JP3297183B2 - Electrogas arc automatic welding method and apparatus - Google Patents
Electrogas arc automatic welding method and apparatusInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はボイラー、船舶、橋梁、
鉄骨の溶接に適用されるエレクトロガスアーク自動溶接
方法及び装置に関する。The present invention relates to boilers, ships, bridges,
The present invention relates to an electro-gas arc automatic welding method and apparatus applied to steel frame welding.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１０は従来のエレクトロガスアーク溶
接装置の構成を示す図である。2. Description of the Related Art FIG. 10 is a view showing a configuration of a conventional electrogas arc welding apparatus.
【０００３】１は溶接電源、２は被溶接材、３，４は水
冷銅板、５，６は水冷銅板３，４の冷却水入り口、出口
のポート、７はシールドガスの供給ポート、８は溶接ワ
イヤである。９は溶接ワイヤ８を供給するローラであ
り、図示していなし駆動モータに接続している。１０は
溶接ワイヤを被溶接材の開先に導入するための溶接トー
チである。１１，１２の矢印は溶接トーチを移動する方
向を示し、１１は開先の幅方向であり、１２は開先の板
厚方向である。1 is a welding power source, 2 is a material to be welded, 3 and 4 are water-cooled copper plates, 5 and 6 are cooling water inlet and outlet ports of the water-cooled copper plates 3 and 4, 7 is a shield gas supply port, and 8 is welding. It is a wire. A roller 9 for supplying the welding wire 8 is connected to a drive motor (not shown). Reference numeral 10 denotes a welding torch for introducing a welding wire into a groove of a material to be welded. Arrows 11 and 12 indicate the directions in which the welding torch moves, 11 is the width direction of the groove, and 12 is the thickness direction of the groove.
【０００４】１３は溶接中の溶融池、１４は溶接した後
の溶接ビードを示す。１５の矢印は水冷銅板３，４の移
動方向を示し、図示していない駆動系を用いる。[0004] Reference numeral 13 denotes a weld pool during welding, and reference numeral 14 denotes a weld bead after welding. The arrow 15 indicates the moving direction of the water-cooled copper plates 3 and 4, and a drive system (not shown) is used.
【０００５】次に、このような構成の装置の作用につい
て説明する。まず、被溶接材２を両側から水冷銅板３，
４ではさむように設置する。次に、供給ポート７からシ
ールドガスを供給する。従来方法では、約５０ｌ／分の
炭酸ガスを使用する。そして、溶接電源１から溶接電流
を出力する。溶接ワイヤ８の先端と被溶接材２の間にア
ークが発生し、溶接ワイヤ８の溶融量に合わせて、送給
ローラ９により溶接ワイヤ８を供給するとともに、水冷
銅板３，４を上方にスライドしていくと、溶融池１３が
形成される。溶融池１３の溶融金属は水冷銅板３，４に
より冷却され溶接継手を完成させる。被溶接材２表面に
は溶接ビード１４が形成される。Next, the operation of the device having such a configuration will be described. First, the material 2 to be welded was placed on both sides of the water-cooled copper plate 3,
4 is installed so as to sandwich it. Next, a shield gas is supplied from the supply port 7. The conventional method uses about 50 l / min of carbon dioxide. Then, a welding current is output from the welding power source 1. An arc is generated between the tip of the welding wire 8 and the material 2 to be welded, the welding wire 8 is supplied by the feed roller 9 in accordance with the melting amount of the welding wire 8, and the water-cooled copper plates 3 and 4 are slid upward. As a result, a molten pool 13 is formed. The molten metal in the molten pool 13 is cooled by the water-cooled copper plates 3 and 4 to complete a weld joint. A weld bead 14 is formed on the surface of the workpiece 2.
【０００６】従来法では溶接の安定を図るため、溶接ト
ーチ１０と水冷銅板３，４を常に開先の中央部に位置す
るように溶接トーチでは矢印１１，１２の方向に、水冷
銅板では矢印１５の方向に溶接士が動かしながら溶接し
なければならない。In the conventional method, in order to stabilize the welding, the welding torch 10 and the water-cooled copper plates 3 and 4 are always positioned at the center of the groove in the directions of arrows 11 and 12 for the welding torch, and the arrow 15 for the water-cooled copper plate. The welding must be performed while the welder moves in the direction of.
【０００７】そのため、溶接士が常に溶接を監視してい
なければならない。[0007] Therefore, the welder must constantly monitor the welding.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来のエレクトロガス
アーク溶接は溶接の安定を図るため、溶接士が常に溶接
を監視していなければならない。このため次のような問
題点がある。In conventional electrogas arc welding, a welder must constantly monitor welding in order to stabilize welding. Therefore, there are the following problems.
【０００９】（１）エレクトロガスアーク溶接は高所作
業を伴うものであり、溶接士は高所作業台車等に乗りな
がら長時間にわたって溶接作業に従事しなければなら
ず、危険な作業を伴う。(1) Electrogas arc welding involves work at a high place, and a welder has to engage in welding work for a long time while riding on a work platform at a high place, which involves dangerous work.
【００１０】（２）溶接の準備に時間を要し、溶接作業
の能率低下を招く。つまり、溶接設備以外に高所作業台
車等の準備も強いられるため、全体の溶接能率が低下す
る。(2) It takes time to prepare for welding, which leads to a decrease in efficiency of the welding operation. In other words, since the preparation of a work platform and the like is required in addition to the welding equipment, the overall welding efficiency is reduced.
【００１１】（３）溶接士の高齢化にともない、溶接の
監視能力が低下し溶接品質を低下させる恐れがある。(3) With the aging of the welders, the ability to monitor welding is reduced, and the quality of welding may be reduced.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決するために、エレクトロガスアーク溶接方法にお
いて、溶融池の形状、溶接ワイヤの先端形状、被溶接材
の開先形状及び水冷銅板の位置を、画像、等で検出し、
これらの検出情報により溶接トーチと水冷銅板の位置を
溶接が安定するように制御する方法を提供し、又、この
方法を実施する装置として、溶融池形状、溶接ワイヤ先
端形状、開先形状及び水冷銅板位置を検出するカメラを
設け、カメラからの画像情報に基づいて溶接が安定する
ように溶接トーチと水冷銅板の位置を制御する制御ユニ
ットとを備えたエレクトロガスアーク自動溶接装置を提
供する。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to an electrogas arc welding method, which comprises the steps of forming a molten pool, a tip of a welding wire, a groove of a material to be welded, and a water-cooled copper plate. The position is detected by an image, etc.,
Based on these detection information, a method for controlling the position of the welding torch and the water-cooled copper plate so as to stabilize the welding is provided, and as a device for performing this method, a molten pool shape, a welding wire tip shape, a groove shape, and a water-cooled shape. Provided is an electro-gas arc automatic welding apparatus provided with a camera for detecting a copper plate position and provided with a welding torch and a control unit for controlling the position of a water-cooled copper plate so that welding is stabilized based on image information from the camera.
【００１３】即ち、請求項１の発明は、溶接ワイヤを保
持した溶接トーチを駆動機構で駆動すると共に水冷銅板
を駆動機構で駆動し、周囲にシールドガスを供給して前
記溶接ワイヤと被溶接材との間にアークを発生させ、溶
融池を形成して被溶接材を溶接するエレクトロガスアー
ク溶接方法において、前記溶融池の形状、前記溶接ワイ
ヤの先端形状、前記被溶接材の開先形状及び前記水冷銅
板の位置を検出し、これらの検出値に基づいて、前記溶
接トーチ及び前記水冷銅板の位置を前記駆動機構で溶接
が安定するように制御することを特徴とするエレクトロ
ガスアーク自動溶接方法を提供する。That is, according to the first aspect of the present invention, the welding torch holding the welding wire is driven by the driving mechanism, the water-cooled copper plate is driven by the driving mechanism, and a shielding gas is supplied to the surroundings so that the welding wire and the workpiece are welded. In the electrogas arc welding method of generating an arc between the welding pool and the welded material by forming a molten pool, the shape of the molten pool, the tip shape of the welding wire, the groove shape of the material to be welded, and An electro-gas arc automatic welding method comprising: detecting a position of a water-cooled copper plate; and controlling the positions of the welding torch and the water-cooled copper plate so that welding is stabilized by the drive mechanism based on the detected values. I do.
【００１４】又、装置の発明として、請求項２の発明
は、溶接ワイヤを保持した溶接トーチの駆動機構、水冷
銅板の駆動機構及び前記溶接ワイヤが溶融して形成した
溶融池形状、溶接ワイヤ先端形状、開先形状及び水冷銅
板位置の画像を入力できるカメラ設備とを有する溶接台
車と、溶接条件が設定でき、溶接中に手動で溶接条件を
操作できる遠隔操作ユニットと、前記カメラ設備からの
画像情報により前記溶融池の形状、前記溶接ワイヤの先
端の位置、開先位置及び前記水冷銅板の位置を算出する
と共に、同算出情報から前記溶接台車に搭載した駆動機
構で前記溶接トーチ及び前記水冷銅板の位置を制御でき
る制御ユニットとを有してなることを特徴とするエレク
トロガスアーク自動溶接装置を提供する。[0014] As a device invention, a drive mechanism of a welding torch holding a welding wire, a drive mechanism of a water-cooled copper plate, a molten pool shape formed by melting the welding wire, a tip of the welding wire. A welding trolley having a camera equipment capable of inputting an image of a shape, a groove shape and a position of a water-cooled copper plate, a remote control unit capable of setting welding conditions and manually operating welding conditions during welding, and an image from the camera equipment The shape of the molten pool, the position of the tip of the welding wire, the groove position and the position of the water-cooled copper plate are calculated from the information, and the welding torch and the water-cooled copper plate are driven by a drive mechanism mounted on the welding cart from the calculated information. And a control unit that can control the position of the electro-gas arc welding apparatus.
【００１５】[0015]
【作用】本発明は、このような手段により、その請求項
１の発明においては、エレクトロガスアーク溶接方法に
おいて、溶融池の形状、溶接ワイヤの先端形状、開先形
状及び水冷銅板の位置を画像、等により検出し、これら
の検出情報に基づいてあらかじめ取得しておいた適正な
位置の情報と比較することにより、開先位置と溶接ワイ
ヤの先端との相対位置、及び開先位置と水冷銅板との相
対位置を溶接が安定するように適正な位置へ制御するこ
とができる。According to the first aspect of the present invention, in the electrogas arc welding method, the shape of the molten pool, the tip shape of the welding wire, the groove shape, and the position of the water-cooled copper plate are imaged by such means. Etc., and by comparing with the information of the appropriate position acquired in advance based on these detection information, the relative position between the groove position and the tip of the welding wire, and the groove position with the water-cooled copper plate Can be controlled to an appropriate position so that welding is stable.
【００１６】又、請求項２の発明では、溶融池形状、溶
接ワイヤ先端形状、開先形状及び水冷銅板位置をカメラ
により画像信号として制御ユニットに入力し、制御ユニ
ットではこれらの画像情報に基づいてあらかじめ取得し
ておいた適正な位置の情報と比較することにより開先位
置と溶接ワイヤ先端との相対位置及び開先位置と水冷銅
板との相対位置を溶接が安定するような適正な位置に移
動させるように溶接台車に装備した溶接トーチ及び水冷
銅板の駆動機構を制御する。従って溶接ワイヤは開先の
適正位置で溶接を行い、水冷銅板も開先の適正位置に移
動するので安定した溶接ができるようになる。According to the second aspect of the present invention, the shape of the molten pool, the shape of the tip of the welding wire, the shape of the groove, and the position of the water-cooled copper plate are input as image signals to the control unit by a camera. The relative position between the groove position and the tip of the welding wire and the relative position between the groove position and the water-cooled copper plate are moved to the appropriate positions to stabilize welding by comparing with the information of the appropriate position acquired in advance. The drive mechanism of the welding torch and the water-cooled copper plate mounted on the welding cart is controlled so that the welding cart is driven. Therefore, the welding wire performs welding at an appropriate position of the groove, and the water-cooled copper plate also moves to the appropriate position of the groove, so that stable welding can be performed.
【００１７】[0017]
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１は本発明の一実施例に係るエレクト
ロガスアーク自動溶接装置の全体を示す斜視図、図２は
本実施例における溶接台車の構成を示す側面図、図３は
その正面図である。図４は本実施例での溶接トーチの駆
動周辺の構成を示す側面図、図５は図４のＡ−Ａ矢視
図、図６は図５のＢ−Ｂ矢視図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an entire electrogas arc automatic welding apparatus according to one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view showing the configuration of a welding cart in this embodiment, and FIG. 3 is a front view thereof. FIG. 4 is a side view showing the configuration around the drive of the welding torch in the present embodiment, FIG. 5 is a view along arrow AA in FIG. 4, and FIG. 6 is a view along arrow BB in FIG.
【００１８】図１において、１０１は溶接電源、１０２
は被溶接板、１０３は溶接台車、１０４は溶接台車１０
３上部に取付けた溶接ワイヤリール、１０５は溶接台車
１０３を上方に移動させるための巻上げ装置、１０６は
巻上げワイヤ、１０７は被溶接板の開先である。１０８
は遠隔操作盤、１０９はモニターユニット、１１０はコ
ントローラユニット、１１１は溶接トーチの手動操作ユ
ニット、１１２は溶接台車と遠隔操作盤とをつなぐ操作
ケーブル、１１３は溶接台車とコントローラユニットを
つなぐ制御ケーブル、１１４は溶接電流を供給するパワ
ーケーブルである。In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a welding power source;
Is a plate to be welded, 103 is a welding trolley, 104 is a welding trolley 10
Reference numeral 3 denotes a welding wire reel attached to the upper portion, 105 denotes a winding device for moving the welding cart 103 upward, 106 denotes a winding wire, and 107 denotes a groove of a plate to be welded. 108
Is a remote control panel, 109 is a monitor unit, 110 is a controller unit, 111 is a manual operation unit of the welding torch, 112 is an operation cable connecting the welding trolley and the remote control panel, 113 is a control cable connecting the welding trolley and the controller unit, A power cable 114 supplies a welding current.
【００１９】図２、図３は前述の溶接台車１０３の構成
を示す側面図であり、図中の１０２，１０３，１０６は
図１と同一のものである。２０１は溶融池を画像入力す
るための溶融池検出カメラ、２０２はミラーであり、こ
れを介して検出カメラ２０１に溶融池の画像を入力す
る。２０３は開先を写しだす開先検出カメラ、２０４は
スリットレザー光源、２０５は溶接音検出センサーであ
り、これら２０１から２０５はすべて保護ボックスであ
る２０６に収納されている。FIG. 2 and FIG. 3 are side views showing the configuration of the above-mentioned welding cart 103, in which 102, 103 and 106 are the same as those in FIG. Reference numeral 201 denotes a molten pool detection camera for inputting an image of the molten pool, and reference numeral 202 denotes a mirror, through which an image of the molten pool is input to the detection camera 201. Reference numeral 203 denotes a groove detection camera that projects a groove, 204 denotes a slit laser light source, 205 denotes a welding sound detection sensor, and these 201 to 205 are all stored in a protective box 206.
【００２０】２０７は溶接トーチ、２０８はのぞき窓、
２０９は表側水冷銅板であり、のぞき窓２０８と一体と
なっている。２１０は裏側水冷銅板、２１１は溶融池で
ある。207 is a welding torch, 208 is a viewing window,
Reference numeral 209 denotes a front side water-cooled copper plate, which is integrated with the viewing window 208. 210 is a back side water-cooled copper plate, 211 is a molten pool.
【００２１】２１２は溶接トーチ２０７を開先１０７の
板厚方向に移動させるための駆動機構であり、２１３は
その駆動モーターである。ここで便宜的に移動方向をＸ
軸とする。２１４は溶接トーチ２０７と駆動機構２１２
上の移動テーブルを連結する治具、２１５は溶接トーチ
２０７を開先１０７の幅方向に移動させるための駆動機
構であり、２１６はその駆動モーターである。ここで便
宜的に移動方向をＹ軸とする。２１７は駆動機構２１５
上の移動テーブルと溶接台車１０３を固定する治具であ
る。Reference numeral 212 denotes a drive mechanism for moving the welding torch 207 in the thickness direction of the groove 107, and reference numeral 213 denotes a drive motor thereof. Here, for convenience, the moving direction is X
Axis. 214 is a welding torch 207 and a driving mechanism 212
A jig 215 for connecting the upper moving table is a drive mechanism for moving the welding torch 207 in the width direction of the groove 107, and 216 is a drive motor thereof. Here, the moving direction is set to the Y axis for convenience. 217 is a drive mechanism 215
This is a jig for fixing the upper moving table and the welding carriage 103.
【００２２】２１８は溶接ワイヤ、２１９は溶接ワイヤ
２１８を送給するローラ、２２０は送給ローラ２１９の
駆動モータ、２２１は溶接ワイヤ２１８の矯正ローラで
ある。２２２は一対のガイドローラであり、開先をはさ
むように設置し、開先に沿って溶接台車１０３が動くよ
うにするものである。218 is a welding wire, 219 is a roller for feeding the welding wire 218, 220 is a drive motor for the feeding roller 219, and 221 is a correction roller for the welding wire 218. Reference numeral 222 denotes a pair of guide rollers, which are installed so as to sandwich the groove, so that the welding carriage 103 moves along the groove.
【００２３】２２３は巻き上げワイヤ１０６と溶接台車
１０３の連結治具である。２２４は溶接台車１０３の支
持ローラ、２２５は水冷銅板２０９を開先１０７の幅方
向に駆動させるための駆動機構であり、２２６は駆動モ
ータである。２２７は駆動機構２２５上の移動テーブル
であり、水冷銅板２０９と直接連結している。２２８は
駆動機構２２５を溶接台車１０３に固定する治具であ
る。Reference numeral 223 denotes a connection jig for connecting the hoisting wire 106 and the welding carriage 103. Reference numeral 224 denotes a support roller of the welding cart 103, 225 denotes a drive mechanism for driving the water-cooled copper plate 209 in the width direction of the groove 107, and 226 denotes a drive motor. Reference numeral 227 denotes a moving table on the driving mechanism 225, which is directly connected to the water-cooled copper plate 209. 228 is a jig for fixing the drive mechanism 225 to the welding cart 103.
【００２４】図４は溶接台車１０３に設置した溶接トー
チ２０７及び水冷銅板２０９の駆動周辺の構成を詳細に
示すもので、図５はそのＡ−Ａ矢視図、図６はＢ−Ｂ矢
視図である。これらの図中の構成部品は図２、図３に示
したものと同一である。FIG. 4 shows in detail the configuration around the drive of the welding torch 207 and the water-cooled copper plate 209 installed on the welding carriage 103. FIG. 5 is a view taken along the line AA, and FIG. 6 is a view taken along the line BB. FIG. The components in these figures are the same as those shown in FIGS.
【００２５】図７は本発明の一実施例のエレクトロガス
アーク自動溶接装置の制御機器の構成を示すブロック図
である。図中の１０１，１０７，１０９，１１１，２０
１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０９，２１
０，２１１，２１３，２１６，２１８，２２６は図２乃
至図６のものと同一のものである。FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a control device of an automatic electrogas arc welding apparatus according to one embodiment of the present invention. 101, 107, 109, 111, 20 in the figure
1,202,203,204,205,209,21
Reference numerals 0, 211, 213, 216, 218 and 226 are the same as those shown in FIGS.
【００２６】図７において、４０１は溶融池画像処理器
であり、溶融池検出カメラ２０１と接続している。４０
２は開先画像処理器であり、開先検出カメラ２０３と接
続している。４０３は音波分析器であり、溶接音検出セ
ンサー２０５と接続している。４０４はシャント抵抗
器、４０５は溶接電流検出器でありシャント抵抗器４０
４と接続している。４０７は溶接トーチ駆動用情報処理
器、４０８は溶接トーチ駆動用制御器、４０９は手動、
自動切り替えスイッチ、４１０は溶接トーチ駆動用Ｘ軸
ドライバー、４１１は溶接トーチ駆動用Ｙ軸ドライバ
ー、４１２は手動での溶接トーチ駆動用Ｘ軸ドライバー
入力信号発生器、４１３は手動での溶接トーチ駆動用Ｙ
軸ドライバー入力信号発生器、４１４は遠隔操作ユニッ
ト１０８に内蔵している溶接電流調整と巻き上げモータ
調整に関する操作器である。４１５は巻き上げモータド
ライバーである。In FIG. 7, reference numeral 401 denotes a weld pool image processor, which is connected to the weld pool detection camera 201. 40
Reference numeral 2 denotes a groove image processor, which is connected to the groove detection camera 203. Reference numeral 403 denotes a sound wave analyzer, which is connected to the welding sound detection sensor 205. 404, a shunt resistor; 405, a welding current detector;
4 is connected. 407 is a welding torch drive information processor, 408 is a welding torch drive controller, 409 is manual,
Automatic switch, 410 is an X-axis driver for driving the welding torch, 411 is a Y-axis driver for driving the welding torch, 412 is an X-axis driver input signal generator for driving the welding torch manually, and 413 is a driver for driving the welding torch manually Y
The axis driver input signal generator 414 is an operation device incorporated in the remote operation unit 108 for adjusting the welding current and adjusting the hoist motor. 415 is a hoist motor driver.
【００２７】４１６の破線はコントローラユニット１１
０の内部であることを示し、４１７の破線は溶接トーチ
手動操作ユニット１１１の内部であることを示す。A broken line 416 indicates the controller unit 11
0 indicates that it is inside, and the broken line 417 indicates that it is inside the welding torch manual operation unit 111.
【００２８】４１８は水冷銅板駆動用情報処理器、４１
９は水冷銅板駆動用制御器、４２０は水冷銅板駆動用ド
ライバーである。418 is a water-cooled copper plate driving information processor, 41
9 is a controller for driving a water-cooled copper plate, and 420 is a driver for driving a water-cooled copper plate.
【００２９】図８は溶融池画像処理器４０１で処理した
画像の構成を示す図である。図８において、５０１は溶
融池検出カメラ２０１で捕えた溶接ワイヤ、５０２は画
像処理で求めた溶融池形状である。５０３は画像処理で
算出した溶接ワイヤ５０１の先端位置を十字の記号で示
している。５０４は画像処理で算出した溶融池形状の重
心位置を十字の記号で示している。図９は開先画像処理
器４０２で処理した画像の構成を示す図である。図９に
おいて、６０１は開先検出カメラ２０３で捕えた溶接ワ
イヤであり、６０２は開先検出カメラ２０３で捕えた開
先である。６０３は開先検出カメラ２０３で捕えたのぞ
き窓の縁である。６０４，６０５，６０６は画像処理で
求めたレーザスリット光のラインであり、６０４のライ
ンはのぞき窓２０８に、６０５のラインは開先１０７
に、６０６のラインは溶接ワイヤ２１８に写ったもので
ある。FIG. 8 is a diagram showing the structure of an image processed by the weld pool image processor 401. 8, reference numeral 501 denotes a welding wire captured by the molten pool detection camera 201, and reference numeral 502 denotes a molten pool shape obtained by image processing. Numeral 503 indicates the position of the tip of the welding wire 501 calculated by the image processing with a cross symbol. Reference numeral 504 denotes the position of the center of gravity of the shape of the molten pool calculated by the image processing using a cross symbol. FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an image processed by the groove image processor 402. 9, reference numeral 601 denotes a welding wire caught by the groove detection camera 203, and reference numeral 602 denotes a groove caught by the groove detection camera 203. Reference numeral 603 denotes an edge of the viewing window captured by the groove detection camera 203. Reference numerals 604, 605, and 606 denote laser slit light lines obtained by the image processing. The line 604 is in the viewing window 208, and the line 605 is the groove 107.
In addition, the line 606 is reflected on the welding wire 218.
【００３０】６０７は画像処理で算出したのぞき窓の縁
６０３の位置を十字で示している。６０８は画像処理で
算出した開先６０２の位置を十字で示している。６０９
は画像処理で算出した溶接ワイヤ中心位置を十字で示し
ている。Reference numeral 607 denotes the position of the edge 603 of the viewing window calculated by the image processing with a cross. Reference numeral 608 indicates the position of the groove 602 calculated by the image processing with a cross. 609
Indicates the cross position of the welding wire center position calculated by the image processing.
【００３１】次にこのような構成の装置の作用について
説明する。まず、図１において、遠隔操作ユニット１１
１により、手動で溶接を開始する。つまり、モニタ１０
９を見ながら遠隔操作ユニット１０８の操作盤にある操
作ボタンでガスシールドを供給し、溶接電流を出力さ
せ、巻き上げモータ１０５を駆動させる。その際モニタ
ー１０９に写す出される溶融池を見ながら、安定な溶接
条件に設定する。本発明の一実施例ではシールドガスに
炭酸ガスを５０ｌ／分で供給し、直径１．４mmのフラッ
クス入り溶接ワイヤを使用して、溶接電流は５００から
６００アンペア、溶接電圧は３０から３５ボルト、溶接
速度５０から６０cm／分の範囲で安定な溶接条件を得
た。Next, the operation of the device having such a configuration will be described. First, in FIG.
In step 1, welding is started manually. That is, the monitor 10
A gas shield is supplied by an operation button on the operation panel of the remote operation unit 108 while watching the screen 9, a welding current is output, and the hoist motor 105 is driven. At this time, stable welding conditions are set while observing the molten pool projected on the monitor 109. In one embodiment of the present invention, the shielding gas is supplied with carbon dioxide at a rate of 50 l / min, using a flux-cored welding wire having a diameter of 1.4 mm, a welding current of 500 to 600 amps, a welding voltage of 30 to 35 volts, Stable welding conditions were obtained at a welding speed of 50 to 60 cm / min.
【００３２】次に、図７において、切り替えスイッチ４
０９を自動に切り替える。これにより、溶接は自動化さ
れる。この溶接の自動化の作用を次に説明する。Next, referring to FIG.
09 is switched to automatic. Thereby, welding is automated. The operation of this welding automation will be described below.
【００３３】溶融池検出カメラ２０１より写しだした溶
融池の画像を溶融池画像処理器４０１で処理、演算し図
８に示す画像をモニターに出力する。それと同時に図８
に示す溶接ワイヤ先端位置５０３および溶融池重心位置
５０４を算出し、溶接トーチ駆動用情報処理器４０７へ
入力する。The molten pool image taken by the molten pool detection camera 201 is processed and operated by the molten pool image processor 401, and the image shown in FIG. 8 is output to the monitor. At the same time, FIG.
Is calculated and input to the welding torch drive information processor 407.
【００３４】この作用と同時に開先画像処理器４０２は
開先検出カメラ２０３より写しだした画像を処理、演算
して図９に示す画像を得る。溶接ワイヤ２１８、開先１
０７及びのぞき窓２０８に写るレーザスリット光のライ
ン６０６，６０５，６０４から開先の位置６０８、のぞ
き窓縁の位置６０７及び溶接ワイヤ６０１中心位置６０
９を算出し、溶接トーチ駆動用情報処理器４０７及び水
冷銅板駆動用情報処理器４１８へ入力可能な信号として
出力する。At the same time as this operation, the groove image processor 402 processes and calculates the image captured by the groove detection camera 203 to obtain the image shown in FIG. Welding wire 218, groove 1
07 and a line 606,605,604 of the laser slit light reflected on the viewing window 208, a groove position 608, a viewing window edge position 607, and a center position 60 of the welding wire 601.
9 is output as a signal that can be input to the welding torch drive information processor 407 and the water-cooled copper plate drive information processor 418.
【００３５】この作用と同時に音波分析器４０３は溶接
音検出センサー２０５で入力した溶接音を音波分析し、
あらかじめデータとして取得していた溶接不安定な音波
と比較することによってその差を溶接トーチ駆動用情報
処理器４０７へ入力可能な信号として出力する。Simultaneously with this operation, the sound wave analyzer 403 performs sound wave analysis of the welding sound input by the welding sound detection sensor 205,
By comparing with a welding unstable sound wave acquired in advance as data, the difference is output as a signal that can be input to the welding torch drive information processor 407.
【００３６】この作用と同時に溶接電流検出器４０５は
シャント抵抗４０４から検出した電圧を溶接電流値に換
算し、あらかじめデータとして取得していた適正溶接電
流範囲と比較することでその差を溶接トーチ駆動用情報
処理器４０７へ入力可能な信号として出力する。Simultaneously with this operation, the welding current detector 405 converts the voltage detected from the shunt resistor 404 into a welding current value and compares it with an appropriate welding current range obtained in advance as data, thereby determining the difference between the welding torch drive. And outputs it as a signal that can be input to the information processor 407.
【００３７】溶接トーチ駆動用情報処理器４０７では溶
接電流検出器４０５と音波分析器４０２の入力値から溶
接の異常状態を判断し、モニタ１０９に表示し溶接士に
情報を伝えて、手動操作をうながす。The welding torch drive information processor 407 determines the abnormal state of welding from the input values of the welding current detector 405 and the acoustic wave analyzer 402, displays it on the monitor 109, informs the welder of the information, and performs the manual operation. Eagles.
【００３８】さらに、溶融池画像処理器４０１と開先画
像処理器４０２の入力値から開先位置６０８と溶接ワイ
ヤ先端位置５０３の相対位置を求め、溶接トーチ駆動用
制御器４０７へ入力する。Further, the relative positions of the groove position 608 and the welding wire tip position 503 are obtained from the input values of the molten pool image processor 401 and the groove image processor 402 and input to the welding torch drive controller 407.
【００３９】水冷銅板駆動用情報処理器４１８では開先
画像処理器４０２からの入力値から開先位置６０８との
ぞき窓の縁の位置の相対位置を求め、水冷銅板駆動用制
御器４１９に入力可能な信号として出力する。The water-cooled copper plate driving information processor 418 obtains the relative position between the groove position 608 and the edge of the viewing window from the input value from the groove image processor 402, and can input the obtained position to the water-cooled copper plate driving controller 419. Output as a simple signal.
【００４０】溶接トーチ駆動用制御器４０８では予めデ
ータとして取得していた開先位置６０８と溶接ワイヤ先
端位置５０３の適正な相対位置と比較して、Ｘ方向およ
びＹ方向の制御量を算出しモータドライバー４１０，４
１１に入力可能な信号として出力する。The welding torch drive controller 408 compares the groove position 608 and the proper position of the welding wire tip 503 acquired in advance as data, and calculates the control amounts in the X and Y directions to calculate the motor amount. Driver 410, 4
11 as a signal that can be input.
【００４１】ドライバー４１０，４１１からの信号を受
けて溶接トーチ駆動用モータが作動して、開先位置６０
８と溶接ワイヤ先端位置５０３の相対位置が適正位置に
あるようにする。Upon receiving signals from the drivers 410 and 411, the motor for driving the welding torch operates and the groove position 60 is set.
8 and the welding wire tip position 503 are in a proper position.
【００４２】水冷銅板駆動用制御器４１９では予めデー
タとして取得していた開先位置６０８とのぞき窓の縁の
位置６０７との適正な相対位置と比較して、制御量を算
出しモータドライバー４２０に入力可能な信号として出
力する。これはのぞき窓２０８と表側水冷銅板２０９は
一体であるため、水冷銅板２０９と開先位置の適正な相
対位置をのぞき窓の縁の位置２０８と開先位置６０８の
相対位置におきかえることができるからである。The water-cooled copper plate driving controller 419 compares the groove position 608 and the position 607 of the viewing window with the proper relative position obtained in advance as data, and calculates the control amount. Output as an inputtable signal. This is because the viewing window 208 and the front side water-cooled copper plate 209 are integrated, so that the appropriate relative position between the water-cooled copper plate 209 and the groove position can be replaced with the relative position between the viewing window edge position 208 and the groove position 608. It is.
【００４３】ドライバー４２０からの信号を受けて水冷
銅板駆動用モータ２２６が作動して、開先位置６０８と
のぞき窓の縁の位置６０７との相対位置が適正位置にあ
るようにする。In response to the signal from the driver 420, the water-cooled copper plate driving motor 226 is operated so that the relative position between the groove position 608 and the position 607 of the edge of the viewing window is at an appropriate position.
【００４４】[0044]
【発明の効果】以上、具体的に説明したように、本発明
においては、エレクトロガスアーク溶接方法において、
溶融池形状、溶接ワイヤ先端形状、開先形状及び水冷銅
板の位置を検出して、これら検出情報に基づいて溶接ト
ーチ及び水冷銅板の位置を適正な位置に制御するような
方法、又、これらの情報を検出するカメラ設備を設け、
カメラで検出した画像の情報に基づいて制御ユニットで
溶接トーチ及び水冷銅板の位置の駆動機構を制御して適
正な位置にするエレクトロガスアーク自動溶接装置とし
たので、遠隔での自動溶接が可能となり次の効果が期待
できる。As described above, according to the present invention, in the electrogas arc welding method,
The method of detecting the molten pool shape, the shape of the welding wire tip, the groove shape, and the position of the water-cooled copper plate, and controlling the positions of the welding torch and the water-cooled copper plate to appropriate positions based on the detected information, Provide camera equipment to detect information,
The control unit controls the drive mechanism for the position of the welding torch and the water-cooled copper plate based on the information of the image detected by the camera. The effect can be expected.
【００４５】（１）溶接士は溶接箇所の近傍にいる必要
がない。したがって、高所作業に従事する必要がなく、
苛酷な労働、悪循環での作業から開放される。(1) The welder does not need to be near the welding location. Therefore, there is no need to engage in work at height,
Relieved of harsh labor and work in a vicious cycle.
【００４６】（２）溶接の能率化が図れる。高所作業等
の準備、撤収に全く時間を要す必要がなく、高能率化が
図れる。(2) The efficiency of welding can be improved. There is no need to take any time for preparation and withdrawal of work at heights, etc., and high efficiency can be achieved.
【００４７】（３）一人多アーク化が図れ大幅な高能率
化が達成する。(3) The number of arcs per person can be increased, and a large increase in efficiency can be achieved.
【００４８】（４）溶接士の技量に依存することなく溶
接品質の安定化が図れる。(4) The welding quality can be stabilized without depending on the skill of the welder.
【図１】本発明の一実施例に係るエレクトロガスアーク
自動溶接装置の全体構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of an automatic electrogas arc welding apparatus according to one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例での溶接台車の側面図であ
る。FIG. 2 is a side view of the welding bogie according to the embodiment of the present invention.
【図３】図２の正面図である。FIG. 3 is a front view of FIG. 2;
【図４】本発明の一実施例での溶接トーチの駆動周辺部
の側面図である。FIG. 4 is a side view of a driving peripheral portion of the welding torch according to one embodiment of the present invention.
【図５】図４のＡ−Ａ矢視図である。FIG. 5 is a view taken in the direction of arrows AA in FIG. 4;
【図６】図４のＢ−Ｂ矢視図である。6 is a view as viewed in the direction of arrows BB in FIG. 4;
【図７】本発明の一実施例でのエレクトロガスアーク自
動溶接装置の制御機器の構成を示すブロック図である。FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a control device of the electrogas arc automatic welding apparatus according to one embodiment of the present invention.
【図８】図７における溶融池画像処理器で処理した画像
の構成を示した図である。8 is a diagram showing a configuration of an image processed by the weld pool image processor in FIG. 7;
【図９】図７における開先画像処理器で処理した画像の
構成を示した図である。FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an image processed by the groove image processor in FIG. 7;
【図１０】従来のエレクトロガスアーク溶接装置の構成
図である。FIG. 10 is a configuration diagram of a conventional electrogas arc welding apparatus.
１０１ 溶接電源 １０２ 被溶接板 １０３ 溶接台車 １０５ 巻上げモータ １０７ 開先 １０８ 遠隔操作盤 １０９ モータユニット １１０ コントローラ ２０１ 溶融池検出カメラ ２０２ ミラー ２０３ 開先検出カメラ ２０４ レーザ光源 ２０５ 溶接音検出センサ ２０７ 溶接トーチ ２０９ 水冷銅板（表側） ２１０ 水冷銅板（裏側） ２１１ 溶融池 ２１２ 駆動機構 ２１３ 駆動モータ ２１５ 駆動機構 ２１６ 駆動モータ ２１８ 溶接ワイヤ ２２５ 駆動機構 ２２６ 駆動モータ ４０１ 溶融池画像処理部 ４０２ 開先画像処理部 ４０３ 音波分析器 ４０４ シャント抵抗器 ４０５ 溶接電流検出器 ４０７ 情報処理器 ４０８ 制御器 ４０９ 切り替えスイッチ ４１０ ドライバー（Ｘ軸） ４１１ ドライバー（Ｙ軸） ４１４ 操作器 ４１８ 水冷銅板駆動用情報処理器 ４１９ 水冷銅板駆動用制御器 ４２０ 水冷銅板駆動用ドライバー ５０１ 溶接ワイヤ ５０２ 溶融池形状 ５０３ 溶接ワイヤ先端位置 ５０４ 溶融池形状の重心位置 ６０１ 溶接ワイヤ ６０２ 開先 ６０３ のぞき窓の縁 ６０７ のぞき窓位置 ６０８ 開先位置 ６０９ 溶接ワイヤ中心位置 Reference Signs List 101 welding power source 102 plate to be welded 103 welding bogie 105 hoisting motor 107 groove 108 remote control panel 109 motor unit 110 controller 201 molten pool detection camera 202 mirror 203 groove detection camera 204 laser light source 205 welding sound detection sensor 207 welding torch 209 water cooling Copper plate (front side) 210 Water-cooled copper plate (back side) 211 Weld pool 212 Drive mechanism 213 Drive motor 215 Drive mechanism 216 Drive motor 218 Welding wire 225 Drive mechanism 226 Drive motor 401 Weld pool image processing unit 402 Groove image processing unit 403 Sound wave analyzer 404 Shunt resistor 405 Welding current detector 407 Information processor 408 Controller 409 Changeover switch 410 Driver (X axis) 411 Driver (Y axis) 414 Operator 418 Water-cooled copper plate drive Information processor 419 Controller for driving water-cooled copper plate 420 Driver for driving water-cooled copper plate 501 Welding wire 502 Weld pool shape 503 Welding wire tip position 504 Position of center of gravity of weld pool shape 601 Welding wire 602 Groove 603 Viewing edge 607 Viewing window Position 608 Groove position 609 Center position of welding wire
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 文雄 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株 式会社長崎造船所内 (72)発明者 中根 豊 大阪市淀川区西三国４丁目３番31号 大 阪電▲気▼株式▲会▼社内 (72)発明者 梶村 征志 大阪市淀川区西三国４丁目３番31号 大 阪電▲気▼株式▲会▼社内 (72)発明者 辻 正明 大阪市淀川区西三国４丁目３番31号 大 阪電▲気▼株式▲会▼社内 (56)参考文献 特開 昭58−188576（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−81077（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−20179（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−255270（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B23K 9/173 B23K 9/095 B23K 9/127 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Fumio Yamashita 1-1, Akunouramachi, Nagasaki City Inside Nagasaki Shipyard, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Yutaka Nakane 4-3-1, Nishi-Mikuni, Yodogawa-ku, Osaka Osaka Denki-Qi Stock-Association ▼ In-house (72) Inventor Seiji Kajimura 4-3-1-3 Nishi-Mikuni, Yodogawa-ku, Osaka-shi No. 4-3-131 Osaka Electric Power Co., Ltd. Stock Company, In-house (56) References JP-A-58-188576 (JP, A) JP-A-55-81077 (JP, A) JP-A-63-20179 (JP, A) JP-A-60-255270 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 9/173 B23K 9/095 B23K 9/127
Claims (2)
機構で駆動すると共に水冷銅板を駆動機構で駆動し、周
囲にシールドガスを供給して前記溶接ワイヤと被溶接材
との間にアークを発生させ、溶融池を形成して被溶接材
を溶接するエレクトロガスアーク溶接方法において、前
記溶融池の形状、前記溶接ワイヤの先端形状、前記被溶
接材の開先形状及び前記水冷銅板の位置を検出し、これ
らの検出値に基づいて、前記溶接トーチ及び前記水冷銅
板の位置を前記駆動機構で溶接が安定するように制御す
ることを特徴とするエレクトロガスアーク自動溶接方
法。1. A welding torch holding a welding wire is driven by a drive mechanism and a water-cooled copper plate is driven by a drive mechanism to supply a surrounding shield gas to generate an arc between the welding wire and the material to be welded. In the electrogas arc welding method of forming a molten pool and welding the material to be welded, the shape of the molten pool, the tip shape of the welding wire, the groove shape of the material to be welded, and the position of the water-cooled copper plate are detected. And controlling the positions of the welding torch and the water-cooled copper plate based on the detected values so that welding is stabilized by the drive mechanism.
機構、水冷銅板の駆動機構及び前記溶接ワイヤが溶融し
て形成した溶融池形状、溶接ワイヤ先端形状、開先形状
及び水冷銅板位置の画像を入力できるカメラ設備とを有
する溶接台車と、溶接条件が設定でき、溶接中に手動で
溶接条件を操作できる遠隔操作ユニットと、前記カメラ
設備からの画像情報により前記溶融池の形状、前記溶接
ワイヤの先端の位置、開先位置及び前記水冷銅板の位置
を算出すると共に、同算出情報から前記溶接台車に搭載
した駆動機構で前記溶接トーチ及び前記水冷銅板の位置
を制御できる制御ユニットとを有してなることを特徴と
するエレクトロガスアーク自動溶接装置。2. A drive mechanism of a welding torch holding a welding wire, a drive mechanism of a water-cooled copper plate, and an image of a molten pool shape, a welding wire tip shape, a groove shape, and a position of a water-cooled copper plate formed by melting the welding wire. Welding trolley having a camera facility that can be input, a welding operation condition can be set, a remote control unit that can manually operate the welding condition during welding, and a shape of the molten pool by the image information from the camera facility, the welding wire A control unit capable of calculating the position of the tip, the groove position and the position of the water-cooled copper plate, and controlling the position of the welding torch and the water-cooled copper plate with a drive mechanism mounted on the welding cart from the calculated information. An automatic electro-gas arc welding apparatus, comprising:
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|---|---|---|---|
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