JPH07214320A - 溶接ロボットによる多層盛溶接方法 - Google Patents
溶接ロボットによる多層盛溶接方法Info
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- JPH07214320A JPH07214320A JP1340794A JP1340794A JPH07214320A JP H07214320 A JPH07214320 A JP H07214320A JP 1340794 A JP1340794 A JP 1340794A JP 1340794 A JP1340794 A JP 1340794A JP H07214320 A JPH07214320 A JP H07214320A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 母管の長手方向に一定ピッチで同サイズの枝
管を複数取り付けたボイラのような構造物において、各
枝管及び母管の位置センシングを短時間で精度よく行
い、また過多の入熱を防ぐ溶接ロボットによる多層溶接
方法を提供する。 【構成】 複数(Ｎ)本の枝管のうちの１本と母管のみ溶
接ロボットの原点に対する位置センシングを行い、その
位置データに所定の枝管ピッチを加算してＮ本の枝管の
位置データを作成し、また位置センシングはロボット本
体の一定位置にある溶接チップをタッチセンシングの探
触子として用いて行い、さらに多層盛溶接は初層から最
終層まで連続して行なわずＮ本の枝管に数パス毎分散し
て順次に実施する。
管を複数取り付けたボイラのような構造物において、各
枝管及び母管の位置センシングを短時間で精度よく行
い、また過多の入熱を防ぐ溶接ロボットによる多層溶接
方法を提供する。 【構成】 複数(Ｎ)本の枝管のうちの１本と母管のみ溶
接ロボットの原点に対する位置センシングを行い、その
位置データに所定の枝管ピッチを加算してＮ本の枝管の
位置データを作成し、また位置センシングはロボット本
体の一定位置にある溶接チップをタッチセンシングの探
触子として用いて行い、さらに多層盛溶接は初層から最
終層まで連続して行なわずＮ本の枝管に数パス毎分散し
て順次に実施する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ボイラのごとく母管と
その管軸方向に配列された多数の枝管とからなる構造物
における母管と各枝管とを多層溶接する好適な溶接ロボ
ットによる多層盛溶接方法に関する。
その管軸方向に配列された多数の枝管とからなる構造物
における母管と各枝管とを多層溶接する好適な溶接ロボ
ットによる多層盛溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】実作業に先立ってロボット本体に作動順
序を記憶させ、その記憶させた作動プログラムに基づい
て制御される溶接ロボットを用いて、複数（Ｎ）の同一
形状をなす枝管を配列して母管に多層盛溶接を行なう際
に、溶接ロボットの基準位置と枝管及び母管それぞれと
の相対位置検出は、周知の技術であるタッチセンシング
方法によって行なわれる。タッチセンシングとは、接触
子と、この接触子により位置検知される溶接構造物との
間に電圧を印加しておき、接触子が溶接構造物に接触し
た時に起きる両者間の通電を検知して、接触を認識する
方法である。このタッチセンシングを行なう際、従来で
は消耗電極である溶接ワイヤを用いて、あるいは溶接ト
ーチとは別に設けた接触子を用いて（特公平４−３１７
８４号公報）、枝管１本毎に１回、合計Ｎ回のセンシン
グを行なっていた。これらのタッチセンシング方法のう
ち、溶接ワイヤによるセンシングでは、溶接ワイヤの曲
がりぐせや突出し長さが変化することによる誤差が考慮
されておらず、また、溶接ワイヤとは別に接触子を設け
ると、溶接トーチ回りの構造が複雑となり、ＨＲＳＧの
母管と枝管の様な狭あい部の溶接に対する配慮がなされ
ていなかった。更に、センシング時間については、１本
毎にセンシングを行うためにＮ回センシングが必要にな
り、センシングに多大な時間がかかっていた。その上、
従来の多層盛溶接方法は、１本の枝管毎に初層から最終
層まで連続溶接を行なうため途中の（ｍ−１）パス目の
溶接終了から次のｍパス目の溶接開始までの層間温度
が、規定温度まで下降しないうちにｍパス目の溶接を開
始することがあり、従って母材への入熱量に対して十分
配慮されておらず、母材への入熱量が増加して入熱過多
による枝管の溶け落ちが発生していた。
序を記憶させ、その記憶させた作動プログラムに基づい
て制御される溶接ロボットを用いて、複数（Ｎ）の同一
形状をなす枝管を配列して母管に多層盛溶接を行なう際
に、溶接ロボットの基準位置と枝管及び母管それぞれと
の相対位置検出は、周知の技術であるタッチセンシング
方法によって行なわれる。タッチセンシングとは、接触
子と、この接触子により位置検知される溶接構造物との
間に電圧を印加しておき、接触子が溶接構造物に接触し
た時に起きる両者間の通電を検知して、接触を認識する
方法である。このタッチセンシングを行なう際、従来で
は消耗電極である溶接ワイヤを用いて、あるいは溶接ト
ーチとは別に設けた接触子を用いて（特公平４−３１７
８４号公報）、枝管１本毎に１回、合計Ｎ回のセンシン
グを行なっていた。これらのタッチセンシング方法のう
ち、溶接ワイヤによるセンシングでは、溶接ワイヤの曲
がりぐせや突出し長さが変化することによる誤差が考慮
されておらず、また、溶接ワイヤとは別に接触子を設け
ると、溶接トーチ回りの構造が複雑となり、ＨＲＳＧの
母管と枝管の様な狭あい部の溶接に対する配慮がなされ
ていなかった。更に、センシング時間については、１本
毎にセンシングを行うためにＮ回センシングが必要にな
り、センシングに多大な時間がかかっていた。その上、
従来の多層盛溶接方法は、１本の枝管毎に初層から最終
層まで連続溶接を行なうため途中の（ｍ−１）パス目の
溶接終了から次のｍパス目の溶接開始までの層間温度
が、規定温度まで下降しないうちにｍパス目の溶接を開
始することがあり、従って母材への入熱量に対して十分
配慮されておらず、母材への入熱量が増加して入熱過多
による枝管の溶け落ちが発生していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のセンシング技術
のうち、センシング時間については、枝管１本毎にセン
シングを行なうためにセンシングに多大な時間がかかる
問題があった。また、溶接トーチとは別に設けた接触子
によるセンシングでは、複数の同一形状をなす枝管と母
管の溶接への適用に際して枝管ピッチが狭いため枝管と
センサ用接触子が干渉する問題があり、更にワイヤによ
るセンシングでは、ワイヤの曲がりぐせやワイヤ突出し
長さの変化によるセンシング誤差の点について配慮がさ
れておらず、センシング誤差による融合不良やビード外
観不良等の欠陥が発生し易い問題があった。更に、従来
のロボットによる多層盛溶接方法は、母材への入熱量に
ついての配慮がなされておらず、連続溶接を行なうため
母材への入熱量が多くなり、入熱過多による枝管の溶け
落ちが発生する問題があった。
のうち、センシング時間については、枝管１本毎にセン
シングを行なうためにセンシングに多大な時間がかかる
問題があった。また、溶接トーチとは別に設けた接触子
によるセンシングでは、複数の同一形状をなす枝管と母
管の溶接への適用に際して枝管ピッチが狭いため枝管と
センサ用接触子が干渉する問題があり、更にワイヤによ
るセンシングでは、ワイヤの曲がりぐせやワイヤ突出し
長さの変化によるセンシング誤差の点について配慮がさ
れておらず、センシング誤差による融合不良やビード外
観不良等の欠陥が発生し易い問題があった。更に、従来
のロボットによる多層盛溶接方法は、母材への入熱量に
ついての配慮がなされておらず、連続溶接を行なうため
母材への入熱量が多くなり、入熱過多による枝管の溶け
落ちが発生する問題があった。
【０００４】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、本発明の第１の目的は、母管の長手方向に一
定のピッチで母管に取り付けた同一径の複数の枝管およ
びその近傍の母管の位置をセンシングするに、センシン
グ時間を大幅に低減できる溶接ロボットによる多層盛溶
接方法を提供することにある。
たもので、本発明の第１の目的は、母管の長手方向に一
定のピッチで母管に取り付けた同一径の複数の枝管およ
びその近傍の母管の位置をセンシングするに、センシン
グ時間を大幅に低減できる溶接ロボットによる多層盛溶
接方法を提供することにある。
【０００５】また本発明の第２の目的は上記センシング
における誤差を低減できるセンシング方法を、さらに第
３の目的は各枝管にできるだけ連続的溶接を実施しかつ
枝管の溶け落ちのないように入熱量を制御できる溶接方
法を提供することにある。
における誤差を低減できるセンシング方法を、さらに第
３の目的は各枝管にできるだけ連続的溶接を実施しかつ
枝管の溶け落ちのないように入熱量を制御できる溶接方
法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の溶接ロボットによる多層盛溶接方法
は、予め、溶接トーチの動作と、この溶接トーチの動作
で形成されるべき溶接パスの溶接条件とをティーチング
し、それら動作及び溶接条件をプレイバックして溶接を
行わせる溶接ロボットを用いて、母管と、この母管の長
手方向に一定のピッチで母管に取り付けられた同一径の
複数の枝管との各接続部を多層溶接する溶接方法であっ
て、複数の枝管のうちから基準枝管として選んだ１つに
ついて溶接ロボットの原点に対する枝管およびこの枝管
近傍の母管部分の位置を検出し、それからこの基準枝管
についての位置データと枝管のピッチの数値とから、他
の枝管について溶接ロボットの原点に対する枝管および
該枝管近傍の母管部分の位置を算出することを特徴とす
る。
るために、本発明の溶接ロボットによる多層盛溶接方法
は、予め、溶接トーチの動作と、この溶接トーチの動作
で形成されるべき溶接パスの溶接条件とをティーチング
し、それら動作及び溶接条件をプレイバックして溶接を
行わせる溶接ロボットを用いて、母管と、この母管の長
手方向に一定のピッチで母管に取り付けられた同一径の
複数の枝管との各接続部を多層溶接する溶接方法であっ
て、複数の枝管のうちから基準枝管として選んだ１つに
ついて溶接ロボットの原点に対する枝管およびこの枝管
近傍の母管部分の位置を検出し、それからこの基準枝管
についての位置データと枝管のピッチの数値とから、他
の枝管について溶接ロボットの原点に対する枝管および
該枝管近傍の母管部分の位置を算出することを特徴とす
る。
【０００７】また第２の目的は、上記溶接ロボットによ
る多層盛溶接方法において、各接続部をそれぞれ多層溶
接で仕上げるに必要な溶接パス数ｎをｎ1パスとｎ2パス
との少なくとも２つに分割し、まず最初のｎ1パスの連
続溶接を各接続部に順次行い、次いで残りのｎ2パスの
連続溶接を最初と同じ順序で行うことにより達成でき
る。 さらに第３の目的は、上記溶接ロボットによる多
層盛溶接方法において、溶接ロボットに備えた溶接トー
チに設けられたチップを探触子として、基準枝管および
この基準枝管近傍の母管それぞれに接触させ、各接触時
に通電させることにより接触を検知し、各通電時に溶接
ロボットの原点に対する基準枝管およびこの基準枝管近
傍の母管のそれぞれ位置を検出することにより達成され
る。
る多層盛溶接方法において、各接続部をそれぞれ多層溶
接で仕上げるに必要な溶接パス数ｎをｎ1パスとｎ2パス
との少なくとも２つに分割し、まず最初のｎ1パスの連
続溶接を各接続部に順次行い、次いで残りのｎ2パスの
連続溶接を最初と同じ順序で行うことにより達成でき
る。 さらに第３の目的は、上記溶接ロボットによる多
層盛溶接方法において、溶接ロボットに備えた溶接トー
チに設けられたチップを探触子として、基準枝管および
この基準枝管近傍の母管それぞれに接触させ、各接触時
に通電させることにより接触を検知し、各通電時に溶接
ロボットの原点に対する基準枝管およびこの基準枝管近
傍の母管のそれぞれ位置を検出することにより達成され
る。
【０００８】
【作用】本発明は、溶接用ロボットを用いて多層盛溶接
を行なうに際して、母管の長手方向において溶接ロボッ
トが溶接可能なＮ本分の枝管ピッチを予め設定し、溶接
ロボット原点に対する枝管及び母管それぞれとの位置検
出を、Ｎ本のうち１本の枝管で実施し、その位置データ
と枝管ピッチとをセンシングした枝管に加減算すること
により、Ｎ本全ての位置データを算出することができ、
したがって従来のように各枝管に対して１回づつ、合計
でＮ回センシングを実施する必要がなく、センシング時
間を大きく短縮することができる。
を行なうに際して、母管の長手方向において溶接ロボッ
トが溶接可能なＮ本分の枝管ピッチを予め設定し、溶接
ロボット原点に対する枝管及び母管それぞれとの位置検
出を、Ｎ本のうち１本の枝管で実施し、その位置データ
と枝管ピッチとをセンシングした枝管に加減算すること
により、Ｎ本全ての位置データを算出することができ、
したがって従来のように各枝管に対して１回づつ、合計
でＮ回センシングを実施する必要がなく、センシング時
間を大きく短縮することができる。
【０００９】また、仕上げまでの必要な溶接パス数を適
宜分割して、分割パス数で各枝管と母管との連続溶接を
順次に行うので、分割パス数を適当に決めることによ
り、溶接途中に層間温度をチェックするステップを入れ
ることなく、母材への入熱量をコントロールすることが
でき、入熱過多による枝管の溶け落ち発生を防止するこ
とができる。
宜分割して、分割パス数で各枝管と母管との連続溶接を
順次に行うので、分割パス数を適当に決めることによ
り、溶接途中に層間温度をチェックするステップを入れ
ることなく、母材への入熱量をコントロールすることが
でき、入熱過多による枝管の溶け落ち発生を防止するこ
とができる。
【００１０】更に、枝管及び母管のセンシングを溶接チ
ップで行なうと、溶接チップは溶接トーチと一体化し溶
接ロボットに対して位置変化がなく、常に同一位置にあ
るために位置検出誤差が発生することがない。
ップで行なうと、溶接チップは溶接トーチと一体化し溶
接ロボットに対して位置変化がなく、常に同一位置にあ
るために位置検出誤差が発生することがない。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図１は本発明の溶接ロボットによる多層盛
溶接方法を実施する溶接ロボットの平面図であり、図２
は図１の正面図である。
ら説明する。図１は本発明の溶接ロボットによる多層盛
溶接方法を実施する溶接ロボットの平面図であり、図２
は図１の正面図である。
【００１２】この溶接ロボットは、概略いえば、ロボッ
ト本体１、ロボット本体１を搭載する走行台車８、走行
台車８を案内するレール３ｅ、溶接電源５、制御装置４
等から構成されている。溶接ロボットにより溶接される
構造物は、レール３ｅに並行して設けられた拘束治具１
１にチェーン１０にで取り付けられ、そして拘束治具１
１は支持台９によって支持されている。ここで溶接され
る構造物は、ＨＲＳＧなどのボイラ用であって、母管１
２とこの母管１２にその管軸にそって配列された複数の
同一形状を有する枝管１３から構成されている。
ト本体１、ロボット本体１を搭載する走行台車８、走行
台車８を案内するレール３ｅ、溶接電源５、制御装置４
等から構成されている。溶接ロボットにより溶接される
構造物は、レール３ｅに並行して設けられた拘束治具１
１にチェーン１０にで取り付けられ、そして拘束治具１
１は支持台９によって支持されている。ここで溶接され
る構造物は、ＨＲＳＧなどのボイラ用であって、母管１
２とこの母管１２にその管軸にそって配列された複数の
同一形状を有する枝管１３から構成されている。
【００１３】走行台車８には、ロボット本体１とともに
溶接トーチノズル自動交換装置７が搭載されている。ロ
ボット本体１は、３軸方向の手首軸２を備えており、手
首軸２の先端部に溶接トーチ３が装着され先端部でやや
下方斜めにに曲折している。手首軸２は上下移動、レー
ルに直交する水平移動および上下軸回りの回転のための
３軸を有している。溶接電源の二次側は溶接トーチ３、
溶接構造物にケーブルで接続されており、制御装置４
は、ロボット本体１、走行台車８、溶接電源５、溶接ト
ーチノズル自動交換装置７等を制御する。また、支持台
９は、その上の母管１２がレール３ｅと平行に位置調節
できるように、母管１２の管軸に対して直交する水平方
向Ｙ並びに上下方向Ｚに移動し得るようになっている。
溶接トーチノズル自動交換装置７が搭載されている。ロ
ボット本体１は、３軸方向の手首軸２を備えており、手
首軸２の先端部に溶接トーチ３が装着され先端部でやや
下方斜めにに曲折している。手首軸２は上下移動、レー
ルに直交する水平移動および上下軸回りの回転のための
３軸を有している。溶接電源の二次側は溶接トーチ３、
溶接構造物にケーブルで接続されており、制御装置４
は、ロボット本体１、走行台車８、溶接電源５、溶接ト
ーチノズル自動交換装置７等を制御する。また、支持台
９は、その上の母管１２がレール３ｅと平行に位置調節
できるように、母管１２の管軸に対して直交する水平方
向Ｙ並びに上下方向Ｚに移動し得るようになっている。
【００１４】溶接ロボットに溶接作業をティーチングす
るには、公知のティーチング方法によって、走行台車８
上のロボット本体１と各枝管１３及び母管１２との相対
位置を検出するタッチセンシングプログラムを作成し、
さらに枝管１３と母管１２を初層から最終層まで多層盛
溶接を行なう溶接プログラムを作成する。溶接ロボット
の動作は操作箱６を介して制御装置４に記憶される。次
にプレイバック動作によって溶接ロボットに溶接作業を
行なわせるには、予め操作箱６で溶接電流、溶接電圧、
溶接速度等の溶接条件を設定してこれを制御装置４に入
力しておく。
るには、公知のティーチング方法によって、走行台車８
上のロボット本体１と各枝管１３及び母管１２との相対
位置を検出するタッチセンシングプログラムを作成し、
さらに枝管１３と母管１２を初層から最終層まで多層盛
溶接を行なう溶接プログラムを作成する。溶接ロボット
の動作は操作箱６を介して制御装置４に記憶される。次
にプレイバック動作によって溶接ロボットに溶接作業を
行なわせるには、予め操作箱６で溶接電流、溶接電圧、
溶接速度等の溶接条件を設定してこれを制御装置４に入
力しておく。
【００１５】ところで従来のティーチング方法では、ロ
ボット１と枝管１３及び母管１２の相対位置を検出する
タッチセンシングは、溶接トーチ先端の溶接ワイヤを接
触子として枝管１３及び母管１２に接触して位置検出を
行なっていた。この方法では図３に示す如く溶接ワイヤ
の曲がりぐせ３ｃや溶接ワイヤ長さの変化３ｃ，３ｄに
より、図４に示す如く溶接ビードの片寄りや融合不良１
４といった溶接欠陥が発生し易い問題があった。また、
母管１２の長手方向においてロボット動作範囲内のＮ個
の枝管に対して各々１回、計Ｎ回のタッチセンシングを
行なうためセンシングに多大な時間を要していた。
ボット１と枝管１３及び母管１２の相対位置を検出する
タッチセンシングは、溶接トーチ先端の溶接ワイヤを接
触子として枝管１３及び母管１２に接触して位置検出を
行なっていた。この方法では図３に示す如く溶接ワイヤ
の曲がりぐせ３ｃや溶接ワイヤ長さの変化３ｃ，３ｄに
より、図４に示す如く溶接ビードの片寄りや融合不良１
４といった溶接欠陥が発生し易い問題があった。また、
母管１２の長手方向においてロボット動作範囲内のＮ個
の枝管に対して各々１回、計Ｎ回のタッチセンシングを
行なうためセンシングに多大な時間を要していた。
【００１６】図５は本発明による溶接チップ３ｂによる
位置センシング方法を示す。このセンシングを行う前に
ノズル自動交換装置７によって溶接トーチ３のノズル３
ａを外し、溶接ワイヤ３ｃを溶接チップ３ｂの中まで逆
走させて引っ込める。そして図６（ａ）に示す如く、溶
接チップ３ｂが母管１２の管表面１ａに接触する。管表
面１ａに接触することにより、溶接チップ３ｂと母管１
２との間に電流が流れ、管表面１ａの位置が検知され
る。この位置をＺ方向の位置として制御装置４に記憶さ
れる。Ｚ方向に続いてＸ，Ｙ方向のセンシングを行な
う。図６（ｂ），（ｃ）に示す如く溶接チップ３ｂが枝
管表面１ｂ，１ｃに接触することにより、Ｘ，Ｙ方向の
位置が求められ、制御装置４に記憶される。以上のステ
ップで求められた（Ｘ，Ｙ，Ｚ）はロボット１と枝管１
３及び母管１２の相対位置を示し、ロボット１はこのデ
ータ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて枝管１３と母管１２の多
層盛溶接を行なう。上記のように位置センシングから溶
接までのステップを図７に示す。
位置センシング方法を示す。このセンシングを行う前に
ノズル自動交換装置７によって溶接トーチ３のノズル３
ａを外し、溶接ワイヤ３ｃを溶接チップ３ｂの中まで逆
走させて引っ込める。そして図６（ａ）に示す如く、溶
接チップ３ｂが母管１２の管表面１ａに接触する。管表
面１ａに接触することにより、溶接チップ３ｂと母管１
２との間に電流が流れ、管表面１ａの位置が検知され
る。この位置をＺ方向の位置として制御装置４に記憶さ
れる。Ｚ方向に続いてＸ，Ｙ方向のセンシングを行な
う。図６（ｂ），（ｃ）に示す如く溶接チップ３ｂが枝
管表面１ｂ，１ｃに接触することにより、Ｘ，Ｙ方向の
位置が求められ、制御装置４に記憶される。以上のステ
ップで求められた（Ｘ，Ｙ，Ｚ）はロボット１と枝管１
３及び母管１２の相対位置を示し、ロボット１はこのデ
ータ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に基づいて枝管１３と母管１２の多
層盛溶接を行なう。上記のように位置センシングから溶
接までのステップを図７に示す。
【００１７】従来の溶接ワイヤによる位置センシング方
法では、ワイヤの曲がりぐせやワイヤ突出し長さの変化
により同一枝管を繰り返しセンシングを行なっても誤差
が大きく同一な値にならなかったが、本発明による方法
では、２回以上繰り返しセンシングを行なってもほぼ同
一の値を示すため、ビードの片寄りや融合不良といった
溶接欠陥を防止することができる。以上、溶接チップ３
ｂによる位置センシングについて説明したが、ノズル３
ａによる位置センシングも考えられる。しかしノズル３
ａによるセンシングは技術的に複雑になり、実用的でな
い。その理由を以下に説明する。
法では、ワイヤの曲がりぐせやワイヤ突出し長さの変化
により同一枝管を繰り返しセンシングを行なっても誤差
が大きく同一な値にならなかったが、本発明による方法
では、２回以上繰り返しセンシングを行なってもほぼ同
一の値を示すため、ビードの片寄りや融合不良といった
溶接欠陥を防止することができる。以上、溶接チップ３
ｂによる位置センシングについて説明したが、ノズル３
ａによる位置センシングも考えられる。しかしノズル３
ａによるセンシングは技術的に複雑になり、実用的でな
い。その理由を以下に説明する。
【００１８】通常の溶接トーチでは、トーチ本体と母材
との短絡を防止するため、トーチ本体とノズルは絶縁さ
れている。したがって、トーチ本体に電圧を印加せずに
別回路を設けてノズル３ａに電圧を印加することは、制
御回路を複雑にし、実用的でない。仮に、トーチ本体と
は別回路でトーチ本体とは絶縁されたノズルに電圧をか
けてセンシングする場合でも、溶接はミグ溶接法、マグ
溶接法、場合によっては炭酸ガス溶接法を用いて施行す
るため、スパッタがノズルに付着し、その付着量が多い
とブローホール等の溶接欠陥につながる。そのため何箇
所かの枝管の溶接が終了した後、ノズルを取りはずし、
スパッタ除去あるいは新しいノズルに交換する必要があ
り、その都度、電圧印加用の配線もバラす必要があるた
め実用的でなく、ノズルによるセンシングは不可能であ
る。
との短絡を防止するため、トーチ本体とノズルは絶縁さ
れている。したがって、トーチ本体に電圧を印加せずに
別回路を設けてノズル３ａに電圧を印加することは、制
御回路を複雑にし、実用的でない。仮に、トーチ本体と
は別回路でトーチ本体とは絶縁されたノズルに電圧をか
けてセンシングする場合でも、溶接はミグ溶接法、マグ
溶接法、場合によっては炭酸ガス溶接法を用いて施行す
るため、スパッタがノズルに付着し、その付着量が多い
とブローホール等の溶接欠陥につながる。そのため何箇
所かの枝管の溶接が終了した後、ノズルを取りはずし、
スパッタ除去あるいは新しいノズルに交換する必要があ
り、その都度、電圧印加用の配線もバラす必要があるた
め実用的でなく、ノズルによるセンシングは不可能であ
る。
【００１９】図９に枝管Ｎ本の位置データを示す。予
め、枝管ピッチ△ｘ及び枝管数Ｎ本をロボットの制御装
置４に入力しておく。次に枝管１３Ｃを基準枝管として
溶接チップ３ｂによるセンシングを行ない、ロボット原
点からの相対位置（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。その後、枝
管２Ａ〜２Ｎの位置データをピッチ△ｘ及び枝管２Ｃの
（ｘ，ｙ，ｚ）を基準に作成する。この様に作成された
位置データを基に、溶接ロボットはＮ本の枝管のうち基
準枝管２Ｃのセンシングを１回行なうだけで、全ての枝
管の位置を求めることができ、従ってＮ本全ての溶接を
行なうことができ、センシング時間の低減が図れる。
め、枝管ピッチ△ｘ及び枝管数Ｎ本をロボットの制御装
置４に入力しておく。次に枝管１３Ｃを基準枝管として
溶接チップ３ｂによるセンシングを行ない、ロボット原
点からの相対位置（ｘ，ｙ，ｚ）を求める。その後、枝
管２Ａ〜２Ｎの位置データをピッチ△ｘ及び枝管２Ｃの
（ｘ，ｙ，ｚ）を基準に作成する。この様に作成された
位置データを基に、溶接ロボットはＮ本の枝管のうち基
準枝管２Ｃのセンシングを１回行なうだけで、全ての枝
管の位置を求めることができ、従ってＮ本全ての溶接を
行なうことができ、センシング時間の低減が図れる。
【００２０】次に、母材への入熱量のコントロールにつ
いて説明する。従来のロボット溶接では１本の枝管に対
して開先内部の初層から脚長形成の最終層まで連続溶接
を行ない、層間温度が規定温度以下に下降しない状態で
も溶接熱が連続して母材に加算されていく方法を実施し
ていた。そのため図８に示す如く、枝管１３を貫通して
溶接ビードの溶け落ち１５が、あるいは枝管１３自身の
説け落ちが発生し、溶接部の健全性が損なわれる問題が
あった。図１０は図９に示す枝管１３Ａ，１３Ｂ，１３
Ｃ……１３Ｎを溶接するフローチャートを示し、図１１
は本発明による溶接タイムチャートと母材の入熱量を示
す。まず、枝管１３Ａに母材の許容入熱量を越えない範
囲で１パス以上（ｍ−１）パス以下の連続溶接を行な
い、枝管２Ａが規定された層間温度に下降するまで枝管
２Ｂ，２Ｃ……２Ｎを順次に、枝管２Ａと同様に溶接を
行なう。Ｎ本の枝管の溶接終了後に、再び枝管２Ａに戻
り最終層までの溶接を行なう。以上の様にＮ本の枝管に
熱を分散させて溶接を行なうことにより、枝管が入熱過
多となることがなく、図８に示すような溶接ビードの溶
け落ち、または枝管の溶け落ちを防止することができ
る。
いて説明する。従来のロボット溶接では１本の枝管に対
して開先内部の初層から脚長形成の最終層まで連続溶接
を行ない、層間温度が規定温度以下に下降しない状態で
も溶接熱が連続して母材に加算されていく方法を実施し
ていた。そのため図８に示す如く、枝管１３を貫通して
溶接ビードの溶け落ち１５が、あるいは枝管１３自身の
説け落ちが発生し、溶接部の健全性が損なわれる問題が
あった。図１０は図９に示す枝管１３Ａ，１３Ｂ，１３
Ｃ……１３Ｎを溶接するフローチャートを示し、図１１
は本発明による溶接タイムチャートと母材の入熱量を示
す。まず、枝管１３Ａに母材の許容入熱量を越えない範
囲で１パス以上（ｍ−１）パス以下の連続溶接を行な
い、枝管２Ａが規定された層間温度に下降するまで枝管
２Ｂ，２Ｃ……２Ｎを順次に、枝管２Ａと同様に溶接を
行なう。Ｎ本の枝管の溶接終了後に、再び枝管２Ａに戻
り最終層までの溶接を行なう。以上の様にＮ本の枝管に
熱を分散させて溶接を行なうことにより、枝管が入熱過
多となることがなく、図８に示すような溶接ビードの溶
け落ち、または枝管の溶け落ちを防止することができ
る。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、溶接ロボットを用いて
複数の同一形状をなす枝管を母管に多層盛溶接を行なう
際に、溶接ロボットと枝管及び母管の相対位置を検出す
るタッチセンシングの接触子として溶接チップを適用す
ることにより、検出誤差の発生を防止することができ、
溶接ビードの片寄りや融合不良といった溶接欠陥を防止
することができる。また、ロボット動作範囲内のＮ本の
枝管に対して、１本のみセンシングを行なえばそのデー
タを予め入力してある枝管ピッチに加算してＮ本の枝管
の位置データを作成することができるので、センシング
時間を大幅に短縮することができる。更に、多層盛溶接
を初層から最終層まで連続して行なわず、ｎ本の枝管に
数パス毎分散させることにより母材の入熱量をコントロ
ールすることができ、枝管への溶接ビードの溶け落ちあ
るいは枝管の溶け落ちを防止することができる。
複数の同一形状をなす枝管を母管に多層盛溶接を行なう
際に、溶接ロボットと枝管及び母管の相対位置を検出す
るタッチセンシングの接触子として溶接チップを適用す
ることにより、検出誤差の発生を防止することができ、
溶接ビードの片寄りや融合不良といった溶接欠陥を防止
することができる。また、ロボット動作範囲内のＮ本の
枝管に対して、１本のみセンシングを行なえばそのデー
タを予め入力してある枝管ピッチに加算してＮ本の枝管
の位置データを作成することができるので、センシング
時間を大幅に短縮することができる。更に、多層盛溶接
を初層から最終層まで連続して行なわず、ｎ本の枝管に
数パス毎分散させることにより母材の入熱量をコントロ
ールすることができ、枝管への溶接ビードの溶け落ちあ
るいは枝管の溶け落ちを防止することができる。
【図１】本発明の溶接ロボットによる多層盛溶接方法を
実施する溶接ロボットの平面図である。
実施する溶接ロボットの平面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】従来での溶接ワイヤによるセンシングを説明す
る図である。
る図である。
【図４】溶接ビードの片寄りと融合不良を説明する図で
ある。
ある。
【図５】本発明による溶接チップによるセンシングを説
明する図である。
明する図である。
【図６】本発明によるセンシング方法を説明する図であ
る。
る。
【図７】本発明によるセンシングのフローチャートであ
る。
る。
【図８】枝管への溶接ビード溶け抜きを説明する図であ
る。
る。
【図９】枝管の位置データ算出を説明する図である。
【図１０】溶接順序を説明する図である。
【図１１】本発明による溶接タイムチャートである。
１ ロボット本体 ２ 手首軸 ３ 溶接トーチ ３ａ ノズル ３ｂ 溶接チップ ３ｅ レール ４ 制御装置 ５ 溶接電源 ６ 操作箱 ７ ノズル交換装置 ８ 走行台車 ９ 支持台 １０ チェーン １１ 拘束治具 １２ 母管 １３ 枝管 １４ 融合不良
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｆ２２Ｂ 37/10
Claims (3)
- 【請求項１】 予め、溶接トーチの動作と該溶接トーチ
の動作で形成されるべき溶接パスの溶接条件とを記憶さ
せ、記憶された動作及び溶接条件をプレイバックして溶
接を行わせる溶接ロボットを用いて、母管と、該母管の
長手方向に一定のピッチで該母管に取り付けられた同一
径を有する複数の枝管との各接続部を多層溶接する溶接
ロボットによる多層盛溶接方法において、 複数の枝管のうちから基準枝管として選んだ１つについ
て溶接ロボットの原点に対する枝管および該枝管近傍の
母管部分の位置を検出し、基準枝管についての位置デー
タと枝管のピッチの数値とから、他の枝管について溶接
ロボットの原点に対する枝管および該枝管近傍の母管部
分の位置を算出することを特徴とする溶接ロボットによ
る多層盛溶接方法。 - 【請求項２】 前記各接続部をそれぞれ多層溶接で仕上
げるに要する複数（ｎ）溶接パスをｎ1溶接パスとｎ2溶
接パスとの少なくとも２つに分割し、まず最初のｎ1パ
スの連続溶接を各接続部に順次行い、次いで残りのｎ2
パスの連続溶接を最初と同じ順序で行うことを特徴とす
る請求項１記載の溶接ロボットによる多層盛溶接方法。 - 【請求項３】 前記溶接ロボットが有する溶接トーチに
設けられたチップを探触子として基準枝管および該基準
枝管近傍の母管それぞれに接触し、各接触時に通電させ
ることにより接触を検知し、各通電時に溶接ロボットの
原点に対する基準枝管および該基準枝管近傍の母管のそ
れぞれ位置を検出することを特徴とする請求項１記載の
溶接ロボットによる多層盛溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01340794A JP3385390B2 (ja) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | 溶接ロボットによる多層盛溶接方法及びその溶接方法により溶接される構造物からなるボイラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01340794A JP3385390B2 (ja) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | 溶接ロボットによる多層盛溶接方法及びその溶接方法により溶接される構造物からなるボイラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07214320A true JPH07214320A (ja) | 1995-08-15 |
| JP3385390B2 JP3385390B2 (ja) | 2003-03-10 |
Family
ID=11832285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01340794A Expired - Fee Related JP3385390B2 (ja) | 1994-02-07 | 1994-02-07 | 溶接ロボットによる多層盛溶接方法及びその溶接方法により溶接される構造物からなるボイラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3385390B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012086259A (ja) * | 2010-10-21 | 2012-05-10 | Daihatsu Motor Co Ltd | 排気集合管の溶接構造 |
| CN102814607A (zh) * | 2011-06-09 | 2012-12-12 | 中国钢铁股份有限公司 | 焊接式喷嘴精密定位方法及辅助装置 |
| CN106766143A (zh) * | 2017-02-27 | 2017-05-31 | 宋宏达 | 双面四循环下出烟民用锅炉 |
| CN111014905A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-17 | 哈尔滨锅炉厂有限责任公司 | 一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法 |
-
1994
- 1994-02-07 JP JP01340794A patent/JP3385390B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012086259A (ja) * | 2010-10-21 | 2012-05-10 | Daihatsu Motor Co Ltd | 排気集合管の溶接構造 |
| CN102814607A (zh) * | 2011-06-09 | 2012-12-12 | 中国钢铁股份有限公司 | 焊接式喷嘴精密定位方法及辅助装置 |
| CN106766143A (zh) * | 2017-02-27 | 2017-05-31 | 宋宏达 | 双面四循环下出烟民用锅炉 |
| CN111014905A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-17 | 哈尔滨锅炉厂有限责任公司 | 一种用于集箱密排管接头的机械焊接方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3385390B2 (ja) | 2003-03-10 |
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