JP4311886B2 - 倣い溶接装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接線に沿って、溶接トーチを支持する台車を駆動すると共に、溶接線の曲がりや凹凸に倣って、台車に対する溶接トーチの位置を自動調整して溶接トーチを溶接線に正確に倣わせる倣い溶接装置に関する。
【0002】
【従来技術】
平行2材の突合わせ開先あるいは水平材と垂直材とが交わる隅などの溶接線に略平行なy方向に延びるレールを走行する台車に、溶接線と直交するx方向の溶接線の位置を検出する溶接位置検出装置と、溶接トーチを支持してそれをx方向に自動駆動する電動x駆動機構を装備して、溶接位置検出装置が検出した溶接線のx位置をメモリに記憶して、溶接位置検出装置と溶接トーチとのy方向の距離Dy分の台車のy移動の時間分の遅延の後に、メモリのx位置を狙い位置とするように溶接トーチをx駆動する倣い溶接装置が、特開平7−266043号公報に開示されている。しかし、この倣い溶接装置は、溶接線のz方向の変位には倣いができない。
【0003】
特開平11−197831号公報には、台車に垂直zに吊り下げられ、その中心軸zを中心に旋回(回転)しうる旋回軸の下端に、3次元空間での開先の位置および方向(傾斜)を検出する3次元倣いの開先検出装置と、先行溶接トーチ(Lトーチ)および後行溶接トーチ(Tトーチ)を装備して、開先の3次元の曲がりを検出して、上述のメモリを用いる検出装置/溶接トーチ間の距離差対応の遅延処理と同様な処理により、開先の3次元の曲がりに溶接トーチを正確に倣わせる、開先倣いの片面溶接装置が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平7−266043号公報に開示の倣い溶接装置は、レールが延びる方向yに直交するx方向の、レールに平行な基準線に対する変位が僅かな溶接線にしか適応できない。また、高さ方向zの変位には適応が難しい。
【0005】
特開平11−197831号公報に開示の片面溶接装置は、溶接線が延びるy方向に走行するy走行台車に、昇降機構を介して旋回軸を吊り下げているので、溶接線のx,yおよびz方向の変位のいずれにも溶接トーチを倣わせることができるが、旋回軸で、溶接線検出装置倣い装置および溶接トーチ倣い装置を装備した旋回台を吊支持するので、床面近くと、天井近くに機構要素が多く、床面近くから天井近くまで、全体として大型かつ高価な溶接設備となる。また、水平材と垂直材が直交する隅の溶接には適用が難しい。
【0006】
本発明は、直線からの変位が比較的に大きい溶接線にも適用できる倣い溶接装置を提供することを第1の目的とし、変曲点にも自動的に正確に倣う溶接装置を提供することを第2の目的とし、溶接対象周りの機構をコンパクトにすることを第3の目的とし、溶接設備を小型にすることを第4の目的とし、水平材と垂直材が直交する隅の溶接にうまく適合する隅倣い溶接装置を提供することを第5の目的とする。そして、比較的に大型の溶接材に適用可能であって、溶接線の比較的に大きい変位および変曲点に自動的に正確に倣う、溶接対象周りの機構がコンパクトかつ溶接設備全体が小型の倣い溶接装置を、安価に提供することを、第6の目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1)y走行台車(2),これによって支持された基台(19),この基台(19)をy走行台車(2)上で昇降駆動する基台z駆動機構(18),基台(19)で支持され基台に対して昇降自在溶であって溶接線に倣うz倣い手段(36),基台(19)に対する、z倣い手段(36)が倣う溶接線のz位置を計測するz計測手段,基台(19)に備えた溶接トーチ(46)、および、この溶接トーチ(46)を基台(19)上で昇降駆動するトーチz駆動機構(41);
z計測手段が計測したz位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台z駆動機構(18)を介して基台(19)を設定量z駆動しこれに連動してトーチz駆動機構(41)を介して溶接トーチ(46)を該方向とは逆方向に該設定量z駆動するzシフト制御手段(60);ならびに、
z計測手段が計測したz位置に、z倣い手段(36)に対する溶接トーチ(46)のy方向位置差(A)の分のy走行台車(2)の走行の後に、溶接トーチ(46)の狙い位置を合わせるためにトーチz駆動機構(41)を介して溶接トーチ(46)を昇降駆動するz倣い制御手段(60);
を備える倣い溶接装置。
【0008】
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対応事項の記号を、参考までに付記した。以下も同様である。
【0009】
これによれば、z倣い手段(36)の上下z方向の移動機構は、基台(19)のz昇降機構(18)と、z倣い手段(36)の上下z昇降機構(25/32間)の2段階である。溶接トーチ(46)の上下z方向の移動機構は、基台(19)のz昇降機構(18)と、トーチ(46)のz昇降機構(41)の2段階であるので、z方向の変位が比較的に大きい溶接線にも適用できる。z倣い制御手段(60)が溶接トーチの遅延倣いを行うので、変曲点にも自動的に正確に倣う自動溶接が可能になつた。z昇降機構が上下2段にわかれているので、溶接対象周りの機構をコンパクトにすることができ、また、溶接設備を全体として低くすることが出来る。z倣い手段(36)がx,z移動かつ溶接トーチがx,z移動であるので、水平材と垂直材が直交する隅の溶接にうまく適合する、設備が小型でコンパクトな隅倣い溶接装置を提供することが出来る。
【0010】
【発明の実施の形態】
(2)y走行台車(2),これによって支持された基台(19),この基台(19)をy走行台車(2)上でx方向に駆動する基台x駆動機構(8-10),基台(19)で支持され基台に対してx方向に前後移動自在であって溶接線に倣うx倣い手段(34),基台(19)に対する、x倣い手段(34)が倣う溶接線のx位置を計測するx計測手段,基台(19)に備えた溶接トーチ(46)、および、この溶接トーチ(46)を基台(19)上でx方向に前後駆動するトーチx駆動機構(40);
x計測手段が計測したx位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台x駆動機構(8-10)を介して基台(19)を設定量x駆動しこれに連動してトーチx駆動機構(40)を介して溶接トーチ(46)を該方向とは逆方向に該設定量x駆動するxシフト制御手段(60);ならびに、
x計測手段が計測したx位置に、x倣い手段(34)に対する溶接トーチ(46)のy方向位置差(A)の分のy走行台車(2)の走行の後に、溶接トーチ(46)の狙い位置を合わせるためにトーチx駆動機構(40)を介して溶接トーチ(46)をx方向に前後駆動するx倣い制御手段(60);
を備える倣い溶接装置。
【0011】
これによれば、x倣い手段(34)の前後x方向の移動機構は、基台(19)のz昇降機構(18)と、x倣い手段(34)の前後x移動機構(23/24間)の2段階である。溶接トーチ(46)の前後x方向の移動機構は、基台(19)のx駆動機構(8-10)と、トーチ(46)のx駆動機構(40)の2段階であるので、x方向の変位が比較的に大きい溶接線にも適用できる。x倣い制御手段(60)が溶接トーチの遅延倣いを行うので、変曲点にも自動的に正確に倣う自動溶接が可能になつた。x移動機構が前後2段にわかれているので、溶接対象周りの機構をコンパクトにすることができ、また、溶接設備を全体として前後幅を狭くすることが出来る。x倣い手段(34)がx,z移動かつ溶接トーチがx,z移動であるので、水平材と垂直材が直交する隅の溶接にうまく適合する、設備が小型でコンパクトな隅倣い溶接装置を提供することが出来る。
【0012】
(3)y走行台車(2),これによって支持された基台(19),この基台(19)をy走行台車(2)上で昇降駆動する基台z駆動機構(18),基台(19)をy走行台車(2)上でx方向に駆動する基台x駆動機構(8-10),基台(19)で支持され基台に対して昇降自在であって溶接線に倣うz倣い手段(36),基台(19)で支持され基台に対してx方向に前後移動自在であって溶接線に倣うx倣い手段(34),基台(19)に対する、z倣い手段(36)が倣う溶接線のz位置を計測するz計測手段,基台(19)に対する、x倣い手段(34)が倣う溶接線のx位置を計測するx計測手段,基台(19)に備えた溶接トーチ(46),この溶接トーチ(46)を基台(19)上で昇降駆動するトーチz駆動機構(41)、および、溶接トーチ(46)を基台(19)上でx方向に前後駆動するトーチx駆動機構(40);
z計測手段が計測したz位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台z駆動機構(18)を介して基台(19)を設定量z駆動しこれに連動してトーチz駆動機構(41)を介して溶接トーチ(46)を該方向とは逆方向に該設定量z駆動するzシフト制御手段(60);
x計測手段が計測したx位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台x駆動機構(8-10)を介して基台(19)を設定量x駆動しこれに連動してトーチx駆動機構(40)を介して溶接トーチ(46)を該方向とは逆方向に該設定量x駆動するxシフト制御手段(60);
z計測手段が計測したz位置に、z倣い手段(36)に対する溶接トーチ(46)のy方向位置差(A)の分のy走行台車(2)の走行の後に、溶接トーチ(46)の狙い位置を合わせるためにトーチz駆動機構(41)を介して溶接トーチ(46)を昇降駆動するz倣い制御手段(60);ならびに、
x計測手段が計測したx位置に、x倣い手段(34)に対する溶接トーチ(46)のy方向位置差(A)の分のy走行台車(2)の走行の後に、溶接トーチ(46)の狙い位置を合わせるためにトーチx駆動機構(40)を介して溶接トーチ(46)をx方向に前後駆動するx倣い制御手段(60);
を備える倣い溶接装置。
【0013】
これは、上下方向(Z軸)および前後方向(X軸)方向に2段階の移動機構を設けることにより、溶接トーチ近くの機構部をコンパクに、かつ簡略にしたものである。z倣い手段(36)の上下z方向の移動機構は、基台(19)のz昇降機構(18)と、昇降機構(25/32間)の2段階であり、x倣い手段(34)の前後x方向の移動機構も、基台(19)のx駆動機構(8-10)とx移動機構(25/23)間の2段階である。溶接トーチ(46)の上下z方向の移動機構は、基台(19)のz昇降機構(18)と、z昇降機構(41)の2段階であり、前後x方向の移動機構も、基台(19)のx駆動機構(8-10)と、x駆動機構(40)の2段階である。
【0014】
上記(1)および(2)に記載のメリットに加えて、比較的に大型の溶接材に適用可能であって、溶接線のx,z方向の比較的に大きい変位および変曲点に自動的に正確に倣う、溶接対象周りの機構がコンパクトかつ溶接設備全体が小型の倣い溶接装置を、安価に提供することができる、という利点がある。
【0015】
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。
【0016】
【実施例】
図1に本発明の1実施例の側面を示す。x方向に距離を置いた1対の、y方向に延びるレール1に、x方向に長い門型台車2の、一対の下脚の各座台3の車輪が載っており、車輪は、y電動駆動機構4で回転駆動される。これにより、門型台車2はy方向に走行する。門型台車2には、2本のビーム5,6がx方向に平行に延びている。
【0017】
図2に、ビーム5を拡大して示す。ビーム5の下面にはx方向に延びるラック9が、左側面にはx方向に延びるガイドレール11が、そしてビーム5,6の上面には、支持レール13,14が固定されている。この門型台車2は、x方向に長いので、この門型台車2に後述するキャリッジ7を複数台装備して、複数台で同時に、y方向に延びる複数の垂直材(ウエブ)と水平材(フランジ)との間の隅を溶接しうる。しかし、以下においては、1台のキャリッジ7のみに着目して説明する。
【0018】
ラック9に噛み合うピニオン10は、減速機内蔵の電気モータ8で回転駆動される。これら、ラック9,ピニオン10および電気モータ8は、キャリッジ7をx方向に駆動する基台x駆動機構(8−10)であり、ピニオン10および電気モータ8はキャリッジ7で支持され、電気モータ8がピニオン10を回転駆動すると、キャリッジ7がx方向に移動する。すなわち門型台車2に沿ってx方向に移動する。電気モータ8は基台x位置検出用のロータリエンコーダを内蔵しており、ビーム5に対するキャリッジ7のx方向の移動に連動して、所定短距離の移動につき1パルスの電気パルスを発生する。ビーム5には、キャリッジ7が、前進(+x)限界,後退(−x)限界の各位置にあるかを検出する基台x位置検出スイッチ(図示略)がある。
【0019】
ビーム5の左側面にあるガイドレール11には、キャリッジ7で支持された倣いローラ12が当たり、ビーム5,6の上面にある支持レール13,14には、キャリッジ7からy方向に張りだした上台15で回転自在に支持した車輪16,17が載っている。キャリッジ7には、y張出しビームである作用基台19を昇降駆動する電動の基台z駆動機構18がある。z駆動機構18には、基台z位置検出用のロータリエンコーダがあり、キャリッジ7に対する作用基台19のz方向の移動に連動して、所定短距離の移動につき1パルスの電気パルスを発生する。キャリッジ7には、作用基台19が、上昇(+z)限界,下降(−z)限界の各位置にあるかを検出する基台z位置検出スイッチ(図示略)がある。
【0020】
図3に、y張出しビームである作用基台19の主部を示す。作用基台19の下面には手動のy位置調整機構20があり、これによって中継台22が吊り下げられている。ハンドル21を時計方向に廻すと中継台22が作用基台19に沿って左方(−y方向)に移動し、反時計方向に廻すと中継台22が作用基台19に沿って右方(+y方向)に移動する。
【0021】
ここで図5も参照されたい。中継台22でそれと一体に支持されたガイド部材23には、x摺動台24がx方向に移動自在に支持されている。このx摺動台24にセンサ脚25の上端と、エアーシリンダ26から突出したピストンロッド27が固着されている。エアーシリンダ26はガイド部材23に固定されている。x摺動台24にはx方向に延びるラック28があり、ガイド部材23で回転自在に支持されたピニオン29がラック28にかみ合っている。ピニオン29にはセンサx位置検出用のロータリエンコーダ30が連結されており、ガイド部材23に対するx摺動台24のx方向の移動に連動して、所定短距離の移動につき1パルスの電気パルスを発生する。ガイド部材23には、x摺動台24が、前進(+x)限界,後退(−x)限界および基準点の各位置にあるかを検出するセンサx位置検出スイッチがある。その1つが31である。他のスイッチの図示は省略した。
【0022】
再度図3を参照する。センサ脚25にはL形の倣いローラホルダ32が昇降自在に支持されており、このローラホルダ32に、垂直な溶接対象材(ウエブ:垂直材)33に対向するx位置倣いローラ34および水平な溶接対象材(フランジ:水平材)35に対向するz位置倣いローラ36が、回転自在に支持されている。ローラホルダ32は、センサ脚25に固定されたエアーシリンダ37から突出するピストンロッド38に連結されている。
【0023】
ローラホルダ32にはz方向に延びる図示略のラックがあり、センサ脚25で回転自在に支持された図示略のピニオンが該ラックにかみ合っている。該ピニオンには図示略のセンサz位置検出用のロータリエンコーダが連結されており、センサ脚25に対するローラホルダのz方向の移動に連動して、所定短距離の移動につき1パルスの電気パルスを発生する。センサ脚25には、ローラホルダが、前進(+z)限界,後退(−z)限界および基準点の各位置にあるかを検出するセンサz位置検出スイッチがある。その1つである基準点位置検出スイッチが39(図5)である。他のスイッチの図示は省略した。
【0024】
図5に示すエアーシリンダ26および37は、それぞれローラホルダ32に、エアークションによるx方向の突出し力および押し下げ力を与えるものであり、これによりx位置倣いローラ34が垂直材33に押し当てられ、z位置倣いローラ36が水平材35に押し当てられる。したがって門型台車2がy方向に移動しているときでも、倣いローラ34,36(ローラホルダ32)は、水平材35が垂直材33と交わる隅に対して所定の距離および姿勢を維持する。該隅がx方向又はz方向に変位しているとこれに伴ってローラホルダ32がx方向又はz方向に移動する。移動にともなって、センサx位置検出用のロータリエンコーダ30又はセンサz位置検出用のロータリエンコーダが電気パルスを発生する。この電気パルスのカウントアップ/ダウンにより、前記隅の変位量を知ることができる。
【0025】
図3を参照する。中継台22には、電動のLトーチx駆動機構40があり、これがLトーチz駆動機構41をx方向に駆動する。Lトーチz駆動機構41は、手動調整機構支持台42を支持してそれを昇降駆動する。手動調整機構支持台42は、手動のLトーチx調整機構43およびLトーチz調整機構44を介して、さらにトーチ角度調整機構45を介して、先行溶接トーチ(Lトーチ)46を支持している。Lトーチx駆動機構40およびLトーチz駆動機構41のそれぞれにも、図示しない駆動量検出用のLトーチx位置検出用のロータリエンコーダ,Lトーチz位置検出用のロータリエンコーダならびにx,z各駆動範囲の両端のそれぞれ(限界)および基準点の各位置かを検出するLトーチx位置検出スイッチおよびLトーチz位置検出スイッチがある。
【0026】
更に、中継台22には、y位置手動調整機構47を介して、y方向に手動位置調整可に脚48が支持されている。脚48には、電動のTトーチx駆動機構50があり、これがTトーチz駆動機構51をx方向に駆動する。Tトーチz駆動機構51は、手動調整機構支持台52を支持してそれを昇降駆動する。手動調整機構支持台52は、手動のTトーチx調整機構53およびTトーチz調整機構54を介して、さらにトーチ角度調整機構55を介して、後行溶接トーチ(Tトーチ)56を支持している。Tトーチx駆動機構50およびTトーチz駆動機構51のそれぞれにも、図示しない駆動量検出用のTトーチx位置検出用のロータリエンコーダ,Tトーチz位置検出用のロータリエンコーダならびにx,z各駆動範囲の両端のそれぞれ(限界)および基準点の各位置かを検出するTトーチx位置検出スイッチおよびTトーチz位置検出スイッチがある。
【0027】
先行トーチ46のy方向前方にはフラックス吐出ノズル57があり、これが、倣いローラ34,36が通った隅にフラックスを供給する。溶接後の残留フラックスは、回収ノズル58で吸入する。
【0028】
−上述の倣い溶接装置の機構の特徴−
従来の機械では適応が難しかった、溶接線上に変曲点のあるワークに対して、安定した溶接を行う。上下方向(Z軸)および前後方向(X軸)方向に2段階の移動機構を設けることにより、溶接トーチ近くの機構部をコンパクトに、かつ簡略にした。倣いローラ34,36の上下z方向の移動機構は、作用基台19のz昇降機構18と、25/32間の昇降機構の2段階であり、倣いローラ34,36の前後x方向の移動機構も、作用基台19のx駆動機構8−10と、25/23(22)間のx移動機構の2段階である。
【0029】
Lトーチ46の上下z方向の移動機構は、作用基台19のz昇降機構18と、z昇降機構41の2段階であり、Lトーチ46の前後x方向の移動機構も、作用基台19のx駆動機構8−10と、x駆動機構40の2段階である。Tトーチ56の上下z方向の移動機構は、作用基台19のz昇降機構18と、z昇降機構51の2段階であり、Tトーチ56の前後x方向の移動機構も、作用基台19のx駆動機構8−10と、x駆動機構50の2段階である。
【0030】
図6に、倣い制御装置60の概要を示す。この倣い制御装置60は、門型台車2のy走行制御ならびにキャリッジ7上の上述の各種電動機構を制御して、門型台車2をy駆動しながらy方向に延びる垂直材33と水平材35との隅を先行トーチ46および後行トーチ56で溶接している間に、倣いローラ34,36のx位置およびz位置を読取ってメモリに書きこみ、門型台車2のy走行によって読取った位置に、各溶接トーチ46および56が到達するタイミングで、読取った位置がトーチの適性狙い位置となるように、メモリより読取位置を読出してトーチの狙い位置(x,z)を制御する。
【0031】
倣い制御装置60の主体はマイクロコンピュータMPUであり、これに外部機器とのインターフェイスであって、外部機器の状態を読取りMPUの指令に応じて外部機器を制御する画像処理61,モータ位置管理62,倣い管理63および入出力制御が接続されている。
【0032】
モータ位置管理62は、上述の、モータによる各種駆動機構のすべての駆動制御を行うものであり、各自動駆動機構のモータをモータドライバを介して回転駆動し、各機構の位置検出スイッチの検出状態を監視し、モータによって駆動される機構に連結されたロータリエンコーダの発生パルスをカウントして、機構位置を常時把握する。各モータ制御は、モータライバ(ACサーボ、ステッピングモータ)を含む。
【0033】
倣いローラ34,36の位置検出のための前述の4組の位置検出手段、すなわち、x駆動機構(8−10)の基台x位置検出用のロータリエンコーダおよび基台x位置検出スイッチ,z駆動機構18の基台z位置検出用のロータリエンコーダおよび基台z位置検出スイッチ,センサx位置検出用のロータリエンコーダ30およびセンサx位置検出スイッチ、ならびに、センサz位置検出用のロータリエンコーダおよびセンサz位置検出スイッチは、インターフェイスであるPLGデータ処理65で波形成形およびカウントされて、倣い管理63が、スイッチ信号およびカウントデータに基づいて基台19の位置(x,z)およびセンサ位置(x,z位置)情報を生成してMPUに与える。
【0034】
基台19の位置(x,z)すなわち基台位置(x,z)は、門型台車2に対する基台19のx,z位置をあらわすもの、センサ位置(x,z)は基台19に対する倣いローラ34,36の位置すなわち隅位置をあらわすものであり、門型台車2に対する隅位置は、基台位置(x,z)にセンサ位置(x,z)を加えたものとなる。
【0035】
グラフィック表示パネル66は、機構条件入力のための入出力パネルである。操作/表示ボード67は、機構要素の位置設定,姿勢設定,倣いスタートなどのコマンドをオペレータが入力し、MPUがそれに応答して表示灯を点灯し、またMPUが設定異常や動作異常を報知するものである。グラフィック表示パネル66および操作/表示ボード67は、キャリッジ7に支持した操作盤70にある。操作盤70には、それらの他に、溶接電源、ワイヤ送給装置、フラックス供給/回収装置等溶接にかかわる機器を設定し制御する設定盤,制御盤がある。
【0036】
図7および図8に、MPUの倣い制御の内容を示す。そこには具体的な数値を示しているが、これらの数値の単位はmmであり、オペレータがグラフィック表示パネル66を用いてMPUに設定したものである。この数値例は、次に示す溶接をおこなうときの基準値である。
【0037】
対象ワーク(溶接対象材)
フランジ(水平材)幅 200〜1000mm
ウエブ(垂直材)幅 800〜3000mm
ワーク長さ(y) 2000〜18000mm
平面カーブ カーブ径 300m 高低差最大135mm
折れ桁 曲がり角度 1.3度以下 高低差最大200mm
溶接方法
細径SAW溶接
ワイヤ径 L:先行トーチ φ2mm T:後行トーチ φ:2mm
溶接速度 約45cpm〜約90cpm
溶接の倣いは、倣いローラ34,36とL,Tトーチそれぞれとの距離A,Bを門型台車2がy移動する間、MPUの内部のメモリに、距離A,Bの始点での倣いローラ34,36の位置即ち隅位置(x,z)を保持して、台車2がそれらの距離を移動完了する直前にメモリのデータを読出してトーチを、その溶接位置が読出したデータが表す位置となるように、x,z駆動する遅延制御により行う。従来の溶接では、トーチの近傍に倣い検出器を設置することが難しいため、検出器がトーチから離れ、変曲点があるようなワークでは、自動倣いではなく、オペレータが手動にて補正を行っていたが、本実施例では、この遅延制御によって自動倣いを実現した。
【0038】
オペレータはまず、グラフィック表示パネル66を使用して機構条件を入力する。機構条件は、図7〜図10のステップ10,13,51〜54および61〜64に示す数値であり、これらの値に限らない。オペレータが適当と考える値を与える。
【0039】
図7を参照する。次にオペレータは、操作/表示ボード67を用いて、基準姿勢の設定をMPUに指示する(ステップ1)。なお、以下において、カッコ内には、ステップという語を省略して、ステップNo.記号のみを記す。
【0040】
この基準姿勢設定指示に応答してMPUは、操作盤70の倣い入ランプを点滅し(2)、z駆動機構18の電気モータを逆転駆動して作用基台19を下げて(3)、倣いローラ34,36のz位置を検出するセンサz位置検出スイッチのなかの基準点を検出するスイッチ39がピストンロッド38のスイッチストライカでオフからオンに切換えられると、即ち基準位置Z=100mmと宛てたz基準位置に達すると、z駆動機構18の電気モータを止める(4−5)。次にMPUは、キャリッジx駆動機構8〜11の電気モータ8を正転駆動してキャリッジ7をx方向に前進駆動し(3)、倣いローラ34,36のx位置を検出するセンサx位置検出スイッチのなかの基準点を検出するスイッチがオフからオンに切換えられると、即ち基準位置x=100mmと宛てたx基準位置に達すると、x駆動機構8〜11の電気モータ8を止める(6〜8)。ここでオペレータは、Lトーチのx,z位置の設定が必要であると、操作/表示ボード67を用いて、MPUにLトーチ46のx駆動機構40によるx駆動およびz駆動機構41によるz駆動を順次に指示して、Lトーチ46の溶接狙いx,z位置を、該トーチが倣いローラ34,36のy位置にあってそこの水平材と垂直材との間の隅を溶接するに最適なx,z位置に定める。Tトーチのx,z位置の設定が必要であると、操作/表示ボード67を用いて、MPUにTトーチ56のx駆動機構50によるx駆動およびz駆動機構51によるz駆動を順次に指示して、Tトーチ56の溶接狙いx,z位置を、該トーチが倣いローラ34,36のy位置にあってそこの水平材と垂直材との間の隅を溶接するに最適なx,z位置に定める。
【0041】
オペレータが基準姿勢設定終了を入力するとMPUは、倣いローラz位置レジスタおよびx位置レジスタ,Lトーチz位置レジスタおよびx位置レジスタ、ならびに、Tトーチz位置レジスタおよびx位置レジスタ、のそれぞれに基準位置値100を書込み、倣いローラ/Lトーチ間距離レジスタおよび倣いローラ/Tトーチ間距離レジスタに、オペレータが先に入力したAおよびBを、それぞれ書きこむ(10)。
【0042】
次に図8を参照する。MPUはそこで倣い制御開始指示が与えられるのを待つ(11)。倣い制御開始指示が与えられるとMPUは、倣い入ランプを点灯し(12)、y走行距離レジスタを初期化し、倣いローラ34,36のz上限値100.5およびz下限値99.5ならびに倣いローラ34,36のx上限値100.5およびx下限値99.5を設定する(13)。これは、オペレータが先に、基準位置として100mmをx,yに与え、しかも、倣い駆動の1ピッチを0.5mmと与えている場合である。
【0043】
MPUは次に、溶接の開始がありy走行スタートが指示されると、門型架台2のy走行を開始し、y走行により門型台車2のロータリエンコーダが発生するy移動同期パルスのカウントアップ(y走行距離の計測)を開始して、その後は溶接が終わるまで、「倣いz処理位置検出」(16),「倣いx処理位置検出」(17),「基台19上昇」(18z),「基台19下降」(19z),「基台19x前進」(18x),「基台19x後進」(19x),「Lトーチ倣い」(20)および「Tトーチ倣い」(21)を、繰り返し実行する。
【0044】
これらの繰り返しにより、溶接の進行(y走行)により変動していく水平材35の高さzおよび前後xを常に倣い検出センサ(センサz,x位置検出用のロータリエンコーダ,PLGデータ処理65&倣い管理63)にて検出し、その検出結果を「z現在値」,「x現在値」とする。また、門型台車2の移動量は「y現在値」とする。Lトーチ上下z,前後x、T極トーチ上下z,前後xは移動した結果を「z現在値」,「x現在値」とする。
【0045】
図9に、「倣いz処理位置検出」(16)および「倣いx処理位置検出」(17)の内容を示す。「倣いz処理位置検出」(16)では、倣い検出センサの「z現在値」が、「倣いz上基準値」(初期値は、ステップ13で設定した100.5;これはステップ33,36で更新する)を越えた場合に、その門型台車y移動距離にLトーチ宛てのAを加算した値をLトーチ宛てに、Tトーチ宛てのBを加算した値をTトーチ宛てに、「倣い処理位置」としてそれぞれMPUの内部メモリに記憶する(31,32)。そして倣い検出センサの「倣い処理基準値」を更新する(33)。すなわち倣いz上基準値を、そのときの設定値に0.5を加えた和に、倣いz下基準値も、そのときの設定値に0.5を加算した和に更新する(33)。倣い検出センサの「z現在値」が、「倣いz下基準値」以下のときには、上述と同様に「倣い処理位置」を算出してメモリに記憶するが(34,35)、「倣い処理基準値」の更新は上述とは逆に、倣いz上基準値を、そのときの設定値より0.5を減算した値に、倣いz下基準値も、そのときの設定値から0.5を減算した値に更新する(36)。
【0046】
「倣いx処理位置検出」(17)の内容は、上述の「倣いz処理位置検出」(16)の内容と同様であり、上記説明の中の上下zを前後xと読み替えたものとなる(41〜46)。
【0047】
図10に、「基台19上昇」(18z)および「基台19下降」(19z)の内容を示す。倣い動作を行っている途中で、倣い検出ローラ34,36,Lトーチ又はTトーチの「z現在値」が、「基準値+50」以上になった場合は、作用基台19の上昇ならびにLトーチおよびTトーチの下降を1mmピッチで10回行う(54−55の繰返し10回の実行)。すなわち桁上げ駆動をおこなう。このとき、作用基台19の1mm上昇処理の完了時に、倣い検出ローラの「倣い処理基準値」をそれぞれ「直前の基準値−1mm」に変更する(55)。
【0048】
倣い動作を行っている途中で、倣い検出ローラ34,36,Lトーチ又はTトーチの「z現在値」が、「基準値−50」以下になった場合は、作用基台19の下降ならびにLトーチおよびTトーチの上昇を1mmピッチで10回行う(64−65の繰返し10回の実行)。すなわち桁下げ駆動をおこなう。このとき、作用基台19の1mm下降処理の完了時に、倣い検出ローラの「倣い処理基準値」をそれぞれ「直前の基準値+1mm」に変更する(65)。
【0049】
「基台19x前進」(18x)および「基台19x後進」(19x)の内容は、それぞれ上述の「基台19上昇」(18z)および「基台19下降」(19z)の内容と同様であり、上記説明の中の上昇を前進(+x;x前)と、下降を後進(−x;x後)と読み替えたものとなる。
【0050】
図11に、「Lトーチ倣い」(20)および「Tトーチ倣い」(21)の内容を示す。門型台車2の「y現在値」が、図9に示す「倣いz処理位置検出」(16)および「倣いx処理位置検出」(17)のステップ32,35および42,45でメモリに書きこんだ「倣い処理位置」+「倣いローラ/Lトーチ間距離A」と等しくなった時にLトーチを、「倣い処理位置」+「倣いローラ/Tトーチ間距離B」と等しくなった時にTトーチを、それぞれ倣い検出ローラが動いた方向(z,x)に「倣い制御基準値」(0.5)分、駆動する。駆動した量分、LトーチおよびTトーチのz,x位置現在値を更新する。
【0051】
なお、溶接開始時の倣い制御によるトーチ駆動は、各トーチが溶接開始時の倣いローラ位置に到達するまで行わない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の側面図である。
【図2】 図1に示すキャリッジ7周りを拡大して示す側面図である。
【図3】 図1に示す、キャリッジ7で支持された作用基台19を拡大して示す側面図である。
【図4】 図3に示す溶接トーチ46の正面図である。
【図5】 図3に示す倣いローラ34,36の正面図である。
【図6】 図3に示す倣いローラおよび溶接トーチの倣い駆動機構を制御する倣い制御装置60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に示すマイクロコンピュータMPUの倣い制御の概要の1部を示すフローチャートである。
【図8】 図6に示すマイクロコンピュータMPUの倣い制御の概要の残部を示すフローチャートである。
【図9】 図8に示す「倣いz処理位置検出」(16)および「倣いx処理位置検出」(17)の内容を示すフローチャートである。
【図10】 図8に示す「基台19上昇」(18z)および「基台19下降」(19z)の内容を示すフローチャートである。
【図11】 図8に示す「Lトーチ倣い」(20)および「Tトーチ倣い」(21)の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1:レール 2:門型台車
3:座台 4:y電動駆動機構
5,6:ビーム 7:キャリッジ
8:電気モータ 9:ラック
10:ピニオン 11:ガイドレール
12:ローラ 13,14:支持レール
15:上台 16,17:車輪
18:基台z駆動機構
19:作用基台 20:y位置調整機構
21:ハンドル 22:中継台
23:ガイド部材 24:x摺動台
25:センサ脚 26:エアーシリンダ
27:ピストンロッド
28:ラック 29:ピニオン
30:ロータリエンコーダ
31:センサx位置検出スイッチ
32:倣いローラホルダ
33:垂直材(ウエブ)
34:x位置倣いローラ
35:水平材(フランジ)
36:z位置倣いローラ
37:エアーシリンダ
38:ピストンロッド
39:基準点位置検出スイッチ
40:Lトーチx駆動機構
41:Lトーチz駆動機構
42:手動調整機構支持台
43:Lトーチx調整機構
44:Lトーチz調整機構
45:トーチ角度調整機構
46:Lトーチ(先行溶接トーチ)
47:y位置手動調整機構
48:脚 50:Tトーチx駆動機構
51:Tトーチz駆動機構
52:手動調整機構支持台
53:Tトーチx駆動機構
54:Tトーチz調整機構
55:トーチ角度調整機構
56:Tトーチ
57:フラックス吐出ノズル
58:回収ノズル
60:倣い制御装置
70:操作盤
Claims (3)
- y走行台車,これによって支持された基台,この基台をy走行台車上で昇降駆動する基台z駆動機構,基台で支持され基台に対して昇降自在であって溶接線に倣うz倣い手段,基台に対する、z倣い手段が倣う溶接線のz位置を計測するz計測手段,基台に備えた溶接トーチ、および、この溶接トーチを基台上で昇降駆動するトーチz駆動機構;
z計測手段が計測したz位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台z駆動機構を介して基台を設定量z駆動しこれに連動してトーチz駆動機構を介して溶接トーチを該方向とは逆方向に該設定量z駆動するzシフト制御手段;ならびに、
z計測手段が計測したz位置に、z倣い手段に対する溶接トーチのy方向位置差の分のy走行台車の走行の後に、溶接トーチの狙い位置を合わせるためにトーチz駆動機構を介して溶接トーチを昇降駆動するz倣い制御手段;
を備える倣い溶接装置。 - y走行台車,これによって支持された基台,この基台をy走行台車上でx方向に駆動する基台x駆動機構,基台で支持され基台に対してx方向に前後移動自在であって溶接線に倣うx倣い手段,基台に対する、x倣い手段が倣う溶接線のx位置を計測するx計測手段,基台に備えた溶接トーチ、および、この溶接トーチを基台上でx方向に前後駆動するトーチx駆動機構;
x計測手段が計測したx位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台x駆動機構を介して基台を設定量x駆動しこれに連動してトーチx駆動機構を介して溶接トーチを該方向とは逆方向に該設定量x駆動するxシフト制御手段;ならびに、
x計測手段が計測したx位置に、x倣い手段に対する溶接トーチのy方向位置差の分のy走行台車の走行の後に、溶接トーチの狙い位置を合わせるためにトーチx駆動機構を介して溶接トーチをx方向に前後駆動するx倣い制御手段;
を備える倣い溶接装置。 - y走行台車,これによって支持された基台,この基台をy走行台車上で昇降駆動する基台z駆動機構,基台をy走行台車上でx方向に駆動する基台x駆動機構,基台で支持され基台に対して昇降自在であって溶接線に倣うz倣い手段,基台で支持され基台に対してx方向に前後移動自在であって溶接線に倣うx倣い手段,基台に対する、z倣い手段が倣う溶接線のz位置を計測するz計測手段,基台に対する、x倣い手段が倣う溶接線のx位置を計測するx計測手段,基台に備えた溶接トーチ,この溶接トーチを基台上で昇降駆動するトーチz駆動機構、および、溶接トーチを基台上でx方向に前後駆動するトーチx駆動機構;
z計測手段が計測したz位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台z駆動機構を介して基台を設定量z駆動しこれに連動してトーチz駆動機構を介して溶接トーチを該方向とは逆方向に該設定量z駆動するzシフト制御手段;
x計測手段が計測したx位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台x駆動機構を介して基台を設定量x駆動しこれに連動してトーチx駆動機構を介して溶接トーチを該方向とは逆方向に該設定量x駆動するxシフト制御手段;
z計測手段が計測したz位置に、z倣い手段に対する溶接トーチのy方向位置差の分のy走行台車の走行の後に、溶接トーチの狙い位置を合わせるためにトーチz駆動機構を介して溶接トーチを昇降駆動するz倣い制御手段;ならびに、
x計測手段が計測したx位置に、x倣い手段に対する溶接トーチのy方向位置差の分のy走行台車の走行の後に、溶接トーチの狙い位置を合わせるためにトーチx駆動機構を介して溶接トーチをx方向に前後駆動するx倣い制御手段;
を備える倣い溶接装置。
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