Novarc Technologies社のSWR+HyperFillは、Lincoln Electric社の2線式金属アーク溶接技術を用いて、パイプ溶接部の充填と封止を行います。
短いパイプの溶接は複雑な工程です。直径や肉厚が微妙に異なるため、どうしても不均一になりがちです。そのため、パイプの取り付け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、熟練したパイプ溶接工の数は以前よりもずっと少なくなっています。
同社は優秀な配管溶接工を維持したいと考えている。腕の良い溶接工は、回転チャックにパイプを固定した状態で1Gの負荷を8時間連続でかけ続けることを望まないだろう。おそらく彼らは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）の溶接をテストしており、これらのスキルを活かせることを期待しているのだろう。1Gでの溶接には技術が必要だが、熟練者でも単調に感じるかもしれない。また、非常に時間がかかる場合もある。
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る。2016年に協働型スプール溶接ロボット（SWR）を発表したブリティッシュコロンビア州バンクーバーのNovarc Technologies社は、リンカーン・エレクトリック社のHyperFillツインワイヤ金属アーク溶接（GMAW）技術をシステムに追加した。
「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備わっており、同じ導管内に2本のワイヤを通すことができ、より大きなアークコーンを形成することで、溶着量をほぼ2倍に増やすことができます。」
FABTECH 2021でSWR+Hyperfill技術を発表したNovarc TechnologiesのCEO、Soroush Karimzade氏はこう述べた。「0.5インチから2インチのパイプ（壁）でも、同等の成膜速度が得られます。」
一般的な設定では、オペレーターは協働ロボットをセットアップして、1 つのトーチでシングルワイヤのルートパスを実行し、その後、通常どお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。堆積物と詰まった通路。 「これにより、パス数を減らし、熱入力を減らすことができます」と Karimzadeh 氏は述べ、熱制御が溶接品質の向上に役立つと付け加えました。「社内テストでは、華氏 -50 度まで高い衝撃テスト結果を達成することができました。」
他の作業場と同様に、配管作業場の中には多角的な事業を展開しているところもあります。肉厚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、隅に予備のシステムを用意しています。コボットを使用すると、オペレーターは薄肉チューブにはシングルワイヤ設定を使用し、サブアーク溶接システムの配管システムで従来必要とされていた厚肉チューブを加工する際には、デュアルトーチ設定（根管用のシングルワイヤと、根管の充填と閉鎖用のデュアルワイヤGMAW）に切り替えることができます。
カリムザデ氏は、柔軟性を高めるためにデュアルトーチ構成も使用できると付け加えた。例えば、デュアルトーチ協働ロボットは、炭素鋼とステンレス鋼の両方のパイプを溶接できる。この構成では、オペレーターは1本のワイヤ構成で2本のトーチを使用する。一方のトーチは炭素鋼の溶接に溶加ワイヤを供給し、もう一方のトーチはステンレス鋼パイプの溶接にワイヤを供給する。「この構成では、オペレーターはステンレス鋼の溶接用に設計された2本目のトーチに、汚染されていないワイヤ供給システムを使用できます」とカリムザデ氏は述べている。
報道によると、このシステムは重要なルートパス中にリアルタイムで調整を行うことができる。「ルートパスでは、仮付け溶接を行う際に、パイプの嵌合状態に応じてギャップが広がったり狭まったりします」とカリムザデ氏は説明する。「これに対応するため、システムは固着を検知し、適応溶接を実行できます。つまり、これらの仮付け溶接で適切なブレンドを確保するために、溶接と動作パラメータを自動的に変更します。また、ギャップの変化を読み取​​り、動作パラメータを変更して、溶接不良を起こさないようにすることで、正しいルートパスが実行されるようにします。」
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ることで、溶接工が溶接ワイヤ（2ワイヤ構成の場合は1本）が溝に流れ込む様子を鮮明に確認できるようにします。Novarc社は長年にわたり、溶接データを活用して、溶接プロセスをより自律的にする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。その目的は、作業員が常に溶接を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。
これらすべてを、手動による根管形成、それに続くクイックパス、そしてグラインダーを用いた手動によるホット根管形成で根管表面を清掃する手順と比較してみましょう。その後、短いチューブが最終的に充填およびキャップチャネルに移動します。「これにはパイプラインを別の場所に移動する必要があることが多いため、より多くの材料を扱う必要があります」とカリムザデ氏は付け加えます。
今度は、協働ロボットによる自動化で同じアプリケーションを想像してみてください。根管とオーバーレイの両方にシングルワイヤー方式を使用することで、協働ロボットは根管を溶接した後、根管の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。太いパイプの場合は、同じステーションでシングルワイヤートーチから開始し、次のパスではツインワイヤー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、配管工場にとって画期的なものとな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ほとんどの時間を費やしています。初心者はベテランと共に協働ロボットを操縦し、溶接の様子を確認・制御しながら、高品質な配管溶接の方法を学びます。時間をかけて（そして1G手動ポジションでの練習を経て）、トーチの操作方法を習得し、最終的には5Gおよび6Gの試験に合格して、プロの溶接工となるのです。
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をスタートさせるかもしれないが、イノベーションによってその効率性が損なわれるわけではない。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必要としている。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ようになるだろう。
『ザ・ファブリケーター』誌のシニアエディターであるティム・ヘストンは、1998年から金属加工業界に携わっており、キャリアはアメリカ溶接協会の『ウェルディング・マガジン』から始まりました。以来、プレス加工、曲げ加工、切断から研削、研磨まで、あらゆる金属加工工程を網羅してきました。彼は2007年10月に『ザ・ファブリケーター』誌に加わりました。
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