JPS625708B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はならいセンサおよびＺ軸センサを溶接
作業に支障を及ぼさない離れた位置に設けて作業
性を改善するとともに、溶接トーチと両センサと
の間の位相ずれを解消して正確かつ容易なならい
溶接を可能ならしめ、さらに複雑な計算を不要と
した簡易なテイーチング機能を持たせることによ
つて、作業はじめに２点を現物教示するだけで位
置制御を手軽に行うことができる実用機として好
適なならい溶接装置を提供しようとするものであ
る。

円柱面等の柱面例えばノズル側となる枝管をそ
れよりも曲率半径の大きい柱面例えばシエル側と
なる母管に対し直交的に挿設してヘツダーを構成
する場合に、その接合部に相貫線をなし形成され
る３次元の鞍状の溶接線を溶接する方法として従
来のものは下記の各種形式がある。

(イ) 母管、枝管の直径と中心位置とを人が指定す
ると、相貫曲線に関した数式によつて、２つの
管の交点が与えられることから、マイクロコン
ピユータの演算に基いて軌跡を決定し、該軌跡
上に溶接ロボツトを駆動させる形式。

(ロ) 枝管の中心上部に対してロボツトトーチ部回
転中心を合わせた後、開先検知器で先ず一度溶
接線をならわせ、その軌跡を記憶する。

そして本溶接時には開先検知器を逃がしこの
部分に溶接トーチを取付けて再生モードで溶接
する形式。

(ハ) テイーチング方式で溶接軌跡の各点（10mm程
度おき）を順番に記憶してロボツトに軌跡を教
示する。そして再生時にその各点間を直線ある
いは円弧で補間し溶接を行う形式。

ところが上述の各従来装置はロボツトと云いな
がらも触覚機能を持たないので溶接物は必らず定
盤等の上において定位置にセツトする必要があ
り、その位置決め精度が溶接精度となるものであ
るから、溶接ロボツトに加えて周辺の関連装置が
コストの高いものになる欠点があつた。

また、(イ)項に示した装置はマイクロコンピユー
タの演算手順が複雑な数式を必要とすることから
高度、高コストのものが必要であり、しかも母
管、枝管の径が変る度毎に演算を行わねばならず
取扱が面倒であり、(ロ)項に示した装置は母管、枝
管の径が変るとその都度、開先検知器でならい動
作しなければならず、さらに溶接物と溶接ロボツ
トの相対位置が変つたときも同様であつて矢張り
取扱い上厄介なものとなる問題は避けられない。

次に(ハ)項に示したものはテイーチングに時間と
手間を費すし、記憶容量の大なるテイーチング機
能が必要で作業効率、生産性に悪い影響を与え
る。

このように従来の各溶接ロボツトは多くの欠陥
を有しており、しかもそれ等に共通して言えるこ
とは複雑に亘る教示や計算が必要であるために、
人間の作業に置き替り得る理想的なロボツトとは
云い難いのが欠点として挙げられ、従つて実用機
には程遠い感があつた。

かゝる実状に対処して本発明は従来装置が有す
る欠陥を解消することが可能な新規な溶接装置を
提供しようとするものであつて、特に人間の感覚
に相当する位置検出用のセンサを溶接トーチに関
連して設けることにより、相貫線をなす溶接線
を、短径円柱面などの柱面および長径円柱面など
曲率半径の大なる柱面の各所定位置において間接
的に検出できるようにしたものであつて、溶接装
置に関しては位置決めをラフに行うことができて
位置決めのための労力や投資を一切不要となし、
より人間に近いならい溶接装置を提供し得るに至
つた点を特徴とする。

また、本発明はならい溶接ロボツトらしく、テ
イーチング機能を持たせてなるが、このテイーチ
ング機能は極めて簡単なもので本溶接前に２つの
特定位置における溶接トーチのＺ軸レベルおよび
Ｚ軸センサのＺ軸レベルを教示すれば、後は面倒
な計算を行わずとも溶接トーチとＺ軸センサとの
間の比例的定数を簡単に設定できるようにしたこ
とも亦特徴とするところである。

以下、本発明装置の具体的態様について添付図
面を参照しつつ詳述する。

先ず溶接処理対象となるワーク１は第１図々示
の如く長径円柱面を有する母管２と該母管２に比
し径の小さい短径円柱面を有する枝管３とを枝管
３が母管２に対し両管軸を相互に直交させるよう
挿設されてなる相貫体であつて、その接合部にお
ける溶接線ｌは図示例においては母管２が水平、
枝管３が垂直に夫々配設されている関係上、鳥瞰
形状が真円をなす鞍形の周縁に形成された３次元
の相貫線となつている。

この３次元曲線をなす溶接線ｌはその３軸成分
のうちの水平方向２軸については、枝管３の管壁
部分を適当なセンサによつて追跡することによ
り、溶接線ｌとは離隔した位置で間接的に検出す
ることが可能である。

上記溶接線ｌの部分にアーク溶接を行う接側装
置の構造は、第１図に基本図骨格形態で例示する
如く、固定用基台４上に立設した上下方向に自由
度を持つたＺ軸、該Ｚ軸の上端部において枢支さ
れ、水平方向の左右（ワーク１の位置に対する左
右方向）に自由度を持つたＸ軸、該Ｙ軸に枢支さ
れて水平方向の前後（ワーク１の位置に対する接
離方向）に自由度を持つたＹ軸、該Ｙ軸の先端に
おいてＺ軸と平行を保持して垂設され、垂直方向
の基準軸Ｖの周りで等距離の平行を保持した公転
運転を行う回動軸Ｆの４軸を有しており、立設固
定した枝管３における母線（管面で管軸に平行な
線）に対してＺ軸と基準軸Ｖが共に平行を保持
し、かつ回動軸Ｆが枝管３の外側を回動し得る如
く設けている。

そして回動軸Ｆの先端に溶接トーチ６を垂直面
内での揺動可能に枢着している。

Ｚ軸は駆動源例えば電動機７によつて上下方向
の寸法が調節されるが、このときの上下変位はＺ
用ポテンシヨメータ８により電気変位として測長
される。

Ｘ軸は駆動源例えば電動機９によつて左右方向
の寸法が調節され、このときの左右変位はＸ用ポ
テンシヨメータ１０により電気変位として測長さ
れる。

またＹ軸は電動機１１により、前後方向の寸法
が調節され、このときの前後変位はＹ用ポテンシ
ヨメータ１２によつて電気変位として測長され
る。

回動軸Ｆは電動機１３により公転運動が成さ
れ、このときの回転変位はＦ用ポテンシヨメータ
１４によりＹ軸を基準とした時計方向の回転角度
に対応する電気変位として測長される。

なお、回動軸Ｆは水平アーム１５を介して基準
軸Ｖに一体連結されていて、公転一回転に対し自
転一回転を行い、従つて回動軸Ｆ端に取付けた溶
接トーチ６と、該トーチ６の指向線を含む垂直面
内に中立線を合致させて前記回動軸Ｆに取り付け
たＸ・Ｙ・Ｆ用ならいセンサ１７とが、常にワー
ク１側に指向し得るようになつている。

次に溶接トーチ６は前記基準軸Ｖの延長上に先
端を常時指向し得る如く揺動可能に回動軸Ｆ端に
取着されている。

以上の構成になる溶接装置はＺ軸に設けたＺ用
ポテンシヨメータ８の電気変位によつて溶接トー
チ６の高さと狙い角度が判断可能であり、またＸ
軸に設けたＸ用ポテンシヨメータ１０とＹ軸に設
けたＹ用ポテンシヨメータ１２と、Ｆ軸に設けた
Ｆ用ポテンシヨメータ１４との３つの電気変位の
合成によつてワーク１に対する溶接トーチ６の関
係位置を判断することが可能であり、そしてＦ軸
に関連して設けたＺ軸センサ５および前記ならい
センサ１７からＺ軸、Ｘ軸、Ｙ軸に対する補正指
令が出されることにより、溶接線ｌに対して溶接
トーチ６を所定狙い角度で指向することができ
る。

なお、溶接線ｌは水平面上に円状をなすととも
に、肉盛溶接が成される開先部を斜上方に向けて
展延している。

上記溶接装置にはＺ軸センサ５、ならいセンサ
１７および速度指令器２１が変位検出器として設
けられているが、先づならいセンサ１７は対象物
に直接々触することにより作動する触覚部を溶接
トーチ６と同一方向に指向し、かつその中立状態
点が基準軸Ｖの延長線上に正しく合致するように
して、回動軸Ｆに固定されており、溶接トーチ６
の上方近傍位置に配設される。

上記ならいセンサ１７は所定位置を示す中立状
態と、行過ぎ補正と、戻り過ぎ補正と、時計回転
方向補正と反時計方向補正との５種の異る信号を
発することが可能である。

一方、速度指令器２１は公知の正弦・余弦ポテ
ンシヨメータを構成要素となすものであつて、前
記基準軸Ｖの前後軸Ｙを基準とした時計方向の回
転角度を検出し、該回転角度に対応する正弦分出
力ｅ_sと余弦分出力ｅ_cとの両出力を同時に発する
ことができるようになつており、そして基準軸Ｖ
に関連して設けられている。

ならいセンサ１７はその１例が第２図に示され
るように、オン−オフスイツチを基本構造とした
ものであつて、作動片２０Ａ、接点部１９Ａから
なるスイツチ１８Ａ、作動片２０Ｂ、接点部１９
Ｂからなるスイツチ１８Ｂを、例えば作動片２０
Ａ，２０Ｂが互いに引寄せられる如く弾機を介し
て連結し、かつ、線対称的に配設してなり、作動
片２０Ａ，２０Ｂが対象物に当接して、しかもそ
の位置が適正であれば両接点部１９Ａ，１９Ｂが
共に全く信号を発しない中立状態となり、位置が
適正でなく近すぎたり遠すぎたりすることにより
前記接点部１９Ａ，１９Ｂの開放・閉成状態が
種々異り、都合10種の組合わせになる信号を第３
図の如く発することが可能である。

第２図および第３図において、ならいセンサ１
７が例えば行過ぎ即ちワーク１に対して接近し過
ぎであると、第３図の○ニ欄に示す如く接点部１９
Ａでは接点１９ARと可動接片とが閉成し（〇符
号で示す）、かつ接点部１９Ｂでは接点１９BRと
可動接片とが閉成ｏする。

また、作動片２０Ａ，２０Ｂのワーク１に対す
る関係位置が不均衡状態である場合には、作動片
２０Ｂの方が作動片２０Ａに比して接近している
ときは、第３図○ホ，○ヘ，○ト各欄に示すように３種
の信号が出されて時計回りの補正が必要なことを
指示し、逆に作動片２０Ａの方が接近していると
きは、第３図○チ，○リ，○ヌ各欄に示すように、反時
計回りの補正が必要なことを指示する。

このように待機○イ状態を別として、中立状態
○ロ、戻り過ぎ補正（先行指示）○ハ、行過ぎ補正
（後退指示）○ニ、時計回転方向補正○ホ〜○ト、反計
回転方向補正○チ〜○ヌの５種の信号をならいセンサ
１７から発することができる。

一方、速度指令器２１は第４図に示すように、
円形をなす正弦・余弦ポテンシヨメータであつ
て、巻線を巻くカードを正弦波形に比例させて、
これに抵抗が直線的に巻かれ、位相角を90゜ずら
した２つの摺動片２２Ａ，２２Ｂを基準軸Ｖによ
つて一体的に回動し、前記抵抗に摺接させるよう
にしている。

そして前後軸Ｙの方向を基線として時計回転方
向に90゜移行した部分に電位、270゜移行した
部分電位を加えることによつて、先行する摺接
片２２Ｂからはcos θに応じた出力ｅ_cが、後続
する摺接片２２Ａからはsin θに応じた出力ｅ_s
が夫々取り出され、その際の両信号の極性は第４
図において第１象限ではcos θ→、sin θ
→となり、第２象限ではcos θ→、sin
θ→、第３象限ではcos θ→、sin θ→
、第４象限ではcos θ→、sin θ→に
夫々極性変換する。

かゝる原理から明らかなように、速度指令器２
１からは基準軸Ｖの回転角度に対応して正弦分出
力ｅ_sと余弦分出力ｅ_cとが同時に取り出され、し
かも極性が４種の組合わせとなつて取り出される
こととなる。

次に前記Ｚ軸センサ５は、回動軸Ｆに取付けら
れたＺ軸用センサであつて、常時下向きの弾機力
が加えられた状態で回動軸Ｆに対し平行移動可能
に設けられている。このセンサ５はその取付けに
際して、次の条件を満足し得るような配置形態を
とらせている。

即ち、第５図イ，ロに示すように、Ｚ軸センサ
５の指向線を、溶接線ｌ上の溶接トーチ６が指向
するアーク点Ａにおける法線を含んでＺ軸に平行
な平面と母管２の表面との交叉部に形成された線
に常時交わらせるようにすることと、その交点Ｂ
と溶接線ｌ上のアーク点Ａとの水平線分（＝
δ）を常に一定長に保持する如くなすことの２点
であつて、これをさらに理解の一助とするために
説明を加えると、溶接線ｌに対しアーク点Ａで法
線となる線を含んでＺ軸に平行な平面と、前記溶
接線ｌと同心をなして母管２上に現わした相似形
をなす相貫線l′との交点ＢがＺ軸センサ５が常に
検出し得るようにすることである。

かゝる条件を満足するためには、例えばＺ軸セ
ンサ５の指向線を垂直下向きとなし、かつ溶接ト
ーチ６に揺動面内に含まれるようにＺ軸センサ５
を回動軸Ｆに配設することによつて簡単に行うこ
ことができる。

次に上記溶接装置の作動態様について説明する
と、該装置は枝管３の表面位置を検出するならい
センサ１７の指令によつて、溶接トーチ６をその
軸線上のアーク点Ａが枝管３の表面に合致した状
態となつて、枝管３の周りに同心的に移動方向と
なる一方、Ｚ軸センサ５は前記相貫線l′上の所定
交点Ｂを検出してＺ軸に上下方向の移動指令を与
える。

かくして溶接トーチ６は溶接線ｌをならい溶接
する。

この場合、Ｚ軸センサ５の接触位置は溶接線ｌ
から若干寸法離れた位置にあり、当該位置の上下
変位は溶接線ｌの上下変位とは厳密に一致しな
い。

即ち第５図イ〜ハにおいて示したことから明ら
かなように、溶接線ｌとＺ軸センサ５の接触点軌
跡l′との間には水平面に投影したイ図では一定距
離δを有する同心円関係となり、一方、アーク点
Ａを通る法線を含む垂直面上で比較すると、ロ図
のように母管２の頂面部ではＺ軸方向の差は零
（最小）であるがこの頂面部と直交する方向の垂
直面上ではＺ軸方向にある最大のレベル差を存し
て、その間の各点ではハ図で展開示するように、
線対称的にレベル差値が増減する。

そして溶接線ｌのＺ軸方向変化に対してＺ軸セ
ンサ５のそれが大きくなることがわかる。

この高さの変化は下記の(イ)、(ロ)式で求められる
（第５図参照）。

Ｚ_W＝Ｒ−√²−^{2 2} ………(イ) Ｚ_D＝Ｒ−√₂−（＋）^{2 2} ………(ロ) 但し、Ｒ＝Ｄ／２、γ＝ｄ／２、 任意の角θにおける両高さの比Ｋを求めると、 となる。

このＫを比例定数と定義すると、(ハ)式より溶接
線ｌの高さＺ_Wは Ｚ_W＝Ｋ・Ｚ_D ………(ニ) となり、Ｚ_Dの変化によつて溶接線ｌの各点にお
ける高さを間接的に求めることができる。

かゝる計算はココンピユータの採用よつて迅速
に行えるけれども、それでも時間的に遅くなりま
た、高コストにつくことになる。

そこで、本発明はかゝる複雑な演算を伴う比例
定数Ｋを簡単にかつ極めて小さい誤差範囲で演算
でき、実用機として好適ならしめたところに特徴
が存するものであり、これを以下に詳述する。

第１図の骨格図から明らかなようにＺ軸センサ
５の変位Ｓ_zはＺ軸が上下すれば当然変化する
が、これは機械的なフイードバツクが与えられる
からに他ならない。

即ち、Ｚ軸センサ５が下降したとすればその指
令により、定数Ｋを乗じた値だけＺ軸が上・下す
るが、この上・下動によつてＺ軸センサ５は相対
的に下・上動する動作作となる。

こゝでＺ軸が溶接線ｌに沿つてＺ_WMAX（最大
値である）まで下つたとき、その先端にＺ軸セン
サ５があるので、該センサ５の実質的な変位Ｚ_S
は Ｚ_S＝Ｚ_D−Ｚ_W となる。このＺ_WとＺ_Sの比を Ｋ_A＝Ｚ_Ｗ／Ｚ_Ｓ ………(ホ) として、定数Ｋ_AをＺ軸制御系のアンプゲインと
すれば、前述のように機械的フイードバツクが存
することから、第７図々示の制御系となり、 出力Ｚは で示されて、ＺはＳ_Zに対しＺ_Ｗ／Ｚ_Ｄ倍動作すること
と なる。

従つて、アンプゲインＫ_A＝Ｚ_Ｗ／Ｚ_Ｓで動作させる と、実際の動きは当初の予定通りのＫ＝Ｚ_Ｗ／Ｚ_Ｄ倍の 動作となり、目的通りとなることからＫ_Aが求め
られると簡単に溶接トーチ６のＺ軸制御を行い得
るのである。

ところで前記(ハ)式に示すように比例定数Ｋは角
度θに対する正弦の関数であるから角度θが変れ
ばＫも変るのは当然であるが、第６図に示すよう
に直径1000mmの母管２に対して枝管３の直径を
160〜260mmの範囲で10mmずつ変更すると共に、Ｚ
軸センサ５を水平距離45mm離れた位置で測長した
ときの最大誤差△maxで示されるように、ＫをＫ
_A＝Ｚ_W／Ｚ_Sに置き換えた場合に溶接線ｌと定数
Ｋ_Aを用いて制御を行つたときの誤差階級は10^-2
程度となつて実用上問題にならない程度の小さな
値であるから、本発明においてはこの一定の値の
Ｋ_Aを用いるようにしている。

しかして本発明は上記定数Ｋ_Aを正確にしかも
簡単かつ安価な機構で求めようとするものであつ
て、第５図ハにおいてロボツトがMAXの位置に
対して対面（第５図ハ上でMAX点の直下方に位
置する）しているとして、それからテイーチング
モードの開始を行う。まず溶接ロボツトのＹ軸前
進、次いで回動軸Ｆの中心合わせを自動的に行わ
せる一方、Ｚ軸の下降のみ手動操作可能な状態に
しておいて、前記対面位置で停止せしめる。

そこで人が溶接トーチ６の先端を注視しながら
溶接位置即ちアーク点Ａが溶接線ｌに合致するま
で下降させる。

このトーチ設定（Ｚ軸の下降）が終ると、その
ときのＺ軸およびＺ軸センサ５の各位置Zoおよ
びSoをマイクロコンピユータの記憶手段に記憶
させる。

なお、Ｚ軸センサ５は常に下降側への弾機力が
与えられているので自動的に交点Ｂの位置に設定
される。

次いで溶接ロボツトにスタート指令を与えて90
゜回転させた後停止する。

このときの溶接ロボツトの位置は溶接トーチ６
およびＺ軸センサ５を母管２の頂面部近辺に心合
わせした状態即ちＺ_WとＺ_Dの間の変位差が最小
（MIN）となる状態に相当する。

但し、この回転の間はＺ軸センサ５に変位が生
じないようにＺ軸を調節する。

すなわち、MAXの位置とMINの位置とでは溶
接トーチ６とＺ軸センサ５との間の変位差が変わ
るので、Ｚ_MAX溶接点を教示されたＺ軸センサ５
に位置量が一定で変わらないようにＺ軸を上昇さ
せる必要がある。

この場合に、Ｚ軸センサ５の位置（変位）が小
さい状態になると溶接トーチ６がワークに接触す
ることがあり、逆に大きい状態ではＺ軸センサ５
が測長の有効範囲を越えたりする不都合が生じる
からそのような問題がないようにＺ軸を調節する
必要がある。

かくすることによつて90゜回転した位置では溶
接トーチ６のアーク点Ａが溶接線ｌよりも上に存
することとなる。

そこで前の操作と同じようにＺ軸を下げてアー
ク点Ａを溶接線ｌに合わせそのときのＺ軸および
Ｚ軸センサ５の各位置Z₉₀およびS₉₀を同様に記憶
させる。

その後、溶接ロボツトを記憶終了の信号によつ
てもとの始点に復帰せしめる。

以上の手順でテイーチングモードが終了するの
で、この一連の動作から定数Ｋ_Aを求めると、(ホ)
式より Ｋ_A＝Ｚ_Ｗ／Ｚ_Ｓ＝｜Ｚ_０−Ｚ_９０｜／｜Ｓ_０−Ｓ_９
０｜………(ト) となり、こゝでＺ_SがＺ_S−S₉₀になるのは前述の
説明のようにＺ軸が動けばＺ軸センサ５も動くか
ら結果的にな簡単にＺ_Sが求められるわけであ
る。

上記(ト)式を計算するにはＺ軸制御系における演
算手段によつて差算２回と除算１回を行えば足
り、簡単となる。

なお、Ｋ_A値の求め方としては、(イ)〜(ハ)式にお
いてθ＝90゜でＫ＝Ｚ_Ｗ／Ｚ_Ｄを求め、 から母管２、枝管３の各径Ｄ，ｄよりコンピユー
タ内部において計算するのと比較するとより簡単
となる。

しかして、第６図は直径1000mmの母管２に対し
て、枝管３の直径を160〜260mmの範囲で10mmずつ
変更すると共にＺ軸センサ５を水平距離45mm離れ
た位置で測長したときについての各値を示したも
のであつて、△maxは母管２の頂面部母線を基準
とした水平投影移動用θを90゜まで変化させたと
きの真の高さと定数φを乗じた近似値との間の誤
差△θの最大値を示すものであり、△maxの数値
の後に示した括弧内の数値はこの最大誤差△max
のときの水平面投影移動角であつて、これによる
と水平面投影移動角が45゜付近で最大となるが誤
差階級は10^-2程度で僅かであることがわかる。

従つて、前述の定数Ｋを、溶接線ｌのＺ軸に対
する最大差とＺ軸センサ５を検出した接触点軌跡
のＺ軸に対する最大差付近の比、すなわち、Ｋ≒
Ｚｄ ｍａｘ／Ｚ′ｄ ｍａｘとすれば、Ｚ軸センサ５
の検出による Ｚ軸方向の値は溶接線ｌの軸方向値とは完全に一
致しないものの、実用上何等問題とならないこと
が判然とされる。

なお、第６図の表中、ｄは枝管３の直径（ｍ／
ｍ）、d′はならいセンサ５の水平投影面における
接触点軌跡の直径（ｍ／ｍ）、Zdmaxは溶接線ｌ
のＺ軸に対する最大差（ｍ／ｍ）、Zd′maxは同じ
く前記接触点軌跡のＺ軸に対する最大差（ｍ／
ｍ）、φはZd′maxのZdmaxに対する比、△maxは
最大偏差値を夫々示している。

なお、以上述べた実施例は両管２，３が円管で
ある場合について説明したが、本発明は必ずしも
円管に限らず楕円管、長円管の場合においても同
様に適用し得るものである。

本発明装置は以上の説明によつて明らかにした
ように、相貫部に形成される溶接線ｌにアーク点
Ａを合致させた溶接トーチ６とＺ軸センサ５との
位置関係を、アーク点Ａにおいて溶接線ｌに対し
法線となる線を含みＺ軸に平行となる平面と、前
記溶接線ｌと同心をなして曲率半径の大きい柱面
（母管）２上に現わした相似的な曲線l′との交点
Ｂの位置がＺ軸センサ５によつて検出可能となる
関係に設定するとともに、さらに溶接トーチ６お
よびＺ軸センサ５を、前記アーク点Ａと前記交点
Ｂとの間でＺ軸方向レベル差が最小となる位置あ
るいはその近傍と最大となる位置あるいはその近
傍との２個所について現物ならいすることによつ
てアーク点Ａの最小高さＺ_MIN及び最大高さ_MAX、
交点Ｂの最小高さＳ_MIN及び最大高さＳ_MAXを記憶
する記憶手段と、前記記憶手段の記憶情報にもと
づいてＺ_MIN−Ｚ_MAX＝Ｚ_WおよびＳ_MIN−Ｓ_MAX＝
Ｚ_Sの各差算とＫ_A＝Ｚ_W／Ｚ_Sの除算とを行う演算
手段と、Ｚ軸センサ５の変位に前記定数Ｋ_Aを乗
じた値の出力を前記Ｚ軸の駆動源に与える出力手
段とをＺ軸制御系に具備せしめた構成を特徴とす
るものであるから、高さ変化の最大値を示す２点
を最初に教示するのみで、ならい溶接が可能であ
り、従つて面倒な計算は不要となり、部品点数も
減つて極めて安価なものが得られる。

しかも、両柱面２，３の径を知らなくても前記
定数Ｋ_Aを簡単かつ自動的に求めることができる
ので、高度な知識を有しない者でも楽に操作可能
であつて、現場向きの実用装置としてのすぐれた
利点がある。

さらにならいセンサによるならい動作ですべて
の動作が可能であるので、溶接物の位置決め精度
に心を配る必要はなくなり、周辺装置が安価なも
のですむにもかゝわらず高精度な溶接が可能とな
る等、本発明は種々のすぐれた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置例に係る略示構造図、第２
図は第１図々示装置におけるならいセンサの概要
図、第３図は同じく動作特性表、第４図は第１
図々示装置における速度指令器の出力特性原理説
明図、第５図イ，ロ，ハは本発明装置に係るワー
ク上における溶接線とＺ軸センサ検出点軌跡との
関係を示す平面図、正面図、展開図、第６図は同
じく溶接線とＺ軸センサ検出点軌跡との関係を数
値的に表示した説明図、第７図は本発明装置に係
るＺ軸制御系のブロツク示概要図である。 １……ワーク、２……長径円柱面、３……短径
円柱面、５……Ｚ軸センサ、６……溶接トーチ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 柱面３をそれよりも曲率半径の大なる柱面２
   に対し直交的に挿設した再、その接合部に相貫線
   をなし形成される３次元の溶接線ｌをならい溶接
   する装置であつて、前記柱面３の母線に平行なＺ
   軸を含む３次元の自由度を持つアームの先部に、
   該先部を通り前記Ｚ軸に平行させた基準軸Ｖの周
   りで等距離の平行を保持した回転を行う回動軸Ｆ
   を設けて、この回動軸Ｆに溶接トーチ６と前記柱
   面３の表面位置を検知するならいセンサ１７とを
   取着するとともに、前記ならいセンサ１７の指令
   によつて、前記溶接トーチ６をその軸線上のアー
   ク点Ａが柱面３の表面部に合致した状態で該柱面
   ３の回りに同心的に移動可能となす一方、溶接ト
   ーチ６のアーク点Ａにおいて溶接線ｌに対し法線
   となる線を含みＺ軸に平行となる平面と、前記溶
   接線ｌと同心をなして曲率半径のの大なる前記柱
   面２上に現した相貫線l′との交点Ｂの位置を検出
   可能に、前記溶接トーチ６との相対位置を保つて
   設けたＺ軸センサ５によつてＺ軸の位置制御を行
   わせ、さらに、溶接トーチ６およびＺ軸センサ５
   を、前記アーク点Ａと前記交点Ｂとの間でＺ軸方
   向レベル差が最小となる位置あるいはその近傍と
   最大となる位置あるいはその近傍との２個所につ
   いて現物ならいすることによつて、アーク点Ａの
   最小高さＺ_MIN及び最大高さＺ_MAX、交点Ｂの最小
   高さＳ_MIN及び最大高さＳ_MAXを記憶する記憶手段
   と、前記記憶手段の記憶情報にもとづいてＺ_MIN
   −Ｚ_MAX＝Ｚ_WおよびＳ_MIN−Ｓ_MAX＝Ｚ_Sの各差算
   とＫ_A＝Ｚ_W／Ｚ_Sの除算とを行う演算手段と、Ｚ
   軸センサ５の変位に前記定数Ｋ_Aを乗じた値の出
   力を前記Ｚ軸の駆動源に与える出力手段とをＺ軸
   制御系に具備せしめたことを特徴とするならい溶
   接装置。