JPH01197069A - 自己診断機能付自動溶接装置 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、溶接施工時に溶接部の健全性を評価できる
自己診断機能付自動溶接装置に関し、溶接後の非破壊検
査を省略して工期や工数の大巾削減を図るようにしたも
のである。

［従来の技術］ 金属などの接合法として広く利用されている溶接を能率
良〈実施するため種々の溶接法を用いた自動溶接装置が
用いられている。

現在使用されている自動溶接装置は、溶接ヘッド及び位
置調整装置、ワイヤ送給装置、走行装置、制御装置、溶
接型、源などにより構成されており、制御装置に予め設
定した溶接条件（溶接電流、溶接電圧、溶接速度、ワイ
ヤ送給速度など）に基づき溶接条件に異常が生じるとこ
れをフィードバック制御しながら調整して連続的に溶接
するようにしている。

［発明か解決しようとする課題］ このように溶接条件を制御しながら自動溶接する自動溶
接装置で溶接した製品であっても、必ずしも設定された
溶接条件で溶接されたかどうか分からないことから高度
な品質を要求される製品については、その全てについて
非破壊検査などの検査を行っているのが現状である。

このため、特に大量の被溶接物を溶接する場合には、溶
接後に必要な非破壊検査などの時間も長く、工期が長く
なったり、工数が非常に多いという問題がある。

この発明は、かかる従来技術の問題点に孟みてなされた
もので、溶接中に溶接部の健全性を評価し、自己診断で
きるとともに、溶接後の非破壊検査を省略することも可
能な自己診断機能付自動溶接装置を提供しようとするも
のである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するためこの発明の自己診断機能付自動
溶接装置の第１の手段は、溶接制御盤に予め設定された
溶接条件に基づいて溶接ヘッドの位置を調整しながら連
続的に溶接する自動溶接装置において、実際の溶接時の
溶接条件をサンプリングする溶接条件信号記録器と、健
全な溶接品質が得られる溶接条件範囲のデータを保存記
録する適正溶接条件範囲記録器と、この適正溶接条件範
囲記録器の保存データと前記溶接条件信号記録器に記録
された実際の溶接条件の信号とを溶接中に比較演算して
健全な溶接品質が得られない溶接部を求める比較演算器
と、この比較演算器からの信号を前記溶接制御盤にフィ
ードバックする信号伝達回路と、前記比較演算器からの
溶接品質が健全でない時の実際の溶接条件及び溶接異常
位置を表示する表示器とから成ることを特徴とし、さら
に、第２の手段は、溶接制御盤に予め設定された溶接条
件に基づいて溶接ヘッドの位置を調整しながら連続的に
溶接する自動溶接装置において、被溶接物の実際の開先
状態をサンプリングする開先状態信号記録器と、実際の
溶接時の溶接条件をサンプリングする溶接状態信号記録
器と、健全な溶接品質が得られる開先条件範囲及び溶接
条件範囲のデータを保存記録する適正条件範囲記録器と
、この適正条件範囲記録器の保存データと前記開先状態
信号記録器及び前記溶接条件信号記録器に記録された実
際の開先状態及び溶接条件の信号とを溶接中に比較演算
して健全な溶接品質が得られない溶接部を求める比較演
算器と、この比較演算器からの信号を前記溶接制御盤に
フィードバックする信号伝達回路と、前記比軸演算器か
らの溶接品質が健全でない時の実際の溶接条件及び溶接
異常位置を表示する表示器とから成ることを特徴とする
ものである。

［作用］ このような自己診断機能付自動溶接装置により自動溶接
を行うと、予め設定された溶接条件に基づきフィードバ
ック制御によって自動溶接が行われると同時に、実際の
溶接時の溶接条件が溶接条件信号記録器に記録され、こ
の信号と適正に溶接が行われ健全な溶接部が得られた溶
接条件の範囲の信号とを信頼性工学の手法によって比較
演算し、その結果から溶接中でも溶接部が健全であるか
どうかの判断をするようにしており、溶接後の非破壊検
査を不要とするとともに、健全でない部分を表示器から
読み取ってこれだけを検査すれば良いようにしている。

また、被溶接物の開先状態によっても溶接品質に影響が
出ることから、溶接直前の開先状態を開先状態信号記録
器で記録するようにし、この信号をも比較演算器に入力
することで、尚−層の溶接部の健全性判断の信顆性を向
上するようにしている。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面に基づき詳細に説明す
る。

第１図はこの発明の自己診断機能付自動溶接装置の一実
施例の概略構成図である。

この自己診断機能付自動溶接装置１０は自動溶接装置１
１と自己診断装置１２とで構成されている。

自動溶接装置１１は溶接ヘッド１３、溶接電源１４及び
溶接制御盤１５を備えて構成されている。

この溶接ヘッド１３は、溶接トーチ１６及びトーチの位
置調整装置１７、ワイヤ送給装置１８、ヘッドの走行装
置１９などを備えている。

また、溶接制御盤１５は、これらの各装置１３゜１４を
調整制御するようになっており、溶接条件２０である溶
接電流、溶接電圧、溶接速度、溶接位置、トーチ位置、
オシレート幅、ワイヤ送給速度等、さらには、自動溶接
に採用される溶接法によってはパルス電流、パルス周波
数などを予め設定した設定条件に基づいてフィードバッ
ク制御するよう構成されている。

また、この自動溶接装置１１には、上記のような溶接条
件２０に基づいて制御を行うため、図示省略したが、そ
れぞれの溶接条件２０をサンプリングできるように各部
分に検出器が設けてあり、溶接制御盤１５に検出信号が
入力されるようになっている。さらに、採用される溶接
法によっては、シルードガスや冷却水などの供給量も溶
接制御盤１５で調整制御するようになっている。

したがって、このような自動溶接装置１１では、予め設
定された溶接条件２０に基づき溶接制御盤１５でフィー
ドバック制御しながら、溶接トーチ１６の位置をトーチ
位置調整装置１７で調整するとともに、ワイヤ送給装置
１８でワイヤを供給し、ヘッドの走行装置１９で被溶接
物２１の開先２２に沿って走行させながら自動溶接を行
うことができる。

次に、この自己診断機能付自動溶接装置１０の最も需要
な部分である自己診断装置１２について説明する。

この自己診断装置１２は、溶接条件記録器２３、適正溶
接範囲記録器２４、比較演算器２５、表示器２６及び開
先状態信号記録器２７で構成されている。

この溶接条件記録器２３は実際の溶接時の溶接条件２０
が検出器から溶接制御盤１５を介して入力され、それぞ
れの実測値を記録するなめものである。

この溶接条件記録器２３に記録される溶接条件２０とし
ては、例えば溶接電流、溶接電圧、溶接速度、溶接位置
、トーチ位置、オシレート幅、ワイヤ送球速度、パルス
電流、パルス周波数などの信号が用いられるが、これら
の信号の中には、溶接時に監視しているだけで良いもの
もあり、少なくとも溶接電流、溶接電圧、トーチ位置は
監視のみならず実際の溶接条件２０の信号として記録保
存するようにする。

また、適正溶接範囲記録器２４は予め実験などを行って
得られた結果から健全な溶接品質が得られた溶接条件の
範囲をデータとして保存記録するためのものである。

この適正溶接範囲記録器２４に保存記録するデータとし
ては、健全な溶接品質が得られた溶接条件の範囲、例え
ば溶接電流、溶接電圧、溶接速度、溶接位置、トーチ位
置、オシレート幅、ワイヤ送給速度、パルス電流、パル
ス周波数などの各範囲であり、実験に当たってはこれら
を変化させながら溶接を行い、例えば初層から最終層ま
での適正積層条件範囲や各パスの適正溶接条件範囲につ
いて実験条件と溶接部の品質の関係を示す多数のデータ
を求めてワイブル確率紙や他の図表などに保存記録する
。

さらに、比較演算器２５は溶接条件記録器２３に保存記
録された実際の溶接時のデータと適正溶接範囲記録器２
４に記録され健全な溶接部が得られる溶接条件のデータ
とを比較し信顆性工学的手法によって実際の溶接部が健
全であるかどうかを判断するためのものである。

この適正溶接条件と実際の溶接条件との比較は、例えば
（１）：溶接継手全体、（２）：各層、の二段階の健全
性の判断が行われる。

（１）：溶接継手全体については、初層から最終層まで
の適正積層条件範囲との比較によって健全性を判断する
ものであり、例えば第２図に示すように、適正積層溶接
条件範囲をワイブル分布確率紙を用いて表示しておき、
これらの一定の枠内にあるか、どうかよって溶接部の健
全性を判断する。

すなわち、第２図に示す適正積層範囲の枠から外れる場
合には、その溶接部が健全でないと判断するとともに、
枠内に入っている場合には、その溶接部は健全であると
判断する。

（２）：各層については、各パスの適正溶接条件範囲を
例えば第３図に示すように、ｘ−Ｒ管理図に表示してお
き、各溶接条件が適正な溶接部が得られるとされる上限
及び下限の範囲内にあるかどうかによって溶接部の健全
性を判断する。

この各パスの溶接部の健全性を判断する場合には、一定
時間ごとにサンプリングした溶接条件をそのサンプリン
グの都度比較するようにし、例えば上限ないし下限を数
回以上越えた場合にのみ健全でないと判断するようにす
る。これは実験結果に基づいて決めるものであるが、サ
ンプリング時間が数秒程度であれば、数回くらいの適正
条件範囲を越えた値でも溶接部としては同等問題がない
ので、このような場合には健全であるとする。

このようにして溶接部の健全性について、第２図及び第
３図のような適性条件範囲との比較を実測された各溶接
条件の非線型解析で行い、その解析した結果から健全で
ないと判断されると、この結果がフィードバック用の信
号伝達回路２８によって比較演算器２５から溶接制御盤
１５にフィードバックされ、溶接条件を適正な値に戻す
ようにする。

これと同時に、比較演算器２５での結果が表示器２６に
送られて実際の溶接条件とともに、溶接位置などのデー
タが表示される。

したがって、この表示器２６により溶接部に健全でない
部分があること及びその位置を知ることができる。

また、この表示器２６に基づいて溶接継手の非破壊検査
の省略と必要な非破壊検査を能率良く行うことができる
。

さらに、自己診断装置１２に開先状態信号記録器２７を
設置し、溶接直前の被溶接物２１の開先２２の状態、例
えば開先位置、開先ギャップ、開先角度などを検出器で
検出しなり、開先の清浄度等を目視するなどで入力する
ようにするとともに、溶接制御盤１５あるいは、適性溶
接条件範囲記録器２４には、開先２２の適正な条件を入
力しておき、比較演算器２５で比較できるようにしてお
く。

こうすることにより開先の状態を示す信号も溶接条件信
号記録器２３を介して比較演算器２５に送られ、溶接条
件とともに、溶接部の健全性の判断に用いられる。

このように開先状態信号記録器２７を設けることで、溶
接に当たり、溶接部が健全な溶接条件の範囲であっても
、開先２２にずれがあったり、ギャップが適正でなかっ
たりすると、溶接部も健全でなくなってしまうが、この
開先状態信号記録器２７で開先２２の状態が分かり、こ
れらの問題を解決することができるとともに、−層、溶
接部の健全性の判断の信頼性を向上できる。

このような自己診断機能付自動溶接装置１０によって自
動溶接を行うと、予め設定された溶接条件に基づいてフ
ィードバック制御で溶接が行われると同時に、自己診断
装置によって信顆性工学的手法で各パスの溶接位置にお
ける溶接部の健全性が時々刻々判断されるとともに、溶
接継手全体についてもその健全性が判断され、溶接中に
同等検査を行うこと無く溶接部の健全性が分かり、非健
全部分についてはその結果が表示される。

そこで、この表示器２６の表示に基づいて健全で無い部
分が生じた場合にのみ非破壊検査を行うようにするだけ
で、全てを非破壊検査することなく、全製品の溶接部が
健全なものとなり、この非破壊検査においても異常箇所
についてその位置や異常発生時間などが分かつているた
め容易に抜き取り検査できる。

なお、自動溶接装置について具体的構造の説明を省略し
たが、これらは自動溶接の機能を備えたものであれば良
く、その構造などは同等限定するものでなく、溶接法も
ＴＩＧ溶接法、ＭＩＧ溶接法など任意の溶接法を採用す
ることができる。

また、溶接部の健全性の解析に使用する溶接条件の数は
上記実施例で挙げた９つのものに限るものでない。

さらに、溶接部の健全性の判断を行う場合に初層から最
終層までと各層の各溶接点とを用いたが、−層だけで溶
接が完了する場合も含まれるとともに、溶接姿勢も図示
例の下向き水平溶接に限らず、円周溶接などでも良い。

［発明の効果］ 以上、一実施例とともに具体的に説明したようにこの発
明の自己診断機能付自動溶接装置によれば、実際の溶接
時の溶接条件が溶接条件信号記録器に記録され、この信
号と適正に溶接が行われ健全な溶接部が得られた溶接条
件の範囲の適性溶接条件範囲記録器の信号とを信顆性工
学の手法によって比較演算器で比較演算し、その結果を
表示器で表示するように構成したので、予め設定された
溶接条件に基づきフィードバック制御によって自動溶接
が行われると同時に、比較演算の結果から溶接中でも溶
接部が健全であるかどうかの判断かで−き、溶接後の非
破壊検査を不要とするとともに、健全でない部分は、こ
れを表示器から読み取って抜き取り検査すれば良く、溶
接継手の健全性を確保できる。

また、被溶接物の開先状態を開先状態信号記録器で記録
するようにすれば、溶接直前の開先状態が分かり、被溶
接物の開先状態によって影響が出る溶接品質をも把握す
ることができるので、尚−層の溶接部の健全性判断の信
頼性を向上することができる。

したがって、大量の被溶接物を自動溶接する場合の工期
や工数を大巾に削減することができる。

【図面の簡単な説明】

、　図面は、この発明の自己診断機能付自動溶接装置の
一実施例にかかり、第１図は概略構成図、第２図及び第
３図はそれぞれ適正溶接条件と実際の溶接条件を比較し
た説明図である。 １０：自己診断機能付自動溶接装置、１１：自動溶接装
置、１２：自己診断装置、１３：溶接ヘッド、１４：溶
接電源、１５：溶接制御盤、１６：溶接トーチ、１７：
トーチの位置調整装置、１８：ワイヤ送給装置、１９：
ヘッドの走行装置、２０：溶接条件、２１：被溶接物、
２２：開先、２３：溶接条件記録器、２４：適性溶接範
囲記録器、２５：比較演算器、２６：表示器、２７：開
先状態−信号記録器、２８：フィードバック用の信号伝
達回路。 出願人　　石川島播磨重工業株式会社 に　　　　　刀　　　　　　　　　　　　ＸＩ暑ノＩＩ
、Ｊ歎

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接制御盤に予め設定された溶接条件に基づいて
   溶接ヘッドの位置を調整しながら連続的に溶接する自動
   溶接装置において、実際の溶接時の溶接条件をサンプリ
   ングする溶接条件信号記録器と、健全な溶接品質が得ら
   れる溶接条件範囲のデータを保存記録する適正溶接条件
   範囲記録器と、この適正溶接条件範囲記録器の保存デー
   タと前記溶接条件信号記録器に記録された実際の溶接条
   件の信号とを溶接中に比較演算して健全な溶接品質が得
   られない溶接部を求める比較演算器と、この比較演算器
   からの信号を前記溶接制御盤にフィードバックする信号
   伝達回路と、前記比較演算器からの溶接品質が健全でな
   い時の実際の溶接条件及び溶接異常位置を表示する表示
   器とから成ることを特徴とする自己診断機能付自動溶接
   装置。
2. （２）溶接制御盤に予め設定された溶接条件に基づいて
   溶接ヘッドの位置を調整しながら連続的に溶接する自動
   溶接装置において、被溶接物の実際の開先状態をサンプ
   リングする開先状態信号記録器と、実際の溶接時の溶接
   条件をサンプリングする溶接条件信号記録器と、健全な
   溶接品質が得られる開先条件範囲及び溶接条件範囲のデ
   ータを保存記録する適正条件範囲記録器と、この適正条
   件範囲記録器の保存データと前記開先状態信号記録器及
   び前記溶接条件信号記録器に記録された実際の開先状態
   及び溶接条件の信号とを溶接中に比較演算して健全な溶
   接品質が得られない溶接部を求める比較演算器と、この
   比較演算器からの信号を前記溶接制御盤にフィードバッ
   クする信号伝達回路と、前記比較演算器からの溶接品質
   が健全でない時の実際の溶接条件及び溶接異常位置を表
   示する表示器とから成ることを特徴とする自己診断機能
   付自動溶接装置。