JPS62187575A - 自動溶接装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は比較的厚肉でかっ狭開先を有する被溶接物、例
えば、原子力発電プラント配管などにおいてアーク溶接
を行なう自動溶接装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、厚肉の被溶接物の自動溶接化を図る場合、溶接
能率、溶接ワイヤのコスト面などから極力、狭開先きす
ることが望ましいとされてき１こ。

しかし、現実には厚肉溶接の場合、溶接電流として相対
的に大電流を使用するＴこめ溶接トーチ、ノズルなどの
水冷化が必要となり、狭開先に相反して溶接トーチ回り
が大きくなる傾向があった。この１こめ、狭開先側壁に
対し、十分な狙いを行なうことが困難となり、結果とし
て融合不良を引き起こし易くなり、狭開先溶接の自動化
の壁となって（、Ｎ　１こ。

従来、この種の装置として第６図および第７図に示すも
のがあつ１こ。ま１こ第８図は第６図および第７図１と
示す装置のウィービングの様子を説明する１こめの図で
ある。

第６図は従来装置における溶接へ・・・ドの平面図で、
第７図は側面図である。第６図および第７図において（
１）は溶接トーチ、（２）はワイヤ、（３）は被溶接物
、（４）は溶接トーチ（１）を固定する１こめの取付具
、（５）は溶接トーチ（１）ヲ揺動させろＴこめのモー
タで（６）はその回転中心である。（７）は揺動モータ
（５）ｆこ直結されているパルスエンコーダ、（８）は
回転中心（６）を含んｔごトーチ揺動装置全体の固定具
で、トーチ上下駆動装置のカイトバー（９）２本と、駆
動用のネジ棒（図示せオノに対し、相対的（ζ上下移動
可能な形＋と取り付けられている。αＯは上下駆動用の
モータ、αυは上下駆動装置全体を支えるプロ・・・り
、＠はその取付板であり、左右駆動装置のガイドバー０
３２本に対し固定されている。α引ま左右駆動装置の端
板であり、ガイドバー０３２本と固定されていると同時
に、左右駆動用ネジ棒α９に対し、相対的に左右移動可
能な構成となっている。ＱＱは左右駆動装置の駆動モー
タ、αηは左右駆動装置の固定プロ５．、りであり、ガ
イドバー０３２本が相対的に移動可能となっている。（
至）は溶接へ＋ｌド本体でありガイドレールａ０に対し
移動可能となっており、その駆動はへ・・・ド駆動装置
（図示せずＪｆこより行なわれろ、なお、固定プロ・・
・ケαηは溶接へ一’ｌド本体（至）に対し固定されて
いる。

次に動作について説明する。開先内でウィービングを行
なう場合、溶接を開始する前には溶接トーチ（１）は垂
直の状態である。ウィービングとはトーチ揺動装置を使
用するトーチ（１）先端が弧を描く振子式のパターンで
ある。ウィービング開始指令が行なわれると、トーチ揺
動モータ（５）が指定され１こ速度で回転を開始し溶接
トーチ（１）先端は回転中心（６）を中心とする弧を描
き始める。回転が進み、予め設定され１こ角度αをトー
チ揺動モータ（５）に直結され１こパルスエンコーダ（
７）から出力されるパルスにより検出するとトーチ揺動
モータ（５）は停止する。停止時間を経過後、トーチ揺
動モータ（５）は今度は反対方向に回転を始め、垂直状
態を経て再び角度αを検出し回転を停止する。この繰返
しによりウィービングが重ねられ、溶接が行なわれてい
く。なお角度αは溶接開始前に予め溶接トーチ（１）を
被溶接物（３）の開先内に入れ、振り角度として開先に
溶接トーチ（１）が干渉しない値（角度）として求め、
設定するものである。

ま１こ、左右駆動装置、上下駆動装置は溶接開始前、或
いは溶接中に溶接トーチ（１）を所望の位置に移動させ
るｔコめの駆動装置であるが、駆動機構の動作説明は省
略する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の自動溶接装置は以上のように、位置が固定され１
こ回転中心で溶接トーチが揺動する方式の１こめ、狭い
開先内では揺動角度を大きく取ることができす、まＴコ
揺動の回転中心を極力下方に置こうとして６回転駆動部
が大きく、開先内に回転中心を置くことは不可能であつ
１こ　この結果とじて溶接トーチは開先側壁を充分狙う
ことができない１こめ側壁融合不良を招き易く、自動化
の大きな壁となっていＴこ。

この発明は上記のような問題点を解決する１こめになさ
れ１こもので、溶接トーチの実質上の回転中心を開先内
に置くことにより揺動角度を大きくすることを可能とし
、開先側壁の融合不良を無くする自動溶接装置を得るこ
とを目的とする。

〔問題点を解決する１こめの手段〕 この発明に係る自動溶接装置は予め設定され１こウィー
ビング幅、ウィービングトラバース時ｆｉｔｌ。

揺動角度のデ７夕をもとＣとトーチ左右駆動装置。

トーチ上下駆動装置、トーチ揺動装置の同時制御を行な
い、上記データを満足するような溶接トーチの揺動パタ
ーンを創成するようにしたものである。

〔作用〕

この発明におけるトーチ左右駆動装置、トーチ上下駆動
装置、トーチ揺動装置は開先内部に溶接トーチの回転中
心を持つように同時制御される。

〔発明の実施例〕

以下、この発明の一実施例を図（こついて説明する。第
１図は本発明による自動溶接装置の溶接へ、・・ドを示
す平面図、第２図は第３図の側面図、第８図はウィービ
ングの様子を説明するＴこめの説明図、第４図は本発明
Ｃζよる自動溶接装置のプロ・・・り図、第５図は本発
明の考え方を示す説明図である。

第１図〜第３図において第６図〜第８図と同一符号は従
来装置と同様の１こめ説明を省略する。（至）は上下駆
動モータαＯの回転−こよりパルス信号を発するトーチ
士下駆動用パルスエンコーダ、Ｇ】）は左右駆動モータ
Ｏｆ９の回転によりパルス信号を発する左右駆動用パル
スエンコーダであるｍ ｍ４図１ζおいて、（イ）は溶接へ・リド、Ｇｄｌは溶
接へ、リド帥や溶接条件の入出力、シープンスなどの制
御を行なう制御装置、＠ａはその中枢となるＣＰＵなど
を含む演算制御部、囮は制御ブロゲラムをその内容とす
る凡ＯＭ　（読み出し専用メモリノ、（財）はｓａｇｓ
条件を記憶するＲＡＭ（ランタムアケセスメモリラ、囮
は制御装置０ηの外部に対するインターフェース回路で
、いづれも演算制御部にパスラインを通じてつながって
いる５に）はアークを発生させる１こめの溶接電源、１
ηは溶接ヘッド（至）や制御装置（４１１こ対し動作指
令り与える１こめの操作箱、（財）は溶接電流や溶接速
度などの各種溶接条件を設定する１こめのデータ設定器
、（４９ａ）　、　　ｔ４９ｈ）、　＜４９６人（４９
ｄ）は各々、トーチ揺動装置、トーチ左右駆動装置、ト
ーチ上下駆動装置、溶接へ−ノド走行装置に対する駆動
速度指令データをデジタル／アナログ変換すル１コめの
Ｄ／Ａ変換器、１Ｏａ）、　（５０ｂ）、　（５０ｃ）
（５０ｄ）は同じくモータ駆動回路、（５１す、　（５
１ｂ）、　（５１Ｃ）は各パルスエンコーグが発するパ
ルス信号をカウントするパルス加減算カウンタを表わす
。

まｔこ、（５２す、　（５２ｂ）、　（５２りは駆動モ
ータに対する正、逆転指令信号であり、Ｑはへ・・・ド
走行駆動モータである。

第５図において、川は仮想回転中心、（６１ｔＬ）、　
（６１ｔＱは所望のワイヤ突出し長におけるワイヤ先端
である。

次に動作について説明する。第１図、第２図および第４
図番こおいて、パルスエンコーグ鴫、ｅｎｔま各々、各
駆動モータＱ（１，αＱに直結されており、駆動モータ
の回転によりパルス信号を発生させ、パルス加減算カウ
ンタ（５１す、　（５１ｂ）へ入力され、パルスカウン
トを行なつ１こ結果が上記カウンタ（５１す。

（５１ｂ）の内容として残る。ま１こ更に、揺動モータ
（５）に直結され１こパルスエンコーダ（７）のパルス
信号がパルスカウンタ（５１りに送出される。これらに
より上下駆動、左右駆動、揺動角軸のパルスが入出力イ
ンターフェース回路を通じて演算制御部・＼取り込まれ
、上記各軸の位置が特定される。

オペレータはまず最初に溶接条件を設定することになる
が、その条件はデータ設定器（財）により行ない、設定
すべき条件の種類は、溶接電流、溶接速度などのほかに
ウィービング条件がある。ウィービングの条件として第
８図のように所望のワイヤ（２）突出し長におけるウィ
ービング幅をＷ、揺動角度（狙い角度）をθ、前記ウつ
−ビング幅Ｗを移動する時間、つまりウィービングトラ
バース時間をＴとする。

第５図は第３図の伏態のうち、ウィービングケ行ない、
右側に傾い１こ状態を示しＴこものである。

この揺動装置の実際の回転中心は（６ａ）であり、上記
ウィービング条件を満足させることは揺動中心（６ａ）
で溶接トーチ（１）を回転させるｔごけでは不１ｌＴｒ
ｖである。ここで回転中心（６ａ）と揺動先端（６１Ｂ
）の長さを凡とし、上記ウィービング条件を満足させる
１こめの左右駆動装置、上下駆動装置、揺動装置の動作
を求める。

揺動先端（６１ａＪは、溶接トーチ（１）が右側に傾く
と（６１ｂＪに移動し、その移動幅はＷ／２となる。

θ ま１こ、この時の揺動角は　／２である。また、回転中
心（６ａ）は（６ｈ）に移ることになり、結果として溶
接トーチ（１）は仮想回転中心１４を中心として回転し
たに等しい動作となる。

回転中心（６ｂ）の位置は次のように求められる。

水平方向の移動量をＹｌ、上下方向の移動ｍを特徴とす
る特許 θ　　　Ｗ　　　　　　　　・・・・・・（ＡＩＹ＋　
＝Ｒｓｉｎ（／　）　−／２ と表わすことができる。

従って、演算制神部（６）は与えらλ′１，１こウィー
ビング条件と上記（Ａ）（均両式より、回転中心（６ｂ
）の位ｔを求め、更にウィービングトラバース時間Ｔで
単位時間当りの水平、上下、揺動角軸の移動量を演算す
ることにより、時間経過に応じ１こ位置制御を行なうこ
とができる。このような動作の繰返しを行なうことによ
り、上記ウィービング条件を満足するようなウィービン
グパターンを創成することができる。

なお、上記実施例のうち凡の値は固定値としてＲＯＭ（
ｃ（のデータとしておいても良いが、データ設定器（財
）によりパラメータとして設定するようにしても良い。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、予め設定されたウィー
ビング幅、ウィービングトラバース時間。

揺動角度のデータをもとに、トーチ左右駆動装置。

トーチ上下駆動装置、トーチ揺動装置の同時制御を行な
うようにしたｔこめ、溶接トーチの仮想回転中心を溶接
開先内に位置させることができるよう番こなり、開先側
壁が確実に狙え、融合不良を防止できる効果を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による自動溶接装置の溶接
へ・ラドを示す平面図、第２図は第１図の側面図、第８
図はこの発明によるウィービング説明図、第５図はこの
発明の考え方を示す説明図、第６図は従来の自動溶接装
置の溶接へ・・・ドを示す平面図、第７図は第６図の側
面図、第８図は従来装置のウィービング説明図である。 図において、（１）は溶接トーチ、（５）は揺動モータ
、（７）　、（至）、　Ｃ１１）はパルスエンコーダ、
αＧは上下駆動モータ、αＱは左右駆動モータ、に）は
溶接へ一’Ｊド、（財）は制御装置、（ト）はデータ設
定器である。 なお、図中、同一符号は同一部分を示す。 第１図 第３図 第５図 Ｙ。 ｌｃＬ 第６図 第６図 手続補正力（方式） ％式％ １、事件の表示　　　特願昭６１−２９４０８号２６発
明の名称 自動溶接装置 ３、補正をする者 代表者志岐守哉 ６、補正の対象 （１）明細書の図面の簡単な説明の欄 ７、補正の内容 （１）明細書中、第１２ページ第１２行目に「開園。 第５図は」とあるのを［開園、第４図はこの発明による
自動溶接装置のブロック図、第５図は」と訂正する。 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）開先幅方向に溶接トーチのウイービングを行なう
   自動溶接装置において、溶接トーチを開先幅方向へ左右
   駆動するトーチ左右駆動手段、溶接トーチを揺動し回転
   中心を有するトーチ揺動駆動手段、溶接トーチを上下駆
   動するトーチ上下駆動手段とにそれぞれパルスエンコー
   ダを設け、該パルスエンコーダが出力したパルス信号を
   得て溶接ヘッドを制御する制御装置及び各種溶接条件を
   設定するデータ設定器を備え、該データ設定器によりウ
   イービング幅、ウイービングトラバース時間、揺動角度
   のデータをもとに前記トーチ左右駆動手段、トーチ揺動
   手段、トーチ上下駆動手段の同時制御を行ない、上記デ
   ータを満足する溶接トーチの揺動パターンを創成するこ
   とを特徴とする自動溶接装置。
2. （２）制御装置はＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、インターフ
   ェース回路、複数のＤ／Ａ変換器、複数のモータ駆動回
   路、複数のパルス加減算カウンタによつて構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動溶
   接装置。