JPS6117364A - 2電極式狭開先溶接法 - Google Patents

2電極式狭開先溶接法

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JPS6117364A
JPS6117364A JP13783284A JP13783284A JPS6117364A JP S6117364 A JPS6117364 A JP S6117364A JP 13783284 A JP13783284 A JP 13783284A JP 13783284 A JP13783284 A JP 13783284A JP S6117364 A JPS6117364 A JP S6117364A
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welding torch
welding
torch
groove
signal
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宏一 和田
Yukio Manabe
幸男 真鍋
Shigeo Inoue
繁夫 井上
Masaaki Momose
百瀬 雅章
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/24—Features related to electrodes
    • B23K9/28—Supporting devices for electrodes
    • B23K9/287—Supporting devices for electrode holders

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、特に厚板の継手部を溶接する2電極式狭開先
溶接法に関する。
〔従来の技術〕
周知の如く、厚板の継手部を高能率に溶接する方法とし
て、開先幅を狭くして1層1パス溶接する方法があり、
狭開先溶接法と呼ばれている。また、狭開先溶接法をさ
らに高能率化する方法として、2つの溶接トーチを前後
に並設する2電極方式が考えられ、約2倍の能率アップ
が期待できる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、前述した狭開先溶接法に、よれば、溶接
トーチと開先壁との隙間が通常2〜5論と小さいため、
作業者が常時溶接状況を監視し、トーチ位置(上下、左
右、傾き)を高精度に調整する必要があった。
一方、2電極方式の場合、この監視と調整が更に頻繁に
なるため、その調整には高度な技術を要し、しかも監視
のため気が抜けないので精神的負担が大きく熟練作業者
しか従事できなかりた。従って、この2電極方式は、厚
肉構造物の高能率溶接法として極めて有効でおるが、熟
練作業者の不足等により適用範囲が限られ、十分に活用
できなかった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、圧力容器な
どの厚肉溶接構造物において、溶接線倣いを自動化して
複数継手を1人で管理でき、大幅な能率向上、コスト低
減をなし得る2電極狭開先溶接法を提供することを目的
とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、先行溶接トーチの溶接部をTVカメラで撮像
し、その映像を画像処理して溶接1・−チ位置を適正位
置に倣う制御と、開先上端でアーク光を検知してアーク
点を中心に溶接トーチ角度を倣う制御により、先行溶接
トーチを狭開先内に適正に位置付けるとともに、後行溶
接トーチの位置を一定時間遅らせて上記先行溶接トーチ
の位置補正に使用した制御信号をもって後行の溶接トー
チを倣わせるものである。
〔作 用〕
まず、TVカメラにより先行溶接トーチの溶接部を撮像
し、その映像を画像処理して開先中、ワイヤ位置、ワイ
ヤ突出長を算出し、先行溶接トーチの開先内片寄シを検
知する。つづいて、これらの情報を制御装置に入力し、
予め設定した基準値と比較し先行溶接トーチの駆動系に
補正信号を発して常に先行溶接トーチ、?、@適正位置
(上下、左右、角度の点で)に倣わせる。
次に、先行溶接トーチの位置を一定時間記憶し、溶接が
両トーチ間の距離分進行した時点で、後行溶接トーチを
追従する。このようにすることにより、深くて狭いI型
開光の溶接に心太な先行および後行溶接トーチの位置制
御を全て自動化し、厚板多層溶接部の品質向上、コスト
、低減等をなし得る@ 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を厚肉円筒周継手に適用した場
合について第1図及び第2図(a)、(b)を参照して
説明する。ここで、第1図は本発明法のトーチ位置自動
倣い方法と溶接制御方法を示したものである。また、第
2図(、)は第1図を部分的に示す正面図、同図(b)
は同図(、)の側面図である。なお、部材番号の添付文
字aは先行溶接トーチの構成要素を、同添付文字すは後
行溶接トーチの構成要素を夫々示す。
まず、・第2図(a)、(b)について説明する。図中
のla、lbは厚肉構造物としての母材であり、裏側に
は裏当金2が設けられている。前記母材Ia、lb間に
は、先行溶接トーチJa、後行溶接トーチ3bが設けら
れている。これら先行溶接トーチ3a、後行溶接トーチ
3bの先端には、夫々溶接ワイヤ4a、4bが設けられ
ている。
これら溶接ワイヤ4a、4bは、夫々送給ローラ5a。
5bによって送給される。なお、図中の6g。
6bは夫々先行溶接トーチ3a、後行溶接トーチ3bに
よるアークであり、7a、7bは夫々同トーチ3a、3
bによる溶接金属である。
次に、第1図について説明する。なお、第2図(、)、
(b)と同部材のものは同符号を付して説明を省略する
。また、ここでは先行溶接トーチ側の駆動系についての
み説明する。図中の8aは、シールド箱である。このシ
ールド箱8aには、開先上面のトーチ両側でかつ開先の
内側部分に常にアーク光を受光し光電効果により受光信
号を出力する受光素子を内蔵したアーク光検知センサ9
,9が設けられている。これらセンサ9は、直進光を受
光するように狭い入射路とここからガスを放出し冷却お
よび溶接ヒユーム等の付着防止の機能を有する。このシ
ールド箱88上の先行溶接トーチ6aには、伝達軸10
 a、 11thを介して駆動用モータ12m、、13
&が連結されている。ここで、一方の伝達軸10ald
前記トーチ6&の左右(開先幅方向)倣い用のものであ
り、他方の伝達軸11aはトーチ6aの傾き角度倣い用
のものである。前記駆動用モータ12a、13aは、箱
14thに収納さ、れている。
この箱14a上には、トーチ6aの上下倣い用伝達軸1
5aを介して駆動用モータ16e、が設けられている。
前記先行浴接トーチ3aの近くには、該トーチ3aの溶
接部を撮像する工業用のTVカメラできるような適当な
フィルタを備えており、視野は溶接部に固定されてトー
チ3&と連動するようになっている。前記TVカメ21
7には、TV倍信号送信するケーブル18を介して画像
処理装置19が接続されている。この装置19はTVカ
メラ17で撮像した溶接部の画像を2値化処理(適当な
基準値を設けて、アーク光の輝度分布を明と暗の2値に
処理する)シ、得られた2値化画像のTV走査線信号か
ら開先幅、ワイーヤ位置、ワイヤ突出長を算出する働き
をする。
前記画像処理装置19には、算出したデータを送信する
ケーブル20を介して下記の2つの機能を有する制御装
に21が接続されている。
この装置21はマイコン、入出力インターフェイスで構
成され、画像処理装置19から出力された開先中、ワイ
ヤ位置、ワイヤ突出長さの情報をあらかじめ設定した基
準値と比較してトーチ位置(上下、左右)を常に一定条
件に制御する機能と、アーク光検知センサ9,9からの
信号を判断して開先上端での先行溶接トーチ3aの片寄
りを修正する溶接トーチ角度倣いの機能を有する。ここ
で、上記センサ9,9からの信号の判断について詳述す
れば、トーチ両側に設置したセンサ9,9のどちらか一
方がアーク光を受光しなくなったら受光する方向に先行
溶接トーチ3aを移動させる。但し、トーチ3aはアー
ク点を中心に円弧状に回動する。
図中の22は、前記アーク光検知センサ9゜9と受光信
号を送信するケーブル23を介して接続するアンプであ
る。このアンプ22は、送信された微弱受光信号(電流
)を増巾して電圧信号に変換するものである。アンプ2
2と前記制御装置21間は、増巾した信号を送信するケ
ーブル24で接続されている。前記制御装置21と駆動
用モータ12a、1’3m峰間は、溶接トーチ左右倣い
信号および溶接トーチ角度倣い信号を送信するケーブル
25で接続されている。前記制御装@21と駆動モータ
161L間は、溶接トーチ上下倣い信号を送信するケー
ブル26で接続されている。前記制御装置21には、画
像処理装置19から出力された開先中の信号と制御装置
21から出された溶接トーチ、左右および角度倣い信号
を送信するクープル27を介して遅延倣い制御装置28
が接続されている。この装置28は、まず開先中の情報
から溶接速度を制御し、次に先行溶接トーチ3aの位置
(上下、左右、角度)を一定時間(先行溶接トーチJa
、後行浴接トーチ3b間の距離を溶接速度で除した時間
)記憶し、後行溶接トーチ3bに遅延倣い制御信号を出
力する。前記溶接速度の制御について詳述すれば、先行
溶接トーチ3多から後行溶接トーチ3b間の開先中を溶
接の進行に応じて更新しつつ記憶保持し、この間の平均
開先中を算出し、算出した平均開先中と予め設定した基
準値を比較し差がある場合、差電圧を生じこれによ多適
正溶接速度の指令信号を出力する。入出力タイミングの
一例を示すと、開先中データは溶接が51m進む毎に取
シ込み、溶接速度の制御信号は溶接長20調毎(約3秒
毎)に出力する。
前記遅延倣い制御装置28と後行溶接トーチ側の駆動用
モータ12b、13b間は、後行溶接トーチ3bの左右
および溶接トーチ角度倣い信号を送信するケーブル29
によって接続されている。また、遅延倣い制御装置28
と駆動モータ16b間は、前記トーチ3bの上下倣い信
号を送信するケーブル30によって接続されている。前
記遅延倣い制御装置28には溶接速度信号を送受するク
ープル31を介して溶接速度のコントローラ32が接続
されている。このコントローラ32には、モータ制御信
号を送信するケーブル33を介してターニングローラ駆
動用モータを有した伝達機構34、ターニングローラ3
5がI−次接続されている。
次に、作用について説明する。まず、TVカメラ12に
より先行溶接トーチ3aの溶接部を撮像し、これを画像
処理装置19により2値化処理し、この画像から開先中
、ワイヤ位置、ワイヤ突出長を算出し、さらにアーク光
検知センサ9,9により先行溶接トーチ3aの開先円片
寄−9を検知する。つづいて、これらの情報を制御装置
21に入力し、予め設定した基準値と比較し先行溶接ト
ーチ3aの駆動系に補正信号を発して常に先行溶接トー
チ3aを適正位t(上下、左右、角度の点で)に倣わせ
る。次に、遅延倣い制御装置28により先行溶接トーチ
3&の位置を一定時間記憶し、溶接が両トーチ3 a。
3b間の距離分進行した時点(溶接速度の変動分は補正
する)で、後行溶接トーチ3bを追従する。ここで、こ
の追従は、先行溶接トーチ3aの駆動系に与えた補正信
号と同一の信号を後行溶接トーチ3bの駆動系に与え、
後行溶接トーチ3bの位置補正を行なうことを意味する
。
しかして、本発明によれば、先行溶接トーチ3aの溶接
部の撮イ象、画像処理方式のトーチ位置(上下、左右)
の倣い方法と、アーク元検知方式のトーチ角度倣い方法
により先行溶接トーチ3aの溶接線倣いを自動化すると
ともに、後行溶接トーチ3bを一定時間遅らせて追従さ
せることによって、両トーチ3a、3bによる溶接線倣
いを自動化できる。したがりて、母材7a。
1bの溶接の品質向上と高能率化を外し得るとともに、
複数継手の1人作業化が可能となって大幅なコスト低減
を実現できる。
なお、上記実施例では厚肉円筒周継手に適用した場合に
ついて述べたが、これに限らず、長手溶接についても同
様な作用、効果が得られる。
この場合、相違点は、前者が溶接の進行をターニングロ
ーラで行なうのに対し、後者が溶接トーチる搭曝した溶
接合車で行なう点であり、溶接速度のフィードバックを
溶接合車にしてやれは前者の場合と全く同様な作用、効
果となる。
また、本発明に係る狭開先溶接法には、開先端部の融合
不良を防止させるため過当な方法でワイヤに波形の曲げ
ぐせを与えてアークを揺動させる方式と、ねじりを与え
た2本のワイヤによりアークを揺動させる方式等が既に
提案されているが、溶接部の溶融池、アーク状態は基本
的に同一であるため本願はそのいずれにも適用できる。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれは、溶接線倣いを自動化
して複数継手を1人で管理でき、大幅な能率向上、コス
ト低減をなし得、圧力容器などの厚肉溶接構造物に適用
可能な2電極式狭開先溶接法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る2電極式狭開先溶接法
の説明図、第2図(−)は第1図・16、ンを部分的に
示す正面図、同図(b)は同図(、)の側面図である。 1a、1b・・・母材、Ja・・・先行溶接トーチ、3
b・・・後行溶接トーチ、4h、4b・・・溶接ワイヤ
、5&、5 b−・・送給P−ラ、6*、6b−アーク
、7a、7b−溶接金属、8m、8b−シールド箱、9
・・・センサ、10h、10b、l1m。 11b115th、15b・−伝達軸、12m。 12b、 l Ja、 I Jb、 16 a、 16
 b=駆動用モータ、27−TVカメラ、18.20.
23.24.25.26.27.29.30.31.3
3・・・ケーブル、19・・・画像処理装置、21・・
・制御装置、22・・・アンプ、28・・・遅延倣い制
御装置、32・・・コントローラ、34・・・伝達機構
、35・・・ターニングローラ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 先行溶接トーチと後行溶接トーチを用いた2電極式狭開
    先溶接法において、先行溶接トーチの溶接部をTVカメ
    ラで撮像し、その映像を画像処理して先行溶接トーチ位
    置を適正位置に倣う制御と、開先上端でアーク光を検知
    してアーク点を中心に溶接トーチ角度を倣う制御により
    、先行溶接トーチを狭開先内に適正に位置付けるととも
    に、後行溶接トーチの位置を一定時間遅らせて上記先行
    溶接トーチの位置補正に使用した制御信号をもって後行
    の溶接トーチを倣わせる事を特徴とする2電極式狭開先
    溶接法。
JP13783284A 1984-07-03 1984-07-03 2電極式狭開先溶接法 Granted JPS6117364A (ja)

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