JPH01181990A - レーザ溶接におけるシーム倣い制御方法 - Google Patents
レーザ溶接におけるシーム倣い制御方法Info
- Publication number
- JPH01181990A JPH01181990A JP63003096A JP309688A JPH01181990A JP H01181990 A JPH01181990 A JP H01181990A JP 63003096 A JP63003096 A JP 63003096A JP 309688 A JP309688 A JP 309688A JP H01181990 A JPH01181990 A JP H01181990A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- point
- seam
- detection
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000003466 welding Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は金属管等の製造におけるレーザを用いたシーム
溶接に関するものである。
溶接に関するものである。
従来の技術
レーザ溶接（第２図（ａ））の他の溶接法（例えばＴＩ
Ｇ溶接（第２図（ｂ））とは異なる大きな特徴としてビ
ード輻が狭いことがあげられる。それ故長時間連続して
溶接を行なう場合シームずれのため溶接欠陥が発生しや
すくなるが、その対策として溶接点の手前１点でシーム
のずれを検出しそのずれ分だけ溶接点において加工ヘッ
ドを溶接点方向にもどすシーム倣い制御の方法がある（
特開昭８２−１４８０８１３号公報）。
Ｇ溶接（第２図（ｂ））とは異なる大きな特徴としてビ
ード輻が狭いことがあげられる。それ故長時間連続して
溶接を行なう場合シームずれのため溶接欠陥が発生しや
すくなるが、その対策として溶接点の手前１点でシーム
のずれを検出しそのずれ分だけ溶接点において加工ヘッ
ドを溶接点方向にもどすシーム倣い制御の方法がある（
特開昭８２−１４８０８１３号公報）。
この方法はこれまで板の溶接（例えばコイル継ぎ溶接）
に試みられているが、この技術を管の溶接に適用しよう
とすると以下のようなことが問題になる。
に試みられているが、この技術を管の溶接に適用しよう
とすると以下のようなことが問題になる。
即ち第３図（ａ）はシームずれのない理想的溶接を示し
たもので、（Ｃ）はその開先部を真上から見た図である
。一方第３図（ｂ）は管がねじれてシームがずれた様子
を示したもので、（ｄ）は（Ｃ）と同様その開先部を真
上から見た図である。いま検出点としてギャップＡＢの
中点Ｍを考えた場合Ｍの基準線（破線で示しである）か
らのずれと、溶接点Ｗのずれとはその方向も大きさも異
なる。即ち管のねじれかう生じるシームのずれは、板の
溶接のような基準線からの平行すれとは異なり、１点の
検出のみでは溶接点におけるずれのベクトルを予測する
ことはできない。
たもので、（Ｃ）はその開先部を真上から見た図である
。一方第３図（ｂ）は管がねじれてシームがずれた様子
を示したもので、（ｄ）は（Ｃ）と同様その開先部を真
上から見た図である。いま検出点としてギャップＡＢの
中点Ｍを考えた場合Ｍの基準線（破線で示しである）か
らのずれと、溶接点Ｗのずれとはその方向も大きさも異
なる。即ち管のねじれかう生じるシームのずれは、板の
溶接のような基準線からの平行すれとは異なり、１点の
検出のみでは溶接点におけるずれのベクトルを予測する
ことはできない。
発明が解決しようとする課題
以上のように従来の技術は管のねじれに対応できないと
ころに問題があった。本発明は上記に鑑みレーザを用い
たパイプのシーム溶接のレーザ照射位置を正しく追従で
き、溶接部の欠陥を防止できるシーム倣い制御方法を提
供することを目的としている。
ころに問題があった。本発明は上記に鑑みレーザを用い
たパイプのシーム溶接のレーザ照射位置を正しく追従で
き、溶接部の欠陥を防止できるシーム倣い制御方法を提
供することを目的としている。
課題を解決するための手段
上記の問題点を解決するため以下のような発明を行った
。
。
即ち本発明は、レーザを用いたパイプのシーム溶接にお
いて、溶接点の手前にあって溶接方向に所定の間隔をも
った２箇所を検出位置とし、該検出位置でのギャップ中
間点の溶接基準線からのずれベクトルを測定し、それぞ
れのずれベクトルとそれぞれの検出位置の溶接点からの
距離に基づき、溶接点の溶接基準線からのずれを算出し
、それに応じて溶接点にレーザ照射位置を一致させるこ
とを特徴とするもので、以下図面に従い詳細に説明する
。
いて、溶接点の手前にあって溶接方向に所定の間隔をも
った２箇所を検出位置とし、該検出位置でのギャップ中
間点の溶接基準線からのずれベクトルを測定し、それぞ
れのずれベクトルとそれぞれの検出位置の溶接点からの
距離に基づき、溶接点の溶接基準線からのずれを算出し
、それに応じて溶接点にレーザ照射位置を一致させるこ
とを特徴とするもので、以下図面に従い詳細に説明する
。
作用
第４図のＷは溶接点、δは基準線９からのずれベクトル
（１次元）を表わす。また第１検出点をギャップＡＩＢ
□の中点Ｍ□、第２検出点をＡ２Ｂ２の中点Ｍ２とし、
Ｍ□、Ｍ２の基準線からのずれベクトルをＣ，、Ｃ２，
さらに溶接点と第１検出点、第１検出点と第２検出点、
おのおのの溶接方向の距離をＤ□、Ｂ２とすると、δは
近似的にＣ１、Ｃ２、Ｄｉ、Ｂ２の関数として表わせる
。
（１次元）を表わす。また第１検出点をギャップＡＩＢ
□の中点Ｍ□、第２検出点をＡ２Ｂ２の中点Ｍ２とし、
Ｍ□、Ｍ２の基準線からのずれベクトルをＣ，、Ｃ２，
さらに溶接点と第１検出点、第１検出点と第２検出点、
おのおのの溶接方向の距離をＤ□、Ｂ２とすると、δは
近似的にＣ１、Ｃ２、Ｄｉ、Ｂ２の関数として表わせる
。
δ＝ｆ （Ｃｚ 、Ｃ２、Ｄｔ 、Ｂ２）特に第１検
出点、第２検出点が溶接点からそれほど遠くない場合、
Ｗ、ＡＩ 、Ａ２及びＷ、Ｂ１、Ｂ２はおのおの直線上
にあると仮定できるからｆは次のように表わせる。
出点、第２検出点が溶接点からそれほど遠くない場合、
Ｗ、ＡＩ 、Ａ２及びＷ、Ｂ１、Ｂ２はおのおの直線上
にあると仮定できるからｆは次のように表わせる。
ｆ （Ｃ１、Ｃ２，Ｄｔ、Ｂ２）
＝ｓｇｌｎ （（１＋Ｄ１／Ｄ２） Ｃｔ２（ＤＩ／Ｄ
２） Ｃ：Ｉ Ｃ２）ＩＣ１＋Ｄ□／Ｄ２ ） Ｃｔ
（Ｄｔ ／Ｄ２ ） Ｃ２１・ 拳 拳 （１） ここでベクトルδ、Ｃ１，Ｃ２の向きは第４図の通り、
上向きを＋、下向きを−とした。これから、例えばｓｇ
ｎ（６）＝−１のとき溶接点は基準線から一方向に１６
１ずれていることになるから、加工ヘッドを一方向に１
６１動かす制御を行なえばよく、ｓｇｎ（δ）＝＋１の
とき溶接点は基準線から十方向に１６１ずれていること
になるから、加工ヘッドを十方向に１６１動かす制御を
行なえばよい。
２） Ｃ：Ｉ Ｃ２）ＩＣ１＋Ｄ□／Ｄ２ ） Ｃｔ
（Ｄｔ ／Ｄ２ ） Ｃ２１・ 拳 拳 （１） ここでベクトルδ、Ｃ１，Ｃ２の向きは第４図の通り、
上向きを＋、下向きを−とした。これから、例えばｓｇ
ｎ（６）＝−１のとき溶接点は基準線から一方向に１６
１ずれていることになるから、加工ヘッドを一方向に１
６１動かす制御を行なえばよく、ｓｇｎ（δ）＝＋１の
とき溶接点は基準線から十方向に１６１ずれていること
になるから、加工ヘッドを十方向に１６１動かす制御を
行なえばよい。
また、第５図は検出システムの１例を示したものである
。２つのスリット光源５−１．５−２から出たレーザ光
がレール５−４上をχ方向に移動可能な第４図Ａ１Ｍ、
Ｂ、、Ａ２ Ｍ２ Ｂ２の２か所に照射される一方、こ
の反射光を第４図χ方向に視野を広げるシリンドリカル
レンズ５−５によって、同時にＣＯＤカメラ５−３の視
野内におさめる。そしてＣＯＤカメラの出力信号をもと
にコントローラで加工ヘッドの移動量を算出、制御を行
なう検出から駆動までの信号の流れの例を第６図に示す
。
。２つのスリット光源５−１．５−２から出たレーザ光
がレール５−４上をχ方向に移動可能な第４図Ａ１Ｍ、
Ｂ、、Ａ２ Ｍ２ Ｂ２の２か所に照射される一方、こ
の反射光を第４図χ方向に視野を広げるシリンドリカル
レンズ５−５によって、同時にＣＯＤカメラ５−３の視
野内におさめる。そしてＣＯＤカメラの出力信号をもと
にコントローラで加工ヘッドの移動量を算出、制御を行
なう検出から駆動までの信号の流れの例を第６図に示す
。
実施例
以上の条件のもとで本発明に基づく実験を行った（第１
図）。
図）。
Ｄ Ｉ ＝ Ｄ ２ ＝ １００１００（、造管速度ｖ
＝５（ｍ／分）、管の厚みｔ＝３（１璽）、レーザパワ
ーＰ＝５（ｋｗ）、シームずれの初期値δ０＝５（＊ｉ
＋）。
＝５（ｍ／分）、管の厚みｔ＝３（１璽）、レーザパワ
ーＰ＝５（ｋｗ）、シームずれの初期値δ０＝５（＊ｉ
＋）。
実験１ ：Ｍｌ、Ｍ２の位置を検出し、本発明の方法で
制御を行う。
制御を行う。
実験２二Ｍ□の位置のみを検出し、従来の方法で制御を
行う。
行う。
実験１、実験２の結果を以下に示す。
Ｌ：溶接点
以上かられかるように、１点間Ｗ（実験２）の場合、逆
にずれが大きくなり、加工ヘッドの移動限界（±１０ｍ
ｍ）に達している（これはＭｌの初期値が−１，５であ
ったため、これを０にするような制御が行なわれたこと
に起因する）。一方、本発明である２点制御（実験ｌ）
においては速やかにずれが小さくなり、Ｌが１５００ｍ
ｍ以降では±０．２５ｍ蓋以内で安定している。
にずれが大きくなり、加工ヘッドの移動限界（±１０ｍ
ｍ）に達している（これはＭｌの初期値が−１，５であ
ったため、これを０にするような制御が行なわれたこと
に起因する）。一方、本発明である２点制御（実験ｌ）
においては速やかにずれが小さくなり、Ｌが１５００ｍ
ｍ以降では±０．２５ｍ蓋以内で安定している。
発明の効果
以上のように本発明によって従来の技術で成し得なかっ
た管のねじれに起因するシームずれ溶接欠陥を防ぐこと
が可能になりその効果は極めて大きいものである。
た管のねじれに起因するシームずれ溶接欠陥を防ぐこと
が可能になりその効果は極めて大きいものである。
第１図は本発明を実施した際のシステムの概略図である
。第２図は同じ厚みをもつ管におけるＴＩＧ溶接ビード
輻（ａ）とレーザ溶接ビード輻（ｂ）を比較した横断面
図、第３図（ａ）はシームずれのない理想的な溶接状態
を示す斜視図、Ｃｂ）はシームずれが起こったときの溶
接状態を示す斜視図、（ｃ） （ｄ）はそれぞれの溶接
状態における開先部を真上から見た図である。また第４
図は２点検出制御における検出位置及び制御位置を定量
点に示した平面図であり、第５図は検出システムの概略
図である。第６図は位置検出から駆動までの信号の流れ
図である。 １ｅｅｓパイプ、２・・争スクイズロール、３・争争加
エヘッド、４拳・・コントローラ、５−１．５−２拳・
Φレーザ光、５−３・９争ＣＣＤカメラ、５−４・・・
レール、５−５争・争シリンドリカルレンズ、７争Φ・
駆動、８ｅ ｅ ｅ位置検出、９・・・基準線。
。第２図は同じ厚みをもつ管におけるＴＩＧ溶接ビード
輻（ａ）とレーザ溶接ビード輻（ｂ）を比較した横断面
図、第３図（ａ）はシームずれのない理想的な溶接状態
を示す斜視図、Ｃｂ）はシームずれが起こったときの溶
接状態を示す斜視図、（ｃ） （ｄ）はそれぞれの溶接
状態における開先部を真上から見た図である。また第４
図は２点検出制御における検出位置及び制御位置を定量
点に示した平面図であり、第５図は検出システムの概略
図である。第６図は位置検出から駆動までの信号の流れ
図である。 １ｅｅｓパイプ、２・・争スクイズロール、３・争争加
エヘッド、４拳・・コントローラ、５−１．５−２拳・
Φレーザ光、５−３・９争ＣＣＤカメラ、５−４・・・
レール、５−５争・争シリンドリカルレンズ、７争Φ・
駆動、８ｅ ｅ ｅ位置検出、９・・・基準線。
Claims (3)
- １．レーザを用いたパイプのシーム溶接において、溶接
点の手前にあって溶接方向に所定の間隔をもった２箇所
を検出位置とし、該検出位置でのギャップ中間点の溶接
基準線からのずれベクトルを測定し、それぞれのずれベ
クトルとそれぞれの検出位置の溶接点からの距離に基づ
き、溶接点の溶接基準線からのずれを算出し、それに応
じて溶接点に加工ヘッドを一致させることを特徴とする
レーザ溶接におけるシーム倣い制御方法。 - ２．スリット光源からのレーザ光を測定位置で反射させ
ＣＣＤカメラで受光することにより、ずれベクトルを測
定する特許請求の範囲第１項記載のレーザ溶接における
シーム倣い制御方法。 - ３．ワーク移動方向に視野を広げるシリンドリカルレン
ズを用い、２箇所の検出位置を同一視野内に収め、同時
に測定することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
のレーザ溶接におけるシーム倣い制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63003096A JPH01181990A (ja) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | レーザ溶接におけるシーム倣い制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63003096A JPH01181990A (ja) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | レーザ溶接におけるシーム倣い制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01181990A true JPH01181990A (ja) | 1989-07-19 |
| JPH0431799B2 JPH0431799B2 (ja) | 1992-05-27 |
Family
ID=11547811
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63003096A Granted JPH01181990A (ja) | 1988-01-12 | 1988-01-12 | レーザ溶接におけるシーム倣い制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01181990A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0671470A (ja) * | 1992-04-14 | 1994-03-15 | Mitsubishi Electric Corp | レーザビーム加工装置 |
| DE102007030395A1 (de) | 2007-06-29 | 2009-01-02 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zum Laserstrahlschweißen eines Werkstücks |
-
1988
- 1988-01-12 JP JP63003096A patent/JPH01181990A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0671470A (ja) * | 1992-04-14 | 1994-03-15 | Mitsubishi Electric Corp | レーザビーム加工装置 |
| DE102007030395A1 (de) | 2007-06-29 | 2009-01-02 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zum Laserstrahlschweißen eines Werkstücks |
| DE102007030395B4 (de) * | 2007-06-29 | 2010-09-30 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Verfahren und Vorrichtung zum Laserstrahlschweißen eines Werkstücks |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0431799B2 (ja) | 1992-05-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4920249A (en) | Weld bead wetting angle detection and control | |
| JP2895448B2 (ja) | 加工物の加工用ビーム又はジェット流の監視及び位置定め方法及び装置 | |
| CA2215149C (en) | Continuous process and device for butt-welding metal sheets | |
| JPH06285655A (ja) | 溶接方法および溶接装置 | |
| JPH01181990A (ja) | レーザ溶接におけるシーム倣い制御方法 | |
| JPS60121089A (ja) | レ−ザビ−ムによる鋼板のつき合わせ溶接法 | |
| Baheti | Vision processing and control of robotic arc welding system | |
| Mombo-Caristan et al. | Seam geometry monitoring for tailored welded blanks | |
| Nilsen et al. | Adaptive control of the filler wire rate during laser beam welding of squared butt joints with varying gap width | |
| JP2751780B2 (ja) | レーザビーム加工装置 | |
| JPH0141438B2 (ja) | ||
| JPH01181989A (ja) | レーザ溶接装置 | |
| JP2845139B2 (ja) | ビーム溶接管のシーム倣い制御方法及びシーム倣い制御装置 | |
| JPS62137188A (ja) | ビ−ム溶接装置の制御装置 | |
| JPH0871750A (ja) | 溶接装置 | |
| JPH0455078A (ja) | レーザ溶接における溶接線検出装置 | |
| JPH05337669A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JPS62214869A (ja) | 自動溶接方法 | |
| JP2703450B2 (ja) | レーザ溶接におけるレーザビーム照射位置の設定方法 | |
| Dufour et al. | Adaptive robotic welding using a rapid image pre-processor | |
| JPH0313289A (ja) | 金属帯等のレーザ溶接方法ならびにその装置 | |
| Engström et al. | Adaptive process control in laser robotic welding | |
| Nagarajan et al. | On-line identification and control of part-preparation and fixturing errors in arc welding | |
| JPH01317694A (ja) | 薄板の突合せレーザ溶接方法 | |
| JPH10216969A (ja) | レーザー自動溶接装置と溶接方法 |