鉄骨柱を全自動溶接、マニピュレータ型現場溶接ロボットを開発 鹿島建設：ロボット

鹿島建設は、大型鉄骨柱の全周溶接を行う際の一連の繰り返し作業を全自動化する「マニピュレータ型現場溶接ロボット」を開発した。新型ロボットを神奈川県横浜市内の自社施工中ビルで、一部の大型鉄骨柱の溶接に実導入し、熟練技能者と同等以上の高い品質を確保しながら、柱1本の全自動溶接を実現した。

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　鹿島建設は2024年11月11日、大型鉄骨柱の全周溶接を行う際の一連の繰り返し作業を全自動化する「マニピュレータ（多関節型アーム）型現場溶接ロボット」を開発したと発表した。新型ロボットを神奈川県横浜市内の自社施工中ビルで、一部の大型鉄骨柱の溶接に実導入し、熟練技能者と同等以上の高い品質を確保しながら、柱1本の全自動溶接を実現した。

新型のマニピュレータ型現場溶接ロボット（左）、全周溶接を複数層繰り返して柱1本を溶接（右）　出典：鹿島建設プレスリリース

　新型ロボットは、2020年に開発した従来型の溶接ロボットに、新開発の「開先（かいさき）センシング機能」と「スラグ除去機能」を実装したもの。柱周囲に設置した走行レール上を、6軸マニピュレータが移動しながら、柱全周を8ブロックに分けて自動で溶接する。マニピュレータは複雑な動きが可能で、一般的な箱型の現場溶接ロボットでは難しいとされる柱角部の連続溶接にも対応する。

　新型ロボットは、柱溶接部の開先形状を自動で計測し、計測結果に応じた積層数／溶接パス数／溶接速度などの溶接条件を自動生成できるようになった。ロボット取り付け後は、開先形状計測、溶接、スラグ除去の一連フローを最終層まで自動で繰り返し、柱1本の全自動溶接を実現する。

開先形状計測（左）、柱溶接部の開先形状に応じた溶接条件を生成（右）　出典：鹿島建設プレスリリース

　マニピュレータにはツールチェンジャ機能を実装し、溶接ツール（溶接トーチと開先計測センサー）とスラグ除去ツールを自動で持ち替えながら作業を行う。昼夜連続作業が可能となる他、技能者が作業中のロボットから離れ、同時に複数台のロボットを運用するなど他の作業を行うことが可能だ。

ツールチェンジャ機能を実装　出典：鹿島建設プレスリリース

　また、安全対策に加え、風雨を防いで溶接品質を確保するためのユニット養生設備、ロボット移設のための運搬設備や走行レールの分割機構も併せて改良し、ロボットの運用における付随作業を大幅に効率化した。

　鹿島建設は今後、溶接時間の短縮に加え、厚板や超大型鉄骨柱、狭開先などにも対応できるよう機能向上を図る。また、技能者が複数の溶接ロボットを並行運用できる体制を確立し、鉄骨柱現場溶接作業の省人や生産性向上に寄与する。