JPH0333435B2

JPH0333435B2 -

Info

Publication number: JPH0333435B2
Application number: JP2849682A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Ihara; Masao Ueda; Takahiro Asano
Original assignee: Shin Meiva Industry Ltd
Current assignee: Shinmaywa Industries Ltd
Priority date: 1982-02-23
Filing date: 1982-02-23
Publication date: 1991-05-17
Also published as: JPS58145368A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、全車輪を舵取可能の走行台車に溶
接用トーチを搭載してすみ肉ならい溶接する装置
に関するものである。

従来ならい溶接装置は種々存在するが、それら
は、いずれも１つのならいセンサの出力により１
つの要素を制御するべくなされているため、制御
すべき要素が多くなればなる程、センサの数も増
やさねばならない。そのため前記溶接装置の構造
が複雑となり、大型化する。

この発明は前述事情に鑑みなされたものであつ
て、ならいセンサは１つしか設けないようにし、
制御装置により複数の要素を制御可能としたすみ
肉ならい溶接装置を提供せんとするものであり、
以下実施例を詳述する。

W₁，W₂は、ワークであり、W₁は水平板材、
W₂は垂直板材である。そしてワークW₁，W₂は、
第４図のように相互に位置決めされて予め仮付溶
接が施されている。WL（WL₁〜WL₃）は、両板
材W₁，W₂で形成されたそれぞれ溶接線である。

１は、走行台車（実施例では平面形状が正方
形）であり、計４個の車輪２が装着されている。
なお全車輪２は、台車１底部に取付けた電動機
M₁により、チエーン３ａおよびスプロケツト３
ｂ，３ｃと、かさ歯車３ｄ，３ｅとからなる動力
伝達機構３を介して同方向に駆動されるべく構成
されている。E₁は、詳細を図示していないが、
車輪２に接続した走行距離検出用エンコーダであ
る。

４は、舵取機構であり、台車１底部に取付けた
電動機M₂により、チエーン４ａおよびスプロケ
ツト４ｂ，４ｃを介して、全車輪２を同時に同方
向へ舵取し得るべく構成されている。E₂は、詳
細を図示していないが機構４の舵取角検出用エン
コーダである。

５は、台車１の中央上部に垂直軸支５ａされ、
図示しない電動機M₃により回動する回動体であ
る。E₃は、詳細を図示していないが、回動体５
の回動角検出用エンコーダである。

６は、回動体５に支持され、電動機M₄により、
公知のボールスクリユー式伝達機構７を介して水
平方向に移動可能の移動体である。E₄は、移動
体６の位置検出用エンコーダである。

８は、移動体６先端にその一端を水平関着８ａ
した回動部材である。

９は、部材８の水平状態においてその下部に垂
直軸支され、先端部が仮想の一点（実施例では後
述する軸１０ｂ）を中心として水平回動する機構
であり、実施例では２組の平行四辺形リンクから
なる平行リンク機構である。機構９は、部材８の
水平状態においてその下部にリンク９ａ，９ｂを
垂直軸支９ｃ，９ｄし、またリンク９ａ先端には
レバー９f′を突設したリンク９ｆを関着９ｅし、
そしてレバー９f′先端とリンク９ｂ先端とを関着
９ｇしてなる１組の平行四辺形リンクと、リンク
９ａ先端から突設されたレバー９a′先端にリンク
９ｈを関着９ｉするとともに、リンク９ｆおよび
９ｈの両先端間にリンク９ｊを関着９ｋ，９ｌし
た１組の平行四辺形リンクとよりなる。M₅は、
リンク９ａを軸９ｃまわりに回動させる電動機で
ある。なお機構９の先端リンク９ｊが溶接用トー
チＴの保持部材として構成されている。

S₁は、保持部材９ｊ先端に支持した溶接線なら
いセンサであり、実施例では、保持部材９ｊ先端
に水平関着１０ａされ、かつ図示しない弾機によ
り突出付勢された、板材W₂の垂直面ならいロー
ラ１０と、保持部材９ｊに装着され、ローラ１０
の突出位置を検出する差動トランスTRとで構成
された接触式センサである。

１１は、保持部材９ｊ下部（軸９ｋと同軸上）
に装着した、板材W₁上面ならい用のフリーロー
ラである。

なおローラ１０の関着１０ａ位置は、予め設定
したセンサS₁の基準出力値におけるローラ１０の
基準突出位置において、軸９ｃ，９ｅ間距離と軸
９ｋ，１０ｂ間距離とが等しく、しかも軸９ｅ，
９ｋ間距離と軸９ｃ，１０ｂ間距離とが等しくな
るよう設定されている。またトーチＴの保持部材
９ｊへの取付位置は、トーチＴの溶接点の位置Ｐ
が、ローラ１０の前述基準突出位置において、ロ
ーラ１０先端下方で、かつローラ１１下端を通る
水平面上に一致するように設定されている。そし
てリンク９ａの回動にかかわらず、トーチＴが軸
１０ｂを中心として水平回動し、トーチＴの溶接
線WLに対する角度を変更可能に構成されてい
る。E₅は、トーチＴの溶接線WLに対する角度検
出用エンコーダである。

S₂は、台車１の各辺に計４個突設した板材W₂
検知器（例えばリミツトスイツチ）である。

すなわち検知器S₂は、台車１の走行の障害とな
る垂直ワークすなわち板材W₂の側壁を検知して、
少なくとも台車１に停止信号を出力するためのも
のである。

Ｃは、電動機M₁〜M₅や溶接電源WSを制御す
る装置であり、中央処理装置CPUとメモリMEM
とを含むコンピユータを主体とするものである。
そして電動機M₁〜M₅、これら各電動機の駆動回
路（ドライバ）MD₁〜MD₅、エンコーダE₁〜E₅、
センサS₁、検知器S₂や電源WSは第８図のように
バスラインＢを介して制御装置Ｃと接続されてい
る。

なお制御装置Ｃには、センサS₁の出力情報によ
りセンサS₁の出力値がほぼ一定となるよう移動体
６を移動制御するべくした第１手段A₁と、トー
チＴの溶接線WLに対する角度が一定となるよう
機構９を回動制御するべくした第２の手段A₂と、
溶接速度が一定となるよう台車１の速度を制御す
るべくした第３手段A₃と、溶接線WLと台車１と
の距離がほぼ一定となるよう全車輪２を舵取制御
するべくした第４手段A₄とが含まれている。

なお具体的には、第１手段A₁は、センサS₁か
らの出力値と予め設定した基準値との差を演算し
（ステツプST2）、その差が略一定となるよう移動
体６を移動制御するものである。また第２手段
A₂は、一定時間ｔ前と現在その各溶接点の位置
Pi、Pi＋１の位置情報からそれら両位置を通る直
線の方向（溶接線WLの方向）を演算する（ステ
ツプST5）とともに、その直線方向に対するトー
チ角度（実施例では板材W₁面上においてその直
線とは直交する線に対する角度）を演算して（ス
テツプST6）、トーチＴの溶接線WLの対する角
度が略一定となるよう機構９を回動制御するもの
である。さらに第３手段A₃は、ステツプST5で
求めた直線上で、一定時間ｔ経過後に到達するで
あろう次期溶接仮想点の位置Pi＋２を演算し（ス
テツプST8）、両位置情報Pi＋１およびPi＋２か
ら台車１の走行速度（溶接速度）が略一定となる
よう速度制御するものである。なおこの実施例で
はステツプST8の後、Pi＋２位置から現在の移動
体６の移動方向（台車１の左右方向）かつ台車１
側へ一定距離L2（予め設定した移動体６の基準位
置におけるトーチＴの溶接点の位置と垂直軸５ａ
との距離）だけ離れた次期垂直軸５ａ仮想位置
Oi＋２を演算する（ステツプST9）とともに、
その位置Oi＋２と現在の垂直軸５ａの位置Oi＋
１との距離ｌを演算し、さらにはその距離ｌを一
定時間ｔで除算する（ステツプST10）ことによ
り、台車１の走行速度を求めている。さらには第
４手段A₄は、ステツプST8の後、両位置Pi＋１
とPi＋２とを通る直線の方向を演算するととも
に、その直線の、現在の全車輪２の舵取方向に対
する角度を演算して、台車１の溶接線WLとの距
離を略一定に保持するべく舵取制御するものであ
る。なおこの実施例ではステツプST9の後、前記
両位置Oi＋２とOi＋１とを通る直線の方向を演
算し、さらにその直線の、現在の全車輪２の舵取
方向に対する角度φを演算する（ステツプST12）
ことにより、舵取角を求めている。

さらにこの実施例の作用を第９図イ，ロおよび
第１０図のフローチヤートに基づいて説明する。

まずオペレータは、台車１を第４図実線位置に
配置させる。このとき回動体５は、移動体６の移
動方向が台車１を進行させたい方向（第４図にお
いて上下方向）に対して直角方向となる回動角に
設定されている。またローラ１０は板材W₂垂直
面に当接されている。さらにローラ１１は板材
W₁上面に当接され、軸８ａを中心とする部材８
の重力により回動が拘束されている。なお説明の
都合上、機構４は、全車輪２が第４図において上
方に向いた角度に舵取りされているものと仮定し
ておく。

そこで制御装置Ｃの起動スイツチをONにする
と、電源WSがONとなる。また一方では軸５ａ
を原点Oiとし、かつ全車輪２の舵取方向をXi軸
として、溶接点の位置Piの位置情報をコンピユー
タＣに取込む（ステツプST₁）。しかもドライバ
MD₁の正回転出力がONとなつて電動機M₁は正
転駆動され、機構３を介して全車輪２は正転し、
台車１は第４図実線位置から上方へ予め定めた溶
接速度で前進走行すると同時に、エンコーダE₁
により走行距離のカウントが開始される。

するとセンサS₁の出力をコンピユータＣが取込
み、予め定めた基準値との差を演算し、さらにそ
の差を移動体６の移動方向長さに換算し（ステツ
プST₂）、さらにはその換算値を一定時間ｔで除
算する。なおこの一定時間ｔは、溶接速度に関係
するが、この実施例では0.1秒（溶接速度10mm／
秒）に設定されている。そして前記除算値が正な
らば、ドライバMD₄の左回転出力がONとなり、
電動機M₄により移動体６は前記除算値（絶対値）
の速さで突出移動され、逆に負ならば、ドライバ
MD₄の右回転出力がONとなり、移動体６は前記
除算値（絶対値）の速さで没入移動される（ステ
ツプST₃）。

従つてトーチＴの溶接点の位置Ｐは常に溶接線
WLに一致することになる。

そして一定時間ｔが経過すると、Piの位置情報
およびエンコーダE₁，E₂，E₄の出力から現在の
溶接点の位置Pi＋１を演算し、そのPi＋１の位置
情報をコンピユータＣに取込む（ステツプST₄）。
そしてエンコーダE₂の出力から現在の舵取角度
を演算し、その舵取方向をXi＋１軸、垂直軸５
ａを原点Oi＋１とする座標に置換し、その新た
な座標系においてPi、Pi＋１位置を座標変換す
る。そしてPi、Pi＋１を通る直線の方向（溶接線
WL₁の方向）を演算し（ステツプST₅）、さらに
板材W₁面においてその直線とは直交する線の方
向を演算し、さらにはその直交する線の方向に対
するトーチ角度θを演算し（ステツプST₆）、さ
らにはまたそのトーチ角度θを一定時間ｔで除算
する。そしてその除算値θ／ｔが正ならば、ドラ
イバMD₅の右回転出力がONとなり、電動機M₅
によりトーチＴは前記除算値（絶対値）の速さで
右へ回動され、逆に負ならば、ドライバMD₅の
左回転出力がONとなり、トーチＴは前記除算値
（絶対値）の速さで左へ回動される（ステツプ
ST₇）。

従つて溶接線WLが曲線であつても、トーチＴ
の溶接線WLに対する角度はほぼ一定となる。

そしてさらに予め設定した溶接速度（10mm／
秒）と一定時間ｔ（0.1秒）とを乗算し、Pi、Pi＋
１を通る直線上において、Pi＋１位置から前記乗
算値（距離L₁すなわちこの実施例では１mm）だ
け離なれた次期溶接仮想点Pi＋２の位置、すなわ
ち一定時間ｔ経過後に到達するであろうPi＋２位
置を演算する（ステツプST₈）。さらにはPi＋２
位置から台車１の左右方向（現在の移動体６の移
動方向）に一定距離L₂（すなわち移動体６の基準
位置が予め設定されていて、その移動体６の基準
位置において、溶接点の位置Ｐと垂直軸５ａとの
距離）だけ台車１側へ離なれた次期垂直軸５ａ仮
想位置Oi＋２を演算する（ステツプST₉）。さら
にはまた現在の垂直軸５ａの位置Oi＋１と次期
仮想点の位置Oi＋２との距離ｌを演算し、その
距離ｌを一定時間ｔで除算する（ステツプ
ST₁₀）。そしてその除算値ｌ／ｔをドライバMD₁
に出力し（ステツプST₁₁）、台車１をその除算値
の速さで走行させる。

従つて溶接線WLが曲線であつても、溶接速度
は常にほぼ一定となる。

そしてまたOi＋１、Oi＋２を通る直線の方向
を演算し、その直線のXi＋１軸に対する角度φ
（すなわちその直線の、現在の全車輪２の舵取方
向に対する角度）を演算し（ステツプST₁₂）、さ
らにはその角度φを時間ｔで除算する。そしてそ
の除算値φ／ｔが正ならば、ドライバMD₂の左
回転出力がONとなり、全車輪２は前記除算値
（絶対値）の速さで左に舵取りされ、また逆に負
ならば、ドライバMD₂の右回転出力がONとな
り、全車輪２は前記除算値（絶対値）の速さで右
に舵取りされる（ステツプST₁₃）。

従つて溶接線WLが極端に大きな凸凹曲線であ
つても、トーチＴや機構９や台車１が板材W₂に
衝突することはない。

そしてその後、Pi＋１の位置情報をPiの位置情
報に置換し、前回同様の作用を繰返し実行する。

以上のように、センサS₁の出力値がほぼ一定と
なるように、また溶接線WL₁に対するトーチ角
度がほぼ一定となるように、さらに溶接速度が溶
接線WL₁の方向に関係なくほぼ一定となるよう
に、さらには台車１と溶接線WL₁との距離がほ
ぼ一定となるように、それぞれ前述のように速度
制御され、結局溶接線WL₁は第４図において下
から上に向かつて自動溶接されることになる。

そして第４図２点鎖線１′のようについに台車
１が板材W₂に衝突すると、検知器S₂の出力が
ONとなる。するとエンコーダE₁によるそれまで
のカウント量（走行距離）が一旦メモリMEMに
格納され、またドライバMD₁がOFFとなり、台
車１は停止される。そしてドライバMD₃の右回
転出力がONとなつて回動体５は右へ回動され、
しかもエンコーダE₃によるカウントが開始され
る。そしてそのカウント量がK₁になつたところ、
すなわちトーチＴが第４図２点鎖線T′からT″位
置に達したところでドライバMD₃はOFFとなり、
回動体５は停止され、しかも電源WSもOFFとな
る。従つてこの時点で溶接線WL₁については溶
接完了したことになる。

そしてさらにはドライバMD₁の逆回転出力が
ONとなつて、台車１は後進し、しかもエンコー
ダE₁によるカウントが開始される。そしてその
カウント量がK₂になつたところ、すなわち台車
１が第４図２点鎖線１′位置から第５図２点鎖線
１位置に達したところでドライバMD₁はOFFと
なり、台車１は停止される。

そしてさらにはまたドライバMD₃の右回転出
力がONとなつて、回動体５は右回動され、しか
もエンコーダE₃によるカウントが開始される。
そしてそのカウント量がK₃になつたところ、す
なわちトーチＴが第４図２点鎖線T″位置から第
５図２点鎖線Ｔ位置に達したところでドライバ
MD₃はOFFとなり、回動体５は停止される。

そしてさらにはドライバMD₂の左回転出力が
ONとなつて、全車輪２は左へ舵取りされ、しか
もエンコーダE₂によるカウントが開始される。
そしてそのカウント量がK₄になつたところ、す
なわち全車輪２が左へ90度舵取りされ、第５図に
おいて左向きとなつたところでドライバMD₂は
OFFとなり、前記舵取りは停止される。そして
さらにはドライバMD₁の正回転出力がONとな
り、台車１は第５図において左へ走行する。そし
て台車１が第５図２点鎖線１′のように板材W₂に
衝突すると、検知器S₂の出力がONとなり、ドラ
イバMD₁はOFFとなつて、台車１は停止される。

そしてさらにはドライバMD₂の右回転出力が
ONとなり、全車輪２は右へ舵取りされ、しかも
エンコーダE₂によりカウントが開始される。そ
してそのカウント量がK₅になつたところ、すな
わち全車輪２が右へ90度舵取りされて、第５図に
おいて上向きとなつたところでドライバMD₂は
OFFとなり、前記舵取りは停止される。そして
さらにドライバMD₁の正回転出力がONとなり、
台車１は前進する。するとついにはローラ１０が
板材W₂垂直面に衝突し、センサS₁の出力がリミ
ツトから解放され、その解放出力信号によりドラ
イバMD₁はOFFとなつて、台車１は第６図の位
置で停止される。

そしてさらにはドライバMD₃の左回転出力が
ONとなつて回動体５は左回動され、しかもエン
コーダE₃によりカウントが開始される。そして
そのカウント量がK₆になつたところ、すなわち
トーチＴが第６図２点鎖線Ｔ位置からT′位置に
達したところでドライバMD₃はOFFとなり、回
動体５は停止される。

そしてさらにはドライバMD₂の右回転出力が
ONとなつて全車輪２は右へ舵取りされ、しかも
エンコーダE₂によりカウントが開始される。そ
してそのカウント量がK₇になつたところ、すな
わち全車輪２が右へ90度舵取りされて第６図にお
いて右へ向いたところでドライバMD₂はOFFと
なり前記舵取りは停止される。

そして電源WSは再びONとなり、またドライ
バMD₃の右回転出力もONとなつて回動体５は右
回動され、しかもエンコーダE₃によりカウント
が開始される。そしてそのカウント量がK₈にな
つたところ、すなわちトーチＴが第６図２点鎖線
T′位置からＴ位置に達したところでドライバ
MD₃はOFFとなり、回動体５は停止される。従
つて第６図２点鎖線T′位置からＴ位置までの間
の溶接線WL₂が自動溶接されることになる。

そしてドライバMD₁の正回転出力がONとな
り、しかもメモリMEMに一旦格納されていた前
述カウント量（第４図において溶接開始位置から
T′位置までの台車１の走行距離に相当する量）
を初期値としてエンコーダE₁によるカウントが
再開され、再び前述ステツプST₂以後の作用が実
行される。従つて溶接線WL₂は第６図２点鎖線
Ｔ位置から右へ向かつて自動溶接されることにな
る。

そして前述同様にして溶接線WL₂，WL₃が自
動溶接され、ついにエンコーダE₁によるカウン
ト量がK₉になると、すなわちトーチＴが溶接線
WL₃の第４図において下端位置に達するまで台
車１が走行したならば、電源WSはOFFとなり、
またドライバMD₁もOFFとなつて、台車１は停
止され、溶接線WLの自動溶接は完了したことに
なる。

以上の説明から明らかなように、各溶接線
WL₁〜WL₃の交差個所近辺は第１０図のサブル
ーチンのフローチヤートに基づいて自動溶接さ
れ、またそれ以外の個所については、第９図イ，
ロのフローチヤートの基づき、センサS₁の出力値
がほぼ一定となるように、また溶接線WLに対す
るトーチ角度がそれぞれほぼ一定となるように、
さらには溶接速度が溶接線WL方向に関係なくほ
ぼ一定となるように、さらにはまた台車１と溶接
線WLとの距離がほぼ一定となるように、それぞ
れ速度制御されながら自動溶接されることにな
る。

この発明は前述説明から明らかなように、溶接
線ならいセンサはS₁だけであつても、第１〜第４
手段A₁〜A₄により、(イ)トーチＴの溶接線WLに
対する接近遠隔量（移動体６の移動量）、溶接線
WLに対するトーチ角度、台車１の速度および全
車輪２の舵取角度を、あるいは(ロ)トーチＴの溶接
線WLに対する接近遠隔量（移動体６の移動量）、
溶接線WLに対するトーチ角度、および全車輪２
の舵取角度を、制御し得る。すなわち溶接線なら
いセンサは１つでも、制御装置Ｃにより複数の要
素を制御できるので、従来のようにセンサを数多
く溶接装置に装着する必要がなく、構造簡単、軽
量、コンパクトになし得る。また検知器S₂により
垂直ワークの側壁を検知することにより、少なく
とも台車１を停止させ得ることはもちろん、その
停止により第１〜４手段によつては自動溶接でき
ない部分に対する別のシーケンシヤルな制御を実
行させるというようなことも可能であり、ワーク
の形状に応じてこの発明装置を利用できる。

【図面の簡単な説明】

図はいずれもこの発明の一実施例を示し、第１
図は全体説明用斜視図、第２図は走行台車の底面
図、第３図は先端部が仮想の一点を中心として回
動するべくした機構の平面図、第４〜７図は作用
説明図、第８図は制御装置のブロツク図、第９図
イ，ロ、および第１０図は作用説明用フローチヤ
ートである。図において、W₁……ワーク（水平板材）、W₂
……ワーク（垂直板材）、WL（WL₁〜WL₃）……
溶接線、Ｔ……溶接用トーチ、Ｐ……トーチＴの
溶接点の位置、１……走行台車、２……車輪、４
……舵取機構、５……回動体、５ａ……垂直軸、
６……移動体、９……先端部が仮想の一点を中心
として水平回動するべくした機構、９ｊ……機構
９先端部（トーチＴの保持部材）、１０……なら
いローラ、S₁……溶接線ならいセンサ、Ｃ……制
御装置、S₂……検知器、A₁……センサS₁の出力
値がほほ一定となるよう移動体６を移動制御する
べくした第１手段、A₂……トーチＴの溶接線WL
に対する角度がほぼ一定となるよう機構９を回動
制御するべくした第２手段、A₃……溶接速度が
ほぼ一定となるよう台車１の速度を制御するべく
した第３手段、A₄……溶接線WLと台車との距離
がほぼ一定となるよう全車輪２を舵取制御するべ
くした第４手段、である。

Claims

【特許請求の範囲】

１全車輪とも舵取機構を連結した走行台車と、
この走行台車に支持され、垂直軸まわりに旋回可
能な回動体と、この回動体に支持され、前記垂直
軸とは直交する方向に移動可能な移動体と、この
移動体に垂直軸支され、先端部が仮想の一点を中
心として水平回動するべくした機構と、この機構
先端部に一体の溶接用トーチの保持部材と、この
保持部材に支持した溶接線ならいセンサと、前記
走行台車に設けられ、垂直ワークの側壁を検知し
て少なくとも走行台車を停止させる検知器と、前
記溶接線ならいセンサの出力によりワークの溶接
線を自動溶接するべくした制御装置とを備え、こ
の制御装置には、前記溶接線ならいセンサからの
出力値と予め設定した基準値との差を演算し、そ
の差が略一定となるよう前記移動体を移動制御す
る第１手段と、一定時間前と現在との各溶接点の
位置情報からそれら両位置を通る直線の方向（溶
接線の方向）を演算するとともに、前記直線方向
に対するトーチ角度を演算して、前記溶接用トー
チの前記溶接線に対する角度が略一定となるよう
前記回動機構を回動制御する第２手段と、前記一
定時間前と現在との両溶接点の位置を通る直線上
で、前記一定時間経過後に到達するであろう次期
溶接仮想点の位置を演算し、現在と前記一定時間
経過後との両位置情報から前記走行台車の走行速
度（溶接速度）が略一定となるよう速度制御する
第３手段と、前記現在と一定時間経過後との両位
置を通る直線の方向を演算するとともに、その直
線の、現在の前記全車輪の舵取方向に対する角度
を演算して、前記走行台車の前記溶接線との距離
を略一定に保持するべく舵取制御する第４手段と
を含んでなる、すみ肉ならい溶接装置。