JPH09327775A - 自動隅肉溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 走行台車に載置されている溶接トーチの二方
向への移動を一つの駆動源で確実行うことのできる隅肉
溶接用の自動溶接装置を提供する。 【解決手段】 走行台車(１)にトーチスイング装置(２)
を介して溶接トーチ(３)を配置する。トーチスイング装
置(２)を駆動部(５)と可動部(６)とで構成する。可動部
(６)のケーシング(19)に遊星歯車機構(23)を内装する。
この遊星歯車機構(23)の太陽歯車(20)を駆動部(５)のハ
ウジング(７)に固定する。遊星歯車機構(23)のアイドル
歯車(22)を可動ケーシング(19)に回転自在に支持すると
ともに、一端に遊星歯車機構(23)の遊星歯車(21)を固定
した出力軸(24)の中間部を可動ケーシング(19)に回転自
在に支持し、出力軸(24)の他端にトーチホルダー(４)を
固定する。太陽歯車(20)の軸芯部を貫通する状態で装着
した入力軸(９)の一端部を可動ケーシング(19)に固定
し、入力軸(９)の他端部に正逆回転可能な駆動モータ
(８)を連動連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、隅肉溶接を溶接するた
めの自動溶接装置に関し、特に、溶接線の両端部に障壁
のある個所を隅肉溶接する自動溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】隅肉溶接個所を溶接する自動溶接装置
は、溶接トーチを走行台車に配置し、走行しながら溶接
するようにしている。この場合、溶接トーチは溶接線に
沿う方向での走行台車の中間部に斜め上方から溶接部に
向かう姿勢に固定支持されていた。

【０００３】ところが、例えば対向配置したフランジを
ウエブで連結した構造材でのウエブに部分にリブを溶接
する場合等、溶接線の両端部に障壁が存在する場合に
は、走行台車の走行可能領域と溶接可能領域とに差が生
じ、溶接線の両端部あるいは一端部に溶接不能な領域が
生じる。

【０００４】このような溶接の場合、溶接トーチを溶接
線に沿って首振り揺動させれば溶接トーチの先端部分を
走行台車の前後長方向に移動させることはできるが、こ
の場合には、溶接母材からの高さが変化してしまうこと
から、単に溶接トーチを首振り揺動させても、確実な溶
接は行えない。

【０００５】そこで、従来、溶接トーチを首振り揺動さ
せるとともに、溶接トーチの支持部を昇降移動させて、
溶接線に沿う方向での溶接トーチ先端部の進出と溶接母
材からの高さとを調整するようにしたものが提案されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、溶接トーチ
を首振り揺動するとともに、溶接トーチ支持部を昇降移
動させる従来の自動溶接装置では、溶接トーチの首振り
揺動とトーチ支持部の昇降移動とを個別に制御していた
ことから、ここの駆動系を連動作動させる制御系が複雑
となるうえ、個々に駆動源を必要とすることから、重量
的にも重くなり、取り扱いが面倒であるという問題があ
った。

【０００７】本発明は、上述点に鑑み提案されたもの
で、溶接トーチの二方向への移動を一つの駆動源で確実
行うことのできる隅肉溶接用の自動溶接装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、走行台車にトーチスイング装置を介し
て溶接トーチを装着し、このトーチスイング装置を走行
台車に固定した駆動部と、この駆動部に対して一定の角
度範囲で揺動する可動部とで構成し、この可動部のケー
シング内に太陽歯車とアイドル歯車と遊星歯車とで構成
した遊星歯車機構を内装し、太陽歯車を駆動部のハウジ
ングに固定し、アイドル歯車を可動ケーシングに回転自
在に支持し、一端に遊星歯車を固定した出力軸の中間部
を可動ケーシングに回転自在に支持させ、出力軸の他端
にトーチホルダーを固定し、太陽歯車の軸芯部に相対回
転可能な状態で装着した入力軸の一端部を可動ケーシン
グに固定するとともに、この入力軸の他端部を駆動ハウ
ジング内に突入させ、この入力軸の入力端に正逆回転可
能な駆動モータを連動連結し、走行台車の走行領域両端
部でトーチスイング装置を作動させて溶接トーチを台車
走行方向に沿ってスイングさせるようにしたことを特徴
としている。

【０００９】

【作用】本発明では、走行台車にトーチスイング装置を
介して溶接トーチを装着し、このトーチスイング装置を
走行台車に固定した駆動部と、この駆動部に対して一定
の角度範囲で揺動する可動部とで構成し、この可動部の
ケーシング内に太陽歯車とアイドル歯車と遊星歯車とで
構成した遊星歯車機構を内装し、太陽歯車を駆動部のハ
ウジングに固定し、アイドル歯車を可動ケーシングに回
転自在に支持し、一端に遊星歯車を固定した出力軸の中
間部を可動ケーシングに回転自在に支持させ、出力軸の
他端にトーチホルダーを固定し、太陽歯車の軸芯部に相
対回転可能な状態で装着した入力軸の一端部を可動ケー
シングに固定するとともに、この入力軸の他端部を駆動
ハウジング内に突入させ、この入力軸の入力端に正逆回
転可能な駆動モータを連動連結してあるので、駆動モー
タを作動させることにより、揺動ケーシングが駆動側ハ
ウジングに対して揺動する。この可動ケーシングには遊
星歯車機構を構成している遊星歯車とアイドル歯車とが
それぞれ回転自在に支持されている。また、遊星歯車機
構の太陽歯車は駆動側ハウジングに固定されていること
から、可動ケーシングの揺動にともない、遊星歯車が太
陽歯車の回りを自転しながら公転することになる。そし
て、遊星歯車に固定されている出力軸にトーチホルダー
が固定してあるから、遊星歯車の公転で溶接トーチの支
持部が溶接台車の移動方向で変位し、遊星歯車の自転で
溶接トーチの姿勢が変化し、溶接トーチの先端部分を走
行台車の走行方向前後端面よりも外側に突出させること
が可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図面は本発明を適用した自動隅肉
溶接装置を示し、図１は隅肉溶接台車の正面図、図２は
トーチスイング装置の縦断面図、図３はトーチスイング
装置の要部拡大断面図である。この隅肉溶接台車は、走
行台車(１)の走行方向中央部での走行台車(１)の上面に
トーチスイング装置(２)を搭載し、トーチスイング装置
(２)にトーチホルダー(４)を介して溶接トーチ(３)を連
動連結してある。

【００１１】トーチスイング装置(２)は、走行台車(１)
の溶接線に沿う側壁に対して約４５度の角度をなす状態
に傾斜固定した駆動部(５)と、この駆動部(５)の傾斜上
面と平行をなす状態で配置され、駆動部(５)に対して一
定角度範囲で揺動する可動部(６)とで形成してある。

【００１２】駆動部(５)は、ハウジング(７)の内部に正
逆回転可能な減速機付きの駆動モータ(８)と、この駆動
モータ(８)の回転を可動部(６)の入力軸(９)に伝動する
動力伝達機構(10)とを収容して構成してあり、動力伝達
機構(10)は駆動モータ(８)の回転軸(11)に固定した駆動
傘歯車(12)と、この駆動傘歯車(12)と噛合い、ハウジン
グ(７)に回転自在に枢支されている従動傘歯車(13)と、
従動傘歯車(13)と一体に回転する駆動スプロケット(14)
と、可動部(６)の入力軸(９)に固定されている従動スプ
ロケット(15)と、駆動スプロケット(14)及び従動スプロ
ケット(15)との間に架着した伝動チェーン(17)と、伝動
チェーン(17)に係合しているテンションスプロケット(1
8)とで構成してある。

【００１３】可動部(６)はケーシング(19)の内部に太陽
歯車(20)と遊星歯車(21)及びアイドル歯車(22)とで構成
した遊星歯車機構(23)が収容してある。そして、遊星歯
車機構(23)の太陽歯車(20)は駆動部(５)のハウジング
(７)での外側面に固定してあり、遊星歯車(21)はケーシ
ング(19)に回転自在に枢支されている出力軸(24)の内端
部に固定されている。また、アイドル歯車(22)はケーシ
ング(19)に回転自在に枢支されており、太陽歯車(20)と
遊星歯車(21)とにそれぞれ噛合っている。

【００１４】そして、駆動部(５)の動力伝達機構(10)で
の従動スプロケット(15)をその一端部に固定している入
力軸は(９)は、太陽歯車(20)の軸芯部分を貫通して、そ
の他端部を可動部(６)のケーシング(19)に固定してい
る。また、出力軸(24)の他端部にはトーチホルダー(４)
が固定してある。

【００１５】このように構成したトーチスイング装置
(２)は、駆動モータ(８)の回転が動力伝達機構(10)を介
して可動部(６)の入力軸(９)に伝達され、この入力軸
(９)の回動で可動部(６)のケーシング(19)が入力軸(９)
の軸芯を中心に揺動することになる。ケーシング(19)が
揺動すると、ケーシング(19)に支持されているアイドル
歯車(22)及び遊星歯車(21)が太陽歯車(20)の回りをケー
シング(19)の揺動量に応じて公転移動するとともに、遊
星歯車(21)はケーシング(19)の揺動量に比例して自転す
ることになるから、遊星歯車(21)と同行回動するトーチ
ホルダー(４)もケーシング(19)の揺動量に比例して揺動
することになる。

【００１６】そして、この場合、可動ケーシング(19)の
揺動と溶接トーチ(３)で揺動とで、溶接トーチ(３)の先
端部を溶接台車(１)の走行方向での前後端縁から進出さ
せるとともに、可動部(６)の揺動及びトーチホルダー
(４)の揺動によって変動する溶接トーチ先端部と溶接母
材との間の間隔を補償するために、遊星歯車(22)のピッ
チ径と太陽歯車(20)のピッチ径との比率、及び、入力軸
(９)と出力軸(24)との軸間距離と溶接トーチの揺動中心
からトーチ先端部までの距離の比率を設定することが必
要となる。

【００１７】このため、この実施態様では、溶接トーチ
(３)の揺動支点(入力軸の軸芯)から溶接トーチ先端部ま
での長さ(Ｄ)を走行台車(１)の走行方向での全長(Ｌ)の
約０.７倍に設定するとともに、太陽歯車(20)と遊星歯
車(21)との軸間距離(ｄ)を溶接トーチ(３)の揺動支点か
ら溶接トーチ先端部までの長さ(Ｄ)の１／４倍に設定
し、遊星歯車(21)のピッチ径を太陽歯車(20)のピッチ径
の２／３倍に設定している。

【００１８】このような寸法関係にすると、図４に示す
ように、可動部ケーシング(19)の回動角(α)に対して遊
星歯車(21)の自転回動角(β)は１.５倍となるから、溶
接トーチ(３)は原点位置での溶接トーチ軸線と平行な線
に対して(β−α)、すなわち、可動ケーシング(19)の回
動角(α)の１／２倍の角度進んだ状態の姿勢を保持する
ことになる。したがって、可動ケーシング(19)が回動角
(α)だけ回動すると、溶接トーチ(３)の先端部は走行台
車(１)の前後方向に対してはｄ×sinα＋Ｄ×sin（α／
２)だけ変位することになる。また、原点位置における
溶接トーチ軸線と平行な方向では可動ケーシング(19)の
回動によりｄ(１−cosα)だけ下がり、溶接トーチ(３)
の回動によりＤ(１−cos(α／２))だけ上がることにな
る。

【００１９】ちなみに、可動ケーシング(19)の回動角度
(α)を１５度、３０度、４５度、６０度、７５度にした
ときの溶接トーチ(３)の先端部の台車走行方向(Ｘ)への
移動量、及び溶接トーチ(３)の先端部の原点位置での溶
接トーチ軸線と平行な方向(Ｙ)への移動量は次表のよう
になった。

【００２０】

【表１】

【００２１】ここで、Ｘ方向には台車全長の略１／２の
移動量があれば、走行台車(１)の端部が障壁に当接して
いても障壁基部に位置する溶接線端部を溶接することが
できるから、ｄ×sinα＋Ｄ×sin（α／２)＞Ｌ／２と
なる可動ケーシング(19)の回動角度を求めると、この実
施態様では走行台車長(Ｌ)と溶接トーチ(３)の揺動支点
からトーチ先端までの長さ(Ｄ)とはＤ＝０．７Ｌの関係
にあるから、Ｌ／２＝０.７１Ｄ＝２.８４ｄとなり、Ｘ
方向への変位量は２.８４ｄあればよいから、表１から
可動ケーシング(19)の回動角(α)は６０度あればよいこ
とになる。すると、可動ケーシング(19)を最大６０度ま
で振ってもトーチ軸芯方向(Ｙ)への移動量は０.０３６
ｄであり、溶接トーチ(３)の実寸法を勘案すると、実移
動量は数mm以下であり、溶接性能にはほとんど影響を与
えない。

【００２２】図中符号(25)は走行台車(１)に装備された
走行車輪、(26)は走行台車(１)の走行方向前後端面にそ
れぞれ配置されたリミットスイッチ、(27)は走行台車
(１)の溶接トーチ突出側側面に配置された走行ガイド具
である。そして、走行車輪(25)はその車軸が走行台車の
前後方向軸に対して平面視で直角から僅かにずれて交差
する状態に配置してあり、走行作業時に走行台車(１)を
縦向溶接母材側に近接させるようにしてある。また、リ
ミットスイッチ(26)はーチスイング装置(２)での駆動モ
ータ(８)及び図示を省略した走行台車(１)の走行駆動を
制御する。すなわち、可動ケーシング(19)を所定量回動
させた状態から溶接作業を開始すると、まず、溶接トー
チ軸と可動ケーシング(19)での入力軸芯と出力軸芯とが
重なる状態になるまで溶接をしながら可動ケーシング(1
9)を回動させ、溶接トーチ軸と可動ケーシング(19)での
入力軸芯と出力軸芯とが重なる状態になったことを、図
示を省略した位置検出器が検出すると、可動ケーシング
(19)の回動を停止させ、溶接トーチ(３)の姿勢を固定し
た状態で走行台車(１)を溶接線に沿わせて移動させ、隅
肉溶接部を溶接する。

【００２３】そして、走行台車(１)が反対側の障壁に当
接して走行方向前側のリミットスイッチ(26)が作動する
と、走行台車(１)の走行を停止するとともに、トーチス
イング装置(２)の駆動モータ(８)が作動を開始して可動
ケーシング(19)を溶接方向に進出する方向に回動させ、
溶接をしながら溶接トーチ(３)を回動させる。これによ
り、障壁で規制されている溶接線の全長を溶接すること
ができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明では、走行台車にトーチスイング
装置を介して溶接トーチを装着し、このトーチスイング
装置を走行台車に固定した駆動部と、この駆動部に対し
て一定の角度範囲で揺動する可動部とで構成し、この可
動部のケーシング内に太陽歯車とアイドル歯車と遊星歯
車とで構成した遊星歯車機構を内装し、太陽歯車を駆動
部のハウジングに固定し、アイドル歯車を揺動ケーシン
グに回転自在に支持し、一端に遊星歯車を固定した出力
軸の中間部を可動ケーシングに回転自在に支持させ、出
力軸の他端にトーチホルダーを固定し、太陽歯車の軸芯
部に相対回転可能な状態で装着した入力軸の一端部を可
動ケーシングに固定するとともに、この入力軸の他端部
を駆動ハウジング内に突入させ、この入力軸の入力端に
正逆回転可能な駆動モータを連動連結してあるので、駆
動モータを作動させることにより、可動ケーシングが駆
動側ハウジングに対して揺動する。この可動ケーシング
には遊星歯車機構を構成している遊星歯車とアイドル歯
車とがそれぞれ回転自在に支持されており、遊星歯車機
構の太陽歯車は駆動側ハウジングに固定されていること
から、可動ケーシングの揺動にともない、遊星歯車が太
陽歯車の回りを自転しながら公転することになる。そし
て、遊星歯車に固定されている出力軸にトーチホルダー
が固定してあるから、遊星歯車の公転で溶接トーチの支
持部が溶接台車の移動方向で変位し、遊星歯車の自転で
溶接トーチの姿勢が変化し、溶接トーチの先端部分を走
行台車の走行方向前後端面よりも外側に突出させること
が可能となる。この結果、本発明では、溶接トーチの二
方向への変位を特定の関係を維持しながら一つの駆動源
で確実に作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】隅肉溶接台車の正面図である。

【図２】トーチスイング装置の縦断面図である。

【図３】トーチスイング装置の要部拡大断面図である。

【図４】可動ケーシングと溶接トーチの揺動状態を示す
関係図である。

【符号の説明】

１…走行台車、２…トーチスイング装置、３…溶接トー
チ、４…トーチホルダー、５…駆動部、６…可動部、７
…駆動部ハウジング、８…駆動モータ、９…入力軸、19
…可動ケーシング、20…太陽歯車、21…遊星歯車、22…
アイドル歯車、23…遊星歯車機構、24…出力軸。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行台車(１)に溶接トーチ(３)を載置
   し、この溶接トーチ(３)で隅肉溶接を行う自動隅肉溶接
   装置において、 走行台車(１)にトーチスイング装置(２)を配置し、この
   トーチスイング装置(２)を走行台車(１)に固定した駆動
   部(５)と、この駆動部(５)に対して一定の角度範囲で揺
   動する可動部(６)とで構成し、可動部(６)のケーシング
   (19)内に太陽歯車(20)とアイドル歯車(22)と遊星歯車(2
   1)とで構成した遊星歯車機構(23)を内装し、太陽歯車(2
   0)を駆動部(５)のハウジング(７)に固定し、アイドル歯
   車(22)を可動ケーシング(19)に回転自在に支持し、一端
   に遊星歯車(21)を固定した出力軸(24)の中間部を可動ケ
   ーシング(19)に回転自在に支持させ、出力軸(24)の他端
   にトーチホルダー(４)を固定し、太陽歯車(20)の軸芯部
   に相対回転可能な状態で装着した入力軸(９)の一端部を
   可動ケーシング(19)に固定するとともに、この入力軸
   (９)の他端部を駆動ハウジング(７)内に突入させ、この
   入力軸(９)の入力端に正逆回転可能な駆動モータ(８)を
   連動連結し、走行台車(１)の走行領域両端部でトーチス
   イング装置(２)を作動させて溶接トーチ(３)を台車走行
   方向に沿ってスイングさせるようにしたことを特徴とす
   る自動隅肉溶接装置。
2. 【請求項２】 太陽歯車(20)のピッチ径に対する遊星歯
   車(21)のピッチ径を２／３に形成するとともに、出力軸
   (24)と入力軸(９)との軸芯間距離を出力軸(24)の軸芯か
   ら溶接トーチ先端までの距離の１／４に設定した請求項
   １に記載の自動隅肉溶接装置。