JPH09262668A - Two-head type automatic pipe circumferential welding equipment and its mechanism deviation correcting method - Google Patents

Two-head type automatic pipe circumferential welding equipment and its mechanism deviation correcting method

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Publication number
JPH09262668A
JPH09262668A JP7403296A JP7403296A JPH09262668A JP H09262668 A JPH09262668 A JP H09262668A JP 7403296 A JP7403296 A JP 7403296A JP 7403296 A JP7403296 A JP 7403296A JP H09262668 A JPH09262668 A JP H09262668A
Authority
JP
Japan
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axis
head
heads
pipe
welding
Prior art date
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Pending
Application number
JP7403296A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shingo Nagashima
伸吾 長島
Yuuichi Maki
雄一 萬來
Seiji Mizukami
清二 水上
Ikuo Mibu
生男 壬生
Kenichi Maeda
謙一 前田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Engineering and Services Co Ltd, Tokyo Gas Co Ltd filed Critical Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Priority to JP7403296A priority Critical patent/JPH09262668A/en
Publication of JPH09262668A publication Critical patent/JPH09262668A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To shorten the required time in measuring the groove shape using two welding heads, and to correct the mechanism deviation with excellent accuracy. SOLUTION: In this welding equipment, two heads 3a, 3b to hold torches 4a, 4b are movably installed on the same track to perform the automatic welding of the pipe circumference. In the work of the initial stage, the groove shape of a pipe to be welded is measured at a plurality of parts on X-axis by the heads in a sharing manner. The groove shape of one part is duplicate-measured by the heads 3a, 3b, and the error between the heads ΔYh and ΔZh on Y-axis and Z-axis of torches of the heads 3a, 3b are obtained from the results of measurement. The data on the results of measurement at every point of measurement are obtained for the respective heads 3a, 3b, taking into consideration the error ΔYh and ΔZh between the heads 3a, 3b to the data on the results of measurement for the point where no measurement is made by the subject head, and the mechanism deviation is corrected based on the data of the results of measurement for the respective subject heads 3a, 3b to the command position on Y-axis and Z-axis of the torches 4a, 4b of the first and second heads 3a, 3b.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、パイプの突き合わ
せ溶接のようなパイプ円周溶接を自動的に行う装置に係
り、特に、それぞれトーチを搭載した2つの溶接ヘッド
を同一軌道上に走行させて自動溶接を行う2ヘッド式円
周自動溶接装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for automatically performing pipe circumferential welding such as butt welding of pipes, and more particularly, to two welding heads each equipped with a torch running on the same track. The present invention relates to a two-head type automatic circumferential welding device that performs automatic welding.

【0002】[0002]

【従来の技術】ガスパイプライン敷設工事の際には、突
き合わせて固定されている2本のパイプの端面を全周溶
接により接続する。この溶接を自動溶接により行う場合
は、パイプにベルト状のガイドレールを巻き、このガイ
ドレール上に溶接ヘッドを走らせMAG(メタル・アク
ティブ・ガス)法等により溶接している。溶接の対象と
なるパイプの形状は、子細にみれば真の円筒ではなく歪
みが存在し、また、パイプの突き合わせ誤差も存在す
る。さらに、ガイドレール側にもその歪みや取り付け誤
差が存在する。
2. Description of the Related Art At the time of laying a gas pipeline, the end faces of two pipes fixed in abutting manner are connected by full circumference welding. When this welding is performed by automatic welding, a belt-like guide rail is wound around a pipe, and a welding head is run on the guide rail to perform welding by a MAG (metal active gas) method or the like. When viewed in detail, the shape of the pipe to be welded is not a true cylinder but a strain, and there is also a pipe butting error. Further, there are distortions and mounting errors on the guide rail side.

【0003】したがって、高精度なヘッドおよびトーチ
の位置制御のためには、個々の溶接対象について開先形
状の計測を行う必要があり、また、その際、各X軸位置
ごとに開先−ガイドレール間のY軸方向およびZ軸方向
の誤差を補正する必要がある。
Therefore, in order to control the position of the head and the torch with high accuracy, it is necessary to measure the groove shape of each welding target, and at that time, the groove-guide for each X-axis position. It is necessary to correct the error in the Y-axis direction and the Z-axis direction between the rails.

【0004】これに関連して、本願出願人は、先に、特
願平7−173921号において、高精度に開先形状計
測を行う方法を提案している。
In relation to this, the applicant of the present application has previously proposed a method for measuring the groove shape with high accuracy in Japanese Patent Application No. 7-173921.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記開先形状計測は、
トーチのワイヤを利用した管面のタッチセンスを位置を
変えながら繰り返して行うものであり、さらに、その計
測箇所は、円周上の複数点(例えば8点)に及ぶため、
相当の時間を要する作業である。
The above-mentioned groove shape measurement is
The touch sensing of the tube surface using the wire of the torch is repeatedly performed while changing the position. Furthermore, since the measurement points reach a plurality of points (for example, 8 points) on the circumference,
This is a work that requires a considerable amount of time.

【0006】一方、パイプ円周自動溶接において、大巾
な溶接時間の短縮及び省力化を図るためには、1系列方
式では溶接速度や溶着量を増やすことには無理があるこ
とから、同一円周の溶接を2台の溶接ヘッドで行うこと
が行われ始めている。このような2系列方式については
第151回溶接法資料の「陸上ガイパイプライン自動溶
接機」「ガイパイプライン用内外面MAG全自動溶接の
開発」「パイプラインの内外面同時高速円周溶接法」
「パイプライン高速回転アーク自動溶接」に開示されて
いる。
On the other hand, in the automatic pipe circumference welding, in order to greatly reduce the welding time and save the labor, it is impossible to increase the welding speed and the welding amount in the 1-series system. Circumferential welding is beginning to be performed with two welding heads. For such a two-series system, refer to the 151st Welding Method Material “Onshore Guy Pipeline Automatic Welding Machine” “Development of MAG Fully Automatic Welding for Inner and Outer Surfaces of Guy Pipeline” "
It is disclosed in "Pipeline High Speed Rotating Arc Automatic Welding".

【0007】そこで、本発明は、2つの溶接ヘッドを用
いて開先形状計測の所要時間を短縮するとともに機構ず
れを高精度に補正することができる2ヘッド式パイプ円
周自動溶接装置およびその機構ずれ補正方法を提供する
ことを課題とする。
Therefore, the present invention uses a two-head welding head to reduce the time required to measure the groove shape and correct the mechanical deviation with high accuracy, and a two-head automatic pipe circumference welding apparatus and its mechanism. An object is to provide a deviation correction method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明による2ヘッド式
パイプ円周自動溶接装置の機構ずれ補正方法は、各々ト
ーチを保持する第1および第2の溶接ヘッドを、溶接対
象のパイプに対してパイプ円周上の同一軌道に沿うX軸
上に移動可能に設置し、かつ、各トーチをパイプ管面に
垂直なZ軸方向と、X、Z両軸に直交するY軸方向とに
移動させながらパイプ円周の自動溶接を行う溶接装置に
おける機構ずれ補正方法であって、両ヘッドにより、X
軸上の複数の箇所を分担して、溶接対象のパイプの開先
形状を計測し、X軸上の1カ所において、両ヘッドのト
ーチのY軸およびZ軸の計測値のヘッド間誤差ΔYhお
よびΔZhを求め、両ヘッドの各トーチについて、自ヘ
ッドの計測しなかったX軸位置において機構ずれの補正
を行う際には、他ヘッドが計測した計測結果データを前
記ヘッド間誤差ΔYhおよびΔZhにより補正して利用
し、機構ずれの補正を行うようにしたものである。
According to a method for correcting a mechanism deviation of a two-head type automatic pipe circumference welding apparatus according to the present invention, first and second welding heads respectively holding a torch are attached to a pipe to be welded. The torch is installed movably on the X-axis along the same track on the pipe circumference, and each torch is moved in the Z-axis direction perpendicular to the pipe tube surface and in the Y-axis direction orthogonal to both the X and Z axes. While it is a mechanism deviation correction method in a welding device that automatically welds the circumference of a pipe,
The groove shape of the pipe to be welded is measured by sharing a plurality of positions on the axis, and the head-to-head error ΔYh of the measured values of the Y-axis and the Z-axis of the torches of both heads is measured at one position on the X-axis. When ΔZh is obtained and the mechanism deviation of each torch of both heads is corrected at the X-axis position where the own head did not measure, the measurement result data measured by the other head is corrected by the head-to-head errors ΔYh and ΔZh. It is used to correct the mechanical displacement.

【0009】本発明による2ヘッド式パイプ円周自動溶
接装置の機構ずれ補正方法は、他の見地によれば、各々
トーチを保持する第1および第2の溶接ヘッドを、溶接
対象のパイプに対してパイプ円周上の同一軌道に沿うX
軸上に移動可能に設置し、かつ、各トーチをパイプ管面
に垂直なZ軸方向と、X、Z両軸に直交するY軸方向と
に移動させながらパイプ円周の自動溶接を行う溶接装置
における機構ずれ補正方法であって、両ヘッドにより、
X軸上の複数の箇所を分担して、溶接対象のパイプの開
先形状を計測し、その際、1カ所は両ヘッドが重複して
計測し、X軸上の前記1カ所における計測結果から、両
ヘッドのトーチのY軸およびZ軸の計測値のヘッド間誤
差ΔYhおよびΔZhを求め、第1および第2のヘッド
の各々について、自ヘッドの計測しなかった点の計測結
果データに対して前記ヘッド間誤差ΔYhおよびΔZh
を考慮して、各ヘッド毎にすべての計測点の計測結果デ
ータを求め、第1および第2のヘッドの各々のトーチの
Y軸およびZ軸の指令位置に対して、自ヘッド用の計測
結果データに基づいて機構ずれの補正を行うようにした
ものである。
According to another aspect of the method for compensating the mechanical deviation of the two-head automatic pipe circumference welding apparatus according to the present invention, the first and second welding heads respectively holding the torch are attached to the pipe to be welded. X along the same orbit around the pipe circumference
Welding that installs movably on the axis and automatically welds the circumference of the pipe while moving each torch in the Z-axis direction perpendicular to the pipe surface and in the Y-axis direction orthogonal to both X and Z axes. A method for correcting a mechanical deviation in an apparatus, in which both heads
The groove shape of the pipe to be welded is measured by sharing multiple points on the X axis, and at that time, both heads measure at one point in duplicate, and from the measurement results at the one point on the X axis. , Head-to-head errors ΔYh and ΔZh of the measured values of the Y-axis and Z-axis of the torches of both heads are obtained, and for each of the first and second heads, with respect to the measurement result data of the points not measured by the own head The head-to-head errors ΔYh and ΔZh
In consideration of the above, the measurement result data of all the measurement points is obtained for each head, and the measurement result for the own head is obtained with respect to the Y-axis and Z-axis command positions of the torches of the first and second heads. The mechanism deviation is corrected based on the data.

【0010】このような本発明によれば、2ヘッドによ
り開先形状計測を分担して行うので、開先形状計測の作
業時間をほぼ半減することができる。また、2ヘッドを
用いることによって新たに生じるヘッド間の誤差の問題
は、両ヘッドの、X軸上の1カ所すなわち同一の計測点
での計測結果データに基づいてヘッド間誤差を求め、こ
れにより計測結果データを修正することにより解決でき
る。
According to the present invention as described above, since the groove shape measurement is shared by the two heads, the work time of the groove shape measurement can be reduced to almost half. Further, the problem of the error between the heads newly generated by using the two heads is to find the error between the heads based on the measurement result data of both heads at one position on the X axis, that is, at the same measurement point. It can be solved by correcting the measurement result data.

【0011】なお、上記いずれかの方法において、好ま
しくは、前記各ヘッドの各トーチについて、X、Y,Z
の各軸の機械的な原点への位置合わせを行った後、各ト
ーチの作業上の原点を設定し、Y軸およびZ軸の位置を
指示する指令値の原点としては、当該作業上の原点を用
いる。
In any one of the above methods, it is preferable that X, Y and Z of each torch of each of the heads be used.
After aligning each axis to the mechanical origin, set the working origin of each torch, and set the Y-axis and Z-axis positions as the origin of the command value to indicate the working origin. To use.

【0012】また、上記いずれかの方法において、例え
ば、開先形状を計測したX軸位置ごとに対応するZ軸お
よびY軸の補正量を求めることができるテーブルを作成
し、前記計測結果データに基づく機構ずれの補正は、当
該テーブルを参照して実行することができる。この際、
開先形状を計測したX軸位置以外のX軸位置に関して
は、直近の2点の計測点の計測結果データを直線補間し
て用いることができる。これにより、開先形状の計測点
の個数を低減し、計測作業時間を短縮することができ
る。
In any of the above methods, for example, a table capable of obtaining the correction amounts of the Z-axis and the Y-axis corresponding to each X-axis position where the groove shape is measured is created, and the measurement result data is stored in the table. The correction of the mechanism deviation based on the table can be executed by referring to the table. On this occasion,
For X-axis positions other than the X-axis position where the groove shape is measured, the measurement result data of the two most recent measurement points can be linearly interpolated and used. As a result, the number of groove-shaped measurement points can be reduced, and the measurement work time can be shortened.

【0013】前記テーブルにおけるY軸補正量には、当
該X軸位置のZ軸補正量を反映させたZ軸値を利用して
開先中心線の傾きをも考慮するようにしてもよい。
For the Y-axis correction amount in the table, the inclination of the groove center line may be taken into consideration by using the Z-axis value reflecting the Z-axis correction amount of the X-axis position.

【0014】本発明による2ヘッド式パイプ円周自動溶
接装置は、各々トーチを保持する第1および第2の溶接
ヘッドを同一軌道に沿ったX軸上に移動可能に設置し、
かつ、各トーチをパイプ管面に垂直なZ軸方向と、X、
Z両軸に直交するY軸方向とに移動させながらパイプ円
周の自動溶接を行う溶接装置であって、 各ヘッドの各
トーチについて、X、Y,Zの各軸の機械的な原点への
位置合わせを行う機械原点位置合わせ手段と、両ヘッド
により、X軸上の複数の箇所を分担して、溶接対象のパ
イプの開先形状を計測する開先計測手段と、X軸上の1
カ所において、両ヘッドのトーチのY軸およびZ軸の計
測値のヘッド間誤差ΔYhおよびΔZhを求めるヘッド
間誤差算出手段と、第1および第2のヘッドの各々につ
いて、自ヘッドの計測しなかった点の計測結果データに
対して前記ヘッド間誤差ΔYhおよびΔZhを考慮し
て、各ヘッド毎にすべての計測点の計測結果データを自
ヘッド用の計測結果データとして求める計測結果データ
算出手段と、第1および第2のヘッドの各々のトーチの
Y軸およびZ軸の指令位置に対して、自ヘッド用の計測
結果データに基づいて機構ずれの補正を行う機構ずれ補
正手段とを備えることを特徴とする。この装置によって
も、上記方法と同様の作用効果が得られる。
In the two-head automatic pipe circumference welding apparatus according to the present invention, the first and second welding heads, each holding a torch, are movably installed on the X axis along the same orbit.
Moreover, each torch is connected to the Z-axis direction perpendicular to the pipe surface, X,
A welding device for automatically welding the circumference of a pipe while moving it in the Y-axis direction orthogonal to both Z-axes, and for each torch of each head, to the mechanical origin of each X-, Y-, and Z-axis. A machine origin position aligning unit that aligns the position and a groove measuring unit that measures the groove shape of the pipe to be welded by both heads by sharing a plurality of locations on the X axis, and 1 on the X axis.
At each position, the head-to-head error calculation means for obtaining the head-to-head errors ΔYh and ΔZh of the Y-axis and Z-axis measurement values of the torches of both heads, and the respective heads were not measured. Measurement result data calculating means for obtaining the measurement result data of all the measurement points for each head as the measurement result data for the head in consideration of the inter-head errors ΔYh and ΔZh with respect to the measurement result data of the point; Mechanical displacement correction means for correcting the mechanical displacement based on the measurement result data for the own head with respect to the Y-axis and Z-axis commanded positions of the torches of the first and second heads, respectively. To do. With this device, the same operational effect as the above method can be obtained.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0016】図1により本発明の溶接装置の概略構成に
ついて述べる。被溶接材パイプ10の接合部の開先部位
11をパルスアーク自動溶接を行うため、パイプ外周に
着脱可能なガイドレール12を取付ける。このガイドレ
ール12上に、二つの溶接ヘッド3a,3bを搭載す
る。各溶接ヘッド3a,3bは、トーチ4a,4bを保
持しており、NC制御装置1からの指令に応じて、ガイ
ドレール12上を移動しながらかつ開先部11に対して
トーチ4a、4bを二次元ウィービングさせながら、パ
イプ10の全周に渡り全姿勢溶接で行う。操作者は、リ
モート操作パネル2から溶接の各種操作を行うことがで
きる。なお、5a,5bは溶接用ソリッドワイヤ、6
a,6bはワイヤスプール、7a,7bは電源装置、8
a,8bは多芯用特殊ケーブル、9a,9bはキャピタ
イヤケーブル、13はLCDディスプレイ、14はキー
ボード、15はマウスであり、1台のNC制御装置1に
より同時に2系列(どちらも同一仕様)を制御してい
る。
Referring to FIG. 1, a schematic configuration of a welding apparatus according to the present invention will be described. In order to perform the pulse arc automatic welding on the groove portion 11 of the joint portion of the welded material pipe 10, a detachable guide rail 12 is attached to the outer circumference of the pipe. Two welding heads 3a and 3b are mounted on the guide rail 12. The welding heads 3a and 3b hold the torches 4a and 4b, and move the torches 4a and 4b with respect to the groove portion 11 while moving on the guide rail 12 according to a command from the NC control device 1. Welding is performed in all positions over the entire circumference of the pipe 10 while two-dimensionally weaving. The operator can perform various welding operations from the remote operation panel 2. In addition, 5a and 5b are solid wires for welding, 6
a and 6b are wire spools, 7a and 7b are power supplies, 8
a and 8b are multi-core special cables, 9a and 9b are capy tire cables, 13 is an LCD display, 14 is a keyboard, and 15 is a mouse, and two lines are simultaneously operated by one NC control device 1 (both have the same specifications). Are in control.

【0017】図2に示すように、溶接ヘッド3a,3b
のパイプ外周上の位置(時分で表す)X1軸,X2軸、
トーチ4a,4bのウィービングの開先部幅方向(パイ
プ軸方向)Y1軸,Y2軸及び溶接高さ方向(パイプ半
径方向)Z1 軸,Z2軸の各軸についてサーボ機構を備
え、計6軸はNC制御装置1により制御されている。な
お、二次元ウィービングとは、トーチを溶接進行方向
(X軸)に対して直交するY軸方向およびZ軸方向に、
開先部11に沿って移動させる動作をいう。
As shown in FIG. 2, welding heads 3a and 3b are provided.
Position on the outer circumference of the pipe (expressed in hours and minutes) X1 axis, X2 axis,
A servo mechanism is provided for each of the weaving groove width direction (pipe axis direction) Y1 axis, Y2 axis and welding height direction (pipe radial direction) Z1 axis, Z2 axis of the torch 4a, 4b, and a total of 6 axes. It is controlled by the NC control device 1. Two-dimensional weaving means that the torch is in the Y-axis direction and the Z-axis direction orthogonal to the welding progress direction (X-axis).
It refers to an operation of moving along the groove portion 11.

【0018】図3により、本実施の形態において溶接ヘ
ッド3(3a,3b)に付属する部品について説明す
る。図では、便宜上、一方のヘッドのみを示してある。
各溶接ヘッド3には、X,Y,Zの各軸毎にヘッドの位
置変化を検出するためのエンコーダ32x,32y,3
2z(総称して32で示す)および各軸毎に設けられた
機械原点(図示せず)を検出する原点センサ31x,3
1y,31z(総称して31で示す)が取り付けられて
いる。各軸エンコーダ32は、その軸方向のヘッド移動
量に応じた個数のパルスを発生するデバイスであり、こ
のパルス数を計数することにより移動量を求めることが
できる。但し、X軸エンコーダ32xについては、絶対
値エンコーダにより構成し、モータへの電源オフ期間中
にもその絶対的な位置を保持することができるようにし
てある。Y軸およびZ軸については、現在位置情報が失
われたとしても、移動のストロークが小さく、新たに機
械原点を検出・設定する手間および時間は問題にならな
いので、より簡易なインクリメンタル(相対値)エンコ
ーダを採用している。各軸の原点センサ31は、各軸に
おける機械的な原点を示す機械原点を検出するためのセ
ンサであり、例えば、光学的なセンサを用いることがで
きる。X軸の機械原点は、ガイドレール12の円周上の
予め定めた1カ所に設けられた指標であり、この例で
は、ガイドレール12の頂部において設けた光遮断部材
(図示せず)である。Y軸の機械原点はトーチのY軸方
向の後退位置に設けた光遮断部材(図示せず)である。
同様に、Z軸の機械原点はトーチのZ軸方向のほぼ最上
位位置に設けた光遮断部材(図示せず)である。勿論、
センサは光学的なものに限るものではなく、例えば、近
接センサのようなものを利用することもできる。これら
の各軸の原点を基準として、トーチの目標位置を指定す
ることができる。これらの原点の検出・設定は、溶接作
業の初期作業として行われる。
Parts attached to the welding head 3 (3a, 3b) in the present embodiment will be described with reference to FIG. In the figure, for the sake of convenience, only one head is shown.
Each welding head 3 has encoders 32x, 32y, 3 for detecting a positional change of the head for each X, Y, Z axis.
2z (generally indicated by 32) and origin sensors 31x, 3 for detecting a machine origin (not shown) provided for each axis.
1y and 31z (generally indicated by 31) are attached. Each axis encoder 32 is a device that generates a number of pulses corresponding to the head movement amount in the axial direction, and the movement amount can be obtained by counting the number of pulses. However, the X-axis encoder 32x is configured by an absolute value encoder so that its absolute position can be held even during the power-off period of the motor. For the Y-axis and Z-axis, even if the current position information is lost, the stroke of movement is small, and the trouble and time for newly detecting and setting the machine origin do not matter, so simpler incremental (relative value) It uses an encoder. The origin sensor 31 of each axis is a sensor for detecting a mechanical origin indicating a mechanical origin of each axis, and for example, an optical sensor can be used. The mechanical origin of the X-axis is an index provided at one predetermined location on the circumference of the guide rail 12, and in this example, a light blocking member (not shown) provided at the top of the guide rail 12. . The mechanical origin of the Y axis is a light blocking member (not shown) provided at a retreat position of the torch in the Y axis direction.
Similarly, the mechanical origin of the Z axis is a light blocking member (not shown) provided at the most uppermost position of the torch in the Z axis direction. Of course,
The sensor is not limited to an optical sensor, and for example, a sensor such as a proximity sensor can be used. The target position of the torch can be designated with reference to the origin of each of these axes. The detection and setting of these origins are performed as an initial work of the welding work.

【0019】図4に、図1に示したNC制御装置1の構
成および他の各部との接続関係を示す。NC制御装置1
は、溶接用の制御データの作成、溶接状態の表示等を制
御するマイクロコンピュータ101、および、このマイ
クロコンピュータ101と接続される3軸モーションコ
ントローラ(CPUを含む)103を有する。マイクロ
コンピュータ101には、ハードディスク等からなる不
揮発性の大容量メモリ102も接続されている。モーシ
ョンコントローラ103は、溶接電源7a,7b、溶接
ヘッド3a,3b等の制御を行うCPUを含み、このC
PUの動作プログラムおよび各種データを格納する大容
量のRAM104を有する。また、モーションコントロ
ーラ103には、溶接電流、溶接電圧等の各種溶接パラ
メータを監視するためのパルス波形計測部105が接続
されている。モーションコントローラ103は、マイク
ロコンピュータ101から与えられるデータに基づいて
両ヘッドの3軸のサーボアンプ106a,106bを制
御し、その出力をケーブル8a,8bを介して溶接ヘッ
ド3a,3bに供給する。溶接ヘッド3a,3bにおい
ては、サーボアンプ106a,106bから与えられた
信号に従って、溶接ヘッド3a,3bのX,Y,Zの各
軸モータが制御される。溶接ヘッド3a,3bには、前
述した各軸の原点センサ31a,31bが装着されてい
る。溶接ヘッド3a,3bには、また、ワイヤー送給装
置109a,109bが搭載されている。モーションコ
ントローラ103は、溶接電源7a,7bをも制御す
る。溶接電源7a,7からは、その各種パラメータの信
号がモーションコントローラ103およびパルス波形計
測部105に入力される。
FIG. 4 shows the configuration of the NC control device 1 shown in FIG. 1 and the connection relationship with other parts. NC controller 1
Has a microcomputer 101 for controlling creation of control data for welding, display of welding state, and the like, and a three-axis motion controller (including a CPU) 103 connected to the microcomputer 101. A non-volatile large-capacity memory 102 including a hard disk or the like is also connected to the microcomputer 101. The motion controller 103 includes a CPU that controls the welding power sources 7a and 7b, the welding heads 3a and 3b, and the like.
It has a large-capacity RAM 104 for storing the PU operation program and various data. Further, the motion controller 103 is connected to a pulse waveform measuring unit 105 for monitoring various welding parameters such as welding current and welding voltage. The motion controller 103 controls the three-axis servo amplifiers 106a and 106b of both heads based on the data given from the microcomputer 101, and supplies the outputs to the welding heads 3a and 3b via the cables 8a and 8b. In the welding heads 3a and 3b, the X, Y, and Z axis motors of the welding heads 3a and 3b are controlled according to the signals supplied from the servo amplifiers 106a and 106b. The above-mentioned origin sensors 31a and 31b for the respective axes are attached to the welding heads 3a and 3b. Wire feeders 109a and 109b are also mounted on the welding heads 3a and 3b. The motion controller 103 also controls the welding power supplies 7a and 7b. From the welding power sources 7a and 7, signals of various parameters are input to the motion controller 103 and the pulse waveform measuring unit 105.

【0020】2系列を制御する最適な自動溶接条件の制
御プログラムを作るには、CAD値(パイプの外径、板
厚、材質、開先形状などの設計値)を入力することによ
り、各種溶接条件、パラメータ、アルゴリズム及びプロ
グラム編成機能を格納しているロジックテーブルに従っ
て多層盛自動溶接制御プログラムとして制御装置1によ
り生成される。2系列ではないが、このようなロジック
テーブルの詳細およびこれを用いた溶接データの作成に
ついては、本願出願人が先に提案した特願平7−173
921号に開示されている。
In order to create a control program for optimum automatic welding conditions for controlling two series, various welding is performed by inputting CAD values (design values such as pipe outer diameter, plate thickness, material and groove shape). It is generated by the control device 1 as a multi-layer welding automatic welding control program in accordance with a logic table storing conditions, parameters, algorithms and program organization functions. Although it is not a two-series system, the details of such a logic table and the creation of welding data using this are described in Japanese Patent Application No. 7-173 previously proposed by the applicant of the present application.
No. 921.

【0021】図5にリモート操作パネル2の正面図を示
す。この図からわかるように、リモート操作パネル2
は、表示部(LCD)、非常停止ボタン、および各種の
操作キーを有する。これらの各操作キーの名称および操
作内容について、表1および表2に示す。
FIG. 5 shows a front view of the remote operation panel 2. As you can see from this figure, the remote control panel 2
Has a display unit (LCD), an emergency stop button, and various operation keys. The names and operation contents of these operation keys are shown in Tables 1 and 2.

【0022】[0022]

【表1】 [Table 1]

【表2】 なお、表1中の「軸操作」における「ホームポジショ
ン」は、段取り作業モードにおいて、”ホーム”キー
+”設定”キーにより登録した現在位置を示し、”ホー
ム”キー+”設定”キーにより当該ホームポジションに
全軸を移動させることができる。また、”作原サーチ”
キー+”起動”キーにより、X軸の作業原点(機械原点
と同じ)のサーチを行うことができる。
[Table 2] In addition, "home position" in "axis operation" in Table 1 indicates the current position registered by the "home" key + "setting" key in the setup work mode, and by the "home" key + "setting" key All axes can be moved to the home position. Also, "Sakuhara Search"
The key + "Start" key can be used to search the X-axis work origin (same as the machine origin).

【0023】図6に、標準的な溶接作業の手順を示す。
これは、自動運転ステップ(49)以外は、操作者リモ
ート操作パネル2からの指示を受けながら、NC制御装
置1のモーションコントローラ103が実行する処理で
ある。
FIG. 6 shows a standard welding procedure.
This is a process executed by the motion controller 103 of the NC control device 1 while receiving an instruction from the operator remote operation panel 2 except for the automatic driving step (49).

【0024】まず、NC制御装置1の電源投入により初
期化処理を行い、リモート操作パネル2の表示部には初
期画面を表示する(ステップ40)。初期画面には、マ
イクロコンピュータ101に予め設定されているパイプ
の口径、材質、肉厚等の情報が表示され、操作者はこれ
を確認し、必要であれば変更することができる。次に、
モーションコントローラ103は、マイクロコンピュー
タ101から各種パラメータデータの送信を受け、これ
を内部データとして設定する(ステップ41)。このパ
ラメータデータには、システムパラメータ、溶接電源モ
ード情報、自動開先計測パラメータ、基本溶接条件パラ
メータ、アークセンス倣い制御パラメータ等を含む。シ
ステムパラメータには、1ヘッドシステムか2ヘッドシ
ステムかの選択、トーチ−X軸センサ間距離、干渉チェ
ック許容ヘッド間距離(安全距離)等を含む。自動開先
計測パラメータには、後述する開先形状の設計値やギャ
ップ計測の有無を指定するデータである。
First, an initialization process is performed by turning on the power of the NC controller 1, and an initial screen is displayed on the display section of the remote operation panel 2 (step 40). On the initial screen, information such as the pipe diameter, material, and wall thickness which is preset in the microcomputer 101 is displayed, and the operator can confirm the information and change it if necessary. next,
The motion controller 103 receives various parameter data from the microcomputer 101 and sets them as internal data (step 41). This parameter data includes system parameters, welding power source mode information, automatic groove measurement parameters, basic welding condition parameters, arc sense scanning control parameters, and the like. The system parameters include selection of one-head system or two-head system, distance between torch and X-axis sensor, interference check allowable head distance (safety distance), and the like. The automatic groove measurement parameter is data designating a groove shape design value described later and the presence or absence of gap measurement.

【0025】ついで、操作者は、ヘッド3aをガイドレ
ール上に装着しケーブルを接続する。さらに、操作者の
指示に応じてそのサーボ電源をオンする(ステップ4
2)。なお、ここで操作者は、2ヘッド・1レールの
他、2ヘッド・2レール、一方のヘッドのみの選択等の
動作方式を選択することができるが、ここでは、2ヘッ
ド・1レールを選択したものとして説明を続行する。
Next, the operator mounts the head 3a on the guide rail and connects the cable. Further, the servo power is turned on according to the instruction of the operator (step 4).
2). In addition, the operator can select an operation method such as selection of only one head, two heads and two rails, in addition to two heads and one rail, but here, two heads and one rail are selected. I will continue the explanation as if I did.

【0026】次に、操作者の指示に応じて、ヘッド3a
について前述したX軸機械原点のサーチを行い、その位
置をヘッド3aの原点(X座標値0)として設定する
(ステップ43)。ただし、X軸機械原点を検出するX
軸センサとトーチとの間はある程度離れているため、そ
の距離を予め測定しておき、トーチ−X軸センサ距離x
を加味した位置を原点とする。例えば、X軸機械原点に
達した状態でトーチが機械原点から負側にずれている場
合、現在、ヘッドのX軸位置を−xと設定する。この状
態で、仮にヘッドをX軸の原点に復帰させれば、トーチ
が正しい原点位置へ移動して停止する。次に、ヘッド3
aをパイプ頂部から待避させた後、もう一方のヘッド3
bについて、ヘッド3aと同様の処理をステップ44、
45で行う。
Next, in response to an instruction from the operator, the head 3a
With respect to the X-axis mechanical origin, the position is set as the origin (X coordinate value 0) of the head 3a (step 43). However, X that detects the X-axis mechanical origin
Since the axis sensor and the torch are separated from each other to some extent, the distance is measured in advance, and the torch-X axis sensor distance x
The position that takes into account is taken as the origin. For example, when the torch is shifted to the negative side from the mechanical origin while reaching the X-axis mechanical origin, the X-axis position of the head is currently set to -x. If the head is returned to the origin of the X-axis in this state, the torch moves to the correct origin position and stops. Next, head 3
After retracting a from the top of the pipe, the other head 3
For b, the same processing as the head 3a is performed in step 44,
At 45.

【0027】その後、両ヘッドの干渉検出処理を開始す
る。
After that, the interference detection processing of both heads is started.

【0028】次に、操作者の指示にしたがって、各ヘッ
ドのトーチの作業上の原点(Y軸座標0およびZ軸座
0)を設定する(ステップ46)。すなわち、まず一方
のヘッドをX軸原点に位置決めし、Y軸およびZ軸の各
機械原点にトーチを復帰させ、ついで手動操作(JO
G)によりトーチ先端を開先中心の管面高さに位置決め
する。そこで、この点を当該トーチ原点(Y軸0、Z軸
0)として設定する。Y軸およびZ軸の機械原点から当
該トーチ原点までのY軸距離およびZ軸距離の値は保持
しておき、他方のヘッドのトーチについてもそれらの値
を適用して、当該ヘッドのトーチ原点を設定する。ヘッ
ド間の誤差については後述する方法により補正するの
で、他方のヘッドのトーチ原点の設定は省略して問題な
く、また、これにより作業時間の短縮が図れる。
Next, the working origin of the torch of each head (Y-axis coordinate 0 and Z-axis seat 0) is set according to the operator's instruction (step 46). That is, first, one head is positioned at the origin of the X axis, the torch is returned to the machine origins of the Y axis and the Z axis, and then the manual operation (JO
Position the torch tip at the tube surface height centering on the groove by G). Therefore, this point is set as the origin of the torch (Y axis 0, Z axis 0). The values of the Y-axis distance and the Z-axis distance from the machine origin of the Y-axis and the Z-axis to the origin of the torch are held, and those values are applied to the torch of the other head to determine the torch origin of the head. Set. Since the error between the heads is corrected by the method described later, the setting of the torch origin of the other head can be omitted and there is no problem, and the working time can be shortened.

【0029】次に、操作者の手動操作によりいずれかの
ヘッドを管面周上に移動させ、周上の仮付け点を装置に
教示する(ステップ47)。これは、後の開先計測の際
にその点を除外するためである。
Next, one of the heads is moved on the circumference of the tube surface by the manual operation of the operator, and the temporary attachment points on the circumference are taught to the apparatus (step 47). This is to exclude that point in the later groove measurement.

【0030】次に、操作者の指示に応じて、両ヘッドで
パイプ全周すなわちX軸上の複数の箇所を二分して、開
先計測を分担して行い、機構補正データを作成する(ス
テップ48)。操作者は、リモート操作パネル2から、
開先計測時の周方向の計測ピッチ角度(例えば45度、
90度等)、開先計測開始ポイント(通常はポイント1
から)、計測ポイント数等を(通常は全ポイント)等を
指定することができる。開先計測データおよび上記仮付
け点のデータは、操作パネル2の画面に表示される。ま
た、これらのデータは、マイクロコンピュータ101へ
も転送される。
Next, in response to an operator's instruction, the two heads divide the entire circumference of the pipe, that is, a plurality of points on the X-axis into two parts, share the groove measurement, and create mechanism correction data (steps). 48). From the remote control panel 2, the operator
Measuring pitch angle in the circumferential direction when measuring the groove (for example, 45 degrees,
90 degrees, etc., groove measurement start point (usually point 1
It is possible to specify the number of measurement points, etc. (usually all points). The groove measurement data and the temporary attachment point data are displayed on the screen of the operation panel 2. Further, these data are also transferred to the microcomputer 101.

【0031】そこで、操作者の指示に応じ、マイクロコ
ンピュータ101からのプログラムにしたがって、2ヘ
ッドによる溶接の自動運転が開始される(ステップ4
9)。この自動運転は、操作者の指示により中断・再開
することができる。また、中断後に手動による手直し溶
接を行うことも可能である。
Then, in response to an instruction from the operator, an automatic operation of welding with two heads is started according to a program from the microcomputer 101 (step 4).
9). This automatic operation can be interrupted / restarted by an operator's instruction. It is also possible to perform manual rework welding after the interruption.

【0032】図7は、図6のステップ48で説明した2
ヘッドによる開先形状計測の分担および動作順序を示
す。(a)(b)はそれぞれヘッド3a,3bに対応し
ている。図の円はパイプの外周を示し、丸数字は計測点
の位置を示し、矢印は移動順序を示す。この例では、4
5度間隔の角度ピッチとし、ヘッド3aが5点を担当
し、ヘッド3bが4点を担当している。パイプ頂部の点
丸1については両ヘッドがともに計測するようにしてい
る。これは、後述する両ヘッド間の誤差を吸収するため
である。
FIG. 7 shows the process 2 described in step 48 of FIG.
The division of the groove shape measurement by the head and the operation sequence are shown. (A) and (b) correspond to the heads 3a and 3b, respectively. The circles in the figure indicate the outer circumference of the pipe, the circled numbers indicate the positions of the measurement points, and the arrows indicate the movement order. In this example, 4
The head 3a is in charge of 5 points, and the head 3b is in charge of 4 points, with an angular pitch of 5 degrees. Both the heads measure the dot circle 1 at the top of the pipe. This is to absorb an error between both heads, which will be described later.

【0033】図8(a)は、X軸上の1カ所における開
先形状計測の一例の処理シーケンスを示し、図8(b)
は、その自動計測のトーチ移動経路を示している。
(a)の「SENSE」はワイヤの管面タッチによる計
測の指示を示し、「PTP」は点間の移動指示を示して
いる。
FIG. 8A shows a processing sequence of an example of the groove shape measurement at one position on the X axis, and FIG.
Indicates the torch movement route of the automatic measurement.
In (a), “SENSE” indicates a measurement instruction by touching the surface of the wire on the tube surface, and “PTP” indicates a movement instruction between points.

【0034】なお、開先計測中の、開先−ガイドレール
間のY軸方向のずれを補正するため、周上の各計測位置
において、開先スロープの第1点(P点、R点)の計測
時に、Y軸後方の位置補正を行う。この補正は、管面と
P(R)点との間のZ軸方向の距離が設計値と一致する
ように、Y軸位置を補正することにより行う。
In order to correct the deviation in the Y-axis direction between the groove and the guide rail during the groove measurement, the first point (point P, point R) of the groove slope is measured at each measurement position on the circumference. The position of the rear of the Y-axis is corrected at the time of measurement. This correction is performed by correcting the Y-axis position so that the distance in the Z-axis direction between the tube surface and the point P (R) matches the design value.

【0035】図9は、開先形状計測の結果データを示
す。結果データは、開先計測の時期や開先の種類により
異なる。すなわち、(a),(b)は、それぞれ、初期
開先計測・管面計測の場合の1段開先の場合および2段
開先の場合の結果データを示す。(c),(d)は、そ
れぞれ、溶接中断開先計測の場合の1段開先の場合およ
び2段開先の場合の結果データを示す。初期開先計測と
は、溶接作業の初期の段取り作業にて行う計測であり、
ギャップ計測等、開先形状を詳細に計測するものであ
る。これに対し、溶接中断開先計測は、溶接作業を一時
中断して行う計測をいう。この計測では、管表面の計測
と溶接ビード高さの計測のみを行う。また、管面計測と
は、管表面のみを計測するものをいう。
FIG. 9 shows the result data of the groove shape measurement. The result data varies depending on the time of measuring the groove and the type of groove. That is, (a) and (b) show the result data in the case of the first-step groove and the second-step groove in the case of the initial groove measurement and the pipe surface measurement, respectively. (C) and (d) respectively show the result data in the case of 1-step groove and the case of 2-step groove in the case of welding interruption groove measurement. The initial groove measurement is the measurement performed in the initial setup work of welding work,
This is a detailed measurement of the groove shape such as gap measurement. On the other hand, welding interruption groove measurement refers to measurement performed by temporarily interrupting the welding operation. In this measurement, only the pipe surface and weld bead height are measured. In addition, the tube surface measurement means that only the tube surface is measured.

【0036】ところで、各ヘッドのY軸機械原点および
Z軸機械原点、並びにそれらのセンサの設置位置は必ず
しも一致しない。そのため、各ヘッドが同じX軸位置に
おいて、同じY/Z指令値に対して同じ機構ずれ補正を
行ってもトーチ先端のY/Z軸位置は一致しない場合が
ある。図10によりこれを説明する。
By the way, the Y-axis mechanical origin and the Z-axis mechanical origin of each head, and the installation positions of these sensors do not necessarily match. Therefore, even if the heads have the same X-axis position and the same mechanism deviation correction is performed for the same Y / Z command value, the Y / Z-axis position of the torch tip may not match. This will be described with reference to FIG.

【0037】図10(a)は、Y軸方向のヘッド間誤差
を説明するために、パイプ頂点のX軸原点における開先
形状計測時のヘッド3a,3bを示すものであり、便宜
上、ヘッド3a,3bを縦に並べて示している。図示の
ように、両ヘッドのY軸機械原点Oya,Oyb(また
はY軸センサ)がずれている場合、開先形状計測で同じ
開先中心をトーチによって検出しても、両者のY座標Y
a,Ybは一致しない。(なお、ここではY座標を機械
原点からの値として示しているが、実際には、前述した
トーチ原点からの値としてY座標は求められる。)換言
すれば、同じX軸位置において、ヘッド3a,3bが同
じY軸指令位置にトーチを移動させても、両者のY軸方
向位置は一致しない。このようなYaとYbの差ΔYh
がヘッド間のY軸誤差となる。同図(b)は、Z軸方向
のヘッド間誤差を説明するために、パイプ頂点のX軸原
点における開先形状計測時のヘッド3a,3bを示すも
のであり、便宜上、ヘッド3a,3bを横に並べて示し
ている。この図からわかるように、Z軸に関してもY軸
と同様、ZaとZbの差ΔZhがヘッド間のZ軸誤差と
なる。
FIG. 10A shows the heads 3a and 3b at the time of measuring the groove shape at the X-axis origin of the pipe apex in order to explain the head-to-head error in the Y-axis direction. For convenience, the head 3a is shown. , 3b are vertically arranged. As shown in the figure, when the Y-axis machine origins Oya and Oyb (or Y-axis sensor) of both heads are deviated, even if the same groove center is detected by the torch in the groove shape measurement, the Y-coordinate Y of both heads is detected.
a and Yb do not match. (Here, the Y coordinate is shown as a value from the mechanical origin, but in reality, the Y coordinate is obtained as a value from the above-mentioned torch origin.) In other words, at the same X-axis position, the head 3a. , 3b move the torch to the same Y-axis command position, the Y-axis direction positions of both do not match. Such a difference ΔYh between Ya and Yb
Is the Y-axis error between the heads. FIG. 3B shows the heads 3a and 3b at the time of measuring the groove shape at the X-axis origin of the pipe apex in order to explain the head-to-head error in the Z-axis direction. They are shown side by side. As can be seen from this figure, the difference ΔZh between Za and Zb is the Z-axis error between the heads in the Z-axis as well as in the Y-axis.

【0038】図9で説明した結果データは、各ヘッド毎
に、別個に8点の計測点のデータを保持するものとす
る。そのために、他方のヘッドが計測した点について
は、それらのデータをヘッド間誤差ΔYh,ΔZhで補
正して自己の計測点のデータと基準を合わせ、自ヘッド
が計測したと同等の結果データを得る。例えばヘッド3
aの計測Y座標がヘッド3bのそれよりΔYhだけ大き
い場合、ヘッド3aはヘッド3bの計測した点に関する
データのY座標をΔYhだけ減少させて用いる。このよ
うにして、各ヘッドは、自ヘッド用に全計測点の一組の
結果データを保持する。
The result data described with reference to FIG. 9 is assumed to hold data of eight measurement points separately for each head. Therefore, for the points measured by the other head, those data are corrected by the head-to-head errors ΔYh and ΔZh, and the reference is matched with the data of the own measurement point to obtain the same result data as that measured by the own head. . Head 3 for example
When the measured Y coordinate of a is larger than that of the head 3b by ΔYh, the head 3a reduces the Y coordinate of the data regarding the point measured by the head 3b by ΔYh and uses it. In this way, each head holds a set of result data of all measurement points for itself.

【0039】図11に、開先形状計測の結果データに基
づいてY軸およびZ軸の座標値を補正する機構補正ロジ
ックの一例を示す。これは、モーションコントローラ1
03がソフトウエアにより実行するものであり、各ヘッ
ドに別個に設けられる。この機構補正ロジックは、与え
られた指令位置のX軸座標XgおよびZ軸座標Zgか
ら、機構補正値テーブルTBを参照して補正値ΔZm,
ΔYmを求めるものである。ΔZmは、Z軸座標値Zg
の補正量であり、Xgの位置から直近の2点におけるテ
ーブルTBのΔZを参照し、その2点間のデータΔZを
直線補間してΔZmを得る。ΔYmは、Y軸座標値Yg
の補正量であり、Xgの位置から直近の2点におけるテ
ーブルTBの係数a,bをそれぞれ直線補間してa’,
b’を求め、これから、 ΔYm=a’(Zg+ΔZm)+b’ によりΔYmを求める、なお、Y軸の補正にX軸データ
のみならずZ軸のデータをも用いているのは、開先中心
線の傾きに対処するためである。機構補正テーブルTB
のΔZ,a,bの各値は、次のようにして求められる。
すなわち、ΔZは、そのX軸位置の開先中心O点のZ軸
座標値に基づいて決まる。bの値は、同開先中心OのY
軸座標値に基づいて決まる。aの値は、開先中心O点座
標(COY,COZ)と、開先中心R点座標(CRY,
CRZ)から次式により算出される。
FIG. 11 shows an example of a mechanism correction logic for correcting the Y-axis and Z-axis coordinate values based on the result data of the groove shape measurement. This is the motion controller 1
03 is executed by software, and is provided for each head separately. The mechanism correction logic refers to the mechanism correction value table TB from the X-axis coordinate Xg and the Z-axis coordinate Zg of the given command position to correct the correction value ΔZm,
This is to obtain ΔYm. ΔZm is the Z-axis coordinate value Zg
Is a correction amount of ΔZm, and ΔZm of the table TB at the two closest points from the position of Xg is referred to, and the data ΔZ between the two points is linearly interpolated to obtain ΔZm. ΔYm is the Y-axis coordinate value Yg
Of the table TB at the two points closest to the position of Xg by linearly interpolating a ′, a ′,
b ′ is calculated and ΔYm is calculated from ΔYm = a ′ (Zg + ΔZm) + b ′ from this. Note that the Y-axis correction uses not only the X-axis data but also the Z-axis data. This is to cope with the inclination of. Mechanism correction table TB
The respective values of ΔZ, a, and b are obtained as follows.
That is, ΔZ is determined based on the Z-axis coordinate value of the groove center O point at the X-axis position. The value of b is Y of the groove center O
Determined based on axis coordinate values. The value of a is the O coordinate of the groove center (COY, COZ) and the R coordinate of the groove center (CRY, COZ).
CRZ) is calculated by the following equation.

【0040】 a=(COY−CRY)/(COZ−CRZ) このようにして求められたΔZm,ΔYmでそのX軸位
置のZ軸指令値およびY軸指令値を修正することによ
り、機構ずれを補正することができる。
A = (COY-CRY) / (COZ-CRZ) By correcting the Z-axis command value and the Y-axis command value of the X-axis position with ΔZm and ΔYm thus obtained, the mechanism deviation is corrected. Can be corrected.

【0041】次に、溶接ヘッド3a,3bの2台のヘッ
ドの同時運転制御について簡単に説明する。円周の同一
軌道上での二つのヘッドの自動運行方法としては、同一
方向に連続運行させる運行法、あるいは反対方向に半周
繰り返し運行させる運行法等がある。片方のヘッドがト
ラブルを起した場合は、2ヘッド駆動から1ヘッド駆動
に切換え、いずれか一方のヘッドを単独で動作させるこ
とも可能である。なお、その際には、他方のヘッドはガ
イドレール12上から取り外す。また、2台ヘッド動作
についての運転モードとしては、ヘッド2台か1台か、
自動か手動かの組合せの8通りの運転モードを選択する
ことができる。
Next, the simultaneous operation control of the two welding heads 3a and 3b will be briefly described. As an automatic operation method of the two heads on the same track on the circumference, there is an operation method of continuously operating in the same direction, or an operation method of repeatedly operating half directions in the opposite direction. When one of the heads has a trouble, it is possible to switch from the two-head drive to the one-head drive and operate either one of the heads independently. At this time, the other head is removed from the guide rail 12. Also, the operation mode for the operation of two heads is two heads or one head,
It is possible to select eight operation modes of combination of automatic and manual.

【0042】以上、本発明の好適な実施の形態について
説明したが、システム構成および処理の具体的内容は例
示であり、請求の範囲を逸脱することなく種々の変形・
変更が可能である。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the specific contents of the system configuration and processing are merely examples, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims.
Changes are possible.

【0043】[0043]

【発明の効果】2つの溶接ヘッドを同一軌道上に走行さ
せて自動溶接を行う2ヘッド式パイプ円周自動溶接装置
において、2つの溶接ヘッドを用いて開先形状計測の所
要時間を短縮するとともに機構ずれを高精度に補正する
ことができる。
EFFECT OF THE INVENTION In a two-head type pipe circumference automatic welding apparatus for performing automatic welding by running two welding heads on the same track, the time required for groove shape measurement is shortened by using two welding heads. The mechanism deviation can be corrected with high accuracy.

【0044】[0044]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係る2ヘッド式パイプ円周自動溶接
装置の概略構成を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a schematic configuration of a two-head type pipe circumference automatic welding apparatus according to the present invention.

【図2】 図1の溶接装置におけるヘッドおよびトーチ
の動作の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view of the operation of the head and the torch in the welding device of FIG.

【図3】 図1の溶接装置におけるヘッドの付属部品の
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of accessory parts of the head in the welding apparatus of FIG.

【図4】 図1の溶接装置のNC制御装置1の内部構成
および外部装置との接続関係を示すブロック図である。
4 is a block diagram showing an internal configuration of an NC control device 1 of the welding device of FIG. 1 and a connection relationship with an external device.

【図5】 図1内に示したリモート操作パネル2の正面
の外観図である。
5 is an external view of the front of the remote operation panel 2 shown in FIG. 1. FIG.

【図6】 図1の溶接装置の溶接作業手順を示すフロー
チャートである。
6 is a flowchart showing a welding work procedure of the welding apparatus of FIG.

【図7】 図6のフローの中に示した開先計測処理の2
ヘッドの分担例を示す説明図である。
7 is a second view of the groove measurement processing shown in the flow of FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing an example of head allocation.

【図8】 図6のフローの中に示した開先計測処理の動
作の説明図である。
8 is an explanatory diagram of the operation of the groove measurement processing shown in the flow of FIG.

【図9】 開先計測処理により得られる結果データの説
明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of result data obtained by the groove measurement processing.

【図10】 ヘッド間誤差の説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram of an error between heads.

【図11】 開先計測処理により得られる結果データに
基づく機構ずれ補正ロジックの説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a mechanism deviation correction logic based on result data obtained by the groove measurement processing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…NC制御装置、2…リモート操作パネル、3a,3
b…溶接ヘッド、4a,4b…トーチ、5a,5b…溶
接用ソリッドワイヤ、6a,6b…ワイヤスプール、7
a,7b…電源装置、8a,8b…多芯用特殊ケーブ
ル、9a,9b…キャピタイヤケーブル、10…パイ
プ、11…開先部、12…ガイドレール、13…ディス
プレイ、14…キーボード、15…マウス
1 ... NC control device, 2 ... remote operation panel, 3a, 3
b ... welding head, 4a, 4b ... torch, 5a, 5b ... welding solid wire, 6a, 6b ... wire spool, 7
a, 7b ... Power supply device, 8a, 8b ... Special cable for multi-core, 9a, 9b ... Capytire cable, 10 ... Pipe, 11 ... Groove part, 12 ... Guide rail, 13 ... Display, 14 ... Keyboard, 15 ... mouse

フロントページの続き (72)発明者 壬生 生男 茨城県那珂郡那珂町菅谷2982−3 (72)発明者 前田 謙一 茨城県常陸太田市天神林町1225−47Front page continuation (72) Inventor Ikuo Ikuo 2982-3 Sugaya, Naka-machi, Naka-gun, Ibaraki Prefecture (72) Inventor Kenichi Maeda 1225-47 Tenjinbayashi, Hitachiota-city, Ibaraki Prefecture

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】各々トーチを保持する第1および第2の溶
接ヘッドを、溶接対象のパイプに対してパイプ円周上の
同一軌道に沿うX軸上に移動可能に設置し、かつ、各ト
ーチをパイプ管面に垂直なZ軸方向と、X、Z両軸に直
交するY軸方向とに移動させながらパイプ円周の自動溶
接を行う溶接装置における機構ずれ補正方法であって、 両ヘッドにより、X軸上の複数の箇所を分担して、溶接
対象のパイプの開先形状を計測し、 X軸上の1カ所において、両ヘッドのトーチのY軸およ
びZ軸の計測値のヘッド間誤差ΔYhおよびΔZhを求
め、 両ヘッドの各トーチについて、自ヘッドの計測しなかっ
たX軸位置において機構ずれの補正を行う際には、他ヘ
ッドが計測した計測結果データを前記ヘッド間誤差ΔY
hおよびΔZhにより補正して利用し、機構ずれの補正
を行うことを特徴とする2ヘッド式パイプ円周自動溶接
装置の機構ずれ補正方法。
1. A first and a second welding head, each holding a torch, are movably installed on a pipe to be welded on an X-axis along the same orbit on the circumference of the pipe, and each torch. Is a mechanism deviation correction method in a welding apparatus that automatically welds the circumference of a pipe while moving the Z axis direction perpendicular to the pipe surface and the Y axis direction orthogonal to both the X and Z axes. , The position of the groove of the pipe to be welded is measured by sharing multiple points on the X-axis, and the head-to-head error of the Y-axis and Z-axis measurement values of the torches of both heads is measured at one point on the X-axis. ΔYh and ΔZh are obtained, and when the mechanical deviation is corrected for each torch of both heads at the X-axis position where the own head is not measured, the measurement result data measured by the other head is used as the head-to-head error ΔY.
A mechanism deviation correction method for a two-head automatic pipe circumference automatic welding apparatus, characterized in that it is used after being corrected by h and ΔZh to correct the mechanism deviation.
【請求項2】各々トーチを保持する第1および第2の溶
接ヘッドを、溶接対象のパイプに対してパイプ円周上の
同一軌道に沿うX軸上に移動可能に設置し、かつ、各ト
ーチをパイプ管面に垂直なZ軸方向と、X、Z両軸に直
交するY軸方向とに移動させながらパイプ円周の自動溶
接を行う溶接装置における機構ずれ補正方法であって、 両ヘッドにより、X軸上の複数の箇所を分担して、溶接
対象のパイプの開先形状を計測し、その際、1カ所は両
ヘッドが重複して計測し、 X軸上の前記1カ所における計測結果から、両ヘッドの
トーチのY軸およびZ軸の計測値のヘッド間誤差ΔYh
およびΔZhを求め、 第1および第2のヘッドの各々について、自ヘッドの計
測しなかった点の計測結果データに対して前記ヘッド間
誤差ΔYhおよびΔZhを考慮して、各ヘッド毎にすべ
ての計測点の計測結果データを求め、第1および第2の
ヘッドの各々のトーチのY軸およびZ軸の指令位置に対
して、自ヘッド用の計測結果データに基づいて機構ずれ
の補正を行うことを特徴とする2ヘッド式パイプ円周自
動溶接装置の機構ずれ補正方法。
2. A first and a second welding head, each holding a torch, are movably installed on the pipe to be welded on the X axis along the same track on the circumference of the pipe, and each torch is provided. Is a mechanism deviation correction method in a welding apparatus that automatically welds the circumference of a pipe while moving the Z axis direction perpendicular to the pipe surface and the Y axis direction orthogonal to both the X and Z axes. , The position of the groove of the pipe to be welded is measured by sharing multiple points on the X-axis, and at that time, both heads measure at one point, and the measurement results at the one point on the X-axis From the head-to-head error ΔYh of the measured values of the Y-axis and Z-axis of the torches of both heads
And ΔZh are calculated, and for each of the first and second heads, the head-to-head errors, ΔYh and ΔZh, are taken into consideration with respect to the measurement result data of the points that the own head did not measure, and all measurements are made for each head. The measurement result data of the point is obtained, and the mechanical deviation is corrected based on the measurement result data for the own head with respect to the Y-axis and Z-axis commanded positions of the torches of the first and second heads. A method for compensating for a mechanical deviation of a two-head automatic pipe circumference automatic welding device that features.
【請求項3】前記各ヘッドの各トーチについて、X、
Y,Zの各軸の機械的な原点への位置合わせを行った
後、各トーチの作業上の原点を設定し、Y軸およびZ軸
の位置を指示する指令値の原点としては、当該作業上の
原点を用いることを特徴とする請求項1または2記載の
2ヘッド式パイプ円周自動溶接装置の機構ずれ補正方
法。
3. For each torch of each head, X,
After aligning the mechanical origins of the Y and Z axes, set the working origin of each torch, and use the work as the origin of the command value that indicates the Y-axis and Z-axis positions. The mechanism deviation correction method for a two-head pipe circumference automatic welding apparatus according to claim 1 or 2, wherein the upper origin is used.
【請求項4】開先形状を計測したX軸位置ごとに対応す
るZ軸およびY軸の補正量を求めることができるテーブ
ルを作成し、前記計測結果データに基づく機構ずれの補
正は、当該テーブルを参照して実行することを特徴とす
る請求項1、2または3記載の2ヘッド式パイプ円周自
動溶接装置の機構ずれ補正方法。
4. A table capable of obtaining a correction amount for the Z-axis and a Y-axis corresponding to each X-axis position where the groove shape is measured is created, and the correction of the mechanism deviation based on the measurement result data is performed in the table. 5. The method for correcting a mechanism deviation of a two-head type pipe circumference automatic welding device according to claim 1, 2 or 3, wherein
【請求項5】開先形状を計測したX軸位置以外のX軸位
置に関しては、直近の2点の計測点の計測結果データを
直線補間して用いることを特徴とする請求項4記載の2
ヘッド式パイプ円周自動溶接装置の機構ずれ補正方法。
5. The X-axis position other than the X-axis position at which the groove shape is measured is linearly interpolated and used for the measurement result data of the two most recent measurement points.
Method for compensating for mechanical displacement of head type pipe circumference automatic welding equipment.
【請求項6】前記テーブルにおけるY軸補正量には、当
該X軸位置のZ軸補正量を反映させたZ軸値を利用して
開先中心線の傾きをも考慮することを特徴とする請求項
4または5記載の2ヘッド式パイプ円周自動溶接装置の
機構ずれ補正方法。
6. The Y-axis correction amount in the table is characterized in that the inclination of the groove center line is also taken into consideration by using the Z-axis value reflecting the Z-axis correction amount of the X-axis position. A method for correcting a mechanism deviation of a two-head type pipe circumference automatic welding device according to claim 4 or 5.
【請求項7】各々トーチを保持する第1および第2の溶
接ヘッドを同一軌道に沿ったX軸上に移動可能に設置
し、かつ、各トーチをパイプ管面に垂直なZ軸方向と、
X、Z両軸に直交するY軸方向とに移動させながらパイ
プ円周の自動溶接を行う溶接装置であって、 各ヘッド
の各トーチについて、X、Y,Zの各軸の機械的な原点
への位置合わせを行う機械原点位置合わせ手段と、 両ヘッドにより、X軸上の複数の箇所を分担して、溶接
対象のパイプの開先形状を計測する開先計測手段と、 X軸上の1カ所において、両ヘッドのトーチのY軸およ
びZ軸の計測値のヘッド間誤差ΔYhおよびΔZhを求
めるヘッド間誤差算出手段と、 第1および第2のヘッドの各々について、自ヘッドの計
測しなかった点の計測結果データに対して前記ヘッド間
誤差ΔYhおよびΔZhを考慮して、各ヘッド毎にすべ
ての計測点の計測結果データを自ヘッド用の計測結果デ
ータとして求める計測結果データ算出手段と、 第1および第2のヘッドの各々のトーチのY軸およびZ
軸の指令位置に対して、自ヘッド用の計測結果データに
基づいて機構ずれの補正を行う機構ずれ補正手段と、 を備えることを特徴とする2ヘッド式パイプ円周自動溶
接装置。
7. A first and a second welding head, each holding a torch, are movably installed on the X-axis along the same orbit, and each torch is in the Z-axis direction perpendicular to the pipe surface,
A welding device for automatically welding the circumference of a pipe while moving in the Y-axis direction orthogonal to both X and Z axes, and for each torch of each head, the mechanical origin of each of the X, Y, and Z axes. On the X-axis, and a machine origin position aligning unit for aligning with the head and a groove measuring unit for measuring the groove shape of the pipe to be welded by sharing a plurality of positions on the X-axis by both heads. Head-to-head error calculating means for determining head-to-head errors ΔYh and ΔZh of Y-axis and Z-axis measurement values of the torches of both heads at one location, and the heads of each of the first and second heads are not measured. Measurement result data calculating means for obtaining the measurement result data of all the measurement points for each head as the measurement result data for its own head in consideration of the inter-head errors ΔYh and ΔZh with respect to the measurement result data of the different points; First And the Y-axis and Z of each torch of the second head
A two-head type automatic pipe circumference welding apparatus, comprising: a mechanism deviation correction unit that corrects a mechanism deviation based on measurement result data for the head itself with respect to a commanded position of an axis.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112935478A (en) * 2021-02-04 2021-06-11 湖南理工学院 Welding device and welding process for hydrogen conveying pipeline for outdoor processing
CN114397373A (en) * 2021-12-06 2022-04-26 洛阳欣隆工程检测有限公司 AUT (autonomous underwater vehicle) track calibration device and method based on ultrasonic detection of pipeline welding

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