JPS6129825B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規な溶接装置の開先倣い装置に係
り、特にトーチを一方の開先壁面に押し付け溶接
用ワイヤ導出口を上記開先壁面に沿つて倣い移動
させることにより、一層２パスが必要な幅広な開
先に対して適正な自動倣い溶接を実施し得るよう
にした溶接装置の開先倣い装置に関する。

〔従来の技術〕

自動溶接装置として、サブマージアーク溶接装
置が知られている。この溶接装置は、第１図に示
す如く軌道１上に沿つて自走するキヤリツジ２を
有し、キヤリツジ２には母材３間に形成された開
先溝４に臨んで支持されるトーチ５が設けられて
いる。このトーチ５には同じくキヤリツジ２上に
設けられたワイヤリール６から溶接用ワイヤ７が
供給され、このワイヤ７はトーチ５の先端部に形
成された導出口８から開先溝４内に順次導出され
てアークにより溶融されるようになつている。９
はアークを覆う砂状フラツクスを収容したホツ
パ、１０は制御装置である。従つて、軌道１を開
先溝４内の長手方向に沿つて形成された溶接線１
１上に沿つて倣い移動させることができることに
なる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の溶接装置にあつては、ト
ーチ５の位置調節はできるものの、その取付けが
キヤリツジ２に対して固定的であつたので、軌道
１の配置誤差等によつてトーチ５が溶接線１１か
ら外れたり、開先溝の中央線に対して傾き、的確
な溶接がし難いという欠点があつた。

また、開先幅が広くなると開先中心倣い（１層
１パス溶接）では左右の解け込み不良をおこすた
め、１層２パス溶接が必要であり、この場合、ト
ーチを一方の開先壁面に対して一定距離を保持し
て平行に走行させる必要があるが、これを有効に
実施する手段がなかつた。

そこで、本発明者等は従来の溶接装置における
問題点に鑑み、これを有効に解決すべく本発明を
創案するに至つたものである。

〔発明の目的〕

従つて、本発明の目的とするところは、トーチ
を開先壁面に対して適正な位置を保持して倣い移
動させ、広い開先幅に対し適正な自動倣い溶接を
実施し得る溶接装置の開先倣い装置を提供するに
ある。

〔発明の概要〕

本発明は上記目的を達成すべく次のように構成
したものである。トーチの上部にはキヤリツジ上
を往復移動するテーブルに取り付けられたトーチ
保持具が設けられ、該トーチを開先幅方向に揺動
自在とするとともに、トーチを軸回転自在に保持
している。このように、保持されたトーチの下部
には偏平なトーチ部材が設けられ、こトーチ部材
は先端中央部に形成された溶接用ワイヤ導出口と
該導出口より開先溝の長手方向に沿つて走行方向
及び後進方向に延出された案内部とからなり、開
先溝内に挿入されるようになつている。トーチの
上部にはトーチを予圧して一方向に揺動させ上記
トーチ部材を一方の開先壁面に押し付けるトーチ
押圧付勢手段が設けられ、このトーチ押圧付勢手
段の押し付けにより、トーチ部材の偏平面が開先
壁面に対し平行でなく上記走行方向案内部又は後
進方向案内部のいずれか一方が先に開先壁面に押
し付けられる場合であつても、トーチの軸回転を
惹起し双方の案内部が共に開先壁面に接触するよ
うになつている。これにより、トーチ押圧付勢手
段はトーチ部材を一方の開先壁面と平行に位置さ
せる機能を有する。また、同じくトーチには該ト
ーチの傾きを検知しこの検知によりテーブルを移
動させて傾きを是正するトーチ姿勢制御手段を設
け、トーチを開先溝の溶接線上に下した垂線と平
行又は所定の角度で起立させ上記溶接用ワイヤ導
出口を常に定位置に臨ませるように構成したもの
である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明に係る溶接装置の開先倣い装置の
好適一実施例を添付図面に従つて説明する。

一実施例を示す第２図において、１２は軌道１
３上を走行するキヤリツジであり、このキヤリツ
ジ１２の上には取付け部１４がテーブル１５を介
して取付けられている。このテーブル１５はキヤ
リツジ１２の走行方向に対し交叉する方向（図面
で開先幅方向となる左右方向）に往復移動自在に
設けられ、その移動はモータ１６駆動によりなさ
れるようになつている。上記取付部１４にはスク
リユーロツド１７が垂下され、このスクリユーロ
ツド１７に支持板１８を介して支持アーム１９に
連結されたナツト部材２０が螺着されている。ス
クリユーロツド１７は操作箱２８のスイツチによ
りモータ２１が駆動されナツト部材２０をスクリ
ユーロツド１７に沿つて上下移動自在となしてい
る。上記支持アーム１９にはトーチ保持具２２が
キヤリツジ１２走行方向に対し交叉する方向（開
先幅方向）に揺動自在に枢支され、このトーチ保
持具２２からは下部にトーチ部材Ａを設けたトー
チ２４が軸回転自在に垂設されている。本発明の
要部となるのは上記キヤリツジ１２，テーブル１
５，トーチ部材Ａ、トーチ２４を揺動方向に予圧
するトーチ押圧付勢手段Ｂ及びトーチ２４の傾き
を是正するトーチ姿勢制御手段Ｃである。尚、２
９は母材、３０は開先溝である。

上記トーチ部材Ａは第３図及び第４図により詳
しく示す如く互いに突き合された母材２９，２９
間に形成された開先溝３０内に挿入され、この開
先溝３０の長手方向に沿つて移動可能な形状、例
えば偏平であつて開先溝３０よりも幅広な形状に
なつている。特にトーチ部材Ａは、先端中央部に
形成された溶接用ワイヤ導出口３１と、この導出
口３１より上記開先溝３０の長手方向に沿つて走
行方向及び後進方向に延出された案内部３２，３
３とを有している。この各案内部３２，３３には
開先壁面３６，３７上の移動を円滑にするために
滑動部材３９，４０が設けられており、その滑動
部材３９，４０は本実施例では電気絶縁材料によ
る算盤玉状の車輪によつて構成されている。ま
た、滑動部材３９，４０は、これを開先壁面３７
に押し付けたとき、トーチ部材Ａを開先壁面３７
から一定の距離を保有する機能を併せもち、この
距離を開先幅によつて可変とするために着脱自在
に取り付けられ、交換可能となつている。上記溶
接用ワイヤ導出口３１はトーチ２４軸方向に貫通
する案内孔から供給する溶接用ワイヤ３４を順次
導出し得るようになつている。

上記トーチ押圧付勢手段Ｂは、トーチ部材Ａの
走行方向案内部３２と後進方向案内部３３とを同
時に開先溝３０の一方の開先壁面３７（または３
６）に押し付けるべきトーチ保持具２２に設けら
れている。このトーチ押圧付勢手段Ｂは例えばエ
アーシリンダ２３から成り、第５図に示す如くそ
の一端をトーチ保持具２２の上端部に自在接続
し、他端を支持板１８に固定してありトーチ保持
具２２に予圧を加え、トーチ２４を左あるいは右
に揺動付勢するように構成されている。従つて、
トーチ部材２４は常に第３図に示す如き状態、即
ち、走行方向案内部３２と後進方向案内部３３と
を開先溝３０の一方の壁面３７に接触させた状態
で開先壁面３７に沿つて移動する。と同時に溶接
用ワイヤ導出口３１はトーチ部材Ａの中央部に形
成されていることから、開先壁面３７に対して一
定距離を保持して倣い移動することとなる。

上記トーチ姿勢手段Ｃは検出装置２５，制御回
路２７及び上記モータ１６とから成る。検出装置
２５はエアーシリンダ２３により予圧を加えられ
たトーチ２４の傾き、すなわち、開先溝３０の溶
接線３５上に下した垂線Ｌに対するトーチ２４の
傾きを検知するもので、例えばトーチ保持具２２
より上方へ突き出たトーチ２４の上部に左右２箇
所に設けたリミツトスイツチで構成される。トー
チ保持具２２が。予圧されトーチ２４が時計方向
に揺動するトーチ上部の当接により右方のリミツ
トスイツチ２５ａがONし、反時計方向に揺動す
ると左方のリミツトスイツチ２５ｂがONしてト
ーチ２４の変位を検知する。この各リミツトスイ
ツチ２５ａ，２５ｂの検知出力に応じて制御回路
２７はモータ１６を正逆回転させる信号を出す。
すなわち、右方のリミツトスイツチ２５ａがON
するとモータ１６駆動させてテーブル１５を左方
向に移動させ、この移動によりテーブル１５に連
結されている揺動中心点となるトーチ保持具２２
を左方向に引き、また逆に左方のリミツトスイツ
チ２５ｂがONするとテーブル１５を右方向に移
動させてトーチ保持具２２を右方向に押し出すよ
うに構成されている。なお、トーチ２４が垂下し
ているときはモータ１６はOFFとなる。

Ｄはトーチ昇降手段で、電流検出部と操作箱２
８と上下移動機構とから成る。電流検出部で溶接
アーク電流を検出し、この電流とアンダーカツト
がなく溶込み等が最良となるべく予め設定された
参照電流とを操作箱２８で比較しその両者の大小
によりモータを正逆回転させる信号を出してスク
リユーロツド１７を回転し、この回転に伴いスク
リユーロツド１７に沿つてナツト部材２０に取付
けられたトーチ２４を上下移動するように構成さ
れている。したがつて、溶接アーク電流が参照電
流よりも小さいときは操作箱２８より信号を出力
しモータ２１を駆動させてスクリユーロツド１７
を回転し、この回転によりナツト部材２０を下降
してトーチ２４を降ろし、逆に溶接アーク電流が
参照電流よりも大きいときはスクリユーロツド１
７を逆回転せしめ、ナツト部材２０を上昇してト
ーチ２４を引き上げる。なお、電流が一致してい
るときはモータ２１はOFFとなる。

以上の構成よりなる本溶接装置の開先倣い装置
の作用について述べる。

先ず、トーチ下部のトーチ部材Ａを開先溝３０
内に挿入してエアーシリンダ２３をそのロツドが
延びる方向又は縮む方向のいるれかに作動させ
る。この作動によりトーチ部材Ａは一方の開先壁
面３７（または３６）に当り、その走行方向案内
部３２及び後進方向案内部３３の双方が接触する
まで回転し開先壁面３７に押し付けられる。一
方、キヤリツジ１２の軌道を動かし、トーチ２４
がエアーシリンダ２３の予圧を維持しつつ垂直に
起立するとともに、トーチ２４の走行方向が溶接
線と平行となるように調整する。そして、アーク
のための電源を入れてキヤリツジ１２を走行させ
ると、トーチ部材Ａは走行方向案内部３２および
後進方向案内部３３を開先溝３０の一方の開先壁
面３７に押し付けられた状態で開先溝３０内を移
動することとなる。この場合、各案内部３２，３
３に設けられた滑動部材３９，４０によりトーチ
２４の走行は円滑に行なわれる。また、両開先壁
面３６，３７はほぼ直線であり、かつトーチ部材
Ａは滑動部材３９，４０の大きさによつて決まる
一定距離を開先壁面３７より保有して滑動するの
で常に溶接線３５に対しても平行となる。特に、
案内部３２，３３を前後に設けたことにより、ト
ーチ部材Ａは１個の場合と異なり、開先壁面３７
に対して安定な接触を維持できるとともに、その
溶接ワイヤ導出口３１がトーチ部材Ｓの中央部に
形成されているので壁面段差等があつても壁面距
離の平均化が図れる。

ここで、軌道１３が溶接線３５に沿つて平行に
配設されていなかつたり、開先溝３０がうねつて
いたり、或いはカーブしていたとすると、トーチ
２４はエアーシリンダ２３により予圧を受けてい
るのでそのトーチ部材Ａが開先壁面３７より離脱
することはなく、開先壁面３７からの距離も不変
であるが、開先壁面３７に対する押圧力が変るた
め傾くこととなる。このトーチ２４の傾きによ
り、当初、開先溝３０の溶接線上に下した垂線に
対し平行であつた溶接用ワイヤ導出口３１の向き
が変つて定位置から外れてしまうことになる。

しかし、このトーチ２４の傾きは、リミツトス
イツチ２５ａ，２５ｂにより直ちにその傾き方向
をも含めて検知され、制御回路２７を介してその
情報に基づく方向にテーブル１５を往復移動させ
る。この移動はトーチ保持具２２を開先溝３０の
ラインから引き込み又は押し出すことになるか
ら、トーチ保持具２２に連結されているトーチ２
４は開先溝３０内に拘束されているトーチ部材Ａ
を基点として開先溝の中央線と平行に起立せしめ
られ、もつて傾きの是正が行われる。したがつ
て、トーチ部材Ａにより溶接用ワイヤ導出口３１
が常に一方の開先壁面３７から一定距離だけ離れ
且つその導出口３１の向きも一定となるので、開
先壁面３７を倣うトーチ２４及びトーチ部材Ａの
円滑な走行を保証することができる。特に、トー
チ２４ならびにトーチ部材Ａの傾動は、滑動部材
３９，４０以外の個所が開先壁面３７に接触する
こととなるので、走行不良および溶接アーク点以
外でスパークするため、かかるトーチ２４の起立
制御のもたらす効果は甚大である。

トーチ２４の傾きを上記垂線と平行ではなく垂
線に対して一定の角度に保持しようとする場合に
は、リミツトスイツチ２５ａ，２５ｂの取付位置
を変更すればよい。

次に、溶接アーク電流についてみると、この電
流値は適正溶接条件の範囲内で溶接姿勢、開先形
状、母材２９，２９の種類などにより予め調整す
る。これが比較回路又は操作箱２８の参照電流と
なる。そして、溶接アーク電流はその参照電流と
比較回路又は操作箱２８により常時比較され、こ
の比較出力が上下移動機構を作動し開先溝３０内
のトーチ部材Ａを上下に動かして放電距離を調節
し、この調節により常に溶接アーク電流を参照電
流と一致させながらトーチ２４が移動することに
なる。この場合、開先溝３０にもともと凹凸があ
つたり、又は２回目以降のバスに伴うビード段差
があつても、走行しながら上述のトーチ昇降手段
が作用する。したがつて、電流が大きすぎること
によるアンダーカツトや気孔の発生を減じ、又電
流が小さすぎることによる溶け込みの悪さやスラ
グ巻き込みの発生を防止し得、常に最適溶接アー
ク電流を維持できる。

しかも、かかる電流維持は前述のトーチ姿勢制
御及びトーチ部材の開先壁面３７倣いと同時的に
行われるので、適正な自動倣い溶接をなし得る。

なお、上記実施例ではトーチ昇降手段について
は溶接アーク電流により制御する場合について説
明したが、これに代えてトーチと母材間の距離を
一定に保つようにトーチを昇降させること、ある
いはアーク長を検知してアーク長を一定に保つよ
うにトーチを昇降させるなど、その他トーチの動
的制御手段又は２電極トーチに対しても本発明の
要旨内で変形実施し得ることはいうまでもない。

２パス目は、エアーシリンダ２３のトーチ２４
に対する予圧方向を逆にし、トーチ部材Ａを他方
の開先壁面３６に押し付けることにより、上述し
たと同様に開先倣い制御を行うことができる。

〔発明の効果〕

以上、要するに本発明によれば次のような優れ
た効果を発揮する。

(1) 溶接用ワイヤを導出するトーチを姿勢制御し
つつ適正溶接条件を維持させるためにいずれか
一方の開先壁面に沿つて正確に倣い移動させる
ことができ、むらのない正確な自動倣い溶接を
実施することができる。特に、１層２パス溶接
を必要とする広い開先溝の場合には、１パス目
には一方の開先壁面に２パス目には他方の開先
壁面にそれぞれ倣わすことができるので、開先
中心倣いで発生する左右の溶込み不良を防止す
ることができる。

(2) トーチ部材が２つの案内部を有しその中央部
に溶接用ワイヤ導出口が形成されているので、
２点を結ぶ平均倣い溶接が行え開先壁面の凹凸
形状による影響を低減でき安定な溶接を行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はサブマージアーク溶接装置の概要を示
す正面図、第２図は本発明に係る溶接装置の開先
倣い装置の一実施例を示す概略正面図、第３図は
第２図の要部拡大横断面図、第４図は同じく要部
拡大図、第５図は押圧付勢手段の要部拡大図であ
る。 尚、図中１２はキヤリツジ、１５はテーブル、
２４はトーチ、２９は母材、３０は開先溝、３１
は溶接用ワイヤ導出口、３２は走行方向案内部、
３３は後進方向案内部、３５は溶接線、３６，３
７は開先壁面、Ａはトーチ部材、Ｂはトーチ押圧
付勢手段であつて２３はその例示であるエアーシ
リンダ、Ｃはトーチ姿勢制御手段であつて２５の
リミツトスイツチ、２７の制御回路、１６のモー
タから成り、また１は垂線である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 母材間に形成される開先溝に沿つて平行に走
   行移動するキヤリツジと、該キヤリツジ上に開先
   幅方向に往復移動自在に設けられたテーブルと、
   該テーブル上に軸回転自在でかつ開先幅方向に揺
   動自在に設けられ、上記開先溝内の溶接線上に沿
   つて走行すべく支持されたトーチと、該トーチの
   開先溝内に挿入される下端に形成され、その下端
   中央部に溶接用ワイヤ導出口を有すると共に該導
   出口より上記開先溝の長手方向に沿つて走行方向
   及び後進方向に延出された案内部を有するトーチ
   部材と、トーチを開先幅方向に予圧し上記トーチ
   部材を一方の開先壁面に押し付けて上記走行方向
   案内部及び後進方向案内部を共に該開先壁面に押
   し付けるトーチ押圧付勢手段と、トーチの傾きを
   検知しその傾きに応じて上記テーブルを移動させ
   て開先溝の溶接線上に下した垂線に対し所定角度
   でトーチを起立させ上記溶接用ワイヤ導出口を定
   位置に臨ませるトーチ姿勢制御手段とを備えたこ
   とを特徴とする溶接装置の開先倣い装置。