JPH0576665U

JPH0576665U - 放電検出装置

Info

Publication number: JPH0576665U
Application number: JP2187892U
Authority: JP
Inventors: 雅夫上田
Original assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1992-03-11
Filing date: 1992-03-11
Publication date: 1993-10-19

Abstract

(57)【要約】【目的】湿気による漏れ電流が発生する場合に於いて
も、正確に放電信号を検出する装置を提供する。【構成】切換えスイッチ２０４が端子Ｔ₁側に切換わ
ると放電用電源２０６の高圧がトーチの消耗電極とワー
ク間とに印加され、放電電流ｉが負荷Ｒ_tに流れる。こ
の放電電流ｉは、本来の検出電流ｉ_Sと湿気による漏れ
電流ｉ_Lとを含んでいる。増幅器１より出力された第１
放電信号Ｖ₁の内、第１バンドパスフィルタ２を損失な
く通過し得るのは漏れ信号Ｖ_Lであり、第２バンドパス
フィルタ４を損失なく通過し得るのは第２放電信号Ｖ₂
である。ディジタル化された信号Ｖ_L’，Ｖ₂’がＡＮ
Ｄ回路６に入力される結果、両信号Ｖ_L，Ｖ₂が第１放
電信号Ｖ₁に同時に含まれる場合に限り、Ｈレベルの第
３放電信号Ｖ₃がクロック信号として出力される。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、アーク溶接ロボット等に適用される放電検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来の技術としては、特公昭５６−５６３４号公報に開示されたものがある。図５は、その様な従来のアーク溶接ロボット１００Ａを模式的に示した構成図である。同図は、「すみ肉溶接」と呼ばれる溶接に関するものである。

【０００３】本ロボット１００Ａの特徴とするところは、トーチ１０９自身が溶接点の位置を検出するセンサ機能を有する点である。この機能により、本技術は、溶接点の位置決めの際に従来より必要とされた外部センサを不要とすることができ、溶接線の形状や大小の如何を問わず位置決めを可能とする効果を発揮し得る。以下、本ロボット１００Ａの構成と動作とを概説する。

【０００４】ロボットの構成ロボット本体ＲＢは、取付け具１０８をワークＷ（被溶接物）に対して上下左右前後方向に移動し、または垂直軸Ｌのまわりに回転する。この様なロボット本体ＲＢの動作は、制御装置４００のＣＰＵ４１０より出力される制御信号ＣＯＮＴにより制御されている。尚、ワークＷは、すみ肉溶接線ＷＬを有する。

【０００５】一方、取付け具１０８に取付けられたトーチ１０９は溶接担体に相当しており、消耗電極１０９ｅがトーチ１０９内を貫く態様でトーチ１０９に設置されている。この消耗電極１０９ｅは、中空の消耗電極強制器２０２を介して、消耗電極供給手段２０１に接続されている。従って、トーチ１０９とワークＷ間の放電時には、消耗電極１０９ｅがトーチ１０９の先端より常時突出する様に、消耗電極１０９ｅは消耗電極供給手段２０１より補給を受けている。この消耗電極供給手段２０１は電源装置２００に設置されており、しかも電源装置２００はワークＷと共に接地されているため、消耗電極強制器２０２自身も接地されていることになる。

【０００６】電源装置２００は、切換えスイッチ２０４，溶接用電源２０５，放電用高圧電源２０６（電源内の電流は無視できる程に小さい。）及び信号検出用センサ２０７より構成される。切替えスイッチ２０４は、電位付加手段２０３により消耗電極強制器２０２の末端部分にある消耗電極１０９ｅに接続されている。又、信号検出用センサ２０７は、図示する通り、負荷抵抗Ｒ_tと負荷抵抗Ｒ_tの両端の電位が入力として印加される差動増幅器１とから構成される。信号検出用センサ２０７の出力は、検出信号Ｖ₁としてＣＰＵ４１０に入力される。

【０００７】ロボットの動作溶接ロボットの動作は、公知の通り、ティーチングモード，センシングモード及び溶接モードから成る。ここでは、本ロボット１００Ａの特徴部分であるセンシングモードについて、図６に基づき概観する。同図に於いて、点Ｐ₁，Ｐ₆，Ｐ₇は、ティーチング点である。

【０００８】ｉ）先ず、トーチ１０９を点Ｐ₁へ移動させるための位置指令が、ＣＰＵ４１０よりロボット本体ＲＢへ出力される。その結果、トーチ１０９の溶接点ＷＰが点Ｐ₁へ到達する。

【０００９】ｉｉ）次に、ＣＰＵ４１０より切換えコマンドＳＷＣＬが切換えスイッチ２０４へ出力され、切換えコマンドＳＷＣＬのタイミングに応じて切換えスイッチ２０４が検出用端子Ｔ₁へ切換わる。その結果、消耗電極１０９ｅの先端とワークＷとの間には、放電用電源２０６の高圧が印加される。

【００１０】ｉｉｉ）トーチ１０９をＺ方向（−）に下降させるための指令が、ＣＰＵ４１０よりロボット本体ＲＢへ出力される。その後、トーチ１０９は下降を開始し、点Ｐ₂に於いて消耗電極１０９ｅの先端とワークＷとの間にスパークが飛ぶ。その結果、高周波のスパーク電流ｉ_S（以後、検出電流と呼ぶ。）が信号検出用センサ２０７に流れ、信号検出用センサ２０７は検出電流ｉ_Sを検出して検出信号Ｖ₁（以後、第１放電信号と呼ぶ。）を出力する。

【００１１】この時ＣＰＵ４１０は、第１放電信号Ｖ₁のタイミングに応じて点Ｐ₂に於ける位置Ｚ_Sを位置情報として取り込み、ΔＺ＝Ｚ_S−Ｚ₂を算出する。

【００１２】ｉｖ）次に、トーチ１０９を点Ｐ₃へ上昇し、今度はトーチ１０９をＸ方向（−）へ移動する。その結果、点Ｐ₄に於いて同様にスパークが生じ、信号検出用センサ２０７は再び検出電流ｉ_Sを検出する。その結果、ＣＰＵ４１０は、第１放電信号Ｖ₁のタイミングに応じて点Ｐ₄に於ける位置Ｘ_Sを位置情報として取り込み、ΔＸ＝Ｘ_S−Ｘ₂を算出する。その後、トーチ１０９は点Ｐ₅へ移動し、センシングモードが終了する。

【００１３】以上のセンシングにより、ティーチング点Ｐ₆は点Ｐ₆'( Ｘ₂＋ΔＸ，Ｚ₂ ＋ΔＺ）に補正され、溶接モードではこの補正点Ｐ₆' がトーチ１０９の溶接点ＷＰとして指令される。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、従来の溶接ロボット１００Ａ及び信号検出用センサ２０７には、次の様な問題点が発生していた。

【００１５】即ち、消耗電極強制器２０２の内部には湿気を含んだ空気が存在する。この湿気のため、放電用電源２０６の高圧が消耗電極１０９ｅに印加されると、消耗電極強制器２０２とその内部の消耗電極１０９ｅとの間で放電が生ずる。そして、この湿気による放電は漏れ電流ｉ_Lを発生させる。その結果、信号検出用センサ２０７は、漏れ電流ｉ_Lと本来の検出電流ｉ_Sとを区別することができなくなり、漏れ電流ｉ_Lを検出電流ｉ_Sと誤って検出し、誤った第１放電信号Ｖ₁をＣＰＵ４１０へ出力することになる。しかも、ＣＰＵ４１０は第１放電信号Ｖ₁のタイミングに応じて消耗電極１０９ｅの先端の位置情報を取り込むため、正確な溶接点ＷＰのセンシングが困難であるという問題点が新たに発生していた。

【００１６】係る問題点は、本質的には消耗電極強制器２０２内の湿気と消耗電極強制器２０２自身の漏れと消耗電極供給手段２０１周辺の漏れの存在に起因しているため、消耗電極強制器２０２内を真空ポンプ等を用いて真空状態とすることにより、又は消耗電極強制器２０２内を乾燥させて低湿度に保つことにより、漏れ電流ｉ _L の発生を防止することも出来る。

【００１７】しかし、その様な方法ではポンプ等の設備が不可欠なため簡易性に欠け、解決手段としては好ましくない。従って、漏れ電流ｉ_Lが生じていても（消耗電極強制器２０２内に湿気が存在していても）、漏れ電流ｉ_Lの影響を受けない簡易な電気的解決手段が求められるのである。

【００１８】尚、この様な問題点は上記溶接ロボットのセンシングに特有のものではなく、溶接担体と被溶接物間で生じた放電信号を用いて所定の電気的処理を行うとする装置全般について生じる問題でもある。

【００１９】この考案は、係る問題点を解消するためになされたものであって、漏れ電流が存在していても常に正確に放電信号を検出できる放電検出装置を提供することを目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】

この考案は、次の点に着眼してなされたものであ。即ち、第１放電信号には、本来検出すべき放電現象により生じた第２放電信号と、放電用電源の周波数と同一周波数の成分を含む漏れ信号とが含まれており、しかも第２放電信号の周波数は漏れ信号のそれよりも十分に高いという点である。

【００２１】そこで、本考案は、（ａ）第１放電信号を検出する検出器と、（ｂ）検出器に接続され、第２放電信号を遮断し、漏れ信号を通過させる第１濾波器と、（ｃ）検出器に接続され、漏れ信号を遮断し、第２放電信号を通過させる第２濾波器と、（ｄ）第１濾波器と第２濾波器とに接続され、第１濾波器の出力信号と第２濾波器の出力信号とが共に所定のレベルにあるときにのみ、所定のレベルにある第３放電信号を出力する比較器とを備えるようにしたものである。

【００２２】

【作用】

検出器より出力された第１放電信号の内、漏れ信号は、第１濾波器から損失を受けることなく出力される。一方、同じく第１放電信号の成分信号である第２放電信号は、第２濾波器から損失を受けることなく出力される。更に、比較器は、両入力信号が所定のレベル以上にあるときにのみ、同一レベルの第３放電信号を出力する。

【００２３】従って、第１放電信号が漏れ信号のみから成る場合や第２放電信号のみから成る場合には、所定のレベルにある第３放電信号は出力されない。

【００２４】逆に、第１放電信号が漏れ信号及び第２放電信号双方を有する場合には、所定のレベルにある第３放電信号が出力される。

【００２５】

【実施例】

（１）装置の電気的構成図２は、この考案の一実施例である放電検出装置を用いた溶接ロボット１００の構成を模式的に示した図である。本ロボット１００と従来のロボット１００Ａとの相違点は、放電信号を検出する電気回路の構成の違いにある。即ち、従来のロボット１００Ａでは、信号検出用センサ２０７がその様な電気回路を担っていたが、本ロボット１００では放電検出装置１０が当該電気回路を担っている。従って、放電検出装置１０を除いた他の構成部分は、全て図５の対応する構成部分と同一である。以下、放電検出装置１０の電気的構成を図１に基づき説明する。

【００２６】放電検出装置１０は、信号検出用センサ２０７と濾波部１０Ａと比較部１０Ｂとに大別される。

【００２７】信号検出用センサ信号検出用センサ２０７は従来例と同一であり、検出器に相当する。尚、負荷抵抗Ｒ_tに流れる放電電流ｉには、既述した通り、検出電流ｉ_Sと漏れ電流ｉ_L とがある。放電電流ｉの内容を時間的に列記すれば、次の通りである。

【００２８】ａ）切換えスイッチ２０４が端子Ｔ₁側に切換わった時点から消耗電極１０９ｅとワークＷ間の放電が発生するまでの間：放電電流ｉ＝漏れ電流ｉ_L ｂ）放電時：放電電流ｉ＝（漏れ電流ｉ_L＋検出電流ｉ_S）又は、放電電流ｉ＝検出電流ｉ_S 濾波部濾波部１０Ａは第１バンドパスフィルタ２と第２バンドパスフィルタ４とからなり、各バンドパスフィルタ２，４には差動増幅器１の出力信号、即ち、第１放電信号Ｖ₁が入力される。

【００２９】両バンドパスフィルタ２，４の特性を図３に示す。同図中、実線は第１バンドパスフィルタ２の減衰特性を示す曲線であり、鎖線は第２バンドパスフィルタ４の減衰特性を示す曲線である。横軸は周波数を、縦軸は減衰量を示す。

【００３０】同図に示す通り、第１バンドパスフィルタ２の中心周波数は周波数ｆ_Lであり、第２バンドパスフィルタ４の中心周波数はｆ_Sである。

【００３１】ここで、周波数ｆ_Lは漏れ電流ｉ_L（漏れ信号Ｖ_L）の周波数を示す。その漏れ電流ｉ_Lは、放電用電源２０６の周波数に等しい成分を多く含む。従って、周波数ｆ_Lは放電用電源２０６の周波数に相当していると考えられる。本実施例では、放電用電源２０６はＡＣ電源であるので、周波数ｆ_Lは商用周波数（５０Hz 又は６０Hz）に等しい。

【００３２】一方、周波数ｆ_Sは、検出電流ｉ_S（第２放電信号Ｖ₂）の主要成分の周波数を示す。この検出電流ｉ_Sは、本来消耗電極１０９ｅとワークＷ間の放電による電流であり、高調波成分を多く含む。従って、周波数ｆ_Sは、周波数ｆ_Lに対してｆ_S＝ｋ・ｆ_L（但し、係数ｋは１より十分に大きい。）の関係にある。本実施例では、周波数ｆ_Sは１ＭHz以上の値に設定されている。

【００３３】従って、第１バンドパスフィルタ２は第１放電信号Ｖ₁の内、漏れ信号Ｖ_Lのみを通過させる。逆に、第２バンドパスフィルタ４は、第１放電信号Ｖ₁の内、第２放電信号Ｖ₂のみを通過させる。

【００３４】比較部比較部１０Ｂは、第１比較回路３，第２比較回路５，ＡＮＤ回路６より構成される。第１比較回路３は、入力信号である漏れ信号Ｖ_Lと予め設定されているレベルとを比較し、漏れ信号Ｖ_Lをディジタル信号化する。即ち、Ａ／Ｄ変換器としての機能を有する。第２比較回路５も又、第２放電信号Ｖ₂をＡ／Ｄ変換する。

【００３５】（２）装置の動作切換えスイッチ２０４が端子Ｔ₁側に切換わると、信号検出用センサ２０７は第１放電信号Ｖ₁を出力する。この第１放電信号Ｖ₁はＶ₁＝α×ｉ×Ｒ_t（α ：増幅率）で表される。以下では、前述した放電電流ｉの様々なケースについて、装置の動作を説明する。

【００３６】ａ）切換えスイッチ２０４が端子Ｔ₁側に切換わった時点から消耗電極１０９ｅとワークＷ間の放電が発生するまでの間第１放電信号Ｖ₁は、漏れ信号Ｖ_Lに相当する。即ち、Ｖ₁＝Ｖ_L＝α×ｉ_L ×Ｒ_tが成立する。この場合、漏れ信号Ｖ_Lは第１バンドパスフィルタ２を通過するが、第２バンドパスフィルタ２を通過することができない。その結果、第１比較回路３の出力信号Ｖ_L’はＨレベルとなり、第２比較回路５の出力信号Ｖ₂ ’はＬレベルとなる。従って、ＡＮＤ回路６の出力信号Ｖ₃（第３放電信号）のレベルは、初期状態のまま（Ｌレベル）である。即ち、本ケースでは、ＣＰＵ４１０は、第３放電信号Ｖ₃を受けても位置情報を取り込まない。

【００３７】ｂ）放電時放電電流ｉが（漏れ電流ｉ_L＋検出電流ｉ_S）より成る場合第１放電信号Ｖ₁は、漏れ信号Ｖ_Lと第２放電信号Ｖ₂とから成る。即ち、第１放電信号Ｖ₁は、Ｖ₁＝Ｖ_L＋Ｖ₂＝α×Ｒ_t×（ｉ_L＋ｉ_S）として表される。

【００３８】この場合、漏れ信号Ｖ_Lは第１バンドパスフィルタ２を通過するが、第２バンドパスフィルタ２を通過することができない。一方、第２放電信号Ｖ₂は第２バンドパスフィルタ４を通過するが、第１バンドパスフィルタ２を通過することができない。その結果、第１比較回路３の出力信号Ｖ_L’と第２比較回路５の出力信号Ｖ₂’は共にＨレベルとなり、第３放電信号Ｖ₃は、ワークＷと電極１０９ｅ間の放電時のタイミングに同期してＬレベルからＨレベルへ立ち上がる。そして、ＣＰＵ４１０は、第３放電信号Ｖ₃を受けて位置情報の取り込みを開始する。

【００３９】尚、当該放電中（漏れ電流ｉ_Lと検出電流ｉ_Sとが流れている間）は、第３放電信号Ｖ₃のレベルはＨレベルに保たれている。

【００４０】放電電流ｉが検出電流ｉ_Sのみより成る場合第１放電信号Ｖ₁は、第２放電信号Ｖ_Sのみから成る。即ち、第１放電信号Ｖ ₁ は、Ｖ₁＝Ｖ₂＝α×Ｒ_t×ｉ_Sである。従って、第３放電信号Ｖ₃のレベルはＬレベルとなる。これは、上記ａ）と同一結果である。

【００４１】以上の説明より明らかな通り、本放電検出装置１００では、検出電流ｉ_Sと漏れ電流ｉ_Lとが同時に負荷抵抗Ｒ_tに流れた場合にのみ、第３放電信号Ｖ₃がＬレベルからＨレベルへ立ち上がる。この様な構成を採用したのは、検出電流ｉ_S と漏れ電流ｉ_Lとが共に存在する状態のみがワークＷと電極１０９ｅ間の真の放電現象の発生を示唆しているものと考えたためである。

【００４２】従って、漏れ電流ｉ_Lのみによって、第３放電信号Ｖ₃のレベルがＬレベルからＨレベルへ立ち上がることはない。

【００４３】尚、第２バンドパスフィルタ２の通過帯域内の周波数成分を含む高調波ノイズが何らかの原因により放電中に発生した場合が考えられる。このとき、高調波ノイズ信号は第２バンドパスフィルタ２を通過することができる。即ち、第２バンドパスフィルタ２は、本来検出すべき第２放電信号Ｖ₂とこの高調波ノイズ信号とを区別することができない。この場合、漏れ信号Ｖ_Lと第２放電信号Ｖ₂も同時に発生しておれば問題はない。しかし、漏れ信号Ｖ_Lが発生していない状態では第２放電信号Ｖ₂と高調波ノイズ信号とを区別できないため問題となるが、この場合は、丁度上記ｂ）のに該当していることになる。従って、係る場合であっても、誤って本放電検出装置１００がＨレベルの第３放電信号Ｖ₃をＣＰＵ４１０へ送信する事態は生じないこととなる。この点で、上記ｂ）のは意義を有する。

【００４４】（３）変形例放電検出装置１００では、第１及び第２バンドパスフィルタ２，４が用いられたが、本考案はこれに限定されるものではない。例えば、第１バンドパスフィルタ２に代えて図４に実線で示すローパスフィルタを用い、第２バンドパスフィルタ４に代えて図４に鎖線で示すハイパスフィルタを用いることも可能である。又、ローパスフィルタと第２バンドパスフィルタ４や第１バンドパスフィルタ２とハイパスフィルタとの組合せを利用することも可能である。

【００４５】放電検出装置１００では、比較部にＡＮＤ回路６を用い、第３放電信号Ｖ ₃ がＬレベルからＨレベルへ立ち上がるタイミングを利用していた。しかし、ＡＮＤ回路６に代えてＮＡＮＤ回路を用い、逆に第３放電信号Ｖ₃がＨレベルからＬレベルへ立ち上がるタイミングを利用しても良い。

【００４６】放電用電源２０６としては、ＤＣ電源を利用することもできる。この場合には、第１バンドパスフィルタ２に代えて遮断周波数１００Hz程度のローパスフィルタを用いることになる。

【００４７】

【考案の効果】

この考案によれば、第２放電信号と漏れ信号とが同時に検出された場合にのみ第３放電信号が出力される。従って、溶接担体と被溶接物との間で発生する放電のタイミングに同期した放電信号を、湿気による影響を受けることなく常に正確に検出することができる効果を奏する。そのため、得られた放電信号を所定の処理開始のタイミング信号として安定的に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例である放電検出装置の電気
的構成図である。

【図２】溶接ロボットを模式的に示した構成図である。

【図３】フィルタ特性を示す説明図である。

【図４】フィルタ特性を示す説明図である。

【図５】従来の溶接ロボットを模式的に示した構成図で
ある。

【図６】センシングモードを示した説明図である。

【符号の説明】

２第１バンドパスフィルタ３第１比較回路４第２バンドパスフィルタ５第２比較回路６ＡＮＤ回路１０放電検出装置１０９ｅ消耗電極２０６放電用電源２０７信号検出用センサＷワーク

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】（ａ）放電用電源と溶接担体との間で
発生する第１放電信号を検出する検出器と、（ｂ）前記検出器に接続され、第２放電信号を遮断
し、漏れ信号を通過させる第１濾波器と、（ｃ）前記検出器に接続され、前記漏れ信号を遮断
し、前記第２放電信号を通過させる第２濾波器と、（ｄ）前記第１濾波器と第２濾波器とに接続され、前
記第１濾波器の出力信号と前記第２濾波器の出力信号と
が共に所定のレベル以上にあるときにのみ、前記所定の
レベルにある第３放電信号を出力する比較器とを備え、前記第１放電信号は前記第２放電信号と漏れ信号とを含
む信号であり、前記第２放電信号は被溶接物と前記溶接担体との間で生
じる信号であり、前記漏れ信号は前記放電用電源の周波数と同一周波数の
成分を含む信号であることを特徴とする放電検出装置。