JP2615395B2 - 遠隔操作切断装置の切断位置決め方法 - Google Patents

遠隔操作切断装置の切断位置決め方法

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JP2615395B2
JP2615395B2 JP15412389A JP15412389A JP2615395B2 JP 2615395 B2 JP2615395 B2 JP 2615395B2 JP 15412389 A JP15412389 A JP 15412389A JP 15412389 A JP15412389 A JP 15412389A JP 2615395 B2 JP2615395 B2 JP 2615395B2
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敏 柳原
明則 上田
信哉 大森
信治 吉田
龍之 表
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、例えばプラズマアークによる遠隔操作切断
装置の切断位置決め方法の改良に関するものである。
(従来の技術及びその問題点) 従来の装置としては、NC制御方式を用いたマシニング
センタ等があり、これは被加工物を移動させるテーブル
自体に基準ブロックを設け被加工物を基準ブロックの基
準面に合わせることで、装置の基準座標との相対位置を
定める方法をとっているが、この場合、作業員が予め被
加工物を目的の位置に設置する作業を必要としていた。
また、この種技術に関連して特開昭59−192496号公報
が提案されている。これは、被加工物の位置決めをレバ
ーにて自動的に行うものであり、被加工物が移動可能
で、かつ、形状が統一されている場合には良好である
が、被加工物が複雑形状をなし、かつその位置が固定さ
れている場合には適用ができない。
上記2つの事例はいずれも被加工物側を移動させて位
置決めを行うものであるが、切断刃物側を動かし位置決
めを行なう方法として、特開昭61−142097号公報が提案
されている。これは、1本の共通ねじ軸上に設けた刃物
台において、刃物台の任意の位置を基準位置とし、この
基準位置からの距離を検出することにより位置決めする
方法である。しかし、刃物台と被加工物との位置関係が
不明確な場合には刃物台に基準位置を設定することがで
きず、かつ、刃物を多軸駆動する場合には適用できな
い。
すなわち、上記従来の技術においては、被加工物が固
定され、かつ、複雑な形状の場合、または、刃物台と被
加工物との位置関係が不明確な場合には刃物台に基準位
置を設定することができず、このため被加工物の位置決
めが不可能であった。また従来の技術においては刃物を
多軸駆動する場合に適用することができなかった。すな
わち刃物支持装置を図面上で遠隔操作により移動させて
位置決めすることができず、刃物台と被加工物との位置
関係が不明確な場合に遠隔操作により刃物台側を移動し
位置決めすることができないと云う問題点を有してい
た。
本発明は上記の状況に鑑みなされたものであり、刃物
台と被加工物との位置関係が不明確な場合に、刃物を横
行、走行、昇降及び回転させる多軸加工ができると共
に、刃物台側を移動し、かつ、複雑な形状の被加工物も
遠隔操作により加工ができる遠隔操作切断装置の切断位
置決め方法を提供することを目的としたものである。
(課題を解決するための手段) 上記目的は、トーチと、該トーチを横行、走行、昇降
及び回転の多方向へ移動させるトーチ支持駆動装置と、
該トーチ支持駆動を制御するNC制御装置とを有するもの
において、被切断部分を有する機器装置上に、その製作
図面上から割り出した第1基準点及び第2基準点を設定
した後、上記第1、第2基準点を基準に被切断部分の切
断位置の座標を定め、該座標を前記NC制御装置に入力し
つつ該座標に基づいて前記被切断部分の切断位置を順次
切断していく遠隔操作切断装置の切断位置決め方法によ
り達成される。
(作用) 後述の実施例の説明中にも記載されているように、被
切断部分を一体に有する現場に据え付けられている機器
装置の製作図の該当図面上の所定の位置、例えばフラン
ジ上で図面上の上記被切断部分との距離が明確な点に第
1,第2基準点30,31を設けてトーチ支持駆動装置2の装
置基準座標を基に上記第1,第2基準点30,31の座標を求
める。次に、現地に据え付けられた上記装置上における
上記第1,第2基準点30,31に対応する位置の現物上の第
1,第2基準点の座標を基準に切断すべき位置の座標を求
め、この求めた座標に基づいて切断位置を切断してい
く。この場合、上記該当図面上の第1,第2基準点30,31
の座標位置を上記現物第1,第2基準点の座標値と一致す
るように補正し、上記該当図面上でトーチ支持駆動装置
2により切断位置の位置決めを行う。上記のように、切
断すべき位置の座標を求めた後、この座標をNC制御装置
3に入力しつつこの入力された座標に基づいてトーチ支
持駆動装置2を駆動し切断位置を切断することができ
る。
(実施例) 以下本発明の遠隔操作切断装置の切断位置決め方法を
実施例を用いた第1図ないし第3図により説明する。第
1図は実施装置のプラズマアーク切断システムの構成説
明図、第2図は被切断材説明図、第3図(イ),(ロ)
はそれぞれ切断位置の計算を説明する図である。図にお
いて、プラズマアーク切断システムは、トーチ1と、ト
ーチ1を支持し駆動するトーチ支持駆動装置2と、トー
チ1により被切断材を切断するためのプラズマアークを
発生するプラズマアーク発生器4とにより構成されてい
る。トーチ支持駆動装置2は、走行台車5,横行台車6,旋
回台車7,昇降機構部8の4軸よりなり、それぞれ基準座
標X軸,Y軸,θ軸,Z軸方向に移動動作を行うようになっ
ている。走行台車5及び横行台車6は、それぞれ駆動用
モータ9と駆動用モータ9のシャフトに固定されたボー
ルねじ10とボールねじ10のめす側に固定された台車とか
らなり、駆動用モータ9の回転力がボールねじ10のおす
側に伝達されめす側で直線運動に変換され台車を移動さ
せるようになっている。
旋回台車7は、駆動用モータ11と、駆動用モータ11の
シャフトに直結された旋回ギヤ12と、台車からなり、駆
動用モータ11の回転力が旋回ギヤ12に伝達されて旋回台
車を回転させる。昇降機構部8は、逐次継ぎ足す継ぎ足
し式の昇降パイプ13と、昇降パイプ13の外側に設けたラ
ックピニオン14及び駆動用モータ15とからなり、駆動用
モータ15の回転力がラックピニオン14によって直接運動
に変換され、昇降パイプ13がトーチ支持駆動装置2に対
し上下方向に駆動されるようになっている。3はNC制御
盤である。
上記のトーチ支持駆動装置2の駆動機構構成におい
て、昇降機構部8は旋回台車7に、旋回台車7は横行台
車6に、横行台車6は走行台車5上に、それぞれ重ねら
れた構造となっており、昇降パイプ13の中心軸及びトー
チ1の先端がトーチ支持駆動装置2の装置基準座標から
任意の位置に移動可能である。トーチ支持駆動装置2の
X,Y,Zの各軸及びθの回転方向への駆動用モータ9,11,15
はNC制御盤3に接続されている。
NC制御盤3は、各軸の動作速度、位置を設定する機能
を有しており、トーチ支持駆動装置2の座標系(X軸,Y
軸,Z軸,θ軸)を同時制御する。
トーチ支持駆動装置2におけるNC制御盤3による制御
の基準(装置基準座標)は、走行(X軸),横行(Y
軸)はストローク範囲の中心位置、昇降(Z軸)はスト
ローク範囲の上端位置、旋回(θ軸)は、X軸の正方向
にトーチ1先端が向く角度を各々零として定める。トー
チ支持駆動装置2の昇降パイプ13の下端には円筒形状の
トーチ1が固着されている。
このシステムにおいては、切断方法としてプラズマア
ーク方を採用しており、これは本実施例の被切断材であ
る機器装置が第2図に示すステンレス鋼製の原子炉炉内
構造物のためである。トーチ1は、トーチ支持駆動装置
2から離れて設置されたプラズマアーク発生器4に接続
されている。プラズマアーク発生器4は、トーチ1に高
電流を供給する電源装置16と、動作ガスを供給するガス
供給装置17と、電源装置16、ガス供給装置17に接続する
ケーブル及びガスホースを一束にまとめトーチ1に供給
する中継ステーション18、さらに、プラズマアーク発
生、消弧の操作を行う操作盤19とから構成されている。
プラズマアークは、トーチ1を負電極、被切断部分を正
電極とし、その間に高電流を加えアークを発生し、アー
ク熱より被切断部分を溶融、切断するようになってい
る。その際、被切断部分は水中に没していることによ
り、動作ガスをトーチ1の先端から吹き出しトーチ1と
被切断材との間にガス流を形成し水を排除した状態で行
う。プラズマアーク切断を行う場合、上記のようにトー
チ1と被切断部分との間で、絶縁破壊を起こさせてアー
クを発生することにより行うため、トーチ1と被切断材
との間の距離は10mmで、かつ、その許容誤差範囲は±5m
m以内の精度で設定する必要がある。
第2図は原子炉格納容器建屋のうちの原子炉圧力容器
20の周辺の断面を示し、原子炉圧力容器20の内部には、
上部よりライザ枠21、ライザ枠21の内側にホールドダウ
ン枠22が設置され、これらは燃料交換時を考慮し取外し
可能となっている。この下部には、燃料集合体の上端を
固定する上部グリット23,シュラウド24,燃料集合体の下
端を固定し、かつ、制御棒案内管26の上端を固定する底
部支持板・底部グリット25、制御枠案内管26、さらに原
子炉圧力容器20の支持ブラケットに載置され、他の炉内
構造物を支持する炉心サポート27が設置されている。そ
して、原子炉圧力容器20内は、満水、かつ、高放射線下
の環境となっている。原子炉圧力容器20の上部は、原子
炉ウエル28、作業員が任意の作業を実施するオペレーシ
ョンフロア29があり、トーチ支持駆動装置2は、オペレ
ーションフロア29の原子炉ウエル28の原子炉ウエル28開
口部上に設置されている。NC制御盤3、プラズマアーク
発生器4が、オペレーションフロア29の任意の位置に設
定されている。プラズマアーク切断システムは、原子炉
炉内構造物の解体、撤去を実施するために用いられるも
ので、原子炉構造物中、溶液あるいはボルト締めされて
取外し不可能なものを対象とし、これらを切断して取外
す。
今、原子炉炉内構造物中、任意の構造物を切断する
際、その切断位置は、原子炉圧力容器20内においては製
作図面上より求めることができるが、原子炉ウエル28、
オペレーションフロア29からは求めることができない。
従って、原子炉圧力容器20のフランジ部にあるスタッド
ボルトに第1基準点30を設ける。この第1基準点30はト
ーチ1を当てたとき測定値精度を上げるために先端が鋭
角な突起形状としてある。
尚、第1基準点30から被切断部分の切断位置は、事前
に図面上から算出して置くものとする。
以下、第3図及び位置決めから切断までの作業フロー
図の第4図を用いて作業手順を説明する。まず、切断部
分を有する機器装置が据え付けられている状態を製作図
により確認する。このため、製作図上で機器装置の所定
の位置に、例えばフランジ上に、第1基準点30及び第2
基準点31の位置を設定する。第3図(イ)に示すように
トーチ設定角度θ度の状態で、トーチ1をNC制御装置
3により異動し、第1基準点30の先端にトーチ1の先端
を合せ、トーチ支持駆動装置2の装置基準座標を基にし
てそのときの第1基準点30の座標(X1,Y1,Z1)を求め
る。同様に第2基準点31の座標(X2,Y2,Z2図示せず)を
求める。このとき、Z1,Z2は高さを同一とすることで等
しくなる。尚、2個の基準点を用いた理由は、X軸,Y軸
方向のみの位置ずれ(機器装置は必ずしも正確に図面通
りの位置に据え付けられてあるとは限らない)は1個の
基準点で検知できるが水中方向の回転ずれは2個の基準
点を用いなければ検知できないからである。次に、機器
装置上のトーチ支持駆動装置2を取り付け、フランジ上
の第1,第2基準点30,31を基準に現物上の切断すべき位
置の座標を定める。この場合、第1,第2基準点30,31座
標位置を現物上の座標と一致するように補正する。この
補正は、座標変換の式を使って計算により求める。トー
チの多方向の移動と図面上の被切断部分の座標とは厳密
には一致せず誤差が生ずる。従って、トーチ支持駆動の
NC制御装置によるトーチ固有の移動の座標と、図面上、
実測上の被切断部分の座標とを比較し、両者に誤差があ
ったら、この誤差を通常知られた計算によって補正し、
この補正された座標をNC制御装置に入力するものであ
る。
次に、これら第1,第2基準点30,31の座標を基準に、
切断すべき位置の座標を図面等によって定め、これら座
標をNC制御装置に入力し、これら座標を基準にNC制御装
置によってトーチを駆動して切断位置を切断する。
さらに詳細に述べると、第1基準点30の位置から切断
位置までの製作図上の距離を(x,y,z)とする。次に、
被切断部分の配置を図面にて確認する。そして、第1基
準点30から切断位置までの図面上の距離x,y,zとトーチ
支持駆動装置2の装置基準座標から第1基準点30までの
距離(x1,y1,z1)をもとに、装置基準座標から切断開始
点までの距離(x0,y0,z0)を算出する。同様に、切断終
了点までの距離を算出し、切断開始点と切断終了点との
間で切断経路のプログラムを作成後、切断作業を行う。
従って、トーチ1(刃物台)と被切断部分との位置関係
が不明確であっても遠隔操作によりトーチ1を移動させ
て切断開始点を確実、容易に位置決めすることができ
る。
このように本実施例の遠隔操作切断装置の切断位置決
め方法においては、製作図面上に従って基準点を設定し
た後、上記図面により製作され現場に据え付けられた機
器装置上に上記基準点に対応する位置に切断すべき位置
の座標を設定し、これに基き切断する。尚、上記基準点
の値を現物基準点の座標の値と同一となるように補正
し、上記製作図を用いトーチを移動し遠隔操作で位置決
めを行うように構成する。
(発明の効果) 以上記述したように本発明の遠隔操作切断装置の位置
決め方法によれば、上述の如く、図面から割り出した座
標を基に、現物上にこれら座標を設定し、これら座標に
基いて切断位置の座標を定めて、NC制御装置に入力し、
これによってトーチを移動して切断物を切断するように
したので、刃物台と被加工物との位置関係が不明確の場
合に遠隔操作により刃物台側を動かし位置決めできる効
果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の遠隔操作切断装置の切断位置決め方法
を実施するプラズマアーク切断システムの構成説明図、
第2図は第1図システムにより切断される被切断材説明
図、第3図(イ),(ロ)は同じく切断位置計算説明
図、第4図は同じく位置決めから切断までの作業フロー
図である。 1……トーチ、2……トーチ支持駆動装置 3……NC制御装置、30……第1基準点 31……第2基準点。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 信治 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式 会社日立製作所日立工場内 (72)発明者 表 龍之 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式 会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 平2−52169(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】トーチと、該トーチを横行、送行、昇降及
    び回転の多方向へ移動させるトーチ支持駆動装置と、該
    トーチ支持駆動装置を制御するNC制御装置とを設け、切
    断すべき構造物の任意の2点を第1、第2基準点として
    定め、該第1、第2基準点にトーチを位置せしめ、該第
    1、第2基準点を基準として被切断部分の座標を図面お
    よび実測によって求め、この求めた座標と、前記トーチ
    支持駆動装置の前記多方向の座標とを比較して両者の誤
    差を求め、この両者の誤差を計算によって補正し、該補
    正された座標を前記NC制御装置に入力し、該入力された
    座標に基づいて前記トーチ支持駆動装置を駆動し、前記
    構造物の被切断部分を切断するようにしたことを特徴と
    する、遠隔操作切断装置の切断位置決め方法。
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