JPH11197835A - 溶接の開先倣い装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 開先倣いにおいて、開先形状の違いや溶接を
行う環境の変化、溶接のワイヤの屈曲によるずれ等によ
る倣い誤差を低減。 【解決手段】 開先横断面を形状検出器４にて測定し開
先部デ−タを摘出して教示デ−タメモリ１７ｃに格納
し、溶接中は、形状検出器４が検出した断面形状を一時
メモリ１７ｂに書込んで、その中の、教示デ−タ群との
相関係数Ｒが最高であって０．６以上のデ−タ群を検索
し、検索したデ−タ群の位置に基づいて開先位置を特定
する。一方、瞬時ア−ク電圧が１０±１Ｖ以内のときの
ア−ク光分布をＣＣＤカメラ５で撮影してア−ク位置を
算出し、ア−ク位置を開先位置に合わすように溶接ト−
チ３を開先１を横切るｘ方向に駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ｙ方向に延びる開
先のｘ位置及び該開先を溶接するア−クのｘ位置をセン
サにて計測し、センサから得られたデータを基に溶接ト
−チを、開先に対する溶接ア−クのｘ方向の位置ずれを
補正する位置に駆動する、溶接の開先倣い装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】距離センサを用いて自動溶接を行う方法
として特公平５−１１０６号公報があり、ｙ方向に延び
る開先に対して距離センサを開先幅方向すなわちｘ方向
に揺動させ、微小ピッチで連続的にセンサ・開先間の距
離を測定した信号から開先の断面形状の特徴点を求める
手法を用いており、例えば図７の（ａ）のようにＶ型開
先ならば、特徴点３点ｄ，ｅ，ｆを検出し、開先位置を
検出している。Ｖ型開先を例として特徴点の検出方法を
図７の（ｂ）を基に述べる。

【０００３】〈開先両肩部の求め方〉 （１）左肩ａ点からｂ点までの平均距離（Ｌ１）とｂ点
からｃ点までの平均距離（Ｌ２）から、直線Ｌ１−Ｌ２
の傾きを求める。なお、Ｌ１，Ｌ２は何れも１ｍｍから
１０ｍｍの長さである，（２）次に直線Ｌ１−Ｌ２を任
意に設定した距離ｘ（数ｍｍ程度）だけ図の下方向にス
ライドさせ開先１との交点ｄを求め、これを仮の開先左
肩とする，（３）さらにｄ点の先（図の右側）の数ポイ
ントを同時に比較し、ｄ点のセンサ値（ｙ軸値）よりも
小さい（図の下方にある）という条件が満たされること
を確認した上で、このｄ点を最終的に開先左肩とする。
開先右肩ｆ点についても同様に求める。

【０００４】〈開先最深部の求め方〉 （１）左肩ａ点から順にセンサ値を比較して小さい値を
残す処理を行い、最小センサ値を求める，（２）次に求
めたｄ点及びｆ点の中間点を求める，（３）最短距離値
のｘ座標が、両方ｄ，ｆ間の中間のｘ座標を中心に任意
に設定した±数ｍｍの範囲内であれば、最小センサ値の
座標（ｘ，ｙ）を最深部ｅとする。また、前記中点のｘ
座標が前記範囲外であれば、当該中点と開先１との交点
を最深部ｅとする。

【０００５】しかし、上記特公平５−１１０６号公報に
おける特徴点検出による自動溶接方法では、開先中にう
ねりや傷、仮付け溶接時のスパッタ等により特徴点の検
出に誤差を生ずる場合がある。さらに図７の（ｃ）に示
すように開先形状によっては特徴点の数が増えたり、ま
たは開先最深部の検出条件が異なるため、開先を変更す
る度に開先検出用のプログラムを随時変更する必要があ
り、溶接条件の変更に柔軟に対応できない欠点がある。

【０００６】さらに上記特公平５−１１０６号公報の自
動溶接方法は開先位置のみの検出であり、例えば図８の
ように開先幅方向の中心位置と溶接用トーチの中心位置
が一致していても、溶接用ワイヤが屈曲しているために
アークが開先幅方向中心からずれて溶接が行われている
場合の対処は不可能である。

【０００７】また、アークの発生位置を検出する方法と
して特公平３−７５２６８号公報があり、図９に示すよ
うに画像センサでフィルターを通して開先とアークを撮
影してその輝度分布を検出する。この場合検出する輝度
分布は溶接用ワイヤを含む横方向Ａ−Ａ’線とアーク光
部を含むＢ−Ｂ’線上輝度分布である。この輝度分布を
画像処理装置に入力して２値化処理し、開先及び溶接用
ワイヤの相対位置を算出する。

【０００８】しかし、上記の特公平３−７５２６８号公
報における方法では開先や溶接条件を変更した場合にフ
ィルターの変更及び２値化処理のしきい値の変更が伴
い、簡易に自動溶接を行うことができない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、開先倣い精
度を向上することを目的とする。具体的には、開先形状
の違いや溶接を行う環境の変化、溶接のワイヤの屈曲に
よるずれ等による倣い誤差を低減することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（１）本発明の溶接の開
先倣い装置は、溶接ト−チ(3)を支持し溶接対象の開先
(1)が延びる方向ｙに直交するｘ方向に駆動する開先倣
い器(10)；開先(1)の位置および前記溶接ト−チ(3)の溶
接ア−クの位置を検出する手段(4,17,5,13〜15)；およ
び、検出された開先(1)および溶接ア−クの相対位置に
基づいて、前記開先倣い器(10)を介して溶接ト−チ(3)
を、開先(1)に対する溶接ア−クのｘ方向の位置ずれを
補正する位置に駆動する倣いコントロ−ラ(17)；を備え
る、溶接の開先倣い装置において：前記位置検出手段
(4,17,5,13〜15)は、開先(1)の断面形状を検出する形状
検出器(4)，教示断面形状を表わすデ−タを格納する教
示デ−タメモリ(17c)，前記形状検出器(4)が検出した断
面形状すなわち処理対象断面形状を表わすデ−タを格納
するための一時メモリ(17b)、および、教示デ−タメモ
リ(17c)のデ−タが表わす教示断面形状に対する、一時
メモリ(17b)のデ−タが表わす処理対象断面形状の相関
係数を、教示断面形状に対する処理対象断面形状をｘ方
向に相対的に順次ずらして算出し、相関係数が０．６以
上かつ最高値となったずらし量に基づいて開先位置を特
定する開先情報処理手段(17a)、を含むことを特徴とす
る。

【００１１】なお、理解を容易にするためにカッコ内に
は、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号を参考
までに付記した。

【００１２】本発明者は、上述の相関係数の基準値を決
定するために次のような検討を行った。図１０の平面図
（ａ）および正面図（ｂ）に示すようなＶ型開先の開先
上に溶接線方向ｙに約１００ｍｍの間隔で仮付け溶接を
行った長さ３００ｍｍ，板厚６ｍｍ、開先角度４５度の
試験板の上で、図中上端（開先のｙ方向端部）から５ｍ
ｍ、溶接を行う母材２０の上面３００ｍｍ（ｚ方向）の
位置（図１０上のｙ＝ｎ０）で、距離検出器４をｘ方向
に９６ｍｍ分走査駆動し、この走査の１ピッチ０．２５
ｍｍの進行毎に距離検出器４の、検出器４／母材２０間
のｚ方向距離検出デ−タ（距離デ−タ）を採取し、ｘ方
向に分布する３８４点の距離デ−タを一時メモリ(17b)
に記憶した。すなわち横断面形状測定を行なった。これ
らのデ−タ群が表わす開先断面形状を図１１に示す。

【００１３】これらの距離デ−タ群の中の距離が大きい
（図１１では下方向が距離大）開先が中央になるよう
に、図１１の距離データ分布のグラフにおいて開先を含
む４８×０．２５＝１２ｍｍの領域ｐ〜（ｍ−１）（た
だし、Ｓ＝３８４，ｍ＝４８）のｍ個の距離デ−タ群を
摘出し、教示断面形状デ−タ群Ｄｉ，ｉ＝１〜４８、と
して教示メモリ(17c)に記憶した。教示断面形状デ−タ
群が表わす開先断面形状を図１２に示す。

【００１４】そして、教示断面形状デ−タを得た位置か
ら開先の延びる方向ｙに沿って、１０ｍｍピッチで、上
述の横断面形状測定および教示断面形状デ−タとの相関
係数の算出を行なった。相関係数の算出においては、一
時メモリ(17b)の格納した３８４個の距離デ−タを、そ
れらのｘ方向の並びの一端側から断面形状デ−タ数４８
個と同じ個数分のデ−タを対比デ−タ群Ｃ（ｘ），ｘ＝
ｑ〜ｑ＋ｍとして読み出し、対比デ−タ群Ｃ（ｘ）の、
教示断面形状デ−タ群Ｄ（ｉ），ｉ＝１〜ｍ（ｍ＝４
８）に対する相関係数Ｒを、次の（１）式に従って算出
した。

【００１５】

【数１】

【００１６】この相関係数Ｒの算出を、対比デ−タ群Ｃ
（ｘ）の読出し位置をｘ方向で１ピッチ（０．２５ｍ
ｍ）分ずつづらして行ない、すなわちｑの値を１づつ大
きく又は小さく変更して行ない、最も相関係数Ｒの大き
くなったずらし量ｑの対比デ−タ群Ｃ（ｘ），ｘ＝ｑ〜
ｑ＋ｍを開先領域（教示断面に相応する形状の開先領
域）のものとして摘出した。

【００１７】図１３の（ａ），（ｂ）および（ｃ）に、
図１０上のｙ＝ｎ１，ｎ２およびｎ３の位置での、横断
面形状測定デ−タ群Ｃ１（ｘ），Ｃ２（ｘ）およびＣ３
（ｘ）が表わす横断面形状を示す。

【００１８】参考のため、スパッタ１８があるｙ＝ｎ１
の箇所のデ−タ群Ｃ１（ｘ）の中から、スパッタ１８が
中心になるようにｑ１〜ｑ１＋ｍの領域のデ−タ群を摘
出してこれを対比デ−タ群ｎ１とし、仮付け溶接ビード
１９があるｙ＝ｎ２の箇所のデ−タ群Ｃ２（ｘ）の中か
ら、開先幅中心が中心になるようにｑ２〜ｑ２＋ｍの領
域のデ−タ群を摘出してこれを対比デ−タ群ｎ２とし、
また、開先のみが存在するｙ＝ｎ３の箇所のデ−タ群Ｃ
３（ｘ）の中から、開先幅中心が中心になるようにｑ３
〜ｑ３＋ｍの領域のデ−タ群を摘出してこれを対比デ−
タ群ｎ３とした。 そしてこれらの対比デ−タ群ｎ１，
ｎ２およびｎ３の、教示断面形状デ−タ群Ｄｉに対する
相関係数Ｒ１，Ｒ２およびＲ３を上記（１）式に従って
算出した。これらの相関係数は、 Ｒ３＞Ｒ２＞Ｒ１ となり、開先のみを表わすデ−タ群Ｃ３（ｘ）の相関係
数Ｒ３がもっとも大きく、開先を良好に認識することが
できた。

【００１９】また、図１３の（ｃ）に示す、開先のみを
表わすｙ＝ｎ３の箇所の計測デ−タ群から、ｑ３の位置
をｑ３−５からｑ３＋５まで１データずつずらして対比
デ−タ群を取り出して、それぞれの対比デ−タ群につい
て教示断面形状デ−タ群Ｄｉに対する相関係数Ｒを上記
（１）式に基づいて算出した結果、表１に示すように、
開先の中央が群中央になるｑ３の相関係数が０．９５と
最大になり、対比デ−タ群がそれより左，右に移動する
に従がい相関係数が徐々に減少する。

【００２０】

【表１】

【００２１】このように、距離検出器(4)によって測定
した測定データ１〜Ｓでなるデ−タ群の中から、一連の
ｐ〜ｐ＋ｍの計測データを、ｐ＝１からｐ＝Ｓ−ｍまで
１データずつ位置をずらして繰り返し、相関係数Ｒを算
出すれば、相関係数の高い領域が検出され、この領域
（対比デ−タ群）の位置ｐから、距離検出器(4)のｘ方
向走査の基準点に対する開先位置（ｘ方向の位置）を算
出又は決定することができる。

【００２２】しかし、スパッタ１８，仮付け溶接ビード
１９等が距離検出器(4)により測定されている場合は相
関係数が低く、低い相関係数領域の対比デ−タ群から開
先位置を決定することはできない。従って、本願発明で
は、相関係数の基準を設け、この基準値よりも低い場合
は「開先なし」と判断し、確実な判断で溶接を行う。上
述の、ｙ方向１０ｍｍピッチで実行した各横断面形状測
定デ−タ群につき、対比デ−タ群を、読出し位置ｑを１
づつ大きく又は小さく読出して各対比デ−タ群の相関係
数Ｒを算出して、各横断面形状測定デ−タ群について求
まったＳ−ｍ個の相関係数の最大値を摘出し、相関係数
が最大値となった対比デ−タ群が開先を表わすものか否
かを調査した結果を、表２に示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】表２から、相関係数が０．６以上の場合は
開先を検出し、０．６未満では開先以外の仮付け溶接ビ
ードやスパッタがあり、開先全体は検出していなかっ
た。従って本発明では、相関係数の基準値は０．６と
し、０．６以上を「開先」を検出しているとし、０．６
未満を「開先」非検出とした。これにより、少くとも開
先断面の一部を欠除した対比デ−タ群を「開先」を表わ
すものとして摘出する誤検出が低減し、開先検出精度が
高い。

【００２５】

【発明の実施の形態】（２）位置検出手段(4,17,5,13〜
15)は、前記溶接ア−クの光の分布を検知する光検知器
(5)，検知した光分布に基づいて溶接ア−クの位置を表
わす情報を生成するア−ク情報処理手段(13〜16)、およ
び、前記溶接ト−チ(3)のア−ク電圧瞬時値が、前記光
検知器(5)による溶接ア−クの光の分布の摘出に適した
所定値のときこれを表わすタイミング信号を発生する電
圧検出手段(15)、を含み、前記ア−ク情報処理手段(13
〜16)は該タイミング信号が発生したとき、光検知器(5)
が検知した光分布に基づいて溶接ア−クの位置を表わす
情報を生成する、ことを特徴とする。

【００２６】（３）前記位置検出手段(4,17,5,13〜15)
は、開先(1)の断面形状を検出する形状検出器(4)；教示
断面形状を表わすデ−タを格納する教示デ−タメモリ(1
7c)；前記形状検出器(4)が検出した断面形状すなわち処
理対象断面形状を表わすデ−タを格納するための一時メ
モリ(17b)；教示デ−タメモリ(17c)のデ−タが表わす教
示断面形状に対する、一時メモリ(17b)のデ−タが表わ
す処理対象断面形状の相関係数を、教示断面形状に対す
る処理対象断面形状をｘ方向に相対的に順次ずらして算
出し、相関係数が最高値となったずらし量に基づいて開
先位置を特定する開先情報処理手段(17a)；前記溶接ア
−クの光の分布を検知する光検知器(5)；検知した光分
布に基づいて溶接ア−クの位置を表わす情報を生成する
ア−ク情報処理手段(13〜16)；および、前記溶接ト−チ
(3)のア−ク電圧瞬時値が、前記光検知器(5)による溶接
ア−クの光の分布の摘出に適した所定値のときこれを表
わすタイミング信号を発生する電圧検出手段(15)；を含
み、前記ア−ク情報処理手段(13〜16)は該タイミング信
号が発生したとき、光検知器(5)が検知した光分布に基
づいて溶接ア−クの位置を表わす情報を生成する。

【００２７】光検知器(5)が、代表的なものの１つであ
る２次元ＣＣＤカメラの場合について具体的に説明する
と、干渉フィルタを通して溶接中のアーク状態を撮影す
ると図１４のような撮影画像を得ることができる。撮影
画面上のアーク光像２２ｉ，開先像１ｉ及びその近傍の
画像データを画像処理装置(14)にて一定の基準値を設け
て２値化すると、図１１に示すように、実質上ア−ク光
像２２ｉのみを表わす画像データが得られる。

【００２８】画像処理装置(14)にて画像の暗い部分（ア
ーク光像でない部分）のデータを０とし、明るい部分
（アーク光像）のデータを１として２値化し、１の画素
で囲まれる０の画素（孤立点）の２値デ−タ０を１に変
更してアーク光像領域全体をすべて１として、孤立点を
除去した１画面分の２値デ−タを生成する。これをメモ
リ(16b)に書込む。カメラ(5)の主走査方向の撮影画像摘
出画素の数をｔ、副走査方向の画素数をｎ＋１とする
と、ｎ＋１ライン分の２値デ−タがメモリ(16c)に書込
まれる。１ライン分の２値デ−タは、例えば表３に示す
分布となる。表３上の「デ−タＮｏ．」が、１ライン上
の位置（アドレス）に対応する。

【００２９】

【表３】

【００３０】メモリ(16b)の２値デ−タをライン単位で
順次に読出し、各ラインの２値デ−タの、０から１に切
り替わるデータＮｏ．ａ０、データが１から０に切り替
わるデータＮｏ．ｂ０を、ラインＮｏ．ｍ₀〜ｍ_n宛てに
メモリ(16c)に書込み、各ラインのア−ク領域デ−タの
中心位置（デ−タＮｏ．）ｔｏＡＶｅを次の（２）式で
算出して、ラインＮｏ．ｍ₀〜ｍ_n宛てにメモリ(16c)に
書込み、全ライン上のア−ク領域デ−タの中心位置（デ
−タＮｏ．）の平均値ＴＡＶｅを算出して、この平均値
ＴＡＶｅに、カメラ(5)のｘ方向の基準位置を加えた位
置を開先幅方向ｘのア−ク位置とする。

【００３１】

【数２】

【００３２】（４）このようにアーク位置を検出するこ
とができるが、次のような問題がある。すなわち、図１
０に示すようなＶ型開先において、平均アーク電圧を２
０（Ｖ），３０（Ｖ）および４０（Ｖ）と３水準設定
し、各平均アーク電圧時のアーク光２２を撮像した。図
１６は炭酸ガスアーク溶接における溶接時間とアーク電
圧の変化を示したものであり、図１６の（ａ）は平均ア
ーク電圧が約２０（Ｖ）時の電圧波形を、図１６の
（ｂ）は平均アーク電圧が３０（Ｖ）時の電圧波形を、
図１６の（ｃ）は平均アーク電圧が４０（Ｖ）時の電圧
波形をそれぞれ示している。

【００３３】図１６の（ａ），（ｂ），（ｃ）の各図に
おいて平均アーク電圧が各設定値の２０（Ｖ），３０
（Ｖ）および４０（Ｖ）時のアーク光２２を撮像した画
像を図１７に示す。

【００３４】図１７の（ａ）は平均アーク電圧が２０
（Ｖ）時のアーク光を、図１７の（ｂ）は平均アーク電
圧が３０（Ｖ）時のアーク光を、図１７の（ｃ）は平均
アーク電圧が４０（Ｖ）時のアーク光である。これらの
アーク光を撮像する際に使用した干渉フィルタは、各平
均アーク電圧条件共に同一の、平均アーク電圧が３０
（Ｖ）のときの撮影に適するフィルタを用いた。

【００３５】図１７の（ｂ）についてはアーク光が明瞭
に撮像されているが、図１７の（ａ）では明暗差がはっ
きりしないためアーク光を検出することができず、また
図１７の（ｃ）では逆にアーク光が強すぎて画面全体が
真っ白になってしまい、アーク電圧の条件を変える度に
そのつど干渉フィルタも変えてやる必要が生じてしま
う。 そこで発明者らは、溶接中に溶接用ワイヤ先端に
生じる溶滴が母材に移行する際にアーク電圧が急激に変
化する短絡現象に着目し、短絡直後のアークが再発生し
た時点であれば平均アーク電圧の高低に係わらずカメラ
(5)が受光するアーク光の光量は同一であり、干渉フィ
ルタの変更なしでアーク光を撮像することが可能である
ことを見いだした。

【００３６】そこで平均アーク電圧が２０（Ｖ），３０
（Ｖ）および４０（Ｖ）のそれぞれについて、短絡直後
のアーク電圧（瞬時電圧）が０（Ｖ），５（Ｖ）および
１０（Ｖ）になった時点のアーク光を撮像した結果を表
４に示す。

【００３７】

【表４】

【００３８】表４の結果からアーク電圧（瞬時電圧）が
短絡直後の０（Ｖ）の時点ではアーク光が発生していな
いためカメラ(5)での撮像は困難であり、アーク電圧が
２０（Ｖ）ではアーク光が広く発生しておりアーク光の
中心位置を特定することができない。そのためアーク光
の撮像するタイミングを短絡直後のアーク電圧が１０
（Ｖ）に達した時点とすると、平均アーク電圧の高低に
係わらず同一の干渉フィルタにて良好な画像を取得でき
る。従って、アーク光２２の撮像タイミングを短絡直後
のアーク電圧が１０（Ｖ）に達した時点とした。干渉フ
ィルタを精細に選択することにより、平均ア−ク電圧が
２０（Ｖ），３０（Ｖ）および（４０）のいずれの場合
でも、瞬時ア−ク電圧が１０±１（Ｖ）以内のときの撮
影画面にて、ア−ク光を正確に摘出しうる。

【００３９】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。

【００４０】

【実施例】図１に本発明の一実施例の機構概観を示す。
溶接ト−チ３の溶接ワイヤ（溶接電極）の下端の溶接ア
−クを撮影する撮像器（ＣＣＤカメラ）５から見て、右
側鋼板ＷＲと左側鋼板ＷＬとの間にｙ方向に延びる開先
１があり、この開先１に略平行に台車レ−ル１２が配置
されて、このレ−ル１２に走行台車１が載っている。台
車１には開先倣い器１０が搭載され、この開先倣い器１
０の、ｘ方向に延びる検出器倣い軸８に、ｙ方向に延び
る連結ア−ム７を介してＣＣＤカメラ５が支持されてい
る。ＣＣＤカメラ５には干渉フィルタが固着されてい
る。連結ア−ム７の端部には、ｘ方向に延びる検出器レ
−ル（ラック）６が固着されており、このレ−ル６に距
離検出器４が装着されている。開先倣い器１０にはまた
ｘ方向に延びるト−チ倣い軸９があり、この軸９で溶接
ト−チ３が支持されている。

【００４１】検出器倣い軸８およびト−チ倣い軸９がそ
れぞれのｘ方向基準位置にあるときの、ＣＣＤカメラ５
の視野中心線はレ−ル１２に平行であって、しかも溶接
ト−チ３の中心線と交わる。このとき、距離検出器４
が、そのｘ方向基準位置（図１上で連結ア−ム７に近い
側のｘ方向走査始点）から走査範囲９６ｍｍの半分４８
ｍｍ分鋼板ＷＬに寄った位置（走査範囲の中央位置）に
あると、ＣＣＤカメラ５の視野中心線，溶接ト−チ３の
中心軸および距離検出器４の距離検出視野中心軸の３者
が、レ−ル１２に平行な同一のｙ，ｚ平面上にある。す
なわちそれら３者が、台車レ−ル１２から、ｘ方向で同
一距離にある。

【００４２】図２に、距離検出器４，開先倣い器１０お
よび走行台車１１の要素概要と、倣い制御系のシステム
構成を示す。

【００４３】距離検出器４には、検出器レ−ル（ラック
６）に噛み合うピニオンを回転駆動する減速機および電
気モ−タを含む走査機構４ａ，距離検出器４が基準位置
にあるか否を検出する位置センサ４ｂ，レ−ザ光線照射
式の光学式距離センサ４ｂ，走査機構４ａの電気モ−タ
Ｍ１を正，逆転駆動するモ−タドライバ４ｄ，位置セン
サ４ｂが基準位置を検出したときこれを表わす電気信号
を発生する信号処理回路４ｅ、および、距離センサ４ｂ
にて検出器４／鋼板表面間垂直距離を検出しこれを表わ
す距離デ−タを生成する信号処理回路４ｆが備わってお
り、電気モ−タＭ１が正回転すると検出器４は図１上で
レ−ル６に沿って左から右に移動し、逆回転すると右か
ら左に移動する。

【００４４】開先倣い器１０には、センサ駆動器および
ト−チ駆動器が備わっている。センサ駆動器には、検出
器倣い軸８を支持しこれをｘ方向に進，退駆動する駆動
機構８ａ，検出器倣い軸８が基準位置にあるか否を検出
する位置センサ８ｂ，駆動機構８ａの電気モ−タＭ２を
正，逆転駆動するモ−タドライバ８ｃ、および、位置セ
ンサ８ｂが基準位置を検出したときこれを表わす電気信
号を発生する信号処理回路８ｄが備わっており、電気モ
−タＭ２が正回転すると検出器倣い軸８をｘ方向で、鋼
板ＷＬに近付く方向（図１上で左から右）に突出し、逆
回転すると鋼板ＷＬから離れる方向に引込む。

【００４５】ト−チ駆動器には、ト−チ倣い軸９を支持
しこれをｘ方向に進，退駆動する駆動機構９ａ，ト−チ
倣い軸９が基準位置にあるか否を検出する位置センサ９
ｂ，駆動機構９ａの電気モ−タＭ３を正，逆転駆動する
モ−タドライバ９ｃ、および、位置センサ９ｂが基準位
置を検出したときこれを表わす電気信号を発生する信号
処理回路９ｄが備わっており、電気モ−タＭ３が正回転
するとト−チ倣い軸９をｘ方向で、鋼板ＷＬに近付く方
向に突き出し、逆回転すると鋼板ＷＬから離れる方向に
引き込む。

【００４６】走行台車１１には、車輪を回転駆動する駆
動機構１１ａ，車輪の所定小角度回転あたり１パルスの
電気パルスを発生するパルス発生器１１ｂ，その電気パ
ルスをカウントして台車の１０ｍｍのｙ方向走行あたり
１パルスの走行同期パルスＰｍを発生する信号処理回路
１１ｃ、および、操作盤１８からの往，復移動指令およ
び速度指令に応じて駆動機構１１ａの電気モ−タＭ４を
正，逆回転駆動するモ−タドライバ１１ｄが備わってお
り、電気モ−タＭ４が正回転すると台車１１はｙ方向に
往移動（図１上の矢印方向）し、逆回転すると復移動す
る。

【００４７】溶接電源１９は、操作盤１８からの溶接オ
ン指令および溶接電流指令に応じて溶接ト−チ３の溶接
ワイヤ（溶接電極）２に＋電圧を印加して溶接電流を給
電する。母材である鋼板ＷＲ，ＷＬは溶接電源１９の接
地線に接続されている。溶接電源１９がワイヤ２に給電
する電線と接地線の間にア−ク電圧検出用の高抵抗値の
抵抗器が接続されており、この抵抗器１５に電圧検出回
路１５が接続されている。

【００４８】電圧検出回路１５の構成を図３に示す。抵
抗器に加わるア−ク電圧の高周波ノイズが低周波フィル
タ１５ａで遮断され、図１６に示すようなア−ク電圧が
低周波フィルタ１５ａの出力端に現われる。比較器１５
ｂが、このア−ク電圧が１０Ｖを越えている間Ｈ、１０
Ｖ以下の間Ｌの信号を発生し、ア−ク電圧が１０Ｖ以下
から１０Ｖ超になったときにフリップフロップ１５ｄを
セットする。これによりフリップフロップ１５ｄのＱ出
力がＬからＨに転ずる。このＱ出力のＨがアンドゲ−ト
１５ｅを通してモノマルチバイブレ−タ１５ｆに加わる
と、バイブレ−タ１５ｆの出力がＬからＨに転じてそれ
から所定の遅れ時間の間Ｈを維持し、該時間が経過する
とＬに復帰する。すなわちモノマルチバイブレ−タ１５
ｆは、アンドゲ−ト１５ｅの出力のＬからＨへの立上り
に応答して１パルス（Ｈ）の電気信号Ｐｄを発生する。
このパルス信号Ｐｄは、図２に示すア−ク位置検出器１
６およびビデオコントロ−ラ１３に与えられる。

【００４９】ア−ク電圧が飽和（ピ−ク）レベルに上昇
しそして降下を始めて、５Ｖより低くなったときに比較
器１５ｃの出力がＨからＬに転じ、これによりアンドゲ
−ト１５ｇの出力がＬからＨに転じて、この立上り変化
によってフリップフロップ１５ｄがリセットされる。

【００５０】アンドゲ−ト１５ｅには、比較器１５ｂの
出力（ア−ク電圧が１０Ｖを越えるとＨ），フリップフ
ロップ１５ｄのＱ出力の反転信号（リセット状態で
Ｈ）、ならびに、走行台車１１の信号処理回路１１ｃが
発生する走行同期パルスＰｍ（１０ｍｍの台車走行あた
り１回Ｈ；このＨ幅は、ア−ク短絡周期の数倍）が加わ
るので、台車１１が１０ｍｍ移動する毎に、ア−ク電圧
が短絡レベルから１０Ｖを越えるレベルに立上ったとき
に、モノマルチバイブレ−タ１５ｆが、パルス信号（ア
−ク電圧立上り同期パルス）Ｐｄを発生する。

【００５１】再度図２を参照する。ビデオコントロ−ラ
１３は、ア−ク電圧立上り同期パルスＰｄのＬからＨへ
の立上りに応答してＣＣＤカメラ５をリセットして１フ
レ−ムの撮影を開始し、そして設定されているシャッタ
速度対応の露光時間の後にＣＣＤカメラ５からビデオ信
号を読出して画像処理装置１４に与える。画像処理装置
１４はビデオ信号に増幅処理およびデジタル変換処理を
施してビデオ信号を画像デ−タ（多階調デジタルデ−
タ）に変換して画像処理装置１４内の多階調フレ−ムメ
モリに書込み、１フレ−ム分の画像デ−タの書込みを終
了すると、ア−ク光領域切出しのための２値化を行な
い、そして孤立点除去を行なって、２値デ−タを２値フ
レ−ムメモリに書込み、これを終えるとレディ（１フレ
−ム分の２値デ−タ読出し可）をア−ク位置検出器１６
に報知する。

【００５２】ア−ク位置検出器１６のマイクロコンピュ
−タ１６ａは、ア−ク電圧立上り同期パルスＰｄがＬか
らＨへ立上った後、画像処理装置１４の報知信号がビジ
ィからレディに変わると、画像処理装置１４に１フレ−
ム分の２値デ−タの転送を要求し、画像処理装置１４が
送って来る２値デ−タをメモリ１６ｂに書込む。

【００５３】図４に、ア−ク位置検出器１６のマイクロ
コンピュ−タ１６ａのア−ク位置検出処理の概要を示
す。コンピュ−タ１６ａは待機時は入出力インタ−フェ
−ス１６ｃの入力信号を監視し、ア−ク電圧立上り同期
パルスＰｄがＬからＨへ立上ると、画像処理装置１４の
報知信号がビジィからレディに変化するのを待ち（ステ
ップ１〜３；以下カッコ内では「ステップ」という語を
省略する）、レディになると、画像処理装置１４に１フ
レ−ム分の２値デ−タの転送を要求して、これに応答し
て画像処理装置１４が送ってくる２値デ−タをメモリ１
６ｂに書込む（４）。次にコンピュ−タ１６ａは、メモ
リ１６ｂに書込んだ１フレ−ム分の２値デ−タの、各副
走査ライン上の主走査方向（ｘ方向に相応）の２値デ−
タ１（ア−ク光領域内を意味する）の始点と終点を摘出
してそれらの平均値ｔｏＡＶｅ（中間点）を算出してこ
の平均値を各ライン上のア−ク領域の中心位置とし、次
に全ラインそれぞれの平均値の平均値ＴａＶｅを算出し
て、この平均値ＴａＶｅを画面上のア−クの主走査方向
中心位置とする（５）。そしてア−クレジスタ（コンピ
ュ−タ１６ａ内のメモリ）にこの中心位置を書込み、倣
いコントロ−ラ１７への報知信号をビジィからレディに
切換える（６）。

【００５４】なお、この中心位置ＴａＶｅは、ＣＣＤカ
メラ５の画面上のア−ク中心位置であり、この値を鋼板
ＷＲ，ＷＬの座標系の値（実位置）に変換し、それに検
出器倣い軸８の、その基準位置からの偏位量（倣い軸８
のｘ位置）を加えた値が、鋼板ＷＲ，ＷＬの座標系での
ア−クの中心位置である。

【００５５】倣いコントロ−ラ１７が、ア−ク位置検出
器１６のビジィからレディへの切換わりに応答してア−
ク位置検出器１６にア−ク位置デ−タを要求すると、ア
−ク位置検出器１６のコンピュ−タ１６ａは、ア−クレ
ジスタのデ−タＴａＶｅを倣いコントロ−ラ１７に転送
する（７，８）。

【００５６】図５に、倣いコントロ−ラ１７のマイクロ
コンピュ−タ１７ａの倣い制御の概要を示す。この倣い
制御を説明する前に、開先倣い溶接のための作業者の作
業の概要を説明すると、作業者は、開先１と実質上平行
となり、しかも開先１との距離が実質上基準距離（固定
値）となるように、台車レ−ル１２を鋼板ＷＲ上に設置
し、レ−ル１２上に台車１１を載せて、操作盤１８のキ
−およびスイッチを操作して走行台車１１を、距離検出
器４が開先１の溶接開始側端より略５ｍｍ鋼板の上方空
間に入った位置となる位置に駆動する。この台車位置決
めをしたとき、溶接ト−チ３およびＣＣＤカメラ５は、
溶接開始側端よりもｙ方向で鋼板の外方に外れた位置に
ある。そして作業者は、操作盤１８の基準設定キ−を押
す。そして、操作盤１８に溶接開始可を意味するレディ
が表示されると、操作盤１８に溶接条件を設定し、溶接
開始スイッチを操作する。これに応答して溶接が始ま
る。コンピュ−タ１７ａは、待機時は入出力インタ−フ
ェ−ス１７ｄの入力信号を監視し（１１）、操作盤１８
から基準値設定指令が到来すると、距離検出器４，検出
器倣い軸８およびト−チ倣い軸９を基準位置に設定する
（１２，１３）。すなわち、距離検出器４の位置センサ
４ｂの基準位置にあるか否かを表わす位置信号を参照し
て、基準位置にないと電気モ−タＭ１を逆回転駆動し、
基準位置になるとこの駆動を停止する。センサ駆動器お
よびト−チ駆動器に関しても同様な基準位置決めを行な
う。

【００５７】次にコンピュ−タ１７ａは、距離検出器４
の検出距離デ−タを読込んでメモリ１７ｂのアドレス１
に書込み、そして電気モ−タＭ１を１ステップ正転駆動
する。これにより距離検出器４が０．２５ｍｍ移動す
る。そして距離検出器４の検出距離デ−タを読込んでメ
モリ１７ｂのアドレス２に書込む。以下同様に１ステッ
プ駆動と距離デ−タの書込みを行ない、メモリ１７ｂの
アドレス３８４に距離デ−タを書込むと、電気モ−タＭ
１を逆転駆動して距離検出器４を基準位置に戻す（１
４）。次にコンピュ−タ１７ａは開先検出処理によっ
て、メモリ１７ｂのアドレス１〜３８４の距離デ−タが
表わす開先横断面形状の特徴点ｄ，ｅ，ｆ（又はｄ，
ｅ，ｆ，ｇ：図７）を判定し、３点の特徴点ｄ，ｅ，ｆ
を判定したときには、計測距離が短い２点ｄ，ｆのｘ方
向中点と計測距離が短い１点ｅとを結ぶ直線のｚ方向中
点のｘ位置を、開先線ＰＬｂのｘ位置と算出する（１
５）。そしてこのｘ位置（開先のｘ位置）を開先レジス
タに書込む（１６）。４点の特徴点ｄ，ｅ，ｆ，ｇを判
定したときは、計測距離が長い２点ｅ，ｆのｘ位置の中
点を開先線ＰＬｂのｘ位置と算出して（１５）、これを
開先レジスタに書込む（１６）。

【００５８】コンピュ−タ１７ａは次に、開先レジスタ
のｘ位置が、検出器４の基準位置より、検出器４の距離
測定のための走査方向（鋼板ＷＬに近付くｘ方向）に９
６／２＝４８ｍｍ離れた位置である開先基準位置Ｘｓを
中心とする±６ｍｍの範囲内にあるかをチェックして
（１７）、該範囲内にあると、メモリ１７ｂのアドレス
１〜３８４の距離デ−タ群の中の、開先レジスタのｘ位
置に相当するアドレスを中心とした４８アドレス（距離
換算で４８×０．２５＝１２ｍｍ）の距離デ−タ群（形
状デ−タ）を、メモリ１７ｃに割り当てた教示テ−ブル
のアドレス１〜４８に、ｘ方向の並び順で書込む（１
８）。そして操作盤１８に溶接レディを報知する（１
９）。これに応じて操作盤１８は溶接レディを表示す
る。

【００５９】なお、開先レジスタのｘ位置が、Ｘｓ±６
ｍｍの範囲を外れていたときには、コンピュ−タ１７ａ
は操作盤１８に、位置調整要を報知し（２０）、操作盤
１８がこれを表示する。作業者はこの表示があるとレ−
ル１２をｘ方向にずらして開先１に対する距離を再設定
し、再度操作盤１８の基準設定キ−を押す。

【００６０】溶接レディが操作盤１８に表示されると、
作業者は、操作盤１８の溶接開始スイッチを操作する。
これに応答して操作盤１８が溶接電源１９に溶接電力オ
ンを指示し、そしてア−クが発生した後台車１１の往駆
動を開始して、倣いスタ−ト指令をコンピュ−タ１７ａ
に与える。

【００６１】コンピュ−タ１７ａは倣いスタ−ト指令に
応答して、倣い制御を開始したことを表わす１をレジス
タＲＦＣに書込んで（２１，２２）、コンピュ−タ１７
ａの内部メモリに割り宛てているｎ段（デ−タ書込みア
ドレスが１〜ｎ）のシフトレジスタ（デ−タテ−ブル）
の全段（アドレス１〜ｎ）に開先レジスタのｘ位置（教
示テ−ブルに形状デ−タを書込んだときの開先位置）を
書込む（２３）。なお、距離検出器４の検出位置と、溶
接ト−チ３の溶接ワイヤ２のア−ク位置とのｙ方向の距
離は、ｎ×１０mmである。

【００６２】次に、図６を参照するとコンピュ−タ１７
ａは、信号処理回路１１ｃが発生する、台車１１の１０
ｍｍのｙ方向走行あたり１パルスの走行同期パルスＰｍ
の到来（信号Ｐｍの、ＬからＨへの立上り変化）を待ち
（２４，２５，４４，１１，１２，２１，３７−２４の
ル−プ）、それが到来するとそのレベルＨをレジスタＲ
Ｐｍに書込み（２６）、ア−ク位置検出器１６のコンピ
ュ−タ１６ａがビジィからレディにかわるのを待って、
レディになるとア−ク位置デ−タの転送をコンピュ−タ
１６ａに要求し、これに応答してコンピュ−タ１６ａが
図４のステップ７でこれを認知してステップ８でア−ク
位置デ−タをコンピュ−タ１７ａに転送する。コンピュ
−タ１７ａはこのア−ク位置デ−タをその内部のア−ク
レジスタ（内部メモリの一領域）に書込む（２７）。

【００６３】次にコンピュ−タ１７ａは、シフトレジス
タのデ−タを一段分シフトする。すなわちアドレス２の
デ−タをアドレス１に、アドレス３のデ−タをアドレス
２に，・・・アドレス３８３のデ−タをアドレス３８２
に、そしてアドレス３８４のデ−タをアドレス３８３に
書込む（２８）。これにより、台車１１がｙ方向で現在
よりもｎ×１０ｍｍだけ手前にあったときに距離検出器
４が検出した距離デ−タに基づいて算出した開先位置を
表わすデ−タが、シフトレジスタの出力段（アドレス
１）にある。換言すると、現在溶接ア−クがあるｙ位置
の開先のｘ位置デ−タがシフトレジスタの出力段にある
ことになる。

【００６４】コンピュ−タ１７ａは、シフトレジスタの
出力段のデ−タを読出してそれが開先エンドを表わすも
のかをチェックして（２９）、開先エンドでないと、ア
−クレジスタのア−ク位置と、シフトレジスタの出力段
のデ−タが表わす開先位置とを対比して、ア−ク位置が
開先位置になるように、ト−チ倣い軸９を駆動する（３
０）。なお、コンピュ−タ１７ａは、位置センサ９ｂが
基準位置を検出しているときに倣い軸位置レジスタをク
リアし、電気モ−タＭ３はステップ駆動して正回転駆動
のときには１ステップ駆動毎に倣い軸位置レジスタのデ
−タを１インクレメント、逆回転駆動のときには１デク
レメントして、常時倣い軸位置レジスタに倣い軸９のｘ
位置を表わすデ−タを保持している。センサ倣い軸８に
関しても同様にしてそのｘ位置を表わすデ−タを保持
し、距離検出器４に関しても同様に検出器４のｘ位置を
表わすデ−タを保持している。上述の、ア−ク位置を開
先位置に合せる位置決め（３０）において、コンピュ−
タ１７ａは、開先のｘ位置に対するア−クのｘ位置偏差
分、電気モ−タＭ３をステップ駆動する。

【００６５】次にコンピュ−タ１７ａは、シフトレジス
タの最終段より一段前（アドレスｎ−１）のデ−タが開
先エンドである（すでに開先エンドを検知している）か
をチェックして（３１）、開先エンドでないと、すでに
説明した図５の「開先形状検出」（１４）の処理と同じ
く、距離検出器４の基準位置から９６ｍｍ範囲の、３８
４点のｚ方向の距離を計測してメモリ１７ｂのアドレス
１〜３８４に書込む（３２）。

【００６６】そしてメモリ１７ｂの、まずアドレス１〜
４８の距離デ−タ群の、メモリ１７ｃに格納している教
示デ−タ群（４８個）に対する相関係数Ｒ１を（１）式
に従って算出してメモリ１７ｃに割り宛てた相関テ−ブ
ルのアドレス１に書込み、次にアドレス２〜４９の距離
デ−タ群の、教示デ−タ群に対する相関係数Ｒ２を算出
して相関テ−ブルのアドレス２に書込む。以下同様にし
て、アドレスｊ〜ｊ＋４７の距離デ−タ群の、教示デ−
タ群に対する相関係数Ｒｊを算出して相関テ−ブルのア
ドレスｊに書込み、これをｊ＝３８４−４７＝３３７ま
で実行する。これにより相関テ−ブルのアドレス１〜３
３７に相関係数Ｒ１〜Ｒ３３７が格納される。次にコン
ピュ−タ１７ａは、相関係数Ｒ１〜Ｒ３３７の中の、最
高値Ｒｋとそれを格納しているアドレスｋを摘出して、
最高値Ｒｋが０．６以上であるかをチェックする（３
３，３４）。

【００６７】最高値Ｒｋが０．６以上であると開先を検
出しているとして、メモリ１７ｂのアドレス１〜３８４
のデ−タ群の中の、アドレスｋ〜ｋ＋４７の距離デ−タ
群が表わす開先断面形状の中の開先の、開先線ＰＬｂの
ｘ位置を、すでに説明した「開先線ＰＬｂのｘ位置算
出」（１５）の処理と同じ処理で算出する（３５）。そ
して開先線ＰＬｂのｘ位置を、シフトレジスタの入力段
（第ｎアドレス）に書込む（３６）。このｘ位置は、台
車１１が更にｎ×１０ｍｍ進んだときに読出されて、ス
テップ３０の、ア−ク（ト−チ）のｘ位置調整に用いら
れる。

【００６８】ところで、ステップ３３，３４の開先判定
で、相関係数Ｒｋが０．６未満（開先検出不全：開先認
知不成立）であったときには、メモリ１７ｂのアドレス
１〜３８４のデ−タ群の中の、アドレスｋ〜ｋ＋４７の
距離デ−タ群が、開先終端を外側に外れた特性のものか
をチェックして（３８，３９）、そうであるとシフトレ
ジスタの入力段（アドレスｎ）に、開先エンドを表わす
デ−タを書込む（４１）。開先終端特性でなかったら、
スパッタ，仮付ビ−ド等があることによる開先検出の不
成立の可能性が高く、そこでの開先ｘ位置は、その直前
（１０ｍｍ前）の開先ｘ位置と同じと仮定して、シフト
レジスタの入力段（アドレスｎ）に、前段（アドレス：
ｎ−１）のデ−タを書込む（４０）。

【００６９】そしていずれの場合も、ステップ１１に戻
ってステップ１２，２１，３７を経て更にステップ２
４，２５，４４を経てステップ１１に戻るル−プで、再
度走行同期パルスＰｍが到来するのを待つ。それが到来
すると、先のステップ２６〜２８を前述と同様に実行
し、そしてシフトレジスタの出力段のデ−タが開先エン
ドかをチェックし（２９）、開先エンドでないと先のス
テップ２６〜２８を前述と同様に実行する。開先エンド
になると、この時点（ステプ２９）でア−クが開先終端
にある。コンピュ−タ１７ａは倣い終了を操作盤１８に
報知する。操作盤１８はそこで溶接終了を表示し、そこ
で台車１１の駆動を停止して溶接終了制御（エンドクレ
−タ処理）を行った後、溶接電源１９の溶接電力供給を
遮断する。コンピュ−タ１７ａはレジスタＲＦＣをクリ
アして（４３）、ステップ１１に戻り、ステップ１１−
１２−２１−３７−１１とめぐって、新たな制御入力を
待つ。上述の実施例の効果を確認するため、炭酸ガスシ
ールドアーク溶接を行い、溶接姿勢は下向き溶接とし
た。開先形状は図１８，図１９に示すようにＶ型開先，
Ｉ型開先を作成し、倣い性能を確認するため、台車レ−
ル１２を、開先１に平行な線に対して角度ずれをもたせ
て、ｙ方向３００ｍｍ当りｘ方向１０ｍｍのずれとし
た。

【００７０】倣い性能の評価を容易にするため、トーチ
駆動機構９ａの回転軸にポテンションメータを連結し、
レコーダにて溶接中の自動倣い過程のト−チ倣い軸９の
ｘ位置を記録した。記録デ−タと、ｙ方向３００ｍｍ当
りｘ方向１０ｍｍとなる直線（開先線）とを照合した結
果、該直線に対する記録デ−タの最大ずれ、すなわち最
大倣いずれが、±１．５ｍｍ以内であった。また、アン
ダ−カットは発生せず、良好なビード形状となった。

【００７１】従来方式では、開先がＶ型開先では開先位
置の認識は良好であってもアンダ−カットが発生し易
く、また、Ｉ型開先では開先位置の認識に信頼性が低く
しかもアンダ−カットが発生し易いが、本発明の倣い装
置によれば、開先倣いの信頼性が高く、溶接品質も良好
である。ア−ク平均電圧の高，低にかかわらず同一の干
渉フィルタを用いてア−ク光を検出できるので、倣い装
置の汎用性が高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の機構外観を示す斜視図で
ある。

【図２】 図１に示す距離検出器４，開先倣い器１０お
よび走行台車１１の要素概要と、倣い制御系のシステム
構成を示すブロック図である。

【図３】 図２に示す電圧検出回路１５の構成を示すブ
ロック図である。

【図４】 図２に示すマイクロコンピュ−タ１６ａの、
ア−ク位置検出処理の概要を示すフロ−チャ−トであ
る。

【図５】 図２に示すマイクロコンピュ−タ１７ａの、
倣い制御の概要の一部を示すフロ−チャ−トである。

【図６】 図２に示すマイクロコンピュ−タ１７ａの、
倣い制御の概要の残部を示すフロ−チャ−トである。

【図７】 （ａ）はＶ型開先の横断面図、（ｂ）は
（ａ）に示すＶ型開先の横断面より開先の特徴点を求め
る従来技術における、着目点を示すグラフであり、横方
向は開先幅方向の位置、縦方向は計測距離である。
（ｃ）はＩ型開先の横断面図である。

【図８】 開先横断面と屈曲した溶接ワイヤの位置関係
を示す横断面図である。

【図９】 開先，溶接用トーチ及び溶接用ワイヤを斜め
上方から見た位置関係を示す斜視図である。

【図１０】 （ａ）は試験用の鋼板（母材２０）の平面
図、（ｂ）は正面図である。

【図１１】 図１に示す距離検出器４で、教示デ−タ採
取のために溶接開始前に表面レベルを測定した開先横断
面を示す断面図である。

【図１２】 図１１に示す開先横断面の距離測定デ−タ
分布Ｃ（ｘ）から切り出した教示デ−タ群Ｄ（ｉ）によ
って表わされる開先横断面形状を示すグラフである。

【図１３】 図１０に示す開先１の、ｙ方向数点の、距
離測定デ−タ群によって表わされる開先形状を示すグラ
フであり、横方向がｘ位置、縦方向が鋼板表面レベルで
ある。（ａ）は横断面部にスパッタを含むときのもの
を、（ｂ）は仮付けビードを含むときのものを、また、
（ｃ）は開先のみのものを示す。

【図１４】 図１に示す撮像器５で撮影した画面を示す
平面図である。

【図１５】 図１に示す撮像器５で撮影した画面から切
出したア−ク光像と、画面の主走査１〜ｔおよび副走査
ｍ₀〜ｍ_nとの関係を示す平面図である。

【図１６】 図１に示す溶接ワイヤ３のア−ク電圧の時
系列推移を示すグラフであり、（ａ）は平均ア−ク電圧
が２０Ｖのときのもの、（ｂ）は３０Ｖのとき、（ｃ）
は４０Ｖのときのものを示す。

【図１７】 ＣＣＤカメラで、干渉フィルタを同一とし
て、ア−ク電圧が実質上平均ア−ク電圧のときに撮影し
た画像に２値化処理を施して得られる画像を示す平面図
であり、（ａ）は平均ア−ク電圧が２０Ｖのときのも
の、（ｂ）は３０Ｖのとき、（ｃ）は４０Ｖのときのも
のを示す。

【図１８】 図１に示す倣い装置の効果確認のために用
いた試験板（Ｖ型開先）の形状および寸法（数値の単位
はｍｍ）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図であ
る。

【図１９】 図１に示す倣い装置の効果確認のために用
いた試験板（Ｉ型開先）の形状および寸法（数値の単位
はｍｍ）を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図であ
る。

【符号の説明】

１：開先 ２：溶接ワイヤ ３：溶接トーチ ４：距離検出器 ５：撮像器 ６：検出器レ−ル ７：連結ア−ム ８：検出器倣い軸 ９：ト−チ倣い軸 １０：開先倣い器 １１：走行台車 １２：台車レ−ル １３：ビデオコントロ−ラ １４：画像処理装置 １５：電圧検出回路 １６：ア−ク位置検出器 １７：倣いコントロ−ラ １８：操作盤 １９：溶接電源

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接ト−チを支持し溶接対象の開先が延び
   る方向ｙに直交するｘ方向に駆動する開先倣い器；開先
   の位置および前記溶接ト−チの溶接ア−クの位置を検出
   する手段；および、検出された開先および溶接ア−クの
   相対位置に基づいて、前記開先倣い器を介して溶接ト−
   チを、開先に対する溶接ア−クのｘ方向の位置ずれを補
   正する位置に駆動する倣いコントロ−ラ；を備える、溶
   接の開先倣い装置において：前記位置検出手段は、開先
   の断面形状を検出する形状検出器，教示断面形状を表わ
   すデ−タを格納する教示デ−タメモリ，前記形状検出器
   が検出した断面形状すなわち処理対象断面形状を表わす
   デ−タを格納するための一時メモリ、および、教示デ−
   タメモリのデ−タが表わす教示断面形状に対する、一時
   メモリのデ−タが表わす処理対象断面形状の相関係数
   を、教示断面形状に対する処理対象断面形状をｘ方向に
   相対的に順次ずらして算出し、相関係数が０．６以上か
   つ最高値となったずらし量に基づいて開先位置を特定す
   る開先情報処理手段、を含むことを特徴とする、溶接の
   開先倣い装置。
2. 【請求項２】溶接ト−チを支持し溶接対象の開先が延び
   る方向ｙに直交するｘ方向に駆動する開先倣い器；開先
   の位置および前記溶接ト−チの溶接ア−クの位置を検出
   する手段；および、検出された開先および溶接ア−クの
   相対位置に基づいて、前記開先倣い器を介して溶接ト−
   チを、開先に対する溶接ア−クのｘ方向の位置ずれを補
   正する位置に駆動する倣いコントロ−ラ；を備える、溶
   接の開先倣い装置において：前記位置検出手段は、前記
   溶接ア−クの光の分布を検知する光検知器，検知した光
   分布に基づいて溶接ア−クの位置を表わす情報を生成す
   るア−ク情報処理手段、および、前記溶接ト−チのア−
   ク電圧瞬時値が、前記光検知器による溶接ア−クの光の
   分布の摘出に適した所定値のときこれを表わすタイミン
   グ信号を発生する電圧検出手段、を含み、前記ア−ク情
   報処理手段は該タイミング信号が発生したとき、光検知
   器が検知した光分布に基づいて溶接ア−クの位置を表わ
   す情報を生成する、ことを特徴とする溶接の開先倣い装
   置。
3. 【請求項３】溶接ト−チを支持し溶接対象の開先が延び
   る方向ｙに直交するｘ方向に駆動する開先倣い器；開先
   の位置および前記溶接ト−チの溶接ア−クの位置を検出
   する手段；および、検出された開先および溶接ア−クの
   相対位置に基づいて、前記開先倣い器を介して溶接ト−
   チを、開先に対する溶接ア−クのｘ方向の位置ずれを補
   正する位置に駆動する倣いコントロ−ラ；を備える、溶
   接の開先倣い装置において：前記位置検出手段は、開先
   の断面形状を検出する形状検出器；教示断面形状を表わ
   すデ−タを格納する教示デ−タメモリ；前記形状検出器
   が検出した断面形状すなわち処理対象断面形状を表わす
   デ−タを格納するための一時メモリ；教示デ−タメモリ
   のデ−タが表わす教示断面形状に対する、一時メモリの
   デ−タが表わす処理対象断面形状の相関係数を、教示断
   面形状に対する処理対象断面形状をｘ方向に相対的に順
   次ずらして算出し、相関係数が最高値となったずらし量
   に基づいて開先位置を特定する開先情報処理手段；前記
   溶接ア−クの光の分布を検知する光検知器；検知した光
   分布に基づいて溶接ア−クの位置を表わす情報を生成す
   るア−ク情報処理手段；および、前記溶接ト−チのア−
   ク電圧瞬時値が、前記光検知器による溶接ア−クの光の
   分布の摘出に適した所定値のときこれを表わすタイミン
   グ信号を発生する電圧検出手段；を含み、前記ア−ク情
   報処理手段は該タイミング信号が発生したとき、光検知
   器が検知した光分布に基づいて溶接ア−クの位置を表わ
   す情報を生成する、ことを特徴とする溶接の開先倣い装
   置。
4. 【請求項４】前記所定値は１０±１Ｖ以内である、請求
   項２又は請求項３記載の溶接の開先倣い装置。