JPH02307675A

JPH02307675A - 角型部材の自動溶接方法

Info

Publication number: JPH02307675A
Application number: JP1126720A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sugitani; 祐司杉谷; Hisahiro Tamaoki; 玉置　尚弘; Kenichiro Yamashita; 健一郎山下; Hideaki Kanayama; 金山　秀明
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 1989-05-22
Filing date: 1989-05-22
Publication date: 1990-12-20
Anticipated expiration: 2009-09-07
Also published as: JPH0669622B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野コ本発明は、例えば柱と梁との接合部に使用される仕口コ
ア等のごとき角型部材の自動溶接方法に関するものであ
る。

［従来の技術］鉄骨構造物における仕口コアは、第５図及び第６図に示
すように、鉄骨柱とＨ形鋼等の鋼製梁との接合部に使用
されるものであり、図において、　□３０は仕口コア、
３４は鉄骨柱、３６は鋼製梁である。

このような仕口コア３０は、一般に四角形の角型コラム
３］と、このコラム３１の上下両端に溶接され、梁３６
からの応力を伝達するためのダイヤフラム３２とから構
成されている。コラム３１とダイヤフラム３２の継手は
通常、突合せ継手であり、その開先３３の形状は第７図
に示すようにし字型が普通である。このような開先３３
に多層盛溶接を行って仕口コア３０を製作する。なお、
第７図において３８はバッキングである。

そして、仕口コア３０のダイヤフラム３２の面に柱３４
の端面を溶接し、一方、ダイヤフラム３２の辺とコラム
３１の面に梁３６の端面を溶接することにより、鉄骨構
造物を構築している。

上記の仕口コア３０は比較的単純な形状をしているが、
角型コラム３１とダイヤフラム３２との溶接線はコラム
３１の辺にあたる直線部とコーナ一部にあたる円弧部の
組合せである。したがって、特にコーナ一部での溶接が
難しいため、従来は、直線部とコーナ一部に分けて半自
動溶接により別個に溶接していた。しかし、直線部とコ
ーナ一部を別個に溶接するのでは、能率が悪いうえに溶
接ビードの継目が多くなり、これが溶接欠陥の発生の原
因となったり、ビード形状の不良を招くおそれがあるな
どの問題があった。そこで、溶接の自動化が要請される
。このため溶接ロボット等の利用が考えられるが、この
ような自動溶接の場合においても、直線部とコーナ一部
では溶接条件（溶接速度、電流等）を変更する必要があ
るばかりでなく、一般に多層盛溶接となるため溶接プロ
グラムの作成に多大な時間、手数を要するという問題が
ある。さらに、コラム３１は精度の面で常に良好とはい
えず、このため溶接の自動化を一層困難なものにしてい
る。

［発明が解決しようとする課題］仕口コア３０における自動溶接で最も問題となるのは、
コラム３１のコーナ一部における溶接であることは明ら
かである。その一つに、コーナ一部における溶接速度の
適正化がある。これがもし不適正であると、直線部と同
じビード高さが得られないからである。

したがって、本発明の目的は、仕口コアのごとき角型部
材の自動溶接において、特にコーナ一部における溶接速
度の適正化を図った自動溶接方法を提供することにある
。

・　　［課題を解決するための手段］上記の目的を達成するため、本発明に係る角型部材の自
動溶接方法は、溶接線が直線部と円弧部を含む角型部材
の自動溶接において、溶接ロボットと、角型部材を取り
付けそれを所定角度回転する手段を含むポジショナとを
使用して開先を溶接し、この場合において溶接線の直線
部及び円弧部における溶接速度をそれぞれｖ　　、ｖ　
　とすると、Ｓ　　　　　　Ｃ円弧部における溶接速度Ｖ　が次式を満足するように角
型部材を溶接ロボットの動作と同期させて回転させ、角
型部材の回転中及び回転後においても相対的に上記溶接
速度■　で円弧部を溶接するものである。

ただし、ｈは溶接ビードの高さ、ｒｉは上記円弧部の第
１層目の溶接ビードの内周半径である。

［作　用］ポジショナに取り付けられた角型部材に対し溶接ロボッ
トで開先を溶接する。この場合において、溶接線は直線
部と円弧部を含む。そして、その直線部に対して溶接速
度Ｖ　で溶接し、円弧部に対して溶接速度Ｖ　に対し上
記（１）式を満足するような溶接速度Ｖ　て溶接する。

すなわち、速度■　よりｈ／（２ｒ、＋ｈ）分だけ遅い
速度でコ−ナ一部を溶接することにより、コーナ一部の
ビード高さは直線部と同一となる。

コーナ一部の溶接の際、ポジショナは溶接ロボットと同
期して動作する。したがって、溶接トーチが直線部から
コーナ一部の始点に到達した時に角型部材を所定角度回
転させ、同時に溶接速度を相対的に上記のＶ　からＶ　
に切り替える。

Ｓ　　　　　　　　　　Ｑ次に、溶接トーチがそのコーナ一部の終点に到達すると
（この間に角型部材の回転は終了している）、同時に溶
接速度を相対的に上記Ｖ　から■　に切り替え、次の直
線部をこの速度Ｖ　て溶Ｓ接する。以後同様の動作を繰り返すことにより角型部材
を全周連続で自動溶接することができる。

［実施例コ以下、本発明の一実施例を図により説明する。

第１図（ａ）〜（Ｃ）は仕口コアの溶接線を全周連続的
に自動溶接する場合の動作説明図である。

この場合、溶接線１０は鉛直面内に置かれ、直線部１１
ａ、ｌｌｂ、ｌｌｃ、ｌｌｄとコーナ一部１２ａ、１，
２ｂ、１２ｃ、１２ｄを含むものである。溶接１・−チ
１は、この溶接線１°０に対して垂直でかつ後方または
前方（紙面の表裏方向）に一定の角度で傾斜しており、
上記コーナ一部ではその軸線がコーナ一部の曲率中心を
向くように姿勢制御される。なお、開先断面形状は全周
について一様である。

第１図において、仕口コア３０の断面の輪郭形状が破線
で示されており、仕口コア３０は後述するようにポジシ
ョナに取り付けられ、溶接ロボットと同期して動作する
ように制御される。

第１図に基づいて溶接動作を説明する。まず、溶接開始
点Ａを水平な直線部１１ａの適当な位置に設定する（第
１図（ａ）参照）。この開始点Ａ及び各々の直線部とコ
ーナ一部との接続点Ｂ、Ｃ。

Ｄ、・・・、工の各位置は仕口コア３０の寸法あるいは
溶接ロボットによるティーチングによって制御装置（図
示せず）の記憶部に記憶されている。したがって、溶接
開始点Ａから第１のコーナ一部１２ａの始点Ｂまではあ
らかじめ設定された溶接速度■　で溶接する。次いで、
第１コーナ一部１２ａの始点Ｂから終点Ｃまでは速度Ｖ
　に対し上記（１）式を満足する溶接速度Ｖ　に変更し
て溶接する。ただし、この場合、後述するように、同時
に仕口コア３０を９０°回転させながら溶接する。

（１）式について、さらに第２図を参照しながら説明す
る。まず、開先の断面形状は直線部、コーナ一部共に一
様で、ワイヤ送給速度は一定とする。

直線部でビード高さｈを得る溶接速度Ｖ　で内面曲率半
径ｒ、のコーナ一部を移動させたときの溶着量Ｗ　と、
該コーナ一部で同じビード高さｈを得るための溶接速度
Ｖ　で曲率半径ｒ、のコーナＣｌ一部を移動させたときの溶着量Ｗ。との比は、２ｒ、　
　＋ｈ２ｒ　、で表される。また、曲率半径ｒ、のコーナ一部を速度Ｖ
、ワイヤ送給速度Ｖｒで移動させたときの溶着量Ｗは、Ｗ８　　　　ｖ。

したがって、となって、上記（１）式が得られる。すなわち、コーナ
一部の溶接速度Ｖ　を直線部の溶接速度■８よりｈ／（
２ｒ、＋ｈ）分だけ遅くなるように相対向に制御するこ
とにより、直線部と同じビード高さｈが得られる。

次に、仕口コア３０の回転について、溶接トーチ１がＢ
点に到達すると同時に、仕口コア３０をポジショナによ
り０点を中心に９０°回転させる。

同時に、この回転動作に同期させて溶接トーチ１を動か
す（第１図（、ｂ　）参照）。この回転動作中第１コー
ナ一部１２’ａの溶接速度Ｖ　は上記（１）式を満足す
るよう制御される。ところで、Ｂ点の運動軌跡Ｂ　　−
Ｂ−Ｂ、（１５）は判っているので、トーチ１の運動軌
跡もこのＢ点の運動軌跡１５から容易に求められるとと
もに、仕口コア３゜の回転中における溶接速度Ｖ　は、
Ｂ点の移動速度つまりポジショナの回転速度（既知）か
ら相対的に上記（１）式を満足するように制御すること
ができる。

任意の１つのコーナーの円弧部において溶接速度Ｖ。を
実現する手段について説明すると、第３図においてＬｌ　：溶接線の縦辺の長さＬ２：溶接線の横辺の長さＲ：円弧部の曲率中心の回転半径ｒ；円弧部の半径とすると、１つのコーナーの円弧部の長す−πｒ／２その円弧部を
溶接するときのロボットの移動距離−πＲ／２Ｌ　Ｌ　−Ｌ　２のときは　Ｒ−ＪＴ（Ｌ　／　２−　
ｒ　）したがって、溶接速度■　を実現するためのロボ
ット移動速度Ｖ。（Ｒｏｂ）は、となる。したがって、コーナ一部入口にトーチが到達し
たときポジショナを回転し始め、ロボットは半径Ｒの円
弧上を速度Ｒ／　ｒ　Ｘ　ｖ　　で移動ずればよい。

なお、ポジショナの回転速度は１・−チが１つのコーナ
一部の円弧上を移動する間（１）に９０゜回転すればよ
いので、ｖｃ　　　　　　２　Ｖ　ｃとなり、ポジショナの回転角速度は、となる。

このようにして第１コーナ一部１２ａの溶接が終了し、
終点Ｃに溶接トーチ］が到達した時には、溶接速度を上
記のＶ　からＶ　に切り替え、このｃ　　　　　　　　
　　ｓ速度Ｖ　で次の第２直線部１１ｂを溶接する（第１図（
Ｃ）参照）。以後、上記と同様に第２コーす一部１２ｂ
、第３直線部１１ｃ、第３コーナ一部１２ｃ、第４直線
部１１ｄ、及び第４コーナ一部１２ｄの順に溶接し、第
１直線部１１ａの溶接開始点Ａに戻って一周する。２層
目以降は上記の動作を繰り返すことになる。このように
して仕口コア３０を全周連続で自動溶接することができ
る。

次に、第４図は上記の自動溶接を行う溶接装置の斜視図
であり、本装置は、多関節の溶接ロボット２０と、仕口
コア３０を取りイ」けロボット２０と同期動作を行うポ
ジショナ２４とから構成されている。

ポジショナ２４は、仕口コア３ｏを水平に片持ち状に取
り付ける回転テーブル２５を有し、この回転テーブル２
５により仕口コア３０を所定角度回転させる。その動作
は前述したように溶接ロボット２０の動作に同期させて
行う。

以上の説明から明らかなように、溶接線１０は四角形の
ものに限らず、多角形すなわち三角形、五角形、六角形
等のものにも同様に適用できるものである。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、溶接線が直線部と円弧部
を含む角型部材に対し、溶接ロボットとポジショナを使
用し全馬連、続で自動溶接することができ、しかも円弧
部における溶接速度Ｖ　を直線部の溶接速度Ｖ　に対し
て前記（１）式を満足するように切り替え制御すること
により、円弧部を溶接することとしたので、円弧部にお
けるビード高さを直線部と同じ高さにすることができ、
ビード形状の平滑さを保ち得るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（Ｃ）は本発明による角型部材の自動溶
接方法の動作説明図、第２図はコーナ一部（円弧部）の
溶接速度を求めるための説明図、第３図は円弧部で溶接
速度Ｖ　を実現する手段に用いる図、第４図は本発明の
自動溶接方法に使用する溶接装置の斜視図、第５図は仕
口コアの使用状態を示す図、第６図は仕口コアの斜視図
、第７図は仕口コアにおける開先の断面図である。１・・・溶接トーチ（Ｉ４）２・・・電極ワイヤ１０・・・溶接線１１、　ａ〜ｌｌｄ・・・直線部１２　ａ　〜１２　ｄ　＝−コーナ一部（円弧部）２０
・・・溶接ロボット２４・・・ポジショナ２５・・・回転テーブル３０・・・仕口コア３３・・・開先

Claims

【特許請求の範囲】　溶接線が直線部と円弧部を含む角型部材の自動溶接に
おいて、溶接ロボットと、前記角型部材を取り付けそれを所定角
度回転する手段を含むポジショナとを使用して開先を溶
接し、この場合前記溶接線の直線部及び円弧部における
溶接速度をそれぞれｖ＿ｓｖ＿ｃとするとき、該円弧部
における溶接速度ｖ＿ｃが次式を満足するように前記角
型部材を前記溶接ロボットの動作と同期させて回転させ
、該円弧部を溶接することを特徴とする角型部材の自動
溶接方法。ただし、ｈ：溶接ビードの高さｒ＿ｉ：前記円弧部の第ｉ層目の溶接ビードの内周半径ｖ＿ｃ＝（１／２ｒ＿ｉ＋１）×ｖ＿ｓ