研究開発の概要
本研究開発は、搭載工程における船底外板の自動溶接システムに関するものである。
具体的には、船体ブロックの下からのアプローチによる高能率溶接が可能な溶接プロセス、開先ギャップ幅と部材傾斜に対応可能な溶接適応制御法、および船底外板自動溶接を実現するプロトタイプ溶接装置の開発を行い、溶接性能および継手性能を検証した。
船舶建造現場における設計・加工・組立工程は、FA技術や造船組立工作技術の進歩により能率および品質が大幅に改善されているが、建造ドック内でのブロック搭載工程は、その多くが未だ手作業により行われている。中でも溶接線が水平から垂直に変化する船底外板のブロック継手については、溶接姿勢が上向きから縦向きに連続的に変化することから溶接の自動化はこれまで不可能とされてきた。このような状況から本研究開発は、これまで船体の内外より足場を介して熟練溶接士が手溶接で行っていた船底外板溶接を船体の外側から溶接姿勢の連続変化に対応でき、かつ地上組立ブロックにも広く適用可能な「より安全、高品質、高能率な溶接を行う搭載工程における船底外板の自動溶接システム」の開発を目的とした。
まず第一段階として、平成10年度に船底の外側から溶接施工する基本溶接プロセスを確立し、またそれを実現する溶接機を開発した。さらに、凹凸面の激しい建造ドック路面上をレールなしで走行可能な「自走走行移動車」を開発した。
そして第二段階として、平成11年度に第一段階で判明した不具合点についての改良および溶接姿勢連続変化への対応機能を開発するとともに、実船と同じ曲率を有するモックアップ試験体にて運転実験を繰り返し、以下の範囲で適用可能であることを検証した。
【施工可能範囲】
傾斜角 水平0°〜45°(連続施工)
板厚 12〜19mm
ギャップ幅 11〜17mm
目違い量 0〜3mm
本研究開発で完成した船底外板自動溶接装置の性能確認は、現状研究所内でのモックアップによるもののみであり、今後実船ブロックヘの適試験を通して本機の能力・課題を明確にする必要が有るが、これについては今後の課題とする。
以下に本研究開発の結果を開発項目別にまとめる。
1. 船底外板自動溶接方法の開発
船体ブロックの外側からの溶接施工ができるように、開先間隙に溶接トーチを挿入し、大電流溶接が可能な溶接方法を開発した。良好かつ安定な溶接施工を実現するために、溶接材料(溶接ワイヤ、シールドガス、裏当て材)、溶接条件を選定するとともに、開先ギャップ幅と部材傾斜の変化に対応可能な溶接適応制御法を開発した。さらに、本溶接プロセスを実現する溶接機を開発した。
