JPS5839029B2

JPS5839029B2 - 開先検出方法

Info

Publication number: JPS5839029B2
Application number: JP53027288A
Authority: JP
Inventors: 達也三浦; 裕敏山本; 雅夫上田; 勇二西開地; 敬一宝角
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1978-03-09
Filing date: 1978-03-09
Publication date: 1983-08-26
Also published as: JPS54119353A

Description

【発明の詳細な説明】この発明はワークと位置センサとを空間３軸で位置制御
されるべくした、自動溶接装置における、開先検出方法
に関する。

開先溶接線を自動溶接する場合において、ワークの開先
は、別途開先加工が施こされるものであリ、その開先に
よる溶接線位置はワークにより必らずしも一定せず、こ
のような溶接線を正確に検出することは良好な溶接結果
を得るために重要な事項である。

しかしながら、従来の検出方法は、複雑であったり、時
間がかかったりして、実用的でなかった。

また特開昭５３−９１４５号公報には、接触式触角セン
サを使用して、開先形状を検出する方法が開示されてい
る。

しかしながらこの検出方法においては、別途触角センサ
を使用するため、構造複雑となることをまぬかれなかっ
た。

この発明においては、ワークの部材面に直交する方向に
設けた位置センサとしての溶接トーチを使用し、このセ
ンサの出力をコンピュータに入力することにより、短時
間に簡単に開先を検出する方法を提供しようとするもの
である。

この発明の前記した主たる目的や、その他の目的および
特徴は、以下の詳細な説明に従って逐次間らかにされる
。

この発明の実施例を述べるに先立ち、この発明の背影と
なる、かつこの発明を実施して有効な自動溶接装置につ
き説明する。

ただしこの発明をこの実施の形態に限定す′るものでは
ない。

第１図において、この自動溶接装置１００は、ワークＷ
（図示せず）の取付は具１０５を左右。

前後方向に移動ないし水平軸Ｈまわりに回転できるよう
に、トーチ１０９の取付は具１０８を上下方向に移動な
いし垂直軸りまわりに回転できるように、それぞれ構成
され、ワ＝−りＷおよびトーチ１０９の移動および回転
位置を自動制御するためのコンピュータを含めた制御箱
４００が設けられる。

より詳細に説明しよう。平面り字形の床板１０１の一方
辺には第１枠体１０２が固設される。

この枠体１０２の上部には、左右方向（図におけるＸ軸
方向）に移動可能な台車１０３が設けられる。

この台車１０３の動力手段は（図示しないが）この実施
例では公知の減速機付のブレーキ付モータであり、動力
伝達手段は（図示しないが）公知のポールナツトとねじ
棒との係合手段（いわゆるボールスクリュー）である。

また、台車１０３の上部には、前後方向（図におけるＹ
軸方向）に移動可能な第２枠体１０４が設けられる。

この枠体１０４の動力手段および動力伝達手段も、図示
しないが、同様の減速機付のブレーキ付モータおよびボ
ールスクリューである。

前記枠体１０４の前部には、図におけるθ軸方向に回転
可能なワーク取付は具１０５が設けられる。

このワーク取付は具１０５の動力手段も、図示しないが
、公知の減速機付のブレーキ付モータである。

前記床板１０１の他方辺端部には、第３枠体１０６が立
設される。

この枠体１０６には、上下方向（図におけるＺ軸方向）
に移動可能な腕１０７が設けられる。

この腕１０７の動力手段および動力伝達手段も、図示し
ないが、同様の減速機付のブレーキ付モータおよびボー
ルスクリューである。

そして、腕１０７の先端部には、垂直軸りまわり（図に
おけるθ軸方向）に回転可能なトーチ１０９の取付は具
１０８が設けられる。

このトーチ取付は具１０８の動力手段も、図示しないが
、公知の減速機付のブレーキ付モータである。

また、トーチ１０９の取付は位置は、該トーチ１０９の
中心線延長上の溶接点ＷＰが、前記垂直軸り上に一致す
るように構成され、さらにその取付は角は、実施する溶
接態様（突合せ溶接あるいはすみ肉溶接等）や被加工物
の形状に応じて最適に選ばれるものとする。

また、前記トーチ１０９には電源装置２００から電流が
与えられる。

前記各部の動力手段（減速機付のブレーキ付モータ）の
正転、逆転、移動速度および溶接電流等を、前記制御箱
４００および溶接制御装置３００でプログラムに従って
自動的に制御し、前記溶接点ＷＰが被加工物Ｗ（図示せ
ず）の溶接線に沿うように、かつ溶接条件の最もよい姿
勢で自動溶接ができるように、２つの取付は具１０５お
よび１０８の相互位置を制御する。

そのためのプログラムを作成する目的ないし手動操作の
目的で、リモートコントロール（「リモコン」）パネル
５００が設けられる。

なお、この実施例では、トーチ１０９の中心線延長上の
溶接点ＷＰは、垂直軸り上に一致するように構成してい
るため、取付は具１０８のΦ軸方向回転に殉ず一定であ
り、同一溶接点に対するトーチ１０９の姿勢を取付は具
１０８の回転（Φ軸方向）によって任意に変えることが
できる。

すなわち、この実施例は、５つの自由度を有する自動溶
接装置である。

次に第２図を参照して、この発明の一実施例の一部につ
き、詳述する。

ワークＷは、図示のような突合せ開先溶接線ＷＬを有す
るものとする。

トーチ１０９に対する消耗電極供給手段２０１が、電源
装置２００に備えられる。

供給手段２０１にはさらに、消耗電極強制器２０２を含
む。

この実施例では強制器２０２は、消耗電極強制器とう管
をループ状に成形してなる。

もつとも強制器２０２はこの他、案内ローラで消耗電極
を直線状にくせ付けするようなものであってもよい。

２０３は消耗電極に対する公知の電位付加手段であって
、切換スイッチ２０４を介して、溶接用電源２０５と検
出用電源としての放電用高圧電源２０６（電圧約１００
〜２，０００■、電流は小電流しか流れぬようになされ
ているもの。

）とに選択接続されるべくなされている。また電源２０
５はワークＷと直接に、電源２０６は電流センサ２０７
を介してワークＷと、それぞれ接続される。

センサ２０７における電流値変化に伴なう出力信号は制
御箱４００に入力するべく接続される。

またスイッチ２０４は常時は図示のように電源２０５に
接続され、制御箱４００からの指令により、電源２０６
に切換えられるようになされている。

令弟３図のようなワークＷの開先溶接線ＷＬを検出する
ものとして、この発明方法の一実施例を述べる。

以下第４図に示すフローチャートも参照されたい。

（１）まず第３図のように、ワークＷの部材の表面ＷＳ
を、制御軸Ｚ（センサ方向）とほぼ直角に制御しておく
。

（２）そしてトーチ１０９を点Ｐ１上方に位置指令して
制御する。

点Ｐ１は溶接線ＷＬの一端近辺で、溶接線ＷＬと直交す
る方向若干離れた個所に定めて、予じめプログラムして
おく。

（３）そしてその指令中に「センサ指令」が含まれてい
るか否かを判断する。

含まれていればよいが含まれていなければプログラムミ
スであるのでエラー表示を出すと共に、オペレータの次
の指示をまつ。

（４）「センサ指令」が含まれていれば、スイッチ２０
４を切換えるべき指令を出力して、消耗電極に対して検
出用電極２０６を印加する。

（５）制御箱４００内のコンピュータのＺ１ヲー。

にセットする。

そしてさらに開先の内部を検索していないことを記憶し
ておく。

（６）トーチ１０９にＺ軸方向に下げるよう指令する。

（ワークＷをＺ軸方向に上げてもよい。以下同様にトー
チ１０９を動かすものとして説明する。

）（７）トーチ１０９の先端電極が、ワークに接近して
、信号が出たかを調べる。

出ればそのときのトーチ１０９のＺ方向の値Ｚ２を入力
して取り込む。

（８）そしてＺ軸方向にトーチ１０９を戻す。

（９）今トーチ１０９が開先の内部を検索しているか否
かコンピュータの記憶により判断する。

開先の内部でないならば次の（１０のステップへ、内部
ならばステップ（２５）に飛ぶ。

（１０）Ｚ、−Ｚ２＜ＺＣかを判断する。

ここでＺｃはあらかじめコンピュータにインプットした
定数である。

α１）ＺｔＺ２＜ＺＣであるならば、Ｚ２の値
をＺｌとする。

（１２１センシング方向（今の場合Ｘ方向、−Ｘの向き
）に△Ｌだげトーチ１０９を移動させる。

（１３）そのうえで（６）のステップに戻る。

（１４）かくして、点Ｐ２．Ｐ３・・・と同様にく
り返す。

（１５）点Ｐ６に至れば（すなわちトーチ１０９が
開先内に入れば）、Ｚ１Ｚ２＜Ｚｃでなくな
り、ここでコンピュータは開先の内部を検索しているこ
とを記憶し、さらに、開先の角度α、βが予めコンピュ
ータに与えられているか否か判断する。

（１０与えられていれば、指定された向き（この場合−
Ｘ）にトーチ１０９を移動させる。

（１７）そしてトーチ１０９からセンサ信号（点Ｐ７の
位置信号）が出れば、その位置情報Ｚ、を取り込む。

側（Ｘ２、Ｚ２）、（Ｘ３、Ｚ３）、α、βから
、開光線の交点ＰＷ（Ｘｆ、Ｚｆ）を計算する。

そしてコンピュータに記憶しておく。

住匂トーチ１０９を若干上昇させる。

（２１溶接線ＷＬについて、交点ＰＷを２個記憶したか
否か判断し、そのとおりならばこの２点ＰＷ間をトーチ
１０９が直線補間しつつ移動するような指令を出力する
。

（２）点ＰＷが２点なければ、トーチ１０９を線ＷＬ力
方向この場合Ｙ方向）に移動させ線ＷＬ他端に位置させ
、ステップ（３）に戻る。

■）ステップ（１５）で、角α、βが与えられていなけ
れば、さらに計算によって点ＰＷを求めるべき指令を含
むか否か判断する。

（２３）計算によって求めるのなれば、定められたパ
ターン、例えば、第３図の点Ｐ６．Ｐ８．Ｐ１□。

ＰＩ３と開先内の特徴点を必要数センシングして、その
位置情報Ｚ６．Ｚ８．Ｚ１□、Ｚ、３を取り込む。

慟）これらの位置情報から点ＰＷを計算して求めて、取
り込む。

そしてステップ０に戻る。（２５）計算によって求める
のでなければ、Ｚｌ−Ｚ２くＯか否か判断する。

（９））そうでないならばαυのステップに戻る。

（２７）そうならば、（例えば点ｐＨから点Ｐ１４へ移
動して）トーチ１０９がすでに溶接線ＷＬを横断したも
のとみなし、センシング方向に（△Ｌ＋ｌ）だけトーチ
１０９を戻す（ここでｌ＝△Ｌ／３）。

この戻す量はこの値にかぎらず、点ＰＷに近くなるよう
な、適宜の若干の寸法であってもよい。

＠）トーチ１０９をＺ軸方向に下げて、そのときセンシ
ング信号が入力すれば、その位置をＰＷとみなして、取
り込む。

そして、ステップ（ＬＩに戻る。

なお前述実施例においては、メカ構成を直交３軸とした
が、これを制御構成を直交３軸としたものであってもよ
く、この発明の、技術的思想の範囲内における各構成の
均等物との置換も、またこの発明の技術的範囲に含まれ
るものである。

この発明は前述のとおりであるから、簡単な構成で溶接
線の開先を検出しつる。

顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもこの発明の一実施例を示し、第１図はこ
の発明を実施して有効な、自動溶接装置の外形斜視図、
第２図は要部側面図、第３図は作用説明斜面図、第４図
はフローチャートである。１０５・・・ワーク取付は具、１０９・・・トーチ、２
０６・・・放電用高圧電源（検出用電源）、２０７・・
・電流センサ、４００・・・制御箱、Ｗ・・・ワーク、
ＷＬ・・・溶接線、ＰＷ・・・開先線交点。

Claims

【特許請求の範囲】１ワークと位置センサとしての溶接トーチとを空間３
軸で位置制御されるべくした、自動溶接装置における、
突合せ開先溶接線を検出する方法であって、前記ワーク
の部材の表面は前記３軸のうちの１軸とほぼ直角とし、
この１軸方向に設けた前記トーチによる位置センサの出
力をコンピュータに入力し、下記するステップを含むプ
ログラムにより、前記開先を検出する方法。（４）開先近辺の部材の表面と前記トーチとを接触させ
そのときの位置を検出し、そのデータＺ１を格納するス
テップ。（Ｂ）先の表面位置から、開先よりにある一定距離
近接した、表面位置を同様にして検出し、そのデータＺ
２を格納するステップ。（ＯＺｌ−Ｚ２〈Ｚｏ（Ｚｃは常数）なればＺ２をＺ
ｌに置換え、（Ｂ）をくり返すステップ。０そうでないならば開先角度が与えられているか否か
判断するステップ。［Ｆ］予め与えられていれば、反対側の開先面の一点
位置を検出し、そのデータＺ３を格納するステップ。（ＤデータＺ２およびＺ３より、開先線の交点Ｚｆを
演算するステップ。２前記（２）のステップにおいて、開先角度が与えら
れていなければ、Ｚ２を含めて、各開先面の各２点ずつ
の位置Ｚ３．Ｚ４．Ｚ、を検出し、これらのデータによ
り開先線の交点Ｚｆを演算するステップを含む、特許請
求の範囲第１項記載の開先検出方法。３前記（２）のステップにおいて、開先角度が与えら
れていなければ、さらに続けて前記一定距離ずつ表面位
置を検出し、Ｚ２−Ｚｌの値を演算し、この値の符号が
変化したとき、若干戻った位置を開光線の交点Ｚｆとし
て演算するステップを含む、特許請求の範囲第１項記載
の開先検出方法。