【手続補正書】
【提出日】平成19年2月14日(2007.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】被溶接鉄鋼板に磁力で吸着させて走行できるようにしてあり且つ溶接トーチが取り付けてあるフレーム上に、突合せ溶接の溶接ラインと平行となるように展張されて固定されている幅広で剛性の帯条材を上下方向より圧接する駆動ローラと押さえローラとからなる圧接回転体を取り付けると共に、該フレーム上の上記圧接回転体よりも前側と後側に、上記帯条材の幅に合わせた縦コロを取り付け、上記帯条材を圧接回転体に挟み込ませて帯条材に沿いフレームを走行させ溶接するようにした３次元面内連続溶接ロボット。
【請求項２】鉄鋼製の船舶や球形大型タンクなどは、鉄板を突合せ溶接で継ぎながら、大きな構造物に組立加工して行くが、この突合せ溶接は水平面や垂直面で２〜３次元面内にあり、しかも溶接区間が数十ｍと長いものが多い、この鉄板間の突合せ溶接において
１幅広の平鋼やこれに類似した剛性のベルトを帯条材としてこれを溶接ラインに沿って平行に展張し固定する。
２磁気車輪付きのフレームに、空気入りゴムタイヤーか空気を入れない固形のゴムローラ又はキャタピラーなどを駆動ローラとして、これに固形ゴムの押さえローラかキャタピラーを圧接して取り付けた圧接回転体を取り付けて、帯条材をこの圧接回転体に挟み込み牽引し、その力を車輪に伝え走行し、同一フレーム上に取り付けた溶接トーチで溶接を行う。
３圧接回転体の前後に帯条材の幅に合わせた縦コロをフレームに取り付ける。
４溶接ラインを逸脱した場合走行停止と溶接停止ができ、更に溶接Ｖ溝幅の検出を兼ねたＶ溝監視センサーと、所定の溶接が終了した時点で自動停止する距離センサーを取り付ける。
５圧接回転体の速度は水平溶接、垂直溶接、側面横行溶接、及び突合せ溶接Ｖ溝幅に合わせてあらかじめ初期設定できるようにし、Ｖ溝幅が途中変化した場合はＶ溝監視センサーからの信号で速度を自動調整する。
６３次元面内を磁気車輪が常に着地して走行できるように、磁気車輪の他に補助磁石を数個フレーム下に取り付けている。
７水平部溶接で溶接距離が数十ｍと長い場合、溶接ロボット化を進める上で付帯するキャブタイヤーケーブルやガスホース及び溶材リールの捌きが自動溶接をする上で重要であるため、貨車方式で整然と同時移動できるようにする。
以上からなる３次元面内連続溶接ロボット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は大きな鉄板間の突合せ溶接が３次元面内であっても、帯条材と圧接回転体の組み合わせで直線上にある溶接ラインに追従して平行移動できるようにして、上級溶接技能資格者に頼らなくとも、高品質溶接をしようとするものであり、しかもこれまでの１台１人の人力作業から、初期設定と監視をするだけで１人で数台の溶接機を同時稼動できるようにして、大幅なコストダウンを図ろうとするものである。即ち、異常溶接時に走行停止、溶接停止させ、慌てずに対応できるようにし、溶接終了位置では自動停止することで、安心して自動溶接ができるようにする。更に、長尺水平部における自動溶接を支援するため付帯キャブタイヤーケーブルやガスホースの捌きができる貨車を後方に配置し同時移動する。又安価な市販品である平鋼などを採用することで、費用対効果を高めようとするものである。更に横持ち移動や操作性を容易にするため小型軽量化を図る。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
１軽量で剛性のある幅広薄厚な帯条材を溶接ラインに沿って平行に展張し、補助ロープと磁石付きスタンドで位置ずれしないように固定する。この帯条材を、車輪が鉄鋼板から離脱しない適度な磁力を持つ磁石板と磁気車輪付きのフレーム上にセットした圧接回転体に、横振れしないように常に中心位置で挟み込み牽引させ、その力を車輪に伝え走行させ、同一フレーム上に取り付けたエレクトロウイーバーに連動して、左右に動く溶接トーチで溶接を行う。
２帯条材を常に中心位置で挟み込み牽引させるため、圧接回転体の前後に帯条材の幅に合わせた縦コロを各一対フレーム上に取り付ける。
３異常後戻り溶接を防止するため、溶接Ｖ溝監視センサーを取り付け、万一何らかの理由で逸脱した場合は直ちに溶接停止、走行停止とし、又、溶接幅が途中変化した場合はＶ溝監視センサーからの信号で速度を加減して、溶接肉盛量を自動的に変えて高品質な溶接ができるようにしている。更に距離センサーの初期設定で溶接終了時点で自動停止することで暴走溶接を防止する。
４駆動ローラの回転速度は水平溶接、垂直溶接、側面横行溶接、及び突合せ溶接Ｖ溝幅により溶接肉盛量が違うため、あらかじめ初期設定できるようにする。又牽引力は溶接トーチやそれに付帯するケーブル、ホース、溶材などの重量を考慮してモータの容量や駆動ローラの外径を決める。
５水平部溶接で溶接距離が数十ｍと長い場合は付帯キャブタイヤーケーブルやガスホースが散乱し、何かに引っ掛かることがあるので、これを防止し、自動溶接ができるように、付帯品を乗せた貨車を溶接ロボットに連結して同時走行させる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
図１及び図２は、厚み１．６ｍｍ、幅４０ｍｍの平鋼（４）が縦コロ（３）に拘束されて駆動ローラ（１）と押さえローラ（２）を通過するようにしてある状態を示しており、平鋼（４）のサイズに合わせ、速度及び牽引力を満足させる範囲で軽量化を考慮して、駆動ローラ（１）と押さえローラ（２）の大きさを決めている。即ち牽引力を落とさないようローラの外径を十分取り、軽量化のため横幅を抑えている。更に駆動ローラ（１）と平鋼（４）の接触面積を大きくして、モータ能力内でスリップしないように押さえローラ（２）を２個圧接して取り付けている。図１中、（１１）は押さえローラ開閉支点、（２１）は押さえローラ開閉金具である。図２中、（Ｂ）は駆動ローラ（１）と押さえローラ（２）の回転力向と３次元面内連続溶接ロボットの進行方向を示す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
図３はＶ溝幅２点監視光センサー（１５）の正面図を示すもので、初期設定でＶ溝幅のＢ点Ｃ点に光を当て本発明の３次元面内連続溶接ロボットを走行させ、ＡＢ間とＡＣ間の距離差を監視させている。Ｖ溝中心が狂い距離差が許容値をオーバーした時に溶接停止、走行停止信号を制御回路に発信する。図３Ａは状態の良い一層目溶接の監視状態を示すもので、（２２）は被溶接鉄鋼板、（２３）は溶接Ｖ溝を示す。図３Ｂ、図３Ｃは二、三層目溶接で前の溶接でスパッターなどでＶ溝コーナーが多少荒れている状態を予測して許容値に幅を持たせ監視させる状態を示すもので、（２４）は一層目溶接肉盛、（２５）は二層目溶接肉盛を示す。図３Ｄは溶接完了状態を示すもので、（２６）は三層目溶接肉盛を示す。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
図４は３次元面内連続溶接ロボットが所定の溶接を完了して停止するように、溶接距離を監視する距離監視光センサー（１６）が、初期設定で停止信号を制御回路に発信するようにした側面図を示すものである。（８）はフレーム、（２７）は測距離光センサー反射板である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
図５乃至図７は本発明の３次元面内連続溶接ロボットの外形図の一例を示すもので、駆動ローラ（１）と２個の押さえローラ（２）からなる圧接回転体に平鋼（４）が挟み込ませてあり、駆動ローラ（１）と平鋼（４）の接触面積を大きくしてスリップしないように押さえローラ（２）は圧接して取り付けてある。上記駆動ローラ（１）と押さえローラ（２）はフレーム（８）上に設置されている。（３）はフレーム（８）上に設置されている縦コロ、（５）は横コロ、（６）はフレーム（８）に取付けられた磁気車輪、（７）は補助磁石、（９）はエレクトロウィーバ固定台、（１０）はエレクトロウィーバ縦横調整台、（１１）は前記した押さえローラ開閉支点、（１２）はエレクトロウィーバ、（１３）は溶接トーチ、（１４）はセンサー台、（１５）はＶ溝幅２点監視光センサー、（１６）は前記した測距離１点監視光センサー、（１７）はギヤードモータ、（１８）は駆動ローラ軸スプロケット、（１９）はモーター軸スプロケット、（２０）はスプロケットとチェーン安全カバーである。又、（２１）は前記した押さえローラ開閉金具、（２２）は被溶接鉄鋼板、（２３）は溶接Ｖ溝、（３８）はエレクトロウィーバ、モータ、光センサー用ケーブル接続端子箱であり、更に、矢印Ａは進行方向を示している。エレクトロウィーバ（１２）はメーカで各種製品があり、図５乃至図７では軽量な機種の一例を参考に図示している。又、ロボットを磁気車輪（６）だけで着地強度を持たせることは重量増につながり好ましくないため、補助磁石（７）を後方と左右に計３個程度配置している。この補助磁石（７）は鉄鋼板と磁石間の間隙調整ができるようにしている。即ち強過ぎると牽引力のロスにつながり、弱過ぎると着地不良につながるので、特に垂直部溶接では重要な初期作業である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
図８は本発明の３次元面内溶接ロボットが半径５ｍの船底３次元面内を下方から上進（Ｆ方向）する断面図を示しており、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ地点通過時の溶接状態を図示している。上端にセットした磁石付き平鋼固定冶具（２８）は全重量を支えるためそれだけでは十分でなく、落下や位置ずれを起こさないよう前倒れ防止ロープ（２９）を、近くに取り付けられている船体付き金物（３０）にしっかり固縛する。又下端にセットした磁石付き平鋼固定冶具（２８）も船体を支えるキール盤木などに前倒れ防止ロープでしっかり固縛する。この時平鋼（４）は船底３次元面内形状に合わせ緩くならない程度に展張する。上進溶接の場合は、水平部溶接と違い、付帯キャブタイヤーケーブルやガスホース及び溶材リールは重量増の貨車を使用するのは好ましくないので、本図のように単独走行としている。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図９及び図１０は水平部溶接で溶接距離が数十ｍと長い場合は付帯キャプタイヤーケーブルやガスホースが散乱し、何かに引っ掛かることがあるので、これを防止し、放置溶接ができるように、付帯品を乗せる貨車について示すもので、（３１）は貨車フレーム、（３２）は溶材リール、（３３）はＡＣ１００Ｖ電源キャブタイヤーケーブル用リール、（３４）はガスホース用リール、（３５）は溶接キャブタイヤー用リール、（３６）はエレクトロウィーバ、速度、光センサー制御箱、（３７）は溶接、エレクトロウィーバ、モータ、光センサー用ケーブル接続端子箱であり、その他図５乃至図７に示したものと同一のものには同一符号が付してある。付帯の溶材リール（３２）は走行速度には関係なく溶接トーチからの牽引力でフリー回転して溶材を供給し、キャブタイヤーケーブル用リール（３３）（３５）やガスホース用リール（３４）は溶接開始地点で根止めして、溶接ロボットに牽引されフリー回転しながら整然と送り出す。足まわりと縦コロと横コロは３次元面内連続溶接ロボットと同じようにセットし、ロボットに負担を掛けないように平鋼（４）をガイドにしてスムーズに直線移動させている。更に、フレーム（３１）に固定配線を施した制御箱（３６）や端子箱（３７）をセットして全体をコンパクトにまとめている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
図１１は水平２〜３次元面内を３次元面内連続溶接ロボットが貨車を後方に連結し、矢印（Ａ）方向に走行溶接する平面図である。距離センサー（１６）は反射板（２７）との距離を監視し、初期設定距離を走行すると自動的に停止させる。前倒れ防止ロープ（２９）は近くに取り付けられている船体付き金物（３０）にしっかり固縛する。貨車と溶接ロボットは相対位置関係を維持できるように山形鋼（３６）などで連結する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
図１２は３次元面内連続溶接ロボットの全体配線系統図を示す。ロボットと貨車間はそれぞれ固定した端子箱（３７）（３８）を設けメタルプラグで連結する。制御箱（３６）はエレクトロウィーバ（１２）のウイービング幅などの制御系、ロボットの速度制御系、光センサーの異常溶接防止制御系を内臓している。（４０）はＣＯ２溶接機である。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】追加
【補正の内容】
【００１３】
なお、上記実施の形態では、厚み１．６ｍｍ、幅４０ｍｍの平鋼（４）を用いる場合を示したが、これに類似した剛性のベルトの如き帯条材を用いるようにしてもよい。又、駆動ローラ（１）として空気入りゴムタイヤーか空気を入れない固形のゴムローラ、又はキャタピラーを用いるようにしてもよく、押さえローラ（２）を固形ゴム製とするが、押さえローラ（２）に代えてキャタピラーを用いるようにしてもよい。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】追加
【補正の内容】
【００１４】
【発明の効果】
本発明の３次元面内連続溶接ロボットによれば、大きな鉄板間の突合せ溶接が３次元面内であっても、帯条材と圧接回転体の組み合わせで直線上にある溶接ラインに追従して平行移動できるようにして、上級溶接技能資格者に頼らなくとも、高品質溶接をしようとするものであり、しかもこれまでの１人１台の人力作業から、初期設定と監視をするだけで１人で数台の溶接機を同時稼動できるようにして、大幅なコストダウンを図ることができる。即ち異常溶接時に走行停止、溶接停止させ、慌てずに対応できるようにし、溶接終了位置では自動停止することで、安心して自動溶接ができるようになる。更に長尺水平部における自動溶接を支援するため付帯キャブタイヤーケーブルやガスホースの捌きができる貨車を後方に配置し同時移動し、又安価な市販品である平鋼などを採用することで、費用対効果を高めるものである。更に横持ち移動や操作性を容易にするため小型軽量化を図ることができる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】平鋼が縦コロに拘束されて駆動ローラと押さえローラを通過する相対位置関係を示す正面図。
【図２】平鋼が縦コロに拘束されて駆動ローラと押さえローラを通過する相対位置関係を示す図１のＡ−Ａ矢視切断側面図。
【図３】溶接Ｖ溝幅に合わせた、２点監視光センサー正面図。
【図４】溶接距離を監視する１点光センサー側面図。
【図５】３次元面内連続溶接ロボット平面図。
【図６】３次元面内連続溶接ロボット正面図。
【図７】３次元面内連続溶接ロボット側面図。
【図８】３次元面内連続溶接ロボットによる船底曲面上進溶接断面図。
【図９】貨車平面図。
【図１０】貨車正面図。
【図１１】３次元面内連続溶接ロボットに貨車を連結した水平部溶接平面図。
【図１２】３次元面内連続溶接ロボットの全体配線系統図。