JPH0360585B2 - - Google Patents

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JPH0360585B2
JPH0360585B2 JP22350283A JP22350283A JPH0360585B2 JP H0360585 B2 JPH0360585 B2 JP H0360585B2 JP 22350283 A JP22350283 A JP 22350283A JP 22350283 A JP22350283 A JP 22350283A JP H0360585 B2 JPH0360585 B2 JP H0360585B2
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JP
Japan
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welding
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rotational speed
traveling
Prior art date
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JP22350283A
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JPS60115371A (ja
Inventor
Yoshimi Kamito
Hiroshi Notomi
Hiroshi Takatsuka
Kazutoki Yusa
Yosaburo Mabuchi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Priority to JP22350283A priority Critical patent/JPS60115371A/ja
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Publication of JPH0360585B2 publication Critical patent/JPH0360585B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/04Welding for other purposes than joining, e.g. built-up welding
    • B23K9/044Built-up welding on three-dimensional surfaces
    • B23K9/046Built-up welding on three-dimensional surfaces on surfaces of revolution

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は肉盛高さを検知するセンサを溶接トー
チに所定距離先行させて、このセンサの出力に基
づき回転体の回転速度制御、走行制御及び溶接電
流制御を行なう肉盛溶接装置に関する。
一般に、回転体たとえばロールや円筒管の表面
の多層肉盛溶接は、回転軸を一定の回転速度に回
転させて行なつている。ところが、この場合肉盛
個所の径の変化による周速の違いのために、肉盛
高さが不均一となり平滑な表面層が得られない状
態が生ずる。肉盛高さを均一にするためには、実
際上作業者が溶接装置をマニユアル操作する必要
がある。したがつて、多層肉盛溶接装置にあつて
は、自動的に回転体の回転速度、肉盛ピツチ、及
び溶接電流を変えて肉盛高さを制御する必要が生
じている。
本発明は上記要請にもとづき回転体の回転速
度、肉盛ピツチ、及び溶接電流を効率良く制御し
て肉盛高さを均一にし平滑な表面層を得るように
した回転体の肉盛溶接装置の提供を目的とする。
かかる目的を達成し得る本発明の構成は、回転
するワークの長手方向に沿つて走行する走行台車
と、この走行台車に設けられて前記ワークの外周
面と対向する溶接トーチと、この溶接トーチに機
械的に固定されて前記ワークの外周面と当該溶接
トーチとの間隔を検出する位置検出センサと、前
記ワークの長手方向に沿つた前記走行台車の位置
を検出する位置検出機構と、これら位置検出機構
及び位置検出センサからの信号に基づいて前記ワ
ークに対する肉盛高さ及び肉盛幅を検出する肉盛
高さ・肉盛幅検出機構と、この肉盛高さ・肉盛幅
検出機構からの信号に基づいて前記ワークの回転
速度を算出する回転速度演算部と、この回転速度
演算部からの出力に基づいて前記ワークの回転速
度を制御する回転速度制御部と、前記肉盛高さ・
肉盛幅検出機構からの信号に基づいて前記走行台
車の走行速度を算出する台車速度演算部と、この
台車速度演算部からの出力に基づいて前記走行台
車の走行速度を制御する走行速度制御部と、前記
肉盛高さ・肉盛幅検出機構からの信号に基づいて
溶接電流を算出する溶接電流演算部と、この溶接
電流演算部からの出力に基づいて溶接電流を制御
する溶接電流制御部と、前記位置検出センサ及び
前記位置検出機構及び前記肉盛高さ・肉盛幅検出
機構及び回転速度演算部及び回転速度制御部及び
前記台車速度演算部及び前記走行速度制御部及び
前記溶接電流演算部及び前記溶接電流制御部を所
定の時系列及びタイミングで制御するシーケンス
部とを有することを特徴とする。
ここで、図を参照して本発明の実施例を説明す
る。外周面を円錐状に修正すべきロール母材であ
る回転体7の外周面と溶接トーチ2との間隔(以
下、これを肉盛高さと呼称し、Y方向で示す)の
位置を検出する位置検出センサ1は、溶接トーチ
2のトーチ支持部3に固定板4により機械的に固
定される。このセンサ1は回転体7の外周面の所
要肉盛部5のY方向位置検出のためにある。トー
チ支持部3は走行レール上を回転体7の長手方向
に移動する走行台車8に取付けられる。走行台車
8には上記長手方向(以下、これをX方向で示
す)の位置を検出する位置検出機構6が取付けら
れる。
Y方向の位置検出をするセンサ1およびX方向
の位置検出をする位置検出機構6は電気的に肉盛
高さ・肉盛幅検出機構9に接続されている。この
肉盛高さ・肉盛幅検出機構9では、その時のセン
サ1のX方向位置すなわち回転体7の長手方向位
置における、センサ1によるY方向位置すなわち
肉盛高さ位置を検出するものである。肉盛高さ・
肉盛幅検出機構9は電気的に回転速度演算部10
に接続され、ここでは肉盛高さに対応する回転体
7の回転周速度を得るための演算が行なわれ、適
切な周速度を得るための回転速度の設定が行なわ
れる。回転速度演算部10は更に電気的に回転速
度制御部11に接続され、これは回転体7を回転
させる回転駆動部12を制御する。また、肉盛高
さ・肉盛幅検出機構9は電気的に肉盛ピツチ演算
部13に接続され、ここでは肉盛幅を得るための
演算が行なわれる。本発明の台車速度演算部とし
て機能するこの肉盛ピツチ演算部13の出力信号
は台車走行速度を制御する台車走行リミツタスイ
ツチ14に入力される。更に、肉盛高さ・肉盛幅
検出機構9は電気的に溶接電流演算部15に接続
され、ここでは肉盛高さから溶接電流を得るため
の演算が行なわれる。この溶接電流演算部15の
演算結果は溶接制御部16に出力され、この演算
結果に対応する溶接電流が供給される。又、トー
チ支持部3に固定されて溶接ワイヤを回転体7の
外周面側に繰り出すワイヤ送給装置17は、溶接
制御部16によりその作動を制御されて回転体7
に対する溶接ワイヤの供給速度が適切に調整され
る。またシーケンス部18は前述した回転速度制
御部11、肉盛ピツチ演算部13、及び溶接制御
部16を同時に総括制御するものである。
次に、この第1図の構成に基づく作用を説明す
る。
走行台車8をX方向に走行させ、溶接トーチ2
に固定したセンサ1及び走行台車8に取付けた位
置検出機構6により回転体7に対する走行台車8
の長手方向位置及び肉盛高さ位置を検出する。セ
ンサ1及び位置検出機構6の出力信号により肉盛
高さ・肉盛幅検出機構9にて肉盛高さを検出す
る。肉盛高さ・肉盛幅検出機構9の出力信号に応
じて回転速度演算部10で肉盛高さと回転周速度
との関係から回転体7の回転速度を計算する。こ
れにより、回転速度演算部10からの回転速度に
対応する出力信号を受けた回転速度制御部11で
は、回転体7を回転させる回転駆動部12に指令
信号を与えて回転体7が上記設定された周速度で
回転できるようにしている。
同様に肉盛高さ・肉盛幅検出機構9の出力信号
に応じて肉盛ピツチを、溶接電流演算部15で溶
接電流をそれぞれ計算し、台車走行速度及びワイ
ヤ送給速度を制御する。そして、回転体7の回転
制御、走行台車8の走行速度、ワイヤ送給速度等
は所定の時系列およびタイミングでシーケンス部
18により総合的に制御される。こうして、均一
の周速度をもつて肉盛高さを均一にすることがで
き、回転体7の外周面を平坦な円錐状に肉盛する
ことができる。
第2図は、サブマージアーク自動肉盛溶接装置
の例であり、第1図と同一部分には同符号を付し
て説明は省略する。第2図中、19は走行台車8
の走行レール、20は溶接ワイヤ、21は溶接電
源、22は回転駆動部12に取付けられ回転体7
を固定し、回転駆動部12と共に回転する治具で
ある。
この第2図に示す例では、走行台車8を走行さ
せて溶接トーチ2に固定板4で固定したセンサ1
及び位置検出機構6により二次元の位置検出を行
ない、センサ1及び位置検出機構6の出力信号に
より肉盛高さ・肉盛幅検出機構9で所要肉盛高さ
及び所要肉盛幅を検出し、回転速度演算部10で
回転速度を計算し、肉盛ピツチ演算部13で肉盛
ピツチを計算し、更に溶接電流演算部15で必要
な溶接電流値を計算する。回転速度演算部10の
出力信号に基づき回転速度制御部11が回転体7
を回転させる回転装置駆動部12に指令信号を与
えて回転体7が一定周速度で回転できるようにし
た回転速度制御系と、ワイヤ送給装置17のワイ
ヤ送給速度を制御すると共に走行台車8の走行速
度を台車走行リミツトスイツチ14にて制御しな
がら溶接するための溶接制御部16とを所定の時
系列及びタイミングでシーケンス部18により総
合的に制御管理するものである。
第2図に示すサブマージアーク自動肉盛溶接装
置においては、溶接トーチ2に固定された触針式
のセンサ1と走行台車8に取付けた例えばエンコ
ーダからなる位置検出機構6とによりX,Y両方
向の位置検出を行なう。つぎに、回転体7が回転
して溶接が行なわれるが、溶接に当つては、位置
検出機構6の出力信号であるX方向位置に対応し
て、肉盛高さ・肉盛幅検出機構9にて所要肉盛高
さを検出し、肉盛高さと回転周速度との関係から
回転速度を演算し、回転速度制御部11により回
転体7の回転速度を回転体7の一回転毎に制御し
ながら溶接する。また、肉盛高さ・肉盛幅検出機
構9の出力信号に応じて肉盛ピツチ演算部13で
肉盛高さと肉盛ピツチとの関係から肉盛ピツチを
演算し、回転体7の一回転ごとにリミツタスイツ
チ14がオンして走行台車8の速度を制御し回転
体7の長手方向に走行台車8が一定ピツチで移動
するようになつている。また肉盛高さ・肉盛幅検
出機構9の出力信号に応じて肉盛高さと溶接電流
との関係から所要溶接電流を演算し、ワイヤ送給
装置17のワイヤ送給速度を変化させて溶接電流
を制御しながら溶接を行なう。
第3図は第2図の溶接に当つてのフローチヤー
トである。ステツプ(301)では溶接制御部16
にて電流I、電圧Eの溶接条件を設定する。つい
でステツプ(302)から(307)までで、センサ1
および位置検出機構6にて位置座標(X,Y)の
読込み、最大所要肉盛高さ(Hx=Ymax)、一層
当りの肉盛高さ(ΔHmax)、肉盛層数(N=
Hx/ΔHmax)、及び各層での肉盛幅(WY=XE
−XS)を設定し、肉盛開始点SK,1へトーチ2を移
動する。更に、ステツプ(308)から(312)まで
で、1パス毎に回転速度、肉盛ピツチを制御しな
がら溶接してM回繰返す。この操作をステツプ
(306)から(313)までN層多層肉盛溶接し、ス
テツプ(314)に到達して溶接が終了する。こう
して、回転体7の1回転毎に回転周速度等を設定
してMパスの溶接を行ない、しかもN層の溶接を
行なつている。
第4図はセンサ1の位置検出と回転速度制御の
仕方を示すものである。触針式のセンサ1による
位置の検出は、第4図aに示すように表面に沿つ
て等間隔に(X,Y)座標を読むことで行ない、
また、各座標位置における回転周速度から回転体
7の回転速度(回転数/時間)を求めるため、回
転体7の各座標位置における径を第4図bに示す
24C=2√22として求め、回転速度を制
御している。第4図bにて=D−Yであり、
BC=Lとなつている。
肉盛溶接としては、第4図に示す方法によつて
第5図に示すように最大所要肉盛高さ(Ymax)
を設定し、最大N層まで一定肉盛高さ
(ΔHmax)ずつ多層肉盛するものである。
また、回転体7の回転速度V肉盛ピツチP及び
溶接電流Iは、第6図に示すように実験データか
ら一層当りの肉盛高さ(ΔH)の関数となるの
で、このデータから最適値が求まる。なお、第6
図においては、周速度V、肉盛ピツチの逆数1/
P、及び溶接電流Iを得たΔH=K3I(K1/P−
K2V)から求めている。
以上説明したように本発明によれば、均一の肉
盛高さが可能となる。しかも自動化することがで
き、工数低減による溶接時間の短縮及び溶接品質
の向上が図れて、産業上非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第6図は本発明による回転体の肉
盛溶接装置の実施例で、第1図は全体のブロツク
図、第2図は全体の構成図、第3図は第2図に示
すもののフローチヤート、第4図a,bは位置、
周速度検出のための説明図、第5図は肉盛溶接の
説明図、第6図〜は周速度、肉盛ピツチ及び
溶接電流それぞれと肉盛高さとの関係を示す実験
データの一例のグラフである。 図面中、1はセンサ、2は溶接トーチ、6は位
置検出機構、7は回転体、8は走行台車、9は肉
盛高さ・肉盛幅検出機構、10は回転速度演算
部、11は回転速度制御部、13は肉盛ピツチ演
算部、14は台車走行リミツタスイツチ、15は
溶接電流演算部、16は溶接制御部、18はシー
ケンス部である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 回転するワークの長手方向に沿つて走行する
    走行台車と、この走行台車に設けられて前記ワー
    クの外周面と対向する溶接トーチと、この溶接ト
    ーチに機械的に固定されて前記ワークの外周面と
    当該溶接トーチとの間隔を検出する位置検出セン
    サと、前記ワークの長手方向に沿つた前記走行台
    車の位置を検出する位置検出機構と、これら位置
    検出機構及び位置検出センサからの信号に基づい
    て前記ワークに対する肉盛高さ及び肉盛幅を検出
    する肉盛高さ・肉盛幅検出機構と、この肉盛高
    さ・肉盛幅検出機構からの信号に基づいて前記ワ
    ークの回転速度を算出する回転速度演算部と、こ
    の回転速度演算部からの出力に基づいて前記ワー
    クの回転速度を制御する回転速度制御部と、前記
    肉盛高さ・肉盛幅検出機構からの信号に基づいて
    前記走行台車の走行速度を算出する台車速度演算
    部と、この台車速度演算部からの出力に基づいて
    前記走行台車の走行速度を制御する走行速度制御
    部と、前記肉盛高さ・肉盛幅検出機構からの信号
    に基づいて溶接電流を算出する溶接電流演算部
    と、この溶接電流演算部からの出力に基づいて溶
    接電流を制御する溶接電流制御部と、前記位置検
    出センサ及び前記位置検出機構及び前記肉盛高
    さ・肉盛幅検出機構及び回転速度演算部及び回転
    速度制御部及び前記台車速度演算部及び前記走行
    速度制御部及び前記溶接電流演算部及び前記溶接
    電流制御部を所定の時系列及びタイミングで制御
    するシーケンス部とを有する回転体の肉盛溶接装
    置。
JP22350283A 1983-11-28 1983-11-28 回転体の肉盛溶接装置 Granted JPS60115371A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22350283A JPS60115371A (ja) 1983-11-28 1983-11-28 回転体の肉盛溶接装置

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JP22350283A JPS60115371A (ja) 1983-11-28 1983-11-28 回転体の肉盛溶接装置

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JPS60115371A JPS60115371A (ja) 1985-06-21
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JP22350283A Granted JPS60115371A (ja) 1983-11-28 1983-11-28 回転体の肉盛溶接装置

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JP5320196B2 (ja) * 2009-07-15 2013-10-23 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 異材肉盛り溶接方法及び異材肉盛り溶接構造物
CN108942017B (zh) * 2018-08-10 2020-09-15 安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司 一种双工位火车轮用堆焊装置
CN108942016B (zh) * 2018-08-10 2020-09-15 安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司 一种火车轮轮面用堆焊装置

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JPS60115371A (ja) 1985-06-21

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