(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｙ走行台車，これによって支持された基台，この基台をｙ走行台車上で昇降駆動する基台ｚ駆動機構，基台で支持され基台に対して昇降自在であって溶接線に倣うｚ倣い手段，基台に対する、ｚ倣い手段が倣う溶接線のｚ位置を計測するｚ計測手段，基台に備えた溶接トーチ、および、この溶接トーチを基台上で昇降駆動するトーチｚ駆動機構；
ｚ計測手段が計測したｚ位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台ｚ駆動機構を介して基台を設定量ｚ駆動しこれに連動してトーチｚ駆動機構を介して溶接トーチを該方向とは逆方向に該設定量ｚ駆動するｚシフト制御手段；ならびに、
ｚ計測手段が計測したｚ位置に、ｚ倣い手段に対する溶接トーチのｙ方向位置差の分のｙ走行台車の走行の後に、溶接トーチの狙い位置を合わせるためにトーチｚ駆動機構を介して溶接トーチを昇降駆動するz倣い制御手段；
を備える倣い溶接装置。
【請求項２】
ｙ走行台車，これによって支持された基台，この基台をｙ走行台車上でｘ方向に駆動する基台ｘ駆動機構，基台で支持され基台に対してｘ方向に前後移動自在であって溶接線に倣うｘ倣い手段，基台に対する、ｘ倣い手段が倣う溶接線のｘ位置を計測するｘ計測手段，基台に備えた溶接トーチ、および、この溶接トーチを基台上でｘ方向に前後駆動するトーチｘ駆動機構；
ｘ計測手段が計測したｘ位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台ｘ駆動機構を介して基台を設定量ｘ駆動しこれに連動してトーチｘ駆動機構を介して溶接トーチを該方向とは逆方向に該設定量ｘ駆動するｘシフト制御手段；ならびに、
ｘ計測手段が計測したｘ位置に、ｘ倣い手段に対する溶接トーチのｙ方向位置差の分のｙ走行台車の走行の後に、溶接トーチの狙い位置を合わせるためにトーチｘ駆動機構を介して溶接トーチをｘ方向に前後駆動するｘ倣い制御手段；
を備える倣い溶接装置。
【請求項３】
ｙ走行台車，これによって支持された基台，この基台をｙ走行台車上で昇降駆動する基台ｚ駆動機構，基台をｙ走行台車上でｘ方向に駆動する基台ｘ駆動機構，基台で支持され基台に対して昇降自在であって溶接線に倣うｚ倣い手段，基台で支持され基台に対してｘ方向に前後移動自在であって溶接線に倣うｘ倣い手段，基台に対する、ｚ倣い手段が倣う溶接線のｚ位置を計測するｚ計測手段，基台に対する、ｘ倣い手段が倣う溶接線のｘ位置を計測するｘ計測手段，基台に備えた溶接トーチ，この溶接トーチを基台上で昇降駆動するトーチｚ駆動機構、および、溶接トーチを基台上でｘ方向に前後駆動するトーチｘ駆動機構；
ｚ計測手段が計測したｚ位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台ｚ駆動機構を介して基台を設定量ｚ駆動しこれに連動してトーチｚ駆動機構を介して溶接トーチを該方向とは逆方向に該設定量ｚ駆動するｚシフト制御手段；
ｘ計測手段が計測したｘ位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台ｘ駆動機構を介して基台を設定量ｘ駆動しこれに連動してトーチｘ駆動機構を介して溶接トーチを該方向とは逆方向に該設定量ｘ駆動するｘシフト制御手段；
ｚ計測手段が計測したｚ位置に、ｚ倣い手段に対する溶接トーチのｙ方向位置差の分のｙ走行台車の走行の後に、溶接トーチの狙い位置を合わせるためにトーチｚ駆動機構を介して溶接トーチを昇降駆動するz倣い制御手段；ならびに、
ｘ計測手段が計測したｘ位置に、ｘ倣い手段に対する溶接トーチのｙ方向位置差の分のｙ走行台車の走行の後に、溶接トーチの狙い位置を合わせるためにトーチｘ駆動機構を介して溶接トーチをｘ方向に前後駆動するｘ倣い制御手段；
を備える倣い溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接線に沿って、溶接トーチを支持する台車を駆動すると共に、溶接線の曲がりや凹凸に倣って、台車に対する溶接トーチの位置を自動調整して溶接トーチを溶接線に正確に倣わせる倣い溶接装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
平行２材の突合わせ開先あるいは水平材と垂直材とが交わる隅などの溶接線に略平行なｙ方向に延びるレールを走行する台車に、溶接線と直交するｘ方向の溶接線の位置を検出する溶接位置検出装置と、溶接トーチを支持してそれをｘ方向に自動駆動する電動ｘ駆動機構を装備して、溶接位置検出装置が検出した溶接線のｘ位置をメモリに記憶して、溶接位置検出装置と溶接トーチとのｙ方向の距離Ｄｙ分の台車のｙ移動の時間分の遅延の後に、メモリのｘ位置を狙い位置とするように溶接トーチをｘ駆動する倣い溶接装置が、特開平７−２６６０４３号公報に開示されている。しかし、この倣い溶接装置は、溶接線のｚ方向の変位には倣いができない。
【０００３】
特開平１１−１９７８３１号公報には、台車に垂直ｚに吊り下げられ、その中心軸ｚを中心に旋回（回転）しうる旋回軸の下端に、３次元空間での開先の位置および方向（傾斜）を検出する３次元倣いの開先検出装置と、先行溶接トーチ（Ｌトーチ）および後行溶接トーチ（Ｔトーチ）を装備して、開先の３次元の曲がりを検出して、上述のメモリを用いる検出装置／溶接トーチ間の距離差対応の遅延処理と同様な処理により、開先の３次元の曲がりに溶接トーチを正確に倣わせる、開先倣いの片面溶接装置が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平７−２６６０４３号公報に開示の倣い溶接装置は、レールが延びる方向ｙに直交するｘ方向の、レールに平行な基準線に対する変位が僅かな溶接線にしか適応できない。また、高さ方向ｚの変位には適応が難しい。
【０００５】
特開平１１−１９７８３１号公報に開示の片面溶接装置は、溶接線が延びるｙ方向に走行するｙ走行台車に、昇降機構を介して旋回軸を吊り下げているので、溶接線のｘ，ｙおよびｚ方向の変位のいずれにも溶接トーチを倣わせることができるが、旋回軸で、溶接線検出装置倣い装置および溶接トーチ倣い装置を装備した旋回台を吊支持するので、床面近くと、天井近くに機構要素が多く、床面近くから天井近くまで、全体として大型かつ高価な溶接設備となる。また、水平材と垂直材が直交する隅の溶接には適用が難しい。
【０００６】
本発明は、直線からの変位が比較的に大きい溶接線にも適用できる倣い溶接装置を提供することを第１の目的とし、変曲点にも自動的に正確に倣う溶接装置を提供することを第２の目的とし、溶接対象周りの機構をコンパクトにすることを第３の目的とし、溶接設備を小型にすることを第４の目的とし、水平材と垂直材が直交する隅の溶接にうまく適合する隅倣い溶接装置を提供することを第５の目的とする。そして、比較的に大型の溶接材に適用可能であって、溶接線の比較的に大きい変位および変曲点に自動的に正確に倣う、溶接対象周りの機構がコンパクトかつ溶接設備全体が小型の倣い溶接装置を、安価に提供することを、第６の目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）ｙ走行台車(2)，これによって支持された基台(19)，この基台(19)をｙ走行台車(2)上で昇降駆動する基台ｚ駆動機構(18)，基台(19)で支持され基台に対して昇降自在溶であって溶接線に倣うｚ倣い手段(36)，基台(19)に対する、ｚ倣い手段(36)が倣う溶接線のｚ位置を計測するｚ計測手段，基台(19)に備えた溶接トーチ(46)、および、この溶接トーチ(46)を基台(19)上で昇降駆動するトーチｚ駆動機構(41)；
ｚ計測手段が計測したｚ位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台ｚ駆動機構(18)を介して基台(19)を設定量ｚ駆動しこれに連動してトーチｚ駆動機構(41)を介して溶接トーチ(46)を該方向とは逆方向に該設定量ｚ駆動するｚシフト制御手段(60)；ならびに、
ｚ計測手段が計測したｚ位置に、ｚ倣い手段(36)に対する溶接トーチ(46)のｙ方向位置差(A)の分のｙ走行台車(2)の走行の後に、溶接トーチ(46)の狙い位置を合わせるためにトーチｚ駆動機構(41)を介して溶接トーチ(46)を昇降駆動するz倣い制御手段(60)；
を備える倣い溶接装置。
【０００８】
なお、理解を容易にするために、カッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素又は対応事項の記号を、参考までに付記した。以下も同様である。
【０００９】
これによれば、ｚ倣い手段(36)の上下ｚ方向の移動機構は、基台(19)のｚ昇降機構(18)と、ｚ倣い手段(36)の上下ｚ昇降機構(25/32間)の２段階である。溶接トーチ(46)の上下ｚ方向の移動機構は、基台(19)のｚ昇降機構(18)と、トーチ(46)のｚ昇降機構(41)の２段階であるので、ｚ方向の変位が比較的に大きい溶接線にも適用できる。z倣い制御手段(60)が溶接トーチの遅延倣いを行うので、変曲点にも自動的に正確に倣う自動溶接が可能になつた。ｚ昇降機構が上下２段にわかれているので、溶接対象周りの機構をコンパクトにすることができ、また、溶接設備を全体として低くすることが出来る。ｚ倣い手段(36)がx，ｚ移動かつ溶接トーチがx，ｚ移動であるので、水平材と垂直材が直交する隅の溶接にうまく適合する、設備が小型でコンパクトな隅倣い溶接装置を提供することが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（２）ｙ走行台車(2)，これによって支持された基台(19)，この基台(19)をｙ走行台車(2)上でｘ方向に駆動する基台ｘ駆動機構(8-10)，基台(19)で支持され基台に対してｘ方向に前後移動自在であって溶接線に倣うｘ倣い手段(34)，基台(19)に対する、ｘ倣い手段(34)が倣う溶接線のｘ位置を計測するｘ計測手段，基台(19)に備えた溶接トーチ(46)、および、この溶接トーチ(46)を基台(19)上でｘ方向に前後駆動するトーチｘ駆動機構(40)；
ｘ計測手段が計測したｘ位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台ｘ駆動機構(8-10)を介して基台(19)を設定量ｘ駆動しこれに連動してトーチｘ駆動機構(40)を介して溶接トーチ(46)を該方向とは逆方向に該設定量ｘ駆動するｘシフト制御手段(60)；ならびに、
ｘ計測手段が計測したｘ位置に、ｘ倣い手段(34)に対する溶接トーチ(46)のｙ方向位置差(A)の分のｙ走行台車(2)の走行の後に、溶接トーチ(46)の狙い位置を合わせるためにトーチｘ駆動機構(40)を介して溶接トーチ(46)をｘ方向に前後駆動するｘ倣い制御手段(60)；
を備える倣い溶接装置。
【００１１】
これによれば、ｘ倣い手段(34)の前後ｘ方向の移動機構は、基台(19)のｚ昇降機構(18)と、ｘ倣い手段(34)の前後ｘ移動機構(23/24間)の２段階である。溶接トーチ(46)の前後ｘ方向の移動機構は、基台(19)のｘ駆動機構(8-10)と、トーチ(46)のｘ駆動機構(40)の２段階であるので、ｘ方向の変位が比較的に大きい溶接線にも適用できる。ｘ倣い制御手段(60)が溶接トーチの遅延倣いを行うので、変曲点にも自動的に正確に倣う自動溶接が可能になつた。ｘ移動機構が前後２段にわかれているので、溶接対象周りの機構をコンパクトにすることができ、また、溶接設備を全体として前後幅を狭くすることが出来る。ｘ倣い手段(34)がｘ，ｚ移動かつ溶接トーチがｘ，ｚ移動であるので、水平材と垂直材が直交する隅の溶接にうまく適合する、設備が小型でコンパクトな隅倣い溶接装置を提供することが出来る。
【００１２】
（３）ｙ走行台車(2)，これによって支持された基台(19)，この基台(19)をｙ走行台車(2)上で昇降駆動する基台ｚ駆動機構(18)，基台(19)をｙ走行台車(2)上でｘ方向に駆動する基台ｘ駆動機構(8-10)，基台(19)で支持され基台に対して昇降自在であって溶接線に倣うｚ倣い手段(36)，基台(19)で支持され基台に対してｘ方向に前後移動自在であって溶接線に倣うｘ倣い手段(34)，基台(19)に対する、ｚ倣い手段(36)が倣う溶接線のｚ位置を計測するｚ計測手段，基台(19)に対する、ｘ倣い手段(34)が倣う溶接線のｘ位置を計測するｘ計測手段，基台(19)に備えた溶接トーチ(46)，この溶接トーチ(46)を基台(19)上で昇降駆動するトーチｚ駆動機構(41)、および、溶接トーチ(46)を基台(19)上でｘ方向に前後駆動するトーチｘ駆動機構(40)；
ｚ計測手段が計測したｚ位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台ｚ駆動機構(18)を介して基台(19)を設定量ｚ駆動しこれに連動してトーチｚ駆動機構(41)を介して溶接トーチ(46)を該方向とは逆方向に該設定量ｚ駆動するｚシフト制御手段(60)；
ｘ計測手段が計測したｘ位置が設定範囲を外れるとき設定範囲に戻る方向に基台ｘ駆動機構(8-10)を介して基台(19)を設定量ｘ駆動しこれに連動してトーチｘ駆動機構(40)を介して溶接トーチ(46)を該方向とは逆方向に該設定量ｘ駆動するｘシフト制御手段(60)；
ｚ計測手段が計測したｚ位置に、ｚ倣い手段(36)に対する溶接トーチ(46)のｙ方向位置差(A)の分のｙ走行台車(2)の走行の後に、溶接トーチ(46)の狙い位置を合わせるためにトーチｚ駆動機構(41)を介して溶接トーチ(46)を昇降駆動するz倣い制御手段(60)；ならびに、
ｘ計測手段が計測したｘ位置に、ｘ倣い手段(34)に対する溶接トーチ(46)のｙ方向位置差(A)の分のｙ走行台車(2)の走行の後に、溶接トーチ(46)の狙い位置を合わせるためにトーチｘ駆動機構(40)を介して溶接トーチ(46)をｘ方向に前後駆動するｘ倣い制御手段(60)；
を備える倣い溶接装置。
【００１３】
これは、上下方向(Z軸)および前後方向(Ｘ軸)方向に2段階の移動機構を設けることにより、溶接トーチ近くの機構部をコンパクに、かつ簡略にしたものである。ｚ倣い手段(36)の上下ｚ方向の移動機構は、基台(19)のｚ昇降機構(18)と、昇降機構(25/32間)の２段階であり、ｘ倣い手段(34)の前後ｘ方向の移動機構も、基台(19)のｘ駆動機構(8-10)とｘ移動機構(25/23)間の２段階である。溶接トーチ(46)の上下ｚ方向の移動機構は、基台(19)のｚ昇降機構(18)と、ｚ昇降機構(41)の２段階であり、前後ｘ方向の移動機構も、基台(19)のｘ駆動機構(8-10)と、ｘ駆動機構(40)の２段階である。
【００１４】
上記（１）および（２）に記載のメリットに加えて、比較的に大型の溶接材に適用可能であって、溶接線のｘ，ｚ方向の比較的に大きい変位および変曲点に自動的に正確に倣う、溶接対象周りの機構がコンパクトかつ溶接設備全体が小型の倣い溶接装置を、安価に提供することができる、という利点がある。
【００１５】
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。
【００１６】
【実施例】
図１に本発明の１実施例の側面を示す。ｘ方向に距離を置いた１対の、ｙ方向に延びるレール１に、ｘ方向に長い門型台車２の、一対の下脚の各座台３の車輪が載っており、車輪は、ｙ電動駆動機構４で回転駆動される。これにより、門型台車２はｙ方向に走行する。門型台車２には、２本のビーム５，６がｘ方向に平行に延びている。
【００１７】
図２に、ビーム５を拡大して示す。ビーム５の下面にはｘ方向に延びるラック９が、左側面にはｘ方向に延びるガイドレール１１が、そしてビーム５，６の上面には、支持レール１３，１４が固定されている。この門型台車２は、ｘ方向に長いので、この門型台車２に後述するキャリッジ７を複数台装備して、複数台で同時に、ｙ方向に延びる複数の垂直材（ウエブ）と水平材（フランジ）との間の隅を溶接しうる。しかし、以下においては、１台のキャリッジ７のみに着目して説明する。
【００１８】
ラック９に噛み合うピニオン１０は、減速機内蔵の電気モータ８で回転駆動される。これら、ラック９，ピニオン１０および電気モータ８は、キャリッジ７をｘ方向に駆動する基台ｘ駆動機構（８−１０）であり、ピニオン１０および電気モータ８はキャリッジ７で支持され、電気モータ８がピニオン１０を回転駆動すると、キャリッジ７がｘ方向に移動する。すなわち門型台車２に沿ってｘ方向に移動する。電気モータ８は基台ｘ位置検出用のロータリエンコーダを内蔵しており、ビーム５に対するキャリッジ７のｘ方向の移動に連動して、所定短距離の移動につき１パルスの電気パルスを発生する。ビーム５には、キャリッジ７が、前進（＋ｘ）限界，後退（−ｘ）限界の各位置にあるかを検出する基台ｘ位置検出スイッチ（図示略）がある。
【００１９】
ビーム５の左側面にあるガイドレール１１には、キャリッジ７で支持された倣いローラ１２が当たり、ビーム５，６の上面にある支持レール１３，１４には、キャリッジ７からｙ方向に張りだした上台１５で回転自在に支持した車輪１６，１７が載っている。キャリッジ７には、ｙ張出しビームである作用基台１９を昇降駆動する電動の基台ｚ駆動機構１８がある。ｚ駆動機構１８には、基台ｚ位置検出用のロータリエンコーダがあり、キャリッジ７に対する作用基台１９のｚ方向の移動に連動して、所定短距離の移動につき１パルスの電気パルスを発生する。キャリッジ７には、作用基台１９が、上昇（＋ｚ）限界，下降（−ｚ）限界の各位置にあるかを検出する基台ｚ位置検出スイッチ（図示略）がある。
【００２０】
図３に、ｙ張出しビームである作用基台１９の主部を示す。作用基台１９の下面には手動のｙ位置調整機構２０があり、これによって中継台２２が吊り下げられている。ハンドル２１を時計方向に廻すと中継台２２が作用基台１９に沿って左方（−ｙ方向）に移動し、反時計方向に廻すと中継台２２が作用基台１９に沿って右方（＋ｙ方向）に移動する。
【００２１】
ここで図５も参照されたい。中継台２２でそれと一体に支持されたガイド部材２３には、ｘ摺動台２４がｘ方向に移動自在に支持されている。このｘ摺動台２４にセンサ脚２５の上端と、エアーシリンダ２６から突出したピストンロッド２７が固着されている。エアーシリンダ２６はガイド部材２３に固定されている。ｘ摺動台２４にはｘ方向に延びるラック２８があり、ガイド部材２３で回転自在に支持されたピニオン２９がラック２８にかみ合っている。ピニオン２９にはセンサｘ位置検出用のロータリエンコーダ３０が連結されており、ガイド部材２３に対するｘ摺動台２４のｘ方向の移動に連動して、所定短距離の移動につき１パルスの電気パルスを発生する。ガイド部材２３には、ｘ摺動台２４が、前進（＋ｘ）限界，後退（−ｘ）限界および基準点の各位置にあるかを検出するセンサｘ位置検出スイッチがある。その１つが３１である。他のスイッチの図示は省略した。
【００２２】
再度図３を参照する。センサ脚２５にはＬ形の倣いローラホルダ３２が昇降自在に支持されており、このローラホルダ３２に、垂直な溶接対象材（ウエブ：垂直材）３３に対向するｘ位置倣いローラ３４および水平な溶接対象材（フランジ：水平材）３５に対向するｚ位置倣いローラ３６が、回転自在に支持されている。ローラホルダ３２は、センサ脚２５に固定されたエアーシリンダ３７から突出するピストンロッド３８に連結されている。
【００２３】
ローラホルダ３２にはｚ方向に延びる図示略のラックがあり、センサ脚２５で回転自在に支持された図示略のピニオンが該ラックにかみ合っている。該ピニオンには図示略のセンサｚ位置検出用のロータリエンコーダが連結されており、センサ脚２５に対するローラホルダのｚ方向の移動に連動して、所定短距離の移動につき１パルスの電気パルスを発生する。センサ脚２５には、ローラホルダが、前進（＋ｚ）限界，後退（−ｚ）限界および基準点の各位置にあるかを検出するセンサｚ位置検出スイッチがある。その１つである基準点位置検出スイッチが３９（図５）である。他のスイッチの図示は省略した。
【００２４】
図５に示すエアーシリンダ２６および３７は、それぞれローラホルダ３２に、エアークションによるｘ方向の突出し力および押し下げ力を与えるものであり、これによりｘ位置倣いローラ３４が垂直材３３に押し当てられ、ｚ位置倣いローラ３６が水平材３５に押し当てられる。したがって門型台車２がｙ方向に移動しているときでも、倣いローラ３４，３６（ローラホルダ３２）は、水平材３５が垂直材３３と交わる隅に対して所定の距離および姿勢を維持する。該隅がｘ方向又はｚ方向に変位しているとこれに伴ってローラホルダ３２がｘ方向又はｚ方向に移動する。移動にともなって、センサｘ位置検出用のロータリエンコーダ３０又はセンサｚ位置検出用のロータリエンコーダが電気パルスを発生する。この電気パルスのカウントアップ／ダウンにより、前記隅の変位量を知ることができる。
【００２５】
図３を参照する。中継台２２には、電動のＬトーチｘ駆動機構４０があり、これがＬトーチｚ駆動機構４１をｘ方向に駆動する。Ｌトーチｚ駆動機構４１は、手動調整機構支持台４２を支持してそれを昇降駆動する。手動調整機構支持台４２は、手動のＬトーチｘ調整機構４３およびＬトーチｚ調整機構４４を介して、さらにトーチ角度調整機構４５を介して、先行溶接トーチ（Ｌトーチ）４６を支持している。Ｌトーチｘ駆動機構４０およびＬトーチｚ駆動機構４１のそれぞれにも、図示しない駆動量検出用のＬトーチｘ位置検出用のロータリエンコーダ，Ｌトーチｚ位置検出用のロータリエンコーダならびにｘ，ｚ各駆動範囲の両端のそれぞれ（限界）および基準点の各位置かを検出するＬトーチｘ位置検出スイッチおよびＬトーチｚ位置検出スイッチがある。
【００２６】
更に、中継台２２には、ｙ位置手動調整機構４７を介して、ｙ方向に手動位置調整可に脚４８が支持されている。脚４８には、電動のＴトーチｘ駆動機構５０があり、これがＴトーチｚ駆動機構５１をｘ方向に駆動する。Ｔトーチｚ駆動機構５１は、手動調整機構支持台５２を支持してそれを昇降駆動する。手動調整機構支持台５２は、手動のＴトーチｘ調整機構５３およびＴトーチｚ調整機構５４を介して、さらにトーチ角度調整機構５５を介して、後行溶接トーチ（Ｔトーチ）５６を支持している。Ｔトーチｘ駆動機構５０およびＴトーチｚ駆動機構５１のそれぞれにも、図示しない駆動量検出用のＴトーチｘ位置検出用のロータリエンコーダ，Ｔトーチｚ位置検出用のロータリエンコーダならびにｘ，ｚ各駆動範囲の両端のそれぞれ（限界）および基準点の各位置かを検出するＴトーチｘ位置検出スイッチおよびＴトーチｚ位置検出スイッチがある。
【００２７】
先行トーチ４６のｙ方向前方にはフラックス吐出ノズル５７があり、これが、倣いローラ３４，３６が通った隅にフラックスを供給する。溶接後の残留フラックスは、回収ノズル５８で吸入する。
【００２８】
−上述の倣い溶接装置の機構の特徴−
従来の機械では適応が難しかった、溶接線上に変曲点のあるワークに対して、安定した溶接を行う。上下方向(Z軸)および前後方向(Ｘ軸)方向に2段階の移動機構を設けることにより、溶接トーチ近くの機構部をコンパクトに、かつ簡略にした。倣いローラ３４，３６の上下ｚ方向の移動機構は、作用基台１９のｚ昇降機構１８と、２５／３２間の昇降機構の２段階であり、倣いローラ３４，３６の前後ｘ方向の移動機構も、作用基台１９のｘ駆動機構８−１０と、２５／２３（２２）間のｘ移動機構の２段階である。
【００２９】
Ｌトーチ４６の上下ｚ方向の移動機構は、作用基台１９のｚ昇降機構１８と、ｚ昇降機構４１の２段階であり、Ｌトーチ４６の前後ｘ方向の移動機構も、作用基台１９のｘ駆動機構８−１０と、ｘ駆動機構４０の２段階である。Ｔトーチ５６の上下ｚ方向の移動機構は、作用基台１９のｚ昇降機構１８と、ｚ昇降機構５１の２段階であり、Ｔトーチ５６の前後ｘ方向の移動機構も、作用基台１９のｘ駆動機構８−１０と、ｘ駆動機構５０の２段階である。
【００３０】
図６に、倣い制御装置６０の概要を示す。この倣い制御装置６０は、門型台車２のｙ走行制御ならびにキャリッジ７上の上述の各種電動機構を制御して、門型台車２をｙ駆動しながらｙ方向に延びる垂直材３３と水平材３５との隅を先行トーチ４６および後行トーチ５６で溶接している間に、倣いローラ３４，３６のｘ位置およびｚ位置を読取ってメモリに書きこみ、門型台車２のｙ走行によって読取った位置に、各溶接トーチ４６および５６が到達するタイミングで、読取った位置がトーチの適性狙い位置となるように、メモリより読取位置を読出してトーチの狙い位置（ｘ，ｚ）を制御する。
【００３１】
倣い制御装置６０の主体はマイクロコンピュータＭＰＵであり、これに外部機器とのインターフェイスであって、外部機器の状態を読取りＭＰＵの指令に応じて外部機器を制御する画像処理６１，モータ位置管理６２，倣い管理６３および入出力制御が接続されている。
【００３２】
モータ位置管理６２は、上述の、モータによる各種駆動機構のすべての駆動制御を行うものであり、各自動駆動機構のモータをモータドライバを介して回転駆動し、各機構の位置検出スイッチの検出状態を監視し、モータによって駆動される機構に連結されたロータリエンコーダの発生パルスをカウントして、機構位置を常時把握する。各モータ制御は、モータライバ（ＡＣサーボ、ステッピングモータ）を含む。
【００３３】
倣いローラ３４，３６の位置検出のための前述の４組の位置検出手段、すなわち、ｘ駆動機構（８−１０）の基台ｘ位置検出用のロータリエンコーダおよび基台ｘ位置検出スイッチ，ｚ駆動機構１８の基台ｚ位置検出用のロータリエンコーダおよび基台ｚ位置検出スイッチ，センサｘ位置検出用のロータリエンコーダ３０およびセンサｘ位置検出スイッチ、ならびに、センサｚ位置検出用のロータリエンコーダおよびセンサｚ位置検出スイッチは、インターフェイスであるＰＬＧデータ処理６５で波形成形およびカウントされて、倣い管理６３が、スイッチ信号およびカウントデータに基づいて基台１９の位置（ｘ，ｚ）およびセンサ位置（ｘ，ｚ位置）情報を生成してＭＰＵに与える。
【００３４】
基台１９の位置（ｘ，ｚ）すなわち基台位置（ｘ，ｚ）は、門型台車２に対する基台１９のｘ，ｚ位置をあらわすもの、センサ位置（ｘ，ｚ）は基台１９に対する倣いローラ３４，３６の位置すなわち隅位置をあらわすものであり、門型台車２に対する隅位置は、基台位置（ｘ，ｚ）にセンサ位置（ｘ，ｚ）を加えたものとなる。
【００３５】
グラフィック表示パネル６６は、機構条件入力のための入出力パネルである。操作／表示ボード６７は、機構要素の位置設定，姿勢設定，倣いスタートなどのコマンドをオペレータが入力し、ＭＰＵがそれに応答して表示灯を点灯し、またＭＰＵが設定異常や動作異常を報知するものである。グラフィック表示パネル６６および操作／表示ボード６７は、キャリッジ７に支持した操作盤７０にある。操作盤７０には、それらの他に、溶接電源、ワイヤ送給装置、フラックス供給／回収装置等溶接にかかわる機器を設定し制御する設定盤，制御盤がある。
【００３６】
図７および図８に、ＭＰＵの倣い制御の内容を示す。そこには具体的な数値を示しているが、これらの数値の単位はｍｍであり、オペレータがグラフィック表示パネル６６を用いてＭＰＵに設定したものである。この数値例は、次に示す溶接をおこなうときの基準値である。
【００３７】
対象ワーク（溶接対象材）
フランジ（水平材）幅  ２００〜１０００ｍｍ
ウエブ（垂直材）幅    ８００〜３０００ｍｍ
ワーク長さ（ｙ）  ２０００〜１８０００ｍｍ
平面カーブ    カーブ径  ３００ｍ    高低差最大１３５ｍｍ
折れ桁        曲がり角度  １．３度以下  高低差最大２００ｍｍ
溶接方法
細径SAW溶接
ワイヤ径   L：先行トーチ  φ2mｍ  T：後行トーチ  φ：2mm
溶接速度  約45cpm〜約9０cpm
溶接の倣いは、倣いローラ３４，３６とＬ，Ｔトーチそれぞれとの距離Ａ，Ｂを門型台車２がｙ移動する間、ＭＰＵの内部のメモリに、距離Ａ，Ｂの始点での倣いローラ３４，３６の位置即ち隅位置（ｘ，ｚ）を保持して、台車２がそれらの距離を移動完了する直前にメモリのデータを読出してトーチを、その溶接位置が読出したデータが表す位置となるように、ｘ，ｚ駆動する遅延制御により行う。従来の溶接では、トーチの近傍に倣い検出器を設置することが難しいため、検出器がトーチから離れ、変曲点があるようなワークでは、自動倣いではなく、オペレータが手動にて補正を行っていたが、本実施例では、この遅延制御によって自動倣いを実現した。
【００３８】
オペレータはまず、グラフィック表示パネル６６を使用して機構条件を入力する。機構条件は、図７〜図１０のステップ１０，１３，５１〜５４および６１〜６４に示す数値であり、これらの値に限らない。オペレータが適当と考える値を与える。
【００３９】
図７を参照する。次にオペレータは、操作／表示ボード６７を用いて、基準姿勢の設定をＭＰＵに指示する（ステップ１）。なお、以下において、カッコ内には、ステップという語を省略して、ステップＮｏ．記号のみを記す。
【００４０】
この基準姿勢設定指示に応答してＭＰＵは、操作盤７０の倣い入ランプを点滅し（２）、ｚ駆動機構１８の電気モータを逆転駆動して作用基台１９を下げて（３）、倣いローラ３４，３６のｚ位置を検出するセンサｚ位置検出スイッチのなかの基準点を検出するスイッチ３９がピストンロッド３８のスイッチストライカでオフからオンに切換えられると、即ち基準位置Ｚ＝１００ｍｍと宛てたｚ基準位置に達すると、ｚ駆動機構１８の電気モータを止める（４−５）。次にＭＰＵは、キャリッジｘ駆動機構８〜１１の電気モータ８を正転駆動してキャリッジ７をｘ方向に前進駆動し（３）、倣いローラ３４，３６のｘ位置を検出するセンサｘ位置検出スイッチのなかの基準点を検出するスイッチがオフからオンに切換えられると、即ち基準位置ｘ＝１００ｍｍと宛てたｘ基準位置に達すると、ｘ駆動機構８〜１１の電気モータ８を止める（６〜８）。ここでオペレータは、Ｌトーチのｘ，ｚ位置の設定が必要であると、操作／表示ボード６７を用いて、ＭＰＵにLトーチ４６のx駆動機構４０によるｘ駆動およびｚ駆動機構４１によるｚ駆動を順次に指示して、Lトーチ４６の溶接狙いｘ，ｚ位置を、該トーチが倣いローラ３４，３６のｙ位置にあってそこの水平材と垂直材との間の隅を溶接するに最適なｘ，ｚ位置に定める。Ｔトーチのｘ，ｚ位置の設定が必要であると、操作／表示ボード６７を用いて、ＭＰＵにＴトーチ５６のx駆動機構５０によるｘ駆動およびｚ駆動機構５１によるｚ駆動を順次に指示して、Ｔトーチ５６の溶接狙いｘ，ｚ位置を、該トーチが倣いローラ３４，３６のｙ位置にあってそこの水平材と垂直材との間の隅を溶接するに最適なｘ，ｚ位置に定める。
【００４１】
オペレータが基準姿勢設定終了を入力するとＭＰＵは、倣いローラｚ位置レジスタおよびｘ位置レジスタ，Ｌトーチｚ位置レジスタおよびｘ位置レジスタ、ならびに、Ｔトーチｚ位置レジスタおよびｘ位置レジスタ、のそれぞれに基準位置値１００を書込み、倣いローラ／Ｌトーチ間距離レジスタおよび倣いローラ／Ｔトーチ間距離レジスタに、オペレータが先に入力したＡおよびＢを、それぞれ書きこむ（１０）。
【００４２】
次に図８を参照する。ＭＰＵはそこで倣い制御開始指示が与えられるのを待つ（１１）。倣い制御開始指示が与えられるとＭＰＵは、倣い入ランプを点灯し（１２）、ｙ走行距離レジスタを初期化し、倣いローラ３４，３６のｚ上限値１００．５およびｚ下限値９９．５ならびに倣いローラ３４，３６のｘ上限値１００．５およびｘ下限値９９．５を設定する（１３）。これは、オペレータが先に、基準位置として１００ｍｍをｘ，ｙに与え、しかも、倣い駆動の１ピッチを０．５ｍｍと与えている場合である。
【００４３】
ＭＰＵは次に、溶接の開始がありｙ走行スタートが指示されると、門型架台２のｙ走行を開始し、ｙ走行により門型台車２のロータリエンコーダが発生するｙ移動同期パルスのカウントアップ（ｙ走行距離の計測）を開始して、その後は溶接が終わるまで、「倣いｚ処理位置検出」（１６），「倣いｘ処理位置検出」（１７），「基台１９上昇」（１８ｚ），「基台１９下降」（１９ｚ），「基台１９ｘ前進」（１８ｘ），「基台１９ｘ後進」（１９ｘ），「Lトーチ倣い」（２０）および「Ｔトーチ倣い」（２１）を、繰り返し実行する。
【００４４】
これらの繰り返しにより、溶接の進行（ｙ走行）により変動していく水平材３５の高さｚおよび前後ｘを常に倣い検出センサ（センサｚ，ｘ位置検出用のロータリエンコーダ，ＰＬＧデータ処理６５＆倣い管理６３）にて検出し、その検出結果を「ｚ現在値」，「ｘ現在値」とする。また、門型台車２の移動量は「ｙ現在値」とする。Lトーチ上下ｚ，前後ｘ、T極トーチ上下ｚ，前後ｘは移動した結果を「ｚ現在値」，「ｘ現在値」とする。
【００４５】
図９に、「倣いｚ処理位置検出」（１６）および「倣いｘ処理位置検出」（１７）の内容を示す。「倣いｚ処理位置検出」（１６）では、倣い検出センサの「ｚ現在値」が、「倣いｚ上基準値」（初期値は、ステップ１３で設定した１００．５；これはステップ３３，３６で更新する）を越えた場合に、その門型台車ｙ移動距離にＬトーチ宛てのＡを加算した値をＬトーチ宛てに、Ｔトーチ宛てのＢを加算した値をＴトーチ宛てに、「倣い処理位置」としてそれぞれＭＰＵの内部メモリに記憶する（３１，３２）。そして倣い検出センサの「倣い処理基準値」を更新する（３３）。すなわち倣いｚ上基準値を、そのときの設定値に０．５を加えた和に、倣いｚ下基準値も、そのときの設定値に０．５を加算した和に更新する（３３）。倣い検出センサの「ｚ現在値」が、「倣いｚ下基準値」以下のときには、上述と同様に「倣い処理位置」を算出してメモリに記憶するが（３４，３５）、「倣い処理基準値」の更新は上述とは逆に、倣いｚ上基準値を、そのときの設定値より０．５を減算した値に、倣いｚ下基準値も、そのときの設定値から０．５を減算した値に更新する（３６）。
【００４６】
「倣いｘ処理位置検出」（１７）の内容は、上述の「倣いｚ処理位置検出」（１６）の内容と同様であり、上記説明の中の上下ｚを前後ｘと読み替えたものとなる（４１〜４６）。
【００４７】
図１０に、「基台１９上昇」（１８ｚ）および「基台１９下降」（１９ｚ）の内容を示す。倣い動作を行っている途中で、倣い検出ローラ３４，３６，Ｌトーチ又はＴトーチの「ｚ現在値」が、「基準値＋５０」以上になった場合は、作用基台１９の上昇ならびにＬトーチおよびＴトーチの下降を１ｍｍピッチで10回行う（５４−５５の繰返し１０回の実行）。すなわち桁上げ駆動をおこなう。このとき、作用基台１９の１ｍｍ上昇処理の完了時に、倣い検出ローラの「倣い処理基準値」をそれぞれ「直前の基準値−１ｍｍ」に変更する（５５）。
【００４８】
倣い動作を行っている途中で、倣い検出ローラ３４，３６，Ｌトーチ又はＴトーチの「ｚ現在値」が、「基準値−５０」以下になった場合は、作用基台１９の下降ならびにＬトーチおよびＴトーチの上昇を１ｍｍピッチで10回行う（６４−６５の繰返し１０回の実行）。すなわち桁下げ駆動をおこなう。このとき、作用基台１９の１ｍｍ下降処理の完了時に、倣い検出ローラの「倣い処理基準値」をそれぞれ「直前の基準値＋１ｍｍ」に変更する（６５）。
【００４９】
「基台１９ｘ前進」（１８ｘ）および「基台１９ｘ後進」（１９ｘ）の内容は、それぞれ上述の「基台１９上昇」（１８ｚ）および「基台１９下降」（１９ｚ）の内容と同様であり、上記説明の中の上昇を前進（＋ｘ；ｘ前）と、下降を後進（−ｘ；ｘ後）と読み替えたものとなる。
【００５０】
図１１に、「Ｌトーチ倣い」（２０）および「Ｔトーチ倣い」（２１）の内容を示す。門型台車２の「ｙ現在値」が、図９に示す「倣いｚ処理位置検出」（１６）および「倣いｘ処理位置検出」（１７）のステップ３２，３５および４２，４５でメモリに書きこんだ「倣い処理位置」＋「倣いローラ／Lトーチ間距離Ａ」と等しくなった時にLトーチを、「倣い処理位置」＋「倣いローラ／Ｔトーチ間距離Ｂ」と等しくなった時にＴトーチを、それぞれ倣い検出ローラが動いた方向（ｚ，ｘ）に「倣い制御基準値」（０．５）分、駆動する。駆動した量分、ＬトーチおよびＴトーチのｚ，ｘ位置現在値を更新する。
【００５１】
なお、溶接開始時の倣い制御によるトーチ駆動は、各トーチが溶接開始時の倣いローラ位置に到達するまで行わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例の側面図である。
【図２】  図１に示すキャリッジ７周りを拡大して示す側面図である。
【図３】  図１に示す、キャリッジ７で支持された作用基台１９を拡大して示す側面図である。
【図４】  図３に示す溶接トーチ４６の正面図である。
【図５】  図３に示す倣いローラ３４，３６の正面図である。
【図６】  図３に示す倣いローラおよび溶接トーチの倣い駆動機構を制御する倣い制御装置６０のシステム構成の概要を示すブロック図である。
【図７】  図６に示すマイクロコンピュータＭＰＵの倣い制御の概要の１部を示すフローチャートである。
【図８】  図６に示すマイクロコンピュータＭＰＵの倣い制御の概要の残部を示すフローチャートである。
【図９】  図８に示す「倣いｚ処理位置検出」（１６）および「倣いｘ処理位置検出」（１７）の内容を示すフローチャートである。
【図１０】  図８に示す「基台１９上昇」（１８ｚ）および「基台１９下降」（１９ｚ）の内容を示すフローチャートである。
【図１１】  図８に示す「Ｌトーチ倣い」（２０）および「Ｔトーチ倣い」（２１）の内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１：レール        ２：門型台車
３：座台          ４：ｙ電動駆動機構
５，６：ビーム    ７：キャリッジ
８：電気モータ    ９：ラック
１０：ピニオン    １１：ガイドレール
１２：ローラ      １３，１４：支持レール
１５：上台        １６，１７：車輪
１８：基台ｚ駆動機構
１９：作用基台    ２０：ｙ位置調整機構
２１：ハンドル    ２２：中継台
２３：ガイド部材  ２４：ｘ摺動台
２５：センサ脚    ２６：エアーシリンダ
２７：ピストンロッド
２８：ラック      ２９：ピニオン
３０：ロータリエンコーダ
３１：センサｘ位置検出スイッチ
３２：倣いローラホルダ
３３：垂直材（ウエブ）
３４：ｘ位置倣いローラ
３５：水平材（フランジ）
３６：ｚ位置倣いローラ
３７：エアーシリンダ
３８：ピストンロッド
３９：基準点位置検出スイッチ
４０：Ｌトーチｘ駆動機構
４１：Ｌトーチｚ駆動機構
４２：手動調整機構支持台
４３：Ｌトーチｘ調整機構
４４：Ｌトーチｚ調整機構
４５：トーチ角度調整機構
４６：Ｌトーチ（先行溶接トーチ）
４７：ｙ位置手動調整機構
４８：脚          ５０：Ｔトーチｘ駆動機構
５１：Ｔトーチｚ駆動機構
５２：手動調整機構支持台
５３：Ｔトーチｘ駆動機構
５４：Ｔトーチｚ調整機構
５５：トーチ角度調整機構
５６：Ｔトーチ
５７：フラックス吐出ノズル
５８：回収ノズル
６０：倣い制御装置
７０：操作盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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