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公開番号2024104666
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-05
出願番号2023009003
出願日2023-01-24
発明の名称自動溶接装置、測定異常検出方法およびプログラム
出願人日立造船株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B23K 9/095 20060101AFI20240729BHJP(工作機械;他に分類されない金属加工)
要約【課題】開先部の断面測定の異常に起因する溶接不良の発生を抑制する。
【解決手段】自動溶接装置1のセンサ部5は、溶接トーチ2よりも溶接方向の前側において、母材91,92の溶接方向に直交する断面の形状を測定する。第1検出部802は、溶接方向の各位置において、母材91,92上の特徴点の位置をセンサ部5からの出力に基づいて第1の検出方法により第1検出位置として検出する。第2検出部803は、溶接方向の各位置において、上記特徴点の位置をセンサ部5からの出力に基づいて第1の検出方法とは異なる第2の検出方法により第2検出位置として検出する。判定部804は、溶接方向の各位置において、第1検出位置と第2検出位置との比較結果に基づいてセンサ部5による測定結果の異常を検出する。これにより、開先部93の断面測定の異常に起因する溶接不良の発生を抑制することができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
自動溶接装置であって、
母材において所定の溶接方向に延びる開先部に対して溶接を行う溶接トーチと、
前記溶接トーチを前記母材に対して前記溶接方向に相対的に移動する移動機構と、
前記溶接トーチの前記溶接方向に直交する幅方向における位置を調節する位置調節部と、
前記溶接トーチよりも前記溶接方向の前側において、前記母材の前記溶接方向に直交する断面の形状を測定するセンサ部と、
前記溶接方向の各位置において、前記母材上の特徴点の位置を前記センサ部からの出力に基づいて第１の検出方法により第１検出位置として検出する第１検出部と、
前記溶接方向の各位置において、前記特徴点の位置を前記センサ部からの出力に基づいて前記第１の検出方法とは異なる第２の検出方法により第２検出位置として検出する第２検出部と、
前記溶接方向の各位置において、前記第１検出位置と前記第２検出位置との比較結果に基づいて前記センサ部による測定結果の異常を検出する判定部と、
を備えることを特徴とする自動溶接装置。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
請求項１に記載の自動溶接装置であって、
前記特徴点は、前記断面において前記開先部に含まれる点であることを特徴とする自動溶接装置。
【請求項３】
請求項２に記載の自動溶接装置であって、
前記特徴点は、前記断面において前記溶接トーチによる溶接が行われる予定の点であることを特徴とする自動溶接装置。
【請求項４】
請求項２に記載の自動溶接装置であって、
前記第１の検出方法では、前記センサ部により測定された前記開先部の断面の前記幅方向に対する傾きに基づいて前記第１検出位置が検出され、
前記第２の検出方法では、前記センサ部により測定された前記開先部の断面と予め準備された基準断面とのフィッティングにより前記第２検出位置が検出されることを特徴とする自動溶接装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の自動溶接装置であって、
前記判定部によって前記測定結果の異常が検出された際に、
前記第１検出位置と前記第２検出位置との差が第１閾値以上である場合、警告が発せられ、
前記第１検出位置と前記第２検出位置との差が前記第１閾値よりも大きい第２閾値以上である場合、前記溶接トーチによる溶接が停止されることを特徴とする自動溶接装置。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の自動溶接装置であって、
前記溶接方向の各位置における前記第１検出位置と前記第２検出位置との比較結果を記憶する記憶部をさらに備えることを特徴とする自動溶接装置。
【請求項７】
請求項１ないし４のいずれか１つに記載の自動溶接装置であって、
前記開先部に対する溶接を複数回繰り返す多層溶接を行うことを特徴とする自動溶接装置。
【請求項８】
母材において所定の溶接方向に延びる開先部に対して溶接を行う溶接トーチと、前記溶接トーチを前記母材に対して前記溶接方向に相対的に移動する移動機構と、前記溶接トーチの前記溶接方向に直交する幅方向における位置を調節する位置調節部と、前記溶接トーチよりも前記溶接方向の前側において、前記母材の前記溶接方向に直交する断面の形状を測定するセンサ部と、を備える自動溶接装置において、前記センサ部による測定異常を検出する測定異常検出方法であって、
ａ）前記溶接方向の各位置において、前記母材上の特徴点の位置を前記センサ部からの出力に基づいて前記第１の検出方法により第１検出位置として検出する工程と、
ｂ）前記溶接方向の各位置において、前記特徴点の位置を前記センサ部からの出力に基づいて前記第１の検出方法とは異なる第２の検出方法により第２検出位置として検出する工程と、
ｃ）前記溶接方向の各位置において、前記第１検出位置と前記第２検出位置との比較結果に基づいて前記センサ部による測定結果の異常を検出する工程と、
を備えることを特徴とする測定異常検出方法。
【請求項９】
母材において所定の溶接方向に延びる開先部に対して溶接を行う溶接トーチと、前記溶接トーチを前記母材に対して前記溶接方向に相対的に移動する移動機構と、前記溶接トーチの前記溶接方向に直交する幅方向における位置を調節する位置調節部と、前記溶接トーチよりも前記溶接方向の前側において、前記母材の前記溶接方向に直交する断面の形状を測定するセンサ部と、を備える自動溶接装置において、前記センサ部による測定異常を検出するプログラムであって、
コンピュータによって前記プログラムが実行されることにより、
ａ）前記溶接方向の各位置において、前記母材上の特徴点の位置を前記センサ部からの出力に基づいて前記第１の検出方法により第１検出位置として検出する工程と、
ｂ）前記溶接方向の各位置において、前記特徴点の位置を前記センサ部からの出力に基づいて前記第１の検出方法とは異なる第２の検出方法により第２検出位置として検出する工程と、
ｃ）前記溶接方向の各位置において、前記第１検出位置と前記第２検出位置との比較結果に基づいて前記センサ部による測定結果の異常を検出する工程と、
が行われることを特徴とするプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動溶接装置、並びに、自動溶接方法においてセンサ部による測定異常を検出する測定異常検出方法およびプログラムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、自動溶接装置として、ＣＣＤカメラやレーザ変位計等を用いて母材の開先部の形状を計測し、計測結果に基づいて溶接トーチの狙い位置等を調節する機能（自動倣い機能）を有するものが使用されている（特許文献１および特許文献２）。
【０００３】
特許文献２の自動溶接装置では、開先部の断面形状は、母材上の複数の被計測点におけるレーザ変位計の計測データからなる点列によって表される。レーザ変位計による計測では、溶接部の表面の状態が悪い場合等、一部の被計測点において計測データが取得できずに欠落する場合がある。当該自動溶接装置では、レーザ変位計により得られた計測データの数が、本来得られるべき計測データの数よりも所定の割合以上少ない場合、エラー信号が出力される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第３４４９９１７号公報
特許第４１３１７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献２の自動溶接装置では、レーザ変位計の計測データの欠落は検知できるが、レーザ光の反射不良やレーザ変位計の下方における異物の存在等に起因して生じる異常な計測データを検知することは難しい。したがって、異常な計測データから取得された開先部の誤った断面形状に基づいて溶接が行われるおそれがある。この場合、溶接後の非破壊検査等で溶接不良が発見され、溶接の補修のために工程に大きなロスが生じる可能性が有る。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、開先部の断面測定の異常に起因する溶接不良の発生を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の態様１は、自動溶接装置であって、母材において所定の溶接方向に延びる開先部に対して溶接を行う溶接トーチと、前記溶接トーチを前記母材に対して前記溶接方向に相対的に移動する移動機構と、前記溶接トーチの前記溶接方向に直交する幅方向における位置を調節する位置調節部と、前記溶接トーチよりも前記溶接方向の前側において、前記母材の前記溶接方向に直交する断面の形状を測定するセンサ部と、前記溶接方向の各位置において、前記母材上の特徴点の位置を前記センサ部からの出力に基づいて第１の検出方法により第１検出位置として検出する第１検出部と、前記溶接方向の各位置において、前記特徴点の位置を前記センサ部からの出力に基づいて前記第１の検出方法とは異なる第２の検出方法により第２検出位置として検出する第２検出部と、前記溶接方向の各位置において、前記第１検出位置と前記第２検出位置との比較結果に基づいて前記センサ部による測定結果の異常を検出する判定部と、を備える。
【０００８】
本発明の態様２は、態様１の自動溶接装置であって、前記特徴点は、前記断面において前記開先部に含まれる点である。
【０００９】
本発明の態様３は、態様２の自動溶接装置であって、前記特徴点は、前記断面において前記溶接トーチによる溶接が行われる予定の点である。
【００１０】
本発明の態様４は、態様２の自動溶接装置であって、前記第１の検出方法では、前記センサ部により測定された前記開先部の断面の前記幅方向に対する傾きに基づいて前記第１検出位置が検出される。前記第２の検出方法では、前記センサ部により測定された前記開先部の断面と予め準備された基準断面とのフィッティングにより前記第２検出位置が検出される。
（【００１１】以降は省略されています）

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