JPH06246448A - コルゲート重ね板継ぎ用の溶接ロボット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 コルゲーション形状部１Ｂでは、第１非接触
センサー14による計測方式により上下方向Ｈと回動Θの
溶接線データを作成し得、第２非接触センサー15による
計測方式により左右方向Ｗの溶接線データを作成し得
る。両データに基づいて制御装置13により溶接トーチ12
の移動Ｗ，Ｈや回動Θを制御することで、溶接トーチ12
のアークをコルゲーション形状部１Ｂの溶接線４の上に
運べ得る。 【効果】 計測範囲の広い第１非接触式センサーを用い
て、平面部とコルゲーション頂部とを計測するで溶接線
データを作成でき、コルゲーション形状の認識を自動的
に行え、高速の溶接に対応し得る。シームトラッキング
は第２非接触式センサーにより自動的に行え、その計測
値に基づいてアーク位置の横方向（左右方向）の調節を
自動的に行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばコルゲーショ
ン形状を有するコルゲート板の、コルゲート重ね板部の
溶接を自動的に行うのに使用されるコルゲート重ね板継
ぎ用の溶接ロボットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、コルゲーション形状の認識は接触
式のならいセンサーが用いられていた。またコルゲーシ
ョン形状を有する重ね板溶接で自動溶接機（ＴＩＧ溶
接）を用いる場合にアーク位置の左右方向（横方向）の
調節は、シームトラッキングを人が目視で行い、手動に
よりアークを溶接線上に合わせていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
の接触式のならいセンサーを用いる形式では、特にプラ
ズマアーク溶接のような、他の溶接方式と比較して高速
の溶接を行う場合にセンシングに遅れが生じることがあ
り、高速溶接に対応することが難しかった。さらにアー
ク位置の左右方向（横方向）の調節、制御は手動である
ことから、その作業は面倒であり、かつ精度に問題があ
った。

【０００４】またプラズマアーク溶接では、従来用いら
れていたＴＩＧ溶接と比較して溶接速度が2.5 倍と高速
であり、またＴＩＧ溶接と比較してアークのスポットが
小さいため目視による位置合わせでは精密な制御ができ
ない。

【０００５】本発明の目的とするところは、センシング
とアーク位置の調節とを自動的に行え、しかも高速溶接
に対応し得るコルゲート重ね板継ぎ用の溶接ロボットを
提供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
第１発明のコルゲート重ね板継ぎ用の溶接ロボットは、
コルゲート重ね板部の溶接線に沿って移動自在な溶接機
本体を設け、この溶接機本体に、移動方向に対して直交
状の左右方向と上下方向とに移動自在でかつ移動方向に
回動自在な溶接トーチを設けるとともに、両方向の移動
と回動とを制御する制御装置を設け、前記溶接トーチに
対する移動方向側に、コルゲーション形状認識用の第１
非接触式センサーと、溶接線測定用の第２非接触式セン
サーとを設け、これらセンサーを前記制御装置に接続し
ている。

【０００７】また本第２発明のコルゲート重ね板継ぎ用
の溶接ロボットは、プラズマアーク方式の溶接トーチを
設けている。

【０００８】

【作用】上記した本第１発明の構成によると、移動方向
の前端縁の上方に両非接触センサーを位置させた状態で
溶接機本体を移動させることで、両センサーにより計測
を行いながら所期の溶接を自動的に行える。すなわちコ
ルゲーション形状部の部分では、第１非接触センサーに
よる計測方式によって上下方向（縦方向）と回動との溶
接線データを作成し得、第２非接触センサーによる計測
方式によって左右方向（横方向）の溶接線データを作成
し得る。したがって両データに基づいて、制御装置によ
り溶接トーチの移動や回動を制御することで、溶接トー
チのアークをコルゲーション形状部の溶接線の上に運べ
得る。

【０００９】また本第２発明の構成によると、溶接はプ
ラズマアーク方式により高速で行える。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。１，２はコルゲーション形状を有するコルゲート
板で、薄板平面部１Ａ，２Ａに所定ピッチ置きでコルゲ
ーション形状部１Ｂ，２Ｂを形成している。そして両コ
ルゲート板１，２は、そのコルゲーション形状部１Ｂ，
２Ｂを上下方向で嵌合して縁部間を重ねることによっ
て、コルゲーション形状部１Ｂ，２Ｂの方向に対して直
交状の方向に長いコルゲート重ね板部３を形成してい
る。これによりコルゲート重ね板部３において上位とな
るコルゲート板２の縁部位置に溶接線４が形成される。

【００１１】移動調整や搬送調整などにより最終的に溶
接線４の上方には、この溶接線４に沿った方向のガイド
体（レールなど）10が位置される。そして、このガイド
体10に支持案内されて、前記溶接線４に沿った方向を移
動方向Ｌ（なお移動用の駆動装置は省略する。）とする
溶接機本体11が設けられる。

【００１２】この溶接機本体11には、移動方向Ｌに対し
て直交状の左右方向Ｗと、上下方向Ｈとに移動自在でか
つ左右方向Ｗと平行な軸16の回りに回動Θ自在な溶接ト
ーチ12が設けられ、ここで溶接トーチ12は、プラズマア
ーク溶接方式が使用される。さらに溶接機本体11には、
溶接トーチ12の両方向Ｗ，Ｈへの移動と回動Θとを制御
する制御装置13が設けられ、この制御装置13は遅延回路
（理由は後述する。）を含む構成としてある。

【００１３】そして溶接機本体11には、前記溶接トーチ
12に対して移動方向側に、コルゲーション形状認識用の
レーザ変位センサー（第１非接触式センサーの一例）14
と、溶接線測定用の視覚センサー（第２非接触式センサ
ーの一例）15とが設けられ、これらセンサー14，15は前
記制御装置13に接続している。ここでレーザ変位センサ
ー14は視覚センサー15に対して側方に配置されている。
さらにレーザ変位センサー14は視覚センサー15に対して
移動方向の前側に配置されているが、これは同じ位置の
配置であっても、後側の配置であってもよい。

【００１４】次に上記実施例おいて、コルゲート重ね板
継ぎの溶接作業を説明する。前述したように、溶接線４
の上方にガイド体10を位置させるとともに、移動方向Ｌ
の前端縁の上方にレーザ変位センサー14を位置させた状
態で、ガイド体10の案内により溶接機本体11を移動させ
ることで、両センサー14，15による計測を行いながらプ
ラズマアーク方式で所期の溶接を行う。

【００１５】すなわち、通常において溶接の開始時で
は、図３の実線で示すようにレーザ変位センサー14は薄
板平面部２Ａの前位平面部Ａに対して通常の計測（セン
シング）を行い、また図４の実線で示すように視覚セン
サー15は薄板平面部１Ａ，２Ａに対応する溶接線４の前
位溶接線部Ｅに対して通常の計測（シームトラッキン
グ）を行う。そして両センサー14，15による計測値は制
御装置13に入力され、その計測値に基づいて溶接トーチ
12を左右方向Ｗで移動制御する。

【００１６】その際に両センサー14，15が先行し、そし
て溶接トーチ12が後行するが、その遅れ分は、制御装置
13に組み込んだ遅延回路によって溶接トーチ12の左右方
向Ｗの移動を遅延制御することで調整される。なお後述
する溶接トーチ12の上下方向Ｈの移動や回動Θも同様に
遅延制御される。

【００１７】上述のような薄板平面部１Ａ，２Ａに対応
する溶接作業が継続されてレーザ変位センサー14が図３
に示すコルゲーション形状部２Ｂの立ち上がり傾斜面部
Ｂに対向すると、その傾斜角度の存在によりレーザ変位
センサー14は反射光を捉えられないことになり、計測不
可の状態になる。

【００１８】そしてレーザ変位センサー14が図３の仮想
線に示す頂部Ｃに対向すると、その平面状形状によって
反射光を捉える状態に戻り、計測可能になる。次いで同
様にして、レーザ変位センサー14が図３に示す立ち下が
り傾斜面部Ｄに対向することで再び計測不可の状態にな
り、またレーザ変位センサー14が薄板平面部２Ａの後位
平面部ａに対向することで計測可能になる。

【００１９】このようなレーザ変位センサー14による計
測状態において、頂部Ｃの範囲中に計測された内で、最
も高い位置にある点がコルゲーション形状部２Ｂの中心
位置を示す点である。ここで制御装置13では、コルゲー
ション形状部２Ｂの形状があらかじめ与えられているの
で、入力された最高点の位置を基準点として溶接線４の
データを作成し、そして溶接トーチ12をコルゲーション
形状部２Ｂに沿って上下方向Ｈに移動制御することが可
能となる。

【００２０】また視覚センサー15を移動方向Ｌに移動さ
せながらシームトラッキングを行っているときで、図４
に示すコルゲーション形状部溶接線部Ｆに対向すると、
その検出レベルの上昇により視覚センサー15の視野から
外れることになり、計測不可の状態になる。この計測不
可の状態はコルゲーション形状部溶接線部Ｆに対向する
全域であり、そして視覚センサー15が後位溶接線部ｅに
対向することで再び計測可能に戻る。

【００２１】上述したように、コルゲーション形状部溶
接線部Ｆの全域に亘っては計測不可となるが、コルゲー
ション形状部溶接線部Ｆと両溶接線部Ｅ，ｅとほぼ垂直
であるため、立ち上がり傾斜面部Ｂの範囲で計測された
点（起点など）の座標と、立ち下がり傾斜面部Ｄの範囲
で計測された点（終点など）の座標とを結ぶ線の上方
に、コルゲーション形状部溶接線部Ｆにおける溶接線４
をとることで、溶接トーチ12を左右方向Ｗに移動制御す
るとともに回動Θすることが可能となる。

【００２２】したがってコルゲーション形状部１Ｂ，２
Ｂの部分では、レーザ変位センサー14による計測方式に
よって上下方向（縦方向）Ｈの溶接線データを作成し、
視覚センサー15による計測方式によって左右方向（横方
向）Ｗの溶接線データを作成し得る。そして両データは
順次作成され、両センサー14，15の後を移動する溶接ト
ーチ12のアークを、遅延制御に基づいてコルゲーション
形状部溶接線部Ｆ上に運ぶことができる。

【００２３】

【発明の効果】上記構成の本第１発明によると、計測範
囲の広い第１非接触式センサーを用いて、平面部とコル
ゲーション頂部とを計測することにより溶接線データを
作成することができ、コルゲーション形状の認識を自動
的に行うことができるとともに、たとえばプラズマアー
ク溶接のような高速な溶接に対応することができる。

【００２４】またシームトラッキングは第２非接触式セ
ンサーにより自動的に行うことができるとともに、その
計測値に基づいてアーク位置の横方向（左右方向）の調
節を自動的に行うことができる。

【００２５】さらに上記構成の本第２発明によると、プ
ラズマアーク溶接という、他の溶接方式と比較して高速
な溶接を採用でき、これにより溶接作業を能率よく行う
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、コルゲート重ね板継
ぎ用の溶接ロボットの溶接時における概略斜視図であ
る。

【図２】同コルゲート重ね板継ぎ用の溶接ロボットの溶
接時における概略平面図である。

【図３】同非接触センサーによる計測状態の説明図であ
る。

【図４】同視覚センサーによる計測状態の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ コルゲート板 １Ａ 薄板平面部 １Ｂ コルゲーション形状部 ２ コルゲート板 ２Ａ 薄板平面部 ２Ｂ コルゲーション形状部 ３ コルゲート重ね板部 ４ 溶接線 11 溶接機本体 12 プラズマアーク方式の溶接トーチ 13 制御装置 14 レーザ変位センサー（第１非接触センサー） 15 視覚センサー（第２非接触センサー） 16 軸 Ｂ 立ち上がり傾斜面部 Ｃ 頂部 Ｄ 立ち下がり傾斜面部 Ｆ コルゲーション形状部溶接線部 Ｌ 移動方向 Ｗ 左右方向 Ｈ 上下方向 Θ 回動

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 稔 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28号 日立造船株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コルゲート重ね板部の溶接線に沿って移
   動自在な溶接機本体を設け、この溶接機本体に、移動方
   向に対して直交状の左右方向と上下方向とに移動自在で
   かつ移動方向に回動自在な溶接トーチを設けるととも
   に、両方向の移動と回動とを制御する制御装置を設け、
   前記溶接トーチに対する移動方向側に、コルゲーション
   形状認識用の第１非接触式センサーと、溶接線測定用の
   第２非接触式センサーとを設け、これらセンサーを前記
   制御装置に接続したことを特徴とするコルゲート重ね板
   継ぎ用の溶接ロボット。
2. 【請求項２】 プラズマアーク方式の溶接トーチを設け
   たことを特徴とする請求項１記載のコルゲート重ね板継
   ぎ用の溶接ロボット。