JPH11333592A - 自動溶接システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダブルボトムタンク内のような閉空間内にお
ける溶接作業を自動化することにより、溶接作業の作業
能率を向上させるとともに、作業員の負担軽減を図り、
建造船の製造コストの低減等を図ることができるように
する。 【解決手段】 開口部を通じて閉空間２００内に持ち込
まれ、その閉空間２００内で溶接対象箇所１Ａ〜１Ｃに
対応するように配置され着脱自在に取り付けられた走行
レール５と、開口部を通じて閉空間２００内に持ち込ま
れ、走行レール５を走行するように装備された移動台車
３およびその移動台車３に取り付けられた溶接ロボット
７とをそなえ、移動台車３の走行レール５に沿った走行
と溶接ロボット７の溶接アーム７ａの移動動作とを行な
いながら、溶接対象箇所１Ａ〜１Ｃを自動溶接するよう
に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船台ステージ上に
設置された建造船のダブルボトム内の突き合わせ溶接に
用いて好適な、自動溶接システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１９は建造船（コンテナ船）の船倉部
の一部を破断してその構造を模式的に示す部分斜視図で
ある。図１９に示すように、コンテナ船の船倉部１００
０の下方には、アッパプレート１０１とボトムプレート
１０２とで上下を区画されたダブルボトムタンク（ダブ
ルボトム）２００が形成されている。ダブルボトムタン
ク２００内には、内部を船体左右方向に区画するガーダ
１２０や上部ロンジ１１１（図１参照），下部ロンジ１
１２（図１参照）が装備されている（図１，図２参
照）。

【０００３】ところで、コンテナ船をはじめとして、あ
る程度の大型船を建造する場合、船体を長手方向のブロ
ックに分けて各ブロック毎に建造しておき、これらのブ
ロックを船台ステージ上に配置して、各ブロック間を溶
接することより、全体の建造を完了させる工法が、広く
用いられている。この場合の各ブロック間の溶接は、突
き合わせ溶接となるが、例えば、図１９に示すコンテナ
船のダブルボトムタンク２００においては、互いに隣接
するアッパプレート１０１，上部ロンジ１１１，ボトム
プレート１０２，下部ロンジ１１２、ガーダ１２０等が
相互に突き合わせ溶接により接合されている。

【０００４】従来、このような船台ステージ上のコンテ
ナ船の建造における各鋼板の溶接作業においては、開空
間で行なえ且つ単純な平行部分の溶接には、一部、自動
溶接を用いる場合があるが、このような従来の自動溶接
は本格的なものではなく、実際には、ダブルボトムタン
ク２００内の突き合わせ溶接は、溶接技術の優れた作業
員の手作業による溶接が主となっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】さて、近年、新造船の
建造においては、競争激化による理由から、コスト低減
へ向けてあらゆる努力を積み重ねて、自動化，効率化を
推進している。しかしながら、ダブルボトムタンク２０
０内は狭隘で閉鎖された空間であるため作業環境が悪
く、その溶接作業においては作業員の負担が大きいとい
う課題がある。更に、溶接作業の大部分は作業員による
手作業で行なわれることから、作業能率が上がらず、製
造コストの低減を図ることができないという課題もあ
る。

【０００６】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、ダブルボトムタンク内のような閉空間内にお
ける溶接作業を自動化することにより、溶接作業の作業
能率を向上させるとともに、作業員の負担軽減を図り、
建造船の製造コストの低減等を図ることができるように
した、自動溶接システムを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の自動溶接システムは、開口部を介して入出可
能な閉空間内において溶接作業が必要な溶接対象箇所に
自動溶接を施す自動溶接システムであって、開口部を通
じて閉空間内に持ち込まれ、この閉空間内で溶接対象箇
所に対応するように配置され着脱自在に取り付けられた
走行レールと、開口部を通じて閉空間内に持ち込まれ、
走行レールを走行するように装備された移動台車および
この移動台車に取り付けられた溶接ロボットとをそな
え、移動台車の走行レールに沿った走行と溶接ロボット
の溶接アームの移動動作とを行ないながら、溶接対象箇
所を自動溶接することを特徴としている。

【０００８】なお、請求項１記載の自動溶接システムに
おいて、閉空間が、船台ステージ上に設置されアッパプ
レートとボトムプレートとで上下を区画された建造船の
ダブルボトム内であるとともに、開口部が、ダブルボト
ム内に入出できるようにアッパプレートに形成されたマ
ンホールであって、溶接対象箇所が、ダブルボトム内の
ボトムプレート又はガーダ又は上部ロンジ又は下部ロン
ジの突き合わせ溶接部分であってもよい（請求項２）。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明する。図１〜図１８は本発明の一実
施形態としての自動溶接システムを説明するもので、こ
のうち、図１はその構成を模式的に示すダブルボトム内
の透視斜視図、図２はその構成を模式的に示すダブルボ
トムの横断面図側面図である。なお、図２は、便宜上、
車輪付き従動台車４に取り付けられる溶接用ワイヤ供給
装置８（図１０参照）を省略している。

【００１０】本実施形態としての自動溶接システムは、
図１に示すように、走行レール５，移動台車（溶接ロボ
ット移動台車）３，溶接ロボット７および車輪付き従動
台車４（図２参照）をそなえて構成されており、船台ス
テージ上に設置された建造船（図１９参照）の、アッパ
プレート１０１とボトムプレート１０２とで上下を区画
されたダブルボトムタンク２００（ダブルボトム）内の
ボトムプレート１０２，ガーダ１２０，上部ロンジ１１
１，下部ロンジ１１２の突き合わせ溶接部分（溶接線
１）を溶接対象箇所とするものである。

【００１１】なお、図１，図２中、既述の符号と同一の
符号もしくは略同一の部分を示しており、図１に示す溶
接線１Ａ，１Ｂ，１Ｃを境に、これよりも図中左下方の
ブロックＢ１と、図中右上方のブロックＢ２とが、相互
に溶接により結合される。つまり、ブロックＢ１，Ｂ２
は、それぞれ、ボトムプレート１０２とアッパープレー
ト１０１との間にガーダ１２０を溶接され、ボトムプレ
ート１０２の上面には下部ロンジ１１２を、アッパープ
レート１０１の下面には上部ロンジ１１１を溶接された
状態で、船台ステージ上の所要の位置に載置される。こ
れらのブロックＢ１，Ｂ２は、各アッパープレート１０
１，各ボトムプレート１０２，各ガーダ１２０，各上部
ロンジ１１１，各下部ロンジ１１２をそれぞれ相互に溶
接する必要があるが、このうち各ボトムプレート１０
２，各ガーダ１２０，各上部ロンジ１１１，各下部ロン
ジ１１２はダブルボトムタンク２００内で、互いに突き
合わせ溶接することになり、本自動溶接システムは、こ
のような突き合わせ溶接に用いられる。

【００１２】ここで、本システムの各部分を詳細に説明
する。ダブルボトムタンク２００におけるブロックＢ１
とブロックＢ２との突き合わせ溶接は、溶接線１Ａ，１
Ｂ，１Ｃにおいて行なわれる。溶接線１Ｂ，１Ｃは短い
ため溶接ロボット７の溶接アーム７ａの移動ストローク
のみで溶接ロボット７自体を移動させることなく全てを
溶接できるが、溶接線１Ａは長いため溶接ロボット７の
溶接アーム７ａの移動ストロークのみでは、全てを溶接
することができない。そこで、溶接線１Ａに沿うように
溶接ロボット７自体を移動させながら溶接を行なうよう
になっている。

【００１３】走行レール５が、図１，図２に示すよう
に、ダブルボトムタンク２００内において、溶接線１
Ａ，１Ｂ，１Ｃの所定距離内に位置するように且つアッ
パプレート１０１およびボトムプレート１０２と平行に
配置され着脱自在に設置されている。この走行レール５
には、溶接ロボット移動台車３および車輪付き従動台車
４が移動自在に取り付けられており、これらの溶接ロボ
ット移動台車３および車輪付き従動台車４は、ダブルボ
トムタンク２００内を、走行レール５に沿って、アッパ
プレート１０１およびボトムプレート１０２と平行に移
動できるようになっている。

【００１４】図３（Ａ），（Ｂ）はともに走行レール５
の構成を説明するための図で、図３（Ａ）は図２のＤ１
部を拡大して示す図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＤ２矢
視図である。走行レール５は、図３（Ａ），（Ｂ）に示
すように、支持部材５１，レール部５３および継手板５
２をそなえて構成されている。支持部材５１は矩形断面
形状を有する柱状の部材であり、アルミニウム等で構成
されている。又、支持部材５１は軽量化のため中空にな
っており、その内部には強度確保のためのリブが形成さ
れている。

【００１５】この支持部材５１の一側には、レール部５
３を取り付けられるレール取付部５１Ａ，５１Ａが上下
に対をなしてそなえられる。レール部５３は、山形の段
面形状を有するように成形された板状の部材であり、山
側の面が外側を向くように上下対称に配置されて、各レ
ール取付部５１Ａ，５１Ａに図示しないボルト等により
固定されている。

【００１６】また、支持部材５１およびレール部５３
は、ともにマンホール１０３からダブルボトムタンク２
００内に持ち込み易く、且つ、ダブルボトムタンク２０
０内に適当に配設し易いように、適当な長さに分割され
ており、レール部５３を取り付けられた支持部材５１を
ダブルボトムタンク２００内に持ち込んで、ダブルボト
ムタンク２００内で支持部材５１を互いに連結させるこ
とで走行レール５を組み立てるようになっている。

【００１７】このため、支持部材５１の各端部には、継
手板５２，５２′が図示しないボルト等により固定され
ており、各支持部材５１を所定位置に配置して、隣接す
る各端部において、これらの継手板５２，５２′どうし
を蝶ネジ５４により締結することにより、支持部材５１
を互いに連結結合させて所定長さの走行レール５を構成
するようになっている。従って、敷設したいレール長分
だけ支持部材５１を継ぎ足すことで走行レール５を構成
できるようになっている。

【００１８】継手板５２，５２′により支持部材５１を
互いに連結結合されて構成された走行レール５は、図２
に示すように、上下に結合された複数の支持棒５５によ
り上部ロンジ１１１および下部ロンジ１１２に固定され
ており、これにより、走行レール５をダブルボトムタン
ク２００内の溶接線１に沿った所定の位置に配設して、
溶接対象箇所に溶接作業を施すことができるようになっ
ている。つまり、支持棒５５は走行レール５の支持部材
５１に蝶ネジ等により固定され、走行レール５の上下方
向に突設されており、上下の各支持棒５５の先端がそれ
ぞれ上部ロンジ１１１の下縁，下部ロンジ１１２の上縁
に圧着して、突っ張り状態で走行レール５を固定するよ
うになっている。従って、蝶ネジ等を緩めれば走行レー
ル５を取り外すことができ、継手板５２，５２′を結合
する蝶ネジ５４を取り外すことにより走行レール５を分
解することができる。このように、走行レール５はダブ
ルボトムタンク２００内で着脱自在に設置されるように
なっているのである。

【００１９】また、図４は溶接ロボット移動台車３およ
び車輪付き従動台車４を走行レール５に取り付けた様子
を示す側面図、図５は溶接ロボット移動台車３の構成を
説明するための側面図、図６は図５のＢ−Ｂ断面図、図
７は図５のＡ−Ａ断面図、図８は図５のＥ−Ｅ段面図、
図９は図５のＣ−Ｃ断面を一部破断して示す図である。

【００２０】溶接ロボット移動台車３と車輪付き従動台
車４とは、図４に示すように、連結棒３７により連結さ
れた状態で、走行レール５に走行可能に取り付けられて
おり、溶接ロボット移動台車３の走行に従って車輪付き
従動台車４も走行レール５に沿って走行するようになっ
てる。溶接ロボット移動台車３は、図５に示すように、
駆動台車ベース３１，駆動モータ３２，エンコーダ３
３，スライドベース３５ｃ，Ｖガイドホイール３４ａ，
３４ｂおよび取付調整機構３５をそなえて構成されてい
る。

【００２１】駆動台車ベース３１には、溶接ロボット７
がボルト等により固定されるようになっており、この駆
動台車ベース３１に、スライドベース３５ｃ，Ｖガイド
ホイール３４ａ，３４ｂおよび取付調整機構３５がそれ
ぞれ取付けられている。スライドベース３５ｃは、駆動
台車ベース３１の表面に装備されたガイド３５ｄ，３５
ｄにより両縁部を挟持され、所要方向にスライド自在に
取り付けられており、図５〜図７に示すように、このス
ライドベース３５ｃに駆動モータ３２およびエンコーダ
３３が固定されている。

【００２２】駆動モータ３２の回転軸には、図６に示す
ように、Ｖ字型に形成された溝を有する駆動タイヤ３２
ａが装備されており、駆動モータ３２は、この駆動タイ
ヤ３２ａの溝部分を山型の走行レール５に当接させた状
態で取り付けられ、駆動タイヤ３２ａを回転駆動するこ
とにより走行レール５に駆動力を伝達し、溶接ロボット
移動台車３および車輪付き従動台車４を移動させるよう
になっている。この駆動モータ３２は、サーボモータ等
により構成され、図示しない制御装置によりその動作を
制御されるようになっている。

【００２３】エンコーダ３３は、走行レール５上におけ
る溶接ロボット移動台車３の移動距離を検出し、溶接ロ
ボット移動台車３の位置決めを行なうものであり、駆動
モータ３２に隣接してそなえられ、図７に示すように、
Ｖ字型に形成された溝を有する検出タイヤ３３ａが取り
付けられている。エンコーダ３３は、この検出タイヤ３
３ａの溝部分を走行レール５に当接させており、溶接ロ
ボット移動台車３の移動に従って検出タイヤ３３ａが回
転し、この検出タイヤ３３ａの回転数をカウントするこ
とにより走行レール５上における溶接ロボット移動台車
３の移動距離を検出するようになっている。又、このエ
ンコーダ３３は、検出した溶接ロボット移動台車３の移
動距離を、図示しない制御装置に送るようになってい
る。

【００２４】Ｖガイドホイール３４ａ，３４ｂは、図８
に示すように、ともにＶ字型に形成された溝を有する従
動輪であり、そのＶ字型の溝が走行レール５の山型に形
成された頂点部分に整合し圧接するように、上下の走行
レール５を挟持するように配設されている。これによ
り、溶接ロボット移動台車３が走行レール５に沿ってガ
タつくことなく円滑に走行できるようになっている。

【００２５】取付調整機構３５は、スライドベース５３
ｃの上下方向位置（図５参照）を調整するもので、図９
に示すように、スライドベース３５ｃに固定された部材
３５ｅと、駆動台車ベース３１とに固定された部材３１
ａと、これらの歩合３５ｅ，３１ａの間に介装されたス
プリング３５ａと、駆動台車ベース３１に螺挿された調
整ネジ３５ｂとから構成されている。

【００２６】つまり、スライドベース３５ｃは、ガイド
３５ｄ，３５ｄに案内され図５中上下方向にスライドし
うるようになっているが、前後２か所において、部材３
５ｅ，３１ａ間に介装されたスプリング３５ａによって
図５中上方に付勢されている。一方、調整ネジ３５ｂ
は、部材３５ｅに当接することによりスライドベース３
５ｃの上方への移動を規制している。

【００２７】したがって、調整ネジ３５ｂを操作するこ
とで、スライドベース３５ｃの上下方向位置を調整する
ことができる。したがって、取付調整機構３５により、
スライドベース３５ｃに枢支された駆動タイヤ３２ａお
よび検出タイヤ３３ａの走行レール５に対する位置を調
整し、溶接ロボット移動台車３の走行レール５への取付
状態を調整できるようになっている。

【００２８】また、駆動タイヤ３２ａや検出タイヤ３３
ａをゴムタイヤ等の弾性タイヤで構成した場合、スプリ
ング３５ａの付勢力を利用して、この取付調整機構３５
によって駆動タイヤ３２ａが走行レール５を押圧する押
圧力を調節することができるため、駆動モータ３２の駆
動力を走行レール５に安定してかけることができるほ
か、エンコーダ３３の検出タイヤ３３ａを走行レール５
に押圧させることができるため、検出タイヤ３３ａと走
行レール５との間に滑りが発生することがないようにで
き、溶接ロボット移動台車３が走行レール５に沿って走
行している途中で外れることがないようにすることがで
きる。

【００２９】車輪付き従動台車４は、図４に示すよう
に、従動台車ベース４１に、溶接用ワイヤ供給装置取付
台４２およびＶガイドホイール３４ａ，３４ｂをそなえ
て構成されており、溶接用ワイヤ供給装置取付台４２に
は、図１０に示す溶接用ワイヤ供給装置８を取り付ける
ことができるようになっている。図１０は溶接用ワイヤ
供給装置８の構成を模式的に示す斜視図であり、溶接用
ワイヤ供給装置８は、ワイヤリール８１をそなえてお
り、後述する溶接用ロボット７の先端部に取り付けられ
た溶接工具６へ溶接用ワイヤ６４（図１２参照）を供給
するようになっている。又、溶接用ワイヤ供給装置８に
は、図示しないシールドガス供給装置から炭酸ガス等の
シールドガスが供給されるようになっており、更に、溶
接用ワイヤ供給装置８には図示しない溶接電源装置が接
続されている。

【００３０】溶接用ワイヤ供給装置８に送られたシール
ドガス（炭酸ガス）や溶接電力は、それぞれ溶接工具６
に供給され、この溶接工具６によって溶接線１Ａ〜１Ｃ
のガスアーク溶接（炭酸ガスアーク溶接）が行なわれる
ようになっている。また、溶接用ワイヤ供給装置８は、
図示しない制御装置によりその動作を制御されるように
なっており、この制御装置により、溶接用ワイヤ供給装
置から溶接工具６への溶接用ワイヤ６４（図１２参
照），シールドガス，溶接電流および溶接電圧の供給状
態が調節制御されるようにようになっている。

【００３１】なお、車輪付き従動台車４に取り付けられ
ているＶガイドホイール３４ａ，３４ｂは、前述した、
溶接ロボット移動台車３に取り付けられているＶガイド
ホイール３４ａ，３４ｂと同一のものであり、同様の作
用効果により車輪付き従動台車４を走行レール５に走行
自在に取り付けるようになっている。図１１は溶接用ロ
ボット７の斜視図であるが、この図１１に示すように、
溶接用ロボット７は多関節ロボット（図１１では７軸制
御ロボット）であり、その溶接アーム７ａの先端部に、
後述する溶接工具６が取付けられるようになっている
（図１参照）。

【００３２】また、溶接ロボット７は、図示しない制御
装置によりその動作を制御されるようになっており、こ
の制御装置による制御により、各関節部を自在に作動さ
せて溶接アーム７ａの移動動作を行ない、溶接工具６を
所定の位置へと移動させるようになっている。図１２，
図１３はともに溶接工具６の構成を模式的に示す図であ
り、図１２はその側面図、図１３は図１２のＦ矢視図で
ある。

【００３３】溶接工具６は、図１２，図１３に示すよう
に、溶接トーチ６１，ＣＣＤカメラ６２およびレーザ照
射装置６３ａ，６３ｂをそなえて構成されている。溶接
トーチ６１には、溶接用ワイヤ供給装置８から溶接用ワ
イヤ６４，シールドガスおよび溶接電力が供給されるよ
うになっており、溶接トーチ６１の先端部に突出させた
溶接用ワイヤ６４の先端部（作用点）においてガスアー
ク溶接（炭酸ガスアーク溶接）を行なうようになってい
る。

【００３４】また、溶接トーチ６１は溶接用ワイヤ６４
によるワイヤタッチセンシングを行なうことができるよ
うになっており、溶接用ワイヤ６４が溶接対象箇所に接
触すると、その旨を図示しない制御装置に送るようにな
っている。レーザ照射装置６３ａ，６３ｂおよびＣＣＤ
カメラ６２は、溶接トーチ１の先端に突出させた溶接用
ワイヤ６４の先端部を溶接線１に正確に配置するため
に、位置決めするための位置決め装置であり、各レーザ
照射装置６３ａ，６３ｂから照射されるレーザビームの
輝線をＣＣＤカメラ６２により撮影し、この画像データ
を図示しない制御装置に送るようになっている。

【００３５】また、レーザ照射装置６３ａ，６３ｂおよ
びＣＣＤカメラ６２は、溶接対象箇所（溶接線１Ａ〜１
Ｃ）の開先角度やギャップ（突き合わせ溶接を行なう部
材間の隙間）の大きさを検出し、これらの開先角度やギ
ャップの情報も制御装置に送るようになっている。制御
装置は、溶接ロボット移動台車３のエンコーダ３３から
送られる溶接ロボット移動台車３の移動距離の情報か
ら、溶接ロボット移動台車３の走行レール５上における
位置を算出し、溶接ロボット移動台車３が予め設定され
た位置に位置するように、溶接ロボット移動台車３の駆
動モータ３２を制御するようになっている。

【００３６】また、制御装置は、ＣＣＤカメラ６２から
送られる画像データに基づいて、レーザビームの輝線と
ＣＣＤカメラ６２の光軸とから溶接線１と溶接トーチ６
１の作用点とのギャップを検出し、この検出結果に基づ
いて溶接ロボット７の溶接アーム７ａの移動制御を行な
い、溶接トーチ６１の作用点を溶接線１に正確に配置す
るようになっている。

【００３７】さらに、制御装置は、ＣＣＤカメラ６２等
から送られる開先角度やギャップの情報に基づいて、こ
れらの開先角度やギャップの大きさに応じた溶接条件
（溶接速度，溶接電流，溶接電圧，ウィビング等）を、
予め備えるデータベースから抽出し、これらの溶接条件
に基づいて、溶接トーチ６１による溶接を自動制御する
ようになっている。

【００３８】ところで、上述の溶接ロボット移動台車
３，車輪付き従動台車４，溶接ロボット７等は、それぞ
れアッパプレート１０１に形成された開口部であるマン
ホール１０３（図１４参照）から持ち込むことができる
ような大きさに構成されている。ここで、溶接工具６を
そなえた溶接ロボット７を、建造船のダブルボトムタン
ク２００内へ搬入／搬出する汎用アームロボット昇降装
置について図１４〜図１７を用いて説明する。

【００３９】図１４は汎用アームロボット昇降装置の構
成を模式的に示す側面図、図１５は溶接ロボット７の搬
入／搬出の過程を段階的に示す側面図、図１６は図１５
のＧ−Ｇ矢視付近を模式的に示す図、図１７は図１５の
Ｈ−Ｈ矢視付近を模式的に示す図である。なお、図１５
では、１つの図中に溶接ロボット７の移動過程を示して
おり、便宜上、一部の溶接ロボット７については鎖線で
示す。

【００４０】汎用アームロボット昇降装置は、図１４に
示すように、枠フレーム３０１，ホイスト３０５，ワイ
ヤロープ３０３，ワイヤロープ取付金物３０４，ロボッ
ト取付金具３０２（図１６参照）およびロボット取付台
３０６（図１６参照）をそなえて構成されている。この
例えば、アッパプレート１０１における、一方（図１４
中左側）のガーダ１２０付近に、開口部であるマンホー
ル１０３が形成されており、このマンホール１０３上に
枠フレーム３０１が取り付けられている。

【００４１】この枠フレーム３０１は、マンホール１０
３の周囲に沿って配設されるベース部材３１１と、この
ベース部材３１１から立設する一対の昇降用支柱３１２
とをそなえて構成されており（図１４，図１７参照）、
更に、この昇降用支柱３１２の上端部には、それぞれプ
レート３１３が溶接等により固着されている。又、各プ
レート３１３には、ワイヤロープ３０３，３０３の各一
端部を固定するための孔３１３Ａがそれぞれ形成されて
おり、これらのプレート３１３の孔３１３Ａに、ワイヤ
ロープ３０３の各一端部がそれぞれ固定されている。

【００４２】また、溶接ロボット７の搬入にあたって、
枠フレーム３０１のベース部材３１１には、枕板（図示
せず）が設置され、この枕板の上に溶接ロボット７を載
置することにより、ワイヤロープ３０３に懸吊する前の
溶接ロボット７がダブルボトムタンク２００内に落下し
ないようにしている。一方、ダブルボトムタンク２００
内の、下部ロンジ１１２におけるマンホール１０３とは
反対側（図１４中右側）のガーダ１２０付近には、ワイ
ヤロープ取付金物３０４が取り付けられており、このワ
イヤロープ取付金物３０４に各ワイヤロープ３０３の各
他端部がそれぞれ固定されており、２本のワイヤロープ
３０３，３０３は、それぞれ枠フレーム３０１のプレー
ト３１３とワイヤロープ取付金物３０４との間に懸架さ
れている。

【００４３】各ワイヤロープ３０３は、それぞれ溶接ロ
ボット７および溶接工具６の重さに耐えうる十分な強度
を有しており、枠フレーム３０１のプレート３１３とワ
イヤロープ取付金物３０４とに各端部を固定した状態
で、溶接ロボット７を懸吊させ移動させた際に、溶接ロ
ボット７および溶接工具６がボトムプレートに接触しな
いような長さを有して構成されている。

【００４４】ホイスト３０５は、走行レール５の上部付
近において、上部ロンジ１１１に取り付けられた吊り下
げ用リング３１５から吊設されており、ワイヤロープ３
０３，３０３に懸吊された溶接ロボット７を、走行レー
ル５の高さまで吊り上げるものである。ロボット取付金
具３０２は、図１６，図１７に示すように、マンホール
１０３の内径長よりも短く、且つ、溶接アーム７ａを折
り畳んだ状態の溶接ロボット７の溶接アーム７ａ方向の
長さよりも長い連結棒３０２ａと、連結棒３０２ａの両
端部にそれぞれ固定されたフック３０２ｂとをそなえて
構成されている。これらのフック３０２ｂは、各ワイヤ
ロープ３０３，３０３に引っ掛けることができるように
なっており、各フック３０２ｂと各ワイヤロープ３０
３，３０３との間にそれぞれ生じる摩擦力の作用によ
り、溶接ロボット７の降下速度を抑えるようになってい
る。

【００４５】さらに、ロボット取付金具３０２は、ベン
ド３０２ｃをそなえており、このベンド３０２ｃを溶接
ロボット７の胴体部分に巻付け、その両端部をボルト等
により連結棒３０２ａに固定することにより、その連結
棒３０２ａが溶接ロボット７の胴体部分の軸方向と直交
するような姿勢で、ロボット取付金具３０２に溶接ロボ
ット７の胴体部分を固定するようになっている。

【００４６】このロボット取付金具３０２をベンド３０
２ｃにより溶接ロボット７に取り付けるとともに、この
ロボット取付金具３０２のフック３０２ｂをワイヤロー
プ３０３，３０３に引っ掛けることにより、溶接ロボッ
ト７をワイヤロープ３０３，３０３に掛着できるように
なっている。ロボット取付台３０６は、溶接ロボット７
の搬入時に、溶接ロボット７の底部に取り付けられる台
であり、その上面に溶接ロボット７の底部をボルト等の
締結手段により固定することができるようになってお
り、又、その下面には、ロボット取付金具３０２の連結
棒３０２ａと平行に、ロボット取付金具３０２とほぼ同
一の長さを有する回転軸３０６ａが取り付けられてい
る。

【００４７】そして、この回転軸３０６ａの両端部をワ
イヤロープ３０３，３０３に摺動自在に取り付けること
ができるようになっており、ロボット取付台３０６は、
この回転軸３０６ａをワイヤロープ３０３，３０３に取
り付けた状態で、ワイヤロープ３０３，３０３に沿って
移動できるようになっている。更に、ロボット取付台３
０６は、回転軸３０６ａの両端部をそれぞれワイヤロー
プ３０３，３０３に取り付けた状態で、回転軸３０６ａ
を軸として回転できるようになっている。

【００４８】このように構成された汎用アームロボット
昇降装置により、溶接ロボット７を、船台ステージ上に
設置されアッパプレート１０１とボトムプレート１０２
とで上下を区画された建造船のダブルボトムタンク２０
０内へ搬入し、ダブルボトムタンク２００内に配設され
た走行レール５に予め配設された溶接ロボット移動台車
３に取り付ける手順を説明する。

【００４９】先ず、図１５，図１６に示すように、ロボ
ット取付台３０６の上面に溶接ロボット７を固定し、こ
のロボット取付台３０６を枠フレーム３０１の枕板上に
載置するとともに、ロボット取付台３０６の回転軸３０
６ａの両端部をそれぞれワイヤロープ３０３，３０３に
取り付ける。又、溶接ロボット７の胴体部分における昇
降用支柱３１２側の位置に、ロボット取付金具３０２を
取り付ける（図１５のＳ１参照）。

【００５０】この際、枠フレーム３０１のプレート３１
３とワイヤロープ取付金物３０４との間に懸架されたワ
イヤロープ３０３，３０３を、それぞれロボット取付金
具３０２と昇降用支柱３１２との間に位置させる。すな
わち、ロボット取付金具３０２のフック３０２ｂを各ワ
イヤロープ３０３，３０３の懸吊ラインよりも上方に位
置させる。

【００５１】次に、枠フレーム３０１の枕板を外して、
人力等で支えながら、ロボット取付台３０６の回転軸３
０６ａの両端部をワイヤロープ３０３，３０３上で滑ら
せながら、ワイヤロープ３０３，３０３に沿って、ロボ
ット取付台３０６が下側となるような姿勢で溶接ロボッ
ト７をダブルボトムタンク２００内に搬入する（図１５
のＳ２参照）。

【００５２】溶接ロボット７が、その高さ分以上、ダブ
ルボトムタンク２００に入った状態で（図１５のＳ３参
照）、今度は、溶接ロボット７を、その先端部が、ダブ
ルボトムタンク２００内に配設された走行レール５の方
向に向くように（図１４では時計回りに）、ロボット取
付台３０６の回転軸を軸として人力等によって回転さ
せ、ロボット取付金具３０２の各フック３０２ｂをそれ
ぞれワイヤロープ３０３，３０３に引っ掛ける（図１５
のＳ４参照）。

【００５３】さらに、この姿勢で、溶接ロボット７をワ
イヤロープ３０３，３０３に沿って滑らせて、溶接ロボ
ット７を走行レール５およびホイスト３０５の下まで移
動させる（図１５のＳ５参照）。次に、走行レール５お
よびホイスト３０５の下方に位置する溶接ロボット７の
重心位置に吊りベルト３０７を取り付けて、この吊りベ
ルト３０７にホイスト３０５のフックを引っ掛け、溶接
ロボット７をホイスト３０５により懸吊する（図１７の
Ｓ６参照）。

【００５４】また、溶接ロボット７からロボット取付台
３０６およびロボット取付金具３０２を外し、更に、溶
接ロボット７を走行レール５の高さまで吊り上げ（図１
５のＳ７および図１７のＳ８参照）、溶接ロボット７を
溶接ロボット移動台車３に固定し、溶接ロボット７から
吊りベルト３０７を外す。以上の工程により、狭いダブ
ルボトムタンク２００内においても、容易に溶接ロボッ
ト７を搬入し、溶接ロボット移動台車３に溶接ロボット
７を固定することができる。

【００５５】なお、溶接ロボット移動台車３に固定され
ている溶接ロボット７をダブルボトムタンク２００内か
ら搬出する際には、上述とは逆の工程を行なうことによ
り、容易に、溶接ロボット７を搬出することができる。
さて、上述の構成により、ダブルボトムタンク２００内
のボトムプレート１０２又はガーダ１２０又は上部ロン
ジ１１１又は下部ロンジ１１２の突き合わせ溶接を自動
溶接として行なう過程を説明する。

【００５６】図示しない制御装置により、走行レール５
上における溶接ロボット移動台車３を予め設定した位置
まで移動させた後、溶接ロボット７の溶接アーム７ａを
移動して、溶接ロボット７の先端に取り付けた溶接工具
６の溶接トーチ６１を移動させる。また、この際、溶接
トーチ６１の先端部に突出する溶接用ワイヤ６４により
ワイヤタッチセンシングを実施し、溶接用ワイヤ６４が
溶接線１Ａ〜１Ｃに接触したことを検出すると、制御装
置は、溶接トーチ６１が溶接開始位置に到達したと判断
する。

【００５７】次に、制御装置により、溶接ロボット７の
溶接アーム７ａを移動させるとともに、溶接工具６のレ
ーザ照射装置６３ａ，６３ｂおよびＣＣＤカメラ６２に
より溶接線１Ａ〜１Ｃに沿って溶接対象箇所のギャップ
および開先角度を検出する。制御装置は、この検出され
た溶接対象箇所のギャップおよび開先角度に基づいて、
これらのギャップおよび開先角度に応じた溶接条件（溶
接速度，溶接電流，電圧，ウィビング条件等）をデータ
ベースから抽出し、この溶接条件で溶接線１Ａ〜１Ｃの
炭酸ガスアーク溶接を行なう。

【００５８】また、制御装置は、溶接途中において、Ｃ
ＣＤカメラ６２から送られる画像データに基づいて、レ
ーザビームの輝線とＣＣＤカメラ６２の光軸とから溶接
対象物と溶接トーチ６１の作用点とのギャップを検出
し、この検出結果に基づいて溶接ロボット７の溶接アー
ム７ａの移動制御を行ない、溶接トーチ６１の作用点を
溶接線１Ａ〜１Ｃに正確に配置する。

【００５９】このように、本発明の一実施形態としての
自動溶接システムによれば、作業環境が悪いダブルボト
ムタンク２００内において、作業者が手作業で各種突き
合わせ溶接を行なう必要がなく、作業員の作業負担を軽
減することができ人件費の削減や生産性の向上等を図る
ことができるほか、作業員の溶接技術の差等に左右され
ることがなく、溶接箇所の一定の品質を維持することが
できる。

【００６０】また、走行レール５が適当な長さに分割さ
れた支持部材５１とレール部５３とにより構成されてい
るので、狭いマンホール１０３からダブルボトムタンク
２００内への搬入出が可能となり、各支持部材５１の端
部の継手板５２，５２′どうしを蝶ネジ５４により締結
して、互いに連結結合することで走行レール５を組み立
てられるので、狭いダブルボトムタンク２００内に容易
に走行レール５を設置することができる。また、支持部
材５１を継ぎ足すことができるので、走行レール５の長
さ変更も容易である。

【００６１】さらに、走行レール５を、山形に成形され
た一対の板状の部材を、山側の面が互いに外側を向くよ
うに対向する位置にそなえたレール部５３をそなえて構
成するとともに、溶接ロボット移動台車３をＶ字型に形
成された溝を有するＶガイドホイール３４ａ，３４ｂ，
駆動タイヤ３２ａおよび検出タイヤ３３ａを、それらの
Ｖ字型の溝に走行レール５の山型部分に圧着させた状態
で配設することにより、溶接ロボット移動台車３を確実
に走行させ且つ走行状態を確実に検出することができ、
更に、溶接ロボット移動台車３が、走行途中に走行レー
ル５から外れることがなく安全性を向上させることがで
きるとともに、自動溶接システムの信頼性を向上させる
ことができる。

【００６２】また、駆動タイヤ３２ａ，検出タイヤ３３
ａに弾性タイヤを用いれば、取付調整機構３５により駆
動タイヤ３２ａおよび検出タイヤ３３ａと、各Ｖガイド
ホイール３４ｂとによって走行レール５を挟持する力を
調整し、溶接ロボット移動台車３の走行レール５への取
付状態を調整できることから、駆動モータ３２の駆動力
を走行レール５に安定してかけることができる。更に、
エンコーダ３３の検出タイヤ３３ａと走行レール５との
間の滑りの発生をより確実に防止することができ、走行
レール５上における溶接ロボット移動台車３を正確に位
置制御することができることから信頼性を向上させるこ
とができる。更に、溶接ロボット移動台車３が走行レー
ル５に沿って走行している途中で外れることも確実に防
止でき安全性も向上する。

【００６３】また、溶接ロボット移動台車３と車輪付き
従動台車４とを、連結棒３７により連結して走行レール
５に移動可能に取り付け、車輪付き従動台車４が溶接ロ
ボット移動台車３の走行に従って走行レール５に案内さ
れながら移動するように構成するとともに、車輪付き従
動台車４に溶接用ワイヤ供給装置８を取り付けることに
より、溶接工具６の溶接トーチ６１に溶接用ワイヤ６４
等を安定して供給することができ、又、溶接用ワイヤ６
４が溶接ロボット移動台車３および溶接ロボット７の動
作を妨げることがなく、溶接作業の生産性を向上させる
ことができる。

【００６４】さらに、溶接ロボット７の溶接アーム７ａ
の先端部に溶接工具６をそなえるとともに、溶接トーチ
６１によりワイヤタッチセンシングを行ない、又、レー
ザ照射装置６３ａ，６３ｂおよびＣＣＤカメラ６２によ
り溶接トーチ６１の作用点，溶接対象箇所（溶接線１Ａ
〜１Ｃ）の開先角度およびギャップ等を検出し、これら
の情報に基づいて、制御装置により各種制御を行ないな
がら溶接線１Ａ〜１Ｃの溶接を行なうことにより、ボト
ムプレート１０２，ガーダ１２０，上部ロンジ１１１，
下部ロンジ１１２等の形状にバラツキがある場合や、溶
接ロボット７の各軸にたわみ等がある場合においても溶
接トーチ６１の作用点を溶接線１Ａ〜１Ｃに正確に位置
決めすることができ、溶接部分の品質を向上させること
ができる。又、溶接にかかる電流や電圧を適切に調整で
きるため、この点でも溶接部分の品質向上に寄与する。

【００６５】また、汎用アームロボット昇降装置によ
り、マンホール１０３を介して、溶接ロボット７をダブ
ルボトムタンク２００内に容易に搬入し、溶接ロボット
７を溶接ロボット移動台車３に容易に取り付けることが
できることから、作業性を向上させることができる。さ
らに、走行レール５，溶接ロボット移動台車３，車輪付
き従動台車４，溶接ロボット７等が、アッパプレート１
０１に形成された開口部であるマンホール１０３を通じ
て持ち込むことができるような大きさで構成されている
ことから、本自動溶接システムをダブルボトムタンク２
００内に容易に配置することができるとともに、溶接終
了後にはこれらを容易に撤去することができ、作業性を
向上させることができる。

【００６６】なお、上記実施形態では、溶接ロボット移
動台車３と車輪付き従動台車４との間を、固定長を有す
る連結棒３７によって連結することにより固定している
が、それに限定されるものではなく、溶接ロボット移動
台車３と車輪付き従動台車４との間は、伸縮自在にして
長さを調整できるように構成してもよく、本発明の趣旨
を逸脱しない範囲で種々変更して実施するこができる。

【００６７】例えば、図１８（Ａ），（Ｂ）はともに伸
縮自在に構成した連結棒の構成を模式的に示す図で、図
１８（Ａ）は収縮した状態の連結棒を示す図、図１８
（Ｂ）は伸長した状態の連結棒を示す図である。この図
１８（Ａ），（Ｂ）に示す連結棒３７Ａは溶接ロボット
移動台車３と車輪付き従動台車４との間を連結するもの
で、部材３７ａ，３７ｂ，３７ｃをそなえたテレスコピ
ック構造に構成されている。つまり、部材３７ａは部材
３７ｂに嵌合された状態で摺動自在に取り付けられてお
り、又、部材３７ｂは部材３７ｃに嵌合された状態で摺
動自在に取り付けられており、これらの部材３７ａ，３
７ｂを摺動して移動させることにより、連結棒３７Ａの
長さを変えることができるようになっている。又、各部
材３７ａ，３７ｂは、図示しないネジ等で固定すること
ができるようになっており、溶接ロボット移動台車３と
車輪付き従動台車４との間を所望の距離で固定すること
ができるようになっている。

【００６８】なお、図１８に示す連結棒３７Ａは、部材
３７ａ，３７ｂ，３７ｃによる３段構成で伸縮できるよ
うに構成されているが、それに限定されるものではな
く、２段や、４段以上に構成してもよく、本発明の趣旨
を逸脱しない範囲で種々変更して実施することができ
る。また、本自動溶接システムは、ダブルボトムタンク
２００内に限らず適用でき、建造船の他の狭隘な空間
内、又は、船舶に限らず、閉空間内での溶接に広く適用
しうるものである。

【００６９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の自動溶接
システムによれば、走行レールを開口部を通じて閉空間
内に持ち込み、この走行レールを閉空間内で溶接対象箇
所に対応するように配置して着脱自在に取り付けるとと
もに、溶接ロボットを開口部を通じて閉空間内に持ち込
み、この溶接ロボットを、走行レールを走行するように
装備された移動台車に取り付け、移動台車の走行レール
に沿った走行と溶接ロボットの溶接アームの移動動作と
を行ないながら、溶接対象箇所を自動溶接することによ
り、閉空間内における溶接対象箇所を自動溶接すること
ができ、溶接対象箇所の品質を一定のレベルで維持する
ことができるほか、作業員の作負担を軽減することがで
き、溶接作業の作業能率を向上させることができるとと
もに、製造コストを低減することができる利点がある
（請求項１）。

【００７０】また、走行レールをアッパプレートに形成
されたマンホールを通じてダブルボトム内に持ち込み、
この走行レールを、ダブルボトム内でダブルボトム内の
ボトムプレート又はガーダ又は上部ロンジ又は下部ロン
ジの突き合わせ溶接部分に対応するように配置して着脱
自在に設置するとともに、溶接ロボットをマンホールを
通じてダブルボトム内に持ち込み、この溶接ロボット
を、走行レールを走行するように取り付けられた移動台
車に取り付け、移動台車の走行レールに沿った走行と溶
接ロボットの溶接アームの移動動作とを行ないながら、
突き合わせ溶接部分を自動溶接することにより、ダブル
ボトム内における突き合わせ溶接部分を自動溶接するこ
とができ、突き合わせ溶接部分の品質を一定のレベルで
維持することができるほか、作業員の作負担を軽減する
ことができ、溶接作業の作業能率を向上させることがで
きるとともに、建造船の製造コストを低減することがで
きる利点がある（請求項２）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての自動溶接システム
の構成を模式的に示すダブルボトム内の透視斜視図であ
る。

【図２】本発明の一実施形態としての自動溶接システム
の構成を模式的に示すダブルボトムの横断面図である。

【図３】（Ａ）は図２のＤ１部を拡大して示す図、
（Ｂ）は図３（Ａ）のＤ２矢視図である。

【図４】溶接ロボット移動台車および車輪付従動台車を
走行レールに取り付けた様子を示す側面図である。

【図５】溶接ロボット移動台車の構成を説明するための
側面図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ断面図である。

【図７】図５のＡ−Ａ断面図である。

【図８】図５のＥ−Ｅ段面図である。

【図９】図５のＣ−Ｃ断面を一部破断して示す図であ
る。

【図１０】溶接用ワイヤ供給装置の構成を模式的に示す
斜視図である。

【図１１】溶接用ロボットを説明するための斜視図であ
る。

【図１２】溶接工具の構成を模式的に示す側面図であ
る。

【図１３】図１２のＦ矢視図である。

【図１４】汎用アームロボット昇降装置の構成を模式的
に示す側面図である。

【図１５】溶接ロボットの搬入／搬出の過程を段階的に
示す側面図である。

【図１６】図１５のＧ矢視付近を模式的に示す図であ
る。

【図１７】図１５のＨ矢視付近を模式的に示す図であ
る。

【図１８】（Ａ），（Ｂ）はともに伸縮自在に構成した
連結棒の構成を模式的に示す図である。

【図１９】建造船（コンテナ船）の船倉部の一部を破断
してその構造を模式的に示す部分斜視図である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 溶接線（溶接対象箇所） ３ 溶接ロボット移動台車（移動台車） ４ 車輪付き従動台車 ５ 走行レール ６ 溶接工具 ７ 溶接ロボット ７ａ 溶接アーム ８ 溶接用ワイヤ供給装置 １０１ アッパプレート １０２ ボトムプレート １０３ マンホール（開口部） １１１ 上部ロンジ １１２ 下部ロンジ １２０ ガーダ ２００ ダブルボトムタンク（閉空間，ダブルボトム）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古谷 茂 神戸市兵庫区和田宮通七丁目１番14号 西 菱エンジニアリング株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口部を介して入出可能な閉空間内にお
   いて溶接作業が必要な溶接対象箇所に自動溶接を施す自
   動溶接システム機構であって、 該開口部を通じて該閉空間内に持ち込まれ、該閉空間内
   で該溶接対象箇所に対応するように配置され着脱自在に
   取り付けられた走行レールと、 該開口部を通じて該閉空間内に持ち込まれ、該走行レー
   ルを走行するように装備された移動台車および該移動台
   車に取り付けられた溶接ロボットとをそなえ、 該移動台車の該走行レールに沿った走行と該溶接ロボッ
   トの溶接アームの移動動作とを行ないながら、該溶接対
   象箇所を自動溶接することを特徴とする、自動溶接シス
   テム。
2. 【請求項２】 上記閉空間が、船台ステージ上に設置さ
   れアッパプレートとボトムプレートとで上下を区画され
   た建造船のダブルボトム内であるとともに、 上記開口部が、該ダブルボトム内に入出できるように該
   アッパプレートに形成されたマンホールであって、 該溶接対象箇所が、該ダブルボトム内のボトムプレート
   又はガーダ又は上部ロンジ又は下部ロンジの突き合わせ
   溶接部分であることを特徴とする、請求項１記載の自動
   溶接システム。