JPH1158008A - 自動溶接方法 - Google Patents
自動溶接方法Info
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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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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。
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
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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 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、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。
ジショナー１１が保持したワークＷを一方の配管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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
す説明図である。
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)
- 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21435997A JPH1158008A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 自動溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21435997A JPH1158008A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 自動溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1158008A true JPH1158008A (ja) | 1999-03-02 |
Family
ID=16654485
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21435997A Withdrawn JPH1158008A (ja) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | 自動溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1158008A (ja) |
Cited By (2)
| 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 |
-
1997
- 1997-08-08 JP JP21435997A patent/JPH1158008A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| 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 |
| JP4869219B2 (ja) * | 2004-02-23 | 2012-02-08 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | 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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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20041102 |