JPS58501023A - 導電材料製物体と基準点との間の距離を検出する装置 - 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】 導電材料製物体と基準点との 間の距離を検出する装置 技　術　分　野 本発明は導電材料−の物体と基準点との間の距離を端部を有する電極を具えてい る距離検出装置に関するものである。

背　景　技　術 距離および位置検出装置は種々のタイプのものが周知である。これら装置の内の 幾つかのものは特に機械化または自動化溶接用の所謂継ぎ臣従動部に利用されて おり、この場合それらの検出装置によって継ぎ目までの距離または継ぎ目の位置 を検出し、かつそれに応答する信号を信号変換器に伝送して、その信号をサーボ ユニット制闘用の信号に変換するようにしている。

これらのサーボユニットは溶接銃を携、えている−交差スライダの如きホルダに 接続され、かつ前記ホルダを訓整、従って溶接銃の継ぎ目に対する位置を制徂す る。

このタイプの継ぎ臣従動部は、利用される検出原理に基いて、即ち検出装置また は変換器のタイプに基いて特徴げけられ、この場合接触型の変換器と無接触型の 変換器とで区別することがある。接触型の変換器は物体と電気的または機械的に 接触させる変換器であり、これらの変換器は距離検出装置にはならない。距離検 出装置は無接触型のものである。無接触型の変換器には例えば誘導性および容量 性の変換器がある。

発明の開示 本発明の主目的は導電材料製の物体と基準点との間の距離を検出する比較的簡単 で、かつ安価であるも、信頼度の高い装置を提供することにある。

本発明の他の目的は機械化または自動化溶接用の無接触型継ぎ臣従動部に使用す るのに好適な距離検出装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、例えば所定タイプの容量性および誘導性の変換器と は違って、物体上の極めて小さな測定表面を必要とし、しかも上述したタイプの 継ぎ臣従動部と一緒に用いた場合に、溶接銃に接近本発明によれば、上述したタ イプのもので、しかも電極を給電線を介して高圧源に接続し、該電圧源を電極先 端部と物体との間にアークを発生させるための高圧ハルス発生用に用い、かつ給 電線のまわりの電界を検出すると共に前記電界に比例する測定信号を伝送せしめ るのに用いる測定手段を測定信号検出回路に接続することを特徴とする装置によ って上記目的を達成せしめる。

本発明の好適例では、測定手段を空芯測定コイルとし、該コイルの一端を自由と し、細端を測定信号検出回路に接続する。さらに佃の好適例では、測定コイルを 給電線のまわりに設け、かつ測定信号検出回路に比較ユニットを設けて、このユ ニットにより物体と電極点との間の所定距離に対応する信号と、測定信号とを比 較する。

図面の簡単な説明 本発明を図面につき詳細に説明する。

第１図は機械化溶接用の継ぎ臣従動部における変換器としての本発明による２個 の距離検出装置および関連する電気回路を概略的に示すものである。

第１Ａ図は水平位置検出電極を拡大して示すものである。

第１Ｂ図は垂直位置検出電極を拡大して示すものである。

第２Ａ−２Ｇ図は電極と物体との間が所望距離の場合における電気回路の種々の 点における電圧信号を示すものである。

発明を実施するための最良の形態 第１図に概略的に示す機械化溶接用の継ぎ臣従動部は大体においてつぎのように 作動する。溶接銃ｌは第１図に垂直に示される第１加工片３と、第１図に水平に 示される第２加工片４との間の継ぎ目に溶接２を行なうのに用いられる。ここに 、加工片３および黍は大地に接続される電気的に導電性の金属板で構成する。

加工片３および昏と、溶接銃１は互いに図面の平面に対して直角に可動自在とす る。図示の例では加工片８および４を動かすのに対し、溶接銃１は図面の平面内 、即ち加工片３および４の移動方向に対して垂直の平面内でのみ可動自在とする 。溶接銃ｌを動かすには、相対的に動かすことのできる２つの交差スライダ６お よび７−から成る装置５によって行なう。ホルダ８を介して溶接銃に固定して接 続されるスライダ６は、スライダ７に固定して接続された２つの垂直なすべり棒 ９に沿ってモータＭＶにより前後に動かすことができる。

スライダ６を携えるスライダ７はモータＭｈにより２つの固定水平すべり棒ｌＯ に沿って前後に動かすことができる。

本発明による装置１１ｖは水平加工片４に対する垂直距離を検出し、この検出距 離に応答する制御信号をモータ四に伝送して溶接銃１の垂直位置を制御する。

本発明による同様な装置１１ｈは垂直加工片３に対する水平位置を検出し、この 検出距離に応答する制御信号をモータＭｈに伝送して溶接銃ｌの水平位置を制御 する。垂直および水平の面距離を絶えず検出すると共に、これらの検出距離に応 答して各モータＭｖおよびＭｈを絶えず制御することにより加工片３と４との間 の継ぎ目に対する溶接銃１の位置が制御される。加工片３および４が溶接銃に対 して動いている間、溶接銃ｌを継ぎ目に正確に追従させることができる。

本発明による検出装置１１ｈを第１．ＩＡおよび２人−２Ｇ図につき一層詳細に 説明する。検出装置１．１　ｈは高圧電極１２ｈを有しており、これはタングス テンカーバイド製を可とし、この電極を絶縁部１３ｈを介して溶接銃１に固定し て接続する。パルス発生器１４は給電線１５ｈを介して電極１２ｈに高圧パルス （第特表昭５８−５０１１１２３　（３） ２Ａ図）を供給して、電極１２ｈの先端部と接地されている垂直加工片３との間 にアーク１６ｈ（第１Ａ図）を発生させる。第２Ａ図から明らかなように、高圧 パルスは図示の例ではパルスレが約１８　ｍＳで、パルスギャップが約１５０μ ｓの毎秒当り約５１２個のパルスに相当し、かつ約１０　ｋＶのパルス高を有す る方形波パルスとする。

空芯測定コイル１７ｈを、その一端を自由にして給電線１５のまわりに設けて給 電線のまわりの電界を検出する。この電界はアーク１６ｈの長さ、即ち電極１２ ｈの先端部と加工片８との間の距離に依存し、かつ測定コイル１７ｈに測定信号 を発生する。この測定信号の振幅値は前記距離に比例する。測定コイル１７ｈの 他端は増幅器１８ｈに接続する。所定距離、即ち電極１２ｈの先端部と加工片８ との間の距離が所望値の場合、増幅器１８ｈは第２Ｂ図に示すような入力信号（ 測定信号）を得て、第２Ｃ図に示すような出力信号を伝送する。これから明らか なように、入力信号は一５Ｖと＋５ｖとの間にて変化し、出力信号゛はＯｖと＋ ２４ｖとの間にて変化する。

増幅器１８ｈは積分−インバータ１９ｈに接続し、これにて増幅器１８ｈの出力 信号を積分し、かつこの積分信号を反転させる。この積分−インバータ１９ｈか らの出力信号を第２Ｄ図に示す。これから明らかなように、所望値の距離に対す る出力信号レベルは一８■である。

積分−インバータ１９ｈは加算器として接続した増幅器２０ｈの一方の入力端子 に接続する。増幅器２０ｈの他方の入力端子には直流源２１ｈを接続する。この 直流源の出力信号は基準信号を成し、これはポテンシオメータｐｈによって設定 することができる。本例では直流源２１ｈの出力信号をポテンシオメータＰｈに よって電極１２ｈと加工片３との間の所望距離に対応する値に訓整してあり、そ の値は第２Ｅ図に示すように＋８■とする。増幅器２０ｈは２つの入力信号を加 算し、その加算信号を伝送するも、この加算信号は図示の例では電極１２ｈと加 工片３との間の距離が所望距離に相当するものとするため第２Ｆ図に示すように ゛′零信号″となる。

増幅器２０ｈはスイッチ２２ｈを介して積分−インバータ２３ｈに接続し、これ により増幅器２０ｈの出力信号を積分して系内ての自励発振を防止すると共に前 記積分した信号を反転させる。積分−インバータ２３ｈは所望距離の場合に第２ Ｇ図に示すような信号を伝送する。

積分−インバータ２３ｈは既知の構成の四象限制御ユニットとするモータ制御ユ ニツ）２４ｈに接続シ、このユニットをモータＭｈに接続し、ついで回転速度計 −発電機ＴＧｈを介してモータ制御ユニットに帰還させる。モータ制御ユニット は適当に配置して、これが正信号を受信する際にはモータＭｈを時計方向に回転 、本例の場合交差スライダ装置５のスライダ７、従って溶接銃１を第１図では左 に動かして、加工片８に対する溶接銃１および電極１２ｈの距離を短くし、モー タ制御ユニットが負信号を受信する際にはモータＭｈを反時計方向に回転、本例 の場合スライダ７および溶接銃を第１図では右に動かして、加工片３に対する溶 接銃ｌおよび電極１２ｈの距離をしくシ、モータ制御ユニットの入力信号が零の 場合、即ち所望距離が達成されている場合にはモータＭ１１を静止させたままと してスライダ７および溶接銃１を加工片３に対してそれぞれ所定位置に保持せし めるようにする。モータＭｈの速度ハモータ制御ユニツ）２４ｈへの入力信号に 比例する。

検出装置１１ｖは上述した検出装置１１ｈと同−構成で、しかも同様に作動する 。従って検出装置１１Ｖは絶縁部１３Ｖを介して溶接銃１に固定して接続される 高圧電極１２Ｖを有しており、この電極には給電線１５Ｖを介して電極１２ｈと 同じ高圧パルス（第２Ａ図）を供給して、電極１２Ｖの先端部と接地された水平 加工片４との間にアーク１６ｖ（第１Ｂ図）を発生させるようにする。

検出装置１１Ｖに対しては第２Ａ図だけでなく、第２Ｂ−２Ｇ図も有効であるこ とは明らかである。

さらに、検出装置１１Ｖは給電線１５Ｖのまわりの電界を検出する空芯測定コイ ル１７Ｖを有しており、このフィルの一端は自由とし、他端は増幅器１８Ｖに接 −統する（第２Ｂ図参照）。増幅器１８Ｖは積分−インバータ１９Ｖに接続しく 第２ｃ図参照）、ついでこのインバータを加算器として接続される増幅器２０Ｖ の一方の入力端子に接続する（第２Ｄ図参照）。出力信号が基準信号を成し、そ の出力信号をポテンシオメータｐｙによって磨整し得る直流電圧源２１Ｖを増幅 器２０Ｖの他方の入力端子に接続し、この直流電圧源によって電極１２Ｖと加工 片４との間の所望距離に対応する信号を伝送せしめる（第２Ｅ図参照）。

増幅器２０Ｖはスイッチ２２Ｖを介して自励発振を防止する積分−インバータ２ ３ｖに接続しく第２Ｆ図参照）、ついでこ・の積分−インバータをモータ制御ユ ニッ）２４Ｖに接続する（第２Ｇ図参照）。モータ制御ユニッ）　２４　ｈ、！ ：同悌に、モータ制御ユニッ）２４Ｖは既知の構成の四象限制御ユニットとし、 この二ニットをモータＭＶに接続し、ついで回転速度計−発電機ＴＧｖを介して モータ制御ユニットに帰還させる。モータ制御ユニッ）２４Ｖは適当に配置して 、これが正信号を受信する際にはモータＭＶを反時計方向に回転、本例の場合ス ライダ６および溶接銃１を第１図では下方に動かして、加工片４に対する溶接銃 １および電極１２Ｖの距離を短くシ、モータ制御ユニットが負信号を受信する際 にはモータＭｖを時計方向に回転、本例の場合スライダ６および溶接銃１を第１ 図では上方に動かして、加工片４に対する溶接銃１および電極１２Ｖの距離をし くシ、モータ制御ユニットの入力信号が零の場合、即ち所望距離が達成されてい る場合にはモータＭｖを静止させたままとしてスライダ６および溶接銃１を加工 片４に対してそれぞれ所定位置に保持するようにする。モータＭｖの速度はモー タ制御ユニット２ΦＶへの入力信号に比例する。

加工片３に対する電極１２ｈの距離が所望距離よりも大きくなる場合には、測定 信号の振幅が大きくなり、増幅器２０ｈの前記一方の入力端子には所望、距離に 対応する信号よりも負の信号が得られる。従って、増幅器２０ｈの出力端子には 負信号が得られ、この負信号によりモータ制御ユニット２Φｈには入力信号とし て正の信号が与えられる。上述したように、この正の信号によりスライダ７およ び溶接銃１、従って電極１２は第１図では左側、即ち加工片３に近付くように動 く。

加工片８に対する電極１２ｈの距離が所望距離よりも短い場合には、スライダ７ および溶接銃１、従って電極１２ｈは同様に第１図では左側、即ち加工片３がら 遠ざかるように移動する。′ 加工月番に対する電極１２Ｖの距離が所望距離よりも大きいか、または小さい場 合、スライダ６および溶接銃１、従って電極１２Ｖは同様にそれぞれ加工片Φに 近付いたり、また遠ざがるように移動する。

第１図に示すように、検出装置１１ｈの回路は増幅Ｈ２０ｈとスイッチ２２ｈと の間にインバータ２５ｈを具えており、このインバータはスイッチによって結線 可能であり、しがもその増幅度はにｌである。インバータ２５ｈは溶接銃ｌを加 工片３の反対側で溶接２′を行なうのに用いる場合に作動させるべく適用する。

この場合には溶接銃１を加工片３の反対側、即ち溶接２／と同じ側に取けける。

インバータ２５ｈにより成ニットはスライダ７および溶接銃ｌの位置を正しく制 御する適切な極性の入力信号を得るようになる。

検出装置１１Ｖの回路にもインバータ２５ｈに相当するインバータ２５Ｖを利用 し得ることは勿論である。

このインバータ２５Ｖは、加工片の上側でなく、加工片の下側で溶接を行なう場 合に結線する必要がある。

上述した所から明らかなように本発明は、導電材料製の物体と、ここでは電極先 端部によって規定される基準点との間の距離を検出する比較的簡単で、安価で、 しかも同時に信頼度の高い装置を提供するものである。

さらに上述した所から明らかなように、本発明による装置は機械化または自動化 溶接用の無接触型の継ぎ口径動部に用いるのが好適である。本発明の装置は物体 上の極めて小さな測定面を必要とするだけであるため、例えば物体の縁部に極め て接近させて距離を検出するのに利用することができる。

ＦＩＧ、７Ａ ＦＩＧ、ＩＢ 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　導電材料製の物体（３，４）と、基準点との間の距離を検出する装置にあっ て、該装置が前記基準点を成す先端部を有する電極（１２ｈ、ｘ２ｖ）を具えて いる距離検出装置において、該装置に、給電線（１５ｈ、１５Ｖ’）を介して電 極（１２ｈ、１２ｖ）に接続され、かつ電極先端部と物体（８，４）との間にア ーク（’　１６　ｈ　、　１６　Ｖ　）を発生させるための高圧パルスを発生さ せるのに用いられる高圧源（１４）と、給電線（１５ｈ、ｘｓｖ）のまわりの電 界を検出すると共に前記電界に比例する測定信号を伝送するのに用いられ、かつ 測定信号検出回路（１８ｈ−２５ｈ、１８ｖ−２５ｖ）に接続される測定手段と を設けたことを特徴とする距離検出装置。 ２　請求の範囲１記載の装置において、前記測定手段を空芯測定コイル（１７ｈ 、１７Ｖ）とすることを特徴とする距離検出装置。 ３、　請求の範囲２記載の装置において、前記測定コイル（１７ｈ、１ｊＶ）の 一端を自由とし、他端を測定信号検出回路（１８ｈ−２５ｈ、１８Ｖ−２５Ｖ） に接続することを特徴とする距離検出装置。 ４　請求の範囲２または３に記載の装置において、前記測定フィル（１７ｈ、１ ７Ｖ）を給電線（１５ｈ。 １５■）のまわりに設けることを特徴とする距離検出装置。 ５　請求の範囲１〜４の何れか１つに記載の装置において、測定信号検出回路（ １８ｈ、−２５ｈ、１８Ｖ−２５Ｖ）が、測定信号を前記物体（３，４）と前記 電極先端部との間の所定距離に相当する信号と比較するのに用いられる比較ユニ ット（２０ｈ。 ２０ｖ）を具えていることを特徴とする距離検出装置０