JPH077028Y2 - ３次元曲面溶接用自動ｍｉｇ溶接装置 - Google Patents

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（２
１）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（３
ｋ）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（３ｈ）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）（１
３′）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（１
６）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Ｍ
ｂ，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３ｈ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１
３′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１３，１
３′，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１００kg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１９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。