JPH09206942A

JPH09206942A - トーチ可動支持装置

Info

Publication number: JPH09206942A
Application number: JP3545496A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Uemura; 武植村; Genichi Uemura; 元一植村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1996-01-29
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】被溶接体が比較的厚く、広範囲にわたる溶接
においても、溶接作業時間と労力が大幅に削減できると
ともに、機械装置自体は比較的簡単な構成で済み、操作
及びメンテナンスが極めて容易で、比較的安価に提供で
きるトーチ可動支持装置を提供する。【解決手段】トーチ２１を所定の角度及び位置状態に
保持するとともに必要に応じて回動させることができる
トーチ保持ユニット６、被溶接部の形状に沿ったナライ
動作をさせるためのナライセンサ９、ナライセンサ９に
連動され被溶接部に接触することによって被溶接部の形
状を伝達するセンサアーム８が配設されているととも
に、前記センサアーム９に連動して前後動するスライド
ユニット５と、このスライドユニット５を上下動させる
上下リフトユニット４とを支持フレームを介して一体に
して所定の場所に据付けることができるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トーチ可動支持装
置に関するものであり、特に、溶接または切断用のトー
チを所定の位置に保持するとともに、ナライ動作によっ
て被溶接部の形状等に合わせてトーチを適宜可動させる
ことができるトーチ可動支持装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鋼材等に対しての溶接または
切断の作業は、専門の技術を持った作業者によって所定
の機械装置を使用して行なわれている。溶接に関して
は、代表的なものとしてアーク溶接があり、その中でも
ガスを使用したものについて説明すると、例えば、ま
ず、作業者はガスの混合及び制御をさせるためのトーチ
と呼ばれる溶接用の器具を持ち、溶接用防護面で顔面を
覆い、トーチ先端部分を鋼材の所定位置に接近させて金
属を溶解させ鋼材等を溶接する。また、金属の切断等に
ついても、作業者がそのような器具を持って作業するも
のとして、略同様の状態で作業がなされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のよう
に、専門の技術を持った作業者によって溶接等を行う場
合、被溶接体である鋼材が鋼板等のように比較的薄く、
溶接する範囲も少いものであれば、時間と労力は比較的
少なく済むが、鋼板等が比較的厚く、広範囲にわたる溶
接については、極めて時間と労力がかかっていた。

【０００４】例えば、シールド工法によるトンネル掘削
作業の壁面や機械等を支持するための、鋼板または鋼材
を組立てるには溶接によって行なわれているが、このよ
うな場合の被溶接体である鋼板等の厚さは、３０cm乃至
４０cmと極めて厚いため、幾層にも重ねて溶接されてい
た。また、構造物自体も大がかりであることから、広範
囲にわたる溶接が必要とされ、加えて、そのような場所
は比較的作業しにくいため、莫大な労力と時間がかかっ
ていた。現代は、トンネル掘削作業自体は、機械が行う
ため極めて効率よく作業を進めることができるが、その
補強用の鋼板壁面等を溶接する作業によって作業が遅延
することもあった。

【０００５】また、そのようなことから、トーチを先端
に備え、様々なセンサ及びＣＰＵによって動作を自動制
御することができる溶接ロボットも開発され存在する
が、そのような溶接ロボットは、機械装置の内容が極め
て精密且つ複雑であるため、操作及びメンテナンスが困
難で、操作技術の習得や故障した場合の修復には長時間
かかっており、しかも、極めて高価なものであった。さ
らに、溶接ロボットの設置位置及びトーチ位置の初期設
定は、結局人間が行なわなくてはならず、完全に自動化
するには莫大な費用がかかり、大規模な装置となってい
た。

【０００６】そこで、本発明は、被溶接体が比較的厚
く、広範囲にわたる溶接においても、溶接作業時間と労
力が大幅に削減できるとともに、機械装置自体は比較的
簡単な構成で済み、操作及びメンテナンスが極めて容易
で、比較的安価に提供できるトーチ可動支持装置の提供
を課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明にかかる
トーチ可動支持装置は、トーチを所定の角度及び位置状
態に保持するとともに必要に応じて回動させることがで
きるトーチ保持ユニットと、被溶接部の形状に沿ったナ
ライ動作をさせるためのナライセンサと、前記ナライセ
ンサに連動され被溶接部と同形状の被接触面に接触する
ことによって被溶接部の形状を伝達するセンサアーム
と、前記トーチ保持ユニット、前記ナライセンサ及び前
記センサアームが配設されているとともに前記センサア
ームに連動してスライド移動するスライドユニットと、
前記スライドユニットを所定の場所に据付けることがで
きる支持フレームとを備えたものである。

【０００８】したがって、請求項１の発明のトーチ可動
支持装置によれば、被溶接部に沿った自動のナライ動作
ができるとともに、被溶接部に沿った自動溶接作業がで
きる。

【０００９】請求項２の発明にかかるトーチ可動支持装
置は、トーチを所定の角度及び位置状態に保持するとと
もに必要に応じて回動させることができるトーチ保持ユ
ニットと、被溶接部の形状に沿ったナライ動作をさせる
ためのナライセンサと、前記ナライセンサに連動され被
溶接部と同形状の被接触面に接触することによって被溶
接部の形状を伝達するセンサアームと、前記トーチ保持
ユニット、前記ナライセンサ及び前記センサアームが配
設されているとともに前記センサアームに連動してスラ
イド移動するスライドユニットと、前記スライドユニッ
トを前記スライドユニットのスライド移動方向とは相違
する方向にスライド移動させるリフトユニットと、前記
スライドユニット及びリフトユニットを一体にして所定
の場所に据付けることができる支持フレームとを備えた
ものである。

【００１０】したがって、請求項２の発明のトーチ可動
支持装置によれば、被溶接部に沿った自動のナライ動作
ができるとともに、被溶接部に沿った自動溶接作業がで
きるだけでなく、リフトユニットによってスライドユニ
ット全体をスライドユニットのスライド移動方向とは相
違する方向にスライド移動させることができる。

【００１１】請求項３の発明にかかるトーチ可動支持装
置は、請求項２のリフトユニットが、電動モータによっ
てスライド動作及び固定できるものである。

【００１２】したがって、請求項３の発明のトーチ可動
支持装置によれば、電動モータによって、スライドユニ
ット全体の位置を調節することができる。また、スライ
ドユニットのスライド移動方向とは相違する方向にトー
チのウィービング動作をさせることもできる。

【００１３】請求項４の発明にかかるトーチ可動支持装
置は、請求項２または請求項３のリフトユニットが、被
接触部の形状に沿ったナライ動作をさせるための第２の
ナライセンサと、前記第２のナライセンサに連動され被
接触部に接触することによって被接触部の形状を伝達す
る第２のセンサアームとを備えているとともに、前記第
２のセンサアームに連動してスライド移動するものであ
る。

【００１４】したがって、請求項４の発明のトーチ可動
支持装置によれば、被溶接部に対して二方向についてナ
ライ動作の設定ができ、三次元的な被溶接部に沿った自
動のナライ動作ができるとともに、三次元的な被溶接部
に沿った自動溶接作業ができる。

【００１５】請求項５の発明にかかるトーチ可動支持装
置は、請求項４の第２のナライセンサ及び前記第２のセ
ンサアームと前記リフトユニットの制御は、センサによ
る自動制御と、所定のスイッチ操作による手動制御とに
切替えることができるものである。

【００１６】したがって、請求項５の発明のトーチ可動
支持装置によれば、必要に応じてリフトユニットの自動
ナライ動作を手動作業に適宜切換えることができる。

【００１７】請求項６の発明にかかるトーチ可動支持装
置は、請求項４または請求項５のいずれかのリフトユニ
ットの第２のセンサアームが、被接触部の形状に応じて
延長または短縮できるものである。

【００１８】したがって、請求項６の発明のトーチ可動
支持装置によれば、リフトユニットとナライ動作用の被
接触面との位置に多少の距離差があってもナライ動作の
設定ができる。

【００１９】請求項７の発明にかかるトーチ可動支持装
置は、請求項２乃至請求項６のいずれかのリフトユニッ
トのスライド移動方向が、スライドユニットのスライド
方向と直交するものである。

【００２０】したがって、請求項７の発明のトーチ可動
支持装置によれば、リフトユニットによってスライドユ
ニット全体をスライドユニットのスライド移動方向と直
交する方向にスライド移動させることができる。

【００２１】請求項８の発明にかかるトーチ可動支持装
置は、請求項１乃至請求項７のいずれかのスライドユニ
ットが、電動モータによってスライド動作及び固定でき
るものである。

【００２２】したがって、請求項８の発明のトーチ可動
支持装置によれば、スライドユニットやそれに付随した
トーチ保持ユニット及びナライローラの位置を電動モー
タによって調節することができる。また、トーチにスラ
イドユニットのスライド移動方向のウィービング動作を
させることもできる。

【００２３】請求項９の発明にかかるトーチ可動支持装
置は、請求項１乃至請求項８のいずれかのナライセンサ
及びセンサアームとスライドユニットの制御が、センサ
による自動制御と、所定のスイッチ操作による手動制御
とに切替えることができるものである。

【００２４】したがって、請求項９の発明のトーチ可動
支持装置によれば、溶接作業中においても、必要に応じ
て手動または自動作業に適宜切換えることができる。

【００２５】請求項１０の発明にかかるトーチ可動支持
装置は、請求項１乃至請求項９のいずれかのスライドユ
ニットのセンサアームが、被溶接部の形状に応じて延長
または短縮できるものである。

【００２６】したがって、請求項１０の発明のトーチ可
動支持装置によれば、被溶接部とナライ動作用の被接触
面との位置に多少の距離差があってもナライ動作の設定
ができる。

【００２７】請求項１１の発明にかかるトーチ可動支持
装置は、請求項１乃至請求項１０のいずれかのトーチ保
持ユニットが、トーチと所定の距離離れた位置に配設さ
れた電動モータによって、トーチを回動及び固定させる
ことができるものである。

【００２８】したがって、請求項１１の発明のトーチ可
動支持装置によれば、電動モータによって、トーチを所
定角度に離れた位置から調節することができる。また、
トーチに回動によるウィービング動作をさせることもで
きる。

【００２９】請求項１２の発明にかかるトーチ可動支持
装置は、請求項１乃至請求項１１のいずれかのトーチ保
持ユニットが、前記スライドユニットのガイド部材内に
挿設された伝達棒を介して動作力が伝達されることを特
徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１つに記載
のトーチ可動支持装置。

【００３０】したがって、請求項１２の発明のトーチ可
動支持装置によれば、動作力を伝達する伝達棒をガイド
部材内に併設することができ、装置自体の省スペース化
が図れる。

【００３１】請求項１３の発明にかかるトーチ可動支持
装置は、請求項１２のスライドユニットのガイド部材内
に挿設された伝達棒が、被溶接部の形状に応じて連結し
て延長できるものである。

【００３２】したがって、請求項１３の発明のトーチ可
動支持装置によれば、伝達棒を連結して延長することに
より、比較的狭域で奥まった離れた被溶接部に対しても
適正な溶接位置の設定ができる。

【００３３】請求項１４の発明にかかるトーチ可動支持
装置は、請求項１乃至請求項１３のいずれかのトーチ保
持ユニットが、前記スライドユニットに複数個配設され
たものである。

【００３４】したがって、請求項１４の発明のトーチ可
動支持装置によれば、一度に複数箇所の溶接をすること
ができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明をする。図１は本発明の一実施形態であるトーチ可
動支持装置を示す側面図、図２は本発明の一実施形態で
あるトーチ可動支持装置を示す正面図である。

【００３６】図１は本実施形態のトーチ可動支持装置１
の側面片側支持フレームを取外し、取外した側から見た
図であるが、図１及び図２に示すように、本実施形態の
トーチ可動支持装置１の全体は、支持フレーム、各種の
操作ボックス、上下リフトユニット４、スライドユニッ
ト５及びトーチ保持ユニット６から構成されている。

【００３７】支持フレームは、縦方向の吊下フレーム２
及び横方向の定置用フレーム３からなり、外観として逆
Ｔ字型をしている。吊下フレーム２は、上端の吊下固定
枠２ａと金属製の棒材が縦に配設された柱部材２ｃと
が、回動部２ｂによって回動可能に連結され、柱部材２
ｃの左右には門型の支持枠部材２ｅが固定されたもので
あり、柱部材２ｃは、支持枠部材２ｅによって左右から
支持されている。上端の吊下固定枠２ａは、被溶接場所
の上部に据付けられた梁等の鋼材に通すことができ、こ
のトーチ可動支持装置１を吊下げて固定することができ
るものである。また、吊下固定枠２ａは、回動部２ｂに
よって回動することができる、つまり、トーチ可動支持
装置１を吊下げて固定した場合には、トーチ方向を所望
とする方向に適宜変化及び固定させることができるよう
になっている。

【００３８】定置用フレーム３は、金属製の棒材が横に
設置されたもので、支持枠部材２ｅと定置用フレーム３
は、ボルト３ａによって連結されている。支持枠部材２
ｅと定置用フレーム３との連結部分には三角形の金属製
板材からなる補強板２ｄが固着されており、この補強板
２ｄによって支持枠部材２ｅが垂直な状態で強固に支持
されている。

【００３９】上下リフトユニット４は、一部が柱部材２
ｃに固定されており、上端に備えられたモータ１４を駆
動源として、上下動するものである。

【００４０】スライドユニット５は、上面の一部が上下
リフトユニット４の下端に固定されており、背面に備え
られたモータを駆動源として、水平方向に前後動するも
のである。また、スライドユニット５の先端部分には、
センサアーム８及びトーチ保持ユニット６が備えられて
おり、先端部分の底面には調節台１０が設置されてい
る。センサアーム８の先端には、ナライローラ７が設け
られている。

【００４１】操作制御ボックス１１は、柱部材２ｃに固
定されており、各スイッチ等に連動したリレー等の機械
装置が内蔵されている。操作ボックス１１の表面には操
作レバー１１ａ等が設けられており、内部のリレー回路
等を介して上下リフトユニット４及びスライドユニット
５の各モータ等を制御できるようになっている。また、
操作レバー１１ａの近傍にはアーク制御スイッチ１１ｂ
及び時間制御スイッチ１１ｃ等が設けられており、溶接
のアーク及びナライセンサの反応時間等が設定できるよ
うになっている。ナライ操作ボックス１２は、スライド
ユニット５上面に固定されており、ナライ作業の調整等
に使用される。

【００４２】柱部材２ｃの背面には、金属製の板材から
なる装置載台２ｆが水平に固着されており、この上面に
溶接装置２０を載せ、固定することができるようになっ
ている。

【００４３】続いて、本実施形態のトーチ可動支持装置
の各ユニットの詳細な構造について説明する。図３は本
発明の一実施形態であるトーチ可動支持装置の上下リフ
トユニットの機構を示す要部正面図、図４は本発明の一
実施形態であるトーチ可動支持装置のスライドユニット
のボールネジ及びガイドパイプと各モータを示す要部平
面図、図５は本発明の一実施形態であるトーチ可動支持
装置のスライドユニットの先端部分を示す要部拡大正面
図、図６は本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装
置のトーチ保持ユニットの回動を示す要部側面図、図７
は本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装置のセン
サユニットの構造を示す平面図である。

【００４４】図３に示すように、上下リフトユニット４
は、フレーム固定部材４ｃに挿通された中央縦のボール
ネジ４ａの左右にボールネジ４ａと平行状態でガイドパ
イプ４ｂが配設されており、上端にはボールネジ４ａ軸
転用のモータ１４が、下端にはスライドユニット固定部
材４ｄが配設されている。

【００４５】中央のボールネジ４ａは、直径約２cm、長
さ５０cm乃至１５０cm程度のボールネジで、上端のモー
タ１４と連結しており、モータ１４を駆動させることに
よって回転運動をする。ガイドパイプ４ｂは、直径約２
cm程度の金属製パイプで、ボールネジ４ａと略同様の長
さで左右に２本設置されており、ボールネジ４ａの回転
によってフレーム固定部材４ｃが回転しないように支持
しているとともに、フレーム固定部材４ｃの移動を案内
する。フレーム固定部材４ｃは、一部が前記支持フレー
ムの柱部材２ｃに接着固定されており、ボールネジ４ａ
の回転によって、左右のガイドパイプ４ｂに沿って摺動
する。つまり、フレーム固定部材４ｃは固定されている
から、結果として、モータ１４の回動によって上下リフ
トユニット４自体が上下動することになる。また、下端
のスライドユニット固定部材４ｄは、スライドユニット
５に固着されており、上下リフトユニット４の上下動に
伴なってスライドユニット５もまた上下動する。

【００４６】スライドユニット５は、上記上下リフトユ
ニット４と略同様の構造であるが、先端部分にナライ動
作用のナライローラ７及び回動可能なトーチ保持ユニッ
ト６等が設けられている点において相違している。そし
て、背面にはスライドユニット５自体の前後動及び左右
トーチ保持ユニット６のトーチ保持部分の回動の動力と
なる３個のモータが配設されている。

【００４７】まず、スライドユニット５の各モータ設置
場所である背面近傍の構造について説明すると、図４に
示すように、上下リフトユニット４と同様に、横設され
た中央のボールネジ５ａの左右には、ボールネジ５ａと
平行状態にガイドパイプ５ｂが配設されている。ボール
ネジ５ａは、モータ１６によって回転し、スライドユニ
ット５を前後動させる。左右のガイドパイプ５ｂには、
パイプ中を動力伝達軸５ｃが挿通されており、トーチ保
持ユニット用モータ１５によって動力伝達軸５ｃが回転
するようになっている。本実施形態では、左右のガイド
パイプ５ｂの中を動力伝達軸５ｃが各々挿通された構造
になっている。

【００４８】スライドユニット５自体の前後動は、ボー
ルネジ５ａ及びガイドパイプ５ｂが挿通された部材に、
上下リフトユニット４の下端のスライドユニット固定部
材４ｄが固定され、その部分を固定部としてボールネジ
５ａを回動させることによってなされる。

【００４９】スライドユニット５先端部分に設けられた
ナライ動作部分及びトーチ保持ユニット６について説明
すると、図５及び図６に示すように、センサアーム８
と、その先端に配設されたナライローラ７とが、センサ
アーム８の長さを調節し固定することができる調節台１
０に設けられている。そして、先端の左右両側にはギア
ボックス６ａが配設され、このギアボックス６ａには、
連結体６ｂを介してトーチ保持ユニット６のトーチ保持
部分が取付けられている。

【００５０】センサアーム８は、直径約１cm程度の金属
製棒材で、スライドユニット５内部に設けられたナライ
センサ９に連結されている。そして、その先端には横方
向の回転が可能な状態で枢支された車輪からなるナライ
ローラ７が設けられており、本実施形態のトーチ稼働設
置台１が被溶接部の壁面に沿って移動した場合には、壁
面にナライローラ７が当接し、壁面の状態をセンサアー
ム８を介して、ナライセンサ９に伝達するようになって
いる。

【００５１】調節台１０は、センサアーム８と連動して
おり、締付ハンドル１０ａを弛め、手持部材１０ｂを持
ち前後に力を与えると、それに伴なって前後にスライド
し、締付ハンドル１０ａを締ることによって所望とする
位置に固定することができるようになっている。また、
その前後動に伴なってスライドユニット５に対するセン
サアーム８の長さも適宜変化するようになっている。

【００５２】トーチ保持ユニット６のギアボックス６ａ
内部のギアは、スライドユニット５の先端部分の左右に
ネジ等で着脱可能な状態で組付けられており、ガイドパ
イプ５ｂ内の動力伝達軸５ｃと連動してギアが可動する
ようになっている。ギアボックス６ａ内のギアは、ウォ
ームギアやかさ歯車等が組合わされたギア構成となって
おり、動力伝達軸５ｃを介して伝達された回動は、ギア
ボックス６ａによって図６の一点鎖線矢印に示すような
方向の回動に変化され、その回動は、連結体６ｂを介し
てトーチ保持ユニット６に伝達される。

【００５３】トーチ保持ユニット６のトーチ保持部分
は、締付ハンドル６ｃによって、所望とする角度で連結
体６ｂに固定されるとともに、トーチ挿入孔６ｄに溶接
用のトーチ２１を挿入し、固定することができるように
なっている。なお、このトーチ保持部分の構造は、いか
なる構造であっても構わない。

【００５４】また、スライドユニット５の上面には、ナ
ライセンサ９と連動した、各ナライ装置の手動または自
動の切換え及び微調節を行なうためのナライ操作ボック
ス１２が設けられており、このナライ操作ボックス１２
の表面にはそれらを操作するための各スイッチ１２ａが
設けられている。

【００５５】ナライセンサ９の構造は、図７に示すよう
に、ナライローラ７に連動した箱状体の内部に、移動体
９ａ、前進スイッチ９ｂ及び後退スイッチ９ｃが設けら
れたもので、全体はスライドユニット５内部に配設され
ている。

【００５６】移動体９ａは、前後動可能な状態で、前進
スイッチ９ｂと後退スイッチ９ｃとの間に位置してお
り、常時、後部からバネ部材９ｄによって前方に付勢さ
れた状態になっている。移動体９ａは、ナライローラ７
及びセンサアーム８の動作に応じて前後動する。つま
り、ローラ７及びセンサアーム８の先端に何も接触して
いない場合には、移動体９ａがバネ部材９ｄによって前
方に押されているため、前進スイッチ９ｂに接触する。
ローラ７及びセンサアーム８の先端に壁面等が接触して
いる場合には、移動体９ａが若干後退するため、前進ス
イッチ９ｂと後退スイッチ９ｃとの間に位置し、各スイ
ッチとは切離れた状態になる。また、さらに先端に強い
圧力がかかった場合、つまり、壁面等の形状によって先
端がスライドユニット５方向に押された場合には、移動
体９ａがさらに後退するため、後退スイッチ９ｃに接触
する。

【００５７】前進スイッチ９ｂ及び後退スイッチ９ｃ
は、スライドユニット５のボールネジ５ａを回動させる
モータ１６に連動しており、移動体９ａが、前進スイッ
チ９ｂに接触した場合は前進用回転、後退スイッチ９ｃ
に接触した場合は後退用回転がなされる。

【００５８】また、前進スイッチ９ｂ及び後退スイッチ
９ｃは、ナライ操作ボックス１２のスイッチ１２ａとも
連動しており、スイッチ１２ａによって、ナライ動作用
の前進スイッチ９ｂ及び後退スイッチ９ｃを手動で動作
させることができるようになっている。手動の場合は、
スライドユニット５の前後動を停止固定させることもで
きる。

【００５９】上記のような構成のトーチ可動支持装置１
には、図８乃至図１０の電気回路が組込まれており、こ
の回路によって動作が制御される。図８は本発明の一実
施形態であるトーチ可動支持装置の電気配線を示す回路
図、図９は本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装
置の上下リフトユニットの電気配線を示す回路図、図１
０は本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装置のス
ライドユニットの電気配線を示す回路図である。

【００６０】ここで、本実施形態のトーチ可動支持装置
１を実際に使用して溶接する場合について説明する。図
１１は本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装置の
被溶接面の凹凸に沿ったナライ動作を示す平面図、図１
２は本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装置の溶
接位置とセンサアームの状態を示す側面図である。

【００６１】上記で説明したように、本実施形態のトー
チ可動支持装置１は、スライドユニット５の先端に設け
られたナライ動作をさせるための各装置によって、スラ
イドユニット５自体が被溶接面の壁面等に沿ったナライ
動作をする。それに伴って、スライドユニット５の先端
に設置されたトーチ２１も同調して動作する。

【００６２】図１１は、被溶接壁面２２の形状が、上面
から見て凹凸をしている場合のスライドユニット５のナ
ライ動作を示す図であるが、まず、図１１の（ａ）に示
すように、被溶接壁面２２の形状が平坦な場所にナライ
ローラ７を当接させた状態で、トーチ２１が所望とする
溶接位置に当るように初期設定する。その場合、上記説
明での調節台１０に設けられた締付ハンドル１０ａ及び
手持部材１０ｂによって、調節台１０を移動させ、セン
サアーム８を適度な長さに調整して固定する。

【００６３】トーチ可動支持装置１は、支持フレームの
吊下固定枠２ａが被溶接壁面２２等に沿って設けられて
いる上部レールに所定の移動装置を介して所定速度で移
動するように配設されており、その移動によってトーチ
２１が溶接作業をしながら移動する状態になるものであ
る。

【００６４】そのような、トーチ可動支持装置１の移動
中に、被溶接壁面２２が若干凸状になった位置にきた場
合は、図１１の（ｂ）に示すように、先端のナライロー
ラ７が壁面に当接して移動していることから、隆起し始
めた部分によってナライローラ７及びセンサアーム８が
スライドユニット５方向に押圧されてナライセンサ９の
後退スイッチ９ｃが入り、スライドユニット５自体が後
退する。同様な動作が、被溶接壁面２２の凸状部分の頂
点までの間なされる。

【００６５】逆に、被溶接壁面２２が若干凹状になった
位置にきた場合は、図１１の（ｃ）に示すように、窪み
始めた部分によってナライローラ７の先端の負荷が減少
し、ナライローラ７及びセンサアーム８が被溶接壁面２
２方向に押圧されてナライセンサ９の前進スイッチ９ｂ
が入り、スライドユニット５自体が前進する。同様な動
作が、被溶接壁面２２の凹状部分の底までの間なされ
る。

【００６６】上記のような動作を繰返すことによって、
トーチ２１等を含んだスライドユニット５が、被溶接壁
面２２に沿って自動でナライ動作をすることになる。

【００６７】また、本実施形態のトーチ可動支持装置１
は、上記のような自動ナライ動作に加え、必要に応じて
溶接作業の途中に、適宜手動で溶接部２３の位置を変化
させることができる。

【００６８】比較的厚い金属製板材等を溶接する場合
は、一度に溶接ができないので、段階をおいて溶接場所
に変化をつけ、幾層にも重ねて溶接をするが、例えば、
トンネル等を掘削した際の補強用の鋼板を溶接する場合
は、鋼板が比較的厚く、壁面が円筒状に周回する形状に
なることから、トーチ可動支持装置１に、上記自動ナラ
イ動作をさせながら被溶接壁面を溶接し、周回したら溶
接位置を変化させた後、また周回させ、これを溶接完了
まで順次繰返す作業となる。当然、周回溶接をしない場
合でも、一度に溶接ができないときには、段階をおいて
溶接場所に変化をつけ溶接部全域にわたって往復溶接を
することにより、幾層にも重ねて溶接をすることができ
る。なお、これらの作業を連続して行なうことも可能で
ある。

【００６９】そのような複数段の溶接をする場合は、ま
ず、図１２の（ａ）に示すように、初期に溶接するべき
場所である溶接部２３にトーチ２１の先端が位置するよ
うにして、ナライローラ７及びセンサアーム８の長さＡ
を調節台１０によって調節しておく。

【００７０】そして、所望とする範囲の溶接が終了した
ら、次に、ナライローラ７及びセンサアーム８の長さを
調節台１０によって若干長く設定する。図１２の（ｂ）
は、３段階目の溶接部２３とナライローラ７及びセンサ
アーム８の長さＢを示すものであるが、たとえスライド
ユニット５が移動中またはトーチ２１が溶接中であって
も、調節台１０を手動で移動させて設定することによっ
て、ナライローラ７及びセンサアーム８の長さが変化
し、それに伴ってナライ動作されるスライドユニット５
によってトーチ２１先端の溶接部２３の位置が変化する
ことになる。このような作業を繰返して溶接作業が完了
するわけであるが、本実施形態のトーチ可動支持装置１
は、上下リフトユニット４によって溶接位置に、上下の
変化をつけることができるのはいうまでもない。

【００７１】したがって、本実施形態のトーチ可動支持
装置１は、自動ナライ動作によって、被溶接壁面２２に
沿った溶接ができるため、特に、被溶接体が比較的厚い
もの及び広範囲にわたる溶接においても、従来からの溶
接ロボットと略同様の作用効果を奏し、溶接に要する時
間と労力が大幅に削減できる。また、ナライ動作及び溶
接位置設定に対する操作が極めて簡単にできるため、若
干の人的操作は必要となるものの、従来の溶接ロボット
に比べ、特別な操作技術を持たない者でも極めて操作が
しやすい。さらに、各装置の制御が手動でもできるた
め、溶接作業中においても溶接作業を停止させることな
く、溶接位置等の変更ができ、極めて効率よい溶接作業
をすることができる。しかも、機械装置自体の構造は、
簡単な構成であることから、操作及びメンテナンスが極
めて容易で、比較的安価に提供できる。

【００７２】特に、本実施形態のトーチ可動支持装置１
は、トーチ保持ユニット６がスライドユニット５の左右
２箇所に設けられ、各々の角度調節ができるため、同時
に２箇所の溶接ができることから、極めて効率よく溶接
作業ができる。

【００７３】また、実際の溶接作業部分に近接するトー
チ保持ユニット６のトーチ保持部分が各モータ及び制御
装置から離れた場所に位置するため、溶接熱等から各モ
ータ及び制御装置を保護することができる。トーチ保持
ユニット６に動力を伝達するための動力伝達軸５ｃが、
ガイドパイプ５ｂ内に挿通された構造であるため、装置
自体の省スペース化ができ、比較的場所をとらない装置
とすることができ、外観上も無駄のない構造とすること
ができる。なお、ここでは、ガイドパイプ５ｂを使用し
たが、パイプに限らず、いかなる断面形状のガイド部材
であってもよく、そのガイド部材内に動力伝達軸５ｃを
挿通させれば、ガイドパイプ５ｂの場合と同様の作用効
果を奏する。

【００７４】さらに、スライドユニット５をモータ１６
によって前後動作させれば、トーチ２１前後方向のウィ
ービング動作を必要に応じてさせることができるととも
に、トーチ保持ユニット６のトーチ保持ユニット用モー
タ１５によって、トーチ２１に回動によるウィービング
動作をさせることもできるので、広幅の溶接ビードをつ
くる等の様々な溶接動作をさせることができる。

【００７５】なお、上記説明のガイドパイプ５ｂ内に挿
通される動力伝達軸５ｃの連結部位の断面形状は、三角
形または四角形等の多角形とすることによって動力の伝
達が効率よくなされ、ギアボックス６ａとの連結も容易
にできる。

【００７６】ところで、本実施形態では、各装置の動力
源として電動モータを使用したが、被溶接場所の環境に
応じて、手動や油圧式等どのような動力源を採用しても
よい。例えば、電源の供給が困難な場所においては、手
動用のハンドル等を具備した溶接台とすればよい。ま
た、手動または電動を切換えることができる構造として
もよい。しかしながら、ナライ動作の追従性を高めるに
は、電動モータを採用するのがよく、各動作の制御も容
易にできる。

【００７７】また、トーチ保持ユニット６の場所及びセ
ンサアーム８の長さは、必要に応じて適宜変更及び延長
することができる構造にしてもよい。つまり、このトー
チ可動支持装置１の設置位置と被溶接壁面とが比較的離
れている場合は、延長用のパイプガイド及びセンサアー
ムを備え付けることによって比較的遠距離でも溶接がで
きる。また、動力伝達軸５ｃを連結して延長させ、トー
チ保持部分の位置をスライドユニット５から前方に突出
させた位置にすることもできる。こうして、パイプガイ
ド及びセンサアーム或いは動力伝達軸を適宜延長するこ
とによって、比較的複雑な壁面形状にも対応することが
できる。

【００７８】図１３はトーチ保持ユニットの伝達棒の連
結状態を示す分解斜視図である。図１３に示すように、
連結アタッチメント１７をトーチ保持ユニット６のギア
ボックス６ａに連通する動力伝達軸５ｃと、ガイドパイ
プ５ｂ内に挿通された動力伝達軸５ｃとの間に挿入し、
連結アタッチメント１７の連結孔１７ａにギアボックス
６ａ側の動力伝達軸５ｃの連結突起を挿着するととも
に、連結アタッチメント１７の連結突起１７ｂをガイド
パイプ５ｂ側の動力伝達軸５ｃの連結孔に挿着する。つ
まり、連結アタッチメント１７は、ガイドパイプ５ｂ内
に挿通される動力伝達軸５ｃの連結部位である連結孔と
同様の形状の連結孔１７ａを有するとともに、ギアボッ
クス６ａの連結部位である連結突起と同様の形状の連結
突起１７ｂを有している。なお、これらの連結孔及び連
結突起の形状は、三角形または四角形等の多角形とする
ことによって動力の伝達が効率よくなされ、ギアボック
ス６ａと動力伝達軸５ｃの連結も容易にできる。そし
て、連結アタッチメント１７の固定部１７ｃとギアボッ
クス６ａ側の固定部を捩子等で固定するとともに、連結
アタッチメント１７の固定部１７ｄをガイドパイプ５ｂ
側の固定部を捩子等で固定する。つまり、連結アタッチ
メント１７は、動力伝達軸５ｃの連結部位に位置する固
定部と同様の形状の固定部１７ｃを有するとともに、ギ
アボックス６ａの連結部位である固定部と同様の形状の
固定部１７ｄを有している。

【００７９】即ち、このような連結アタッチメント１７
を使用することにより、トーチ保持ユニット６のトーチ
保持部分の位置をスライドユニット５から前方に突出さ
せた位置にすることができる。長さの相違する連結アタ
ッチメント１７を予め複数揃えておくことにより、被溶
接部の形状に応じて連結アタッチメント１７を交換する
だけで、トーチ保持ユニット６のトーチ保持部分を適正
な位置にすることができる。

【００８０】なお、上記説明では、１台のトーチ可動支
持装置１を使用して被溶接壁面に沿って溶接を行なう場
合について説明したが、２台のトーチ可動支持装置１を
使用して、被溶接壁の表面と裏面とを同時に溶接するこ
とも可能である。また、支持フレームを介してスライド
ユニット５及び上下リフトユニット４を一体にして所定
の移動装置に据付けて使用する場合について説明した
が、定置用フレーム３を台車等に載置し、レール等に沿
って移動させながら、被溶接壁に対してナライ動作され
てもよい。

【００８１】上記実施形態では、水平方向に可動するス
ライドユニット５と上下方向に可動する上下リフトユニ
ット４とを組合わせた構成のトーチ可動支持装置１につ
いて説明したが、上下リフトユニット４を使用すること
なくスライドユニット５を直接支持フレームに取付けて
スライドユニット５単体で使用してもよい。この場合に
は、スライドユニット５の配設向きを適宜変化させるこ
とにより、スライドユニット５の可動方向は水平方向だ
けでなく、所望の方向にスライド移動させることができ
るとともに、当然のことながら、極めて簡易な構成のト
ーチ可動支持装置１となる。

【００８２】また、上記実施形態では、スライドユニッ
ト５にのみナライ機構を組込み、上下リフトユニット４
は単に上下可動するトーチ可動支持装置１について説明
したが、スライドユニット５と同様のナライ機構を上下
リフトユニット４に組込んでもよい。上下リフトユニッ
ト４にもナライ機構を組込めば、スライドユニット５に
よるナライ動作とともに上下リフトユニット４によるナ
ライ動作を組合わせた機構を有するトーチ可動支持装置
１とすることができる。つまり、上下リフトユニット４
にも、スライドユニット５のナライセンサ９及びセンサ
アーム８等と同様の構成の、被接触部の形状に沿ったナ
ライ動作をさせるための第２のナライセンサと、この第
２のナライセンサに連動され被接触部に接触することに
よって被接触部の形状を伝達する第２のセンサアームと
を備え、上下リフトユニット４が第２のセンサアームに
連動してスライド移動するようにすることにより、被溶
接部に対して二方向についてナライ動作の設定ができ、
三次元的な被溶接部に沿った自動のナライ動作ができる
とともに、三次元的な被溶接部に沿った自動溶接作業が
できるので、複雑な形状の被溶接部のナライ動作による
溶接作業ができ、使用可能な適用範囲が拡大する。

【００８３】この場合にも、第２のナライセンサ及び第
２のセンサアームと上下リフトユニット４の制御を、セ
ンサによる自動制御と、所定のスイッチ操作による手動
制御とに切替えることができるようにすれば、必要に応
じて上下リフトユニット４の自動ナライ動作を手動作業
に適宜切換えることができ、作業状態に応じた効率のよ
い作業をすることができ、極めて使い勝手がよい。ま
た、上下リフトユニット４の第２のセンサアームが、被
接触部の形状に応じて延長または短縮できるようにすれ
ば、上下リフトユニット４とナライ動作用の被接触面と
の位置に多少の距離差があってもナライ動作の設定がで
き、使用可能な適用範囲が拡大する。

【００８４】さらに、上記実施形態では上下可動する垂
直配置の上下リフトユニット４について説明したが、必
ずしも垂直配置でなくてもよく、スライドユニット５の
スライド移動方向とは相違する方向にスライド移動する
ように配設してもよい。つまり、上下リフトユニット４
を単にリフトユニットとして使用することにより、スラ
イドユニット５全体をスライドユニット５のスライド移
動方向とは異なる方向に移動させることができる。しか
しながら、リフトユニットのスライド移動方向をスライ
ドユニットのスライド方向と直交するようにすれば、リ
フトユニットによってスライドユニット全体をスライド
ユニットのスライド移動方向と直交する方向にスライド
移動させることができるので、トーチの位置を簡単に設
定でき、使い勝手がよい。

【００８５】さらに、上記説明ではトーチ可動支持装置
１に、溶接装置を設置した場合について説明したが、設
置する装置は、溶接装置に限らず、切断用の機械装置
等、自動ナライ動作等が応用できるものであればどのよ
うなものでも構わない。

【００８６】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明のトーチ
可動支持装置は、簡単な構造によって被溶接部に沿った
自動のナライ動作ができるとともに、被溶接部に沿った
自動溶接作業ができるので、被溶接体が比較的厚く、広
範囲にわたる溶接においても、溶接作業時間と労力が大
幅に削減できるとともに、機械装置自体は比較的簡単な
構成で済み、操作及びメンテナンスが極めて容易で、比
較的安価に提供できる。

【００８７】請求項２の発明のトーチ可動支持装置は、
被溶接部に沿った自動のナライ動作ができるとともに、
被溶接部に沿った自動溶接作業ができるだけでなく、リ
フトユニットによってスライドユニット全体をスライド
ユニットのスライド移動方向とは相違する方向にスライ
ド移動させることができるので、スライドユニットの位
置を極めて容易に適正な位置にセットすることができ
る。

【００８８】請求項３の発明のトーチ可動支持装置は、
電動モータによって、スライドユニット全体の位置を調
節することができるので、トーチを最適な位置に容易に
設定することができる。また、スライドユニットのスラ
イド移動方向とは相違する方向にトーチのウィービング
動作をさせることもできるので、手動または自動でスラ
イドユニットのスライド移動方向とは相違する方向に広
幅の溶接ビードをつくる等の様々な溶接動作をさせるこ
とができる。

【００８９】請求項４の発明のトーチ可動支持装置は、
被溶接部に対して二方向についてナライ動作の設定がで
き、三次元的な被溶接部に沿った自動のナライ動作がで
きるとともに、三次元的な被溶接部に沿った自動溶接作
業ができるので、複雑な形状の被溶接部のナライ動作に
よる溶接作業ができ、使用可能な適用範囲が拡大する。

【００９０】請求項５の発明のトーチ可動支持装置は、
必要に応じてリフトユニットの自動ナライ動作を手動作
業に適宜切換えることができるので、作業状態に応じた
効率のよい作業をすることができ、極めて使い勝手がよ
い。

【００９１】請求項６の発明のトーチ可動支持装置は、
リフトユニットとナライ動作用の被接触面との位置に多
少の距離差があってもナライ動作の設定ができるので、
使用可能な適用範囲が拡大する。

【００９２】請求項７の発明のトーチ可動支持装置は、
リフトユニットによってスライドユニット全体をスライ
ドユニットのスライド移動方向と直交する方向にスライ
ド移動させることができるので、トーチの位置を簡単に
設定でき、使い勝手がよい。

【００９３】請求項８の発明のトーチ可動支持装置は、
スライドユニットやそれに付随したトーチ保持ユニット
及びナライローラの位置を電動モータによって調節する
ことができるので、作業員が溶接位置をその場で確認し
ながらトーチを最適な位置に設定することができる。ま
た、トーチにスライドユニットのスライド移動方向のウ
ィービング動作をさせることもできるので、手動または
自動でスライドユニットのスライド移動方向に広幅の溶
接ビードをつくる等の様々な溶接動作をさせることがで
きる。

【００９４】請求項９の発明のトーチ可動支持装置は、
溶接作業中においても、必要に応じて手動または自動作
業に適宜切換えることができるので、溶接作業状態に応
じた効率のよい溶接作業をすることができ、極めて使い
勝手がよい。

【００９５】請求項１０の発明のトーチ可動支持装置
は、被溶接部とナライ動作用の被接触面との位置に多少
の距離差があってもナライ動作の設定ができるので、比
較的複雑な形状の被溶接部に対してもナライ動作の設定
ができ、適用範囲が拡大する。

【００９６】請求項１１の発明のトーチ可動支持装置
は、電動モータによって、トーチを所定角度に離れた位
置から調節することができるので、作業員が溶接位置を
その場で確認しながらトーチを最適な位置に設定するこ
とができる。また、トーチに回動によるウィービング動
作をさせることもできるので、手動または自動で広幅の
溶接ビードをつくる等の様々な溶接動作をさせることが
できる。

【００９７】請求項１２の発明のトーチ可動支持装置
は、動作力を伝達する伝達棒をガイド部材内に併設する
ことができ、装置自体の省スペース化が図れるので、外
観上も無駄のない構造とすることができる。

【００９８】請求項１３の発明のトーチ可動支持装置
は、伝達棒を連結して延長することにより、比較的狭域
で奥まった離れた被溶接部に対しても適正な溶接位置の
設定ができるので、溶接可能な範囲が拡大し、適用範囲
が拡大する。

【００９９】請求項１４の発明のトーチ可動支持装置
は、一度に複数箇所の溶接をすることができるので、極
めて効率よく溶接作業ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装置
の側面片側支持フレームを取外した状態を示す側面図で
ある。

【図２】本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装置
を示す正面図である。

【図３】本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装置
の上下リフトユニットの機構を示す要部正面図である。

【図４】本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装置
のスライドユニットのボールネジ及びガイドパイプと各
モータを示す要部平面図である。

【図５】本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装置
のスライドユニットの先端部分を示す要部拡大正面図で
ある。

【図６】本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装置
のトーチ保持ユニットの回動を示す要部側面図である。

【図７】本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装置
のセンサユニットの構造を示す平面図である。

【図８】本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装置
の電気配線を示す回路図である。

【図９】本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装置
の上下リフトユニットの電気配線を示す回路図である。

【図１０】本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装
置のスライドユニットの電気配線を示す回路図である。

【図１１】本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装
置の被溶接面の凹凸に沿ったナライ動作を示す平面図で
ある。

【図１２】本発明の一実施形態であるトーチ可動支持装
置の溶接位置とセンサアームの状態を示す側面図であ
る。

【図１３】トーチ保持ユニットの伝達棒の連結状態を示
す分解斜視図である。

【符号の説明】

１トーチ可動支持装置２吊下フレーム３定置用フレーム４上下リフトユニット４ａボールネジ４ｂガイドパイプ５スライドユニット５ａボールネジ５ｂガイドパイプ５ｃ動力伝達軸６トーチ保持ユニット６ａギアボックス６ｄトーチ挿入孔７ナライローラ８センサアーム９ナライセンサ１０調節台１１操作制御ボックス１２ナライ操作ボックス１４モータ１５トーチ保持ユニット用モータ１６モータ２０溶接装置２１トーチ２２被溶接壁面２３溶接部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トーチを所定の角度及び位置状態に保持
するとともに必要に応じて回動させることができるトー
チ保持ユニットと、被溶接部の形状に沿ったナライ動作をさせるためのナラ
イセンサと、前記ナライセンサに連動され被溶接部と同形状の被接触
面に接触することによって被溶接部の形状を伝達するセ
ンサアームと、前記トーチ保持ユニット、前記ナライセンサ及び前記セ
ンサアームが配設されているとともに前記センサアーム
に連動してスライド移動するスライドユニットと、前記スライドユニットを所定の場所に据付けることがで
きる支持フレームとを具備することを特徴とするトーチ
可動支持装置。
【請求項２】トーチを所定の角度及び位置状態に保持
するとともに必要に応じて回動させることができるトー
チ保持ユニットと、被溶接部の形状に沿ったナライ動作をさせるためのナラ
イセンサと、前記ナライセンサに連動され被溶接部と同形状の被接触
面に接触することによって被溶接部の形状を伝達するセ
ンサアームと、前記トーチ保持ユニット、前記ナライセンサ及び前記セ
ンサアームが配設されているとともに前記センサアーム
に連動してスライド移動するスライドユニットと、前記スライドユニットを前記スライドユニットのスライ
ド移動方向とは相違する方向にスライド移動させるリフ
トユニットと、前記スライドユニット及びリフトユニットを一体にして
所定の場所に据付けることができる支持フレームとを具
備することを特徴とするトーチ可動支持装置。
【請求項３】前記リフトユニットは、電動モータによ
ってスライド動作及び固定できることを特徴とする請求
項２に記載のトーチ可動支持装置。
【請求項４】前記リフトユニットは、被接触部の形状
に沿ったナライ動作をさせるための第２のナライセンサ
と、前記第２のナライセンサに連動され被接触部に接触
することによって被接触部の形状を伝達する第２のセン
サアームとを備えているとともに、前記第２のセンサア
ームに連動してスライド移動することを特徴とする請求
項２または請求項３のいずれかに記載のトーチ可動支持
装置。
【請求項５】前記第２のナライセンサ及び前記第２の
センサアームと前記リフトユニットの制御は、センサに
よる自動制御と、所定のスイッチ操作による手動制御と
に切替えることができることを特徴とする請求項４に記
載のトーチ可動支持装置。
【請求項６】前記リフトユニットの第２のセンサアー
ムは、被接触部の形状に応じて延長または短縮できるこ
とを特徴とする請求項４または請求項５のいずれかに記
載のトーチ可動支持装置。
【請求項７】前記リフトユニットのスライド移動方向
は、前記スライドユニットのスライド方向と直交するこ
とを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれか１つに
記載のトーチ可動支持装置。
【請求項８】前記スライドユニットは、電動モータに
よってスライド動作及び固定できることを特徴とする請
求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載のトーチ可動
支持装置。
【請求項９】前記ナライセンサ及び前記センサアーム
と前記スライドユニットの制御は、センサによる自動制
御と、所定のスイッチ操作による手動制御とに切替える
ことができることを特徴とする請求項１乃至請求項８の
いずれか１つに記載のトーチ可動支持装置。
【請求項１０】前記スライドユニットのセンサアーム
は、被溶接部の形状に応じて延長または短縮できること
を特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１つに記
載のトーチ可動支持装置。
【請求項１１】前記トーチ保持ユニットは、トーチと
所定の距離離れた位置に配設された電動モータによっ
て、トーチを回動及び固定させることができることを特
徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１つに記載
のトーチ可動支持装置。
【請求項１２】前記トーチ保持ユニットは、前記スラ
イドユニットのガイド部材内に挿設された伝達棒を介し
て動作力が伝達されることを特徴とする請求項１乃至請
求項１１のいずれか１つに記載のトーチ可動支持装置。
【請求項１３】前記スライドユニットのガイド部材内
に挿設された伝達棒は、被溶接部の形状に応じて連結し
て延長できることを特徴とする請求項１２に記載のトー
チ可動支持装置。
【請求項１４】前記トーチ保持ユニットは、前記スラ
イドユニットに複数個配設されたことを特徴とする請求
項１乃至請求項１３のいずれか１つに記載のトーチ可動
支持装置。