JPH11267838A

JPH11267838A - 溶接ロボット

Info

Publication number: JPH11267838A
Application number: JP10069085A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ogawara; 孝大河原
Original assignee: Toshiba Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Engineering Corp
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1998-03-18
Publication date: 1999-10-05

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】配管周辺の狭隘部において配管および配管関連
機器の溶接箇所に対して溶接を自動的に行なうロボット
の提供。【解決手段】ライザ管１９を包むように配置された略馬
蹄形状のフレーム４３およびフレーム４３内に設置され
ライザ管１９に対して互いに接離する方向に移動してラ
イザ管１９の外周面を把持する一対の把持アームを有す
るクランプ部４１と、一端部がクランプ部４１のフレー
ム４３におけるライザ管１９の中心軸に直交する一側面
におけるライザ管１９を挟んで互いに対向する位置にそ
れぞれ取り付けられ他端部である溶接トーチ支持部５６
の溶接トーチ支持用フレーム１４１が三次元方向に移動
できる一対の双腕・多軸型アーム４５と、各多軸型アー
ム４５の溶接トーチ支持部５６の溶接トーチ支持用フレ
ーム１４１にそれぞれ取り付けられ溶接トーチ支持用フ
レーム１４１の移動に応じて一体に移動する溶接作業実
行用の溶接トーチ４６とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原子炉等の各種産
業設備内の配管周辺の狭隘部分において当該配管を含む
配管関連機器の溶接または溶断を行なう際に用いられる
溶接ロボットに関する。

【０００２】

【従来の技術】原子炉等の各種産業設備内には、蒸気や
冷却水等の供給および排出のため、多数の配管およびそ
の配管に関連した設備機器（例えば、配管を支持する支
持金具等、以下、配管関連機器という）が設置されてい
る。

【０００３】例えば、原子炉においては、炉心シュラウ
ドの外壁と圧力容器の内壁との間の環状部分に、炉内の
冷却水を循環、撹拌するためのライザ管、ジェットポン
プノズルおよびディフューザ（広がり管）等から構成さ
れたジェットポンプが複数個設置されており、各ジェッ
トポンプには、そのジェットポンプのライザ管を支持し
て圧力容器内壁に対して固定するための支持金具（以
下、ライザブレースという）が取り付けられている。

【０００４】ところで、上述した原子炉等の産業設備を
長期間使用していくと、その設備を構成する各設備機器
が次第に老朽化していくため、安全性・信頼性の観点か
ら、老朽化した設備機器を交換する必要が生じてくる。

【０００５】例えば、原子炉の場合では、長期間に亘る
中性子照射のために脆化した炉内の各種設備機器（上記
炉心シュラウド、ジェットポンプ、ライザブレース等）
を交換して高い安全性を維持する必要がある。

【０００６】産業設備内の設備機器を交換するには、老
朽化した設備機器を切断・除去し、新品の設備機器を溶
接して取り付けることが考えられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】産業設備内に設置され
た多数の配管および配管関連機器の中で、配管の径方向
に広がる空間が設備建屋の構造や他の配管等の設備機器
の占有スペースの影響で非常に狭くなっている部分（狭
隘部）に設置された配管および配管関連機器を交換する
際には、新品の配管および配管関連機器を狭隘部におい
て溶接しなければならない。

【０００８】しかしながら、従来の技術では、そのよう
な狭隘部において溶接部（溶接トーチ）を配管あるいは
配管関連機器の溶接箇所近傍まで搬送して固定し、固定
された溶接部をさらに三次元的に移動させてその溶接箇
所に対して溶接を行なうことは極めて難しく、また、そ
のような狭隘部における溶接部の搬送、固定および溶接
を行なう具体的な手段も何ら考案されてはおらず、狭隘
部に設置された老朽化した配管および配管関連機器を新
品に交換することができなかった。

【０００９】また、原子炉等の内部が高放射化した産業
設備においては、溶接作業を遠隔操作で行なわなければ
ならないという制約があるが、遠隔操作による溶接作業
についても具体的な手段は全く考え出されてはいないた
め、原子炉内の狭隘部における配管および配管関連機器
の溶接をさらに難しくしていた。

【００１０】例えば、上述した原子炉内の圧力容器内壁
と炉心シュラウドの外壁との間は、その幅が約５００mm
と非常に狭い狭隘部であり、そのような狭隘部において
遠隔操作により溶接部をジェットポンプ支持用ライザブ
レース近傍まで搬送して固定し、固定した溶接部を三次
元的に作動させてジェットポンプ支持用ライザブレース
を溶接することは、従来の技術では不可能であり、狭隘
部において上述した溶接作業を実行できる具体的な装置
を開発することが望まれていた。

【００１１】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
もので、配管周辺の狭隘部において、その配管および配
管関連機器の溶接箇所に対して溶接を自動的に行なうこ
とができ、その結果狭隘部に設置された配管および配管
関連機器を新品に交換できるようにした溶接ロボットを
提供することをその目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明に係わる溶接ロボットによれば、配管周
辺の狭隘部分における当該配管を含む配管関連機器の溶
接または溶断箇所に対して溶接または溶断を行なう溶接
ロボットであって、前記配管を包むように配置された略
馬蹄形状のフレームおよびこのフレーム内に設置され前
記配管に対して互いに接離する方向に移動して当該配管
の外周面を把持する一対の把持アームを有するクランプ
部と、一端部が前記クランプ部に取り付けられ他端部が
三次元方向に移動できる多軸型アームと、この多軸型ア
ームの他端部に取り付けられ当該他端部の移動に応じて
一体に移動する前記溶接または溶断作業実行用の溶接ト
ーチとを備えている。

【００１３】特に、前記多軸型アームは、前記クランプ
部フレームにおける前記配管の中心軸に交わる一側面に
取り付けられた第１の関節部およびこの第１の関節部に
連結され当該第１の関節部の中心軸に対して直交する方
向に延びる第１の上腕部を有し、当該第１の上腕部が前
記第１の関節部を介して前記クランプ部フレームの幅の
範囲内外方向に沿って回動可能な第１のアーム部と、前
記第１の上腕部の先端部に連結された第２の関節部およ
びこの第２の関節部に連結され当該第２の関節部の中心
軸に沿って延びる第２の上腕部を有し、この第２の上腕
部が前記第２の関節部を介して前記第２の関節部の中心
軸を回転軸として回動し、かつその回転軸に沿ってテレ
スコピック状に伸縮自在な第２のアーム部と、前記第２
の上腕部の先端部に連結された第３の関節部およびこの
第３の関節部に連結され当該第３の関節部の中心軸に沿
って延びる前腕部を有し、この前腕部が第３の関節部を
介して前記第３の関節部の中心軸を回転軸として回動
し、かつその回転軸に沿ってテレスコピック状に伸縮自
在な第３のアーム部と、前記前腕部の先端部に取り付け
られ前記溶接トーチを前記前腕部の伸縮方向に直交する
方向に沿って移動自在に支持する溶接トーチ支持部とを
備えている。

【００１４】さらに、前記多軸型アームは一対の双腕型
多軸型アームであり、各多軸型アームの前記第１の関節
部は、前記クランプ部フレームの一側面における前記配
管を挟んで互いに対向する位置にそれぞれ取り付けられ
ている。

【００１５】また特に、前記クランプ部の一対の把持ア
ームは前記配管を挟んで略対称的に配置され、その把持
アーム本体の両端部の前記配管に対向する側面が当該配
管の中心に対して略円弧状を成す対配管把持面とされて
おり、前記クランプ部は、前記各把持アーム駆動用の駆
動力を生成する駆動手段と、この駆動手段と把持アーム
とを機械的に連結し、前記駆動手段の駆動力に応じて作
動して前記各把持アームを前記配管に対して接離する方
向へ移動させる作動連結手段と、この作動連結手段によ
る前記各把持アームの移動方向を規制することにより当
該各把持アームをその対配管把持面が前記配管の中心軸
を挟んで略向かい合う位置まで移動させ、さらにその向
かい合った状態から前記各把持アームを前記配管に向け
て直線的に移動させるガイド機構とを備えている。

【００１６】さらに、前記駆動手段は、前記クランプ部
フレームに設置された把持用モータと、この把持用モー
タの出力軸に回転軸直交変換用の歯車機構を介して連結
され前記把持用モータの駆動に基づく歯車機構を介した
回転駆動力により正逆回転可能な把持アーム駆動用回転
軸と、両端部に対称的に形成された右ネジおよび左ネジ
を有し、前記把持アーム駆動用回転軸に減速機構を介し
て前記把持アームの接離方向に沿うように取り付けられ
当該回転軸の正逆回転に応じて正逆回転する送りネジ
と、この送りネジの右ネジおよび左ネジ部分にそれぞれ
螺合された一対のスライドナットとを備え、前記把持用
モータの駆動に基づいて減速機構を介して前記送りネジ
の右ネジおよび左ネジ部分が正逆方向に回転した時に前
記一対のスライドナットが前記送りネジの軸心に沿って
互いに接離する方向に同時に移動するように構成されて
おり、前記作動連結手段は、一端部が前記スライドナッ
トに第１の支軸を介して回動自在に連結支持されたスラ
イド運動伝達用リンクと、一端部が前記リンクの他端部
に第２の支軸を介して連結支持された前記把持アームの
把持力調整用のリンクと、一端部が前記把持力調整用リ
ンクの略中間部に第３の支軸を介して回動自在に連結支
持され、その中間部が前記フレームに固定された固定軸
を介して回動自在に支持され、かつその他端部に前記把
持アームが第４の支軸を介して回動自在に連結支持され
ており、前記調整用リンクに対して前記配管と反対側に
当該調整用リンクと略平行に並設された把持アーム開閉
動作用リンクと、前記把持力調整用リンクの他端部と把
持アーム開閉動作用リンクとをスプリングを介して連結
するスプリング調整ボルトとを備え、前記スライドナッ
トの互いに接離する方向への同時移動に応じてスライド
運動伝達用リンクが回動し、このスライド運動伝達用リ
ンクの回動に応じて把持力調整用のリンクおよび把持ア
ーム開閉動作用リンクが一体に回動して前記各把持アー
ムが前記ガイド機構を介して移動するようになっている
一方、前記スプリング調整ボルトの締め付け具合を調整
して前記把持力調整用リンクの他端部を前記第３の支軸
を中心に前記把持アーム開閉動作用リンクに対して接離
する方向へ揺動させることにより、前記スプリングの弾
性力を介して前記配管を把持した際の前記把持アームの
把持力を調整可能にしている。

【００１７】特に、前記多軸型アームは、前記第１の上
腕部を前記クランプ部フレームの幅の範囲内外方向に沿
って回動させるための第１の回動機構と、前記第２の上
腕部を当該第２の関節部の中心軸を回転軸として回動さ
せるための第２の回動機構と、駆動軸が前記第１の回動
機構と機械的に連結され該駆動軸を回動させることによ
り当該第１の回動機構を駆動させる第１のサーボモータ
と、この第１のサーボモータの駆動軸変位を検出してパ
ルスデータをフィードバックして前記第１の上腕部の回
動位置を検出する第１のエンコーダと、駆動軸が前記第
２の回動機構と機械的に連結され該駆動軸を回動させる
ことにより当該第２の回動機構を駆動させる第２のサー
ボモータと、この第２のサーボモータの駆動軸変位を検
出してパルスデータをフィードバックすることにより前
記第２の上腕部の回動位置を検出する第２のエンコーダ
と、前記第２の上腕部を前記第２の関節部の中心軸に沿
ってテレスコピック状に伸縮させるための上腕用伸縮機
構と、駆動軸がこの上腕用伸縮機構と機械的に連結され
該駆動軸を回動させることによりその上腕用伸縮機構を
駆動させる第３のサーボモータと、この第３のサーボモ
ータの駆動軸変位を検出してパルスデータをフィードバ
ックすることにより前記第２の上腕部の伸縮位置を検出
する第３のエンコーダと、前記前腕部を前記第３の関節
部の中心軸を回転軸として回動させるための前腕用回動
機構と、駆動軸がこの前腕用回動機構と機械的に連結さ
れ該駆動軸を回動させることにより前記前腕用回動機構
を駆動させる第４のサーボモータと、この第４のサーボ
モータの駆動軸変位を検出してパルスデータをフィード
バックすることにより前記前腕部の回動位置を検出する
第４のエンコーダと、前記前腕部を前記第３の関節部の
中心軸に沿ってテレスコピック状に伸縮させるための前
腕用伸縮機構と、駆動軸がこの前腕用伸縮機構と機械的
に連結され該駆動軸を回動させることにより前腕用伸縮
機構を駆動させる第５のサーボモータと、この第５のサ
ーボモータの駆動軸変位を検出してパルスデータをフィ
ードバックすることにより前記前腕部の伸縮位置を検出
する第５のエンコーダと、前記溶接トーチ支持部に設け
られ前記溶接トーチを前記前腕部の伸縮方向に直交する
方向に沿って支持しながらその方向に沿って移動させる
溶接トーチ移動支持機構と、駆動軸が溶接トーチ移動支
持機構と機械的に連結され該駆動軸を回動させることに
より溶接トーチ移動支持機構を駆動させる第６のサーボ
モータと、この第６のサーボモータの駆動軸変位を検出
してパルスデータをフィードバックすることにより溶接
トーチの移動位置を検出する第６のエンコーダと、ワイ
ヤ供給用モータと、このワイヤ供給用モータの駆動に応
じてワイヤドラムに保持されたワイヤを順次送り出して
溶接トーチに供給するワイヤ供給機構と、ワイヤ供給用
モータの駆動軸変位を検出してパルスデータを出力する
ワイヤ供給速度検出用パルスエンコーダとを備えてお
り、前記溶接ロボットは、前記多軸型アームの前記第１
〜第６のパルスエンコーダおよび前記ワイヤ供給速度検
出用パルスエンコーダからフィードバックされたパルス
データに基づいて前記第１〜第６のサーボモータおよび
前記ワイヤ供給用モータを同時あるいは個別に駆動制御
して前記溶接トーチの溶接電極先端の溶接部の軌道を制
御することにより、当該溶接部を前記溶接箇所に対して
自動的に位置決めしてその溶接箇所に対して自動的に溶
接を実行する溶接制御実行手段を備えている。

【００１８】また特に、前記クランプ部フレームにおけ
る前記多軸型アームが設置された一側面に対向する他側
面にチェーン等の吊下部材を装着可能な装着部を設けて
いる。

【００１９】さらに、前記クランプ部は、このクランプ
部に取り付けられ少なくとも前記クランプ部を前記配管
の中心軸方向および周方向に沿って自動的に走行させる
自動走行装置を備えており、この自動走行装置は、前記
配管を包むように前記クランプ部に対して取り付けられ
た略馬蹄形状の第１の走行用フレームおよびこの第１の
走行用フレーム内に設置され前記配管に対して互いに接
離する方向に移動して当該配管の外周面を把持する一対
の走行用把持アームを有し、当該走行用把持アームを介
して前記配管を把持した状態で当該配管の外周面上を前
記配管の中心軸方向に沿って自動的に走行させる軸方向
走行用クランプ手段と、前記配管を包むように配設され
た略馬蹄形状の第２の走行用フレーム、前記クランプ部
に固設され、かつ前記配管の中心軸を回転中心として回
転自在に前記第２の走行用フレームに支持された回転テ
ーブルおよび前記回転テーブルに機械的に連結しその回
転テーブルを前記配管中心軸を回転中心として回転させ
ることにより前記クランプ部を前記配管の周方向に沿っ
て自動的に走行させる回転機構を有する周方向走行手段
とを備えている。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の溶接ロボットの一
実施形態について添付図面を参照して説明する。なお、
本実施形態においては、産業設備の狭隘部に設置された
配管あるいは配管関連機器として、原子炉内の圧力容器
内壁と炉心シュラウドの外壁との間に設置されたジェッ
トポンプのライザ管支持・固定用の配管支持金具（ライ
ザブレース）を溶接する場合を例にとって説明する。

【００２１】（第１の実施の形態）図１は、本実施形態
の溶接対象となるライザブレースを有する原子炉の圧力
容器の構成を示す断面図であり、また、図２は、圧力容
器内壁と炉心シュラウドの外壁との間に設置されたジェ
ットポンプおよびライザブレースを拡大して示す図であ
る。

【００２２】図１および図２によれば、原子炉１は圧力
容器２を有し、この圧力容器２内に炉心シュラウド３が
配置されている。この炉心シュラウド３は、シュラウド
サポートシリンダ４により支持されおり、このシュラウ
ドサポートシリンダ４はシュラウドサポートレグ５によ
って圧力容器２の底部に支持されている。また、炉心シ
ュラウド３の上部には上部格子板６が設けられ、下部に
は炉心支持板７が設けられている。炉心シュラウド３お
よび上部格子板６のさらに上方には、蒸気発生器８が設
置されている。

【００２３】原子炉１における上記圧力容器２の内壁２
ａと炉心シュラウド３の外壁３ａとの間は環状部分であ
り、その幅は、約５３０mmと非常に狭い部分、いわゆる
狭隘部分となっている。

【００２４】そして、この環状狭隘部Ｎに、冷却水を撹
拌して循環させるためのジェットポンプ１０が設置され
ている。また、ジェットポンプ１０上方の上部格子板６
と圧力容器内壁２ａとの間の狭隘部Ｎには低圧注水配管
１１が設置されており、ジェットポンプ１０の周囲にも
図示しない各種の配管が多数配置されている。

【００２５】図２に示すように、圧力容器内壁２ａと炉
心シュラウド外壁３ａとの間で多数の配管が配置された
狭隘部Ｎに設置されたジェットポンプ１０は、ジェット
ポンプノズル１５、混合室（ミキサ配管）１６およびデ
ィフューザ１７を有し炉心の中心軸に沿って設置された
一対のジェットポンプ本体１８、１８と、この一対のジ
ェットポンプ本体１８、１８の間にそのジェットポンプ
本体１８、１８に沿って取り付けられ、同ジェットポン
プ本体１８、１８に再循環ループを介して送られた冷却
水を案内するためのライザ管１９と、このライザ管１９
を固定支持して圧力容器内壁２ａに固定するための配管
支持金具（ライザブレース）２０とを備えている。

【００２６】次にこのように構成された原子炉１の圧力
容器２内の炉内構造物を交換する際において、老朽化し
た既設のライザブレースを除去して新品のライザブレー
スを溶接により取り付ける際の溶接装置（溶接ロボッ
ト）について、以下に説明する。

【００２７】既設のライザブレースを交換する場合に
は、まず、そのライザブレースを圧力容器２の内壁面２
ａから突出するパッドから切断してＥＤＭ（特殊電解加
工）を用いてその切断面を整形した後で、新品のライザ
ブレースを整形されたパッドに仮止め（仮付け）し、こ
の仮付けされたライザブレースを溶接により原子炉内壁
２ａに取り付けている。

【００２８】図３〜図５は、このようにして仮付けされ
たライザブレース２０の概略構成を示す図であり、図３
は、ライザブレース２０の全体構成を示す斜視図であ
る。また、図４は、ライザブレース２０の全体構成を示
す平面図であり、図５は、ライザブレース２０の全体構
成を示す側面図である。なお、図３〜図５において、ラ
イザ管１９の中心軸に沿った方向をＺ軸、このＺ軸に直
交し、かつ圧力容器内壁面に対向する方向をＹ軸、およ
びＺ軸、Ｙ軸にそれぞれ直交する水平方向をＸ軸とす
る。

【００２９】図３〜図５によれば、ライザ管設置部分に
対応する圧力容器内壁面２ａには、略Ｘ軸方向に沿って
所定間隔を開けて一対のパッド２１、２１がそれぞれ突
設されており、この各パッド２１、２１には、Ｚ軸方向
（上下方向）に所定間隔を開けて上下一対のライザブレ
ース支持部２２ａ、２２ｂおよび２３ａ、２３ｂがそれ
ぞれ突設されている。そして、ライザブレース２０は、
パッド２１、２１のライザブレース支持部２２ａ、２２
ｂおよび２３ａ、２３ｂにそれぞれ仮付けされている。

【００３０】すなわち、ライザブレース２０は、ライザ
ブレース支持部２２ａ、２２ｂおよび２３ａ、２３ｂに
対して突合わせ溶接を行なうために、Ｙ軸に沿ってその
支持部２２ａ、２２ｂおよび２３ａ、２３ｂと向き合う
ように仮付けされた上下一対のアーム２４ａ、２４ｂお
よび２５ａ、２５ｂと、このアーム２４ａ、２４ｂおよ
び２５ａ、２５ｂのライザ管側先端部２４ａ1 、２４ｂ
1 および２５ａ1 、２５ｂ1 に対して突合わせ溶接を行
なうためにその先端部２４ａ1 、２４ｂ1 および２５ａ
1 、２５ｂ1 と向き合うように仮付けされた平面視で略
コの字形のライザ管支持固定用サポート部２６とから構
成されている。

【００３１】サポート部２６は、アーム２４ａ、２４ｂ
および２５ａ、２５ｂの間に挿入配置されたライザ管支
持固定部２７を有している。このライザ管支持固定部２
７のライザ管側の内面は、ライザ管１９に係合してその
ライザ管１９を支持固定するために、ライザ管１９の外
周面に沿うような円弧面として形成されており、その円
弧状内周面にライザ管支持固定用の支持固定部材２８が
取り付けられている。

【００３２】また、ライザ管支持固定部２７は、ライザ
管側に位置し、かつ各アームのライザ管側先端部２４ａ
1 、２４ｂ1 および２５ａ1 、２５ｂ1 に向き合う上下
一対の端部２９ａ、２９ｂおよび３０ａ、３０ｂを有し
ており、この端部２９ａ、２９ｂおよび３０ａ、３０ｂ
がそれぞれアームのライザ管側先端部２４ａ1 、２４ｂ
1 および２５ａ1 、２５ｂ1 に仮付けされている。

【００３３】各アーム２４ａ、２４ｂおよび２５ａ、２
５ｂとライザブレース支持部２２ａ、２２ｂおよび２３
ａ、２３ｂとの溶接箇所である継手部３５ａ、３５ｂお
よび３６ａ、３６ｂは、それぞれＸ軸に略平行な直線Ｘ
s およびＸt に沿って形成されており、その継手部３５
ａ、３５ｂおよび３６ａ、３６ｂの開先形状は、それぞ
れＵ字形を成している。一方、ライザ管支持固定部２７
の端部２９ａ、２９ｂおよび３０ａ、３０ｂとアームの
ライザ管側先端部２４ａ1 、２４ｂ1 および２５ａ1 、
２５ｂ1 との溶接箇所である継手部３７ａ、３７ｂおよ
び３８ａ、３８ｂも、それぞれＸ軸に略平行な直線Ｘu
およびＸv に沿って形成されており、その継手部３７
ａ、３７ｂおよび３８ａ、３８ｂの開先形状も、それぞ
れＵ字形を成している。

【００３４】このようにして、圧力容器２の内壁に仮付
けされた新品のライザブレースを溶接するための溶接ロ
ボットの概略構成を図６〜図９を用いて説明する。な
お、図６は、ライザ管１９を把持（クランプ）した状態
での溶接ロボットの全体構成を概略的に示す斜視図、図
７は圧力容器側から見た状態（チェーン等の吊下部材に
より上方から吊り下ろした状態）での溶接ロボットの全
体構成を示す正面図、図８は溶接ロボットの全体構成を
示す平面図および図９は溶接ロボットの全体構成を示す
側面図である。

【００３５】図６〜図９に示すように、溶接ロボット４
０は、ライザ管１９を把持（クランプ）可能なクランプ
部４１と、ライザブレース２０における２つの溶接箇所
を同時に溶接可能なアーム型溶接ヘッド４２（以下、図
７中向かって左側の溶接ヘッドを左側溶接ヘッド４２Ａ
と呼び、向かって右側の溶接ヘッドを右側溶接ヘッド４
２Ｂと呼ぶ）とを備えている。

【００３６】クランプ部４１は平面視で略馬蹄形状のフ
レーム４３と、このフレーム４３に取り付けられライザ
管１９に接離する方向に移動してライザ管１９の外周面
を挟持可能なクランプ機構４４とを備えている。なお、
図中符号４４Ｍは、クランプ機構４４のクランプ用モー
タを示している。

【００３７】左側および右側溶接ヘッド４２Ａ、４２Ｂ
は、三次元空間内において所要部位を伸縮、回転可能な
一対の双腕型かつ多軸型アーム４５を有しており、この
一対の多軸型アーム４５の先端には、供給された不活性
ガス（イナートガス）および溶接電流に基づいてアーク
を発生してティグ溶接を行なうための溶接トーチ４６が
それぞれ取り付けられている。

【００３８】多軸型アーム４５は、クランプ部４１のフ
レーム４３の両端部におけるライザ管１９の中心軸方向
（Ｚ軸方向）に沿った一側面（図中下面）に互いに対向
するようにそれぞれ取り付けられた第１の関節部５０
と、この第１の関節部５０にそれぞれ連結され、第１の
関節部５０の中心軸（Ｚ軸方向に平行なＺ1a軸およびＺ
1b軸）に対して直交する方向に延びる第１の上腕部５１
とを備えている。この第１の上腕部５１は、第１の関節
部５０の作動によりＺ1a軸およびＺ1b軸を回転軸として
クランプ部４１のフレーム４３の幅の範囲内外方向（θ
1a、θ1b方向）に沿ってそれぞれ回動可能になってい
る。

【００３９】また、多軸型アーム４５は、第１の上腕部
５１の先端部にそれぞれ連結された第２の関節部５２
と、この第２の関節部５２にそれぞれ連結され、第２の
関節部５２の中心軸（Ｚ2a軸およびＺ2b軸）に沿って図
中下方に延びる第２の上腕部５３とを備えている。この
第２の上腕部５３は、第２の関節部５２の作動によりＺ
2a軸およびＺ2b軸を回転軸としてθ2a、θ2b方向にそれ
ぞれ回動し、かつＺ2a軸およびＺ2b軸に沿ってテレスコ
ピック状に伸縮自在に構成されている。

【００４０】さらに、多軸型アーム４５は、第２の上腕
部５３の先端部にそれぞれ連結された第３の関節部５４
と、この第３の関節部５４にそれぞれ連結され、第３の
関節部５４の中心軸（Ｙ1a軸およびＹ1b）に沿って延び
る前腕部５５とを備えている。この前腕部５５は、第３
の関節部５４の作動によりＹ1a軸およびＹ1b軸を中心に
θ3a、θ3b方向（図７、図８参照）にそれぞれ回動し、
かつＹ1a軸およびＹ1b軸に沿ってテレスコピック状に伸
縮自在に構成されている。

【００４１】また、前腕部５５の先端部には、溶接トー
チ４６を前腕部５５の伸縮方向（Ｙ1a軸、Ｙ1b軸方向）
に直交する方向（例えば、図８中Ｘ1a、Ｘ1b方向）に沿
って移動自在に支持する溶接トーチ支持部５６が取り付
けられている。

【００４２】また、クランプ部４１の上記一側面（下
面）に対向するフレーム４３の他側面（上面）には、溶
接トーチ４６のワイヤ（ワイヤ電極）を保持するワイヤ
ドラム６０を有し、このワイヤドラム６０に巻回状に保
持されたワイヤを多軸型アーム４５の溶接トーチ４６に
供給するためのワイヤ供給装置６１が各溶接ヘッド４２
Ａ、４２Ｂ毎に設置されている。

【００４３】各ワイヤ供給装置６１は、ワイヤ供給用モ
ータ６２と、このワイヤ供給モータ６２の駆動軸に機械
的に連結されたローラ部材等の送給部を有し、ワイヤ供
給用モータ６２の駆動に基づく駆動軸の回転に応じて送
給部が作動してワイヤドラム６０に保持されたワイヤを
順次送り出して溶接トーチ４６に供給するワイヤ供給機
構６３と、ワイヤ供給用モータ６２の駆動軸変位を検出
してパルスデータを後述する制御装置に出力することに
よりワイヤ供給速度を検出するワイヤ供給速度検出用パ
ルスエンコーダ（ワイヤ速度検出用エンコーダ）６４と
を有しており、このワイヤ速度検出用エンコーダ６４の
検出データに基づいて後述する制御装置の制御によりワ
イヤ供給モータ６２の速度を変化させることにより、各
溶接トーチ４６へのワイヤ供給速度を変化できるように
なっている。

【００４４】なお、図７に示すように、溶接ロボット４
０のクランプ部４１のフレーム上面には、チェーン等の
吊下部材（以下チェーンとする）を装着可能な装着部６
５が互いに離間して３個設置されており、この装着部６
５に吊下部材である例えばチェーンＣを装着することに
より、溶接ロボット４０を上方から吊り下ろすことが可
能になっている。また、溶接ロボット４０（そのクラン
プ部４１ならびに左側および右側溶接ヘッド４２Ａおよ
び４２Ｂ）は防水構造を成しており、溶接ロボット４０
を水中で移動・動作させることが可能になっている。

【００４５】次に、クランプ部４１について図１０〜図
１３を用いて説明する。なお、図１０は、クランプ機構
４４の概略構成を示す展開図（一部断面図）、図１１
は、クランプ部４１のフレーム４３およびクランプ機構
４４の概略構成を示すための図１０におけるＸＩ−ＸＩ
矢視断面図であり、ライザ管把持（クランプ）前のクラ
ンプ機構４４の状態を実線で示し、ライザ管クランプ状
態のクランプ機構４４の状態を２点鎖線で示す図であ
る。また、図１２は、クランプ機構４１のクランプ用モ
ータ４４Ｍおよびモータ駆動軸を示す図および図１３
は、図１２におけるＸＩＩ−ＸＩＩ矢視断面図である。

【００４６】図１０〜図１３によれば、クランプ部４１
の略馬蹄形状のフレーム４３は、その両先端部４３ａ、
４３ａの内側面が互いに平行であり、かつその離間間隔
がライザ管１９の外径よりも若干長くなるように形成さ
れている。また、フレーム４３は、そのフレーム内面に
おけるライザ管１９に面する部分（フレーム内面におけ
る中央側半周以下の部分、円弧状内周面）４３ｂがライ
ザ管１９の外周面に沿うような円弧面となるように形成
されている。

【００４７】さらに、クランプ部４１のフレーム４３
は、その両先端部４３ａ、４３ａの内側面とフレーム円
弧状内周面４３ｂとが形成する領域Ｒのライザ管軸方向
に直交する横断面（断面視で略ひづめ形）の面積がライ
ザ管１９の軸方向に直交する横断面の面積よりも若干大
きくなるように形成されている。したがって、クランプ
部４１をそのフレーム４３における両先端部４３ａ、４
３ａの間からライザ管１９に近付けてライザ管１９をフ
レーム４３内の円弧状内周面４３ｂ近傍に位置させるこ
とにより、クランプ部４１（そのフレーム４３）をライ
ザ管１９を包むように配置させるとともに、ライザ管１
９をクランプ部４１のフレーム両先端部４３ａ、４３ａ
の内側面とフレーム円弧状内周面４３ｂとが形成する領
域Ｒ（ライザ管クランプ領域）に挿入配置させることが
できる。なお、ライザ管１９がクランプ部４１のライザ
管クランプ領域Ｒに挿入配置された状態における円弧状
内周面４３ｂの中心Ｏとライザ管１９の中心Ｏ' とを結
ぶ軸をＬ1 軸とし、また、中心Ｏ' を通りラインＬ1 軸
に直交する軸をＬ2 軸とする。

【００４８】また、図１１に示すように、ライザ管１９
がライザ管クランプ領域Ｒに挿入配置された状態におい
て、フレーム内面におけるライザ管１９の中心Ｏ' を挟
んでＬ2 軸に沿って互いに対向する部分（例えば、ライ
ザ管１９の中心Ｏ' を挟んでＬ2 軸に沿って互いに対向
し、かつその対向角がα＝約６０°の範囲）は開口部４
３ｃとなっており、この開口部４３ｃを介してクランプ
機構４４の後述する一対の把持アームをフレーム４３内
から送り出してライザ管１９に近付け、またライザ管１
９から離れてフレーム４３内に収納することが可能にな
っている。

【００４９】すなわち、クランプ機構４４は、上述した
ようにクランプ部４１のフレーム４３におけるライザ管
クランプ領域Ｒに挿入配置されたライザ管１９を把持す
るもので、前記ライザ管１９に対して略対称的に配置さ
れるように、フレーム４３内に開口部４３ｄを介して進
退自在に設けられたライザ管把持用の一対の把持アーム
７０と、この把持アーム７０を互いに接離する方向へ開
閉動作させてライザ管１９を把持およびその把持状態を
解除させるための駆動力を生成する駆動手段７１と、フ
レーム４３内に収納配置され駆動手段７１と把持アーム
７０とを作動連結しており、駆動手段の駆動力に応じて
作動して前記把持アームを開閉動作させる作動連結手段
７２と、各把持アーム７０の開閉動作、すなわちライザ
管１９に対する移動をガイドして当該各把持アーム７０
を前記ライザ管１９に対して直線的に移動させるガイド
機構７３とを備えている。

【００５０】駆動手段７１は、図１２および図１３に示
すように、クランプ部４１のフレーム上面に配置された
モータ用フレームＦＭ内に設置されたクランプ用モータ
４４Ｍと、このクランプ用モータ４４Ｍの出力軸に回転
軸直交変換用の第１のかさ歯車７５ａおよび第２のかさ
歯車７５ｂから成る歯車機構７５を介して連結された把
持アーム駆動用の回転軸（回転シャフト）７６とを備え
ている。

【００５１】この回転軸７６は、把持すべきライザ管１
９の中心軸と平行かつ上記円弧状内周面４３ｃの中心Ｏ
とライザ管１９の中心Ｏ' とを結ぶラインＬ1 上にその
ラインＬ1 と直交するように配置されており、図１３中
における上端側がモータ用フレームＦＭの上面をベアリ
ングＢ等を介して回動可能に支持されながら外部に突出
し、下端側がクランプ部４１のフレーム４３の下面にベ
アリングＢ等を介して回動可能に支持されている。そし
て、回転軸７６は、クランプ用モータ４４Ｍの駆動に基
づく歯車機構７５を介した回転駆動力により正逆回転が
可能になっている。なお、回転軸７６の外部に突出され
た上端側先端部７６Ａには、レンチを用いて手動により
回転軸７６を回動操作可能なレンチ用ロッド穴７７が設
けられている。

【００５２】一方、回転軸７６のクランプ部フレーム４
３内における所定位置には減速用ウォーム８０が設けら
れている。この減速用ウォーム８０にはウォームギヤ８
１が噛合され、このウォームギヤ８１は、回転軸７６に
直交し上記把持アーム７０の接離方向（Ｌ2 軸方向）に
沿って配置された送りネジ８２の中間部８２Ａに連結さ
れている。また、ウォームギヤ８１は、クランプ部フレ
ーム４３内における上記Ｌ1 軸上、すなわち、フレーム
４３内の略中心部分に配置されている。

【００５３】送りネジ８２におけるウォームギヤ８１が
連結された中間部８２Ａはベアリングホルダ８３および
ベアリング８４を介して支持されており、その中間部８
２Ａを挟んだ両端部には、それぞれ左右の向きが異なる
右ネジ８５および左ネジ８６が対称的に形成されてい
る。

【００５４】この送りネジ８２の右ネジ８５および左ネ
ジ８６にはスライドナット８７ａおよび８７ｂがそれぞ
れ螺合しており、このスライドナット８７ａおよび８７
ｂは、それぞれスライドガイド８８により送りネジ８２
の軸心に沿ってガイドされている。そして、スライドナ
ット８７ａおよび８７ｂは、クランプ用モータ４４Ｍの
駆動に基づいてウォーム８０およびウォームギヤ８１が
正逆方向に回動し、この回動に応じて右ネジ８５および
左ネジ８６が正逆方向に回動した時に、送りネジ８２の
軸心に沿ってスライドガイド８８にガイドされながら互
いに接離する方向に同時に移動するように構成されてい
る。なお、図中符号８９はストッパである。

【００５５】作動連結手段７２は、図１０および図１１
に示すように、スライドナット８７ａ、８７ｂのスライ
ド運動を伝達するための第１のリンク９０と、この第１
のリンク９０の作動に応じて把持アーム７０を開閉動作
させ、かつ把持アーム閉動作における把持力を調整する
ための第２のリンク９１とを備えている。

【００５６】第１のリンク９０は、そのスライドナット
側の一端部がスライドナット８７にピン（支軸）９２を
介して回動自在に連結支持され、この第１のリンク９０
の他端部は、第２のリンク９１の一端部にピン（支軸）
９３を介して回動自在に連結支持されている。

【００５７】第２のリンク９１は、その一端部が第１の
リンク９０の他端部にピン９３を介して連結支持された
把持アーム７０の把持力調整用のリンク（調整用リン
ク）９４と、中間部がフレーム４３に固定された固定ピ
ン（固定軸）９５を介して回動自在に支持され、かつそ
の一端部が調整用リンク９４の略中間部にピン（支軸）
９６を介して回動自在に連結支持された把持アーム開閉
動作用のリンク（開閉動作用リンク）９７とを備えてい
る。この開閉動作用リンク９７は、調整用リンク９４に
対してライザ管１９と反対側に調整用リンク９４と略平
行に並設されており、その他端部には、把持アーム７０
がピン（支軸）９８を介して回動自在に連結支持されて
いる。

【００５８】また、調整用リンク９４の他端部９４ａに
は、ライザ管側の側面から対向する側面に亘って貫通状
に段付き孔（２段孔）１００が形成されており、この段
付き孔１００に対向する開閉動作用リンク９７の一側面
から対向する他側面に亘って同軸状にネジ孔１０１が設
けられている。

【００５９】段付き孔１００は、そのライザ管に近接す
る側の一方の孔（１段目の孔）が開閉動作用リンク９７
に近接する他方の孔（２段目の孔）よりも大径となるよ
うに形成されており、この段付き孔１００を介してネジ
孔１０１にスプリング調整ボルト１０２が螺合されてい
る。このスプリング調整ボルト１０２は、その頭側にス
プリングが予め挿入配置されており、この結果、スプリ
ングが段付き孔１００における２段目孔（大径孔）に弾
装されている。

【００６０】このように、調整用リンク９４と開閉動作
用リンク９７とは、スプリング調整ボルト１０２により
連結されているため、第１のリンク９０の回動に応じて
一体に固定軸９５を中心に回動するようになっている。
また、調整用リンク９４と開閉動作用リンク９７との段
付き孔１００の周囲における対向する側面間は曲面対偶
を構成しており、スプリング調整ボルト１０２の締め付
け具合を調整することにより、調整用リンク９４の他端
部９４ａを支軸９６を中心に開閉動作用リンク９７に対
して接離する方向へ揺動できるように構成されている。

【００６１】一対の把持アーム７０は、それぞれ図１１
に示すように、ピン（支軸）９８を介して開閉動作用リ
ンク９７に回動自在に連結支持された断面が略Ｔ字形の
アームホルダ１０５と、このアームホルダ１０５の幅広
かつライザ管対向側の面に取り付けられた断面が亀甲括
弧（〕）形の対称形状の把持アーム本体１０６とを備え
ている。

【００６２】各把持アーム本体１０６は、図１１に示す
ライザ管把持前の状態においては、フレーム４３内の対
向する開口部４３ｃ近傍に位置するように第１のリンク
９０、第２のリンク９１およびアームホルダ１０５を介
してそれぞれ支持されており、開口部４３ｃから出入り
可能な大きさを有している。そして、各把持アーム本体
１０６の両端部のライザ管１９に対向する側面１０６
ａ、１０６ａがライザ管１９の中心Ｏ' に対して略円弧
状を成す例えば吸着部材で形成された対ライザ管把持面
とされており、ライザ管１９の外周面の内、中心Ｏ' を
挟んでＬ2 軸に沿って互いに対向し、かつその対向角が
α＝約６０°の範囲における周縁部１９ａ、１９ａを、
上述したスライドナット８７ａ、８７ｂのスライド運動
に基づく作動連結手段７２（第１のリンク９０、第２の
リンク９１）の作動により把持アーム７０（アームホル
ダ１０５、把持アーム本体１０６）をライザ管１９に向
けて移動させてその対ライザ管把持面１０６ａ、１０６
ａを介して把持（クランプ）するようになっている。

【００６３】また、アームホルダ１０５の固定軸９５か
ら離れた側の一端部１０５ａとこの一端部１０５ａに面
する開閉動作用リンク９７の至端部９７ａとの間には、
各把持アーム本体１０６の開閉動作用リンク側の側面に
沿ったラインＬＡが開閉動作用リンク９７の固定軸９５
および支軸９８とを結ぶラインＬＢに対して非平行、か
つ把持アーム本体１０６の一端部１０６ｂが支軸９８を
中心に回動して開閉動作用リンク９７側へ傾斜しないよ
うに（すなわち、ライザ管側へ傾斜してするように）ス
プリング１０７が弾装されており、アームホルダ１０５
の一端部１０５ａおよび把持アーム本体１０６の一端部
１０６ｂがライザ管側に向けて付勢されている（なお、
このときのラインＬＢに対してラインＬＡが成す角度を
βとする）。

【００６４】このように、把持アーム本体１０６の開閉
動作用リンク側の側面に沿ったラインＬＡが開閉動作用
リンク９７の固定軸９５および支軸９８とを結ぶライン
ＬＢに対して傾斜角度βで傾斜した状態において、その
把持アーム本体１０６の固定軸９５に近接する側の先端
部の外斜面１０６ｃに当接し、かつフレーム４３に固定
されたガイドピン１１０が設けられている。

【００６５】このガイドピン１１０は、スプリング１０
７、把持アーム本体１０６の外斜面１０６ｃおよびこの
外斜面１０６ｃに連続してラインＬＡに対して直交する
方向に延びるアームホルダ１０５の側面１０５ｂと共に
上述したガイド機構７３を構成している。

【００６６】すなわち、前記βを前記把持アーム本体１
０６の外斜面の長さ等により適切に定めることにより、
各把持アーム７０は、開閉動作用リンク９７の回動に応
じてその把持アーム本体１０６の外斜面１０６ｃがガイ
ドピン１１０にしゅう接しながら当該外斜面１０６ｃの
ラインＬＡに対する傾斜方向に沿って移動する。そし
て、把持アーム７０のガイドピン１１０に対するしゅう
接位置が把持アーム本体１０６の外斜面１０６ｃとアー
ムホルダ１０５の側面１０５ｂとの境界位置に達したと
き、ラインＬＡとラインＬＢは上記Ｌ１軸に沿って平行
になり、各把持アーム７０の把持面１０６ａ、１０６ａ
はライザ管１９を挟んで略向かい合うように配置されて
把持アーム７０のアームホルダ１０５の側面１０５ｂが
Ｌ２軸に平行になり、把持アーム本体１０６の中心がＬ
２軸上に位置することになる。

【００６７】そして、開閉動作用リンク９７のさらなる
回動に応じてアームホルダ１０５の側面１０５ｂがガイ
ドピン１１０にしゅう接しながら側面１０５ｂに沿っ
て、すなわちＬ２軸に沿って移動してライザ管１９に対
して接近および離間するようになっている。

【００６８】すなわち、図１１に示すように、各スライ
ドナット８７ａ、８７ｂが互いに最も近接した状態にお
いて、上述したクランプ用モータ４４Ｍの駆動に基づい
てウォーム８０、ウォームギヤ８１を介して右ネジ８５
および左ネジ８６が一方向に回転した場合、この右ネジ
８５および左ネジ８６に螺合された各スライドナット８
７ａ、８７ｂが互いに離間する方向に次第に移動してい
く。この各スライドナット８７ａ、８７ｂの移動に応じ
て第１のリンク９０が作動してその支軸９３がライザ管
１９から離れる方向へ略固定軸９５を中心に回転する
と、この第１のリンク９０の支軸９３の回転により第２
のリンク９１が作動してその支軸９８を含む他端部９７
ａがライザ管１９に近付く方向へ固定軸９５を中心に回
転する。

【００６９】このとき、スプリング１０７に付勢され傾
斜していた把持アーム７０（アームホルダ１０５、把持
アーム本体１０６）は、第２のリンク９１の他端部の回
転に応じてライザ管１９に近付く方向に回転しながら、
同時に把持アーム本体１０６の外斜面１０６ｃがガイド
ピン１１０にしゅう接しながらガイドピン１１０に沿っ
てライザ管１９に向かう方向へ移動する。

【００７０】次いで、把持アーム７０がさらに回転およ
び移動して把持アーム本体１０６のガイドピン１１０に
対する当接部分が把持アーム本体１０６の外斜面１０６
ｃとアームホルダ１０５の側面１０５ｂとの境界位置に
到達すると、ラインＬＡとラインＬＢは、上記Ｌ１軸に
沿って平行になり、把持アーム本体１０６の対ライザ管
把持面１０６ａ、１０６ａはライザ管１９の周縁部に向
かい合う。

【００７１】続いて、把持アーム７０がさらに回転およ
び移動すると、把持アーム７０は、そのアームホルダ１
０５の側面１０５ａがガイドピン１１０にしゅう接しな
がらＬ２軸に沿って直線的にライザ管１９に向けて移動
する。

【００７２】そして、各スライドナット８７ａ、８７ｂ
が最も離れた状態（図１１における２点鎖線参照）まで
移動すると、上述した第１のリンク９０および第２のリ
ンク９１の作動により、各把持アーム７０は、把持アー
ム本体１０６の把持面１０６ａ、１０６ａを介してライ
ザ管１９の周縁部１９ａ、１９ａを互いにＬ１軸を挟ん
で対称的に把持するようになり、この結果、ライザ管１
９は一対の把持アーム７０により外周面の計４か所をラ
イザ管１９の中心軸に向かって把持されることになる。
この把持によって、溶接ロボット４０のクランプ部４１
がライザ管１９に対して安定的に固定保持されることに
なり、クランプ部４１に取り付けられた左側溶接ヘッド
４２Ａ、右側溶接ヘッド４２Ｂ）がライザ管１９に安定
して設置されることになる。

【００７３】また、クランプ部４１の把持アーム７０が
ライザ管１９を把持した状態、すなわち、各スライドナ
ット８７ａ、８７ｂが最も離間した状態において、クラ
ンプ用モータ４４Ｍの駆動に基づいてウォーム８０、ウ
ォームギヤ８１を介して右ネジ８５および左ネジ８６を
上述したライザ管１９を把持した方向と逆方向に回転さ
せることにより、上述したライザ管把持動作と反対の動
作が実行されて把持アーム７０をライザ管１９から離れ
る方向に移動させて把持状態を解除することも可能であ
る。

【００７４】なお、スプリング調整ボルト１０２および
調整用リンク９４は、把持アーム７０のライザ管１９に
対する把持力を調整するために設置されており、そのス
プリング調整ボルト１０２をきつく締めておくと、調整
用リンク９４の他端部９４ａが支軸９６を中心に開閉動
作用リンク９７側へ揺動して把持アーム７０のライザ管
１９に対する把持力を増大させ、一方、スプリング調整
ボルト１０２を緩めると、スプリングの弾性力により調
整用リンク９４の他端部９４ａが支軸９６を中心に開閉
動作用リンク９７から離れる方向へ揺動して把持アーム
１０６のライザ管１９に対する把持力を低減させること
ができる。したがって、ライザ管１９の変形などにより
管径が変化している部分に対してクランプ部４１を把持
させる場合においても、スプリング調整ボルト１０２の
締め付け具合を調整することにより対応することができ
る。

【００７５】また、例えば緊急の状態（例えばクランプ
用モータ４４Ｍの故障）において溶接ロボット４０（ク
ランプ部４１）をライザ管１９から取り外す必要が生じ
た場合においても、ロボット操作者がレンチを用いて手
動によりレンチ用ロッド穴７７を介して回転軸７６を回
動させて上記逆方向に右ネジ８５および左ネジ８６を回
転させることにより、容易に把持状態を解除することが
可能である。

【００７６】続いて、左側溶接ヘッド４２Ａおよび右側
溶接ヘッド４２Ｂの駆動機構について、図１４〜図１９
を用いて説明する。なお、図１４は、溶接ロボット４０
の左側溶接ヘッド４２Ａを拡大して示す側面図、図１５
は、溶接ロボット４０がライザ管１９を把持した状態で
の各溶接ヘッド４２Ａ、４２Ｂの動作を説明する平面図
である。また、図１６は、左側溶接ヘッド４２Ａの溶接
トーチ４６およびその支持部５６を拡大して示す平面
図、図１７は、図１６におけるＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ矢視
断面図、図１８は、左側溶接ヘッド４２Ａの溶接トーチ
４６およびその支持部５６を拡大して示す側面図および
図１９は、図１８に示す溶接トーチ４６およびその支持
部５６のノズル側から見た図（正面図）である。

【００７７】図１４〜図１９によれば、左側溶接ヘッド
４２Ａの多軸型アーム４５の第１の関節部５０は、第１
の上腕部５１をＺ1a軸を中心にθ1a方向に沿って回動さ
せるための第１の回動機構１２０を備えており、また、
第２の関節部５２は、第２の上腕部５３をＺ2a軸を中心
にθ2a方向に回動させるための第２の回動機構１２１を
備えている。

【００７８】多軸型アーム４５の第１の上腕部５１は、
駆動軸が第１の回動機構１２０と機械的に連結され該駆
動軸を回動させることにより第１の回動機構１２０を駆
動させる減速機付きサーボモータ（第１のサーボモー
タ）１２２と、この第１のサーボモータ１２２の駆動軸
変位を検出してパルスデータを後述する制御装置にフィ
ードバックすることにより第１の上腕部５１の回動位置
を検出するパルスエンコーダ（第１のエンコーダ）１２
３とを備えている。

【００７９】また、第１の上腕部５１は、駆動軸が第２
の回動機構１２１と機械的に連結され該駆動軸を回動さ
せることにより第２の回動機構１２１を駆動させる減速
機付きサーボモータ（第２のサーボモータ）１２４と、
この第２のサーボモータ１２４の駆動軸変位を検出して
パルスデータを後述する制御装置にフィードバックする
ことにより第２の上腕部５３の回動位置を検出するパル
スエンコーダ（第２のエンコーダ）１２５とを備えてい
る。

【００８０】第２の上腕部５３は、該第２の上腕部５３
をＺ2a軸に沿ってテレスコピック状に伸縮させるための
上腕用伸縮機構１２６と、駆動軸が上腕用伸縮機構１２
６と機械的に連結され該駆動軸を回動させることにより
その上腕用伸縮機構１２６を駆動させる減速機付きサー
ボモータ（第３のサーボモータ）１２７と、この第３の
サーボモータ１２７の駆動軸変位を検出してパルスデー
タを後述する制御装置にフィードバックすることにより
第２の上腕部５３の伸縮位置を検出するパルスエンコー
ダ（第３のエンコーダ）１２８とを備えている。

【００８１】また、多軸型アーム４５の第３の関節部５
４は、前腕部５５をＹ1a軸を中心にθ3a方向に沿って回
動させるための前腕用回動機構１３０を備えており、前
腕部５５のクランプ部４１側に突出したフレームＦＭ２
内には、駆動軸が前腕用回動機構１３０と機械的に連結
され該駆動軸を回動させることにより前腕用回動機構１
３０を駆動させる減速機付きサーボモータ（第４のサー
ボモータ）１３１と、この第４のサーボモータ１３１の
駆動軸変位を検出してパルスデータを後述する制御装置
にフィードバックすることにより前腕部５５の回動位置
を検出するパルスエンコーダ（第４のエンコーダ）１３
２とが設けられている。

【００８２】前腕部５５は、その前腕部５５をＹ1a軸に
沿ってテレスコピック状に伸縮させるための前腕用伸縮
機構１３３と、駆動軸が前腕用伸縮機構１３３と機械的
に連結され該駆動軸を回動させることにより前腕用伸縮
機構１３３を駆動させる減速機付きサーボモータ（第５
のサーボモータ）１３４と、この第５のサーボモータ１
３４の駆動軸変位を検出してパルスデータを後述する制
御装置にフィードバックすることにより前腕部５５の伸
縮位置を検出するパルスエンコーダ（第５のエンコー
ダ）１３５とを備えている。

【００８３】さらに前腕部５５の溶接トーチ支持部側の
先端部には、駆動軸が溶接トーチ支持部５６の後述する
溶接トーチ移動用（水平送り用）駆動機構と機械的に連
結され該駆動軸を回動させることにより水平送り用駆動
機構を駆動させる減速機付きサーボモータ（第６のサー
ボモータ）１３６と、この第６のサーボモータ１３６の
駆動軸変位を検出してパルスデータを後述する制御装置
にフィードバックすることにより溶接トーチの移動位置
（水平送り位置）を検出するパルスエンコーダ（第６の
エンコーダ）１３７とが設けられている。

【００８４】前腕部５５の先端部に取り付けられた溶接
トーチ支持部５６は、図１６〜図１９に示すように、前
腕部５５の先端部に連結され、前腕部５５の伸縮方向
（Ｙ1a軸、Ｙ1b軸方向）に直交する方向（図中Ｘ1a方
向）に通路が形成されたフレーム１４０と、このフレー
ム１４０内に長手方向が上記Ｘ1a方向に沿うように配設
された矩形状かつその長手方向両側面が開口の溶接トー
チ支持用フレーム１４１とを備え、溶接トーチ４６は、
溶接トーチ支持用フレーム１４１の中心部分に図中Ｘ1a
方向に沿って設置されている。

【００８５】また、溶接トーチ支持部５６は、溶接トー
チ支持用フレーム１４１をＸ1a方向、すなわち、このＸ
1a方向に平行かつ溶接トーチ４６の中心を通る中心軸Ｘ
oaに沿ってスライド自在に支持し、かつ第６のサーボモ
ータ１３６の駆動軸１３６ａに機械的に連結された水平
送り用駆動機構１４３とを備えており、この水平送り用
駆動機構１４３は、第６のサーボモータ１３６の駆動に
基づく駆動軸１３６ａの回転により溶接トーチ支持用フ
レーム１４１および溶接トーチ４６を一体にＸoa軸方向
に沿ってスライド（水平送り）させるようになってい
る。

【００８６】溶接トーチ４６は、その一端が溶接トーチ
支持用フレーム１４１における一方の開口部からＸoa軸
に沿って突出しており、その突出した一端部からＸoa軸
に直交する方向（図１８、図１９中下方（ＺＴ方向））
にさらに突出するように取り付けられたイナートガス供
給用ノズル１４４と、ノズル１４４に対して一端部がノ
ズル１４４からさらにＺＴ方向に突出するように取り付
けられたアーク発生用ティグ電極棒１４５と、溶接トー
チ４６内に配設されノズル１４４に対して不活性ガス
（イナートガス）を供給し、かつティグ電極棒１４５に
対して溶接電流を供給するケーブル１４６とを備えお
り、このケーブル１４６を介して冷却水をも供給して溶
接トーチ４６全体を水冷するように構成されている。

【００８７】なお、図中の符号１４７はワイヤ供給装置
６１から供給された電極ワイヤを表しており、電極ワイ
ヤ１４７は、溶接トーチ支持用フレーム１４１内の所定
位置（例えば図１７に示す溶接トーチ４６の下側）にＸ
oa軸に沿って形成されたワイヤ供給用孔を介してティグ
電極棒１４５の近傍の溶接可能位置に配設され、上述し
たワイヤ供給装置６１の駆動によりワイヤ供給口１４８
を介して溶接可能位置に対して順次送給されるようにな
っている。

【００８８】このように構成された溶接トーチ４６は、
ケーブル１４６から供給されたイナートガス雰囲気中に
おいてティグ電極棒１４５を溶接箇所に対して近付けて
その溶接箇所とティグ電極棒１４５との間にアークを発
生させ、そのアーク熱により電極ワイヤ１４７を溶融す
ることにより溶接箇所の溶接を行なうようになってい
る。

【００８９】一方、水平送り用駆動機構１４３は、溶接
トーチ４６の溶接位置、つまり溶接部（ノズル１４４の
先端のティグ電極棒１４５（その先端））の中心軸（Ｘ
oa軸）方向に沿った位置（水平送り位置）を変化させる
機構であり、フレーム１４０に取り付けられ溶接トーチ
支持用フレーム１４１をＸoa軸に沿ってガイドしながら
スライド自在に支持するガイド支持部１５０と、第６の
サーボモータ１３６の駆動軸１３６ａに噛合され駆動軸
１３６ａと一体に回転するピニオンギヤ１５１と、溶接
トーチ支持用フレーム１４１の長手方向に沿った一側面
上の所定位置（例えば図１７における上面の前腕部５５
側端部）にＸoa軸に沿って固設され、かつピニオンギヤ
１５１に噛合されたラック１５２とを備えており、第６
のサーボモータ１３６の駆動軸１３６ａおよびピニオン
ギヤ１５１が正逆方向に回転した時に、このピニオンギ
ヤ１５１の正逆方向の回転によりラック１５２を介して
溶接トーチ支持用フレーム１４１が溶接トーチ４６と一
体にガイド支持部１５０によりガイドされながらＸoa軸
に沿って移動し、この移動に応じて溶接トーチ４６の溶
接部１４５ａ（ティグ電極棒先端）がＸoa軸に沿ってフ
レーム１４０、すなわち前腕部５５に対して接離する方
向へ移動する。この結果、溶接トーチ４６のＸoa軸上に
おける溶接部１４５ａの位置、すなわち、Ｘoa軸上の溶
接位置（水平送り位置）を変化できるように構成されて
いる。また、溶接トーチ４６を含む溶接トーチ支持部５
６全体は、前腕部５５のＹ1a軸に沿った伸縮により前腕
部５５と一体にＹ1a軸に沿って移動し、かつ第２の上腕
部５３のＺ2a軸に沿った伸縮により第２の上腕部５３お
よび前腕部５５と一体にＺ2a軸に沿って移動する（図１
８におけるＺ2a軸に平行なＺ2a' 軸参照）。

【００９０】したがって、溶接トーチ４６に対して例え
ば下方かつＸoa軸に沿って溶接箇所が存在する場合、溶
接トーチ４６をＸoa軸に沿って移動させながら溶接箇所
に対して溶接を実行するが、このとき、溶接トーチ支持
部５６全体をＸoa軸（溶接方向）に直交するＹ1a軸に沿
って交互に動かすことにより、ウイービング溶接を実行
可能になっている。また、溶接トーチ４６をＸoa軸に沿
って移動させながら溶接トーチ支持部５６全体をＺ2a'
軸に沿って移動させることにより、溶接箇所と溶接トー
チ４６の溶接部１４５ａとの間隔、すなわちアークギャ
ップを制御して良好な溶接を行なうことができるように
構成されている。

【００９１】また、溶接トーチ４６を含む溶接トーチ支
持部５６全体は、第１の関節部５０の第１の回動機構１
２０の作動により多軸型アーム４５と一体にＺ1a軸を中
心にθ1a方向に回動し、また、第２関節部５２の第２の
回動機構１２１の作動により第３の関節部５４および前
腕部５５と一体にＹ1a軸を中心にθ2a方向に回動するよ
うになっている。

【００９２】なお、図１６、図１７および図１９におい
て、符号１５３は、溶接箇所をモニタするために溶接ト
ーチ支持用フレーム１４１に対してその溶接箇所をモニ
タ可能な位置（例えば、図１９に示すように、ティグ電
極棒先端の溶接部１４５ａ近傍を撮像する位置）に取り
付けられた光ファイバースコープを表しており、この光
ファイバースコープ１５３を介して撮像された画像を後
述する制御装置を介して操作コンソールのディスプレイ
に送信して表示することにより、溶接箇所を正確に把握
することができる。

【００９３】また、右側溶接ヘッド４２Ｂの多軸型アー
ム４５および溶接トーチ４６の構成については、上述し
た左側溶接ヘッド４２Ａの多軸型アーム４５および溶接
トーチ４６の構成と同一であるため、その説明を省略す
る（なお、移動方向は、右側溶接ヘッド４２Ｂにおいて
は、θ1a→θ1b、θ2a→θ2b、Ｚ2a→Ｚ2b、Ｙ1a→Ｙ1
b、θ3a→θ3bおよびＸ1a（Ｘoa）→Ｘ1b（Ｘob）とな
る）。

【００９４】以上のように構成した左側溶接ヘッド４２
Ａ、右側溶接ヘッド４２Ｂによれば、多軸型アーム４５
の各駆動機構（第１の回動機構１２０、第２の回動機構
１２１、上腕用伸縮機構１２６、前腕用回動機構１３
０、前腕用伸縮機構１３３および水平送り用駆動機構１
４３）の動作により、溶接トーチ４６をスカラ座標系空
間（円筒座標系空間）内において、すなわち、θ1a方
向，θ1b方向、θ2a方向，θ2b方向およびθ3a方向，θ
3b方向に沿ってそれぞれ移動させることができ、かつ溶
接トーチ４６の溶接部１４５ａを直交座標系空間内にお
いて、すなわち、Ｘoa軸方向，Ｘob方向、Ｙ1a方向，Ｙ
1b方向およびＺ2a' 方向，Ｚ2b' 方向に沿ってそれぞれ
移動させることができるため、溶接トーチ４６の溶接部
１４５ａの設定位置に関する自由度を飛躍的に向上させ
て狭隘部における溶接作業を可能にしている。

【００９５】特に、第３の関節部５４を介して前腕部５
５を回転させて溶接トーチ４６をＺ軸（Ｚ2a軸，Ｚ2b
軸）に沿うように配置した状態において、第１の関節部
５０および第２の関節部５２を介して多軸型アーム４５
をθ1a方向，θ1b方向およびθ2a方向，θ2b方向に沿っ
てライザ管１９に近付く側へ旋回させることにより、図
２０に示すように、溶接トーチ４６を含む多軸型アーム
４５全体を折り畳んでクランプ部４１のフレーム４３に
沿って配置することができる（なお、この多軸型アーム
４５の折り畳み動作を「多軸型アーム４５をクランプ部
４１に収納する」と表現する）。

【００９６】続いて、上述したように構成された溶接ロ
ボット４０の制御系システムの概略構成について、図２
１〜図２２を用いて説明する。

【００９７】図２１は、溶接ロボット４０の上述した各
溶接ヘッド４２Ａ、４２Ｂを遠隔制御するための制御系
システム全体の概略構成を示すブロック図である。

【００９８】図２１によれば、溶接ロボット４０の制御
系システムは、耐ノイズ型の基板に多数の回路素子（半
導体素子等）を搭載して構成され溶接ロボット４０全体
（クランプ部４１、左側溶接ヘッド４２Ａおよび右側溶
接ヘッド４２Ｂ）を統括して制御する制御装置（コント
ローラ）１６０と、この制御装置１６０に対して溶接に
係わる情報をマニュアルで入力し、かつ制御装置１６０
から送られた溶接に係わる情報を表示（アウトプット）
可能なコンソール１６１と、所定の溶接条件を設定して
制御装置１６０に送信し、かつ制御装置１６０から送ら
れた溶接結果データ等を出力するパーソナルコンピュー
タ（パソコン）１６２と、制御装置１６０からのコント
ロールの下で左側溶接ヘッド４２Ａおよび右側溶接ヘッ
ド４２Ｂのティグ電極棒１４５や各サーボモータ等に電
流を供給し、かつ必要に応じて溶接ロボット４０の他の
構成要素に対して駆動電流を供給するための溶接電源１
６３Ａおよび１６３Ｂと、この溶接電源１６３Ａおよび
１６３Ｂから送られた電流に基づいて駆動し、冷却水を
各溶接ヘッド４２Ａ、４２Ｂの溶接トーチ４６にそれぞ
れ供給してその溶接トーチ４６を冷却する水冷装置１６
４と、所定量のイナートガスを保持する保持部１６５ａ
および溶接電源１６３Ａおよび１６３Ｂから送られた電
流に基づいて駆動して保持部１６５ａに保持されたイナ
ートガスをその圧力や流量等を調整しながら各溶接ヘッ
ド４２Ａ、４２Ｂの溶接トーチ４６にそれぞれ供給する
レギュレータ等の供給制御部１６５ｂを有するイナート
ガス供給部１６５とを備えている。

【００９９】制御系システムの各構成要素（制御装置１
６０、コンソール１６１、パソコン１６２、溶接電源１
６３Ａ、１６３Ｂ、水冷装置１６４）は、圧力容器２か
ら離れた遠隔場所に設置されている。

【０１００】コンソール１６１は、図２１に示すよう
に、ティーチング・倣い機能を行なうための入力手段お
よび制御装置１６０に対して各制御機能を実行させる入
力手段として、マニュアル操作用の左側操作パネル１６
６Ａおよび右側操作パネル１６６Ｂを備えており、ロボ
ット操作者は、左側操作パネル１６６Ａおよび右側操作
パネル１６６Ｂをマニュアルで操作して制御装置１６０
に対して左側溶接ヘッド４２Ａおよび右側溶接ヘッド４
２Ｂを駆動させるための指令を入力可能になっている。

【０１０１】また、ロボット操作者は、左側操作パネル
１６６Ａおよび右側操作パネル１６６Ｂをマニュアルで
操作して制御装置１６０を介して左側溶接ヘッド４２Ａ
および右側溶接ヘッド４２Ｂ（その多軸型アーム４５）
を実際に動かしてティーチング・倣い機能を実行するこ
とにより、溶接作業における多軸型アーム４５の各動作
部（第１の関節部５０等）の位置や動作順序等を表すロ
ボット軌道制御データや溶接電流・電圧値等の溶接施工
データを含む溶接作業実行データを該制御装置１６０に
対して記憶させることが可能になっている。

【０１０２】また、コンソール１６１は、各溶接ヘッド
４２Ａ、４２Ｂの光ファイバースコープ１５３から制御
装置１６０を介して送られた溶接箇所を表す画像を表示
するためのディスプレイ１６７を備えている。

【０１０３】パソコン１６２は、例えば数値やロボット
言語で表された上記ロボット軌道データや溶接施工デー
タを含む溶接作業実行データ（溶接作業プログラム）を
制御装置１６０に対して送信してその制御装置１６０に
記憶させることが可能になっている。

【０１０４】なお、本実施形態においては、上記溶接作
業実行データとして、ライザ管１９上において図３乃至
図５に示したライザブレース２０に対して所定の溶接実
行位置に支持された溶接ロボット４０（クランプ部４
１、左側溶接ヘッド４２Ａおよび右側溶接ヘッド４２
Ｂ）がライザブレース２０の４つの溶接箇所（継手部３
５ａ、３５ｂ〜３８ａ、３８ｂ）に対して適切に溶接作
業を実行するためのデータがコンソール１６１やパソコ
ン１６２から送られて制御装置１６０に記憶されてい
る。

【０１０５】図２２は、制御装置１６０の機能ブロック
構成として、左側溶接ヘッド４２Ａを制御するための機
能ブロック構成を示す図である。

【０１０６】制御装置１６０は、コンソール１６１やパ
ソコン１６２から送られた溶接作業実行データを記憶す
る記憶部１７０を有しており、コンソール１６１から送
られたクランプ部把持指令に応じてクランプ部４１を制
御して溶接ロボット４０をライザ管１９の所定位置にク
ランプさせるクランプ制御機能や、コンソール１６１か
ら送られた溶接作業実行指令に応じて記憶部１７０に記
憶された溶接作業実行データを読み込んで多軸型アーム
４５の各動作部（第１の関節部５０、第２の関節部５
２、第１の上腕部５１、第２の上腕部５３、第３の関節
部５４、前腕部５５、溶接トーチ４６の溶接部１４５
ａ）の回動角度および移動位置をそれぞれ制御して溶接
作業を自動的に実行させる機能を備えている。

【０１０７】クランプ用モータ制御部１７１は、クラン
プ用モータ４４Ｍの駆動タイミングや駆動速度を制御す
る機能であり、第１の動作制御部１７２は、第１のエン
コーダ１２３からフィードバックされたパルスデータに
応じて第１のサーボモータ１２２の駆動タイミング、駆
動速度および駆動量を制御して、第１の回動機構１２０
を介して第１の関節部５０の回動角度を溶接作業実行デ
ータに基づいて求められた目標角度に一致させる機能を
表している。また、第２の動作制御部１７３は、第２の
エンコーダ１２５からフィードバックされたパルスデー
タに応じて第２のサーボモータ１２４の駆動タイミン
グ、駆動速度および駆動量を制御して、第２の回動機構
１２１を介して第２の関節部５２の回動角度を溶接作業
実行データに基づいて求められた目標角度に一致させる
機能であり、第３の動作制御部１７４は、第３のエンコ
ーダ１２８からフィードバックされたパルスデータに応
じて第３のサーボモータ１２７の駆動タイミング、駆動
速度および駆動量を制御して、上腕用伸縮機構１２６を
介して第２の上腕部５３の伸縮位置を溶接作業実行デー
タに基づいて求められた目標位置に一致させる機能を表
している。

【０１０８】さらに、第４の動作制御部１７５は、第４
のエンコーダ１３２からフィードバックされたパルスデ
ータに応じて第４のサーボモータ１３１の駆動タイミン
グ、駆動速度および駆動量を制御して、前腕用回動機構
１３０を介して第３の関節部５４の回動角度を溶接作業
実行データに基づいて求められた目標角度に一致させる
機能であり、第５の動作制御部１７６は、第５のエンコ
ーダ１３５からフィードバックされたパルスデータに応
じて第５のサーボモータ１３４の駆動タイミング、駆動
速度および駆動量を制御して、前腕用伸縮機構１３３を
介して前腕部５５５の伸縮位置を溶接作業実行データに
基づいて求められた目標位置に一致させる機能を表して
いる。

【０１０９】そして、第６の動作制御部１７７は、第６
のエンコーダ１３７からフィードバックされたパルスデ
ータに応じて第６のサーボモータ１３６の駆動タイミン
グ、駆動速度および駆動量を制御して、水平送り用駆動
機構１４３を介して溶接トーチ支持部５６の移動位置、
すなわち溶接トーチ４６の溶接部１４５ａの水平方向送
り位置を溶接作業実行データに基づいて求められた目標
位置に一致させる機能を表している。

【０１１０】また、ワイヤ供給制御部１７８は、ワイヤ
速度検出用エンコーダ６４からフィードバックされたパ
ルスデータに応じてワイヤ供給用モータ６２の駆動速度
を制御して、ワイヤ供給機構６３を介してワイヤ供給速
度を溶接作業実行データに基づいて求められた速度に一
致させる機能を表しており、溶接電源制御部１７９は、
溶接電源１６３Ａを介してティグ電極棒１４５に送られ
る電流・電圧値や水冷装置１６４へ送られる電流・電圧
値を制御する機能を表している。

【０１１１】そして、イナートガス制御部１８０は、イ
ナートガス供給部１６５の供給制御部１６５ｂを介して
溶接トーチ４６に対するイナートガスの供給開始や供給
停止等の供給制御、および上記溶接トーチ４６に供給さ
れるイナートガスの圧力や流量調整等を行なう機能を表
している。

【０１１２】上述した第１の動作制御部１７２〜第６の
動作制御部１７７、ワイヤ供給制御部１７８、溶接電源
制御部１７９およびイナートガス制御部１８０で表した
各機能は、左側溶接ヘッド４２Ａだけでなく右側溶接ヘ
ッド４２Ｂに対しても個別に実行される機能であり、し
たがって、制御装置１６０は、各動作制御機能を同時に
実行することにより、左側溶接ヘッド４２Ａおよび右側
溶接ヘッド４２Ｂの各動作軸（各左側溶接ヘッド４２Ａ
および右側溶接ヘッド４２Ｂで第１のサーボモータ〜第
６のサーボモータとワイヤ供給用モータの７軸ずつ都合
１４軸）を同時に制御することが可能になっている。

【０１１３】なお、上述した制御装置１６０の１４軸同
時制御機能を含む各機能（第１の動作制御部１７１〜第
６の動作制御部１７７、ワイヤ供給制御部１７８、溶接
電源制御部１７９およびイナートガス制御部１８０）
は、耐ノイズ型の基板上に構成された上記記憶部１７０
としての半導体メモリ、インターフェース回路および少
なくとも１つのマイクロプロセッサ等を備えたコンピュ
ータ回路により具体化される。

【０１１４】次に、圧力容器２の内壁２ａに仮付けされ
たライザブレースを上述した溶接ロボット４０を用いて
溶接する際の全体動作について図２３〜３８を用いて説
明する。

【０１１５】既設のライザブレースを切断除去した後に
仮付けされた新品のライザブレース２０における溶接箇
所（継手部３５ａ、３５ｂ〜３８ａ、３８ｂ）を溶接す
る際において、ロボット操作者は、図２３に示すよう
に、予め溶接トーチ４６を含む多軸型アーム４５をクラ
ンプ部４１に収納した状態の溶接ロボット４０をチェー
ンＣおよびチェーン支持部１８１で吊り下げる。続い
て、溶接ロボット４０を予め水が張られた圧力容器２の
上方から圧力容器内壁２ａと炉心シュラウド外壁３ａと
の間であり多数の配管が配置された狭隘部Ｎに吊り込
み、ライザ管１９の中心軸（図中Ｚ軸、なお、同図中の
Ｘ軸〜Ｚ軸は、前掲図３〜図５に示した座標軸と同一と
する）に沿って図中下方に吊り下ろしていく。

【０１１６】このとき、溶接トーチ４６を含む多軸型ア
ーム４５がクランプ部４１に収納されているため、溶接
ロボット４０を狭隘部Ｎにおいて下方に吊り下ろす際
に、溶接トーチ４６を含む多軸型アーム４５が狭隘部Ｎ
における他の配管等の構造部材に衝突したり、引っ掛か
ったりする危険性が回避され、容易かつ迅速に溶接ロボ
ット４０をライザ管配設位置まで吊り下ろすことが可能
になる。

【０１１７】そして、ライザ管１９の最上部付近に溶接
ロボット４０が到達すると、ロボット操作者は、溶接ロ
ボット４０をそのクランプ部フレーム４３の両先端部の
間からライザ管１９に近付けてライザ管１９をフレーム
４３内の円弧状内周面４３ｂ近傍のライザ管クランプ領
域Ｒ内に配置させる。次いで、溶接ロボット４０をさら
にライザ管１９の中心軸方向であるＺ軸方向に沿って移
動（下降）させていき、溶接ロボット４０がライザブレ
ース２０に対して所定の溶接実行位置（ライザブレース
２０の仮止め位置に対する所定高さ）まで到達すると、
ロボット操作者は、図２４に示すように、チェーンＣお
よびチェーン支持部１８１を操作して溶接ロボット４０
をＺ軸を中心に回転させて、クランプ部４１に収納され
た多軸型アーム部４５を溶接箇所である上側アーム２４
ａおよび２５ａと上側パッド支持部２２ａおよび２３ａ
との継手部３５ａおよび３６ａの略上方に位置させる。

【０１１８】このとき、ロボット操作者は、コンソール
１６１（左側操作パネル１６５Ａおよび右側操作パネル
１６５Ｂ）を操作して制御装置１６０にクランプ部把持
指令を送信し、制御装置１６０は、送信されたクランプ
部把持指令に応じてクランプ用モータ制御部１７１の機
能を実行してクランプ用モータ４４Ｍを介してクランプ
機構４１を駆動させる。この結果、クランプ機構４１が
駆動して一対の把持アーム７０によりライザ管１９が把
持され（図２５におけるクランプ機構４１の実線部分参
照）、図２６に示すように、溶接ロボット４０がライザ
管１９におけるライザブレース溶接実行位置に対して固
定保持される。

【０１１９】溶接ロボット４０がライザ管１９のライザ
ブレース溶接実行位置に対して固定保持された状態にお
いて、ロボット操作者は、フレーム上面の装着部６５か
らチェーンＣを外し、さらに圧力容器２から水を抜き去
って容器２内の雰囲気を大気とした後でコンソール１６
１を操作して制御装置１６０に溶接作業実行指令を送信
する。制御装置１６０は、送信された溶接作業実行指令
に応じて記憶部１７０に記憶された溶接作業実行データ
を読み込み、この読み込んだ溶接作業実行データに基づ
いて第１〜第６の動作制御部１７２〜１７７の機能を実
行し、各多軸型アーム４５の先端の溶接トーチ４６を最
初の溶接箇所である継手部３５ａおよび３６ａにそれぞ
れ移動させる。

【０１２０】すなわち、制御装置１６０の制御により第
１の動作部１７２および第２の動作部１７３の機能が実
行され第１のサーボモータ１２２および第２のサーボモ
ータ１２４を介して第１の回動機構１２０および第２の
回動機構１２１が駆動することにより、左側溶接ヘッド
４２Ａの多軸型アーム４５および右側溶接ヘッド４２Ｂ
の多軸型アーム４５は、それぞれクランプ部収納位置か
らライザ管１９に対して離れる方向へθ1a、θ1bおよび
θ2a、θ2bに沿って旋回してクランプ部４１のフレーム
４３から張り出し、各アーム４５の前腕部５５がライザ
ブレース２０の上側アーム２４ａおよび２５ａの外側面
側の上方に移動する。

【０１２１】そして、制御装置１６０により継手部３５
ａおよび３６ａの位置に応じて第３の動作制御部１７４
〜第６の動作制御部１７７の機能が実行されて第３のサ
ーボモータ１２７、第４のサーボモータ１３１、第５の
サーボモータ１３４、第６のサーボモータ１３６を介し
て上腕用伸縮機構１２６、前腕用回動機構１３０、前腕
用伸縮機構１３３および水平送り用駆動機構１４３が駆
動することにより、各多軸型アーム４５の第２上腕部５
３の伸長・回転、前腕部５５の伸縮・回転および溶接ト
ーチ４６（溶接トーチ支持部５６）の水平送りが行われ
る。この結果、図２７に示すように、各多軸型アーム４
５の溶接トーチ４６の溶接部１４５ａがライザブレース
２０の上側アーム２４ａ、２５ａの継手部３５ａ、３６
ａの一端部（例えば上側アーム２４ａおよび２５ａの外
側面側の端部）の上方に位置し、かつ溶接トーチ４６の
中心軸Ｘoa軸およびＸob軸がそれぞれ継手部３５ａおよ
び３６ａの形成方向Ｘs およびＸt に平行に位置する。

【０１２２】次いで制御装置１６０により第３の動作制
御部１７４の機能が実行されて第３のサーボモータ１２
７および上腕用伸縮機構１２６を介して各多軸型アーム
４５の第２の上腕部５３が伸縮し、図２８に示すように
溶接トーチ４６の溶接部１４５ａが継手部３５ａおよび
３６ａの一端部にそれぞれ接触する。そして、この各溶
接部１４５ａの継手部３５ａおよび３６ａに対する接触
に応じてその継手部３５ａおよび３６ａに対して溶接作
業が開始される。

【０１２３】すなわち、制御装置１６０のイナートガス
制御部１８０の制御の下でイナートガス供給部１６５の
供給制御部１６５ｂを介して保持部１６５ａに保持され
たイナートガスが各溶接トーチ４６に供給され、この各
溶接トーチ４６に供給されたイナートガスは、ティグ電
極棒１４５の周囲に噴出して溶接部分を空気等から遮断
するイナートガス雰囲気を形成する。

【０１２４】次いで、制御装置１６０のワイヤ供給制御
部１７８の制御の下でワイヤ供給モータ１６２およびワ
イヤ供給機構１６３を介して電極ワイヤ１４７が所定の
供給速度で供給されながら、制御装置１６０により溶接
電源制御部１７９の機能が実行されて各ティグ電極棒１
４５に電流が供給される。この結果、イナートガス雰囲
気中において継手部３５ａおよび３６ａと各ティグ電極
棒１４５との間にアークが発生して電極ワイヤ１４７が
溶融し、継手部３５ａおよび３６ａがティグ溶接され
る。

【０１２５】以下、上述した溶接作業と同時に、制御装
置１６０により第６の動作制御部１７７の機能が実行さ
れて第６のサーボモータ１３６および水平送り用駆動機
構１４３が駆動することにより、図２９乃至図３１に示
すように、各溶接トーチ４６の溶接部１４５ａがＸoa軸
（Ｘs 軸）およびＸob軸（Ｘt 軸）に沿って各継手部３
５ａおよび３６ａ全体に亘って繰り返し移動して各継手
部３５ａおよび３６ａ全体に対してティグ溶接が行われ
る。

【０１２６】このとき、溶接部１４５ａのＸoa軸（Ｘs
軸）およびＸob軸（Ｘt 軸）に沿った移動とともに、制
御装置１６０の制御の下で第５の動作制御部１７６の機
能を実行して前腕用伸縮機構１３３を介して各溶接トー
チ４６全体（溶接トーチ４６、溶接トーチ支持部５６）
をＸoa軸およびＸob軸に直交するＹ1a軸およびＹ1b軸に
沿って交互に揺動させることにより、各継手部３５ａお
よび３６ａに対してウイービング溶接を行っている。ま
た、溶接トーチ４６がＸoa軸、Ｘob軸およびＹ1a軸、Ｙ
1b軸に沿ってそれぞれ移動してウイービング溶接が実行
されている際において、制御装置１６０の制御の下で必
要に応じて第３の動作制御部１７４の機能を実行して上
腕用伸縮機構１２６を介して溶接トーチ４６全体をＺ2
a' 軸およびＺ2b' に沿って昇降させて溶接箇所である
継手部３５ａおよび３６ａと溶接トーチ４６の溶接部１
４５ａとの間隔であるアークギャップを制御しており、
アークギャップを安定的に維持して良好な溶接を行って
いる。

【０１２７】上述したアークギャップ制御によるウイー
ビングを用いたティグ溶接が継手部３５ａおよび３６ａ
に対して繰り返し実行され、上側アーム２４ａおよび２
５ａと上側パッド支持部２２ａおよび２３ａが溶接され
ると、次の溶接箇所である下側アーム２４ｂおよび２５
ｂの継手部３５ｂおよび３６ｂに溶接トーチ４６を移動
させるために、制御装置１６０により第１の動作部１７
２および第２の動作部１７３の機能が実行されて第１の
サーボモータ１２２および第２のサーボモータ１２４を
介して第１の回動機構１２０および第２の回動機構１２
１が駆動する。

【０１２８】この第１の回動機構１２０および第２の回
動機構１２１の駆動の結果、各多軸型アーム４５は、そ
れぞれ上側アーム３５ａおよび３６ａの上方からその上
側アーム３５ａおよび３６ａに対して外方へθ1a、θ1b
およびθ2a、θ2bに沿って旋回し、各多軸型アーム４５
における第３の関節部５４から溶接トーチ４６までは、
図３２に示すように、上側アーム３５ａおよび３６ａの
上方から離れてその上側アーム３５ａおよび３６ａの外
側面からさらに外方へ張り出される。

【０１２９】続いて制御装置１６０により第３の動作制
御部１７４の機能が実行されて第３のサーボモータ１２
７を介して上腕用伸縮機構１２６が駆動する。この結
果、上側アーム３５ａおよび３６ａからそれぞれ外方へ
張り出された各多軸型アーム４５は、その第２上腕部５
３の作動により伸長して、図３３に示すように、各多軸
型アーム４５の溶接トーチ４６がライザブレース２０の
下側アーム２４ｂおよび２５ｂ（その継手部３５ｂおよ
び３６ｂ）の上面と略同一の高さに位置する。

【０１３０】そして、制御装置１６０により次の溶接箇
所である下側アーム２４ｂおよび２５ｂの継手部３５ｂ
および３６ｂの位置に応じて第４の動作制御部１７５〜
第６の動作制御部１７７の機能が実行されて第４のサー
ボモータ１３１、第５のサーボモータ１３４および第６
のサーボモータ１３６を介して前腕用回動機構１３０、
前腕用伸縮機構１３３および水平送り用駆動機構１４３
が駆動することにより、各多軸型アーム４５の第２上腕
部５３の回転、前腕部５５の伸縮・回転および溶接トー
チ４６の水平送りが行われる。この結果、図３４に示す
ように各多軸型アーム４５の溶接トーチ４６の溶接部１
４５ａがライザブレース２０の下側アーム２４ｂおよび
２５ｂの継手部３５ｂおよび３６ｂの一端部上方に位置
し、かつ溶接トーチ４６の中心軸Ｘoa軸およびＸob軸が
それぞれ継手部３５ｂおよび３６ｂの形成方向Ｘs およ
びＸt に平行に位置する。

【０１３１】以下、継手部３５ａ、３６ａの場合と同様
に、図３５に示すように、下側アーム２４ｂおよび２５
ｂの継手部３５ｂ、３６ｂに対してアークギャップ制御
によるウイービングを用いたティグ溶接が繰り返し実行
されて下側アーム２４ｂおよび２５ｂと下側パッド支持
部２３ｂおよび２４ｂが溶接され、この結果アーム２４
ａ、２４ｂおよび２５ａ、２５ｂとパッド支持部２２
ａ、２２ｂおよび２３ａ、２３ｂとの溶接が完了する。

【０１３２】続いて、次の溶接箇所であるライザ管支持
固定部２７の端部２９ａ、２９ｂおよび３０ａ、３０ｂ
とアームのライザ管側先端部２４ａ1 、２４ｂ1 および
２５ａ1 、２５ｂ1 との間の継手部３７ａ、３７ｂおよ
び３８ａ、３８ｂに対しても、上述したアーム２４ａ、
２４ｂおよび２５ａ、２５ｂとパッド支持部２２ａ、２
２ｂおよび２３ａ、２３ｂとの間の継手部３５ａ、３５
ｂおよび３６ａ、３６ｂに対する溶接手順と略同様に溶
接ロボット４０を用いてティグ溶接が自動的に行われ、
その結果、ライザブレース２０は、パッド支持部２２
ａ、２２ｂおよび２３ａ、２３ｂを介して圧力容器内壁
２ａに溶接される。

【０１３３】以上の動作手順によりライザブレース２０
の圧力容器内壁２ａに対する溶接作業が全て完了する
と、制御装置１６０は、第３の動作制御部１７４の機能
を実行して前腕部５５を回転させることにより、溶接ト
ーチ４６をＺ軸に沿ってその先端の溶接部１４５ａがク
ランプ部４１の方を向くように（Ｘ軸に対して略直交す
るように）配置し、次いで第１の動作制御部１７２およ
び第２の動作制御部１７３の機能を実行して第１のサー
ボモータ１２２および第２のサーボモータ１２４を介し
て第１の回動機構１２０および第２の回動機構１２１を
駆動させることにより、各多軸型アーム４５をθ1a方
向，θ1b方向およびθ2a方向，θ2b方向に沿ってライザ
管１９に近付く側へ旋回させる。この結果、溶接トーチ
４６を含む各多軸型アーム４５全体は図３６に示すよう
に折り畳まれてクランプ部４１に収納される。

【０１３４】各多軸型アーム４５全体がクランプ４１に
収納されると、ロボット操作者は、圧力容器２内に水を
張った後で溶接ロボット４０のフレーム上面の図示しな
い装着部（図７参照）に対してチェーンＣを装着し、図
示しないチェーン支持部材（図２３参照）およびチェー
ンＣを介して溶接ロボット４０を吊持する。チェーンＣ
を介して溶接ロボット４０が吊持されると、ロボット操
作者は、コンソール１６１を操作して制御装置１６０に
クランプ部解除指令を送信し、制御装置１６０は、送信
されたクランプ部解除指令に応じてクランプ用モータ制
御部１７１の機能を実行してクランプ用モータ４４Ｍを
介してクランプ機構４４を駆動させる。このクランプ機
構４４の駆動により一対の把持アーム７０によるライザ
管１９把持状態が解除され（図１１におけるクランプ機
構４４の実線部分および図２５におけるクランプ機構４
４の２点鎖線部分参照）、溶接ロボット４０は、図３７
に示すように、チェーンＣおよびチェーン支持部により
吊り下げられた状態になる。

【０１３５】そして、ロボット操作者は、図３８に示す
ように、ライザ管１９の中心軸（Ｚ軸）に沿って図中上
方へ吊り上げて圧力容器２の外へ出すことにより、溶接
ロボット４０を用いた新品のライザブレース２０の溶接
作業を終了する。

【０１３６】以上詳細に述べたように、本実施形態によ
れば、溶接ロボット４０の形状を工夫して溶接手段であ
る溶接トーチ４６を有する多軸型アーム４５をクランプ
部４１に収納した状態でその溶接ロボット４０をライザ
管１９の中心軸方向に沿って移動させることができるた
め、溶接対象となるライザブレース２０が原子炉内の圧
力容器内壁２ａと炉心シュラウド外壁３ａとの間の狭隘
部に設置されていても、その溶接ロボット４０を容易か
つ迅速にライザブレース２０付近まで搬送し、また溶接
終了後にライザブレース２０から狭隘部を介して原子炉
外へ移動することができる。

【０１３７】さらに、本実施形態によれば、溶接ロボッ
ト４０が所定の溶接実行位置に到達した際に溶接ロボッ
ト４０自体がライザ管１９をクランプしてそのライザ管
１９に対して固定配置されるため、溶接ロボット４０を
溶接実行位置に対して容易かつ安定的に設置することが
できる。

【０１３８】そして、本実施形態によれば、溶接ロボッ
ト４０における多軸型アーム４５の駆動により溶接トー
チ４６をスカラ座標系と直交座標系とを含むハイブリッ
ド座標系において三次元方向に移動させることができる
ため、狭隘部に配置された溶接箇所に対しても容易かつ
良好な溶接を行なうことができる。

【０１３９】すなわち、本実施形態で具体的に示した溶
接ロボット４０を用いて、これまで実現が困難とされて
きた狭隘部に設置されたライザブレース２０を自動的に
溶接することを可能にしたため、狭隘部に設置された老
朽化したライザブレースを新品に交換して原子炉の安全
性・信頼性を高度に維持することができる。

【０１４０】なお、本実施形態では、圧力容器２内にお
いて、チェーンＣ等の吊下部材を用いて人手により溶接
ロボット４０をライザブレース２０近傍まで吊り下ろし
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、例え
ば、溶接ロボット４０をライザ管１９の外周面上を自動
的に走行させるようにしてもよい。

【０１４１】例えば、図３９は、本実施形態の変形例と
して、ライザ管１９の外壁をその中心軸方向および周方
向に沿って走行可能な自走式の溶接ロボット２００の概
略構成を示す斜視図である。図３９によれば、本変形例
の溶接ロボット２００のライザ管１９を把持するクラン
プ部４１は、上述したクランプ機構４４が取り付けられ
たフレーム４３と、このクランプ用フレーム４３のアー
ム型溶接ヘッド４２（多軸アーム４５）取付側の一側面
に対向する他側面（図中上面）に設置された上記ライザ
管周方向および中心軸方向走行用の走行装置２０１を有
している。

【０１４２】走行装置２０１は、フレーム４３と略同一
形状である平面視で略馬蹄形状を有し、フレーム４３の
他側面（上面）がそのフレーム４３の他側面と対向する
一側面（図中下面）における後述する旋回テーブル部に
固設された周方向走行用フレーム２０２と、この周方向
走行用フレーム２０２に取り付けられフレーム４３およ
びアーム型溶接ヘッド４２をライザ管１９の周方向に沿
ってその外壁上を一体に走行させる周方向走行機構２０
３（後掲図４１参照）とを備えている。

【０１４３】また、走行装置２０１は、フレーム４３と
略同一形状である平面視で略馬蹄形状を有し、周方向走
行用フレーム２０２の他側面（図中上面）と向かい合う
一側面（図中下面）がその周方向走行用フレーム２０２
の他側面に固設された軸方向走行用フレーム２０４と、
この軸方向走行用フレーム２０４に取り付けられライザ
管１９に接離する方向に移動してライザ管１９の外周面
を挟持し、そのライザ管１９を挟持した状態でクランプ
部４１全体、すなわち溶接ロボット２００全体をライザ
管１９の中心軸に沿ってその外壁上を走行させる走行用
クランプ機構２０５（後掲図４３参照）とを備えてい
る。

【０１４４】図４０は、周方向走行用フレーム２０２を
その一側面（図３９における下面）側から見た際の平面
図であり、図４１は、周方向走行機構２０３の一例を示
すための図３９におけるＡ−Ａ矢視断面図である。ま
た、図４２は、図４１におけるＢ−Ｂ矢視断面図であ
る。

【０１４５】図４０乃至図４２によれば、周方向走行用
フレーム２０２は、平面視で略馬蹄形状で縦断面が略逆
Ｕ字形を成す底面開口のフレーム本体２１０を有してお
り、そのフレーム本体２１０の円弧状外周面２１０ａの
上面からの長さは、円弧状内周面２１０ｂの上面からの
長さよりも長くなっている。フレーム本体２１０の円弧
状外周面２１０ａの下端部には、上面と平行に内方に向
けて突出するように底壁部２１１が固設されている。こ
の底壁部２１１は、その円弧状内周面側先端部がフレー
ム本体２１０の円弧状内周面２１０ｂに沿った面に対し
てギャップが形成されるように円弧状外周面２１０ａの
下端部に設けられている。

【０１４６】周方向走行機構２０３は、フレーム本体２
１０の円弧状内周面２１０ａの下端部に対して上記内周
面２１０ａに沿ってＬ形ガイド２１２を介してライザ管
１９の中心Ｏ' を中心として回動自在に取り付けられた
旋回用ギヤ２１５を備えている。

【０１４７】この旋回用ギヤ２１５は、円弧状内周面２
１０ｂの形状に対応した略馬蹄形状を成し、その外側面
の上端部に円弧状（馬蹄状）ギヤが形成されている。

【０１４８】また、周方向走行機構２０３は、旋回用ギ
ヤ２１５の下端部にネジ等で締結された略馬蹄形状の旋
回テーブル２１６を備えている。この旋回テーブル２１
６は、底壁部２１１の軸方向走行用フレーム側底面（下
面）２１１ａに設置されたＬ形ガイド２１７を介してそ
の底壁部下面２１１ａに摺動自在に当接して配置されて
おり、この旋回テーブル２１６により、底壁部２１１の
円弧状内周面側先端部と旋回用ギヤ２１５との間のギャ
ップを塞ぐようになっている。

【０１４９】この旋回テーブル２１６は、旋回用ギヤ２
１５の回動に応じてその旋回用ギヤ２１５と一体にライ
ザ管１９の中心Ｏ' を中心として回動するように構成さ
れている。また、この旋回テーブル２１６の下面は、フ
レーム４３の他側面（上面）に固設されている。

【０１５０】さらに、周方向走行機構２０３は、周方向
走行用フレーム２０２内に設置されており、フレーム本
体２１０および底壁部２１１に対してライザ管１９の中
心軸に沿うようにベアリングＢを介して回動自在に支持
された伝達シャフト２２０ａおよび２２０ｂと、これら
の伝達シャフト２２０ａおよび２２０ｂに同軸状に取り
付けられ旋回用ギヤ２１５に噛合連結された平歯車２２
１と、伝達シャフト２２１の上端部に同軸状に取り付け
られた第１のベベルギヤ２２２ａおよび２２２ｂとを備
えている。

【０１５１】伝達シャフト２２０ａおよび２２０ｂは、
それらシャフト２２０ａおよび２２０ｂの中心およびラ
イザ管１９の中心Ｏ' を通る線分とＬ1 軸とが成す角度
γ1およびγ2 が等しくなるように、Ｌ1 軸に対して対
称的に配置されている。

【０１５２】一方、図４１に示すように、周方向走行機
構２０３は、第１のベベルギヤ２２２ａおよび２２２ｂ
を回動させるための回動機構２２５を備えており、この
回動機構２２５は、周方向走行用フレーム２０２の内部
に配置されている。

【０１５３】すなわち、回動機構２２５は、周方向走行
用フレーム２０２内のＬ1 軸上に配置され、かつ外部等
に設置され制御装置（図２１参照）に接続されたモータ
２２６Ｍの出力軸のギヤに噛合連結された第２のベベル
ギヤ２２７を備えており、この第２のベベルギヤ２２７
は、モータ２２６Ｍの回転に応じてライザ管１９の中心
軸に平行な軸を回転軸として回転するようになってい
る。

【０１５４】また、回動機構２２５は、ライザ管１９の
中心軸に直交する方向に沿い、かつその一端部が伝達シ
ャフト２２０ａおよび２２０ｂの近傍に配置されるよう
に、軸受台２２８ａおよび２２８ｂを介して前記周方向
走行用フレーム２０２に回動自在に支持されたシャフト
２３０ａおよび２３０ｂを備えており、このシャフト２
３０ａおよび２３０ｂの第２のベベルギヤ２２７側の他
端部は、回転軸直交変換用の第３のベベルギヤ２３２ａ
および２３２ｂを介して第２のベベルギヤ２２７にそれ
ぞれ連結されている。

【０１５５】一方、上記シャフト２３０ａおよび２３０
ｂの伝達シャフト２２０ａおよび２２０ｂ側の一端部に
は、回転軸直交変換用の第４のベベルギヤ２４０ａおよ
び２４０ｂがそれぞれ取り付けられており、この第４の
ベベルギヤ２４０ａおよび２４０ｂは、これら第４のベ
ベルギヤ２４０ａおよび２４０ｂの軸に対して直交する
軸を有する第１のベベルギヤ２２２ａおよび２２２ｂに
それぞれ噛合連結されている。

【０１５６】このように構成された周方向走行機構２０
３によれば、シャフト２３０ａおよび２３０ｂは、制御
装置２１によるモータ２２６Ｍの駆動に基づく第２のベ
ベルギヤ２２７の回動に応じて第３のベベルギヤ２３２
ａおよび２３２ｂを介してライザ管１９の中心軸に直交
する軸を回転軸として回動し、第１のベベルギヤ２２２
ａおよび２２２ｂは、そのシャフト２３０ａおよび２３
０ｂの回動に応じて第４のベベルギヤ２４０ａおよび２
４０ｂを介して回動する。そして、この第１のベベルギ
ヤ２２２ａおよび２２２ｂの回動に応じて伝達シャフト
２２０ａおよび２２０ｂを介して平歯車２２１が回動す
ることにより、旋回用ギヤ２１５および旋回テーブル２
１６が一体に回動するようになっている。

【０１５７】また、図４３は、軸方向走行用フレーム２
０４および走行用クランプ機構２０５の一例の概略構成
を示すための図３９におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
図４３によれば、軸方向走行用フレーム２０４は、クラ
ンプ部４１のフレーム４３と略同一の形状（馬蹄形状）
および構成を成している（なお、符号は、４３ａ〜４３
ｃから２０４ａ〜２０４ｃに変更している）。

【０１５８】また、走行用クランプ機構２０５は、クラ
ンプ部４１のクランプ機構４４と比べて把持アームの一
部の構成が異なるのみであり、その他の構成はクランプ
機構４４と同等であるため、同一の符号を付してその説
明は省略する。

【０１５９】図４３に示すように、走行用クランプ機構
２０５の各把持アーム本体１０６Ａの両端部には、ライ
ザ管１９を把持し、かつライザ管１９の外壁上を走行す
るためのローラ２４４、２４４がそれぞれ設置されてい
る。

【０１６０】図４４は、把持アーム本体１０６Ａの端部
に設置されたローラ２４４を拡大して示す斜視図であ
り、図４５は、ローラ２４４がライザ管１９を把持した
状態での図４４におけるＤ−Ｄ矢視断面図である。

【０１６１】図４４および図４５によれば、ローラ２４
４、２４４は、弾性部材（例えばゴム）等のライザ管１
９の金属表面に対して摩擦力を生じる材質で構成されて
おり、円筒状を成している。また、把持アーム本体１０
６Ａの一端部には、ローラ２４４の直径よりも短く半径
よりも長い深さでそのライザ管１９に面する側の内側面
１０６ａ' から長方形状にローラ設置用の溝２４５が形
成されており、ローラ２４４は、その長手方向（支軸の
軸心方向）がライザ管１９の中心軸に対して直交し、か
つその支軸２４４ａが溝２４５の長手方向に沿って溝２
４５の中央に位置するように配設されている。この結
果、ローラ２４４のライザ管１９側に対向する部分の外
周面が溝２４５および把持アーム本体１０６Ａの内側面
１０６ａ'からライザ管１９に向かって突出しており、
その突出した外周面２４４ｂが対ライザ管把持面となっ
ている。

【０１６２】また、ローラ２４４の支軸２４４ａは把持
アーム本体１０６Ａの先端部に設置された回動機構（例
えば走行用モータ、走行用ギヤ等）２４６に取り付けら
れており、この回動機構２４６は制御装置（図２１参
照）に接続されている。

【０１６３】そして、ローラ２４４は、制御装置の制御
に基づく回動機構２４６の作動に応じて支軸２４４ａを
介して図中α方向に回動するようになっている（なお、
回動機構２４６が作動しなければ、支軸２４４ａは回動
せず、ローラ２４４も回動せずに固定されている）。

【０１６４】このように構成された本変形例に係わる溶
接ロボット２００によれば、クランプ機構４４と同様
に、走行装置２０１の走行用クランプ機構２０５のスラ
イドナット８７ａ、８７ｂのスライド運動に基づく作動
連結手段７２（第１のリンク９０、第２のリンク９１）
の作動により把持アーム７０（アームホルダ１０５、把
持アーム本体１０６Ａ）をライザ管１９に向けて移動さ
せて、ライザ管１９の外周面の内、中心Ｏ' を挟んでＬ
2 軸に沿って互いに対向し、かつその対向角がβ＝約６
０°の範囲における周縁部１９ｂ、１９ｂをローラ２４
４の突出した外周面２４４ｂで押圧するように構成され
ている。

【０１６５】したがって、ライザ管１９は、一対の把持
アーム７０の把持アーム本体１０６Ａの各ローラ２４
４、２４４により外周面の計４か所を、ライザ管１９の
中心軸に向かう押圧力により把持されることになり、溶
接ロボット２００がライザ管１９に対して安定して固定
保持される。

【０１６６】上述した一対の把持アーム７０（アームホ
ルダ１０５、把持アーム本体１０６Ａ）のローラ２４４
がライザ管１９を把持した状態において、例えばスプリ
ング調整ボルト１０１をきつく締めて把持アーム７０の
ライザ管１９に対する把持力、すなわちローラ２４４、
２４４のライザ管１９への押圧力をさらに増大させる。
そして、制御装置１６０を介して回動機構２４６を作動
させてローラ２４４、２４４を所定方向へ回動させる
と、ローラ２４４、２４４とライザ管１９外壁との摩擦
力により走行装置２０１を含む溶接ロボット２００は、
ライザ管１９の外周面上をその中心軸方向に沿って例え
ば下方へ走行する。そして、溶接ロボット２００のクラ
ンプ部４１に収納された多軸型アーム部４５が溶接実行
位置にまで到達すると、回動機構２４６の作動を終了さ
せて溶接ロボット２００の走行を停止させる。

【０１６７】このとき、例えばクランプ部４１に収納さ
れた多軸型アーム部４５が溶接箇所の上方に位置してい
ない場合においては、制御装置１６０によりモータ２２
６Ｍが駆動して第２のベベルギヤ２２７および第３のベ
ベルギヤ２３２ａおよび２３２ｂを介してシャフト２３
０ａおよび２３０ｂが回動し、第１のベベルギヤ２２２
ａおよび２２２ｂは、このシャフト２３０ａおよび２３
０ｂの回動に応じて第４のベベルギヤ２４０ａおよび２
４０ｂを介して回動する。

【０１６８】第１のベベルギヤ２２２ａおよび２２２ｂ
が回動すると、伝達シャフト２２０ａおよび２２０ｂを
介して平歯車２２１が回動するため、旋回用ギヤ２１５
および旋回テーブル２１６が一体に回動し、この結果、
旋回テーブル２１６の上面に固設されたクランプ用フレ
ーム４３は、旋回用ギヤ２１５および旋回テーブル２１
６と一体にライザ管１９の中心軸を中心に回転する。

【０１６９】そして、クランプ部４１に収納された多軸
型アーム部４５が溶接箇所の上方に位置すると、モータ
２２６Ｍの駆動を停止させて旋回用ギヤ２１５・旋回テ
ーブル２１６およびクランプ用フレーム４３の回転を停
止させる。

【０１７０】以下、前掲図２５〜図３６に示す動作処理
を行なうことにより、溶接箇所に対して自動的に溶接を
行なうことができ、この溶接終了後に、上記制御装置１
６０を介して回動機構２４６を作動させてローラ２４
４、２４４を上述した溶接前の所定方向とは逆方向に回
転させることにより、ローラ２４４、２４４とライザ管
１９外壁との摩擦力により走行装置２０１を含む溶接ロ
ボット２００をライザ管１９の外周面上をその中心軸方
向に沿って例えば上方へ走行させて溶接ロボット２００
の自動回収作業を行なって、全ての溶接工程を終了す
る。

【０１７１】すなわち、本変形例によれば、走行装置２
０１を用いることにより溶接ロボット２００をライザ管
１９を把持した状態でその中心軸に沿って制御装置の制
御の下で自動的に走行させることができ、かつ必要に応
じて溶接ロボット２００をライザ管１９の中心軸を中心
に自動的に回転させることができるため、溶接ロボット
２００を圧力容器２内においてライザ管１９の中心軸に
沿って移動させ、ライザ管１９の中心軸を中心に回転さ
せて溶接実行位置に設置する際に、上述したチェーン等
の吊下部材を用いた人手による吊り下ろし作業、吊り上
げ作業および回転作業を行なう必要がない。この結果、
上述した本実施形態の溶接ロボットを用いた効果に加え
て、溶接ロボットの溶接実行位置への設置工程および溶
接ロボットの溶接実行位置からの回収工程が非常に容易
になり、溶接作業（溶接ロボット設置作業）に係る作業
人員およびそのコストを低減させるといった新たな効果
を得ることができる。

【０１７２】なお、本変形例によれば、走行装置の周方
向走行機構の一例として、回動機構２２５等に基づいて
旋回用ギヤ２１５および旋回テーブル２１６を回転させ
ることによりクランプ用フレーム４３をライザ管の中心
軸を中心に回転させたが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、溶接ロボット２００（アーム型溶接ヘッド
４２が取り付けられたクランプ用フレーム４３）をライ
ザ管１９の中心軸を中心に回転させることができる構成
であれば、どのような構成であってもよい。

【０１７３】また、本変形例では、走行用クランプ機構
の一例として、一対の把持アーム７０の把持アーム本体
１０６Ａの内周面側に設けたローラ２４４、２４４によ
り溶接ロボットをライザ管１９の外周面上でその中心軸
方向に沿って走行させたが、本発明はこれに限定される
ものではなく、溶接ロボットをライザ管１９を把持した
状態でその外周面上を走行できるものであれば、どのよ
うな構成であってもよい。

【０１７４】さらに、本実施形態およびその変形例によ
れば、多軸型アームとして、一対の双腕型かつ７軸同時
制御型アームを用いたが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、多軸型アームの先端に取り付けられる溶接
トーチを三次元的に移動できるアームであれば１本ある
いは複数本でもよく、また、制御軸も７軸に限定される
ものではない。

【０１７５】そして、本実施形態およびその変形例によ
れば、産業設備の狭隘部に設置された配管あるいは配管
関連機器として、原子炉内の圧力容器内壁と炉心シュラ
ウドの外壁との間に設置されたジェットポンプのライザ
ブレースを溶接する場合を例にとって説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、各種産業設備（火
力発電プラント、水力発電プラント等）の狭隘部に設置
された配管自体、あるいは配管に取り付けられる支持金
具等の各種の部材に対する溶接に用いることが可能であ
る。

【０１７６】なお、本実施形態およびその変形例によれ
ば、溶接箇所に対する溶接としてティグ溶接を用いた
が、本発明はこれに限定されるものではなく、ミグ溶接
等各種の溶接を用いることが可能である。

【０１７７】また、上記説明はほとんど全て溶接につい
て行なったが、本発明は溶断にも適用することができ
る。

【０１７８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、配管
あるいは配管関連機器の溶接・溶断箇所が配管周辺の狭
隘部分に配設されていても、遠隔からの操作により溶接
ロボットを配管に沿って搬送し、その溶接ロボットを配
管上の溶接・溶断箇所に応じた溶接・溶断実行位置に対
して安定的に固定配置することができ、しかも、配管上
に固定配置した溶接ロボットにおける溶接トーチを多軸
型アームを介して三次元的に移動させることができるた
め、狭隘部中の溶接・溶断箇所に対して容易かつ良好な
溶接・溶断を行なうことができる。

【０１７９】したがって、本発明で詳細に説明した溶接
ロボットを用いることにより、これまで実現が困難とさ
れてきた狭隘部に設置された配管自体あるいは配管関連
機器の溶接・溶断箇所を自動的に溶接・溶断することが
できるため、狭隘部に設置された老朽化した配管自体あ
るいは配管関連機器の補修、あるいは新品への交換を行
なうことが可能になり、原子炉等の産業設備の安全性・
信頼性をさらに向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における溶接対象となるラ
イザブレースを有する原子炉の圧力容器の構成を示す断
面図。

【図２】図１における圧力容器内壁と炉心シュラウドの
外壁との間に設置されたジェットポンプおよびライザブ
レースを拡大して示す図。

【図３】本発明の実施の形態における溶接対象となるラ
イザブレースの全体構成を示す斜視図。

【図４】本発明の実施の形態における溶接対象となるラ
イザブレースの全体構成を示す平面図。

【図５】本発明の実施の形態における溶接対象となるラ
イザブレースの全体構成を示す側面図。

【図６】ライザ管を把持した状態での本発明の実施の形
態に係わる溶接ロボットの全体構成を概略的に示す斜視
図。

【図７】圧力容器側から見た状態での本実施形態の溶接
ロボットの全体構成を示す正面図。

【図８】本実施形態の溶接ロボットの全体構成を示す平
面図。

【図９】本実施形態の溶接ロボットの全体構成を示す側
面図。

【図１０】図６〜図９に示した溶接ロボットにおけるク
ランプ部のクランプ機構の概略構成を示す展開図（一部
断面図）。

【図１１】クランプ部のフレームおよびクランプ機構の
概略構成を示すための図１０におけるＸＩ−ＸＩ矢視断
面図。

【図１２】クランプ部のクランプ機構のクランプ用モー
タおよびモータ駆動軸を示す図。

【図１３】図１２におけるＸＩＩ−ＸＩＩ矢視断面図。

【図１４】溶接ロボットの左側溶接ヘッドを拡大して示
す側面図。

【図１５】溶接ロボットがライザ管を把持した状態での
各溶接ヘッドの動作を説明する平面図。

【図１６】左側溶接ヘッドの溶接トーチ部を拡大して示
す平面図。

【図１７】図１６におけるＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ矢視断面
図。

【図１８】左側溶接ヘッドの溶接トーチ部を拡大して示
す側面図。

【図１９】図１８に示す溶接トーチ部のノズル側から見
た正面図。

【図２０】多軸型アーム全体を折り畳んでクランプ部の
フレームに沿って配置した多軸型アーム収納状態を示す
図。

【図２１】本実施形態の溶接ロボットの制御系システム
全体の概略構成を示すブロック図。

【図２２】左側溶接ヘッドを制御するための制御装置の
機能ブロック構成を示す図。

【図２３】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、溶接ロボットを吊り下ろ
す動作を説明するための図。

【図２４】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、溶接ロボットを吊り下ろ
しながら方向転換する動作を説明するための図。

【図２５】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、溶接ロボットのクランプ
部によりライザ管を把持する動作を説明するための図。

【図２６】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、溶接ロボットをライザ管
におけるライザブレース溶接実行位置に対して設置する
動作を説明するための図。

【図２７】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、溶接ロボットの溶接トー
チをライザブレースの上側アームの継手部に位置決めす
る動作を説明するための図。

【図２８】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、溶接作業の開始動作を説
明するための図。

【図２９】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、上側アームの継手部に沿
った溶接トーチのを繰り返し移動に基づく溶接動作を説
明するための図。

【図３０】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、上側アームの継手部に沿
った溶接トーチのを繰り返し移動に基づく溶接動作を説
明するための図。

【図３１】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、上側アームの継手部に沿
った溶接トーチのを繰り返し移動に基づく溶接動作を説
明するための図。

【図３２】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、溶接ロボットの多軸型ア
ームの張り出し動作を説明するための図。

【図３３】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、溶接ロボットの多軸型ア
ームを下側アーム側へ移動する際の動作を説明するため
の図。

【図３４】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、溶接ロボットの溶接トー
チをライザブレースの下側アームの継手部に位置決めす
る動作を説明するための図。

【図３５】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、溶接作業の繰り返し動作
を説明するための図。

【図３６】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、溶接終了後に多軸型アー
ムをクランプ部に収納する動作を説明するための図。

【図３７】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、溶接ロボットのライザ管
に対する把持状態を解除してチェーンにより吊持した状
態を示す図。

【図３８】本実施形態の溶接ロボットを用いて溶接する
際の全体動作を表す図であり、溶接ロボットの吊り上げ
動作を説明するための図。

【図３９】ライザ管を把持した状態での本実施形態の変
形例に係わる溶接ロボットの全体構成を概略的に示す斜
視図。

【図４０】図３９における周方向走行用フレームをその
一側面（図３９中下面）側から見た際の平面図。

【図４１】図３９におけるＡ−Ａ矢視断面図。

【図４２】図４１におけるＢ−Ｂ矢視断面図。

【図４３】図３９に係わる変形例の溶接ロボットにおけ
るクランプ部のフレームおよびクランプ機構の概略構成
を示すための図３９におけるＣ−Ｃ矢視断面図。

【図４４】一方の把持アームの一端部に設置されたロー
ラを拡大して示す斜視図。

【図４５】ローラがライザ管を把持した状態での図４４
におけるＤ−Ｄ矢視断面図。

【符号の説明】

２ａ原子炉内壁３ａ炉心シュラウド外壁１９ライザ管１９ａ，１９ｂ周縁部２０ライザブレース２２ａ、２２ｂおよび２３ａ、２３ｂパッド支持部２４ａ、２４ｂおよび２５ａ、２５ｂアーム３５ａ、３５ｂおよび３６ａ、３６ｂ継手部３７ａ、３７ｂおよび３８ａ、３８ｂ継手部４０、２００溶接ロボット４１クランプ部４２アーム型溶接ヘッド４２Ａ左側溶接ヘッド４２Ｂ右側溶接ヘッド４３フレーム４３ａフレーム先端部４３ｂフレーム円弧状内周面４３ｃ開口部４４クランプ機構４４Ｍクランプ用モータ４５多軸型アーム４６溶接トーチ５０第１の関節部５１第１の上腕部５２第２の関節部５３第２の上腕部５４第３の関節部５５前腕部５６溶接トーチ支持部６０ワイヤドラム６１ワイヤ供給装置６２ワイヤ供給モータ６３ワイヤ供給機構６４ワイヤ供給速度検出用エンコーダ６５装着部７０把持アーム７１駆動手段７２作動連結種だ７３ガイド機構７５歯車機構７６回転軸７７レンチ用ロッド穴８０減速用ウォーム８１ウォームギヤ８２送りネジ８５右ネジ８６左ネジ８７ａ、８７ｂスライドナット８８スライドガイド９０第１のリンク９１第２のリンク９２、９３、９６、９８ピン（支軸）９４調整用リンク９５固定軸９７開閉動作用リンク１００段付き孔１０１ネジ孔１０２スプリング調整ボルト１０５アームホルダ１０６、１０６Ａ把持アーム本体１０６ａ対ライザ管把持面１０６ｃ外斜面１１０ガイドピン１２０第１の回動機構１２１第２の回動機構１２２第１のサーボモータ１２３第１のエンコーダ１２４第２のサーボモータ１２５第２のエンコーダ１２６上腕用伸縮機構１２７第３のサーボモータ１２８第３のエンコーダ１３０前腕用回動機構１３１第４のサーボモータ１３２第４のエンコーダ１３３前腕用伸縮機構１３４第５のサーボモータ１３５第５のエンコーダ１３６第６のサーボモータ１３７第６のエンコーダ１４１溶接トーチ支持用フレーム１４３水平送り用駆動機構１４４イナートガス供給用ノズル１４５ティグ電極棒１４７電極ワイヤ１５０ガイド支持部１５１ピニオンギヤ１５２ラック１６０制御装置１６１コンソール１６２パーソナルコンピュータ１６３Ａ、１６３Ｂ溶接電源１６６Ａ左側操作パネル１６６Ｂ右側操作パネル１７０記憶部１７１クランプ用モータ制御部１７２第１の動作制御部１７３第２の動作制御部１７４第３の動作制御部１７５第４の動作制御部１７６第５の動作制御部１７７第６の動作制御部１７８ワイヤ供給制御部１７９溶接電源制御部２０１走行装置２０２周方向走行用フレーム２０３周方向走行機構２０４軸方向走行用フレーム２０５走行用クランプ機構２１５旋回用ギヤ２１６旋回テーブル２２０ａ、２２０ｂ伝達シャフト２２１平歯車２２２ａ、２２２ｂ第１のベベルギヤ２２５回動機構２２７第２のベベルギヤ２２８ａ、２２８ｂ軸受台２３０ａ、２３０ｂシャフト２３２ａ、２３２ｂ第３のベベルギヤ２４０ａ、２４０ｂ第４のベベルギヤ２４４ローラ２４４ａ支軸２４５溝２４６回動機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＧ２１Ｃ 19/02 Ｇ２１Ｃ 19/02 Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配管周辺の狭隘部分における当該配管を
含む配管関連機器の溶接または溶断箇所に対して溶接ま
たは溶断を行なう溶接ロボットであって、前記配管を包むように配置された略馬蹄形状のフレーム
およびこのフレーム内に設置され前記配管に対して互い
に接離する方向に移動して当該配管の外周面を把持する
一対の把持アームを有するクランプ部と、一端部が前記
クランプ部に取り付けられ他端部が三次元方向に移動で
きる多軸型アームと、この多軸型アームの他端部に取り
付けられ当該他端部の移動に応じて一体に移動する前記
溶接または溶断作業実行用の溶接トーチとを備えたこと
を特徴とする溶接ロボット。
【請求項２】前記多軸型アームは、前記クランプ部フ
レームにおける前記配管の中心軸に交わる一側面に取り
付けられた第１の関節部およびこの第１の関節部に連結
され当該第１の関節部の中心軸に対して直交する方向に
延びる第１の上腕部を有し、当該第１の上腕部が前記第
１の関節部を介して前記クランプ部フレームの幅の範囲
内外方向に沿って回動可能な第１のアーム部と、前記第
１の上腕部の先端部に連結された第２の関節部およびこ
の第２の関節部に連結され当該第２の関節部の中心軸に
沿って延びる第２の上腕部を有し、この第２の上腕部が
前記第２の関節部を介して前記第２の関節部の中心軸を
回転軸として回動し、かつその回転軸に沿ってテレスコ
ピック状に伸縮自在な第２のアーム部と、前記第２の上
腕部の先端部に連結された第３の関節部およびこの第３
の関節部に連結され当該第３の関節部の中心軸に沿って
延びる前腕部を有し、この前腕部が第３の関節部を介し
て前記第３の関節部の中心軸を回転軸として回動し、か
つその回転軸に沿ってテレスコピック状に伸縮自在な第
３のアーム部と、前記前腕部の先端部に取り付けられ前
記溶接トーチを前記前腕部の伸縮方向に直交する方向に
沿って移動自在に支持する溶接トーチ支持部とを備えた
ことを特徴とする請求項１記載の溶接ロボット。
【請求項３】前記多軸型アームは一対の双腕型多軸型
アームであり、各多軸型アームの前記第１の関節部は、
前記クランプ部フレームの一側面における前記配管を挟
んで互いに対向する位置にそれぞれ取り付けられたこと
を特徴する請求項２記載の溶接ロボット。
【請求項４】前記クランプ部の一対の把持アームは前
記配管を挟んで略対称的に配置され、その把持アーム本
体の両端部の前記配管に対向する側面が当該配管の中心
に対して略円弧状を成す対配管把持面とされており、前
記クランプ部は、前記各把持アーム駆動用の駆動力を生
成する駆動手段と、この駆動手段と把持アームとを機械
的に連結し、前記駆動手段の駆動力に応じて作動して前
記各把持アームを前記配管に対して接離する方向へ移動
させる作動連結手段と、この作動連結手段による前記各
把持アームの移動方向を規制することにより当該各把持
アームをその対配管把持面が前記配管の中心軸を挟んで
略向かい合う位置まで移動させ、さらにその向かい合っ
た状態から前記各把持アームを前記配管に向けて直線的
に移動させるガイド機構とを備えたことを特徴とする請
求項３記載の溶接ロボット。
【請求項５】前記駆動手段は、前記クランプ部フレー
ムに設置された把持用モータと、この把持用モータの出
力軸に回転軸直交変換用の歯車機構を介して連結され前
記把持用モータの駆動に基づく歯車機構を介した回転駆
動力により正逆回転可能な把持アーム駆動用回転軸と、
両端部に対称的に形成された右ネジおよび左ネジを有
し、前記把持アーム駆動用回転軸に減速機構を介して前
記把持アームの接離方向に沿うように取り付けられ当該
回転軸の正逆回転に応じて正逆回転する送りネジと、こ
の送りネジの右ネジおよび左ネジ部分にそれぞれ螺合さ
れた一対のスライドナットとを備え、前記把持用モータ
の駆動に基づいて減速機構を介して前記送りネジの右ネ
ジおよび左ネジ部分が正逆方向に回転した時に前記一対
のスライドナットが前記送りネジの軸心に沿って互いに
接離する方向に同時に移動するように構成されており、前記作動連結手段は、一端部が前記スライドナットに第
１の支軸を介して回動自在に連結支持されたスライド運
動伝達用リンクと、一端部が前記リンクの他端部に第２
の支軸を介して連結支持された前記把持アームの把持力
調整用のリンクと、一端部が前記把持力調整用リンクの
略中間部に第３の支軸を介して回動自在に連結支持さ
れ、その中間部が前記フレームに固定された固定軸を介
して回動自在に支持され、かつその他端部に前記把持ア
ームが第４の支軸を介して回動自在に連結支持されてお
り、前記把持力調整用リンクに対して前記配管と反対側
に当該調整用リンクと略平行に並設された把持アーム開
閉動作用リンクと、前記把持力調整用リンクの他端部と
把持アーム開閉動作用リンクとをスプリングを介して連
結するスプリング調整ボルトとを備え、前記各スライド
ナットの互いに接離する方向への同時移動に応じてスラ
イド運動伝達用リンクが回動し、このスライド運動伝達
用リンクの回動に応じて把持力調整用リンクおよび把持
アーム開閉動作用リンクが一体に回動して前記各把持ア
ームが前記ガイド機構を介して移動するようになってい
る一方、前記スプリング調整ボルトの締め付け具合を調整して前
記把持力調整用リンクの他端部を前記第３の支軸を中心
に前記把持アーム開閉動作用リンクに対して接離する方
向へ揺動させることにより、前記スプリングの弾性力を
介して前記配管を把持した際の前記把持アームの把持力
を調整可能にしたことを特徴とする請求項４記載の溶接
ロボット。
【請求項６】前記各多軸型アームは、前記第１の上腕
部を前記クランプ部フレームの幅の範囲内外方向に沿っ
て回動させるための第１の回動機構と、前記第２の上腕
部を当該第２の関節部の中心軸を回転軸として回動させ
るための第２の回動機構と、駆動軸が前記第１の回動機
構と機械的に連結され該駆動軸を回動させることにより
当該第１の回動機構を駆動させる第１のサーボモータ
と、この第１のサーボモータの駆動軸変位を検出してパ
ルスデータをフィードバックして前記第１の上腕部の回
動位置を検出する第１のエンコーダと、駆動軸が前記第
２の回動機構と機械的に連結され該駆動軸を回動させる
ことにより当該第２の回動機構を駆動させる第２のサー
ボモータと、この第２のサーボモータの駆動軸変位を検
出してパルスデータをフィードバックすることにより前
記第２の上腕部の回動位置を検出する第２のエンコーダ
と、前記第２の上腕部を前記第２の関節部の中心軸に沿
ってテレスコピック状に伸縮させるための上腕用伸縮機
構と、駆動軸がこの上腕用伸縮機構と機械的に連結され
該駆動軸を回動させることによりその上腕用伸縮機構を
駆動させる第３のサーボモータと、この第３のサーボモ
ータの駆動軸変位を検出してパルスデータをフィードバ
ックすることにより前記第２の上腕部の伸縮位置を検出
する第３のエンコーダと、前記前腕部を前記第３の関節
部の中心軸を回転軸として回動させるための前腕用回動
機構と、駆動軸がこの前腕用回動機構と機械的に連結さ
れ該駆動軸を回動させることにより前記前腕用回動機構
を駆動させる第４のサーボモータと、この第４のサーボ
モータの駆動軸変位を検出してパルスデータをフィード
バックすることにより前記前腕部の回動位置を検出する
第４のエンコーダと、前記前腕部を前記第３の関節部の
中心軸に沿ってテレスコピック状に伸縮させるための前
腕用伸縮機構と、駆動軸がこの前腕用伸縮機構と機械的
に連結され該駆動軸を回動させることにより前腕用伸縮
機構を駆動させる第５のサーボモータと、この第５のサ
ーボモータの駆動軸変位を検出してパルスデータをフィ
ードバックすることにより前記前腕部の伸縮位置を検出
する第５のエンコーダと、前記溶接トーチ支持部に設け
られ前記溶接トーチを前記前腕部の伸縮方向に直交する
方向に沿って支持しながらその方向に沿って移動させる
溶接トーチ移動支持機構と、駆動軸が溶接トーチ移動支
持機構と機械的に連結され該駆動軸を回動させることに
より溶接トーチ移動支持機構を駆動させる第６のサーボ
モータと、この第６のサーボモータの駆動軸変位を検出
してパルスデータをフィードバックすることにより溶接
トーチの移動位置を検出する第６のエンコーダと、ワイ
ヤ供給用モータと、このワイヤ供給用モータの駆動に応
じてワイヤドラムに保持されたワイヤを順次送り出して
溶接トーチに供給するワイヤ供給機構と、ワイヤ供給用
モータの駆動軸変位を検出してパルスデータを出力する
ワイヤ供給速度検出用パルスエンコーダとをそれぞれ備
えており、前記溶接ロボットは、前記各多軸型アームの前記第１〜
第６のパルスエンコーダおよび前記ワイヤ供給速度検出
用パルスエンコーダからフィードバックされたパルスデ
ータに基づいて前記第１〜第６のサーボモータおよび前
記ワイヤ供給用モータを同時あるいは個別に駆動制御し
て前記溶接トーチの溶接電極先端の溶接部の軌道を制御
することにより、当該溶接部を前記溶接箇所に対して自
動的に位置決めしてその溶接箇所に対して自動的に溶接
を実行する溶接制御実行手段を備えたことを特徴とする
請求項５記載の溶接ロボット。
【請求項７】前記把持アーム駆動用回転軸における減
速機構取り付け側と反対側の一端部はクランプ部フレー
ム外部に突出しており、この突出側先端部にレンチ用ロ
ッド穴を設けたことを特徴とする請求項６記載の溶接ロ
ボット。
【請求項８】前記クランプ部フレームにおける前記多
軸型アームが設置された一側面に対向する他側面にチェ
ーン等の吊下部材を装着可能な装着部を設けたことを特
徴とする請求項７記載の溶接ロボット。
【請求項９】前記クランプ部は、このクランプ部に取
り付けられ少なくとも前記クランプ部を前記配管の中心
軸方向および周方向に沿って自動的に走行させる自動走
行装置を備えたことを特徴とする請求項１記載の溶接ロ
ボット。
【請求項１０】前記自動走行装置は、前記配管を包む
ように前記クランプ部に対して取り付けられた略馬蹄形
状の第１の走行用フレームおよびこの第１の走行用フレ
ーム内に設置され前記配管に対して互いに接離する方向
に移動して当該配管の外周面を把持する一対の走行用把
持アームを有し、当該走行用把持アームを介して前記配
管を把持した状態で当該配管の外周面上を前記配管の中
心軸方向に沿って自動的に走行させる軸方向走行用クラ
ンプ手段と、前記配管を包むように配設された略馬蹄形
状の第２の走行用フレーム、前記クランプ部に固設さ
れ、かつ前記配管の中心軸を回転中心として回転自在に
前記第２の走行用フレームに支持された回転テーブルお
よび前記回転テーブルに機械的に連結しその回転テーブ
ルを前記配管中心軸を回転中心として回転させることに
より前記クランプ部を前記配管の周方向に沿って自動的
に走行させる回転機構を有する周方向走行手段とを備え
たことを特徴とする請求項９記載の溶接ロボット。
【請求項１１】前記軸方向走行用クランプ手段の第１
の走行用フレームは前記クランプ部フレームに対して前
記配管の中心軸方向に沿って並設されており、前記軸方向走行用クランプ手段は、支軸の軸心方向が前
記配管の中心軸に対して直交し、かつ前記配管側に対向
する外周面が前記把持アームの内側面から前記配管に向
かって突出するように前記一対の走行用把持アームの両
端部の前記配管に対向する内側面に対して取り付けられ
た略円筒状のローラと、このローラの支軸に機械的に取
り付けられ当該支軸を回転軸として前記ローラを回転さ
せる回動機構とを備え、前記一対の走行用把持アームに
より前記配管の外周面がそのローラの突出した外周面を
介して把持された状態において前記回動機構を作動させ
て当該ローラを回動させることにより、前記走行用クラ
ンプ部を含む溶接ロボットが前記配管の外周面上で自動
的に走行するように構成されたことを特徴とする請求項
１０記載の溶接ロボット。
【請求項１２】前記周方向走行手段の第２の走行用フ
レームは前記クランプ部フレームに対して前記配管の中
心軸方向に沿って並設されており、前記周方向走行手段の回転機構は、前記回転テーブルに
取り付けられ当該回転テーブルと一体に前記配管中心軸
を中心に回転可能な回転ギヤと、前記配管の中心軸に沿
うように前記第２の走行用フレームに回転自在に支持さ
れた第１のシャフトと、この第１のシャフトに同軸状に
取り付けられ前記回転ギヤに噛合連結された歯車機構
と、前記第１のシャフトに同軸状に取り付けられた第１
のシャフト回転用ベベルギヤと、前記配管の中心軸に略
直交する方向に沿い、かつその一端部が前記第１のシャ
フトの近傍に配置されるように前記第２の走行用フレー
ムに回動自在に支持された第２のシャフトと、この第２
のシャフトの他端部に連結され当該第２のシャフトを回
転駆動させる回転駆動部と、前記第２のシャフトにおけ
る一端部に取り付けられ前記第１のシャフト回転用ベベ
ルギヤに噛合連結された回転力伝達用ベベルギヤとを備
えたことを特徴とする請求項１０または１１記載の溶接
ロボット。