Novarc Technologies の SWR+HyperFill は、Lincoln Electric の 2 線式金属アーク溶接技術を使用してパイプ溶接部を充填およびシールします。
短いパイプの溶接は複雑な工程です。直径と壁の厚さはそれぞれわずかに異なりますが、これは溶接の本質です。そのため、フィッティングは妥協の産物であり、溶接は調整作業となります。この工程を自動化するのは容易ではなく、優秀なパイプ溶接工はかつてないほど少なくなっています。
同社は優秀なパイプ溶接工の確保にも注力しています。優秀な溶接工であれば、回転チャックにパイプを入れたまま1Gで8時間連続溶接する作業はおそらく望まないでしょう。もしかしたら、5G（水平、パイプは回転しない）や6G（傾斜した状態で回転しないパイプ）の溶接試験を経験済みで、その技術を活かせることを期待しているのかもしれません。1Gのはんだ付けには熟練した技術が必要ですが、経験豊富な人でも単調に感じるかもしれません。また、非常に長い時間を要することもあります。
しかし近年、パイプ製造工場では、協働ロボットをはじめとする自動化の選択肢が増えています。ブリティッシュコロンビア州バンクーバーのNovarc Technologies社は、2016年に協働型スプール溶接ロボット（SWR）を発売しましたが、このシステムにリンカーン・エレクトリック社のHyperFillツインワイヤメタルアーク溶接（GMAW）技術を追加しました。
「これにより、大量溶接に適したより大きなアーク柱が得られます。このシステムにはローラーと特殊なコンタクトチップが搭載されており、同じコンジットに2本のワイヤを通すことでより大きなアークコーンを構築でき、堆積材料の量をほぼ2倍に増やすことができます。」
そう語るのは、FABTECH 2021でSWR+Hyperfillテクノロジーを発表したNovarc TechnologiesのCEO、Soroush Karimzade氏だ。「0.5インチから2インチのパイプ[壁]でも同等の堆積速度が得られます。」
典型的なセットアップでは、オペレーターはコボットを1つのトーチでシングルワイヤルートパスを実行するようにセットアップし、その後、通常通りトーチを取り外し、2ワイヤGMAW設定の別のトーチに交換して、充填量を増やします。堆積物と通路の閉塞。「これにより、パス数と入熱量を削減できます」とカリムザデ氏は述べ、熱制御は溶接品質の向上にも役立つと付け加えました。「社内テストでは、-50°F（摂氏マイナス50度）までの高い衝撃試験結果を達成できました。」
他の工場と同様に、配管工場の中には多角経営を行っているところもあります。厚肉パイプを扱うことは稀かもしれませんが、そのような作業が発生した場合に備えて、隅に待機システムを備えています。協働ロボットを使用することで、オペレーターは薄肉チューブの加工にはシングルワイヤ溶接を使用し、以前はサブアーク溶接システムの配管システムで必要だった厚肉チューブの加工時には、デュアルワイヤ溶接（根管充填と閉管にはデュアルワイヤ溶接）に切り替えることができます。
カリムザデ氏は、デュアルトーチ構成によって柔軟性を高めることもできると付け加えています。例えば、デュアルトーチコボットは、炭素鋼管とステンレス鋼管の両方を溶接できます。この構成では、オペレーターはシングルワイヤ構成で2つのトーチを使用します。1つのトーチは炭素鋼管用のフィラーワイヤを供給し、もう1つのトーチはステンレス鋼管用のワイヤを供給します。「この構成では、オペレーターはステンレス鋼用に設計された2つ目のトーチ用の汚染されていないワイヤ供給システムを利用できます」とカリムザデ氏は言います。
報告によると、このシステムは重要なルートパス中に即座に調整を行うことができます。「ルートパス中、タックを通過する際、パイプのフィット感に応じて隙間が広がったり狭まったりします」とカリムザード氏は説明します。「これに対応するため、システムは固着を検知し、アダプティブ溶接を実行できます。つまり、溶接と動作パラメータを自動的に変更し、これらのタック上で適切なブレンディングを確保します。また、隙間の変化を読み取​​り、動作パラメータを変更することで、吹き抜けを防ぎ、正しいルートパスを確実に行うことができます。」
この協働ロボットシステムは、レーザーシームトラッキングとカメラを組み合わせ、溶接工が金属が溝に流れ込む際にワイヤ（または2線式の場合はワイヤ）を鮮明に確認できるようにします。Novarcは長年にわたり溶接データを活用し、溶接プロセスの自律性を高めるAI駆動型マシンビジョンシステム「NovEye」を開発してきました。その目標は、作業者が溶接を常に制御するのではなく、他の作業を行うために作業から離れることができるようにすることです。
これを、手作業による根管形成に続いてクイックパスを行い、グラインダーで手作業による高温根管形成を行い、根管表面を洗浄するアプリケーションと比較してみましょう。その後、短いチューブは最終的に充填・覆蓋用のチャネルに入ります。「この作業では、パイプラインを別の場所に移動させる必要があることがよくあります」とカリムザード氏は付け加えます。「そのため、より多くの材料を扱う必要があります。」
同じアプリケーションをコボット自動化で実現したと想像してみてください。ルートとオーバーレイの両方の根管にシングルワイヤセットアップを使用することで、コボットはルートを溶接した後、ルートの再表面処理のために停止することなく、すぐに根管充填を開始します。太いパイプの場合、同じステーションでシングルワイヤトーチから開始し、その後のパスではツインワイヤトーチに切り替えることができます。
この協働型ロボットによる自動化は、配管工場の業務を一変させる可能性があります。プロの溶接工は、回転チャックでは不可能な、最も難しい配管溶接に多くの時間を費やしています。初心者は、熟練工と一緒に協働ロボットを操縦し、溶接の様子を観察・制御しながら、高品質な配管溶接を行う方法を学びます。時間の経過とともに（そして1G手動ポジションでの練習を経て）、彼らはトーチの操作方法を習得し、最終的には5Gおよび6G試験に合格してプロの溶接工となるでしょう。
今日、協働ロボットを扱う新人は、配管溶接工として新たなキャリアパスを切り開いているかもしれませんが、イノベーションによってその効率性が低下することはありません。さらに、業界は優秀な配管溶接工、特に溶接工の生産性を向上させる方法を求めています。協働ロボットを含む配管溶接の自動化は、今後ますます重要な役割を果たすでしょう。
The FABRICATORのシニアエディター、ティム・ヘストンは、1998年から金属加工業界に携わっており、アメリカ溶接協会発行のWelding Magazineでキャリアをスタートさせました。以来、同誌はスタンピング、曲げ、切断から研削、研磨まで、金属加工のあらゆるプロセスを網羅してきました。彼は2007年10月にThe FABRICATORに入社しました。
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