(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に溶接されるべき一対の被溶接物の表面位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記一対の被溶接物どうしの溶接部分の形状を解析して認識する解析処理手段と、
前記一対の被溶接物どうしの溶接部分の各種形状毎に、最適な溶接条件を予め記憶する記憶手段とが備えられるとともに、
前記解析処理手段の解析結果に基づいて、前記一対の被溶接物どうしの溶接部分における最適な溶接条件を前記記憶手段から選択して当該溶接部分を自動溶接制御する制御手段が備えられている自動溶接装置において、
前記位置検出手段の温度変化に対処して補正する補正手段が備えられていることを特徴とする自動溶接装置。
【請求項２】
前記自動溶接装置に、位置検出手段から基準となる基準距離だけ隔てた基準面を設け、
前記位置検出手段には、温度変化に伴って生じた基準距離の距離検出値の変化量を測定する手段を設け、前記解析処理手段には、相互に溶接されるべき一対の被溶接物の表面位置の検出値を前記距離検出値の変化量を基に補正する補正手段を設けることを特徴とする請求項１記載の自動溶接装置。
【請求項３】
位置検出手段で相互に溶接されるべき一対の被溶接物の表面位置を検出する位置検出工程と、
前記位置検出工程の検出結果に基づいて、前記一対の被溶接物どうしの溶接部分の形状を解析して認識する解析処理工程と、
前記一対の被溶接物どうしの溶接部分の各種形状毎に、最適な溶接条件を予め記憶する記憶工程とを備えるとともに、
前記解析処理工程の解析結果に基づいて、前記一対の被溶接物どうしの溶接部分における最適な溶接条件を選択して当該溶接部分を自動溶接制御する制御工程とを備えた自動溶接方法において、
前記位置検出手段から基準となる基準距離だけ隔てた基準面を設け、前記位置検出工程に、基準温度における基準距離を予め検出する工程と、その後温度変化に伴って生じた前記基準距離の距離検出値の変化量を検出する工程とを設け、前記解析処理工程に、相互に溶接されるべき一対の被溶接物の表面位置検出値を前記距離検出値の変化量を基に補正する補正工程を設けることを特徴とする自動溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種々の形状のワーク（被溶接物）どうしを溶接する自動溶接機や溶接ロボットに適用して好適な自動溶接装置と、自動溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の自動溶接装置は、例えば、特開平５−２１２５４０号公報に記載されている。前記自動溶接装置は、相互に溶接されるべき一対の被溶接物の表面位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記一対の被溶接物どうしの溶接部分の形状を解析して認識する解析処理手段と、
前記一対の被溶接物どうしの溶接部分の各種形状毎に、最適な溶接条件を予め記憶する記憶手段とが備えられるとともに、
前記解析処理手段の解析結果に基づいて、前記一対の被溶接物どうしの溶接部分における最適な溶接条件を前記記憶手段から選択して当該溶接部分を自動溶接制御する制御手段が備えられているものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の自動溶接装置において、位置検出手段（距離センサー）の温度変化により、検出された位置検出値に誤差が生じ、適正な溶接狙い位置と溶接条件の選択ができなくなり、その結果溶接不良が発生するという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、位置検出手段の温度変化によって生じる位置検出値の誤差を解消できる自動溶接装置および自動溶接方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、請求項１記載の発明は、相互に溶接されるべき一対の被溶接物の表面位置を検出する位置検出手段と、
前記位置検出手段の検出結果に基づいて、前記一対の被溶接物どうしの溶接部分の形状を解析して認識する解析処理手段と、
前記一対の被溶接物どうしの溶接部分の各種形状毎に、最適な溶接条件を予め記憶する記憶手段とが備えられるとともに、
前記解析処理手段の解析結果に基づいて、前記一対の被溶接物どうしの溶接部分における最適な溶接条件を前記記憶手段から選択して当該溶接部分を自動溶接制御する制御手段が備えられている自動溶接装置において、
前記位置検出手段の温度変化に対処して補正する補正手段が備えられていることを特徴とする自動溶接装置である。
【０００６】
請求項２記載の発明は、前記請求項１記載の自動溶接装置に、位置検出手段から基準となる基準距離だけ隔てた基準面を設け、
前記位置検出手段には、温度変化に伴って生じた基準距離の距離検出値の変化量を測定する手段を設け、前記解析手段には、相互に溶接されるべき一対の被溶接物の表面位置の検出値を前記距離検出値の変化量を基に補正する補正手段を設けるものである。
【０００７】
請求項３記載の発明は、位置検出手段で相互に溶接されるべき一対の被溶接物の表面位置を検出する位置検出工程と、
前記位置検出工程の検出結果に基づいて、前記一対の被溶接物どうしの溶接部分の形状を解析して認識する解析処理工程と、
前記一対の被溶接物どうしの溶接部分の各種形状毎に、最適な溶接条件を予め記憶する記憶工程とを備えるとともに、
前記解析処理工程の解析結果に基づいて、前記一対の被溶接物どうしの溶接部分における最適な溶接条件を選択して当該溶接部分を自動溶接制御する制御工程とを備えた自動溶接方法において、
前記位置検出手段から基準となる基準距離だけ隔てた基準面を設け、前記位置検出工程に、基準温度における基準距離を予め検出する工程と、その後温度変化に伴って生じた前記基準距離の距離検出値の変化量を検出する工程とを設け、前記解析処理工程に、相互に溶接されるべき一対の被溶接物の表面位置の検出値を前記距離検出値の変化量を基に補正する補正工程を設けることを特徴とするものである。
【０００８】
【作用】
請求項１記載の自動溶接装置においては、位置検出手段の温度変化に対処して補正する補正手段が備えられているものであるから、検出された位置検出値が温度変化に対し補正され、適正な溶接狙い位置と溶接条件の選択ができ、その結果溶接不良の発生を解消できる。
【０００９】
請求項２記載の自動溶接装置においては、位置検出手段に、温度変化に伴って生じた基準距離の距離検出値の変化量を測定する手段を設け、解析処理手段に、相互に溶接されるべき一対の被溶接物の表面位置を前記距離検出値の変化量を基に補正する補正手段を設けるものであるから、請求項１記載の発明と同様、検出された位置検出値が温度変化に対し補正され、適正な溶接狙い位置と溶接条件の選択ができ、その結果溶接不良の発生を解消できる。
【００１０】
請求項３記載の自動溶接方法においては、位置検出工程に、基準温度における基準距離を予め検出する工程と、その後温度変化に伴って生じた前記基準距離の距離検出値の変化量を検出する工程とを設け、前記解析処理工程に、相互に溶接されるべき一対の被溶接物の表面位置の検出値を前記距離検出値の変化量を基に補正する補正工程を設けるものであるから、検出された位置検出値が温度変化に対し補正され、適正な溶接狙い位置と溶接条件の選択ができ、その結果溶接不良の発生を解消できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１と図２は、本発明の一実施例であって、図１は自動溶接装置の説明図、図２は図１の自動溶接装置を用いて位置検出する位置検出工程を示す説明図、図３は自動溶接方法の全工程を示す説明図である。
図において、１Ａ、１Ｂは被溶接物、１Ｃは位置決め部材、１Ｄは基準面、１Ｅは作業台、２は位置検出手段、２ａは発光部、２ｂは受光部、３は駆動機構、４はコンピューター、４ａは解析処理部、４ｂは記憶部、４ｃは制御部、４ｄは補正部、７は溶接ロボット、８はシールドガスのボンベ、９は電磁弁、Ｌ0 は基準距離、Ｌ1 は被溶接物１Ａの表面位置距離、Ｌ2 は被溶接物１Ｂの表面位置距離、である。
【００１２】
図１において、１Ａ、１Ｂは相互に溶接されるべき一対の被溶接物であって、被溶接物１Ａは四角形状の鋼管であり、被溶接物１Ｂは取付用の鋼板である。
上記被溶接物１Ａ、１Ｂは、作業台１Ｅの上に取り付けられた位置決め部材１Ｃに当接させて設置される。この位置決め部材１Ｃは、後述する位置検出手段２から基準となる基準距離Ｌ0 だけ隔てた基準面１Ｄを有している。
なお、上記基準面１Ｄは、位置決め部材１Ｃの一側面を基準面として利用したものであるが、別途基準面となる面を有する部材を設置してもよい。
【００１３】
本実施例の自動溶接装置は、上記被溶接物１Ａ、１Ｂの所定溶接線に沿って自動溶接する溶接ロボット７に備えられるものであって、位置検出手段２と、この位置検出手段２を所望の位置に移動させる駆動機構３と、コンピューター４とを備えているものである。
また、上記溶接ロボット７には、電磁弁９を介してシールドガスのボンベ８が配管接続されている。
【００１４】
上記位置検出手段２は、光学式位置センサーであって、この位置検出手段２は、図１に示すように、光（例えばレーザー光）を発光して被検出物の表面にスポット状に照射する発光部２ａと、この発光部２ａから照射された後に被検出物の表面にて反射されてきた反射光を受光する受光部２ｂとを備えて構成されている。
被溶接物１Ａ、１Ｂの表面位置の検出は、例えば、被溶接物１Ａ、１Ｂの溶接予定線の方向に直交する方向の検出線に沿って光を走査させて行う。
【００１５】
そして、上記位置検出手段２は、図２に示すように、駆動機構３により任意の位置に移動できるようになされていて、上記受光部２ｂにて得られた受光データー、例えば、光路差データー、反射光強度等に基づき、被溶接物１Ａ、１Ｂの表面位置距離Ｌ1 、Ｌ2 と、基準面１Ｄの表面位置距離、すなわち基準距離Ｌ0 とが求められるようになっている。
そしてまた、位置検出手段２には、上記基準距離Ｌ0 の検出値の温度変化によって生じる距離検出値変化量△Ｌ0 を測定する手段が設けられている。
【００１６】
一方、４はコンピューターであって、このコンピューター４は位置検出手段２に接続され、この位置検出手段２による検出データーに基づいて解析処理と自動溶接制御を行うためのものであり、解析処理部４ａと、記憶部４ｂと、制御部４ｃと、さらに補正部４ｄとを有して構成されている。
【００１７】
上記補正部４ｄは、前記位置検出手段２で異なるときに検出された基準距離Ｌ0 の二つの検出値の差である距離検出値の変化量△Ｌ0 を基に、被溶接物１Ａ、１Ｂの表面位置距離Ｌ1 、Ｌ2 の検出値を補正する手段を有するものである。
上記解析処理部４ａは、補正部４ｄで補正された補正データーに基づいて一対の被溶接物１Ａ、１Ｂどうしの溶接部分の形状を解析して認識するものである。
【００１８】
上記記憶部４ｂは、一対の被溶接物１Ａ、１Ｂどうしの溶接部分の各種形状毎に最適な各種溶接条件を予め記憶するものである。この各種溶接条件としては、溶接電流、シールドガスの種類のほか、溶接電圧、溶接速度、トーチ前進角、トーチ倒れ角、トーチ狙い角などがある。
上記制御部４ｃは、解析処理部４ａの解析結果を記憶部４ｂに照合し、被溶接物１Ａ、１Ｂの溶接部分の形状に応じた最適な溶接条件を選択して、選択した溶接条件に応じて溶接ロボット７の動作を制御するとともに、電磁弁９の制御を行って被溶接物１Ａ、１Ｂの溶接部分を自動溶接制御するものである。
【００１９】
つぎに、上述のごとく構成された本実施例の自動溶接装置を用いた自動溶接方法について、図３を参照しながら説明する。
まず、基準温度において、位置検出手段２により、この位置検出手段２と基準面１Ｄとの距離、すなわち基準距離Ｌ0 を検出しておく（ステップＡ1 ）。
その後、自動溶接する時点で、上記基準温度より外れ、その結果生じた基準距離Ｌ0 の距離検出値変化量△Ｌ0 を、位置検出手段２により検出する（ステップＡ2 ）。
と同時に、被溶接物１Ａ、１Ｂの表面位置距離Ｌ1 、Ｌ2 を検出する。
【００２０】
コンピューター４の補正部４ｄにより、上記検出された被溶接物１Ａ、１Ｂの表面位置距離Ｌ1 、Ｌ2 を基準距離Ｌ0 の距離検出値変化量△Ｌ0 を基に補正する（ステップＢ1 ）。
そして、解析手段４ａにより、上記補正された表面位置距離Ｌ1 、Ｌ2 に基づいて、被溶接物１Ａ、１Ｂどうしの溶接部分の形状を解析して認識する（ステップＢ2 ）。
【００２１】
上記解析手段４ａにより認識された溶接部分の形状を、記憶部４ｂに予め入力されている溶接条件に照合する（ステップＣ）。
そして、溶接部分の形状に応じた最適の溶接条件を選定し、選択された溶接条件に応じて溶接ロボット７に対して制御部４ｃから動作指示を出力するとともに、電磁弁９を作動させて最適な溶接条件で被溶接物１Ａ、１Ｂの自動溶接を行う（ステップＤ）。
【００２２】
以下、上述の本実施例の作用について述べる。
本実施例の自動溶接装置においては、位置検出手段２に、温度変化に伴って生じた基準距離Ｌ0 の距離検出値の変化量を測定する手段を設け、解析処理手段４ａに、相互に溶接されるべき一対の被溶接物１Ａ、１Ｂの表面位置Ｌ1 、Ｌ2 を前記基準距離Ｌ0 の距離検出値変化量△Ｌ0 を基に補正する補正手段を設けるものである。
また、本実施例の自動溶接方法においては、位置検出工程に、基準温度における基準距離Ｌ0 を予め検出する工程と、その後温度変化に伴って生じた前記基準距離Ｌ0 の距離検出値の変化量を検出する工程とを設け、前記解析処理工程に、相互に溶接されるべき一対の被溶接物１Ａ、１Ｂの表面位置の検出値を前記距離検出値の変化量△Ｌ0 を基に補正する補正工程を設けるものである。
従って、検出された被溶接物１Ａ、１Ｂの表面位置Ｌ1 、Ｌ2 の検出値が温度変化に対し補正され、適正な溶接狙い位置と溶接条件の選択ができ、その結果溶接不良の発生を解消できる。
尚、補正は溶接条件を選定したのちに行うものであってもよい。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１記載の自動溶接装置においては、位置検出手段の温度変化に対処して補正する補正手段が備えられているものであるから、検出された位置検出値が温度変化に対し補正され、適正な溶接狙い位置と溶接条件の選択ができ、その結果溶接不良の発生を解消できる。
【００２４】
請求項２記載の自動溶接装置においては、位置検出手段に、温度変化に伴って生じた基準距離の距離検出値の変化量を測定する手段を設け、解析処理手段に、相互に溶接されるべき一対の被溶接物の表面位置を前記距離検出値の変化量を基に補正する補正手段を設けるものであるから、請求項１記載の発明と同様、検出された位置検出値が温度変化に対し補正され、適正な溶接狙い位置と溶接条件の選択ができ、その結果溶接不良の発生を解消できる。
【００２５】
請求項３記載の自動溶接方法においては、位置検出工程に、基準温度における基準距離を予め検出する工程と、その後温度変化に伴って生じた前記基準距離の距離検出値の変化量を検出する工程とを設け、前記解析処理工程に、相互に溶接されるべき一対の被溶接物の表面位置の検出値を前記距離検出値の変化量を基に補正する補正工程を設けるものであるから、検出された位置検出値が温度変化に対し補正され、適正な溶接狙い位置と溶接条件の選択ができ、その結果溶接不良の発生を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であって、自動溶接装置の説明図である。
【図２】図１の自動溶接装置を用いて位置検出する位置検出工程を示す説明図である。
【図３】自動溶接方法の全工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ      被溶接物
１Ｃ            位置決め部材
１Ｄ            基準面
２              位置検出手段
２ａ            発光部
２ｂ            受光部
３              駆動機構
４              コンピューター
４ａ            解析処理部
４ｂ            記憶部
４ｃ            制御部
４ｄ            補正部
７              溶接ロボット
Ｌ0             基準距離
Ｌ1             被溶接物１Ａの表面位置距離
Ｌ2             被溶接物１Ｂの表面位置距離
【図１】
0003718304.tif 000002
【図２】
0003718304.tif 000003
【図３】
0003718304.tif 000004