JPH10249526A - 回転体ｔｉｇ溶接装置 - Google Patents
回転体ｔｉｇ溶接装置Info
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- JPH10249526A JPH10249526A JP9052696A JP5269697A JPH10249526A JP H10249526 A JPH10249526 A JP H10249526A JP 9052696 A JP9052696 A JP 9052696A JP 5269697 A JP5269697 A JP 5269697A JP H10249526 A JPH10249526 A JP H10249526A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転体の内面または外面を円周溶接する自動
溶接装置において、テレビカメラの画像信号を用いて自
動溶接機を開先倣い制御する装置を提供する。 【解決手段】 溶接トーチおよびテレビカメラとスリッ
ト光源が一体の開先検出器と上下軸、左右軸で構成され
た開先倣い装置が、マニュピュレータに搭載され、回転
ポジショナで回転する回転体の外面または内面を円周溶
接する自動溶接装置において、画像処理結果を所定の周
期で記憶し、遅延時間設定器、遅延時間計測器、回転体
速度の換算値の時間を経過した記憶データに応じて開先
幅方向に制御する。
溶接装置において、テレビカメラの画像信号を用いて自
動溶接機を開先倣い制御する装置を提供する。 【解決手段】 溶接トーチおよびテレビカメラとスリッ
ト光源が一体の開先検出器と上下軸、左右軸で構成され
た開先倣い装置が、マニュピュレータに搭載され、回転
ポジショナで回転する回転体の外面または内面を円周溶
接する自動溶接装置において、画像処理結果を所定の周
期で記憶し、遅延時間設定器、遅延時間計測器、回転体
速度の換算値の時間を経過した記憶データに応じて開先
幅方向に制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は回転体の内面または
外面を円周溶接する自動溶接装置において、テレビカメ
ラの画像信号を用いて自動溶接機を開先倣い制御する装
置に関するものである。
外面を円周溶接する自動溶接装置において、テレビカメ
ラの画像信号を用いて自動溶接機を開先倣い制御する装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】回転体の外面を円周溶接する自動溶接装
置として特開平４−３７４７６号公報に全姿勢自動溶接
装置が示されている。この装置は溶接トーチと一体的に
移動するテレビカメラとスリット光源を設置し、スリッ
ト光源に照射される開先をテレビカメラで撮影し、照射
像を画像処理し溶接トーチの位置決めをする。
置として特開平４−３７４７６号公報に全姿勢自動溶接
装置が示されている。この装置は溶接トーチと一体的に
移動するテレビカメラとスリット光源を設置し、スリッ
ト光源に照射される開先をテレビカメラで撮影し、照射
像を画像処理し溶接トーチの位置決めをする。
【０００３】しかし、アーク光により明るく光る開先や
鋼板表面、スパッタの飛散やアーク光の変動等の外乱に
より、溶接アーク光近傍の照射像は不明確で、画像処理
により開先形状を認識することは困難だった。通常、こ
のような場合、スリット光照射位置を溶接アーク位置の
前方とし、スリット光照射位置と溶接アーク位置の間に
遮光板を設置し、スパッタの飛散やアーク光の影響を避
ける。しかし、スリット光照射位置検出した開先位置に
より倣い制御した場合、後方の溶接アーク位置では倣い
ズレが生じる場合がある。特に、回転体の円周溶接で
は、開先位置が回転位置に応じて、右（左）方向から左
（右）方向と少なくとも１回転で変化する。従って、倣
い制御動作は、溶接アーク位置とスリット光照射開先位
置との距離に応じた遅延補正が必要となる。
鋼板表面、スパッタの飛散やアーク光の変動等の外乱に
より、溶接アーク光近傍の照射像は不明確で、画像処理
により開先形状を認識することは困難だった。通常、こ
のような場合、スリット光照射位置を溶接アーク位置の
前方とし、スリット光照射位置と溶接アーク位置の間に
遮光板を設置し、スパッタの飛散やアーク光の影響を避
ける。しかし、スリット光照射位置検出した開先位置に
より倣い制御した場合、後方の溶接アーク位置では倣い
ズレが生じる場合がある。特に、回転体の円周溶接で
は、開先位置が回転位置に応じて、右（左）方向から左
（右）方向と少なくとも１回転で変化する。従って、倣
い制御動作は、溶接アーク位置とスリット光照射開先位
置との距離に応じた遅延補正が必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】回転体の外面を円周溶
接する自動溶接装置として、従来のスリット光源に照射
される開先をテレビカメラで撮影し、照射像を画像処理
し溶接トーチを位置決めする方法の課題は、アーク光、
スパッタ飛散によりスリット光の照射像が明確に撮影す
ることが困難だったことである。
接する自動溶接装置として、従来のスリット光源に照射
される開先をテレビカメラで撮影し、照射像を画像処理
し溶接トーチを位置決めする方法の課題は、アーク光、
スパッタ飛散によりスリット光の照射像が明確に撮影す
ることが困難だったことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
する装置であって、溶接トーチおよびテレビカメラとス
リット光源が一体の開先検出器と、上下軸、左右軸で構
成された開先倣い装置が、マニュピュレータに搭載さ
れ、回転ポジショナで回転する回転体の外面または内面
を円周溶接する自動溶接装置において、スリット光源
が、外面円周溶接では溶接アーク位置とスリット光照射
開先位置との距離ｕ[mm]は、回転体の半径をｒ[mm]、ア
ーク長ａ[mm]とすると、 ｒ・ cos-1（ｒ／（ｒ＋ａ））＜ｕ＜π・ｒ／２ かつ ｕ＜５００ また、内面円周溶接では溶接アーク位置とスリット光照
射開先位置との距離ｕ[mm]は、遮光板と鋼板面との距離
ｂ[mm]とすると、 ２・ｒ・ cos-1（（ｒ−ｂ）／ｒ）＜ｕ＜π・ｒ／２ かつ ｕ＜５００ となる位置に設置され、左右軸はスリット光源に照射さ
れた開先をテレビカメラで撮影し、その画像処理結果に
応じて開先幅方向に制御され、上下軸は溶接電圧に応じ
て開先深さ方向に制御されることを特徴とする回転体Ｔ
ＩＧ溶接装置を要旨とする。
する装置であって、溶接トーチおよびテレビカメラとス
リット光源が一体の開先検出器と、上下軸、左右軸で構
成された開先倣い装置が、マニュピュレータに搭載さ
れ、回転ポジショナで回転する回転体の外面または内面
を円周溶接する自動溶接装置において、スリット光源
が、外面円周溶接では溶接アーク位置とスリット光照射
開先位置との距離ｕ[mm]は、回転体の半径をｒ[mm]、ア
ーク長ａ[mm]とすると、 ｒ・ cos-1（ｒ／（ｒ＋ａ））＜ｕ＜π・ｒ／２ かつ ｕ＜５００ また、内面円周溶接では溶接アーク位置とスリット光照
射開先位置との距離ｕ[mm]は、遮光板と鋼板面との距離
ｂ[mm]とすると、 ２・ｒ・ cos-1（（ｒ−ｂ）／ｒ）＜ｕ＜π・ｒ／２ かつ ｕ＜５００ となる位置に設置され、左右軸はスリット光源に照射さ
れた開先をテレビカメラで撮影し、その画像処理結果に
応じて開先幅方向に制御され、上下軸は溶接電圧に応じ
て開先深さ方向に制御されることを特徴とする回転体Ｔ
ＩＧ溶接装置を要旨とする。
【０００６】また、本発明は、画像処理結果を所定の周
期で記憶するデータ記憶装置と、遅延時間設定器あるい
は遅延時間計測器を備え、左右軸が、該データ記憶装置
から該遅延時間設定器あるいは遅延時間計測器の設定時
間あるいは計測時間経過した記憶データに応じて開先幅
方向に制御されることを特徴とする回転体ＴＩＧ溶接装
置、画像処理結果を所定の周期で記憶するデータ記憶装
置と、回転体速度検出器を回転ポジショナに備え、左右
軸が、該データ記憶装置から回転体速度検出値から溶接
アーク位置とスリット光照射開先位置との距離に応じた
遅延時間経過した記憶データに応じて開先幅方向に制御
されることを特徴とする回転体ＴＩＧ溶接装置、回転ポ
ジショナに回転体位置検出器を備え該回転体位置検出器
の検出値と画像処理結果を対応付け記憶するデータ記憶
装置を備え、左右軸が、該データ記憶装置から溶接アー
ク位置とスリット光照射開先位置との距離後方の位置に
対応する画像処理結果のデータに応じて開先幅方向に制
御することを特徴とする回転体ＴＩＧ溶接装置、であ
る。
期で記憶するデータ記憶装置と、遅延時間設定器あるい
は遅延時間計測器を備え、左右軸が、該データ記憶装置
から該遅延時間設定器あるいは遅延時間計測器の設定時
間あるいは計測時間経過した記憶データに応じて開先幅
方向に制御されることを特徴とする回転体ＴＩＧ溶接装
置、画像処理結果を所定の周期で記憶するデータ記憶装
置と、回転体速度検出器を回転ポジショナに備え、左右
軸が、該データ記憶装置から回転体速度検出値から溶接
アーク位置とスリット光照射開先位置との距離に応じた
遅延時間経過した記憶データに応じて開先幅方向に制御
されることを特徴とする回転体ＴＩＧ溶接装置、回転ポ
ジショナに回転体位置検出器を備え該回転体位置検出器
の検出値と画像処理結果を対応付け記憶するデータ記憶
装置を備え、左右軸が、該データ記憶装置から溶接アー
ク位置とスリット光照射開先位置との距離後方の位置に
対応する画像処理結果のデータに応じて開先幅方向に制
御することを特徴とする回転体ＴＩＧ溶接装置、であ
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。アーク光、スパッタ飛散の照射像への影響は、ス
リット光の照射位置がアークに近い場合に大きい。この
影響を避けるため、溶接アーク位置とスリット光照射位
置との間隔を大きくし、さらに遮光板を設ける。しか
し、平面溶接の場合は、遮光板を低く設けても、開先
面、鋼板面を沿って低い角度で照射されるア−ク光は遮
光できず、開先面、鋼板面を照らすため、アーク光のス
リット光の照射像への影響を避けられない。特に、スパ
ッタ付着した開先面、鋼板面では、遮光板と開先面、鋼
板面隙間を０にする事は不可能で、アーク光が漏れスリ
ット光の照射像へ影響をあたえる。従って、平面溶接の
場合には、溶接アーク位置とスリット光照射位置との距
離を充分大きく取る必要がある。
する。アーク光、スパッタ飛散の照射像への影響は、ス
リット光の照射位置がアークに近い場合に大きい。この
影響を避けるため、溶接アーク位置とスリット光照射位
置との間隔を大きくし、さらに遮光板を設ける。しか
し、平面溶接の場合は、遮光板を低く設けても、開先
面、鋼板面を沿って低い角度で照射されるア−ク光は遮
光できず、開先面、鋼板面を照らすため、アーク光のス
リット光の照射像への影響を避けられない。特に、スパ
ッタ付着した開先面、鋼板面では、遮光板と開先面、鋼
板面隙間を０にする事は不可能で、アーク光が漏れスリ
ット光の照射像へ影響をあたえる。従って、平面溶接の
場合には、溶接アーク位置とスリット光照射位置との距
離を充分大きく取る必要がある。
【０００８】回転体の外面の円周溶接の開先は図１に示
すように、アークの所定の回転角度前方は影になり遮光
される。溶接アーク位置とスリット光照射位置との必要
な距離は、回転体の径が小さい（大きい）場合は距離は
小さく（大きく）なる。ＴＩＧアークのアーク長ａは３
mm未満であるため、図３に示すように溶接アーク位置前
方のスリット光照射開先位置との距離ｕ[mm]は、 ｒ・ cos-1（ｒ／（ｒ＋ａ））＜ｕ （１） では遮光板により直接アーク光は照射されず影になる。
すように、アークの所定の回転角度前方は影になり遮光
される。溶接アーク位置とスリット光照射位置との必要
な距離は、回転体の径が小さい（大きい）場合は距離は
小さく（大きく）なる。ＴＩＧアークのアーク長ａは３
mm未満であるため、図３に示すように溶接アーク位置前
方のスリット光照射開先位置との距離ｕ[mm]は、 ｒ・ cos-1（ｒ／（ｒ＋ａ））＜ｕ （１） では遮光板により直接アーク光は照射されず影になる。
【０００９】回転体の内面の円周溶接の開先は図２に示
すように、溶接アーク位置の前方の開先位置は内面溶接
の場合は徐々に高く、従って、溶接アーク位置とスリッ
ト光照射位置との間に設ける遮光板と鋼板面との間の隙
間があっても、効率よく遮光できる。
すように、溶接アーク位置の前方の開先位置は内面溶接
の場合は徐々に高く、従って、溶接アーク位置とスリッ
ト光照射位置との間に設ける遮光板と鋼板面との間の隙
間があっても、効率よく遮光できる。
【００１０】通常、仮付け溶接に用いられる手溶接棒や
ＭＡＧ溶接のスパッタの粒径分布は表１に示すように、
スパッタの粒径は約３mm未満である。一般に、ＴＩＧ溶
接のスパッタの粒径は小さく数も少ない。したがって、
遮光板と鋼板面との距離ｂ[mm]は３mmである。図４に示
すように、溶接アーク位置とスリット光照射開先位置と
の距離ｕ[mm]は、溶接アーク位置のスリット光照射開先
位置との中央に遮光板を設けるのが最も効率よく ２・ｒ・ cos-1（（ｒ−ｂ）／ｒ）＜ｕ （２） では遮光板により直接アーク光は遮光されスリット光照
射位置は影になる。ただし、回転体の溶接位置の半径を
ｒ[mm]とする。式（１）、（２）から回転体の半径ｒに
応じてｕが異なる。ｒ＝１００〜５０００[mm]について
のｕを表２に示す。
ＭＡＧ溶接のスパッタの粒径分布は表１に示すように、
スパッタの粒径は約３mm未満である。一般に、ＴＩＧ溶
接のスパッタの粒径は小さく数も少ない。したがって、
遮光板と鋼板面との距離ｂ[mm]は３mmである。図４に示
すように、溶接アーク位置とスリット光照射開先位置と
の距離ｕ[mm]は、溶接アーク位置のスリット光照射開先
位置との中央に遮光板を設けるのが最も効率よく ２・ｒ・ cos-1（（ｒ−ｂ）／ｒ）＜ｕ （２） では遮光板により直接アーク光は遮光されスリット光照
射位置は影になる。ただし、回転体の溶接位置の半径を
ｒ[mm]とする。式（１）、（２）から回転体の半径ｒに
応じてｕが異なる。ｒ＝１００〜５０００[mm]について
のｕを表２に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【表２】
【００１３】回転体の円周溶接では、開先位置が回転位
置に応じて、右（左）方向から左（右）方向と少なくと
も１回転で変化しする。従って、倣い制御動作は、溶接
アーク位置とスリット光照射開先位置との距離ｕに応じ
た遅延補正が必要となる。
置に応じて、右（左）方向から左（右）方向と少なくと
も１回転で変化しする。従って、倣い制御動作は、溶接
アーク位置とスリット光照射開先位置との距離ｕに応じ
た遅延補正が必要となる。
【００１４】大型の回転ポジショナは正確な位置制御は
困難なため、大型の回転モータを所定の速度（開先にお
ける速度ｖ）で回転させている。一定の周期で検出した
開先位置ｘi をデータ記憶装置に順次記憶すれば、ｕに
応じた遅延補正は遅延時間ｓ＝ｕ／ｖ経過したデータを
データ記憶装置から読み出し倣い制御できる。遅延時間
ｓはあらかじめスイッチで設定する方法と、ポジショナ
に取り付けた回転速度検出器の出力から遅延時間ｓを算
出する方法が可能である。
困難なため、大型の回転モータを所定の速度（開先にお
ける速度ｖ）で回転させている。一定の周期で検出した
開先位置ｘi をデータ記憶装置に順次記憶すれば、ｕに
応じた遅延補正は遅延時間ｓ＝ｕ／ｖ経過したデータを
データ記憶装置から読み出し倣い制御できる。遅延時間
ｓはあらかじめスイッチで設定する方法と、ポジショナ
に取り付けた回転速度検出器の出力から遅延時間ｓを算
出する方法が可能である。
【００１５】また、ポジショナに取り付けた回転位置検
出器の回転位置ｇi と開先位置ｘiを対応付けてデータ
記憶すれば、ｕに応じた遅延補正はｕだけ後方の回転位
置ｇに対応した開先位置ｘをデータ記憶装置から読み出
し倣い制御できる。
出器の回転位置ｇi と開先位置ｘiを対応付けてデータ
記憶すれば、ｕに応じた遅延補正はｕだけ後方の回転位
置ｇに対応した開先位置ｘをデータ記憶装置から読み出
し倣い制御できる。
【００１６】ポジショナの回転軸中心に回転体の中心を
一致させ取り付けるのは難しく、図５に示すように、や
やずれた位置に取り付けられる。また、回転体は必ずし
も真円ではないため、溶接アーク位置から離れたスリッ
ト光照射像により開先高さを検出する方法は、適正な溶
接トーチの高さ制御はできない。溶接電圧を検出し上下
軸で溶接トーチの高さ制御する方法（ＡＶＣ）によって
良好な上下倣い制御はできる。
一致させ取り付けるのは難しく、図５に示すように、や
やずれた位置に取り付けられる。また、回転体は必ずし
も真円ではないため、溶接アーク位置から離れたスリッ
ト光照射像により開先高さを検出する方法は、適正な溶
接トーチの高さ制御はできない。溶接電圧を検出し上下
軸で溶接トーチの高さ制御する方法（ＡＶＣ）によって
良好な上下倣い制御はできる。
【００１７】また、溶接アーク位置で高さ制御されれ
ば、溶接アーク位置から離れたスリット光照射位置の高
さは変動し、照射像のボケや検出位置に影響をおよぼ
す。この変動は、溶接アーク位置とスリット光照射位置
が１／２円周（π・ｒ）最も大きい。溶接アーク位置と
スリット光照射位置との距離は小さいことが望ましい
が、１／４円周（π・ｒ／２）以内であれば影響はな
い。さらに、開先倣い装置の撓みを配慮し、溶接アーク
位置とスリット光照射位置との距離ｕ＜５００mmが望ま
しい。
ば、溶接アーク位置から離れたスリット光照射位置の高
さは変動し、照射像のボケや検出位置に影響をおよぼ
す。この変動は、溶接アーク位置とスリット光照射位置
が１／２円周（π・ｒ）最も大きい。溶接アーク位置と
スリット光照射位置との距離は小さいことが望ましい
が、１／４円周（π・ｒ／２）以内であれば影響はな
い。さらに、開先倣い装置の撓みを配慮し、溶接アーク
位置とスリット光照射位置との距離ｕ＜５００mmが望ま
しい。
【００１８】
（１）実施装置 回転体の外面溶接と内面溶接の実施装置を図１、図２、
図６と図７に示す。ＴＩＧ溶接トーチ１を取り付けたト
ーチ揺動装置４は上下軸６に取り付ける。テレビカメラ
２とレーザラインマーカ３は溶接トーチの前方の位置で
上下軸６に取り付ける。上下軸６を取り付けた左右軸５
はマニピュレータ２１に取り付けられている。操作ペン
ダント１１は左右軸５の手動位置調整、データ記憶ｏｎ
／ｏｆｆ、倣い制御ｏｎ／ｏｆｆが操作できる。また、
遅延時間の設定スイッチと遅延時間計測の開始／終了ス
イッチが備えられている。
図６と図７に示す。ＴＩＧ溶接トーチ１を取り付けたト
ーチ揺動装置４は上下軸６に取り付ける。テレビカメラ
２とレーザラインマーカ３は溶接トーチの前方の位置で
上下軸６に取り付ける。上下軸６を取り付けた左右軸５
はマニピュレータ２１に取り付けられている。操作ペン
ダント１１は左右軸５の手動位置調整、データ記憶ｏｎ
／ｏｆｆ、倣い制御ｏｎ／ｏｆｆが操作できる。また、
遅延時間の設定スイッチと遅延時間計測の開始／終了ス
イッチが備えられている。
【００１９】テレビカメラ２にて撮影したレーザライン
マーカ３に照射された開先の光切断線の画像信号は、倣
い制御盤１２に内蔵された画像処理器４１を介してモニ
タテレビ１０に映し出す。ＴＩＧ溶接トーチ１と溶接パ
イプ３０間の溶接電圧はＡＶＣ９に入力し、ＡＶＣ内で
設定された電圧に応じて、上下軸６を制御し、ＴＩＧ溶
接トーチ１を上下させアーク電圧制御する。また、ＡＶ
Ｃ９のスイッチにて上下軸６を手動位置調整する。ポテ
ンシオ７は左右軸に取り付けられ左右軸の位置に応じた
電圧を倣い制御盤１２に入力する。
マーカ３に照射された開先の光切断線の画像信号は、倣
い制御盤１２に内蔵された画像処理器４１を介してモニ
タテレビ１０に映し出す。ＴＩＧ溶接トーチ１と溶接パ
イプ３０間の溶接電圧はＡＶＣ９に入力し、ＡＶＣ内で
設定された電圧に応じて、上下軸６を制御し、ＴＩＧ溶
接トーチ１を上下させアーク電圧制御する。また、ＡＶ
Ｃ９のスイッチにて上下軸６を手動位置調整する。ポテ
ンシオ７は左右軸に取り付けられ左右軸の位置に応じた
電圧を倣い制御盤１２に入力する。
【００２０】図８に示すように倣い制御盤１２ではテレ
ビカメラ２からの画像信号を画像処理器４１に入力し、
画像処理により開先エッジの幅方向（左右軸方向に等し
い）位置に相当する開先位置を検出しコンピュータ４０
に入力する。また、ポテンシオ７の左右軸の位置に応じ
た電圧をＡＤコンバータ４２を介してコンピュータ４０
に入力する。また、試験体に取り付けた回転体速度検出
器４４、回転体位置検出器４５と操作ペンダント１１の
遅延時間の設定スイッチの信号をコンピュータ４０に入
力する。
ビカメラ２からの画像信号を画像処理器４１に入力し、
画像処理により開先エッジの幅方向（左右軸方向に等し
い）位置に相当する開先位置を検出しコンピュータ４０
に入力する。また、ポテンシオ７の左右軸の位置に応じ
た電圧をＡＤコンバータ４２を介してコンピュータ４０
に入力する。また、試験体に取り付けた回転体速度検出
器４４、回転体位置検出器４５と操作ペンダント１１の
遅延時間の設定スイッチの信号をコンピュータ４０に入
力する。
【００２１】コンピュータ４０は開先位置と左右軸位置
を等しい尺度ｄとｅに換算し、コンピュータ内のデータ
記憶装置に１秒周期で記憶する。表３、表４に示す実験
Ｎｏ．１、２、６、１４、１６では操作ペンダント１１
の設定スイッチの設定値に対応した記憶データｄi 、ｅ
i を読みだし、ｄi 、ｅi に応じて左右倣いリレーをｏ
ｎ／ｏｆｆし、左右軸を制御してＴＩＧ溶接トーチ１を
制御する。また、実験Ｎｏ．３、９、１０では操作ペン
ダント１１のデータ記憶をｏｎした位置をアークが通過
した時に倣い制御ｏｎ操作する事により、遅延時間を計
測し、計測値に対応した記憶データｄi 、ｅi を読みだ
し、ｄi 、ｅi に応じて左右倣いリレーをｏｎ／ｏｆｆ
し、左右軸を制御してＴＩＧ溶接トーチ１を制御する。
を等しい尺度ｄとｅに換算し、コンピュータ内のデータ
記憶装置に１秒周期で記憶する。表３、表４に示す実験
Ｎｏ．１、２、６、１４、１６では操作ペンダント１１
の設定スイッチの設定値に対応した記憶データｄi 、ｅ
i を読みだし、ｄi 、ｅi に応じて左右倣いリレーをｏ
ｎ／ｏｆｆし、左右軸を制御してＴＩＧ溶接トーチ１を
制御する。また、実験Ｎｏ．３、９、１０では操作ペン
ダント１１のデータ記憶をｏｎした位置をアークが通過
した時に倣い制御ｏｎ操作する事により、遅延時間を計
測し、計測値に対応した記憶データｄi 、ｅi を読みだ
し、ｄi 、ｅi に応じて左右倣いリレーをｏｎ／ｏｆｆ
し、左右軸を制御してＴＩＧ溶接トーチ１を制御する。
【００２２】実験Ｎｏ．４、７、１２、１５では回転体
速度検出器４４の検出値と、溶接アーク位置とスリット
光照射開先位置との距離ｕから、遅延時間を算出し、算
出値に対応した記憶データｄi 、ｅi を読みだし、ｄi
、ｅi に応じて左右倣いリレーをｏｎ／ｏｆｆし、左
右軸を制御してＴＩＧ溶接トーチ１を制御する。実験Ｎ
ｏ．５、８、１１、１３ではコンピュータ４０は開先位
置と左右軸位置を等しい尺度ｄとｅと回転体位置検出器
４５の検出値を対応付け、コンピュータ内のデータ記憶
装置に１秒周期で記憶する。溶接アーク位置とスリット
光照射開先位置との距離ｕ後方の記憶データｄi 、ｅi
を読みだし、ｄi 、ｅi に応じて左右倣いリレーをｏｎ
／ｏｆｆし、左右軸を制御してＴＩＧ溶接トーチ１を制
御する。
速度検出器４４の検出値と、溶接アーク位置とスリット
光照射開先位置との距離ｕから、遅延時間を算出し、算
出値に対応した記憶データｄi 、ｅi を読みだし、ｄi
、ｅi に応じて左右倣いリレーをｏｎ／ｏｆｆし、左
右軸を制御してＴＩＧ溶接トーチ１を制御する。実験Ｎ
ｏ．５、８、１１、１３ではコンピュータ４０は開先位
置と左右軸位置を等しい尺度ｄとｅと回転体位置検出器
４５の検出値を対応付け、コンピュータ内のデータ記憶
装置に１秒周期で記憶する。溶接アーク位置とスリット
光照射開先位置との距離ｕ後方の記憶データｄi 、ｅi
を読みだし、ｄi 、ｅi に応じて左右倣いリレーをｏｎ
／ｏｆｆし、左右軸を制御してＴＩＧ溶接トーチ１を制
御する。
【００２３】内面溶接では溶接アーク位置とスリット光
照射開先位置との間に遮光板１７を設けた。遮光板の位
置と鋼板表面との距離ｂを表４に示す。
照射開先位置との間に遮光板１７を設けた。遮光板の位
置と鋼板表面との距離ｂを表４に示す。
【００２４】（２）画像処理方法と倣い制御方法 画像処理方法は図９に示すように、溶接前にスリット光
照射した開先の光切断像のエッジ部Ｐ１、Ｐ２あるいは
開先底部Ｐ３のパターンをあらかじめ教示し、溶接中の
スリット光照射した開先像のなかからパターンマッチン
グさせる。このパターンマッチング方法は、教示パター
ンＰと等しいサイズの領域を画面上の位置を変えて順次
取り出し入力パターンＱi とし、教示パターンＰと入力
パターンＱi の対応する各画素の濃淡画像データの差が
あらかじめ決められた値以内である画素を一致画素と
し、入力パターンＱi における一致画素数Ｏi を計数
し、一致画素数Ｏi が最も大きい入力パターンＱi 位置
から開先位置を決定する方法を用いる。
照射した開先の光切断像のエッジ部Ｐ１、Ｐ２あるいは
開先底部Ｐ３のパターンをあらかじめ教示し、溶接中の
スリット光照射した開先像のなかからパターンマッチン
グさせる。このパターンマッチング方法は、教示パター
ンＰと等しいサイズの領域を画面上の位置を変えて順次
取り出し入力パターンＱi とし、教示パターンＰと入力
パターンＱi の対応する各画素の濃淡画像データの差が
あらかじめ決められた値以内である画素を一致画素と
し、入力パターンＱi における一致画素数Ｏi を計数
し、一致画素数Ｏi が最も大きい入力パターンＱi 位置
から開先位置を決定する方法を用いる。
【００２５】（３）試験体と溶接材料 外面円周溶接する試験体は、半径２００mmのパイプで外
面は板厚Ｔ1 ＝１０mmのステンレス鋼材で、開先角度θ
1 ＝６０゜、ルートフェイスＴ2 ＝３mmに加工した。内
面円周溶接する試験体は、半径１０００mmのパイプで外
面は板厚Ｔ1 ＝１５mmのステンレス鋼材で、開先角度θ
1 ＝６０゜、ルートフェイスＴ2 ＝３mmに加工した。開
先形状を図１０に示す。フィラワイヤはステンレス鋼用
１．２mmφのワイヤを用いた。
面は板厚Ｔ1 ＝１０mmのステンレス鋼材で、開先角度θ
1 ＝６０゜、ルートフェイスＴ2 ＝３mmに加工した。内
面円周溶接する試験体は、半径１０００mmのパイプで外
面は板厚Ｔ1 ＝１５mmのステンレス鋼材で、開先角度θ
1 ＝６０゜、ルートフェイスＴ2 ＝３mmに加工した。開
先形状を図１０に示す。フィラワイヤはステンレス鋼用
１．２mmφのワイヤを用いた。
【００２６】（４）溶接条件 外面溶接、内面溶接ともに溶接電流２５０Ａ、溶接電圧
１２Ｖ、溶接速度１５cpm 、揺動周期１秒とし、フィラ
ワイヤ送給速度と揺動幅は開先幅に応じて、溶接スター
ト時、データ記憶ｏｎ前にオペレータが最適な条件に調
整した。
１２Ｖ、溶接速度１５cpm 、揺動周期１秒とし、フィラ
ワイヤ送給速度と揺動幅は開先幅に応じて、溶接スター
ト時、データ記憶ｏｎ前にオペレータが最適な条件に調
整した。
【００２７】（５）実験手順 外面溶接または内面溶接はマニピュレータ２１を操作
し、回転ポジショナ２０に取り付けた溶接パイプ３０の
外または内に上記装置を移動させ、開先の位置にＴＩＧ
溶接トーチ１を合わせる。 溶接前にスリット光照射した開先の光切断像のエッジ
部のパターンを撮影し、教示パターンを記憶する。 ポジショナ回転ｏｎ、溶接電源ｏｎ、ＡＶＣ制御ｏ
ｎ、トーチ揺動ｏｎさせ溶接を開始する。テレビカメラ
１３の画像をＶＴＲ記録開始。 溶接電流・電圧、溶接トーチ揺動、溶接トーチ狙い位
置、フィラワイヤ送給速度を良好に調整する。 データ記憶ｏｎする。ＶＴＲテープカウントｎｖを記
録。 表３，表４に示す溶接アーク位置とスリット光照射位
置との距離ｕ走行後、倣い制御ｏｎ。 回転体１周後、終了。
し、回転ポジショナ２０に取り付けた溶接パイプ３０の
外または内に上記装置を移動させ、開先の位置にＴＩＧ
溶接トーチ１を合わせる。 溶接前にスリット光照射した開先の光切断像のエッジ
部のパターンを撮影し、教示パターンを記憶する。 ポジショナ回転ｏｎ、溶接電源ｏｎ、ＡＶＣ制御ｏ
ｎ、トーチ揺動ｏｎさせ溶接を開始する。テレビカメラ
１３の画像をＶＴＲ記録開始。 溶接電流・電圧、溶接トーチ揺動、溶接トーチ狙い位
置、フィラワイヤ送給速度を良好に調整する。 データ記憶ｏｎする。ＶＴＲテープカウントｎｖを記
録。 表３，表４に示す溶接アーク位置とスリット光照射位
置との距離ｕ走行後、倣い制御ｏｎ。 回転体１周後、終了。
【００２８】（６）評価方法 評価方法は、溶接トーチ後方に設置したテレビカメラ１
３にて、倣い制御溶接状態をＶＴＲにて記録し、溶接後
にＶＴＲ記録を再生し、溶接トーチ揺動の左端あるいは
右端における電極先端Ｔp と開先エッジＥp の間隔Ｈを
画面から計測した。溶接開始時、オペレータが溶接トー
チ位置を良好に調整した直後に相当するＶＴＲテープカ
ウントｎｖ値近傍における溶接トーチ揺動の左端あるい
は右端における電極先端Ｔp と開先エッジＥp の間隔Ｈ
0 を画面から計測する。溶接トーチ揺動の毎回の間隔Ｈ
1 、Ｈ2 ・・・・ＨE を倣い制御終了までを画面から計
測する。評価基準はオペレータが調整した良好な溶接ト
ーチ位置Ｈ0 と倣い制御中の溶接トーチ位置Ｈ1 、Ｈ2
・・・・ＨE を比較し、差が１mm以下であれば合格とし
た。
３にて、倣い制御溶接状態をＶＴＲにて記録し、溶接後
にＶＴＲ記録を再生し、溶接トーチ揺動の左端あるいは
右端における電極先端Ｔp と開先エッジＥp の間隔Ｈを
画面から計測した。溶接開始時、オペレータが溶接トー
チ位置を良好に調整した直後に相当するＶＴＲテープカ
ウントｎｖ値近傍における溶接トーチ揺動の左端あるい
は右端における電極先端Ｔp と開先エッジＥp の間隔Ｈ
0 を画面から計測する。溶接トーチ揺動の毎回の間隔Ｈ
1 、Ｈ2 ・・・・ＨE を倣い制御終了までを画面から計
測する。評価基準はオペレータが調整した良好な溶接ト
ーチ位置Ｈ0 と倣い制御中の溶接トーチ位置Ｈ1 、Ｈ2
・・・・ＨE を比較し、差が１mm以下であれば合格とし
た。
【００２９】（７）実施結果 実験結果は表４、５に示すように外面溶接と内面溶接に
ついて、溶接ア−ク位置とスリット光照射位置との距離
が本発明範囲内で遅延時間をスイッチ設定した実験Ｎ
ｏ．２、６、１４、遅延時間測定した実験Ｎｏ．３、１
０、回転体速度検出値から算出した実験Ｎｏ．４、７、
１２、１５、回転体位置検出値から遅延位置データを算
出した実験Ｎｏ．５、１１、１３では良好な評価が得ら
れた。しかし、溶接ア−ク位置とスリット光照射位置と
の距離が本発明範囲外であった実験Ｎｏ．１、９はアー
クの遮光が十分でなく、開先検出が不良で倣いズレが大
きかった。実験Ｎｏ．１６は倣い軸の撓みや振動のため
倣いズレやアークが大きい部分があった。実験Ｎｏ．８
は１／４円周以上離れているため、スリット光照射像の
ボケが時々発生し、倣いズレが大きい部分があった。
ついて、溶接ア−ク位置とスリット光照射位置との距離
が本発明範囲内で遅延時間をスイッチ設定した実験Ｎ
ｏ．２、６、１４、遅延時間測定した実験Ｎｏ．３、１
０、回転体速度検出値から算出した実験Ｎｏ．４、７、
１２、１５、回転体位置検出値から遅延位置データを算
出した実験Ｎｏ．５、１１、１３では良好な評価が得ら
れた。しかし、溶接ア−ク位置とスリット光照射位置と
の距離が本発明範囲外であった実験Ｎｏ．１、９はアー
クの遮光が十分でなく、開先検出が不良で倣いズレが大
きかった。実験Ｎｏ．１６は倣い軸の撓みや振動のため
倣いズレやアークが大きい部分があった。実験Ｎｏ．８
は１／４円周以上離れているため、スリット光照射像の
ボケが時々発生し、倣いズレが大きい部分があった。
【００３０】
【表３】
【００３１】
【表４】
【００３２】
【発明の効果】以上の結果から本発明に係る溶接装置に
よれば、回転体の外面または内面を円周溶接する良好に
自動溶接できるため、ＴＩＧ溶接によるパイプ溶接の自
動化無人化に貢献できる。
よれば、回転体の外面または内面を円周溶接する良好に
自動溶接できるため、ＴＩＧ溶接によるパイプ溶接の自
動化無人化に貢献できる。
【図１】回転体の外面溶接における溶接トーチ、テレビ
カメラ、スリット光源位置を示すの配置図。
カメラ、スリット光源位置を示すの配置図。
【図２】回転体の内面溶接における溶接トーチ、テレビ
カメラ、スリット光源位置を示すの配置図。
カメラ、スリット光源位置を示すの配置図。
【図３】回転体の外面溶接におけるアークの照射特性説
明図。
明図。
【図４】回転体の内面溶接における遮光板によるアーク
光の遮光説明図。
光の遮光説明図。
【図５】回転ポジショナへの回転体の取り付け例図。
【図６】回転体の外面溶接における回転体ＴＩＧ溶接装
置の実施例図。
置の実施例図。
【図７】回転体の内面溶接における回転体ＴＩＧ溶接装
置の実施例図。
置の実施例図。
【図８】倣い制御盤内の機能と各検出器に接続図。
【図９】教示パターンの模式図。
【図１０】実施例に用いた試験体の開先形状を示す断面
図。
図。
１ 溶接トーチ ２ テレビカメラ ３ レーザラインマーカ ４ トーチ揺動装置 ５ 左右軸 ６ 上下軸 ７ ポテンシオ ８ トーチ揺動制御盤 ９ ＡＶＣ １０ モニタテレビ １１ 操作ペンダント １２ 倣い操作盤 １３ テレビカメラ １４ ＶＴＲ １５ 開先 １６ ア−ク １７ 遮光板 １８ ア−ク光領域 １９ 影領域 ２０ 回転ポジショナ ２１ マニピュレータ ２２ 溶接電源 ３０ 溶接パイプ ４０ コンピュータ ４１ 画像処理器 ４２ ＡＤコンバータ ４３ 左右倣いリレー ４４ 回転体速度検出器 ４５ 回転体位置検出器
Claims (4)
- 【請求項１】 溶接トーチおよびテレビカメラとスリッ
ト光源が一体の開先検出器と上下軸、左右軸で構成され
た開先倣い装置が、マニュピュレータに搭載され、回転
ポジショナで回転する回転体の外面または内面を円周溶
接する自動溶接装置において、前記スリット光源が、外
面円周溶接では溶接アーク位置とスリット光照射開先位
置との距離ｕ[mm]は、回転体の半径をｒ[mm]、アーク長
ａ[mm]とすると、 ｒ・ cos-1（ｒ／（ｒ＋ａ））＜ｕ＜π・ｒ／２ かつ ｕ＜５００ また、内面円周溶接では溶接アーク位置とスリット光照
射開先位置との距離ｕ[mm]は、遮光板と鋼板面との距離
ｂ[mm]とすると、 ２・ｒ・ cos-1（（ｒ−ｂ）／ｒ）＜ｕ＜π・ｒ／２ かつ ｕ＜５００ となる位置に設置され、左右軸はスリット光源に照射さ
れた開先をテレビカメラで撮影し、その画像処理結果に
応じて開先幅方向に制御され、上下軸は溶接電圧に応じ
て開先深さ方向に制御されることを特徴とする回転体Ｔ
ＩＧ溶接装置。 - 【請求項２】 画像処理結果を所定の周期で記憶するデ
ータ記憶装置と、遅延時間設定器あるいは遅延時間計測
器を備え、左右軸が、該データ記憶装置から該遅延時間
設定器あるいは遅延時間計測器の設定時間あるいは計測
時間経過した記憶データに応じて開先幅方向に制御され
ることを特徴とする請求項１記載の回転体ＴＩＧ溶接装
置。 - 【請求項３】 画像処理結果を所定の周期で記憶するデ
ータ記憶装置と、回転体速度検出器を回転ポジショナに
備え、左右軸が、該データ記憶装置から回転体速度検出
値から溶接アーク位置とスリット光照射開先位置との距
離に応じた遅延時間経過した記憶データに応じて開先幅
方向に制御されることを特徴とする請求項１記載の回転
体ＴＩＧ溶接装置。 - 【請求項４】 回転ポジショナに回転体位置検出器を備
え、該回転体位置検出器の検出値と画像処理結果を対応
付けて記憶するデータ記憶装置を備え、左右軸が、該デ
ータ記憶装置から溶接アーク位置とスリット光照射開先
位置との距離後方の位置に対応する画像処理結果のデー
タに応じて開先幅方向に制御することを特徴とする請求
項１記載の回転体ＴＩＧ溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9052696A JPH10249526A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | 回転体ｔｉｇ溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9052696A JPH10249526A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | 回転体ｔｉｇ溶接装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10249526A true JPH10249526A (ja) | 1998-09-22 |
Family
ID=12922060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9052696A Withdrawn JPH10249526A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | 回転体ｔｉｇ溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10249526A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002372597A (ja) * | 2001-06-13 | 2002-12-26 | Toshiba Corp | 中性子吸収材の製造方法およびこの方法により製造される中性子吸収材 |
| US6744012B2 (en) | 2000-12-07 | 2004-06-01 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Control method of arc welding and arc welder |
-
1997
- 1997-03-07 JP JP9052696A patent/JPH10249526A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6744012B2 (en) | 2000-12-07 | 2004-06-01 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Control method of arc welding and arc welder |
| JP2002372597A (ja) * | 2001-06-13 | 2002-12-26 | Toshiba Corp | 中性子吸収材の製造方法およびこの方法により製造される中性子吸収材 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040511 |