(57)【要約】【課題】溶接施工を溶接機から離れた場所で遠隔操作により溶接を行うことで、危険な作業環境、作業者の心身に与える影響解消し、一人の作業者が二つの溶接装置を操作することによる人件費の削減、非破壊検査（放射線透過検査）との並行作業を実施することができる遠隔制御溶接システムを提供すること。【解決方法】溶接対象の部材に沿って移動するとともに、部材において指定された溶接箇所を溶接する溶接装置１２Ａ、１２Ｂと、溶接装置１２Ａ、１２Ｂとともに移動し、溶接箇所の状態を撮像するカメラ部１５Ａ、１５Ｂと、溶接装置１２Ａ、１２Ｂ及びカメラ部１５Ａ、１５Ｂを遠隔制御することにより、溶接装置１２Ａ、１２Ｂに対して溶接箇所を指定し、カメラ部１５Ａ、１５Ｂによって撮像された溶接箇所の状態に基づいて、溶接装置１２Ａ、１２Ｂ及びカメラ部１５Ａ、１５Ｂの移動を遠隔制御する遠隔制御部と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接対象の部材に沿って移動するとともに、前記部材において指定された溶接個所を溶接する溶接手段と、
前記溶接手段とともに移動し、溶接箇所の状態を撮像する撮像手段と、
前記溶接手段及び前記撮像手段を遠隔制御することにより、前記溶接手段に対して溶接個所を指定し、前記撮像手段によって撮像された溶接箇所の状態に基づいて、前記溶接手段及び前記撮像手段の移動を制御する遠隔制御手段と、を備えることを特徴とする遠隔制御溶接システム。
【請求項２】
前記部材は、鉛直方向に対して下から上に順に搭載される複数の部材であり、最上位に位置する部材の上面に着脱可能かつ走行可能に架設される架設手段を備え、前記溶接手段及び前記撮像手段は前記架設手段に収容されることを特徴とする請求項１に記載の遠隔制御溶接システム。
【請求項３】
前記架設手段は、指定された溶接箇所に対して溶接ワイヤを供給するワイヤ供給手段及びフラックスを供給するフラックス供給手段を収容することを特徴とする請求項１又は２に記載の遠隔制御溶接システム。
【請求項４】
前記架設手段は、指定された溶接箇所に供給されたフラックスを溶接終了後に回収するフラックス回収手段を収容することを特徴とする請求項２又は３に記載の遠隔制御溶接システム。
【請求項５】
前記架設手段は、溶接後に溶接個所に形成された不要なスラグを除去するスラグ除去手段を収容することを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の遠隔制御溶接システム。
【請求項６】
前記架設手段は、前記遠隔制御手段との間で所定の有線回線又は無線回線を介して通信を行い、前記遠隔制御手段からの溶接指令に応じて、前記溶接手段、前記撮像手段、前記ワイヤ供給手段、前記フラックス供給手段、前記フラックス回収手段、及び前記スラグ除去手段を制御して溶接処理を実行させる溶接制御手段を収容することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の遠隔制御溶接システム。
【請求項７】
前記溶接手段、前記撮像手段、前記ワイヤ供給手段、前記フラックス供給手段、前記フラックス回収手段、及び前記スラグ除去手段を収容する前記架設手段は、連結かつ分離が可能な２系統の架設手段で構成され、連結された状態では前記部材の両側に設けられ、単独構成された状態では前記部材の片側に設けられ、前記溶接制御手段の制御によって前記部材の指定された溶接個所を両側又は片側から溶接することを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の遠隔制御溶接システム。
【請求項８】
前記ワイヤ供給手段は、溶接箇所に供給予定の溶接ワイヤの重量を計測するワイヤ計測手段を有し、前記溶接制御手段は、前記ワイヤ計測手段によって計測された重量と所定の閾値とを比較して、当該重量が当該閾値未満であるときは前記遠隔制御手段に対してその旨を送信することを特徴とする請求項３に記載の遠隔制御溶接システム。
【請求項９】
前記ワイヤ供給手段は、溶接個所に供給した所定長の溶接ワイヤを切断して切り離すワイヤ切断手段を有することを特徴とする請求項８に記載の遠隔制御溶接システム。
【請求項１０】
前記フラックス供給手段は、溶接箇所に供給するフラックスが不足しないようにフラックス残量を感知するフラックス残量感知手段を有し、前記溶接制御手段は、前記フラックス残量感知手段によって感知された残量と所定の閾値とを比較して、当該残量が当該閾値未満であるときは前記遠隔制御手段に対してその旨を送信することを特徴とする請求項３に記載の遠隔制御溶接システム。
【請求項１１】
前記架設手段は、溶接箇所の近傍に溶接状態を表す音響を集音する集音手段を備え、前記溶接制御手段は、前記集音手段から出力される音響信号を前記遠隔制御手段に対して送信することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の遠隔制御溶接システム。
【請求項１２】
前記遠隔制御手段は、ＡＩを構築するディープラーニングの機能を備え、ＡＩのビッグデータを記録し、又は、外部のコンピュータによって構築されたＡＩのビッグデータをネットワーク経由で記録し、ＡＩに基づいて溶接施工を自動的に実行する請求項１ないし１１のいずれかに記載の遠隔制御溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接システムに関し、特に、溶接を遠隔的に制御する遠隔制御溶接システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の燃料を貯蔵する大型タンクの溶接システムとして、ＴＩＧ（ティグ：タングステンイナートガス）溶接やＳＡＷ（サブマージアーク溶接）が知られている。
【０００３】
ＴＩＧ溶接として、特許文献１の溶接装置が知られている。この溶接装置は、イナートガス（不活性ガス）を噴射しタングステン電極に溶接アークを発生させるトーチで別途供給される溶接ワイヤを溶融させることにより、ＬＮＧタンク等の側板同士の縦継手全体を溶接する。ただし、ＴＩＧ溶接においては、アーク溶接等の際に発生する有害光から眼を守るために遮光ガラスを配した耐火耐熱補強紙からなる溶接面が作業者のヘルメットに取付けられる。
【０００４】
サブマージアーク溶接として、特許文献２が知られている。サブマージアーク溶接は、ワイヤを被溶接部の狙い位置に近接させて、その上に粒状のフラックスを散布し、溶接ワイヤと被溶接物との間でアークを発生させ、このアーク熱によって被溶接物および溶接ワイヤを溶融接合する溶接法である。溶接中はアークが見えないので潜弧溶接法とも言われる。このようなサブマージアーク溶接法は、アークがフラックスで覆われているため遮光が不要であり、また、溶接ヒュームがほとんど発生しない。
【０００５】
また、特許文献３においては、サブマージアーク溶接の際に、溶接作業場における作業者の労働を軽減する措置が開示されている。すなわち、特許文献３では、作業者はフラックス回収ホースの継手部を取り外し、その継手部をフラックス供給ホース継手部と連結する作業のみで手作業は終了するため、従来行っていたフラックス回収ホースを取扱う重労働がなくなり作業性が向上する構成になっている。
【０００６】
図９は、従来のサブマージアーク溶接システムのタンク側板内面側の装置３０Ａを示す正面図である。一般的に、ＬＮＧタンク等の内槽側板や外槽側板は、鉛直方向に対して下から上に順に搭載・組立てられる複数の部材で構成される。図９において、内槽側板又は外槽側板を構成する部材Ｍ１、Ｍ２及びＭ３は、下から順に３段に搭載・組立てられた状態を示している。また、図１０は、図９においてＸ-Ｘ線に沿った溶接システム３０Ａ、３０Ｂを示す断面の拡大図である。
【０００７】
図９において、最下位の部材Ｍ１とその上位の部材Ｍ２との接合部Ｗ１２はすでに溶接が完了していることを示し、部材Ｍ２とその上位（現状では最上位）の部材Ｍ３との接合部Ｗ２３の溶接が進行中であることを示している。
【０００８】
溶接システム３０Ａは、部材Ｍ３の上面Ｍ３Ｓに架けられた架設手段としてのフレーム３１Ａに、サブマージアーク溶接の溶接装置３２Ａ及び作業床板３３Ａが取り付けられた構造になっている。溶接装置３２Ａは、溶接トーチ部、フラックス供給部、ワイヤ供給部、フラックス回収部、スラグ除去部、操作部で構成されている（いずれも図示せず）。ワイヤ供給部、フラックス供給部、回収部からはノズルやホース３４Ａが溶接すべき接合部Ｗ２３に延びている。
【０００９】
図９において、作業者３５Ａは、作業床板３３Ａの上でフレーム３１Ａの開口部３１ａにおいて溶接作業を行う。図において、接合部Ｗ２３（ａ）はすでに溶接が完了した状態を示し、接合部Ｗ２３（ｂ）はまだ溶接がされていない状態を示している。フレーム３１Ａ及び溶接装置３２Ａは、部材Ｍ１〜Ｍ３の反対側にも設けられており（図１０の３１Ｂ、３２Ｂ）、作業者３５Ａが矢印の方向に駆動輪３８をモータ等により移動させながら溶接作業を行う。そのため、作業者３５Ａは反対側の作業者３５Ｂ（図１０）の溶接作業状況を確認するためトランシーバ３６Ａを携帯している。詳細については後述する。
【００１０】
図１０において、分離可能に連結されたフレーム３１Ａ、３１Ｂには、部材Ｍ１〜Ｍ３の両側（Ａ、Ｂ）に溶接装置３２Ａ、３２Ｂ及び作業床板３３Ａ、３３Ｂが取り付けられている。溶接装置３２Ａ、３２Ｂから延びたノズルやホース３４Ａ、３４Ｂ、操作盤を操作しながら作業者３５Ａ、３５Ｂは協働して部材の両側から溶接作業を行う。
【００１１】
上記したように、二人の作業者３５Ａ、３５Ｂは、それぞれ携帯しているトランシーバ３６Ａ、３６Ｂを介して対話し、ワイヤの狙い位置、溶接条件（電流、電圧）、溶接速度を確認、設定する。設定された溶接速度の信号は、操作部から移動用モータ（図示せず）に入力され、移動用モータにより駆動輪３８が部材Ｍ３の上面で回転する。駆動輪３８の回転によって図９に示した矢印の方向にフレーム３１Ａ、３１Ｂが移動する。
【００１２】
なお、図には示していないが、フラックス供給部とフラックス回収部との間でフラックスを移動するフラックスベルトが設けられており、フレーム３１Ａ、３１Ｂの移動に伴う支点となっており揺動を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平０９−１０９３１号公報
【特許文献２】特開２００７−３０７５７０号公報
【特許文献３】特開平０６−６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
サブマージアーク溶接においては、アークがフラックスで覆われているため遮光が不要であり、また、溶接ヒュームがほとんど発生しないので、図１０に示すように、作業者３５Ａ、３５Ｂは、着用するヘルメット３７Ａ、３７Ｂに遮光ガラスを装備した耐火耐熱補強紙からなる溶接面を取付ける必要がない。
【００１５】
しかしながら、図９及び図１０に示した例示を含め、従来の溶接システムにおいては、高所での狭い作業床板の上で精密な溶接作業を行うことが求められている。特に、タンク側板の内面及び外面の両側でそれぞれ作業をする場合には、お互いに対話をしながらその場で作業を行わねばならず、作業者は危険な作業環境に置かれているという課題がある。
【００１６】
さらに、溶接後に非破壊検査（放射線透過検査）を行う際には、放射線による被爆を回避するために、作業者が溶接システムから離れなければならないという課題がある。
【００１７】
さらにまた、大型のタンクの溶接作業は、作業工程の短縮を図るために、複数の箇所に溶接装置のフレームを架けて、同時に溶接作業を行うので、多数の作業者、それも熟練した作業者が必要であるため、人件費の高騰を招くという課題がある。
【００１８】
従って、本発明は、溶接作業を高所の作業床板で行わず、遠隔制御により溶接機から離れた場所で溶接操作を行うことで、危険な作業環境を解消し、一人の作業者が二つの溶接装置を操作することによる人件費の削減、非破壊検査（放射線透過検査）等のその他作業との並行作業を可能とする遠隔制御溶接システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記目的を達成するために、第１の態様は、溶接対象の部材に沿って移動するとともに、前記部材において指定された溶接箇所を溶接する溶接手段と、前記溶接手段とともに移動し、溶接箇所の状態を撮像する撮像手段と、前記溶接手段及び前記撮像手段を遠隔制御することにより、前記溶接手段に対して溶接個所を指定し、前記撮像手段によって撮像された溶接箇所の状態に基づいて、前記溶接手段及び前記撮像手段の移動を制御する遠隔制御手段と、を備える遠隔制御溶接システムを提供する。
【００２０】
第２の態様は、第１の態様において、前記部材は、鉛直方向に対して下から上に順に搭載される複数の部材であり、最上位に位置する部材の上面に着脱可能かつ走行可能に架設される架設手段を備え、前記溶接手段及び前記撮像手段は前記架設手段に収容される遠隔制御溶接システムを提供する。なお、ここで「最上位に位置する部材」とは、搭載過程において現在最上位に位置する部材を意味する。
【００２１】
第３の態様は、第１又は第２の態様において、前記架設手段は、指定された溶接箇所に対して溶接ワイヤを供給するワイヤ供給手段及びフラックスを供給するフラックス供給手段を収容する遠隔制御溶接システムを提供する。
【００２２】
第４の態様は、第２又は第３の態様において、前記架設手段は、指定された溶接箇所に供給されたフラックスを溶接終了後に回収するフラックス回収手段を収容する遠隔制御溶接システムを提供する。
【００２３】
第５の態様は、第２ないし第４の態様のいずれかにおいて、前記架設手段は、溶接後に溶接個所に形成された不要なスラグを除去するスラグ除去手段を収容する遠隔制御溶接システムを提供する。
【００２４】
第６の態様は、第１ないし第５の態様のいずれかにおいて、前記架設手段は、前記遠隔制御手段との間で所定の有線回線又は無線回線を介して通信を行い、前記遠隔制御手段からの溶接指令に応じて、前記溶接手段、前記撮像手段、前記ワイヤ供給手段、前記フラックス供給手段、前記フラックス回収手段、及び前記スラグ除去手段を制御して溶接処理を実行させる溶接制御手段を収容する遠隔制御溶接システムを提供する。
【００２５】
第７の態様は、第２ないし第６の態様において、前記溶接手段、前記撮像手段、前記ワイヤ供給手段、前記フラックス供給手段、前記フラックス回収手段、及び前記スラグ除去手段を収容する前記架設手段は、連結された状態あるいは単独の状態の２系統の架設手段で構成され、連結された状態では前記部材の両側に設けられ、単独の状態では前記部材の片側に設けられ、前記溶接制御手段の制御によって前記部材の指定された溶接個所を両側又は片側から溶接する遠隔制御溶接システムを提供する。
【００２６】
第８の態様は、第３の態様において、前記ワイヤ供給手段は、溶接箇所に供給予定の溶接ワイヤの重量を計測するワイヤ計測手段を有し、前記溶接制御手段は、前記ワイヤ計測手段によって計測された重量と所定の閾値とを比較して、当該重量が当該閾値未満であるときは前記遠隔制御手段に対してその旨を送信する遠隔制御溶接システムを提供する。
【００２７】
第９の態様は、第８の態様において、前記ワイヤ供給手段は、溶接完了後に溶接個所に供給した所定長の溶接ワイヤを切断して切り離すワイヤ切断手段を有する遠隔制御溶接システムを提供する。
【００２８】
第１０の態様は、第３の態様において、前記フラックス供給手段は、溶接箇所に供給するフラックスが不足しないようにフラックス残量を感知するフラックス残量感知手段を有し、前記溶接制御手段は、前記フラックス残量感知手段によって感知された残量と所定の閾値とを比較して、当該残量が当該閾値未満であるときは前記遠隔制御手段に対してその旨を送信する遠隔制御溶接システムを提供する。
【００２９】
第１１の態様は、第１ないし第９の態様において、前記架設手段は、溶接箇所の近傍に溶接状態を表す音響を集音する集音手段を備え、前記溶接制御手段は、前記集音手段から出力される音響信号を前記遠隔制御手段に対して送信する遠隔制御溶接システムを提供する。
【００３０】
第１２の態様は、第１ないし第１１のいずれかにおいて、前記遠隔制御手段は、ＡＩを構築するディープラーニングの機能を備え、ＡＩのビッグデータを記録し、又は、外部のコンピュータによって構築されたＡＩのビッグデータをネットワーク経由で記録し、ＡＩに基づいて溶接施工を自動的に実行する遠隔制御溶接システムを提供する。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、溶接作業を高所の作業床板で行わず、遠隔制御により溶接機から離れた場所で溶接操作を行うことで、危険な作業環境、非破壊検査（放射線透過検査）等のその他作業との並行作業を可能とし、人件費の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による実施形態の遠隔制御溶接システムにおける溶接側の装置を示す正面図である。
【図２】図１においてＸ-Ｘ線に沿った溶接側の装置を示す断面の拡大図である。
【図３】本発明による実施形態の遠隔制御溶接システムにおける遠隔側の装置を示す正面図である。
【図４】図３の遠隔側の装置を示す側面図である。
【図５】図１の溶接側の装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図３及び４の遠隔側の装置の構成を示すブロック図である。
【図７】１つのタンクの壁（側板）の両側及び片側から溶接を行う場合の一例を示す平面図である。
【図８】本発明の他の実施形態において、遠隔制御部によって実行されるディープラーニングの基本的な仕組みを表す図である。
【図９】従来の溶接システムを示す正面図である。
【図１０】図９においてＸ-Ｘ線に沿った溶接システムを示す断面の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明を、図面に示した実施形態を用いてより詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能であり、特許請求の範囲に記載した技術思想によってのみ限定されるものである。
【００３４】
詳細については後述するが、本実施形態の遠隔制御溶接システムは、戸外等の現場で実際に溶接を実行する無人の溶接側と、現場とは別の屋内において溶接側を一人又は二人のオペレータが遠隔制御する遠隔側とを有線通信又は無線通信によって接続する構成になっている。
【００３５】
溶接側の装置は、溶接対象の部材であるＬＮＧタンクの円形の壁（側板）をタンク側板の内面及び外面から溶接する。このため、溶接側の装置は、内面側の装置（以下、装置Ａ）と外面側の装置（以下、装置Ｂ）とが壁（側板）すなわち溶接対象の部材を挟んで連結されている。なお、詳細は後述するが、装置Ａ及び装置Ｂは単独で使用して溶接する場合がある。
【００３６】
図１は、内槽側の装置１０Ａを示す正面図である。図には示さないが、外面側の装置Ｂが壁（側板）を挟んで装置Ａと連結されている。ＬＮＧタンクの壁（側板）は、鉛直方向に対して下から上に順に搭載・組立てられる溶接対象の複数の部材で構成される。図１において、部材を構成する部材Ｍ１、Ｍ２及びＭ３は、下から順に３段に搭載・組立てられた状態を示している。
【００３７】
図１において、最下位の部材Ｍ１とその上位の部材Ｍ２との接合部Ｗ１２はすでに溶接が完了していることを示し、部材Ｍ２とその上位（現状では最上位）の部材Ｍ３との接合部Ｗ２３の溶接が進行中であることを示している。
【００３８】
装置１０Ａは、部材Ｍ３の上面Ｍ３Ｓに架けられた架設手段としてのフレーム１１Ａに、サブマージアーク溶接の溶接装置１２Ａが取り付けられた構造になっている。溶接装置１２Ａは、後述するように、撮像手段としてのカメラ部、溶接手段としての溶接トーチ部、粉末状のフラックスを供給するフラックス供給手段としてのフラックス供給部、ワイヤ供給手段としてのワイヤ供給部、フラックス回収手段としてのフラックス回収部、フラックスベルト、溶接後の残滓であるスラグを除去するスラグ除去手段としてのスラグ除去部、ワイヤを切断してワイヤ先端部を整えるワイヤ切断手段としてのワイヤ切断部、及び集音手段としての集音部を収容している。
【００３９】
フレーム１１Ａは、取り付けられた溶接装置１２Ａとともに、遠隔側の制御によって部材Ｍ３の上面Ｍ３Ｓを走行して矢印の方向（図では左から右）に移動する。また、フレーム１１は、フレームの抜き差しで上下に長さを調節可能な機能を具備している。
【００４０】
図２は、図１においてＸ-Ｘ線に沿った溶接側の装置を示す断面の拡大図である。図２に示すように、内面側の装置Ａと外面側の装置Ｂとが部材Ｍ３を挟んで連結されている。フレーム１１Ａ、１１Ｂには、部材Ｍ１〜Ｍ３の両側に溶接装置１２Ａ、１２Ｂが取り付けられている。フレーム１１Ａ、１１Ｂは、遠隔側の制御によって後述する移動駆動部によって駆動される走行モータが作動して駆動輪１３を回転させ、部材Ｍ３の上面を走行する。
【００４１】
溶接装置１２Ａ、１２Ｂには、一部切欠き断面図に示すように、供給したフラックスを移動して回収するためのフラックスベルト１４Ａ、１４Ｂ及び溶接個所を撮像する撮像手段としてのカメラ部１５Ａ、１５Ｂ、並びに、この図には示していないが、後述する溶接トーチ部、フラックス供給部、ワイヤ供給部、フラックス回収部、スラグ除去部、ワイヤ切断部、集音部を収容している。フラックスベルト１４Ａ、１４Ｂは、部材Ｍ２と接触する部分において、各々にベルトローラを駆動させるモータを有しており、フレーム１１Ａ、１１Ｂの走行モータと同期させることでフレーム１１Ａ、１１Ｂと同じ速度で回転・移動する機能を有している。この機能によって、移動時のフレーム１１Ａ、１１Ｂの揺動を抑える。
【００４２】
図３は、本発明による実施形態の遠隔制御溶接システムにおける遠隔側の２系統の装置２０Ａ、２０Ｂを示す正面図である。図３において、操作卓２１Ａ、２１Ｂは、タッチパネル２２Ａ、２２Ｂ、カメラモニタ２３Ａ、２３Ｂ、データを記録するパソコン（ＰＣ）２４Ａ、２４Ｂ、制御部２５Ａ、２５Ｂ、制御部２５Ａ、２５Ｂに対して、電流、電圧の調整、ワイヤのインチング、溶接開始、停止を行うボタンを配した操作部２６Ａ、２６Ｂ等を備えている。この遠隔側の装置２０Ａ、２０Ｂは、二人又は一人のオペレータによって管理される。図４は、オペレータ２７Ａが操作する遠隔側の装置２０Ａを示す側面図である。なお、他の実施形態として、２系統の装置２０Ａ、２０Ｂでなく、１系統の装置２０として構築することも可能である。
【００４３】
タッチパネル２２Ａ、２２Ｂは、アイコンを表示してオペレータのタッチ操作によってフレームの走行速度、トーチの移動、フラックスベルトの調整、ワイヤカッタの移動、ON OFF、フラックス散布のON OFFを操作する手段である。また、このタッチパネル上にワイヤ重量、フラックスの有無が表示される。オペレータは、このタッチパネルからフレームの走行速度、トーチの移動、フラックスベルトの移動、ワイヤカッタの移動などに関する設定データを入力する。電流、電圧の設定値、ワイヤのインチング量の入力、溶接開始、停止は操作卓２１Ａ上に設置された操作部２６Ａ、２６Ｂのトグルスイチ、ON OFFボタンで入力を行う。
【００４４】
ＰＣ２４Ａ、２４Ｂは、溶接開始・停止時間、溶接中の電流、電圧、溶接速度の設定データに基づいて遠隔溶接を行った結果を示す溶接結果データを１セットとして履歴情報として累積して記録するデータ記録手段であり、後述するように、データ記録部及びデータ表示部を備えている。ＰＣに記録されたデータにより溶接入熱の管理を行う。この遠隔側の装置２０Ａ、２０Ｂのシステム構成についてはさらに後述する。
【００４５】
図５は、図１の溶接側の装置１０Ａの構成を示すブロック図である。装置１０Ｂの構成も同じであるので、図面及び説明は省略する。図５において、溶接制御手段としての溶接制御部１０１Ａは、システムバス１０３Ａを介して接続された、５台のカメラ部１５Ａ、フラックス供給部１０４Ａ、フラックス残量センサ１１３Ａ、フラックス回収部１０７Ａ、ワイヤ供給部１０５Ａ、ワイヤ切断部１１１Ａ、ワイヤ残量センサ１１２Ａ、溶接トーチ部１０６Ａ、スラグ除去部１０８Ａ、及び集音部１０９Ａを制御する。
【００４６】
また、溶接制御部１０１Ａは、通信部１０２Ａを介して遠隔側の装置２０Ａとの間でコマンド及びデータの送受信を行う。すなわち、遠隔側の装置２０Ａにおいてオペレータ２７Ａによって設定されたコマンド及びデータを受信して溶接側の装置１０Ａを制御するとともに、溶接の状況、ワイヤ残量、フラックス残量等のデータをリアルタイムで遠隔側の装置２０Ａに送信する。遠隔側の装置２０Ａは、受信したこれらのデータをタッチパネル２２Ａに表示する。
【００４７】
特に、溶接制御部１０１Ａは、本実施形態の特徴的な構成要素であるカメラ部１５Ａによって撮像された溶接個所の詳細な画像を遠隔側に送信する。このため、複数のカメラ部１５Ａのそれぞれには、画角調整機能やズーム機能等が備わっており、遠隔側の制御によってこれらの機能が動作する。例えば、溶接後のスラグの画像が遠隔側に送信された場合に、オペレータ２７Ａは遠隔制御部の画像分析によってスラグを除去すべきであると判断したときは、溶接制御部１０１Ａに対してスラグ除去部１０８Ａを作動する旨の指令を送信する。
【００４８】
また、ワイヤ供給部１０５Ａは、溶接箇所に供給予定の溶接ワイヤの重量を計測するワイヤ計測手段として、ワイヤ残量センサを備えている。同様に、フラックス供給部１０４Ａは、溶接箇所に供給するフラックスが不足しないようにフラックス残量を感知するフラックス残量感知手段として、フラックス収納容器のフラックス残量を感知するセンサ等を備えている。溶接制御手段は、フラックス残量感知手段によって感知された残量と所定の閾値とを比較して、当該残量が当該閾値未満であるときは遠隔制御手段に対してその旨を送信する。
【００４９】
図５の移動駆動部１１０Ａは、駆動輪１３を駆動してフレーム１１を移動するモータ等からなる駆動手段であり、遠隔側の制御によって設定された移動速度に従って駆動輪１３を駆動し、必要に応じて移動停止や移動速度の変更を行う。
【００５０】
溶接トーチ部１０６Ａ、フラックス回収部１０７Ａ、スラグ除去部１０８Ａ、等の機能及び動作については、従来技術と同様であるのでその説明は省略する。
【００５１】
図６は、図３及び４の遠隔側の装置２０Ａの構成を示すブロック図である。装置２０Ｂの構成も同じであるので、図面及び説明は省略する。図６において、遠隔制御手段としての遠隔制御部２０１Ａは、システムバス２０２Ａを介して接続された、タッチパネル２２Ａ、カメラモニタ２３Ａ、及びＰＣ２４Ａを制御する。また、遠隔制御部２０１Ａは、通信部２０３Ａを介して溶接側の溶接制御部１０１Ａとの間でコマンド及びデータを送受信する。さらに、遠隔制御部２０１Ａは、溶接制御に必要な多くのデータを記憶するＰＣ２０４Ａとの間でデータの授受を行う。ＰＣ２０４Ａは、データ記録部２４Ａ１及びデータ表示部２４Ａ２を備え、溶接処理の終了ごとにデータを蓄積して、その後の溶接処理に備える。
【００５２】
上記したように、ＰＣ２４Ａのデータ記録部２４Ａ１には、フレームの走行速度すなわち溶接速度、電流、電圧の設定データによって実行された溶接の結果を示す溶接結果データ、例えば、溶接開始・停止時間、電流、電圧、溶接速度とそれらのデータから計算された溶接入熱が記録される。
【００５３】
オペレータは、新たな溶接を開始する前に、ＰＣ２４Ａに記録された溶接結果データに基づいて、最適な溶接幅、最適な溶接深度を実現するために溶接電流、電圧、フレームの走行速度（溶接速度）を設定する。また、トーチの移動、フラックスベルトの調整、フラックス散布のＯＮ  ＯＦＦの操作を行う。
【００５４】
次に、本実施形態における遠隔制御溶接システムの動作について説明する。遠隔制御部２０１Ａは、オペレータ２７Ａによって入力されかつ確定された溶接条件、すなわち、フレーム１１Ａの移動速度、溶接箇所と溶接トーチ、フラックスホース等との距離、ワイヤの狙い位置、電流、電圧等の各種のコマンド及び設定データを溶接制御部１０１Ａに対して通信部２０３を介して送信する。
【００５５】
溶接制御部１０１Ａは、通信部１０２Ａを介して受信したコマンド及びデータに基づいて、溶接トーチ部１０６Ａを溶接箇所に近接させ、ワイヤ供給部１０５Ａから供給されるワイヤの狙い位置を設定する。次に、溶接制御部１０１Ａは、フラックス供給部１０４Ａ、のホースからフラックスをワイヤ設定位置に散布する。
【００５６】
次に、溶接制御部１０１Ａは、溶接電源（図示せず）から溶接トーチ部１０６Ａを介して電気エネルギーをワイヤに供給してアークを発生させ、そのアークによってワイヤの先端を溶融して溶接箇所を溶接する。
【００５７】
溶接と同時に、溶接制御部１０１Ａは、フラックスベルト１４Ａを駆動するモータ（図示せず）によってフラックスベルトを回転させてフラックスをフラックス回収部１０７Ａのホースの位置に移動する。溶接制御部１０１Ａは、フラックスベルト１４Ａ上にフラックス回収部１０７Ａをあらかじめ制御設定してフラックスを回収して再利用する。
【００５８】
これら一連の溶接プロセスは、カメラ部１５Ａによって撮像され、かつ集音部１０９Ａによって集音され、その画像データ及び音響データは溶接制御部１０１Ａによって通信部１０２Ａを介して遠隔制御部２０１Ａにリアルタイムで送信される。
【００５９】
遠隔制御部２０１Ａは、通信部２０３Ａを介して溶接制御部１０１Ａから受信した画像データをカメラモニタ２３Ａに表示するとともに、受信した音響データをスピーカ（図示せず）から発生する。カメラ部１５Ａは複数台（実施形態では５台）設置されているので、カメラモニタ２３Ａの画面も５つに分割されている。それらの各画面の一つ一つを拡大して一画面表示することができる。
【００６０】
オペレータ２７Ａは、表示された画像データや発生された音響データに基づいて、溶接が正常に処理されたか否かを判断する。例えば、カメラモニタ２３Ａからの画像データの中にスラグを検出したときは、タッチパネル２２Ａからスラグ除去の指令を入力する。遠隔制御部２０１Ａは、その指令を溶接制御部１０１Ａに送信する。
【００６１】
溶接制御部１０１Ａは、遠隔制御部２０１Ａからスラグ除去の指令を受信したときは、コンプレッサから供給される圧縮空気でチッパを作動させるスラグ除去部１０８Ａを制御してスラグを除去する。
【００６２】
このように、本実施形態による遠隔制御溶接システムは、側板の内面側（Ａ）及び外面側（Ｂ）の２系統で構成され、溶接対象の部材Ｍ１〜Ｍ３に沿って移動するとともに、部材Ｍ１〜Ｍ３において指定された溶接箇所を溶接する溶接装置１２Ａ、１２Ｂと、溶接装置１２Ａ、１２Ｂとともに移動し、溶接箇所の状態を撮像するそれぞれ複数のカメラ部１５Ａ、１５Ｂと、溶接装置１２Ａ、１２Ｂ及びカメラ部１５Ａ、１５Ｂを遠隔制御することにより、溶接装置１２Ａ、１２Ｂに対して溶接箇所を指定し、カメラ部１５Ａ、１５Ｂによって撮像された溶接箇所の状態に基づいて、溶接装置１２Ａ、１２Ｂ及びカメラ部１５Ａ、１５Ｂの移動を遠隔制御する遠隔制御部２０１と、を備える。
【００６３】
したがって、本実施形態の遠隔制御溶接システムによれば、溶接施工を溶接機から離れた場所で遠隔操作により溶接を行うことで、危険な作業環境、作業者の心身に与える影響を解消し、一人の作業者が二つの溶接装置を操作することによる人件費の削減、非破壊検査（放射線透過検査）等のその他作業との並行作業を可能とすることができる。
【００６４】
部材Ｍ１〜Ｍ３は、鉛直方向に対して下から上に順に搭載組立てられる複数の部材であり、搭載過程において最上位に位置する部材Ｍ３の上面に着脱可能かつ走行可能に架設されるフレーム１１をさらに備え、溶接トーチ部１０６Ａ、１０６Ｂ及びカメラ部１５Ａ、１５Ｂはそれぞれフレーム１１Ａ、１１Ｂに収容される。
【００６５】
したがって、部材の搭載段数にかかわらず、搭載組立工事後の最上位に位置する部材上面にフレーム１１を走行可能に架設することができる。また、カメラ部１５Ａ、１５Ｂで撮像される溶接トーチ部１０６Ａ、１０６Ｂによる溶接状況のリアルタイムの画像データを取得することができる。
【００６６】
フレーム１１Ａ、１１Ｂは、指定された溶接箇所に対して溶接ワイヤを供給するワイヤ供給部１０５Ａ、１０５Ｂ及びフラックスを供給するフラックス供給部１０４Ａ、１０４Ｂを収容する。
【００６７】
フレーム１１Ａ、１１Ｂは、指定された溶接箇所に供給されたフラックスを溶接終了後に回収するフラックス回収部１０７Ａ、１０７Ｂを収容する。
【００６８】
フレーム１１Ａ、１１Ｂは、溶接後に溶接箇所に形成された不要なスラグを除去するスラグ除去部１０８Ａ、１０８Ｂ、溶接ワイヤの先端を切断して形状を整えるワイヤ切断部１１１Ａ、１１１Ｂを収容する。
【００６９】
フレーム１１Ａ、１１Ｂは、遠隔制御部２０１Ａ、２０１Ｂとの間で所定の有線回線又は無線回線を介して通信を行い、遠隔制御部２０１からの溶接指令に応じて、溶接トーチ部１０６Ａ、１０６Ｂ、カメラ部１５Ａ、１５Ｂ、ワイヤ供給部１０５Ａ、１０５Ｂ、フラックス供給部１０４Ａ、１０４Ｂ、フラックス回収部１０７Ａ、１０７Ｂ、スラグ除去部１０８Ａ、１０８Ｂ及びワイヤ切断部１１１Ａ，１１１Ｂを制御して溶接処理を実行させる溶接制部１０１Ａ、１０１Ｂを収容する。
【００７０】
したがって、溶接側と遠隔側との通信によって、溶接処理を現場での作業者によらず遠隔制御によって自動的に行うことで、危険な作業環境、作業者の心身に与える影響を解消し、一人の作業者が二つの溶接装置を操作することによる人件費の削減、非破壊検査（放射線透過検査）との並行作業を実施することができる。
【００７１】
溶接トーチ部１０６Ａ、１０６Ｂ、カメラ部１５Ａ、１５Ｂ、ワイヤ供給部１０５Ａ、１０５Ｂ、フラックス供給部１０４Ａ、１０４Ｂ、フラックス回収部１０７Ａ、１０７Ｂ、及びスラグ除去部１０８Ａ、１０８Ｂ、及びワイヤ切断部１１１Ａ，１１１Ｂを収容するフレーム１１Ａ、１１Ｂは、部材Ｍ１〜Ｍ３を挟んで両側に設けられ、溶接制御部１０１の制御によって部材Ｍ１〜Ｍ３の指定された溶接個所を両側から溶接する。
【００７２】
したがって、従来のように、部材を挟んで両側で溶接作業をする作業者同士がトランシーバ等によって対話を行う必要がないので、より一層、危険な作業環境、作業者の心身に与える影響を解消することができる。
【００７３】
ワイヤ供給部１０５Ａ、１０５Ｂは、溶接個所に供給予定の溶接ワイヤの重量を計測するセンサを有し、溶接制御部１０１Ａ、１０１Ｂは、それらのセンサによって計測された重量と所定の閾値とを比較して、当該重量が当該閾値未満であるときは遠隔制御部２０１Ａ、２０１Ｂに対してその旨を送信する。
【００７４】
したがって、遠隔側のオペレータは、溶接ワイヤが残り少なくなっていることをタッチパネル２２Ａ、２２Ｂによって認識するので、迅速に溶接ワイヤの補充をすることができる。
【００７５】
フラックス供給部１０４Ａ、１０４Ｂは、溶接箇所に供給するフラックスが不足しないようにフラックスの残量を感知するセンサを有し、溶接制御部１０１Ａ、１０１Ｂは、それらのセンサによって感知された残量が当該閾値未満であるときは遠隔制御部２０１Ａ、２０１Ｂに対してその旨を送信する。
【００７６】
したがって、遠隔側のオペレータ２６は、回収されたフラックスが次に供給する十分な量に足りないことをタッチパネル２２Ａ、２２Ｂによって認識するので、迅速にフラックスの補充をすることができる。
【００７７】
フレーム１１Ａ、１１Ｂは、溶接箇所の近傍に溶接状態を表す音響を集音する集音部１０９Ａ、１０９Ｂをさらに備え、溶接制御部１０１Ａ、１０１Ｂは、集音部１０９Ａ、１０９Ｂから出力される音響信号を遠隔制御部２０１Ａ、２０１Ｂに対して送信する。
【００７８】
したがって、遠隔側のオペレータは、所定のスピーカから発音される音響によって溶接状態の良否を判断することができる。
【００７９】
なお、上記実施形態においては、サブマージアーク溶接方法に適用した遠隔制御溶接システムについて記載したが、他の溶接方法、例えば、ＴＩＧ溶接方法、ＭＩＧ（メタルイナートガス）溶接方法等にも本発明による遠隔制御溶接システムが適用できることは言うまでもない。
【００８０】
また、上記実施形態においては、連結された２系統の装置１０Ａ、１０Ｂによって、タンク側板の内面側及び外面側で同時に溶接を行う構成にしたが、装置１０Ａ、１０Ｂを単独で構築して使用することができるので、内槽側板又は外槽側板の片側で溶接を行う構成についても本発明の範囲に含まれる。
【００８１】
例えば、本願出願人が保有している特許第５８８２５２０号及び特許第５９４６５７９号においては、部材を搭載して外槽を溶接することと、外槽の外面すなわち外槽ライナを枠にして防液堤のコンクリートを打ち込むことが独立して行われる。このため、外槽の内面の溶接に本願発明を適用することで優れた効果が得られる。
【００８２】
また、装置１０Ａ、１０Ｂによって、側板の内面側及び外面側で同時に溶接を行う場合に出来上がった溶接ビード形状が内外で異なることがあり、その場合には後続の溶接を同時に行うよりも片側ずつ単独構成で別々に溶接する方が溶接速度を変えることができ、より高品質の溶接継手を得ることができる。次に説明するように、装置１０Ａ、１０Ｂを単独構成にして、先行する両側装置１０Ａ、１０Ｂの溶接ビードの不均一を修復するために、後続装置は単独構成にする場合がある。
【００８３】
図７は、１つのタンクの複数個所の壁（側板）すなわち溶接対象の部材Ｍ３の両側及び片側から溶接を行う場合の一例を示す平面図である。図７において、３台の連結された装置１０（１）、１０（２）、１０（３）は、それぞれ装置１０Ａと装置１０Ｂとが連結された状態で部材Ｍ３の両側から同時に溶接を行う。しかし、溶接された後の溶接ビードの状態においては、必ずしも両側から同時の溶接を継続することが的確であるとはかぎらない。むしろ、両側の溶接ビード仕上がり形状は異なっているのが通常である。
【００８４】
このため、装置１０Ａと装置１０Ｂとを単独で走行させて、それぞれの溶接ビード形状を修復する方が効果的な場合もある。したがって、図７に示すように、装置１０Ａ及び装置１０Ｂが、装置１０（１）、１０（２）、１０（３）の後から個別に走行する構成になっている。装置１０は、連結かつ分離が可能な２系統の装置１０Ａ及び装置１０Ｂで構成されるが、片側の機能を停止して単独装置として使用することもできる。
【００８５】
次に、実施形態の変形例について説明する。この変形例においては、遠隔制御部２０１Ａ、２０１Ｂが、人工知能（ＡＩ）を構築するディープラーニング（深層学習）の機能を備え、ＡＩのビッグデータをＰＣ２４Ａ、２４Ｂのデータ記録部２４Ａ１、２４Ｂ１に記録し、又は、外部のコンピュータによって構築されたＡＩのビッグデータをネットワーク経由でデータ記録部２４Ａ１、２４Ｂ１に記録し、カメラ部１５Ａ、１５Ｂで撮像された画像データをＡＩによる画像データに基づいて、オペレータによらずに溶接施工を自動的に実行することもできる。
【００８６】
図８は、遠隔制御部２０１Ａによって実行されるディープラーニングの基本的な仕組みを表す図である。遠隔制御部２０１Ｂについても同様である。ディープラーニングは、大量のデータを学習するために、人間の脳の神経回路の構造をモデル化した情報処理のニューラルネットワークを用いる。図８に示すように、ニューラルネットワークは、入力層ｘ、隠れ層（中間層）ｚ、及び出力層ｙで構成されている。なお、隠れ層ｚは、実際には複数（ｎ）の層ｚ（１）〜ｚ（ｎ）で構成されている。各層は複数のノードで構成され、各ノードは次の層の各ノードに接続するエッジを有する。各層は活性化関数を持ち、各エッジは重みづけの値を持つ。
【００８７】
入力層ｘには、ＰＣ２４Ａに記録された毎回の履歴データ、すなわち、設定データ（溶接電流、電圧、フレームの走行速度（溶接速度）、開先形状、ワイヤの狙い位置等）と、溶接結果データ（溶接電流、電圧、溶接入熱、溶接の位置情報、溶接時間、溶接幅、溶接深度、消費電力等）とを１セットとする組み合わせデータが入力される。入力層ｘは、これらのデータに重みづけをして隠れ層ｚに渡す。
【００８８】
複数の隠れ層ｚは、層ごとにデータの特徴量を抽出しながら、より高いレベルの特徴量を取得して出力層ｙに渡す。
【００８９】
出力層ｙは、隠れ層ｚ（ｎ）から渡されたデータに基づいて、新たな溶接に際して、溶接時間の短縮、最適な溶接幅、最適な溶接深度、溶接品質の確保、消費電力の節約等を実現するための最適な設定データを溶接側の装置１０Ａに出力する。
【００９０】
この新たな溶接によって得られる履歴データすなわち設定データと溶接結果データとの組み合わせデータもＰＣ２４Ａに新たに記録される。したがって、溶接ごとに履歴データがＰＣ２４に蓄積されていき、遠隔制御部２０１Ａにおけるディープラーニングの精度も向上していく。
【００９１】
なお、他の変形例として、遠隔制御部２０１Ａは、外部のコンピュータによって構築されたＡＩのビッグデータをネットワーク経由で記録し、ＡＩに基づいて溶接施工を自動的に実行する。
【００９２】
すなわち、この変形例によれば、溶接の豊富な経験と情報処理の高い能力とを持つ熟練のオペレータに代わって、ＡＩを構築するディープラーニングの機能を備えた遠隔制御部２０１Ａが自動溶接を行う。
【００９３】
なお、本実施形態における遠隔制御溶接システムを拡張することによって、異なる複数の現場でタンク等の溶接を行う溶接制御部とこれらを一括して遠隔制御する遠隔側とをネットワークで接続し、ＡＩを活用したマルチ溶接システムを構築することが可能である。
【００９４】
なお、上記実施形態においては、ＬＮＧタンクの製造の発明について説明したが、本発明は当該ＬＮＧタンクの製造に限定されるものではない。ＬＮＧタンクの製造以外にも、例えば、低温平底円筒型のＬＰＧタンク、原油タンク、その他水等を含む様々な液体タンクにも適用可能であることは、当業者に容易に理解できるものである。したがって、低温平底円筒型のＬＰＧタンク、原油タンク、その他水等を含む様々な液体タンクに本発明を適用することは、添付する特許請求の範囲に当然に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明は、溶接処理を現場の作業者によらず遠隔制御によって自動的に行うことで、危険な作業環境、作業者の心身に与える影響を解消し、一人の作業者が二つの溶接装置を操作することによる人件費の削減、非破壊検査（放射線透過検査）との並行作業を実施することができるので産業上の利用価値を高めることに貢献する。
【符号の説明】
【００９６】
１０Ａ、１０Ｂ  溶接側の装置
１１Ａ、１１Ｂ  フレーム
１２Ａ、１２Ｂ  溶接装置
１５Ａ、１５Ｂ  カメラ部
２０Ａ、２０Ｂ  遠隔側の装置
２２Ａ、２２Ｂ  タッチパネル
２３Ａ、２３Ｂ  カメラモニタ
２４Ａ、２４Ｂ  ＰＣ
２４Ａ１、２４Ｂ１  データ記録部
２４Ａ２、２４Ｂ２  データ表示部
２５Ａ、２５Ｂ  制御部
２６Ａ、２６Ｂ  操作部
１０１Ａ、１０１Ｂ  溶接制御部
１０２Ａ、１０２Ｂ  通信部
１０３Ａ、１０３Ｂ  システムバス
１０４Ａ、１０４Ｂ  フラックス供給部
１０５Ａ、１０５Ｂ  ワイヤ供給部
１０６Ａ、１０６Ｂ  溶接トーチ部
１０７Ａ、１０７Ｂ  フラックス回収部
１０８Ａ、１０８Ｂ  スラグ除去部
１０９Ａ、１０９Ｂ  集音部
１１０Ａ、１１０Ｂ  移動駆動部
１１１Ａ、１１１Ｂ  ワイヤ切断部
１１２Ａ、１１２Ｂ  ワイヤ残量センサ
１１３Ａ、１１３Ｂ  フラックス残量センサ
２０１Ａ、２０１Ｂ  遠隔制御部
２０２Ａ、２０２Ｂ  システムバス
２０３Ａ、２０３Ｂ  通信部
【図１】
2020075273.tif 000003
【図２】
2020075273.tif 000004
【図３】
2020075273.tif 000005
【図４】
2020075273.tif 000006
【図５】
2020075273.tif 000007
【図６】
2020075273.tif 000008
【図７】
2020075273.tif 000009
【図８】
2020075273.tif 000010
【図９】
2020075273.tif 000011
【図１０】
2020075273.tif 000012