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JPH06277843A - Method and device for multilayer welding - Google Patents

Method and device for multilayer welding

Info

Publication number
JPH06277843A
JPH06277843A JP6826893A JP6826893A JPH06277843A JP H06277843 A JPH06277843 A JP H06277843A JP 6826893 A JP6826893 A JP 6826893A JP 6826893 A JP6826893 A JP 6826893A JP H06277843 A JPH06277843 A JP H06277843A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding
cross
layer
sectional shape
welded joint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6826893A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Suenaga
永 光一郎 末
Shozo Hirano
野 正 三 平
Kazuhiro Takenaka
中 一 博 竹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP6826893A priority Critical patent/JPH06277843A/en
Publication of JPH06277843A publication Critical patent/JPH06277843A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accurately perform an automatic welding without forming welding defects. CONSTITUTION:A pair of non-welding sensors 27a, 27b, which are arranged side by side in the direction, orthogonal to a welding joint, are moved along the welding joint 30 by the hand 25 of a robot 21, and the sectional forms of the welding joint 30 are measured. Among the sectional forms of the welding joint 30, on the line which is made with the deepest position connected along the welding joint, a welding torch 26 is moved by means of the hand 25. By this welding torch 26, the layer of beads 20 is formed in the welding joint 30, and thereby multilayer welding is performed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、溶接継手部(開先部)
を多層溶接する多層溶接方法および多層溶接装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a welded joint portion (groove portion).
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a multi-layer welding method and multi-layer welding apparatus for multi-layer welding.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の多層溶接装置を図8に示す。図8
に示すように従来溶接装置はロボット21と、ロボット
コントローラ42と、溶接電源43とを備えている。更
にロボット21は、溶接トーチ26およびこれから数セ
ンチ離れた接触式センサ27を保持するハンド部25を
有している。このセンサ27は、上下と左右の2軸の変
位置を検出することが可能であり、溶接時にセンサ27
を開先部30に接触させ、ロボット21のハンド部25
を移動させることにより、センサ27が開先部30を倣
ってセンサ27の変位量(移動量)が検出されるように
なっている。また、この変位量が溶接トーチ26の位置
データとしてロボットコントローラ42により定めら
れ、開先部30に溶接トーチ26が位置決めされ溶接さ
れる。
2. Description of the Related Art A conventional multi-layer welding apparatus is shown in FIG. Figure 8
As shown in FIG. 1, the conventional welding apparatus includes a robot 21, a robot controller 42, and a welding power source 43. Further, the robot 21 has a welding torch 26 and a hand section 25 for holding a contact type sensor 27 which is separated by several centimeters. This sensor 27 is capable of detecting biaxial displacement positions of up and down and left and right.
The groove portion 30 to contact the hand portion 25 of the robot 21.
By moving, the sensor 27 follows the groove portion 30 to detect the displacement amount (movement amount) of the sensor 27. Further, this displacement amount is determined by the robot controller 42 as position data of the welding torch 26, and the welding torch 26 is positioned and welded to the groove portion 30.

【0003】第1層目の溶接時は、開先部30の最も深
い溝部をセンサ27が溶接トーチ26の前方で倣い位置
検出し、これを溶接トーチ26の位置データとする。し
かしながら第2層目からは、溝部が溶接ビード20で埋
まることから、センサ27による位置検出はできなくな
る。すなわち第2層目以降は、第1層目を溶接した時の
位置データをもとに、開先部の図面により多層溶接の層
数と、その層の溶接順番をロボットコントローラ32に
プログラム入力することにより溶接トーチ26の位置デ
ータを定め、多層盛り溶接を行っている。
At the time of welding the first layer, the sensor 27 detects the position of the deepest groove of the groove 30 in front of the welding torch 26 and uses this as position data of the welding torch 26. However, from the second layer, since the groove is filled with the weld bead 20, the position cannot be detected by the sensor 27. That is, for the second and subsequent layers, the number of layers for multi-layer welding and the welding order of the layers are programmed into the robot controller 32 according to the drawing of the groove portion based on the position data when the first layer is welded. Thus, the position data of the welding torch 26 is determined, and the multi-layer welding is performed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述のような溶接方法
では、第1層目での位置データーをその後の多層溶接の
位置データとしているために、溶接途中で溶接の熱によ
り開先部の形状が変形して精度良く溶接することができ
ないことがある。また開光加工が一般にグラインダーで
行われるため、数ミリの誤差があったりする場合、図面
寸法通りに精度良く溶接することができないことがあ
る。上述した不具合を無視して、予め層数や順番をロボ
ットコントローラ2にプログラム入力して自動溶接を行
うと、層数が多すぎたり、開光部30からビードがあふ
れたり、層の順番が適切でないことがある。このため、
良好な自動溶接ができないという問題がある。この場
合、これらの欠点をおぎなうために、人の監視を必要と
し溶接途中で前述の不具合が生じないように、溶接を止
めてプログラムの変更を行う対策をしなくてはならな
い。
In the welding method as described above, since the position data of the first layer is used as the position data of the subsequent multi-layer welding, the shape of the groove portion is affected by the heat of welding during welding. May be deformed and welding may not be performed accurately. Further, since the light-opening process is generally performed by a grinder, if there is an error of several millimeters, it may not be possible to perform welding accurately according to the drawing dimensions. If the above-described problems are ignored and the number of layers and the order are programmed into the robot controller 2 in advance and automatic welding is performed, the number of layers is too large, beads are overflowed from the light opening portion 30, or the order of layers is not appropriate. Sometimes. For this reason,
There is a problem that good automatic welding cannot be performed. In this case, in order to fill these drawbacks, it is necessary to take measures to stop welding and change the program so that human monitoring is required and the above-mentioned problems do not occur during welding.

【0005】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、精度良く多層の溶接を行うことができる多
層溶接方法および多層溶接装置を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a multilayer welding method and a multilayer welding apparatus capable of performing multi-layer welding with high accuracy.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、溶接継手部に
対して直交する方向に並んで配置された一対の非接触セ
ンサを溶接継手部に沿って移動させ、前記溶接継手部の
各断面形状を測定する工程と、測定された溶接継手部の
各断面形状のうち、一番深い位置を溶接継手部に沿って
連結したライン上に溶接トーチを移動させて溶接継手部
にビード層を形成する工程とを備え、上述の断面形状の
測定工程およびビード層形成工程を順次繰り返すことに
より、溶接継手部に多層ビードを形成することを特徴と
する多層溶接方法、および溶接継手部に対して直交する
方向に並んで配置され、溶接継手部の断面形状を測定す
るための一対の非接触センサと、この一対の非接触セン
サを溶接継手部に沿って移動させるセンサ駆動機構と、
溶接継手部上にビード層を形成する溶接トーチと、この
溶接トーチを溶接継手部に沿って移動させるトーチ駆動
機構と、前記一対の非接触センサからのデータに基づい
て溶接継手部の各断面形状を求めるとともに、この断面
形状のうち一番深い位置を溶接継手部に沿って連結した
ライン上を前記溶接トーチが通過するよう前記トーチ駆
動機構を制御する制御装置と、を備え、溶接継手部に多
層ビードを形成するための多層溶接装置である。
According to the present invention, a pair of non-contact sensors arranged side by side in a direction orthogonal to a welded joint portion is moved along the welded joint portion and each cross section of the welded joint portion is moved. Forming a bead layer on the weld joint by moving the welding torch to the line that connects the deepest position along the weld joint among the measured shape and the cross-sectional shape of the weld joint. And a step of measuring the cross-sectional shape and a bead layer forming step are sequentially repeated to form a multi-layered bead on the welded joint portion, and a method for orthogonally welding the welded joint portion. Arranged side by side in a direction, a pair of non-contact sensors for measuring the cross-sectional shape of the welding joint portion, and a sensor drive mechanism for moving the pair of non-contact sensors along the welding joint portion,
A welding torch that forms a bead layer on the weld joint, a torch drive mechanism that moves the weld torch along the weld joint, and each cross-sectional shape of the weld joint based on the data from the pair of non-contact sensors. And a control device for controlling the torch drive mechanism so that the welding torch passes on a line connecting the deepest position of the cross-sectional shape along the welded joint portion, and the welded joint portion is provided. A multi-layer welding device for forming multi-layer beads.

【0007】[0007]

【作用】本発明によれば、溶接継手部に対して直交する
方向に並んで配置された一対の非接触センサを溶接継手
部に沿って移動させることにより、溶接継手部の断面形
状のうち、例えば一方の斜面部を一方の非接触センサ
で、他方の斜面部を他方の非接触センサで検出すること
ができ、このため、溶接継手部の断面形状全体を精度よ
く測定することができる。また、測定された溶接継手部
の各断面形状のうち、一番深い位置を連結したライン状
に溶接トーチを移動させてビード層を形状することによ
り、断面形状のうち最も窪んだ所を選定して多層溶接を
行うことができ、各層の溶接ビードの表面を全体になだ
らかにすることができる。また溶接ビードに深い窪みが
発生することはなく、溶接欠陥をなくすことができる。
According to the present invention, by moving a pair of non-contact sensors arranged side by side in a direction orthogonal to the welded joint portion along the welded joint portion, among the cross-sectional shapes of the welded joint portion, For example, one slope portion can be detected by one non-contact sensor, and the other slope portion can be detected by the other non-contact sensor. Therefore, the entire cross-sectional shape of the welded joint can be accurately measured. Also, among the measured cross-sectional shapes of the welded joint, by moving the welding torch in a line shape connecting the deepest positions to form the bead layer, the most recessed part of the cross-sectional shape is selected. It is possible to carry out multi-layer welding, and the surface of the weld bead of each layer can be made smooth as a whole. Further, no deep dent is generated in the weld bead, and welding defects can be eliminated.

【0008】[0008]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0009】図1乃至図7は、本発明による多層溶接方
法および多層溶接装置の一実施例を示す図である。図1
および図2において、符号21はロボットであり、ロボ
ット21はハンド部25を有し、このハンド部25は溶
接ビード20を形成するための溶接トーチ26を保持し
ている。ハンド部25と溶接トーチ26は、各々ケーブ
ル34によってロボットコントローラ22と溶接電源に
接続されている。さらに、ロボットコントローラ22
は、パソコン24にケーブル34によって接続されてい
る。ロボット1の先端に設けられたハンド部25には、
溶接トーチ26に隣接して、溶接継手部(開先部)30
を測定一対の光センサ27a,27bが保持されてい
る。一対の光センサ27a,27bは、開先部30に沿
った垂直面Tの一方側および他方側に各々対象に設けら
れ、一対の光センサ27a,27bから開先部30への
光線と、垂直面Tとのなす角は各々15°となっている
(図5)。
1 to 7 are views showing an embodiment of a multilayer welding method and a multilayer welding apparatus according to the present invention. Figure 1
Further, in FIG. 2, reference numeral 21 is a robot, and the robot 21 has a hand portion 25, and the hand portion 25 holds a welding torch 26 for forming the welding bead 20. The hand portion 25 and the welding torch 26 are connected to the robot controller 22 and the welding power source by a cable 34, respectively. Furthermore, the robot controller 22
Is connected to the personal computer 24 by a cable 34. In the hand unit 25 provided at the tip of the robot 1,
Adjacent to the welding torch 26, a welded joint portion (groove portion) 30
A pair of optical sensors 27a and 27b are held. The pair of optical sensors 27a and 27b are respectively provided on one side and the other side of the vertical surface T along the groove portion 30, respectively, and are perpendicular to the light beam from the pair of optical sensors 27a and 27b to the groove portion 30. The angles with the plane T are each 15 ° (FIG. 5).

【0010】図5に示すように、ハンド部25に保持さ
れた一対の光センサ27a,27bは、開先部30の被
溶接物である母材28の上方で、ハンド部25に設けら
れた上下移動モータ31と左右移動モータ32とによっ
て微調整される。また一対の光センサ27a,27b
は、溶接時において開先部30の断面形状を測定するよ
うになっている。すなわち一対の光センサ27a,27
bからの測定データはロボットコントローラ22からパ
ソコン24に送られてデータ処理されて断面形状が求め
られる。そしてパソコン24において、断面形状の最も
深い位置と、溶接される予定部分の溶接断面積の情報が
求められる。次にこの最も深い位置と溶接断面積がパソ
コン24から、ロボットコントローラ22に送られ、ロ
ボットコントローラ22によってハンド部25に保持さ
れた溶接トーチ26の位置決めが行われる。
As shown in FIG. 5, the pair of optical sensors 27a and 27b held by the hand portion 25 are provided on the hand portion 25 above the base material 28 which is the object to be welded of the groove portion 30. Fine adjustment is performed by the vertical movement motor 31 and the horizontal movement motor 32. Also, a pair of optical sensors 27a and 27b
Is designed to measure the cross-sectional shape of the groove portion 30 during welding. That is, the pair of optical sensors 27a, 27
The measurement data from b is sent from the robot controller 22 to the personal computer 24 and data processing is performed to obtain the cross-sectional shape. Then, in the personal computer 24, information on the deepest position of the cross-sectional shape and the welding cross-sectional area of the portion to be welded is obtained. Next, the deepest position and the welding cross-sectional area are sent from the personal computer 24 to the robot controller 22, and the robot controller 22 positions the welding torch 26 held by the hand portion 25.

【0011】なお、ハンド部25は一対の光センサ27
a,27bと溶接トーチ26の両方の駆動機構として機
能する。また、ロボットコントローラ22とパソコン2
4とによって制御装置が構成され、ロボットコントロー
ラ22によってハンド部25を開先部30に沿って移動
させるようになっている。またロボットコントローラ2
2によって、上下移動モータ31および左右移動モータ
32が駆動され、一対の光センサ27a,27bの微調
整が行われる。
The hand unit 25 includes a pair of optical sensors 27.
It functions as a drive mechanism for both the a and 27b and the welding torch 26. In addition, the robot controller 22 and the personal computer 2
The robot controller 22 moves the hand part 25 along the groove part 30. Robot controller 2
The vertical movement motor 31 and the horizontal movement motor 32 are driven by 2, and the pair of optical sensors 27a and 27b are finely adjusted.

【0012】上述のように開先部30の断面形状は、垂
直面Tに対して15°傾けて対象に配置された一対の光
センサ27a,27bから、開先部30の母材28へレ
ーザ光を投光し、その反射光に基づいて三角測量法を用
いて距離計測を行うことにより求められる。母材28の
表面が光沢面であって、レーザ光と母材との投光角度が
小さいと、反射光が一対の光センサ27a,27bへも
どる光量が少なくなり誤測定や測定不可になることがあ
る。
As described above, the cross-sectional shape of the groove portion 30 is a laser beam from the pair of optical sensors 27a and 27b, which are arranged to be symmetrical with respect to the vertical plane T by 15 °, to the base material 28 of the groove portion 30. It is obtained by projecting light and measuring the distance based on the reflected light using a triangulation method. If the surface of the base material 28 is a glossy surface and the projection angle between the laser light and the base material is small, the amount of reflected light returning to the pair of optical sensors 27a and 27b is small, and erroneous measurement or measurement is impossible. There is.

【0013】本発明の場合、図5および図6に示すよう
に、一対のセンサ27a,27bにより互いに対称の角
度からレーザ光を投光して受光することによって、特に
光量不足となる開先部30の斜面部または溶接ビード2
0の凹凸を精度良く測定することができる。すなわち一
方の光センサ27aによってレーザ光の投光角度が大
(反射光量が大)となる例えば開先部30の一方の斜面
部までの距離を測定し、他方の光センサ27bによって
レーザ光の投光角度が大となる他方の斜面部までの距離
を測定する。そして、一対の光センサ27a,27bで
得られた画像35a,35bをロボットコントローラ2
2を介してパソコン24に各々入力し、パソコン24に
よって2方向で得られた画像を合成する。このようにし
て、精度良く開先部30の断面形状を測定することがで
きる。
In the case of the present invention, as shown in FIGS. 5 and 6, a pair of sensors 27a and 27b project and receive laser light from angles symmetrical to each other to receive a laser beam, so that the groove portion in which the light amount is particularly insufficient. 30 slopes or weld beads 2
The unevenness of 0 can be accurately measured. That is, for example, one optical sensor 27a measures the distance to one slope of the groove portion 30 where the projection angle of the laser light is large (the amount of reflected light is large), and the other optical sensor 27b projects the laser light. Measure the distance to the other slope where the light angle is large. Then, the images 35a and 35b obtained by the pair of optical sensors 27a and 27b are transferred to the robot controller 2
Each image is input to the personal computer 24 via 2, and the images obtained by the personal computer 24 in two directions are combined. In this way, the cross-sectional shape of the groove portion 30 can be accurately measured.

【0014】次に一対の光センサ27a,27bについ
て詳述する。
Next, the pair of optical sensors 27a and 27b will be described in detail.

【0015】図5に示すように、この一対の光センサ2
7a,27bは、上下移動モータ31と左右移動のモー
タ32によって駆動され、一対の光センサ27a,27
bのゼロ基準が、常に測定対象面となるようにロボット
コントローラ22が上下移動モータ31および左右移動
モータ32を制御する。
As shown in FIG. 5, this pair of optical sensors 2
7a and 27b are driven by a vertically moving motor 31 and a horizontally moving motor 32, and a pair of optical sensors 27a and 27b.
The robot controller 22 controls the vertical movement motor 31 and the horizontal movement motor 32 so that the zero reference of b is always the measurement target surface.

【0016】このため一対の光センサ27a,27bと
母材28の距離の測定値は、上下移動モータ31による
一対の光センサ27a,27bの移動量がその値とな
る。このように一対の光センサ27a,27bと母材2
8との間の距離を求めることにより、数10mmの測定
範囲の光センサ27a,27bを用いて、測定範囲より
大きい開先部30の形状を精度良く測定することができ
る。
Therefore, the measured value of the distance between the pair of optical sensors 27a, 27b and the base material 28 is the amount of movement of the pair of optical sensors 27a, 27b by the vertical movement motor 31. In this way, the pair of optical sensors 27a and 27b and the base material 2
By obtaining the distance between the groove and the groove 8, the shape of the groove portion 30 larger than the measurement range can be accurately measured by using the optical sensors 27a and 27b having the measurement range of several tens mm.

【0017】一対の光センサ27a,27bは、レーザ
光を用い、母材28からの反射光を利用して開先部30
の断面形状を測定しているため、溶接時において溶接ト
ーチ26からのアーク光がレーザの反射光量に影響を与
え測定誤動作を発生することが考えられる。
The pair of photosensors 27a and 27b use laser light and the reflected light from the base material 28 to utilize the groove portion 30.
Since the cross-section shape is measured, it is considered that the arc light from the welding torch 26 affects the amount of reflected light of the laser during welding and causes a measurement malfunction.

【0018】そこで本実施例では、溶接時に開先部30
の測定を行なうことなく、溶接ビード20の各層を形成
した後、最初の位置まで溶接トーチ26をハンド部25
により戻す工程で、一対の光センサ27a,27bによ
り開先部を測定する。次にパソコン24によって開先部
30の断面形状を求め、ロボットコントローラ22にこ
の断面形状データとして記憶させる。その後、溶接時に
このデータを使用して溶接を行う。
Therefore, in this embodiment, the groove 30 is formed during welding.
After forming each layer of the welding bead 20 without performing the measurement of
In the step of returning by, the groove portion is measured by the pair of optical sensors 27a and 27b. Next, the sectional shape of the groove portion 30 is obtained by the personal computer 24, and the robot controller 22 stores the sectional shape data. After that, welding is performed using this data at the time of welding.

【0019】次にこのような構成からなる本実施例の作
用について図3、図4および図7を参照して説明する。
図7は本実施例の作用を示すフローチャートである。
Next, the operation of this embodiment having such a structure will be described with reference to FIGS. 3, 4 and 7.
FIG. 7 is a flowchart showing the operation of this embodiment.

【0020】まず、図3および図4に開先部30におけ
る多層溶接の順番を示す。図3および図4に示すよう
に、パソコン24の画面に開先部30の断面形状が表示
される。ハンド25によって溶接トーチ26が開先部3
0に沿って移動して、ビード20の第1層1が形成され
る。次に、一対の光センサ27a,27bによって開先
部30が測定され、パソコン24で開先部30の断面形
状が求められる。次に、パソコン24によって開先部3
0の断面形状の深さが計測され、深いところが2ケ所同
時に計測されると、予め特定された側を優先するルール
に基づいて例えば数字2のビード20を溶接することが
決定される。このようにして、ハンド部25によって溶
接トーチ26が開先部30に沿って移動し、ビード20
の第2層2が形成される。次に、一対の光センサ27
a,27bにより開先部30が計測され、パソコン24
によって開先部30の断面形状の深い位置が求められ
る。次に溶接トーチ26によってビード20の第3層3
が形成される。この様に常に、溶接トーチ26によって
形成される。ビード20の層は、各開先部30の断面形
状のうち最も深い距離lにある点を開先部30に沿って
連結したライン上に形成される。
First, FIGS. 3 and 4 show the order of multi-layer welding in the groove portion 30. As shown in FIGS. 3 and 4, the cross-sectional shape of the groove portion 30 is displayed on the screen of the personal computer 24. The welding torch 26 is moved by the hand 25 to the groove 3
Moving along 0, the first layer 1 of the bead 20 is formed. Next, the groove portion 30 is measured by the pair of optical sensors 27a and 27b, and the personal computer 24 obtains the cross-sectional shape of the groove portion 30. Next, the groove portion 3 is opened by the personal computer 24.
When the depth of the cross-sectional shape of 0 is measured and two deep places are measured at the same time, it is decided to weld the bead 20 having the numeral 2, for example, based on a rule giving priority to the side specified in advance. In this way, the welding torch 26 is moved by the hand portion 25 along the groove portion 30, and the bead 20 is moved.
A second layer 2 of is formed. Next, a pair of optical sensors 27
The groove portion 30 is measured by a and 27b, and the personal computer 24
Thus, a deep position of the cross-sectional shape of the groove portion 30 can be obtained. The welding torch 26 then applies the third layer 3 of the beads 20.
Is formed. Thus, it is always formed by the welding torch 26. The layer of the bead 20 is formed on the line connecting the points at the deepest distance 1 in the cross-sectional shape of each groove 30 along the groove 30.

【0021】このような順序でビード20の第5〜第8
層5,6,7,8を形成した後、開先部30の計測デー
タによりビード20の第7層7および第8層8とを比較
をし、最も深い位置を求める。最も深い位置を2ケ所同
時に検出した場合(図3において第5層5と第7層7の
交点の黒丸および第7層7と第8層8の交点の黒丸を参
照)、母材28に近い側を優先するルールに基づいてビ
ード20の第9層を形成する。
The fifth to eighth beads 20 are arranged in this order.
After forming the layers 5, 6, 7, and 8, the seventh layer 7 and the eighth layer 8 of the bead 20 are compared with the measurement data of the groove portion 30 to obtain the deepest position. When two deepest positions are detected at the same time (see black circles at the intersections of the fifth layer 5 and the seventh layer 7 and black circles at the intersections of the seventh layer 7 and the eighth layer 8 in FIG. 3), it is close to the base material 28. The ninth layer of the bead 20 is formed based on the side-first rule.

【0022】ビード20の各層が形状された後の開先部
30の断面形状から、最も深い距離lと溶接すべき溶接
断面積Sがパソコン24で計算され、表示される。
From the cross-sectional shape of the groove portion 30 after each layer of the bead 20 is formed, the deepest distance 1 and the welding cross-sectional area S to be welded are calculated by the personal computer 24 and displayed.

【0023】図4に示すように、この溶接断面積を求め
る計算は、次のように行なわれる。すなわち開先部30
の各断面において、等間隔(本装置では1mmピッチ)
に深さl1 ,l2 ,………となる各点を直線で結び、囲
まれた各ブロックの面積の和を溶接すべき開先部30の
溶接断面積Sとする。
As shown in FIG. 4, the calculation for obtaining the welding cross-sectional area is performed as follows. That is, the groove portion 30
Equal spacing (1 mm pitch in this device) on each cross section
, The depths l 1 , l 2 , ... Are connected by a straight line, and the sum of the areas of the enclosed blocks is defined as the welding cross-sectional area S of the groove portion 30 to be welded.

【0024】開先部の各断面形状において、最も深い距
離lと溶接断面積Sが、全域で0またはマイナス値にな
った時点で溶接は完了したものと判断し、上述の多層溶
接作業が終了する。
In each cross-sectional shape of the groove, it is judged that the welding is completed when the deepest distance 1 and the welding cross-sectional area S become 0 or a negative value in the entire region, and the above-mentioned multi-layer welding work is completed. To do.

【0025】なお、開先加工がされていない溶接継手の
一種である隅肉溶接の場合、予め溶接前に最終の多層溶
接部の断面形状をパソコン24を介してロボットコント
ローラ22に記憶させておく。そして、各層の溶接を行
うごとに測定した溶接継手部の断面形状の測定値と、予
め記憶された最終の値とを比較し、溶接断面積Sまたは
最も深い距離lが0又はマイナスになった時点で溶接作
業を完了させる。
In the case of fillet welding, which is a type of welded joint that is not grooved, the final cross-sectional shape of the multi-layer weld is stored in the robot controller 22 via the personal computer 24 before welding. . Then, the measured value of the cross-sectional shape of the welded joint portion measured each time each layer was welded was compared with the final value stored in advance, and the welding cross-sectional area S or the deepest distance l became 0 or negative. Complete the welding operation at this point.

【0026】以上説明したように本実施例によれば、開
先部30に沿った垂直面Tに対して対称に一対の光セン
サ27a,27bを設け、一対の光センサ27a,27
bからのレーザ光反射光量が高い状態の距離信号を合成
することにより、外部からの光(アーク光や太陽光)に
対して、安定した形状測定することが出来る。また開先
部30の断面形状のうち最も窪んだ所を選定して多層溶
接を行うために、各層での溶接ビードの表面は全体的に
なだらかになる。このため溶接ビードに極端に深い窪み
が発生することはなく、また深い窪み部での溶接におい
て多発する溶接不良(溶接欠陥)をなくすことができ
る。
As described above, according to this embodiment, the pair of optical sensors 27a and 27b are provided symmetrically with respect to the vertical plane T along the groove portion 30, and the pair of optical sensors 27a and 27b are provided.
By combining the distance signals in a state where the amount of reflected laser light from b is high, stable shape measurement can be performed with respect to external light (arc light or sunlight). In addition, since the most recessed portion of the cross-sectional shape of the groove portion 30 is selected for multi-layer welding, the surface of the weld bead in each layer is generally smooth. For this reason, extremely deep dents do not occur in the weld bead, and welding defects (welding defects) that frequently occur during welding in deep dents can be eliminated.

【0027】さらに開先部30の断面形状を常に計測し
ているため、熱変形により開先部30の断面積が途中で
縮まり小さくなった場合でも、溶接断面積が0又はマイ
ナスの時点で溶接を完了するので、従来の溶接のように
小さくなった分だけ溶接ビードが盛り上ることはなく、
形状に即した安定した溶接を行なうことができる。また
一対の光センサ27a,27bは、光センサ27a,2
7bのゼロ基準が測定面となるよう追従移動制御される
ので、測定範囲の小さい(数センチ)の光センサ27
a,27bを使用することが可能となる。例えば、一般
に測定精度0.1mm以上の高精度センサは測定範囲が
数センチであるが、本実施例によれば、このような高精
度センサを用いることができ、さらに一対の光センサ2
7a,27bによる測定を、アーク光等がない時に行う
ことができ、アーク光の光による影響、高周波ノイズ等
も無視出来、これらの対策をせずに高精度に測定可能と
なる。
Further, since the cross-sectional shape of the groove portion 30 is constantly measured, even if the cross-sectional area of the groove portion 30 shrinks and becomes small in the middle due to thermal deformation, welding is performed when the welding cross-sectional area is 0 or negative. Since it is completed, the welding bead does not rise as much as the smaller size as in conventional welding,
Stable welding can be performed according to the shape. Further, the pair of optical sensors 27a and 27b are the optical sensors 27a and 2b.
Since the follow-up movement is controlled so that the zero reference of 7b becomes the measurement surface, the optical sensor 27 having a small measurement range (several centimeters) is used.
It is possible to use a and 27b. For example, a high-precision sensor having a measurement precision of 0.1 mm or more generally has a measurement range of several centimeters, but according to the present embodiment, such a high-precision sensor can be used, and a pair of optical sensors 2 can be used.
The measurement by 7a and 27b can be performed when there is no arc light, the influence of the light of the arc light, high frequency noise, etc. can be neglected, and the measurement can be performed with high accuracy without any countermeasures.

【0028】次の他の実施例について説明する。上記実
施例では一対の光センサを対称に角度を付けて設けた
が、これに限らず一個の光センサとミラーを用いて対称
的な角度から溶接継手部の断面形状を測定することが考
えられる。
Another embodiment will be described below. In the above embodiment, the pair of optical sensors are provided symmetrically at an angle, but the present invention is not limited to this, and it is conceivable to measure the cross-sectional shape of the welded joint from a symmetrical angle using one optical sensor and a mirror. .

【0029】また、上記実施例ではレーザ光により溶接
継手部の断面形状を検出したが、レーザ光を用いる光セ
ンサのかわりに、一対の傾斜して配置したTVカメラ
(CCDカメラ)を使用し、これにより得た溶接継手部
の断面形状の画像データから最も深い位置を検出し、次
層の溶接のための溶接トーチの位置決めデータとするこ
ともできる。
Further, in the above embodiment, the cross-sectional shape of the welded joint was detected by the laser beam, but instead of the optical sensor using the laser beam, a pair of TV cameras (CCD cameras) arranged at an inclination is used. It is also possible to detect the deepest position from the image data of the cross-sectional shape of the welded joint thus obtained and use it as the positioning data of the welding torch for welding the next layer.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶接継手部に対して直行する方向に並んで配置された一
対の非溶接センサによって溶接継手部の断面形状を測定
することにより、溶接継手部の傾斜面および凹凸面に対
しても、精度良くその断面形状を求めることができる。
また溶接継手部の断面形状のうち、一番深い位置を連結
したラインに沿ってビード層を形成するので、溶接欠陥
のない精度の良い自動溶接を行なうことができる。
As described above, according to the present invention,
By measuring the cross-sectional shape of the welded joint with a pair of non-welding sensors arranged side by side in a direction orthogonal to the welded joint, the inclined surface and the uneven surface of the welded joint can be accurately measured. The cross-sectional shape can be obtained.
In addition, since the bead layer is formed along the line connecting the deepest positions of the cross-sectional shape of the welded joint portion, it is possible to perform accurate automatic welding without welding defects.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による多層溶接方法および多層溶接装置
を示す全体システム図。
FIG. 1 is an overall system diagram showing a multilayer welding method and a multilayer welding apparatus according to the present invention.

【図2】ロボットのハンド部の拡大斜視図。FIG. 2 is an enlarged perspective view of a hand unit of the robot.

【図3】溶接継手部の断面形状を示す図。FIG. 3 is a view showing a sectional shape of a welded joint portion.

【図4】溶接継手部の断面形状から溶接断面積を求める
説明図。
FIG. 4 is an explanatory diagram for obtaining a welding cross-sectional area from a cross-sectional shape of a welded joint portion.

【図5】光センサにより溶接継手部の断面形状を測定す
る状態を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a state in which a cross-sectional shape of a welded joint portion is measured by an optical sensor.

【図6】光センサからの信号に基づいて溶接継手部の断
面形状を求める状態を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a state in which a cross-sectional shape of a welded joint portion is obtained based on a signal from an optical sensor.

【図7】本発明の作用を示すフローチャート。FIG. 7 is a flowchart showing the operation of the present invention.

【図8】従来の多層溶接方法および多層溶接装置を示す
全体システム図。
FIG. 8 is an overall system diagram showing a conventional multi-layer welding method and multi-layer welding device.

【図9】ロボットのハンド部の拡大斜視図。FIG. 9 is an enlarged perspective view of a hand unit of the robot.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 ビード 21 ロボット 22 ロボットコントローラ 24 パソコン 25 ハンド部 26 溶接トーチ 27a,27b 光センサ 28 母材 30 溶接継手部(開先部) 20 bead 21 robot 22 robot controller 24 personal computer 25 hand part 26 welding torch 27a, 27b optical sensor 28 base metal 30 weld joint part (groove part)

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】溶接継手部に対して直交する方向に並んで
配置された一対の非接触センサを溶接継手部に沿って移
動させて、前記溶接継手部の断面形状を測定する工程
と、 測定された溶接継手部の各断面形状のうち、一番深い位
置を溶接継手部に沿って連結したライン上に溶接トーチ
を移動させて溶接継手部にビード層を形成する工程とを
備え、 上述の断面形状の測定工程およびビード層形成工程を順
次繰り返すことにより、溶接継手部に多層ビードを形成
することを特徴とする多層溶接方法。
1. A step of moving a pair of non-contact sensors arranged side by side in a direction orthogonal to a welded joint portion along the welded joint portion to measure a cross-sectional shape of the welded joint portion, and Of each cross-sectional shape of the welded joint part formed, the step of forming a bead layer in the welded joint part by moving the welding torch on the line connecting the deepest position along the welded joint part, A multi-layer welding method characterized in that a multi-layer bead is formed in a welded joint portion by sequentially repeating a cross-sectional shape measuring step and a bead layer forming step.
【請求項2】断面形状の測定工程の後、各断面形状から
溶接すべき溶接断面積を求め、溶接継手部に沿った溶接
断面積が全てゼロかまたはマイナス値となった場合に、
溶接作業を停止する工程を更に備えたことを特徴とする
請求項1記載の多層溶接方法。
2. After the step of measuring the cross-sectional shape, the weld cross-sectional area to be welded is obtained from each cross-sectional shape, and when the weld cross-sectional areas along the weld joint are all zero or a negative value,
The multi-layer welding method according to claim 1, further comprising a step of stopping the welding operation.
【請求項3】溶接継手部に対して直交する方向に並んで
配置され、溶接継手部の断面形状を測定するための一対
の非接触センサと、 この一対の非接触センサを溶接継手部に沿って移動させ
るセンサ駆動機構と、 溶接継手部上にビード層を形成する溶接トーチと、この
溶接トーチを溶接継手部に沿って移動させるトーチ駆動
機構と、 前記一対の非接触センサからのデータに基づいて溶接継
手部の各断面形状を求めるとともに、この断面形状のう
ち一番深い位置を溶接継手部に沿って連結したライン上
を前記溶接トーチが通過するよう前記トーチ駆動機構を
制御する制御装置と、 を備え、溶接継手部に多層ビードを形成するための多層
溶接装置。
3. A pair of non-contact sensors, which are arranged side by side in a direction orthogonal to the welded joint, for measuring the cross-sectional shape of the welded joint, and the pair of non-contact sensors are arranged along the welded joint. Based on the data from the pair of non-contact sensors, a sensor drive mechanism that moves the welding torch that forms a bead layer on the weld joint, a torch drive mechanism that moves the welding torch along the weld joint, And a controller for controlling the torch drive mechanism so that the welding torch passes on a line connecting the deepest position of the cross-sectional shape along the weld joint, while obtaining each cross-sectional shape of the weld joint. And a multi-layer welding device for forming a multi-layer bead on a weld joint.
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