(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接物の板厚と、外形寸法と、継手形状を含む被溶接物の情報の入力を受け付ける被溶接物情報入力手段と、
溶接電流、溶接電圧、溶接速度を含む溶接条件の入力を受け付ける溶接条件入力手段と、
前記被溶接物情報入力手段に入力された前記被溶接物の情報と前記溶接条件情報入力手段に入力された前記溶接条件とから、前記被溶接物の継手部における温度分布を演算する熱伝導演算手段と、
前記熱伝導演算手段により演算された前記温度分布演算結果に基づいて溶融金属ビードの表面形状を演算するビード表面形状演算手段と、
前記ビード表面形状演算手段によって演算された前記溶融金属ビード表面形状演算結果と、前記温度分布演算手段によって演算された前記温度分布演算結果とに基づいてビード形状を表示するビード形状表示手段とを有する
ことを特徴とする溶接評価装置。
【請求項２】
前記ビード形状表示手段により表示するためのビード形状観察位置の視点位置の入力を受け付けるビード形状観察位置入力手段を有し、
前記ビード形状表示手段は、ビード形状観察位置入力手段により入力された前記ビード形状観察位置の視点で前記ビード形状の表示を行なう
ことを特徴とする請求項１記載の溶接評価装置。
【請求項３】
前記熱伝導演算手段の演算結果をもとに少なくとも溶込み幅、溶込み深さ、溶込み形状を変更するための溶接条件変更手段とを内蔵した
ことを特徴とする請求項１又は２記載の溶接評価装置。
【請求項４】
前記温度分布演算手段は、
少なくとも被溶接物の板厚と外形寸法と継手形状である前記被溶接物の情報を前記溶接条件入力手段より入力し、
前記被溶接物の情報に適した溶接条件に基づき、被溶接物の継手部内と表面における温度分布を熱伝導方程式の差分化した式を用いて演算するものである
ことを特徴とする請求項３記載の溶接評価装置。
【請求項５】
前記ビード形状表示手段は、
前記ビード表面形状演算手段によって演算された前記溶融金属ビード表面形状演算結果と、
前記溶接条件入力手段より入力された前記被溶接物の情報とに基づいて少なくとも横断面図、縦断面図、三次元全体図を表示するものである
ことを特徴とする請求項３又は４記載の溶接評価装置。
【請求項６】
前記溶接条件変更手段は、
少なくとも、前記被溶接物の溶接条件であるトーチ角度、溶接電流、溶接電圧、溶接速度の変更により、
前記熱伝導演算手段による温度分布演算の再計算を可能にするものである
ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の溶接評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マニピュレータを具備した、溶接アークを用いて金属を溶融接合し、溶融接合部の品質監視機構を持つ全自動溶接装置及び、溶接作業条件を提示し、前記溶接作業条件に基づく溶接接合部断面演算結果及び溶接接合部表面演算結果を表示できる溶接技能訓練装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、溶接接合部の出来上がり外観評価法は、評価実行の時間観点から３つの種類、つまり、溶接施工前評価、施工中評価、施工後評価に分類でき、評価の際は被溶接物の実物を用いる施工中評価、施工後評価がほとんどであった。
また、施工前評価としては、複数の溶接のパラメータを記憶し、複数の条件生成ルールに従って他の溶接パラメータを逐次決定していき、これを繰り返すことによって溶接時の溶接条件を決定していた特公平７−４７２０９号公報に記載されていた方法や、設定条件に対応した溶接条件のみをデータベースに記録し、入力した設定条件に合致した溶接条件をデータベースの中から探し、データベースに溶接条件がない場合はニューラルネットワークで構成した溶接条件データ推測部を用いて、溶接条件を推測し、溶接条件が良好な場合にはその時の溶接条件全てをデータベースに登録する特開平５−５７４３６号公報に記載された方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来技術による溶接接合部の出来上がり外観評価法は、被溶接物に溶接施工中、あるいは、施工後評価するために部材発生が生じ、更に、作業工程上、相当技量を持つ溶接作業技術者が必要とされるため、溶接部外観品質を随時評価することができない問題があった。また、施工前評価についても、推奨する溶接条件を提示しても、溶接結果が図形的にあらわすことができないという問題点があった。そこで、本発明は溶接施工前に溶接条件、材料パラメータを指定することによって、溶接品質の良否を判定し、図形的に表示する手法により前記問題を解決することを目的とする。
【０００４】
また、アーク溶接作業技能の習得法は、熟練溶接作業者から技能伝授の方法が取られ、実地で訓練されることがほとんどであった。ところが、従来のアーク溶接作業技能の習得法では、昨今の熟練溶接作業者の減少が新たに溶接技能を修得しようとする初級溶接作業者への技能伝授を困難にしている問題点を持つ。そこで、本発明は、初級溶接作業者が、溶接条件の変化に伴う溶接接合部予測断面形状を何回でも確認でき、熟練溶接作業者からの技能伝授と同等の教育を実現できる方法を内部に組み込んだ溶接評価装置により前記問題点を解決することを目的とする。
【０００５】
【発明が解決するための手段】
上記第１の課題を解決するために、本発明の溶接評価装置は、被溶接物の板厚と、外形寸法と、継手形状を含む被溶接物の情報の入力を受け付ける被溶接物情報入力手段と、溶接電流、溶接電圧、溶接速度を含む溶接条件の入力を受け付ける溶接条件入力手段と、前記被溶接物情報入力手段に入力された前記被溶接物の情報と前記溶接条件情報入力手段に入力された前記溶接条件とから、前記被溶接物の継手部における温度分布を演算する熱伝導演算手段と、前記熱伝導演算手段により演算された前記温度分布演算結果に基づいて溶融金属ビードの表面形状を演算するビード表面形状演算手段と、前記ビード表面形状演算手段によって演算された前記溶融金属ビード表面形状演算結果と、前記温度分布演算手段によって演算された前記温度分布演算結果とに基づいてビード形状を表示するビード形状表示手段とを有することを特徴としている（請求項１）。
また、前記ビード形状表示手段により表示するためのビード形状観察位置の視点位置の入力を受け付けるビード形状観察位置入力手段を有し、前記ビード形状表示手段は、ビード形状観察位置入力手段により入力された前記ビード形状観察位置の視点で前記ビード形状の表示を行なうことが好ましい（請求項２）。
【０００６】
また、前記熱伝導演算手段の演算結果をもとに少なくとも溶込み幅、溶込み深さ、溶込み形状を変更するための溶接条件変更手段とを内蔵したことが好ましい（請求項３）。
また、前記温度分布演算手段は、少なくとも被溶接物の板厚と外形寸法と継手形状である前記被溶接物の情報を前記溶接条件入力手段より入力し、前記被溶接物の情報に適した溶接条件に基づき、被溶接物の継手部内と表面における温度分布を熱伝導方程式の差分化した式を用いて演算することが好ましい（請求項４）。
また、前記ビード表面形状演算手段によって演算された前記溶融金属ビード表面形状演算結果と、前記溶接条件入力手段より入力された前記被溶接物の情報とに基づいて少なくとも横断面図、縦断面図、三次元全体図を表示するものであることが好ましい（請求項５）。
また、前記溶接条件変更手段は、少なくとも、前記被溶接物の溶接条件であるトーチ角度、溶接電流、溶接電圧、溶接速度の変更により、前記熱伝導演算手段による温度分布演算の再計算を可能にするものであることが好ましい（請求項６）。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の解決手段を実現する装置の実施例の全体構成図である。１１はロボットコントローラであり、ロボット機構部１２及び溶接機１３を制御する。ロボットコントローラ１１とロボット機構部１２とはモータ駆動用ケーブル、モータ付属のエンコーダによりロボットコントローラ１１に回転情報をフィードバックするためのケーブル等によって接続されている。ロボット機構部１２には六軸垂直多関節型マニピュレータを使用している。１３はロボットに作業を教示し、種々の状態を表示するティーチングペンダントであり、大画面且つ多色表示が可能である。１４は溶接トーチであり、内部には溶接ワイヤ収納部１１０からワイヤ送給装置１９によって供給される溶接ワイヤが滑らかに通る穴と、シールドガスボンベ１８から供給されるシールドガスの通路が設けられており、溶接トーチ１４の先端部からシールドガスが放出される。また、溶接トーチ１４の先端部には溶接ワイヤに溶接電源１７からの溶接用の電力を供給する銅製の給電チップが取り付けられている。１５は対象ワークであり、対象ワーク固定冶具１６は溶接対象ワーク１５を固定すると共に溶接対象ワーク１５の姿勢を変化させることができる。
【０００８】
図２は本実施例の情報の流れを示すブロック図である。２１は最適溶接条件演算手段であり、図１のティーチングペンダント１３によって、情報と溶接条件を表示または入力する。
２２は熱伝導演算手段であり、ティーチングペンダント１３から入力された被溶接物の情報と溶接条件をもとに温度分布演算結果を出力する。
２３は溶込み表示手段であり、熱伝導演算手段２２から出力された温度分布演算結果をもとに溶込み形状を表示する。
２４はビード形状演算手段であり、熱伝導演算手段２２から出力された温度分布演算結果をもとにビード形状演算結果を出力する。
２５はビード形状表示手段であり、ビード形状演算手段２４から出力されたビード表面形状演算結果とティーチングペンダント１３から入力されたビード表面形状観察位置をもとにビード表面形状演算結果を表示する。
２６は温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段であり、熱伝導演算手段２２から出力された温度分布演算結果とビード形状演算手段２４から出力されたビード表面形状演算結果を記録する。
２７は継手部品質合否判定手段であり、温度分布演算結果記録手段２６を入力し、継手部品質合否判定結果を出力する。
２８は溶接開始手段であり、温度分布演算結果記録手段２６に記録された溶接条件でロボット機構部を介して溶接対象ワーク１５の溶接を開始する。
２９は溶接条件補正手段であり、温度分布演算結果記録手段２６と継手部品質合否判定手段２７に記録された溶接条件を補正した条件を最適溶接条件演算手段２１に入力する。
【０００９】
図３は最適溶接条件演算手段の一例を示すフローチャートであり、図２の最適溶接条件演算手段２１、熱伝導演算手段２２、溶込み表示手段２３、ビード形状表示手段２５、溶接条件補正手段２９の情報の流れに対応する。最適溶接条件演算の一例を図３を用いて説明する。
Ｓｔｅｐ３１  被溶接物板厚を最適溶接条件演算手段２１から、作業者に選択または入力を要求し設定する。
Ｓｔｅｐ３２  被溶接物外形寸法を最適溶接条件演算手段２１から、作業者に選択または入力を要求し設定する。
Ｓｔｅｐ３３  被溶接物継手形状を最適溶接条件演算手段２１から、作業者に選択または入力を要求し設定する。
Ｓｔｅｐ３４  Ｓｔｅｐ３１〜Ｓｔｅｐ３３において設定した情報と演算結果の記録手段２６に記録された情報から適合する溶接条件を最適溶接条件演算手段２１に表示する。
Ｓｔｅｐ３５  Ｓｔｅｐ３４において提示された溶接条件以外の条件を採用するときに手動で溶接条件を最適溶接条件演算手段２１から、作業者に選択または入力を要求し設定する。
Ｓｔｅｐ３６  ビード形状表示手段２６において、ビード形状観察位置の視点位置を作業者に選択または入力を要求し設定する。
【００１０】
図４は熱伝導演算手段２２の一例を示すフローチャートであり、図２の熱伝導演算結果の表示２３、ビード形状演算２４の情報の流れに対応する。熱伝導演算の一例を図４を用いて説明する。
Ｓｔｅｐ４１  最適溶接条件演算手段２１で設定された被溶接物板厚を入力。
Ｓｔｅｐ４２  最適溶接条件演算手段２１で設定された被溶接物外形寸法を入力。
Ｓｔｅｐ４３  最適溶接条件演算手段２１で設定された被溶接物継手形状を入力。
Ｓｔｅｐ４４  最適溶接条件演算手段２１で設定された被溶接物溶接条件を入力。
Ｓｔｅｐ４５  Ｓｔｅｐ４１〜Ｓｔｅｐ４４で入力されたパラメータをもとに微分方程式１に従って計算を行なう。
【数１】
0004292492.tif 000002
ここで、ｋは熱拡散率（または、温度拡散率）［ｍ2／ｓ］、Ｔは温度［Ｋ］、ｖは熱源の移動速度［ｍ／ｓ］をあらわす。
この計算に用いる座標系を図７に示す。ξ、Ｙ、Ｚはそれぞれ直交する座標軸であって、熱源であるトーチはξ軸上を移動する。
Ｓｔｅｐ４６  被溶接物継手部温度分布演算結果を出力し、出力結果は溶込み表示手段２３で表示され、ビード形状演算手段２４で利用され、温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６で記録される。
【００１１】
図５は溶込み表示手段２３の一例を示すフローチャートであり、熱伝導演算手段２２と、温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６の情報の流れに対応する。
Ｓｔｅｐ５１  最適溶接条件演算手段２１で設定された被溶接物板厚を入力。
Ｓｔｅｐ５２  最適溶接条件演算手段２１で設定された被溶接物外形寸法を入力。
Ｓｔｅｐ５３  最適溶接条件演算手段２１で設定された被溶接物継手形状を入力。
Ｓｔｅｐ５４  熱伝導演算手段２２で演算された被溶接物継手部温度分布演算結果を入力。
Ｓｔｅｐ５５  演算例が過去にある場合、温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６に記録された同条件の被溶接物継手部温度分布結果を入力。
Ｓｔｅｐ５６  熱伝導演算手段２２で演算された被溶接物継手部温度分布結果または演算結果記録手段２６に記録された同条件の被溶接物継手部温度分布結果をもとに横断面温度分布表示を行なう。
Ｓｔｅｐ５７  熱伝導演算手段２２で演算された被溶接物継手部温度分布結果または演算結果記録手段２６に記録された同条件の被溶接物継手部温度分布結果をもとに縦断面温度分布表示を行なう。
【００１２】
図６はビード表面形状演算手段２４の一例を示すフローチャートであり、図２の熱伝導演算結果の表示２３、ビード表面形状表示２５の情報の流れに対応する。熱伝導演算の一例を図６を用いて説明する。
Ｓｔｅｐ６１  最適溶接条件演算手段２１で設定された被溶接物板厚を入力。
Ｓｔｅｐ６２  最適溶接条件演算手段２１で設定された被溶接物外形寸法を入力。
Ｓｔｅｐ６３  最適溶接条件演算手段２１で設定された被溶接物継手形状を入力。
Ｓｔｅｐ６４  最適溶接条件演算手段２１で設定された被溶接物溶接条件を入力。
Ｓｔｅｐ６５  熱伝導演算手段２２で演算された被溶接物継手部温度分布演算結果を入力。
Ｓｔｅｐ６６  Ｓｔｅｐ６１〜Ｓｔｅｐ６５で入力されたパラメータをもとに微分方程式２に従って計算を行なう。
【数２】
0004292492.tif 000003
ここで、φXX，φXY，φYY：溶融池表面変位に関する二階微分項
φX，φY：溶融池表面に関する一階微分項
式２において各項は以下を示す。
φ：溶融池表面の変位［ｍ］
σ：表面張力（軟鋼０．１４２８［ｋｇ／ｍ］＝１．４［Ｎ／ｍ］）
ρ：密度（軟鋼７．８×１０3［ｋｇ／ｍ3］）
ｇ：重力（９．８[ｍ／ｓｅｃ2]）
Ｐa：アーク圧力［Ｐａ］
λ：Ｌａｇｒａｎｇｅ乗数（無次元数）
Ｓｔｅｐ６７  被溶接物継手部ビード表面形状演算結果を出力し、この結果は溶込み表示手段２５で表示され、温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６で記録される。
【００１３】
図８はビード表面形状表示手段２５の一例を示すフローチャートであり、図２の最適溶接条件演算手段２１、ビード表面形状演算２４の情報の流れに対応する。
熱伝導演算の一例を図８を用いて説明する。
Ｓｔｅｐ７１  最適溶接条件演算手段２１で設定された被溶接物板厚を入力。
Ｓｔｅｐ７２  最適溶接条件演算手段２１で設定された被溶接物外形寸法を入力。
Ｓｔｅｐ７３  最適溶接条件演算手段２１で設定された被溶接物継手形状を入力。
Ｓｔｅｐ７４  ビード形状演算手段２４で演算された被溶接物継手部温度分布結果を入力。
Ｓｔｅｐ７５  ビード形状演算例が過去にある場合、温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６に記録された同条件の被溶接物継手部温度分布結果を入力。
Ｓｔｅｐ７６  最適溶接条件演算手段２１であるティーチングペンダント１３で設定されたビード形状観察位置を入力。
Ｓｔｅｐ７７  ビード形状観察位置でビード表面形状表示を行なう。
【００１４】
図９は温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６の一例を示すフローチャートであり、図２の最適溶接条件演算手段２１、熱伝導演算手段２２、溶込み表示手段２３、ビード表面形状演算手段２４、ビード表面形状表示手段２５、継手部品質合否判定手段２７と溶接条件補正手段２９の情報の流れに対応する。温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６の一例を図９を用いて説明する。
Ｓｔｅｐ８１  最適溶接条件演算手段２１から出力された被溶接物情報を温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６に入力。
Ｓｔｅｐ８２  Ｓｔｅｐ８１に対応する最適溶接条件演算手段２１から出力された被溶接物溶接条件を温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６に入力。
Ｓｔｅｐ８３  Ｓｔｅｐ８１とＳｔｅｐ８２に対応する温度分布演算結果を温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６に入力。
Ｓｔｅｐ８４  Ｓｔｅｐ８１とＳｔｅｐ８２とＳｔｅｐ８３に対応するビード表面形状演算結果を温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６に入力。
Ｓｔｅｐ８５  Ｓｔｅｐ８１の被溶接物情報と、Ｓｔｅｐ８２の被溶接物溶接条件と、Ｓｔｅｐ８３の温度分布演算結果と、Ｓｔｅｐ８４のビード表面形状演算結果を一集団のデータとして、温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６において、被溶接物情報と被溶接物溶接条件のパラメータによって記録管理する。
【００１５】
図１０は継手部品質合否判定手段２７の一例を示すフローチャートであり、図２の溶接条件補正手段２９との情報の流れに対応する。継手部品質合否判定手段２７の一例を図１０を用いて説明する。
Ｓｔｅｐ９１  Ｓｔｅｐ８５で温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６に記録された温度分布演算結果とビード表面形状演算結果を入力する。
Ｓｔｅｐ９２  温度分布演算結果による溶込み部分の深さにより、接合部溶込みの判定を行なう、溶込みが十分ならばＳｔｅｐ９３へ進み、溶込みが不十分ならばＳｔｅｐ９６に進む。
Ｓｔｅｐ９３  溶込み合格フラグ００を発生する。
Ｓｔｅｐ９４  ビード表面形状演算結果による溶込み不足、融合不良、のど厚不足、アンダカット、オーバラップ、余盛り不足、余盛り過剰の欠陥現象判定を行なう。これらの欠陥現象が発生していないと判断された場合はＳｔｅｐ９４に進む。これらの現象が一つ以上発生していると判断された場合はＳｔｅｐ９６に進む。
Ｓｔｅｐ９５  継手部品質合格フラグ０を発生する。
Ｓｔｅｐ９６  溶込み不良フラグ１を発生する。
Ｓｔｅｐ９７  ビード形状不良フラグ２を発生する。
【００１６】
図１１は溶接開始手段２８の一例を示すフローチャートであり、図２の溶接条件補正手段２７との情報の流れに対応する。溶接開始手段２８の一例を図１１を用いて説明する。
Ｓｔｅｐ１０１  Ｓｔｅｐ９５で発生した継手部品質合格フラグ０を入力する。
Ｓｔｅｐ１０２  Ｓｔｅｐ８２で記録された被溶接物溶接条件を設定する。
Ｓｔｅｐ１０３  Ｓｔｅｐ１０２で設定された溶接条件を図２の溶接機１７に設定し、ロボット機構部１２を介して、溶接トーチ１４で溶接対象ワーク１５を溶接開始する。
【００１７】
図１２は図２の温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６と、継手部品質合否判定手段２７の情報の流れに対応する。溶接開始手段２９の一例を図１２を用いて説明する。
Ｓｔｅｐ１１１  Ｓｔｅｐ９３で発生した溶込み合格フラグ００を入力する。
Ｓｔｅｐ１１２  Ｓｔｅｐ９５で発生した継手部品質合格フラグ０を入力する。
Ｓｔｅｐ１１３  被溶接物情報である被溶接物の板厚と、外形寸法と、継手形状を図２の温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６に問い合わせ、変更された溶接条件を受け取り、Ｓｔｅｐ１１５に引き渡す。
Ｓｔｅｐ１１４  Ｓｔｅｐ１１３で問い合わせた被溶接物情報である被溶接物の板厚と、外形寸法と、継手形状に合致する溶接条件を温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段２６内で検索し、検索した溶接条件をＳｔｅｐ１１３に引き渡す。
Ｓｔｅｐ１１５  Ｓｔｅｐ１１３から引き渡された溶接条件を図２の最適溶接条件演算手段２１に引き渡す。
このようにして、溶接に関する専門知識がなくても、被溶接物接合部の品質が溶接施工前に判定できる。
【００１８】
次に、本発明の第２の解決手段の実施例を図に基づいて説明する。
図１３は本実施例の悄報の流れを示すブロック図である。１０１は溶接条件設定手段であり被溶接物情報と溶接条件を入力または表示する。
１０２は温度分布演算手段であり、溶接条件設定手段１０１から入力された被溶接物情報と溶接条件をもとに温度分布演算結果を出力する。
１０３はビード形状演算手段であり、温度分布演算手段１０２から出力された温度分布演算結果をもとにビード形状演算結果を出力する。
１０４はビード形状表示手段であり、温度分布演算手段１０２から出力された温度分布演算結果とビード形状演算手段１０３から出力されたビード形状演算結果をもとにビード形状を表示する。
１０５はビード形状観察位置設定手段であり、ビード形状表示手段１０４で表示されたビード形状の観察位置の設定条件を変更・入力する。
１０６は溶接条件変更手段であり、溶接条件設定手段１０１で設定された被溶接物情報と溶接条件を変更する。
【００１９】
図１４は本実施例を示すフローチャート図であり、板厚情報・継手情報の入力２０１、溶接条件データベース２０２、標準条件提示２０３は図１３の溶接条件設定手段１０１の情報の流れに対応する。
２０１は溶接条件設定手段により入力される板厚情報・継手情報である。
２０２は溶接条件データベースであり、２０１により入力された被溶接物の板厚情報・継手情報をもとに板厚と継手形状に応じた標準的な溶接条件を提示する。
標準条件提示２０３は溶接条件データベース２０２によって提示される溶接条件である。
熱伝導演算手段２０４は図１３の温度分布演算手段１０２の情報の流れに対応するものであり、提示された溶接条件２０３により熱伝導演算を行う。
ビード形状演算手段２０５は図１３のビード表面形状演算手段１０３の情報の流れに対応するものであり、熱伝導演算手段２０４から出力された温度分布演算結果をもとにビード形状演算結果を出力する。
ビード形状演算結果の表示手段２０６は図１３のビード形状表示手段１０４の情報の流れに対応するものであり、熱伝導演算手段２０４とビード形状演算結果２０５の演算結果をもとに母材内部の溶込みとビード表面の表示を演算結果表示用ディスプレーに出力する。
表示位置変更の判断２０７、表示位置設定変更手段２０９は図１３のビード形状観察位置設定手段１０５の情報の流れに対応する。
表示設定変更手段２０９は、演算結果の表示位置を拡大／縮小、上下左右前後、回転の変更をリアルタイムで行う。
表示位置変更の判断２０７、表示位置設定変更２０９は図１３の溶接条件変更手段１０６の情報の流れに対応する。
２０８は溶接条件設定変更の判断である。
２１０は溶接条件変更手段であり、溶接条件である溶接電流、溶接電圧、溶接速度、トーチ角度を変更し、ビード形状演算手段２０５で再度演算を行う。
【００２０】
図１５は前記溶接条件設定手段により入力される板厚情報・継手情報設定の一例を示すフローチャートであり、図１４の板厚情報・継手情報の入力２０１の情報流れに対応する。
Ｓｔｅｐ３１  被溶接物板厚を前記溶接条件設定手段から、オペレータに選択または入力を要求し設定する。
Ｓｔｅｐ３２  被溶接物外形寸法を前記溶接条件設定手段から、オペレータに選択または入力を要求し設定する。
Ｓｔｅｐ３３  被溶接物継手形状を前記溶接条件設定手段から、オペレータに選択または入力を要求し設定する。
【００２１】
図１６は溶接条件データベース２０２の一例を示すフローチャートであり、図１４の溶接条件データベース２０２の情報の流れに対応する。
Ｓｔｅｐ４１  図１４の板厚情報・継手情報の入力２０１で設定された被溶接物板厚を入力する。
Ｓｔｅｐ４２  図１４の板厚情報・継手情報の入力２０１で設定された被溶接物外形寸法を入力する。
Ｓｔｅｐ４３  図１４の板厚情報・継手情報の入力２０１で設定された被溶接物継手形状を入力する。
Ｓｔｅｐ４４  Ｓｔｅｐ４１で設定された前記被溶接物板厚、Ｓｔｅｐ４２で設定された前記被溶接外形寸法、Ｓｔｅｐ４３で設定された前記被溶接物継手形状をもとに、データベース中に蓄積された被溶接物に対する標準溶接条件である溶接電流、溶接電圧、溶接速度を演算する。図２５は標準条件提示画面１３０１を示している。
【００２２】
図１７は標準条件の提示２０３の一例を示すフローチャートであり、図１４の標準条件提示２０３の情報の流れに対応する。標準条件の提示の一例を説明する。
Ｓｔｅｐ５１  Ｓｔｅｐ４４で演算された標準条件である溶接電流、溶接電圧、溶接速度を提示する。
【００２３】
図１８は熱伝導演算２０４の一例を示すフローチャートであり、図１４の標準条件提示２０４の情報の流れに対応する。熱伝導演算の一例を説明する。
Ｓｔｅｐ６１  Ｓｔｅｐ５４で算出・入力されたパラメータをもとに前掲の微分方程式１に従って反復演算を行なう。
Ｓｔｅｐ６２  被溶接物温度分布演算結果を出力し、出力結果はビード形状演算手段２０５で利用され、ビード形状演算結果の表示２０６で表示される。
図２６は演算中の経過状況をバーグラフと経過時間を数値で表示した経過状況・時間表示画面１４０１の一例である。
【００２４】
図１９はビード形状演算２０５の一例を示すフローチャートである。図１４のビード形状演算２０５の情報の流れに対応する。
Ｓｔｅｐ７１  熱伝導演算手段２０４のＳｔｅｐ５２で演算された温度データを基に被溶接物継手部温度分布を設定する。
Ｓｔｅｐ７２  Ｓｔｅｐ６１入力されたパラメータをもとに前掲の微分方程式２に従ってビード表面形状演算を行なう。
Ｓｔｅｐ７３  被溶接物継手部ビード表面形状演算結果を出力する。
【００２５】
図２０はビード形状演算結果の表示２０６の一例を示すフローチヤートであり、図１４のビード形状演算結果の表示２０６の情報の流れに対応する。
Ｓｔｅｐ８１  ビード表面形状、溶込部分の表示設定値である表示位置、表示角度、表示倍率を入力。
Ｓｔｅｐ８２  被溶接母材内部溶込部分の割り出しで設定された被溶接物母材内部の溶融部分を設定・入力。
Ｓｔｅｐ８３  ビード形状演算２０５で演算したビード表面形状データを入力。
Ｓｔｅｐ８４  形状演算結果の表示を縦断面、横断面、表面鳥瞰図の形で表示する。図２７は形状演算結果の表示画面１５０１の一例を示す。
【００２６】
図２１は表示位置変更２０７の一例を示すフローチャートであり、図１４の表示位置２０７の情報の流れに対応する。
Ｓｔｅｐ９１  Ｓｔｅｐ８４の形状演算結果の表示設定の変更をオペレータが判定。
Ｓｔｅｐ９２  Ｓｔｅｐ１０１の溶接条件設定変更へ。
Ｓｔｅｐ９３  図１４の表示設定変更２０９へ。
【００２７】
図２２は条件設定変更２０８の一例を示すフローチャートであり、図１４の表示位置２０８の情報の流れに対応する。
Ｓｔｅｐ１０１  Ｓｔｅｐ８４の形状演算結果の溶接条件の変更をオペレータが判定。
Ｓｔｅｐ１０２  図１４の溶接条件変更２１０へ。
【００２８】
図２３は表示設定変更２０９の一例を示すフローチャートであり、図１４の表示位置２０９の情報の流れに対応する。
Ｓｔｅｐ１１１  ビード表面形状、溶込部分の表示設定値である表示位置を入力。Ｓｔｅｐ１１２  ビード表面形状、溶込部分の表示設定値である表示角度を入力。Ｓｔｅｐ１１３  ビード表面形状、溶込部分の表示設定値である表示倍率を入力。Ｓｔｅｐ１１４  Ｓｔｅｐ１１１〜Ｓｔｅｐ１１３で入力された表示設定条件を図１４のビード形状演算結果の表示１１６に伝達する。図２８は表示設定変更の入力画面１６０１の一例を示す。
【００２９】
図２４は溶接条件設定変更２１０の一例を示すフローチャートであり、図１４の表示位置２１０の情報の流れに対応する。
Ｓｔｅｐ１２１  溶接条件設定値であるトーチ角度を入力。
Ｓｔｅｐ１２２  溶接条件設定値である溶接速度を入力。
Ｓｔｅｐ１２３  溶接条件設定値である溶接電流を入力。
Ｓｔｅｐ１２４  溶接条件設定値である溶接電圧を入力。
Ｓｔｅｐ１２５  Ｓｔｅｐ１１１〜Ｓｔｅｐ１１４で入力された溶接条件を図１４の熱伝導演算２０４に伝達する。図２９は溶接条件変更の入力画面１７０１の一例を示す。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の第１の解決手段によれば、溶接に関する専門技術がなくても、被溶接物接合部の品質が溶接施工前に判定できる。また、随時接合部品質が確認でき、被溶接物の実物が不用になるため、品質確認工数の低減と品質確認用の供試材費用の低減が可能となる。
また、本発明の第２の手段によれば、溶接に関する専門技術がなくても、被接合物の板厚、継手形状を指定することによって、標準的な溶接条件と溶接接合部予測断面形状を提示し、初級溶接作業者が新たにトーチ角度条件等を変更することによって、溶接条件の変化に伴う溶接接合部予測断面形状を何回でも確認でき、熟練溶接作業者からの技能伝授と同等の教育を溶接技能訓練装置で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実現する装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施例における情報の流れを示すブロック図である。
【図３】最適溶接条件演算手段の一例を示すフローチャートである。
【図４】熱伝導演算手段の一例を示すフローチャートである。
【図５】溶込み表示手段の一例を示すフローチャートである。
【図６】ビード表面形状演算手段の一例を示すフローチャートである。
【図７】本発明の計算に用いる座標系を示す説明図である。
【図８】ビード表面形状表示手段の一例を示すフローチャートである。
【図９】温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段の一例を示すフローチャートである。
【図１０】継手部品質合否判定手段の一例を示すフローチャートである。
【図１１】溶接開始手段の一例を示すフローチャートである。
【図１２】溶接条件補正手段の一例を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施例における情報の流れを示すブロック図である。
【図１４】本発明の実施例における処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】板厚・継手情報の入力手段の一例を示すフローチャートである。
【図１６】溶接条件データベースの一例を示すフローチャートである。
【図１７】標準条件提示の一例を示すフローチャートである。
【図１８】熱伝導演算の一例を示すフロー−チャートである。
【図１９】ビード形状演算の一例を示すフローチャートである。
【図２０】ビード形状演算結果の表示の一例を示すフローチャートである。
【図２１】表示位置変更の一例を示すフローチャートである。
【図２２】条件設定変更の一例を示すフローチャートである。
【図２３】表示位置設定変更の一例を示すフローチャートである。
【図２４】溶接条件設定変更の一例を示すフローチャートである。
【図２５】標準条件提示の一例の様子を示す図である。
【図２６】演算中の経過状況をバーグラフと経過時間を数値で表示する一例の様子を示す図である。
【図２７】演算結果の一例の様子を示す図である。
【図２８】表示設定変更の入力画面の一例を示す図である。
【図２９】溶接条件変更の入力画面の一例を示す図である。
【符号の説明】
１１：ロボットコントローラ、１２：ロボット機構部、１３：ティーチングペンダント、１４：溶接トーチ、１５：対象ワーク、１６：対象ワーク固定冶具、１７：溶接機、１８：シールドガスボンベ、１９：ワイヤ送給装置、１１０：ワイヤ収納部、２１：最適溶接条件演算手段、２２：熱伝導演算手段、２３：溶込み表示手段、２４：ビード形状演算手段、２５：ビード形状表示手段、２６：温度分布演算結果記録手段と表面形状演算結果記録手段、２７：継手部品質合否判定手段、２８：溶接開始手段、２９：溶接条件補正手段
１０１：溶接条件設定手段、１０２：温度分布演算手段、１０３：ビード表面形状演算手段、１０４：ビード形状表示手段、１０５：ビード形状観察位置設定手段、１０６：溶接条件変更手段、２０１：板厚情報・継手情報の入力、２０２：溶接条件データベース、２０３：標準条件提示、２０４：熱伝導演算、２０５：ビード形状演算、２０６：ビード形状演算結果の表示、２０７：表示位置変更、２０８：溶接条件設定変更、２０９：表示設定変更、２１０：溶接条件変更、１３０１：標準条件提示画面、１４０１：経過状況・時間表示画面、１５０１：演算結果表示画面、１６０１：表示設定変更の入力画面、１７０１：溶接条件変更の入力画面
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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