JPS59232671A - 開先倣い制御方法 - 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】 この発明は、管相貫継手に形成された開先の溶接線に溶
接トーチを倣い制御する開先倣い制御卸方法に関し、前
記開先の開先幅が変動する場合であっても、一様な溶接
ビードを形成して良好な溶接を行なえるようにすること
を目的とする。

一般に、第１図に示すように、母管（１）および該母管
（１）に形成された穴（１１に押通された枝懺（２）か
らなる管相貫継手である所謂ノズルネック部（３）に形
成された狭開先（４）を倣い溶接する場合、溶接１１！
」に溶接トーチの上端部に取り付けられた１対の差動ト
ランス等の接触センサを枝管（２）の内側捷だｆ（ｉ外
側に形成された倣い面に接触させつつ前記ｌ・−チを移
動さぜ、前記センサからの信号に基ついて開先（４）の
中心線を倣うべき溶接線として曽出し、導出した前記中
心線に倣って前記ｌ・−チを移動させ、狭開先（旬の倣
い溶接を行なっている。

しかし、第１図に示すように、穴＋ｌｉの中心と枝管（
２）の中心とがすれだ場合、枝管（２）の周面に接触セ
ンサを接触させて導出した溶接線と開先（４）の中心線
とが一致せず、前記溶接線に倣って前記トーチを移動さ
せても、前記トーチの先端部は中心線からずれた位置を
移動することになるため、正確な倣い溶接を行なうこと
か不可能であると同時に、開先（４）の開先幅が変動す
るため、開先幅に関係なく、前記トーチを一定速度で移
動させると、開先（４）に一様な溶接ビードを形成する
ことができないことになり、良好な溶接を行なうことが
できないという欠点がある。

壕だ、枝管（２）に前記倣い面を加工しなけれはならず
、しかも、前記センサが摺動し易いように前記倣い面を
平滑に加工しなければならず、非常に手間がかかるとと
もに、前記倣い面を加工し得る形状の管だけしか枝管（
２）に適用することができず、溶接可能な継手が制限さ
れてしまい、さらに前記センサが接触式であるため、溶
接時の熱の影響を受け、前記センサの劣化や摩耗を招来
するという問題がある。

この発明は、前記の点に留意してなされたものであり、
母管および枝管からなる管相貫継手に形成された開先内
を移動自在に設けられた溶接トーチにオプティカルファ
イバを取り付け、前記トーチを前記開先に沿って移動さ
せ、前記ファイバに接続された工業用テレビジョンカメ
ラにより、前記ファイバを介して前記開先の近辺を撮像
するどともに、モニタ用テレビジョン受像機により、前
記カメラによる前記開先の近辺の映像を表示し、処理部
により、前記映像に基づき前記開先の両開先壁の位置か
ら前記両開先壁の中間点を結ぶ溶Ｊｉ線および開先幅を
予め導出し、制御部により、前記トーチを前記開先幅に
反比例する速度で前記溶接線に倣って移動させ、溶接を
行ＩＳうことを蒔徴とする開先倣い制御方法を提供する
ものである。

しだがって、この発明の開先倣い制御方法によると、溶
接に先立ち、開先近辺をオプティカルファイバを介して
工業用テレビジョンカメラにより撮像し、モニタ用テレ
ビジョン受像機に表示される前記開先近辺の映像に基づ
き［）す記開先の開先幅および両開先壁の中間点を結ぶ
溶接線を尋出し、溶接トーチを前記開先幅に反比例する
速度で１１１１記溶接線に倣って移動させるようにした
ことにより、開先幅が駆動するような開先であっても、
前記開先の溶接線を容易かつ正確に検出することができ
るとともに、一様な溶接ビードを形成することができ、
良好な溶接を行なうことができる。

つきに、この発明を、その１実施例を示した第２図以下
の図面とともに詳細に説明する。

第２図ないし第４図において、（５）は母管、（６）Ｖ
Ｊ。

母管（５）に直交叉されて接合され母管（５）とともに
管相貫継手（７）を構成する枝管、（８）は継手（７）
に形成された円形の■型狭開先、（９）ｉｄ開先（８）
の底部に設けして回転自在に設けられた短冊状のアーク
発生用溶接トーチ、（１４は先端部が１〜−チ００に固
定して取り付けられ狭開先（８）近辺を監視するオプテ
ィカルファイバ、（１３は１・−チｆｌｃＩに取り付け
られた照明用光源、（］４）は光源（１（８）用の電源
、Ｑυはフィルタ、０＠はフィルタ０９を介してファイ
バ０功に接続されファイバ（１つおよびフィルタ（１０
を介し開先（８）の近辺を撮像して撮像信号を出力する
工業用テレビジョンカメラ（以下カメラという）、（１
７）はカメラＱ０に接続された画像処理装置、（１８）
は処理装置ｕ力を介して前記撮像信号が入力され画面０
８１上に開先（８）の近辺の映像を表示するモニタ用テ
レビジョン受像機（１す、ドモニタという）、（１９）
はインターフェイス回路体））を介して処理装置ｕ′７
）に接続された演算装置であり、処理装置０１）により
、第４図に示すようにモニタ（１８）゛の画面０８１に
表示された映像が処理されて演算ｈ　ｊｌ’ｌ゛叫に処
理信号が出力され、演電装［百（１つにより、前記映像
上の線Ａ　、　Ｊ３の各点の位置が算出されるとともに
、算出された前記各点の位置に基つし）で開先（８）の
両開先壁の位置か算出されるとともに、開先幅および前
記両開先壁の中間点を結ぶ溶接線が算出され、記憶され
て演算イ菖すが出力される」、うになっており、処理装
置θ力、演算装置（１１メおよびインターフェイス回路
（４）により処理部（２］）か構成さノ１−でいる。

＠はトーチ（１０）を開先（８）に沿い前記支持点を中
心として回転移動させる移動用モータを駆動する第１駆
動部、＠はワイヤ（Ｊυを中心に１・−チ（１０）を回
転させる回転用モータを駆動する第２駆動部、＆４）　
＆：Ｊｌ・−チ（１０を上下動させる上下動用モータを
駆動する第３駆動部であり、前記演算信号に応じて各駆
動部（ハ）〜（至）が作動し、１ヘーチ（１０）か所定
の倣い位Ｙ五に移動されるようになっており、各駆動部
（ハ）〜（至）によシ制御部（ハ）か１１゛４成される
。

そして、ファイバ０りを介したカメラＯＱの焦点を開先
（８）の」二端部の開先肩に合わせ、光源０］を点灯し
てトーチ００）を制御部（２５）により開先（８）に沿
って移動させ、カメラ（［６）によりファイバ（ｌａを
介して開先（８）の近辺を撮像すると、カメラ（ｌＱか
ら処理装置（Ｉ７）を介してモニタ（１８）　’Ｉｐ４
撮像イ言号か出力され、モニタ（Ｉ８）により、光＃、
（１■からの光か届かない開先（８）内は、第４図の中
央部にハツチングを施した部分に示すように暗く、光源
（１；）により照らされた前記開先肩は、第４図の−１
一端部おまひ下端部に示すように、開先（８）の両開先
壁の」二端縁に対応する線Ａ、１３を境に明るく表示さ
ハるとともに、処理装置（１７）により画面０８１の映
像に所定幅で上下方向に長尺の信号枠（８）が重畳され
る。

さらに、処理装置（Ｉ７）により、信号枠（Ｓ）の」１
下方向への走査線番号ことに、信号枠（Ｓ）内における
該信号枠（Ｓ）の幅方向への各点の画面の明るさに応じ
た信号か積分されて数値化されるととも（／こ、第５図
に示すような前記走査線番号ことの数値データが導出さ
れて前記数値データに基つく処理（１；号が演算装置０
９）に出力され、演算装置（１つにより、第５図に示す
曲線における数値データか急変する点Ｃ，Ｄの位置か算
出されて前記映像」−のイハー」枠（Ｓ）内における線
Ａ、ｌｊｌ：の各点の位置が祷１出され、算出された前
記画線Ａ、　、　Ｂ　Ｊ−の各点の位置に基つき、信号
枠（Ｓ）の範囲内での開先（８）の両開先壁の上端縁の
位置が導出さ八ると同時に、開先（８）か１型であるた
め、開先底における前記両開先壁の位置が導出されると
ともに、これらの動作か縁り返さｔｚて開先底にお（）
る両開先壁の実際の０置が導出され、開先底における前
記両開先壁のイ１“１１１”′１゛に基づき、開先（８
）の開先幅か導出されるとともに、開先底における前記
両開先壁の中間点を結ぶ線か倣うべき溶接線として導出
され、演算装置（＋＜）により、導出された開先底にお
ける［）ｑ記両開先壁の位置、前記開先幅および前記溶
接線が記憶される。

このとき、前記両開先壁の位置は、第６図中の曲線Ｅ、
Ｆに示すように、トーチ（１００回転中心である前記支
持点から開先底における前記両開先壁までの距離Ｍ（の
、Ｎ（のとして導出、記憶され、前記開先幅は、開先幅
をＷ（θ）とすると、Ｗ（の＝１Ｍ（の−Ｎ（の１の式
に従って導出、記憶されるとともに、前記溶接線は同図
中の曲線Ｇに示すように、前記支持点から開先底におけ
る１１′ｌＪ記両開先壁の各中間点゛までの距離Ｌ（の
として、Ｌ（の−（Ｍ、（の＋Ｎ（の）／２の式に従っ
て導出、記憶され、ここでθは前記支持点と外側の前記
開先壁」二の点とを結ぶ線を、任意の基準位置から前記
支持点のまわりに回転させたときの回転角度（単位度）
である。

つきに、溶接を行７Ｓう場合、演算装置θりに記憶され
た＋３ｉＪ記開先幅′ｖＶ（のおよび前記支持点から前
記溶接線１での距！’ｆｌｔ、　Ｌ　（のか制す１１）
１部（ハ）により読み出されて制御部−に演＃伯号が出
力され、前記演算信号により、制御部（ハ）の各駆動部
（２）〜（至）が作動し、ｈ−チ（１（１）が移動され
て前記溶接線」−に所定高さに配設されるとともに、Ｉ
・−チ（］（１）か前記溶接線び）接線方向に一致して
配設され、１−−チ（１０）か所定＆）　（Ｉｌ’１い
位置に配設されたのち、開先幅Ｗ（のに反比例−トる速
度Ｖ（の（＝に／Ｗ（θ）、には定数）で１）ｉｊ記溶
接線に倣って移動され、開先（８）の溶接か行なわれる
。

したがって、前記実施例によると、溶１ヂに先立ち、開
先（８）の近辺を、ファイバ（ｌａを介してカメラ０Ｑ
によシ撮像し、モニタ（１８）に表示される開先（８）
の近辺の映像に基つき、処理部（ａｌ）により開先（８
）σ刈１）１先幅Ｗ（のおよび両開先壁の中間点を結ぶ
溶］β、線、大導出し、溶接時に制御部（ハ）によりト
ーチ（］０）を前記開先幅に反比例する速度Ｖ（θ）で
前記溶接線に倣って移動させるようにしたことにより、
開先幅力・駆動するような開先（８）であっても、開先
（８）のＩ’Ｒ１”Ｅ線を容易かつ正確に検出すること
かできるとともに、一様な溶接ビードを形成することか
でき、良好な溶接を行なうことができる。

さらに、溶接作業中に遠隔地点から開先（８）び）溶接
状況をファイバ（１２、カメラ（１６）およびモニタ（
）８）により監視することもでき、高所等の危険度の、
ｌ’、：、’　（１）溶接勘所であっても、アーク近辺
の映像を目視することが可能となり、有用である。

また、従来の接触式センサによる倣い溶接の場合に生す
る前記センサの摩耗等による劣化もなく、溶接時の熱の
影響を受けることもなく、溶接線（］■に対する倣い位
置を容易にかつ良好に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般の管相貫継手の平面図、第２図以下の図面
は、この発明の開先倣い制御方法の１実施例を示し、第
２図（ａ）は一部の正面図、同図（ｂ）は同図（コＬ）
の右側面図、第３図はブロック構成図、第。 ４図はモニタ用テレビジョン受像機に表示されるある状
態の映像を示す図、第５図は処理部によシ尊出された数
値データと走査線番号との関係図、第６図は処す１）部
により導出された溶接トーチの支持点から両開先壁およ
び溶接線丑での距離と回転角度との関係図である。 （５）・１ミＪ管、（６）・枝管、（７）・・管相貫継
手、（８）・狭開先、＋１０・溶接トーチ、ｑ→・オプ
ティカルファイバ、０６）・・工業用テレビジョンカメ
ラ、０８）・・モニタ用テレビジョン受像機、（２１）
・・処理部、（ハ）・・制御部。 代理人　弁理士　　藤田ｊ７ａ太部 第１図 １′ 第２図 （０）　　　　　　（ｔ）） 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ■　１月管および枝管からなる管相貫継手に形成された
   開先内を移動自在に設けられた溶接トーチにオプティカ
   ルファイバを取り付け、前記トーチを量定開先に沿って
   移動させ、前記ファイバに接続された工業用テレビジョ
   ンカメラにより、前記ファイバを介して前記開先の近辺
   を撮像するとともに、モニタ用テレビジョン受像機によ
   り、前記カメラによる前記開先の近辺の映像を表示し、
   処理部により、前記映像に基つき前記開先の両開先壁の
   位置から前記両開先壁の中間点を結ぶ溶接線および開先
   幅を予め導出し、制御部により、前記トーチを前記開先
   幅に反比例する速度で前記溶接線に倣って移動させ、溶
   接を行なうことを特徴とする開先倣い制御方法。