
レ−ト幅，オシレ−ト幅中心位置およびト−チ突出し長
（接離距離）と、今回読込んだポテンショメ−タＰ２〜
Ｐ５，Ｐ７の検出デ−タに基づいて、初期設定のときと
実質上同一の、開先／ト−チ間の相対位置および姿勢を
維持するためのト−チ前後角γの目標値，ト−チ突出し
長目標値，オシレ−ト幅目標値およびオシレ−ト幅中心
位置目標値を算出する。図１１には、ワ−クの左右傾斜
βに対応した、オシレ−ト幅中心位置の所要ずらし量ｄ
ｘβを示す。初期設定のときの所要ずらし量に対する今
回算出した所要ずらし量ｄｘβの偏差分、初期設定のと
きのオシレ−ト幅中心位置デ−タをシフトした値をオシ
レ−ト幅中心位置目標値とする。

【００７１】以上に説明した各目標値（Ｔｎ後目標値）
は、ベ−ス２の中心点ＯｐがＯｇに進行したときに出力
を完了すべきものである。コントロ−ラ８１は次に、算
出した各目標値（Ｔｎ後目標値）と、現在出力中の各目
標値より、内挿法により、ベ−ス２の中心点ＯｐがＯｇ
に達するまでの（ｎ−２）点の目標値（中間目標値）を
算出して目標値メモリに書込む（６０）。図１４に、目
標値メモリのデ−タ格納領域を模式的に示す。目標値メ
モリのグル−プＮｏ．１の領域には現在出力中の各目標
値を書込み、グル−プＮｏ．ｎの領域には、今回算出し
た各目標値（Ｔｎ後目標値）を書込み、グル−プＮｏ．
２〜グル−プＮｏ．（ｎ−１）の各領位には、内挿法に
より算出した、中心点ＯｐがＯｇに達するまでの各点で
の中間目標値を書込む。

【００７２】ヘッド２において、中心点ＯｐからＯｇま
での水平距離は一定であるが、それらの間の開先長は、
開先が水平（α＝０）である場合には該水平距離と等し
いが、傾斜している場合（α≠０）は、該水平距離より
も長く、傾斜（α）が大きいほど長い。コントロ−ラ８
１は、算出した角度αとＯｐ／Ｏｇ間水平距離（固定
値）から、中心点ＯｐからＯｇの水平距離の間の開先長
（ロ−タリエンコ−ダＰ６を結合したロ−ラがこれを移
動する間に該エンコ−ダＰ６が発生するパルス数）を算
出してこれを上記ｎに定める。

【００７３】次にコントロ−ラ８１は、レジスタＳＦＲ
をクリアして（６１）、溶接終了タイミングになったか
もしくは操作ボ−ド８４又は溶接条件設定ユニット８５
から溶接終了指令の入力があったかをチェックして（６
２）、溶接終了ではないと、「ベ−ス２の基準高さ設
定」（ＶＬＣ）に進む。

【００７４】上述の「Ｐ６割込み」ＰＩＰ（図１０）の
「目標値メモリのデ−タをシフト」（７５）において
は、目標値メモリ（図１４）の、グル−プＮｏ．２のデ
−タをグル−プＮｏ．１に、Ｎｏ．３のデ−タをＮｏ．
２に、以下同様にして、最後はグル−プＮｏ．ｎのデ−
タをＮｏ．（ｎ−１）に書込む。すなわち目標値メモリ
はシフトレジスタとして使用しており、ロ−タリエンコ
−ダＰ６が１パルスを発生するごとに、デ−タをシフト
する。そして、「ベ−ス２の位置補正」（ＴＰＣ）にお
いて、ステップ５４で出力する目標値、ならびに、ステ
ップ５３で出力する補正目標値の算出（５２）で用いら
れる補正前目標値は、目標値メモリのグル−プＮｏ．１
（出力段）のものである。

【００７５】したがって、上述の「開先倣い」（ＯＦ
Ｃ）で目標値（Ｔｎ後目標値）を算出すると、その後ロ
−タリエンコ−ダＰ６がパルスを発生するのに同期し
て、モ−タドライバ８６に与えられる各目標値は、算出
時点のときの出力目標値から、順次に算出した目標値
（Ｔｎ後目標値）に近づく方向に変更される。そして仮
に、算出からｎパルスの発生まで再度「開先倣い」（Ｏ
ＦＣ）が実行されないと、ｎパルス発生後には前記算出
した目標値（Ｔｎ後目標値）が出力されることになる。

【００７６】しかしこの実施例では、Ｎを、中心点Ｏｐ
からＯｇの水平距離を、ロ−タリエンコ−ダＰ６を結合
したロ−ラが水平に移動する間に該エンコ−ダＰ６が発
生するパルス数：ｎの最小数）よりも小さい値に設定し
ているので、先の「開先倣い」（ＯＦＣ）の実行によっ
てレジスタＳＦＲをクリアしているが（６１）、それか
らＮ個のパルスが発生し、Ｎ回の「Ｐ６割込み」ＰＩＰ
の実行したときにレジスタＳＦＲのデ−タが１になり
（図１０の７６〜７９）、これに応答して次回の「開先
倣い」（ＯＦＣ）が開始され（図８の５５から図９の５
６）、これにより目標値メモリのデ−タが更新される。
つまり、「開先倣い」（ＯＦＣ）は、ベ−ス２がＯｐ／
Ｏｇ間距離を移動する時間よりも短い周期で繰返し実行
される。角度（θ’，α）の検出精度を高くするため
に、Ｏｐ／Ｏｇ間距離は比較的に長く設定されている
が、開先倣い精度を高くするため、「開先倣い」（ＯＦ
Ｃ）の繰返し周期（Ｎ）は比較的に短かく（小さく）設
定している。

【００７７】「溶接終了」のタイミングになると、ある
いは操作ボ−ド８４又は溶接条件設定ユニット８５から
「溶接終了」指示が入力されると、コントロ−ラ８１
は、ステップ５（図７）の終了処理（主にクレ−タ処
理）を実行し、溶接トーチ３０Ｌ，３０Ｔの溶接を停止
して各モータを停止する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例を斜め上方から見下した斜
視図であり、機構要素を簡略化して示す。

【図２】 図１に示す溶接装置１を図１に示した一点鎖
線矢印２Ａ方向より見た側面図であり、一部分は断面を
示す。

【図３】 図１に示す溶接装置１を図１に示した一点鎖
線矢印３Ａ方向より見た正面図であり、一部分は断面を
示す。

【図４】 図２相当の縮小側面図であり、各種機構を駆
動する電気モ−タとセンサであるポテンショメ−タＰ１
〜Ｐ５，Ｐ７およびロ−タリエンコ−ダＰ６の概略位置
を簡略化して示す。

【図５】 図１に示すワ−クＷ１，Ｗ２の斜視図であ
り、図４に示すポテンショメ−タＰ２〜Ｐ５の、ワ−ク
Ｗ１，Ｗ２に対する検出方向を示す。

【図６】 図１に示す溶接装置１の電気系統のシステム
構成の概要を示すブロック図である。

【図７】 図６に示すコントロ−ラ８１の制御動作を表
すフロ−チャ−ト（メインルーチン）である。

【図８】 図７に示す「溶接」（４）の内容の一部（サ
ブルーチン）を示すフロ−チャ−トである。

【図９】 図７に示す「溶接」（４）の内容の残部（サ
ブルーチン）を示すフロ−チャ−トである。

【図１０】 ６に示すコントロ−ラ８１の、ロ−タリエ
ンコ−ダＰ６が発生するパルスに応答した割込処理の内
容を示すフロ−チャ−トである。

【図１１】 図３に示すワ−ク左右傾斜βとオシレ−ト
中心の所要ずらし量ｄｘβを示す図面であり、ワ−クＷ
１，Ｗ２は開先を横切る方向の断面を示す。

【図１２】 図１に示すセンサベ−ス２の移動方向およ
び移動速度（溶接速度）Ｖと、開先線ｂとの位置関係を
示す平面図である。

【図１３】 図１に示す開先ｂを上方から見降ろした平
面図である。

【図１４】 図６に示すコントロ−ラ８１内の目標値メ
モリのデ−タ記憶領域を模式的に示すブロック図であ
る。

【図１５】 図１に示すベ−ス２の溶接時の進行方向を
太い矢印で示す平面図である。

【図１６】 図１に示すワ−クＷ１，Ｗ２の概観を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１：溶接装置 ２：センサ
ベース ３：ト−チ支持フレ−ム ４：Ｙ走行
台車 ４ａ〜ｄ：車輪 ５：ワイヤ
供給装置 １０：旋回軸 １２：昇降
管 １３ａ〜ｃ：レール １４：管 １４ａ：排出口 ３１ａ：回
転軸 ３０Ｌ，３０Ｔ：溶接トーチ ８１：コン
トロ−ラ ｂ：開先 ｃｈ：チェ
ーンベルト Ｆ：水平床面 Ｍ１〜Ｍ１
１：電気モータ Ｍ４ｓ：ネジ棒 Ｘ１，Ｘ
２：Ｘ方向レール ＲＸ：Ｘレール対 Ｙ１，Ｙ
２：Ｘ走行台 Ｙｚ：支持柱 ＲＹ：Ｙ方
向レ−ル Ｏ：回転中心線 Ｐ１：ポテ
ンショメータ Ｐ２(Ｐ２ｘ,Ｐ２ｚ):ポテンショメ−タ Ｐ３ｘ：ポ
テンショメ−タ Ｐ３ｚ：位置センサ Ｐ４，Ｐ
５：ポテンショメ−タ Ｐ６：ロ−タリエンコ−ダ Ｐ７：ポテ
ンショメ−タ Ｗ１，Ｗ２：ワーク ｗａ１，ｗ
ａ２：溶接ワイヤ ｗｐ：ワイヤパック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 9/127 ５０８ Ｂ２３Ｋ 9/127 ５０８Ａ (72)発明者 田 中 良 一 千葉県習志野市東習志野７丁目６番１号 日鐵溶接工業株式会社 機器事業部内 (56)参考文献 特開 平４−238672（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−253179（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−97872（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−118456（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/12 331 B23K 9/12 350 B23K 9/00 501 B23K 9/127 502 B23K 9/127 506 B23K 9/127 508

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｘ通電指令に応じて駆動されるＸ走行モー
   タを備え、水平Ｘ方向に走行するＸ走行台； Ｘ走行台に支持され、Ｙ通電指令に応じて駆動されるＹ
   走行モータを備え、Ｘ走行台に対して、Ｘ方向と直角な
   水平Ｙ方向に走行するＹ走行台； Ｙ走行台に垂直Ｚ軸を中心に回転可に支持されたベ−
   ス； θ通電指令に応じて駆動されて前記ベ−スを垂直Ｚ軸を
   中心に回転駆動するθ旋回モータを含むθ旋回機構； 前記ベースに支持され、その回転中心軸に対する開先の
   距離を検出する第１ｘ位置検出手段； 前記ベースに支持され、その回転中心軸に平行でそれよ
   り溶接走行方向で所定距離離れた仮想線に対する開先の
   距離を検出する第２ｘ位置検出手段； 前記ベ−スに支持された、開先を溶接するための溶接ト
   −チ； 前記第１ｘ位置検出手段および第２ｘ位置検出手段の検
   出距離に基づき、開先に対する、前記回転中心軸および
   仮想線に交叉する直線の角度θ’を零とする方向に前記
   θ旋回機構を駆動する倣い制御手段； 溶接目標速度とθ旋回機構の旋回角θに基づき、Ｙ走行
   台の、開先に沿う方向の走行速度Ｖを溶接目標速度とす
   るための、Ｘ走行台のＸ走行目標速度およびＹ走行台の
   Ｙ走行目標速度を算出し、Ｘ走行台およびＹ走行台の各
   走行速度を、算出した各目標速度とする走行制御手段；
   および、 第１ｘ位置検出手段の検出距離を零とする方向にＸ走行
   台およびＹ走行台の各走行速度を補正する中心軸位置補
   正手段；を備える開先倣いの片面溶接装置。
2. 【請求項２】Ｚ通電指令に応じて駆動されて前記ベ−ス
   を垂直Ｚ方向に昇降駆動する昇降モ−タを含むＺ昇降機
   構；前記ベ−スに支持され、開先に対するベ−スのＺ位
   置を検出する第１Ｚ位置検出手段；および、 第１Ｚ位置検出手段が検出するＺ位置を所定位置とする
   方向にＺ昇降機構を駆動する昇降制御手段；を更に備え
   る請求項１記載の開先倣いの片面溶接装置。
3. 【請求項３】前記ベースに水平Ｘ軸を中心に回転可に支
   持され、溶接ト−チを支持するト−チ支持フレ−ム；γ
   通電指令に応じてト−チ支持フレ−ムを水平軸を中心に
   回転駆動するγ回転モータを含むγ回転機構；前記第１
   Ｚ位置検出手段より所定距離離れた位置での開先に対す
   るベ−スのＺ位置を検出する第２Ｚ位置検出手段；およ
   び、 前記第１Ｚ位置検出手段および第２Ｚ位置検出手段の検
   出Ｚ位置に基づいて開先に対するベ−スの上下方向の傾
   斜αを算出し傾斜αに対応して、開先に対してト−チ支
   持フレ−ムの姿勢を所定に維持するようにγ回転機構を
   駆動するト−チ姿勢制御手段；を更に備える請求項２
   の、曲り板開先倣いの片面溶接装置。
4. 【請求項４】ト−チ支持フレ−ムは、溶接ト−チを被溶
   接材に対して接離可に支持し；装置は更に、 接離通電指令に応じて溶接ト−チを接離駆動するト−チ
   上下モ−タを含むト−チ上下機構；を備える、請求項３
   記載の、曲り板開先倣いの片面溶接装置。
5. 【請求項５】ト−チ支持フレ−ムは、前記回転中心軸お
   よび仮想線に交叉する直線と直交する方向に溶接ト−チ
   を往復動可に支持し；装置は更に、 前記ベースに支持され、前記直交する方向に相対的に離
   れ、それぞれが、開先を構成する第１被溶接材および第
   ２被溶接材の表面のＺ位置を検出する第３検出手段およ
   び第４検出手段；および、 オシレ−ト通電指令に応じて溶接ト−チを往復駆動する
   オシレートモータを含むオシレ−ト機構；を備える、請
   求項３又は請求項４記載の、曲り板開先倣いの片面溶接
   装置。
6. 【請求項６】開先が延びる方向と直交する方向の被溶接
   材の水平面に対する傾斜βを第３および第４検出手段の
   検出値より算出し、傾斜βに対応してオシレ−ト機構に
   よる溶接ト−チのオシレ−ト往復駆動の振り幅中心をず
   らす制御手段；を更に備える請求項５記載の、曲り板開
   先倣いの片面溶接装置。