JPS5942594B2 - 自動溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は自動溶接装置に関し、特に溶接トーチを溶接
線検知器（センサ）として使用するような自動溶接装置
に関する。

記憶装置に記憶した位置情報および制御情報にしたがつ
て溶接トーチとワークとを相互に空間に位置制御して、
プログラムにより自動的に溶接を行うようにしたプレイ
バツク方式の自動溶接装置がよく知られている。

そして、溶接トーチをワークの溶接線に倣わせるために
、センサを使用することが知られている。しかしながら
、従来は、溶接線を検知するためのセンサはトーチとは
個別にかつトーチの近傍に取付けていたため、トーチ周
りの形状寸法が大きくなる。そのため、狭いワークの奥
などにはトーチすなわちセンサが入り込めなかつたり、
溶接線の開先寸法の小さい場合にはセンサが有効に作用
しない。またその構造が複雑でかつ高価になるなど種々
の門題点があつた。そこで、本発明者らは、先にトーチ
自身をセンサとして作用させる極めて優れた自動溶接装
置を提案した。このような提案された自動溶接装置にお
いては、トーチの電極とワークとの間に通常の溶接用電
源とは異なる検出用電源を接続し、このときのトーチす
なわち電極とワークとの間の通電状態を検知するように
したものである。ところが、このような提案された自動
溶接装置において、電極として消耗電極を用いるもので
あれば、トーチからの突出長さが溶接の終了時点で必ず
しも厳密に一定ではない。さらに、広く行なわれている
ように、固定された消粍電極供給手段と移動するトーチ
との間に可とう管を接続し、この中に消耗電極を通す場
合は、トーチの移動に伴つて、上述の突出長さが変化す
るおそれがある。したがつて、作業開始時点において、
この突出長さは必ずしも一定にはならない。それゆえに
、この発明の主たる目的は、溶接トーチをセンサとして
使用するような消耗電極型の自動溶接装置において、ト
ーチから突出する消耗電極の長さを容易に規正し得る自
動溶接装置を提供することである。

この発明の好ましい実施例は、要約すれば、制制手段と
して機能する電算機により制御される変位機構によつて
移動しその相互位置が制御されるようなワーク取付具お
よび消耗電極型トーチを備え、前記トーチの電極に対し
て溶接用電源と検出用電源とを選択する選択手段すなわ
ち切換スイツチと、前記検出用電源による電極電流を検
出する通電状態検出手段すなわち電流センサとを備え前
記ワーク取付具に取付けられたワークの適宜個所に基準
個所を設定し、制御手段として機能する電算機は消粍電
極供給手段が作動して消粍電極が繰り出されてその先端
が基準個所に近接したときの電流センサの出力によつて
この消粍電極供給手段の作動を停止させる。

他の実施例ではこのときの電流センサの出力に応答して
消耗電極突出長さまたはその誤差を求めるようにした自
動溶接装置である。この発明の上述の目的およびその他
の目的と特徴は図面を参照して行う以下の詳細な説明か
ら一層明らかとなろう。

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
の発明の一実施例の自動溶接装置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の取付け具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
およびトーチ１０９の移動および回転位置を自動制御す
るための電算機マイクロコンピユ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。まず、トー
チ１０９とワーク取付具１０５との相対位置を変位させ
るための変位機構について説明する。

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）公知のボ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ユ一）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１
０４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
ユ一である。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け具１０５が設けられる
。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、土下方向（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ユ一であ
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
け具１０８が設けられる。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の取付け位置は、
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）や被加工物の形状に応じて最適に選ばれるものと
する。以上の構成で、変位機構が実現されるが、これは
あくまでも一例であり、上述のような構成に限定される
ことはない。

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でプログラムに従つて
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Ｌ上に一致するように構成し
ているため、取付け具１０８のφ軸方向回転に拘ず一定
であり、同一溶接点に対するトーチ１０９の姿勢を取付
け具１０８の回転（φ軸方向）によつて任意に変えるこ
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、電源装置２００には、トーチ１
０９に消耗電極２０９を供給するための消粍電極供給手
段２０１が設けられる。

この消耗電極供給手段２０１には、さらに、この消粍電
極２０９に対して曲げ方向の癖を付けるための強制器２
０２が設けられる。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成
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挟み付け消耗電極
２０９を直線状に癖付けするようなものであつてもよい
。消耗電極供給手段２０１から送り出される消耗電極２
０９には、電圧印η口手段２０３によつて所定の電圧が
印カロされる。電圧印加手段２０３は、切換スイツチ２
０４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、切換スイツチ２０４を制御する
。すなわち、通常の溶接時には切換スイツチ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、その中空部に消耗電極供給手
段２０１から供給される消粍電極２０９を通すコレツト
チヤツク１０９ａと、このコレツトチヤツク１０９ａを
締付け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１
０９ｂ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、このコレツトチヤツク１
０９ａの中空部を通つて、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によつて
、図において左方に付勢され、コレツトチヤツク１０９
ａは開放されている。したがつて、消粍電極２０９は自
由にこの溶接トーチ１０９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？１０９ｂ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。したがつて、コレツトチヤツ
タ１０９ａはこのピストン１０９ｂの先端内周によつて
締付けられ、消耗電極２０９がクランプされることにな
る。第１２図は以上説明したこの発明の一実施例の自動
？接装置の電気回路を示す概略プロツク図である。図に
おいて、制御箱４００は、電算廁０１と、インタフエイ
ス４０４と、サーボ回路ＳＸ，ＳＹ，Ｓθ，ＳＺ，Ｓφ
とを含む。電算機４０１はいわゆるマイクロコンピユー
タであり、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭとを含む。ＲＯ
Ｍには、後述の第４図、第６図、第８図および第９図に
示すような動作プログラムが格納される。上記ＣＰＵは
この動作プログラムに従つて動作を行なう。上記ＲＡＭ
には、各種の演算情報およびテイーチング情報などが記
憶される。各サーボ回路ＳＸ，ＳＹ，Ｓθ，ＳＺ，Ｓφ
は、それぞれ、各軸を変位するためのモータＭＸ，ＭＹ
，Ｍθ，ＭＺ，Ｍφを１駆動するための回路である。前
述の電流センサ２０７の出力はインタフエイス４０４を
介して電算機４０１に読込まれる。また、リモコンパネ
ル５００からの指令データがインタフエイス４０４を介
して電算機４０１に読込まれる。一方、電算機４０１か
らは、インタフエイス４０４を介して切換名イツチ２０
４に切換指令活号が与えられる。第４図はこの発明の溶
接モードを示すフロー図である。

まず、溶接に先立つて、制御装置はそのワークの溶接線
をセンシングする必要があるかどうか、すなわちセンシ
ング指令が含まれるかどうかを判断する。これは、その
ワークが、どのようなパターンないしタイプのワークか
によつて、予めテイーチングされる。たとえば、つぎの
パターンのようなときには、センシングが必要となる。
パターン１・・・このパターンはワークないし母材の精
度はよく出ているので、テイーチングモードのときだけ
溶接の始点および終点をセンシングする。後はワークを
取換えても同じ位置情報でよい。パターン２・・・この
パターンは母材の精度がパターン１の場合よりも悪くセ
ンシング動作もテイーチングしなければならないが、そ
のずれが平行移動だけですむような場合であつて、溶接
の始点のセンシングだけでよい。パターン３・・・パタ
ーン２の場合で溶接線が平行以外にずれるため、溶接の
始点も終点もセンシング動作が必要である。

そして、このようなパターンの場合でセンシング指令が
あれば、後述の第６図または第８図に示したサブルーチ
ンに入る。また、センシング指・令がないのであれば、
つづいてセンシング完了指令があるかどうかを判断する
。このとき完了指令があれば、電算機４０１は、切喚ス
イツチ２０４に対する指令を解除し、第２図の電圧印カ
ロ手段２０３と溶接用電源２０５とを接続する。そして
、センシング完了指令がなければ、あるいは指令解除し
たならば、つづいて、上述のテイーチングモードでプロ
グラムされた位置情報および制御情報を溶接実行のため
に出力する。なお、サブルーチン（第６図、第８図）が
終り、この第４図のルーチンにリターンすると、電算機
４０１は、切換スイツチ２０４に対する指令を解除する
。それとともに、ワークの肉厚の不同等の原因で、セン
シングした位置を修正する必要があれば、修正してその
修正した位置情報を与えて、溶接を実行させる。以下に
第５図〜第９図を参照して溶接トーチをセンサとして用
いるためのセンシング動作について説明するが、このセ
ンシング動作に先だつて、この発明では、さらに次のよ
うな操作を行なう。

すなわち、第３図に示すような溶接トーチ１０９を溶接
装置１００（第１図）の所定の部位ないし個所もしくは
位置に近接させて消耗電極２０９のトーチ１０９からの
突出長さを検出する。或る実施例では、たとえば第１図
に示すワーク取付具１０５の外周縁を基準位置とする。
そして、センシングのために制脚箱４００が切換スイツ
チ２０４を検出用電源２０６側に切換えて、このワーク
取付具１０５すなわちＹ軸方向およびＸ軸方向をある定
められた位置に移動制御しかつ腕１０７を上下方向すな
わちＺ軸方向に移動制御し、このワーク取付具１０５の
外周縁とトーチ１０９とを近接させる。このトーチ１０
９の消耗電極２０９先端とワーク取付具１０５との近接
によつて、両者の゛間にスパークが発生し、電流センサ
２０７によつてその通電状態が検知される。この電流セ
ンサ２０７からの出力信号は制御箱４００に与えられる
。制御箱４００では、このトーチ１０９をワーク取付具
１０５の外周縁すなわち基準位置に近づけてスパークの
飛びはじめるＺ軸位置Ｚｃを求める。そして、その位置
Ｚｃと、予め定める標準長さだけ消耗電極２０９が突出
した場合における通電開始位置Ｚａ（！：９差を演算し
、それを電極長さに変換する。したがつて、この操作に
よつて、トーチ１０９から突出する消耗電極２０９の予
め定める基準長さと実際の突出長さ誤差が求められるこ
とになる。そして、この求められた誤差に基づいて、消
粍電極供給手段２０１を制御するなどして、その長さを
基準長さに合わせる。あるいは、また、この求められた
誤差によつて、トーチ１０９のための位置制御指令情報
を修正してもよい。さらに、前記突出長さ誤差ではなく
、突出長さの値そのものを情報として取込み、以後の制
御に用いるようにしてもよい。電極２０９をくり出して
、通電状態検出出力に応答してその送出を停止し規定長
さとしてもよい。その後、第３図に示すピストン１０９
ｂによつてコレツトチヤツク１０９ａで消耗電極２０９
をクランプさせる。このようにすれば、たとえばセンシ
ングに際してトーチ１０９を旋回させたとしても、トー
チ１０９から突出する電極２０９の長さは常に一定に保
たれ得る。したがつて、溶接線のセンシングに際して、
正確なセンシングが行なわれ得るものである。以上の動
作において、制御装置４００の電算機４０１は、特許請
求の範囲における制御手段が備えている、電源をセンシ
ングモードに選択するよう選択手段に選択させる手段、
消粍電極型トーチを前記ワークの表面の或る一点に対し
て所定の関係を有する位置に移動させるように変位機構
を制御する手段、消粍電極供給手段から消耗電極を送り
出させる手段、消耗電極の先端が前記ワーク表面の或る
一点に近接したときの通電状態検出手段出力に応じて消
耗電極供給手段の作動を停止させる手段、として、すな
わち制御手段として機能している。

このようにして、溶接線のセンシングに先だつて、例え
ば消耗電極の溶接トーチから突出する長さを固定したの
ち、以下に説明するセンシングのサブルーチンの動作に
移る。まず、第５図のようなワークＷＯＹ軸方向溶接線
ＷＬに対し、トーチ１０９の溶接点ＷＰを、点Ｐ６から
Ｐ７に自動制御する場合について、第６図のサブルーチ
ンを示すフロー図とともにその作用を述べる。

初めに、制御箱４００内の電算機４０１をテイーチング
モードとし、パネル５００の図示しない操作ボタンをマ
ニユアル操作して、公知のプレイバツク方式で、トーチ
１０９の溶接点ＷＰが点Ｐ１→Ｐ６→Ｐ７と移動し、点
Ｐ１において、φ角はトーチがＸＺ平面内にあるφ１と
なるよう、かつ点Ｐ６においてセンサ指令を、点Ｐ７に
おいて溶接指令を、それぞれ電算機４０１にユーザプロ
グラムとしてインプツトする。そして電算機４０１をオ
ートモードとし、図示しないスタートボタンをマニユア
ル操作する。そうすると前記ユーザフ５０グラムの最初
のステツプの内容がストアされ、出力する。

その内容はトーチ１０９の位置指令として、点Ｐ１（Ｘ
ｌ，Ｙｌ，Ｚｌ，φ１）が指令される。応じてトーチ１
０９およびワークＷの相互位置が自動制御され、トーチ
１０９の溶接点ＷＰの位置が点Ｐ１に到達し、φ角がφ
１となり、到達信号が電算機４０１に返されて、次のス
テツプの内容がストアされ出力する。その内容はトーチ
１０９の次の位置指令が点Ｐ６（Ｘ２，Ｙｌ，Ｚ２，φ
１）であることと、センサ指令とが含まれる。このセン
サ指令によつて、あらかじみ別に電算機４０１にインプ
ツトしてあつたシステムプログラムによつて、切換スイ
ツチ２０４に対する指令が出力し、それによりスイツチ
２０４は切換わる。

また同様に前記システムプログラムにより、Ｚ軸を下げ
る指令、すなわち、トーチ１０９を下降すべき指令が出
力し、トーチ１０９は降下する。そしてトーチ１０９の
電極とワータＷとの間には、電源２０６によつて高圧電
位差が作動している故、トーチ１０９の電極先端が点Ｐ
２（ワークＷと電極先端の距離が最大約２ｍ）の位置で
両者間にスパークが飛ぶ。かくしてセンサ２０７がこの
電流を検出し、その信号により、そのときの位置Ｐ２の
位置情報のうちＺｓを取り込み、この値とこのステツプ
における指令情報のうちＺ２との差ΔＺを電算機４０１
が演算する。同時にシステムプログラムにより、トーチ
１０９をある一定量（１〜２ｍｍ）上昇させ、点Ｐ３に
至る。そして、電算機はφ角がφ１であることおよびＸ
１とＸ２との差から、次のセンシング方向Ｘおよび向き
（第５図において右向き）を判定し、その向きにワーク
Ｗを移動させるべき指令が出力し、ワークＷは右行する
。

前述と同様にして、電極とワークＷとの間が接近し、点
Ｐ４においてスパークが飛び、そのときのＰ４のＸ方向
位置Ｘｓと指令Ｘ２との差ΔＸを演算する。そしてワー
クＷをある一定量だけ戻し、点Ｐ５に至る。かくしてセ
ンシング完了を判断し、その情報により、先のスイツチ
２０４に対する指令が消去され、スイツチ２０４は元に
戻る。前述説明において、消耗電極２０９の先端のトー
チ１０９に対する関係位置は、強制器２０２の作用によ
り、消耗電極２０９が常に同一の形状でトーチ１０９よ
り突出していること、およびその突出長さは、クランプ
手段によつて常に同一であることから、常に同一関係位
置どなり、前述センサとしての作用に支障ないことは理
解されるであろう。

なおトーチ１０９にガス（例えばＣＯ２）を流せば、よ
り安定したセンシングを行ないうるものである。以上の
動作において：制御装置４００の電算機４０１は、特許
請求の範囲における制御手段が備えている、電源をセン
シングモードに選択するよう選択手段に選択させる手段
、として、すなわち制御手段として機能している。

さらにこの実施例は、溶接線ＷＬを構成する２側面のな
す角があらかじめ判明（この場合は直角）している場合
に適用しうるものであることも理解されよう。次に、第
７図および第８図を参照して、別の実施例につき、前述
実施例との相違を主として述べる。

なおこの実施例は、溶接線ＷＬを構成する２側面のなす
角があらかじめ判明していない場合に適用しうるもので
ある。この実施例のＸ軸方向溶接線ＷＬは、開先を有す
る突合せ溶接線であり、これを下向溶接せんとするもの
であり、トーチ１０９は垂直の姿勢を保つ。

この場合におけるテイーチングのステツプは、まず第１
ステツプとして、溶接線ＷＬの始端の上方かつＸ軸方向
プラス側に若干ずらした斜面上方の点Ｐ１の位置情報（
Ｘｌ，Ｙｌ，Ｚｌ）と、センシング方向−Ｘ（センサ指
令を兼用）とをインプツトする。第２ステツプとして、
点Ｐ１の位置からＹ軸方向溶接線ＷＬの終端の上方の点
Ｐ９の位置情報（Ｘｌ，Ｙ２，Ｚｌ）と、センシング方
向−Ｘをインプツトする。第３ステツプとして、第１ス
テツプでセンサした点Ｐ８の位置情報を実施する指令お
よびセンシング完了指令をインプツトする。さらに第４
ステツプにおいては、第２ステツプでセンサした点Ｐｌ
Ｏの位置情報を実施する指令および溶接指令をインプツ
トする。以上のユーザプログラムの実行につき以下述べ
る。

まず第１ステツプにより、トーチ１０９とワークＷは、
相互に位置制御され、第７図図示Ｐ１の位置にトーチ１
０９は制御される。そして、このステツプにセンサ指令
が含まれている故に、切換スイツチ２０４に対する指令
が出力し、それによりスイツチ２０４は切換わり、トー
チ１０９の電極とワークＷとの間に高電圧が印加される
。そして、Ｚ軸を下げる指令、すなわちトーチ１０９を
下降すべき指令が出力し、トーチ１０９は降下する。そ
して、点Ｐ２（Ｘｌ，Ｙｌ，Ｚ２）において、スパーク
が飛び、センサ２０７からの出力信号が電算機に入力す
る。この入力信号により電算機はこの点Ｐ２の位置情報
（Ｘｌ，Ｙｌ，Ｚ２）を取り込み、ある定められた個所
に記憶する。次に、センサ指令はセンシング方向−Ｘと
なつているから、それによつてセンシングの向きを判定
し、（今の場合ワークを右行）その移動指令を出力する
。そして、点Ｐ３（Ｘ２，Ｙｌ，Ｚ２）においてスパー
クが飛び、センサ２０７の信号が電算機に入力する。こ
の入力信号によりこの点Ｐ３の位置情報を取り込み、あ
る定められた個所に記憶する。次に先のＸ軸方向の移動
と反対向きに一定量（溶接線ＷＬの大きさにより適宜定
める。）戻す指令を出力し、すなわちこの場合ワークＷ
は若干左行する。そして点Ｐ４（Ｘ３，Ｙｌ，Ｚ２）に
至れば、再度Ｚ軸を下げる指令が出力し、トーチ１０９
は下降する。

そして点Ｐ５（Ｘ３，Ｙｌ，Ｚ３）においてセンサ２０
７の信号が電算機に入力し、この点Ｐ５の位置情報を取
り込み、ある定められた個所に記憶する。さらにワーク
Ｗを左行（先のＸ方向移動と同一向き、）させるべき指
令が出力し、さらに点Ｐ６（Ｘ４，Ｙｌ，Ｚ３）におい
てセンサ２０７の信号が電算機に入力し、この点Ｐ６の
位置情報を取り込み、同様記憶する。

かくして、センサ２０７の信号の４回の入力による４個
の位置情報の記憶により、センシング完了を判断し、点
Ｐ２，Ｐ６をむすぶ線と、点Ｐ３，Ｐ６をむすぶ線の交
点を演算し、点Ｐ７を得る。

そして、点Ｐ７よりトーチ１０９のねらい位置（通常は
点Ｐ７の若干上方）Ｐ８（Ｘ５，Ｙｌ，Ｚ４）を演算し
、定められた位置に記憶しておく。これでこのステツプ
を終了したことになる。次のステツプは、点Ｐ９（Ｘｌ
，Ｙ２，Ｚｌ）を指令し、かつセンサ指令を含む。従つ
て、前のステツプと同様にして、溶接線ＷＬの終点にお
けるトーチ１０９のねらい位置ＰｌＯ（Ｘ６，Ｙ２，Ｚ
５）を演算し、記憶する。さらに次のステツプでは、第
１のステツプで記憶した点Ｐ３の位置情報が呼び出され
、実行される。

なおこのときは、センシング完了指令も含まれているか
ら、先の切換スイツチに対する指令が消去され、スイツ
チ２０４は元に戻り、トーチ１０９およびワークＷ間に
は溶接電圧が印加される。さらに次のステツプで、第２
のステツプで記憶した点ＰｌＯが位置指令され、さらに
溶接指令がなされる故に、ワークＷはＹ軸方向に移動し
、すなわち相対的にトーチ１０９は点Ｐ８からＰｌＯに
至る間、溶接を実行しながら移動し、自動溶接を実行す
る。

この実施例によれば、あらかじめ定まつていない形状の
開先による溶接線ＷＬであつても、その側面の交点を演
算し、開先形状を判断し、それによつて、もつとも溶接
結果の良好な浴接ねらい位置を定めうるものである。

またこの実施例は一直線の溶接線ＷＬについて実行する
場合につき述べたが、屈折した溶接線ＷＬであつても、
その始点、各屈折点、終点におけるトーチ１０９のねら
い位置をあらかじめ総て演算しておき、その各点を逐次
ＰＴＰ制御により実行せしめればよい。なお、上述の実
施例において、管１０９ｂによる高圧流体の流入、排出
は、図示しない切換弁を手動操作してもよく、さらに、
この切断弁の切換えをプログラムからの信号によつて自
動的に行なうようにしてもよい。

さらに、上述の実施例においては、基準位置をワーク取
付具１０５の外周縁としたが、これはＺ軸方向が常に一
定位置に保たれるような個所であればどのような部分で
あつてもよい。

あるワークピースの例では、１つのワークピースが複数
の溶接線を含むことがある。

この場合、各溶接線ごとにその溶接線をチエツクないし
センシングする必要があるかもしれない。そして、上述
の実施例では、そのセンシングに先立つて溶接トーチ１
０９からの電極２０９の突出長さを規正するが、このと
き、各溶接線ごとに一々基準位置としてのワーク取付具
１０５の外周縁に近づけて突出長さを規正するのであれ
ば、上述のようなワークピースの場合、そのセンシング
かつしたがつて溶接に長い時間を必要とするであろう。
そこで、第９図に示す実施例では、このような面倒な処
理を不要とする好ましい例を示す。以上の動作において
、制御装置４００電算機４０１は、特許請求の範囲にお
ける制御手段が備えている、電源をセンシングモードに
選択するよう選択手段に選択させる手段、として、すな
わち制御手段として機能している。

第９図はこの発明の自動溶接モードの他の実施例を示す
フロー図である。ここで、この第９図およびその他の関
連の図面を参照して、この第９図に示す動作ないし操作
について説明する。まず、上述した第３図とその関連の
動作に従つて、溶接トーチ１０９から突出する電極の長
さを所定値にし、クランプする。続いて、制御箱４００
に含まれる制御装置は、センシング指令を出力する。応
じてセンシングのサブルーチンが呼び出され、これが実
行される。このセンシングのサブルーチンは、水平すみ
肉溶接の場合では先に説明した第６図であり、突き合わ
せ開先溶接であれば第８図に示される。このようなサブ
ルーチンを実行した結果、そのワークピースにある溶接
線がセンシングされる。その後溶接指令を出力し、その
センシングした溶接線に従つて溶接を行なわせる。そし
て、溶接が完了すれば、周知のように、その後溶接トー
チ１０９をある所定位置に逃がすために、この逃位置を
指令する。そして、続いてそのワークに対する溶接が全
て終了したかどうかを判断する。終了したなら溶接に後
続する処理をし、そのワークに対してまだ溶接していな
い溶接線が残つていれば、続いて、その電極長さを先の
センシングと同じにする必要かあるかどうかすなわち電
極の突出長さの規正の指令があるかどうかを判断する。
この突出長さ規正の指令は、たとえばテイーチングモー
ド（こおいてあら力）疑めこの指令をプログラムするよ
うにしてもよく、あるいは一連の溶接線が終了すると自
動的にこの指令が出されるようにプログラムをするよう
にしてもよい。そして、その指令があれば続いて、その
突出長さ合わせのために用いるべき座標軸は水平方向か
垂直方向か、すなわちＸ軸（またはＹ軸）かＺ軸かを判
断する。このとき、その軸が水平方向すなわちＸ軸（ま
たはＹ軸）であれば、前の溶接位置すなわちＸ＋ΔＸ；
ただしΔＸ，ΔＹは後述のΔＺと同様の修正または補正
値）を指令位置として与える。応じて、溶接トーチＴは
、この指令された軸以外は先の逃げ位置のままで、この
指令位置に動く。また、対象とする軸が垂直方向すなわ
ちＺ方向であれば、同様にして、前の溶接位置（Ｚ＋Δ
Ｚ）を指令位置として出力する。応じて、溶接装置はこ
のＺ軸だけ指令された値で、かつ他の軸は先の逃げ位置
のままで位置制御される。その後制御装置は、先の指令
位置に溶接トーチ１０９が到着したかどうかを、たとえ
ばＮｕｌｌ、またはＣｌＯｃｋ信号によつて判断する。

指令位置に達していれば、制御装置は続いて、第２図に
示すような消粍電極供給手段２０１に対して電極を送り
出すための指令を与える。このとき、この消耗電極２０
９には、電圧印加手段２０３によつて、検出高電圧電源
２０６が接続されている。そして、電流センサ２０７か
ら出力があれば、消耗電極供給手段２０１に対して電極
を送り出すのを停止するべく指令を与える。以上の動作
において、制御装置４００の電算機４０１は、特許請求
の範囲における制御手段が備えている。電源をセンシン
グモードに選択するよう選択手段に選択させる手段、消
粍電極型トーチを前記ワークの表面の或る一点に対して
所定の関係を有する位置に移動させるように変位機構を
制仰する手段、消耗電極供給手段から消耗電極を送り出
させる手段、消耗電極の先端が前記ワーク表面の或る一
点に近接したときの通電状態検出手段出力に応じて消粍
電極送給手段の動作を停止させる手段、として、すなわ
ち制御手段として機能している。

このように、１つのワーク（その表面位置は第１回目の
センシングで判明している）に対して２回目以降の溶接
線のセンシングでは、それに先立つ消耗電極２０９の突
出長さの規正のために、ワークピースの表面の位置を基
準位置とする。なお、電流センサ２０７の出力に応じて
、このときのトーチおよびワークの相互位置から、消耗
電極九９の突出長さまたはその誤差を演算するようにし
てもよい。このようにすれば、溶接トーチ１０９をその
都度たとえばワーク取付具１０５のような基準位置部材
近辺に戻す必要はなく、サイクルタイムが短縮できる。
この第９図の実施例では、たとえば第５図に示すような
水平すみ肉溶接の場合について説明した。しかしながら
、これは、第７図に示すような開先を有する突き合わせ
溶接の場合でも同様に実施される。ただ、この場合には
、水平方向すなわちＸ軸（またはＹ軸）ではその規正は
できない。したがつてたとえばその開先の近くのワーク
ピースの表面のある一点の位置情報をあらかじめ取り込
んでおいて、それを指令位置とする必要があろう。さら
に、上述の実施例においては、溶接用電源２０５と検出
用電圧電源２０６とを機械的な切換スイツチ２０４によ
つて切換えるようにしたが、これは第１０図または第１
１図のような実施例も考えられる。

第１０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。したがつ
て、この第１０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２０９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１１図の実施例で
は、溶接用電源２０５は、電流制限抵抗２０６ａを介し
て電圧印カロ手段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
スイツチ２０４ａが接続される。そして、溶接モードに
おいては、このスイツチ２０４ａを閉じて、電流制限抵
抗２０６ａをシヤントする。したがつて、消粍電極２０
９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
ツチ２０４ａを開放し、電流制限抵抗２０６ａを有効化
する。したがつて、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
粍電極２０９にカロえられることになる。この電流制限
抵抗２０６ａの作用によつて、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。以上のように、この発明によれば、消耗電極型の
溶接トーチをセンサとして兼用する自動溶接装置におい
て、容易にこのトーチから突出する消耗電極の長さを規
正することができ、かつその長さを知ることによりセン
シングないし溶接が正確に行なわれ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の背景となるかつこの発明が効果的に
実施され得る自動溶接装置の全体斜視図を示す。 第２図は消耗電極供給手段に関連した部分的図解図であ
る。第３図は溶接トーチ１０９の詳細を示す部分拡大断
面図である。第４図はこの発明の自動溶接モードを示す
フロー図である。第５図はこの発明によつてセンシング
される溶接線の一形態を示す図解図である。第６図は第
５図の場合のセンシング動作を示すサブルーチンのフロ
ー図である。第７図はこの発明によつてセンシングされ
る溶接線の他の一形態を示す図解図である。第８図は第
７図の場合のセンシング動作を示ずサブルーチンのフロ
ー図である。第９図はこの発明の自動溶接モードの他の
例を示すフロー図である。第１０図および第１１図は、
それぞれ、癖接用電源と検出用電源とに切換えるための
他の実施例を示す図解図である。第１２図はこの発明の
一実施例の自動溶接装置の電気回路を示す概略プロツク
図である。図において、１００は自動溶接装置、１０７
は腕、１０５はワーク取付具、１０９はトーチ、２０１
は消粍電極供給手段、２０４は切換スイツチ、２０５は
溶接用電源、２０６は検出用電源、２０７は電流センサ
、２０９は消耗電極、１０９ａはコレツトチヤツク、１
０９ｂは締付単動ピストン、１０９ｃはシリンダ、１０
９ｄは管、１０９ｅはばねを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 消耗電極供給手段から供給される消耗電極を含む消
   耗電極型トーチおよびワークを取付けるためのワーク取
   付具を備え、前記消耗電極型トーチとワーク取付具とを
   相対的に位置制御して前記ワークの溶接線を自動溶接す
   るような自動溶接装置であつて、前記消耗電極トーチと
   前記ワーク取付具との相対位置を変位する変位機構と、
   前記消耗電極に印加する電源を溶接モードとセンシング
   モードとで選択する選択手段と、前記消耗電極の通電状
   態を検出する通電状態検出手段と、前記消耗電極型トー
   チから突出する前記消耗電極の長さを規制するための制
   御手段を含み、前記制御手段は、前記電源をセンシング
   モードに選択するよう前記選択手段に選択させる手段と
   、前記消耗電極型トーチを前記ワークの表面の或る一点
   に対して所定の関係を有する位置に移動させるように前
   記変位機構を制御する手段と、前記消耗電極供給手段か
   ら前記消耗電極を送り出させる手段と、前記消耗電極の
   先端が前記ワーク表面の前記或る一点に近接したときの
   前記通電状態検出手段出力応じて前記消耗電極供給手段
   の作動を停止させる手段と、を備えている自動溶接装置
   。 ２ 前記ワークは複数の溶接線を有し、 前記制御手段は、各溶接線のセンシングの都度前記消耗
   電極型トーチから突出する前記消耗電極の長さを規制す
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の自動
   溶接装置。 ３ 前記制御手段は、前記近接によつて前記通電状態検
   出手段から得られた出力に応じて前記消耗電極の突出長
   さまたはその誤差を演算するようにしたことを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項または第２項記載の自動溶接
   装置。 ４ 前記電極の突出長さ誤差は標準突出長さとの誤差で
   ある、特許請求の範囲第３項記載の自動溶接装置。 ５ 前記消耗電極型トーチはその基端部に前記電極をク
   ランプする手段をさらに備えた、特許請求の範囲第１項
   ないし第４項のいずれかに記載の自動溶接装置。 ６ さらに、前記消耗電極型トーチと前記ワークとが近
   接したときの前記通電状態検出手段の出力に応じて前記
   ワークの溶接点を検出するための演算手段を含むことを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項ないし第５項のいず
   れかに記載の自動溶接装置。