JPS61154773A - Weld line detector - Google Patents
Weld line detectorInfo
- Publication number
- JPS61154773A JPS61154773A JP28033184A JP28033184A JPS61154773A JP S61154773 A JPS61154773 A JP S61154773A JP 28033184 A JP28033184 A JP 28033184A JP 28033184 A JP28033184 A JP 28033184A JP S61154773 A JPS61154773 A JP S61154773A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic flux
- magnetic
- flux density
- magnetic sensor
- welding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 65
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims abstract description 59
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 18
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 19
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 101150011281 mpl1 gene Proteins 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/127—Means for tracking lines during arc welding or cutting
- B23K9/1272—Geometry oriented, e.g. beam optical trading
- B23K9/1276—Using non-contact, electric or magnetic means, e.g. inductive means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geometry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(発明の技術分野〕
本発明は溶接線検出装置に係り、特に鋼材などの磁性材
をアーク溶接するときの継手の溶接線から溶接電流によ
って発生した磁束が漏れる現象に着目し、この漏れ磁束
を計測してオン・ラインで溶接トーチを倣せることので
きる溶接線検出装置に関する。[Detailed Description of the Invention] (Technical Field of the Invention) The present invention relates to a welding line detection device, and particularly to a phenomenon in which magnetic flux generated by welding current leaks from a welding line of a joint when arc welding magnetic materials such as steel. The present invention focuses on a welding line detection device that can measure this leakage magnetic flux and trace it with a welding torch online.
アーク溶接時の溶接電流によって発生した漏れ磁束は溶
接線と交叉して通過するので、溶接線付近でこの漏れ磁
束を計測することにより溶接線の検出が可能である。こ
の原理に基〈従来の溶接線検出装置は、中心から左右に
一定距離はなれた位置に垂直でかつ溶接線と平行な磁束
を受ける面をもったホール素子等の磁気センサを1個ず
つ配設した磁気センサヘッドを備え、このヘッドを回転
しながら左右の磁気センサの出力が等しくなる位置を探
し、その方向に磁気センサヘッドを駆動しながら溶接線
の検出を行なっていた。これは、開光中心に対して開先
形状が対象な場合、開先中心で漏れ磁束密度が最大とな
り、漏れ磁束分布も開先中心に対して対称となっている
ことを前提としているので、溶接線の両側で磁気センサ
の出力が等しい位置を探せば磁気センサヘッドの中心が
溶接線と一致するためである。Since leakage magnetic flux generated by welding current during arc welding crosses and passes through the weld line, the weld line can be detected by measuring this leakage magnetic flux near the weld line. Based on this principle, conventional welding line detection devices install one magnetic sensor such as a Hall element with a surface receiving magnetic flux perpendicular to the welding line and parallel to the welding line at a certain distance left and right from the center. The welding line was detected by rotating this head to find a position where the outputs of the left and right magnetic sensors were equal, and by driving the magnetic sensor head in that direction. This is based on the premise that when the groove shape is symmetrical with respect to the opening center, the leakage flux density is maximum at the groove center, and the leakage flux distribution is also symmetrical with respect to the groove center. This is because if you find a position where the output of the magnetic sensor is equal on both sides of the line, the center of the magnetic sensor head will coincide with the weld line.
従って、重ね合わせ継手のように溶接継手のルートの位
置に対して継手が対称な形状でない場合には、漏れ磁束
分布も非対称となるから、溶接線上に磁気センサヘッド
の中心がくるように磁束密度を補正する必要がある。こ
の場合、予め磁束密度を計測して補正すべき磁束密度を
算定し、検出装置がアナログ方式の場合は磁束密度に相
当するアナログ量の補正値を保存し、ディジタル方式の
場合はマイコンシステムのメモリに補正値を記憶するな
どの必要があった。Therefore, if the joint is not symmetrical with respect to the root position of the welded joint, such as an overlap joint, the leakage magnetic flux distribution will also be asymmetrical, so the magnetic flux density should be adjusted so that the center of the magnetic sensor head is on the weld line. need to be corrected. In this case, measure the magnetic flux density in advance to calculate the magnetic flux density to be corrected, and if the detection device is an analog type, store the correction value of the analog amount equivalent to the magnetic flux density, or if the detection device is an analog type, store it in the memory of the microcomputer system. It was necessary to memorize correction values.
このように、従来の溶接線検出装置では、磁束分布が対
称な場合を主たる対象としていたため、非対称の磁束分
布の場合には取扱いが面倒で、それぞれの場合に対応し
た事前の計測と補正量の決定および補正手段の設定が必
要で、簡単に高い精度を得ることができなかった。In this way, conventional welding line detection devices mainly target cases where the magnetic flux distribution is symmetrical, so handling is troublesome in the case of an asymmetrical magnetic flux distribution. , and the setting of correction means, making it difficult to easily obtain high accuracy.
一方、突合わせ継手でもし形、K形、J形、両面J形の
ように開先形状が対称でない場合も沢山あり、また溶接
物の使用される環境の関係などから磁気特性の違う材料
が溶接される場合もあるため、磁束密度分布が非対称の
場合でも容易に使える溶接線検出装置に対する要求が強
かった。On the other hand, there are many butt joints where the groove shape is not symmetrical, such as Moshi-shape, K-shape, J-shape, double-sided J-shape, and materials with different magnetic properties are used due to the environment in which the welded product is used. Since welding may occur, there has been a strong demand for a weld line detection device that can be easily used even when the magnetic flux density distribution is asymmetric.
従って、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消
し、重ね継手やあて金継手などの溶接継手の形式や突合
わせ継手の開先形状の関係で幾何学的に磁束密度分布が
非対称になった場合や磁気特性の違う材料が溶接されて
漏れ磁束分布が非対称となった場合も、溶接線の位置を
容易にかつ確実に検出することを可能とした溶接線検出
装置を提供するにある。Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to solve the problem that the magnetic flux density distribution is geometrically asymmetric due to the type of welded joints such as lap joints and padded joints, and the groove shape of butt joints. To provide a weld line detection device that can easily and reliably detect the position of the weld line even when the leakage magnetic flux distribution becomes asymmetric due to welding of materials with different magnetic properties or when materials with different magnetic properties are welded. be.
(発明の概要)
上記目的を達成するために、本発明は溶接トーチの周辺
で磁束密度値を検出する3個以上の磁気センサを中心か
ら左右の等距離の位置に配設した磁気センサヘッドと、
磁気センサの計測値に基いて基準となる代表点の磁束密
度値と他の位置の磁束密度値の関係を演算して記憶する
手段と、磁気センサの計測値を演算記憶手段の出力値と
比較演算し、差が小さくなる位置の予測をする予測手段
と、予測手段の出力に基いて到達すべき目標位置を設定
し、溶接トーチを移動する手段とを備える溶接線検出装
置を提供するものである。(Summary of the Invention) In order to achieve the above object, the present invention includes a magnetic sensor head in which three or more magnetic sensors for detecting magnetic flux density values around a welding torch are arranged equidistantly from the center to the left and right. ,
Means for calculating and storing the relationship between the magnetic flux density value at a representative point serving as a reference and the magnetic flux density value at other positions based on the measured value of the magnetic sensor, and comparing the measured value of the magnetic sensor with the output value of the calculation storage means. The present invention provides a welding line detection device comprising a prediction means for calculating and predicting a position where the difference becomes small, and a means for setting a target position to be reached based on the output of the prediction means and moving a welding torch. be.
以下、図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図(a)、(b)はそれでれ本発明の一実施例に係
る溶接線検出装置の主要部の配置を示す正面図と側面図
である。同図に示すように、互いに溶接される被溶接物
1の開先2がし形に形成されている場合を例示する。溶
接は開先2に沿って進行する図示しない台車に載置され
た溶接トーチ3と溶接電極指定方向、例えば溶接トーチ
3が垂直方向と角度φだけ傾けられているので角度φだ
け傾けた方向に所定mずつ送給される溶接電極4とによ
って被溶接物1上に溶接部5を形成しつつ実施され、矢
印イの方向に進行する。溶接トーチ3を角度φだけ傾け
るのは片側のトーチ回転軸6と直結されたパルスモータ
7によって行なわれる。FIGS. 1(a) and 1(b) are a front view and a side view showing the arrangement of main parts of a weld line detection device according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, a case is illustrated in which the grooves 2 of the objects to be welded 1 to be welded together are formed in an annular shape. Welding progresses along the groove 2 with a welding torch 3 placed on a cart (not shown) and a welding electrode in a designated direction, for example, since the welding torch 3 is tilted by an angle φ with respect to the vertical direction, welding is carried out in a direction tilted by an angle φ. Welding is carried out while forming a welding part 5 on the workpiece 1 by the welding electrode 4 fed by a predetermined distance of m, and progresses in the direction of arrow A. The welding torch 3 is tilted by an angle φ by a pulse motor 7 directly connected to the torch rotating shaft 6 on one side.
溶接線検出用の磁気センサヘッド8はトーチ回転軸6と
パルスモータ7を乗せたリング状のヘッド支持器9内で
回転するリング10に取付けられている。支持器9の一
端には立上りの早い直流モータ11とこれに直結された
アブソリュートエンコーダ12が配設されており、直流
モータ11によって溶接トーチ3の下端近くの支持位置
を中心とする同心円状に回転リング10が旋回すること
によって、磁気センサヘッド8とこの先端に装着された
磁気センサ13は矢印口の方向に旋回する。A magnetic sensor head 8 for detecting a welding line is attached to a ring 10 that rotates within a ring-shaped head supporter 9 on which a torch rotation shaft 6 and a pulse motor 7 are mounted. A DC motor 11 with a fast startup speed and an absolute encoder 12 directly connected to the DC motor 11 are disposed at one end of the supporter 9. The DC motor 11 rotates the welding torch 3 concentrically around the support position near the lower end. As the ring 10 rotates, the magnetic sensor head 8 and the magnetic sensor 13 attached to its tip rotate in the direction of the arrow.
なお、磁気センサ13は被溶接物1の表面から1M前後
上方でその表面と直角に、かつ回転リング10の同心円
の接線方向に対して直角に磁束計測面を置き、磁気セン
サヘッド8の中心から等距離へだてて左右に2個ずつ計
4個配設され、溶接線をまたいで回転リング10の同心
円の接線上の4点の磁束密度を計測する。The magnetic sensor 13 has its magnetic flux measuring surface placed about 1M above the surface of the workpiece 1 and perpendicular to the surface and perpendicular to the tangential direction of the concentric circle of the rotary ring 10, and from the center of the magnetic sensor head 8. A total of four magnets are arranged at equal distances, two on each side, and the magnetic flux densities at four points on the tangent to the concentric circle of the rotating ring 10 are measured across the weld line.
第2図は第1図の構成に適用される計測と制御に関する
信号を処理するブロック回路図である。FIG. 2 is a block circuit diagram for processing signals related to measurement and control applied to the configuration of FIG. 1.
同図に示すように、磁気センサ13で計測された信号は
データ収集ユニット14に集められる。データ収集ユニ
ット14はマルチプレクサ回路、サンプルアンドホール
ド回路、アナログディジタルコンバータ回路、3ステ一
トバツフア回路等からなり、ディジタル化された信号が
データ収集ユニット14の3ステート出力バツフアを通
して例えばワンチップマイコンなどからなるマイクロブ
0セツサ回路15(以下、MPU回路と称する)に伝え
られる。MPU回路15にはデータをやりとりできるよ
うに入力と出力の双方ができるような双方向バスを介し
てメモリ16が接続される。As shown in the figure, signals measured by the magnetic sensor 13 are collected in a data collection unit 14. The data acquisition unit 14 includes a multiplexer circuit, a sample-and-hold circuit, an analog-to-digital converter circuit, a 3-state buffer circuit, etc., and the digitized signal is passed through the 3-state output buffer of the data acquisition unit 14 to a one-chip microcomputer, etc. The data is transmitted to the microb0 setter circuit 15 (hereinafter referred to as the MPU circuit). A memory 16 is connected to the MPU circuit 15 via a bidirectional bus capable of both input and output so that data can be exchanged.
MPU回路15から直流モータ11への指令値が出され
ると、ディジタル・アナログ・コンバータ17(以下、
DACと称する)を介してアナログ倦に変換され、直流
モータドライブユニット18に与えられる。この直流モ
ータドライブユニット18は直流モータ11を駆動する
のに必要なパワーを発生し、これを直流モータ11に供
給する。When a command value is issued from the MPU circuit 15 to the DC motor 11, the digital-to-analog converter 17 (hereinafter referred to as
The signal is converted into an analog signal via a DAC (referred to as a DAC) and provided to the DC motor drive unit 18. This DC motor drive unit 18 generates the power necessary to drive the DC motor 11 and supplies this to the DC motor 11.
さて、溶接線上の磁束分布が第3図の磁束密度分布図に
示すように非対称の場合には、必ずしも溶接線ギャップ
のトーチ先端の狙い位置で漏れ磁束が最大値にはならな
い。そこで、始動に先立ってLEDディスプレイとキー
ボードからなる入出カニニット19のキーボードへ開先
形状と寸法から割り出した溶接トーチの傾斜角φを入力
する。Now, if the magnetic flux distribution on the welding line is asymmetrical as shown in the magnetic flux density distribution diagram of FIG. 3, the leakage magnetic flux does not necessarily reach its maximum value at the target position of the torch tip in the welding line gap. Therefore, prior to starting, the inclination angle φ of the welding torch determined from the groove shape and dimensions is input into the keyboard of the input/output crab knit 19 consisting of an LED display and a keyboard.
その結果、この情報は入出カニニット19と接続された
CPtJ、メモリ、インターフェースなどの周辺素子か
ら成るマイクロコンピュータユニット20(以下、マイ
コンユニットと称する)に伝えられる。マイコンユニッ
ト20で傾斜角φを得るのに必要なパルス数が算定され
ると、この情報はマイコンユニット20内のメモリに記
憶されると同時にモータ制御ユニット21に伝えられて
パルスに変換され、モータドライブユニット22によっ
てパルスモータ7をドライブするパワーをもつたパルス
に変換されパルスモータ7に入力される。As a result, this information is transmitted to the microcomputer unit 20 (hereinafter referred to as microcomputer unit), which is connected to the input/output unit 19 and includes peripheral elements such as a CPtJ, memory, and an interface. When the microcomputer unit 20 calculates the number of pulses required to obtain the tilt angle φ, this information is stored in the memory within the microcomputer unit 20 and simultaneously transmitted to the motor control unit 21 where it is converted into pulses and is used to control the motor. The pulses are converted by the drive unit 22 into pulses having the power to drive the pulse motor 7, and are input to the pulse motor 7.
このように、原点位置で溶接トーチ3をφだけ傾斜させ
てから、進行目標のトーチ先端の狙い位置に磁気センサ
ヘッド8の中心を一致させた後、入出カニニット19の
キーボードを押して過去の実績から得た左右それぞれ1
個の代表点の磁束密度続いてセンサ位置割出しの指示を
入力する。磁束密度のデータがマイコンユニット20と
接続されたバッファRAM (ランダムアクセスメモリ
)23を通してMPtJ回路15に伝えられる。バッフ
ァRAMを介在した場合、ハンドシェーク等によって個
々のマイクロプロセッサの動作と同期をとる必要がなく
なるので、非同期状態でも高速のデータ転送が可能とな
る。MPU回路15に到着した磁束密度のデータはメモ
リ16にストアされて溶接線検出の基準値とされる。一
方、センサ位置割出し指示によってアブソリュートエン
コーダ120回転角θがマイコンユニット20に読みと
られると、角度φとθから磁気センサヘッド8のX、Y
平面上の位置(x、yl)が篩出される。In this way, after tilting the welding torch 3 by φ at the origin position, and aligning the center of the magnetic sensor head 8 with the target position of the torch tip, press the keyboard of the input/output crab knit 19 to read from the past results. 1 each on the left and right
The magnetic flux density of each representative point is then inputted with instructions for sensor position indexing. Data on magnetic flux density is transmitted to the MPtJ circuit 15 through a buffer RAM (random access memory) 23 connected to the microcomputer unit 20. When a buffer RAM is used, there is no need to synchronize the operations of individual microprocessors by handshaking or the like, so high-speed data transfer is possible even in an asynchronous state. The magnetic flux density data that has arrived at the MPU circuit 15 is stored in the memory 16 and used as a reference value for welding line detection. On the other hand, when the absolute encoder 120 rotation angle θ is read by the microcomputer unit 20 according to the sensor position indexing instruction, the X, Y of the magnetic sensor head 8 is determined from the angles φ and θ.
The position (x, yl) on the plane is screened out.
また、過去の実績がない場合には、始動してから始動位
置近辺の計測値をメモリ16にストアして当面の基準磁
束密度とし、更に端部の影響の少ないと考えられる場所
に達してからその位置の計測値をもう一度メモリ16に
ストアして最終の基準値とする。このためには、磁気セ
ンサー3で測定した磁束密度をデータ収集ユニット14
でディジタル量に変えてからMPtJ回路15に伝える
。その結果、このMPLJ回路15により直流モータ1
1に対して指令値が出力されるとともに、バッファRA
M23とマイコンユニット20を通して入出カニニット
19から作業者へ伝えられる。If there is no past track record, store the measured value near the starting position in the memory 16 after starting and use it as the reference magnetic flux density for the time being. The measured value at that position is once again stored in the memory 16 and used as the final reference value. For this purpose, the magnetic flux density measured by the magnetic sensor 3 is transmitted to the data acquisition unit 14.
After converting it into a digital quantity, it is transmitted to the MPtJ circuit 15. As a result, this MPLJ circuit 15 causes the DC motor 1
The command value is output for 1, and the buffer RA
It is transmitted from the input/output crab unit 19 to the worker through the M23 and the microcomputer unit 20.
さて、溶接の出発点では磁気センサヘッド8の中心がト
ーチ先端の将来の狙い位ff(X、Vl)にあるから、
入出カニニット19のキーボードから作業者が出発の指
示を入力すると、図示しない台車を動かしてトーチ3の
先端狙い位置が位置(Xl 、 ’/1 )へ移るよう
に、マイコンユニット20からモータ制御ユニット21
に対して指令が出され、同時にバッファRAM23を通
してMPU回路15にも指令が伝えられる。その結果、
モータ制御ユニット21はディジタル量の指令値をアナ
ログ量に変換した後これをモータドライブユニット22
に与え、X軸とY軸の各直流モータ24.25を所定量
動かすのに必要なパワーに変換して直流モータ24.2
5に与える。これら2つの直流モータ24.25の軸に
はそれぞれロータリエンコーダ26.27が直結されて
おり、回転数に比例したパルスを発する。このパルスは
パルスカウント方向判別ユニット28に入力され、パル
ス数を4倍化してカウントし、2つのパルス列の位相関
係から方向判別をしてマイコンユニット20に入力する
。マイコンユニット20はパルス数の積算によってX、
Y座標軸上の位置を算出し、同時にサンプリング周期τ
毎のパルス数の大きさからX軸、Y軸の移動速度を算出
する。ロータリエンコーダ26.27からパルスカウン
ト方向判別ユニット28を経てマイコンユニット20に
至る経路はフィードバック経路を形成しているので、目
標位置、ここでは位!(x、yl)をはずれようとする
とすぐにこの動きを抑制する制御ができる。更に、出発
前に指定したトーチ3の移動速度をはずれる動作に対し
ても、これを維持するように制御することができる。Now, at the starting point of welding, the center of the magnetic sensor head 8 is at the future target position ff (X, Vl) of the torch tip, so
When the operator inputs a departure instruction from the keyboard of the entry/exit crab unit 19, the microcomputer unit 20 causes the motor control unit 21 to move a cart (not shown) so that the target position of the tip of the torch 3 moves to the position (Xl, '/1).
At the same time, the command is transmitted to the MPU circuit 15 through the buffer RAM 23. the result,
The motor control unit 21 converts the digital quantity command value into an analog quantity, and then transfers this to the motor drive unit 22.
is converted into the power necessary to move each DC motor 24.25 of the X-axis and Y-axis by a predetermined amount.
Give to 5. Rotary encoders 26, 27 are directly connected to the shafts of these two DC motors 24, 25, respectively, and generate pulses proportional to the number of rotations. These pulses are input to the pulse count direction determination unit 28, which quadruples the number of pulses, counts the pulses, determines the direction from the phase relationship between the two pulse trains, and inputs the pulses to the microcomputer unit 20. The microcomputer unit 20 calculates X by integrating the number of pulses.
Calculate the position on the Y coordinate axis and at the same time calculate the sampling period τ
The moving speeds of the X-axis and Y-axis are calculated from the magnitude of the number of pulses for each pulse. The path from the rotary encoders 26 and 27 to the microcomputer unit 20 via the pulse count direction discrimination unit 28 forms a feedback path, so the target position, here the position! As soon as (x, yl) is about to deviate, control can be performed to suppress this movement. Furthermore, even if the movement speed of the torch 3 deviates from the speed specified before departure, it can be controlled to maintain this speed.
一方、測定開始指令をマイコンユニット20から受取っ
たMPtJ回路15は、データ収集ユニット14に動作
指令を出力する。その結果、データ収集ユニット14は
磁気センサヘッド8の中心が位置(xl、yl )にあ
る時の4点の磁気センサー3の信号をマルチプレクサに
よるチャンネル切替で1点ずつ取り込み、順次サンプリ
ングしてアナログディジタル変換が終わる迄の期間ホー
ルドすることによりディジタル量に変え、3ステート出
力バツフアを通してMPL1回路15に送出する。On the other hand, the MPtJ circuit 15, which has received the measurement start command from the microcomputer unit 20, outputs an operation command to the data collection unit 14. As a result, the data acquisition unit 14 acquires the signals of the four magnetic sensors 3 when the center of the magnetic sensor head 8 is at the position (xl, yl) one by one by switching channels using a multiplexer, sequentially samples them, and converts them into analog and digital signals. By holding it for a period until the conversion is completed, it is converted into a digital quantity and sent to the MPL1 circuit 15 through a 3-state output buffer.
この4点の検出ディジタル信号は、第3図(a)、(b
)において、磁気センサヘッド8の中心が距lioの位
置にあるとき、ここから正方向に距@S1、B2を隔て
た位置の磁束密度B1.B2と、負方向にもそれぞれ同
じ距離S−1,5−2(絶対値はS 、B2と等しく方
向が反対の吊)を隔てた位置の磁束密度B−1,8−2
に対応する。第3図のようなL形開先2の場合、被溶接
物1の表面近くでは磁束分布が対象ではないから、B1
=FB−1゜B −νB−である。従って、位置S1.
S−1を代表意としてこの磁束密度B 、B−と2点
間の磁束密度比
82 B−2
□と□ (または磁束密度差でもよい)B、
B−1
のデータを作り、これらを溶接開始前に基準値とと比較
し、これらの差が縮小する位置の予測と移動計測をくり
返しながらすべてが一致する場所を探す。その場所が見
当らない場合には、ある傾向、B−1、8−1
B−,2[32
あって□〉□という大小関係が保持
B、 B1
されているという傾向があって、その上に81゜例えば
±5%内にあるというような条件を満たす場所をトーチ
3の移動とともに、回転リング10を回転させながら探
す。その結果、開先2が組立時に発生したずれによって
設計値と多少変っている場所があったりしても、溶接線
に沿ってトーチ先端の狙い位置をはずさないようにする
ことができる。もちろん、磁束分布が対称な場合には、
て容易に溶接トーチ3の先端の狙い位置を探すことがで
きる。The detected digital signals at these four points are shown in Fig. 3 (a) and (b).
), when the center of the magnetic sensor head 8 is at a distance lio, the magnetic flux density B1 . Magnetic flux densities B-1, 8-2 at positions separated from B2 by the same distance S-1, 5-2 in the negative direction (the absolute value is S, the hanger is equal to B2 and in the opposite direction)
corresponds to In the case of the L-shaped groove 2 as shown in Fig. 3, the magnetic flux distribution is not symmetrical near the surface of the workpiece 1, so B1
=FB-1°B-νB-. Therefore, position S1.
With S-1 as a representative, this magnetic flux density B, B- and the magnetic flux density ratio between the two points 82 B-2 □ and □ (or the magnetic flux density difference may be used) B,
Create data for B-1, compare these with reference values before starting welding, and repeat prediction of the position where the difference between them will be reduced and movement measurement to find a place where all the data match. If the location cannot be found, there is a certain tendency that B-1, 8-1 B-, 2[32 and the magnitude relationship of □>□ is maintained, and on top of that, 81 degrees, for example, within ±5%, is searched for while moving the torch 3 and rotating the rotary ring 10. As a result, even if there are places where the groove 2 is slightly different from the designed value due to deviations that occur during assembly, it is possible to prevent the target position of the torch tip from deviating along the welding line. Of course, if the magnetic flux distribution is symmetrical,
Thus, the target position of the tip of the welding torch 3 can be easily found.
その後は、数ms以下のサンプリング周期でで溶接トー
チ3の進行に伴って磁気レンサ13で探した将来のトー
チ先端の狙い位置(X・、 Vi )i=1.2.3.
・・・を順次マイコン」ニット20のメモリにストアし
て行き、一方ではこの位置情報をメモリから順番に取出
して、位置(×j”1yj)j=1.2,3.・・・を
進むべき目標としてトーチ先端の狙い位置になるように
溶接トーチ3を倣わせる。Thereafter, as the welding torch 3 moves forward, the future target position of the torch tip (X·, Vi)i=1.2.3. is searched by the magnetic sensor 13 at a sampling period of several ms or less.
. . . are sequentially stored in the memory of the microcomputer 20, and on the other hand, this position information is sequentially retrieved from the memory and advances to the position (xj"1yj)j=1.2, 3... The welding torch 3 is traced so that the target position of the torch tip is the desired target.
また、直流モータ11の立上がりがそれ程早くなくても
よく、磁気センサヘッド8が図示しない基準点を通過す
る度毎に回転角をセットし直せば十分に角度の精度を保
てるような場合には、直流モー911をパルスモータに
置換えれば、アブソリュートエンコーダ12を用いるこ
となく回転角の設定が可能となる。また、これまでの説
明では、磁束密度Bを計測する場合を例にとって説明し
てきたが、磁気センサは磁束の通過面積が同じに作られ
ているため、磁束中を計測すると考えても同じ作用を得
ることができる。また、上記実施例は台車に載置された
溶接トーチ3と磁気センサヘッド8を例示したが、ロボ
ットのアーム先端などにこの装置を取付けて同様の検出
動作を行ないながら溶接トーチ3を倣い動作させても同
じ作用を得ることができることはもちろんである。In addition, if the DC motor 11 does not need to start up so quickly and the angle accuracy can be maintained sufficiently by resetting the rotation angle each time the magnetic sensor head 8 passes a reference point (not shown), If the DC motor 911 is replaced with a pulse motor, the rotation angle can be set without using the absolute encoder 12. In addition, in the explanation so far, we have explained the case of measuring magnetic flux density B as an example, but since magnetic sensors are made with the same area through which magnetic flux passes, the same effect can be obtained even if we think of measuring inside magnetic flux. Obtainable. Furthermore, although the above embodiment illustrated the welding torch 3 and the magnetic sensor head 8 mounted on a trolley, this device can be attached to the tip of a robot arm, etc., and the welding torch 3 can be moved in a tracing manner while performing a similar detection operation. Of course, the same effect can be obtained by using both methods.
第4図(a)、(b)は本発明の他の実施例に係る溶接
線検出装置の部分側面図と磁束密度分布図である。同図
に示すように、磁気センサヘッド8には3個の磁気セン
サ13が溶接線をまたぐように交互して配される。この
ような構成において、溶接トーチ3の先端の狙い位置を
探す場合、3点の磁束密度 B、Bo、B を基準値
B、1.88゜、”S−1と比較する。この場合、磁気
センサ13は被溶接物1の表面と直角に、かつ回転リン
グ10の同心円の接線方向に対して直角に磁束計測面を
置き、磁気センサヘッド8の中心に1個、他の2個は中
心から等距離へだてて左右に1個ずつ配設される。FIGS. 4(a) and 4(b) are a partial side view and a magnetic flux density distribution diagram of a weld line detection device according to another embodiment of the present invention. As shown in the figure, three magnetic sensors 13 are arranged alternately on the magnetic sensor head 8 so as to straddle the weld line. In such a configuration, when searching for the target position of the tip of the welding torch 3, the magnetic flux densities at three points B, Bo, and B are compared with reference values B, 1.88°, and "S-1." The sensor 13 has a magnetic flux measurement surface placed perpendicular to the surface of the workpiece 1 and perpendicular to the tangential direction of the concentric circle of the rotating ring 10, and one sensor 13 is placed at the center of the magnetic sensor head 8, and the other two are placed from the center. One on each side is placed equidistantly apart.
このため、第1図の構成に比べて磁気センサが1個減り
、それだけ計測部分が小形化される。さらに、アナログ
ディジタル変換時間も減るから、サンプリング周期τを
短くすることもできる。また、磁束密度の計測について
も、先の実施例のB1とB−1がB。に、B2と8−2
が81と8−1に変ったと見なせば、磁束密度の処理と
その後の−の動作は全く同様にできる。このため、安価
でサンプリング周期τの短縮により溶接の品質をより高
くすることのできる装置を実現することが可能である。Therefore, the number of magnetic sensors is reduced by one compared to the configuration shown in FIG. 1, and the measurement portion is made smaller accordingly. Furthermore, since the analog-to-digital conversion time is also reduced, the sampling period τ can be shortened. Also, regarding the measurement of magnetic flux density, B1 and B-1 in the previous example are B. , B2 and 8-2
If it is assumed that has changed to 81 and 8-1, the processing of magnetic flux density and the subsequent operation of - can be done in exactly the same way. Therefore, it is possible to realize an apparatus that is inexpensive and can further improve the quality of welding by shortening the sampling period τ.
第5図は本発明のさらに他の実施例に係る溶接線検出装
置の部分側面図を示すものである。同図の構成において
は、垂直かつ回転リング10の同心円の接線方向に直角
に磁束計測面を置いた磁気センサ素子を多数個密着して
アレイ状にした磁気センサアレイ29が用いられる。こ
の磁気センサアレイ29は開先2側の端末に取付けた非
磁性体の可動バー30に取り伺けられる。可動バー30
は3〜5mの移動距離をもつ小形のリニアパルスモータ
31の可動部に連なっていて、矢印ハで示す上下方向に
動かされ、パルス数により上下位置が算出される。この
リニアパルスモータ31は回転リング10の裏側に取付
けられている。FIG. 5 shows a partial side view of a weld line detection device according to still another embodiment of the present invention. In the configuration shown in the figure, a magnetic sensor array 29 is used in which a large number of magnetic sensor elements are arranged in close contact with each other in an array shape, and each magnetic sensor element has a magnetic flux measurement surface placed perpendicularly and perpendicularly to the tangential direction of the concentric circles of the rotating ring 10. This magnetic sensor array 29 can be picked up by a non-magnetic movable bar 30 attached to the end on the groove 2 side. Movable bar 30
is connected to a movable part of a small linear pulse motor 31 having a moving distance of 3 to 5 m, and is moved in the vertical direction shown by arrow C, and the vertical position is calculated by the number of pulses. This linear pulse motor 31 is attached to the back side of the rotating ring 10.
第6図は10個q〕磁気センサ素子からなる磁気センサ
アレイ29を用いた場合の計測と制御に関する信号を処
理するブロック回路図である。同図に示す如く、磁気セ
ンサアレイ29の出力端はデータ収集ユニット14に接
続されていて、検出値はディジタル値に変換されて、M
PU回路15に入力される。MPU回路15では、指令
値を演算してこの指令値をリニアパルスモータ制御ユニ
ット32に送出する。指令値はリニアパルスモータ制御
ユニット32でリニアパルスモータを駆動するのに必要
なパルス数に変換されて、次のリニアパルスモータドラ
イブユニット33でモータ駆動に必要なパワーをもつパ
ルスに変換されリニアパルスモータ31に送出される。FIG. 6 is a block circuit diagram for processing signals related to measurement and control when a magnetic sensor array 29 consisting of 10 q magnetic sensor elements is used. As shown in the figure, the output end of the magnetic sensor array 29 is connected to the data acquisition unit 14, and the detected values are converted into digital values and converted into M
It is input to the PU circuit 15. The MPU circuit 15 calculates a command value and sends this command value to the linear pulse motor control unit 32. The command value is converted into the number of pulses necessary to drive the linear pulse motor in the linear pulse motor control unit 32, and then converted into pulses with the power necessary to drive the motor in the next linear pulse motor drive unit 33, and the command value is converted into the number of pulses necessary to drive the linear pulse motor. 31.
その結果、第1図に示した実施例と同じく、当初は磁気
センサアレイ29が被溶接物1の表面から1〜2M程離
れた位置にあるため、始動前に入力された最大磁束密度
B、の位置と溶接トーチ3の先端の狙い位置との相互関
係から最大磁束密度BIIlの位置を目印にしてその前
後の磁束分布を調べることにより、素早く溶接トーチ3
の狙い位置の見当をつけることができる。この場合、同
時に10点の磁束密度を測定しているため、精度の高い
磁束分布を得ることが可能である。次に、MPU回路1
5からの指令によって制御ユニット32が指示されただ
けのパルスを発生し、ドライブユニット33を通してリ
ニアパルスモータ31が11nIR#後下向きに駆動さ
れる。その結果、可動バー30が磁気センサアレイ29
を被溶接物1の表面すれすればかりでなく、磁気センサ
アレイ29を開先2の中へ突込むこともできる。これは
、磁気センサアレイ29が矢印Oの方向については長さ
10M前後以下に作れることから多くの場合磁気センサ
アレイ29を開先2より小さくすることができるためで
ある。As a result, as in the embodiment shown in FIG. 1, since the magnetic sensor array 29 is initially located at a distance of about 1 to 2 M from the surface of the workpiece 1, the maximum magnetic flux density B input before starting, By checking the magnetic flux distribution before and after the position of the maximum magnetic flux density BIIl as a mark based on the correlation between the position of the welding torch 3 and the target position of the tip of the welding torch 3,
You can get an idea of the target position. In this case, since the magnetic flux densities at 10 points are measured simultaneously, it is possible to obtain a highly accurate magnetic flux distribution. Next, MPU circuit 1
5, the control unit 32 generates as many pulses as instructed, and the linear pulse motor 31 is driven downward by 11nIR# through the drive unit 33. As a result, the movable bar 30 moves to the magnetic sensor array 29.
Not only can the magnetic sensor array 29 brush against the surface of the workpiece 1, but also the magnetic sensor array 29 can be inserted into the groove 2. This is because the magnetic sensor array 29 can be made to have a length of around 10M or less in the direction of the arrow O, so in many cases the magnetic sensor array 29 can be made smaller than the groove 2.
従って、磁束密度の大きい位置での計測が可能となり、
磁束分布が協調されることになり、溶接トーチ3の先端
の狙い位置を精密に知ることができ、高品質の溶接を実
施することができる。Therefore, it is possible to perform measurements at locations with high magnetic flux density.
Since the magnetic flux distribution is coordinated, the target position of the tip of the welding torch 3 can be precisely known, and high-quality welding can be performed.
以上述べたように、本発明によれば、磁性材が溶接され
る場合に、溶接線周辺で溶接電流により発生する漏れ磁
束の磁束分布が使用する磁性材の関係で非対称の場合で
も、わずられしい事前準備なしに簡単なキーボード入力
だけで正確に溶接線の検出を行なうことができる。この
1=め、溶接トーチの狙い位置を正確に決められるため
品質の高い溶接を実施することができる。しかも、測定
に関係する装置をマイクロコンプレッサやディジタル回
路で構成できるため、高機能化と低価格化が可能であり
、さらに磁気センサを含む装置をコンパクトに収納する
ことができるので場所をとらないという利点もある。As described above, according to the present invention, when magnetic materials are welded, even if the magnetic flux distribution of leakage flux generated by the welding current around the weld line is asymmetrical due to the magnetic materials used, Welding lines can be detected accurately with simple keyboard input without any special preparation. First, the aiming position of the welding torch can be determined accurately, so high-quality welding can be performed. Moreover, since the equipment related to measurement can be configured with micro compressors and digital circuits, it is possible to achieve higher functionality and lower costs.Furthermore, the equipment including the magnetic sensor can be stored compactly, so it does not take up much space. There are also advantages.
第1図(a)、(b)はそれぞれ本発明の一実施例に係
る溶接線検出装置の主要部の配置を示す正面図と側面図
、
第2図は第1図の装置の計測制御信号に関するブロック
図、
第3図(a)、(b)は第1図の開先周辺の磁束分布の
1例を示す゛磁束密度分布図、および、主要部の断面図
、第4図は本発明の他の実施例に係る溶接線検出装置の
部分側面図と磁束密度分布図、第5図は本発明のさらに
他の実施例に係る溶接線検出装置の部分側面図、
第6図は第5図の装置の計測制御信号に関するブロック
回路図である。
1・・・被溶接物、2・・・開先、3・・・溶接トーチ
、8・・・磁気センサヘッド、10・・・回転リング、
11・・・直流モータ、12・・・アブソリュートエン
コーダ、13・・・磁気センサ、14・・・データ収集
ユニット、15・・・マイクロプロセッサ回路、29・
・・磁気センサアレイ、31・・・リニアパルスモータ
。
出願人代理人 猪 股 清
第5図
第6図1(a) and 1(b) are a front view and a side view, respectively, showing the arrangement of the main parts of a weld line detection device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a measurement control signal of the device shown in FIG. 1. 3(a) and 3(b) are magnetic flux density distribution diagrams showing an example of the magnetic flux distribution around the groove in FIG. 1, and a sectional view of the main parts; FIG. FIG. 5 is a partial side view and magnetic flux density distribution diagram of a welding line detection device according to another embodiment of the present invention, FIG. FIG. 3 is a block circuit diagram regarding measurement control signals of the device shown in the figure. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Workpiece to be welded, 2... Bevel, 3... Welding torch, 8... Magnetic sensor head, 10... Rotating ring,
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... DC motor, 12... Absolute encoder, 13... Magnetic sensor, 14... Data collection unit, 15... Microprocessor circuit, 29...
...Magnetic sensor array, 31...Linear pulse motor. Applicant's agent Kiyoshi Inomata Figure 5 Figure 6
Claims (1)
の磁気センサを中心から左右の等距離の位置に配設した
磁気センサヘッドと、磁気センサの計測値に基いて基準
となる代表点の磁束密度値と他の位置の磁束密度値の関
係を演算して記憶する手段と、磁気センサの計測値を演
算記憶手段の出力値と比較演算し、差が小さくなる位置
の予測をする予測手段と、予測手段の出力に基いて到達
すべき目標位置を設定し、溶接トーチを移動する手段と
を備えることを特徴とする溶接線検出装置。 2、磁気センサヘッドが磁気センサを狭い範囲にアレイ
状に配置して非磁性体の可動部材の末端に取付けたこと
を特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の溶接線検出
装置。[Claims] 1. A magnetic sensor head in which three or more magnetic sensors for detecting magnetic flux density values around the welding torch are arranged equidistantly to the left and right from the center, and based on the measured values of the magnetic sensors. means for calculating and storing the relationship between the magnetic flux density value at a representative point serving as a reference and the magnetic flux density value at other positions, and comparing and calculating the measured value of the magnetic sensor with the output value of the calculation storage means to reduce the difference. A welding line detection device characterized by comprising a prediction means for predicting a position, and a means for setting a target position to be reached based on the output of the prediction means and moving a welding torch. 2. The weld line detection device according to claim 1, wherein the magnetic sensor head has magnetic sensors arranged in an array in a narrow range and attached to the end of a non-magnetic movable member.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28033184A JPS61154773A (en) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | Weld line detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28033184A JPS61154773A (en) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | Weld line detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61154773A true JPS61154773A (en) | 1986-07-14 |
JPH0562029B2 JPH0562029B2 (en) | 1993-09-07 |
Family
ID=17623515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP28033184A Granted JPS61154773A (en) | 1984-12-27 | 1984-12-27 | Weld line detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61154773A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991006395A1 (en) * | 1989-10-25 | 1991-05-16 | Laser-Medizin-Zentrum Gmbh Berlin | Process and device for controlling a pulsed laser |
CN103707304A (en) * | 2013-12-19 | 2014-04-09 | 哈尔滨工业大学 | System and method for controlling container welding line inspection mechanical arm movement |
CN112304202A (en) * | 2020-05-20 | 2021-02-02 | 上海达铭科技有限公司 | Laser spot welding nugget geometric parameter measuring device and using method thereof |
-
1984
- 1984-12-27 JP JP28033184A patent/JPS61154773A/en active Granted
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991006395A1 (en) * | 1989-10-25 | 1991-05-16 | Laser-Medizin-Zentrum Gmbh Berlin | Process and device for controlling a pulsed laser |
CN103707304A (en) * | 2013-12-19 | 2014-04-09 | 哈尔滨工业大学 | System and method for controlling container welding line inspection mechanical arm movement |
CN103707304B (en) * | 2013-12-19 | 2016-02-03 | 哈尔滨工业大学 | A kind of for the container welding mechanical chirokinesthetic control system of inspection and control method |
CN112304202A (en) * | 2020-05-20 | 2021-02-02 | 上海达铭科技有限公司 | Laser spot welding nugget geometric parameter measuring device and using method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0562029B2 (en) | 1993-09-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2966098B2 (en) | Apparatus and method for measuring geometric position and kinematic parameters of a rotating device | |
US7366637B2 (en) | Form measuring instrument | |
CN206609394U (en) | A kind of workpiece size on-line detecting system | |
CN107883871A (en) | A kind of worm measuring method | |
JP3433710B2 (en) | V-groove shape measuring method and apparatus | |
CN106767418B (en) | A large-scale rotary body shape scanning measurement device and method | |
JPS62289712A (en) | Method and device for positioning tracer of gear inspection device | |
CN109202219B (en) | Intelligent welding tracking system | |
JPS61154773A (en) | Weld line detector | |
JPH02104474A (en) | In-pipe welding position measuring device | |
CN113927369B (en) | Comprehensive on-machine measuring device and method for rotary error motion of machine tool spindle | |
KR102745284B1 (en) | Method for measuring the center position of a rotary axis of a machine tool | |
JP3880030B2 (en) | V-groove shape measuring method and apparatus | |
CN108153235A (en) | Realize the method for automatic edge identification positioning and corresponding numerical-control processing method | |
JPH0285709A (en) | Object measurement method and measurement device using articulated robot | |
JPH01109058A (en) | Contactless copy controller | |
JP2003121134A (en) | Measuring method for geometric accuracy of motion | |
Arora et al. | Measurement and evaluation of spindle running error | |
JP2715615B2 (en) | Magnetic bearing control device | |
JPS589012A (en) | Measuring device for arc shape | |
JPH03277449A (en) | Numerical control device with measurement function | |
JPS59136610A (en) | Measuring device for diameter of work with large sized vertical lathe | |
JP2974483B2 (en) | Method and apparatus for measuring circular motion accuracy of machine | |
JPS6027479A (en) | Automatic welding machine | |
JPH08304065A (en) | Three-dimensional coordinate measuring instrument using rotary head |