JPS61286065A

JPS61286065A - テイ−チングプレイバツク型配管溶接装置

Info

Publication number: JPS61286065A
Application number: JP12693785A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Fuse; 俊明布施; Keizo Honda; 啓三本多
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1985-06-11
Filing date: 1985-06-11
Publication date: 1986-12-16

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】〔発明の技術分野〕本発明は、溶接前にトーチ位置を記憶し、非消耗電極を
用い、溶接ワイヤを送給しながら、あらかじめ設定した
溶接パラメータを目標値として自動溶接するティーチン
グプレイバック型配管溶接装置に関するものである。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

パイプやチューブの溶接は、全姿勢溶接となることが多
く、特に、裏波溶接は熟練した技能の要求される溶接技
術的に難しい分野である。特に原子カプラントや化学プ
ラントにおいては、水平に固定された配管が多く、また
配管間のピッチが小さく、相互間隔の狭い部分が多いた
め、この溶接の自動化への要求は格別に強い。このため
、従来、種々の配管自動溶接装置が開発されている。そ
の−例を第４図に示す。

第４図の装置においては、溶接電流、溶接ワイヤ送給量
等の溶接パラメータが制御装置１００内の図示されてい
ない入力キー等により溶接パラメータ設定部１０１に入
力され、溶接パラメータ記憶部１０２に記憶される。ま
た、溶接開始前に、駆動部２内の図示されていない位置
検出器で検出したトーチ位置がインターフェース１０３
を通して１−−ヂ位置記憶部１０４に記憶される。溶接
開始に際して、図示されていない溶接スタートボタンを
押すと、溶接パラメータ記憶部１０２に記憶されている
溶接パラメータ、およびトーチ位置記憶部１０４に記憶
されているトーチ位置データがインターフェース１０３
を通して駆動部２および溶接電源３の目標値として送ら
れて溶接が行なわれる。

このような配管自動溶接装置では、溶接終端部において
始端部と溶接ビードをラップさせて欠陥を防ぐことが行
なわれるが、溶接ワイヤを送給している場合はラップ部
でビードに凸部が生じる。

また、溶接ラップ部に限らず、溶接部すべてにおいて平
らなビードが得られるとは限らず凹凸が生じる。このよ
うな凹凸の影響は溶接最終層まで現われ、ビードを平ら
にするために溶接終了後にグラインダ作業が必要となる
ので、溶接そのものは自動化したにもかかわらずその後
の手作業を除くことができず、一連の工程として自動化
したとは言えない現状である。

〔発明の目的〕

本発明は以上の事情を考慮してなされたもので、固定管
の全姿勢溶接を、非消耗電極を用い、かつ溶接ワイヤを
送給しながら行なう場合に、ビードラップ部、溶接終了
部、仮付部、前ビードの凹凸部等においても、ビードを
平らにすることの可能な溶接ワイヤ送給制御部を有する
配管溶接装置を提供することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するために本発明は′ミ溶接時のトーチ
位置を検出する検出手段と、この検出手段によって検出
されたトーチ位置とあらかじめ記憶されたトーチ位置と
の偏差に応じた溶接ワイヤ送給量を算出する関数を記憶
している記憶部と、この記憶部に記憶された関数に従っ
て前記偏差に応じた溶接ワイヤ送給量を算出する手段と
、その算出結果を溶接ワイヤ送給量目標値として出力す
る手段とを具備したことを特徴とするものである。

〔発明の実施例）本発明による配管溶接装置の機器配置を第３図に示す。

第３図において、溶接すべき配管としての固定管２０５
には固定治具２０６を介してガイドレール２０４が固定
されている。このガイドレール２０４上を、溶接トーチ
２０２および溶接ワイヤ送給装置２０３を搭載した溶接
用走行台車２０１が走行して溶接作業を行なう。溶接電
力は溶接電源３から溶接トーチ２０２を介して供給され
る。トーチ位置の記憶、トーチ位置の制御、溶接電流・
溶接速度の制御、ワイヤ送給量の制御等は制御装置１０
によって行なわれる。また、トーチ位置記憶の開始・終
了、溶接の開始・終了は手元操作箱４の図示していない
スイッチで行なう。

本発明の要部をなす制御装置１０の一構成例を第１図に
示す。制御装置１０内には、溶接電流・速度、溶接ワイ
ヤ送給量等の溶接パラメータを入力・設定する溶接パラ
メータ設定部１０１があり、ここで設定された溶接パラ
メータは溶接パラメータ記憶部１０２に記憶される。ま
た、トーチ位置記憶部１０４には、ティーチング時に駆
動部２内のトーチ位置検出器２０８からΔ／Ｄ変換器１
０９を介してデジタル化されたトーチ位置データが記憶
される。溶接パラメータやトーチ位置のシぎ込みや読み
出し、データの演算、溶接電源３や駆動部２への指令値
の出力等の制御を行なうために中央処理装置（ＣＰＩＪ
）１０８が設けられている。

溶接電源３内の溶接電源制御回路３０１は、制御装置１
０内のＤ／Ａ変換器１０５の出力値を目標値として溶接
電流を制御する。また、制御装置１０は、溶接パラメー
タ記憶部１０２内に記憶されている設定値を目標値とし
て駆動部２内の駆動モータ２０７をＤ／Ａ変換器１０６
および増幅器１０７を介して制御したり、トーチ位置記
憶部１０４内に記憶されている値を目標値として同様に
駆動部２内の駆動モータ２０７を制御したりする。

第２図は溶接パラメータ１０２の記憶内容を示すもので
ある。この溶接パラメータ記憶部１０２には、第１図の
溶接パラメータ設定部１０１を用いて設定された溶接電
流■、電圧Ｖ、速度Ｆ１溶接ワイヤ送給量Ｗ０、開先形
状データにおよび溶接ワイヤ送給ｆｆ１Ｗ　　に対する
増減量を決定する関数を表わすための定数ａが記憶され
ている。

さて、固定管２０５に溶接を施すにあたり、それに先立
ってまずトーチ位置を記憶するために、駆動部２を固定
管２０５上で一周させると、トーチ位置記憶部１０４に
、位置検出器２０８によって検出された位置データがＡ
／Ｄ変換器１０９を介して取込まれ記憶される。このテ
ィーチングが済んだ後に、手元操作箱４内にある図示し
ていないスタートボタンを押すと、溶接パラメータ記憶
部１０２に記憶された溶接電流値が溶接電源３に目標値
として出力され、溶接電流が制御される。

また、溶接速度と溶接ワイヤ送給量は各々溶接用走行台
車２０１内の図示していない送給モータの目標値に従っ
て制御される。このように溶接が自動制御され、スター
ト後アークが安定したと考えられる数秒後のトーチ位置
のうち、高さｚＷｌ、を位置検出器２０日で検出し、先
に記憶したトーチ位置のうち、固定管２０５上の現在の
位置に対応するトーチ位置Ｚ　との差ΔＺｏ＝ＺｗＩｌ
ｌ−７０を算出し、トーチ位置記憶部１０４に記憶して
おく。

さらに溶接を進行させるが、この時も常時溶接中のトー
チ位置Ｚ、。を検出し、すでに記憶していたトーチ位置
２　との差ΔＺｎ＝Ｚｗｎ−７ｎを算出して行く。そし
て先の基準とするΔＺｏに対するΔＺｏの増減量し＝Δ
Ｚｏ−ΔＺｏを算出し、ワイヤ送給量の設定値Ｗｏに対
して、現在のワイヤ送給■の修正値Ｗ＝Ｗｏ−ａ　−Ｌ
を算出し、この修正値Ｗを新しい溶接ワイヤ送給量の目
標値として１ＩｉＩＩ′ｍを行なう。なお、゛ティーチ
ング時のトーチ位置と溶接時のトーチ位置の差は溶接速
度や溶接電圧の変動、ワイヤ送給速度の変動などによっ
て、また多層溶接の場合は、前層のビードの凹凸等によ
って生じるものである。

以上のように、この実施例によれば、溶接時の表面形状
がティーチング時の溶接配管の開先内溶接線の表面形状
と異なっている場合、例えば多層溶接のため前層のビー
ドに凹凸を生じている等によりそのようになっている場
合、においでも、スタート直後のアークの安定した状態
での余盛高さと等しい平らなビードを得ることができる
。このように全体にわたって平らでなめらかなビードが
得られるため、溶接後のビード整形のためのグラインダ
作業を省くことができ、また品質の高いビードを得るこ
とが可能となる。

次に本発明の他の実施例について述べる。

この実施例においては、まず、トーチ位置記憶部１０４
のＲＡＭ領域に溶接前の溶接線に沿ったトーチ位置Ｐ　
　、Ｐ　　、・・・Ｐ、記憶する。その後、溶接パラメ
ータ記憶部１０２のＲＡＭ領域にあらかじめ設定記憶さ
れている溶接電流１、電圧Ｖ、速度Ｆ、溶接ワイヤ送給
速度Ｗ。等を目標値として溶接をスタートし自動制御を
行なう。スタート後アークが発生し、溶接ワイヤが送給
され、溶接が安定した状Ｂ（スタートから約数秒後）に
なった時のトーチ位置く高さ）Ｚｗｌ、ＩＩを位置検出
器２０８により検出し、トーチ位置記憶部１０４に記憶
されている値Ｚ、との差を算出し、これをΔＺｏ＝Ｚｗ
ｌＩｌ−Ｚｍとして、トーチ位置記憶部１０４に記憶し
ておく。また、この時の溶接ワイヤ送給ｆｆ１Ｗ。と溶
接パラメータ記憶部１０２に記憶されている開先形状デ
ータとから、その時の余盛ｆｆ１Ｈ６を算出し、それを
溶接パラメータ記憶部１０２に記憶しておく。次に溶接
が先のスタート位置まで進み、さらに溶接を行なう状態
（ラップ）になった場合（先のトーチ位置記憶部１０４
に記憶しであるトーチ位置のどの位置まで行なったかで
判断する）、トーチ位置を検出しそれを７．。とする。

これに対応する溶接前に記憶したトーチ位置Ｚ　との差
を算出し、これをΔ２　　＝２．。−ｎｎＺ　とする。さらに先に記憶していたΔｚｏどの差を算
出し、これをＬ＝ΔＺ　−ΔＺｏとする。

次に、先に記憶していた余盛ＩＨとの差Ｈ８−Ｌを算出
する。これが現在の位置での理想溶着高さにほぼ等しい
と考えられるので、溶接パラメータ記憶部１０２に記憶
されていた開先形状データと、この理想溶着高さＨ８−
Ｌとから、この位置における適正な溶接ワイヤ送給量Ｗ
を算出し、先に設定記憶した溶接ワイヤ送給量Ｗ。の代
わりに今のＷを目標値として自動制御する。これによっ
てラップ部において、ラップ部が平らになるような溶接
ワイヤ送給量が達成され、ラップ部が平らになる。この
ような溶接ワイヤ送給量制御を行なうことにより溶接後
のと一ドの突出を取り去るためのグラインダ作業を無く
すことが可能となる。

（発明の効果〕以上述べたように本発明によれば、溶接前のトーチ記憶
位置と溶接中に検出したトーチ位置との差に応じて溶接
ワイヤ送給量を算出する関数により算出された溶接ワイ
ヤ送給量の値を目標値として自動制御されるので、ご−
トラップ部、溶接終了部、仮付部、前ビードの凹凸部に
おいても、ビードが平らになるような溶接ワイヤ送給量
が得られるため、平らなビードが得られ、溶接後にビー
ド凹部の欠陥を生じたり、作業を要するビード凸部の欠
陥を生じたりする事態を無くすことの可能なティーチン
グプレイバック型配管溶接装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図における溶接パラメータ記憶部の記憶内容を示す
説明図、第３図は本発明によるティーチングプレイバッ
ク型配管溶接装置の機器配置状態を示す配置図、第４図
は従来の配管溶接装置のブロック図である。１０・・・制御装置、１０１・・・溶接パラメータ設定
部、１０２・・・溶接パラメータ記憶部、１０３・・・
インターフェース、１０４・・・トーチ位置記憶部、１
０５．１０６・・・Ｄ／Ａ変換器、１０７・・・増幅器
、１０８・・・中央処理装置、１０９・・・Ａ／Ｄ変換
器、２・・・駆動部、２０１・・・溶接用走行台車、２
０２・・・溶接１〜−チ、２０３・・・溶接ワイヤ送給
装置、２０４・・・ガイドレール、２０５・・・固定管
、２０６・・・固定治具、２０７・・・駆動モータ、２
０８・・・位置検出器、３・・・溶接電源、３０１・・
・溶接電源制御回路、４・・・手元操作箱。

Claims

【特許請求の範囲】１、溶接前にトーチ位置を記憶し、非消耗電極を用いて
、溶接ワイヤを送給しながら、あらかじめ設定した溶接
パラメータを目標値として自動溶接するティーチングプ
レイバック型配管溶接装置において、溶接時のトーチ位置を検出する検出手段と、この検出手
段によつて検出されたトーチ位置とあらかじめ記憶され
たトーチ位置との偏差に応じた溶接ワイヤ送給量を算出
する関数を記憶している記憶部と、この記憶部に記憶さ
れた関数に従って前記偏差に応じた溶接ワイヤ送給量を
算出する手段と、その算出結果を溶接ワイヤ送給量目標
値として出力する手段とを具備したことを特徴とするテ
ィーチングプレイバック型配管溶接装置。２、前記記憶部に記憶されている関数は、設定記憶した
溶接ワイヤ送給量をＷ＿０、修正後の溶接ワイヤ送給量
をＷ、溶接スタート後アークが安定した点での溶接前の
トーチ記憶位置をＺ＿ｍ溶接スタート後アークが安定し
て点での溶接中のトーチ検出位置をＺ＿ｗ＿ｍ、溶接中
のトーチ位置をＺ＿ｗ＿ｎ、前記溶接中のトーチ位置Ｚ
＿ｗ＿ｎに対応する溶接前のトーチ記憶位置をＺ＿ｎ、
定数をａとして、Ｗ＝Ｗ＿０−ａ｛（Ｚ＿ｗ＿ｎ−Ｚ＿
ｎ）−（Ｚ＿ｗ＿ｍ−Ｚ＿ｍ）｝なる式で表わされることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のティーチングプレイバック型配管溶接装置。