JPS6174779A - 自動溶接方法 - Google Patents

自動溶接方法

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JPS6174779A
JPS6174779A JP19449584A JP19449584A JPS6174779A JP S6174779 A JPS6174779 A JP S6174779A JP 19449584 A JP19449584 A JP 19449584A JP 19449584 A JP19449584 A JP 19449584A JP S6174779 A JPS6174779 A JP S6174779A
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JP
Japan
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point
welding
line
axis
workpiece
Prior art date
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Pending
Application number
JP19449584A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroaki Kato
裕章 加藤
Masaru Terasaki
寺崎 勝
Toshio Mochizuki
利雄 望月
Yoshihiro Kitagawa
北川 良広
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobayashi Industry Co Ltd
Ishikawajima Kenzai Kogyo Co Ltd
Ishikawajima Construction Materials Co Ltd
Original Assignee
Kobayashi Industry Co Ltd
Ishikawajima Kenzai Kogyo Co Ltd
Ishikawajima Construction Materials Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Kobayashi Industry Co Ltd, Ishikawajima Kenzai Kogyo Co Ltd, Ishikawajima Construction Materials Co Ltd filed Critical Kobayashi Industry Co Ltd
Priority to JP19449584A priority Critical patent/JPS6174779A/ja
Publication of JPS6174779A publication Critical patent/JPS6174779A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/02Seam welding; Backing means; Inserts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

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】 (産業上の利用分野〕 この発明は、マンホール、トンネル等を構築する際に使
用するスチールセグメント等の溶接に適用して好適な自
動溶接方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、円弧状の溶接線を有するワーク、例えば第5図に
示ずスチールセグメントの溶接線8b。
8dに沿って溶接を行う場合は、ワークを水平なテーブ
ルの上にM置しく第2図参照)、トーチの位置を溶接線
に沿って移動ざUるとともに、1−一チの角度が溶接線
と一定の角度を保つように1〜−チを回動制御しながら
溶接を行っていた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、上述した従来の溶接方法においては、溶接線
が垂直面内で傾きをもつため、溶融全屈が流れ、溶接が
均一に行われず、加・工品質が低下するという問題があ
った。
また、トーチと溶接線とを絶えず一定の角度1こ保たな
ければならず、制御が複雑になるという問題があった。
これらの問題点を避けるためには、ワークの外周面を上
方にしてテーブル上に固定し、溶接線の円弧中心を回転
軸としてワークを徐々に回転し、このとき溶接線と水平
線とが接する位置(溶接線が円弧のため、この傭行は必
ず回転中心の真上の定点にくる)に[・−チを固定して
溶接を行うようにすればよい。
しかしながら、これを実行するには溶接線の半(¥以上
の高さをもつテーブルが必要となり、スチールセグメン
トのような大型なワークでは実現がむずかしいという問
題があった。
さらに、ワークはテーブル上の定められた位置に固定さ
れるものの、ワークのばらつきや固定位置のずれにより
、溶接線が微妙にずれてしまうという問題があった。
この発明は、上述した各問題点を解決しようとするもの
である。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために、この発明は、垂直面内に
円弧状の溶接線を有するワークの自動溶接方法において
、前記溶接線上の定位置を検出し、この定位置の位置補
正データを得る第1の段階と、前記溶接線の円弧中心と
前記溶接線とを結ぶ垂直線上にIleする水平軸を中心
として前記ワークを回転しながら、前記溶接線と水平線
との接する箇所を逐次溶接する第2の段階とを有するこ
とを特徴とする。
〔作用] 上記手段によれば、溶接線が水平になる位置て常に溶接
が行わ机るから、溶融金属が流れにくく良好な溶接を行
うことができる。また、同じ理由によりトーチの角度も
一定でよく、かつ1〜−ヂの移動軌跡は後)ホするよう
に円弧となるので、トーチの制御も簡単化される。
さらに、位置補正データによって溶接線の正確な位置が
求まるから、精度の畠い良好な溶接か11ねれる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。
第1図〜第3図において、符号1は基台であり、基台1
の上面には、水平@(T軸)2を中心として回動するテ
ーブル3が設けられ、このテーブル3上に円弧状の溶接
線を有するワーク4が載置。
固定されている。
このワーク4としては、第5図に示すスチールセグメン
トが代表的ならのである。該スチールセグメントは、対
向配置された長方形状の端板5゜5と、円弧状の側16
.6とを溶接して組み立てた枠体7に、スキンプレート
8を溶接するものである。ここで、スキンプレート8の
4つの端点をA、B、C,Dとすると、スキンプレー1
−8は直線状の溶接線8a  (AB)、、8c  (
CD)と、円弧状の溶接線8b  (BC)、8d  
(OA)とに囲まれることとなる。そして、溶接線8b
 、8dの中点をP、P、溶接線8b、8dのなす円弧
の中心点をQ、Q、γ@2の中心点をRとすると、これ
ら3点P、Q、Rが同一垂直線上にあり、かつ上から下
へP、R,Qの順に並ぶようにワーク4がテーブル3上
にe、置、固定される。
−・方、デープル3の下方には、γ軸2を中心としてテ
ーブル3を回動する駆動懇構10が設けられている。こ
の駆動m 1m 10は、両端がテーブル3の下面両端
部に固定されたチェーン11と、チェーン11を駆動す
るDCサーボモータ7”M(第4図)と、チェーン11
を送るスプロケット13゜13・・・と、チェーン11
の緩みを吸収する油側シリンダ14とからなっており、
モーフT〜1が回動するときのγ軸2の回転退γが第4
図に示すロータリエンコーダrPGによってパルスフに
変換され、γ軸2の回転功Tがフィードバック制御され
るようになっている。
次に、基台1の一ヒには、トーチ21と、ワーく74の
位置を検出するためのタップセンサ22とをX軸方向く
第2図の左右方向)、Y@右方向第3図の左G乃向)お
よびZ軸方向(!T!直方内方向呂方向に移動する移v
J成v1120が設けられている5寸なりら、基台1の
後方にはX?lll移動大偶移動大股23れ、X軸移動
成溝23には垂直方向に延ひるZ軸移動R横25が、7
 i JJ @は構25に(J水平方向に延びるY軸移
動次構24が各々支11されている。これら各移動機構
23〜25は、図示Vぬボールネジ(ただしZIIII
Il移動殿構25のボールネジ25aだけは第3図に示
さ11ている)を、第4図に示すDCサーボモータX 
M 、 Y M 、 Z Mによって回転駆動すること
によって各軸を移動するもので、これらの移動量が各ボ
ールネジに+m結されたロータリエンコーダXPG、Y
PG、ZPGによって検出され、トーチ21およびタッ
チセン+122の位置のフィードバック制御が行われる
一方、Y軸の先端部には、θ軸駆動殺構26が取り1寸
けられ、第4図のDCサーボモータθMによってトーチ
21を水平旋回する。この水平旋回量θもロークリエン
コーダθPGによって検出され、フィードバック制御さ
hる。前記Y軸の先端部にはまた、タッチセンサ22を
上下動させるセンサ移gJlii@27が取り付けられ
、溶接線8a〜8dの(=点A−Dのセンス時にはセン
サ22を下げ、溶接時には上げるようになっている。
次に、第4図は、上述した各部を制御する電気回路の構
成を示すブロック図である。この図において、30は位
置決め用のMPLI (マイクロコンピュータ)であり
、このMPU30には各軸のサーボユニット31X、3
1Y、31Z、31θ。
31γが接続されている。これらサーボユニット3]×
〜31γは、ロータリエンコーダXPG〜rPGによっ
て検出された移動0つ回転量がff1vl PU 30
 hS lら)旨令(直と一致するように、DC1+−
ボモータX M〜γMを駆動制御するものである。
また、M P U 30は、溶接情報処理ボード、′!
2を介して溶接1大33に接続され、溶接電流、電圧お
よびアークのオン2・′オフの各制御を行う。
さらに、MPU30は、シーケンサ入出力ボード35を
介してタッチセンサ22の上下動制御を行うとともに、
シーケンス入出力ボード35を通して入力される非常停
止、自動起動、クランプなどの外部指令信号によって所
定の処理を行う。
次に、CPU40は、〜+ P U 30のティーチン
グデータを供給するパーソナルコンピュータであり、溶
接の位置、速度、電流、電圧、タッチセンサ22の移動
シーケス等のティーチングデータを記録する70ツピデ
イスク41と、ティーチングデータ入力用のキーボード
42およびティーブングボックス43と、各データ表示
用のCRT表示装置44とが接続されている。
このような構成において、ワーク4をテーブル3上に載
置、固定した後、まずタッチセンサ22によってワーク
4の位置補正データを収集し、次に、この位置補正デー
タに基づいてワーク4の溶接を行う。
(1) 位置補正データの収集。
ワーク4Gよ、テーブル3上の定められた位置に固定さ
れるものの、各溶接線8a〜8dの端点A〜Dの正確な
位置は、各ワークによって微妙に異なるため、溶接に先
立ち点A〜Dの正確な位置を求め、CPU40内のメモ
リに位置補正データとして記憶する。
以下、第6図を参照し、端点Bの場合を例にとって1位
置補正データ収集方法について説明する。
まず、点B近傍の予め定められた点Ba  (これ(、
!、点Bの内側にくるようにとっである)上に、X〜2
++噛移手力はf重力 23〜25(こよってタッチセ
ンサ22を移動した後、センサ移動殿構27によってタ
ッチセンサ22を下Rする。そして、タッチセンサ22
がスキンプレー1−8上の点Baに当接したならば(第
6図(ロ)の■)、X@移動憬構23およびZ軸移動は
購25を駆動して、点Baより略直角三角形状にタッチ
センサ22を移シJしく第6図(ロ)の■〜■)、点B
aと点B (7) X 4噛方向の距%aを求める(第
6図(イ))。また、同(菜にして、点13aと点Bの
Y軸方向の距離すを求めれば、このa、bが点Bの位置
補正データどなり、CPU40内のメ、モリに記憶され
る(第7図フローチャート参照)。以下、同様に、各点
A。
C,Dの位置補正データを求めて記憶する。
(2) 溶接 各点A−Dの位置補正データが求まると、3溶接線8a
 壷81)→8C→8dに沿って順次溶氏が行われるが
、これに先立って、ワーク4を載置したテーブル3を回
転し、第1図に2点鎖線で示す初期位置にもってくる初
i1J]設定が11われる3以下、これらの動作を説明
するために、円弧状溶接線8b、8d上の溶接点Pi 
 (i =0.1゜2・・・)、すなわら、テーブル3
によってワーク4を回動したときに、溶接FA81)、
8dと水平腺111とが接する点P1の軌跡りについて
説明り−ろ。
今、γ軸2を回転すると、溶接線8bは点Rを中心とし
て回転し、この溶接線8bの円弧の中心点Q1は、点R
を中心とした半径a(=RQの長さ)の円弧Laを描く
。口の場合、溶接線8bと水平線1−(+ との接点と
して定まる溶1妾点Piを通る垂直線Viは、水平線(
接線)Hlと直交するから必ず点Qiを通り、点p i
、Q iの距離は溶接線8bの半径rと等しい。従って
、溶接点P1の軌跡しは、点Q;の描く円弧[aをrだ
け上方に平行移動した円弧、すなわち、中心点Raが点
Pの垂直上方aの所にあり、半径がaの円弧となり、そ
の最下点が点Pを通る口とになる。そして、軌跡り上の
溶接点P1の位置は、CPU40によって演算され、フ
ロッピディスク41にティーチングデータとして記録さ
れる。
次に、各5JJ f¥を説明する。
!、1)  切期設定 溶接線8aの始点Aを溶接開始点poに設定する初期設
定は、次のように行われる。
■ 中心を点R1半径を点Rと点Aとの距離とする円弧
と軌跡りどの交点POを求める。
■ 点Aが点POに達するまでの回転角TOを求める。
■ γ軸す−ボコニット31γによってモーフrMを駆
動し、ロータリエンコーダγPGから供給されるパルス
によってγ軸2の回φr早がγOとなる点まで、テーブ
ル3を回転する。
なお、上記演算は、上)ホした位置補正データに雫づい
てCPU40によって行われ、回転角γOがM P U
 30に送ら机、これに基づいて■のHill 112
11がなされる。
而 溶接線8a  (直II)に沿う溶接X〜z tm
+移動別層23〜25によって、1〜−チ21を溶接開
始点POまで移動し、以後、Y軸移動段溝24によって
トーチ21をY軸方向へ直配的に移動させながら、点A
から8まで溶接を1′:Iう1この制御71Iホ従来と
同(策であり、特に問題はない3tc+  溶接線8b
  (円弧)に沿う溶接γ軸2を中心として、テーブル
31115よびワーク4を一体に回転させるとともに、
1ヘーチ21を上記軌跡りに治って移動させながら、順
次溶接をおおこなう。この場合、軌跡りの中心点Raと
点Po、piとがなす角乙po Ra piは、γ軸2
の初期位置γOからの回転堡γと一致するように制御さ
れ、溶接線8bが水平となる位置、すなわち溶接Fi1
8bが水平線H+ と交わる点Piで常に溶接が行われ
る。
従って、溶融全屈が下方に流れるおそ札はきわめて小さ
く、またトーチ21の旋回角θも一定でよい。さらに、
トーチ21の動ぎは軌跡しに沿い円弧状なので、制御も
きわめて容易である。
なお、上記制御は、CPU40から供給されるティータ
ングデータによりMPU30が行う。
イd) 溶接線8c  (直1!!>、8d(円弧)に
沿う溶接。
これはすでに説明した山)、(C)の溶接と同様に行わ
れるので説明を省略する。
なお、上記実施例においては、位置補正データの収集は
端点A〜Dについてのみ行ったが、溶接線8b 、8d
の中点Pの高さについても補正データを冑るようにすれ
ば、溶接¥!i!81)、8dの(il<円弧について
も補正を行うことができ、上り的確な溶接が期待できる
〔発明の効果] 以上説明したように、この発明は、垂直面内に円弧状の
溶接線を右するワークの自動溶)a方法において、前記
♂接線上の定位置を検出し、前記定位置の位置補正デー
タを得る第1の段階と、前記溶接線の円弧中心と前記溶
接線とを結ぶ垂直線」に位置する水平軸を中心として前
記ワークを回転しながら、前記溶接12と水平線どの接
する箇所を逐次溶接する第2の段階とを右するので、次
のλI)果を裂することができる。
く1) 溶接線が水平どなる(ヴ訂で富に溶接が行われ
るので、溶融全屈が流れたり、たれたり7!ることがな
い。
(2)  トど同じ理由により、トーチと溶接線とが常
に一定のI′rIl′ri:をなすので、トー′Fの方
向制iゴ11を行う必要がない。
(3)1〜−ブの移%J軌跡が円弧となるのC1(2)
の点と併せて制御の簡単化を図るとができる。これによ
って、溶接速度の向上も可能となる。
(4) ワーク1つ1つについて位置補正データを自動
的に収集するので、精度の高い良好な溶接が可能となる
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明の一実施例の宍械的構成を示す
図で、第1図、第2図は正面図、第3図は側面図、第4
図は同実施例の電気的構成を示すブロック図、第5図は
ワークの構造を示す斜視図、第6図は立置補正データの
1!!2東方法を説明するための図で、同図(イ)は平
面図、(ロ)は正面図、第7図は(i2置補正データ収
集時の動作を説明するためのフローチャートである。 2・−・・・・γ?!l(水平軸)、4・・・・・・ワ
ーク、8b、8d・・・・・・円弧状の溶接線、A−D
・・・・・端点(溶接線上の定位鐸)、Hi・・・・・
−水平線、Pi・・・・・・溶接点(溶接線と水平線の
接する箇所>、Q・・・・・・円弧中心。 第2図 第3図 第6図 、41::’7

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 垂直面内に円弧状に溶接線を有するワークの自動溶接方
    法において、前記溶接線上の定位置を検出し、前記定位
    置の位置補正データを得る第1の段階と、前記溶接線の
    円弧中心と前記溶接線とを結ぶ垂直線上に位置する水平
    軸を中心として前記ワークを回転しながら、前記溶接線
    と水平線とが接する箇所を逐次溶接する第2の段階とを
    有することを特徴とする自動溶接方法。
JP19449584A 1984-09-17 1984-09-17 自動溶接方法 Pending JPS6174779A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5223866A (en) * 1975-08-18 1977-02-23 Yoshitaka Shimamoto Rotating cleansing brush device
JPS5475447A (en) * 1977-11-29 1979-06-16 Toshiba Corp Automatic welding system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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