JPS60118373A - 回転体の肉盛溶接装置 - 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】 本発明は肉盛鵡さを検知するセンサを溶接トーチに所定
距離先行及び後行させて、このセンサの出力に基づ右回
転体の囲転速度餉御、走行制御及び＃羨電流制御を行な
う肉盛溶接装置に関する。

一般に、自転体たとえはロールや円筒管の表面の多層肉
盛溶接は、回転軸を一定の回転速度に回転さセて行なっ
ている。ところが、この場合肉盛個所の径の変化による
周速の違いのために、肉盛高さが不均一となり平滑な表
面層が得られない状態が生ずる。肉盛高さを均一にする
ためには、実際上作業者が溶接装置をマニヱアル操作す
る必要がある。したがって、多層肉感溶接装置にあって
は、自動的に回転体の１転速庭、肉盛ピッチ、及び溶接
電流を変えて肉盛高さを制御する必要が生じτいる。加
えて肉盛溶接が予定通りの隔さに仕上っているかを各積
層毎に溶接しながら確認する必要があった。

本発明は上記要請にもとづき回転体の同転速度、肉盛ピ
ッチ、及び浴接電流を効率良く制御して肉＆高δを均一
にし平滑な弐面層を得るようにすると共に、各層での仕
上がりが予定通りの高さにでさたか否か検知し補正して
正確な肉盛溶接を行なうようにした回転体の肉ＪＭｉ溶
接装＠０提供を目的とする。

かかる目的を達成するため本発明は〜溶接トーチの進行
方向前後に機械的に固定されて回転体の肉盛高さ方向の
位置を検出する２個の位置検出センサと上記回転体の長
手方向の位置を検出する位置検出機構とを上記長手方向
に走行させる走行台車を有するセンサ部と、このセンサ
部の上配肉盛高さ方向及び長手方向の二次元からなる位
置信号を入力として肉盛高さ及び肉盛幅を検出する肉盛
高さ及び肉感幅検出機構と、この肉盛高さ及び肉盛幅検
出機構からの信号に基づき予めめた肉盛高さと同転周速
度との関係から回転速度を算出する回転速度演算部と、
上配肉盛貢さ及び肉盛幅検出機＃ｊＩからの信号に基づ
き予めめた肉盛高さと肉盛ピッチとの関係から肉盛ピン
チを算出゛する肉盛ピッチ演算部と、上記肉盛高さ及び
肉盛幅検出ａ！Ｉ構からの信号に基づき予めめた肉盛高
さと溶接電流との淘係から溶接電流を算出する溶接電流
演算部と、上記回転速度演算部からの出力信号によって
回転体を所定速度に制御する回転速度制御部と、上記肉
盛ピンチ演算部からの出力信号によって肉盛ピッチを制
御するよう走行する走行制御部と、上記溶接電流演算部
からの出力信号によって溶接電流を制御する溶接電流！
＋ＪＩｉ１部と、上記センサ部、肉盛高さ及び肉感幅検
出機構、各演算部、及び各制御部とを所定の時系列およ
びメイζングで制御するシーケンス部とを有することを
％徴とする。

こ仁で、スを参照して本発明の詳細な説明する。゛ロー
ル母材表面の肉盛高さ方向（Ｙ方向）の位置を検出する
２個の位置検出センサｌａ。

ｌｂは、溶接トーチ２のトーチ支持部３０前後に向定板
４により機械的に同定嘔れる。このセンサｌａ、ｌｂは
ロール母材である回転体表面の所要肉盛部５のＹ方向位
置検出のためにあり、先行センサｌａは所要肉盛高さを
検知し後行センサｘｂは仕上げ肉感高さを検知するため
１′Ｊ）る。

トーチ支持部３は走行レール上を回転体（ロール母材）
７の長手方向に移動する走行台車８に取付けられる。走
行台車８に鉱上記長手方向（Ｘ方向）の位置を検出する
位置検出機構６が取付けられる。

Ｙ方向の位置検出をするセンサｌａ、ｌｂおよびＸ方向
の位置検出をする位置検出機構６は電気的に肉感高さ及
び内盛幅検出４１１構９に接続なわち回転体の長手方向
位置における、センサｌａ、ｌｂによるＹ方向位置すな
わち肉盛高さ位置を検出するものである。肉盛高さ及び
肉盛幅検出機構９から紘電気的に回転速度演算部１０に
接続され、ここでは肉盛高さに対応する回転体の回転周
速度を得るための演算が行なわれ、遍切な周速度を得る
ための回転速度の設定が行なわれる。回転遍度演算部１
０ｔ；Ｉｔ更に電気的に回転速度制御部１１に接続され
、これ線回転体７を回転させる回転駆動部１２を制御す
る。

また、肉感高さ及び肉感幅検出機構９からは電気的に肉
盛ピッチ演算ｍ１３に接続され、ここで紘肉盛輻を得る
ための演算が行なわれる。

この肉感ピンチ演算ｓ１３の出力信号は台車走行速度を
制御する台車走行りずツタスイッチ１４に入力される。

更に、肉盛高式及び肉＆幅横用機構９からは電気的に溶
接電流演算部１５に接続され、ここでは肉盛高さから溶
接電流を得るための演算が行なわれる。溶接電流演算ｓ
１５の出方ａ溶接制御部１６に至クワイヤの送給速度を
制御する。ワイヤ送給装置１１７［）−テ支持部３に同
定され溶接制御部１６の溶！Ｉｉ１制御信号により制御
される。またシーケンス部上８は前述した回転速度側御
部１１．肉盛ピッチ演算部１３．及び溶接制御部１６を
同時に総括制御するものである。

第１Ｅの構成に基づく説明は、上述の如くであるが、こ
こで作用を説明する。走行台車８を走行させて、溶接ト
ーチ２に固定したセンサｌａ。

ｌｂ及び走行台車８に取付けた位置検出機構６により、
ある走行台車８の移動位置における長手方向位置及び所
要の及び仕上げの肉盛高さ位置を検出する。センサｌａ
、ｌｂ及び位置検出機構６の出力信号により肉盛高さ及
び肉盛幅検出機！９にて肉盛高さを検出する。肉感高さ
及度演算部ｌＯで肉盛高さと回転周速度との関係から同
転速度を計算する。回転速度演算部ＩＱからの回転速度
に対応する出方信号を受けた回転速度制御部１１では、
回転体７を回転させる回転駆動部１２に指令信号を与え
て回転体７が一定局速度で回転できるようにして込る。

同様に肉盛高さ及び肉盛幅検出機構９の出方信号に応じ
て肉盛ピッチ演算部１３でピッチを溶接ｔｔＲ演算ｓ１
ｓで溶接電流をそれぞれ計算し、台車走行適度及びワイ
ヤ送給速度を制御する。そして、回転体７の同転制御、
走行台車８０走行速度、ワイヤ送給速度等は所定の時系
列およびタイミングでシークンス部上８にょ力総合的に
制御される。こうして、均一の周速度をもって肉り＆扁
さを均一にすることができ弐面層を平らにできる。

ｌＸ２図は、サブマージアーク自動肉盛溶接装置の例で
あり、第１図と同一部分には同符号を付して説明は省略
する。ＩｎＥ２Ｅ中、１９は走行台車８０走行レール、
２０は溶接ワイヤ、２１は溶接電源、２２は回転駆動部
１２に取付けられ回転体７を固定し、回転部１ＩＩＪ部
１２と共に同転する治具である。

この第２図に示す例では、走行台車８を走行させて溶接
トーチ２に同定板４で同定したセンサｌａ、ｌｂ及び位
置検出機構６により二次元の位置検出を行ない、センサ
ｌａ、ｌｂ及び位置検出′ｆＩＡ構６の出力信号により
肉感高さ及び肉盛幅検出機構９で所要肉盛高さ及び仕上
げ肉盛高さを検出し、回転速度演算１１１０で回転速度
を計算し、肉盛ピッチ演′Ｘ部１３で肉盛ピッチを計算
し、更に溶接電流演算部１５で必要な溶接電流値を計算
する。回転速度演算部ｌＯの出力信号に基づき回転速度
制御部１１がロール母材である回転体７を回転させる回
転装置駆動部１２に指令信号を与λ、て回転体が一定速
度で回転できるようにした回転速度制御系と、ワイヤ送
給装置１７のワイヤ送給速度を制御すると共に走行台車
８の走行速度を台車走行＋７．（ットスイツチ１４にて
制御しながら溶接するための溶接制御部１６とを所定の
時系列及びタイミングでシーケンス部五８により総合的
に制御管理するものである。

第２図に示すサブマージアーク自動肉盛溶接装置におい
ては、溶接トーチ２に固定された触針式のセンサｌａ、
ｌｂと走行台車８に取付けた例えはエンコーダからなる
位置検出機構６とによりＸ、Ｙ両方向の位置検出を行な
う。つぎに、回転体７が回転して溶接か行なわれるが、
溶接に当っては、位置検出機構６の出方信号であるＸ方
向位置に対応して、肉盛高さ及び肉盛幅検出機構９にて
所要肉盛高さを検出し、肉盛高さと回転周速度との関係
から回転速度を演算し、回転速度制御部１１により回転
体７の回転速度を回転体７の一回転毎に制御しながら溶
接する。また、肉盛高さ及び肉盛幅検出機構９の出力信
号にＬじて肉感ピンチ演算部１３で肉盛高さと肉盛ピッ
チとの陽像から肉盛ピンチを演算し、回転体７の一回転
ごとにりはツタスイッテ１４がオンして走行台車８の速
度を餉御し回転体７の長手方向に走行台車８が一定ピッ
チで移動するようになってｈる。また肉感高さ及び肉盛
嘱検出機４１１の出力信号に応じて肉盛高さと溶接電流
との関係から所要溶接電流を演算し、ワイヤ送給装置１
７のワイヤ送給速度を変化させて溶接電流を制御しなが
ら溶接を行なう。

第３図株第２回ＯＳ接に肖ってのフローチャートである
。ステップ（３０１）で紘溶ＷｃＩＩＩＩ＃部１６にて
電流Ｉ、電圧Ｅの溶＊条件を設定する。ついでステップ
（３０２）から（３０５）までで、センサｌおよび位置
検出機構６にて位ｔｍ標（Ｘ、Ｙ）の読込み、最大所要
肉盛高さくＨｘ　＝　Ｙｍａｘ）　、一層尚りの肉盛高
さくｊ出ａｘ）　、肉感層数（Ｎ＝Ｈｘ　／Δ）ｈｌａ
ｘ）を設定する。そして、ステップ（３０６Ｘ３０７）
でに＝１層での肉感幅（Ｗｙ悶ＸＥ　−Ｘｓ　）を設定
し、肉盛開始点ＳＫ、ｌヘトーチを移動する。更にステ
ップ（３０８）から（３１２）までで、ｌパス毎に回転
速度、肉盛ピッチを制御しながら溶接してＭ回繰返す。

この操作をステップ（３０６）から（３１３）までＮ層
多層肉盛溶接し、ステップ（３１１）から（３１Ｏの溶
接中に後行センサｌｂと肉盛高さ及び肉盛幅検出機構９
とにより、仕上げ肉盛高さくＨ”ｘ）と肉盛＠　（Ｗ’
ｙ）を検出し、所要肉盛高さくＨわ及び肉盛幅（Ｗｙ）
と比較判定し、例えば　ｌＨ’ｘ−Ｈｘｌ≦１．Ｏｓｍ
、　ｌＷ’ｙ−Ｗｙｊ≦４．０閣とならなけれは、ステ
ップ（３０６）へ戻りくり返シ、ステップ（３１４）で
ＩＨ’ｘ−Ｈｘｌ≦ＬＯｓｗ　、　ｌＷ’ｙ−ｗｙｌｓ
４゜Ｏｗ＋でステップ（１１５）に到達して溶接が終了
する。こうして、回転体（ロール）の五−転住毎に同転
周速度等を設定してＭパスの溶接を行ない、しかもＮ層
の溶接を行なっている。

第４図はセンナｌの位装置検出と回転速度制御の仕方を
示すものである。触針式のセンサｌａ及び１ｂによる位
置の検出社、篤４図（４〕に示すように表面に沿って等
間隔に（ｘ、ｙ）座標を読むことで行な込、また、各座
標位置における回転周速度から回転部の回転速度（同転
数／時間）をめるため、回転体７の各座標位置における
径を第４図伽）に示す２４Ｃ−２Ｊ２πＭ＋■９−とし
てめ、同転速度を制御している。第４Ｅ（ｂ）にてＡＢ
　＝　Ｄ　−Ｙであり、ＢＣ＝Ｌとなっている。

肉感溶接としては、第４図に示す方法によって第５図に
示すように最大所要内盛高さくＹｍａｘ）を設定し、最
大ＮＮＩまで一定肉盛高さく訃１ｍａｘ）ひ溶接電流■
は、第６図に示すように実験データから一層尚りの肉盛
高さくＡＨ）の関数となるので、このデータから最適値
がまる。なお、第６図において線、周速度ｖ１肉盛ピッ
チの逆数”／ｐ　１及ヒ溶’ｉｌ＆　電ＲＩ　ｔ　得”
ＣＡＨ＝　Ｋ、　Ｉ　（”／ｐ　−Ｋ！Ｖ）からめてい
る。

以上説明したように本発明によれば、均一の肉盛高さが
可能となる。しかも自動化することができ、工数低減に
よる溶接時間の短縮及び溶接品質の同上が図れて、産業
上非常に有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明による回転体の肉盛溶接装
置の実施例で、第五回線全体のブロック図、＃Ｉ２図は
全体の構成図、第３図は＃！２因に示すものの７０−チ
ャート、第４図（ａ）Φ）ｄす実験データの一例のグラ
フである。 図　面　中、 ｌはセンサ、 ２は溶接トーチ、 ６紘位置検出機構、 ７は回転体、 ８は走行台車、 ９＃ｉ肉盛高さ及び肉盛幅検出機構、 ｌＯ紘回転速度演算部、 １１絋回転速度制御部、 １３は肉感ピンチ演算部、 １４１Ｊ台車走行りきツタスイッチ、 １５紘溶接電流演算部、 １６＃ｉ溶接制御部、 五８はシーケンス部である。 特許出願人 三菱亘工業株式会社 復　代　理　人 弁理士光　石　士　部 （他五名） −Ｈマ♀ｌ￥！！只シωｆ−４撃４１ ”Ｈｖ卒￥やりω〔１県會１　”　）ｌｖεマシ（ａ／
赳慴１第１頁の続き

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶接トーチの進行方向前後に機械的に固定されて回転体
   の肉盛高さ方向の位置を検出する２個の位置検出センサ
   と上記回転体の長手方向の位置を検出する位置検出機構
   とを上記長手方向に走行させる走行台車を有するセン？
   部と、このセンナ部の上記肉盛高さ方向及び長手方向の
   二次元からなる位置信号を入力として肉盛高さ及び肉盛
   幅を検出する肉盛高さ及び肉感幅検出機構と、この肉盛
   高さ及び肉感幅検出機構からの信号に基づき予めめた肉
   盛高さと回転周速度との関係から回転速度を算出する回
   転速度演算部と、上記肉盛高さ及び肉盛幅検出機構から
   の信号に基づき予めめた肉盛高さと肉盛ピッチとの関係
   から肉盛ピッチを算出する肉盛ピッチ演算部と、上記肉
   盛高さ及び肉感幅検出機構からの信号に基づき予めめら
   れた肉盛高さと溶接電流との関係から溶接電流を算出す
   る溶接電流演算部と、上記回転速度演算部からの出方信
   号によって回転体を所定遠度に制御Ｔる回転速度側御部
   と、上記肉盛ピッチ演算部からの出力信号によって肉盛
   ピッチを制御するよう走行する走行側Ｉ１１部と、上記
   溶接電流演算部からの出力信号によって溶接電流を制御
   する溶接電流制御部と、よ記センサ部、肉盛高さ及び肉
   盛幅検出機構、各演Ｘ部、及び各制御部とを所定の時系
   列およびメイばングで制御するシーケンス部とを有する
   回転体の肉盛溶接装置。