JPH072274B2 - 溶接構造ビームの自動溶接装置における被加工材押え装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野： 本発明はＩ形もしくはＴ形断面の溶接構造ビームを自動
溶接して形成する装置における被加工材の押え装置に関
する。

従来の技術： 所要寸法の帯状鋼板を組合わせてＩ形断面等のビームを
溶接する技術については、既に公知である。

特にＩ形断面等の溶接構造ビームを自動溶接しようとす
る技術については、本発明者の先願発明（特開昭61−19
3781号公報参照）によつて知られている。Ｉ形断面のビ
ームなどを溶接によつて製作する場合、フランジ部材と
ウエブ材とを溶接するに際し、当然のことながらフラン
ジ部材に対してウエブ材の接合する端面を密着状態にし
て溶接する必要がある。そのために、連続して供結され
るフランジ部材とウエブ材とは、ローラ等でもつて密接
方向に押圧するようにし、所定の位置で接合個所を連続
して溶接することになる。先願発明においては、圧着ロ
ーラによつて溶接操作位置上方で押圧する方式が提案さ
れている。

解決しようとする課題： 前記した先行技術においては、通常のＩ形断面のビーム
などを自動溶接することを対象としており、したがつて
通常の、すなわちビームのウエブ上下が平行するものに
ついて、円滑に溶接作業が行えるようになつている。

また、溶接時における接合部の密接にのみ重点をおいて
いるため、連続して長尺の製品を製作する場合、局部的
な対策では密接された後での溶接部分に発生する熱応力
が、冷却と共に分散消去せず、局部的に発生して溶接個
所でクラツクが生じたり、ウエブ材に対してフランジ部
材が反り、変形することが避けられず、これを改善する
必要がある。

しかしながら、たとえば第10図に示すような橋梁などの
構造体に使用される切欠きA5部が形成されたウエブA1を
有するビームA0や、勾配の付いたビームA0′など、ウエ
ブの形状が通常のビームのように上下端で連続平行する
ようなものと異なる場合、先行技術の自動溶接装置で
は、押えローラがウエブ材を常時押圧することができ
ず、フランジ部とウエブ材とを密接状態で連続して正し
く溶接することが困難である。したがつて、このような
特殊形状のウエブ材をフランジ材に溶接してビームを形
成するには、人手による溶接に依存せざるを得ず、作業
性が低く、非能率な作業を強いられていた。

本発明にてはこのような問題点を解決するために、溶接
部に対して連続して送られるビーム形成用ウエブ材の上
端面が切欠きによつて断続形状となっていても、あるい
は傾斜面になっていても、何等支障なくフランジ材に対
してウエブ材の接合端面を密接状態にして位置ずれを起
こさないで溶接部分での接合する両者がほぼ均等に加熱
溶着できる条件を維持するようにした被加工材の押え装
置を提供することにある。

課題を解決するための手段： 前述の目的を達成するために、本発明による溶接構造ビ
ームの自動溶接装置における被加工材押え装置は、 基盤上に設けられる受けローラに対向配置されてその受
けローラとの間で被加工材を挟圧する被加工材押え装置
であって、 （ａ）押圧機構により昇降操作される可動フレーム、 （ｂ）この可動フレームの下部に、前記押圧機構による
押圧力付与部を中心に前記被加工材の移送方向の前後に
傾動調整可能に支持される押圧子支持体および （ｃ）この押圧子支持体に対し前記被加工材の移送方向
に沿つて取り付けられる少なくとも二個の押圧子 を備えることを特徴とするものである。

前記押圧子は、前記押圧力付与部に支持軸を有する主押
えローラと、この主押えローラの前後に配される二個の
副押えローラとを有するものとするのが好ましい。

また、この押圧子は、循環移動される無端鎖に取り付け
られる多数の押圧片で構成されていても良い。

さらに、本発明においては、前記押圧子支持体を傾動調
整させる手段として、この押圧子支持体に付設される歯
車片と前記可動フレームに支持される支持軸上の歯車と
を噛合させてなる歯車噛み合い機構と、前記支持軸に付
設されるウオーム歯車と前記可動フレームに支持される
操作軸上のウオームとを噛合させてなるウオーム歯車機
構とを組み込むのが好ましい。

作用： このように構成された本発明の被加工材押え装置では、
被加工材の被溶接部が溶接操作個所に送られるに際し、
フランジ材に対してウエブ材は、溶接される手前位置で
ガイドにより所定位置に合わされて進行する程に、下側
の受けローラと押圧子支持体に取り付けられる押圧子と
による挟圧力で、その下端面を密接して送られる。この
ウエブ材が上側に多数の切欠きを有したものであって
も、少なくとも２個の押圧子がウエブ材端面に接して押
圧力を与えることができるので、溶接により母材に伝導
される熱は、その接合部近傍において均等に伝播し、ウ
エブ材とフランジ材との溶接部近傍での熱膨張による母
材の延びは、ほぼ等しい状態となり、溶接された後も溶
融部が凝固して安定域に近づく区間で挟圧力が付勢され
た状態に保たれることになつて、溶接による熱歪が非常
に少なくなり、ウエブ上側の形状に係わりなく、安定状
態で自動溶接を行うことができる。そして、以後の矯正
操作も簡便となる。もちろん、一方のフランジ材にウエ
ブ材を溶接した後、他方のフランジ材を溶接するに際
し、フランジ材を介してウエブ材に押圧力を加える場合
も、広い範囲で押圧するので、安定した密接状態に保っ
て溶接操作が行える。

また、得ようとするビームのフランジ面が傾斜したもの
となる場合には、それに伴うウエブ材長辺の傾斜に対し
て押圧子の押圧部を傾斜対応させて、かつ押圧機構によ
って追従させることにより、無理なく溶接することがで
きる。この傾斜押圧面を得るに際して、ウオームギヤ機
構と歯車噛み合い機構とにより外部からの調節で任意の
角度に設定することができる。

発明の効果： 本発明によれば、Ｉ形ビーム、あるいはＴ形ビームを溶
接構造で製作するに際し、ウエブの形状が切欠き部を有
するものであっても、また傾斜辺をもつたものであって
も、フランジ材とウエブ材との接合状態を溶接操作の前
後所要区間で、両母材が均等な熱を受け、かつ安全状態
となるまで押圧力が保持されるようにしたことで、手作
業によらねば製作が困難であつた特殊な形状のビームが
自動製作可能になり、合理化に役立つ有用な発明である
といえる。

実施例： 以下本発明を一実施例について図面により説明すれば、
次の通りである。

第１図に示すのは、本発明被加工材押え装置を組込んだ
溶接構造のビーム自動溶接装置の概要図であり、中央に
位置するのが溶接装置１である。この溶接装置１は、Ｉ
形断面（または逆Ｔ形断面）にフランジ材相当の長い平
板とウエブ材の板とを、所定の姿勢に保持して、アーク
溶接されるように、案内支持するガイドローラや、前記
ウエブ材をフランジ部材の中央位置に当接維持する機構
などが組込んである。この溶接装置１のフレーム基盤３
は、そのほぼ中央部下面で基台２上に、被加工物の進行
方向に傾動可能なよう枢支４され、加工処理されたもの
の出口側で基盤３下面と基台２との間に、定常状態に保
つためのバネ４′が介在配設してある。

溶接装置１の上部には、基台２上に、該溶接装置１の傾
動並びに被加工材Ａの進行に支障を来さないよう支柱
５′位置を後部へずらせて架台５が跨設してある。この
架台５上には溶接操作部へのフラツクス供結並びに回収
処理手段７と、溶接機６とを、配分して搭載してある。
被加工材Ａの供給側と送り出し側とには、それぞれロー
ラコンベヤ8,8′が配設してある。

溶接装置１は、第２図ないし第６図にて示すように、前
記したフレーム基盤３上には、被加工材Ａの移動方向に
平行して所要の間隔で一対の基部フレーム11,11が配設
してあり、さらに該基部フレーム11,11上に、被加工材
Ａが内下部を通過できるようにして本体フレーム10が立
設してある。この本体フレーム10の４本の支柱12は、そ
の相対する内側に上下方向のガイドレール13をそれぞれ
沿設してある。被加工材Ａの移動方向の前側位置（第２
図において左側）と後側位置（第２図において右側、以
後これに準じて説明する）とに、それぞれ前記ガイドレ
ール13対によつて案内されて所要高さにセットできる押
圧ローラ支持機構21,21と、この押圧ローラ支持機構21
の昇降フレーム22中央部に取り付けた加圧シリンダ26
（押圧機構）により上下動操作される可動フレーム30と
によつて、該可動フレーム30下部に押圧ローラ機構40及
び被加工材案内用ローラ51とが支持配設され、これらと
フレーム基盤３上に対向して配設した受けローラ60とに
よつて、被加工材Ａを歪の発生が僅少な状態で溶接でき
るようにした被加工材押え装置20を構成して、組込んで
ある。

溶接手段としての溶接トーチ15は、前記した被加工材押
え装置20,20′の中間の位置に、移動する被加工材Ａの
フランジ材とウエブ材との溶接箇所に対向するようにし
て配設されている。

次に上記押え装置20（一方のもので代表して説明する）
の各部について説明する。

押圧ローラ支持機構21は、前記した本体フレーム10の支
柱12,12に沿設したガイドレール13,13に、ガイドローラ
22′群によつて前後左右に振れが生じないで上下方向に
移動案内される昇降フレーム22を主体とし、この昇降フ
レーム22は、本体フレーム10の上部横繋ぎ部材14と下部
横繋ぎ部材14′とに設けてある軸受23′,23′にて垂直
支持されて、被加工材移動路の両側に配設してある一対
のスクリユー軸23,23にて、該昇降フレーム22付設の昇
降移動体24内蔵雌ねじ片24′を介して、所要位置に移動
させて支持できるようになつている。前記各スクリユー
軸23,23は、本体フレーム10の頂部に搭載されたモータ
から、伝達軸25′によつてギヤーボツクス25″,25″を
介し同調して異なる方向に回転するよう、動力が伝えら
れる駆動部25と接続されている。

前記昇降フレーム22は、平行する２本の横梁材を両端部
で繋ぎ部材22″にて繋ぎ、平面視長方形に枠組みした構
造になつている。前記したガイドローラ22′群は、各繋
ぎ部材22″にそれぞれ付設して、ガイドレール13に接触
するようにし、前後左右の振れが生じない状態で案内で
きるようになつている。

加圧シリンダ26は、昇降フレーム22の中央部において、
２本の横梁材間に跨設したブラケツト26″対にてトラニ
オン支持され、ピストンロツド26を下向きに突き出して
いる。

可動フレーム30は、前記昇降フレーム22とほぼ同様の構
造で、両端の支持部材31にガイドローラ32群が付設さ
れ、ガイドレール13に沿って昇降自在な構成であり、そ
の中央部取付片33で加圧シリンダ26のピストンロツド2
6′先端と連結してある。この可動フレーム30の下面中
央にブラケツト41によつて加圧ローラ機構40が取り付い
ている。

加圧ローラ機構40は、第４図ないし第６図にて示すよう
に、ブラケツト41の内側に押えローラ支持アーム42が主
押えローラ43の支持軸43′を介して前後に所要角度で回
動可能に支持され、この押えローラ支持アーム42の前後
両端部に副押えローラ44,44′が各々回転自在に付設さ
れている。前記主押えローラ43、副押えローラ44,44′
はいずれも周面にＶ形溝を形成して、被加工ウエブ材の
上端縁をＶ形溝に受け入れて案内しつつ押圧力を加え得
るようにし、かつフランジ材の上面に対して押圧力が加
えることのできるように平らな周面も備えている。

さらに、押えローラ支持アーム42は、その基部上面に付
設した傾動操作用の歯車片46と、可動フレーム30の下面
に沿って軸受47,47で支持された横軸47′上の歯車46′
とを噛合させて、該横軸47′端付設のウオームギヤ48
と、可動フレーム30に組み込んだ操作軸49上のウオーム
48′とでなるウオームギヤ機構を、該操作軸49端のハン
ドル49′によつて回転させることにより、所要の範囲で
支持軸43′を基準として副押えローラ44,44′の位置を
上下変位させて案内部が被加工材の移動方向に傾斜した
状態で、前記加圧シリンダ26による押圧力を被加工材に
加えることができるようにされている。

なお、押えローラ支持アーム42には、フランジ材のガイ
ドローラが一対付設され、フランジ材の溶接時に案内で
きるようにしてある。

前記した加圧ローラ機構40に対向して基盤３上側に設け
た受けローラ60は、軸受61,61によりその支持軸42に受
支され、該支持軸62は駆動機（図示省略）により、所要
の速度で回転するようにしてある。なお、図面上、受け
ローラ60の上側には、被加工材のウエブ材及びフランジ
部材を両側から挟んで案内する被加工材ガイド機構70が
設けてあり、その案内ローラ位置は、溶接トーチ15の配
置に支障ないようにして、フレーム基盤３に支持れてハ
ンドル72操作で回転するスクリユー軸71,71により、両
側から調節するようになつている。

基盤３の本体フレーム10前方位置には、溶接後の加工材
を矯正するローラ装置９が配設されている。

上記したような構成の被加工材押え装置20は、作業に先
立って、被加工材Ａの高さ寸法に応じ、まず押圧ローラ
支持機構21の駆動部モータを起動して、スクリユー軸2
3,23を回転させ、これに螺合する雌ねじ片24′内蔵の昇
降移動体24を介して昇降フレーム22を、上下方向に所要
高さまで移動させる。この昇降フレーム22の移動位置
は、加圧ローラ機構40によつて被加工材Ａのウエブ材A1
上縁（もしくはフランジ部材上面）を押圧できる高さに
合わせる。

この被加工材Ａが第10図（イ）で示すようなウエブ材A1
の上面に切欠きA5を有したものを溶接してビームA0を作
成する場合、フランジ材A2とウエブ材A1とを準備して、
ローラコンベア８によつて溶接装置１に送り込まれる
と、先ず進行方向の手前側の押え装置20における加圧ロ
ーラ支持機構21の加圧シリンダ26を作動させて、加圧ロ
ーラ機構40における各押えローラ43,44,44′を被加工ウ
エブ材A1の上面に当接させる。これに合わせて案内用ロ
ーラ51,51を、被加工ウエブ材A1の上部を移動中心に位
置するように挟持させる。この際被加工フランジ材A2の
下部は被加工材ガイド機構70によつて所定位置で移動す
るよう案内されている。

このようにして所定位置に案内保持された被加工ウエブ
材A1は、加圧シリンダ26による押圧力で各押えローラ4
3,44,44′とその下側の受けローラ60とにより挟圧され
て、受けローラ60に伝達される駆動力によつて前進す
る。フランジ材A2に対してウエブ材A1は、前記したよう
に上側に切欠きA5を有しているが、加圧ローラ機構40が
複数の押えローラ43,44,44′を直列に備えているので、
第７図に示すように、少なくとも２個の押えローラがウ
エブ材A1の上端に接して押圧力を維持することができ、
加圧ローラ機構40による押圧力で密接して、先端部が溶
接位置に移行して公知の手段で溶接トーチ15からのアー
クにより溶接される。

この溶接位置を通過すると、待機していた後側の押圧ロ
ーラ装置20′が前側の押圧ローラ装置20と同様にして、
その加圧シリンダ26による推力で加圧ローラ機構40の各
押えローラが被加工ウエブ材A1の上側に押圧力を継続し
て加え、挟圧しながら受けローラ60側からの動力伝達で
溶接されたビーム部分を前進させる。この後側の押圧ロ
ーラ装置20′が作動を開始すると、前側の押圧ローラ装
置20とによつて、被加工材Ａのフランジ材A2とウエブ材
A1との接合部が密接状態に維持される。このようにする
ことで、溶接によつて母材に伝導される熱が、その接合
部近傍で均等に伝播し、溶接前部分では両者がほぼ均等
に加熱状態に保たれて溶接部に進行する。また溶接され
た後は、徐冷される間に挟圧力を受けて移動することに
なる。

したがつて、被加工材Ａのフランジ材A2とウエブ材A1と
は、ウエブ材A1の上辺が切欠きA5によつて断続する形状
になつていても、溶接直前位置から溶接された後の加圧
位置までの区間で、ほぼ一体化した状態に挟圧されて移
動し、そのまま徐冷されることになるので、熱は接合部
の周辺で均等に分散伝播し、接合する両部材間に熱膨張
差などが生じることもなく、熱歪の発生が著しく減じ
る。それ故後側の押圧ローラ装置20′の挟圧位置から離
れた場所で矯正ローラ装置９により、残留歪を軽く矯正
するだけで、曲がりのない製品（または半製品）に仕上
げられて送り出し側のローラコンベヤ８′上に移行す
る。もちろん熱応力による歪が残留しないので、溶接箇
所でのクラツクの発生もない。なお、前後両被加工材押
圧ローラ装置20,20′′は独立して設けてあるので、被
加工材Ａ溶接操作とその後の状況に応じて、個々にその
押えローラ群による押圧力を設定し、最適の状態となる
ようにすればよい。

以上はウエブ材A1が切欠きA5を有した場合について説明
したが、たとえば第10図（ロ）で示すようにビームA0′
の全体が勾配を有するものを製作する場合には、被加工
材押え装置20,20′における加圧ローラ機構40を加圧す
るビームの勾配に合わせて傾斜させ、使用する。加圧ロ
ーラ機構40の各押えローラ43,44,44′の位置を変位させ
るには、可動フレーム30に付設されている操作軸49をハ
ンドル49′の回動操作で回転させ、該操作軸49上のウオ
ーム48′とウオームギヤ48との噛合により、該ウオーム
ギヤ48が取り付く横軸47′上の歯車46′にて、これに噛
合する歯車片46を介して押えローラ支持アーム42を、支
持軸43′を基準にして所要角度に傾動させることができ
る。

このようにして前後両被加工材押えウオーム20,20′
は、所要角度に副押えローラ44,44′が変位して、両押
えローラ44,44′の接線上で被加工ウエブ材もしくはフ
ランジ材が接触するようにして、以後は被加工材が移動
するのに応じ、加圧シリンダ26による押圧力を付加しつ
つ押圧ローラ支持機構21を、その昇降駆動部25を作動し
て徐々に上昇させることにより、あるいは下降させるこ
とにより、第８図に示すような傾斜状態でのウエブもし
くはフランジに押圧力を加えて溶接作業ができることに
なる。同様にして、ウエブ材A1が上端傾斜で切欠きA5を
備えているものにても、上記と同様に加圧ローラ機構40
を傾けて押圧操作することがきる。

また、本発明にては、前記した複数の押えローラにて構
成された加圧ローラ機構40に代えて、第９図に概要図で
示すように、鎖車55,56,55に巻掛けて循環移動する無端
状のチェン57に多数の押圧片58を取り付けた加圧機構4
0′を採用することもできる。この形式において、各押
圧片58には前記押えローラ43,44,44′と同様にＶ形溝を
設け、ウエブ材A1の上端部を受け入れて案内支持するこ
とができるようにしておく。このように形成した方式に
おいて、押圧片58の代わりに、小形のローラをチエンに
よつて連鎖するようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を備えた溶接構造ビームの自動溶接
装置の概要図、第２図は本考案装置組込み要部の一部縦
断正面図、第３図は第２図のIII−III視図、第４図は加
圧ローラ機構の要部縦断面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ
視図、第６図は第４図の要部の平面図、第７図及び第８
図は作動態様を示す図、第９図は加圧機構の別例図、第
10図は取り扱う特異な形状のビームの一例を示す図であ
る。 １……溶接装置、２……基台 ３……基盤、8,8′……ローラコンベヤ 10……本体フレーム、11……基部フレーム 12……支柱、13……ガイドレール 14……上部横繋ぎ部材、14′……下部横繋ぎ部材 15……溶接トーチ 20……前側の被加工材押え装置 20′……後側の被加工材押え装置 21……押圧ローラ支持機構、22……昇降フレーム 22′,32……ガイドローラ、23……スクリユー軸 24……昇降移動体、25……駆動部 26……加圧シリンダ、26′……ピストンロツド 30……可動フレーム、31……支持部材 33……中央部取付片、34,41……ブラケツト 40……加圧ローラ機構、40′……加圧機構 42……押えローラ支持アーム 43……主押えローラ、43′……支持軸 44,44′……副押えローラ、46……歯車片 46′……歯車、47……軸受 47′……横軸、48……ウオームギヤ 48′……ウオーム、49……操作軸 51……案内用ローラ、55,56……鎖車 57……チエン、58……押圧片 60……受けローラ、61……軸受 62……支持軸 70……被加工材ガイド機構、Ａ……被加工材 A1……ウエブ材、A2……フランジ材 A5……切欠き

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基盤上に設けられる受けローラに対向配置
   されてその受けローラとの間で被加工材を挟圧する被加
   工材押え装置であって、 （ａ）押圧機構により昇降操作される可動フレーム、 （ｂ）この可動フレームの下部に、前記押圧機構による
   押圧力付与部を中心に前記被加工材の移送方向の前後に
   傾動調整可能に支持される押圧子支持体および （ｃ）この押圧子支持体に対し前記被加工材の移送方向
   に沿って取り付けられる少なくとも二個の押圧子 を備えることを特徴とする溶接構造ビームの自動溶接装
   置における被加工材押え装置。
2. 【請求項２】前記押圧子が、前記押圧力付与部に支持軸
   を有する主押えローラと、この主押えローラの前後に配
   される二個の副押えローラとを有するものである請求項
   １に記載の溶接構造ビームの自動溶接装置における被加
   工材押え装置。
3. 【請求項３】前記押圧子が、循環移動される無端鎖に取
   り付けられる多数の押圧片である請求項１に記載の溶接
   構造ビームの自動溶接装置における被加工材押え装置。
4. 【請求項４】前記押圧子支持体を傾動調整させる手段と
   して、この押圧子支持体に付設される歯車片と前記可動
   フレームに支持される支持軸上の歯車とを噛合させてな
   る歯車噛み合い機構と、前記支持軸に付設されるウオー
   ム歯車と前記可動フレームに支持される操作軸上のウオ
   ームとを噛合させてなるウオーム歯車機構とが組み込ま
   れている請求項1,2または３に記載の溶接構造ビームの
   自動溶接装置における被加工材押え装置。