JPH06328244A

JPH06328244A - 溶接方法

Info

Publication number: JPH06328244A
Application number: JP11339793A
Authority: JP
Inventors: Koichi Yoshioka; 浩一吉岡
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1993-05-14
Filing date: 1993-05-14
Publication date: 1994-11-29
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: JP3253747B2

Abstract

(57)【要約】【目的】深溶け込み、高速度高溶着率溶接が行える上
に、より広い溶接開先の範囲で、溶接不良の発生を抑
え、目的のビード形状を安定して得る溶接方法を提供す
るにある。【構成】画像処理装置８は、センサ５を通じて溶接開先
の光切断画像を取り込んで画像処理を行い、角継手部の
出隅となる点、電極３ｂに対応する開先エッジの点と、
電極３ａに対応する開先エッジの点を特異点として抽出
し、この抽出情報をロボット制御装置９に送る。ロボッ
ト制御装置９は、この抽出情報に基づいて特異点間の距
離の増減に応じて溶接装置２ａ，２ｂを制御し、電極３
ａ，３ｂからの入熱量を個々に増加させたり、減少させ
るのである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来の多電極溶接方法としては、特開昭
５２−１４４３４６号に見られるように溶接線と同じ方
向に電極を配置し、深溶け込みと、高速度高溶着率溶接
を目的した方法や、特開昭５３−２１０５９号に見られ
るように消耗電極と組み合わせ、高速度高溶着率溶接を
目的とした方法がある。更に特公昭５９−４７６２８号
に見られるように電極間からフィラー（ホットワイヤ
ー）を送給することによって効率的に多層盛りを行うこ
とを目的とした方法がある。更にまた特公昭５９−２５
８４号に見られるように電極を溶接線方向に対して前後
斜めに配置し、前面重ね隅肉溶接を一層盛りで完了する
方法がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述のように多電極を
用いた溶接方法では、深溶け込み、高速度高溶着率溶接
を目的としているため、溶接開先の変動によって溶接不
良等が発生したり、目的のビード形状を安定して得るこ
とが困難となる。また従来の溶接開先形状や溶融池をセ
ンシングすることによって、溶接条件を制御する方法で
は、多電極による溶接でないため、深溶け込み、高速度
高溶着率溶接が困難であるという欠点がある。更に一本
の電極からの溶接条件の制御だけでは溶接可能である溶
接開先範囲、並びに目的のビート形状を得ることができ
る溶接開先範囲が狭いという問題点がある。

【０００４】本発明は上記の問題点に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは、深溶け込み、高速度高
溶着率溶接が行える上に、より広い溶接開先範囲で、溶
接不良の発生を抑え、目的のビード形状を安定して得る
溶接方法を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、互いに電気的に独立した複数
の電極を一つの溶融池を形成するように配置し、溶接
前、溶接中、溶接後の少なくとも一つの溶接部位の形状
情報を用いて個々の電極の溶接条件を制御し、被溶接材
を溶接することを特徴とする。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、溶接開先の形状情報を用いて個々の電極の溶接条件
を制御することを特徴とする。請求項３の発明は、請求
項１の発明において、溶接開先の形状認識に光切断法を
用い、その光切断画像の特異点から個々の電極の溶接条
件を制御することを特徴とする。

【０００７】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、溶融池の形状情報を用いて個々の電極の溶接条件を
制御することを特徴とする。請求項５の発明は、請求項
４の発明において、溶融池の形状の特異点から個々の電
極の溶接条件を制御することを特徴とする。請求項６の
発明は、請求項１の発明において、溶接結果のビード形
状情報を用いて個々の電極の溶接条件を制御することを
特徴とする請求項１記載の溶接方法。

【０００８】請求項７の発明は、請求項１の発明におい
て、溶接条件の制御として、少なくとも一方の電極から
の入熱量を制御することを特徴とする。請求項８の発明
は、請求項１の発明において、溶接条件の制御として、
電極相対位置を制御することを特徴とする。請求項９の
発明は、請求項１の発明において、少なくとも二つの電
極を溶接進行方向の前後に配置し、個々の電極からの溶
接条件を制御することを特徴とする。

【０００９】請求項１０の発明は、請求項９の発明にお
いて、非消耗電極と消耗電極を用いた溶接法を組み合わ
せて溶接することを特徴とする。請求項１１の発明は、
請求項９の発明において、少なくとも一方の電極による
溶接法にプラズマ溶接法を用いることを特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１の発明によれば、多電極の溶接条件を
制御することができるため、深溶け込み、高速度高溶着
率溶接を行うことができ、より広い溶接開先範囲で溶接
不良の発生を抑え、目的のビード形状を安定して得るこ
とができる。請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、溶接開先の形状情報を用いて個々の電極の溶
接条件を制御するため、また請求項３の発明によれば、
溶接開先の形状認識に光切断法を用い、その光切断画像
の特異点から個々の電極の溶接条件を制御するため、溶
接前の溶接部位の形状情報をバッファとしてストアする
ことができ、形状情報をフレキシブルに使用することが
可能となる。

【００１１】請求項４の発明によれば、請求項１の発明
において、溶融池の形状情報を用いて個々の電極の溶接
条件を制御するため、また請求項５の発明によれば請求
項４の発明において、溶融池の形状の特異点から個々の
電極の溶接条件を制御するので、溶接開先の形状をセン
シングするための光源が不要となる。請求項６の発明に
よれば、請求項１の発明において、溶接結果のビード形
状情報を用いて個々の電極の溶接条件を制御するので、
目的のビード形状を得るためにフードバック制御を行う
ことが可能となる。

【００１２】請求項７の発明によれば、請求項１の発明
において、溶接条件の制御として、少なくとも一方の電
極からの入熱量を制御するので、周波数、溶接電流等の
電気的制御によって入熱量を制御することができ、機械
的制御に比べて制御が容易に行える。請求項８の発明に
よれば、請求項１の発明において、溶接条件の制御とし
て、電極相対位置を制御するので、溶接開始前に電極の
相対位置を精密にセットする必要がなくなる。

【００１３】請求項９の発明によれば、請求項１の発明
において、少なくとも二つの電極を溶接進行方向の前後
に配置し、個々の電極からの溶接条件を制御するので、
トーチ部の進入が困難である場所に対する溶接が可能と
なる。請求項１０の発明によれば、請求項９の発明にお
いて、非消耗電極と消耗電極を用いた溶接法を組み合わ
せて溶接するので、消耗電極で得られる肉盛り溶接部に
より滑らかなビード形状が得られ、更に開先形状に応じ
た溶着金属が得られる。請求項１１の発明によれば、
請求項９の発明において、少なくとも一方の電極による
溶接法にプラズマ溶接法を用いるので、安定した裏波ビ
ードが得られる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。（実施例１）図１は本実施例に用いる溶接システムの概
略構成図を示しており、被溶接材１は、箱体を構成する
ような板材であって、２枚の被溶接材１、１を直角に突
き合わせて構成される角継手部が溶接される。互いに独
立している２台のアーク溶接装置からなる溶接装置２
ａ，２ｂの夫々の電極３ａ，３ｂを溶接部位において一
つの溶融池が形成できるように配置してある。これらの
電極３ａ，３ｂはロボット装置４のアーム５の先部に設
けられたトーチ部に装着され、ロボット装置４により溶
接線Ｘに沿って移動することができるようになってい
る。また両電極３ａ，３ｂは図２に示すようにラチェッ
ト６ａ，６ｂの端部が支持されており、駆動歯車７をモ
ータ（図示せず）で回転させることにより、ラチェット
６ａ，６ｂを動かして両電極３ａ，３ｂの先端同士を近
づけたり、遠ざけたりすることができるようになってい
る。また電極３ａ，３ｂの支持部を回動できるようにし
て、電極３ａ，３ｂの先端を図示するように互いに直交
する方向に向けたり、後述するように溶接進行方向の前
後に配置する場合には同一方向に向けることができるよ
うになっている。

【００１５】上記ラチェット６ａ，６ｂ、駆動歯車７及
びモータ等により電極３ａ，３ｂ間距離を調整する位置
調整装置が構成される。溶接開先の形状認識するための
センサ５又はＴＶカメラは両電極３ａ，３ｂとともにロ
ボット装置４のアーム５先端に、両電極３ａ，３ｂの位
置に対して溶接進行方向の前側となるように装着してあ
る。

【００１６】画像処理装置８は例えばセンサ５又はＴＶ
カメラから適宜な公知の光切断法による光切断画像を取
り込み、この取り込んだ光切断画像より溶接開先形状の
特異点を抽出して電極３ａ，３ｂからの入熱量を制御す
るデータを生成するようになっている。ロボット装置４
及び溶接装置２ａ，２ｂの制御を行うのがロボット制御
装置９であって、このロボット制御装置９は予め設定さ
れたプログラム又はテーチングにより設定されたプログ
ラムに沿ってロボット装置４のアーム４ａの動き制御す
るとともに、上記の画像処理装置８からの入熱量制御の
ための特異点抽出情報に基づいて溶接装置２ａ，２ｂか
ら出力される溶接電流の電流値や周波数を制御して電極
３ａ，３ｂからの溶接入熱量を制御する機能を具備して
いる。

【００１７】図３は図１の溶接システムを概念的に示し
た図面であり、画像処理装置８は汎用のコンピュータを
利用して構成され、ロボット制御装置９に対しては制御
条件の情報を通信により送るようになっている。またロ
ボット制御装置９は位置制御の情報をロボット装置４に
送り、また各溶接装置２ａ，２ｂに入熱量制御の情報を
送るようになっている。

【００１８】而して被溶接材１、１の裏部に溶接治具１
０を当て、この溶接治具１０に溶接装置２ａ，２ｂ内の
溶接電源の接地極を接続し、また各対応する電極３ａ，
３ｂに溶接電源の他の極を接続する。この状態でロボッ
ト制御装置９に溶接開始の指令を与えると、ロボット制
御装置９は図４に示すフローチャートに基づく制御を行
う。つまりロボット装置４を駆動制御して溶接開始点に
電極３ａ，３ｂ及びセンサ５を移動させて電極３ａ，３
ｂを溶接開先において溶接線Ｘの両側に配置し且つ、溶
接開先を撮像できる位置にセンサ５を配置する。

【００１９】この状態でロボット制御装置９は溶接装置
２ａ，２ｂに対して電極３ａ，３ｂへの通電開始を指令
するとともに、画像処理装置８に対して画像処理開始を
指令し、同時にロボット装置４に対して電極３ａ，３ｂ
及びセンサ５を溶接線Ｘに沿って下方に移動させる制御
指令を与えて溶接を開始する。画像処理装置８は、セン
サ５を通じて溶接開先の光切断画像を取り込んで画像処
理を行い、特異点（Ｐ，Ｑ，Ｒ）を抽出する。これら特
異点は図５に示すように角継手部の出隅となるＲ点と、
電極３ｂ側の開先エッジに対応するＱ点と、電極３ａ側
の開先エッジに対応するＰ点であり、これらの特異点
（Ｐ，Ｑ，Ｒ）の抽出情報はロボット制御装置９に送ら
れる。

【００２０】ロボット制御装置９は、この抽出情報に基
づいて次のように溶接入熱量の制御を行う。つまりＰ点
とＲ点間の距離が増加すれば、電極３ａからの入熱量を
減少させ、電極３ｂからの入熱量を増加させるように夫
々に対応する溶接装置２ａ，２ｂを制御する。またＰ点
とＲ点間の距離が一定であれば現状の入熱量を維持させ
る。そしてＰ点とＲ点間の距離が減少すれば、電極３ａ
からの入熱量を増加させ、電極３ｂからの入熱量を減少
させるように夫々に対応する溶接装置２ｂ，２ａを制御
する。

【００２１】同様にＱ点とＲ点間の距離が増加すれば、
電極３ｂからの入熱量を減少させ、電極３ａからの入熱
量を増加させるように夫々に対応する溶接装置２ｂ，２
ａを制御する。またＱ点とＲ点間の距離が一定であれば
現状の入熱量を維持させる。Ｑ点とＲ点間の距離が減少
すれば、電極３ｂからの入熱量を増加させ、電極３ａか
らの入熱量を減少させるように夫々に対応する溶接装置
２ｂ，２ａを制御する。

【００２２】このようにして、個々の電極３ａ，３ｂの
溶接入熱の制御を行いながらロボット装置４により電極
３ａ，３ｂ及びセンサ５を溶接線Ｘに沿って下方に移動
させて溶接を行うのである。図６は溶接途中の状態を示
しており、電極３ａ，３ｂ及びセンサ５の上方には溶接
ビードＹが形成されている。上述のように本実施例では
個々の電極３ａ，３ｂからの入熱量を特異点の抽出情報
に基づいて制御するため、深溶け込み、高速度高溶着率
が得られる溶接が行え、しかも溶接前の特異点の抽出情
報をバッファとしてストアーできるため、抽出情報をフ
レキシブルに使用することができるという特徴がある。
また電気的に制御できる入熱量を採用しているため、制
御が容易という特徴もある。

【００２３】（実施例２）本実施例は実施例１と同様に
光切断画像から溶接開先の形状の特異点（Ｐ，Ｑ，Ｒ）
を抽出するものであるが、この抽出情報に基づいてロボ
ット制御装置９はロボット装置４のアーム４ａ先部に装
着してある電極３ａ，３ｂの相対位置を制御する点で実
施例１と相違する。尚システム構成は実施例１と基本的
に同じであるため図示及び説明は省略する。また特異点
抽出も同じであるため、特異点抽出についての説明も省
略する。

【００２４】而して本実施例では図７に示すフローチャ
ートのようにロボット制御装置９は図４に示す特異点
（Ｐ，Ｑ，Ｒ）の抽出情報に基づいて電極３ａが点Ｐに
対して一定距離を保持しながら追従するように、また電
極３ｂが同様にＱ点を追従するようにロボット装置４の
アーム４ａ及び上述の位置制御装置を制御するのであ
る。

【００２５】このように本実施例では電極３ａ，３ｂを
点Ｐ、Ｑに夫々追従させる制御を行うことにより、実施
例１と同様に深溶け込み、高速度高溶着率が得られる溶
接が行え、しかも溶接前の特異点の抽出情報をバッファ
としてストアーできるため、抽出情報をフレキシブルに
使用することができるという特徴がある。また溶接開始
前に電極３ａ，３ｂの相対位置を精密にセットする必要
がなくなる。

【００２６】（実施例３）上記実施例１、２では光切断
法によって角継手部の特異点を抽出してその抽出情報に
基づいて溶接条件を制御していたが、本実施例では、セ
ンサ５又はＴＶカメラで撮像して得られた画像に基づい
て画像処理装置８により、溶融池形状の特異点（Ｐ，
Ｑ，Ｒ）を抽出し、この抽出情報に基づいて実施例１と
同様に電極３ａ，３ｂの個々の溶接入熱量を制御する。

【００２７】尚使用する溶接システムは実施例１と同じ
であるためシステム構成についての説明は省略する。而
して、本実施例では図８に示すフローチャートに基づい
て制御が行われ、ロボット制御装置９に溶接開始の指令
を与えると、ロボット制御装置９はロボット装置４を駆
動制御して溶接開始点に電極３ａ，３ｂ及びセンサ５を
移動させ、電極３ａ，３ｂを溶接開先において溶接線Ｘ
の両側に配置し且つ、センサ５を溶接開先を撮像できる
位置に配置する。

【００２８】この状態でロボット制御装置９は溶接装置
２ａ，２ｂに対して電極３ａ，３ｂへの通電開始を指令
するとともに、画像処理装置８に対して画像処理開始を
指令し、同時にロボット装置４に対して電極３ａ，３ｂ
及びセンサ５を溶接線Ｘに沿って下方に移動させる制御
指令を与えて溶接を開始する。溶接を開始すると溶接ビ
ードＹが図９に示すように溶接線Ｘに沿って形成され、
また電極３ａ，３ｂ付近では被溶接材１、１が溶けて溶
融池Ｚが出来る。この溶融池Ｚは重力によって開先エッ
ジ及び溶接線Ｘに対応するように図１０に示す形状を呈
することになる。センサ５は溶融池Ｚを撮像し、画像処
理装置８はこの溶融池Ｚの画像を取り込み、両側の開先
エッジに対応する溶融池Ｚの下端点Ｐ，Ｑと溶接線Ｘに
対応する下端点Ｒを特異点として抽出する。

【００２９】これらの特異点（Ｐ，Ｑ，Ｒ）の抽出情報
はロボット制御装置９に送られ、ロボット制御装置９
は、この抽出情報に基づいて次のように溶接入熱量の制
御を行う。つまりＲ点とＰ点間の距離及びＲ点とＱ点間
の距離が共に増加すれば、両電極３ａ，３ｂからの入熱
量を増加させるように夫々に対応する溶接装置２ａ，２
ｂを制御する。またＲ点とＰ点間の距離及びＲ点とＰ点
間の距離が共に一定であれば現状の入熱量を維持させ
る。そしてＲ点とＰ点間の距離及びＲ点とＰ点間の距離
が共に減少すれば、両電極３ａ，３ｂからの入熱量を減
少させるように夫々に対応する溶接装置２ｂ，２ａを制
御する。

【００３０】またＰ点とＲ点間の距離及びＰ点とＱ点間
の距離が共に増加すれば、電極３ｂからの入熱量を増加
させるように対応する溶接装置２ｂを制御する。Ｐ点と
Ｒ点間の距離及びＰ点とＱ点間の距離が共に一定であれ
ば現状の入熱量を維持させる。そしてＰ点とＲ点間の距
離及びＰ点とＱ点間の距離が共に減少すれば、電極３ｂ
からの入熱量を減少させるように対応する溶接装置２ｂ
を制御する。

【００３１】更にＱ点とＲ点間の距離及びＱ点とＰ点間
の距離が共に増加すれば、電極３ａからの入熱量を増加
させるように対応する溶接装置２ａを制御する。またＱ
点とＲ点間の距離及びＱ点とＰ点間の距離が共に一定で
あれば現状の入熱量を維持させる。そしてＱ点とＲ点間
の距離及びＱ点とＰ点間の距離が共に減少すれば、電極
３ａからの入熱量を減少させるように対応する溶接装置
２ａを制御する。

【００３２】このようにして、個々の電極３ａ，３ｂの
溶接入熱量の制御を行いながらロボット装置４により電
極３ａ，３ｂ及びセンサ５を溶接線Ｘに沿って下方に移
動させて溶接を行うのである。上述のように本実施例で
は個々の電極３ａ，３ｂからの入熱量を溶接池Ｚの形状
の特異点の抽出情報に基づいて制御するため、深溶け込
み、高速度高溶着率が得られる溶接が行え、溶融池Ｚの
形状の画像処理を行うためセンシングのための光源が不
要となるという特徴がある。また電気的に制御できる入
熱量を採用しているため、制御が容易という特徴もあ
る。

【００３３】（実施例４）本実施例は実施例３と同様に
溶融池Ｚの形状の特異点（Ｐ，Ｑ，Ｒ）を抽出するもの
であるが、この抽出情報に基づいてロボット制御装置９
はロボット装置４のアーム４ａ先部に装着してある電極
３ａ，３ｂの相対位置を実施例２と同様に制御する点で
実施例３と相違する。尚溶接システム構成は実施例３と
同様に実施例１と基本的に同じであるため図示及び説明
は省略する。また特異点抽出は実施例３と同じであるた
め、特異点抽出についての説明も省略する。

【００３４】而して図１１に示すフローチャートにより
ロボット制御装置９は図９に示す特異点（Ｐ，Ｑ，Ｒ）
の抽出情報に基づいて次のような条件で電極相対位置の
制御を行う。つまりＲ点とＰ点間の距離及びＲ点とＱ点
間の距離が共に増加すれば、電極３ａ，３ｂ間の距離を
減少させるように位置調整装置を制御し、またＲ点とＰ
点間の距離及びＲ点とＱ点間の距離が一定であれば現状
を維持し、更にＲ点とＰ点間の距離及びＲ点とＱ点間の
距離が共に減少すれば、電極３ａ，３ｂ間の距離を増加
させるように位置調整装置を制御するのである。

【００３５】このように本実施例では電極３ａ，３ｂの
相対位置を制御することにより深溶け込み、高速度高溶
着率が得られる溶接が行え、しかも溶融池Ｚの形状の画
像処理を行うためセンシングのための光源が不要となる
という特徴がある。また溶接開始前に電極３ａ，３ｂの
相対位置を精密にセットする必要がなくなる。（実施例５）上記実施例１では光切断法により溶接前の
溶接開先の形状をとらえ、この形状の特異点を抽出して
いたが、本実施例では光切断溶接後の溶接ビードＹの形
状を光切断法により認識して特異点を抽出し、その抽出
情報に基づいて電極３ａ，３ｂからの入熱量を個々に制
御するようにしたものである。

【００３６】つまり本実施例では図１２に示すフローチ
ャートに沿って制御が為され、溶接によって形成される
溶接ビードＹの形状を光切断法による画像としてセンサ
５から画像処理装置８に取り込み、図１３に示すように
角継手部の出隅部の点Ｒと、電極３ａ側の溶接ビードＹ
と被溶接材１との接点Ｐ及び電極３ｂ側の溶接ビードＹ
と被溶接材１との接点Ｑを特異点として抽出する。

【００３７】これらの特異点（Ｐ，Ｑ，Ｒ）の抽出情報
を受け取ったロボット制御装置９は、この抽出情報に基
づいて次のように溶接入熱量の制御を行う。つまりＰ点
とＲ点間の距離が増加すれば、電極３ａからの入熱量を
減少させ、電極３ｂからの入熱量を増加させるように夫
々に対応する溶接装置２ａ，２ｂを制御する。またＰ点
とＲ点間の距離が一定であれば現状の入熱量を維持させ
る。そしてＰ点とＲ点間の距離が減少すれば、電極３ａ
からの入熱量を増加させ、電極３ｂからの入熱量を減少
させるように夫々に対応する溶接装置２ｂ，２ａを制御
する。

【００３８】同様にＱ点とＲ点間の距離が増加すれば、
電極３ｂからの入熱量を減少させ、電極３ａからの入熱
量を増加させるように夫々に対応する溶接装置２ｂ，２
ａを制御する。またＱ点とＲ点間の距離が一定であれば
現状の入熱量を維持させる。Ｑ点とＲ点間の距離が減少
すれば、電極３ｂからの入熱量を増加させ、電極３ａか
らの入熱量を減少させるように夫々に対応する溶接装置
２ｂ，２ａを制御する。このようにして、個々の電極
３ａ，３ｂの溶接入熱量の制御を行いながらロボット装
置４により電極３ａ，３ｂ及びセンサ５を溶接線Ｘに沿
って下方に移動させて溶接を行うのである。

【００３９】上述のように本実施例では個々の電極３
ａ，３ｂからの入熱量を特異点の抽出情報に基づいて制
御するため、深溶け込み、高速度高溶着率が得られる溶
接が行え、しかも溶接後の溶接ビードＹの形状の特異点
の抽出情報に基づく制御であるためフィードバック制御
が可能となり、更に電気的に制御できる入熱量を溶接条
件の制御に用いているため、制御が容易という特徴もあ
る。

【００４０】（実施例６）上記実施例１乃至５では電極
３ａ，３ｂの配置は溶接線Ｘを挟む形で配置されていた
が、本実施例では図１４に示すように電極３ａ、３ｂを
溶接進行方向の前後に位置させて、図１５（ａ）（ｂ）
に示すように配置するようにしたもので、溶接条件の制
御には実施例２と同様に電極の相対位置を制御する方法
が用いられる。尚システム構成は実施例１と同様な構成
となるため説明は省略する。

【００４１】而して本実施例では光切断法によって溶接
開先形状をとらえて、実施例１と同様に図４の如く特異
点（Ｐ，Ｑ，Ｒ）を抽出する。この抽出した情報に基づ
いてロボット制御装置９は電極３ａを点Ｐに、電極３ｂ
を点Ｑに追従させるようにロボット装置４に設けてある
位置制御装置及びアーム４ａを制御し、Ｒ点とＰ点の距
離、Ｒ点とＱ点の距離が共に増加する場合には電極３
ａ，３ｂ間の距離を増加させ、Ｒ点とＱ点の距離が一定
の場合には現状を維持させ、Ｒ点とＱ点の距離が共に減
少する場合には電極３ａ，３ｂ間の距離を減少させるの
である。尚図１５（ａ）（ｂ）において矢印イは溶接進
行方向を、ロは電極３ａ，３ｂの位置補正方向を示す。

【００４２】本実施例では上記の各実施例と同様に深溶
け込み、高速度高溶着率が得られる溶接が行え、特に溶
接進行方向の前後に電極３ａ，３ｂを配置するためトー
チ部の進入が困難な狭い場所でも溶接することが可能と
なる。また電極３ａ，３ｂ間の距離制御により溶接開先
に応じた溶け込み深さが得られるという特徴がある。（実施例７）本実施例は実施例６と同様に電極３ａ，３
ｂを図１６に示すように溶接進行方向の前後に配置して
あるが、一方の電極、例えば３ａを消耗電極とし、他方
３ｂを非消耗電極とし、また電極の相対位置制御でなく
溶接入熱量の制御を採用したものである。

【００４３】而して本実施例では実施例６と同様に光切
断法によって角継手部の溶接開先形状をとらえて、図４
の如く特異点（Ｐ，Ｑ，Ｒ）を抽出し、この抽出情報に
基づいて、Ｒ点とＰ点の距離、Ｒ点とＱ点の距離が共に
増加する場合には電極３ａからの入熱量を増加させ、Ｒ
点とＱ点の距離が一定の場合には現状を維持させ、Ｒ点
とＱ点の距離が共に減少する場合には電極３ａからの入
熱量を減少させるのである。

【００４４】本実施例では上記の各実施例と同様に深溶
け込み、高速度高溶着率が得られる溶接が行え、特に溶
接進行方向の前後に電極３ａ，３ｂを配置するためトー
チ部の進入が困難な狭い場所でも溶接することが可能と
なる。また消耗電極で得られる肉盛り溶接部により滑ら
かな溶接ビート形状が得られるとともに、溶接開先形状
に応じた溶着金属が得られるという特徴がある。

【００４５】（実施例８）本実施例は、実施例７におけ
る消耗電極の代わりに、少なくとも一方の電極による溶
接法をプラズマ溶接法としたもので、例えば実施例７で
消耗電極としていた電極３ａを図１７に示すようにプラ
ズマ溶接法の電極３ａ’に代えている。電極３ｂは実施
例７と同様に非消耗電極としてある。

【００４６】而して本実施例では実施例７と同様に光切
断法によって角継手部の溶接開先形状をとらえて、図４
の如く特異点（Ｐ，Ｑ，Ｒ）を抽出し、この抽出情報に
基づいて、Ｒ点とＰ点の距離、Ｒ点とＱ点の距離が共に
増加する場合には電極３ａからの入熱量を増加させ、Ｒ
点とＱ点の距離が一定の場合には現状を維持させ、Ｒ点
とＱ点の距離が共に減少する場合には電極３ａからの入
熱量を減少させるのである。

【００４７】本実施例では上記の各実施例と同様に深溶
け込み、高速度高溶着率が得られる溶接が行え、特に溶
接進行方向の前後に電極３ａ，３ｂを配置するためトー
チ部の進入が困難な狭い場所でも溶接することが可能と
なる。また消耗電極で得られる肉盛り溶接部により滑ら
かな溶接ビート形状が得られるとともに、プラズマ溶接
により安定した裏波ビードが得られるという特徴があ
る。

【００４８】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、互いに電気的
に独立した複数の電極を一つの溶融プールを形成するよ
うに配置し、溶接前、溶接中、溶接後の少なくとも一つ
の溶接部位の形状情報を用いて個々の電極の溶接条件を
制御し、被溶接材を溶接するので、多電極の溶接条件を
制御することができるため、深溶け込み、高速度高溶着
率溶接を行うことができ、より広い溶接開先範囲で溶接
不良の発生を抑え、目的のビード形状を安定して得るこ
とができる。

【００４９】請求項２の発明によれば、請求項１の発明
において、溶接開先の形状情報を用いて個々の電極の溶
接条件を制御するため、また請求項３の発明によれば、
溶接開先の形状認識に光切断法を用い、その光切断画像
の特異点から個々の電極の溶接条件を制御するため、溶
接前の溶接部位の形状情報をバッファとしてストアする
ことができ、形状情報をフレキシブルに使用することが
可能となる。

【００５０】請求項４の発明によれば、請求項１の発明
において、溶融プールの形状情報を用いて個々の電極の
溶接条件を制御するため、また請求項５の発明によれば
請求項４の発明において、溶融プールの形状の特異点か
ら個々の電極の溶接条件を制御するので、溶接開先の形
状をセンシングするための光源が不要となる。請求項６
の発明によれば、請求項１の発明において、溶接結果の
ビード形状情報を用いて個々の電極の溶接条件を制御す
るので、目的のビード形状を得るためにフードバック制
御を行うことが可能となる。

【００５１】請求項７の発明によれば、請求項１の発明
において、溶接条件の制御として、少なくとも一方の電
極からの入熱量を制御するので、周波数、溶接電流等の
電気的制御によって入熱量を制御することができ、機械
的制御に比べて制御が容易に行える。請求項８の発明に
よれば、請求項１の発明において、溶接条件の制御とし
て、電極相対位置を制御するので、溶接開始前に電極の
相対位置を精密にセットする必要がなくなる。

【００５２】請求項９の発明によれば、請求項１の発明
において、少なくとも二つの電極を溶接進行方向の前後
に配置し、個々の電極からの溶接条件を制御するので、
トーチ部の進入が困難である場所に対する溶接が可能と
なる。請求項１０の発明によれば、請求項９の発明にお
いて、非消耗電極と消耗電極を用いた溶接法を組み合わ
せて溶接するので、消耗電極で得られる肉盛り溶接部に
より滑らかなビード形状が得られ、更に開先形状に応じ
た溶着金属が得られる。

【００５３】請求項１１の発明によれば、請求項９の発
明において、少なくとも一方の電極による溶接法にプラ
ズマ溶接法を用いるので、安定した裏波ビードが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に用いる溶接システムの構成
図である。

【図２】同上の電極の位置調整装置の概略構成図であ
る。

【図３】同上の溶接システムの概念的な構成図である。

【図４】同上の制御のフローチャートである。

【図５】同上の特異点抽出の説明図である。

【図６】同上の溶接途中の溶接開先を見た一部省略せる
概略斜視図である。

【図７】本発明の実施例２の制御のフローチャートであ
る。

【図８】本発明の実施例３の制御のフローチャートであ
る。

【図９】同上の溶接途中の溶接開先を見た一部省略せる
概略斜視図である。

【図１０】同上の特異点抽出の説明図である。

【図１１】本発明の実施例３の制御のフローチャートで
ある。

【図１２】本発明の実施例４の制御のフローチャートで
ある。

【図１３】同上の特異点抽出の説明図である。

【図１４】本発明の実施例５の電極配置説明用の概略斜
視図である。

【図１５】（ａ）は同上の電極配置説明用の概略側面図
である。（ｂ）は同上の電極配置説明用の概略正面図で
ある。

【図１６】本発明の実施例６の電極配置説明用の概略側
面図である。

【図１７】本発明の実施例７の電極配置説明用の概略側
面図である。

【符号の説明】

１被溶接材２ａ，２ｂ溶接装置３ａ，３ｂ溶接電極４ロボット装置５アーム８画像処理装置９ロボット制御装置

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【手続補正書】

【提出日】平成６年５月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】請求項４の発明によれば、請求項１の発明
において、溶融池の形状情報を用いて個々の電極の溶接
条件を制御するため、また請求項５の発明によれば請求
項４の発明において、溶融池の形状の特異点から個々の
電極の溶接条件を制御するので、溶接開先の形状をセン
シングするための光源が不要となる。請求項６の発明に
よれば、請求項１の発明において、溶接結果のビード形
状情報を用いて個々の電極の溶接条件を制御するので、
目的のビード形状を得るためにフィードバック制御を行
うことが可能となる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】請求項９の発明によれば、請求項１の発明
において、少なくとも二つの電極を溶接進行方向の前後
に配置し、個々の電極からの溶接条件を制御するので、
トーチ部の進入が困難である場所に対する溶接が可能と
なる。請求項１０の発明によれば、請求項９の発明にお
いて、非消耗電極と消耗電極を用いた溶接法を組み合わ
せて溶接するので、消耗電極で得られる肉盛り溶接部に
より滑らかなビード形状が得られ、更に開先形状に応じ
て溶着金属量を制御することができる。請求項１１の発
明によれば、請求項９の発明において、少なくとも一方
の電極による溶接法にプラズマ溶接法を用いるので、安
定した裏波ビードが得られる。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。（実施例１）図１は本実施例に用いる溶接システムの概
略構成図を示しており、被溶接材１は、箱体を構成する
ような板材であって、２枚の被溶接材１、１を直角に突
き合わせて構成される角継手部が溶接される。互いに独
立している２台のアーク溶接装置からなる溶接装置２
ａ，２ｂの夫々の電極３ａ，３ｂを溶接部位において一
つの溶融池が形成できるように配置してある。これらの
電極３ａ，３ｂはロボット装置４のアーム４ａの先部に
設けられたトーチ部に装着され、ロボット装置４により
溶接線Ｘに沿って移動することができるようになってい
る。また両電極３ａ，３ｂは図２に示すようにラチェッ
ト６ａ，６ｂの端部が支持されており、駆動歯車７をモ
ータ（図示せず）で回転させることにより、ラチェット
６ａ，６ｂを動かして両電極３ａ，３ｂの先端同士を近
づけたり、遠ざけたりすることができるようになってい
る。また電極３ａ，３ｂの支持部を回動できるようにし
て、電極３ａ，３ｂの先端を図示するように互いに直交
する方向に向けたり、後述するように溶接進行方向の前
後に配置する場合には同一方向に向けることができるよ
うになっている。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】画像処理装置８は例えばセンサ５又はＴＶ
カメラから適宜な公知の光切断法による光切断画像を取
り込み、この取り込んだ光切断画像より溶接開先形状の
特異点を抽出して電極３ａ，３ｂからの入熱量を制御す
るデータを生成するようになっている。ロボット装置４
及び溶接装置２ａ，２ｂの制御を行うのがロボット制御
装置９であって、このロボット制御装置９は予め設定さ
れたプログラム又はティーチングにより設定されたプロ
グラムに沿ってロボット装置４のアーム４ａの動き制御
するとともに、上記の画像処理装置８からの入熱量制御
のための特異点抽出情報に基づいて溶接装置２ａ，２ｂ
から出力される溶接電流の電流値や周波数を制御して電
極３ａ，３ｂからの溶接入熱量を制御する機能を具備し
ている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】尚使用する溶接システムは実施例１と同じ
であるためシステム構成についての説明は省略する。而
して、本実施例では図８に示すフローチャートに基づい
て制御が行われ、ロボット制御装置９に溶接開始の指令
を与えると、ロボット制御装置９はロボット装置４を駆
動制御して溶接開始点に電極３ａ，３ｂ及びセンサ５を
移動させ、電極３ａ，３ｂを溶接開先において溶接線Ｘ
の両側に配置し且つ、溶接池を撮像できる位置にセンサ
５を配置する。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２９】これらの特異点（Ｐ，Ｑ，Ｒ）の抽出情報
はロボット制御装置９に送られ、ロボット制御装置９
は、この抽出情報に基づいて次のように溶接入熱量の制
御を行う。つまりＲ点とＰ点間の距離及びＲ点とＱ点間
の距離が共に増加すれば、両電極３ａ，３ｂからの入熱
量を増加させるように夫々に対応する溶接装置２ａ，２
ｂを制御する。またＲ点とＰ点間の距離及びＲ点とＱ点
間の距離が共に一定であれば現状の入熱量を維持させ
る。そしてＲ点とＰ点間の距離及びＲ点とＱ点間の距離
が共に減少すれば、両電極３ａ，３ｂからの入熱量を減
少させるように夫々に対応する溶接装置２ｂ，２ａを制
御する。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４１】而して本実施例では光切断法によって溶接
開先形状をとらえて、実施例１と同様に図４の如く特異
点（Ｐ，Ｑ，Ｒ）を抽出する。この抽出した情報に基づ
いてロボット制御装置９は電極３ａを点Ｐに、電極３ｂ
を点Ｑに追従させるようにロボット装置４に設けてある
位置制御装置及びアーム４ａを制御し、Ｒ点とＰ点の距
離、Ｒ点とＱ点の距離が共に増加する場合には電極３
ａ，３ｂ間の距離を増加させ、Ｒ点とＰ点の距離、Ｒ点
とＱ点の距離が共に一定の場合には現状を維持させ、Ｒ
点とＰ点の距離、Ｒ点とＱ点の距離が共に減少する場合
には電極３ａ，３ｂ間の距離を減少させるのである。尚
図１５（ａ）（ｂ）において矢印イは溶接進行方向を、
ロは電極３ａ，３ｂの位置補正方向を示す。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４４】本実施例では上記の各実施例と同様に深溶
け込み、高速度高溶着率が得られる溶接が行え、特に溶
接進行方向の前後に電極３ａ，３ｂを配置するためトー
チ部の進入が困難な狭い場所でも溶接することが可能と
なる。また消耗電極で得られる肉盛り溶接部により滑ら
かな溶接ビート形状が得られるとともに、溶接開先形状
に応じて溶着金属量を制御することができる。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５０】請求項４の発明によれば、請求項１の発明
において、溶融プールの形状情報を用いて個々の電極の
溶接条件を制御するため、また請求項５の発明によれば
請求項４の発明において、溶融プールの形状の特異点か
ら個々の電極の溶接条件を制御するので、溶接開先の形
状をセンシングするための光源が不要となる。請求項６
の発明によれば、請求項１の発明において、溶接結果の
ビード形状情報を用いて個々の電極の溶接条件を制御す
るので、目的のビード形状を得るためにフィードバック
制御を行うことが可能となる。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】１被溶接材２ａ，２ｂ溶接装置３ａ，３ｂ溶接電極４ロボット装置４ａアーム８画像処理装置９ロボット制御装置

【手続補正１１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２３Ｋ 9/16 Ｋ 7920−4Ｅ 10/02 Ｚ 7920−4Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに電気的に独立した複数の電極を一つ
の溶融池を形成するように配置し、溶接前、溶接中、溶
接後の少なくとも一つの溶接部位の形状情報を用いて個
々の電極の溶接条件を制御し、被溶接材を溶接すること
を特徴とする溶接方法。
【請求項２】溶接開先の形状情報を用いて個々の電極の
溶接条件を制御することを特徴とする請求項１記載の溶
接方法。
【請求項３】溶接開先の形状認識に光切断法を用い、そ
の光切断画像の特異点から個々の電極の溶接条件を制御
することを特徴とする請求項２記載の溶接方法。
【請求項４】溶融池の形状情報を用いて個々の電極の溶
接条件を制御することを特徴とする請求項１記載の溶接
方法。
【請求項５】溶融池の形状の特異点から個々の電極の溶
接条件を制御することを特徴とする請求項４記載の溶接
方法。
【請求項６】溶接結果のビード形状情報を用いて個々の
電極の溶接条件を制御することを特徴とする請求項１記
載の溶接方法。
【請求項７】溶接条件の制御として、少なくとも一方の
電極からの入熱量を制御することを特徴とする請求項１
記載の溶接方法。
【請求項８】溶接条件の制御として、電極相対位置を制
御することを特徴とする請求項１記載の溶接方法。
【請求項９】少なくとも二つの電極を溶接進行方向の前
後に配置し、個々の電極からの溶接条件を制御すること
を特徴とする請求項１記載の溶接方法。
【請求項１０】非消耗電極と消耗電極を用いた溶接法を
組み合わせて溶接することを特徴とする請求項９記載の
溶接方法。
【請求項１１】少なくとも一方の電極による溶接法にプ
ラズマ溶接法を用いることを特徴とする溶接方法。