JP3000164B1 - 裏波溶接装置及び裏波溶接方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 裏波ビードの良否判定を行うことができると
共に、溶接作業の自動化を図ることができる裏波溶接装
置及び裏波溶接方法を提供すること。 【解決手段】 裏波溶接装置１は、低周波ＴＩＧパルス
アーク溶接を行うＴＩＧ溶接トーチ３と、溶接部２の裏
面２ａを撮像するカメラ４とを備える。さらに画像処理
装置６は、ＴＶカメラ４からの画像データに基づいて赤
熱部の大きさを検出し、上記パルス溶接の周期よりも長
く設定された検出期間内において上記赤熱部の大きさが
増減しているときは適正な裏波ビード１４が形成されて
いると判定する。また、検出した赤熱部を構成する輝度
データの総和を求め、この総和が所定の基準値を超えた
ときは、適正な裏波ビード１４が形成されていないと判
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、低周波ＴＩＧパ
ルスアーク溶接を用いる裏波溶接装置及び裏波溶接方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の裏波溶接の施工例を示す
一部切欠き斜視図である。例えば原動機の減速装置にお
ける大歯車を構成するリム３０とスポーク３１とを接合
する際に、その初層溶接において低周波ＴＩＧパルスア
ーク溶接による裏波溶接が行われる。

【０００３】溶接作業者３２は、溶接部を見ながら制御
盤３３を操作し、溶接トーチ３４を溶接部に対して適切
な位置に移動させて低周波ＴＩＧパルスアーク溶接を行
う。その際、溶接作業者３２は裏波ビードの形成状態を
知る必要があるが、直接裏波ビードを見ることはできな
いため、監視作業者３５がリム３０内に入り、この監視
作業者３５が溶接部の裏面を監視し、裏波ビードの過不
足を溶接作業者３２に知らせている。そして、溶接作業
者３２は、監視作業者３５からの情報に基づいて制御盤
３３を操作し、適正な裏波ビードが形成されるように溶
接条件を変更している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の裏
波溶接では、作業者が２人必要となるため、作業性が悪
いという問題がある。そこで、カメラで溶接部の裏面を
撮像して裏波ビードを監視する装置が提案されている
（例えば、特開平９−５４８１号公報、特開平５−２３
８７０号公報参照）。しかしながら、裏波ビードの良否
の判定は、撮像された画像を作業者が見て行う必要があ
るため、依然として作業者は必要であり、溶接の自動化
は困難である。

【０００５】また、カメラで撮像した画像に所定の処理
を施して溶接部の状況等を把握し、その結果を溶接制御
に使用して溶接を自動化した装置も提案されている。し
かし、例えば特開平９−２７７０５１号公報に開示され
ている装置は、溶接部に対する溶接トーチの位置ずれを
検出して補正するものであり、裏波ビードの良否を判定
するものではない。

【０００６】また、特開昭６３−３０３６８４号公報に
開示されている装置は、撮像手段によって溶接部近傍で
の溶接現象モードを輝度レベル及びその分布としての画
像信号として捕え、この画像信号と、予め設定しておい
た溶接部近傍での基準となる溶接現象モードに基づく基
準の輝度レベル及び輝度分布との少なくともいずれかと
を比較して溶接状態の適否を判定するものであり、裏波
ビードの良否を判定するものではない。

【０００７】この発明は上記従来の欠点を解決するため
になされたものであり、その目的は、裏波ビードの良否
判定を自動的に行うことができ、その結果、この手法を
利用すれば溶接作業の自動化を図ることも可能な裏波溶
接装置及び裏波溶接方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１の裏波溶
接装置は、低周波ＴＩＧパルスアーク溶接を行う溶接ト
ーチと、溶接部の裏面を撮像する撮像手段と、上記撮像
手段からの画像データに基づいて赤熱部の大きさを検出
し、上記低周波ＴＩＧパルスアーク溶接の周期よりも長
く設定された検出期間内において上記赤熱部の大きさが
増減しているときは適正な裏波ビードが形成されている
と判定し、その判定結果を出力する判定手段とを備える
ことを特徴としている。

【０００９】低周波ＴＩＧパルスアーク溶接では、溶接
電流が周期的に変化するため、高電流が与えられている
ときは溶接金属の溶け込み量が多くなり、赤熱部も大き
くなるが、低電流が与えられているときは溶接金属の溶
け込み量は少なくなり、赤熱部も小さくなる。従って、
赤熱部は低周波ＴＩＧパルスアークの周期とほぼ同じ周
期で増減を繰り返すことになる。そこで、本発明では、
溶接部の裏面を撮像し、その画像データに基づいて赤熱
部の大きさを検出し、所定の検出期間内において赤熱部
の大きさが増減しているときは、適正な裏波ビードが形
成されていると判定するようにしている。これによっ
て、判定結果に応答して適正な裏波ビードが形成される
ように溶接条件を変更することができ、品質の高い裏波
溶接を行うことができると共に、ひいては裏波溶接作業
の自動化を図ることできる。

【００１０】また請求項２の裏波溶接装置は、上記撮像
手段は、画像データとして、複数個の画素が行列状に配
列して成る画像における各画素ごとの輝度データを出力
し、上記判定手段は、赤熱部の大きさに基づいて適正な
裏波ビードが形成されていると判定した後に、検出した
赤熱部を構成する輝度データの総和を求め、この総和に
基づいて、形成される裏波ビードの大小評価を行うこと
を特徴としている。

【００１１】低周波ＴＩＧパルスアーク溶接では、溶接
金属の溶け込み量が増加すると、裏波ビードの幅及び高
さも増加していくが、開先の形状や大きさによって定ま
る所定の幅に達すると、幅は増加せずに高さのみが増加
していく。このとき、高さの増加に伴って赤熱部の輝度
が増加することが知られている。そして、裏波ビードの
高さだけが増加していく状態は、溶接金属の溶け込み量
が多くなり、溶接金属が溶け落ちる状態に近づいている
ことを表している。そこで、本発明では、赤熱部の大き
さに基づいて適正な裏波ビードが形成されていると判定
した後に、検出した赤熱部を構成する輝度データの総和
を求め、この総和に基づいて形成される裏波ビードの大
小評価を行う。例えば輝度データの総和が所定の基準値
を超えたときは、適正な裏波ビードが形成されていない
と判定するようにしている。このように赤熱部の大きさ
だけでなく、その輝度レベルも使用して裏波ビードの大
小を判定しているため、品質のより高い裏波溶接を行う
ことができる。

【００１２】そして請求項３においては、上記判定手段
から出力される判定結果を可視的に表示する表示手段を
備えることを特徴としているので、この表示手段の表示
に応じて溶接条件を変更したり、溶接を停止する等の作
業が行い易くなる。

【００１３】さらに請求項４の裏波溶接装置は、上記撮
像手段は、適正な裏波ビードが形成されている条件下に
おいて、裏波ビードの頂部と、この裏波ビードと溶接部
の裏面との境界線上の特定の境界点とを同時に撮像する
ことができるが、上記特定の境界点に対して上記頂部を
挟んで対向する位置の境界点は撮像することができない
位置に配置されていることを特徴としている。

【００１４】上記請求項４の裏波溶接装置では、溶接金
属の溶け込み量の増加に伴ってその幅及び高さが共に増
加する裏波ビードを、幅の増加と高さの増加が共に反映
されるように撮像することができる。これによって、裏
波ビードの良否判定の精度が向上する。

【００１５】また請求項５の裏波溶接装置は、上記溶接
部は、円筒状部材とこの筒状部材の端面に接合される中
空円板との接合部であり、上記撮像手段を、伸縮可能な
治具の先端側に取り付けると共に上記中空円板の中空部
分から上記円筒状部材の内部に挿入して上記溶接部の裏
側に配置し、上記円筒状部材及び中空円板をその中心回
りに回転させながら円周溶接を行うことを特徴としてい
る。

【００１６】上記請求項５の裏波溶接装置では、円周溶
接における初層溶接である裏波溶接を良好に行うことが
できる。

【００１７】また請求項６の裏波溶接方法は、低周波Ｔ
ＩＧパルスアーク溶接を行うと共に、溶接部の裏面を撮
像し、得られた画像データに基づいて赤熱部の大きさを
検出し、上記低周波ＴＩＧパルスアーク溶接の周期より
も長く設定された検出期間内において上記赤熱部の大き
さが増減しているときは適正な裏波ビードが形成されて
いると判定し、その判定結果を出力することを特徴とし
ている。

【００１８】上記請求項６の裏波溶接方法では、溶接部
の裏面を撮像し、その画像データに基づいて赤熱部の大
きさを検出し、所定の検出期間内において赤熱部の大き
さが増減しているときは、適正な裏波ビードが形成され
ていると判定するようにしている。これによって、判定
結果に応答して適正な裏波ビードが形成されるように溶
接条件を変更することができ、品質の高い裏波溶接を行
うことができると共に、ひいては裏波溶接作業の自動化
を図ることできる。

【００１９】請求項７の裏波溶接方法は、低周波ＴＩＧ
パルスアーク溶接を行うと共に、溶接部の裏面を撮像
し、得られた画像データに基づいて赤熱部の輝度を検出
し、検出された輝度に基づいて、形成される裏波ビード
の大小評価を行い、その結果を出力することを特徴とし
ている。

【００２０】裏波溶接方法において、裏波ビード幅が変
化すると、赤熱部においては、その大きさだけではなく
その輝度も変化する。従って、検出された輝度が基準値
を超えるときは、過大な裏波ビードが形成されていると
判定できるし、また所定範囲内であれば適正な裏波ビー
ドが形成されていると判定できる。

【００２１】請求項８の裏波溶接方法は、請求項６の裏
波溶接方法による判定を行った後、請求項７の裏波溶接
方法による評価を行っているが、この方法によれば一段
と品質の高い裏波溶接を行うことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】次にこの発明の裏波溶接装置及び
裏波溶接方法の具体的な実施の形態について、図面を参
照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形
態である裏波溶接装置（単に、「溶接装置」ということ
もある。）１の要部を示す概略図であり、図２は溶接装
置１の使用例を示す一部切欠き斜視図である。

【００２３】溶接装置１は、溶接部２の表側、即ち開先
表面側に配置されるＴＩＧ溶接トーチ３と、溶接部２の
裏側に配置される撮像手段であるＴＶカメラ４と、溶接
部２の裏側に配置されるシールドガスカバー５と、画像
処理装置６と、モニタ７と、表示灯８とを備えて構成さ
れている。溶接装置１は、低周波ＴＩＧパルスアーク溶
接を行うものであり、例えば図２に示すように原動機の
減速装置における大歯車の溶接、即ち円筒状部材である
リム９と中空円板であるスポーク１０とを接合するため
の円周溶接を行う際に使用される。

【００２４】溶接トーチ３は、支持台１１の支持アーム
１１ａの先端に取着されて、溶接部２の開先表面側に配
置される。溶接部２には、被溶接材であるリム９とスポ
ーク１０との間に、例えばＵ形開先が形成されている。
一方、シールドガスカバー５は、伸縮可能なバックシー
ルド治具１２の先端に取着されて、溶接部２の裏側に配
置される。バックシールド治具１２は、支持台１３の支
持アーム１３ａの先端に取り付けられ、スポーク１０の
中心部の中空部分からリム９の内側に挿入される。シー
ルドガスカバー５内には遮蔽ガスとして、例えばアルゴ
ンが供給されており、これによって裏波溶接における裏
波ビードを保護している。尚、カメラ４で溶接部２の裏
面、即ち裏波ビードを撮像するため、シールドガスカバ
ー５は透明材料で形成されている。

【００２５】また、ＴＶカメラ４は、バックシールド治
具１２の先端側に取着されている。ＴＶカメラ４からの
画像データは画像処理装置６に与えられ、所定の画像処
理が行われると共に、後述する裏波ビードの良否判定処
理が行われる。撮像した画像は必要に応じてＣＲＴなど
で実現されるモニタ７に表示させることができ、また良
否判定結果は表示灯８によって作業者に報知される。
尚、画像処理装置６で判定手段が、またモニタ７と表示
灯８とで表示手段が構成されている。

【００２６】このような構成の溶接装置１による溶接
は、リム９及びスポーク１０をターンテーブル１５に載
置し、溶接トーチ３とシールドガスカバー５とカメラ４
を溶接部に対して最適な位置及び姿勢に配置して固定
し、ターンテーブル１５を一定速度で回転させてリム及
びスポーク１０側を移動させて行う。尚、リム９及びス
ポーク１０を固定し、溶接トーチ３とシールドガスカバ
ー５とカメラ４を溶接線（スポーク１０の外周）に沿っ
て一定速度で移動させてもよい。

【００２７】ところで、溶接部２の初層溶接において
は、開先の底部から裏面まで完全に被溶接材を溶け込ま
せて溶接部２の裏面に裏波ビードを形成する裏波溶接を
行う。溶接トーチ３は、溶接金属であるタングステン電
極１６に所定の溶接電流を供給してＴＩＧアーク溶接を
行うが、裏波溶接の際には裏波ビードの溶け落ちを防止
するために、溶接電流の値を周期的に変化させるＴＩＧ
パルスアーク溶接を行う。

【００２８】図３（ａ）は、ＴＩＧパルスアーク溶接に
用いられる電流波形の一例を示す波形図である。タング
ステン電極１６からは、一定の高電流と一定の低電流と
が交互に所定の期間ずつ供給される。従って、溶接部２
の裏面の赤熱部は、図３（ｂ）に示すように、低電流が
与えられているときは溶け込み量が少ないため幅Ｗａは
小さくなり、逆に高電流が与えられているときは溶け込
み量が多いため幅Ｗｂは大きくなる。そして、このよう
な赤熱部の幅の変動は、電流波形の変化に連動して発生
する。この赤熱部の幅の変動は、通称「ポコポコ」と呼
ばれている。

【００２９】パルスの周波数は、０．１〜６０Ｈｚ程度
であればよいが、この発明に対しては１〜数Ｈｚの範囲
が最適である。また、高電流と低電流のデューティ比
は、図３（ａ）に示すような１：１程度に限るものでは
なく、被溶接材の材質や大きさ等によって適宜変更する
ものである。尚、図３（ｂ）では、赤熱部の形状変化を
電流波形に連動させて描いたものであり、溶接ビード１
４がこのような極端な幅の差をもって形成されるわけで
はない。即ち、溶接トーチ３の相対移動速度は例えば８
０ｍｍ／分と低速であるため、実際の溶接ビード１４は
図３（ｂ）の左右方向が圧縮されて幅Ｗｂの帯状に形成
される。

【００３０】本発明の溶接装置１は、溶接部２の裏面を
カメラ４で撮像し、得られた画像データを処理して上記
赤熱部の大きさの変動を検出し、適正な裏波ビード１４
が形成されているかどうかを判定するものである。とこ
ろで、裏波ビード１４は溶接部２の裏面２ａに平面的に
形成されるものではなく、図４に示すように山状に立体
的に形成されるものである。そして、溶け込み量が少な
いとビード幅及びビード高さは共に小さくなり、溶け込
み量が多いとビード幅及びビード高さは共に大きくなる
が、開先の大きさ等によって定まる所定のビード幅にな
ると、それ以上は大きくならずにビード高さだけが大き
くなるという特徴がある。従って、裏波ビード１４を撮
像してその形状を把握するためには、カメラ４を配置す
る位置が重要なポイントになる。尚、ここでの「ビード
高さ」とは、溶接部２の裏面２ａから裏波ビード１４の
頂部１４ａまでの距離をいい、「ビード幅」とは、裏波
ビード１４の外表面と溶接部２の裏面との境界線上であ
って頂部１４ａを挟んで対向する位置にある一対の境界
点１４ｂ、１４ｃ間の距離をいうものとする。

【００３１】まず、裏波ビード１４を裏面２ａに対して
垂直方向（裏波ビード１４の真下）から撮像するように
配置した場合は、ビード幅の変化は正確に画像に現れる
けれども、高さの変化は画像にはほとんど現れないた
め、採用できない。また、カメラ４を裏面２ａに近接さ
せてかつ裏面２ａに対して平行方向（裏波ビード１４の
真横）から撮像するように配置した場合は、ビード高さ
の変化はほぼ正確に画像に現れるけれども、ビード幅の
変化は画像にはほとんど現れないため、採用できない。
従って、以上のことから、裏面２ａに対して斜め方向か
ら裏波ビード１４を撮像すればよいことになる。

【００３２】但し、斜め方向といっても、境界点１４
ｂ、１４ｃが両方共見える位置に配置して撮像したので
は、垂直方向から撮像する場合と何ら変わりがないた
め、適正な裏波ビードが形成されている条件下におい
て、頂部１４ａ及び一方の境界点１４ｂは見えるけれど
も、他方の境界点１４ｃは見えない位置に配置すればよ
いことになる。尚、この条件を満たす場合であっても、
水平方向に近い位置では水平方向から撮像する場合と何
ら変わりがないため、上記条件を満たし、かつより垂直
方向に近い位置が最適な配置場所となる。

【００３３】図５は、画像処理装置６による裏波ビード
の良否判定方法を説明するためのフローチャートであ
る。このフローチャートは、溶接が開始され、カメラ４
によって予め定める枚数（本実施形態では３０枚）の画
像が撮像された後に開始される。カメラ４によって撮像
された画像の一例が図６に示されている。画像２０は、
複数個の画素２１が行列状に配列されて構成されてい
る。例えば、縦５１２個、横５１２個の行列である。画
素２１は、複数段階の輝度データ、例えば０〜２５５の
２５６階調の輝度データで構成されている。そして、画
像処理装置６では、所定の輝度レベル以上の輝度データ
を持つ画素２１の集合体部分が赤熱部２２として認識さ
れ、その幅ｗが検出される。

【００３４】尚、このフローチャートの説明における
「ビード幅」とは、裏波ビード１４の見かけ上の幅、即
ち図４に示すカメラ４の撮像面４ａに裏波ビード１４を
投影したときの長さであり、また画像２０においては赤
熱部２２における溶接線１７に直交する方向の長さであ
り、画素２１の数によって表すものとする。

【００３５】ステップＳ１では、Ｗの値がいくつである
かを判断する。ここで、Ｗとは、赤熱部２２の幅ｗの過
去３０回分の平均値である。

【００３６】平均的なビード幅Ｗが４４以下であり、ビ
ード幅が狭い場合は、ステップＳ２に進み、判定条件１
を満たすか否かを判断する。ここで、判定条件１とは、
「Ｄの値が過去３０回以内に−５以下になったことがあ
るか否か」である。尚、Ｄ＝Ｗ−（現在の赤熱部２２の
幅ｗ）である。即ち、赤熱部２２の幅ｗが平均値Ｗより
も大きくなったか否かである。判断が否定であれば、赤
熱部２２の幅ｗの変動（ポコポコ）がほとんど発生して
いないことを示しているので、レベル１（裏波ビードが
ほとんど形成されていない状態）と判定する。判断が肯
定であれば、裏波ビード形成時に確認される赤熱部の変
動（ポコポコ）が発生したことを示していることになる
ので、このポコポコが正常なものであるかどうかを判断
すべく、ステップＳ３に進む。

【００３７】ステップＳ３では、判定条件２を満たすか
否かを判断する。ここで、判定条件２とは、「Ｄの値は
１０以上であるか否か」である。即ち、赤熱部２２の幅
ｗが平均値Ｗよりもかなり小さいか否かである。判断が
肯定であれば、過去より赤熱部２２が小さくなっている
こと、即ち溶け込み不足であることを示しているので、
レベル１と判定する。一方、判断が否定であれば、溶け
込み不足でないことを示しているけれども、要求される
裏波ビードの幅よりも小さい値で変動していることにな
るので、レベル２と判定する。

【００３８】また、上記ステップＳ１において、平均的
なビード幅Ｗが４５〜１１０であり、適正範囲内のビー
ド幅である場合は、ステップＳ４に進み、判定条件１を
満たすか否かを判断する。即ち、赤熱部２２の幅ｗが平
均値Ｗよりも大きくなったか否かである。判断が否定で
あれば、赤熱部２２の幅ｗの変動（ポコポコ）がほとん
ど発生していないことを示しているが、上記ステップＳ
２の場合よりは赤熱部２２の幅ｗが大きいので、レベル
２と判定する。判断が肯定であれば、裏波ビード形成時
に確認される赤熱部の変動（ポコポコ）が発生したこと
を示していることになるので、このポコポコが正常なも
のであるかどうかを判断すべく、ステップＳ５に進む。

【００３９】ステップＳ５では、判定条件２を満たすか
否かを判断する。即ち、赤熱部２２の幅ｗが平均値Ｗよ
りもかなり小さいか否かである。判断が肯定であれば、
過去より赤熱部２２が小さくなっていること、即ち溶け
込み不足であることを示しているが、上記ステップＳ３
の場合よりは赤熱部２２の幅ｗが大きいので、レベル２
と判定する。一方、判断が否定であれば、溶け込み不足
でないことを示しており、要求される裏波ビードの幅付
近の値で変動していることになるので、裏波ビード１４
の高さの影響を考慮すべく、ステップＳ６に進む。

【００４０】ステッブＳ６では、Ｈの値がいくつである
かを判断する。ここで、Ｈとは、赤熱部２２の輝度の積
分値であるが、正確には、赤熱部２２を構成する画素群
すべての輝度の総和ではなく、幅ｗを検出したときの画
素列を構成する画素２１の輝度データの総和である。Ｈ
が８２００以下の場合はレベル３と判定し、Ｈが８２０
１〜１２３００の場合はレベル４と判定し、Ｈが１２３
０１以上の場合はレベル５と判定する。尚、形成される
裏波ビードの状態としては、レベル３〜レベル５が適正
な状態であり、レベル４であることが理想である。

【００４１】尚、輝度を裏波ビード１４の良否判定材料
に含めたのは、低周波ＴＩＧパルスアーク溶接では、溶
接金属の溶け込み量が増加すると、裏波ビード１４のビ
ード幅及びビード高さも増加していくが、開先の形状や
大きさによって定まる所定のビード幅に達すると、ビー
ド幅は増加せずにビード高さのみが増加していくが、こ
のとき、ビード高さの増加に伴って赤熱部２２の輝度が
増加することが知られているからである。そして、裏波
ビード１４の高さだけが増加していく状態は、溶接金属
の溶け込み量が多くなり、溶接金属が溶け落ちる状態に
近づいていることを表している。さらに、上記ステップ
Ｓ１において、平均的なビード幅Ｗが１１１以上であ
り、ビード幅が広い場合は、ステップＳ７に進み、判定
条件３を満たすか否かを判断する。即ち、「過去３０回
連続して判定結果がレベル６以上であり、かつ、Ｄの値
は過去３０回以内に−２０以下になったことがあるか否
か」である。判断が肯定であれば、裏波ビード形成時に
確認される赤熱部２２の変動（ポコポコ）が非常に大き
く、溶け込みが過大であることを示しているので、レベ
ル７と判定する。一方、判断が否定であれば、溶け込み
が過大でないことを示しており、要求される裏波ビード
の幅付近の値で変動していることになるので、裏波ビー
ド１４の高さの影響を考慮すべく、ステップＳ８に進
む。

【００４２】ステップＳ８では、Ｈの値がいくつである
かを判断する。Ｈが１４４９９以下である場合は、やや
溶け込み量が多く裏波ビード１４の高さが高いので、レ
ベル５と判定する。また、Ｈの値が１４５００〜２３０
００の場合は、かなり溶け込み量が多く裏波ビード１４
の高さが高く溶け落ちるおそれがあるので、レベル６と
判定する。さらに、Ｈの値が２３００１以上の場合は、
溶け込み量が非常に多く溶け落ちる直前の状態に近いの
で、レベル７と判定する。

【００４３】このようにして判定されたレベルは、モニ
タ７や表示灯８によって作業者に報知され、作業者は溶
接条件を変更する、あるいは溶接を中止するなどの適切
な対応をとることになる。また、判定結果に応じて溶接
条件等を自動的に変更又は溶接を中止させるようにして
もよい。

【００４４】以上のように本実施の形態によれば、自動
的に適正な裏波ビード１４が形成されているか否かを判
定することができるので、判定結果に応答して適正な裏
波ビード１４が形成されるように溶接条件を変更するこ
とができ、品質の高い裏波溶接を行うことができると共
に、ひいては裏波溶接作業の自動化を図ることできる。

【００４５】また、赤熱部２２の大きさだけでなく、そ
の輝度レベルも使用して裏波ビード１４の良否を判定し
ているため、品質のより高い裏波溶接を行うことができ
る。

【００４６】さらに、溶接金属の溶け込み量の増加に伴
ってそのビード幅及びビード高さが共に増加する裏波ビ
ード１４を、ビード幅の増加とビード高さの増加が共に
反映されるように撮像することができるので、裏波ビー
ド１４の良否判定の精度が向上し、溶接の品質をさらに
向上することができる。

【００４７】また、円筒状部材であるリム９の端面に中
空円板であるスポーク１０を接合するような円周溶接に
おいて、初層溶接における裏波溶接を良好に行うことが
できる。

【００４８】以上にこの発明の一実施形態について説明
をしたが、この発明は上記実施形態に限られるものでは
なく、種々変更して実施可能である。例えば上記では赤
熱部２２のビード幅による評価と、赤熱部２２の輝度に
よる評価を併用しているが、これは確実性を向上するた
めであって、場合によってはいずれか一方を単独で実施
してもよい。また上記において図５に示すフローチャー
トに関連して示したＷ、Ｈ、Ｄの数値、及びこれら数値
の変化量は一例を示したものにすぎず、実施に際しての
各種数値設定は任意になし得るものである。

【００４９】

【発明の効果】以上のように請求項１の裏波溶接装置に
よれば、適正な裏波ビードが形成されているか否かを自
動的に判定することができるので、判定結果に応答して
適正な裏波ビードが形成されるように溶接条件を変更す
ることができ、品質の高い裏波溶接を行うことができ
る。またこの手法を利用すれば裏波溶接作業の自動化を
図ることもできる。

【００５０】また請求項２の裏波溶接装置によれば、赤
熱部の大きさだけでなく、その輝度レベルも使用して裏
波ビードの大小評価を行っているため、品質のより高い
裏波溶接を行うことができる。

【００５１】請求項３の裏波溶接装置によれば、判定結
果や評価結果が可視的に表示されているので、この表示
に基づけば、作業者が溶接条件を変更したり、溶接を停
止する作業が行い易くなる。

【００５２】さらに請求項４の裏波溶接装置によれば、
溶接金属の溶け込み量の増加に伴ってそのビード幅及び
ビード高さが共に増加する裏波ビードを、ビード幅の増
加とビード高さの増加が共に反映されるように撮像する
ことができるので、裏波ビードの良否判定の精度が向上
し、溶接の品質をさらに向上することができる。

【００５３】また請求項５の裏波溶接装置によれば、例
えば円筒状部材であるリムの端面に中空円板であるスポ
ークを接合するような円周溶接において、初層溶接にお
ける裏波溶接を良好に行うことができる。

【００５４】請求項６の裏波溶接方法によれば、適正な
裏波ビードが形成されているか否かを自動的に判定する
ことができるので、判定結果に応答して適正な裏波ビー
ドが形成されるように溶接条件を変更することができ、
品質の高い裏波溶接を行うことができる。

【００５５】また請求項７の裏波溶接方法によれば、上
記請求項６と同様に適正な裏波ビードが形成されるよう
に溶接条件を変更することができるので、品質の高い裏
波溶接を行うことが可能となる。

【００５６】さらに請求項８の裏波溶接方法によれば、
赤熱部の大きさだけでなく、その輝度も併用して裏波ビ
ードの大小評価を行っているため、より一段と品質の高
い裏波溶接を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態である裏波溶接装置の要
部を示す概略図である。

【図２】上記裏波溶接装置の使用例を示す一部切欠き斜
視図である。

【図３】低周波ＴＩＧパルスアーク溶接を説明するため
の模式図であり、（ａ）は電流波形の一例を示し、
（ｂ）は裏波ビードの変動を拡大して示す。

【図４】裏波ビードとカメラとの位置関係を示す模式図
である。

【図５】画像処理装置による裏波ビードの良否判定方法
の一例を説明するためのフローチャートである。

【図６】カメラによって撮像された画像の構成を示す模
式図である。

【図７】従来の技術を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 裏波溶接装置 ２ 溶接部 ２ａ 裏面 ３ ＴＩＧ溶接トーチ ４ ＴＶカメラ ６ 画像処理装置 ７ モニタ ８ 表示灯 ９ リム １０ スポーク １４ 裏波ビード １４ａ 頂部 １４ｂ 境界点 １４ｃ 境界点 １６ タングステン電極 １７ 溶接線 ２０ 画像 ２１ 画素 ２２ 赤熱部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菊先 貴晶 神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (56)参考文献 特開 昭54−4837（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−164191（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−130874（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−256280（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−214316（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−269581（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−253581（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−215273（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−212493（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−119574（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−126537（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/095 B23K 9/167

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 低周波ＴＩＧパルスアーク溶接を行う溶
   接トーチと、溶接部の裏面を撮像する撮像手段と、上記
   撮像手段からの画像データに基づいて赤熱部の大きさを
   検出し、上記低周波ＴＩＧパルスアーク溶接の周期より
   も長く設定された検出期間内において上記赤熱部の大き
   さが増減しているときは適正な裏波ビードが形成されて
   いると判定し、その判定結果を出力する判定手段とを備
   えることを特徴とする裏波溶接装置。
2. 【請求項２】 上記撮像手段は、画像データとして、複
   数個の画素が行列状に配列して成る画像における各画素
   ごとの輝度データを出力し、上記判定手段は、赤熱部の
   大きさに基づいて適正な裏波ビードが形成されていると
   判定した後に、検出した赤熱部を構成する輝度データの
   総和を求め、この総和に基づいて、形成される裏波ビー
   ドの大小評価を行うことを特徴とする請求項１の裏波溶
   接装置。
3. 【請求項３】 上記判定手段から出力される判定結果を
   可視的に表示する表示手段を備えることを特徴とする請
   求項１又は請求項２の裏波溶接装置。
4. 【請求項４】 上記撮像手段は、適正な裏波ビードの形
   成されている条件下において、裏波ビードの頂部と、こ
   の裏波ビードと溶接部の裏面との境界線上の特定の境界
   点とを同時に撮像することができるが、上記特定の境界
   点に対して上記頂部を挟んで対向する位置の境界点は撮
   像することができない位置に配置されていることを特徴
   とする請求項１又は請求項２の裏波溶接装置。
5. 【請求項５】 上記溶接部は、円筒状部材とこの筒状部
   材の端面に接合される中空円板との接合部であり、上記
   撮像手段を、伸縮可能な治具の先端側に取り付けると共
   に上記中空円板の中空部分から上記円筒状部材の内部に
   挿入して上記溶接部の裏側に配置し、上記円筒状部材及
   び中空円板をその中心回りに回転させながら円周溶接を
   行うことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかの
   裏波溶接装置。
6. 【請求項６】 低周波ＴＩＧパルスアーク溶接を行うと
   共に、溶接部の裏面を撮像し、得られた画像データに基
   づいて赤熱部の大きさを検出し、上記低周波ＴＩＧパル
   スアーク溶接の周期よりも長く設定された検出期間内に
   おいて上記赤熱部の大きさが増減しているときは適正な
   裏波ビードが形成されていると判定し、その判定結果を
   出力することを特徴とする裏波溶接方法。
7. 【請求項７】 低周波ＴＩＧパルスアーク溶接を行うと
   共に、溶接部の裏面を撮像し、得られた画像データに基
   づいて赤熱部の輝度を検出し、検出された輝度に基づい
   て、形成される裏波ビードの大小評価を行い、その結果
   を出力することを特徴とする裏波溶接方法。
8. 【請求項８】 上記請求項６の裏波溶接方法による判定
   を行った後、上記請求項７の裏波溶接方法による評価を
   行うことを特徴とする裏波溶接方法。