JPH07124848A - 鋼管の管端部溶接ビ−ドの切削方法 - Google Patents
鋼管の管端部溶接ビ−ドの切削方法Info
- Publication number
- JPH07124848A JPH07124848A JP29425893A JP29425893A JPH07124848A JP H07124848 A JPH07124848 A JP H07124848A JP 29425893 A JP29425893 A JP 29425893A JP 29425893 A JP29425893 A JP 29425893A JP H07124848 A JPH07124848 A JP H07124848A
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- Japan
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- bead
- robot
- cutting
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- pipe
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 スパイラル鋼管端部のビ−ドの切削を機械
化、自動化する。 【構成】 工作ロボットＡの先端部に、鋼管Ｂのビ−ド
15の形状等を検出する３次元センサ10と切削工具８を設
ける。まず、３次元センサ10を触針しながら移動させ
て、ビ−ド15の位置、形状を検出し、これをロボットＡ
に入力して、切削工具８の移動位置、方向及び切削度合
をロボットに教示する。ついで、その教示にもとづいて
切削工具８を作動させ、ビ−ド15の切削を自動的に行
う。
化、自動化する。 【構成】 工作ロボットＡの先端部に、鋼管Ｂのビ−ド
15の形状等を検出する３次元センサ10と切削工具８を設
ける。まず、３次元センサ10を触針しながら移動させ
て、ビ−ド15の位置、形状を検出し、これをロボットＡ
に入力して、切削工具８の移動位置、方向及び切削度合
をロボットに教示する。ついで、その教示にもとづいて
切削工具８を作動させ、ビ−ド15の切削を自動的に行
う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スパイラル鋼管の管端
部における内面溶接ビードを切削除去する方法に関する
ものである。
部における内面溶接ビードを切削除去する方法に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】スパイ
ラル鋼管は、帯状の鋼板をスパイラル状に連続成形しな
がら衝合部を溶接して製造されるもので、そのスパイラ
ル状をなす溶接線には、溶接ビードが高さ数mmの余盛を
形成している。スパイラル鋼管は、パイプラインや杭と
して使用されるが、その場合、鋼管相互の連結にあたっ
て、管端部内面に余盛されている溶接ビードを除去して
管内面を平滑にしておく必要がある。
ラル鋼管は、帯状の鋼板をスパイラル状に連続成形しな
がら衝合部を溶接して製造されるもので、そのスパイラ
ル状をなす溶接線には、溶接ビードが高さ数mmの余盛を
形成している。スパイラル鋼管は、パイプラインや杭と
して使用されるが、その場合、鋼管相互の連結にあたっ
て、管端部内面に余盛されている溶接ビードを除去して
管内面を平滑にしておく必要がある。
【０００３】管内面の溶接ビードを除去する方法とし
て、従来、機械的な切削除去装置（例えば特公昭46−72
号公報、特開昭57-61408号公報参照）によるものが提案
されているが、いずれも、溶接部のオフセットに対して
の対応が悪く、溶接ビードの削り残しや管の削り過ぎを
生じるという欠点がある。そのため、殆どは、作業者が
グラインダを持ってビード切削を行っているという状態
であるが、この作業は、過大な労力と熟練を要するとと
もに、管への損傷も生じる等の問題があった。
て、従来、機械的な切削除去装置（例えば特公昭46−72
号公報、特開昭57-61408号公報参照）によるものが提案
されているが、いずれも、溶接部のオフセットに対して
の対応が悪く、溶接ビードの削り残しや管の削り過ぎを
生じるという欠点がある。そのため、殆どは、作業者が
グラインダを持ってビード切削を行っているという状態
であるが、この作業は、過大な労力と熟練を要するとと
もに、管への損傷も生じる等の問題があった。
【０００４】本発明は、上記従来の問題を解決するため
になされたもので、事前にビード形状測定センサによっ
てビード形状を認識させ、そのデータを切削工具を設け
たロボットにフィードバックさせて、切削を自動的に進
行させるようにし、機械的には、スパイラル鋼管特有の
ビーキングオフセットへの対応が精度よくでき、ビード
の切削が正確に能率よく自動的に行い得る新規な方法を
提供しようとするものである。
になされたもので、事前にビード形状測定センサによっ
てビード形状を認識させ、そのデータを切削工具を設け
たロボットにフィードバックさせて、切削を自動的に進
行させるようにし、機械的には、スパイラル鋼管特有の
ビーキングオフセットへの対応が精度よくでき、ビード
の切削が正確に能率よく自動的に行い得る新規な方法を
提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の構成について、実施例に対応する図面を参
照して説明すると、本発明は、工作ロボットＡの先端部
にある作業アーム７に、３次元センサ10と切削工具８と
を作業姿勢切換え自在に設け、鋼管Ｂの管端よりロボッ
トＡの先端部を挿入して、管端より所定深さ位置までの
溶接ビード15の位置及び形状を検出し、この検出値にも
とづいて切削工具８の移動位置、方向及び切削度合をロ
ボットＡに教示し、これにしたがって、切削工具８によ
り鋼管内面の溶接ビード15を切削させることを特徴とす
るものである。
めの本発明の構成について、実施例に対応する図面を参
照して説明すると、本発明は、工作ロボットＡの先端部
にある作業アーム７に、３次元センサ10と切削工具８と
を作業姿勢切換え自在に設け、鋼管Ｂの管端よりロボッ
トＡの先端部を挿入して、管端より所定深さ位置までの
溶接ビード15の位置及び形状を検出し、この検出値にも
とづいて切削工具８の移動位置、方向及び切削度合をロ
ボットＡに教示し、これにしたがって、切削工具８によ
り鋼管内面の溶接ビード15を切削させることを特徴とす
るものである。
【０００６】
【作用】ロボットＡは、架台12上に載置された鋼管Ｂの
管端近くに設置される。最初ロボットＡの先端部を鋼管
Ｂ内に挿入してビード15の概略の位置を把握した後、３
次元センサ10の針先をビード15に接触させ、往復揺動さ
せながらビード15の長さ方向に移動させ、ビード15の位
置及び形状を測定し、これをロボットＡにフィードバッ
クさせて、演算装置を介してロボットＡにビード切削の
位置、方向及び切削度合を教示する。そして、この教示
にしたがって、切削工具８を所定の位置まで挿入し、往
復揺動させながら管端に向けて移動させ、ビード15の切
削がなされる。
管端近くに設置される。最初ロボットＡの先端部を鋼管
Ｂ内に挿入してビード15の概略の位置を把握した後、３
次元センサ10の針先をビード15に接触させ、往復揺動さ
せながらビード15の長さ方向に移動させ、ビード15の位
置及び形状を測定し、これをロボットＡにフィードバッ
クさせて、演算装置を介してロボットＡにビード切削の
位置、方向及び切削度合を教示する。そして、この教示
にしたがって、切削工具８を所定の位置まで挿入し、往
復揺動させながら管端に向けて移動させ、ビード15の切
削がなされる。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。本発明においてはスパイラル鋼管のビード
を自動的に切削するため、回転式の切削工具及びビード
形状を測定するセンサを装備したロボットが使用され
る。
て説明する。本発明においてはスパイラル鋼管のビード
を自動的に切削するため、回転式の切削工具及びビード
形状を測定するセンサを装備したロボットが使用され
る。
【０００８】ロボットＡは、いはゆる６軸制御型のもの
で、図１〜図４に示すように、台部１に対し水平方向
（矢印α1 ）に旋回自在に設けた直立基体２の上端に、
水平軸により第１アーム３が傾動自在（矢印α2 ）に設
けられ、第１アーム３の先端には、第２アーム５が補助
アーム４の作動により傾動自在（矢印α3 ）であるとと
もに、第２アーム５の軸心に対して回動自在（矢印α
4 ）に設けられている。また、この第２アーム５の先端
には、短尺な第３アーム６が傾動自在（矢印α5 ）に設
けられ、その先端に、作業アーム７が第３アーム６の軸
心に対して回動自在（図２の矢印α6 ）に設けられてい
る。そして、上記作業アーム７の先端部には、回転式の
切削工具８が圧力センサ９を介して装着されているとと
もに、切削する鋼管Ｂのビード形状を測定する３次元セ
ンサ10及びロボットＡをビード15の該略の位置に案内す
るためのレーザーセンサ11が装着されている。
で、図１〜図４に示すように、台部１に対し水平方向
（矢印α1 ）に旋回自在に設けた直立基体２の上端に、
水平軸により第１アーム３が傾動自在（矢印α2 ）に設
けられ、第１アーム３の先端には、第２アーム５が補助
アーム４の作動により傾動自在（矢印α3 ）であるとと
もに、第２アーム５の軸心に対して回動自在（矢印α
4 ）に設けられている。また、この第２アーム５の先端
には、短尺な第３アーム６が傾動自在（矢印α5 ）に設
けられ、その先端に、作業アーム７が第３アーム６の軸
心に対して回動自在（図２の矢印α6 ）に設けられてい
る。そして、上記作業アーム７の先端部には、回転式の
切削工具８が圧力センサ９を介して装着されているとと
もに、切削する鋼管Ｂのビード形状を測定する３次元セ
ンサ10及びロボットＡをビード15の該略の位置に案内す
るためのレーザーセンサ11が装着されている。
【０００９】ロボットＡは、図示のように、架台12のロ
ーラ13上に載置された鋼管Ｂの端部直前に設置される。
ロボットＡは、６軸制御によって、その先端部にある取
付アーム７の位置、方向が連続して様々に変化できる。
特に、取付アーム７の傾動調節により、図３のような各
センサ10，11による測定姿勢から図４のようなビード15
の切削姿勢とに切換えることができるようになってい
る。そして、ロボットＡを使っての作業は、まず、切削
すべきビード15の形状の測定を行って、そのデータをロ
ボットＡに入力させ、次に、その入力値にもとづく制御
によりビード15の切削を行うのである。
ーラ13上に載置された鋼管Ｂの端部直前に設置される。
ロボットＡは、６軸制御によって、その先端部にある取
付アーム７の位置、方向が連続して様々に変化できる。
特に、取付アーム７の傾動調節により、図３のような各
センサ10，11による測定姿勢から図４のようなビード15
の切削姿勢とに切換えることができるようになってい
る。そして、ロボットＡを使っての作業は、まず、切削
すべきビード15の形状の測定を行って、そのデータをロ
ボットＡに入力させ、次に、その入力値にもとづく制御
によりビード15の切削を行うのである。
【００１０】鋼管Ｂには溶接によるビード15がスパイラ
ル状に形成されている。そのビード15は管端から奥方へ
所要の長さにわたり切削されることになる。架台12に載
置された鋼管Ｂに対して、まず、その内側に形成された
ビード15の位置の大まかな検出を行う。検出は、ロボッ
トＡを図３に示すようなレーザセンサ11を下に向けた姿
勢にして鋼管Ｂ内の所要の深さに挿入する。この場合、
挿入するロボットＡの動作は、あらかじめロボットＡに
教示しておく。レーザセンサ11が終点に到達した後、鋼
管Ｂを回転させてレーザセンサ11とビート15の該略の位
置合せをし、レーザセンサ11を管端に向け考査し、レー
ザ光から管内面までとビード高さまでの距離の差を検出
してビード位置を判断し、これをローラ13に伝達して鋼
管ＢをロボットＡのビード切削位置に回転固定する。
ル状に形成されている。そのビード15は管端から奥方へ
所要の長さにわたり切削されることになる。架台12に載
置された鋼管Ｂに対して、まず、その内側に形成された
ビード15の位置の大まかな検出を行う。検出は、ロボッ
トＡを図３に示すようなレーザセンサ11を下に向けた姿
勢にして鋼管Ｂ内の所要の深さに挿入する。この場合、
挿入するロボットＡの動作は、あらかじめロボットＡに
教示しておく。レーザセンサ11が終点に到達した後、鋼
管Ｂを回転させてレーザセンサ11とビート15の該略の位
置合せをし、レーザセンサ11を管端に向け考査し、レー
ザ光から管内面までとビード高さまでの距離の差を検出
してビード位置を判断し、これをローラ13に伝達して鋼
管ＢをロボットＡのビード切削位置に回転固定する。
【００１１】しかし、上記の方法ではビード位置を大ま
かに判断するだけで、通り精度が悪いとともに、ビード
15の形状把握ができないため、次に３次元センサ10によ
ってビード15の正確な位置と形状の把握を行う。そのた
め、３次元センサ10を図３のような、斜め下向きの姿勢
に切換え、再び鋼管Ｂ内の所定の深さに挿入し、針先14
をビード15の上に接触させ、ロボットＡを管端に向けて
戻しながら３次元センサ10を管周方向（ビード15の横断
方向）所定の巾内に揺動させて、ビード位置、形状を３
次元的に検出、把握を行うようにするのである。この場
合のロボットＡの動作もあらかじめロボットに教示して
おく。
かに判断するだけで、通り精度が悪いとともに、ビード
15の形状把握ができないため、次に３次元センサ10によ
ってビード15の正確な位置と形状の把握を行う。そのた
め、３次元センサ10を図３のような、斜め下向きの姿勢
に切換え、再び鋼管Ｂ内の所定の深さに挿入し、針先14
をビード15の上に接触させ、ロボットＡを管端に向けて
戻しながら３次元センサ10を管周方向（ビード15の横断
方向）所定の巾内に揺動させて、ビード位置、形状を３
次元的に検出、把握を行うようにするのである。この場
合のロボットＡの動作もあらかじめロボットに教示して
おく。
【００１２】上記３次元センサによる測定方法の一例に
ついて図５、図６を参照して説明する。３次元センサ10
による測定は、鋼管Ｂ内の所定の深さから管端に至る間
に測定点を設定して行われる。すなわち、図５に示すよ
うに、鋼管Ｂの奥行方向（Ｚ−Ｚ方向に）に対してほぼ
等間隔で測定位置Ｚ1 〜Ｚ4 を定め、ビード15の巾方向
（Ｙ−Ｙ方向）に対しては、その間のビード15の最大巾
を若干越える巾Ｙを複数に分割してＹ1 ，Ｙ2 ，Ｙ3 ，
Ｙ4 とし、それらの合致したところを測定点とする。３
次元センサ10はその針先14が上記の巾内を接触するよう
に往復揺動される。まず、Ｚ1 の位置において各ポイン
トＹ1 ，Ｙ2 ，Ｙ3 ，Ｙ4 における３次元センサ10より
の距離（Ｘ−Ｘ方向の長さ）が計測される。この計測で
は、図６に示すように、両端のポイントＹ1 ，Ｙ4 では
それぞれ鋼管Ｂ内面までの距離Ｘ1 ，Ｘ4 が計測され、
中間のポイントＹ2 ，Ｙ3 ではビード15の高さに対応す
るビード15の上端までの距離Ｘ2 ，Ｘ3 が計測される。
上記の計測は、Ｚ1 〜Ｚ4まで順次行われ、ビード15の
位置、形状が検出されることになる。
ついて図５、図６を参照して説明する。３次元センサ10
による測定は、鋼管Ｂ内の所定の深さから管端に至る間
に測定点を設定して行われる。すなわち、図５に示すよ
うに、鋼管Ｂの奥行方向（Ｚ−Ｚ方向に）に対してほぼ
等間隔で測定位置Ｚ1 〜Ｚ4 を定め、ビード15の巾方向
（Ｙ−Ｙ方向）に対しては、その間のビード15の最大巾
を若干越える巾Ｙを複数に分割してＹ1 ，Ｙ2 ，Ｙ3 ，
Ｙ4 とし、それらの合致したところを測定点とする。３
次元センサ10はその針先14が上記の巾内を接触するよう
に往復揺動される。まず、Ｚ1 の位置において各ポイン
トＹ1 ，Ｙ2 ，Ｙ3 ，Ｙ4 における３次元センサ10より
の距離（Ｘ−Ｘ方向の長さ）が計測される。この計測で
は、図６に示すように、両端のポイントＹ1 ，Ｙ4 では
それぞれ鋼管Ｂ内面までの距離Ｘ1 ，Ｘ4 が計測され、
中間のポイントＹ2 ，Ｙ3 ではビード15の高さに対応す
るビード15の上端までの距離Ｘ2 ，Ｘ3 が計測される。
上記の計測は、Ｚ1 〜Ｚ4まで順次行われ、ビード15の
位置、形状が検出されることになる。
【００１３】３次元センサ10による上記の検出値は、ロ
ボットＡに設けられた演算装置に転送され、それにもと
づいて、ロボットＡのビード切削に必要な切削工具８の
移動位置や方向等の手順が教示される。それで、３次元
センサ10による検出終了後は、３次元センサ10を一旦管
外に退避させて、切削工具８を図１、図４に示すような
研削姿勢にし、管内面より離れた状態で切削開始位置ま
で挿入される。切削工具８は、図７に示すように、ビー
ド15を研削するに必要な所定の振れ巾Ｌで往復揺動しな
がら管端へ向けて移動される。
ボットＡに設けられた演算装置に転送され、それにもと
づいて、ロボットＡのビード切削に必要な切削工具８の
移動位置や方向等の手順が教示される。それで、３次元
センサ10による検出終了後は、３次元センサ10を一旦管
外に退避させて、切削工具８を図１、図４に示すような
研削姿勢にし、管内面より離れた状態で切削開始位置ま
で挿入される。切削工具８は、図７に示すように、ビー
ド15を研削するに必要な所定の振れ巾Ｌで往復揺動しな
がら管端へ向けて移動される。
【００１４】切削は図８に示すように、所定の切削始点
ａで切削工具８が降下してビード15に接し、管端に向け
て移動しながら往復揺動しつつ圧下されてゆき、管内位
置まで到達させる。それにより、ビード15は始点ａから
所要距離おいた点ｂまで勾配をもって所定の高さ位置
（管内周面と接する位置）に到達する。その後は、切削
工具８はその高さ位置を保った状態で管端の終点Ｃまで
切削して行くことになる。この切削進行にあたっては、
さきに３次元センサ10による検出値によって教示された
手順により、奥行方向各ポイントＺ1 〜Ｚ4 での切削度
合がビード15の厚さに対応して間欠的に調整される。こ
の切削度合の調整は、切削工具８の進行速度を増減する
ことにより行われる。
ａで切削工具８が降下してビード15に接し、管端に向け
て移動しながら往復揺動しつつ圧下されてゆき、管内位
置まで到達させる。それにより、ビード15は始点ａから
所要距離おいた点ｂまで勾配をもって所定の高さ位置
（管内周面と接する位置）に到達する。その後は、切削
工具８はその高さ位置を保った状態で管端の終点Ｃまで
切削して行くことになる。この切削進行にあたっては、
さきに３次元センサ10による検出値によって教示された
手順により、奥行方向各ポイントＺ1 〜Ｚ4 での切削度
合がビード15の厚さに対応して間欠的に調整される。こ
の切削度合の調整は、切削工具８の進行速度を増減する
ことにより行われる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ロボッ
トに設けた３次元センサにより鋼管端部の溶接ビードの
形状を検出して、これをロボットに認識させ、ロボット
に設けた切削工具の移動位置、方向及び切削度合を教示
し、それにもとづいて切削工具を作動してビードの切削
を行うようにしたので、ビードの切削作業が自動的に機
械化され、その結果、ビード切削が熟練を要することな
く、正確に能率よく行えることになる。
トに設けた３次元センサにより鋼管端部の溶接ビードの
形状を検出して、これをロボットに認識させ、ロボット
に設けた切削工具の移動位置、方向及び切削度合を教示
し、それにもとづいて切削工具を作動してビードの切削
を行うようにしたので、ビードの切削作業が自動的に機
械化され、その結果、ビード切削が熟練を要することな
く、正確に能率よく行えることになる。
【図１】本発明で使用するロボットの一実施例を示す側
面図である。
面図である。
【図２】同平面図である。
【図３】ビード形状等の検出状態を示す拡大側面図であ
る。
る。
【図４】ビードの切削状態を示す拡大側面図である。
【図５】３次元センサによる測定ポイント一例を説明す
る平面図である。
る平面図である。
【図６】同縦断面図である。
【図７】切削工具の揺動状態を説明する、縦断面図であ
る。
る。
【図８】切削工具の移動状態を説明する縦断面図であ
る。
る。
Ａ ロボット Ｂ 鋼管 １ 台部 ２ 直立基体 ３ 第１アーム ５ 第２アーム ６ 第３アーム ７ 作業アーム ８ 切削工具 ９ 圧力センサ 10 ３次元センサ 11 レーザーセンサ 12 架台 15 ビード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 37/08 Ａ Ｂ２３Ｑ 17/22 Ａ 9423−3Ｃ
Claims (1)
- 工作ロボットの先端部にある作業アームに、３次元セン
サと切削工具とを作業姿勢切換え自在に設け、鋼管の管
端よりロボットの先端部を挿入して、管端より所定深さ
位置までの溶接ビードの位置及び形状を検出し、この検
出値にもとづいて切削工具の移動位置、方向及び切削度
合をロボットに教示し、これにしたがって、切削工具に
より鋼管内面の溶接ビードを切削させることを特徴とす
る、鋼管の管端部溶接ビードの切削方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29425893A JPH07124848A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 鋼管の管端部溶接ビ−ドの切削方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29425893A JPH07124848A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 鋼管の管端部溶接ビ−ドの切削方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07124848A true JPH07124848A (ja) | 1995-05-16 |
Family
ID=17805393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29425893A Pending JPH07124848A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 鋼管の管端部溶接ビ−ドの切削方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07124848A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7784161B2 (en) * | 2006-03-27 | 2010-08-31 | Rotox Gmbh | Device for machining the corner area of a frame welded together out of profiled pieces |
| JP2011106821A (ja) * | 2009-11-12 | 2011-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | 管材の溶接ビード測定方法並びに溶接ビード切削方法及び溶接ビード切削装置 |
| KR20140006316A (ko) * | 2012-07-03 | 2014-01-16 | 대우조선해양 주식회사 | 파이프 면취장치 |
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| JP2019118990A (ja) * | 2017-12-28 | 2019-07-22 | 川崎重工業株式会社 | 切削方法及び切削装置 |
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| KR20220026318A (ko) * | 2020-08-25 | 2022-03-04 | 한국로봇융합연구원 | 배관 용접 비드 가공 장치 및 용접 비드 가공 방법 |
-
1993
- 1993-10-29 JP JP29425893A patent/JPH07124848A/ja active Pending
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