JPH0929433A - 溶接方法 - Google Patents
溶接方法Info
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- JPH0929433A JPH0929433A JP18596095A JP18596095A JPH0929433A JP H0929433 A JPH0929433 A JP H0929433A JP 18596095 A JP18596095 A JP 18596095A JP 18596095 A JP18596095 A JP 18596095A JP H0929433 A JPH0929433 A JP H0929433A
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Abstract
を検出し、溶接条件を制御することで自動溶接での配
管,芯出しに対する許容範囲の緩和を図る。 【解決手段】 CCDカメラ4にて開先部を撮像し、こ
れを処理して、開先部を横断する同一直線上における8
箇所の点の2次元座標軸上における各座標値を求め、こ
れからルートギャップ、偏肉を数値として得、これらに
基づいて溶接条件を変更する。
Description
接続する際に、開先に対する管の外面からの溶接を効率
的に実施可能とする溶接方法に関する。
からのみの完全溶け込み溶接、所謂裏波溶接が広く採用
されている。特に、全姿勢溶接の場合には管の内面側で
あって、溶接点と対応する位置に図10に示す如き銅裏
当て金Mを配しつつ、管P1 ,P2 の外面側からMAG
溶接を自動溶接により実施している。一方、大径管同士
の溶接の場合は配管芯出し作業が困難なことから、通常
はX開先を採用し、内,外面共に手動による被覆アーク
溶接が行われている。
示しており、突きあわせた管端部にX形開先を形成し、
先ず、図11(a)に示す如く内面溶接を行った後、図
11(b)に示す如く外面溶接に先立って外面側に対す
るガウジングを行い、外面形状を整えた後、図11
(c)に示す如く外面溶接を行う。
従来方法にあっては、中小径管,大径管のいずれの場合
も内面溶接の終了後、外面側からの溶接に先立って、溶
接欠陥が発生し易い開先面と内面溶接の過程で形成され
た溶接ビードとの接合縁部を滑らかにすべく表面を整形
する、所謂ガウジング作業が行われるが、作業に時間を
要し、作業中は溶接作業が中断される結果、作業能率の
向上を図る上で大きな障害となっていた。また、中小径
管の溶接では自動溶接が採用されているが自動溶接にお
ける配管精度,開先精度に対する要求が厳しく、大径管
の場合には自動溶接を採用しようとしても配管,芯出し
作業に溶接作業自体と変わらぬ手間と時間を要し、手溶
接に依らざるを得ず作業能率が低いという問題があっ
た。
あって、その目的とするところは、ガウジング作業を廃
し、しかも配管精度,芯出し精度に対する許容範囲を拡
大し、大径管に対しても自動溶接の適用を可能とし、作
業の効率化を図った溶接方法を提供するにある。
法は、対向させた管の端部間にX形の開先を形成し、内
面溶接を施しつつ、又は内面溶接の終了後、外面溶接を
行う溶接方法において、外面溶接に先行して前記開先部
の外面形状を検出し、検出した外面形状に基づいて溶接
条件を最適化制御することを特徴とする。
越える外面形状の形状異常が検出されると動作させられ
る警報器、又は形状異常を検出した位置を表示する表示
部を備え、前記開先部の外面形状の検出過程で許容範囲
を越える形状異常が検出されると前記警報器を動作さ
せ、また形状異常を検出した位置を表示部に表示させる
ことを特徴とする。
図面に基づき具体的に説明する。図1は本発明に係る溶
接方法の実施の形態を示す模式的側面図であり、図中P
1 ,P2 (図1にはP1 のみ表れている)は被溶接部材
たる鋼管を示している。両鋼管P1 ,P2 はその端部に
X形開先を形成して突き合わされており、開先部近傍の
鋼管P1 (又は鋼管P2 )の全周にわたってガイドフレ
ーム1が設置され、このガイドフレーム1に移動台車2
が搭載されている。
臨ませて溶接トーチ3、及び溶接トーチ3の移動方向の
直前を視野とするCCDカメラ4を設置してある。5は
コンピュータであって、前記CCDカメラ4からの画像
データを処理し、開先部の形状を検出し、これに基づい
て溶接トーチ3等に対する溶接条件を決定し、この溶接
条件のもとで溶接を実行させ、また溶接条件の変更では
対応出来ない許容範囲を越える開先部の形状異常が検出
された場合には警報を発せしめ、またその形状異常位置
を表示部12へ表示するようになっている。
及び制御系統を示すブロック図であり、図中11はCP
U、12は表示部を示している。CPU11は、バス1
3を介してROM14,バッファ15と接続され、また
バッファ15はRAM16,拡張バス17を介してワイ
ヤコントロール部21、上下・走行コントロール部2
2、リモートコントロール部23、溶接条件を格納して
あるメモリカード用インターフェイス部24、入,出力
インターフェイス部25等に接続されている。
溶接制御部における内,外モータドライバ,ワイヤモー
タドライバを介して溶接ヘッドの内外位置制御用のモー
タ、ワイヤ供給用モータに夫々制御信号を出力すると共
に、溶接ヘッドに設けてある位置センサからの電圧信
号、倣いセンサからの信号を夫々取り込むようになって
いる。
接制御部における上下モータドライバ,走行モータドラ
イバを介して夫々溶接ヘッドの上,下駆動用モータ、走
行モータに制御信号を出力すると共に,位置センサ及び
回転計からの信号を取り込むようになっている。リモー
トコントロール部23は、溶接制御部にビデオ信号,リ
モートコントロール信号を出力し、また入,出力インタ
ーフェイス部25は、溶接制御部におけるアーク電源に
制御信号を出力するようになっている。
鋼管P1 ,P2 の外周面を視野内に納め得るよう設置さ
れており、これによって撮像された画像はコンピュータ
5に与えられ画像処理される。コンピュータ5は図3
(a)に示す開先部を横断する同一直線上の8箇所の点
(T1 〜T8 )について、開先部を横断する方向にx
軸、高さ方向にy軸をとって図3(b)に示す如くx−
yの2次元座標上における各点T1 〜T8 の座標を算出
する。なお、8箇所の点T1 〜T8 は次の如くに定め
る。T1 ,T8 は、鋼管P1 ,P2 の外周面上の点であ
る。T2 ,T7 は、鋼管P1 ,P2 の外周面と開先部と
の境界点である。T3 ,T5 は、開先面と内面溶接によ
り形成された溶接ビードBinとの接合点である。T
4 は、開先の中心線上における溶接ビードBin表面の点
である。T6 は、溶接ビードBinの最高点である。
式夫々の値を求め、これに基づいて溶接条件を決定し、
これに基づき溶接を行う。 T5 x−T3 y(但し、T5 x:点T5 のx座標,
T3 y:T3 のy座標) T6 x−T4 x(但し、T6 x:点T6 のx座標,
T4 x:T4 のy座標) (T3 y+T5 y)−(T4 y+T6 y) (但し、T5 y:点T5 のy座標,T4 y:T4 のy座
標、T6 y:T6 のy座標)
接条件(図表5)との関係は図表4,5に示す如くであ
る。例えば、図表4に示すルートギャップgが2≦g≦
2.5の場合、図表5に示す如く溶接速度は標準速度に
対し+20%増大(例えば標準速度が30cm/分であ
れば、36cm/分に増大)し、またウィービング幅は
−(3−g)(ルートギャップgは整数分であって2、
従ってウィービング幅は1mm)とし、更にワイヤ供給
速度は標準供給速度に対し+5%増大(例えば標準速度
が8m/分の場合、8.4m/分に増大)させ、ウィー
ビング停止時間は標準(左端での停止時間0.2秒、右
端での停止時間0.2秒)とする。また、溶接ビードB
inの偏りh1 がh1 <−0.3である場合、溶接速度ウ
ィービング幅,ワイヤ送給速度はいずれも標準値に維持
し、ウィービング停止時間は右端での停止時間を+0.
1秒増大し、左, 右のウィービング停止時間を、例えば
標準が0.2秒の場合、左端停止時間を0.2秒,右端
停止時間を0.3秒とする。
2 に対しては溶接速度,ワイヤ送給速度は標準のままと
し、主としてウィービング幅とウィービング停止時間と
によって対応する。例えば偏肉h2 がh2 <−0.5で
ある場合にはウィービング幅を標準値に対し+0.5増
大して2.5mmとし、またウィービング停止時間は
左, 右ともに標準値に対し+0.1秒増大し、左端停止
時間0.3秒,右端停止時間を0.3秒とする。なお、
図表4に示す如くルートギャップg,偏肉h1 ,h2 と
溶接条件については予め細かく実験等によって求め、テ
ーブル化しておく外、これらルートギャップg、偏肉h
1 ,h2 の程度に応じて溶接条件を補間法又は演算式に
従って算出し、制御することとしてもよい。
6,図表7に基づき説明する。図6は補間法に基づく場
合の説明図であり、予め最大ルートギャップと最小のル
ートギャップとの夫々について実験的に最適な溶接条件
を求めておき、実際のワークについてそのルートギャッ
プ夫々に対応した溶接条件を補間法に従って求める。
先加工を施して突き合わせ、内面溶接を施した後、外面
溶接を開始するが説明を簡単にするため周方向に時計と
同じように上,下の位置を12時,6時の方向とし、ま
た左, 右位置を9時,3時の方向としておく。いま時計
回りに複数回溶接する際には図6(a),(b),
(c)に示す如くルートギャップが最大の場合、最小の
場合夫々について、1層目,2層目,3層目夫々におけ
る溶接速度(分),ウィービング幅,ワイヤ速度(m/
分)夫々の溶接最適条件を予め実験等にて定めておく。
ルートギャップが3mmである場合、図6(a)におい
てルートギャップが2mmの場合の溶接速度と4mmの
場合の溶接速度の差に略1/2を乗じることで送給速度
についても同様にして求める。ルートギャップ3mmの
場合の溶接速度を求める。ウィービング幅,ワイヤ送給
速度についても同様にして求める。
接条件を演算式で求める場合の説明図である。ルートギ
ャップをその値が標準(3mm)の場合と、狭い場合
(2mm)と、広い場合(4mm)とに分け、夫々につ
いてワイヤ送給速度,溶接速度,ウィービング幅を計算
式を用いて求める。例えばワイヤ送給速度w(m/分)
は標準のルートギャップw0 (8m/分)として、狭い
場合はw0 +Δg×2(10m/分)で、また広い場合
はw0 (8m/分)のままとする。なおΔgは標準のル
ートギャップと狭いルートギャップとの差である。
ップではv0 (30cm/分)、狭い場合はワイヤ送給
速度w0 ,w1 を考慮してv0 ・S0 /S1 ・W1 /W
0 、広い場合はv0 ・S0 /S2 で求まる。なおS1 ,
S2 ,S3 は開先におけるルート部から母材肉厚の1/
2までの高さの断面積である。更にウィービング幅W
(mm)は標準ルートギャップではW0 として、狭い場
合はW0 +Δg、広い場合はW0 −Δgで求める。
理過程を示すフローチャートである。先ず、各種データ
の初期化を行い (ステップS1)、CCDカメラにより
内面溶接を終了した状態の外面側からの開先形状を撮像
し、画像処理を行って、図3に示す如き8箇所の形状デ
ータを抽出し (ステップS2)、これを表示画面に表示
する (ステップS3)。溶接スタート信号があるか否か
を判断し (ステップS4)、ない場合はステップS5
へ、またある場合は走行速度,ウィービング幅を制御す
る (ステップS5)。
いか否かを判断し (ステップS6)、小さくない場合は
ステップS10へ進み、またルートギャップが1.8m
mより小さい場合はルートギャップ値を画像に表示させ
る (ステップS7)。次に、管表面と溶接ビードとの距
離(高低差)が3mm以上か否かを判断し (ステップS
8)、以上でない場合はメモリに格納してある既に実施
した溶接条件を作成し (ステップS10)、一方以上の
場合は送信ファイルを作成する (ステップS9)。デー
タが保存されたか否かを判断し (ステップS11)、保
存の場合はステップS12に進んで保存手続きを行い、
また保存でない場合はステップS13へ進んでデータ送
信を行い、溶接終了信号の受信があるか否かを判断し
(ステップS14)、ない場合にはステップS3へ戻
り、またある場合には終了する。
プ変動に対する許容誤差は2.5mm±1.0mmとな
り、従来の許容誤差2.5mm±0.3mmよりも許容
範囲が緩和されることが確認された。
溶接をほどこした後の外面の溶接に先立って、外面側か
らの開先形状を検出し、検出した開先形状に対応して溶
接を設定制御することで、ガウジング作業を要すること
なく欠陥のない溶接を実行することが可能となる。また
形状異常が検出された場合には警報を発し、或いは形状
異常を検出した位置を表示部に表示させて記憶すること
で、後の手入れ作業を迅速に行い得る。
図である。
系統を示すブロック図である。
る。
る。
の補間法に基づく関係を示す説明図である。
式で求める場合の図表である。
ある。
ある。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 対向させた管の端部間にX形の開先を形
成し、内面溶接を施しつつ、又は内面溶接の終了後、外
面溶接を行う溶接方法において、 外面溶接に先行して前記開先部の外面形状を検出し、検
出した外面形状に基づいて溶接条件を最適化制御するこ
とを特徴とする溶接方法。 - 【請求項2】 許容範囲を越える外面形状の形状異常が
検出されると動作させられる警報器、又は形状異常を検
出した位置を表示する表示部を備え、前記開先部の外面
形状の検出過程で許容範囲を越える形状異常が検出され
ると前記警報器を動作させ、また形状異常を検出した位
置を表示部に表示させることを特徴とする請求項1記載
の溶接方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18596095A JPH0929433A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18596095A JPH0929433A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 溶接方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0929433A true JPH0929433A (ja) | 1997-02-04 |
Family
ID=16179896
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18596095A Pending JPH0929433A (ja) | 1995-07-21 | 1995-07-21 | 溶接方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0929433A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100818315B1 (ko) * | 2008-01-14 | 2008-04-01 | 계산토건(주) | 자동용접장치 및 그 자동용접방법 |
JP2008264845A (ja) * | 2007-04-23 | 2008-11-06 | Yaskawa Electric Corp | ロボットシステム |
KR100971086B1 (ko) * | 2008-03-05 | 2010-07-16 | 현대중공업 주식회사 | 다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접방법 및 그장치 |
JP2010247163A (ja) * | 2009-04-13 | 2010-11-04 | Jfe Engineering Corp | 固定管の内外面兼用溶接機 |
-
1995
- 1995-07-21 JP JP18596095A patent/JPH0929433A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008264845A (ja) * | 2007-04-23 | 2008-11-06 | Yaskawa Electric Corp | ロボットシステム |
KR100818315B1 (ko) * | 2008-01-14 | 2008-04-01 | 계산토건(주) | 자동용접장치 및 그 자동용접방법 |
KR100971086B1 (ko) * | 2008-03-05 | 2010-07-16 | 현대중공업 주식회사 | 다중 용접 캐리지를 장착한 파이프라인 자동용접방법 및 그장치 |
JP2010247163A (ja) * | 2009-04-13 | 2010-11-04 | Jfe Engineering Corp | 固定管の内外面兼用溶接機 |
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