JPH0328704A - ビードの品質管理方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明のイ▼景 この発明はビード繻らし角の検出と制御に関する。更に
具体的に云えば、この発明はビー１・の品質管理の為に
、光２ｊ！′式輪郭測定装置を用いる方法と装置に関す
る。

自動溶接方法を突施する時、ビード濡らし角が溶接継手
の疲労強度を決定する上で重要な因ｒ一である。濡らし
角か大き通ぎると、疲労割れが紅る惧れが大きくなる。

口動溶接方沃を制御する為に神々の帰還制御装置が使わ
れているが、一般的にこう云う帰還ｉｔＩＩｆ御装置は
１つ又は史に多くの重大な欠汽かあった。

例えばある装置は溶融した溶接プールの方に向けた２Ｄ
場景センサを用いている。溶接プールに関する知識は役
立つか、溶接プールか硬化した後に生ずるビードのある
重要な特性を決定するには十分でないのが普通である。

他の装置は、溶接ビドの幅又は冶金的な焼入れの激しさ
を判定するハに、作ったばかりのビードの温度及び温度
勾配を９ １０ 感知する赤外線又は可視放剃検出器を用いている。

この様なｈｋｆＪＪ検出方法は、見かけの温度勾配にか
なりの影響を持つことのある様な表面状態の変動の為に
、７Ｉｌｌｌ定に誤差か生ずる場合か多い。

米国特許第４．７２４．３０２号には、溶接及び封止剤
又は接？τ剤の適用の様なビー１・方法を制御する装置
か記載されている。ビートの高さ、幅ｉ１．ｆ２びに／
又は断面積を満足な状態に保つ為に、帰還制御方法か使
イ〕れでいる。

ビートの．６さ、幅及び面積を安定にすることは役にＹ
７つが、こうしてもビードの疏らし角は必すしち所定の
範聞に保たれない。史に、ビードの高さ、怖及び面積が
判っていても、必ずしもビード繻らし角は判らない。更
に、ビード流らし角の正確な測定には、上に引用した米
国０５１に記載されている光学式輪郭ＩＩＩ定装置の様
に、ビ−ドの幅全体を蜆る光学式輪郭ｉ１＋１１定装１
；ｔからｒＩられるものよりも、更に高い分解能が要求
されるのが普通である。

発明のＩＮ的 従って、この発明の主なＬ１的（Ｊ、新規で改良された
ビード検出及び制御方法と装ｉｉ’Ｌを提供ずることで
ある。

この発明の更に特定の］」的はビー１・６κらし角を許
容し得る範囲内に保つビード制御方法をｔ！Ｊｌ仇ずる
ことである。

この発明の別の［１的はビー１・ｎ５らし角を疋確に検
出すること一〇ある。

発明の要約 この発明のヒに述べた目的並びに以下の説明から明らか
になる様なその他のＩ１的か、１つ又は央に多くの王作
物に沿ってビード生成−１二具を移動ずることによって
、ビ−　１・を作ることをａむ方法によって実現される
。ビードは、（１コＩれもビーＩ・の刀応ずる縁ど１１
作物の隣接するｉｆｉ’ｉの間でｉｌｌｌ１つだ第１及
び第２のビート濡らし角を有する。ビードに沿って移動
させる少なくとも第１の光学式輪郭測定ヘッドを使うこ
とにより、輪郭情報を発生ずる。

輪郭情報はビ−ドの内、少なくともビート生成ｌ゜只の
背後にある一部分の輪郭を表わす。輸郭悄報１１ １２ から、オ口及びオ１２のビ−ド虞らし角の内の少なくと
も１つを表わすビーｌ”ｉ７ｆｆｌらし角データを取出
す。ビ−ド虞らし角データを少なくとも１っのノ，（準
と比較する。比較結果に基づいて、少なくとも１つのパ
ラメータに対する変更した値を計算する。

このパラメータはビ−１・濡らし角に影響をり，えるパ
ラメータである。少なくとも１つのビード濡らし角の火
ｌ：還制御を失現ずるｌ）に、パラメータの変央した値
に基づいて、ビード生成工具の動作を変える。ビードｌ
ｊ：成工具は溶接トーチであることが好ましく、少ｆｉ
＜とも１・っのパラメータは、溶接１・−チの電汗、溶
接１・−チの電流、溶接１・−チの移動速度、及びそれ
を使う場合は、溶接１・−チに対するワイヤの送り速度
からなる群から選ばれる。

更に奸ましくは、ｌ算する王程は、ビード繻らし角に影
響を与える２つのパラメータに対する変更した値を計算
することを含み、２つのパラメータの変更したｆ直によ
って、ビート生成Ｊ二具の動作を変える。１丈施例では
、２つのパラメータはワイヤの送り速度と溶接トーチの
′ｉ−ｌｉ流であり、別の丈施例てはワイヤの送り速度
と溶接トーチの電圧を使う。この代りに、又はこの他に
、変更した少なくとも１つのパラメータは溶接１・−チ
の移動速度である。ビート繻らし角データは、ビードの
第１の縁に沿った第１のビード繻ら１，角及びビー１・
の第２の縁に沿った第２のビード濡らし角を表わす。

輪郭情報は、第１の光学式輪郭ｆｌｌｌ＋定ヘットを狛
１の縁に沿って移動すると共に、釦２の光学式輪郭ｉ１
Ｊｌ＋定ヘッドを第２の縁に沿って移動することによっ
て供給する。第１及び第２のビー１・戊らし角は正であ
ると共に予定の値より小さくなる様に制御される。更に
この方法は、第１の縁か第１の光学式輪郭測定ヘッドの
祖町の中にとｙまる様に第１の光学式輪郭測定ヘッドの
位置を制御するとＪｌ．：に、第２の緑が第２の光学式
輪郭ＡＩ１１定ヘットの視！ｌ！＋：の中にとｙまる様
に、第２の光学式輪郭測定ヘソ１・の位置を１，）Ｉ御
ずることを含んていてよい。

この発明の牛成ビーＩ・の品質管理装；；ナは、１つ又
は更に多くの工作物にビードを作る様に作用し得るビ−
ド生成王具を含む。ビートは、何れもビ１３ １４ ！・の対応ずる側面又は縁と王作物の隣接する而の間で
Ａｌｌ１った第１及ひ第２のビード濡らし角を脊ずる。

第１の光学式輪郭／ｌｌｌ＋疋ヘッドかビ−１・生成上
具の背後にあるビ−ドから輪郭情報を発生ずる様に作用
し、１ｉｌる。輪郭情報を処理して、輪郭情報から、第
１及び第２のビード濡らし角の内の少なくとも１つを表
わすビ−ト濡らし角データを取出ナ手段を使う。ＪＩ算
下段か、ビート誌らし角デタを少なくとも１つの基準と
比較して、ビート濡らし角に影響をｌｊえる少なくとも
１つのパラメタに対する変史した｛１直を計３？ずる棟
に作川ずる。

制御手段が７１１算十段に応答して、パラメータの変央
した４ｊｆｊに基ついて、ビー１・生成Ｊ二具の動作を
変える槻に作用し１１ＩるとＪ（に、少なくとも１つの
ビ１・濡らし角の帰還制御を行なう様に作用し得る。

第２の光′゛｝シ式輪郭ｉ４１１１定ヘッドがビート生
成工具のＹ’ｉ後にあるヒ゛−　ドから輪郭情報を発生
する様に作用し１１１る。処理する手段か、第２の光学
式輪郭測定ヘントとｉｔ無関係に、第１の光学式輪郭測
定ヘン１・から第１のビードｄらし角を表わすビード諸
らし角データを取出す。云い換えれば、第１のビード濡
らし角を表わすビート濡らし角データは、第２の光学式
輪郭ｉ１１１１定ヘッドの出力の影響を受けない。同様
に、処理する手段は、第１の光学式輪郭測定ヘツｌ’と
は無関係に、第２の光学式輪郭ｍｌｌ定ヘツ１・から第
２のビー１・濡らし角を表わすビド濡らし角データを取
出す。

この代りに、この発明の方法は、第１及ひ第２の光学式
輪郭Ａｌｌ＋定ヘットを１つ又は更に多くの下作物トの
ビードに隣接して移動させる［糧をａむと云うこどか出
来る。ビ−ドは、夫々ビー１・の対応ずる側面又は縁と
１一つの王作物上の隣接する面の間一ＣＡｌｌｌった掬
１及び始２のビー１・式らし角をｒ−Ｊ″する。第１の
光学式輪郭Ａｌｌ＋定ヘツｌ・はビードの第１の縁を含
む第１の祖野を持ち、第２の光学式輪郭測定ヘッドはビ
ー　ドの第２の縁を角む第２のネ見！ｌ！ｆを持ってい
る。第１及び第２の光学弐輪９１Ｓ　Ａ１リ’Ｍヘノド
からの信号から輪郭情報か発生され、この輪郭情報から
、第１及び第２のビード繻らし角を表わすビード痣らし
角データか取出される。第１１５ １６ のビ−＋：ｎｓらし角を表わすビート濡らし角データは
、第２の光学式輪郭Ａ＋１１定ヘッドの動作とは無関係
に、第１の光学式輪郭ｆｌｌｌ１定ヘッドの動作から取
出される。第２のビ−ド濡ら（，角を表わすビーｌ・α
らし角データは、第１の光学式輪郭測定ヘッドの動作と
は無関係に、第２の光弓！゛式輸郭Ａｌｌ＋定ヘッドの
動作から取出される。第１の縁は第２の視野の中にはな
く、第２の縁は第１の視野の中にはな０。ビード牛戊王
具を工作物に沿って移動し、少なくとも１つのパラメー
タに対する変史した値を，；１算し、第１及び第２のビ
ー１−戊らし角の両方の帰還制御を実現する！）に、変
史した値に県づいてビー　ト生成王具の動作を変えるこ
とにより、ビトを作ることが出来る。

この発明の上記並びにその他の特徴は、以下図面につい
て詳しく説明する所から更によく理解されよう。図面全
体にわたり、同様な部分には同じ参照記号を用いている
。

示されている。王作物１０か上作物１２に溶接されるが
、その間に溶接ビー１・１４か設けられる。

ビ−ド１４の第１の縁又は側面１．　４　Ｆに角度Ａか
定められる。同様な角度（別に記してない）かビド１４
の第２の縁又は側面１．　４　８に沿って定められる。

ビー１・１４の両側の角度Ａか大き過ぎると、第１図に
示した過剰溶接袖強部の結果として、疲労割れ１６か出
来る惧れが強くなる。ｌ６に月ξず様な疲労割れを最小
限に抑えようとして、第２図の破線で示した部分１４Ｒ
を研削によって除大することにより、ビ−　ド１４を処
理することか出来る。部分１４Ｒを除大ずると、溶接抽
強部か減少するか、実際の角度Ａは、第２図の場合も、
第１図の場合と同しま＼てある。部分１４Ｒの研削はこ
の角度を食えるものではな＜、継手の披労強度を改養ず
るとは名えられない。

第３図では、（割れ１６か発生する前の）第１図のビ−
ド１４は、ビ−１・１４から部分１４ＲＳを除夫ずるこ
とによって、正しく処裡されている。

この粘果、ビード１４は一層よく１一作物１０及び１７ １８ １２と「氾ざり合い」、角度Ａ（第３図には特別に示し
てない）を大幅に小さくする。ビー１・１４の縁又は側
面の角度を非常に小さい正の値に減少することにより、
１６に示す様な割れが起る坦れを低下させることが出来
る。（溶接継手に加えられるＨ料が不十分であることに
対応して、角度が負になると、他の構逍問題が発生ずる
ことがある。）−［作物１．０．１２の用途に応じて、
ビート１４の庇部をも研削して、上作物１０．１２の下
而と混ざり合う様にしなければならないこともある。

第２図に示す様に、第１図のビード１４を補ｉＥずる試
みが成功しないのは、溶接ビード贋らし角を変えること
が出来ないからである。第３図に示した除去パターンに
なる様な研削作業の方が幾分か成功度か尚いが、この様
な研削作梁を必要とするのが不利である。

第４図には、疲労強度と濡らし角の間の関係が示されて
いる。第４図の縦軸の疲労強度は２×１０６サイクルの
上側応力を表わし、曲線１８Ｆ及び１．　８　８は、図
示の粁験的なデータ点に県ついて、工具の処ＰＰを行な
った平板に幻ずる近似を表わす。

この発明の集成体２０が第５図に示されている。

集成体２０は、Ｅ作物２４を第５図の図面て王作物２４
の背後に配置される隣りの下作物に接続する為の溶接ビ
ード２２を作るのに使イっれる。集成体２０は、ビー１
・濡らし角が所定の範［．！ＩＩ内に保たれる様に、ビ
−　ド２２のナｈ：還制御を行なうのか有利である。ロ
ボット・ア−ム２６が溶接１・−チ２８を工作物２４及
び隣接する工作物（第５図では見えない）の間の継目に
沿って動かして、溶融した溶接バドル３０を形成ずる様
にし、それか映化して溶接ビード２２になる。１・−チ
２８はアーム２６に取付けられた部材３２に装１！”Ｉ
されている。

支｛！１部３４が１・−チ２８に対して追跡輪郭Ａｌｌ
！定ヘッド３６を固定している。ｉＱ跡輪郭Ａｌｌ１定
ヘッ１・３６を使って、溶接１・−チ２８か＜１　１；
ｌを追跡する扛に保証するが、そのやりｂ″の詳細をこ
＼で述べることは、この発明にとって中心となることで
はな１９ ２０ いので不必要である。一般的に、部材３２及び支持部３
４は、ロボッ１・・アーム２６に対し、部材３２の中心
の垂Ｉｌ“〔軸線の周りに凹転し得る。然し、溶接ト−
チ２８又はその他のビード生成工具が、通路の尖時間の
調節を必便としない程はっきりと定まった所定の通路を
辿る場合、この発明は追跡輪郭ＡＩ１１定ヘッドを使わ
ずに実施することか出来ることを承知されたい。

略１ヌ１で示し，てあるが、光学式輪９１Ｓ測定ヘッド
３８．４０か、夫々支ｔ−，１１部４２．４４によって
部月３２に枢盾されている。ヘッド３８．４０は、ブロ
ックで示した位置帰還制御装置４６によって独立に制御
される。位置帰還制御装置４６は、ヘッド３８を制御す
る１つと、ヘッド４０を制御する１つとの２つの同一の
回路をｊ−１っていてよいか、行々の輪郭ＡＩｌｌ定ヘ
ッド３８．４０の視野が、ビド２２の対応ずる縁を含む
ことを保証する／）に使われる。

第５図の装置では、ヘソド３８，４０が長さ方向（即ち
、ビードの方向）に７ｉいに隔たってぃることを示して
いる。ヘッドが長さ方向に隔たる場合、処理に使われる
２つの視野が、第６図に示す様に長さ方向の同じイＩ′
ｌ置に来る碌に、一方のヘッドの視野を神々の公知の電
気遅延素子（図面に示してない）によって適当に遅延さ
せることか出来る。云い換えれば、少なくともビード洸
らし角の帰還制御の為に視咋データを使う１１、）には
、視野３８Ｖ及び４０Ｖの間に長さ方向のすれかない。

これを次に史に詳しく説明する。

追跡輪郭Ａ！ｌｊ定ヘッド３６、並びにこの発明にとっ
て更に重要なことには、ビ−１’　２　２の対応ずる縁
を追跡ずる輪郭７１１リ定ヘツ１・３８及び４０は、光
学式輪郭測定装置であって、これは米国特５′１第４６
４５．９１７号に記載された形式にずべきである。この
代りに、第５図の光学式輪郭測定ヘッドは米国特許第４
，６３４，８７９号に記証される形式にしてもよい。ビ
ートの一部分をその高さ（即ち、工作物とじ一ド２２の
」二面の間の距鮒）に従って作像ずる光学式輪郭Ａｌｌ
１定装置を使うことにより、ビートの形状の非常に正確
な像が得られ２１ ２２ る。位首ナぶ還制御装置４６はこの情報を使って、ビ−
ト２２の縁を検出すると共に、アーム４２４４を同転さ
せるザ−ボモータ（図面に示してない）を制御して、ヘ
ソド３ｇ，４０かビード２２の対応ずる緑に．ｌ（４点
合０゛されたま＼ている檄にすることか出来る。

第６図に示ずＦ（に、ヘッド３８．４０に夫々対応ずる
視軒３８Ｖ．４０Ｖが、ビード２２の第１及び第２の緑
又は側面２２Ｆ，２２Ｓを追跡する。

ヘツＦ３８．４０のイ＼“Ｌ置帰還制御の代りとして、
視９’ｆ３８Ｖ，４０Ｖを十分広く保っておいて、縁２
２Ｆ，２２Ｓか対応ずる視野：ｌＶ，４０Ｖの中にと＼
゛まる様にしてもよい。ビード２２の幅が４一分に安定
であれば、視野３８Ｖ．４０Ｖの幅に応じて、ヘッｌ’
３８．４０を共通のハウジング（図面に示してない）に
取イ・ｊけ、位置帰還制御によってビー　トを追跡して
、別々の視野３８Ｖ，４０■か′１１訓こビードの対応
ずる縁２２Ｆ，２２Ｓかその中に入る様にしてもよい。

蜆野３８Ｖ，４０■は、米国特ｕＱ第４，６４５．９１
７号の第２図に観察ス１・ライブ５８として示されたも
のと包括的に対応ずる夫々の観察ス１・ライブ３８Ｓ，
４０Ｓを含んでいる。

次に第７図及び第８図について輪郭ＡＩ１１定ヘッ１・
３８．４０を説明する。各々のヘソｌ・の描迅（よヘッ
ド３８について第８図に示す通りである。具体的に云う
と、ヘット３８か、略図で示されているか、レンズ５０
を持ち、これが光ファイバ束５２からの光を受取り、そ
の光を鏡５４に加えて、それかビート２２の片側に隣接
し゛Ｃ人剃ずるビーム５６として反射される杵にする。

ビ−ム５６は、前掲米国特許に記拙される様に、Ｘ走杏
器反らせ−装置（図面に示してｔよい）及びＹ走査鏡（
図ｉｊｒｉに示してない）の動作により、Ｘ及びＹ方向
のよ杏をずることが出来るか、これによって反射ビーム
５８かフィルタ６０を通ってレンズ６２に達し、そこか
ら光ファイバ束６４に入る。

各々のヘット３８．４０からのビーム５６は、ヘッド３
８からのビーム５６に対して第８図に示す様に、若干溶
融プール３０の後側の背後に隔た２３ ２４ っでいるへきである。熱及びスパノタリングの為、ヘッ
ド３８．４０を溶融ブール３０の後側に余り近イ−ｊけ
ーＣ配置することが出来ない。４＆体（図面に示してな
い）を使って、ヘツｌ’３１１１．４０を保！Ｑずるこ
どが出来る。

輪郭Ａｌｌｌ定同路６６を用いてビ−ム５６を発生ずる
とノ１に、前１ｕ米国特許に詐しく記載されている桟に
、ビ−ム５８から輪郭１１１報を決定することか出来る
。希望によっては、コヒ−Ｌノント光ファイバ束５２　
６４か、東５２．６４と作用が刻応していて、ヘツＦ４
０（第８図には示されてない）に接続されたコヒーレン
Ｉ・光ファイバ東６８．７０に合体してもよい。送出し
東５２．６８を合体するとＪ（に受取り東６４．７０を
合体させることこより、２つのヘッド３８．４０を用い
て光を走査し寸Ｉ，つ受取るのに、１個の輪郭測定ＩＩ
１１路６６を使うことか出来る。１１史七、この様な「
分割光学」装ｉフ゜は、十分の時間はヘット３８を利用
し、残り゛Ｖ分の時間はヘツ１・４０を利用する。束５
２，６８の合体・ＩＬびに東６４．７０の合体を単に２
つの束を一緒に桔合することへして示されているか、こ
の代りに種々の光学コネクタを使って、輪郭Ａ１１１定
凹路５６か、゛１′−分のｌｌ’７間は、プＸ６図の硯
力′−４０■に対応して東６８．７０を使って、そして
残り半分のｌＩ．′Ｉｌ■ｊは、第６図の視！Ｐｆ３８
Ｖに対応して束５２　６４を使って、全体的な送出し２
束７？にレザを加えると共に、輪郭／ｌｌｌｌ定装ｉｉ
’？により、金体的な受取り束７４から反射エネルギを
受取ることが出来る。

この発明の構成では、ヘソ１・３８．４０は、前掲米国
特Ｉ「に詳しく記裁される桟に動作する別々の輪郭ｉ＋
１１１定凹路に接続することか出来るので、第８図に示
した「分割光学ｊ装置を必便とし，ないことに注意され
たい。更に、勺解能の品い１個の輪郭測定装置か、ビー
ド全体並びにそれに隣ＪＥする面の輪郭を測定し、その
１八報から両方の角ｒＵを，；１算ずることか出未るこ
とに注意されたい。

第９図に示す場含、輪郭４１リ定回路６６は、ブロノク
７６．７８１Ｊ４の輪郭に対応する分割像を発生する。

この分割像は、ビ−１・２２の第１及び第２２５ ２６ の縁２２Ｆ，２２Ｓを含むが、ビード２２の中心を含む
必要かない。従って、レンズ５０　６２（第８図を一時
的に参照されたい）並びに他方のヘソドに対する対応す
るレンズは、縁２２Ｆ　２２Ｓにおけるビー１・濡らし
角を正確に決定するのに望まれる様な高い分解ｈヒを持
たせることか出来る。第１０図に示す場合、輪郭情報が
合体することにより、ブロック８０内に示す情報が発生
される。これは、輪郭情報をビード２２の内、情報を最
も必沙とする部分（即ち縁又は側面）に集中する。

第１１図について説明すると、ブロック８０に幻応ずる
輪郭情報を、ブロック８２内に示した角度Ａ１及びＡ２
を安定化させる帰還制御ループの一部分として使う場合
か示されている。このブロックは処Ｐ１！手段に対応す
る。処ＰＩ！手段又はブロセソザ８２は、マイクロプロ
セッサ又はその他の公知の部品であってよいか、輪郭又
は形状情報から角度を決定する既知の方法を使うことが
出来る。

得られたビードｄらし角データＡ１及びＡ２を計算モジ
ュール８６兼びにプリンタ８４に供給することが出来る
。ビード濡らし角データＡ１が輪郭ｌ１リ定ヘッド４０
から得られた情報と猟関係であり、これに対し，て角度
データＡ２か輪郭ａｌｌ＋定ヘツ１・３８からＩＬＤら
れた悄報に無関係であることに注意されたい。

旧算モジュール８６は、像プロセッザ８２を横成するの
に使われるのと同しブロセッザの一部分であってもよい
し、それとは別個であってもよいが、襦らし角データＡ
ＡＩ及びＡ２を使って、１一つ又は更に多くの溶接バラ
メ＝タに対する砧を：１算する。特に、モジュール８６
が溶接Ｉ・−チの電流１（ＭＩＧ、即ち、金属不活性溶
接の場合）、溶接トーチの電圧Ｖ　（Ｔ　Ｉ　Ｃ；，　
Ｉ！１１ち、タングステン不活性ガス溶接の場合）、継
目に沿った溶接１・チ２８の移動速度Ｓ１Ｌびに／又は
ワイヤ送りを持つ溶接トーチの場合のワイヤ送り速度Ｗ
の様な溶接パラメータのｆ１宜を計算する。（勿論、こ
の発明は白然発生溶接の場合にも使うことか出来る。）
１つ又は思に多くの溶接パラメータに対する変更した値
を発生ずる為に計算モジュール８６が使う方法を次に詐
しく説明する。然し、一般的に云うと、モジュール８６
は、１つ又は更に多くのパラメータに対する変更した値
を＝Ｉ算し、この変更した値をロボソト制御装置８８に
供給する。速度の突更か指示された場音、この制御装置
がロボッ１・９０の速度変更を行なう。この代りに又は
その他に、ロボット制御装置８８かワイヤ送り装置９２
の送り速度を変吏し−Ｃもよいし、並びに／又は９４に
示した溶接トーチの電源（使う溶接トーチの抽類に応じ
てｒｖｒ工又は電流）を変更してもよい。

何れにせよ、モジュール８６は、角度Ａ１及びＡ２を比
較的小さＬｓ＋ＩＥの値に安定にする帰還制御ルプの一
部分てある。

第１２図は第１１図のま１算モジュール８６によって実
施し得る方法を示すフローチャートである。

具体的に云うと、開始１００から、モシュ−ル８６かプ
ロセッザ８２（第１１図）からビード居らし角を受取っ
たことに対応するブロック１０２で、ビー　ト濡らし角
の感知に進む。第１２図のプロック１０２から判定ブロ
ック１０４に進み、そこで各々の角度Ａ１，２を試験し
て、両方の角度が般小値ＭＩＮ及び最大イ直ＭＡＸの間
の特定の範囲にあるかどうかを判定ずる。ブ口ツク１０
４で、何れかの角度か５′１容し得る範囲の外であるこ
とが゛１′１ｊると、ブロック１０４からブ口ツク１０
６に進む。

これは溶接継手が受理出来ないものであることを示す警
報状態に対応し、停止１０８に進む。

角度か最小イ直及び最大ｆ直に対応ずる比較的大きい範
囲内であることが判定ブロック１０４で判ると、判定ブ
ロック１．　１　０が、角度が好ましい最小値ＰＭＩＮ
及び奸ましい最人値ＰＭＡＸに対応ずる一層小さい範囲
内にあるかどうかを゛１′１１定することか出来る。例
えば、ブロック１０４の範囲は０°乃至１５°であって
よいか、ブロック１１０の範囲は１°乃至３°であって
よい。何れにせよ、２つの角度か一層小さい好ましい範
囲内にあることか゛！′１ｊ定ブロソク１１０で判ると
、その後ブロソク１１２に進み、このブロックは溶｛妾
パラメータを前の値に保ち、ブロック１０２に戻る。プ
ロッ２９ ３０ ク１１０は随意選択であって、この代りに、判定フロッ
クの応答かイエスであれば、濡らし角を調負ｊｊずる様
に作用するブロック１１４に直接に進んでもよい。

ブロソク１０４に対するイエスの応雀から＋Ｔｆｆ．接
的にブロック１１４に入っても、或いはブロック１１０
に対するノ−の応答の後にブロック１１４こ入っても、
ブロック１１４は、濡らし角を所望の仙（１つ又は段数
）に近付ける杵に、濡らし角を調節するハに、１つ又は
更に多くの溶接パラメタに対する変史した値を計算する
為に使われる。

ブロソク１１４は第１３図のザブルーチンによって実現
するこどか出来る。具体的に云うと、開始ブロック１１
６からブロノク１１８に進み、そこで人々の繻らし角と
公称又は好ましい角度ＡＮＯＭの間の差として、誤差信
号（Ａ　Ｉ　Ｅ及びＡ２Ｅ）を定める。更に、ブロック
１１８は、誤差信号の和を公称債の２倍で除したものと
して、平均イ：ｌＩｉ；’＋−４直ＡＤＥＶを定める。

ブロック１１８からブロック１２０に進み、これが誤差
信号が両方とも同じ？１号であるかどうかを！ＩｉｌＩ
疋する。云い換えれは、両方のαらし角が公称値から同
じ方向にずれているか（両方の戊らし角か公称値より商
いか或いは両方の濡らし角か公称値より小さいか）と云
うことである。答かイエスであれば、ブロック１２０か
らブロック１２２に進む。ブロック１２２を使って、徂
流ｌ及び１ノイヤ送り速度Ｗに幻応−４る溶接パラメー
タに対する新しい１ｌ７〔又は変更した値を計算するか
、１つ又は史に多くのこの他の溶接パラメータを使って
もよいことは云うまでもない。特にブロック１２２は電
流に対する新しい値ＩＮＥＷを、電流Ｉの前の値に、平
均偏差ＡＤＥ■に定数（Ｋ　Ｉ　Ａ）を乗じた分たけ変
更したものとして定める。定数ＫＩＡは経験的な桔果に
よって決定される。例えば、経験的な試験により、６乙
らし角の１°の変化か、電流を５％変えることによって
１４ｊられるものであると判っている場合、ＩくＩＡの
大きさは０．０５にし、１°の平均偏差により、ＩＮＥ
Ｗと前の電流工の値との間に５％の増減か生ずる様にす
る。同様に、ブロック１２２３１ ３２ かワイヤ送り速度の新しい値ＷＮＥＷを、ワイヤ送り速
度の前の値Ｗを、平均偏差と定数ＫＷＡの枯に応じた分
たけ増減したものに等しいものとして定める。定数ＫＷ
Ａは、Ｋ　Ｉ　Ａの計算と同様に訣定される。ｉ＜ＩＡ
及びＫＷＡの｛直は負になる可能性かある。これは、角
度が大き過ぎると、Ｔノイヤ送り速度Ｗ及び電圧Ｖを下
げることによって減少するからである。ＫＩＡ及びＫＷ
Ａの値は、更にコトの混んた方式では、電流又はワイヤ
送り速度の旧の仏に応して−ＩｊＪ　＆にすることが出
来る。云い換えれば、手の混んだ方式ては、電流山１線
上の１個所に於ける電流の５％の増加か角度を所定量だ
け変曵するが、電流曲線上の別の場所に於ける電流の５
％の増加が角度を嚢える大きさは異なる大きさになる１
１実を補償する。

誤差（Ｋ号が反対の極性であるとブロック１２０で′Ｉ
′ｌｌった場合、これは一方のビード濡らし角が公称イ
直より高く、他方のビード濡らし角が公称値より低いこ
とを意味する。図面に示してないが、これは、ブロック
１２０に対して応答せず、プロック１２４に戻り、それ
から第１２図のブロック１０２に戻ることによってｊＮ
ｔｊ単に処裡することか出来る。第１３図に示すやり方
では、判定ブロック１２０に対する応答が否定であると
、ブロック１２６に進み、こ＼では、誤差信号の［］乗
の和を最小限にする様に、ＩＮＥＷ及びＷＮＥＷを計算
する別の手順を用いる。電流、ワイヤ送り速度及びビー
ト濡らし角の間の関係を示すデータを作成した後、神々
の公知の最小化手順を使うことか出来る。

図面に示してないが、別の試験ブロックは、角度Ａ１及
びＡ２が所定量を越えて異なる場合、警報吠態を合図ず
ることか出来る。

ブロック１２６かブロック１２２の出力と一絡になって
ブロック１２８へ進み、このブロックはＩＮＥＷ及びＷ
ＮＥＷの値力稲′１容し得る範囲内であるかどうかを試
験する。例えば、電源の動作にとって電流が高過ぎるか
、てある。パラメータが許容し得る範囲内であると仮定
すると、ブロック１２８からブロック１３０に進み、こ
れは電流１３３ ３４ をＩ　Ｎ　Ｅ　Ｗに置換え、ワイヤ送り速度ＷをＷＮＥ
Ｗに置換える。その後ブロソク１３０からブロック１３
２に進み、これが新しいパラメータをロボソ１・制御装
ＩＨ（第１１図のブロック８８参照）に供給する。

電流及びワイヤ送り速度の新しい値か受理し得る範聞外
であるとブロック１２８によって判定された場合、ｊ１
ｔにこれらの数値を一層小さい分たけ変更してもよい。

然し、第１３図に示す措成では、判定ブロック１２８に
対する応答が否定であると、ブロック１３４に進み、こ
れか速度変化どその結果ビート濡らし角に起る変化との
間の関係を示す係数に基づいて、速度を変更する。ブロ
ック１３４の係数Ｋ　Ｓ　Ａは、ブロック１２２の係数
ＫＩＡとｌｌ−ｊ１様に決定される。ブロック１３４は
．ｔ１１にロボットの速度Ｓの変化を示すに過ぎないが
、この代りに、判定ブロック１２８と同様に、新しい速
度か受理し得るかどうかを判定する試験にしてもよい。

一般的に、ビート濡らし角を制御する為に速度を使わな
い場合、一層節ｆｌｉな構或を使うことが出来る。１つ
には、勿論、生産速度がこの疫更の影響を受ける。然し
、この代りに、速度か、帰還制御によって正しいビ−　
ドｎ５らし角か？１１られる様に最初に食四される溶接
パラメータであってもよい。

ブロック１３４からブロック１３２に進み、これは前に
述べた様に、パラメータの変更した埴又は新しいイ直を
ロボッ１・制御装置に供給する。ブロック１３２が戻り
１２４に通じ、これか第１２図のブロック１１４とブロ
ソク１０２の間を伸びる線１３６に戻る。

以−１二の説明は、溶接ビードの浣らし角のｉｌｒｌｌ
御にこの発明を使う場含に集中しているが、この発明は
広λに見れば、密月剤又は接４′ｉ剤のガン（図に示し
てない）の様なこの他のビード生成王具に適用し得る。

例えば、ガンの加貼ノズルを使うことがあり、ノズルの
加熱を帰還制御の一部分として制御して、接着剤又は封
止剤のビードが硬化ずる角度を制御することが出来る。

この発叩は第１４図の多重パス溶接ビ−ド１３３５ ３６ ６にも用いることが出来る。工作物１３８，１４０の継
Ｉ」にあるビー＋；１３６が属らし角を持ち、第１４図
には見やすい様にその捕角か示されている。１回のパス
の溶接継手のビード濡らし角は前に述べた様に小さい正
の値であることが好ましいが、多市バスのビード濡らし
角の最も望ましい値は他のある範囲内に入ることがある
。

希望によっては、溶接装僧の他の抽々の特性の帰還制御
を用いる更に手の混んだ構成で、ビード濡らし角の制御
を利用することか出来る。例えば、この発明の第１１図
に示した計算モジコール８６は、米国特許第４，７２４
．，３０２号の第７図に示される計算モシュール３４と
組合せて又はその代りに使うことが出来る。

あるじ−ド処理玉具はビートの両側の縁に略同一の濡ら
し角を作ることかある（即ち、Ａ１が実効的に常にＡ２
に等しい）。こう云う場合、３８又は４０（第５図又は
第７図）に示す様な１個の輪郭測定ヘッドを使って１個
の濡らし角を感知しＩ′よから、両方の繻らし角を有効
に制御するのに十分なデータが得られる。

種々の具体的な指示を述べたが、これは例に過ぎないこ
とを承知されたい。当業者には、種々の変更が容易に考
えられよう。従って、この允明の範囲は特許請求の範囲
のみによって限宣されることを承知されたい。

４．図面の簡１１な説明 第１図はビード繻らし角の大ぎいビードの☆：１４面図
、 第２図は一部分を研削によって除大した後の第１図に示
すのと同様なビードの端面図、第３図は第２図にｉＴ＜
ずよりも史に完全な研削作用によって一部分を除去した
第１図に示すのと同様なビートの端面図、 第４図はビート繻らし角と溶接継手の疲労強度の間の関
係を示すグラフ、 第５図はこの発明の１実施例の簡略側面図、第６図はこ
の発明によって２つの−［作物に設けられたビードの平
面図、 第７図は第６図のビート及び工作物の一部分を３７ ３８ 断而で示（７た正而図てあり、この発明に従って用いる
２つの光学式輪郭Ａｌｌｊ定ヘッドを示す。

第８図は第７図の描成の側面図、 第９図は第７図の２つの輪郭ｍｌ１定ヘッドの視野のビ
ーｉ・に幻ずる関係を示す略図、 第１０図は第７図の２つの輪郭ｉ４１１１定ヘッドから
の含成図、 第１１図はこの発明の帰還制御装置を示すブロック図、 第１２図は第１１図の一部分の動作を示す簡単なフロ−
チャーＩ・、 第１３図（ま第１２図に関連して利用し得るザブルーチ
ンを示す簡単にしたフローチャート、第１４図はこの発
明を利用し得る多重パス溶接継手の断面図である。

主な７：１号の説明 ２２　ビート ２４，工作物 ２６：ロボット・アーム ２８・溶接！・−チ ３９ ３ｇ，４０：輪郭４ｌり定ヘッ１・ ４６：位置帰還制御装置 特Ｉ「出願人 セネラル・エレクトリック・カンパニイ代理人 （７　　６　３　０） 抱　ニ Ｆｔ−ｇ．　８ Ｆｉｇ．９ Ｆｔ’ｇ．　／０ ３６ Ｆｉｇ．　／４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１つ又は更に多くの工作物に沿ってビード生成工具
   を移動することによってビードを作り、該ビードは第１
   及び第２のビード濡らし角を持ち、各々のビード濡らし
   角は該ビードの対応する縁と前記１つ又は更に多くの工
   作物上の隣接面の間の角度であり、 前記ビードに沿って移動する少なくとも第１の光学式輪
   郭測定ヘッドを使うことによって輪郭情報を発生し、該
   輪郭情報は、前記ビードの内、少なくとも前記ビード生
   成工具の背後にある一部分の輪郭を表わしており、 前記輪郭情報から、前記第１及び第２のビード濡らし角
   の内の少なくとも１つを表わすビード濡らし角データを
   取出し、該ビード濡らし角データを少なくとも１つの基
   準と比較し、 少なくとも１つのビード濡らし角に影響を与える様な少
   なくとも１つのパラメータに対して変更した値を計算し
   、前記少なくとも１つのパラメータの変更した値は比較
   結果に依存しており、前記第１及び第２のビード濡らし
   角の内の少なくとも一方の帰還制御を実現する様に、前
   記少なくとも１つのパラメータの変更した値に基づいて
   、前記ビード生成工具の動作を変える工程を含むビード
   の品質管理方法。 ２、前記ビード生成工具が溶接トーチであり、前記少な
   くとも１つのパラメータが、溶接トーチの電圧、溶接ト
   ーチの電流、溶接トーチの移動速度、及びそれを用いる
   場合は、溶接トーチに対するワイヤの送り速度からなる
   群から選ばれる請求項１記載のビードの品質管理方法。 ３、計算する工程が、少なくとも１つのビード濡らし角
   に影響を与える２つのパラメータに対する変更した値を
   計算することを含み、前記ビード生成工具の動作を変え
   ることが、前記２つのパラメータの変更した値に基づい
   ており、該２つのパラメータがワイヤの送り速度及び溶
   接トーチの電流を含む請求項２記載のビードの品質管理
   方法。 ４、計算する工程が、少なくとも１つのビード濡らし角
   に影響を与える２つのパラメータに対する変更した値を
   計算することを含み、前記ビード生成工具の動作の変更
   は、前記２つのパラメータの変更した値に基づいており
   、該２つのパラメータがワイヤの送り速度及び溶接トー
   チの電圧を含む請求項２記載のビードの品質管理方法。 ５、少なくとも１つのパラメータが溶接トーチの移動速
   度である請求項２記載のビードの品質管理方法。 ６、前記ビード濡らし角データが、ビードの第１の縁に
   沿った第１のビード濡らし角並びにビードの第２の縁に
   沿った第２のビード濡らし角を表わしており、前記変更
   する工程により、第１及び第２のビード濡らし角の両方
   の帰還制御が行なわれる請求項２記載のビードの品質管
   理方法。 ７、輪郭情報が、第１の光学式輪郭測定ヘッドをビード
   の第１の縁に沿って移動すると共に、第２の光学式輪郭
   測定ヘッドをビードの第２の縁に沿って移動することに
   よって供給される請求項６記載のビードの品質管理方法
   。 ８、第１及び第２のビード濡らし角が、正であると共に
   予定の値より小さくなる様に制御される請求項６記載の
   ビードの品質管理方法。 ９、前記ビード濡らし角データが、ビードの第１の縁に
   沿った第１のビード濡らし角並びにビードの第２の縁に
   沿った第２のビード濡らし角を表わし、輪郭情報が、第
   １の光学式輪郭測定ヘッドをビードの第１の縁に沿って
   移動すると共に第２の光学式輪郭測定ヘッドをビードの
   第２の縁に沿って移動することによって供給される請求
   項１記載のビードの品質管理方法。 １０、第１の縁が第１の光学式輪郭測定ヘッドの視野の
   中にとゞまる様に第１の光学式輪郭測定ヘッドの位置を
   制御し、第２の縁が第２の光学式輪郭測定ヘッドの視野
   の中にとゞまる様に第２の光学式輪郭測定ヘッドの位置
   を制御する工程を含む請求項９記載のビードの品質管理
   方法。 １１、当該ビードの対応する縁と１つ又は更に多くの工
   作物上の隣接する面の間で夫々測った第１及び第２のビ
   ード濡らし角を持つ様なビードを１つ又は更に多くの工
   作物に作る様に作用し得るビード生成工具と、 該ビード生成工具の背後にあるビードから輪郭情報を発
   生する様に作用し得る第１の光学式輪郭測定ヘッドと、 前記輪郭情報を処理して、該輪郭情報から、前記第１及
   び第２のビード濡らし角の内の少なくとも一方を表わす
   ビード濡らし角データを取出す手段と、 前記ビード濡らし角データを少なくとも１つの基準と比
   較して、前記ビード濡らし角の内の前記少なくとも一方
   に影響を与える少なくとも１つのパラメータに対する変
   更した値を計算する計算手段と、 該計算手段に応答して、前記少なくとも１つのパラメー
   タの変更した値に基づいてビード生成工具の動作を変更
   する様に作用し得ると共に、前記ビード濡らし角の内の
   前記少なくとも一方の帰還制御を行なう制御手段とを有
   する生成ビードの品質管理装置。 １２、前記ビード生成工具が溶接トーチであり、前記少
   なくとも１つのパラメータが、溶接トーチの電圧、溶接
   トーチの電流、溶接トーチの移動速度、及びそれを使う
   場合は溶接トーチに対するワイヤの送り速度からなる群
   から選ばれる請求項１１記載の生成ビードの品質管理装
   置。 １３、計算手段がビード濡らし角の前記少なくとも一方
   に影響する２つのパラメータに対する変更した値を計算
   すると共に、前記２つのパラメータの変更した値に基づ
   いてビード生成工具の動作を変更し、該２つのパラメー
   タがワイヤの送り速度及び溶接トーチの電流を含む請求
   項１２記載の生成ビードの品質管理装置。 １４、少なくとも１つのパラメータが溶接トーチの移動
   速度を含む請求項１１記載の生成ビードの品質管理装置
   。 １５、前記ビード生成工具の背後にあるビードから輪郭
   情報を発生する様に作用し得る第２の光学式輪郭測定ヘ
   ッドを有し、前記処理する手段が、前記第２の光学式輪
   郭測定ヘッドとは無関係に、前記第１の光学式輪郭測定
   ヘッドの動作から、前記第１のビード濡らし角を表わす
   ビード濡らし角データを取出し、前記処理する手段が、
   前記第１の光学式輪郭測定ヘッドとは無関係に、前記第
   ２の光学式輪郭測定ヘッドの動作から前記第２のビード
   濡らし角を表わすビード濡らし角データを取出す請求項
   １１記載の生成ビードの品質管理装置。 １６、前記ビード生成工具が溶接トーチであり、前記少
   なくとも１つのパラメータが溶接トーチの電圧、溶接ト
   ーチの電流、溶接トーチの移動速度、及びそれを使う場
   合は溶接トーチに対するワイヤの送り速度からなる群か
   ら選ばれている請求項１５記載の生成ビードの品質管理
   装置。 １７、１つ又は更に多くの工作物上のビードに隣接して
   第１及び第２の光学式輪郭測定ビードを移動させ、該ビ
   ードは、該ビードの対応する縁と１つ又は更に多くの工
   作物上の隣接する面の間で測定して第１及び第２のビー
   ド濡らし角を持ち、第１の光学式輪郭測定ビードは前記
   ビードの第１の縁を含む第１の視野を持ち、前記第２の
   光学式輪郭測定ヘッドは前記ビードの第２の縁を含む第
   ２の視野を持ち、 前記第１及び第２の光学式輪郭測定ヘッドからの信号か
   ら輪郭情報を発生し、該輪郭情報から、前記第１及び第
   ２のビード濡らし角を表わすビード濡らし角データを取
   出す工程を含み、 該取出す工程は、前記第２の光学式輪郭測定ヘッドとは
   無関係に、前記第１の光学式輪郭測定ヘッドの動作から
   、前記第１のビード濡らし角を表わすビード濡らし角デ
   ータを取出し、更に取出す工程は、前記第１の光学式輪
   郭測定ヘッドとは無関係に、前記第２の光学式輪郭測定
   ヘッドの動作から、前記第２のビード濡らし角を表わす
   ビード濡らし角データを取出すことを含むビードの品質
   管理方法。 １８、第１の縁が第２の視野の中になく、第２の縁が第
   １の視野の中にない請求項１７記載のビードの品質管理
   方法。 １９、１つ又は更に多くの工作物に沿ってビード生成工
   具を移動することによってビードを作り、少なくとも１
   つのビード濡らし角に影響を与える少なくとも１つのパ
   ラメータに対する変更した値を計算し、該少なくとも１
   つのパラメータの変更した値は比較結果に依存し、 第１及び第２のビード濡らし角の両方の帰還制御を実現
   する為に、前記少なくとも１つのパラメータの変更した
   値に基づいて、前記ビード生成工具の動作を変更する工
   程を含む請求項１７記載のビードの品質管理方法。 ２０、前記生成工具が溶接トーチであり、前記少なくと
   も１つのパラメータが、溶接トーチの電圧、溶接トーチ
   の電流、溶接トーチの移動速度、及びそれを使う場合は
   、溶接トーチに対するワイヤの送り速度からなる群から
   選ばれている請求項１９記載のビードの品質管理方法。