JPS64154B2 - - Google Patents
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- JPS64154B2 JPS64154B2 JP17797485A JP17797485A JPS64154B2 JP S64154 B2 JPS64154 B2 JP S64154B2 JP 17797485 A JP17797485 A JP 17797485A JP 17797485 A JP17797485 A JP 17797485A JP S64154 B2 JPS64154 B2 JP S64154B2
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- welding torch
- welding
- welded
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、溶接継手に長手部品を有する溶接材
を連続的に溶接する自動溶接機に関し、もつと詳
しくはその自動溶接機の溶接トーチをならい制御
する制御方式に関する。
を連続的に溶接する自動溶接機に関し、もつと詳
しくはその自動溶接機の溶接トーチをならい制御
する制御方式に関する。
メンブレン方式のLNG（液化天然ガス）タンク
では、タンク躯体の内側に断熱層を設け、さらに
その内面に低温特性の優れた材質の薄板製メンブ
レンを全面に設けている。メンブレンはLNG貯
蔵時には−162℃の極低温にさらされ、空の場合
は常温になり、極めて大きな温度変化を受けるの
で、適当な間隔の格子状等に波形の伸縮しわを設
けて過大な熱応力を生じないようにされている。
では、タンク躯体の内側に断熱層を設け、さらに
その内面に低温特性の優れた材質の薄板製メンブ
レンを全面に設けている。メンブレンはLNG貯
蔵時には−162℃の極低温にさらされ、空の場合
は常温になり、極めて大きな温度変化を受けるの
で、適当な間隔の格子状等に波形の伸縮しわを設
けて過大な熱応力を生じないようにされている。
メンブレンのような薄板部材の溶接には、TIG
溶接法（タングステンイナートガス溶接法）、あ
るいはプラズマ溶接法が適用されるが、これらの
溶接法においては、溶接アークを安定させてビー
ド形状を一定に保ち、溶接部の外観、品質、溶接
強度を確保する必要上、溶接トーチは溶接線の方
向（波形部においては溶接点における接線の方
向）に対して常にある一定の角度を保持し、か
つ、溶接トーチの先端と、被溶接材との間隔を一
定に保つ必要があるという問題がある。
溶接法（タングステンイナートガス溶接法）、あ
るいはプラズマ溶接法が適用されるが、これらの
溶接法においては、溶接アークを安定させてビー
ド形状を一定に保ち、溶接部の外観、品質、溶接
強度を確保する必要上、溶接トーチは溶接線の方
向（波形部においては溶接点における接線の方
向）に対して常にある一定の角度を保持し、か
つ、溶接トーチの先端と、被溶接材との間隔を一
定に保つ必要があるという問題がある。
この問題を解決する先行技術は、特開昭57−
142770に示されており、その概略は第９図に示さ
れる。溶接トーチ６１には、２つにスタイラス６
２，６３が備えられ、スタイラス６２，６３は被
溶接面に接触する。溶接トーチ６１およびスタイ
ラス６２，６３は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびθ軸
に移動可能である。２つのスタイラス６２，６３
の出力の差に基づいて、被溶接材６４の傾斜を検
出し、それらのスタイラス６２，６３の検出出力
が常に一定、かつ同一値となるように溶接トーチ
６１が移動制御される。スタイラス６２，６３か
らの出力に基づいて、Ｚ軸の位置制御を行ないＺ
軸の検出速度VZとＸ軸の検出速度VXのベクト
ルは、VWが設定された溶接速度となるようにＸ
軸の速度制御を行なう。
142770に示されており、その概略は第９図に示さ
れる。溶接トーチ６１には、２つにスタイラス６
２，６３が備えられ、スタイラス６２，６３は被
溶接面に接触する。溶接トーチ６１およびスタイ
ラス６２，６３は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸およびθ軸
に移動可能である。２つのスタイラス６２，６３
の出力の差に基づいて、被溶接材６４の傾斜を検
出し、それらのスタイラス６２，６３の検出出力
が常に一定、かつ同一値となるように溶接トーチ
６１が移動制御される。スタイラス６２，６３か
らの出力に基づいて、Ｚ軸の位置制御を行ないＺ
軸の検出速度VZとＸ軸の検出速度VXのベクト
ルは、VWが設定された溶接速度となるようにＸ
軸の速度制御を行なう。
発明が解決すべき問題点
このような先行技術では、被溶接材６４の波形
部６５が平坦部６６となす角度が第１０図の参照
符βで示されるように90度に近づくと、溶接トー
チ６１の制御が困難となる。また、スタイラス６
２，６３を相互に近接して間隔ｄ１を小さくする
ことによつて、曲率の大きい被溶接材の傾斜の検
出を行なうことができるようになるけれども、実
際にスタイラス６２，６３を可及的に近接するこ
とには物理的に限界があり、したがつて第１０図
の参照符６５ａで示すように大きな曲率を有する
波形部の傾斜の検出を行なうことが困難である。
部６５が平坦部６６となす角度が第１０図の参照
符βで示されるように90度に近づくと、溶接トー
チ６１の制御が困難となる。また、スタイラス６
２，６３を相互に近接して間隔ｄ１を小さくする
ことによつて、曲率の大きい被溶接材の傾斜の検
出を行なうことができるようになるけれども、実
際にスタイラス６２，６３を可及的に近接するこ
とには物理的に限界があり、したがつて第１０図
の参照符６５ａで示すように大きな曲率を有する
波形部の傾斜の検出を行なうことが困難である。
本発明の目的は、被溶接面の傾斜が大きくて
も、また曲率が大きくても溶接トーチの位置速度
および姿勢を希望する値に保つたままで、溶接を
行なうことができるようにした溶接トーチの制御
方式を提供することである。
も、また曲率が大きくても溶接トーチの位置速度
および姿勢を希望する値に保つたままで、溶接を
行なうことができるようにした溶接トーチの制御
方式を提供することである。
問題点を解決するための手段
本発明は、直交する第１、第２および第３動作
軸Ｙ，Ｘ，Ｚと第１動作軸Ｙのまわりの旋回軸θ
とによつて、溶接トーチを移動し、 第２動作軸Ｘの位置を検出して溶接トーチより
も第２動作軸Ｘに沿う溶接移動方向前方に設けた
アクチユエータ３０の検出出力に基づいて、第２
動作軸Ｘの位置に対応して予め定めて設定した旋
回角θrとなるように溶接トーチの姿勢を保ち、 溶接トーチには、第１動作軸Ｙに沿つて溶接ト
ーチからずれて配置されるスタイラスを設け、こ
のスタイラスは、被溶接面に接触し、これによつ
て第３動作軸方向の溶接トーチの先端および被溶
接面の間の距離（Ｓ＋ΔS）を検出し、この検出
した距離（Ｓ＋ΔS）と、予め定めた距離Ｓとの
誤差ベクトルΔSを求め、 第２および第３動作軸Ｘ，Ｚを含む平面内にお
ける第１動作軸まわりの溶接トーチの角度θを検
出し、 第２および第３動作軸Ｘ，Ｚを含む平面内の溶
接速度指令ベクトルVW、ならびに前記平面内の
溶接トーチの先端および被溶接面の間の距離の誤
差ベクトルΔSの第２動作軸Ｘに対する方向余弦
VW・cosθ，ΔS・sinθを求め、これらの方向余
弦VW・cosθ，ΔS・sinθの加算値と、第２動作
軸Ｘの速度VXとの差が零となるように第２動作
軸を制御するとともに、 前記溶接速度指令ベクトルVWと前記誤差ベク
トルΔSとの第３動作軸Ｚに対する方向余弦
VW・sinθ，ΔS・cosθを求め、これらの方向余
弦VW・sinθ，ΔS・cosθの加算値と、第３動作
軸Ｚの速度VZとの差が零となるように第３動作
軸Ｚを制御することを特徴とする溶接トーチの制
御方法である。
軸Ｙ，Ｘ，Ｚと第１動作軸Ｙのまわりの旋回軸θ
とによつて、溶接トーチを移動し、 第２動作軸Ｘの位置を検出して溶接トーチより
も第２動作軸Ｘに沿う溶接移動方向前方に設けた
アクチユエータ３０の検出出力に基づいて、第２
動作軸Ｘの位置に対応して予め定めて設定した旋
回角θrとなるように溶接トーチの姿勢を保ち、 溶接トーチには、第１動作軸Ｙに沿つて溶接ト
ーチからずれて配置されるスタイラスを設け、こ
のスタイラスは、被溶接面に接触し、これによつ
て第３動作軸方向の溶接トーチの先端および被溶
接面の間の距離（Ｓ＋ΔS）を検出し、この検出
した距離（Ｓ＋ΔS）と、予め定めた距離Ｓとの
誤差ベクトルΔSを求め、 第２および第３動作軸Ｘ，Ｚを含む平面内にお
ける第１動作軸まわりの溶接トーチの角度θを検
出し、 第２および第３動作軸Ｘ，Ｚを含む平面内の溶
接速度指令ベクトルVW、ならびに前記平面内の
溶接トーチの先端および被溶接面の間の距離の誤
差ベクトルΔSの第２動作軸Ｘに対する方向余弦
VW・cosθ，ΔS・sinθを求め、これらの方向余
弦VW・cosθ，ΔS・sinθの加算値と、第２動作
軸Ｘの速度VXとの差が零となるように第２動作
軸を制御するとともに、 前記溶接速度指令ベクトルVWと前記誤差ベク
トルΔSとの第３動作軸Ｚに対する方向余弦
VW・sinθ，ΔS・cosθを求め、これらの方向余
弦VW・sinθ，ΔS・cosθの加算値と、第３動作
軸Ｚの速度VZとの差が零となるように第３動作
軸Ｚを制御することを特徴とする溶接トーチの制
御方法である。
作 用
本発明に従えば、溶接トーチの第２動作軸およ
び第３動作軸の制御は、溶接速度指令ベクトルと
誤差ベクトルとの方向余弦の加算値と速度との差
が零となるようにし、かつ第２動作軸の位置を検
出して旋回角を求めるようにしたので、被溶接面
の傾斜が大きくても、またその曲率が大きくても
溶接トーチを正確に制御することが可能である。
び第３動作軸の制御は、溶接速度指令ベクトルと
誤差ベクトルとの方向余弦の加算値と速度との差
が零となるようにし、かつ第２動作軸の位置を検
出して旋回角を求めるようにしたので、被溶接面
の傾斜が大きくても、またその曲率が大きくても
溶接トーチを正確に制御することが可能である。
実施例
第１図は、本発明の一実施例の簡略化した構造
を示す図である。本発明の考え方による自動溶接
機によつて溶接されるメンブレンなどの被溶接材
１の溶接継手２は、平坦部２ａと波形部２ｂとを
含み重ね継手である。溶接トーチ３は第１動作軸
であるＹ軸と、第２動作軸であるＸ軸と、第３動
作軸であるＺ軸に沿つて移動することができると
ともに、Ｙ軸に平行な旋回軸線４のまわりに角変
位するθ軸を有する。Ｙ軸とＺ軸とを含む平面内
に溶接トーチ３の軸線が存在し、この平面内にス
タイラス５の軸線が存在する。スタイラス５の軸
線は、溶接トーチ３の軸線とともにＹ軸とＺ軸の
なす平面内にあり、Ｚ軸方向に変位可能である。
溶接トーチ３の軸線に沿つてその先端３ａ側に延
ばした直線は、旋回軸線４の延長上で被溶接材２
の表面に効わり、この交点は溶接アーク発生点６
である。
を示す図である。本発明の考え方による自動溶接
機によつて溶接されるメンブレンなどの被溶接材
１の溶接継手２は、平坦部２ａと波形部２ｂとを
含み重ね継手である。溶接トーチ３は第１動作軸
であるＹ軸と、第２動作軸であるＸ軸と、第３動
作軸であるＺ軸に沿つて移動することができると
ともに、Ｙ軸に平行な旋回軸線４のまわりに角変
位するθ軸を有する。Ｙ軸とＺ軸とを含む平面内
に溶接トーチ３の軸線が存在し、この平面内にス
タイラス５の軸線が存在する。スタイラス５の軸
線は、溶接トーチ３の軸線とともにＹ軸とＺ軸の
なす平面内にあり、Ｚ軸方向に変位可能である。
溶接トーチ３の軸線に沿つてその先端３ａ側に延
ばした直線は、旋回軸線４の延長上で被溶接材２
の表面に効わり、この交点は溶接アーク発生点６
である。
第２図は溶接トーチ３およびスタイラス５に関
連する旋回機構を示す断面図であり、第３図は第
２図に示された旋回機構の左側面図であり、第４
図はその旋回機構の原理を示す図である。Ｙ軸に
固定されている支持部材７には、Ｘ軸方向に間隔
をあけてピン８，９によつて第１リンク１０と第
２リンク１１との一端部がそれぞれ枢支される。
ピン８は、モータ１２の出力軸１３に同軸に連結
される。第１リンクおよび第２リンク１０，１１
の他端部には大略的にＬ字状に形成された第３リ
ンク１４がピン１５，１６によつて枢支される。
ピン８，９；１５，１６はＹ軸に平行である。第
１、第２および第３リンク１０，１１，１４は、
Ｘ軸およびＺ軸を含む平面内で平行四辺形リンク
機構を構成する。ピン１５は第１リンク１０に固
定されており、このピン１５にはスプロケツトホ
イール１７が固定される。ピン１５と軸受１８に
よつて相互に角変位可能な第３リンク１４には、
もう１つのスプロケツトホイール１９がピン２０
によつて軸受２２を介して取付けられる。スプロ
ケツトホイール１７，１９間には、チエーン２３
が巻掛けられる。第３リンク１４のスプロケツト
ホイール１７，１９間にわたつて延びる部分１４
ａ，１４ｂには、ボルト２４，２５によつて伸縮
調整可能となつており、これによつてチエーン２
３を緊張してスプロケツトホイール１７，１９
を、すべりを生じることなく、正確に連動して回
転することを可能にする。スプロケツトホイール
１７，１９のピツチ円は同一径である。ピン１
５，１６の軸線を結ぶ直線と、ピン１５，２０の
軸線を結ぶ直線とは、Ｘ軸およびＺ軸を含む平面
内で相互に直交する。
連する旋回機構を示す断面図であり、第３図は第
２図に示された旋回機構の左側面図であり、第４
図はその旋回機構の原理を示す図である。Ｙ軸に
固定されている支持部材７には、Ｘ軸方向に間隔
をあけてピン８，９によつて第１リンク１０と第
２リンク１１との一端部がそれぞれ枢支される。
ピン８は、モータ１２の出力軸１３に同軸に連結
される。第１リンクおよび第２リンク１０，１１
の他端部には大略的にＬ字状に形成された第３リ
ンク１４がピン１５，１６によつて枢支される。
ピン８，９；１５，１６はＹ軸に平行である。第
１、第２および第３リンク１０，１１，１４は、
Ｘ軸およびＺ軸を含む平面内で平行四辺形リンク
機構を構成する。ピン１５は第１リンク１０に固
定されており、このピン１５にはスプロケツトホ
イール１７が固定される。ピン１５と軸受１８に
よつて相互に角変位可能な第３リンク１４には、
もう１つのスプロケツトホイール１９がピン２０
によつて軸受２２を介して取付けられる。スプロ
ケツトホイール１７，１９間には、チエーン２３
が巻掛けられる。第３リンク１４のスプロケツト
ホイール１７，１９間にわたつて延びる部分１４
ａ，１４ｂには、ボルト２４，２５によつて伸縮
調整可能となつており、これによつてチエーン２
３を緊張してスプロケツトホイール１７，１９
を、すべりを生じることなく、正確に連動して回
転することを可能にする。スプロケツトホイール
１７，１９のピツチ円は同一径である。ピン１
５，１６の軸線を結ぶ直線と、ピン１５，２０の
軸線を結ぶ直線とは、Ｘ軸およびＺ軸を含む平面
内で相互に直交する。
スプロケツトホイール１９には取付け部材２６
が固定されており、この取付け部材２６には溶接
トーチ３が固定される。取付け部材２６にはまた
スタイラス５がＺ軸に平行に変位可能にして取付
けられる。スタイラス５のＺ軸方向の変位は検出
素子２７によつて検出されることができる。ピン
８，１５，２０および溶接アーク発生点６はＸ軸
およびＺ軸を含む平面内で仮想上の平行四辺形リ
ンク機構の頂点である。したがつてモータ１２に
よつてピン８を第３図のように角度θ１の範囲で
角変位することによつて、スタイラス５は溶接ア
ーク発生点６を通るＹ軸に平行な旋回軸線４（第
１図参照）のまわりに同一角度θ１だけ変位する
ことができる。このスタイラス５の角変位した状
態は仮想線５ａ，５ｂで第３図に示されている。
ピン９もまたピン８と同様にして角度θ１だけ角
変位する。このピン９は第２リンク１１に固定さ
れており、このピン９には角度θ１の範囲のうち
の角度θ（後述の第７図参照）を検出するための
回転角度検出用ポテンシヨメータ２８が備えられ
る。
が固定されており、この取付け部材２６には溶接
トーチ３が固定される。取付け部材２６にはまた
スタイラス５がＺ軸に平行に変位可能にして取付
けられる。スタイラス５のＺ軸方向の変位は検出
素子２７によつて検出されることができる。ピン
８，１５，２０および溶接アーク発生点６はＸ軸
およびＺ軸を含む平面内で仮想上の平行四辺形リ
ンク機構の頂点である。したがつてモータ１２に
よつてピン８を第３図のように角度θ１の範囲で
角変位することによつて、スタイラス５は溶接ア
ーク発生点６を通るＹ軸に平行な旋回軸線４（第
１図参照）のまわりに同一角度θ１だけ変位する
ことができる。このスタイラス５の角変位した状
態は仮想線５ａ，５ｂで第３図に示されている。
ピン９もまたピン８と同様にして角度θ１だけ角
変位する。このピン９は第２リンク１１に固定さ
れており、このピン９には角度θ１の範囲のうち
の角度θ（後述の第７図参照）を検出するための
回転角度検出用ポテンシヨメータ２８が備えられ
る。
この実施例ではピン８，１５間の距離はピン１
５，１６間の距離よりも短く、モータ１２によつ
てピン８，１５の軸線を通る直線の左右に、たと
えば対称に約±90度の範囲内で角変位される。し
たがつて平行四辺形リンクにおける思案点を生じ
ることなく旋回駆動することができる。これによ
つて溶接トーチ３の確実な旋回が可能になる。
５，１６間の距離よりも短く、モータ１２によつ
てピン８，１５の軸線を通る直線の左右に、たと
えば対称に約±90度の範囲内で角変位される。し
たがつて平行四辺形リンクにおける思案点を生じ
ることなく旋回駆動することができる。これによ
つて溶接トーチ３の確実な旋回が可能になる。
第３リンク１４の部分１４ｂには、第５図に示
されるアクチユエータ３０がＸ軸方向に変位可能
に案内部材３１によつて案内される。アクチユエ
ータ３０は、ばね３２によつてＸ軸の正方向にば
ね付勢される。アクチユエータ３０の端部はリミ
ツトスイツチ３３の揺動片３４に係合している。
アクチユエータ３０の先端部が被溶接材２の波形
部２ｂに突出し、ばね３２のばね力に抗して第５
図の左方に変位したとき揺動片３４はリミツトス
イツチ３３の作動片３５の押圧状態を解除し、リ
ミツトスイツチ３３のスイツチング態様が変化す
る。
されるアクチユエータ３０がＸ軸方向に変位可能
に案内部材３１によつて案内される。アクチユエ
ータ３０は、ばね３２によつてＸ軸の正方向にば
ね付勢される。アクチユエータ３０の端部はリミ
ツトスイツチ３３の揺動片３４に係合している。
アクチユエータ３０の先端部が被溶接材２の波形
部２ｂに突出し、ばね３２のばね力に抗して第５
図の左方に変位したとき揺動片３４はリミツトス
イツチ３３の作動片３５の押圧状態を解除し、リ
ミツトスイツチ３３のスイツチング態様が変化す
る。
第６図１は被溶接材２の平坦部２ａと波形部２
ｂの表面を示し、第６図２はこの被溶接材２の表
面における法線３６とＺ軸に平行な直線３７との
成す角度θrを示す。第６図２で示されるＸ軸の原
点Ｏにおいて、アクチユエータ３０が波形部２ｂ
の表面に当接して変位し、リミツトスイツチ３３
のスイツチング態様が変化し、この原点位置から
溶接トーチ３がＸ軸方向に変位するとき、角度θr
は基準位置ＯからＸ軸方向への変位量の関数ｆ
（ｘ）として表される。
ｂの表面を示し、第６図２はこの被溶接材２の表
面における法線３６とＺ軸に平行な直線３７との
成す角度θrを示す。第６図２で示されるＸ軸の原
点Ｏにおいて、アクチユエータ３０が波形部２ｂ
の表面に当接して変位し、リミツトスイツチ３３
のスイツチング態様が変化し、この原点位置から
溶接トーチ３がＸ軸方向に変位するとき、角度θr
は基準位置ＯからＸ軸方向への変位量の関数ｆ
（ｘ）として表される。
θr＝ｆ（ｘ） …(1)
被溶接材２における第１式の関係は予め設定さ
れる。後述の第８図における関数発生回路３９に
ストアされる。
れる。後述の第８図における関数発生回路３９に
ストアされる。
第７図は溶接トーチ３によつて被溶接材２の波
形部２ｂを溶接している状態を簡略化して示す図
である。溶接トーチ３の軸線の延長と波形部２ｂ
の非溶接面との交点である溶接アーク発生点６に
おけるＸ軸およびＺ軸を含む平面内の溶接速度
VWは予め定めた一定値に保たれる。溶接速度
VWのＸ軸に対する方向余弦はVXrで示され、Ｚ
軸に対する方向余弦はVZrで示される。溶接トー
チ３の軸線は被溶接面に垂直であり、Ｚ軸との成
す角は参照符θで示されている。溶接トーチ３の
先端３ａと溶接アーク発生点６との間の溶接トー
チ３の軸線に沿う距離は予め定めたＳに保たれる
ように後述のように制御され、この値Ｓはたとえ
ば0.3mmであつて、その誤差ΔSのＸ軸に対する方
向余弦はΔXであり、Ｚ軸に対する方向余弦はΔZ
である。
形部２ｂを溶接している状態を簡略化して示す図
である。溶接トーチ３の軸線の延長と波形部２ｂ
の非溶接面との交点である溶接アーク発生点６に
おけるＸ軸およびＺ軸を含む平面内の溶接速度
VWは予め定めた一定値に保たれる。溶接速度
VWのＸ軸に対する方向余弦はVXrで示され、Ｚ
軸に対する方向余弦はVZrで示される。溶接トー
チ３の軸線は被溶接面に垂直であり、Ｚ軸との成
す角は参照符θで示されている。溶接トーチ３の
先端３ａと溶接アーク発生点６との間の溶接トー
チ３の軸線に沿う距離は予め定めたＳに保たれる
ように後述のように制御され、この値Ｓはたとえ
ば0.3mmであつて、その誤差ΔSのＸ軸に対する方
向余弦はΔXであり、Ｚ軸に対する方向余弦はΔZ
である。
第８図は、本発明の一実施例のブロツク図であ
り、溶接トーチ３の位置速度および姿勢を予め定
めた値に保つための構成を示す。溶接トーチ３の
Ｘ軸方向に沿つてアクチユエータ３０が波形部２
ｂに当接した後における変位量は、ポテンシヨメ
ータなどによつて検出されるＸ軸変位量検出素子
４０によつて検出され、関数発生回路３９に入力
される。関数発生回路３９は第１式に基づき、溶
接トーチ３の旋回軸線４まわりの旋回角度θrを演
算して減算回路４１に与える。減算回路４１には
旋回角度を検出するθ軸ポテンシヨメータ２８か
らの出力が与えられる。減算回路４１は関数発生
回路３９の出力とθ軸ポテンシヨメータ２８の出
力との差を演算し、その差を表す信号をサーボ増
幅回路４２に与える。モータ１２はこの差θrとθ
との差が零となるように駆動する。このようにし
て溶接トーチ３の角度θは予め定せた角度θrに一
致し、これによつて溶接トーチ３の軸線は波形部
２ｂおよびそれだけでなく、平坦部２ａにおける
被溶接面に垂直な姿勢に保たれる。
り、溶接トーチ３の位置速度および姿勢を予め定
めた値に保つための構成を示す。溶接トーチ３の
Ｘ軸方向に沿つてアクチユエータ３０が波形部２
ｂに当接した後における変位量は、ポテンシヨメ
ータなどによつて検出されるＸ軸変位量検出素子
４０によつて検出され、関数発生回路３９に入力
される。関数発生回路３９は第１式に基づき、溶
接トーチ３の旋回軸線４まわりの旋回角度θrを演
算して減算回路４１に与える。減算回路４１には
旋回角度を検出するθ軸ポテンシヨメータ２８か
らの出力が与えられる。減算回路４１は関数発生
回路３９の出力とθ軸ポテンシヨメータ２８の出
力との差を演算し、その差を表す信号をサーボ増
幅回路４２に与える。モータ１２はこの差θrとθ
との差が零となるように駆動する。このようにし
て溶接トーチ３の角度θは予め定せた角度θrに一
致し、これによつて溶接トーチ３の軸線は波形部
２ｂおよびそれだけでなく、平坦部２ａにおける
被溶接面に垂直な姿勢に保たれる。
Ｘ軸に関してスタイラス検出素子２７からの出
力は溶接トーチ３の先端位置３ａと溶接アーク発
生点６との間の予め定めた距離Ｓのベクトルであ
る誤差ΔSを表わす信号を導出し、演算回路４３
に与える。演算回路４３は誤差ΔSのＸ軸に対す
る方向余弦ΔXを演算する。
力は溶接トーチ３の先端位置３ａと溶接アーク発
生点６との間の予め定めた距離Ｓのベクトルであ
る誤差ΔSを表わす信号を導出し、演算回路４３
に与える。演算回路４３は誤差ΔSのＸ軸に対す
る方向余弦ΔXを演算する。
ΔX＝ΔS・sinθ …(2)
演算回路４３からの出力は補償回路４４に与え
られて比例および積分などの補償動作が行なわれ
て応答速度が向上され、その出力は加算回路４５
に与えられる。可変抵抗器などによつて実現され
る設定回路４６は溶接速度VWを設定し、その出
力は演算回路４７に与えられてＸ軸に対する方向
余弦VXrが演算される。
られて比例および積分などの補償動作が行なわれ
て応答速度が向上され、その出力は加算回路４５
に与えられる。可変抵抗器などによつて実現され
る設定回路４６は溶接速度VWを設定し、その出
力は演算回路４７に与えられてＸ軸に対する方向
余弦VXrが演算される。
VXr＝VW・cosθ …(3)
演算回路４７からの出力は加算回路４５に与え
られる。加算回路４５の出力はＸ軸速度制御系に
含まれる減算回路４８に与えられる。タコゼネレ
ータ４９はＸ軸に対する実際の速度VXを検出し
て減算回路４８に与える。減算回路４８の減算出
力は補償回路５０に与えられ、これによつてサー
ボ増幅回路５１に信号が与えられてＸ軸を駆動す
るモータ５２が駆動される。こうして減算回路４
８における出力が零となるように、溶接トーチ３
がモータ５２によつて駆動される。
られる。加算回路４５の出力はＸ軸速度制御系に
含まれる減算回路４８に与えられる。タコゼネレ
ータ４９はＸ軸に対する実際の速度VXを検出し
て減算回路４８に与える。減算回路４８の減算出
力は補償回路５０に与えられ、これによつてサー
ボ増幅回路５１に信号が与えられてＸ軸を駆動す
るモータ５２が駆動される。こうして減算回路４
８における出力が零となるように、溶接トーチ３
がモータ５２によつて駆動される。
Ｚ軸に関しても類似した構成となつている。ス
タイラス検出素子２７からの出力は演算回路５３
に与えられてＺ軸に対する誤差ベクトルΔSの方
向余弦ΔZを演算する。
タイラス検出素子２７からの出力は演算回路５３
に与えられてＺ軸に対する誤差ベクトルΔSの方
向余弦ΔZを演算する。
ΔZ＝ΔS・cosθ …(4)
補償回路５４は演算回路５３からの出力を受信
して比例および積分などの制御を行ない、応答速
度の向上を果たす。設定回路４６からの溶接速度
VWを表わす信号は、演算回路５５に与えられて
Ｚ軸に対する方向余弦VZrが演算される。
して比例および積分などの制御を行ない、応答速
度の向上を果たす。設定回路４６からの溶接速度
VWを表わす信号は、演算回路５５に与えられて
Ｚ軸に対する方向余弦VZrが演算される。
VZr＝VW・sinθ …(5)
加算回路５６は補償回路５４の出力と演算回路
５５の出力とを加算し、Ｚ軸速度制御系に含まれ
る減算回路５７に与える。減算回路５７にはタコ
ゼネレータ５８によつて検出されたＺ軸に沿う速
度VZで表わす信号が与えられる。減算回路５７
からの出力は補償回路５９に与えられてサーボの
増幅回路６０によつてモータ６１が駆動され、こ
れによつて溶接トーチ３はＺ軸方向に減算回路５
７の出力が零となるように移動される。
５５の出力とを加算し、Ｚ軸速度制御系に含まれ
る減算回路５７に与える。減算回路５７にはタコ
ゼネレータ５８によつて検出されたＺ軸に沿う速
度VZで表わす信号が与えられる。減算回路５７
からの出力は補償回路５９に与えられてサーボの
増幅回路６０によつてモータ６１が駆動され、こ
れによつて溶接トーチ３はＺ軸方向に減算回路５
７の出力が零となるように移動される。
このようにして本件実施例によれば被溶接材２
の平坦部２ａと波形部２ｂとの成す角度が90度に
近い場合であつても溶接トーチ３の先端部３ａを
正確な位置速度および姿勢で制御することが可能
になる。また波形部２ｂの曲率が大きくても、溶
接トーチの位置速度および姿勢の制御が可能とな
る。
の平坦部２ａと波形部２ｂとの成す角度が90度に
近い場合であつても溶接トーチ３の先端部３ａを
正確な位置速度および姿勢で制御することが可能
になる。また波形部２ｂの曲率が大きくても、溶
接トーチの位置速度および姿勢の制御が可能とな
る。
上述の実施例では、メンブレンの薄板溶接で
は、溶接速度および溶接トーチ先端と被溶接面と
の距離を一定に保つことが重要である。上述の実
施例では、コルゲーシヨンの傾き角度θrを、第５
図に示されるアクチユエータ３０によつて、コル
ゲーシヨンのＸ軸に沿う開始位置を検出し、その
開始位置から、予め定めている角度θrの関数から
決定している。この角度θrの関数は前述の第１式
および第６図２に示されるとおりである。このよ
うな方法によれば、実際のコルゲーシヨンの傾斜
を検出するものではないので、当然のことなが
ら、コルゲーシヨンの開始位置の検出の微小な誤
差や、コルゲーシヨン形状の固体差の影響によつ
て、角度θrに誤差を生じ、したがつて演算回路４
７，５５の出力VXr，VZrのみで、Ｘ軸とＺ軸と
を動作させると、その合成ベクトルがコルゲーシ
ヨンの接線方向からずれ、溶接トーチの先端とコ
ルゲーシヨン表面との距離を一定に保つことがで
きなくなる。そこで上述の実施例では、加算回路
４５，５６における補償回路４４，５４の出力を
加算し、誤差を補正するためのフイードバツクル
ープを形成し、これによつて実際の溶接トーチの
先端とコルゲーシヨンの表面の距離のベクトル
ΔSを、Ｘ軸およびＺ軸方向に分解し、補償回路
４４，５４によつてたとえば指令および積分など
の動作を行つて、値VXr，VZrを補正する。これ
によつて溶接トーチの正確な位置と速度の制御を
実現している。
は、溶接速度および溶接トーチ先端と被溶接面と
の距離を一定に保つことが重要である。上述の実
施例では、コルゲーシヨンの傾き角度θrを、第５
図に示されるアクチユエータ３０によつて、コル
ゲーシヨンのＸ軸に沿う開始位置を検出し、その
開始位置から、予め定めている角度θrの関数から
決定している。この角度θrの関数は前述の第１式
および第６図２に示されるとおりである。このよ
うな方法によれば、実際のコルゲーシヨンの傾斜
を検出するものではないので、当然のことなが
ら、コルゲーシヨンの開始位置の検出の微小な誤
差や、コルゲーシヨン形状の固体差の影響によつ
て、角度θrに誤差を生じ、したがつて演算回路４
７，５５の出力VXr，VZrのみで、Ｘ軸とＺ軸と
を動作させると、その合成ベクトルがコルゲーシ
ヨンの接線方向からずれ、溶接トーチの先端とコ
ルゲーシヨン表面との距離を一定に保つことがで
きなくなる。そこで上述の実施例では、加算回路
４５，５６における補償回路４４，５４の出力を
加算し、誤差を補正するためのフイードバツクル
ープを形成し、これによつて実際の溶接トーチの
先端とコルゲーシヨンの表面の距離のベクトル
ΔSを、Ｘ軸およびＺ軸方向に分解し、補償回路
４４，５４によつてたとえば指令および積分など
の動作を行つて、値VXr，VZrを補正する。これ
によつて溶接トーチの正確な位置と速度の制御を
実現している。
本発明はメンブレンなどの被溶接材だけでなく
その他の被溶接材に関連してもまた実施すること
ができる。スプロケツトホイール１７，１９とチ
エン２３との組合せに代えて、タイミングベルト
とそれが噛み合う歯を有する輪との組合せが用い
られてもよい。
その他の被溶接材に関連してもまた実施すること
ができる。スプロケツトホイール１７，１９とチ
エン２３との組合せに代えて、タイミングベルト
とそれが噛み合う歯を有する輪との組合せが用い
られてもよい。
効 果
以上のように本発明によれば、被溶接面の傾斜
が大きくなつても、制御性能を劣化させることな
く、溶接トーチの位置と速度を制御することがで
きる。また、曲率が大きい溶接面においても本発
明によれば正確に溶接トーチを移動して溶接を行
なうことができる。
が大きくなつても、制御性能を劣化させることな
く、溶接トーチの位置と速度を制御することがで
きる。また、曲率が大きい溶接面においても本発
明によれば正確に溶接トーチを移動して溶接を行
なうことができる。
第１図は本発明の一実施例の基本的構成を簡略
化して示す図、第２図は溶接トーチ３の旋回をす
る機構を示す断面図、第３図は第２図に示された
旋回機構の左側面図、第４図は第２図および第３
図に示された旋回機構の構成を簡略化して示す
図、第５図はコルゲーシヨンを検出するためのア
クチユエータ３０に関連する構成を示す第２図に
おける右側面図、第６図は被溶接材２の波形部２
ｂにおける設定角度θrを示す図、第７図は溶接ト
ーチ３に関連する簡略化した図、第８図は溶接ト
ーチ３を移動するための電気的構成を示すブロツ
ク図、第９図は先行技術の構成を簡略化して示す
図、第１０図は先行技術において溶接を行なうこ
とができない被溶接面を示す図である。 ２……被溶接材、２ａ……平坦部、２ｂ……波
形部、３……溶接トーチ、３ａ……溶接トーチ３
の先端、５……スタイラス、６……溶接アーク発
生点、７……支持部材、１０……第１リンク、１
１……第２リンク、１２……モータ、１４……第
３リンク、１７……第１スプロケツトホイール、
１９……第２スプロケツトホイール、２２……チ
エーン、２７……スタイラス検出素子。
化して示す図、第２図は溶接トーチ３の旋回をす
る機構を示す断面図、第３図は第２図に示された
旋回機構の左側面図、第４図は第２図および第３
図に示された旋回機構の構成を簡略化して示す
図、第５図はコルゲーシヨンを検出するためのア
クチユエータ３０に関連する構成を示す第２図に
おける右側面図、第６図は被溶接材２の波形部２
ｂにおける設定角度θrを示す図、第７図は溶接ト
ーチ３に関連する簡略化した図、第８図は溶接ト
ーチ３を移動するための電気的構成を示すブロツ
ク図、第９図は先行技術の構成を簡略化して示す
図、第１０図は先行技術において溶接を行なうこ
とができない被溶接面を示す図である。 ２……被溶接材、２ａ……平坦部、２ｂ……波
形部、３……溶接トーチ、３ａ……溶接トーチ３
の先端、５……スタイラス、６……溶接アーク発
生点、７……支持部材、１０……第１リンク、１
１……第２リンク、１２……モータ、１４……第
３リンク、１７……第１スプロケツトホイール、
１９……第２スプロケツトホイール、２２……チ
エーン、２７……スタイラス検出素子。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 直交する第１、第２および第３動作軸Ｙ，
Ｘ，Ｚと第１動作軸Ｙのまわりの旋回軸θとによ
つて、溶接トーチを移動し、 第２動作軸Ｘの位置を検出して溶接トーチより
も第２動作軸Ｘに沿う溶接移動方向前方に設けた
アクチユエータ３０の検出出力に基づいて、第２
動作軸Ｘの位置に対応して予め定めて設定した旋
回角θrとなるように溶接トーチの姿勢を保ち、 溶接トーチには、第１動作軸Ｙに沿つて溶接ト
ーチからずれて配置されるスタイラスを設け、こ
のスタイラスは、被溶接面に接触し、これによつ
て第３動作軸方向の溶接トーチの先端および被溶
接面の間の距離（Ｓ＋ΔS）を検出し、この検出
した距離（Ｓ＋ΔS）と、予め定めた距離Ｓとの
誤差ベクトルΔSを求め、 第２および第３動作軸Ｘ，Ｚを含む平面内にお
ける第１動作軸まわりの溶接トーチの角度θを検
出し、 第２および第３動作軸Ｘ，Ｚを含む平面内の溶
接速度指令ベクトルVW、ならびに前記平面内の
溶接トーチの先端および被溶接面の間の距離の誤
差ベクトルΔSの第２動作軸Ｘに対する方向余弦
VW・cosθ，ΔS・sinθを求め、これらの方向余
弦VW・cosθ，ΔS・sinθの加算値と、第２動作
軸Ｘの速度VXとの差が零となるように第２動作
軸を制御するとともに、 前記溶接速度指令ベクトルVWと前記誤差ベク
トルΔSとの第３動作軸Ｚに対する方向余弦
VW・sinθ，ΔS・cosθを求め、これらの方向余
弦VW・sinθ，ΔS・cosθの加算値と、第３動作
軸Ｚの速度VZとの差が零となるように第３動作
軸Ｚを制御することを特徴とする溶接トーチの制
御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17797485A JPS6238766A (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 溶接トーチの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17797485A JPS6238766A (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 溶接トーチの制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6238766A JPS6238766A (ja) | 1987-02-19 |
| JPS64154B2 true JPS64154B2 (ja) | 1989-01-05 |
Family
ID=16040332
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17797485A Granted JPS6238766A (ja) | 1985-08-12 | 1985-08-12 | 溶接トーチの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6238766A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01232021A (ja) * | 1987-11-20 | 1989-09-18 | Toray Ind Inc | 二軸配向ポリエステルフイルム |
| EP0625075B1 (en) * | 1992-02-07 | 1998-07-15 | The Procter & Gamble Company | Spray pump package employing multiple orifices for dispensing liquid in different spray patterns with automatically adjusted optimized pump stroke for each pattern |
| CN111716046B (zh) * | 2020-06-28 | 2021-06-15 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种应用于焊装线的机器人工位设计方法 |
-
1985
- 1985-08-12 JP JP17797485A patent/JPS6238766A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6238766A (ja) | 1987-02-19 |
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