JPH0839242A - 溶接方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接トーチを搭載した溶接台車が被溶接構造
物の構成部材に当って溶接線全線の溶接が妨げられたり
することがなく、狹隘な場所でも自動溶接が可能で、セ
ッティングが容易な自動溶接方法と装置を提供する。 【構成】 溶接面１の上方を、下端が溶接面に接する直
立桿６により溶接面と一定の距離を保って、溶接面上の
溶接線と平行に溶接台車８を案内レール９に沿って移動
させ、溶接点が溶接台車により上記一定の距離を保って
下方に位置する如く溶接台車８に支持された溶接トーチ
５により上記溶接線を溶接する。案内レール９は基端を
水平旋回接手を介して支持し、自由端を吊具２３で吊り
上げ直立桿は小さい押圧力で溶接面に追随し、かつ溶接
台車は倣い手段２６により溶接線に倣って移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接面が水平になるよ
うに保持された被溶接物の溶接線を下向き姿勢で自動溶
接する溶接方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼構造物の溶接線を自動溶接する方法と
しては、走行台車に溶接トーチを搭載した自動走行溶接
台車を溶接線に沿って設けられた仮設案内レール、ある
いは隅肉溶接の場合は一方の母材に案内させて走行さ
せ、自動溶接を行なう方法が最も普及した方法である
が、一般に、自動走行溶接台車は溶接トーチに較べて大
形で、被溶接構造物の溶接線に構造部材、例えばフラン
ジや補強材が交差する部分では、溶接台車がこれらの構
造部材につかえて自動溶接することができない部分が発
生したり、溶接台車を支持するに足る走行面が得られな
い場合がある等、自動化が妨げられてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来鋼構造
物の自動溶接に広く採用されている上記の自動走行溶接
台車による自動溶接の上記の問題点にかんがみ、溶接線
と交わる構造部材等により溶接が妨げられたり、狭あい
な部分でも溶接トーチの高さや姿勢を変える必要がない
自動溶接方法及びこれを実施するための溶接方法を提供
することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の溶接方法は、溶接面の上方を、該溶接面と
一定の距離を保って、溶接面上の溶接線と平行に溶接台
車を案内して移動させ、溶接点が溶接台車より上記一定
の距離を保って下方に位置する如く溶接台車に支持され
た溶接トーチにより上記溶接線を溶接することを特徴と
する。

【０００５】この溶接方法を実施するための本発明の溶
接装置は、溶接面の上方に被溶接物の溶接線と平行に水
平に一直線に延設された案内レール、該案内レールを鉛
直方向に移動させる昇降手段、該昇降手段を上記案内レ
ールの延設方向と水平面内で直交する方向に移動させる
手段、上記案内レールに沿って走行し、被溶接物と一定
の距離を保つための保距手段と、上記一定の距離だけ下
方に溶接点がくるように支持された溶接トーチとを有す
る溶接台車、該溶接台車を上記案内レールに沿って移動
させる移動手段、上記溶接台車を被溶接物の溶接線に倣
わせる倣い手段を有し、上記の水平に設けられた案内レ
ールは、基端部を水平面内での回転及び鉛直面内での回
転を許容する接手を介して上記の昇降手段に結合された
揺動レバーであり、その自由端に、該案内レール及び保
距具、溶接トーチを含む溶接台車の自重による下向きの
力を減殺する上向きの付勢力を有する吊上げ手段を設け
たことを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記の本発明によれば、溶接トーチを支持する
溶接台車は溶接面と一定の距離を保って溶接面の上方を
溶接線と平行に案内され移動されるので、溶接面の近傍
を移動するのは溶接トーチの先端部と保距具の下端のみ
であり、溶接線と交差する構造部材が溶接の妨げになら
ず、溶接線の全線の自動溶接が可能となる。

【０００７】溶接台車は、これを水平に一直線上を案内
する案内レール、この案内レールを鉛直方向に移動させ
る昇降手段及びこの昇降手段を水平面内で案内レールの
延設方向と直交する方向に移動させる手段により、ｘ，
ｙ，ｚの空間直交座標で定義される任意の空間位置に移
動可能であり、被溶接物の溶接線の真上に水平案内レー
ルが位置し、溶接面に保距具の下端及び溶接トーチの溶
接点が接する高さになるように保持し、倣い手段によ
り、溶接台車を溶接線に倣って移動させる。水平案内レ
ールの基端は水平面内及び鉛直面内での回転を許容する
接手により保持されているので、実際の溶接線のｘ軸及
びｚ軸との角度のずれは、案内レールの水平面内及び鉛
直面内での揺動により容易に補正することができる。し
たがって案内レールの位置決めも精度高く行う必要はな
く、作業が容易になる。

【０００８】案内レールは自由端を上向きの付勢力を持
つ吊上げ手段により吊上げられているので、保距具下端
及び溶接トーチ下端に過大な力が作用することはなく、
又溶接台車は案内レールに支持されているので溶接トー
チ又は保距具の下端が溶接面を外れた時にも溶接トーチ
又は保距具が急激に落下して損傷することは防止され
る。

【０００９】上述の溶接装置を複数台一直線に延設され
たレール上に上述の水平案内レールがこれと直交するよ
うに移動可能に設け構造物の長手方向を該レールの延設
方向に平行に設置することにより、構造物の長手方向に
直交する複数の溶接線を同時に溶接することを可能とし
た多点同時溶接装置が得られる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面に基づいて詳
細に説明する。

【００１１】図１及び図２は本発明の溶接装置の実施例
を示す図である。図において、被溶接材の例として、鉄
構物に多く使用されているＨ断面構造物が選ばれてい
る。Ｈ断面構造物は、ウェブ１、フランジ２及び補強材
３より構成されており、こゝで本発明の溶接装置が対象
とするのは、補強材３の両面とウェブ１との隅肉溶接４
である。この溶接に関しては、従来の溶接台車をウェブ
１上に直接載置して補強材３をガイドとして走行させ、
溶接台車に固定した溶接トーチにより溶接する方法で
は、溶接線４の端部に接近すると溶接台車がフランジ２
につかえて進ませることができず全線自動溶接ができな
かったものである。

【００１２】本実施例の溶接装置では、溶接トーチ５を
支持する溶接台車８は、溶接面を走行するのではなく、
溶接面の上方所定の距離に、溶接線４に平行に設けられ
た案内レール９に沿って移動可能となっている。上記の
所定の距離を保持するための保距具として、先端に設け
た車輪やボールポイント等の接触ポイントにより溶接面
を転動又は滑動し、上端が溶接台車８に固定された直立
桿６が使用されている。溶接トーチ５はその溶接点が溶
接面上の溶接線を辿るように、直立桿６に固定されてい
る。

【００１３】この実施例では、直立桿６は図２に詳細に
示すように、溶接台車８に結合された１本の部分と、下
端が溶接面に接する２本の脚部６’とを補強材３を跨ぐ
水平桿で結合して構成され、補強材３の両側とウェブと
のすみ肉溶接を行なうための２本の溶接トーチ５が上記
水平桿に固定されている。さらに水平桿の中央に固定さ
れ下方に延びた桿の下端には、補強材３の上端縁に係合
して転動する倣い車輪２６が設けられている。

【００１４】溶接台車８の上側と下側には夫々走行方向
前後２個所に車輪８’が設けられ、これらは夫々案内レ
ール９の上下両面に設けられた案内溝９’に転動可能に
嵌合している。案内レール９には長手方向に概ね全長に
亘って電動機１０により、自身の軸心の回りに回転する
送りねじ軸１１が設けられ、溶接台車８に設けられた図
示しないナットに螺合し、電動機１０により送りねじ軸
１１を回転させることにより、溶接台車８を案内レール
９に沿って移動させることができるようになっている。
尚、溶接台車の駆動機構としては、案内レール９にラッ
クを固定し、溶接台車８上に設けた電動機で上記ラック
に噛合うピニオンを回転させる等、公知の種々の手段を
使用することができる。

【００１５】案内レール９は、図１に示す如く、溶接方
向に対して直交する方向に設けられたレール１３上を電
動機１４により駆動される台車１２上に立設された支柱
１５の上端に設けられた電動機１７により回転するねじ
棒１８に螺合するナットが固定されて支柱１５に沿って
上下方向に移動する上下移動体１６に、水平旋回接手１
９及び垂直回転接手２０を介して結合されている。

【００１６】溶接台車８の動きは直立桿６を介して溶接
トーチ５に伝えられる。レール９を傾けると溶接トーチ
にもその傾角が伝えられ、トーチに傾きを与えることが
できる。

【００１７】支柱１５の上端付近には水平旋回接手２２
を介してジブクレーン２１が取付けられており、ジブク
レーン２１の先端と案内レール９の先端との間に吊具２
３が設けられている。吊具２３は、溶接トーチ５、保距
具６を含む溶接台車の自重及び案合レール９の自重によ
る下向きの力を減殺する方向の付勢力を有し、これによ
り、保距具６の下端は小さい押圧力で溶接面に追随して
離れることなく円滑に移動し、常に溶接トーチ５の溶接
点を溶接線に一致させるように保持することができるよ
うになる。

【００１８】又、溶接点が溶接面から外れた場合にも溶
接台車、案内レールの自重による下向きの力は吊具２３
により減殺されるので急激に落下して溶接トーチや保距
具を破損することが防止される。

【００１９】倣い車輪２６は補強材３に確実に倣うよう
にするため、補強材３を両側から挾む挾みローラとした
り、補強材３の一面に吸着して転動する磁化ローラとす
るのがよい。

【００２０】なお、図中の２４は溶接トーチ５に案内さ
れ、溶接部に溶接芯線や溶剤の供給を行なう供給ライ
ン、２５はワイヤ・フィーダを含む溶接材料の供給端末
を示す。 以上の構成により、溶接面に接するのは溶接
トーチの先端と保距具の先端のみとなり、溶接線と交差
する部材が溶接を妨げることがなくなり、溶接線の全線
に亘って自動溶接が可能となる。

【００２１】一般に補強材とウェブの溶接と、ウェブと
フランヂの溶接は交叉を避ける場合が多く、トーチや直
立桿の形状が端部の溶接の妨げとなることは少ないが、
若し必要なら案内レールを傾けるか、直立桿を傾ける機
構で溶接の死角を排除することができる。

【００２２】案内レールの基端は、水平面内及び鉛直面
内での回動を許容する接手により、上下移動体１６に結
合されかつ案内レール９は吊具により僅かに下向きの力
が残るようにされているので、保距具及び倣い車輪によ
り溶接トーチの溶接点が上下方向、及び溶接線と直行す
る方向に変化しても容易に追随することができ、又、被
溶接材の溶接線と案内レールの方向を厳密に一致させる
必要がなくなる。

【００２３】以上、説明したように本発明の方法は、溶
接線４に対し溶接トーチ６を担持した溶接台車８を、溶
接面の上方に設けた案内レール９により案内するもので
あるが、すみ肉溶接や突合せ溶接の多層盛り、ウイービ
ング溶接に対しては、多層盛りの場合は溶接線に対して
上下方向と左右に溶接トーチを予め位置決めを行ない、
ウイービングに対してはウイービングの機構を溶接台車
と溶接トーチに間に挿入するか、前記の溶接トーチの２
方向の位置決めを溶接中連続制御することにより可能と
なる。最も一般的な手段としては２軸の位置決め制御で
ある。従来の技術としての５〜６軸の多関節ロボットに
よる各リンクの座標系連続制御は、制御論理は難解で機
構も複雑であり、毎度テイーチングによる入力を必要と
するが、本発明の方法では案内レール方向とそれに直行
する２軸を合わせたｘｙｚ直交３軸の位置決めで制御も
単純である。

【００２４】被溶接物の例として図１、図２に示したＨ
断面の建築や橋梁ガーダーなどの梁構造の補強材の溶接
や建築構造における柱大組時の柱と仕口構造の溶接のよ
うに、溶接個所が長手方向に間隔を置いて多く散在して
いる場合は、溶接装置を長手に多数配置して同時に溶接
を行なうようにすれば、省力化、加工時間の短縮に絶大
な効果が得られる。図３は、Ｈ断面構造物の複数の補強
材３とウエブ１の隅肉溶接を同時に行う多点同時溶接装
置の例を示す図である。

【００２５】この装置では、被溶接物３０は搬送レール
３１上を走行する搬送台車３２に、長手方向を搬送方向
に一致させて、溶接加工位置に搬送されてくる。搬送レ
ール３１に平行に、溶接装置移動用レール３３が設けら
れている。このレール３３上には、溶接装置３４が複数
台載置されている。溶接装置３４は、概ね図１、図２に
より説明した装置と同一の構成であり、同一の機能を有
する部材には同一の符号を符し、説明は省略する。尚、
図３の溶接装置では、溶接材料供給端末２５に溶接ワイ
ヤリールが設けられている。

【００２６】被加工物３０の溶接線の位置に合せて溶接
装置３４を走行電動機１４によりレール３３上を移動さ
せて設置する。こうして、被溶接物３０の複数の溶接線
を同時に溶接することが可能となる。

【００２７】以上説明した各実施例では、溶接装置の案
内レール９及びジブクレーン２１を支持する支柱１５は
地上に敷設したレール１３上を走行する台車１２上に立
設するものとしたが、支柱は必ずしも地上を走行する台
車に立設するものとは限らず、工場建物の天井桁や柱に
支持された梁に移動可能に吊下げて設けることも可能で
ある。

【００２８】図４は、天井に設けられた梁３５に溶接装
置の支柱１５を吊下げて設けた溶接装置の一例を示す図
である。図４において、図１と同一の機能を有する部材
には同一の符号が付されている。支柱１５の上端を取付
ける台車３６上には走行電動機３７が搭載され、梁３５
の下側フランジの上面に敷設された台車レール３８上を
転動する車輪３９を駆動する。その他の構成は図１と異
るところはない。

【００２９】図５は、図４で説明した天井梁から吊下げ
た支柱を有する溶接装置４０を複数台、被溶接物の長手
方向と平行に延設された梁３５に取付けて構成された多
点同時溶接装置の一例を示す図である。溶接時の作用は
既に述べた各実施例と同様である。このように天井から
溶接装置を吊下げて設けることにより、地上の機器の配
置が簡素になり、機材の搬送、作業員の往来が容易にな
る。

【００３０】図３及び図５に夫々示す実施例では、被加
工物の搬送方向は被加工物の長手方向に一致させている
が、被加工物の搬送方向はこれに限られるものではな
く、長手方向に直角方向であっても差支えない。

【００３１】

【発明の効果】以上の如く、本発明によれば、溶接台車
を直接溶接平面に搭載せず、空間の案内レールにあず
け、溶接トーチとそれを支持する直立桿のみを溶接部に
近付けるので、溶接部の周辺形状が溶接の妨げにならな
い。更に、案内レールを吊具で吊上げることにより溶接
トーチの高さを保持するため下端を溶接平面に倣わせる
直立桿の移動が円滑になり、又直立桿が溶接平面を外れ
ても溶接トーチに大きな力が掛かったり、急激に落下す
ることを防止することができる。

【００３２】装置全体は直交座標系に即した形状である
が、案内レールの取付部は水平回転および垂直回転接手
より構成され、溶接線に対し上下方向については直立桿
により、左右方向については案内となる部材に係合する
横方向の倣い機構により溶接線に倣うことができるの
で、案内レールの位置決めも厳密さを要しない。

【００３３】多層溶接、およびウイービング溶接につい
ては、溶接台車上に設けた溶接線に対し、上下及び左右
方向の２軸位置決め制御による位置決めと、溶接速度と
溶接の起点および終点の指示についての制御軸を加えて
３軸数値制御で簡単に自動化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶接装置の実施例を示す正面図であ
る。

【図２】その要部の構成を詳細に示す斜視図である。

【図３】その溶接装置を複数台使用した多点同時溶接装
置の一例を示す斜視図である。

【図４】本発明の溶接装置の他の実施例を示す正面図で
ある。

【図５】その溶接装置を複数台使用した多点同時溶接装
置の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 溶接平面となるウエブ ２ 溶接の障碍となるフランジ ３ 補強材 ４ 溶接線 ５ 溶接トーチ ６ 溶接トーチの保持機構（直立桿） ７ 接触ポイント ８ 溶接台車 ９ 溶接台車の案内レール １０ 電動機 １１ ねじ棒 １２ 走行台車 １３ 台車レール １４ 走行電動機 １５ 支柱 １６ 上下移動体 １７ 上下移動用電動機 １８ ねじ棒 １９ 案内レールの水平旋回接手 ２０ 案内レールの垂直回転接手 ２１ シブクレーン ２２ シブクレーンの旋回接手 ２３ 案内レールの先端吊具 ２４ 溶接材料の供給ライン ２５ 溶接材料の供給端末 ２６ 倣い車輪 ３０ 被溶接物 ３１ 搬送レール ３２ 搬送台車 ３３ 溶接装置移動用レール ３４ 溶接装置 ３５ 梁 ３６ 台車 ３７ 走行電動機 ３８ レール ３９ 車輪 ４０ 溶接装置

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成４年１１月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 37/02 Ｂ Ｃ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接面が水平になるように保持された被
   溶接物の溶接線を下向き姿勢で自動溶接する溶接方法に
   おいて、 溶接面の上方を、該溶接面と一定の距離を保って、溶接
   面上の溶接線と平行に溶接台車を案内して移動させ、溶
   接点が溶接台車より上記一定の距離を保って下方に位置
   する如く溶接台車に支持された溶接トーチにより上記溶
   接線を溶接することを特徴とする溶接方法。
2. 【請求項２】 溶接面が水平になるように保持された被
   溶接物の溶接線を下向き姿勢で自動溶接する溶接装置に
   おいて、 溶接面の上方に被溶接物の溶接線と平行に水平に一直線
   に延設された案内レール、 該案内レールを鉛直方向に移動させる昇降手段、 該昇降手段を上記案内レールの延設方向と水平面内で直
   交する方向に移動させる手段、 上記案内レールに沿って走行し、被溶接物と一定の距離
   を保つための保距手段と、上記一定の距離だけ下方に溶
   接点がくるように支持された溶接トーチとを有する溶接
   台車、 該溶接台車を上記案内レールに沿って移動させる移動手
   段、及び上記溶接台車を被溶接物の溶接線に倣わせる倣
   い手段を有し、 上記の水平に設けられた案内レールは、基端部を水平面
   内での回転及び鉛直面内での回転を許容する接手を介し
   て上記の昇降手段に結合された揺動レバーであり、その
   自由端に、該案内レール及び保距具、溶接トーチを含む
   溶接台車の自重による下向きの力を減殺する上向きの付
   勢力を有する吊上げ手段を設けたことを特徴とする溶接
   装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の溶接装置の複数台がこ
   れらの溶接装置の水平案内レールと直交する方向に一直
   線上に延設されたレール上を移動可能に設けられ、長手
   方向を該レールの延設方向に平行に設置された被溶接物
   の長手方向に直交する複数の溶接線を同時に溶接するこ
   とを可能とした多点同時溶接装置。