JPH09155543A - 自動溶接装置 - Google Patents
自動溶接装置Info
- Publication number
- JPH09155543A JPH09155543A JP7316849A JP31684995A JPH09155543A JP H09155543 A JPH09155543 A JP H09155543A JP 7316849 A JP7316849 A JP 7316849A JP 31684995 A JP31684995 A JP 31684995A JP H09155543 A JPH09155543 A JP H09155543A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- welding
- data
- contact type
- layer
- automatic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Image Analysis (AREA)
- Image Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 開先形状の変化に対応した高精度かつ高品質
の自動多層盛り溶接が可能な自動溶接装置を提供する。 【解決手段】 溶接ワークの開先断面形状を測定する非
接触式形状計測センサを設ける。溶接技術データを記憶
する溶接技術データ記憶手段と、溶接電源及び溶接ヘッ
ドを制御する溶接トーチ制御手段とを備えた溶接トーチ
制御装置を設ける。非接触式形状計測センサを制御する
センサ制御手段と、センサからの計測データに基づいて
溶接技術データの補正データを計算する補正条件演算手
段とを備えた形状計測制御装置を設ける。溶接トーチ制
御手段は、溶接技術データに基づいて初層溶接を行い、
溶接技術データの補正データに基づいて2層目以降の溶
接を実施して多層盛り溶接を行う。
の自動多層盛り溶接が可能な自動溶接装置を提供する。 【解決手段】 溶接ワークの開先断面形状を測定する非
接触式形状計測センサを設ける。溶接技術データを記憶
する溶接技術データ記憶手段と、溶接電源及び溶接ヘッ
ドを制御する溶接トーチ制御手段とを備えた溶接トーチ
制御装置を設ける。非接触式形状計測センサを制御する
センサ制御手段と、センサからの計測データに基づいて
溶接技術データの補正データを計算する補正条件演算手
段とを備えた形状計測制御装置を設ける。溶接トーチ制
御手段は、溶接技術データに基づいて初層溶接を行い、
溶接技術データの補正データに基づいて2層目以降の溶
接を実施して多層盛り溶接を行う。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動溶接装置に係
わり、特に溶接前又は溶接中の開先位置及び開先断面形
状を非接触式形状計測センサで検出して多層溶接を行う
ことができる自動溶接装置に関する。
わり、特に溶接前又は溶接中の開先位置及び開先断面形
状を非接触式形状計測センサで検出して多層溶接を行う
ことができる自動溶接装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の自動溶接装置は、例えば図22に
示したような構成を備えており、この装置は、溶接施工
条件を作成して蓄積する溶接データベース1と、この溶
接データベース1のデータを格納し、溶接の指示を行う
制御カード2及び条件カード3と、このカードの条件で
溶接の動作制御を行う制御装置4と、この制御装置4か
らの指令で溶接動作を行う溶接ヘッド5と、この溶接ヘ
ッド5で保持される溶接トーチ9と、制御装置4からの
指令で溶接アークを発生させる溶接電源6と、溶接線を
検出する溶接線倣いセンサ7及び倣いセンサ駆動機構8
と、上記溶接データベース1に設けられたパーソナルコ
ンピュータ11により構成されている。
示したような構成を備えており、この装置は、溶接施工
条件を作成して蓄積する溶接データベース1と、この溶
接データベース1のデータを格納し、溶接の指示を行う
制御カード2及び条件カード3と、このカードの条件で
溶接の動作制御を行う制御装置4と、この制御装置4か
らの指令で溶接動作を行う溶接ヘッド5と、この溶接ヘ
ッド5で保持される溶接トーチ9と、制御装置4からの
指令で溶接アークを発生させる溶接電源6と、溶接線を
検出する溶接線倣いセンサ7及び倣いセンサ駆動機構8
と、上記溶接データベース1に設けられたパーソナルコ
ンピュータ11により構成されている。
【0003】上記溶接データベース1には溶接技術デー
タが蓄積されており、この溶接技術データは各種対象
物、材質、溶接種類の溶接制御データ及び溶接条件デー
タを含み、これらの溶接制御データ及び溶接条件データ
の中から対象物に合った指示データをそれぞれ制御カー
ド2及び条件カード3に格納する。そして、これらの制
御カード2及び条件カード3を制御装置4に接続するこ
とによりそのデータを制御装置4に入力する。制御装置
4は、溶接制御データ及び溶接条件データにより溶接ヘ
ッド5の動作制御及び溶接電源6の出力制御を行うこと
により、溶接アークの位置及び出力を制御して自動溶接
を行う。このときの溶接ヘッド5の動作軌跡は、溶接箇
所を溶接線倣いセンサ7で検出して予め記憶しておく
か、又は溶接ヘッド5に先行させて記憶させ、その記憶
データに基づき溶接ヘッド5を再生動作させる。上述し
た作用によって所定の溶接線に追従する自動溶接が行わ
れる。
タが蓄積されており、この溶接技術データは各種対象
物、材質、溶接種類の溶接制御データ及び溶接条件デー
タを含み、これらの溶接制御データ及び溶接条件データ
の中から対象物に合った指示データをそれぞれ制御カー
ド2及び条件カード3に格納する。そして、これらの制
御カード2及び条件カード3を制御装置4に接続するこ
とによりそのデータを制御装置4に入力する。制御装置
4は、溶接制御データ及び溶接条件データにより溶接ヘ
ッド5の動作制御及び溶接電源6の出力制御を行うこと
により、溶接アークの位置及び出力を制御して自動溶接
を行う。このときの溶接ヘッド5の動作軌跡は、溶接箇
所を溶接線倣いセンサ7で検出して予め記憶しておく
か、又は溶接ヘッド5に先行させて記憶させ、その記憶
データに基づき溶接ヘッド5を再生動作させる。上述し
た作用によって所定の溶接線に追従する自動溶接が行わ
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した従
来の自動溶接装置は、単に溶接線を倣いセンサ7によっ
て検出して溶接線に追従する自動溶接を行っているの
で、開先の加工精度や開先ギャップの大小で開先断面積
が異なる場合や、溶接時の熱変形によって開先形状が変
化すると、指示された条件では溶接肉盛量が不足した
り、又は多すぎたりすることがあり、このため、溶接の
状況を常に作業者が監視し、必要に応じて溶接作業を中
断して溶接条件の修正を行わなければならなかった。ま
た、この従来の自動溶接装置は、多層溶接の層数及びパ
ス数を溶接条件として指示するようにしているので、開
先形状の熱変形等が生じた場合、当初指示された溶接層
数及びパス数が現状に合わなくなって溶接の品質が大幅
に劣化するという問題があった。
来の自動溶接装置は、単に溶接線を倣いセンサ7によっ
て検出して溶接線に追従する自動溶接を行っているの
で、開先の加工精度や開先ギャップの大小で開先断面積
が異なる場合や、溶接時の熱変形によって開先形状が変
化すると、指示された条件では溶接肉盛量が不足した
り、又は多すぎたりすることがあり、このため、溶接の
状況を常に作業者が監視し、必要に応じて溶接作業を中
断して溶接条件の修正を行わなければならなかった。ま
た、この従来の自動溶接装置は、多層溶接の層数及びパ
ス数を溶接条件として指示するようにしているので、開
先形状の熱変形等が生じた場合、当初指示された溶接層
数及びパス数が現状に合わなくなって溶接の品質が大幅
に劣化するという問題があった。
【0005】そこで、本発明の目的は、溶接前及び溶接
中の開先位置、開先断面形状を非接触式形状計測センサ
によって検出し、開先位置及び開先断面形状に応じた溶
接トーチの位置制御、及び溶接ビード高さに応じた層毎
の溶接条件の自動補正を行い、開先形状の変化に対応し
た高精度かつ高品質の自動多層盛り溶接が可能な自動溶
接装置を提供することにある。
中の開先位置、開先断面形状を非接触式形状計測センサ
によって検出し、開先位置及び開先断面形状に応じた溶
接トーチの位置制御、及び溶接ビード高さに応じた層毎
の溶接条件の自動補正を行い、開先形状の変化に対応し
た高精度かつ高品質の自動多層盛り溶接が可能な自動溶
接装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
溶接技術データを内部に記憶した記憶装置と、溶接トー
チを保持して溶接動作を行う溶接ヘッドと、溶接アーク
を発生させる溶接電源と、前記溶接ヘッド及び溶接電源
を制御する溶接トーチ制御装置と、溶接ワークの開先位
置及び開先断面形状を測定する非接触式形状計測センサ
と、この非接触式形状計測センサの測定制御を行う形状
計測制御装置とを備え、前記溶接トーチ制御装置は、前
記記憶装置から転送された溶接技術データを記憶する溶
接技術データ記憶手段と、溶接技術データに基づいて前
記溶接電源及び溶接ヘッドを制御する溶接トーチ制御手
段とを有し、前記形状計測制御装置は、前記非接触式形
状計測センサを制御するセンサ制御手段と、前記非接触
式形状計測センサからの計測データに基づいて前記溶接
技術データ記憶手段から転送された溶接技術データの補
正データを計算する補正条件演算手段とを有し、前記溶
接トーチ制御手段は、前記溶接技術データ記憶手段に記
憶された溶接技術データに基づいて前記溶接電源及び溶
接ヘッドを制御して初層溶接を行い、前記補正条件演算
手段から転送された溶接技術データの補正データに基づ
いて前記溶接電源及び溶接ヘッドを制御して2層目以降
の溶接を実施して多層盛り溶接を行うようにしたことを
特徴とする。
溶接技術データを内部に記憶した記憶装置と、溶接トー
チを保持して溶接動作を行う溶接ヘッドと、溶接アーク
を発生させる溶接電源と、前記溶接ヘッド及び溶接電源
を制御する溶接トーチ制御装置と、溶接ワークの開先位
置及び開先断面形状を測定する非接触式形状計測センサ
と、この非接触式形状計測センサの測定制御を行う形状
計測制御装置とを備え、前記溶接トーチ制御装置は、前
記記憶装置から転送された溶接技術データを記憶する溶
接技術データ記憶手段と、溶接技術データに基づいて前
記溶接電源及び溶接ヘッドを制御する溶接トーチ制御手
段とを有し、前記形状計測制御装置は、前記非接触式形
状計測センサを制御するセンサ制御手段と、前記非接触
式形状計測センサからの計測データに基づいて前記溶接
技術データ記憶手段から転送された溶接技術データの補
正データを計算する補正条件演算手段とを有し、前記溶
接トーチ制御手段は、前記溶接技術データ記憶手段に記
憶された溶接技術データに基づいて前記溶接電源及び溶
接ヘッドを制御して初層溶接を行い、前記補正条件演算
手段から転送された溶接技術データの補正データに基づ
いて前記溶接電源及び溶接ヘッドを制御して2層目以降
の溶接を実施して多層盛り溶接を行うようにしたことを
特徴とする。
【0007】請求項2記載の発明は、溶接技術データを
内部に記憶した記憶装置と、溶接トーチを保持して溶接
動作を行う溶接ヘッドと、溶接アークを発生させる溶接
電源と、溶接ワークの開先位置及び開先断面形状を測定
する非接触式形状計測センサと、前記溶接ヘッド、溶接
電源及び非接触式形状計測センサを制御する自動溶接制
御装置とを備え、前記自動溶接制御装置は、前記記憶装
置から転送された溶接技術データを記憶する溶接技術デ
ータ記憶手段と、溶接技術データに基づいて前記溶接電
源及び溶接ヘッドを制御する溶接トーチ制御手段と、前
記非接触式形状計測センサを制御するセンサ制御手段
と、前記非接触式形状計測センサからの計測データに基
づいて前記溶接技術データ記憶手段に記憶された溶接技
術データの補正データを計算する補正条件演算手段とを
有し、前記溶接トーチ制御手段は、前記溶接技術データ
記憶手段に記憶された溶接技術データに基づいて前記溶
接電源及び溶接ヘッドを制御して初層溶接を行い、前記
補正条件演算手段で算出された溶接技術データの補正デ
ータに基づいて前記溶接電源及び溶接ヘッドを制御して
2層目以降の溶接を実施して多層盛り溶接を行うように
したことを特徴とする。
内部に記憶した記憶装置と、溶接トーチを保持して溶接
動作を行う溶接ヘッドと、溶接アークを発生させる溶接
電源と、溶接ワークの開先位置及び開先断面形状を測定
する非接触式形状計測センサと、前記溶接ヘッド、溶接
電源及び非接触式形状計測センサを制御する自動溶接制
御装置とを備え、前記自動溶接制御装置は、前記記憶装
置から転送された溶接技術データを記憶する溶接技術デ
ータ記憶手段と、溶接技術データに基づいて前記溶接電
源及び溶接ヘッドを制御する溶接トーチ制御手段と、前
記非接触式形状計測センサを制御するセンサ制御手段
と、前記非接触式形状計測センサからの計測データに基
づいて前記溶接技術データ記憶手段に記憶された溶接技
術データの補正データを計算する補正条件演算手段とを
有し、前記溶接トーチ制御手段は、前記溶接技術データ
記憶手段に記憶された溶接技術データに基づいて前記溶
接電源及び溶接ヘッドを制御して初層溶接を行い、前記
補正条件演算手段で算出された溶接技術データの補正デ
ータに基づいて前記溶接電源及び溶接ヘッドを制御して
2層目以降の溶接を実施して多層盛り溶接を行うように
したことを特徴とする。
【0008】請求項3記載の発明は、前記非接触式形状
計測センサに代えてCCDカメラと、このCCDカメラ
で撮像された溶接ワークの画像を処理して溶接ワークの
開先断面形状の計測データを求める画像処理装置とを設
け、前記画像処理装置で得られた計測データを前記補正
条件演算手段に転送するようにしたことを特徴とする。
計測センサに代えてCCDカメラと、このCCDカメラ
で撮像された溶接ワークの画像を処理して溶接ワークの
開先断面形状の計測データを求める画像処理装置とを設
け、前記画像処理装置で得られた計測データを前記補正
条件演算手段に転送するようにしたことを特徴とする。
【0009】請求項4記載の発明は、前記非接触式形状
計測センサによって測定された初層溶接前の溶接ワーク
の開先位置及び開先断面形状についての計測データに基
づいて、前記溶接技術データの一部を構成する溶接条件
データを計算する溶接条件演算手段を有することを特徴
とする。
計測センサによって測定された初層溶接前の溶接ワーク
の開先位置及び開先断面形状についての計測データに基
づいて、前記溶接技術データの一部を構成する溶接条件
データを計算する溶接条件演算手段を有することを特徴
とする。
【0010】請求項5記載の発明は、前記非接触式形状
計測センサによって積層ビード幅を検出できない場合
に、積層ビード幅及び開先深さについての前層の計測デ
ータに基づいて積層ビード幅を計算する積層ビード幅演
算手段を有することを特徴とする。
計測センサによって積層ビード幅を検出できない場合
に、積層ビード幅及び開先深さについての前層の計測デ
ータに基づいて積層ビード幅を計算する積層ビード幅演
算手段を有することを特徴とする。
【0011】請求項6記載の発明は、多層盛り溶接作業
が途中で中断された場合に、前記非接触式形状計測セン
サによって測定された溶接途中の溶接ワークの開先断面
形状についての計測データに基づいて、溶接を再開する
際のパス数を計算するパス数演算手段を有することを特
徴とする。
が途中で中断された場合に、前記非接触式形状計測セン
サによって測定された溶接途中の溶接ワークの開先断面
形状についての計測データに基づいて、溶接を再開する
際のパス数を計算するパス数演算手段を有することを特
徴とする。
【0012】請求項7記載の発明は、前記非接触式形状
計測センサは、前記溶接トーチの前方に設けられた第1
非接触式形状計測センサと、前記溶接トーチの後方に設
けられた第2非接触式形状計測センサとを備え、溶接方
向が前進のときは前記第1非接触式形状計測センサによ
って溶接ワークの開先位置及び開先断面形状を計測し、
溶接方向が後進のときは前記第2非接触式形状計測セン
サによって溶接ワークの開先位置及び開先断面形状を計
測して多層盛り溶接を行うようにしたことを特徴とす
る。
計測センサは、前記溶接トーチの前方に設けられた第1
非接触式形状計測センサと、前記溶接トーチの後方に設
けられた第2非接触式形状計測センサとを備え、溶接方
向が前進のときは前記第1非接触式形状計測センサによ
って溶接ワークの開先位置及び開先断面形状を計測し、
溶接方向が後進のときは前記第2非接触式形状計測セン
サによって溶接ワークの開先位置及び開先断面形状を計
測して多層盛り溶接を行うようにしたことを特徴とす
る。
【0013】
【発明の実施の形態】第1の実施形態 以下、本発明による自動溶接装置の第1の実施形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、上述した従来の自
動溶接装置と同一部材には同一符号を付して詳細な説明
は省略する。
いて図面を参照して説明する。なお、上述した従来の自
動溶接装置と同一部材には同一符号を付して詳細な説明
は省略する。
【0014】図1は本実施形態による自動溶接装置の概
略構成を示したブロック図であり、この自動溶接装置
は、溶接施工条件を作成して蓄積する溶接データベース
1と、この溶接データベース1のデータを格納する制御
カード2及び条件カード3と、溶接ヘッド5及びこの溶
接ヘッド5で保持された溶接トーチ9と、溶接アークを
発生させる溶接電源6と、上記溶接データベース1に設
けられたパーソナルコンピュータ11とを備えている。
なお、パーソナルコンピュータ11に代えて他の種類の
電子計算機を使用することもできる。
略構成を示したブロック図であり、この自動溶接装置
は、溶接施工条件を作成して蓄積する溶接データベース
1と、この溶接データベース1のデータを格納する制御
カード2及び条件カード3と、溶接ヘッド5及びこの溶
接ヘッド5で保持された溶接トーチ9と、溶接アークを
発生させる溶接電源6と、上記溶接データベース1に設
けられたパーソナルコンピュータ11とを備えている。
なお、パーソナルコンピュータ11に代えて他の種類の
電子計算機を使用することもできる。
【0015】さらに、本実施形態による自動溶接装置
は、溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御を行う溶接トー
チ制御装置12と、開先形状を計測する非接触式形状計
測センサ13と、開先形状の計測制御を行う形状計測制
御装置14とを備えている。ここで、非接触式形状計測
センサ13には、例えばレーザースキャン型のセンサや
レーザースリットを利用したセンサを使用することがで
きる。また、上記制御カード2及び条件カード3は、上
記溶接トーチ制御装置12と溶接データベース1との間
のデータの授受に使用される。
は、溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御を行う溶接トー
チ制御装置12と、開先形状を計測する非接触式形状計
測センサ13と、開先形状の計測制御を行う形状計測制
御装置14とを備えている。ここで、非接触式形状計測
センサ13には、例えばレーザースキャン型のセンサや
レーザースリットを利用したセンサを使用することがで
きる。また、上記制御カード2及び条件カード3は、上
記溶接トーチ制御装置12と溶接データベース1との間
のデータの授受に使用される。
【0016】また、溶接データベース1には溶接技術デ
ータが蓄積されており、この溶接技術データは、溶接に
関する種々のデータ、例えば一般常識データ、材料別の
データ、構造物のデータ、継手別のデータ、製品別のデ
ータ、規格別のデータ、施工別のデータ、資格別のデー
タ等を含んだ溶接制御データ及び溶接条件データを備え
ている。そして、パーソナルコンピュータ11は、溶接
対象物及び溶接ヘッド5等の仕様に応じて上記データの
中から適切なものを制御カード2及び条件カード3に書
き込んだり、実際の溶接完了時にこれらのカードの内容
を読み出して格納されたデータに対する修正及び加工を
行うことができる。本実施形態においては、溶接技術デ
ータベース1に蓄積された溶接技術データの中から、少
なくとも、ビード高さh、溶接速度Vs 、ウィービング
幅W、ウィービング速度Vw 、ワイヤ速度Vf、ワイヤ
径d、ウィービング左右停止時間ts を溶接トーチ制御
装置12に転送する。
ータが蓄積されており、この溶接技術データは、溶接に
関する種々のデータ、例えば一般常識データ、材料別の
データ、構造物のデータ、継手別のデータ、製品別のデ
ータ、規格別のデータ、施工別のデータ、資格別のデー
タ等を含んだ溶接制御データ及び溶接条件データを備え
ている。そして、パーソナルコンピュータ11は、溶接
対象物及び溶接ヘッド5等の仕様に応じて上記データの
中から適切なものを制御カード2及び条件カード3に書
き込んだり、実際の溶接完了時にこれらのカードの内容
を読み出して格納されたデータに対する修正及び加工を
行うことができる。本実施形態においては、溶接技術デ
ータベース1に蓄積された溶接技術データの中から、少
なくとも、ビード高さh、溶接速度Vs 、ウィービング
幅W、ウィービング速度Vw 、ワイヤ速度Vf、ワイヤ
径d、ウィービング左右停止時間ts を溶接トーチ制御
装置12に転送する。
【0017】図2は、図1に示した概略構成と共に溶接
トーチ制御装置12及び形状計測制御装置14の内部の
各種手段を示したブロック図である。溶接トーチ制御装
置12は、制御カード2、条件カード3、溶接ヘッド5
及び溶接電源6とのインターフェースとしての入出力処
理手段12cと、制御カード2及び条件カード3から転
送された溶接技術データを記憶する溶接技術データ記憶
手段12aと、溶接技術データに基づいて溶接電源6及
び溶接ヘッド5を制御する溶接トーチ制御手段12bと
を備えている。
トーチ制御装置12及び形状計測制御装置14の内部の
各種手段を示したブロック図である。溶接トーチ制御装
置12は、制御カード2、条件カード3、溶接ヘッド5
及び溶接電源6とのインターフェースとしての入出力処
理手段12cと、制御カード2及び条件カード3から転
送された溶接技術データを記憶する溶接技術データ記憶
手段12aと、溶接技術データに基づいて溶接電源6及
び溶接ヘッド5を制御する溶接トーチ制御手段12bと
を備えている。
【0018】形状計測制御装置14は、溶接トーチ制御
手段12及び非接触式形状計測センサ13とのインター
フェースとしての入出力処理手段14cと、非接触式形
状計測センサ13を制御するセンサ制御手段14aと、
非接触式形状計測センサ13からの計測データに基づい
て溶接技術データ記憶手段12aから転送された溶接技
術データの補正データを計算する補正条件演算手段14
bとを備えている。
手段12及び非接触式形状計測センサ13とのインター
フェースとしての入出力処理手段14cと、非接触式形
状計測センサ13を制御するセンサ制御手段14aと、
非接触式形状計測センサ13からの計測データに基づい
て溶接技術データ記憶手段12aから転送された溶接技
術データの補正データを計算する補正条件演算手段14
bとを備えている。
【0019】図3は、本実施形態による自動溶接装置の
運転手順を示したフローチャートであり、図4はこの運
転手順の中の1つのステップである計測処理及び条件デ
ータ補正処理の手順を示したフローチャートである。
運転手順を示したフローチャートであり、図4はこの運
転手順の中の1つのステップである計測処理及び条件デ
ータ補正処理の手順を示したフローチャートである。
【0020】まず、図3に示したように、制御カード2
からの溶接制御データ及び条件カード3からの溶接条件
データがそれぞれ溶接トーチ制御装置12の入出力処理
手段12cを介して溶接技術データ記憶手段12aに読
み込まれ、自動又は手動で開始信号が入力されると自動
溶接運転が開始される(ステップ1)。
からの溶接制御データ及び条件カード3からの溶接条件
データがそれぞれ溶接トーチ制御装置12の入出力処理
手段12cを介して溶接技術データ記憶手段12aに読
み込まれ、自動又は手動で開始信号が入力されると自動
溶接運転が開始される(ステップ1)。
【0021】自動溶接運転が開始されると、溶接技術デ
ータ記憶手段12aに記憶された溶接技術データに基づ
いて溶接トーチ制御手段12bによって溶接ヘッド5及
び溶接電源6を制御して初層溶接を行うと共に、溶接ト
ーチ制御装置12の溶接技術データ記憶手段12aから
入出力処理手段12cを介して形状計測制御装置14の
入出力処理手段14cに次パスの溶接条件データが出力
される(ステップ2)。次に、計測開始信号が出力さ
れ、形状計測制御装置14のセンサ制御手段14aから
入出力処理手段14cを介して非接触式形状計測センサ
13に制御信号が伝送され、この非接触式形状計測セン
サ13によって開先形状の計測が開始される(ステップ
3)。
ータ記憶手段12aに記憶された溶接技術データに基づ
いて溶接トーチ制御手段12bによって溶接ヘッド5及
び溶接電源6を制御して初層溶接を行うと共に、溶接ト
ーチ制御装置12の溶接技術データ記憶手段12aから
入出力処理手段12cを介して形状計測制御装置14の
入出力処理手段14cに次パスの溶接条件データが出力
される(ステップ2)。次に、計測開始信号が出力さ
れ、形状計測制御装置14のセンサ制御手段14aから
入出力処理手段14cを介して非接触式形状計測センサ
13に制御信号が伝送され、この非接触式形状計測セン
サ13によって開先形状の計測が開始される(ステップ
3)。
【0022】次に、図4に示したように、非接触式形状
計測センサ13による開先形状の計測が開始されると
(ステップ4)、形状計測制御装置14のセンサ制御手
段14aは非接触式形状計測センサ13の計測動作制御
を行い、この非接触式形状計測センサ13を溶接ワーク
Wの開先の長手方向に沿って走査させながら開先断面形
状を計測する(ステップ5)。この開先形状の計測は、
溶接ワークWの開先長手方向の予め設定された間隔毎に
行われる。
計測センサ13による開先形状の計測が開始されると
(ステップ4)、形状計測制御装置14のセンサ制御手
段14aは非接触式形状計測センサ13の計測動作制御
を行い、この非接触式形状計測センサ13を溶接ワーク
Wの開先の長手方向に沿って走査させながら開先断面形
状を計測する(ステップ5)。この開先形状の計測は、
溶接ワークWの開先長手方向の予め設定された間隔毎に
行われる。
【0023】この計測によって検出された計測データを
形状計測制御装置14の入出力処理手段14cを介して
補正条件演算手段14bに伝送される。そして、補正条
件演算手段14bにおいて計測データを処理し、開先位
置及び断面形状を検出し、図5(a)に示した開先深さ
T、開先角度θ、積層ビード幅Wbを検出する(ステッ
プ6)。
形状計測制御装置14の入出力処理手段14cを介して
補正条件演算手段14bに伝送される。そして、補正条
件演算手段14bにおいて計測データを処理し、開先位
置及び断面形状を検出し、図5(a)に示した開先深さ
T、開先角度θ、積層ビード幅Wbを検出する(ステッ
プ6)。
【0024】図5(b)は予め設定してある溶接条件デ
ータによる積層パターンを示している。設定条件は、1
パス/層で、2層目以降のビード高さhは一定の値にな
っている。
ータによる積層パターンを示している。設定条件は、1
パス/層で、2層目以降のビード高さhは一定の値にな
っている。
【0025】検出データに基づいて、残りパス数PN を
以下の式(1)を用いて計算する(ステップ7)。な
お、この計算においては小数点以下は四捨五入する。 PN =(T+2)/h (1) 次に、次層のビード高さhr を以下の式(2)を用いて
計算する(ステップ8)。 hr =h+((T+2)−PN ・h) (2) 次に、補正条件として、溶接速度Vs 、ウィービング幅
W、ウィービング速度VW を以下の式(3)、(4)、
(5)を用いて計算する(ステップ9)。但し、ワイヤ
速度Vf 、ワイヤ径d、ウィービング左右停止時間ts
は予め溶接条件データに設定してあるものとする。
以下の式(1)を用いて計算する(ステップ7)。な
お、この計算においては小数点以下は四捨五入する。 PN =(T+2)/h (1) 次に、次層のビード高さhr を以下の式(2)を用いて
計算する(ステップ8)。 hr =h+((T+2)−PN ・h) (2) 次に、補正条件として、溶接速度Vs 、ウィービング幅
W、ウィービング速度VW を以下の式(3)、(4)、
(5)を用いて計算する(ステップ9)。但し、ワイヤ
速度Vf 、ワイヤ径d、ウィービング左右停止時間ts
は予め溶接条件データに設定してあるものとする。
【数1】
【0026】形状計測制御装置14は、上記補正条件の
計算を終了したら(ステップ10)、算出した補正条件
データを入出力処理手段14cを介して溶接トーチ制御
装置12の入出力処理手段12cに転送する。入出力処
理手段12cに転送された補正条件データは溶接トーチ
制御手段12bに伝送されて次パスの補正条件が設定さ
れ(ステップ11)、溶接トーチ制御手段12bは、転
送された補正条件データに基づいて、溶接ヘッド5を動
作させ、溶接電源6へ溶接アーク指示データを出力して
溶接を行う(ステップ12)。次に、すべてのパスの溶
接が終了したか否かを判定し(ステップ13)、まだ終
了していない場合は上述した手順によって順次溶接条件
データの補正を行いながら残りの各パスの溶接を実施す
る。そして、すべてのパスの溶接を実施して多層盛り溶
接を完了したら、溶接運転を終了する(ステップ1
4)。
計算を終了したら(ステップ10)、算出した補正条件
データを入出力処理手段14cを介して溶接トーチ制御
装置12の入出力処理手段12cに転送する。入出力処
理手段12cに転送された補正条件データは溶接トーチ
制御手段12bに伝送されて次パスの補正条件が設定さ
れ(ステップ11)、溶接トーチ制御手段12bは、転
送された補正条件データに基づいて、溶接ヘッド5を動
作させ、溶接電源6へ溶接アーク指示データを出力して
溶接を行う(ステップ12)。次に、すべてのパスの溶
接が終了したか否かを判定し(ステップ13)、まだ終
了していない場合は上述した手順によって順次溶接条件
データの補正を行いながら残りの各パスの溶接を実施す
る。そして、すべてのパスの溶接を実施して多層盛り溶
接を完了したら、溶接運転を終了する(ステップ1
4)。
【0027】以上述べたように本実施形態によれば、各
層の溶接前及び溶接動作中に溶接ワークの開先位置及び
開先断面形状をリアルタイムで計測し、計測された開先
断面形状に対し溶接技術データで設定されたビード高さ
になるように各種の補正値を計算し、この補正値で多層
盛り溶接を行うようにしたので、開先加工精度や開先ギ
ャップの大小で開先断面積が異なる場合や、溶接時の熱
変形により開先形状が変化した場合でも、適切な溶接条
件で高精度かつ高品質の多層盛り溶接を自動運転で行う
ことができる。
層の溶接前及び溶接動作中に溶接ワークの開先位置及び
開先断面形状をリアルタイムで計測し、計測された開先
断面形状に対し溶接技術データで設定されたビード高さ
になるように各種の補正値を計算し、この補正値で多層
盛り溶接を行うようにしたので、開先加工精度や開先ギ
ャップの大小で開先断面積が異なる場合や、溶接時の熱
変形により開先形状が変化した場合でも、適切な溶接条
件で高精度かつ高品質の多層盛り溶接を自動運転で行う
ことができる。
【0028】第2の実施形態 以下、本発明による自動溶接装置の第2実施形態につい
て図面を参照して説明する。なお、上述した従来の自動
溶接装置又は第1実施形態と同一部材には同一符号を付
して詳細な説明は省略する。
て図面を参照して説明する。なお、上述した従来の自動
溶接装置又は第1実施形態と同一部材には同一符号を付
して詳細な説明は省略する。
【0029】図6は本実施形態による自動溶接装置の概
略構成を示したブロック図であり、この自動溶接装置
は、上記第1実施形態と同様に、溶接データベース1、
制御カード2、条件カード3、溶接ヘッド5、溶接トー
チ9、溶接電源6、上記溶接データベース1に設けられ
たパーソナルコンピュータ11、非接触式の形状計測セ
ンサ13を備えている。
略構成を示したブロック図であり、この自動溶接装置
は、上記第1実施形態と同様に、溶接データベース1、
制御カード2、条件カード3、溶接ヘッド5、溶接トー
チ9、溶接電源6、上記溶接データベース1に設けられ
たパーソナルコンピュータ11、非接触式の形状計測セ
ンサ13を備えている。
【0030】さらに、本実施形態による自動溶接装置は
自動溶接制御装置15を備えており、この自動溶接制御
装置15は、制御カード2及び条件カード3から指示さ
れる溶接制御データ及び溶接条件データに基づいて、溶
接ヘッド5及び溶接電源6の制御と、非接触式形状計測
センサ13の形状計測制御を行う。
自動溶接制御装置15を備えており、この自動溶接制御
装置15は、制御カード2及び条件カード3から指示さ
れる溶接制御データ及び溶接条件データに基づいて、溶
接ヘッド5及び溶接電源6の制御と、非接触式形状計測
センサ13の形状計測制御を行う。
【0031】図7は、図8に示した概略構成と共に自動
溶接制御装置15の内部の各種手段を示したブロック図
である。自動溶接制御装置15は、制御カード2、条件
カード3、溶接ヘッド5、溶接電源6及び非接触式形状
計測センサ13とのインターフェースとしての入出力処
理手段15eと、制御カード2及び条件カード3から転
送された溶接技術データを記憶する溶接技術データ記憶
手段15aと、溶接技術データに基づいて溶接電源6及
び溶接ヘッド5を制御する溶接トーチ制御手段15b
と、非接触式形状計測センサ13を制御するセンサ制御
手段15cと、非接触式形状計測センサ13からの計測
データに基づいて溶接技術データ記憶手段15aに記憶
された溶接技術データの補正データを計算する補正条件
演算手段15dとを備えている。
溶接制御装置15の内部の各種手段を示したブロック図
である。自動溶接制御装置15は、制御カード2、条件
カード3、溶接ヘッド5、溶接電源6及び非接触式形状
計測センサ13とのインターフェースとしての入出力処
理手段15eと、制御カード2及び条件カード3から転
送された溶接技術データを記憶する溶接技術データ記憶
手段15aと、溶接技術データに基づいて溶接電源6及
び溶接ヘッド5を制御する溶接トーチ制御手段15b
と、非接触式形状計測センサ13を制御するセンサ制御
手段15cと、非接触式形状計測センサ13からの計測
データに基づいて溶接技術データ記憶手段15aに記憶
された溶接技術データの補正データを計算する補正条件
演算手段15dとを備えている。
【0032】まず、制御カード2からの溶接制御データ
及び条件カード3からの溶接条件データがそれぞれ自動
溶接制御装置15の入出力処理手段15eを介して溶接
技術データ記憶手段15aに読み込まれる。本実施形態
においては、溶接技術データベース1に蓄積された溶接
技術データの中から、少なくとも、ビード高さh、溶接
速度Vs 、ウィービング幅W、ウィービング速度Vw 、
ワイヤ速度Vf、ワイヤ径d、ウィービング左右停止時
間ts を溶接トーチ制御装置12に転送する。そして、
自動又は手動で運転開始の信号が入力されると自動溶接
運転が開始される。
及び条件カード3からの溶接条件データがそれぞれ自動
溶接制御装置15の入出力処理手段15eを介して溶接
技術データ記憶手段15aに読み込まれる。本実施形態
においては、溶接技術データベース1に蓄積された溶接
技術データの中から、少なくとも、ビード高さh、溶接
速度Vs 、ウィービング幅W、ウィービング速度Vw 、
ワイヤ速度Vf、ワイヤ径d、ウィービング左右停止時
間ts を溶接トーチ制御装置12に転送する。そして、
自動又は手動で運転開始の信号が入力されると自動溶接
運転が開始される。
【0033】自動溶接運転が開始されると、上記第1実
施形態と同様に、自動溶接制御装置15のセンサ制御手
段15cは非接触式形状計測センサ13を制御して開先
断面形状を計測し、補正条件演算手段15dは検出デー
タの処理、溶接条件データの補正処理を行い、溶接トー
チ制御手段15bは補正された溶接条件データに基づい
て、溶接ヘッド5を動作させ、溶接電源6へ溶接アーク
指示データを出力して溶接を実施する。そして、この手
順によってすべてのパスについて溶接を実施して多層盛
り溶接を完了する。
施形態と同様に、自動溶接制御装置15のセンサ制御手
段15cは非接触式形状計測センサ13を制御して開先
断面形状を計測し、補正条件演算手段15dは検出デー
タの処理、溶接条件データの補正処理を行い、溶接トー
チ制御手段15bは補正された溶接条件データに基づい
て、溶接ヘッド5を動作させ、溶接電源6へ溶接アーク
指示データを出力して溶接を実施する。そして、この手
順によってすべてのパスについて溶接を実施して多層盛
り溶接を完了する。
【0034】以上述べたように本実施形態によれば、上
記第1実施形態と同様に高精度かつ高品質の多層盛り溶
接を自動運転で行うことができるばかりでなく、データ
の理と補正された溶接条件データに基づく動作指示とを
共に自動溶接制御装置15によって行うようにしたの
で、設定条件データ及び補正条件データを他の装置に転
送する必要がなく、装置全体の構成を簡素化することが
できる。
記第1実施形態と同様に高精度かつ高品質の多層盛り溶
接を自動運転で行うことができるばかりでなく、データ
の理と補正された溶接条件データに基づく動作指示とを
共に自動溶接制御装置15によって行うようにしたの
で、設定条件データ及び補正条件データを他の装置に転
送する必要がなく、装置全体の構成を簡素化することが
できる。
【0035】第3の実施形態 以下、本発明による自動溶接装置の第3実施形態につい
て図面を参照して説明する。なお、上述した従来の自動
溶接装置又は各実施形態と同一部材には同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。
て図面を参照して説明する。なお、上述した従来の自動
溶接装置又は各実施形態と同一部材には同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。
【0036】図8は本実施形態による自動溶接装置の概
略構成を示したブロック図であり、この自動溶接装置
は、上記第1実施形態と同様に、溶接データベース1、
制御カード2、条件カード3、溶接ヘッド5、溶接トー
チ9、溶接電源6、上記溶接データベース1に設けられ
たパーソナルコンピュータ11、溶接ヘッド5及び溶接
電源6の制御を行う溶接トーチ制御装置12、開先形状
の計測制御を行う形状計測制御装置14を備えている。
上記制御カード2及び条件カード3は、上記溶接トーチ
制御装置12と溶接データベース1との間のデータの授
受に使用される。本実施形態においては、溶接技術デー
タベース1に蓄積された溶接技術データの中から、少な
くとも、ビード高さh、溶接速度Vs 、ウィービング幅
W、ウィービング速度Vw 、ワイヤ速度Vf、ワイヤ径
d、ウィービング左右停止時間tsを溶接トーチ制御装
置12に転送する。
略構成を示したブロック図であり、この自動溶接装置
は、上記第1実施形態と同様に、溶接データベース1、
制御カード2、条件カード3、溶接ヘッド5、溶接トー
チ9、溶接電源6、上記溶接データベース1に設けられ
たパーソナルコンピュータ11、溶接ヘッド5及び溶接
電源6の制御を行う溶接トーチ制御装置12、開先形状
の計測制御を行う形状計測制御装置14を備えている。
上記制御カード2及び条件カード3は、上記溶接トーチ
制御装置12と溶接データベース1との間のデータの授
受に使用される。本実施形態においては、溶接技術デー
タベース1に蓄積された溶接技術データの中から、少な
くとも、ビード高さh、溶接速度Vs 、ウィービング幅
W、ウィービング速度Vw 、ワイヤ速度Vf、ワイヤ径
d、ウィービング左右停止時間tsを溶接トーチ制御装
置12に転送する。
【0037】さらに、本実施形態による自動溶接装置
は、溶接ワークWの開先部分を撮像するCCDカメラ1
7を備えており、このCCDカメラ17は、溶接ワーク
Wの側方から開先の断面形状を撮像するようになってい
る。このCCDカメラ17で撮像された開先断面画像は
画像処理装置16に入力されて画像処理が行われる。
は、溶接ワークWの開先部分を撮像するCCDカメラ1
7を備えており、このCCDカメラ17は、溶接ワーク
Wの側方から開先の断面形状を撮像するようになってい
る。このCCDカメラ17で撮像された開先断面画像は
画像処理装置16に入力されて画像処理が行われる。
【0038】図9は、図12に示した概略構成と共に溶
接トーチ制御装置12及び形状計測制御装置14の内部
の各種手段を示したブロック図であり、画像処理装置1
6は形状計測制御装置14の入出力処理手段に信号ケー
ブルを介して接続されている。
接トーチ制御装置12及び形状計測制御装置14の内部
の各種手段を示したブロック図であり、画像処理装置1
6は形状計測制御装置14の入出力処理手段に信号ケー
ブルを介して接続されている。
【0039】本実施形態においては、まず、自動溶接運
転が開始されると、形状計測制御装置14のセンサ制御
手段14aからCCDカメラ17に制御信号が伝送され
て開先形状の計測が開始され、センサ制御手段14a
は、CCDカメラ17を制御して溶接ワークWの側方か
ら開先部分の断面が写るようにして撮像する。次に、C
CDカメラ17で撮像された画像を画像処理装置16で
処理して開先断面形状の計測が行われる。そして、上記
第1実施形態と同様に、補正条件演算手段14bにおい
て検出データの処理、溶接条件データの補正処理を行
い、溶接トーチ制御手段12bは補正された溶接条件デ
ータに基づいて溶接ヘッド5を動作させ、溶接電源6へ
溶接アーク指示データを出力して溶接を実施する。そし
て、上記手順によってすべてのパスについて溶接を実施
して多層盛り溶接を完了する。
転が開始されると、形状計測制御装置14のセンサ制御
手段14aからCCDカメラ17に制御信号が伝送され
て開先形状の計測が開始され、センサ制御手段14a
は、CCDカメラ17を制御して溶接ワークWの側方か
ら開先部分の断面が写るようにして撮像する。次に、C
CDカメラ17で撮像された画像を画像処理装置16で
処理して開先断面形状の計測が行われる。そして、上記
第1実施形態と同様に、補正条件演算手段14bにおい
て検出データの処理、溶接条件データの補正処理を行
い、溶接トーチ制御手段12bは補正された溶接条件デ
ータに基づいて溶接ヘッド5を動作させ、溶接電源6へ
溶接アーク指示データを出力して溶接を実施する。そし
て、上記手順によってすべてのパスについて溶接を実施
して多層盛り溶接を完了する。
【0040】以上述べたように本実施形態によれば、上
記第1実施形態と同様に高精度かつ高品質の自動多層盛
り溶接を行うことができるばかりでなく、CCDカメラ
17によって溶接ワークWの側方から開先断面形状を撮
像するようにしたので、上記第1実施形態のように形状
計測センサ13を走査させる必要がなく、開先断面形状
を即座に計測して自動運転による多層盛り溶接を迅速に
行うことができる。
記第1実施形態と同様に高精度かつ高品質の自動多層盛
り溶接を行うことができるばかりでなく、CCDカメラ
17によって溶接ワークWの側方から開先断面形状を撮
像するようにしたので、上記第1実施形態のように形状
計測センサ13を走査させる必要がなく、開先断面形状
を即座に計測して自動運転による多層盛り溶接を迅速に
行うことができる。
【0041】なお、上記溶接トーチ制御装置12及び上
記形状計測制御装置14に代えて、上記第2実施形態と
同様に自動溶接制御装置15を設け、この自動溶接制御
装置15によって、制御カード2及び条件カード3から
指示される溶接制御データ及び溶接条件データに基づい
て溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御と、CCDカメラ
17の形状計測制御を行うようにすることもできる。
記形状計測制御装置14に代えて、上記第2実施形態と
同様に自動溶接制御装置15を設け、この自動溶接制御
装置15によって、制御カード2及び条件カード3から
指示される溶接制御データ及び溶接条件データに基づい
て溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御と、CCDカメラ
17の形状計測制御を行うようにすることもできる。
【0042】第4の実施形態 以下、本発明による自動溶接装置の第4実施形態につい
て図面を参照して説明する。なお、上述した従来の自動
溶接装置又は各実施形態と同一部材には同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。
て図面を参照して説明する。なお、上述した従来の自動
溶接装置又は各実施形態と同一部材には同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。
【0043】図10は、本実施形態による自動溶接装置
の概略構成を示したブロック図でありは、この自動溶接
装置は、上記た第1実施形態の概略構成と同様に、溶接
データベース1、制御カード2、条件カード3、溶接ヘ
ッド5、溶接トーチ9、溶接電源6、上記溶接データベ
ース1に設けられたパーソナルコンピュータ11を備
え、さらに、溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御を行う
溶接トーチ制御装置12と、開先形状を計測する非接触
式形状計測センサ13と、開先形状の計測制御を形状計
測制御装置14とを備えている。また、上記制御カード
2及び条件カード3は、上記溶接トーチ制御装置12と
溶接データベース1との間のデータの授受に使用され
る。本実施形態においては、溶接データベース1に蓄積
された溶接技術データの中から、少なくとも、余盛り高
さhY 、初層ビード高さhl 、基準ビード高さhk 、ワ
イヤ速度Vf 、ワイヤ径d、ウィービング左右停止時間
ts を溶接トーチ制御装置12に転送する。
の概略構成を示したブロック図でありは、この自動溶接
装置は、上記た第1実施形態の概略構成と同様に、溶接
データベース1、制御カード2、条件カード3、溶接ヘ
ッド5、溶接トーチ9、溶接電源6、上記溶接データベ
ース1に設けられたパーソナルコンピュータ11を備
え、さらに、溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御を行う
溶接トーチ制御装置12と、開先形状を計測する非接触
式形状計測センサ13と、開先形状の計測制御を形状計
測制御装置14とを備えている。また、上記制御カード
2及び条件カード3は、上記溶接トーチ制御装置12と
溶接データベース1との間のデータの授受に使用され
る。本実施形態においては、溶接データベース1に蓄積
された溶接技術データの中から、少なくとも、余盛り高
さhY 、初層ビード高さhl 、基準ビード高さhk 、ワ
イヤ速度Vf 、ワイヤ径d、ウィービング左右停止時間
ts を溶接トーチ制御装置12に転送する。
【0044】さらに、本実施形態による自動溶接装置
は、形状計測制御装置14の内部に、非接触式形状計測
センサ13によって測定された初層溶接前の溶接ワーク
の開先位置及び開先断面形状についての計測データに基
づいて、溶接条件データの一部を計算する溶接条件演算
手段14dを備えている。
は、形状計測制御装置14の内部に、非接触式形状計測
センサ13によって測定された初層溶接前の溶接ワーク
の開先位置及び開先断面形状についての計測データに基
づいて、溶接条件データの一部を計算する溶接条件演算
手段14dを備えている。
【0045】図11は溶接前の溶接ワークWの開先形状
を示し、図12は溶接ビード高さの計算方法を説明する
ための開先形状の断面図である。また、図13は自動溶
接運転制御の手順を示し、図14は溶接条件演算手段1
4dにおける溶接条件データ自動生成の手順を示してい
る。
を示し、図12は溶接ビード高さの計算方法を説明する
ための開先形状の断面図である。また、図13は自動溶
接運転制御の手順を示し、図14は溶接条件演算手段1
4dにおける溶接条件データ自動生成の手順を示してい
る。
【0046】図13に示したように、自動溶接運転が開
始されると(ステップ20)、形状計測制御装置14の
溶接条件演算手段14dは溶接条件データの自動生成処
理を開始する(ステップ21)。この処理は、図11に
示した初層溶接前の溶接ワークWの開先に対し、センサ
制御手段14aによって非接触式形状計測センサ13を
走査させて開先位置及び開先断面形状を計測し(ステッ
プ23)、その計測データに基づいて開先深さT及び開
先角度θを検出し(ステップ24)、溶接条件演算手段
14dにおいて以下の式によって溶接総数Nを計算する
(ステップ25)。ここで、余盛り高さhY 、初層ビー
ド高さh1 及び基準ビード高さhk は予め設定されてい
る。また、小数点以下は四捨五入する。但し、ワイヤ速
度Vf 、ワイヤ径d、ウィービング左右停止時間ts は
予め溶接条件データに設定してある。 N=(T+hY −h1 )/hK (6)
始されると(ステップ20)、形状計測制御装置14の
溶接条件演算手段14dは溶接条件データの自動生成処
理を開始する(ステップ21)。この処理は、図11に
示した初層溶接前の溶接ワークWの開先に対し、センサ
制御手段14aによって非接触式形状計測センサ13を
走査させて開先位置及び開先断面形状を計測し(ステッ
プ23)、その計測データに基づいて開先深さT及び開
先角度θを検出し(ステップ24)、溶接条件演算手段
14dにおいて以下の式によって溶接総数Nを計算する
(ステップ25)。ここで、余盛り高さhY 、初層ビー
ド高さh1 及び基準ビード高さhk は予め設定されてい
る。また、小数点以下は四捨五入する。但し、ワイヤ速
度Vf 、ワイヤ径d、ウィービング左右停止時間ts は
予め溶接条件データに設定してある。 N=(T+hY −h1 )/hK (6)
【0047】次に、2層目以降の溶接ビード高さを以下
の式を用いて計算する(ステップ26)。 h=(T+hY −h1 )/N (7)
の式を用いて計算する(ステップ26)。 h=(T+hY −h1 )/N (7)
【0048】次に、初層の溶接条件として、溶接速度V
S1を以下の式を用いて計算する(ステップ27)。
S1を以下の式を用いて計算する(ステップ27)。
【数2】
【0049】さらに、2層目以降の溶接条件として、溶
接速度VSn、ウィービング幅Wn 、ウィービング速度V
Wn、上下方向シフト量Zn を以下の式を用いて計算す
る。
接速度VSn、ウィービング幅Wn 、ウィービング速度V
Wn、上下方向シフト量Zn を以下の式を用いて計算す
る。
【数3】
【0050】上記データ処理が終了したら(ステップ2
8)、溶接条件演算手段14dは算出した溶接条件デー
タを入出力処理手段14cを介して溶接トーチ制御装置
12の入出力処理手段12cに転送する。次に、溶接ト
ーチ制御装置12の溶接トーチ制御手段12bは、転送
された溶接条件データに基づいて、溶接ヘッド5を動作
させ、溶接電源6へ溶接アーク指示データを出力し、ま
ず初層溶接を実施する(ステップ29)。以降は、上記
第1実施形態と同様に、溶接技術データ記憶手段12a
から次パス設定条件を読み出し(ステップ30)、計測
処理、溶接条件データの補正を上記図4に示した手順
(ステップ4〜10)に従って行い、次パス補正条件を
設定し(ステップ32)、1パスの溶接を行い(ステッ
プ33)、順次溶接条件データの補正を行いながら2層
目以降の溶接を行ってすべてのパスの溶接が終了したら
(ステップ34)、自動溶接運転を終了する(ステップ
35)。
8)、溶接条件演算手段14dは算出した溶接条件デー
タを入出力処理手段14cを介して溶接トーチ制御装置
12の入出力処理手段12cに転送する。次に、溶接ト
ーチ制御装置12の溶接トーチ制御手段12bは、転送
された溶接条件データに基づいて、溶接ヘッド5を動作
させ、溶接電源6へ溶接アーク指示データを出力し、ま
ず初層溶接を実施する(ステップ29)。以降は、上記
第1実施形態と同様に、溶接技術データ記憶手段12a
から次パス設定条件を読み出し(ステップ30)、計測
処理、溶接条件データの補正を上記図4に示した手順
(ステップ4〜10)に従って行い、次パス補正条件を
設定し(ステップ32)、1パスの溶接を行い(ステッ
プ33)、順次溶接条件データの補正を行いながら2層
目以降の溶接を行ってすべてのパスの溶接が終了したら
(ステップ34)、自動溶接運転を終了する(ステップ
35)。
【0051】以上述べたように本実施形態によれば、初
層溶接前の溶接ワークWの開先位置及び開先断面形状を
計測し、予め入力された溶接技術データと計測データに
基づいて多層盛り溶接条件データを自動作成するように
したので、開先形状に合わせた多層溶接条件の設定が不
要で、溶接ビード溶融量のばらつき等が生じた場合でも
最適の溶接を行うことができ、高精度かつ高品質の多層
盛り溶接を自動運転で行うことができる。
層溶接前の溶接ワークWの開先位置及び開先断面形状を
計測し、予め入力された溶接技術データと計測データに
基づいて多層盛り溶接条件データを自動作成するように
したので、開先形状に合わせた多層溶接条件の設定が不
要で、溶接ビード溶融量のばらつき等が生じた場合でも
最適の溶接を行うことができ、高精度かつ高品質の多層
盛り溶接を自動運転で行うことができる。
【0052】なお、上記溶接トーチ制御装置12及び上
記形状計測制御装置14に代えて、上記第2実施形態と
同様に自動溶接制御装置15を設け、この自動溶接制御
装置15によって、制御カード2及び条件カード3から
指示される溶接制御データ及び溶接条件データに基づい
て溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御と、非接触式形状
計測センサ13の形状計測制御を行うようにすることも
できる。
記形状計測制御装置14に代えて、上記第2実施形態と
同様に自動溶接制御装置15を設け、この自動溶接制御
装置15によって、制御カード2及び条件カード3から
指示される溶接制御データ及び溶接条件データに基づい
て溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御と、非接触式形状
計測センサ13の形状計測制御を行うようにすることも
できる。
【0053】第5の実施形態 以下、本発明による自動溶接装置の第5実施形態につい
て図面を参照して説明する。なお、上述した従来の自動
溶接装置又は各実施形態と同一部材には同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。
て図面を参照して説明する。なお、上述した従来の自動
溶接装置又は各実施形態と同一部材には同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。
【0054】図15は、本実施形態による自動溶接装置
の概略構成を示したブロック図であり、この自動溶接制
御装置は、上記第1実施形態と同様に、溶接データベー
ス1、制御カード2、条件カード3、溶接ヘッド5、溶
接トーチ9、溶接電源6、上記溶接データベース1に設
けられたパーソナルコンピュータ11を備え、さらに、
溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御を行う溶接トーチ制
御装置12と、開先形状を計測する非接触式形状計測セ
ンサ13と、開先形状の計測制御を行う形状計測制御装
置14とを備えている。また、上記制御カード2及び条
件カード3は、上記溶接トーチ制御装置12と溶接デー
タベース1との間のデータの授受に使用される。本実施
形態においては、溶接技術データベース1に蓄積された
溶接技術データの中から、少なくとも、ビード高さh、
溶接速度Vs 、ウィービング幅W、ウィービング速度V
w 、ワイヤ速度Vf、ワイヤ径d、ウィービング左右停
止時間ts を溶接トーチ制御装置12に転送する。
の概略構成を示したブロック図であり、この自動溶接制
御装置は、上記第1実施形態と同様に、溶接データベー
ス1、制御カード2、条件カード3、溶接ヘッド5、溶
接トーチ9、溶接電源6、上記溶接データベース1に設
けられたパーソナルコンピュータ11を備え、さらに、
溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御を行う溶接トーチ制
御装置12と、開先形状を計測する非接触式形状計測セ
ンサ13と、開先形状の計測制御を行う形状計測制御装
置14とを備えている。また、上記制御カード2及び条
件カード3は、上記溶接トーチ制御装置12と溶接デー
タベース1との間のデータの授受に使用される。本実施
形態においては、溶接技術データベース1に蓄積された
溶接技術データの中から、少なくとも、ビード高さh、
溶接速度Vs 、ウィービング幅W、ウィービング速度V
w 、ワイヤ速度Vf、ワイヤ径d、ウィービング左右停
止時間ts を溶接トーチ制御装置12に転送する。
【0055】さらに、本実施形態による自動溶接装置
は、形状計測制御装置14の内部に、積層ビード幅及び
開先深さについての前層の計測データに基づいて積層ビ
ード幅を計算する積層ビード幅演算手段14eを備えて
いる。
は、形状計測制御装置14の内部に、積層ビード幅及び
開先深さについての前層の計測データに基づいて積層ビ
ード幅を計算する積層ビード幅演算手段14eを備えて
いる。
【0056】図16は、積層ビード幅演算手段14eに
おいて行う積層幅予想計算の計算方法を説明するための
開先形状を示した断面図であり、図17は、本実施形態
による自動溶接装置における形状計測、条件データ補正
処理の手順を示している。
おいて行う積層幅予想計算の計算方法を説明するための
開先形状を示した断面図であり、図17は、本実施形態
による自動溶接装置における形状計測、条件データ補正
処理の手順を示している。
【0057】まず、上記第1実施形態と同様に、図3に
示した手順による自動溶接運転が開始され(ステップ
1)、溶接技術データ記憶手段12aから次パス設定条
件の読み出しが行われる(ステップ2)。次に、計測処
理及び溶接条件データの補正処理が行われ(ステップ
3)、これらの処理は次に述べる手順に従って行われ
る。
示した手順による自動溶接運転が開始され(ステップ
1)、溶接技術データ記憶手段12aから次パス設定条
件の読み出しが行われる(ステップ2)。次に、計測処
理及び溶接条件データの補正処理が行われ(ステップ
3)、これらの処理は次に述べる手順に従って行われ
る。
【0058】図17に示したように、まず、計測処理及
び溶接条件データの補正処理が開始されると(ステップ
40)、センサ制御手段14aによって非接触式形状計
測センサ13を走査させて溶接ワークWの開先形状の計
測が行われる(ステップ41)。次に、補正条件演算手
段14bにおいて開先形状の検出データの処理が行われ
(ステップ42)、積層ビード幅Wbnが検出できたか否
かを判定する(ステップ43)。そして、積層ビード幅
Wbnを検出できた場合には残りパス数の計算へと進み
(ステップ45)、一方、開先深さが浅い等の理由で積
層ビード幅Wbnを検出できなかった場合には、積層ビー
ド幅演算手段14eにおいて積層ビード幅予測計算を行
う(ステップ44)。この積層ビード幅予測計算は、記
憶しておいた前層の積層ビード幅Wbn-1及び前層の開先
深さTn-1 を使用して、以下の式を用いて積層ビード幅
Wbnを計算する。 Wbn=Wbn-1+2・(Tn-1 −Tn )・tan(θ/2) (13)
び溶接条件データの補正処理が開始されると(ステップ
40)、センサ制御手段14aによって非接触式形状計
測センサ13を走査させて溶接ワークWの開先形状の計
測が行われる(ステップ41)。次に、補正条件演算手
段14bにおいて開先形状の検出データの処理が行われ
(ステップ42)、積層ビード幅Wbnが検出できたか否
かを判定する(ステップ43)。そして、積層ビード幅
Wbnを検出できた場合には残りパス数の計算へと進み
(ステップ45)、一方、開先深さが浅い等の理由で積
層ビード幅Wbnを検出できなかった場合には、積層ビー
ド幅演算手段14eにおいて積層ビード幅予測計算を行
う(ステップ44)。この積層ビード幅予測計算は、記
憶しておいた前層の積層ビード幅Wbn-1及び前層の開先
深さTn-1 を使用して、以下の式を用いて積層ビード幅
Wbnを計算する。 Wbn=Wbn-1+2・(Tn-1 −Tn )・tan(θ/2) (13)
【0059】このようにして積層ビード幅Wbnを算出し
たら、上記第1実施形態と同様に、補正条件演算手段1
4bにおいて、残りパス数を計算し(ステップ45)、
次パスビード高さを計算し(ステップ46)、次パス補
正条件を計算し(ステップ47)、データ処理を終了す
る(ステップ48)。次に、上記第1実施形態と同様
に、図3に示したように次パス補正条件を設定し(ステ
ップ11)、1パスの溶接を行い(ステップ12)、順
次溶接条件データの補正を行いながら2層目以降の溶接
を行ってすべてのパスの溶接が終了したら(ステップ1
3)、自動溶接運転を終了する(ステップ14)。
たら、上記第1実施形態と同様に、補正条件演算手段1
4bにおいて、残りパス数を計算し(ステップ45)、
次パスビード高さを計算し(ステップ46)、次パス補
正条件を計算し(ステップ47)、データ処理を終了す
る(ステップ48)。次に、上記第1実施形態と同様
に、図3に示したように次パス補正条件を設定し(ステ
ップ11)、1パスの溶接を行い(ステップ12)、順
次溶接条件データの補正を行いながら2層目以降の溶接
を行ってすべてのパスの溶接が終了したら(ステップ1
3)、自動溶接運転を終了する(ステップ14)。
【0060】以上述べたように本実施形態によれば、開
先形状の計測時に、開先深さが浅い等の理由で積層ビー
ド幅データの検出ができないときは、前層の計測データ
と今回のビード高さデータにより開先幅データを予測計
算し、最終層まで補正値を計算して最適の溶接を行うこ
とが可能であり、高精度かつ高品質の多層盛り溶接を自
動運転で行うことができる。
先形状の計測時に、開先深さが浅い等の理由で積層ビー
ド幅データの検出ができないときは、前層の計測データ
と今回のビード高さデータにより開先幅データを予測計
算し、最終層まで補正値を計算して最適の溶接を行うこ
とが可能であり、高精度かつ高品質の多層盛り溶接を自
動運転で行うことができる。
【0061】なお、上記溶接トーチ制御装置12及び上
記形状計測制御装置14に代えて、上記第2実施形態と
同様に自動溶接制御装置15を設け、この自動溶接制御
装置15によって、制御カード2及び条件カード3から
指示される溶接制御データ及び溶接条件データに基づい
て溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御と、非接触式形状
計測センサ13の形状計測制御を行うようにすることも
できる。
記形状計測制御装置14に代えて、上記第2実施形態と
同様に自動溶接制御装置15を設け、この自動溶接制御
装置15によって、制御カード2及び条件カード3から
指示される溶接制御データ及び溶接条件データに基づい
て溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御と、非接触式形状
計測センサ13の形状計測制御を行うようにすることも
できる。
【0062】第6の実施形態 以下、本発明による自動溶接装置の第6実施形態につい
て図面を参照して説明する。なお、上述した従来の自動
溶接装置又は各実施形態と同一部材には同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。
て図面を参照して説明する。なお、上述した従来の自動
溶接装置又は各実施形態と同一部材には同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。
【0063】図18は、本実施形態による自動溶接装置
の概略構成を示したブロック図であり、この自動溶接装
置は、上記第1実施形態と同様に、溶接データベース
1、制御カード2、条件カード3、溶接ヘッド5、溶接
トーチ9、溶接電源6、上記溶接データベース1に設け
られたパーソナルコンピュータ11を備え、さらに、溶
接ヘッド5及び溶接電源6の制御を行う溶接トーチ制御
装置12と、開先形状を計測する非接触式形状計測セン
サ13と、開先形状の計測制御を行う形状計測制御装置
14とを備えている。また、上記制御カード2及び条件
カード3は、上記溶接トーチ制御装置12と溶接データ
ベース1との間のデータの授受に使用される。本実施形
態においては、溶接データベース1に蓄積された溶接技
術データの中から、少なくとも、ビード高さh、溶接速
度Vs 、ウィービング幅W、ウィービング速度Vw 、ワ
イヤ速度Vf、ワイヤ径d、ウィービング左右停止時間
ts、ビード高さh及び総層数PT を溶接トーチ制御装
置12に転送する。
の概略構成を示したブロック図であり、この自動溶接装
置は、上記第1実施形態と同様に、溶接データベース
1、制御カード2、条件カード3、溶接ヘッド5、溶接
トーチ9、溶接電源6、上記溶接データベース1に設け
られたパーソナルコンピュータ11を備え、さらに、溶
接ヘッド5及び溶接電源6の制御を行う溶接トーチ制御
装置12と、開先形状を計測する非接触式形状計測セン
サ13と、開先形状の計測制御を行う形状計測制御装置
14とを備えている。また、上記制御カード2及び条件
カード3は、上記溶接トーチ制御装置12と溶接データ
ベース1との間のデータの授受に使用される。本実施形
態においては、溶接データベース1に蓄積された溶接技
術データの中から、少なくとも、ビード高さh、溶接速
度Vs 、ウィービング幅W、ウィービング速度Vw 、ワ
イヤ速度Vf、ワイヤ径d、ウィービング左右停止時間
ts、ビード高さh及び総層数PT を溶接トーチ制御装
置12に転送する。
【0064】さらに、本実施形態による自動溶接装置
は、形状計測制御装置14の内部に、多層盛り溶接作業
が途中で中断された場合に、非接触式形状計測センサ1
3によって測定された溶接途中の溶接ワークの開先断面
形状についての計測データに基づいて、溶接を再開する
際のパス数を計算するパス数演算手段14fを備えてい
る。
は、形状計測制御装置14の内部に、多層盛り溶接作業
が途中で中断された場合に、非接触式形状計測センサ1
3によって測定された溶接途中の溶接ワークの開先断面
形状についての計測データに基づいて、溶接を再開する
際のパス数を計算するパス数演算手段14fを備えてい
る。
【0065】図19は、パス数演算手段14fにおける
残り層数の計算方法を説明するための開先形状を示した
断面図であり、図20は、本実施形態による自動溶接運
転の手順を示したフローチャートである。
残り層数の計算方法を説明するための開先形状を示した
断面図であり、図20は、本実施形態による自動溶接運
転の手順を示したフローチャートである。
【0066】まず、多層盛り溶接作業が途中で中断され
た後に自動溶接運転が再開されると(ステップ50)、
溶接トーチ制御装置12は残り層数の計算に必要な基本
条件データを条件カード3から溶接技術データ記憶手段
12aに読み込む(ステップ51)。次に、形状計測制
御装置14のセンサ制御手段14aによって非接触式形
状計測センサ13を制御して開先形状を計測し、計測さ
れた開先深さT及び基本条件データに基づいて、パス数
演算手段14fによって残りパス数PE 、溶接パスPn
を以下の式を用いて計算する(ステップ52)。ここ
で、ビード高さh及び総層数PT は基本条件データで設
定されており、また、1パス/層データとする。 PE =(T+2)/h (14) Pn =PT −PE +1 (15)
た後に自動溶接運転が再開されると(ステップ50)、
溶接トーチ制御装置12は残り層数の計算に必要な基本
条件データを条件カード3から溶接技術データ記憶手段
12aに読み込む(ステップ51)。次に、形状計測制
御装置14のセンサ制御手段14aによって非接触式形
状計測センサ13を制御して開先形状を計測し、計測さ
れた開先深さT及び基本条件データに基づいて、パス数
演算手段14fによって残りパス数PE 、溶接パスPn
を以下の式を用いて計算する(ステップ52)。ここ
で、ビード高さh及び総層数PT は基本条件データで設
定されており、また、1パス/層データとする。 PE =(T+2)/h (14) Pn =PT −PE +1 (15)
【0067】そして、上記第1実施形態と同様に、溶接
技術データ記憶手段12aから次パス設定条件を読み出
し(ステップ53)、計測制御装置14において計測処
理及び溶接条件データの補正処理を図4に示した手順
(ステップ4〜10)に従って行い(ステップ54)、
次パス補正条件を設定し(ステップ55)、溶接トーチ
制御手段12bによって溶接ヘッド5及び溶接電源6を
制御して1パスの溶接を行い(ステップ56)、順次溶
接条件データの補正を行いながら2層目以降の溶接を行
ってすべてのパスの溶接が終了したら(ステップ5
7)、自動溶接運転を終了する(ステップ58)。
技術データ記憶手段12aから次パス設定条件を読み出
し(ステップ53)、計測制御装置14において計測処
理及び溶接条件データの補正処理を図4に示した手順
(ステップ4〜10)に従って行い(ステップ54)、
次パス補正条件を設定し(ステップ55)、溶接トーチ
制御手段12bによって溶接ヘッド5及び溶接電源6を
制御して1パスの溶接を行い(ステップ56)、順次溶
接条件データの補正を行いながら2層目以降の溶接を行
ってすべてのパスの溶接が終了したら(ステップ5
7)、自動溶接運転を終了する(ステップ58)。
【0068】以上述べたように本実施形態によれば、多
層盛り溶接作業が途中で中断された場合でも、途中まで
溶接済みの溶接ワークの開先断面形状を計測し、計測し
た溶接ビード高さから残り層数を計算し、開始する層、
パスを自動検出して多層盛り溶接を行うことが可能であ
り、溶接中断後に自動溶接を再開する場合も開始パス数
を設定することなく自動的に溶接を継続することができ
る。
層盛り溶接作業が途中で中断された場合でも、途中まで
溶接済みの溶接ワークの開先断面形状を計測し、計測し
た溶接ビード高さから残り層数を計算し、開始する層、
パスを自動検出して多層盛り溶接を行うことが可能であ
り、溶接中断後に自動溶接を再開する場合も開始パス数
を設定することなく自動的に溶接を継続することができ
る。
【0069】なお、上記溶接トーチ制御装置12及び上
記形状計測制御装置14に代えて、上記第2実施形態と
同様に自動溶接制御装置15を設け、この自動溶接制御
装置15によって、制御カード2及び条件カード3から
指示される溶接制御データ及び溶接条件データに基づい
て溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御と、非接触式形状
計測センサ13の形状計測制御を行うようにすることも
できる。
記形状計測制御装置14に代えて、上記第2実施形態と
同様に自動溶接制御装置15を設け、この自動溶接制御
装置15によって、制御カード2及び条件カード3から
指示される溶接制御データ及び溶接条件データに基づい
て溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御と、非接触式形状
計測センサ13の形状計測制御を行うようにすることも
できる。
【0070】第7の実施形態 以下、本発明による自動溶接装置の第7実施形態につい
て図面を参照して説明する。なお、上述した従来の自動
溶接装置又は各実施形態と同一部材には同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。
て図面を参照して説明する。なお、上述した従来の自動
溶接装置又は各実施形態と同一部材には同一符号を付し
て詳細な説明は省略する。
【0071】本実施形態による自動溶接装置の概略構成
は、図1に示した第1実施形態の概略構成と概ね共通す
るが、非接触式形状計測センサが2個設けられている点
で相違する。
は、図1に示した第1実施形態の概略構成と概ね共通す
るが、非接触式形状計測センサが2個設けられている点
で相違する。
【0072】本実施形態による自動溶接装置は、上記第
1実施形態と同様に、溶接データベース1、制御カード
2、条件カード3、溶接ヘッド5、溶接トーチ9、溶接
電源6、上記溶接データベース1に設けられたパーソナ
ルコンピュータ11を備え、さらに、溶接ヘッド5及び
溶接電源6の制御を行う溶接トーチ制御装置12と、開
先形状の計測制御を行う形状計測制御装置14とを備え
ている。また、上記制御カード2及び条件カード3は、
上記溶接トーチ制御装置12と溶接データベース1との
間のデータの授受に使用される。本実施形態において
は、溶接技術データベース1に蓄積された溶接技術デー
タの中から、少なくとも、ビード高さh、溶接速度Vs
、ウィービング幅W、ウィービング速度Vw 、ワイヤ
速度Vf、ワイヤ径d、ウィービング左右停止時間ts
を溶接トーチ制御装置12に転送する。
1実施形態と同様に、溶接データベース1、制御カード
2、条件カード3、溶接ヘッド5、溶接トーチ9、溶接
電源6、上記溶接データベース1に設けられたパーソナ
ルコンピュータ11を備え、さらに、溶接ヘッド5及び
溶接電源6の制御を行う溶接トーチ制御装置12と、開
先形状の計測制御を行う形状計測制御装置14とを備え
ている。また、上記制御カード2及び条件カード3は、
上記溶接トーチ制御装置12と溶接データベース1との
間のデータの授受に使用される。本実施形態において
は、溶接技術データベース1に蓄積された溶接技術デー
タの中から、少なくとも、ビード高さh、溶接速度Vs
、ウィービング幅W、ウィービング速度Vw 、ワイヤ
速度Vf、ワイヤ径d、ウィービング左右停止時間ts
を溶接トーチ制御装置12に転送する。
【0073】そして、本実施形態による自動溶接装置
は、図21に示したように、溶接トーチ9の前方に第1
の非接触式形状計測センサ131が設けられ、溶接トー
チ9の後方に第2の非接触式形状計測センサ132が設
けられている。
は、図21に示したように、溶接トーチ9の前方に第1
の非接触式形状計測センサ131が設けられ、溶接トー
チ9の後方に第2の非接触式形状計測センサ132が設
けられている。
【0074】本実施形態は概ね上記第1実施形態と同様
の手順によって自動溶接を行うものであるが、開先断面
形状の計測において上記第1実施形態と相違する。すな
わち、本実施形態においては、溶接ワークWの開先に対
して前進及び後進の双方向で溶接が行われる場合に、前
進時には第1の非接触式形状計測センサ131によって
溶接ワークWの開先形状の計測を行い、後進時には第2
の非接触式形状計測センサ132によって溶接ワークW
の開先形状の計測を行うようにする。
の手順によって自動溶接を行うものであるが、開先断面
形状の計測において上記第1実施形態と相違する。すな
わち、本実施形態においては、溶接ワークWの開先に対
して前進及び後進の双方向で溶接が行われる場合に、前
進時には第1の非接触式形状計測センサ131によって
溶接ワークWの開先形状の計測を行い、後進時には第2
の非接触式形状計測センサ132によって溶接ワークW
の開先形状の計測を行うようにする。
【0075】以上述べたように本実施形態によれば、第
1の非接触式形状計測センサ131及び第2の非接触式
形状計測センサ132を溶接トーチ9の前方及び後方に
設置し、溶接方向が前進時又は後進時のいずれのときに
おいても第1又は第2の非接触式形状計測センサ13
1、132で溶接ワークWの開先位置及び開先断面形状
をリアルタイムで計測できるので、溶接中の溶接トーチ
9の位置の補正及び条件補正を双方向溶接において行う
ことが可能となり、高精度かつ高品質の多層盛り溶接を
迅速かつ的確に自動運転で行うことができる。
1の非接触式形状計測センサ131及び第2の非接触式
形状計測センサ132を溶接トーチ9の前方及び後方に
設置し、溶接方向が前進時又は後進時のいずれのときに
おいても第1又は第2の非接触式形状計測センサ13
1、132で溶接ワークWの開先位置及び開先断面形状
をリアルタイムで計測できるので、溶接中の溶接トーチ
9の位置の補正及び条件補正を双方向溶接において行う
ことが可能となり、高精度かつ高品質の多層盛り溶接を
迅速かつ的確に自動運転で行うことができる。
【0076】なお、上記溶接トーチ制御装置12及び上
記形状計測制御装置14に代えて、上記第2実施形態と
同様に自動溶接制御装置15を設け、この自動溶接制御
装置15によって、制御カード2及び条件カード3から
指示される溶接制御データ及び溶接条件データに基づい
て溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御と、非接触式形状
計測センサ13の形状計測制御を行うようにすることも
できる。
記形状計測制御装置14に代えて、上記第2実施形態と
同様に自動溶接制御装置15を設け、この自動溶接制御
装置15によって、制御カード2及び条件カード3から
指示される溶接制御データ及び溶接条件データに基づい
て溶接ヘッド5及び溶接電源6の制御と、非接触式形状
計測センサ13の形状計測制御を行うようにすることも
できる。
【0077】
【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、各層溶接
前及び溶接動作中に溶接ワークの開先位置及び開先断面
形状を非接触式形状計測センサによってリアルタイムで
計測し、計測された開先断面形状に対して溶接技術デー
タで設定されたビード高さになるように各種データの補
正データを計算し、その補正データに基づいて多層盛り
溶接を行うようにしたので、開先加工精度や開先ギャッ
プの大小で開先断面積が異なる場合や、溶接時の熱変形
により開先形状が変化した場合でも、適正な溶接条件で
高精度かつ高品質の多層盛り溶接を自動運転で行うこと
ができる。
前及び溶接動作中に溶接ワークの開先位置及び開先断面
形状を非接触式形状計測センサによってリアルタイムで
計測し、計測された開先断面形状に対して溶接技術デー
タで設定されたビード高さになるように各種データの補
正データを計算し、その補正データに基づいて多層盛り
溶接を行うようにしたので、開先加工精度や開先ギャッ
プの大小で開先断面積が異なる場合や、溶接時の熱変形
により開先形状が変化した場合でも、適正な溶接条件で
高精度かつ高品質の多層盛り溶接を自動運転で行うこと
ができる。
【0078】請求項2記載の発明によれば、各層溶接前
及び溶接動作中に溶接ワークの開先位置及び開先断面形
状を非接触式形状計測センサによってリアルタイムで計
測し、計測された開先断面形状に対して溶接技術データ
で設定されたビード高さになるように各種データの補正
データを計算し、その補正データに基づいて多層盛り溶
接を行うようにしたので、開先加工精度や開先ギャップ
の大小で開先断面積が異なる場合や、溶接時の熱変形に
より開先形状が変化した場合でも、適正な溶接条件で高
精度かつ高品質の多層盛り溶接を自動運転で行うことが
可能であり、さらに、データの処理及び補正された溶接
条件データに基づく動作指示を自動溶接制御装置によっ
て行うようにしたので、設定条件データ及び補正条件デ
ータを他の装置に転送する必要がなく、装置全体の構成
を簡素化することができる。
及び溶接動作中に溶接ワークの開先位置及び開先断面形
状を非接触式形状計測センサによってリアルタイムで計
測し、計測された開先断面形状に対して溶接技術データ
で設定されたビード高さになるように各種データの補正
データを計算し、その補正データに基づいて多層盛り溶
接を行うようにしたので、開先加工精度や開先ギャップ
の大小で開先断面積が異なる場合や、溶接時の熱変形に
より開先形状が変化した場合でも、適正な溶接条件で高
精度かつ高品質の多層盛り溶接を自動運転で行うことが
可能であり、さらに、データの処理及び補正された溶接
条件データに基づく動作指示を自動溶接制御装置によっ
て行うようにしたので、設定条件データ及び補正条件デ
ータを他の装置に転送する必要がなく、装置全体の構成
を簡素化することができる。
【0079】請求項3記載の発明は、非接触式形状計測
センサに代えてCCDカメラを設け、このCCDカメラ
の画像を処理する画像処理装置を設け、画像処理装置で
得られた計測データを補正条件演算手段に転送するよう
にしたので、開先断面形状を即座に計測して自動運転に
よる多層盛り溶接を迅速に行うことができる。
センサに代えてCCDカメラを設け、このCCDカメラ
の画像を処理する画像処理装置を設け、画像処理装置で
得られた計測データを補正条件演算手段に転送するよう
にしたので、開先断面形状を即座に計測して自動運転に
よる多層盛り溶接を迅速に行うことができる。
【0080】請求項4記載の発明によれば、非接触式形
状計測センサによって初層溶接前の溶接ワークの開先位
置及び開先断面形状を計測し、溶接条件演算手段によっ
て、計測データ及び予め入力された溶接技術データに基
づいて多層盛り溶接条件データを自動生成するようにし
たので、開先形状に合わせた多層盛り溶接条件の設定が
不要となり、溶接ビードの溶融量がばらついたりした場
合でも最適の溶接を行うことが可能であり、高精度かつ
高品質の多層盛り溶接を自動運転で行うことができる。
状計測センサによって初層溶接前の溶接ワークの開先位
置及び開先断面形状を計測し、溶接条件演算手段によっ
て、計測データ及び予め入力された溶接技術データに基
づいて多層盛り溶接条件データを自動生成するようにし
たので、開先形状に合わせた多層盛り溶接条件の設定が
不要となり、溶接ビードの溶融量がばらついたりした場
合でも最適の溶接を行うことが可能であり、高精度かつ
高品質の多層盛り溶接を自動運転で行うことができる。
【0081】請求項5記載の発明によれば、非接触式形
状計測センサによって積層ビード幅データが検出できな
い場合に、積層ビード幅演算手段によって、前層の計測
データに基づいて積層ビード幅を予測計算するようにし
たので、最適の溶接を行うことが可能であり、高精度か
つ高品質の多層盛り溶接を行うことができる。
状計測センサによって積層ビード幅データが検出できな
い場合に、積層ビード幅演算手段によって、前層の計測
データに基づいて積層ビード幅を予測計算するようにし
たので、最適の溶接を行うことが可能であり、高精度か
つ高品質の多層盛り溶接を行うことができる。
【0082】請求項6記載の発明によれば、多層盛り溶
接作業が途中で中断された場合に、非接触式形状計測セ
ンサによって途中まで溶接済みの溶接ワークの開先断面
形状を計測し、パス数演算手段によって計測データに基
づいて残り層数を計算し、開始パスを自動検出して多層
盛り溶接を行うようにしたので、開先の溶接作業が途中
で中断された場合でも、作業再開時の開始パス数を設定
することなく自動溶接を継続して行うことができる。
接作業が途中で中断された場合に、非接触式形状計測セ
ンサによって途中まで溶接済みの溶接ワークの開先断面
形状を計測し、パス数演算手段によって計測データに基
づいて残り層数を計算し、開始パスを自動検出して多層
盛り溶接を行うようにしたので、開先の溶接作業が途中
で中断された場合でも、作業再開時の開始パス数を設定
することなく自動溶接を継続して行うことができる。
【0083】請求項7記載の発明によれば、第1非接触
式センサ及び第2非接触式センサを溶接トーチの前方及
び後方に設置し、溶接方向が前進時又は後進時のいずれ
のときにおいても第1又は第2非接触式センサで溶接ワ
ークの開先位置及び開先断面形状をリアルタイムで計測
できるので、溶接条件の補正を双方向溶接において行う
ことが可能となり、高精度かつ高品質の多層盛り溶接を
迅速かつ的確に自動運転で行うことができる。
式センサ及び第2非接触式センサを溶接トーチの前方及
び後方に設置し、溶接方向が前進時又は後進時のいずれ
のときにおいても第1又は第2非接触式センサで溶接ワ
ークの開先位置及び開先断面形状をリアルタイムで計測
できるので、溶接条件の補正を双方向溶接において行う
ことが可能となり、高精度かつ高品質の多層盛り溶接を
迅速かつ的確に自動運転で行うことができる。
【図1】本発明による自動溶接装置の第1実施形態の概
略構成を示したブロック図。
略構成を示したブロック図。
【図2】同実施形態における概略構成と共に溶接トーチ
制御装置及び形状計測制御装置の内部の各種機能を示し
たブロック図。
制御装置及び形状計測制御装置の内部の各種機能を示し
たブロック図。
【図3】同実施形態における自動溶接運転手順を示した
フローチャート。
フローチャート。
【図4】同実施形態における計測処理及び条件データ補
正処理の手順を示したフローチャート。
正処理の手順を示したフローチャート。
【図5】同実施形態における溶接積層ビード形状に応じ
た条件補正方法を説明するための開先形状を示した断面
図。
た条件補正方法を説明するための開先形状を示した断面
図。
【図6】本発明による自動溶接装置の第2実施形態の概
略構成を示したブロック図。
略構成を示したブロック図。
【図7】同実施形態における概略構成と共に自動溶接制
御装置の内部の各種機能を示したブロック図。
御装置の内部の各種機能を示したブロック図。
【図8】本発明による自動溶接装置の第3実施形態の概
略構成を示したブロック図。
略構成を示したブロック図。
【図9】同実施形態における概略構成と共に溶接トーチ
制御装置及び形状計測制御装置の内部の各種機能を示し
たブロック図。
制御装置及び形状計測制御装置の内部の各種機能を示し
たブロック図。
【図10】本発明による自動溶接装置の第4実施形態の
概略構成を示したブロック図。
概略構成を示したブロック図。
【図11】同実施形態によって溶接される開先の溶接前
の形状を示した断面図。
の形状を示した断面図。
【図12】同実施形態における溶接ビード高さの計算方
法を説明するための開先形状を示した断面図。
法を説明するための開先形状を示した断面図。
【図13】同実施形態における自動溶接運転手順を示し
たフローチャート。
たフローチャート。
【図14】同実施形態における溶接条件データの自動作
成手順を示したフローチャート。
成手順を示したフローチャート。
【図15】本発明による自動溶接装置の第5実施形態の
概略構成を示したブロック図。
概略構成を示したブロック図。
【図16】同実施形態における積層ビード幅予想の計算
方法を説明するための開先形状を示した断面図。
方法を説明するための開先形状を示した断面図。
【図17】同実施形態における計測処理及び条件データ
補正処理の手順を示したフローチャート。
補正処理の手順を示したフローチャート。
【図18】本発明による自動溶接装置の第6実施形態の
概略構成を示したブロック図。
概略構成を示したブロック図。
【図19】同実施形態における残り層数の計算方法を説
明するための開先形状を示した断面図。
明するための開先形状を示した断面図。
【図20】同実施形態における自動溶接運転手順を示し
たフローチャート。
たフローチャート。
【図21】本発明による自動溶接装置の第7実施形態の
要部を示した斜視図。
要部を示した斜視図。
【図22】従来の自動溶接装置の概略構成を示したブロ
ック図。
ック図。
1 溶接データベース 2 制御カード 3 条件カード 5 溶接ヘッド 6 溶接電源 9 溶接トーチ 11 パーソナルコンピュータ 12 溶接トーチ制御装置 12a、15a 溶接技術データ記憶手段 12b、15b 溶接トーチ制御手段 12c、14c、15e 入出力処理手段 13 非接触式形状計測センサ 14 形状計測制御装置 14a、15c センサ制御手段 14b、15d 補正条件演算手段 14d 補正条件演算手段 14e 積層ビード幅演算手段 14f パス数演算手段 15 自動溶接制御装置 16 画像処理装置 17 CCDカメラ 131 第1の非接触式形状計測センサ 132 第2の非接触式形状計測センサ W 溶接ワーク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B23K 9/127 509 8315−4E B23K 9/127 509D 8315−4E 509F G06T 7/00 G06F 15/62 400
Claims (7)
- 【請求項1】溶接技術データを内部に記憶した記憶装置
と、溶接トーチを保持して溶接動作を行う溶接ヘッド
と、溶接アークを発生させる溶接電源と、前記溶接ヘッ
ド及び溶接電源を制御する溶接トーチ制御装置と、溶接
ワークの開先位置及び開先断面形状を測定する非接触式
形状計測センサと、この非接触式形状計測センサの測定
制御を行う形状計測制御装置とを備え、 前記溶接トーチ制御装置は、前記記憶装置から転送され
た溶接技術データを記憶する溶接技術データ記憶手段
と、溶接技術データに基づいて前記溶接電源及び溶接ヘ
ッドを制御する溶接トーチ制御手段とを有し、 前記形状計測制御装置は、前記非接触式形状計測センサ
を制御するセンサ制御手段と、前記非接触式形状計測セ
ンサからの計測データに基づいて前記溶接技術データ記
憶手段から転送された溶接技術データの補正データを計
算する補正条件演算手段とを有し、 前記溶接トーチ制御手段は、前記溶接技術データ記憶手
段に記憶された溶接技術データに基づいて前記溶接電源
及び溶接ヘッドを制御して初層溶接を行い、前記補正条
件演算手段から転送された溶接技術データの補正データ
に基づいて前記溶接電源及び溶接ヘッドを制御して2層
目以降の溶接を実施して多層盛り溶接を行うようにした
ことを特徴とする自動溶接装置。 - 【請求項2】溶接技術データを内部に記憶した記憶装置
と、溶接トーチを保持して溶接動作を行う溶接ヘッド
と、溶接アークを発生させる溶接電源と、溶接ワークの
開先位置及び開先断面形状を測定する非接触式形状計測
センサと、前記溶接ヘッド、溶接電源及び非接触式形状
計測センサを制御する自動溶接制御装置とを備え、 前記自動溶接制御装置は、前記記憶装置から転送された
溶接技術データを記憶する溶接技術データ記憶手段と、
溶接技術データに基づいて前記溶接電源及び溶接ヘッド
を制御する溶接トーチ制御手段と、前記非接触式形状計
測センサを制御するセンサ制御手段と、前記非接触式形
状計測センサからの計測データに基づいて前記溶接技術
データ記憶手段に記憶された溶接技術データの補正デー
タを計算する補正条件演算手段とを有し、 前記溶接トーチ制御手段は、前記溶接技術データ記憶手
段に記憶された溶接技術データに基づいて前記溶接電源
及び溶接ヘッドを制御して初層溶接を行い、前記補正条
件演算手段で算出された溶接技術データの補正データに
基づいて前記溶接電源及び溶接ヘッドを制御して2層目
以降の溶接を実施して多層盛り溶接を行うようにしたこ
とを特徴とする自動溶接装置。 - 【請求項3】前記非接触式形状計測センサに代えてCC
Dカメラと、このCCDカメラで撮像された溶接ワーク
の画像を処理して溶接ワークの開先断面形状の計測デー
タを求める画像処理装置とを設け、前記画像処理装置で
得られた計測データを前記補正条件演算手段に転送する
ようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載
の自動溶接装置。 - 【請求項4】前記非接触式形状計測センサによって測定
された初層溶接前の溶接ワークの開開先位置及び開先断
面形状についての計測データに基づいて、前記溶接技術
データの一部を構成する溶接条件データを計算する溶接
条件演算手段を有することを特徴とする請求項1又は請
求項2記載の自動溶接装置。 - 【請求項5】前記非接触式形状計測センサによって積層
ビード幅を検出できない場合に、積層ビード幅及び開先
深さについての前層の計測データに基づいて積層ビード
幅を計算する積層ビード幅演算手段を有することを特徴
とする請求項1又は請求項2記載の自動溶接装置。 - 【請求項6】多層盛り溶接作業が途中で中断された場合
に、前記非接触式形状計測センサによって測定された溶
接途中の溶接ワークの開先断面形状についての計測デー
タに基づいて、溶接を再開する際のパス数を計算するパ
ス数演算手段を有することを特徴とする請求項1又は請
求項2記載の自動溶接装置。 - 【請求項7】前記非接触式形状計測センサは、前記溶接
トーチの前方に設けられた第1非接触式形状計測センサ
と、前記溶接トーチの後方に設けられた第2非接触式形
状計測センサとを備え、溶接方向が前進のときは前記第
1非接触式形状計測センサによって溶接ワークの開先位
置及び開先断面形状を計測し、溶接方向が後進のときは
前記第2非接触式形状計測センサによって溶接ワークの
開先位置及び開先断面形状を計測して多層盛り溶接を行
うようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記
載の自動溶接装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7316849A JPH09155543A (ja) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | 自動溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7316849A JPH09155543A (ja) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | 自動溶接装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09155543A true JPH09155543A (ja) | 1997-06-17 |
Family
ID=18081609
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7316849A Pending JPH09155543A (ja) | 1995-12-05 | 1995-12-05 | 自動溶接装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09155543A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001334366A (ja) * | 2000-05-19 | 2001-12-04 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 自動溶接方法および装置 |
WO2018154049A1 (en) * | 2017-02-27 | 2018-08-30 | General Electric Technology Gmbh | Systems for and method of manufacturing boiler tubes, with synchronous rotation of the tubes in association with automatic welding |
JP2018153816A (ja) * | 2017-03-15 | 2018-10-04 | 住友重機械工業株式会社 | 多層溶接方法および多層溶接継手 |
JP2021065902A (ja) * | 2019-10-23 | 2021-04-30 | 株式会社ダイヘン | 多層盛り溶接方法 |
WO2021127764A1 (pt) * | 2019-12-26 | 2021-07-01 | Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras | Sistema e método para detecção e alinhamento de juntas em soldagem robotizada baseado em imagem monocular passiva |
CN113125013A (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 中国石油天然气集团有限公司 | 焊接监测装置及焊接监测*** |
-
1995
- 1995-12-05 JP JP7316849A patent/JPH09155543A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001334366A (ja) * | 2000-05-19 | 2001-12-04 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 自動溶接方法および装置 |
JP4521845B2 (ja) * | 2000-05-19 | 2010-08-11 | 日立建機株式会社 | 自動溶接方法および装置 |
WO2018154049A1 (en) * | 2017-02-27 | 2018-08-30 | General Electric Technology Gmbh | Systems for and method of manufacturing boiler tubes, with synchronous rotation of the tubes in association with automatic welding |
US10702941B2 (en) | 2017-02-27 | 2020-07-07 | General Electric Technology Gmbh | System, method and apparatus for welding tubes |
US11554437B2 (en) | 2017-02-27 | 2023-01-17 | General Electric Technology Gmbh | System, method and apparatus for welding tubes |
JP2018153816A (ja) * | 2017-03-15 | 2018-10-04 | 住友重機械工業株式会社 | 多層溶接方法および多層溶接継手 |
JP2021065902A (ja) * | 2019-10-23 | 2021-04-30 | 株式会社ダイヘン | 多層盛り溶接方法 |
WO2021127764A1 (pt) * | 2019-12-26 | 2021-07-01 | Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras | Sistema e método para detecção e alinhamento de juntas em soldagem robotizada baseado em imagem monocular passiva |
CN113125013A (zh) * | 2019-12-31 | 2021-07-16 | 中国石油天然气集团有限公司 | 焊接监测装置及焊接监测*** |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101051863B1 (ko) | 용접용 로봇을 제어하기 위한 방법 및 장치 | |
JP4578056B2 (ja) | 作業ロボットを用いた制御システムによるワーク加工方法 | |
US6414711B2 (en) | Apparatus for correcting movement path of a robot and a method therefor | |
JP3596753B2 (ja) | 画像測定装置用パートプログラム生成装置及び方法 | |
US5715375A (en) | Robot control system for executing multi-layer welding | |
WO2020251038A1 (ja) | リペア溶接制御装置およびリペア溶接制御方法 | |
CN114714029A (zh) | 铝合金自动弧焊方法及装置 | |
JPH09155543A (ja) | 自動溶接装置 | |
KR100671024B1 (ko) | 레이저 비전 센서를 이용한 용접 로봇의 스텝 용접 방법 및시스템 | |
KR100241847B1 (ko) | 레이저비전센서를 이용한 용접로봇의 제어방법 및 장치 | |
JP3089228B2 (ja) | 溶接ロボット用溶接手順ティーチング装置 | |
JPH08141987A (ja) | 裁断装置 | |
JP2895289B2 (ja) | 溶接自動倣い装置 | |
JP3263631B2 (ja) | 初層溶接方法 | |
JP3463142B2 (ja) | 溶接装置 | |
JPH09248687A (ja) | レーザ加工ロボット | |
JP4341172B2 (ja) | 多層盛溶接におけるトーチ位置の制御方法 | |
JP3483713B2 (ja) | 隅肉多層盛り溶接ロボットシステムにおける制御方法 | |
JP3203507B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
KR100671022B1 (ko) | 레이저 비전 센서를 이용한 용접 로봇의 영상 상태 점검방법 | |
JP2817092B2 (ja) | レーザ加工装置 | |
JPH1177307A (ja) | 自動溶接方法及び自動溶接装置 | |
JP2000167667A (ja) | 自動溶接方法及び装置 | |
JP2899642B2 (ja) | 加工位置検出装置および加工位置検出方法 | |
JPH07241674A (ja) | 自動溶接方法および装置 |