JPH0815665B2 - 自動溶接装置 - Google Patents

自動溶接装置

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JPH0815665B2
JPH0815665B2 JP9322891A JP9322891A JPH0815665B2 JP H0815665 B2 JPH0815665 B2 JP H0815665B2 JP 9322891 A JP9322891 A JP 9322891A JP 9322891 A JP9322891 A JP 9322891A JP H0815665 B2 JPH0815665 B2 JP H0815665B2
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welding
groove
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speed
groove portion
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博 立川
俊雄 青木
忠明 徳田
巖 清水
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主として建築に用いら
れる鉄骨部材等の開先部を自動で溶接する自動溶接装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】建築用の鉄骨部材の溶接は溶接箇所が短
く又溶接箇所が多いため、従来より、かかる鉄骨部材の
溶接には移動や溶接準備が容易な軽量小型の直交型の自
動溶接装置が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の自動
溶接装置では、開先部の開先角度が例えば35度や45
度である場合の各溶接条件(たとえば溶接速度)につい
てのデータをデータベース化し、自動溶接を行うとき
に、そのデータベースから必要な条件を読みだして溶接
を行っている。このように従来の装置は各開先角度毎に
データを記憶していたので、従来の装置では、すべての
開先角度についてデータを持つことはデータベースが巨
大なものとなるので、実現不可能であった。したがっ
て、従来の装置を使用するときには、工場等において鉄
骨部材を加工するときに、所定の開先角度になるように
加工しなければならず極めて不便であった。以上のよう
に、従来の自動溶接装置では、開先角度が例えば35度
と45度というように、制限され、その間の角度、例え
ば38度や40度の開先角度は溶接データを持っていな
かったので、溶接することができないという問題があっ
た。
【0004】また、従来の自動溶接装置では、開先部の
開先底面幅が溶接開始部と溶接終了部とで違っている
と、精度良く溶接することができなかった。これは、従
来の自動溶接装置では開先底面幅が変化する場合の許容
範囲(例えば6mmから9mm)が狭く、したがって例
えば溶接終了部に近づくに連れて開先底面幅が広くなっ
ている場合、各溶接層の厚さは溶接終了部に近いほどだ
んだん薄くなり、上記の許容範囲を越えると融合不良等
により溶接不良が発生することがあるからである。この
ため、例え鉄骨部材の開先部の開先角度が所定の角度に
仕上げられていても、位置合わせの際に両鉄骨部材の溶
接面を平行に配置することができなかったりすると、溶
接開始部と溶接終了部とで開先部の開先底面幅が違って
しまうので、従来の自動溶接装置ではかかる鉄骨部材の
開先部を高精度に溶接することができなかった。
【0005】本発明は上記事情に基づいてなされたもの
であり、大容量のデータベースを必要とせずに、開先部
の開先角度、及び開先底面幅の変化に応じて最適の溶接
を行うことができる自動溶接装置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】上記の目的を達成するた
めの本発明に係る自動溶接装置は、溶接トーチ部の溶接
速度を制御して所定溶接長の開先部を溶接する自動溶接
装置において、前記溶接長を複数の領域に区分して、溶
接開始部と溶接終了部における前記開先部の開先底面
幅、開先角度及び開先部の高さに基づいて、前記各領域
における各溶接層の断面積を算出し、更に該断面積に応
じて前記各領域の各溶接層毎に前記溶接トーチ部の溶接
速度を算出する算出手段と、該算出手段によって算出さ
れた情報を記憶する記憶手段と、該記憶手段から前記各
領域の各溶接層毎に情報を読み出して前記溶接トーチ部
の溶接速度を制御する速度制御手段とを設けたことを特
徴とするものである。
【0007】
【作用】本発明は前記の構成によって、溶接長を複数の
領域に区分して、溶接開始部と溶接終了部における開先
部の開先底面幅、開先角度及び開先部の高さに基づい
て、各領域における各溶接層の断面積を算出し、各領域
の各溶接層の断面積の大きさに応じて、各領域の各溶接
層を溶接するときの溶接速度を決定することにより、溶
接開始部と溶接終了部とで開先部の開先底面幅が異なっ
ていても、溶接層の肉厚を一定に維持して溶接を行うこ
とができる。また、各領域の各溶接層の断面積の大きさ
に応じて、各領域の各溶接層の溶接速度を決定すること
により、一定の範囲内(例えば0度から60度)であれ
ば、開先部の開先角度がどのような値でも溶接層の肉厚
を一定にして溶接を行うことができる。更に、溶接の都
度、被溶接部材の開先部の状況に応じて、各領域の各溶
接層ごとにデータを形成するので、大容量のデータベー
スは必要としない。
【0008】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図1乃至図4を参
照して説明する。図1は本発明の一実施例である自動溶
接装置の概略全体図、図2は本実施例装置を用いて溶接
する開先部の断面図、図3はその開先部の第1溶接層を
示す概略斜視図、図4は各領域における各溶接層の断面
積を算出するフローチャート、図5は各領域における各
溶接層の溶接速度を算出するフローチャートである。
【0009】図1に示す本実施例の自動溶接装置は、溶
接機10と制御装置100とからなり、溶接機10はレ
ール部11と、そのレール部11に沿って移動自在に構
成された台車部20と、台車部20に設けられた伸縮自
在な伸縮腕30を介して取着された溶接トーチ支持部4
0と、溶接トーチ支持部40によって支持された溶接ト
ーチ部50とを備える。
【0010】制御装置100は、モータMx により伸縮
腕30の伸縮を制御して溶接トーチ部50のx軸方向に
おける移動を調整するx軸方向移動制御部60と、モー
タMy により台車部20を移動することにより溶接トー
チ部50のy軸方向における移動を調整するy軸方向移
動制御部(溶接速度制御手段)62と、モータMz によ
り溶接トーチ支持部40のz軸方向における移動を制御
することにより溶接トーチ部50のz軸方向における移
動を調整するz軸方向移動制御部64と、モータMr
より溶接トーチ部50の揺動を制御する揺動制御部66
と、装置全体を制御する主制御部70と、溶接に必要な
データを記憶するメモリ71及び共有メモリ72と、操
作用のスイッチやメータ等を有する操作部80とを備え
る。尚、x,y,zは各々空間直行座標軸を表してい
る。また、74はI/Oポートである。
【0011】図示しない溶接用ワイヤ供給装置によって
送られた溶接用のワイヤは、溶接トーチ部50から送り
だされ、溶融されて開先部に積層される。図2は建築用
の鉄骨等の柱に梁を付ける場合のようにレ字状をした開
先部を8層に分けて溶接する場合を示している。一般に
建築用の鉄骨の場合、板厚が厚くなるので、このように
多層溶接になる。
【0012】本実施例装置を用いて溶接するには、予め
開先部の溶接長L、溶接開始部と溶接終了部における開
先部の開先底面幅WS ,WE 、開先角度α及び開先部の
高さ(本実施例の場合は板厚)tを操作部より入力す
る。これらの値の入力は手動で行っても良いし、自動計
測して入力してもよい。主制御部70は、これらの情報
に基づいて、余盛り高さが2〜4mmの範囲内に収まる
ように、板厚tから最適な溶接層の数と溶接層の厚さを
決定し、その値に基づいて各領域の各溶接層の断面積を
算出する。
【0013】今、主制御部70が、例えば図2に示すよ
うに溶接層の数を8、各溶接層の肉厚をt1 〜t8 に決
定すると、次に図3に示すように開先部の溶接開始部か
ら溶接終了部までの溶接長Lを32の領域に等分し、各
領域に付いて各々0から31までの番地を付し、その3
2の領域の各々に於ける各溶接層の面積を求める。一般
的に溶接長Lは建築用鉄骨では最長で約300mmであ
るので、32の領域に区分すれば、高精度の溶接制御を
行うことができる。尚、建築用の鉄骨部材は機械加工さ
れるので、開先底面幅の変化は直線的に変化する。ま
た、本実施例では板厚が34mmであるので、各溶接層
の肉厚はt1 ,t2 =6、t3 ,t4 =5、t5 〜t8
=4mmに設定している。
【0014】図2に示す溶接開始部の第1溶接層の面積
S1(=S01)は、開先部の開先底面幅(第1溶接層の
底辺)をWS1(=W01)、第2溶接層の底辺をWS2(W
02)とすると、 SS1=WS1×t1 +t1 2 ×tan α/2 となる。ただし、本実施例では開先角度αは全溶接長に
わたって一定であるとする。また、このときの第2溶接
層の底辺WS2は、 WS2=WS1+t1 ×tan α となる。この第2溶接層の底辺W2 に基づいて第2溶接
層の面積を同様にして求める。以下同様にして溶接開始
部(領域0番地)における各溶接層の面積を順次算出す
る。このようにして図4に示すように0番地から31番
地までの各領域について各溶接層の断面積を算出する。
【0015】次に、溶接開始部、すなわち0番地におけ
る第1溶接層の溶接速度(VS1=V01)を下式によって
算出する。 VS1=溶着量/7.8×SS1 ただし、溶着量は溶接ワイヤの種類、ワイヤ供給速度及
び溶接電流等によって定まる定数、7.8は鉄の比重で
ある。また、ワイヤは1.2mm径のソリッドワイヤで
ある。以下図5に示すように0番地における各溶接層
(第2〜第8まで)の溶接速度を算出し、以下31番地
までの各領域における各溶接層の溶接速度を算出する。
このようにして算出された結果はメモリ71に記憶され
る。記憶されたデータは、溶接長の領域を通過する毎に
取り出され共有メモリ72に送られ、モータ速度の指令
値となる。
【0016】本実施例装置を用いて、例えば鉄骨部材の
開先部を多層溶接するには、まず溶接する鉄骨部材の開
先部の溶接開始位置に、本実施例の溶接機10を配置す
る。次に、前述の如く開先部の開先角度、溶接開始部と
溶接終了部における開先底面幅、溶接長及び開先部の板
厚の値を測定して操作部80より、手動又は自動でこれ
らの値を設定する。
【0017】主制御部70は設定された各値に基づい
て、溶接層の数及びその肉厚を決定し、更に上記の手順
に従って32の各領域の各溶接層毎の断面積から算出し
た溶接速度をメモリ71に記憶する。y軸方向移動制御
部62は、共有メモリ72から読み出した溶接速度に基
づいてモータMy を制御して台車部20の移動速度を制
御することにより溶接トーチ部50の溶接速度を所定の
速度とする。第1溶接層の溶接が終了すると、z軸方向
移動制御部64はモータMz を制御して溶接トーチ支持
部40を上方に移動することにより、第1溶接層の肉厚
分だけ溶接トーチ部50を上方に移動する。また、本実
施例のようにレ字状の開先部を溶接する場合には、x軸
方向における溶接開始位置が各溶接層毎に異なるので、
x軸方向移動制御部はモータMx を制御して伸縮腕30
の伸縮を調整することにより、各溶接層毎に溶接トーチ
部50の溶接開始位置を図2の点線Aで示すように調整
する。更に、揺動制御部66は各領域の各溶接層毎にモ
ータMr を制御して底面幅に応じた振幅となるように溶
接トーチ部50を揺動することにより、被溶接部材であ
る鉄骨や前の溶接層を確実に溶かしながら溶接すること
ができる。尚、溶接の際には、図示しない溶接ガス供給
装置より、溶接用の炭酸ガスが供給される。
【0018】上記の本実施例装置によれば、被溶接鉄骨
部材の開先部の溶接長を32の領域に区分して各領域毎
に各溶接層の断面積を算出して、溶接速度を決定してい
るので、開先角度が約0度から60度位までの値であれ
ば、任意の角度の開先角度を有する被鉄骨部材を各溶接
層の肉厚を一定にして、精度良く溶接することができ
る。
【0019】また、上記の本実施例装置によれば、被溶
接鉄骨部材の開先部の溶接長を32の領域に区分して各
領域毎に各溶接層の断面積を算出して、溶接速度を決定
しているので、溶接開始部と溶接終了部の開先底面幅が
違っても、その差が一定の範囲内(約0mm〜15m
m)であれば、各溶接層の肉厚を一定にして、精度良く
溶接を行うことができる。
【0020】尚、上記の実施例では、鉄骨部材の開先部
がレ字状である場合について説明したが、本発明はこれ
に限られるものではなく、開先部の形状は逆レ字状、V
字状又はI字状等であってもよい。
【0021】更に、上記の実施例では、開先部の開先底
面幅が溶接開始部と溶接終了部とで異なる場合について
説明したが、開先底面幅は一定であってもよいのは当然
である。
【0022】また、上記の実施例では、αが一定の場合
について説明したが、αが変化する場合は、開先底面幅
が変化する場合と同様にして、αS とαE を32に区分
して各領域毎に、開先角度を算出し、その結果を用いて
各領域の面積を計算すれば、開先角度が変化する場合に
も、本発明を適用することができる。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、開
先部の溶接長を複数の領域に区分して、各領域における
各溶接層の断面積を算出し、この結果に基づいて各領域
の各溶接層毎に溶接速度を設定しているので、溶接開始
部と溶接終了部とで開先部の開先底面幅が異なる場合で
も、従来の装置に比べて許容範囲を大幅に大きくするこ
とができ、また開先角度が所定の角度範囲内であれば無
段階で任意の開先角度の開先部を高精度で溶接すること
ができる自動溶接装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である自動溶接装置の概略全
体図である。
【図2】本実施例装置を用いて溶接する開先部の断面図
である。
【図3】その開先部の第1溶接層を示す概略斜視図であ
る。
【図4】各領域における各溶接層の断面積を算出するフ
ローチャートである。
【図5】各領域における各溶接層の溶接速度を算出する
フローチャートである。
【符号の説明】
10 溶接機 11 レール部 20 台車部 30 伸縮腕 40 溶接トーチ支持部 50 溶接トーチ部 60 x軸方向移動制御部 62 y軸方向移動制御部 64 z軸方向移動制御部 66 揺動制御部 70 主制御部 71 メモリ 72 共有メモリ 74 I/Oポート 80 操作部 100 制御装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 巖 神奈川県相模原市淵野辺5丁目10番1号 新日本製鐵株式会社 第2技術研究所内 (56)参考文献 特開 平2−70384(JP,A) 特開 昭63−252671(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接トーチ部の溶接速度を制御して所定
    溶接長の開先部を溶接する自動溶接装置において、前記
    溶接長を複数の領域に区分して、溶接開始部と溶接終了
    部における前記開先部の開先底面幅、開先角度及び開先
    部の高さに基づいて、前記各領域における各溶接層の断
    面積を算出し、更に該断面積に応じて前記各領域の各溶
    接層毎に前記溶接トーチ部の溶接速度を算出する算出手
    段と、該算出手段によって算出された情報を記憶する記
    憶手段と、該記憶手段から前記各領域の各溶接層毎に情
    報を読み出して前記溶接トーチ部の溶接速度を制御する
    速度制御手段とを設けたことを特徴とする自動溶接装
    置。
JP9322891A 1991-03-30 1991-03-30 自動溶接装置 Expired - Lifetime JPH0815665B2 (ja)

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JPH04305370A JPH04305370A (ja) 1992-10-28
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