JP3631897B2 - Grinding equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は研削装置に関し、具体的には、研削面が母材面と面一になるまでグラインダで溶接ビードを研削する研削装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
グラインダによる余盛ビードや裏波ビードなどの研削作業において、研削対象となる溶接ビードは、ビード毎に高さや幅がまちまちであり、また、長手方向のうねり(高さ方向のうねりや左右方向のうねり)なども有している。
【0003】
かかる溶接ビードに対して、従来(の研削装置に)は、この溶接ビードの形状や位置を検出する技術がなく、グラインダの負過電流やロードセル等を利用した押付力(研削力)制御と、予め設定した単純な研削パターンとによって溶接ビードを研削している。また、作業者が溶接ビードの状態を常に監視して、条件を設定しながら粗研削から仕上げ研削まで行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
即ち、従来は、大まかに溶接ビードを削り取ることは自動的にできるが、最終的に溶接ビードの高さ(研削面の高さ)を母材面と面一にして溶接部が平滑になるように自動的に仕上げることはできなかった。このため、研削作業に手間がかかり作業効率が悪かった。
【0005】
従って本発明は上記従来技術に鑑み、溶接ビードの粗研削から仕上げ研削までを自動的に行うことができる研削装置を提供することを第1課題とする。
【0006】
また、グラインダの砥石径の変化(摩耗量)を検出することができる研削装置を提供することを第2課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記第1及び第2課題を解決する発明の研削装置は、グラインダと、前記グラインダに備えたモータで駆動される走行、左右、上下、傾斜の位置決め軸と、前記位置決め軸を駆動するモータドライバと、前記グラインダに搭載した第1のCCDカメラ、第2のCCDカメラ、レーザスリット光源及び照明光源と、前記モータドライバを制御することにより前記グラインダを制御する制御手段とを有し、
前記レーザスリット光源は溶接ビードに対して上方からレーザスリット光を照射することにより前記溶接ビードの表面及びその近傍の母材面に光切断線を生成し、前記第1のCCDカメラは斜め上方から前記光切断線を撮像し、前記制御手段は前記グラインダの押付力に応じて変化する前記グラインダの負荷電流又はロードセルの検出値をフィードバックして前記グラインダの押付力が適正押付力になるように前記グラインダの押付力制御を行うように構成すると共に、
前記制御手段では、
前記第1のCCDカメラと前記レーザスリット光源とに基づく光切断法により、前記溶接ビードの断面形状から画像処理により前記溶接ビードの前記母材面からの高さや幅を求め、また、研削中の前記溶接ビードの高さの変化を前記溶接ビードの高さ方向のうねりとして捕らえ、更に、前記溶接ビードの幅方向の中心又はエッジの左右位置の変化を左右方向のうねりとして捕らえると共に、
前記第2のCCDカメラと前記照明光源とに基づく陰影法により、前記溶接ビードの研削面幅を求めてこの研削面幅が前記溶接ビードの幅よりも大きくなったら仕上げ研削が完了したと判断し、または、前記溶接ビードの段差によって生じる影が無くなれば仕上げ研削が完了したと判断するよう構成し
且つ、前記制御手段では、研削スタート時に前記グラインダを前記溶接ビードにタッチさせ設定押付力になったときの画面上の前記母材面における光切断線の第1の位置と、前記溶接ビードの幅方向の中央点の前記母材面からの高さBH1とを求め、2層目以降も、前記グラインダを前記溶接ビードにタッチさせ設定押付力になったときの画面上の前記母材面における光切断線の第2の位置と、前記溶接ビードの幅方向の中央点の前記母材面からの高さBH2とを求めて、前記溶接ビードの高さBH1,BH2に基づき、ΔHg=BH1−BH2の式から前記溶接ビードの研削量ΔHgを求め、研削量や砥石径の変化に伴い前記グラインダとともに前記第1のCCDカメラの位置が低くなって前記第1のCCDカメラが前記母材面に近づくことにより生じる前記第1の位置と前記第2の位置の前記画面上のずれである前記光切断線の位置ずれΔYを求め、この光切断線の位置ずれΔYと前記溶接ビードの研削量ΔHgとに基づき、ΔGf=ΔY−ΔHgの式から砥石のへたりΔGfを求め、且つ、前記制御手段によって制御する前記グラインダの砥石の前記溶接ビードの長手方向に対する角度が初期と2層目以降とで同一の場合には前記角度をαとすると、この角度αと前記砥石のへたりΔGfとに基づき、ΔDf=ΔGf/SIN(α)の式から砥石径のへたりΔDfを求め、前記角度が初期と2層目以降とで異なる場合には、初期の新品時の砥石接点を中心に回転させた前記角度をβとすると、この角度βと前記砥石のへたりΔGfとに基づき、ΔDf=ΔGf/SIN(β)の式から砥石径のへたりΔDfを求めるように構成したことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【0010】
図1は本発明の実施の形態に係る研削装置の全体構成図、図2は前記研削装置の光切断法による溶接ビード形状検出図、図3は前記研削装置の光切断法による溶接ビード位置ずれ検出図、図4及び図5は前記研削装置のグラインダに装着した砥石径の変化(摩耗量)の検出方法を示す説明図、図6は前記研削装置の陰影法構成図、図7は前記研削装置の陰影法状態図である。
【0011】
<構成>
図1に示すように、母材5の溶接部には研削対象となる余盛ビードや裏波ビードなどの溶接ビード1が生じており、この溶接ビード1をグラインダ8に装着した砥石13によって研削している。図中の4が研削面である。
【0012】
グラインダ8は、モータで駆動される複数の位置決め軸(走行、左右、上下、傾斜等)を有するものであり、このグラインダ8にユニットとして、撮像手段であるCCDカメラ2,6、光切断線生成手段であるレーザスリット光源3及び照明手段である照明光源7が搭載されている。これらのCCDカメラ2,6、レーザスリット光源3及び照明光源7は、グラインダ8の上面から延びた支持棒20の先端部に取り付けられており、グラインダ8の斜め上方に位置している。
【0013】
レーザスリット光源3とCCDカメラ2は、光切断法によって溶接ビード1の形状や位置ずれ(うねり)を検出する際に用いられるものであり、そのための適正位置に配置されている。レーザスリット光源3は、溶接ビード1に対して上方からレーザスリット光21を照射することにより、溶接ビード1の表面及びその近傍の母材面5aに光切断線14を生成する。CCDカメラ2は、このレーザスリット光源3によって生成された光切断線14を撮像するためのフィルタを組み込んだものであり、斜め上方から光切断線14を撮像する。
【0014】
照明光源7及びCCDカメラ6は、陰影法によって溶接ビード形状を検出する際に用いられるものであり、そのための適正位置に配置されている。照明光源7は、研削面4及びその近傍の母材面5aに照明光を当てる。CCDカメラ6は照明光源7によって照明光が当てられた溶接ビード1の表面及びその周辺の母材面5aを撮像する。なお、照明光源7及びCCDカメラ6の配置は、溶接ビード1の段差(研削面4の高さ)を求める場合と、溶接ビード1の研削面幅を求める場合とで異なる。
【0015】
溶接ビード1の段差を求める場合には、図6(a)に示すように、照明光源7は溶接ビード1の幅方向の斜め上方に配置され、この位置から溶接ビード1の研削面4に向かって照明光22を当てることにより溶接ビード1の段差による影を生起させ、CCDカメラ6は溶接ビード1の直上に配置され、照明光源7によって生起した溶接ビード1の段差による影を撮像する。
【0016】
溶接ビード1の研削面幅を求める場合には、図6(b)に示すように、照明光源7は溶接ビード1の長手方向の斜め上方に配置され、この位置から溶接ビード1の研削面4に向かって照明光22を当て、CCDカメラ6は照明光源7と同様に溶接ビード1の長手方向の斜め上方に配置され、照明光源7によって照らされた溶接ビード1の研削面4及びその周辺の母材面5aを撮像する。
【0017】
また、図1に示すように、CCDカメラ2,6はそれぞれTVモニタ9に接続されており、このTVモニタ9にはCCDカメラ2,6によって撮像した画像が映し出されるようになっている。更に、TVモニタ9には、画像処理やグラインダ8の制御を行うためのコンピュータ(パーソナルコンピュータ)10が接続されており、このコンピュータ10で処理された画像も映し出される。
【0018】
コンピュータ10にはグラインダ8の位置決め軸を駆動するためのモータドライバ11が接続されている。そして、コンピュータ10では、詳細は後述するが、次のような処理が行われる。
【0019】
▲1▼ CCDカメラ2とレーザスリット光源3とに基づく光切断法によって溶接ビード1の形状(幅、高さ)を得ると共に、この溶接ビード形状に基づいてグラインダ8の動作パターン12を決定し、この動作パターン12に基づいてモータドライバ11を制御することにより、グラインダ8による溶接ビード1の研削を実行する。
▲2▼ 前記光切断法によって得られた溶接ビード形状(高さ)に基づいて、溶接ビード1の上下方向(高さ方向)のうねりを求め、このうねりに基づいてグラインダ8の研削速度を制御する。
▲3▼ 前記光切断法によって溶接ビード1の幅方向の位置ずれ(うねり)を求め、このうねりに沿って溶接ビード1の左右倣いを行う。
【0020】
▲4▼ 溶接ビード1の研削中に定期的(例えば1層毎)に砥石13の角度を任意の角度に位置決め制御する。
▲5▼ 前記光切断法によって得られた溶接ビード形状(高さ)、画面上の光切断線14(母材面5a)の位置及び砥石13の角度に基づいて、砥石径のへたり、即ち砥石径の変化(摩耗量)を検出する。そして、この検出結果に基づき、砥石径がある径以下になると、グラインダ8を自動停止させる。また、砥石13の交換時期をコンピュータ10の画面10aに表示する。
▲6▼ CCDカメラ6及び照明光源7に基づく陰影法によって溶接ビード1の段差(研削面4の高さ)又は研削面幅を求め、これらの段差又は幅に基づいて仕上げ研削が完了したか否かを判断する。
▲7▼ グラインダ8の押付力(研削力)に応じて変化するグラインダ8の負過電流値又はロードセルの検出値等をフィードバックして、グラインダ8の押付力(研削力)が適正(設定)押付力になるように、グラインダ8の押付力制御を行う。
【0021】
<作用・効果>
従って、上記構成の研削装置では、次のようにして溶接ビード1の研削を行う。
【0022】
▲1▼ まず、CCDカメラ2とレーザスリット光源3とに基づく光切断法によって溶接ビード1の形状(幅、高さ)を求める。即ち、レーザスリット光源3から溶接ビード1に向けてレーザスリット光21を照射することによって得られる光切断線14は、溶接ビード1の断面形状として得られる。そこで、図2に示すように、CCDカメラ2で光切断線14を撮像し、この光切断線14の画像をコンピュータ10で画像処理して、輝度の異なる光切断線14を形成する座標を求め、特異点として両側のビード端点15を抽出する。
【0023】
このとき、予め実際の初期寸法と画面上の画素数より画素率(mm/画素)を求めておくことにより、研削中に、ビード端点15間の幅(画素数)からビード幅を求めることができ、更に、両側のビード端点15の座標からビード中央点16の座標も求め、母材面5aからビード中央点16までの高さ(画素数)からビード高さを求めることができる。
【0024】
そして、この光切断法によって得られた溶接ビード1の幅及び高さにより、例えばグラインダ8の誘導ピッチ(左右移動ピッチ)17や切り込み深さ18を設定することによって、溶接ビード1の幅や高さに応じたグラインダ8の移動回数や切り込み回数を求めることできる。これにより、往復動等の動作パターン12を決定することができ、この動作パターン12に基づいてモータドライバ11を制御することによって、溶接ビード1を自動的に研削することができる。
【0025】
▲2▼ また、グラインダ8の押付力制御にて1層目を研削しながら、適正(設定)押付力になったグラインダ8の位置及び溶接ビード1の高さを記憶することによって、溶接ビード1の上下方向(高さ方向)のうねり(凹凸)を把握することができる。即ち、溶接ビード1の高さの変化を溶接ビード1の高さ方向のうねりとして捕らえる。
【0026】
そして、溶接ビード1の一番低い部分は予め指定された一番速い速度で研削し、前記一番低い部分よりも高い部分は前記一番低い部分との差に応じて、前記一番速い速度よりも遅い速度で研削する。このことにより、溶接ビード1の高い部分は遅い速度でより多く研削し、溶接ビード1の低い部分は通常の速い速度で研削することになり、溶接ビード1の凹凸をならすことができる。
【0027】
▲3▼ また、図3に示すように、研削スタート時にビード中央点16が画面中央19にくるようにセットすると、研削中に、溶接ビード1の左右方向のうねりがある場合には、ビード中央点16と画面中央19とにずれ(画素数)ΔXが発生する。そこで、このずれΔXを実際のずれに換算し、これをグラインダ8の位置決め軸にフィードバックして、ビード中央点16が画面中央19にくるように位置補正をする。即ち、溶接ビード1の幅方向の中心の変化を左右方向のうねりとして捕らえて、グラインダ8の位置決め制御を行う。この処理を定期的に行うことで溶接ビード1の左右倣いを行うことができる。なお、溶接ビード1のエッジの左右位置(ビード端点15)の変化を左右方向のうねりとして捕らえてもよい。
【0028】
▲4▼ また、砥石13の角度を定期的(例えば1層毎)に変えるよう位置決め制御を行う。このことにより、長時間砥石13の同じところが研削面4に当たることによって生じる砥石13の目詰まり、目つぶれ、目こぼれ、焼付等による研削量の低下を防止することができる。
【0029】
▲5▼ また、前記光切断法によって得られた溶接ビード形状(高さ)や画面上の光切断線14(母材面5a)の位置に基づいて、砥石径の変化(摩耗量)を検出する。そして、この検出結果に基づき、砥石13の径がある径以下になると、グラインダ8を自動停止させる。また、砥石13の交換時期をコンピュータ10の画面10aに表示する。ここで、砥石径変化の検出方法を図4及び図5基づいて詳述する。なお、図4(a)、(b)の左側には、初期の研削状態例と、このときの溶接ビード形状(高さ)等の検出結果とを示し、右側には、2層目以降の研削状態例と、このときの溶接ビード形状(高さ)等の検出結果とを示す。また、図5(a)には、砥石13の角度が初期と2層目以降とで同一の場合の砥石径変化の検出方法を示し、図5(b)には、砥石13の角度が初期と2層目以降とで異なる場合の砥石径変化の検出方法を示す。
【0030】
まず、研削スタート時に、グラインダ8を溶接ビード1にタッチさせ適正(設定)押付力になったときの画面上の光切断線14(母材面5a)の位置と、溶接ビード1の高さBH1とを求めて記憶する。2層目以降にも、同様に画面上の光切断線14の位置と、溶接ビード1の高さBH2とを求める。
【0031】
2層目以降には溶接ビード1の研削量分だけCCDカメラ2の位置が低くなる(母材面5aに近づく)ため、画面上の光切断線14の位置がずれる。しかも、2層目以降に砥石13が徐々に摩耗して砥石径が初期よりも小さくなった場合、砥石13の先端(研削面4への接触部)からのCCDカメラ2の相対的高さが変化する(低くなる)ため、その分、更に、CCDカメラ2の位置が低くなり、画面上の光切断線14の位置がずれる。即ち、砥石13が摩耗した場合、画面上の光切断線14の位置ずれΔYは、溶接ビードの研削量をΔHg(=BH1−BH2)とし、砥石13のへたりをΔGfとすると、(1)式のようになる。
【0032】
ΔY=ΔHg+ΔGf ・・・(1)
【0033】
従って、画面上の光切断線14の位置ずれΔYから溶接ビードの研削量ΔHgを差し引けば砥石13のへたりΔGfが求められ、この砥石13のへたりΔGfと砥石13の角度とから砥石径のへたり(変化)を求めることができる。
【0034】
具体的には、図5(a)に示すように、砥石13の角度が初期と2層目以降とで同一の場合、(2)式から溶接ビード1の研削量ΔHgを求め、このΔHgを用いて(3)式から砥石13のへたりΔGfを求める。そして、初期の砥石13の直径Dと2層目以降の砥石13の直径Dとの差の半分である砥石径のへたりΔDfは、砥石13の角度をαとすると、(4)式から求めることができる。
【0035】
ΔHg=BH1−BH2 ・・・(2)
ΔGf=ΔY−ΔHg ・・・(3)
ΔDf=ΔGf/SIN(α) ・・・(4)
【0036】
また、図5(b)に示すように、砥石13の角度が初期と2層目以降とで異なる場合、(5)式から溶接ビード1の研削量ΔHgを求め、このΔHgを用いて(6)式から砥石13のへたりΔGfを求める。そして、初期の砥石13の直径Dと2層目以降の砥石13の直径Dとの差の半分である砥石径のへたりΔDfは、2層目以降の砥石13の角度をβとすると、(7)式から求めることができる。但し、砥石13の角度を変えても初期(新品時)の砥石接点を中心に回転するものとして計算している。
【0037】
ΔHg=BH1−BH2 ・・・(5)
ΔGf=ΔY−ΔHg ・・・(6)
ΔDf=ΔGf/SIN(β) ・・・(7)
【0038】
▲6▼ 更に、ビード高さが低く(例えば0.5mm以下に)なった時点(光切断法ではビード高さの認識が困難になった時点)で仕上げビードと判断し、グラインダ8の位置決め軸を同時制御して、円弧状等の仕上げ動作パターン12に基づいて仕上げ研削を行う。そして、この仕上げ研削が完了したか否かを、陰影法によって求める溶接ビード1の段差又は研削面幅に基づいて判断する。
【0039】
即ち、溶接ビード1の段差に基づく場合には、図6(a)に示すように、照明光源7を溶接ビード1の幅方向の斜め上方に配置し、この位置から溶接ビード1の研削面4に向かって照明光22を当てることにより溶接ビード1の段差による影を生起させ、CCDカメラ6を溶接ビード1の直上に配置し、照明光源7によって生起した溶接ビード1の段差による影を撮像する。図7(a)、(b)において、23が溶接ビード1の段差部であり、24が段差部23の影である。
【0040】
そして、CCDカメラ6で撮像した影24の画像を画像処理して、影24とその周辺との輝度の差から影24(即ち溶接ビード1の段差)を認識し、この溶接ビード1の段差が認識できなくなれば(即ち段差部23の影24が無くなれば)、研削面4が母材面5aにほぼ面一になったものとして、仕上げ研削が完了したと判断する。
【0041】
また、溶接ビード1の研削面幅に基づく場合には、図6(b)に示すように、照明光源7を溶接ビード1の長手方向の斜め上方に配置し、この位置から溶接ビード1の研削面4に向かって照明光22を当て、CCDカメラ6を照明光源7と同様に溶接ビード1の長手方向の斜め上方に配置し、照明光源7によって照らされた溶接ビード1の研削面4及びその周辺の母材面5aを撮像する。図7(c)において、Wは研削面4の幅である。
【0042】
そして、CCDカメラ6で撮像した研削面4の画像を画像処理して、研削面4と母材面5aの表面状態の違いによって光の反射方向が異なることで生じる輝度の差(研削面4が白色、母材面5aが黒色)から研削面4の幅Wを認識し、この研削面幅Wがビード幅よりもある程度(例えば10mm以上)広くなれば(ビード周辺の母材面5aも若干削られた状態)、研削面4が母材面5aにほぼ面一になったものとして、仕上げ研削が完了したと判断する。
【0043】
以上のことから、本実施の形態に係る研削装置によれば、溶接ビード1の形状や位置を検出することで溶接ビード1の粗研削から仕上げ研削までを自動的に行うことができる。このため、研削作業に手間がかからず作業効率が向上する。
【0044】
また、砥石径の変化(へたり)ΔDfを求めることができるため、砥石13の交換時期を適切に判断することができ、砥石径がある径以下になったときにグラインダ8を自動停止させることもできる。
【0045】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、発明の研削装置は、グラインダと、前記グラインダに備えたモータで駆動される走行、左右、上下、傾斜の位置決め軸と、前記位置決め軸を駆動するモータドライバと、前記グラインダに搭載した第1のCCDカメラ、第2のCCDカメラ、レーザスリット光源及び照明光源と、前記モータドライバを制御することにより前記グラインダを制御する制御手段とを有し、
前記レーザスリット光源は溶接ビードに対して上方からレーザスリット光を照射することにより前記溶接ビードの表面及びその近傍の母材面に光切断線を生成し、前記第1のCCDカメラは斜め上方から前記光切断線を撮像し、前記制御手段は前記グラインダの押付力に応じて変化する前記グラインダの負荷電流又はロードセルの検出値をフィードバックして前記グラインダの押付力が適正押付力になるように前記グラインダの押付力制御を行うように構成すると共に、
前記制御手段では、
前記第1のCCDカメラと前記レーザスリット光源とに基づく光切断法により、前記溶接ビードの断面形状から画像処理により前記溶接ビードの前記母材面からの高さや幅を求め、また、研削中の前記溶接ビードの高さの変化を前記溶接ビードの高さ方向のうねりとして捕らえ、更に、前記溶接ビードの幅方向の中心又はエッジの左右位置の変化を左右方向のうねりとして捕らえると共に、
前記第2のCCDカメラと前記照明光源とに基づく陰影法により、前記溶接ビードの研削面幅を求めてこの研削面幅が前記溶接ビードの幅よりも大きくなったら仕上げ研削が完了したと判断し、または、前記溶接ビードの段差によって生じる影が無くなれば仕上げ研削が完了したと判断するよう構成し
且つ、前記制御手段では、研削スタート時に前記グラインダを前記溶接ビードにタッチさせ設定押付力になったときの画面上の前記母材面における光切断線の第1の位置と、前記溶接ビードの幅方向の中央点の前記母材面からの高さBH1とを求め、2層目以降も、前記グラインダを前記溶接ビードにタッチさせ設定押付力になったときの画面上の前記母材面における光切断線の第2の位置と、前記溶接ビードの幅方向の中央点の前記母材面からの高さBH2とを求めて、前記溶接ビードの高さBH1,BH2に基づき、ΔHg=BH1−BH2の式から前記溶接ビードの研削量ΔHgを求め、研削量や砥石径の変化に伴い前記グラインダとともに前記第1のCCDカメラの位置が低くなって前記第1のCCDカメラが前記母材面に近づくことにより生じる前記第1の位置と前記第2の位置の前記画面上のずれである前記光切断線の位置ずれΔYを求め、この光切断線の位置ずれΔYと前記溶接ビードの研削量ΔHgとに基づき、ΔGf=ΔY−ΔHgの式から砥石のへたりΔGfを求め、且つ、前記制御手段によって制御する前記グラインダの砥石の前記溶接ビードの長手方向に対する角度が初期と2層目以降とで同一の場合には前記角度をαとすると、この角度αと前記砥石のへたりΔGfとに基づき、ΔDf=ΔGf/SIN(α)の式から砥石径のへたりΔDfを求め、前記角度が初期と2層目以降とで異なる場合には、初期の新品時の砥石接点を中心に回転させた前記角度をβとすると、この角度βと前記砥石のへたりΔGfとに基づき、ΔDf=ΔGf/SIN(β)の式から砥石径のへたりΔDfを求めるように構成したことを特徴とする。
【0046】
従って、発明の研削装置によれば、溶接ビードの形状や位置を検出することで溶接ビードの粗研削から仕上げ研削までを自動的に行うことができる。このため、研削作業に手間がかからず作業効率が向上する。
【0048】
また、本発明の研削装置によれば、砥石径の変化(へたり)を求めることができるため、砥石の交換時期を適切に判断することができ、砥石径がある径以下になったときにグラインダを自動停止させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る研削装置の全体構成図である。
【図2】前記研削装置の光切断法による溶接ビード形状検出図である。
【図3】前記研削装置の光切断法による溶接ビード位置ずれ検出図である。
【図4】前記研削装置のグラインダに装着した砥石径の変化(摩耗量)の検出方法を示す説明図である。
【図5】前記研削装置のグラインダに装着した砥石径の変化(摩耗量)の検出方法を示す説明図である。
【図6】前記研削装置の陰影法構成図である。
【図7】前記研削装置の陰影法状態図である。
【符号の説明】
1 溶接ビード
2,6 CCDカメラ
3 レーザスリット光源
4 研削面
5 母材
5a 母材面
7 照明光源
8 グラインダ
9 TVモニタ
10 コンピュータ
11 モータドライバ
12 動作パターン
13 砥石
14 光切断線
15 ビード端点
16 ビード中央点
17 誘導ピッチ
18 切り込み深さ
19 画面中央
20 支持棒
21 レーザスリット光
22 照明光
23 段差部
24 影
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a grinding apparatus, and more particularly, to a grinding apparatus that grinds a weld bead with a grinder until the ground surface is flush with a base material surface.
[0002]
[Prior art]
In grinding operations such as surplus beads and backside beads by a grinder, the weld beads to be ground vary in height and width for each bead, and longitudinal waviness (height waviness and horizontal waviness) (Swell).
[0003]
For such a weld bead, conventionally (in the grinding apparatus), there is no technology for detecting the shape and position of the weld bead, and a pressing force (grinding force) control using a negative overcurrent of the grinder, a load cell, etc., and The weld bead is ground with a simple grinding pattern set in advance. In addition, the operator constantly monitors the state of the weld bead, and performs rough grinding to finish grinding while setting conditions.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
That is, conventionally, the weld bead can be roughly cut off automatically, but finally the weld bead becomes smooth with the height of the weld bead (the height of the grinding surface) being flush with the base material surface. Could not finish automatically. For this reason, the grinding work is troublesome and the work efficiency is poor.
[0005]
Therefore, in view of the above prior art, it is a first object of the present invention to provide a grinding apparatus that can automatically perform from rough grinding to finish grinding of a weld bead.
[0006]
Another object of the present invention is to provide a grinding apparatus capable of detecting a change (abrasion amount) in the grindstone diameter of a grinder.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A grinding apparatus of the present invention that solves the first and second problems includes a grinder, a running, left, right, up, and down positioning shaft driven by a motor provided in the grinder, and a motor driver that drives the positioning shaft. And a first CCD camera, a second CCD camera, a laser slit light source and an illumination light source mounted on the grinder, and a control means for controlling the grinder by controlling the motor driver ,
The laser slit light source irradiates the welding bead with laser slit light from above to generate a light cutting line on the surface of the welding bead and a base material surface in the vicinity thereof, and the first CCD camera is obliquely viewed from above. The optical cutting line is imaged, and the control means feeds back a load current of the grinder or a detected value of the load cell that changes according to the pressing force of the grinder so that the pressing force of the grinder becomes an appropriate pressing force. It is configured to control the pressing force of the grinder,
In the control means,
The light-section method based on said laser slit light source and the first CCD camera, the calculated height and width from the base material surface of the weld bead by image processing from the cross-sectional shape of the weld bead, also in the grinding capturing the change in the height of the weld bead as a waviness in the height direction of the weld bead, further, the capture a change in the lateral position of the center or edge in the width direction of the weld bead as a lateral direction of the swell,
The shading method based on said illumination light source and the second CCD camera, it is determined that the weld bead finish grinding After this grinding surface width seeking grinding face width larger than the width of the weld bead has been completed or, configured to determine a finish grinding if shadow disappears caused by a step of the weld bead has been completed,
And in the said control means, the 1st position of the optical cutting line in the said base material surface on the screen when the said grinder touches the said weld bead at the time of grinding start and it becomes a setting pressing force, and the width | variety of the said weld bead The height BH1 of the center point of the direction from the base material surface is obtained, and the light on the base material surface on the screen when the grinder is touched to the weld bead and the set pressing force is obtained in the second and subsequent layers. A second position of the cutting line and a height BH2 from the base material surface of the center point in the width direction of the weld bead are obtained, and ΔHg = BH1−BH2 based on the heights BH1 and BH2 of the weld beads. The grinding amount ΔHg of the weld bead is obtained from the above formula, and the position of the first CCD camera is lowered together with the grinder with the change of the grinding amount and the grindstone diameter, so that the first CCD camera approaches the base material surface. about The optical cutting line positional deviation ΔY, which is a deviation on the screen between the first position and the second position caused by the above, is obtained, and the optical cutting line positional deviation ΔY and the welding bead grinding amount ΔHg are obtained. Based on the equation of ΔGf = ΔY−ΔHg, the grindstone ΔGf is obtained, and the angle of the grinder grindstone controlled by the control means with respect to the longitudinal direction of the weld bead is the same between the initial stage and the second and subsequent layers. In this case, when the angle is α, the wheel diameter sag ΔDf is obtained from the equation of ΔDf = ΔGf / SIN (α) based on the angle α and the wheel sag ΔGf. If the angle differs from the first layer, assuming that the angle rotated around the initial new grindstone contact is β, ΔDf = ΔGf / SIN (based on this angle β and the grindstone ΔGf of the grindstone. From the formula of β) The present invention is characterized in that the setting ΔDf is obtained .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a grinding apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a weld bead shape detection diagram by a light cutting method of the grinding device, and FIG. 3 is a weld bead position shift by a light cutting method of the grinding device. FIG. 4 and FIG. 5 are explanatory diagrams showing a method for detecting a change (abrasion amount) of a grindstone diameter mounted on a grinder of the grinding apparatus, FIG. 6 is a diagram of a shading method of the grinding apparatus, and FIG. It is a shadow method state diagram of an apparatus.
[0011]
<Configuration>
As shown in FIG. 1, a weld bead 1 such as a surplus bead or a back bead to be ground is generated in a welded portion of a base material 5, and this weld bead 1 is ground by a grindstone 13 attached to a grinder 8. doing. 4 in the figure is a grinding surface.
[0012]
The grinder 8 has a plurality of positioning shafts (running, left / right, up / down, inclination, etc.) driven by a motor. A laser slit light source 3 as means and an illumination light source 7 as illumination means are mounted. These CCD cameras 2, 6, laser slit light source 3, and illumination light source 7 are attached to the tip of a support bar 20 extending from the upper surface of the grinder 8, and are positioned obliquely above the grinder 8.
[0013]
The laser slit light source 3 and the CCD camera 2 are used when detecting the shape and displacement (swell) of the weld bead 1 by the light cutting method, and are disposed at appropriate positions for that purpose. The laser slit light source 3 generates a light cutting line 14 on the surface of the weld bead 1 and the base material surface 5a in the vicinity thereof by irradiating the weld bead 1 with laser slit light 21 from above. The CCD camera 2 incorporates a filter for imaging the light cutting line 14 generated by the laser slit light source 3, and images the light cutting line 14 from obliquely above.
[0014]
The illumination light source 7 and the CCD camera 6 are used when detecting the weld bead shape by the shading method, and are disposed at appropriate positions. The illumination light source 7 applies illumination light to the grinding surface 4 and the base material surface 5a in the vicinity thereof. The CCD camera 6 images the surface of the weld bead 1 to which the illumination light is applied by the illumination light source 7 and the surrounding base material surface 5a. The arrangement of the illumination light source 7 and the CCD camera 6 differs depending on whether the level difference (the height of the grinding surface 4) of the weld bead 1 is obtained or the grinding surface width of the weld bead 1 is obtained.
[0015]
When obtaining the level difference of the weld bead 1, as shown in FIG. 6A, the illumination light source 7 is disposed obliquely above the width direction of the weld bead 1, and from this position toward the grinding surface 4 of the weld bead 1. The illumination light 22 is applied to cause a shadow due to the level difference of the weld bead 1, and the CCD camera 6 is disposed immediately above the weld bead 1 and images the shadow due to the level difference of the weld bead 1 generated by the illumination light source 7.
[0016]
When obtaining the ground surface width of the weld bead 1, as shown in FIG. 6B, the illumination light source 7 is disposed obliquely above the longitudinal direction of the weld bead 1, and the ground surface 4 of the weld bead 1 from this position. The CCD camera 6 is disposed obliquely upward in the longitudinal direction of the weld bead 1 in the same manner as the illumination light source 7, and the ground surface 4 of the weld bead 1 illuminated by the illumination light source 7 and its surroundings are irradiated. The base material surface 5a is imaged.
[0017]
As shown in FIG. 1, the CCD cameras 2 and 6 are connected to a TV monitor 9, respectively, and images picked up by the CCD cameras 2 and 6 are displayed on the TV monitor 9. Further, a computer (personal computer) 10 for performing image processing and control of the grinder 8 is connected to the TV monitor 9, and an image processed by the computer 10 is also displayed.
[0018]
A motor driver 11 for driving the positioning shaft of the grinder 8 is connected to the computer 10. The computer 10 performs the following processing, which will be described in detail later.
[0019]
(1) The shape (width, height) of the weld bead 1 is obtained by the light cutting method based on the CCD camera 2 and the laser slit light source 3, and the operation pattern 12 of the grinder 8 is determined based on the weld bead shape. By controlling the motor driver 11 based on the operation pattern 12, the grinding of the weld bead 1 by the grinder 8 is executed.
(2) Based on the weld bead shape (height) obtained by the optical cutting method, the swell in the vertical direction (height direction) of the weld bead 1 is obtained, and the grinding speed of the grinder 8 is controlled based on this swell. To do.
(3) The position deviation (swell) in the width direction of the weld bead 1 is obtained by the optical cutting method, and the welding bead 1 is scanned along the left and right along this swell.
[0020]
(4) During the grinding of the weld bead 1, the angle of the grindstone 13 is controlled to an arbitrary angle periodically (for example, every layer).
(5) Based on the weld bead shape (height) obtained by the optical cutting method, the position of the optical cutting line 14 (base material surface 5a) on the screen, and the angle of the grindstone 13, Changes in the grinding wheel diameter (amount of wear) are detected. Based on this detection result, the grinder 8 is automatically stopped when the grindstone diameter is equal to or smaller than a certain diameter. Further, the replacement time of the grindstone 13 is displayed on the screen 10 a of the computer 10.
(6) The step of the weld bead 1 (height of the grinding surface 4) or the width of the grinding surface is obtained by a shading method based on the CCD camera 6 and the illumination light source 7, and whether finish grinding is completed based on these steps or widths. Determine whether.
(7) The pressing force (grinding force) of the grinder 8 is appropriate (set) by feeding back the negative overcurrent value of the grinder 8 or the detected value of the load cell that changes according to the pressing force (grinding force) of the grinder 8. The pressing force of the grinder 8 is controlled so as to be a force.
[0021]
<Action and effect>
Therefore, in the grinding apparatus having the above-described configuration, the welding bead 1 is ground as follows.
[0022]
(1) First, the shape (width, height) of the weld bead 1 is obtained by a light cutting method based on the CCD camera 2 and the laser slit light source 3. That is, the optical cutting line 14 obtained by irradiating the laser slit light 21 from the laser slit light source 3 toward the weld bead 1 is obtained as a cross-sectional shape of the weld bead 1. Therefore, as shown in FIG. 2, the CCD camera 2 captures the light cutting line 14, and the image of the light cutting line 14 is processed by the computer 10 to obtain coordinates for forming the light cutting line 14 having different luminance. The bead end points 15 on both sides are extracted as singular points.
[0023]
At this time, by obtaining the pixel ratio (mm / pixel) from the actual initial dimensions and the number of pixels on the screen in advance, the bead width can be obtained from the width (number of pixels) between the bead end points 15 during grinding. Further, the coordinates of the bead center point 16 can also be obtained from the coordinates of the bead end points 15 on both sides, and the bead height can be obtained from the height (number of pixels) from the base material surface 5a to the bead center point 16.
[0024]
The width and height of the weld bead 1 are set by, for example, setting the guide pitch (left / right movement pitch) 17 and the cut depth 18 of the grinder 8 based on the width and height of the weld bead 1 obtained by this optical cutting method. Accordingly, the number of movements and the number of cuts of the grinder 8 can be obtained. Thereby, the operation pattern 12 such as reciprocation can be determined, and the weld bead 1 can be automatically ground by controlling the motor driver 11 based on the operation pattern 12.
[0025]
(2) Further, while grinding the first layer by pressing force control of the grinder 8, the position of the grinder 8 at the proper (set) pressing force and the height of the weld bead 1 are stored, thereby storing the weld bead 1. It is possible to grasp the undulation (unevenness) in the vertical direction (height direction). That is, the change in the height of the weld bead 1 is captured as the undulation in the height direction of the weld bead 1.
[0026]
And the lowest part of the weld bead 1 is ground at the highest speed specified in advance, and the higher part than the lowest part is the highest speed according to the difference from the lowest part. Grind at a slower speed. As a result, the high portion of the weld bead 1 is ground more at a low speed, and the low portion of the weld bead 1 is ground at a normal high speed, so that the unevenness of the weld bead 1 can be smoothed.
[0027]
(3) As shown in FIG. 3, when the bead center point 16 is set at the screen center 19 at the start of grinding, if there is a waviness in the left-right direction of the weld bead 1 during grinding, A shift (number of pixels) ΔX occurs between the point 16 and the screen center 19. Therefore, this deviation ΔX is converted into an actual deviation, and this is fed back to the positioning axis of the grinder 8 to correct the position so that the bead center point 16 is at the center 19 of the screen. That is, the control of the positioning of the grinder 8 is performed by capturing the change in the center in the width direction of the weld bead 1 as the waviness in the left-right direction. By performing this process periodically, the left and right copying of the weld bead 1 can be performed. In addition, you may capture the change of the left-right position (bead end point 15) of the edge of the weld bead 1 as the waviness of the left-right direction.
[0028]
(4) Positioning control is performed so that the angle of the grindstone 13 is changed periodically (for example, every layer). Accordingly, it is possible to prevent the grinding amount from being reduced due to clogging, crushing, spilling, seizing, etc. of the grindstone 13 caused by the same portion of the grindstone 13 hitting the grinding surface 4 for a long time.
[0029]
(5) Further, based on the weld bead shape (height) obtained by the optical cutting method and the position of the optical cutting line 14 (base material surface 5a) on the screen, changes in the grinding wheel diameter (amount of wear) are detected. To do. And based on this detection result, when the diameter of the grindstone 13 becomes a certain diameter or less, the grinder 8 is automatically stopped. Further, the replacement time of the grindstone 13 is displayed on the screen 10 a of the computer 10. Here, a method for detecting a change in the grindstone diameter will be described in detail with reference to FIGS. The left side of FIGS. 4A and 4B shows an example of an initial grinding state and the detection result of the weld bead shape (height) at this time, and the right side shows the second and subsequent layers. An example of the grinding state and detection results of the weld bead shape (height) at this time are shown. FIG. 5A shows a method for detecting a change in the diameter of the grindstone when the angle of the grindstone 13 is the same between the initial stage and the second and subsequent layers, and FIG. 5B shows an initial angle of the grindstone 13. And a method for detecting a change in the diameter of the grindstone when different from the second layer.
[0030]
First, at the start of grinding, the position of the optical cutting line 14 (base material surface 5a) on the screen and the height BH1 of the weld bead 1 when the grinder 8 is touched to the weld bead 1 to obtain an appropriate (setting) pressing force. And ask for it. Similarly, for the second and subsequent layers, the position of the optical cutting line 14 on the screen and the height BH2 of the weld bead 1 are obtained.
[0031]
In the second and subsequent layers, the position of the CCD camera 2 is lowered by the grinding amount of the weld bead 1 (closer to the base material surface 5a), so that the position of the optical cutting line 14 on the screen is shifted. In addition, when the grindstone 13 is gradually worn after the second layer and the grindstone diameter becomes smaller than the initial diameter, the relative height of the CCD camera 2 from the tip of the grindstone 13 (contact portion to the grinding surface 4) is high. Therefore, the position of the CCD camera 2 is further lowered, and the position of the light cutting line 14 on the screen is shifted accordingly. In other words, when the grindstone 13 is worn, the positional deviation ΔY of the optical cutting line 14 on the screen is expressed as It becomes like the formula.
[0032]
ΔY = ΔHg + ΔGf (1)
[0033]
Accordingly, if the grinding amount ΔHg of the weld bead is subtracted from the positional deviation ΔY of the optical cutting line 14 on the screen, the sag ΔGf of the grindstone 13 is obtained, and the grindstone diameter is determined from the sag ΔGf of the grindstone 13 and the angle of the grindstone 13. It is possible to ask for drooling (change).
[0034]
Specifically, as shown in FIG. 5A, when the angle of the grindstone 13 is the same between the initial stage and the second and subsequent layers, the grinding amount ΔHg of the weld bead 1 is obtained from the formula (2), and this ΔHg is calculated. Using the equation (3), the settling ΔGf of the grindstone 13 is obtained. Then, the grinding wheel diameter step ΔDf which is a half of the difference between the diameter D 0 of the initial grinding wheel 13 and the diameter D i of the second and subsequent grinding stones 13 is expressed by the following equation (4). Can be obtained from
[0035]
ΔHg = BH1-BH2 (2)
ΔGf = ΔY−ΔHg (3)
ΔDf = ΔGf / SIN (α) (4)
[0036]
Further, as shown in FIG. 5B, when the angle of the grindstone 13 is different between the initial and the second and subsequent layers, the grinding amount ΔHg of the weld bead 1 is obtained from the equation (5), and this ΔHg is used (6 ) To obtain the settling ΔGf of the grindstone 13. The sag ΔDf grindstone diameter is half the difference in diameter D 0 of the initial grindstone 13 and the diameter D i of the second and subsequent layers of the grindstone 13, when the angle of the second and subsequent layers of the grindstone 13 and β , (7). However, even if the angle of the grindstone 13 is changed, it is calculated that it rotates around the initial (new) grindstone contact.
[0037]
ΔHg = BH1-BH2 (5)
ΔGf = ΔY−ΔHg (6)
ΔDf = ΔGf / SIN (β) (7)
[0038]
(6) Further, when the bead height is low (for example, 0.5 mm or less) (when it is difficult to recognize the bead height by the optical cutting method), it is judged as a finished bead, and the positioning shaft of the grinder 8 Are simultaneously controlled, and finish grinding is performed based on the finishing operation pattern 12 such as an arc shape. Then, it is determined whether or not this finish grinding is completed based on the level difference of the weld bead 1 or the grinding surface width obtained by the shadow method.
[0039]
That is, when based on the level difference of the weld bead 1, as shown in FIG. 6 (a), the illumination light source 7 is disposed obliquely above the width direction of the weld bead 1, and the ground surface 4 of the weld bead 1 from this position. A shadow caused by the step of the weld bead 1 is caused by illuminating the illumination light 22 toward the surface, and the CCD camera 6 is disposed immediately above the weld bead 1 to image the shadow caused by the step of the weld bead 1 caused by the illumination light source 7. . 7A and 7B, reference numeral 23 denotes a stepped portion of the weld bead 1, and reference numeral 24 denotes a shadow of the stepped portion 23.
[0040]
Then, the image of the shadow 24 captured by the CCD camera 6 is subjected to image processing, and the shadow 24 (that is, the step of the weld bead 1) is recognized from the difference in luminance between the shadow 24 and the periphery thereof. If it cannot be recognized (that is, if the shadow 24 of the stepped portion 23 disappears), it is determined that the finish grinding has been completed, assuming that the grinding surface 4 is substantially flush with the base material surface 5a.
[0041]
Further, when based on the grinding surface width of the weld bead 1, as shown in FIG. 6B, the illumination light source 7 is disposed obliquely upward in the longitudinal direction of the weld bead 1, and the welding bead 1 is ground from this position. The illumination light 22 is applied toward the surface 4, the CCD camera 6 is disposed obliquely above the longitudinal direction of the weld bead 1 in the same manner as the illumination light source 7, and the ground surface 4 of the weld bead 1 illuminated by the illumination light source 7 and its The surrounding base material surface 5a is imaged. In FIG. 7C, W is the width of the grinding surface 4.
[0042]
Then, the image of the grinding surface 4 picked up by the CCD camera 6 is subjected to image processing, and the difference in luminance (the grinding surface 4 is caused by the difference in the light reflection direction due to the difference in the surface state between the grinding surface 4 and the base material surface 5a. When the width W of the grinding surface 4 is recognized from the white color and the base material surface 5a is black, and the grinding surface width W becomes larger than the bead width (for example, 10 mm or more) (the base material surface 5a around the bead is also slightly cut). The ground surface 4 is substantially flush with the base material surface 5a, it is determined that the finish grinding has been completed.
[0043]
From the above, according to the grinding apparatus according to the present embodiment, it is possible to automatically perform from rough grinding to finish grinding of the weld bead 1 by detecting the shape and position of the weld bead 1. For this reason, the work efficiency is improved since the grinding work is not time-consuming.
[0044]
Further, since the change (sagging) ΔDf of the grindstone diameter can be obtained, the replacement time of the grindstone 13 can be appropriately determined, and the grinder 8 is automatically stopped when the grindstone diameter becomes a certain diameter or less. You can also.
[0045]
【The invention's effect】
As described above in detail with reference to the embodiments of the present invention, the grinding apparatus of the present invention includes a grinder, a running shaft driven by a motor provided in the grinder, left and right, up and down, an inclination positioning shaft, and the positioning A motor driver for driving the shaft; a first CCD camera, a second CCD camera, a laser slit light source and an illumination light source mounted on the grinder; and a control means for controlling the grinder by controlling the motor driver. Have
The laser slit light source irradiates the welding bead with laser slit light from above to generate a light cutting line on the surface of the welding bead and a base material surface in the vicinity thereof, and the first CCD camera is obliquely viewed from above. The optical cutting line is imaged, and the control means feeds back a load current of the grinder or a detected value of the load cell that changes according to the pressing force of the grinder so that the pressing force of the grinder becomes an appropriate pressing force. It is configured to control the pressing force of the grinder,
In the control means,
The light-section method based on said laser slit light source and the first CCD camera, the calculated height and width from the base material surface of the weld bead by image processing from the cross-sectional shape of the weld bead, also in the grinding capturing the change in the height of the weld bead as a waviness in the height direction of the weld bead, further, the capture a change in the lateral position of the center or edge in the width direction of the weld bead as a lateral direction of the swell,
The shading method based on said illumination light source and the second CCD camera, it is determined that the weld bead finish grinding After this grinding surface width seeking grinding face width larger than the width of the weld bead has been completed or, configured to determine a finish grinding if shadow disappears caused by a step of the weld bead has been completed,
And in the said control means, the 1st position of the optical cutting line in the said base material surface on the screen when the said grinder touches the said weld bead at the time of grinding start and it becomes a setting pressing force, and the width | variety of the said weld bead The height BH1 of the center point of the direction from the base material surface is obtained, and the light on the base material surface on the screen when the grinder is touched to the weld bead and the set pressing force is obtained in the second and subsequent layers. A second position of the cutting line and a height BH2 from the base material surface of the center point in the width direction of the weld bead are obtained, and ΔHg = BH1−BH2 based on the heights BH1 and BH2 of the weld beads. The grinding amount ΔHg of the weld bead is obtained from the above formula, and the position of the first CCD camera is lowered together with the grinder with the change of the grinding amount and the grindstone diameter, so that the first CCD camera approaches the base material surface. about The optical cutting line positional deviation ΔY, which is a deviation on the screen between the first position and the second position caused by the above, is obtained, and the optical cutting line positional deviation ΔY and the welding bead grinding amount ΔHg are obtained. Based on the equation of ΔGf = ΔY−ΔHg, the grindstone ΔGf is obtained, and the angle of the grinder grindstone controlled by the control means with respect to the longitudinal direction of the weld bead is the same between the initial stage and the second and subsequent layers. In this case, when the angle is α, the wheel diameter sag ΔDf is obtained from the equation of ΔDf = ΔGf / SIN (α) based on the angle α and the wheel sag ΔGf. If the angle differs from the first layer, assuming that the angle rotated around the initial new grindstone contact is β, ΔDf = ΔGf / SIN (based on this angle β and the grindstone ΔGf of the grindstone. From the formula of β) The present invention is characterized in that the setting ΔDf is obtained .
[0046]
Therefore, according to the grinding apparatus of the present invention, it is possible to automatically perform from rough grinding to finish grinding of the weld bead by detecting the shape and position of the weld bead. For this reason, the work efficiency is improved since the grinding work is not time-consuming.
[0048]
Further , according to the grinding device of the present invention, since the change (sagging) of the grindstone diameter can be obtained, the time for exchanging the grindstone can be appropriately determined, and when the grindstone diameter becomes a certain diameter or less. The grinder can also be stopped automatically.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a grinding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a weld bead shape detection diagram by an optical cutting method of the grinding apparatus.
FIG. 3 is a welding bead position shift detection diagram by an optical cutting method of the grinding apparatus.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method for detecting a change (amount of wear) in the diameter of a grindstone mounted on a grinder of the grinding apparatus.
FIG. 5 is an explanatory view showing a method for detecting a change (amount of wear) in the diameter of a grindstone mounted on a grinder of the grinding apparatus.
FIG. 6 is a configuration diagram of a shading method of the grinding apparatus.
FIG. 7 is a shadow method state diagram of the grinding apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding beads 2, 6 CCD camera 3 Laser slit light source 4 Grinding surface 5 Base material 5a Base material surface 7 Illumination light source 8 Grinder 9 TV monitor 10 Computer 11 Motor driver 12 Operation pattern 13 Grinding wheel 14 Optical cutting line 15 Bead end point 16 Bead center Point 17 Guide pitch 18 Depth of cut 19 Center of screen 20 Support bar 21 Laser slit light 22 Illumination light 23 Stepped portion 24 Shadow

Claims (1)

グラインダと、前記グラインダに備えたモータで駆動される走行、左右、上下、傾斜の位置決め軸と、前記位置決め軸を駆動するモータドライバと、前記グラインダに搭載した第1のCCDカメラ、第2のCCDカメラ、レーザスリット光源及び照明光源と、前記モータドライバを制御することにより前記グラインダを制御する制御手段とを有し、
前記レーザスリット光源は溶接ビードに対して上方からレーザスリット光を照射することにより前記溶接ビードの表面及びその近傍の母材面に光切断線を生成し、前記第1のCCDカメラは斜め上方から前記光切断線を撮像し、前記制御手段は前記グラインダの押付力に応じて変化する前記グラインダの負荷電流又はロードセルの検出値をフィードバックして前記グラインダの押付力が適正押付力になるように前記グラインダの押付力制御を行うように構成すると共に、
前記制御手段では、
前記第1のCCDカメラと前記レーザスリット光源とに基づく光切断法により、前記溶接ビードの断面形状から画像処理により前記溶接ビードの前記母材面からの高さや幅を求め、また、研削中の前記溶接ビードの高さの変化を前記溶接ビードの高さ方向のうねりとして捕らえ、更に、前記溶接ビードの幅方向の中心又はエッジの左右位置の変化を左右方向のうねりとして捕らえると共に、
前記第2のCCDカメラと前記照明光源とに基づく陰影法により、前記溶接ビードの研削面幅を求めてこの研削面幅が前記溶接ビードの幅よりも大きくなったら仕上げ研削が完了したと判断し、または、前記溶接ビードの段差によって生じる影が無くなれば仕上げ研削が完了したと判断するよう構成し
且つ、前記制御手段では、研削スタート時に前記グラインダを前記溶接ビードにタッチさせ設定押付力になったときの画面上の前記母材面における光切断線の第1の位置と、前記溶接ビードの幅方向の中央点の前記母材面からの高さBH1とを求め、2層目以降も、前記グラインダを前記溶接ビードにタッチさせ設定押付力になったときの画面上の前記母材面における光切断線の第2の位置と、前記溶接ビードの幅方向の中央点の前記母材面からの高さBH2とを求めて、前記溶接ビードの高さBH1,BH2に基づき、ΔHg=BH1−BH2の式から前記溶接ビードの研削量ΔHgを求め、研削量や砥石径の変化に伴い前記グラインダとともに前記第1のCCDカメラの位置が低くなって前記第1のCCDカメラが前記母材面に近づくことにより生じる前記第1の位置と前記第2の位置の前記画面上のずれである前記光切断線の位置ずれΔYを求め、この光切断線の位置ずれΔYと前記溶接ビードの研削量ΔHgとに基づき、ΔGf=ΔY−ΔHgの式から砥石のへたりΔGfを求め、且つ、前記制御手段によって制御する前記グラインダの砥石の前記溶接ビードの長手方向に対する角度が初期と2層目以降とで同一の場合には前記角度をαとすると、この角度αと前記砥石のへたりΔGfとに基づき、ΔDf=ΔGf/SIN(α)の式から砥石径のへたりΔDfを求め、前記角度が初期と2層目以降とで異なる場合には、初期の新品時の砥石接点を中心に回転させた前記角度をβとすると、この角度βと前記砥石のへたりΔGfとに基づき、ΔDf=ΔGf/SIN(β)の式から砥石径のへたりΔDfを求めるように構成したことを特徴とする研削装置。
A grinder, a traveling, left / right, up / down, and tilt positioning shaft driven by a motor provided in the grinder, a motor driver for driving the positioning shaft, a first CCD camera and a second CCD mounted on the grinder A camera, a laser slit light source and an illumination light source, and a control means for controlling the grinder by controlling the motor driver ;
The laser slit light source irradiates the welding bead with laser slit light from above to generate a light cutting line on the surface of the welding bead and a base material surface in the vicinity thereof, and the first CCD camera is obliquely upward. The optical cutting line is imaged, and the control means feeds back a load current of the grinder or a detected value of the load cell that changes according to the pressing force of the grinder so that the pressing force of the grinder becomes an appropriate pressing force. It is configured to control the pressing force of the grinder,
In the control means,
The light-section method based on said laser slit light source and the first CCD camera, the calculated height and width from the base material surface of the weld bead by image processing from the cross-sectional shape of the weld bead, also in the grinding capturing the change in the height of the weld bead as a waviness in the height direction of the weld bead, further, the capture a change in the lateral position of the center or edge in the width direction of the weld bead as a lateral direction of the swell,
The shading method based on said illumination light source and the second CCD camera, it is determined that the weld bead finish grinding After this grinding surface width seeking grinding face width larger than the width of the weld bead has been completed or, configured to determine a finish grinding if shadow disappears caused by a step of the weld bead has been completed,
And in the said control means, the 1st position of the optical cutting line in the said base material surface on the screen when the said grinder touches the said weld bead at the time of grinding start and it becomes a setting pressing force, and the width | variety of the said weld bead The height BH1 of the center point of the direction from the base material surface is obtained, and the light on the base material surface on the screen when the grinder is touched to the weld bead and the set pressing force is obtained in the second and subsequent layers. A second position of the cutting line and a height BH2 from the base material surface of the center point in the width direction of the weld bead are obtained, and ΔHg = BH1−BH2 based on the heights BH1 and BH2 of the weld beads. The grinding amount ΔHg of the weld bead is obtained from the above formula, and the position of the first CCD camera is lowered together with the grinder with the change of the grinding amount and the grindstone diameter, so that the first CCD camera approaches the base material surface. about The optical cutting line positional deviation ΔY, which is a deviation on the screen between the first position and the second position caused by the above, is obtained, and the optical cutting line positional deviation ΔY and the welding bead grinding amount ΔHg are obtained. Based on the equation of ΔGf = ΔY−ΔHg, the grindstone ΔGf is obtained, and the angle of the grinder grindstone controlled by the control means with respect to the longitudinal direction of the weld bead is the same between the initial stage and the second and subsequent layers. In this case, when the angle is α, the wheel diameter sag ΔDf is obtained from the equation of ΔDf = ΔGf / SIN (α) based on the angle α and the wheel sag ΔGf. If the angle differs from the first layer, assuming that the angle rotated around the initial new grindstone contact is β, ΔDf = ΔGf / SIN (based on this angle β and the grindstone ΔGf of the grindstone. From the formula of β) A grinding apparatus configured to obtain a settling ΔDf .
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