JPS5852467B2

JPS5852467B2 - 非接触式開先センサ

Info

Publication number: JPS5852467B2
Application number: JP15437778A
Authority: JP
Inventors: 恭次福井
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1978-12-12
Filing date: 1978-12-12
Publication date: 1983-11-22
Also published as: JPS5581079A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は被溶接ワークなどにおける、非接触式開先セ
ンサの改良に関する。

前記したような開先センサは種々提案されていて、例え
ば電磁コイルを使用するのものがある。

しかしながら、従来の電磁コイル方式の開先センサは、
特に狭隘な開先に対して、検出精度が悪いうらみがあっ
た。

この検出精度を上げる子役としては、２個の検出コイル
を出来るだけ接近させて並列する必要があるが、コイル
の直径を小とするには限度があり、例よりも相互に電磁
的に干渉することをさけられなかった。

そこで、この発明においては、前記した電磁的相互干渉
を無くして、狭隘な開先でも、高精度で検出しうる開先
センサを提供しようとするものである。

この発明の他の目的や特徴は、以下のさらに詳細な説明
から、遂次間らかにされる。

まず第１図、第２図によって、この発明の一実施例を詳
述する。

Ｗは被溶接ワークであり、突合せ溶接開先線ＷＬを有す
る。

Ｓはセンサである。

そして、ワークＷと、溶接トーチと一体のセンサＳとは
、詳細は図示しないが、公知の自動溶接ロボットの両回
動部に設けられ、相互に少なくともワークＷの面ＷＳに
平行な面上２次元に位置御御されるものとする。

１と２は共に電磁コイルである。

電磁コイル１は検出用コイル１１と温度補用コイル１２
とを直夕１ルて、また電磁コイル２は検出用コイル２１
と温度補償用コイル２２とを直夕１ルてなる。

そして電磁コイル１と２は、ワークＷの面ＷＳおよび開
先線ＷＬに直角な平面（図示において紙面）上に一体に
並列してセンサＳを構成する。

Ｕｌ、■１゜ＷｌおよびＵ２．■２．Ｗ２はそれぞれ図
示ように結線された外部端子である。

１３および１４は共にブリッジ用インピーダンスであり
、交流電源３と、コイル１１および１２とを図示のよう
に接続することにより交流ブリッジＢ１を構成する。

２３および２４も共にブリッジ用インピーダンスであり
、交流電源４と、コイル２１および２２とを図示のよう
に接続することにより、交流ブリッジＢ２を構成する。

これらコイル１１，１２，２１，２２のインピーダンス
およびインピーダンス１３，１４，２３゜２４の値は、
いずれも、使用する電源周波数においてほぼ同一の値と
なるように、構成される。

そして、電源３と４とはその周波数を異ならしめ、さら
にこれら周波数の相互の最小公倍数ができるかぎり犬で
あり、しかもその周波数の比が１に近くないのが望まし
い（例えば電源３はＩＭＨｚ。

電源４は１．３ＭＨ２Ｏ）。

そして電源３と４とで、交流電源装置ＡＣが構成される
。

５はブリッジＢ１の出力を、また６はブリッジＢ２の出
力をそれぞれ入力する増幅器である。

７は増幅器５の出力を、８は増幅器６の出力をそれぞれ
入力するフィルタ回路である。

フィルタ回路７は電源３と同一周波数（今の場合ＩＭ
Ｈｚ）の信号を通過させるように、またフィルタ回路
８は電源４と同一周波数（今の場合１．３ＭＨｚ）
の信号を通過させるように構成される。

９はフィルタ回路７の出力を入力する、また１０はフィ
ルタ回路８の出力を入力する、いずれも公知の整流回路
である。

３０は整流回路９′：Ｆ６よび１０の出力を入力する差
動増幅器である。

そして増幅器５，６および３０、回路７，８゜９および
１０によって、差出力回路ＣＴが構成される。

次に前述実施例の作用を説明する。

コイル１および２の近辺にワークＷのような導電体が無
い場合は、ブリッジＢ１およびＢ２は平衡してその出力
は「０」であり、従って増幅器３０からの出力も「０」
となる。

今センサＳがワークＷの向ＷＳから距離Ｈの所にあり、
開先線ＷＬを検出しているものとする。

この場合は、コイル１１および１２共、ワークＷの影響
により、そのＱが変化し、ブリッジＢ１およびＢ２とも
その平衡はやぶれ出力信号を発する。

これら出力信号は増幅器５または６で増幅される。

そして増幅器５の出力信号はフィルタ回路７に入力し、
今の場合ＩＭＨｚの信号のみを通過させ、整流回路９で
整流し出力する。

また増幅器６の出力信号はフィルタ回路８に入力し、今
の場合１、３ＭＨｚの信号のみを通過させ整流回路１
０で整流し出力する。

この両整流回路９と１０との出力信号は、増幅器３０に
入力する。

しかしながら、図示のように、開先線ＷＬの中心線ＬＧ
と、コイル１の中心線１Ｃとの距離１０および中心線Ｌ
Ｃとコイル２の中心線２Ｃとの距離１２が等しければ、
コイル１の出力１Ｐとコイル２の出力２Ｐとは等しく、
整流口１賂９と１０との出力値も等しく、増幅器３０の
出力は「Ｏ」となる。

しかしながら、１１＼１２となったときを考える。

当然出力値１Ｐ＼２Ｐとなり、それに応じて回路９と１
０との出力値も相違し、増幅器３０からの出力値も「Ｏ
」ではなくなり、このときの値の正か負かによってセン
サＳと開先線ＷＬとはどちらへずれているか判断しうる
ことは理解されよう。

この実施例においては、電源３および４を前述したよう
に適宜選定することにより、その基本周波数の電磁波の
みならず、その高調波とも干渉しないようにできるから
、コイル１および２を相当接近させても、相互に干渉す
ることなく、開先線ＷＬの正確な検出が可能であり、前
記した自動溶接ロボットの良く知られた作用により、図
示しないトーチを開先線ＷＬになられせることができる
。

なお、回路９と１０との出力の和を求める公知の加算器
をこの実施例に追加すれば、図示３ＰＩＰ＋２Ｐ（但し、３Ｐ＝）に示すように、コイル１
１と２１の中心線の間に、開先線ＷＬの中心線ＬＣがあ
れば、相互距離Ｈを検出しうろことは理解されよう。

次に第３図、第４図に示す実施例につき、前述実施例と
の相違を主として述べる。

コイル１と２は、前述実施例が平行に並列されたのに比
し、この実施例では、コイル１１および２１の中心線が
ワークＷの側において交差するべく傾斜させている。

そしてこの傾斜角は両コイル１１および２１共同−とし
である。

１５はコイル１１とは差動巻きとした、温度補償用コイ
ルであり、コイル１６はコイル１１および１５に対する
励磁コイルである。

コイル１１゜１５および１６によって、電磁コイル１が
構成される。

２５はコイル２１とは差動巻きとした、温度補償用コイ
ルであり、コイル２６はコイル２１および２５に対する
励磁コイルである。

コイル２１゜２５および２６によって、電磁コイル２が
構成される。

すなわちコイル１と２は、別個に差動トランスとして構
成されている。

交流電源装置ＡＣは、１個の交流電源（例えばＩＭＨｚ
）４２と、この電源４２の出力を入力する電源切換回路
４３とよりなる。

電源切換回路４３は、詳細は図示しないが、パルス信号
によってその出力が、時分割方式で端子４３ａと４３ｂ
とに交互に切換えうる、公知の構成になる。

そして端子４３ａはコイル１６に、端子４３ｂはコイル
２６にそれぞれ接続される。

回路ＣＴは、増幅器５，６および３０、回路９および１
０により構成される。

この実施例の作用を述べるに、コイル１および２共、ワ
ークＷの存在しないときには、出力端子Ｕ１．Ｖｌお
よびＵ２．■２間には出力があられれない。

ワークＷの存在により、コイル１１と１５の間、および
コイル２１と２５の間の平衡がやぶれて、出力端子Ｕ１
．■１およびＵ２．■２間に出力が立ち、増幅器５およ
び６に入力する。

そして図示の状態では、増幅器５および６の出力は相等
しいが、１１＼１２の状態となれば、コイル１と２の出
力に差を生じ前述と同様にして、増・幅器５と６の出力
値は相違し、増幅器３０の出力値によって、開先ＷＬの
位置を検出しうるものである。

そして、この実施例のように、コイル１１と２１とを傾
斜させ、その交点を開先ＷＬ上にありうるようにすれば
、開先ＷＬの狭隘な場合であっても、コイル１１と２１
とに対する開先ＷＬの影響は充分に及ぼすことができて
、正確な検出を行ないうるものである。

さらに前述両実施例共、コイル１２，２２゜１５および
２５は、センサＳの近辺に、図示しないが溶接トーチを
センサＳと一体に固設し、センサＳの出力によってトー
チを開先ＷＬにならいつつ自動溶接する場合に、センサ
Ｓの周囲温度が上昇しても、検出用コイル１１および２
１と共に温度が上昇し、温度補償用コイルとして作用す
るものである。

前述したこれら実施例の他に、コイル１１と２１の平行
または交差、電源を周波数を異にするかまたは時分割に
するか、コイル１と２を交流ブリッジの一部とするか差
動トランスとするか、などの相互の組合せを任意として
もよく、また各構成の均等物との置換えも、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、その目的を達しう
るなと、下記する顕著な効果を奏するものである。

（Ｉ）開先を検出する２組のコイルに対する励磁交
流電圧を、周波数を異にするか、または時分割して交互
に与えるようにしたから、２組のコイルを接近させて設
けても電磁的に相互に影響をおよぼすことなく、狭隘な
開先をも検出しうる。

特に薄板の突合せ溶接のように、開先幅が零の場でも、
よくこの突合せ溶接線を検出しうる。

（■）２組のコイルの中心線をワークの側で交差するよ
うに傾斜させれば、さらに狭開先を正確に検出しうる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はこの発明の一実施例を示し、第１
図は正面図、第２図は回路図である。第３図および第４図は他の実施例を示し、第３図は正面
図、第４図は回路図である。１１および２１・・・・・・検出用コイル、３および４
・・・・・・各別個の交流電源、４２・・・・・・交流
電源、４３・・・・・・電源切換回路、１６および２６
・・・・・・励磁コイル、ＡＣ・・・・・・交流電源装
置、ＣＴ・・・・・・回路、Ｗ・・・・・・ワーク、Ｗ
Ｌ・・・−・・開先線、ＷＳ・・・・・・ワークの面。

Claims

【特許請求の範囲】１ワークの面およびこのワークの開先線に直角な平面
上に並列した２組の検出用コイル、この２組の検出用コ
イルまたはこれら各検出用コイルに対する各励磁コイル
に各別個に励磁電圧を印加するべくした交流電源装置、
前記２組の検出用コイルの各検出出力を入力し、少なく
とも前記検出出力の差を出力するべくした回路、とを備
え、前記交流電源装置は周波数を異にする各別個の交流
電源が前記各検出用コイルまたは前記各励磁コイルに接
続されてなる、非接触式開先センサ。２前記２組の検出用コイルは、その中心線が前記ワー
クの側において交差するべく傾斜させてなる、特許請求
の範囲第１項記載の非接触式開先センサ。３ワークの面およびこのワークの開先線に直角な平面
上に並列した２組の検出用コイル、この２組の検出用コ
イルまたはこれら各検出用コイルに対する各励磁コイル
に各別個に励磁電圧を印加するべくした交流電源装置、
前記２組の検出用コイルの各検出出力を入力し、少なく
とも前記検出出力の差を出力するべくした回路、とを備
え、前記交流電源装置は、１個の電源から時分割方式で
前記各検出用コイルまたは前記各励磁コイルに交互に電
圧を印加するべくした切換回路を含んでなる、非接触式
開先センサ。４前記２組の検出用コイルは、その中心線が前記ワー
クの側において交差するべく傾斜させてなる、特許請求
の範囲第３項記載の非接触式開先センサ。