JP2002011576A - 自動溶接装置及び方法 - Google Patents

自動溶接装置及び方法

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JP2002011576A
JP2002011576A JP2000197571A JP2000197571A JP2002011576A JP 2002011576 A JP2002011576 A JP 2002011576A JP 2000197571 A JP2000197571 A JP 2000197571A JP 2000197571 A JP2000197571 A JP 2000197571A JP 2002011576 A JP2002011576 A JP 2002011576A
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welding
automatic
torch
wire
container
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Kazuhiko Takatsuka
和彦 高塚
Yoichi Tanaka
洋一 田中
Hiroshi Hinataya
博 雛田谷
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 長手方向溶接等を一台および同じ作業場所で
行え、また、円筒容器内外面ともに溶接可能な省スペー
スな自動溶接装置を提供すること。 【解決手段】 自動溶接装置において、溶接線検知手段
3と、溶接ヘッド1とこれを上下・左右移動可能な高精
度補正手段と、長手方向移動手段とを備えたことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、送変電機器の一つ
であるガス絶縁開閉装置において、開閉機構等の外装品
であり、鉄、ステンレス、アルミ製長尺円筒状容器の製
造に用いる自動溶接装置及び方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ガス絶縁開閉装置に用いる長尺円筒容器
では、一枚の板材を曲げ加工により円筒状に成形し、板
端部を開先をとらないか、もしくは、V形に開先加工
後、円筒内面・外面で突き合わせ溶接して製造する。ま
た、さらに長尺物の容器に関しては、前記方法により製
造した複数個の容器を長手方向に継ぎ足して製造する。
これらの溶接においては、従来、溶接長より十分長いス
トロークをもった直線移動手段を設置し、溶接ヘッドを
長手方向に走行させて溶接を行っていた。また、継ぎ溶
接に関してはこれとは別に容器を円筒軸中心で回転可能
な回転駆動機構を備えた溶接装置により行っていた。こ
れらの溶接は作業者が溶接線と溶接トーチとを目視で現
物合わせで微調整しながら溶接していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示すような溶接装置及び方法では、長手方向直線移動手
段が台車や一軸直動機構であるため、ストローク増加に
伴い装置が大型化するという問題があった。また、長手
方向溶接と継ぎ溶接それぞれに別々の溶接装置・方法が
必要であり、作業工数や容器搬送回数が多くなるという
問題があった。本発明は、上記諸問題を解決するための
ものであり、その目的は、長手方向溶接、継ぎ溶接を一
台および同じ作業場所で行え、また、円筒容器内外面と
もに溶接可能な省スペースな自動溶接装置を提供するこ
とを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、請求項1記載の発明は、ガス絶縁開閉装置
等に用いられる長尺円筒容器において、鉄板を曲げ加工
後に突き合わせた線上を検知する溶接線検知手段と、溶
接線上を溶接する溶接ヘッドと前記溶接ヘッドを上下・
左右移動可能な高精度補正手段と、相対駆動による多段
方式で溶接ヘッドを前記容器長手方向に移動する長手方
向移動手段とを備え、小径長尺の容器内外面の溶接が可
能であることを特徴とする自動溶接装置を提供する。
【0005】このような構成を有する自動溶接装置にお
いては、図4のごとく、多段駆動により使うブームの段
数を変更することで、小径容器は1段ブームストローク
の容器まで、中径容器は1段、2段ブームストロークの
容器まで、大径容器は1〜3段ブームストロークの容器
までといった具合に、径に応じて溶接可能長さを変更す
ることが可能である。
【0006】また、請求項2記載の発明は、長尺円筒容
器の両端を支え回転可能な容器支持回転手段を備えるこ
とを特徴とする請求項1記載の自動溶接装置を提供す
る。
【0007】このような構成を有する自動溶接装置にお
いては、図8のごとく、容器支持回転手段により長尺円
筒容器を支持し、回転駆動させることで、溶接装置自体
を移動させることなく容器同士を長手方向に継ぎ足し溶
接できるため、より長尺物の容器の製作も可能となる。
【0008】また、請求項3記載の発明は、前記溶接線
検知手段は溶接ヘッドを中心として旋回可能であること
を特徴とする請求項1、2記載の自動溶接装置を提供す
る。
【0009】このような構成を有する自動溶接装置にお
いては、図8のごとく容器支持回転手段等との組み合わ
せにより、長尺円筒状容器を支持・回転させ、さらに前
記溶接線検知手段を旋回させることで、継ぎ溶接での突
き合わせ線(溶接線)と溶接線検知センサとの位置を合
わせることができる。このため、長手方向溶接に加えて
継ぎ溶接をも高精度で行えるため、一台の装置で2工程
の溶接を高精度に行うことが可能となる。
【0010】また、請求項4記載の発明は、前記溶接ヘ
ッドは、溶接トーチを中心としてトーチ前方に溶接線検
知手段、トーチ側面にフラックス供給手段、トーチ後方
に溶接ワイヤー供給手段とを備えることを特徴とする請
求項1〜3記載の自動溶接装置を提供する。
【0011】このような構成を有する自動溶接装置にお
いて、溶接線検知手段と溶接トーチ間の距離を“A”と
仮定する。長尺小径容器の溶接においては、溶接線検知
手段により溶接線を検知した後に、“A”距離だけ溶接
トーチが進行方向に進んでから実際に溶接が行われる。
このため、溶接装置としては、溶接長よりも“A”距離
分長いストロークが必要となる問題がある。しかしなが
ら、この構成をもってすれば、サブマージドアーク溶接
のようなフラックスホッパを必要とする溶接装置におい
ても、“A”距離を最も小さくとれるため、省スペース
でありながらもより長い距離の溶接が可能となる。
【0012】また、請求項5記載の発明は、前記ワイヤ
ー供給手段は、溶接母材材質毎に溶接ワイヤーを自動で
切り換えるワイヤー自動切換手段を備えることを特徴と
する請求項1〜4記載の自動溶接装置を提供する。
【0013】このような構成を有する自動溶接装置にお
いては、ワイヤーリールを複数個設置しておき、溶接ヘ
ッドへの供給部には、送られてきたワイヤーが自動的に
倣うような形状の冶具を設置しておくことにより、ワイ
ヤーを送るだけで溶接ヘッドへワイヤーをセットするこ
とが可能となり、ワイヤー自動供給が可能となる。ま
た、請求項6記載の発明は、ガス絶縁開閉装置等に用い
られる長尺円筒容器において、鉄板を曲げ加工後に突き
合わせた線上を検知する溶接線検知手段と、溶接線上を
溶接する溶接ヘッドと前記溶接ヘッドを上下・左右移動
可能な高精度補正手段と、相対駆動による多段方式で溶
接ヘッドを前記容器長手方向に移動する長手方向移動手
段とを備え、小径長尺の容器内外面の溶接が可能である
ことを特徴とする自動溶接方法を提供する。
【0014】このような構成を有する自動溶接装置にお
いては、図4のごとく、多段駆動により使うブームの段
数を変更することで、小径容器は1段ブームストローク
の容器まで、中径容器は1段、2段ブームストロークの
容器まで、大径容器は1〜3段ブームストロークの容器
までといった具合に、径に応じて溶接可能長さを変更す
ることが可能である。
【0015】また、請求項7記載の発明は、長尺円筒容
器の両端を支え回転可能な容器支持回転手段を備えるこ
とを特徴とする請求項6記載の自動溶接方法を提供す
る。このような構成を有する自動溶接装置においては、
図8のごとく、容器支持回転手段により長尺円筒容器を
支持し、回転駆動させることで、溶接装置自体を移動さ
せることなく容器同士を長手方向に継ぎ足し溶接できる
ため、より長尺物の容器の製作も可能となる。
【0016】また、請求項8記載の発明は、前記溶接線
検知手段は溶接ヘッドを中心として旋回可能であること
を特徴とする請求項6、7記載の自動溶接方法を提供す
る。
【0017】このような構成を有する自動溶接装置にお
いては、図8のごとく容器支持回転手段等との組み合わ
せにより、長尺円筒状容器を支持・回転させ、さらに前
記溶接線検知手段を旋回させることで、継ぎ溶接での突
き合わせ線(溶接線)と溶接線検知センサとの位置を合
わせることができる。このため、長手方向溶接に加えて
継ぎ溶接をも高精度で行えるため、一台の装置で2工程
の溶接を高精度に行うことが可能となる。
【0018】また、請求項9記載の発明は、前記溶接ヘ
ッドは、溶接トーチを中心としてトーチ前方に溶接線検
知手段、トーチ側面にフラックス供給手段、トーチ後方
に溶接ワイヤー供給手段とを備えることを特徴とする請
求項6〜8記載の自動溶接方法を提供する。
【0019】このような構成を有する自動溶接装置にお
いて、溶接線検知手段と溶接トーチ間の距離を“A”と
仮定する。長尺小径容器の溶接においては、溶接線検知
手段により溶接線を検知した後に、“A”距離だけ溶接
トーチが進行方向に進んでから実際に溶接が行われる。
このため、溶接装置としては、溶接長よりも“A”距離
分長いストロークが必要となる問題がある。しかしなが
ら、この構成をもってすれば、サブマージドアーク溶接
のようなフラックスホッパを必要とする溶接装置におい
ても、“A”距離を最も小さくとれるため、省スペース
でありながらもより長い距離の溶接が可能となる。
【0020】また、請求項10記載の発明は、前記ワイヤ
ー供給手段は、溶接母材材質毎に溶接ワイヤーを自動で
切り換えるワイヤー自動切換手段を備えることを特徴と
する請求項6〜9記載の自動溶接方法を提供する。
【0021】このような構成を有する自動溶接装置にお
いては、ワイヤーリールを複数個設置しておき、溶接ヘ
ッドへの供給部には、送られてきたワイヤーが自動的に
倣うような形状の冶具を設置しておくことにより、ワイ
ヤーを送るだけで溶接ヘッドへワイヤーをセットするこ
とが可能となり、ワイヤー自動供給が可能となる。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第一の実施の形態
を図1〜図8を参照して説明する。溶接を行う溶接ヘッ
ド1は、溶接トーチ2とその前方に溶接線検知センサ3
とその進行方向右側面にフラックスホッパ4で構成され
る。また、後方には、ワイヤー供給装置19が設置され
ており溶接トーチ2へワイヤーを供給する。前記溶接ヘ
ッド1の後方には、上下左右微量移動用の補正Z軸5、
補正X軸6があり、ブームA部7前面に固定されてい
る。ブームA部7、ブームB部8、ブームC部9は上下
平行に並んで構成されており、それぞれのブームの間に
はころがり案内機構が備わっている。また、ブームB部
8及びブームC部9の前面には、それぞれ電動機、ラッ
ク&ピニオンからなるブームA駆動部10、ブームB駆
動部11が取付けられている。ブームA部7後方には、
鉄用ワイヤーリール12、ステンレス用ワイヤーリール
13の2種類が取り付けてあり、ブームA部内の絶縁管
14を通って前方のワイヤー供給装置19まで供給され
る。ブームC部9は側面でポストフレーム15と上下ス
ライド部16を介して取り付けられており、ジャッキ1
7にて上下方向に昇降運動することができる。
【0023】実施の形態の作用を長手方向溶接と継ぎ溶
接に分けて説明する。長尺円筒容器内面の開先のある長
手方向溶接線を溶接する場合、容器は突き合わせ線にあ
たる板端部をV形に開先加工をしておく。そこで、この
開先形状を図5のごとく、CCDで撮像し、画像処理に
より開先線A20、開先線B21、2つの直線を認識
し、この交点の座標を計算し、溶接狙い位置とする。こ
の原理を使った溶接線検知センサ1により長尺円筒容器
の溶接線を検知する。最初に、ブームA駆動部10によ
りブームA部7が前進を開始する。より長尺の容器で
は、ブームB駆動部11が動作することにより、ブーム
A部7、ブームB部8両方のストロークにより前進す
る。このように、容器直径や全長に合わせて駆動するブ
ームの数を変えることが可能となる。フラックスホッパ
4からはフラックスが溶接トーチ2へ供給される。ブー
ムA部7後方についているワイヤーリール12,13か
らはワイヤーが溶接トーチ2(ワイヤー供給装置19)
まで供給されている。先に画像処理により計算した溶接
狙い位置座標と溶接トーチ現在位置座標との差分量から
補正Z軸5、補正X軸6、上下スライド部16を使い溶
接ヘッド1の位置を補正する。このようにして、容器溶
接狙い位置と溶接トーチ1との相対的間隔を一定に保つ
ことで高精度に溶接を行う。
【0024】また、継ぎ溶接については、溶接装置前方
に設置したターニングロール26、27上に容器を2つ
積載する。溶接線検知センサ3を90度旋回させて継ぎ
溶接線と溶接線検知センサ3の方向を合わせる。このよ
うにすることで、溶接線検知センサは継ぎ溶接線を検知
し、ターニングロール26、27を駆動させることで容
器が回転し、溶接ヘッド1の位置を補正しながら溶接を
行う。
【0025】以上、本発明によれば、開閉装置等に使用
される長尺円筒容器の溶接において、長手方向溶接、継
ぎたし溶接の双方を自動かつ高精度に溶接が行える省ス
ペースな溶接装置・方法を提供することができる。
【0026】
【発明の効果】以上、本発明によれば、開閉装置等に使
用される長尺円筒容器の溶接において、長手方向溶接、
継ぎたし溶接の双方を自動かつ高精度に溶接が行える省
スペースな溶接装置・方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第一の実施の形態をあらわす正面図。
【図2】第一の実施の形態をあらわす側面図。
【図3】第一の実施の形態をあらわす溶接ヘッド部詳細
図。
【図4】第一の実施の形態をあらわすブーム駆動部動作
図。
【図5】容器形状と第一の実施の形態をあらわす溶接開
先説明図。
【図6】第一の実施の形態をあらわず容器回転支持部正
面図。
【図7】第一の実施の形態をあらわず容器回転支持部側
面図。
【図8】第一の実施の形態をあらわず容器継ぎ溶接説明
図。
【符号の説明】
1・・・溶接ヘッド、2・・・溶接トーチ、3・・・溶接線検知セン
サ、4・・・フラックスホッパ、5・・・補正Z軸、6・・・補正X
軸、7・・・ブームA部、8・・・ブームB部、9・・・ブームC
部、10・・・ブームA駆動部、11・・・ブームB駆動部、12・・
・鉄用ワイヤーリール、13・・・ステンレス用ワイヤーリー
ル、14・・・絶縁管、15・・・ポストフレーム、16・・・上下ス
ライド部、17・・・ジャッキ、18・・・長尺円筒容器、19・・・
ワイヤー供給装置、20・・・開先線A、21・・・開先線B、22
・・・レール、23・・・小径容器、24・・・中径容器、25・・・大径
容器、26・・・ターニングロールA、27・・・ターニングロー
ルB、28・・・容器回転ローラ、29・・・交点。
───────────────────────────────────────────────────── 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 101:12 B23K 101:12 103:02 103:02 103:10 103:10 (72)発明者 雛田谷 博 神奈川県川崎市川崎区浮島町2番1号 株 式会社東芝浜川崎工場内 Fターム(参考) 4E001 AA03 BB05 CA02 CA03 CB01 CC04

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送変電機器に用いられる長尺円筒容器に
    おいて、鉄板を曲げ加工後に突き合わせた線上を検知す
    る溶接線検知手段と、溶接線上を溶接する溶接ヘッドと
    前記溶接ヘッドを上下・左右移動可能な高精度補正手段
    と、相対駆動による多段方式で溶接ヘッドを前記容器長
    手方向に移動する長手方向移動手段とを備え、小径長尺
    の容器内外面の溶接が可能であることを特徴とする自動
    溶接装置。
  2. 【請求項2】 長尺円筒容器の両端を支え回転可能な容
    器支持回転手段を備えることを特徴とする請求項1記載
    の自動溶接装置。
  3. 【請求項3】 前記溶接線検知手段は溶接ヘッドを中心
    として旋回可能であることを特徴とする請求項1、2記
    載の自動溶接装置。
  4. 【請求項4】 前記溶接ヘッドは、溶接トーチを中心と
    してトーチ前方に溶接線検知手段、トーチ側面にフラッ
    クス供給手段、トーチ後方に溶接ワイヤー供給手段とを
    備えることを特徴とする請求項1〜3記載の自動溶接装
    置。
  5. 【請求項5】 前記ワイヤー供給手段は、溶接母材材質
    毎に溶接ワイヤーを自動で切り換えるワイヤー自動切換
    手段を備えることを特徴とする請求項1〜4記載の自動
    溶接装置。
  6. 【請求項6】 ガス絶縁開閉装置等に用いられる長尺円
    筒容器において、鉄板を曲げ加工後に突き合わせた線上
    を検知する溶接線検知手段と、溶接線上を溶接する溶接
    ヘッドと前記溶接ヘッドを上下・左右移動可能な高精度
    補正手段と、相対駆動による多段方式で溶接ヘッドを前
    記容器長手方向に移動する長手方向移動手段とを備え、
    小径長尺の容器内外面の溶接が可能であることを特徴と
    する自動溶接方法。
  7. 【請求項7】 長尺円筒容器の両端を支え回転可能な容
    器支持回転手段を備えることを特徴とする請求項6記載
    の自動溶接方法。
  8. 【請求項8】 前記溶接線検知手段は溶接ヘッドを中心
    として旋回可能であることを特徴とする請求項6、7記
    載の自動溶接方法。
  9. 【請求項9】 前記溶接ヘッドは、溶接トーチを中心と
    してトーチ前方に溶接線検知手段、トーチ側面にフラッ
    クス供給手段、トーチ後方に溶接ワイヤー供給手段とを
    備えることを特徴とする請求項6〜8記載の自動溶接方
    法。
  10. 【請求項10】 前記ワイヤー供給手段は、溶接母材材質
    毎に溶接ワイヤーを自動で切り換えるワイヤー自動切換
    手段を備えることを特徴とする請求項6〜9記載の自動
    溶接方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104625387A (zh) * 2015-02-10 2015-05-20 姜利 一种光伏组件汇流条半自动焊接装置
CN110732752A (zh) * 2018-07-20 2020-01-31 广州南洋电缆有限公司 一种偏弧纠正系统

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