JP3289649B2 - レーザビームによる突合わせ溶接における溶接位置制御方法 - Google Patents
レーザビームによる突合わせ溶接における溶接位置制御方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザビームに
よる突合わせ溶接における溶接位置制御方法、特に、レ
ーザビームにより被溶接材を突合わせ溶接する際に、レ
ーザビームが常に開先の中心線上に照射されるようにレ
ーザビームの照射位置を制御することができる、レーザ
ビームによる突合わせ溶接における溶接位置制御方法に
関するものである。
よる突合わせ溶接における溶接位置制御方法、特に、レ
ーザビームにより被溶接材を突合わせ溶接する際に、レ
ーザビームが常に開先の中心線上に照射されるようにレ
ーザビームの照射位置を制御することができる、レーザ
ビームによる突合わせ溶接における溶接位置制御方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、レーザビームによる突合わせ溶接
における溶接位置制御方法として、特開平８−３２３４
７７号公報に開示されるものがある。この溶接位置制御
方法は、図１１に示すように、管材１１の内部の発光部
１２からシーム開先部に向けて照明光を照射し、シーム
開先部を通過した照明光をＣＣＤカメラ１３で受光し、
その信号に基づいてシームセンターを検出し、このよう
にして検出したシームセンター位置にレーザ照射位置を
追随させるものである。シームセンターを検出するに
は、図１２に示すように、ＣＣＤカメラ１３による画像
信号からエッジ線を得、そして、左右のエッジ線を延長
してその交点を求め、この交点を溶接点、即ち、シーム
センターとする。
における溶接位置制御方法として、特開平８−３２３４
７７号公報に開示されるものがある。この溶接位置制御
方法は、図１１に示すように、管材１１の内部の発光部
１２からシーム開先部に向けて照明光を照射し、シーム
開先部を通過した照明光をＣＣＤカメラ１３で受光し、
その信号に基づいてシームセンターを検出し、このよう
にして検出したシームセンター位置にレーザ照射位置を
追随させるものである。シームセンターを検出するに
は、図１２に示すように、ＣＣＤカメラ１３による画像
信号からエッジ線を得、そして、左右のエッジ線を延長
してその交点を求め、この交点を溶接点、即ち、シーム
センターとする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来法は、溶
接点から管材１１の軸線方向に離れた位置で左右のエッ
ジ線を得、これらを延長して、その交点を求め、この交
点をシームセンターとするために、図１３に示すよう
に、エッジ線の位置が（Δｘ）だけ僅かにずれても、誤
差が（ΔＸ）に拡大される。更に、従来法では、エッジ
が直線であると仮定しているが、実際には、エッジは曲
がっているので、この点からも誤差が生じる。特に、パ
イプのシーム溶接は、鋼板をパイプ状に成形するため
に、エッジは正確に直線ではなく、必ず曲がっている。
また、パイプの成形は、不安定であるので、エッジの形
状も常に変化している。従って、この点からも従来法で
は、誤差が生じる。
接点から管材１１の軸線方向に離れた位置で左右のエッ
ジ線を得、これらを延長して、その交点を求め、この交
点をシームセンターとするために、図１３に示すよう
に、エッジ線の位置が（Δｘ）だけ僅かにずれても、誤
差が（ΔＸ）に拡大される。更に、従来法では、エッジ
が直線であると仮定しているが、実際には、エッジは曲
がっているので、この点からも誤差が生じる。特に、パ
イプのシーム溶接は、鋼板をパイプ状に成形するため
に、エッジは正確に直線ではなく、必ず曲がっている。
また、パイプの成形は、不安定であるので、エッジの形
状も常に変化している。従って、この点からも従来法で
は、誤差が生じる。
【０００４】なお、従来法では、照明手段を溶接点の直
下に設置して、エッジ線の交点を直接検出することもで
きるとなっているが、溶接点の直下では、溶接スパッタ
により照明手段が汚れてしまい、すぐに照明不能とな
る。
下に設置して、エッジ線の交点を直接検出することもで
きるとなっているが、溶接点の直下では、溶接スパッタ
により照明手段が汚れてしまい、すぐに照明不能とな
る。
【０００５】レーザビーム溶接によるビード幅は、他の
溶接方法、例えば、アーク溶接方法に比べて著しく狭
い。このために、溶接位置、即ち、レーザビームの照射
位置を高精度で制御しないと良好な溶接が行えない。
溶接方法、例えば、アーク溶接方法に比べて著しく狭
い。このために、溶接位置、即ち、レーザビームの照射
位置を高精度で制御しないと良好な溶接が行えない。
【０００６】特に、図９の平面図及び図１０の正面図に
示すように、Ｖ形開先のように開先にギャップがある場
合には、被溶接材がレーザ照射点に対して左右対称では
ないので、溶接ビードがレーザ照射点の左右に均等に形
成されない恐れがある。従って、単に、溶接ビードの幅
方向の中心をもって、レーザビームの照射位置であると
判定することはできない。なお、図９及び図１０におい
て、１は、被溶接材、２は、Ｖ形開先、３は、レーザビ
ームの照射位置、４は、キーホール、５は、溶融池、６
は、溶接ビード、そして、１０は、レーザビームを示
す。
示すように、Ｖ形開先のように開先にギャップがある場
合には、被溶接材がレーザ照射点に対して左右対称では
ないので、溶接ビードがレーザ照射点の左右に均等に形
成されない恐れがある。従って、単に、溶接ビードの幅
方向の中心をもって、レーザビームの照射位置であると
判定することはできない。なお、図９及び図１０におい
て、１は、被溶接材、２は、Ｖ形開先、３は、レーザビ
ームの照射位置、４は、キーホール、５は、溶融池、６
は、溶接ビード、そして、１０は、レーザビームを示
す。
【０００７】従って、この発明の目的は、レーザビーム
による突合わせ溶接、特に、Ｖ形開先のように開先にギ
ャップが形成された被溶接材をレーザビームによって突
合わせ溶接する際に、レーザビームが常に開先の中心線
上に照射されるように、レーザビームの照射位置を制御
することができる、レーザビームによる突合わせ溶接に
おける溶接位置制御方法を提供することにある。
による突合わせ溶接、特に、Ｖ形開先のように開先にギ
ャップが形成された被溶接材をレーザビームによって突
合わせ溶接する際に、レーザビームが常に開先の中心線
上に照射されるように、レーザビームの照射位置を制御
することができる、レーザビームによる突合わせ溶接に
おける溶接位置制御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】請求項１記載の発明は、
レーザビームによって被溶接材を突合わせ溶接するに際
し、溶融池と開先とを同時に観察し、そして、前記溶融
池の左端（ＡL）および右端（ＡR）をそれぞれ検出し、
前記左端（ＡL）と前記開先中心線との間の距離と、前
記右端（ＡR）と前記開先中心線との間の距離とが等し
くなるように、前記レーザビームを前記開先の幅方向に
移動させることに特徴を有するものである。
レーザビームによって被溶接材を突合わせ溶接するに際
し、溶融池と開先とを同時に観察し、そして、前記溶融
池の左端（ＡL）および右端（ＡR）をそれぞれ検出し、
前記左端（ＡL）と前記開先中心線との間の距離と、前
記右端（ＡR）と前記開先中心線との間の距離とが等し
くなるように、前記レーザビームを前記開先の幅方向に
移動させることに特徴を有するものである。
【０００９】 請求項２記載の発明は、前記溶融池の左
端（Ａ L ）及び右端（Ａ R ）の検出を画像処理によって行
うことに特徴を有するものである。
端（Ａ L ）及び右端（Ａ R ）の検出を画像処理によって行
うことに特徴を有するものである。
【００１０】請求項３記載の発明は、レーザビームによ
って被溶接材を突合わせ溶接するに際し、キーホールと
開先とを同時に観察し、そして、前記キーホールの左端
（ＢL）および右端（ＢR）をそれぞれ検出し、前記左端
（ＢL）と前記開先中心線との間の距離と、前記右端
（ＢR）と前記開先中心線との間の距離とが等しくなる
ように、前記レーザビームを前記開先の幅方向に移動さ
せることに特徴を有するものである。
って被溶接材を突合わせ溶接するに際し、キーホールと
開先とを同時に観察し、そして、前記キーホールの左端
（ＢL）および右端（ＢR）をそれぞれ検出し、前記左端
（ＢL）と前記開先中心線との間の距離と、前記右端
（ＢR）と前記開先中心線との間の距離とが等しくなる
ように、前記レーザビームを前記開先の幅方向に移動さ
せることに特徴を有するものである。
【００１１】 請求項４の記載の発明は、前記キーホー
ルの左端（Ｂ L ）及び右端（Ｂ R ）の検出を画像処理によ
って行うことに特徴を有するものである。
ルの左端（Ｂ L ）及び右端（Ｂ R ）の検出を画像処理によ
って行うことに特徴を有するものである。
【００１２】請求項５記載の発明は、レーザビームによ
って被溶接材を突合わせ溶接するに際し、溶融池と開先
とを同時に観察し、そして、左側開先線と前記溶融池の
外縁とが交わる左側交点（ＣL）および右側開先線と前
記溶融池の外縁とが交わる右側交点（ＣR）をそれぞれ
検出し、前記左側交点（ＣL）と前記右側交点（ＣR）と
が前記開先中心線に対して線対称となるように、前記レ
ーザビームを前記開先の幅方向に移動させることに特徴
を有するものであり、請求項６記載の発明は、前記左側
交点（ＣL）及び前記右側交点（ＣR）の検出を画像処理
によって行うことに特徴を有するものである。
って被溶接材を突合わせ溶接するに際し、溶融池と開先
とを同時に観察し、そして、左側開先線と前記溶融池の
外縁とが交わる左側交点（ＣL）および右側開先線と前
記溶融池の外縁とが交わる右側交点（ＣR）をそれぞれ
検出し、前記左側交点（ＣL）と前記右側交点（ＣR）と
が前記開先中心線に対して線対称となるように、前記レ
ーザビームを前記開先の幅方向に移動させることに特徴
を有するものであり、請求項６記載の発明は、前記左側
交点（ＣL）及び前記右側交点（ＣR）の検出を画像処理
によって行うことに特徴を有するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、この発明の、レーザビーム
による突合わせ溶接における溶接位置制御方法を、図面
を参照しながら説明する。
による突合わせ溶接における溶接位置制御方法を、図面
を参照しながら説明する。
【００１４】図１は、この発明の、レーザビームによる
突合わせ溶接における溶接位置制御方法を示す平面図、
図２は、レーザビームの照射部の観察方法を示す側面図
である。
突合わせ溶接における溶接位置制御方法を示す平面図、
図２は、レーザビームの照射部の観察方法を示す側面図
である。
【００１５】近年、レーザビームにより被溶接材を突合
わせ溶接するに際して、レーザビームの照射部を直接観
察できる方法が開発された。この観察方法を、図２を参
照しながら説明する。
わせ溶接するに際して、レーザビームの照射部を直接観
察できる方法が開発された。この観察方法を、図２を参
照しながら説明する。
【００１６】図２において、７は、窒素レーザやアルゴ
ンレーザ等の紫外レーザ光源、８は、紫外レーザの波長
のみを透過するフィルター、そして、９は、テレビカメ
ラである。なお、紫外レーザ光源７とテレビカメラ９と
の位置関係は、図２に示す位置関係に限定されない。
ンレーザ等の紫外レーザ光源、８は、紫外レーザの波長
のみを透過するフィルター、そして、９は、テレビカメ
ラである。なお、紫外レーザ光源７とテレビカメラ９と
の位置関係は、図２に示す位置関係に限定されない。
【００１７】レーザビームの照射部は、次のようにして
観察される。即ち、レーザビームの照射点に紫外レーザ
光源７から紫外レーザを照射する。レーザビームの照射
点には、プラズマが強発光しているために、通常は、レ
ーザビームの照射点を見ることはできない。しかし、プ
ラズマの発光は、可視領域の波長を有しているために、
レーザビームの照射点の像を、紫外レーザの波長のみを
透過するフィルター８を通してテレビカメラ９等によっ
て見ると、プラズマ光を除いた溶接部分の像を直接観察
することができる。
観察される。即ち、レーザビームの照射点に紫外レーザ
光源７から紫外レーザを照射する。レーザビームの照射
点には、プラズマが強発光しているために、通常は、レ
ーザビームの照射点を見ることはできない。しかし、プ
ラズマの発光は、可視領域の波長を有しているために、
レーザビームの照射点の像を、紫外レーザの波長のみを
透過するフィルター８を通してテレビカメラ９等によっ
て見ると、プラズマ光を除いた溶接部分の像を直接観察
することができる。
【００１８】この発明は、上述した観察方法によって、
レーザビームによる突合わせ溶接中の溶融池又はキーホ
ールと開先とを同時に観察し、溶融池又はキーホールが
開先の中心線を中心として左右に均等になるように、レ
ーザビームを開先の幅方向に移動させるものである。な
お、溶融池とは、レーザビームの照射によって開先部分
に形成された溶融金属溜まりであり、キーホールとは、
レーザビームの照射によって被溶接材の一部が蒸発して
孔状になった部分をいう。
レーザビームによる突合わせ溶接中の溶融池又はキーホ
ールと開先とを同時に観察し、溶融池又はキーホールが
開先の中心線を中心として左右に均等になるように、レ
ーザビームを開先の幅方向に移動させるものである。な
お、溶融池とは、レーザビームの照射によって開先部分
に形成された溶融金属溜まりであり、キーホールとは、
レーザビームの照射によって被溶接材の一部が蒸発して
孔状になった部分をいう。
【００１９】溶融池又はキーホールが開先の中心線を中
心として左右に均等になっているか否かは、ある特定の
点に注目して判断する。この注目点は、図１に示すよう
に、（ＡL ）、（ＢL ）、（ＣL ）及び（ＡR ）、（Ｂ
R ）、（ＣR ）である。
心として左右に均等になっているか否かは、ある特定の
点に注目して判断する。この注目点は、図１に示すよう
に、（ＡL ）、（ＢL ）、（ＣL ）及び（ＡR ）、（Ｂ
R ）、（ＣR ）である。
【００２０】ここで、（ＡL ）とは、溶融池５の左端で
あり、溶接方向に横長に形成された溶融池５の楕円状外
縁左側上の点であって、開先中心線から最も離れた点、
そして、（ＡR ）とは、溶融池５の右端であり、溶接方
向に横長に形成された溶融池５の楕円状外縁右側上の点
であって、開先中心線から最も離れた点である。
あり、溶接方向に横長に形成された溶融池５の楕円状外
縁左側上の点であって、開先中心線から最も離れた点、
そして、（ＡR ）とは、溶融池５の右端であり、溶接方
向に横長に形成された溶融池５の楕円状外縁右側上の点
であって、開先中心線から最も離れた点である。
【００２１】（ＢL ）とは、キーホール４の左端であ
り、溶接方向上流端にほぼ円形状に形成されたキーホー
ル４の左側外縁上の点であって、開先中心線から最も離
れた点、そして、（ＢR ）とは、キーホール４の右端で
あり、溶接方向上流端にほぼ円形状に形成されたキーホ
ール４の右側外縁上の点であって、開先中心線から最も
離れた点である。
り、溶接方向上流端にほぼ円形状に形成されたキーホー
ル４の左側外縁上の点であって、開先中心線から最も離
れた点、そして、（ＢR ）とは、キーホール４の右端で
あり、溶接方向上流端にほぼ円形状に形成されたキーホ
ール４の右側外縁上の点であって、開先中心線から最も
離れた点である。
【００２２】（ＣL ）とは、左側開先線と溶融池５の外
縁とが交わる左側交点であり、そして、（ＣR ）とは、
右側開先線と溶融池５の外縁とが交わる右側交点
（ＣR ）である。
縁とが交わる左側交点であり、そして、（ＣR ）とは、
右側開先線と溶融池５の外縁とが交わる右側交点
（ＣR ）である。
【００２３】例えば、上記（ＡL ）及び（ＡR ）に注目
して、レーザビームの照射位置を制御する場合について
説明する。図３に示すように、レーザビームが開先２の
左側にずれて照射されているとする。この場合には、溶
融池５の右側は、開先２の内部に形成されるので、溶融
池５の表面から見える溶融池５の右端は、図中、
（ＡR ）となる。（ＡL ）と開先中心線との間の距離を
（ｘL ）、（ｘR ）とすると、ｘL ＞０＞ｘR であるの
で、（ｘL ）と（ｘR ）とが等しくなるように、レーザ
ビームの照射位置を図４に示すように右側に若干移動さ
せる。なお、（ｘL ）は、開先中心線の左側を正とし、
（ｘR ）は、開先中心線の右側を正とする。これによっ
て、溶融池５は、開先２の右側に達するが、まだ、ｘL
＞ｘR であるので、更に、レーザビームの照射位置を右
側に移動させる。このような操作を、図５に示すよう
に、ｘL ＝ｘRとなるまで繰り返し行う。
して、レーザビームの照射位置を制御する場合について
説明する。図３に示すように、レーザビームが開先２の
左側にずれて照射されているとする。この場合には、溶
融池５の右側は、開先２の内部に形成されるので、溶融
池５の表面から見える溶融池５の右端は、図中、
（ＡR ）となる。（ＡL ）と開先中心線との間の距離を
（ｘL ）、（ｘR ）とすると、ｘL ＞０＞ｘR であるの
で、（ｘL ）と（ｘR ）とが等しくなるように、レーザ
ビームの照射位置を図４に示すように右側に若干移動さ
せる。なお、（ｘL ）は、開先中心線の左側を正とし、
（ｘR ）は、開先中心線の右側を正とする。これによっ
て、溶融池５は、開先２の右側に達するが、まだ、ｘL
＞ｘR であるので、更に、レーザビームの照射位置を右
側に移動させる。このような操作を、図５に示すよう
に、ｘL ＝ｘRとなるまで繰り返し行う。
【００２４】図５の状態になれば、レーザビームは、開
先の中心線上に照射されていることになる。この後は、
ｘL ＝ｘR を維持するようにレーザビーム位置制御を行
う。このレーザビーム位置制御は、目視により手動によ
り行っても良いし、溶接部分をテレビカメラによって撮
影し、この映像を画像処理することによって、上記（Ａ
L ）、（ＡR ）、（ｘL ）及び（ｘR ）を求めて、自動
制御することができる。
先の中心線上に照射されていることになる。この後は、
ｘL ＝ｘR を維持するようにレーザビーム位置制御を行
う。このレーザビーム位置制御は、目視により手動によ
り行っても良いし、溶接部分をテレビカメラによって撮
影し、この映像を画像処理することによって、上記（Ａ
L ）、（ＡR ）、（ｘL ）及び（ｘR ）を求めて、自動
制御することができる。
【００２５】以上は、（ＡL ）及び（ＡR ）に注目し
て、レーザビームの照射位置を制御した場合であるが、
これと同様にして、（ＢL ）及び（ＢR ）に基づいて制
御しても良い。
て、レーザビームの照射位置を制御した場合であるが、
これと同様にして、（ＢL ）及び（ＢR ）に基づいて制
御しても良い。
【００２６】次に、上記（ＣL ）及び（ＣR ）に基づい
て制御する場合について説明する。図６に示すように、
開先２の左側にずれている場合には、（ＣL ）は、（Ｃ
R）に対して、溶接方向前方に位置する。一方、図７に
示すように、開先２の左側にずれている場合には、（Ｃ
L ）は、（ＣR ）に対して、溶接方向後方に位置する。
従って、図８に示すように、レーザビームが開先中心線
に対して線対称となるように、レーザビームを開先２の
幅方向に移動させる。このレーザビーム位置制御は、上
述した（ＡL ）、（ＡR ）におけると同様に、目視によ
り手動により行っても良いし、溶接部分をテレビカメラ
によって撮影し、この映像を画像処理することによっ
て、自動制御することができる。
て制御する場合について説明する。図６に示すように、
開先２の左側にずれている場合には、（ＣL ）は、（Ｃ
R）に対して、溶接方向前方に位置する。一方、図７に
示すように、開先２の左側にずれている場合には、（Ｃ
L ）は、（ＣR ）に対して、溶接方向後方に位置する。
従って、図８に示すように、レーザビームが開先中心線
に対して線対称となるように、レーザビームを開先２の
幅方向に移動させる。このレーザビーム位置制御は、上
述した（ＡL ）、（ＡR ）におけると同様に、目視によ
り手動により行っても良いし、溶接部分をテレビカメラ
によって撮影し、この映像を画像処理することによっ
て、自動制御することができる。
【００２７】
【実施例】次に、この発明を実施例によって更に詳細に
説明する。厚さ８ｍｍの炭素鋼板からなる２枚の被溶接
材の突合わせ部に幅０．５ｍｍのＶ形開先を形成した。
次に、図２に示すように、この開先に向けてその垂直方
向から２５ｋｗの炭酸ガスのレーザビームを照射して、
８ｍ／ｍｉｎの速度で被溶接材を突合わせ溶接した。こ
れと同時に、溶接部分に対して溶接方向下流側から溶接
速度と同期して照明用窒素ガスレーザを溶接部分に照射
した。そして、溶接速度と同期してテレビカメラによっ
て、紫外レーザの波長のみを透過するフィルターを介し
て溶接部分を撮影した。テレビカメラは、溶接部を挟ん
で照明用窒素ガスレーザ光源と反対側に設置し、設置角
度は、被溶接材表面に対して２５°とし、設置高さは、
被溶接材表面から１５０ｍｍとした。
説明する。厚さ８ｍｍの炭素鋼板からなる２枚の被溶接
材の突合わせ部に幅０．５ｍｍのＶ形開先を形成した。
次に、図２に示すように、この開先に向けてその垂直方
向から２５ｋｗの炭酸ガスのレーザビームを照射して、
８ｍ／ｍｉｎの速度で被溶接材を突合わせ溶接した。こ
れと同時に、溶接部分に対して溶接方向下流側から溶接
速度と同期して照明用窒素ガスレーザを溶接部分に照射
した。そして、溶接速度と同期してテレビカメラによっ
て、紫外レーザの波長のみを透過するフィルターを介し
て溶接部分を撮影した。テレビカメラは、溶接部を挟ん
で照明用窒素ガスレーザ光源と反対側に設置し、設置角
度は、被溶接材表面に対して２５°とし、設置高さは、
被溶接材表面から１５０ｍｍとした。
【００２８】このようにして、溶接部をテレビカメラに
より直接観察しながら、溶融池の左右端（ＡL ）、（Ａ
R ）が開先の左右において均等になるように、レーザビ
ームの照射位置を手動により開先幅方向に調整しながら
２５０ｍ溶接を行い、１０ｍおきに溶接ビード部分のサ
ンプルを採取し、観察したところ、溶接位置ずれは、全
て０．２ｍｍ以下であった。
より直接観察しながら、溶融池の左右端（ＡL ）、（Ａ
R ）が開先の左右において均等になるように、レーザビ
ームの照射位置を手動により開先幅方向に調整しながら
２５０ｍ溶接を行い、１０ｍおきに溶接ビード部分のサ
ンプルを採取し、観察したところ、溶接位置ずれは、全
て０．２ｍｍ以下であった。
【００２９】次に、溶接位置の自動制御を行うために、
テレビカメラによる溶接部の画像を溶接方向と直交する
方向にスキャンし、色の濃淡の変化から、溶融池、キー
ホール、開先の位置を検出した。次に、このようにして
検出した溶融池の外縁上（境界線上）の点のうち、左側
開先線からの距離が最大のものを上記（ＡL ）とし、右
側開先線からの距離が最大のものを上記（ＡR ）とし
た。そして、（ＡL ）と開先中心線との間の距離と（Ａ
R ）と開先中心線との間の距離が等しくなるように、レ
ーザビームの照射位置を開先幅方向に自動制御した。
テレビカメラによる溶接部の画像を溶接方向と直交する
方向にスキャンし、色の濃淡の変化から、溶融池、キー
ホール、開先の位置を検出した。次に、このようにして
検出した溶融池の外縁上（境界線上）の点のうち、左側
開先線からの距離が最大のものを上記（ＡL ）とし、右
側開先線からの距離が最大のものを上記（ＡR ）とし
た。そして、（ＡL ）と開先中心線との間の距離と（Ａ
R ）と開先中心線との間の距離が等しくなるように、レ
ーザビームの照射位置を開先幅方向に自動制御した。
【００３０】このようにして、レーザビームの照射位置
を開先幅方向に自動制御しながら、２５０ｍ溶接を行
い、１０ｍおきに溶接ビード部分のサンプルを採取し、
観察したところ、溶接位置ずれは、全て０．１ｍｍ以下
であった。
を開先幅方向に自動制御しながら、２５０ｍ溶接を行
い、１０ｍおきに溶接ビード部分のサンプルを採取し、
観察したところ、溶接位置ずれは、全て０．１ｍｍ以下
であった。
【００３１】次に、上記（ＢL ）及び（ＢR ）について
も、上述したように、画像処理することによって、レー
ザビームの照射位置制御を行ったところ、上述した（Ａ
L ）、（ＡR ）の場合と同様な結果が得られた。
も、上述したように、画像処理することによって、レー
ザビームの照射位置制御を行ったところ、上述した（Ａ
L ）、（ＡR ）の場合と同様な結果が得られた。
【００３２】最後に、上記（ＣL ）、（ＣR ）によるレ
ーザビームの照射位置制御を、次のようにして行った。
先ず、テレビカメラによる溶接部の画像を溶接方向と直
交する方向にスキャンし、色の濃淡の変化から、開先位
置の２点（ＧL 、ＧR ）を検出した（図６参照）。次
に、図６に示すように、溶接方向にスキャンして、色の
変化から（ＣL ）、（ＣR ）を検出した。そして、この
ようにして検出した（Ｃ L ）、（ＣR ）が開先中心線に
対して対称の位置になるように、レーザビームの照射位
置制御を行った。即ち、図６に示すように、（ＣL ）が
前方にある場合には、レーザビームの照射位置を右に移
動させ、（ＣR ）が前方にある場合には、レーザビーム
の照射位置を左に移動させた。
ーザビームの照射位置制御を、次のようにして行った。
先ず、テレビカメラによる溶接部の画像を溶接方向と直
交する方向にスキャンし、色の濃淡の変化から、開先位
置の２点（ＧL 、ＧR ）を検出した（図６参照）。次
に、図６に示すように、溶接方向にスキャンして、色の
変化から（ＣL ）、（ＣR ）を検出した。そして、この
ようにして検出した（Ｃ L ）、（ＣR ）が開先中心線に
対して対称の位置になるように、レーザビームの照射位
置制御を行った。即ち、図６に示すように、（ＣL ）が
前方にある場合には、レーザビームの照射位置を右に移
動させ、（ＣR ）が前方にある場合には、レーザビーム
の照射位置を左に移動させた。
【００３３】このようにして、レーザビームの照射位置
を開先幅方向に自動制御しながら、２５０ｍ溶接を行
い、１０ｍおきに溶接ビード部分のサンプルを採取し、
観察したところ、溶接位置ずれは、全て０．１ｍｍ以下
であった。
を開先幅方向に自動制御しながら、２５０ｍ溶接を行
い、１０ｍおきに溶接ビード部分のサンプルを採取し、
観察したところ、溶接位置ずれは、全て０．１ｍｍ以下
であった。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、レーザビームによって被溶接材を突合わせ溶接する
に際し、溶融池又はキーホールと開先とを同時に観察
し、溶融池又はキーホールが開先中心線を中心として左
右に均等になるように、レーザビームを開先幅方向に移
動させることによって、レーザビームによる突合わせ溶
接、特に、Ｖ形開先のように開先にギャップが形成され
た被溶接材をレーザビームによって突合わせ溶接する際
に、レーザビームが常に開先の中心線上に照射されるよ
うに、レーザビームの照射位置を制御することができる
といった有用な効果がもたらされる。
ば、レーザビームによって被溶接材を突合わせ溶接する
に際し、溶融池又はキーホールと開先とを同時に観察
し、溶融池又はキーホールが開先中心線を中心として左
右に均等になるように、レーザビームを開先幅方向に移
動させることによって、レーザビームによる突合わせ溶
接、特に、Ｖ形開先のように開先にギャップが形成され
た被溶接材をレーザビームによって突合わせ溶接する際
に、レーザビームが常に開先の中心線上に照射されるよ
うに、レーザビームの照射位置を制御することができる
といった有用な効果がもたらされる。
【図１】この発明の、レーザビームによる突合わせ溶接
における溶接位置制御方法を示す平面図である。
における溶接位置制御方法を示す平面図である。
【図２】レーザビームの照射部の観察方法を示す側面図
である。
である。
【図３】レーザビームが開先の左方向に大幅にずれてい
る場合の（ＡL ）、（ＡR ）の位置を示す平面図であ
る。
る場合の（ＡL ）、（ＡR ）の位置を示す平面図であ
る。
【図４】レーザビームを開先の右方向に移動させた場合
の（ＡL ）、（ＡR ）の位置を示す平面図である。
の（ＡL ）、（ＡR ）の位置を示す平面図である。
【図５】レーザビームが開先中心線上に照射されている
場合の（ＡL ）、（ＡR ）の位置を示す平面図である。
場合の（ＡL ）、（ＡR ）の位置を示す平面図である。
【図６】レーザビームが開先の左方向にずれている場合
の（ＣL ）、（ＣR ）の位置を示す平面図である。
の（ＣL ）、（ＣR ）の位置を示す平面図である。
【図７】レーザビームが開先の右方向にずれている場合
の（ＣL ）、（ＣR ）の位置を示す平面図である。
の（ＣL ）、（ＣR ）の位置を示す平面図である。
【図８】レーザビームが開先中心線上に照射されている
場合の（ＣL ）、（ＣR ）の位置を示す平面図である。
場合の（ＣL ）、（ＣR ）の位置を示す平面図である。
【図９】レーザビームがずれている場合の溶融池の形成
状態を示す平面図である。
状態を示す平面図である。
【図１０】図９の溶接方向上流側から見た正面図であ
る。
る。
【図１１】従来法の説明図である。
【図１２】エッジ線を示す図である。
【図１３】エッジ線の誤差の拡大を示す説明図である。
１：被溶接材 ２：開先 ３：レーザビーム照射位置 ４：キーホール ５：溶融池 ６：溶接ビード ７：紫外レーザ光源 ８：フィルター ９：テレビカメラ １０：レーザビーム １１：管材 １２：発光部 １３：ＣＣＤカメラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 26/02 B23K 26/00
Claims (6)
- 【請求項１】 レーザビームによって被溶接材を突合わ
せ溶接するに際し、溶融池と開先とを同時に観察し、そ
して、前記溶融池の左端（ＡL）および右端（ＡR）をそ
れぞれ検出し、前記左端（ＡL）と前記開先中心線との
間の距離と、前記右端（ＡR）と前記開先中心線との間
の距離とが等しくなるように、前記レーザビームを前記
開先の幅方向に移動させることを特徴とする、レーザビ
ームによる突合わせ溶接における溶接位置制御方法。 - 【請求項２】 前記溶融池の左端（ＡL）及び右端
（ＡR）の検出を画像処理によって行うことを特徴とす
る、請求項１記載の溶接位置制御方法。 - 【請求項３】 レーザビームによって被溶接材を突合わ
せ溶接するに際し、キーホールと開先とを同時に観察
し、そして、前記キーホールの左端（ＢL）および右端
（ＢR）をそれぞれ検出し、前記左端（ＢL）と前記開先
中心線との間の距離と、前記右端（ＢR）と前記開先中
心線との間の距離とが等しくなるように、前記レーザビ
ームを前記開先の幅方向に移動させることを特徴とする
溶接位置制御方法。 - 【請求項４】 前記キーホールの左端（ＢL）及び右端
（ＢR）の検出を画像処理によって行うことを特徴とす
る、請求項３記載の溶接位置制御方法。 - 【請求項５】 レーザビームによって被溶接材を突合わ
せ溶接するに際し、溶融池と開先とを同時に観察し、そ
して、左側開先線と前記溶融池の外縁とが交わる左側交
点（ＣL）および右側開先線と前記溶融池の外縁とが交
わる右側交点（ＣR）をそれぞれ検出し、前記左側交点
（ＣL）と前記右側交点（ＣR）とが前記開先中心線に対
して線対称となるように、前記レーザビームを前記開先
の幅方向に移動させることを特徴とする溶接位置制御方
法。 - 【請求項６】 前記左側交点（ＣL）及び前記右側交点
（ＣR）の検出を画像処理によって行うことを特徴とす
る、請求項５に記載された溶接位置制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15085297A JP3289649B2 (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | レーザビームによる突合わせ溶接における溶接位置制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15085297A JP3289649B2 (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | レーザビームによる突合わせ溶接における溶接位置制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11779A JPH11779A (ja) | 1999-01-06 |
| JP3289649B2 true JP3289649B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=15505790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15085297A Expired - Fee Related JP3289649B2 (ja) | 1997-06-09 | 1997-06-09 | レーザビームによる突合わせ溶接における溶接位置制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3289649B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE59909654D1 (de) * | 1999-11-12 | 2004-07-08 | Werner Kluft | Verfahren und Vorrichtung zur Messung von Prozessparametern eines Materialbearbeitungsprozesses |
| JP5338511B2 (ja) * | 2008-06-23 | 2013-11-13 | Ｊｆｅスチール株式会社 | レーザ溶接鋼管の製造方法 |
| JP5672480B2 (ja) * | 2010-08-30 | 2015-02-18 | スズキ株式会社 | ビードの終端部の形状を判定する装置及びその方法 |
| DE102015115270A1 (de) * | 2015-09-10 | 2017-03-16 | Laser Zentrum Hannover E.V. | Verfahren zur Herstellung einer Schweißverbindung in einem Fügespalt und Prozessbeobachtungsvorrichtung |
| CN115541612B (zh) * | 2022-10-02 | 2023-05-05 | 重庆蕴明科技股份有限公司 | 一种数据采集终端 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6320179A (ja) * | 1986-07-15 | 1988-01-27 | Yaskawa Electric Mfg Co Ltd | 溶接開先位置検出方法 |
| JPH07299565A (ja) * | 1994-05-09 | 1995-11-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 溶接用視覚センサ及び溶接制御方法 |
| JP3165599B2 (ja) * | 1994-11-25 | 2001-05-14 | 三菱重工業株式会社 | 溶接状況の遠隔監視方法 |
| JP3463142B2 (ja) * | 1995-07-21 | 2003-11-05 | 住友金属プランテック株式会社 | 溶接装置 |
| JPH10244385A (ja) * | 1997-03-04 | 1998-09-14 | Sumitomo Metal Ind Ltd | レーザービーム溶接の溶接線検出方法、溶接方法および溶接装置 |
-
1997
- 1997-06-09 JP JP15085297A patent/JP3289649B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11779A (ja) | 1999-01-06 |
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |