JPH0641971U - ３次元曲面溶接用自動ｍｉｇ溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 曲面を有する被溶接物の経度及び緯度方向の
溶接線を任意の姿勢で自動溶接でき、ワイヤ表面に異物
がついたり酸化されるのを防止する３次元曲面溶接用自
動ＭＩＧ溶接装置を提供する。 【構成】 動力源（１）、冷却水ポンプ（２）、往復台
（３）、パイプレール（４）、ケーブル／ホース（５）
で構成し、往復台（３）にワイヤ送給装置（６）、ワイ
ヤ巻取部（７）、溶接装置（８）、制御ボックス（９）
を設け、ワイヤ巻取部（７）に外部にケース（１９）と
カバー（２０）と電気ヒータ（２１）を設け、駆動ロー
ラ（３ａ）とクランプローラ（３ｆ）を介して往復台
（３）をパイプレール（４）に取付け、往復台（３）の
裏面両方に２個ずつのつりあいローラ（１３）（１
３′）と（１３）（１３″）を設け、加圧力調整ボルト
（３ｋ）によって座金（Ｗ）と駆動ローラ（３ａ）とを
摩擦させ、ラック（Ｒ）と小歯車（３ｈ）とを係合させ
た。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は球形タンク等、３次元曲面を溶接する為のもので、被溶接物の経度方 向、及び、緯度方向の溶接物を下向、立向、横向及び下向姿勢で自動溶接で施工 出来るようにしたもので、尚、溶接ワイヤスプールケイス及びカバを設置してワ イヤ表面に異物質が付着したり酸化されるのを防ぎ、このケイス内に電気ヒータ を設置してワイヤ表面に結露現象が発生しないようにしたＭＩＧ自動溶接機の溶 接ワイヤ保護装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来は球形タンク等、３次元曲面がある場合は、全姿勢で溶接トーチが被溶接 物に自動接近されるのが不可能であったので、溶接姿勢別専用装備を使用してい た。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来の自動ＭＩＧ溶接装置によれば、上向溶接は手動で溶 接しなければならず、工数が多く、事故等による被害が多かった。

【０００４】 又、従来の自動溶接機のワイヤスプールは、大気中に露出された状態なので、 工事場で使用する時、ワイヤ表面が酸化するか異物質がつもったりして、作業時 間が遅延するか長びくと、気孔（Blow Hole ）が発生して溶接不良になり、冬季 、雨季又は気温差がひどい日には結露現象が発生して、溶接不良を生じるおそれ があった。

【０００５】 そこで本考案の目的は、上記従来の技術の欠点を除去すべく、３次元曲面で溶 接可能の自動ＭＩＧ溶接装置を構成すると同時に、ワイヤスプールを密閉したケ ースに入れて保護し、又、電気ヒータを設置して最適の温度を維持させ結露を最 少化する３次元曲面溶接用自動ＭＩＧ溶接装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案による３次元曲面溶接用自動ＭＩＧ溶接装置は、自動ＭＩＧ溶接装置を 動力源（１）、冷却水ポンプ（２）、往復台（３）、パイプレール、又は、ラッ ク（Ｒ）が取付けられたパイプレール（４）、及び、各種ケーブル／ホース（５ ）で構成し、往復台（３）はワイヤ送給装置（６）とワイヤスプール（１８）の 外部にケース（１９）とカバー（２０）を設置して、ケース（１９）の一端に電 気ヒータ（２１）を設置したワイヤ巻取部（７）、溶接装置（８）、制御ボック ス（９）を搭載し、溶接治具（Ｊ）上の被溶接物（Ａ）にパイプレール（４）を 組立て設置して、このパイプレール（４）を電動機（Ｍ）で歯車（Ｍｂ）（Ｍｃ ）から軸（Ｍｄ）を経由し、連動される駆動ローラ（３ａ）とクランプローラ（ ３ｆ）により押圧クランプさせ、クランプローラ（３ｆ）は板ばね（３ｄ）によ り弾設された突き棒（３ｅ）により進退されるように設置して、駆動ローラ（３ ａ）は加圧力調整ボルト（３ｋ）により締めて、軸受加圧板（３ｉ）、板ばね（ Ｓ）、軸受ケース（３ｊ）、座金（Ｗ）を押し、軸受ケース（３ｊ）と座金（Ｗ ）間の接触面摩擦抵抗力及び、座金（Ｗ）と駆動ローラ（３ａ）間の接触面摩擦 調整力を調整し、ラック（Ｒ）を設置した電動機（Ｍ）に連動される小歯車（３ ｈ）と噛み合わせ、往復台（３）の裏面両方に２個ずつのつりあいローラ（１３ ）（１３′）と（１３）（１３″）を設置し、つりあいローラ（１３）（１３′ ）と（１３）（１３″）はハンドル（１４）により進退されるシリンダ（１５） にばね（１６）で弾設されたねじスライダ（１７）の端に設置する構造としたも のである。

【０００７】

【作用】

本考案の３次元曲面溶接用自動ＭＩＧ溶接装置は、溶接治具（Ｊ）上の被溶接 物（Ａ）にパイプレール（４）を組立て設置して、このパイプレール（４）上に 往復台（３）を取付け、駆動ローラ（３ａ）とクランプローラ（３ｆ）を介し、 あるいはこれに加えてラック（Ｒ）と電動機（Ｍ）に連動される小歯車（３ｈ） とを噛み合わせて、上記往復台（３）をパイプレール（４）に沿って往復させて 溶接を行う。

【０００８】 すなわち、溶接線が曲率を有する場合、溶接線と同一曲率のパイプレール（４ ）を溶接線に沿って設置することにより、曲率を有する溶接線の溶接を行うこと ができる。また、たとえば水平の溶接線を溶接する場合、同様にパイプレール（ ４）を水平に設置することにより、水平姿勢の溶接を行うことができる。

【０００９】 また、本考案のワイヤ巻取部（７）は、ワイヤスプール（１８）の外部にケー ス（１９）とカバー（２０）を有し、ケース（１９）の一端に電気ヒータ（２１ ）を有しているので、ワイヤ周囲の空間を最適の温度に維持し、結露を最少化し 、溶接に気孔が発生するのを防止することができる。

【００１０】

【実施例】

本考案の要旨を添付図面により詳細に説明すると次のようである。 本装置は、図１の如く大別して溶接用動力源１、冷却水ポンプ２、往復台３、 単純なパイプレール４、又は、ラックＲが付着されたパイプレール４又、各種ケ ーブル／ホース５で構成されるが、図２の如く、往復台３はワイヤ送給装置６、 ワイヤ巻取部７、溶接トーチ８等の各種機能を調整出来る制御ボックス９を総合 的に搭載して、溶接する時、溶接線に平行に設置されたパイプレール４上に組立 て設置して、このレール４に沿うて設定された速度で動きながら溶接するもので 、この総合的作業工程を説明すると、図１の如く、球形タンク製作工程中の球形 タンク組立て用セグメント等を溶接治具Ｊ上に被溶接物Ａを正しく位置にさせ、 その溶接線の曲率と同一曲率に曲げたパイプレール４を溶接線と平行に設置して 、パイプレール４上に往復台３を組立てて、溶接線左方に梯子１０を設置して、 溶接中作業者がのぼって溶接装備を作動して溶接部を観察出来るようにして、動 力源１、冷却水ポンプ２等固定配置される装備等は溶接治具Ｊ上部、又は、地上 の適切な位置に配置して、往復台３を溶接線最下端に移動して、下部ピース１１ で溶接を始めて上部ピース１２で溶接を終了する。

【００１１】 そして、一つの溶接線に対する溶接作業が完了されると往復台３及び、パイプ レール４は組立てと逆の順序により分離した後、次の溶接線の作業を遂行するの である。

【００１２】 以上の如く作動される自動ＭＩＧ溶接装置をＬＮＧパイプラインのアルミニュ ウム球形タンク溶接に適用することにより溶接生産性の向上、溶接品質の向上は もとより総溶接費用を節減出来る。本考案は一つの往復台で球形タンクの経度方 向及び、緯度方向溶接線を共に溶接出来て、球形タンクの凸面と凹面で各々溶接 出来て、全姿勢溶接が可能なもので、往復台３の設置及び、駆動構造は図３ない し図７の如く単純なパイプレール又は、ラックＲを付着したパイプレール４を使 用して、パイプレール４は電動機Ｍと軸Ｍａ及び、歯車Ｍｂ，Ｍｃで連動される 駆動ローラ３ａとクランプローラ３ｆでクランプするので、このクランプローラ ３ｆはその軸板３ｂのハンドル３ｃで進退されると板ばね３ｄによって弾設され た突き棒３ｅにねじ結合されていて、ハンドル３ｃにより回されパイプレール４ の側面を反対側駆動ローラ３ａに対して押圧しながらクランプするので、パイプ レール４の外経が許容範囲内で大きくなっても小さくなってもクランプ１００〜 ３００kg範囲内で常に保持出来るのである。

【００１３】 この時、レールの表面の屈曲により発生される微細誤差は板ばね３ｄにより緩 衝される。

【００１４】 又、ラックＲの反対側には支持ロール３ｇを設置して、ラックＲには小歯車３ ｈを結合して、その軸Ｍａには図７の如く電動機Ｍにより連動される。

【００１５】 ラックＲが無いパイプレールを使用する場合は駆動ローラ３ａだけ駆動力を持 つようになる。

【００１６】 又、球形タンク表面に対する往復台３のつりあいを保持する為、両方に各々２ 個ずつの上下高さ調整が可能なつりありローラ１３，１３′を設置することによ り、球形タンク緯度方向溶接の時、一つのレール取付けブラケットＢで凡ての溶 接線を溶接出来るので、球形タンク凸面と凹面でつりあいローラ１３，１３′の 腕の長さ変更が必要になるので、２個のつりあいローラ１３′或いは、２個のロ ーラが付着された１個のつりあいローラ１３″が使用出来て、図８の如くハンド ル１４により進退されるシリンダ１５を、ばね１６により弾設されたねじすべり 子１７端に設置して、部材の曲率により左右つりあいローラ１３，１３′及び、 １３，１３″の高さを各々調整して、球形タンク表面に対する往復台３の均衡を 合わすことが出来る。球形タンク組立て工程で発生する加工許容公差（曲率）、 レール取付部許容公差（高さ方向）等が発生する場合、往復台３設置の時の固定 されたねじ調整方式のつりあいローラ１３高さ調整だけでは、走行中に球形タン ク表面に常に接触されることは出来ない。

【００１７】 これに対して、往復台３の球形タンク表面間に発生する高さの差を円滑に往復 台３で吸収出来るように、２個のつりあいローラ１３′或いは、１個のつりあい ローラ１３″のシリンダ１５内部にばね１６を設置して、その弾性により自動的 に高さが調整されるようにしたものである。

【００１８】 このように、±１７mmの行程をもつつりあいローラ１３′，１３″を溶接トー チ８の反対側に設置して、固定されたねじ調整方式のつりあいローラ１３をトー チ８軸に設置する。

【００１９】 ばね１６弾性により自動的に可変する行程と、固定されたねじ調整方式の行程 が、複合的に構成されたつりあいローラ１３，１３′，１３″を設置する理由は 、上向傾斜部位溶接の時、装備の回転モーメントが固定されたねじ調整方式のつ りあいローラ１３，１３′，１３″に掛かるようにしたからである。

【００２０】 斯くの如き本考案は全姿勢溶接が可能であるが、断面形状が円形のパイプレー ル４を使用する往復台３の構造であるので、球形タンクの緯度方向及び経度方向 溶接線に、自由にパイプレール４を設置することが出来るので、その設置方法が 簡便になるのである。

【００２１】 併しながら、横向姿勢ではパイプレール４にラックＲが無い状態であり、往復 台３がパイプレール４上を走行する為には、電動機Ｍの動力が軸Ｍａでかさ歯車 Ｍｂ，Ｍｃを経由、軸Ｍｄに駆動ローラ３ａで伝達され、クランプローラ３ｆと 駆動ローラ３ａがパイプローラ４をクランプすることにより、効率的動力伝達が 出来るようになっているが、電動機Ｍの動力が色々の歯車を経て動力が伝達され る過程で、各部品の加工公差により発生するバックラッシ（Back Lash ）があり 、電動機Ｍの動作ＲＰＭ往復台３の走行速度が一定されない。

【００２２】 即ち、走行初期に電動機ＭのＲＰＭは一定であっても、往復台３の速度は速か ったり、遅かったり、変化が著しく発生し、パイプレール４の表面に屈曲（凹凸 ）がある場合は、走行中速度の変化が発生し、加圧力調整ボルト３ｋをしめると 、軸受が圧板３ｉに押され、板ばねＳを押すと駆動ローラ３ａが軸受ケース３ｊ と座金Ｗ間の接触面摩擦抵抗力、及び座金Ｗと駆動ローラ３ａ間の接触面摩擦抵 抗力を調整出来るようになるので、一般的の外力（往復台３本体の慣性又は、往 復台３の自重とパイプレール４の傾斜らか発生する過走（Over Running）する力 ）に対する往復台３の速度変化を抑制することが出来て、走行条件が安定され、 立向姿勢の場合、往復台３総質量と一部ケーブル／ホース５の質量がパイプレー ル４下部方向に作用するのでパイプレール４表面と駆動ローラ３ａ間に滑りの発 生もありうるので、安全事故及び溶接品質管理に問題点があるが、本考案に於て は、前述したパイプレール４の長点を利用しながら、立方溶接に於ての走行安全 性を確保する為に、往復台３に電動機Ｍで駆動される小歯車３ｈを追加設置して 、パイプレールには約２０mm突出したラック歯車Ｒを設置して、立向溶接時の往 復台３の主走行力はラック小歯車３ｈを追加設置して、パイプレールには約２０ mm突出したラック歯車Ｒを設置して、立向溶接時の往復台３の主走行力はラック 小歯車駆動方式により得られるように補完することより、安全事故の可能性と溶 接速度の不安定が無くなり、往復台３に小歯車３ｈが設置されている状態で、横 向溶接用ラックＲで無いパイプレール４に設置する場合、往復台３の小歯車３ｈ はアイドル状態になるので、走行に干渉現象が発生しないのである。

【００２３】 又、横向き姿勢に於ての往復台３の走行力は、固定された駆動ローラ３ａと左 右に動くクランプローラ３ｆが締め作用により、パイプレール４外面に両側面か らクランプされ、クランプした状態で走行電動機Ｍによる駆動ローラ３ａの回転 が、駆動ローラ３ａをパイプレール４上に強力に転がせるのである。

【００２４】 併しながら、パイプレール４の外径がパイプ製作工程の許容加工公差を持って いるので、常に、一定以上の摩擦抵抗を得ることが出来ず、均一な走行を得るこ とが出来ない。

【００２５】 従って、パイプレール４外径が±１mm以内に変化しても、クランプ力を１００ kg以上常に保持させる、ばね係数１００kg／mmの板ばね３ｄを、設置して緩衝し たのである。

【００２６】 尚、ワイヤ保護装置としては、自動ＭＩＧ溶接機の溶接往復台３に軸設する公 知のワイヤスプール１８の外部、ケース１９とカバー２０を設置して、ケース１ ９の一面に電気ヒータ２１を設置した構造で、ワイヤスプール１８が外気から物 理的に保護され、ワイヤ表面に異物質がつもるのを防止し、電気ヒータ２１によ り常に大気温度より２０〜３０℃高く保持することにより、ワイヤ表面に発生す る結露現象を防止することが出来て、実質的に溶接性品質向上に寄与するのであ る。

【００２７】 それ故、本考案は難工事である球形タンクを平易く、簡単に自動溶接すること が出来て、工期短縮と原価節減及び、品質向上の効果があるのである。

【００２８】

【考案の効果】

上記説明から明らかなように、本考案の３次元曲面溶接用自動ＭＩＧ溶接装置 は、曲率や傾斜を有する被溶接物の溶接線に沿ってパイプレールを設置し、この パイプレールに沿って往復台を走行させ、この往復台にワイヤ送給装置と、ワイ ヤ巻取部と、溶接装置と、制御ボックスを備えているので、曲率を有する溶接線 あるいは傾斜を有する溶接線の溶接を行うことができる。

【００２９】 また、上記ワイヤ巻取部はワイヤスプールの外部にケースとカバーを備え、さ らにケースの一端に電気ヒータを備えているので、ワイヤ周囲の空間は適切な温 度に維持され、結露することが少ない。また、ケースとカバーにより塵埃の進入 が少ないので、高品質の溶接を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による３次元曲面溶接用自動ＭＩＧ溶接
装置を被溶接物上に取り付けたところを示した斜視図。

【図２】本考案の３次元曲面溶接用自動ＭＩＧ溶接装置
の往復台の側面と水平面を示した図。

【図３】パイプレールを保持する機構を示した一部断面
図。

【図４】パイプレールを保持する機構の一部を拡大して
示した一部断面図。

【図５】往復台のクランプローラの構造を示した一部断
面図。

【図６】図５に示した矢印Ａ−Ａ方向に見たパイプレー
ルの保持機構を示した一部断面図。

【図７】往復台の駆動の機構の構成を示した図。

【図８】往復台のつりあいユニットの構造を示した図。

【符号の説明】

１ ３次元曲面溶接用自動ＭＩＧ溶接装置 ２ 冷却水ポンプ ３ 往復台 ３ａ 駆動ローラ ３ｄ 板ばね ３ｅ 突き棒 ３ｆ クランプローラ ３ｋ 加圧力調整ボルト ３ｈ 小歯車 ３ｉ 軸受加圧板 ３ｊ 軸受ケース ４ パイプレール ５ ケーブル／ホース ６ ワイヤ送給装置 ７ ワイヤ巻取部 ８ 溶接装置 ９ 制御ボックス １３ つりあいローラ １４ ハンドル １５ シリンダ １６ ばね １７ スライダ １８ ワイヤスプール １９ ケース ２０ カバー ２１ 電気ヒータ Ａ 被溶接物 Ｊ 溶接治具 Ｍ 電動機 Ｒ ラック Ｓ 板ばね Ｗ 座金

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】自動ＭＩＧ溶接装置を動力源（１）、冷却
   水ポンプ（２）、往復台（３）、パイプレール、又は、
   ラック（Ｒ）が取付けられたパイプレール（４）、及
   び、各種ケーブル／ホース（５）で構成し、往復台
   （３）はワイヤ送給装置（６）とワイヤスプール（１
   ８）の外部にケース（１９）とカバー（２０）を設置し
   て、ケース（１９）の一端に電気ヒータ（２１）を設置
   したワイヤ巻取部（７）、溶接装置（８）、制御ボック
   ス（９）を搭載し、溶接治具（Ｊ）上の被溶接物（Ａ）
   にパイプレール（４）を組立て設置して、このパイプレ
   ール（４）を電動機（Ｍ）で歯車（Ｍｂ）（Ｍｃ）から
   軸（Ｍｄ）を経由し、連動される駆動ローラ（３ａ）と
   クランプローラ（３ｆ）により押圧クランプさせ、クラ
   ンプローラ（３ｆ）は板ばね（３ｄ）により弾設された
   突き棒（３ｅ）により進退されるように設置して、駆動
   ローラ（３ａ）は加圧力調整ボルト（３ｋ）により締め
   て、軸受加圧板（３ｉ）、板ばね（Ｓ）、軸受ケース
   （３ｊ）、座金（Ｗ）を押し、軸受ケース（３ｊ）と座
   金（Ｗ）間の接触面摩擦抵抗力及び、座金（Ｗ）と駆動
   ローラ（３ａ）間の接触面摩擦調整力を調整し、ラック
   （Ｒ）を設置した電動機（Ｍ）に連動される小歯車（３
   ｈ）と噛み合わせ、往復台（３）の裏面両方に２個ずつ
   のつりあいローラ（１３）（１３′）と（１３）（１
   ３″）を設置し、つりあいローラ（１３）（１３′）と
   （１３）（１３″）はハンドル（１４）により進退され
   るシリンダ（１５）にばね（１６）で弾設されたねじス
   ライダ（１７）の端に設置する構造からなる３次元曲面
   溶接用自動ＭＩＧ溶接装置。