JPH08281434A - Method and equipment for groove copying - Google Patents

Method and equipment for groove copying

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Publication number
JPH08281434A
JPH08281434A JP8272695A JP8272695A JPH08281434A JP H08281434 A JPH08281434 A JP H08281434A JP 8272695 A JP8272695 A JP 8272695A JP 8272695 A JP8272695 A JP 8272695A JP H08281434 A JPH08281434 A JP H08281434A
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JP
Japan
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sensor
eddy current
groove
current displacement
welding
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Application number
JP8272695A
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Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Maruyama
山 修 志 丸
Koji Sasaki
々 木 浩 治 佐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Welding and Engineering Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

PURPOSE: To prevent the deterioration of the precision to detect the groove position by the fluctuation of the distance of an eddy current type displacement sensor to a base metal by fixing the center position of a welding torch at the middle point In the Z-direction between a first eddy current type displacement sensor and a third eddy current type displacement sensor. CONSTITUTION: A set of first and second sensors are simultaneously driven in the groove width direction (z) so that the difference signal of the detected signals from first and second eddy current type displacement sensors 23a, 23b agrees with the difference signal of the detected signals from third and fourth eddy current type displacement sensors 24a, 24b. The first, second, third and fourth sensors 23a, 23b, 24a, 24b are driven so that the distance from the upper surface of a first member 1a to be welded to the oblique side of the groove immediately below the first sensor 23a agrees with the distance from the upper surface of a second member 1b to be welded to the oblique side of the groove immediately below the third sensor 24a. The first to fourth sensors are positioned where the groove center line is at the middle point between the first and third sensor 23a, 24a. Thus, the welding center of the welding torch is positioned at the middle point in the (z) direction of the first sensor 23a and the third sensor 24a.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、開先幅を検出しその中
心に溶接ト−チの溶接中心を自動設定する開先倣い溶接
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to groove profile welding for detecting a groove width and automatically setting a welding center of a welding torch at the center thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】開先倣い溶接には、例えばTIG(タン
グステンイナ−トガス)ア−ク溶接が用いられる。現
在、造船,建築,橋梁,タンク等、鋼材により構造物を
製造するにおいて、溶接工程の全自動化,ロボット化が
強く要求されている。これらを遂行する上で最も重要な
課題は、溶接を適正位置,適正幅および適正高さにする
ための、開先位置および幅の検知技術である。
2. Description of the Related Art TIG (Tungsten Inert Gas) arc welding, for example, is used for groove profile welding. Currently, in manufacturing structures such as shipbuilding, construction, bridges, and tanks using steel materials, there is a strong demand for fully automated welding processes and robotization. The most important task in carrying out these is the technology for detecting the groove position and the width in order to set the welding at the proper position, the proper width and the proper height.

【0003】ア−ク溶接は、ア−クによる高熱を利用し
溶加材および母材(開先を構成する溶接対象材)を溶
融,凝固し接合するため、溶接開始前と溶接中では熱に
よる歪のために開先が変形し、開先位置,幅,高さが変
化する。従って、開先位置を検出しその中心に溶接ト−
チの溶接中心を自動設定する開先倣い制御を行うには、
できるだけア−クに近いところで開先の位置,幅,高さ
等を検知する必要がある。
In arc welding, the high heat generated by the arc is used to melt and solidify the filler metal and the base metal (the material to be welded that constitutes the groove) and join them, so that heat is applied before the start of welding and during welding. The groove is deformed due to the strain due to the change in the groove position, width, and height. Therefore, the groove position is detected and the welding
To perform groove tracking control that automatically sets the welding center of
It is necessary to detect the groove position, width, height, etc. as close to the arc as possible.

【0004】特開昭62−230476号公報に開示さ
れた開先倣い制御は、図8の(a)に示すように、母材
1a,1b間の開先の幅方向にト−チ4を揺動(34)
させる。この揺動により、溶接ワイヤ(揺動中心位置
3,揺動端位置35,36)やア−ク33の長さが、図
8の(b)に示すように、ト−チ4の揺動右端(35)
および左端(36)の近傍でそれぞれ変化する。特開昭
62−230476号公報に開示の開先倣い制御は、ト
−チ4の揺動の左端から右端および右端から左端へ移る
過程の溶接電流が変化する現象に着目し、右端より1m
m内側の溶接電流差SR=IR1−IR2と、左端より
1mm内側の溶接電流差SR=IL1−IL2に基づい
て、SR−SLの値から開先(中心)位置を推定算出し
この位置に揺動中心すなわち溶接中心をずらし、SR+
SLの値からル−ト間隔(開先幅)を推定算出しこの間
隔に揺動幅を調整する。ア−ク電流値に基づいて開先位
置および幅を検知するので、検知位置はア−ク位置(ト
−チ位置)であり、開先幅検知位置とト−チ位置とのず
れ(開先が延びる方向の位置ずれ)がない。
In the groove profile control disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-230476, as shown in FIG. 8 (a), the torch 4 is moved in the groove width direction between the base materials 1a and 1b. Swing (34)
Let it. Due to this swing, the lengths of the welding wire (the swing center position 3, the swing end positions 35, 36) and the arc 33 are swung by the torch 4 as shown in FIG. 8 (b). Right edge (35)
And near the left end (36). The groove contour control disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-230476 pays attention to the phenomenon that the welding current changes in the process of the swing of the torch 4 from the left end to the right end and from the right end to the left end.
Based on the welding current difference SR = IR1-IR2 on the inner side of m and the welding current difference SR = IL1-IL2 on the inner side of 1 mm from the left end, the groove (center) position is estimated and calculated from the value of SR-SL and moved to this position. SR + by shifting the moving center, that is, the welding center
The root interval (groove width) is estimated and calculated from the value of SL, and the swing width is adjusted to this interval. Since the groove position and width are detected based on the arc current value, the detection position is the arc position (torch position), and the gap between the groove width detection position and the torch position (groove). There is no misalignment in the direction of extension.

【0005】特開昭55−30339号公報には、交叉
する2母材の交叉部すなわち隅に、断面が長方形のスリ
ット光を投射し、2母材上のスリット光像を撮影し、撮
影画像上のスリット光像形状より、2母材の交接位置す
なわち溶接線を検知しそこに溶接ト−チを位置決めする
倣い制御が開示されている。
In Japanese Patent Laid-Open No. 55-30339, a slit light image having a rectangular cross section is projected at an intersection, that is, a corner of two intersecting base materials, and a slit light image on the two base materials is photographed. From the above slit optical image shape, there is disclosed a copying control for detecting a contact position of two base materials, that is, a welding line and positioning a welding torch there.

【0006】しかし、前記特開昭62−230476号
公報に開示されている、ア−ク電流値に基づいて開先幅
を検知する開先検知方法は、ア−ク電流値の変化を大き
くするためにト−チの揺動幅を大きくしなければならな
い。ところが板厚が薄い場合には、図8の(a)に示す
肩部37までの揺動に留める必要があり、この場合ア−
ク電流値の変化が小さく、ア−ク電流値に基づいた開先
幅検知が難かしくなる。
However, the groove detecting method for detecting the groove width based on the arc current value, which is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-230476, increases the change in the arc current value. Therefore, the swing width of the torch must be increased. However, when the plate thickness is thin, it is necessary to stop the swing up to the shoulder portion 37 shown in FIG.
Since the change in the arc current value is small, it becomes difficult to detect the groove width based on the arc current value.

【0007】前記特開昭55−30339号公報に開示
の光学的な開先検知は、テレビカメラやスリット光源な
らびにそれらの損傷を防止するための保護板が比較的に
大きな空間を占めるので装備が難かしい。また、画像中
のスリット光像の切出し,形状認識に関する画像処理な
らびにスリット光像の形状より溶接線を算出する演算処
理が複雑であり、その開発と装備が高額となる。
The optical groove detection disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 55-30339 is not equipped with a television camera, a slit light source, and a protective plate for preventing their damage because they occupy a relatively large space. It's difficult. In addition, the image processing for cutting out the slit light image in the image and the shape recognition and the calculation processing for calculating the welding line from the shape of the slit light image are complicated, and the development and equipment thereof are expensive.

【0008】この問題を解決する為に、本出願人は、開
先中心線を間に置いて1対の渦電流式変位センサを配置
し各センサは開先縁部に対向させ、両センサの検出距離
(センサから開先斜面までの距離)が合致するように両
センサを同時に同方向に駆動して開先中心位置を検知す
る方法を提示した(特開平6−335773号)。これ
によれば、距離を測定するのに適した渦電流式変位セン
サを使用しているので、正確に開先を検知することがで
きるとともに、制御系が簡略化され、小規模で低コスト
なシステムを構成することができる。
In order to solve this problem, the applicant of the present invention arranges a pair of eddy current type displacement sensors with a groove center line in between, and each sensor is opposed to a groove edge, and both sensors are arranged. A method has been presented in which both sensors are simultaneously driven in the same direction so as to match the detection distance (the distance from the sensor to the groove slope) and the groove center position is detected (JP-A-6-335773). According to this, since the eddy current displacement sensor suitable for measuring the distance is used, the groove can be accurately detected, the control system is simplified, and the scale is small and the cost is low. The system can be configured.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に1対の渦電流式変位センサを用いる方法は、相対向す
る1対の溶接対象材(母材;それらの間に開先がある)
と該1対のセンサの距離が一定であることを前提とす
る。そこで、センサ対を、マグネットローラを備えたキ
ャリッジに搭載し、母材に倣わせている。しかし、母材
に直接マグネットローラが接触しているので母材の表面
に塵が浮いている場合や表面に凹凸がある場合には、母
材に対するセンサ対の距離が変動し、これにより開先位
置検出精度が低下する。
By the way, as described above, the method using a pair of eddy current type displacement sensors has a pair of materials to be welded opposite to each other (base metal; a groove is present between them).
And the distance between the pair of sensors is constant. Therefore, the sensor pair is mounted on a carriage equipped with a magnet roller and made to follow the base material. However, since the magnet roller is in direct contact with the base material, if dust is floating on the surface of the base material or if the surface is uneven, the distance between the sensor pair and the base material fluctuates, which causes Position detection accuracy decreases.

【0010】本発明は、母材に対する渦電流式変位セン
サの距離変動による開先位置検出精度の低下を防止する
ことを目的とする。
An object of the present invention is to prevent a decrease in groove position detection accuracy due to a distance variation of an eddy current displacement sensor with respect to a base material.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の開先倣い方法で
は、開先の延びる方向yに延びる開先中心線Lcを挟ん
で第1および第2の渦電流式変位センサよりなる第1セ
ンサ対と、第3および第4の渦電流式変位センサよりな
る第2センサ対とを、該開先を形成する第1および第2
の溶接対象材にそれぞれ対向させ、第1および第3の渦
電流式変位センサは開先中心線Lcに近く、第2および
第4の渦電流式変位センサは開先中心線Lcより遠いも
のとし、第1と第2の渦電流式変位センサの検出信号の
差信号と、第3と第4の渦電流式変位センサの検出信号
の差信号とが、合致するように第1および第2センサ対
を共に、開先幅方向zに同時に駆動し、第1の渦電流式
変位センサと第3の渦電流式変位センサのz方向位置の
中間点に溶接ト−チの溶接中心位置を定める。
In the groove copying method of the present invention, a first sensor composed of first and second eddy current displacement sensors sandwiching a groove center line Lc extending in a groove extending direction y. A pair of sensors and a second sensor pair of a third and a fourth eddy current displacement sensor, and a first sensor and a second sensor that form the groove.
Of the welding target material, the first and third eddy current displacement sensors are close to the groove center line Lc, and the second and fourth eddy current displacement sensors are far from the groove center line Lc. , The first and second sensors so that the difference signal between the detection signals of the first and second eddy current displacement sensors and the difference signal between the detection signals of the third and fourth eddy current displacement sensors match. Both pairs are simultaneously driven in the groove width direction z, and the welding center position of the welding torch is determined at the midpoint between the z-direction positions of the first eddy current displacement sensor and the third eddy current displacement sensor.

【0012】[0012]

【作用】渦電流式変位センサは、励磁コイルに高周波電
流を流すとそれに対向する金属体に高周波磁界による渦
電流が発生し、この渦電流は励磁コイルと金属体との距
離に対応して距離が短いと強く、長いと弱く、渦電流値
に対応するエネルギ消費が金属体に発生する現象を利用
するものであり、励磁コイルのインピ−ダンス(コイル
/金属体間距離に対応)を測定する態様のもの、ならび
に、励磁コイル端面近傍の磁界(渦電流による磁界)を
ホ−ル素子,センサコイル等で測定する態様のものがあ
る。いずれも検出信号は、センサ/金属体間距離を表わ
すものに校正されている。
In the eddy current displacement sensor, when a high-frequency current is passed through the exciting coil, an eddy current is generated by the high-frequency magnetic field in the metal body facing the exciting coil. This eddy current corresponds to the distance between the exciting coil and the metal body. Is short, it is strong, long is weak, and energy consumption corresponding to the eddy current value occurs in the metal body. The impedance of the excitation coil (corresponding to the distance between the coil and the metal body) is measured. There is also a mode and a mode in which a magnetic field (magnetic field due to an eddy current) near the end face of the exciting coil is measured by a hall element, a sensor coil or the like. In both cases, the detection signal is calibrated to represent the distance between the sensor and the metal body.

【0013】図4に、インピ−ダンス測定態様の渦電流
式変位センサの距離検出態様を示す。渦電流式変位セン
サ23aの端面全体が金属体1に対向すると、渦電流式
変位センサ23aが発生する高周波磁界による磁束の多
くが金属体1に直交し、これにより渦電流1iが金属体
1に発生する。なお、渦電流式変位センサ23aにはギ
ャップ検出回路31aが接続されておりこれが渦電流式
変位センサ23aの励磁コイルに高周波定電圧を印加し
かつ励磁コイルの電流値をギャップ(距離)に校正した
測定信号を出力する。
FIG. 4 shows a distance detection mode of the eddy current displacement sensor in the impedance measurement mode. When the entire end surface of the eddy current displacement sensor 23a faces the metal body 1, most of the magnetic flux generated by the high-frequency magnetic field generated by the eddy current displacement sensor 23a is orthogonal to the metal body 1, and the eddy current 1i is applied to the metal body 1. appear. A gap detection circuit 31a is connected to the eddy current displacement sensor 23a, which applies a high frequency constant voltage to the exciting coil of the eddy current displacement sensor 23a and calibrates the current value of the exciting coil to a gap (distance). Output the measurement signal.

【0014】図5の(a)に示すように、渦電流式変位
センサ23aの端面全体が金属体1に対向する場合に
は、渦電流式変位センサ23aの励磁コイルに流れる電
流23sは図5の(b)に示すように小さい。図6の
(a)に示すように渦電流式変位センサ23aの端面の
1/3程度が金属体1から外れると、渦電流式変位セン
サ23aの励磁コイルに流れる電流23sは図6の
(b)に示すようにやや大きくなる。
As shown in FIG. 5A, when the entire end surface of the eddy current displacement sensor 23a faces the metal body 1, the current 23s flowing through the exciting coil of the eddy current displacement sensor 23a is as shown in FIG. It is small as shown in FIG. As shown in (a) of FIG. 6, when about 1/3 of the end surface of the eddy current displacement sensor 23a is detached from the metal body 1, the current 23s flowing through the exciting coil of the eddy current displacement sensor 23a becomes (b) of FIG. ) It becomes a little bigger as shown in.

【0015】図7の(a)に示すように渦電流式変位セ
ンサ23aの端面の1/2程度が金属体1から外れる
と、渦電流式変位センサ23aの励磁コイルに流れる電
流23sは図8の(b)に示すように更に大きくなる。
As shown in FIG. 7A, when about 1/2 of the end surface of the eddy current displacement sensor 23a is disengaged from the metal body 1, the current 23s flowing through the exciting coil of the eddy current displacement sensor 23a is as shown in FIG. As shown in (b) of FIG.

【0016】以上に説明した現象は、渦電流式変位セン
サ23aと金属体1の距離は一定であるにもかかわら
ず、金属体1表面に沿う方向のセンサと金属体の相対的
なずれにより、距離検出信号が変動するというものであ
り、変位センサすなわち距離センサとしては好ましくな
いものであるが、本発明はこのような現象に着目したも
のである。
The phenomenon explained above is due to the relative displacement between the sensor and the metal body in the direction along the surface of the metal body 1 even though the distance between the eddy current displacement sensor 23a and the metal body 1 is constant. The distance detection signal fluctuates, which is not preferable as a displacement sensor, that is, a distance sensor, but the present invention focuses on such a phenomenon.

【0017】本発明では、図3に示すように、開先2の
延びる方向(図3紙面に垂直なy方向)に延びる開先中
心線(図3紙面に垂直であって線Lvに直交する線L
c:図1)を挟んで、第1渦電流式変位センサ23aお
よび第2渦電流式変位センサ23bよりなる第1センサ
対(23a+23b)と、第3渦電流式変位センサ24
aおよび第4渦電流式変位センサ24bよりなる第2セ
ンサ対(24a+24b)を、開先2を形成する第1お
よび第2の溶接対象材1aおよび1bにそれぞれ対向さ
せる。図3に示すように、距離が大きいほどセンサ出力
電圧が高くなる態様では、第1センサ23aの出力電圧
レベルより第2センサ23bの出力電圧レベルを差し引
いた差は、単純化して言うと、第1溶接対象材1aの上
表面から第1センサ23a直下の開先斜辺までの距離を
表わす。同様に、第3センサ24aの出力電圧レベルよ
り第4センサ24bの出力電圧レベルを差し引いた差
は、第2溶接対象材1bの上表面から第3センサ24a
直下の開先斜辺までの距離を表わす。
In the present invention, as shown in FIG. 3, a groove center line extending in the direction in which the groove 2 extends (the y direction perpendicular to the paper surface of FIG. 3) (perpendicular to the paper surface of FIG. 3 and orthogonal to the line Lv). Line L
c: a first sensor pair (23a + 23b) composed of a first eddy current displacement sensor 23a and a second eddy current displacement sensor 23b, and a third eddy current displacement sensor 24 sandwiching FIG. 1).
The second sensor pair (24a + 24b) including the a and the fourth eddy current displacement sensor 24b is opposed to the first and second welding target materials 1a and 1b forming the groove 2, respectively. As shown in FIG. 3, in a mode in which the sensor output voltage increases as the distance increases, the difference obtained by subtracting the output voltage level of the second sensor 23b from the output voltage level of the first sensor 23a is simplified. 1 represents the distance from the upper surface of the welding target material 1a to the groove hypotenuse just below the first sensor 23a. Similarly, the difference obtained by subtracting the output voltage level of the fourth sensor 24b from the output voltage level of the third sensor 24a is the difference from the upper surface of the second welding target material 1b to the third sensor 24a.
Shows the distance to the hypotenuse immediately below.

【0018】本発明では、第1と第2の渦電流式変位セ
ンサ23a,23bの検出信号の差信号と、第3と第4
の渦電流式変位センサ24a,24bの検出信号の差信
号とが、合致するように第1および第2センサ対を共
に、開先幅方向zに同時に駆動する。すなわち、第1溶
接対象材1aの上表面から第1センサ23a直下の開先
斜辺までの距離と、第2溶接対象材1bの上表面から第
3センサ24a直下の開先斜辺までの距離とが合致する
ように、第1〜4センサ23a,23b,24a,24
bを駆動する。これにより、第1〜4センサ23a,2
3b,24a,24bは、開先中心線Lcが第1,第3
センサ23a,24aの中間点となる位置に定まる。
In the present invention, the difference signal between the detection signals of the first and second eddy current displacement sensors 23a and 23b, and the third and fourth eddy current displacement sensors 23a and 23b.
Both the first and second sensor pairs are simultaneously driven in the groove width direction z so that the difference signal of the detection signals of the eddy current displacement sensors 24a and 24b of (1) matches. That is, the distance from the upper surface of the first welding target material 1a to the groove hypotenuse immediately below the first sensor 23a and the distance from the upper surface of the second welding object material 1b to the groove hypotenuse immediately below the third sensor 24a. First to fourth sensors 23a, 23b, 24a, 24
drive b. Thereby, the first to fourth sensors 23a, 2
3b, 24a, 24b, the groove center line Lc is the first and the third.
It is set at a position which is an intermediate point between the sensors 23a and 24a.

【0019】本発明では、第1の渦電流式変位センサ2
3aと第3の渦電流式変位センサ24aのz方向位置の
中間位置に溶接ト−チの溶接中心位置を定めるので、溶
接ト−チの溶接中心位置が開先中心線Lcに定まる。
In the present invention, the first eddy current type displacement sensor 2
Since the welding center position of the welding torch is set at an intermediate position between the positions of 3a and the third eddy current displacement sensor 24a in the z direction, the welding center position of the welding torch is set to the groove center line Lc.

【0020】図3において、ギャップGの変動なしに第
1センサ対(23a+23b)および第2センサ対(2
4a+24b)を共に図3紙面と垂直方向yに駆動し、
かつ上述のように、第1と第2の渦電流式変位センサ2
3a,23bの検出信号の差信号と、第3と第4の渦電
流式変位センサ24a,24bの検出信号の差信号と
が、合致するように第1および第2センサ対を共に、開
先幅方向zに同時に駆動すると、第1および第3渦電流
式変位センサ23a,24aの中間点は開先中心(L
v)に常に整合しており、開先の長手方向(紙面と垂直
方向y)で開先幅が一定であると、第1センサ対(23
a+23b)および第2センサ対(24a+24b)の
センサ出力信号(各対内差信号)のレベルの和は一定で
あるが、開先幅に変動があると、該レベル和が変動し、
開先幅が広いとレベル和が大きく、狭いとレベル和が小
さくなる。したがって該レベル和で開先幅を知ることが
できる。
In FIG. 3, the first sensor pair (23a + 23b) and the second sensor pair (2
4a + 24b) are both driven in the direction y perpendicular to the plane of FIG.
Also, as described above, the first and second eddy current displacement sensors 2
Both the first and second sensor pairs are provided so that the difference signal between the detection signals of 3a and 23b and the difference signal between the detection signals of the third and fourth eddy current displacement sensors 24a and 24b match. When driven in the width direction z at the same time, the midpoint between the first and third eddy current displacement sensors 23a and 24a is at the groove center (L
v) and the groove width is constant in the longitudinal direction of the groove (direction y perpendicular to the paper surface), the first sensor pair (23
a + 23b) and the sum of the levels of the sensor output signals (intra-pair difference signals) of the second sensor pair (24a + 24b) is constant, but if the groove width changes, the level sum changes,
If the groove width is wide, the level sum is large, and if it is narrow, the level sum is small. Therefore, the groove width can be known from the level sum.

【0021】本発明の好ましい実施例では、該レベル和
に対応して、レベル和が大きく(開先幅が広く)なると
きにはト−チの揺動幅(z方向の振り幅)を大きくしか
つト−チの、開先長手方向yの駆動速度(溶接速度V
y)を下げる。レベル和が小さく(開先幅が狭く)なる
ときにはト−チの揺動幅を小さくしかつト−チの、開先
長手方向yの駆動速度(溶接速度Vy)を上げる。
In a preferred embodiment of the present invention, the swing width of the torch (the swing width in the z direction) is increased when the level sum is large (the groove width is wide), corresponding to the level sum. Driving speed of the torch in the groove longitudinal direction y (welding speed V
y) down. When the level sum becomes small (the groove width becomes narrow), the swing width of the torch is made small and the driving speed (welding speed Vy) of the torch in the groove longitudinal direction y is increased.

【0022】渦電流式変位センサは、微小ギャップ変動
の検出精度が高いので、溶接対象材(母材)が薄い場合
でも、開先位置検出精度が高くしたがって開先倣い精度
が高い。また、渦電流式変位センサは小型かつ堅牢であ
り、しかもその信号処理が比較的に簡単であるので、開
先位置検出のための装備が比較的に小型,堅牢かつ低コ
ストとなる。各センサ対内では、一方のセンサで検知し
た開先との距離をもう一方のセンサで検知した母材とセ
ンサとの距離で補正しているので、センサ/母材間距離
の変動によって開先倣い誤差を生ずることが実質上なく
なる。また、開先を置いて相対向する2母材の板厚が異
なる場合でも、正確な倣いが実現する。つまり、母材表
面の凹凸や2母材板厚差にも影響されることなく安定し
た高精度の倣いが実現する。倣いローラを省略してもよ
い。
Since the eddy current displacement sensor has a high accuracy of detecting a minute gap variation, the groove position detection accuracy is high and therefore the groove tracking accuracy is high even when the welding target material (base material) is thin. Further, since the eddy current displacement sensor is small and robust and its signal processing is relatively easy, the equipment for detecting the groove position is relatively small, robust and low in cost. Within each sensor pair, the distance from the groove detected by one sensor is corrected by the distance between the base material detected by the other sensor and the sensor, so the groove profile is changed by the change in the distance between the sensor and the base material. There is virtually no error. Further, even if the plate thicknesses of the two base materials facing each other with the groove set are different, accurate copying is realized. That is, stable and highly accurate copying is realized without being affected by the unevenness of the surface of the base material or the difference between the two base material plate thicknesses. The copying roller may be omitted.

【0023】本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings.

【0024】[0024]

【実施例】図1に、本発明の開先倣い方法を一態様で実
施するTIGア−ク溶接装置の機構部を示し、図2に該
溶接装置の倣い制御系の電気回路構成を示す。図1は、
開先2を形成する上側母材(板体)1aおよび下側母材
(板体)1bの裏側からこれらの母材1a,1bを透視
して溶接機構を見た平面図(ア−ク溶接機構の底面図)
に相当する。母材1a,1bは垂直でそれらの間の開先
2は水平方向yに延びる。図1を参照すると、溶接ト−
チ4は開先幅方向(垂直方向=高さ方向)zに移動する
ト−チキャリッジ5に装備されている。ト−チキャリッ
ジ5は、ト−チ揺動機構6に結合されており、揺動モ−
タMwの動力で、z方向に往復駆動される。ト−チ揺動
機構6は、ト−チ4のx,y,z位置を調整するため
の、詳細な図示は省略した手動調整機構7を介して、中
心合せ用キャリッジ8に結合されている。
1 shows a mechanical portion of a TIG arc welding apparatus for carrying out the groove copying method of the present invention in one mode, and FIG. 2 shows an electric circuit configuration of a copying control system of the welding apparatus. Figure 1
A plan view (arc welding) of the upper base metal (plate) 1a and the lower base metal (plate) 1b forming the groove 2 and seeing the base metal 1a, 1b through the back side from the back side (arc welding). (Bottom view of mechanism)
Equivalent to. The base materials 1a and 1b are vertical, and the groove 2 between them extends in the horizontal direction y. Referring to FIG.
The chi 4 is mounted on a torch carriage 5 that moves in the groove width direction (vertical direction = height direction) z. The torch carriage 5 is connected to the torch swinging mechanism 6 to swing the swinging mechanism.
It is reciprocally driven in the z direction by the power of the motor Mw. The torch swinging mechanism 6 is connected to the centering carriage 8 via a manual adjusting mechanism 7 for adjusting the x, y, z positions of the torch 4, which is not shown in detail. .

【0025】中心合せ用キャリッジ8にはナット9が固
着されており、このナット9が、走行台10に回転自在
に支持されたねじ棒11に、ねじ結合している。走行台
10には、ねじ棒11に平行にガイドバ−12が固着さ
れており、このガイドバ−12が、中心合せ用キャリッ
ジ8を、ねじ棒11と平行に移動自在に案内している。
ねじ棒11はプ−リおよびベルトを介して中心合せ用モ
−タMfで回転駆動される。中心合せ用モ−タMfが正
転するとねじ棒11が正回転しナット9が上駆動され、
中心合せ用キャリッジ8がz方向で上方に移動する。す
なわちト−チ4が上方に移動する。ナット9にはリニア
ポテンショメ−タ13のスライダア−ムが機械的に結合
されており、リニアポテンショメ−タ13が、ト−チ4
のz方向位置を表わす電気信号を発生する。
A nut 9 is fixedly attached to the centering carriage 8, and the nut 9 is screwed to a screw rod 11 which is rotatably supported by a traveling table 10. A guide bar 12 is fixed to the traveling base 10 in parallel with the screw rod 11. The guide bar 12 guides the centering carriage 8 movably in parallel with the screw rod 11.
The screw rod 11 is rotationally driven by a centering motor Mf via a pulley and a belt. When the centering motor Mf is normally rotated, the screw rod 11 is normally rotated and the nut 9 is driven upward,
The centering carriage 8 moves upward in the z direction. That is, the torch 4 moves upward. The slider arm of the linear potentiometer 13 is mechanically coupled to the nut 9, so that the linear potentiometer 13 can be connected to the torch 4.
Generates an electrical signal representing the z-direction position of the.

【0026】走行台10には、もう一本のねじ棒15が
回転自在に支持されており、このねじ棒15にナット1
6がねじ結合している。ナット16にセンサキャリッジ
17が固着されている。
Another screw rod 15 is rotatably supported on the traveling base 10, and the nut 1 is attached to the screw rod 15.
6 is screwed. The sensor carriage 17 is fixed to the nut 16.

【0027】キャリッジ17には、第1,第2,第3お
よび第4渦電流式変位センサ23a,23b,24aお
よび24bが搭載されている。以降、第1,第2渦電流
式変位センサ23a,23bの組み合せを第1センサ対
(23a+23b)および第3,第4渦電流式変位セン
サ24a,24bの組み合せを第2センサ対(24a+
24b)と記す。
The carriage 17 is equipped with first, second, third and fourth eddy current displacement sensors 23a, 23b, 24a and 24b. Thereafter, the combination of the first and second eddy current displacement sensors 23a and 23b is referred to as the first sensor pair (23a + 23b), and the combination of the third and fourth eddy current displacement sensors 24a and 24b is referred to as the second sensor pair (24a +).
24b).

【0028】ねじ棒15はプ−リおよびベルトを介して
開先倣い駆動モ−タMsで回転駆動される。開先倣い駆
動モ−タMsが正転するとねじ棒15が正回転しナット
16が上駆動され、センサキャリッジ17がz方向で上
方に移動する。ナット16にはリニアポテンショメ−タ
14のスライダア−ムが機械的に結合されており、リニ
アポテンショメ−タ14が、渦電流式変位センサ23
a,23b,24aおよび24bのz方向位置を表わす
電気信号を発生する。
The screw rod 15 is rotationally driven by a groove-following drive motor Ms via a pulley and a belt. When the groove-following drive motor Ms is normally rotated, the screw rod 15 is normally rotated, the nut 16 is driven upward, and the sensor carriage 17 is moved upward in the z direction. The slider arm of the linear potentiometer 14 is mechanically coupled to the nut 16, so that the linear potentiometer 14 is connected to the eddy current displacement sensor 23.
An electrical signal is generated that represents the z-direction position of a, 23b, 24a and 24b.

【0029】センサキャリッジ17には、中間点の上側
に右ねじを下側に左ねじを切ったねじ棒19が回転自在
に支持されており、該右ねじに渦電流式変位センサ23
aに固着されたナットが、左ねじには渦電流式変位セン
サ24aに固着されたナットが、ねじ結合されている。
センサキャリッジ17には、ねじ棒19に平行にガイド
バ−21,22が固着されており、ガイドバ−21が渦
電流式変位センサ23aを、またガイドバ−22が、渦
電流式変位センサ24aを、ねじ棒19と平行に移動自
在に案内している。第2センサ23bは第1センサ23
aに一体に固着され、第4センサ24bは第3センサ2
4aに一体に固着されている。つまり、第1センサ対
(23a+23b)および第2センサ対(24a+24
b)は、ねじ棒19に対して対称であるとともに、開先
2の中心を通過するy軸に平行な線すなわち開先中心線
Lcに対して対称に配置されている。渦電流式変位セン
サ23aのz方向上部に渦電流式変位センサ23bがあ
り、渦電流式変位センサ24aのz方向下部に渦電流式
変位センサ24bがある。ねじ棒19の一端には摘子2
0が固着されており、摘子20を手指で正回転駆動する
と第1センサ対(23a+23b)と第2センサ対(2
4a+24b)間のz方向距離が長くなる。すなわちセ
ンサ23aと24a間の間隔が広がる。摘子20を逆回
転駆動すると第1センサ対(23a+23b)と第2セ
ンサ対(24a+24b)間の間隔が狭くなる。
The sensor carriage 17 rotatably supports a threaded rod 19 having a right-hand thread on the upper side of the middle point and a left-hand thread on the lower side, and the eddy current displacement sensor 23 is attached to the right-hand thread.
The nut fixed to a is screwed to the left screw to the nut fixed to the eddy current displacement sensor 24a.
Guide bars-21 and 22 are fixed to the sensor carriage 17 in parallel with the screw rods 19. The guide bar-21 is an eddy current displacement sensor 23a, and the guide bar-22 is an eddy current displacement sensor 24a. It is movably guided in parallel with the rod 19. The second sensor 23b is the first sensor 23.
a is integrally fixed to a, and the fourth sensor 24b is the third sensor 2
It is integrally fixed to 4a. That is, the first sensor pair (23a + 23b) and the second sensor pair (24a + 24)
b) is symmetric with respect to the threaded rod 19 and is arranged symmetrically with respect to a line parallel to the y axis passing through the center of the groove 2, that is, a groove center line Lc. The eddy current displacement sensor 23b is located above the eddy current displacement sensor 23a in the z direction, and the eddy current displacement sensor 24b is located below the eddy current displacement sensor 24a in the z direction. A knob 2 is attached to one end of the screw rod 19.
0 is fixed, and when the knob 20 is normally rotated by fingers, the first sensor pair (23a + 23b) and the second sensor pair (2
The distance in the z direction between 4a + 24b) becomes longer. That is, the distance between the sensors 23a and 24a is increased. When the knob 20 is driven in the reverse rotation, the distance between the first sensor pair (23a + 23b) and the second sensor pair (24a + 24b) becomes narrow.

【0030】走行台10には4個のロ−ラ25a〜25
dが回転自在に支持されており、これらのロ−ラ25a
〜25dは、母材1bならびに開先2と平行に設置され
る走行レ−ル26の上,下端面(厚み面)に刻まれたガ
イド溝にはまり込んで、水平方向yに移動自在である。
これらのロ−ラ25a〜25dと駆動ロ−ラ28にワイ
ヤ27が張ってあり、駆動ロ−ラ28が正,逆回転する
ことにより、走行台10が走行レ−ル26に沿ってy方
向に往,復移動する。駆動ロ−ラ28は走行モ−タMc
の動力で回転駆動される。
The traveling table 10 has four rollers 25a to 25a.
d is rotatably supported by these rollers 25a.
25d are fitted in guide grooves carved in the upper and lower end surfaces (thickness surfaces) of the traveling rail 26 installed parallel to the base material 1b and the groove 2, and are movable in the horizontal direction y. .
Wires 27 are stretched around the rollers 25a to 25d and the drive roller 28, and the drive roller 28 rotates in the forward and reverse directions, so that the traveling platform 10 moves along the traveling rail 26 in the y direction. Go back and forth. The drive roller 28 is a running motor Mc.
It is driven to rotate by the power of.

【0031】図2を参照する。第1,第2,第3および
第4渦電流式変位センサ23a,23b,24aおよび
24bは、それぞれギャップ検出回路31a,31b,
31cおよび31dに接続されており、ギャップ検出回
路31aは、渦電流式変位センサ23aの励磁コイルに
高周波定電圧を印加して励磁コイルに流れる電流値を検
出しこれを距離を表わす信号(電圧)に変換および線形
化して出力する。なお、センサ23aと23b,24a
および24bならびに回路31aと31b,31cおよ
び31dは同一仕様のものであり、出力も同一測定条件
で同一となるように校正されている。
Referring to FIG. The first, second, third and fourth eddy current displacement sensors 23a, 23b, 24a and 24b respectively include gap detection circuits 31a, 31b,
The gap detection circuit 31a is connected to 31c and 31d, and applies a high-frequency constant voltage to the exciting coil of the eddy current displacement sensor 23a to detect the current value flowing in the exciting coil, and to detect this as a signal (voltage) indicating the distance. And linearize and output. The sensors 23a, 23b and 24a
And 24b and the circuits 31a and 31b, 31c and 31d have the same specifications, and the outputs are calibrated to be the same under the same measurement conditions.

【0032】ギャップ検出回路31aおよび31cの出
力信号は、差動増幅器AdA1に与えられる。差動増幅
器AdA1は、ギャップ検出回路31aの出力信号のレ
ベルよりギャップ検出回路31cの出力信号のレベルを
減算したレベルを表わす差信号を差動増幅器32a及び
加算器32bに与える。差動増幅器AdA2は、ギャッ
プ検出回路31dの出力信号のレベルよりギャップ検出
回路31bの出力信号のレベルを減算したレベルを表わ
す差信号を差動増幅器32a及び加算器32bに与え
る。
The output signals of the gap detection circuits 31a and 31c are applied to the differential amplifier AdA1. The differential amplifier AdA1 supplies the differential signal representing the level obtained by subtracting the level of the output signal of the gap detection circuit 31c from the level of the output signal of the gap detection circuit 31a to the differential amplifier 32a and the adder 32b. The differential amplifier AdA2 gives a difference signal representing a level obtained by subtracting the level of the output signal of the gap detection circuit 31b from the level of the output signal of the gap detection circuit 31d to the differential amplifier 32a and the adder 32b.

【0033】差動増幅器32aは、差動増幅器AdA1
の出力信号のレベルより差動増幅器AdA2の出力信号
のレベルを減算したレベルを表わす差信号をモ−タドラ
イバ33に与える。モ−タドライバ33は、該差信号を
零レベルとするためのPID制御出力を発生して、開先
倣い駆動モ−タMsを駆動付勢する。
The differential amplifier 32a is a differential amplifier AdA1.
The difference signal representing the level obtained by subtracting the level of the output signal of the differential amplifier AdA2 from the level of the output signal of the differential amplifier is given to the motor driver 33. The motor driver 33 generates a PID control output for setting the difference signal to the zero level, and drives and drives the groove-following drive motor Ms.

【0034】ここで、例えば、渦電流式変位センサ23
a,23b,24aおよび24bと母材1a,1bのx
方向距離が5mmであるとともに、渦電流式変位センサ2
3aと24aの中心位置が図3で開先中心Lv上にある
(図3においてはこの時の各センサ対のz方向の位置を
基準点0mmとして示す)とすれば、第1および第3渦電
流式変位センサ23a,24aに接続したギャップ検出
回路31a,31bは1.5Vの電圧を出力する。第2
および第4渦電流式変位センサ23b,24bに接続さ
れたギャップ検出回路31c,31dは0.5Vの電圧
を出力する。
Here, for example, the eddy current displacement sensor 23
a, 23b, 24a and 24b and x of the base materials 1a and 1b
Along with the directional distance of 5 mm, the eddy current displacement sensor 2
Assuming that the center positions of 3a and 24a are on the groove center Lv in FIG. 3 (in FIG. 3, the position of each sensor pair in the z direction at this time is shown as a reference point 0 mm), the first and third vortices are formed. The gap detection circuits 31a and 31b connected to the current displacement sensors 23a and 24a output a voltage of 1.5V. Second
The gap detection circuits 31c and 31d connected to the fourth eddy current displacement sensors 23b and 24b output a voltage of 0.5V.

【0035】差動増幅器AdA1は、ギャップ検出回路
31aの出力1.5Vからギャップ検出回路31cの出
力0.5Vを差し引いた、1.0Vを出力し、同様に、
差動増幅器AdA2は1.0Vを出力する。従って、差
動増幅器32aの出力は0Vで、これはセンサ23a,
23bが開先中心Lvに整合している(センサ23a,
23bの中間点がLv上にある)ことを意味し、モ−タ
ドライバ33はモ−タMsを駆動しない。このとき、加
算器32bの出力は2.0V(開先幅を表わす)であ
る。
The differential amplifier AdA1 outputs 1.0V obtained by subtracting the output 0.5V of the gap detection circuit 31c from the output 1.5V of the gap detection circuit 31a, and similarly,
The differential amplifier AdA2 outputs 1.0V. Therefore, the output of the differential amplifier 32a is 0V, which means that the sensor 23a,
23b is aligned with the groove center Lv (sensors 23a,
The intermediate point of 23b is on Lv), and the motor driver 33 does not drive the motor Ms. At this time, the output of the adder 32b is 2.0V (representing the groove width).

【0036】しかし、渦電流式変位センサ23a,23
b,24aおよび24bと母材1a,1bのx方向距離
が5mmであり、渦電流式変位センサ23aと24aの中
心位置が図3で開先中心Lvよりもz方向で下方(図3
で右方に5mm)にずれると、第1および第3渦電流式変
位センサ23a,24aに接続したギャップ検出回路3
1a,31bは2.0Vおよび1.0Vの電圧を出力す
る。第2および第4渦電流式変位センサ23b,24b
に接続されたギャップ検出回路31c,31dは0.5
Vの電圧を出力する。
However, the eddy current displacement sensors 23a, 23
b, 24a and 24b and the base materials 1a and 1b have a distance of 5 mm in the x direction, and the center positions of the eddy current displacement sensors 23a and 24a are lower in the z direction than the groove center Lv in FIG.
5 mm) to the right at the gap detection circuit 3 connected to the first and third eddy current displacement sensors 23a, 24a.
1a and 31b output voltages of 2.0V and 1.0V. Second and fourth eddy current displacement sensors 23b, 24b
The gap detection circuits 31c and 31d connected to
Output the voltage of V.

【0037】差動増幅器AdA1は、ギャップ検出回路
31aの出力2.0Vからギャップ検出回路31cの出
力0.5Vを差し引いた、1.5Vを出力し、差動増幅
器AdA2は1.0−0.5=0.5Vを出力する。従
って、差動増幅器32aの出力は+0.5Vで、これは
センサ23a,23bが開先中心Lvから、図3で右方
にずれていることを意味し、モ−タドライバ33がモ−
タMsを正転駆動して、キャリッジ17(センサ23a
等)を図3で左方に駆動する。このとき、加算器32b
の出力は2.0V(開先幅を表わす)である。差動増幅
器32aの出力が0Vになるとモ−タMsの駆動が止ま
る。
The differential amplifier AdA1 outputs 1.5V obtained by subtracting the output 0.5V of the gap detection circuit 31c from the output 2.0V of the gap detection circuit 31a, and the differential amplifier AdA2 outputs 1.0V. 5 = 0.5V is output. Therefore, the output of the differential amplifier 32a is +0.5 V, which means that the sensors 23a and 23b are deviated from the groove center Lv to the right in FIG. 3, and the motor driver 33 is driven by the motor driver 33.
Drive the motor Ms in the normal direction to move the carriage 17 (sensor 23a
Etc.) to the left in FIG. At this time, the adder 32b
Has an output of 2.0 V (representing groove width). When the output of the differential amplifier 32a becomes 0V, the driving of the motor Ms stops.

【0038】渦電流式変位センサ23aと24aの中心
位置が図3で開先中心Lvよりもz方向で上方(図3で
左方)にずれているときには、差動増幅器32aの出力
は負となり、これはセンサ23a,23bが開先中心L
vから、図3で左方にずれていることを意味し、モ−タ
ドライバ33がモ−タMsを逆転駆動して、キャリッジ
17(センサ23a等)を図3で右方に駆動する。差動
増幅器32aの出力が0Vになるとモ−タMsの駆動が
止まる。
When the center positions of the eddy current displacement sensors 23a and 24a are displaced upward (to the left in FIG. 3) in the z direction from the groove center Lv in FIG. 3, the output of the differential amplifier 32a becomes negative. , This is because the sensors 23a and 23b are at the groove center L
This means that the motor driver 33 reversely drives the motor Ms in the reverse direction from the v in FIG. 3 to drive the carriage 17 (sensor 23a or the like) to the right in FIG. When the output of the differential amplifier 32a becomes 0V, the driving of the motor Ms stops.

【0039】このような倣い制御により、時系列平均で
は、第1センサ対(23a+23b)と第2センサ対
(24a+24b)の中心位置(23aと24aの中間
点)が開先2の中心に整合する。
By such a scanning control, the center position (the midpoint between 23a and 24a) of the first sensor pair (23a + 23b) and the second sensor pair (24a + 24b) is aligned with the center of the groove 2 in time series averaging. .

【0040】加算器32bは、差動増幅器AdA1の出
力信号のレベルに差動増幅器AdA2の出力信号のレベ
ルを加算したレベルを表わす和信号(開先幅)を揺動コ
ントロ−ラ35に与える。揺動コントロ−ラ35は、走
行モ−タMcに結合されたロ−タリ−エンコ−ダRe
が、走行台10のy方向所定短距離dの移動毎に1パル
ス発生する走行同期パルスに同期して和信号をシフトレ
ジスタに入力し、該シフトレジスタの出力に対応する振
り幅を設定し、ト−チ4の揺動位置が振り幅の下端値に
合致したときには揺動モ−タ36を逆転(ト−チ4がz
方向で下方に移動)から正転(ト−チ4がz方向で上方
に移動)に切換え、ト−チ4の揺動位置が振り幅の上端
値に合致したときには揺動モ−タ36を正転(ト−チ4
がz方向で上方に移動)から逆転(ト−チ4がz方向で
下方に移動)に切換える。シフトレジスタのシフト段数
nは、渦電流変位センサ23aと24aのy方向中間点
(ねじ棒19の位置)からト−チ4の溶接ワイヤ3まで
のy方向距離をDyとすると、n=Dy/dに設定され
ているので、ある時点(例えば図1に示す位置)でシフ
トレジスタに入力した、差動増幅器AdA1の出力信号
のレベルに差動増幅器AdA2の出力信号のレベルを加
算したレベルを表わす和信号は、それから走行台10が
Dy分進行したときにシフトレジスタから出力され、こ
の出力に基づいて、それが大きい(開先幅が広い)とき
にはト−チ4の揺動幅が広く更新設定され、小さい(開
先幅が狭い)ときには揺動幅が狭く更新設定される。こ
のようにシフトレジスタは、走行方向yの渦電流式変位
センサ23a,23b,24aおよび24bと溶接ト−
チ4との位置差Dy分の遅延を与えるものである。以上
のように、溶接ト−チ4の揺動幅は、開先幅(和信号)
に比例した値に自動的に調整される。
The adder 32b supplies the swing controller 35 with a sum signal (groove width) representing the level obtained by adding the level of the output signal of the differential amplifier AdA1 to the level of the output signal of the differential amplifier AdA2. The swing controller 35 is a rotary encoder Re connected to the traveling motor Mc.
However, the sum signal is input to the shift register in synchronization with the travel synchronization pulse generated by one pulse each time the traveling platform 10 moves by the predetermined short distance d in the y direction, and the swing width corresponding to the output of the shift register is set. When the swing position of the torch 4 matches the lower limit value of the swing width, the swing motor 36 is rotated in the reverse direction (the torch 4 moves z
Direction (moving downward in the direction) to normal rotation (the torch 4 moves upward in the z direction), and when the swing position of the torch 4 matches the upper limit value of the swing width, the swing motor 36 is moved. Forward rotation (torch 4
Switches upward in the z direction) to reverse rotation (torch 4 moves downward in the z direction). The shift stage number n of the shift register is n = Dy /, where Dy is the distance in the y direction from the midpoint of the eddy current displacement sensors 23a and 24a in the y direction (the position of the screw rod 19) to the welding wire 3 of the torch 4. Since it is set to d, it represents the level obtained by adding the level of the output signal of the differential amplifier AdA2 to the level of the output signal of the differential amplifier AdA1 input to the shift register at a certain time (for example, the position shown in FIG. 1). The sum signal is then output from the shift register when the traveling platform 10 advances by Dy, and based on this output, when it is large (wide groove width), the swing width of the torch 4 is set wide and updated. If the width is small (the groove width is narrow), the swing width is narrowed and updated. Thus, the shift register is welded to the eddy current displacement sensors 23a, 23b, 24a and 24b in the traveling direction y.
A delay corresponding to the position difference Dy from the switch 4 is given. As described above, the swing width of the welding torch 4 is the groove width (sum signal).
It is automatically adjusted to a value proportional to.

【0041】加算器32bが出力する和信号はまた走行
コントロ−ラ37にも与えられる。走行コントロ−ラ3
7は上述の揺動コントロ−ラ35のシフトレジスタと同
様なシフトレジスタを有し、入力した和信号をy方向の
Dyの走行(遅延)の後に読出して、それが大きい(開
先幅が広い)ときには走行台10(ト−チ4)をy方向
に駆動する溶接走行モ−タMcの速度を下げ、小さい
(開先幅が狭い)ときには走行モ−タMcの速度を上げ
る。これにより、溶接ト−チ4のy方向移動速度(溶接
速度Vy)は、開先幅(和信号)に逆比例した値に自動
的に調整される。すでに説明したように、差動増幅器3
2aが出力する差信号を用いた倣いモ−タMsの、モ−
タドライバ33によるPID倣い制御により、時系列平
均では、第1センサ対(23a+23b)と第2センサ
対(24a+24b)の中心位置(23aと24aの中
間点)が開先2の中心に整合するが、リニアポテンショ
メ−タ14が、渦電流式変位センサ23a,24aの中
間点の、時々刻々のz方向位置を表わすセンサ位置信号
を発生する。また、リニアポテンショメ−タ13が、ト
−チ揺動機構6(中心合せ用キャリッジ8)のz方向位
置すなわちト−チ4の揺動中心のz方向位置を表わすト
−チ位置信号を発生する。これらのセンサ位置信号およ
びト−チ位置信号が追従駆動回路34に与えられる。追
従駆動回路34は、その内部において、差動増幅器によ
り両信号の差を表わす信号(エラ−信号)を発生し、該
エラ−信号を、上述の揺動コントロ−ラ35のシフトレ
ジスタと同様なシフトレジスタにより、y方向のDyの
走行分遅延した後、PID制御の入力として、PID制
御出力を演算して中心合せ用モ−タMfに出力する。こ
のPID制御により、リニアポテンショメ−タ14のセ
ンサ位置信号が表わす位置を目標値とし、リニアポテン
ショメ−タ13のト−チ位置信号をフィ−ドバック値と
した位置決め制御、しかもリニアポテンショメ−タ14
のセンサ位置信号はy方向Dy分の走行対応の遅延をし
てから目標値として使用する位置決め制御が行なわれ、
ト−チ4の揺動中心位置(z方向位置)が、y方向にD
y分走行する前の、渦電流式変位センサ23a,24a
のz方向中心位置に位置決めされる。すなわち第1セン
サ対(23a+23b)と第2センサ対(24a+24
b)によって検知した開先中心(Lc:図1)に、ト−
チ4の揺動中心が位置決めされる。
The sum signal output from the adder 32b is also given to the running controller 37. Running controller 3
7 has a shift register similar to the shift register of the oscillating controller 35 described above, and the input sum signal is read after traveling (delay) of Dy in the y direction, and it is large (wide groove width). ), The speed of the welding traveling motor Mc that drives the traveling platform 10 (torch 4) in the y direction is decreased, and when it is small (the groove width is narrow), the speed of the traveling motor Mc is increased. As a result, the moving speed of the welding torch 4 in the y direction (welding speed Vy) is automatically adjusted to a value inversely proportional to the groove width (sum signal). As already explained, the differential amplifier 3
Of the copying motor Ms using the difference signal output by 2a.
By the PID scanning control by the driver 33, the center position (the midpoint between 23a and 24a) of the first sensor pair (23a + 23b) and the second sensor pair (24a + 24b) is aligned with the center of the groove 2 in time series averaging. The linear potentiometer 14 generates a sensor position signal that represents the momentary z-direction position of the midpoint between the eddy current displacement sensors 23a and 24a. Further, the linear potentiometer 13 generates a torch position signal representing the z direction position of the torch swing mechanism 6 (centering carriage 8), that is, the z center position of the swing center of the torch 4. To do. These sensor position signal and torch position signal are supplied to the follow-up drive circuit 34. The follow-up drive circuit 34 internally generates a signal (error signal) representing the difference between the two signals by a differential amplifier, and the error signal is the same as the shift register of the oscillating controller 35 described above. After being delayed by the amount of Dy running in the y direction by the shift register, the PID control output is calculated as the input of the PID control and output to the centering motor Mf. With this PID control, the position represented by the sensor position signal of the linear potentiometer 14 is used as a target value, and the torch position signal of the linear potentiometer 13 is used as a feedback value. In addition, the linear potentiometer is used. Type 14
The sensor position signal of is subjected to a delay corresponding to traveling in the y direction Dy and then used as a target value for positioning control,
The swing center position of the torch 4 (position in the z direction) is D in the y direction.
Eddy current displacement sensors 23a, 24a before traveling for y minutes
Is positioned at the center position in the z direction. That is, the first sensor pair (23a + 23b) and the second sensor pair (24a + 24)
At the groove center (Lc: Fig. 1) detected by b),
The swing center of the chi 4 is positioned.

【0042】なお、上述の実施例では、中心合せ用キャ
リッジ8とセンサキャリッジ17とを別体としてそれぞ
れをz方向に倣い駆動するようにしている。これは、搭
載物を含めてそれぞれのキャリッジの重量を小さくして
運動慣性力を小さくして倣い精度を高く確保するためで
ある。また上述の実施例では、揺動コントロ−ラ35,
走行コントロ−ラ37および追従駆動回路34におい
て、入力信号にy方向Dy走行分の遅延を与えている。
これは、y方向で、開先検出位置(センサ位置)とト−
チ位置とにDyの位置ずれがあるので、その間の開先位
置,幅等の変化によるト−チの倣いずれを防止するため
である。このように中心合せ用キャリッジ8とセンサキ
ャリッジ17を分離しそれぞれを倣い駆動するので、走
行台10も、中心合せ用キャリッジ8搭載用とセンサキ
ャリッジ17搭載用の2つに分離し、y方向駆動機構
(37,38,Mc,Re)を2組としてもよい。これ
らの実施例および変形例は、搭載物を含めて中心合せ用
キャリッジ8とセンサキャリッジ17が、特にト−チを
搭載する中心合せ用キャリッジ8が、比較的に高重量と
なる場合に高い精度の倣い制御を行なうのに適する。
In the above-mentioned embodiment, the centering carriage 8 and the sensor carriage 17 are separate bodies, and they are driven along the z direction. This is because the weight of each carriage including the mounted object is reduced to reduce the motion inertial force to ensure high scanning accuracy. Further, in the above-described embodiment, the swing controller 35,
In the traveling controller 37 and the follow-up drive circuit 34, the input signal is delayed by the amount of traveling in the y direction Dy.
This is the direction of the groove (sensor position) and the
This is because there is a Dy misalignment with the toe position, and to prevent torch copying due to changes in the groove position, width, etc. during that time. In this way, since the centering carriage 8 and the sensor carriage 17 are separated and driven respectively, the traveling table 10 is also separated into two parts, one for mounting the centering carriage 8 and one for mounting the sensor carriage 17, and driven in the y direction. The mechanism (37, 38, Mc, Re) may be two sets. These examples and modifications show high accuracy when the centering carriage 8 and the sensor carriage 17 including the mounted object, particularly the centering carriage 8 on which the torch is mounted, have a relatively high weight. It is suitable for performing the copy control of.

【0043】逆に、中心合せ用キャリッジ8とセンサキ
ャリッジ17を一体(1個)にしてもよい。この場合に
は、z方向駆動機構(9,11,Mf/15,16,M
s)が一組となり、しかもポテンショメ−タ13,14
および追従駆動回路34が省略となる。この場合、セン
サとト−チ(の揺動中心)が同時にz方向に移動するの
で、y方向で、開先検出位置(センサ位置)とト−チ位
置とにDyの位置ずれを生ずるが、例えばDyは50m
m以上300mm以下とすることができ、その分の位置
ずれDyでの開先位置等の変動は小さいので、実用に供
しうる。この変形例は、搭載物を含めて中心合せ用キャ
リッジ8とセンサキャリッジ17が、特にト−チを搭載
する中心合せ用キャリッジ8が、比較的に低重量となる
小型の場合に適する。
On the contrary, the centering carriage 8 and the sensor carriage 17 may be integrated (one). In this case, the z-direction drive mechanism (9, 11, Mf / 15, 16, M
s) is a set, and potentiometers 13, 14
The follow-up drive circuit 34 is omitted. In this case, since the sensor and the torch (the swing center thereof) move in the z direction at the same time, in the y direction, a gap of Dy occurs between the groove detection position (sensor position) and the torch position. For example, Dy is 50m
It can be set to m or more and 300 mm or less, and the variation in the groove position or the like due to the positional deviation Dy is small, and thus can be put to practical use. This modification is suitable when the centering carriage 8 and the sensor carriage 17 including the mounted object, especially the centering carriage 8 for mounting the torch, are small in weight and have a relatively low weight.

【0044】本発明では渦電流式変位センサを用い、該
センサは微小ギャップ変動の検出精度が高いので、溶接
対象材(母材)が薄い場合でも、開先位置検出精度が高
くしたがって開先倣い精度が高い。また、渦電流式変位
センサは小型かつ堅牢であり、しかもその信号処理が比
較的に簡単であるので、開先位置検出のための装備が比
較的に小型,堅牢かつ低コストとなる。
In the present invention, an eddy current type displacement sensor is used. Since this sensor has a high detection accuracy for minute gap fluctuations, even if the material to be welded (base material) is thin, the groove position detection accuracy is high and therefore the groove profile is imitated. High accuracy. Further, since the eddy current displacement sensor is small and robust and its signal processing is relatively easy, the equipment for detecting the groove position is relatively small, robust and low in cost.

【0045】しかも、4個のセンサはそれぞれ2個づつ
の2組の対をなし、開先に対して対称である。各センサ
対は、一方のセンサ(23a,24a)で検知した開先
との距離をもう一方のセンサ(23b,24b)で検知
した母材とセンサとの距離で補正しているので、距離の
変動に関係することなく、また開先を置いて相対向する
2母材の板厚差に関係することなく開先中心位置を検知
することができ、倣いローラは省略しうる。つまり、母
材の表面の凹凸にも、母材板厚にも影響されることなく
安定した高精度で開先倣いを行なうことができる。
Moreover, the four sensors form two pairs of two, each of which is symmetrical with respect to the groove. Since each sensor pair corrects the distance to the groove detected by one sensor (23a, 24a) by the distance between the base material and the sensor detected by the other sensor (23b, 24b), The center position of the groove can be detected irrespective of the fluctuation and the plate thickness difference between the two base materials facing each other with the groove placed, and the copying roller can be omitted. That is, it is possible to perform the groove copying with stable and high accuracy without being affected by the unevenness of the surface of the base material or the thickness of the base material plate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明を一態様で実施する倣い機構の底面図
である。
FIG. 1 is a bottom view of a copying mechanism embodying the present invention in one aspect.

【図2】 図1に示す倣い機構に結合された電気回路系
を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an electric circuit system coupled to the copying mechanism shown in FIG.

【図3】 図1に示す渦電流式変位センサ23a,23
b,24a,24bと母材1a,1bとの位置関係を示
す拡大横断面図であり、センサ23a,23b,24
a,24bに接続されたギャップ検出回路31a〜31
dの出力信号レベルをも示す。
3 is an eddy current displacement sensor 23a, 23 shown in FIG.
b, 24a, 24b and an enlarged cross-sectional view showing the positional relationship between the base materials 1a, 1b, and sensors 23a, 23b, 24.
gap detection circuits 31a to 31 connected to a and 24b
The output signal level of d is also shown.

【図4】 (a)は金属体と渦電流式変位センサの相対
位置関係を示す横断面図、(b)は金属体の表面を示す
平面図である。
4A is a cross-sectional view showing a relative positional relationship between a metal body and an eddy current displacement sensor, and FIG. 4B is a plan view showing a surface of the metal body.

【図5】 (a)は金属体と渦電流式変位センサの相対
位置関係を示す横断面図、(b)は電流式変位センサの
励磁コイルに流れる高周波電流のレベルを示すグラフで
ある。
5A is a cross-sectional view showing a relative positional relationship between a metal body and an eddy current displacement sensor, and FIG. 5B is a graph showing a level of a high frequency current flowing in an exciting coil of the current displacement sensor.

【図6】 (a)は金属体と渦電流式変位センサの相対
位置関係を示す横断面図、(b)は電流式変位センサの
励磁コイルに流れる高周波電流のレベルを示すグラフで
ある。
6A is a cross-sectional view showing a relative positional relationship between a metal body and an eddy current displacement sensor, and FIG. 6B is a graph showing a level of a high frequency current flowing in an exciting coil of the current displacement sensor.

【図7】 (a)は金属体と渦電流式変位センサの相対
位置関係を示す横断面図、(b)は電流式変位センサの
励磁コイルに流れる高周波電流のレベルを示すグラフで
ある。
7A is a cross-sectional view showing a relative positional relationship between a metal body and an eddy current displacement sensor, and FIG. 7B is a graph showing a level of a high frequency current flowing in an exciting coil of the current displacement sensor.

【図8】 (a)は、開先を形成する母材に対するTI
Gア−ク溶接ト−チの揺動態様を示す横断面図、(b)
は該揺動態様における溶接電流の変化を示すグラフであ
る。
FIG. 8A is a TI for a base material forming a groove.
A transverse cross-sectional view showing a swinging mode of the G arc welding torch, (b)
[Fig. 4] is a graph showing changes in welding current in the swing mode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:金属体 1a,1b:母材
(溶接対象材) 2:開先 3:溶接ワイヤ 4:溶接ト−チ 5:ト−チキャリ
ッジ 6:ト−チ揺動機構 7:手動調整機構 8:中心合せ用キャリッジ 9:ナット 10:走行台 11:ねじ棒 12:ガイドバ− 13,14:リニ
アポテンショメ−タ 15:ねじ棒 16:ナット 17:センサキャリッジ 19:ねじ棒 20:摘子 21,22:ガイドバ− 23a,23b,24a,24
b:渦電流式変位センサ 25a〜25d:ロ−ラ 26:走行レ−ル 27:ワイヤ 28:駆動ロ−ラ Ms:開先倣い駆動モ−タ Mf:中心合せ用
モ−タ Mc:走行モ−タ Mw:揺動モ−タ 31a〜31d:ギャップ検出回路 32a,AdA1,AdA2:
差動増幅器 32b:加算器 33:モ−タドラ
イバ 34:追従駆動回路 35:揺動コント
ロ−ラ 36:モ−タドライバ 37:走行コント
ロ−ラ 38:モ−タドライバ Re:ロ−タリエ
ンコ−ダ
1: Metal body 1a, 1b: Base material (material to be welded) 2: Groove 3: Welding wire 4: Welding torch 5: Torch carriage 6: Torch swinging mechanism 7: Manual adjustment mechanism 8: Center Alignment carriage 9: Nut 10: Traveling platform 11: Screw rod 12: Guide bar 13, 14: Linear potentiometer 15: Screw rod 16: Nut 17: Sensor carriage 19: Screw rod 20: Knob 21, 22: Guide bar 23a, 23b, 24a, 24
b: Eddy current type displacement sensor 25a to 25d: Roller 26: Traveling rail 27: Wire 28: Drive roller Ms: Groove copying drive motor Mf: Centering motor Mc: Traveling motor -Mw: Swing motors 31a to 31d: Gap detection circuit 32a, AdA1, AdA2:
Differential amplifier 32b: Adder 33: Motor driver 34: Follow-up drive circuit 35: Swing controller 36: Motor driver 37: Traveling controller 38: Motor driver Re: Rotor encoder

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】開先の延びる方向yに延びる開先中心線L
cを挟んで第1および第2の渦電流式変位センサよりな
る第1センサ対と、第3および第4の渦電流式変位セン
サよりなる第2センサ対とを、該開先を形成する第1お
よび第2の溶接対象材にそれぞれ対向させ、第1および
第3の渦電流式変位センサは開先中心線Lcに近く、第
2および第4の渦電流式変位センサは開先中心線Lcよ
り遠いものとし、第1と第2の渦電流式変位センサの検
出信号の差信号と、第3と第4の渦電流式変位センサの
検出信号の差信号とが、合致するように第1および第2
センサ対を共に、開先幅方向zに同時に駆動し、第1の
渦電流式変位センサと第3の渦電流式変位センサのz方
向位置の中間点に溶接ト−チの溶接中心位置を定める開
先倣い方法。
1. A groove center line L extending in a groove extending direction y.
A first sensor pair composed of a first and a second eddy current displacement sensor and a second sensor pair composed of a third and a fourth eddy current displacement sensor sandwiching c, forming a groove. The first and third eddy current displacement sensors are close to the groove center line Lc, and the second and fourth eddy current displacement sensors are groove center line Lc. It is assumed that the first and second eddy current displacement sensors and the difference signal between the detection signals of the third and fourth eddy current displacement sensors are aligned so that the first and second eddy current displacement sensors match each other. And the second
Both sensor pairs are simultaneously driven in the groove width direction z, and the welding center position of the welding torch is determined at the midpoint between the z-direction positions of the first eddy current displacement sensor and the third eddy current displacement sensor. How to copy the groove.
【請求項2】第1および第2溶接対象材の間のy方向に
延びる開先の中心線Lcの近くに位置し第1溶接対象材
に対向する第1の渦電流式変位センサおよび遠くに位置
し第1溶接対象材に対向する第2の渦電流式変位センサ
よりなる第1センサ対;中心線Lcの近くに位置し第2
溶接対象材に対向する第3の渦電流式変位センサおよび
遠くに位置し第2溶接対象材に対向する第4の渦電流式
変位センサよりなる第2センサ対;第1センサ対および
第2センサ対を支持するセンサキャリッジ;センサキャ
リッジを開先幅方向zに駆動するキャリッジ駆動手段;
第1と第2の渦電流式変位センサの検出信号の差信号と
第3と第4の渦電流式変位センサの検出信号の差信号が
合致するように、前記キャリッジ駆動手段を往,復駆動
付勢する付勢手段;および、 溶接ト−チを支持するト−チ支持手段;を備え、該ト−
チ支持手段を前記センサキャリッジに連動とした開先倣
い装置。
2. A first eddy current displacement sensor located near a groove center line Lc extending in the y direction between the first and second welding target materials and facing the first welding target material, and at a distance. A first sensor pair including a second eddy current displacement sensor that is positioned and faces the first welding target material; a second sensor pair that is located near the center line Lc
A second sensor pair consisting of a third eddy current displacement sensor facing the welding target material and a fourth eddy current displacement sensor located far away and facing the second welding target material; a first sensor pair and a second sensor A sensor carriage for supporting the pair; a carriage driving means for driving the sensor carriage in the groove width direction z;
The carriage drive means is moved forward and backward so that the difference signal between the detection signals of the first and second eddy current displacement sensors and the difference signal between the detection signals of the third and fourth eddy current displacement sensors match. Urging means for urging; and torch supporting means for supporting the welding torch;
A groove copying device in which a support unit is interlocked with the sensor carriage.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101837504A (en) * 2010-06-22 2010-09-22 湘潭大学 Eddy current sensor type automatic weld tracking control method
JP2018527576A (en) * 2015-09-15 2018-09-20 マイクロ−エプシロン・メステヒニク・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カー・ゲーMicro−Epsilon Messtechnik Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung & Compagnie Kommanditgesellschaft Non-contact distance and / or position measuring device and sensor of measurement object

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