JPS6076280A - 自動走行溶接ロボツト - Google Patents

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】 発明の技術分野 この発明は、セレーション、スカラップ等の溶接欠線部
を有する被溶接物を溶接台車を走行させながら連続して
隅肉溶接するようにした自動／８接装置の改良に関する
。

先行技術 一般に、造船などにおいて外板にロンジ材を隅肉溶接し
て溶接構造物を形成するため、自動溶接を適用する場合
は、その溶接線は自動溶接を適用するに充分な長さを有
しているが、溶接構造物の性質上セレーション、スカラ
ップ等の溶接欠線部があるため、しばしば溶接線が中断
されるという問題がある。

例えば、船舶の構造物を例にとると、ドレーンホール、
エアホールなどとしてロンジ材の中途にセレーション、
また溶接線の交差を避けるためスカラップ等を形成して
いるために、倣い装置を使用して溶接を行うと追従させ
る溶接トーチも仮定の溶接線からはずれることが多く、
また機械的倣い方式の場合には検知器がセレーション等
の中に落ち込んで溶接ビードが不均一、不連続になった
り、溶接トーチがロンジ材に接触して破損する虜があり
、これらのために、効率の良い自動溶接を採用できない
という問題を生じている。

このような事情に鑑かみ従来より、セレーション、スカ
ラップ等の溶接欠線部のある被溶接物を自動的に溶接す
る装置についての提案がなされている。

しかしながら、従来公知のものは、自走式の溶接台車に
溶接ワイヤを搭載したものであるため、台車自体も大型
化し、その重量も著しく大きくなって取扱にも不便であ
るなどの問題があった。

また、溶接台車に搭載される溶接ワイヤ量もある程度の
限度があるために溶接ワイヤの補給を頻繁におこなわな
ければならず、作業能率の面でも問題があった。

発明の目的及び概要 この発明は、このような欠点を解消すべく開発された新
規な構成の自動走行溶接ロボットを提供することを目的
とする。

すなわち、この発明においては、溶接トーチを搭載した
溶接台車と溶接ワイヤを搭載した／８接ワイヤボックス
は、別構成に成っており、溶接ワイヤを搭載した溶接ワ
イヤボックスは上方に架設された軌条に縦横移動自在に
されており、溶接台車は溶接線に沿って自走しなから隅
肉溶接を連続して行い、溶接線に欠線部のあることを検
出すると、溶接トーチの作動を停止させ、溶接線の欠線
部を通過した時には再び溶接トーチの作動を行なうよう
に構成されており、他方の溶接ワイヤボ・７クスは、溶
接台車より発生される制御信号を受けて溶接台車に追従
して走行しながら溶接ワイヤを連続して供給するように
構成されている。

実施例の開示 以下、この発明の具体的構成の一例を添付図と共に説明
する。

第１図は、この発明を適用した溶接作業場の全体的な構
成を示す概略図で、溶接トーチを搭載した溶接台車３０
０は一点鎖線を以て示されており、この台車３００内に
は、一本のフレキシブルなコンジットケーブル１０７が
供給源より導入されている。

コンジットケーブル１０７は、溶接に必要な電力を供給
するために設けた溶接電源１０４、溶接時に使用するシ
ールドガスを供給するために設けたシールドガス供給源
１０５、台車３００を走行させるために設けた作動電源
１０６の各々より導出されたケーブルやホースを収容し
ており、その供給径路において複数の滑車１０８によっ
て吊下保持され溶接台車３００の本体内に導入されてい
る。

一方の溶接ワイヤボックス４００は、溶接ワイヤを収納
したペイルパック４０２を複数搭載してあり、吊下具４
０１により上方に架設された軌条２に吊下されて縦横に
移動自在とされている。

そして、溶接ワイヤは、溶接ワイヤボックス４゜Ｏと台
車３００との間に掛は渡した別のコンジットチューブ４
０３を介して台車３００の溶接トーチ３０７に送給され
るようになっている。

すなわち、図に示す実施例をもとに、溶接ワイヤボック
ス４００をより詳細に説明すると、この溶接ワイヤボッ
クス４００は吊下具４０１によって軌条２を構成する横
レール２０１に吊下されており、吊下具４０１に付設さ
れた走行モーフ（不図示）を駆動することによって横レ
ール２０１に沿って往復走行（図中イ１ロ方向）可能に
なっており、さらにこの横レール２０１は一対の吊下具
２０３により縦レール２００に吊下されているので、こ
の吊下具２０３に付設されたもう一方の走行モータを駆
動することによって縦レール２００に対しても往復走行
（図中ハ、二方向）可能になっている。

１００は、被溶接物となるロンジ材、１０２ば、このロ
ンジ４４’　１００を隅肉溶接する溶接基板となる外板
である。溶接基板としては、このような外板以外にも甲
板、内底板等の板材を用いてもよいことはいうまでもな
い。

本発明においては、ロンジ材１００は予め外板１０２に
仮付けされた後に、外板１０２を移動ローラ１０３によ
り作業場、つまり、溶接ワイヤボックス４００の吊下さ
れた軌条２の下方に運び込まれ、後述する手順に従って
ロンジ材１００の隅肉溶接が成され、その終了後には、
外板１０２は再び移動ローラ１０３を駆動して外部に運
び出される。

次に、本発明の要部を成す溶接台車の構成を第１図〜第
５図を参照して説明すると、台車本体３００は外板１０
２の上面でロンジ材１００を上方より跨く門形に形成さ
れており、本体３００に搭載した走行用モータ３０１を
正逆転駆動させることにより減速機３０２を介して車輪
３０３に動力を伝達して前進或いは後退する。

台車３００の走行用モータ３０１にはパルスエンコーダ
（不図示）を付設してあり、このパルスエンコーダは、
モータ３０１の回転数に応じた数のパルス信号を発生す
る。したがってパルスエンコーダから発生されるパルス
信号が溶接ワイヤボ、。

クス４００との間に掛は渡された制御コード４０４を介
して溶接ワイヤボックス４００に送給されると溶接ワイ
ヤボックス４００側の走行モータつまり、実施例では横
レール２０１の吊下具４０１に付設された走行モータを
駆動させるので、溶接ワイヤボックス４００は溶接ワイ
ヤを送給しながら台車３００に追従して台車３００の上
方に架設された軌条２　（実施例では横レール２０１）
に沿って走行する。

また、この台車３００は、一対の倣いローラ３０４を搭
載しており、この倣いローラ３０４の後方には、切欠部
検出器３０５と、倣い検出器３０６をそれぞれ一対宛連
設しである。

しかし、このような倣いローラ３０４と切欠検出器３０
５は、少なくとも１つあれば本発明による効果に変わり
のないものである。

各々の切欠検出器３０５には接触子３０５ａを設けてあ
り、この接触子３０５ａは、その先端を第３図に示され
るように、ロンジ材１００の基部に接触保持させている
。したがって、台車３００は、この接触子３０５ａがド
レンホール、エアポールなどの溶接欠線部１０１を検出
すると溶接トーチ３０７の倣いを解除し、溶接を停止さ
せて不要な溶接を阻止するが、溶接の停止時も台車３０
０はそのまま走行する。

また、倣い検出器３０６の接触子３０６ａは、いずれも
２股状に直角に分岐した先端部３０６　ｂ。

３０６ｂを有しており、この各々の先端部３０６ｂ、３
０６ｂを第５図に示されるように、ロンジ材１００の基
端部と外板１０２の上面部の双方に常時接触保持させて
ロンジ材１００の隅肉溶接が的確に行われるように溶接
トーチ３０７の狙い角を定めており、これによって被溶
接物の隅肉溶接すべき個所を規定している。

本発明によれば、溶接台車３００は、特にこのような像
検出器３０６を設けているので、ロンジ材１００が曲成
していたり、外板１０２に対して直角になっていなくて
も、あるいは外板１０２との間に隙間を生じていても的
確な隅肉溶接のできるものである。

３０８は、外板１０２の終端を検出するために設けた終
端検出スイッチであり、このスイッチ３０８が外板１０
２の終端を検出すると停止信号を発生し、これを受ける
と台車３００の後述する第１電極が停止し、一定距離を
走行した後、台車３゜Ｏの走行と第２電極が停止する。

また、３０．９は、被溶接物、っまりロンジ材１゜Ｏの
存在を確認するための被溶接物検出スイッチであり、こ
のスイッチ３０９がロンジ材１００の終端を検出すると
後述する溶接トーチ３ｏ７による溶接を停止させる。

これらのスイッチ３０８，３０９は、いずれも公知のリ
ミットスイッチ、或いは反射型の光センサを用いれば容
易に構成されるものである。

一方、溶接トーチ３０７は両側多電極のものが採用され
ている。

すなわち、倣い検出器３０６の後方に第１．第２の電極
３０７ａ、３０７ｂを備えた２組の１・−チヘソド３１
０を配設しており、これらの電極３０７ａ、３０７ｂは
、不図示の選択スイッチにより各へｙ　ｌ”　３１０毎
に独自に作動されて溶接部の倣いを行えるようになって
いる。

このような溶接１−−チ３０７は、溶接作業中は上記し
た像検出器３０６の検出信号を受けて作動する前後（紙
面左右方向）、上下スライドユニット３１１．３１２に
より移動制御されて倣い検知器３０６の動きに追従して
溶接線を倣うようになっており、更に非溶接作業時には
、前後（紙面左右方向）、上下名調節ツマミ３１３．３
１４によりその位置を手動により調節可能になっている
。

また、調節ネジ３１８を操作すればその狙い角の設定も
可能になっている。

そして、実施例に示すものは、後述するように、第１．
第２の電極３０７ａ、３０７ｂは、切欠部検出器３０５
が溶接欠線部１０１を検出した後には、幾分かの時間遅
れ（この間に台車３００は一定距離を走行している）を
とってその作動が停止され、切欠部検出器３０５が溶接
欠線部１０１を通過した時には、再び作動されるので溶
接欠線部１０１には溶接が施されないような構成になっ
ているが、このような構成は、パルスエンコーダで検出
した台車３００の走行速度に応して走行する距離をカウ
ンタなどに設定しておけば、容易に実現できるものであ
る。

台車３００にこのような両側多電極の／８接トーチ３０
７を搭載しておれば、被溶接物つまりロンジ＋Ａ１００
の左右いずれかの側を溶接することも、また左右両側を
同時に溶接することも可能となり、特に左右同時に溶接
すれば溶接時におけるロンジ材１００の倒れや変形を有
効に防止できるものである。

台車３００の上部に設置された３１５は、溶接ワイヤボ
ックス４００より供給されて来る溶接ワイヤを溶接トー
チ３０７に送給させるための溶接ワイヤ送給装置であり
、溶接ワイヤの巻き癖を矯正するだめの矯正装置（不図
示）を備えて構成されており、台車３００の走行時に作
動されてガイドチューブ３１６を介して溶接トーチ３０
７に溶接ワイヤを強制送給するものである。

また、第３図において符号３１９で示すものは、台車３
００の前、後輪に直交するように配設したリフトローラ
であり、このローラ３１９は、不図示のリフト機構によ
って台車３００を持ち上げた時に、台車３００を溶接線
に対して直交する方向に移動させるものである。

さらに、この台車３００には、エスケープ機構３２０を
備えており、このエスケープ機構３２０は、上座３２１
の下側に一対宛設けたシリンダ機構３２２．３２２の作
動ロッド３２２ａ、３２２ａを伸縮駆動させることによ
りロンジ材１００に応して門形台車３００の左右の橋脚
部３２３，３２３を接線可能にしている。

したがって、このようなエスケープ機構３２０により台
車３００の溶接トーチ３０７や切欠検出器３０５をロン
ジ材１００の板厚に応して自由に接近、退避することが
可能となる。

なお、３１７はシールドガス流量針であり、シールドガ
スの流量を計測する。

また、溶接台車３００の上方には、台車３００の本体を
覆うシールドカバー３２４（第２図において二点鎖線で
示す）を上下に昇降調節自在に設けてあり、シールドカ
バー内に滞留したヒユームは排気ダクト（不図示）を介
して外部に強制的に放出されるような構造になっている
・ 次いで、上記構成の本発明自動走行／８接ロボツトを用
いて、外板１０２にロンジ材１０ＣＩを補強骨材として
隅肉溶接させる場合の作業手順を説明する。

この場合、ロンジ材１００は第６図に示されるように、
セレーション、スカラップ等の溶接欠線部１０１を有す
るものとする。

台車本体３００を外板１０２の上面でロンジ祠１００に
跨橋させるようにして走行させる。

台車３００ば、第３図に示されるように、倣いローラ３
０４により溶接線を倣い、切欠部検出器３０５の接触子
３０５ａをロンジ材１００の基部に接触させ、倣検知器
３０６の２股の接触子３０６ａをロンジ材１００の基端
部と外板１０２の上面に接触させて溶接線に沿って走行
しながら溶接トーチ３０７を倣わせて溶接部の隅肉溶接
を行って行く。

しかして、切欠部検出器３０５かセレーション、スカラ
ップなどの欠線部１０１を検出すると後続に配置された
溶接トーチ３０７による溶接が中断され、同時にその倣
いを停止させる。

すなわち、この場合における動作手順を第３図を参照し
てより詳細に説明すると、切欠部検出器３０５が溶接線
の欠線部を検出すると、溶接トーチ３０７の停止信号が
発生されるが、切欠検出部３０５、第１．第２電極３０
７ａ、３０７ｂ間には幾分かの間隔距離が存在するので
、停止信号の発生の後に、台車３００は一定距離（トー
チ間距離）を走行してまず第１電極が、続いて第２電極
かそれぞれその作動を停止し、溶接線の欠線部を通過し
た時には、第１．第２電極の作動が再び開始される訳で
ある。

この停止信号を受けた後に走行する台車３００の距離は
、台車３００の走行速度と、切欠検出部３０５より第１
．第２電極までの距離を知れば容易に設定できるもので
ある。

したがって、本発明によれば、溶接線の欠線部１０１に
おいては溶接が中断され、倣い検出器３０６や溶接トー
チ３０７が穴に落ち込んだり、溶接物に接触して破損さ
れるのが回避され、台車３００が溶接欠線部１０１を通
過すると再び元の状態に復帰し溶接トーチ３０７の倣い
が開始されて、ロンジ材１００の外板１０２に対する隅
肉溶接が行われることになる。

かくして、被溶接物検出スイッチ３０９がロンジ材１０
０の終端を検出すると、溶接トーチ３０７の作動は次々
に停止され、更に終端検出スイッチ３０８が外板１０２
の終端を検出すると溶接台車３００の走行は停止され、
１本のロンジ材１００の隅肉溶接が完了する。

すると、ワイヤボックス４００に取付けられた不図示の
吊り揚げ機によって溶接音ｍ３ｏｏは上方に持ち上げさ
れ、そのままの状態で方向を転換されて次に隣接するロ
ンジ材１００を跨ぐようにして配置され、再び前述した
と同様な手順に従ってロンジ材１００を次々と外板１０
２に溶接して行く。

このようにして、台車３００が被溶接物であるロンジ材
１００にそって走行していく間、一方の溶接ワイヤホッ
クス４００は台車３００より制御信号を受けて溶接ワイ
ヤの供給を続けながら同時に上方に架設された軌条上を
走行して台車３００を追従し、これら台車３００と、溶
接ワイヤボックス４００の協働作業により所望の溶接が
連続して行われて行く訳である。

発明の効果 以上の説明からも理解されるように、この発明によれば
その構成上の特徴から次のような特有の効果が奏される
ものである。

（１）自走式の溶接台車に溶接ワイヤを搭載しない構成
であるため、溶接台車を小型、軽量に構成でき、しかも
消費量の多い溶接ワイヤは、溶接台車の上方で軌線上に
吊下された溶接ワイヤホックス内に収容されているので
、溶接作業時に殆ど障害とならず、比較的狭い作業スペ
ースの場所でも容易に実施できる。

（２）自走式の溶接台車と、溶接ワイヤホックスを分離
し、溶接ワイヤボックスは溶接台車の」三方より溶接台
車に溶接ワイヤを供給しながら溶接台車に追従走行する
ため、台車の移動範囲か広がっても溶接ワイヤを長く引
き摺ったりすることかなく、迅速で効率の良い溶接作業
を行うことができる。

したがって、溶接作業の時間を短縮することができ、同
時に被溶接物に不要な変形を与えないので良好な条件で
溶接を行うことができる。

（３）消費量の多い溶接ワイヤは、溶接台車に搭載せず
に、溶接ワイヤボックスに搭載する構成となっているた
め、溶接ワイヤには多量の溶接ワイヤを搭載できる。こ
のため、溶接ワイヤの補給を頻繁に行う必要がないので
手間がかからず、作業能率も頗る良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の全体構成を示す概略構成図、 第２凹は、溶接作業時における溶接台車の正面図、 第３図は、溶接作業時における／８接合車の要部切欠平
面図、 第４図は、溶接作業時における溶接台車の溶接トーチ部
分の要部切欠平面図、 第５図は、溶接作業時における溶接台車の溶接トーチ部
分の要部切欠正面図、 第６図は、この発明の自動溶接の対象とされる溶接欠線
部を有した構造材の一例を示す図である。 （符号の説明） ］００は被溶接物、１０１は溶接欠線部、１０２は溶接
基板、２は軌条、３００は溶接台車、３０４は倣いロー
ラ、３０５は切欠部検出器、３０６は倣い検出器、３０
７は溶接トーチ、４００はｌ容接ワイヤボックスである
。 特許出願人　大阪電気株式会社 同出願人　株式会社大阪造船所 同代理人　弁理士　鈴江　孝− 第１頁の続き ＠発明者桑原　昭夫 ＠発明者増１）克哉 ＠発明者岸１）幸造 奈良県磯城郡田原本町１９０−８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 セレーション、スカラップ等の溶接欠線部のある被溶接
   物に倣って走行して連続的に溶接を行うようにした自動
   走行溶接ロボットであって、被溶接物を跨く門形に形成
   されており、被溶接物によって規定された溶接線を倣う
   少なくとも１つの倣いローラ、被溶接物の隅肉溶接すべ
   き個所を規定するために溶接基板と被溶接物の基端部の
   双方に接触保持される接触子を有した倣い検出器、被溶
   接物に形成されたセレーション、スカラップ等の溶接欠
   線部を検出するために被溶接物の基部と接触する接触子
   を有した少なくとも１つの切欠部検出器、被溶接物の基
   部の両側に向けて配設された両側多電極の溶接トーチ、
   及び台車の走行速度を検出してその速度に応じた数のパ
   ルス信号を発生するパルスエンコーダを搭載した自走式
   の溶接台車と、 上記台車に供給される溶接ワイヤを搭載しており、上方
   に架設された軌条に縦横移動自在に吊下された溶接ワイ
   ヤボックスとを組合わせて成り、上記溶接ワイヤボック
   スは、上記パルスエンコーダからのパルス信号を受けて
   溶接ワイヤを送給しながら、上記台車の走行に追従走行
   するように構成されていることを特徴とする自動走行溶
   接ロボット。