JP2011079009A - Portable welding robot - Google Patents
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Abstract
【課題】一台の溶接ロボットで、管の内外面溶接、シーム溶接など、各種の溶接に対応可能とする。
【解決手段】溶接線に沿って配設されるガイドレール10、10’、10”と、該ガイドレール上を移動可能な、該ガイドレールに対して着脱自在とされた走行台車12と、該走行台車12に搭載された溶接ヘッド20と、該溶接ヘッド20、該溶接ヘッド20に溶接ワイヤを送給するためのワイヤ送給装置40、前記溶接ヘッド20に電源を供給するための溶接電源50、前記溶接ヘッド20による溶接を制御するための制御装置60の少なくとも一部を分散し、又は、まとめて搭載した、相互に連結可能な複数の運搬台車80とを備えてなるポータブル溶接ロボットを用いる。
【選択図】図1A single welding robot can handle various types of welding such as pipe inner and outer surface welding and seam welding.
Guide rails 10, 10 ′, 10 ″ disposed along a weld line, a traveling carriage 12 movable on the guide rail and detachable from the guide rail, A welding head 20 mounted on the traveling carriage 12, the welding head 20, a wire feeding device 40 for feeding a welding wire to the welding head 20, and a welding power source 50 for supplying power to the welding head 20. A portable welding robot comprising a plurality of mutually connected transport carts 80, in which at least a part of the control device 60 for controlling welding by the welding head 20 is distributed or collectively mounted, is used. .
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ポータブル溶接ロボットに係り、特に、現地配管の継手の溶接に用いるのに好適な、一台の溶接ロボットで、管の内外面溶接、シーム溶接など様々な溶接が可能な、汎用性の高いポータブル溶接ロボットに関する。 The present invention relates to a portable welding robot, and in particular, a single welding robot suitable for use in welding joints of on-site piping, and is capable of various welding such as pipe inner and outer surface welding and seam welding. Highly portable welding robot.
現地溶接継手の開先ギャップ、目違いなどの変動は比較的大きい。特に大径管溶接継手の場合は仮付けビードもある。このような溶接継手を溶接ロボットにて自動溶接するために、溶接ロボットに開先形状を計測するセンサと、このセンサ情報に基づく自動制御機能を備える必要がある。また、溶接中に、これらの制御誤差をリアルタイムに検出し補正制御を行って溶接品質を確保することも重要である。 Fluctuations such as gap gap and misplacement of field welded joints are relatively large. In particular, in the case of a large-diameter pipe welded joint, there is also a temporary bead. In order to automatically weld such a welded joint with a welding robot, it is necessary to provide the welding robot with a sensor for measuring a groove shape and an automatic control function based on the sensor information. It is also important to ensure welding quality by detecting these control errors in real time and performing correction control during welding.
現地配管の特徴として、ほとんどが固定管である。したがって、溶接場所の変更に伴って、溶接対象の管でなく、溶接に使われる溶接ロボットを移動せざるをえない。この場合、軽量小型である、なおかつ移動、組立とセッティングなどを簡便に行えるポータブル溶接ロボットが必要である。 Most of the local pipes are fixed pipes. Therefore, in accordance with the change of the welding location, the welding robot used for welding must be moved instead of the pipe to be welded. In this case, there is a need for a portable welding robot that is lightweight and compact and that can be easily moved, assembled and set.
先行技術として、管の自動溶接に関する技術の一例が、特許文献1に記載され、管体中継ぎ部の内面溶接に関する技術が特許文献2に記載され、溶接機器を搭載した台車を何台も接続して走行する管内走行台車に関する技術が特許文献3に記載され、自動溶接制御に関する技術が特許文献4に記載されている。
As a prior art, an example of a technique related to automatic welding of a pipe is described in Patent Document 1, a technique related to inner surface welding of a pipe intermediate part is described in
又、出願人は、溶接ロボットの溶接トーチに配設するのに好適なレーザ・視覚複合センサを特許文献5や6で提案している。 In addition, the applicant has proposed a laser / visual composite sensor suitable for placement on a welding torch of a welding robot in Patent Documents 5 and 6.
しかしながら、現地配管の溶接継手は、円周継手だけではなく、管軸方向でのシーム継手もある。これらの継手は、管内という場所の狭さから、複数機種のロボットではなく、一台の溶接ロボットで全部施工ができることも望まれているが、従来、そのような汎用性を備えた溶接ロボットは提案されていなかった。 However, on-site piping welded joints include not only circumferential joints but also seam joints in the pipe axis direction. These joints are also desired to be able to be constructed entirely by a single welding robot, rather than multiple types of robots, due to the limited space in the pipe. Conventionally, welding robots with such versatility have been It was not proposed.
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、一台の溶接ロボットで、管の内外面溶接、シーム溶接など様々な溶接が可能なポータブル溶接ロボットを提供することを課題とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and it is an object of the present invention to provide a portable welding robot capable of various welding such as pipe inner and outer surface welding and seam welding with a single welding robot. To do.
本発明は、溶接線に沿って配設されるガイドレールと、該ガイドレール上を移動可能な、該ガイドレールに対して着脱自在とされた走行台車と、該走行台車に搭載された溶接ヘッドと、該溶接ヘッド、該溶接ヘッドに溶接ワイヤを送給するためのワイヤ送給装置、前記溶接ヘッドに電源を供給するための溶接電源、前記溶接ヘッドによる溶接を制御するための制御装置の少なくとも一部を分散し、又は、まとめて搭載した、相互に連結可能な複数の運搬台車とを備えたことを特徴とするポータブル溶接ロボットにより、前記課題を解決したものである。 The present invention relates to a guide rail disposed along a welding line, a traveling carriage movable on the guide rail and detachable from the guide rail, and a welding head mounted on the traveling carriage. And at least of the welding head, a wire feeding device for feeding a welding wire to the welding head, a welding power source for supplying power to the welding head, and a control device for controlling welding by the welding head The above-described problems are solved by a portable welding robot that includes a plurality of transport carts that are partly distributed or collectively mounted and that can be connected to each other.
ここで、前記走行台車を、前記ガイドレールを両側から挟む走行車輪及び締め付け車輪と、該締め付け車輪を締め付けるための車輪締め付けレバーを備えることができる。 Here, the traveling carriage may include a traveling wheel and a tightening wheel that sandwich the guide rail from both sides, and a wheel tightening lever for tightening the tightening wheel.
又、前記溶接ヘッドに、センサ付の溶接トーチと、前記ガイドレールに対する走行台車の位置を制御するための機構と、前記ガイドレールに対する走行台車の位置を検出するセンサと、前記溶接トーチの高さを制御するための機構と、前記溶接トーチの揺動を制御するための機構と、を取付けることができる。 The welding head includes a welding torch with a sensor, a mechanism for controlling the position of the traveling carriage with respect to the guide rail, a sensor for detecting the position of the traveling carriage with respect to the guide rail, and the height of the welding torch. And a mechanism for controlling the oscillation of the welding torch can be attached.
又、前記センサを、溶接トーチの中心軸に対して回転自在とすることができる。 Further, the sensor can be rotatable with respect to the central axis of the welding torch.
又、1本の前記ガイドレールに、複数の前記走行台車を配設することができる。 In addition, a plurality of the traveling carriages can be disposed on one guide rail.
本発明によれば、ガイドレールを溶接線に沿って配設することにより、一台の溶接ロボットで、管の内外面溶接、シーム溶接など様々な溶接が可能となる。 According to the present invention, by arranging the guide rail along the welding line, various welding such as pipe inner and outer surface welding and seam welding can be performed by one welding robot.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るポータブル溶接ロボットの実施形態の溶接前の状態、図2は同じく溶接中の状態の全体構成を示すものである。この溶接ロボットは、主に、溶接対象パイプ8の例えば円周状の溶接線に沿って配設される、例えばリング状のガイドレール10、図2に示す如く、該ガイドレール10上を移動可能な、該ガイドレール10に対して着脱自在とされた走行台車12、該走行台車12に搭載された溶接ヘッド20、該溶接ヘッド20に溶接ワイヤを送給するためのワイヤ送給装置40、前記溶接ヘッド20に電源を供給するための溶接電源50、前記溶接ヘッド20による溶接を制御するための制御装置60およびケーブル・ホース収納機70等により構成される。また補助設備として、各装置を搭載可能な、相互に連結された運搬台車80、例えば先頭台車の走行モータ82、溶接ヘッド20の近傍に配設された半自動ワイヤ送給装置42などもある。
FIG. 1 shows a state before welding of an embodiment of a portable welding robot according to the present invention, and FIG. 2 shows the entire structure in a state during welding. This welding robot is mainly arranged along, for example, a circumferential welding line of the
管内の細長く狭い場所に設置することや、曲がった管路内でも移動できることなどを考慮して、図1のようにワイヤ送給装置40、溶接電源50、制御装置60およびケーブル、ガスホースなどの収納機70を、それぞれの運搬台車80に搭載する。また各運搬台車80を連結しておけば、同時に移動することもできる。なお先頭の運搬台車には、その車輪を駆動する動力の電気モータである走行モータ82を付けて、動力で移動させることが可能である。
Considering installation in a narrow and narrow place in the pipe, or movement in a bent pipe, etc., storage of the
ここで、溶接ヘッド20の走行台車12は、図1に示す如く、溶接前は先頭の運搬台車80に載せられ、ガイドレール10の近くまで運ばれた後、図2に示す如く、溶接に備えてガイドレール10上に装着される。
Here, as shown in FIG. 1, the traveling
図3(A)(正面図)及び(B)(側面図)は、本実施形態の溶接ロボット本体を示すものである。このロボット本体は、ガイドレール10と、このガイドレール10に簡単に着脱できる走行台車12と溶接ヘッド20の組み合わせタイプを採用する。これにより同一機種のロボットが、ガイドレール10さえ変えれば、幅広い管径の円周溶接継手にも適用できるし、直線のシーム溶接継手の溶接にも適用できる。
3A (front view) and FIG. 3B (side view) show the welding robot body of the present embodiment. This robot body employs a combination type of a
前記溶接ヘッド20には、出願人が特許文献5や6で提案したレーザ・視覚複合センサ24付きの溶接トーチ22が取付けられている。これにより、開先形状の変動や仮付けビード位置などの自動計測が溶接前に事前に行え、また溶接中に溶接状態の計測もできるので、高精度な溶接線倣い制御および溶接条件の適応制御ができ、高品質な溶接が保証される。
A
前記溶接ロボット本体は、溶接トーチ22を移動する走行台車12のZ軸機構と、溶接トーチ22の高さを調整するY軸機構30Yと、溶接トーチ22の揺動を制御するX軸機構30Xと、レーザ・視覚複合センサ付き溶接トーチ22と、ガイドレール10上の走行台車12の位置から溶接位置を検知する位置センサ32およびケーブル・ガスホースなどの出入りを集約するコネクタボックス34などにより構成されている。
The welding robot body includes a Z-axis mechanism of the traveling
ロボット本体の自由度構造はX−Y−Z軸の直交型である。ここで、溶接トーチ22は、トーチホルダ36を介してX軸機構30Xのスライダーに直接取付けて、X軸からのトーチ揺動制御を受ける。
The degree of freedom structure of the robot body is an orthogonal type of XYZ axes. Here, the
一方、X軸機構30Xは、Y軸機構30Yのスライダーに固定し、Y軸のトーチ高さ制御を溶接トーチ22に伝達する。そして、このように構成したX−Y軸ブロック30は、Y軸機構30Yで走行台車12に固定して、走行台車12の走行速度制御を、溶接トーチ22の走行速度制御に使用する。
On the other hand, the
図4は走行台車12の構造を示すものである。この走行台車12は、ガイドレール10の一方側(図では上側)を走行する走行車輪12Aと、該走行車輪12Aを回転するための走行モータ12Bと、前記走行車輪12Aと協働して、ガイドレール10を他方側(図では下側)から挟むための締め付け車輪12Cと、該締め付け車輪12Cを締め付けるための車輪締め付けレバー12Dとを備えている。図において、12EはX−Yブロック30の取り付け面である。
FIG. 4 shows the structure of the
この走行台車12は、図4に示すような管の内面溶接に用いるガイドレール10に取付けることはもちろん、図5に示す管のシーム溶接に用いる直線ガイドレール10’にも、または図6に示す管の外面溶接に用いるガイドレール10”にも取付けられることが特徴である。
The traveling
さらに、この走行台車12のガイドレール10、10’、10”への着脱も簡単である。図7は、走行台車12をガイドレール10に着脱する機構を示すものである。この着脱機構は、前記締め付けレバー12Dを締め付けるための締め付けナット12Fと締め付けばね12Gを備えている。この機構の特徴は、たった一つの締め付けナット12Fにて、走行台車12のガイドレール10への着脱作業が行えることである。
Furthermore, the traveling
図8はトーチホルダ36の構造を示すものであり、図9は、トーチホルダ36の分解斜視図を示すものである。このトーチホルダ36は、トーチの傾きを事前に調整できる回転部36Aと、ガイドレール10の高さに応じて溶接トーチ22の上下高さを事前に調整できるアーム部36Bと、溶接トーチ22を捕まえるハンド部36Cで構成される。前記回転部36Aは、隅肉溶接や管内シーム継手を溶接するときに、溶接トーチ22が所定の角度で開先を狙えるようにするために設けられている。前記アーム部36Bは、ガイドレール高さの変化を吸収して、溶接時のトーチ高さ調整を、Y軸機構30Yのストローク範囲を抑えられるために設けられている。
FIG. 8 shows the structure of the
図10は、本実施形態で使用した溶接トーチ22を示すものである。この溶接トーチ22には、出願人が特許文献5、6で提案したようなレーザ・視覚複合センサ24の、カメラを含むセンサヘッド24Aが取付けられている。また、このセンサヘッド24Aは、回転ブロック24Bに取付けられ、溶接トーチ22の中心軸22Cを中心に簡単に180度回転できるようにされているため、溶接時に使用する視覚センサのセンサヘッド24Aの設置位置が、例えば溶接方向前方に制限される場合であっても、溶接を双方向に行える。
FIG. 10 shows the
図において、24Cは、レーザセンサ使用時の画像をカメラ視野中央部におくように、センサヘッド24Aの設置位置を調整するためのスライダー、24Dは、その固定ボルトである。
In the figure, 24C is a slider for adjusting the installation position of the
図11(A)(縦断面図)(B)(横断面図)は、管内溶接ロボットのシーム継手溶接への適用例を示すものである。この場合、溶接ヘッド20を直線ガイドレール10’に乗せ、またワイヤ送給装置40は溶接ヘッドと連動できるワイヤ送給装置の架台44に乗せている。
FIG. 11A (longitudinal sectional view) and FIG. 11B (transverse sectional view) show an application example of the in-pipe welding robot to seam joint welding. In this case, the
図12(A)(横断面図)(B)(縦断面図)は、2台の溶接ヘッド(走行台車)を使って同時に一つの円周継手を溶接する例である。 FIGS. 12A (transverse sectional view) and (B) (longitudinal sectional view) are examples in which one circumferential joint is welded simultaneously using two welding heads (running carriages).
図中に示した溶接方法は、振り分け上進溶接する方法であるが、無論、2台を同じ方向に走行させ、連続周回転して溶接することもできる。 Although the welding method shown in the drawing is a method of performing the sorting and upward welding, it goes without saying that the two machines can be run in the same direction and can be welded by rotating continuously around.
なお、前記実施形態においては、センサとしてレーザ・視覚複合センサが用いられていたが、センサの種類はこれに限定されず、レーザセンサ以外の光るセンサや、複合センサでなく単体センサであってもよい。又、溶接対象もパイプに限定されない。 In the above-described embodiment, the laser / visual composite sensor is used as the sensor. However, the type of sensor is not limited to this, and a sensor other than the laser sensor or a single sensor instead of the composite sensor may be used. Good. Further, the object to be welded is not limited to a pipe.
8…溶接対象パイプ
10、10’、10”…ガイドレール
12…走行台車
12A…走行車輪
12B…走行モータ
12C…締め付け車輪
12D…締め付けレバー
12F…締め付けナット
20…溶接ヘッド
22…溶接トーチ
24…レーザ・視覚複合センサ
24A…センサヘッド
24B…回転ブロック
30…X−Y軸ブロック
30X…X軸機構
30Y…Y軸機構
36…トーチホルダ
40…ワイヤ送給装置
42…半自動ワイヤ送給装置
50…溶接電源
60…制御装置
70…ケーブル・ホース収納機
80…運搬台車
82…運搬台車走行モータ
8 ... Pipe to be welded 10, 10 ', 10 "...
Claims (5)
該ガイドレール上を移動可能な、該ガイドレールに対して着脱自在とされた走行台車と、
該走行台車に搭載された溶接ヘッドと、
該溶接ヘッド、該溶接ヘッドに溶接ワイヤを送給するためのワイヤ送給装置、前記溶接ヘッドに電源を供給するための溶接電源、前記溶接ヘッドによる溶接を制御するための制御装置の少なくとも一部を分散し、又は、まとめて搭載した、相互に連結可能な複数の運搬台車とを備えたことを特徴とするポータブル溶接ロボット。 A guide rail disposed along the weld line;
A traveling carriage movable on the guide rail and detachable from the guide rail;
A welding head mounted on the traveling carriage;
At least a part of the welding head, a wire feeding device for feeding a welding wire to the welding head, a welding power source for supplying power to the welding head, and a control device for controlling welding by the welding head A portable welding robot comprising a plurality of transport carts that are connected to each other and that are mounted together.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009232339A JP2011079009A (en) | 2009-10-06 | 2009-10-06 | Portable welding robot |
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Publications (1)
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JP2009232339A Pending JP2011079009A (en) | 2009-10-06 | 2009-10-06 | Portable welding robot |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108746787A (en) * | 2018-08-14 | 2018-11-06 | 太原科技大学 | A kind of pipeline groove processing device |
CN112743282A (en) * | 2021-01-08 | 2021-05-04 | 厦门航天思尔特机器人系统股份公司成都分公司 | Pneumatic centering, clamping and overturning mechanism for axle housing welding |
CN115890053A (en) * | 2023-03-02 | 2023-04-04 | 成都熊谷加世电器有限公司 | Internal welding machine aligning method and device, internal welding machine and storage medium |
WO2024000952A1 (en) * | 2022-06-28 | 2024-01-04 | 中国十七冶集团有限公司 | High-altitude steel beam welding robot, welding head adjusting mechanism, and welding method |
-
2009
- 2009-10-06 JP JP2009232339A patent/JP2011079009A/en active Pending
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