JPH0418946B2 - - Google Patents

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JPH0418946B2
JPH0418946B2 JP5910182A JP5910182A JPH0418946B2 JP H0418946 B2 JPH0418946 B2 JP H0418946B2 JP 5910182 A JP5910182 A JP 5910182A JP 5910182 A JP5910182 A JP 5910182A JP H0418946 B2 JPH0418946 B2 JP H0418946B2
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JP
Japan
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welding
respect
angle
wheels
sensor
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JP5910182A
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JPS58176079A (ja
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Masao Ueda
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Shinmaywa Industries Ltd
Original Assignee
Shin Meiva Industry Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/12Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
    • B23K9/127Means for tracking lines during arc welding or cutting
    • B23K9/1272Geometry oriented, e.g. beam optical trading
    • B23K9/1274Using non-contact, optical means, e.g. laser means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、少なくとも3個の車輪により支持
され、これら車輪を同時に同方向に同一角度舵取
り可能とした走行台車に、溶接用トーチおよび溶
接線ならいセンサを搭載したすみ肉ならい溶接装
置に関するものである。
(従来技術) 従来、溶接線ならいセンサを装着したすみ肉な
らい溶接装置は種々存在する。しかしながらそれ
ら溶接装置は、溶接用トーチの溶接点の位置を溶
接線に一致させるだけであつて、溶接用トーチの
溶接線に対する角度や、あるいはまた走行台車の
速度なども制御しようとすると、また別にそのた
めのセンサが必要となる。よつて前記溶接装置が
構造複雑、大型化し、可搬性にも問題が生じる。
(解決しようとする課題) この発明は前述事情に鑑みなされたものであつ
て、センサとしては溶接用トーチの溶接点の位置
を溶接線に一致させるだけの溶接線ならいセンサ
しか装着せずに、その他の制御要素については、
センサでなく、制御装置により制御するべくした
すみ肉ならい溶接装置を提供せんとするものであ
る。
(課題を解決するための手段および作用) 走行台車は少なくとも3個の車輪を有し、これ
ら車輪は舵取り機構により同時に同方向に同一角
度舵取り可能とし、また前記走行台車には溶接線
に対して左右方向に水平動可能に移動体を設け、
さらにこの移動体には平行リンク機構の基端部を
垂直軸支するとともに、その先端出力部材に溶接
用トーチおよび溶接線ならいセンサを設け、しか
もその先端出力部材は溶接用トーチの先端を中心
として水平回動可能としたものである。
そして前記センサからの出力に基いて溶接用ト
ーチの溶接点の位置を溶接線に一致させるべく前
記移動体を位置制御するほか、走行台車の現在位
置と一定距離手前の位置との変位量やその位置に
おける舵取角度に基いて、溶接用トーチの溶接線
に対する角度を一定とするべく平行リンク機構を
位置制御し、さらには前記両位置における前記移
動体の基準位置との変位量を小とするべく舵取り
機構を制御するのが1つの発明である。またこの
発明に加えて、前記移動体の位置制御の間に求め
た移動体の移動速度と基準速度とから溶接速度を
一定とするべく走行台車の速度を制御するのが他
の発明である。
(実施例) W1,W2は、ワークであつて、W1は水平ワー
ク、W2は垂直ワークである。そして両ワーク
W1,W2は、第1図のように相互に位置決めされ
て予め仮付溶接が施されている。WLは、両ワー
クW1,W2で形成された溶接線である。
1は、走行台車(実施例では平面形状が正方
形)であり、計4個(少なくとも3個あればよ
い)の車輪2が装着されている。なお全車輪2
は、台車1底部に取付けた電動機M1により、チ
エーン3aおよびスプロケツト3b,3cと、か
さ歯車3d,3eとからなる動力伝達機構3を介
して同方向に駆動されるべく構成されている。
E1は詳細を図示していないが、車輪2に接続し
た走行距離検出用エンコーダである。S1は、電
動機M1およびエンコーダE1を含むサーボ系であ
る。
4は、舵取機構であり、台車1底部に取付けた
電動機M2により、チエーン4aおよびスプロケ
ツト4b,4cを介して、全車輪2を同時に同方
向に同一角度舵取りし得るべく構成されている。
E2は、詳細を図示していないが機構4の舵取角
検出用エンコーダである。S2は電動機M2およ
びエンコーダE2を含むサーボ系である。
5は、台車1の中央上部に垂直軸支5aされ、
台車1に取付けた電動機M3により回動する回転
体である。E3は、詳細を図示していないが、回
転体5の回動角検出用エンコーダである。S3
は、電動機M3およびエンコーダE3を含むサーボ
系である。
6は、回転体5に支持され、電動機M4により、
公知のボールスクリユー式伝達機構7を介して水
平方向に移動可能の移動体である。E4は、移動
体6の位置検出用エンコーダである。S4は、電
動機M4およびエンコーダE4を含むサーボ系であ
る。
8は、移動体6の下部に垂直軸支され、先端出
力部材が後述する溶接用トーチの溶接点の位置を
中心として水平回動するべくした機構であり、実
施例では2組の平行四辺形リンクからなる平行リ
ンク機構である。機構8は、移動体6の下部にリ
ンク8a,8bを垂直軸支8c,8dし、またリ
ンク8a先端にはレバー8f′を突設したリンク8
fを関着8eし、そしてレバー8f′先端とリンク
8b先端とを関着8gしてなる1組の平行四辺形
リンクと、リンク8a先端から突設されたレバー
8a′先端にリンク8hを関着8iするとともに、
リンク8fおよび8hの両先端間にリンク8jを
関着8k,8lした1組の平行四辺形リンクとよ
りなる。M5は、リンク8aを回動させる電動機
である。なお機構8の先端出力部材すなわち抹端
リンク8jが溶接用トーチTの保持部材として構
成されている。
Sは、保持部材8j先端に支持した溶接線なら
いセンサであり、実施例では保持部材8j先端に
水平関着9aされ、かつ図示しない弾機により突
出付勢された、板材W2の垂直面ならいローラ9
と、保持部材8jに装着され、ローラ9の突出位
置を検出する作動トランスTRとで構成されてい
る。
なおローラ9の関着9a位置は、予め設定した
検出器TRの基準出力値におけるローラ9の基準
突出位置において、軸8c,8e間距離と軸8
k,9b(ローラ9の回転中心軸)間距離とが等
しく、しかも軸8e,8k間距離と軸8c,9b
間距離とが等しくなるよう設定されている。また
トーチTの保持部材8jへの取付位置は、トーチ
Tの溶接点の位置Pが、ローラ9の前述基準突出
位置において、ローラ9先端下方で、かつ全車輪
2の下端を通る水平面上に一致するように設定さ
れている。そしてリング8aの回動にかかわら
ず、トーチTが軸9bを中心として回動し、トー
チTの溶接線WLに対する角度を変更可能に構成
されている。E5は、トーチTの溶接線WLに対す
る角度検出用エンコーダである。S5は、電動機
M5およびエンコーダE5を含むサーボ系である。
Cは、中央制御装置CPUとメモリMEMとを含
む制御装置としてのコンピユータであり、コンピ
ユータCには、サーボ系S1〜S5、検出器
TR、溶接電源WSがバスラインBを介して第4
図のように接続されている。
そしてこの制御装置Cには、(イ)トランスTRか
らの出力値と予め設定した基準値とを比較して、
トーチTの溶接点の位置Pが溶接線WLに一致す
るよう移動体6を位置制御するべくした第1手段
A1+と(ロ)一定距離l1手前の台車1の位置における
移動体6の位置に対する現在の移動体6の変位両
YAiと、一定距離l1手前または現在(実施例では
距離l1手前)の台車1の位置における全車輪2の
基準方向(X方向)に対する舵取角度αとから、
溶接線WLの基準方向(X方向)に対する角度θ
を求め、この角度θだけ、トーチTの基準方向
(X方向)に対する回動位置を補正するよう機構
8を位置制御するべくした第2手段A2と、(ハ)一
定距離l2手前(実施例ではl1<l2)と現在との台
車1の各位値における移動体6の予め設定した基
準位置に対する変位量(すなわちYDi-1とYDi
を比較して、その差(YDi−YDi-1)が小となる
よう全車輪2を舵取りするべくした第3手段A3
と、(ニ)移動体6の移動速度V2と予め設定した溶
接速度V1とから、台車1の走行速度を求め、こ
の速度に台車1を制御するべくした第4手段A4
とが含まれている。
さらにこの実施例の作用を、第6図イ,ロのフ
ローチヤートに基づき、第5図イ,ロをを参照し
つつ説明する。
まず台車1をワークW1上に搭載する。このと
き回転体5は、移動体6の移動方向が溶接すべき
線WLに対して直角方向(Y方向)となるよう、
台車1に対する回動位置が設定されている。また
ローラ9は、ワークW2水直面に当接され、かつ
トーチTの溶接点の位置Pは、溶接線WLの一端
に一致される。さらに全車輪2は、溶接すべき線
WLとほぼ平行なX方向に向けられている。さら
にはトーチTのX方向に対する垂直軸まわりの角
度も最適角度に設定されているものとする。
そこで制御装置Cの起動スイツチをONにする
と、電源WSがONとなり、また台車1は予め設
定した溶接速度V1で前進走行される。
するとトランスTRからの出力がコンピユータ
Cに入力され、その値と予め設定した基準値との
差が求められる(ステツプST1)。
そしてその差が正か負かを判定し、正ならば移
動体6は没入移動、負ならば突出移動される(ス
テツプST2)。
そしてその差がゼロになれば移動体6は停止さ
れる(ステツプST3)。
従つてステツプST1〜ST3が、センサSからの
出力値と予め設定した基準値とを比較して、トー
チTの溶接点の位置Pが溶接線に一致するよう移
動体6を位置制御するべくした第1手段A1に相
当することになる。
また前述移動体6の位置制御の間に、移動体6
の移動速度V2が求められる(ステツプST4)。
さらには√1 22 2が求められ、この値に台
車1は速度制御される(ステツプST5)。
従つてステツプST4〜ST5が、溶接速度が一定
となるよう台車1の走行速度を制御するべくした
第4手段A4に相当することになる。
そして台車1が一定距離l1(約10mm)走行する
と、距離l1手前の台車1の位置における移動体6
の位置に対する現在の移動体6の変位量YA1
求める(ステツプST6)。すなわち垂直軸5aと
溶接点の位置Piの距離yiとすると、YAi=(yi
yi-1)として求めることになる。
さらには距離l1手前の台車1の位置における全
車輪2の基準方向(X方向)に対する舵取角度α
を求める(ステツプST7)。
さらにはその角度αに相当する移動体6の変位
量YBiを求める(ステツプST8)。すなわちYBi
l1・sinαとして求めることになる。
そして(YAi−YBi)すなわちYCiを求める。
(ステツプST9)。すなわち溶接点の位置PiのPi-1
に対するY方向変位量を求めることになる。
さらにはまたYCiに相当するトーチTの回動角
度θを求める(ステツプST10)。すなわち、θ=
tan-1YCi/l1・cosαとして、溶接点の位置Pi-1とPiを 通る直線X方向に対する角度を求めることにな
る。
そして角度θが正か負かを判定し、正ならば、
X方向に対する予め設定した基準トーチ角度とな
る直線Hの方向を基準方向として、この基準方向
に対して左へ角度θだけ機構8を介してトーチT
は回動補正され、逆に負ならば、直線Hの基準方
向に対して右へ角度θだけ機構8を介してトーチ
Tは回動補正される(ステツプST11)。
そし角度θだけトーチTが回動補正されれば、
機構8は停止される(ステツプST12)。
すなわちPi-1位置からPi位置までのX方向およ
びY方向距離から、その間における溶接線WLの
X方向に対する角度を求め、トーチTのH方向に
対する角度を補正するべくなされている。従つて
ステツプST6〜ST12が、溶接線WLが曲線であつ
てもその溶接線WLに対するトーチTの角度がほ
ぼ一定となるよう機構8を位置制御するべくした
第2手段A2に相当することになる。
さらにはまた台車1が一定距離l2(l1<l2で実施
例では約60mm)走行すると、予め設定した移動体
6の基準位置(垂直軸5aと溶接点の位置とのY
方向距離がypの位置)に対する現在の移動体6の
変位量YDiを求める(ステツプST13)。
さらに現在の変位量YDiと距離l2手前の台車1
の位置における前記移動体6の基準位置に対する
移動体6の変位量YDi-1とを比較する(ステツプ
ST14)。
そして変位量YDiの符号(正または負)が
YDi-1の符号に対して変化したかどうかを判定
し、符号が変化したならば、全車輪2の基準方向
(X方向)に対する舵取角度がゼロ度に制御され
る(ステツプST15)。
また前記符号が変化しなかつた場合は、変位量
YDi、YDi-1がともに正かまたはともに負かを判
定する(ステツプST16)。
そしてYDi、YDi-1がともに正ならば、YDi
YDi-1かどうかを判定し、YDi≧YDi-1ならば、
全車輪2は、距離l2手前の台車1の位置における
舵取角度よりもさらに左へ一定角度(例えば5
度)舵取りされる(ステツプST17)。
また逆にYDi、YDi-1がともに負ならば、YDi
≦YDi-1かどうかを判定し、YDi≦YDi-1ならば、
全車輪2は、距離l2手前の台車1の位置における
舵取角度よりもさらに右へ一定角度(例えば5
度)舵取りされる(ステツプST18)。
すなわち移動体6の予め定めた前記基準位置か
ら大きく変位せず、しかも全車輪2の舵取角度が
基準方向(X方向)に対して左あるいは右へと頻
繁に変更されることもなしに、台車1が溶接線
WLに近似した路をたどるよう、舵取り制御する
べくなされている。従つてステツプST13〜ST18
が、YDiとYDi-1との差を小とするべく全車輪2
を舵取りするべくした第3手段A3に相当するこ
とになる。
そして台車1が溶接スタート点から溶接エンド
点まで走行完了すれば、電源WSはOFFとなり、
台車1も停止される。
以上のように、手段A1により移動体6を位置
制御し、手段A2によりトーチTの角度を位置制
御し、手段A3により全車輪2を舵取り制御し、
さらには手段A4により台車1の走行速度を制御
しつつ、溶接線WLは自動溶接される。
なお前述実施例では走行台車1に回転体5を回
動可能に垂直軸支し、この回転体に移動体6を水
平動可能に支持しているが、これは詳述していな
いけれども、垂直ワークW2がコ字形等に形成さ
れ、溶接線が直角に曲がつているような場合で
も、回転体5の回動位置、走行台車1の前後動や
舵取角度を適宜シーケンシヤルに実行することに
より、オペレータが走行台車1を屈折個所でセツ
トし直す必要のないように考慮したものでありこ
の回転体5は本発明の要部ではない。すなわち移
動体6は走行台車1に直接支持してもよい。また
センサSは、接触式センサのほか、例えば光学式
センサや電磁式センサや超音波式センサ、あるい
はまたトーチT自体をならいセンサとしたいわゆ
るアークセンサなどの非接触センサであつてもよ
い。その他各構成の均等物との置換もこの発明の
技術範囲に含まれることはもちろんである。
(効果) この発明は前述したように、センサとしては、
トーチTの溶接点の位置Pを溶接線WLに一致さ
せるための溶接線ならいセンサしか設けず、その
他の制御すべき要素、すなわち溶接線WLに対す
るトーチTの角度や全車輪2の舵取角度、あるい
はまた台車1の走行速度については、制御装置C
により制御するべくしたので、溶接装置が構造簡
単、小型、軽量となり、効果顕著である。
【図面の簡単な説明】
図はいずれもこの発明の実施例を示し、第1図
は全体斜視図、第2図は走行台車の底面図、第3
図は溶接用トーチおよび溶接線ならいセンサ近辺
の平面図、第4図は制御装置のブロツク図、第5
図イ,ロは作用説明図、第6図イ,ロはフローチ
ヤートである。 図において、W1……水平ワーク、W2……垂直
ワーク、WL……溶接線、T……溶接用トーチ、
P……トーチTの溶接点の位置、1……走行台
車、2……車輪、4……舵取機構、6……移動
体、8……平行リンク機構、8c,8d……それ
ぞれ軸、8j……機構8の先端出力部材(トーチ
の保持部材)、S……溶接線ならいセンサ、C…
…制御装置、A1……第1手段、A2……第2手段、
A3……第3手段、A4……第4手段、である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 少なくとも3個の車輪により支持され、これ
    ら車輪を同時に同方向に同一角度舵取り可能とし
    た走行台車と、この走行台車に支持され溶接線に
    対して左右方向に水平動可能の移動体と、この移
    動体に垂直軸支され、先端出力部材が溶接用トー
    チ及び溶接線ならいセンサを保持し、しかも前記
    溶接用トーチの先端を中心として水平回動するべ
    くした平行リンク機構と、前記溶接線ならいセン
    サからの出力が入力される制御装置とを備え、こ
    の制御装置は、 (イ) 前記センサからの出力値と予め設定した基準
    値とを比較して、溶接用トーチの溶接点の位置
    が溶接線に一致するよう前記移動体を位置制御
    するべくした第1手段と、 (ロ) 一定距離手前の前記走行台車の位置における
    前記移動体の位置に対する現在の前記移動体の
    変位置と、前記一定距離手前または現在の前記
    走行台車の位置における前記全車輪の基準方向
    に対する舵取角度とから、前記溶接線の前記基
    準方向に対する角度を求め、この角度だけ、前
    記溶接用トーチの前記基準方向に対する回動位
    置を補正して、前記溶接用トーチの前記溶接線
    に対する角度がほぼ一定となるよう前記リンク
    機構を位置制御するべくした第2手段と、 (ハ) 一定距離手前と現在との前記走行台車の各位
    置における前記移動体の予め設定した基準位置
    に対する変位量を比較して、その差が小となる
    ように前記全車輪を舵取りするべくした第3手
    段と、を含んでなる、すみ肉ならい溶接装置。 2 前記溶接線ならいセンサを接触式センサとし
    た、特許請求の範囲第1項記載のすみ肉ならい溶
    接装置。 3 前記溶接線ならいセンサを非接触式センサと
    した、特許請求の範囲第1項記載のすみ肉ならい
    溶接装置。 4 少なくとも3個の車輪により支持され、これ
    ら車輪を同時に同方向に同一角度舵取り可能とし
    た走行台車と、この走行台車に支持され溶接線に
    対して左右方向に水平動可能の移動体と、この移
    動体に垂直軸支され、先端出力部材が溶接用トー
    チ及び溶接線ならいセンサを保持し、しかも前記
    溶接用トーチの先端を中心として水平回動するべ
    くした平行リンク機構と、前記溶接線ならいセン
    サからの出力が入力される制御装置とを備え、こ
    の制御装置は、 (イ) 前記センサからの出力値と予め設定した基準
    値とを比較して、溶接用トーチの溶接点の位置
    が溶接線に一致するよう前記移動体を位置制御
    するべくした第1手段と、 (ロ) 一定距離手前の前記走行台車の位置における
    前記移動体の位置に対する現在の前記移動体の
    変位置と、前記一定距離手前または現在の前記
    走行台車の位置における前記全車輪の基準方向
    に対する舵取角度とから、前記溶接線の前記基
    準方向に対する角度を求め、この角度だけ、前
    記溶接用トーチの前記基準方向に対する回動位
    置を補正して、前記溶接用トーチの前記溶接線
    に対する角度がほぼ一定となるよう前記リンク
    機構を位置制御するべくした第2手段と、 (ハ) 一定距離手前と現在との前記走行台車の各位
    置における前記移動体の予め設定した基準位置
    に対する変位量を比較して、その差が小となる
    ように前記全車輪を舵取りするべくした第3手
    段と、 (ニ) 前記移動体の移動速度と予め設定した溶接速
    度とから、前記走行台車の走行速度を求め、こ
    の速度に前記走行台車を制御して、溶接速度を
    一定とするべくした第4手段と、 を含んでなる、すみ肉ならい溶接装置。
JP5910182A 1982-04-08 1982-04-08 すみ肉ならい溶接装置 Granted JPS58176079A (ja)

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