JPH0677835B2 - 溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、角鋼管等のような直線部と曲線部を有する
被溶接物の周方向の溶接を自動的に行なうことができる
溶接装置に関するものである。

（従来技術と問題点） 角鋼管の端部にフランジを溶接する場合等には、従来被
溶接物をポジショナに取り付けて手作業で溶接を行なっ
ていたが、この方法では作業者が常にトーチを保持して
作業を行なわなければならないので多大の労働力を必要
としていた。このような溶接作業を自動的に行なう装置
として種々の溶接装置が開発されているが、いずれも、
機構が複雑で高価なものとなる、溶接ケーブルが捻れて
連続溶接ができない、溶接欠陥が生じやすい等の欠点が
あった。

角鋼管とフランジ用鋼板との溶接に際しては、鋼管の溶
接端部に第４図（ａ）に示すような35度前後（α）の開
先加工が施されるのが一般的である。また、このような
溶接を行なう場合は、角鋼管の軸を水平にして、その軸
まわりに回転させつつ下向きに溶接すると溶接の欠陥が
生じにくいが、単に角鋼管を回すだけでは、角鋼管の角
の部分付近において第４図（ｂ）に示すように最大40度
（β）程度の傾斜を生ずるので、溶接の欠陥が生じやす
かった。

このような問題を解消するため、「ワークの溶接線より
等距離の外周線を有する面板と、両面板間にワークを取
付けると共に面板を回動する手段を備えたワーク回動装
置と、駆動側の面板上にまたがって設置されたフレー
ム、このフレームに溶接トーチを常に溶接線に向けるト
ーチ装置、面板外周を走行する走行装置、溶接線の直線
部と曲線部を検出する位置検出装置を備えた溶接機と、
溶接機の走行線速と、ワークの回動、停止を制御する制
御装置を設けてなり、両面板間にワークを取付け、溶接
機が面板外周を走行し乍ら溶接し、位置検出装置にて溶
接線の直線部と曲線部を検出し、制御装置を介し直線部
はワークの回動を停止し、曲線部は走行方向と逆方向に
ワークを回動し全周溶接を常に下向きにて行なうことを
特徴する自動溶接装置」が提案されている（特開昭57−
7380）が、この溶接装置は、被溶接物ごとにその溶接線
から等距離の外周線を有する被溶接物取付用の面板と、
溶接線の直線部と曲線部とを検出する位置検出装置を作
動させるノブが必要であった。したがって、被溶接物の
形状・寸法に応じて専用の面板を用意しなければならな
かった。また、例えば角鋼管の場合は、辺の呼び寸法が
同じであっても、辺の長さは200mmのとき±1.5mm,600mm
のとき±9mmの寸法差があり、しかも角の部分の半径
は、板厚およびメーカーの違いによって異なっているの
で、完全な溶接を行なうためには、面板を板厚およびメ
ーカーごとに換えるか、または溶接トーチの被溶接物に
対する倣い装置を設け、かつ位置検出用ノブを板厚およ
びメーカーごとに換える必要があった。

（発明の目的） 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、種々
の被溶接物に適用でき、構造が簡単で、しかも溶接線を
常に一定の位置関係に維持しながら溶接することができ
る溶接装置を提供することを目的としている。

（発明の開示） 本発明にかかる溶接装置は、機台に回動自在に支持され
た主軸と、該主軸を回動させる主軸回動装置と、主軸に
対して回転自在な被溶接物取付板と、該取付板のほぼ中
心に対し相対位置変動自在で主軸とともに回動するアー
ムと、該アームに支えられアームに対し回動自在な溶接
ヘッドとをそなえ、該溶接ヘッドには、被溶接物の溶接
線に沿って並設され溶接中は被溶接物の外面に接触する
少くとも１対のローラと、これら１対のローラのうち少
くなくとも一方を回転駆動する駆動装置と溶接線に臨む
溶接トーチとが設けられるとともに、溶接中におけるロ
ーラと被溶接物の接触面の傾斜を検出し、その検出結果
に基いて、ローラと被溶接物の接触面がほぼ水平になる
ように主軸回動装置を回動させる傾斜検出装置が付設さ
れていることを特徴としている。

（実施例） 以下、図面にあらわされた実施例について説明する。

第１図および第２図は本発明にかかる溶接装置の１例を
あらわす一部断面側面図、第３図は一部を切り欠いてあ
らわした正面図であり、この溶接装置１は、溶接ヘッド
３、該溶接ヘッド３を支持する支持装置４、被溶接物取
付板５、および上記支持装置４が先端部に取り付けられ
た横向きの中空の主軸６をそなえてなる。中空の主軸６
の芯部には、取付板５を固着した回転軸７が独立回転自
在に挿通されている。

溶接ヘッド３は、下面側に複数個の凹部を有し、水平方
向の中間部に設けた支持軸８と支持装置４のロッド９に
よって支持軸８を中心として回動自在に支持されてい
る。溶接ヘッド３の後端部にはモータ11が取り付けられ
ており、最後部の凹部12内に突出させた回転軸13に駆動
ギヤ15が固着されている。溶接ヘッド３の下面部には、
前記支持軸８を挾むようにして左右２本のローラ軸17,1
7′が並設されている。ローラ軸17,17′は前後の軸受1
9,20によって回転自在に支持され、一方のローラ軸17の
後端部には前記駆動ギヤ15に噛合する従動ギヤ21が取り
付けられている。また、ローラ軸17の中間部には、中央
の凹部23と前側の凹部25内に位置する駆動ローラ27,2
7′が設けられている。他方のローラ軸17′は、前記駆
動ギヤ15とは無関係に、独立回転自在に設けられてお
り、その中間部には前後２個の遊動ローラ29,29′が設
けられている。駆動ローラ27,27′と遊動ローラ29,29′
とは被溶接物に磁着する磁石でつくっておくのが好まし
い。またこれらローラの外周部にはローレット加工等を
施して摩擦力を増大させておくのが好ましい。駆動ロー
ラ27,27′と遊動ローラ29,29′とは、互いに前後にずら
して設けられており、これら両ローラ27（27′）,29（2
9′）の半径（ｒ）の和は両ローラ軸17,17′の軸間距離
ｌよりも大きくなっているので、両ローラ27（27′）,2
9（29′）が軸方向視において長さｄだけ部分的に重な
り合っている。

図示例では、駆動ローラ27,27′と遊動ローラ29,29′と
がすべて等径（2r）のローラとして形成され、ローラ軸
17,17′と支持軸８とが正面視一直線上に並べて設けら
れているが、場合によっては駆動ローラと遊動ローラの
径を異ならせてもよく、支持軸８とローラ軸17,17′と
を同一直線上に配しておくなくてもよい。

なお、上記駆動ローラ27,27′と遊動ローラ29,29′の他
に、更に多くのローラを設けておいてもよい。また、駆
動ローラ27と遊動ローラ29とを図示例のように前後２個
づつ設けておかず、それぞれ１個ずつ設けておくだけで
もよい。

溶接ヘッド３の前端部に突設した支持枠3aには溶接トー
チ30が取り付けられている。溶接トーチ30は、前記ロー
ラ軸17,17′の間隔部の前方位置に設けられており、そ
の軸の延長線が溶接線Ｗに一致するように溶接線Ｗに臨
ませて支持されている。溶接トーチには、被溶接物の板
厚、開先形状が異なる場合および多層盛りが必要な場合
に、第１図における上下、左右および紙面に対して垂直
な線の回りの角度の調整機構を取付けることもある。図
中、30aは図示しない送り装置によって自動的に繰り出
される溶接棒（ワイヤー）である。

さらに、溶接ヘッド３の上面部には、水銀スイッチ状の
傾斜検出装置31が設けられている。溶接ヘッド３の上面
は、ローラと被溶接物との接触面Ｓと平行に形成されて
いるので、傾斜検出装置31は溶接線Ｗの傾斜を検出する
ことができるようになっている。

支持装置４は、支柱32から水平に突設されたアーム33
と、該アーム33の先端部から下方に突出する支持筒35を
そなえ、この支持筒35にロッド９の基部9aが摺動自在に
嵌合している。ロッド９は、その下端部に枢着されてい
る溶接ヘッド３の重量によって、下方に伸長し、前記ロ
ーラ27,27′,29,29′が被溶接物に当接した状態となっ
ている。なお、被溶接物を取り外したときロッド９が支
持筒35から抜け落ちないように、適当な抜け止めを設け
ておくのが好ましい。

主軸６は、機台40に設けられている軸受41によって回動
自在に支持されている。また、回転軸７は支柱40aによ
って支持された軸受41′と機台40の立上り部40bによっ
て支承される。図中42はブッシングである。主軸６に
は、支持装置４の前記支柱32の基部32aが一体に取り付
けられている。また、支柱の基部32aと隣接して、大歯
車43が主軸６に嵌着されている。この大歯車43には、軸
受41上に設置されているモータ44の回転軸45に取り付け
られた小歯車46が噛合している。これらモータ44および
大小歯車43,46によって主軸の回動装置47が構成されて
いる。モータ44と傾斜検出装置31とは電磁スイッチを内
蔵する水平制御装置48を介して接続されており、溶接線
（現に溶接している個所の接線）Ｗが傾斜していると、
該溶接線Ｗが水平に復元する方向に主軸６を回動させる
ようにモータ44を起動し、溶接線Ｗが水平になるとモー
タ44が停止するように構成されている。モータ44の駆動
力は、大小歯車43,46を介し減速して主軸６に伝達され
る。

なお、傾斜検出装置31は、被溶接物とローラの接触面と
の傾斜を効果的に検出することのできるものならどのよ
うなものでもよい。また、傾斜検出装置を図示例のよう
に溶接ヘッド３に取り付けず、溶接部付近の被溶接物に
接触させて傾斜を検出するようにしてもよい。

この溶接装置１の使用に際しては、先ず被溶接物取付板
５に被溶接物を、その中心が取付板５の中心とほぼ一致
するように固定金具、ボルト等の適当な固定手段で固定
する。図示例では、被溶接物が角型鋼管49とその端部に
溶着されるフランジ用角鋼板50である。つぎに、溶接ヘ
ッド３のローラ27,27′,29,29′を被溶接物である角型
鋼管49の外周面の上側に載置し、モータ11を起動する
と、駆動ローラ27,27′が回転するため、被加工物49,50
がローラとの摩擦力によって被溶接物取付板５とともに
回転するので、この状態で溶接電源を投入して溶接を行
なえばよい。

溶接トーチ30を支持する溶接ヘッド３は、伸縮可能なロ
ッド９によって支持されており、しかも支持軸８を中心
として自在に回動することができるので、被溶接物であ
る角型鋼管49のコーナー部にあっても常にローラ27（2
7′）,29（29′）が被溶接物外面に接触し、したがっ
て、溶接トーチ30が溶接個所に対し常に一定の方向に保
たれる。また、傾斜検出装置31と回動装置47の働きによ
って、常に溶接線Ｗに対し一定の角度で上方から下方向
きに溶接を行なうことができるので、全周にわたって良
好な溶接状態が得られる。さらに、被溶接物が溶接ヘッ
ド３側の駆動ローラ27,27′によって回転させられるの
で、常に一定の溶接速度を維持することができる。

この溶接装置では、溶接ヘッドが溶接ヘッド自身の重量
でローラと被溶接物の接触面に押圧された状態になって
おり、しかも各ローラが鋼管49に磁着しているので、溶
接ヘッドが被溶接物から離脱したり位置ずれを生じたり
することがない。場合によっては、溶接ヘッド３を被溶
接物に押し付けるバネを設けておいてもよい。さらに、
駆動ローラ27（27′）と遊動ローラ29（29′）の軸方向
位置をずらし、両者を軸方向視で部分的にオーバラップ
させているので、ローラ軸17,17′の軸間距離をローラ
径よりも小さくすることが可能となり、特に溶接トーチ
用の倣い装置を設けておかなくとも、被溶接面が平面で
ある場合と、曲率半径の小さな曲面である場合とにおけ
る、溶接トーチ30と溶接個所の間の距離の差を小さく抑
えることができるのである。また、主軸６と回転軸７と
が二重軸構造となっているので、軸の長さを長くしても
全体的にコンパクトなものとなっている。

以上の例では、電気溶接を行なう場合について説明した
が、同様な装置を用いてガス溶接や被加工物の溶断を自
動的に行なうこともできる。

なお、図示例では被溶接物の中心軸が水平に保たれてい
るが、これを上下に傾斜させた状態で溶接することがで
きることは云うまでもない。

（発明の効果） 以上に説明した如く、本発明にかかる溶接装置は、溶接
中におけるローラと被溶接物の接触面の傾斜を検出し、
その検出結果に基いてローラと被溶接物の接触面がほぼ
水平になるように鋼管等の周方向の溶接を行なうことが
できるので、溶接状態を常に良好な状態に維持すること
ができる。しかも、機構的に簡単で、種々の被溶接物に
使用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明にかかる溶接装置の一部を断面
であらわした側面図、第３図は一部を切り欠いてあらわ
したその正面図であって、第１図は第３図におけるＡ−
Ａ断面を、また第２図はＢ−Ｂ断面をそれぞれあらわし
ている。第４図（ａ），（ｂ）は溶接法の説明図であ
る。 １……溶接装置、３……溶接ヘッド、４……支持装置、
５……被溶接物取付板、６……主軸、８……支持軸、９
……ロッド、11,44……モータ、17,17′……ローラ軸、
27,27′……駆動ローラ、29,29′……遊動ローラ、30…
…溶接トーチ、31……傾斜検出装置、47……回動装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機台に回動自在に支持された主軸と、該主
   軸を回動させる主軸回動装置と、主軸に対して回転自在
   な被溶接物取付板と、該取付板のほぼ中心に対し相対位
   置変動自在で主軸とともに回動するアームと、該アーム
   に支えられアームに対し回動自在な溶接ヘッドとをそな
   え、該溶接ヘッドには、被溶接物の溶接線に沿って並設
   され溶接中は被溶接物の外面に接触する少くとも１対の
   ローラと、これら１対のローラのうちの少くなくとも一
   方を回転駆動する駆動装置と、溶接線に臨む溶接トーチ
   とが設けられるとともに、溶接中におけるローラと被溶
   接物の接触面の傾斜を検出し、その検出結果に基いてロ
   ーラと被溶接物の接触面がほぼ水平になるように主軸回
   動装置を回動させる傾斜検出装置が付設されていること
   を特徴とする溶接装置。
2. 【請求項２】ローラが磁石でつくられている特許請求の
   範囲第１項記載の溶接装置。
3. 【請求項３】１対のローラが、軸方向視において互いに
   部分的に重なり合うように、両ローラの軸方向位置を交
   互にずらし、かつ両ローラの軸間距離を両ローラの半径
   の和よりも小さくしてなる特許請求の範囲第１項または
   第２項記載の溶接装置。