JP2000254778A - Column ring welding device - Google Patents
Column ring welding deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はコラムリング溶接装
置に係り、鋼管などのパイプにドーナツ盤形状のリング
をフランジ状に装着させ、リングの内周側部分にテーパ
を形成し、パイプに嵌合装着することによって前記テー
パ面とパイプ表面の間に形成された開先部分を両面から
同時に溶接するのに好適なコラムリング溶接装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a column ring welding apparatus, in which a donut-shaped ring is mounted in a flange shape on a pipe such as a steel pipe, and a taper is formed on an inner peripheral portion of the ring to be fitted to the pipe. The present invention relates to a column ring welding apparatus suitable for simultaneously welding a groove portion formed between the tapered surface and the pipe surface from both surfaces by mounting.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のコラムリングのパイプとリングの
横向き多層肉盛溶接では、パイプの回転により、リング
両側の同時隅肉溶接が行われるが、トーチの狙い位置・
溶接条件(電流、電圧、速度)の調整は全てオペレータ
による手動操作である。オペレータは溶接状態を常時監
視しており、溶接中にトーチ狙い位置の手動修正、およ
び電流・電圧・速度の溶接条件を手動調整しているのが
現状である。オペレータの修正は、1トーチ毎で狙い位
置修正と溶接条件調整はそれぞれ別々の操作となってい
る。したがって、1人のオペレータでは、2トーチの溶
接操作が限界となっていた。また、複数台の多関節ロボ
ット等による自動溶接装置もあるが、各リングの開先形
状状態に適応する調整は行われていない。2. Description of the Related Art In conventional multilayer overlay welding of a pipe and a ring of a column ring, simultaneous fillet welding on both sides of the ring is performed by rotating the pipe.
Adjustment of welding conditions (current, voltage, speed) is all manual operation by an operator. At present, the operator constantly monitors the welding condition, manually corrects the target position of the torch during welding, and manually adjusts welding conditions such as current, voltage, and speed. The operator correction is different from the target position correction and the welding condition adjustment for each torch. Therefore, one operator has limited the welding operation of two torches. In addition, there is an automatic welding device using a plurality of articulated robots or the like, but no adjustment is made to adapt to the groove shape of each ring.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、第1
に、2リング4開先の同時横向き多層隅肉溶接の適応制
御化により、溶接作業そのものを大幅省人化することに
ある。また、第2には溶接装置の各リング位置への移動
の自動化による段取り作業を省人化することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The object of the present invention is as follows.
Another object of the present invention is to significantly reduce the number of welding operations per se by adaptive control of simultaneous two-sided, four-groove fillet welding. A second object is to reduce the setup work by automating the movement of the welding device to each ring position.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明に係るコラムリン
グ溶接装置は、コラムに開先を有するリングを装着し、
前記コラムを回転させながら開先部に沿って周方向に溶
接する装置であって、リングのついたパイプを支持して
回転させるポジショナと、上下、水平方向に移動可能
で、溶接電源、ハンド制御装置を搭載する単体もしくは
複数台のマニピュレータと、このマニピュレータに取り
付けられ水平、上下、折れの3軸持つ溶接ハンドと、こ
の溶接ハンドに設けられ前記開先に向けられる溶接トー
チと、個々の開先形状を認識させるレーザセンサとを有
するとともに、対象ワークのリング位置、開先形状、溶
接順序などを予め図面から入力作成されたワークデータ
を読み込ませ、積層計画および回転位置検出による、各
層、各パス間での狙い位置、溶接条件を修正する制御手
段とを備えてなり、前記リングの各開先を同時に溶接可
能としたものである。A column ring welding apparatus according to the present invention mounts a ring having a groove on a column,
A device for welding the groove in the circumferential direction along the groove while rotating the column, a positioner for supporting and rotating a pipe with a ring, a movable vertically and horizontally, a welding power source, hand control A single or a plurality of manipulators on which the device is mounted, a welding hand attached to the manipulator and having three axes of horizontal, vertical and bent, a welding torch provided on the welding hand and directed to the groove, and an individual groove It has a laser sensor that recognizes the shape, reads the work data that is input from the drawing in advance, such as the ring position, groove shape, welding order, etc. of the target work, and reads each layer, each path by stacking plan and rotation position detection Control means for correcting the target position and welding conditions between them, so that each groove of the ring can be welded simultaneously.
【0005】[0005]
【作用】上記構成によれば、マニピュレータは、溶接ト
ーチ1本を把持し、3軸(水平、上下、折れ)持つ溶接
ハンド2本をリングの両側から挟むように配置し、この
2本のハンドの上下、水平移動を行い、溶接電源・ハン
ド制御装置を搭載しているので、このマニピュレータ
を、回転手段により保持されているパイプに装着されて
いるリング位置に移動させ、前記溶接トーチをリング開
先に向けて配置させる。リングが2本ある場合には2台
のマニピュレータを各リング位置に差し向け、それぞれ
の両側開先にトーチを向ける。According to the above construction, the manipulator holds one welding torch, and arranges two welding hands having three axes (horizontal, vertical, broken) from both sides of the ring. The manipulator is moved to the ring position mounted on the pipe held by the rotating means, and the welding torch is opened. It is arranged to face first. When there are two rings, the two manipulators are pointed to each ring position, and the torch is directed to the groove on both sides.
【0006】制御装置は、ハンド制御装置4台、マニピ
ュレータ2台、回転装置1台と通信接合されたパソコン
システムにより構成すればよく、予めパソコン等による
オフラインのデータ作成システムにより、対話形式での
属性データおよび溶接データの作成されたワークデータ
を入力する。この制御装置は、多層溶接アルゴリズムを
構築し、開先種類、形状に応じた層数・パス数、溶接条
件など積層計画ロジックと、溶接中の適性狙い位置、溶
接条件など適応制御ロジックを作成して溶接作業を行な
うことができる。The control device may be constituted by a personal computer system which is communicatively connected to four hand control devices, two manipulators, and one rotating device. Enter the work data for which the data and welding data have been created. This control device builds a multi-layer welding algorithm, creates a lamination planning logic such as the number of layers and passes according to the groove type and shape, welding conditions, and an adaptive control logic such as an appropriate target position during welding and welding conditions. Welding work can be performed.
【0007】前記制御装置は、4本のハンド、2台のマ
ニピュレータ、1台の回転装置をパソコンにて統括制御
し、各ハンド、マニピュレータ、回転装置のシーケンス
同期制御の組み込み、更に4開先の溶接共通条件の作成
・チェック機能を持たせることができ、構築された多層
溶接アルゴリズムにより、円周の多層隅肉溶接における
開先形状データの前層参照を行ない、溶接中の1回転毎
のパス間移動シーケンスにより、形状データに基づく狙
い位置修正量、電流、電圧、速度など適応溶接条件生成
ロジックに基づいて的確な溶接を行なう。The control device controls the four hands, two manipulators, and one rotating device by a personal computer, incorporates sequence synchronization control of each hand, manipulator, and rotating device, and further controls four grooves. A function to create and check common welding conditions can be provided, and the built-up multi-layer welding algorithm refers to the front layer of groove shape data in circumferential multi-layer fillet welding, and passes each rotation during welding. By the inter-movement sequence, accurate welding is performed based on an adaptive welding condition generation logic such as a target position correction amount, current, voltage, and speed based on the shape data.
【0008】前記ワークデータは、パソコンによるデー
タ作成システムにより、図面情報に基づいて、パソコン
画面での入力操作により、該当リングの溶接順序、組み
合わせ、開先形状などを順次決定しておく。現場溶接前
に、事務所にて事前作成し、フロッピーディスクで前記
制御装置に読み込ませればよい。For the work data, the welding sequence, combination, groove shape and the like of the corresponding ring are sequentially determined by an input operation on a personal computer screen based on the drawing information by a data creation system using a personal computer. Before welding at the site, it may be prepared in advance in the office and read into the control device by a floppy disk.
【0009】[0009]
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るコラムリン
グ溶接装置の具体的実施の形態を図面を参照して詳細に
説明する。実施形態に係るコラムリング溶接装置は、パ
イプコラム10とリング12を組み合わせてビル用鉄骨
支柱として用いるべく、前記パイプコラム10にリング
12を装着し、両者を溶接結合するために利用される。
リング12の内周部表裏面にテーパ面を形成しておき、
このリング12をパイプコラム10に装着することによ
って形成される開先を多層肉盛溶接する。リング12の
両面部に開先が形成されるため、この実施形態に係る溶
接装置はリング両側を同時に溶接するものとし、リング
12が2個所に併設されている場合には2リングを同時
に4本のトーチで溶接するようにしたものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a specific embodiment of a column ring welding apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The column ring welding apparatus according to the embodiment is used for attaching the ring 12 to the pipe column 10 and welding the two together so that the pipe column 10 and the ring 12 are combined and used as a steel column for a building.
A tapered surface is formed on the inner and outer peripheral surfaces of the ring 12,
The groove formed by attaching the ring 12 to the pipe column 10 is multi-layer welded. Since a groove is formed on both sides of the ring 12, the welding apparatus according to this embodiment welds both sides of the ring at the same time. When the ring 12 is provided in two places, four rings are simultaneously formed. The torch is used for welding.
【0010】図1は2リング4開先の同時横向き多層肉
盛溶接を行なうためのコラムリング溶接装置の全体斜視
図である。この図に示すように、実施形態では、複数の
リング12を装着したパイプコラム10をその軸芯回り
に回転支持するためのポジショナ14を備えている。こ
のポジショナ14は、横置きに配置されたパイプコラム
10の一端部を把持するチャッキング部16を備えてお
り、いわゆる片持ち状態で回転できるように保持しつ
つ、パイプコラム10の端部での回転位置検出及び流れ
防止をなすようにしている。パイプコラム10の下面部
側には、前記チャッキング部16の近傍位置にて支える
第1のローラ台車18が、またパイプコラム10の自由
端側に第2のローラ台車20が配置されている。両ロー
ラ台車18,20ともにコラム支持ローラ22によって
パイプコラム10の回転支持をなしており、第1ローラ
台車18はパイプ支持回転駆動ローラとして構成され、
第2ローラ20はサポートローラとして構成されてい
る。両ローラ台車18,20ともに、パイプ径及び長さ
の違いに対応するため、走行及びコラム支持ローラ22
の間隔調整が可能となっている。また、ローラ台車20
は高さ調整可能となっている。FIG. 1 is an overall perspective view of a column ring welding apparatus for performing simultaneous side-by-side multi-layer build-up welding of two ring 4 grooves. As shown in this figure, in the embodiment, a positioner 14 for rotatably supporting a pipe column 10 on which a plurality of rings 12 are mounted around its axis is provided. The positioner 14 is provided with a chucking portion 16 for gripping one end of the pipe column 10 arranged horizontally. The positioner 14 is rotatably held in a so-called cantilever state, and is held at the end of the pipe column 10. The rotation position is detected and the flow is prevented. A first roller bogie 18 supported at a position near the chucking portion 16 is provided on a lower surface side of the pipe column 10, and a second roller bogie 20 is provided at a free end side of the pipe column 10. Both roller carriages 18 and 20 support the rotation of the pipe column 10 by column support rollers 22, and the first roller carriage 18 is configured as a pipe support rotation drive roller.
The second roller 20 is configured as a support roller. In order to cope with the difference in the pipe diameter and the length of both roller carriages 18 and 20, the traveling and column support rollers 22 are used.
Can be adjusted. In addition, the roller cart 20
Is adjustable in height.
【0011】実施形態では、ポジショナ14によってリ
ング12が装着されているパイプコラム10が回転さ
れ、この回転中において、リング12内周部とコラム1
0との間に形成された開先部分に溶接トーチ24を向け
て多層肉盛溶接を行なわせるようにしている。この模式
図を図2に示す。パイプコラム10の外周面に装着され
るリング12の内周縁部の両面を先端先細りテーパとな
るように切削し、これによってコラム10に装着された
リング12の両側にV字状の開先26(26R、26
L)が設定される。この両開先26に対して溶接トーチ
24を横向きにしてトーチ先端が開先26の頂部に向く
ように設定し、パイプコラム10を回転させながら全周
溶接を行ない、この全周溶接を複数回繰り返して多層に
肉盛溶接を施すのである。In the embodiment, the pipe column 10 on which the ring 12 is mounted is rotated by the positioner 14, and during this rotation, the inner peripheral portion of the ring 12 and the column 1 are rotated.
The welding torch 24 is directed to the groove formed between the two layers to perform multi-layer build-up welding. This schematic diagram is shown in FIG. Both surfaces of the inner peripheral edge portion of the ring 12 mounted on the outer peripheral surface of the pipe column 10 are cut so as to have a tapered tip, so that V-shaped grooves 26 (on both sides of the ring 12 mounted on the column 10). 26R, 26
L) is set. The welding torch 24 is set laterally with respect to the two grooves 26, and the tip of the torch is set so as to face the top of the groove 26. The entire circumference is welded while rotating the pipe column 10, and this entire circumference welding is performed a plurality of times. The buildup welding is performed repeatedly in multiple layers.
【0012】ここで、リング12の両側で同時に溶接を
行なっている場合、初期の溶接条件が同一でも溶接を繰
り返すうちに、左右で溶接層厚さが異ってしまうことが
ある。このために溶接トーチ24は各開先26に応じて
独立で溶接条件を調整できるようにしている。図3は溶
接トーチ24の駆動の自由度を示しているスケルトン図
である。図示のように、溶接トーチ24は左右一対備え
られており(24R,24L)、その各々は溶接ハンド
28(28R,28L)に取り付けられている。溶接ハ
ンド28は先端に備えているトーチ24を水平移動させ
る軸30Hと、垂直移動させる軸30Vとを有してお
り、また、溶接トーチ24の方向角を調整可能にトーチ
基端部を屈曲節30Rで支持している。また、前記一対
の溶接ハンド28R,28Lは一体で1台のマニピュレ
ータ32に装備され、このマニピュレータ32は前記溶
接ハンド28の垂直移動軸34Vと全体の水平移動を可
能とする水平移動軸34Hの2軸の自由度をもつ構成と
されている。これにより、溶接装置の主体は、上下、水
平方向に移動可能で、溶接電源、ハンド制御装置等を搭
載するマニピュレータ32と、このマニピュレータ32
に取り付けられ水平、上下、折れの3軸持つ溶接ハンド
28R,28Lと、この溶接ハンド28R,28Lに設
けられ前記開先26に向けられる溶接トーチ24R,2
4Lとを備えた構造となっているのである。このような
構成によって、各溶接リング12位置への移動はマニピ
ュレータ32の全体の走行移動によって行ない、該当リ
ング12位置への移動後、パイプコラム10の径に応じ
てマニピュレータ32(34V)が上下方向の位置決め
を行なう。そして、溶接作業中であって、溶接ビードラ
インのセンシング中においては、それぞれのトーチ位置
決めは、上下・水平・水平角のみで行われ、マニピュレ
ータ32の走行(34H)や上下(34V)動作は停止
状態とされる。これらの制御は後述する制御手段によっ
て実行される。Here, when welding is performed on both sides of the ring 12 at the same time, even when the initial welding conditions are the same, the welding layer thickness may differ between the left and right during repeated welding. For this purpose, the welding torch 24 can independently adjust welding conditions according to each groove 26. FIG. 3 is a skeleton diagram showing the degree of freedom of driving the welding torch 24. As shown in the drawing, a pair of left and right welding torches 24 is provided (24R, 24L), each of which is attached to a welding hand 28 (28R, 28L). The welding hand 28 has a shaft 30H for horizontally moving the torch 24 provided at the tip and a shaft 30V for vertically moving the torch 24. The torch base end is bent so that the direction angle of the welding torch 24 can be adjusted. It is supported by 30R. The pair of welding hands 28R and 28L are integrally mounted on a single manipulator 32. The manipulator 32 includes a vertical movement axis 34V of the welding hand 28 and a horizontal movement axis 34H that enables the entire horizontal movement. The configuration has a degree of freedom of the axis. Thereby, the main body of the welding device is movable in the vertical and horizontal directions, and includes a manipulator 32 on which a welding power source, a hand control device, and the like are mounted, and the manipulator 32.
Welding hands 28R and 28L having three axes of horizontal, vertical and bent, and welding torches 24R and 2 provided on the welding hands 28R and 28L and directed toward the groove 26.
4L. With such a configuration, the movement to the position of each welding ring 12 is performed by the entire traveling movement of the manipulator 32, and after the movement to the position of the corresponding ring 12, the manipulator 32 (34V) is moved up and down in accordance with the diameter of the pipe column 10. Positioning is performed. During the welding operation and during the sensing of the welding bead line, the respective torch positioning is performed only in the vertical, horizontal, and horizontal angles, and the traveling (34H) and the vertical (34V) operations of the manipulator 32 are stopped. State. These controls are executed by control means described later.
【0013】このような一対の溶接トーチ24を具備す
るマニピュレータ32は、実施形態では図1に示すよう
に、2つのリング12の両面側を同時に溶接するように
2基配備され、これによって2リング4開先の同時溶接
を可能としている。また、この溶接装置は開先26の状
態を監視するためのレーザセンサ36を備えている。レ
ーザセンサ36は回転しているパイプコラム10の溶接
対象となっている個々の開先26に向けられ、各開先2
6の形状を制御手段に出力させ、当該制御手段で溶接ト
ーチ24の狙い位置、速度、電流などの溶接条件を生成
して溶接ハンド28を駆動制御させるようにしている。In the embodiment, as shown in FIG. 1, two manipulators 32 each having such a pair of welding torches 24 are provided so as to simultaneously weld both sides of two rings 12, whereby two rings are provided. Simultaneous welding of four grooves is possible. In addition, the welding apparatus includes a laser sensor 36 for monitoring the state of the groove 26. The laser sensor 36 is directed to each groove 26 to be welded to the rotating pipe column 10, and each groove 2 is welded.
6 is output to the control means, and the control means generates welding conditions such as the target position, speed, and current of the welding torch 24, and drives and controls the welding hand 28.
【0014】制御装置は個々の溶接トーチ24を対応す
る前記レーザセンサ36からの入力に応じて個別に各開
先26形状に適応する溶接条件となるように個別制御す
るハンド制御装置38と、全体を統括するマスタコント
ローラ40とから構成されている。ハンド制御装置38
は溶接トーチ24の数だけ設けられ、実施例では4台設
置している。このハンド制御装置38は各溶接トーチ2
4毎のシーケンス、3軸位置制御、センサ制御をなすも
ので、前記レーザセンサ36で検出された開先形状デー
タに基づき、適応溶接条件を専用のアルゴリズムで計算
実行するものである。また、マスタコントローラ40は
マニピュレータ32の走行(34H)、上下(34V)
移動と、ポジショナ14の回転1軸制御をなすもので、
2台または4台の前記ハンド制御装置38間での通信制
御と、対象ワークの詳細溶接データの作成、及び関連機
器の制御をなすものとしている。The control unit individually controls the welding torch 24 in accordance with the input from the corresponding laser sensor 36 so as to obtain welding conditions individually adapted to the shape of the groove 26, And a master controller 40 that supervises the operations. Hand control device 38
Are provided by the number of the welding torches 24, and four are provided in the embodiment. The hand control device 38 controls each welding torch 2
A sequence for every four, three-axis position control, and sensor control are performed. Based on the groove shape data detected by the laser sensor 36, adaptive welding conditions are calculated and executed by a dedicated algorithm. In addition, the master controller 40 moves the manipulator 32 (34H), and moves up and down (34V).
Movement and one-axis control of rotation of the positioner 14 are performed.
Communication control between two or four hand control devices 38, creation of detailed welding data of the target work, and control of related devices are performed.
【0015】更に、この溶接装置は、対象ワークのリン
グ位置、開先形状、溶接順序などを予め図面から入力作
成されたワークデータを読み込ませ、初期条件を設定す
るようにしている。このため、オフラインに設けられた
コンピュータ42を有し、このオフラインコンピュータ
42に対象ワークのデータを図面から入力し、この入力
データに基づいて予め積層計画を設定しておき、これに
よって作成された溶接条件を前記マスタコントローラ4
0に入力させるようにしている。この基本計画により溶
接条件を設定しつつ、実際の作業においてレーザセンサ
36からの開先形状データと、ポジショナ14からの回
転位置検出により、各層、各パス間での狙い位置、溶接
条件を修正するものとし、個々のハンド制御装置38に
よってトーチ制御をなさしめているのである。Further, the welding apparatus reads work data input and created in advance from a drawing, such as a ring position, a groove shape, and a welding sequence of a target work, and sets initial conditions. For this purpose, a computer 42 provided offline is provided, data of a target work is input from the drawing to the offline computer 42, a stacking plan is set in advance based on the input data, and the welding created by this is set. Conditions for the master controller 4
0 is input. While setting the welding conditions according to this basic plan, the target position and welding conditions between each layer and each pass are corrected by the groove shape data from the laser sensor 36 and the rotation position detection from the positioner 14 in actual work. The torch control is performed by the individual hand control devices 38.
【0016】このような構成の溶接装置のブロック図を
図4に示している。マスタコントローラ40はパソコン
システムによって構成されており、オフラインデータイ
ンターフェース44により前述したオフラインコンピュ
ータ42にて予め設定された基本溶接計画データを入力
できるようにしている。また、ユーザインタフェース4
6によりキーボード入力データや、押しボタンスイッチ
などからのスイッチ入力データを入力できるようにして
いる。更に、これらの入力データに基づき、予め定めら
れたアルゴリズムにより溶接作業の実行計画をなすプラ
ンニング処理部48が設けられ、この実行計画処理を通
信制御部50によって4台のハンド制御装置38に制御
信号を出力するものとしている。また、プランニング処
理部48の実行計画処理に基づいてマニピュレータ32
やポジショナ14を作業態勢にするための軸制御装置5
2を制御するプロセスコントロール部54が設けられて
いる。軸制御装置52はサーボアンプ54を介してポジ
ショナ14の回転操作、並びにマニピュレータ32の走
行操作(34H)及び上下操作(34V)を行なわせる
ようにしている。FIG. 4 is a block diagram of a welding apparatus having such a configuration. The master controller 40 is constituted by a personal computer system, and allows the offline data interface 44 to input basic welding plan data preset by the offline computer 42 described above. User interface 4
6 enables input of keyboard input data and switch input data from a push button switch or the like. Further, based on these input data, there is provided a planning processing unit 48 for making an execution plan of the welding work according to a predetermined algorithm, and the communication control unit 50 transmits the execution plan process to the four hand control devices 38 by the control signal. Is output. Further, based on the execution plan processing of the planning processing unit 48, the manipulator 32
Axis control device 5 for setting the positioner 14 to the working position
2, a process control unit 54 is provided. The axis control device 52 performs a rotation operation of the positioner 14 and a traveling operation (34H) and a vertical operation (34V) of the manipulator 32 via a servo amplifier 54.
【0017】一方、ハンド制御装置38では、主演算装
置(CPUボード)56を備え、通信制御部58を介し
てマスタ側から入力されてくる実行計画処理に基づき、
軸制御装置60により溶接ハンド28に取り付けられて
いる溶接トーチ24の3軸操作制御をサーボアンプ62
を通じて行なう。溶接トーチ24の作動やワイヤ送給装
置64の作動をアナログインターフェース66、デジタ
ルインターフェース68を通じて行なうようにしてい
る。更に、このハンド制御装置38にはマニュアル操作
ができるようにペンダント操作盤70が設けられ、この
ペンダント操作盤70からの信号に基づいて独立した作
業を実施できるようにしている。On the other hand, the hand control device 38 includes a main processing unit (CPU board) 56, and executes a process based on an execution plan process input from the master through the communication control unit 58.
The three-axis operation control of the welding torch 24 attached to the welding hand 28 by the axis control device 60 is performed by the servo amplifier 62.
Through. The operation of the welding torch 24 and the operation of the wire feeding device 64 are performed through an analog interface 66 and a digital interface 68. Further, the hand control device 38 is provided with a pendant operation panel 70 so that a manual operation can be performed, and an independent operation can be performed based on a signal from the pendant operation panel 70.
【0018】このような構成に係るコラムリング溶接装
置による溶接処理の基本フローチャートを図5に示す。
最初にオフラインにて図面情報に基づき、パソコン画面
での入力操作により、該当リングの溶接順序、組み合わ
せ、開先形状などを順次決定する。これは現場溶接前に
事務所にて事前作成し、フロッピディスクなどの記録媒
体に記録しておき、これをマスタコントローラ40に読
み込ませる。かかる準備の完了の後、作業対象ワークの
該当パイプデータを選択し(ステップ100)、自動運
転スイッチを投入する(ステップ102)。この運転開
始指令により、溶接ハンド28などの各軸を原点を設定
し(ステップ104)、マニピュレータ32を溶接リン
グ位置に移動させる(ステップ106)。その後はポジ
ショナ14によるパイプコラム10を回転させた状態
で、マスタコントローラ40から入力された基本実施計
画に基づき、ハンド制御装置38の指令により、最初に
ドライパスセンシングを行なう(ステップ108)。こ
れは4トーチで同時溶接可能かどうかのチェックを行な
うためである。このドライパスセンシングにより2リン
グ4開先の同時溶接の可能性を対象開先形状の偏差(ギ
ャップ)が許容値の範囲かどうかの判定をなし(ステッ
プ110)、許容値から外れている場合には(ステップ
112)、手動溶接に切り替える(ステップ114)。
許容値内である場合には片側1開先ずつ初層溶接を施す
(ステップ116)。全ての初層溶接が終了したなら
ば、4開先を対象にして次層溶接をレーザセンサ36に
よるセンシングを行なって前層開先形状データを参照し
つつ最終層まで多層肉盛溶接を行なう(ステップ11
8、120)。前層を参照して各層単位で溶接条件が変
化するので、これはハンド制御装置38が溶接トーチの
狙い位置修正、電流・電圧・速度等が最適になるように
適応するロジックを生成しつつ個別に制御を行なう。そ
して、最終リングであるかどうかの判定をなした後(ス
テップ122)、まだ対象リングが残存している場合に
は次のリングにマニピュレータ32を移動して(ステッ
プ124)、ステップ108に戻り、ドライパスセンシ
ング処理から開始する。最終リングであればマニピュレ
ータ32を原点位置に戻して作業を終了するのである
(ステップ126,128)。FIG. 5 shows a basic flowchart of the welding process by the column ring welding apparatus having such a configuration.
First, the welding order, combination, groove shape, and the like of the corresponding ring are sequentially determined by an input operation on a personal computer screen based on the drawing information offline. This is prepared in advance in the office before welding on site, recorded in a recording medium such as a floppy disk, and read by the master controller 40. After the completion of the preparation, the corresponding pipe data of the work to be worked is selected (step 100), and the automatic operation switch is turned on (step 102). In accordance with this operation start command, the origin of each axis such as the welding hand 28 is set (step 104), and the manipulator 32 is moved to the welding ring position (step 106). Thereafter, while the pipe column 10 is rotated by the positioner 14, the dry path sensing is first performed by a command from the hand control device 38 based on the basic execution plan input from the master controller 40 (step 108). This is to check whether simultaneous welding is possible with four torches. By this dry pass sensing, the possibility of simultaneous welding of two rings and four grooves is determined by determining whether or not the deviation (gap) of the target groove shape is within the allowable range (step 110). (Step 112), the mode is switched to manual welding (Step 114).
If it is within the allowable range, the first layer is welded one groove on each side (step 116). When all the first layer welding is completed, the next layer welding is performed by the laser sensor 36 for the four grooves, and the multi-layer build-up welding is performed up to the final layer while referring to the preceding layer groove shape data ( Step 11
8, 120). Since the welding conditions change for each layer with reference to the preceding layer, this is achieved by the hand control unit 38 generating the logic adapted to correct the target position of the welding torch and to optimize the current, voltage, speed, etc., individually. Control. After determining whether or not the ring is the last ring (step 122), if the target ring still remains, the manipulator 32 is moved to the next ring (step 124), and the process returns to step 108. Start with dry pass sensing processing. If it is the last ring, the manipulator 32 is returned to the origin position and the operation is completed (steps 126 and 128).
【0019】このように本実施形態によれば、オフライ
ンで図面データに基づいて溶接計画を立て、実際の溶接
作業に際して円周の多層隅肉溶接における開先形状デー
タの前層参照により溶接中の1回転毎のパス間移動シー
ケンスを設定し、形状データに基づくトーチ狙い位置や
電流制御などの適応溶接条件を生成しつつ多層に肉盛溶
接を施すので、常に最適な条件で複数の開先の多層肉盛
溶接を実施できるものとなっている。As described above, according to the present embodiment, a welding plan is made off-line based on the drawing data, and during the actual welding operation, the welding process is performed by referring to the front layer of the groove shape data in the circumferential multi-layer fillet welding. A multi-layer build-up welding is performed while setting an inter-pass movement sequence for each rotation and generating adaptive welding conditions such as a torch target position and current control based on the shape data. Multi-layer build-up welding can be performed.
【0020】[0020]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るコラ
ムリング溶接装置に依れば、コラムに開先を有するリン
グを装着し、前記コラムを回転させながら開先部に沿っ
て周方向に溶接する装置であって、リングのついたパイ
プを支持して回転させるポジショナと、上下、水平方向
に移動可能で、溶接電源、ハンド制御装置を搭載する単
体もしくは複数台のマニピュレータと、このマニピュレ
ータに取り付けられ水平、上下、折れの3軸持つ溶接ハ
ンドと、この溶接ハンドに設けられ前記開先に向けられ
る溶接トーチと、個々の開先形状を認識させるレーザセ
ンサとを有するとともに、対象ワークのリング位置、開
先形状、溶接順序などを予め図面から入力作成されたワ
ークデータを読み込ませ、積層計画および回転位置検出
による、各層、各パス間での狙い位置、溶接条件を修正
する制御手段とを備えてなり、前記リングの各開先を同
時に溶接可能としたので、オペレータは、初期操作およ
び各層溶接終了時の品質チェックのみで、各リングへの
移動および溶接は全自動で行われるため、大幅省人化を
実現できる。4トーチの場合は、従来2トーチずつで2
人の溶接工が必要であったが、本装置ではワークの段取
り作業を除き、異常時の処理以外は無人運転で可能であ
る。また、パス数多い場合、パス間移動含めて狙い位
置、溶接条件は安定した状態で管理されるため、手動溶
接に比べて、品質安定度が非常に高いものとなってい
る。As described above, according to the column ring welding apparatus of the present invention, a ring having a groove is mounted on a column, and the column is rotated in the circumferential direction along the groove while rotating the column. A welding device, a positioner that supports and rotates a pipe with a ring, a single or multiple manipulators that can move vertically, horizontally, and has a welding power supply and hand control device, and this manipulator A welding hand having three axes of horizontal, vertical and bent, a welding torch provided on the welding hand and directed to the groove, and a laser sensor for recognizing each groove shape; Read the work data created by inputting the position, groove shape, welding order, etc. from the drawing in advance, and check each layer, Aiming position between the two, comprising a control means for correcting the welding conditions, it was possible to weld each groove of the ring at the same time, so the operator only the initial operation and quality check at the end of each layer welding, Since the movement to each ring and welding are performed automatically, it is possible to realize significant labor saving. In the case of 4 torches, it is 2
Although a human welder was required, this apparatus can be operated unattended except for abnormal work, except for work setup. Further, when the number of passes is large, the target position and welding conditions including movement between passes are managed in a stable state, so that the quality stability is extremely high as compared with manual welding.
【図1】実施形態に係るコラムリング溶接装置の全体斜
視図である。FIG. 1 is an overall perspective view of a column ring welding apparatus according to an embodiment.
【図2】同装置の溶接状態の模式図である。FIG. 2 is a schematic view of a welding state of the apparatus.
【図3】同装置の要部スケルトン図である。FIG. 3 is a skeleton diagram of a main part of the apparatus.
【図4】同装置のシステム構成を示すブロック図であ
る。FIG. 4 is a block diagram showing a system configuration of the apparatus.
【図5】同装置による溶接処理基本フローチャートであ
る。FIG. 5 is a basic flowchart of a welding process by the apparatus.
10 パイプコラム 12 リング 14 ポジショナ 16 チャッキング部 18 第1ローラ台車 20 第2ローラ台車 22 コラム支持ローラ 24(24R,24L) 溶接トーチ 26(26R,26L) 開先 28(28R,28L) 溶接ハンド 30H 水平移動軸 30V 垂直移動軸 30R 屈曲節 32 マニピュレータ 34V 垂直移動軸 34H 水平移動軸 36 レーザセンサ 38 ハンド制御装置 40 マスタコントローラ 42 オフラインコンピュータ 44 オフラインデータインターフ
ェース 46 ユーザインターフェース 48 プランニング処理部 50 通信制御部 52 軸制御装置 54 サーボアンプ 56 主演算装置 58 通信制御部 60 軸制御装置 62 サーボアンプ 64 ワイヤ送給装置 66 アナログインターフェース 68 デジタルインターフェース 70 ペンダント操作盤DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Pipe column 12 Ring 14 Positioner 16 Chucking part 18 1st roller trolley 20 2nd roller trolley 22 Column support roller 24 (24R, 24L) Welding torch 26 (26R, 26L) Groove 28 (28R, 28L) Welding hand 30H Horizontal movement axis 30V Vertical movement axis 30R Bend joint 32 Manipulator 34V Vertical movement axis 34H Horizontal movement axis 36 Laser sensor 38 Hand control unit 40 Master controller 42 Offline computer 44 Offline data interface 46 User interface 48 Planning processing unit 50 Communication control unit 52 axis Control unit 54 Servo amplifier 56 Main processing unit 58 Communication control unit 60 Axis control unit 62 Servo amplifier 64 Wire feeder 66 Analog interface 68 Digital Interface 70 pendant control panel
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B23K 37/047 502 B23K 37/047 502 (72)発明者 檀上 武克 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 山科 修一 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 荒川 武和 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 寺田 雅俊 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 加藤 和佳 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 瀬尾 邦男 広島県福山市鋼管町一番地 福山共同機工 株式会社内 (72)発明者 藤原 一正 岡山県玉野市玉3丁目1番1号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 金子 正明 岡山県玉野市玉3丁目1番1号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 増田 頌二 岡山県玉野市玉3丁目1番1号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 小野 宏 岡山県玉野市玉3丁目1番1号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 肥後 嘉裕 岡山県玉野市玉3丁目1番1号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 白井 潤二 岡山県玉野市玉3丁目1番1号 三井造船 株式会社玉野事業所内 (72)発明者 小川 慎太郎 岡山県玉野市玉3丁目1番1号 三井造船 株式会社玉野事業所内 Fターム(参考) 4E081 AA12 AA15 BA41 DA10 DA12 DA19 DA23 DA47 EA12 EA24 EA33 EA47 EA54 EA56 YB03 YB08 YY19 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court ゛ (Reference) B23K 37/047 502 B23K 37/047 502 (72) Inventor Takekatsu Danjo 1-1-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. 2 Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Shuichi Yamashina 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Takekazu Arakawa 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Masatoshi Terada 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Waka Kato 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Kunio Seo Fukuyama Kyoki Co., Ltd., the first place in Kokancho, Fukuyama City, Hiroshima Prefecture (72) Inventor Kazumasa Fujiwara Okayama Prefecture 3-1-1 Tamano, Noshi City Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. Tamano Plant (72) Inventor Masaaki Kaneko 3-1-1 Tamama City, Okayama Prefecture Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. Tamano Plant (72) Inventor Shoji Masuda Okayama Prefecture 3-1-1 Tamama, Tamano City Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. Tamano Plant (72) Inventor Hiroshi Ono 3-1-1 Tamama City, Okayama Prefecture Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. Tamano Plant (72) Inventor Yoshihiro Higo Okayama Prefecture 3-1, 1-1 Tama, Tamano City Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. Tamano Plant (72) Inventor Junji Shirai 3-1-1, Tamano City, Okayama Prefecture Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. Tamano Plant (72) Inventor Shintaro Ogawa Okayama Prefecture 3-1-1, Tamano, Tamano-shi Mitsui Engineering & Shipbuilding Co., Ltd. Tamano Works F-term (reference) 4E081 AA12 AA15 BA41 DA10 DA12 DA19 DA23 DA47 EA12 EA24 EA33 EA47 EA54 EA56 YB03 YB08 YY19
Claims (1)
前記コラムを回転させながら開先部に沿って周方向に溶
接する装置であって、リングのついたパイプを支持して
回転させるポジショナと、上下、水平方向に移動可能
で、溶接電源、ハンド制御装置を搭載する単体もしくは
複数台のマニピュレータと、このマニピュレータに取り
付けられ水平、上下、折れの3軸持つ溶接ハンドと、こ
の溶接ハンドに設けられ前記開先に向けられる溶接トー
チと、個々の開先形状を認識させるレーザセンサとを有
するとともに、対象ワークのリング位置、開先形状、溶
接順序などを予め図面から入力作成されたワークデータ
を読み込ませ、積層計画および回転位置検出による、各
層、各パス間での狙い位置、溶接条件を修正する制御手
段とを備えてなり、前記リングの各開先を同時に溶接可
能としたことを特徴とするコラムリング溶接装置。1. A ring having a groove is attached to a column,
A device for welding the groove in the circumferential direction along the groove while rotating the column, a positioner for supporting and rotating a pipe with a ring, a movable vertically and horizontally, a welding power source, hand control A single or a plurality of manipulators on which the device is mounted, a welding hand attached to the manipulator and having three axes of horizontal, vertical and bent, a welding torch provided on the welding hand and directed to the groove, and an individual groove It has a laser sensor that recognizes the shape, reads the work data that is input from the drawing in advance, such as the ring position, groove shape, welding order, etc. of the target work, and reads each layer, each path by stacking plan and rotation position detection Control means for correcting the target position and welding conditions between the grooves, so that each groove of the ring can be welded simultaneously. Column ring welding device that.
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