JP2001276973A - Automatic upward welding apparatus - Google Patents

Automatic upward welding apparatus

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JP2001276973A
JP2001276973A JP2000091272A JP2000091272A JP2001276973A JP 2001276973 A JP2001276973 A JP 2001276973A JP 2000091272 A JP2000091272 A JP 2000091272A JP 2000091272 A JP2000091272 A JP 2000091272A JP 2001276973 A JP2001276973 A JP 2001276973A
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JP
Japan
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welding
boom
traveling
welding machine
groove
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Pending
Application number
JP2000091272A
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Japanese (ja)
Inventor
Takanobu Sano
孝信 佐野
Yasuhiko Nishi
泰彦 西
Hiroshi Murayama
宏 村山
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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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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an automatic upward welding apparatus which is able to move freely on road surface instead of using a rail for running welding apparatus, without the influence of obstruction such as concavity and convexity on road surface, enabling the upward welding performed. SOLUTION: The automatic upward welding apparatus comprises of non-rail type running device 1 where wheels run on road surface 100 by automatic steering system, non-rail type welding machine 2 which carries out upward welding while transferring on the surface of welded member 200, a boom device arranged on the running device that supports pivotally the welding machine 2 on top end, air cylinders which moves up down a boom 30, a sliding device 6 for turning which turns freely the boom 30, a sliding device 7 for moving laterally freely the boom 30 in the direction of groove width, and two front and rear guide rollers 41, 42 for to make the welding machine 2 follow a groove 210.

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、前記ブーム手
段を上下移動させる駆動シリンダ手段と、前記ブーム手
段を自由に旋回させる旋回用スライド手段と、前記ブー
ム手段を開先幅方向に自由に横移動させる横移動用スラ
イド手段と、開先に係合し、前記溶接機を開先に倣わせ
る前後2輪のガイドローラと、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 a trackless traveling means for performing welding by moving the surface of a member to be welded. A welding machine, a boom means installed on the traveling means and supporting the welding machine, a drive cylinder means for vertically moving the boom means, and a sliding slide means for freely rotating the boom means. A sliding means for laterally moving the boom means freely in the width direction of the groove, and two front and rear guide rollers which engage the groove and follow the groove to the welding machine. 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。さら
に、溶接機に設けた前後2輪のガイドローラが開先に係
合しながら転動するので、開先に機械的に倣わせながら
溶接機を移動させることができる。このとき、旋回用ス
ライド手段および横移動用スライド手段は、いずれも開
先幅方向に自由に移動できるので、溶接線方向が初期の
方向からずれた場合でも、溶接線方向と溶接機の移動方
向は常に一致する。
[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. Further, since the two front and rear guide rollers provided on the welding machine roll while engaging with the groove, the welding machine can be moved while mechanically following the groove. At this time, the sliding means for turning and the sliding means for lateral movement can both move freely in the groove width direction. Therefore, even if the welding line direction deviates from the initial direction, the welding line direction and the moving direction of the welding machine can be obtained. Always matches.

【0010】また、本発明の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溶接を行う無軌道式
の溶接機と、前記溶接機に取り付けられ、該溶接機を溶
接線前後方向に自由に移動させるスライド機構と、前記
走行手段上に設置され、前記スライド機構を軸支するブ
ーム手段と、前記ブーム手段を上下移動させる駆動シリ
ンダ手段と、前記ブーム手段を自由に旋回させる旋回用
スライド手段と、前記ブーム手段を開先幅方向に自由に
横移動させる横移動用スライド手段と、開先に係合し、
前記溶接機を開先に倣わせる前後2輪のガイドローラ
と、前記走行手段と独立に駆動可能な前記溶接機の走行
機構と、を備えたことを特徴とするものである。
The automatic upward welding apparatus according to the present invention comprises a trackless traveling means for traveling on a road surface by an automatic steering system of wheels, and a trackless welding machine for performing welding by moving the surface of a member to be welded. A slide mechanism attached to the welding machine for freely moving the welding machine in the front-rear direction of the welding line; a boom means installed on the traveling means for supporting the slide mechanism; and vertically moving the boom means. A driving cylinder means for rotating the boom means, a turning slide means for freely turning the boom means, a lateral moving slide means for freely moving the boom means in the groove width direction, and engaging with the groove,
It is characterized by comprising: a front and rear two-wheel guide roller for causing the welding machine to follow a groove; and a traveling mechanism of the welding machine that can be driven independently of the traveling means.

【0011】前記第1の発明が自由走行式の溶接機であ
るのに対し、第2の発明は走行手段の路面走行と独立に
駆動可能な走行駆動方式の溶接機としたものである。し
たがって、前後2輪のガイドローラもいずれか一方また
は両方が回転駆動される。路面の凹凸等路面状態の程度
が大きかったりするような場合、走行手段と独立に溶接
機を走行させることで、より正確な溶接速度を得ること
ができる。このため、溶接機とブーム手段とは溶接線前
後方向に自由に移動するスライド機構を介して連結され
ている。走行手段は溶接機がスライド機構のストローク
の範囲内に位置するように走行制御すればよい。
The first invention is a free-running type welding machine, while the second invention is a traveling drive type welding machine which can be driven independently of the traveling surface of the traveling means. Therefore, one or both of the two front and rear guide rollers are driven to rotate. When the degree of the road surface condition such as unevenness of the road surface is large or the like, a more accurate welding speed can be obtained by running the welding machine independently of the running means. For this reason, the welding machine and the boom means are connected via a slide mechanism that freely moves in the longitudinal direction of the welding line. The traveling means may control traveling so that the welding machine is located within the range of the stroke of the slide mechanism.

【0012】また、本発明の自動上向溶接装置におい
て、前記走行手段の車輪は、4輪のうち少なくとも2輪
が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。
In the automatic upward welding apparatus according to the present invention, at least two of the wheels of the traveling means are drive wheels having a steering function, and one of the two front and rear wheels is a cradle type vehicle body. Characterized in that it is attached to a chassis that is pivotally supported.

【0013】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, slopes, steps, etc., 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.

【0014】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.

【0015】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。
With this configuration, the automatic upward welding apparatus is made compact, and cables and hoses are not routed, so that traveling on a narrow culvert can be performed smoothly.

【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、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.

【0017】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.

【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用スライド手段上
に移動可能に設けられた前記旋回用スライド手段の旋回
軸により軸支してなることを特徴とする。
In the automatic upward welding apparatus according to the present invention, the boom means is pivotally supported by the drive cylinder means, and the base end of the boom is movably provided on the slide means for lateral movement. It is characterized in that it is pivotally supported by a turning shaft of the turning slide 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は、旋回用スライド手段
の旋回軸が自由に横移動することで旋回し、また旋回用
スライド手段を取り付けた横移動用スライド手段の横移
動軸が自由に横移動することで、溶接機全体が開先幅方
向に横移動する。したがって、旋回用スライド手段の旋
回軸の移動量を検出することによって、溶接機の移動方
向(すなわち、溶接線方向)と走行手段の走行方向との
角度がわかるため、この操舵角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 tip of the boom can be turned by the swivel axis of the swivel slide means freely moving laterally, and can be swiveled with the swivel slide means attached. When the lateral movement axis of the moving slide means freely moves laterally, the entire welding machine laterally moves in the groove width direction. Therefore, by detecting the amount of movement of the turning axis of the turning slide means, the angle between the moving direction of the welding machine (that is, the welding line direction) and the running direction of the running means can be determined. The means can be automatically steered.

【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】また、本発明の自動上向溶接装置におい
て、前記溶接機は溶接機の傾斜角度と前記ブーム手段の
傾斜角度をそれぞれ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 is characterized by having sensor means for detecting an inclination angle of the welding machine and an inclination angle of the boom means, respectively.

【0023】被溶接部材が曲面や傾斜面等を有する場
合、溶接機の溶接速度と走行手段の走行速度が同一にな
るようにブーム手段の伸縮量を制御する。それにはこれ
らのセンサ手段によって溶接機の傾斜角度およびブーム
の傾斜角度をそれぞれ単位時間毎に計測することで、ブ
ームの伸縮量を求める。
When the member to be welded has a curved surface or an inclined surface, the amount of expansion and contraction of the boom means is controlled so that the welding speed of the welding machine and the traveling speed of the traveling means are equal. For this purpose, the sensor device measures the inclination angle of the welding machine and the inclination angle of the boom for each unit time to determine the amount of expansion and contraction of the boom.

【0024】また、本発明の自動上向溶接装置におい
て、前記ガイドローラのうち前輪は、開先内に挿入する
円板部と、該円板部の両側に設けられ、開先エッジ部に
係合するハブとからなり、後輪は、開先エッジ部に係合
するハブと、両側のハブの間に隙間を設け、または隙間
を設けずに形成されるスペーサ部とからなることを特徴
とする。
Further, in the automatic upward welding apparatus according to the present invention, the front wheel of the guide roller is provided on a disk portion to be inserted into the groove, and is provided on both sides of the disk portion, and is associated with the groove edge portion. The rear wheel comprises a hub engaged with the groove edge and a spacer formed with or without a gap between the hubs on both sides. I do.

【0025】すなわち、前後2輪のガイドローラは、い
ずれも左右両側の開先エッジ部に係合するハブを有する
ので、開先内中心の溶接線上に沿って溶接機を開先倣い
させることができる。また、前輪のガイドローラは中央
部が開先内に挿入する円板部となっているため、この円
板の板厚によって開先の許容ギャップの最小間隔を確保
できる。後輪のガイドローラは、溶接トーチの形態によ
って両側のハブの間に隙間を設ける場合と、設けない場
合がある。隙間を設けた場合は、この隙間を利用して溶
接トーチの湾曲状の先端部を引き出すことができる。
That is, since the front and rear guide rollers each have a hub that engages with the groove edges on both the left and right sides, the welding machine can follow the groove along the welding line at the center of the groove. it can. In addition, since the guide roller of the front wheel has a disk portion inserted into the groove at the center, the minimum gap of the allowable gap of the groove can be secured by the thickness of the disk. The guide roller for the rear wheel may or may not be provided with a gap between the hubs on both sides depending on the form of the welding torch. When a gap is provided, the curved tip of the welding torch can be pulled out using the gap.

【0026】[0026]

【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
は正面図である。この自動上向溶接装置は、大別して、
渠底面100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(移動方向は矢印bで示
す。)を先端部にて支持するブーム装置3と、溶接機2
を開先210に倣わせるための前後2つのガイドローラ
41、42を持つ走行機構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、旋回用スライド装置6および横移
動用スライド装置7とから構成されている。また、上記
2つのガイドローラ41、42を持つ走行機構4と、ブ
ーム装置3の旋回用スライド装置6および横移動用スラ
イド装置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. This automatic upward welding equipment is roughly divided into
A trackless traveling device 1 that travels on the culvert 100 by an automatic steering system of wheels (the traveling direction is indicated by an arrow a).
A boom device 3 for supporting a trackless welding machine 2 (moving direction is indicated by an arrow b) at its tip end;
A traveling mechanism 4 having two front and rear guide rollers 41 and 42 for causing the boom device 3 to follow the groove 210, and a drive cylinder device 5 for performing vertical movement, turning, and lateral movement in the groove width direction of the boom device 3, respectively. It comprises a sliding device 6 for turning and a sliding device 7 for lateral movement. Further, the traveling mechanism 4 having the two guide rollers 41 and 42, the turning slide device 6 and the lateral movement slide 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, and 201 denotes an aggregate.

【0027】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、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、1
5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 two front and rear drive wheels 11 and the universal wheels 12 are connected to the vehicle body 10 by pins 13.
All four wheels, regardless of the road surface condition of the culvert 100 (existence of irregularities, gradients, steps, and other obstacles such as hoses) , So that these obstacles can be smoothly overcome (see FIG. 6). In the figure, 1
5 is a motor for driving the driving wheel 11, 16 is the driving wheel 11
The steering motor rotates the wheel 11 on a plane via the spur gear 17 for steering. An encoder (not shown) for setting the steering angle of the drive wheel 11 is attached to the steering motor 16.

【0028】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).

【0029】溶接機2は、この例で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、その溶接機走行
機構4は、図2、図3、図7〜図9に示すように、片側
が無駆動の車輪23、他方の片側が開先210に係合す
る前後2輪のガイドローラ41、42となっている。溶
接機2はまた、溶接トーチ21、22と溶接機2の移動
速度(溶接速度)を検出するためのエンコーダ24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とガイ
ドローラ41、42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。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 comprises a trackless free running body which does not use rails in this example. The welding machine traveling mechanism 4 has one side as shown in FIGS. 2, 3 and 7 to 9. Are the non-driven wheels 23 and the other side is the front and rear two guide rollers 41 and 42 that engage with the groove 210. The welding machine 2 also includes welding torches 21 and 22 and an encoder 24 for detecting a moving speed (welding speed) of the welding machine 2, and the vehicle body 20 is attached to the tip of the boom 30 by two orthogonal pins 31 and 32. The outer surface (lower surface) of the bottom plate 200 is supported by a non-driven wheel 23 and guide rollers 41 and 42 that are supported by a shaft. In addition, welding machine 2
As the wheels 23, wheels of a type capable of bidirectional rotational movement in a traveling direction and a transverse direction perpendicular to the traveling direction, which is called "Omni Wheel", are used.

【0030】図7〜図9において、前輪のガイドローラ
41は、開先210のギャップ内に入り込むようになっ
ている中央部の円板部43と、円板部43の両側に設け
られ開先210の下面エッジ部と係合する傾斜外周面4
4を持つハブ45とからなるローラ形状となっている。
一方、後輪のガイドローラ42は、上記ハブ45と同径
同形状のハブ46と、ハブ46の間にあってハブ46よ
り小径のスペーサ部47とからなるローラ形状となって
いる。このため、両側のハブ46の間には隙間48があ
り、この隙間48を利用して先行溶接トーチ21を引き
出すことができる。また、前輪ガイドローラ41の円板
部43の厚さは、開先210の許容ギャップの最小値に
合わせてあり、取付精度によりギャップが最小値以下に
なったときには溶接機2は走行を停止する。また、前後
輪のガイドローラ41、42は、それぞれハブ45、4
6の傾斜外周面44が開先210の下面エッジ部と係合
しながら転動するので、溶接機2を開先210に機械的
に倣わせることができる。つまり、自動溶接線追従が可
能である。
In FIGS. 7 to 9, the front wheel guide roller 41 has a central disk portion 43 which enters into the gap of the groove 210, and a groove provided on both sides of the disk portion 43. Inclined outer peripheral surface 4 that engages with the lower edge portion of the lower surface 210
4 and a hub 45 having the same.
On the other hand, the guide roller 42 of the rear wheel has a roller shape including a hub 46 having the same diameter and the same shape as the hub 45 and a spacer portion 47 located between the hubs 46 and having a smaller diameter than the hub 46. Therefore, there is a gap 48 between the hubs 46 on both sides, and the preceding welding torch 21 can be pulled out using the gap 48. The thickness of the disk portion 43 of the front wheel guide roller 41 is adjusted to the minimum value of the allowable gap of the groove 210, and when the gap becomes smaller than the minimum value due to mounting accuracy, the welding machine 2 stops running. . The front and rear wheel guide rollers 41 and 42 are respectively connected to hubs 45 and 4.
Since the outer peripheral surface 44 of the roller 6 rolls while engaging with the lower edge of the groove 210, the welding machine 2 can be made to follow the groove 210 mechanically. That is, automatic welding line tracking is possible.

【0031】溶接トーチ21、22は開先210のギャ
ップ内に挿入される。また、開先210は、加工が容易
であること、加工精度、取付精度の向上が期待できるこ
となどからI型開先としているが、これに限定されるも
のではない。
The welding torches 21 and 22 are inserted into the gap of the groove 210. The groove 210 is an I-shaped groove because processing is easy, and improvement in processing accuracy and mounting accuracy can be expected. However, the present invention is not limited to this.

【0032】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、図10に示すように、細径の溶接ト
ーチ21、22の湾曲した先端部を開先210のギャッ
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、26は各電極の溶接ワイヤ、27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。28は先行ビード、29は後行ビードである。
The welding method is not particularly limited. For example, for example, a patent application filed by the present applicant (Japanese Patent Application No. 11-138).
No. 405) is suitable.
In this method, as shown in FIGS. 7 and 10, the curved distal ends of the small-diameter welding torches 21 and 22 are inserted substantially horizontally into the gap of the groove 210, and the lower leading electrode and the higher trailing electrode are inserted. The welding is performed in one run (one run) by the electrode. In the figure, 26 is a welding wire for each electrode, and 27 is a body 20
With a backing material attached to, for example, a water-cooled copper plate,
As the welding machine 2 moves, the lower surface of the groove 210 is slid. 28 is a preceding bead and 29 is a following bead.

【0033】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、これらの移動機構は公知の
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 welding torches 21 and 22 are attached to the X-axis moving mechanism in the groove width direction, the Y-axis moving mechanism in the torch height direction, and the Z-axis moving mechanism in the welding line direction as position adjusting mechanisms (not shown). These moving mechanisms are constituted by known ball screw mechanisms. Further, a swing mechanism (not shown) is provided to swing the tip of the torch for weaving welding.

【0034】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により旋回用スライド装置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
用スライド装置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 are connected to the turning shaft 60 of the turning slide device 6. Further, the air cylinder 51 is connected to the outer frame of the turning slide device 6 by a pin 37.

【0035】旋回用スライド装置6およびその下に設置
される横移動用スライド装置7はいずれも開先幅方向に
自由に直線移動できるスライドブロックあるいはスライ
ドテーブルからなる旋回軸60、横移動軸70を備えて
いる。したがって、溶接機2の横移動に対して旋回軸6
0が矢印cまたはd方向に横移動することによって、ブ
ーム30および溶接機2が上記自在軸33、34の垂直
軸33を中心に旋回し、また横移動軸70が矢印eまた
はf方向に横移動することによって、ブーム30および
溶接機2全体が開先幅方向に横移動することができる。
これらブーム30の旋回軸60および横移動軸70の移
動量はそれぞれの軸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 slide device 6 and the horizontal moving slide device 7 installed thereunder has a turning shaft 60 and a horizontal moving shaft 70 which are made of a slide block or a slide table which can freely move linearly in the groove width direction. Have. Therefore, the pivot 6
When 0 moves laterally in the direction of arrow c or d, the boom 30 and the welding machine 2 pivot about the vertical axis 33 of the free shafts 33 and 34, and the lateral movement shaft 70 moves laterally in the direction of arrow e or f. By moving, the boom 30 and the entire welding machine 2 can move laterally in the groove width direction.
The amounts of movement of the pivot shaft 60 and the lateral movement shaft 70 of the boom 30 are detected by encoders attached to the respective shafts.

【0036】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。このとき、前後2
輪のガイドローラ41、42が開先210に係合するよ
うにセットする。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26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. At this time, before and after 2
The guide rollers 41 and 42 of the wheels are set so as to engage with the groove 210. Next, the distal ends of the welding torches 21 and 22 are positioned by the torch position adjusting mechanism, and the distal end of the welding wire 26 is positioned at a target position (here, a groove center position).
Start welding.

【0037】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)から吹き付けている。また、裏当材27で
ある水冷銅板により溶融池を保持しつつ、水冷銅板27
を溶接機2と共に移動させて溶接を行う(図10参
照)。
The butt welding of the bottom shell 200 is an upward welding in which two electrodes of the welding torches 21 and 22 are used in one run. The shielding gas is blown from a nozzle (not shown) attached to each electrode. Further, while holding the molten pool by the water-cooled copper plate as the backing material 27, the water-cooled copper plate 27
Is moved together with the welding machine 2 to perform welding (see FIG. 10).

【0038】溶接の制御は、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19mm、開先ギャップ13mm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 the optimum welding conditions extracted from the welding condition database. According to the experiment, when a steel plate having a plate thickness of 19 mm and a groove gap of 13 mm was carried out under the welding conditions shown in Table 1, good welding results were shown.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】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、かつ、ガイドローラ
41、42が開先210に係合し、かくして一定の圧力
で押し付けられた状態で移動する。このため、溶接機2
0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. In addition, the guide rollers 41 and 42 are engaged with the groove 210, and thus move while being pressed by a constant pressure. For this reason, welding machine 2
There is no relative displacement between the 0 and the member to be welded in the vertical direction.

【0041】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、しかも
片側の前後2輪の駆動車輪11と自在車輪12がピン1
3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 drive wheels 11 having a steering function.
As shown in FIG. 6, the traveling device 1 is mounted on a cradle-type chassis 14 supported by 3.
In a state where both wheels are in contact with the bottom 100 of the culvert, obstacles 110 such as these irregularities can be passed over smoothly. In addition, when the driving wheel 11 or the free wheel 12 passes over the obstacle 110, the lifting force and the sinking force acting on the vehicle body 10, or a slight impact force, etc., are applied to the air cylinder 51.
Does not affect the pressing state of the welding machine 2, in other words, the welding state by the welding torches 21 and 22. Note that a trapezoidal tread plate may be placed on cables and hoses that cross the traveling path.

【0042】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 (see 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.

【0043】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(図1の矢印bの方
向))の前後2つのガイドローラ41、42が開先21
0のギャップ内に入り込んだ状態で係合しており、ブー
ム30を軸支する旋回軸60と開先幅方向の横移動軸7
0はいずれも自由に移動できるため、溶接機2の角度は
常に溶接線220の方向と一致しながら変化する(図1
1参照)。このとき、溶接トーチ21、22とガイドロ
ーラ41、42の位置関係は、前輪のガイドローラ41
は全ての溶接トーチ21、22より前方にある必要があ
るが、後輪のガイドローラ42は最終ビードの間にあれ
ばよく、溶接トーチとの位置関係は特に問わない。
Next, an automatic groove copying method during welding will be described. The two guide rollers 41 and 42 before and after the welding progress direction (the direction of arrow b in FIG. 1)
0, and is engaged with the rotary shaft 60 that supports the boom 30 and the horizontal movement shaft 7 in the groove width direction.
0 can move freely, so that the angle of the welding machine 2 always changes while coinciding with the direction of the welding line 220 (FIG. 1).
1). At this time, the positional relationship between the welding torches 21 and 22 and the guide rollers 41 and 42 is based on the guide rollers 41 of the front wheels.
Needs to be in front of all the welding torches 21 and 22, but the guide roller 42 of the rear wheel only needs to be between the final beads, and the positional relationship with the welding torch is not particularly limited.

【0044】溶接トーチ21、22は、2つのガイドロ
ーラ41、42を結ぶ直線上にあり、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を介して旋回用スライド装置6の
旋回軸60に軸支され、ブーム30の中間部は自在軸3
3、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が自由に横移動することによって、エア
シリンダ上部の軸33を中心に溶接機2が旋回すること
になる。また、旋回用スライド装置6を取り付けている
横移動用スライド装置7の横移動軸70が左右方向に自
由に横移動することによって、溶接機2全体がブーム3
0ごと左右に横移動することができる。
The welding torches 21 and 22 are on a straight line connecting the two guide rollers 41 and 42, and the welding machine 2 is attached to the distal end of the boom 30, and the base end of the boom 30 is a universal shaft 35, The pivoting shaft 60 of the pivoting slide device 6 is supported via the pivot 36, and the intermediate portion of the boom 30 is
Since it is supported by the air cylinder 51 via 3 and 34, the turning shaft 60 freely moves laterally, so that the welding machine 2 turns around the shaft 33 on the upper portion of the air cylinder. In addition, the horizontal movement axis 70 of the horizontal movement slide device 7 to which the turning slide device 6 is attached is freely laterally moved in the left-right direction, so that the entire welding machine 2 becomes boom 3.
You can move left and right horizontally by 0.

【0045】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, the welding line automatic tracking method 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.

【0046】図11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には溶接線220上の前後に常
に2つのガイドローラ41、42が開先210内にはま
り込んだ状態になっており、この動きに合わせてブーム
30を旋回または横移動することで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はガイ
ドローラ41、42からなる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. 11 shows a method for detecting a displacement angle between the direction of the welding line and the traveling direction of the traveling device 1. In the welding machine 2 attached to the tip of the boom 30, two guide rollers 41, 42 are always stuck in the groove 210 before and after on the welding line 220. A groove tracing control mechanism that performs groove tracing by turning or laterally moving 30 is operating. That is, the boom 30 is always oriented in the same direction as the welding line 220 by the groove tracing control mechanism including the guide rollers 41 and 42. 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.

【0047】ブーム30の旋回角αは、図11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)Wから、式(1)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. 11, the length between the boom turning center 33 (the connecting pin to the air cylinder 51) and the turning force point 36 (the connecting pin to the boom turning shaft 60). L2) and a distance (lateral movement position of the boom turning shaft 60) W from the turning center line (running direction of the traveling device 1) 221 of the boom turning shaft 60 can be obtained by Expression (1).

【0048】[0048]

【数1】 (Equation 1)

【0049】図12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. 12 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. By steering the two front and rear wheels 11, not only front wheel steering traveling, but also traversing traveling,
Turning is also possible, and movement on a narrow culvert can be performed smoothly.

【0050】図13に操舵制御方法の概念図を示す。ブ
ーム旋回軸60のセンサ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. 13 is a conceptual diagram of the steering control method. The turning angle of the boom 30 is detected from the lateral movement position information of the boom 30 detected by the sensor of the boom turning shaft 60 and 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. by this,
The trackless traveling device 1 can always automatically follow the welding line.

【0051】次に、図11、図14、図15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14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15は走行装置の走行速度制御方法の概
念図である。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。また、凹凸面を乗り越える際、駆動車輪11にバ
ックラッシュ等が働き、同一の駆動速度では所定の溶接
速度は得られない。この対策として、溶接機2に溶接速
度検出用のエンコーダ24(図1参照)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。
Next, a method of controlling the traveling speed of the traveling device will be described with reference to FIGS. FIG. 14 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, and FIG. 15 is a conceptual diagram of a traveling speed control method of the traveling device. Since the traveling device 1 travels on the culvert 100 having obstacles 110 such as unevenness, the traveling direction of the traveling device 1 and the welding direction are not the same direction but produce an angle difference.
However, simply instructing the welding speed to the target cannot obtain the desired welding speed. Also, when riding over the uneven surface, a backlash or the like acts on the drive wheel 11, and a predetermined welding speed cannot be obtained at the same drive speed. As a countermeasure, a welding speed detecting encoder 24 (see FIG. 1) is attached to the welding machine 2 to detect an actual moving speed (welding speed) of the welding machine 2 by the encoder 24, and a target welding speed (welding condition database). From the welding speed) and the actual welding speed (the speed detected by the encoder 24).
The traveling speed of the vehicle is to be corrected.

【0052】すなわち、図15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
差とが0となるように走行装置の走行速度をフィードバ
ック制御するものである。
That is, as shown in FIG. 15, the traveling speed control method uses the traveling device so that the difference between the command welding speed from the welding condition database and the actual welding speed (detected speed of the encoder 24) becomes zero. Is to feedback control the traveling speed of the vehicle.

【0053】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16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17は走行装置の走行速度制御方法の概念
図である。ブーム30は支持部材30aに対して伸縮可
能に構成する。
Further, this automatic upward welding apparatus enables continuous welding not only to the hull bottom plate portion 200 but also to the bilge outer plate portion 202. FIG. 16 is a schematic side view showing the relationship between the traveling speed of the traveling device and the welding speed during welding of the bilge outer plate, and FIG. 17 is a conceptual diagram of a traveling speed control method of the traveling device. The boom 30 is configured to be able to expand and contract with respect to the support member 30a.

【0054】水平な船底外板部200の溶接では溶接線
が渠底面100と平行であれば走行装置1の走行速度と
溶接速度は等しく、多少の凹凸が走行面にあっても図1
5で示した速度制御で十分に対応できる。しかし、曲が
りを有するビルジ外板202では走行装置1の溶接線方
向に角度が生じ、溶接が進むにつれてその角度は大きく
なり、走行速度と溶接速度は大きく異なったものとな
り、ブーム30が外板202に届かなくなった時点で速
度制御不能となる。そこで、ビルジ外板部202におい
ては、傾斜度に応じてブーム30を徐々に伸ばすブーム
伸縮量制御を行い、溶接範囲を拡大する。
In the welding of the horizontal bottom shell part 200, if the welding line is parallel to the culvert 100, the traveling speed of the traveling device 1 and the welding speed are equal, and even if some irregularities are present on the traveling surface, as shown in FIG.
The speed control shown in FIG. However, in the bilge skin 202 having a bend, an angle is generated in the direction of the welding line of the traveling device 1, the angle increases as welding progresses, the traveling speed and the welding speed greatly differ, and the boom 30 becomes When it does not reach the speed, speed control becomes impossible. Therefore, in the bilge outer plate portion 202, the boom expansion / contraction amount control for gradually extending the boom 30 in accordance with the inclination is performed to expand the welding range.

【0055】いま、図18に示すように、溶接トーチ部
の移動速度(溶接速度)と走行装置1の走行速度が同一
となるようにブーム30が伸びれば走行装置1の速度制
御も著しく容易となる。船底外板の傾斜度αおよびブー
ム30の角度θのとき、溶接速度vと走行装置1の速度
を同じにするための単位時間あたりのブーム30の伸ば
し量ΔLは、幾何学的関係により次式で表せる。 ΔL≒v{cos(θ−α)−cosθ}+v2(1−cosα)/L …(2) ここで、溶接機2に設置した傾斜センサ25aよりα
を、ブーム30に設置した傾斜センサ25bよりθを単
位時間毎(1秒毎)に計測し、ブーム30の伸ばし量Δ
Lを決定する。このように傾斜部において、ブームの長
さ制御を実施することでブームが最大に延びる時点まで
の走行速度制御が可能となった。
Now, as shown in FIG. 18, if the boom 30 is extended so that the traveling speed (welding speed) of the welding torch portion and the traveling speed of the traveling device 1 become the same, the speed control of the traveling device 1 becomes extremely easy. Become. In the case of the inclination α of the bottom shell and the angle θ of the boom 30, the extension amount ΔL of the boom 30 per unit time for equalizing the welding speed v and the speed of the traveling device 1 is expressed by the following equation according to a geometric relationship. Can be represented by ΔL ≒ v {cos (θ−α) −cosθ} + v 2 (1−cosα) / L (2) Here, α is obtained from the inclination sensor 25a installed in the welding machine 2.
Is measured at every unit time (every second) by the inclination sensor 25b installed on the boom 30, and the extension amount Δ of the boom 30 is measured.
Determine L. As described above, by performing the boom length control on the inclined portion, it is possible to control the traveling speed up to the point where the boom extends to the maximum.

【0056】このようにブーム伸縮量を制御することに
より、船底外板部200からビルジ外板部202まで目
標溶接速度で連続した溶接が可能となる。ブーム30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、またブーム30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 boom expansion / contraction amount in this manner, continuous welding from the bottom shell 200 to the bilge shell 202 at the target welding speed becomes possible. The boom 30 can be erected up to 90 degrees by the air cylinder 51, and by extending the boom 30,
Welding is possible up to a height of about 4 m.

【0057】図19は本発明の他の実施の形態を示す自
動上向溶接装置の概略側面図である。この実施の形態
は、溶接機2が前記の例では自由走行方式(非駆動方
式)のものであったが、走行駆動方式の溶接機2Aとす
るものである。そのため、溶接機2Aとブーム30は溶
接線前後方向に自由移動可能なスライドテーブル9を介
してピン31で連結されている。したがって、溶接機2
Aは走行装置1の走行駆動とは独立にスライドテーブル
9のストロークの範囲内で独自に走行するため、溶接速
度をより正確に制御することができる。
FIG. 19 is a schematic side view of an automatic upward welding apparatus showing another embodiment of the present invention. In this embodiment, the welding machine 2 is a free-running type (non-driving type) in the above-described example, but is a traveling-drive type welding machine 2A. Therefore, the welding machine 2A and the boom 30 are connected by the pin 31 via the slide table 9 which can freely move in the front-rear direction of the welding line. Therefore, welding machine 2
Since A travels independently within the stroke range of the slide table 9 independently of the traveling drive of the traveling device 1, the welding speed can be controlled more accurately.

【0058】溶接機2Aの走行は駆動方式であるため、
車輪23、ガイドローラ41、42からなる溶接機走行
機構4も図示しないサーボモータにより駆動される。全
輪または少なくとも2輪を駆動する。また、溶接トーチ
21、22は、前述したような先端部がほぼ水平に湾曲
したものを使用することができるが、被溶接部材200
の板厚が特に薄いような場合にはほぼ垂直な電極とする
ことも可能である。この場合、先行の溶接トーチ21は
後輪のガイドローラ42の後に配置することができるの
で、ガイドローラ42の形状は図20に示すように、中
間のスペーサ部47とハブ46の外径を同一にすること
ができる。前輪のガイドローラ41の形状は図8と同じ
である。
Since the traveling of the welding machine 2A is of a driving type,
The welding machine traveling mechanism 4 including the wheels 23 and the guide rollers 41 and 42 is also driven by a servo motor (not shown). Drive all wheels or at least two wheels. Further, as the welding torches 21 and 22, the above-mentioned ones whose tip portions are curved substantially horizontally can be used.
In the case where the plate thickness is particularly small, it is also possible to use a substantially vertical electrode. In this case, since the preceding welding torch 21 can be disposed after the rear wheel guide roller 42, the shape of the guide roller 42 has the same outer diameter of the intermediate spacer portion 47 and the hub 46 as shown in FIG. Can be The shape of the front wheel guide roller 41 is the same as in FIG.

【0059】図21は溶接機2Aと走行装置の速度制御
の概念図である。溶接機2Aおよび走行装置1はそれぞ
れ独立に駆動されるため、溶接機2Aにおいては、溶接
機2Aに取り付けたエンコーダ24により溶接機2A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
差に基づいて溶接機2Aの走行速度(溶接速度)を補正
する。また、走行装置1においては、スライドテーブル
9の位置をエンコーダやポテンショメータ等で検出し、
溶接機2Aがスライドテーブル9のストローク限界内に
位置するように走行制御を行う。このように溶接機2A
および走行装置1をそれぞれ独立に走行制御することに
より、渠底面100の凹凸等障害物の程度が大きい場合
に渠底面100の状態に左右されずに溶接速度を正確に
制御することができる。
FIG. 21 is a conceptual diagram of speed control of the welding machine 2A and the traveling device. Since the welding machine 2A and the traveling device 1 are driven independently of each other, in the welding machine 2A, the actual moving speed (welding speed) of the welding machine 2A is detected by the encoder 24 attached to the welding machine 2A, and the target welding is performed. The difference between the speed (command speed from the welding condition database) and the actual welding speed (detected speed of the encoder 24) is obtained, and the traveling speed (welding speed) of the welding machine 2A is corrected based on the difference. In the traveling device 1, the position of the slide table 9 is detected by an encoder, a potentiometer, or the like.
The travel control is performed so that the welding machine 2A is located within the stroke limit of the slide table 9. Thus, welding machine 2A
In addition, by independently controlling the traveling of the traveling device 1, the welding speed can be accurately controlled regardless of the state of the culvert 100 when the degree of obstacles such as the unevenness of the culvert 100 is large.

【0060】[0060]

【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
に溶接機に設けた前後2輪のガイドローラによって開先
を機械的に倣わせることによって、溶接機を溶接線上に
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 machine can be made to automatically follow the welding line by mechanically following the groove with the two front and rear guide rollers provided on the welding machine.

【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】ガイドローラと溶接トーチの配置関係を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing an arrangement relationship between a guide roller and a welding torch.

【図8】図7のA−A線断面図である。FIG. 8 is a sectional view taken along line AA of FIG. 7;

【図9】図7のB−B線断面図である。FIG. 9 is a sectional view taken along line BB of FIG. 7;

【図10】溶接方法の一例を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram illustrating an example of a welding method.

【図11】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. 11 is an explanatory diagram showing a method of detecting a displacement angle between a welding line direction and a traveling direction of a traveling device.

【図12】走行装置の操舵方法を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a steering method of the traveling device.

【図13】走行装置の操舵制御方法を示す概念図であ
る。
FIG. 13 is a conceptual diagram illustrating a steering control method of the traveling device.

【図14】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. 14 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15】走行装置の走行速度制御方法を示す概念図で
ある。
FIG. 15 is a conceptual diagram showing a traveling speed control method of the traveling device.

【図16】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. 16 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17】走行装置の走行速度制御方法を示す概念図で
ある。
FIG. 17 is a conceptual diagram showing a traveling speed control method of the traveling device.

【図18】ブーム伸縮を利用した溶接速度制御方法を示
す概念図である。
FIG. 18 is a conceptual diagram showing a welding speed control method using boom expansion and contraction.

【図19】本発明の他の実施の形態を示す自動上向溶接
装置の概略側面図である。
FIG. 19 is a schematic side view of an automatic upward welding apparatus showing another embodiment of the present invention.

【図20】図19における後輪のガイドローラの正面図
である。
FIG. 20 is a front view of a rear wheel guide roller in FIG. 19;

【図21】図19の溶接装置における溶接速度および走
行速度の制御方法を示す概念図である。
21 is a conceptual diagram showing a method for controlling a welding speed and a traveling speed in the welding device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 走行装置 2、2A 溶接機 3 ブーム装置 4 溶接機走行機構 5 駆動シリンダ装置 6 旋回用スライド装置 7 横移動用スライド装置 8 付属装置 9 スライドテーブル 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 25a 溶接機の傾斜センサ 25b ブームの傾斜センサ 30 ブーム 41、42 ガイドローラ 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, 2A Welding machine 3 Boom device 4 Welding machine traveling mechanism 5 Drive cylinder device 6 Swivel slide device 7 Lateral movement slide device 8 Attached device 9 Slide table 10 Body 11 Drive wheel 12 Free wheel 14 Undercarriage 21, 22 Welding torch 23 Wheel 24 Encoder 25a Inclination sensor of welding machine 25b Inclination sensor of boom 30 Boom 41, 42 Guide roller 51 Air cylinder 60 Swivel axis 70 Horizontal movement axis 100 Drain bottom 200 Ship bottom outer panel 210 Groove

───────────────────────────────────────────────────── 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 9/127 503 B23K 9/127 503A (72)発明者 西 泰彦 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 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 Fターム(参考) 4E081 BA40 BB17 CA07 DA11 DA21 EA14 EA55 FA15 YA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification FI FI Theme Court ゛ (Reference) B23K 9/127 503 B23K 9/127 503A (72) Inventor Yasuhiko Nishi 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo No. Nippon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Murayama 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo F-term in Nippon Kokan Co., Ltd. 4E081 BA40 BB17 CA07 DA11 DA21 EA14 EA55 FA15 YA01

Claims (9)

【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、 前記ブーム手段を上下移動させる駆動シリンダ手段と、 前記ブーム手段を自由に旋回させる旋回用スライド手段
と、 前記ブーム手段を開先幅方向に自由に横移動させる横移
動用スライド手段と、 開先に係合し、前記溶接機を開先に倣わせる前後2輪の
ガイドローラと、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 supporting the welding machine; drive cylinder means for vertically moving the boom means; turning slide means for freely turning the boom means; and freely laterally moving the boom means in the groove width direction. An automatic upward welding apparatus, comprising: a sliding means for lateral movement; and two front and rear guide rollers which engage with the groove and cause the welding machine to follow the groove.
【請求項2】 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、 前記溶接機に取り付けられ、該溶接機を溶接線前後方向
に自由に移動させるスライド機構と、 前記走行手段上に設置され、前記スライド機構を軸支す
るブーム手段と、 前記ブーム手段を上下移動させる駆動シリンダ手段と、 前記ブーム手段を自由に旋回させる旋回用スライド手段
と、 前記ブーム手段を開先幅方向に自由に横移動させる横移
動用スライド手段と、 開先に係合し、前記溶接機を開先に倣わせる前後2輪の
ガイドローラと、 前記走行手段と独立に駆動可能な前記溶接機の走行機構
と、を備えたことを特徴とする自動上向溶接装置。
2. 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 the surface of a member to be welded, and a welding machine mounted on the welding machine, A slide mechanism for freely moving the machine in the front-rear direction of the welding line, a boom means installed on the traveling means and supporting the slide mechanism, a drive cylinder means for vertically moving the boom means, and the boom means. A swivel slide means for freely swiveling; a lateral movement slide means for freely laterally moving the boom means in the groove width direction; front and rear 2 for engaging with the groove and causing the welding machine to follow the groove; An automatic upward welding apparatus comprising: a wheel guide roller; and a traveling mechanism of the welding machine that can be driven independently of the traveling means.
【請求項3】 前記走行手段の車輪は、4輪のうち少な
くとも2輪が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または請求項2
記載の自動上向溶接装置。
3. The wheels of the traveling means are such that at least two of the four wheels are drive wheels having a steering function, and the two front and rear wheels on one side are mounted on a chassis which is cradle-supported by the vehicle body. 3. The method according to claim 1, wherein
Automatic upward welding equipment as described.
【請求項4】 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から請求項3
のいずれか一に記載の自動上向溶接装置。
4. 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. Claim 1 to Claim 3
The automatic upward welding apparatus according to any one of the above.
【請求項5】 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から請求項4
のいずれか一に記載の自動上向溶接装置。
5. The welding machine according to claim 1, wherein said welding machine has a sensor means for detecting a moving speed.
The automatic upward welding apparatus according to any one of the above.
【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用スラ
イド手段上に移動可能に設けられた前記旋回用スライド
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から請求項5のいずれか一に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 pivoted by a pivot axis of the pivot slide means provided movably on the lateral slide means. The automatic upward welding apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the automatic upward welding apparatus is supported.
【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から請求項6のいずれ
か一に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 that can expand and contract.
【請求項8】 前記溶接機は溶接機の傾斜角度と前記ブ
ーム手段の傾斜角度をそれぞれ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から請求項7のいずれか
一に記載の自動上向溶接装置。
8. The automatic machine according to claim 1, wherein the welding machine has sensor means for detecting an inclination angle of the welding machine and an inclination angle of the boom means, respectively. Directional welding equipment.
【請求項9】 前記ガイドローラのうち前輪は、開先内
に挿入する円板部と、該円板部の両側に設けられ、開先
エッジ部に係合するハブとからなり、後輪は、開先エッ
ジ部に係合するハブと、両側のハブの間に隙間を設けま
たは隙間を設けずに形成されるスペーサ部とからなるこ
とを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一に記
載の自動上向溶接装置。
9. The front wheel of the guide roller includes a disc portion inserted into a groove, and hubs provided on both sides of the disc portion and engaging with a groove edge portion, and the rear wheel is The hub according to any one of claims 1 to 8, comprising a hub engaged with the groove edge portion, and a spacer portion provided with or without a gap between the hubs on both sides. The automatic upward welding apparatus according to claim 1.
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