JPH08281434A - 開先倣い方法および装置 - Google Patents
開先倣い方法および装置Info
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- JPH08281434A JPH08281434A JP8272695A JP8272695A JPH08281434A JP H08281434 A JPH08281434 A JP H08281434A JP 8272695 A JP8272695 A JP 8272695A JP 8272695 A JP8272695 A JP 8272695A JP H08281434 A JPH08281434 A JP H08281434A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 母材に対する渦電流式変位センサの距離変動
による開先位置検出精度の低下を防止。 【構成】 開先の延びる方向yの開先中心線Lcを挟ん
で第1および第2の渦電流式変位センサよりなる第1セ
ンサ対と、第3および第4の渦電流式変位センサよりな
る第2センサ対とを、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3セン
サは開先中心線Lcに近く、第2および第4センサは開
先中心線Lcより遠いものとし、第1と第2センサの検
出信号の差信号と、第3と第4センサの検出信号の差信
号とが、合致するように第1および第2センサ対を共
に、開先幅方向zに同時に駆動し、第1センサと第3セ
ンサのz方向位置の中間点に溶接ト−チの溶接中心位置
を定める。
による開先位置検出精度の低下を防止。 【構成】 開先の延びる方向yの開先中心線Lcを挟ん
で第1および第2の渦電流式変位センサよりなる第1セ
ンサ対と、第3および第4の渦電流式変位センサよりな
る第2センサ対とを、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3セン
サは開先中心線Lcに近く、第2および第4センサは開
先中心線Lcより遠いものとし、第1と第2センサの検
出信号の差信号と、第3と第4センサの検出信号の差信
号とが、合致するように第1および第2センサ対を共
に、開先幅方向zに同時に駆動し、第1センサと第3セ
ンサのz方向位置の中間点に溶接ト−チの溶接中心位置
を定める。
Description
【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。
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。
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。
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8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
8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。
れた開先倣い制御は、図8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
8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。
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】しかし、前記特開昭62−230476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8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。
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8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。
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】この問題を解決する為に、本出願人は、開
先中心線を間に置いて1対の渦電流式変位センサを配置
し各センサは開先縁部に対向させ、両センサの検出距離
(センサから開先斜面までの距離)が合致するように両
センサを同時に同方向に駆動して開先中心位置を検知す
る方法を提示した(特開平6−335773号)。これ
によれば、距離を測定するのに適した渦電流式変位セン
サを使用しているので、正確に開先を検知することがで
きるとともに、制御系が簡略化され、小規模で低コスト
なシステムを構成することができる。
先中心線を間に置いて1対の渦電流式変位センサを配置
し各センサは開先縁部に対向させ、両センサの検出距離
(センサから開先斜面までの距離)が合致するように両
センサを同時に同方向に駆動して開先中心位置を検知す
る方法を提示した(特開平6−335773号)。これ
によれば、距離を測定するのに適した渦電流式変位セン
サを使用しているので、正確に開先を検知することがで
きるとともに、制御系が簡略化され、小規模で低コスト
なシステムを構成することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に1対の渦電流式変位センサを用いる方法は、相対向す
る1対の溶接対象材(母材;それらの間に開先がある)
と該1対のセンサの距離が一定であることを前提とす
る。そこで、センサ対を、マグネットローラを備えたキ
ャリッジに搭載し、母材に倣わせている。しかし、母材
に直接マグネットローラが接触しているので母材の表面
に塵が浮いている場合や表面に凹凸がある場合には、母
材に対するセンサ対の距離が変動し、これにより開先位
置検出精度が低下する。
に1対の渦電流式変位センサを用いる方法は、相対向す
る1対の溶接対象材(母材;それらの間に開先がある)
と該1対のセンサの距離が一定であることを前提とす
る。そこで、センサ対を、マグネットローラを備えたキ
ャリッジに搭載し、母材に倣わせている。しかし、母材
に直接マグネットローラが接触しているので母材の表面
に塵が浮いている場合や表面に凹凸がある場合には、母
材に対するセンサ対の距離が変動し、これにより開先位
置検出精度が低下する。
【0010】本発明は、母材に対する渦電流式変位セン
サの距離変動による開先位置検出精度の低下を防止する
ことを目的とする。
サの距離変動による開先位置検出精度の低下を防止する
ことを目的とする。
【0011】
【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よりなる第1セ
ンサ対と、第3および第4の渦電流式変位センサよりな
る第2センサ対とを、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3の渦
電流式変位センサは開先中心線Lcに近く、第2および
第4の渦電流式変位センサは開先中心線Lcより遠いも
のとし、第1と第2の渦電流式変位センサの検出信号の
差信号と、第3と第4の渦電流式変位センサの検出信号
の差信号とが、合致するように第1および第2センサ対
を共に、開先幅方向zに同時に駆動し、第1の渦電流式
変位センサと第3の渦電流式変位センサのz方向位置の
中間点に溶接ト−チの溶接中心位置を定める。
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よりなる第1セ
ンサ対と、第3および第4の渦電流式変位センサよりな
る第2センサ対とを、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3の渦
電流式変位センサは開先中心線Lcに近く、第2および
第4の渦電流式変位センサは開先中心線Lcより遠いも
のとし、第1と第2の渦電流式変位センサの検出信号の
差信号と、第3と第4の渦電流式変位センサの検出信号
の差信号とが、合致するように第1および第2センサ対
を共に、開先幅方向zに同時に駆動し、第1の渦電流式
変位センサと第3の渦電流式変位センサのz方向位置の
中間点に溶接ト−チの溶接中心位置を定める。
【0012】
【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。
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。
【0013】図4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23a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23a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23a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23a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。
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23a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23a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23a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23a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。
【0014】図5の(a)に示すように、渦電流式変位
センサ23a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23aの励磁コイルに流れる電
流23sは図5の(b)に示すように小さい。図6の
(a)に示すように渦電流式変位センサ23a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23aの励磁コイルに流れる電流23sは図6の
(b)に示すようにやや大きくなる。
センサ23a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23aの励磁コイルに流れる電
流23sは図5の(b)に示すように小さい。図6の
(a)に示すように渦電流式変位センサ23a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23aの励磁コイルに流れる電流23sは図6の
(b)に示すようにやや大きくなる。
【0015】図7の(a)に示すように渦電流式変位セ
ンサ23a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23aの励磁コイルに流れる電
流23sは図8の(b)に示すように更に大きくなる。
ンサ23a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23aの励磁コイルに流れる電
流23sは図8の(b)に示すように更に大きくなる。
【0016】以上に説明した現象は、渦電流式変位セン
サ23a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。
サ23a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。
【0017】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渦電流式変位センサ23aお
よび第2渦電流式変位センサ23bよりなる第1センサ
対(23a+23b)と、第3渦電流式変位センサ24
aおよび第4渦電流式変位センサ24bよりなる第2セ
ンサ対(24a+24b)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、距離が大きいほどセンサ出力
電圧が高くなる態様では、第1センサ23aの出力電圧
レベルより第2センサ23bの出力電圧レベルを差し引
いた差は、単純化して言うと、第1溶接対象材1aの上
表面から第1センサ23a直下の開先斜辺までの距離を
表わす。同様に、第3センサ24aの出力電圧レベルよ
り第4センサ24bの出力電圧レベルを差し引いた差
は、第2溶接対象材1bの上表面から第3センサ24a
直下の開先斜辺までの距離を表わす。
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渦電流式変位センサ23aお
よび第2渦電流式変位センサ23bよりなる第1センサ
対(23a+23b)と、第3渦電流式変位センサ24
aおよび第4渦電流式変位センサ24bよりなる第2セ
ンサ対(24a+24b)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、距離が大きいほどセンサ出力
電圧が高くなる態様では、第1センサ23aの出力電圧
レベルより第2センサ23bの出力電圧レベルを差し引
いた差は、単純化して言うと、第1溶接対象材1aの上
表面から第1センサ23a直下の開先斜辺までの距離を
表わす。同様に、第3センサ24aの出力電圧レベルよ
り第4センサ24bの出力電圧レベルを差し引いた差
は、第2溶接対象材1bの上表面から第3センサ24a
直下の開先斜辺までの距離を表わす。
【0018】本発明では、第1と第2の渦電流式変位セ
ンサ23a,23bの検出信号の差信号と、第3と第4
の渦電流式変位センサ24a,24bの検出信号の差信
号とが、合致するように第1および第2センサ対を共
に、開先幅方向zに同時に駆動する。すなわち、第1溶
接対象材1aの上表面から第1センサ23a直下の開先
斜辺までの距離と、第2溶接対象材1bの上表面から第
3センサ24a直下の開先斜辺までの距離とが合致する
ように、第1〜4センサ23a,23b,24a,24
bを駆動する。これにより、第1〜4センサ23a,2
3b,24a,24bは、開先中心線Lcが第1,第3
センサ23a,24aの中間点となる位置に定まる。
ンサ23a,23bの検出信号の差信号と、第3と第4
の渦電流式変位センサ24a,24bの検出信号の差信
号とが、合致するように第1および第2センサ対を共
に、開先幅方向zに同時に駆動する。すなわち、第1溶
接対象材1aの上表面から第1センサ23a直下の開先
斜辺までの距離と、第2溶接対象材1bの上表面から第
3センサ24a直下の開先斜辺までの距離とが合致する
ように、第1〜4センサ23a,23b,24a,24
bを駆動する。これにより、第1〜4センサ23a,2
3b,24a,24bは、開先中心線Lcが第1,第3
センサ23a,24aの中間点となる位置に定まる。
【0019】本発明では、第1の渦電流式変位センサ2
3aと第3の渦電流式変位センサ24aのz方向位置の
中間位置に溶接ト−チの溶接中心位置を定めるので、溶
接ト−チの溶接中心位置が開先中心線Lcに定まる。
3aと第3の渦電流式変位センサ24aのz方向位置の
中間位置に溶接ト−チの溶接中心位置を定めるので、溶
接ト−チの溶接中心位置が開先中心線Lcに定まる。
【0020】図3において、ギャップGの変動なしに第
1センサ対(23a+23b)および第2センサ対(2
4a+24b)を共に図3紙面と垂直方向yに駆動し、
かつ上述のように、第1と第2の渦電流式変位センサ2
3a,23bの検出信号の差信号と、第3と第4の渦電
流式変位センサ24a,24bの検出信号の差信号と
が、合致するように第1および第2センサ対を共に、開
先幅方向zに同時に駆動すると、第1および第3渦電流
式変位センサ23a,24aの中間点は開先中心(L
v)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、第1センサ対(23
a+23b)および第2センサ対(24a+24b)の
センサ出力信号(各対内差信号)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。
1センサ対(23a+23b)および第2センサ対(2
4a+24b)を共に図3紙面と垂直方向yに駆動し、
かつ上述のように、第1と第2の渦電流式変位センサ2
3a,23bの検出信号の差信号と、第3と第4の渦電
流式変位センサ24a,24bの検出信号の差信号と
が、合致するように第1および第2センサ対を共に、開
先幅方向zに同時に駆動すると、第1および第3渦電流
式変位センサ23a,24aの中間点は開先中心(L
v)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、第1センサ対(23
a+23b)および第2センサ対(24a+24b)の
センサ出力信号(各対内差信号)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。
【0021】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V
y)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。
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V
y)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。
【0022】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。各センサ対内では、一方のセンサで検知し
た開先との距離をもう一方のセンサで検知した母材とセ
ンサとの距離で補正しているので、センサ/母材間距離
の変動によって開先倣い誤差を生ずることが実質上なく
なる。また、開先を置いて相対向する2母材の板厚が異
なる場合でも、正確な倣いが実現する。つまり、母材表
面の凹凸や2母材板厚差にも影響されることなく安定し
た高精度の倣いが実現する。倣いローラを省略してもよ
い。
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。各センサ対内では、一方のセンサで検知し
た開先との距離をもう一方のセンサで検知した母材とセ
ンサとの距離で補正しているので、センサ/母材間距離
の変動によって開先倣い誤差を生ずることが実質上なく
なる。また、開先を置いて相対向する2母材の板厚が異
なる場合でも、正確な倣いが実現する。つまり、母材表
面の凹凸や2母材板厚差にも影響されることなく安定し
た高精度の倣いが実現する。倣いローラを省略してもよ
い。
【0023】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。
照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【0024】
【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。
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。
【0025】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。
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。
【0026】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。
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。
【0027】キャリッジ17には、第1,第2,第3お
よび第4渦電流式変位センサ23a,23b,24aお
よび24bが搭載されている。以降、第1,第2渦電流
式変位センサ23a,23bの組み合せを第1センサ対
(23a+23b)および第3,第4渦電流式変位セン
サ24a,24bの組み合せを第2センサ対(24a+
24b)と記す。
よび第4渦電流式変位センサ23a,23b,24aお
よび24bが搭載されている。以降、第1,第2渦電流
式変位センサ23a,23bの組み合せを第1センサ対
(23a+23b)および第3,第4渦電流式変位セン
サ24a,24bの組み合せを第2センサ対(24a+
24b)と記す。
【0028】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、渦電流式変位センサ23
a,23b,24aおよび24bのz方向位置を表わす
電気信号を発生する。
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、渦電流式変位センサ23
a,23b,24aおよび24bのz方向位置を表わす
電気信号を発生する。
【0029】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
aに固着されたナットが、左ねじには渦電流式変位セン
サ24a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、ガイドバ−21が渦
電流式変位センサ23aを、またガイドバ−22が、渦
電流式変位センサ24aを、ねじ棒19と平行に移動自
在に案内している。第2センサ23bは第1センサ23
aに一体に固着され、第4センサ24bは第3センサ2
4aに一体に固着されている。つまり、第1センサ対
(23a+23b)および第2センサ対(24a+24
b)は、ねじ棒19に対して対称であるとともに、開先
2の中心を通過するy軸に平行な線すなわち開先中心線
Lcに対して対称に配置されている。渦電流式変位セン
サ23aのz方向上部に渦電流式変位センサ23bがあ
り、渦電流式変位センサ24aのz方向下部に渦電流式
変位センサ24bがある。ねじ棒19の一端には摘子2
0が固着されており、摘子20を手指で正回転駆動する
と第1センサ対(23a+23b)と第2センサ対(2
4a+24b)間のz方向距離が長くなる。すなわちセ
ンサ23aと24a間の間隔が広がる。摘子20を逆回
転駆動すると第1センサ対(23a+23b)と第2セ
ンサ対(24a+24b)間の間隔が狭くなる。
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
aに固着されたナットが、左ねじには渦電流式変位セン
サ24a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、ガイドバ−21が渦
電流式変位センサ23aを、またガイドバ−22が、渦
電流式変位センサ24aを、ねじ棒19と平行に移動自
在に案内している。第2センサ23bは第1センサ23
aに一体に固着され、第4センサ24bは第3センサ2
4aに一体に固着されている。つまり、第1センサ対
(23a+23b)および第2センサ対(24a+24
b)は、ねじ棒19に対して対称であるとともに、開先
2の中心を通過するy軸に平行な線すなわち開先中心線
Lcに対して対称に配置されている。渦電流式変位セン
サ23aのz方向上部に渦電流式変位センサ23bがあ
り、渦電流式変位センサ24aのz方向下部に渦電流式
変位センサ24bがある。ねじ棒19の一端には摘子2
0が固着されており、摘子20を手指で正回転駆動する
と第1センサ対(23a+23b)と第2センサ対(2
4a+24b)間のz方向距離が長くなる。すなわちセ
ンサ23aと24a間の間隔が広がる。摘子20を逆回
転駆動すると第1センサ対(23a+23b)と第2セ
ンサ対(24a+24b)間の間隔が狭くなる。
【0030】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。
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。
【0031】図2を参照する。第1,第2,第3および
第4渦電流式変位センサ23a,23b,24aおよび
24bは、それぞれギャップ検出回路31a,31b,
31cおよび31d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23a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23aと23b,24a
および24bならびに回路31aと31b,31cおよ
び31d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。
第4渦電流式変位センサ23a,23b,24aおよび
24bは、それぞれギャップ検出回路31a,31b,
31cおよび31d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23a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23aと23b,24a
および24bならびに回路31aと31b,31cおよ
び31d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。
【0032】ギャップ検出回路31aおよび31cの出
力信号は、差動増幅器AdA1に与えられる。差動増幅
器AdA1は、ギャップ検出回路31aの出力信号のレ
ベルよりギャップ検出回路31c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差動増幅器32a及び
加算器32bに与える。差動増幅器AdA2は、ギャッ
プ検出回路31dの出力信号のレベルよりギャップ検出
回路31bの出力信号のレベルを減算したレベルを表わ
す差信号を差動増幅器32a及び加算器32bに与え
る。
力信号は、差動増幅器AdA1に与えられる。差動増幅
器AdA1は、ギャップ検出回路31aの出力信号のレ
ベルよりギャップ検出回路31c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差動増幅器32a及び
加算器32bに与える。差動増幅器AdA2は、ギャッ
プ検出回路31dの出力信号のレベルよりギャップ検出
回路31bの出力信号のレベルを減算したレベルを表わ
す差信号を差動増幅器32a及び加算器32bに与え
る。
【0033】差動増幅器32aは、差動増幅器AdA1
の出力信号のレベルより差動増幅器AdA2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、該差信号を
零レベルとするための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。
の出力信号のレベルより差動増幅器AdA2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、該差信号を
零レベルとするための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。
【0034】ここで、例えば、渦電流式変位センサ23
a,23b,24aおよび24bと母材1a,1bのx
方向距離が5mmであるとともに、渦電流式変位センサ2
3aと24aの中心位置が図3で開先中心Lv上にある
(図3においてはこの時の各センサ対のz方向の位置を
基準点0mmとして示す)とすれば、第1および第3渦電
流式変位センサ23a,24aに接続したギャップ検出
回路31a,31bは1.5Vの電圧を出力する。第2
および第4渦電流式変位センサ23b,24bに接続さ
れたギャップ検出回路31c,31dは0.5Vの電圧
を出力する。
a,23b,24aおよび24bと母材1a,1bのx
方向距離が5mmであるとともに、渦電流式変位センサ2
3aと24aの中心位置が図3で開先中心Lv上にある
(図3においてはこの時の各センサ対のz方向の位置を
基準点0mmとして示す)とすれば、第1および第3渦電
流式変位センサ23a,24aに接続したギャップ検出
回路31a,31bは1.5Vの電圧を出力する。第2
および第4渦電流式変位センサ23b,24bに接続さ
れたギャップ検出回路31c,31dは0.5Vの電圧
を出力する。
【0035】差動増幅器AdA1は、ギャップ検出回路
31aの出力1.5Vからギャップ検出回路31cの出
力0.5Vを差し引いた、1.0Vを出力し、同様に、
差動増幅器AdA2は1.0Vを出力する。従って、差
動増幅器32aの出力は0Vで、これはセンサ23a,
23bが開先中心Lvに整合している(センサ23a,
23bの中間点がLv上にある)ことを意味し、モ−タ
ドライバ33はモ−タMsを駆動しない。このとき、加
算器32bの出力は2.0V(開先幅を表わす)であ
る。
31aの出力1.5Vからギャップ検出回路31cの出
力0.5Vを差し引いた、1.0Vを出力し、同様に、
差動増幅器AdA2は1.0Vを出力する。従って、差
動増幅器32aの出力は0Vで、これはセンサ23a,
23bが開先中心Lvに整合している(センサ23a,
23bの中間点がLv上にある)ことを意味し、モ−タ
ドライバ33はモ−タMsを駆動しない。このとき、加
算器32bの出力は2.0V(開先幅を表わす)であ
る。
【0036】しかし、渦電流式変位センサ23a,23
b,24aおよび24bと母材1a,1bのx方向距離
が5mmであり、渦電流式変位センサ23aと24a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5mm)にずれると、第1および第3渦電流式変
位センサ23a,24aに接続したギャップ検出回路3
1a,31bは2.0Vおよび1.0Vの電圧を出力す
る。第2および第4渦電流式変位センサ23b,24b
に接続されたギャップ検出回路31c,31dは0.5
Vの電圧を出力する。
b,24aおよび24bと母材1a,1bのx方向距離
が5mmであり、渦電流式変位センサ23aと24a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5mm)にずれると、第1および第3渦電流式変
位センサ23a,24aに接続したギャップ検出回路3
1a,31bは2.0Vおよび1.0Vの電圧を出力す
る。第2および第4渦電流式変位センサ23b,24b
に接続されたギャップ検出回路31c,31dは0.5
Vの電圧を出力する。
【0037】差動増幅器AdA1は、ギャップ検出回路
31aの出力2.0Vからギャップ検出回路31cの出
力0.5Vを差し引いた、1.5Vを出力し、差動増幅
器AdA2は1.0−0.5=0.5Vを出力する。従
って、差動増幅器32aの出力は+0.5Vで、これは
センサ23a,23bが開先中心Lvから、図3で右方
にずれていることを意味し、モ−タドライバ33がモ−
タMsを正転駆動して、キャリッジ17(センサ23a
等)を図3で左方に駆動する。このとき、加算器32b
の出力は2.0V(開先幅を表わす)である。差動増幅
器32aの出力が0Vになるとモ−タMsの駆動が止ま
る。
31aの出力2.0Vからギャップ検出回路31cの出
力0.5Vを差し引いた、1.5Vを出力し、差動増幅
器AdA2は1.0−0.5=0.5Vを出力する。従
って、差動増幅器32aの出力は+0.5Vで、これは
センサ23a,23bが開先中心Lvから、図3で右方
にずれていることを意味し、モ−タドライバ33がモ−
タMsを正転駆動して、キャリッジ17(センサ23a
等)を図3で左方に駆動する。このとき、加算器32b
の出力は2.0V(開先幅を表わす)である。差動増幅
器32aの出力が0Vになるとモ−タMsの駆動が止ま
る。
【0038】渦電流式変位センサ23aと24a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)にずれているときには、差動増幅器32aの出力
は負となり、これはセンサ23a,23bが開先中心L
vから、図3で左方にずれていることを意味し、モ−タ
ドライバ33がモ−タMsを逆転駆動して、キャリッジ
17(センサ23a等)を図3で右方に駆動する。差動
増幅器32aの出力が0Vになるとモ−タMsの駆動が
止まる。
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)にずれているときには、差動増幅器32aの出力
は負となり、これはセンサ23a,23bが開先中心L
vから、図3で左方にずれていることを意味し、モ−タ
ドライバ33がモ−タMsを逆転駆動して、キャリッジ
17(センサ23a等)を図3で右方に駆動する。差動
増幅器32aの出力が0Vになるとモ−タMsの駆動が
止まる。
【0039】このような倣い制御により、時系列平均で
は、第1センサ対(23a+23b)と第2センサ対
(24a+24b)の中心位置(23aと24aの中間
点)が開先2の中心に整合する。
は、第1センサ対(23a+23b)と第2センサ対
(24a+24b)の中心位置(23aと24aの中間
点)が開先2の中心に整合する。
【0040】加算器32bは、差動増幅器AdA1の出
力信号のレベルに差動増幅器AdA2の出力信号のレベ
ルを加算したレベルを表わす和信号(開先幅)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23aと24a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、差動増幅器AdA1の出力信号
のレベルに差動増幅器AdA2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の渦電流式変位
センサ23a,23b,24aおよび24b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。
力信号のレベルに差動増幅器AdA2の出力信号のレベ
ルを加算したレベルを表わす和信号(開先幅)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23aと24a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、差動増幅器AdA1の出力信号
のレベルに差動増幅器AdA2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の渦電流式変位
センサ23a,23b,24aおよび24b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。
【0041】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、第1センサ対(23a+23b)と第2センサ
対(24a+24b)の中心位置(23aと24a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、渦電流式変位センサ23a,24a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34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D
y分走行する前の、渦電流式変位センサ23a,24a
のz方向中心位置に位置決めされる。すなわち第1セン
サ対(23a+23b)と第2センサ対(24a+24
b)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。
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、第1センサ対(23a+23b)と第2センサ
対(24a+24b)の中心位置(23aと24a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、渦電流式変位センサ23a,24a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34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D
y分走行する前の、渦電流式変位センサ23a,24a
のz方向中心位置に位置決めされる。すなわち第1セン
サ対(23a+23b)と第2センサ対(24a+24
b)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。
【0042】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。
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。
【0043】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。
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。
【0044】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。
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。
【0045】しかも、4個のセンサはそれぞれ2個づつ
の2組の対をなし、開先に対して対称である。各センサ
対は、一方のセンサ(23a,24a)で検知した開先
との距離をもう一方のセンサ(23b,24b)で検知
した母材とセンサとの距離で補正しているので、距離の
変動に関係することなく、また開先を置いて相対向する
2母材の板厚差に関係することなく開先中心位置を検知
することができ、倣いローラは省略しうる。つまり、母
材の表面の凹凸にも、母材板厚にも影響されることなく
安定した高精度で開先倣いを行なうことができる。
の2組の対をなし、開先に対して対称である。各センサ
対は、一方のセンサ(23a,24a)で検知した開先
との距離をもう一方のセンサ(23b,24b)で検知
した母材とセンサとの距離で補正しているので、距離の
変動に関係することなく、また開先を置いて相対向する
2母材の板厚差に関係することなく開先中心位置を検知
することができ、倣いローラは省略しうる。つまり、母
材の表面の凹凸にも、母材板厚にも影響されることなく
安定した高精度で開先倣いを行なうことができる。
【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。
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。
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23a,23
b,24a,24b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23a,23b,24
a,24bに接続されたギャップ検出回路31a〜31
dの出力信号レベルをも示す。
b,24a,24b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23a,23b,24
a,24bに接続されたギャップ検出回路31a〜31
dの出力信号レベルをも示す。
【図4】 (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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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 19:ねじ棒 20:摘子 21,22:ガイドバ− 23a,23b,24a,24
b: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〜31d:ギャップ検出回路 32a,AdA1,AdA2:
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
(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 19:ねじ棒 20:摘子 21,22:ガイドバ− 23a,23b,24a,24
b: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〜31d:ギャップ検出回路 32a,AdA1,AdA2:
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
Claims (2)
- 【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よりな
る第1センサ対と、第3および第4の渦電流式変位セン
サよりなる第2センサ対とを、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3の渦電流式変位センサは開先中心線Lcに近く、第
2および第4の渦電流式変位センサは開先中心線Lcよ
り遠いものとし、第1と第2の渦電流式変位センサの検
出信号の差信号と、第3と第4の渦電流式変位センサの
検出信号の差信号とが、合致するように第1および第2
センサ対を共に、開先幅方向zに同時に駆動し、第1の
渦電流式変位センサと第3の渦電流式変位センサのz方
向位置の中間点に溶接ト−チの溶接中心位置を定める開
先倣い方法。 - 【請求項2】第1および第2溶接対象材の間のy方向に
延びる開先の中心線Lcの近くに位置し第1溶接対象材
に対向する第1の渦電流式変位センサおよび遠くに位置
し第1溶接対象材に対向する第2の渦電流式変位センサ
よりなる第1センサ対;中心線Lcの近くに位置し第2
溶接対象材に対向する第3の渦電流式変位センサおよび
遠くに位置し第2溶接対象材に対向する第4の渦電流式
変位センサよりなる第2センサ対;第1センサ対および
第2センサ対を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と第2の渦電流式変位センサの検出信号の差信号と
第3と第4の渦電流式変位センサの検出信号の差信号が
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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8272695A JPH08281434A (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 開先倣い方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8272695A JPH08281434A (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 開先倣い方法および装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08281434A true JPH08281434A (ja) | 1996-10-29 |
Family
ID=13782428
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8272695A Pending JPH08281434A (ja) | 1995-04-07 | 1995-04-07 | 開先倣い方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08281434A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101837504A (zh) * | 2010-06-22 | 2010-09-22 | 湘潭大学 | 涡流传感器式焊缝自动跟踪控制方法 |
JP2018527576A (ja) * | 2015-09-15 | 2018-09-20 | マイクロ−エプシロン・メステヒニク・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カー・ゲーMicro−Epsilon Messtechnik Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung & Compagnie Kommanditgesellschaft | 測定対象物の非接触式距離及び/又は位置の測定装置及びセンサ |
-
1995
- 1995-04-07 JP JP8272695A patent/JPH08281434A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101837504A (zh) * | 2010-06-22 | 2010-09-22 | 湘潭大学 | 涡流传感器式焊缝自动跟踪控制方法 |
JP2018527576A (ja) * | 2015-09-15 | 2018-09-20 | マイクロ−エプシロン・メステヒニク・ゲーエムベーハー・ウント・コンパニー・カー・ゲーMicro−Epsilon Messtechnik Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung & Compagnie Kommanditgesellschaft | 測定対象物の非接触式距離及び/又は位置の測定装置及びセンサ |
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