JPH01122664A - 溶接パラメータ設定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、溶接ロボット等の溶接設備に適用する溶接パ
ラメータ設定装置に関する。

（従来の技術） 重工業、発電及び化学プラント等における各製品におい
ては溶接作業の占める割合は大きく、またその内容も多
岐にわたっている。さらに、近年の新素材、新材料の登
場及び要求される溶接品質の向上等により手作業溶接の
場合、非常に高度な技量、知識及び経験が要求されてい
る。

そこで従来からこの様な溶接作業の自動化への要望が強
いため、今日、多くの自動溶接装置や溶接ロボットが開
発市販されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところがこのような自動溶接装置や溶接ロボットを利用
する場合、溶接作業を実施するうえで最も重要かつ必須
となる溶接パラメータの設定は人間に頼って行なわれて
おり、実作業前のパラメータ選定実験を別途行なう必要
があった。特にこのパラメータ設定作業は材質、開光形
状、寸法等の変更ごとに行なう必要があり、また扱うパ
ラメータも少なくないため多大な労力と時間を要してい
た。

このため自動溶接を行なう場合においても、必然的に熟
練者もしくは専門のオペレータに依存しなければならず
、しかも、溶接状態はその人が持つ知識、経験等の不確
定要因に常に左右されるという問題があった。

また実溶接作業においても開先合せ精度の不良、溶接進
行に伴う熱ひずみの発生、イレギュラー溶接の発生等に
より開先寸法が図面情報と相違してくる場合が多い。そ
して、このにうな場合においても従来の自動溶接装置で
は、オペレータがワークを目視することによって溶接パ
ラメータの修正等を行っており、根本的にトータルな自
動溶接化は行なわれていなかった。

そこで本発明は、上記問題点を解決するために、被溶接
材質、開先形成寸法及び溶接法すなわち図面情報を入力
することにより、これらの情報及び実ワークのセンシン
グ情報により、その溶接作業に最適な溶接パラメータを
随時設定、修正、出力することを可能とした溶接パラメ
ータ設定装置を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段〉 本発明は上記目的を達成するために被溶接材の開先形状
寸法を基に実対象ワークをセンシングすることにより実
開先及びビード寸法を得る第１の手段及びこの第１の手
段によって得られた実開先寸法より開先断面積を演算す
る第２の手段とを有する検知手段と、被溶接材の材質及
び溶接法から最適単位溶着体積、入熱係数ならびにパラ
メータ係数を参照する選定手段（第３の手段）と、この
第３の手段によって得られた最適溶着体積から前記第２
の手段によって得られた開先断面積を分割しパス割り付
けを行ない単位溶着体積を求める第４の手段及び前記第
３の手段によって得られた入熱係数及びパラメータ係数
と前記第４の手段によって得られた単位溶着体積とから
溶接単位入熱を求め、これに基づいて溶接パラメータを
設定する第５の手段を有するパラメータ設定手段とを備
えた溶接パラメータ設定装置を提供する。

（作　用） 本発明の溶接パラメータ設定装置においては、第１図に
示すように、まず入力された被溶接材の開先形状寸法を
基に第１の手段Ｔ１によって実ワーク形成をセンシング
し、入力開先形状寸法を修正する形で実開先形状寸法を
求め、次に第２の手段Ｔ２によって開先断面積を算出し
、さらに第３の手段下３により入力された材質規格に対
応した最適単位溶着体積Ｖ。−参照し、これらを基に第
４の手段Ｔ４により開先断面積の分割、即ちパス単位で
のパス割り付けを行ない、単位溶着体積を求める。そし
て、第３の手段Ｔ３により材質規格及び溶接方法から同
時に参照される入熱係数の及びパラメータ係数と第４の
手段下４により、必要な溶接単位入熱を求めさらに溶接
パラメータ（溶接電流、溶接速度、アーク電圧、等）を
設定する。

以上の各機能を迅速に実行するのが特徴である。

（実施例） 本発明による溶接パラメータ設定装置の一実施例につい
て第１図乃至第６図を参照して説明する。

第２図は本実施例のブロック図であり、インターフェイ
ス１３には材質規格や開先形状寸法溶接方法の入力を行
なうキーボード１５と、演算結果、入力要求等の表示を
行なうＣＲＴ表示部１４と、ＣＲＴ表示部の表示内容を
プリント出力するプリンタ１６と、実ワークの開先及び
ビード寸法をセンシングするイメージセンサ−モジュー
ル１７が接続されている。１３は入力データや演算結果
を入出力るインタフェイスであり、また演算アルゴリズ
ム及び入力データや演算結果を保存する記憶部１２と、
記憶部１２の演算アルゴリズムにより演算処理及びデー
タ転送を行なう中央処理装置（以下、ＣＰＵと称する）
１１が設けられている。

前記記憶部１２はＲＯＭ　１２１とＲＡＭ　１２２とか
ら構成されている。

インターフェイス１３には必要に応じて磁気メモリから
なる副記憶部（図示せず）が接続され、記憶部１２に接
続される。ＣＰ　Ｕ　１１の演算結果はインターフェイ
ス１３を介して溶接制御装置２に設定溶接パラメータと
して送出される。また、さらにインターフェイス１３を
介して他の自動溶接装置の溶接制御装置を直結すること
もできる。

次に作用について第３図のフローチャートを参照して説
明する。

まず被溶接材の開先形状寸法をキーボード１５から入力
しくステップ１０）、記憶部１２のＲＡＭ　１２２記憶
させる。第４図はＵ開先の一例であるが、この場合開先
幅Ｗ１ルート幅Ｇ１開先高さＨ１板厚Ｔを入力する。次
にイメージセンシングモジュール１７により実ワークを
センシングし、先の入力開先形状寸法の修正を行なう。

（ステップ２０）。

例えば第４図に示すワークの場合、実ワークにおいて開
先合せ不良等によりばらつく、開先幅Ｗ及びルート幅Ｇ
を対象にセンシング情報と入力された開先寸法とを比較
することにより修正を行ない実開先形状寸法を得る。そ
して、ＣＰ　Ｕ　１１において開先断面積Ｓを算出する
（ステップ３０）。

第４図に示すワークの場合、開先断面積Ｓは０式により
導き出される。

ここで開先断面積Ｓは一時的に記憶部１２のＲＡＭ１２
２に記憶される。

次にキーボード１５から材質規格及び溶接法を入力する
（ステップ４０）が、ここでは文献“’ＡＳＨＥＢｏｉ
ｌｅｒ　ＦＡ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｖｅｓｓｅｌ　Ｃ０
ｄｅ、　５ｅｃｔｉｏｎ　ＩＸ”におけるＰ−ＮＵｍｂ
ｅｒの如く溶接固有技術上の観点から規定された包括的
な規格を入力する。この入力値は記憶１２のＲＡＭ１２
２に一時格納される。

そして、このＰ−Ｎｕｍｂｅｒ及び溶接法に対応した最
適溶着体積■。８、入熱係数α及びパラメータ係数を記
憶部１２のＲＯＭ　１２１より呼び出してくる（ステッ
プ５０，６０．７０）。ここで最適単位溶着体積Ｖ。。

とは、溶接プールを正常に保持でき、また良好な溶接ビ
ードを形成できる単位溶接長当りの溶着ボリュームのこ
とであり、一般にＰ−Ｎｕｍｂｅｒ及び溶接方法によっ
て決まる。ただしＶ。、は唯−点の値ではなく０式のよ
うな所定の範囲によって定義される。

■１　≦　Ｖ　　≦　ＶＪ　　　・・・・・・・・・■
ｐ 従ってＶＯｐを呼び出すことは事実はＶ＋及びＶＪを呼
び出すことになる。次に入熱係数αとは材質□によって
決まる。ある溶着ボリュームを良好に溶融せしめる最適
な入熱Ｑｏと溶着ボリュームＶとの比のことであり、０
式で表わされる。

α＝Ｑｏ／Ｖ　　　　　・・・・・・・・・■なお第５
図の特性図は、ある与えられた溶着ボリュームＶにおい
て入熱Ｑの及ぼす影響を示しており入熱Ｑが大きすぎる
と溶接部の過熱による酸化、プール保持能力の低下等を
招き、また入熱Ｑが小さすぎると未溶融、未溶着の発生
等の不具合の原因となる。特に、材質によっては入熱に
強く依存して溶接割れ、溶接部のぜい化を起すものも少
なくない。

次に、先の最適溶着体積Ｖ　　（Ｖｉ≦Ｖ　Ｏｐ　＜ｐ ＶＪ　）及び開先断面積Ｓからパスごとの単位溶着体積
Ｖりを第６図の如く設定する（ステップ８０）。

ここでパス割り付けは、能率を重視した場合には常に■
。、をＶＪに近づけるようにしながら設定する方法など
が望ましい。しかるに、ここにおいてＶｕに対し先の入
熱係数αを乗することにより各々の最適入熱Ｑを得る（
ステップ９０）。最適入熱Ｑが演算されると次に、ステ
ップ７０で読み込んだパラメータ係数及び溶接法により
、具体化された溶接パラメータが設定される。（ステッ
プ１００）。

パラメータ係数とは（イ）式の例の如く入熱Ｑ及び溶接
法により一意に決定される各溶接パラメータの関数の係
数のことである。

■：溶接電流　　Ｖａ：アーク電圧 Ｖ＝溶接速度　　ｆ　：ワイヤ送給速度Ｑ：溶接方法 最後に実際に溶接が行われると各パス毎に、イメージセ
ンサ−モジュール１７により溶接されたビードがリアル
タイムで計測される（ステップ１１０）。

ここで終了（ステップ１２０）　シない場合はステップ
８０で割り付けた各パスのビード幅と計測された実ビー
ド幅とを比較し、その比較値が所定の規定値ＷＤｏ、、
以上の場合（ステップ１４０）、次パスの修正を行う。

この場合、次パスの修正はある部＝　１０− 分に限定することも可能である。次パスからの修正は即
ち、ステップ３０からステップ１００までのフローチャ
ートを繰り返すことであり、開先断面積（ここでは残り
の断面積）を算出しくステップ１５０）、パス毎の溶着
体積Ｖ１の設定を行ないくステップ１６０）　、入熱を
演算しくステップ１７０〉、そして各パラメータを前記
と同様に求める（ステップ１８０）のである。

上述の様な手順を踏むことによって、溶接経験のない材
質や寸法、形状をもつワークに対しても、実溶接作業を
行なう前の溶接パラメータ選定実験が不要となり、図面
情報さえあれば誰にでも自動溶接にお（ブるパラメータ
の設定が行なえる。

ざらに、実溶接作業においてもビード寸法をリアルタイ
ムで計測できることにより、図面情報と実ワークの違い
がおってもこれに対して完全に自動的にパラメータの修
正、等の処置を行なうことができる。

また、得られた溶接パラメータや実聞先及びビード寸法
はＣＲＴ表示部１４やプリンタ１６により直ちに出力す
ることができる。一方、この設定パラメータをインター
フェイスを通じて溶接制御装置２に送出することにより
、人手を介することなく、自動溶接系に溶接パラメータ
を設定することができる。

なお、本発明は上記実施例のみならず、溶接ロボットな
どの如く溶接作業動作は機械化、自動化されてはいるが
、溶接パラメータの選定は人間系に依存しているような
全ての溶接設備に適用できることはちるんである。

〔発明の効果〕

以上、述べたように、本発明の溶接パラメータ設定装置
によれば、自動溶接装置や溶接ロボットにおいて、被溶
接材の材質、開先形状、溶接方法を入力するだけで適正
な溶接パラメータの設定が可能となり、従って実際の溶
接作業においても高品質な溶接部を高い再現性で得るこ
とが可能である。さらに実溶接作業においては開先形状
及びビード寸法をリアルタイムで計測できるため、入力
情報と実ワークとの間に相違があってもこれに対応でき
る。即ち適応制御が可能となり、人間系介介入を極力抑
えた、−人多台持ち自動溶接化が達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による溶接パラメータ設定装置の機能ブ
ロック図、第２図は本発明の一実施例に係る溶接パラメ
ータ装置のブロック図、第３図は第２図の装置の作用を
説明するためのフローチャート、第４図は開先断面積を
開先寸法から算出する場合の説明図、第５図は入熱と不
具合発生確率との関係を表わす特性図、第６図は開先断
面積から溶接パスを割り付けるときの要領を表す模式図
である。 １・・・溶接パラメータ設定装置、 ２・・・溶接制御装置、　１１・・・中央処理装置、１
２・・・記憶部、　　　　１２１・・・ＲＯＭ、１２２
・・・ＲＡＭ、　　　　　１３・・・インターフェイス
１４・・・ＣＲＴ表示部、　１５・・・キーボード１６
・・・プリンタ、 １７・・・イメージ・センサーモジュール第４図 入ハＱ− 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被溶接材料の溶接部の形状寸法を検知する検知手段と、
   前記被溶接材料の材質情報及び溶接法が入力され、これ
   らの情報により最適単位溶着体積・入熱係数ならびにパ
   ラメータ係数を選定する選定手段と、この選定手段およ
   び前記検知手段からの情報により前記溶接部に対するパ
   ス割付を行ない単位溶着体積を求め溶接単位入熱及びパ
   ラメータを設定するパラメータ設定手段と有することを
   特徴とする溶接パラメータ設定装置。