JPS63126678A - 開先情報検出装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は溶接トーチの前方に配置したセンサにより、開
先の位置並びに形状にかかわる実開先情報を得て、この
情報をもとにトーチ位置、溶接条件を制御する開先情報
検出装置の改良に関する。

Ｌ従来の技術］ 第７図は従来の溶接自動かシステムの構成図を示し、第
８図は第７図のシステムによる制御例を説明するための
図である。すなわち、溶接トーチ２１の前方に配置した
レーザ光センサ２２を溶接線と直角なガ向に揺動させ開
先形状を２次元情報（ＸＹＪｉ標、ディジタル値）とし
て検出し、これを処理部において平均化処理したり、微
分処理して開先内特徴点を求め、溶接線倣いや条件制御
を行うようにしたものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来システムでは高粘度な駆動系と膨大
なデータをマイコン処理するためのソフト開発等が不可
欠で全体として高価なシステムとなり、適用範囲が限ら
れる。また従来のシステムでは原理上、形状変化（距離
変化）が存在する場合にのみ有効で、例えば多層溶接の
終盤など溶接ビードで開先がほぼ埋められたような状態
では検出不可能で、これにより制御が不可能であった。

そこで、本発明は開先形状ならびは溶接ビードを非接触
で検出でき、低価格で製作できる開先情報検出装置を提
供することを目的とする。

［問題点を解決するたための手段］ 本発明は上記目的を達成するため、溶接トーチの前方に
配置したセンサにより、開先の位置並びに形状にかかわ
る実開先情報を得て、この情報をもとにトーチ位置、溶
接条件を制御する開先情報検出装置において、Ｘ軸上で
母材表面からの設定した一定高さを検知する第１のセン
サと、溶接すべき対象に応じて選定した特定の波長の光
を投光し、この反射光で母材部と溶接部を弁別する第２
のセンサと、測定範囲内でリニアなアナログ出力とｌＪ
ｌ！ｉＩＩに対する接点信号を出力する第３のセンサと
、上記第１．第２．第３のセンサを取付けたスライド部
と、このスライド部をＸ軸、Ｙ軸に移動させる移動手段
と、Ｘ軸、Ｙ軸の作動限界を示すリミットスイッチと、
Ｘ軸スライド面に設けられた磁気位置検出器と、上記ス
ライド部取付られ、Ｘ軸を移動することにより上記磁気
位置検出器からのパルス信号を検知するパルス信号受信
部と、上記第１．第２．第３のセンサ、リミットスイッ
チ、パルス信号受信部の信号を入力し、上記移動手段の
動きを制御して上記各センサを往復させ、開先部の巾（
幅）を検出し、この動きをくり返し複数の開先データを
得て、これらを平均化し、演舞する処理部とを具備した
のである。

［作用］ 上記のように構成することにより、溶接の自動化に必要
な開先情報すなわち、開先幅、開先位置（１手の種類、
施工条件によっては開先深さ。

積層状態が必要）が、簡便な装置により得ることができ
る。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明について実施例を説明する
。第１図は本発明の開先情報検出装置の一実施例を示す
ブロック図であり、１は発光ダイオード（以下ＬＥＤと
称す）センサ（スポット径；大、検出範囲内でオン、オ
フ信号出力）で、母材１８表面との距離を検出するもの
で、あらかじめ設定した高さにてオン、オフ信号を出す
（Ｘ軸原点位置でこのセンサを利用して高さ制御する）
ものである。２は半導体レーザ光センサ（スポット径；
小、検出範囲内でリニアなアナログ信号と設定値に対し
てオン、オフ信号を出力する）で、開先での距離信号変
化により角部を検知する（あらかじめ設定した閾値によ
りオン、オフ信号を出力する）。３はカラーセンサ（色
の逍いによって生じる反射率の変化を読取ってオン、オ
フし色判別する）で、溶接ビード２ｏと母材１８表面の
反射率の違いを判別し、境界にてオン、オフ信号を出力
する（表面性状に応じてあらかじめ閾値を設定しておく
）。４はＸ軸スライド部、５はＸ軸モータ、５′はＸ軸
本体、６はパルス信号受信部、６′は磁気位置検出器（
磁石Ｓ、Ｎ極の組合せたもので例えばソニー社マグネス
ケール）で、下方にセンサ１，２．３を付けたスライド
部４をＸ軸モータ５、Ｘ軸本体５′を介して移動させ、
その移ｆＭｆｆｉをパルス信号受信部６、磁気位置検出
器６′にそれぞれ出力する。７はＸ軸原点のリミットス
イッチ４．８はＹ軸スライド部、９はＹ軸モータ、９′
はＹ軸本体でＹ軸スライド部８、Ｙ軸モータ９、Ｙ軸本
体９−によりセンサ高さを制御する。１０はＬＥＤセン
サ１を制御するＬＥＤセンサ用コシコントローラ１は半
導体レーザ光センサ２を制御する半導体レーザ光センサ
用コントローラ、１２はカラーセンサ３を制御するカラ
ーセンサ用コントローラで、各々閾値の調整並びに感度
の調整機能を有し、これよりオン、オフ信号を出力する
。１３はパルス信号受信部６およびマグネスケール６′
を制御するマグネスケール用コントローラで、パルス列
を出力する。１４はＸ軸モータ５を制御するためのＸ軸
モータ用コントローラ、１５はＹ軸モータ９を制御する
Ｙ軸モータ用コントローラで、±５■の接点信号（正；
正転、ｏ：停止、負；逆転）で定速駆動する。１６は全
ての入出力信号を制御処理するシーケンサで、１７は接
続機器例えば溶接電源、トーチ移動装置などの制御対象
とのインターフェイスである。

第２図は第１図のＬＥＤセンサ１の出力形態を示したも
ので、検出範囲内に設定した閾値によりオン信号＜５Ｖ
）、オフ信号（０■）を出力する。

第３図は第１図の半導体レーザ光センサ２の信号種別と
出力形態を示したもので、測定範囲内でリニアなアナロ
グ出力と閾値によるオン、オフを出力する。範囲外では
ｙｉりか、遠いかを判別し、合計４種の信号出力を出力
する。

第４図は第１図のカラーセンサ３の出力形態を示したも
ので、図中に示すようにスポットが母材１８と溶接ビー
ド２０に゛はぼ半分かかった時の反射率の変化（違い）
を検知できるように閾値をセットして溶接ビード２０の
境界を検知する。

第５図はギャップ検出を例にしたときのタイムフローチ
ャートを示す。縦軸はモータ並びにセンサ類の出力形態
を、横軸は時間を表わす。図中の実線がデータ入力状態
を表わしている。以下、第５の図のタイムフローチャー
１・および第６図のフローチャートにより処理の手順を
説明するが、第５図の記号Ｓ１は第６図のステップＳ１
と対応し、またＳ２〜８７，８１−も同様である。第５
図の８１（第６図のステップ８１）よりセンシング開始
（Ｘ軸右行）する。８３（第６図のステップ３）を検知
し、Ｓ４（第６図のステップ４）までの間開光中として
パルス計数する。８４（第６図のステップ４）から８５
（第６図のステップ５）までＸ軸右行（設定量）し、Ｓ
５で停止して左行しＸ軸原点Ｓ６（第６図のステップ６
）まで戻る。Ｓ６で機能が受付は状態すなわちＸ軸（Ｍ
ｌ）停止しセンサ高さの制御に入る。まず、高さ検出セ
ンサ（ＬＥＤセンサ）を入力状態にして、８７（第６図
のステップ７）で全体をＹ軸により引上げる。

次に、Ｙ軸を下げて高さ検出センサがオン（５Ｖ）にな
った点８１′（第６図のステップ８１”で止める。これ
で高さ制御完了で引続きＳｌからの動作を繰返す。

尚、シーケンサ内ではギャップ中（Ｇ）並びにギャップ
位置（Ｗ）を求める出力する（制御対象によっては平均
化処理後出力する）。上記高さ検出センサは、センシン
グが１回終わる毎に（往→往→停→往）センサ部の高さ
調整をギャップ中の検出精度を向上させるためのもので
ある。

以上の動作処理手順により、溶接等の自動化に必要な開
先情報を得る。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば開先形状ならびに
溶接ビードを非接触で検出し、溶接や加工などの自動化
に必要な情報として提供することが可能となり、特に、
前述の開先情報を簡易なセンサの組合せとシーケンサ−
による処理により得ることができ、低価格で製作利用で
きる開先情報検出装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願による開先情報検出装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図は第１図のＬＥＤセンサの出力形態
を示す図、第３図は第１図の半導体レーザ光のセンサの
出力形態を示す図、第４図は第１図のカラーセンサの出
力形態を示す図、第５図および第６図は第１図のギャッ
プ検出タイムフローチャートおよびギャップ検出フロー
チャート、第７図は従来の溶接自動化システムの構成図
、第８図は第７図の制御例としてのトーチ位置自動制御
試験結果（開先内の最も深い位置にトーチ位置制御した
例）を示す図である。 １・・・ＬＥＤセンサ、２・・・半導体レーザ光センサ
、３・・・カラーセンサ、４・・・Ｘ軸スライド部、５
・・・Ｘ軸モータ、５−・・・Ｘ軸本体、６・・・パル
ス信号受信部、６−・・・マグネスケール、７・・・原
点リミットスイッチ、８・・・Ｙ軸スライド部、９・・
・Ｙ軸モータ、９′・・・Ｙ軸本体、１０・・・ＬＥＤ
センサ用コシコントローラ１・・・半導体レーザ光セン
サ用コントローラ、１２・・・カラーセンサ用コントロ
ーラ、１３・・・マグネスケール用コントローラ、１４
・・・Ｘ軸モータ用コントローラ、１５・・・Ｙ軸モー
タ用コントローラ、１６・・・シーケンサ−１１７・・
・インターフェイス、１８・・・母材、１９・・・裏当
材、２０・・・溶接ビード。 出願人復代理人　鈴　江　武　彦 第３図 第４図 （断面形状） ２バス溶接後 ３パス溶接後 （開先情報処理結果） （ｍｍ）　　　３バス自狙い位置設定 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶接トーチの前方に配置したセンサにより、開先の位置
   並びに形状にかかわる実開先情報を得て、この情報をも
   とにトーチ位置、溶接条件を制御する開先情報検出装置
   において、Ｘ軸上で母材表面からの設定した一定高さを
   検知する第１のセンサと、溶接すべき対象に応じて選定
   した特定の波長の光を投光し、この反射光で母材部と溶
   接部を弁別する第２のセンサと、測定範囲内でリニアな
   アナログ出力と閾値に対する接点信号を出力する第３の
   センサと、上記第１、第２、第３のセンサを取付けたス
   ライド部と、このスライド部をＸ軸、Ｙ軸に移動させる
   移動手段と、Ｘ軸、Ｙ軸の作動限界を示すリミットスイ
   ッチと、Ｘ軸スライド面に設けられた磁気位置検出器と
   、上記スライド部取付られ、Ｘ軸を移動することにより
   上記磁気位置検出器からのパルス信号を検知するパルス
   信号受信部と、上記第１、第２、第３のセンサ、リミッ
   トスイツチ、パルス信号受信部の信号を入力し、上記移
   動手段の動きを制御して上記各センサを往復させ、開先
   部の巾（幅）を検出し、この動きをくり返し複数の開先
   データを得て、これらを平均化し、演算する処理部とを
   具備した開先情報検出装置。