JPH06269943A - プレート縁継手の開先中心認識方法 - Google Patents

プレート縁継手の開先中心認識方法

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JPH06269943A
JPH06269943A JP5060082A JP6008293A JPH06269943A JP H06269943 A JPH06269943 A JP H06269943A JP 5060082 A JP5060082 A JP 5060082A JP 6008293 A JP6008293 A JP 6008293A JP H06269943 A JPH06269943 A JP H06269943A
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JP
Japan
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groove
center
welding
shape
recognizing
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Application number
JP5060082A
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English (en)
Inventor
Tatsuo Yamazaki
起男 山崎
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Hisaka Works Ltd
Original Assignee
Hisaka Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プレスにより成形された2枚の薄板を合わせ
た縁継手に対する溶接電極の開先倣い位置を求める。 【構成】 中央部1c、2cに対して段違いとなった縁部1
a、2aを有する2枚の薄板1、2を向かい合わせにして縁
部1a、2aどうしを横向き溶接するにあたり、形状認識セ
ンサー10により縁部1a、2aの端面の上端および下端を表
すデータを得、その平均値を開先中心として認識する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、プレス等により成形
された2枚の薄い大型の板を縁溶接する際の開先中心認
識方法に関するもので、形状認識センサーを用いた開先
倣いにおいて、縁継手形状認識データから溶接電極の開
先倣い位置を求める手法である。
【0002】
【従来の技術】図6(a)(b)に例示したプレート式
熱交換器の単位伝熱エレメントはプレス等により成形さ
れた2枚の薄い板(1、2)から構成され、従来、内部
を流れる流体の漏洩を防ぐため周囲にガスケットを介在
させるのが一般的である。板(1、2)の板厚は例を挙
げるならば0.6mm程度である。なお、流体の出入口
となる孔や伝熱面の波形等は省略してある。
【0003】板(1、2)の全周を溶接すればガスケッ
トを省くことができるが、図6(c)に示すようないわ
ゆるへり溶接では、内圧が高くなると2枚の板(1、
2)が矢印方向に剥がれるようにして変形し、溶接部に
応力集中が発生して破損しやすい。
【0004】ところで、溶接姿勢のうちで最良の姿勢は
下向き溶接である。溶接入熱により溶かされた湯は流動
性があるため重力により落下しようとするが、湯の表面
張力により落下が防がれる。このとき下向き姿勢であれ
ば2つの母材に均等に湯がわたるためであり、またアー
ク力で湯が飛び散るなどの現象が起きにくいためであ
る。
【0005】しかし、2枚の大型の板を縁溶接する場合
は、被溶接物を回転させることが不可能であることか
ら、全周を同一姿勢で溶接するには横向き溶接となる。
【0006】一方、薄板溶接の場合、溶接入熱を大きく
すると母材が溶けすぎて穴が開く「溶け落ち」と呼ばれ
る現象が発生するため、より大きな入熱量を必要とする
溶加棒を用いる溶接方法は採用しがたい。横向き溶接で
は溶加棒が溶けた湯が重力で落下するためなおのことで
ある。しかし、溶加棒を使用しなければ湯が不足して母
材厚以上の厚さが得られないため、いわゆる「アンダー
カット」と同様の溶接欠陥となる。
【0007】そこで、本出願人は、同日付けで、開先形
状を工夫することで母材に溶加棒の代わりとなる部分を
設け、溶加棒を加えたときと同じ湯量を確保する技術を
開示している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被溶接
物が薄板であり、開先加工がプレス加工であることか
ら、開先を固定する力による変形で開先位置が変化した
り、原材料製造時のロット毎の機械的特性により板厚が
異なるなどといったことが原因となって一定した開先形
状が得られにくい。このため、溶接電極の狙い点を開先
中心に合わせてやる必要がある。
【0009】この発明の目的は、したがって、プレスに
より成形された2枚の薄板を合わせた縁継手に対する溶
接電極の開先倣い位置を求めることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明は、中央部に対
して段違いとなった縁部を有する2枚の薄板を向かい合
わせにして縁部どうしを横向き溶接するにあたり、形状
認識センサーにより縁部の端面の上端および下端を表す
データを得、その平均値を開先中心として認識するよう
にした。
【0011】
【作用】開先中心を、形状認識センサーから得た開先形
状データに基づき算術平均で決定することにより、板厚
に関係なく開先中心が求められる。
【0012】
【実施例】図6(a)(b)に示すような、プレス等に
より成形された2枚の薄い大型の板(1、2)を縁溶接
する場合について説明する。図1(a)は溶接前の状態
を示し、図1(b)は溶接後の状態を示している。図1
(a)に示されるように、各板(1、2)の周囲には中
央部(1c、2c)に対して段違いになった縁部(1
a、2a)があり、中央部(1c、2c)と縁部(1
a、2a)は傾斜部(1b、2b)を介して連続してい
る。板(1)と板(2)を向かい合わせにして重ねると
縁部(1a、2a)どうしが接触する。このように互い
に当接した状態の縁部(1a、2a)を溶加棒を用いず
に溶接すると、溶接入熱により縁部(1a、2a)の母
材が溶けて幅寸法(B)に応じた量の湯を提供する。板
(1、2)の縁部(1a、2a)に図示するような開先
加工を施し、縁部(1a、2a)の幅寸法(B)を、縁
部(1a、2a)の母材が、溶接入熱により溶けて所望
のビード(3)を形成すべき湯量に相当する体積を有す
るように設定する。たとえば、各板(1、2)の板厚が
0.6mmの場合、縁部(1a、2a)の幅寸法(B)
は0.5mm程度が適当である。
【0013】図1(b)に示されるように、溶接部の形
状は突き合わせ溶接継手のようなビード形状となり、高
い内圧に対しても、図6(c)に関連して既述したよう
な応力集中が発生しにくい。
【0014】なお、この発明を実施するために採用し得
る具体的な溶接方法は、TIG(タングステン・イナー
ト・ガス)溶接、レーザービーム溶接等の溶加棒を使用
せずに溶接が可能な溶接方法である。
【0015】上述の縁溶接をするに際しては、図2に示
すように、被溶接物たる板(1、2)を向かい合わせに
重ね合わせてクランプ(4)とクランプベッド(5)の
間に水平に固定する。溶接電極(6)を被溶接物の溶接
線に沿って移動させる移動軸は長軸(7)と短軸(8)
と回転軸(9)とからなる。溶接電極(6)は回転軸
(9)に取り付けられ、図3に示すように、形状認識セ
ンサー(10)、垂直倣い軸(11)、水平倣い軸(12)に
よって倣い制御が行なわれる。
【0016】全周にわたり均一な溶接ビードを形成させ
るとともに上下のビード形状を等しくして良好な溶接を
得るために、形状認識センサー(10)で開先形状とその
位置を認識し、溶接電極(6)を所定位置に合わせるよ
うに制御する。溶接電極(6)の所定位置とは、水平方
向(アーク長)は溶接電源の仕様によって任意に決定さ
れ、これを一定に保つことが溶接入熱を一定にすること
であり、全周にわたり均一なビードを形成させることに
なる。また、垂直方向は開先中央よりやや上に電極を合
わせることで重力による湯の流れが等しくなり、上下の
ビード形状を等しくすることができる。
【0017】形状認識センサー(10)としては、たとえ
ばレーザービームを用いるタイプのものを使用すること
ができる。形状認識センサーは、三角測量と同じ考え方
で、図4(a)に示すように、三角形の2角とその挟辺
から仮想三角形ABCを決定し、計測物の位置を知る方
法である。形状認識センサーではA点が発光部、C点が
受光部となり、A点の発光角度θ1とAC間の距離Lが
既知で受光角度θ2を知ることで被計測点Bの位置が求
められる。図4(a)のθ1 を連続して変化させること
で図4(b)のように被計測物の外形点B1、B2、B3
が連続して求まり、それぞれを結べば被計測物の形状が
分かる。A点、C点の構成要素としては、図4(c)に
示すように、光源(13)からの光を反射する鏡(14)が
発光部であり、θ1 =180゜−2×θ3 によって発光角度
が与えられる。一方、受光部は凸レンズ(15)で、その
焦点距離にフォトダイオード、CCD等の素子(16)が
配列され、受光量の最も多い位置Dがそれらの素子によ
って特定される。焦点距離WとD点位置Xから直角三角
形CDEが求められ、θ2=90°±θ4によって受光角度
が分かる。
【0018】図5(a)に示すようなプレート縁継手を
レーザービームを用いた形状認識センサー(10)で認識
すると、図5(b)のようになる。プレート縁継手の端
面データはBからCまでであるが、開先中心位置はB、
C間データの算術平均値とする。または、B、C2点の
算術平均値とする。B点、C点の求め方は、形状の最端
データA、Dと各データを結んだ直線の傾きの絶対値を
比較し、A点から結んだもののうち最も小さいものをB
とし、D点から結んだもののうち最も小さいものをCと
する。ただし、レーザー光の照射方向によってはD点が
計測されない場合もあり、その場合はC点をD点、E点
をB点と誤認してしまうので、B−C間の傾きの絶対値
がA−B間の傾きのそれより大きいという確認を行い、
もし小さい場合にはD点をC点と置き換える。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、この発明は、中央
部に対して段違いとなった縁部を有する2枚の薄板を向
かい合わせにして縁部どうしを横向き溶接するにあた
り、形状認識センサーにより縁部の端面の上端および下
端を表すデータを得、その平均値を開先中心として認識
するようにしたものであるから、薄板の板厚に関係なく
開先中心が求められ、開先中心を基準に電極の倣い制御
が行なえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例を説明するための溶接前の断面図(a)
および溶接後の断面図(b)
【図2】溶接装置の側面図
【図3】溶接装置の斜視図
【図4】形状認識センサーの原理を説明するための略図
【図5】プレート縁継手の断面図(a)および形状認識
センサーで得られたデータの線図(b)
【図6】従来の技術を説明するための伝熱エレメントの
正面図(a)、一部破断平面図(b)および拡大断面図
(c)
【符号の説明】
1、2 板 1a、2a 縁部 1b、2b 傾斜部 1c、2c 中央部 3 ビード B 縁部の幅寸法 4 クランプ 5 クランプベッド 6 溶接電極 7 移動軸(長軸) 8 移動軸(短軸) 9 移動軸(回転軸) 10 形状認識センサー 11 垂直倣い軸 12 水平倣い軸

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中央部に対して段違いとなった縁部を有
    する2枚の薄板を向かい合わせにして縁部どうしを横向
    き溶接するにあたり、形状認識センサーにより縁部の端
    面の上端および下端を表すデータを得、その平均値を開
    先中心として認識することを特徴とするプレート縁継手
    の開先中心認識方法。
JP5060082A 1993-03-19 1993-03-19 プレート縁継手の開先中心認識方法 Pending JPH06269943A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011040127A1 (ja) * 2009-10-02 2011-04-07 日立造船株式会社 コイルの製造装置及び製造方法
JP2013132652A (ja) * 2011-12-26 2013-07-08 Azbil Corp 倣い溶接装置および倣い溶接方法
JP2013530837A (ja) * 2010-05-28 2013-08-01 スキャンソニック エムアイ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 金属薄板部分をレーザ接合する方法および装置

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Effective date: 20020226