JP5411080B2 - 条材隅肉溶接用倣いセンサー - Google Patents

Description

本発明は、条材隅肉溶接用の倣いセンサーに関し、詳細には、条材を組み合わせて製作するＨ型鋼等の隅肉溶接線の歪みを検出し、この情報に基づいて溶接トーチを移動し、上記溶接線に合致させることを目的とする条材隅肉溶接用倣いセンサーに関する。

今日、溶接作業の自動化が進歩し、多くの生産現場で自動走行式溶接機や自動溶接ロボットが用いられている。これらの自動溶接を行う場合、実際の生産現場においては、被溶接物の仮組み精度にばらつきが生じていたり溶接時に部材の歪みが発生したりするため、溶接トーチの走行ラインを溶接開始前に溶接機に入力するだけでは、隅角線を正しく溶接することができないという不都合がある。従って、溶接すべき箇所に歪み等が生じても、正確にその歪みを検知して溶接位置を適切に補正すべく、各種の溶接用倣いセンサーが用いられている。

例えば、Ｈ型鋼やＴ型鋼等の条材を自動走行式の隅肉溶接により製作する場合には、被溶接物に直接検知機先端を接触させる接触式の溶接用倣いセンサーが用いられている。この接触式倣いセンサーは、接触子とこの接触子の動きを検知する検知部とからなり、溶接機と一体的に移動するように溶接機に付設されていて、溶接トーチに先行して走る接触子が、被溶接物の歪みを検知して変位すると、接触子が電気端子と接触し、検知部がこれを電気的に検出する。そして、この検出情報が制御装置を通じて駆動モーターに伝えられ、溶接トーチが被溶接物の歪みに従って移動するしくみである。

ところが、このような溶接用倣いセンサーは、接触子と検知部とが隣接し、両者が一体的にケーシングされる構造である（例えば、特開平５−１０４２４９号公報参照）。従って、例えばサブマージアーク溶接のような大量の熱を発生する溶接方法に、このような接触式倣いセンサーを用いる場合、溶接点近傍に接触子を設置することは、熱に弱い検知部をそのまま高温にさらすことになり、倣いセンサーの故障の原因となる。これを避けるため、溶接トーチのかなり前方において、倣いセンサーの接触子を被溶接物に接触させているのが実情である（例えば、特開２００４―７４２３２号公報参照）。

しかし、このように接触子を溶接点から離して配置することは、以下の理由で好ましくない。すなわち、Ｈ鋼のウェブとフランジをつなぐ隅肉溶接等においては、両面溶接を行うのが通常であるが、片側の溶接が終了した後反対側を溶接する際には、被溶接物が先の溶接により熱変形で大きく湾曲していることがある。そうすると、溶接点から離れた位置に接触子を配置した場合には、溶接すべき位置を基準とした、接触子の位置のオフセット量が大きくなり、接触式倣いセンサーが検知した結果に基づき指示する溶接点と、正しく溶接すべき箇所との間に大きな誤差が生じ、隅角線を的確に溶接できないおそれがある。

特開平５−１０４２４９号公報 特開２００４―７４２３２号公報

本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、熱影響の低減により故障を抑制しつつ、溶接線の歪みを正確に把握することができる溶接用倣いセンサーを提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するためになされた発明は、
組み合わせた複数の長尺板材の隅角線である溶接線を検出する条材隅肉溶接用倣いセンサーであって、
センサー本体と、
このセンサー本体に首振り自在に連結するアームベースと、
溶接線を構成する一対の板材上の溶接点を挟む位置を長手方向に走行する一対の接触子と、
二股に延出する一対の先端に上記一対の接触子が固定され、後端が上記アームベースに連結する支持部材と、
センサー本体内に配設され、アームベースの首振り方向及びその角度を検出する溶接線検出手段と
を備えることを特徴とする。

当該条材隅肉溶接用倣いセンサーは、支持部材の一対の先端に、一対の接触子が固定され、支持部材の後端がアームベースに連結され、このアームベースがセンサー本体に首振り自在に連結され、このセンサー本体内にアームベースの首振り方向及び角度を検出する溶接線検出手段が配設されていることから、一対の板材上を長手方向に走行する一対の接触子の上下左右の変位が支持部材を介してアームベースの首振り動作に変換され、検出手段によってアームベースの首振り方向及び角度を検出することで、一対の接触子の上下左右の変位を検出することができる。

当該条材隅肉溶接用倣いセンサーは、上述の構造を有し、支持部材を介して一対の接触子とセンサー本体とが連結されているため、センサー本体を溶接の熱影響の少ない位置に設置することができ、その結果、故障や熱による誤作動を低減することができる。また、当該条材隅肉溶接用倣いセンサーは、二股に延出した支持部材の一対の先端に一対の接触子を固定していることから、溶接線を構成する一対の板材上の、この溶接点を挟む位置に一対の接触子を配設することができ、接触子の位置と溶接点の位置とが隔離されることに起因するセンシングのオフセット量を殆ど無くすことができ、溶接線の検出精度を飛躍的に向上することができる。

上記一対の接触子は、溶接点を含み、かつ溶接線に垂直な面と、その溶接線を構成する一対の板材表面との交線上に配設されるとよい。このように、一対の接触子を溶接点の左右に配設することで、上述のセンシングのオフセット量をさらに抑制することができ、溶接線の検出精度をさらに高めることができる。

上記接触子は、セラミック製ローラーであり、板材上を長手方向に走行するよう上記支持部材に回動自在に連結されているとよい。接触子をセラミック製とすることで、熱に強い構造とすることができ、接触子をより溶接点に近づけて板材表面に接触させることが可能となるため、溶接線の歪みをより正確に検知することが可能となる。また、このセラミック製の接触子をローラーとし上述のように回動できるようにすることで、板材上をスムーズに走行し、板材に傷をつけにくく、損傷しにくい接触子を提供することができる。

当該倣いセンサーにおいては、上記アームベースの首振り中心を通る基本姿勢方向軸を中心として支持部材がアームベースに対して回動可能に構成されているとよい。このように支持部材を回動可能とすることで、被溶接物が、隅角線周りに回動して姿勢を変更した場合も、支持部材をアームベースに対して回動させることにより、被溶接物の姿勢に合わせて接触子を板材表面に設置できる。

当該倣いセンサーにおいては、上記アームベースの首振り中心を通る基本姿勢方向が、溶接点近傍を指すよう設置されるとよい。これにより、被溶接物の姿勢に合わせて接触子の位置を変更する場合、センサー本体を移動させることなく、支持部材を回動させるだけで、接触子を被溶接物の表面上の所定位置に設置できる。

上記溶接線検出手段は、上記基本姿勢方向軸を中心とするアームベースの回転及びその角度を検出するとよい。これにより、上記基本姿勢方向軸を多様に変更することができるため、正確な溶接線の検知を行いつつ、上記センサー本体をより熱影響の少ない場所に設置することができ、条材隅肉溶接用倣いセンサーの故障をより防止することができる。

ここで「隅角線」とは、複数の板材からなる隅肉溶接継ぎ手において、仮止めされた隣り合う２枚の板材表面の交線であって、溶接すべき線をいう。また「基本姿勢」とは、アームベースがセンサー本体に対して上下左右いずれの方向にも傾いていない姿勢をいう。

以上説明したように、本発明の条材隅肉溶接用倣いセンサーによれば、上記センサー本体への溶接部からの熱影響を極力抑えることが可能であるため故障が少なく、また接触子を溶接点近傍に設置できることから、溶接線を正確に検出することができる。

本発明の第１実施形態に係る条材隅肉溶接用倣いセンサーの使用時における右側面図である。 図１の倣いセンサーの正面図である。 図１の倣いセンサーのＩ−Ｉ線断面図である。 本発明の第２実施形態に係る条材隅肉溶接用倣いセンサーの、使用時における右側面図である。 図４の倣いセンサーの正面図である。 図４の倣いセンサーの平面図である。 図４の倣いセンサーのセンサー本体及びアームベース部分の断面図である。 （Ｘ）及び（Ｙ）は、被溶接物の姿勢を示す模式的な部分断面図である。 本発明の第３実施形態に係る条材隅肉溶接用倣いセンサーの斜視図である。

以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図１の条材隅肉溶接用倣いセンサーは、Ｈ型鋼等の条材を全自動式サブマージアーク溶接による隅肉溶接を行う際などに用いられるものである。当該倣いセンサーは、センサー本体１、アームベース２、一対の接触子３、３及び支持部材４を備えている。

センサー本体１は、溶接装置（図示せず）に固定されるものであり、主に、円形基板１４、カバー１５、溶接線検出手段５及びユニバーサルカップリング１７から構成され、全体として略円柱形をしている。溶接線検出手段５は具体的には、主に４本の棒状の接触検知スイッチ１６からなる。

円形基板１４は、扁平の円柱形をしており、接触子側（以下「前側」ともいい、その反対側を「後側」ともいう。）の端面の中心に円柱形の凹部１４ａが設けられている。凹部１４ａの底面にはボルトの貫通孔１４ｂが設けられている。また、円形基板１４は、その中心軸周りの上下左右に軸方向の貫通孔１４ｃを４つ備えている。後述するように凹部１４ａには、ユニバーサルカップリング１７が取り付けられ、貫通孔１４ｃには、接触検知スイッチ１６が設置される。また、円形基板１４は、前側端面外周に前方側に向けて突設された鍔部１４ｄを有する。また、円形基板１４は、その後側端面外周が切欠かれて構成された段差部１４ｅを有する。

カバー１５は、前側が開口した有底の円筒であり、その開口部周縁が円形基板１４の段差部１４ｅに嵌合している。カバー１５は、本体内部を覆い、接触検知スイッチ１６とその後端に接続されている電気コード１８を保護している。カバー１５は、底面近くの側面に電気コード用の貫通孔１５ａ（図３には図示せず）を有している。

接触検知スイッチ１６は、前側に、先端が半球状に形成され、かつ出入自在に設けられた検出端子１６ａを備えている。接触検知スイッチ１６は、円形基板１４の４つの貫通孔１４ｃに各１つずつ挿通され、固定リング１９とナット２０により円形基板１４に固定されている。接触検知スイッチ１６は、円形基板１４前側端面から検出端子１６ａだけが突出するよう円形基板１４に取り付けられている。

アームベース２は、センサー本体１に首振り自在に連結されている。具体的には、アームベース２は、ユニバーサルカップリング１７を介して、センサー本体１に首振り自在に連結されている。なお、アームベース２は、センサー本体１の前側に設けられている上記円形基板１４に、上記ユニバーサルカップリング１７を介して首振り自在に連結されている。アームベース２は、円形基板１４と略同外径の扁平な円柱形をしており、後側端面の中心に円柱形の凹部２ａを有し、凹部２ａの底面に前側の端面まで貫通するボルト貫通孔２ｂを有する。また、アームベース２は、前側の端面の中心に、後述するアーム９を支持するための扁平な円柱形の凸部２ｃを備えている。

上記ユニバーサルカップリング１７は、二股に形成された略Ｕ字状の一対のヨーク１７Ａ、１７Ｂと、十字軸１７Ｃとから構成されており、十字軸１７Ｃの各端部が、一対のヨーク１７Ａ、１７Ｂの各両端部にそれぞれ回動可能に軸支されており、一対のヨーク１７Ａ、１７Ｂが、十字軸１７Ｃにより直交する二つの回動軸周りに回動できるので、一方のヨーク１７Ａに対して他方のヨーク１７Ｂが首振り自在に連結されることになる。また、一方のヨーク１７Ａは、円形基板１４の中央の凹部１４ａに嵌入着され、ボルト２１及び止めピン２３で円形基板１４に固定されている。また、他方のヨーク１７Ｂはアームベース２の中央の凹部２ａに嵌入着され、ボルト２２及び止めピン２３でアームベース２に固定されている。

上記アームベース２は、後側端面の中央部が後側に向けて突出した凸部２ｄを有しており、この凸部２ｄは上記鍔部１４ｄの内側に一定の隙間をもって挿入されている。なお、この凸部２ｄと鍔部１４ｄとの隙間の分だけ、アームベース２は円形基板１４に首振り可能となっている。

一対の接触子３、３は、溶接線を構成する一対の板材上の溶接点を挟む位置を長手方向に走行するよう構成されている。接触子３は、溶接点を含み、かつ溶接線に垂直な面と、その溶接線を構成する一対の板材表面との交線上に配設される。このように一対の接触子を溶接点の左右に配設することで、接触子の位置と溶接点の位置とが隔離されることに起因する、溶接点を基準としたセンシングのオフセット量を極めて少なくすることができ、溶接線の検出精度を格段に高めることができる。

具体的には、接触子３はセラミック製のローラーからなる。この接触子３は、ローラーケース６内側に収納され、車軸７により回転可能に軸支されている。

支持部材４は、二股に延出する一対の先端に、一対の接触子３、３が回転可能に軸支され、後端がアームベース２に固定するよう構成されている。支持部材４は、アームベース２の首振り中心を通る基本姿勢方向軸を中心として、アームベース２に対して回動可能に構成されている。具体的には、支持部材４は、主にアーム９、一対のロッド１０、１０、一対のＬ字型基台１１、１１及び一対のローラーケース６、６から構成されている。

アーム９は略長方形の板状で中央にボルト孔９ａが設けられ、両端に一対のスリット付き円形孔９ｂ、９ｂが設けられている。アーム９は、後側面がアームベース２の凸部２ｃと当接し、アーム９のボルト孔９ａ及びアームベース２のボルト貫通孔２ｂにボルト２２を挿入してユニバーサルカップリング１７のヨーク１７Ｂと螺合することで、アームベース２に固定されている。すなわち、ボルト２２は、アーム９とアームベース２とユニバーサルカップリングのヨーク１７Ｂの３つを同時に固定している。なお、本実施形態にあっては、ボルト２２を緩めてアーム９をボルト２２を中心に所望位置に回動し、さらにボルト２２を締め付けることにより、アーム９を条材の種類に応じた回動位置にすることができる。

一対のロッド１０、１０は、アーム９の両端から、アーム９に垂直な方向に延出している。詳細には、ロッド１０は、スリット付き円形孔９ｂに後端を挿入されて、アーム９にネジ１２で固定されている。また、ロッド１０の先端側（前側）には、上述したように接触子３が配設されており、具体的には、ロッド１０の先端にＬ字型基台１１が固定され、Ｌ字形基台１１の先端側にローラーケース６が固着されている。上記ロッド１０は十分な長さ（本実施形態では２００ｍｍ）を有し、これにより、センサー本体１を溶接点から十分に離して、センサー本体１が溶接熱の影響で故障しないよう配置することができる。ここでセンサー本体１は、アームベース２の前側の表面温度が１００℃以下になるよう配置されることが好ましい。

次に、当該溶接用倣いセンサーを用いたＨ鋼の隅肉溶接を例に、当該溶接用倣いセンサーが作動する仕組みを説明する。まず、仮止め溶接されたＨ鋼の条材（鋼板Ｂ）を全自動走行式サブマージアーク溶接機の支持台に載置する。当該センサー本体１を溶接線上、溶接トーチＡ及びフラックス供給ノズル（フラックス供給ノズルは図示せず。）の前方に設置する。

溶接を開始する前に、一対の接触子３、３を、溶接点を含み、かつ溶接線に垂直な面とその溶接線を構成する一対の板材表面との交線上に配設する。具体的には、溶接トーチＡの先端を含み溶接線に垂直な面内で、溶接線左右の鋼板Ｂ表面に接触するよう配置する。図２に示すように、接触子３が隅肉溶接を行う溶接線の左右の鋼板Ｂ表面に概垂直に立って、鋼板Ｂ長手方向に転がるように、接触子３の姿勢を調節する。この接触子３の姿勢の調節は、ボルト２２を緩めてボルト２２を軸としてアーム９を回転させることにより、またネジ１２を緩めてロッド１０をその軸周りに回転させることにより調節する。このとき接触子３が２つとも鋼板Ｂに接触していること、センサー本体内の接触検知スイッチ１６がいずれもアームベース２により押圧されていないことを制御装置（図示せず）の表示ランプにより確認する。

溶接を開始すると接触子３が溶接点左右の鋼板Ｂ上を長手方向に転がって走行する。その際、鋼板表面の歪みにならって接触子３の位置が上下左右に移動する。接触子３の動きはロッド１０を介してアームベース２に伝えられ、アームベース２の首振り運動となる。さらにアームベース２の首振り運動の方向及びその角度を４つの接触検知スイッチ１６が検知して、その情報を溶接トーチ制御装置に伝送する。溶接トーチ制御装置は、このようにして隅角線の歪みを把握し、溶接トーチＡの位置を溶接すべき位置に合致するよう駆動モーターに指示を送り溶接トーチＡを上下左右に移動させる。このようにして、溶接すべき位置の検知とトーチ位置の修正を繰り返しながら、自動溶接が行われる。

＜第２実施形態＞
次に図４の第２実施形態に係る溶接用倣いセンサーについて説明する。図４の溶接用倣いセンサーは、主な構成として、センサー本体１、アームベース２、アーム回転台３５、バネ式挟持具５２、一対の接触子３３、３３、支持部材３４及びセンサー本体１内に配設される溶接線検出手段５からなる。尚、センサー本体１の具体的構造は、第１実施形態と第２実施形態とで概ね構成が同じであるので、共通する部材に同符号を付して説明を省略する。

アームベース２は、センサー本体１に首振り自在に連結されている。これらを首振り自在に連結する構成についても、第１実施形態と第２実施形態とで概ね同様であるため、共通する部品に同符号を付して説明を省略する。なお、アームベース２は、首振り中心を通る基本姿勢方向が溶接点近傍を指すよう設置される。具体的には、第２実施形態に係る溶接用倣いセンサーは、センター本体１及びアームベース２が前方側を下方に傾斜させた状態で取り付けられている。また、アームベース２の前側端面には、図７に示すようにバネ式挟持具５２が取り付けられている。

バネ式挟持具５２は、ジク５３、スライドプレート５４、押さえプレート５５、コイルバネ５６及びセンターネジ５７を備えている。ジク５３は、雄ネジ部からなる軸部５３ａと、この軸部５３ａの後端に付設される頭部５３ｂと、この頭部５３ｂの前側端面中央に凹設される雌ネジ部５３ｃとを備えている。ジク５３は軸部５３ａをアームベース２のボルト貫通孔２ｂを通してユニバーサルカップリング１７のヨーク１７Ｂに螺合させることにより、アームベース２の前側端面に固定されている。

なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、アームベース２がセンサー本体１に首振り可能に取り付けられ、両者２、１は一定の隙間をもって連結されている。第２実施形態では、アームベース２とセンサー本体１との隙間部分に弾性変形可能なＯリング６５が介在されている。

一対の接触子３３、３３は、溶接線を構成する一対の板材上の溶接点を挟む位置を長手方向に走行するよう構成されている。具体的には、一対の接触子３３、３３は、セラミック製のローラーからなり、支持部材３４の二股に延出する一対の先端に回転可能に軸支されている。

支持部材３４は、後端がアームベース２に連結するよう構成されている。また、支持部材３４は、アームベース２の首振り中心を通る基本姿勢方向軸を中心として支持部材３４がアームベース２に対して回動可能に構成されている。具体的には、支持部材３４は、アーム回転台３５、アーム３９、ロッド４０、連結部材３６、ローラー支持具３７とから構成されている。

アーム回転台３５は、アームベース２と略同外径の扁平の円柱形で、後側端面中央に円柱形の凹部３５ａと、凹部３５ａの底面中心に前側の端面と貫通する貫通孔３５ｂを有する。アーム回転台３５の貫通孔３５ｂにジク５３の頭部５３ｂが通され、アームベース２の凸部２ｃがアーム回転台３５の凹部３５ａに嵌合している。スライドプレート５４、コイルバネ５６、押さえプレート５５が、この順にジク５３の頭部５３ｂに通され、センターネジ５７をジク５３の雌ネジ部５３ｃに螺合させることにより固定されている。コイルバネ５６の弾性力によってスライドプレート５４を介してアーム回転台３５はアームベース２側に押し付けられた状態となっている。また、アーム回転台３５は、上記コイルバネ５６の弾性力に抗して溶接点方向にスライドできるように設けられており、また、溶接点方向にスライドして凸部２ｃと凹部３５ａとの嵌合状態を解除することにより、アーム回転台３５は、アームベース２に対して回転できるように設けられている。

アーム３９及びロッド４０は金属製の丸棒からなる。アーム３９の一端には嵌合用の突起が設けられており、この突起をアーム回転台３５の側面の円形孔に差し込むことによりアーム３９は、アーム回転台３５に固定されている。ロッド４０は連結部材３６によりアーム３９に連結されている。アーム３９及びロッド４０は、連結部材３６のネジを緩めることによりそれぞれの軸周りに回転させることができるよう構成されている。

ローラー支持具３７は、図５に示すように、ロッド４０の溶接点側先端から溶接線をまたいで左右対称に延出する水平部分と、この水平部分の両端から垂下する垂下部分とを備えている。ローラー支持具３７は、この水平部分中央に設けられたＬ字型金具３８とネジ４４とにより、ロッド４０先端に取り付けられている。ローラー支持具３７両端の垂下部分下端に接触子３３がベアリング４１を介してネジ４２により回転可能に取り付けられている。

次に、この第２実施形態に係る溶接用倣いセンサーにおいて、被溶接物の姿勢に合わせて接触子３の姿勢を調節する手順を説明する。Ｈ鋼の隅肉溶接においては、図８（Ｘ）に示すように鋼板Ｂ表面と鉛直方向とのなす角θ_Ｘが概４５度となるような姿勢の場合も有れば、Ｈ鋼の片方のフランジを溶接した後、反対側のフランジを溶接する場合など、先に溶接したフランジを避けるため、図８（Ｙ）に示すようにθ_Ｙが４５度よりかなり小さい場合もある。第２実施形態における溶接用倣いセンサーでは、支持部材３４がアームベース２に対して回動可能に構成されているため、被溶接物のかかる姿勢の違いに応じて接触子３３の姿勢を調節して、接触子３３を鋼板Ｂ上の適切な位置に配設することができる。

なお、アームベース２は、首振り中心を通る基本姿勢方向軸を中心として支持部材３４が回動可能で、且つ首振り中心を通る基本姿勢方向が溶接点近傍を指すよう設置されているので、上述のように被溶接物に応じて接触子３３の姿勢を調節すべく支持部材３４をアームベース２に対して回動しても、溶接装置におけるセンサー本体１の固定位置を変更する必要がない。つまり、上記第１実施形態のものにあっては、支持部材３４をアームベース２に対して回動して、被溶接物に対応して接触子３を回動させる際に、センサー本体１の被溶接物との相対的位置を変更する必要があったため、溶接装置との固定位置を変更する作業が必要となる。一方、第２実施形態のものにあっては、一対の接触子３３が溶接点を指す首振り中心を通る基本姿勢方向の軸を中心として回動できるので、センサー本体１の被溶接物との相対位置を変更することなく、アームベース２の回動調節のみで種々の被溶接物に対応することができる。

接触子３３の姿勢の調整は、溶接を開始する前に行う。図５に示すように、接触子３３が隅肉溶接を行う溶接線の左右の鋼板Ｂ表面に概垂直に立って、鋼板Ｂ長手方向に転がるように接触子３３の姿勢を調節する。アーム回転台３５を把持して溶接点側に引っ張るとアーム回転台３５はコイルバネ５６の弾性力に抗してジク５３に沿って溶接点側にスライドして、アームベース２の凸部２ｃとの嵌合状態が解除される。そして、アーム回転台３５を軸周りに回転させて接触子３の姿勢を回転調節させることができる。

図４に示すように、アームベース２の基本姿勢方向軸が溶接点近傍を通るように構成されているため、センサー本体１を移動させることなく、アーム回転台３５を回動させるだけで、接触子３を所定の位置に配設することができる。さらに、連結部材３６のネジを緩めてアーム３９及びロッド４０をそれぞれの軸周りに回転させることにより、接触子の位置を微調整することができる。

＜第３実施形態＞
続いて、図９の第３実施形態に係る溶接用倣いセンサーについて説明する。第３実施形態の溶接用倣いセンサーは、主に、センサー本体６１、アームベース６２、一対の接触子３、３、支持部材６４及び溶接線検出手段（図示せず）から構成されている。センサー本体６１は、略円柱形をしており、その軸方向を鉛直方向とするように、溶接機の可動支持具に把持されている（可動支持具、把持具は図示せず）。センサー本体６１は、内部に溶接線検出手段（図示せず）を備えている。

アームベース６２は、センサー本体６１と略同外径の扁平の円柱形である。アームベース６２は、センサー本体６１に対して首振り可能に、かつアームベース６２の首振り中心を通る基本姿勢方向軸（以下、単に「軸方向」ということがある）を中心として回動可能なように連結されている。センサー本体６１とアームベース６２をこのように連結する方法としては特に限定されず、周知の方法を好適に用いることができる。具体的には、上記第１及び第２実施形態のようなユニバーサルジョイントとベアリングとを組み合わせた方法により、首振り可能で且つ回動可能に連結することができる。ここで、溶接線検出手段は、アームベース６２の軸方向を中心とした回動角度をも検出するよう構成されている。

接触子３は、セラミック製のローラーからなり、支持部材６４の二股に延出する一対の先端に回転可能に軸支されている。具体的には、支持部材６４は、アーム９と、一対のＬ字型ロッド７０、７０と、一対のローラーケース６、６とを備え、一対のＬ字型ロッド７０の先端に接触子３が取り付けられている。

Ｌ字型ロッド７０の他端は、アーム９のスリット付き円形孔９ｂに差し込まれ、ネジ１２により固定されている。Ｌ字型ロッド７０は、鉛直部と水平部とからなり、アーム９から鉛直部が鉛直下方に延び、所定長さの箇所で９０度折れ曲がり、そこから先が水平部となっている。

ローラーケース６等の構成のうち、第１実施形態と同様であるものは、共通する部材に同符号を付して説明を省略する。

第３実施形態の溶接用倣いセンサーを用いて溶接を行う場合、Ｌ字型ロッド７０の水平部分が溶接線に平行となるようにして、接触子３を鋼板Ｂ上に配設する。接触子３が鋼板Ｂ上を走行し、鋼板表面の歪みにならって接触子３の位置が上下左右に移動すると、その運動がＬ字型ロッド７０を介してアームベース６２に伝達され、アームベース６２の首振り運動やアームベース６２の軸方向を中心とした回動となる。溶接線検出手段は、アームベース６２の首振り運動の方向及び角度と、軸方向を中心とした回動角度とを検知する。このように、溶接線検出手段がアームベース６２の軸方向を中心とした回動角度をも検知できることで、支持部材６４の構成にＬ字型ロッド７０を採用して、センサー本体６１の中心軸（アームベースの基本姿勢方向軸）を鉛直方向とすることが可能となる。これにより、センサー本体６１を溶接部前方の斜め上方に配設することが可能となり、溶接部から直接受ける熱影響だけでなく、鋼板を伝わって鋼板表面から放射される熱によるセンサー本体６１への影響をも低減することが可能となっている。なお、溶接線検出手段がアームベース６２の基本姿勢方向軸周りの回動の方向及び角度を検出する構成については公知の方法を好適に採用することができる。また、センサー本体の姿勢及び支持部材の構成も、本実施形態に示したものに限られず、適宜変更することが可能である。

上記第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態において、ロッド１０、４０、Ｌ字型ロッド７０、ローラー支持具３７、Ｌ字型基台１１、ローラーケース６、車軸７の材質は、一例として、クロム・モリブデン鋼が挙げられるが、必要とされる耐熱性や耐久性に応じて適宜選択することができる。また接触子３、３３の材質は、一例としてアルミナが挙げられるが、必要とされる耐熱性や耐久性に応じて適宜選択することができる。

なお、本発明の条材隅肉溶接用倣いセンサーは、上記実施形態に限定されるものではなく、一対の接触子が支持部材を介して首振り可能にアームベースに連結される構造であればいかなる構造も可能であり、例えば、アームベースを本体に対して回動させることにより、被溶接物の姿勢に合わせて接触子の位置を変更する構造とすることも可能である。また、条材の隅肉溶接であれば、サブマージアーク溶接方法に限られず、他の溶接方法にも適用が可能である。

以上のように、本発明の条材隅肉溶接用倣いセンサーは、溶接点近傍に接触子を配置するため、溶接すべき位置を正確に検知することができ、溶接トーチを溶接すべき線に正確に倣わせることができる。また、センサー本体は、溶接点から十分に離間して配置されるため、故障が少ない。よって本発明の溶接用倣いセンサーは、条材の自動走行式隅肉溶接に好適に用いることができるものである。

１ センサー本体
２ アームベース
２ａ 凹部
２ｂ ボルト貫通孔
２ｃ 凸部
２ｄ 凸部
３ 接触子
４ 支持部材
５ 溶接線検出手段
６ ローラーケース
７ 車軸
８ 止め輪
９ アーム
９ａ ボルト孔
９ｂ スリット付き円形孔
１０ ロッド
１１ Ｌ字型基台
１２ ネジ
１３ 金属製ホース
１４ 円形基板
１４ａ 凹部
１４ｂ ボルト貫通孔
１４ｃ 貫通孔
１４ｄ 鍔部
１４ｅ 段差部
１５ カバー
１５ａ 貫通孔
１６ 接触検知スイッチ
１６ａ 検出端子
１７ ユニバーサルカップリング
１７Ａ ヨーク
１７Ｂ ヨーク
１７Ｃ 十字軸
１８ 電気コード
１９ 固定リング
２０ 溝ナット
２１ ボルト
２２ ボルト
２３ 止めピン
３３ 接触子
３４ 支持部材
３５ アーム回転台
３５ａ 凹部
３５ｂ 貫通孔
３６ 連結部材
３７ ローラー支持具
３８ Ｌ字型金具
３９ アーム
４０ ロッド
４１ ベアリング
４２ ネジ
４３ ネジ
４４ ネジ
５２ バネ式挟持具
５３ ジク
５３ａ 軸部
５３ｂ 頭部
５３ｃ 雌ネジ部
５４ スライドプレート
５５ 押さえプレート
５６ コイルバネ
５７ センターネジ
６１ センサー本体
６２ アームベース
６４ 支持部材
６５ Ｏリング
７０ Ｌ字型ロッド
Ａ 溶接トーチ
Ｂ 鋼板

Claims (6)

1. 組み合わせた複数の長尺板材の隅角線である溶接線を検出する条材隅肉溶接用倣いセンサーであって、
   センサー本体と、
   このセンサー本体に首振り自在に連結するアームベースと、
   溶接線を構成する一対の板材上の溶接点を挟む位置を長手方向に走行する一対の接触子と、
   二股に延出する一対の先端に上記一対の接触子が固定され、後端が上記アームベースに連結する支持部材と、
   センサー本体内に配設され、アームベースの首振り方向及びその角度を検出する溶接線検出手段と
   を備え、
   上記接触子が、溶接点を含みかつ溶接線に垂直な面と、その溶接線を構成する一対の板材表面との交線上に配設され、
   上記支持部材が溶接線方向に延出するロッドを有することを特徴とする倣いセンサー。
2. 上記接触子が、セラミック製ローラーであり、板材上を長手方向に走行するよう上記支持部材に回動自在に連結されている請求項１に記載の倣いセンサー。
3. 上記アームベースの首振り中心を通る基本姿勢方向軸を中心として支持部材がアームベースに対して回動可能に構成されている請求項１又は請求項２に記載の倣いセンサー。
4. 上記アームベースの首振り中心を通る基本姿勢方向が溶接点近傍を指すよう設置される請求項３に記載の倣いセンサー。
5. 上記溶接線検出手段が、上記基本姿勢方向軸を中心とするアームベースの回転及びその角度を検出する請求項３又は請求項４に記載の倣いセンサー。
6. 上記センサー本体が、溶接トーチの前方となるよう溶接装置に固定される請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の倣いセンサー。
   

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