JPS60203363A - 自動溶接機 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は自動溶接機、とくに溶接位置を前もって教示
しなくても溶接時に、浴接線をなす被溶接物間のギャッ
プ（以下、浴接線ギャップと称する）から洩れる磁束分
布を測定し、浴接線を特定しながら溶接することができ
る磁気検出型自動浴接機に関するものである。

〔従来技術〕

従来の自動溶接機としては、浴接トーチが浴接線ギャッ
プに沿うように、前記溶接トーチを浴接方向と直交する
方向へ自動的に駆動しながら移動して溶接を行なう自動
溶接機が周知であり９例えば浴接線ギャップからの漏れ
磁束が浴接線ギャップの中心部において最大であること
に着目した磁気検出型自動溶接機が提案されている。

第１図はこのような先行技術による自動溶接機の要部を
示す斜視図である。

図においてレール（１）には台車（２）がＸ軸方向へ移
動自在に設けられている。

上記台車（２）の側部には、トーチ駆動機構（４）が設
けられ、その先端に溶接トーチ（３）が支持されており
、この溶接トーチ（３）はＸ、Ｙ、Ｚの各軸方向へ移動
することができるように構成されている。この浴接トー
チ（３）には被溶接物（５）が対向配置され。

かつ浴接線（９）をなす溶接線ギヤツブα呻がレール（
１）と平行となるように配置されている。。

そして、この浴接線ギャップＯＩを倣いながら溶接を行
うために、被溶接物（５）にはセンサ取付台（７）が近
接配置され、このセンサ取付台（７）には浴接線ギャッ
プ＋ＩＩからの洩れ磁束を検出する二個の磁気センサ（
６ａ）　、　（６ｂ）が浴接線ギャップＯＩに直交配置
されている。前記センサ取付台（７）は台車（２）の側
部に設けられた磁気センサ駆動機構（８）の先端に支持
されており、この磁気センサ駆動機構（８）は前記各磁
気センサ（６ａ）　ｊ　Ｃ６ｂ＞による漏れ磁束検出に
基づいて溶接線ギヤツブ員の位置に対応する最大漏れ磁
束位置に応じて磁気センサ（ｓａ）　、　（６ｂ）を前
記溶接方向と直交する方向へ駆動するように構成されて
いる。

通常の場合、溶接中においては、溶接トーチ（３）を流
れる電流の周囲には磁束が発生し、この磁束は被溶接物
（５）が鉄等の磁性体であれば、溶接線ギャップＯＩ中
における磁束密度は高くなっており。

この浴接線ギヤツブ翰中の磁束が外部に漏れ出て。

該溶接線ギャップＯＩ近傍の磁束を高めることとなる。

第２図は被溶接物（５）における磁束密度及び磁束の流
れの状態を示す説明図であり２図から明らかなように溶
接線ギャップＯＩの中心部Ｃにおいて磁束密度が最大と
なることが理解される。

従って、この磁束密度の最大点を次のようにして見い出
すことにより、溶接線ギャップＵｎ即ち浴接線（９）を
倣いながら溶接を行うことができる。すなわち、磁束密
度の最大点は１対の磁気センサ（６ａ）　ｔ　（＜Ｓｂ
）により見い出され９例えば１対の磁気センサ（６ａ）
、（６ｂ）のそれぞれの出力信号を比較器で比較して、
その差がゼロになる方向に、センサ移動機構（８）でセ
ンサ取付台（力を移動させる。こうすれば、第２図で示
されるように磁束密度の最大点に各磁気センサ（＜Ｓａ
）　ｌ　（６ｂ）の中間点がくるまうに駆動され、磁束
密度の最大点を見い出すことができる。そして、この磁
束密度の最大点を溶接線（９）の位置情報としてそのＸ
、Ｙ座標を記憶しておぎ、この位置情報に従って浴接ト
ーチ（３）をトーチ駆動機構（４）にて駆動させること
により、浴接トーチ（３）を溶接＃（９）に沿わせなか
ら浴接を行うことができる。

しかしながら、上記のような先行技術による自動浴接磯
においては、磁気センサ（６ａ）　ｌ　（ｔｓｂ）が２
軸方回に対して台車（２）に固定されている。したがっ
て溶接中において、被溶接物（５）が熱歪みにより変形
した場合、被浴接物（５）と磁気センサ（６ａ）　ｌ　
（Ｓｂ）の距離が変動することになる。一方、第２図は
被溶接物（５）と磁気センサ（６ａ）　ｌ　（Ｓｂ）の
距離の変化による磁束密度分布の変化を示す。たとえば
被浴接物（５）と磁気センサ（６ａ）　＊　（６ｂ）の
距離か近い場合は０）のように磁束密度の変化が急峻に
なり２反対に距離が隔たれば磁束密度の変化が（ロ）、
（ハ）の順になだらかになる。したがって被浴接物（５
）と磁気センサ（６２Ｌ）　＋　（ｓｂ＞の距離が近接
している場合は磁束密度の最大点が明確であるが、逆に
距離に隔たりがあれば磁束密度の最大点を見い出すこと
が困難になり、浴接線ギャップ（１１を倣う精度が悪く
なる欠点があった。

〔発明の概要〕

この発明は、上記のような欠点を除去するためになされ
たもので、磁気センサと被浴接物の距離を検出する距離
検出装置、および距離検出装置の出力信号により、磁気
センサと被溶接物との距離を所定に保持する距離制御装
置を設けることにより、浴接線の倣い精度の良い自動溶
接機を提供することを目的としている。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第３
図は、この発明の一実施例による自動溶接機の要部を示
す斜視図である。

なお、第３図は、溶接中の状態を示しており。

被溶接物（５）が熱歪みにより変形していることを表わ
している。

図において、センサ取付台（７）には、溶接線ギャツブ
四からの洩れ磁束を検出する二個の磁気センサ（６ａ）
、（６ｂ）が溶接線ギヤツブ四に直交配置されて〜・る
とともに、被溶接物（５）と前記磁気センサ（６ａ）　
ｌ　’（６ｔ））の距離を検出する距離ｉ出装置（１１
）が取付けられている。前記センサ取付台（７）は、前
記距離制御装置旧）からの出力信号に基づいて、被溶接
物（５）と磁気センサ（６ａ）　、　（６ｂ）の距離を
所定に保つ距離制御装置ｔ１２に取付けられている。前
記距離制御装置１１５は台車（ゆの側部に設けられた磁
気センサ駆動機構（８）の先端に支持されており、この
磁気センサ駆動機構（８）は前記各磁気センサ（６ａ）
　、　（６ｂ）による洩れ磁束検出に基づいて溶接線ギ
ヤツブ０００位置に対応する最大洩れ磁束位置に応じて
磁気センサ（６ａ）　ｌ　（６ｂ）を前記溶接方向と直
交する方向へ駆動するように構成されている。

第４図はこの発明の一実施例に係る距離検出装置を示す
断面構成図である。

図においてセンサ取付台（７）には磁気センサ（６ａ）
　＊（６ｂ）が取付られており、前記した原理に基づき
溶接線ギャップ（１１を倣っている。又、センサ取付台
（７）側部に設けられた距離検出装置０υは、低周波磁
界発生器（１つに接続された送信コイルｔＩｌと、低周
波磁界αηを検出し低周波磁界受信器＋ＩＱに接続され
た受信コイルＯａを備えている。そして低周波磁界発生
器１１！９は、たとえば１［ｘａｚ：］で発信する。発
信器と前記送信コイル＋１３に低周波電力を供給する出
力器で構成され、低周波磁界受信器は、受信コイルＩに
接続された受信器と、その受信器の出力信号に比例した
直流電圧を発生する直流電圧変換器で構成されている。

（以上いずれも図示せず）この場合、距離検出装置は、
送信コイル０３＋に被溶接物（５）が近づくと、低周波
磁界発生器０！９に接続された送信コイル（１階より発
生した低周波磁界α′７）により。

被浴接物（５）にうず電流が流れて交流磁界を生じ。

これが受信コイル０４に作用することを利用したもので
ある、 次に動作について説明する。

溶接を開始する前に、距離制御装置０邊を駆動させ磁気
センサ（６ａ）　、　（６ｂ）と被溶接物（５）の距離
を所定の値に設定する。この距離は、たとえば第２図に
示す磁束密度が急峻に変化する距離に設定され。

この距離の値が初期設定値として距離制御装置０３に記
憶される。この後に溶接を開始する。

なお、溶接が行なわれれば溶接トーチ（３）が磁気セン
サ（６ａ）　、　（Ｓｂ）の位置信号に基づいて浴接線
ギャップ−を自動溶接するのは従来例と同様である。

しばらく溶接が行われると、第３図に示すように。

被溶接物（５）がアーク溶接の熱歪みにより変形してく
る。この場合、被溶接物（５）と磁気センサ（”）　ｔ
（６′ｂ）の距離に変化が生じ、それにともなって受信
コイル０４で受信される低周波磁界α乃が変動する。

すなわち、磁気センサ（”）　ｔ　（６ｂ）と被溶接物
（５）が近接すれば受信コイルの低周波信号の振巾が高
くなり、逆に遠ざかれば、振巾が小さくなる。この低周
波磁界０７）の変動は、低周波磁界受信器ｆｌＧで電気
信号に変換され、距離制御装置Ｈの制御信号として用い
られる。この場合、距離制御装置（ｌ邊の駆動モータ（
図示せず）は磁気センサ（６ａ）　ｊ　（６ｂ）と被溶
接物（５）の距離が前記した初期設定値より小さければ
、駆動機構（図示せず）が上方向に移動する様に回転し
、逆に初期設定値より大きければ駆動機構が下方向に移
動する様に回転する構成となっている。したがって被溶
接物（５）が変形し、磁気センサ（６ａ）　ｌ　（６ｂ
）との距離が変動した場合でも常に一定の間隔に保たれ
る。

なお、上記実施例では低周波磁界αηを受信コイル０４
で受信したが、溶接線ギャップα〔を検出する磁気セン
サ（６ａ）　、　（６ｂ）を併用してもよい。

第５図は、このようなこの発明の他の実施例に係る距離
検出装置を示す断面構成図である。

図において、磁気センサ（６ａ）　、　（６ｂ）は従来
例と同様に溶接線ギヤツブ四からの洩れ磁束を検出する
とともに、送信コイル０３で発生された低周波磁界（１
７１の受信も同時に行なう。この場合、洩れ磁束と低周
波磁界を区別するために、たとえば、送信コイル峙から
発生される低周波磁界を特定の周波数で変調しておく。

そうすれば、磁気センサ（６ａ）。

（６ｂ）で得られる出力信号を復調（図示を略す）する
ことにより、低周波磁界に対応した電気信号と。

洩れ磁束に対応する電気信号を分離できる。したかって
分離された電気信号を距離制御装置０擾の制御信号とし
て用いれば、前述した受信コイル０４を用いた構成と同
様の効果が得られる。

この様な構成の場合は低周波磁界を受信する受信コイル
及び、低周波磁界受信器が不要になり。

距離検出装置（１υが小形になる。

また、上記実施例では、距離検出装置として低周波磁界
を用いたが、第６図に示す超音波距離計を用いてもよい
。

第６図は、この発明の他の実施例に係る距離検出装置を
示す断面構成図であり、この場合は、超音波発信器ＯＩ
から発信された超音波（至）が、被浴接物（５）で反射
し超音波発信器四に受信されるまでの時間を計測するこ
とにより、被浴接物（５）との距離を検出している。

さらに距離検出装置（１υと【−て、第７図に示す光距
離計を用いてもよい。

図において、光発光器ｃ！ｔ＋から一定の角度θで発光
された光（ハ）は、被溶接物（５）で反射し光受光器ｃ
Ｉ邊で受光５１〜尽００場合・光距離計０９１溶接物（
１１） （５）の距離の大小は、被溶接物（５）で反射した光（
ハ）が。

受光器（２湯で受光される位置の変化に対応する。たと
えば、光距離計０υと被溶接物（５）が接近すれば。

光（ハ）は破線で示す様に、受光器＠の発光器Ｑυに近
い位置で受光され、逆に隔たれば受光器＠の発光器Ｑυ
から遠い位置（図示しない）で受光される。

なお、この発明の実施例による自動溶接機の動作を、被
溶接物（５）が、溶接中に熱歪みが生じ変形した場合に
ついてのみ説明した。しかしこの発明はこれに限らず、
あらかじめ被溶接物が変形している場合にも適用できる
ことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、磁気センサと被溶接物
の距離を検出して、距離が所定となる構成としたので、
溶接線の倣い精度の高い自動溶接機が得られる磁界があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は先行技術による自動溶接機の要部を示す斜視図
、第２図は被溶接物における磁束密度の大きさと、磁束
の流れの状態を示す説明図、第３（１２） 図はこの発明の一実施例による自動溶接機の要部を示す
斜視図、第４図はこの発明の一実施例に係る距離検出装
置を示す断面構成図、第５図、第６図、第１図はこの発
明の他の実施例に係る距離検出装置を示す断面構成図で
ある。 （５）・・・被溶接物＋　（Ｓａ）　ｔ　（ｓｂ）・・
・磁気センサ、（９）・・・溶接線、Ｏｎ・・・ギャッ
プ、（１υ・・・距離検出装置、　（１７Ｊ・・・距離
制御装置、０３・・・送信コイル、Ｏａ・・・受信コイ
ル。 Ｕ！９・・・低周波磁界発生器。 なお９図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人大岩増雄 手続補正書（自発） １．事件の表示　特願昭５！ｌ−０５７８７４号２、発
明の名称 自動溶接機 ３、補正をする者 代表者片山仁へ部 ４、代理人 ６、補正の内容 （１）明細書第８頁第５行の「たとえば１［：ＫＨ２〕
で発信する。発信器」をまたとえば１［ＫＨｚ］で発信
する発信器」に訂正する。 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｌ）　溶接線をなす被溶接物間のギャップから生ずる
   洩れ磁束を検出する磁気センサにより、上記浴接線を特
   定し、自動溶接を行うものにおいて。 上記被溶接物と上記磁気センサとの距離を検出する距離
   検出装置、および上記距離検出装置の出力信号により上
   記磁気センサと上記被浴接物との距離を所定に保持する
   距離制御装置を備えたことを特徴とする自動溶接機１つ （２）距離検出装置は、低周波磁界発生器に接続された
   送信コイル、上記送信コイルで発生された磁界を検出す
   る受信コイルとで構成されたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の自動溶接機。 （３）　受信コイルは、磁気センサを用いたことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の自動溶接機。−