JPS6046874A - 溶接用倣い検出装置 - 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】 本発明は溶接継手位置を自動的に確認できるワイヤセン
ス方式を採用した溶接用倣い検出装置に関する。

溶接ワイヤ式アーク浴接口がット或は自動アーク溶接機
においてｄ、溶接ワイヤと被溶接材との間に適当な電源
重圧を印加しておき、予め設定さノ１だ＋順（プログラ
ム）でワイヤ先端と被溶接材表面との間を短絡してその
回路電流（成りｊ１４Ｌ圧）の変化を検出するとともに
そのときの座標を読み込むことによって浴接継手（開先
）位置を自動的に確認することが出来る、いわゆるワイ
ヤセンス方式が採用されている。

２１、１図（ａ）　、　（ｂ）は従来のかかるワイヤセ
ンス方式を説明するだめの異なる構成例を示すものであ
る。同図（ａ）においてｉｔ、１装用′嶋源Ｐｗとワイ
ヤセンス用電諒Ｐ８を別個に設け、こｔｌらを切替スイ
ッチ歴により切替えて浴接ワイヤ２と被溶接材１との間
に’［１ｂ３Ｌ　’Ｍｆ圧を印加するようにしたもので
ある。つまり、切替スイッチＳＷを接点ａ−Ｊ、ａ−２
側に切替えてワイヤセンス用型、諒Ｐ８の電圧を溶接ワ
イヤ２と被溶接月１との間に印加し、そのときの回路電
流（又は電圧）をワイヤセンス検出器Ｉｓ　（又けＶｓ
　）で検出するものである。また第１図（ｂ）において
は溶接用電源ｐｗと溶接ワイヤ２．被溶接材１とを結ぶ
電源回路にワイヤセンス用直列抵抗Ｒ８を並列接続Ｅ７
た浴接用コンダクタＣを設けて、溶接用電源Ｐｗをワイ
ヤセンス用電源にも共用するようにしたもので、溶接用
コンタクタＣを開いてワイヤセンス状態とし、そのとき
の回路′電流（又は電圧）をワイヤセンス検出器Ｉ（又
はＶ）で検出するものである。

しかし、第１図（ａ）に示す構成のものけワイヤセンス
用電源Ｐ８と溶接用電源ｐｗとを切替えて溶接ワイヤ２
と被溶接材１との端子間に奄詠血圧を印加するようにし
ているため、上記ワイヤセンス用電源Ｐ８と溶接用電源
Ｐｗとの切替スイッチＳＷを必要とする。

また第１図（ａ）　、　（ｂ）に示す構成で共］１食シ
て目えることは溶接ワイヤ先端或は被′Ｉｔ４接４４粘
手イ・」ガＬの表面状態のバラツキにより両者の電気的
接触抵抗にバラツキがあり、そのバラツキを吸収するた
めにに１、かなり＾Ｊｓ１い４ｈ；圧を印加しなければ
ならない。これは機器の絶縁性能と、場合によってに１
人体への安全性にも特別な配慮を要することにもなり、
複雑１４つコスト高の輩因になっている。

本発明はこのような欠点を緩和し、簡牢な機構で装着取
扱いの容易な、目つ溶接ワイヤと被溶接材との間の接触
状態に左右されることなく安定な検出機Ｔ］ｌ：を発揮
させイｎる溶接用倣い検出器ｂ−＝を提供することを目
的としている。

本発明はかかる目的を達成するため、ワイヤセンス方式
に於て浴接ワイヤ先端と被電接材との間が接触すると、
溶接ワイヤ、被溶接材、溶接側ケーブルを刑して尚周波
短絡閉回路が形成されるように高置１７Ｍパイノｆス手
段を設けるとともにその短絡回路にインダクタンスが変
化するよう々０導コイルを設０ておき、本誘導コイルに
矛め印加された依弱高周波市１流の変化によるインダク
タンスの変化λ＊度（変化４′・）を検出し、弁別する
ことにより、溶接ワイヤと被溶接材との間の接触を瞬時
に検知することができる構成とするもので、次のような
特徴がある。

［Ｆ］　高周波誘導コイルによる間接印加・検出方式な
ので、母機本体の運転操作に伴なって発生するノイズに
妨害される可能性が極めて低い。

■　既存母機への取付けは、極めて間嚇で、且つ、従来
方式のような切替スイッチの取付は等の改造は一切不要
である。

■　誘導コイルを含む高周波発振回路は、溶接ワイヤと
被溶接材間接触の有無により発振振幅の変化が大きくな
るように回路中のＣ、Ｉｔ　。

Ｌ定数を設定しであるので、検出感度が極めて高く、従
ってワイヤ先端或は被溶接材継手付近の表向状励に左右
されることなく、安定な検出機能を果すことが出来る。

■　溶接ワイヤと被溶接材間接触による誘導コイルのイ
ンダクタンス変化速ＩＷを検出し、弁別するので、核検
出回路を含む回路のインダクタンス絶対値には余り影響
されず、操作性の優れ５− たものとなる。

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する 第２図ｒ１本発明に係る溶接用倣い検出装置の構成例を
示すものである。同図（ａｌは突合せ溶接継手に本検出
十秒゛を適用する場合のブロック構成例であって、１け
被溶接材、２は溶接ワイヤ、２ａは溶接０１ｔｌケーブ
ル、３は誘導コイル、３ａけ接続ケーブル、ＣＨＦ’は
高周波電流迂回防止用品ｔＭ　Ｈバイパスコンデンサで
ある。また４は整合トランス、５は特性Ｗ勾整回路、６
は高周波発振回路、７は検波回路、８は振幅変化率弁別
回路、９は弁別しきい値設定回路、１０は弁別結果の記
憶回路、１１は弁別表示回路、１２は弁別６己憶のリセ
ット回路をそれぞれ示す。同図（ｂ）はすみ肉溶接継手
を対象とする場合を示し、検出部の各回路については第
２図（ａ）のそれらと同じなので省略しである。

第２図（ｅ）は第２図（ａ）　、　（ｂ）に於ける誘導
コイル３の詳ｈ４１１な構成を示すものである。

６− 次に、第３図は、第２図（ａｌに示（７たブロック構成
例に従う環体市電、気回路を示すものである。

３ａは接続ケーブル（第２図（ａ）の３ａに対応）、４
は整合トランス（第２図（ａ）の４に対応）で、整合用
高周波トランジスタが用いらｉｌている。

５は特性調整回路（第２図（、）の５に対応）可変抵抗
器ＶＲＪ及び可変コンデンサＶＣＪにより高周波回路の
電気的特性を調整するものである。

６は発振回路（第２図（ａ）の対応）で、発振コイれて
いる。７は検波回路（第２図（ａ）の７に対応）で、図
中、ＤＩ、Ｄ２ではダイオードを示す。

８け振幅変化率弁別回路（第２図（ａ）に対比、）で、
弁別用比較器としての演算増幅器ＩＣ１とこの一算増幅
器ＩＣ１の非反転側入力段に設けられた抵抗Ｒ，コンデ
ンサＣからなる積分回路から４１１￥成されている。９
は弁別しきい値設定回路（第２図（ａ）の９に対応）で
、設定しきい値駒發用ポテンショメータＶＲ２が用いら
れている。１０は弁別結果の記憶回路（第２図（ａｌの
１０に対応）で、トランジスタＴ　Ｒ３及びＴｌｔ４に
よるフリップ・フロツノ回路で構成されている。１ノは
弁別結果の表示回路（第２図（ａ）の１１に対応）で、
表示用発光ダイオードＬＥＤ１．　ＬＥＤ２から構成さ
れている。１２け弁別記憶のリセット回路（第２図（ａ
）の１２に対応）で、リセット用押釦スイッチＰＲ７が
用いらｔｌている。

次に上記のように構成された沼接用倣い検出装（賀の作
用を説明する。

ｉ４’、　４図は、第２図、第３図に示す回路構成によ
り作動させた場合の、第３図中のＡ、Ｂ、Ｃ。

Ｄ、Ｅ、Ｆの各点に於ける電圧実測結果を示すものであ
る。

第４図（ａ）は、第：う図のＡ点の電圧実測値を示し、
第２図（ａ）に於ｒする扱苗接拐１と浴接ワイヤ２ちが
隔離」−た状態から、両者が接触しｆｃ場合の高周波発
振′嘔１圧（振幅）の変化の状況を表わす。同図（ｂ）
は、同図（ａ）に示す高周波電圧を検波した直流霜、庄
、すなわち第３図のＢ点に於ける直＃ｔ、電圧を示し、
溶接ワイヤ２と破溶接材１との接触による高ＩＡＵ波発
振電圧の変化に対応する直流霜：圧の変化状況を表わす
。同図（ｅ）　Ｎ同図（ｂ）に示す検波出力がその−ま
ま振幅変化率弁別比較器ＩＣＪの反転側入力として印加
されている状況、すなわち第３図の０点に於ける印加霜
、圧を示す。

同図（ｄ）は、同図（ｂ）に示す検波出力がＣ，Ｒから
成る積分回路を紅で、振幅変化率弁別比較器ＩＣ１の非
反転側入力として印加さｔｌている状況、すなわち第３
図のＤ点に於（ハ）る印加電圧を示す。

同図（、）は、振幅変化″＊−＊別比較器ＩＣ７が同相
人力に対して、その出力が貝のｎｌｉとなるような（Ａ
ｌｔかなオフセット血圧ケ、第２図（ａ）、第３図に示
すしきい値設定回路９の調軒により予め付与したものに
対し、第４図の（ｃ）及び（ｄ）に示す入力亀、圧を反
転入力端子及び非反転入力端子にそれぞれ印加した場合
の振幅変化率弁別比軟器ＩＣ７の出力′電圧、すなわち
第３図のＥ点に於Ｃする出力電圧の状況を示す。同図か
ら分る如く、第３図のＥ点の出力電圧は、振幅変化率弁
別比較器９− １Ｃ１のＩｙ転佃入力′ｒＭ、圧より非反転１０１］入
力、４圧が大と′ｆｃ４〕ＩＩＩ曲だけ正の１直となる
パルス状出力と（−てｆＩＩｒ−、）１２、：ｆ：　ノ
ｙｅ　ルス幅（第４図（ｄ）　ＶＣ於けるΔｔ　）　ｉ
ｆ第３図のＩ）点に係るＣ、Ｒ積分回路の時間定数によ
りおふよ手沢ま２１゜第４図の（ｆ）は同図（ｅｌに）
１＜す・ゼルス状出力霜、圧によりトリガさＡ′またフ
１ｊツン０フロッゾ記憶回路ノ０の出力電圧、ずｌわち
第３図のＦ点の出力電圧の状況を示し、清括ワ、１′ヤ
２ど波箔Ｊ夛Ｕｌとの接触に伴なう嶋周波兄振童圧の変
化毎には余り拘りなく、その貧化率の大なる点に７Ｄ目
、これ奮明確なｆｕηも電圧の変化と１−て出力する機
能を菊−する。この出力′ｒｋ圧により溶４リトーチの
尚該座標を自動的に航み込み、正しい浴接継→−の位置
を記憶するものである。なお、表示回路１１は酷」表ワ
イヤ２と被浴接拐１との間が隔離（７ているＪす］間表
示用兄元ダイオード■、ＥＤ２が点灯し、祉た両者が接
触しｆＣｌμｍ曲から表示用！１６元ダイオードＬＦ；
ＤＩが点灼するよりになってお−リ、両者の相対位置関
係が表示できる４ゾ杓１にを有しでいる。

１０− このように上記した実施例からも明らかなＪ：うに本発
明では高周波霜−流の誘導印加とインダクタンス弁別と
による溶桜用ワイヤセンス方式を導入するようにしたの
で次のような効味ケ得ることができる。

［Ｆ］　高周波誘導コイルによる間接印加・検出方式と
しであるので、母機本体の運転操作に伴なって発生する
ノイズに妨簀される可能性が極めて低い。

■　既存母機への装着は極めて筒型で、且つ、従来方式
のような切替スイッチの取付は等の改造は一切不散であ
る。

■　誘導コイルをきむ高周波発振回路は、溶接ワイヤと
被溶接材との間の接触の有無により発振振幅の変化が大
きくなるように回路中のＣ１Ｒ，Ｌ定数を設定しである
ので、検出感度が極めて高く、従ってワイヤ先端或は被
溶接材継手付近の表間状態に左右されることなく、安定
な検出機能を発揮させることが出来る。

また溶接ワイヤと被溶接材との曲の接触によるｉＴ％４
コイルび）インダクタンス変化速度を検出し、弁別する
ように（−ているので、被検出回路を含む回路のインダ
クタンス絶対値には余り影響されず、操作性に優れたも
のとなる。

さらに主要部分は簡単なアナログ回路で構成しているの
で低コストで実現出来るばかりでなく、溶接関連設備の
自動化、ロボット化には省人化の実現に有力な手掛りを
与えることが可能であり、しかもＲｉ接口Ｈスット或は
自動浴接装置の機能向上とコスト低減により市場競争力
が強化されるという利点もある。

り土述べたように本発明によれは、ワイヤセンス方式に
おいて浴接ワイヤ先端と被溶接材との間が接触すると、
溶接ワイヤ、被溶接材、溶接側ケーブルにより高周波短
絡閉回路が形成されるように尚周波パイ・ヤス手段を設
けるとともにその閉回路が形成されるとインダクタンス
が変化するような誘導コイルを設け、この誘導コイルに
予め印加された微弱高周波電流の変化によりインダクタ
ンスの変化速度（変化率）を検出して溶接ワイヤと被溶
接材との間の接触を瞬時に検知するようにしたので、簡
曝な機構で装着、取扱いの容易な且つ溶接ワイヤと被溶
接材との間の接触状態に左右されることなく安定な検出
機能を発揮させることが可能となり、しかも被検出回路
を含むインダクタンスの絶対値に余り影響されることの
ない操作性の優れた溶接用倣い検出装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）は従来の異なるワイヤセンス
方式を説明するための構成１．Ａ、第２図（ａ）〜（ｃ
）は本発明の一実施例を示すもので、（ａ）は突合せ浴
接継手に適用する場合のブロック構成図、（ｂ）はすみ
肉溶接継手に適用する場合の構成図、（ｃ）は誘導コイ
ルの詳細を示す構成図、第３図は同実施例の具体的回路
構成図、第４図（ａ）〜（ｆ）け同芙施例の作用説明に
用いられる第３図の各部の電圧波形図である。 １・・・被溶接材、２・・・溶接ワイヤ、２＆、・・溶
接側ケーブル、３・・・誘導コイル、３ａ・・・接続ケ
一１３− プル、４・・・整合トランス、５・・・特性調整回路、
６・・・高周波発振回路、７・・・検波回路、８・・・
振幅変化率弁別回路、９・・・弁別しきい値設定回路、
１０・・・弁別結果の記憶回路、１１・・・弁別表示回
路、１２・・・リセット回路。 出願人復代理人　弁理士　鈴　江　武　彦１４−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶接ワイヤー方式アーク溶接ロボット或は溶接ワイヤ式
   自動アーク溶接機の浴接ワイヤと被溶接材との間が接触
   すると上記溶接ワイヤ、被溶接材、溶接側ケーブルを通
   して高周波用短絡閉回路が形成されるように設けられた
   高周波バイパス手段と、前記高周波用短絡閉回路に設け
   られ予め印加される高周波電流の変化によりそのインダ
   クタンスが変化するような誘導コイルと、前記溶接ワイ
   ヤ・被浴接材間接触に伴なう前記誘導コイルのインダク
   タンスの変化速度を検出しこれを弁別して上記溶接ワイ
   ヤと被溶接材との間の接触を瞬時に検知する手段とから
   構成される溶接継手位置検出装置を備えたことを特徴と
   する溶接用倣い検出装置。