JP2003230960A - Control device for automatic welding position copying - Google Patents
Control device for automatic welding position copyingInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、板状の母材間に形
成された開先内に挿入された電極と母材との間に形成さ
れたアークおよび溶融池の状態を撮影し、画像データを
解析して電極の幅方向の適正位置を演算した結果によ
り、電極の幅方向の移動を制御するようにした溶接位置
自動倣い制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention photographs the state of an arc and a molten pool formed between an electrode and a base material inserted in a groove formed between plate-shaped base materials, and takes an image. The present invention relates to a welding position automatic copying control device for controlling the movement of an electrode in the width direction based on the result of analyzing data and calculating an appropriate position in the width direction of the electrode.
【0002】[0002]
【従来の技術】発電用ボイラの主配管、原子力発電の原
子炉圧力容器(Reactor Pressure Vessel;RPV)等
の圧力容器は厚さ30mm〜150mm程度の厚板を多
数溶接して作られた構造物である。例えば発電用ボイラ
の一部を構成する主配管、即ち、主蒸気管、高温再熱蒸
気管、低温再熱蒸気管、主給水管等の配管は、高温や高
圧に耐えなければならないので、大径で厚肉鋼管で構成
されている。主配管はコイルで加熱された高温、高圧の
蒸気をボイラからタービンまで導き、タービンで低温、
低圧になった蒸気を再びボイラのコイルに還流させる役
割を担っている。このように配管は、それ自体が高温、
高圧に曝されるため、ボイラの起動、停止時の伸縮が著
しく、特に溶接継手に応力が集中する。従って、ボイラ
からタービンに至る主配管には高品質の溶接が要求され
る。2. Description of the Related Art A main vessel of a power generation boiler and a pressure vessel such as a reactor pressure vessel (RPV) for nuclear power generation are structures made by welding a large number of thick plates having a thickness of about 30 mm to 150 mm. Is. For example, main pipes that form part of a boiler for power generation, that is, main steam pipes, high-temperature reheat steam pipes, low-temperature reheat steam pipes, main water supply pipes, etc., must withstand high temperatures and high pressures, It is composed of thick-walled steel pipe in diameter. The main piping guides high-temperature, high-pressure steam heated by the coil from the boiler to the turbine, and low-temperature in the turbine.
It plays the role of returning the low-pressure steam to the boiler coil again. In this way, the piping itself has a high temperature,
Since the boiler is exposed to high pressure, it expands and contracts significantly when the boiler is started and stopped, and stress concentrates especially on the welded joint. Therefore, high quality welding is required for the main piping from the boiler to the turbine.
【0003】かかる要求に適う溶接方法としては、母材
への入熱量が抑制され溶接熱歪みが少なく、作業効率を
高めることができる、例えば開先幅が5mm〜12mm
の狭開先アーク溶接法を採用することができる。As a welding method that meets such requirements, the amount of heat input to the base metal is suppressed, welding heat distortion is small, and work efficiency can be improved, for example, a groove width of 5 mm to 12 mm.
The narrow groove arc welding method can be used.
【0004】さらに、母材がステンレス鋼や高合金鋼の
場合は、特開平11−179545号公報や特開平20
00−210771号公報等に開示されているような非
消耗電極式TIG(Tungsten Inert Gas Arc)溶接法
が、また母材が低合金や軟鋼の場合は特開平11−77
307号公報や特開平11−104833号公報等に開
示されているような消耗電極式GMA(Gas Metal Ar
c)溶接法が適用される場合が多い。Further, when the base material is stainless steel or high alloy steel, JP-A-11-179545 and JP-A-20
Japanese Patent Laid-Open No. 11-77 discloses a non-consumable electrode type TIG (Tungsten Inert Gas Arc) welding method as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 00-210771, and a base material of low alloy or mild steel.
Consumable electrode type GMA (Gas Metal Ar) as disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 307 and Japanese Patent Laid-Open No. 11-104833.
c) Welding methods are often applied.
【0005】図7は、従来技術に係る狭開先TIG溶接
の概要を示す模式図である。まず、対向する母材8a,
8bの間に幅が5mm〜12mmの狭開先25を加工
し、ここに開先幅より薄い長尺な溶接トーチ6とワイヤ
トーチ13を狭開先25の溶接方向に配列して挿入す
る。溶接トーチ6の先端にはタングステン電極9が取り
付けられて、溶接トーチ6の先端部から吹き出すアルゴ
ンガスよりなる不活性ガス(遮断ガス)により溶接部を
周囲空気から遮断する。そしてタングステン電極9を負
極、母材8a,8bを正極とするアーク電圧を印加して
アークaを形成しつつ、ワイヤトーチ13を介して溶接
部に添加ワイヤ12を送給する。これにより、母材8
a,8bの狭開先25を溶着金属で埋めることにより母
材3aと3bの溶接が行われる。FIG. 7 is a schematic view showing an outline of narrow groove TIG welding according to the prior art. First, the opposing base materials 8a,
A narrow groove 25 having a width of 5 mm to 12 mm is processed between 8b, and a long welding torch 6 and a wire torch 13, which are thinner than the groove width, are arranged and inserted in the welding direction of the narrow groove 25. A tungsten electrode 9 is attached to the tip of the welding torch 6, and the weld is shielded from ambient air by an inert gas (blocking gas) consisting of argon gas blown from the tip of the welding torch 6. Then, the addition voltage 12 is fed to the welding portion through the wire torch 13 while applying an arc voltage with the tungsten electrode 9 as a negative electrode and the base materials 8a and 8b as a positive electrode to form the arc a. As a result, the base material 8
The base materials 3a and 3b are welded by filling the narrow groove 25 of a and 8b with welding metal.
【0006】溶接トーチ6にシールドガスボックス7が
一体に取付けられ、ここから狭開先25方向に遮断ガス
を流出させて、狭開先25内全体を遮断ガスで充満させ
ることにより、溶接部の空気遮断を補完している。添加
ワイヤ12はワイヤリール18に巻かれていて、これを
ワイヤ送給装置17から供給する。供給された添加ワイ
ヤ12は導管16およびワイヤトーチ13を通って溶接
部に導かれる。溶接トーチ6やワイヤ送給装置17等を
搭載する図示しない溶接装置は矢印方向に移動する。A shield gas box 7 is integrally attached to the welding torch 6, and the blocking gas is caused to flow out from here in the direction of the narrow groove 25 to fill the entire inside of the narrow groove 25 with the blocking gas, whereby Complements the air barrier. The addition wire 12 is wound around a wire reel 18 and is supplied from a wire feeding device 17. The supplied addition wire 12 is guided to the weld through the conduit 16 and the wire torch 13. A welding device (not shown) equipped with the welding torch 6, the wire feeding device 17, etc. moves in the direction of the arrow.
【0007】この例では1層1パスの多層溶接方式とな
っているが、1層が2mm〜4mmの積層となることか
ら、板厚が厚くなると、溶接時間が数時間に及ぶ長時間
連続作業となる。また、溶接品質を確保するためには、
非常に狭い開先内でのアーク溶接状況を監視する必要が
ある。特に開先内での電極位置の調整は非常に重要であ
って、タングステン電極9が開先の左右どちらかの壁面
に偏ると、近接した壁面は溶融し過ぎる一方で、対向す
る壁面は融合不良を生じてしまう。このように精度が高
い溶接作業を遂行する溶接士に掛かる作業負担を軽減す
るため、CCD(Charge Coupled Device )カメラで撮
影した画像を監視しながら遠隔操作を行なったり、画像
データを画像処理装置で解析して開先位置と電極位置を
検出し、電極が開先の幅方向の中心に位置するように自
動制御を行なったりしていた。[0007] In this example, the multi-layer welding system of one layer and one pass is used. However, since one layer is a laminated layer of 2 mm to 4 mm, when the plate thickness becomes large, the welding time will be several hours, which is a continuous work. Becomes Also, to ensure welding quality,
It is necessary to monitor the arc welding situation within a very narrow groove. Especially, it is very important to adjust the electrode position in the groove, and when the tungsten electrode 9 is biased to one of the left and right wall surfaces of the groove, the adjacent wall surfaces are excessively melted while the opposing wall surfaces are not fused well. Will occur. In order to reduce the work burden on the welder who carries out highly accurate welding work in this way, it is possible to perform remote control while monitoring images captured by a CCD (Charge Coupled Device) camera, and to use image processing equipment to process image data. The position of the groove and the position of the electrode are analyzed and analyzed, and automatic control is performed so that the electrode is positioned at the center of the groove in the width direction.
【0008】図8は、アークが開先内で非対称に発生し
た状態を示す溶接部の説明図である。同図に示すよう
に、タングステン電極9の先端は通常は円錐形状に研磨
した状態で使用されるが、先端の消耗度合いが左右で異
なることがあり、このような場合にはアーク・溶融池a
mの形状が左右非対称になる。アーク長が長い場合は特
にこの現象が発生し易い。また、タングステン電極9の
先端が円柱形状の中心からずれていた場合にも、同様に
左右非対称のアーク・溶融池amが発生することがあ
る。FIG. 8 is an explanatory view of a welded portion showing a state in which an arc is asymmetrically generated in the groove. As shown in the figure, the tip of the tungsten electrode 9 is usually used in a state of being polished into a conical shape, but the degree of wear of the tip may be different on the left and right. In such a case, the arc / molten pool a
The shape of m becomes asymmetrical. This phenomenon is particularly likely to occur when the arc length is long. Further, even when the tip of the tungsten electrode 9 is displaced from the center of the cylindrical shape, a left-right asymmetric arc / molten pool am may similarly occur.
【0009】この他に、前層の下ビードが偏って形成さ
れた場合に、ビード形状に影響されて左右非対称のアー
ク・溶融池amが発生することがある。また、添加ワイ
ヤ12はワイヤトーチ13を通ってその先端から突出し
て溶融池の所定場所に挿入されるようになっているが、
添加ワイヤ12に曲がり癖が付いていた場合に挿入位置
がずれることがある。さらに、被加工素材の形状、例え
ば、大きさの著しい違い等により左右の母材に温度差
(熱容量差)が生じ、その結果、開先の左右壁面の溶融
度合いに差が生じる。これらの場合も同様に、アーク・
溶融池amの形状が左右非対称になることがある。In addition to this, when the lower bead of the front layer is formed unevenly, asymmetrical arc / molten pool am may occur due to the bead shape. Further, the addition wire 12 passes through the wire torch 13 and protrudes from the tip thereof to be inserted into a predetermined position of the molten pool.
When the addition wire 12 has a bending tendency, the insertion position may shift. Furthermore, a difference in temperature (heat capacity difference) occurs between the left and right base materials due to a significant difference in the shape, for example, the size of the material to be processed, and as a result, there is a difference in the degree of melting of the left and right wall surfaces of the groove. Similarly in these cases,
The shape of the molten pool am may be left-right asymmetric.
【0010】図9は添加ワイヤ12の溶融池への挿入位
置がずれていた場合、図10はタングステン電極9の位
置が開先中心からずれていた場合の溶融部の状態を示す
説明図である。これらの場合もアーク・溶融池amの形
状が左右非対称になることにより、開先の左右壁面の溶
融度合いが不均一になり、ビード形状も影響を受けて融
合不良や不融合等の溶接欠陥の発生を招いていた。FIG. 9 is an explanatory view showing the state of the molten portion when the insertion position of the addition wire 12 into the molten pool is displaced, and FIG. 10 is the state where the position of the tungsten electrode 9 is displaced from the groove center. . In these cases as well, the shape of the arc / molten pool am becomes asymmetrical, which makes the degree of melting on the left and right wall surfaces of the groove uneven, and the bead shape is also affected, resulting in welding defects such as poor fusion and non-fusion. It was causing the outbreak.
【0011】図11は溶融部を撮影した図であり、同図
(a)はアークが正しい位置に形成されたもの、同図
(b)はタングステン電極9の先端形状の非対称により
アークの形成位置が偏ってもの、同図(c)は添加ワイ
ヤ12の溶融池への挿入位置がずれたことによりアーク
の形成位置が偏ってものを示している。これらの図に示
すように、CCDカメラで溶融部を撮影した画像では、
アークと溶融池の画像は一体のアーク・溶融池amとし
て見える。また、アーク・溶融池amの画像中の中央に
添加ワイヤ12の像が黒い影となって見える。FIG. 11 is a photograph of the melted portion. FIG. 11A shows the arc formed at the correct position, and FIG. 11B shows the arc forming position due to the asymmetry of the tip shape of the tungsten electrode 9. (C) shows that the formation position of the arc is deviated due to the deviation of the insertion position of the addition wire 12 into the molten pool. As shown in these figures, in the images taken by the CCD camera of the fusion zone,
The image of the arc and the molten pool can be seen as an integrated arc and molten pool am. Further, the image of the addition wire 12 appears as a black shadow in the center of the image of the arc / molten pool am.
【0012】ところで、前述の特開平11−10483
3号公報に開示された発明は、CCDカメラで撮影した
アーク・溶融池amの画像中、溶融池の下部画像の左右
の特徴箇所の数値を抽出し、それらの数値の差が0にな
る方向にタングステン電極9の位置を移動させる制御を
行なっている。By the way, the above-mentioned JP-A-11-10483.
In the invention disclosed in Japanese Patent Publication No. 3, the numerical values of the characteristic points on the left and right of the lower image of the molten pool are extracted from the image of the arc / molten pool am captured by a CCD camera, and the difference between these numerical values becomes zero. The control of moving the position of the tungsten electrode 9 is performed.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、電極
が添加ワイヤを兼ねた消耗電極式GMA溶接法において
は有効であるが、非消耗電極であるタングステン電極か
らアークを発生させると共に、添加ワイヤを前方の溶融
池に挿入しつつ溶接装置を進行させる非消耗電極式TI
G溶接法では、溶融池下部の形状が添加ワイヤの溶融池
への挿入状態により変化するため、アークの偏りを適正
に判断することができず、電極の開先内の位置の有効な
判定方法とは言えない。The above-mentioned prior art is effective in the consumable electrode type GMA welding method in which the electrode also serves as the additive wire, but the arc is generated from the non-consumable tungsten electrode and the additive wire is used. Non-consumable electrode type TI that advances the welding equipment while inserting
In the G welding method, since the shape of the lower part of the weld pool changes depending on the insertion state of the additive wire into the weld pool, it is not possible to properly determine the bias of the arc and an effective method for determining the position within the groove of the electrode. It can not be said.
【0014】本発明の目的は、溶接部の画像データから
タングステン電極の開先内の位置を容易にかつ的確に判
定して、電極の自動倣い制御を行なうことができる溶接
位置自動倣い制御装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a welding position automatic copying control device capable of easily and accurately determining the position of the tungsten electrode in the groove from the image data of the welded portion and performing automatic copying control of the electrode. To provide.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、一対の板状の母材間に形成された開先内に挿
入された電極を溶接進行方向に移動させると共に開先壁
面に向かう幅方向にも移動可能な移動手段と、前記電極
と前記母材との間に印加された直流電圧によって形成さ
れたアークにより前記母材を溶融接合される溶融部の状
態を撮影する撮像手段と、該撮像手段が撮影した溶融部
の画像データを解析して前記電極の前記幅方向の適正位
置を演算する画像処理手段と、該画像処理手段が演算し
た前記電極の適正位置のデータに従って前記移動手段の
前記幅方向の移動を制御する移動制御手段とを具えた溶
接位置自動倣い制御装置を対象とするものである。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is to move an electrode inserted in a groove formed between a pair of plate-shaped base materials in a welding advancing direction and to form a groove wall surface. An image capturing the state of the melted portion in which the base material is melt-bonded by an arc formed by a direct current voltage applied between the electrode and the base material Means, image processing means for analyzing image data of the melted portion photographed by the imaging means to calculate an appropriate position in the width direction of the electrode, and according to data of the appropriate position of the electrode calculated by the image processing means. The present invention is directed to a welding position automatic copying control device including a movement control means for controlling the movement of the movement means in the width direction.
【0016】そして前記演算手段はアークの前記幅方向
の画像の前記電極を挟んだ上輪郭に対する一対の接線が
基準線とそれぞれが成す角度の差であるアーク傾斜角度
差、アークと溶融池の前記幅方向の画像と一対の前記開
先壁が接する開先壁境界長差または溶融池の前記幅方向
の画像の底部に形成された一対の垂下部の下端部垂直位
置の差である垂下量偏差の何れかに従って、前記電極の
前記幅方向の適正位置を演算することを特徴とする第1
の手段により達成される。Then, the arithmetic means is an arc tilt angle difference which is a difference between an angle formed by a pair of tangents to an upper contour of the image in the width direction of the arc sandwiching the electrode and a reference line, and the arc and the molten pool. Droop amount deviation which is the difference in the boundary length of the groove wall where the pair of groove walls are in contact with the image in the width direction or the difference between the vertical positions of the lower ends of the pair of hanging parts formed at the bottom of the image in the width direction of the molten pool. According to any one of the above, the proper position of the electrode in the width direction is calculated.
It is achieved by means of.
【0017】本発明の第2の手段は前記第1の手段にお
いて、前記演算手段は、一対の開先壁間の中点と電極位
置との差である電極ずれ量、アーク傾斜角度差、開先壁
境界長差および垂下偏差の線形結合である電極位置補正
値を演算して幅方向の適正位置としたことを特徴とする
ものである。A second means of the present invention is the first means according to the first means, wherein the arithmetic means is an electrode displacement amount which is a difference between a midpoint between a pair of groove walls and an electrode position, an arc inclination angle difference, and an opening angle. It is characterized in that an electrode position correction value, which is a linear combination of the front wall boundary length difference and the drooping deviation, is calculated and set as an appropriate position in the width direction.
【0018】、[0018]
【発明の実施形態】以下図面を参照して本発明の実施形
態を詳細に説明する。図1と図2は、本発明の実施形態
に係る非消耗電極式TIG溶接装置の概略構成を示す開
先内から見た正面図と側面図である。従来例と同一また
は同一とみなせる箇所は同一の符号を付して、重複する
説明は省略する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 and FIG. 2 are a front view and a side view seen from inside a groove showing a schematic configuration of a non-consumable electrode type TIG welding apparatus according to an embodiment of the present invention. Portions that are the same as or can be regarded as the same as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
【0019】これらの図において、1は狭開先25内の
溶接部を撮影するCCDカメラ、2はCCDカメラ1で
撮影した溶接部の画像を表示する監視カメラ、3はCC
Dカメラ1で撮影した画像データを解析してタングステ
ン電極9の適正な先端位置を演算する画像処理装置、4
は画像処理装置3が演算したタングステン電極9の先端
位置のデータに基づいてタングステン電極9の狭開先2
5内の左右位置制御を行なう溶接制御装置、5は溶接制
御装置4に制御されて後述する取付台を溶接進行方向に
垂直な左右方向に移動する左右移動装置、10は溶接に
より狭開先25内の底部に形成された溶接ビード、14
は溶接トーチ6およびワイヤトーチ13を左右移動装置
5に取り付けるための取付台である。In these figures, 1 is a CCD camera for photographing a welded portion in the narrow groove 25, 2 is a monitoring camera for displaying an image of the welded portion photographed by the CCD camera 1, and 3 is a CC.
An image processing device that analyzes image data captured by the D camera 1 to calculate an appropriate tip position of the tungsten electrode 9.
Is the narrow groove 2 of the tungsten electrode 9 based on the data of the tip position of the tungsten electrode 9 calculated by the image processing device 3.
A welding control device 5 for controlling the left and right position in 5 is a left and right moving device which is controlled by the welding control device 4 and moves a mounting base, which will be described later, in the left and right directions perpendicular to the welding proceeding direction. A weld bead formed on the inner bottom, 14
Is a mounting base for mounting the welding torch 6 and the wire torch 13 on the left and right moving device 5.
【0020】CCDカメラ1による溶接部の撮影は多く
の場合、溶接進行方向斜め前方から行なわれる。厚板の
狭開先溶接の場合は、母材8の開先加工により形成され
た狭開先25の幅は約5mm〜12mmとなるため、狭
開先25内にCCDカメラ1を挿入することはできず、
CCDカメラ1は狭開先25の斜め上方に設置されて溶
接部を監視することになる。アークaは略円錐形状をし
ているので、CCDカメラ1が捉えたアークaの画像は
楕円と三角形との組合せ画像になる。In many cases, the image of the welded portion is taken by the CCD camera 1 from diagonally forward in the welding advancing direction. In the case of narrow groove welding of a thick plate, the width of the narrow groove 25 formed by the groove processing of the base material 8 is about 5 mm to 12 mm. Therefore, insert the CCD camera 1 into the narrow groove 25. Can not
The CCD camera 1 is installed diagonally above the narrow groove 25 and monitors the welded portion. Since the arc a has a substantially conical shape, the image of the arc a captured by the CCD camera 1 is a combined image of an ellipse and a triangle.
【0021】CCDカメラ1によって得られた画像デー
タは画像処理装置3に取り込まれ、その画像が監視テレ
ビ2で表示されると共に、アーク・溶融池am画像の形
状の特徴からタングステン電極9の先端位置、狭開先2
5の壁面20a,20bの位置等が演算され、タングス
テン電極9の適切な左右位置が算出される。このタング
ステン電極9の適切な左右位置のデータは、溶接制御装
置4に転送される。溶接制御装置4はこの位置データに
基づいて所定量だけ左右移動装置5を駆動し、タングス
テン電極9を狭開先25内の適切な左右位置まで移動さ
せる。The image data obtained by the CCD camera 1 is taken into the image processing device 3, the image is displayed on the monitor television 2, and the tip position of the tungsten electrode 9 is determined from the characteristics of the shape of the arc / molten pool am image. , Narrow groove 2
The positions and the like of the wall surfaces 20a and 20b of No. 5 are calculated, and an appropriate left and right position of the tungsten electrode 9 is calculated. The data of the proper left and right positions of the tungsten electrode 9 are transferred to the welding control device 4. The welding control device 4 drives the left / right moving device 5 by a predetermined amount based on the position data to move the tungsten electrode 9 to an appropriate left / right position within the narrow groove 25.
【0022】以下に画像処理装置3で行なわれるタング
ステン電極9の先端位置、狭開先25の壁面20a,2
0bの位置およびタングステン電極9の狭開先25内の
訂正位置からの偏差量の演算方法を説明する。The tip position of the tungsten electrode 9 and the wall surfaces 20a, 2 of the narrow groove 25, which will be described below, are performed in the image processing apparatus 3.
A method of calculating the deviation amount from the position of 0b and the corrected position of the tungsten electrode 9 in the narrow groove 25 will be described.
【0023】図3は、アーク・溶融池am画像の解析方
法を説明するための図である。アーク光は紫外域の光強
度が非常に強いので、CCDカメラ1のレンズに特殊フ
ィルターを被せて紫外域の輝度を抑えて溶接部を撮影す
る。CCDカメラ1が撮影した画像データは、コンピュ
ータのメモリーに解析可能な仕様で取り込まれる。FIG. 3 is a diagram for explaining a method of analyzing an arc / molten pool am image. Since the arc light has a very high light intensity in the ultraviolet region, the lens of the CCD camera 1 is covered with a special filter to suppress the luminance in the ultraviolet region and the weld is photographed. The image data taken by the CCD camera 1 is taken into the memory of the computer in a specifiable format.
【0024】図11に示すように、アークaと溶融池は
ジュール熱で高温になり光り輝き、タングステン電極9
の先端もその熱を受けて加熱されて光るので明るい画像
となり、その周りと添加ワイヤ12は低温になっている
ので、暗い画像になっている。そして前述のように、ア
ークaと溶融池との境は、溶融池がアーク光を反射する
ため明瞭でないから、それらの画像は一体のアーク・溶
融池am画像となっている。As shown in FIG. 11, the arc a and the molten pool are heated to a high temperature by Joule heat and shine, and the tungsten electrode 9
Since the tip of each of them also receives the heat and is heated and glows, it becomes a bright image, and the surrounding area and the addition wire 12 are at a low temperature, so that it becomes a dark image. As described above, since the boundary between the arc a and the molten pool is not clear because the molten pool reflects the arc light, those images are integrated arc / molten pool am images.
【0025】図3では、狭開先25の中心にタングステ
ン電極9の先端が位置しているにもかかわらず、アーク
aが右側に偏って発生している状況を示している。図3
で正方形に区画した領域の左上角にX−Y座標の原点を
とり、X,Yそれぞれの方向に510分割し、各座標の
交点に画素があるものとする。そして各画素の輝度を8
ビット、即ち、255階調のデータを表すことにする。
まず、以下の要領でタングステン電極9の中心位置を求
める。FIG. 3 shows a situation in which the arc a is biased to the right side even though the tip of the tungsten electrode 9 is located at the center of the narrow groove 25. Figure 3
It is assumed that the origin of the XY coordinates is taken at the upper left corner of the area divided into squares and divided into 510 in each of the X and Y directions, and a pixel is located at the intersection of each coordinate. Then, the brightness of each pixel is set to 8
Bits, that is, data of 255 gradations will be represented.
First, the center position of the tungsten electrode 9 is obtained by the following procedure.
【0026】上記領域の上部に電極検出走査線lhを設
定し、この電極検出走査線lh上の画素データをX=0
から増方向に調べていく。そして画素データの急増する
点Aと、急減する点Bを検出する。これらの境界点Aと
境界点Bは明らかにタングステン電極9の輪郭に一致す
る。そこで境界点Aと境界点Bの中点を求め、タングス
テン電極9の中心位置とする。An electrode detection scanning line 1h is set above the above area, and pixel data on this electrode detection scanning line 1h is set to X = 0.
Starting from the beginning. Then, a point A where the pixel data sharply increases and a point B where the pixel data sharply decreases are detected. These boundary points A and B clearly coincide with the contour of the tungsten electrode 9. Therefore, the midpoint between the boundary point A and the boundary point B is obtained and set as the center position of the tungsten electrode 9.
【0027】次に境界点Aから下方に向かうアーク検出
走査線llaに沿って画像データを調べ、急増点を検出
することによりアークaの上輪郭を検出する。その後、
アーク検出走査線llaを境界点Aから左方(X減方
向)にずらしながら画像データが急増するアークaの上
輪郭を検出し続け、アークaの上輪郭を検出できなくな
る直前の境界点Cを検出する。そしてこの境界点Cが狭
開先25の壁面20aに一致するものとする。同様にし
て、境界点Bから下方に向かうアーク検出走査線llb
に沿って画像データを調べ、急増点を検出することによ
りアークaの上輪郭を検出し、次にアーク検出走査線l
lbを右方にずらして行き、アークaの上輪郭を検出で
きなくなる直前の境界点Dを検出する。そしてこの境界
点Dが狭開先25の壁面20bに一致するものとする。
こうして得られた境界点Cと境界点DのX座標から狭開
先25の中心座標Xを求めることができる。Next, the image data is examined along the arc detection scanning line lla extending downward from the boundary point A, and the upper contour of the arc a is detected by detecting the sudden increase point. afterwards,
While shifting the arc detection scanning line lla to the left (X decreasing direction) from the boundary point A, the upper contour of the arc a where the image data rapidly increases is continuously detected, and the boundary point C immediately before the upper contour of the arc a cannot be detected is detected. To detect. Then, the boundary point C is assumed to coincide with the wall surface 20a of the narrow groove 25. Similarly, the arc detection scanning line llb directed downward from the boundary point B
The image data is examined along with, the upper contour of the arc a is detected by detecting a sudden increase point, and then the arc detection scanning line l
lb is shifted rightward to detect the boundary point D immediately before the upper contour of the arc a cannot be detected. The boundary point D is supposed to coincide with the wall surface 20b of the narrow groove 25.
The center coordinates X of the narrow groove 25 can be obtained from the X coordinates of the boundary points C and D thus obtained.
【0028】次にこれら境界点A〜DのX座標からタン
グステン電極9の適正位置からのずれ量を算出する。即
ち、境界点A〜DのX座標XA〜XDとすると、電極ず
れ量ΔXは、下式のようになる。Next, the amount of deviation from the proper position of the tungsten electrode 9 is calculated from the X coordinates of these boundary points A to D. That is, when the X coordinates XA to XD of the boundary points A to D are set, the electrode displacement amount ΔX is expressed by the following equation.
【0029】
ΔX=(XC+XD)/2−(XA+XB)/2……(1)
単純に考えるとΔX>0の場合、タングステン電極9が
左に偏っていると見られるので、タングステン電極9を
右に移動させ、ΔX<0の場合、タングステン電極9を
左に移動させればよい。ΔX = (XC + XD) / 2− (XA + XB) / 2 (1) Simply thinking, when ΔX> 0, it is considered that the tungsten electrode 9 is biased to the left, so the tungsten electrode 9 is moved to the right. When ΔX <0, the tungsten electrode 9 may be moved to the left.
【0030】ところが狭開先溶接の場合は、開先幅が非
常に狭く、タングステン電極9の周縁と狭開先25の壁
面20a,20bとの距離が接近しているため、アーク
aの偏り現象はもっと複雑な要因に左右される。例えば
図3に示した例では、タングステン電極9は狭開先25
の中心に位置しているにもかかわらず、アークaは右に
偏って発生している。このような場合は、上述の単純な
方法ではアークaの偏りを防止することはできない。However, in the case of narrow groove welding, the groove width is very narrow, and the distance between the peripheral edge of the tungsten electrode 9 and the wall surfaces 20a, 20b of the narrow groove 25 is close, so that the arc a is biased. Depends on more complex factors. For example, in the example shown in FIG. 3, the tungsten electrode 9 has a narrow groove 25.
Despite being located at the center of the arc, the arc a is generated biased to the right. In such a case, the deviation of the arc a cannot be prevented by the above-mentioned simple method.
【0031】図4は、アークが偏りなく発生している時
の溶接部の状態を示す模式図である。溶融池表面は前述
のように、アーク光が反射しており、CCDカメラ1は
この反射光を撮影するから、アーク光の影になる部分の
画像を取り込むことはできない。また、TIG溶接では
タングステン電極9の直下はアーク電圧がかかり、凹形
状になっているため、手前のアーク・溶融池am画像の
下部線は境界を示していないことが多い。図4のように
アークaが偏りなく発生している場合は、その上輪郭部
は左右対称の円錐形をなし、下部も略筒状の回転対称形
をなしている。これに対して、前述の図8ないし図10
に示したようにアークaの偏りが生じている場合は、ア
ーク・溶融池am画像は歪んで左右対称形を成していな
い。FIG. 4 is a schematic diagram showing the state of the welded portion when the arcs are generated without deviation. As described above, the arc light is reflected on the surface of the molten pool, and since the CCD camera 1 captures the reflected light, it is not possible to capture an image of a portion that is a shadow of the arc light. Further, in TIG welding, an arc voltage is applied immediately below the tungsten electrode 9 to form a concave shape. Therefore, the lower line of the arc / molten pool am image in the foreground often does not indicate a boundary. When the arc a is generated without deviation as shown in FIG. 4, the upper contour portion has a left-right symmetrical conical shape, and the lower portion also has a substantially cylindrical rotationally symmetrical shape. On the other hand, as shown in FIGS.
In the case where the arc a is biased as shown in FIG. 5, the arc / molten pool am image is distorted and does not have a bilaterally symmetrical shape.
【0032】そこで本実施形態では、アーク・溶融池a
m画像の歪みを表す特徴的な数値を左右で比較し、それ
らが異なっていた時は、それらの差が減少する方向にタ
ングステン電極9を移動させるように制御するようにし
た。まず、アーク・溶融池am画像の上輪郭線と水平線
とが成す角度、即ち、アーク傾斜角度θはタングステン
電極9の周縁と狭開先25の壁面20a,20bとの距
離が近い程小さくなり、やがて0に近ずく。そこで左右
のアーク傾斜角度θL,θRの差、即ち、アーク傾斜角
度差Δθを演算する。Therefore, in this embodiment, the arc / molten pool a
Characteristic numerical values representing the distortion of the m image are compared on the left and right, and when they are different, the tungsten electrode 9 is controlled so as to be moved in a direction in which the difference between them is reduced. First, the angle formed by the upper contour line of the arc / molten pool am image and the horizontal line, that is, the arc inclination angle θ, becomes smaller as the distance between the peripheral edge of the tungsten electrode 9 and the wall surfaces 20a, 20b of the narrow groove 25 decreases. Eventually it approaches zero. Therefore, the difference between the left and right arc tilt angles θL and θR, that is, the arc tilt angle difference Δθ is calculated.
【0033】Δθ=θR−θL……(2)
そしてアーク傾斜角度差Δθ>0ならば(例えば図9の
θL3,θR3)、アークaが左に偏って発生している
ことになるから、タングステン電極9を右に移動させ、
Δθ<0ならば(例えば図8のθL2,θR2、図10
のθL4,θR4)、アークaが右に偏って発生してい
ることになるから、タングステン電極9を左に移動させ
るように制御すればよい。アーク・溶融池am画像が歪
むと、アーク・溶融池am画像と狭開先25の壁面20
a,20bとの接触長さである、左右の開先壁境界長L
R,LLに差が生じる。そこで、左右の開先壁境界長L
R,LLの差、即ち、開先壁境界長差ΔLを演算する。Δθ = θR-θL (2) If the arc inclination angle difference Δθ> 0 (for example, θL3 and θR3 in FIG. 9), it means that the arc a is generated biased to the left. Move electrode 9 to the right,
If Δθ <0 (for example, θL2, θR2 in FIG. 8 and FIG.
.Theta.L4, .theta.R4) and the arc a is biased to the right, the tungsten electrode 9 may be controlled to move to the left. When the arc / molten pool am image is distorted, the arc / molten pool am image and the wall surface 20 of the narrow groove 25
Left and right groove wall boundary length L, which is the contact length with a and 20b
A difference occurs in R and LL. Therefore, the left and right groove wall boundary lengths L
The difference between R and LL, that is, the groove wall boundary length difference ΔL is calculated.
【0034】ΔL=LR−LL……(3)
この開先壁境界長LR,LLは狭開先25の壁面20
a,20bの溶融長さを表しており、この長さが長い
程、アークaの壁面20a,20bへの掛り大きいこと
を表している。ΔL<0ならば(例えば図9のLL3,
LR3)、アークaが左に偏って発生していることにな
るから、タングステン電極9を右に移動させ、ΔL>0
ならば(例えば図8のLL2,LR2、図10のLL
4,LR4)、アークaが右に偏って発生していること
になるから、タングステン電極9を左に移動させるよう
に制御する。ΔL = LR-LL (3) The groove wall boundary lengths LR and LL are the wall surface 20 of the narrow groove 25.
It represents the melting length of a, 20b, and the longer this length is, the greater the influence of the arc a on the wall surfaces 20a, 20b. If ΔL <0 (for example, LL3 in FIG. 9)
LR3), since the arc a is generated biased to the left, the tungsten electrode 9 is moved to the right and ΔL> 0.
If so (for example, LL2, LR2 in FIG. 8, LL in FIG. 10)
4, LR4) and the arc a is generated biased to the right, so that the tungsten electrode 9 is controlled to move to the left.
【0035】前述のように、添加ワイヤ12はワイヤリ
ール18に巻かれていて、これを収納するワイヤ供給装
置17から供給され、導管16およびワイヤトーチ13
を通って溶接部に導かれるため、巻回収納時あるいは送
給時に曲り癖が付けられて、ワイヤトーチ13の先端か
ら突出したときに曲り癖方向に曲がる。このため、溶融
池に挿入される添加ワイヤ12の位置が左右にずれてし
まう。このように添加ワイヤ12の挿入位置が正規の位
置からずれると、アーク・溶融池amの形状も影響を受
ける。As described above, the addition wire 12 is wound around the wire reel 18 and is supplied from the wire supply device 17 that accommodates the addition wire 12 and the conduit 16 and the wire torch 13.
Since it is guided to the welded portion through the wire, it is given a bending tendency at the time of being housed in the winding or at the time of feeding, and bends in the bending direction when protruding from the tip of the wire torch 13. For this reason, the position of the addition wire 12 inserted into the molten pool shifts to the left and right. When the insertion position of the addition wire 12 deviates from the regular position in this way, the shape of the arc / molten pool am is also affected.
【0036】例えば前述の図9に示したように、添加ワ
イヤ12が左に偏って挿入された場合は、溶融池の左側
は溶融金属が溢れ、溶融池の高さが高くなって手前側が
アーク光を遮るため、アーク・溶融池am画像では溶融
池の境界が判別できない。そしてアーク・溶融池am画
像下部の形状は添加ワイヤ12が挿入される左側が上が
り、右側が下がる。このようにアーク・溶融池am画像
下部の形状に関しては、アークaの偏り量を判断するこ
とはできず、添加ワイヤ12の添加位置の偏り量を判断
することができる。For example, as shown in FIG. 9 described above, when the addition wire 12 is biasedly inserted to the left, molten metal overflows on the left side of the molten pool, the height of the molten pool increases, and the arc on the front side occurs. Since the light is blocked, the boundary of the molten pool cannot be identified in the arc / molten pool am image. The shape of the lower part of the arc / molten pool am image is such that the left side where the addition wire 12 is inserted rises and the right side falls. As described above, with respect to the shape of the lower portion of the arc / molten pool am image, the deviation amount of the arc a cannot be determined, and the deviation amount of the addition position of the addition wire 12 can be determined.
【0037】添加ワイヤ12の添加位置の偏り量は添加
ワイヤ12の挿入位置より直接求めることができるが、
アーク・溶融池amの形状の特異量から求めた方が溶融
状態をより反映したものを得ることができる。添加ワイ
ヤ12の偏りが大きいと、当然、溶融ビード形状も偏り
を起こすので、添加ワイヤ12の添加位置を修正する必
要があるが、ワイヤトーチ13は溶接トーチ6と一体的
に固定されているので、本実施形態ではタングステン電
極9の左右位置を調整することにより、添加ワイヤ12
の添加位置の偏りを修正する。具体的には、アーク・溶
融池amの左右のY座標の極大点、つまり垂下点YL,
YRのY座標を比較して、絶対値が大きい(上記例では
YR3の絶対値がYL3の絶対値より大きい、即ち、よ
り下側にある)方にタングステン電極9を移動させる。Although the deviation amount of the addition position of the addition wire 12 can be directly obtained from the insertion position of the addition wire 12,
It is possible to obtain the one in which the molten state is more reflected by obtaining from the peculiar amount of the shape of the arc / molten pool am. If the deviation of the addition wire 12 is large, the shape of the molten bead naturally also becomes uneven, so it is necessary to correct the addition position of the addition wire 12, but since the wire torch 13 is integrally fixed to the welding torch 6, In the present embodiment, the addition wire 12 is adjusted by adjusting the left and right positions of the tungsten electrode 9.
Correct the bias of the addition position of. Specifically, the maximum points of the left and right Y coordinates of the arc / molten pool am, that is, the drooping points YL,
The Y-coordinates of YR are compared, and the tungsten electrode 9 is moved toward the larger absolute value (in the above example, the absolute value of YR3 is larger than the absolute value of YL3, that is, on the lower side).
【0038】即ち、アーク・溶融池am画像の垂下量偏
差ΔYは、
ΔY=YR−YL……(4)
結局、この垂下量偏差ΔYが正の時はタングステン電極
9を左に移動させ、ΔYが負の時はタングステン電極9
を右に移動させる制御を行なう。That is, the drooping amount deviation ΔY of the arc / molten pool am image is ΔY = YR-YL (4) After all, when the drooping amount deviation ΔY is positive, the tungsten electrode 9 is moved to the left and ΔY When is negative, tungsten electrode 9
Control to move to the right.
【0039】本実施形態では上述のように、上記式
(1)〜(4)により求められた電極ずれ量ΔX、アー
ク傾斜角度差Δθ、開先壁境界長差ΔL、垂下量偏差Δ
Yの正負に応じて、ΔX>0、Δθ>0、ΔL<0、Δ
Y<0ならばタングステン電極9を右に移動させ、ΔX
<0、Δθ<0、ΔL>0、ΔY>0ならばタングステ
ン電極9を左に移動させるように制御すれば、アークa
や添加ワイヤ12の添加位置が偏ってもアークaの形状
を正常な対称状態にすることができる。そこで本実施形
態では、電極位置補正値ΔTを次式で示すように、上記
各偏差の線形結合で定義し、この電極位置補正値ΔTが
正ならばタングステン電極9を右に移動させ、負ならば
タングステン電極9を左に移動させるように制御する。
即ち、
ΔT=aΔX+bΔθ−cΔL−dΔY……(5)
ただし、式中のa,b,c,dは各偏差の電極位置補正
値ΔTに対する影響度合いを調整するための係数であ
る。In the present embodiment, as described above, the electrode deviation amount ΔX, the arc inclination angle difference Δθ, the groove wall boundary length difference ΔL, and the drooping amount deviation Δ, which are obtained by the above equations (1) to (4).
Depending on whether Y is positive or negative, ΔX> 0, Δθ> 0, ΔL <0, Δ
If Y <0, move the tungsten electrode 9 to the right and
If <0, Δθ <0, ΔL> 0, ΔY> 0, the tungsten electrode 9 is controlled to move to the left, and the arc a
Even if the addition position of the or addition wire 12 is deviated, the shape of the arc a can be made into a normal symmetrical state. Therefore, in the present embodiment, the electrode position correction value ΔT is defined by a linear combination of the above deviations, as shown by the following equation. If the electrode position correction value ΔT is positive, the tungsten electrode 9 is moved to the right, and if it is negative. For example, the tungsten electrode 9 is controlled to move to the left.
That is, .DELTA.T = a.DELTA.X + b.DELTA..theta.-c.DELTA.L-d.DELTA.Y (5) where a, b, c, d are coefficients for adjusting the degree of influence of each deviation on the electrode position correction value .DELTA.T.
【0040】図5は、電極位置補正処理のフローチャー
トである。まず溶接作業が始まると、溶接部をCCDカ
メラ1で撮影し(S1)、画像処理装置3はその画像デ
ータを取り込む。そしてアークaの偏差によるアーク・
溶融池am画像の歪みを特徴付ける各偏差ΔX、Δθ、
ΔL、ΔYの値を式(1)〜(4)に従ってそれぞれ演
算する(S2)。次に式(5)に従って、これら各偏素
ΔX、Δθ、ΔL、ΔYの重み付加減算を行なって電極
位置補正値ΔTを演算する(S3)。そして、この電極
位置補正値ΔTを溶接制御装置4に送信する(S4)。
その後、溶接作業が終了したか否かを判断し(S5)、
溶接作業が終了しているならばこの処理を終了し、溶接
続行であればS1の処理に戻る。FIG. 5 is a flow chart of the electrode position correction process. First, when the welding operation is started, the welded portion is photographed by the CCD camera 1 (S1), and the image processing device 3 takes in the image data. And the arc due to the deviation of arc a
Each deviation ΔX, Δθ, which characterizes the distortion of the molten pool am image,
The values of ΔL and ΔY are calculated according to the equations (1) to (4) (S2). Next, according to the equation (5), weighting and subtraction of each of the biases ΔX, Δθ, ΔL, and ΔY is performed to calculate the electrode position correction value ΔT (S3). Then, the electrode position correction value ΔT is transmitted to the welding control device 4 (S4).
After that, it is judged whether or not the welding work is completed (S5),
If the welding work has been completed, this process is ended, and if the welding is continued, the process returns to S1.
【0041】一方、溶接制御装置4側では、電極位置補
正値ΔTを受信したか否かを判断し(S6)、受信して
いれば、電極位置補正値ΔTが正か否かを判断し(S
7)、正ならば溶接トーチ6(タングステン電極9)を
電極位置補正値ΔTだけ右側に移動する(S8)。S7
でNであれば、電極位置補正値ΔTが負か否かを判断し
(S9)、負ならば溶接トーチ6(タングステン電極
9)を電極位置補正値ΔTだけ左側に移動する。その後
S11で溶接作業が終了したか否かを判断し、溶接作業
が終了しているならばこの処理を終了し、溶接続行であ
ればS6の処理に戻る。On the other hand, on the welding control device 4 side, it is judged whether or not the electrode position correction value ΔT is received (S6), and if it is received, it is judged whether or not the electrode position correction value ΔT is positive ( S
7) If positive, the welding torch 6 (tungsten electrode 9) is moved to the right by the electrode position correction value ΔT (S8). S7
If it is N, it is determined whether or not the electrode position correction value ΔT is negative (S9), and if negative, the welding torch 6 (tungsten electrode 9) is moved to the left by the electrode position correction value ΔT. Thereafter, in S11, it is determined whether or not the welding work is completed. If the welding work is completed, this process is terminated, and if the welding is continued, the process returns to S6.
【0042】このように電極位置補正処理を実行するこ
とにより、アークaの偏りや添加ワイヤ12の溶融池へ
の添加位置の偏りがあっても、狭開先TIG溶接の電極
左右位置自動倣い制御を最適な状態に調整できるので、
開先の左右壁面の溶融度合いを均一にすることができ、
溶接残りや溶接不具合の発生を低減できる。By executing the electrode position correction processing in this way, even if there is a deviation of the arc a or a deviation of the addition position of the addition wire 12 to the molten pool, the electrode left-right position automatic copying control for narrow groove TIG welding is performed. Can be adjusted to the optimum state,
The degree of melting on the left and right walls of the groove can be made uniform,
The occurrence of welding residue and welding defects can be reduced.
【0043】なお、アークaの偏りや添加ワイヤ12の
添加位置の偏りが著しい場合は溶接不能になることがあ
るので、溶接品質を安定に保つために、これを検知して
溶接を自動終了させるようにしてもよい。If the deviation of the arc a or the deviation of the addition position of the addition wire 12 is significant, welding may not be possible. Therefore, in order to keep the welding quality stable, this is detected and welding is automatically terminated. You may do it.
【0044】次に本発明の他の実施形態について説明す
る。開先幅が広くなると図6に示すタングステン電極9
は開先25内で左右に揺動しないとアークが開先25の
壁面20a,20bに届かなくなる。この場合の電極位
置の左右倣いについて説明する。溶接中にタングステン
電極9が揺動左右端に到達したことを図示しない検出手
段で検知し、9aまたは9bのタングステン電極の揺動
左右端の溶接状況をCCDカメラ1で撮影し、これを画
像処理して、その揺動左端の電極位置Aと、左端の開先
壁境界部位置Cと、揺動右端の電極位置Bと、右端の開
先壁境界部位置Dより上記式(1)で演算した電極揺動
の位置ずれΔX、アーク・溶融池形状より演算した揺動
左端の左のアーク・溶融池傾斜角度θL、揺動右端の右
のアーク・溶融池傾斜角度θRより上記式(2)で求め
たアーク傾斜角度差Δθ、揺動左端の左の開先壁境界部
長さLL、揺動右端の右の開先壁境界部長さLRより上
記式(3)で求めた開先壁境界長差ΔL、揺動左端の左
のアーク・溶融池下部端位置YL、揺動右端の右のアー
ク・溶融池下部端位置YRより上記式(4)で求めた垂
下量偏差ΔYの各制御パラメータにより、上記式(5)
電極位置補正値ΔTを求め、電極揺動位置の最適位置を
計算し、揺動位置を調整することにより、左右の倣いを
行なう。Next, another embodiment of the present invention will be described. As the groove width becomes wider, the tungsten electrode 9 shown in FIG.
The arc cannot reach the wall surfaces 20a, 20b of the groove 25 unless it is swung left and right within the groove 25. The horizontal scanning of the electrode position in this case will be described. The fact that the tungsten electrode 9 has reached the left and right ends of the swing during welding is detected by a detection means (not shown), the welding condition of the left and right ends of the swing of the tungsten electrode 9a or 9b is photographed by the CCD camera 1, and this is image processed. Then, the electrode position A at the swing left end, the groove wall boundary position C at the left end, the electrode position B at the swing right end, and the groove wall boundary position D at the right end are calculated by the above formula (1). The positional deviation ΔX of the electrode swing, the left arc / molten pool tilt angle θL at the swing left end calculated from the arc / molten pool shape, and the right arc / molten pool tilt angle θR at the swing right end from the above formula (2) The groove wall boundary length calculated by the above equation (3) from the arc tilt angle difference Δθ obtained in step 1, the left groove wall boundary length LL at the swing left end, and the right groove wall boundary length LR at the swing right end. Difference ΔL, left arc of the rocking left end / molten pool lower end position YL, right arc of the rocking right end The control parameters of the droop amount deviation ΔY calculated in-melt pool bottom end position YR the above equation (4), the formula (5)
The electrode position correction value ΔT is obtained, the optimum position of the electrode swing position is calculated, and the swing position is adjusted to perform left and right scanning.
【0045】上記実施形態ではTIG溶接の例について
説明したが、本発明はGMA溶接にも適用できる。Although an example of TIG welding has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to GMA welding.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ア
ーク傾斜角度差、開先壁境界長または垂下量偏差に従っ
て、電極の幅方向の適正位置を決定し、移動手段により
電極をその適正位置に移動させるようにしたので、電極
の開先内の位置を容易かつ的確に判断して、電極の自動
倣いを行なうことができる。As described above, according to the present invention, the proper position in the width direction of the electrode is determined according to the difference in arc inclination angle, the boundary length of the groove wall or the deviation of the drooping amount, and the moving means moves the electrode to the proper position. Since the electrode is moved to the position, the position in the groove of the electrode can be easily and accurately determined and the electrode can be automatically copied.
【図1】本発明の一実施形態に係る非消耗電極式TIG
溶接装置の概略構成を示す開先内から見た正面図であ
る。FIG. 1 is a non-consumable electrode type TIG according to an embodiment of the present invention.
It is the front view seen from the inside of a groove which shows a schematic structure of a welding device.
【図2】その非消耗電極式TIG溶接装置の概略構成を
示す開先内から見た側面図である。FIG. 2 is a side view showing the schematic configuration of the non-consumable electrode type TIG welding apparatus as viewed from inside the groove.
【図3】アーク・溶融池画像の解析方法を説明するため
の図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a method of analyzing an arc / molten pool image.
【図4】アークが偏りなく発生している時の溶接部の状
態を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing a state of a welded portion when an arc is generated without deviation.
【図5】電極位置補正処理のフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart of an electrode position correction process.
【図6】本発明を広い開先内のTIG溶接に用いたとき
のアーク・溶融池画像の解析方法を説明するための図で
ある。FIG. 6 is a diagram for explaining an arc / molten pool image analysis method when the present invention is used for TIG welding in a wide groove.
【図7】狭開先TIG溶接法の概略を示す説明図であ
る。FIG. 7 is an explanatory diagram showing an outline of a narrow groove TIG welding method.
【図8】開先内でアークが非対称に発生した溶接部の状
態示す模式図である。FIG. 8 is a schematic view showing a state of a welded portion where an arc is asymmetrically generated in a groove.
【図9】溶融池への添加ワイヤの挿入位置がずれていた
場合の溶接部の状態示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a state of a welded portion when the position of insertion of the addition wire into the molten pool is displaced.
【図10】タングステン電極の位置が開先中心からずれ
ていた場合の溶接部の状態示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram showing a state of a welded portion when the position of the tungsten electrode is deviated from the groove center.
【図11】溶接部の状態を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing a state of a welded portion.
1 CCDカメラ 2 監視テレビ 3 画像処理装置 4 溶接制御装置 5 左右移動装置 6 溶接トーチ 8,8a,8b 母材 9 タングステン電極 10 溶接ビード 12 添加ワイヤ 13 ワイヤトーチ 14 取付台 20a,20b 開先の壁面 25 狭開先 a アーク am アーク溶融池 1 CCD camera 2 surveillance TV 3 Image processing device 4 Welding control device 5 Left and right moving device 6 welding torch 8,8a, 8b Base material 9 Tungsten electrode 10 Weld beads 12 Doped wire 13 wire torch 14 Mounting base 20a, 20b groove wall 25 narrow groove a arc am arc molten pool
Claims (2)
に挿入された電極を溶接進行方向に移動させると共に開
先壁面に向かう幅方向にも移動可能な移動手段と、 前記電極と前記母材との間に印加された直流電圧によっ
て形成されたアークにより前記母材を溶融接合される溶
融部の状態を撮影する撮像手段と、 該撮像手段が撮影した溶融部の画像データを解析して前
記電極の前記幅方向の適正位置を演算する画像処理手段
と、 該画像処理手段が演算した前記電極の適正位置のデータ
に従って前記移動手段の前記幅方向の移動を制御する移
動制御手段とを具えた溶接位置自動倣い制御装置におい
て、 前記演算手段はアークの前記幅方向の画像の前記電極を
挟んだ上輪郭に対する一対の接線が基準線とそれぞれが
成す角度の差であるアーク傾斜角度差、アークと溶融池
の前記幅方向の画像と一対の前記開先壁が接する開先壁
境界長差または溶融池の前記幅方向の画像の底部に形成
された一対の垂下部の下端部垂直位置の差である垂下量
偏差の何れかに従って、前記電極の前記幅方向の適正位
置を演算することを特徴とする溶接位置自動倣い制御装
置。1. A moving means capable of moving an electrode inserted in a groove formed between a pair of plate-shaped base materials in a welding advancing direction and also in a width direction toward a groove wall surface, Image capturing means for capturing a state of a fused portion where the base material is fused and joined by an arc formed by a DC voltage applied between the electrode and the base material, and image data of the fused portion captured by the image capturing means. Image processing means for analyzing the appropriate position of the electrode in the width direction, and movement control for controlling the movement of the moving means in the width direction according to the data of the appropriate position of the electrode calculated by the image processing means. In the welding position automatic copying control device including a means, the computing means is an arc inclination in which a pair of tangents to an upper contour of the image of the arc in the width direction sandwiching the electrode is a difference between angles formed by a reference line and each of the tangent lines. Difference in angle, boundary width difference between the image in the width direction of the arc and the molten pool and a pair of the groove walls, or lower end portions of a pair of hanging parts formed at the bottom of the image in the width direction of the molten pool A welding position automatic copying control device, characterized in that an appropriate position in the width direction of the electrode is calculated according to any one of the drooping amount deviations which are differences in vertical position.
と電極位置との差である電極ずれ量、アーク傾斜角度
差、開先壁境界長差および垂下偏差の線形結合である電
極位置補正値を演算して幅方向の適正位置としたことを
特徴とする請求項1記載の溶接位置自動倣い制御装置。2. The calculation means is a linear combination of an electrode displacement amount which is a difference between a midpoint between a pair of groove walls and an electrode position, an arc inclination angle difference, a groove wall boundary length difference and a drooping deviation. 2. The welding position automatic copying control device according to claim 1, wherein the electrode position correction value is calculated to be an appropriate position in the width direction.
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