JPH1158011A - 箱型内面ブロック溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課 題】 箱型ブロックに狭隘部があっても溶接ロボ
ットを奥深く挿入して溶接を自動的・効率的に行うこと
ができる箱型内面ブロック溶接方法を提案する。 【解決手段】 固定台２にアーム３を設け、このアーム
の先端に回動自在に旋回台４を設け、この旋回台４に多
関節型溶接ロボット10を搭載してなる溶接装置１を用い
て箱型ブロック20内面を溶接するにあたり、計算機ソフ
ト上で予め箱型ブロック内部空間の形を３次元映像化
し、この映像上に前記ロボット10のイメージを配置して
箱型ブロック内部部材との干渉チェックを行いながらそ
の動きをシミュレートすることにより、箱型ブロック内
部部材と干渉しない動作モードを作成し、溶接作業時に
は、前記ロボットをこの動作モードに従って動作させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、橋梁などの箱型
ブロック内を溶接するための箱型内面ブロック溶接方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、橋梁の箱桁などの箱型ブロック内
面を溶接する際には、作業員がブロック内に入り、ブロ
ック下面部の溶接を下向き姿勢で行った後、ブロック自
体を転回して新しくブロック下面となった部分をまた下
向き姿勢で溶接し、これを繰り返して四面全てを溶接す
る方法がとられている。この方法では作業員が全ての溶
接を行うため、省力化の点で問題があり、また、箱型ブ
ロックの転回工程が入るために、作業能率の点でも問題
があった。

【０００３】これらの問題点を解決する手段として、例
えば特開平6-143162号公報には、箱型ブロック用作業台
装置が提案されている。この装置は、旋回台上に昇降自
在かつ伸縮自在な水平伸縮ビームを設け、このビームの
先端に、上下方向に回動自在な回動アームを介して作業
台を設けたものである。この装置により、箱型ブロック
に狭隘な部分があっても、前記作業台を奥深く挿入する
ことができ、該作業台を任意の位置に安定して支持する
ことができるので、該作業台上に作業員が乗ってブロッ
ク内面全体を溶接することが可能となり、前記箱型ブロ
ックの転回工程を省略することができる。

【０００４】しかしながら、上記方法によれば、作業台
を箱型ブロック内に安定して固定することが可能になる
ものの、溶接を作業員が行う事情は変わらないので、省
力化の問題は解決されない。また、このような密閉空間
内での溶接作業は、気温、換気などの点で環境が劣悪と
なることが多く、安全・衛生の面からも問題がある。ま
た、造船では、床部材と背の低い壁部材からなるパネル
を、これら部材の上方に配置した溶接ロボットで自動溶
接する方法が提案されており（例えば、ＮＫＫ技報No.1
53（1996）「造船小組立マルチロボット溶接システ
ム」）、これを箱型ブロックにも応用することが考えら
れる。しかし、この方法では溶接ロボットが箱型ブロッ
ク上部の開口部から箱型内部にアームを入れて作業する
構造のものであるため、この開口部が天井部材で塞がれ
ると作業不能となり、箱型ブロック内部での壁部材と天
井部材との溶接は作業員の手溶接に頼らざるをえず、省
力化の効果があまり期待できないほか、３面を本溶接し
た後に１面を仮付して本溶接することになるため、４面
同時に仮付して本溶接する場合に比べて溶接歪みが生じ
やすいという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記従来
技術の問題に鑑み、箱型ブロックに狭隘部があっても溶
接ロボットを奥深く挿入して溶接を自動的・効率的に行
うことができる、箱型内面ブロック溶接方法を提案する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、固定台に水
平伸縮アームを設け、この水平伸縮アームの先端に回動
自在に旋回台を設け、この旋回台に多関節型溶接ロボッ
トを搭載してなる溶接装置を用いて箱型ブロック内面を
溶接するにあたり、計算機ソフト上で予め箱型ブロック
内部空間の形を３次元映像化し、この映像上に多関節型
溶接ロボットのイメージを配置して箱型ブロック内部部
材との干渉チェックを行いながらその動きをシミュレー
トすることにより、箱型ブロック内部部材と干渉しない
動作モードを作成し、溶接作業時には、多関節型溶接ロ
ボットをこの動作モードに従って動作させることを特徴
とする箱型内面ブロック溶接方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】この発明によれば、固定台前に箱
型ブロック開口部を配置し、旋回台を前方に倒し、ロボ
ット（多関節型溶接ロボット）を水平方向に延ばした状
態で水平伸縮アームを伸進して、ロボットをダイヤフラ
ム等の狭隘部からブロック内に挿入し、所定位置で停止
させる。そして旋回台を旋回させるとともに、ロボット
を動作させてトーチを溶接開始点に移動させ、自動溶接
を行うことが可能となる。

【０００８】これにより、手溶接の必要がなくなるので
省力化を達成でき、安全・衛生上の問題も解決できると
共に、４面同時に仮付された部材を本溶接できるから、
３面仮付⇒本溶接⇒１面仮付⇒本溶接の順で溶接される
従来と比べて箱型ブロックの溶接歪が軽減される。一
方、トーチを溶接開始点に移動させるときに、ロボット
と箱型ブロック内部部材との干渉（衝突・接触）を回避
する必要がある。図７は、箱型ブロック20内部でダイヤ
フラム21の開口部の補剛材とロボット10とが干渉してし
まった状態を例示している。このような干渉を回避する
ためには、作業員がロボットに付いて動きを監視しなが
らこれを操作し、周囲の部材に干渉しないように被溶接
部に誘導する方法もあるが、非効率であり、省力化の効
果がかなり削がれるとともに安全・衛生面の問題も残
る。

【０００９】しかしながら、この発明では、ＣＡＤ等の
計算機ソフト上で予め箱型ブロック内部空間の形を３次
元映像化し、この映像上にロボットのイメージを配置し
て箱型ブロック内部部材との干渉チェックを行いながら
その動きをシミュレートすることにより、箱型ブロック
内部部材と干渉しない動作モードを作成し、溶接作業時
には、ロボットをこの動作モードに従って動作させるよ
うにしたから、そのような問題が解消する。

【００１０】

【実施例】以下に、この発明の箱型内面ブロック溶接方
法の一実施例を図面に基づいて説明する。図１に示すよ
うに、溶接装置１は固定台２に伸縮可能なアーム（水平
伸縮アーム）３を設け、このアーム３の先端部に回動自
在な旋回台４を設け、この旋回台４にロボット（多関節
型溶接ロボット）10を搭載したものである。ロボット10
にはトーチ15を把持させるようにしている。なお、アー
ム３の伸縮ストロークは7500mmである。

【００１１】溶接装置１を箱型ブロック20内に挿入する
時は、図２に示すように、旋回台４を前方に倒し、アー
ム３とロボット10を水平に伸ばしておくことにより、狭
いダイヤフラム21等の狭隘部を通って内部への挿入が可
能である。挿入後は図３に示すように、箱型ブロック20
内で旋回台４を起こしあるいは下方へ下げてロボット10
を被溶接部に接近させてロボット10による自動溶接を行
う。

【００１２】図４〜図６はロボット10の例を示すもの
で、図４は図１と同様の姿勢にある側面図、図５はその
正面図である。回動軸11を中心に矢印12の向きに回動さ
せると、ロボット10は図６に示す姿勢となる。図６はさ
らに多関節をほぼ一直線とした伸進姿勢の状態を示して
おり、図２に示す状態に対応する。さらに矢印13の向き
にも倒すことができる。

【００１３】ここでは、旋回台の回動軸が鉛直方向とア
ーム伸縮方向とに直交する例を示したが、回動軸の方向
の異なるものを組み合わせると、ロボットがより被溶接
部に接近し易くなるので好ましい。図８は、この発明に
よるロボットの動作設定手順の具体例を示すブロック図
である。同図の右側には使用ツール、左側にはその使用
ツールを用いた作業のステップを示している。なお、使
用ツールのうち「ソフト」は、計算機を所定のプログラ
ムでランさせる「ソフトウエア（計算機ソフト）」を指
し、市販のアプリケーションソフトのうちから適切なも
のを選んで適用可能である。

【００１４】図８に沿ってこの手順を説明すると、ま
ず、ＣＡＤ（計算機支援設計ソフト）により箱型ブロッ
ク内部空間の形を数値化してＣＡＤデータを得、このＣ
ＡＤデータをインターフェースを用いてシミュレーショ
ンソフトで扱える形式に変換する。この変換されたＣＡ
Ｄデータをシミュレーションソフトに乗せて３次元化
（３次元映像化）し、ソリッド化（部材が占める空間に
他部材の侵入を禁止するデータ処理）して仮想空間を生
成し、この仮想空間内にロボットのイメージを配置す
る。とくに限定されないが、この例ではオペレータの視
覚に訴えるべく表示画面上に３次元映像（つまり立体
図）を表示するようにしている。そして、かかる仮想空
間内でロボットを動かして溶接動作をシミュレート（具
体的には関節の曲げ角度やアームの伸ばし長さ位置等を
変更）し、箱型内部部材との干渉をチェックする作業を
繰り返すことにより、最終的に干渉の起こらない動作モ
ードを得る。

【００１５】この動作モードをロボットにティーチング
するために、変換ソフトを用いて、データ形式をロボッ
トが認識できる形式に変換する。ロボットは、このデー
タに従い、粗設定された待機位置に移動し、ロボットに
別途取り付けた図示しない位置確認用センサから溶接終
始点位置情報を入力され、その位置情報で指定される始
点にトーチを移動し、終点まで溶接を実行したのち待機
位置に復帰して、次の溶接終始点位置情報の入力を待
つ。

【００１６】これにより、この種の溶接作業において時
々発生していた、ロボットと箱型ブロック内部部材との
干渉は、全く起こらなくなり、ロボットを狭隘部が存在
する箱型ブロック内部の奥深くまで挿入して内面を全自
動溶接できるようになった。

【００１７】

【発明の効果】以上に述べたように、この発明によれ
ば、箱型ブロックに狭隘部があっても溶接ロボットを奥
深く挿入して箱型ブロック内面の溶接を自動的・効率的
に行うことができるというという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】縮退状態の溶接装置の一部切欠側面図である。

【図２】伸進状態の溶接装置の一部切欠側面図である。

【図３】溶接作業状態の溶接装置の一部切欠側面図であ
る。

【図４】縮退姿勢のロボットの側面図である。

【図５】縮退姿勢のロボットの正面図である。

【図６】伸進姿勢のロボットの正面図である。

【図７】箱型ブロック内部でダイヤフラムの窓枠とロボ
ットとが干渉した状態を例示する斜視図である。

【図８】この発明によるロボットの動作設定手順の具体
例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 溶接装置 ２ 固定台 ３ アーム（水平伸縮アーム） ４ 旋回台 10 ロボット（多関節型溶接ロボット） 11 回動軸 12、13 矢印 15 トーチ 20 箱型ブロック 21 ダイヤフラム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定台に水平伸縮アームを設け、この水
   平伸縮アームの先端に回動自在にロボット旋回台を設
   け、この旋回台に多関節型溶接ロボットを搭載してなる
   溶接装置を用いて箱型ブロック内面を溶接するにあた
   り、計算機ソフト上で予め箱型ブロック内部空間の形を
   ３次元映像化し、この映像上に多関節型溶接ロボットの
   イメージを配置して箱型ブロック内部部材との干渉チェ
   ックを行いながらその動きをシミュレートすることによ
   り、箱型ブロック内部部材と干渉しない動作モードを作
   成し、溶接作業時には、多関節型溶接ロボットをこの動
   作モードに従って動作させることを特徴とする箱型内面
   ブロック溶接方法。