JPS6130281A - 水平隅肉自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば平板に格子状に配置したリプ材やステ
イフナ−を隅肉溶接して、船舶や橋梁、その他構造物の
徴桁などを作製する場合に用いられるもので、詳しくは
水平隅肉溶接線に対して設定狙い角の傾斜面に沿って位
置するアーム全前記傾斜面に対して垂直な軸芯周りにス
イングモーションさせる駆動機構を設けるとともに、前
記アームの先端部には溶接トーチを取付け、かつ前記駆
動機構によるアームのスイングモーションに同期連動し
て、そのスイングモーションを前記溶接トーチのヘッド
が前記水平隅肉溶接線に沿って平行移動する直線モーシ
ョンに変換する機構″ｔ”設けである簡易ロボット式の
水平隅肉自動溶接装置に関する。

従来から一般的に知られているこの種の装置には、装置
本体の重量全利用してこれをワークの勾配面に沿って自
動的に重力下降させ、かつその重力下降速度全ワークの
隅部に押付けられる溶接棒の突張作用にて一定又はほぼ
一定にコントロールしながら溶接するいわゆる、グラビ
テイ−溶接装置と、ティーチングプレイパック方式のロ
ボット溶接装置とが存在するが、前者グラビテイ−溶接
装置′は、溶接棒長さを余り大きくすることができない
ため、溶接棒１本当りの溶接可能長さが短かくて取替え
頻度が多く、作業能率が悪いばかりでなく、溶接棒長さ
が溶接線長さで割り切れないような場合、残し溶接とな
って溶接棒に無駄を生じる欠点があり、また後者ロボッ
ト溶接装置は、ワーク毎に面倒で時間の掛るティーチン
グを必要とするとともに、行動範囲が限定されるため能
率向上のためには本来が高価な装置を多数台要し、全体
として著しいコスト高になる欠点がある。

これら従来装置に比して上記構成の本発明が対象とする
自動溶接装置は１回当りの溶接可能長さを十分に大きく
とれるとともに、溶接トーチヘッドの水平隅肉溶接線に
沿っての直線駆動走行手段がアームのスイングモーショ
ンとアームのスライドモーションとの組合せであって、
溶接線に沿って長い水平フレームが不要で、フレーム構
成として溶接線に沿っては幅狭な軽小なもので良く、従
って、軽量小形の可搬式装置にでき、作業者１人で数台
を同時使用し易く、かつそのような数台同時使用におい
ても設備費は安上りで全体として能率面、コスト面で非
常に有利である反面、スイングモーションとスライドモ
ーションとの合成により直線モーションに変換するもの
であるから、溶接線に沿っての溶接進行速度が二次関数
的に変化し、そのような変化のある速度のままで溶接す
ると溶接仕上がりが不均一となる。このような速度変化
？々くする手段として一般的には、アームのスイングモ
ーションス的−ドとスライドモーションスピードとをア
ームのスイング角に応じて予め設定された比で作動させ
るいわゆるプログラム制御手段が考えられるが、この場
合はワークの種、類、形状等に応じて異なる必要溶接進
行速度の変更の都度、前記両スピード比の設定値を調整
する手間を要するばかりでなく、成る特定の設定スピー
ド比での溶接作業においても、ワークの局部的な形状変
化や勾配度合等によっては実質的な速度変化が発生し、
溶接、精度の面で十分に満足のゆく結果が得られない問
題がある。

本発明はかかる実情に鑑み、装置の軽量小形化が図シ易
い上述のよう々合成モーション駆動型式を採用しながら
、溶接進行速度の均一化による高精度な隅肉溶接を合理
的に実現できる水平隅肉自動溶接装置を提供する点に目
的を有する。

上記の目的を達成するために本発明に係る水平隅肉自動
溶接装置は、冒記構成のものにおいて前記溶接トーチの
ヘッド部にワークのコーナー部に接当して回転走行する
做いローラー及びその回転速度を検出する速度検出具を
投けるとともに、この検出具による検出回転速度に基づ
いて前記駆動機構のス・イングモーション速度を、前記
ローラー回転速度が一定又はほぼ一定に維持されるよう
に自動制御する制御袋ｆｌ’を設けであるという点に特
徴構成を有し、是れによって次のような作用効果が得ら
れるに至ったのである。

つまり、隅肉溶接においてその仕上り精度を良くする上
で非常に重要な要素の１つである所の、溶接線に対して
溶接トーチヘッドを設定狙い角に確実に保持すること及
び溶接トーチヘッドを溶接線に対して常に一定距離に保
持することのために設けられた做いローラーの回転速度
を検出し、その検出速度をアームのスイングモーション
駆動機構にフィードバックしてローラー回転速度、即ち
溶接トーチの進行速度を一定又はほぼ一定に維持するも
のであるから、スイングモーションとスインモーション
との合成駆ｗＪ型式の採用°によって装置全体？軽量／
１１形化して可搬式装置として能率面、コスト面で非常
に有利に使用できるものでありながら、ワークの局部的
な形状変化や勾配度合等に拘わらず溶接進行速度を確実
に一定化でき、做いローラーによる設定狙い角の確保と
位置保持作用と相俟って全体として隅肉溶接精度の顕著
な向上が図り得るに至ったのである。

以下本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図乃至第３図は水平隅肉自動溶接装置全体の概要図
であって、叫は三木胸式の枠組フレームでその下端水平
フレーム（１０Ａ）の四隅部には移動車輪（］ｌ）が取
付けられているとともに、前記下端水平フレーム（”ｌ
０Ａ）の中間部にはワーク（支）の一方である磁性金属
製平板（Ｗりへの執着によって装置位置を固定するため
のマグネットホルダーｔＪＩＪと吸着解除用のねじ式押
圧具（１３１が設けられ、かつ下端水平フレーム（１０
への左右両側外面には第４図で明示の如くワーク（資）
の他方であるアングル材使用ステイフナ−Ｇり内面への
突当てによって設置位置を決定するためのスライドゲー
ジ（１荀が設けられている。伏）は平行回連リンク機構
であり、これは前記ワーク（５）の水平隅肉溶接線（＆
）に対して設定狙い角皓）（通常は４５度である）の傾
斜面内に互いに平行に位置する二本のアーム（１）　、
　（（Ｉとこれら二本のアームｉｔ）　ｔ（杓同士をア
ーム長手方向の両端において枢支連結するリンク（１に
、　（１／Ｑ　　とから構成されている。

（２）は曲記平行回連すンク＠構（１）における一方の
アームｆ１＋を前記傾斜面に対して垂直な軸芯（Ｘ１周
りにスイングモーションさせることにより平行回連リン
ク機構（１）を前記軸芯（３）局りで往復駆動揺動させ
る機構であり、これは１ＪＣＩ記枠組フレーム（ｌＯ）
に固定支持されたＤＣサーボモータ（２Ａ：）とギヤ対
ｃ２匂、（２功とから構成されている。（３）は前記駆
動機構（２）を介して往復駆動揺動（リンクモーション
）される平行回連リンク機構（１）のアーム（１）　ｔ
　（ｌｆｆｉ−ｔその先端部（下端部）が前記水平隅肉
溶接線（ａｌに沿って平行移動するような直線モーショ
ンに変換するための機構であり、これはリニアヘッド（
３Ａ）付きのトルクモータから構成されている。（４）
は溶接トーチでお沙、これに前記平行回連リンク機構＋
１）の下端リンク（１茄にホルダー（４Ａ）’ｉ介して
着脱交換自在に取付けられているとともに、溶接進行方
向に前進角ωりを有するカーブドノズル型式のものであ
る。（５）は前記ワーク（粕の隅部に接当し平行回連リ
ンク後槽（１）のリンクモーションに連動して回転定行
する做いローラーであり、これは前記溶接トーチ（４）
のへ、ラドが前記溶接線（ａ）に対して常に設定通りの
狙い角（ハ）を保つとともに、前記溶接線ｉａｌからの
距Ｍ（ｆ）？！：常に一定に維持するように前記ノリニ
アヘッド（３Ａ）付きのトルクモータ（３１’ｔ　介し
て前記ワーク（５）の隅部に一定又はほぼ一定の押圧力
をもって押動けられるように構成されている。（６）は
前記做いローラー（５）の回転速度をパルス数の計測に
よって検出するパルスエンコーダ（速度検出具の一例）
でおり、これは第７図で明示の如く三つのギヤ（１５Ａ
）　、　（１５Ｂ）　、　（１５０’ｔ−介して前記做
いローラー（６）に連動しているとともに、計測パルス
数（検出回転速度）に基づいて前記駆動機構（２）のＤ
Ｃ？−ボモータ（２〜の回転速度を前記做いローラー（
５）の回転速度（単位時間当たりのパルス数）が一定又
はほぼ一定に維持されるように、自動制御する制御装置
（これは極く一般的なフィードバックコントローラであ
るため詳細説明及び図面は省略する）Ｋ指令信号を出力
するものである。（８）は前記カーブドノズル型溶接ト
ーチ（４）のヘッド部近くに設けられたセンサーであり
、このセンサー（８）の検出結果に基づいて前記溶接ト
ーチ＋４）’Ｔｈ予めプログラムされた作動状態に自動
制御する↓うに構成されているのであって、具体的には
溶接進行方向の前方に突出する状態に設けられ、クリッ
プエンドと呼ばれるもので第１０図（イ）で示す如く前
記ステイフナ−（Ｗりに直交姿勢で接当配置される別の
ステイフナ−（Ｗ／）への接当検知信号に応じて溶接ト
ーチ（４）ヲ僅かに後退させてクレータ匙畿行なうため
のセンサーバー（８ＥＬ）ト、溶接進行方向に対して横
側方に突出する状態に設けられ、スニツブエンドと呼ば
れるもので第１０図（ロ）で示す如く前記ステイフナ−
（Ｗつの終端とこれに直交姿勢で配置の別ステインナー
（ｗ／ｌとが間隙を隔てて位置する場合に前記ステイア
す−（ｗ２）の終端を接触解除により検知してその検知
信号に応じて前記溶接トーチ（４）の向き姿勢をステイ
フナ−（Ｗり端縁に向かう姿勢に変更させて角巻き処理
を行なうためのセンサーパーＱｌｌｂ）及び、下方に突
出する状態に設けられ、スロット部と呼ばれるもので第
１０図（／ｊで示す如く平板（Ｗりに形成された陥没部
を接触解除によね検知してその検知信号に応じて前記溶
接トーチ（４）を僅かに後退させてクレータ処理を行な
う、又は溶接トーチ（４）の作動を自動停止するための
センサーパー（８０）とを有し、溶接進行方向端部の位
置、形状を検知判別してプログラム通りの端末処理を行
なうべく構成されている紀尚、各センサーパーｒＢａ）
　、　ｒｓす、Ｉ’８Ｑ）け弾性材から構成されたショ
ックセンサーである。（７）は、前記溶接トーチ（４）
のヘッドを溶接走行時において前記の溶接線（乳１長手
方向に一定振幅で往復揺動させるサージングモーション
と前記溶接線（ＩＬｌ長手方向に対して直角方向に一定
振幅で往復揺動させるウィービングモーションとに切換
自在な機構であり、前記平行四速リンク機構（１）の下
端リンク（１１０ｒ取付けられている。この切換機構（
７）は第８図及び第９図で明示の如く、ＤＣモータ（１
輪にギヤＩＪ？に介して噛合連動するシフトギヤ端の軸
芯方向両側にコーンクラッチ（ＩＣ（１９ｒｔ構成させ
、このコーンクラッチ（ｌ＠、（ｌＣＪｔｌ−選択的背
反的に人切りするように前記シフトギヤ（ｌ＠を軸芯方
向にスライドさせるリニアヘッドトルクモータＸｋ投け
、前記一方のコーンクラッチα９）？介してＤＣモータ
（＋四に連動する回転部材ｔ２１１及び他方のコーンク
ラッチＱ瑳ヲ介してＤＣモータ（１橢に連動する回転部
材ばと、前記トーチホルダー（４Ａ）’を軸芯方向の一
端に固定して切換機構（７）のフレーム（７Ａ）に回転
自在並びに軸芯方向スライド自在に支承させた作動軸■
とを、エンドレス円筒カム機構の及びクランク機構（財
）を介して各々連動連結し、もって、前記リニアヘッド
トルクモータ（イ）を介してのコーンクラッチ（１９＋
　、　ａｃＪの選択入切り操作により、前記溶接トーチ
（４）をサージングモーションとウィービングモーショ
ンとに任意に切換えできるように構成されている。（至
）は前記溶接トーチ（４）のヘッドに溶接ワイヤーを送
給するドラム装置であり、ケーブルベヤ（至）及び平行
四速リンク機構（１）の一方のアーム（１ツに沿って配
設の可撓チューブ器を通して溶接トーチ（４）のヘッド
まで案内される。■は前述した各種制御機構を納めた操
作盤である。尚、前記平行四速リンク機構（１）は前記
軸芯間に対して直交する軸芯（１）周りでストッパー翰
により制限される少角度範囲において自由揺動可能であ
り、これは溶接進行に伴なうワーク（５）の熱歪に起因
する狙い角（ωの変化？前述の做いローラー（５１ｔ−
含む做い装置によって吸収するための構成である。

次に上記の如く構成された水平隅肉自動溶接装置による
自動溶接作用の概要を説明すると、前記ＤＣサーボモー
タ（２Ａ）及びトルクモータ（３）を作動させることに
より前記平行回連リンク機＠　（１＋　’ｅ軸芯ｏＯ周
りでスイングモーションさせながら、それを溶接トーチ
（４）のヘッドが水平隅肉溶接線（ａ）に沿って平行移
動するような直線モーションに変換し、同時に做いロー
ラ（５）の回転速度検出に基づ＜ＤＣサーボモータ（２
Ａ）の自動速度制御ｔもって前記溶接トーチ＋４］ｔ’
溶接線（ａ）に沿って一定速度に移動させて所期の隅肉
溶接を行なう。この際、前記切換機構（７）全ワーク（
５）の種類、材質、肉厚等に応じて予め一力のモーショ
ンサイドに切換えておくことにエリ、サージングによる
溶は込みの良い高能率溶接又はクイ−ピングによる幅広
い肉盛溶接の何れかを行なう。そして、溶接トーチ（４
）が溶接線（＆）の終端位置にまで＄動したときセンサ
ー（８）にてワーク（５）０端部位置、形状を検知判別
して既述第１０゛図（イ）〜ぐ３で示すうちの何れか一
つの端末処理を自動実行するに至るのである。

尚、本発明装置においては前記トーチホルダ−（４Ａ）
に対し溶接トーチ（４）に代え切断トーチを付替え使用
することも可能である。

ま九、前記ドラム装置器はフレーム＋１０１に必ずしも
セットする必要が々く、床面などに置いて使用するも良
く、この場合はフレーム（１（２）全簡単小型のものに
構成できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は全体正面図、ｇｇ２図は全体側面図、第３図は
全体平面図、第４図は要部の拡大側面図、第５図は要部
の拡大一部切欠き正面図、第６図は第４図■矢視図、第
７図は４＄４図■矢視拡大図、第８図及び第９図はサー
ジング−クイ−ピング切換機構の一部切欠き正面図及び
ｇｆＪ８図■−■線断面図、第１０図（イ）〜（ハ）は
ワーク端部形状例を示す説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水平隅肉溶接線（ａ）に対して設定狙い角（θ）
   の傾斜面に沿つて位置するアーム（１）を前記傾斜面に
   対して垂直な軸芯（Ｘ）周りにスイングモーシヨンさせ
   る駆動機構（２）を設けるとともに、前記アーム（１）
   の先端部には溶接トーチ（４）を取付け、かつ前記駆動
   機構（２）によるアーム（１）のスイングモーシヨンに
   同期連動して、そのスイングモーシヨンを前記溶接トー
   チ（４）のヘッドが前記水平隅肉溶接線（ａ）に沿つて
   平行移動する直線モーションに変換する機構（３）を設
   けてある水平隅肉自動溶接装置であつて、前記溶接トー
   チ（４）のヘッド部にワーク（Ｗ）のコーナー部に接当
   して回転走行する做いローラー（５）及びその回転速度
   を検出する速度検出具（６）を設けるとともに、この検
   出具（６）による検出回転速度に基づいて前記駆動機構
   （２）のスイングモーシヨン速度を、前記ローラー回転
   速度が一定又はほぼ一定に維持されるように自動制御す
   る制御装置を設けてあることを特徴とする水平隅肉自動
   溶接装置。
2. （２）前記速度検出具（６）がパルスエンコーダである
   特許請求の範囲第（１）項に記載の水平隅肉自動溶接装
   置。