JPH0220661A - Automatic welding process for cylindrical vessel - Google Patents
Automatic welding process for cylindrical vesselInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
この発明は、円筒容器の胴部の円周方向及び長手方向に
沿う継手部を内面または外面からアーク溶接する自動溶
接法に係り、特に液化ガスタンクなどの圧力容器の溶接
開始から終了までのプロセスをマイクロコンピュータに
よって完全自動で施行するに好適な円筒容器の自動溶接
法に関するものである。Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to an automatic welding method for arc welding a joint along the circumferential direction and longitudinal direction of the body of a cylindrical container from the inner or outer surface. The present invention relates to an automatic welding method for cylindrical containers suitable for completely automatically carrying out the process from start to finish of welding pressure containers such as gas tanks using a microcomputer.
[従来の技術]
従来、ステンレス密閉容器などの円筒容器の溶接は、仮
付は溶接された容器の胴部の円周方向(バット)及び長
手方向(シーム)に沿う継手部を先ず内面、次いで外面
から手溶接または台車式などの自動溶接機によって行な
われていた。この従来の溶接法においては、前記継手部
の開先のルートギャップ幅は一般的に零、即ちルートフ
ェースが接した状態で溶接を行なうようにしており、特
に自動溶接では最大でも1mm以下となるようにその精
度を厳しく管理する必要がある。これは、ルートギャッ
プ幅が大きい箇所では溶けこみが増加し、甚しき場合に
はビードの溶け落ちが生じるためであるが、現実には接
合部材の開先整形加工誤差や先の溶接による溶接変形な
どのためにルート・ギャップ幅の変動は不可避である。[Prior Art] Conventionally, in the welding of cylindrical containers such as stainless steel sealed containers, temporary attachment is performed by first attaching the joint along the circumferential direction (butt) and longitudinal direction (seam) of the body of the welded container to the inner surface, and then This was done by hand welding from the outside or by an automatic welding machine such as a trolley type. In this conventional welding method, the root gap width of the groove of the joint is generally zero, that is, welding is performed with the root faces in contact, and especially in automatic welding, the width is at most 1 mm or less. Therefore, it is necessary to strictly control its accuracy. This is because penetration increases in areas where the root gap width is large, and in severe cases, bead burn-through occurs, but in reality, errors in the groove shaping of the joining parts and weld deformation due to previous welding occur. For these reasons, fluctuations in the root gap width are unavoidable.
このため、従来では開先のルートフェースの高さ寸法を
比較的大きく採るか、接合部材の裏側に裏当材を設ける
ことによフて溶融金属の抜は落ちを防ぐ必要があった。For this reason, in the past, it was necessary to prevent the molten metal from dropping by making the height of the root face of the groove relatively large or by providing a backing material on the back side of the joining member.
一方、特に圧力容器では溶接ビードの放射線透過試験が
義務づけられている故、溶接ビードの余盛り高さには制
限がある。余盛り高さを低くするためには継手部の開先
断面積を大きくするのが望ましいが、上述の通り開先の
ルートフェースの高さ寸法を大きく採る必要があるため
、比較的薄い部材では継手部の表裏両面に同時に開先を
形成することはできない。On the other hand, since radiographic testing of weld beads is required especially in pressure vessels, there is a limit to the height of the weld bead excess. In order to reduce the overfill height, it is desirable to increase the cross-sectional area of the groove at the joint, but as mentioned above, it is necessary to increase the height of the root face of the groove. Grooves cannot be formed on both the front and back sides of the joint at the same time.
そこで従来では、先ず継手部の内面側のみに広い開先を
とったY開先を形成し、内面側溶接を施した後、外面溶
接開始に先立って、溶け込みを最適にするための外面側
開先を形成する必要があった。 この外面側開先形成作
業は、以下の手順により行なわれていた。Conventionally, a wide Y-groove is formed only on the inner surface of the joint, and after welding is performed on the inner surface, an opening is made on the outer surface to optimize penetration before starting welding on the outer surface. It was necessary to form the tip. This outer surface side groove formation work was performed according to the following procedure.
(イ)先ず内面側ビードに達するガウジングを手作業で
施す。(a) First, gouge to reach the inner bead by hand.
(ロ)グラインダ等でガウジングスケールを削り取る。(b) Scrape off the gouging scale with a grinder, etc.
(八)形成された開先に、目視による外観検査。(8) Visually inspect the formed groove.
カラーチエツク、寸法測定等の所謂裏はつり検査を行な
う。We perform so-called underside inspections such as color checks and dimension measurements.
(ニ)裏はつり検査で発見された不良箇所の手直し作業
、例えばカット部のグラインダ処理、開先深さが過剰な
箇所の肉盛修復を行なう。(d) Repair work for defective areas found during the back chisel inspection, such as grinding the cut portions and repairing overlay areas where the groove depth is excessive.
[発明が解決しようとする課題]
上記のような従来の円筒容器の溶接法において、外面側
開先形成作業(イ)〜(ニ)に要する作業時間は、溶接
作業全体の実に60%以上を占め、溶接作業全体の能率
を大幅に低下させるという問題点がある。更に、(八)
の裏はつり検査は、暗く狭い開先内を検査対象としてい
るため、検査を行ないにくく、外観検査の際に欠陥を見
落としたり、開先寸法に大きな誤差を生じる不都合もあ
る。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional welding method for cylindrical containers as described above, the work time required for the outer surface side groove forming work (a) to (d) actually accounts for more than 60% of the entire welding work. There is a problem in that the efficiency of the entire welding operation is significantly reduced. Furthermore, (8)
Since the back chiseling inspection targets the inside of a dark and narrow groove, it is difficult to perform the inspection, and there are also disadvantages in that defects may be overlooked during the external inspection and large errors may occur in the groove dimensions.
また、内面側溶接の際にルートフェースの高さ寸法を大
きく採ったとしても、ルートギャップ幅の変動に伴なう
溶け込みの過不足は不可避である。Furthermore, even if the height of the root face is increased during welding on the inner surface, excess or insufficient penetration due to fluctuations in the root gap width is inevitable.
一方、継手部を■開先の突き合せ継手とすると、溶接ビ
ードの盛り上がりが大きくなるため、後から余盛りビー
トをグラインダ等で研削するという緊雑な作業が必要に
なってしまう。しかも、容器内面におけるこの作業を行
なうには、作業員が容器内に入らねばならないという不
都合がある。On the other hand, if the joint is a butt joint with a groove, the bulge of the weld bead becomes large, and the complicated work of later grinding the excess bead with a grinder or the like becomes necessary. Moreover, in order to carry out this work on the inner surface of the container, there is the disadvantage that a worker must enter the container.
本発明は、上記のような従来技術の有する問題点に鑑み
て成されたものであり、その目的とするところは、内外
面−層ずつの自動溶接でルートギャップ幅が変動しても
安定した溶け込み深さと所定のビード高さが得られ、ガ
ウジング作業を不要とし、ビード研削作業を低減し得る
円筒容器の自動溶接法を提供することである。The present invention has been made in view of the problems of the prior art as described above, and its purpose is to achieve stable welding even when the root gap width fluctuates through automatic welding of inner and outer surfaces layer by layer. An object of the present invention is to provide an automatic welding method for cylindrical containers that can obtain a penetration depth and a predetermined bead height, eliminate the need for gouging work, and reduce bead grinding work.
[課題を解決するための手段]
本発明は、円筒容器の胴部の円周方向及び長手方向に沿
う継手部に形成されたX開先に沿って溶接電極を8勅さ
せながら連続的なアーク溶接を施すに際し、
ルートギャップ幅の変化に対して設定された溶け込み深
さを保つための溶接電流の変化特性を接合部材材質、開
先形状、溶接ワイヤ及びシールドガスなどの使用材料に
特有の関数として予め求めておき、
先ず容器内面側の溶接に際しては、溶接中に前記電極の
前方の開先形状を撮像手段により撮像し、その撮像デー
タに基つきルートギャップ幅を検出しながら、ルートギ
ャップ幅の変化に対して溶け込みが予め定められた第1
の設定値に保持されるように前記ルートギャップ幅検出
値に応じて溶接電流の大きさを前記変化特性に従って実
時間制御すると共に、前記ワイヤの通電チップからの突
き出し長さが予め定められた一定値に保持されるように
前記制御された溶接電流の大きさに応じてワイヤ送給速
度を可変制御し、また、溶接アークの長さ(アーク長)
が予め定められた一定値に保持されるように前記制御さ
れた溶接電流、ワイヤ送給速度の大きさに応じて溶接供
給電圧を可変制御し、更に前記ルートギャップ幅及びワ
イヤ送給速度の変化に対してビード高さが一定に保たれ
るように溶接速度の可変制御による溶着量補償制御を行
ない、
容器外面側の溶接に際しては、既に裏面が溶接されてい
るので、溶融金属の溶け込みの心配が殆どないため、ル
ートギャップ幅が零の時に溶け込み深さがルートフェー
スの厚さ寸法から前記第1の設定値を差し引いた値以上
の第2の設定値を保つような溶接電流の大きさを前記変
化特性から選んでその値に定電流制御し、ルートギャッ
プ幅の変化については溶接速度のみを可変制御してビー
ド高さを一定に保つことにより上記目的を達成したもの
でる。[Means for Solving the Problems] The present invention provides a continuous arc while moving a welding electrode along an When performing welding, the change characteristics of welding current to maintain the set penetration depth against changes in root gap width are determined by a function specific to the materials used, such as the joining material, groove shape, welding wire, and shielding gas. When welding the inner surface of the container, first, during welding, the groove shape in front of the electrode is imaged by an imaging means, and the root gap width is determined based on the imaged data. The first one whose blending is predetermined for the change in
The magnitude of the welding current is controlled in real time according to the change characteristic according to the root gap width detection value so that the welding current is maintained at the set value, and the length of the wire protruding from the current-carrying tip is maintained at a predetermined constant value. The wire feeding speed is variably controlled according to the magnitude of the controlled welding current to be held at the value, and also the length of the welding arc (arc length)
The welding supply voltage is variably controlled according to the magnitudes of the controlled welding current and wire feeding speed so that the welding current and wire feeding speed are maintained at a predetermined constant value, and further the root gap width and wire feeding speed are changed. Welding amount compensation control is performed by variable control of the welding speed so that the bead height is kept constant.When welding the outside of the container, since the back side has already been welded, there is no need to worry about molten metal penetration. Therefore, when the root gap width is zero, the magnitude of the welding current is set so that the penetration depth remains at the second set value that is greater than the value obtained by subtracting the first set value from the root face thickness dimension. The above object is achieved by controlling the constant current to a value selected from the above-mentioned change characteristics, and controlling only the welding speed to change the root gap width to keep the bead height constant.
この場合、容器内面側から溶接を行なっているが、容器
外面側の溶接も最初に行なっても同様である。つまりそ
の場合は、外面側溶接時に前記溶接電流、ワイヤ送給速
度、溶接供給電圧、溶接速度の可変制御を行ない、内面
溶接時は前記溶接速度制御のみを行うことになる。In this case, welding is performed from the inner surface of the container, but the same effect can be achieved even if welding is performed first on the outer surface of the container. In other words, in that case, the welding current, wire feed speed, welding supply voltage, and welding speed are variably controlled when welding the outside surface, and only the welding speed control is performed when welding the inside surface.
また、前記ルートギャップ幅検出値は、開先上方から見
た開先エツジを示す二本のショルダーライン及び二本の
ルートラインを前記撮像手段により撮像し、その二本の
ショルダーライン間の設計距離と実測距離との差及び/
または二本のルートライン間の実測距離に基き検出する
ことができる。Further, the root gap width detection value is determined by capturing images of two shoulder lines and two root lines indicating the groove edge viewed from above the groove using the imaging means, and determining the design distance between the two shoulder lines. The difference between and the measured distance and/
Or it can be detected based on the actually measured distance between two route lines.
更に、溶接使用材料として次の各使用材料、円筒容器材
質;板厚8〜20mmのステンレス鋼板SUS304ま
たはSUS304L
溶接ワイヤ:308系フラックスコアードワイヤ(1,
6mm径)
シールドガス: CO2ガス(100%)を用い、溶け
込み深さの第1の設定値を1.5mm〜2mmとし、ル
ートギャップ幅の変化が0〜3mmのときの本発明の溶
接法の各溶接パラメータの好適な値または好適な制御範
囲は下記条件、溶接電流: 200A〜500A
ワイヤ送給速度二60〜350mm/秒溶接電源端子電
圧:25〜45V
溶接速度220〜100cm7分
ワイヤ突き出し長さ:10〜20mm
アーク長さ:0〜5mm
である。In addition, the following welding materials: Cylindrical container material: Stainless steel plate SUS304 or SUS304L with a plate thickness of 8 to 20 mm Welding wire: 308 series flux cored wire (1,
6 mm diameter) Shielding gas: The welding method of the present invention using CO2 gas (100%), the first setting value of the penetration depth is 1.5 mm to 2 mm, and the change in root gap width is 0 to 3 mm. Preferred values or preferred control ranges for each welding parameter are as follows: Welding current: 200A to 500A Wire feeding speed: 260 to 350mm/sec Welding power supply terminal voltage: 25 to 45V Welding speed: 220 to 100cm 7 minutes Wire protrusion length : 10 to 20 mm Arc length: 0 to 5 mm.
[作 用]
本発明においては、継手部の開先にはX開先が採用され
ている。これは、以下に説明する本発明の溶接法によれ
ば、開先のルートギャップ幅変動に対して溶け込みを所
望の目標値に一定に保つことが可能となるため、Y開先
やI開先とする必要がないためである。[Function] In the present invention, an X-groove groove is adopted as the groove of the joint portion. This is because according to the welding method of the present invention, which will be explained below, it is possible to keep the penetration constant at the desired target value despite fluctuations in the root gap width of the groove. This is because there is no need to do so.
本発明に従えば、先ず始めに、開先のルートギャップ幅
の変化に対して成る溶込み深さを保つための溶接電流の
大きさの変化特性が接合部材材質、開先形状、溶接ワイ
ヤおよびシールドガスなどの使用材料に特有の関係とし
て種々のルートギャップ幅について予め実験により求め
られる。例えば、溶接電流を11ル一トギヤツプ幅を0
1ル一トギヤツプ幅が零のときの溶接電流をIoとする
と、成るルートギャップ範囲内においては、I=Io
−cG −(1)の線形式で表わせるリ
ニヤな変化特性が得られることが確かめられている。但
しく1)式でCは定数であり、この定数Cと前記I0と
は、実際の溶接に用いる前記使用材料等によって一義的
に定まる値をもつ。According to the present invention, first, the change characteristics of the magnitude of the welding current for maintaining the penetration depth in response to changes in the root gap width of the groove are determined by the characteristics of the welding member material, the groove shape, the welding wire, and the like. Various root gap widths are determined in advance through experiments as relationships specific to the materials used, such as shielding gas. For example, set the welding current to 11 and set the gap width to 0.
1. If the welding current when the root gap width is zero is Io, within the root gap range, I=Io
It has been confirmed that a linear change characteristic expressed by the linear form -cG-(1) can be obtained. However, in formula 1), C is a constant, and this constant C and the above-mentioned I0 have values uniquely determined by the materials used in actual welding.
実際の溶接パラメータの制御に際しては、これらの変化
特性のうちから使用材料と設定溶造み深さに対応した変
化特性が選ばれて用いられる。When actually controlling the welding parameters, a change characteristic corresponding to the material used and the set melting depth is selected from among these change characteristics and used.
溶接中においては、溶接電極の前方の開先形状を撮像手
段で撮像し、その撮像データに基づきルートギャップ幅
の大きさが時々刻々と検出され、このルートギャップ幅
検出値によって、前述の選ばれた変化特性に従った溶接
電流のリアルタイム制御が行われる。この場合、ルート
ギャップ幅の検出位置と溶接電極位置との間隔に応じた
遅延は、例えば検出位置のルートギャップ幅を記憶し、
その記憶された値の中から溶接電極位置に対応した値を
選び出すことにより補償し得る。During welding, the groove shape in front of the welding electrode is imaged by an imaging means, and the size of the root gap width is detected moment by moment based on the imaged data. The welding current is controlled in real time according to the change characteristics. In this case, the delay according to the interval between the detection position of the root gap width and the welding electrode position is determined by, for example, storing the root gap width at the detection position,
Compensation can be made by selecting a value corresponding to the welding electrode position from among the stored values.
このようにして、溶接中のルートギャップ幅の変化に応
じて、第1の設定溶造み深さを保持するための溶接電流
制御が行われ、溶け落ちの生じない安定した自動アーク
溶接が行われる。In this way, the welding current is controlled to maintain the first set welding depth according to changes in the root gap width during welding, and stable automatic arc welding without burn-through is performed. be exposed.
また本発明に従えば、前記溶接電極として消耗溶接電極
ワイヤを使用して前記の溶接パラメータ制御が行われる
が、この場合、前記制御された溶接電流夏の大きさの変
化に対応して、
Lesnewichの関係式、
v、=A・I+B−1・■2 ・・・(2)に従い、
ワイヤ送給速度■fが可変制御され、これにより前記ワ
イヤの通電チップからの突出し長さ1が予め定められた
一定値に保持される。尚、(2)式でA、Bはワイヤお
よびシールドガス等によって一義的に定まる定数である
。Also according to the invention, the welding parameter control is performed using a consumable welding electrode wire as the welding electrode, in which case the control of the welding current is performed in response to the change in the controlled welding current amplitude. According to the relational expression, v, = A・I+B−1・■2...(2),
The wire feeding speed f is variably controlled, so that the protrusion length 1 of the wire from the current-carrying tip is maintained at a predetermined constant value. Note that in equation (2), A and B are constants uniquely determined by the wire, shielding gas, and the like.
更に加えて、前記制御された溶接電流Iおよび制御され
たワイヤ送給速度V、の変化に対応して、
Et ”EL +Ea +ER・・・(3)の関
係式に従い、溶接供給電圧Etが可変制御される。ここ
で前記(3)式の場合、ELはワイヤ突出し長さ1の部
分における電圧降下、E、はアーク電圧、ERは溶接電
圧供給端子と溶接トーチおよび溶接部材との間のケーブ
ル等の回路抵抗Rによる電圧降下であり、それぞれ次の
とおりである。In addition, in response to changes in the controlled welding current I and the controlled wire feeding speed V, the welding supply voltage Et is varied according to the relational expression Et "EL + Ea + ER... (3) Here, in the case of the above equation (3), EL is the voltage drop at the wire protrusion length 1, E is the arc voltage, and ER is the cable between the welding voltage supply terminal, welding torch, and welding member. The voltage drop due to the circuit resistance R is as follows.
EL =a −λ ・ I −b −vf /I
・・・(4)EJ =Eo (I )+x −JZ
□ ・・・(5)ER=R−1・・・(6
)
尚、Eo (I)は溶接電流■の関数としての陽極電
圧降下と陰極電圧降下の和、つまりアーク電圧からアー
ク柱電圧降下を差し引いた量、Xはア−クの電位傾度、
a、bはワイヤおよびシールドガス等によって一義的に
定まる定数である。EL =a −λ ・I −b −vf /I
...(4) EJ = Eo (I) + x - JZ
□ ...(5) ER=R-1...(6
) In addition, Eo (I) is the sum of the anode voltage drop and cathode voltage drop as a function of the welding current ■, that is, the amount obtained by subtracting the arc column voltage drop from the arc voltage, and X is the potential gradient of the arc.
a and b are constants uniquely determined by the wire, shielding gas, and the like.
前述の供給電圧Etの可変制御は、前述のように一定値
に制御された突き出し長℃のもとに、例えば(3)〜(
6)式に基づいて、前記制御された溶接電流Iおよび制
御されたワイヤ送給速度V、の変化に対して更に前記ア
ーク長Ilaを成る設定値に保つための電圧補償制御と
して行われる。The above-mentioned variable control of the supply voltage Et is carried out by, for example, (3) to (
Based on equation 6), voltage compensation control is performed to further maintain the arc length Ila at a set value with respect to changes in the controlled welding current I and the controlled wire feeding speed V.
本発明に従えは、更に加えて、ルートギャップ幅Gと前
記可変制御されたワイヤ送給速度V、の変化に対応して
、
v=Vf−に/(vfo・K/V0+△S (G) )
・・・(7)
の制御式に従って溶接速度Vが可変制御される。According to the present invention, in addition, in response to changes in the root gap width G and the variably controlled wire feeding speed V, v=Vf-/(vfo·K/V0+ΔS (G) )
The welding speed V is variably controlled according to the control equation (7).
ここでVfOはルートギャップ幅がTのときのワイヤ送
給速度初期値、voは同様にルートギャップ幅が茎のと
きの溶接速度初期値であり、Kはワイヤ断面積にワイヤ
の溶着効率を乗じた値、△5(G)はルートギャップ幅
Gの関数としての、ルートギャップ幅か開いたことによ
りビード高さを一定とするために必要となった溶着量の
増加分で、例えば△S (G)=d−G (dは開先深
さ)である。Here, VfO is the initial value of the wire feeding speed when the root gap width is T, vo is the initial value of the welding speed when the root gap width is the stem, and K is the wire cross-sectional area multiplied by the wire welding efficiency. The value △5 (G) is the increase in the amount of welding required to keep the bead height constant due to the widening of the root gap width as a function of the root gap width G. For example, △S ( G)=d−G (d is the groove depth).
前記溶接速度の可変制御は、前述のように一定値に制御
された突き出し長さ1のもとに、例えば(7)式に基づ
いて、ルートギャップ幅Gと前記可変制御されたワイヤ
送給速度V、の変化に対して常にビード高さが一定に保
たれるように溶着量の補償制御として行われる。The variable control of the welding speed is performed by controlling the root gap width G and the variably controlled wire feeding speed, for example, based on equation (7), with the protrusion length 1 controlled to a constant value as described above. Compensation control of the amount of welding is performed so that the bead height is always kept constant despite changes in V.
ついで本発明においては他方の面側の溶接に際しては既
に裏面が溶接されてるので、溶融金属の溶け落ちの心配
がほとんどないためルートギャップ幅が零のときに溶込
み深さがルートフェースの厚さ寸法から前記第1の設定
値を差し引いた値以上の第2の設定値を保つような溶接
電流の大きさを前記変化特性から選んでその値となるよ
うに定電流制御が行われ、ルートギャップ幅の変化につ
いては溶接速度のみを可変制御してビード高さを一定に
保つ制御が行われる。Next, in the present invention, when welding the other side, since the back side has already been welded, there is almost no worry of molten metal burning through, so when the root gap width is zero, the penetration depth is equal to the thickness of the root face. The magnitude of the welding current that maintains a second set value that is greater than the value obtained by subtracting the first set value from the dimension is selected from the change characteristics, and constant current control is performed so that the value is maintained. Regarding changes in width, only the welding speed is variably controlled to keep the bead height constant.
この場合の制御式は、ワイヤ送給速度V、が常に一定で
あるので(7)式より、
V=Vyo・K/(Vro−に/Vo+△S (G)
)・・・(8)
で与えられ、溶接速度Vのみが可変制御されてビード高
さが一定に保たれる。The control equation in this case is, since the wire feeding speed V is always constant, from equation (7), V=Vyo・K/(Vro-to/Vo+△S (G)
)...(8) Only the welding speed V is variably controlled to keep the bead height constant.
また、本発明におけるルートギャップ幅の検出は下記の
通りに行われる。Furthermore, detection of the root gap width in the present invention is performed as follows.
前記撮像手段により開先を上方から撮像すると、開先エ
ツジを示す二本のショルダーライン及び二本のルートラ
インが得られる。ここで、二本のルートライン間の距離
はルートギャップ幅を表わすことは述へるまでもない。When the groove is imaged from above by the imaging means, two shoulder lines and two root lines indicating the groove edges are obtained. It goes without saying that the distance between the two route lines represents the route gap width.
一方、二本のショルダーライン間の設計距離と実際の距
離との差はルートギャップ幅の変化に対応している。従
って、撮像手段の撮像データに基づきこれらの距離や差
を求めれば、ルートギャップ幅を間接的に検出すること
もできる。On the other hand, the difference between the designed distance and the actual distance between the two shoulder lines corresponds to a change in the root gap width. Therefore, by finding these distances and differences based on the imaging data of the imaging means, it is also possible to indirectly detect the root gap width.
本発明の特徴と利点を一層明確にするために、好ましい
実施例について図面とともに説明すれば以下のとおりで
ある。In order to further clarify the features and advantages of the present invention, preferred embodiments will be described below with reference to the drawings.
[実施例]
■ 溶接装置の構成
第1図に本発明の好適な実施例に使用する円筒容器溶接
装置の構成例を示す。[Example] (1) Configuration of Welding Apparatus FIG. 1 shows an example of the configuration of a cylindrical container welding apparatus used in a preferred embodiment of the present invention.
この装置は大きく分けて、円筒容器8を横倒し状態に支
持してその軸芯回りに回動させるターニングローラー5
と、台車9上に装備された溶接ロボット10とから構成
されている。容器8は一端面側に口81を有し、この口
のある端面側に前記溶接ロボット10が対置されている
。また、容器8のシーム及びバットの継手部(図示せず
)にはX開先が形成されている。This device is broadly divided into turning rollers 5 that support the cylindrical container 8 in a sideways state and rotate it around its axis.
and a welding robot 10 mounted on a truck 9. The container 8 has an opening 81 on one end surface, and the welding robot 10 is placed opposite to the end surface where the opening is located. Further, an X-bevel is formed at the seam of the container 8 and the joint portion (not shown) of the butt.
溶接ロボット10は、主制御装置2と、溶接電源装置3
と、マニプレータ4とを備えている。マニプレータ4は
ボスト41に昇降位置調節可能に支持されたガイドブロ
ック42を有し、このブロック42には図示しない駆動
装置によって水平移動可能に水平コラム43が案内支持
されており、この水平コラム43の先端近傍には溶接ワ
イヤ送給リール6が取付けられ、更に水平コラム43の
先端にはブーム44が取付けられている。ブーム44は
、この場合、容器8の軸心と同心、またはブーム先端が
回動する容器8の口81の縁と機械的に干渉しない範囲
内で平行に配置されている。The welding robot 10 includes a main controller 2 and a welding power supply device 3.
and a manipulator 4. The manipulator 4 has a guide block 42 supported by a post 41 so as to be able to adjust its vertical position.A horizontal column 43 is guided and supported on this block 42 so as to be horizontally movable by a drive device (not shown). A welding wire feed reel 6 is attached near the tip, and a boom 44 is attached to the tip of the horizontal column 43. In this case, the boom 44 is arranged concentrically with the axis of the container 8, or parallel to the edge of the mouth 81 of the container 8 on which the tip of the boom rotates, within a range that does not mechanically interfere.
尚、8aは直径の異なる容器の仮想線であり、このよう
な容器の直径の変化による口の高さ位置の変更に対して
は、ブーム44の高さ位置、即ち水平コラム43の高さ
位置を変えればよく、或はまたターニングローラ5の高
さ位置を変えてもよい。Note that 8a is an imaginary line for containers with different diameters, and when the height position of the mouth is changed due to a change in the diameter of the container, the height position of the boom 44, that is, the height position of the horizontal column 43 is changed. Alternatively, the height position of the turning roller 5 may be changed.
ブーム44の先端には、起倒シリンダー45によりブー
ム長さ方向と直行する水平軸(以下、θ軸と称する)回
りで回動可能なアーム46が取付けられており、アーム
46先端には溶接ヘッド1がγ軸旋回ブロック18によ
ってアーム軸(以下、γ軸と称する)回りに少なくとも
90″の角度範囲で回動され得るように装備されている
。An arm 46 is attached to the tip of the boom 44 and is rotatable around a horizontal axis (hereinafter referred to as the θ axis) perpendicular to the length direction of the boom by a tilting cylinder 45, and a welding head is attached to the tip of the arm 46. 1 is equipped so that it can be rotated by a γ-axis rotation block 18 around an arm axis (hereinafter referred to as γ-axis) over an angular range of at least 90''.
前記アーム46は、第2図及び第3図に示されるように
ブームの先端に枢支されたYs軸スライドブロック46
Y、と、このys@スライドブロック46Y、に摺動可
能に取付けられたYA軸スライドブロック46 Y A
とからなるY軸スライドブロック46Yを備えており、
アーム長さ方向に伸縮自在となっている。尚、YA軸ス
ライドブロック46 Y Aの先端には、ワイヤ送給装
置6Aから送給された溶接ワイヤを溶接ヘッド1へ送給
するためのワイヤ送給モータ6Bが備えられている。The arm 46 includes a Ys-axis slide block 46 that is pivotally supported at the tip of the boom as shown in FIGS. 2 and 3.
Y, and the YA axis slide block 46 slidably attached to this ys@slide block 46Y.
It is equipped with a Y-axis slide block 46Y consisting of
The arm can be expanded and contracted in the length direction. A wire feeding motor 6B for feeding the welding wire fed from the wire feeding device 6A to the welding head 1 is provided at the tip of the YA-axis slide block 46YA.
第2図に破線で示すように、ブーム44とアーム46と
の軸を揃えて真直に水平姿勢をとると、台車9の移動で
ヘッド1を容器8の口81を通して出し入れでき、容器
8内などの溶接部位の上でアーム46をブーム44に対
して直角に回動させて第2図の実線のように垂直姿勢を
とると、Y軸スライド46Yによる伸縮長さの調節で溶
接ヘッド1を溶接部に近付けたり離したりできる。As shown by broken lines in FIG. 2, when the axes of the boom 44 and the arm 46 are aligned and taken in a straight horizontal position, the head 1 can be moved in and out through the opening 81 of the container 8 by moving the cart 9, and the head 1 can be inserted into and removed from the container 8. When the arm 46 is rotated perpendicularly to the boom 44 above the welding site and assumes a vertical position as shown by the solid line in Fig. 2, the welding head 1 is welded by adjusting the extension/contraction length with the Y-axis slide 46Y. You can move it closer to or farther away from it.
第4図に前記溶接ヘッド1の構成例を示す。FIG. 4 shows an example of the structure of the welding head 1.
第4図において、(A)図は溶接ヘッド1部分の正面(
溶接方向前方)拡大図であり、(B)図は(A)図の側
面図である。In Figure 4, (A) is the front view of the first part of the welding head (
(Front in the welding direction) enlarged view, and (B) is a side view of (A).
これら第4図(A)、(B)に示すように、溶接ヘッド
1は、アーム46と直行して固定された溶接開先幅方向
に向いたX軸fixに案内支持されたX軸スライドブロ
ック11と、溶接ヘッド1の高さ方向に固定されたy軸
12yに案内支持されたX軸スライドブロック12と、
前記X軸11Xとy軸12yと直行する溶接方向に向け
られたO3軸130Sに案内支持されたO3軸スライド
ブロック13と、前記y軸12yと平行な向きにX軸ス
ライドブロック12に取付けられたトーチ14と、トー
チ位置(溶接点)の前方で一定距離だけ先行した開先位
置を照明するために、図示しない手段により溶接へラド
1に固定された照明用ライト15(第4図CB)におい
ては図示を省略する)と、ライト15の照明する部分を
CCDwl像素子で像影子るCCDカメラ16と、トー
チ前方にて溶接中に発生するヒユームをCCDカメラ1
6の視野内から除去するエアーノズル17とを備えてい
る。As shown in FIGS. 4(A) and 4(B), the welding head 1 is guided and supported by an X-axis slide block that is fixed perpendicular to the arm 46 and is oriented in the width direction of the welding groove. 11, an X-axis slide block 12 guided and supported by a y-axis 12y fixed in the height direction of the welding head 1,
An O3 axis slide block 13 is guided and supported by an O3 axis 130S oriented in a welding direction perpendicular to the X axis 11X and the Y axis 12y, and an O3 axis slide block 13 is attached to the X axis slide block 12 in a direction parallel to the Y axis 12y. In order to illuminate the torch 14 and the groove position a certain distance ahead of the torch position (welding point), an illumination light 15 (FIG. 4 CB) is fixed to the welding pad 1 by means not shown. (not shown), a CCD camera 16 that images the area illuminated by the light 15 with a CCDwl image element, and a CCD camera 1 that images the fume generated during welding in front of the torch.
6 and an air nozzle 17 for removing the air from within the field of view.
ここで前記トーチ14には、アークを回転軸芯回りに回
転させて、その物理的効果を周辺に分散させ、溶け込み
の周辺分散と扁平ビード(湾曲ビード)などの利点が得
られる高速回転アークトーチが用いられている。この高
速回転アークトーチの使用は特に薄板の場合に効果的で
あるが、本発明はこれに限定されるものではない。Here, the torch 14 is a high-speed rotating arc torch that rotates the arc around the rotation axis to disperse its physical effects to the periphery, thereby providing advantages such as peripheral dispersion of penetration and a flat bead (curved bead). is used. Although the use of this high-speed rotating arc torch is particularly effective in the case of thin plates, the present invention is not limited thereto.
また前記O3軸スライドブロック13は、パッド溶接の
際に、容器円周の傾斜によって重力の作用で溶融池形状
が変化をきたすため、所定の溶融池形状を得る目的でア
ーク発生点を成る大きさだけ溶接方向の先方または後方
へ移動させるためにトーチ位置にオフセット量を与える
ものである。Furthermore, during pad welding, the shape of the molten pool changes due to the action of gravity due to the inclination of the circumference of the container. This applies an offset amount to the torch position in order to move the torch forward or backward in the welding direction.
この場合、移動量(オフセット量)の大きさは、予め所
定の溶接条件、容器径、溶接ワイヤ、溶接母材材料、開
先形状等で実験的に求めておく。本例ではシーム溶接と
ほぼ同様な溶融池形状を得るために、このオフセット量
により内面溶接の際には若干上進溶接ぎみとし、外面溶
接時は若干下進溶接ぎみとしている。In this case, the amount of movement (offset amount) is experimentally determined in advance based on predetermined welding conditions, container diameter, welding wire, welding base material, groove shape, etc. In this example, in order to obtain a molten pool shape that is almost the same as seam welding, the offset amount is used to make the weld slightly upward when welding the inner surface, and to make the weld slightly downward when welding the outer surface.
溶接ヘッド1へのトーチ14へは、第1図に示した送給
リール6Aからワイヤ送給モータ6Bを介して溶接、ワ
イヤが供給され、このワイヤには溶接電源装置3から溶
接電流が供給される。また、台車9近傍に配置されたボ
ンベ7からはトーチ14ヘシールドガスが供給され、更
に台車9上の図示しないエアー源からノズル17に加圧
エアーが供給されるようになってい 尚、溶接ヘッド1
の上方の軸18γは、上述のγ軸を示す。A welding wire is supplied to the torch 14 of the welding head 1 from the supply reel 6A shown in FIG. Ru. Further, shield gas is supplied to the torch 14 from a cylinder 7 placed near the truck 9, and pressurized air is further supplied to the nozzle 17 from an unillustrated air source on the truck 9. 1
The upper axis 18γ indicates the above-mentioned γ axis.
この溶接ヘッド1の各軸ブロック11,12゜13.1
8の変位や、アーム46の水平・垂直姿勢変え回動、Y
軸ブロック46Yの伸縮、及びコラム43の水平移動と
ブロック42の高さ位置調整、そしてターニングローラ
5の回動などの制御は、制御装置2がCCDカメラ16
からの画像データやトーチ14のアーク自体の電気的特
性データ及び手動人力による指令等に基いて行なうよう
になっている。この制御装置2の内部構成は第5図中に
示されている。Each shaft block 11, 12°13.1 of this welding head 1
8 displacement, horizontal/vertical posture change rotation of arm 46, Y
The control device 2 uses a CCD camera 16 to control the expansion and contraction of the shaft block 46Y, the horizontal movement of the column 43, the height position adjustment of the block 42, and the rotation of the turning roller 5.
This is performed based on image data from the source, electrical characteristic data of the arc itself of the torch 14, and manual commands. The internal configuration of this control device 2 is shown in FIG.
I! 制御系の構成
第5図に、上述の溶接装置を使用した本発明の好適な実
施例に係る円筒容器の自動溶接法の制御系のブロック図
を示す。I! Structure of Control System FIG. 5 shows a block diagram of a control system for an automatic welding method for cylindrical containers according to a preferred embodiment of the present invention using the above-mentioned welding apparatus.
第5図において、主制御装置2は、画像処理制御装置2
1と、この画像処理制御装置21に付属するモニタテレ
ビ21TVと、開先倣い制御装置22と、トーチ高さ制
御装置23と、溶接制御装置24と、モータ制御装置2
5と、ターニングローラ制御装置26と、マニプレータ
制御装置27と、これら各制御装置21〜27への制御
指令を与えるマイクロコンピュータ(以下、MC0Nと
称す)30及びそれに付属するキーボード等の入力装置
31とを含んでいる。In FIG. 5, the main controller 2 is an image processing controller 2.
1, a monitor television 21TV attached to this image processing control device 21, a groove copying control device 22, a torch height control device 23, a welding control device 24, and a motor control device 2
5, a turning roller control device 26, a manipulator control device 27, a microcomputer (hereinafter referred to as MC0N) 30 that gives control commands to each of these control devices 21 to 27, and an input device 31 such as a keyboard attached thereto. Contains.
画像処理制御装置21は、CCDカメラ16カ)らの撮
像信号を画像処理して、開先位置、開先形状、仮付は部
位置、溶融池形状等の情報をモニタテレビ217V等に
出力する。The image processing control device 21 processes the image signals from the CCD cameras 16) and outputs information such as the groove position, groove shape, tack position, molten pool shape, etc. to a monitor television 217V, etc. .
開先倣い制御装置22は、画像処理開先倣い制御系22
aとアークセンサ開先倣い制御系22bとを含む。その
うち、画像処理開先倣い制御系22aは、入力装置31
からMC0N30に設定されたアークセンサ倣い開始速
度よりも溶接速度が遅い場合に、画像処理制御装置21
からの情報を受けて開先中心を求め、トーチが開先中心
に位置するようにX軸スライドブロック11によるX軸
11x方向(開先幅方向)の開先倣いを行なう。The groove copying control device 22 includes an image processing groove copying control system 22.
a and an arc sensor groove tracing control system 22b. Among them, the image processing groove copying control system 22a is connected to the input device 31.
When the welding speed is slower than the arc sensor tracing start speed set in MC0N30, the image processing control device 21
The groove center is determined based on information from the groove center, and groove tracing is performed in the X-axis 11x direction (groove width direction) using the X-axis slide block 11 so that the torch is positioned at the groove center.
但し、アークセンサ倣い開始速度より溶接速度が早い場
合は、アークセンサ開先倣い制御系22bがトーチ14
のアーク特性測定データに基いてX軸スライドブロック
11による開先倣いを行なう。ここで、トーチ14とし
て高速回転アークトーチを採用した場合、アークセンサ
開先倣い制御系22bのアーク特性測定データに基づく
トーチ位置の制御法は、例えば特願昭61−94905
号に詳しい。However, if the welding speed is faster than the arc sensor copying start speed, the arc sensor groove copying control system 22b
Groove tracing is performed using the X-axis slide block 11 based on the arc characteristic measurement data. Here, when a high-speed rotating arc torch is adopted as the torch 14, a method of controlling the torch position based on arc characteristic measurement data of the arc sensor groove tracing control system 22b is disclosed in Japanese Patent Application No. 61-94905, for example.
I am familiar with the issue.
これら開先倣い制御装置22の系22a、22bの切り
替えは溶接速度に基<MC0N30の指令により行なわ
れる。Switching between the systems 22a and 22b of the groove tracing control device 22 is performed based on the welding speed by a command <MC0N30.
トーチ高さ制御装置23は、トーチ高さ粗倣い制御系2
3aと電流制御トーチ高さ制御系23bとを含む。トー
チ高さ粗倣い制御系23aは、X軸スライドブロック1
2の位置を検出し、X軸スライドブロック12が常に原
点位置近傍に保持されるようにY軸スライドブロック4
6Yの位置を制御する。更に電流制御トーチ高さ制御系
23bが、溶接電流の変化を検出して基準値と比較し、
常に溶接電流が基準値と等しくなるようにX軸スライド
ブロック12の上下位置の制御を行なう。The torch height control device 23 is a torch height rough tracing control system 2.
3a and a current control torch height control system 23b. The torch height rough scanning control system 23a is connected to the X-axis slide block 1
2 is detected, and the Y-axis slide block 4 is moved so that the X-axis slide block 12 is always held near the origin position.
Controls the position of 6Y. Further, the current control torch height control system 23b detects a change in the welding current and compares it with a reference value,
The vertical position of the X-axis slide block 12 is controlled so that the welding current is always equal to the reference value.
溶接電源3からトーチ14及び接合部材8への溶接電流
・電圧の供給は溶接制御装置24を介して行なわれ、ワ
イヤ送給モータ6Bの制御はモータ制御装置25により
行なわれ、更にターニングローラ5の回転及び回転速度
(バット溶接の溶接速度)の制御はターニングローラ制
御装置26によって行なわれる。また、マニプレータ4
の各部及び溶接ヘッド1の回動機構18の制御はマニプ
レータ制御装置27により行なわれる。Welding current and voltage are supplied from the welding power source 3 to the torch 14 and the joining member 8 via a welding control device 24, the wire feed motor 6B is controlled by a motor control device 25, and the turning roller 5 is controlled by a motor control device 25. The rotation and rotation speed (welding speed of butt welding) are controlled by a turning roller control device 26. Also, manipulator 4
The various parts of the welding head 1 and the rotation mechanism 18 of the welding head 1 are controlled by a manipulator control device 27.
尚、マニプレータ4の各部及び溶接ヘッド1の各部は、
リミットスイッチ、ポテンショメータ等。In addition, each part of the manipulator 4 and each part of the welding head 1 are as follows.
limit switches, potentiometers, etc.
の図示しない位置検出手段を備えており、その位置検出
信号は各々の制御装置を介してMCON30に与えられ
る。The MCON 30 is provided with a position detection means (not shown), and its position detection signal is given to the MCON 30 via each control device.
また、溶接トーチ14の溶接進行方向Fに対する位置も
図示しない位置検出手段により検出されMC0N30に
与えられる。Further, the position of the welding torch 14 in the welding progress direction F is also detected by a position detection means (not shown) and provided to the MCON 30.
Ill 、円筒容器の溶接手順
第6図に前記MC0N30の制御により本発明に係る円
筒容器の自動溶接法を実施する際の制御シーケンスのフ
ローチャートを示す。Ill, Cylindrical Container Welding Procedure FIG. 6 shows a flowchart of a control sequence when implementing the automatic welding method of a cylindrical container according to the present invention under the control of the MC0N30.
以下、このフローチャートに沿って本発明に係る円筒容
器の自動溶接法の手順を説明する。Hereinafter, the procedure of the automatic welding method for a cylindrical container according to the present invention will be explained along this flowchart.
システムの電源投入(Sl)後、機能選択(S2)を行
なう。ここで、選択される機能(S3)には、溶接実験
(S3−1)、データベース編集(33−2)、実行シ
ーケンス(S3−3)の三種類が用意されているものと
する。所定の溶け込み深さpを保つための溶接電流Iの
データが未だ得られていない場合には、溶接実験(S3
−1)を選択し、溶接実験を行う。After powering on the system (Sl), function selection (S2) is performed. Here, it is assumed that there are three types of functions to be selected (S3): welding experiment (S3-1), database editing (33-2), and execution sequence (S3-3). If data on welding current I to maintain a predetermined penetration depth p has not yet been obtained, a welding experiment (S3
-1) and perform a welding experiment.
溶接実験(S3−1)
ここでは、ルートギャップ幅の変化に対して、所定の溶
け込み深さpを保つための溶接電流■の特性を調べる溶
接実験を行なう。実験手順については説明を省略し、溶
接実験の結果の一例を第7図に示す。Welding Experiment (S3-1) Here, a welding experiment is conducted to investigate the characteristics of welding current (2) for maintaining a predetermined penetration depth p against changes in root gap width. The explanation of the experimental procedure will be omitted, and FIG. 7 shows an example of the results of the welding experiment.
第7図は、自動アーク溶接について、ワイヤ送給速度と
溶接速度の比V、/Vを各ルートギャップ幅で一定にし
て、一定な溶け込み深さの得られる条件での溶接電流I
とルートギャップ幅Gとの関係、即ちルートギャップ幅
Gを変えた場合の成る溶込み深さpを保つための溶接電
流Iの大きさを求めた結果である。Figure 7 shows the welding current I for automatic arc welding under conditions where a constant penetration depth is obtained by keeping the ratio V, /V between wire feeding speed and welding speed constant at each root gap width.
This is the result of determining the relationship between the welding current I and the root gap width G, that is, the magnitude of the welding current I in order to maintain the penetration depth p obtained when the root gap width G is changed.
第7図において、○印は溶込み1mmを確保する特性、
・印は溶込み2mmを確保する特性、Δ印は溶け込み3
mmを確保する特性、X印はビード溶け落ちを生じる電
流上限特性である。この場合、開先形状は第8図に示す
通りであり、溶接使用材料は下記の条件Aのとおりであ
る。In Fig. 7, the ○ mark indicates the characteristic that ensures penetration of 1 mm.
・The mark indicates the characteristic that ensures penetration of 2mm, and the Δ mark indicates the property of ensuring penetration of 3mm.
The X mark is the current upper limit characteristic that causes bead burn-through. In this case, the groove shape is as shown in FIG. 8, and the welding material is as shown in Condition A below.
条件A。Condition A.
円筒容器材質:板厚10mmのステンレス鋼板US30
4
溶接ワイヤ:308系フラックスコアードワイヤ(1,
6mm径)
シールドガス:002ガス(100%)例えば、第7図
において、目標溶け込みり+=2mmを確保する特性は
、
l0=360 (A) 、 c=37. (A/mm)
を上記(1)式に当嵌めて、
1=360−37G ・・・(1^)なる単
純な線形式で表わされる。Cylindrical container material: 10mm thick stainless steel plate US30
4 Welding wire: 308 series flux cored wire (1,
6mm diameter) Shielding gas: 002 gas (100%) For example, in Fig. 7, the characteristics to ensure the target penetration +=2mm are l0 = 360 (A), c = 37. (A/mm)
By applying this to the above equation (1), it can be expressed as a simple linear formula: 1=360-37G (1^).
尚、第7図において、条件Aに対して目標溶け込み2m
mを確保する特性の適用範囲は、ルートギャップ幅変化
が0〜3mmの範囲である。従って、第7図に示した特
性に従って制御を行う際は、ルートギャップ幅の寸法制
度を0〜3mmの範囲に収める必要がある。In addition, in Fig. 7, for condition A, the target penetration is 2 m.
The applicable range of the characteristic to ensure m is a range in which the root gap width change is 0 to 3 mm. Therefore, when controlling according to the characteristics shown in FIG. 7, it is necessary to keep the dimensional accuracy of the root gap width within the range of 0 to 3 mm.
溶接実験を終了すると、データベース編集(S3−2)
へ進む。After completing the welding experiment, database editing (S3-2)
Proceed to.
データベース編集(S3−2)
溶接実験(S3−1)で得られた溶接電流の特性は、M
C0N30によりiIl宣にlJA集され、記憶される
6例えば、溶接実験(S3−1)で条件Aに対して(I
A)式が得られたとすると、MC0N30は予測される
様々なルートギャップ幅Gに対して(IA)式の値を求
め、制御すべき溶接電流■のデータを作製し、これを記
憶する(以下、この記憶データ、を溶接データベースと
称す)。Database editing (S3-2) The characteristics of the welding current obtained in the welding experiment (S3-1) are M
6. For example, in a welding experiment (S3-1), for condition A (I
Assuming that formula A) is obtained, MC0N30 calculates the value of formula (IA) for various predicted root gap widths G, creates data on the welding current to be controlled, and stores this (hereinafter , this stored data is referred to as a welding database).
以上で実効シーケンス(S3−3)を行うための準備が
終了する。This completes the preparation for performing the effective sequence (S3-3).
実行シーケンス(S3−3)
データベース編集(S3−2)で記憶されたデータベー
スに基づき、以下のシーケンスで溶接が実行される。Execution Sequence (S3-3) Welding is executed in the following sequence based on the database stored in database editing (S3-2).
実行条件指定(S3−3 =1)
先ず、溶接開始に先立って、入力装置31を介してMC
0N30に実行条件を指定する。ここで指定されるのは
、継手種類、溶接データベース等である。以下の説明で
は継手種類として最終鏡板部の内面側のバット継手が指
定されたものとする。一方、溶接データベースは、デー
タベース編集(S3−2)でMC0N30に記憶させて
おいたもののなかから、使用するワイヤやシ・−ルドガ
スなどに適合するものを選択する。Execution condition specification (S3-3 = 1) First, prior to the start of welding, the MC is
Specify the execution conditions in 0N30. What is specified here are the joint type, welding database, etc. In the following description, it is assumed that a butt joint on the inner surface of the final end plate is designated as the joint type. On the other hand, the welding database is selected from those stored in the MC0N30 by database editing (S3-2) that is suitable for the wire, shielding gas, etc. to be used.
また、前述のC,a、b、A、B、X、RI O,v
O+Vfoの各定数と、U、 I!、、等の設定値、及
びO3軸ブロック13によるオフセット量等も何らかの
手段によりMC0N30に与えられる。In addition, the above-mentioned C, a, b, A, B, X, RI O, v
Each constant of O+Vfo, U, I! , , etc. and the offset amount by the O3 axis block 13 are also given to the MC0N 30 by some means.
例えば、溶接データベースを指定すると、これらの値が
一義的に定まるようにMC0N30にプログラムしてお
く。For example, when a welding database is specified, the MC0N30 is programmed so that these values are uniquely determined.
各軸設定(S3−3−2)
人力装置31に対する入力作業を終えた後、台車9を移
動して容器8の口81にブーム44を対置させ、ブーム
44を容器8の軸心と平行に対置させた後、各部を原点
復帰させて水平コラム43の高さ位置を容器8の081
に合せ、且つアーム46を第2図の実線で示した姿勢に
しておく。この状態ではブーム44の先端は口81に真
直に向い合っている。Setting each axis (S3-3-2) After completing the input work to the human-powered device 31, move the trolley 9 to place the boom 44 opposite the mouth 81 of the container 8, and align the boom 44 parallel to the axis of the container 8. After facing each other, each part is returned to its origin and the height position of the horizontal column 43 is adjusted to 081 of the container 8.
2, and keep the arm 46 in the position shown by the solid line in FIG. In this state, the tip of the boom 44 is directly facing the opening 81.
先ず、内面溶接に際して、バット継手に合った溶接ヘッ
ド位置にするために、γ軸旋回ブロック18によって溶
接ヘッド1を回動し、そのX軸が容器8の軸方向を向く
ようにする。次いでアーム46をブーム44の先端で起
倒シリンダ45により起し、第2図に破線で示したよう
にアーム46とブーム44を真直に軸を揃えた状態とす
る。この状態で溶接ヘッド1が口81の縁からはみださ
ないように前記原点位置が定められている。その後コラ
ム43を水平移動させて容器8内部にブーム44の先端
部を挿入してアーム46を回動して第2図に実線で示し
たように垂直に立てる。First, in internal welding, in order to position the welding head to match the butt joint, the welding head 1 is rotated by the γ-axis rotation block 18 so that its X-axis points in the axial direction of the container 8. Next, the arm 46 is raised by the raising/lowering cylinder 45 at the tip of the boom 44, so that the axes of the arm 46 and the boom 44 are aligned straight as shown by broken lines in FIG. The origin position is determined so that the welding head 1 does not protrude from the edge of the opening 81 in this state. Thereafter, the column 43 is moved horizontally, the tip of the boom 44 is inserted into the container 8, and the arm 46 is rotated to stand vertically as shown by the solid line in FIG.
以上の操作のうち、原点復帰は、MC0N30に各部の
原点位置を予め記憶させておけば自動的に原点復帰させ
ることが可能である。その他の操作は、人力装置31に
対する手動入力に基き、MC0N30を介してマニプレ
ータ制御装置27等に指示を与えることにより行なう。Among the above operations, return to the origin can be performed automatically if the origin positions of each part are stored in advance in the MC0N30. Other operations are performed by giving instructions to the manipulator control device 27 and the like via the MC0N 30 based on manual input to the human power device 31.
トーチ高さ設定(S3−3−3)
次に、MC0N30はマニピュレータ制御装置27を介
してY、軸ブロック46YSを上下動させる。この際、
MC0N30は、CCDカメラ16の撮像信号を検出し
、この検出信号がピーク、即ちCCDカメラ16のピン
トが合焦位置となるように、溶接ヘッド1の高さ位置を
自動設定する。Torch height setting (S3-3-3) Next, the MC0N30 moves the Y axis block 46YS up and down via the manipulator control device 27. On this occasion,
The MC0N 30 detects the imaging signal of the CCD camera 16 and automatically sets the height position of the welding head 1 so that this detection signal reaches its peak, that is, the focus of the CCD camera 16 is at the in-focus position.
開先サーチ(S3−3−4)
画像処理制御装置21よりモニタテレビ2 ’I TV
に出力された画像をオペレータの目視により参照しなが
ら、バット継手の開先の溶接始端位置をサーチする。そ
のサーチ結果に基き、トーチが溶接始端位置に対して適
正な位置となるように、入力装置31からMC0N30
を介してマニプレータ制御装置27及びターニングロー
ラ制御装置26に制御指令を与える。マニプレータ制御
装置27及びターニングローラ制御装置26は、MC0
N30の指令に従い、マニプレータ4の水平コラム43
及びターニングローラ5を移動させて、トーチ14が正
しく開先に指向するようにさせる。Groove search (S3-3-4) Monitor TV 2 'I TV from image processing control device 21
The operator searches for the welding start position of the groove of the butt joint while visually referring to the output image. Based on the search result, the input device 31 sends the MC0N30 so that the torch is at an appropriate position relative to the welding start position.
A control command is given to the manipulator control device 27 and the turning roller control device 26 via the controller. The manipulator control device 27 and the turning roller control device 26 are MC0
According to the command of N30, the horizontal column 43 of the manipulator 4
Then, the turning roller 5 is moved so that the torch 14 is correctly oriented toward the groove.
尚、O5@ブロック13は、MC0N30に与えられた
オフセット量が得られるように、図示しない制御手段に
より調整される。Note that the O5@block 13 is adjusted by a control means (not shown) so that the offset amount given to the MC0N30 is obtained.
開先線教示(S3−3−5)
CCDカメラ16で開先形状を真上から撮像すると、モ
ニタテレビ21 TV21には、第8図に示すように開
先のエツジの画像が四本の縦ラインとして得られる。オ
ペレータは、モニタテレビ21TVを参照しながら、こ
の開先形状を示すルートラインRLI、RL2、ショル
ダーラインSLI。Bevel line teaching (S3-3-5) When the CCD camera 16 captures an image of the groove shape from directly above, the monitor TV 21 shows four vertical images of the edges of the groove as shown in FIG. Obtained as a line. The operator, while referring to the monitor television 21TV, identifies the route lines RLI, RL2, and shoulder lines SLI that indicate the groove shape.
SL2の四本のライン位置を例えば入力装置31を介し
てMC0N30に教示する。これら教示ラインは、ルー
トギャップ幅Gの検出を行なう基準となるものである。The four line positions of SL2 are taught to the MC0N 30 via the input device 31, for example. These teaching lines serve as a reference for detecting the root gap width G.
ここで内面側溶接及び外面側溶接の際のルートギャップ
幅Gの検出について説明しておく。Here, detection of the root gap width G during inner surface welding and outer surface welding will be explained.
第9図において、内面側のルートギャップ幅Gの検出は
、画像の二本のルートラインRLI、RL2間の距離を
直接計測することにより行なう。In FIG. 9, the inner root gap width G is detected by directly measuring the distance between the two root lines RLI and RL2 in the image.
一方、外面側のルートギャップ幅Gの検出は、内面溶接
ビードのたれ込みや仮付ビードなどにより直接計測出来
ないので、画像の二本のショルダーラインSLI、SL
2間の距離を計測し、開先角度を一定と仮定してショル
ダーラインSLI。On the other hand, detection of the root gap width G on the outer surface side cannot be directly measured due to the sagging of the inner weld bead or the tack bead, so the two shoulder lines SLI and SL in the image
Measure the distance between 2 and assume that the groove angle is constant and find the shoulder line SLI.
SL2間の設計距離と計測距離との差を計算することに
よりルートギャップ幅Gを間接的に求める。この場合、
ルートギャップ幅Gは負の値を持つことも考えられるが
、負の値は一義的に零と見なすものとする。The root gap width G is indirectly determined by calculating the difference between the designed distance and the measured distance between SL2. in this case,
Although it is possible that the root gap width G has a negative value, a negative value is uniquely regarded as zero.
尚、内面側のルートギヤツブ幅G検出に際し、外面側か
らの光ノイズ等が原因で二本のルートラインRLI、R
L2が検出できない場合は、外面側と同様な方法により
検出してもよい。但し、開先角度の変動を考慮すると上
記直接計測のほうが正確な検出を行なえる。内面側は種
々の溶接条件制御を行なう関係上、できる限り正確なル
ートギャップ幅Gを検出することが望ましい。In addition, when detecting the root gear width G on the inner side, the two route lines RLI and R
If L2 cannot be detected, it may be detected by the same method as for the outer surface side. However, when the fluctuation of the groove angle is taken into consideration, the above-mentioned direct measurement can perform more accurate detection. Since various welding conditions are controlled on the inner surface side, it is desirable to detect the root gap width G as accurately as possible.
溶接(S3−3−6) 以上でトーチのセットが完了するので溶接を開始する。Welding (S3-3-6) Now that the torch has been set up, welding can begin.
アークを発生して溶接が開始されると、CCDカメラ1
6の撮像信号に基く画像処理装置の画像データ処理によ
り、トーチ位置(溶接点)の前方の既知の距離位置(例
えば溶接点から100mm前方の位置とする)のルート
ギャップ幅Gが例えば前記撮像信号のフレーム時間毎に
検出され、その検出値は画像処理制御装置21のメモリ
(図示せず)に次々に格納される。When an arc is generated and welding begins, the CCD camera 1
6, the root gap width G at a known distance position in front of the torch position (welding point) (for example, a position 100 mm in front of the welding point) is determined by the image signal The detected values are sequentially stored in the memory (not shown) of the image processing control device 21.
第5図において、位置F、にあるトーチ14が100m
m前方の位置F2に達するまでに、MC0N30は上述
の格納されたルートギャップ幅Gのデータを検索し、位
置F2におけるルートギャップ幅Gを求める。更に、こ
の求められたルートギャップ幅Gに基いて溶接データベ
ースを検索し、設定溶込み深さP+を保つための最適な
溶接電流■の大きさを決定する。次に、位置F2におけ
るトーチ14への溶接電流Iが決定された大きさになる
ように、溶接制御装置24に指令を与える。In Fig. 5, the torch 14 at position F is 100m
Before reaching the position F2 m ahead, the MC0N 30 searches the above-mentioned stored root gap width G data and determines the root gap width G at the position F2. Furthermore, the welding database is searched based on the determined root gap width G, and the optimum magnitude of the welding current (2) for maintaining the set penetration depth P+ is determined. Next, a command is given to the welding control device 24 so that the welding current I to the torch 14 at the position F2 has the determined magnitude.
このような制御によって溶接中のルートギャップ幅Gの
変動に対して設定溶込み深さP+を保持するような適正
な溶接電流Iの制御が行われる。Through such control, the welding current I is appropriately controlled to maintain the set penetration depth P+ against fluctuations in the root gap width G during welding.
従って所望の設定溶込み深さでの安定した溶接が果たさ
れる。Therefore, stable welding can be achieved at the desired set penetration depth.
この制御によって溶接電流Iが変化するが、それに対し
てワイヤ突き出し長さA及びア・−り長IL1を一定に
保持するため、(2)式及び(3)〜(6)式に従いワ
イヤ送給速度vr、電源供給電圧Etを制御する。制御
されたワイヤ送給速度■t、電源供給電圧Etは第7図
の例においては第9図に示す通りとなる。Although the welding current I changes due to this control, in order to keep the wire protrusion length A and the arc length IL1 constant, the wire is fed according to equations (2) and (3) to (6). The speed vr and power supply voltage Et are controlled. The controlled wire feeding speed ■t and power supply voltage Et in the example of FIG. 7 are as shown in FIG. 9.
第9図において、(2)式における定数は、A=0.2
26.B=4.631X10−’である。また、ワイヤ
突き出し長1の設定値はu=15mmである。In Figure 9, the constant in equation (2) is A=0.2
26. B=4.631X10-'. Further, the set value of the wire protrusion length 1 is u=15 mm.
これらの定数が人力装置31から人力されるとMC0N
30内ではこれを(2)式に当嵌めて前述の制御された
溶接電流Iに応じたワイヤ送給速度V、の制御信号をモ
ータ制御装置25へ与え、ワ\
イヤ送給モータ6Bの速度を可変制御する。When these constants are manually input from the manual device 31, MC0N
30, this is applied to equation (2) and a control signal of the wire feeding speed V corresponding to the above-mentioned controlled welding current I is given to the motor control device 25, and the speed of the wire feeding motor 6B is variably controlled.
また第9図において、ワイヤ突き出し長さi関15mm
に加えてアーク長j2.=2.5mmが設定値であり、
定数は、(3)〜(6)式においてx=2. 4 (
V/mm)。In addition, in Fig. 9, the wire protrusion length i is 15 mm.
In addition to arc length j2. =2.5mm is the setting value,
The constant is x=2 in equations (3) to (6). 4 (
V/mm).
Eo (I)−0,025xl+16. 4 (V
)。Eo (I)-0,025xl+16. 4 (V
).
R=0.01 Ω、 a=1. 12xlO−3b
=2. 19
である。R=0.01Ω, a=1. 12xlO-3b
=2. It is 19.
これらの値が入力装置31から入力されると、MC0N
30内ではこれを(3)〜(6)式に当嵌めて、前述制
御された溶接電流Iおよび制御されたワイヤ送給速度V
fに応じた電圧Etが溶接制御装置24から出力される
ように電圧を可変制御する。When these values are input from the input device 31, MC0N
30, by applying this to equations (3) to (6), the above-mentioned controlled welding current I and controlled wire feeding speed V
The voltage is variably controlled so that the voltage Et corresponding to f is output from the welding control device 24.
ルートギャップ幅Gの変化に対してビード高さを一定に
保つには、前述の検出されたルートギャップ幅Gの値か
ら、ルートギャップ幅Gが開いたことによりビード高さ
を一定とするために必要となった溶着量の増加分を求め
、これと現在のワイヤ送給速度V、とから溶接速度の可
変制御でビード高さを補償するのが前述(7)式の制御
式であ0る。MC0N30にはこのための演算式も与え
られており、ルートキャップ幅が零のときの溶接速度初
期値V0とワイヤ送給速度初期値VfOと定数にの入力
装置31による設定に従ってMC0N30の内部でルー
トギャップ幅Gとワイヤ送給速度■fとに応じた溶接速
度Vが演算され、ターニングローラ制御装置26を介し
てターニングローラ5が可変速度制御されることにより
、ビード高さも初期設定値に一定に保持される。In order to keep the bead height constant against changes in the root gap width G, from the value of the detected root gap width G mentioned above, in order to keep the bead height constant due to the root gap width G being widened. The control equation (7) above calculates the required increase in the amount of welding and uses this and the current wire feed speed V to compensate for the bead height by variable control of the welding speed. . The MC0N30 is also given an arithmetic formula for this purpose, and the route is calculated inside the MC0N30 according to the settings made by the input device 31 of the initial welding speed V0 and the initial wire feed speed VfO and constants when the root cap width is zero. The welding speed V is calculated according to the gap width G and the wire feeding speed f, and the turning roller 5 is controlled at variable speed via the turning roller control device 26, so that the bead height is also kept constant at the initial setting value. Retained.
尚、この場合、第9図では、
V o = 7 、67 m m /秒V、。=171
.4mm/秒
に=1.275mm2
△S (G)=3.5XG
として溶接速度Vを求め、ルートギャップ幅Gによって
決まる溶接電流■との関係で示している。In this case, in FIG. 9, V o = 7, 67 mm/sec V. =171
.. The welding speed V was determined by setting 4mm/sec = 1.275mm2 ΔS (G) = 3.5XG, and is shown in relation to the welding current (■) determined by the root gap width G.
以上のような溶接パラメータ制御により、内面側のバッ
ト溶接が、所定の溶込み深さplで一定ビード高さで行
なわれる。By controlling the welding parameters as described above, butt welding on the inner surface side is performed at a predetermined penetration depth pl and a constant bead height.
各軸退避(S3−3−7)
バットに沿った一周の溶接が行われ、溶接ヘッド1が溶
接始端部に達すると、溶接始端部の開先は既に埋められ
ているから、開先のショルダーラインSLI、SL2が
検出できなくなった時点をビードの始端部とみなして溶
接を終了させる。溶接が終了すると、MC0N30は先
ずYA軸スライドブロック46YAを上昇させて溶接ヘ
ッド1を引き上げ、アームをシリンダーにより起してブ
ーム44と軸を揃え、水平コラム43を逆方向に水平移
動させてヘッド1を容器内から引出し原点復帰させる。Retraction of each axis (S3-3-7) Welding is performed around the butt, and when the welding head 1 reaches the welding start end, the groove at the welding start end has already been filled, so the shoulder of the groove The point at which lines SLI and SL2 can no longer be detected is regarded as the starting end of the bead, and welding is terminated. When welding is completed, the MC0N30 first raises the YA-axis slide block 46YA to pull up the welding head 1, raises the arm by the cylinder to align the axis with the boom 44, and horizontally moves the horizontal column 43 in the opposite direction to raise the welding head 1. Pull it out from the container and return it to its origin.
以上、容器内面のバット溶接について説明したが、容器
内面のシーム溶接については、同様にヘッド1を容器8
内に挿入し、ヘッド1の向きを原点後部状態からそのX
軸が容器長さ方向と直交するように、γ軸旋回ブロック
18をヘッド1を旋回させて行う。この場合、溶接の送
りは水平コラム43の水平移動で与えられ、その送り速
度即ち溶接速度は、マニプレータ制御装置27に制御さ
れる。このシーム溶接は、接合部材がなくなった時点を
ビードの始端部とみなして溶接終了させる。Above, butt welding of the inner surface of the container has been explained, but for seam welding of the inner surface of the container, similarly, the head 1 is connected to the container 8.
Insert the head 1 into the
The head 1 is rotated using the γ-axis rotation block 18 so that the axis is perpendicular to the longitudinal direction of the container. In this case, the welding feed is provided by horizontal movement of the horizontal column 43, and the feed rate, that is, the welding speed, is controlled by the manipulator control device 27. This seam welding is completed by regarding the point at which the joining member is no longer present as the starting end of the bead.
一方、容器外面の溶接については、カイトブロック42
により水平コラム43の高さ位置を上昇させ、容器頂部
にて同様に下向き姿勢の溶接を行えばよい。この場合、
開先のルートギャップは既に内面側溶接で埋められてお
り、外面溶接では溶け落ちの心配がほとんどないため、
ルートフェース厚さtrから内面溶接時の設定溶込深さ
を21を差し引いた値より大きな設定温は込み深さP2
が常に得られるような溶接電流Iの大きさを第7図のデ
ータから選んでMC0N30に設定し、ルートギャップ
幅Gの変化に応じて溶接速度Vのみを可変制御してビー
ド高さを一定に保つ制御を行う。この場合の制御式は、
(8)式で与えられ、これがMC0N30にプログラム
される。On the other hand, for welding the outer surface of the container, the kite block 42
The horizontal column 43 may be raised in height, and welding may be similarly performed at the top of the container in a downward position. in this case,
The root gap of the groove has already been filled with the inner side welding, and there is almost no worry about burn-through when welding the outer side.
If the set temperature is greater than the value obtained by subtracting 21 from the root face thickness tr by the set penetration depth for internal welding, the penetration depth is P2.
Select the magnitude of the welding current I that always obtains from the data in Figure 7 and set it to MC0N30, and only the welding speed V is variably controlled according to changes in the root gap width G to keep the bead height constant. Maintain control. The control equation in this case is
It is given by equation (8) and is programmed into MC0N30.
尚、実施例のシステムでは内面側溶接時のルートギャッ
プ幅データがMC0N 30で処理されるので、溶接位
置との関係でこのデータを記憶しておけば外面側溶接時
のルートギャップ幅変化およびそれに比例した開先断面
積変化△Sのデータを作ることができる。In addition, in the system of the embodiment, the root gap width data during welding on the inner surface is processed by MC0N 30, so if this data is stored in relation to the welding position, the change in root gap width during welding on the outer surface and its Data on the proportional groove cross-sectional area change ΔS can be created.
ところで上記実施例では、溶接使用材料の一例として条
件Aを示した。この条件Aに対して本発明の溶接法を通
用する場合、ルートギャップ幅変動が0〜3mmの範囲
における各溶接パラメータの好適な値や制御範囲は第7
図及び第9図に示した通りであり、この範囲では溶け込
み、ビード高さが一定でしかも欠陥のないビードが得ら
れることが確認されている。勿論、条件A以外の溶接使
用材料の組合せについても、ルートギャップ幅の変化に
対して設定された溶け込み深さを保つための溶接電流の
変化特性を使用材料に特有の関数として予め求めること
により、上記実施例と同様の効果を奏することができる
。By the way, in the above embodiment, condition A was shown as an example of the material used for welding. When the welding method of the present invention is applied to this condition A, the preferred values and control ranges of each welding parameter in the range of root gap width variation of 0 to 3 mm are determined by the seventh
As shown in FIG. 9 and FIG. 9, it has been confirmed that within this range, a bead with a constant bead height and no defects can be obtained. Of course, for combinations of materials used for welding other than condition A, by determining in advance the change characteristics of welding current to maintain the set penetration depth against changes in root gap width as a function specific to the materials used, The same effects as in the above embodiment can be achieved.
[発明の効果]
以上説明したように本発明によれば、X開先継手のルー
トギャップの幅変動に対して溶け込みを所望の目標値に
一定に保って自動溶接することが可能であるから、ガウ
ジングやカラーチエツク等の面倒な作業が不要となる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to automatically weld while keeping the penetration constant at a desired target value despite fluctuations in the width of the root gap of an X-groove joint. Troublesome work such as gouging and color checking becomes unnecessary.
更にビード高さを−定に保つことができるので、グライ
ンダー処理はバット溶接の終始端部のみ施せばよく、グ
ラインダー処理に要する時間は従来例に比して大幅に減
少する。参考までに、第1表に円筒容器の溶接作業に要
する時間について、本発明の方法と従来法との比較を示
す。第1表に示すように、本発明の方法によれば、溶接
作業全体の作業時間は従来例に比して約1/3に短縮し
、作業能率が大幅に向上する。Furthermore, since the bead height can be kept constant, the grinder process only needs to be performed at the beginning and end of the butt weld, and the time required for the grinder process is significantly reduced compared to the conventional example. For reference, Table 1 shows a comparison between the method of the present invention and the conventional method regarding the time required for welding a cylindrical container. As shown in Table 1, according to the method of the present invention, the working time of the entire welding work is shortened to about 1/3 compared to the conventional example, and work efficiency is greatly improved.
第1図は本発明の一実施例に使用する溶接装置の構成例
を示す概略側面図、第2図はブーム先端のアーム部分を
示す部分側面図、第3・図はY軸スライドの伸縮状態を
示す部分平面図、第4図(A)は溶接ヘッド部分を示す
拡大平面図、第4図(B)は前図に対応する拡大側面図
、第5図は本発明の一実施例に使用する制御系の概略の
構成例を示すブロック図、第6図は本発明の制御シーケ
ンスを示すフローチャート図、第7図はルートギャップ
幅変化に対して成る溶け込み深さを確保するための溶接
電流の変化特性を示す線図、第8図は前図の実験に用い
た開先形状及び開先の撮像状態を示す説明図、第9図は
前記実験例における溶接電流と各溶接パラメータとの関
係を示す線図である。
1:溶接ヘッド、2;主制御装置、3:溶接電源装置、
4:マニプレータ、5;ターニングローラ、8:円筒容
器、148回転アークトーチ、16 : CCDカメラ
、21:画像処理制御装置、2ITV:モニタテレビ、
22:開先倣い制御装置、23:トーチ高さ制御装置、
24:溶接制御装置、25:そ−夕制御装置、26:タ
ーニングローラ制御装置、27:マニプレータ制御装置
、30:マイクロコンピュータ、31:人力装置。
尚、各図中同一図面は同−又は相当部を示す。
代理人 弁理士 佐 藤 正 年
第
図Figure 1 is a schematic side view showing an example of the configuration of a welding device used in an embodiment of the present invention, Figure 2 is a partial side view showing the arm portion at the tip of the boom, and Figure 3 is the expanded and contracted state of the Y-axis slide. 4(A) is an enlarged plan view showing the welding head portion, FIG. 4(B) is an enlarged side view corresponding to the previous figure, and FIG. 5 is used in one embodiment of the present invention. 6 is a flowchart showing the control sequence of the present invention, and FIG. 7 is a block diagram showing a schematic configuration example of a control system according to the present invention. FIG. A diagram showing the change characteristics, Fig. 8 is an explanatory diagram showing the groove shape and groove imaging state used in the experiment shown in the previous figure, and Fig. 9 shows the relationship between the welding current and each welding parameter in the experimental example. FIG. 1: Welding head, 2: Main control device, 3: Welding power supply device,
4: Manipulator, 5: Turning roller, 8: Cylindrical container, 148 rotation arc torch, 16: CCD camera, 21: Image processing control device, 2ITV: Monitor television,
22: Bevel tracing control device, 23: Torch height control device,
24: Welding control device, 25: Soft control device, 26: Turning roller control device, 27: Manipulator control device, 30: Microcomputer, 31: Human power device. In addition, the same drawing in each figure shows the same or equivalent part. Agent: Patent Attorney Masaru Sato
Claims (1)
部に形成されたX開先に沿って溶接電極を移動させなが
ら連続的なアーク溶接を施すに際し、 ルートギャップ幅の変化に対して設定された溶け込み深
さを保つための溶接電流の変化特性を接合部材材質、開
先形状、溶接ワイヤ及びシールドガスなどの使用材料に
特有の関数として予め求めておき、 先ず容器内面側の溶接に際しては、溶接中に前記電極の
前方の開先形状を撮像手段により撮像し、その撮像デー
タに基づきルートギャップ幅を検出しながら、ルートギ
ャップ幅の変化に対して溶け込みが予め定められた第1
の設定値に保持されるように前記ルートギャップ幅検出
値に応じて溶接電流の大きさを前記変化特性に従って実
時間制御すると共に、前記ワイヤの通電チップからの突
き出し長さが予め定められた一定値に保持されるように
前記制御された溶接電流の大きさに応じてワイヤ送給速
度を可変制御し、又溶接アークの長さが予め定められた
一定値に保持されるように前記制御された溶接電流、ワ
イヤ送給速度の大きさに応じて溶接供給電圧を可変制御
し、更に前記ルートギャップ幅及びワイヤ送給速度の変
化に対してビード高さが一定に保たれるように溶接速度
の可変制御による溶着量補償制御を行ない、容器外面側
の溶接に際しては、ルートギャップ幅が零の時に溶け込
み深さがルートフェースの厚さ寸法から前記第1の設定
値を差し引いた値以上の第2の設定値を保つような溶接
電流の大きさを前記変化特性から選んでその値に定電流
制御し、ルートギャップ幅の変化については溶接速度の
みを可変制御してビード高さを一定に保つことを特徴と
する円筒容器の自動溶接法。 2、前記ルートギャップ幅検出値が、開先上方から見た
開先エッジを示す二本のショルダーライン及び二本のル
ートラインを前記撮像手段により撮像し、その二本のシ
ョルダーライン間の設計距離と実測距離との差及び/ま
たは二本のルートライン間の実測距離に基き検出される
ことを特徴とする請求項1に記載の円筒容器の自動溶接
法。 3、請求項1に記載の円筒容器の自動溶接法において、
溶接使用材料として次の各使用材料、円筒容器材質:板
厚8〜20mmのステンレス鋼板SUS304またはS
US304L 溶接ワイヤ:308系フラックスコアードワイヤ(1.
6mm径) シールドガス:CO_2ガス(100%) を用い、溶け込み深さの第1の設定値を1.5mm〜2
mmとし、ルートギャップ幅の変化が0〜3mmのとき
、各溶接パラメータの値または制御範囲を下記条件、 溶接電流:200A〜500A ワイヤ送給速度:60〜350mm/秒 アーク電圧:25〜45V 溶接速度:20〜100cm/分 ワイヤ突き出し長さ:10〜20mm アーク長さ:0〜5mm とすることを特徴とする請求項1に記載の円筒容器の自
動溶接法。[Claims] 1. When performing continuous arc welding while moving the welding electrode along the X groove formed in the joint part along the circumferential direction and longitudinal direction of the body of the cylindrical container, the root The change characteristics of the welding current to maintain the set penetration depth with respect to changes in the gap width are determined in advance as a function specific to the materials used such as the joining member material, the groove shape, the welding wire and the shielding gas, First, when welding the inner surface of the container, the groove shape in front of the electrode is imaged by an imaging means during welding, and the root gap width is detected based on the imaged data, and the penetration is adjusted according to the change in the root gap width. predetermined first
The magnitude of the welding current is controlled in real time according to the change characteristic according to the root gap width detection value so that the welding current is maintained at the set value, and the length of the wire protruding from the current-carrying tip is maintained at a predetermined constant value. The wire feeding speed is variably controlled in accordance with the magnitude of the controlled welding current so that the welding current is maintained at a constant value, and the length of the welding arc is controlled so as to be maintained at a predetermined constant value. The welding supply voltage is variably controlled according to the magnitude of the welding current and wire feeding speed, and the welding speed is also controlled so that the bead height is kept constant despite changes in the root gap width and wire feeding speed. When welding the outer surface of the container, when the root gap width is zero, the penetration depth is greater than or equal to the thickness of the root face minus the first set value. The magnitude of the welding current that maintains the set value in step 2 is selected from the above change characteristics, and the current is controlled to that value, and when the root gap width changes, only the welding speed is variably controlled to keep the bead height constant. An automatic welding method for cylindrical containers characterized by: 2. The root gap width detection value is determined by imaging two shoulder lines indicating the groove edge viewed from above the groove and two root lines using the imaging means, and determining the design distance between the two shoulder lines. 2. The automatic welding method for cylindrical containers according to claim 1, wherein the detection is performed based on the difference between and the actually measured distance and/or the actually measured distance between the two route lines. 3. In the automatic welding method for cylindrical containers according to claim 1,
The following materials are used for welding: Cylindrical container material: Stainless steel plate SUS304 or S with a plate thickness of 8 to 20 mm
US304L welding wire: 308 series flux cored wire (1.
6mm diameter) Using shielding gas: CO_2 gas (100%), set the first set value of penetration depth to 1.5mm to 2.
mm, and when the change in root gap width is 0 to 3 mm, the values or control ranges of each welding parameter are as follows: Welding current: 200A to 500A Wire feeding speed: 60 to 350mm/sec Arc voltage: 25 to 45V Welding The automatic welding method for cylindrical containers according to claim 1, characterized in that speed: 20 to 100 cm/min, wire protrusion length: 10 to 20 mm, and arc length: 0 to 5 mm.
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JP63170781A JP2553915B2 (en) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | Automatic welding method for cylindrical containers |
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Publications (2)
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JPH0220661A true JPH0220661A (en) | 1990-01-24 |
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ID=15911254
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JP63170781A Expired - Lifetime JP2553915B2 (en) | 1988-07-11 | 1988-07-11 | Automatic welding method for cylindrical containers |
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1988
- 1988-07-11 JP JP63170781A patent/JP2553915B2/en not_active Expired - Lifetime
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JP2553915B2 (en) | 1996-11-13 |
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