JPH05212540A

JPH05212540A - 自動溶接装置

Info

Publication number: JPH05212540A
Application number: JP2254692A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kato; 研一加藤
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1992-02-07
Filing date: 1992-02-07
Publication date: 1993-08-24

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、種々の形状のワーク(被溶接物)どう
しを溶接する自動溶接機や溶接ロボット等に適用して好
適な自動溶接装置に関し、被溶接物相互間の溶接部分の
形状に応じ常に最適な溶接条件で溶接を行なえるように
して、高品質な製品を作成できるようにすることを目的
とする。【構成】そこで、相互に溶接されるべき一対の被溶接物
１Ａ，１Ｂの表面位置を検出する位置検出手段２と、そ
の検出結果に基づいて一対の被溶接物１Ａ，１Ｂどうし
の溶接部分の形状を解析して認識する解析処理手段４ａ
と、一対の被溶接物１Ａ，１Ｂどうしの溶接部分の各種
形状毎に最適な溶接条件を予め記憶する記憶手段４ｂ
と、解析処理手段４ａの解析結果に基づいて一対の被溶
接物１Ａ，１Ｂどうしの溶接部分における最適な溶接条
件を記憶手段４ｂから選択して当該溶接部分を自動溶接
制御する制御手段４ｃとをそなえたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、種々の形状のワーク
(被溶接物)どうしを溶接する自動溶接機や溶接ロボット
等に適用して好適な自動溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動溶接機や溶接ロボット等の
自動溶接装置においては、作業対象であるワーク(被溶
接物)相互間のギャップを検知し、その検知結果に応じ
た溶接条件により溶接を実行することが行なわれている
(例えば、特開平３−５２７７４号公報，特開平３−１
４２０６９号公報，特開平３−２０７５７７号公報等参
照)。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来装
置では、検知したワーク相互間のギャップの大きさから
溶接条件を選択する手段は種々提案されているが、ワー
クの表面が複雑な形状のもの(例えば、Ｒ部分を有する
角柱材，Ｔ形継手部分，ワーク相互間に段差がある場合
など)には適用できない。また、ワーク相互間の形状(ギ
ャップを含む)が連続的に変化して最適な溶接条件が変
化するような場合にも対応できず、最適な溶接を実行で
きないなどの課題があった。

【０００４】本発明は、このような課題を解決しようと
するもので、被溶接物相互間の溶接部分の形状に応じ常
に最適な溶接条件で溶接を行なえるようにして、高品質
な製品を作成できるようにした自動溶接装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の自動溶接装置(請求項１)は、相互に溶接さ
れるべき一対の被溶接物の表面位置を検出する位置検出
手段と、前記位置検出手段の検出結果に基づいて前記一
対の被溶接物どうしの溶接部分の形状を解析して認識す
る解析処理手段と、前記一対の被溶接物どうしの溶接部
分の各種形状毎に最適な溶接条件を予め記憶する記憶手
段と、前記解析処理手段の解析結果に基づいて前記一対
の被溶接物どうしの溶接部分における最適な溶接条件を
前記記憶手段から選択して当該溶接部分を自動溶接制御
する制御手段とをそなえたことを特徴としている。

【０００６】また、前記の位置検出手段および解析処理
手段が、前記一対の被溶接物どうしの溶接部分の形状を
当該溶接部分に沿い連続的に検出・認識し、前記制御手
段が、該認識結果に基づき、当該溶接部分の各位置にお
ける形状に応じた最適な溶接条件を前記記憶手段から適
宜選択して自動溶接制御を行なうようにしてもよい(請
求項２)。

【０００７】前記一対の被溶接物のうちの少なくとも一
方が、所定半径で湾曲するコーナー部(Ｒ部分)を有する
角柱状部材である場合には、前記位置検出手段が、前記
コーナー部上の少なくとも３点の位置を検出し、前記解
析処理手段が、該３点の位置に基づいて前記コーナー部
の所定半径を求めることにより前記一対の被溶接物どう
しの溶接部分の形状を認識するように構成してもよい
(請求項３)。

【０００８】前記一対の被溶接物が、平面部を有する第
１部材と、該第１部材の平面部に対して直交するように
配置された第２部材とである場合には、前記位置検出手
段が、前記第１部材の平面部に対して所定角度を成す方
向から前記の第１部材および第２部材の表面位置を溶接
線に直交する方向に沿って検出し、前記解析処理手段
が、該検出結果に基づいて前記の第１部材と第２部材と
の溶接部分の形状を認識するように構成してもよい(請
求項４)。

【０００９】さらに、前記解析処理手段が、前記一対の
被溶接物相互間のギャップもしくは段差を前記溶接部分
の形状として認識するように構成してもよい(請求項
５)。

【００１０】

【作用】上述した本発明の自動溶接装置(請求項１)で
は、位置検出手段の検出結果に基づいて、解析処理手段
により、溶接部分の形状が解析されて認識される。そし
て、その解析結果に基づいて、制御手段により、溶接部
分における最適な溶接条件が記憶手段から選択され、そ
の溶接条件にて当該溶接部分が自動溶接制御される。

【００１１】また、位置検出手段および解析処理手段に
より、溶接部分の形状を当該溶接部分に沿い連続的に検
出・認識し、制御手段により、該認識結果に応じて溶接
条件を連続的に変化させながら自動溶接制御を行なうこ
とで(請求項２)、溶接部分の形状が連続的に変化する場
合に対応できる。

【００１２】請求項３の装置は、一対の被溶接物のうち
の少なくとも一方が、Ｒ部分を有する角柱状部材である
場合に適用されるもので、位置検出手段により、Ｒ部分
上の少なくとも３点の位置が検出される。Ｒ部分上の３
点の位置が分かれば、解析処理手段において、その３点
を通る円を求めることができ、つまりは、Ｒ部分の所定
半径を求めて、溶接部分の形状を認識することができ、
その認識結果に応じた最適な溶接条件で自動溶接が行な
われる。

【００１３】請求項４の装置は、一対の被溶接物が第１
部材と第２部材とであってＴ形継手を形成している場合
に適用されるもので、位置検出手段により、第１部材の
平面部に対して所定角度を成す方向から、第１部材およ
び第２部材の表面位置が溶接線に直交する方向に沿って
検出される。このようにして部材の表面位置を検出する
ことにより、位置検出手段が部材と干渉し合うことなく
Ｔ形継手の溶接部分の形状を検出し、解析処理手段にお
いてその形状を認識することができ、その認識結果に応
じた最適な溶接条件で自動溶接が行なわれる。

【００１４】さらに、請求項５の装置では、解析処理手
段により、被溶接物相互間のギャップもしくは段差が溶
接部分の形状として認識され、その認識結果に応じた最
適な溶接条件にて自動溶接が行なわれる。

【００１５】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明すると、図１〜図５は本発明の第１実施例としての自
動溶接装置を示すもので、図１はその全体構成を示す模
式図、図２はその位置センサによる検出データを説明す
るための図、図３(ａ)，(ｂ)は本実施例におけるギャッ
プ，所定半径と溶接電流との関係を示すグラフ、図４は
本実施例におけるギャップ，所定半径とシールドガスの
種類との関係を示すグラフ、図５はその動作を説明する
ためのフローチャートである。

【００１６】図１において、１Ａ，１Ｂは相互に溶接さ
れるべき一対のワーク(被溶接物)で、本実施例では、ワ
ーク１Ａは、所定半径Ｒで湾曲するコーナー部(Ｒ部分)
１ａを四隅に有する四角柱であり、ワーク１Ｂは、Ｒ部
分をもたない四角柱であって、第１実施例では、これら
のワーク１Ａ，１Ｂどうしを相互に自動溶接する際に、
本発明の装置を適用するものである。

【００１７】また、２はワーク１Ａ，１Ｂの長手方向つ
まり溶接線６の方向に直交する方向の検出線５に沿って
ワーク１Ａ，１Ｂの表面位置(高さ位置)を検出するため
の光学式位置センサ(位置検出手段)で、この位置センサ
２は、図１に示すように、光(例えばレーザ光)を発光し
てワーク１Ａ，１Ｂの表面にスポット状に照射する発光
部２ａと、この発光部２ａから照射された後にワーク１
Ａ，１Ｂの表面にて反射されてきた反射光を受光する受
光部２ｂとをそなえて構成されている。

【００１８】そして、受光部２ｂにて得られた受光デー
タ、例えば光路差データ，反射光強度等に基づき、位置
センサ２とワーク１Ａ，１Ｂの表面との距離が得られ、
図２に示すような検出データ(ワーク１Ａ，１Ｂの表面
の高さ位置データ)が求められるようになっている。

【００１９】さらに、３は位置センサ２を駆動するため
の駆動機構３で、この駆動機構３によって、位置センサ
２は、ワーク１Ａ，１Ｂの溶接予定線６の近傍において
走査可能にそなえられ、検出線５に沿うワーク１Ａ，１
Ｂの表面位置が、位置センサ２により走査・検出される
ようになっている。この駆動機構３は、位置センサ２自
体を全体的に駆動するものであってもよいし、または、
位置センサ２内部においてミラー等を用い発光部２ａか
らの光の照射方向を変更するものであってもよい。

【００２０】一方、４は位置センサ２に接続されこの位
置センサ２による検出データに基づいて解析処理，自動
溶接制御を行なうためのコンピュータで、解析処理部４
ａ，記憶部４ｂ，制御部４ｃを有して構成されている。

【００２１】解析処理部４ａは、位置センサ２の検出結
果に基づいて一対のワーク１Ａ，１Ｂどうしの溶接部分
の形状を解析して認識するもので、本実施例では、位置
センサ２により検出されるコーナー部１ａ上の少なくと
も３点の位置データに基づいて、コーナー部１ａの所定
半径Ｒを求めるとともに、ワーク１Ａ，１Ｂ間のギャッ
プを求め、一対のワーク１Ａ，１Ｂどうしの溶接部分の
形状を認識するものである。

【００２２】記憶部４ｂは、一対のワーク１Ａ，１Ｂど
うしの溶接部分の各種形状毎に最適な溶接条件を予め記
憶するものである。つまり、本実施例では、予め、ワー
ク１Ａ，１Ｂ相互間のギャップや、ワーク１Ａのコーナ
ー部１ａの所定半径Ｒの大きさを変化させ、それぞれの
形状について最も適した各種溶接条件、例えば、溶接電
流Ｉやシールドガスの種類を求めておき、それぞれの条
件について、図３(ａ)，(ｂ)や図４に示すように近似曲
線を作成し、マップとして記憶部４ｂに記憶させておく
のである。各種溶接条件としては、溶接電流，シールド
ガスの種類のほか、溶接電圧，溶接速度，トーチ前進
角，トーチ倒れ角，トーチ狙い位置などもあり、各条件
について形状(ギャップ，Ｒ)ごとに最適なものを記憶部
４ｂに記憶させておく。

【００２３】制御部４ｃは、解析処理部４ａの解析結果
つまり本実施例では所定半径Ｒ，ギャップの大きさを、
記憶部４ｂの各種溶接条件の近似曲線に照合し、ワーク
１Ａ，１Ｂの溶接部分の形状に応じた最適な溶接条件を
選択して、選択した溶接条件に応じて溶接ロボット７の
動作を制御するとともに、電磁弁９の制御を行なってＣ
Ｏ₂ボンベ８ＡまたはＡｒ＋ＣＯ₂ボンベ８Ｂを切換接続
制御し、ワーク１Ａ，１Ｂの溶接部分を自動溶接制御す
るものである。

【００２４】次に、上述のごとく構成された第１実施例
の装置による動作を図５により説明すると、まず、位置
センサ２により、検出線５(溶接線６に略直交する方向)
に沿ってワーク１Ａ，１Ｂの表面位置を検出すること
で、図２に示すような検出データを得てから、その検出
データに基づき、解析処理手段４ａにおいて、ワーク１
Ａ，１Ｂ相互間のギャップを算出するとともに(ステッ
プＡ１)、ワーク１Ａについてはコーナー部１ａ上の３
点の位置データからそのコーナー部１ａの所定半径Ｒを
算出する(ステップＡ２)。

【００２５】そして、制御部４ｃにおいて、解析処理手
段４ａによって算出されたギャップおよび所定半径Ｒの
大きさを、記憶部４ｂに予め入力されている溶接条件
(図３，図４に示すようなマップ)に照合し、そのギャッ
プ，所定半径Ｒに応じた最適の溶接条件を選択する(ス
テップＡ３)。この後、制御部４ｃは、選択された溶接
条件に応じて溶接ロボット４に対して動作指示を出力す
るとともに、電磁弁９を作動させることによってシール
ドガスの種類を選択し、最適な溶接条件でワーク１Ａ，
１Ｂどうしの自動溶接が行なわれる(ステップＡ４)。

【００２６】このような溶接を溶接線６に沿って行なう
際、位置センサ２および解析処理部４ａにより、溶接線
６に沿ってその溶接部分の形状を連続的に検出・認識
し、制御部４ｃにより、記憶部４ｂのデータに基づき、
その認識結果に応じて溶接条件を連続的に変化させなが
ら自動溶接制御を行なうことで、溶接部分の形状が連続
的に変化する場合に対応することができる。

【００２７】このとき、溶接線６のギャップや所定半径
Ｒは、実際に溶接ロボット７による溶接を行ないながら
その溶接部に先行して連続的に検出・認識し、その結果
に応じて制御部４ｃで最適な溶接条件を記憶部４ｂから
適宜選択するようにしてもよいし、実際の溶接を行なう
前に溶接線６に沿ってその溶接線６の全長に亘って予め
検出・認識しおき、溶接線６の各位置における最適な溶
接条件を制御部４ｃにおいて予め決定してから溶接を開
始するようにしてもよい。

【００２８】このように、第１実施例の装置によれば、
被溶接物がＲ部分を有する角柱状のワーク１Ａである場
合にも、その溶接部分の形状(ギャップ，Ｒ)に応じた最
適な溶接条件で常に自動溶接を行なうことができ、高品
質な製品を作成できる利点がある。

【００２９】図６〜図１１は本発明の第２実施例として
の自動溶接装置を示すもので、図６は本装置を適用され
る溶接部分を示す斜視図、図７はその位置センサによる
検出データを説明するための図、図８はギャップを検出
すべく図７に示す検出データを直線近似したものを示す
図，図９は本実施例におけるギャップと溶接電流との関
係を示すグラフ、図１０は本実施例におけるギャップと
シールドガスの種類との関係を示すグラフ、図１１は、
その動作を説明するためのフローチャートである。

【００３０】本実施例では、図６に示すように、平面部
１ｂを有する平板状の第１部材(ワーク)１Ｃと、この第
１部材１Ｃの平面部１ｂに対して略直交するように配置
された平板状の第２部材(ワーク)１ＤとからなるＴ形継
手部を自動溶接する際に、本発明の装置を適用するもの
である。なお、図６には、ワーク１Ｃ，１Ｄおよび位置
センサ２のみ図示しているが、この第２実施例の装置
も、図１に示した第１実施例の装置と同様に構成されて
いる。

【００３１】そして、本実施例では、位置センサ２の発
光部２ａからの光は、図６に示すように、第１部材１Ｃ
の平面部１ｂに対して所定角度θを成す方向から照射さ
れ、駆動機構３(図１参照)にて位置センサ２を駆動する
ことにより、ワーク１Ｃ，１Ｄの表面位置が溶接線６Ａ
に略直交する方向に沿って検出されるようになってい
る。これにより、受光部２ｂにて得られた受光データ、
例えば光路差データ，反射光強度等に基づき、位置セン
サ２とワーク１Ｃ，１Ｄの表面との距離が得られ、図７
に示すような検出データが求められるようになってい
る。

【００３２】また、本実施例の解析処理部４ａ(図１参
照)は、位置センサ２に接続されこの位置センサ２によ
る検出データを図８にて後述するごとく解析処理するこ
とによりギャップの大きさを溶接部分の形状として検出
・認識するものである。さらに、記憶部４ｂ(図１参照)
には、第１実施例と同様に、ワーク１Ｃ，１Ｄ相互間の
ギャップに応じた最適な各種溶接条件の近似曲線がマッ
プとして予め記憶されている。例えば、図９に示すよう
な溶接電流条件や図１０に示すようなシールドガスの種
類条件であり、これらの条件の他にも、溶接電圧，溶接
速度，トーチ前進角，トーチ倒れ角，トーチ狙い位置な
どの各条件をギャップ毎に記憶部４ｂに記憶させておい
てもよい。

【００３３】次に、上述のごとく構成された第２実施例
の装置による動作を図１１により説明すると、まず、位
置センサ２により、第１部材１Ｃの平面部１ｂに対して
所定角度θを成す方向から、検出線５Ａ(溶接線６Ａに
略直交する方向)に沿ってワーク１Ｃ，１Ｄの表面位置
を検出することで、図７に示すような検出データを得て
から、その検出データを、解析処理手段４ａにおいて直
線に近似し(ステップＢ１)、図８に示すようなデータを
得る。

【００３４】この図８に示すデータにおいて、線分ＡＢ
は第１部材１Ｃの平面部１ｂに対応し、線分ＣＤは第２
部材１Ｄの平面部１ｂに対応するものであり、点Ｃが第
２部材１Ｄの角部１ｃ(図６参照)に対応している。従っ
て、線分ＣＤを延長し線分ＡＢと交わる点Ｅを求め(ス
テップＢ２)、この点Ｅと点Ｃとの距離を算出すること
により、この距離ＣＥがワーク１Ｃ，１Ｄ間のギャップ
として算出される(ステップＢ３)。このようにして、解
析処理部４ａにおいて、ワーク１Ａ，１Ｂ相互間のギャ
ップの大きさが解析される。

【００３５】この後、第１実施例とほぼ同様に、制御部
４ｃにおいて、解析処理手段４ａによって算出されたギ
ャップの大きさを、記憶部４ｂに予め入力されている溶
接条件(図９，図１０に示すようなマップ)に照合し、そ
のギャップに応じた最適の溶接条件を選択してから(ス
テップＢ４)、制御部４ｃは、選択された溶接条件に応
じて溶接ロボット４に対して動作指示を出力するととも
に、電磁弁９を作動させることによってシールドガスの
種類を選択し、最適な溶接条件でワーク１Ｃ，１Ｄどう
しの自動溶接が行なわれる(ステップＢ５)。

【００３６】また、第１実施例と同様に、このような溶
接をＴ形継手の溶接線６Ａに沿って行なう際、位置セン
サ２および解析処理部４ａにより、溶接線６Ａに沿って
その溶接部分の形状を連続的に検出・認識し、制御部４
ｃにより、記憶部４ｂのデータに基づき、その認識結果
に応じて溶接条件を連続的に変化させながら自動溶接制
御を行なうことで、溶接部分の形状が連続的に変化する
場合に対応することができる。

【００３７】このように、第２実施例の装置によれば、
Ｔ形継手を成すワーク１Ｃ，１Ｄどうしの溶接に際して
も、その溶接部分のギャップに応じた最適な溶接条件で
常に自動溶接を行なうことができ、高品質な製品を作成
できる利点がある。

【００３８】図１２〜図１８は本発明の第３実施例とし
ての自動溶接装置を示すもので、図１２は本装置を適用
される溶接部分を示す斜視図、図１３はその位置センサ
による検出データを説明するための図、図１４は本実施
例におけるギャップと溶接電流との関係を示すグラフ、
図１５は本実施例におけるギャップと溶接速度との関係
を示すグラフ、図１６は本実施例におけるギャップとト
ーチ前進角との関係を示すグラフ、図１７は本実施例に
おけるギャップとシールドガスの種類との関係を示すグ
ラフ、図１８は、その動作を説明するためのフローチャ
ートである。

【００３９】本実施例では、図１２に示すように、２枚
の平板状のワーク１Ｅ，１Ｆからなる突合せ継手部を自
動溶接する際に、本発明の装置を適用するものである。
なお、図１２には、ワーク１Ｅ，１Ｆおよび位置センサ
２のみ図示しているが、この第３実施例の装置も、図１
に示した第１実施例の装置と同様に構成されている。

【００４０】そして、本実施例では、位置センサ２の発
光部２ａからの光は、図１２に示すように、ワーク１
Ｅ，１Ｆの上表面に直交するように照射され、駆動機構
３(図１参照)にて位置センサ２を駆動することにより、
ワーク１Ｅ，１Ｆの表面位置が溶接線６Ｂに略直交する
方向に沿って検出されるようになっている。これによ
り、受光部２ｂにて得られた受光データ、例えば光路差
データ，反射光強度等に基づき、位置センサ２とワーク
１Ｅ，１Ｆの表面との距離が得られ、図１３に示すよう
な検出データが求められるようになっている。

【００４１】また、本実施例の解析処理部４ａ(図１参
照)は、位置センサ２に接続されこの位置センサ２によ
る検出データからワーク１Ｅ，１Ｆ相互間のギャップの
大きさを溶接部分の形状として検出・認識するものであ
る。さらに、記憶部４ｂ(図１参照)には、第１実施例と
同様に、ワーク１Ｅ，１Ｆ相互間のギャップに応じた最
適な各種溶接条件の近似曲線がマップとして予め記憶さ
れている。例えば、図１４に示すような溶接電流条件，
図１５に示すような溶接速度条件，図１６に示すような
トーチ前進角条件，図１７に示すようなシールドガスの
種類条件であり、これらの条件の他にも、溶接電圧，ト
ーチ倒れ角，トーチ狙い位置などの各条件をギャップ毎
に記憶部４ｂに記憶させておいてもよい。

【００４２】次に、上述のごとく構成された第３実施例
の装置による動作を図１８により説明すると、まず、位
置センサ２により、ワーク１Ｅ，１Ｆの上表面に直交す
る方向から、検出線５Ｂ(溶接線６Ｂに略直交する方向)
に沿ってワーク１Ｅ，１Ｆの表面位置を検出すること
で、図１３に示すような検出データを得てから、その検
出データに基づいて、解析処理手段４ａによりワーク１
Ｅ，１Ｆ相互間のギャップの大きさが解析される(ステ
ップＣ１)。

【００４３】この後、第１実施例とほぼ同様に、制御部
４ｃにおいて、解析処理手段４ａによって算出されたギ
ャップの大きさを、記憶部４ｂに予め入力されている溶
接条件(図１４〜図１７に示すようなマップ)に照合し、
そのギャップに応じた最適の溶接条件を選択してから
(ステップＣ２)、制御部４ｃは、選択された溶接条件に
応じて溶接ロボット４に対して動作指示を出力するとと
もに、電磁弁９を作動させることによってシールドガス
の種類を選択し、最適な溶接条件でワーク１Ｅ，１Ｆど
うしの自動溶接が行なわれる(ステップＣ３)。

【００４４】そして、本実施例では、このような自動溶
接が突合せ継手の溶接線６Ｂに沿って連続的に行なわ
れ、溶接線６Ｂに沿ってギャップの大きさが連続的に変
化しても、これに追従して常に最適な溶接条件で自動溶
接を行なうことができ、高品質な製品を作成できる利点
がある。

【００４５】図１９〜図２３は本発明の第４実施例とし
ての自動溶接装置を示すもので、図１９は本装置を適用
される溶接部分を示す斜視図、図２０はその位置センサ
による検出データを説明するための図、図２１(ａ)，
(ｂ)は本実施例におけるギャップ，段差と溶接電流との
関係を示すグラフ、図２２は本実施例におけるギャッ
プ，段差とシールドガスの種類との関係を示すグラフ、
図２３はその動作を説明するためのフローチャートであ
る。

【００４６】本実施例では、図１９に示すように、第３
実施例と同様に、２つのワーク１Ｇ，１Ｈからなる突合
せ継手部を自動溶接する際に、本発明の装置を適用する
ものであるが、第３実施例においてはワーク１Ｅ，１Ｆ
相互間のギャップのみを認識していたのに対して、この
第４実施例では、ワーク１Ｇ，１Ｈ相互間のギャップと
段差とを認識し、これらを自動溶接条件に反映するよう
にしたものである。ワーク１Ｇ，１Ｈ相互間の段差を加
味した以外の点は、第３実施例と同様である。

【００４７】そして、本実施例では、位置センサ２の発
光部２ａからの光は、図１９に示すように、ワーク１
Ｇ，１Ｈの上表面に直交するように照射され、駆動機構
３(図１参照)にて位置センサ２を駆動することにより、
ワーク１Ｇ，１Ｈの表面位置が溶接線６Ｃに略直交する
方向に沿って検出されるようになっている。これによ
り、受光部２ｂにて得られた受光データ、例えば光路差
データ，反射光強度等に基づき、位置センサ２とワーク
１Ｇ，１Ｈの表面との距離が得られ、図２０に示すよう
な検出データが求められるようになっている。

【００４８】また、本実施例の解析処理部４ａ(図１参
照)は、位置センサ２に接続されこの位置センサ２によ
る検出データからワーク１Ｇ，１Ｈ相互間のギャップお
よび段差の大きさを溶接部分の形状として検出・認識す
るものである。さらに、記憶部４ｂ(図１参照)には、第
１実施例と同様に、ワーク１Ｇ，１Ｈ相互間のギャッ
プ，段差に応じた最適な各種溶接条件の近似曲線がマッ
プとして予め記憶されている。例えば、図２１(ａ)，
(ｂ)に示すような溶接電流条件，図２２に示すようなシ
ールドガスの種類条件であり、これらの条件の他にも、
溶接電圧，溶接速度，トーチ前進角，トーチ倒れ角，ト
ーチ狙い位置などの各条件をギャップ毎に記憶部４ｂに
記憶させておいてもよい。

【００４９】次に、上述のごとく構成された第４実施例
の装置による動作を図２３により説明すると、まず、位
置センサ２により、ワーク１Ｇ，１Ｈの上表面に直交す
る方向から、検出線５Ｃ(溶接線６Ｃに略直交する方向)
に沿ってワーク１Ｇ，１Ｈの表面位置を検出すること
で、図２０に示すような検出データを得てから、その検
出データに基づいて、解析処理手段４ａによりワーク１
Ｇ，１Ｈ相互間のギャップおよび段差の大きさが解析さ
れる(ステップＤ１，Ｄ２)。

【００５０】この後、第１実施例とほぼ同様に、制御部
４ｃにおいて、解析処理手段４ａによって算出されたギ
ャップおよび段差の大きさを、記憶部４ｂに予め入力さ
れている溶接条件(図２１，図２２に示すようなマップ)
に照合し、そのギャップおよび段差に応じた最適の溶接
条件を選択してから(ステップＤ３)、制御部４ｃは、選
択された溶接条件に応じて溶接ロボット４に対して動作
指示を出力するとともに、電磁弁９を作動させることに
よってシールドガスの種類を選択し、最適な溶接条件で
ワーク１Ｇ，１Ｈどうしの自動溶接が行なわれる(ステ
ップＤ４)。

【００５１】そして、本実施例でも、このような自動溶
接が突合せ継手の溶接線６Ｃに沿って連続的に行なわ
れ、溶接線６Ｃに沿ってギャップや段差の大きさが連続
的に変化しても、これに追従して常に最適な溶接条件で
自動溶接を行なうことができ、高品質な製品を作成でき
る利点がある。

【００５２】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ことなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での設計変更
等があっても、本発明の範囲に含まれる。例えば、上記
実施例では、一対の被溶接物として、Ｒ部分を有する角
柱状部材や、Ｔ形継手，突合せ継手を成すワークに本発
明の装置を適用した場合について説明しているが、本発
明は、これに限定されるものでなく、他の種々の形状の
ワークや継手部に同様に適用され、上記実施例と同様の
作用効果が得られる。

【００５３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の自動溶接
装置によれば、位置検出手段の検出結果に基づいて、解
析処理手段により溶接部分の形状を解析して認識し、そ
の解析結果に基づいて、制御手段により溶接部分におけ
る最適な溶接条件を記憶手段から選択しその溶接条件に
て当該溶接部分を自動溶接制御するように構成したの
で、溶接部分の形状に応じた最適な溶接条件で自動溶接
を行なえ、高品質な製品を作成できる効果がある。

【００５４】また、請求項２記載の装置によれば、位置
検出手段および解析処理手段により、溶接部分の形状を
当該溶接部分に沿い連続的に検出・認識し、制御手段に
より、該認識結果に応じて溶接条件を連続的に変化させ
ながら自動溶接制御を行なうことで(請求項２)、溶接部
分の形状が連続的に変化しても、これに追従して常に最
適な溶接条件で自動溶接を行なえ、高品質な製品を作成
できる効果がある。

【００５５】さらに、請求項３〜請求項５記載の装置に
よれば、一対の被溶接物のうちの少なくとも一方がＲ部
分を有する角柱状部材である場合や、一対の被溶接物が
Ｔ形継手を成す場合や、一対の被溶接物相互間にギャッ
プもしくは段差がある場合などにも対応でき、各溶接部
分の形状に応じた最適な溶接条件で自動溶接を行なえ、
高品質ば製品を作成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての自動溶接装置の全
体構成を示す模式図である。

【図２】第１実施例の位置センサによる検出データを説
明するための図である。

【図３】(ａ)，(ｂ)は第１実施例のギャップ，所定半径
と溶接電流との関係を示すグラフである。

【図４】第１実施例のギャップ，所定半径とシールドガ
スの種類との関係を示すグラフである。

【図５】第１実施例の装置の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。

【図６】本発明の第２実施例としての自動溶接装置を適
用される溶接部分を示す斜視図である。

【図７】第２実施例の位置センサによる検出データを説
明するための図である。

【図８】第２実施例においてギャップを検出すべく図７
に示す検出データを直線近似したものを示す図である。

【図９】第２実施例のギャップと溶接電流との関係を示
すグラフである。

【図１０】第２実施例のギャップとシールドガスの種類
との関係を示すグラフである。

【図１１】第２実施例の装置の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図１２】本発明の第３実施例としての自動溶接装置を
適用される溶接部分を示す斜視図である。

【図１３】第３実施例の位置センサによる検出データを
説明するための図である。

【図１４】第３実施例のギャップと溶接電流との関係を
示すグラフである。

【図１５】第３実施例のギャップと溶接速度との関係を
示すグラフである。

【図１６】第３実施例のギャップとトーチ前進角との関
係を示すグラフである。

【図１７】第３実施例のギャップとシールドガスの種類
との関係を示すグラフである。

【図１８】第３実施例の装置の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【図１９】本発明の第４実施例としての自動溶接装置を
適用される溶接部分を示す斜視図である。

【図２０】第４実施例の位置センサによる検出データを
説明するための図である。

【図２１】(ａ)，(ｂ)は第４実施例のギャップ，段差と
溶接電流との関係を示すグラフである。

【図２２】第４実施例のギャップ，段差とシールドガス
の種類との関係を示すグラフである。

【図２３】第４実施例の装置の動作を説明するためのフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１Ａ〜１Ｈワーク(被溶接物) １ａコーナー部(Ｒ部分) １ｂ平面部１ｃ角部２光学式位置センサ(位置検出手段) ２ａ発光部２ｂ受光部３駆動機構４コンピュータ４ａ解析処理部４ｂ記憶部４ｃ制御部５，５Ａ〜５Ｃ検出線６，６Ａ〜６Ｃ溶接線７溶接ロボット８ＡＣＯ₂ボンベ８ＢＡｒ＋ＣＯ₂ボンベ９電磁弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】相互に溶接されるべき一対の被溶接物の
表面位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記一対の被
溶接物どうしの溶接部分の形状を解析して認識する解析
処理手段と、前記一対の被溶接物どうしの溶接部分の各種形状毎に、
最適な溶接条件を予め記憶する記憶手段とがそなえられ
るとともに、前記解析処理手段の解析結果に基づいて、前記一対の被
溶接物どうしの溶接部分における最適な溶接条件を前記
記憶手段から選択して当該溶接部分を自動溶接制御する
制御手段がそなえられていることを特徴とする自動溶接
装置。
【請求項２】前記の位置検出手段および解析処理手段
が、前記一対の被溶接物どうしの溶接部分の形状を当該
溶接部分に沿って連続的に検出・認識し、前記制御手段
が、該認識結果に基づき、当該溶接部分の各位置におけ
る形状に応じた最適な溶接条件を前記記憶手段から適宜
選択して自動溶接制御を行なうことを特徴とする請求項
１記載の自動溶接装置。
【請求項３】前記一対の被溶接物のうちの少なくとも
一方が、所定半径で湾曲するコーナー部を有する角柱状
部材であり、前記位置検出手段が、前記コーナー部上の
少なくとも３点の位置を検出し、前記解析処理手段が、
該３点の位置に基づいて前記コーナー部の所定半径を求
めることにより前記一対の被溶接物どうしの溶接部分の
形状を認識することを特徴とする請求項１または２記載
の自動溶接装置。
【請求項４】前記一対の被溶接物が、平面部を有する
第１部材と、該第１部材の平面部に対して直交するよう
に配置された第２部材とであり、前記位置検出手段が、
前記第１部材の平面部に対して所定角度を成す方向から
前記の第１部材および第２部材の表面位置を溶接線に直
交する方向に沿って検出し、前記解析処理手段が、該検
出結果に基づいて前記の第１部材と第２部材との溶接部
分の形状を認識することを特徴とする請求項１または２
記載の自動溶接装置。
【請求項５】前記解析処理手段が、前記一対の被溶接
物相互間のギャップもしくは段差を前記溶接部分の形状
として認識することを特徴とする請求項１〜４記載の自
動溶接装置。