JPS595070B2 - 可視ア−ク溶接の自動溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ｎ 本発明は、可視アークによる自動溶接において、そ
の溶接条件を被溶接物の開先形状に応じて自動的に制御
する溶接方法に関するものである。

従来の自動溶接においては、被溶接物の開先形状の変化
に対応して、その溶接条件を最適に保つ３５機能はなく
、開先の切断誤差、仮組立の際生じる誤差、アーク熱な
どによるひずみなどによつて生じる開先形状の変化によ
り、溶接ビード高さの不均一、溶込み不良などを発生す
る。これは厚板の多層溶接において、大きな問題であり
、ビード高さの不均一さが積算され、最終層まで自動溶
接出来ない事が生じ、又隔合不良、スラグ巻込みなどの
欠陥も発生しやすい。

そこで近年開先幅を検出して、この検出開先幅にしたが
つて溶接する方法が提案されているが、アーク発生位置
での開先幅を検出する手段はなく、検出位置と溶接トー
チは溶接線方向に離れておりしかも、開先部表面の開先
幅しか検出できない。

そこでアーク発生位置での開先幅を得る方法として例え
ば、投影器の投影面に光電素子群を設け、受光した溶接
時のアーク光量を演算して、光量の偏りにより倣い制御
する手段が提案されている。しかしながら、溶接におけ
るアーク光は、かなり不安定なもので、フイルタを最適
に選んでも、アーク・ブローのはねかえり、溶接電極の
傾き、陰極点や陽極点の移動等により、アーク部近傍の
光強度は、時間的にかなり急激な変動を示す。さらに特
殊な方法として、２本のワイヤをあるピツチでよじつた
溶接電極でＭＩＧ溶接する場合があるが、そのアークは
よじつたピツチに従い回転し、その光強度変動は、通常
のＭＩＧ溶接などよりさらに急激で大きい。それ故従来
のごとく単にフイルタを用いただけではアーク光を適確
に把握することができないものである。上述の事情から
たとえばアーク光によつて照らされる開先部を、テレビ
ジヨン装置で映像化し該映像全体を、デイジイタルコン
ビユータ一によつて処理し、開先形状を検出するような
方法では、その検出形状は不安定で、又画像の全点のサ
ンプリングにかなりの時間を要し、しかも処理方法や装
置が複雑、高価なものとなる欠点がある。

一方、アーク溶接においては、溶接姿勢、溶接方法、開
先形状等に応じて、溶接電極をオンレートさせる事が多
々あるが、しかるに従来のオンレート機構は、電動機、
カム、リングなどよりなる固定的なオンレート機構ある
いは、オンレートを電気的に制御し、オンレート信号源
の信号に従つての半固定的なオンレート機構であり、開
先形状の変動に対応して最適オンレートすることはでき
ず、しかも溶着金属の盛り高さを一定にすることはでき
ない。さらに自動アーク溶接におけるいま１つの問題は
、溶接トーチが溶接ねらい位置に正確に指向しているか
否かによつて溶接部の品質が大きく左右され、ねらい位
置不良によつて溶込み不良、ビードの偏向スラグ巻込み
など、種々の欠陥が発生する。

この事は、型開先で溶接する厚板の狭開先溶接で特に著
しく、倣い不良による欠陥が発生する。

このような欠陥を除去するためには、溶接トーチを正確
に開先のねらい位置に倣わせつつ溶接すればよいが、前
述のごとく、アーク発生位置での開先を検出するための
適正な方法が従来無かつたために上述の欠陥を適確に除
去することは出来なかつた。この発明は上述の種々の課
題を解決すべくなされたもので、その主たる目的はテレ
ビカメラで撮像した可視溶接了−ク部の近傍の映像信号
からアーク発生位置での開先情報を検出して、その開先
情報にしたがい溶接速度或いは溶接電流を制御すること
により、簡単な処理でアーク発生位置での開先条件に応
じて適確に高品質の自動溶接を行なう可視アーク溶接の
自動溶接方法を提供するものである。

この発明のいま１つの目的は、上述のごとくして得た開
先情報にしたがい、開先上の所定のねらい位置を倣いな
がら開先条件に応じた溶接を行なう可視アーク溶接の自
動溶接方法を提供するものである。

この発明のさらにいま１つの目的は、上述のごとくして
得た開先情報にしたがいアーク発生位置での開先条件に
応じて溶接電極をオンレート或いはウイーピングしつつ
溶接を行なう可視アーク溶接の自動溶接方法を提供する
ものである。

以下にこの発明の一実施例を図面とともに説明する。

第１図において、１は互いに溶接される被溶接物（１方
のみを示す。）で本例では開先２はＩ開先に形成してい
る。３は開先２に沿つて進行する台車（図示せず）に載
置された溶接トーチ、４は溶接電極で、この溶接電極は
公知のものと同様に所定量ずつ溶接電極指向方向、即ち
たとえば垂直方向に送給され、被溶接物１上に溶接５を
形成しつつたとえば矢印イ方向に進行する。

６は溶接点監視用のテレビカメラでたとえば溶接ヘツド
３に１体的に装着され、この溶接ヘツド３とともに進行
する。

本例ではテレビカメラ６は前方斜上から溶接部を撮像し
ているが、後方など随意の位置から撮像してもよい。テ
レビカメラ６はその走査線が溶接電極４の送給方向（垂
直方向）、すなわち溶接電極の指向方向にほぼ一致する
ように配設されてあり、かつテレビカメラ６の１つのフ
イールドの撮像映画面中に、少なくとも溶接電極４先端
、アーク部、アークが作用している近傍の開先２の両壁
が撮像されるように、カメラ６の向きを配置している。

その結果、このテレビカメラ６で撮像した溶接部のテレ
ビモニタ上の再生画像は第２図に示すように溶接電極４
、開先２の両側２ａ，２ｂ、溶接アーク部７がそれぞ＼
表示される。なおモニタ上の走査線（図示せず）も第２
図の図上でほぼ上下方向に走つている。第２図のモニタ
画像で判るように、溶接アーク７は、テレビカメラ６の
撮像角度等の影響で、下方（Ｉで示す）まで垂延してい
るが、このＩ点より一定距離上方の特定水平線Ｎの線上
では、アーク７は両側の開先壁２ａ，２ｂに制限され、
画像上暗明の急変部分が生じている。

それ故、この発明ではテレビ画像の映像信号からこの暗
、明の変化位置を抽出して、開先位置を検出する。第３
図は上述の検出を行なう回路図である。

第３図において、６は上述のテレビカメラで、レンズ面
には溶接アークの撮像に適したフイルタ（図示せず）を
装着しているとともに、撮像光の明暗に対して絞りを自
動的に変化するＥＥレンズシステムを装備してなる。１
０はモニタ受像機である。

テレビカメラ６の映像信号はバツフアアンプ１１を介し
て直流分再生回路、即ちクランパ１２に送られ、ここで
映像信号のうちの直流分再生された信号を２値化回路、
即ちスライサ１３に供給して２値化し、２値化映像検出
ゲート回路１４および映像検出位置発生回路１５に出力
する。映像検出位置発生回路１５は後述のごとく、アー
ク部分７を通り画面を水平に横切る映像検出線Ｎを発生
するもので、この映像検出線Ｎ上での映像信号から、開
先端２ａ，２ｂを示す位置情報を発生する。又バツフア
アンプ１１より同期分離回路１６ａを介してタイミング
パルス発生回路１６ｂより、タイミングパルスをクラン
パ１２あるいは左右の開先位置を記憶する位置記憶回路
１８，１８′，１９などに出力し所要の同期を取る。２
０は第２図の画像上、たとえば溶接電極４の中心線を通
る基準線Ｍを設定するための溶接トーチ位置設定回路で
この溶接トーチ位置設定回路２０で設定した信号を溶接
トーチ位置記憶回路１９に送り、記憶する。

一方、スライサ１３からの映像信号の２値化信号と溶接
トーチ位置記憶回路１９からの信号は映像検出位置発生
回路１５に送られ、映像検出線Ｎを発生する。この映像
検出線信号は検出線Ｎ上の映像信号を抽出するための２
値化映像検出ゲート回路１４に入力される。２１は検出
線Ｎ上の映像信号の明暗が急変するか否かを検出するこ
とにより、開先壁２ａ，２ｂとアーク７部分の境界を識
別する連続判定回路で、この回路２１は２値化映像検出
ゲート回路１４からの２値化信号を入力として受けて、
該入力から、後述の作用により、開先２の左端および右
端を示す信号を左端検出回路２２および右端検出回路２
２′に送出する。

２３は、モニタ画面上で左側の開先端が存在すると予想
される初期位置を予じめ設定する左端設定回路、２３′
は右側の開先端を上記と同様に設定する右端設定回路で
、それぞれの回路２３，２３／の設定信号は左端位置記
憶回路１８、右端位置記憶回路１８′を介して左端検出
ゲート発生回路２５、右端検出ゲート発生回範２５″に
送られる。

一方検出ゲート幅設定回路２６の出力信号も左端、右端
検出ゲート発生回路２５，２５′に送り、この２５，２
５″の出力信号をそれぞれ左端検出回路２２、右端検出
回路２２１に送る。上記左端検出回路２２、右端検出回
路２２１で得られた信号、即ち開先位置データは開先の
左端位置および右端位置をそれぞれを平均する左端位置
平均回路２６、および右端位置平均回路２６′に送り、
さらに検出良否判定回路２７にも送る。

検出良否判定回路２７は後述のごとく検出された開先壁
２ａ，２ｂの位置が第２図のＨ−Ｊ，ＫＬの各区間内に
入つているか否かを検出判定するもので、検出された開
先壁の位置が上記範囲内にあれば検出良の信号を発し、
左端位置平均回路２６、右端位置平均回路２６′、計数
回路２８に送り、各々の回路２６，２６／，２８を作動
させる。２９は左端位置平均回路２６、右端位置平均回
路２６′の各データから開先壁２ａ，２ｂ間の間隔即ち
開先端のデータＡを演算する開先幅演算回路でこのデー
タＡは、開先壁位置が上記範囲内にあつた回数を計数す
る計数回路２８からの読みとり指令パルスＣとともに第
４図に示す溶接合車走行速度制御ユニツトに出力される
。

３０は開先幅の中心位置を演算する中心演算回路、３１
は基準線Ｍと開先幅中心とのずれ量を演算する偏位演算
回路である。

第４図において、４０は第３図の開先幅演算回路２９の
演算結果を蓄積する８ビツトのシフトレジスタで、計数
回路２８からのパルスをシフトパルスとして入力される
。

４１はシフトレジスタ４０の開先幅のデイジタルデータ
をアナログデータＴに変換するＤ／Ａ変換回路、４２は
開先幅データを溶接機に適した値に変換する演算部で、
ボリウム４３で設定された値ＫにもとずきＫ／Ｔを演算
する。

４４は演算部４３のデータにもとずき溶接機の台車の走
行速度を制御する台車走行用ガバナ回路、４５は台車走
行モータ、４６は速度計である。

第５図は溶接ヘツドスライドユニツト制御部を示し、５
０は第３図における溶接電極の偏位演算回路３０から送
られるデータを計数するアツプダウンカウンタでその出
力はゲ゛一ト５１を介して禁止ゲート５２に送られる。
５３はパルス発振回路、５４はトーチ移動用パルスモー
タ、５５はパルスモータ５４の位置制御用のパルスモー
タ駆動部である。

次に本発明の溶接方法につき、上述の各部の作動ととも
に詳細に説明する。

なお被溶接物の開先形状はＩ型開先であるとする。もち
ろん他の開先形状でもよい。いま、テレビカメラ６で溶
接のアーク部開先部を含めて撮像すると、第２図に示す
ごとき映像が得られる。

この場合モニタ１０の画面上では走査線は上下方向に走
査されている。なお実際の画面は開先の上端面２ｃ等は
ｌ点さ線のごとく斜め方向に表示されるが簡単化のため
に図上では水平線状にして表示している。テレビカメラ
６で得られた映像信号はバツフアアンプ１１でインピー
ダンス変換され、クランパ１２で直流分再生される。

この直流分再生は、入力映像の平均階調の大小により映
像信号の直流レベルが変動するためその変動を防止する
ためのもので、いわばここで映像の黒レベルを一定値に
固定するためのものである。

クランパ１２で直流分再生された映像信号は、スライサ
１３により適当なレベルでスライスされ２値化信号に変
換される。第６図においてＳはクランパ１２の出力映像
の波形を示し破線Ｓ。

は２値化するためのスライス電位を示し、Ｔはスライサ
１３によりクランパ出力Ｓを２値化した信号を示す。一
方、テレビ画面上において、溶接トーチあるいは溶接電
極４の中心線に一致した位置（第２図Ｍ）をあらかじめ
溶接トーチ位置設定回路２０で手動設定しておき、その
位置がテレビ画面上の走査線で端から何番目であるかを
、溶接トーチ位置記憶回路１９で記憶しておく。

映像検出位置発生回路１５では、クランパ１３で２値化
された映像信号から、溶接トーチ位置記憶回路１９で記
憶した位置を通る１本の走査線分の映像信号を抜き出し
て、第２図に示すアーク７の先端部１点を、映像が明か
ら暗に急変する位置から検出する。そしてこのＩ点から
一定値だけ上方の映像検出位置を通り、上記Ｍ線に対し
、いいかえると溶接電極の指向方向と直角に画面を横切
る映像検出線Ｎを設定する。この映像検出線Ｎはテレビ
画面を見ながら、アーク７の横幅が被溶接物の開先２ａ
，２ｂでほぼ直線状に制限される位置のうちのいずれか
の点に選ぶものである。この映像検出線Ｎはアークｒが
たとえば溶接線の傾斜等何らかの原因で画面上で上、下
に移動しても自動的に追従することになる。

なお、Ｉ点からＮ線までの長さは適当に設定できるもの
である。もちろんアークの位置が安定な場合は、自動追
従させる必要はなく、検出線Ｎを手動にて画面内の特定
の位置に固定させてもかまわない。クランパ１２で２値
化された信号Ｔ（第６図）と映像検出位置発生回路１５
で発生された検出線信号Ｓ′（第６図）とは２値化映像
検出ゲート回路１４に印加され、ここで両者の論理積を
取り２値化映像検出信号Ｔ′（第６図）を得る。

信号Ｔ′は映像検出線Ｎ上にアークが存在しており、映
像が明るい状態の場合のみ正極性のパルスとなる。

即ち、いま画面上、上下方向に走る走査線が左から右へ
順次走査されているとすると、走査線が左側の開先壁２
ａに対応する位置に達するまでは、アークがないため映
像は暗く検出線Ｎ上の映像信号は暗状態であり、信号Ｔ
は発生しない。

そして走査線が２ａを過ぎてアーク部７に入ると、映像
が明かるくなつて検出線Ｎ上での映像信号には明部が生
じ信号Ｔが生ずる。同様にして、走査線が右側の開先壁
２ｂを通過したのちは映像は再び暗となり、検出線Ｎ上
での映像信号も暗状態となり信号Ｔは無くなる。２値化
映像検出ゲート回路１４で得られた信号Ｔ′は連続判定
回路２１に入力される。

この連続判定回路２１は信号Ｔ′をトリガ−パルスとす
る、時定数が一走査線より少しだけ大きいモノステーブ
ルマルチバイブレータを含むもので再トリカーの可能な
ものであり該マルチバイブレータの出力Ｕ（第６図）の
立ち上りおよび立ち下りの縁を検出し第６図のの如きパ
ルスを発生させる。上記したで示されるパルスは第２図
の検出線Ｎ上の開先２，２の左端と右端の位置に相当す
る。一方あらかじめ、アーク７の左端と右端が検出され
るであろうと思われる画面上の場所に、左端設定回路２
３、右端設定回路２３′で、左端および右端の検出線Ｐ
，Ｏを手動設定しておき、その位置を左端位置記憶回路
１８、右端位置記憶回路１８′でそれぞれ記憶しておく
。

手動設定された位置を第２図にＤおよびＥで示す。

検出ゲート幅設定回路２４では、適当な幅を発生させこ
の幅値を左端検出ゲート発生回路２５および右端検出ゲ
ート発生回路２５″に送り左端位置記憶回路１８および
右端位置記憶回路１８での左、右両端位置を示す値に加
算又は減算し、左端側については検出線Ｐの両側の位置
Ｈ，Ｊ右端側については検出線０の両側のＫ，Ｌの位置
を得る。

この位置Ｈ，ＪのデータからＨで立ち上りＪで立ち下る
パルスＷを左端検出ゲート発生回路２５から出力し同様
に位置Ｋ，ＬのデータによりパルスＹを右端検出ゲート
回路２５′から出力する。左端検出回路２２では連続判
定回路２１で得られたパルス信号と左端検出ゲート回路
２５で得られた信号Ｗ（第６図）との論理積を取る。も
し信号Ｗの１のレベルの間にパルスＶＯｌのレベル（パ
ルス）が存在した時は、Ｘの如きパルスが検出良否判定
回路２７に出力されるとともにパルスＸ、即ち左側の開
先が何本目の走査線上に表われたかを検出して、その値
を左端位置平均回路２６に出力する。右端検出回路２２
′も同様に、連続判定回路２１で得られた信号Ｖと左端
検出回路２５′で得られた信号Ｙとの論理積を取り、Ｙ
Ｏ）ｌのレベルの間にパルスＶ（７）ｌのレベルが存在
した時は、Ｚの如きパルスを検出良否判定回路２ｒに出
力するとともにそのパルスＺの位置を右端位置平均回路
２６′に出力する。

ここで信号ＷやＹと開先位置を示す信号との論理積を取
るのはアーク７の左端および右端を単に区別するだけで
なく溶接電極の短絡などに起因するアーク光の変動や、
ノイズ等で予想される範囲内から外れた位置を示すデー
タがアークの端部即ち開先端として検出されることを禁
止するためである。検出良否判定回路２７は左端検出回
路２２、右端検出回路２２′の両方からパルスＸ，Ｚを
受けると、即ち開先の左端および右端が、予想された検
出位置の範囲内Ｈ−Ｊ，Ｋ−Ｌの間に存在したとき、計
数回路２８にパルスを１個だけ送ると同時に、左端位置
平均回路２６、右端位置平均回路２６′に上記パルスＸ
，ｚの位置を示すデータパルスを送る。

もし左端ならびに右端検出回路２２，２２′のいずれか
らもまたは、いずれか一方からパルスが送られない場合
は、検出良否判定回路２７からはパルスが出ない。左端
位置平均回路２６では、左端検出回路２２からの開先位
置データを検出良否判定回路２７からパルスが出た場合
のみ該平均回路２６の内部のレジスタに加算する。

もちろん検出良否判定回路２７からパルスが出ない場合
即ち所定範囲内に開先位置が検出されなかつた場合は何
もレジスタには加算されない。右端位置平均回路２６″
でも同様、右端検出回路２２／からの位置データを検出
良否判定回路２７からパルスが出た場合のみ内部のレジ
スタに加算する。

計数回路２８では検出良否判定回路２７からのパルスを
計数し、適当に設定された数α（例えば２０回）に一致
した場合、一致パルスを左端位置平均回路２６、右端位
置平均回路２６′に出力する。

左端位置平均回路２６、右端位置平均回路２６′は一致
パルスを計数回路２８から受け取ると、内部の加算レジ
スタの内容をαで除算する。α回平均された位置データ
は、開先幅演算回路２９に送ると同時に左端位置記憶回
路１８、右端位置記憶回路１８′に送られる。左端なら
びに右端位置記憶回路１８，１８′のデータは手動セツ
トされた初期値のかわりに、α回平均された検出左端、
右端のデータに置き換る。即ち、次の左端、右端検出は
、このα回平均した左端、右端データをもとに、検出ゲ
ート発生回路２８，２８′で検出ゲートを発生させ検出
する。位置平均回路２６，２６′はα回出力されたデー
タを出力した後、内部レジスタをＯにりセツトする。一
方、開先幅演算回路２９では左端位置平均回路２６から
の左側の開先に関する平均された開先位置データと右端
位置平均回路２６′による右側の開先に関する平均され
た開先位置データとの差を求めて、現在溶接している近
傍での開先幅のデータＡとして出力する。

なお開先幅データＡが出力された直後に計数回路２８か
ら読取り指令パルスＣが出力される。また、開先幅中心
位置演算回路３０では、左端位置平均回路２２からの左
側の開先位置のα回平均データと、右端位置平均回路２
２′からの右側の開先のα回平均データとの１／２の位
置を演算しこれを開先壁２ａ，２ｂの間の中心位置とす
る。

この演算された開先の中心位置のデータは、偏位演算回
路３１に送られ、溶接トーチ位置記憶回路１９からの溶
接トーチあるいは溶接電極４の中心位置との差を演算す
る。すなわちこの差が溶接トーチあるいは溶接電極の開
先中心位置からのすれ量となり、偏位データＢを出力す
る。尚、偏位データＢが出力された直後計数回路２８か
ら読み取り指令パルスＣが出力される。

なおテレビモニタ１０には、左端位置記憶回路１８、右
端位置記憶回路１８′、溶接トーチ位置記憶回路１９、
映像検出位置発生回路１５で得られる位置信号をミキシ
ングアンプ３２により、テレビカメラ６で得られた映像
に混合し、映像出力回路３３を介して表示することがで
きる。即ち、第２図に示すＰ，Ｑ，Ｍ，Ｎなどの検出線
を映像信号と混合してテレビモニタに表示することがで
きる。

さらに、Ｐ，Ｑ，Ｍなどの位置は溶接中補正することも
可能である。

上述のごとくして得た信号Ａ，Ｂ，Ｃはそれぞれ、第４
図、第５図の装置に印加される。

即ち開先幅データＡは読み取り指令パルスＣによりレジ
スタ４０に入力するレジスタ４０の入力は、ＤＡ変換器
４１により、Ｄ−Ａ変換されアナログ値Ｔとなり、演算
部４２に入力される。演算部４２では設定器４３から印
加される一定入力ＫによりＫ／Ｔの演算を行い、溶接速
度指令を台車走行用ガバナ回路４４に出力し、溶接速度
指令に応じて、台車走行用モーター４５を動作させる。
もちろん演算部４２に入力する演算係数Ｋは、適当な値
を所望のビード高さに応じて選べるものである。したが
つて、もし開先位置が種々の原因で変位していても、そ
の相違は上記したテレビの映像情報から演算され、溶接
速度はこの演算した開先データに即応的に対処しつつ制
御される。一方、もし、溶接トーチ位置と開先中心との
間にずれがあると、偏位データＢおよび読み取り指令パ
ルスＣは第５図に示す。

溶接ヘツドスライドユニツトに送られアツプダウンカウ
ンタ５０の内容がＯの時に計数回路２８からの読み取り
指令パルスＣが入るとアツプダウンカウンタ５０に偏位
データＢを入力してシフトする。方、カウンタ５０に偏
位データＢが入るとパルスモータ駆動回路５５に発振器
５３のパルス信号が入り偏位データＢに含まれる正負信
号に従つてパルスモータ５４を１駆動する。

そして溶接トーチをこのパルスモータ５４により溶接ト
ーチと開先中心位置の偏差がなくなる方向に変位させて
、開先中心位置に修正する。

パルスモータ５４の１パルスに対する動作距離と入力偏
位データ信号Ｂの１ｂｉｔの絶対値が異なる為発振器５
３の信号を分周回路５６を通して、カウンタ５０の記憶
値を低減していき、カウンタ５０の値がＯになると発振
器５３の信号がパルスモーター駆動部５５に入るのを禁
止ゲート５２で禁止してパルスモータ５４を停止させ、
所定の修正を終了する。以下、本実施例の方法により行
つた溶接実験の結果について述べる。

溶接方法は、非常に光強度変動の大きい２本のワイヤ（
各２１ｔ１Ｌφ）をより合せた電極によりＭＩＧ溶接方
法を用い、被溶接材は１００轟ＸｌＯＯＯ≦でＩ型狭開
先とし、開先間隙を１２〜１８１１と変化させた。

又溶接電流は６００Ａ１溶接電圧は３２Ｖであつた。

結果は非常に良好であり、ｌパス毎にビード高さの変動
量を計測した結果、最大０．７ｍＴＩＬであつた。しか
も、この変動量（０．７ｍｍ）は、ビードの波目、溶接
条件の瞬間的変動などに起因するもので、全層、溶接し
、仕上げても、その変動量は積算されることはなく、開
先間隙を１２〜１８ｆｔｍと大きく変化させたのにもか
かわらず、溶接線全線にわたり、溶着金属の過不足を生
ずることなく２１パスで終了した。一方、溶接トーチを
開先中心に倣わせることにより、上述の条件下において
、溶接トーチは開先の中心に完全に倣い十分満足すべき
倣い性能を発揮した。

又、継手性能をチエツクした結果、断面マクロ試験、曲
げ試験などにおいてスラグ巻き込み、融合不良などの欠
陥はなく、良好な継手性能を示した。

なお、第３図のプロツク図に示す溶接トーチ位置設定回
路２０の設定位置を溶接トーチ中心位置でなく、その中
心からある適当量かたよらせて設定することにより、広
い開先幅の場合振り分け溶接することが可能であり、そ
の場合も十分良好な倣い性能を発揮した。

ただしこれは溶接トーチ位置設定を溶接トーチ中心位置
に合せ、第３図に示す開先幅中心位置演算回路３０の演
算係数を１／２でなく、適当な係数、例えば１／３，２
／３というふうに変えても可能である。第７，８図はこ
の発明の他の実施例で、テレビカメラの映像情報から、
開先位置を得て、この開先位置にしたがつて、溶接電極
をオンレートするものである。

第７図において、６０は溶接電極４とそのアーク部７と
を監視するテレビカメラを含み、前述の実施例と同様に
所定の溶接アーク部の映像情報を得るテルビカメラ部で
この映像はモニタ１０で監視できるようにしている。

６１は映像検出位置発生部、６２は電極先端位置検出部
である。

６３は開先左端位置検出部で前述の実施例における各回
路１８，２２，２３，２５，２６に対応する。

６４は開先右端位置検出部で前述の実施例の各回路１８
′，２２′，２３′，２５′，２６′に相当する。

６５は電極の映像情報と開先の映像情報とから電極４の
先端と開先左端間の距離を演算する電極先端一開先左端
間距離演算部、６６は上記と同様にして電極４の先端と
開先右端間の距離を演算する電極先端一開先右端間距離
演算部である。

６７は開先左端位置検出部６羞と開先右端位置検出部６
４の各位置情報から開先幅を演算する開先幅演算部、６
８はオンレート制御部、６９は溶接電極をオンレートす
るように１駆動するオンレートモータ、７０は台車走行
制御部、７１は台車走行モータである。

いま溶接電極４と被溶接物との間で発生するアーク光７
およびその近傍の開先２をテレビカメラ部６０で撮像し
、該映像信号より、映像検出位置発生部６１で第８図に
示す映像検出線Ｎを電極送給方向と直交し電極４の先端
およびアーク光７を含む直線上に発生させる。映像検出
線Ｎは、映像信号より自動的に発生させても、手動で設
定してもよい。次に映像検出線Ａ線上の映像信号より電
極先端位置検出部６２、開先左端位置検出部６３、開先
右端位置検出部６４でそれぞれ、電極先端位置、開先左
端位置、開先右端位置を検出する。

この検出は、第８図において電極４が左側の開先壁２ａ
の方向にオンレートして行く時、そのアーク光７は被溶
接母材２でさえられそれ以上左に広がらない。よつて映
像検出線Ｎ上の映像信号は、開先先端の位置で、暗部か
ら明部へと急激に変化する。そこでその映像信号を第３
図の実施例でしたのと同様に処理することにより開先左
端２ａの位置Ｂを検出する。一方、電極４の先端位置を
中心として、映像検出線Ｎ上の映像信号は、明部から暗
部そして明部へと変化する。

よつてその映像信号を適当に処理することにより、電極
先端位置Ｅを得る。検出した位置ＥおよびＢの信号を第
７図に示す電極先端−開先左端間距離演算部６２に送り
左側の開先Ｂと電極４の位置Ｅの間隔を演算する。この
演算した間隔がある一定値より小さくなると演算部６２
は出力信号を生じ、その出力信号をオンレート制御部６
８に送り、オンレートモータ６９を逆転するか、或いは
一旦停止して、その後逆転して、電極４を左側の開先壁
２ａ側から右側の開先壁２ｂの方へ適宜に移送して、オ
ンレートを行なう。

そして電極４が右側の開先壁２ｂにオンレートしている
とき、前記したのと同様にして、開先右端検出部６４で
検出した開先 ２の右端位置Ｃと電極先端位置検出部６
２で検出した電極先端位置とにより、電極先端一開先右
端間距離演算部６６で、電極４の先端と開先２の右側端
２ｂとの間隔を演算し、その値が一定値に達するとオン
レート制御部６８にてオンレートモータ６９を、電極４
が左側の開先壁の方向にオンレートする様に動作させる
。

一方、左端・右端位置検出部６３，６４で検出した位置
信号を、開先幅演算回路６７に送り、開先２の左端２ａ
、右端２ｂとの間の距離即ち第８図の検出線Ｎ上での開
先幅Ｂ−Ｃ間の間隔を演算する。

演算した開先幅データを、台車走行速度制御回路ＲＯに
送り、検出した開先幅に応じて、台車走行モータ７１を
回転させ、前述の実施例と同様に定数（１０／開先幅（
Ｔ）なる速度で台車を走行させ、溶接ビードの盛り高さ
を一定にする。

なお、場合によつては開先幅に応じて溶接速度を制御す
る代りに溶接電流を制御して溶接ビードの盛り高さを一
定にすることもできる。

以上実施例について説明したように、本発明によれば、
たとえ開先幅が変動しても、溶接電極のオンレート幅は
、アーク発生位置での被溶接材の実際の開先幅から決定
される結果、オンレートした電極が、開先壁に近接せず
に融合不良を起したり、あるいは近接しすぎて電極ある
いは通電チツプを被溶接材に短絡させたり することな
く良好にオンレートさせることができる。

しかも開先幅に応じて、溶接速度或いは溶接電流を制御
するのでオンレート幅が変化しても溶接ビードの盛り高
さを一定にすることができビード外観を良好に保つこと
ができ溶接作業性も安定させることができる。さらにそ
の他の効果として、オンレートが開先壁を基準として行
なわれるので、結果的に溶接線への倣い動作も行つてい
ることになり、別の溶接線検知手段は不要である。

なお、本実施例では、電極先端位置を検出し、その検出
位置と左・右の開先壁の位置とを比較しているが、テレ
ビカメラを溶接電極すなわち溶接トーチと一体的にオン
レートさせ、予め画像上において溶接電極に対応する位
置に基準線を発生させその基準線の位置と、検出した開
先壁と比較しオンレートすることも可能である。

又、開先幅が大きく、溶接電極が一方の開先壁の方に寄
つている時、対向する開先壁の位置（即ち、電極先端か
らの距離の大きい位置）で、アーク光の光強度が弱く、
被溶接材とアーク光の明暗レベルの変化がシヤープでな
い場合、オンレートを反転させる時、即ち電極先端と開
先壁が、十分近接した時のみの開先壁の検出位置により
開先幅を演算してもよい。

当然のことであるが、その場合には、記憶回路にて、反
転時の位置信号を記憶し、左・右開先壁の位置が検出さ
れて後開先幅を演算する。以上詳述したようにこの発明
は可視アーク溶接のアーク部をテレビカメラで撮像して
、画像上、溶接電極の指向方向と略直交する特定線上で
の映像信号の明暗を判定することにより、開先壁位置の
情報を得て、この開先情報により溶接速度或いは溶接電
流を制御するようにしたもので、アーク発生位置におけ
る開先情報で溶接制御が行なわれるから、溶接は極めて
正確に開先形状に即した条件で行なわれ、開先位置の変
動に拘らず、高品質の溶接部が得られる。

また本発明は溶接電極指向方向と、テレビカメラの走査
線が略一致する方向に配置して溶接アーク部及びその開
先部を撮像するようにしたので、各走査線の映像信号を
単に２値化処理するだけでよく映像信号の処理が簡易化
できるとともに、テレビカメラ又はモニタテレビ上の走
査線の位置と開先位置、電極位置とが対応し、また走査
線の本数と開先間隔や検出すべき偏差が対応するので演
算処理が簡易化できる。

さらに溶接電極直下のアーク先端部から一定値だけ電極
側方向に位置し、かつ走査線に直交する特定な映像検出
線上で開先位置、電極先端部を検出するようにしたので
、電極直下の最もアーク輝度の安定した位置に特定映像
検出線を設けることで、不規則に発生するスパツタやア
ーク全体の光量が変化した場合にも安定した位置検出が
可能であり、また特定の検出線上のみの映像信号を演算
処理すればよいから、信号処理系を簡易化でき、また高
速処理が可能となる。

また、この発明のいま１つの発明によれば、上述の効果
に加えて一定基準線と開先の中心位置とのずれをも上述
のごとくして検出したアーク部近傍での開先形状に即し
て修正されるからさらに溶接の品質を高めることができ
る。

この発明のさらにいま１つの発明によれば上述の効果に
加えて、開先形状に即して溶接電極をオンレートするか
ら、極めて高精度のオンレート制御を行なうことができ
る。

また本発明は、特定線上のみの映像信号を解析するので
、信号の処理能率が極めて高く、また映像情報の明から
暗に転する点を検出すればよいので回路構成的にも簡単
化できる利点をも有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の各装置の配置を示す図、
第２図はこの発明の実施例による画像の一例を示す図、
第３図はこの発明の一実施例における映像情報の処理部
のプロツク回路図、第４図は台車走行制御部の一例を示
すプロツク図、第５図は開先中心と溶接トーチのずれを
修正する制御部のプロツク図、第６図は第３図の回路の
要部の波形図、第７図はこの発明のオンレート制御を行
う一実施例のプロツク図、第８図は第７図の実施例にお
ける画像のｌ例を示す図である。 １・・・・・・被溶接物、２・・・・・・開先、２ａ，
２ｂ・・・・・・開先壁、４・・・・・溶接電極、６・
・・・・・テレビカメラ、７・・・・・・アーク、Ｎ・
・・・・・映像検出線、２９・・・・・・開先幅演算回
路、３０・・・・・・開先幅中心位置演算回路、３１・
・・・・・偏位演算回路、４４・・・・・・台車走行用
ガバナ回路、４５・・・・・・台車走行用モータ、５５
・・・・・・パルスモータ駆動部、５４・・・・・・パ
ルスモータ、６８・・・・・・オンレート制御部、６９
・・・・・・オンレートモータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被溶接物と相対的に移動する基台に設けられた溶接
   ヘッドと一体的にテレビカメラを設け、そのテレビカメ
   ラを溶接電極の指向方向とテレビカメラの走査線が略一
   致する方向に配置し、テレビカメラにより可視アーク溶
   接のアークおよびその近傍を適宜な方向より撮像し、走
   査フィールド上のアーク先端部から一定値だけ電極側に
   位置し、かつアーク部を含む走査線と略直交する特定な
   映像検出線上での映像信号から開先壁を検出して、その
   開先壁を演算することにより得られた開先壁間隔の変化
   に応じた溶接速度もしくは溶接電流にて自動溶接するこ
   とを特徴とする可視アーク溶接の自動溶接方法。 ２ 被溶接物と相対的に移動する基台に設けられた溶接
   ヘッドと一体的にテレビカメラを設け、そのテレビカメ
   ラを溶接電極の指向方向とテレビカメラの走査線が略一
   致する方向に配置し、テレビカメラにより可視アーク溶
   接のアークおよびその近傍を適宜な方向より撮像し、走
   査フィールド上のアーク先端部から一定値だけ電極側に
   位賃し、かつアーク部を含む走査線と略直交する特定な
   映像検出線上での映像信号から開先壁を検出して、開先
   壁間隔を演算するとともに予じめ画像上の設定した基準
   線と検出した開先壁間の中心位置とを合わせつつ開先壁
   間隔の変化に応じた溶接速度もしくは溶接電流にて自動
   溶接することを特徴とする可視アーク溶接の自動溶接方
   法。 ３ 可視アークによる自動溶接においてテレビカメラを
   溶接電極の指向方向とテレビカメラの走査線が略一致す
   る方向に配置し、テレビカメラによりアークおよびその
   近傍を撮像し、走査フィールド上のアーク先端部から一
   定値だけ電極側に位置し、かつアーク部を含む走査線と
   略直交する特定な映像検出線上での映像信号から開先壁
   と溶接電極位置を検出し、溶接電極位置もしくは予め画
   像上に設定した基準線と開先壁一端との距離が一定値に
   達した場合、前記溶接電極を前記開先壁一端と対向する
   開先壁−方向に反転させることに、よりオシレートさせ
   、なおかつ検出した開先壁の間隔の変化に応じた溶接速
   度もしくは溶接電流にて自動溶接することを特徴とする
   可視アーク溶接の自動溶接方法。