JP2024051898A - 溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】狭隘部に対して障害物が設けられる場合等でも、狭隘部内の溶接を適切に行う。【解決手段】溶接装置は、長尺のブーム２と、溶接トーチ３と、ブーム２の一方の端部２１に設けられ、ブーム２の長手方向に垂直な対象方向に溶接トーチ３を変位可能に支持する可動部４と、溶接トーチ３に対して対象方向への力を付与する溶接トーチ移動機構５とを備える。これにより、狭隘部に対して障害物が設けられる場合等でも、狭隘部内の溶接を適切に行うことができる。【選択図】図５

Description

本発明は、溶接装置に関する。

従来、キャスク（金属キャスク）が利用されている。キャスクには、原子炉から取り出された使用済燃料集合体（以下、単に「燃料集合体」という。）が収容される。キャスクは、例えば、燃料集合体を収容する胴本体と、胴本体の周囲を囲む外筒と、胴本体と外筒との間において周方向に配列される複数の伝熱フィンとを備える。キャスクの製造では、銅材である伝熱フィンと、鋼材である胴本体および外筒との、銅溶材による長距離異材すみ肉溶接が行われる。例えば、特許文献１では、このような溶接に適した溶接設備が開示されている。当該溶接設備では、溶接線に平行に設けた案内レールに沿って走行台車を走行させることにより、走行台車に取付けたブームが溶接線に平行に移動する。これにより、ブームの先端に設けた溶接トーチが、胴本体と外筒との間の狭隘部に挿入される。また、ブーム等に設けた案内ローラを胴本体等に当接転動させることにより、溶接トーチを溶接線に倣わせることが可能となる。

なお、特許文献２では、中間連結管に溶接トーチを接続した溶接装置において、溶接角度に合わせて溶接トーチの形状を湾曲させることが記載されている。また、特許文献３では、溶接トーチが固着された牽引棒の先端部をバネ力により被溶接部に当接させることが記載されている。

特開平８－２５７７４６号公報 実公昭５１－４０２７５号公報 実開昭６２－１４６５７２号公報

ところで、特許文献１の溶接設備を用いる場合でも、溶接トーチの移動経路上に障害物が存在するときには、溶接トーチを当該経路に沿って移動させることができず、溶接を適切に行うことができない。したがって、狭隘部に対して障害物が設けられる場合等でも、狭隘部内の溶接を適切に行う手法が求められている。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、狭隘部に対して障害物が設けられる場合等でも、狭隘部内の溶接を適切に行うことを目的としている。

本発明の態様１は、溶接装置であって、長尺のブームと、溶接トーチと、前記ブームの一方の端部に設けられ、前記ブームの長手方向に垂直な対象方向に前記溶接トーチを変位可能に支持する可動部と、前記溶接トーチに対して前記対象方向への力を付与する溶接トーチ移動機構とを備える。

本発明の態様２は、態様１の溶接装置であって、前記溶接トーチ移動機構の駆動源が、前記ブームの前記一方の端部よりも他方の端部に近い位置に配置される。

本発明の態様３は、態様１（態様１または２であってもよい。）の溶接装置であって、前記溶接トーチ移動機構が、前記溶接トーチに対して間接的または直接的に接続されたワイヤを用いて前記溶接トーチに対して前記対象方向への力を付与する。

本発明の態様４は、態様１（態様１ないし３のいずれか１つであってもよい。）の溶接装置であって、前記可動部が、前記対象方向に沿って前記溶接トーチを移動可能なスライド部を含む。

本発明の態様５は、態様１ないし４のいずれか１つの溶接装置であって、前記溶接トーチおよび前記ブームの前記長手方向への移動を案内する複数のガイドローラをさらに備え、前記複数のガイドローラが、前記溶接トーチの近傍に配置されるガイドローラと、前記ブームの前記一方の端部に取り付けられ、前記ブームに近接した近接位置と、前記ブームから前記対象方向に離隔した離隔位置とに配置可能な可動ガイドローラとを含む。

本発明によれば、狭隘部に対して障害物が設けられる場合等でも、狭隘部内の溶接を適切に行うことができる。

キャスクを示す断面図である。 伝熱フィンの近傍を拡大して示す断面図である。 溶接装置を示す正面図である。 溶接トーチの近傍を示す斜視図である。 溶接トーチの近傍を示す正面図である。 上位置に配置されたトーチユニットを示す図である。 分割空間内に配置されたトーチユニットを示す図である。 胴本体に設けられた障害物を示す図である。 分割空間内に配置されたトーチユニットを示す図である。

図１は、キャスク９１を示す断面図であり、中心軸Ｊ１に垂直な断面を示す。キャスク９１は、胴本体９２と、外筒９３と、複数の伝熱フィン９４とを備える。胴本体９２は、中心軸Ｊ１を中心とする筒状の容器である。胴本体９２は、炭素鋼等の金属にて形成される。中心軸Ｊ１の方向における胴本体９２の両端部には、２つの本体端部（図示省略）がそれぞれ設けられる。キャスク９１では、蓋部である本体端部を取り外すことにより、胴本体９２の内部に、複数の燃料集合体が収容可能である。外筒９３は、中心軸Ｊ１を中心とする筒状であり、胴本体９２の周囲を囲む。外筒９３は、炭素鋼等の金属にて形成される。胴本体９２の外周面と外筒９３の内周面との間には、中心軸Ｊ１を中心とする筒状空間９４１が形成される。中心軸Ｊ１に垂直な断面における筒状空間９４１の形状は略円環状である。

複数の伝熱フィン９４は、筒状空間９４１において中心軸Ｊ１を中心とする周方向に配列される。複数の伝熱フィン９４は、銅等の金属にて形成される。各伝熱フィン９４は、胴本体９２の外周面と外筒９３の内周面とを接続する伝熱部材である。胴本体９２の外周面に対する複数の伝熱フィン９４の接続位置は、周方向にほぼ一定の間隔で配置される。外筒９３の内周面に対する複数の伝熱フィン９４の接続位置も、周方向にほぼ一定の間隔で配置される。図１の例では、複数の伝熱フィン９４は、中心軸Ｊ１を中心とする径方向に対して一定の角度だけ傾斜する。キャスク９１では、複数の伝熱フィン９４により筒状空間９４１が複数の分割空間９４２に分割される。各分割空間９４２は、樹脂等の中性子遮蔽材が充填される空間である。

図２は、一部の伝熱フィン９４の近傍を拡大して示す断面図である。図２に示すように、各伝熱フィン９４は、胴本体９２および外筒９３に対して溶接されている。詳細には、各伝熱フィン９４と胴本体９２の外周面とが鋭角に交差する交差部９６には溶接部９５が設けられ、各伝熱フィン９４と外筒９３の内周面とが鋭角に交差する交差部９６にも溶接部９５が設けられる。キャスク９１の製造では、中性子遮蔽材を充填する前に、各伝熱フィン９４が、胴本体９２および外筒９３に対して溶接される。以下、伝熱フィン９４の溶接に利用される溶接装置１について説明する。

図３は、溶接装置１を示す正面図であり、図３では、伝熱フィン９４の溶接直前のキャスク９１（すなわち、製造途中のキャスク９１）も示している。図３では、互いに垂直なＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を矢印で示す（後述の図４ないし図９において同様）。図３の例では、Ｘ方向およびＹ方向は水平方向であり、Ｚ方向は重力方向である。溶接装置１の設計によっては、Ｘ方向およびＹ方向が水平方向に対して傾斜し、Ｚ方向が重力方向に対して傾斜してもよい。溶接装置１による伝熱フィン９４の溶接では、中心軸Ｊ１がＹ方向に略平行となるように、キャスク９１が寝かされており、キャスク９１の外周面（外筒９３の外周面）は、複数の支持ローラ８１により下方（（－Ｚ）側）から支持される。複数の支持ローラ８１上において、キャスク９１は中心軸Ｊ１を中心として回転可能である。

溶接装置１は、Ｙ方向においてキャスク９１に隣接して配置される。溶接装置１は、ブーム２と、溶接トーチ３と、可動部４と、溶接トーチ移動機構５と、ブーム移動機構６とを備える。ブーム２は、長尺部材であり、Ｙ方向に沿って延びる。ブーム２の長手方向に垂直な断面形状は、例えば、略矩形である。当該断面形状は、矩形以外であってもよい。溶接トーチ３は、ブーム２におけるキャスク９１側（（＋Ｙ）側）の端部２１近傍に配置される。以下、当該端部２１を「トーチ側端部２１」という。可動部４は、ブーム２のトーチ側端部２１に設けられ、溶接トーチ３をトーチ側端部２１に対して上下方向（Ｚ方向）およびＸ方向に変位可能に支持する。溶接トーチ移動機構５は、溶接トーチ３を上下方向に移動させる。溶接トーチ３、可動部４および溶接トーチ移動機構５の詳細については後述する。

ブーム移動機構６は、第１昇降機構６１と、第２昇降機構６２と、送り機構６３とを備える。第１昇降機構６１は、Ｙ方向においてキャスク９１から離れた位置に配置される。第１昇降機構６１は、移動体であるブーム保持部６１１を有し、ブーム保持部６１１は、ブーム２におけるキャスク９１とは反対側の端部２２を保持する。第１昇降機構６１は、モータ等の駆動源により、ブーム２の当該端部２２をブーム保持部６１１と共にＸ方向およびＺ方向に移動する。ブーム保持部６１１では、Ｘ方向を向く軸部を中心としてブーム２が回転可能である。

送り機構６３は、例えば、移動体である支持プレート６３１を有し、支持プレート６３１上に第１昇降機構６１が固定される。送り機構６３は、一軸スライダであり、モータ等の駆動源により、支持プレート６３１を第１昇降機構６１およびブーム２と共にＹ方向に移動させる。伝熱フィン９４の溶接では、支持プレート６３１の移動により、ブーム２のトーチ側端部２１が、キャスク９１の筒状空間９４１（図１参照）に挿入される。支持プレート６３１には、後述するワイヤ送給部３６およびワイヤ引張装置５３も固定され、支持プレート６３１と共に移動する。

第２昇降機構６２は、第１昇降機構６１とキャスク９１との間に配置される。第２昇降機構６２は、移動体であるブーム支持部６２１を有し、モータ等の駆動源により、ブーム支持部６２１をＸ方向およびＺ方向に移動する。ブーム支持部６２１は、Ｘ方向を向く回転軸を中心とする送りローラ６２２を有し、送りローラ６２２は、ブーム２の下面に接触する。溶接装置１では、キャスク９１の中心軸Ｊ１に対して、ブーム２が略平行となるように、第１昇降機構６１および第２昇降機構６２により、ブーム保持部６１１およびブーム支持部６２１の高さが調整される。送り機構６３が支持プレート６３１をＹ方向に移動させる際には、ブーム２の下面が送りローラ６２２に常時接触することにより、ブーム２が滑らかに移動する。

図４は、溶接トーチ３の近傍を示す斜視図であり、図５は、溶接トーチ３の近傍を示す正面図である。既述のように、可動部４は、ブーム２のトーチ側端部２１に設けられ、溶接トーチ３をトーチ側端部２１に対して上下方向およびＸ方向に変位可能に支持する。詳細には、可動部４は、左右揺動部４１と、左右スライド部４２と、上下スライド部４３とを有する。

左右揺動部４１は、ブーム２のトーチ側端部２１に取り付けられ、上下方向を向く回転軸を中心として回転可能（揺動可能）に左右スライド部４２を支持する。左右スライド部４２は、左右揺動部４１に取り付けられる支持体と、当該支持体に対してＸ方向に沿う方向（以下、「左右方向」ともいう。）にスライド可能な移動体とを有する。当該移動体には、上下スライド部４３が取り付けられ、左右スライド部４２は、上下スライド部４３を左右方向に移動可能に支持する。上下スライド部４３は、左右スライド部４２に取り付けられる支持体と、当該支持体に対して上下方向にスライド可能な移動体とを有する。当該移動体には、トーチ支持台３９が取り付けられ、上下スライド部４３は、トーチ支持台３９を上下方向に移動可能に支持する。可動部４では、モータ等の駆動源は設けられておらず、トーチ支持台３９等に作用する力に従って、トーチ支持台３９が、左右方向への揺動、左右方向への移動、および、上下方向への移動を行う。すなわち、トーチ支持台３９が、上下方向および左右方向に変位可能である。

溶接トーチ３は、トーチ保持部３８を介してトーチ支持台３９上に固定される。トーチ保持部３８では、調整ねじ等を用いて溶接トーチ３のＸ方向の位置が調整可能であってもよい。溶接トーチ３は、Ｙ方向に沿って延びており、（＋Ｙ）側に設けられたノズル部３１が下方に向かって湾曲する。ノズル部３１の先端では、溶加材である溶接ワイヤ３２が下方に向かって突き出る。溶接ワイヤ３２は、図３のワイヤ送給部３６から溶接トーチ３内に送り込まれる。溶接トーチ３およびキャスク９１は、溶接電源（図示省略）に電気的に接続される。

トーチ支持台３９には、側方保護板１１１が取り付けられる。図４に示すように、側方保護板１１１は、法線がＸ方向に略平行な板状であり、溶接トーチ３のノズル部３１の（－Ｘ）側に配置される。側方保護板１１１は、トーチ支持台３９の（＋Ｙ）側の端部から（＋Ｙ）方向に向かって延びる。側方保護板１１１の（＋Ｙ）側の端部には、（＋Ｘ）側に広がってノズル部３１の（＋Ｙ）側を覆う前方保護板１１２が設けられる。前方保護板１１２には、カメラ支持板１２が取り付けられる。カメラ支持板１２は、法線が上下方向に略平行な板状であり、前方保護板１１２から（＋Ｙ）方向に向かって延びる。カメラ支持板１２の（＋Ｙ）側の端部にはカメラ１３が取り付けられる。カメラ１３により、ノズル部３１の先端から突き出る溶接ワイヤ３２の先端近傍が撮像される。

溶接装置１は、複数のガイドローラ７１，７２，７３をさらに備える。図４および図５の例では、３個のガイドローラ７１～７３が設けられるが、ガイドローラの個数は、２個以下、または、４個以上であってもよい。複数のガイドローラ７１，７２，７３は、Ｙ方向に並ぶ。最も（＋Ｙ）側のガイドローラ７１は、前方保護板１１２とカメラ支持板１２との接続部の下側に取り付けられる。調整ねじ等を用いてガイドローラ７１の上下方向の位置が調整可能であってもよい。中央のガイドローラ７２は、トーチ支持台３９の下側に取り付けられる。図５に示すように、最も（－Ｙ）側のガイドローラ７３は、ブーム２のトーチ側端部２１の下側にローラ移動機構７４を介して取り付けられる。ローラ移動機構７４は、エアシリンダ等の駆動源を有し、ガイドローラ７３をブーム２に近接した近接位置（図５中に二点鎖線にて示す位置）と、ブーム２から上下方向に離隔した離隔位置（図５中に実線にて示す位置）とに選択的に配置可能である。このように、ガイドローラ７３の位置が可動であるため、以下、ガイドローラ７３を「可動ガイドローラ７３」という。

溶接トーチ移動機構５は、駆動ワイヤ５１と、滑車５２と、ワイヤ引張装置５３（図３参照）とを備える。図３および図４では、図示の都合上、駆動ワイヤ５１を破線にて示す。駆動ワイヤ５１の一端は、トーチ支持台３９の上面に固定される。図５に示すように、滑車５２は、滑車支持板５２１を介してブーム２のトーチ側端部２１に固定され、トーチ支持台３９における駆動ワイヤ５１の固定位置の上方に配置される。駆動ワイヤ５１は、滑車５２に掛けられており、ブーム２の上方においてブーム２の他方の端部２２に向かって延びる。ワイヤ引張装置５３は、図３の支持プレート６３１上に設けられ、駆動ワイヤ５１の他端はワイヤ引張装置５３に接続される。ワイヤ引張装置５３は、モータ等の駆動源を有し、駆動ワイヤ５１の巻き取りおよび送り出しを行う。ワイヤ引張装置５３では、駆動源としてエアシリンダ等が用いられてもよい。

ワイヤ引張装置５３が駆動ワイヤ５１を巻き取ることにより、駆動ワイヤ５１が引っ張られる。これにより、図６に示すように、トーチ支持台３９が、上下スライド部４３の移動体と共にブーム２に対して上方に移動する。既述のように、トーチ支持台３９には、溶接トーチ３およびカメラ１３等が固定されており、トーチ支持台３９と共に溶接トーチ３およびカメラ１３等もブーム２に対して上方に移動する。以下の説明では、トーチ支持台３９およびトーチ支持台３９に固定された構成（溶接トーチ３、ガイドローラ７１，７２、カメラ１３等）を「トーチユニット３０」と総称し、図６に示すトーチユニット３０のブーム２に対する相対位置を「上位置」という。図６の例では、Ｙ方向に沿って見た場合に、上位置に配置されたトーチユニット３０におけるトーチ支持台３９は、ブーム２とほぼ重なる。また、可動ガイドローラ７３が近接位置に配置されており、複数のガイドローラ７１～７３の上下方向の位置が略同じである。トーチユニット３０が上位置に配置され、かつ、可動ガイドローラ７３が近接位置に配置された図６の状態では、Ｙ方向に沿って見た、トーチユニット３０周辺の構成の、上下方向における大きさが、図５の状態よりも小さくなる。

図５に示すように、可動ガイドローラ７３を離隔位置に配置した状態で、ワイヤ引張装置５３が駆動ワイヤ５１を送り出して弛緩させると、重力により、トーチユニット３０が上位置から下方に移動し、図５に示す位置に配置される。以下の説明では、図５に示すトーチユニット３０のブーム２に対する相対位置を「下位置」という。図５の例では、下位置に配置されたトーチユニット３０におけるトーチ支持台３９の全体は、ブーム２よりも下方に位置する。また、複数のガイドローラ７１～７３の上下方向の位置が略同じである。

図７は、分割空間９４２内に配置されたトーチユニット３０を示す図であり、（＋Ｙ）側から（－Ｙ）方向を向いて見た様子を示す（後述の図９において同様）。図７では、後述の障害物９９も図示している。伝熱フィン９４を溶接する際には、トーチユニット３０がブーム２の一部と共に筒状空間９４１に配置される。本処理例では、筒状空間９４１において、伝熱フィン９４が仮固定されており、トーチユニット３０が一の分割空間９４２に配置される。既述のように、分割空間９４２は、筒状空間９４１において互いに隣接する２つの伝熱フィン９４により挟まれた狭隘部である。図７に示す分割空間９４２では、伝熱フィン９４と胴本体９２の外周面とが鋭角に交差する交差部９６が、当該分割空間９４２における最下点に配置される。交差部９６は、Ｙ方向に延びる。図５および図７に示すように、ガイドローラ７１，７２および離隔位置に配置された可動ガイドローラ７３が、交差部９６近傍における伝熱フィン９４の部位および胴本体９２の部位に接触する。また、ノズル部３１の先端が交差部９６に対向する。

溶接装置１では、溶接電源をＯＮ状態としつつ、送り機構６３（図３参照）により支持プレート６３１が（＋Ｙ）方向に連続的に移動される。既述のように、溶接装置１では、トーチ支持台３９の左右方向の移動および揺動、並びに、上下方向への移動が自由な状態である。したがって、トーチユニット３０が、最下点である交差部９６に倣って移動し、当該交差部９６に対して溶接が行われる。その結果、Ｙ方向における伝熱フィン９４の略全長（例えば、３～４ｍ）に亘って溶接部９５が形成される。

溶接部９５の形成が完了すると、トーチユニット３０を（－Ｙ）方向に移動させることにより、トーチユニット３０が当該分割空間９４２から抜き取られる。その後、キャスク９１を中心軸Ｊ１を中心として僅かに回転させることにより、Ｙ方向においてトーチユニット３０が他の分割空間９４２に対向する。そして、上記と同様にして、当該他の分割空間９４２を形成する伝熱フィン９４の溶接が行われる。伝熱フィン９４と外筒９３の内周面とが鋭角に交差する交差部９６についても、同様の動作により溶接部９５が形成される。なお、溶接部９５の形成は、トーチユニット３０を（－Ｙ）方向に移動させつつ（すなわち、ブーム２を引き抜きながら）行われてもよい。

ここで、キャスク９１では、トーチユニット３０の移動経路上において障害物９９が存在する場合がある。図８は、胴本体９２の外周面上に設けられた障害物９９を示す図である。図８の右側では、（－Ｙ）側から（＋Ｙ）方向を向いて見たキャスク９１の一部を示し、図８の左側では、右側の図の矢印Ａ－Ａの位置におけるキャスク９１の断面を示す。図８の左側では、切断面の背後も図示している。

図８に示す障害物９９は、胴本体９２の外周面に設けられる突起部である。図８の右側において、障害物９９の断面部分のＺ方向の高さ（すなわち、切断線上における交差部９６から障害物９９の上端までの高さ）は、例えば５０～８０ｍｍである。障害物９９は、伝熱フィン９４の（－Ｙ）側に設けられており、Ｙ方向に沿って見た場合に、障害物９９が一部の分割空間９４２と部分的に重なる。当該分割空間９４２（以下、「注目分割空間９４２」という。）において交差部９６に溶接部９５を形成するには、トーチユニット３０が障害物９９と外筒９３との間の隙間を通過し、さらに、障害物９９を超えた位置にて、トーチユニット３０が胴本体９２の外周面に近づく必要がある。

そこで、溶接装置１を用いた伝熱フィン９４の溶接では、トーチユニット３０が、障害物９９と外筒９３との間の隙間を通過する際に、図６および図９に示すように、溶接トーチ移動機構５によりトーチユニット３０が上位置に配置され、かつ、ローラ移動機構７４により可動ガイドローラ７３が近接位置に配置される。これにより、トーチユニット３０周辺の構成の上下方向における大きさが小さくなった状態で、トーチユニット３０が、障害物９９と外筒９３との間の隙間を通過する。すなわち、障害物９９を避けてトーチユニット３０が移動する。また、トーチユニット３０が障害物９９を超えると、図５および図７に示すように、トーチユニット３０が下位置に配置され、さらに、可動ガイドローラ７３が離隔位置に配置される。これにより、ノズル部３１の先端が交差部９６に近接し、注目分割空間９４２において交差部９６に溶接部９５を形成することが可能となる。溶接装置１では、トーチユニット３０が障害物９９を通過する際、および、通過後において、ブーム２を上下方向および左右方向に大きく移動させる必要もない。

溶接トーチ移動機構５、ローラ移動機構７４、ブーム移動機構６および溶接電源等の操作は、外部から作業者が注目分割空間９４２内を目視する、または、カメラ１３の撮像画像を確認することにより、作業者により行われる（注目分割空間９４２以外の分割空間９４２内の溶接時において同様）。もちろん、コンピュータ等が実現する制御部が設けられ、制御部により溶接トーチ移動機構５、ローラ移動機構７４、ブーム移動機構６および溶接電源等の操作が自動的に行われてもよい。また、複数の溶接装置１が設けられ、複数の分割空間９４２に対して並行して、伝熱フィン９４の溶接が行われてもよい。

以上に説明したように、溶接装置１は、長尺のブーム２と、溶接トーチ３と、ブーム２の一方の端部に設けられ、上下方向に溶接トーチ３を変位可能に支持する可動部４と、溶接トーチ３に対して上下方向への力を付与する溶接トーチ移動機構５とを備える。これにより、狭隘部（上述の例では、分割空間９４２）に対して障害物９９が設けられる場合等でも、当該障害物９９を避けて溶接トーチ３を移動させることができ、狭隘部内の溶接を適切に行うことができる。

好ましくは、溶接トーチ移動機構５の駆動源（上述の例では、ワイヤ引張装置５３の駆動源）が、ブーム２のトーチ側端部２１とは異なる端部２２の近傍に配置される。これにより、溶接時の熱により当該駆動源が損傷することを防止する、すなわち、当該駆動源の耐久性を保つことができる。その結果、溶接トーチ移動機構５を安定して駆動させることが可能となる。

好ましくは、溶接トーチ移動機構５が、溶接トーチ３に対して間接的に接続された駆動ワイヤ５１を用いて、溶接トーチ３に対して上下方向への力を付与する。これにより、簡単な構成で溶接トーチ３を上下方向に移動させることができ、溶接装置１の製造コストの増大を抑制することができる。溶接装置１では、駆動ワイヤ５１が溶接トーチ３に直接的に接続されてもよい。

好ましくは、溶接装置１が、溶接トーチ３およびブーム２の長手方向への移動を案内する複数のガイドローラ７１～７３をさらに備える。複数のガイドローラ７１～７３が、溶接トーチ３の近傍に配置されるガイドローラ７１，７２と、ブーム２のトーチ側端部２１に取り付けられる可動ガイドローラ７３とを含む。可動ガイドローラ７３は、ブーム２に近接した近接位置と、ブーム２から上下方向に離隔した離隔位置とに配置可能である。溶接装置１では、トーチ側端部２１が障害物９９を通過する間、可動ガイドローラ７３が近接位置に配置され、トーチ側端部２１が障害物９９を通過した後、可動ガイドローラ７３が離隔位置に配置される。これにより、障害物９９の通過時および通過後において、上下方向におけるブーム２の位置を略一定に保ちつつ、可動ガイドローラ７３によりトーチ側端部２１を適切に支持することが可能となり、ブーム２の長手方向への移動を容易に行うことができる。

上記溶接装置１では様々な変形が可能である。

可動部４では、溶接トーチ３を上下方向に変位可能に支持することが可能であるならば、様々な構造が用いられてもよい。例えば、Ｘ方向に垂直、かつ、上下方向（Ｚ方向）に対して傾斜した方向に溶接トーチ３を移動可能なスライド部により、溶接トーチ３が上下方向に変位可能に支持されてもよい。また、Ｘ方向を向く軸を中心としてトーチ支持台３９を回転可能に支持する揺動部が設けられ、溶接トーチ３が上下方向に変位可能とされてもよい。一方、このような揺動部では、トーチ支持台３９の揺動によって、交差部９６に対するノズル部３１の傾斜角（すなわち、Ｘ方向に沿って見た場合のノズル部３１の傾斜角）が変化し、溶接部９５の状態がばらつく可能性がある。また、上記揺動部から離れた位置に設けられる、カメラ１３が上下方向に大きく移動してしまい、溶接トーチ３の上下方向への変位に支障をきたす場合がある。したがって、溶接トーチ３を上下方向に適切に変位させるとともに、ノズル部３１の傾斜角を一定に保つには、可動部４が、上下方向に沿って（上下方向に対して傾斜した方向を含む。）溶接トーチ３を移動可能な上下スライド部４３を含むことが好ましい。後述するように、溶接トーチ３を上下方向以外の方向に変位させる場合も同様である。

溶接トーチ移動機構５は、溶接トーチ３に対して、上下方向以外の方向への力を付与するものであってもよい。例えば、トーチユニット３０の移動経路において、Ｘ方向（左右方向）の一方側に障害物９９が設けられる場合には、溶接トーチ３に対して左右方向への力を付与する溶接トーチ移動機構５が設けられる。図４の可動部４には、左右揺動部４１および左右スライド部４２が設けられており、溶接トーチ移動機構５による力の付与により溶接トーチ３がブーム２に対して左右方向に移動する。

以上のように、障害物９９を避ける等のために、溶接トーチ３をブーム２に対して変位させる対象方向は、ブーム２の長手方向に垂直な任意の方向であってよい。すなわち、溶接装置１における可動部４は、任意の対象方向に溶接トーチ３を変位可能に支持すればよく、溶接トーチ移動機構５は、溶接トーチ３に対して対象方向への力を付与すればよい。また、可動ガイドローラ７３が設けられる場合、離隔位置は、ブーム２から対象方向に離隔した位置であればよい。

溶接トーチ移動機構５は、様々な構造により実現されてよい。一例では、対象方向が左右方向である場合に、トーチ支持台３９の（＋Ｘ）側を向く面、および、（－Ｘ）側を向く面に、２本の駆動ワイヤ５１がそれぞれ固定され、２本の駆動ワイヤ５１の巻き取り量（引張量）を調整することにより、トーチ支持台３９の左右方向の位置が変更される。他の例では、トーチ支持台３９の（＋Ｘ）側を向く面に、当該面を（＋Ｘ）側に付勢する付勢部（例えば、ばねや空圧等を利用する付勢部）が設けられ、（－Ｘ）側を向く面に固定された駆動ワイヤ５１の巻き取り量を調整することにより、トーチ支持台３９の左右方向の位置が変更される。また、溶接トーチ移動機構５では、駆動ワイヤ５１を用いない構造（例えば、リンク機構を利用した構造等）により、溶接トーチ３に対して対象方向への力が付与されてもよい。

溶接トーチ移動機構５の駆動源は、ブーム２上に設けられてもよい。この場合でも、当該駆動源が、ブーム２のトーチ側端部２１よりも他方の端部２２に近い位置に配置されることにより、溶接時の熱により当該駆動源が損傷することを防止することができる。溶接時の温度等によっては、当該駆動源が、トーチ側端部２１に近い位置に配置されてもよい。

ローラ移動機構７４では、可動ガイドローラ７３が、近接位置および離隔位置を含む３つ以上の位置に（多段階に）配置可能であってもよい。この場合、可動ガイドローラ７３の位置に合わせて、トーチユニット３０の位置も多段階に変化する。ブーム２の長さ等によっては、可動ガイドローラ７３が省略されてもよい。

ブーム２のＹ方向への移動、および、駆動ワイヤ５１の巻き取り等は、手動により行われてもよい。

溶接装置１は、キャスク９１以外の様々な対象物に対する溶接に利用されてよい。

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

１ 溶接装置
２ ブーム
３ 溶接トーチ
４ 可動部
５ 溶接トーチ移動機構
２１，２２ （ブームの）端部
４３ 上下スライド部
５１ 駆動ワイヤ
７１，７２ ガイドローラ
７３ 可動ガイドローラ

Claims (5)

1. 溶接装置であって、
   長尺のブームと、
   溶接トーチと、
   前記ブームの一方の端部に設けられ、前記ブームの長手方向に垂直な対象方向に前記溶接トーチを変位可能に支持する可動部と、
   前記溶接トーチに対して前記対象方向への力を付与する溶接トーチ移動機構と、
   を備えることを特徴とする溶接装置。
2. 請求項１に記載の溶接装置であって、
   前記溶接トーチ移動機構の駆動源が、前記ブームの前記一方の端部よりも他方の端部に近い位置に配置されることを特徴とする溶接装置。
3. 請求項１に記載の溶接装置であって、
   前記溶接トーチ移動機構が、前記溶接トーチに対して間接的または直接的に接続されたワイヤを用いて前記溶接トーチに対して前記対象方向への力を付与することを特徴とする溶接装置。
4. 請求項１に記載の溶接装置であって、
   前記可動部が、前記対象方向に沿って前記溶接トーチを移動可能なスライド部を含むことを特徴とする溶接装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の溶接装置であって、
   前記溶接トーチおよび前記ブームの前記長手方向への移動を案内する複数のガイドローラをさらに備え、
   前記複数のガイドローラが、
   前記溶接トーチの近傍に配置されるガイドローラと、
   前記ブームの前記一方の端部に取り付けられ、前記ブームに近接した近接位置と、前記ブームから前記対象方向に離隔した離隔位置とに配置可能な可動ガイドローラと、
   を含むことを特徴とする溶接装置。

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