JPH04251671A - 消耗電極式溶接機の自動溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は消耗電極式溶接機の自動
溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】管継手同士もしくは管と管台継手など被
溶接部材の多層溶接方法として、被溶接部の溶接開始点
と終点との間の区間で、消耗電極式溶接機（ＭＡＧ溶接
機など）の自動折返し溶接を行ない、溶接の自動化を図
り省力化を図るという溶接方法が検討されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、消耗電極式溶
接機を用いると、溶接ビードの表面には、そのランダム
な位置に絶縁性のガラス状スラグが多数発生してしまう
ため、これが自動化の大きな障害となっている。つまり
、消耗電極式溶接機を用いて折り返し溶接を行う場合は
、折り返し点側に過大な厚さの肉盛りが行われてしまう
ことを防止するために、従来、折り返し点において消耗
電極へのアーク電流の供給を一時断ち、その後アーク電
流の供給を再開して健全な多層溶接が行われるようにし
ていたが、アーク再開時に消耗電極の面している部位に
ガラス状スラグが存在しているとアーク発生ミスが生じ
、このアーク発生ミスにより消耗電極が座屈変形を起こ
して爾後の溶接が不能となる問題があった。このような
アーク再スタート性の改善を目的として、最近では溶接
電源特性やアークオフ時の電流波形などを工夫して、ア
ークオフ後の消耗電極の先端がシャープエッジとなるよ
うにした溶接電源が開発されているが、この溶接電源を
用いてアークを生じさせるようにしてもスラグによるア
ークスタートミスは解決できない。このため、従来はス
ラグの除去作業を省略できなかった。なお自動化を推進
するためにスラグ除去装置を取り付けることが考えられ
るが、この設備は溶接システムを繁雑にしかつコストを
大きく増大させてしまうためその採用は難しい。

【０００４】本発明の目的は消耗電極式溶接機を用いた
自動溶接方法において、再スタート時のアークミスをな
くして健全な自動溶接が行われるようにした消耗電極式
溶接機の自動溶接方法を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題の目的を達成す
るために本発明は、溶接開始端から終端までの間、消耗
電極式溶接機による自動折返し溶接を行い被溶接部に多
層溶接を施すようにした消耗電極式溶接機の自動溶接方
法において、折り返し点で消耗電極溶接機の移動とアー
ク電流の供給を一旦停止した後、ＩＴＶカメラと画像処
理装置とで消耗電極の面するビード上のスラグの有無及
び形状を判別し、スラグ無しの場合は消耗電極溶接機の
移動とアーク電流の供給を再開し、スラグ有りの場合は
、その状態で消耗電極式溶接機を折り返し側へ移動させ
つつ上記ＩＴＶカメラと画像処理装置とによるスラグ判
定を継続し、スラグの無い位置でアーク電流の供給を再
開するようにしたものである。

【０００６】

【作用】溶接の折り返し直後、消耗電極式溶接機の移動
とアーク電流の供給を停止して、ＩＴＶカメラと画像処
理装置により、消耗電極の面しているビード表面のスラ
グの有無及び形状を判定する。この停止位置でビードに
スラグが無い場合は、消耗電極式溶接機の移動とアーク
とを再開する。停止位置にスラグが有る場合は、アーク
電流の供給を停止した状態で消耗電極式溶接機を折り返
し側へ移動し、ＩＴＶカメラと画像処理装置により、消
耗電極の面しているビード表面のスラグの有無及び形状
をリアルタイムに判定する。そしてスラグの無い位置に
おいてアークを再開する。この結果、折返し点近傍の溶
接層の厚さを異常に増大させずしかも人手を介すること
なくアークの自動的な再開が可能になり、消耗電極式溶
接機による多層溶接の自動化が可能となる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の好適一実施例を説明する。

【０００８】上述のように消耗電極式溶接機を使用して
自動折返し溶接を行い、かつ折返し点で一時アーク電流
の供給を断ってから再度アーク電流の供給を再開して、
管などの被溶接部に多層の溶接層を形成する自動溶接方
法においては、アーク再開時のガラス状スラグが大きな
障害となる。

【０００９】そこで本出願人は、（イ）スラグが溶加材
（溶接ワイヤ等）に対して低い温度で溶け、かつアーク
熱によって容易に再溶融する物質であること、（ロ）ビ
ードに対してスラグは全面的には発生するものではなく
、局部的にかつランダムな位置に発生するものであるこ
と、などに着眼し、ＩＴＶカメラと画像処理装置とで消
耗電極の面するビード表面を監視してスラグのない部分
からアーク溶接を再開するという新規な消耗電極式溶接
機の自動溶接方法を見出だした。

【００１０】そして本出願人はこの溶接方法を実現する
ために図１に示す溶接システムを案出した。

【００１１】溶接システムは、消耗電極（溶接ワイヤ）
１を送り出すトーチ２と、トーチ２移動装置（図示せず
）と、溶接電源装置３と、照明装置４と、ＩＴＶカメラ
５と、画像処理装置６と、溶接制御装置７とから構成さ
れている。

【００１２】トーチ移動装置は、被溶接部材１１に形成
された開先線に沿わせその開先線の溶接開始点と終点と
の間でトーチ２を折返し移動させるように構成され、溶
接電源装置３は、これにトーチ移動装置を連動させて制
御し、トーチ２に規定電圧の電流を供給して消耗電極１
にアークを生じさせ、開先に溶接層８を多層に形成する
。照明装置４及びＩＴＶカメラ５は、共にブラケット（
図示せず）を介してトーチ２に一体的に取付けられてお
り、照明装置４は、トーチ２の消耗電極１が面している
ビード９に照明を施し、ＩＴＶカメラ５は、照らし出さ
れたビード９を画像信号として検出し、その信号を画像
処理装置６へ送信する。画像処理装置６は、このＩＴＶ
カメラ５による画像情報を処理してビード９の表面を解
析しその解析結果を信号化して溶接制御装置７にリアル
タイムに送信する。溶接制御装置７は、基本的に折り返
し点では、上記トーチ移動装置の移動を停止すると共に
、溶接電源装置３に制御信号を与えてアーク電流の供給
を停止する制御を実行した後、画像処理装置６から入力
された結果より、ビード９の表面にスラグ１０が無い場
合は、トーチ移動装置及び溶接電源装置３を再起動して
トーチ２の移動とアーク電流の供給を再開する。また画
像処理装置６から入力された結果が、ビード９の表面に
スラグ有りの場合は、溶接電源装置３を制御してアーク
電流の供給を停止し、トーチ移動装置を折り返し側へ序
々に移動させて、ＩＴＶカメラ５及び画像処理装置６に
よるビード９の表面の監視を継続し、スラグ無しの結果
を入力された時点で、アーク電流の供給を再開する。

【００１３】なお開先に対するトーチ２の溶接開始点と
終点とは、これら各点に設けられる位置センサ、または
トーチ移動装置に取り付けられ基準設定値にする演算に
より溶接開始点と終点とを自動的に求めるエンコーダな
どの位置決定手段が利用され、また、管継手においては
、溶接の折り返し点を予め決定した溶接開始点をこえる
部位として、健全なラップ溶接が行われるようにしてい
る。

【００１４】次に作用を説明する。

【００１５】上記溶接システムを用いて例えば管継手同
士の溶接を行う場合は、これら管継手の開先に対してト
ーチ２の方向，高さを予めプログラムされた数値に各層
毎に適正に設定して溶接電源装置３をＯＮとすると、ト
ーチ２にアーク電流が供給され、同時にトーチ移動手段
が起動されて管継手相互の開先線に沿わせて溶接が開始
される。位置センサ等の位置決定手段は、トーチ２の折
り返し点においてトーチ移動装置，溶接電源装置３，照
明装置４，ＩＴＶカメラ５，画像処理装置６及び溶接制
御装置７に信号を入力する。溶接電源装置３及びトーチ
移動装置は、この信号を受けて移動とアーク電流の供給
とを停止し、照明装置４，ＩＴＶカメラ５及び画像処理
装置６は、この信号を受けて起動する。ＩＴＶカメラ５
は、照明装置４によって照らしだされたビード９の表面
を撮影してその信号を画像処理装置６に送り、画像処理
装置６はその信号を画像処理して消耗電極１の面してい
るビード９の表面の状態を画像処理してスラグ１０の有
無とその大きさを判定する。そして判定結果を信号化し
て溶接制御装置７に入力する。溶接制御装置７では、“
スラグ無し”の信号が入力された場合は、溶接電源装置
３と、トーチ移動装置とに制御信号を与えこれらを作動
して溶接を再開する。また溶接制御装置７に“スラグ有
り”の信号が入力された場合は、ＩＴＶカメラ５，照明
装置４，画像処理装置６を起動のままにして、溶接電源
装置３とトーチ移動手段とに制御信号を与えアーク電流
の供給を停止し、トーチ移動装置を折り返し側へ序々に
移動させる。このトーチ２の移動中において、画像処理
装置６から溶接制御装置７に“スラグ無し”の信号が入
力されると同時に、溶接制御装置７は、瞬時のうちに溶
接電源装置３に制御信号を与えてアーク電流の供給を再
開する。この結果、正常なアーク溶接が再開される。 一旦、アークが発生すると、ビード９の表面のスラグ１
０はアーク熱によって溶融され、爾後の溶接は良好に継
続される。従って、折り返し直後の溶接層厚を正常とし
て、アーク再開時のアークスタートミスが解消され、消
耗電極式溶接機（トーチ２）による溶接が開始される。

【００１６】なお、実施例の説明にあって位置検出手段
の制御信号によって上記照明装置４，ＩＴＶカメラ５，
画像処理装置６を起動する説明をしたが、基本的には位
置検出手段の制御信号で溶接制御装置７のみを起動し、
他の照明装置４，ＩＴＶカメラ５，画像処理装置６は、
溶接電源装置３と共に最初から起動しておいても構わな
い。

【００１７】また、折り返し時にアークのみを停止して
トーチ移動手段の移動をそのまま継続させ、その間にＩ
ＴＶカメラ５，画像処理装置６によりビード９の表面を
監視してスラグ１０の無い位置でアークを再開しても構
わない。またＩＴＶカメラ５、照明装置４の位置はスラ
グが認識できる位置であれば配置上の制約はない。

【００１８】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば消耗電極式
溶接機を用いて健全な自動溶接を行うことができ、溶接
の無人化を図ることができる、という優れた効果を発揮
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動溶接システムを示す図である
。

【符号の説明】

１　　消耗電極（溶接ワイヤ） ２　　消耗電極式溶接機たるトーチ ５　　ＩＴＶカメラ ６　　画像処理装置 ９　　ビード １０　　スラグ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶接開始端から終端までの間、消耗電
   極式溶接機による自動折返し溶接を行い被溶接部に多層
   溶接を施すようにした消耗電極式溶接機の自動溶接方法
   において、折り返し点で消耗電極溶接機の移動とアーク
   電流の供給とを一旦停止した後、ＩＴＶカメラと画像処
   理装置とで消耗電極の面するビード上のスラグの有無を
   判別し、スラグ無しの場合は消耗電極溶接機の移動とア
   ーク電流の供給を再開し、スラグ有りの場合は、その状
   態で消耗電極式溶接機を折り返し側へ移動させつつ上記
   ＩＴＶカメラと画像処理装置とによるスラグの有無の判
   別を継続し、スラグの無い位置でアーク電流の供給を再
   開するようにしたことを特徴とする消耗電極式溶接機の
   自動溶接方法。