JPH0431784B2

JPH0431784B2 -

Info

Publication number: JPH0431784B2
Application number: JP59092797A
Authority: JP
Priority date: 1984-05-11
Filing date: 1984-05-11
Publication date: 1992-05-27
Also published as: JPS60238089A

Description

【発明の詳細な説明】本発明はボイラヘツダ溶接ロボツト装置に関す
る。

従来ボイラヘツダの溶接は一般的に人手による
作業が大半を占めロボツト等による省力化自動溶
接は母管の長さが５ｍ程度の限定ワークに対し実
施されている状態である。

周知のことゝは言え、人手による溶接作業は大
電流を流すトーチを把持するため危険な作業であ
り、その上強烈な閃光、そして溶接及び予熱バー
ナによる輻射熱、ワーク防錆用油脂の燃える悪
臭、スパツタの飛散等最悪の環境と云つても過言
ではない。更に溶接時の閃光は防護眼鏡（サング
ラス）を掛けても視力の減退は必至である。

本発明は、上記実情に鑑み、前述の如き作業環
境に係る問題の解消と共に自動化に伴う省力化、
品質管理（人為作業の個人差解消）生産管理（作
業時間管理）を実現するボイラヘツダ溶接ロボツ
ト装置を提供することを目的とする。かかる目的
を達成する本発明の構成は、走行軸上を走行する
とともに、溶接をするためのトーチ及び溶接に先
だつて火炎を吹き付ける予熱バーナを有するロボ
ツトと、前記走行軸と平行に敷設されたレール上を走行
するとともに、多数の枝管が仮付けされて前記レ
ールに沿い設置される母管の一端を把持し且つ把
持した母管を所定角度回転させることのできるポ
ジシヨナと、母管の他端が載置されるとともに、母管の管軸
に対し直交する水平方向並びに鉛直方向に移動し
得る支持台と、前記ロボツトに備えられて前記枝管に向い前後
進し、枝管に接触するとあらかじめ印加してあつ
た電圧が流れ出し、この通電状態でもつて枝管に
接触したことを検知する触針センサと、触針センサからの検知信号を受けることにより
枝管の位置・姿勢を検出し、枝管が所定の位置・
姿勢になるよう前記ポジシヨナ及び支持台を制御
し、更に前記ロボツトを作動させて溶接を行なわ
せる制御装置とで構成したことを特徴とする。

以下本発明の実施例を図面に基づき詳細に説明
する。

第１図は本発明の実施例を示す平面図であり、
第２図はその正面図である。両図に示すうに、ロ
ボツト１は走行軸２上に乗り左右方向（Ｙ方向）
に移動できる。このロボツト１には予熱バーナ１
５が備えられている。走行軸２に対抗して平行に
敷設されたレール７上には、車台５が乗つてお
り、この車台５はレール７上で左右方向（Y′方
向）に移動する。車台５にはポジシヨナ本体３が
備えられており、このポジシヨナ本体３にはチヤ
ツク４が装着されている。枝管１４が仮付けされ
た母管１３の一端は、チヤツク４でチヤツキング
されている。一方、母管１３の他端は支持台６で
支持されている。支持台６は上方方向（Ｚ方向）
及び前後方向（Ｘ方向）に移動できる。

上記各機器を制御するために、制御装置１１、
手動操作用のテイーチングボード８、操作箱９，
１０及び自動運動を行うための自動監視表示器１
６が設置されている。

ポジシヨナ本体３には図示せぬ同本体移動用モ
ータ及びチヤツク回転モータが内蔵され、制御装
置１１と電気的に接続されている。支持台６には
図示せぬ前後移動用モータ及び上下移動用モータ
が内蔵され、制御装置１１と電気的に接続されて
いる。ロボツト１には図示せぬ移動用モータが内
蔵され、制御装置１１と電気的に接続されてい
る。溶接電源１２は制御装置１１からの信号に基
づき、ロボツト１に溶接電流を供給可能となつて
いる。制御装置１１はポジシヨナ本体３、支持台
６、ロボツト１からの運転データを自動監視表示
器１６へ送り、運転状態を監視可能となつてい
る。

ここでロボツト１の作業部を第３図を参照して
説明する。ロボツト１の手首部２１にはブラケツ
ト２２が取り付けられており、このブラケツト２
２を介してトーチ２３が備えられている。触角２
４ａ，２４ｂを有する触針センサ２４はシリンダ
２５により前後進する。触針センサ２４の触角２
４ａ，２４ｂには、600Vの電圧が掛けられてお
り、触角２４ａ，２４ｂが枝管１４に触れると
20mAの電流が流れ、この通電がトリガ信号とし
て制御装置１１に入力される。このようにして枝
管１４の位置がセンシングされる。なお、枝管１
４に防錆用として塗布された油脂、塗料等は予熱
バーナ１５の火炎で炭化されて除去されるため、
触角２４ａ，２４ｂによる通電が確保される。

次に本実施例の動作を説明する。なお全体の動
作フローは第５図に示している。まずはじめに操
作箱９により車台５の移動用モータを作動させ、
車台５を移動させ、チヤツク４を母管１３の一端
例を対面させる。そこで操作箱９によりチヤツク
回転モータを作動させて、チヤツク４で母管１３
の一端を把持（チヤツクキング）する。この場
合、母管１３はクレーン等で吊られている。次
に、母管１３をクレーンからはずし、母管１３の
他端を支持台６で支持する。母管１３が水平で且
つ走行軸２に対して平行となるよう、操作箱１０
で支持台６を上下方向（Ｚ方向）及び前後方向
（Ｘ方向）に移動調整する。母管１３に仮付けさ
れた枝管１４がほぼ鉛直に立つように、操作箱９
によりチヤツク回転モータを作動させてチヤツク
４を回す。これにより母管１３のＸ方向、Ｙ方向
及びＺ方向の位置調整が大まかにできる。

テイーチングボード８を操作してロボツト１を
原点位置Ａ、即ち走行軸２の右端に移動させる。
このように原点位置Ａを走行軸２の右端としたの
で、母管１３の長さに関係なく原点位置Ａは常に
同一である。

テイーチングボード８又は制御装置１１によ
り、自動運転に必要な各種データ、つまり、母管
１３の径、枝管１４の本数、枝管１４のピツチＬ
及び溶接条件等がロボツト１にインプツトされ
る。

溶接すべき枝管１４が正確に鉛直となるように
するためには、母管１３を支持するポジシヨナ本
体３、チヤツク４及び支持台６を調整する必要が
ある。そこでまずはじめにかかる調整を人間が行
なつてロボツト１にテイーチングし、このときに
作成したプログラムを基に以降の調整を自動的に
行う。調整内容としては、母管１３の周回りのポ
ジシヨニング（θセンシング）と、前後方向（Ｘ
方向）のポジシヨニング（Ｘセンシング）と、上
下方向（Ｚ方向）のポジシヨニング（Ｚセンシン
グ）とがある。各センシング方法を順次説明す
る。

θセンシングをするには、テイーチングボード
８からテイーチイング開始指令を出す。そうする
とシリンダ２５により触針センサ２４が突出し、
第４図ａに示す如く、触角２４ａが枝管１４の管
表面ａに当たる。管表面ａへの当接によりトリガ
信号が制御装置１１に入力され管表面ａの位置が
検知される。次に、同様にして適当な間隔をへだ
てた管表面ｂに触角２４ａを当て、管表面ｂの位
置を検知する。制御装置１１は、管表面ａの位置
と管表面ｂの位置とを比較することにより、母管
１３のθ方向（円周方向）の傾きを求める。この
傾き量を基にチヤツク４に回転指令を与え、枝管
１４が鉛直となるように母管１３を所定角度だけ
回す。ここまでのθセンシングはプログラム
（JOB−θと称す）として作成され記憶される。

θセンシングに続きＺセンシングを行う。この
Ｚセンシングを行うには、操作箱１０により支持
台６を上下方向（Ｚ方向）に動かし、第４図ｂに
示す如く、触角２４ｂを枝管１４の異なる２点に
接触させる。この２点も検知し、制御装置１１で
比較することによりＺ方向の位置ずれが求められ
る。このずれをなくすよう支持台６を調整するこ
とにより母管１３が水平になる。ここまでのＺセ
ンシングはプログラム（JOB−Ｚ）として作成
され記憶される。

Ｚセンシングに続きＺセンシングを行う。この
Ｘセンシングを行うには、操作箱１０により支持
台６を前後方向（Ｘ方向）に動かし、第４図ｃに
示す如く、触角２４ａを２本の枝管１４に接触さ
せる。この２本の枝管１４の位置を検知し、制御
装置１１で比較することにより、Ｘ方向の位置ず
れが求められる。このずれをなくすよう支持台６
を調整することにより母管１３が走行軸２に対し
て平行となる。ここまでのＸセンシングはプログ
ラム（JOB−Ｘ）として作成され記憶される。

上述したθ，Ｚ，Ｘセンシングをテイーチング
する際に作成したプログラムJOB−θ，JOB−
Ｚ，JOB−Ｘを編集して一連の動作をさせるプ
ログラムPRG−θZXを作成する。このプログラ
ムPRG−θZXによるセンシング操作は１回目の
実行完了後、JOB−θ，JOB−Ｚ，JOB−Ｘが
総合的に正しいか否かを検証するため２回繰返す
方がよいが、１回目の実行でもよい。

上述したテイーチングが完了したところで、溶
接位置ごとにトーチ２３で枝管１４を母管１３に
溶接していく。しかも各溶接に先だつて各回毎に
行うθ，Ｚ，ＸセンシングはプログラムPRG−
θZXに基づき自動的に実行されるため、母管１３
の自重によるたわみや、溶接熱による歪は自動的
に補正されて常に溶接に適した姿勢を保つことが
できる。

なお本装置による溶接は母管１３の全長に亘り
何れの位置から開始してもよいが、溶接歪による
ポジシヨナ本体３の動作を極力抑えるためには、
支持台６側の端部から溶接を開始することが望ま
れる。

更に第６図に実線で示す如く２台のボイラヘツ
ダ溶接装置を並列に対向して配置すれば作業性は
極めて良好になり、監視員１名で自動運転をする
ことができる。更にタイムスケジユールが許せば
（予裕があれば）、第６図に二点鎖線で示す如く、
長手方向にもう２台対称にボイラヘツダ溶接装置
を配置すれば、作業者はワークの着脱作業を行な
うだけで、溶接作業一切は一名の監視員により実
施できる。

以上実施例とともに具体的に説明したように本
発明によれば次のような効果を奏する。

(1) ボイラヘツダの溶接作業に対し、最初に溶接
すべき位置のみ教示すれば、母管のたわみ、溶
接による歪等に影響されることなく、自動で溶
接に最適なポジシヨンを得ることが出来る。

(2) 本装置は通常、母管径８〜26B（216.3φ〜
660.4φ）長さ３〜15ｍに適合するものとしてい
るが、本装置の機器配列通りで、各機器のサイ
ズを変更すればボイラヘツダのみならず各種長
尺ワークに対する自動溶接装置として利用出来
る。

(3) 本装置は自動監視表示器を備えて運転状態を
自動監視するため、作業のタイムスケジユール
をうまく組めば監視員１名で複数の装置を運転
出来る。

(4) 生産管理が容易となる。

(5) 作業環境の改善となる（作業者は危険及び悪
環境から開放される） (6) 溶接品質管理が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す平面図、第２図
はその正面図、第３図はロボツトの作業部を示す
斜視図、第４図ａ〜ｃはセンシングの原理を説明
するための説明図、第５図は本実施例の動作を示
すフロー図、第６図は本実施例の変形例を示す平
面図である。図面中、１はロボツト、２は走行軸、３はポジ
シヨナ本体、４はチヤツク、５は車台、６は支持
台、７はレール、８はテイーチングボード、９は
操作箱、１０は操作箱、１１は制御装置、１２は
溶接電源、１３は母管（ワーク）、１４は枝管
（ワーク）、１５は予熱バーナ、１６は自動監視表
示器、２１はロボツト手首部、２２はブラケツ
ト、２３はトーチ、２４は触針センサ、２５はシ
リンダである。

Claims

【特許請求の範囲】１走行軸上を走行するとともに、溶接をするた
めのトーチ及び溶接に先だつて火炎を吹き付ける
予熱バーナを有するロボツトと、前記走行軸と平行に敷設されたレール上を走行
するとともに、多数の枝管が仮付けされて前記レ
ールに沿い設置される母管の一端を把持し且つ把
持した母管を所定角度回転させることのできるポ
ジシヨナと、母管の他端が載置されるとともに、母管の管軸
に対し直交する水平方向並びに鉛直方向に移動し
得る支持台と、前記ロボツトに備えられて前記枝管に向い前後
進し、枝管に接触するとあらかじめ印加してあつ
た電圧が流れ出し、この通電状態でもつて枝管に
接触したことを検知する触針センサと、触針センサからの検知信号を受けることにより
枝管の位置・姿勢を検出し、枝管が所定の位置・
姿勢になるよう前記ポジシヨナ及び支持台を制御
し、更に前記ロボツトを作動させて溶接を行なわ
せる制御装置とで構成したことを特徴とするボイ
ラヘツダ溶接ロボツト装置。