JP6647788B2

JP6647788B2 - 溶接システム及び溶接方法

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Publication number: JP6647788B2
Application number: JP2015037307A
Authority: JP
Inventors: 石田　誠; 誠石田; 憲治川崎
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2020-02-14
Anticipated expiration: 2035-02-26
Also published as: JP2016159301A

Description

本発明は、溶接システム及び溶接方法に関する。

原子力発電プラントの原子炉などで発生した放射性廃棄物は、例えば特許文献１に記載された放射性物質収納容器に収納される。このような放射性物質収納容器は、例えば円筒状に形成された胴部を有している。胴部のうち軸方向の一端部には開口部が形成され、当該開口部を塞ぐように蓋部がネジ等によって固定される。

このような胴部の一端部の表面は、ステンレス等の溶接層で覆われている。この溶接層は、従来、胴部の一端部に肉盛溶接を行うことで形成している。例えば、胴部を周方向に回転させた状態で、まず溶接トーチを一端部の径方向の外周部に対向させ、胴部の回転によって周方向の一周に亘ってビードを形成する。その後、溶接トーチを径方向の内周側に予め設定された距離だけ移動させ、すでに形成された外側のビードに一部を重ねるように新たにビードを形成する。その後、溶接トーチを径方向の内周側に上記設定距離だけ移動させ、同様に新たなビードを形成する。このように、胴本体を回転させた状態で、一端部の径方向の外周側から内周側に溶接トーチを等ピッチずつ移動させてビードを形成している。

特開２００７−２０５９３１号公報

しかしながら、ビードの形状は母材の温度や外気温等によりビード毎に変化する。このため、溶接トーチを等ピッチずつ移動させる手法では、既に形成されたビードに新たなビードを重ねる際、重複部分が大きくなり過ぎたり、不足したりする場合がある。このような場合、溶接動作を一旦停止させ、作業者が溶接トーチの移動量を修正する必要がある。そのため、作業時間が長くなり、作業者の負担が大きくなってしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、作業時間を短縮化し、作業者の負担を低減することが可能な溶接システム及び溶接方法を提供することを目的とする。

本発明に係る溶接システムは、円筒状に形成された胴本体を周方向に回転可能に支持する回転支持装置と、前記胴本体のうち軸方向の端部に複数のビードを含む溶接部を形成する溶接トーチを有し、前記溶接トーチを前記胴本体の径方向に移動可能な溶接装置と、前記端部上における位置を計測可能な位置計測装置と、前記回転支持装置により前記胴本体を回転させた状態とし、前記端部上のうち溶接対象となる第１溶接位置を前記位置計測装置に計測させ、前記溶接トーチに前記第１溶接位置で前記端部の周方向の一周に亘って第１ビードを形成させ、前記端部上のうち前記第１ビードの前記径方向の端部が配置される位置を第２溶接位置として前記位置計測装置に計測させた後、前記溶接トーチに前記第２溶接位置で前記第１ビードの一部に重ねるように前記端部の周方向の一周に亘って第２ビードを形成させる制御装置と、を備える。

本発明によれば、既に形成された第１ビードの径方向の端部を基準として新たな第２ビードが重ねて形成される。このため、径方向に形成される複数のビードにおいて径方向の幅が互いに異なる場合であっても、ビード同士の重複領域が過不足することを抑制でき、径方向全体に均一な寸法に溶接部を形成することができる。したがって、作業者が溶接トーチの移動量等を修正する手間を省くことができる。これにより、作業時間を短縮化し、作業者の負担を軽減することができる。

上記の溶接システムにおいて、前記制御装置は、前記端部に対して初回の溶接を行う際、前記端部のうち径方向の外側の周縁部を前記第１溶接位置とし、前記端部に前記第１ビードを溶接した後に溶接を行う際、前記第１ビードの内周部を前記第２溶接位置とする。

本発明によれば、端部の外周側から内周側に溶接部を自動的に形成することができる。これにより、端部に効率的に溶接部を形成することができる。

上記の溶接システムにおいて、前記制御装置は、前記位置計測装置に前記端部の内周部の位置を溶接終了位置として計測させ、前記第２溶接位置と前記溶接終了位置とに基づいて残り溶接距離を算出し、前記残り溶接距離が所定の閾値以上である場合に前記溶接トーチに前記第２ビードを形成させる。

本発明によれば、作業者の手を煩わせることなく、残り溶接距離が所定の閾値に近づくまで端部に複数の溶接部を自動的に形成することができる。

上記の溶接システムにおいて、前記制御装置は、前記残り溶接距離が所定の閾値未満である場合に前記溶接トーチに溶接を終了させる。

本発明によれば、端部から溶接部がはみ出して形成されることを抑制できる。

上記の溶接システムにおいて、前記端部の内周部又は外周部から前記径方向に所定距離空けた位置に、前記位置計測装置によって計測可能な位置基準部が形成され、前記制御装置は、前記位置計測装置に前記位置基準部の位置を計測させ、計測結果に基づいて前記内周部又は外周部の位置を算出する。

本発明によれば、端部上の位置をより確実に計測することができる。これにより、溶接部を高精度に形成することができる。

上記の溶接システムにおいて、前記回転支持装置は、前記端部のうち前記軸方向の端面が水平面に対して立った状態に配置されるように前記胴本体を支持する。

本発明によれば、端面が水平面に対して立った状態に配置される場合に、効率的に溶接部を形成することが可能となる。

本発明に係る溶接方法は、円筒状に形成された胴本体を周方向に回転可能に支持した回転支持装置が前記胴本体を前記周方向に回転させる工程と、前記胴本体の軸方向の端部のうち溶接対象位置である第１溶接位置を位置計測装置が計測する工程と、溶接装置に設けられ前記胴本体の径方向に移動可能な溶接トーチが前記第１溶接位置で前記端部の周方向の一周に亘って第１ビードを形成する工程と、前記位置計測装置が前記第１ビードの内周部の位置を第２溶接位置として計測する工程と、前記溶接トーチが前記第２溶接位置で前記第１ビードの一部に重ねるように前記端部の周方向の一周に亘って第２ビードを形成する工程と、を含む。

本発明によれば、作業者の手を煩わせることなく、端部に第１ビード及び第２ビードを自動的に形成することができる。また、径方向に形成される複数の溶接部において径方向の幅が互いに異なる場合であっても、径方向全体に均一な寸法に溶接部を形成することができる。したがって、作業者が溶接部の径方向の幅を修正するなどの手間を省くことができる。これにより、作業時間を短縮化し、作業者の負担を軽減することができる。

本発明に係る溶接システム及び溶接方法によれば、作業時間を短縮化し、作業者の負担を低減することが可能となる。

図１は、本実施形態に係る溶接システムの一例を示す斜視図である。図２は、放射性物質収納容器を表す縦断面図である。図３は、胴本体の開口側端部の一例を示す図である。図４は、溶接方法の一例を示すフローチャートである。図５は、位置計測装置による計測動作の一例を示す図である。図６は、溶接装置による溶接動作の一例を示す図である。図７は、位置計測装置による計測動作の一例を示す図である。図８は、溶接装置による溶接動作の一例を示す図である。図９は、位置計測装置による計測動作の一例を示す図である。図１０は、位置計測装置による計測動作の一例を示す図である。図１１は、溶接装置による溶接動作の一例を示す図である。図１２は、胴本体の開口側端部の他の例を示す図である。図１３は、胴本体の開口側端部の他の例を示す図である。図１４は、胴本体の開口側端部の他の例を示す図である。図１５は、胴本体の開口側端部の他の例を示す図である。

以下、本発明に係る溶接システムの実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本実施形態に係る溶接システム１００の一例を示す斜視図である。図１に示すように、溶接システム１００は、回転支持装置１０１と、位置計測装置１０２と、溶接装置１０３と、制御装置１０４とを備えている。

溶接システム１００は、円筒状に形成された胴本体２１の軸方向の一端に形成される円環状の端面（４１ａ、４２ａ、４３ａ）に対して溶接部を形成するものである。ここで、溶接システム１００の各装置の構成を説明する前に、胴本体２１について説明する。この胴本体２１は、放射性物質収納容器としてのキャスク１１の一部を構成する。図２は、キャスク１１の一例を示す縦断面図である。

図２に示すように、キャスク１１は、胴部１２と蓋部１３とバスケット１４とを有している。胴部１２は、上記の胴本体２１と、外筒２５と、底板２８とを有している。胴本体２１は、円筒状に形成され、中心軸ＡＸの軸線方向の一端部に開口部２２を有し、他端部に底部２３を有する。以下、胴本体２１のうち開口部２２が形成された側の端部を開口側端部２１ａと表記し、底部２３が形成された側の端部を底部側端部２１ｂと表記する。胴本体２１の内部には、キャビティ２４が形成されている。胴本体２１の内面は、バスケット１４の外周形状に合わせた形状となっている。バスケット１４は、例えば、使用済燃料集合体である放射性物質（図示略）を個々に収納するセルを複数有している。底部２３を含む胴本体２１は、γ線遮蔽機能を有する炭素鋼製の鍛造品となっている。

また、外筒２５は、胴本体２１の外周側に設けられている。外筒２５は、胴本体２１の外周面との間に所定の隙間を空けて配置されている。この胴本体２１の外周面と外筒２５の内周面との隙間には、熱伝導を行う不図示の伝熱フィンが周方向に所定間隔で複数溶接されている。また、この隙間には、レジン（中性子遮蔽体）２７が充填されている。レジン２７としては、例えば水素を多く含有する高分子材料が用いられる。このような高分子材料には、例えば中性子遮蔽機能を有するボロン又はボロン化合物が含有されてもよい。

また、底板２８は、胴本体２１の底部側端部２１ｂに連結されている。底板２８は、底部２３との間に所定の隙間を空けて配置されている。底部２３と底板２８との隙間には、レジン（中性子遮蔽体）２９が設けられている。また、胴部１２の側面には、トラニオン３０が固定されている。

胴本体２１の開口側端部２１ａには、第１段部４１と、第２段部４２と、第３段部４３とが形成されている。第１段部４１は、中心軸ＡＸの軸線方向に垂直な円環状の第１端面４１ａを有する。第１端面４１ａには、複数のネジ穴４１ｂが胴本体２１の周方向に等間隔で形成されている。第２段部４２は、第１段部４１よりも開口部２２の外側に形成されている。第２段部４２は、第１端面４１ａに平行な円環状の第２端面４２ａを有する。第２端面４２ａには、複数のネジ穴４２ｂが胴本体２１の周方向に等間隔で形成されている。第３段部４３は、第１端面４１ａ及び第２端面４２ａに平行な円環状の第３端面４３ａを有する。第３端面４３ａには、複数のネジ穴４３ｂが胴本体２１の周方向に等間隔で形成されている。

蓋部１３は、一次蓋３１と、二次蓋３２と、三次蓋３３とを有している。一次蓋３１は、胴本体２１の第１段部４１に対して着脱可能に取付けられる。一次蓋３１は、第１段部４１に嵌合され、第１端面４１ａに密着する。一次蓋３１は、ボルト７１により第１段部４１に締結される。一次蓋３１は、キャビティ２４側の負圧を維持してキャビティ２４内に充填されたガスの漏洩を防ぐ。また、一次蓋３１は、キャビティ２４内に収納された放射性物質から出る放射線（γ線）を遮蔽する。また、一次蓋３１の外側（二次蓋３２側）には、レジン（中性子遮蔽体）が設けられている。一次蓋３１と二次蓋３２との間には、大気に対して加圧された圧力監視境界が形成される。

二次蓋３２は、胴本体２１の第２段部４２に対して着脱可能に取付けられる。二次蓋３２は、第２段部４２に嵌合され、第２端面４２ａに密着する。二次蓋３２は、ボルト７２により第２段部４２に締結される。二次蓋３２は、一次蓋３１からのガスの漏洩を阻止する。また、二次蓋３２は、キャビティ２４側の圧力を担保する。

三次蓋３３は、胴本体２１の第３段部４３に対して着脱可能に取付けられる。三次蓋３３は、第３段部４３に嵌合され、第３端面４３ａに密着する。三次蓋３３は、ボルト７３により第３段部４３に締結される。三次蓋３３は、胴本体２１の開口部２２における第３段部４３に固定される。三次蓋３３は、外部の衝撃から二次蓋３２を防御する。

図３は、胴本体２１の開口側端部２１ａ側の要部を拡大して示す断面図である。図３では、第３段部４３の一部のみを示し、三次蓋３３、ボルト７３及びネジ穴４３ｂの構成や第１段部４１及び第２段部４２については省略している。また、以下の説明についても、第３段部４３の一部について説明し、三次蓋３３等の説明や第１段部４１及び第２段部４２の説明を省略する。

図３に示すように、第３段部４３の表面には、溶接部５０が形成されている。溶接部５０は、胴本体２１の開口側端部２１ａのうち、端面２１ｒと、傾斜面２１ｃと、内周面２１ｆとに亘って形成されている。溶接部５０は、ステンレスなどの材料により肉盛溶接されることで形成されている。なお、第１段部４１及び第２段部４２についても第３段部４３と同様に溶接部５０が形成されており、同様の説明が可能である。

続いて、保護部材挿入システム１００の各装置の構成を説明する。図１に示すように、回転支持装置１０１は、開口側端部２１ａの端面２１ｒが床面１１３に対して例えば垂直な方向に立った状態に配置されるように胴本体２１を横倒し状態で支持する。なお、回転支持装置１０１によって胴本体２１を回転させる場合、軸方向の一方の端部（例えば、底部側端部２１ｂ）に荷重を受けるように配置して回転させた方が回転制御を容易に行うことができる場合がある。この場合、端面２１ｒは、床面１１３に垂直な状態に対して傾斜して配置させる。このときの傾斜角は、例えば１°以下にすることが好ましい。

回転支持装置１０１は、胴本体２１を支持した状態で周方向に回転可能である。回転支持装置１０１としては、例えばターニングローラなどが用いられる。なお、図１では、開口側端部２１ａに溶接部５０が形成される前の状態を示している。したがって、図１に示す開口側端部２１ａは、第１端面４１ａに対応する端面２１ｐと、第２端面４２ａに対応する端面２１ｑと、第３端面４３ａに対応する端面２１ｒとが露出した状態となっている。

回転支持装置１０１は、支持台１１１と、一対の支持ローラ１１４，１１５とを有している。支持台１１１は、不図示の複数の脚部により床面１１３に設置されている。床面１１３は、例えば水平面に平行に形成されている。一対の支持ローラ１１４，１１５は、それぞれ回転可能に設けられている。各支持ローラ１１４，１１５は、胴本体２１の開口側端部２１ａ及び底部側端部２１ｂをそれぞれ支持するように、中心軸ＡＸの軸線方向の２箇所に配置されている。各支持ローラ１１４，１１５には、不図示の駆動装置が連結されている。駆動装置は、支持ローラ１１４，１１５を周方向の一方向及び他方向に回転駆動する。

位置計測装置１０２は、胴本体２１の開口側端部２１ａ上の位置を計測する。位置計測装置１０２としては、例えばＣＣＤカメラが用いられている。位置計測装置１０２は、例えば不図示の６軸多関節ロボット等のアーム１２０に取り付けられている。なお、位置計測装置１０２として、ＣＣＤカメラに代えて、例えばレーザセンサや超音波センサ、赤外線センサ等、対象物までの距離を測定するセンサであってもよい。位置計測装置１０２は、図１において、開口側端部２１ａの周囲を６軸方向に移動可能である。位置計測装置１０２は、開口側端部２１ａを撮影する。位置計測装置１０２は、撮影した画像データを制御装置１０４に送信する。

溶接装置１０３は、溶接トーチ１３１を有している。溶接トーチ１３１は、例えば不図示の６軸多関節ロボット等のアーム１３０に取り付けられている。溶接トーチ１３１は、開口側端部２１ａに対向して配置され、各面の径方向に移動可能である。溶接トーチ１３１は、溶接電流やシールドガスを供給する。溶接トーチ１３１の先端にはノズル１３２が設けられている。溶接トーチ１３１は、溶接ワイヤ１３３をノズル１３２側に供給可能である。

制御装置１０４は、回転支持装置１０１、位置計測装置１０２及び溶接装置１０３の各装置を統括的に制御する。制御装置１０４は、回転支持装置１０１の駆動装置を制御して支持ローラ１１４，１１５を回転させる。また、制御装置１０４は、画像処理部１４１と、位置算出部１４２とを有している。画像処理部１４１は、位置計測装置１０２から送信された画像データに対して二値化処理等の画像処理を行う。位置算出部１４２は、画像処理部１４１によって処理された画像データに基づいて、開口側端部２１ａの位置を算出する。位置算出部１４２は、開口側端部２１ａの位置を、例えば胴本体２１の径方向の位置座標として算出する。また、位置算出部１４２は、各端面上に形成されるビード等の凹凸部の位置を、径方向の位置座標として算出する。この場合、位置算出部１４２は、例えば胴本体２１の中心軸ＡＸを座標の基準位置として用いることができる。

なお、位置計測装置１０２として、レーザセンサ等、対象物までの距離を測定するセンサが用いられる場合、制御装置１０４は、例えば位置計測装置１０２を胴本体２１の中心軸ＡＸ上から径方向に移動させるようにする。この場合、位置計測装置１０２を径方向に移動させる間に、位置計測装置１０２と測定対象物との距離が変化する部分がある。例えば端面２１ｐ、端面２１ｑ及び端面２１ｒが出現した場合や、各端面上にビード等の凹凸が出現した場合には、位置計測装置１０２からの距離が変化する。このような距離が変化する位置を径方向の位置座標に対応させて検出ことにより、各端面の径方向の位置座標や溶接部５０等の凹凸部分の径方向の位置座標を求めることができる。

続いて、本実施形態に係る溶接システム１００を用いて溶接部５０を形成する溶接方法を説明する。図４は、溶接方法の一例を示すフローチャートである。以下、胴本体２１の端面２１ｒ等に溶接部５０を形成して第３段部４３を形成する場合を例に挙げて説明する。なお、端面２１ｐ等に溶接部５０を形成して第１段部４１を形成する場合、また、端面２１ｑ等に溶接部５０を形成して第２段部４２を形成する場合についても、同様の説明が可能である。

まず、不図示のクレーン等を用いて胴本体２１を搬送し、この胴本体２１を横倒し状態で、回転支持装置１０１の支持ローラ１１４，１１５上に載置する。開口側端部２１ａが床面１１３に沿った方向に向けられた状態で胴本体２１が４つの支持ローラ１１４，１１５に載置されることにより、当該胴本体２１は回転支持装置１０１に回転可能に支持される。その後、制御装置１０４は、回転支持装置１０１を駆動制御することで胴本体２１を回転させる（ステップＳ１１）。

胴本体２１の回転の後、制御装置１０４は、位置計測装置１０２により、端面２１ｒの内周部２１ｅの位置を溶接終了位置ＰＥとして計測させる（ステップＳ１２）。図５は、位置計測装置１０２による計測動作の一例を示す図である。ステップＳ１２において、制御装置１０４は、位置計測装置１０２に内周部２１ｅを含む領域を撮影させ、得られた画像データを画像処理部１４１で処理する。その後、位置算出部１４２は、処理した画像データに基づいて内周部２１ｅの位置（溶接終了位置ＰＥ）を算出する。溶接終了位置ＰＥである内周部２１ｅの位置は、後のステップで用いられる。

次に、制御装置１０４は、端面２１ｒのうち溶接対象位置である第１溶接位置Ｐ１を位置計測装置１０２に計測させる（ステップＳ１３）。ステップＳ１３において、制御装置１０４は、図５に示すように、端面２１ｒの外周部２１ｄの位置を第１溶接位置Ｐ１として位置計測装置１０２に計測させる。なお、図５では、位置計測装置１０２が計測対象位置に応じて上下に移動する様子が示されているが、これに限定するものではない。溶接終了位置ＰＥ及び第１溶接位置Ｐ１をそれぞれ計測可能であれば、位置計測装置１０２を移動させなくてもよい。

次に、制御装置１０４は、溶接トーチ１３１を第１溶接位置Ｐ１に移動させ、当該第１溶接位置Ｐ１で溶接トーチ１３１に溶接を行わせる（ステップＳ１４）。図６は、溶接装置１０３による溶接動作の一例を示す図である。ステップＳ１４において、制御装置１０４は、図６に示すように、溶接トーチ１３１のノズル１３２を第１溶接位置Ｐ１に対向させ、溶接ワイヤ１３３を供給しつつ溶接を行わせる。胴本体２１が周方向に回転しているため、端面２１ｒの周方向の一周に亘ってビード（第１ビード）５１が形成される。

次に、制御装置１０４は、ビード５１の内周部５１ａの位置を位置計測装置１０２に計測させる（ステップＳ１５）。図７は、位置計測装置１０２による計測動作の一例を示す図である。ステップＳ１５において、制御装置１０４は、図７に示すように、位置計測装置１０２によりビード５１の内周部５１ａの位置を、次の溶接対象位置である第２溶接位置Ｐ２として計測させる。

次に、制御装置１０４は、溶接トーチ１３１を第２溶接位置Ｐ２に移動させ、当該第２溶接位置Ｐ２で溶接トーチ１３１に溶接を行わせる（ステップＳ１６）。図８は、溶接装置１０３による溶接動作の一例を示す図である。ステップＳ１６において、制御装置１０４は、図８に示すように、溶接トーチ１３１のノズル１３２を第２溶接位置Ｐ２に対向させ、溶接ワイヤ１３３を供給しつつ、ビード５１の一部に重ねるように新たなビード（第２ビード）５２の溶接を行わせる。胴本体２１が周方向に回転しているため、端面２１ｒの周方向の一周に亘ってビード５２が形成される。

次に、制御装置１０４は、ビード５２の内周部５２ａの位置を位置計測装置１０２に計測させる（ステップＳ１７）。図９は、位置計測装置１０２による計測動作の一例を示す図である。ステップＳ１７において、制御装置１０４は、図９に示すように、位置計測装置１０２によりビード５２の内周部５２ａの位置を、次の溶接対象位置である第３位置Ｐ３として計測させる。

次に、制御装置１０４は、残り溶接距離が閾値以上か否かを判断する（ステップＳ１８）。ステップＳ１８において、制御装置１０４は、図９に示すように、ステップＳ１７で計測した第３位置Ｐ３と、ステップＳ１２で計測した溶接終了位置ＰＥとの距離を、残り溶接距離ｔとして算出する。なお、閾値については、予め制御装置１０４の記憶部（不図示）等に記憶させておくことができる。この閾値は、例えばビードの平均的な径以下の値（例えば、５ｍｍ程度）に設定することができる。

判断の結果、残り溶接距離が閾値以上である場合（ステップＳ１８のＹｅｓ）、制御装置１０４は、ステップＳ１６以降の工程を繰り返し行わせる。この場合、制御装置１０４は、溶接トーチ１３１を計測位置（第３位置Ｐ３）に移動させ、当該第３位置Ｐ３で新たなビードを端面２１ｒの周方向の一周に亘って形成させる。その後、新たに形成したビードの内周部の位置を計測し、残り溶接距離が閾値以上かを判断する。

また、判断の結果、残り溶接距離が閾値未満である場合（ステップＳ１８のＮｏ）、制御装置１０４は、端面２１ｒの溶接を終了させる。端面２１ｒの溶接が終了した後、制御装置１０４は、同様の動作を行わせることで傾斜面２１ｃ及び内周面２１ｆについてもビードを形成させる。

図１０は、位置計測装置１０２による計測動作の一例を示す図である。図１０では、ビード５２の形成後、新たなビード５３が複数重ねて形成され、ビード５３の内周部５３ａが端面２１ｒの内周部２１ｅに近づいた状態となっている。ただし、ビード５３の内周部５３ａは、端面２１ｒの内周部２１ｅには到達していない。この状態で、残り溶接距離ｔが閾値未満であると判断された場合、溶接が終了されるため、端面２１ｒの残りの領域はビードが形成されない未溶接領域となってしまう。

図１１は、溶接装置１０３による溶接動作の一例を示す図である。上記のように端面２１ｒに未溶接領域が形成される場合には、図１１に示すように、制御装置１０４は、端面２１ｒの溶接後、傾斜面２１ｃの溶接を行う際に、端面２１ｒの未溶接領域を含む位置を溶接対象位置として溶接を行わせることができる。また、未溶接領域にビードが形成されるように作業者が設定してもよい。これにより、未溶接領域の形成を抑制することができるため、開口側端部２１ａの全体に均一に溶接部５０が形成されることになる。

以上のように、本実施形態によれば、既に形成された第１ビード５１の径方向の内周部５１ａを基準位置として新たな第２ビード５２が重ねて形成される。このため、径方向に形成される複数のビードにおいて径方向の幅が互いに異なる場合であっても、ビード同士の重複領域が過不足することを抑制でき、径方向全体に均一な寸法に溶接部５０を形成することができる。したがって、作業者が溶接トーチ１３１の移動量等を修正する手間を省くことができる。これにより、作業時間を短縮化し、作業者の負担を軽減することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態では、位置計測装置１０２に溶接終了位置ＰＥを計測させる際、端面２１ｒの内周部２１ｅを撮影させて計測させる例を挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、端面２１ｒのうち内周部２１ｅから径方向の外周側に所定距離だけ離れた位置に、位置計測装置１０２によって計測可能な位置基準部を設けるようにしてもよい。

図１２は、胴本体２１の開口側端部２１ａの他の例を示す図である。図１２に示すように、内周部２１ｅから所定距離ｄだけ外周側に離れた位置に、位置基準部としてスポット溶接部６１が形成された構成としてもよい。スポット溶接部６１は、胴本体２１の母材又は溶接部５０の材料を用いて形成することができる。スポット溶接部６１を形成した場合、制御装置１０４は、位置計測装置１０２によって計測されたスポット溶接部６１の位置と、所定距離ｄとに基づいて、内周部２１ｅの径方向の位置を算出することが可能である。

図１３は、胴本体２１の開口側端部２１ａの他の例を示す図である。図１３に示すように、内周部２１ｅから所定距離ｄだけ外周側に離れた位置に、位置基準部としてケガキ部６２が形成された構成としてもよい。ケガキ部６２を形成した場合、制御装置１０４は、位置計測装置１０２によって計測されたケガキ部６２の位置と、所定距離ｄとに基づいて、内周部２１ｅの径方向の位置を算出することが可能である。なお、位置計測装置１０２としてＣＣＤカメラが用いられる場合、ケガキ部６２を撮影した撮影データは、画像処理部１４１で二値化処理された場合、黒色の線として表示される。このため、周囲の画像との間で識別が容易となる。

図１４は、胴本体２１の開口側端部２１ａの他の例を示す図である。図１４に示すように、内周部２１ｅから所定距離ｄだけ外周側に離れた位置に、位置基準部として溝部６３が形成された構成としてもよい。溝部６３は、端面２１ｒに対して予め加工を行うことで形成される。溝部６３を形成した場合、制御装置１０４は、位置計測装置１０２によって計測された溝部６３の位置と、所定距離ｄとに基づいて、内周部２１ｅの径方向の位置を算出することが可能である。なお、位置計測装置１０２としてＣＣＤカメラが用いられる場合、溝部６３を撮影した撮影データは、ケガキ部６２の場合と同様に、画像処理部１４１で二値化処理された場合、黒色の線として表示される。このため、周囲の画像との間で識別が容易となる。

図１５は、胴本体２１の開口側端部２１ａの他の例を示す図である。図１５に示すように、内周部２１ｅから所定距離ｄだけ外周側に離れた位置に、位置基準部として突起部６４が形成された構成としてもよい。突起部６４は、胴本体２１の端面２１ｒを形成する際に加工形成することができる。突起部６４を形成した場合、制御装置１０４は、位置計測装置１０２によって計測された突起部６４の位置と、所定距離ｄとに基づいて、内周部２１ｅの径方向の位置を算出することが可能である。

また、上記実施形態において、端面２１ｒの外周部２１ｄや内周部２１ｅ等の角部を撮影させる際、不図示の光源部によって角部以外の領域に光が投射された状態で撮影を行わせ、画像データのうち角部以外の領域にハレーションを生じさせるようにしてもよい。これにより、画像データにおいて、角部が際立った状態となるため、角部の識別が容易となる。

１１キャスク
１２胴部
１３蓋部
１４バスケット
２１胴本体
２１ａ開口側端部
２１ｂ底部側端部
２１ｃ傾斜面
２１ｄ外周部
２１ｅ内周部
２１ｆ内周面
２１ｐ，２１ｑ，２１ｒ端面
２２開口部
２３底部
２４キャビティ
２５外筒
２７レジン
２８底板
３０トラニオン
３１一次蓋
３２二次蓋
３３三次蓋
４１第１段部
４２第２段部
４３第３段部
４１ａ，４２ａ，４３ａ端面
４１ｂ，４２ｂ，４３ｂネジ穴
５０溶接部
５１，５２，５３ビード
７１，７２，７３ボルト
５１ａ，５２ａ，５３ａ内周部
６１スポット溶接部
６２ケガキ部
６３溝部
６４突起部
１００保護部材挿入システム
１００溶接システム
１０１回転支持装置
１０２位置計測装置
１０３溶接装置
１０４制御装置
１１１支持台
１１３床面
１１４，１１５支持ローラ
１２０，１３０アーム
１３１溶接トーチ
１３２ノズル
１３３溶接ワイヤ
１４１画像処理部
１４２位置算出部
ＡＸ中心軸
ｄ所定距離
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３位置
ＰＥ溶接終了位置
ｔ溶接距離

Claims

円筒状に形成された胴本体を周方向に回転可能に支持する回転支持装置と、
前記胴本体のうち軸方向の端部に複数のビードを含む溶接部を形成する溶接トーチを有し、前記溶接トーチを前記胴本体の径方向に移動可能な溶接装置と、
前記端部上における位置を計測可能な位置計測装置と、
前記回転支持装置により前記胴本体を回転させた状態とし、前記端部上のうち溶接対象となる第１溶接位置を前記位置計測装置に計測させ、前記溶接トーチに前記第１溶接位置で前記端部の周方向の一周に亘って第１ビードを形成させ、前記端部上のうち前記第１ビードの前記径方向の端部が配置される位置を第２溶接位置として前記位置計測装置に計測させた後、前記溶接トーチに前記第２溶接位置で前記第１ビードの一部に重ねるように前記端部の周方向の一周に亘って第２ビードを形成させる制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記位置計測装置に前記端部の内周部の位置を溶接終了位置として計測させ、前記第２溶接位置と前記溶接終了位置とに基づいて残り溶接距離を算出し、前記残り溶接距離が所定の閾値以上である場合に前記溶接トーチに前記第２ビードを形成させる
溶接システム。
円筒状に形成された胴本体を周方向に回転可能に支持する回転支持装置と、
前記胴本体のうち軸方向の端部に複数のビードを含む溶接部を形成する溶接トーチを有し、前記溶接トーチを前記胴本体の径方向に移動可能な溶接装置と、
前記端部上における位置を計測可能な位置計測装置と、
前記回転支持装置により前記胴本体を回転させた状態とし、前記端部上のうち溶接対象となる第１溶接位置を前記位置計測装置に計測させ、前記溶接トーチに前記第１溶接位置で前記端部の周方向の一周に亘って第１ビードを形成させ、前記端部上のうち前記第１ビードの前記径方向の端部が配置される位置を第２溶接位置として前記位置計測装置に計測させた後、前記溶接トーチに前記第２溶接位置で前記第１ビードの一部に重ねるように前記端部の周方向の一周に亘って第２ビードを形成させる制御装置と、
を備え、
前記回転支持装置は、前記端部のうち前記軸方向の端面が水平面に対して立った状態に配置されるように前記胴本体を支持する
溶接システム。
前記制御装置は、前記端部に対して初回の溶接を行う際、前記端部のうち径方向の外側の周縁部を前記第１溶接位置とし、
前記端部に前記第１ビードを溶接した後に溶接を行う際、前記第１ビードの内周部を前記第２溶接位置とする
請求項１又は請求項２に記載の溶接システム。
前記制御装置は、前記残り溶接距離が所定の閾値未満である場合に前記溶接トーチに溶接を終了させる
請求項１に記載の溶接システム。
前記端部の内周部又は外周部から前記径方向に所定距離空けた位置に、前記位置計測装置によって計測可能な位置基準部が形成され、
前記制御装置は、前記位置計測装置に前記位置基準部の位置を計測させ、計測結果に基づいて前記内周部又は外周部の位置を算出する
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の溶接システム。
円筒状に形成された胴本体を周方向に回転可能に支持した回転支持装置が前記胴本体を前記周方向に回転させる工程と、
前記胴本体の軸方向の端部のうち溶接対象位置である第１溶接位置を位置計測装置が計測する工程と、
溶接装置に設けられ前記胴本体の径方向に移動可能な溶接トーチが前記第１溶接位置で前記端部の周方向の一周に亘って第１ビードを形成する工程と、
前記位置計測装置が前記第１ビードの内周部の位置を第２溶接位置として計測する工程と、
前記溶接トーチが前記第２溶接位置で前記第１ビードの一部に重ねるように前記端部の周方向の一周に亘って第２ビードを形成する工程と、
を含み、
前記端部の内周部の位置を溶接終了位置として計測し、前記第２溶接位置と前記溶接終了位置とに基づいて残り溶接距離を算出し、前記残り溶接距離が所定の閾値以上である場合に前記溶接トーチに前記第２ビードを形成させる工程を更に含む、
溶接方法。
円筒状に形成された胴本体を周方向に回転可能に支持した回転支持装置が前記胴本体を前記周方向に回転させる工程と、
前記胴本体の軸方向の端部のうち溶接対象位置である第１溶接位置を位置計測装置が計測する工程と、
溶接装置に設けられ前記胴本体の径方向に移動可能な溶接トーチが前記第１溶接位置で前記端部の周方向の一周に亘って第１ビードを形成する工程と、
前記位置計測装置が前記第１ビードの内周部の位置を第２溶接位置として計測する工程と、
前記溶接トーチが前記第２溶接位置で前記第１ビードの一部に重ねるように前記端部の周方向の一周に亘って第２ビードを形成する工程と、
を含み、
前記回転支持装置は、前記端部のうち前記軸方向の端面が水平面に対して立った状態に配置されるように前記胴本体を支持する
溶接方法。