JPH06335773A - 開先倣い方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 薄い母材の開先位置検知の信頼性が高く、し
かも装備が比較的に小型，堅牢かつ低コストとなる開先
倣い方法および開先倣い装置を提供する。 【構成】 開先２の延びる方向ｙに延びる開先中心線Ｌ
ｃを挟んで第１および第２の渦電流式変位センサ２３，
２４を、開先２を形成する第１および第２の溶接対象材
１ａ，１ｂにそれぞれ対向させ、渦電流式変位センサ２
３，２４の検出信号が表わす溶接対象材１ａ，１ｂとの
距離が合致するように渦電流式変位センサ２３，２４を
共に、開先幅方向ｚに同時に駆動し、渦電流式変位セン
サ２３，２４の中間点ｚ位置に溶接ト−チ４の揺動中心
位置を定める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、開先幅を検出しその中
心に溶接ト−チの溶接中心を自動設定する開先倣い溶接
に関する。

【０００２】

【従来の技術】開先倣い溶接には、例えばＴＩＧ（タン
グステンイナ−トガス）ア−ク溶接が用いられる。現
在、造船，建築，橋梁，タンク等、鋼材により構造物を
製造するにおいて、溶接工程の全自動化，ロボット化が
強く要求されている。これらを遂行する上で最も重要な
課題は、溶接を適正位置，適正幅および適正高さにする
ための、開先位置および幅の検知技術である。

【０００３】ア−ク溶接は、ア−クによる高熱を利用し
溶加材および母材（開先を構成する溶接対象材）を溶
融，凝固し接合するため、溶接開始前と溶接中では熱に
よる歪のために開先が変形し、開先位置，幅，高さが変
化する。従って、開先位置を検出しその中心に溶接ト−
チの溶接中心を自動設定する開先倣い制御を行うには、
できるだけア−クに近いところで開先の位置，幅，高さ
等を検知する必要がある。

【０００４】特開昭６２−２３０４７６号公報に開示さ
れた開先倣い制御は、図９の（ａ）に示すように、母材
１ａ，１ｂ間の開先の幅方向にト−チ４を揺動（３４）
させる。この揺動により、溶接ワイヤ（揺動中心位置
３，揺動端位置３５，３６）やア−ク３３の長さが、図
９の（ｂ）に示すように、ト−チ４の揺動右端（３５）
および左端（３６）の近傍でそれぞれ変化する。特開昭
６２−２３０４７６号公報に開示の開先倣い制御は、ト
−チ４の揺動の左端から右端および右端から左端へ移る
過程の溶接電流が変化する現象に着目し、右端より１ｍ
ｍ内側の溶接電流差ＳＲ＝ＩＲ１−ＩＲ２と、左端より
１ｍｍ内側の溶接電流差ＳＲ＝ＩＬ１−ＩＬ２に基づい
て、ＳＲ−ＳＬの値から開先（中心）位置を推定算出し
この位置に揺動中心すなわち溶接中心をずらし、ＳＲ＋
ＳＬの値からル−ト間隔（開先幅）を推定算出しこの間
隔に揺動幅を調整する。ア−ク電流値に基づいて開先位
置および幅を検知するので、検知位置はア−ク位置（ト
−チ位置）であり、開先幅検知位置とト−チ位置とのず
れ（開先が延びる方向の位置ずれ）がない。

【０００５】特開昭５５−３０３３９号公報には、交叉
する２母材の交叉部すなわち隅に、断面が長方形のスリ
ット光を投射し、２母材上のスリット光像を撮影し、撮
影画像上のスリット光像形状より、２母材の交接位置す
なわち溶接線を検知しそこに溶接ト−チを位置決めする
倣い制御が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記特開昭６２−２３
０４７６号公報に開示されている、ア−ク電流値に基づ
いて開先幅を検知する開先検知方法は、ア−ク電流値の
変化を大きくするためにト−チの揺動幅を大きくしなけ
ればならない。ところが板厚が薄い場合には、図９の
（ａ）に示す肩部３７までの揺動に留める必要があり、
この場合ア−ク電流値の変化が小さく、ア−ク電流値に
基づいた開先幅検知が難かしくなる。

【０００７】前記特開昭５５−３０３３９号公報に開示
の光学的な開先検知は、テレビカメラやスリット光源な
らびにそれらの損傷を防止するための保護板が比較的に
大きな空間を占めるので装備が難かしい。また、画像中
のスリット光像の切出し，形状認識に関する画像処理な
らびにスリット光像の形状より溶接線を算出する演算処
理が複雑であり、その開発と装備が高額となる。

【０００８】本発明は、薄い母材の開先位置検知の信頼
性が高く、しかも装備が比較的に小型，堅牢かつ低コス
トとなる開先倣い方法および開先倣い装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の開先倣い方法で
は、開先の延びる方向ｙに延びる開先中心線Ｌｃを挟ん
で第１および第２の渦電流式変位センサを、該開先を形
成する第１および第２の溶接対象材にそれぞれ対向さ
せ、第１および第２の渦電流式変位センサの検出信号が
表わす溶接対象材との距離が合致するように第１および
第２の渦電流式変位センサを共に、開先幅方向ｚに同時
に駆動し、第１および第２の渦電流式変位センサの中間
位置に溶接ト−チの溶接中心位置を定める。

【００１０】

【作用】渦電流式変位センサは、励磁コイルに高周波電
流を流すとそれに対向する金属体に高周波磁界による渦
電流が発生し、この渦電流は励磁コイルと金属体との距
離に対応して距離が短いと強く、長いと弱く、渦電流値
に対応するエネルギ消費が金属体に発生する現象を利用
するものであり、励磁コイルのインピ−ダンス（コイル
／金属体間距離に対応）を測定する態様のもの、ならび
に、励磁コイル端面近傍の磁界（渦電流による磁界）を
ホ−ル素子，センサコイル等で測定する態様のものがあ
る。いずれも検出信号は、センサ／金属体間距離を表わ
すものに校正されている。

【００１１】図５に、インピ−ダンス測定態様の渦電流
式変位センサの距離検出態様を示す。渦電流式変位セン
サ２３の端面全体が金属体１に対向すると、渦電流式変
位センサ２３が発生する高周波磁界による磁束の多くが
金属体１に直交し、これにより渦電流１ｉが金属体１に
発生する。なお、渦電流式変位センサ２３にはギャップ
検出回路３１ａが接続されておりこれが渦電流式変位セ
ンサ２３の励磁コイルに高周波定電圧を印加しかつ励磁
コイルの電流値をギャップ（距離）に校正した測定信号
を出力する。

【００１２】図６の（ａ）に示すように、渦電流式変位
センサ２３の端面全体が金属体１に対向する場合には、
渦電流式変位センサ２３の励磁コイルに流れる電流２３
ｓは図６の（ｂ）に示すように小さい。図７の（ａ）に
示すように渦電流式変位センサ２３の端面の１／３程度
が金属体１から外れると、渦電流式変位センサ２３の励
磁コイルに流れる電流２３ｓは図７の（ｂ）に示すよう
にやや大きくなる。

【００１３】図８の（ａ）に示すように渦電流式変位セ
ンサ２３の端面の１／２程度が金属体１から外れると、
渦電流式変位センサ２３の励磁コイルに流れる電流２３
ｓは図８の（ｂ）に示すように更に大きくなる。

【００１４】以上に説明した現象は、渦電流式変位セン
サ２３と金属体１の距離は一定であるにもかかわらず、
金属体１表面に沿う方向のセンサと金属体の相対的なず
れにより、距離検出信号が変動するというものであり、
変位センサすなわち距離センサとしては好ましくないも
のであるが、本発明はこのような現象に着目したもので
ある。

【００１５】本発明では、図３に示すように、開先２の
延びる方向（図３紙面に垂直なｙ方向）に延びる開先中
心線（図３紙面に垂直であって線Ｌｖに直交する線Ｌ
ｃ：図１）を挟んで、第１および第２の渦電流式変位セ
ンサ２３および２４を、開先２を形成する第１および第
２の溶接対象材１ａおよび１ｂにそれぞれ対向させる。
図３に示すように、線Ｌｖに関して、溶接対象材１ａお
よび１ｂならびに渦電流式変位センサ２３および２４が
対称に位置するときの、渦電流式変位センサ２３および
２４の励磁コイルに流れる高周波電流を表わすセンサ出
力信号（電圧）のレベルを０とすると、ギャップ（距
離）Ｇの変動なしに渦電流式変位センサ２３および２４
が共に図３で右方に５ｍｍ平行移動すると、渦電流式変
位センサ２３は溶接対象材１ａに対して図８に示す態様
に近くなるため、センサ出力信号のレベルが上昇し、渦
電流式変位センサ２４は溶接対象材１ｂに対して図７あ
るいは図６に示す態様に近くなるため、センサ出力信号
のレベルが低下する。したがって両センサ２３，２４の
センサ出力信号のレベルの差が、開先中心（Ｌｖ）から
のセンサ対のずれ（開先中心位置に対する、センサ２３
／２４間の中間点の位置ずれ）に対応し、該レベル差で
センサ対２３，２４に対する開先位置（開先中心位置）
を知ることができる。センサ出力信号のレベル差が零と
なるようにセンサ２３，２４を一体に図３で左右方向ｚ
に駆動することにより、センサ対（２３＋２４）は、開
先中心（Ｌｖ）に整合する。すなわち開先中心位置に対
する、センサ２３／２４間の中間点の位置ずれが零とな
る。これが本発明における、開先中心に対するセンサ対
の倣い駆動である。この倣い駆動によりセンサ２３，２
４の中間位置が開先中心に整合するので、本発明では、
該中間位置に溶接ト−チの溶接中心位置を定める。これ
により該溶接中心位置は開先中心と整合する。

【００１６】図３において、ギャップＧの変動なしに渦
電流式変位センサ２３および２４を共に図３紙面と垂直
方向ｙに駆動し、かつ上述のセンサ対の倣い駆動を行な
うと、センサ対（２３＋２４）は開先中心（Ｌｖ）に常
に整合しており、開先の長手方向（紙面と垂直方向ｙ）
で開先幅が一定であると、両センサ２３，２４のセンサ
出力信号のレベルの和は一定であるが、開先幅に変動が
あると、該レベル和が変動し、開先幅が広いとレベル和
が大きく、狭いとレベル和が小さくなる。したがって該
レベル和で開先幅を知ることができる。本発明の好まし
い実施例では、該レベル和に対応して、レベル和が大き
く（開先幅が広く）なるときにはト−チの揺動幅（ｚ方
向の振り幅）を大きくしかつト−チの、開先長手方向ｙ
の駆動速度（溶接速度Ｖｙ）を下げる。レベル和が小さ
く（開先幅が狭く）なるときにはト−チの揺動幅を小さ
くしかつト−チの、開先長手方向ｙの駆動速度（溶接速
度Ｖｙ）を上げる。

【００１７】渦電流式変位センサは、微小ギャップ変動
の検出精度が高いので、溶接対象材（母材）が薄い場合
でも、開先位置検出精度が高くしたがって開先倣い精度
が高い。また、渦電流式変位センサは小型かつ堅牢であ
り、しかもその信号処理が比較的に簡単であるので、開
先位置検出のための装備が比較的に小型，堅牢かつ低コ
ストとなる。本発明の他の目的および特徴は、図面を参
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

【００１８】

【実施例】図１に、本発明の開先倣い方法を一態様で実
施するＴＩＧア−ク溶接装置の機構部を示し、図２に該
溶接装置の倣い制御系の電気回路構成を示す。図１は、
開先２を形成する上側母材（板体）１ａおよび下側母材
（板体）１ｂの裏側からこれらの母材１ａ，１ｂを透視
して溶接機構を見た平面図（ア−ク溶接機構の底面図）
に相当する。母材１ａ，１ｂは垂直でそれらの間の開先
２は水平方向ｙに延びる。図１を参照すると、溶接ト−
チ４は開先幅方向（垂直方向＝高さ方向）ｚに移動する
ト−チキャリッジ５に装備されている。ト−チキャリッ
ジ５は、ト−チ揺動機構６に結合されており、揺動モ−
タＭｗの動力で、ｚ方向に往復駆動される。ト−チ揺動
機構６は、ト−チ４のｘ，ｙ，ｚ位置を調整するため
の、詳細な図示は省略した手動調整機構７を介して、中
心合せ用キャリッジ８に結合されている。

【００１９】中心合せ用キャリッジ８にはナット９が固
着されており、このナット９が、走行台１０に回転自在
に支持されたねじ棒１１に、ねじ結合している。走行台
１０には、ねじ棒１１に平行にガイドバ−１２が固着さ
れており、このガイドバ−１２が、中心合せ用キャリッ
ジ８を、ねじ棒１１と平行に移動自在に案内している。
ねじ棒１１はプ−リおよびベルトを介して中心合せ用モ
−タＭｆで回転駆動される。中心合せ用モ−タＭｆが正
転するとねじ棒１１が正回転しナット９が上駆動され、
中心合せ用キャリッジ８がｚ方向で上方に移動する。す
なわちト−チ４が上方に移動する。ナット９にはリニア
ポテンショメ−タ１３のスライダア−ムが機械的に結合
されており、リニアポテンショメ−タ１３が、ト−チ４
のｚ方向位置を表わす電気信号を発生する。

【００２０】走行台１０には、もう一本のねじ棒１５が
回転自在に支持されており、このねじ棒１５にナット１
６がねじ結合している。ナット１６にセンサキャリッジ
１７が固着されている。キャリッジ１７には渦電流式変
位センサ２３，２４が搭載されている。ねじ棒１５はプ
−リおよびベルトを介して開先倣い駆動モ−タＭｓで回
転駆動される。開先倣い駆動モ−タＭｓが正転するとね
じ棒１５が正回転しナット１６が上駆動され、センサキ
ャリッジ１７がｚ方向で上方に移動する。ナット１６に
はリニアポテンショメ−タ１４のスライダア−ムが機械
的に結合されており、リニアポテンショメ−タ１４が、
センサ対２３，２４のｚ方向位置を表わす電気信号を発
生する。

【００２１】センサキャリッジ１７には、中間点の上側
に右ねじを下側に左ねじを切ったねじ棒１９が回転自在
に支持されており、該右ねじに渦電流式変位センサ２３
に固着されたナットが、左ねじには渦電流式変位センサ
２４に固着されたナットが、ねじ結合されている。セン
サキャリッジ１７には、ねじ棒１９に平行にガイドバ−
２１，２２が固着されており、これらのガイドバ−２１
および２２が、それぞれ渦電流式変位センサ２３および
２４を、ねじ棒１９と平行に移動自在に案内している。
ねじ棒１９の一端には摘子２０が固着されており、摘子
２０を手指で正回転駆動すると渦電流式変位センサ２３
と２４のｚ方向距離が長くなる。すなわちセンサ２３，
２４間の間隔が広がる。摘子２０を逆回転駆動するとセ
ンサ２３，２４間の間隔が狭くなる。

【００２２】センサキャリッジ１７には、球状のマグネ
ットロ−ラ１８ａ〜１８ｄを有するキャスタがあり、マ
グネットロ−ラ１８ａ，１８ｂは母材１ａに、１８ｃ，
１８ｄは母材１ｂに吸着し、これにより母材１ａ，１ｂ
に対して渦電流式変位センサ２３，２４の検出端面は、
５ｍｍの距離となる。

【００２３】走行台１０には４個のロ−ラ２５ａ〜２５
ｄが回転自在に支持されており、これらのロ−ラ２５ａ
〜２５ｄは、母材１ｂならびに開先２と平行に設置され
る走行レ−ル２６の上，下端面（厚み面）に刻まれたガ
イド溝にはまり込んで、水平方向ｙに移動自在である。
これらのロ−ラ２５ａ〜２５ｄと駆動ロ−ラ２８にワイ
ヤ２７が張ってあり、駆動ロ−ラ２８が正，逆回転する
ことにより、走行台１０が走行レ−ル２６に沿ってｙ方
向に往，復移動する。駆動ロ−ラ２８は走行モ−タＭｃ
の動力で回転駆動される。

【００２４】図２を参照する。渦電流式変位センサ２３
および２４は、それぞれギャップ検出回路３１ａおよび
３１ｂに接続されており、ギャップ検出回路３１ａは、
渦電流式変位センサ２３の励磁コイルに高周波定電圧を
印加して励磁コイルに流れる電流値を検出しこれを距離
を表わす信号（電圧）に変換および線形化して出力す
る。なお、センサ２３と２４、ならびに回路３１ａと３
１ｂは同一仕様のものであり、出力も同一測定条件で同
一となるように校正されている。

【００２５】ギャップ検出回路３１ａおよび３１ｂの出
力信号は共に、差動増幅器３２ａおよび加算器３２ｂに
与えられる。差動増幅器３２ａは、ギャップ検出回路３
１ａの出力信号のレベルよりギャップ検出回路３１ａの
出力信号のレベルを減算したレベルを表わす差信号をモ
−タドライバ３３に与える。モ−タドライバ３３は、差
信号を入力とするＰＩＤ制御出力を発生して、開先倣い
駆動モ−タＭｓを駆動付勢する。これにより、センサ対
２３，２４の中心位置が図３で開先中心Ｌｖよりもｚ方
向で下方（図３で右方）にずれて差信号が正値を表わす
ものとなると、開先倣い駆動モ−タＭｓが正回転付勢さ
れ、センサ対２３，２４がｚ方向で上方に駆動される。
逆に、センサ対２３，２４の中心位置が図３で開先中心
Ｌｖよりもｚ方向で上方（図３で左方）にずれて差信号
が負値になると、開先倣い駆動モ−タＭｓが逆回転付勢
され、センサ対２３，２４がｚ方向で下方に駆動され
る。このような倣い制御により、時系列平均では、セン
サ対２３，２４の中心位置（２３と２４の中間点）が開
先２の中心に整合する。

【００２６】加算器３２ｂは、ギャップ検出回路３１ａ
の出力信号のレベルにギャップ検出回路３１ｂの出力信
号のレベルを加算したレベルを表わす和信号を揺動コン
トロ−ラ３５に与える。揺動コントロ−ラ３５は、走行
モ−タＭｃに結合されたロ−タリ−エンコ−ダＲｅが、
走行台１０のｙ方向所定短距離ｄの移動毎に１パルス発
生する走行同期パルスに同期して和信号をシフトレジス
タに入力し、該シフトレジスタの出力に対応する振り幅
を設定し、ト−チ４の揺動位置が振り幅の下端値に合致
したときには揺動モ−タ３６を逆転（ト−チ４がｚ方向
で下方に移動）から正転（ト−チ４がｚ方向で上方に移
動）に切換え、ト−チ４の揺動位置が振り幅の上端値に
合致したときには揺動モ−タ３６を正転（ト−チ４がｚ
方向で上方に移動）から逆転（ト−チ４がｚ方向で下方
に移動）に切換える。シフトレジスタのシフト段数ｎ
は、渦電流変位センサ２３と２４のｙ方向中間点（ねじ
棒１９の位置）からト−チ４の溶接ワイヤ３までのｙ方
向距離をＤｙとすると、ｎ＝Ｄｙ／ｄに設定されている
ので、ある時点（例えば図１に示す位置）でシフトレジ
スタに入力した、ギャップ検出回路３１ａの出力信号の
レベルにギャップ検出回路３１ａの出力信号のレベルを
加算したレベルを表わす和信号は、それから走行台１０
がＤｙ分進行したときにシフトレジスタから出力され、
この出力に基づいて、それが大きい（開先幅が広い）と
きにはト−チ４の揺動幅が広く更新設定され、小さい
（開先幅が狭い）ときには揺動幅が狭く更新設定され
る。このようにシフトレジスタは、走行方向ｙの渦電流
変位センサ対２３，２４と溶接ト−チ４との位置差Ｄｙ
分の遅延を与えるものである。以上のように、溶接ト−
チ４の揺動幅は、開先幅（和信号）に比例した値に自動
的に調整される。

【００２７】加算器３２ｂが出力する和信号はまた走行
コントロ−ラ３７にも与えられる。走行コントロ−ラ３
７は上述の揺動コントロ−ラ３５のシフトレジスタと同
様なシフトレジスタを有し、入力した和信号をｙ方向の
Ｄｙの走行（遅延）の後に読出して、それが大きい（開
先幅が広い）ときには走行台１０（ト−チ４）をｙ方向
に駆動する溶接走行モ−タＭｃの速度を下げ、小さい
（開先幅が狭い）ときには走行モ−タＭｃの速度を上げ
る。これにより、溶接ト−チ４のｙ方向移動速度（溶接
速度Ｖｙ）は、開先幅（和信号）に逆比例した値に自動
的に調整される。すでに説明したように、差動増幅器３
２ａが出力する差信号を用いた倣いモ−タＭｓの、モ−
タドライバ３３によるＰＩＤ倣い制御により、時系列平
均では、センサ対２３，２４の中心位置（２３と２４の
中間点）が開先２の中心に整合するが、リニアポテンシ
ョメ−タ１４が、センサ対２３，２４の中間点の、時々
刻々のｚ方向位置を表わすセンサ位置信号を発生する。
また、リニアポテンショメ−タ１３が、ト−チ揺動機構
６（中心合せ用キャリッジ８）のｚ方向位置すなわちト
−チ４の揺動中心のｚ方向位置を表わすト−チ位置信号
を発生する。これらのセンサ位置信号およびト−チ位置
信号が追従駆動回路３４に与えられる。追従駆動回路３
４は、その内部において、差動増幅器により両信号の差
を表わす信号（エラ−信号）を発生し、該エラ−信号
を、上述の揺動コントロ−ラ３５のシフトレジスタと同
様なシフトレジスタにより、ｙ方向のＤｙの走行分遅延
した後、ＰＩＤ制御の入力として、ＰＩＤ制御出力を演
算して中心合せ用モ−タＭｆに出力する。このＰＩＤ制
御により、リニアポテンショメ−タ１４のセンサ位置信
号が表わす位置を目標値とし、リニアポテンショメ−タ
１３のト−チ位置信号をフィ−ドバック値とした位置決
め制御、しかもリニアポテンショメ−タ１４のセンサ位
置信号はｙ方向Ｄｙ分の走行対応の遅延をしてから目標
値として使用する位置決め制御が行なわれ、ト−チ４の
揺動中心位置（ｚ方向位置）が、ｙ方向にＤｙ分走行す
る前の、センサ対２３，２４のｚ方向中心位置に位置決
めされる。すなわちセンサ対２３，２４によって検知し
た開先中心（Ｌｃ：図１）に、ト−チ４の揺動中心が位
置決めされる。

【００２８】図１に示す上述の実施例を用いて、渦電流
式変位センサ２３，２４の端面と母材１ａ，１ｂの距離
Ｇを５ｍｍとして、図４に示す試験用開先（幅０〜３ｍ
ｍ）を６種の厚みの母材（鋼板）の該開先のＴＩＧア−
ク溶接を行なった。開先幅の変動は全長（７００ｍｍ）
で±３ｍｍであり、これに対して渦電流式変位センサ２
３，２４の出力（ギャップ検出回路３１ａ，３１ｂの出
力）は±３００ｍＶとなる設定である。レ−ル２６を下
側母材１ｂの開先縁に平行に設置し、開先幅０ｍｍにセ
ンサ対２３，２４のｚ方向中心位置を合せ、左から右に
キャリッジ１０を走行駆動して、ト−チ揺動のＴＩＧア
−ク溶接を行なった。したがって、開先位置変化は、０
→＋１．５ｍｍ、開先幅変化は０→＋３ｍｍである。そ
の結果（右端：０ｍｍ開先幅から右端：３ｍｍ開先幅ま
での、開先中心倣い偏差の範囲と、開先幅に対する溶接
幅偏差の範囲）を図４のＮｏ．１〜Ｎｏ．６に示す。こ
のデ−タより、開先幅変動が±３ｍｍ以下の開先であれ
ば、開先に対する溶接ずれは±０．６ｍｍ以下となると
推察する。

【００２９】なお、上述の実施例では、中心合せ用キャ
リッジ８とセンサキャリッジ１７とを別体としてそれぞ
れをｚ方向に倣い駆動するようにしている。これは、搭
載物を含めてそれぞれのキャリッジの重量を小さくして
運動慣性力を小さくして倣い精度を高く確保するためで
ある。また上述の実施例では、揺動コントロ−ラ３５，
走行コントロ−ラ３７および追従駆動回路３４におい
て、入力信号にｙ方向Ｄｙ走行分の遅延を与えている。
これは、ｙ方向で、開先検出位置（センサ位置）とト−
チ位置とにＤｙの位置ずれがあるので、その間の開先位
置，幅等の変化によるト−チの倣いずれを防止するため
である。このように中心合せ用キャリッジ８とセンサキ
ャリッジ１７を分離しそれぞれを倣い駆動するので、走
行台１０も、中心合せ用キャリッジ８搭載用とセンサキ
ャリッジ１７搭載用の２つに分離し、ｙ方向駆動機構
（３７，３８，Ｍｃ，Ｒｅ）を２組としてもよい。これ
らの実施例および変形例は、搭載物を含めて中心合せ用
キャリッジ８とセンサキャリッジ１７が、特にト−チを
搭載する中心合せ用キャリッジ８が、比較的に高重量と
なる場合に高い精度の倣い制御を行なうのに適する。

【００３０】逆に、中心合せ用キャリッジ８とセンサキ
ャリッジ１７を一体（１個）にしてもよい。この場合に
は、ｚ方向駆動機構（９，１１，Ｍｆ／１５，１６，Ｍ
ｓ）が一組となり、しかもポテンショメ−タ１３，１４
および追従駆動回路３４が省略となる。この場合、セン
サとト−チ（の揺動中心）が同時にｚ方向に移動するの
で、ｙ方向で、開先検出位置（センサ位置）とト−チ位
置とにＤｙの位置ずれを生ずるが、例えばＤｙは５０ｍ
ｍ以上３００ｍｍ以下とすることができ、その分の位置
ずれＤｙでの開先位置等の変動は小さいので、実用に供
しうる。この変形例は、搭載物を含めて中心合せ用キャ
リッジ８とセンサキャリッジ１７が、特にト−チを搭載
する中心合せ用キャリッジ８が、比較的に低重量となる
小型の場合に適する。

【００３１】

【発明の効果】本発明では渦電流式変位センサを用い、
該センサは微小ギャップ変動の検出精度が高いので、溶
接対象材（母材）が薄い場合でも、開先位置検出精度が
高くしたがって開先倣い精度が高い。また、渦電流式変
位センサは小型かつ堅牢であり、しかもその信号処理が
比較的に簡単であるので、開先位置検出のための装備が
比較的に小型，堅牢かつ低コストとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を一態様で実施する倣い機構の底面図
である。

【図２】 図１に示す倣い機構に結合された電気回路系
を示すブロック図である。

【図３】 図１に示す渦電流式変位センサ２３，２４と
母材１ａ，１ｂとの位置関係を示す拡大横断面図であ
り、センサ２３，２４に接続されたギャップ検出回路３
１ａ，３１ｂの出力信号レベルをも示す。

【図４】 図１および図２に示す倣い装置を使用したＴ
ＩＧア−ク溶接試験結果を示す平面図である。

【図５】 （ａ）は金属体と渦電流式変位センサの相対
位置関係を示す横断面図、（ｂ）は金属体の表面を示す
平面図である。

【図６】 （ａ）は金属体と渦電流式変位センサの相対
位置関係を示す横断面図、（ｂ）は電流式変位センサの
励磁コイルに流れる高周波電流のレベルを示すグラフで
ある。

【図７】 （ａ）は金属体と渦電流式変位センサの相対
位置関係を示す横断面図、（ｂ）は電流式変位センサの
励磁コイルに流れる高周波電流のレベルを示すグラフで
ある。

【図８】 （ａ）は金属体と渦電流式変位センサの相対
位置関係を示す横断面図、（ｂ）は電流式変位センサの
励磁コイルに流れる高周波電流のレベルを示すグラフで
ある。

【図９】 （ａ）は、開先を形成する母材に対するＴＩ
Ｇア−ク溶接ト−チの揺動態様を示す横断面図、（ｂ）
は該揺動態様における溶接電流の変化を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１：金属体 １ａ，１ｂ：母材
（溶接対象材） ２：開先 ３：溶接ワイヤ ４：溶接ト−チ ５：ト−チキャリ
ッジ ６：ト−チ揺動機構 ７：手動調整機構 ８：中心合せ用キャリッジ ９：ナット １０：走行台 １１：ねじ棒 １２：ガイドバ− １３，１４：リニ
アポテンショメ−タ １５：ねじ棒 １６：ナット １７：センサキャリッジ １８ａ〜１８ｄ：
マグネットロ−ラ １９：ねじ棒 ２０：摘子 ２１，２２：ガイドバ− ２３，２４：渦電
流式変位センサ ２５ａ〜２５ｄ：ロ−ラ ２６：走行レ−ル ２７：ワイヤ ２８：駆動ロ−ラ Ｍｓ：開先倣い駆動モ−タ Ｍｆ：中心合せ用
モ−タ Ｍｃ：走行モ−タ Ｍｗ：揺動モ−タ ３１ａ，３１ｂ：ギャップ検出回路 ３２ａ：差動増幅
器 ３２ｂ：加算器 ３３：モ−タドラ
イバ ３４：追従駆動回路 ３５：揺動コント
ロ−ラ ３６：モ−タドライバ ３７：走行コント
ロ−ラ ３８：モ−タドライバ Ｒｅ：ロ−タリエ
ンコ−ダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡 崎 弘 幸 千葉県 習志野市 東習志野７丁目６番１ 号 日鐵溶接工業株式会社機器事業部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開先の延びる方向ｙに延びる開先中心線Ｌ
   ｃを挟んで第１および第２の渦電流式変位センサを、該
   開先を形成する第１および第２の溶接対象材にそれぞれ
   対向させ、第１および第２の渦電流式変位センサの検出
   信号が表わす溶接対象材との距離が合致するように第１
   および第２の渦電流式変位センサを共に、開先幅方向ｚ
   に同時に駆動し、第１および第２の渦電流式変位センサ
   の中間位置に溶接ト−チの溶接中心位置を定める開先倣
   い方法。
2. 【請求項２】第１および第２の渦電流式変位センサ；開
   先の延びる方向ｙに延びる開先中心線Ｌｃを挟んで第１
   および第２の渦電流式変位センサを、該開先を形成する
   第１および第２の溶接対象材にそれぞれ対向させて支持
   するセンサキャリッジ；センサキャリッジを開先幅方向
   ｚに駆動するキャリッジ駆動手段；第１および第２の渦
   電流式変位センサの検出信号が表わす溶接対象材との距
   離が合致するように、前記キャリッジ駆動手段を往，復
   駆動付勢する付勢手段；および、 溶接ト−チを支持するト−チ支持手段；を備え、該ト−
   チ支持手段を前記センサキャリッジに連動とした開先倣
   い装置。