JP2001179448A - Automatic overhead welding equipment - Google Patents

Automatic overhead welding equipment

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Publication number
JP2001179448A
JP2001179448A JP36507699A JP36507699A JP2001179448A JP 2001179448 A JP2001179448 A JP 2001179448A JP 36507699 A JP36507699 A JP 36507699A JP 36507699 A JP36507699 A JP 36507699A JP 2001179448 A JP2001179448 A JP 2001179448A
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JP
Japan
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welding
traveling
boom
groove
moving
Prior art date
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Pending
Application number
JP36507699A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiji Matsuda
英治 松田
Hiroshi Murayama
宏 村山
Takanobu Sano
孝信 佐野
Yuji Sugitani
祐司 杉谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Engineering Corp
Ship and Ocean Foundation
Original Assignee
Ship and Ocean Foundation
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide welding equipment which can freely travel on a road surface without using rails for traveling of the welding equipment, and to enable the overhead welding of members to be welded without being affected by obstacles such as the projecting and recessing parts, etc., of the road surface. SOLUTION: The welding equipment comprises a railless system traveling device 1 traveling on the road surface 100 by the autopilot system of wheels, a railless system welding machine 2 performing overhead welding while moving on the surfaces of the members to be welded 200, a boom device 3 installed on the traveling device and pivotally supporting the welding machine 2 at its tip part, a groove detection device 4 and having two groove profile sensors 41, 42 arranged before and behind in the proceeding direction of welding and oscillatable in the direction crossing a groove 210, an air cylinder 51 moving vertically the boom device 3, a turning device 6 turning the boom device 3, and a lateral moving device 7 moving the boom device 3 in the groove width direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、船殻ブロックなど
の大型部材の上向溶接を自動的に行う自動上向溶接装置
に関する。
The present invention relates to an automatic upward welding apparatus for automatically performing upward welding of a large member such as a hull block.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、大型の構造物を扱う建造ドック内
での溶接作業はほとんどが熟練溶接士によって行われて
おり、特に船底外板部の突合せ溶接は船体の内側から手
溶接で実施されていたため、その自動化が要請されてい
た。しかし、船体内側からの溶接施工では、内部に多数
の骨材が存在しており、狭隘な空間で実施する必要があ
るため、船体内に溶接装置を設置し稼働させることは非
常に困難となる。そこで、船体の外側(下側)から溶接
する方が都合がよいが、この場合、溶接が上向溶接とな
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, most of welding work in a construction dock handling a large structure is performed by a skilled welder. In particular, butt welding of a bottom shell is performed by hand welding from the inside of a hull. Had to be automated. However, when performing welding from inside the hull, there are many aggregates inside and it is necessary to carry out in a narrow space, so it is very difficult to install and operate welding equipment inside the hull . Therefore, it is more convenient to perform welding from the outside (lower side) of the hull, but in this case, the welding is upward welding.

【0003】上向溶接の場合、溶接トーチ、開先倣いセ
ンサ、裏当材等の装置を下側から支える溶接機を溶接線
に沿って走行させる必要があり、このような従来例とし
て、例えば、溶接対象物に磁石による吸着力を利用して
レールを溶接線と平行に取り付け、そのレール上を溶接
ヘッド部が走行するようにしたり、あるいは、特開平1
0−230359号公報や特開平10−230360号
公報に示すように、磁石による吸着式の走行クローラを
用いて船底外板部に吸着しつつ走行させながら上向溶接
を行うものがあった。
[0003] In the case of upward welding, it is necessary to run a welding machine that supports devices such as a welding torch, a groove scanning sensor, and a backing material from below along a welding line. A rail is attached to an object to be welded in parallel with a welding line by using an attraction force of a magnet, and a welding head portion runs on the rail.
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 0-230359 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-230360, there has been a method in which upward welding is performed while traveling while being attracted to the bottom plate of a ship using a traveling crawler of a magnet type.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、船体の外側か
ら上向溶接を行う場合においては、特に渠底や船底外板
部の表面の凹凸が問題となる。建造ドック内の路面には
凹凸があり、また縦、横方向の勾配や段差等があり、さ
らには溶接や切断等に用いられるケーブルやホース等が
多数散在している。そのため、溶接機の走行用レールを
渠底面に着脱可能に敷設するとしても、これら凹凸部や
ホース類の障害物を排除もしくは回避する必要があり、
その作業が非常に煩雑で、実施面で難点が多い。また、
磁石等を用いて直接溶接対象物にレールを取り付ける場
合でも、船底外板部の表面は必ずしも平坦ではなく、傾
斜や曲がりの他、溶接ビードなどの突起物があり、さら
には船体外板部の形態の多様性から、同様にレールの取
付作業が容易ではない。したがって、レールを用いる方
法は船底外板部の上向突合せ溶接には不適である。
However, in the case of performing upward welding from the outside of the hull, unevenness on the surface of the culvert and the outer plate of the hull is particularly problematic. The road surface in the building dock has irregularities, and there are vertical and horizontal gradients and steps, and many cables and hoses used for welding and cutting are scattered. Therefore, even if the traveling rail of the welding machine is removably laid on the bottom of the culvert, it is necessary to eliminate or avoid these obstacles such as uneven portions and hoses.
The work is very complicated, and there are many difficulties in implementation. Also,
Even when the rail is directly attached to the object to be welded using magnets or the like, the surface of the bottom outer plate is not necessarily flat, and there are projections such as welding beads in addition to inclination and bending, and furthermore, the hull outer plate Similarly, rail mounting work is not easy due to the variety of forms. Therefore, the method using the rail is not suitable for upward butt welding of the bottom plate of the ship.

【0005】また、上記公報に示すような吸着式走行ク
ローラを用いるものでは、磁石の磁力が弱い場合、溶接
機の重量が制限されたり、脱離した場合の安全装置など
を設置する必要があり、逆に磁力が強い場合は、脱離を
行う作業が難しく非効率的になるという問題がある。し
たがって、吸着走行式の溶接装置も実用上難点が多いも
のである。
[0005] Further, in the case of using the attraction type traveling crawler as disclosed in the above-mentioned publication, when the magnetic force of the magnet is weak, it is necessary to limit the weight of the welding machine or to install a safety device in case of detachment. On the other hand, when the magnetic force is strong, there is a problem that the operation of desorption is difficult and inefficient. Therefore, the adsorption traveling type welding apparatus also has many practical difficulties.

【0006】また、船底外板部の自動上向溶接を実現す
るためには、建造ドック内では、ドックという特性上、
溶接継手を移動させることは不可能であり、溶接装置を
常設できない。よって、移動式であることが当然の前提
条件となる。
Further, in order to realize automatic upward welding of the outer shell portion of a ship, in the construction dock, due to the characteristics of the dock,
It is impossible to move the welding joint, and the welding equipment cannot be permanently installed. Therefore, it is a natural prerequisite that it be mobile.

【0007】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、溶接装置の走行用レールを
用いないで路面を自由に走行することができ、かつ路面
の凹凸等の障害物に影響されることなく被溶接部材の上
向溶接を可能とする自動上向溶接装置を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and can freely travel on a road surface without using a traveling rail of a welding device. It is an object of the present invention to provide an automatic upward welding device which enables upward welding of a member to be welded without being affected by obstacles.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係る自動上向溶
接装置は、路面を車輪の自動操舵方式により走行する無
軌道式の走行手段と、被溶接部材の表面を移動して上向
溶接を行う無軌道式の溶接機と、前記走行手段上に設置
され、前記溶接機を軸支するブーム手段と、前記溶接機
の前方にあって、溶接進行方向の前後に配設され、開先
を横断する方向に揺動可能な2つのセンサを有する開先
検出手段と、前記ブーム手段を上下移動させる駆動シリ
ンダ手段、旋回させる旋回手段および開先幅方向に移動
させる横移動手段と、を備えたことを特徴とするもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION An automatic upward welding apparatus according to the present invention is a trackless traveling means for traveling on a road surface by an automatic steering system of wheels, and performs upward welding by moving the surface of a member to be welded. A trackless type welding machine to be performed, a boom means installed on the traveling means and supporting the welding machine, and disposed in front of the welding machine, before and after in the welding traveling direction, and traversing the groove. Groove detecting means having two sensors capable of swinging in the direction of rotation, driving cylinder means for vertically moving the boom means, turning means for turning, and lateral moving means for moving the groove in the groove width direction. It is characterized by the following.

【0009】このように構成することにより、走行手段
はレールを用いることなく車輪の自動操舵方式により路
面を走行し、また、走行手段上に搭載されたブーム手段
を介してその先端部に取り付けられた溶接機もレールを
用いることなく被溶接部材面を移動する。したがって、
レールおよびその取付・取外し作業が完全に不要とな
る。また、溶接中、溶接機は駆動シリンダ手段によって
被溶接部材に押し付けられており、溶接トーチと被溶接
部材面の上下方向の相対的な位置ずれは生じない。開先
幅方向に対しては、溶接機の前方において、溶接進行方
向の前後に配設された2つのセンサ手段が開先を横断す
る方向に揺動することによって、開先中心と揺動中心と
の変位を検出することができる。この前後2つの検出さ
れた変位量から溶接線方向に対する溶接機進行方向の角
度変位がわかるので、旋回手段および横移動手段によっ
てブーム手段を旋回、横移動させることにより変位量お
よび角度変位を修正することができ、これによって開先
中心倣いつまり自動溶接線追従を行わせることができ
る。
[0009] With this configuration, the traveling means travels on the road surface by the automatic steering system of the wheels without using the rail, and is attached to the tip of the traveling means via the boom means mounted on the traveling means. The welding machine also moves on the surface of the member to be welded without using a rail. Therefore,
The rail and the work of mounting and removing the rail are completely unnecessary. Further, during welding, the welding machine is pressed against the member to be welded by the drive cylinder means, so that there is no relative displacement between the welding torch and the surface of the member to be welded in the vertical direction. With respect to the groove width direction, two sensor means disposed before and after the welding machine in the front of the welding machine swing in the direction crossing the groove, so that the center of the groove and the center of the swing Can be detected. Since the angular displacement in the traveling direction of the welding machine with respect to the welding line direction is known from the two detected displacement amounts before and after, the displacement amount and the angular displacement are corrected by turning and laterally moving the boom means by the turning means and the lateral moving means. Thus, groove center scanning, that is, automatic welding line following can be performed.

【0010】また、本発明の自動上向溶接装置におい
て、前記走行手段の車輪は、4輪のうち少なくとも2輪
が対角線上に配設された、操舵機能を有する駆動車輪
で、かつ、片側の前後2輪が車体にクレードル式に軸支
された車台に取り付けてなることを特徴とする。
[0010] In the automatic upward welding apparatus according to the present invention, the wheels of the traveling means are drive wheels having a steering function and at least two of the four wheels are arranged diagonally, and one of the wheels is provided on one side. It is characterized in that the front and rear two wheels are mounted on a chassis which is pivotally supported on the vehicle body in a cradle manner.

【0011】渠底面のような凹凸や勾配、段差等がある
路面を走行させる場合、走行手段がこれらの障害物をス
ムーズに乗り越えるようにする必要がある。操舵機能を
有する駆動車輪の一つはクレードル式車台の、例えば前
位置に取り付けられ、もう一つの駆動車輪はクレードル
式車台を軸支する車体の後ろ位置に配設されているの
で、上記障害物があっても、クレードル式車台が上下方
向に揺動するため、常に全輪が接地した状態で上記障害
物をスムーズに乗り越えることができる。また、駆動車
輪は操舵機能を有するので、溶接機の溶接トーチが常に
溶接線上を移動するように走行手段を走行させることが
できる。
When traveling on a road surface having irregularities, gradients, steps or the like such as a bottom of a culvert, it is necessary for the traveling means to smoothly overcome these obstacles. One of the drive wheels having a steering function is attached to, for example, a front position of a cradle-type chassis, and the other drive wheel is disposed at a position behind a vehicle body that supports the cradle-type chassis. Even if there is, the cradle-type chassis swings up and down, so that the obstacle can be smoothly overcome with all wheels always in contact with the ground. Further, since the drive wheels have a steering function, the traveling means can be caused to travel such that the welding torch of the welding machine always moves on the welding line.

【0012】また、本発明の自動上向溶接装置におい
て、前記走行手段に、溶接電源、溶接トーチ、センシン
グ機器、制御装置、シールドガス供給装置、ワイヤ送給
装置、冷却水供給装置等の溶接機材一式を搭載してなる
ことを特徴とする。
In the automatic upward welding apparatus according to the present invention, the traveling means includes a welding power source, a welding torch, a sensing device, a control device, a shielding gas supply device, a wire supply device, a cooling water supply device, and other welding equipment. It is characterized by being equipped with a set.

【0013】このように構成することにより、自動上向
溶接装置がコンパクトになり、ケーブル・ホース類を引
き回すことがないため、狭い渠底での走行もスムーズに
行うことができる。
[0013] With this configuration, the automatic upward welding apparatus is made compact, and since cables and hoses are not routed, traveling on a narrow culvert can be smoothly performed.

【0014】また、本発明の自動上向溶接装置におい
て、前記溶接機は、移動速度を検出するセンサ手段を有
することを特徴とする。
Further, in the automatic upward welding apparatus according to the present invention, the welding machine has a sensor means for detecting a moving speed.

【0015】このセンサ手段により、被溶接部材面を移
動する溶接機の実際の移動速度を検出し、走行手段の走
行速度を補正することで、所定の溶接速度を保持するこ
とができる。
By this sensor means, the actual moving speed of the welding machine moving on the surface of the member to be welded is detected, and by correcting the running speed of the running means, a predetermined welding speed can be maintained.

【0016】また、本発明の自動上向溶接装置におい
て、前記溶接機は、溶接線の傾斜角度を検出するセンサ
手段を有することを特徴とする。
Further, in the automatic upward welding apparatus according to the present invention, the welding machine has a sensor means for detecting an inclination angle of a welding line.

【0017】被溶接部材が曲面や傾斜面等を有する場
合、このセンサ手段によって溶接線の傾斜角度を検出
し、その傾斜角度に応じて走行手段の走行速度を補正す
ることで、所定の溶接速度で曲面や傾斜面等を溶接する
ことができる。
When the member to be welded has a curved surface, an inclined surface, or the like, the inclination angle of the welding line is detected by the sensor means, and the traveling speed of the traveling means is corrected in accordance with the inclination angle, so that a predetermined welding speed is obtained. Can be used to weld curved or inclined surfaces.

【0018】また、本発明の自動上向溶接装置におい
て、前記ブーム手段は、前記駆動シリンダ手段により軸
支し、該ブームの基端部を前記横移動手段上に移動可能
に設けられた前記旋回手段の旋回軸により軸支してなる
ことを特徴とする。
Further, in the automatic upward welding apparatus according to the present invention, the boom means is pivotally supported by the drive cylinder means, and the turning end provided to be able to move a base end of the boom on the lateral movement means. It is characterized in that it is supported by the turning shaft of the means.

【0019】このように構成することにより、ブームの
先端部に取り付けられた溶接機を旋回手段の旋回軸を横
移動させることで旋回させることができ、また旋回手段
を取り付けた横移動手段の横移動軸を横移動させること
で、溶接機全体を開先幅方向に横移動させることができ
る。したがって、旋回手段の旋回軸および横移動手段の
横移動軸の移動量を、前記2つのセンサ手段により検出
された変位量および変位角を基に、制御することによっ
て、前述した溶接トーチの自動溶接線追従を行うことが
できる。また、旋回手段の旋回軸の横移動量から旋回角
すなわち操舵角を検出できるので、これに基づいて走行
手段の自動操舵走行が可能となる。
With this configuration, the welding machine attached to the end of the boom can be turned by moving the turning axis of the turning means laterally, and the welding machine attached to the tip of the boom can be turned laterally. By laterally moving the moving shaft, the entire welding machine can be laterally moved in the groove width direction. Therefore, by controlling the amount of movement of the turning axis of the turning means and the amount of movement of the lateral moving axis of the lateral moving means on the basis of the displacement amount and the displacement angle detected by the two sensor means, automatic welding of the welding torch described above is performed. Line following can be performed. In addition, since the turning angle, that is, the steering angle can be detected from the lateral movement amount of the turning axis of the turning means, the traveling means can automatically steer based on this.

【0020】また、本発明の自動上向溶接装置におい
て、前記ブーム手段は、伸縮可能なブームを有すること
を特徴とする。
Further, in the automatic upward welding apparatus according to the present invention, the boom means has an extendable boom.

【0021】特に水平な船底外板部から曲がり部を有す
るビルジ外板部までを溶接するような場合、渠底から溶
接部の高さが大きく変動するので、ブーム手段を伸縮可
能に構成することが好ましい。
Especially when welding from a horizontal bottom shell to a bilge shell having a bend, the height of the weld from the bottom changes greatly, so that the boom means is configured to be extendable. Is preferred.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】図1は本発明の実施の形態を示す
自動上向溶接装置の概略側面図で、図2は上面図、図3
は正面図(但し、溶接機前部の開先検出装置は省略)で
ある。この自動上向溶接装置は、大別して、渠底面10
0上を車輪の自動操舵方式により走行(走行方向は矢印
aで示す。)する無軌道式の走行装置1と、同じく無軌
道式の溶接機2を先端部にて支持するブーム装置3と、
溶接機2の前方にあって、溶接進行方向(矢印b方向)
の前後2つのセンサ41、42により開先位置を検出す
る開先検出装置4と、ブーム装置3の上下移動、旋回お
よび開先幅方向への左右移動をそれぞれ行う駆動シリン
ダ装置5、旋回装置6および横移動装置7とから構成さ
れている。また、上記2つのセンサ41、42を持つ開
先検出装置4と、ブーム装置3の旋回装置6および横移
動装置7は溶接機2の自動溶接線追従機構となってい
る。図中、200は被溶接部材の船底外板部、201は
骨材、210は開先である。
FIG. 1 is a schematic side view of an automatic upward welding apparatus showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a top view, and FIG.
Is a front view (however, the groove detection device at the front of the welding machine is omitted). This automatic upward welding apparatus is roughly divided into
A trackless traveling device 1 that travels on the vehicle 0 by an automatic steering system of wheels (the traveling direction is indicated by an arrow a); a boom device 3 that also supports a trackless welding machine 2 at a tip end;
In front of the welding machine 2, in the direction of welding progress (direction of arrow b)
A groove detecting device 4 for detecting a groove position by two sensors 41 and 42 before and after, a drive cylinder device 5 for turning the boom device 3 up and down, turning and moving left and right in a groove width direction, respectively, and a turning device 6. And the lateral moving device 7. The groove detecting device 4 having the two sensors 41 and 42, the turning device 6 and the lateral moving device 7 of the boom device 3 constitute an automatic welding line following mechanism of the welding machine 2. In the drawing, reference numeral 200 denotes a ship bottom outer plate portion of a member to be welded, 201 denotes an aggregate, and 210 denotes a groove.

【0023】走行装置1は、さらに図4、図5に示すよ
うに、4つの車輪を備え、そのうちの少なくとも2輪は
操舵機能を持つ駆動車輪11とし、その他の2輪は自在
車輪12としている。そしてさらに、駆動車輪11およ
び自在車輪12をそれぞれ対角線上に配置するととも
に、片側の前後2輪の駆動車輪11と自在車輪12をピ
ン13により車体10にクレードル式に上下揺動自在に
支持された車台14に取り付け、4つの車輪の全てが、
渠底面100の路面状態(凹凸や勾配、段差、その他ホ
ース類等の障害物の存在)にかかわらず、常に接地して
これら障害物をスムーズに乗り越えるようにしている
(図6参照)。図中、15は駆動車輪11の駆動用モー
タ、16は駆動車輪11の操舵用モータで、平歯車17
を介して車輪11を平面上で回動させて操舵する。操舵
用モータ16には駆動車輪11の操舵角を設定するため
のエンコーダ(図示せず)が取り付けられている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the traveling device 1 further includes four wheels, at least two of which are drive wheels 11 having a steering function, and the other two are free wheels 12. . Further, the drive wheels 11 and the universal wheels 12 are respectively arranged on diagonal lines, and the two front and rear drive wheels 11 and the universal wheels 12 are supported on the vehicle body 10 by pins 13 so as to be swingable up and down in a cradle manner. Attached to chassis 14, all four wheels
Irrespective of the road surface condition of the culvert 100 (existence of irregularities, gradients, steps, and other obstacles such as hoses), it is always grounded so that these obstacles can be smoothly overcome (see FIG. 6). In the figure, reference numeral 15 denotes a driving motor for the driving wheel 11, 16 denotes a steering motor for the driving wheel 11, and a spur gear 17.
The wheel 11 is turned on a plane via the steering wheel to be steered. An encoder (not shown) for setting the steering angle of the drive wheel 11 is attached to the steering motor 16.

【0024】また、上記車体10上には、ブーム装置3
の支持台18のほかに、溶接に必要な付属設備8である
ところの、溶接電源81、制御装置82、溶接ワイヤ送
給装置83、シールドガス供給装置84、水冷装置8
5、その他ケーブル・ホース類や操作盤(図示せず)な
どの溶接機材一式を搭載している。
The boom device 3 is mounted on the vehicle body 10.
, A welding power source 81, a control device 82, a welding wire feeding device 83, a shielding gas supply device 84, a water cooling device 8, which are auxiliary equipments 8 necessary for welding.
5. Equipped with a set of welding equipment such as cables and hoses and an operation panel (not shown).

【0025】溶接機2は、同じくレールを用いない無軌
道式の自由走行体からなり、複数の溶接トーチ21、2
2を備え、直交する2つのピン31、32によって車体
20をブーム30の先端部に軸支し、無駆動の車輪23
によって船底外板部200の外面(下面)を移動するよ
うになっている。図中、24は溶接機2の移動速度(溶
接速度)を検出するためのエンコーダである。なお、溶
接機2の車輪23には商品名「オムニホイル」と呼ばれ
るような進行方向とそれに直角の横方向の双方向回転移
動ができる形式の車輪を用いている。
The welding machine 2 is composed of a trackless free running body which does not use rails.
The vehicle body 20 is pivotally supported on the tip of the boom 30 by two orthogonal pins 31 and 32, and the non-driven wheels 23
As a result, the outer surface (lower surface) of the bottom shell 200 is moved. In the figure, reference numeral 24 denotes an encoder for detecting the moving speed (welding speed) of the welding machine 2. The wheels 23 of the welding machine 2 are of a type that can be bidirectionally rotated in a traveling direction and a transverse direction perpendicular to the traveling direction, such as a product name “omni wheel”.

【0026】溶接方法は、特に限定するものではない
が、例えば、本出願人の特許出願(特願平11−138
405号)に係る多電極の上向溶接方法が適当である。
この方法は、図7に示すように、細径の溶接トーチ2
1、22の湾曲した先端部を開先ギャップ内にほぼ水平
に挿入し、低位の先行電極と高位の後行電極により1ラ
ン(一度の走行)で溶接するものである。図中、24は
各電極の溶接ワイヤ、25はシールドガスノズル、26
は車体20に取り付けられた裏当材で、例えば水冷銅板
からなり、溶接機2の移動と共に開先210の下面を摺
動していく。27は先行ビード、28は後行ビードであ
る。
Although the welding method is not particularly limited, for example, a patent application (Japanese Patent Application No. 11-138) of the present applicant can be used.
No. 405) is suitable.
This method uses a small-diameter welding torch 2 as shown in FIG.
The curved tip portions 1 and 22 are inserted substantially horizontally into the groove gap, and are welded in one run (one run) by a lower leading electrode and a higher trailing electrode. In the figure, 24 is a welding wire for each electrode, 25 is a shield gas nozzle, 26
A backing material attached to the vehicle body 20 is made of, for example, a water-cooled copper plate, and slides on the lower surface of the groove 210 as the welding machine 2 moves. 27 is a preceding bead and 28 is a following bead.

【0027】開先検出装置4は、溶接機2の前方にあっ
て、溶接進行方向の前後に配設した2つの開先倣いセン
サ(例えばレーザセンサ)41、42を開先210を横
断する方向に揺動させる構成となっている。開先倣いセ
ンサ41、42は連結板43により揺動軸40に取り付
けられている。揺動軸40はサーボモータ44により駆
動され、揺動位置座標をサーボモータ44に取り付けら
れたエンコーダ45により検出するようにしている。開
先倣いセンサ41、42の揺動機構は公知のボールネジ
機構からなり、一定の振幅で開先倣いセンサ41、42
を往復移動させる。そしてその揺動中心の延長線上に上
記溶接トーチ21、22の中心が位置するように配設さ
れている。なお、溶接トーチ21、22は位置調整機構
(図示せず)として開先幅方向のX軸移動機構、トーチ
高さ方向のY軸移動機構および溶接線方向のZ軸移動機
構に取り付けられており、これらの移動機構もボールネ
ジ機構で構成されている。さらに、ウィービング溶接の
ためにトーチ先端を揺動させるよう揺動機構(図示せ
ず)が設けられている。
The groove detecting device 4 is provided in front of the welding machine 2 and has two groove scanning sensors (for example, laser sensors) 41 and 42 disposed before and after in the welding traveling direction in a direction crossing the groove 210. It is configured to swing. The groove scanning sensors 41 and 42 are attached to the swing shaft 40 by a connecting plate 43. The oscillating shaft 40 is driven by a servomotor 44, and the oscillating position coordinates are detected by an encoder 45 attached to the servomotor 44. The swing mechanism of the groove scanning sensors 41 and 42 is formed of a known ball screw mechanism, and has a constant amplitude.
To reciprocate. The welding torches 21 and 22 are arranged such that the centers of the welding torches 21 and 22 are located on an extension of the swing center. The welding torches 21 and 22 are attached to a X-axis moving mechanism in a groove width direction, a Y-axis moving mechanism in a torch height direction, and a Z-axis moving mechanism in a welding line direction as position adjusting mechanisms (not shown). These moving mechanisms are also constituted by ball screw mechanisms. Further, a swing mechanism (not shown) is provided to swing the tip of the torch for weaving welding.

【0028】図8は開先倣いセンサのレーザセンサによ
る開先幅検出方法を示す図である。この図は、レーザセ
ンサの揺動によって得られるレーザセンサの測長距離と
揺動軸座標位置との関係をあらわしている。開先210
が開口しているため、開先部ではレーザセンサの測長距
離が船底外板部200よりも長くなるので、測長距離が
急変する(閾値を超えたときの)開先左端211の座標
位置(−x)と開先右端212の座標位置(+x)を検
出し、この座標差を求めることによって開先(開口)幅
Gを検出することができる。
FIG. 8 is a diagram showing a groove width detecting method using a laser sensor of the groove copying sensor. This figure shows the relationship between the measurement length of the laser sensor obtained by the oscillation of the laser sensor and the coordinate position of the oscillation axis. Bevel 210
Because the opening is open, the measurement distance of the laser sensor is longer at the groove than at the bottom plate 200, so the coordinate position of the left end 211 of the groove changes suddenly (when the threshold value is exceeded). By detecting the coordinate position (+ x) of (−x) and the right end 212 of the groove, and obtaining the coordinate difference, the groove (opening) width G can be detected.

【0029】したがってまた、図9に示すように、開先
の中心座標位置と揺動軸の揺動中心座標位置の差を求め
ることによって、溶接線(開先中心線)220との変位
量Wを求めることができる。そしてさらに、前後2つの
レーザセンサ41、42のそれぞれについて溶接線との
変位量が求まるので、溶接線220と溶接機進行方向と
の変位角を求めることができ、これら変位量と変位角を
ブーム30の旋回装置6および横移動装置7により修正
することによって、溶接トーチ21、22の自動開先倣
いを行わせることができる。
Therefore, as shown in FIG. 9, the difference between the center coordinate position of the groove and the center coordinate position of the rocking shaft is determined to obtain the displacement W with respect to the welding line (groove center line) 220. Can be requested. Further, since the displacement amount with respect to the welding line is determined for each of the two front and rear laser sensors 41 and 42, the displacement angle between the welding line 220 and the traveling direction of the welding machine can be determined. By making corrections using the turning device 6 and the lateral moving device 7, automatic beveling of the welding torches 21, 22 can be performed.

【0030】ブーム装置3は、ブーム30の上下(俯
仰)、旋回、および開先幅方向への左右移動の各動作が
可能になっている。ブーム30の上下移動は駆動シリン
ダ装置、例えばエアシリンダ51によって行っている。
このエアシリンダ51はまた、ブーム先端部の溶接機2
を船体外板部200に押し付けるための押し付け手段と
なっている。そのため、ブーム30の中間部を旋回中心
33としてT型の自在軸33、34によりシリンダロッ
ド52に連結し、ブーム基端部を同じくT型の自在軸3
5、36により旋回装置6の旋回軸60に連結してい
る。また、エアシリンダ51はピン37で旋回装置6の
外枠に連結している。
The boom device 3 is capable of performing various operations such as up and down (upturn), turning, and lateral movement of the boom 30 in the groove width direction. The vertical movement of the boom 30 is performed by a drive cylinder device, for example, an air cylinder 51.
The air cylinder 51 is also provided with the welding machine 2 at the end of the boom.
Is pressed against the hull outer panel 200. Therefore, the middle part of the boom 30 is connected to the cylinder rod 52 by means of T-shaped free shafts 33 and 34 with the middle part of the boom 30 as the center of rotation 33, and the base end of the boom is similarly T-shaped
5 and 36, it is connected to the turning shaft 60 of the turning device 6. The air cylinder 51 is connected to an outer frame of the turning device 6 by a pin 37.

【0031】旋回装置6およびその下に設置される横移
動装置7はいずれも公知のボールネジ機構で構成されて
おり、それぞれ開先幅方向に直線移動するスライドブロ
ックからなる旋回軸60、横移動軸70を備えている。
したがって、旋回軸60を矢印cまたはd方向に横移動
させることによって、ブーム30および溶接機2を上記
自在軸33、34の垂直軸33を中心に旋回させること
ができ、また横移動軸70を矢印eまたはf方向に横移
動させることによって、ブーム30および溶接機2全体
を開先幅方向に横移動させることができる。これらブー
ム30の旋回軸60および横移動軸70はそれぞれサー
ボモータによって駆動され、各々の移動量は各サーボモ
ータに取り付けられたエンコーダによって検出される。
Each of the turning device 6 and the horizontal moving device 7 installed thereunder is constituted by a known ball screw mechanism, and each of the turning shaft 60 and the horizontal moving shaft comprises a slide block which moves linearly in the groove width direction. 70.
Therefore, the boom 30 and the welding machine 2 can be turned around the vertical axis 33 of the free axes 33 and 34 by moving the turning axis 60 in the direction of the arrow c or d. The boom 30 and the entire welding machine 2 can be moved laterally in the groove width direction by laterally moving in the direction of the arrow e or f. The turning shaft 60 and the lateral moving shaft 70 of the boom 30 are driven by servo motors, respectively, and the amount of each movement is detected by an encoder attached to each servo motor.

【0032】次に、この自動上向溶接装置の動作につい
て説明する。この自動上向溶接装置を渠底面100上に
設置し、ブーム30をエアシリンダ51によって持ち上
げ、ブーム先端部に取り付けられている溶接機2を船底
外板部200に下側から押し付ける。次に、トーチの位
置調整機構により溶接トーチ21、22の先端部を、溶
接ワイヤ24の先端部を目標位置(ここでは開先中心位
置)に位置決めし、溶接を開始する。
Next, the operation of the automatic upward welding apparatus will be described. The automatic upward welding apparatus is installed on the culvert bottom 100, the boom 30 is lifted by the air cylinder 51, and the welding machine 2 attached to the boom tip is pressed against the bottom shell 200 from below. Next, the torch position adjusting mechanism positions the tips of the welding torches 21 and 22 at the target position of the welding wire 24 at the target position (here, the groove center position), and starts welding.

【0033】船底外板部200の突合せ溶接は溶接トー
チ21、22の2電極により1ランで仕上げる上向溶接
としている。シールドガスは各電極に付属したノズル
(図示せず)と裏当材26に取り付けた上向きのノズル
25から吹き付けている。また、裏当材26である水冷
銅板により溶融池を保持しつつ、水冷銅板26を溶接機
2と共に移動させて溶接を行う(図7参照)。
The butt welding of the outer shell portion 200 is an upward welding in which two electrodes of the welding torches 21 and 22 are used to finish in one run. The shield gas is blown from a nozzle (not shown) attached to each electrode and an upward nozzle 25 attached to the backing material 26. Further, while holding the molten pool by the water-cooled copper plate as the backing material 26, the water-cooled copper plate 26 is moved together with the welding machine 2 to perform welding (see FIG. 7).

【0034】溶接の制御は、溶接機2の前方に設けた開
先倣いセンサ41、42から得られる開先情報と溶接条
件データベースから抽出する最適溶接条件による適応制
御としている。実験によれば、板厚16mmの鋼板を表
1に示す溶接条件で実施したところ、良好な溶接結果を
示した。
The welding control is adaptive control based on groove information obtained from groove tracking sensors 41 and 42 provided in front of the welding machine 2 and optimum welding conditions extracted from a welding condition database. According to the experiment, when a steel plate having a thickness of 16 mm was carried out under the welding conditions shown in Table 1, good welding results were shown.

【0035】[0035]

【表1】 [Table 1]

【0036】船底外板部200の上向突合せ溶接は、走
行装置1により、ブーム30の先端部に取り付けられた
溶接機2を船底外板部200の溶接線に沿って移動させ
ることにより実施される。ここで、走行装置1はレール
を用いない無軌道式のものであり、駆動車輪11の自動
操舵方式により渠底面100上を走行するものである。
また、溶接機2も無軌道式のもので、かつ、ブーム30
の先端部にピン31、32により上下・左右揺動自在に
取り付けられているので、エアシリンダ51によりブー
ム30を持ち上げることにより、溶接機2の全ての車輪
23が船底外板部200に接触し、一定の圧力で押し付
けられた状態で移動する。このため、溶接トーチ21、
22と被溶接部材の上下方向の相対的な位置ずれは生じ
ない。
The upward butt welding of the bottom shell 200 is carried out by moving the welding machine 2 attached to the tip of the boom 30 along the welding line of the bottom shell 200 by the traveling device 1. You. Here, the traveling device 1 is a trackless type that does not use rails, and travels on the culvert 100 by an automatic steering method of the drive wheels 11.
The welding machine 2 is also of a trackless type, and has a boom 30
All the wheels 23 of the welding machine 2 come into contact with the bottom outer panel 200 by lifting the boom 30 with the air cylinder 51 because the boom 30 is lifted up and down and left and right by the pins 31 and 32 at the tip of the. It moves while being pressed at a constant pressure. For this reason, welding torch 21,
There is no relative displacement between the workpiece 22 and the member to be welded in the vertical direction.

【0037】渠底面100には前述したように凹凸や勾
配、段差、ケーブル・ホース類などが存在している。し
かし、この走行装置1の車輪は4輪でそのうち少なくと
も2輪は操舵機能を有する駆動車輪11であり、駆動車
輪11と自在車輪12は対角線上に配設され、しかも片
側の前後2輪の駆動車輪1と自在車輪12がピン13に
より軸支されたクレードル式の車台14に取り付けられ
ているので、走行装置1は、図6に示すように、4輪と
も渠底面100に接地した状態でこれら凹凸などの障害
物110をスムーズに乗り越えることができる。また、
駆動車輪11または自在車輪12が障害物110を乗り
越えるときの車体10に作用する持ち上げ力や沈下力、
あるいは多少の衝撃力などは上記エアシリンダ51が吸
収するため、溶接機2の押し付け状態、言い換えれば、
溶接トーチ21、22による溶接状態に何ら影響を及ぼ
すものではない。なお、走行路上を横切るケーブル・ホ
ース類に対しては台形状の踏み板を被せておけばよい。
As described above, the culvert bottom 100 has irregularities, gradients, steps, cables and hoses, and the like. However, the traveling device 1 has four wheels, at least two of which are driving wheels 11 having a steering function. The driving wheels 11 and the universal wheels 12 are arranged diagonally, and the two front and rear wheels on one side are driven. Since the wheel 1 and the universal wheel 12 are mounted on a cradle-type chassis 14 pivotally supported by pins 13, the traveling device 1, as shown in FIG. The obstacle 110 such as unevenness can be smoothly overcome. Also,
Lifting force or sinking force acting on the vehicle body 10 when the driving wheel 11 or the universal wheel 12 passes over the obstacle 110,
Alternatively, since the air cylinder 51 absorbs some impact force or the like, the pressing state of the welding machine 2, in other words,
It does not affect the welding state by the welding torches 21 and 22 at all. Note that a trapezoidal tread plate may be placed on cables and hoses that cross the traveling path.

【0038】また、走行装置1の車体10上には、溶接
電源81、制御装置82、溶接ワイヤ送給装置83、シ
ールドガス供給装置84、水冷装置85、その他ケーブ
ル・ホース類や操作盤(図示せず)などの溶接機材一式
が搭載されているので、ケーブル・ホース類を短くする
ことができ、引き回したりすることがないため、狭い渠
底内での走行を円滑に行うことができる。
Further, on the vehicle body 10 of the traveling device 1, a welding power source 81, a control device 82, a welding wire feeding device 83, a shielding gas supply device 84, a water cooling device 85, other cables and hoses and an operation panel (FIG. (Not shown) etc., so that cables and hoses can be shortened, and the cables and hoses are not routed, so that traveling in a narrow culvert can be performed smoothly.

【0039】次に、溶接中における自動開先倣い方法に
ついて説明する。溶接進行方向の前後2つの開先倣いセ
ンサ41、42が、溶接機2の前方において、開先21
0を横断する方向に一定の振幅で揺動しているので、開
先倣いセンサ41、42の測長距離の変化から、開先左
端座標位置と開先右端座標位置を揺動軸40の揺動座標
との関係で検出することができる(図8、図9参照)。
この検出された開先210の左端位置と右端位置の座標
差から開先210の開口幅Gを求め、さらに開先中心2
20を求めることによって、それぞれ開先倣いセンサ4
1、42の揺動中心からの変位量Wf、Wrが求まる。
Next, an automatic groove copying method during welding will be described. Two groove profiling sensors 41 and 42 before and after in the welding progress direction are provided in front of the welding machine 2 with a groove 21.
Since the oscillating shaft 40 oscillates at a constant amplitude in the direction crossing 0, the coordinate position of the left end of the groove and the coordinate position of the right end of the groove are determined by the change of the measurement distance of the groove copying sensors 41 and 42. It can be detected in relation to the moving coordinates (see FIGS. 8 and 9).
The opening width G of the groove 210 is obtained from the coordinate difference between the left end position and the right end position of the groove 210 thus detected.
20 to obtain the groove profiling sensor 4 respectively.
The displacement amounts Wf and Wr of the first and second swing centers are obtained.

【0040】この2つの変位量から、溶接機2の進行方
向の角度が溶接線(開先中心線)に対し、どの程度ずれ
ているかがわかる。図10は溶接機2の進行方向に対し
開先線方向が左にずれている場合の溶接線と開先倣いセ
ンサ(レーザセンサ)41、42の配置を渠底から見た
概略図である。また、図11はこのときの2台の開先倣
いセンサ41、42で検出される揺動軸座標位置と測長
距離との関係を示したものである。2つの開先倣いセン
サ41、42によって検出された、それぞれの揺動中心
から開先中心までの変位量Wf、Wrから、溶接機進行
方向の溶接線に対する変位角θは、式(1)より求める
ことができる。
From these two displacement amounts, it is possible to know how much the angle of the traveling direction of the welding machine 2 deviates from the welding line (the groove center line). FIG. 10 is a schematic view of the arrangement of the welding line and the groove profiling sensors (laser sensors) 41 and 42 when the direction of the groove line is shifted to the left with respect to the traveling direction of the welding machine 2 as viewed from the bottom. FIG. 11 shows the relationship between the swing axis coordinate position detected by the two groove copying sensors 41 and 42 and the length measurement distance at this time. From the displacement amounts Wf and Wr from the respective swing centers to the groove centers detected by the two groove profiling sensors 41 and 42, the displacement angle θ with respect to the welding line in the welding machine advancing direction is obtained from the equation (1). You can ask.

【0041】[0041]

【数1】 (Equation 1)

【0042】溶接トーチ21、22は、溶接機2の前部
に取り付けられた開先倣いセンサ41、42の揺動中心
の延長線上にあり、また、溶接機2はブーム30の先端
部に取り付けられ、ブーム30の基端部は自在軸35、
36を介して旋回装置6の旋回軸60に軸支され、ブー
ム30の中間部は自在軸33、34を介してエアシリン
ダ51に軸支されているので、旋回軸60を横移動させ
ることによって、エアシリンダ上部の軸33を中心に溶
接機2を旋回させることができる。また、旋回装置6を
取り付けている横移動装置7の横移動軸70を左右方向
に横移動させることによって、溶接機2全体をブーム3
0ごと左右に横移動させることができる。
The welding torches 21 and 22 are on the extension of the swing center of the groove copying sensors 41 and 42 attached to the front part of the welding machine 2, and the welding machine 2 is attached to the tip of the boom 30. The base end of the boom 30 has a free shaft 35,
36, and the middle part of the boom 30 is supported by the air cylinder 51 via the free shafts 33 and 34. The welding machine 2 can be turned around the shaft 33 on the upper part of the air cylinder. Further, by moving the lateral movement axis 70 of the lateral movement device 7 to which the turning device 6 is attached in the left-right direction, the welding machine 2 as a whole is
It can be moved laterally left and right by 0.

【0043】したがって、開先倣いセンサ41、42に
よって検出された溶接線220との変位量および変位角
の情報を基に、溶接機2を旋回または横移動させて、開
先倣いセンサ41、42の揺動中心、言い換えれば、溶
接トーチ21、22が常に開先中心線(溶接線)上に位
置するよう補正を行うことができる。
Therefore, the welding machine 2 is turned or moved laterally based on the information of the displacement amount and the displacement angle with respect to the welding line 220 detected by the groove profiling sensors 41 and 42, and the groove profiling sensors 41 and 42 are used. , The welding torches 21 and 22 can always be positioned on the groove center line (welding line).

【0044】この補正方法を図12、図13により説明
する。図12は自動溶接線倣い機構図で、図13はその
制御方法の概念図である。変位角の補正はブーム30を
旋回させることによって行う。このときの旋回軸60の
補正移動量(D1)は、2つの開先倣いセンサ41、4
2の変位量差(Wr−Wf)と、センサ間長さ(L)と
ブーム旋回中心33からブーム旋回移動点36までの長
さ(L2)のレバー比で式(2)より求めることができ
る。
This correction method will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a diagram of an automatic welding line copying mechanism, and FIG. 13 is a conceptual diagram of a control method thereof. The displacement angle is corrected by turning the boom 30. At this time, the correction movement amount (D1) of the turning shaft 60 is determined by the two groove scanning sensors 41, 4
The difference between the displacement amount (Wr-Wf) of 2 and the lever ratio of the length between the sensors (L) and the length (L2) from the boom turning center 33 to the boom turning movement point 36 can be obtained from Expression (2). .

【0045】[0045]

【数2】 (Equation 2)

【0046】変位量の補正はブーム30を横移動するこ
とによって行う。このときの横移動軸70の補正移動量
(D2)は、式(3)により、後部開先倣いセンサ42
の変位量(Wr)とブーム30の変位角の補正によって
新たに生じる変位量(d)を合算して求める。 D2=Wr+d ・・・(3)
The displacement is corrected by moving the boom 30 laterally. At this time, the corrected movement amount (D2) of the horizontal movement shaft 70 is calculated by the following equation (3).
And the displacement (d) newly generated due to the correction of the displacement angle of the boom 30 are calculated. D2 = Wr + d (3)

【0047】変位角補正によって生じる変位量(d)
は、式(4)に示すように、2つの開先倣いセンサ4
1、42の変位量差(Wr−Wf)と、センサ間長さ
(L)とブーム旋回中心33から後部開先倣いセンサ4
2までの長さ(L1)のレバー比から求めることができ
る。
Displacement generated by displacement angle correction (d)
Is, as shown in equation (4), two groove scanning sensors 4
1, the displacement amount difference (Wr-Wf), the inter-sensor length (L) and the boom turning center 33 to the rear groove scanning sensor 4
It can be obtained from the lever ratio of the length (L1) up to 2.

【0048】[0048]

【数3】 (Equation 3)

【0049】このようにして求められた旋回軸60およ
び横移動軸70の補正移動量(D1、D2)はそれぞれ
の駆動用サーボモータ61、71に指令し、両方の軸を
同時に動作させることにより倣い制御を行う。
The corrected movement amounts (D1, D2) of the revolving shaft 60 and the lateral movement shaft 70 obtained in this way are commanded to the respective drive servomotors 61, 71 to simultaneously operate both shafts. Performs copying control.

【0050】次に、溶接線自動追従方法について説明す
る。本発明の走行装置1は、従来の溶接装置とは異な
り、レールを用いない走行方式を採用しているため、溶
接線に沿って自動操舵走行をしていく必要がある。自動
操舵走行をするためには、まず溶接線方向と走行装置1
の走行方向との変位角を検出することが必須条件であ
る。ここでは、溶接機2を取り付けたブーム30の旋回
角から、溶接線方向と走行装置1の走行方向との変位角
を検出する。
Next, a method for automatically following a welding line will be described. Unlike the conventional welding device, the traveling device 1 according to the present invention employs a traveling method that does not use a rail, and thus needs to perform automatic steering traveling along a welding line. In order to perform automatic steering travel, first, the welding line direction and the traveling device 1
It is an essential condition to detect the displacement angle with respect to the traveling direction. Here, the displacement angle between the welding line direction and the traveling direction of the traveling device 1 is detected from the turning angle of the boom 30 to which the welding machine 2 is attached.

【0051】図14に溶接線方向と走行装置1の走行方
向との変位角の検出方法を示す。ブーム30の先端部に
取り付けられた溶接機2の前部には溶接線上の前後に2
つの開先倣いセンサ41、42が取り付けられており、
常に2つの開先倣いセン差41、42の揺動中心位置が
溶接線220上に来るようにブーム30を旋回または横
移動させて開先倣いを行う開先倣い制御機構が働いてい
る。つまり、ブーム30は開先倣い制御機構によって常
に溶接線220と同方向を向いており、このことはブー
ム30の旋回角を検出すれば、溶接線方向と走行装置1
の走行方向との変位角を検出することになることを意味
している。
FIG. 14 shows a method for detecting the displacement angle between the direction of the welding line and the traveling direction of the traveling device 1. The front of the welding machine 2 attached to the tip of the boom 30 has two fronts and backs on the welding line.
Two groove profiling sensors 41 and 42 are attached,
A groove tracing control mechanism that performs groove tracing by turning or boom-moving the boom 30 so that the center of swinging of the two groove tracing center differences 41 and 42 is always on the welding line 220 is operating. In other words, the boom 30 is always oriented in the same direction as the welding line 220 by the groove following control mechanism. This means that if the turning angle of the boom 30 is detected, the welding line direction and the traveling device 1
Means that the displacement angle with respect to the traveling direction of the vehicle is detected.

【0052】ブーム30の旋回角αは、図14に示すよ
うに、ブーム旋回中心33(エアシリンダ51との連結
ピン)と旋回力点36(ブーム旋回軸60との連結ピ
ン)間の長さ(L2)と、ブーム旋回軸60の旋回中心
線(走行装置1の走行方向)221からの距離(ブーム
旋回軸60の横移動位置)から、式(5)により求める
ことができる。
The turning angle α of the boom 30 is, as shown in FIG. 14, the length (the connecting pin between the boom turning center 33 and the air cylinder 51) and the turning force point 36 (the connecting pin with the boom turning shaft 60). L2) and the distance (the lateral movement position of the boom turning shaft 60) from the turning center line (the running direction of the traveling device 1) 221 of the boom turning shaft 60 can be obtained by Expression (5).

【0053】[0053]

【数4】 (Equation 4)

【0054】図15に走行装置1の操舵方法を示す。操
舵兼駆動車輪11は車体10の前左輪と後右輪に2つあ
る。駆動モータ15は車輪11に直結され、操舵モータ
16により平歯車17を介して車輪11を平面上に回転
させて操舵する。この前後の2つの車輪11を操舵する
ことにより、前輪操舵走行はもちろんのこと、横行走
行、旋回も可能となり、狭い渠底での移動をスムーズに
行える。
FIG. 15 shows a method of steering the traveling device 1. There are two steering / drive wheels 11 on the front left wheel and the rear right wheel of the vehicle body 10. The drive motor 15 is directly connected to the wheels 11, and is rotated by a steering motor 16 via a spur gear 17 to rotate the wheels 11 on a plane to perform steering. Steering the two front and rear wheels 11 enables not only front wheel steering traveling but also traversing traveling and turning, so that movement on a narrow culvert can be performed smoothly.

【0055】図16に操舵制御方法の概念図を示す。ブ
ーム旋回軸60のサーボモータに取り付けられているエ
ンコーダから検出したブーム30の横移動位置情報と、
ブーム旋回軸60の旋回中心33と作用点36間の長さ
(既定値)から、ブーム30の旋回角度を検出する。こ
のブーム旋回角度は、溶接線方向と走行装置1の走行方
向との変位角でもあり、また、走行装置1の操舵角度で
もある。したがって、検出したブーム旋回角度をそのま
まの値を操舵指令角として走行装置1の前輪の駆動車輪
11に指令し操舵する。これによって、無軌道式の走行
装置1を常に溶接線上を自動追従走行させることができ
る。
FIG. 16 is a conceptual diagram of the steering control method. Lateral movement position information of the boom 30 detected from an encoder attached to the servo motor of the boom turning shaft 60;
The turning angle of the boom 30 is detected from the length (predetermined value) between the turning center 33 of the boom turning shaft 60 and the action point 36. The boom turning angle is a displacement angle between the welding line direction and the traveling direction of the traveling device 1, and is also a steering angle of the traveling device 1. Therefore, the detected boom turning angle is used as a steering command angle as a steering command angle to the front drive wheel 11 of the traveling device 1 for steering. Thus, the trackless traveling device 1 can always automatically follow the welding line.

【0056】次に、図17〜図19により走行装置の走
行速度制御方法について説明する。図17は凹凸路面で
の走行装置の走行方向と溶接方向の関係を示す概略側面
図、図18は走行装置の操舵走行を行った場合の走行装
置の走行方向と溶接方向の関係を示す概略上面図、図1
9は走行装置の走行速度制御方法の概念図である。
Next, a method of controlling the traveling speed of the traveling device will be described with reference to FIGS. 17 is a schematic side view showing the relationship between the traveling direction of the traveling device and the welding direction on an uneven road surface, and FIG. 18 is a schematic top view showing the relationship between the traveling direction of the traveling device and the welding direction when the traveling device is steered. Figure, Figure 1
9 is a conceptual diagram of a traveling speed control method of the traveling device.

【0057】走行装置1は凹凸等の障害物110のある
渠底面100を走行するので、走行装置1の走行方向と
溶接方向は同方向ではなく、角度差を生じ、走行装置1
に溶接速度を指令するだけでは目的の溶接速度は得られ
ない。この対策として、溶接機2の車輪23にエンコー
ダ24を取り付け、エンコーダ24により溶接機2の実
際の移動速度(溶接速度)を検出し、目的の溶接速度
(溶接条件データベースからの指令速度)と実際の溶接
速度(エンコーダ24の検出速度)との差を求め、その
差に基づいて走行装置1の走行速度を補正することとし
ている。
Since the traveling device 1 travels on the culvert 100 having obstacles 110 such as irregularities, the traveling direction of the traveling device 1 is not the same as the welding direction, but produces an angle difference.
However, simply instructing the welding speed to the target cannot obtain the desired welding speed. As a countermeasure, an encoder 24 is attached to the wheels 23 of the welding machine 2, the encoder 24 detects the actual moving speed (welding speed) of the welding machine 2, and detects the actual welding speed (command speed from the welding condition database) and the actual speed. Is determined with respect to the welding speed (detected speed of the encoder 24), and the traveling speed of the traveling device 1 is corrected based on the difference.

【0058】すなわち、図19に示すように、この走行
速度制御方法は、溶接条件データベースからの指令溶接
速度と実際の溶接速度(エンコーダ24の検出速度)の
差と、この差を溶接条件データベースからの指令溶接速
度に加算した値を走行装置1の駆動車輪11に指令して
走行装置1の走行速度を制御する方法である。したがっ
て、走行装置1の走行速度指令値=溶接速度指令値+
(溶接速度指令値−溶接機2の移動速度)となる。
That is, as shown in FIG. 19, in this traveling speed control method, the difference between the command welding speed from the welding condition database and the actual welding speed (detected speed of the encoder 24) and this difference are stored in the welding condition database. In this method, the value added to the command welding speed is commanded to the drive wheels 11 of the traveling device 1 to control the traveling speed of the traveling device 1. Therefore, the traveling speed command value of traveling device 1 = welding speed command value +
(Welding speed command value-movement speed of welding machine 2).

【0059】また、この自動上向溶接装置は、船底外板
部200だけでなく、ビルジ外板部202まで連続した
溶接を可能にしている。図20はビルジ外板部溶接時に
おける走行装置の走行速度と溶接速度との関係を示す概
略側面図、図21は走行装置の走行速度制御方法の概念
図である。
Further, this automatic upward welding apparatus enables continuous welding not only to the hull bottom plate 200 but also to the bilge plate 202. FIG. 20 is a schematic side view showing the relationship between the traveling speed of the traveling device and the welding speed during bilge outer plate welding, and FIG. 21 is a conceptual diagram of a traveling speed control method of the traveling device.

【0060】水平な船底外板部200の溶接では溶接線
が渠底面100と平行であるため、走行装置1の走行速
度がそのまま溶接速度となる。しかし、曲がりを有する
ビルジ外板部202では走行装置1の走行方向と溶接線
方向に角度が生じ、溶接が進むにつれその角度は大きく
なり、走行速度と溶接速度は大きく異なったものとな
る。そこで、ビルジ外板部202においても目標溶接速
度が得られるように走行装置1の走行速度を制御する。
In the welding of the horizontal bottom plate 200, the traveling speed of the traveling device 1 becomes the welding speed as it is because the welding line is parallel to the bottom 100. However, in the bilge outer plate 202 having a bend, an angle is generated between the traveling direction of the traveling device 1 and the welding line direction, and the angle increases as welding progresses, so that the traveling speed and the welding speed greatly differ. Therefore, the traveling speed of the traveling device 1 is controlled so that the target welding speed can be obtained also in the bilge outer plate portion 202.

【0061】そのためには、溶接機2に溶接線の傾斜角
を検出する傾斜角センサ25を取り付け、ブーム30を
伸縮可能に構成する。ここでは、伸縮ブーム30aが支
持ブーム30b内を伸縮するようにしている。
For this purpose, an inclination sensor 25 for detecting the inclination of the welding line is attached to the welding machine 2 so that the boom 30 can be extended and contracted. Here, the telescopic boom 30a extends and contracts inside the support boom 30b.

【0062】走行速度制御方法は、図21に示すよう
に、溶接条件データベースからの溶接速度指令値を溶接
機2に取り付けられた傾斜角センサ25の検出角度に基
づいて式(6)のようにベクトル変換して走行装置1の
走行速度を計算し、その結果を走行装置1の駆動車輪1
1に指令することにより溶接速度を制御する。 Vc=cosθ・Vw ・・・(6) 但し、Vc:走行装置の走行速度(cm/min) θ:溶接機の傾斜角度(゜) Vw:溶接条件データベースからの溶接速度指令値(c
m/min)
As shown in FIG. 21, the traveling speed control method is based on the welding speed command value from the welding condition database based on the detection angle of the inclination angle sensor 25 attached to the welding machine 2 as shown in equation (6). The traveling speed of the traveling device 1 is calculated by vector conversion, and the result is converted to the driving wheel 1 of the traveling device 1.
The welding speed is controlled by instructing to 1. Vc = cos θ · Vw (6) where Vc: traveling speed of the traveling device (cm / min) θ: inclination angle of the welding machine (゜) Vw: welding speed command value (c from the welding condition database)
m / min)

【0063】このように走行装置1の走行速度を制御す
ることにより、船底外板部200からビルジ外板部20
2まで目標溶接速度で連続した溶接が可能となる。伸縮
ブーム30aはエアシリンダ51により90度まで直立
させることができ、また伸縮ブーム30aを伸ばすこと
により、渠底面100から約4m位の高さまで溶接が可
能となっている。
By controlling the traveling speed of the traveling device 1 in this manner, the bilge outer plate 20
Continuous welding at the target welding speed up to 2 is possible. The telescopic boom 30a can be erected up to 90 degrees by the air cylinder 51, and by extending the telescopic boom 30a, welding to a height of about 4 m from the culvert bottom 100 is possible.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レールを用いることなく船底外板部の如き大型の被溶接
部材を外部から自動上向溶接をすることができるので、
溶接作業能率が向上する。また、渠底のような凹凸や勾
配等のある路面でも走行手段の走行が可能であり、溶接
機を上下、旋回および横移動が可能なブーム手段を介し
て被溶接材の表面に沿って移動させることができ、さら
に溶接機の前部に開先を横断する方向に揺動可能に設け
た前後2つのセンサによって、溶接線を自動追従させる
ことができる。
As described above, according to the present invention,
As it is possible to automatically weld large workpieces such as the bottom shell part from outside without using rails,
Welding efficiency is improved. In addition, the traveling means can travel on a road surface having unevenness or a gradient such as a culvert, and the welding machine is moved along the surface of the material to be welded through a boom means capable of moving up and down, turning and laterally moving. The welding line can be automatically followed by two front and rear sensors provided at the front of the welding machine so as to be swingable in a direction crossing the groove.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の自動上向溶接装置の概略側面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic side view of an automatic upward welding apparatus according to the present invention.

【図2】同装置の概略上面図である。FIG. 2 is a schematic top view of the same device.

【図3】同装置の概略正面図である。FIG. 3 is a schematic front view of the same device.

【図4】走行装置の概略上面図である。FIG. 4 is a schematic top view of the traveling device.

【図5】走行装置の概略側面断面図である。FIG. 5 is a schematic side sectional view of the traveling device.

【図6】凹凸路面における走行装置の動作説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an operation of the traveling device on an uneven road surface.

【図7】溶接方法を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory view showing a welding method.

【図8】レーザセンサによる開先幅検出方法を示す説明
図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a groove width detection method using a laser sensor.

【図9】レーザセンサの揺動中心と開先中心との変位量
の測定方法を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a method of measuring the amount of displacement between the oscillation center and the groove center of the laser sensor.

【図10】溶接機進行方向に対し溶接線が左側にずれて
いる場合において、開先検出装置を渠底から見た図であ
る。
FIG. 10 is a view of the groove detection device as viewed from the bottom of the pit when the welding line is shifted leftward with respect to the traveling direction of the welding machine.

【図11】溶接機進行方向に対し溶接線が左側にずれて
いる場合において、前部レーザセンサと後部レーザセン
サの変位量を示す説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing displacement amounts of a front laser sensor and a rear laser sensor when a welding line is shifted leftward with respect to a traveling direction of a welding machine.

【図12】自動溶接線倣い機構を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory view showing an automatic welding line copying mechanism.

【図13】自動溶接線倣い制御方法を示す概念図であ
る。
FIG. 13 is a conceptual diagram showing an automatic welding line scanning control method.

【図14】溶接線方向と走行装置の走行方向との変位角
の検出方法を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating a method of detecting a displacement angle between a welding line direction and a traveling direction of a traveling device.

【図15】走行装置の操舵方法を示す説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram illustrating a steering method of the traveling device.

【図16】走行装置の操舵制御方法を示す概念図であ
る。
FIG. 16 is a conceptual diagram showing a steering control method of the traveling device.

【図17】凹凸路面での走行装置の走行方向と溶接方向
の関係を示す概略側面図である。
FIG. 17 is a schematic side view showing a relationship between a traveling direction of the traveling device and a welding direction on an uneven road surface.

【図18】走行装置の操舵走行を行った場合の走行装置
の走行方向と溶接方向の関係を示す概略上面図である。
FIG. 18 is a schematic top view showing a relationship between a traveling direction of the traveling device and a welding direction when the traveling device performs steering traveling.

【図19】走行装置の走行速度制御方法を示す概念図で
ある。
FIG. 19 is a conceptual diagram showing a traveling speed control method of the traveling device.

【図20】ビルジ外板部溶接時における走行装置の走行
速度と溶接速度との関係を示す概略側面図である。
FIG. 20 is a schematic side view showing the relationship between the traveling speed of the traveling device and the welding speed during bilge outer plate welding.

【図21】走行装置の走行速度制御方法を示す概念図で
ある。
FIG. 21 is a conceptual diagram showing a traveling speed control method of the traveling device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 走行装置 2 溶接機 3 ブーム装置 4 開先検出装置 5 流体圧シリンダ装置 6 旋回装置 7 横移動装置 8 付属装置 10 車体 11 駆動車輪 12 自在車輪 14 車台 21、22 溶接トーチ 23 車輪 24 エンコーダ 30 ブーム 30a 伸縮ブーム 30b 支持ブーム 40 揺動軸 41、42 開先倣いセンサ 51 エアシリンダ 60 旋回軸 70 横移動軸 100 渠底面 200 船底外板部 210 開先 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Traveling device 2 Welding machine 3 Boom device 4 Groove detecting device 5 Fluid pressure cylinder device 6 Revolving device 7 Lateral moving device 8 Attached device 10 Body 11 Drive wheel 12 Free wheel 14 Undercarriage 21, 22 Welding torch 23 Wheel 24 Encoder 30 Boom Reference Signs List 30a telescopic boom 30b support boom 40 swing shaft 41, 42 groove tracking sensor 51 air cylinder 60 turning axis 70 lateral movement axis 100 culvert bottom 200 ship bottom outer plate part 210 groove

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 宏 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 佐野 孝信 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 杉谷 祐司 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Murayama 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Takanobu Sano 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Sun (72) Inventor Yuji Sugitani Inside 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 路面を車輪の自動操舵方式により走行す
る無軌道式の走行手段と、 被溶接部材の表面を移動して溶接を行う無軌道式の溶接
機と、 前記走行手段上に設置され、前記溶接機を軸支するブー
ム手段と、 前記溶接機の前方にあって、溶接進行方向の前後に配設
され、開先を横断する方向に揺動可能な2つのセンサを
有する開先検出手段と、 前記ブーム手段を上下移動させる駆動シリンダ手段、旋
回させる旋回手段および開先幅方向に移動させる横移動
手段と、を備えたことを特徴とする自動上向溶接装置。
A trackless traveling means for traveling on a road surface by an automatic steering system of wheels, a trackless welding machine for performing welding by moving a surface of a member to be welded, and a welding machine installed on the traveling means, Boom means for pivotally supporting the welding machine; groove detection means having two sensors disposed in front of the welding machine in front and rear of the welding direction and capable of swinging in a direction crossing the groove. An automatic upward welding apparatus comprising: a driving cylinder means for vertically moving the boom means; a turning means for turning; and a lateral moving means for moving the boom means in a groove width direction.
【請求項2】 前記走行手段の車輪は、4輪のうち少な
くとも2輪が対角線上に配設された、操舵機能を有する
駆動車輪で、かつ、片側の前後2輪が車体にクレードル
式に軸支された車台に取り付けてなることを特徴とする
請求項1記載の自動上向溶接装置。
2. The vehicle of claim 1, wherein at least two of the four wheels are driving wheels having a steering function and at least two of the four wheels are arranged diagonally. The automatic upward welding apparatus according to claim 1, wherein the automatic upward welding apparatus is attached to a supported chassis.
【請求項3】 前記走行手段に、溶接電源、溶接トー
チ、センシング機器、制御装置、シールドガス供給装
置、ワイヤ送給装置、冷却水供給装置等の溶接機材一式
を搭載してなることを特徴とする請求項1記載の自動上
向溶接装置。
3. The traveling means is equipped with a set of welding equipment such as a welding power source, a welding torch, a sensing device, a control device, a shield gas supply device, a wire feed device, and a cooling water supply device. The automatic upward welding apparatus according to claim 1.
【請求項4】 前記溶接機は、移動速度を検出するセン
サ手段を有することを特徴とする請求項1記載の自動上
向溶接装置。
4. The automatic upward welding apparatus according to claim 1, wherein said welding machine has a sensor means for detecting a moving speed.
【請求項5】 前記溶接機は、溶接線の傾斜角度を検出
するセンサ手段を有することを特徴とする請求項1また
は請求項4記載の自動上向溶接装置。
5. The automatic upward welding apparatus according to claim 1, wherein said welding machine has a sensor means for detecting an inclination angle of a welding line.
【請求項6】 前記ブーム手段は、前記駆動シリンダ手
段により軸支し、該ブームの基端部を前記横移動手段上
に移動可能に設けられた前記旋回手段の旋回軸により軸
支してなることを特徴とする請求項1記載の自動上向溶
接装置。
6. The boom means is pivotally supported by the drive cylinder means, and a base end of the boom is pivotally supported by a turning shaft of the turning means movably provided on the lateral moving means. The automatic upward welding apparatus according to claim 1, wherein:
【請求項7】 前記ブーム手段は、伸縮可能なブームを
有することを特徴とする請求項1または請求項6記載の
自動上向溶接装置。
7. The automatic upward welding apparatus according to claim 1, wherein said boom means has a boom which can be extended and contracted.
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