JPS6015073A - ならい溶接装置 - 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】 この発明は、全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左右移動可能な移動体を支持し、こ
の移動体の先端部に溶接用トーチおよびならいセンサを
装着したならい溶接装置に関するものである。

従来、走行台車に溶接用トーチおよびならいセンサを装
着した装置は種々提案されている。しかしながら従来の
ものは、前記ならいセンサからの出力値が一定となるよ
うに１つの被制御体の位置を単純に制御するものであり
、制御すべき要素が多くなればなる程、前記センサの数
も増やさねばならない。

この発明は前述事情に鑑みなされたものであって、全車
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
に水平移動可能な移動体を支持し、この移動体に溶接用
トーチおよび溶接線ならいセンサを装着し、そして前記
センサにより前記移動体の位置をならい制御するととも
に、各被制御体に対応する位置検出器からの出力情報に
基づき、前記走行台車と溶接線との間隔が一定となるよ
うに前記舵取機構をも制御するべくしたならい溶接装置
を提供せんとするものである。以下実施例を詳述する。

Ｗ、　、　Ｗ、、は、それぞれワークであり、Ｗｌは水
平ワーク、Ｗ２は垂直ワークである。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　（ＷＬＩ、　ＷＬ２）は
、両ワークＷ＋　＋　Ｗ２で形成され、９０度に屈折さ
れた溶接線（水平すみ自溶接線）である。

１は、平面形状がほぼ四辺形（実施例ではほぼ正方形）
の走行台車であり、計４個の車輪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、チェーン３ａおよび°スプロケット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。Ｅｌは、詳細
を図示していないが、車輪２に接続した車輪回転量検出
用エンコーダである。Ｓｌ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Ｍ
２により、チェーン４ａおよびスプロケノ）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、電動機Ｍ
３により回動する回動体である。Ｅ３は、詳細を図示し
ていないが、回動体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。５ｂは、回動体５上部に固設した取手であ
る。

６は、回動体５に支持され、電動機Ｍ４により水平方向
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。

７は、移動体６に支持され、電動機Ｍ５により上下に傾
動可能の傾動部材である。Ｅ５は、部材７の傾動角検出
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。

８は、部材７に支持され、電動機Ｍ６により図示しない
公知の平行四辺形リンク機構を介して軸８ａを中心とし
てほぼ水平回動するべくした溶接用トーチ支持部側であ
る。Ｅ６は、部材８の回動角検出用エンコーダである。

Ｓ６は、電動機Ｍ６およびエンコーダＥ６を含むサーボ
系であるＯ８Ｈは、部月８に支持され、溶接線ＷＬの左
右方向ならいセンサ（実施例では接触式）であシ、図示
しないばねに、より突出付勢された接触子９と、この接
触子９に連結された差動トランスＴＲ１とを含む。なお
センサＳＨは、予め設定したその基準出力値における接
触子９の突出位置におい−Ｃ１軸８ａが接触子９先端を
通過するように設定されている。また接触子９の突出は
、図示しないストッパにより制限されている。

ＳＶは、部材７に支持され、溶接線ＷＬの一ト下方向な
らいセンサ（実施例では接触式）であり、図示しないば
ねにより突出付勢された接触子１０と、この接触子１０
に連結された差動トランスＴＲ２とを含む。なおセンサ
Ｓ■は、予め設定したその基準出力値における接触子１
０の突出位置において、部材７が水平位置となるように
設定されている。

Ｔは、部材８に取付けた溶接用トーチである。

トーチＴの取付位置は、センサＳＨ，ＳＶの前記基準出
力値における接触子９．１０の突出位置において、トー
チＴの溶接点の位置Ｐが、接触子９先端下方で、かつ接
触子１０先端を通る水平面上に位置するように設定され
ている。

１１は、信号ケーブル、動カケーブル、トーチＴへの給
電ケーブルなどを含むコンジソトケーフ。

ルである。

ＳＷは、台車１の各辺の側壁に２個ずっ（ＳＷ］と５ｗ
２）計８個突設した垂直ワークｗ２検出センサ（実施例
ではりミツトスイッチ）である。

Ｃは、中央処理装置ＣＰＵとメモ！Ｊ　Ｍ　Ｅ　Ｍを含
むコンピュータを主体とした制御装置である。制御装置
Ｃには、各サーボ系８１〜Ｓ６．操作盤ＲＢ、溶接電源
ＷＳ、トランスＴ　Ｒ１＋　Ｔ　Ｒ２、スイッチＳＷ１
．ＳＷ２が、パスラインＢＬを介して接続されている。

置情報から、それら３位置Ｐｉ−，、Ｐｌ、Ｒ１刊を通
る２次曲線Ｒ（実施例では放物線）をめる手段（位置Ｐ
１＋２を演算する手段（後述するステップＳ　Ｔ１７）
と、Ｐｉ−１−２位置から左右方向かつ台車１側へ一定
距離（予め設定した移動体６の基準位置におけるトーチ
Ｔの溶接点の位置と台車１との距離）だけ離なれた台車
１の次期仮想位置ｏ１＋２を演算する手段（後述するス
テップＳ　、　Ｔ１８）と、Ｏｉ　十装置と現在の台車
１の位置Ｏｉ＋１とを通る直線Ｈ３の方向をめ、さらに
その直線Ｈ３の、現在の全車輪２の舵取方向（Ｘｉ刊軸
）に対する角度φを演算する手段（後述するステップＳ
　Ｔ２１）とを有する、舵取り制御手段Ｐ　Ｒ，が含ま
れている。

（２）マた前記Ｏ１＋１位置と０１＋２位置との間の距
離ｔを演算し、さらにその距離ｔを時間ｔで除算する手
段（後述するステップＳ　Ｔ１９）を有する、溶接速度
制御手段Ｐ　Ｒ２が含まれている。

（３）さらには台車１の進行方向前辺における２個のス
イッチＳＷ１．ＳＷ２のうち少なくとも一方が信号を出
力したか否かを判定する手段（後述するステップＳＴ５
．　Ｓ　Ｔ６）と、この判定で前記信号の出力があった
ときに、台車１に停止指令を出力する手段（後述するス
テップＳ　Ｔ２５）、この台車１の停止後、回動体５に
一定角度αだけ右回動指令を出力する手段（後述するス
テップＳ　Ｔ２６）と、この回動体５の角度α回動後、
回動体５に停止指令を出力する手段（後述するステップ
Ｓ　Ｔ２９）、および溶接電源ＷＳＫＯＦＦ指令を出力
する手段（後述するステップＳ　Ｔ３ｏ）とを有する、
溶接線ＷＬの屈折個所終端部の溶接制御手段Ｐ　Ｒ３が
含まれている。

さらにこの実施例の作用を、第４．５図を参照しつつ第
６図（イ）、（ロ）のフローチャートに基づいて説明す
る。

まずオペレータは、操作盤ＲＢの図示しない電源スィッ
チおよび原点位置決めスイッチをＯＮにする。

このとき車輪２の舵取角は、全車輪２が前後方向（第１
図図示Ｘ方向）となる角度に、また回動体５は、移動体
６の移動方向が台車１に対して左右方向（第１図図示Ｙ
方向）となる位置に、さらには移動体６は、トランスＴ
ＲＩの出力値が予め設定した基準出力値に一致する位置
に、さらにはまた部材７は、トランスＴＲ２の出力値が
予め設定した基準出力値に一致する位置に、さらにはま
た部材８は、Ｘ方向に対するトーチ角が最適となる位置
に、それぞれ原点位置決めされる。

そしてオペレータは、取手５ｂを把持し、台車１を持上
げて、第１図のように、台車ｌをワークＷｌ上に載せる
。なおこの載せる位置は、溶接線ＷＬ１の始端部（第１
図において右下端部）近辺が望ましい。

このとき台車１の前後方向が溶接線ＷＬ、の方向とほぼ
一致するように、さらにはセンサＳＨ，ＳＶの接触子９
．１０が、それぞれワークＷ１．Ｗ２に接触するように
、スタート位置を決定しておく。

そこで操作盤ＲＢの図示しないスタートスイッチをＯＮ
にすると、 （カ　まず溶接電源ＷＳをＯＮにするべく指令が出力さ
れる。（ステップ５Ｔｌ） （イ）　また軸５ａ中心位置を原点０１とし、舵取方向
をＸｉ軸として、溶接点の位置Ｐｉの位置情報がコンピ
ュータＣに取込まれる。（ステップ５Ｔ２） （つ）　さらには台車１を最初に設定した溶接速度で前
進（第１図においては左上進、第５図においては上進）
させるべく電動機Ｍ１に指令が出力される。（ステップ
Ｓ　Ｔ３） （（１）　しかもセンサＳＨによる移動体６の左右方向
ならい制御、およびセンサＳｖによる傾動部材７のなら
い制御も開始される。（ステップＳ　Ｔ４）すなわちト
ランスＴ　Ｒ１からの出力値と基準値とをＣＰＵで比較
し、その差に応じた速度で、その差がゼロとなるように
、移動体６はワークＷｄ−ら遠隔あるいは接近し、トー
チＴの溶接線ＷＬＩに対する左右方向位置が制御され、
またトランスＴＲ２からの出力値と基準値とをＣＰＵで
比較し、その差に応じた速度で、その差がゼロとなるよ
うに、部材７はワ−りＷｌから遠隔あるいは接近し、ト
ーチＴの溶接線ＷＬ、に対する上下方向位置が制御され
る。

０う　さらには台車１前辺のスイッチＳＷ１．ＳＷ２の
少なくとも一方から信号の出力があったか否か、すなわ
ち台車１が溶接線ＷＬ２を形成するワークＷ２に衝突し
てスイッチＳＷ１がＯＮになったか否か、スイッチＳ　
Ｗ２がＯＮになったか否か、が判定される。（ステップ
ＳＴｓおよびＳ　Ｔ６）（ロ）　そしてもしスイッチＳ
Ｗ１．ＳＷ２のいずれからも信号の出力がなければ、一
定時間ｔ（例えば０．１秒）が経過したか否かが判定さ
れる。（ステップ５Ｔ７） この判定結果、もし時間ｔが経過していなければ、ステ
ップＳＴｓにもどる。

（→　そして時間ｔが経過したならば、Ｐｉの位置情報
およびエンコーダＥ１＋　Ｅ２＋　Ｅ４の出力値から現
在の溶接点の位置Ｐ　ｉ＋１が演算され、そのＰｉ刊の
位置情報がコンピュータＣに取込まれる。（ステップ５
Ｔｓ）。

（イ）さらにエンコーダＥ幻出力値から現在の舵取角度
を演算し、その舵取方向をＸｉ　＋１軸とし、現在の垂
直軸５ａ中心位置を原点Ｏｉ刊とする座標に置換される
。（ステップＳ　Ｔ９） （２）その置換された新たな座標系において、Ｐ１＋Ｐ
ｉ＋１位置が座標変換される。（ステップＳ　Ｔｌｏ）
（ロ）　さらにはＰ　ｉ　＋　ＰＨ−ｘ位置を通る直線
Ｈｔの方向がめられる。（ステップＳ　Ｔ１１）（切　
ワークＷ］面上で、直線Ｈ１に対して最適角となるトー
チＴの方向Ｈ２をめる。（ステップ５Ｔ１２） （′））そのＨ２方向に対する現在のトーチＴ角度θを
演算する。（ステップＳ　Ｔ１３） に）　さらにトーチ角度θを時間ｔで除算する。

（ステップＳ　Ｔ１４） （イ）　そしてその除算値の速度でトーチＴを軸８ａま
わりに回動させるべく電動機Ｍ６に指令が出力される。

（ステップ５Ｔ１５） この（イ）の結果、トーチＴは溶接線ＷＬ、に対して常
に最適角度に制御されることになる。

（ン）次に過去の２溶接点の位置Ｐ１ζ１．Ｐｔと現在
の溶接点の１ケ置Ｐ１刊との３点を通る２次曲線Ｒをめ
る。（ステップ５Ｔ１６） なお曲線Ｒは、原点Ｏｉ刊を中心とするＸｌ−Ｈ方向、
およびこれと直交するｙｉ＋１方向を座標軸としてめら
れる。

い）さらに溶接速度と時間ｔとを乗算し、曲線Ｒ上にお
いて、Ｐｉ刊位置から前記乗算値（距離Ｌ１）だけ離な
れた次期溶接仮想点の位置Ｐ１＋２を演算する。（ステ
ップＳ　Ｔ１７） なおＰ　ｉ−＋−ｚＱ置は、Ｐｉ刊位置を中心とする半
径Ｌ１の円と曲線Ｒとの交点としているが、実質的に曲
線Ｒ上での距離Ｌ１離なれた位置であってもよい。

（力　さらにはＰＩ＋附置装ら台車１の左右方向かつ台
車１側へ一定距離Ｌ２（予め設定した移動体６の基準位
置におけるトーチＴの溶接点の位置と垂直軸５ａ中心位
置との距離）だけ離なれた次期垂直軸５ａの仮想点の位
置Ｏ１＋２を演算する。（ステップ５Ｔ１ｓ） （７）　さらにはＯｉ刊とＯｉ＋２との間の距離ｔを演
算し、さらに距離りを時間ｔで除算する。（ステップＳ
　Ｔ１９） （力　前述（ツ）の除算値の速度で、台車１を走行させ
るべく電動機Ｍ１に指令が出力される。（ステップＳ　
Ｔ２０） この（力の結果、溶接線ＷＬがカーブしていても溶接速
度が一定となるように車輪２の回転速度が制御されるこ
とになる。

（ト）　次にＯｉ＋ｌとＯ１＋２とを通る直線Ｈ３の方
向をめ、その直線Ｈ３のＸ１刊軸に対する角度φを演算
する１、（ステップＳ　Ｔ２１．） （プう　角度φを時間ｔで除算する。（ステップ５Ｔ２
２） に）　その除算値の速度で、全車輪２を舵取シすべく電
動ｔＭ　Ｍ２に指令が出力される。（ステップ５Ｔ２３
） このに）の結果、台車１と溶接線ＷＬＩとの距離がほぼ
一定となるように、車輪２は舵取り制御されることにな
る。

（ヌ）　そしてＰｌの位装置情報はＰｉ−、に、またＰ
１刊の位置情報はＰｉにそれぞれ置換される。（ステッ
プＳ　Ｔ２４） その後ステップＳ　Ｔ５にもどり、前回同様のステップ
を繰返し、結局、溶接線ＷＬ１はならい溶接されること
になる。

０９　ところでステップＳ　Ｔ５＋　Ｓ　Ｔ６で、もし
スイッチＳＷ１．ＳＷ２から信号が出力されたならば、
台車１の前辺が第５図のように溶接線ＷＬ２を形成する
ワーク児に衝突したということであるので、台車１を停
止させるべく電動機Ｍ１に停止指令が出力される。（ス
テップＳ　Ｔ２５） し）　しかも回動体５を右回動させるべく電動機Ｍ３に
も指令が出力される。（ステップＳ　Ｔ２Ｏ）（ハ）そ
してその右回動指令出力と同時に、エンコーダＥ３によ
るカウントが開始される。（ステップＳ　Ｔ２７） （に）　そのカウント量かに値になったか否かが判定さ
れる。（ステップＳ　Ｔ２ω すなわち回動体５が一定角度αだけ右回動し、トーチＴ
が第５図２点鎖線Ｔ′位置（トーチＴの溶接点の位置が
溶接線ＷＬ１とＷＬ２との屈折個所に一致した位置）に
到達したかどうかが判定される。

（オ　そしてカウント量かに値になれば、回動体５を停
止させるべく電動機Ｍ３に停止指令が出力される。（ス
テップＳ　Ｔ２９） （へ）　しかも電源ＷＳをＯＦＦにするべく指令が出力
される。”（ステップＳ　Ｔ２Ｏ）よって前述に）〜（
へ）のステップにより、溶接線ＷＬ屈折個所近辺におけ
る溶接線ＷＬＩ終端部のならい溶接が行なわれることに
なる。

前述説明は実施例であり、例えば前記溶接線ＷＬ屈折個
所近辺をならい溶接する必要がないなら、回動体５全廃
してもよい。またワークＷ１が正確に水平であるなら、
傾動部材７、センサＳｖを廃してもよい。さらには溶接
線ＷＬがほぼ直線状であるなら、支持部材８は移動体６
先端部に固定してもよい。さらには曲線Ｒは円や双曲線
やだ円であってもよい。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
Ｏ この発明は前述したように、全車輪２を同時に同方向に
同一角度舵取り可能とした台車１に、左右移動する移動
体６を支持するとともに、この移動体６にトーチＴおよ
びならいセンサＳＨを装着　−し、そしてセンサＳ　Ｈ
により移動体６の位置をならい制御することはもちろん
、制御装置Ｃにより、各被制御体の位置検出器（エンコ
ーダｇｔ　＋　Ｅ２　＋　Ｅ４）からの出力情報に基づ
き、台車１と溶接線ＷＬとの間隔が一定となるように舵
取機構４が制御されるので、溶接線ＷＬの凹凸が大きく
、移動体６の可動範囲を越えてしまう場合でも、ならい
溶接できる。しかも舵取制御用のセンサは不要であるの
で、溶接装置の構造が簡単となる。さらに次期溶接仮想
点の位置Ｐｉ＋ｚは、現在の位置Ｐ１刊と過去の２位置
Ｐｉ＋Ｐｉ−１との３点を通る２次曲線Ｒ上の点として
めるようにしたので、Ｐｌ刊とＰｉとの２点を通る直線
上の点としてめる場合に比し、台車１０走行がなめらか
となる。

【図面の簡単な説明】

図はいずれもこの発明ならい溶接装置の実施例を示し、
第１図は全体斜視図、第２図は走行台車の底面図、第３
図は制御装置のブロック図、第４．５図は作用説明図、
第６図（イ）、（ロ）はフローチャートである。 図において、Ｗｌ・・・水平ワーク、Ｗ２・垂直ワーク
、Ｗ　Ｌ　（Ｗ、Ｌｌ、　Ｗ　Ｌ２）・・・溶接線、１
・走行台車、２・・・車輪、４・・・舵取機構、６・・
移動体、８・・・保持部材、Ｔ・°・溶接用トーチ、Ｓ
Ｈ・・・溶接・線ならいセンサ、Ｃ・制御装置、ｔ・一
定時間、Ｐ１＋Ｆ現在の溶接点の位置、Ｐｌ・・現在よ
り時間を前の溶接点の位置、Ｐｉ−１・現在より時間２
を前の溶接点の位置、Ｒ・・２次曲線、Ｐ１＋２・・現
在から時間を後の次期溶接仮想点の位置、Ｌ２・一定距
離、０□＋１・・・現在の台車１の位置、０１＋２・・
・現在から時間を後の台車１の次期仮想位置、Ｈ３・　
Ｏｉ＋１と００＋２とを通る直線、Ｘｉ＋］　・現在の
車輪２の舵取方向、φ・・・直線Ｈ３のＸｉ＋１軸方向
に対する角度、Ｓ　Ｔ１６−・２次曲線Ｒをめる手段、
ＳＴ、７・・次期溶接仮想点の位置Ｐｉ−４−２を演算
する手段、Ｓ　Ｔｌ計・台車１０次期仮想位置Ｏｉ＋２
を演算する手段、５Ｔ２ｒ・角度φを演算する手段、Ｐ
Ｒ＋・・舵取り制御手段、である。 出願人　新明和工業株式会社 第　２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 全車輪とも同時に同方向に同一角度舵取り可能な機構を
   有する走行台車と、この走行台車に支持され、その走行
   台車の左右方向に移動可能の移動体と、この移動体の先
   端部に設けた溶接用トーチの保持部材と、この保持部材
   に支持した溶接線ならいセンサと、このセンサの出力に
   より前記移動体をならい制御して、溶接線を溶接するべ
   くした制御装置とを備え、この制御装置には、現在の溶
   位置の各位置情報から、それら３位置を通る２装置を演
   算する手段と、前記溶接仮想点の位置から左右方向かつ
   前記走行台車側へ一定距離（予め設定した前記移動体の
   基準位置における前記溶接用トーチの溶接点の位置と前
   記走行台車との距離）だけ離れた前記走行台車の次期仮
   想位置を演算する手段と、前記次期仮想位置と現在の前
   記走行台車の位置とを通る直線の方向をめ、さらにその
   直線の、現在の前記全車輪の舵取方向に対する角度を演
   算する手段とが含まれてなる、ならい溶接装置。