專利名稱：?jiǎn)蚊婧附友b置及單面焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于船舶制造工程等的拼板焊接所使用的單面焊接裝置 及單面焊接方法。
背景技術(shù)：
迄今為止，關(guān)于在對(duì)接的2張板材之間形成坡口對(duì)該坡口進(jìn)行焊接的 單面焊接裝置，在特開平05-104249號(hào)公報(bào)中，記載了一種以提高焊接部 的焊接品質(zhì)為目的，在焊炬前方設(shè)置坡口仿形用傳感器，焊接中按照該傳 感器的坡口的凹凸信息，對(duì)焊炬的上下位置進(jìn)行控制的自動(dòng)仿形焊接裝置 及焊接方法。另外，在單面焊接中一般采用的是埋弧焊，在這種高熱輸入量焊接中， 為了防止在焊接部的終端部上產(chǎn)生終端裂紋， 一般在坡口的一端側(cè)(終端側(cè)) 上設(shè)有密封焊縫或工藝板。而且，僅設(shè)置密封焊縫或工藝板，并不能充分 防止終端裂紋的產(chǎn)生，例如，在特開平08-099177號(hào)公報(bào)中，記載有通過 規(guī)定多個(gè)電極的極間距離、焊接速度、各電極的停止位置，從而確實(shí)防止 終端裂紋的焊接部的終端處理方法。然而，因?yàn)樵诿芊夂缚p或工藝板上沒有形成坡口，所以不能適用坡口 仿形用傳感器。因此，在現(xiàn)有的焊接方法或焊接部的終端處理方法中，預(yù) 先使坡口仿形用傳感器退避，停止由坡口仿形對(duì)焊炬的控制。結(jié)果，若焊 接裝置的行駛方向與坡口平行則不會(huì)出現(xiàn)問題，但實(shí)際上并不能平行，于 是如圖8中的點(diǎn)線軌跡所示，在終端部(密封焊縫部)中，出現(xiàn)焊炬(電極)2 的軌跡從密封焊縫S偏離的狀態(tài)(焊炬的目標(biāo)偏離)。特別是使用多個(gè)焊炬 (第1 第3電極)2、 2、 2時(shí)，越是后行的焊炬，焊炬軌跡自密封焊縫S的 偏離越大。結(jié)果出現(xiàn)焊接部的焊接品質(zhì)下降的問題。此外，圖8是為了明 確現(xiàn)有的焊炬軌跡的偏離，放大顯示相對(duì)于焊接裝置的行駛方向的焊炬軌跡的斜率的模式圖。為了防止這種焊炬的目標(biāo)偏離，需要通過手動(dòng)操作對(duì)焊炬的目標(biāo)進(jìn)行 修正，但在單面焊接中的一般的埋弧焊中，由于不能用目視對(duì)焊炬前端進(jìn) 行確認(rèn)，因此需要用操作員的技術(shù)和感覺對(duì)焊炬的目標(biāo)進(jìn)行修正。結(jié)果導(dǎo) 致焊接不能全自動(dòng)運(yùn)行。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明正是為了解決上述問題而設(shè)計(jì)的，其目的在于，提供一種單面 焊接裝置及單面焊接方法，在焊接部的終端部上，消除焊炬的目標(biāo)偏離而 提高焊接質(zhì)量的同時(shí)，消除通過繁雜的手動(dòng)操作進(jìn)行的目標(biāo)調(diào)整作業(yè)，使 焊接的全自動(dòng)運(yùn)行成為可能。為了解決所述問題，本發(fā)明的單面焊接裝置由以下構(gòu)成沿著坡口的 長(zhǎng)度方向的一端側(cè)具有密封焊道的被焊接材的所述坡口的長(zhǎng)度方向架設(shè) 的行駛軌；支承朝向所述被焊接材垂下的焊炬的焊接行駛臺(tái)車；懸架所述 焊接行駛臺(tái)車,使其沿所述行駛軌的架設(shè)方向移動(dòng)的行駛軌移動(dòng)機(jī)構(gòu)；使 所述焊接行駛臺(tái)車沿與所述行駛軌的架設(shè)方向正交的橫斷方向移動(dòng)的臺(tái) 車移動(dòng)機(jī)構(gòu)；被所述焊接行駛臺(tái)車支承的坡口外形傳感器，所述坡口外形 傳感器先行于所述焊炬，在所述坡口內(nèi)移動(dòng)，到所述密封焊縫的焊接開始 側(cè)的端部為止，檢測(cè)所述坡口的偏離；以及對(duì)所述焊接行駛臺(tái)車的移動(dòng)進(jìn) 行控制的焊接位置控制部，其中，所述焊接位置控制部，包括對(duì)所述焊 炬的架設(shè)方向及橫斷方向的位置坐標(biāo)進(jìn)行存儲(chǔ)的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)；焊縫斜率計(jì)算 部，其根據(jù)所述焊接行駛臺(tái)車沿架設(shè)方向每移動(dòng)規(guī)定距離時(shí)被存儲(chǔ)在所述 存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的所述位置坐標(biāo)，計(jì)算焊縫的斜率；以及控制所述焊接行駛臺(tái) 車向橫斷方向的移動(dòng)的臺(tái)車移動(dòng)處理部，其中，所述臺(tái)車移動(dòng)處理部，在 所述坡口外形傳感器到達(dá)所述密封焊縫的焊接開始側(cè)的端部的過程中，根 據(jù)由所述坡口外形傳感器檢測(cè)到的所述坡口的偏離，對(duì)所述焊接行駛臺(tái)車 向橫斷方向的移動(dòng)進(jìn)行控制，并且，在所述坡口外形傳感器到達(dá)所述密封 焊縫的焊接開始側(cè)的端部后，根據(jù)由所述焊縫斜率計(jì)算部算出的所述焊縫 的斜率，對(duì)所述焊接行駛臺(tái)車向橫斷方向的移動(dòng)進(jìn)行控制。根據(jù)所述構(gòu)成，從被焊接材的焊接開始位置到坡口外形傳感器到達(dá)所述密封焊縫的焊接開始一側(cè)的端部為止，焊接位置控制部的臺(tái)車移動(dòng)處理 部，基于坡口外形傳感器測(cè)得的坡口偏離，對(duì)焊炬向橫斷方向的移動(dòng)進(jìn)行 控制，因此焊炬的目標(biāo)位置可以保持在坡口中央。另外，當(dāng)坡口外形傳感 器到達(dá)所述密封焊縫的焊接開始一側(cè)的端部后，到被焊接材的焊接完成位 置為止，基于通過焊接位置控制部的焊縫斜率計(jì)算部算出的所述焊縫的斜 率，對(duì)焊炬向橫斷方向的移動(dòng)進(jìn)行控制，因此焊縫變?yōu)閷⑤^密封焊縫的焊 接開始一側(cè)的端部之前的焊縫外插，從而使焊縫與密封焊縫的偏離變小。本發(fā)明的單面焊接裝置，也可以在所述焊接位置控制部上具備在所述 焊接行駛臺(tái)車沿架設(shè)方向每移動(dòng)規(guī)定距離時(shí)，對(duì)由所述焊接斜率計(jì)算部算 出的焊縫的斜率進(jìn)行存儲(chǔ)的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，在所述坡口外形傳感器到達(dá)所述密 封焊縫的焊接開始側(cè)的端部后，所述臺(tái)車移動(dòng)處理部，根據(jù)存儲(chǔ)在所述存 儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的所述焊縫的斜率，對(duì)焊接行駛臺(tái)車向橫斷方向的移動(dòng)進(jìn)行控 制。根據(jù)所述構(gòu)成，因?yàn)榕_(tái)車移動(dòng)處理部，以在接近密封焊縫的焊接開始 一側(cè)的端部的位置上算出、存儲(chǔ)的焊縫斜率，對(duì)焊接行駛臺(tái)車在橫斷方向 的移動(dòng)進(jìn)行控制，所以使焊縫與密封焊縫的偏離變小。本發(fā)明的單面焊接方法，是采用具有上述構(gòu)成的單面焊接裝置進(jìn)行焊 接的單面焊接方法，其特征在于，從所述被焊接材的焊接開始位置到所述 密封焊縫的焊接開始側(cè)的端部為止，根據(jù)由所述坡口外形傳感器檢測(cè)到的 所述坡口的偏離，對(duì)所述焊接行駛臺(tái)車向橫斷方向的移動(dòng)進(jìn)行控制，同時(shí)， 使所述焊接行駛臺(tái)車沿架設(shè)方向移動(dòng)，用所述焊炬對(duì)所述被焊接材進(jìn)行焊 接，同時(shí)，在所述焊接行駛臺(tái)車沿架設(shè)方向每移動(dòng)規(guī)定距離時(shí)，根據(jù)存儲(chǔ) 在所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的所述位置信息，計(jì)算焊縫的斜率，并且，越過所述密 封焊縫的焊接開始側(cè)的端部到所述被焊接材的焊接終止位置為止，使所述 坡口外形傳感器從所述坡口退避，根據(jù)所述坡口外形傳感器到達(dá)所述密封 焊縫的焊接開始側(cè)的端部之前由所述焊縫斜率計(jì)算部計(jì)算出的所述焊縫 的斜率，對(duì)所述焊接行駛臺(tái)車向橫斷方向的移動(dòng)進(jìn)行控制，同時(shí)，使所述 焊接行駛臺(tái)車沿架設(shè)方向移動(dòng)，通過所述焊炬對(duì)所述被焊接材進(jìn)行焊接。根據(jù)所述程序，在從被焊接材的焊接開始位置述密封焊縫的焊接開始 一側(cè)的端部為止，基于坡口外形傳感器測(cè)得的坡口的偏離，對(duì)焊炬在橫斷方向上的移動(dòng)進(jìn)行控制的同時(shí)進(jìn)行焊接，因此焊炬的目標(biāo)位置可以保持在 坡口中央。另外，越過密封焊縫的焊接開始一側(cè)的端部，到被焊接材的焊 接終止位置為止，基于坡口外形傳感器到達(dá)密封焊縫的焊接開始一側(cè)的端 部之前算出的焊縫的斜率，對(duì)焊炬向橫斷方向的移動(dòng)進(jìn)行控制的同時(shí)進(jìn)行 焊接，因此焊縫變?yōu)閷⑤^密封焊縫的焊接開始一側(cè)的端部之前的焊縫外 插，從而使焊縫與密封焊縫的偏離變小。根據(jù)本發(fā)明的單面焊接裝置及單面焊接方法，在焊接部的終端部上， 沒有焊炬的目標(biāo)偏離，焊接品質(zhì)得到提高。另外，沒有必要通過繁雜的手 動(dòng)操作進(jìn)行目標(biāo)調(diào)整作業(yè)，使焊接的全自動(dòng)運(yùn)行成為可能。


圖1是表示本發(fā)明的單面焊接裝置的實(shí)施方式的立體圖；圖2是表示圖1的單面焊接裝置的正視圖；圖3是表示對(duì)圖1的單面焊接裝置進(jìn)行俯視的模式圖；圖4(a)、 (b)是表示坡口外形傳感器的部分?jǐn)U大圖；圖5是表示本發(fā)明的焊接位置控制部的框圖；圖6是表示本發(fā)明的單面焊接方法的工程圖；圖7是表示本發(fā)明的坡口部的焊炬軌跡的模式圖；圖8是表示本發(fā)明的密封焊縫部的焊炬軌跡的模式圖。
具體實(shí)施方式
以下，參考附圖對(duì)本發(fā)明的單面焊接裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說明。參考 的附圖中，圖1是表示本發(fā)明的單面焊接裝置的實(shí)施方式的立體圖；圖2 是表示圖1的單面焊接裝置的正視圖；圖3是表示對(duì)圖1的單面焊接裝置 進(jìn)行俯視的模式圖；圖4(a)、 (b)是表示坡口外形傳感器的部分?jǐn)U大圖；圖 5是表示焊接位置控制部的框圖。此外，在圖1及圖2中，對(duì)于被焊接材 背面配設(shè)的助焊劑、焊接襯板等，省略其圖示及說明。圖1及圖2所示的單面焊接裝置1，包括行駛軌ll、搭載焊炬2的 焊接行駛臺(tái)車4、行駛臺(tái)車移動(dòng)機(jī)構(gòu)5、滑塊(臺(tái)車移動(dòng)機(jī)構(gòu))6、坡口外形 傳感器3以及焊接位置控制部9。行駛軌11被架設(shè)在坡口 V的長(zhǎng)度方向上，該坡口 V被連續(xù)設(shè)置在被對(duì)接的被焊接材W1、 W2之間。而且，在坡口 V的長(zhǎng)度方向的一端側(cè)上， 形成有用于防止被焊接材W1、 W2的終端裂紋的密封焊縫S。另外，在坡 口 V的兩端，設(shè)有用于消除焊接開始部的焊接殘留的引弧板Wa(參考圖 3)，和用于防止焊接終止部的焊接殘留及終端裂紋的引出板Wb。另外， 用切斷機(jī)等對(duì)被焊接材Wl、 W2進(jìn)行坡口加工，其加工精度存在偏差。 因此，如圖3所示，坡口V并不一定呈直線，可以存在若干彎曲。焊接行駛臺(tái)車4，支承朝向被焊接材W1、 W2垂下的焊炬2。焊炬2位于坡口V的上方，被串聯(lián)配置在坡口 V的延伸方向上。焊 絲(電極)被從焊絲送給裝置WFM連續(xù)送給到這些焊炬2。而且，如圖l、 圖2所示，優(yōu)選具備多個(gè)焊炬2、 2、 2。另外，焊接行駛臺(tái)車4具備支承臺(tái)座4a，和從支承臺(tái)座4a垂下的 前支承腕4b以及后支承腕4c，以及架設(shè)在前支承腕4b和后支承腕4c之 間的架橋構(gòu)件4d。在支承臺(tái)座4a上安裝有向焊點(diǎn)上散布、供應(yīng)助焊劑的 助焊劑供給器7、 7，并且安裝有助焊劑回收器8，該回收器8用于在通過 焊炬2、 2、 2焊接形成背面焊縫及表面焊縫后，對(duì)殘余的助焊劑進(jìn)行吸引、 回收。在該助焊劑供給器7、 7上，連接有用于從助焊劑供給裝置(未圖示) 供給助焊劑的助焊劑供給軟管7a、 7a，另外，在助焊劑回收器8上連接有 助焊接回收軟管8a。行駛軌移動(dòng)機(jī)構(gòu)5，對(duì)焊接行駛臺(tái)車4進(jìn)行懸架，基于后述的坡口外 形傳感器3檢測(cè)的坡口的偏離，使行駛軌11沿架設(shè)方向XL移動(dòng)。這里所 謂的坡口偏離，是指相對(duì)于坡口長(zhǎng)度方向，坡口中心向左右方向(與焊接行 駛臺(tái)車4的橫斷方向YL為同一方向)移動(dòng)規(guī)定距離以上。該行駛軌移動(dòng)機(jī) 構(gòu)5，由懸架構(gòu)件5a和行駛軌驅(qū)動(dòng)部5b構(gòu)成，該懸架構(gòu)件5a將焊接行駛 臺(tái)車4的支承臺(tái)座4a移動(dòng)自由地懸架在與行駛軌11的架設(shè)方向XL正交 的橫斷方向YL上；該行駛軌驅(qū)動(dòng)部5b具備將懸架構(gòu)件5a向行駛軌11 的架設(shè)方向XL驅(qū)動(dòng)的電機(jī)以及檢測(cè)該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)量的計(jì)算機(jī)。通過該行 駛軌驅(qū)動(dòng)部5b的計(jì)算機(jī)測(cè)得的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)量，被傳遞到焊接位置控制部 9(焊炬前端坐標(biāo)存儲(chǔ)器9A，參考圖5)，焊炬(2、 2、 2)的行駛軌11的架設(shè) 方向XL的位置坐標(biāo)被存儲(chǔ)?；瑝K(臺(tái)車移動(dòng)機(jī)構(gòu))6，基于用后述的坡口放形傳感器3測(cè)得的坡口 V的偏離，在對(duì)坡口V的偏離進(jìn)行修正的方向上，使焊接行駛臺(tái)車4與行駛 軌11的架設(shè)方向XL正交的橫斷方向YL移動(dòng)。該滑塊6由滑塊臺(tái)6a和 滑塊驅(qū)動(dòng)部6b構(gòu)成，該滑塊臺(tái)6a被安裝在焊接行駛臺(tái)車4的支承臺(tái)座4a 上；該滑塊驅(qū)動(dòng)部6b具備將滑塊臺(tái)6a向橫斷方向YL驅(qū)動(dòng)的電機(jī)以及檢 測(cè)該電機(jī)的驅(qū)動(dòng)量的計(jì)算機(jī)。通過該滑塊驅(qū)動(dòng)部6b的計(jì)算機(jī)測(cè)得的電機(jī) 的驅(qū)動(dòng)量，被傳遞到焊接位置控制部9(焊炬前端坐標(biāo)存儲(chǔ)器9A，參考圖 5)，焊炬(2、 2、 2)的行駛軌11的架設(shè)方向XL的位置坐標(biāo)被存儲(chǔ)。坡口外形傳感器3經(jīng)支承構(gòu)件4e、4f被安裝在焊接行駛臺(tái)車4的前支 承腕4b上。而且，焊接時(shí)坡口外形傳感器3先于焊炬2、 2、 2移動(dòng)到坡 口 V內(nèi)，對(duì)到密封焊縫S的焊接開始一側(cè)的端部為止的坡口 V的偏離進(jìn) 行檢測(cè)。而且，該信息被傳遞到焊接位置控制部9(橫斷方向移動(dòng)指令發(fā)出 部9D、參考圖5)，焊接位置控制部9在對(duì)坡口的偏離進(jìn)行修正的方向上， 將焊接行駛臺(tái)車4移動(dòng)控制到橫斷方向YL。如圖4(a)、 (b)所示，可以采 用具備車輪3a和傳感器3b的坡口外形傳感器3 ，該車輪3a被沿著坡口 V 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)；該傳感器3b用于通過壓力值等對(duì)該車輪3a在左右方向(與焊接 行駛臺(tái)車4的橫斷方向YL為同一方向)上的移動(dòng)量(坡口 V的偏離)進(jìn)行檢另外，如圖1所示，當(dāng)坡口外形傳感器3到達(dá)密封焊縫S的焊接開始 一側(cè)的端部時(shí)，為了防止與密封焊縫S的撞擊造成的破損，使坡口外形傳 感器3相對(duì)于坡口 V向垂直方向退避(上升)，完成對(duì)坡口偏離的檢測(cè)(坡口 仿形動(dòng)作)。因此，需要在支承構(gòu)件4f上具備使坡口外形傳感器3升降的 升降機(jī)構(gòu)。再者，在支承構(gòu)件4f上經(jīng)導(dǎo)引腕4g安裝有終端檢測(cè)器10。終端檢測(cè)器10，位于沿著坡口 V移動(dòng)的焊接行駛臺(tái)車4的前方，檢 測(cè)被焊接材W1、 W2的端部(在圖1中為引出板Wb的端部)，將坡口外形 傳感器3到達(dá)密封焊縫S的焊接開始一側(cè)的端部的情況傳遞到后述的密封 焊縫端部判斷部9C。而且，檢測(cè)被焊接材W1、 W2的端部時(shí)，導(dǎo)引腕4g 在支承構(gòu)件4f一側(cè)立起，終端檢測(cè)器10被與被焊接材W1、 W2分離。另 外，作為終端檢測(cè)器10，可以使用采用激光的探測(cè)器、CCD照相機(jī)、檢 測(cè)用探針等。對(duì)于焊接位置控制部9，也參考圖5進(jìn)行說明。焊接位置控制部9，具備臺(tái)車移動(dòng)處理部9E，和焊炬前端坐標(biāo)存儲(chǔ)器 (存儲(chǔ)機(jī)構(gòu))9A，以及焊縫斜率計(jì)算部9B。臺(tái)車移動(dòng)處理部9E，在坡口外形傳感器3到達(dá)密封焊縫S的焊接開 始一側(cè)的端部為止，基于坡口外形傳感器3測(cè)得的坡口V的偏離，對(duì)焊接 行駛臺(tái)車4向橫斷方向YL的移動(dòng)進(jìn)行控制，并且對(duì)焊接行駛臺(tái)車4沿架 設(shè)方向XL的移動(dòng)進(jìn)行控制。而且，在坡口外形傳感器3到達(dá)密封焊縫S 的焊接開始一側(cè)的端部后，基于通過后述的焊縫斜率計(jì)算部9B算出的焊 縫斜率，對(duì)焊接行駛臺(tái)車4向橫斷方向YL的移動(dòng)進(jìn)行控制，并且對(duì)焊接 行駛臺(tái)車4沿架設(shè)方向XL的移動(dòng)進(jìn)行控制。此時(shí)，考慮到被焊接材Wl、 W2的焊接條件等，在焊接前事先設(shè)定焊接行駛臺(tái)車4沿架設(shè)方向XL的 移動(dòng)速度，在焊接過程中，該移動(dòng)速度一定，不會(huì)發(fā)生變化。但，在被焊 接材W1、W2的后述的坡口部(焊接本體部)和密封焊縫部(焊接終端部)中， 事先將移動(dòng)速度設(shè)定為可以變更。具體地說，臺(tái)車移動(dòng)處理部9E接收發(fā)自后述的橫斷方向指令發(fā)出部 9D的移動(dòng)指令，向后述的橫斷方向伺服驅(qū)動(dòng)器9G發(fā)出向橫斷方向YL移 動(dòng)的指令(移動(dòng)量)。而且，橫斷方向伺服驅(qū)動(dòng)器9G根據(jù)該移動(dòng)量，使滑 塊(臺(tái)車移動(dòng)機(jī)構(gòu))6移動(dòng)。另外，臺(tái)車移動(dòng)處理部9E根據(jù)考慮到被焊接材 Wl、 W2的焊接條件等事先設(shè)定的沿架設(shè)方向XL的移動(dòng)量，向后述的架 設(shè)方向伺服驅(qū)動(dòng)器9F發(fā)出移動(dòng)指令(移動(dòng)量)。架設(shè)方向伺服驅(qū)動(dòng)器9F根 據(jù)該移動(dòng)量，使行駛軌移動(dòng)機(jī)構(gòu)5移動(dòng)。如此，臺(tái)車移動(dòng)處理部9E對(duì)焊 接行駛臺(tái)車4向橫斷方向YL及架設(shè)方向XL的移動(dòng)進(jìn)行控制。焊炬前端坐標(biāo)存儲(chǔ)器9A(存儲(chǔ)焊炬的坐標(biāo)位置的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu))，用于存儲(chǔ) 焊炬2、 2、 2的位置坐標(biāo)，優(yōu)選對(duì)焊接行駛臺(tái)車4在架設(shè)方向XL每移動(dòng) 100mm的橫斷方向的位置坐標(biāo)(現(xiàn)在位置)進(jìn)行抽樣后存儲(chǔ)。具體地說，基 于坡口外形傳感器3測(cè)得的坡口 V的偏離，焊接行駛臺(tái)車4的橫斷方向 YL的移動(dòng)量，即通過滑塊驅(qū)動(dòng)部6b的計(jì)算機(jī)測(cè)得的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)量，被從 移動(dòng)受到控制的滑塊(臺(tái)車移動(dòng)機(jī)構(gòu))6傳遞到焊炬前端坐標(biāo)存儲(chǔ)器9A。另 外，焊接行駛臺(tái)車4的架設(shè)方向XL的移動(dòng)量，即通過行駛軌驅(qū)動(dòng)部5b 的計(jì)算機(jī)測(cè)得的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)量，被從行駛軌移動(dòng)機(jī)構(gòu)5傳遞到焊炬前端坐標(biāo)存儲(chǔ)器9A。而且，焊炬前端坐標(biāo)存儲(chǔ)器9A存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)這些驅(qū)動(dòng)量的焊炬 的位置坐標(biāo)。再者，存儲(chǔ)的焊炬的位置坐標(biāo)被傳遞到焊縫斜率計(jì)算部9B。從按照坡口外形傳感器3的反饋(測(cè)得的坡口 V的偏離)，滑塊(臺(tái)車移 動(dòng)機(jī)構(gòu))6移動(dòng)的結(jié)果來看，焊縫斜率計(jì)算部9B用于算出焊縫的斜率。具 體地說，從焊炬前端坐標(biāo)存儲(chǔ)器9A接收焊接行駛臺(tái)車4在架設(shè)方向上每 移動(dòng)100mm時(shí)存儲(chǔ)的焊炬的位置坐標(biāo)(橫斷方向)，由該移動(dòng)距離和位置坐 標(biāo)(橫斷方向)算出焊縫的斜率。而且，算出的焊縫的斜率，經(jīng)后述的密封 焊縫端部判斷部9C及橫斷方向移動(dòng)指令發(fā)出部9D，被傳遞到臺(tái)車移動(dòng)處 理部9E。此外，在焊縫斜率計(jì)算部9B上，也可以具備未圖示的、存儲(chǔ)算 出的焊縫斜率的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。焊接位置控制部9，還具備密封焊縫端部判斷部9C、橫斷方向移動(dòng)指 令發(fā)出部9D、架設(shè)方向伺服驅(qū)動(dòng)器9F、橫斷方向伺服驅(qū)動(dòng)器9G。密封焊縫端部判斷部9C用于判斷坡口外形傳感器3到達(dá)密封焊縫的 焊接開始一側(cè)的端部，并選擇指令橫向方向YL的移動(dòng)控制方法。具體地 說，當(dāng)從終端檢測(cè)器10接收到坡口外形傳感器3到達(dá)密封焊縫S的焊接 開始一側(cè)的端部的指令時(shí)，基于焊縫斜率計(jì)算部9B算出的、或者存儲(chǔ)的 焊縫的斜率，向橫斷方向移動(dòng)指令發(fā)出部9D發(fā)出對(duì)橫斷方向YL的移動(dòng) 實(shí)施控制的指令。另外，當(dāng)沒有來自終端檢測(cè)器10的坡口外形傳感器3 到達(dá)密封焊縫S的焊接開始一側(cè)的端部的指令時(shí)，基于坡口外形傳感器3 測(cè)得的坡口偏離，向橫斷方向移動(dòng)指令發(fā)出部9D發(fā)出對(duì)橫斷方向YL的 移動(dòng)實(shí)施控制的指令。此外，在圖1的單面焊接裝置中，可以設(shè)定為當(dāng)終端檢測(cè)器10到達(dá) 引出板的端部時(shí)，坡口外形傳感器3到達(dá)密封焊縫S的焊接開始一側(cè)的端 部。然而，也可以設(shè)定為當(dāng)終端檢測(cè)器10到達(dá)引出板的端部后再移動(dòng)規(guī) 定的距離(焊接行駛臺(tái)車4移動(dòng)規(guī)定距離)時(shí)，口仿形傳感器3到達(dá)密封焊 縫S的焊接開始一側(cè)的端部。橫斷方向移動(dòng)指令發(fā)出部9D接收到密封焊縫端部判斷部9C的指令， 向臺(tái)車移動(dòng)處理部9E發(fā)出使焊接行駛臺(tái)車4向橫斷方向YL移動(dòng)的指令。 而且，移動(dòng)指令可以是通過用坡口外形傳感器3測(cè)得的坡口的偏離，對(duì)焊 接行駛臺(tái)車4向橫斷方向YL的移動(dòng)進(jìn)行控制的指令，也可以是通過焊縫的斜率發(fā)出的指令。架設(shè)方向伺服驅(qū)動(dòng)器9F，用于對(duì)行駛軌移動(dòng)機(jī)構(gòu)5控制的焊接行駛臺(tái)車4沿架設(shè)方向XL的移動(dòng)進(jìn)行控制。另外，橫斷方向伺服驅(qū)動(dòng)器9G，用 于對(duì)滑塊(臺(tái)車移動(dòng)機(jī)構(gòu))6控制的焊接行駛臺(tái)車4向橫斷方向YL的移動(dòng)進(jìn) 行控制。在該焊接位置控制部9中，焊炬前端坐標(biāo)存儲(chǔ)器9A(存儲(chǔ)焊炬的坐標(biāo) 位置的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu))，例如可以用ROM、 RAM、 HDD(硬盤)等存儲(chǔ)介質(zhì)構(gòu)成。 另外，焊縫斜率計(jì)算部9B、密封焊縫端部判斷部9C、橫斷方向移動(dòng)指令 發(fā)出部9D、臺(tái)車移動(dòng)處理部9E、架設(shè)方向伺服驅(qū)動(dòng)器9F、橫斷方向伺服 驅(qū)動(dòng)器9G，可以用微型計(jì)算機(jī)、個(gè)人電腦等的處理、演算裝置構(gòu)成。其次，參考圖6 圖8對(duì)本發(fā)明的單面焊接方法進(jìn)行說明。圖6是表示 單面焊接方法的工程圖；圖7是表示坡口部的焊炬軌跡的模式圖；圖8是 表示密封焊縫的焊炬軌跡的模式圖。此外，關(guān)于單面焊接裝置的構(gòu)成，適 當(dāng)參考圖1、圖5進(jìn)行說明。本發(fā)明的單面焊接方法，通過形成有坡口的坡口部(焊接本體部)，和 形成有密封焊縫的密封焊縫部(焊接終端部)變化焊接控制方法。在坡口部 中，基于坡口外形傳感器3測(cè)得的坡口的偏離，對(duì)焊接行駛臺(tái)車4向橫斷 方向YL的移動(dòng)進(jìn)行控制，而進(jìn)行焊接。另外，在密封焊縫部中，基于由 焊炬的位置坐標(biāo)(焊炬前端坐標(biāo))算出的焊縫斜率，對(duì)焊接行駛臺(tái)車4沿架 設(shè)方向XL的移動(dòng)進(jìn)行控制，而進(jìn)行焊接。如圖7所示，坡口部是指從被 焊接材的焊接開始位置PS到密封焊縫的焊接開始一側(cè)的端部PB為止。另 外，如圖8所示，越過密封焊縫部是指密封焊縫S的焊接開始一側(cè)的端部 PB，到被焊接材W1、 W2的焊接終止位置PE為止的部分?！雌驴诓坎襟ES1 S6〉 (步驟S1)將單面焊接裝置l的坡口外形傳感器3安裝在坡口 V內(nèi)，將焊炬2、 2、 2的前端設(shè)定為與坡口 V—致。接著，將此時(shí)的焊炬2、 2、 2的位置 坐標(biāo)(焊炬前端坐標(biāo))存儲(chǔ)到焊炬前端坐標(biāo)存儲(chǔ)器9A中。而且，開始由坡 口外形傳感器3進(jìn)行的坡口仿形動(dòng)作。具體地說，基于坡口外形傳感器3 測(cè)得的坡口的偏離，通過焊接位置控制部9對(duì)焊接行駛臺(tái)車4向橫斷方向YL的移動(dòng)進(jìn)行控制，同時(shí)使焊接行駛臺(tái)車4沿架設(shè)方向XL移動(dòng)，通過 焊炬2、 2、 2對(duì)坡口 V(被焊接材Wl、 W2)進(jìn)行焊接。而且，也可以對(duì)向橫斷方向YL的移動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，但優(yōu)選在焊接 行駛臺(tái)車4(焊炬前端)的橫斷方向上的目標(biāo)位置(移動(dòng)量)超過士2mm的范 圍的情況下進(jìn)行。 (步驟S2)在繼續(xù)進(jìn)行步驟Sl的坡口仿形動(dòng)作(被焊接材的焊接)的同時(shí)，對(duì)焊接 行駛臺(tái)車4的架設(shè)方向的位置坐標(biāo)(現(xiàn)在位置)進(jìn)行判斷。當(dāng)判斷位置坐標(biāo) 的移動(dòng)量增加(Yes)規(guī)定距離(圖6中為100mm)時(shí)，進(jìn)入到下一步驟S3。 此時(shí)，移動(dòng)量是指通過行駛軌移動(dòng)機(jī)構(gòu)5的行駛軌驅(qū)動(dòng)部5b的計(jì)算機(jī)測(cè) 得的電機(jī)的驅(qū)動(dòng)量。此外，當(dāng)判斷移動(dòng)量沒有增加(No)規(guī)定距離時(shí)，直到 移動(dòng)量超過規(guī)定距離為止，繼續(xù)進(jìn)行坡口仿形動(dòng)作(被焊接材的焊接)。 (步驟S3)對(duì)應(yīng)基于坡口外形傳感器3測(cè)得的坡口的偏離，移動(dòng)被控制的滑塊(臺(tái) 車移動(dòng)機(jī)構(gòu))6的移動(dòng)量(電機(jī)驅(qū)動(dòng)量)，以及行駛軌移動(dòng)機(jī)構(gòu)5的移動(dòng)量(電 機(jī)驅(qū)動(dòng)量)，將焊炬2、 2、 2的位置坐標(biāo)(現(xiàn)在位置)存儲(chǔ)到焊炬前端坐標(biāo)存 儲(chǔ)器9A中。 (步驟S勺如圖7所示，通過焊縫斜率計(jì)算部9B，由步驟S3的位置坐標(biāo)算出、 存儲(chǔ)焊炬軌跡(焊縫)的斜率ei，該焊縫的斜率的計(jì)算存儲(chǔ)， 一直進(jìn)行到下 面步驟S6的坡口仿形動(dòng)作完成為止，對(duì)斜率e 1 9 4進(jìn)行計(jì)算存儲(chǔ)。實(shí)際 上，算出的斜率在每一次計(jì)算時(shí)都被更新，最新的斜率被存儲(chǔ)。因此，坡 口仿形動(dòng)作完成時(shí)斜率e 4(焊接行駛臺(tái)車4(坡口外形傳感器3)到達(dá)密封焊 縫S的焊接開始一側(cè)的端部PB之前被計(jì)算存儲(chǔ)的斜率)被存儲(chǔ)。 (步驟S5)通過終端檢測(cè)器IO(密封焊縫端部判斷部9C)，對(duì)坡口外形傳感器3 是否到達(dá)密封焊縫的焊接開始一側(cè)的端部PB進(jìn)行判斷。具體地說，就是 判斷終端檢測(cè)器10檢測(cè)被焊接材Wl、 W2的端部(引出板Wb的終端)的 信號(hào)，是否被輸入到密封焊縫端部判斷部9C中。當(dāng)判斷坡口外形傳感器 3沒有到達(dá)(No)焊接開始一側(cè)的端部PB的情況下，反復(fù)進(jìn)行所述步驟S2 S4。當(dāng)判斷坡口外形傳感器3到達(dá)(Yes)焊接開始一側(cè)的端部PB的情 況下，進(jìn)入到下一步驟S6。 (步驟S6)終止坡口外形傳感器3進(jìn)行的坡口仿形動(dòng)作，進(jìn)入到下一步驟7。 (步驟S7)將坡口外形傳感器3從坡口 V提升，使其退避，基于在所述步驟S4 中存儲(chǔ)的焊縫斜率(最新的焊縫斜率e 4)，通過焊接位置控制部9(臺(tái)車移動(dòng) 處理部9E)算出向橫向方向YL的移動(dòng)量。以該移動(dòng)量使焊接行駛臺(tái)車4 向橫向方向YL移動(dòng)，同時(shí)使焊接行駛臺(tái)車4沿架設(shè)方向XL移動(dòng)，通過 焊炬2、 2、 2繼續(xù)對(duì)被焊接材W1、 W2(密封焊縫S)進(jìn)行焊接。而且，判 斷焊接行駛臺(tái)車4是否到達(dá)被焊接材Wl、 W2的焊接終止位置PE。當(dāng)判斷焊接行駛臺(tái)車4到達(dá)(Yes)焊接終止位置PE時(shí)，終止焊接。另 外，當(dāng)判斷焊接行駛臺(tái)車4沒有到達(dá)(No)焊接終止位置PE時(shí)，進(jìn)入到下 ~"步驟S8 0此外，判斷焊接行駛臺(tái)車4是否到達(dá)焊接終止位置PE時(shí)，采用被事 先存儲(chǔ)在焊接位置控制部9中的焊接終止位置PE的位置坐標(biāo)。而且，焊 接終止位置PE通常被設(shè)置在引出板Wb上。 (步驟S8)通過所述步驟S7判斷焊接行駛臺(tái)車4沒有到達(dá)(No)焊接終止位置PE 時(shí)，判斷相對(duì)于焊接行駛臺(tái)車4沿架設(shè)方向XL的單位移動(dòng)量的向橫斷方 向YL的移動(dòng)量，即焊炬2、 2、 2的前端的目標(biāo)位置，是否超過了允許范 圍(士2mm的范圍)。當(dāng)判斷目標(biāo)位置沒有超過(No)允許范圍時(shí)，不對(duì)焊接 行駛臺(tái)車4向橫向方向YL的移動(dòng)進(jìn)行控制，而返回到步驟S7。當(dāng)判斷目 標(biāo)位置超過(Yes)允許范圍時(shí)，進(jìn)入到下一步驟S9。 (步驟S9)基于在所述步驟S7中算出的焊接行駛臺(tái)車4向橫向方向YL的移動(dòng) 量，對(duì)焊炬(焊炬前端)的目標(biāo)位置進(jìn)行定位，返回到所述步驟S7。以上，對(duì)本發(fā)明的單面裝置以及單面焊接方法的實(shí)施方式進(jìn)行了說 明，但本發(fā)明所涉及的單面焊接裝置及單面焊接方法，并不限定于所述說 明中的構(gòu)成，再不超出權(quán)利要求的范圍內(nèi)可以進(jìn)行變更。例如，單面焊接裝置的坡口外形傳感器，只要能夠?qū)ζ驴诘钠x進(jìn)行 檢測(cè)，可以用使用光等的傳感器替代用圖4(a)、 (b)所示的壓力值測(cè)量坡口 的偏離。另外，坡口外形傳感器也可以被設(shè)為能夠?qū)γ芊夂缚p的焊接開始 一側(cè)的端部進(jìn)行檢測(cè)。另外，本發(fā)明的單面焊接方法，也可以不進(jìn)行所述步驟8的判斷，而 以最新的焊縫斜率9 4，實(shí)時(shí)地使焊接行駛臺(tái)車4向橫向方向YL移動(dòng)，而 對(duì)密封焊縫部進(jìn)行焊接。
權(quán)利要求
1.一種單面焊接裝置，其特征在于，包括沿著坡口的長(zhǎng)度方向的一端側(cè)具有密封焊道的被焊接材的所述坡口的長(zhǎng)度方向架設(shè)的行駛軌；支承朝向所述被焊接材垂下的焊炬的焊接行駛臺(tái)車；懸架所述焊接行駛臺(tái)車，使其沿所述行駛軌的架設(shè)方向移動(dòng)的行駛軌移動(dòng)機(jī)構(gòu)；使所述焊接行駛臺(tái)車沿與所述行駛軌的架設(shè)方向正交的橫斷方向移動(dòng)的臺(tái)車移動(dòng)機(jī)構(gòu)；被所述焊接行駛臺(tái)車支承的坡口外形傳感器，所述坡口外形傳感器先行于所述焊炬，在所述坡口內(nèi)移動(dòng)，到所述密封焊縫的焊接開始側(cè)的端部為止，檢測(cè)所述坡口的偏離；以及對(duì)所述焊接行駛臺(tái)車的移動(dòng)進(jìn)行控制的焊接位置控制部，其中，所述焊接位置控制部，包括對(duì)所述焊炬的架設(shè)方向及橫斷方向的位置坐標(biāo)進(jìn)行存儲(chǔ)的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)；焊縫斜率計(jì)算部，其根據(jù)所述焊接行駛臺(tái)車沿架設(shè)方向每移動(dòng)規(guī)定距離時(shí)被存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的所述位置坐標(biāo)，計(jì)算焊縫的斜率；以及控制所述焊接行駛臺(tái)車向橫斷方向的移動(dòng)的臺(tái)車移動(dòng)處理部，其中，所述臺(tái)車移動(dòng)處理部，在所述坡口外形傳感器到達(dá)所述密封焊縫的焊接開始側(cè)的端部的過程中，根據(jù)由所述坡口外形傳感器檢測(cè)到的所述坡口的偏離，對(duì)所述焊接行駛臺(tái)車向橫斷方向的移動(dòng)進(jìn)行控制，并且，在所述坡口外形傳感器到達(dá)所述密封焊縫的焊接開始側(cè)的端部后，根據(jù)由所述焊縫斜率計(jì)算部算出的所述焊縫的斜率，對(duì)所述焊接行駛臺(tái)車向橫斷方向的移動(dòng)進(jìn)行控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的單面焊接裝置，其特征在于，所述焊接位 置控制部具備在所述焊接行駛臺(tái)車沿架設(shè)方向每移動(dòng)規(guī)定距離時(shí)，對(duì)由所 述焊接斜率計(jì)算部算出的焊縫的斜率進(jìn)行存儲(chǔ)的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，在所述坡口外 形傳感器到達(dá)所述密封焊縫的焊接開始側(cè)的端部后，所述臺(tái)車移動(dòng)處理部，根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的所述焊縫的斜率，對(duì)焊接行駛臺(tái)車向橫 斷方向的移動(dòng)進(jìn)行控制。
3. —種使用權(quán)利要求1或2所述的單面焊接裝置進(jìn)行焊接的單面焊 接方法，其特征在于，從所述被焊接材的焊接開始位置到所述密封焊縫的焊接開始側(cè)的端 部為止，根據(jù)由所述坡口外形傳感器檢測(cè)到的所述坡口的偏離，對(duì)所述焊 接行駛臺(tái)車向橫斷方向的移動(dòng)進(jìn)行控制，同時(shí)，使所述焊接行駛臺(tái)車沿架 設(shè)方向移動(dòng)，用所述焊炬對(duì)所述被焊接材進(jìn)行焊接，同時(shí)，在所述焊接行 駛臺(tái)車沿架設(shè)方向每移動(dòng)規(guī)定距離時(shí)，根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)中的所述 位置信息，計(jì)算焊縫的斜率，并且，越過所述密封焊縫的焊接開始側(cè)的端部到所述被焊接材的焊接 終止位置為止，使所述坡口外形傳感器從所述坡口退避，根據(jù)所述坡口外 形傳感器即將到達(dá)所述密封焊縫的焊接開始側(cè)的端部時(shí)由所述焊縫斜率 計(jì)算部計(jì)算出的所述焊縫的斜率，對(duì)所述焊接行駛臺(tái)車向橫斷方向的移動(dòng) 進(jìn)行控制，同時(shí)，使所述焊接行駛臺(tái)車沿架設(shè)方向移動(dòng)，通過所述焊炬對(duì) 所述被焊接材進(jìn)行焊接。
全文摘要
一種單面焊接裝置，具備行駛軌、焊炬、焊接行駛臺(tái)車、行駛軌移動(dòng)機(jī)構(gòu)、臺(tái)車移動(dòng)機(jī)構(gòu)、坡口外形傳感器、焊接位置控制部，焊接位置控制部具備存儲(chǔ)焊炬的位置坐標(biāo)的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，和基于位置坐標(biāo)算出焊縫斜率的焊縫斜率計(jì)算部，以及臺(tái)車移動(dòng)處理部，該臺(tái)車移動(dòng)處理部，在坡口外形傳感器到達(dá)密封焊縫的焊接開始一側(cè)的端部為止，基于坡口的偏離，對(duì)焊接行駛臺(tái)車向橫斷方向的移動(dòng)進(jìn)行控制；在到達(dá)焊接開始一側(cè)的端部后，基于由焊縫斜率計(jì)算部算出的焊縫斜率，對(duì)橫向方向的移動(dòng)進(jìn)行控制。通過這樣的構(gòu)成，在焊接部的終端部上，可以消除焊炬的目標(biāo)偏離而提高焊接品質(zhì)，并且可以無需通過繁雜的手動(dòng)操作進(jìn)行目標(biāo)調(diào)整作業(yè)，使焊接的全自動(dòng)運(yùn)行成為可能。
文檔編號(hào)B23K9/127GK101274386SQ200810082369
公開日2008年10月1日 申請(qǐng)日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
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