JPH03294073A - シームトラッカー装置 - 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〕 本発明は電子ビーム溶接機の目合わせ装置の改良に関し
、特に溶接に使用する電子ビームにより被溶接物の表面
をスキャンし、反射して戻ってくる反射電子の量の変化
に基づいて被溶接物の接合部を検出し、被溶接物の溶接
時、検出結果に基づいて被溶接物と電子ビームとの相対
位置を補正するシームトラッカー装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のシームトラッカー装置は第３図に示す構
成を有している。従来のシームトラッカー装置は同図に
示すように電子ビーム発生器（図示せず）から発生され
る電子ビーム１をＸ、Ｙ軸方向に偏向するＸ、Ｙ偏向コ
イル２，３と、接合面５を形成する被溶接物４．４′と
、被溶接物４゜４′の表面で反射する電子を収集する反
射電子収集用アンテナ６と、被溶接物４，４′が載置さ
れたテーブル（図示せず）をモータ８の回転に伴って移
動させるボールスクリニ−７と、モータ８の軸に直結さ
れ、モータ８が所定角度回転する毎にパルスを出力する
パルスエンコーダ９と、装置各部を制御する制御部１０
と、スタートスイッチ１１と、ティーチングモードとプ
レイバックモードとの切替えを指示するモード切替スイ
ッチ１２と、Ｘ偏向増幅器１３と、Ｙ偏向増幅器１４と
、ｌスキャン（スキャニングの実効開始点３０から実効
終了点３１までをスキャンする期間）の間に一定間隔で
パルスを２個出力するパルス発生器１５と、反射電子収
集用アンテナ６の出力波形を波形整形する波形整形口Ｗ
１１６と、パルス発生器１５からパルスが加られたタイ
ミングで波形成形回路１６の出力信号をＡＤ変換するＡ
Ｄ変換器１７と、ｌスキャン分のＡＤ変換器１７の出力
信号を格納するブロック＃工〜＃ｎを複数有し、制御部
ｌＯから加えられる切替信号Ｒ／Ｗが“０”の場合はパ
ルスエンコーダ９からパルスが加えられる毎に次のブロ
ックにｌスキャン分のＡＤ変換器１７の出力信号を格納
し、切替信号Ｒ／Ｗが“１”の場合はパルスエンコーダ
９からパルスが加えられる毎に次のブロックに格納され
ているｌスキャン分のＡＤ変換器１７の出力信号を出力
する記憶装置１８と、記憶装置１Ｂからｌスキャン分の
ＡＤ変換器１７の出力信号が出力される毎にピーク値を
示す信号の量子化番号を検出するピーク値検出器１９と
、レジスタ２０．２１と、補正信号弁別演夏回路２２と
、ＤＡ変換器２３と、制御部１０から出力される切替信
号Ｒ／Ｗが“０”、′１９の場合オフ、オンとなるスイ
ッチ２４と、切替信号Ｒ／Ｗが“０”、“１”の場合接
点ａ、ｂに接続されるスイッチ２５とから構成される。

次に第３図の動作を説明する。被溶接物４．４を溶接す
る場合、オペレータは先ず、モード切替スイッチ１２を
オフにして動作モードをティーチングモードにし、次い
で、スタートスイッチ１１をオンにする。制御部１０は
スタートスイッチ１１がオンとなると、先ず、モータ８
を動作させ、被溶接物４，４゛　をスキャン開始位置に
位置決めし、次いで、切替信号Ｒ／Ｗを“１°にし、ス
イッチ２４をオン状態、スイッチ２５を接点す側にする
。その後、制御部１０はモータ８を正転させると共に、
Ｘ、　Ｙ偏向増幅器１３．１４にＸ、　Ｘ方向スキャン
信号を供給する。これにより、被溶接物４，４゛が矢印
Ａ方向に移動し、被溶接物４゜４′の表面が電子ビーム
１により実効開始点３〇−実効終了点３１−点３２−実
効開始点３０の経路でスキャンされる。また、パルス発
生回路１５は電子ビーム１により実効開始点３０から実
効終了点３１までの間がスキャンされている間、即ちＸ
方向スキャン信号のレベルが零の間にＰ個のパルスを出
力する。

被溶接物４，４″の表面で反射した電子ビームは反射電
子収集用アンテナ６で受信され、波形整形回路１６を介
してＡＤ変換器１７に加えられる。

ＡＤ変換器１７はパルス発生器１５からパルスが加えら
れる毎に波形整形回路１６の出力信号をＡＤ変換して記
憶装置１８に加える。ここで、パルス発生器１５は実効
開始点３０から実効終了点３１までがスキャンされてい
る間にＰ個のパルスを一定間隔で出力するものであるの
で、ＡＤ変換器１７は接合面５に垂直なスキャンが１回
行なわれる毎に実効開始点３０と実効終了点３１との間
のＰ個の点からの反射電子の量を示すディジタルデータ
（量子化データ）を出力することになる。実効開始点３
０と実効終了点３１との間のＰ個の点の内、中央部の点
３３°は電子ビーム１が外部からＹ軸方向の偏向を受け
ていない時に電子ビーム１が照射される点であり、この
点３３゛　と点３３（スキャン経路と接合面５との交点
）との差が位置補正量となる。記憶装置１８はＡＤ変換
器１７から出力されたｌスキャン分の量子化データをブ
ロック＃ｊに格納する。

１スキャン分の量子化データが記憶装置１８のブロック
＃ｊに格納されると、パルスエンコーダ９からパルスが
出力される。記憶装置１８はパルスエンコーダ９からパ
ルスが加えられると、ブロック＃（ｊ＋１）を次の１ス
キャン分の量子化データを格納するブロックとする。パ
ルスエンコーダ９は前述したように、モータ８が所定角
度回転する毎に、即ち被溶接物４，４゛　が所定距離！
移動する毎にパルスを出力するものであり、本実施例で
は被溶接物４，４′が所定路Ｍｌ移動する間に実効開始
点３〇−実効終了点３１−点３２−実効開始点３０の経
路のスキャンが１回行なわれるようにし、且つ実効終了
点３１−点３２−実効開始点３０の経路のスキャンが行
なわれている間にパルスエンコーダ９がパルスを出力す
るようにしておくことにより、１スキャン分の量子化デ
ータが記憶装置１８の１つのブロックに格納される毎に
、パルスエンコーダ９からパルスが出力すれるようにし
ている。

以下前述したと同様の動作が行なわれ、被溶接１１５４
、　４’　の全面が電子ビーム１によりスキャンされ、
各スキャン期間に於ける量子化データが記憶装置１８の
各ブロックに順次格納される。

被溶接物４，４′　に対するスキャンが終了すると、オ
ペレータはモード切替スイッチ１２をオンとし、動作モ
ードをプレイバックモードにする。

制御部１０はモード切替スイッチ１２がオンになると、
先ず、モータ８を逆転させ、被溶接物４゜４°を溶接開
始位置に位置決めし、次いで、切替信号Ｒ／Ｗを“０°
にし、スイッチ２４をオフ、スイッチ２５を接点ａ側に
する。その後、制御部１０はモータ８を正転させ、被溶
接物４，４°を矢印入方向に移動させる。

被溶接物４．４゛が所定量！移動する毎にパルスエンコ
ーダ９からパルスが出力され、記憶装置１８はパルスエ
ンコーダ９からパルスが加工られる毎にブロック番号を
＋１し、そのブロック番号のブロックに格納されている
１スキャン分の量子化データを出力する。ここで、記憶
装置１８の各プロ、り＃１〜＃ｎにはティーチングモー
ド時、パルスエンコーダ９から出力されるパルスに同期
して１スキャン分の量子化データが格納されているので
、パルスエンコーダ９から出力されるパルスに同期して
記憶装置１Ｂの各ブロック＃１〜＃ｎの内容を出力する
ことにより、現在の溶接位置に対応したスキャン位置の
量子化データが出力されることになる。ピーク値検出器
１９は記憶装置１８から１スキャン分の量子化データが
出力されると、その中で最も小さい量子化データを検出
し、その量子化番号（ｌスキャン分の量子化データの内
の何番目の量子化データであるかを示す番号）をレジス
タ２０にセットする。

量子化番号がレジスタ２ｏにセットされると、補正信号
弁別演夏回路２２はレジスタ２ｏにセットされた量子化
番号とレジスタ２１にセットされている量子化番号とを
比較する。そして、両者の差が予め定められている誤差
範囲内である場合はレジスタ２０にセットされている量
子化番号とＰ／２（真中の量子化データの量子化番号）
との差を求めることにより位置補正量を求め、その後、
求めた位置補正量をＤＡ変換器２３に加えると共に、レ
ジスタ２０にセットされている量子化番号をレジスタ２
１に転送する。また、レジスタ２０゜２１にセットされ
ている量子化番号の差が予め定められている誤差範囲外
である場合はレジスタ２１にセットされている量子化番
号とＰ／２との差を求めることにより位置補正量を求め
、その後、求めた位置補正量をＤＡ変換器２３に加える
。この場合は、レジスタ２ｏにセットされている量子化
番号のレジスタ２１への転送は行なわない、ＤＡ変換器
２３は補正信号弁別演算回路２２から加えられた位置補
正量をＤＡ変換し、スイッチ２５を介してＹ偏向増幅器
１４に加える。これにより、電子ビームｌが位置補正量
に対応した量だけＹ軸方向に偏向され、接合面５上を照
射する。

第４図（ａｌ、　Ｔｏ）は記憶装置１８から出力される
１スキャン分の量子化データの分布の一例を示した図で
あり、同図（ａｌはノイズの影響がない場合の量子化デ
ータの分布を、同図中）はノイズの影響を受けた場合の
量子化データの分布を示している。同図Ｔａｌ、　（ｂ
ｌに於いて、縦軸は反射電子量の補数を、横軸は量子化
番号を示している。

今、例えば、記憶装置１８から第４図ｉａｌに示す分布
を有する１スキャン分の量子化データが出力されたとす
ると、ピーク値検出器１９は量子化番号Ｐｉをレジスタ
２０にセットする。ノイズの影響がない場合は、量子化
データのピーク値と被溶接物４，４゛　の接合面５とは
１対１に対応するものであり、また、量子化番号はスキ
ャンの実効開始点３０と実効終了点３１との間に設けら
れた２個の点の内の何番目の点であるのかを示すもので
あるので、レジスタ２０には接合面５の位置を示す情報
がセットされたことになる。

補正信号弁別演算回路２２はレジスタ２０に量子化番号
Ｐｉがセットされると、レジスタ２１にセットされてい
る量子化番号とレジスタ２０にセットされた量子化番号
Ｐｉとを比較する。ノイズの影響がない場合は、記憶装
置１８から今回出力された量子化データの分布と前回出
力された量子化データの分布とはほぼ等しいものとなる
ので、レジスタ２０．２１にセットされた量子化番号の
差は誤差範囲内となり、補正信号弁別演算回路２２はレ
ジスタ２０にセットされている量子化番号ＰｉとＰ／２
との差を求めることになる。ここで、量子化番号Ｐｒは
接合面５の位置を示し、Ｐ／２はＹ軸方向の偏向成分が
ない時の電子ビーム１の照射位置を示しているので、両
者の差を求めることにより位置補正量を求めることがで
きる。

また、第４図ｉａ）に示す分布を有する１スキャン分の
量子化データの次に同図（ｂｌに示す分布を有する１ス
キャン分の量子化データが記憶装置１８から出力された
とする。この量子化データはノイズの影響を受けたもの
であり、接合面５によるピーク値（量子化番号Ｐｉに対
応する量子化データ）よりもノイズによるピーク値（量
子化番号Ｐｎに対応する量子化データ）の方が小さくな
っている。

このような、分布を有する量子化データが記憶装置１８
から出力されると、ピーク値検出器１９は接合面５の位
置を示す量子化番号Ｐｉではなく、ノイズの発生位置を
示す量子化番号Ｐｎをレジスタ２０にセットしてしまう
、このような誤った量子化番号Ｐｎで補正を行なわない
ようにするため、補正信号弁別演算回路２２はレジスタ
２１にセットされている前回の位置補正量算出時に使用
した量子化番号Ｐｉとレジスタ２０に今回セットされた
量子化番号Ｐｎとを比較し、両者の差が予め定められて
いる誤差範囲内にない場合は、レジスタ２０にセットさ
れている量子化番号Ｐｎを無視し、データの類（以性を
利用してレジスタ２１にセットされている前回の位置補
正量算出時に使用した量子化番号Ｐｉを用いて位置補正
量を求める。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した従来のシームトランカー装置で
は接合面の検出にピーク値検出方式をとり、ノイズキャ
ンセルについては前回の位置補正量算出時に使用した量
子化番号を保存しておく方式をとっているため、ピーク
価の高いノイズが連続的に発生した場合、前回の位置補
正量算出時に使用した量子化番号を繰り返して使用する
結果、データの１！領性を越えてしまうことがあり、シ
ームトランカー装置の信頼性を高いものにすることがで
きないという問題があった。

本発明の目的はノイズの影響を除去することによりシー
ムトラッカー装置の信頼性を向上させることにある。

（課題を解決するための手段〕 本発明は上記目的を達成するため、 ティーチングモード時、被溶接物が所定量移動する毎に
電子ビームで前記被溶接物の表面をスキヤンし、各スキ
ャン毎に所定時間間隔で反射電子の量を量子化して記憶
手段に格納し、プレイバックモード時、前記被溶接物が
所定量移動する毎に前記記憶手段から１スキャン分の量
子化データを順次読み出し、読み出した量子化データに
基づいて前記電子ビームと前記被溶接物との相対位置を
補正するシームトランカー装置に於いて、前記記憶手段
から読み出された１スキャン分の量子化データの中の極
値に対応する量子化番号を求め、求めた量子化番号の中
で前回の位置補正量算出時に使用した量子化番号に最も
近い量子化番号を選択する極値検出選択手段と、 該極値検出選択手段が選択した量子化番号に基づいて位
置補正量を算出し、算出した位置補正量に基づいて前記
被溶接物と前記電子ビームとの相対位置を補正する補正
手段とを有している。

［作　用〕 極値検出選択手段は記憶手段から読み出された１スキャ
ン分の量子化データの中の極値に対応する量子化番号を
求め、求めた量子化番号の中で前回の位置補正量算出時
に使用した量子化番号に最も近い量子化番号を選択する
。補正手段は極値検出選択手段が選択した量子化番号に
基づいて位置補正量を算出し、算出した位置補正量に基
づいて被溶接物と電子ビームとの相対位置を補正する。

〔実施例〕

次に本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明
する。

第１図は本発明の実施例のブロック図であり、第３図と
同一符号は同一部分を表している０本実施例の特徴とす
る点は、今回の位置補正量算出時に使用される量子化番
号が格納されるレジスタ５１と、前回の位置補正量算出
時に使用された量子化番号が格納されるレジスタ５２と
、記憶装置１８から出力された１スキャン分の量子化デ
ータ中の極値を検出し、検出した極値に対応した量子化
番号を求めると共に、求めた量子化番号の中からレジス
タ５２に格納されている量子化番号に最も近い量子化番
号を１つ選択し、選択した量子化番号をレジスタ５１に
セットする極値検出選択器５３と、レジスタ５１にセッ
トされている量子化番号に基づいて位置補正量を算出す
る補正演夏器５４とを設けた点である。尚、レジスタ５
２には初期値としてスキャン経路の中央に対応する量子
化番号Ｐ／２がセットされている。

次に本実施例の動作を説明する。

ティーチングモード時は前述した従来例と同様の動作が
行なわれ、パルスエンコーダ９から出力されるパルスに
同期して記憶装置１８の各ブロック＃１〜＃ｎに各スキ
ャン期間に於ける量子化データが格納される。

次にプレイバックモード時の動作を説明する。

モード切替スイッチ１２がオンとなり、動作モータをプ
レイバンクモードにすることが指示されると、制御部１
０は前述したと同様に、被溶接物４．４”を溶接開始位
置に位置決めし、スイッチ２４をオフ、スイッチ２５を
接点ａ側にする。その後、制御部１０はモータ８を正転
させ、被溶接物４，４°を矢印Ａ方向に移動させる。

被溶接物４，４°が所定量！移動する毎にパルスエンコ
ーダ９からパルスが出力され、記憶装置１８はパルスエ
ンコーダ９からパルスが加えられる毎にブロック番号を
＋１し、そのブロック番号のブロックに格納されている
１スキャン分の量子化データを出力する。極値検出選択
器５３は記憶装置１８から出力された量子化データ中の
極値を検出し、検出した極値に対応した量子化番号を求
める０例えば、記憶装置１８から出力された量子化デー
タが第４図ｆａ＋に示す分布を有していれば、極値に対
応した量子化番号としてＰｉを求め、また、量子化デー
タが同図（ｂｌに示す分布を有していれば極値に対応し
た量子化番号としてＰｍ、Ｐｎ。

Ｐｉ、Ｐｊを求めることになる。

＋して、極値に対応した量子化番号を求めると、求めた
量子化番号の内でレジスタ５２に格納されている量子化
番号と最も近い量子化番号をレジスタ５１にセットする
。補正演夏器５４はレジスタ５１に量子化番号がセット
されると、セットされた量子化番号とＰ／２との差を求
めることにより位置補正量を求め、その後、求めた位置
補正量をＤＡ変換器２３に加えると共に、レジスタ５１
にセットされている量子化番号をレジスタ５２に転送す
る。ＤＡ変換器２３は補正演算器５４から加えられた位
置補正量をＤＡ変換し、スイッチ２５を介してＹ偏向増
幅器１４に加える。これにより、電子ビームｌが位置補
正量に対応した量だけＹ軸方向に偏向される。

従って、例えば、第４図ｆａｔに示す分布を有する量子
化データが記憶装置１日から出力された場合は、レジス
タ５工には接合面５の位置を示す量子化番号Ｐｉがセッ
トされることになり、この量子化番号ＰｉとＰ／２とに
基づいて位置補正量が求められることになる。また、第
４図（ａｌに示す分布を有する量子化データの次に記憶
装置１８から同ｒｌ！Ｊ（ｂ）に示す分布を有する量子
化データが出力されたとすると、極値検出選択器５３で
は極値に対応する量子化番号としてＰｍ、Ｐｎ、Ｐｉ、
ＰＪが求められるが、レジスタ５２には量子化番号Ｐｉ
がセットされているので、レジスタ５１には接合面５の
位置を示す量子化番号Ｐｉがセットされ、この量子化番
号Ｐｉに基づいて補正が行なわれる。

第２図は本発明の他の実施例の要部ブロック図であり、
ピーク値検出器５５が第１図に示した構成に追加されて
いる。ピーク値検出器５５は記憶装置１８から先頭のブ
ロック＃１に格納されている１スキャン分の量子化デー
タが読み出された場合に限り、そのピーク値を検出して
ピーク値に対応する量子化番号を初期値としてレジスタ
５２にセットするものである。極値検出選択器５３はピ
ーク値検出器５５によりレジスタ５２に量子化番号がセ
ットされることにより、前述したと同様の処理を開始す
る。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明は、記憶手段から読み出さ
れた１スキャン分の量子化データ中の極値に対応する量
子化番号を求め、求めた極値対応の量子化番号の中で前
回の位置補正量算出時に使用した量子化番号に最も近い
量子化番号に基づいて位置補正量を算出するようにした
ものであるので、量子化データがノイズの影響を受けて
いる場合であっても、高い精度で被溶接物と電子ビーム
との相対位置を補正することが可能になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は本発
明の他の実施例の要部ブロック図、第３図は従来例のブ
ロック図及び、 第４図は量子化データの分布を示す図である。 図に於いて、ｌ・・・電子ビーム、２・・・ｘｍｍココ
イル３・・・Ｙ偏向コイル、４．４′　・・・被溶接物
、５・・・接合面、６・・・反射電子収集用アンテナ、
７・・・ボールスクリュー、８・・・モータ、９・・・
パルスエンコーダ、１０・・・制御部、１１・・・スタ
ートスイッチ、１２・・・モード切替スイッチ、１３・
・・Ｘ偏向増幅器、１４・・・Ｙ偏向増幅器、１５・・
・パルス発生器、１６・・・波形整形回路、１７・・・
ＡＤ変換器、１Ｂ・・・記憶装置、１９．５５・・・ピ
ーク値検出器、２０，２１゜５１．５２・・・レジスタ
、２２・・・補正信号弁別演算回路、２３・・・ＤＡ変
換器、２４．２５・・・スイッチ、５３・・・極値検出
選択器、５４・・・補正演算器。 不発日月のイセの実興ρりの要部フ゛ロック図第２図 ４足来せりのブロック図 第３圀 量子化テークの分布Σ示Ｔ図 弔４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ティーチングモード時、被溶接物が所定量移動す
   る毎に電子ビームで前記被溶接物の表面をスキャンし、
   各スキャン毎に所定時間間隔で反射電子の量を量子化し
   て記憶手段に格納し、プレイバックモード時、前記被溶
   接物が所定量移動する毎に前記記憶手段から１スキャン
   分の量子化データを順次読み出し、読み出した量子化デ
   ータに基づいて前記電子ビームと前記被溶接物との相対
   位置を補正するシームトラッカー装置に於いて、前記記
   憶手段から読み出された１スキャン分の量子化データの
   中の極値に対応する量子化番号を求め、求めた量子化番
   号の中で前回の位置補正量算出時に使用した量子化番号
   に最も近い量子化番号を選択する極値検出選択手段と、 該極値検出選択手段が選択した量子化番号に基づいて位
   置補正量を算出し、算出した位置補正量に基づいて前記
   被溶接物と前記電子ビームとの相対位置を補正する補正
   手段とを含むことを特徴とするシームトラッカー装置。
2. （２）前記極値検出選択手段は今回の位置補正量算出時
   に使用する量子化番号がセットされる第１のレジスタと
   、前回の位置補正量算出時に使用された量子化番号がセ
   ットされる第２のレジスタとを有し、前記記憶手段から
   読み出された１スキャン分の量子化データの中の極値に
   対応する量子化番号を求め、求めた量子化番号の中で前
   記第２のレジスタにセットされている量子化番号に最も
   近い量子化番号を前記第１のレジスタにセットすること
   を特徴とする請求項１記載のシームトラッカー装置。
3. （３）前記補正手段は前記極値検出選択手段が選択した
   量子化番号とスキャン経路の中央に対応する量子化番号
   との差に基づいて位置補正量を算出することを特徴とす
   る請求項１記載のシームトラッカー装置。