JP3174722B2 - 上向き自動溶接装置 - Google Patents
上向き自動溶接装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フィン・チューブ
パネルのフィンとチューブ、フィン同士の上向き溶接、
又は板材パネルの板同士の上向き溶接に好適な上向き自
動溶接装置に関する。
パネルのフィンとチューブ、フィン同士の上向き溶接、
又は板材パネルの板同士の上向き溶接に好適な上向き自
動溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばフィン・チューブパネルを
溶接製作するに当たっては、フィンとチューブとを保持
架台上に並べフィンとチューブとの間の開先又はフィン
付きチューブ同士におけるフィン同士の間の開先に対
し、上側から下向き自動溶接装置を配置するとともに下
側から上向き自動溶接装置を配置して、両側溶接を施し
ており、上向き自動溶接装置は図６の側面図に示すよう
なものがある。即ち、図６において、被溶接材パネル１
の下側を溶接進行方向に直進、後進できる溶接台車１１
に、サーボモーター等の駆動機器で構成され水平方向と
鉛直方向に移動可能な２軸駆動機構１２が載架されて、
そこにウィービング機構１３を介して、先端から溶接ワ
イヤ１５を突出させた溶接トーチ１４が搭載されてお
り、この溶接トーチ１４の前方には予熱バーナ１６が配
設されている。また、２軸駆動機構１２には開先ギャッ
プ長を検出することが可能なアークセンサー５２が接続
されており、このアークセンサー５２の代わりには図示
しない接触式センサーを溶接トーチ１４の前方に設置す
ることもある。なお、溶接台車１１には制御ケーブルを
通しているケーブル５１′を介して２軸駆動機構１２、
ウィービング機構１３等の制御指令を出す制御装置４
０′が接続されている。
溶接製作するに当たっては、フィンとチューブとを保持
架台上に並べフィンとチューブとの間の開先又はフィン
付きチューブ同士におけるフィン同士の間の開先に対
し、上側から下向き自動溶接装置を配置するとともに下
側から上向き自動溶接装置を配置して、両側溶接を施し
ており、上向き自動溶接装置は図６の側面図に示すよう
なものがある。即ち、図６において、被溶接材パネル１
の下側を溶接進行方向に直進、後進できる溶接台車１１
に、サーボモーター等の駆動機器で構成され水平方向と
鉛直方向に移動可能な２軸駆動機構１２が載架されて、
そこにウィービング機構１３を介して、先端から溶接ワ
イヤ１５を突出させた溶接トーチ１４が搭載されてお
り、この溶接トーチ１４の前方には予熱バーナ１６が配
設されている。また、２軸駆動機構１２には開先ギャッ
プ長を検出することが可能なアークセンサー５２が接続
されており、このアークセンサー５２の代わりには図示
しない接触式センサーを溶接トーチ１４の前方に設置す
ることもある。なお、溶接台車１１には制御ケーブルを
通しているケーブル５１′を介して２軸駆動機構１２、
ウィービング機構１３等の制御指令を出す制御装置４
０′が接続されている。
【０００３】このような装置において、作業者はまず被
溶接材パネル１と溶接ワイヤ１５の位置関係を合わせ、
その後溶接の各種パラメータ、速度、距離、条件等を制
御装置４０′へ入力した上、溶接スタート指令を出し溶
接作業を開始する。溶接開始により溶接トーチ１４の先
端の溶接ワイヤ１５からアークが発生し開先巾方向へウ
ィービング動作が始まり、同時に予熱バーナ１６も作動
する。溶接開始に応じアークセンサー５２はウィービン
グ動作時の電流・電圧値より開先状態を感知して溶接ト
ーチ位置制御量を算出し、算出した制御データは制御装
置４０′から２軸駆動機構１２へ伝達する。２軸駆動機
構１２は受信した制御量に基づき溶接トーチ１４を水平
方向、垂直方向へ駆動する。以後、溶接終了点に溶接台
車１１が到達するまで、センサー検出、溶接トーチ位置
制御を一定距離ごとに繰り返しながら溶接する。
溶接材パネル１と溶接ワイヤ１５の位置関係を合わせ、
その後溶接の各種パラメータ、速度、距離、条件等を制
御装置４０′へ入力した上、溶接スタート指令を出し溶
接作業を開始する。溶接開始により溶接トーチ１４の先
端の溶接ワイヤ１５からアークが発生し開先巾方向へウ
ィービング動作が始まり、同時に予熱バーナ１６も作動
する。溶接開始に応じアークセンサー５２はウィービン
グ動作時の電流・電圧値より開先状態を感知して溶接ト
ーチ位置制御量を算出し、算出した制御データは制御装
置４０′から２軸駆動機構１２へ伝達する。２軸駆動機
構１２は受信した制御量に基づき溶接トーチ１４を水平
方向、垂直方向へ駆動する。以後、溶接終了点に溶接台
車１１が到達するまで、センサー検出、溶接トーチ位置
制御を一定距離ごとに繰り返しながら溶接する。
【０００４】しかしながら、このような上向き自動溶接
装置では、アークセンサー５２又は接触式センサー等を
使用するため、開先状態が変形していたり、センサーの
接触感度が不良となると、検出値に信頼性が保てないと
ともに、位置検出精度についても１／１０ｍｍ以上の精
度が期待できず、ひいてはトーチ位置決めの信頼性及び
精度が低下し、良好な溶接精度が図れない不都合があ
る。更にアークセンサー５２を使用するには必ずウィー
ビング機構１３が存在しなければならず、高速の溶接作
業が実施できないという問題点がある。
装置では、アークセンサー５２又は接触式センサー等を
使用するため、開先状態が変形していたり、センサーの
接触感度が不良となると、検出値に信頼性が保てないと
ともに、位置検出精度についても１／１０ｍｍ以上の精
度が期待できず、ひいてはトーチ位置決めの信頼性及び
精度が低下し、良好な溶接精度が図れない不都合があ
る。更にアークセンサー５２を使用するには必ずウィー
ビング機構１３が存在しなければならず、高速の溶接作
業が実施できないという問題点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、上向き溶接における高
信頼性及び高精度のトーチ位置決めをすることができ
て、信頼性の高い溶接作業を実施することができ、ひい
ては溶接作業の高速化、効率化を図ることができる上向
き自動溶接装置を提供することを目的とする。
事情に鑑みて提案されたもので、上向き溶接における高
信頼性及び高精度のトーチ位置決めをすることができ
て、信頼性の高い溶接作業を実施することができ、ひい
ては溶接作業の高速化、効率化を図ることができる上向
き自動溶接装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の上
向き自動溶接装置は、被溶接材の下側から開先へ上向き
に対向しつつ溶接線に沿い進行する溶接トーチを水平方
向及び鉛直方向の２軸方向に駆動する溶接トーチ駆動機
構と、上記溶接トーチを開先巾方向へウィービングする
ウィービング機構と、上記溶接トーチより前方に配置さ
れ上記開先に向けてレーザー光を投光するレーザースリ
ット投光器と当該レーザースリット投光器により投光さ
れたレーザー光が当てられた開先を撮像する視覚センサ
ー用ＣＣＤカメラと上記レーザースリット投光器及び上
記視覚センサー用ＣＣＤカメラを溶接中の溶接部から遮
蔽して保護するための遮蔽体とを少なくとも有して上記
開先を撮像する視覚センサーと、当該視覚センサーの画
像を解析し上記溶接トーチのトーチ狙い位置と開先ギャ
ップ長とを検出する画像解析器と、当該画像解析器によ
り得られたデータと上記溶接トーチの上記２軸方向への
２軸制御量及び上記開先巾方向のウィービングのウィー
ビング長についての目標設定値とに基いて上記溶接トー
チの上記２軸制御量及び上記ウィービング長を算出する
制御量出力器と、上記視覚センサーの近傍に配置され監
視装置用ＣＣＤカメラと当該監視装置用ＣＣＤカメラを
溶接中の溶接部から遮蔽して保護する遮蔽体と上記溶接
部を反射ミラーを介して間接的に上記監視装置用ＣＣＤ
カメラにより撮影するための反射ミラーとを少なくとも
有して上記溶接部を撮像する監視装置と、当該監視装置
の画像を観察しながら手動操作により上記制御量出力器
が算出した上記溶接トーチの上記２軸制御量及び上記ウ
ィービング長を修正する手動調整器と、を備えたことを
特徴とする。
向き自動溶接装置は、被溶接材の下側から開先へ上向き
に対向しつつ溶接線に沿い進行する溶接トーチを水平方
向及び鉛直方向の２軸方向に駆動する溶接トーチ駆動機
構と、上記溶接トーチを開先巾方向へウィービングする
ウィービング機構と、上記溶接トーチより前方に配置さ
れ上記開先に向けてレーザー光を投光するレーザースリ
ット投光器と当該レーザースリット投光器により投光さ
れたレーザー光が当てられた開先を撮像する視覚センサ
ー用ＣＣＤカメラと上記レーザースリット投光器及び上
記視覚センサー用ＣＣＤカメラを溶接中の溶接部から遮
蔽して保護するための遮蔽体とを少なくとも有して上記
開先を撮像する視覚センサーと、当該視覚センサーの画
像を解析し上記溶接トーチのトーチ狙い位置と開先ギャ
ップ長とを検出する画像解析器と、当該画像解析器によ
り得られたデータと上記溶接トーチの上記２軸方向への
２軸制御量及び上記開先巾方向のウィービングのウィー
ビング長についての目標設定値とに基いて上記溶接トー
チの上記２軸制御量及び上記ウィービング長を算出する
制御量出力器と、上記視覚センサーの近傍に配置され監
視装置用ＣＣＤカメラと当該監視装置用ＣＣＤカメラを
溶接中の溶接部から遮蔽して保護する遮蔽体と上記溶接
部を反射ミラーを介して間接的に上記監視装置用ＣＣＤ
カメラにより撮影するための反射ミラーとを少なくとも
有して上記溶接部を撮像する監視装置と、当該監視装置
の画像を観察しながら手動操作により上記制御量出力器
が算出した上記溶接トーチの上記２軸制御量及び上記ウ
ィービング長を修正する手動調整器と、を備えたことを
特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の上向き自動溶接装置をフ
ィン・チューブパネルの溶接に適用した実施形態を図面
について説明すると、図１は本溶接装置全体の側面図、
図２は図１における視覚センサーの詳細を示す斜視図、
図３は図１における監視装置の詳細を示す斜視図、図４
は本溶接装置の作動工程を示すフロー図、図５は同上に
おける画像解析の説明図である。
ィン・チューブパネルの溶接に適用した実施形態を図面
について説明すると、図１は本溶接装置全体の側面図、
図２は図１における視覚センサーの詳細を示す斜視図、
図３は図１における監視装置の詳細を示す斜視図、図４
は本溶接装置の作動工程を示すフロー図、図５は同上に
おける画像解析の説明図である。
【０００８】まず図１及び図２において、チューブ１ａ
とファン１ｂとを開先１ｃで溶接する被溶接材パネル１
の下側を溶接進行方向に直進、後進できる溶接台車１１
に、サーボモーター等の駆動機器で構成され水平方向と
鉛直方向に移動可能な２軸駆動機構１２が載架されて、
そこにウィービング機構１３を介して、先端から溶接ワ
イヤ１５を突出させた溶接トーチ１４が搭載されてお
り、この溶接トーチ１４の前方には予熱バーナ１６が配
設されている。また溶接トーチ１４の前方で予熱バーナ
１６の後方に開先１ｃを撮像する視覚センサー２０が配
置されているとともに、その下方に監視装置３０が配置
されている。
とファン１ｂとを開先１ｃで溶接する被溶接材パネル１
の下側を溶接進行方向に直進、後進できる溶接台車１１
に、サーボモーター等の駆動機器で構成され水平方向と
鉛直方向に移動可能な２軸駆動機構１２が載架されて、
そこにウィービング機構１３を介して、先端から溶接ワ
イヤ１５を突出させた溶接トーチ１４が搭載されてお
り、この溶接トーチ１４の前方には予熱バーナ１６が配
設されている。また溶接トーチ１４の前方で予熱バーナ
１６の後方に開先１ｃを撮像する視覚センサー２０が配
置されているとともに、その下方に監視装置３０が配置
されている。
【０００９】そして、視覚センサー２０は、スパッタ
ー、ヒューム、アーク光の影響を極力少なくするため溶
接トーチ１４より４００ｍｍ前方に配置されており、図
２に示すように、スパッター、ヒューム、アーク光等の
ノイズを軽減するための遮蔽板２１を被った画像撮像機
器であるＣＣＤカメラ２２と、ＣＣＤカメラ２２の近傍
に置かれ主波長は６７０ｎｍ、出力は１０ｍＷで開先１
ｃへ投光するレーザースリット投光器２３と、ＣＣＤカ
メラ２２の前に置かれレーザースリット投光器２３の主
波長６７０ｎｍを中心に半値巾１０ｎｍのフィルタリン
グ効果をもたらす干渉フィルター２４とから構成されて
いる。また監視装置３０は、図３に示すように、スパッ
ター、ヒューム、アーク光等のノイズを軽減するための
遮蔽箱３１に入ったＣＣＤカメラ３２と、作業者が溶接
状態を安全に観察できるようにＣＣＤカメラ３２の前に
置かれた溶接アーク光専用フィルター３３と、溶接部画
像を間接的に取得するためＣＣＤカメラ３２の前方に配
設された反射ミラー３４とから構成されている。
ー、ヒューム、アーク光の影響を極力少なくするため溶
接トーチ１４より４００ｍｍ前方に配置されており、図
２に示すように、スパッター、ヒューム、アーク光等の
ノイズを軽減するための遮蔽板２１を被った画像撮像機
器であるＣＣＤカメラ２２と、ＣＣＤカメラ２２の近傍
に置かれ主波長は６７０ｎｍ、出力は１０ｍＷで開先１
ｃへ投光するレーザースリット投光器２３と、ＣＣＤカ
メラ２２の前に置かれレーザースリット投光器２３の主
波長６７０ｎｍを中心に半値巾１０ｎｍのフィルタリン
グ効果をもたらす干渉フィルター２４とから構成されて
いる。また監視装置３０は、図３に示すように、スパッ
ター、ヒューム、アーク光等のノイズを軽減するための
遮蔽箱３１に入ったＣＣＤカメラ３２と、作業者が溶接
状態を安全に観察できるようにＣＣＤカメラ３２の前に
置かれた溶接アーク光専用フィルター３３と、溶接部画
像を間接的に取得するためＣＣＤカメラ３２の前方に配
設された反射ミラー３４とから構成されている。
【００１０】再び図１に戻って、溶接台車１１から離れ
た位置に制御装置４０が設置され、両者の間はセンシン
グケーブルや画像用同軸ケーブル、制御ケーブル等を収
蔵したケーブル５１で接続されるとともに、この制御装
置４０には、図２に示すように視覚センサー２０に接続
された開先画像表示器４１と、図３に示すように監視装
置３０に接続された監視画像表示器４２とが取付けられ
ており、更に図４に示す画像解析器４４、バッファテー
ブル４５、制御量出力器４６が内蔵され、なお操作器４
９、手動調整器５０及び入力キーボード４３も付設され
ている。なお溶接台車１１上には、図４に示すトーチ用
サーボモーター制御器４７及びウィービング用サーボモ
ーター制御器４８が搭載されている。
た位置に制御装置４０が設置され、両者の間はセンシン
グケーブルや画像用同軸ケーブル、制御ケーブル等を収
蔵したケーブル５１で接続されるとともに、この制御装
置４０には、図２に示すように視覚センサー２０に接続
された開先画像表示器４１と、図３に示すように監視装
置３０に接続された監視画像表示器４２とが取付けられ
ており、更に図４に示す画像解析器４４、バッファテー
ブル４５、制御量出力器４６が内蔵され、なお操作器４
９、手動調整器５０及び入力キーボード４３も付設され
ている。なお溶接台車１１上には、図４に示すトーチ用
サーボモーター制御器４７及びウィービング用サーボモ
ーター制御器４８が搭載されている。
【００１１】このような装置において、視覚センサー２
０及び監視装置３０により開先１ｃ及びその溶接部を撮
像しながら、溶接トーチ１４で被溶接材パネル１に上向
き溶接を施す要領を図４も参照して説明すると、視覚セ
ンサー２０のレーザースリット投光器２３で被溶接材パ
ネル１にレーザー光を照射し、開先１ｃと周辺の形状を
ＣＣＤカメラ２２で撮像し、開先画像表示器４１に表示
するとともに、この開先画像は、画像解析器４４に送ら
れ、同画像を解析する。この画像解析においては、図５
に示すように、ＣＣＤカメラ２２の撮像エリアＡ内のチ
ューブ１ａの曲線ラインＢとフィン１ｂの直線ラインＣ
の交点Ｄである開先１ｃがトーチ狙い点として、溶接進
行方向のＸ座標につきその開先ギャップ長及びＹ，Ｚ座
標値がバッファテーブル４５に出力に出力される。そこ
で予め画像解析器４４に入力キーボード４３から入力・
記憶させてある目標の設定Ｙ，Ｚ座標と撮像解析した実
測Ｙ，Ｚ座標との差分がズレとして計算され、この設定
値と実測値とのズレ量が、２軸駆動機構１２及びウィー
ビング機構１３のサーボモーターの制御信号に変換する
ために、制御量出力器４６へ送られる。そして溶接トー
チ１４のＸ座標位置に応じて制御量出力器４６から送ら
れた制御信号によりトーチ用サーボモーター制御器４７
が作動し、２軸駆動機構１２を制御する。その際、前記
ズレ量が所定範囲内であれば通常のフィン・チューブ間
開先溶接を行うが、チューブ１ａの変形等で所定範囲よ
り大きい場合には、十分な溶接ビードを確保するため
に、ウィービング用サーボモーター制御器４８が作動
し、ウィービング機構１３によりウィービング溶接を行
う。
０及び監視装置３０により開先１ｃ及びその溶接部を撮
像しながら、溶接トーチ１４で被溶接材パネル１に上向
き溶接を施す要領を図４も参照して説明すると、視覚セ
ンサー２０のレーザースリット投光器２３で被溶接材パ
ネル１にレーザー光を照射し、開先１ｃと周辺の形状を
ＣＣＤカメラ２２で撮像し、開先画像表示器４１に表示
するとともに、この開先画像は、画像解析器４４に送ら
れ、同画像を解析する。この画像解析においては、図５
に示すように、ＣＣＤカメラ２２の撮像エリアＡ内のチ
ューブ１ａの曲線ラインＢとフィン１ｂの直線ラインＣ
の交点Ｄである開先１ｃがトーチ狙い点として、溶接進
行方向のＸ座標につきその開先ギャップ長及びＹ，Ｚ座
標値がバッファテーブル４５に出力に出力される。そこ
で予め画像解析器４４に入力キーボード４３から入力・
記憶させてある目標の設定Ｙ，Ｚ座標と撮像解析した実
測Ｙ，Ｚ座標との差分がズレとして計算され、この設定
値と実測値とのズレ量が、２軸駆動機構１２及びウィー
ビング機構１３のサーボモーターの制御信号に変換する
ために、制御量出力器４６へ送られる。そして溶接トー
チ１４のＸ座標位置に応じて制御量出力器４６から送ら
れた制御信号によりトーチ用サーボモーター制御器４７
が作動し、２軸駆動機構１２を制御する。その際、前記
ズレ量が所定範囲内であれば通常のフィン・チューブ間
開先溶接を行うが、チューブ１ａの変形等で所定範囲よ
り大きい場合には、十分な溶接ビードを確保するため
に、ウィービング用サーボモーター制御器４８が作動
し、ウィービング機構１３によりウィービング溶接を行
う。
【００１２】以上のようにしてトーチ自動制御が行われ
るが、本溶接装置においては、トーチ進路の異常や開先
の異常なズレ等の異常な溶接を始めた場合には、次のよ
うに「人による監視」が行われ、マニュアル切換えで制
御が行われる。即ち、監視装置３０のＣＣＤカメラ３２
で得られた溶接部の画像が監視画像表示器４２に表示さ
れ、これを常時作業者が監視することができ、異常な溶
接を始めた場合には、操作器４９によりマニュアルで手
動調整器５０を介してトーチ用サーボモーター制御器４
７、更には必要に応じウィービング用サーボモーター制
御器４８の作動が行われる。
るが、本溶接装置においては、トーチ進路の異常や開先
の異常なズレ等の異常な溶接を始めた場合には、次のよ
うに「人による監視」が行われ、マニュアル切換えで制
御が行われる。即ち、監視装置３０のＣＣＤカメラ３２
で得られた溶接部の画像が監視画像表示器４２に表示さ
れ、これを常時作業者が監視することができ、異常な溶
接を始めた場合には、操作器４９によりマニュアルで手
動調整器５０を介してトーチ用サーボモーター制御器４
７、更には必要に応じウィービング用サーボモーター制
御器４８の作動が行われる。
【００１３】かくして、この上向き自動溶接装置によれ
ば、従来のアークセンサー又は接触式センサーに代わ
り、高精度で安定度の高いＣＣＤカメラ２２による視覚
センサー２０を用いたので、溶接トーチ１４の位置決め
を高精度で行うことができ、信頼性の高い溶接作業を実
施することができる。更にＣＣＤカメラ３２による監視
装置３０を用いたので、異常時の監視を遠隔的に行うこ
とができるとともに、窮屈な姿勢での監視作業からも解
放される。
ば、従来のアークセンサー又は接触式センサーに代わ
り、高精度で安定度の高いＣＣＤカメラ２２による視覚
センサー２０を用いたので、溶接トーチ１４の位置決め
を高精度で行うことができ、信頼性の高い溶接作業を実
施することができる。更にＣＣＤカメラ３２による監視
装置３０を用いたので、異常時の監視を遠隔的に行うこ
とができるとともに、窮屈な姿勢での監視作業からも解
放される。
【００１４】
【発明の効果】要するに本発明の上向き自動溶接装置に
よれば、被溶接材の下側から開先へ上向きに対向しつつ
溶接線に沿い進行する溶接トーチを水平方向及び鉛直方
向の２軸方向に駆動する溶接トーチ駆動機構と、上記溶
接トーチを開先巾方向へウィービングするウィービング
機構と、上記溶接トーチより前方に配置され上記開先に
向けてレーザー光を投光するレーザースリット投光器と
当該レーザースリット投光器により投光されたレーザー
光が当てられた開先を撮像する視覚センサー用ＣＣＤカ
メラと上記レーザースリット投光器及び上記視覚センサ
ー用ＣＣＤカメラを溶接中の溶接部から遮蔽して保護す
るための遮蔽体とを少なくとも有して上記開先を撮像す
る視覚センサーと、当該視覚センサーの画像を解析し上
記溶接トーチのトーチ狙い位置と開先ギャップ長とを検
出する画像解析器と、当該画像解析器により得られたデ
ータと上記溶接トーチの上記２軸方向への２軸制御量及
び上記開先巾方向のウィービングのウィービング長につ
いての目標設定値とに基いて上記溶接トーチの上記２軸
制御量及び上記ウィービング長を算出する制御量出力器
と、上記視覚センサーの近傍に配置され監視装置用ＣＣ
Ｄカメラと当該監視装置用ＣＣＤカメラを溶接中の溶接
部から遮蔽して保護する遮蔽体と上記溶接部を反射ミラ
ーを介して間接的に上記監視装置用ＣＣＤカメラにより
撮影するための反射ミラーとを少なくとも有して上記溶
接部を撮像する監視装置と、当該監視装置の画像を観察
しながら手動操作により上記制御量出力器が算出した上
記溶接トーチの上記２軸制御量及び上記ウィービング長
を修正する手動調整器とを備えているので、視覚センサ
ーのレーザースリット投光器及び視覚センサー用ＣＣＤ
カメラを遮蔽体によって溶接中の溶接部から遮蔽して確
実に保護することができ、監視装置の監視装置用ＣＣＤ
カメラを遮蔽体によって溶接中の溶接部から遮蔽して確
実に保護することができ、遮蔽体が配設されているにも
かかわらず監視装置の反射ミラーにより溶接部を反射ミ
ラーを介して間接的に撮像することができ、手動調整器
を備えているので監視装置の画像を観察しながら手動操
作により制御量出力器が算出した溶接トーチの２軸制御
量及びウィービング長を簡易にかつ確実に修正すること
ができ、上向き溶接における高信頼性及び高精度のトー
チ位置決めをすることができ、信頼性の高い溶接作業を
実施することができ、ひいては溶接作業の高速化及び効
率化を図ることができる、上向き自動溶接装置を得るか
ら、本発明は産業上極めて有益なものである。
よれば、被溶接材の下側から開先へ上向きに対向しつつ
溶接線に沿い進行する溶接トーチを水平方向及び鉛直方
向の２軸方向に駆動する溶接トーチ駆動機構と、上記溶
接トーチを開先巾方向へウィービングするウィービング
機構と、上記溶接トーチより前方に配置され上記開先に
向けてレーザー光を投光するレーザースリット投光器と
当該レーザースリット投光器により投光されたレーザー
光が当てられた開先を撮像する視覚センサー用ＣＣＤカ
メラと上記レーザースリット投光器及び上記視覚センサ
ー用ＣＣＤカメラを溶接中の溶接部から遮蔽して保護す
るための遮蔽体とを少なくとも有して上記開先を撮像す
る視覚センサーと、当該視覚センサーの画像を解析し上
記溶接トーチのトーチ狙い位置と開先ギャップ長とを検
出する画像解析器と、当該画像解析器により得られたデ
ータと上記溶接トーチの上記２軸方向への２軸制御量及
び上記開先巾方向のウィービングのウィービング長につ
いての目標設定値とに基いて上記溶接トーチの上記２軸
制御量及び上記ウィービング長を算出する制御量出力器
と、上記視覚センサーの近傍に配置され監視装置用ＣＣ
Ｄカメラと当該監視装置用ＣＣＤカメラを溶接中の溶接
部から遮蔽して保護する遮蔽体と上記溶接部を反射ミラ
ーを介して間接的に上記監視装置用ＣＣＤカメラにより
撮影するための反射ミラーとを少なくとも有して上記溶
接部を撮像する監視装置と、当該監視装置の画像を観察
しながら手動操作により上記制御量出力器が算出した上
記溶接トーチの上記２軸制御量及び上記ウィービング長
を修正する手動調整器とを備えているので、視覚センサ
ーのレーザースリット投光器及び視覚センサー用ＣＣＤ
カメラを遮蔽体によって溶接中の溶接部から遮蔽して確
実に保護することができ、監視装置の監視装置用ＣＣＤ
カメラを遮蔽体によって溶接中の溶接部から遮蔽して確
実に保護することができ、遮蔽体が配設されているにも
かかわらず監視装置の反射ミラーにより溶接部を反射ミ
ラーを介して間接的に撮像することができ、手動調整器
を備えているので監視装置の画像を観察しながら手動操
作により制御量出力器が算出した溶接トーチの２軸制御
量及びウィービング長を簡易にかつ確実に修正すること
ができ、上向き溶接における高信頼性及び高精度のトー
チ位置決めをすることができ、信頼性の高い溶接作業を
実施することができ、ひいては溶接作業の高速化及び効
率化を図ることができる、上向き自動溶接装置を得るか
ら、本発明は産業上極めて有益なものである。
【図１】本発明の上向き自動溶接装置をフィン・チュー
ブパネルの溶接に適用した実施形態における本溶接装置
全体の側面図である。
ブパネルの溶接に適用した実施形態における本溶接装置
全体の側面図である。
【図２】図１における視覚センサーの詳細を示す斜視図
である。
である。
【図３】図１における監視装置の詳細を示す斜視図であ
る。
る。
【図４】本溶接装置の作動工程を示すフロー図である。
【図５】同上における画像解析の説明図である。
【図６】従来の上向き自動溶接装置の側面図である。
１ 被溶接材パネル １ａ チューブ １ｂ フィン １ｃ 開先 １１ 溶接台車 １２ ２軸駆動機構 １３ ウィービング機構 １４ 溶接トーチ １５ 溶接ワイヤ １６ 予熱バーナ ２０ 視覚センサー ２１ 遮蔽板 ２２ ＣＣＤカメラ ２３ レーザースリット投光器 ２４ 干渉フィルター ３０ 監視装置 ３１ 遮蔽箱 ３２ ＣＣＤカメラ ３３ 溶接アーク光専用フィルター ３４ 反射ミラー ４０ 制御装置 ４１ 開先画像表示器 ４２ 監視画像表示器 ４３ 入力キーボード ４４ 画像解析器 ４５ バッファテーブル ４６ 制御量出力器 ４７ トーチ用サーボモーター制御器 ４８ ウィービング用サーボモーター制御器 ４９ 操作器 ５０ 手動調整器 ５１ ケーブル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 9/12 ３３１ Ｂ２３Ｋ 9/12 ３３１Ｃ ３５０ ３５０Ｇ (56)参考文献 特開 平３−106571（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−191905（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−159446（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−299565（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−293658（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−126537（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/127 B23K 9/02 B23K 9/022 B23K 9/095 B23K 9/12
Claims (1)
- 【請求項１】 被溶接材の下側から開先へ上向きに対向
しつつ溶接線に沿い進行する溶接トーチを水平方向及び
鉛直方向の２軸方向に駆動する溶接トーチ駆動機構と、
上記溶接トーチを開先巾方向へウィービングするウィー
ビング機構と、上記溶接トーチより前方に配置され上記
開先に向けてレーザー光を投光するレーザースリット投
光器と当該レーザースリット投光器により投光されたレ
ーザー光が当てられた開先を撮像する視覚センサー用Ｃ
ＣＤカメラと上記レーザースリット投光器及び上記視覚
センサー用ＣＣＤカメラを溶接中の溶接部から遮蔽して
保護するための遮蔽体とを少なくとも有して上記開先を
撮像する視覚センサーと、当該視覚センサーの画像を解
析し上記溶接トーチのトーチ狙い位置と開先ギャップ長
とを検出する画像解析器と、当該画像解析器により得ら
れたデータと上記溶接トーチの上記２軸方向への２軸制
御量及び上記開先巾方向のウィービングのウィービング
長についての目標設定値とに基いて上記溶接トーチの上
記２軸制御量及び上記ウィービング長を算出する制御量
出力器と、上記視覚センサーの近傍に配置され監視装置
用ＣＣＤカメラと当該監視装置用ＣＣＤカメラを溶接中
の溶接部から遮蔽して保護する遮蔽体と上記溶接部を反
射ミラーを介して間接的に上記監視装置用ＣＣＤカメラ
により撮影するための反射ミラーとを少なくとも有して
上記溶接部を撮像する監視装置と、当該監視装置の画像
を観察しながら手動操作により上記制御量出力器が算出
した上記溶接トーチの上記２軸制御量及び上記ウィービ
ング長を修正する手動調整器とを備えたことを特徴とす
る、上向き自動溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32366695A JP3174722B2 (ja) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | 上向き自動溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32366695A JP3174722B2 (ja) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | 上向き自動溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09141438A JPH09141438A (ja) | 1997-06-03 |
| JP3174722B2 true JP3174722B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=18157259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32366695A Expired - Fee Related JP3174722B2 (ja) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | 上向き自動溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3174722B2 (ja) |
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| JP7126899B2 (ja) * | 2018-08-02 | 2022-08-29 | 株式会社加藤製作所 | 自動予熱装置 |
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| CN110561005A (zh) * | 2019-09-19 | 2019-12-13 | 合肥鑫波焊接波纹管有限公司 | 方形波纹管焊接设备 |
| CN112192072B (zh) * | 2020-10-13 | 2022-04-12 | 绍兴文理学院 | 一种用于四通阀组件自动焊接的定位装置及定位方法 |
-
1995
- 1995-11-17 JP JP32366695A patent/JP3174722B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09141438A (ja) | 1997-06-03 |
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