JPS6229188Y2

JPS6229188Y2 -

Info

Publication number: JPS6229188Y2
Application number: JP3247782U
Authority: JP
Priority date: 1982-03-10
Filing date: 1982-03-10
Publication date: 1987-07-27
Also published as: JPS58137575U

Description

【考案の詳細な説明】

本考案は板厚の大きい鋼板等の溶接開先を溶接
するために溶接電極を高精度に倣わせる溶接用倣
い検出装置に関する。一般に板厚の大きい鋼板等を溶接する場合に
は、溶接金属量および所要エネルギー量等を節減
するために、溶接継手部分の間隙、即ち溶接開先
をできるだけ狭くして溶接を行なう狭開先溶接法
が採用される。この場合、溶接電極（タングステ
ン等の非消耗型や被溶接材と同系統の金属ワイヤ
などから成る）を、狭開先内の予め設定されたコ
ースに従つて正確に駆動させるための倣い機構が
用いられる。ここで従来技術に係る倣い機構を第１図ａ〜ｄ
に示す。まず、第１図ａに示す倣い機構は、そろばん玉
形の案内輪２を被溶接材１の溶接開先の両肩に沿
い倣わせ、溶接電極機構を案内輪２に連動させる
ことにより溶接を行なうものである。この倣い機
構では位置検出の基準線（この場には案内輪２の
中心）と被溶接材１との距離Ｄを開先幅Ｇの1/2
に維持させながら行なえるため、最もシンプルで
しかも取扱いも極めて容易である。しかし、溶接
開先の両肩に落差がある場合や、或いは溶接開先
が垂直でない場合などには、正確に倣わせること
ができない欠点があつた。また、第１図ｂに示す倣い機構は、フランジ付
きの案内輪３によつて溶接開先の片肩を倣わせる
ものである。この倣い機構では、案内輪３のフラ
ンジ面が常に片方の溶接開先面に一致するため、
シンプルな機構である。しかし、開先幅Ｇの変化
や、溶接開先の傾斜には対応できない欠点があ
る。さらに第１図ｃに示す倣い機構は、溶接開先内
に小さな車輪４を挿入して溶接開先面を倣わせる
ものであり、距離Ｄは一定値を保つ。この機構で
は、溶接開先の傾きに対応できる。しかし、開先
面の付着物や細かい凹凸（例えば、溶接スパツタ
リングの付着せるもの）により直接悪影響を受け
るのみならず、機械部分の損耗が著しく正確で安
定した動作を得ることができず問題があつた。第１図ｄに示す機構は、溶接開先内までガス噴
出型センサ５を挿入し、このガス噴出型センサ５
からガスを噴射しながら溶接開先面を倣わせるも
のである。この機構では、溶接開先の傾きには対
応できる。しかし、開先面の仕上状態や凹凸の程
度によつて感度が大巾に変化したり、さらには距
離Ｄを一定に保持するには溶接開先面を均一に平
滑仕上げをしなければならない欠点があつた。本考案は上記従来技術の如き欠点を除去し、溶
接開先面の凹凸、仕上程度、付着物、傾きおよび
開先幅の変化等に影響されることなく、溶接電極
を高精度に開先に沿い倣わせることのできる溶接
用倣い検出装置を提供することを目的とする。本考案の特徴としては、溶接近傍の高温汚濁雰
囲気や高温スパツタリングの飛来という極悪環境
下でも高精度で長寿命を保持し得る超耐熱小型の
高感度電磁式変位検出装置（特願昭56−148044等
で公知）を用い、この装置の検出センサに内蔵し
た検出コイルの両側に短絡用コイルを配設し、
夫々の短絡用コイルの両端を交互に短絡させ、検
出コイルの指向特性を切り替えることにある。ここで本考案を説明するのに先だち上記高感度
電磁式変位検出装置を説明しておく。高感度電磁
式変位検出装置はそのブロツク構成を第２図に示
すように、開先内に挿入されてこの開先面に対し
接近離反する検出コイル８を内蔵した検出センサ
７と、検出コイル８のインダクタンス変化により
発生する高周波電流の電流変化から検出センサ７
と開先面との距離を検出する検出部９とで構成さ
れている。上記検出センサ７は、溶接電極（図示せず）と
ともに移動できるように溶接機に取付けられるも
のであり、耐熱セラミツク等の耐熱性材料でその
外殻が形成されているため、高温に耐え得る。上記検出部９は検出回路１０、直流電圧増巾回
路１１、可変容量回路１２、補正回路１３、発振
回路１４、検波出力回路１５によつて構成されて
いる。上記検出部９においては、発振回路１４に
より検出コイル８に高周波電流を流し、検波出力
回路１５により検出コイル８のインダクタンス変
化によつて発生する高周波電流の電流変化を検出
して検出センサ７と開先面との距離に対応した出
力信号を出力する。この場合、上記検出回路１０
により、検出コイル８に微少な直流電流を流し、
検出センサ７の温度変化による検出コイル８の電
圧降下を検出し、直流電圧増幅回路１１、検出回
路１０からの前記検出コイル８の抵抗変化に対応
する微小な直流電圧を増幅して可変容量回路１２
を駆動する。また、可変容量回路１２により、前
記検出回路１０で検出された電圧に対応してキヤ
パシタンスを変化させて、温度変化に起因する前
記検出コイル８のキヤパシタンスの増減を相殺
し、さらに、補正回路１３により、検波出力回路
１５からの出力信号が線形特性に補正される。し
たがつて、この高感度電磁式変位検出装置では、
開先表面の凹凸や付着物等による表面状況、或は
粉塵、ヒユーム等による汚濁雰囲気などの影響を
受け難く、さらに溶接アーク等による高温度雰囲
気にも十分耐え得ると共に、検出センサと開先面
との距離を安定した状態で高精度で検出できる。第３図は本考案の実施例を示す。同図におい
て、１は被溶接材、７は検出センサであり、この
検出センサ７は溶接電極と結合されてこの溶接電
極とともに駆動される。また２２Ｌ，２２Ｒは同
軸上で検出コイル８に対し電磁的に密結合する如
く配設された短絡用コイルであり、短絡用コイル
２２Ｌは同軸ケーブル２３Ｌに接続されており、
短絡用コイル２２Ｒは同軸ケーブル２３Ｒに接続
されている。なお短絡コイル２２Ｌ，２２Ｒはシ
ヨートリングで形成してもよい。更に６は高周波
同軸ケーブル、９は検出部、１６は短絡・解放切
替器、１７は出力信号左右弁別切替器、１８は記
憶部、１９は出力信号合成演算部、２０は切替信
号発生部、２１は演算回路であり、この演算回路
２１は出力信号左右弁別切替器１７と記憶部１８
と出力信号合成演算部１９とからなる。次に本実施例の動作を説明する。短絡・解放切
替器１６の可動接点１６ａは、切替信号発生部２
０から送出される時間分割切替信号ａにより、短
絡用コイル２２Ｌに接続されている固定接点１６
Ｌと、短絡用コイル２２Ｒに接続されている固定
接点１６Ｒとに交互に投入される。このため短絡
用コイル２２Ｌと２２Ｒとは、第４図ａに示す如
く、交互に「短絡」状態、「解放」状態になる。
したがつて例えば短絡用コイル２２Ｌが「短絡」
状態になり、短絡用コイル２２Ｒが「解放」状態
になつた際には、検出コイル８の主たる検出感度
は右側にのみに指向する。また、状態が逆になつ
た際には検出感度は反転する。よつて対物距離Ｇ
_L，Ｇ_Rが交互に検出される。かかる態様を第１表
にまとめて示しておく。

【表】検出部９は前記短絡・解放切替器１６に接続さ
れているため、その出力信号Ｖは第４図ｂに示す
如く、補助コイル２２Ｒが短絡されている際に検
出コイル８により検出された対物距離Ｇ_Lに対応
した出力信号Ｖ_Lと、補助コイル２２Ｌが短絡さ
れている際に検出コイル８により検出された対物
距離Ｇ_Rに対応した出力信号Ｖ_Rとが、交互に表わ
れる信号となる。出力信号左右弁別切替器１７の
可動接点１７ａは、時間分割切替信号により、固
定接点，に交互に投入され、その投入タイミ
ングは可動接点１６ａと同期している。つまり、
可動接点１７ａが固定接点に投入された際には
可動接点１６ａは固定接点１６Ｒに投入され、ま
た、可動接点１７ａが固定接点に投入された際
には、可動接点１６ａは固定接点１６Ｌに夫々投
入されるのである。したがつて、第４図ｃに示す
如く、補助コイル２２Ｒが「短絡」状態にある期
間に固定接点側から出力信号Ｖ_1Lが送出される
とともに、検出コイル２２Ｌが「短絡」状態にあ
る期間に固定接点Ｒ側から出力信号Ｖ_1Rが送出さ
れることとなる。記憶部１８は、前記出力信号Ｖ
_1L，Ｖ_1Rを受信して記憶し、記憶した信号を、第
４図ｄに示す如く、出力信号Ｖ_2L，Ｖ_2Rとして出
力信号合成演算部１９に送出する。もちろん、出
力信号Ｖ_2Lは対物距離Ｇ_Lに対応しており、出力
信号Ｖ_2Rは対物距離Ｇ_Rに対応していることは言
うまでもない。そして第３図に示すように開先幅
の方向にｘ軸をとり、開先幅の中央に当る位置を
零点０と定めると、出力信点Ｖ_2L，Ｖ_2Rは、第５
図において点線で示す特性となる。このとき出力
信号合成演算部１９は、（Ｖ_2L−Ｖ_2R）なる合成
演算を行い、その結果を総合出力V₀として送出
する。よつて総合出力V₀は、第５図において実
線で示すように、検出センサ７が中央に位置した
場合には０となり、開先幅方向に変位するとその
変位量に対応した値となる。したがつて、総合出
力V₀を基に溶接電極を駆動してその位置を制御
することにより、溶接電極を開先に沿い正確に移
動させることができる。以上、実施例を挙げて説明したように本考案に
よれば、検出部の発振回路の負荷である検出コイ
ルが開先面に接近・離返するに伴つてその検出コ
イルのインダクタンスが変化することにより、こ
の検出コイルの高周波電流の電流変化に対応した
出力が得られる構成であるため、従来の如きそろ
ばん玉形の倣い機構やフランジ付き案内輪による
肩倣い機構などに比べ、開先面の状態（開先面の
凹凸、仕上げ程度や付着物など）、傾き、開先幅
の変化等には影響され難い。また、検出センサを
耐熱性材料で構成したことにより溶接近傍の高温
汚濁雰囲気や高温スパツタリングの悪環境下でも
誤動作し難く、その結果、安定で高精度に作動す
る装置を得ることができる。また、１個の検出コイルの同軸両側に各１個の
短絡用コイルを密結合して配設し、上記短絡用コ
イルの端子を、時間分割信号により交互に短絡・
解放をくり返えすことにより、検出コイルの主た
る感度領域を左右に切替え、両側の開先面までの
距離を独立に計測することが出来るから、検出部
は１チヤネルで済むのを始め、回路構成を簡略化
させることが出来る。さらに、本考案は溶接用以外の機器類、例えば
遠隔操作用の各種機器・装置類、省力化のための
各種機器・装置類および悪環境下で用いる各種機
器・装置類などに適用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜ｄは従来例に係る狭開先用の倣い機
構を夫々示す概略断面図、第２図〜第５図は本考
案の一実施例に係り、第２図は検出部を示すブロ
ツク構成図、第３図は本装置のブロツク構成図、
第４図ａは検出コイルの作動状態を示す説明図、
第４図ｂ，ｃ，ｄは夫々出力信号を示す説明図、
第５図は本装置の総合出力及び出力信号の特性例
を示すグラフである。図面中７は検出センサ、８は検出コイル、９は
検出部、１６は短絡・解放切替器、２１は演算回
路、２２Ｌ，２２Ｒは短絡用リングである。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

溶接電極とともに移動されて溶接開先内に位置
せしめられるとともに検出コイルが備えられた耐
熱性の検出センサと、前記検出コイルに高周波電
流を流すとともに溶接開先内における検出センサ
の位置変化に起因する検出コイルのインダクタン
スの変化により発生する高周波電流の電流値変化
を検出して前記検出コイルの位置に対応した出力
信号を送出する検出部とを有する溶接用倣い検出
装置において、前記検出コイルを間に挾んで同軸
に一対の短絡用コイルを配設するとともに、一方
の短絡用コイルの両端と他方の短絡用コイルの両
端とを交互に短絡させる短絡・解放切替器を備
え、更に一方の短絡用コイルが短絡されている際
に検出部から送出される出力信号と他方の短絡用
コイルが短絡されている際に検出部から送出され
る出力信号とを合成演算するため、前記短絡・解
放切替器と同期作動する出力信号左右弁別切替
器、記憶部及び出力信号合成演算部から構成され
る演算回路を設け、この演算回路の出力により開
先内における検出センサの位置に対応する総合出
力を送出することを特徴とする溶接用倣い検出装
置。