JPS6234465B2 - - Google Patents

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溶接ロボツト或は自動アー
ク溶接機においては、溶接ワイヤと被溶接材との
間に適当な電源電圧を印加しておき、予め設定さ
れた手順（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（或は電圧）
の変化を検出するとともにそのときの座標を読み
込むことによつて溶接継手（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。

第１図ａ，ｂは従来のかかるワイヤセンス方式
を説明するための異なる構成例を示すものであ
る。同図ａにおいては、溶接用電源Pwとワイヤ
センス用電源Psを別個に設け、これらを切替ス
イツチSwにより切替えて溶接ワイヤ２と被溶接
材１との間に電源電圧を印加するようにしたもの
である。つまり、切替スイツチSWを接点ａ―
１，ａ―２側に切替えてワイヤセンス用電源Ps
の電圧を溶接ワイヤ２と被溶接材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（又は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Rsを並列接続した溶接用コ
ンタクト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
用コンダクタ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に示す構成のものはワイヤセ
ンス用電源Ps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との端子間に電源電圧を印
加するようにしているため、上記ワイヤセンス用
電源Psと溶接用電源Pwとの切替スイツチSWを
必要とする。

また第１図ａ，ｂに示す構成で共通して言える
ことは溶接ワイヤ先端或は被溶接材継手付近の表
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
は、かなり高い電圧を印加しなければならない。
これは機器の絶縁性能と、場合によつては人体へ
の安全性にも特別な配慮を要することにもなり、
複雑且つコスト高の要因になつている。

本発明では、このような欠点を緩和し、簡単な
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得る溶接用倣い検出装置
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
ンス方式に於て溶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
ーブルを通して高周波短絡閉開路が形成されるよ
うに高周波バイパスコンデンサを設けるとともに
その短絡回路にインダクタンスが変化するような
誘導コイルを設けておき、本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るインダクタ
ンスの変化を検出することにより、溶接ワイヤと
被溶接材との間の接触を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。

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つて発生す
るノイズに妨害させる可能性が極めて低い。

既存母機への取付けは極めて簡単で、且つ、
従来方式のような切替スイツチの取付け等の改
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Ｃ，
Ｒ，Ｌ定数を設定してあるので、検出感度が極
めて高く、従つて、ワイヤ先端或は被溶接材継
手付近の表面状態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。

以下本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。

第２図は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ａは突合せ溶接継手
に本検出手段を適用する場合のブロツク構成例で
あつて、１は被溶接材、２は溶接ワイヤ、２ａは
溶接側ケーブル、３は誘導コイル、３ａは接続ケ
ーブル、CHFは高周波電流迂回防止用高周波バ
イパスコンデンサである。また４は整合トラン
ス、５は特性調整回路、６は高周波発振回路、７
は検波回路、８は振幅弁別回路、９は弁別しきい
値設定回路、１０は弁別表示回路をそれぞれ示
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てある。

第２図ｃはａ，ｂに於ける誘導コイル３の詳細
な構成を示すものである。

次に、第３図は、第２図ａに示してブロツク構
成例に従う具体的電気回路を示すものである。同
図中、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スＴ１が用いられてい
る。５は特性調整回路（第２図ａ５に対応）で、
可変抵抗器VR―１及び可変コンデンサVC―１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６に対応）で、発
振コイルＴ２、発振用高周波トランジスタTR
１、エミツタフオロワ用トランジスタTR２等か
ら構成されている。７は検波回路（第２図ａの７
に対応）で、図中Ｄ１，Ｄ２はダイオードを示
す。８は振幅弁別回路（第２図の８に対応）で、
図中IC１は弁別用比較器としての演算増幅器を
示す。９は弁別しきい値設定回路（第２図９に対
応）で、設定しきい値調整用ポテンシヨメータ
VR２が用いられている。

１０は弁別結果の表示回路（第２図の１０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。

次に上記のように構成された溶接用倣い検出装
置の作用を説明する。

第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点
に於ける電圧実測結果を示すものである。

今、第２図及び第３図において、被溶接材１と
溶接ワイヤ２とが隔離した状態から、両者が接触
すると被溶接材１、溶接ワイヤ２、高周波バイパ
スコンデンサＣ_HF，溶接ケーブル２ａ、被溶接材
１に至る閉回路が形成され、誘導コイル３のイン
ダクタンスが変化する。この誘導コイル３のイン
ダクタンスが変化すると誘導コイル３、整合トラ
ンス４、特性調整回路５及び高周波発振回路６か
らなる高周波発振回路網の回路定数が変化し、第
３図のＡ点の電圧は第４図ａに示すように発振高
周波の振幅（電圧）が変化する。このＡ点電圧が
検波回路７に入力されると検波作用により検波さ
れ、第３図のＢ点には溶接ワイヤ２と被溶接材１
との接触による高周波発振電圧に対応して変化し
た第４図ｂに示すような直流電圧が現われる。こ
のＢ点の直流電圧が振幅弁別回路８に入力される
と、第３図のＣ点には直流電圧から弁別しきい値
設定回路９で設定されたきい値を差引いた第４図
ｃに示すような差電圧が得られ、この差電圧は弁
別比較器IC１に入力される。この弁別比較器IC
１では第３図のＣ点の差電圧を弁別して溶接ワイ
ヤ接触に伴う高周波発振電圧の微少変化を反転増
幅して明確な直流電圧の変化として出力し、第３
図のＤ点には第４図ｄに示すような電圧が現われ
る。従つて、この出力電圧から溶接ワイヤ２の当
該座標を自動的に読込むことにより、正しい溶接
継手の位置が記憶される。

なお、表示回路１０は溶接ワイヤ２と被溶接材
１とが隔離している期間表示用発光ダイオード
LED２が点灯し、また両者が接触している期間
表示用発光ダイオードLED１が点灯するように
なつており、両者の相対位置関係が表示できる機
能を有している。

このように上記した実施例からも明らかなよう
に本発明では、高周波電流の誘導印加とインダク
タンス弁別とによる溶接用ワイヤセンス方式を導
入するようにしたので、次のような効果を得るこ
とができる。

高周波誘導コイルによる間接印加・検出方式
としてあるので、母機本体の運転操作に伴なつ
て発生するノイズに妨害させる可能性が極めて
低い。

既存母機への装着は極めて簡単で、且つ、従
来方式のような切替スイツチの取付け等の改造
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Ｃ，
Ｒ，Ｌ定数を設定してあるので、検出感度が極
めて高く、従つて、ワイヤ先端或は被溶接材継
手付近の表面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、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、ロボツト化による省
人化の実現に有効な手掛りを与えることが可能で
あり、しかも溶接ロボツト或は自動溶接装置の機
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。

以上述べたように本発明によれば、ワイヤセン
ス方式において溶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
に高周波バイパスコンデンサ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
クタンスの変化を検出して溶接ワイヤと被溶接材
との間の接触を検知するようにしたので、簡単な
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得る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図、第２図ａ〜ｃは本発明
の一実施例を示すもので、ａは突合せ溶接継手に
適用する場合のブロツク構成図、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〜ｄは同実施例の作用説明に
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、２ａ……
溶接側ケーブル、３……誘導コイル、３ａ……接
続ケーブル、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……振幅弁別回路、９……弁別しきい値設
定回路、１０……弁別表示回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶接ワイヤ式アーク溶接ロボツト或は溶接ワ
   イヤ式自動アーク溶接機の溶接ワイヤと被溶接材
   とが接触すると前記溶接ワイヤ、被溶接材、溶接
   ケーブルを経て高周波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コンデンサと、前
   記高周波短絡閉回路が形成されるとインダクタン
   スが変化するように前記高周波短絡閉回路の電路
   と鎖交配設された誘導コイルと、この誘導コイル
   のインダクタンスの変化に応じて発振周波数の振
   幅が変化した出力を得る高周波発振回路と、この
   高周波発振回路の出力を検波して直流電圧を得る
   検波回路と、この検波回路で検波された直流電圧
   を予め設定されたしきい値と比較弁別して前記溶
   接ワイヤの接触に伴う高周波発振出力の微少変化
   を直流電圧の変化として出力する振幅弁別回路と
   を備えたことを特徴とする溶接用倣い検出装置。