JPS5994584A - ア−ク溶接条件制御方法 - 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】 本発明は、溶接アーク現象すなわちワイヤの左右屈折時
におけるアーク光輝度を検知してトーチ位置及び溶接施
工条件を遠隔操作にてオンライン制御するアーク溶接条
件制御方法に関する。

近時厚板構造物の溶接高能率化に関し、狭開先ガスシー
ルドアーク溶接法が開発適用されつつある。この中で次
の方法が提案されている。

これは狭開先内でトーチを固定したまま送給時に曲げぐ
せを与え、トーチ先端からワイヤが出た時点でワイヤが
開先側壁方向に屈曲して出ることによりアークを揺動し
て生ぜしめ、側壁部を溶込みを得つつ融合不良等の欠陥
を防止する方法である。

この方法は、板厚１００〜１５０ｆｌ程度の厚板におい
ても開先部が１３〜１５Ｕ１程度の狭開先で溶接できる
。このため大巾な能率向上が期待できる。反面、狭開先
なる故トーチの信号設定倣いに高精度が要求される。

しかし従来は、作業者が溶接中常時監視してトーチ位置
を制御しているため省人化が図れない。また厚板底部を
溶接する際、溶接近傍を監視するのが嬉しく、高精度な
位置制御が困難である。更にワイヤの左右の曲げぐせの
差異によりトーチが開先中央にあっても左右側壁の溶接
状態４に差が生ずる場合もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものでその目的とす
るところは、とくに上述したワイヤ屈曲式厚板狭開先溶
接において、高精度でかつ遠隔自動制御することのでき
るアーク溶接条件制御方法な得んとするものである。

すなわち本発明は、溶接アーク発生部を含み溶接線と直
角方向の輝度分布と、トーチ直下のワイヤ位置を含み溶
接線と直角方向の輝度分布とを検出し、これら輝度分布
を二値１ヒ処理してアーク発生部と開先部側壁とのイ目
対位置関係を算出し、この算出値にもとづいて溶接施工
条件を制御することを特徴とする。

以下本発明を図面を参照して説明する。

まず第１図に示すように溶接前方から適当なフィルター
を使用してテレビカメラ１で溶接部を監視し、開先自溶
接部近傍におけるＡＡ”ライン及びＢＢ’ラインのアー
ク光輝度分布を計測する。ＡＡ’ラインは、第２図に示
すようにトーチ２又はテップ３先端直下の溶接ワイヤ４
を含み、溶接線と直角な左右方向のラインである。又Ｂ
ＢＩラインはＡＡ’ラインの下方のアーク発生部５を含
み溶接線と直角な左右方向のラインである。そしてこれ
ら輝度分布を二値処理してアーク発生部５と開先部側壁
との相対位置関係を算出し、この算出値にもとづいて溶
接施工条件を制御する。

すなわちアーク光を適切なフィルターを介してテレビカ
メラ１で撮影し、第２図に示すＡ　Ａ’ラインのアーク
光輝度分布を計測する。この輝度分布は、左右被溶接材
側壁６，６及び溶接ワイヤ４が暗部となり、アーク光反
射輝度は低下するが、他の開先内部ではアーク光の反射
並びに後方溶融金属プールからの光などを受は明部とな
る。従ってＡＡ’ラインの輝度分布は、第３図（イ）に
示すような状態になる。これをしきい値Ｐで二値化画像
処理すると、左右の開先側壁位置Ｋ　、　Ｋ’点及びト
ーチ位置（ワイヤ位置）Ｍ点が検知できる。この信号に
より原則的には開先部及び開先内でのトーチ（ワイヤ）
相対位置を知ることができる。従って溶接ワイヤ４がト
ーチ２からストレートに出ている場合には、これらの情
報により例えば開先の中央にトーチ２を持ってくること
によってその先端の溶接アークも開先中央で点弧するこ
とができ、開先倣いを行うことができる。

しかし第２図に示すように溶接ワイヤ４に曲げぐせがあ
る場合、トーチ位置とアーク発生部５は当然のことなが
ら一致しない。最近厚板溶接において溶接ワイヤ４に積
極的に規則的な曲げぐせを付加して供給する溶接施工法
が開発されている。例えば第４図（イ）に示すようにト
ーチ２手前の負−ラ７（送給ローラを兼ねる場合もある
）を左右に機械振動を与えることによってトーチ入口で
溶接ワイヤ４に曲げぐせを与える方法がある。又第４図
（ロ）に示すようにトーチ２に供給する溶接ワイヤ４を
その直前で７ラツピング装置８により左右に傾倒振動さ
せることにより啓接ワイヤ４に曲げぐせを与える方法な
どがある。

このような方法で規則的な曲げぐせを与えられた溶接ワ
イヤ４は、トーチ２．チップ３を経てその先端部を出て
きたときは、左右に屈曲した状態となっている。そこで
溶接アークにより溶融、液滴と々って母材へ移行してい
く場合、あたかもワイヤ先端が左右にオシレート（揺動
）された状態でアークが左右に規則正しくオシレートす
る。

このような方法で溶接ワイヤ４に与えられる曲げぐせが
左右均一に与えられている場合は、トーチ２（チップ３
）先端から出てくる溶接ワイヤ４も左右対称に曲がり、
アークも全く左右対称な状態で点弧されうる。しかし、
何らかの原因で左右の曲げぐせに差が生じた場合には、
アークの揺動は左右不対称となり、例えば第２図のａ、
ｂに示す状態が生じる。実際故意に曲げぐせを付加しな
い状態でもワイヤリール〆に巻かれた曲げぐせが生じて
いる場合もあり、左右均等に曲げぐせを付加しても、溶
接ワイヤ４に左右対称々曲げぐせが与えられるとは限ら
ない。このような状態では、左側母材側壁の溶融は十分
性なわれるが、右側側壁の溶融は不十分となり、融合不
良が生じる場合がある。従ってこのような場合、溶接ア
ークを開先中央で点弧する制御では十分とはいえない。

そこで本発明では、ＢＢ’ラインの輝度分布を計測する
。この輝度分布は、第３図（ロ）に示すように、アーク
が直接生じているａ部が最も高輝度を呈し、その他の左
右部では輝度は低下する。

これをしきい値Ｑで二値化処理すれば、計測した任意の
瞬間におけるアーク発生位置を知ることができる。溶接
ワイヤ４の送給とともに曲げぐせの曲率は連動して変化
するため、ワイヤ端すなわちアーク発生部もそれに応じ
て左右にオシレート揺動を行なう。いま第２図のｂ点の
状態で輝度分布を計測すれば、第３図ｅ→に示す状態と
なり、これをしきい値Ｑで二値化処理すれば、同様にそ
の瞬間のアーク発生位置を知ることができる。このよう
にＢＢ’ラインの輝度分布を計測し、それを二値化処理
することにより、常にアーク発生部の位置を知ることが
できる。

従ってこれと先のＡ　Ａ’ラインの検知情報から得た開
先側壁部に、に″の位置情報とから、アーク発生位置の
開先中に対する相対位置を知ることができる。

そして本発明は、このように検知したアーク発生位置に
もとづいてトーチ位置を目＠的に制御する。

なお本発明は、開先中とアーク発生状況との相対位置情
報によりトーチ位置を制御してもよいが、ワイヤ屈曲ぐ
せを付加している装置にフィードバックし、左右の曲げ
ぐせを調整する制御を行なってもよい。

また曲げぐせによるアークの揺動周期は比較的規則的で
あるため、この数周期間の情報を合成して積分平均化し
、アークの左右位置を演算により求め、開先中情報と合
成して、比較１判定を行なうのが好ましい。

更にトーチ位置の制御には、位置制御装置用／４ルスモ
ータあるいはサーボモータの制御により行なってもよく
、又ワイヤ曲げぐせ条件の制御には、ローラ振動装置７
の左右振動中あるいはフラッピング装置８の左右傾倒角
θ０．θ。

を制御して行なってもよい。

更に又本発明は、屈曲ワイヤ式狭開先溶接法の他、機械
揺動によるワイヤオシレート溶接法あるいは磁気振動に
よるアークオシレート溶接法にも適用できる。またワイ
ヤをストレートに出す溶接法においてもこのような合成
情報により、従来法に比べより高精度な倣い制御が行な
える。

以上の如く本発明によれば溶接アーク現象を利用してト
ーチ位置及び溶接施工条件を遠隔自動操作にて精度よく
制御でき、とくにワイヤ屈曲式厚板狭開先溶接にきわめ
て有効である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図はテレビカメラ
の位置を示す説明図、第２図はＡＡ“及びＢＢｌライン
を示す説明図、第３図（イ）〜同図し→は、各輝度分布
及び二値化信号を示す説明図、第４図（イ）及び同図（
ロ）は溶接ワイヤのオシレートする方法を示す説明図で
ある。 １・・・テレビカメラ、２・・・トーチ、３・・・チッ
プ４・・・溶接ワイヤ、５・・・アーク発生部、６．６
’・・・被瞭接材側壁、７・・・ローラ、８・・・フラ
ッピング装置。 出願人漠代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図 第 （イ） 第２図 □□□１ （ハ） □□□□□ぐト （ロ） に（ａ）　　　　　　　　に′

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶接アーク発生部を含み溶接線と直角方向の輝度分布と
   、トーチ直下のワイヤ位置を含み溶接線と直角方向の輝
   度分布とを検出し、これら輝度分布を二値化処理してア
   ーク発生部と開先部側壁との相対位置関係を算出し、こ
   の算出値にもとづいて溶接施工条件を制御することを特
   徴とするアーク溶接条件制御方法。