JPS6251709B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は大型厚板の突合せの溶接、例えば原子
炉の圧力容器および一般的には化学、石油化学、
原子力工業に使用される圧力容器を形成するシリ
ンダのための溶接方法、特にこの方法を実施する
装置に関するものである。 このような容器において突合せ部には以下のよ
うな特徴がある。 −突合せ部の形状上の規格性（シリンダの周方
向、縦方向の形状、開先の周方向のまたは空間
的な湾曲形状等に関して）。 −各突合せ部における長時間の溶接作業。 −同一バツチの溶接作業における構造素子の突合
せ部が正確な形状公差を満たすことができない
こと。 −突合せ部は独自性を有すること。即ち各突合せ
部は溶接作業および／または予加熱により歪み
を受けやすく、それぞれが異なつている。 −溶接の各ラインのレイアウトの形状を正確に予
測することができないこと。 このように大型圧力容器の突合せ溶接にはそれ
ぞれ形状的な独自性を有するため、バツチ生産に
おける一貫性、反復性を与えるよう溶接すべき突
合せ部の形状の予めのプログラミングあるいは記
録を必要とする「数値制御」および「ロボツト」
型の自動案内装置を使用することはできない。即
ちこれら自動案内装置を大型圧力容器の溶接に使
用しても、これら容器に課せられる厳しい溶接基
準を満たすきめ細かい溶接を行うことができな
い。 突合せ溶接装置における現状は溶接ヘツドを設
けた既知の操作装置を具えるステーシヨンにより
構成するものであつて、この溶接ヘツドは連続溶
接のためのアーク制御を使用するため、予加熱し
た加工物であつても作業員が現場ステーシヨンに
付いていなければならない。 このように手動案内装置は作業員がトーチホル
ダの摺動部材を水平軸方向および垂直軸方向に作
用させて面取り部に対して溶接トーチの位置を連
続的に調節しなければならない。 面取り部の倣いを行う従来のトーチ案内装置は
半自動であり、やはり溶接ラインの適切なレイア
ウトを形成するよう作業員がトーチの送りの経過
をその場で監視しつつ各溶接層において何個の溶
接ラインを形成すべきかを作業者自身が判断決定
しなければならない。従つて溶接処理の完全な自
動化によれば装置の明確な規定、生産性の大幅な
増加、および品質と作業条件の改善をもたらすこ
とが予想される。 本発明の目的は突合せ部の形状および各溶接ラ
インのレイアウトの形態を正確に予測できない独
自性を有する大型厚板における面取り部の底部か
ら頂部まで完全自動の溶接を行う装置を得るにあ
る。 この目的を達成するため、本発明は、 アーク溶接により閉じた継目に沿つて２個の被
加工体を自動的に突合せ溶接する装置において、
フイーラと；トーチと；これらフイーラおよびト
ーチを支持する第１スライド、第２スライドおよ
び第３スライドを有し、第１スライドにより前記
フイーラおよびトーチをともに突合せの面取り部
の底部に対して垂直方向に移動自在にし、第２ス
ライドにより前記フイーラおよびトーチをともに
突合せの面取り部の縦方向に交差する方向に移動
自在にし、また第３スライドによりフイーラおよ
びトーチを互いに第２スライドの移動方向に平行
に相対移動させる可動スライド組立体と；前記フ
イーラによる面取り部の底面の走査により制御さ
れて前記第１スライドを駆動する第１駆動モータ
と；前記フイーラによる面取り部の一方の壁部の
走査により制御されて前記第２スライドを駆動す
る第２駆動モータと；前記第３スライドを駆動す
る第３駆動モータと；および前記トーチの溶接を (a) 一方の突合せ壁部に第１溶接ラインのビード
を形成し、 (b) 第１溶接ラインの完了をマイクロスイツチに
より感知した際に、フイーラおよびトーチの双
方を溶接方向に対して横切るよう移動させ、フ
イーラが反対側の突合せ壁部に圧着するまで、
調整自在の角度をなすようフイーラおよびトー
チを面取り部に対して直線的に横切らせ、 (c) この横方向移動と同時に面取り部の幅を測定
し、調整可能なビード幅の範囲にあてはめて必
要な溶接ラインの数を確定し、 (d) フイーラが面取り部の反対側の壁部に圧着し
た後、第２溶接ラインのビードを形成し、 (e) 第２溶接ラインのビード形成の完了後、同一
層における順次の溶接ラインのビード形成をす
るにあたり、フイーラに対して面取り部の第１
の壁部の方向に溶接ビードの１個分の幅にわた
りトーチを順次横方向に移動させて順次の溶接
ラインのそれぞれのビードを形成し、 (f) 第１溶接ラインと、第２溶接ラインとの間の
順次の溶接ラインのビード形成が完了した後、
トーチを突合せ壁部の方向に移動させ、 (g) フイーラをトーチに整列させ、フイーラによ
る面取り部の底部の走査させトーチの面取り部
底部に対する垂直方向の位置を制御してから新
たな溶接層における操作を開始する ように制御するコンピユータ制御装置とを具えた
ことを特徴とする。 本発明は突合せ部の形状に対して自己調整制御
することができる電子プログラム制御倣い装置と
見なすことができる。この装置によれば面取り部
の底部から頂部までシリンダの突合せ部の全周
（または全長）にわたる溶接を連続自動で行うこ
とができる。 本発明は以下の利点を有する。 (a) 作業員が溶接領域にいる必要がなくなる。 (b) 生産性が増加する。 (c) 作業員による影響がないため溶接処理の質が
改善される。 本発明による溶接プロセスは以下のことを保証
する作業の自動シーケンスを考慮している。 −面取り部の壁部からのトーチの距離の維持。 −溶接ライン間の距離または間隔の一定化。 −シリンダが回転する場合のシリンダの各一回転
毎の溶接ラインの横方向移動経路の傾斜のプロ
グラム制御による一定化。 −面取り部における各横方向移動の開始を先行の
移動経路に連続させる。 −１、２、３、４、５個の溶接ラインの形成を行
う各プログラムステツプにわたるシーケンスの
自動切換。 上述のプロセスを行うため溶接作業中各層にお
ける面取り部の実際の幅を測定し、制御パネルに
プリセツトした所定幅と比較し、また各層に対し
て何個の溶接ラインを形成すべきかを、またどこ
に形成すべきかを電子制御ユニツトにより決定す
る案内ユニツトを設ける。特に面取り部の一方の
側面の壁に圧着するフイーラにトーチを追従させ
て第１溶接ラインを形成し、第１溶接ラインの形
成を完了した際に第１溶接ラインの終点を知らせ
るマイクロスイツチにより制御してフイーラを溶
接トーチとともに面取り部の他側の壁に向けて自
動的に移動させ、この移動の間に突合せ部の特定
レベルにおける面取り部の幅を測定し、このとき
フイーラとトーチの双方を含み面取り部の軸線に
平行な平面上にフイーラおよびトーチを維持し、
次に測定した幅をプリセツトした幅の記憶値と比
較し、その特定の層に形成すべき溶接ラインの個
数Ｎを決定し、これを同時にフイーラとトーチを
上述の平面に平行な平面に維持した状態で面取り
部の他側の壁部に圧着させて第２溶接ラインを形
成し、第２溶接ライン形成の終了の際フイーラを
他側の壁部に圧着させたまま、壁に向けて面取り
部の軸線に対して横方向に公式Ｓ／Ｎ−１で規定され る面取り部の幅の一部に等しい距離の移動に相当
するフイーラ駆動を行い倣い動作のためのこの駆
動によりトーチをフイーラに対して鏡対称の同一
量の逆方向移動を行わせ、これによりトーチは先
行のラインからＳ／Ｎ−１の距離（幅Ｓの層における 隣接ライン間の軸線距離）に位置決めし、第２溶
接ラインに隣接して第３溶接ラインを形成し、以
後同様にして所定数の溶接ラインを形成し、フイ
ーラとトーチはその特定層における溶接を完了
し、トーチを元の一方の壁部に向けて移動し、ま
たフイーラをトーチに整列させて新たな溶接層の
形成を開始する。 本発明の好適な実施例においては突合せ部の軸
線に対する横方向移動を調整自在の速度で行い、
移動経路の傾斜を所要値にセツトする。この場合
溶接すべき加工物の相対移動を感知するフイーラ
の移動量により傾斜角を一定にするとよい。この
フイーラにより加工物の移動経路に垂直な方向へ
のトーチの横方向移動経路を制御する。 周縁溶接を行う本発明の特定の実施例において
は先行の横方向移動経路の終点のみにおいて各層
の横方向移動の制御を行う装置を設け、順次の横
方向経路を順次連結させる。 本発明の更に好適な実施例においてはフイーラ
の各横方向移動中横方向軸線におけるフイーラの
感度を低くする。 図面につき本発明の実施例を説明する。 第５〜７図に線図的に示すように本発明装置に
２個の倣いスライドよりなる組立体を機械的に設
け、これら倣いスライドとして縦方向のＹ軸の方
向に指向するスライド２１と、面取り部を横切る
Ｚ軸の方向に指向するスライド２２を設ける。こ
れらスライドをそれぞれ案内２３，２４上に移動
自在にする。このような運動関係を持つよう連結
されたこれらスライドに溶接トーチを担持し、ま
たＺ軸に平行なＷ軸に指向する案内２６上で摺動
する第３スライド２５を介して間接的に２軸
（Ｙ、Ｚ）倣いフイーラを担持する。 特にＹおよびＺ軸を２個の倣いサーボ装置によ
り制御し、これら倣いサーボ装置がそれぞれの軸
線に対してフイーラ２７に収容した線形変位量変
換器からの負のフイードバツク信号を検出する。
このような信号を適切な基準信号と比較すること
によつて誤差信号を処理し、この処理は軸の速度
の線形比例制御に一致し、この制御は永久磁石に
より付勢される低慣性D.C.サーボモータＭ２，
Ｍ２に作用する。 これら２軸の制御により面取り部の形状に対し
て溶接組立体の自動調整案内を行うことができ
る。フイーラ２７は溶接トーチに先立つて面取り
壁のうちの一方の横方向（Ｚ軸方向）の倣いと、
水平面の垂直位置（Ｙ軸方向）の倣いを行う。 スライド２２の駆動ユニツト（Ｚ軸）に適用し
た変位量変換器FC６により制御論理ユニツト３
１に対して信号を送り、この信号を各溶接層の初
期位置に対応するプログラムステツプに使用し、
面取り部の幅を検出し、作業の種類（２、３、４
または５個の溶接ライン）を決定する。 第３スライド２５（Ｗ軸）の運動は段歩モータ
Ｍ３により行い、フイーラ２７（面取り部の壁に
圧着する）と溶接トーチ２８の間の相対位置を基
準ゼロ値（マイクロスイツチFC３により検出す
る）に対して変化させることができ、この基準ゼ
ロ値においては面取り部の長さ方向に対してトー
チ２８とフイーラ２７とが一致する。このトーチ
とフイーラ間の位置は制御論理ユニツト３１が
３、４、５個のビード即ち溶接ライン形成のいず
れを行うかの決定をしたときに一致位置から自動
的に変化させる。即ちこれは面取り部の壁に隣接
する溶接ラインに対して更に内方の溶接ラインが
必要になるためである。 Ｙ、ＺおよびＷ軸の制御と操作を行う電子装置
部即ちコンピユータ制御装置は以下のものより構
成される。 (1) 数個の手動軸制御の外に溶接サイクルを行う
ため遠隔制御押ボタンパネルに配置したプログ
ラム制御論理ユニツト３１。 自動サイクル中この制御論理ユニツトは、サ
イクル遂行手順に基づく「装置条件」（溶接す
べきシリンダの面取り部の幅および回転増分を
測定する２軸方向フイーラ２７（Ｙ、Ｚ）の変
換器からの信号、行程の終点、およびオペレー
タ操作による入力）を処理し、次いでマイクロ
プログラムの命令に従つて３軸方向操作、溶接
機および加工物操作装置の作業に必要な制御信
号を出力する。 オペレータは前面パネルに対して以下のもの
をセツトする。 (a) ２〜５個にわたる溶接ライン作業変化を区
別する面取り部の幅。 (b) 或る溶接ラインから次の溶接ラインに通過
する間のトーチの面取り部通過速度 更に適当な押ボタンにより自動サイクルの
開始、停止を行う。 処理の実行中信号の異常（例えば変換器、
作業、溶接アーク中断、手動異常コールおよ
び電圧低下に関する）により生ずる異常事態
をも論理ユニツトにより制御する。異常事態
によりサイクル送りを保留し、溶接装置と加
工物の移動を停止し、予定の作業をキヤンセ
ルし、溶接ヘツドをＹ軸方向に復旧垂直方向
位置まで引上げる。原因が取除かれたときに
オペレータは自身の制御により異常解除を行
うことができる。このようにして論理ユニツ
トは手動制御を許可し、この手動制御により
面取り部の倣い作業のための降下を行わねば
ならない。このような状況の下でサイクルは
適当な制御により異常事態により中断した同
一点をとることができる。 (2) Ｙ軸、Ｚ軸のサーボモータＭ１，Ｍ２のため
の駆動ユニツト；この駆動ユニツトは各軸方向
に対して迅速応答動作を行う（切換制御トラン
ジスタ技術をモータの電機子の電圧変調に使用
する）。 このような動作によりモータの四分円に対し
て制御する（２方向迅速応答可逆トルク）。 各動作とともにＹ軸、Ｚ軸のそれぞれの変位
量変換器（例えばコアの線形移動に応ずる線形
可変変換率を有するLUDT、差動トランスであ
り、倣いフイーラに収容する）からの信号の復
調および前置増幅モジユールを設ける。 論理ユニツトは、駆動ユニツトに対して二種
類の動作のための基準速度信号を与え、またフ
イーラ２７からＹ−Ｚ軸変位信号を受ける。更
に誤動作および異常変位に関連するフイーラ２
７の保護の各信号をこの論理ユニツトは受け、
この信号は異常事態として処理される。 (3) Ｗ軸用段歩モータＭ３のための駆動ユニツ
ト。 この駆動ユニツトはバイポーラ型のユニツト
であり、切換制御トランジスタにより電流変調
および位相変換を行う。この技術により効率の
よい動作特性が得られる。即ち広範囲の駆動周
波数帯域でも一定のトルクが得られ、また半歩
毎のモータ制御における共振減少を減衰するこ
とができる。 この駆動ユニツトは論理ユニツトからクロツ
クアツプ信号ならびにクロツクダウン信号を受
けてＭ３の時計方向および反時計方向に回転さ
せ、また故障の場合には論理ユニツトに対して
異常事態として処理される信号を送る。 上述のユニツトの各々を標準ボツクス即ちハ
ウジングに配列する。溶接の作業は以下の予備
事項に基づいて実施される。 (a) 面取り部の選択した側面から各溶接層の起
点を決定して層溶接作業を始めること。 (b) 或る溶接ラインと次の溶接ラインとの間の
横方向移動経路がプリセツトした一定傾斜を
維持する。 (c) 横方向移動経路の各々の起点を先行の経路
に連結するようにとる。 (d) 第１溶接ラインを形成した後横方向移動経
路における移動を行つてこの間にこの位置に
おける面取り部の幅Ｓを測定する。次に第２
ラインの形成中（初期即ち第１ラインを形成
した面取り部の側面とは反対側の側面に形成
される）形成すべきビード即ち溶接ライン数
に対する決定をプリセツトした若干の識別値
S1、S2、S3に基づいて処理する。 若干の初期条件（トーチ２８とフイーラ２７を
整列させ、手動倣いを排除する）が整つたときサ
イクル制御を開始し、以下の項目を自動的に行
う。 (A) Ｙ軸スライドの垂直方向倣いアプローチまた
は垂直移動接近（Ｍ１による）：機械的に下方
に予め負荷を与えられた不釣合い変位状態にあ
るフイーラ２７が反作用またはフイードバツク
によりＭ１に制御を与えてＹ軸スライドを下降
させ、フイーラ２７が面取り部の底部に達する
とその下方負荷変位が徐々に変化し、これに伴
つて下降速度が減少し、適当な電子検出器FC
−OVにより信号が発せられ釣合つた状態にあ
る「変位点」に達する。この垂直「０」点に対
する変位量の変化には「０即ち倣い条件におい
ては変位を安定させるよう比例した速度でのＹ
軸スライドの一定の運動を伴う。Ｙ軸倣いは自
動サイクルの全体にわたりトーチと加工物との
間の固定距離を安定させる状態に保持される。 (B) Ｚ軸における水平倣いアプローチまたは水平
移動接近（Ｍ２）：プログラムにより変位基準
を倣いサーボ装置に与える：基準位置において
はフイーラのフイードバツク信号はゼロである
（即ち変位置「０」で釣合つた状態に機械的に
均衡が保たれるためである）。Ｍ２によりＺ軸
の移動は基準を必要とする変位方向とは反対方
向に開始される（この初期倣いの方向はオペレ
ータにより選択することができる）。 面取り部の壁に衝合するとフイーラの変位量
は増加し、基準位置に対する相対誤差は徐々に
減少する。これによりＺ軸スライドの速度は比
例的に減少し、適当な電子検出器FC−OOによ
り信号を発せられる変位均衡点に達する。この
得られた相対基準位置に対する変位量の変化に
はこれに比例した速度でのＺ軸スライドの一定
移動を伴い、変位を基準値に安定させる。Ｚ軸
倣いにより面取り端縁と溶接ラインとが平行関
係になる。 (C) 溶接準備に関する予備操作、次に溶接開始、
および加工物移動開始。 フイーラ２７が溶接起点に位置している、即ち
面取り部２０の底部に存在すると過程する。例え
ば第８図の実線で示すようにフイーラは面取り部
の左側の壁部２９に位置し、このとき溶接トーチ
２８は面取り部の縦軸線と平行であつてフイーラ
２７をも含む垂直平面Ａ−Ａ上に常に存在してフ
イーラに連続的に追従する。このようにして第１
溶接ラインを点０（第１図参照）から開始し、
この点０はマイクロスイツチFC３により与えら
れ、溶接の起点を規定する。トーチとの整列を行
つてからフイーラ２７により２軸の倣い（Ｙ−Ｚ
軸倣い）を伴つて溶接装置を案内する。この場合
溶接作業をシリンダの周囲において行うと仮定す
る。このような場合溶接ラインの各々は１回転の
終点で完了する。 溶接ライン即ちビードが完了するとフイーラ
２７は点０に再び復帰する。信号がマイクロスイ
ツチFC３により与えられると制御論理ユニツト
３１により変位の正負の符号を反転させ、セツト
した横方向移動速度に基づいてＺ軸における速度
を制御する。このようにしてＺ軸スライドの横方
向移動を行い、このことによりトーチ２８ならび
にこれに整列するフイーラ２７を先に溶接を行つ
た壁と反対側の壁に移動する。 フイーラ２７が面取り部の反対側の壁との均衡
位置に達するとき横断が終了する。 横方向移動中センサFC７により加工物におけ
る面取り部の縦方向の実際の移動量Ｄを検出し、
適正な論理により横方向の移動量KDを制御する
（Ｋは所定の定数である）。このようにして加工物
に不規則な移動があつても傾斜経路の傾斜角αは
常に一定になる（第１１図参照）。フイーラは第
８図で点線で示すように面取り部の右側壁３０に
圧着するまで右方向への移動を続ける。これと同
時に電子（コンピユータ制御）装置がＺ軸方向の
移動量を測定する変換器FC６により特定のレベ
ルにおける面取り部の幅Ｓを測定する。マイクロ
スイツチFC３により測定開始の指令が与えられ
るとともにフイーラが他方の壁に達したときに生
ずる僅かな所定変位により終了の信号を発生す
る。このときフイーラの固有寸法φ（第８図参
照）を考慮に入れること勿論である。電子装置に
より測定した幅Ｓを予め選択した幅S1、S2、S3
に比較し、これらの幅は各溶接ラインの幅に基づ
く所定基本幅の倍数である。特に溶接を開始する
際に測定した幅ＳはS1よりも小さいことが必要
であり、このとき２個の溶接ラインでこの溶接層
を埋めなければならない。このとき溶接ライン
は、フイーラ２７を面取り部の右側壁３０に休止
した状態に保持したままトーチをフイーラと同一
経路を追従させて形成し、従つてフイーラとトー
チの双方は平面Ｂ−Ｂ上に存在する（第６および
８図参照）。 再び点０に達したときに先行の横方向移動経路
の端部まで進む指令をフイーラが受け、この追加
移動は第１図において符号ａにより示される。次
に、フイーラと関連のトーチが再び面取り部の左
方を通過する新たなラインの形成を開始する指
令を受ける、従つて先行の横方向移動経路とは反
対側に角度αをなすが他の点に関しては同一の新
たな横方向移動経路を通過する。フイーラが面取
り部の初期の左側の壁２９に接触するとき制御論
理ユニツトにより新たな溶接層の形成の開始の指
令を発する。このようにして新たな溶接層の形成
が行われるが、この場合第１の傾斜経路の移動中
検出した幅ＳがS1よりも依然として小さい場合
には先行の溶接層と全く同一の層を形成し、従つ
てこの層はやはり０から2aの距離だけずれて形成
される。ただし各層において値「ａ」は固有値で
あり、面取り部の特定の形状に基づく。 このようにして面取り部を２個の溶接ラインで
埋める状態で処理を続行し、フイーラの測定する
幅ＳがS1とS2の間の値をとる層に達するまで各
層は先行の層に対して順次前方にずれる。但し
S1は先に考慮した値であり、S2はプリセツト値
であり、この範囲に入つたら溶接ラインの数を３
個にする必要がある値である。このとき第２図に
示す溶接ラインは壁３０に隣接して形成されて
から、フイーラをトーチに対してＷ軸に沿つて
Ｓ／Ｎ−１＝Ｓ／２の距離だけ右方に移動しようとする
。た だしＮはこの特定の層に形成されるビード即ち溶
接ラインの数である。 このときフイーラは右方向に移動することはで
きず面取り部の右壁に圧着したままであるが、先
行の横方向移動経路とは反対の方向に角度αをな
す直線に沿つて溶接軸線に等しい距離にわたり左
方に移動するようトーチに指令を与え、この位置
においてトーチにより溶接ラインを形成する。
このときトーチはフイーラの平面Ｂ−Ｂとは異な
るが、これに平行な平面CC上に位置する（第７
図参照）。溶接ラインの終点においてフイーラ
をＳ／Ｎ−１＝Ｓ／２の距離だけ再び右方に移動させ、
従つ て進行方向に対してαの角度をなす他の横方向移
動経路に沿つて面取り部の左方（側壁２９）に向
かつて同じ量だけ移動するようトーチに指令を送
り、上方層において新たな溶接ラインを形成す
る。上述の横方向移動経路の終点において次の層
の第１ラインの形成をトーチに対して開始させる
が、このとき制御論理ユニツト３１はＺ軸の水平
倣いを停止させ、Ｗ軸スライド２５によりフイー
ラを左方に復帰させ、Ｗ軸スライドはFC２によ
り感知する基準ゼロ点に戻す。この操作が終了す
ると初期方向においてＺ軸に沿う倣いを始める。
これらの溶接経路は面取り部の幅ＳがS1とS2と
の間の長さである限り同一である。 フイーラがS2とS3との間の幅Ｓを測定すると
（但しS3は４個と５個の溶接ラインの移行限界を
示すプリセツト値である）、４個の溶接ラインを
形成する段階になる。特に面取り部の左壁２９に
おける溶接ラインの形成および進行方向に対し
αの角度をなし、Ｓの測定を行う横方向移動経路
の通過を完了した後に溶接ラインのビードがシ
リンダの１回転にわたり形成されるが、このとき
フイーラ２７とトーチ２８は面取り部の側壁３０
に隣接する状態に保持される。次にフイーラ２７
が側壁３０に隣接した状態に保持されたままトー
チは先行の横方向移動経路とは反対側に角度αを
なす経路に沿つて幅Ｓ／Ｎ−１＝Ｓ／３にわたり移動し
、溶 接ラインをシリンダの１回転にわたつて形成す
る。次に溶接ラインを形成するが、このときフ
イーラ２７はトーチ２８に対して更にＳ／３の距離だ け移動しようとする。しかしフイーラは移動でき
ず、面取り部の右側壁３０に接触したままであ
り、従つてトーチを更にＳ／３の距離だけ再び移動さ せ、シリンダの１回転にわたり第４番目の溶接ラ
インの形成を行う。次に再びフイーラを距離Ｓ／３ だけ移動し、従つてトーチ２８を新たな横方向移
動経路に追従させ、更に上方の層に新たな溶接ラ
インの形成を始める。新たな溶接ラインの形
成に先立つて横方向移動経路の終点においてフイ
ーラ２７を左方に復帰させる（これは３個の溶接
ラインを設ける実施例において説明したと同様で
ある）。 測定値ＳがS3よりも大きい状態を検出したと
き第４図に示すように５個の溶接ラインを形成す
ることが必要になる。順次の溶接ライン，，
，，は順次の横方向移動経路により順次に
連結される。 所定限界値を越えるフイーラ２７の変位（面取
り部上の突然の障害物、衝撃等によるのが一般的
である）は制御論理ユニツトにより異常事態とし
てみなされ、これによりフイーラを倣い溶接装置
の復旧位置まで迅速に上昇させる。 次に第１２ａおよび１２ｂ図に示すフローチヤ
ートにつき説明する。 初期プログラム０（PO）は自動サイクルを排
除する機能を有する。後続のプログラムに前立つ
条件として以下のものがある。即ち −FC２（Ｗ軸スライドの基準スイツチ）の動
作：これはトーチ２８とフイーラ２７との整列
を意味する。このとき押ボタンパネル（第１３
図参照）のランプＬ５が点灯する。この点灯に
より水平Ｗ軸方向の移動のためのモータＭ３が
ゼロ位置にあることを意味する。 −SL１（Ｙ軸手動／倣いセレクタ）が手動位置
にあること。 −SL２（右方、左方、手動倣いセレクタ）が手
動位置にあること。 −SL３（コンピユータ制御装置の給電用オン／
オフセレクタ）が「オン」であること。「オ
ン」位置においてプログラムカウンタのための
バツフアバツテリーが接続される。 −PS１（サイクル開始のための押ボタン）の作
動。 プログラム１（Ｐ１）によりサーボモータＭ１
で制御されるＹ軸スライドの倣い条件の下での下
降を制御する。後続のプログラムに先立つ条件と
してはFC−OVが作動する（電子検出器からの信
号が垂直変位「０」に相当するとき）ことが必要
である。 プログラム２（Ｐ２）によりサーボモータＭ２
で制御されるＺ軸スライドの水平方向移動接近
を、制御論理ユニツトを有するコンピユータ制御
装置のハウジングの裏面に配置した図示しないセ
レクタSL４により意図した方向での倣い条件の
下に行わせ、このセレクタSL４により作業サイ
クル開始の条件の下にフイーラ２７の右方倣いま
たは左方倣い動作をセツトする。このプログラム
２はＹ軸方向の倣いを維持する作用も有する。
FC−OOが付勢されるとき次のプログラムに進
む。FC−OOは電子均衡検出器からの信号を受
け、この信号は電気的変位基準（この正負の符号
はセレクタSL４によりセツトし、振幅は装置の
ハウジングの裏面のポテンシヨメータにより調整
自在にする）とフイータのための水平変換器の変
調された反作用即ちフイードバツク信号との間の
差の信号である。 プログラム３（Ｐ３）は待機の機能を有する：
即ち溶接作業と補助機械（溶接機操作装置）の予
備操作の開始を許可する出力接点ｌ２の閉鎖を予
め準備しておく。更にプログラムＰ１，Ｐ２の実
行中Ｙ軸、Ｚ軸の倣い動作の維持を予め準備して
おく。接点ｌ３が動作するとき次のプログラムに
移行し、この接点は補助装置により閉じられ、閉
じたとき第１溶接ラインの開始の信号を発生す
る。 プロクラム４（Ｐ４）は実行の機能を有する： −プログラムＰ３から始まる第１溶接層またはプ
ログラムＰ１８から始まる次の層の第１溶接ラ
インの形成に相当する溶接層の開始 −プログラムＰ１，Ｐ２の実行中Ｙ、Ｚ軸に沿う
倣い動作を維持する。 −シリンダの１回転の終点でゼロ点を意味する信
号のためのメモリを接続する。 −カウンタＡの分離（不作動にする）；このカウ
ンタＡは横方向移動経路上の移動中におけるシ
リンダの回転の角度増分（変換器FC７により
シリンダ回転の角度増分を発生する）の数をカ
ウントアツプする（Ｐ３からＰ４に移行すると
きカウンタＡは０になる） −回転の終点を示す信号が（FC３により）入力
さるまでカウンタＢを不作動にする。カウンタ
Ｂは、FC３の作動からシリンダの回転の増分
（FC３より生ずる）の数をカウンタＢの内容が
カウンタＡの内容を越すまで（Ｂ＞Ａ）カウン
トアツプする。 −カウンタＣをリセツトする。このカウンタＣは
面取り部の幅を測定する。 −カウンタＤをカウンタＣの値に同期セツトす
る。 −カウンタＤは、中間溶接ラインの移動中のＷ軸
における横方向移動を制御する。 次のプログラムに移行する条件としてはＢが
Ａよりも大きいことである（Ｂ＞Ａ）。即ちカ
ウンタＡの内容とカウンタＢの内容とのデジタ
ル比較によりＢ大なりＡの結果が得られる（カ
ウンタＢはFC３からの信号によりＢ＞Ａの値
までカウントする）。従つて順次の後続の横方
向移動と先行の横方向移動が考慮される。 プログラム５（Ｐ５）は面取り部に対する横方
向移動経路に沿つてフイーラを移動させて面取り
部の幅の測定を行う機能を有する。 −特にＺ軸における水平方向変位の電気的基準符
号（正、負）を反転して横方向移動を生ぜしめ
る。 −Ｙ軸に沿う倣いを維持する。 −パネルの前面において予めセツトしたポテンシ
ヨメータによりＺ軸に沿う移動速度を制御して
横方向移動経路の傾斜を規定する。 −カウンタＡを接続してＺ軸に配置した変位量変
換器FC６により検出した面取り部の幅のデジ
タル値として横方向移動経路における移動量の
増分の数を合計する。 −カウンタＤをカウンタＣにプリセツトする。 −ラツチ型メモリ回路をリセツトする。これらの
回路にはハウジングの前面にセツトされる溶接
ラインの数のポテンシヨメータによる移行限界
値（S1、S2、S3）とデジタル／アナログ変換
された面取り部の幅Ｓの測定値とのアナログ比
較の結果を入力する。 次のプログラムに移行する条件はFC−OOが付
勢されることである。；FC−OOはＺ軸の変位の
ための電気的基準信号と水平方向変位量変換器の
信号のための復調器からのフイードバツク信号と
の間の釣合いまたは均衡を検出する電子検出器の
信号を発生する。この信号は反対側の壁に達した
とき付勢される。 プログラム６（Ｐ６）は以下の機能を有する； −溶接ラインの数を規定する移行限界値を越える
状態のラツチをラツチを動作させる（入力が実
行される）。 −形成すべき溶接ラインの数を決定する論理処理
を実行する。 −プログラムをジヤンプさせる動作を行う。４個
の溶接ライン形成を決定した場合プログラムＰ
８に進み、３個の場合にはプログラムＰ１０に
進み、２個の場合はプログラムＰ１２に進む。 −５個のラインを形成する場合には溶接ライン
を形成する。 −Ｙ軸およびＺ軸に沿う倣い動作を維持するプロ
グラムＰ５の実行中と同様） −シリンダの回転の終点の信号（マイクロスイツ
チFC３から受ける）のためのメモリを受け入
れ可能にする。 −カウンタＡを不作動にする。 −カウンタＢをシリンダ回転の終点の信号（マイ
クロスイツチFC３から受ける）のための入力
を不作動にする。 −カウンタＣを不作動にし、このカウンタＣには
面取り部の幅の測定値を保持する。 −カウンタＤをカウンタＣの値にプリセツトす
る。 次のプログラムに移行するための条件はプロ
グラムＰ４の条件と同一である（即ちＢがＡよ
りも大きいこと）。 プログラム７（Ｐ７）は以下の機能を有する。 −トーチをフイーラに対して（フイーラが壁に圧
着した状態で）測定した面取り部の幅の1/4に
等しい距離だけ移動させる。即ち段歩モータＭ
３によりＷ軸方向の横方向移動を行わせる。 −Ｙ軸、Ｚ軸に沿う倣い動作を維持させる。 −カウンタＡを動作させる（増分を加算する）。 −カウンタＢをリセツトする。 −カウンタＣを不作動にする。 −カウントダウンのためのカンウタＤを動作させ
る。 −段歩モータＭ３に供給されるクロツク周波数
（クロツク１）と選択したラインの数Ｎに従つ
てカウンタＤに供給されるクロツク周波数との
比を論理的に処理演算する。この比は１／Ｎ−１で ある。（段歩モータＭ３に供給される１個のパル
スはFC６からカウンタＣに送られるパルスによ
り検出される移動増分に相当する）。 −クロツク１の変化を段歩モータＭ３に送る。 Ｗ軸スライドの移動（Ｚ、Ｙ軸に対して相対的
にフイーラを移動する）はＺ軸の倣い動作と同じ
方向であり、速度は前面パネルにセツトしたもの
と同一である。Ｚ軸スライド（トーチを担持す
る）ための移動を反転させる。この移動はＷ軸の
倣い動作を行う壁とは反対側の壁に指向する。こ
のときカウンタＤを面取り部の幅に相当するプリ
セツト値から０までカウンドダウンさせ、この移
動は面取り部の測定した幅の１／Ｎ−１に等しく、隣 接するライン間の軸線間距離に相当する。 次のプログラムに移行するためのチエツクすべ
き条件はＤ＝０であり、即ちカウンタＤには初め
にプリセツトした値がなくなる。 プログラム８（Ｐ８）は４個の溶接ラインを形
成する場合プログラムＰ６から、また５個のライ
ンを形成する場合はプログラムＰ７から移行され
るものである。 このプログラムの機能は以下の通りである。 −Ｙ軸およびＺ軸の倣いを維持する。 −シリンダの回転の終点の信号（FC３から受け
る）のためのメモリを受け入れ可能にする。 −カウンタＡを不作動にする。 −カウンタＢをシリンダの回転の終点の信号
（FC３から受ける）の入力を不作動にする。 −カウンタＣを不作動にする。 −カウンタＤをカウンタＣの値にプリセツトす
る。 このプログラムが次のプログラムに移行するた
めの条件はプログラムＰ４の条件（即ちＢがＡよ
りも大きい）と同一である。 プログラム９（Ｐ９）はプログラムＰ７からプ
ログラムＰ８に移行してきた場合のＷ軸における
第２横方向移動ならびにＰ６からＰ８にジヤンプ
してきた場合の第１横方向移動を行う。他の操作
はプログラムＰ７と同じである。 次のプログラムへの移行はプログラムＰ７と同
じである。即ちＤがゼロに等しくなることである
（Ｄ＝０）。 プログラム１０（Ｐ１０）は５個の溶接ライン
を形成すべき場合の溶接ライン、４個の場合の
溶接ライン（これらの場合Ｐ９からこのプログ
ラムにくる）を行い、また３個の溶接ラインを形
成すべき場合は溶接ライン（この場合Ｐ６）か
らこのプログラムにくる）の形成を行う。 他のすべての操作はプログラムＰ８で行つたも
のと同じである。 このプログラムから次のプログラムに移行する
条件はプログラムＰ４，Ｐ８と同じである（即ち
ＢがＡより大きい）。 プログラム１１（Ｐ１１）はプログラムＰ７に
続いてプログラムＰから移行してきた場合のＷ軸
の第３横方向移動およびプログラムＰ６につづい
てプログラムＰ８から移行してきた場合の第２横
方向移動、プログラム６に続いてプログラムＰ１
０から移行してきた場合の第１横方向移動を行
う。 他のすべての操作はプログラムＰ７において行
つたと同様である。 次のプログラムに移行するための条件はプログ
ラムＰ７の条件と同じである（即ちＤ＝０）。 プログラム１２（Ｐ１２）は５個、４個、３個
の溶接ラインを形成すべき場合にプログラムＰ１
１から移行してくるものであり、２個の溶接ライ
ンを形成するものと決定された場合にはプログラ
ムＰ６から移行してくるものである。 このプログラムにおいて５個のラインを形成す
る場合の溶接ライン、４個のラインを形成する
場合のライン、３個のラインを形成すべき場合
のライン（即ちＰ１１から移行してくる場合）
の形成を行い、２個のラインを形成すべき場合の
ライン（Ｐ６から移行してくる場合）の形成を
行う。他の操作はプログラムＰ８と同一である。 次のプログラムへの移行条件はプログラムＰ４
の条件と同じである（即ちＢがＡより大きい。 プログラム１３（Ｐ１３）はプログラムＰ７に
続いてプログラムＰ８から移行してくる場合のＷ
軸の第４横方向移動、プログラムＰ６に続いてプ
ログラムＰ８からくる場合の第３横方向移動、プ
ログラムＰ６に続いてプログラムＰ１０からくる
場合の第２横方向移動を行う。２個の溶接ライン
の場合はプログラムはプログラムＰ１５にジヤン
プする。つぎのプログラムに移行する条件はプロ
グラムＰ７の条件に等しい（即ちＤ＝０）。 ５、４、３個の溶接ラインを形成すべき場合に
はプログラムＰ１４に移行する。 プログラム１４（Ｐ１４）は以下の機能を有す
る。 −水平方向、即ちＺ軸方向の倣いを停止する（モ
ータＭ２）。 −Ｙ軸方向の倣い動作を維持する。 −トーチとフイーラとの間の距離をＷ軸スライド
（段歩モータＭ３）によりゼロにリセツトし、
或る溶接層の形成を完了したトーチにフイーラ
を再び整列させ、新たな溶接層の形成を開始す
る。このときFC２が付勢されるまで段歩モー
タＭ３による送りを持続する。FC２はＷ軸の
ゼロ点スイツチである。 次のプログラムに移行する必要条件はFC２
がが付勢されることである。 プログラム１５（Ｐ１５）は５、４、３個の溶
接ラインを形成すべき場合のプログラムＰ１４か
ら移行するか、あるいは２個の溶接ラインを形成
すべき場合のプログラムＰ１３から移行してくる
ものである。 プログラムＰ１５の機能は以下の通りである。 −５、４、３個の溶接ラインを形成すべき場合プ
ログラムＰ５における方向とは逆向きに（即ち
初期倣い方向に）Ｚ軸スライドの水平倣い動作
を行い、フイーラは面取り部の壁に圧着する。
２個の溶接ラインを形成すべき場合フイーラ
（およびトーチ）は面取り部を完全に横切る。 −前面パネルのポテンシヨメータのセツトにより
Ｚ軸における速度を制御する。 次のプログラムに移行する必要条件はFC−OO
（水平方向のゼロ点スイツチ）が付勢されること
であり、プログラムＰ２の条件と同一である。 プログラム１６（Ｐ１６）の機能は以下の通り
である。 −５、４、３個の溶接ラインを形成すべき場合に
段歩モータＭ３により制御されるＷ軸スライド
のゼロリセツト（FC２の付勢により生ずる）
をチエツクする。 −２個の溶接ラインを形成すべき場合、プログラ
ムＰ１７にジヤンプする。 プログラム１７（Ｐ１７）は２個の溶接ライン
を形成すべき場合にプログラムＰ１６の条件が満
たされない時移行し、５、４、３個の溶接ライン
を形成すべき場合にＰ１６の条件が満たされた時
に移行してくるものである。このプログラムの機
能は以下の通りである。 −図示しないスイツチFC１（面取り部における
溶接の最大高さのマイクロスイツチ）の付勢を
検出するためラツチ型メモリの制御を動作さ
せ、スイツチFC１の付勢により前面パネルの
ランプＬ２（図示せず）を点灯し、この点灯が
サイクルの終了の合図であり、このとき前面パ
ネルに配置した押ボタンPS２によりプログラ
ムPOを呼び出す。 −スイツチFC１が作動した場合手動制御をゲー
トし、図示しない警報ライト（Ｌ２０）を断続
的な点滅から点灯したままにし、このとき手動
操作のみが実行可能になる。 次のプログラムに移行する条件はFC１が作
動することである。 プログラム１８（Ｐ１８）はプログラムをプロ
グラムＰ４にジヤンプさせる機能を有し、従つて
新たな溶接層の形成を開始することができる。 第１３および１４図はそれぞれ押ボタンボード
と前面パネルを示し、数個の押ボタンとセレクタ
とを図示したが、これらの操作は上述した通りで
ある。 第１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ図はそれぞ
れ２、３、４、５個の溶接ラインを有する溶接層
の頂面図を示す。これらの図面において実線が形
成された溶接ラインを示し、ローマ数字が第１番
目、第２番目、第３番目等の溶接ラインを示し、
Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６等が特定の溶接ラインを形成す
る際のプログラム番号を示す。点線矢印フイーラ
の移動を示し、このフイーラの移動によりトーチ
を反対方向に移動させ、Ｐ７，Ｐ９，Ｐ１１，Ｐ
１３によりこれらのプログラムがこの移動を制御
することを示す。更に小長方形によりフイーラが
初期位置をとる操作を示す。 第１６図においてプログラムの論理を示すブロ
ツク線図を示す。 また第１７図において形成すべき溶接ラインの
数のための論理を示す。 前面パネルにセツトした基準値S1、S2、S3に
基づく出力Ｘ１２，Ｘ１３，Ｘ１４において予め
選択したラインに対応する論理チヤートが得られ
る。即ち

【表】 第１８図によりＷ軸における段歩モータＭ３の
ための論理を示す。 第１９および２０図によりそれぞれＺ軸におけ
る水平方向サーボモータＭ２の制御のためのブロ
ツク線図とこのモータを作動させるためのブロツ
ク線図を示す。 第２１および２２図は第１９および２０図のブ
ロツク線図と同類であるがＹ軸におけるモータＭ
１に関するものである。第２１図においては不作
動ならびに正常な作動の場合にフイーラの垂直方
向の保護を行う装置を示す。万一フイーラが衝撃
または他の異常事態を受けた場合制御がこの装置
に加えられ、フイーラを最大位置に上昇させる。 周縁方向でない縦方向の溶接を行う場合上述の
原理を利用して行うことができる。この場合面取
り部における横方向移動は溶接を中断し、各溶接
ラインの終点において迅速に初期位置に復帰する
ことにより行い、このときトーチの位置を次の溶
接ラインを形成するよう変化させる。 周縁溶接の場合横方向移動経路は順次連続し、
従つて溶接効率を改善させること明らかであろ
う。更にすべての事項を前もつて準備すればオペ
レータは何もする必要がなく、溶接位置から離れ
た場所で見ていることができ、このことは加工物
を予め加熱する場合に特に都合がよい。

【図面の簡単な説明】

第１，２，３および４図は面取り部の異なるレ
ベルを通過する溶接ラインを示す線図、第５，６
および７図はそれぞれ３個の異なる位置における
本発明溶接装置の正面図、第８図は溶接作業中の
面取り部の断面図、第９および１０図は本発明溶
接装置の側面図および正面図、第１１図は傾斜し
た溶接ラインの頂面図、第１２ａおよび１２ｂ図
は本発明装置のフローチヤート、第１３，１４図
はそれぞれ小型制御押ボタンパネルと制御論理装
置ハウジングの正面図、第１５ａ，１５ｂ，１５
ｃおよび１５ｄ図はそれぞれ２、３、４、５個の
ラインを溶接すべき場合の作業サイクルの図、第
１６図はプログラム論理のブロツク線図、第１７
図は溶接ラインの数の設定のブロツク線図、第１
８図はＷ軸における段歩モータの論理のためのブ
ロツク線図、第１９図はＺ軸における水平方向サ
ーボモータＭ２の制御のためのブロツク線図、第
２０図はＺ軸における水平方向サーボモータＭ２
のためのブロツク線図、第２１図はＹ軸における
垂直方向サーボモータＭ１の制御のためのブロツ
ク線図、第２２図はＹ軸における垂直方向サーボ
モータＭ１のためのブロツク線図である。 ２０……面取り部、２１，２２，２５……スラ
イド、２３，２４，２６……案内、２７……フイ
ーラ、２８……トーチ、３１……プログラム制御
論理ユニツト、Ｍ１，Ｍ２……サーボモータ、Ｍ
３……段歩モータ、FC２，FC３……マイクロス
イツチ、FC６……変位量変換器、FC７……セン
サ、FC−OV，FC−OO……電子検出器、Ｌ５…
…ランプ、SL１，SL２……倣いセレクタ、SL３
……オン／オフスイツチ、PS２……押ボタン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アーク溶接により閉じた継目に沿つて２個の
   被加工体を自動的に突合せ溶接する装置におい
   て、フイーラ２７と；トーチ２８と；これらフイ
   ーラ２７およびトーチ２８を支持する第１スライ
   ド、第２スライドおよび第３スライドを有し、第
   １スライド２１により前記フイーラおよびトーチ
   をともに突合せの面取り部の底部に対して垂直方
   向に移動自在にし、第２スライド２２により前記
   フイーラおよびトーチをともに突合せの面取り部
   の縦方向に交差する方向に移動自在にし、また第
   ３スライド２５によりフイーラ２７およびトーチ
   ２８を互いに第２スライド２２の移動方向に平行
   に相対移動させる可動スライド組立体と；前記フ
   イーラ２７により面取り部の底面の走査により制
   御されて前記第１スライド２１を駆動する第１駆
   動モータＭ１と；前記フイーラ２７による面取り
   部２０の一方の壁部２９または３０の走査により
   制御されて前記第２スライド２２を駆動する第２
   駆動モータＭ２と；前記第３スライド２５を駆動
   する第３駆動モータＭ３と；および前記トーチ２
   ８の溶接を (a) 一方の突合せ壁部２９に第１溶接ラインの
   ビードを形成し、 (b) 第１溶接ラインの完了をマイクロスイツチ
   FC３により感知した際に、フイーラ２７およ
   びトーチ２８の双方を溶接方向に対して横切る
   よう移動させ、フイーラ２７が反対側の突合せ
   壁部３０に圧着するまで、調整自在の角度αを
   なすようフイーラ２７およびトーチ２８を面取
   り部２０に対して直線的に横切らせ、 (c) この横方向移動と同時に面取り部２０の幅
   （S1、S2、……）を測定し、調整可能なビード
   幅の範囲にあてはめて必要な溶接ラインの数を
   確定し、 (d) フイーラ２７が面取り部の反対側の壁部３０
   に圧着した後、第２溶接ラインのビードを形
   成し、 (e) 第２溶接ラインのビード形成の完了後、同
   一層における順次の溶接ライン，，のビ
   ード形成をするにあたり、フイーラ２７に対し
   て面取り部の第１の壁部２９の方向に溶接ビー
   ドの１個分の幅にわたりトーチ２８を順次横方
   向に移動させて順次の溶接ライン，，の
   それぞれのビードを形成し、 (f) 第１溶接ラインと、第２溶接ラインとの
   間の順次の溶接ライン，，のビード形成
   が完了した後、トーチ２８を突合せ壁部２９の
   方向に移動させ、 (g) フイーラ２７をトーチ２８に整列させ、フイ
   ーラ２７による面取り部の底部の走査によりト
   ーチ２８の面取り部底部に対する垂直方向の位
   置を制御してから新たな溶接層における操作を
   開始する ように制御するコンピユータ制御装置とを具えた
   ことを特徴とする大型厚板連続溶接装置。 ２ 前記コンピユータ制御装置は、面取り部２０
   の縦方向の実際の移動量Ｄを検知するセンサFC
   ７を有し、Ｋを定数としてKDに等しい距離の横
   方向移動を制御する構成としたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の大型厚板連続溶接
   装置。 ３ 前記コンピユータ制御装置は、横方向移動の
   ための前記移動量Ｄをメモリに記憶し、各順次の
   溶接ラインは、第１溶接ラインの端部位置から更
   に、記憶した前記移動量を順次加算した距離だけ
   移動した位置までそれぞれ延ばしてビードを形成
   する制御を行うことを特徴とする特許請求の範囲
   第２項に記載の大型厚板連続溶接装置。 ４ 前記第１スライド２１および第２スライド２
   ２の前記駆動モータＭ１，Ｍ２の回転速度を前記
   フイーラ２７の相対的な変位量に比例させる構成
   としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載の大型厚板連続溶接装置。 ５ 前記第３スライド２５を可変速度の段歩モー
   タＭ３により移動自在に構成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の大型厚板連続溶
   接装置。 ６ 段歩モータＭ３の速度をセンサFC７により
   制御することを特徴とする特許請求の範囲第５項
   に記載の大型厚板連続溶接装置。