JP2022025454A - Welding device and welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接トーチで被溶接線に沿って被溶接部の溶接を行う溶接装置に関する。 The present invention relates to a welding device that welds a portion to be welded along a line to be welded with a welding torch.
建設現場の溶接作業において、近年、溶接ロボットの利用が検討されている。溶接ロボットは、母材(例えば鋼管)の周囲に配置されたガイドレールに沿って溶接装置を移動させながら、溶接トーチを母材の被溶接線に向けることで溶接を行う(下記の特許文献1を参照)。 In recent years, the use of welding robots has been studied in welding work at construction sites. The welding robot performs welding by pointing the welding torch toward the welded line of the base metal while moving the welding device along a guide rail arranged around the base metal (for example, a steel pipe) (Patent Document 1 below). See).
ところで、母材に対する隅肉溶接や突き合わせの自動溶接を行う時には、溶接装置の一部が母材と干渉し、溶接が全線出来ず未溶接部位が母材の両端に残置されるため、自動溶接の終了後に手溶接で未溶接部位を補修溶接せざるを得なかった。未溶接部位は、手溶接補修のため、溶接の品質を十分に確保することが困難となりやすい。 By the way, when fillet welding or butt welding is automatically performed on the base metal, a part of the welding device interferes with the base metal, the entire line cannot be welded, and unwelded parts are left at both ends of the base metal. After the end of the process, the unwelded part had to be repaired and welded by hand. Since unwelded parts are repaired by hand welding, it tends to be difficult to ensure sufficient welding quality.
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、被溶接部の自動溶接を適切に行うことを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of these points, and an object thereof is to appropriately perform automatic welding of a portion to be welded.
本発明の第1の態様においては、支持部に支持され、母材の被溶接線に沿って被溶接部の溶接を行う溶接トーチと、前記溶接トーチを第1軸周りに回転させる第1回転駆動部と、前記溶接トーチを、前記第1軸と直交する第2軸周りに回転させる第2回転駆動部と、前記第1回転駆動部及び前記第2回転駆動部を駆動させて前記溶接トーチの姿勢を変化させながら、前記溶接トーチに前記被溶接線に沿って溶接を行わせる制御部と、を備える、溶接装置を提供する。 In the first aspect of the present invention, a welding torch that is supported by the support portion and welds the welded portion along the welded line of the base metal, and a first rotation that rotates the weld torch around the first axis. The welding torch is driven by driving a drive unit, a second rotation drive unit that rotates the welding torch around a second axis orthogonal to the first axis, and a first rotation drive unit and a second rotation drive unit. Provided is a welding apparatus including a control unit for causing the welding torch to perform welding along the welded line while changing the posture of the weld torch.
また、前記制御部は、前記溶接トーチを前記被溶接線に沿って走行させる際に、前記第1回転駆動部及び前記第2回転駆動部を駆動させて前記溶接トーチの姿勢を変化させることとしてもよい。 Further, the control unit drives the first rotation drive unit and the second rotation drive unit to change the posture of the weld torch when the weld torch is driven along the welded line. May be good.
また、前記被溶接部を溶接する際に前記溶接トーチを走行させる走行軌跡を記憶している記憶部を更に備え、前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記走行軌跡に沿って前記溶接トーチを走行させる際に、前記第1回転駆動部及び前記第2回転駆動部を駆動させて前記溶接トーチの姿勢を変化させることとしてもよい。 Further, a storage unit that stores a traveling locus for traveling the welding torch when welding the welded portion is further provided, and the control unit is the welding along the traveling locus stored in the storage unit. When the torch is driven, the first rotation drive unit and the second rotation drive unit may be driven to change the posture of the welding torch.
また、前記記憶部は、前記被溶接部の溶接前に前記溶接トーチが前記被溶接線に沿って走行したルートを、前記走行軌跡として記憶していることとしてもよい。 Further, the storage unit may store the route that the welding torch traveled along the welded line before welding the welded portion as the traveling locus.
また、前記溶接装置は、前記支持部に支持されており、前記溶接トーチを把持する把持部をさらに備え、前記第1回転駆動部及び前記第2回転駆動部は、前記把持部に設けられていることとしてもよい。 Further, the welding device is supported by the support portion, further includes a grip portion for gripping the welding torch, and the first rotation drive portion and the second rotation drive portion are provided on the grip portion. You may be there.
また、前記溶接装置は、前記第1軸及び前記第2軸に直交する第3軸周りに、前記把持部を前記溶接トーチと共に回転させる第3回転駆動部を更に備えることとしてもよい。 Further, the welding apparatus may further include a third rotation driving unit that rotates the grip portion together with the welding torch around the first axis and the third axis orthogonal to the second axis.
また、前記支持部は、支持する前記把持部を、互いに直交する複数方向に並進移動可能な並進駆動部を有し、前記制御部は、前記並進駆動部により前記把持部を並進移動させる際に、前記第1回転駆動部及び前記第2回転駆動部を駆動させることとしてもよい。 Further, the support portion has a translation drive unit capable of translating the grip portion to be supported in a plurality of directions orthogonal to each other, and the control unit translates the grip portion when the translation drive unit moves the grip portion. , The first rotation drive unit and the second rotation drive unit may be driven.
また、前記被溶接部は、所定の曲率を有する曲率部であり、前記制御部は、前記曲率部の中心点を向くように前記溶接トーチの姿勢を変化させながら、前記溶接トーチに溶接を行わせることとしてもよい。 Further, the welded portion is a curvature portion having a predetermined curvature, and the control portion welds to the welding torch while changing the posture of the welding torch so as to face the center point of the curvature portion. It may be done.
また、前記制御部は、前記曲率部を周方向に沿って複数の領域に分割し、各領域に対する前記溶接トーチの溶接条件を調整することとしてもよい。 Further, the control unit may divide the curvature portion into a plurality of regions along the circumferential direction and adjust the welding conditions of the welding torch for each region.
本発明の第2の態様においては、母材の被溶接部の溶接前に、溶接トーチを被溶接線に沿って走行させたルートを、走行軌跡として記憶部に記憶させるステップと、前記記憶部に記憶された前記走行軌跡に沿って前記溶接トーチを走行させる際に、前記溶接トーチを回転させる回転駆動部を駆動させて前記溶接トーチの姿勢を変化させながら、前記溶接トーチに前記被溶接線に沿って前記被溶接部の溶接を行わせるステップと、を有する、溶接方法を提供する。 In the second aspect of the present invention, a step of storing a route in which a welding torch is traveled along a welded line in a storage unit as a traveling locus before welding the welded portion of the base metal, and the storage unit. When the welding torch is traveled along the traveling locus stored in the weld torch, the welding line is connected to the welding torch while driving the rotation driving unit that rotates the welding torch to change the posture of the welding torch. Provided is a welding method comprising a step of causing the welded portion to be welded along the line.
本発明によれば、被溶接部の自動溶接を適切に行えるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that the automatic welding of the portion to be welded can be appropriately performed.
<溶接システムの概略構成>
本発明の一の実施形態に係る溶接システムの概略構成について、図1を参照しながら説明する。
<Outline configuration of welding system>
The schematic configuration of the welding system according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図1は、溶接システムSの概略構成を説明するための模式図である。溶接システムSは、図1に示すように、溶接装置2と、ガイドレール4とを有する。溶接システムSは、ガイドレール4に沿って溶接装置2を走行させつつ、溶接装置2によって母材100の被溶接部110に対して溶接を行う。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a schematic configuration of a welding system S. As shown in FIG. 1, the welding system S has a
溶接装置2は、母材100の被溶接部110に対して、自動で溶接を行う。具体的には、溶接装置2は、走行しながら、被溶接部110に対して溶接トーチ20で溶接を行う。例えば、溶接装置2は、母材100であるH型鋼と鋼板による被溶接部110(隅肉溶接部)を、自動で溶接を行う。また、溶接装置2は、突き合わせ溶接を自動で行ってもよい。このように、溶接装置2は、溶接の一連の作業を、自動で行う。これにより、未溶接部位がなくなり、作業効率が向上すると共に、溶接の品質も安定化する。なお、溶接装置2の詳細構成については、後述する。
The
ガイドレール4は、溶接装置2を走行させる案内部材である。ガイドレール4は、溶接トーチ20による溶接が円滑に行える位置に、配置されている。ここでは、ガイドレール4は、母材100の上方に配置されている。なお、ガイドレール4の形状は、図1に示す形状以外の形状でもよく、溶接装置2の重量を保持する強度を有すればよい。
The guide rail 4 is a guide member for traveling the
<溶接装置の詳細構成>
溶接装置2の詳細構成について、図2及び図3を参照しながら説明する。
図2は、溶接装置2の構成を説明するための模式図である。図3は、溶接装置2の構成を説明するためのブロック図である。
<Detailed configuration of welding equipment>
The detailed configuration of the
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the configuration of the
溶接装置2は、図2及び図3に示すように、支持部10と、支柱14と、溶接トーチ20と、把持部30と、並進駆動部40と、第1回転駆動部50と、第2回転駆動部52と、第3回転駆動部54と、入力受付部60と、制御装置70とを有する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
支持部10は、溶接トーチ20を走行可能に支持する。具体的には、支持部10は、溶接トーチ20を把持する把持部30を、3方向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向)に移動可能に支持する。支持部10は、図2に示すように、車台12と、支柱14と、水平梁16とを有する。
The
車台12は、支持部10の支柱14の土台となる部分である。車台12は、図1に示すガイドレール4上を左右方向(Y軸方向)に移動する。例えば、車台12は、ガイドレール4上を移動するための車輪を有する。
The
支柱14は、車台12上に垂直方向に沿って設けられている。支柱14は、車台12と共に移動する。
The
水平梁16は、支柱14に対して水平に設けられた梁部材である。水平梁16は、支柱14に対して垂直方向(Z軸方向)に上下動可能である。また、水平梁16は、支柱14に対して水平方向(X軸方向)に移動可能である。
The
溶接トーチ20は、母材100の被溶接線に沿って被溶接部110(図1)の溶接を行う。溶接トーチ20は、支持部10により水平梁16に支持されている。例えば、溶接トーチ20は、ワイヤをアーク熱で溶かした溶融金属を被溶接部110に溶着させることにより、溶接を行う。溶接トーチ20は、ワイヤを供給する供給路を有し、供給されてきたワイヤを連続的にアーク熱で溶かすものである。
The
図4は、溶接トーチ20及び把持部30の詳細構成を説明するための模式図である。図5は、図4に示す溶接トーチ20及び把持部30を平面視した図である。溶接トーチ20は、図4に示すように、溶接を行う先端部22を有する。先端部22に供給されてきたワイヤが、先端部22でアーク熱によって溶融する。なお、アーク熱の量は、先端部22に供給されるワイヤの送給速度や電流及び電圧の大きさによって、調整される。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the detailed configuration of the
把持部30は、溶接トーチ20を把持する。把持部30は、溶接トーチ20を回転可能に把持している。把持部30は、溶接トーチ20の被溶接部110に対するねらい角及び進行角を変更できるように、溶接トーチ20を把持している。また、把持部30は、支持部10に移動可能に支持されている。具体的には、把持部30は、支持部10の水平梁16に対して、図2に示す回転軸C周りに回転可能に支持されている。
The
把持部30は、図4に示すように、第1支持部32と、第2支持部35と、連結軸38とを有する。
第1支持部32は、溶接トーチ20を回転可能に支持している。第1支持部32は、軸部材33と、軸支え34とを有する。軸部材33は、溶接トーチ20に連結している。また、軸部材33は、回転モータ50aの動力を受けて、回転軸A周りに回転する。軸支え34は、軸部材33を回転可能に支える。軸部材33が回転することで、溶接トーチ20が回転軸A周りに回転する。
As shown in FIG. 4, the
The
第2支持部35は、第1支持部32と連結しており、第1支持部32を支持している。第2支持部35は、軸部材36と、軸支え37とを有する。軸部材36は、第1支持部32に連結している。また、軸部材36は、回転モータ52aの動力を受けて、回転軸B周りに回転する。軸支え37は、軸部材36を回転可能に支える。軸部材36が回転することで、第1支持部32に支持された溶接トーチ20が回転軸B周りに回転する。
The
連結軸38は、第2支持部35と水平梁16(図2)とを連結している。連結軸38は、回転モータ54a(図2)の動力を受けて、回転軸C(図2)周りに回転する。連結軸38が回転することで、溶接トーチ20も回転軸C周りに回転する。
The connecting
並進駆動部40は、互いに直交する3方向(すなわち、図1に示すX軸方向、Y軸方向、Z軸方向)に、支持部10及び水平梁16を並進移動させる。並進駆動部40が支持部10及び水平梁16を並進移動させることで、把持部30に把持された溶接トーチ20が、母材100の被溶接部110の近傍に位置できる。並進駆動部40の制御装置は、破損のおそれの少ない車台12の内部もしくは外部に設けられている。並進駆動部40は、図3に示すように、X軸モータ42と、Y軸モータ43と、Z軸モータ44とを有する。
The
X軸モータ42は、支持部10の車台12(図2)をX軸方向に沿って移動させるモータである。具体的には、X軸モータ42は、車台12をガイドレール4に沿って移動させる。X軸モータ42は、例えば、車台12内に設けられている。
Y軸モータ43は、支持部10の水平梁16をY軸方向に沿って移動させるモータである。具体的には、Y軸モータ43は、水平梁16を支柱14に対してY軸方向に沿って移動させる。Y軸モータ43は、例えば、水平梁16の端部側に設けられている。
Z軸モータ44は、支持部10の水平梁16をZ軸方向に沿って移動させるモータである。具体的には、Z軸モータ44は、水平梁16を支柱14に対して上下動させる。Z軸モータ44は、例えば、車台12内に設けられている。
The
The Y-
The Z-
第1回転駆動部50は、溶接トーチ20を回転軸A周りに回転させる。第1回転駆動部50は、把持部30(具体的には、第1支持部32)に設けられている。第1回転駆動部50は、図4に示すように、軸部材33を回転軸A周りに回転させる回転モータ50aを有する。回転モータ50aが軸部材33を回転させることで、溶接トーチ20が回転軸A周りに回転する。これにより、溶接トーチ20の被溶接部110に対する進行角を変更できる。
The first
第2回転駆動部52は、溶接トーチ20を、回転軸Aと直交する回転軸B周りに回転させる。第2回転駆動部52は、把持部30(具体的には、第2支持部35)に設けられている。第2回転駆動部52は、図4に示すように、軸部材36を回転軸B周りに回転させる回転モータ52aを有する。回転モータ52aが軸部材36を回転させることで、溶接トーチ20が回転軸B周りに回転する。これにより、溶接トーチ20の被溶接部110に対するねらい角を変更できる。
The second
第3回転駆動部54は、回転軸A及び回転軸Bに直交する回転軸C周りに、把持部30を溶接トーチ20と共に回転させる。第3回転駆動部54は、把持部30(具体的には、連結軸38)を回転軸C周りに回転させる回転モータ54a(図2参照)を有する。回転モータ54aが把持部30を回転させることで、溶接トーチ20も回転軸C周りに回転する。なお、本実施形態では、回転軸Aが第1軸に該当し、回転軸Bが第2軸に該当し、回転軸Cが第3軸に該当する。
The third
入力受付部60は、作業者の入力情報を受け付ける。例えば、入力受付部60は、作業者が入力した被溶接部110の溶接の始点、終点の位置情報を受け付ける。また、入力受付部60は、溶接開始の指示を受け付ける。入力受付部60は、受け付けた入力情報を制御装置70に出力する。
The
制御装置70は、溶接装置2の全体の動作を制御する。制御装置70は、図3に示すように、記憶部72と、制御部74を有する。
記憶部72は、例えばROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)を含む。記憶部72は、制御部74が実行するためのプログラムや、溶接に関する各種データを記憶する。
The
The
記憶部72は、被溶接部110を溶接する際に溶接トーチ20を走行させる走行軌跡を記憶している。例えば、記憶部72は、被溶接部110の溶接前に制御部74が溶接トーチ20を被溶接線に沿って走行させたルートを、走行軌跡として記憶している。記憶された走行軌跡は、溶接直前に実測されたものであってもよいし、過去に同様な溶接条件で実測したものであってもよい。
The
制御部74は、例えばCPU(Central Processing Unit)である。制御部74は、記憶部72に記憶されたプログラムを実行することにより、溶接装置2の動作を制御する。
例えば、制御部74は、溶接トーチ20が母材100の被溶接部110を溶接するために、並進駆動部40、第1回転駆動部50、第2回転駆動部52、第3回転駆動部54を動作させて、溶接トーチ20を被溶接線に沿って走行させる。また、制御部74は、溶接トーチ20に供給するワイヤの供給量、電流・電圧の大きさを制御する。
The
For example, in the
本実施形態では、被溶接部110を溶接中の溶接トーチ20が母材100の側板と干渉しないように、溶接中に溶接トーチ20の向き(進行角)を変化させるために、第1回転駆動部50又は第3回転駆動部54を駆動させる。制御部74は、第1回転駆動部50又は第3回転駆動部54を駆動させて溶接トーチ20の進行角を変化させながら、溶接トーチ20を被溶接線に沿って被溶接部110の溶接を行わせる。すなわち、制御部74は、被溶接部110を溶接中の溶接トーチ20が母材100に衝突する前に、溶接トーチ20の進行角を変える。なお、制御部74は、並進駆動部40の3軸のモータを駆動させ、溶接トーチ20の先端を第1回転駆動部50又は第3回転駆動部54の駆動により位置補正しながら、溶接を行う。例えば、制御部74は、第1回転駆動部50又は第3回転駆動部54を駆動させ、溶接トーチ20の進行角を変化させながら、並進駆動部40の3軸のモータを並進駆動させ溶接を行ってもよい。
In the present embodiment, the first rotation drive is performed in order to change the direction (advance angle) of the
制御部74は、溶接トーチ20を被溶接線に沿って走行させる際に、第1回転駆動部50及び第2回転駆動部52を駆動させて溶接トーチ20の位置を所望位置へ移動させる。これにより、溶接を中断することなく、溶接トーチ20の姿勢が変化しても、ねらい位置のズレを発生させることなく溶接を継続できる。
When the
図6は、被溶接部110を溶接中の溶接トーチ20の姿勢の変化を説明するための模式図である。ここでは、溶接トーチ20が、被溶接部110の一端側の隅部112から他端側の隅部114の間を溶接するものとする。
まず、制御部74は、図6(a)に示す姿勢の溶接トーチ20に隅部112を溶接させる。その後、制御部74は、他端側の隅部114へ向かって走行しながら、溶接トーチ20を被溶接部110の溶接を継続する。
ところで、隅部112を溶接した溶接トーチ20の姿勢のまま隅部114へ向かって走行すると、走行途中に母材100に接触するおそれがある。そこで、制御部74は、走行の途中で、溶接トーチ20を図6(b)に示す姿勢に変化させる。これにより、溶接トーチ20が母材100に接触することなく、被溶接部110の溶接を継続できる。
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a change in the posture of the
First, the
By the way, if the
制御部74は、記憶部72に記憶された走行軌跡に沿って溶接トーチ20を走行させる際に、並進駆動部40の3軸のモータ、第1回転駆動部50及び第2回転駆動部52を駆動させて溶接トーチ20の姿勢を変化させる。制御部74は、現在位置から溶接トーチ20の姿勢を変化させる開始位置と終了位置を特定し、特定した開始位置に溶接トーチ20が到達したら、第1回転駆動部50及び第2回転駆動部52を駆動させる。例えば、図6に示す被溶接部110の場合には、溶接トーチ20の形状と隅部114の位置から、開始位置を特定できる。これにより、適切なタイミングで溶接トーチ20の姿勢を変化させることができる。
When the
制御部74は、並進駆動部40により溶接トーチ20を並進移動させる際に、第1回転駆動部50及び第2回転駆動部52を駆動させてもよい。例えば、並進駆動部40が、図6に示す隅部112と隅部114の間で溶接トーチ20を並進移動させる際に、第1回転駆動部50と第2回転駆動部52が駆動して、溶接トーチ20の姿勢を変化させる。
The
なお、上記では、制御部74が、溶接トーチ20が隅部112、114の近傍を溶接する際に、溶接トーチ20の姿勢を変化させる点について説明したが、これに限定されない。例えば、制御部74は、溶接トーチ20が突き合わせ溶接をする際に、溶接トーチ20の姿勢を変化させてもよい。
In the above description, the
図7は、突き合わせ溶接の一例を説明するための模式図である。ここでは、図7に示すように、第1角鋼管120と、第1角鋼管120の上方に位置する第2角鋼管130とを溶接するものとする。具体的には、第1角鋼管120の上端部122と、第2角鋼管130の下端部132と、裏当て金140とを、溶接トーチ20で溶接する。なお、図7では、説明の便宜上、第1角鋼管120及び第2角鋼管130の断面の一部が示されている。
FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an example of butt welding. Here, as shown in FIG. 7, it is assumed that the first
第2角鋼管130は、上下方向において第1角鋼管120と離間している。具体的には、第2角鋼管130の下端部132と、第1角鋼管120の上端部122との間には、隙間150が存在する。また、下端部132には、溶接時に溶接トーチ20の先端部が開先部に当たらないようにテーパー132aが形成されている。
The second
角鋼管柱の現場自動溶接は、角部の曲率の製造誤差と建て入れ(柱の垂直性)の現場調整により、開先部の断面形状が自動溶接施工に適合出来ず、角鋼管柱の現場自動溶接の開発が遅れている。隙間150(図7)の開口は、現場組立時に建て入れ調整にも使用されるため、建て入れ精度の影響をうけて隙間150の開口がテーパー状になる。被溶接部の断面が被溶接線の位置により異なるため、完全な現場自動溶接は困難であった。しかし、柱毎に溶接断面が異なるが、隙間150を実測し、その情報を現場溶接に反映させれば、鋼管柱の現場自動溶接は可能になる。
In the on-site automatic welding of square steel pipe columns, the cross-sectional shape of the groove cannot be adapted to the automatic welding work due to the manufacturing error of the curvature of the corners and the on-site adjustment of the built-in (vertical column), and the on-site automatic welding of the square steel pipe columns. Development of automatic welding has been delayed. Since the opening of the gap 150 (FIG. 7) is also used for build-in adjustment at the time of on-site assembly, the opening of the
裏当て金140は、環状に形成されており、第1角鋼管120の内側面に接している。また、裏当て金140は、第1角鋼管120の内面に溶接で固定されている。裏当て金140は、第1角鋼管120と第2角鋼管130との間の隙間150を確保し、また第2角鋼管130より成る上の柱の重量を支える。凸部142には、上方へ向かってテーパー142aが形成されている。テーパー142aを設けることで、第1角鋼管120と第2角鋼管130を円滑に連結できる。
The
第2角鋼管130の内側面には、下がり止め134が設けられている。下がり止め134の下部が、裏当て金140の端に接することで、上下方向において第2角鋼管130が第1角鋼管120に対して位置決めされる。下がり止め134及び裏当て金140の位置を調整することで、所望の大きさの隙間150を形成できる。
A lowering
溶接トーチ20は、図7に示す矢印方向にて溶接を行う。すなわち、溶接トーチ20は、溶融金属を、第1角鋼管120、第2角鋼管130及び裏当て金140を溶接で一体化ささることにより、この部位の溶接が成立する。
The
ところで、上述した第1角鋼管120及び第2角鋼管130には、角に曲率部が形成されている。溶接装置2は、第1角鋼管120と第2角鋼管130を溶接する際には、曲率部を溶接することになる。図8を参照しながら、第1角鋼管120の内周線126の曲率部を溶接する際の溶接トーチ20の制御について説明する。
By the way, the first
図8は、曲率部の溶接を説明するための模式図である。ここでは、外周線127と内周線126の曲率部(曲げ加工された部分)の間が、溶接部位である。内周線126の直線部及び曲率部が、溶接トーチ20が溶接する被溶接線となる。内周線126の曲率部は、板厚等により定められた曲率の中心点から所定距離にあると仮定する。具体的には、内周線126から中心点までの距離は、図8に示すように、中心点128から所定半径の円弧で示されるが、仮定した曲率のため、内周線126から中心点までの距離を外周線127の曲率部を所望数で角度分割した線上の中心点から実測した距離とする。
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining the welding of the curved portion. Here, the portion between the outer
制御部74は、溶接トーチ20を内周線126に沿って走行させる。例えば、制御部74は、溶接トーチ20が直線部から曲率部の内周線126に到達すると、内周線126に沿って溶接トーチ20を回動させる。すなわち、溶接トーチ20は、先端が中心点128を向いた状態で、溶融金属を内周線126に溶着させる。
The
制御部74は、内周線126の曲率部を溶接する際に、溶接トーチ20の溶接条件を調整する。具体的には、制御部74は、分割角度と中心点128からの実測距離を利用して、各区間の弦長又は周長を算出し分割角度内の溶接長とする。これにより、各区間に対する溶接トーチ20による溶接条件を調整する。よって、曲率部が中心点128からの円弧として計画されていた鋼管の円弧に製造過程で歪みが発生しても、実測距離から算定する区間の弦長又は周長を溶接長(走行距離)とすることにより、製造誤差の影響を吸収し溶接する。この時、溶接トーチ20は常に中心点128を向いているが、溶接線に対する狙い角度誤差が微細なため溶融金属に影響を与えない。よって、曲率部は、完全な円弧でなくてもよい。
The
図8では、仮の条件として、外周線127が8つの領域R1~R8に分割されている。例えば、領域R1~R8は、等間隔で配置されている。制御部74は、領域R1~R8の算定による溶接長に対する溶接条件として、各領域を溶接する際のワイヤの供給量、電流・電圧の大きさを調整する。これにより、内周線126を溶接する際に、領域R1~R8の各々に対して均質な溶接ビードを確保できる。この結果、内周線126に対して均質な溶接を行うことが可能となる。
In FIG. 8, as a tentative condition, the outer
<溶接の流れ>
溶接装置2が母材100の被溶接部110を溶接する流れについて、図9を参照しながら説明する。
図9は、被溶接部110の溶接の流れの一例を説明するためのフローチャートである。溶接装置2は、例えば被溶接部110の隅肉溶接や突き合わせ溶接を行う際に、図9に示す一連の処理を実行する。
<Welding flow>
The flow in which the
FIG. 9 is a flowchart for explaining an example of the welding flow of the welded
まず、被溶接部110の溶接を開始する前に、入力受付部60は、溶接の始点、終点の位置情報を受け付ける(ステップS102)。なお、入力受付部60は、開先部の隙間150の平行性情報を作業者から受け付けてもよい。
First, before starting the welding of the welded
次に、制御部74は、受け付けた始点と終点を結ぶ被溶接線に倣うように溶接トーチ20を走行させて、走行軌跡の実測を行う(ステップS104)。例えば、制御部74は、並進駆動部40が溶接トーチ20を走行させる際の走行軌跡の実測を行う。
Next, the
次に、制御部74は、実測した溶接トーチ20の走行軌跡を、記憶部72に記憶させる(ステップS106)。例えば、制御部74は、走行軌跡を示す情報を、記憶部72に記憶させ、以後の自動溶接に備える。
Next, the
次に、制御部74は、被溶接部110の位置や走行軌跡等に基づいて、溶接トーチ20による溶接条件を決定する(ステップS108)。例えば、制御部74は、溶接トーチ20の先端部22に供給する電流、電圧の大きさや、ワイヤの供給量を決定する。
Next, the
次に、制御部74は、決定した溶接条件に基づいて、溶接トーチ20を走行させながら被溶接部110の溶接を開始する(ステップS110)。例えば、制御部74は、記憶部72に記憶された走行軌跡に沿って溶接トーチ20を走行させる。
Next, the
上記では、被溶接部110の1パス自動溶接について述べたが、記憶されている溶接情報とさらなる情報の組合せを次パスの自動溶接に適用することにより、多パス自動溶接が可能になり、被溶接部の全パス(全層)の自動溶接を可能にする。
In the above, the one-pass automatic welding of the welded
なお、記憶部72には、作業者が溶接線の始端の溶接条件、中間部前の溶接条件変更、中間部の溶接条件、終端部前の溶接条件変更、終端の溶接条件、終端処理の溶接条件、開先部の平行性の数値を、被溶接線中の溶接走行位置別に整理した情報が、記憶されてもよい。必要であれば、溶接トーチ20を仮走行させ被溶接線中に配分した情報の確認を行い、結果を記憶部72に記憶させてもよい。
In the
<本実施形態における効果>
上述した実施形態の溶接装置2は、溶接トーチ20を回転軸A周りに回転させる第1回転駆動部50と、溶接トーチ20を、回転軸Aと直交する回転軸B周りに回転させる第2回転駆動部52とを有する。そして、溶接装置2は、第1回転駆動部50及び第2回転駆動部52を駆動させて溶接トーチ20の姿勢を変化させながら、溶接トーチ20に被溶接部110の溶接を行わせる。
これにより、溶接中に溶接トーチ20の姿勢を適宜変化させて、被溶接部110の溶接を行うことが可能となる。溶接トーチ20が姿勢を適宜変化させることによって、母材100に溶接トーチ20が干渉することなく溶接できる。この結果、手作業溶接部位なしで被溶接部110を自動で溶接することができ、作業性が向上し、かつ溶接品質を高められる。
<Effect in this embodiment>
In the
This makes it possible to appropriately change the posture of the
また、H型鋼状の母材の側壁上に溶接装置2を設置することにより、手溶接による未溶接部がなくなり、複数の溶接装置2を使用すると、単位時間当たりの溶接量は飛躍的に増加する。溶接装置2を架台上設置し、被溶接品を移動(動かす)する作業方法であれば、溶接装置2を所望位置に設置するための部分改良を施せば、特殊な自動溶接機を作成する必要がなくなる。
さらに、本実施形態の溶接装置2によれば、角鋼管の曲率部が完全な円弧でなくてもよく、曲率部に製造誤差のある角鋼管の溶接が可能となる。
Further, by installing the
Further, according to the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。 Although the present invention has been described above using the embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist. be. For example, all or part of the device can be functionally or physically distributed / integrated in any unit. Also included in the embodiments of the present invention are new embodiments resulting from any combination of the plurality of embodiments. The effect of the new embodiment produced by the combination has the effect of the original embodiment together.
2 溶接装置
10 支持部
20 溶接トーチ
30 把持部
40 並進駆動部
50 第1回転駆動部
52 第2回転駆動部
54 第3回転駆動部
72 記憶部
74 制御部
100 母材
110 被溶接部
120 第1角鋼管
126 内周線
127 外周線
128 中心点
130 第2角鋼管
A、B、C 回転軸
2 Welding
Claims (10)
前記溶接トーチを第1軸周りに回転させる第1回転駆動部と、
前記溶接トーチを、前記第1軸と直交する第2軸周りに回転させる第2回転駆動部と、
前記第1回転駆動部及び前記第2回転駆動部を駆動させて前記溶接トーチの姿勢を変化させながら、前記溶接トーチに前記被溶接線に沿って溶接を行わせる制御部と、
を備える、溶接装置。 A welding torch that is supported by the support and welds the welded part along the welded line of the base metal.
A first rotation drive unit that rotates the welding torch around the first axis,
A second rotation drive unit that rotates the welding torch around a second axis orthogonal to the first axis,
A control unit that causes the welding torch to perform welding along the welded line while driving the first rotation driving unit and the second rotation driving unit to change the posture of the welding torch.
A welding device.
請求項1に記載の溶接装置。 The control unit drives the first rotation drive unit and the second rotation drive unit to change the posture of the weld torch when the weld torch is driven along the welded line.
The welding apparatus according to claim 1.
前記制御部は、前記記憶部に記憶された前記走行軌跡に沿って前記溶接トーチを走行させる際に、前記第1回転駆動部及び前記第2回転駆動部を駆動させて前記溶接トーチの姿勢を変化させる、
請求項1又は2に記載の溶接装置。 Further, a storage unit for storing a traveling locus for traveling the welding torch when welding the welded portion is provided.
When the welding torch is driven along the traveling locus stored in the storage unit, the control unit drives the first rotation driving unit and the second rotation driving unit to change the posture of the welding torch. Change,
The welding apparatus according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の溶接装置。 The storage unit stores the route that the welding torch traveled along the welded line before welding the welded portion as the traveling locus.
The welding apparatus according to claim 3.
前記第1回転駆動部及び前記第2回転駆動部は、前記把持部に設けられている、
請求項1から4のいずれか1項に記載の溶接装置。 A grip portion that is supported by the support portion and grips the welding torch is further provided.
The first rotation drive unit and the second rotation drive unit are provided on the grip portion.
The welding apparatus according to any one of claims 1 to 4.
請求項5に記載の溶接装置。 A third rotation drive unit for rotating the grip portion together with the welding torch is further provided around the first axis and the third axis orthogonal to the second axis.
The welding apparatus according to claim 5.
前記制御部は、前記並進駆動部により前記把持部を並進移動させる際に、前記第1回転駆動部及び前記第2回転駆動部を駆動させる、
請求項5又は6に記載の溶接装置。 The support portion has a translation drive unit capable of translating the grip portion that supports the grip portion in a plurality of directions orthogonal to each other.
The control unit drives the first rotation drive unit and the second rotation drive unit when the grip portion is translated and moved by the translation drive unit.
The welding apparatus according to claim 5 or 6.
前記制御部は、前記曲率部の中心点を向くように前記溶接トーチの姿勢を変化させながら、前記溶接トーチに溶接を行わせる、
請求項1から7のいずれか1項に記載の溶接装置。 The welded portion is a curved portion having a predetermined curvature, and is a curved portion.
The control unit causes the welding torch to perform welding while changing the posture of the welding torch so as to face the center point of the curvature portion.
The welding apparatus according to any one of claims 1 to 7.
請求項8に記載の溶接装置。 The control unit divides the curvature portion into a plurality of regions along the circumferential direction, and adjusts the welding conditions of the welding torch for each region.
The welding apparatus according to claim 8.
前記記憶部に記憶された前記走行軌跡に沿って前記溶接トーチを走行させる際に、前記溶接トーチを回転させる回転駆動部を駆動させて前記溶接トーチの姿勢を変化させながら、前記溶接トーチに前記被溶接線に沿って前記被溶接部の溶接を行わせるステップと、
を有する、溶接方法。
Before welding the welded part of the base metal, the step of storing the route in which the welding torch was run along the welded line in the storage part as a running locus,
When the welding torch is traveled along the traveling locus stored in the storage unit, the welding torch is loaded with the welding torch while driving the rotation driving unit that rotates the welding torch to change the posture of the welding torch. The step of welding the welded portion along the line to be welded, and
Has a welding method.
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