JPS6039471B2 - 自動倣い溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な自動倣い溶接装置に関し、特に被熔接母
材の開先上に存在する仮付部等の凹凸部によって溶接ヘ
ッドが溶接ライン上から脱線してしまう・県れがなく、
常に精度の高い安定した自動倣い溶接を行うことのでき
る新規な自動倣い溶接装置を提供しようとするものであ
る。

この種の溶接機における自動倣い装置は、一般に重ね溶
接あるいは突合せ溶接される母材の溶援関先を検出へッ
ド‘こよりトレースし、熔接開先に対する検出ヘッドの
上下左右の動き、即ち三次元的動きを検出し、この検出
信号により溶接ヘッドの位置を制御することによって溶
接ヘッドを溶接関先上に正しく案内させるようになって
いる。

しかるに被溶接母村を、例えば第１図ａに対するように
重ね溶接あるいは１図ｂに対するように突合せ溶接をす
る場合は互いに突合される母材１，２の開先３を予めそ
の溶接ラインに沿って複数個所スポット的に仮付けし母
材同志の自動溶接に適するようにしておき、その後溶接
を行うのが普通である。したがって、このような仮付け
された関先を検出ヘッドによりトレースする場合、仮付
部４が母材平面より凸状に盛上がったり、あるいは仮付
部表面が不安定な凹凸形状になったりしていると、関先
に倣って可動する検出ヘッドのスタィラス先端が仮付部
４上に乗り上がったとき、該先端は仮付部４からスタィ
ラスの進行方向（熔接ライン方向）に向って左右いずれ
かに滑り落ちて溶接ラインから外れたり、あるいは仮付
部４上に乗り上がらずにその凸状部の外周形状に沿って
溶接ラインから外方に移動され、これに追随して溶接ヘ
ッドも溶接ライン外にずれてしまい、その結果、倣い溶
接ができない状態になってしまうことが少なくなかった
。従来、このような仮付部による検出ヘッドの溶接ライ
ンからの脱線を防止する手段としては種々の方式が提案
されているがいずれも取扱い及び実用の面で満足できる
ものがなく、その開発が望まれている。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、被溶接母材の開先に仮付部等の凹凸部が存
在していてもこれに左右されることなく溶接ヘッドを開
先に対し所定の条件下に維持することができ、従って溶
接ラインから脱線する・倶れがなく、そして精度の高い
安定した溶接を行うことのできる新規な自動倣い熔接装
置を提供することにあり、その構成は、溶接ラインをト
レースする検出ヘッド及びこの検出ヘッドと連動する溶
接ヘッドを溶接ラインに対し左右及び上下方向に移動す
るための倣い駆動機構と、上記検出ヘッドの検出子によ
る溶接ライントレース時に生じる左右及び上下方向の変
位を電気信号として取出す検出回路と、この検出回路か
らの出力信号から変位の大きさと方向を判定するととも
に検出ヘッドの検出子が熔接ライン上にある仮付部等の
凹凸部を検出したとき上記倣い駆動機構の溶接ラインに
対する左右方の移動のみを禁止する機能を有する制御回
路と、この制御回路からの信号により制御さて上記倣い
駆動機構の左右動用モータ及び上下動用モー夕をトラィ
ブする各別のドライブ回路と、からなるものである。

以下、本発明を添付図面に示した実施例に従って詳細に
説明する。

第２図は本発明自動倣い溶接装置の溶接ヘッド倣い駆動
機構部の概略を示すものであり、同図においては１川ま
溶接装置本体（図示せず）に取付けられた固定ベース、
１１はこの固定ベース１０に左右方向（Ｙ軸方向、第２
図における紙面側から紙背側へ向う方向）にスライド可
動に取付けた第１の摺動体であり、この第１の酒動体１
１は固定ベース１０‘こ設置した左右動用モータ１２と
これにより駆動される送りねじ（図示せず）によってＹ
軸方向に移動できるようになされている。

Ｙ軸方向は被溶接材１，２の開先３に沿う溶接ラインと
直交する方向である。上記摺動体１１の前面には可動ベ
ース１３が固設されており、この可動ベース１３には第
２の沼動体１４が被溶接母材１，２の平面に対し垂直な
上下方向（Ｚ軸方向）にスライド可能に取り付けられ、
そして可動べ−ス１３に設置した上下動用モータ１５及
びこれにより駆動されるりねじ（図示せず）によってＺ
方向に移動されるようになっていると共に、第２の摺動
体１４の前面に支持部材１６が取付けられ、この支持部
材１６に母材関先３を溶接する溶接ヘッド１７及び該溶
接ヘッド１７を開先３に沿って正しく案内するための検
出ヘッド１８がそれぞれ取り付けられている。上記検出
ヘッド１８は開先３をトレースする検出子１８ａを備え
、この検出子１８ａは溶接ライン（開先３のライン）の
左右及び上下方向の変位に倣って可動する構造になって
おり、そして検出子１８ａの官員先３による機械的変位
は検出へッドー８‘こ内蔵した機械−電気変換手段によ
り電気信号に変換されるようになっており、この電気信
号を上記左右勤用モータ１２又は上下動用モータ１５に
供給することによって溶接ヘッド１７を常に開先３に対
し正しい溶接位置に位置制御するようになっている。第
３図は上記構成の溶接ヘッド倣い駆動機構を制御する制
御装置のブロック図を示すもので、検出子１８ａの開先
トレ−ス時に生ずる左右及び上下方向に機械的変位を電
気信号に変換する差動トランス等からなる検出回路１９
を備え、この検出回路１９には制御回路２０が接続され
、さらに制御回路２川こは左右動用のモータ及び上下動
用駆動用モータ１５を駆動するドライブ回路２１，２２
がそれぞれ接続されている。

上記制御回路２０は検出回路１９からの信号に基いて左
右勤用モータドラィブ回路２１および上下動用モ−夕ド
ライブ回路２２にそれぞれ対応するモ−を正逆回転せし
めるためのコントロール信号を供給する機能を有し更に
検出子１８ａが開先３に旋された仮付部４に乗り上げて
上下方向の変位量が予め設定された基準値をオーバーし
たときこれを検知し溶接ヘッド倣い駆動機構の左右方向
（Ｙ軸方向）の動きをロック（禁止）するように左右勤
用モータドライブ回路２１を制御する機能も備えている
。又この制御回路２０は溶酸中における上下方向の倣い
動作中の応答速度を倣いに支障を来たさない限度で最低
の値に制御する機能と、溶接ヘッド１７を溶接部に対し
初期位置設置するとき、及び溶接態勢から引き上げると
きに高速で下降、上昇させる制御機構も備えている。ま
た、上記制御回路２川こは第２図に示す第１の摺動体１
１を左方向に操作するための押釦スイッチＰＢ１、第１
の沼動体１１を右方向に操作するための押金ロスイッチ
ＰＢ２、第２の酒動体１４を上方向に操作する押金ロス
イッチＰＢ３、第２の酒動体１４を下方向に操作する押
金ロスイッチＰＢ４、及び制御装置を倣いモードと引上
げモードに切換える切襖スイッチＳＷがそれぞれ接続さ
れている。

次に上記のように構成された自動倣い熔接装置の動作に
ついて説明する。

被溶接母材１，２の自動溶後に際しては、まず押毎ロス
イッチＰＢＩ及びＰＢ２を手動でオン、オフ操作するこ
とにより制御回路２０をして左右動用モータドラィブ回
路２１‘こ信号を供給せしめこれによって左右勤用モー
タ１２を正又は逆回転させ摺動体１１を固定ベースｌ川
こ沿って左又は右方向にスライドさせ、溶接ヘッド１７
及び検出ヘッド１８を溶接を必要とする母材１，２の開
先３の真上に位置決めする。

次に押金ロスイッチＰＢ３及びＰＢ４を手動でオン、オ
フ操作することにより制御回路２０から上下動用モータ
ドラィブ回路２２に信号を与え、これにより上下動用モ
ータ１５を正逆回転せしめて摺動体１４を可動ベース１
３に沿い下方または上方にスライドさせ、左右方向にお
ける位置決めが為された溶接ヘッド１７及び検出ヘッド
１８を設定位置より手前にセットする。

しかる後、切換スイッチＳＷを倣い接点ａ側に切襖接続
し、制御回路２川こ自動倣いモードにする。制御回路２
０が自動倣いモードーこなると、まず上下駆動用モータ
１５の正転動作で摺動体１４が実倣い時より早い速度で
下降され、溶接ヘッド１７及び検出ヘッド１８を開先３
に向け送り込む。

そして検出ヘッド１８の検出子１８ａが開先３に接触し
、ほぼ最適溶接位置に達すると制御回路２０は低速の実
倣いモード、即ち上下動が実際の倣いに支障のない最低
限の応答速度となるところの制御倣いモードに自動的に
切換わり、以下このモードで実際の倣い動作が行われる
ことになる。このようにして溶接ヘッド１７及び検出ヘ
ッド１８の初期位置設定がなされた後、、溶接装置の倣
い機構部は所定の溶接スピード（例えば５０物帆／ｍｉ
ｎ）で溶接ラインに沿い第２図の矢印Ｘ方向に進行し、
検出ヘッド１８は開先３をトレースすると同時に、溶接
ヘッド１７は検出ヘッド１８のトレースに倣って開先３
を連続的に突合せ溶接あるいは重ね合せ熔接することに
なる。そして関先３の溶接ラインが進行方向に左右ある
いは上下方向に変位すれば、溶接ラインと進行方向との
相対的変位位が検出子１８ａの動きとして取出されると
同時に、検出子１８ａの動きは検出回１９により電気信
号に変換され、変位の大きさ‘と方向との２つの情報を
持って取り出されることになる。したがって、検出回路
１９からの信号を制御回路２０に加えることにより検出
子１８ａの進行方向が溶接ラインに対し左右あるいは上
下方向にどれだけ変位しているかを判定し、この信号を
ドライブ回路２１または２２に与えてそれぞれのモータ
１２または１５を駆動することにより進行方向と熔接ラ
インとの対的変位が０となる第１又は第２の子宮動体１
１または１４を左右または上、下方向にスライドさせ、
それによって溶接ヘッド１７を溶接ラインに正しく案内
するものである。また、上記のような倣い動作による溶
接の進行に伴い開先３をトレースする検出子１８ａが第
２図の２点鎖線のように仮付部４上に乗り上がると、検
出子１８ａの動きは急にかつ大きく変化する。

するとこの変位に応じた信号が検出回路１９から制御回
路２０‘こ加えられ、それに応じて該制御回路２０は検
出子１８ａが仮付部４上に乗り上がったと判断して左右
動用モータドラィブ回路２１に対し動作停止指令を与え
、モータ１２を停止状態に保持し、検出子１８ａが左右
に変位してもモータ１２が駆動されないようにして摺動
体１１の動きをロックする。したがって、仮付部４に乗
り上げた検出子１８ａが進行に伴い仮付部４によって左
右に変位したり、あるいは仮付部４上から左または右側
に滑り落ちるようになってもこの変位によって酒動体１
１がスライド動作されることがない。

このことは仮付部によって検出ヘッド１８及び港倭へッ
ド１７が溶接ラインから脱線することが防止される。こ
の場合、仮付部４で急激に変化する検出子１８ａの上下
の動きは検出器１９により電気信号に変換され制御回路
２０を通して上下用ドライブ回路２２に加えられるが、
これに対する対答速度を通常の倣い動作に支障を来たさ
ない値貝０ち基準値に設定しておけば、仮付部に対して
はほとんど応答せず問題がない。例ば、仮付部４の幅が
５肋、高さが３肋以上あるとし、かつ溶接スピードを５
０仇肋′ｍｉｎとした場合、長さが１０００脚の溶接線
に対する応答速度を３０脚′ｍｉｎとしても幅５柵に対
する上下の倣いの動きは０．１５柳程度であり、実作実
においてほとんど無視できるものである。

なお、上司￥実施例では検出ヘッドの倣い検出手段に差
敷トランスを用いる場合について述べたか、これは接点
ピンを用いる方式のもの、あるいは薮′点ピンに代えて
光電式、ホール素子、抵抗素子などを用いる方式のもの
でも良いことは勿論である。

また上記実施例では検出子が仮付部によって上勤する場
合について述べたが、下敷する場合においても同様に溶
接ヘッドの熔接ラインからの脱線を防止することができ
ることはいうまでもない。以上のように本発明によれば
被溶接母材の溶接ラインをトレースする検出ヘッドが溶
接ライン上にある仮付部などの凹凸部を検出したとき、
この凹凸部に倣って動く検出ヘッドの検出子の溶接ライ
ン方向に対する左右方向の変位を示す信号を無視して、
倣い駆動機構の溶接ラインに対する左右方向の動きをロ
ックするようにしたものであるから、検出ヘッドの検出
子が仮付部などによって左右方向に変位されても、これ
により倣い駆動機構が左右方向に動作されず、したがっ
て溶接ヘッドを含めた倣い駆動部分を溶接ラインから脱
線されることなく溶接ラインに沿って正しく案内するこ
とができ、精度の高い安定した溶接を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂはそれぞれ溶接の方式を説明する斜視図、
第２図及び第３図は本発明自動倣い溶接装置の実施の一
例を示すもので、第２図は熔接ヘッド倣い駆動機構部の
一例を示す概略図、第３図は倣い制御装置の一例を示す
回路ブロック図である。 符号の説明、４……仮付部（凹凸部）、１２，１５・・
・・・・モータ、１７・・・・・・溶接ヘッド、１８・
・・・・・検出ヘッド、１８ａ…・・・検出子Ｌ Ｉ９
・・・・・・検出回路、２０・・・・・・制御回路、２
１，２２・・・・・・ドライブ回路。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶接ラインをトレースする検出ヘツド及びこの検出
   ヘツドと連動する溶接ヘツドを溶接ラインに対し左右及
   び上下方向に移動するための倣い駆動機構と、上記検出
   ヘツドの検出子による溶接ライントレース時に生じる左
   右及び上下方向の変位を電気信号として取出す検出回路
   と、この検出回路からの出力信号から変位の大きさと方
   向を判定するとともに検出ヘツドの検出子が溶接ライン
   上にある仮付部等の凹凸部を検出したとき上記倣い駆動
   機構の溶接ラインに対する左右方向の移動のみを禁止す
   る機能を有する制御回路と、この制御回路からの信号に
   より制御されて上記倣い駆動機構の左右動用モータ及び
   上下動用モータをドライブする各別のドライブ回路と、
   からなる自動倣い溶接装置。