JPS5847943B2 - すみ肉溶接線検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はすみ肉溶接線の検出方法に関し、特に限定す
るものではないが重ね継手などのすみ肉溶接線の検出に
適した方法に係る。

従来、前記したような溶接線の検出方法は種々提案され
ている。

しかしながら、特に薄板の場合における前記溶接線の検
出については、満足しうる方法はなかった。

従ってこの発明の主たる目的は、すみ肉溶接線を形戒す
る２千面のうち、一方が狭い場合においても、ミスな《
溶接線を検出しうる方法を提供することである。

この発明の他の目的や特徴は以下のさらに詳細な説明に
よって、逐次明確となる。

この発明の実施例について説明する前に、この発明の背
景となるかつこの発明を実施して有効な自動溶接装置に
ついて説明する。

しかしながら、この発明は、このような実施の形態に限
定されるものではないことを予め指摘する。

第１図はこの発明の背景となる自動溶接装置の一例を示
す全体斜視図である。

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）の取付け具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１０
９の取付げ具１０８を上下方向に移動ないし垂直軸Ｌま
わりに回転できるように、それぞれ構成され、ワークＷ
およびトーテ１０９の移動および回転位置を自動制御す
るための汎用電算機（コンピュータ）を含めた制御箱４
００が設けられる。

より詳細に説明しよう。

平面Ｌ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）公知のポールナットとねじ
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が設げられる。

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
可能なワーク取付げ具１０５が設げられる。

このワーク取付け具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２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Ｌまわり（図に
おけるΦ軸方向）に回転可能なトーチ１０９の取付げ具
１０８が設げられる。

このトーチ取付け具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の取付げ位置は、該トーチ１０９の
中心線延長上の溶接点ＷＰが、前記垂直軸Ｌ上に一致す
るように構成され、さらにその取付け角は、実施する溶
接態様（突合せ溶接あるいはすみ肉溶接等）や被溶接物
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、ｂ・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つの取付け具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戒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Ｌ上に一致するように構威してい
るため、取付け具１０８のΦ軸方向回転に拘ず＝定であ
り、同一溶接点に対するトーチ１０９の姿勢を取付け具
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。

さらに第２図に示すように、電源装置２００には、トー
チ１０９に消耗電極２０９を供給するための消耗電極供
給千段２０１が設けられる。

この消耗電極供給手段２０１には、さらに、この消耗電
極２０９に対して曲げ方向の癖を付けるための強制器２
０２が設げられる。

この実施例では、強制器２０２には、消耗電極２０９を
案内する可とう管をループ状に形或して、この消耗電極
２０９の先端に常に一定の曲げ癖を付けるようにしてい
る。

もつとも、この強制器２０２はこの実施例の他たとえば
案内ローラで挾み付け消耗電極を直線状に癖付けするよ
うなものであってもよい。

消耗電極供給手段２０１から送り出される消耗電極２０
９には、電圧印加手段２０３によって所定の電圧が印加
される。

電圧印加千段２０３は、切換スイッチ２０４を介して、
溶接用電源２０５または検出用電源としての放電用高圧
電源２０６のいずれかに選択接続される。

溶接用電源２０５は、周知のように、大電流低電圧であ
り、放電用高圧電源は小電流高電圧である。

そして、溶接用電源２０５は、ワークＷと直接に接続さ
れ、放電用高圧電源２０６は電流センサ２０７を介して
ワークＷと接続される。

電流センサ２０７は、前記電極２０９の放電に伴う電流
変化を検出して制御箱４００に信号を与える。

制御箱４００は、切換スイッチ２０４を制御する。

すなわち、通常の溶接時には切換スイッチ２０４を溶接
用電源２０５側に切換え、溶接線のセンシングに際して
放電用高圧電源２０６に切換えるよう制御する。

第３図はこの発明に用いられる溶接トーチ１０９の一部
分を詳細に示す部分縦断面図である。

この溶接トーチ１０９は、その中空部に供給手段２０１
から供給される消耗電極２０９を通すコレットチャック
爪１０９ａと、このコレソトチャック爪１０９ａを締付
げるための締付単動ピストン１０９ｂと、このピストン
１０９ｂが嵌装されるシリンダ１０９Ｃと、このシリン
ダ１０９ｃに対して高圧流体（たとえばシールドガスボ
ンベ中の高圧ガス）を流入、排出させるための管１０９
ｄとを含む。

なお、この第３図において、左側がトーチ先端であり、
右側には可とう管２０２が接続されているものとする。

そして、消耗電極供給手段２０１から供給される消耗電
極２０９は、このコレソトチャック爪１０９ａの中空部
を通って、トーチ１０９の先端に導出される。

通常はピストン１０９ｂがばね１０９ｅによって、図に
おいて左方に付勢され、コレットチャック爪１０９ａは
開放されている。

したがって、消耗電極２０９は自由にこの溶接トーチ１
０９内を移動することができる。

たとえばセンシングモードにおいて、消耗電極２０９を
クランプする必要が生じたとき、前記管１０９ｄから高
圧流体を供給することにより、ピストン１０９ｂは、図
において右方に押される。

したがって、コレットチャック爪１０９ａはこのピスト
ン１０９ｂの先端内周によって締付けられ、消耗電極２
０９がクラングされることになる。

このようにして、消耗電極２０９の突出長さのいかんに
拘らず、これを一定とした状態でセンシング動作にうつ
る。

さらに、前述第２図の実施例においては、溶接用電源２
０５と検出用高圧電源２０６とを機械的な切換スイッチ
２０４によって切換えるようにしたが、これは第４図ま
たは第５図のような実施例も考えられる。

第４図においては、溶接用電源２０５はたとえばダイオ
ードのような一方向性素子２０５ａを介して電圧印加手
段２０３すなわち消耗電極２０９に与えられる。

そして、検出用電源２０６は、このダイオード２０５ａ
の出力側に接続される。

ここで、検出用電源２０６は、高周波電圧を発生するた
とえば発振器が用いられ、センシングモードにおいて、
付勢ないし能動化される。

したがって、この第４図の例においては、センシングモ
ードにおいて、溶接用電源２０５からの電圧と検出用電
源２０６からの高周波電圧とが重畳されて消耗電極２０
９に加えられることになる。

なお、溶接モードにおいては、電源２０６は不能動化し
ておけばよい。

第５図の実施例では、溶接用電源２０５は、電流制限抵
抗２０６ａを介して電圧印加手段２０３に接続される。

そして、この電流制限抵抗２０６ａには並列的に、切換
スイッチ２０４ａが接続される。

そして、溶接モードにおいては、このスイッチ２０４ａ
を閉じて、電流制限抵抗２０６ａをシャン卜する。

したがって、消耗電極２０９には、溶接用電源２０５か
らの出力がそのまま与えられる。

そして、センシングモードにおいては、切換スイッチ２
０４ａを開放し、電流制限抵抗２０６ａを有効化する。

したがって、このセンシングモードにおいては、溶接用
電源２０５からの電圧が抵抗２０６ａを介して消耗電極
２０９に加えられることになる。

この電流制限抵抗２０６ａの作用によって、センシング
モードにおいては、溶接時より極めて小さい電流しか流
れないことになる。

以下第１〜３図の実施例において溶接トーチ１０９をセ
ンサとして用いてこの発明方法により溶接線をセンシン
グする動作について説明する。

今第６図に示すワークＷのＹ方向の、重ね継手すみ肉溶
接線ＷＬの一端位置近辺における溶接点Ｐ１１をセンシ
ングする場合につき第７図のフローチャートを参照しつ
つ説明する。

初めに制御箱４００内の図示しない電算機をテイーチン
グモードとし、パネル５０００図示しない操作ボタンを
マニュアル操作して、公知のプレイバンク方式で、トー
チ１０９の溶接点ＷＰが、溶接線ＷＬの一端位置近辺に
おいて溶接線ＷＬを構威する平面Ｓ１，Ｓ２のうち広十
面Ｓ１上方の点Ｐ１（Ｘ１，Ｙ， ，Ｚ１）に位置すべ
き指令位置情報を、センサ指令と共にユーザプログラム
の１ステップとしてインプットする。

以下一連のユーザプログラムをインプットしておく。

そして前記電算機をオートモードとして能動化する。

応じて前述したユーザプログラムが１ステップずつ指令
情報として出力される。

以下この発明実施例にかかるセンシングのステップによ
る動作を逐次説明する。

（イ）まずプログラムにセンサ指令情報が含まれている
か否かを判断する。

（ｏ）含まれていれば、切換スイッチ２０４を電源２０
６に切換える。

←→ 次に電極突出量を規正する。

この規正は、ト？チをセンサとして使用するに際し、電
極２０９のトーチ１０９先端からの突出量を一定とする
ために行なう。

まずトーチ１０９をある定められた基準点部材に対して
ある一定位置に位置させる。

例えば第１図に示されるように、取付け具１０５の外周
のある点を前記基準点とし、そこに溶接点ＷＰがあるよ
うにトーチ１０９を位置制御する。

そして、消耗電極供給手段２０１を作動して電極２０９
をくり出す。

そしてその先端が前記基準点に近接してこの両者間の電
気の導通があれば、電流センサ２０７からの信号により
、千段２０１の作動を停止する。

かくして、電極２０９の突出量が規正され、続いて管１
０９ｄに高圧流体を供給して、爪１０９ａを作動させる
。

これにより電極２０９はトーチ１０９に対して固定され
る。

（ニ）次にトーチ１０９の溶接点ＷＰを点Ｐ１ に位
置制御する。

（川トーチ１０９を広千面Ｓ１ に接近、すなわち降下
させる。

（ハ）前記降下する間に、電極２０９先端が面Ｓ１に近
接Ｓすれば、両者間に通電し、センサ２０７から信号が
出力し、伴ない前記降下を停止し、その点Ｐ２の位置情
報のうちＺ方向の位置情報ｚ２を前記電算機内のある定
められた番地に取り込む。

（ト）（ハ）のステップが終れば、トーチ１０９を△Ｚ
だげ上昇させる。

この△ＺはワークＷの板厚ｔよりも若干小とする。

（刀トーチ１０９を溶接線の方向（今の場合Ｘ方向）に
ある定められた距離△Ｘだけ接近させる。

この△Ｘの値はワークＷの精度が良ければ大きく定め、
精度が悪ければ（例えば千面Ｓ１ の凹凸が犬であれば
）小さく定める。

（１力 前記接近の間にセンサ２０γから信号があれば
、前記接近を停止し、その点Ｐ１ｏの位置情報のうちＸ
方向の位置情報Ｘ１ｏをある定められた番地に取り込む
。

そしてＸ１ｏ，Ｙ１，Ｚ２が溶接線ＷＬ上の点Ｐ１の位
置情報となる。

（名 前記接近の間にセンサ２０７から信号が無ければ
（力のステップに戻る。

この場合（１のステップにおいて前記電算機内のＺ２の
値はＺ５，Ｚ７，Ｚ，・・・・・・・・・ と更新され
る。

このようにこの発明方法によれば、広狭２平面よりなる
例えば重ね継手すみ肉溶接線ＷＬにおいて、その板厚ｔ
が小であっても、△Ｚの寸法を板厚ｔより若干小とする
ことにより確実にセンシングできる。

また、千面Ｓ１ の平面度が悪くまた傾斜があっても、
溶接線ＷＬ近辺のＺ方向位置情報により、ほぼ正確なセ
ンシングが可能となる。

そして、前述したように溶接線ＷＬの一端位置における
位置情報の他、この溶接線ＷＬに沿って複数点の位置情
報をセンシングすれば、トーチ１０９をそれに従って位
置制御することにより、良好な溶接結果を期待しうる。

なおこの発明では、トーチ１０９自身をセンサとして使
用したから、トーチ１０９まわりに余分な構戒が付加さ
れず、トーチ１０９と、ワークＷとが干渉するおそれが
少なく、せまい個所の溶接線を溶接するのに有効である
。

さらに前記したように、ワークとセンサとを直交Ｘ，Ｙ
，Ｚ軸に位置制御する他、他の制御軸方式（例えば円筒
座標系）であっても実施しうろことは理解されよう。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれもこの発明の実施例を示し、第１図は全体
斜視図、第２図はその要部図解図、第３図はトーチ１０
９０部分縦断面図、第４図、第５図は第２図に示す要部
の他の実施例の配線図、第６図はこの発明方法の作用説
明斜視図、第γ図は第６図の作用におけるフローチャー
トを示す。 １００・・・・・泪動溶接装置、１０５・・・・・・ワ
ーク取付具、１０９・・・・・・トーチ（位置センサ）
、２０６・・・・・・検出用電源、２０７・・・・・・
通電状態検出手段、２０９・・・・・・消耗電極、３０
０・・・・・・溶接制御装置、４００・・・・・・制御
箱（コンピュータ）、Ｗ・・・・・・ワーク、ＷＬ・・
・・・・すみ肉溶接線、Ｓ１・・・・・・広平面、Ｓ２
・・・・・狭平而。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ワークと位置センサとをコンピュータプログラムに
   よって相対的に位置制御して、前記位置センサからの出
   力を前記コンピュータに入力して、前記ワークの広狭２
   千面によって構威されるすみ肉溶接線を検出する方法で
   あって、前記位置センナは溶接トーチであり、その電極
   には検出用電源が接続され、かつその通電状態を検出す
   る手段の出力が前記コンピュータに入力するべくされ、
   さらに前記プログラムは下記するステップを含む、すみ
   肉溶接線検出方法。 （４）前記広平面上の点を前記センサにより検出してそ
   の平面と直角方向の位置情報Ｚｎを取り込む。 （Ｂ） 前記センサを定められた距離△Ｚだげ前記広
   平面から遠隔する点に位置制御。 （Ｃ） 定められた距離△Ｘだげ前記溶接線に接近し
   た位置に前記センサを位置制御。 （Ｄ） （Ｃ）のステップにおける位置制御の間に、
   前記センサから入力があったか否か判断。 （Ｅ） （Ｄ）のステップで人力が無げれば（Ａ）の
   ステツフに戻る。 （Ｆｌ（Ｄ）のステップで入力があれば、そのときの前
   記接近の方向の位置情報Ｘｎを取り込む。