JPH0871750A

JPH0871750A - 溶接装置

Info

Publication number: JPH0871750A
Application number: JP21448894A
Authority: JP
Inventors: Tomoyoshi Nakamura; 知義中村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-09-08
Filing date: 1994-09-08
Publication date: 1996-03-19

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的、溶接ロボットの溶接施行条件の
設定において開先形状が変動しても、継手性能を充分に
満足させ、かつ溶接効率の高い溶接施行条件を視覚セン
サによって認識した開先の幅寸法から判断して溶接条件
をリアルタイムに設定制御する溶接制御方法を提供する
ことにある。【構成】溶接母材の開先幅寸法を視覚センサで認識し、
その開先幅寸法に適合する溶接条件をデータベースから
導出し、溶接を行なうことにより、開先の幅寸法が変化
しても、常に高品質、効能率の溶接を行なうことができ
る。【効果】厚板突合せ溶接開先に対し、高品質、高能率の
多盛溶接が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶接装置、特に突合せ多
層溶接を行なう溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の溶接ロボットにおける溶接条件の
設定は、ティーチングプレイバック方式が主流である
が、最近特開平４−２２５７９や特開昭６３−７２４
８、特開昭６４−８３３７５に見られるように、溶接部
位を視覚センサによって認識し、この認識データに基づ
いてトーチ狙い位置の変更、溶接電流、電圧、速度、ウ
ィービング幅等の溶接条件を設定している例が示されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の溶接技術におけ
る溶接条件の変更は、殆んどの場合、溶接母材の継ぎ目
の状態を検出するものや、溶接が１層１パスで済む程度
の薄板を対象としている。厚板溶接の場合は、突合せ開
先の中を各層、各パスの影響を考慮しながら、母材や既
溶接部を充分に溶け込ませながら多層多パス溶接を行な
わなければならない。従来技術では、溶接ロボットの
トーチに視覚センサを取付け、そのセンサの認識結果に
基づいて溶接速度や電流、電圧、ウィービング幅を制御
するとはいいつつも、これら溶接条件の設定に対する具
体的な手法は明示されていない。例えば、視覚センサの
認識から、ビードの盛り量が少ないとか、継ぎ目の断面
積が大きいと判断できる場合は「溶接速度を下げる」、
「溶接電流を上げる」、「ウィービング幅を大きくす
る」とし、逆にビードの盛り量が多い継ぎ目の断面積が
小さいと判断できる場合は「溶接速度を上げる」、「溶
接電流を下げる」、「ウィービング幅を小さくする」と
いった一般的提示で終わっている。

【０００４】突合せ多層溶接の場合、溶接効率の面から
溶着量が大きくて溶接品質の安定する「高電流」、「低
速度」を予め設定するのが一般的であり、実開先が予定
よりも広い時にビード盛り量を合わすために更に「溶接
電流を上げる」、「速度を下げる」ことは溶接品質上不
可能であるため、予め設定する溶接条件は、中電流、中
速度となり溶接効率の低下のみならず、溶接品質低下の
要因となる。

【０００５】従って、本発明の目的は、厚板突合せ溶接
母材に対する多溶接に対し、継手性能を充分満足させる
と共に、溶着効率の最も高い溶接条件をリアルタイムに
設定、制御するアルゴリズムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、開先の寸法幅を数mmから数１０mmの範囲で数mmピッ
チで変化させた試験板を用意し、各々の試験板に最も適
した溶接施工条件（溶接電流、電圧、速度、トーチ狙い
位置）を実験により求めデータベース化する。実際の溶
接では溶接トーチに取り付けた視覚センサによって溶接
前方の開先の幅寸法を認識し、この幅寸法に適合する溶
接条件をデータベースより導出し溶接を実施する。その
結果、常に実際の開先の寸法幅（２層目以降は既溶接ビ
ードの幅寸法）に最適の溶接条件での溶接施行が実現で
きる。

【０００７】

【作用】本発明によれば、視覚センサからの画像データ
に基づき、溶接母材の開先の幅寸法が求められ、この幅
寸法に適合する溶接条件がデータベースより導出され、
そのデータに基づいて溶接ロボットによる多層溶接が行
なわれるため、高品質、高効率の溶接が実現できる。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を図１〜図７で説明する。図
２において、本発明の対象部は厚さが数mmから数１０mm
の板６の継手部をＶ字形に加工した開先７であり長さは
数ｍから数１０ｍである。図１は溶接ロボット走行台車
１の上にセットされた溶接ロボット２のトーチ３に視覚
センサ４及び５真野を取り付けた溶接ロボットシステム
の概略図である。溶接対象となるワーク６には図２に示
したような開先の加工７が施されている。また、図３は
視覚センサ４及び５の概略図を示している。視覚センサ
は投光器５と撮像装置４とから成り、投光器５はトーチ
３の進行方向前方の開先部分７へ溶接線に直交するよう
に線状光８を適切な角度から照射する。撮像装置４は開
先形状に対応して形成される光切断線を検出する。撮像
装置４が検出した光切断線は、その映像信号を画像処理
装置９へ送出する。図４は、前記視覚センサによって撮
像し画像処理装置９でノイズ除去、２値化等の処理を行
なった結果得られる前記光切断線の形状パターンを示
す。図４（Ａ）は溶接を行なう前の光切断線形状であ
り、図４（Ｂ）は１〜数層の溶接終了後の光切断線形状
である。溶接条件設定装置１０は、前記光切断線形状か
ら開先幅寸法１１又は１２を読み取り、この開先幅寸法
１１，１２に適合する溶接条件をデータベース１３から
導出し、ロボット制御装置１４に送信する。ロボット制
御装置は溶接機１５に電流、電圧を指令すると共にロボ
ット走行台車１に溶接速度を指令し、溶接動作を行なわ
せる。

【０００９】次にデータベースの作成方法を図５〜図７
で説明する。まず、図５に示すように実際の開先と同一
の加工を行なった試験板１５を用意する。この時、実際
の溶接においては開先の幅寸法は、任意の値となるた
め、試験板１５は開先の幅寸法１６が数mmから数１０mm
の物を数mmピッチで用意する。次に各々の試験板15に対
する最適な溶接電流、溶接速度及びトーチ狙い位置を実
験により求める。図６は試験板１５に溶接を行なった結
果を示したものであるが、開先の幅寸法が狭ければ図６
（Ａ）に示すように１パス溶接となり、トーチの狙い位
置は中央となる。また、開先の幅寸法が広ければ図６
（Ｂ）に示すように１層を２パス以上の複数パスでの溶
接となる。この時のトーチの狙い位置は開先底部１７と
開先傾斜部１８の交点からの値を求める。これら溶接実
験の結果を図７に示す溶接条件として纏めプログラム化
してデータベースとする。

【００１０】

【発明の効果】本発明によれば、開先幅寸法がどのよう
に変化してもその開先に最適な溶接条件をリアルタイム
に設定することができ、高品位溶接、高効率溶接を行な
うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の溶接ロボットシステムの全
体構成である。

【図２】溶接部材の溶接箇所を表わした図である。

【図３】本発明の一実施例の視覚認識システムを模式的
に表わした図である。

【図４】光切断線形状の例を示す図である。

【図５】溶接実験用試験板の断面図である。

【図６】溶接実験の例を示した図である。

【図７】データベースと基礎となる条件表の例である。

【符号の説明】

１…ロボット走行台車、２…溶接ロボット、３…トー
チ、４…撮像装置、５…投光器、６…溶接部材、７…溶
接開先、８…投光器による線状光、９…画像処理装置、
１０…溶接条件設定装置、１１，１２…溶接開先の幅寸
法、１３…データベース、１４…ロボット制御装置、１
５…溶接機。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接母材の開先に線状光を照射する投光器
と、線状光を撮像する撮像装置と、撮像装置からの映像
信号をもとに、線状光による光切断線を認識する画像処
理装置と、画像処理装置による認識データから開先の幅
寸法を検出し、その検出結果から溶接電流、電圧、速
度、狙い位置を設定する溶接条件設定装置と、からなる
溶接装置。