JPS6024275A - 溶接中断部検出方法 - 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】 本発明は溶液中断部検出方法に関し、特にこれまでは可
視アーク溶接の近くであるという理由で殆んど使用され
得なかったビームスイッチを適用してすみ肉溶接の溶液
中断部検出を比較的簡単な機構で行ない得る様にした溶
液中断部検出方法に関するものである。

第１図は水平すみ肉溶接箇所を例示する斜視説明図で鋼
鉄船の船底等における梁部材と底板との水平すみ肉溶接
箇所の状態を示している。これらの溶接線９は長さ方向
に連続したものであるが、現実の溶接線ではトランス１
やロンジ２にスカラップ４．ドレンホール５や７．スロ
ット６などの穴があけられており、これらの部分は溶接
不要箇所とガる。従って自動溶接装置を用いて水平すみ
肉溶接を行なう場合、これらの溶接不要箇所を検知しヤ
溶接を中断し、漸時溶接をせずに空走性して溶接不要箇
所が終ったところから溶接を再開するという様な制御を
行なう必要がある。もつともトランスやロンジの下端縁
に近いところ、換言すれば底板からすぐ近いところには
、（第１図ではロンジ２）底板まで達していない閉じた
形をしたドレンホール８がおいていることがあるが、そ
の下部はすみ肉溶接をする必要があって、前記信のスカ
ラップ４などとは区別しなければならない。

更にロンジ２とトランス１との交差部では溶接残し部が
発生するので一般に溶接トーチを旋回させてこれらの領
域を溶接するが、この場合にも旋回しガからスロット６
やスカラップ４等を検知して溶接を中断させなければな
らない。又更に溶接ト−チの旋回によって旋回中心と溶
接箇所との距離が刻々変化するので該溶接トーチもその
変化に合わせてトーチ長さ方向に１１″Ｌｌ＆を移動す
るが、溶接中断部の検出手段によっては検出機器とスカ
ラップ４等との距離の変化に応じてその位置を変えなけ
ればなら彦いものがある（例えげ後述の近接スイッチを
使用する場合）。

このほかに実際の溶接にあたってはＩ・ランス１やロン
ジ２自体に溶接済箇所があったシ、補強部材が重ね合わ
されてあったりして溶接線上に凸部が形成されているこ
とがあル、この場合は該凸部を検出して走行の回避又は
停止を行なうと共に溶接を中断しなければならない。

上記目的のために例えばマグネットタイプ等の近接スイ
ッチ付きの溶液中断部検出装置やローラ接触型の溶液中
断部検出装置（例えば特公昭５６−１２２５５、特公昭
５６−１６３７４等）等が提案されている。

ところが溶接中断部を近接スイッチで検出する場合は次
の様な問題点があった。即ち本質的には近接スイッチの
機能的な特性からくるものであるが、元来検出距離が短
い（８ｍｍ以下）ので、ロンジ２とトランス１との交差
部で旋回した際には被検物との距離が大きくなシ検出不
能となるからその距離をつめるべく該近接スイッチを交
差部コーナーに沿って移動させる様な機構、即ち検出部
自体の倣い機構が必要となる。又近接スイッチはその精
度上の問題もあって対象とする被検物の太きさや形状に
よっては判別できないことがある。例えば第１図におけ
る閉じたドレンホール８などは溶接すべき部分の上部に
あるにもかかわらず近接スイッチによってその部分を溶
接中断部として検出してしまうととがあシその下部の溶
接すべき部分を溶接しないことがある。即ち非接触型と
してそれ自身近代的なセンサーである近接スイッチを用
いているにもかかわらず上記の様な機能的な欠点がある
ため各種の改良装置が提案される一方ではひきつづいて
旧式のローラ接触型溶液中断部検出装置も提案され且つ
実用に供されているというのが実状である。このタイプ
は被検部上に四−ラを接触走行させ被検部の形状変化に
よるローラの動きをリミットスイッチに伝えて検知する
方式のものであるが、運動を伝えるリンク機構や、倣い
機構・スライダー機構等を使用する必要がある為、前記
近接スイッチを使用する場合よシはるかに複雑な装置を
必要とする。又被検知部上のわずかな凹凸を敏感に検知
して誤信号を出すという問題もあった。本発明は上記近
接スイッチ使用型又はローラ接触型等の欠点を解消１．
各種制約の少ないビームスイッチを用いてアークの影響
を受けずに溶接中断部を正確に検知でき、又被検出部材
の交差部付近にある溶接中断部を特殊な機械的機構を使
用しなくても溶接トーチと共に旋回台に固定したままで
検知可能な溶液中断部検出方法を提案しようとするもの
である。

即ち本目的を達成し得た本発明の構成とは、ビームスイ
ッチを用いて溶接中断部を検出する方法であって、溶接
１・−チよりも溶接進行方向前方側にビームスイッチを
設けると共に、該ビームスイッチのビーム投受光方向を
該溶接１・−チ指向姿勢よ〕も更に溶接進行方向前方側
へ傾けるようにしたことを要旨とするものである。

以下実施例を示す図面に基づいて本発明の構成及び作用
効果について説明するが、下記実施例は一興体例にすぎ
ず、もとよシ前・後記の趣旨に徴して種々設計を変更す
ることは、いずれも本発明の技術的範囲に含まれる。

鋼鉄船の船底等の水平すみ肉箇所は第１図に示した様な
トランス１やロンジ２等の立板と底板３による桝目構造
物が多くそれぞれの桝目内における直線部溶接と交差部
溶接が必要であるが、近年溶接効率をあげるために直線
部を連続的にすみ肉溶接する手段と、交差部のみを連続
的にすみ肉溶接する手段とを分離した溶接工法が用いら
れる場合もあるので、本実施例では２つの工法に分離し
て説明する。尚桝目内を一周して直線部と交差部を連続
して溶接する装置もあるが、これらも原理的には上記２
つの工法を組合わせたものと考えることができる。

まず第２図（ａ）は本発明に用いる直線部水平すみ肉自
動溶接機の溶接中断部構出中の一実施例を示す概略説明
図、第２図（ｂ）は第２図（ａ）のＬ−Ｉ、線断面矢視
図である。図において１１は直線部水平すみ肉自動溶接
機（以下直線部溶接機という）、１２は溶接トーチ、１
３けビームスイッチ、１４．１５は倣いローラ、１６ｉ
Ｊ：車輪、１７け支え部材を示す。直線部溶接機】】上
にはトーチ支え部月１７を介して溶接トーチ１２がとシ
っけられ、溶接トーチ１２よシも溶接進行方向（第２図
（ａ）矢印）前方側に例えば拡散反射型のビームスイッ
チの投受光軸を該溶接トーチ１２０指向姿勢よシも更に
溶接進行方向前方向へ傾ける様に１７て取付けである。

即ちビームスイッチ１３は光を検出して作動するスイッ
チである為、可視アーク溶接によるアーク光の影響を受
けない様にセットしなければならない。また交差部溶接
に際しては交差部旋回時にビームスイッチのビーム入射
と反射のなす角度が検出可能範囲を越えない様に溶接機
に取付ける必要がある。本発明者らはこれらの点に関し
てアーク点とビームスイッチの取付位置や取付角度を種
々変更してアークによるビームスイッチの誤動作発生状
況をつぶさに調べた結果アーク光の影響を受けずに安定
した検出が可能な前記の如き取付状態を見出したもので
ある。なおビームスイッチ１２０投受光方向は好ましく
は図示する様に溶接トーチ１２の指向姿勢よシも１０°
乃至１５°先行姿勢とするのがよい。即ち１０°未満で
あると可視アークによる誤信号発生の危険があシ、他方
１５°を越えると被検出穴との交角が大きくなって反射
光の受光量が減少して同じく誤信号を発生する危険があ
る。又ビームスイッチと被検物の適正距離は選択される
ビームスイッチの性能によって変るので、コスト等の関
係を考慮して選択すればよいが、一般的には６０ｍｍ程
度離れた点に検出物が来る様なものを使用する。この場
合は交差部での旋回によってビームスイッチと被検物の
間の距離が多少変動しても、検出能力は十分に発揮でき
る。尚検出すべき大の背後にある物体の反射光によって
誤動作が発生しない様なビームスイッチの選択が推奨さ
れることは言う迄もない。又ビーム投受の狙い位置とし
ては例えげロンジ２の溶接−ＭＵかう５ｍｍ程度上方へ
ビーム中心がくる様にセットすればよい〔第２図（１）
）〕。但し穴の大きさによっては更に上方へ向ける場合
もあるので、ビームスイッチ（Ｄ狙い角度としては水平
方向及び垂直方向とも自由に変更できる様な設計を施す
ことが望まれる。又直線部溶接機１１上には、図示１〜
ないがワイヤ送給装置、ワイヤスプール、溶接１・−チ
調整装置、制御操作装置等が塔載されている。倣いロー
ラ１４゜１５は直線部溶接機１１がロンジ２の、溶接進
行方向にやや傾いて走行する様に取付けられてあって、
直線部溶接機１１は倣いローラ１５をロンジ２に押しつ
けて目ンジ２に倣って矢印方向へ進行する様に構成され
ている。従って矢印方向へ溶接進行してきた直線部溶接
機が、開いた穴例えばスカラップ４の端面４ａにくると
、ビームスイッチ１３が端面４ａを検出して例えばタイ
マーを作動させることにより、或は予め設定した距離（
ビーム測定ポイントとアーク点の距離）だけ直線部溶接
機が前進したことを検知する距離計を作動するととによ
り、溶接トーチ１２の狙い点が端面４ａの位置へきたタ
イミングを見計って走行を一旦停止し、溶接トーチ１２
によるクレータフイラ処理を行なってから消弧して溶接
を中断する。次いでスカラップ４の、終端面４ｂまでそ
のまま空走性し、終端面４ｂを検知した後タイマーを作
動させてトーチ１２の狙い位置が終端面４ｂにきた時点
で走行を停止して（又は走行を継続したままで）アーク
を発生させ溶接を再開した後通常の手順で走行を行ない
すみ肉溶接を継続する。

第３図は本発明方法によって検知される溶接中断部を例
示する説明図で、該ビームスイッチ１２が前述の如き取
付位置にある場合の溶液中断部検知の正確さを示す。即
ち溶接線Ｕから５ｍｍ上方にビーム中心がくる様にセッ
トされたビームスイッチ１３〔第２図（ｂ）〕は、溶接
線Ｕ上に開いているドレンホール７を溶接中断部として
検出するが、溶接線から１５ｍｍ以上上方にある閉じた
ドレンホール８は溶接中断部として検出せず両者はけつ
き〕判別が可能である。尚この様な判別が可能である為
にはビームスイッチの拡散性が過大であってはならない
ので適当な限度のものを選択する必要がある。この場合
反射型等のビームスイッチであれば何れも使用可能であ
る。

次に第４図（ａ）は本発明に用いる交差部水平すみ肉自
動溶接機の溶液中断部検出中の一実施例を示す概略平面
説明図、第４図（１））は第４図（ａ）の要部作動説明
図を示す。図において２１は交差部水平すみ肉自動溶接
機（以下交差部溶接機という）、２３はトーチ旋回台、
２７は支持台、２４は交差部溶接機の四隅に設けられた
倣いローラである。尚交差部溶接機２１の下部には自走
用の車輪が取付けられることもあシ、との様に設計１２
九交差部溶接機２１であれば直線部の水平すみ肉溶接だ
けでなく交差部の水平すみ肉溶接も可能である。溶接ト
ーチ１２はトーチ旋回台２３の旋回と溶接トーチ１２の
取付は部に設けられた図示しない前後スライド機構によ
り交差部に沿って旋回しつつ長さ方向に移動（進退）可
能に構成されている。又該溶接トーチ１２の溶接進行方
向前方側には例えば拡散反射型のビームスイッチ１３が
設けられ溶接トーチ１２の指向姿勢よシも前方へ１０°
〜１５°傾斜した一先行姿勢をとってトーチ旋回台２３
上に固定されている。

次に第４図（ｂ）によって該交差部溶接機２１の作動状
況を説明する。交差部溶接機２１がトランス１およびロ
ンジ２で形成される交差部にある時にトーチ旋回台２３
が矢印方向へ旋回するとビームスイッチ１３のビームの
投受光方向と被検出部との交点は図中のＡ−）Ｂ−）Ｃ
と移動する。Ａ点はロンジ２上の開いたドレンホール７
の始端面の被検出点、ＢＵロンジ２上の１点であシ且つ
ロンジ２と交差するトランス１上のスロット６の始端面
でもある。又Ｃはスロット６の終端面でもある。Ａ〜Ｂ
間ではビームスイッチ１３による検出作動が継続して行
なわれるのでロンジ２を直線的に溶接してきた溶接トー
チ１２はトーチ旋回台２３の旋回につれてロンジ２の方
向へ進出し適正なアーク距離を継持しながらアークを発
生して溶接を継続する。そして例えばビームスイッチ１
３がドレンホール７の始端面Ａを検出したときには、演
算された必要旋回角だけトーチ旋回台２３が旋回するこ
とによシ溶接トーチ１２の狙い点が端面Ａの位置へきた
タイミングを見計って走行を一旦停止し、溶接ｌ・−チ
１２によるクレータフイラ処理を行なってから消弧して
溶接を中断する。次いでドレンホール７の終端面にまで
そのまま空旋回し、終端面Ａ′を検知した後演算された
旋回角だけトーチ旋回台２３を旋回させてトーチ１２の
狙い位置が終端面Ａ′にきた時点で旋回を停止して（又
は旋回を継続したままで）アークを発生させ溶接を再開
した後トーチ旋回台２３を矢印方向に旋回させながらす
み肉溶接を継続する。

次にＢ点の位置検出は、トーチ旋回台２３に取付けられ
溶接トーチ１２とビームスイッチ１３の旋回角を計測し
、９０度回転の検知によって消弧を指示する角度センサ
ーによって検出してもよいが、ビームセンサーの場合は
Ｂ点へ入射するビーム光はトランス１０反対面側へ向か
って拡散反射していってしまい受光量零となるのでビー
ムセンサーによって判定することも不可能ではない。但
しＡ−Ｂ間のどこかの点で受光量が零となることも考え
られるので予めその様な特性を承知しておけば受光量が
零になってからも一定角度の間はアークの発生を継続し
て溶接を続行しその角度が過ぎてから消弧する様に設計
することもできる。そしてＢ点の位置が検出されるとそ
の信号が溶接トーチ１２に伝えられＢ点で溶接停止シー
ケンスに入シクレータフイラ処理を行なって溶接を中断
する。それ以降Ｂ−Ｃ間は溶接停止シーケンスとな、９
Ｂ点以降Ｃ点までの間は溶接を中断した状態でトーチ旋
回台２３が旋回する。そしてビームスイッチ１３が０点
を検出したとき（この点では反射光がトランス１側から
戻ってくるのでビームスイッチ１３による確実な検出が
可能である）溶接トーチ１２は０点において溶接再開の
シーケンスに入シ溶接を行なう。

次に第５図（ａ）は本発明方法による凸部検出中の一実
施例を示す概略平面説明図、第５図（ｂ）は第５図（ａ
）のｂ−ｂ線断面矢視図である。第５図（ａ）の凸部検
出溶接機３１はビームスイッチ１３が溶接トーチ１２の
横向姿勢よりも３００乃至６０°先行姿勢をとってトー
チ旋回台３３に固定され、倣いローラ３４によって被溶
接物であるロンジ２に沿って矢印方向へ進行する様に構
成されている。尚本実施例においては拡散反射型のビー
ムスイッチ１３が用いられ該ビームスイッチ１３がカラ
ープレート２６の端面２６ａの所在を検出するとタイマ
ー等によってカラープレート２６の直前で溶接を停止し
、凸部検出溶接機３１そのものが進行を停止して凸部回
避動作に移ったり、逆作動させて逆進行し逆方向溶接等
を行なうとともできる。本実施例の場合でも先の実施例
同様ビームスイッチを凸部から回避させる特別の機構は
不要である。

以上の各実施例で述べた様に、本発明はビームスイッチ
の特長即ち（１）非接触で検出できる、（２）検出距離
が長い、（３）はとんどの対象物が検出できる、（４）
応答時間が短い、（５）色の判別ができる、（６）ビー
ムは受光の広がシと［１］を自由に設定【７やすい、（
７）高精度の検出ができる等の特長を十分活用Ｅ７て溶
液中断部検出方法に適用したものである。

本発明は以上の様に構成されているので、これまで可視
アーク溶接の近くで殆んど使用され得なかったビームス
イッチを適用したすみ肉溶接の溶液中断部検出方法を確
立し、直線や交差部の如何にかかわらず溶接中断部や再
開部を正確に検出でき、しかも特殊なスライダー等の機
構を使用しなくてもよい溶液中断部検出方法を提供する
ことができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は水平すみ肉溶接箇所を例示する斜視説明図、第
２図（ａ）は本発明に用いる直線部溶接機の溶液中断部
検出中の一実施例を示す概略平面説明図、第２図（ｂ）
は第２図（ａ）のＬ−Ｌ線断面矢視図、第３図は本発明
方法によシ検知される溶接中断部を例示する説明図、第
４図（ａ）は本発明に用いる交差部溶接機の溶液中断部
検出中の一実施例を示す概略平面説明図、第４図（ｂ）
は第４図（ａ）の要部作動説明図、第５図（ａ）は本発
明方法による凸部検出中の一実施例を示す概略平面説明
図、第５図（ｂ）は第５［ｆｌ（ａ）のｂ−ｂ、１断面
矢視図である。 １…トランス　２…目ンジ ４・・・スカラップ　５，７・・・ドレンホール６・・
・スｔｆｆツ）　８・・・閉じたドレンホール９・・・
溶接部　１１・・・直線部溶接機１２・・・溶接トーチ
　】３・・・ビームスイッチ１４．１５・・・倣いロー
ラ　１６・・・車輪１７・・・トーチ支え部材　２１・
・・交差部溶接機２３・・・トーチ旋回台　部・・・カ
ラープレート出願人　株式会社神戸製鋼所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ビームスイッチを用いて溶接中断部を検出する方法であ
   って、溶接トーチよりも溶接進行方向前方側にビームス
   イッチを設けると共に、該ビ・−ムスイッチのビーム投
   受光方向を該溶接トーチ指向姿勢よりも更に溶接進行方
   向前方側へ傾けるようにしたことを特徴とする溶液中断
   部検出方法。