JPH0335024B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、底板と立板を持つ被溶接物特に折曲
した該溶接物の隅肉溶接に好適な自動溶接機に関
する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an automatic welding machine suitable for fillet welding of objects to be welded having a bottom plate and an upright plate, particularly bent objects.

溶接線に平行にレールを配置し（勿論、これと
は逆に溶接線がレールに平行になるように溶接物
を配置してもよい）、溶接機を該レール上で走行
させながら該溶接線を自動溶接することは既知で
ある。この場合溶接線が直線であると溶接が容易
で、単に直線レールを該溶接線に平行に置き、溶
接機台車をレールにのせて走行させながら該溶接
線を溶接すればよい。溶接速度は台車速度に等し
く、溶接速度を所望値にするには台車速度を所望
値にすればよい。これに対して溶接線が折曲して
いると事情は複雑になる。即ち折曲溶接線にほぼ
平行に直線レールを配置し、溶接機台車を該レー
ルにのせて走行させながら溶接すると、溶接機と
溶接線との間隔は走行につれて変動するから、溶
接機から進退可能なアームを出して該アームの先
端に溶接トーチを取付け、上記間隔変動に従つて
アームを進退させてトーチ先端が常に溶接線を狙
うようにする等の手段が必要になる。このトーチ
自動倣いについては各種の手段が開発されてい
る。 Place the rail parallel to the welding line (of course, you can also place the welding object so that the welding line is parallel to the rail), and while running the welding machine on the rail, weld the welding line. It is known to weld automatically. In this case, welding is easy if the welding line is a straight line, and it is sufficient to simply place a straight rail parallel to the welding line and weld the welding line while running the welding machine truck on the rail. The welding speed is equal to the cart speed, and in order to set the welding speed to a desired value, the cart speed may be set to the desired value. On the other hand, if the weld line is bent, the situation becomes complicated. In other words, if a straight rail is placed almost parallel to the bent welding line and the welding machine cart is placed on the rail and welded while traveling, the distance between the welding machine and the welding line changes as it travels, so it is possible to move forward and backward from the welding machine. It is necessary to take measures such as taking out an arm, attaching a welding torch to the tip of the arm, and moving the arm back and forth in accordance with the above-mentioned interval variation so that the tip of the torch always aims at the welding line. Various means have been developed for automatic torch tracing.

しかしトーチ先端が常に溶接線を狙うように倣
い制御しても、溶接速度の問題はまだ解決されて
いない。即ち溶接線が直線レールとθi（ｉ＝₁，₂
…）なる角をなす折れ線とすると、レールのある
区間Δ_lを走行中に溶接される溶接線の長さΔLは
ΔL＝Δ_l／cosθiであり、一定にされるのはレール
上の台車速度Ｖ即ちΔ_l／Δt（但しΔtはΔ_lを走行す
る時間）であるから溶接速度Ｕ即ちΔL／Δtは
１／cosθiに従つて変つてしまう。レールが直線、
溶接線が曲線の場合は、溶接速度変化は連続的と
なる。 However, even if the torch tip is controlled so that it always aims at the weld line, the problem of welding speed remains unsolved. In other words, the welding line is the straight rail and θi (i= ₁ , ₂
...), the length ΔL of the weld line welded while traveling on a certain section Δ _l of the rail is ΔL = Δ _l /cosθi, and the speed of the bogie on the rail is kept constant. Since V, that is, _Δl /Δt (where Δt is the time for traveling _Δl ), the welding speed U, that is, ΔL/Δt, changes according to 1/cosθi. The rail is straight,
If the welding line is a curve, the welding speed changes continuously.

本発明はこのトーチ倣いと溶接速度制御を簡単
な手段で実行可能としようとするもので、特徴と
する所は立板と底板が作る溶接線にほヾ平行なレ
ール上を走行する台車と、該台車より横方向に突
出し昇降および前進後退が可能な案内腕と、該案
内腕の先端部に取付けられて、該溶接線を狙う溶
接トーチ及び前記立板の溶接トーチとは逆の裏側
に当接し転動するローラと、該ローラの回転に応
じたパルスを発生するエンコーダ及び該ローラの
前進後退を検出する検出器と、該検出器の出力に
より前記案内腕を進退させて常に溶接トーチが溶
接線を狙うようにする横行用モータと、該エンコ
ーダの出力により台車走行速度を加減して溶接速
度が所定値に等しくなるようにする走行用モータ
とを有することにある。次に図面を参照しながら
これを説明する。 The present invention aims to make it possible to perform this torch tracing and welding speed control with simple means, and is characterized by a truck that runs on a rail almost parallel to the weld line formed by the upright plate and the bottom plate, A guide arm that protrudes laterally from the cart and can be moved up and down and forward and backward; a welding torch that is attached to the tip of the guide arm and aims at the welding line; A roller that rolls in contact with the roller, an encoder that generates a pulse according to the rotation of the roller, a detector that detects the forward and backward movement of the roller, and the output of the detector moves the guide arm back and forth so that the welding torch always welds. The present invention includes a traversing motor that allows the robot to aim at a line, and a traveling motor that adjusts the traveling speed of the bogie based on the output of the encoder so that the welding speed becomes equal to a predetermined value. Next, this will be explained with reference to the drawings.

第１図は本発明の自動溶接機の概要を示し、１
０は溶接機台車でレール１２上を走行する。１４
は台車１０に取付けられた支柱で、直立し、これ
に水平に案内腕１６が昇降及び進退（図面で右方
への進出、左方への後退）可能に取付けられる。
１８は溶接ワイヤＷのリールである。案内腕１６
の先端にトーチ昇降機構２０が取付けられ、これ
より支持枠２２が垂下してこの支持腕に、取付け
角調整可能に溶接トーチ２４が、また倣い機構２
６が取付けられる。２８は被溶接材の底板、３０
は同立板であり、これらの当接部Ａが溶接線本例
では隅肉溶接部となる。トーチ２４の先端はこの
溶接部Ａを狙う。倣い機構２６は立板３０の裏面
に接触して回転するローラ３２、該ローラの回転
に従つてパルスを発生するエンコーダ３４、これ
らの水平方向の移動（詳しくは移動量及び方向）
を検出する検出器本例ではポテンシヨメータ３６
等からなる。３８はバネであつて、常にローラ３
２を立板３０に押し付ける。 FIG. 1 shows an outline of the automatic welding machine of the present invention, 1
0 is a welding machine truck that runs on rails 12. 14
is a column attached to the trolley 10, which stands upright, and a guide arm 16 is attached horizontally to the column so that it can move up and down and move forward and backward (advance to the right and retreat to the left in the drawing).
18 is a reel of welding wire W. Guide arm 16
A torch elevating mechanism 20 is attached to the tip of the arm, from which a support frame 22 hangs, and a welding torch 24 is attached to this support arm so that the mounting angle can be adjusted.
6 is installed. 28 is the bottom plate of the material to be welded, 30
are erected plates, and the abutting portion A of these is the weld line, which in this example is the fillet weld. The tip of the torch 24 is aimed at this welding part A. The copying mechanism 26 includes a roller 32 that rotates in contact with the back surface of the standing plate 30, an encoder 34 that generates pulses in accordance with the rotation of the roller, and their horizontal movement (in detail, the amount and direction of movement).
In this example, the potentiometer 36 detects the
Consists of etc. 38 is a spring and is always connected to roller 3.
2 onto the standing board 30.

被溶接材２８，３０は例えば第２図に示す如き
ブームである。これは側面で見るとほヾく字状を
なし、同図ｂに示すように４板の鋼板を突合せ、
その突合せ部を溶接してなる。これらの水平板が
第１図の底板２８に、垂直板が立板３０に相当
し、これらが作る隈部が溶接部Ａとなる。溶接部
Ａは４ケ所ある。第２図ｂは同図ａの例えばＸ−
Ｘ線断面図である。 The materials to be welded 28, 30 are, for example, booms as shown in FIG. When viewed from the side, it has a dogleg shape, and as shown in Figure b, four steel plates are butted together.
The butt part is welded. These horizontal plates correspond to the bottom plate 28 in FIG. 1, and the vertical plates correspond to the vertical plates 30, and the corners formed by these plates become the welding part A. There are four welds A. Figure 2b is for example X-
It is an X-ray cross-sectional view.

動作を説明すると、被溶接材は溶接線Ａがレー
ル１２に平行になるようにベース４０上に置かれ
るが、レールは直線、溶接線はく字状であるから
完全には平行にならない。案内腕は適当に昇降進
退させてローラ３２が立板３０の裏面（トーチ側
を表面として）に当り、トーチ２４が立板３０の
表面と底板２８の表面との当接部が作る溶接線Ａ
を狙うようにする。溶接線Ａに対するトーチ狙い
角θは支持枠２２の弧状板２２ａに沿つてトーチ
を移動させることにより調節する。ローラ３２は
バネ３８により常時立板３０に押圧され、支持枠
２２に対するローラ３２の位置はポテンシヨメー
タ３６で検出され、このポテンシヨメータ出力が
案内腕１６の進退制御用信号となる。最初はポテ
ンシヨメータ出力は零になるように案内腕１６の
位置をセツトする。 To explain the operation, the material to be welded is placed on the base 40 so that the weld line A is parallel to the rail 12, but since the rail is straight and the weld line is doglegged, it is not completely parallel. The guide arm is moved up and down appropriately so that the roller 32 hits the back side of the upright plate 30 (with the torch side as the front side), and the torch 24 welds the weld line A created by the contact area between the surface of the upright plate 30 and the surface of the bottom plate 28.
Try to aim for The aiming angle θ of the torch with respect to the welding line A is adjusted by moving the torch along the arcuate plate 22a of the support frame 22. The roller 32 is constantly pressed against the upright plate 30 by a spring 38, and the position of the roller 32 with respect to the support frame 22 is detected by a potentiometer 36, and the output of this potentiometer becomes a signal for controlling the movement of the guide arm 16. Initially, the position of the guide arm 16 is set so that the potentiometer output is zero.

プリセツトが終了したら台車１０を走行させガ
スアーク溶接を開始する。台車１０の走行につれ
て立板３０とレール１２との間隔が変り、これに
よりローラ３２が進退しポテンシヨメータ３６の
出力が変る。例えばローラ３２がレール１２側へ
寄ると該出力はその移動量に応じた負の値とな
り、これにより案内腕１６は該出力が０になる迄
後退し、ローラ３２がレール１２から離れるよう
に移動するとポテンシヨメータ出力はその移動量
に応じた正の値となり、これにより案内腕１６は
該出力が０になる迄進出する。こうしてロール３
２の横行により生じるポテンシヨメータの出力に
より案内腕１６が進退し、トーチ２４は常に溶接
線Ａを狙つて溶接を行なうよう自動制御される。 When the presetting is completed, the cart 10 is moved and gas arc welding is started. As the truck 10 travels, the distance between the upright plate 30 and the rail 12 changes, which causes the roller 32 to move back and forth and the output of the potentiometer 36 to change. For example, when the roller 32 moves toward the rail 12, the output becomes a negative value according to the amount of movement, and the guide arm 16 moves backward until the output becomes 0, and the roller 32 moves away from the rail 12. Then, the output of the potentiometer becomes a positive value corresponding to the amount of movement thereof, so that the guide arm 16 advances until the output becomes zero. Thus roll 3
The guide arm 16 is moved forward and backward by the output of the potentiometer generated by the lateral movement of the torch 24, and the torch 24 is automatically controlled so as to always aim at the welding line A and perform welding.

台車１０が走行するときローラ３２は立板３０
に接触して該立板上を転動し、これによりエンコ
ーダ３４はパルスを発生する。このパルスはロー
ラ３２の所定回転角毎に発生し、パルス周期がロ
ーラ３２の回転速度をまたパルス数がローラ３２
の回転数を示す。ローラ３２の回転速度は溶接線
Ａがレール１２に平行なら台車１０の速度に比例
する一定値をとり、溶接線Ａがレール１２に対し
斜めになると前述のようにその角θiに応じて変
る。溶接速度はローラ３２の速度で検出でき、こ
れは一定であるのが望まれるから本発明ではエン
コーダ３４のパルス周期を検出してこれが一定に
なるように台車１０の速度を変える。こうして本
発明によれば、傲い制御用ローラ３２にその横移
動を検出するポテンシヨメータおよびローラ回転
速度を検出するエンコーダを取付けることによ
り、溶接線がレール１２に対して単純平行ではな
く折曲する被溶接体の、自動傲い隅肉溶接および
溶接速度一定制御を簡単に行なうことができる。
次に各部の詳細を具体例で示す。 When the trolley 10 travels, the rollers 32
The encoder 34 contacts and rolls on the vertical plate, thereby causing the encoder 34 to generate pulses. This pulse is generated every predetermined rotation angle of the roller 32, and the pulse period is equal to the rotation speed of the roller 32, and the number of pulses is equal to the rotation speed of the roller 32.
Indicates the number of rotations. The rotation speed of the roller 32 takes a constant value proportional to the speed of the truck 10 when the weld line A is parallel to the rail 12, and changes depending on the angle θi when the weld line A is oblique to the rail 12, as described above. The welding speed can be detected by the speed of the roller 32, which is desired to be constant, so in the present invention, the pulse period of the encoder 34 is detected and the speed of the trolley 10 is changed so that this becomes constant. Thus, according to the present invention, by attaching a potentiometer for detecting the lateral movement of the control roller 32 and an encoder for detecting the roller rotation speed, the weld line is not simply parallel to the rail 12 but is bent. Automatic fillet welding and constant welding speed control of objects to be welded can be easily performed.
Next, details of each part will be shown using specific examples.

第３図は本発明に係る自動隅肉溶接装置の実施
例を示し、第１図と同じ部分には同じ符号を付し
てある。４２は案内腕１６の昇降用モータで図示
しないスプロケツト及びチエーンにより案内腕１
６を上下に移動させる。４４は案内腕１６の横行
用モータで、図示しないラツク、ピニオン機構で
案内腕１６を進退させる。４６はこれらの昇降、
横行の案内をするローラ群である。４８は台車１
０の走行用モータで、これにより台車はレール１
２上を第３図で紙面前後方向に移動する。トーチ
昇降機構２０は昇降用モータ５０を備え、該モー
タは送りねじ機構で支持枠２２を上下動させ、ト
ーチ位置の微調整を行なう。隅肉溶接は第２図ｂ
に示したように左隅、右隅溶接があり、左隅は支
持枠２２を180°回転させて行なう。５２はこのト
ーチ旋回を行なうモータである。台車１０の支柱
１４にも旋回装置が付いており、５４がその旋回
を行なうモータで、これを駆動することにより支
柱１４従つて案内腕１６は支柱中心転を中心に回
転する。従つて被溶接材は第３図で支柱１４に対
し反対の側に置いてもよい。なお第３図ではリー
ル１８などは図示を省略しておりまた給電用ケー
ブルなども図示を省略している。 FIG. 3 shows an embodiment of an automatic fillet welding apparatus according to the present invention, in which the same parts as in FIG. 1 are given the same reference numerals. 42 is a motor for raising and lowering the guide arm 16, and the guide arm 1 is moved by a sprocket and chain (not shown).
Move 6 up and down. Reference numeral 44 denotes a motor for traversing the guide arm 16, which moves the guide arm 16 forward and backward by a rack and pinion mechanism (not shown). 46 are these elevations,
This is a group of rollers that guide the movement. 48 is trolley 1
0 running motor, which moves the truck to rail 1
2 in the front and back direction of the paper in FIG. The torch elevating mechanism 20 includes an elevating motor 50, which uses a feed screw mechanism to move the support frame 22 up and down to finely adjust the torch position. Fillet welding is shown in Figure 2b.
As shown in the figure, there are left corner and right corner welds, and the left corner is performed by rotating the support frame 22 by 180 degrees. Reference numeral 52 is a motor for rotating the torch. The column 14 of the truck 10 is also equipped with a turning device, and 54 is a motor for turning the device.By driving this, the column 14 and thus the guide arm 16 are rotated about the center rotation of the column. Therefore, the material to be welded may be placed on the opposite side of the column 14 in FIG. In FIG. 3, the reel 18 and the like are not shown, and the power supply cable and the like are also not shown.

第４図は傲いローラ３２の部分の実施例を示
す。ローラ３２とエンコーダ３４は歯車６０、カ
ツプリング６２を介して連結される。ポテンシヨ
メータ３６はその固定部が支持枠２２に固着さ
れ、可動部の軸３６ａがローラ３２およびエンコ
ーダ３４の支持枠６４に固着される。６６はバネ
３８を覆う蛇腹である。 FIG. 4 shows an embodiment of the arrogant roller 32 portion. The roller 32 and encoder 34 are connected via a gear 60 and a coupling 62. The fixed portion of the potentiometer 36 is fixed to the support frame 22, and the shaft 36a of the movable portion is fixed to the support frame 64 of the roller 32 and the encoder 34. 66 is a bellows that covers the spring 38.

第５図および第６図は台車走行モータの制御回
路を示す。端子T1は電源（5V）端子、T1、T2
はエンコーダ３４に接続されパルス出力を受ける
端子である。７０は発光ダイオードとフオトトラ
ンジスタを２対備えるフオトカプラで、エンコー
ダからのパルスを受けて出力端ａ，ｂに第７図の
(1)、(4)に示す矩形波ａ，ｂ（同じ符号で示す）を
生じる。FF1〜FF4はフリツプフロツプで、図示
のように結線され、Ｑ出力端に第７図(2)、(3)、
(5)、(6)に示す如き、矩形波ａ，ｂの前縁、後縁を
示すパルスを生じる。これらのパルスはオアゲー
トORで集められ、第７図(7)に示すパルスｇを生
じる。このパルスｇは周波数が矩形波ａ，ｂの４
倍にされている。即ちこの第５図は周波数逓倍回
路である。溶接速度はモータ回転速度などに比べ
て極めて遅く、従つてエンコーダから出力される
信号の周波数も極めて低く、このまゝでは使用し
にくいので本回路により周波数を高める。 FIGS. 5 and 6 show control circuits for the bogie travel motor. Terminal T1 is the power supply (5V) terminal, T1, T2
is a terminal connected to the encoder 34 and receiving pulse output. 70 is a photocoupler comprising two pairs of light emitting diodes and phototransistors, which receives pulses from the encoder and outputs the signals shown in Fig. 7 at output terminals a and b.
Rectangular waves a and b (indicated by the same symbols) shown in (1) and (4) are generated. FF1 to FF4 are flip-flops, connected as shown in the figure, and the Q output terminals are connected to the terminals shown in Fig. 7 (2), (3),
As shown in (5) and (6), pulses indicating the leading and trailing edges of rectangular waves a and b are generated. These pulses are collected by an OR gate OR to produce pulse g shown in FIG. 7(7). This pulse g has a frequency of 4 rectangular waves a and b.
It has been doubled. That is, this FIG. 5 shows a frequency multiplier circuit. The welding speed is extremely slow compared to the motor rotation speed, etc., and therefore the frequency of the signal output from the encoder is also extremely low, making it difficult to use as it is, so this circuit increases the frequency.

第６図は走行モータ４８の駆動回路である。７
２は周波数−電圧変換回路で、上記出力パルスｇ
を受け、該パルスの周波数に比例する電圧を出力
する。７４は速度メータであり、変換器７２の出
力で指針を振らせ、溶接速度を表示する。７５，
７６，８２はオペアンプ、７８はサーボアンプ、
８０は溶接速度の設定器である。設定器８０が出
力する溶接速度設定値V_sはオペアンプ７６に入
力され、サーボアンプ７８を介して溶接台車走行
モータ４８を該設定値V_sに対応する速度で駆動
する。実際の溶接速度はエンコーダ３４で検出さ
れ、変換器７２より電圧の形でオペアンプ７４へ
入力され、比例器として動作するオペアンプ８２
を介してオペアンプ７４へ入力される設定値V_s
と突合わされ、差が零になるように走行モータ４
８を調整する。こうして溶接速度が台車速度を変
えることにより設定値に自動制御される。なお第
５図、第６図の矩形ブロツク（その一部に符号Ｒ
を付した）は抵抗、矢印（その一部に符号Ｄを付
した）はダイオード、平行線マーク（その一部に
符号Ｃは付した）はキヤパシタを示す。V_ccは電
源の高レベル側、V_EEは同低レベル側、三角印
（その一部に符号Ｅを付した）はグランドを示す。 FIG. 6 shows a drive circuit for the travel motor 48. 7
2 is a frequency-voltage conversion circuit, and the above output pulse g
and outputs a voltage proportional to the frequency of the pulse. Reference numeral 74 is a speed meter, which uses the output of the converter 72 to swing a pointer to display the welding speed. 75,
76 and 82 are operational amplifiers, 78 is a servo amplifier,
80 is a welding speed setting device. The welding speed set value V _s output by the setting device 80 is input to the operational amplifier 76 and drives the welding cart travel motor 48 via the servo amplifier 78 at a speed corresponding to the set value V _s . The actual welding speed is detected by the encoder 34 and inputted in the form of voltage from the converter 72 to the operational amplifier 74, which operates as an operational amplifier 82 as a proportional device.
The set value V _s input to the operational amplifier 74 via
The travel motor 4 is butted so that the difference becomes zero.
Adjust 8. In this way, the welding speed is automatically controlled to the set value by changing the cart speed. Note that the rectangular blocks in Figures 5 and 6 (a part of which is marked R)
) indicates a resistor, an arrow (part of which is marked with the symbol D) indicates a diode, and a parallel line mark (a part of which is marked with the symbol C) indicates a capacitor. V _cc indicates the high level side of the power supply, V _EE indicates the low level side of the power supply, and the triangular mark (part of which is marked with the symbol E) indicates the ground.

以上説明したように本発明によれば傲いローラ
に速度エンコーダ及び横移動検出器を設けるとい
う簡単な手段により、折曲又は彎曲溶接線を正し
く所定速度で位置ずれなく隅肉溶接でき、甚だ有
効である。 As explained above, according to the present invention, fillet welding of a bent or curved welding line can be carried out correctly at a predetermined speed without positional deviation by the simple means of providing a speed encoder and a lateral movement detector on the arrogant roller, which is extremely effective. It is.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図および第２図は本発明の溶接機及び溶接
材の概要を示す説明図、第３図は本発明の実施例
を示す正面図、第４図は傲いローラ部の一部を断
面で示した正面図、第５図および第６図は電気回
路図、第７図は動作説明用波形図である。 図面で、Ａは溶接線、１２はレール、１０は台
車、１６は案内腕、２４は溶接トーチ、３２はロ
ーラ、３４はエンコーダ、３６は検出器、４４は
横行用モータ、４８は走行用モータである。 Figures 1 and 2 are explanatory diagrams showing an overview of the welding machine and welding material of the present invention, Figure 3 is a front view showing an embodiment of the present invention, and Figure 4 is a cross section of a part of the thick roller part. 5 and 6 are electric circuit diagrams, and FIG. 7 is a waveform diagram for explaining the operation. In the drawing, A is a welding line, 12 is a rail, 10 is a trolley, 16 is a guide arm, 24 is a welding torch, 32 is a roller, 34 is an encoder, 36 is a detector, 44 is a motor for traversing, and 48 is a motor for traveling. It is.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ 立板と底板が作る溶接線にほヾ平行なレール
上を走行する台車と、該台車より横方向に突出し
昇降および前進後退が可能な案内腕と、該案内腕
の先端部に取付けられて、該溶接線を狙う溶接ト
ーチ及び前記立板の溶接トーチとは逆の裏側に当
接し転動するローラと、該ローラの回転に応じた
パルスを発生するエンコーダ及び該ローラの前進
後退を検出する検出器と、該検出器の出力により
前記案内腕を進退させて常に溶接トーチが溶接線
を狙うようにする横行用モータと、該エンコーダ
の出力により台車走行速度を加減して溶接速度が
所定値に等しくなるようにする走行用モータとを
有することを特徴とする隅肉溶接用自動溶接機。1. A truck that runs on a rail almost parallel to the weld line made by the vertical plate and the bottom plate, a guide arm that protrudes laterally from the truck and can move up and down and move forward and backward, and a guide arm that is attached to the tip of the guide arm. , a welding torch that aims at the welding line, a roller that rolls in contact with the back side of the standing plate opposite to the welding torch, an encoder that generates a pulse according to the rotation of the roller, and detects the forward and backward movement of the roller. a detector; a traverse motor that advances and retreats the guide arm based on the output of the detector so that the welding torch always aims at the welding line; and a traverse motor that adjusts the traveling speed of the trolley based on the output of the encoder so that the welding speed is at a predetermined value. 1. An automatic welding machine for fillet welding, characterized in that it has a running motor that makes the welding speed equal to .