(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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接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接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演算手段と、
該演算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、
前記電極と前記開先の両壁面との間に形成されたアーク・溶融池画像の上輪郭線と水平線とがなす右側アーク傾斜角度θＲと左側アーク傾斜角度θＬのアーク傾斜角度差Δθ（＝θＲ−θＬ）と、
前記アーク・溶融池画像と開先の右側壁面との接触長さである右側開先壁境界長ＬＲと左側開先壁境界長ＬＬとの開先壁境界長差ΔＬ（＝ＬＲ−ＬＬ）と、
前記アーク・溶融池画像の底部の前記電極よりも右側に形成された右側垂下部の下端位置ＹＲと電極よりも左側に形成された左側垂下部の下端位置ＹＬとの垂下量偏差ΔＹ（＝ＹＲ−ＹＬ）とを演算し、
前記アーク傾斜角度差Δθと開先壁境界長差ΔＬと垂下量偏差ΔＹに基づいて、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。
【請求項２】
前記演算手段は、
前記開先壁間の中点に対する前記電極のずれ量ΔＸを演算して、その電極ずれ量ΔＸ、前記アーク傾斜角度差Δθ、開先壁境界長差ΔＬ、垂下量偏差ΔＹを用いて下式により電極位置補正値ΔＴを演算して、
その電極位置補正値ΔＴに基づいて前記移動制御手段により電極を幅方向に移動させる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。
ΔＴ＝ａΔＸ＋ｂΔθ−ｃΔＬ−ｄΔＹ
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。
【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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。
【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２０００−２１０７７１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１１−７７３０７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 Arc）溶接法が適用される場合が多い。
【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８ａ，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。
【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。
【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。
【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ａｍ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。
【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。
【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。
【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。
【００１２】
ところで、前述の特開平１１−１０４８３３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。
【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ＴＩＧ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。
【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。
【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接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接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演算手段と、
該演算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。
【００１６】
そして前記演算手段は、
前記電極と前記開先の両壁面との間に形成されたアーク・溶融池画像の上輪郭線と水平線とがなす右側アーク傾斜角度θＲと左側アーク傾斜角度θＬのアーク傾斜角度差Δθ（＝θＲ−θＬ）と、
前記アーク・溶融池画像と開先の右側壁面との接触長さである右側開先壁境界長ＬＲと左側開先壁境界長ＬＬとの開先壁境界長差ΔＬ（＝ＬＲ−ＬＬ）と、
前記アーク・溶融池画像の底部の前記電極よりも右側に形成された右側垂下部の下端位置ＹＲと電極よりも左側に形成された左側垂下部の下端位置ＹＬとの垂下量偏差ΔＹ（＝ＹＲ−ＹＬ）とを演算し、
前記アーク傾斜角度差Δθと開先壁境界長差ΔＬと垂下量偏差ΔＹに基づいて、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。
【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、
前記開先壁間の中点に対する前記電極のずれ量ΔＸを演算して、その電極ずれ量ΔＸ、前記アーク傾斜角度差Δθ、開先壁境界長差ΔＬ、垂下量偏差ΔＹを用いて下式により電極位置補正値ΔＴを演算して、
その電極位置補正値ΔＴに基づいて前記移動制御手段により電極を幅方向に移動させることを特徴とするものである。
ΔＴ＝ａΔＸ＋ｂΔθ−ｃΔＬ−ｄΔＹ
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。
【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。
【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ＣＣＤ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２５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。
【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。
【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２５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。
【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，２０ｂ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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ｌｌｂ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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【００３２】
そこで本実施形態では、アーク・溶融池ａｍ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。
【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２０ａ，２０ｂとの接触長さである、左右の開先壁境界長ＬＲ，ＬＬに差が生じる。そこで、左右の開先壁境界長ＬＲ，ＬＬの差、即ち、開先壁境界長差ΔＬを演算する。
【００３４】
ΔＬ＝ＬＲ−ＬＬ……（３）
この開先壁境界長ＬＲ，ＬＬは狭開先２５の壁面２０ａ，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ＬＬ４，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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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ΔＹの正負に応じて、ΔＸ＞０、Δθ＞０、ΔＬ＜０、ΔＹ＜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。
【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。
【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（Ｓ７）、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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【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。
【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。
【図５】電極位置補正処理のフローチャートである。
【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。
【図７】狭開先ＴＩＧ溶接法の概略を示す説明図である。
【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。
【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。
【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。
【図１１】溶接部の状態を示す図である。
【符号の説明】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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