JPH049278A - 溶接ワークの間隙検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は自動溶接に係り、特に超音波式距離計を用いて
ワークの間隙を検出し、適正な溶接を行えるようにした
ワークの間隙検出装置に関する。

〔従来の技術〕

この種の従来の装置は、特開昭５９−１１３９８１号公
報に記載のように、光学式距離計を溶接線と、はぼ、直
角方向に走査させ、得られた距離情報をもとにワークの
溶接線の位置、及び、ワークの間隙を検出する方法等が
知られている。この従来の方法はＴＶカメラを用いて画
像処理により溶接線を求める方法と比べて安価で、かつ
、簡単である利点があった。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし上記従来技術は、間隙を求めるにあたり光学式距
離計を走査する必要があるため、検出装置が大がかりに
なるという問題点があった。

本発明の目的は、小型で簡単な装置で、走査することな
く精度良くワーク間隙を検出し、適正な溶接を行うこと
ができる溶接ワークの間隙検出装置を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明は、溶接トーチの進
行方向の前方に配置され、間隙を含み間隙を構成するワ
ークの面に対して超音波を送信し、受信した反射波を電
気信号に変換する超音波送受信手段と、前記超音波送受
信手段に接続され、前記超音波送受信手段が出力する前
記電気信号からピークレベルを抽出するピークレベル検
出手段と、前記ピークレベル検出手段に接続され、ワー
クの間隙がない時のピークレベルを記憶する基準ピーク
レベル記憶手段と、前記記憶手段から出力される基準ピ
ークレベルと前記ピークレベル検出手段より出力される
ピークレベルとを比較する比較手段と、前記比較手段の
結果に応じて適正な溶接条件を実行させるための修正信
号を出力する変換手段とを備えたワークの間隙検出装置
とを含むことを特徴とする。

〔作用〕

ワーク１とワーク２が、第２図に示されるように、間隙
ｇを形成して組み立てられ、この間隙ｇを検出する場合
について説明する。超音波送受信手段３は、間隙ｇに向
けて超音波を送信する。送信パルスは、一般には、任意
の拡がりをもって伝播し、ワーク１，２で反射されて超
音波送受信手段３に反射波が受信される。第２図（Ｂ）
はこの時の送受信パルス信号波形を示したものである。

Ｐｔは送信パルス波形、Ｐｒは受信パルス波形を表す。

ここで、ワークが一枚の平板で、超音波の送信方向と直
角に設けられている場合には、受信パルスＰ、は送信パ
ルスＰｔ　と、はぼ、同じレベルとなるが、第２図（Ａ
）の場合には、間隙ｇでの多重反射により減衰し、受信
パルスＰ、のピーク値が減少することが実験で確認され
ている。また、ピーク値Ｅｐは、第３図に示すように、
間隙ｇの増加に伴い、比例的に増加することも実験で知
られている。これは、間隙ｇの増加に伴いワーク２のエ
ツジＱが超音波送受信手段３に近づくためである。すな
わち５間隙がない時のピークレベルＥｐｓを求めて記憶
し、この値と溶接中のピークレベルＥ、とを比較するこ
とによって間隙ｇの検出を行うことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。

第１図は、本発明の一実施例の溶接ワークの間隙検出装
置を備えた溶接装置のブロック図を示す。

ワーク１及びワーク２は間隙ｇを保って組立てられてお
り、溶接トーチ４はワーク１とワーク２を溶接する位置
に配置されている。溶接トーチ４はロボット本体５に固
定され、ロボット本体５は、ロボット制御装置６に接続
されている。また、ロボット制御装置６には溶接トーチ
４に電力を供給するための溶接機７が接続されている。

溶接トーチ４には保持部８が装着されており、保持部８
は接続治具９を介し、溶接トーチ４の進行方向前方とな
る位置に、超音波送受信手段である、送受信一体型の超
音波距離計３が装着されている。超音波距離計３に接続
して間隙検出部１０が設けられ、間隙検出部１０の出力
側はロボット制御袋Ｗ６に接続されている。

間隙検出部１０は超音波距離計３に接続され、超音波を
送信し、受信した反射波を電気信号に変換する超音波送
受信手段である、超音波送受信部１１と、超音波送受信
部１１に接続され、超音波送受信部１１が出力する電気
信号ＰｒからピークレベルＥｐ　を抽出するピークレベ
ル検出手段であるピークレベル検出部１２と、ピークレ
ベル検出部１２に接続され、ワークの間隙がない時の基
準ピークレベルＥｐｓを記憶する基準ピークレベル記憶
手段である基準ピークレベル記憶部１３と、基準ピーク
レベル記憶部１３から出力される基準ピークレベルＥｐ
ｓとピークレベル検出部１２より出力されるピークレベ
ルＥｐ　とを比較する比較手段である比較部１４と、比
較部１４の結果△Ｅ、に応して適正な溶接条件を実行さ
せるための修正信号Δ■１を出力する変換手段である変
換部１５とを備えている。すなわち１本発明の実施例で
ある溶接ワークの間隙検出装置は、上述の超音波距離計
３．超音波送受信部１１．ピークレベル検出部１２、基
準ピークレベル記憶部１３．比較部１４及び変換部１５
とを備えている。

ロボット本体５は、ロボット制御装置６によって制御さ
九るが、ロボット制御装置は、超音波距離計３、及び、
間隙検出部１０からの信号に基づき、溶接トーチ４の溶
接速度や溶接電源７で設定される溶接電流、もしくは、
アーク電圧等の溶接条件を制御するものである。

次に、本発明の溶接ワークの間隙検出装置の動作を第２
図、第３図を用いて説明する。

第２図は間隙に向けて設けられた超音波距離計３から送
信される送信パルスと超音波距離計３で受信される受信
パルスの波形を示したものである。

Ｐｔは送信パルス波形、Ｐｒは受信パルス波形を表す。

ワークが一枚の平板で、超音波の送信方向と直角に対向
して配置されている場合には受信パルス波形Ｐｒのレベ
ルは、送信パルス波形Ｐｔのレベルとほぼ同じとなるが
、第２図（Ａ）に示すように、二枚のワークが溶接継手
を形成して組立てられている場合には継手部での超音波
の多重反射により減衰し、超音波に受信されるエネルギ
が減少して、受信パルス波形Ｐ、のピークレベルが送信
パルスＰ、のピークレベルよりも低くなることが実験で
知られている。さらに、継手部に間隙ｇが存在すると、
第２図（Ａ）のワーク２のエツジＱと超音波距離計３と
の相対距離が縮まり、受信パルス波形Ｐｒのピークレベ
ルは間隙ｇが存在しない時に比べて増加することも知ら
れている。

これはワーク１が固定され、間隙ｇによってワーク２が
シフトしている場合であり、ワーク１に対する超音波距
離計の相対位置が一定に保持されているものとする。

第３図は、間隙ｇとピークレベルＥｐとの関係を示す。

Ｅｐｓは間隙ｇが存在しない時の基準ピークレベルであ
る。間隙ｇの増加に伴い、ピークレベルＥｐは増加する
。従って本発明では、この原理に基づき、第１図に示す
ように、間隙ｇが存在しない時のピークレベルＥｐｓを
求めて記憶し、この値と溶接中のピークレベルＥｐとを
比較することによって間隙ｇの検出を行うことができる
。また、間隙ｇの検呂後は、溶接トーチ４と超音波距離
計３との溶接進行方向の相対距離分の遅延を経過した後
、適正溶接を行うよう条件の修正を実行するものである
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、超音波送受信手段をワークの間隙に向
けて設け、反射される超音波の反射波のピークレベルが
ワークの間隙に応じて変化することを利用しているので
、溶接継手上で走査する必要がなく、小型の装置で精度
のよい、溶接ワークの間隙を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の溶接ワークの間隙検出装
置を備えた溶接装置をワークに適用したブロック図、第
２図は超音波の送受信パルス波形の説明図、第３図は間
隙に対する受信パルス波形のピークレベルとの関係を示
した説明図である。 ３・・・超音波距離計、１０・・・間隙検出部、１１・
・超音波送受信部、１２・・・ピークレベル検出部、１
３・・・基準ピークレベル検出部、１４・・・比較部、
１５・・変換部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、溶接トーチの進行方向の前方に配置され、間隙を含
   み前記間隙を構成するワークの面に対して超音波を送信
   し、受信した反射波を電気信号に変換する超音波送受信
   手段と、前記超音波送受信手段に接続され、前記超音波
   送受信手段が出力する前記電気信号からピークレベルを
   抽出するピークレベル検出手段と、前記ピークレベル検
   出手段に接続され、前記ワークの間隙がない時の前記ピ
   ークレベルを記憶する基準ピークレベル記憶手段と、前
   記基準ピークレベル記憶手段から出力される基準ピーク
   レベルと前記ピークレベル検出手段より出力されるピー
   クレベルとを比較する比較手段とを備え、前記比較手段
   の結果に応じて適正な溶接を実行するための修正信号を
   出力する変換手段を設けたことを特徴とする溶接ワーク
   の間隙検出装置。