JPS5836451Y2 - 溶接線自動倣装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はすみ肉溶接に好適な溶接線自動倣装置関するも
のである。

従来、自動像装置に用いられている差動トランス方式の
センサーは第１図に示すように移動可能な鉄心１にボビ
ン２を介して１次コイル３を巻き回し、この１次コイル
３の両側部に２次コイル４゜５を並べて巻き回して構成
されており、鉄心１の先端を被検出材６に機械的に接触
させて動かし、この鉄心１の移動に比例した出力電圧を
得るもので、この方式は接触式自動倣装置として利用さ
れている。

又、この鉄心１を固定して鉄心端面に金属が近づいたと
き発生する磁束のアンバランスを利用して母材からの距
離を検出して非接触状態にて自動倣溶接する方式がある
。

前者の接触式自動倣装置を用いた場合、溶接母材上のス
パッタ、スケール、仮付、傷およびフラックスなどの影
響を受けないように像面がなめらかでなければならない
ので、一般的には利用しにくい。

後者の非接触式のものはセンサーの検出特性が第２図の
曲線Ａで示すように母材面からセンサーまでの変位量が
大きくなると出力電圧がほぼ一定になってしまうので、
変位量の判別が困難になってしまう。

又、センサーの温度が上昇すると２次コイル４，５の出
力電圧が狂い、使用できなくなる。

本考案は上記に鑑み、高温の環境においても高精度にす
み肉倣いが可能な非接触センサーを備えた溶接線自動倣
装置を提供することを目的とする。

本考案は溶接ヘッドに溶接母材の直角方向の距離を検出
するようにセンサーを２個取付け、この検出信号にもと
すいて、すみ肉を自動倣い溶接する装置において、上記
センサーは固定鉄心に直接巻かれた１次コイルと該１次
コイルの上に重ねて差動巻きにした２次コイルとから構
成されているものであって、該センサーを溶接母材に対
して非接触の状態で溶接ヘッドに取付けたものである。

以下本考案の一実施例を第３図〜第７図により説明する
。

第３図において、７は溶接線自動像装置本体、８は本体
の走行台車で、レール９上を走行する。

１０は溶接ヘッド、１１は溶接ヘッド１０を水平方向に
移動させるテーブル、１２は溶接ヘッド１０をテーブル
１１の移動方向と直角方向に移動させるテーブル、１３
．１３’は溶接母材との直角方向の距離を検出するよう
に溶接ヘッド１０に取付けられる非接触式センサーであ
って、同一構造のものである。

すみ肉溶接を実施する場合には母材の交点を倣う必要が
あり、このため本考案の自動像装置では、溶接母材との
距離を直角方向において検出する各１個の、計２個の非
接触式センサーを取付ける。

非接触式センサー１３．１３’の構造は第４図に示すよ
うに固定鉄心１５のまわりに１次コイル１６を前記固定
鉄心１５の熱変形に追従するように直接巻き、その」二
に２次コイル１７．１８を重ねて差動巻きにしである。

固定鉄心１５端面に金属がない場合、即ち、センサー１
３．１３’と溶接母材１４との間の設定距離が離れてい
るとき、磁束のバランスがとれているため、２次コイル
１７．１８の差動圧が零となる。

固定鉄心１５端面に金属が近づくと、即ち、センサー１
３．１３’と溶接母材１４との間の距離が近づくと、磁
束のアンバランスが生じるため、２次コイル１７゜１８
の差電圧が生ずる。

センサー１３．１３’は前記構造をし、１次コイル１６
および２次コイル１７．１８において新規な巻き方をし
ている。

このため高熱環境においても精度よくすみ肉倣いができ
る。

すなわち両回材のなす角度が直角より大きいものにすみ
肉溶接を行う場合、センサ一端面と母材とのなす変位は
交点より離れるに従って設定した変位（距離）より大き
くなりこのため測定誤差も大きくなる。

したがって、センサーを交点より非常に離れたところに
取付けると測定誤差も大きくなる。

これとは逆に、交点に近いところでは、設定変位よりそ
れほど変らないので、測定誤差を小さく抑えることがで
きる。

他方、非接触式センサーは交点に近い位置に取付けると
アークの熱影響を受けて測定誤差が大きくなる。

このため、熱影響を受は難いセンサーであれば倣い精度
が向上する。

本装置において使用するセンサーは室温（１２℃）から
２００℃までの温度において高精度で検出すること、１
次コイル１６と溶接母材１４との間に２次コイルが介在
せず、１次コイル１６が溶接母材１４に構造上接近して
いるので第２図の曲線Ｂ、、Ｂ。

で示すように変位量の大きい値においても出力電圧が飽
和しないので精度よく検出すること（設定距離が大きい
と母材上の予期しない突起物によってセンサーが破損す
る事故が減少し、また実用上、センサーの設定作業が容
易になる。

）などの機能をもっている。

第３図に戻って２６はシールドガス管、２７はワイヤラ
イナ、２８は給電ケーブルを示す。

本自動倣装置の電気回路の一例を第５図により説明する
。

非接触式センサー１３の１次コイル１６は交流発信回路
１９に接続されており、非接触式センサー１３の２゛次
コイル１７．１８の差動出力はコンテ゛ンサーでカップ
リングして増幅回路２０に入り、２０倍程度増幅される
。

２１は整流回路で、増幅回路２０により増幅された出力
を直流にする。

この出力は第２図の曲線Ｂ１および曲線Ｂ２に示すよう
に対数曲線であるので、対数変換回路２２を通して直線
的な出力特性にする。

２３は任意に設定した変位量に相当する基準電圧を設定
する基準電圧設定装置で、前記対数変換回路２２からの
出力と基準電圧設定装置からの出力との偏差をモータ制
御回路２４に入れ、移動テーブル１１のモータ２５を駆
動する。

次に本考案の作業順序について説明する。

溶接ヘッド１０を溶接母材１４の所定の位置にセットし
、溶接ヘッド１０に取付けられている非接触式センサー
１３．１３’を溶接母材１４との距離を設定距離に保っ
て溶接を開始する。

まず溶接母材１４と非接触式センサー１３．１３’との
距離が設定距離に保たれている場合、溶接ヘッド１０の
移動につれて非接触式センサーが移動し、非接触式セン
サーからの出力と基準電圧設定装置２３からの出力とを
比較してみると、両者の偏差が零で゛あるため、モータ
への出力は出ない。

このためテーブル１１は動かず、又溶接ヘッド１０の位
置も変らないで台車８のみが移動して溶接を行う。

次に例えば熱歪などにより母材面が設定した変位量より
内側に存在していた場合、非接触式センサー１３．１３
’からの出力と基準電圧設定装置２３からの出力との間
に差が出てモータ制御回路２４を通してテーブル１１が
母材面から離れる方向に移動するようにモータ２５を駆
動するため、非接触式センサー１３．１３’は設定した
変位量まで母材面から離れる。

逆に設定した変位量より外側に母材面があれば、テーブ
ル１１を母材面に近づかせる方向にモータ２５を駆動す
る。

なお、偏差出力によってテーブル１１を動かす場合、ハ
ンチング現象が生じやすいので、ここでは若干ヒステリ
シス特性を持たせている。

１次コイル側の交流発信回路１９は一般に定電圧特性で
あり、第２図の曲線Ｂ１で示されるが、出力電圧が高い
所では負荷のインピーダンスが高くなっている。

このため交流発信回路１９は定電流特性にした方が良く
、そのときの出力電圧は曲線Ｂ２で示すように高くなり
、変位量の検出感度がより高いものとなる。

又、交流発信回路１９の周波数は第６図に示すように５
０ｋＨｚ以上では変位量が３ｍｍ以下でしか検出できな
くなる。

実際には６ｍｍ以」二離す必要があるので周波数は２０
ｋＨｚ以下で使用する必要がある。

本考案の溶接線自動倣装置に用いられる非接触式センサ
ーは温度を上げた場合、第７図に示すように室温（１２
℃）から２００℃まで６ｍｍの変位量に対して５％程度
の変位量の変化しかない。

−ヒ述のように本実施例では差動巻きの非接触式センサ
ーを使用しているので、溶接アークの光、予熱および溶
接アーク熱、倣い面上のスパッタ、サブマージド溶接に
おけるフラックス等の影響を受けることなくすみ肉倣い
溶接が実施できる。

以上説明したように、本考案の溶接線自動倣装置は、固
定鉄心に直接巻かれた１次コイルと該１次コイルの上に
重ねて差動巻きにした２次コイルとから構成される高温
環境に強い非接触式センサーを備えているので、溶接ア
ーク熱、スパッタ等の影響を受けない高い倣い精度を有
する装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の溶接線自動倣装置に用いられる接触式セ
ンサーの概略図、第２図はセンサーの変位量と出力電圧
の関係を示す図、第３図は本考案の溶接線自動倣装置の
構成を示す図、第４図は本考案の溶接線自動倣装置に用
いられる非接触式センサーの概略図、第５図は本考案の
溶接線自動倣装置の電気回路図、第６図は非接触式セン
サーの周波数と出力との関係を示す図、第７図は非接触
式センサーの温度特性を示す図である。 １０・・・・・・溶接ヘッドｊ３，１３’・・・・・・
非接触式センサー、１４・・・・・・溶接母材、１５・
・・・・・固定鉄心、１６・・・・・・１次コイル、１
７．１８・・・・・・２次コイル。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 溶接ヘッドに溶接母材の直角方向の距離を検出するよう
   にセンサーを２個取付け、この検出信号にもとすいて、
   すみ肉を自動倣い溶接する装置において、上記センサー
   は固定鉄心に直接巻かれた１次コイルと該１次コイルの
   上に重ねて差動巻きにした２次コイルとから構成されて
   いるものであって、該センサーを溶接母材に対して非接
   触の状態で溶接ヘッドに取付けたことを特徴とする溶接
   線自動倣装置。