JPS60238089A - ボイラヘツダ溶接ロボツト装置 - Google Patents

ボイラヘツダ溶接ロボツト装置

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JPS60238089A
JPS60238089A JP9279784A JP9279784A JPS60238089A JP S60238089 A JPS60238089 A JP S60238089A JP 9279784 A JP9279784 A JP 9279784A JP 9279784 A JP9279784 A JP 9279784A JP S60238089 A JPS60238089 A JP S60238089A
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welding
pipe
branch pipe
posture
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JP9279784A
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Takeshi Wakabayashi
若林 武
Fuminori Mizuno
水野 文憲
Shiyoujirou Matsumoto
松本 庄司郎
Junichi Yoneda
純一 米田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/0026Arc welding or cutting specially adapted for particular articles or work

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 する。
従来ボイラヘッダの溶接は一般的に人手による作業が大
半を占めロボッ1〜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5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、スパッタの飛散等最悪の環
境を云っても過言ではない。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、」二記実情に鑑み、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
するボイラヘッダ溶接ロボッ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1〜−チ及び溶接に先
だって火炎を吹き付ける予熱バーナを有するロボットと
、 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ョナと、 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、 前記ロボッ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しめ印加してあった電圧が流れ出
し、この通電状態でもっ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ョナ及び支持台を制御し、
更に前記ロボッ)・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。両図に示すように、ロボット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
ロボット1には予熱バーナ15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が乗っており、この車台5はレール7上で左右方向(
Y’力方向に移動する。車台5にはポジショナ本体3が
備えられており、このボジンヨナ本体3にはチャック4
が装着されている。枝管143− が仮付けされた母管13の一端は、チャック4でチャッ
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ば上方方向(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
用のティーチングボード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16が設置されている。
ポジショナ本体3には図示せぬ同本体移動用モータ及び
チャッ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。ロボット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、ロボット1に溶接電流を供給可能となっている。制
御装置11はポジショナ本体3、支持台6、ロボット1
からの運転 4− データを自動監視表示器16へ送り、運転状態を監視可
能となっている。
ここでロボット1の作業部を第3図を参照して説明する
。ロボット1の手首部21にはブラケット22が取り付
けられており、このブラケット22を介して1・−チ2
3が備えられている。
触角24a、24.b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24a
、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14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。まずはしめに操作箱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
ャック4を母管13の一端例に対面させる。そこで操作
箱9によりチャック回転モータを作動させて、チャック
4で母管13の一端を把持(チャッキング)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によりチャック回転モータを作動させてチャ
ック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。
ティーチングボード8を操作してロボッ1〜1を原点位
置A1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。
ティーチングホード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1
4の本数、枝管14のピッチL及び溶接条件等がロボッ
ト1にインプットされる。
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1よ、母管13を支持するポジショナ本体3.チャッ
ク4及び支持台6を調整する必要がある。そこでまずは
しめにかかる調整を人間が行なってロボット1にティー
チングし、このときに作成したブロクラムを基に以降の
調整を自動的に行う。調整内容としては、母管13の周
回りのボジショニング(θセンシング)と、前後方向(
X方向)のポジレヨニング(Xセンシング)と、上下方
向(Z方向)のポジショニング(X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、ティーチングボード8からテ
ィ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〜7− 出し、第4図ta+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すに
触角24aを当て、管表面すの位置を検知する。制御装
置11は、管表面aの位置と管表面すの位置とを比較す
ることにより、母管13のθ方向(円周方向)の傾きを
める。この傾き量を基にチャック4に回転指令を与え、
枝管14が!i9@どなるように母管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X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を上下方向
(Z方向)に動かし、第4図(blに示す如く、触角2
4bを枝管14の異なる2点に接触させる。この2点を
検知し、制御装置11で比較することによりZ方向の位
置ずれがめられる。このずれをなくすよう支持台8− 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Xセンシングはプログラム(JOB−Zl 
として作成され記憶される。
Xセンシングに続きX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[0)に示す如く、触角2
4 a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、シングをティーチングする際
に作成したプログラムJOB−〇、 JOB−Z、JO
B−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。
上述したティーチングが完了したところで、溶接位置こ
とに1・−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って各回毎に行う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ョナ本体
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台のボイラヘッダ溶接装
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
イムスケジュールが許せば(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
・\ラ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−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) ボイラヘッ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ョ
ンを得ることが出来る。
(2)本装置は通常、母管径8〜26 B (216,
3φ〜6604φ)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、各機益のサイズを
変更すればボイラヘッ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、作業のタイムスケシュ 11− 一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図はロボッ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はロボット、 2は走行軸、 3はポジショナ本体、 4はチャック、 5は車台、 6は支持台、  12− 7はレール、 8はティーチングボード、 9は操作箱、 10は操作箱、 11は制御装置、 12ば溶接電源、 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はロボッI・手首部、 22はブラケット、 23はトーチ、 24は触針センサ、 25はシリンダである。 特許出願人 三菱重工業株式会社 復 代 理 人 弁理士 光 石 士 部 (他1名) 特開昭Go−238089(6) 5図 JOB−Z、JOB−Xt ゛1フム1±4じ一輸:う喚; PRG−IEIZX/I曳柚(

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 走行軸上を走行するとともに、溶接をするためのトーチ
    及び溶接に先す!っで火炎を吹き付ける予熱バーナを有
    するロボッ!・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tコ母管を所定角
    度回転させることのできるポジショナと、 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、 前記ロボッ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った電圧が流れ出
    し、この通電状態でもっ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ョナ及び支持台を制御し、
    更に前記ロボッ1−を作動させて溶接を行なわせる制御
    装置とて構成したことを特徴とするボイラヘッダ溶接ロ
    ボット装置。
JP9279784A 1984-05-11 1984-05-11 ボイラヘツダ溶接ロボツト装置 Granted JPS60238089A (ja)

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