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発明の名称 溶接ビ−ド制御方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−6004
公開日 平成10年(1998)1月13日
出願番号 特願平8−179845
出願日 平成8年(1996)6月21日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小島 俊郎
発明者 佐藤 慶和 / 金山 潔士 / 杉浦 一樹 / 村上 任布 / 杉谷 祐司
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 ア−クを回転して溶接する高速回転ア−ク溶接方法において、溶接ト−チの前方に取り付けた画像入力装置によりル−ト間隙を検出し、検出しているル−ト間隙が大きくなっているときにア−クの回転径を大きくし溶接速度を小さくし、ア−クの回転数を一定にして溶接することを特徴とする溶接ビ−ド制御方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、高速回転ア−ク溶接における溶接ビ−ド制御方法、特に突合せ溶接における裏波ビ−ドの安定化とビ−ド高さの適正化に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば特開平5−23856号公報等に示されているように、電極チップを先端に有する電極ノズルを回転することにより電極チップを通過するワイヤ先端を回転してア−クを回転する高速回転ア−ク溶接方法が使用されている。高速回転ア−ク溶接方法によれば、ア−クの物理的効果が周辺に分散され、溶込みの周辺分散,扁平で幅広のビ−ドの形成あるいは回転遠心力によるワイヤ溶融速度の向上などの利点が得られ、特に厚板の狭開先溶接に大きな効果を発揮する。この高速回転ア−ク溶接方法においては、特開平5−23856号公報に示されたように、溶接中の開先幅の変動に応じてア−クの回転径を自動的に可変して良好な溶込みを確保して一定高さのビ−ドを得るようにしている。
【0003】また、CO2溶接やMAG溶接法による片面溶接で良好な裏波ビ−ドを形成するためには開先形状と寸法が一様でないと困難であり、通常、銅製の裏当て金を使用している。しかしながら突合せ溶接でル−ト間隙を一定にすることは容易でなくル−ト間隙が変化する。高速回転ア−ク溶接により突合せ溶接する場合、ル−ト間隙が変化してしても良好な裏波ビ−ドを形成するために、例えば図7に示すように、ル−ト間隙が広くなるとア−クの回転数を大きくするとともに溶接速度や溶接電流を小さくして溶着量を増やし、かつア−ク力を減少させるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のように高速回転ア−ク溶接法で良好な裏波ビ−ドを形成するため、ル−ト間隙が広くなっているときにア−クの回転数を大きくすると、電極ノズルを回転するモ−タ等の振動が大きくなり、装置の耐久性が損なわれるという短所があった。また、ア−クの回転数を大きくすると遠心力が大きくなり、スパッタが多く発生するという短所もあった。
【0005】この発明はかかる短所を解消するためになされたものであり、良好な裏波ビ−トを形成するとともに適切な高さのビ−ドを形成することができる溶接ビ−ド制御方法を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る溶接ビ−ド制御方法は、ア−クを回転して溶接する高速回転ア−ク溶接方法において、溶接ト−チの前方に取り付けた画像入力装置によりル−ト間隙を検出し、検出しているル−ト間隙が大きくなっているときにア−クの回転径を大きくし溶接速度を小さくし、ア−クの回転数を一定にして溶接することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】この発明に係る溶接装置には装置全体の動作を管理する中央制御装置と、メモリと、溶接ト−チと、CCDカメラ等からなる視覚センサと、視覚センサで検出した信号を処理して画像を認識する画像処理装置と、認識した画像情報を格納する画像メモリ及び溶接制御装置を有する。溶接ト−チはア−クを回転して溶接するものであり、ア−クの回転径すなわち溶接ワイヤの先端の回転径を可変する機構を有する。メモリには被溶接材のル−ト間隙別に定められた溶接ワイヤの先端の回転径、すなわちア−クの回転径やア−クの回転数,溶接速度,溶接電流、電圧,ワイヤ送給量等の溶接条件があらかじめ格納してある。例えばル−ト間隙が変化する場合、ア−クの回転数を一定に設定し、ア−クの回転径はル−ト間隙が増えるにしたがって大きく設定し、溶接速度はル−ト間隙が増えるにしたがって小さくなるように設定して格納してある。
【0008】ア−クを高速回転しながら被溶接材の開先に沿って初層溶接するとき、溶接ト−チと視覚センサを搭載した台車を走行させながら、被溶接材の開先の状態を視覚センサで検出し、検出した画像情報からル−ト間隙を検出し、位置情報とともに画像メモリに逐次格納する。溶接制御装置は画像メモリに格納されている溶接ト−チの位置に対応するル−ト間隙に対応する溶接条件をメモリから選択し、選択した溶接条件により溶接ト−チを制御して溶接を実行する。例えばル−ト間隙が溶接の進行方向に対して次第に大きくなっているときは、ア−クの回転数を一定にして、ア−クの回転径を次第に大きくし、溶接速度を次第に小さくするように制御して溶着量を増やすようにして、裏波ビ−ドの高さと幅を均一にする。
【0009】
【実施例】図1はこの発明の一実施例の溶接装置の構成を示すブロック図である。図に示すように、溶接装置1は装置全体の動作を管理する中央制御装置2と、メモリ3と、溶接ト−チ4と、CCDカメラ等からなる視覚センサ5と、視覚センサ5で検出した信号を処理して画像を認識する画像処理装置6と、認識した画像情報を格納する画像メモリ7と、溶接制御装置8及び表示装置9を有する。
【0010】溶接ト−チ4はア−クを回転して溶接するものであり、図2の構成図に示すように、電極ノズル11と偏心回転機構部12と支点可変部13とを有する。偏心回転機構部12はフレ−ム14に軸受15を介して取付けられた偏心回転筒体16の外周中間部に取付けられた歯車17が偏心用モ−タ18に取付けられた歯車群19に連結している。電極ノズル11の中間部は、図3の平面断面図に示すように、自動調心軸受20を介して偏心回転筒体16の軸心から一定距離dだけ偏心して偏心回転筒体16の内面に連結されている。この電極ノズル11の先端部に取付けられた通電チップ21には溶接ワイヤ22を通す孔が設けられている。支点可変部13はスライドモ−タ23の回転軸に連結され、外周部に送りねじを有するスライド軸24と、スライド軸24の回転により上下方向に移動するスライドブロック25及びスライドブロック25の移動距離を検出する検出器26を有する。スライドブロック25の端部は自動調心軸受27を介して偏心回転筒体16より下側の電極ノズル11に連結している。そして偏心回転機構部12の偏心用モ−タ18を駆動して偏心回転筒体16を回転することにより電極ノズル11を所定の回転径で回転することができる。この電極ノズル11を回転するときに、スライドモ−タ23を回転してスライドブロック25の位置を上下方向に移動して電極ノズル11の回転支点を移動することにより、電極ノズル11のの先端回転径、すなわち溶接ワイヤ22の先端の偏心量を任意に可変することができる。この電極ノズル11の先端回転径を可変するときに、検出器26で検出しているスライドブロック25の移動量により電極ノズル11の先端回転径を制御することができる。このようにして溶接ト−チ4は溶接中に電極ノズル11の回転速度と回転径を連続的に可変することができる。
【0011】メモリ3には被溶接材のル−ト間隙別に定められた溶接ワイヤ22の先端の回転径、すなわちア−クの回転径やア−クの回転数,溶接速度,溶接電流、電圧,ワイヤ送給量等の溶接条件があらかじめ格納してある。例えばル−ト間隙が0〜2mmで変化する場合、ア−クの回転数を一定に設定し、ア−クの回転径Dは、図4に示すように、ル−ト間隙が増えるにしたがって大きく設定し、溶接速度Vはル−ト間隙が増えるにしたがって小さくなるように設定してメモリ3に格納してある。視覚センサ5は、図5の配置図に示すように、被溶接材30に対する溶接ト−チ4の進行方向の前方に取付けられ、初層溶接のときに被溶接材30のル−ト間隙を検出する。溶接制御装置8は視覚センサ5で検出したル−ト間隙に応じてメモリ3に格納された溶接条件を読み出し溶接ト−チ4の動作を制御する。
【0012】上記のように構成された溶接装置1で溶接ワイヤ22を回転させることによりア−クを高速回転しながら被溶接材30の開先に沿って初層溶接するときの工程を図6の動作工程図を参照して説明する。
【0013】溶接ト−チ4と視覚センサ5を搭載した台車28を走行させながら、被溶接材30の開先の状態を視覚センサ5で検出し、検出した画像信号を画像処理装置6で処理してル−ト間隙を検出し、そのときの位置デ−タとともに画像メモリ7に逐次格納する(ステップS1,S2)。溶接制御装置8は画像メモリ7に格納されている溶接ト−チ4の位置に対応するル−ト間隙を確認し、そのときのル−ト間隙に対応する溶接条件をメモリ3から選択して読み出し(ステップS3)、選択した溶接条件により溶接ト−チ4を制御して溶接を実行させる(ステップS4)。このル−ト間隙の検出と、検出したル−ト間隙に応じた溶接条件による溶接を初層溶接が終了するまで連続して行う(ステップS5)。例えば被溶接材30の開先のル−ト間隙が溶接の進行方向に対して次第に大きくなっているときは、ア−クの回転数を一定にして、ア−クの回転径Dを次第に大きくし、溶接速度Vを次第に小さくするように制御して溶着量を増やすようにして、裏波ビ−ドの高さと幅を均一にする。このように初層溶接のときにル−ト間隙が変化しても、ア−クの回転数すなわち、溶接ト−チ4の偏心用モ−タ18の回転速度を一定に保持するから、偏心用モ−タ18に振動が発生せず安定して溶接を行うことができる。また、ア−クの回転数を一定にしてア−クの回転径Dを大きくするから、遠心力の影響をあまり受けずに溶接することができる。したがってスパッタが多くなることを防ぐことができる。
【0014】上記のようにして被溶接材30の開先の初層溶接をしたのち次パスの溶接を行う。この初層溶接以降の各パスの溶接のとき、溶接制御装置8は初層溶接のときに検出した各位置におけるル−ト間隙に応じた溶接条件をメモリ3から読み出し、ア−クを利用したア−クセンサにより開先倣いをしながら読み出した溶接条件で溶接を行い、ビ−ド高さを適切な高さにする。
【0015】
【発明の効果】この発明は以上説明したように、ア−クを高速回転しながら被溶接材の開先に沿って初層溶接するとき、被溶接材の開先の状態を視覚センサで検出し、検出した画像情報からル−ト間隙を検出し、ル−ト間隙が溶接の進行方向に対して次第に大きくなっているときは、ア−クの回転数を一定にして、ア−クの回転径を次第に大きくし、溶接速度を次第に小さくするように制御して溶着量を増やすようにするから、裏波ビ−ドの高さと幅を均一にすることができ、良好な裏波ビ−ドを形成することができる。
【0016】また、ル−ト間隙が変化しても、ア−クの回転数すなわち、溶接ト−チの回転モ−タの回転速度を一定に保持するから、回転モ−タに振動が発生せず、装置の耐久性を高めることができる。
【0017】さらに、ア−クの回転数を一定にしてア−クの回転径を大きくするから、遠心力の影響をあまり受けずに溶接することができてスパッタの発生を防ぐことができる。




 

 


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