JPS62277248A - 自動倣い検知器 - 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】 本発明自動倣い検知器を以下の項目に従って説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ１発明の概要 Ｃ０従来技術［第７図及び第８図］ Ｄ８発明が解決しようとする問題点 Ｅ８問題点を解決するための手段 Ｆ、実施例 ａ、概観［第１図］ ｂ、筒体［第１図］ Ｃ１検知棒［第１図］ ｄ、光検知手段［第１図乃至第４図コ ｅ、動作［第３図、第４図］ １１両利き倣い、片利き倣い［第５図コｇ、検知器を自
動倣い溶接機に用いた使用例［第６図］ ｈ、自動倣い溶接機の動作［第６図］ Ｇ８発明の効果 （Ａ、産業上の利用分野） 本発明は自動倣い溶接機における溶接トーチを溶接開先
に倣って正しく案内するために好適な自動倣い検知器に
関する。詳しくは、溶接開先等をトレースする検知棒の
傾動状態を光学的に検知する方式の自動倣い検知器にお
いて、小型でかつ、動作が確実で、また検知棒の傾きを
正確に検出し、延いては溶接開先線等の微小な変化でも
検知できるようにしようとするものである。

（Ｂ　発明の概要） 本発明自動倣い検知器は、筒体内に同一円周上に等間隔
に複数の発光体を配置するとともに、各発光体と同軸上
に対応した夫々の位置に受光体を配置することにより、
筒体の外径寸法を小さくし、また、構造を簡単にしよう
とするとともに、各受光体の受光量を検知棒の傾動に伴
ない駆動するシャッタにて変化せしめることにより、検
知棒の傾きを正確に検出しようとするものである。

（Ｃ，従来技術）［第７図及び第８図コ従来、自動倣い
溶接機の溶接トーチを溶接開先に正しく案内させるため
の自動倣い検知器において、溶接開先とこれをトレース
する検知棒との相対的ずれを光学的に検出するものとし
ては、例えば特開昭５７−１０２７３６号公報に示すも
のがある。

これは、円筒状の筒体ａと、該筒体ａ内の下端部におい
て傾動自在に支持され、かつ、その一端が筒体から突出
された検知棒すと、該検知棒すの攻究出端側の端面にそ
の軸線と直角に形成した反射鏡面Ｃと、該反射鏡面Ｃに
対向し前記検知棒すが中立状態にあるときの軸線上に配
置された発光体ｄと、該発光体ｄ周囲の同一円周上に配
置された複数の受光体ｅ、ｅ、・・・とから構成される
ものである。しかして、検知棒すとこれが摺接する溶接
開先との間に相対的ずれが生じたときに、検知棒すが中
立状態から傾動せしめられ、その傾動角に応じて反射鏡
面Ｃも発光体ｄの光軸に対して傾斜する。そして、発光
体ｄからの光は検知棒すの傾動角と同一の入射角で反射
鏡面Ｃに入射し、また、これと同一の反射角で反射する
ため、発光体ｄの周囲に配置された受光体ｅが４個であ
るとすれば、検知棒す上端部の傾動方向にある受光体ｅ
、に照射される光量が多くなり、これと対角線上に対向
する受光体ｅ２への照射光量が減少するとともに、他の
一対の受光体ｅ３、ｅ４に対する照射光量はその両者間
において差が生じない。しかして、上記照射光量に差の
ある受光体ｅｌ、６２間の差出力信号により倣い駆動装
置を動作せしめ、溶接トーチが溶接開先に正しく沿うよ
うに制御するものである。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）ところが、自動
倣い検知器にあっては、受光体ｅ　１．ｅ２　、ｅ３、
ｅ４を発光体ｄを中心にその円周上に配置したので、受
光体ｅ、ｅ、・・・の夫々の間隔を狭くすることに限り
があり、その分筒体ａの外径寸法を大きくせざるを得す
、装置の小型化を図ることができなかった。また、受光
体が受光する光は反射光であるため、その反射面に曇り
が生ずると検知棒の傾動を正確に検知することができな
いという問題があった。更に、このような自動倣い検知
器にあっては検知棒の攻究出端を鏡面加工する必要があ
るが、当該反射面は検知棒の軸心に対して正確に垂直で
なければならず、また、乱反射の殆ど無い鏡面でなけれ
ばならず、そのような鏡面は容易に製造することはでき
ず、コスト高を招来するという問題もあった。

（Ｅ、問題点を解決するための手段） 本発明自動倣い検知器は、筒体内に検知棒を傾動自在に
配置し、筒体の軸心を中心として複数の発光体を同一円
周上に等間隔に配置するとともに、各発光体と同軸上の
対応した夫々の位置に各別に受光体を配置し、発光体と
受光体との間に前記検知棒の傾動に伴ない各発光体と受
光体との光路を遮断又は開放するシャッタを設けたもの
である。

従って、本発明自動倣い検知器によれば、各受光体の配
置位置の中心に発光体を配置していないため、その分各
受光体を近接配置することができ、筒体の外径を小さく
し、装置の小型化を図ることができるとともに、各受光
体の受光量の変化を検知棒の傾動に伴なうシャッタの８
勤による光路の遮断又は開放により生ぜしめているため
、その構造が簡単であるとともに検知棒の傾動を正確に
検出することができるものである。

（Ｆ、実施例） 以下に、本発明自動倣い検知器の実施の一例を第１図乃
至第５図に従って詳細に説明する。

（ａ、概観）［第１図〕 図中１は自動倣い検知器であり、該自動倣い検知器１は
金属製の筒体２と、該筒体２の下端開口においてその中
間部が自在軸承３により傾動自在に支承された検知棒４
と、前記筒体２の内部後方に配設された光検知手段５と
から構成されている。

（ｂ、筒体）［第１図コ 筒体２は、検知棒４を支持する自在軸承３を備えた前半
部２ａと光検知手段５を備えた後半部２ｂとに分割され
ており、前半部２ａと後半部２ｂとはその一方が他方に
対して円周方向に回動自在になるように結合され、更に
、その回動は、略４５度間隔で３点においてクリックス
トップがかかるようになっている。

（ｃ、検知棒）［第１図］ 前記検知棒４の筒体２の前半部２ａからの突出端には溶
接開先６と接触する接触子７が同軸に取着されており、
また、攻究出端はその径が細径に形成され、該細径部８
の先端部が前記光検知手段５内に挿入され、更に、光検
知手段５内に挿入された細径部８には円板状のシャッタ
９が細径部８の軸心に対して垂直に取着されている。

１０．１０は傾動自在に支承された検知棒４を一方向に
付勢するためのバネであって、両バネ１０．１０は共に
筒体２の中心軸に向って付勢力が働くようになっており
、かつ、その力の方向が為す中心角が略直角になるよう
に筒体２の前半部２ａの後端側に支持されている。

１１．１１は前記２つのバネ１０．１０に付勢された検
知棒４を受は止める受はピンであって、容量はピン１１
は夫々前記バネ１０の延長上に位置するように筒体２に
取着されている。

（ｄ、光検知手段）［第１図乃至第４図］光検知手段５
は筒体２の軸心を中心に同一円周上に等間隔に配置され
た４つの発光体１２１．１２２　、　１２３．１２４と
、各発光体１２１．１２２．１２．．１２４に対して、
同軸上に各別に対向して配置された４つの受光体１３１
１１３２　、　１３３　、　１３４　と、このように対
置された各発光体１２．１２、・・・と受光体１３．１
３、・・・との間の夫々の光路を検知棒４の傾動に伴な
い遮断又は開放するシャッタ９とから構成されている。

１４は前記発光体１２．．１２□、１２３．１２４を保
持し、筒体２の後端部２ｂに内嵌される発光体保持具で
あり、該発光体保持具１４の軸心には前記検知棒４の細
径部８が貫通する貫通孔１５が形成されているとともに
該貫通孔１５を中心に同一円周上に４個の発光体挿入孔
１６．．１６２．１６３，１６４が貫通状に形成されて
いる。更に、発光体保持具１４の両端面には扁平凹部１
７．１７が形成されている。

１８は前記受光体１３．．１３２．１３３．１３４を保
持する受光体保持具であって、前述した発光体保持具１
４と同一形状をしている。即ち、受光体保持具１８の軸
心には貫通孔１９が形成され、該貫通孔１９を中心に同
一円周上に４個の受光体挿通孔２０１，２０２．２０ｓ
、２０４が貫通状に形成され、更に、受光体保持具１８
の両端面には扁平凹部２１，２１が形成されている。

そして、前記発光体保持具１４にはその発光体挿入孔１
６０．１６２．１６３．１６４に発光体１２１．１２２
．１２３．１２４が嵌入装着されているとともに、各発
光体１２．１２、・・・の各リード線は発光体保持具１
４の前側扁平凹部１７１内に取着されたプリント基板２
２の図示しない回路に接続され、かつこれによってプリ
ント基板２２に支持されている。

また、前記受光体保持具１８にはその受光体挿入孔２０
＋　、２０２．２０３．２０４に受光体１３＋、１３２
，１３３．１３４が嵌入装着されているとともに、各受
光体１３．１３、・・・の各リード線が受光体保持具１
８の後側扁平凹部２１□に取着されたプリント基板２３
の図示しない回路に接続され１、かつこれによってプリ
ント基板２３に支持されている。

そして、前記発光体保持具１４と受光体保持具１８とは
、発光体保持具１４の後端と受光体保持具１８の前端と
が当接され、かつ、各発光体１２．１２、・・・が夫々
対応する各受光体１３．１３、・・・と同軸上に位置す
る状態で筒体２の後半部２ｂに内嵌固定されている。

また、発光体保持具１４と受光体保持具１８との当接部
において、発光体保持具１２の後側扁平凹部１７２と受
光体保持具１８の前側扁平凹部２１、とによって画成さ
れた収納室２４内に前記シャッタ９が収納されていると
とともに、発光体保持具１４の貫通孔１５をその前側か
ら貫通された前記検知棒５の細径部８にシャッタ９が取
着されている。

尚、円形状のシャッタ９はその直径が４つの発光体１２
１乃至１２４の内の対角線上にある発光体１２、と１２
３又は１２２と１２４の距離と略同−であるように形成
され、検知棒４が中立状態（傾動角０度）のときにシャ
ッタ９の上方から見てシャッタ９の外周縁が各発光体１
２．１２、・・・の略中心軸上に位置されるようになっ
ている。

２５は各発光体１２．１２、・・・及び受光体１３．１
３、・・・と図示しない外部動作電源及び倣い動作のた
めのスライドユニットの制御回路等との間を電気的に接
続するためのコネクタであって、筒体２の後半部２ｂの
後端部に取着されている。

（ｅ、動作）［第３図、第４図コ しかして、検知器１において、多発光体１２１乃至１２
４から出射された光束は、それぞれ各発光体１２、乃至
１２４に対置された各受光体１３、乃至１３４に入射さ
れる。そして、検知棒４の軸心が筒体２の軸心とほぼ一
致する状態、即ち、中立状態（傾動角０度）にあるとき
は、発光体１２１乃至１２４と受光体１３．乃至１３４
との間に配置された前記シャッタ９が第３図（ａ）に示
すように、各発光体１２．乃至１２４と受光体１３、乃
至１３４との各光路を一定量づつ遮断しているため、各
受光体１３、乃至１３４に入射される光量は等しくなる
。

そして、検知棒４が中立状態にあるときの番受光体１３
１乃至１３４の受光状態は第３図（ｂ）に示すように、
同量の光束を受けている状態となり、これに伴ない各受
光体１３、乃至１３４で光−電変換される電気出力信号
の出力レベルも等しいことになる。従って、上記各電気
出力信号を受けたスライドユニット制御回路（図示しな
い。）は検知棒４が中立状態にあると判断する。

一方、検知棒４が傾動状態、例えば、検知棒４が第１図
の矢印Ａ方向に任意の角度傾動された場合は、一方の相
対向する受光体１３１と１３３との間でその受光量に差
が生じ、他方の相対向する受光体１３２と１３４との間
ではその受光量に差が生じない。

即ち、検知棒４が傾動した状態にあるときのシャッタ９
の位置は第４図（ａ）に示すようにその中心が筒体２の
軸心からずれ、例えば、受光体１３３側へ傾き、発光体
１２３から受光体１３３へ向う光路は対向する発光体１
２１から受光体１３、へ向う光路に比してより多く遮断
されることとなる。そして、検知棒４がＡ方向に傾動し
た状態にあるときの客受光体１３．乃至１３４の受光量
は、受光体１３□の受光量が増大し、これに相対向する
受光体１３３の受光量が減少する。なお、このとき受光
体１３２と１３４の受光量はその両者間において差が生
じない。しかして、受光体１３１と１３３間の受光量の
相対的光量差が大きくなり、これにより制御回路は検知
棒４が矢印へ方向に傾動されたことを判断することとな
る。

また、検知棒４が矢印Ａ方向と逆の方向に傾動したとき
には、受光体１３．の受光量が受光体１３、の受光量に
比してより多くなり、前記制御回路が、検知棒４が矢印
Ａ方向と逆方向に傾動されたことを判断し、更に、検知
棒４が矢印Ａ方向と垂直な方向に傾動されたときは、受
光体１３２と１３４の受光量に相対的光量差が生じ、検
知棒４が矢印Ａ方向と垂直な方向に傾動されたことが判
断される。

（ｆ、両利き倣い、片利き倣い）［第５図］この自動倣
い検知器１は倣いを両利きにするか、右利きにするか、
あるいは左利きにするかによって発光体１２．乃至１２
４及び受光体１３゜乃至１３４と、バネ１０．１０及び
受はビン１１．１１との間の筒体２の周方向における相
対的位置関係を変更させなければならない。その相対的
位置関係の変更は筒体２の前半部２ａを後半部２ｂに対
して周方向に回転せしめて行なえば良い。

即ち、両利きの場合は、第５図（ａ）に示すように、筒
体２の前半部２ａの周方向における向きが２つのバネ１
Ｏ１１０“の付勢力の合力の力方向が上向きになるよう
にし、また、筒体２の後半部２ｂの周方向における向き
が、１対の発光体１２１と受光体１３１との間の光路の
延長線と前記バネ１０．１０の付勢力の合力の力方向が
交差するようにして、筒体２を固定すれば良い。

片利きの場合は、第５図（ｂ）、（ｃ）に示すように、
上記両利きの場合より筒体２の前半部２ａを４５度回動
じた状態すれば良い。この回動の方向は右利きか左利き
かによって異なる。

尚、周方向に回動自在に取着された筒体２の前半部２ａ
と後半部２ｂとは両利き倣いの位置関係及び多片利き倣
いの位置関係においてクリックストップがかかるように
なっており、両利き倣い及び片利き倣いを容易に設定で
きるようになっている。

（ｇ、検知器を自動倣い溶接機に用いた使用例）［第６
図］ 第６図は本発明の自動倣い検知器１を用いた自動倣い溶
接機の全体図を示すものである。

該溶接機は一方向（左右方向）の移動を行なう第１のス
ライド機構２６と、該スライド機構２６による移動方向
に対して直角の方向（上下方向）の８勅を行なう第２の
スライド機構２７とを備えている。

上記第１のスライド機構２６は溶接母材２８．２８の開
先２９のラインに沿フて動作される送り機構（図示せず
）に保持されていると共に、第１のスライド機構２６の
可動部３０はスライド機構２６に塔載した左右動用モー
タ３１により回転される送りねじ（図示せず。）等によ
り左右方向に摺動され、そして可動部３０には上記第２
のスライド機構２７が固着されている。

また、第２のスライド機構２７はこれに塔載された上下
動用モータ３２によって回転される送りねしく図示せず
。）等により上下方向に摺動される可動部３３を備えて
おり、該可動部３３にはこれより水平方向に延びるブラ
ケット３４の基部が固着され、さらにブラケット３４の
先端部には、左右方向及び上下方向に位置を微調整する
ための調節ブロック３５および保持具３６を介して母材
２８．２８の溶接開先２９を倣う前記検知器１が保持さ
れている。すなわち、上記位置調節ブロック３５はこれ
に設けたつまみ３７により保持部３６の位置を第１のス
ライド機構２６による移動方向と同一の左右方向に微細
に調整することができる措造になっていると共に、位置
調節ブロック３５には第２のスライド機構２７による移
動方向と同一の上下方向に微細に穆勅されるつまみ３８
付きの軸３９が設けられており、該軸３９の下端に金具
４ｏを介して上記保持具３６が一体に連結されており、
上記つまみ３７．３８を操作することによって保持具３
６に把持された検知器１の検知棒４を母材２８．２８の
開先２９に位置合せすることができるようになっている
。

また、上記ブラケット３４には前記調節ブロック３５の
稍後方の位置にて溶接トーチ４１が母材２８に対して垂
直に対置するように固定されている。

そして、検知器１の保持具３６への取付けは、保持具３
６に形成した取付孔４２内に検知器１の筒体２を斜め方
向から挿通し、締付ねじ４３を締め付けることによって
行う。その取付後、つまみ３７．３８の操作によって検
知棒４の位置を溶接トーチ４１に対して適宜な位置関係
を保つように調節する。尚、この場合、検知器１は溶接
母材２８に対する垂直線に対して上端が溶接機の送り方
向（第６図の矢印Ｘの方向）に適宜な角度で傾けられて
支持されている。

（ｈ、自動倣い溶接機の動作）［第６図コ上述した自動
倣い溶接機は次のように動作する。

検知器１の接触子７の先端が溶接開先２９に圧接されな
いとぎは、検知棒４はバネ１０．１０により第１図の矢
印Ａと逆の方向に付勢され、受はピン１１．１１に突き
当るまで傾動された状態にあり、シャッタ９は発光体１
２．及び受光体１３皿側に片寄って停止されている。従
って、相対向する受光体１３１と１３３，１３２と１３
４間の受光量の大きさ関係は、受光体１３Ｉ〈受光体１
３３、受光体１３□＝受光体１３４となり、これに伴い
客受光体１３．乃至１３４から出力されるそれぞれの光
量に応じた電気信号がコネクタ２５を通して図示しない
制御回路に送り込まれ、検知棒４の傾動状態が判定され
る。そして、上述の状態にあっては検知棒４が自在軸承
３を中心にして下方向へ傾動されていると判断し、上下
動用モータ３２に駆動指令を与え、該モータ３２を逆転
方向へ起動し、可動部３３を下降せしめる。そして、可
動部３３の下降に伴いブラケット３４と一体的な溶接ト
ーチ４１及び検知器１が開先２９に向けて下降され、接
触子７の先端が開先２９に当接して検知棒４がバネ１０
．１０の弾発力に抗して軸承３を支点に第１図の矢印Ａ
方向に僅かに回動されかつ検知棒４が中立状態になる。

そして、シャッタ９が多発光体１２１乃至１２４と受光
体１３１乃至１３４とのぞれぞれの光路を均等に遮断し
、多発光体１２１乃至１２４の光が客受光体１３□乃至
１３４に対し均等に当るようになると、上記制御部は検
知棒４が中立状態になったと判断し上下動用モータ３２
の回転を停止し、これによって、スライド機構２７の可
動部３３の下降動作が停止する。これにより溶接トーチ
４１は母材２８．２８の溶接開先２９に対し最適な位置
にセットされたことになる。

そして、第１及び第２のスライド機構２６．２７を含む
倣い溶接機に図示しない送り機構により送りがかかれば
、検知器１は母材２８．２８の開先２９に倣い、これに
案内されて溶接トーチ４１は開先２９を順次溶接して行
くのである。

このとき、開先２９のラインに母材平面方向の曲がり、
あるいは母材厚さ方向の起伏があれば、これに倣って検
知棒４が軸承３を支点にして回動し、シャッタ９の位置
が移動し、番受光体１３１乃至１３４での受光量を検知
することにより検知棒４の変位を検出する。すると、こ
れに応してモータ３１及び３２の一方又は両方が正回転
あるいは逆回転して各スライド機構２６又は２７を左右
あるいは上下に動作させ、溶接トーチ４１が常に開先ラ
イン上を正しく追随するようにされている。

（Ｇ、発明の効果） 以上に述べたところから明らかなように、本発明自動倣
い検知器は、筒体内に検知棒をその一端部が筒体先端か
ら突出するように挿入し、筒体内にて検知棒の中間部を
傾動自在に支承し、また、問体内の検知棒の攻究出端の
近傍には、筒体の軸心を中心として複数の発光体が同一
円周上に等間隔に配置されているとともに、各発光体と
同軸上の対応した夫々の位置には、各別に受光体が配置
され、更に、前記発光体と受光体との間には前記検知棒
の傾動に伴ない発光体と受光体との間の光路を遮断又は
開放するシャッタが設けられ、各受光体の受光量の差に
より検知棒の傾動状態を検知するようにしたことを特徴
とする。

従って、本発明自動倣い検知器によれば、発光体と受光
体とを夫々相対向して配置しているため、反射鏡を用い
た従来例のように発光体を中心に受光体を配置したもの
と比して、筒体の外径寸法を大きくする必要が無く、装
置の小型化を図ることができるとともに、各受光体の受
光量を検知棒の傾動に伴ない移動するシャッタによって
変化せしめるため、検知棒の傾きを正確に検出すること
ができる。

Ａ　　　　ＰＥ丙ハ彊嘗１？−渇叩 第１図乃至第５図は本発明自動倣い検知器の実施の一例
を示すもので、第１図は縦断面図、第２図は要部の拡大
縦断面図、第３図（ａ）、（ｂ）は中立状態における各
受光体の受光状態を説明するもので、（ａ）図は各発光
体の光束を模式的に表わした説明図、（ｂ）図はシャッ
タと受光体との関係を示した説明図、第４図（ａ）、（
ｂ）は傾動状態における各受光体の受光状態を説明する
もので、（ａ）図は各発光体の光束を模式的に表わした
説明図、（ｂ）図はシャッタと受光体との位置関係を示
した説明図、第５図（ａ）乃至（Ｃ）はバネ及び受はピ
ンと各光検知手段との各別の位置関係を示す説明図、第
６図は本発明自動倣い検知器を用いた自動倣い溶接機の
一例を示す全体の斜視図、第７図及び第８図は従来の自
動倣い検知器を示すもので、第７図は縦断面図、第８図
は第７図の■−■線に沿う断面図である。

繁＠　／７’ｌ　Ｚ８開 １・・・自動倣い検知器、　　２・・・筒体、４・・・
検知棒、　９・・・シャッタ、１２１乃至１２４　・・
・発光体、 １３、乃至１３４　・・・受光体 イア″ｆ　リノ　６九明 縦ｒＩｆｒ面図 第１図 （ａ）（ａ） （ｂ）　　　　　　　　　　　（ｂ） 中立時の受光状態、芝示す説ＦＰＩ図　　　何１１時の
受光状態、吃示す説明図第３図　　　　　　第４図 （ｂ）　　　　　　　　　　　　　　　（ｃ　）第５図 自動倣Ｃ）溶掻１炊の鼾視図 ｆｆ′、ｉ′″、６．図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 筒体内に検知棒をその一端部が筒体先端から突出するよ
   うに挿入し、 筒体内にて検知棒の中間部を傾動自在に支承し、 また、筒体内の検知棒の反突出端の近傍には、筒体の軸
   心を中心として複数の発光体が同一円周上に等間隔に配
   置されているとともに、 各発光体と同軸上の対応した夫々の位置には、各別に受
   光体が配置され、 更に、前記発光体と受光体との間には前記検知棒の傾動
   に伴ない発光体と受光体との間の光路を遮断又は開放す
   るシャッタが設けられ、 各受光体の受光量の差により検知棒の傾動状態を検知す
   るようにした