【手続補正書】
【提出日】平成17年6月22日(2005.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層盛溶接が必要な２つの厚板長尺部材を突合わせた開先継手であって、継手部に蛇行または継手部にギャップ変化がある開先継手に対し、この開先継手の溶接線方向にガイドレールを設置して、溶接ワイヤを電極とするガスシールドアーク溶接を行う可動式の溶接トーチと、この溶接トーチを駆動するトーチ駆動機構、溶接トーチより先行する位置の開先継手の断面形状を撮像する光学式センサとを搭載した自走式の溶接台車をガイドレールに設け、前記光学式センサより得られる開先断面形状の画像を処理する画像処理装置と、前記溶接台車の駆動制御、トーチ先端の溶接ワイヤへ給電する溶接電源の出力制御、画像処理装置への検出指令、トーチ位置及び溶接条件のデータ処理及び制御が可能な溶接制御装置とを設けて、溶接データファイルに記載してある前記開先継手の多層盛溶接に適した溶接パス毎のトーチ位置及び溶接条件を順次に設定及び実行する溶接運転プログラムにしたがって、自動溶接を行うトーチ位置の制御方法において、
溶接前に前記溶接台車を移動させて、トーチ先端の溶接ワイヤを溶接スタート位置に誘導して溶接位置座標の原点とセンサ座標の原点を合わせる位置決めを行ってから溶接運転に入り、前記溶接トーチ及び光学式センサを搭載した溶接台車を駆動させ、前記画像処理装置を介して光学式センサに開先中心の左右位置ずれ、上下位置ずれ、開先底部のギャップ又は前層ビード幅の少なくともいずれかを検出させると共に、ほぼ一定時間間隔で取得するその検出データ群の中から開先中心の左右位置ずれと、開先底部のギャップ又は前層ビード幅の値を抽出して、この抽出値から左右方向のトーチ位置ずれを順次算出して所定数の平均化の処理を行い、処理後の左右位置ずれの算出値と溶接トーチ位置の目標値との偏差から該当する溶接パスの左右方向の位置修正量を算出し、この位置ずれ分を相殺するように特定移動点で溶接トーチの左右位置の修正制御を行うことを特徴とする多層盛溶接におけるトーチ位置の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載されたトーチ位置の制御方法であって、
上下方向のトーチ位置ずれを順次算出して平均化の処理を行い、処理後の上下位置ずれの算出値とトーチ位置の目標値との偏差から該当する溶接パスの上下方向の位置修正量を算出し、この位置ずれ分を相殺するように特定移動点で溶接トーチの上下位置の修正制御を行うことを特徴とする多層盛溶接におけるトーチ位置の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の第１の手段は、多層盛溶接が必要な２つの厚板長尺部材を突合わせた継手部が蛇行していたりギャップ変化があったりする開先継手に対し、この開先継手の溶接線方向にガイドレールを設置して、溶接ワイヤを電極とするガスシールドアーク溶接を行う可動式の溶接トーチと、この溶接トーチを駆動するトーチ駆動機構、溶接トーチより先行する位置の開先継手の断面形状を撮像する光学式センサとを搭載した自走式の溶接台車をガイドレールに設け、前記光学式センサより得られる開先断面形状の画像を処理する画像処理装置と、前記溶接台車の駆動制御、トーチ先端の溶接ワイヤへ給電する溶接電源の出力制御、画像処理装置への検出指令、トーチ位置及び溶接条件のデータ処理及び制御が可能な溶接制御装置とを設けて、溶接データファイルに記載してある前記開先継手の多層盛溶接に適した溶接パス毎のトーチ位置及び溶接条件を順次に設定及び実行する溶接運転プログラムにしたがって、自動溶接を行うトーチ位置の制御方法において、溶接前に前記溶接台車を移動させて、トーチ先端の溶接ワイヤを溶接スタート位置に誘導して溶接位置座標の原点とセンサ座標の原点を合わせる位置決めを行ってから溶接運転に入り、前記溶接制御装置の指令によって溶接トーチ及び光学式センサを搭載した溶接台車を駆動させ、また、溶接中に前記画像処理装置を介して光学式センサに開先中心の左右位置ずれ、上下位置ずれ、開先底部のギャップ又は前層ビード幅などを検出させると共に、ほぼ一定時間間隔で取得するその検出データ群の中から開先中心の左右位置ずれと、開先底部のギャップ又は前層ビード幅の値を抽出して、この抽出値から左右方向のトーチ位置ずれを順次算出して所定数の平均化の処理を行い、処理後の左右位置ずれの算出値と左右トーチ位置の目標値との偏差から該当する溶接パスの左右方向の位置修正量を算出して、この位置ずれ分を相殺するように特定移動点で溶接トーチの左右位置の修正制御を溶接台車に行わせるようにしたことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記目的を達成する本発明の第２の手段は、検出データ群の中から開先中心の左右位置ずれと、開先底部のギャップ又は前層ビード幅の値を抽出して、この抽出値から左右方向のトーチ位置ずれを順次算出して所定数の平均化の処理を行い、処理後の左右位置ずれの算出値と左右トーチ位置の目標値との偏差から該当する溶接パスの左右方向の位置修正量を算出し、また、平均化の処理をした他の上下位置ずれの検出値と上下トーチ位置の目標値との偏差から該当する溶接パスの上下方向の位置修正量を算出して、各々の位置ずれ分を相殺するように特定移動点で溶接トーチの左右位置及び上下位置の修正制御を溶接台車に行わせるようにしたことを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
次に、上下方向のトーチ位置の制御方法について説明する。図１２は溶接中に上下左右方向に位置ずれが生じた時に位置修正制御を行う一実施例を示す。３０は溶接中にセンサで検出（左右上下の位置ずれ△Ｙｓ，△Ｚｓ、前層のビード幅Ｂｓ）する開先断面画像、３４は溶接前の開先断面形状であり、既に溶接済みの右側溶接３１と中間溶接３２のトーチ上下位置を記している。また、左右方向及び上下方向の位置ずれを修正するように記しているが、ここではトーチ上下位置の制御に絞って説明する（トーチ左右位置の制御は前述したので省略）。溶接層毎の上下方向のワイヤ５位置は、多パスでも前層のビード表面の高さ位置に横並びである。また、センサで検出される上下位置ずれの検出値△Ｚｓは、開先底部の溶接原点(Ｙ０，Ｚ０)からビード表面までの距離としている。したがって、修正すべき上下方向の位置ずれ△Ｚｍは、センサで検出される上下位置ずれの検出値△Ｚｓと、前層までの積層ビード高さＨｐに該当する上下トーチ位置の目標値Ｚｐとの偏差となり、下記の（数６）式で求めることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
【数６】
△Ｚｍ＝△Ｚｓ−Ｚｐ                                              …（数６）
検出データはばらついている恐れがあるので、順次取得する検出値(△Ｚｓ１,△Ｚｓ２、・・Ｚｓａ)を所定数（ａ個）集めて平均化の処理［Ｚｓ＝（△Ｚｓ１＋△Ｚｓ２＋・・＋△Ｚｓａ）／ａ］を行う。平均化の処理は、前述したように古いデータを１つ捨てて新しいデータを１つ加えて平均化する処理を繰り返し行うと良い。また、上下位置ずれ
△Ｚｍの修正を行う時は、上限下限領域（±Ｃ３＜△Ｚｍ＜±Ｃ４）を設けて１回当たりの修正量を抑制すると良い。過剰な修正動作や不要な動きが防止でき、溶接の悪化を防止することができる。