JPS617072A - 開先倣い装置 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、自動溶接倣い装置に係り、特に、被溶接部に
、アーク光に影響されないレーザ光を照射して陰影を形
成し、その被溶接部の陰影を干渉フィルタを介して検知
演算し、直線及び曲線被溶接部を自動溶接さける開先倣
い装置に関する。

［発明の技術的背景とその問題点」 従来、種々の開先倣い装置が開発されているが、その倣
い装置は主に直線状の被溶接部に対しトーチを微調整す
るものであり、その延長上で屈曲する際に、その屈曲に
沿って倣い制御させるのは困難を伴っていた。そのため
、開先倣い装置を自動から手動に切り換えて、それまで
の被溶接部の溶接方向と交わる方向に動作さけるインチ
ング操作を施して被溶接部の屈曲に対処させていた。し
かし、この手動のインヂング操作は、被溶接部の適正溶
接位置に溶接［・−チを設定することができなかった。

その結果、第４図及び第５図に示ずオーバラップ（ａ）
及び裏抜り（ｂ）を牛じさ′ｔ！でいた。従ってこれら
の溶接欠陥を修正刃る丁直し溶接が要求されていた。

従って、上記のような溶接欠陥は、複雑な構造体、例え
ばＬＰＧ、ＬＮＧタンク等に使用されるメンブレンパネ
ル等の溶接に多々発生し、溶接品質の低下及び作業効率
を激減させる要因になっていた。

本発明者は、上記問題点を解消すべく特願昭５８−６５
７２８号において、溶接開先に対して設定された溶接ト
ーチの走行位置から基準電圧を設定するだめの走行位置
設定手段と、上記溶接トーチの走行方向前方に光を照射
して上記開先の像を陰影で区画した輪郭で表すための光
源と、該光源によって表された輪郭を映し出すための王
二夕と、該モニタにおける上記輪郭の位置を″正圧値に
変換すると共に、該電圧値と上記走行位置決定手段の基
準電圧値とを比較演算りる画像処理演算装置と、該演算
装置から得られる電Ｊｆ値差により上記溶接開先に対し
上記溶接トーチを設定された走行位置へ移動さゼるため
のトーチ移動手段とを備えた自動溶接倣い装置を発明し
た。

この自動溶接倣い装置は、一般にＴＩＧ、ＭＩＧ自動溶
接装置に組み込まれ第６図及び第７図に示す屈曲した被
溶接部２に対して適正な溶接を茄すために、光源４ａか
ら送給される光線を７アイバ製のライトガイド３を通し
て被溶接部２の斜め上方より投光して、イの被溶接部２
の位置を示す陰影を形成するもので、その陰影を光信号
として例えばイメージガイド６によって受光さけ、その
信号をカメラ１１を介して画像処理演算装置１２に入力
する。この画像処理演算装置１２は上記光信号を電気変
換すると共に、あらかじめ入力された［−−チ１の走行
位置を示す基準電圧と、被溶接部２の変化する位置つま
り屈曲する位置を示す電圧値との比較演算の結果をモニ
タ４に入力し、モニタ４に映像化する。すなわち、ライ
トガイド３が被溶接部２に投射づる投射範囲をイメージ
ガイド６の受光範囲として、その受光範囲をモニタ４の
搬像範囲として設定するものである。

具体的には、第８図に示す如く、モニタ４はその横軸を
電圧軸に設定し、被溶接部２の屈曲度に相当する電圧を
示す位置に縦のフィン１８として表示させるものである
。−・方モニタ４の画面」−には適宜間隔の矩形で示す
計測ゲート２０が表示され、このゲート２０を画面上で
走査して、グー１−２０内に上記縦ライン１８をクロス
さＵると演算装部１２は画像処理演算装置１２に処理命
令が出力され溶接トーチ１の屈曲前の走行位置を示を基
準電圧値ＡＶと屈曲した被溶接部２の位置を示す電圧値
ＧＶとの電圧差（Ａ−１０）ｖの比較演算を実行する。

演算結果が（ＡｉＣ）Ｖ−＝ゴニＤｖであれば、被溶接
部２す屈曲前のトーチ走行位置を示す基準電圧値に対し
て±Ｄ■屈曲することを示し、同時に演棹装置１２は、
溶接トーチ１を制御すべくその補正に必要な電圧Ｄｖを
トーチ走行手段１４に供給し、溶接トーチ１及びこれに
並設されたイメージガイド６及びライトガイド３を補正
移動させて倣い溶接を達成したものである。

しかしながら、ライトガイド３より被溶接部２に投光さ
れるスポット光は、溶接時に発生ずるアークと比較して
強度が劣るため、アークに干渉されて被溶接部２に形成
する陰影が打ち消されたり、不詳、明にされる問題が残
されており、（のため従来では、溶接点（溶接トーチ１
のある位置）より適宜離れた位置にスポット光を照射す
べくライトガイド３を設定して検出させていたが、第７
図に示ザような］ルゲーション３０を右するメンブレン
パネル等では、そのコルゲーションの底部と頂部に対し
で投射するスポット光及びアークが散乱するため検出ミ
スを発生していた。

［発明の目的］ 本発明は、］二記聞題肖を解消すべくａ案されたもので
、本発明の目的は、溶接時に発するアークに影響されず
、また、コルゲーション部及び屈曲部を有する被溶接部
に７ｋｌシて確実な溶接を施づ聞先倣い装置を提供する
ことにある。

［発明の概要１ 本発明は、上記目的を達成ずべく溶接トーチの前方に、
溶接される被溶接部を陰影として投影づべく照射手段が
設けられると共に、その陰影に沿って溶接トーチを案内
し溶接する自動溶接倣い装置において、上記溶接トーチ
の前方に臨んで設（プられ、溶接される被溶接部にレー
ザ光を照射するレーザ光照射手段と、該レーザ光照射手
段から照射されたレーザ光によって投影される上記被溶
接部の陰影を撮像づるための土二タルヒとを備え、上記
レーザ光を被溶接部に照射づることによっ−（、溶接時
に発りるアーク光の影響を受りずに被溶接部に陰影を形
成し、ぞの陰影を干渉フィルタを通しＵ−Ｅニタ−テレ
ビに撮像させで溶接品質と溶接効率を向上させるもので
ある。

［発明の実施例］ 以下、本発明の好適−実茄例を添付図面に基づい（説明
する。

第１図に示されるように、コルゲーション部３０を右し
た被溶接部材３１，３２１ｒｉｌ志を重ね合せると共に
、その］ルゲーション部３０ど交差する被溶接部２を溶
接づる為に、その被溶接部２ど適宜隔てて走行レール１
３が敷設され−Ｃいる９、走行レール１３十には、これ
に沿って走行自在にづべく車輪等の移動要素を設けられ
た走行用台車１５が設りられ、さらに台車１５上には溶
接装置本体１６が設【ｊられ、ぞの台車１５の走行方向
ど交差する方向に移動自在にリ−るスフイド機構（図示
せず）を右している。また溶接装置本体１６には、被溶
接部２に対しＣ適切なアーク電流を！ノえＣ溶接させる
ために検出装置（図示Ｌ’？ｌ’　）が設＋、）られて
いる。被溶接部２に対しでノ１−りを−Ｆじさせて溶接
さ１まるための溶接［・−ブ１は平ｔ″Ｊリンク機構の
アーム装置１９に設りられており１．＋７−ム装置１９
を構成づる主アーム１９　ａの−・端がト記溶接装回本
体１６に回動自在に設置）られ、こ４１か回動りる範囲
内Ｃアーム装置１９が自動的にリンク動作し−Ｃそのア
ーム装置１９の副アーム１９ｂの先端部に設（−）られ
た溶接［・−ヂ１を適ｉＥ　イ装置に補正覆べく構成さ
れでいる。従っ−にのように構成された王ｉＧ、ＭＩＧ
自動溶接機は」記聞移動方向に例えばす＝ボモータ〈図
示ゼず）等にＪ、って被溶接部２の適正溶接位置に溶接
１−一−ヂ１を移動さけて溶接づべく構成されている。

このような自動溶接機に組み込んで、被溶接部２の屈曲
及び、コルゲーション部３０に対応させるための開先倣
い装置は、上記従来例どＬ６ｊ様に清接トーヂ１に並設
して設（プられるレーリ゛光照射手段５と、ぞのレーザ
光照剣丁段５による光信号を搬像１するモニタＪしじ４
とがら」−に構成される。

具体的には、レーリ゛光照躬手段５はレーザ光発生装置
８どファイバ製のＬライトガイド３がら構成される。こ
のライ１ヘガイド３は、上記溶接［・−１−１と並設し
−Ｃ上記副アーム１９ｔ〕に６月ノられ、被溶接部２に
拝め（近接させて：１ヒーレントな１ノーザ光を斜め１
方より照射して被溶接部２にう、イン状の陰影７を形成
づ−べく構成され、さらに、このライトガイド３には特
定周波数で光線強度の大きいレーザ光を発生ずるレーザ
光弁ｌ：１コ装置ε３が接続されている。ライ１〜ガイ
ド３によって形成された陰影７を受光する検出装置は、
第２図に承り如くファイバ製のイメージガイド６ど上記
レープ光のみを通過させる一ノイルタ１ｏと、ぞのレー
ザ光のアナログ変換値を所定位置に表示Ｊるモニタテレ
ビ４どから主に構成される。

イメージガイド６は上記従来例と同様に、ライトガイド
３Ｊ、り形成される被溶接部２の陰影７を受光づるため
に、上記溶接１・−ヂ１に並設されて上記副アーム１９
ｂに設けられ、上記被溶接部２の真上り目ら感知リベく
構成されている。この検知した光信号は、イメージガイ
ド６Ｊ、リノイルタ１０を介してカメラ１１に送給され
さらに［−ニタデレビ４によっＣ搬像リ−ベく構成され
ている。さらに上記光４１７号を伝達しＣ，溶１８機の
り一ボ工−タ等を動作させて溶接１−−チ１の位置を倣
い溶接させるために、開先倣い装置の作用を第２図にも
４づい（説明覆る。

図示される如く、レーザ光発生装置ζ１８Ｊ、り形成さ
れた−・定周波数の集中した光線でかつ光線強度の優れ
たシー１１光（コヒー１ノントな光線）が、ライトガイ
ド３を通して斜め上刃から被溶接部２に照射されると、
被溶接部２にはライン上の陰影７を形成し、土板３１と
下板３２どの影つまり被溶接部２の位置で屈折し、再び
平行なうインを形成する。これは、上ｉｉ＋３陰影７の
屈折した部分が被溶接部２を示すことになる。一方イメ
ージガイド６は、その陰影７より反射した光線を受光り
るど共にその光線をフィルタ１ｏに送給する。フィルタ
１０は、シー１１光のみの周波数を通過さ゛せ、その光
線の光信号を画像処理演粋装買１２に入力づるどその演
粋装置１２は光信号を電圧変換し、あらかじめトーチ走
行手段１４より入力された基！４（電圧値ＡＶと、上記
変換したトーチ１の位置を示す電圧値±ＣＶとを比較演
算しくΔ±ＣＪｖ−±［）Ｖを実行する。その結果上Ｄ
Ｖをトーチ走行手段１４に供給すれば（例えばサーボエ
ータ等）その±ｌ）ｖに相当づ−る溶接位置にトーチ１
を移動づべく正逆回転することになる。一方、上記演算
値±Ｄｖがモニタテレビ４に供給されると第３図に示す
イメージライン１７を撮像ツる。このモニタテレビ４の
映像範囲は上記イメージガイド６の範囲を一義的に撮像
するもので、横軸は電圧の変化を示すものである。また
イメージガイド６は常に被溶接部２の真上を走行すべく
設定されているためモニタテレビ４の略中火に上記イメ
ージライン１７は撮像されることになる。つまり、画像
上に示される屈折した部分が被溶接部の位置を示し、そ
の位置に溶接トーチ１を移動させれば適正な溶接がなさ
れることを意味する。従って、゛画像中央部の電圧値は
例えば屈折したイメージライン１７の左端までの電圧を
モニタテレビ４の画面ノＬ側Ｊ、すΔＶ、さらに、屈折
したイメージジイン１７の右端をＣ■どずれば（△Ｖ±
ＣＶ　）　／　２　＝　−１：　［）　ｖであることを
示している。

従って、被溶接部２の溶接点に近接し゛Ｃコヒーレント
なレーザ光を照ｔＪＪすることは、アークに対して強度
があると共に、集光性に優れているために光の散乱を防
止することができる。また、レーザ光の検出点に近接さ
せることは、検出点とトーチ１の位置が近接し、検出点
の屈曲軌跡に対して１−−ヂ１の移動する軌道が左右に
ずれることを押え、安定した倣い溶接を可能にすること
になり、コルゲージ」ン部３０に対しても安定した検出
及び溶接を可能にするものである。

［発明の効果］ 以上、要するに本発明によれば次の如き優れた効果を発
揮する。

（１）　　被溶接部に光線強度に優れたレーリ゛光を照
射することによって、アークに影響されない陰影を形成
できるために検出誤差をなくし、確実に倣い溶接を達成
できる。

（２）　　上記レーザ光を用いてその光線をフィルタを
介して検知性を向上させることができる為に、検出点を
溶接トーチに近接可能にし得、検出点の軌跡に対してト
ーチの軌跡を近似にして安定した倣い溶接を達成できる
。

（３）　　レーデ光は集中した光線であるため散乱せず
コルゲーション等の底部または頂部においても検出ミス
を生じさせないで安定した溶接を達成覆る。

（４）　　検出装同を非接触させて使用づるために装置
の保全と信頼性を向上させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す概略図、第２図は本発明
の開先倣い装置を示す図、第３図は本発明の実施例に形
成されたイメージラインを示す図、第４図、第５図はト
ーチ位置ズレによる溶接欠陥を示す図、第６図は従来例
を示す概略図、第７図は従来の自動溶接倣い装置を示す
図、第８図は従来のモニタに形成された陰影とｈ１測ゲ
ートを示す図である。 図中、１は溶接トーチ、２．は被溶接部、４は−し二タ
デレピ、５はレーザ光照射手段である。 特　許　出　願　人　　石川島播磨重■梨株式会社代理
人弁理士　絹　　谷　　信　　Ｍ１第２図 第３図 第４図　　　　第５図 ？７ 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶接トーチの前方に、溶接される被溶接部を陰影として
   投影すべく照射手段が設けられると共に、その陰影に沿
   つて溶接トーチを案内する自動溶接倣い装置において、
   上記溶接トーチの前方に臨んで設けられ、溶接される被
   溶接部にレーザ光を照射するレーザ光照射手段と、該レ
   ーザ光照射手段から照射されたレーザ光によって投影さ
   れる上記被溶接部の陰影を撮像するためのモニタテレビ
   とを備えたことを特徴とする開先倣い装置。