JPH01249269A - 高炉の周方向継手溶接装置 - Google Patents
高炉の周方向継手溶接装置Info
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- JPH01249269A JPH01249269A JP7735688A JP7735688A JPH01249269A JP H01249269 A JPH01249269 A JP H01249269A JP 7735688 A JP7735688 A JP 7735688A JP 7735688 A JP7735688 A JP 7735688A JP H01249269 A JPH01249269 A JP H01249269A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、例えば高炉鉄皮等における周方向の継手溶接
(以下「周継手溶接」という)方法及びそれに使用する
装置に関するものである。
(以下「周継手溶接」という)方法及びそれに使用する
装置に関するものである。
(従来の技術)
近年世界的な鉄鋼需要の停滞を反映して、高炉は減産の
あおりで一部体炉、あるいは生産能力の劣る旧式高炉に
ついては廃炉に追い込まれ、現下の状勢では、高炉稼動
基数の集約化により高炉が2/2基稼動体制の如く予備
(スタンバイ)高炉がない状態である為、1つの高炉の
寿命が来た場合、短期間に改修を行って工事期間中の製
鉄所の生産アンバランスを最小限に抑える必要がある。
あおりで一部体炉、あるいは生産能力の劣る旧式高炉に
ついては廃炉に追い込まれ、現下の状勢では、高炉稼動
基数の集約化により高炉が2/2基稼動体制の如く予備
(スタンバイ)高炉がない状態である為、1つの高炉の
寿命が来た場合、短期間に改修を行って工事期間中の製
鉄所の生産アンバランスを最小限に抑える必要がある。
この様な低成長時代にあっては高炉の炉命延長は重要な
課題となってくる。周知の様に高炉は鉄皮で構成され、
その炉体強度は鉄皮強度で保持されている。従って、高
炉鉄皮の性状の良否は高炉の炉命を左右する大きな要因
となる。
課題となってくる。周知の様に高炉は鉄皮で構成され、
その炉体強度は鉄皮強度で保持されている。従って、高
炉鉄皮の性状の良否は高炉の炉命を左右する大きな要因
となる。
高炉改修の際、炉体損傷部解体の後、炉体鉄皮は炉体下
段より順次上段へと溶接にて組み立てられていくが、高
炉鉄皮の如く極厚鉄皮の熟練溶接工の確保は年々困難と
なってきている。
段より順次上段へと溶接にて組み立てられていくが、高
炉鉄皮の如く極厚鉄皮の熟練溶接工の確保は年々困難と
なってきている。
近年、鉄皮構造及び適用鋼種などについての詳細な検討
が行われているが、鉄皮を組み立てる溶接継手の品質向
上も炉命延長のため欠かせない大きな要素である。
が行われているが、鉄皮を組み立てる溶接継手の品質向
上も炉命延長のため欠かせない大きな要素である。
一般に溶接継手の品質は溶接材料と溶接方法によってほ
ぼ決定されるが、品質の均一性、安定性をより向上させ
るには、熟練溶接工の確保もさることながら、溶接の自
動化の推進が肝要である。
ぼ決定されるが、品質の均一性、安定性をより向上させ
るには、熟練溶接工の確保もさることながら、溶接の自
動化の推進が肝要である。
これまでも、高炉鉄皮の如く極厚材の溶接について自動
化が検討され、縦継手はエレクトロスラグ溶接法により
施工されているが、周継手溶接はいまだに手溶接法に依
存しており、改善すべき余地を残している。しかも周継
手の鉄皮溶接継手全長に占める割合は縦継手とほぼ同長
さの50%であることを考えると、周継手溶接の自動化
は鉄皮の溶接継手の品質を高め、炉命延長のために重要
な課題である。
化が検討され、縦継手はエレクトロスラグ溶接法により
施工されているが、周継手溶接はいまだに手溶接法に依
存しており、改善すべき余地を残している。しかも周継
手の鉄皮溶接継手全長に占める割合は縦継手とほぼ同長
さの50%であることを考えると、周継手溶接の自動化
は鉄皮の溶接継手の品質を高め、炉命延長のために重要
な課題である。
また自動化は、能率の向上、省力などの経済面での利益
も期待でき、その意義は大きなものがある。
も期待でき、その意義は大きなものがある。
(発明が解決しようとする課題)
溶接施工法及び装置の開発に際しては、適用すべき溶接
法は所定の要求性能を満たし、それを装置化した時に被
溶接物の性状と溶接作業の環境と良く適合することが必
要不可欠である。
法は所定の要求性能を満たし、それを装置化した時に被
溶接物の性状と溶接作業の環境と良く適合することが必
要不可欠である。
これまで土木・建築・造船・石油貯槽類などの分野では
、ある程度の横向溶接の自動化が図られているが、高炉
鉄皮の如く、極厚材の周継手の横向溶接の自動化は遅れ
ていた。その理由は、高炉鉄皮周継手には以下に示す特
有の問題があり、それ故に実態に即した溶接法の選定と
装置の開発には、他分野以上に困難を伴っていたからで
ある。
、ある程度の横向溶接の自動化が図られているが、高炉
鉄皮の如く、極厚材の周継手の横向溶接の自動化は遅れ
ていた。その理由は、高炉鉄皮周継手には以下に示す特
有の問題があり、それ故に実態に即した溶接法の選定と
装置の開発には、他分野以上に困難を伴っていたからで
ある。
第12図に高炉鉄皮のプロフィールを板厚、溶接継手位
置と共に示すが、特有な問題として次の点が挙げられる
。
置と共に示すが、特有な問題として次の点が挙げられる
。
0 極厚材の横向溶接であり、51m程度のルートギャ
ップや目違いのバラツキがある。従って開先内の状況変
化に即応し得る溶接法の選定が必要となる。
ップや目違いのバラツキがある。従って開先内の状況変
化に即応し得る溶接法の選定が必要となる。
■ 炉底1、羽口2、朝R3、炉腹4、炉胸5等の各部
ごとの形状が異なり、それらのブロック形状は円筒形、
円錐形、逆円錐形を成す。周継手溶接はこれらのブロッ
ク同志の突合わせ溶接であるため、溶接面は直立部だけ
でなく、縦方向に傾斜した部分が多い。また傾斜した面
では内外面の何れか一方の面がやや上向き気味の横向き
溶接となる。従って装置の構成と溶接法の選定に際して
は、何れの溶接面に対しても直立面と同じ条件で溶接し
得ること、及びビードのタレ落ちの生じ難いことが必要
となる。
ごとの形状が異なり、それらのブロック形状は円筒形、
円錐形、逆円錐形を成す。周継手溶接はこれらのブロッ
ク同志の突合わせ溶接であるため、溶接面は直立部だけ
でなく、縦方向に傾斜した部分が多い。また傾斜した面
では内外面の何れか一方の面がやや上向き気味の横向き
溶接となる。従って装置の構成と溶接法の選定に際して
は、何れの溶接面に対しても直立面と同じ条件で溶接し
得ること、及びビードのタレ落ちの生じ難いことが必要
となる。
■ 更に溶接は、これらの異形の曲面に沿って行うので
、装置の走行には一考を要する。
、装置の走行には一考を要する。
■ 各継手の周長は短部でも30m以上、最長部では6
Om位になるので、装置としては長時間の連続使用に耐
えることが要求される。特に溶接法の選定に当たっては
、この点の適否の検討を慎重に行わなければならない。
Om位になるので、装置としては長時間の連続使用に耐
えることが要求される。特に溶接法の選定に当たっては
、この点の適否の検討を慎重に行わなければならない。
■ 溶接は工場内作業、現地作業を問わず高所作業で、
しかも作業足場は狭い。また現地作業では、資材置場や
通行路となる作業デツキと被溶接箇所は離れている。こ
のため、被溶接箇所に設置する装置本体は、作業の安全
面への配慮と、その溶接に必要な全ての機能が装備され
ていることが必要である。しかも、現地作業での取扱い
面からは取付、取外時の簡便性と可搬性も必要不可欠で
ある。
しかも作業足場は狭い。また現地作業では、資材置場や
通行路となる作業デツキと被溶接箇所は離れている。こ
のため、被溶接箇所に設置する装置本体は、作業の安全
面への配慮と、その溶接に必要な全ての機能が装備され
ていることが必要である。しかも、現地作業での取扱い
面からは取付、取外時の簡便性と可搬性も必要不可欠で
ある。
なお、第12図中6はガス捕集・炉口部、7はベースプ
レート、8はトップリングを示し、また□印は現地溶接
線を、−〜−印は横方向の現地溶接線を、・−・・・・
・−・−印は工場溶接線を示す。
レート、8はトップリングを示し、また□印は現地溶接
線を、−〜−印は横方向の現地溶接線を、・−・・・・
・−・−印は工場溶接線を示す。
この様に高炉鉄皮等の周継手の如く、横向多層溶接を行
うには、開先の加工、仮組誤差等に追従できるような溶
接の自動化が研究開発されているものの、熟練した溶接
工がアークや溶融池を常に監視しながら、トーチの狙い
位置、ワイヤー供給位置を調整し、同時に溶接条件(電
流・電圧・速度など)を状況に応じて適切に修正しない
と高い品質の溶接を確保することができなかった。
うには、開先の加工、仮組誤差等に追従できるような溶
接の自動化が研究開発されているものの、熟練した溶接
工がアークや溶融池を常に監視しながら、トーチの狙い
位置、ワイヤー供給位置を調整し、同時に溶接条件(電
流・電圧・速度など)を状況に応じて適切に修正しない
と高い品質の溶接を確保することができなかった。
このため、多層盛溶接の場合には現実的にオペレーター
がアーク監視により溶接線の全線、全層にわたり、能率
を犠牲にして慎重に「倣い」を実施し、品質を維持する
必要があった。慎重な作業の長時間にわたる作業中には
、オペレーターのミスによる「倣い失敗」も皆無と言え
ず、この失敗箇所は結果として溶接欠陥となった。溶接
欠陥を発生させないためには、全層全溶接線にわたって
極度に緊張した長時間作業が必要であり、オペレーター
の負担も大きい作業であった。
がアーク監視により溶接線の全線、全層にわたり、能率
を犠牲にして慎重に「倣い」を実施し、品質を維持する
必要があった。慎重な作業の長時間にわたる作業中には
、オペレーターのミスによる「倣い失敗」も皆無と言え
ず、この失敗箇所は結果として溶接欠陥となった。溶接
欠陥を発生させないためには、全層全溶接線にわたって
極度に緊張した長時間作業が必要であり、オペレーター
の負担も大きい作業であった。
また近年、マイコン等を使って、アークセンサー、TV
イメージセンサ−等を搭載して、開先倣い機構を備えた
自動溶接装置が研究開発されている。
イメージセンサ−等を搭載して、開先倣い機構を備えた
自動溶接装置が研究開発されている。
倣い機構の例として、■レーザ光を利用したものがある
。これは第13図に示すように、半導体レーザ(波長ニ
ア00〜900nI11)を投光し、三角測量法により
光源から反射点までの距離を計測しつつ、センサ−9全
体を揺動して溶接部10の表面形状を検出する方式であ
る。また、■特開昭59−147777号公報に開示さ
れたものもある。これは大径固定管の自動溶接に開発さ
れたもので、タングステン電極自身をセンサーとした開
先倣い法で、溶接開始前に開先内で電極を左右に走査し
、開先壁に接触した時の電極位置を検知して開先中心位
置を求めて記憶し、溶接時に出力して倣い動作を行う方
式である。更にこの他に、■開先倣い検知として、ガイ
ドローラやマイクロスイッチを開先面に接触させて倣っ
たり、光センサーや磁気センサーによる非接触式の倣い
を行っているものがある。
。これは第13図に示すように、半導体レーザ(波長ニ
ア00〜900nI11)を投光し、三角測量法により
光源から反射点までの距離を計測しつつ、センサ−9全
体を揺動して溶接部10の表面形状を検出する方式であ
る。また、■特開昭59−147777号公報に開示さ
れたものもある。これは大径固定管の自動溶接に開発さ
れたもので、タングステン電極自身をセンサーとした開
先倣い法で、溶接開始前に開先内で電極を左右に走査し
、開先壁に接触した時の電極位置を検知して開先中心位
置を求めて記憶し、溶接時に出力して倣い動作を行う方
式である。更にこの他に、■開先倣い検知として、ガイ
ドローラやマイクロスイッチを開先面に接触させて倣っ
たり、光センサーや磁気センサーによる非接触式の倣い
を行っているものがある。
この様に、何れの方法も溶接トーチ周囲の構造が複雑で
、また高価なものとなり、屋外現場の溶接作業環境に適
用するには繊細すぎて実用化を難しくしているのが現状
である。
、また高価なものとなり、屋外現場の溶接作業環境に適
用するには繊細すぎて実用化を難しくしているのが現状
である。
本発明は、前述の欠点を解消するために成されたもので
あり、屋外現場の溶接作業環境に適用できる様に機構的
、操作的に簡単にし、初層溶接時のトーチ軌跡を記憶し
、次層からは記憶データを基に自動溶接が可能なティー
チングプレイバンク方式を採用したものである。
あり、屋外現場の溶接作業環境に適用できる様に機構的
、操作的に簡単にし、初層溶接時のトーチ軌跡を記憶し
、次層からは記憶データを基に自動溶接が可能なティー
チングプレイバンク方式を採用したものである。
(課題を解決するための手段)
上記目的を達成するために本発明は、少なくとも初層の
溶接を手動倣いにより行うと共に該手動倣いによる最終
溶接時のトーチ軌跡をRAMに記憶し、以降の溶接は前
記記憶したトーチ軌跡に基づいて全自動溶接するもので
あり、また、本発明方法を実施する装置として、多層盛
溶接を行う円筒状鋼構造物の周方向の継手溶接線と略平
行に取付けられたガイドレールと、該ガイドレールに懸
垂設置されてガイドレールに沿う移動可能で、かつ溶接
トーチを継手溶接線に対して接離・昇降及び所要の角度
調整可能に構成した溶接ヘッド機械部と、該溶接ヘッド
機械部と一体的にガイドレールによって移動し、かつ前
記溶接トーチに溶接ワイヤーを供給するワイヤー供給装
置と、これら溶接ヘッド機械部及びワイヤー供給装置と
制御ケーブルで接続された制御ユニット及び溶接電源装
置並びにリモコンボックスを具備せしめている。
溶接を手動倣いにより行うと共に該手動倣いによる最終
溶接時のトーチ軌跡をRAMに記憶し、以降の溶接は前
記記憶したトーチ軌跡に基づいて全自動溶接するもので
あり、また、本発明方法を実施する装置として、多層盛
溶接を行う円筒状鋼構造物の周方向の継手溶接線と略平
行に取付けられたガイドレールと、該ガイドレールに懸
垂設置されてガイドレールに沿う移動可能で、かつ溶接
トーチを継手溶接線に対して接離・昇降及び所要の角度
調整可能に構成した溶接ヘッド機械部と、該溶接ヘッド
機械部と一体的にガイドレールによって移動し、かつ前
記溶接トーチに溶接ワイヤーを供給するワイヤー供給装
置と、これら溶接ヘッド機械部及びワイヤー供給装置と
制御ケーブルで接続された制御ユニット及び溶接電源装
置並びにリモコンボックスを具備せしめている。
すなわち、本発明に係る溶接法は、実際の屋外現場溶接
作業環境に即した、屋外及び風のあるところでも可視ア
ークで溶接可能な例えば「ノンガスアーク半自動溶接法
」を採用しており、例えば初層溶接をオペレーターがア
ーク監視により溶接すると、この位置条件は、 ■ 板厚(前後)方向 ■ 上下方向(溶接線に対して直角方向)■ トーチ上
下角(傾き角) の3条件を溶接線の進行(走行)方向と対応させて記憶
させるのである。
作業環境に即した、屋外及び風のあるところでも可視ア
ークで溶接可能な例えば「ノンガスアーク半自動溶接法
」を採用しており、例えば初層溶接をオペレーターがア
ーク監視により溶接すると、この位置条件は、 ■ 板厚(前後)方向 ■ 上下方向(溶接線に対して直角方向)■ トーチ上
下角(傾き角) の3条件を溶接線の進行(走行)方向と対応させて記憶
させるのである。
そして、次層以降はこの前層データを用いて全自動溶接
施工を行うのである。
施工を行うのである。
尚、全自動溶接施工中においても本発明は適宜、オペレ
ーターの割り込み(介入)を可能とできるものである。
ーターの割り込み(介入)を可能とできるものである。
(実 施 例)
以下本発明を第1図〜第11図に示す一実施例に基づい
て説明する。
て説明する。
先ず、高炉鉄皮等の円筒状鋼構造物の横向水平溶接に本
発明の溶接法を適用した場合の溶接施工手順を第1図(
イ)〜(ハ)及び第2図に示す。
発明の溶接法を適用した場合の溶接施工手順を第1図(
イ)〜(ハ)及び第2図に示す。
■ 初N(もしくは、任意の中間層)で「手動倣い(以
下「マニュアル倣い」という)」による溶接を実施する
。この時の溶接トーチ14の軌跡をRAMに記憶する(
第1図(イ))。
下「マニュアル倣い」という)」による溶接を実施する
。この時の溶接トーチ14の軌跡をRAMに記憶する(
第1図(イ))。
■ 次の層の施工前に適当な位置にトーチ14をRAM
の記憶とは無関係にシフトする(第1図(ロ))。
の記憶とは無関係にシフトする(第1図(ロ))。
■ 次の層の溶接は、既に記憶している前層のトーチ1
4軌跡により、溶接施工を自動的に実施する(第1図(
ハ))。
4軌跡により、溶接施工を自動的に実施する(第1図(
ハ))。
■ その後「シフト−溶接」を繰返して、溶接を完了す
る。
る。
つまり、本発明の溶接については、位置条件を自動化す
る事によって、電流・電圧・溶接スピード等については
、高炉鉄皮等の円筒状鋼構造物についても、単一条件施
工が可能なことから全自動溶接の施工が可能となる。
る事によって、電流・電圧・溶接スピード等については
、高炉鉄皮等の円筒状鋼構造物についても、単一条件施
工が可能なことから全自動溶接の施工が可能となる。
シフトについては、トーチ14の「上下」、「前後」、
「頭角」があり、各々必要量をオペレーターが各層ごと
に調節することが可能である。
「頭角」があり、各々必要量をオペレーターが各層ごと
に調節することが可能である。
このシフトについては、RAMメモリーとは無関係に行
うことが出来る機構となっている。
うことが出来る機構となっている。
第3図は、K開先片側10パスの積層例を示す。
本発明は、上述の如く、初層溶接時のトーチ軌跡を記憶
し、次層からは、記憶データを基に自動溶接が可能なテ
ィーチングプレイバック方式を基本としたものである。
し、次層からは、記憶データを基に自動溶接が可能なテ
ィーチングプレイバック方式を基本としたものである。
第4図に本発明に係る全自動溶接装置の構成を示す。本
装置ば、高炉鉄皮等の構造物11の周継手溶接線とほぼ
平行に溶接取付けされたガイドレール13に懸垂設置さ
れた溶接ヘッド機械部16、ワイヤー供給装置56及び
リモコンボックス49と、例えば固定された足場61上
もしくはデツキ上に設置される制御ユニット40及び溶
接電源装置60から構成され、これらの間は制御ケーブ
ル59で接続される。
装置ば、高炉鉄皮等の構造物11の周継手溶接線とほぼ
平行に溶接取付けされたガイドレール13に懸垂設置さ
れた溶接ヘッド機械部16、ワイヤー供給装置56及び
リモコンボックス49と、例えば固定された足場61上
もしくはデツキ上に設置される制御ユニット40及び溶
接電源装置60から構成され、これらの間は制御ケーブ
ル59で接続される。
本装置の操作面については、スタート、停止、溶接モー
ド選択や溶接トーチ14の位置調整等簡単なボタンやジ
ョイステック操作で、溶接中の開先12へのトーチ14
の倣いは自動的に行われ、また、溶接中に開先12の状
況変化に応じて操作する必要のあるボタン類も全てリモ
コンボックス49に収容している。
ド選択や溶接トーチ14の位置調整等簡単なボタンやジ
ョイステック操作で、溶接中の開先12へのトーチ14
の倣いは自動的に行われ、また、溶接中に開先12の状
況変化に応じて操作する必要のあるボタン類も全てリモ
コンボックス49に収容している。
本装置の詳細を第4図及び第5図に基づいて以下に述べ
る。
る。
■ ガイドレール13は、高炉鉄皮等の構造物11の周
継手溶接線とほぼ平行とし、構造物11の面に300〜
500削ピツチの断続溶接で取付ける。ガイドレール1
3としては例えば山型鋼(L 50 x 50 x 5
)を用いる。これは、軽量で溶接ヘッド機械部16等を
ガイドローラ17で懸垂しながら周方向走行するのに案
内機能が適しているからである。
継手溶接線とほぼ平行とし、構造物11の面に300〜
500削ピツチの断続溶接で取付ける。ガイドレール1
3としては例えば山型鋼(L 50 x 50 x 5
)を用いる。これは、軽量で溶接ヘッド機械部16等を
ガイドローラ17で懸垂しながら周方向走行するのに案
内機能が適しているからである。
■ 溶接ヘッド機械部16は、溶接ヘッド走行部55に
搭載され、2箇のガイドローラ17によりガイドレール
13に懸垂される。この溶接ヘッド機械部16及び溶接
ヘッド走行部55は、構造物11の傾斜によって装置の
保持姿勢が変わっても水平走行姿勢に保持するため、下
端近傍に、水平方向に伸縮調整可能な水平保持ローラ2
3を設置する。
搭載され、2箇のガイドローラ17によりガイドレール
13に懸垂される。この溶接ヘッド機械部16及び溶接
ヘッド走行部55は、構造物11の傾斜によって装置の
保持姿勢が変わっても水平走行姿勢に保持するため、下
端近傍に、水平方向に伸縮調整可能な水平保持ローラ2
3を設置する。
■ ワイヤー供給装置56は、例えば市販されている「
半自動ノンガスアーク溶接機用」のもので、懸垂ローラ
57によりガイドレール13に懸垂される。一方、溶接
トーチ14は、溶接ヘッド機械部16に導かれ、トーチ
ホルダー14′に固定される。ワイヤー供給装置56は
、溶接へラド走行部55とリンクで連結し、同時走行す
る様にしたものである。
半自動ノンガスアーク溶接機用」のもので、懸垂ローラ
57によりガイドレール13に懸垂される。一方、溶接
トーチ14は、溶接ヘッド機械部16に導かれ、トーチ
ホルダー14′に固定される。ワイヤー供給装置56は
、溶接へラド走行部55とリンクで連結し、同時走行す
る様にしたものである。
■ リモコンボックス49は、オペレータが保持したり
、又は溶接ヘッド走行部55に引掛りることにより保持
する。第6図は、リモコンボックス49のスイッチレイ
アウトを示したものであり、その操作機能は後述する。
、又は溶接ヘッド走行部55に引掛りることにより保持
する。第6図は、リモコンボックス49のスイッチレイ
アウトを示したものであり、その操作機能は後述する。
■ 制御ユニット40及び溶接電源装置60は、溶接ヘ
ッド機械部16等の走行に障害とならないよう固定され
た足場上、もしくはデツキ上に設置される。また、制御
ケーブル59は、これらと溶接ヘッド機械部16及びワ
イヤー供給装置56間を接続するもので、構造物11近
傍では複数個のケーブルハンガー58によりガイドレー
ルI3に懸垂される。
ッド機械部16等の走行に障害とならないよう固定され
た足場上、もしくはデツキ上に設置される。また、制御
ケーブル59は、これらと溶接ヘッド機械部16及びワ
イヤー供給装置56間を接続するもので、構造物11近
傍では複数個のケーブルハンガー58によりガイドレー
ルI3に懸垂される。
溶接ヘッド機械部16を第5図の「倣い機構装置構成図
」に基づいて更に詳細に述べる。
」に基づいて更に詳細に述べる。
溶接トーチ14の倣い機能は、非接触式の3軸方向(上
下、前後、頭角)同時制御が可能なものとし、溶接線開
先12の倣いは、1度オペレータによる操作を行うか、
もしくは、初層溶接からこの倣いを行うことにより次層
からはこの倣いデータにより、多層溶接が可能である。
下、前後、頭角)同時制御が可能なものとし、溶接線開
先12の倣いは、1度オペレータによる操作を行うか、
もしくは、初層溶接からこの倣いを行うことにより次層
からはこの倣いデータにより、多層溶接が可能である。
溶接トーチ14の倣い機構は、第7図に示す様に、構造
物11の開先12に対して、上下、前後、頭角の3軸制
御可能とするものである。
物11の開先12に対して、上下、前後、頭角の3軸制
御可能とするものである。
構成する上下駆動フレーム35に取付けられた上下モー
タ36により、前記上下駆動フレーム35に垂下状に設
置された上下駆動スクリュー34の回転で、前後駆動フ
レーム31の上下作動を行い、上下モータ36と連結し
た上下位置検出ポテンショメータ37により、検出位置
は制御ユニット40内の比較器46にフィードバックさ
れる。
タ36により、前記上下駆動フレーム35に垂下状に設
置された上下駆動スクリュー34の回転で、前後駆動フ
レーム31の上下作動を行い、上下モータ36と連結し
た上下位置検出ポテンショメータ37により、検出位置
は制御ユニット40内の比較器46にフィードバックさ
れる。
同様に、“前後動作制御”は前後駆動フレーム31に取
付けられた前後モータ32により前記前後駆動フレーム
31に横設された前後駆動スクリュー30の回転で同じ
(前後駆動フレーム31内装された頭角フレーム24゛
の前後作動を行い、前後モータ32と連結した前後位置
検出ポテンショメータ33により、検出位置は制御ユニ
ット40内の比較器47にフィードバックされる。
付けられた前後モータ32により前記前後駆動フレーム
31に横設された前後駆動スクリュー30の回転で同じ
(前後駆動フレーム31内装された頭角フレーム24゛
の前後作動を行い、前後モータ32と連結した前後位置
検出ポテンショメータ33により、検出位置は制御ユニ
ット40内の比較器47にフィードバックされる。
“頭角動作制御”は、頭角フレーム24゛に取付けられ
た傾角モータ2Bのピニオン26により、円弧型形状を
した傾角レール24に刻設されたラック25を駆動させ
ることにより行う。頭角レール24は、傾角フレーム2
4°に取付けられた保持ローラ27により保持される。
た傾角モータ2Bのピニオン26により、円弧型形状を
した傾角レール24に刻設されたラック25を駆動させ
ることにより行う。頭角レール24は、傾角フレーム2
4°に取付けられた保持ローラ27により保持される。
また、傾角レール24には、トーチホルダー14°が取
付けられており、このトーチホルダー14′で溶接トー
チ14を保持する。傾角は、傾角モータ28と連結した
頭角位置検出ポテンショメータ29により、検出位置は
制御ユニット40内の比較′a48にフィードバックさ
れる。
付けられており、このトーチホルダー14′で溶接トー
チ14を保持する。傾角は、傾角モータ28と連結した
頭角位置検出ポテンショメータ29により、検出位置は
制御ユニット40内の比較′a48にフィードバックさ
れる。
溶接ヘッド機械部16の走行は、第5図に示す如く、ガ
イドレール13をガイドローラ17と走行駆動ローラ1
8ではさんだ状態で溶接゛ヘッド走行部55内に収納さ
れた走行モータ19により駆動される。走行位置検出は
、構造物11面と接触させた走行位置検出ローラ21と
チェーン等で連結したエンコーダー22で検出し、制御
ユニット40内にフィードバックされる。 ゛制御
ユニット40には、倣い軌跡を内蔵したマイコン即ち制
御プログラムCPU41及びRAMに記憶した修正デー
タ42、倣いデータ43が収納されている。
イドレール13をガイドローラ17と走行駆動ローラ1
8ではさんだ状態で溶接゛ヘッド走行部55内に収納さ
れた走行モータ19により駆動される。走行位置検出は
、構造物11面と接触させた走行位置検出ローラ21と
チェーン等で連結したエンコーダー22で検出し、制御
ユニット40内にフィードバックされる。 ゛制御
ユニット40には、倣い軌跡を内蔵したマイコン即ち制
御プログラムCPU41及びRAMに記憶した修正デー
タ42、倣いデータ43が収納されている。
第6図にリモコンボックス49のスイッチレイアウトを
示すが、上段はモード選択スイッチ50を示す。即ち、 「リセット」は、倣いデータのクリアー(解除)「倣い
」は、溶接線の上下、前後、傾角ティーチング、 「溶接」は、上記データのプレイバンク、「修正」は、
溶接中のねり込み(介入)itにより倣いデータを更新
する際に用いるスイッチ、である。
示すが、上段はモード選択スイッチ50を示す。即ち、 「リセット」は、倣いデータのクリアー(解除)「倣い
」は、溶接線の上下、前後、傾角ティーチング、 「溶接」は、上記データのプレイバンク、「修正」は、
溶接中のねり込み(介入)itにより倣いデータを更新
する際に用いるスイッチ、である。
オペレータが溶接トーチ14のアーク監視により、マニ
ュアルで溶接開先を倣っていく場合、3軸方向位置制御
は、このリモコンボックス49のスイッチ類で全て行う
ことができる。
ュアルで溶接開先を倣っていく場合、3軸方向位置制御
は、このリモコンボックス49のスイッチ類で全て行う
ことができる。
第8図は、これらの操作手順を示すフロー図である。
先ず、溶接トーチ14の開先12に対する傾角調整は、
第6図に示す傾角スイッチ51の上・下ボタン操作で行
うことができ、更に上・下及び前・後調整は、同じく第
6図に示す上下・前後ジ9イスチック52の操作で任意
制御が可能である。
第6図に示す傾角スイッチ51の上・下ボタン操作で行
うことができ、更に上・下及び前・後調整は、同じく第
6図に示す上下・前後ジ9イスチック52の操作で任意
制御が可能である。
また周継手溶接方向への正・逆、走行調整は、第6図に
示す走行スイッチ53での正・逆、走行ボタン操作で可
能であり、走行速度調整ダイA・ル54の粗、微ダイヤ
ルの操作で制御可能である。
示す走行スイッチ53での正・逆、走行ボタン操作で可
能であり、走行速度調整ダイA・ル54の粗、微ダイヤ
ルの操作で制御可能である。
自動溶接を行う際は必ず「倣い」操作が事前に必要であ
り、この「倣い」操作は、リモコンボックス49のモー
ド選択スイッチ50のうち「倣い」スイッチをONとし
、走行スイッチ53の「正」スイッチをONとして走行
指令を出し、あとは、溶接線開先12に沿って溶接トー
チ14をリモコンボックス49の上下・前後ジョイステ
ック52及び頭角スイッチ51の3軸操作をしながら走
行させる。この時のプログラムは例えば10璽鳳ピツチ
の走行距離に応じた溶接トーチ14の倣いデータ43に
、下記第1表の如く「上下」、「前後」及び「傾角」の
各位置を記憶していく。
り、この「倣い」操作は、リモコンボックス49のモー
ド選択スイッチ50のうち「倣い」スイッチをONとし
、走行スイッチ53の「正」スイッチをONとして走行
指令を出し、あとは、溶接線開先12に沿って溶接トー
チ14をリモコンボックス49の上下・前後ジョイステ
ック52及び頭角スイッチ51の3軸操作をしながら走
行させる。この時のプログラムは例えば10璽鳳ピツチ
の走行距離に応じた溶接トーチ14の倣いデータ43に
、下記第1表の如く「上下」、「前後」及び「傾角」の
各位置を記憶していく。
第1表
もし、走行を中途で「逆」にした場合は、第9図の(イ
)に示す如く、−度「倣い」しながら走行したハソヂン
グ印の軌跡範囲では、先の「倣いデータ」が有効となる
。即ち、同図(ロ)に示す白抜き印範囲の倣いは無効と
なる。
)に示す如く、−度「倣い」しながら走行したハソヂン
グ印の軌跡範囲では、先の「倣いデータ」が有効となる
。即ち、同図(ロ)に示す白抜き印範囲の倣いは無効と
なる。
また、同図(ハ)で示す様に、倣い終了後、倣いが行わ
れなかった走行範囲には、原点を中心に、倣い始めと倣
い終わりのデータが各々、例えば20mまで埋まる様に
したものである。
れなかった走行範囲には、原点を中心に、倣い始めと倣
い終わりのデータが各々、例えば20mまで埋まる様に
したものである。
この様にして「倣い」操作終了後も自動溶接が行える。
自動溶接の際は、走行距離に応じ、「走行」は、エンコ
ーダ22により走行位置信号を、また「上下」、「前後
」及び「傾角」は各々の上下位置検出ポテンショメータ
37、前後位置検出ポテンショメータ33、及び頭角位
置ポテンショメータ29により、3軸方向の位置信号が
制御ユニット40の比較器46〜48に入力されて既に
記憶されている。倣いデータ43の指令で、3軸方向駆
動信号は、DCモータドライバー38より溶接トーチ1
4を「上下」、「前後」及び「傾角」に自動制御し移動
する。溶接終了後、リモコンボックス49のモード選択
スイッチ50により倣いデータから修正データとするか
、倣いデータの削除を選択することができる。
ーダ22により走行位置信号を、また「上下」、「前後
」及び「傾角」は各々の上下位置検出ポテンショメータ
37、前後位置検出ポテンショメータ33、及び頭角位
置ポテンショメータ29により、3軸方向の位置信号が
制御ユニット40の比較器46〜48に入力されて既に
記憶されている。倣いデータ43の指令で、3軸方向駆
動信号は、DCモータドライバー38より溶接トーチ1
4を「上下」、「前後」及び「傾角」に自動制御し移動
する。溶接終了後、リモコンボックス49のモード選択
スイッチ50により倣いデータから修正データとするか
、倣いデータの削除を選択することができる。
また、リモコンボックス49からのみ溶接中に溶接トー
チ14を手動操作に切換えることも可能である。なお、
この時は、データの入・出力はない。手動操作の際、倣
いデータと手動操作で作動させた溶接トーチ14の位置
との差を倣い時のデータとは別に、走行距離例えば10
mピンチに「上下」、「前後」及び「頭角」について記
憶できる。
チ14を手動操作に切換えることも可能である。なお、
この時は、データの入・出力はない。手動操作の際、倣
いデータと手動操作で作動させた溶接トーチ14の位置
との差を倣い時のデータとは別に、走行距離例えば10
mピンチに「上下」、「前後」及び「頭角」について記
憶できる。
溶接中に手動操作を介入して、記憶済みの倣い軌跡(第
10図中の実線)を第10図に示す如く修正した場合、
溶接終了後は倣いデータにオフセットされるべき最終値
が破線で示す軌跡で溶接完了位置以降にも記憶されるこ
ととなる。
10図中の実線)を第10図に示す如く修正した場合、
溶接終了後は倣いデータにオフセットされるべき最終値
が破線で示す軌跡で溶接完了位置以降にも記憶されるこ
ととなる。
また、新たに「倣い」を行う場合は、リモコンボックス
49のモード選択スイッチ50のうち「リセット」スイ
ッチ操作から行う必要がある。
49のモード選択スイッチ50のうち「リセット」スイ
ッチ操作から行う必要がある。
この時「リセット」はどの状態からでも行えるが、誤操
作防止のため、「リセット」スイッチを例えば3秒以上
押さないと「リセット」されない工夫をすればよい。ま
た「リセットj後は、第9図の(ハ)で述べた走行原点
より行う必要がある。
作防止のため、「リセット」スイッチを例えば3秒以上
押さないと「リセット」されない工夫をすればよい。ま
た「リセットj後は、第9図の(ハ)で述べた走行原点
より行う必要がある。
本発明の溶接装置を実施工に適用した際の稼動範囲にお
ける溶接トーチ14及び走行の再現性制御精度を下記第
2表に示す。
ける溶接トーチ14及び走行の再現性制御精度を下記第
2表に示す。
第2表中の分解能は、10mm毎の制御ステップであり
、再現性は下記第2表に示す通り実施工上、十分な性能
を持っていることが判った。
、再現性は下記第2表に示す通り実施工上、十分な性能
を持っていることが判った。
第2表
本発明は前述の如く、溶接線開先倣いを一度オペレータ
による「倣い」操作を行うと、次層からはこの「倣い」
データにより施工可能であることから、自動倣い層の溶
接は高能率化が図られると同時に安定した品質が保たれ
ることとなる。
による「倣い」操作を行うと、次層からはこの「倣い」
データにより施工可能であることから、自動倣い層の溶
接は高能率化が図られると同時に安定した品質が保たれ
ることとなる。
すなわち、本発明によれば多層盛溶接の1層あるいは任
意層を除(他層の溶接が高品質、高能率施工が可能とな
ると同時に、オペレータの負担が大幅に軽減でき、省力
化も可能となり、RAMデータにより開先追跡による全
自動溶接中はオペレータが他作業にも従事することが可
能となった。
意層を除(他層の溶接が高品質、高能率施工が可能とな
ると同時に、オペレータの負担が大幅に軽減でき、省力
化も可能となり、RAMデータにより開先追跡による全
自動溶接中はオペレータが他作業にも従事することが可
能となった。
つまり、従来は1人1台のオペレータが必要であったが
、本発明法を実施工に適用した例として、直径約16m
、板厚50+nの円筒形の1周継手において歪防止と施
工能率向上の観点から4台の本発明溶接装置をほぼ等間
隔に配列した際、1人のオペレータが1台目の溶接装置
を自動運転を開始した後、2台目の「倣い」溶接を開始
することにより、結局、溶接装置2台に対し1人のオペ
レータで溶接作業が可能なることが証明できた。
、本発明法を実施工に適用した例として、直径約16m
、板厚50+nの円筒形の1周継手において歪防止と施
工能率向上の観点から4台の本発明溶接装置をほぼ等間
隔に配列した際、1人のオペレータが1台目の溶接装置
を自動運転を開始した後、2台目の「倣い」溶接を開始
することにより、結局、溶接装置2台に対し1人のオペ
レータで溶接作業が可能なることが証明できた。
下記第3表に示す例は板厚70m、直径10mの円筒(
溶接線長さ:31.4m/′fa手)に40゛等に開先
形状において、従来法(ノンガスアーク半自動溶接法)
と本発明の全自動溶接法におけるオペシー21人当たり
の溶接施工能率の比較を示したものである。
溶接線長さ:31.4m/′fa手)に40゛等に開先
形状において、従来法(ノンガスアーク半自動溶接法)
と本発明の全自動溶接法におけるオペシー21人当たり
の溶接施工能率の比較を示したものである。
第3表
本発明に係る溶接装置は、第4図に示す如く、溶接ヘッ
ド機械部16、溶接ヘッド走行部55及びワイヤー供給
装置56の2ユニツトから構成され、ガイドレール13
上に懸垂されて各ユニットごと分割可能として屋外等溶
接作業環境の悪い所でも本装置の移動・設置時の装置の
可搬性、リセット容易性を高めている。溶接ヘッド機械
部16、溶接ヘッド走行部55は約100 kgあり、
人力可搬は無理なので、カウンターウェイト、レバーの
天秤機構を使ってクレーンによる着脱をする様にすれば
よい。
ド機械部16、溶接ヘッド走行部55及びワイヤー供給
装置56の2ユニツトから構成され、ガイドレール13
上に懸垂されて各ユニットごと分割可能として屋外等溶
接作業環境の悪い所でも本装置の移動・設置時の装置の
可搬性、リセット容易性を高めている。溶接ヘッド機械
部16、溶接ヘッド走行部55は約100 kgあり、
人力可搬は無理なので、カウンターウェイト、レバーの
天秤機構を使ってクレーンによる着脱をする様にすれば
よい。
一方、制御ユニット40及び溶接電源装置60は、溶接
装置と同時に走行移動する必要がないので、走行範囲の
支障のない離れた場所の足場上、もしくはデツキ上に設
置することとして、大きく2ブロック分割することがで
きるので、1開維手溶接ごとに各々を移動・設置して、
溶接部段取作業の分散を図ることができる。
装置と同時に走行移動する必要がないので、走行範囲の
支障のない離れた場所の足場上、もしくはデツキ上に設
置することとして、大きく2ブロック分割することがで
きるので、1開維手溶接ごとに各々を移動・設置して、
溶接部段取作業の分散を図ることができる。
また本装置は溶接機として汎用性があり、屋外で風の影
響を受けてもアークシールドがとばない溶接トーチ14
、ワイヤー供給装置56及び溶接電源装置60から構成
される「ノンガスアーク半自動溶接機」を使用するので
、本発明溶接装置は比較的安価に提供することができる
。
響を受けてもアークシールドがとばない溶接トーチ14
、ワイヤー供給装置56及び溶接電源装置60から構成
される「ノンガスアーク半自動溶接機」を使用するので
、本発明溶接装置は比較的安価に提供することができる
。
更に本装置の「倣い」機構の利用拡大の可能性として第
11図に一例を示す如く、■開先加工する方法として鉄
皮等の構造物11の周方向(水平)所定ルートフェイス
部よりオフセントした所に切断ケガキ′4yA63をマ
ーキングしておいてから、溶接トーチ14の代わりに溶
断トーチ62を置き換え、走行しながら溶断トーチ62
を前記切断ケガキ線63をマニュアル倣いしてから、第
11図中のイから口に示す順に溶断ずれば、所期のV開
先加工が可能となる。
11図に一例を示す如く、■開先加工する方法として鉄
皮等の構造物11の周方向(水平)所定ルートフェイス
部よりオフセントした所に切断ケガキ′4yA63をマ
ーキングしておいてから、溶接トーチ14の代わりに溶
断トーチ62を置き換え、走行しながら溶断トーチ62
を前記切断ケガキ線63をマニュアル倣いしてから、第
11図中のイから口に示す順に溶断ずれば、所期のV開
先加工が可能となる。
なお、第5図中15は溶接ワイヤー、20は走行モータ
用ドライバー、39はリレー切換部、44は走行距離位
置表示部、45はエンコーダパルス整形部を示す。
用ドライバー、39はリレー切換部、44は走行距離位
置表示部、45はエンコーダパルス整形部を示す。
以上の様に、本発明の装置機構の適用により■ 周方向
横向溶接継手の品質の安定と均一化が達成され、更に ■ 作業能率の向上、作業環境の改善及び省力化に大き
な役割を果たすことができ、 ■ 第11図に一例を示した様に、溶接開先加工等の他
分野への利用拡大の可能性を持つことができる。
横向溶接継手の品質の安定と均一化が達成され、更に ■ 作業能率の向上、作業環境の改善及び省力化に大き
な役割を果たすことができ、 ■ 第11図に一例を示した様に、溶接開先加工等の他
分野への利用拡大の可能性を持つことができる。
(発明の効果)
以上説明したように本発明によれば、
■ 溶接の高能率化と品質の安定化が図れる。
■ オペレータの負担が大幅に軽減でき、省力化も可能
となる。
となる。
■ 屋外等の溶接作業環境の悪い所でも、移動、設置時
の装置の可搬性が良好で、またリセットも容易である。
の装置の可搬性が良好で、またリセットも容易である。
等の大なる効果を有する。
第1図〜第11図は本発明の詳細な説明図であり、第1
図(イ)〜(ハ)は本発明溶接法の施工手順を示す図面
、第2図はそのフロー図、第3、図は本発明方法の適用
の一例を示す図面、第4図は本発明装置の構成を示す斜
視図、第5図は本発明装置の倣い機構の構成図、第6図
はリモコンボックスのスイッチレイアウトの一例を示す
図面、第7図は倣いの3軸制御の説明図、第8図は倣い
の操作手順を示すフロー図、第9図(イ)〜(ハ)は倣
いデータの有効、無効の説明図、第10図は倣い軌跡の
修正時の説明図、第11図は本発明装置の倣い機構の他
の利用可能性の一例を示す図面、第12図は高炉鉄皮の
プロフィール、板厚、溶接継手位置の説明図、第13図
は従来方法の説明図である。 11は構造物、13はガイドレール、14は溶接トーチ
、15は溶接ワイヤー、16は溶接ヘッド機械部、40
は制御ユニット、49はリモコンボックス、56はワイ
ヤー供給装置、59は制御ケーブル、60は溶接電源装
置。 特許出願人 住友金属工業株式会社 第1図 (イ) (ロ) (ハ
)第2図 第3図 第6図 第7図 第8図 第10図 第12図 第1′3図
図(イ)〜(ハ)は本発明溶接法の施工手順を示す図面
、第2図はそのフロー図、第3、図は本発明方法の適用
の一例を示す図面、第4図は本発明装置の構成を示す斜
視図、第5図は本発明装置の倣い機構の構成図、第6図
はリモコンボックスのスイッチレイアウトの一例を示す
図面、第7図は倣いの3軸制御の説明図、第8図は倣い
の操作手順を示すフロー図、第9図(イ)〜(ハ)は倣
いデータの有効、無効の説明図、第10図は倣い軌跡の
修正時の説明図、第11図は本発明装置の倣い機構の他
の利用可能性の一例を示す図面、第12図は高炉鉄皮の
プロフィール、板厚、溶接継手位置の説明図、第13図
は従来方法の説明図である。 11は構造物、13はガイドレール、14は溶接トーチ
、15は溶接ワイヤー、16は溶接ヘッド機械部、40
は制御ユニット、49はリモコンボックス、56はワイ
ヤー供給装置、59は制御ケーブル、60は溶接電源装
置。 特許出願人 住友金属工業株式会社 第1図 (イ) (ロ) (ハ
)第2図 第3図 第6図 第7図 第8図 第10図 第12図 第1′3図
Claims (2)
- (1)多層盛溶接を行う円筒状鋼構造物における周方向
の継手溶接法において、少なくとも初層の溶接を手動倣
いにより行うと共に該手動倣いによる最終溶接時のトー
チ軌跡をRAMに記憶し、以降の溶接は前記記憶したト
ーチ軌跡に基づいて全自動溶接することを特徴とする円
筒状鋼構造物の周方向継手溶接法。 - (2)多層盛溶接を行う円筒状鋼構造物の周方向の継手
溶接線と略平行に取付けられたガイドレールと、該ガイ
ドレールに懸垂設置されてガイドレールに沿う移動可能
で、かつ溶接トーチを継手溶接線に対して接離・昇降及
び所要の角度調整可能に構成した溶接ヘッド機械部と、
該溶接ヘッド機械部と一体的にガイドレールによって移
動し、かつ前記溶接トーチに溶接ワイヤーを供給するワ
イヤー供給装置と、これら溶接ヘッド機械部及びワイヤ
ー供給装置と制御ケーブルで接続された制御ユニット及
び溶接電源装置並びにリモコンボックスを具備して成る
ことを特徴とする円筒状鋼構造物の周方向継手溶接装置
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63077356A JPH0681666B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 高炉の周方向継手溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63077356A JPH0681666B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 高炉の周方向継手溶接装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01249269A true JPH01249269A (ja) | 1989-10-04 |
JPH0681666B2 JPH0681666B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=13631630
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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