JPS6234466B2 - - 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
ンスの変化速度（変化率）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。

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，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。

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度を検出し、弁別す
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、操作性の優れた
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は弁別記憶のリセツト
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てある。

第２図ｃは第２図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に示したブロツク構
成例に従う具体的電気回路を示すものである。３
ａ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ａの５に対応）可変抵抗器
VR１及び可変コンデンサVC１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、発振コイルＴ２、発振
用高周波トランジスタTR１、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Ｄ
１，Ｄ２ではダイオードを示す。８は振幅変化率
弁別回路（第２図ａに対応）で、弁別用比較器と
しての演算増幅器IC１とこの演算増幅器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構成されている。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は弁別結果の記憶回路（第２
図ａの１０に対応）で、トランジスタTR３及び
TR４によるフリツプ・フロツプ回路で構成され
ている。１１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LED
１，LED２から構成されている。１２は弁別記
憶のリセツト回路（第２図ａの１２に対応）で、
リセツト用押釦スイツチPB１が用いられてい
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，Ｅ，Ｆの各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点の直流電圧は第４図ｂに示すように振幅変
化率弁別回路８の弁別比較器IC１の反転側入力
端に印加され、また弁別比較器IC１の非反転側
入力端にはＢ点電圧をＣ，Ｒからなる積分回路に
より積分された第４図ｄに示すような電圧が印加
される。また、この弁別比較器IC１にはしきい
値設定回路９により予め調整された電圧がオフセ
ツト電圧として与えられている。したがつて、弁
別比較器IC１の反転入力端及び非反転入力端に
第４図ｃ及びｄに示す電圧が印加されると弁別比
較器IC１では同相入力に対してその出力が負の
値となり、また反転側入力電圧より非反転側入力
電圧が大となる入力に対してはその期間だけ正の
値となるパルス状の出力となり、第４図ｅに示す
ような電圧が得られる。この場合、パルス状出力
のパルス幅（第４図ｄにおけるΔｔ）は第３図の
Ｄ点に係わるＣ，Ｒの積分回路の時定数によりお
およそ決まる。このようなパルス状の出力が第３
図のＥ点からフリツプフロツプ記憶回路１０に入
力されると、このフリツプフロツプ記憶回路１０
はセツトされ、第３図のＦ点には第４図ｆに示す
ような出力電圧が現われる。この出力電圧は第４
図ｆからも分るように溶接ワイヤ２と被溶接材１
との接触に伴う高周波発振電圧の変化量には余り
拘りなく、その変化率の大なる点に着目し、これ
を明確な直流電圧の変化として出力する。したが
つて、この出力電圧により溶接トーチの当該座標
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１１は溶接ワ
イヤ２と被溶接材１との間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
が接触した瞬間から表示用発光ダイオードLED
１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。

また溶接ワイヤと被溶接材との間の接触による
誘導コイルのインダクタンス変化速度を検出し、
弁別するようにしているので、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、ロボツト化には省人化の
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
るような遊導コイルを設け、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〜ｆ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、１
１……弁別表示回路、１２……リセツト回路。

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、比較器或は演算増幅器の反転入力端
   及び非反転入力端にそれぞれ相異なる時定数回路
   が設けられ前記検波回路で検波された直流電圧を
   前記比較器或は演算増幅器の反転入力端及び非反
   転入力端に同相印加して前記誘導コイルのインダ
   クタンス変化に伴う電圧変化速度を弁別し出力す
   る振幅変化速度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。