JPH06643A - 自動溶接装置の溶接線検出方法 - Google Patents
自動溶接装置の溶接線検出方法Info
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- JPH06643A JPH06643A JP4164706A JP16470692A JPH06643A JP H06643 A JPH06643 A JP H06643A JP 4164706 A JP4164706 A JP 4164706A JP 16470692 A JP16470692 A JP 16470692A JP H06643 A JPH06643 A JP H06643A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
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- 239000011324 bead Substances 0.000 description 3
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
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- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 被加工物の溶接線付近での表面温度を検出す
ることにより被加工物の板厚さの大小にかかわり無く溶
接線を正確にキャッチできるようにした。 【構成】 溶接されるべき被加工物５，７の溶接線Ｌ付
近での表面温度を検出してこの表面温度の状態により溶
接線Ｌ位置を判断し、溶接トーチ１３の位置制御を自動
的に行う。
ることにより被加工物の板厚さの大小にかかわり無く溶
接線を正確にキャッチできるようにした。 【構成】 溶接されるべき被加工物５，７の溶接線Ｌ付
近での表面温度を検出してこの表面温度の状態により溶
接線Ｌ位置を判断し、溶接トーチ１３の位置制御を自動
的に行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、自動溶接装置におけ
る溶接トーチの位置制御を自動的に行うための溶接線検
出方法に関する。
る溶接トーチの位置制御を自動的に行うための溶接線検
出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】溶接ロボットなどの自動溶接装置におい
て、精密な溶接作業を行うために溶接トーチを溶接線
（例えば突合せ溶接では突合せによって形成されている
溝）上に位置制御するのを目的として、例えばＣＣＤカ
メラを用いた画像センサやアークセンサ、レーザセン
サ、タッチセンサなどの各種センサを使用した溶接線検
出方法や、装置が提案されている。
て、精密な溶接作業を行うために溶接トーチを溶接線
（例えば突合せ溶接では突合せによって形成されている
溝）上に位置制御するのを目的として、例えばＣＣＤカ
メラを用いた画像センサやアークセンサ、レーザセン
サ、タッチセンサなどの各種センサを使用した溶接線検
出方法や、装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ＣＣＤカメラでは溶接
の極めて強いアーク光を受光するため、表面温度が低い
溶接線を正確にキャッチし難い。
の極めて強いアーク光を受光するため、表面温度が低い
溶接線を正確にキャッチし難い。
【０００４】アークセンサは、溶接線からの溶接トーチ
のずれを溶接電流値の変化に基づいて検出するものであ
る。厚板溶接の場合は溶接トーチのずれによる溶接電流
値の変化割合が大きいため、溶接線を正確にキャッチで
き、広く実用化されている。しかし、薄板溶接の場合で
は溶接トーチのずれによる溶接電流値の変化割合が小さ
く、溶接線を正確にキャッチできず、実用化が難しい。
のずれを溶接電流値の変化に基づいて検出するものであ
る。厚板溶接の場合は溶接トーチのずれによる溶接電流
値の変化割合が大きいため、溶接線を正確にキャッチで
き、広く実用化されている。しかし、薄板溶接の場合で
は溶接トーチのずれによる溶接電流値の変化割合が小さ
く、溶接線を正確にキャッチできず、実用化が難しい。
【０００５】レーザセンサも、ＣＣＤカメラと同様、極
めて強いアーク光を受光するため、表面温度が低い溶接
線を正確にキャッチし難い。
めて強いアーク光を受光するため、表面温度が低い溶接
線を正確にキャッチし難い。
【０００６】タッチセンサは、ピンを被加工物の表面に
接触させて溶接線のギャップ溝を検出するものである。
接触方式のため、溶接熱や磨耗により耐久性に欠け、薄
板溶接の場合ではギャップ幅が狭くてピンによりトレー
スするのが困難となっている。
接触させて溶接線のギャップ溝を検出するものである。
接触方式のため、溶接熱や磨耗により耐久性に欠け、薄
板溶接の場合ではギャップ幅が狭くてピンによりトレー
スするのが困難となっている。
【０００７】この発明の目的は、上記従来のかかる問題
に鑑みて提案されたもので、被加工物の溶接線付近での
表面温度を検出することにより被加工物の板厚さの大小
にかかわり無く溶接線を正確にキャッチできるようにし
た自動溶接装置の溶接線検出方法を提供することにあ
る。
に鑑みて提案されたもので、被加工物の溶接線付近での
表面温度を検出することにより被加工物の板厚さの大小
にかかわり無く溶接線を正確にキャッチできるようにし
た自動溶接装置の溶接線検出方法を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は、溶接されるべき被加工物の溶接線付近
での表面温度を検出してこの表面温度の状態により溶接
線位置を判断し、溶接トーチの位置制御を自動的に行う
ようにしたことを特徴とするものである。
に、この発明は、溶接されるべき被加工物の溶接線付近
での表面温度を検出してこの表面温度の状態により溶接
線位置を判断し、溶接トーチの位置制御を自動的に行う
ようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】そして、上記表面温度の状態による溶接線
位置の判断を、表面温度の低下割合が最も大きい方向を
溶接線位置と判断している。
位置の判断を、表面温度の低下割合が最も大きい方向を
溶接線位置と判断している。
【００１０】また、上記表面温度の状態による溶接線位
置の判断を、表面温度の等温線が不連続となる方向を溶
接線位置と判断している。
置の判断を、表面温度の等温線が不連続となる方向を溶
接線位置と判断している。
【００１１】
【作用】被加工物の溶接線付近での表面温度は、溶接線
の部分では開先きによる溝があるため、溶接線とその左
右付近とでは表面温度の変化の状態が著しく異なってい
る。この検出された表面温度の状態により溶接線位置は
判断でき、溶接トーチの自動的位置制御は極めて正確で
あり、非接触検出のため、溶接熱や磨耗による耐久性欠
除や、非加工物の板厚が薄いことによる不正確さは無
い。
の部分では開先きによる溝があるため、溶接線とその左
右付近とでは表面温度の変化の状態が著しく異なってい
る。この検出された表面温度の状態により溶接線位置は
判断でき、溶接トーチの自動的位置制御は極めて正確で
あり、非接触検出のため、溶接熱や磨耗による耐久性欠
除や、非加工物の板厚が薄いことによる不正確さは無
い。
【００１２】表面温度の状態による溶接線位置の判断
を、表面温度の低下割合が最も大きい方向を溶接線位置
と判断し、あるいは、表面温度の状態による溶接線位置
の判断を、表面温度の等温線が不連続となる方向を溶接
線位置と判断することにより、溶接線位置は正確に判断
できる。
を、表面温度の低下割合が最も大きい方向を溶接線位置
と判断し、あるいは、表面温度の状態による溶接線位置
の判断を、表面温度の等温線が不連続となる方向を溶接
線位置と判断することにより、溶接線位置は正確に判断
できる。
【００１３】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図５は、自動溶接装置の一例である溶接ロボッ
ト１の斜視図で、これは、水平に置かれたワークテーブ
ル３上で、被加工物５，７を開先きによる溝（溶接線）
の部分で自動溶接するものである。ロボットアーム９は
旋回屈曲自在であり、ロボットアーム９の先端部に設け
てある溶接ヘッド１１上には、後述する溶接トーチ１３
や表面温度検出器１５を設備している。この表面温度検
出器１５から出力する信号は、検出信号像処理装置１７
や制御装置１９によって制御信号に変換されて溶接ロボ
ット１の動作をサーボ機構などにより制御するものであ
る。そして、これらの機器へ給電するための溶接電源装
置２１が設けられている。
明する。図５は、自動溶接装置の一例である溶接ロボッ
ト１の斜視図で、これは、水平に置かれたワークテーブ
ル３上で、被加工物５，７を開先きによる溝（溶接線）
の部分で自動溶接するものである。ロボットアーム９は
旋回屈曲自在であり、ロボットアーム９の先端部に設け
てある溶接ヘッド１１上には、後述する溶接トーチ１３
や表面温度検出器１５を設備している。この表面温度検
出器１５から出力する信号は、検出信号像処理装置１７
や制御装置１９によって制御信号に変換されて溶接ロボ
ット１の動作をサーボ機構などにより制御するものであ
る。そして、これらの機器へ給電するための溶接電源装
置２１が設けられている。
【００１４】次に溶接線検出方法の第１の方法を、溶接
ヘッド１１付近の斜視図である図１に基づいて説明す
る。例示した左右の被加工物５，７を突合せて溶接する
とき、開先きによる溝である溶接線Ｌの付近の被加工物
５，７の表面温度を、表面温度検出器１５である例えば
赤外線放射温度計によって検出する。
ヘッド１１付近の斜視図である図１に基づいて説明す
る。例示した左右の被加工物５，７を突合せて溶接する
とき、開先きによる溝である溶接線Ｌの付近の被加工物
５，７の表面温度を、表面温度検出器１５である例えば
赤外線放射温度計によって検出する。
【００１５】溶接熱は溶接トーチ１３の真下（溶融池
Ｐ）から放射状に方向Ａ，方向Ｂ，方向Ｃ，…のように
熱伝導されるため、被加工物５，７の表面温度は、溶融
池Ｐを最高温度として図２に例示の等温線ａ1 ，ａ2 ，
ａ3 ，…のように例えば林檎を縦断した輪郭に似た形の
温度分布を示すものである。そして、表面温度と溶融池
Ｐからの距離との関係を、方向Ａ，方向Ｂ，方向Ｃをパ
ラメータとして図示すると、図３のように溶融池Ｐから
遠くなるに従って表面温度は変化し低下する。表面温度
のこの低下割合は、溶接線Ｌの方向である方向Ａで最も
大きくなっていて、溶接線Ｌの方向からはなれるのに伴
い、方向Ｂ，方向Ｃのように表面温度の低下割合は小さ
くなっている。
Ｐ）から放射状に方向Ａ，方向Ｂ，方向Ｃ，…のように
熱伝導されるため、被加工物５，７の表面温度は、溶融
池Ｐを最高温度として図２に例示の等温線ａ1 ，ａ2 ，
ａ3 ，…のように例えば林檎を縦断した輪郭に似た形の
温度分布を示すものである。そして、表面温度と溶融池
Ｐからの距離との関係を、方向Ａ，方向Ｂ，方向Ｃをパ
ラメータとして図示すると、図３のように溶融池Ｐから
遠くなるに従って表面温度は変化し低下する。表面温度
のこの低下割合は、溶接線Ｌの方向である方向Ａで最も
大きくなっていて、溶接線Ｌの方向からはなれるのに伴
い、方向Ｂ，方向Ｃのように表面温度の低下割合は小さ
くなっている。
【００１６】つまり溶融池Ｐの前方では、開先きによる
溝である溶接線Ｌのため、溶融池Ｐから少し離れると表
面温度の低下は急激に大きくなるが、溶融池Ｐの後方で
は、溶接ビード２３によって被加工物５，７は熱伝導の
点からも一体となって熱伝導も均一で、溶融池Ｐからか
なり離れた位置でも表面温度の低下はゆるやかとなって
いるためである。
溝である溶接線Ｌのため、溶融池Ｐから少し離れると表
面温度の低下は急激に大きくなるが、溶融池Ｐの後方で
は、溶接ビード２３によって被加工物５，７は熱伝導の
点からも一体となって熱伝導も均一で、溶融池Ｐからか
なり離れた位置でも表面温度の低下はゆるやかとなって
いるためである。
【００１７】この結果により、表面温度の低下割合が最
も大きい方向である方向Ａを、溶接線Ｌ位置と判断する
ことができる。これにより溶接線位置の判断の第１の方
法として、検出器１５にて検出された温度信号は、検出
信号像処理装置１７によって表面温度の低下割合が最も
大きい方向である方向Ａを判断し、制御装置１９によっ
て制御信号に変換されて溶接ロボット１の動作をこの方
向Ａに自動制御することができる。
も大きい方向である方向Ａを、溶接線Ｌ位置と判断する
ことができる。これにより溶接線位置の判断の第１の方
法として、検出器１５にて検出された温度信号は、検出
信号像処理装置１７によって表面温度の低下割合が最も
大きい方向である方向Ａを判断し、制御装置１９によっ
て制御信号に変換されて溶接ロボット１の動作をこの方
向Ａに自動制御することができる。
【００１８】このように、被加工物５，７の溶接線Ｌ付
近での表面温度を検出してこの表面温度の状態により溶
接線Ｌ位置を判断するものであり、非接触検出のため、
タッチセンサのように溶接熱や磨耗による耐久性欠除は
なく、ギャップ幅が狭くてピンによるトレースが難しい
などの不具合は、この実施例にはない。
近での表面温度を検出してこの表面温度の状態により溶
接線Ｌ位置を判断するものであり、非接触検出のため、
タッチセンサのように溶接熱や磨耗による耐久性欠除は
なく、ギャップ幅が狭くてピンによるトレースが難しい
などの不具合は、この実施例にはない。
【００１９】また、ＣＣＤカメラやレーザセンサのよう
な画像処理によるもののように、強いアーク光が表面温
度の低い溶接線の正確なキャッチを妨げることもない。
な画像処理によるもののように、強いアーク光が表面温
度の低い溶接線の正確なキャッチを妨げることもない。
【００２０】アークセンサのように薄板溶接の場合に溶
接トーチのずれによる溶接電流値の変化割合が小さく、
溶接線を正確にキャッチできないという問題も、上記実
施例にはなく、検出された表面温度の状態により溶接線
位置は判断でき、溶接トーチの自動的位置制御は極めて
正確となっている。
接トーチのずれによる溶接電流値の変化割合が小さく、
溶接線を正確にキャッチできないという問題も、上記実
施例にはなく、検出された表面温度の状態により溶接線
位置は判断でき、溶接トーチの自動的位置制御は極めて
正確となっている。
【００２１】溶接線検出方法の第２の方法を説明する。
図２の温度分布図を、図４に再掲したが、被加工物５，
７の表面温度は、溶融池Ｐの後方では等温線ａ1 ，
ａ2 ，ａ3 ，…は溶融池Ｐを中心とする大略同心円状に
現れている。つまり溶融池Ｐの後方では、溶接ビード２
３によって被加工物５，７は熱伝導の点からも一体とな
ったため、溶接ビード２３を縦断して被加工物５，７に
均一に熱が伝わるためである。
図２の温度分布図を、図４に再掲したが、被加工物５，
７の表面温度は、溶融池Ｐの後方では等温線ａ1 ，
ａ2 ，ａ3 ，…は溶融池Ｐを中心とする大略同心円状に
現れている。つまり溶融池Ｐの後方では、溶接ビード２
３によって被加工物５，７は熱伝導の点からも一体とな
ったため、溶接ビード２３を縦断して被加工物５，７に
均一に熱が伝わるためである。
【００２２】これに対し、溶融池Ｐの前方では、等温線
ａ1 ，ａ2 ，ａ3 ，…は林檎を縦断した輪郭に似た形の
不連続点ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 ，…が現れている。溶接線Ｌ
の部分では開先きによる溝があるため、溶接線Ｌの位置
では被加工物５，７間は熱伝導は均一とならないためで
ある。
ａ1 ，ａ2 ，ａ3 ，…は林檎を縦断した輪郭に似た形の
不連続点ｂ1 ，ｂ2 ，ｂ3 ，…が現れている。溶接線Ｌ
の部分では開先きによる溝があるため、溶接線Ｌの位置
では被加工物５，７間は熱伝導は均一とならないためで
ある。
【００２３】この結果により、表面温度の等温線ａ1 ，
ａ2 ，ａ3 ，…が不連続となる位置（不連続点ｂ1 ，ｂ
2 ，ｂ3 ，…）を結んだ方向Ａを、溶接線Ｌ位置と判断
することができる。
ａ2 ，ａ3 ，…が不連続となる位置（不連続点ｂ1 ，ｂ
2 ，ｂ3 ，…）を結んだ方向Ａを、溶接線Ｌ位置と判断
することができる。
【００２４】この実施例における溶接線検出方法は、上
述した２つの方法をその基本とするものであるが、溶接
を開始する際には未だ溶接熱は発生していないため、上
述した表面温度検出器１５による方法では溶接線Ｌの搬
送を検出することができない。そこで実用上では、従来
技術である前記ＣＣＤカメラを用いた画像センサやレー
ザセンサなどを、溶接ヘッド１１に付加設備して、溶接
開始時ではこの画像センサやレーザセンサなどにより溶
接線Ｌを検出し、溶接熱が発生して被加工物５，７にお
ける熱伝導が定常状態となったとき（例えば溶接開始か
ら所定時間が経過したとき）、表面温度検出器１５によ
る溶接線Ｌの検出に、自動的に切り替わるよう検出信号
像処理装置１７による制御を行う構成とするのが望まし
い。
述した２つの方法をその基本とするものであるが、溶接
を開始する際には未だ溶接熱は発生していないため、上
述した表面温度検出器１５による方法では溶接線Ｌの搬
送を検出することができない。そこで実用上では、従来
技術である前記ＣＣＤカメラを用いた画像センサやレー
ザセンサなどを、溶接ヘッド１１に付加設備して、溶接
開始時ではこの画像センサやレーザセンサなどにより溶
接線Ｌを検出し、溶接熱が発生して被加工物５，７にお
ける熱伝導が定常状態となったとき（例えば溶接開始か
ら所定時間が経過したとき）、表面温度検出器１５によ
る溶接線Ｌの検出に、自動的に切り替わるよう検出信号
像処理装置１７による制御を行う構成とするのが望まし
い。
【００２５】尚、この発明は上述した実施例に限定され
ることは無く、適宜な変更を行うことにより、その他の
態様で実施し得るものである。例えば、表面温度検出器
１５として、図示例の赤外線放射温度計のほか、種々の
非接触型の表面温度計を、支障無く適用できるものであ
る。
ることは無く、適宜な変更を行うことにより、その他の
態様で実施し得るものである。例えば、表面温度検出器
１５として、図示例の赤外線放射温度計のほか、種々の
非接触型の表面温度計を、支障無く適用できるものであ
る。
【００２６】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、被加工
物の溶接線付近での表面温度は、溶接線の部分では開先
きによる溝があるため、溶接線とその左右付近とでは表
面温度の変化の状態が著しく異なっている。この検出さ
れた表面温度の状態により溶接線位置は判断でき、溶接
トーチの自動的位置制御は極めて正確であり、非接触検
出のため、溶接熱や磨耗による耐久性欠除や、被加工物
の板厚が薄いことによる不正確さは無い。
物の溶接線付近での表面温度は、溶接線の部分では開先
きによる溝があるため、溶接線とその左右付近とでは表
面温度の変化の状態が著しく異なっている。この検出さ
れた表面温度の状態により溶接線位置は判断でき、溶接
トーチの自動的位置制御は極めて正確であり、非接触検
出のため、溶接熱や磨耗による耐久性欠除や、被加工物
の板厚が薄いことによる不正確さは無い。
【００２７】表面温度の状態による溶接線位置の判断
を、表面温度の低下割合が最も大きい方向を溶接線位置
と判断し、あるいは、表面温度の状態による溶接線位置
の判断を、表面温度の等温線が不連続となる方向を溶接
線位置と判断することにより、溶接線位置は正確に判断
できる。
を、表面温度の低下割合が最も大きい方向を溶接線位置
と判断し、あるいは、表面温度の状態による溶接線位置
の判断を、表面温度の等温線が不連続となる方向を溶接
線位置と判断することにより、溶接線位置は正確に判断
できる。
【図１】この発明に使用される溶接ロボットの溶接ヘッ
ド付近の斜視図である。
ド付近の斜視図である。
【図２】図１における被加工物の表面温度の分布を示す
説明図である。
説明図である。
【図３】図１における被加工物の表面温度の特性図であ
る。
る。
【図４】図２と同様な被加工物の表面温度の分布を示す
説明図である。
説明図である。
【図５】この発明に使用される自動溶接装置の一例であ
る溶接ロボットの斜視図である。
る溶接ロボットの斜視図である。
５，７ 被加工物 １３ 溶接トーチ Ｌ 溶接線
Claims (3)
- 【請求項１】 溶接されるべき被加工物の溶接線付近で
の表面温度を検出してこの表面温度の状態により溶接線
位置を判断し、溶接トーチの位置制御を自動的に行うよ
うにしたことを特徴とする自動溶接装置の溶接線検出方
法。 - 【請求項２】 上記表面温度の状態による溶接線位置の
判断を、表面温度の低下割合が最も大きい方向を溶接線
位置と判断したことを特徴とする請求項１の自動溶接装
置の溶接線検出方法。 - 【請求項３】 上記表面温度の状態による溶接線位置の
判断を、表面温度の等温線が不連続となる方向を溶接線
位置と判断したことを特徴とする請求項１の自動溶接装
置の溶接線検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4164706A JPH06643A (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 自動溶接装置の溶接線検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4164706A JPH06643A (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 自動溶接装置の溶接線検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06643A true JPH06643A (ja) | 1994-01-11 |
Family
ID=15798336
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4164706A Pending JPH06643A (ja) | 1992-06-23 | 1992-06-23 | 自動溶接装置の溶接線検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06643A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7226023B2 (en) | 2004-06-14 | 2007-06-05 | Nifco Inc. | Clip |
-
1992
- 1992-06-23 JP JP4164706A patent/JPH06643A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7226023B2 (en) | 2004-06-14 | 2007-06-05 | Nifco Inc. | Clip |
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