JP2536334B2 - パイプの円周溶接方法 - Google Patents
パイプの円周溶接方法Info
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- JP2536334B2 JP2536334B2 JP3184766A JP18476691A JP2536334B2 JP 2536334 B2 JP2536334 B2 JP 2536334B2 JP 3184766 A JP3184766 A JP 3184766A JP 18476691 A JP18476691 A JP 18476691A JP 2536334 B2 JP2536334 B2 JP 2536334B2
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- Japan
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- welding
- molten pool
- length
- penetration depth
- pool
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼管等の全姿勢溶接に
おいて、溶込み深さを一定に制御するパイプの円周溶接
方法に関する。
おいて、溶込み深さを一定に制御するパイプの円周溶接
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アーク溶接において、溶融池の形状は溶
接状態、溶接条件の適否を判断するうえで好個の判断材
料を提供するものであるから、カメラで溶融池形状を撮
影し、画像処理によってその溶融池形状の寸法を計測す
れば溶接状態、溶接条件を制御することが可能である
（特開平１−１１６４０４号）。しかし、同公報の技術
は全姿勢溶接に関するものではなく、また溶融池形状特
にその長さと溶込み深さとの関係については言及してい
ない。
接状態、溶接条件の適否を判断するうえで好個の判断材
料を提供するものであるから、カメラで溶融池形状を撮
影し、画像処理によってその溶融池形状の寸法を計測す
れば溶接状態、溶接条件を制御することが可能である
（特開平１−１１６４０４号）。しかし、同公報の技術
は全姿勢溶接に関するものではなく、また溶融池形状特
にその長さと溶込み深さとの関係については言及してい
ない。
【０００３】一般に下向き、横向き等の溶接姿勢のとき
は比較的容易に溶融池形状を調整することができる。し
たがって、溶込み深さも一定に制御できる。しかしなが
ら、パイプラインや圧力容器等の全姿勢溶接では溶融池
形状の変化も大きいので調整が難しい。そのため通常
は、あらかじめ予備実験を行ってあらゆる溶接姿勢にお
ける溶接条件と溶込み深さの関係を求めておく必要があ
る。
は比較的容易に溶融池形状を調整することができる。し
たがって、溶込み深さも一定に制御できる。しかしなが
ら、パイプラインや圧力容器等の全姿勢溶接では溶融池
形状の変化も大きいので調整が難しい。そのため通常
は、あらかじめ予備実験を行ってあらゆる溶接姿勢にお
ける溶接条件と溶込み深さの関係を求めておく必要があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】溶接条件は母材の材質
・厚さ、開先の形状・状態など諸々の要因によって変化
するものであるから、予備実験で溶接条件と溶込み深さ
の関係を求めておくといっても容易なことではない。そ
こで、本発明者らはより簡単に上記の関係を把握するべ
く実験を行った結果、溶融池の長さ特に電極中心から溶
融池後端までの距離（溶融池後部長さと呼ぶ）が溶込み
深さと良好な相関関係を有していることを知見した。
・厚さ、開先の形状・状態など諸々の要因によって変化
するものであるから、予備実験で溶接条件と溶込み深さ
の関係を求めておくといっても容易なことではない。そ
こで、本発明者らはより簡単に上記の関係を把握するべ
く実験を行った結果、溶融池の長さ特に電極中心から溶
融池後端までの距離（溶融池後部長さと呼ぶ）が溶込み
深さと良好な相関関係を有していることを知見した。
【０００５】本発明は、かかる知見に基づいてなされた
もので、全姿勢溶接において高精度の溶込み深さ制御を
可能にしたパイプの円周溶接方法を提供することを目的
とする。
もので、全姿勢溶接において高精度の溶込み深さ制御を
可能にしたパイプの円周溶接方法を提供することを目的
とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るパイプの円周溶接方法は、パイプの円
周アーク溶接において、溶融池をカメラにて撮像し、そ
の画像処理によって溶融池後部長さを計測し、その計測
値があらかじめ設定された基準値と等しくなるようにフ
ィラーワイヤまたは溶接ワイヤの溶着量を制御すること
により溶込み深さを一定に制御するものである。
め、本発明に係るパイプの円周溶接方法は、パイプの円
周アーク溶接において、溶融池をカメラにて撮像し、そ
の画像処理によって溶融池後部長さを計測し、その計測
値があらかじめ設定された基準値と等しくなるようにフ
ィラーワイヤまたは溶接ワイヤの溶着量を制御すること
により溶込み深さを一定に制御するものである。
【０００７】
【作用】本発明者らの実験によると、溶接姿勢（時刻表
示で表している）と溶融池長さＬ，溶融池後部長さＬ2
，溶融池前部長さＬ1 ，溶融池幅Ｗ，溶込み深さＰと
の関係は図４に示すようになっている。この図は図５に
示すパイプ（材質：ＳＳ４１，外径３００mm，肉厚６．
９mm）を全姿勢でＴＩＧ溶接をしたとき（溶接条件：電
流１２０Ａ，電圧１０Ｖ，溶接速度７５mm／min ）の溶
融池形状をビデオカメラで撮影し、その録画したビデオ
画面より実測した結果を示したものである。また、図６
に溶融池長さＬ，溶融池後部長さＬ2 ，溶融池前部長さ
Ｌ1 ，溶融池幅Ｗの定義を示す。すなわち、溶融池後部
長さＬ2 は当該溶接姿勢時における溶接トーチ１の電極
２の中心から溶融池３の後端までの距離である。溶融池
前部長さＬ1 は溶融池３の全長Ｌから溶融池後部長さＬ
2 を引いた値である。溶融池幅Ｗは当該溶接姿勢時にお
ける溶融池３の最大幅を示す。また図７に溶込み深さＰ
の定義を示す。図中、５は溶接ビードである。溶込み深
さＰは溶接後パイプを各角度位置で切断し、母材の最大
溶込み深さを実測した値である。図４に見られるよう
に、溶融池長さＬは溶接の全姿勢においてほぼ一定であ
るが、中でも溶融池後部長さＬ2 と溶込み深さＰが非常
に近似した波形曲線の傾向を示していることがわかる。
これは、重力の作用により溶融池が０時から６時までは
下方へ前進し、６時から１２時までは下方へ後退するか
らであり、これにともない入熱分布が変動するためと考
えられる。この実験結果より、溶融池後部長さＬ2を常
時把握しておけば、全姿勢溶接においても溶込み深さＰ
を常に一定に制御することが可能である。そこで、溶接
中溶融池をカメラで検出し、画像処理により溶融池後部
長さＬ2を計測し、それが基準値と等しくなるようにフ
ィラーワイヤまたは溶接ワイヤの送給速度を調整し、フ
ィラーワイヤまたは溶接ワイヤの溶着量を制御すれば、
溶込み深さを常に一定に制御することができる。
示で表している）と溶融池長さＬ，溶融池後部長さＬ2
，溶融池前部長さＬ1 ，溶融池幅Ｗ，溶込み深さＰと
の関係は図４に示すようになっている。この図は図５に
示すパイプ（材質：ＳＳ４１，外径３００mm，肉厚６．
９mm）を全姿勢でＴＩＧ溶接をしたとき（溶接条件：電
流１２０Ａ，電圧１０Ｖ，溶接速度７５mm／min ）の溶
融池形状をビデオカメラで撮影し、その録画したビデオ
画面より実測した結果を示したものである。また、図６
に溶融池長さＬ，溶融池後部長さＬ2 ，溶融池前部長さ
Ｌ1 ，溶融池幅Ｗの定義を示す。すなわち、溶融池後部
長さＬ2 は当該溶接姿勢時における溶接トーチ１の電極
２の中心から溶融池３の後端までの距離である。溶融池
前部長さＬ1 は溶融池３の全長Ｌから溶融池後部長さＬ
2 を引いた値である。溶融池幅Ｗは当該溶接姿勢時にお
ける溶融池３の最大幅を示す。また図７に溶込み深さＰ
の定義を示す。図中、５は溶接ビードである。溶込み深
さＰは溶接後パイプを各角度位置で切断し、母材の最大
溶込み深さを実測した値である。図４に見られるよう
に、溶融池長さＬは溶接の全姿勢においてほぼ一定であ
るが、中でも溶融池後部長さＬ2 と溶込み深さＰが非常
に近似した波形曲線の傾向を示していることがわかる。
これは、重力の作用により溶融池が０時から６時までは
下方へ前進し、６時から１２時までは下方へ後退するか
らであり、これにともない入熱分布が変動するためと考
えられる。この実験結果より、溶融池後部長さＬ2を常
時把握しておけば、全姿勢溶接においても溶込み深さＰ
を常に一定に制御することが可能である。そこで、溶接
中溶融池をカメラで検出し、画像処理により溶融池後部
長さＬ2を計測し、それが基準値と等しくなるようにフ
ィラーワイヤまたは溶接ワイヤの送給速度を調整し、フ
ィラーワイヤまたは溶接ワイヤの溶着量を制御すれば、
溶込み深さを常に一定に制御することができる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明のパイプの円周溶接方法に適用
する制御系の一実施例を示すブロック図である。この実
施例はＴＩＧ溶接の場合を示しており、図において、１
は溶接トーチ、２は電極、３は溶融池、４はフィラーワ
イヤ、５は溶接ビード、１０は溶融池３を撮像するＣＣ
Ｄカメラで、溶接トーチ１の支持部材（図示せず）に取
り付けられている。１１は画像処理装置、１２は適性溶
融池後部長さＬ0 （基準値）を設定する設定器、１３は
溶融池後部長さＬ2 の計測値と基準値との偏差を求める
比較器、１４はフィラーワイヤ送給装置である。
する制御系の一実施例を示すブロック図である。この実
施例はＴＩＧ溶接の場合を示しており、図において、１
は溶接トーチ、２は電極、３は溶融池、４はフィラーワ
イヤ、５は溶接ビード、１０は溶融池３を撮像するＣＣ
Ｄカメラで、溶接トーチ１の支持部材（図示せず）に取
り付けられている。１１は画像処理装置、１２は適性溶
融池後部長さＬ0 （基準値）を設定する設定器、１３は
溶融池後部長さＬ2 の計測値と基準値との偏差を求める
比較器、１４はフィラーワイヤ送給装置である。
【０００９】この実施例においては、まず、溶融池３の
形状を常時ＣＣＤカメラ１０により撮像する。この像は
画像処理装置１１に送られ、画像処理によって溶融池長
さＬを検出する。例えば、図２の（ａ）に示すような溶
融池画像の輝度分布２１を得、これを微分することによ
り同図の（ｂ）に示すように両端及び電極位置にピーク
波形２２，２３，２４が出るので、電極位置のピーク波
形２３から後端のピーク波形２４の間の画素数を計測す
ることにより溶融池後部長さＬ2を求めることができ
る。同様に溶融池長さＬ及び溶融池前部長さＬ1 も計測
できる。しかし、ここでは溶融池後部長さＬ2 が重要で
あるので、溶接の全姿勢についてこの長さＬ2 のみを特
に正確に計測すればよい。このようにして計測された溶
融池後部長さＬ2 の計測値は比較器１３に送られ、この
比較器１３において設定器１２からの基準値と比較され
る。そして、溶融池後部長さＬ2 の計測値が基準値より
大きい場合は、比較器１３はその偏差を零にするように
フィラーワイヤ送給装置１４へ出力し、フィラーワイヤ
送給装置１４の送給速度を上げ、フィラーワイヤ４の添
加量を多くすることによって母材の溶込み量を下げる。
逆に後部長さＬ2 の計測値が基準値より小さい場合は、
フィラーワイヤ送給装置１４の送給速度を下げ、フィラ
ーワイヤ４の添加量を少なくすることによって母材の溶
込み量を上げる。このようにフィードバック制御によっ
て溶接の全姿勢について常に溶融池後部長さＬ2 の計測
値が基準値と等しくなるようにように制御し、溶込み深
さＰを常に一定に制御する。
形状を常時ＣＣＤカメラ１０により撮像する。この像は
画像処理装置１１に送られ、画像処理によって溶融池長
さＬを検出する。例えば、図２の（ａ）に示すような溶
融池画像の輝度分布２１を得、これを微分することによ
り同図の（ｂ）に示すように両端及び電極位置にピーク
波形２２，２３，２４が出るので、電極位置のピーク波
形２３から後端のピーク波形２４の間の画素数を計測す
ることにより溶融池後部長さＬ2を求めることができ
る。同様に溶融池長さＬ及び溶融池前部長さＬ1 も計測
できる。しかし、ここでは溶融池後部長さＬ2 が重要で
あるので、溶接の全姿勢についてこの長さＬ2 のみを特
に正確に計測すればよい。このようにして計測された溶
融池後部長さＬ2 の計測値は比較器１３に送られ、この
比較器１３において設定器１２からの基準値と比較され
る。そして、溶融池後部長さＬ2 の計測値が基準値より
大きい場合は、比較器１３はその偏差を零にするように
フィラーワイヤ送給装置１４へ出力し、フィラーワイヤ
送給装置１４の送給速度を上げ、フィラーワイヤ４の添
加量を多くすることによって母材の溶込み量を下げる。
逆に後部長さＬ2 の計測値が基準値より小さい場合は、
フィラーワイヤ送給装置１４の送給速度を下げ、フィラ
ーワイヤ４の添加量を少なくすることによって母材の溶
込み量を上げる。このようにフィードバック制御によっ
て溶接の全姿勢について常に溶融池後部長さＬ2 の計測
値が基準値と等しくなるようにように制御し、溶込み深
さＰを常に一定に制御する。
【００１０】本発明は、溶接トーチ１の形式が上記実施
例のように非消耗式電極の場合に限らず、消耗式電極の
場合（図３参照）にも適用できるものであり、この場合
には溶融池後部長さＬ2 に応じて溶接ワイヤ６の溶着量
を調整するものである。なお、図中、７はシールドガス
ノズルである。また、フィラーワイヤ４や溶接ワイヤ６
の溶着量を制御するには、通常は溶接電流を一定にして
ワイヤ送給速度のみを調整するが、溶接電流及びワイヤ
送給速度の双方を制御するようにしてもよい。
例のように非消耗式電極の場合に限らず、消耗式電極の
場合（図３参照）にも適用できるものであり、この場合
には溶融池後部長さＬ2 に応じて溶接ワイヤ６の溶着量
を調整するものである。なお、図中、７はシールドガス
ノズルである。また、フィラーワイヤ４や溶接ワイヤ６
の溶着量を制御するには、通常は溶接電流を一定にして
ワイヤ送給速度のみを調整するが、溶接電流及びワイヤ
送給速度の双方を制御するようにしてもよい。
【００１１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、溶接の全
姿勢について溶込み深さとの間に良い相関関係を持つ溶
融池後部長さを知見し、この溶融池後部長さを計測する
ことにより溶込み深さを常に一定に制御するようにした
ものであるから、全姿勢溶接を伴うパイプの円周溶接に
おいて溶込み深さ制御を簡単かつ高精度に実施できる。
姿勢について溶込み深さとの間に良い相関関係を持つ溶
融池後部長さを知見し、この溶融池後部長さを計測する
ことにより溶込み深さを常に一定に制御するようにした
ものであるから、全姿勢溶接を伴うパイプの円周溶接に
おいて溶込み深さ制御を簡単かつ高精度に実施できる。
【図１】本発明のパイプの円周溶接方法における溶込み
深さ制御系の一実施例を示すブロック図である。
深さ制御系の一実施例を示すブロック図である。
【図２】溶融池後部長さの計測のための信号処理方法を
示す説明図である。
示す説明図である。
【図３】消耗式電極の場合の説明図である。
【図４】溶接姿勢と溶融池長さ、溶融池後部長さ、溶融
池前部長さ、溶融池幅、及び溶込み深さとの関係を示す
線図である。
池前部長さ、溶融池幅、及び溶込み深さとの関係を示す
線図である。
【図５】溶接姿勢の定義を示す説明図である。
【図６】溶融池長さ、溶融池後部長さ、溶融池前部長さ
及び溶融池幅の定義を示す説明図である。
及び溶融池幅の定義を示す説明図である。
【図７】溶込み深さの定義を示す説明図である。
１ 溶接トーチ ２ 電極 ３ 溶融池 ４ フィラーワイヤ ５ 溶接ビード ６ 溶接ワイヤ １０ ＣＣＤカメラ １１ 画像処理装置 １２ 設定器 １３ 比較器 １４ フィラーワイヤ送給装置
Claims (1)
- 【請求項１】 パイプの円周アーク溶接において、溶融
池をカメラにて撮像し、その画像処理によって電極中心
から溶融池後端までの距離を計測し、その計測値が基準
値と等しくなるようにフィラーワイヤまたは溶接ワイヤ
の溶着量を制御することにより溶込み深さを一定に制御
することを特徴とするパイプの円周溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3184766A JP2536334B2 (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | パイプの円周溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3184766A JP2536334B2 (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | パイプの円周溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0523851A JPH0523851A (ja) | 1993-02-02 |
| JP2536334B2 true JP2536334B2 (ja) | 1996-09-18 |
Family
ID=16158956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3184766A Expired - Lifetime JP2536334B2 (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | パイプの円周溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2536334B2 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE521787C2 (sv) * | 2002-04-05 | 2003-12-09 | Volvo Aero Corp | Anordning och förfarande för kontroll av ett svetsområde, inrättning och förfarande för styrning av en svetsoperation, datorprogram och datorprogramprodukt |
| JP2005081418A (ja) * | 2003-09-10 | 2005-03-31 | Nippon Steel Corp | 狭開先多層盛りアーク溶接の自動溶着量制御方法 |
| US9808857B2 (en) | 2013-02-05 | 2017-11-07 | Comau Llc | Continuous fastener feeding apparatus and method |
| US20150273604A1 (en) * | 2014-03-25 | 2015-10-01 | Comau Llc | Material joining inspection and repair |
| ES2753441T3 (es) | 2015-01-16 | 2020-04-08 | Comau Spa | Aparato para el remachado |
| RU2613255C1 (ru) * | 2015-10-05 | 2017-03-15 | Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования Технический учебный центр "Спектр" | Способ автоматического регулирования глубины проплавления при автоматической дуговой сварке |
| RU2650461C1 (ru) * | 2016-06-20 | 2018-04-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тольяттинский государственный университет" | Способ регулирования максимальной ширины сварочной ванны при автоматической сварке |
| RU2648597C1 (ru) * | 2017-01-25 | 2018-03-26 | Владимир Петрович Сидоров | Способ определения площади проплавления при сварке плавящимся электродом |
| US10500671B2 (en) * | 2017-04-06 | 2019-12-10 | Lincoln Global, Inc. | System and method for arc welding and wire manipulation control |
| RU2691824C1 (ru) * | 2018-04-10 | 2019-06-18 | Частное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования Технический учебный центр "Спектр" | Способ регулирования глубины проплавления при дуговой автоматической сварке |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6117366A (ja) * | 1984-07-03 | 1986-01-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 自動溶接方法及びその装置 |
-
1991
- 1991-07-24 JP JP3184766A patent/JP2536334B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0523851A (ja) | 1993-02-02 |
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