JPS60203366A - ア−ク溶接方法における溶接工程の監視制御方法および装置 - Google Patents
ア−ク溶接方法における溶接工程の監視制御方法および装置Info
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- JPS60203366A JPS60203366A JP59255148A JP25514884A JPS60203366A JP S60203366 A JPS60203366 A JP S60203366A JP 59255148 A JP59255148 A JP 59255148A JP 25514884 A JP25514884 A JP 25514884A JP S60203366 A JPS60203366 A JP S60203366A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- G—PHYSICS
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、自動アーク溶接において、１作物、特に少な
くとも一つの４４１＋１成分が異なるような工作物を溶
接する際の溶接工程の監視または制御方法と装置に関す
る。
くとも一つの４４１＋１成分が異なるような工作物を溶
接する際の溶接工程の監視または制御方法と装置に関す
る。
溶接継目の欠陥のうら、最も危険なものの一つは、接合
される材料の不完全融合であるどされているが、これは
不完全融合が溶接接合の強さを著しく減するからである
。多くの場合、不完全融合の原因は、接合部に対する溶
接トーチや溶接棒の位置が不正確に案内され、一方の材
料の融解が不適切になる、つまり溶接位置における溶は
込み深さが不十分になることにある。
される材料の不完全融合であるどされているが、これは
不完全融合が溶接接合の強さを著しく減するからである
。多くの場合、不完全融合の原因は、接合部に対する溶
接トーチや溶接棒の位置が不正確に案内され、一方の材
料の融解が不適切になる、つまり溶接位置における溶は
込み深さが不十分になることにある。
前記原因のために、溶接工程完了後、溶接接合の試験が
必要となる場合が多い。試験はエックス線や超音波によ
る放射線透過検査を行なう。
必要となる場合が多い。試験はエックス線や超音波によ
る放射線透過検査を行なう。
溶接継目完了後の溶接接合試験は、その結果として、欠
陥のある溶接接合を有する工作物を不良３− 品として検出するだけで、基本的に便宜的なものであり
、溶接接合の真の欠陥原因を除去するものではない。
陥のある溶接接合を有する工作物を不良３− 品として検出するだけで、基本的に便宜的なものであり
、溶接接合の真の欠陥原因を除去するものではない。
溶接ロボットを使用する自動溶接工程または溶接ロボッ
トを使用しない自動溶接工程においては、Ｊ：り正確な
溶接案内によって溶接継目の品質を向上し、不良品の製
造を除去しようとして、従来から多大の努力が払われて
きた。しかし、今までのところ、これらの努力は決定的
な成果をみていない。特に、薄板溶接の分野では、ヒン
サーを使用して溶接作業中に溶接案内を向上することは
、今までのところ不可能であった。
トを使用しない自動溶接工程においては、Ｊ：り正確な
溶接案内によって溶接継目の品質を向上し、不良品の製
造を除去しようとして、従来から多大の努力が払われて
きた。しかし、今までのところ、これらの努力は決定的
な成果をみていない。特に、薄板溶接の分野では、ヒン
サーを使用して溶接作業中に溶接案内を向上することは
、今までのところ不可能であった。
本発明は、薄板溶接の分野にも適切であり、溶接作業中
に溶接継目案内を信頼性をもって著しく向上し、接合材
料について欠陥のない溶接を行う方法を提供することを
特徴とする特に本発明に基づく方法は、ロボットを使用
するまたは使用しない自動電気アーク溶接のためのもの
である。また、本発明は前記方法を実行するための適切
な装置をも含む。
に溶接継目案内を信頼性をもって著しく向上し、接合材
料について欠陥のない溶接を行う方法を提供することを
特徴とする特に本発明に基づく方法は、ロボットを使用
するまたは使用しない自動電気アーク溶接のためのもの
である。また、本発明は前記方法を実行するための適切
な装置をも含む。
４一
本発明に基づく方法は、溶接工程中に発光分光計によっ
て溶接部から放射される光を分光的に判断し、評価して
監視信号または溶接工程を修正する信号を供給するよう
にして、前記目的を遂行する。
て溶接部から放射される光を分光的に判断し、評価して
監視信号または溶接工程を修正する信号を供給するよう
にして、前記目的を遂行する。
従って、本発明では、金属合金の成分を分光的に決定す
るために使用される従来の発光分光計をセンサーとして
使用して、溶接部を走査する。本発明の方法では、発光
分光計は、溶接工程の進行を監視するセンサーとして使
用され、溶接部またはアークから放射される光を連続的
に監視する。
るために使用される従来の発光分光計をセンサーとして
使用して、溶接部を走査する。本発明の方法では、発光
分光計は、溶接工程の進行を監視するセンサーとして使
用され、溶接部またはアークから放射される光を連続的
に監視する。
互いに溶接される工作物のそれぞれの材料成分について
、少なくとも一つの材料成分に差異があれば、アークの
分光的評価によって、溶接される工作物の互いの基礎材
料が融合しているかどうかについて、信頼性のある検出
ができる。これによって、溶接案内中に、欠陥のない材
料接合がなされているかどうかの情報を連続的に得るこ
とができる。溶接される工作物の材料成分の少なくとも
一つが異なるこういうことは、薄板溶接等の分野の溶接
作業では通常であるし、またそのような差異を製造段階
または設計段階で選択することができる。本発明に基づ
く方法は、二つの材料において、一方の材料が他方の材
料に含有されない少なくとも一つの合金成分を有する場
合に、最も簡単に実行できる。一方、材料成分の容積に
も差異がある。
、少なくとも一つの材料成分に差異があれば、アークの
分光的評価によって、溶接される工作物の互いの基礎材
料が融合しているかどうかについて、信頼性のある検出
ができる。これによって、溶接案内中に、欠陥のない材
料接合がなされているかどうかの情報を連続的に得るこ
とができる。溶接される工作物の材料成分の少なくとも
一つが異なるこういうことは、薄板溶接等の分野の溶接
作業では通常であるし、またそのような差異を製造段階
または設計段階で選択することができる。本発明に基づ
く方法は、二つの材料において、一方の材料が他方の材
料に含有されない少なくとも一つの合金成分を有する場
合に、最も簡単に実行できる。一方、材料成分の容積に
も差異がある。
分光的方法は、定性的情報だけでなく、スペクトル線の
強さと光電子的に得られる推定値を通して、一定の成分
の容積に基づいて定量的情報を与える。
強さと光電子的に得られる推定値を通して、一定の成分
の容積に基づいて定量的情報を与える。
従って、本発明の方法は、互いに溶接される工作物材料
の材料成分または定量的組成が違っていれば使用できる
。
の材料成分または定量的組成が違っていれば使用できる
。
本発明に基づく方法は、互いに溶接される工作物が同一
であっても使用できる。この場合は、接合される二つの
工作物の継目端の融合は、別々に分光的に監視される。
であっても使用できる。この場合は、接合される二つの
工作物の継目端の融合は、別々に分光的に監視される。
発光分光計による内勤評価方法においては、許容差上限
値および下限値を考慮に入れることができるので、一定
の合金成分の許容差上限値または下限値に対して溶接工
程を監視することができる。
値および下限値を考慮に入れることができるので、一定
の合金成分の許容差上限値または下限値に対して溶接工
程を監視することができる。
本発明の方法は、溶接工程を監視することのみに使用す
ることもできるし、好ましい実施例においては、溶接工
程の制御または規制に同時に使用できる。前述したよう
に、放射される光の強さは、融合材料の量についての情
報をも与えるので、強さの増加および減少を通して、二
つの二［作物の基礎材料の溶接継目の位置について情報
がえられる。
ることもできるし、好ましい実施例においては、溶接工
程の制御または規制に同時に使用できる。前述したよう
に、放射される光の強さは、融合材料の量についての情
報をも与えるので、強さの増加および減少を通して、二
つの二［作物の基礎材料の溶接継目の位置について情報
がえられる。
発光分光計の測定結果の評価は、電子機器の助（〕を借
りて行なう。前記評価は、例えば、溶接継目の位置が、
スペクトル線の強さの増加および減少によって自動的に
修正されるような方法で行う。
りて行なう。前記評価は、例えば、溶接継目の位置が、
スペクトル線の強さの増加および減少によって自動的に
修正されるような方法で行う。
放射光は、光学１４１１（系統の光波案内にＪ：って、
固定して設置される発光分光翳１に適切に伝達される。
固定して設置される発光分光翳１に適切に伝達される。
光波案内としては、特に石英繊維が適切である。この方
法によって、検出および制御装置は、溶接スパッタによ
って損傷されることなく、危険領域の外側に位置できる
。
法によって、検出および制御装置は、溶接スパッタによ
って損傷されることなく、危険領域の外側に位置できる
。
本発明に基づく方法を実施づる装置では、特に、溶接部
を向く光学ｌ！維糸系統ホルダーが溶接ヘッドまたは溶
接トーチに配置されることを特徴とす７− る。しかし、溶接部に対する光学繊維系統は、角度位置
が調整できるように配置し、溶接位置またはアークと直
接整合することが望ましい。溶接ヘッドまたは溶接トー
チにおいて移動できる回転アームのような回転部材で構
成することが望ましい。
を向く光学ｌ！維糸系統ホルダーが溶接ヘッドまたは溶
接トーチに配置されることを特徴とす７− る。しかし、溶接部に対する光学繊維系統は、角度位置
が調整できるように配置し、溶接位置またはアークと直
接整合することが望ましい。溶接ヘッドまたは溶接トー
チにおいて移動できる回転アームのような回転部材で構
成することが望ましい。
当該回転アームは、例えば光学ＩＩＮ系統を支持して溶
接位置またはアークから所望の位置に当該光学繊維系統
を調整できるようなものである。発光分光計は、マイク
ロプロセッサに接続する。前記マイクロブセッサは、評
価用電子回路を含み、同時に再調整するための制御用電
子回路を有する。
接位置またはアークから所望の位置に当該光学繊維系統
を調整できるようなものである。発光分光計は、マイク
ロプロセッサに接続する。前記マイクロブセッサは、評
価用電子回路を含み、同時に再調整するための制御用電
子回路を有する。
［実施例１
図面に基づいて、以下に本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
図中、１および２は、例えば薄板からなるような二つの
金属工作物であり、溶接接合３によって接合される。第
１図において、４は自動溶接装置あるいは溶接ロボット
の溶接トーチまたは溶接ヘッドである。工作物１および
２は、自動アーク溶接方法を使用して接合することが好
ましい。
金属工作物であり、溶接接合３によって接合される。第
１図において、４は自動溶接装置あるいは溶接ロボット
の溶接トーチまたは溶接ヘッドである。工作物１および
２は、自動アーク溶接方法を使用して接合することが好
ましい。
８−
溶接工程中、工作物１および１の突き合せ端において、
欠陥のない接合または充分に深い溶は込みをそれぞれに
ついて実施するために、溶接位置またはアークは溶接工
程中に走査される。前記走査のために、発光分光計５が
センサーとして使用される。発光分光ｉｔ ５は、光学
繊維系統７を有する。光学繊維系統の部分６は、溶接ヘ
ッド端部によって形成され、好ましくは石英からなるＩ
ＩＩＩＩ形状７または繊維束の光波案内の端部を支持す
る。
欠陥のない接合または充分に深い溶は込みをそれぞれに
ついて実施するために、溶接位置またはアークは溶接工
程中に走査される。前記走査のために、発光分光計５が
センサーとして使用される。発光分光ｉｔ ５は、光学
繊維系統７を有する。光学繊維系統の部分６は、溶接ヘ
ッド端部によって形成され、好ましくは石英からなるＩ
ＩＩＩＩ形状７または繊維束の光波案内の端部を支持す
る。
光波案内の他端は、固定して配置される発光分光計５の
ソーススリット８に取り付ける。
ソーススリット８に取り付ける。
溶接ヘッドまたは溶接トーチ４において、光学繊維系統
の前端部６は、溶接位置またはアークに正確に整合する
ようにホルダー９に取り付けられ、放射された光は、繊
維案内７を通って発光分光計に送られる。
の前端部６は、溶接位置またはアークに正確に整合する
ようにホルダー９に取り付けられ、放射された光は、繊
維案内７を通って発光分光計に送られる。
発光分光側５の設計は良く知られているものであり、分
光機器からなる。この分光機器内で、アークまたは溶接
位置の放射光は、それぞれのスペクトル線に分散され、
選択されたスペクトル線の強さはそれぞれの場合におい
て光電子的に測定される。この配置において、工作物１
および２の一定の合金成分を代表する一定のスペクトル
線の強さの比も光電子的に測定され、測定された比は、
結果として溶接器に含まれる当該成分を測定することに
なる。発光分光泪５の出口スリット１０および１１は、
選択されたスペクトル線に調整する。
光機器からなる。この分光機器内で、アークまたは溶接
位置の放射光は、それぞれのスペクトル線に分散され、
選択されたスペクトル線の強さはそれぞれの場合におい
て光電子的に測定される。この配置において、工作物１
および２の一定の合金成分を代表する一定のスペクトル
線の強さの比も光電子的に測定され、測定された比は、
結果として溶接器に含まれる当該成分を測定することに
なる。発光分光泪５の出口スリット１０および１１は、
選択されたスペクトル線に調整する。
これらのスリットの背後に、光電受信器１２を配置する
。光電受信器１２の電気信号は、マイクロプロセッサ１
３に送られる。マイクロプロセッサ１３には、溶接ヘッ
ドまたは溶接トーチの自動再調整を行う評価電子回路お
よび制御電子回路が設けられる。再調整中において、溶
接ヘッドまたはトーチは、基準位置に調整され、二つの
工作物１および２の材料の欠陥のない所望の融合が得ら
れる。第１図において、調整の動き方向は、四本の矢印
で示される。
。光電受信器１２の電気信号は、マイクロプロセッサ１
３に送られる。マイクロプロセッサ１３には、溶接ヘッ
ドまたは溶接トーチの自動再調整を行う評価電子回路お
よび制御電子回路が設けられる。再調整中において、溶
接ヘッドまたはトーチは、基準位置に調整され、二つの
工作物１および２の材料の欠陥のない所望の融合が得ら
れる。第１図において、調整の動き方向は、四本の矢印
で示される。
第２図は、光学ｌｌＮ系統の前端部６用のホルダー９を
有し機械的に作動する曲がりトーチを示す。
有し機械的に作動する曲がりトーチを示す。
前端部６は、回転アーム１４の自由端に支持され、ネジ
装＠１５によって回転アームの長手方向に調整可能であ
る。回転アーム１４の他端は、１６において支持され、
横軸周囲に回転移動または旋回移動可能であり、固定ネ
ジ等によって回転の様々な位置において固定できる。ピ
ボット１６は、溶接トーチまたは溶接ヘッド４′の締付
リング１７に位置する。前記のような可調整によって、
光学ｌｌｉ維系統の前端部６は、溶接位置から所望の距
離に移動することができ、溶接位置またはアークに整合
できる。
装＠１５によって回転アームの長手方向に調整可能であ
る。回転アーム１４の他端は、１６において支持され、
横軸周囲に回転移動または旋回移動可能であり、固定ネ
ジ等によって回転の様々な位置において固定できる。ピ
ボット１６は、溶接トーチまたは溶接ヘッド４′の締付
リング１７に位置する。前記のような可調整によって、
光学ｌｌｉ維系統の前端部６は、溶接位置から所望の距
離に移動することができ、溶接位置またはアークに整合
できる。
第３図に示す実施例において、光学繊維系統６および７
およびホルダーは、機械的に作動する直線トーチ４″に
調整可能に支持される。直線トーチ４″のスリーブ１７
には短い回転可能部材１４゜が取り付けられる。前記回
転可能部材１４′には、光学線系統の前端部６が支持さ
れてネジ付き調整装置１５によって調整される。１８は
、保護ガス供給用のガス管である。
およびホルダーは、機械的に作動する直線トーチ４″に
調整可能に支持される。直線トーチ４″のスリーブ１７
には短い回転可能部材１４゜が取り付けられる。前記回
転可能部材１４′には、光学線系統の前端部６が支持さ
れてネジ付き調整装置１５によって調整される。１８は
、保護ガス供給用のガス管である。
溶接作業中に、溶接部またはアークから放射され光学繊
維系統６および７を経由して発光分光計１１− ５に送られる放射光は、前記のような方法で発光分光計
５によって、判断され、監視信号または制御信号あるい
は規制信号を供給するために評価され、溶接工程を修正
する。測定結果は、マイクロプロセッサ１３の評価電子
回路によって評価される。最適溶接条件が与えられない
場合、光学的または音響的警告信号が発生される。しか
し、マイクロプロセッサ１３の制御電子回路によって自
動再調整が行われるような配置とする。前記再調整工程
においては、溶接トーチまたは溶接ヘッドの位置は、工
作物１および２の突き合せ位置において所望融合または
所望溶は込みが行われるような方向の溶接位置に対して
再調整する。このようにして、接合される部分１および
２の材料の融解が監視でき正確な制御ができるので、溶
接および融合による適切な接合が実行されるような方向
に、二つの部分１および２のあらかじめ決めた接合位置
に対して溶接継目３の位置の制御を行なう。
維系統６および７を経由して発光分光計１１− ５に送られる放射光は、前記のような方法で発光分光計
５によって、判断され、監視信号または制御信号あるい
は規制信号を供給するために評価され、溶接工程を修正
する。測定結果は、マイクロプロセッサ１３の評価電子
回路によって評価される。最適溶接条件が与えられない
場合、光学的または音響的警告信号が発生される。しか
し、マイクロプロセッサ１３の制御電子回路によって自
動再調整が行われるような配置とする。前記再調整工程
においては、溶接トーチまたは溶接ヘッドの位置は、工
作物１および２の突き合せ位置において所望融合または
所望溶は込みが行われるような方向の溶接位置に対して
再調整する。このようにして、接合される部分１および
２の材料の融解が監視でき正確な制御ができるので、溶
接および融合による適切な接合が実行されるような方向
に、二つの部分１および２のあらかじめ決めた接合位置
に対して溶接継目３の位置の制御を行なう。
本発明に基づく方法および本発明に基づく装置は、ロボ
ットを使用するまたは使用しない溶接器１２− の制御または監視用に非常に有効である。プログラム上
にあらかじめ決めた溶接継目位置は、本発明に基づく方
法によって溶接作業中に連続的に検査でき、必要に応じ
て修正して最適溶接結果を（ｑることができる。
ットを使用するまたは使用しない溶接器１２− の制御または監視用に非常に有効である。プログラム上
にあらかじめ決めた溶接継目位置は、本発明に基づく方
法によって溶接作業中に連続的に検査でき、必要に応じ
て修正して最適溶接結果を（ｑることができる。
第１図は、本発明に基づく方法を実行するだめの本発明
に基づく装置を示す概略図、 第２図は、溶接ヘッドまたは溶接トーチに配置された光
学繊維系統からなる本発明に基づく装置の側面図、およ
び 第３図は、発明の別の実施例を示す第２図と同様の側面
図である。 ゛−゛旬１禾ボ 第１頁の続き ０発 明 者 パウル カー フリー ドトホツフ
に基づく装置を示す概略図、 第２図は、溶接ヘッドまたは溶接トーチに配置された光
学繊維系統からなる本発明に基づく装置の側面図、およ
び 第３図は、発明の別の実施例を示す第２図と同様の側面
図である。 ゛−゛旬１禾ボ 第１頁の続き ０発 明 者 パウル カー フリー ドトホツフ
Claims (11)
- （１） 自動アーク溶接における、少なくともつの材料
成分が異なるような工作物を溶接する溶接工程の監視方
法または制御方法において、溶接作業中に、溶接部から
放射される光が、発光分光計によって判断され、評価さ
れて監視信号または溶接工程を修正する信号を供給する
ことを特徴とする前記監視方法または制御方法。 - （２） 特許請求の範囲第（１）項に記載の方法におい
て、前記放射される光が、繊維または繊維束からなる光
波案内手段によって、前記発光分光計に伝達されること
を特徴とする前記方法。 - （３）特許請求の範囲第（１）項または第（２）項のい
ずれかに記載の方法において、溶接トーチまたは溶接ヘ
ッドの位置に対する溶接位置が、発光分光計のそれぞれ
の測定結果に応じて、融合または溶接が修正されるよう
な方向に再調整されることを特徴とする前記方法。 - （４） 特許請求の範囲第（１）項から第（３）項のい
ずれかに記載の方法において、一方の工作物が他方の工
作物に含まれないような材料成分（例えば合金成分）を
含有する場合には、当該材料成分の存在が、溶接作業中
に分光的に決定され、溶接工程の監視用として、あるい
は溶接工程を修正するだめの制御変数として使用される
ことを特徴とする前記方法。 - （５） 特許請求の範囲第（１）項から第（４）項のい
ずれかに記載の方法において、溶接作業中、一つまたは
幾つかのスペクトルの強さが、一定の材料の濃度を測定
するために測定され、溶接工程の監視用または規制用と
して使用されることを特徴とする前記方法。 - （６）特許請求の範囲第（１）項から第（５）項までの
いずれかに記載の方法を実行するだめの装置において、
溶接トーチ４．４’、４”には、溶接部またはアークの
方向に向く光学繊維系統６．７用のホルダ−９が配置さ
れることを特徴とする前記装置。 - （７） 特許請求の範囲第（６）項に記載の装置におい
て、光学ｆ／ＲＨ系統の前端部（６）は、溶接部に対し
て角度位置が調整できるように配置さ゛れることを特徴
とする前記装置。 - （８） 特許請求の範囲第（６）項または第（７）項の
いずれかに記載の装置において、前記ホルダー９には、
溶接トーチにおいて移動可能でありかつ光学ｍＨ糸系統
前端部６を支持する回転部材１４．１４を設（）ること
を特徴とする前記装置。 - （９） 特許請求の範囲第（６）項から第（８）項まで
のいずれかに記載の装置において、前記発光分光計５は
、評価電子回路を有するマイクロプロセラ勺１３に接続
されることを特徴とする前記装置。 - （１０） 特許請求の範囲第（９）項に記載の装置にお
いて、前記評価電子回路を有するマイクロプロセッサ１
３は、同時に再調整用の制御電子回路を有することを特
徴とする前記装置。 - （１１） 特許請求の範囲第（１）項から第（５）項の
いずれかに記載の方法の応用において、１作物の変化に
よって生ずる信号によって分光比較試験を行うような前
記応用。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19833344683 DE3344683A1 (de) | 1983-12-10 | 1983-12-10 | Verfahren und einrichtung zum ueberwachen oder steuern des schweissvorgangs beim verschweissen von werkstuecken im lichtbogenschweissverfahren |
| DE3344683.0 | 1983-12-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60203366A true JPS60203366A (ja) | 1985-10-14 |
Family
ID=6216569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59255148A Pending JPS60203366A (ja) | 1983-12-10 | 1984-12-04 | ア−ク溶接方法における溶接工程の監視制御方法および装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60203366A (ja) |
| CH (1) | CH667228A5 (ja) |
| DE (1) | DE3344683A1 (ja) |
| FR (1) | FR2556260A1 (ja) |
| GB (1) | GB2151777A (ja) |
| IT (1) | IT1180490B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 1984-12-04 JP JP59255148A patent/JPS60203366A/ja active Pending
- 1984-12-04 FR FR8418450A patent/FR2556260A1/fr not_active Withdrawn
- 1984-12-06 CH CH5813/84A patent/CH667228A5/de not_active IP Right Cessation
- 1984-12-07 GB GB08430944A patent/GB2151777A/en not_active Withdrawn
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| DE3344683A1 (de) | 1985-06-20 |
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