JPS5973181A - 溶接線倣い制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、狭開先を有する溶接継手の溶接線の倣い位
置に溶接トーチを制御する溶接線倣い制御方法に関し、
管相貫継手に形成された狭開先であっても前記狭開先の
溶接線に対する倣い位置を容易かつ正確に検出して良好
な溶接を行なえるようにすることを目的とする。

一般に、溶接継手に形成された狭開先、とくに、母管お
よび該母管に直交叉された枝管からなる管相貫継手であ
る所謂ノズルネック部をアーク溶接する場合、開先形状
が円形であるとともに、開先幅が狭く、しかも開先深さ
か深いため、前記狭開先内に発生ずるアークを直接監視
することができず、センサ等を備えだ溶接線倣い装置が
必要となる。

そこで、従来、たとえば前記枝管の断面内側円と前記狭
開先形状の円とが同心円となるように前記枝管の断面内
側円を機械加工し、前記内側円を溶接線倣い装置の接触
式センサにより検知して前記狭開先の溶接線に対する倣
い位置を検出し、アーク溶接を行なっているが、仮溶接
時に前記母管と枝管とが直交叉されずにずれて接合され
た場合には、前記枝管の断面内側円と前記狭開先形状と
が同心円にならないため、前記接触式センサを備えだ溶
接線倣い装置によシ前記狭開先の溶接線に対する倣い位
置を正確に検出することができず、良好な溶接を行なう
ことかできないという欠点かある。

この発明は、前記の点に留意してなされたものであり、
溶接継手に形成された狭開先内を移動する溶接トーチに
オプティカルファイバを固定し、前記ファイバにより前
記狭開先内に発生するアークの近辺を」一方から監視す
るとともに、前記ファイバに接続された工業用テレビジ
ョンカメラにょ９前記フアイバを介して前記アークの近
辺を撮像し、モニタ用テレビジョン受像機にｎイＩ記カ
メラにより撮像された前記アークの近辺の映像を表示す
るとともに、処理部により前記映像に基づき前記狭開先
の中心線である溶接線を導出し、制御部により前記トー
チを前記溶接線の倣い位置に移動させることを特徴とす
る溶接線倣い制御方法を提供するものである。

しだがって、この発明の溶接線倣い制御方法によると、
狭開先内に発生するアークの近辺を、オプティカルファ
イバを介して工業用テレビジョンカメラにより撮像し、
モニタ用テレビジョン受像機に表示される前記アーク近
辺の映像に基づき前記狭開先の中心線である溶接線を導
出して溶接トーチを前記溶接線に対Ｊ−る倣い位置に移
動させるようにしたことにより、管相貫継手に形成され
た狭開先であっても、前記狭開先の溶接線に対する倣い
位置を容易かつ正確に検出することができ、良好な溶接
を行なうことができる。

つきに、この発明を、その１実施例茫示した図面ととも
に詳細に説明する。

図面において、（１）は母管、（２）は母管（１）に直
交叉されて接合され母管（１）とともに管相貫継手（３
）を構成する枝管、（４）は継手（３）に形成されだ■
型狭開先、（５）は開先（４）の底部に設けられた裏当
て利、（６）は内部を溶接ワイヤ（７）か送給され開先
（４）内を移動する短面状の溶接ｉ・−チ、（８）は先
端部がトーチ（６）に固定して取付けられ狭開先（４）
内に発生するアークの近辺を監視するオプティカルファ
イバ、（９）は赤外フィルタ、（１０はフィルタ（９）
ヲ介シてファイバ（８）ニ接続されファイバ（８）およ
びフィルタ（９）を介し前記アークの近辺を撮像して撮
像信号を出力、する赤外領域に感度を有する工業用テレ
ビジョンカメラ（以下カメラという）、（１］）はカメ
ラ（ｍに接続されカメラ（１０）からの撮像信号を増幅
する増幅部、０のは増幅部（１１）に接続され後述の演
算信号により開先（４１の中心線である溶接線（岳を導
出して導出信号を出力する処理部、０４）は処理部０乃
を介して前記撮像信号が入力され画面（＋４５上に前記
アークの近辺の映像を表示するモニタ用テレビジョン受
像機（以下モニタという）、０つは前記映像に基づき開
先（４）の山内側面と開先底との画面０４１」−の交線
（４５、ｔ４ｉ’の各点の位置およびトーチ（６）と前
記溶接線０東とのずれ角を算出して演算信号を処理部０
りに出力する演算部、（１６）はトーチ（６）の前記溶
接線Ｏ］に直角方向への移動用第１操作信号およびトー
チ（６）の」−下方向の中心軸ま°　わりの回転用第２
操作信号を出力する手動操作部、（１７）は処理部（１
２を介して前記導出信号および前記両操作信号が入力さ
れる制御部であり、前記導出信号により、トーチ（６）
の中心軸の先端、すなわち前にトーチ（６）を移動させ
るとともに、トーチ（６）か溶接線（１■に平行になる
ようにトーチ（６）を回転移動させ、手動制御時に、前
記両操作信号により、前記と同様に１・−チ（６）を移
動させる。

そして、ファイバ（８）により開先（４）内に発生する
アークの近辺を」１方から監視するとともに、カメラ（
１１により前記アークの近辺を撮像すると、カメラ００
）からアンプ（１］）を介して処理部（１ツに撮像信号
が出力され、前記撮像信号により、たとえば第３図に示
すように、温度のやや低い開先（４）の底部に相当する
画面中央部がやや暗いとともに、温度の低い開先（４）
の山内側面の」二端部に相当する画面」二端部および下
端部が暗く、温度の高い開先（４）の山内側面と開先底
との交線（４５、（４ｒ付近に相当する部分か明るい映
像が、モニタ０４）の画面（＋４５１に表示されるとと
もに、同図に示すように、処理部（１〕により、表示さ
れた映像に重ねて所定幅で上下方向に長尺の信号枠（８
１）、（８２）が所定間隔で設定される。

さらに、処理部０功により、一方の前記信号枠（８１）
の」―下方向への走査線番号ことに、信号枠（８１）内
における該信号枠（８１）の幅方向への各点の画面の明
るさに応じた信号が積分されて数値化されるとともに、
第４図に示すような前記走査線番号ごとの数値データが
演算部（１５１に入力され、演算部００により、第４図
に示す曲線上の前記交線ｔ４ｔ　、　（４ｒに対応する
点Ａ、Ｂが算出されて信号枠（８１）におりる画面０４
１上の前記両受線＋４ｉ　、　［４５′の各点の位置か
算出されるとともに、前記と同様の動作により、他方の
信号枠（Ｓ２）における画面＜１４　Ｊ−の前記両受線
（４５、＋４５’の各点の位置が算出され、前記交線（
４１゜（４１′の各点の位置に基づき、処理部（１ノに
より、画面（１４上の溶接線（ｌ■か算出されるととも
に、トーチ（６）の中心軸を通る画面０４１上の」１下
方向の直線と溶接線０■との交点の位置Ｗ、およびトー
チ（６）の上下方向への中心軸の実際の位置から画面（
１４１上のｌ・−チ（６）の位置Ｔが検出され、− °　　　７．１　　前記両位置Ｗ、１゛の差が零になる
ように、第５図に示すような駆動制御部０８）。

駆動部０９）、直流モータ翰および第２図の検出系ｅ２
］）からなる制御部Ｑ７）のフィードバック制御系によ
り、トーチ（６）が溶接線（１→に直角方向に移動され
、トーチ（６）内を送給される溶接ワイヤの先端が溶接
線（１［有］に直交叉される。

つきに、第６図中の破線に示すように、トーチ（６）が
溶接線（ｌ→に対して角度θだけずれていると、モニタ
（１４）の画面ａ４５４−、に表示されるアークの近辺
の映像は、第７図に示すように、第３図に示す映像を角
度θたけ傾斜させたようになり、前記と同様の動作によ
り、両信号枠（Ｓ　］　）、　（８２）における画面（
１４５Ｊ−の交線（４５、（４’；の各点の位置が演算
部ｆ、ＩＦ）により算出され、算出された一方の交線（
４；上の両信号枠（８１）、（８２）における点（Ｘ）
　、　（Ｘ）’の位置がそれぞれｙ、ｙ’であると、演
算部（１つにより、前記両位置Ｙ　、　Ｙ’および前記
画点（Ｘ）　、　（Ｘ）’間の距離、すなわち両信号枠
（８１）、（ｓ２）間の距離りから前記角度θが θ−話ｎ’（Ｙ’−Ｙ）／Ｌ の式に従って算出されるとともに、処理部θのを介して
算出された前記角度θに基づく演算信号が制御部θカに
出力され、制御部ａカにより、前記角度θが零になるよ
うに、トーチ（６）が」１下方向の中心軸のまわりを第
６図中の破線矢印方向に回転移動され、トーチ（６）が
溶接線（１，１に平行に配設されるとともに、これらの
動作が繰り返され、溶接線（１［有］に対する倣い位置
にトーチ（６）が移動されて開先（４）が溶接される。

したがって、前記実施例によると、開先（４）内に発生
ずるアークの近辺を、ファイバ（８）２介してカメラ（
１［）により撮像し、モニタ（１４）に表示される前記
アーク近辺の映像に基つき開先（４）の中心線である溶
接線（１→を導出してトーチ（６）を溶接線（１１に対
する倣い位置に移動させるようにしたことにより、管相
貫継手（３）に形成された狭開先（４）であっても、狭
開先（４）の溶接線（１■に対する倣い位置を容易に検
出することができ、溶接電流等の溶接条件の影響を受け
ることもなく、良好な溶接を行なうことができる。

さらに、遠隔地点から開先（４）の溶接状況を監視する
ことができるだめ、高所等の危険度の高い溶接箇所であ
っても、アーク近辺の映像を目視することができ、有用
である。

また、従来の接触式センサによる倣い溶接の場合（・で
生ずる前記センサの摩耗等による劣化もなく、溶接時の
熱の影響を受けることもなく、溶接線（慢に対する倣い
位置を容易にかつ良好に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の溶接線倣い制御方法の１実施例を示
し、第１図（ａ）は一部の正面図、同図（ｂ）は同図（
ａ）の右側面図、第２図はブロック構成図、第３図はモ
ニタ用テレ゛ビジョン受像機に表示されるある状態の映
像を示す図、第４図は演算部により算出された数値デー
タと走査線番号との関係図、第５図は制御部の動作説明
用のブロック図、第６図は狭開先内の溶接トーチの状態
を示す平面図、第７図はモニタ用テレビジョン受像機に
表示される他の状態の映像を示す図である。 （３）・・・管相貫継手、（４）・・・狭開先、（ｅｉ
・・溶接トーチ、（８）・・・オプティカルファイバ、
００・・・工業用テレビジヨンカメラ、（１ツ・・・処
理部、０■・・・溶接線、（１４）・・・モニタ用テレ
ビジョン受像機、０７）・・・制御部。 代理人　弁理士　　藤田龍太部 第１図 第２図 Ｆフ　　　　　　　　　　　　　　１１　　　　　　　
　　　　　　１４走看稗肴号− 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　溶接継手に形成された狭開先内を移動する溶接トー
   チにオプティカルファイバを固定し、前記ファイバによ
   り前記狭開先内に発生するアークの近″辺を」三方から
   監視するとともに、前記ファイバに接続された二〔業用
   テレビジョンカメラによシ前記ファイバを介して前記ア
   ークの近辺を撮像し、モニタ用テレビジョン受像機に前
   記カメラにより撮１象された前記アークの近辺の映像を
   表示するとともに、処理部により前記映像に基つき前記
   狭開先の中心線である溶接線を導出し、制御部により前
   記トーチを前記溶接線の倣い位置に移動させることを特
   徴とする溶接線倣い制御方法。