[其他]焊接坡口截面积检测装置

说明书

本发明是关于作为以电弧焊接的高质、高效率，低成本为目的之自动焊接机器或焊接机械人等的非接触传感器而使用的焊接坡口截面积检测装置。

现有技术，在电弧焊接，特别是在中，厚板工件的焊接时，如图1所示，开了坡口进行焊接。在这情形下，由于焊接工件1的设定精度、定位焊精度或坡口的加工精度的偏移，坡口的截面积和坡口中心线2（焊接线，图1）的位置将会变动。因此，为了坡口焊接的自动化，必须检测坡口的截面积，进行适当焊接条件的控制，并检测出坡口中心线，使焊接焊炬与焊接线相一致。以前的焊接用传感器，例如以接触式的传感器来检测焊接线是比较容易的，并已有多种实用化。可是，精确地检测坡口断面积的传感器还未有制成，如图2所示，将触头了插入坡口内，以接触于触头3的传感器4，检测其上下方向的位置变动，在这数据的基础上，以运算电路5近似地求出坡口截面积。可是，以这种根据接触式近似运算处理的方法，由于坡口内的尘粒焊接飞溅，或定位焊焊道等的障碍物及坡口的不规则和焊盘差等的缘故，要得到必需精度的检测是困难的，而且在信赖性方面也有很多问题。

本发明是鉴于本来的实施例而作成的，目的在于提供一以非接触方式，高精度，高信赖度地检测坡口截面积的焊接坡口截面积检测装置，以有助于电弧焊接的自动化、机械人化。

本发明装置，是由将光点投射于焊接工件上的投光手段，以及将被投在上述焊接件上的光点接收的受光手段而构成的传感器装置，计算上述受光手段的光点像位置的手段，将上述传感器装置在上述焊接工作的焊接线上大致上成直角地扫描的扫描手段，将上述每扫描单位节距的上述光点，像位置检测手段的输出作为距离数据而存储的距离数据变换存储手段，将存储的数据变换为以上述焊接工件的母材面为基准的距离数据的距离数据变换手段，以及将上述距离数据变换手段的输出积分，以求出上述焊接工件的坡口截面积的积分手段向构成的焊接坡口截面积检测装置。

作为本发明的投光手段，可考虑的有激光，发光二极管（LED）、钨丝灯、莹丝灯、闪光灯等，但对于将投光光束（即光点）从焊接工件表面投向底面时，例如，距离为数10mm时，收缩成直径为0.5mm的圆，或短轴是0.5mm，长轴约为短轴的3倍的椭圆，激光是有效的。作为集光的手段，可使用光学透镜。

其次，作为受光手段，可使用将投到上述焊接工件上的光集中的光学透镜、半导体或摄象管式的光电敏感元件。这里所说的半导体传感器可以是图象传感器或在光电二极管上形成有一层均匀电阻层的光半导体位置检出传感器（别名位置感测装置，简称PSD），但为了除去外来光干扰，在上述点光上加上变调，而在以后将其变调信号回复时，PSD则比图象传感器更好。其次，光点像位置检测手段，将上述在传感器表面上结像的光点位置变换成时间或电压值而输出。传感器是图象传感器的情形，作为光点像位置的检测手段，例如，由图象传感器驱动电路，将图象传感器的输出增幅的增幅电路，设定基准值的基准值设定电路，将上述增幅电路与基准设定电路的输出比较，以检测上述增幅电路的输出大于基准值的范围的比较电路，根据上述比较电路的输出，计测从上述图象传感器的一扫描开始点至上述比较电路的输出倒置之间的时间的计数器等构成的时间计测回路等所构成。还有，传感器是PSD的时候，则由将从PSD两电极流出的电流分别变换成电压的电流电压变换电路，只检出特定的变调频率的带通滤波器、将带通滤波器的输出的和及差以运算放大器等模拟地求出的电路，以及将上述的差除以上述的和作模拟的除法的模拟除法IC所构成，并把PSD上面的光点结像位置作为电压值而检出。

其次，作为传感器装置的扫描手段，例如，使AC或DC马达反复回转，并通过螺杆使之成为滑尺的平行运动，使附于滑尺上的传感器装置与焊接线路略成直角地扫描，为了检出扫描的位置，可在螺杆上附上编码器，或用脉冲马达，藉着齿轮而使传感器装置在平行于焊接工件表面的平面内横切焊接线地作圆弧运动。这时，由于脉冲马达的缘故，传感器装置的扫描位置可通过检出脉冲马达的驱动脉冲而加以检测。