JPH1158008A - 自動溶接方法 - Google Patents

自動溶接方法

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JPH1158008A
JPH1158008A JP21435997A JP21435997A JPH1158008A JP H1158008 A JPH1158008 A JP H1158008A JP 21435997 A JP21435997 A JP 21435997A JP 21435997 A JP21435997 A JP 21435997A JP H1158008 A JPH1158008 A JP H1158008A
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JP
Japan
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welding
groove
joint
work
image
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Withdrawn
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JP21435997A
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English (en)
Inventor
Kazuhiko Kamo
鴨  和彦
Kazuto Omiko
和人 小神子
Takeshi Matsushima
健 松島
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動溶接方法において、結合する一対の配管
の径や板厚に拘らず安定した品質を維持した溶接を可能
とする。 【解決手段】 ポジショナー11が保持したワークWを
配管P2 の中心線を中心として回転させながら、CCD
カメラ20が撮影した開先部分の画像を制御装置21に
入力し、パーソナルコンピュータ22が入力画像の画像
処理を行ってワークWの開先中央位置と開先幅を認識
し、ポジショナー11から入力されたワークWの回転位
置から、求めたワークWの開先中央位置と開先幅に基づ
いて溶接トーチ15による溶接位置及びオシレート幅を
算出し、溶接用マニプレータ12を駆動制御して溶接ト
ーチ15によるワークWの開先(継手J)の溶接を行
う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一対の配管を結合
した継手の自動溶接方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一対の配管、例えば、母管に枝管を結合
する継手の自動溶接を行う場合、溶接品質の安定化を図
るために下記のような課題がある。
【0003】 母管と枝管との結合部における溶接線
が複雑な鞍型形状となり、溶接トーチの開先倣いが困難
である。 溶接線が複雑な鞍型形状であり、ワーク(母管と枝
管)が固定されているため、各種の溶接姿勢が要求さ
れ、溶接作業が困難なものとなってしまう。 枝管側の開先加工がガス切断によって行われるた
め、加工精度が良くない。 溶接によって開先の縮みによる変形が生じてしま
う。 母管と枝管との位置合せが困難であり、結合精度が
低下してしまう。
【0004】そこで、このような課題を解決するものと
して、例えば、特開平7−185815号公報に開示さ
れたものがある。この公報に開示された「くら形溶接装
置」は、胴体を回転させる回転装置とロボット本体を移
動させる移動台車を有し、胴体の回転条件とロボットの
移動条件をくら形継手のデータに基づいてコンピュータ
で演算し、コントローラで制御すると共に、視覚センサ
で演算結果を補正することにより、大物部品のくら形継
手の全自動高品位溶接を可能とするものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前述した公
報に開示された「くら形溶接装置」にあって、胴体はそ
の軸線が水平となるように回転装置によって支持され、
このように支持された胴体の上部に管台を取付け、この
水平軸線を中心として胴体を所定角度往復回動させなが
ら、溶接トーチを移動して溶接を行っている。
【0006】そのため、母管と枝管とがそれぞれ薄板で
形成されている管であれば、前述したように、全自動で
高品位な溶接が可能であるが、板厚が所定厚さを有した
管の場合や母管と枝管との径比が1に近く溶接線が一層
複雑なものは、高品位な溶接が困難となってしまうとい
う問題がある。
【0007】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、結合する一対の配管の径や板厚に拘らず安定し
た品質を維持した溶接を可能とした自動溶接方法を提供
することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明の自動溶接方法は、一対の配管を結合した継
手の自動溶接方法において、水平をなして支持された前
記一方の配管の中心線を中心として前記継手を回転さ
せ、該継手の頂部に溶接トーチを下向き姿勢に配設する
と共に、前記継手の溶接線に対向して該溶接トーチの前
方に該継手の開先位置及び開先形状を検出するセンサを
配設し、前記継手が回転することで移動する前記溶接線
に該センサが追従して開先位置及び開先形状を検出し、
該センサが開先位置及び開先形状を検出した前記継手の
位置が前記溶接トーチの真下位置にきたときに、該セン
サの検出結果に基づいて該溶接トーチの位置と溶接条件
を決定して溶接を行うことを特徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づき、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【0010】図1に本発明の一実施形態に係る自動溶接
方法を実施するための自動溶接装置の概略構成、図2に
ワークに対する溶接トーチと検出センサの配置を表す概
略、図3に検出センサによるセンシング画像表す概略、
図4に本実施形態の自動溶接方法での取込画像の画像処
理方法を表すフローチャート、図5に自動溶接方法での
取込画像の画像処理方法を表す説明を示す。
【0011】本実施形態では、図1及び図2に示すよう
に、ワークWは外径が同径をなす一対の配管P1 ,P2
を結合したものであって、自動溶接装置は配管P1 ,P
2 の継手Jを溶接するものである。本実施形態の自動溶
接方法を実施するための自動溶接装置において、ポジシ
ョナー11は、配管P1 に結合された配管P2 の中心線
が水平となるように、ワークWを保持すると共に、この
配管P2 の中心線を中心として保持したワークWを回転
させることができる。また、溶接用マニプレータ12は
アーム13を介して溶接ヘッド14を支持しており、こ
の溶接ヘッド14には溶接トーチ15が下向きとなるよ
うに装着され、ワークWの継手Jにおける頂部に対向し
ている。更に、センサ用マニプレータ16はアーム17
を介してセンサヘッド18を支持しており、このセンサ
ヘッド18にはレーザスリット光源19と干渉フィルタ
付CCDカメラ20とからなるレーザスリット用光セン
サが装着され、ワークWの継手Jにおける前部に対向し
ている。
【0012】制御装置21には、図3に詳細に示すよう
に、CCDカメラ20が撮影した画像が入力されるよう
になっており、この制御装置21に接続されたパーソナ
ルコンピュータ22が入力画像の画像処理を行う。即
ち、レーザスリット光源19からワークWの開先(継手
J)内にレーザ光を照射し、この画像をCCDカメラ2
0が撮影して制御装置21に取り込み、パーソナルコン
ピュータ22はワークWの開先位置(開先中央位置)と
開先幅を認識し、この開先情報から溶接ヘッド14の溶
接トーチ15による溶接位置及びオシレート幅を算出
し、メモリに記憶する。また、パーソナルコンピュータ
22はCCDカメラ20が撮影した開先中央位置とこの
CCDカメラ20のセンシング画面中央位置とのずれ量
が少なくなるように、入力画像に基づいてセンサヘッド
18位置制御を行って補正する。
【0013】そして、制御装置11にはポジショナー1
1からワークWの回転位置のデータが入力されるように
なっており、CCDカメラ20によるワークWのセンシ
ング位置(開先中央位置)が溶接位置にきたときに、メ
モリに記憶された溶接トーチ15による溶接位置及びオ
シレート幅に基づいて、制御装置11は溶接位置及びオ
シレート幅を算出し、溶接用マニプレータ12を駆動制
御して溶接トーチ15によるワークWの開先(継手J)
の溶接を行う。
【0014】なお、図1において、23はアークモニタ
であって、溶接トーチ15によるワークWの溶接をモニ
タするものである。また、24は溶接電源であって、溶
接トーチ15に電力を供給している。更に、25は冷却
水循環装置であって、溶接によって発生する熱を除去す
るものである。
【0015】ここで、図4及び図5に基づき、パーソナ
ルコンピュータ22によるCCDカメラ20が撮影した
画像の画像処理について説明する。
【0016】図4に示すように、まず、ステップS1
(図5(a))では、レーザスリット光源19からワーク
Wの開先内にレーザ光を照射し、CCDカメラ20がこ
の画像を撮影して取り込む。次に、ステップS2(図5
(b))にて、CCDカメラ20が取り込んだ画像を左端
の画素から縦に画像処理を行ってレーザ光が照射された
部分をピックアップする。そして、ステップS3(図5
(c))にて、ピックアップした部分における互いに隣り
合う3点の画素位置を平均化し、スリット光線をスムー
ジングして結線することで、ワークWの開先断面形状を
得る。最後に、ステップS4(図5(d))にて、得られ
たワークWの開先断面形状から、開先端と開先幅を求
め、ステップS5(図5(d))にて、2つの開先端と開
先中央位置を求める。
【0017】従って、本実施形態の自動溶接方法は、ポ
ジショナー11が保持したワークWを一方の配管P2
中心線を中心として回転させながら、CCDカメラ20
が撮影した開先部分の画像を制御装置21に入力し、パ
ーソナルコンピュータ22が入力画像の画像処理を行っ
てワークWの開先中央位置と開先幅を認識し、制御装置
11がポジショナー11から入力されたワークWの回転
位置のデータから、求めたワークWの開先中央位置と開
先幅に基づいて溶接トーチ15による溶接位置及びオシ
レート幅を算出し、溶接用マニプレータ12を駆動制御
して溶接トーチ15によるワークWの開先(継手J)の
溶接を行っている。
【0018】
【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように本発明の自動溶接方法によれば、水平をなして支
持された配管の中心線を中心として継手を回転させ、溶
接トーチを下向き姿勢に配設すると共に溶接線に対向し
て開先位置及び開先形状を検出するセンサを配設し、継
手が回転することで移動する溶接線にセンサが追従して
開先位置及び開先形状を検出し、センサが開先位置及び
開先形状を検出した継手の位置が溶接トーチの真下位置
にきたときに、溶接トーチの位置と溶接条件を決定して
溶接を行うようにしたので、溶接トーチは常時下向き姿
勢で溶接線に沿って溶接することとなり、また、配管を
溶接途中で反転させずに常時同位置方向の回転だけでよ
くなり、安定した溶接が可能となって溶接品質を安定さ
せることができる。また、センサが溶接線に追従して開
先位置及び開先形状を検出し、溶接位置及びオシレート
幅にフィードバックすることで、溶接トーチが複雑な溶
接線を追従でき、結合する一対の配管の径や板厚に拘ら
ず複雑な溶接線を安定した品質を維持して溶接を行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る自動溶接方法を実施
するための自動溶接装置の概略構成図である。
【図2】ワークに対する溶接トーチと検出センサの配置
を表す概略図である。
【図3】検出センサによるセンシング画像表す概略図で
ある。
【図4】本実施形態の自動溶接方法での取込画像の画像
処理方法を表すフローチャートである。
【図5】自動溶接方法での取込画像の画像処理方法を表
す説明図である。
【符号の説明】
11 ポシショナー 12 溶接用マニプレータ 14 溶接ヘッド 15 溶接トーチ 16 センサ用マニプレータ 18 センサヘッド 19 レーザスリット光源 20 CCDカメラ(センサ) 21 制御装置 22 パーソナルコンピュータ W ワーク P1 ,P2 配管 J 継手

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の配管を結合した継手の自動溶接方
    法において、水平をなして支持された前記一方の配管の
    中心線を中心として前記継手を回転させ、該継手の頂部
    に溶接トーチを下向き姿勢に配設すると共に、前記継手
    の溶接線に対向して該溶接トーチの前方に該継手の開先
    位置及び開先形状を検出するセンサを配設し、前記継手
    が回転することで移動する前記溶接線に該センサが追従
    して開先位置及び開先形状を検出し、該センサが開先位
    置及び開先形状を検出した前記継手の位置が前記溶接ト
    ーチの真下位置にきたときに、該センサの検出結果に基
    づいて該溶接トーチの位置と溶接条件を決定して溶接を
    行うことを特徴とする自動溶接方法。
JP21435997A 1997-08-08 1997-08-08 自動溶接方法 Withdrawn JPH1158008A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007523353A (ja) * 2004-02-23 2007-08-16 コミッサリア タ レネルジー アトミーク 陰影測定による制御の方法と装置
CN102699489A (zh) * 2012-06-28 2012-10-03 昆山工研院工业机器人研究所有限公司 实现机器人对带坡口焊缝宽度的自适应的方法及系统

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Effective date: 20041102