JPS60127079A - 溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、突き合せ溶接に用いて好適な溶接装置に関し
、特に溶接トーチを所定の振ｐ角で揺動嘔せつつ２枚の
母材間の間隔に沿って進行させることによシ溶接を行な
うようにした溶接装置に関するものである。

一般に１自動溶接機また回、溶接ロボットを用いて、二
つの母材間を突き合せ溶接するに際し、溶接トーチを所
定の振９角で揺動宴せつつ浴接を施こすようにした溶接
機が知られている。

このような溶接機として、例えば第１図に示す溶接ロボ
ットが従来知られている。

第１図において〜１は溶接ロボットで、該溶接ロボット
１は支持台２と、該支持台２上に設けられ、油圧、電動
等の手段で溶接線方向（第１図の紙面と直交方向）に走
行可能な走行装置３と、該走行装置°３に立設された支
柱４と、該支柱４に対して上下動可能に設けられたアー
ム５と、該アーム５の先端に設けられた手首６と、該手
首６に取付けられｆ９［定の振り角θで図中矢示方向に
揺動する渚ｌｉｄトーチ７とから大略構成される。８，
９は互いに突き合せ溶接されるべき母料で、該各母材８
．９の上面側にはそれぞれ開先８　Ａ　＋　’９　Ａが
形成され、該各母材８，９間には所定の幅を有するルー
ト間隔Ｌｌと開先間隔Ｌ２を有する状態で保抽されてい
る。そして、前記開先８Ａ　、９Ａ間は浴接線に沿って
溶接部ｌＯとして溶接せしめられる。

このような浴接口？ット１を用いて突き合せ溶接を行な
う場合、母材８，９間のルート間隔り。

を一定に保持した状態で溶接トーチ７を振シ角θで揺動
させつつ浴接線に沿って動かすことによシティーチング
を行なう。その後ティーチング内容に従って該溶接ロボ
ット１をブレイノ々ツク動作させることにより、走行装
置３．アーム５２手首６等を所定のプログラムに従って
動作し、溶接トーチ７を手首６によって図中矢示方向に
揺動させながら溶接線に沿って進行させることにより、
俗接部１０を形成することができる。

しかし、このようなティーチング−プレイ／Ｚ　７り方
式による溶接機においては、溶接線が長い場合、！接）
−チアがティーチング内容通９に動作したとしても、母
材８，９を固定する度にルート間隔Ｌ１　、゛開先間隔
Ｌ２を常に設定値通りに保持することは非常に困難であ
シ、これらの値は母材８．９を固定する度に変動してし
まうＯこの結果ルート間隔し１＋開先間隔Ｌ２が設定何
より小さい（これらの幅が狭い）場合には、必要以上の
肉盛量となりたシ、液だれを生じてしまい、逆にル−ト
間隔し１＋開先間隔Ｌ２が設定値上シ大きい場合には、
肉盛り不足、溶込み不足を生じてしまうという欠点があ
シ、良好な溶接部１０を形成することかできないという
問題点があった。

本発明は、前述した従来技術の欠点に鑑みなされたもの
で、２枚の母材間のルート間隔、開先間隔のギャップの
大きさを超音波探触子の受信エコーレベルの大小によっ
て検出し、その検出値に基づいて溶接トーチの振多角を
適正な角度にフィードバックしつつ溶接を行なうことに
よって、良好な溶接部を得るようにした溶接装置を提供
することを目的とするものである・ 上記目的を達成するために、本発明が採用する構成の特
徴は、２枚の母材のエコーレベルを検出する超音波探触
子を溶接トーチの進行方向前側に位１６−シて設け、該
超音波探触子からの検出信号が入力されることによシ、
エコーレベルの大小に応じて前記浴接トーチの振り角を
母相間の間隔に合せて適切な角度に制御する振υ角制御
装置を設けたことにある。

以下１本発明の浴接機を溶接ロボットとして構成し７’
（場合につき、第２図および第３図に示す実施例に基づ
いて説明する。

図面において、１１．１２は水平架台（図示せず）に固
定された母材で、該各母材１１．１２の間はルート間隔
Ｌ１−に保持され、かつ開先１１Ａ。

１１Ｂの間は開先間隔Ｌ２となっている。

１３は前述した従来技術における溶接ロテットの手首に
取付けられる溶接トーチで、該溶接トーチ１３は溶接口
？ットによってルート間隔りを溶接線として図中矢示Ａ
方向に進行せしめられると共に、矢示Ａに対して矢示Ｂ
で示す軸まわシ方向にも揺動できるようになっている。

１４は本発明に用いる超音波探触子としての非接触型の
垂直電磁超音波探触子で（以下、「探触子１４」という
）、該探触子１４は母相１１゜１２に磁界を与える直流
％磁石と、送受信コイル１５とから構成される。そして
、送受信コイル１５に高周波パルスが印加されると、母
材１１゜１２にそれぞれ渦電流が発生し、この渦電流と
母材１１，１２に与えられた磁界との相互作用によジロ
ーレノツカが生じ、超音波として母材１１゜１２中を進
み、底面で反射して発生時と逆の過程を経て、該送受信
コイル１５に反射エコー量に比例した電圧信号（以下、
反射エコー量に比例した電圧信号を１−検出信号」とい
う）を得るようになされている。

ここで、探触子１４の送受信コイル１５はルート間隔１
ｊｌ＋開先間隔Ｌ２を挾んで母材１１，１２と対向する
ように配設嘔れている。従って、前記送受（ｇコイル１
５が母相１１のうち開先１１Ａを除いて板厚ｔの底面か
ら受信する底面エコーレベルは第３図の左側斜線部とな
り、同様に前記送受る。仁れ故、前記斜線部が大きけれ
ば反射エコー量も大きくなるから、検出信号の電圧レベ
ル（またはこれらのアナログ諷）は犬となり、開先間隔
Ｌ２が狭いことを表わしている。逆に、前記斜線部が小
さけれは反射エコー量も小さくなるから、検出信号の電
圧レベルは小さくなシ、開先間隔１ｉ２が広いことを表
わすことになる０１６はほぼ口字状をしたガイドで、該
ガイド１６は回動自在な継手１７．該ガイド１６の水平
支持腕１６Ａを介して溶接トーチ１３の進行方向Ａの前
面側に位置して該溶接トーチ１３に取付けられ、また探
触子１４は垂直支持腕１６Ｂを介してガイド１６の中央
直下に固着され、その送５２　Ｎコイル１５は母材１１
，１２とそれぞれ非接触状態で対面している。１８．１
９はガイド１６の両側下９ｉ狛に取付けられたローラで
、該各ローラ１８，１９は母材１１，１２の上面に接触
し、３６０度任意の方向に転勤可能に構成されている。

また、第３図において、２０は探傷装置で、該探傷装置
２０は探触子１４の直流電磁石に直流電圧を印加する直
流電源と、送受信コイル１５に１台。

周波パルスを供給する／４’ルス発生器と、送受イ言コ
イル】５から入力される検出信号を増幅する増幅器等か
ら構成される。

２１は前記探傷装置２０の次段に設けられた振υ角制御
装置で、該振り角制御装置２１は処理回路２２と、該処
理回路２２．探傷装置２０と接続された振ｐ角補正回路
２３とから構成されている。

ここで、処理回路２２はティーチング内容に従ったプロ
グラム、即ち溶接トーチ１３を矢示Ａ方向に進行させ、
また矢示Ｂ方向に揺動させる振υ角等を含むプログラム
が格納され、該プログラムに従っテ溶接ロデットをプレ
イパックせしめる機能を有する。また、振シ角補正回路
２３は該回路２３内に記憶されている基準電圧値と探傷
装置２０から入力される底面エコーレベルに比例した増
幅後の検出信号との大小を比較し、基準電圧値に対して
検出信号の方が大きければ開先間隔Ｌ２が狭いものと判
定し、処理回路２２から入力されるルイバ、り信号のう
ちの振υ角制御信号に振り角を小さくするような補正を
加え出力し、逆にノー、べ１３電圧領に対して検出相月
の方が小さければ開先間隔り、が大きいものとして判定
し、前記振り角制御信号に振り角を大きくするような補
正を加え出力する機能を有する。

さらに、２４は溶接ロボットの各関節、特に手首に設け
られた溶接トーチ１３を揺動せしめるアクチーエータで
、該アクチーエータ２４は前記振多角補正回路から入力
される補正後の振シ角制御信号によって作動せしめられ
る。従って、アクチーエータ２４が作動することによシ
、溶接トーチ１３が所定の振ｐ角で揺動し、開先間隔Ｌ
２の大小に適合した適切な溶接部２５を形成することが
できる。

本発明は前述のように構成逼れるが、母材１１゜１２の
ルート間隔Ｌｌ＋開先間隔Ｌ２間を溶接トーチ１３によ
って突き合せ溶接するには、処理回路２２に記憶されて
いるプログラムに従って溶接ロボットの各関節をプレイ
バック動作しつつ溶接トーチ１３を矢示Ａ方向に進行さ
せ、これと共に該溶接トーチ１３を矢示Ｂ方向に揺動さ
せつつ溶接部２５を順次形成していく。この際、探触子
１４を取付けるガイド１６は溶接トーチ１３に対して継
手１７を介して回動自在に連結逼れているから、該ガイ
ド１７は溶接トーチ１３の揺動に影響されることなくル
ート間隔Ｌｌに沿って進行することができる。

かくして、溶接トーチ１３の進行方向前側に位置してガ
イド１６に取付けられた探触子１４は、その送受信コイ
ル１５が母材１１，１２の板厚ｔの底面エコーレベルを
検出する。即ち、送受信コイル１５が母材１１，１２か
ら受信する反射エコー量の総計は第３図の斜線部であシ
、この反射エコー量に比例した検出信号は探傷装置２０
で増幅された後、振９角制御装置２１の振シ角補正回路
２３に入力される。

面して、探傷装置２０から入力される検出信号が、振シ
角補正回路２３に記憶されている基準電圧値と等しい場
合には、開先間隔Ｌ３が適正な幅にあるものと判定し、
処理回路２２から入力される振り角ｆｌｉｌｌ徊１惰号
に何らの補正も加えることなくアクチュエータ２４に出
力し、ひき続き溶接トーチ１３を揺動せしめる◇ 一方・検出信号の方が基準電圧値よシも大きいときには
、開先間隔Ｌ２が狭いものと判定し〜振９角制御信号に
振ｐ角を小さくする補正を加えてアクチュエータ２４に
出力し、逆に前記基準電圧値に対して検出信号の方が小
さければ開先間隔Ｌ２が大きいものとして判定し、前記
振シ角制御信号に振υ角を大きくするよう々補正を加え
出力する。

かくして、溶接トーチ１３はルート間隔”ｉｔ開先間隔
Ｌ２の間隔に合せて適切な角度を維持しつつ溶接を行な
うことができ、当該間隔に・ぐラツキがある場合にも理
想的な溶接部２５を形成することができる。

本発明は前述の如くであるが、送受信コイル１５は送信
コイルと受信コイルを別体にしてもよく、単一のコイル
で送受信を兼用してもよい。

また、実施例では振シ角制御装置２１は処理回路２２と
振υ角補正回路２３とから構成するものとして述べたが
、所定のプログラムに従い演算処理装置（ＣＰＵ　）に
よって振シ角補正の演算が実行されるものであシ、実機
にあってはＣＰＵと記憶装置（ＲＯＭおよびＲＡＭ　）
とによって構成しうるものである＠ また、溶接トーチ１３を揺動せしめるには翫アクチュエ
ータ２４をロータリアクチーエータとして、これを溶接
ロボットの手首または溶接トーチ１３に内蔵し、継手１
７を回動中心として該溶接トーチ１３を所定の振シ角で
往復動せしめればよいが、本発明においては溶接トーチ
１３内にアクチュエータ２４を内蔵し、電極棒または該
電極棒を兼ねた被覆溶接棒のみを揺動せしめてもよく、
このような場合にも溶接トーチ１３を揺動させる概念に
含むものである。

さらに、前述の実施例では母材１１，１２に開先１１Ａ
、１２Ａを形成した場合を例に挙げ述べたが、開先のな
い母材を単純な突き合せ溶接する場合にも適用しうろこ
とは勿論でおるＯ本発明に係る浴接装置は以上詳細に述
べた如くであって、ルート間隔または開先間隔の狭広に
応じて溶接トーチの振シ角を適正な値に制御しうるよう
に構成したから、溶接部位への肉盛量の過不足がなく、
また液だれや溶込み不足等の溶接不良を防止し、商品質
な溶接品を製造することができる０

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術による溶接機を溶接ロポツ）とした場
合の全体構成図、第２図および第３図は本発明に係る溶
接機を示し、第２図は溶接トーチと超音波探触子とを示
す斜視図、第３図は振シ角制御装置の概略構成図である
。 １１．１２・・・母材、ＩＩＡ、ＩＩＢ・・・開先、１
３・・・溶接トーチ、１４・・・超音波探触子、１５・
・・送受信コイル、１６・・・ｇイド、２０・・・探傷
装置、２１・・・振り角制御装置、２２・・・処理回路
、２３・・・振多角補正回路、２４・・・アクチュエー
タ、２５・・・溶接部、Ｌｌ・・・ルート間隔、Ｌ２・
・・開先間隔。 特許用願人　日立建機株式会社 第１図 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接トーチを所定の振シ角で揺動させつつ２枚の
   母材間の間隔に沿って進行させることにょシ溶接を行な
   うようにした溶接装置において、前記各母材のエコーレ
   ベルを検出する超音波探触子を前記溶接トーチの進行方
   向前側に位置して設け、該超音波探触子からの検出信号
   が入力されることによりエコーレベルの大小に応じて溶
   接トーチの振９角を前記母材間の間隔に合°せて適切な
   角度に制御する振り角制御装置を設けたことを特徴とす
   る溶接装置。
2. （２）　前記各母材は開先を有する母材であり、前記超
   音波探触子は該各母材間に形成されるルート間隔と開先
   間隔のうち、底面エコーレベルから開先間隔を検出する
   ものである特許請求の範囲（１）項記載の溶接装置。
3. （３）前記超音波探触子は前記各母材の底面エコーレベ
   ルの大小を検出するための送受信コイルを備えた電磁超
   音波探触子である特許請求の範囲（１）項または（２）
   項記載の溶接装置。
4. （４）前記溶接トーチを自動溶接機または溶接ロゲント
   に取付け、前記振シ角制御装置からの出力によって該自
   動溶接機または溶接ロボットを作動せしめることによシ
   、前記溶接トーチの振シ角を制御せしめる特許請求の範
   囲（１）項記載の溶接装置。