JPH051106B2 - - Google Patents
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- JPH051106B2 JPH051106B2 JP10446485A JP10446485A JPH051106B2 JP H051106 B2 JPH051106 B2 JP H051106B2 JP 10446485 A JP10446485 A JP 10446485A JP 10446485 A JP10446485 A JP 10446485A JP H051106 B2 JPH051106 B2 JP H051106B2
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Landscapes
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は多層振分け溶接方法の自動化に関す
る。 〔従来の技術〕 中・厚板構造物の溶接に用いられる多層振分け
溶接では、前ビードの重なり部にトーチ狙い位置
を制御して振分けたり、最終積層状態を考慮した
上で各パス毎の溶接条件制御が必要とされる。 ところで、非接触センサにより溶接開先を検知
し、トーチ位置制御並びに溶接条件を制御する方
法としては、例えば開先と直角にスリツト光を投
射すると共に、これを斜め方向からITVカメラ
等で撮像し、断面形状を検出してトーチ位置を開
先中央に制御する方法等、種々の方法が従来考案
されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記従来の方法では多層振分け
溶接に要求される高精度を満たすための情報処理
手法が確立されていなかつた。このため、多層振
分け溶接は作業者の経験に頼らざるを得ない問題
があり、熟練作業者不足等の問題から自動化によ
る高品質化、高能率化が望まれている。 上記事情に鑑み、本発明は熟交換器や塔槽類等
の中・厚板構造物の多層振分け溶接を対象に、非
接触センサを用いた高精度な開先情報検知手段お
よび開先情報を利用した振分け溶接手法を確立
し、多層連続溶接自動化の妨げとなつていた多層
振分け溶接における溶接線倣い技術ならびに溶接
条件制御の完全自動化を図り、これにより複数継
手を一人で管理できるようにして品質の安定化と
大幅な能率向上の実現を課題とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明による多層振分け自動溶接方法は、光学
式距離センサを溶接線に略直角方向に揺動させ、
得られた距離信号と揺動時のセンサ信号から開先
の位置および形状に掛る実開先情報を得る工程
と、該実開先情報から表面キズ、開先表面のうね
り及び傾斜、並びにスパツタ等の影響を排除して
トーチ狙い位置を設定すると共に、開先両肩部お
よび最深部等の溶接条件制御に必要な特徴点、並
びに未溶接断面積を求める工程と、前記開先内特
徴点を基準に多層振分け溶接に必要な各パスにお
けるトーチ狙い位置設定式を決める工程と、施工
対象別に溶接条件、トーチ狙い位置設定式、基準
開先による未溶接断面積を予め出力データ表に纒
め、これをプログラム化する工程と、該プログラ
ム化工程で設定された各パスにおける基準溶接条
件に実開先断面積の変動に応じた修正処理を行な
つて適正溶接条件を出力し、該出力により各パス
の溶接作業を制御すると共に、表層の溶接は一定
の溶接条件を用いてビードの外観を均一にするよ
うにしたことを特徴とするものである。 〔作用〕 本発明によれば、第一パスから振分け最終パス
までのトーチ狙い位置設定に必要な高精度な開先
情報を提供する方法と、基準開先データを元に積
層手順を設定する方法により多層振分け溶接を自
動化でき、熱交・塔槽類等の中・厚肉溶接構造物
全般に応用できるものである。 〔実施例〕 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。 第２図Ａ〜Ｄは各種中厚肉継手における振分け
溶接部断面を示したもので、同図ＡはＶ字開先、
同図ＢはＵ字開先、同図ＣはＶ字開先の片側に傾
斜を有するもの、同図ＤはＵ字開先の片側に傾斜
を有するものの一例である。図中１は母材、２，
２′は開先線、３は溶接ビード、４は裏側溶接部
を示す。本発明は種々の溶接方法を用いてこれら
どのような開先に対しても適用できるが、Ｖ字開
先の潜弧溶接（サブマージアーク溶接）に適用し
た実施例について以下に説明する。 第１図は本発明を潜弧溶接に適用した場合の溶
接状態および光学式距離センサによる開先形状の
検出手段を示す斜視図である。同図において、１
は溶接母材、２は開先、３は溶接ビード、５はフ
ラツクス、６は溶接ワイヤ、７は溶接トーチ、８
は距離測定用の光学式センサ、９は開先断面形状
を検出する際にセンサ８を揺動させる軌跡、１０
はセンサ８を所定幅だけ揺動させるための揺動用
モータ、１１はセンサ８で得られた距離信号を処
理するための処理装置、１２はセンサ８による距
離信号と揺動モータ１０の位置信号を合成して開
先形状を得るための演算装置である。 まず開先形状の検出方法について説明すると、
図示のように溶接部から一定距離Ｌだけ前方で、
溶接線と略直角方向にセンサ８を揺動させること
により、0.1〜5.0mmの微少ピツチで連続的に距離
信号を取込み、この信号（Ｙ軸）とセンサ位置信
号（Ｘ軸）を演算装置１２で合成して高精度の開
先形状を検出する。第３図Ａ〜Ｃは、こうして検
出されたＶ字型開先の断面形状を示している。同
図Ａは溶接前、同図Ｂは第１パス終了後、同図Ｃ
は第２パス終了後に検出された形状を夫々示して
いる。なおセンサ８の揺動に際しては、トーチを
揺動させる場合にはこれを搭載した溶接台車に、
また母材を回転させる場合は回転装置等の駆動部
にパルスエンコーダを取付け、該パルスエンコー
ダから発振されるパルスを計数し、センサ８の揺
動タイミングをこれに同期させるようにする。 こうして得られた開先断面形状から表面のキズ
やスパツタの影響を排除して適正な開先情報を得
るため、次の処理を行なう（第４図Ａ，Ｂ参照）。
なお、図中Ｙはセンサ８／母材１間の距離、Ｗは
センサ８の揺動幅である。 第一に、図中９′で示す上記の開先断面形状か
ら、次のアルゴリズムにより多層振分け溶接の狙
い位置設定に必要な特徴点（開先の両肩ｄ、ｆ、
開先内の最深部ｅ）を求める（第４図Ａ参照）。 開先両肩部の求め方 ：左端ａ点からｂ点までの平均距離L1とｂ点
からｃ点までの平均距離L2から、直線L1−L2
の傾きを求める。なお、L1，L2は何れも１mm
〜10mmの長さである。 ：次に、直線L1−L2を任意に設定した距離×
（数ミリ程度）だけ図の下方にスライドさせて
開先９との交点ｄを求め、これを仮の開先左肩
とする。 ：更に、ｄ点の先（図の右側）の数ポイントを
同時に比較し、ｄ点のセンサ値（Ｙ軸値）より
も小さい（図の下方にある）という条件が満さ
れることを確認した上で、このｄ点を最終的に
開先左肩とする。開先右肩ｆ点についても同様
にして求める。 上記の処理方法によれば、第２図Ｃ，Ｄのよう
に開先の片側表面に傾斜がある場合でも開先肩を
検知することができる。 開先内最深部の求め方 ：左端ａ点から順にセンサ値を比較して小さい
方のセンサ値を残す処理を行ない、最少センサ
値を求める。 ：先に求めたｄ点およびｆ点間の中点を求め
る。 ：最少センサ値のＸ座標が、両片ｄ、ｆ間の中
点のＸ座標を中心に任意に設定した±数ミリの
範囲内にあれば、最少センサ値の座標（Ｘ、
Ｙ）を最深部ｅとする。また、前記中点のＸ座
標が前記範囲外であるときは、当該中点と開先
線９′との交点を最深部ｅとする。 第二に、次のアルゴリズムに従つて未溶接部断
面積を求める（第４図Ｂ参照）。即ち、 ：開先左側の直線L1−L2を図中下方に数ミリ
だけスライドさせ、開先９′との交点d′を得る。
開先右側についても同様の処理をして点f′を得
る。 ：直線d′−f′で囲まれた開先内の断面積Ａを求
める。 ：上記の断面積Ａは、直線d′−f′間のセンサ値
にセンサデータ取込みピツチを乗じたものか
ら、直線d′−f′で図の下方に区分けされた部分
のみを演算して求める。 上記の平均化処理による母材表面の直線近似お
よび比較処理による検知点の評価を行つて求めた
開先内特徴点（両肩ｄ点およびｆ点、最深部ｅ
点）および未溶接断面積Ａは、母材表面の傾斜、
うねり、キズ、組立て誤差スパツタ等の影響を排
除し得た信頼性の高いデータとなる。これら高精
度のデータを用いた溶接線倣い手法および溶接条
件制御手法により、次に説明するようにして自動
的に多層振分け溶接を行なう（第５図、第６図参
照）。 第５図はＶ字型開先の多層振分け溶接結果（４
パス仕上げ）を示す断面図である。また、第６図
は第１図の手段で検出した開先形状から、第４図
に示す処理手法を用いて振分け溶接に要求される
各パス毎のトーチ狙い位置の検知方法を示したも
のである。なお、同図Ａ〜同図Ｄは、夫々第１パ
ス〜第４パスにおける狙い位置の検出方法を示
し、また図中○印は前記開先内の特徴点を、・印
は溶接トーチ狙い位置を示している。これらの図
を参照してトーチ狙い位置の設定および溶接条件
制御手法を説明する。 まず、予備実験により各パス毎の適正狙い位置
（図中の・印）を求め、これらの狙い位置と先に
求めた特徴点（両肩、最深部）との関係を把握
し、施工対象材質、開先種類、溶接法、ワイヤ径
等）毎に分類して整理する。第７図はその一例を
示しており、炭素鋼、70度Ｖ型開先、潜弧溶接、
ワイヤ系4.8mmの場合の溶接施工条件出力データ
の一部を示してたものである。この出力データ表
から、開先深さ15mmの場合を取上げて処理手順を
説明すれば次の通りである。 即ち、開先深さを15mmと入力すると、総パス数
４が求められる。総パス数４の欄には、第１パス
〜第４パスまでの各々のトーチ狙い位置演算式、
基準開先の溶接条件番号、基準開先による未溶接
断面積がセツトされている。従つて、自動溶接を
開始すると、センサで検知した開先断面形状をも
とに、第７図にセツトされているトーチ狙い位置
演算式で処理されて第１パスの狙い位置が求ま
る。同時に、第７図３にセツトされている基準開
先の未溶接断面積A0およびセンサで検知した実
開先断面積Ａの比に対し、第１パスの基準溶接条
件の溶接断面積を乗じることにより実開先に対応
する必要溶接断面積を算出し、下記第１表からこ
れに該当する溶接条件を求めて出力する。この一
連の処理を、センサオシレートピツチに対応した
一定ピツチ毎に行ない、実開先の断面形状および
溶接線に応じた溶接を行なう。なお、トーチ狙い
位置および溶接条件の出力は、トーチとセンサ間
の距離を考慮した遅れ倣い方式で行なう。
る。 〔従来の技術〕 中・厚板構造物の溶接に用いられる多層振分け
溶接では、前ビードの重なり部にトーチ狙い位置
を制御して振分けたり、最終積層状態を考慮した
上で各パス毎の溶接条件制御が必要とされる。 ところで、非接触センサにより溶接開先を検知
し、トーチ位置制御並びに溶接条件を制御する方
法としては、例えば開先と直角にスリツト光を投
射すると共に、これを斜め方向からITVカメラ
等で撮像し、断面形状を検出してトーチ位置を開
先中央に制御する方法等、種々の方法が従来考案
されている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記従来の方法では多層振分け
溶接に要求される高精度を満たすための情報処理
手法が確立されていなかつた。このため、多層振
分け溶接は作業者の経験に頼らざるを得ない問題
があり、熟練作業者不足等の問題から自動化によ
る高品質化、高能率化が望まれている。 上記事情に鑑み、本発明は熟交換器や塔槽類等
の中・厚板構造物の多層振分け溶接を対象に、非
接触センサを用いた高精度な開先情報検知手段お
よび開先情報を利用した振分け溶接手法を確立
し、多層連続溶接自動化の妨げとなつていた多層
振分け溶接における溶接線倣い技術ならびに溶接
条件制御の完全自動化を図り、これにより複数継
手を一人で管理できるようにして品質の安定化と
大幅な能率向上の実現を課題とするものである。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明による多層振分け自動溶接方法は、光学
式距離センサを溶接線に略直角方向に揺動させ、
得られた距離信号と揺動時のセンサ信号から開先
の位置および形状に掛る実開先情報を得る工程
と、該実開先情報から表面キズ、開先表面のうね
り及び傾斜、並びにスパツタ等の影響を排除して
トーチ狙い位置を設定すると共に、開先両肩部お
よび最深部等の溶接条件制御に必要な特徴点、並
びに未溶接断面積を求める工程と、前記開先内特
徴点を基準に多層振分け溶接に必要な各パスにお
けるトーチ狙い位置設定式を決める工程と、施工
対象別に溶接条件、トーチ狙い位置設定式、基準
開先による未溶接断面積を予め出力データ表に纒
め、これをプログラム化する工程と、該プログラ
ム化工程で設定された各パスにおける基準溶接条
件に実開先断面積の変動に応じた修正処理を行な
つて適正溶接条件を出力し、該出力により各パス
の溶接作業を制御すると共に、表層の溶接は一定
の溶接条件を用いてビードの外観を均一にするよ
うにしたことを特徴とするものである。 〔作用〕 本発明によれば、第一パスから振分け最終パス
までのトーチ狙い位置設定に必要な高精度な開先
情報を提供する方法と、基準開先データを元に積
層手順を設定する方法により多層振分け溶接を自
動化でき、熱交・塔槽類等の中・厚肉溶接構造物
全般に応用できるものである。 〔実施例〕 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。 第２図Ａ〜Ｄは各種中厚肉継手における振分け
溶接部断面を示したもので、同図ＡはＶ字開先、
同図ＢはＵ字開先、同図ＣはＶ字開先の片側に傾
斜を有するもの、同図ＤはＵ字開先の片側に傾斜
を有するものの一例である。図中１は母材、２，
２′は開先線、３は溶接ビード、４は裏側溶接部
を示す。本発明は種々の溶接方法を用いてこれら
どのような開先に対しても適用できるが、Ｖ字開
先の潜弧溶接（サブマージアーク溶接）に適用し
た実施例について以下に説明する。 第１図は本発明を潜弧溶接に適用した場合の溶
接状態および光学式距離センサによる開先形状の
検出手段を示す斜視図である。同図において、１
は溶接母材、２は開先、３は溶接ビード、５はフ
ラツクス、６は溶接ワイヤ、７は溶接トーチ、８
は距離測定用の光学式センサ、９は開先断面形状
を検出する際にセンサ８を揺動させる軌跡、１０
はセンサ８を所定幅だけ揺動させるための揺動用
モータ、１１はセンサ８で得られた距離信号を処
理するための処理装置、１２はセンサ８による距
離信号と揺動モータ１０の位置信号を合成して開
先形状を得るための演算装置である。 まず開先形状の検出方法について説明すると、
図示のように溶接部から一定距離Ｌだけ前方で、
溶接線と略直角方向にセンサ８を揺動させること
により、0.1〜5.0mmの微少ピツチで連続的に距離
信号を取込み、この信号（Ｙ軸）とセンサ位置信
号（Ｘ軸）を演算装置１２で合成して高精度の開
先形状を検出する。第３図Ａ〜Ｃは、こうして検
出されたＶ字型開先の断面形状を示している。同
図Ａは溶接前、同図Ｂは第１パス終了後、同図Ｃ
は第２パス終了後に検出された形状を夫々示して
いる。なおセンサ８の揺動に際しては、トーチを
揺動させる場合にはこれを搭載した溶接台車に、
また母材を回転させる場合は回転装置等の駆動部
にパルスエンコーダを取付け、該パルスエンコー
ダから発振されるパルスを計数し、センサ８の揺
動タイミングをこれに同期させるようにする。 こうして得られた開先断面形状から表面のキズ
やスパツタの影響を排除して適正な開先情報を得
るため、次の処理を行なう（第４図Ａ，Ｂ参照）。
なお、図中Ｙはセンサ８／母材１間の距離、Ｗは
センサ８の揺動幅である。 第一に、図中９′で示す上記の開先断面形状か
ら、次のアルゴリズムにより多層振分け溶接の狙
い位置設定に必要な特徴点（開先の両肩ｄ、ｆ、
開先内の最深部ｅ）を求める（第４図Ａ参照）。 開先両肩部の求め方 ：左端ａ点からｂ点までの平均距離L1とｂ点
からｃ点までの平均距離L2から、直線L1−L2
の傾きを求める。なお、L1，L2は何れも１mm
〜10mmの長さである。 ：次に、直線L1−L2を任意に設定した距離×
（数ミリ程度）だけ図の下方にスライドさせて
開先９との交点ｄを求め、これを仮の開先左肩
とする。 ：更に、ｄ点の先（図の右側）の数ポイントを
同時に比較し、ｄ点のセンサ値（Ｙ軸値）より
も小さい（図の下方にある）という条件が満さ
れることを確認した上で、このｄ点を最終的に
開先左肩とする。開先右肩ｆ点についても同様
にして求める。 上記の処理方法によれば、第２図Ｃ，Ｄのよう
に開先の片側表面に傾斜がある場合でも開先肩を
検知することができる。 開先内最深部の求め方 ：左端ａ点から順にセンサ値を比較して小さい
方のセンサ値を残す処理を行ない、最少センサ
値を求める。 ：先に求めたｄ点およびｆ点間の中点を求め
る。 ：最少センサ値のＸ座標が、両片ｄ、ｆ間の中
点のＸ座標を中心に任意に設定した±数ミリの
範囲内にあれば、最少センサ値の座標（Ｘ、
Ｙ）を最深部ｅとする。また、前記中点のＸ座
標が前記範囲外であるときは、当該中点と開先
線９′との交点を最深部ｅとする。 第二に、次のアルゴリズムに従つて未溶接部断
面積を求める（第４図Ｂ参照）。即ち、 ：開先左側の直線L1−L2を図中下方に数ミリ
だけスライドさせ、開先９′との交点d′を得る。
開先右側についても同様の処理をして点f′を得
る。 ：直線d′−f′で囲まれた開先内の断面積Ａを求
める。 ：上記の断面積Ａは、直線d′−f′間のセンサ値
にセンサデータ取込みピツチを乗じたものか
ら、直線d′−f′で図の下方に区分けされた部分
のみを演算して求める。 上記の平均化処理による母材表面の直線近似お
よび比較処理による検知点の評価を行つて求めた
開先内特徴点（両肩ｄ点およびｆ点、最深部ｅ
点）および未溶接断面積Ａは、母材表面の傾斜、
うねり、キズ、組立て誤差スパツタ等の影響を排
除し得た信頼性の高いデータとなる。これら高精
度のデータを用いた溶接線倣い手法および溶接条
件制御手法により、次に説明するようにして自動
的に多層振分け溶接を行なう（第５図、第６図参
照）。 第５図はＶ字型開先の多層振分け溶接結果（４
パス仕上げ）を示す断面図である。また、第６図
は第１図の手段で検出した開先形状から、第４図
に示す処理手法を用いて振分け溶接に要求される
各パス毎のトーチ狙い位置の検知方法を示したも
のである。なお、同図Ａ〜同図Ｄは、夫々第１パ
ス〜第４パスにおける狙い位置の検出方法を示
し、また図中○印は前記開先内の特徴点を、・印
は溶接トーチ狙い位置を示している。これらの図
を参照してトーチ狙い位置の設定および溶接条件
制御手法を説明する。 まず、予備実験により各パス毎の適正狙い位置
（図中の・印）を求め、これらの狙い位置と先に
求めた特徴点（両肩、最深部）との関係を把握
し、施工対象材質、開先種類、溶接法、ワイヤ径
等）毎に分類して整理する。第７図はその一例を
示しており、炭素鋼、70度Ｖ型開先、潜弧溶接、
ワイヤ系4.8mmの場合の溶接施工条件出力データ
の一部を示してたものである。この出力データ表
から、開先深さ15mmの場合を取上げて処理手順を
説明すれば次の通りである。 即ち、開先深さを15mmと入力すると、総パス数
４が求められる。総パス数４の欄には、第１パス
〜第４パスまでの各々のトーチ狙い位置演算式、
基準開先の溶接条件番号、基準開先による未溶接
断面積がセツトされている。従つて、自動溶接を
開始すると、センサで検知した開先断面形状をも
とに、第７図にセツトされているトーチ狙い位置
演算式で処理されて第１パスの狙い位置が求ま
る。同時に、第７図３にセツトされている基準開
先の未溶接断面積A0およびセンサで検知した実
開先断面積Ａの比に対し、第１パスの基準溶接条
件の溶接断面積を乗じることにより実開先に対応
する必要溶接断面積を算出し、下記第１表からこ
れに該当する溶接条件を求めて出力する。この一
連の処理を、センサオシレートピツチに対応した
一定ピツチ毎に行ない、実開先の断面形状および
溶接線に応じた溶接を行なう。なお、トーチ狙い
位置および溶接条件の出力は、トーチとセンサ間
の距離を考慮した遅れ倣い方式で行なう。
【表】
上記のようにして第１パスの溶接が終了した
ら、例えば被溶接物が円筒の場合には溶接開始点
設けた突起物をリミツトスイツチ等で蹴ることに
より、また被溶接物が平面の場合には端部をセン
サで検知することにより第１パス終了の信号を形
成し、該信号を第２パスの開始信号とする。第２
パス開始信号を受けたら、出力データを第２パス
に切替えて第７図における第２パス欄のデータを
読取り、前述した一連の処理により適正溶接条件
およびトーチ狙い位置を出力する。これを順次繰
返して多層振分け溶接を行なう。総パス数が終了
した時点で自動的に溶接を停止する。 次に、本発明の実用的な特徴の一つである表層
の積層手法について説明すると、上記実施例にお
ける総パス数は４であるから、この場合には第３
パス及び第４パスが表層となる。本発明では表層
を一定の溶接条件で積層することにより、表層の
ビード幅を一定とし、外観上の見映えを向上させ
ている。これは自動化により品質を向上させると
共に、製品価値を高めることにつながる。これを
第４図Ｂを参照して説明すると、図示のように開
先表面からx2（数ミリ）だけ下方にd′点、f′点を求
め、直線d′−f′と開先９で囲まれた開先断面積に
ついては溶接条件制御にて積層する一方、表層部
分については適正余盛りが形成できるように予め
予備試験で設定した溶接条件にて溶接する。その
結果、一定幅のビードが外観が得られる。 （具体例） 最後に、第８図を参照して本発明による多層振
分け溶接を行なうための作業者の具体的な操作手
順、並びに制御フローの概要を説明する。 (1) まず、作業者は被溶接物を概略位置決めし
(A)、溶接材料のセツト(B)及び溶接トーチのセツ
ト(C)を行なう。 (2) 次に、溶接施工条件（溶接方、被溶接材料の
材質、開先種類、開先深さ等）を制御装置に入
力する(D)。 (3) 続いて、制御盤の「自動溶接」ボタンをON
にすれば、自動的に溶接が開始される(E)。自動
溶接が開始されたら、センサにて開先形状をサ
ンプリングし、演算する(F)。 (4) 演算の結果得られた開先情報を基に、所定の
狙い位置演算式（第６図）でトーチ狙い位置を
求め(G)、これを一時記憶して適正な倣いタイミ
ングになつた時の実際のトーチ位置と比較し
(H)、偏差が生じた場合には修正する(I)。 (5) 更に、第ｎパスの溶接が終了したか否かを判
断し(J)、YESの場合には第ｎパスが最終層か
否かを判断する(K)。逆に、NOの場合にいはパ
ス変更処理（狙い位置、溶接条件を変更）(L)を
行ない、次パス条件にて(F)以降を繰返す。 (6) 前記(K)で第ｎパスが最終層（YES）の場合、
溶接終了処理（重ね量制御とクレーム処理…詳
細記載せず）(M)を行なつて溶接を停止する(N)。 上記の手順から明らかなように、本発明によれ
ば「自動溶接」ボタンをONした後は作業者の監
視は不要となり、従つて複数継手の管理が可能で
しかも品質の安定化を図ることができる。 〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明によれば多層振分
け溶接を完全自動化し、複数継続手を一人で管理
することが可能になると共に、品質の安定化と大
幅な能率向上を実現できる等、顕著な効果が得ら
れるものである。
ら、例えば被溶接物が円筒の場合には溶接開始点
設けた突起物をリミツトスイツチ等で蹴ることに
より、また被溶接物が平面の場合には端部をセン
サで検知することにより第１パス終了の信号を形
成し、該信号を第２パスの開始信号とする。第２
パス開始信号を受けたら、出力データを第２パス
に切替えて第７図における第２パス欄のデータを
読取り、前述した一連の処理により適正溶接条件
およびトーチ狙い位置を出力する。これを順次繰
返して多層振分け溶接を行なう。総パス数が終了
した時点で自動的に溶接を停止する。 次に、本発明の実用的な特徴の一つである表層
の積層手法について説明すると、上記実施例にお
ける総パス数は４であるから、この場合には第３
パス及び第４パスが表層となる。本発明では表層
を一定の溶接条件で積層することにより、表層の
ビード幅を一定とし、外観上の見映えを向上させ
ている。これは自動化により品質を向上させると
共に、製品価値を高めることにつながる。これを
第４図Ｂを参照して説明すると、図示のように開
先表面からx2（数ミリ）だけ下方にd′点、f′点を求
め、直線d′−f′と開先９で囲まれた開先断面積に
ついては溶接条件制御にて積層する一方、表層部
分については適正余盛りが形成できるように予め
予備試験で設定した溶接条件にて溶接する。その
結果、一定幅のビードが外観が得られる。 （具体例） 最後に、第８図を参照して本発明による多層振
分け溶接を行なうための作業者の具体的な操作手
順、並びに制御フローの概要を説明する。 (1) まず、作業者は被溶接物を概略位置決めし
(A)、溶接材料のセツト(B)及び溶接トーチのセツ
ト(C)を行なう。 (2) 次に、溶接施工条件（溶接方、被溶接材料の
材質、開先種類、開先深さ等）を制御装置に入
力する(D)。 (3) 続いて、制御盤の「自動溶接」ボタンをON
にすれば、自動的に溶接が開始される(E)。自動
溶接が開始されたら、センサにて開先形状をサ
ンプリングし、演算する(F)。 (4) 演算の結果得られた開先情報を基に、所定の
狙い位置演算式（第６図）でトーチ狙い位置を
求め(G)、これを一時記憶して適正な倣いタイミ
ングになつた時の実際のトーチ位置と比較し
(H)、偏差が生じた場合には修正する(I)。 (5) 更に、第ｎパスの溶接が終了したか否かを判
断し(J)、YESの場合には第ｎパスが最終層か
否かを判断する(K)。逆に、NOの場合にいはパ
ス変更処理（狙い位置、溶接条件を変更）(L)を
行ない、次パス条件にて(F)以降を繰返す。 (6) 前記(K)で第ｎパスが最終層（YES）の場合、
溶接終了処理（重ね量制御とクレーム処理…詳
細記載せず）(M)を行なつて溶接を停止する(N)。 上記の手順から明らかなように、本発明によれ
ば「自動溶接」ボタンをONした後は作業者の監
視は不要となり、従つて複数継手の管理が可能で
しかも品質の安定化を図ることができる。 〔発明の効果〕 以上詳述したように、本発明によれば多層振分
け溶接を完全自動化し、複数継続手を一人で管理
することが可能になると共に、品質の安定化と大
幅な能率向上を実現できる等、顕著な効果が得ら
れるものである。
第１図は本発明をＶ字開先の潜弧溶接に適用し
た一実施例における溶接状況と、開先形状の検出
手段を示す斜視図、第２図Ａ〜Ｄは夫々中・厚肉
構造物の振分け溶接部の断面図、第３図Ａ〜Ｃは
夫々第１図の検出手段で検出した開先部の断面形
状を示す図、第４図Ａ，Ｂは第１図の検出手段で
検出した開先断面形状の処理方法を説明するため
の図、第５図はＶ字型開先の多層振分け溶接結果
と溶接時の狙い位置を説明するための図、第６図
Ａ〜Ｄは夫々のパス毎のトーチ狙い位置の検出不
法を説明するための図、第７図は各パス毎の狙い
位置と溶接条件を示す図、第８図は本発明による
多層振分け自動溶接方法のフオローチヤートであ
る。 １……被溶接母材、２，２′……開先線、３…
…溶接ビード、５……フラツクス、６……溶接ワ
イヤ、７……溶接トーチ、８……センサ、９，
９′……開先断面形状、１０……揺動モータ、１
１……処理装置、１２……演算装置。
た一実施例における溶接状況と、開先形状の検出
手段を示す斜視図、第２図Ａ〜Ｄは夫々中・厚肉
構造物の振分け溶接部の断面図、第３図Ａ〜Ｃは
夫々第１図の検出手段で検出した開先部の断面形
状を示す図、第４図Ａ，Ｂは第１図の検出手段で
検出した開先断面形状の処理方法を説明するため
の図、第５図はＶ字型開先の多層振分け溶接結果
と溶接時の狙い位置を説明するための図、第６図
Ａ〜Ｄは夫々のパス毎のトーチ狙い位置の検出不
法を説明するための図、第７図は各パス毎の狙い
位置と溶接条件を示す図、第８図は本発明による
多層振分け自動溶接方法のフオローチヤートであ
る。 １……被溶接母材、２，２′……開先線、３…
…溶接ビード、５……フラツクス、６……溶接ワ
イヤ、７……溶接トーチ、８……センサ、９，
９′……開先断面形状、１０……揺動モータ、１
１……処理装置、１２……演算装置。
Claims (1)
- １ 光学式距離センサを溶接線に略直角方向に揺
動させ、得られた距離信号と揺動時のセンサ信号
から開先の位置および形状に掛る実開先情報を得
る工程と、該実開先情報から表面キズ、開先表面
のうねり及び傾斜、並びにスパツタ等の影響を排
除してトーチ狙い位置を設定すると共に、開先両
肩部および最深部等の溶接条件制御に必要な特徴
点、並びに未溶接断面積を求める工程と、前記開
先内特徴点を基準に多層振分け溶接に必要な各パ
スにおけるトーチ狙い位置設定式を決める工程
と、施工対象別に溶接条件、トーチ狙い位置設定
式、基準開先による未溶接断面積を予め出力デー
タ表に纒め、これをプログラム化する工程と、該
プログラム化工程で設定された各パスにおける基
準溶接条件に実開先断面積の変動に応じた修正処
理を行なつて適正溶接条件を出力し、該出力によ
り各パスの溶接作業を制御すると共に、表層の溶
接は一定の溶接条件を用いてビードの外観を均一
にするようにしたことを特徴とする多層振分け自
動溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10446485A JPS61262463A (ja) | 1985-05-16 | 1985-05-16 | 多層振分け自動溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10446485A JPS61262463A (ja) | 1985-05-16 | 1985-05-16 | 多層振分け自動溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61262463A JPS61262463A (ja) | 1986-11-20 |
| JPH051106B2 true JPH051106B2 (ja) | 1993-01-07 |
Family
ID=14381308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10446485A Granted JPS61262463A (ja) | 1985-05-16 | 1985-05-16 | 多層振分け自動溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61262463A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2809449B2 (ja) * | 1989-11-07 | 1998-10-08 | 株式会社日立製作所 | 多層盛自動溶接制御方法 |
| JP4761689B2 (ja) * | 2002-03-27 | 2011-08-31 | 株式会社日立製作所 | 多層盛溶接方法および多層盛自動溶接装置 |
-
1985
- 1985-05-16 JP JP10446485A patent/JPS61262463A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61262463A (ja) | 1986-11-20 |
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