JPS6352910A - 溶接切削機械 - 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】 （産業上の利用分野〕 この発明は２面合仕接触する一対の金属薄板から形成さ
れる工作物に用いる溶接切削！！１誠に関する。

（従来の技１４７　） ）！を殊設計の核融合炉においては、ダクト・ボート（
ｄｕｃｔ　　ｐｏｒｔ）を備えてし）る。こ才〕らのボ
ー・トは、血合せ接触の一対の金属薄板から形成され、
その薄板の隣接する端面な縁部溶接で固定しである。

〔発明が解決しようとする間■点〕

この炉を使用した後、１１兎７Ｔの溶接材料を切り趙し
また次に交換薄板を縁部溶接するには、現在では遠隔ル
制御機域によらなけわばらならない。機械の１つは溶接
材料の除去に、また他の１つの機械は必要な１す溶接に
用いる。

（問題点を解決するための手段〕 この発明は、切削および溶接作業の両方を行うことがで
きる弔−の機械を提１ノ（するだけでなく、溶接縁部が
共通−・Ｐ曲中にあっても、若しくは小曲率半径（約１
００ｍｍ）の円筒面または円諸面上にあっても、小さい
半径〈約６０ｍｍ）の湾曲形をうまく通り抜は得る機械
をも提供する。

この発明に係わる、−・対の面合せ接触の金属薄板から
形成した工作物に用いる溶接切削Ｊｕｔは、一対の駆動
ローラドに取り付けた移動台車から成り、該ローラは自
己のはさみ作用により工作物の薄板を掴む作用をなすと
共に、そのローラの回転軸はローラ回転時移動台車を工
作物上に引き付ける力を生ずるように配置さＪｘている
こと、さらに、上述のｎ動台型は工作物の薄板を縁部溶
接する溶接装置と共に、またはこれに代ワて次の溶接材
料を除去する切削装置を輸送し得ることに特徴を有する
。

（作用〕 駆動ローラ５はそわぞわ直流ギアモータ装置２２によっ
て駆動されかつｈローラ回転によるローラ駆動力（ＦＳ
　）は機械ｌの移動方向に垂直な成分（Ｐ’　Ｎ）を持
つように配置され、これによヮて移動台車Ｌ４を工作物
２に強く押し付ける。こわは、機械が工作物のＬ端部が
ａ″１線状部分または湾曲部分の何れを通過する場、１
にもあＣはよる。

切削装置１０において可動切削部林４０はｉ＆退行程の
？に期においてビス［・ン３２の先行面に固定したル：
歯部材４２か薄片ばね４３と係合するラチェット機構を
用いて回転することにより、軸３９の回りに割出しする
ようにされ、これによって＋１（動切削部材４０の摩耗
を・ト均に分布させることができる。静止切削部材４１
の摩耗の分布は切削装置１０の中心軸３０の回りに静止
切削部材４１を回転＋４能（１勅）とすることにより達
成される。

移動台ｔ）（４はエンコーダ６６、案内ローラ２０が駆
動する鎖によって調節される移動［］盛により決められ
た量４７だけ前方に勅がされ、定常状態の切削深さは移
動［１盛に関係していることが証明され°Ｃいるので、
こわによセンサーを要せず切削深さをｌ１１１１御する
装置が与えられる。

溶接装置７において、モータ５２はアーク電ＩＦを一定
に保つようにサーボで調節さね、この装置は曲率半径の
変化はもとより、不規則形状に対応する正確な追従装置
を与え、また切削装置が連続的に溶接材料を切り頌すこ
とにより生じた波形にも追従できる。回動腕の（ｊ７置
は、トーチ５０の軸を溶接する工作物の直線部および回
りの部分において、工作物外形に対して実質的に一定の
角度を保つように選ばれる。

〔実施例〕

本発明の−・実施Ｂ様を、惇ら添付の１部４面を引用す
る実施例によって説明する。

第１図および第２図において、相互に面合せ接触した＝
−・対の金属薄板３から構成する工作物２に用いる遠隔
操作および制御された溶接切削機械ｌは、一般に円筒形
で自己のはさみ作用により薄板３をつかむＲ能を持つ一
対の共同作用１−る駆動ローラ５の上に取り付けた移動
台中４から成る。

本発明によって、該駆動ローラ５の回転軸６はローラ回
転時、以下に説明するように、移動台中４を工作物２に
引き付ける力を生ずるように配置されている。アーク溶
接装置７は薄板３を溶接材才・Ｉ８と共に縁部溶接する
ため移動台１．４　Ｊ：に取りイ・ｌけられている。ま
たは、第３図、４図および８図にボざわた切削装置１０
（第３，８１″Ａ）を次の溶接材料除去のための移動台
Ｊｊ　４に取り付けてｂよい。

１部作物２は核融合炉のダクト部分の開「１部を形成す
る。

移動台中４は、その前端および後端にそれぞれ配；賢さ
れ［作物２の上端部に載る案内ローラ２０．２１を持っ
°Ｃいる。駆動ローラ５はローラ２０．２１の間に配置
されている。

ローラ５は各個に直流ギアモータ装置２２によ）て駆動
され、さらに案内ローラ２０，２１を［作物２に強く押
し付けると共に小さい了径（約６０ｍ１１１）の曲りを
うまく通り抜は得るように、実質的なトウ・イン（ｔｏ
ｅ−３ｎ）角を持って取り付けられている。こわを達成
するため、また第７国か示すように、駆動ロー・う５の
回転ｆｉｔｈ６は核ローラの駆動力（ＦＳ　）が機械１
の移動方向に東直な成分（１）１Ｎ）を持つよう配置さ
れている。これは機Ｉにが直線上を移動中でも、または
、湾曲部を通り床は中でも関係なくあてはまる。第１図
では移動方向は矢印２５で示し、第７Ｌ′ｒ！１では■
１で表わす。

第５図はローラ５，２０および２１が工作物２を形成す
る薄板３の側面および上端部といかに反作用するかを示
す。表示した工作物２の部分は、ロー９２０，２１が当
たる直線の端部２４を持つ。

ｐ＝クローラの接触点く工作物２と接触するローラの１
−１線に沿った接触力の金成分を含む。）、 Ｏ＝ローラ５の軸６上のｐの投影、 Ｖ１＝０の絶対速度（これは速度サーボによっである既
知の値に保たれる）、 Ｖ、＝Ｗ、−・Ｒ＝ローラの軸６に爪直なローラ５の周
辺速度、 Ｖ、＝点ｐにおける滑り速度、 と仮定すると、■、およびｖｓは、次式により」−の情
報から速度三角形を用い°Ｃ幾何学的に構成できる。

Ｖ、＝Ｖ、＋Ｖ。

この式は、０における絶対速度は０のｐに対する相対速
度とρの滑り速度■ｓとの和に等しいことを丞ず。

工作物２か移動台り（に点ｐで加えるｒｔ樫駆動力Ｆｓ
＆′ｉＶ、と反対方向でまた一定の大きさを持つ。これ
はＰの回りの円の値Ｆ８のいずわかの半径により図示さ
れ、切削装置ＩＯおよび関連操作または溶接装置７およ
び関連操作によってそ一タ装置２２に加えられる抵抗力
りおよびローラ２０．２１の反力Ｒ，，Ｒｂと十−衡す
る方向となワている。

Ｆ、　　　＝−（Ｒ，−ト　Ｒｂ　　＋Ｄ）または　Ｆ
Ｈ＋Ｄ＝−（Ｒ，＋Ｒｂ　）第５図はまた、Ｄがｐを−
なむ場合のＦ、＋Ｄの合成ベクトル、および一般の場合
である抵抗力りがｐから外れているときのベクトルＦｓ
＋Ｄ’をも示している。Ｄｌが点ｐから遠く離れて加え
られる４１ど、Ｒ６は減少しまたＲｈは増加する。

ローラ５が与えるトルクは、ベクトルＦｓが時計回りに
動きローラ軸６に垂直となり易いので、ｖｒと反対向き
のＤのり。成分が増えるほど増加する。しかしながらあ
る値のＶＪを保証するに要する速度Ｖ、は無限大となり
易いので、これは−＝つの制限条件である。

実際には、Ｄｏの制限値は歯車箱が供給しつるトルク曲
線、Ｖｓ、速度Ｗ１によりきまる。

第７図は、装置１が丁作物２の曲Ｂ端部３０を、切削装
置ｉｊ　１０を上り坂行程にそって引きする、経験１−
最悪の場合に、いかに通り抜けるがを示す。

切削装置１０はハブ３１を備え、このハブはひっくり返
した姿勢でもこれを所要場所に保ち得るのに充分な大き
い力で曲線端部３０に対して押し・付けられる。この力
は切削装置１０のパンチ（ｐｕｎｃｈ）作用が残した波
打ち部を乗り越えるための摩擦角αによる後向きの反力
ＲＨを決定する。ＲｕＪよびＷの合成力は全抵抗力りで
ある。

Ｌの４ｆｉ論に従い、Ｄに加え合わせたベクトルＦｓは
、Ｒ，＋Ｒ，，と゛ト衡するために、Ｃを通る力をＩｊ
えなければならない。第７図において次の値か存在する
。

リノ削装置１０のＪｎ寸：Ｗ＝２にｇ（積載荷重）全抵
抗カニＤ＝４．６Ｋｇ 必要な摩歴カニＦ”、＝１６にｇ Ｖ、＝２．５ＶＡ 実施した試験によ九ば、利用ＩＩＴ能な摩腔力は〉２０
　Ｋｇである。従−ノて、上記植栽荷重はＶ、＜２．５
Ｖ、に対して達成できる。

Ｄの理論的限界値は、■、→ｃｘ３（又はＶ６→０）の
ときに生じる。この場合はり、、’ニアにｇおよびＷＬ
＝３．６Ｋｇである。

駆動ローラ５の回転軸は谷々、それによって駆動力（Ｆ
ｓ　）か機械１の移動方向に垂直゛な成分（Ｐ’　Ｎ）
を持ちつる角度に配設される。この垂直な成分はａ械１
が直線りを移動するかまたは湾曲を通り抜けるかにかか
わらず、必ず残る。

第３図および４図において、切削装置１０はピストン３
２に結合した上記のハブ３１を持つ往復式パンチから成
っている。密封用リング３３を備えたピストン３２は、
油圧シリンダ３４の内部で中心軸３０の回りに慴動可能
である。油圧流体供給管路３５か備えられ、これによっ
てピストン３２は矢印３７か示す切削行程を遂行する。

エアシリンダ３６ａに接続した空気管路３６が矢印３８
で示す後退行程のために設けである。ピストン３２およ
び一体ハブ３１は軸３９上で慴動可能である。

円環状切削部材４０がピストンと共に軸方向に動き得る
ようピストン３２−１に取り付けられている。切削部材
４０は円形切削端４０ａをもち、かつアンビル（ａｎｖ
ｉｌ）の形をなす静止切削部材４１から離れまたこむに
向って溶接材料をパンチ状作用により切り麺すように可
動状態にされている。静止切削部材４１は円環形状をな
し、切削端４１ａを設けである。

切削部材４０の摩耗を平均に分布させるために、連続す
る切削行程間で自動的に軸３９の回りにこの部材は割出
しするようにされている。これは、切削部材４０を後退
行程の後期において、切削装置中心軸３０の回りでピス
トン３２の先行面に同定した鋸１々部材４２（第３ａ図
）を持ち、また薄片ばね４３と係合するラチェット機構
を用いて回転することにより達成される。ばね４３は油
圧シリンダ３４上に取り付けら才１、また部材４２の山
と係合するためある角度（例えば４５°）に配置されい
る。

ばね４３の実線図（第３ａ図）はこのばねのラチェット
ｊａ楕としての形状が動作に移ろうとする所を示し、−
左点線図はピストンの後退行程の終りにこのばねがとる
形を示す。

切削端４１ａの摩耗の分布は、切削装置１０の中心軸３
ｏの回りにこのアンビルを回転可能（手動で）とするこ
とにより達成される。

切削深さ４５（第４１Ａ）の調節は、切削行程間の移動
ｆ７車４の移動に事前指定した調節を加えることにより
得られる。移動台１ｉ４か工作物２に沿って段階的に移
動するに従って、切削装置ｌＯは作動して溶接材料の弦
月形チップ４６を切りａｔ、このチップ４６は真空を用
いて開口部４４を通って吸引される。

移動台車４は、ここで移動Ｌ１盛と呼ぶ事前に決めた徂
４７たけｉｌＴ方に動かされる。１つの移動［１盛だけ
動くに従って、ハブ３１は徐々に滑動し。

切削した弦月形の形に沿ってこれを登る。この上昇量は
次の切削行程の切削濶さに影響し、またある限度内で、
移動目盛鼠を増大させることにより増大する。定常状態
の切削深さは移動目盛に関係することを証明することが
でき、これにより、センサーを要せずに切削深さを制御
する装置が学えられる。切削深さの調節は切削装置１０
のハブ３１を用いて達成されるので、切削深さは実際上
、切削する接合部の形状が直線であるかまたは半径を持
つかによって左右されない。これは、切削部材４０から
離れたセンサーが用いられた場合にはこうはならない。

再び第１図において、溶接装置７は直流減速歯東付きモ
ータ５２によって作動される回動節５１−ヒにとり付け
られたティー・アイ・ジー（Ｔ、１．Ｇ、　、タングス
テン不活性ガス）トーチ５０を含む。トーチ５０はタン
グステン電極組み）“して体５３を備える。

そ−夕５２はアーク電圧を一定に保つようにサーボてよ
ｊｉＪｉ′１される。この装置は、曲率士径の変化はも
とより、不規則形状に対応する正確な追従装置を′ｊえ
ることになる。これはまた切削装置か連続的に溶接材料
を切り離すことにより生じた波形にち追従できる。

回動腕の（を置は、トーチ５０の釉を溶接する工作物の
直線部および＋ｌｌ＋りの部分において工作物外形に対
して実質的に一定の角度を保たせるように選ぼられる。

トーチ５０の横方向位置は調ｗＪＩＩ［能である。−・
度設定すると、トーチ５０はそのローラ５の近傍でその
トーイン角で、また側方ローラ６３の近傍で工作物接合
平面に芯合せした状態にとどまる。

１・−チ５０はローラ５に極めて接近し、かつローラ５
と側方ローラ６３との間に置かれているので、その横方
向位置を調節する追従装置の必要がなく、工作物接合平
面に芯合せした状急にとどまる。

第１図に示した機ＰＩＡ１は電力供給ケーブル６１、ト
ーチガス供給ホース６２．および空気供給管路６０を備
えている。空気供給管路６０はあるピストン（図示しな
い）を作動するのに用いられ、このピストンによりロー
ラ５を通じて圧搾力が溶接縁部にかけられる。この力は
、ローラ５の１つをビニオンが回す偏心カム上に取り付
け５ビニオンの歯をピストンで動かされるラックと係合
させることによって達成される。空気管路６０はまた空
気管路３６に対するＩＥ搾空気の供給源をも構成する（
第３図参照）。

台車４上に切削装置１０を取り付けた使用中の８１械ｌ
（第１図では現在溶接装置７が閉めている）は、工作物
から溶接材料を切り離すのに用いる。

第８し１が示すように切削装置１０は台Ｉｊ１．４後部
の支点６４の回りに螺着されていて、空気作動のジャツ
ギ６５によって実ｑ　−ｔ：　一定の力で工作物１−に
押しｆ−ｔけられた状、態に保たれている。切削深さの
よ１整はエンコーダ６６、案内口・−ラ２０が駆動−す
る釦によフて移動１１　！’ｉをを調整することにより
達成ざＪＬる。この１１盛は台１（（４が１曲部を回っ
て進むと共に変化するが、しかしその変化は、曲率コｒ
。

径が、ローラ２１間また。それぞれ、ローラ２０および
切１１１装置１０間の軸間距ｇ　（ｉ　ｎ　ｔ　ｅ　ｒ
　ａｘｅｓ）に比較して充分に大きいので、許容できる
稈に小さい。

溶接切削作業路゛ｒ？！２．Ｌ作物は交換され、また切
削装置１０を溶接装置７に交換した機械は新しい工作物
を糸峻部溶接するのに用いる。

機械か溶接機として機能するかまたは溶接切削機とし゛
Ｃ機ｒｌＥするかにＪ：っで、台車４の形状を変えるこ
とが望ましいこともある。

〔発明の効果〕

この発明の構成により、駆動ローラ５の回転軸は、回転
時移動台１ｊ　４を工作物２に引き付ける力を生じ、こ
れはＭＭが−Ｌ作物の上端部が直線状部分または湾曲部
分のいずれを通過する場合もあてはまり、切削装置１０
においてｉｉｊ動切削部材４０および固定切削部材４工
の摩擦が分布され、またセンサーを要せずに切削深さを
制御する機能が与えられ、並びに溶接装置７におい”Ｃ
一定のアークＴＬ圧の保持および工作物形状の変化に対
して追従する機能を持つことにより、核融合炉のダクト
開口部の既存溶接材料を切り趙し、次に交換薄板を縁部
溶接する遠隔制御機械が与えられる。

【図面の簡単な説明】

ｉｆ図は、溶接装置を組み込んだこの発明により溶接切
削機械の側面図であり、第２図は第１図の矢印Ｈの方向
から見た第１図に示す工作物の端面図であり、第３ＩＡ
は第１図の機械に対して代替えする切削装置の側面断面
図であり、第３ａ図は第３図に示す組立て体の２つの構
成品の拡大図であり、第４図は第１図の切削装置のハブ
の位置を示すものであり、第５．６および７図はこの機
械の駆動および案内構成部分にかかる力の作用を示し、
第８図は切削装置を組み込んだ場合のこの機械の部分側
面図である。 １・・・・・・溶接切削Ｒ緘 ２・−−−−−：、ｒ：作物 ３・・・・・・薄板 ４・・・・・・移動台車 ５・・・・・・駆動ローラ ６・・・・・・回転軸 ７・・・・・−溶接装置 １０−−−−−−切削装置 ２０．２１・・・・・・案内ローラ ３２・・・・・・ピストン ４０−−−−・・ａ７動切削部拐 ４１・・・・・・静止切削部材 ５０・・・・・・溶接トーチ ５１・・・・・・腕 ５２・・・・・・モータ ６５−・・・ジャッキ

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. （１）面合せ接触の一対の金属薄板から形成した工作物
   ２に使用され、自分自身のはさみ作用により前記工作物
   ２の薄板３を掴持し得る一対の駆動ローラ５に取り付け
   た移動台車４より成り、前記駆動ローラ５の回転軸６は
   前記駆動ローラ５の回転時前記移動台車４を前記工作物
   ２上に引き付ける力を生じさせるように配置され、前記
   移動台車４は前記工作物２の薄板３を縁部溶接する溶接
   装置７と共に、またはその代りに次の溶接材料除去のた
   めの切削装置１０を輸送し得ることを特徴とする溶接切
   削機械。
2. （２）移動台車４は、案内ローラ２０、２１が、前記移
   動台車４の移動中に機械を案内するため、かつ前記移動
   台車４が工作物２に引き付けられるとき前記工作物２と
   反力作用を起すように配設されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の溶接切削機械。
3. （３）各駆動ローラ５は、ローラ駆動力（Ｆｓ）に機械
   １の移動方向に垂直な成分（Ｐ＾１Ｎ）を持たせる角度
   に配設されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の溶接切削機械。
4. （４）切削装置１０は、静止切削部材４１と前記静止切
   削部材４１に向ってまたはこれより離れて動き得る可動
   切削部材４０とを備えることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の溶接切削機械。
5. （５）可動切削部材４０は、前記切削部材４０の摩耗を
   分布するために回転可能であることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項記載の溶接切削機械。
6. （６）可動切削部材４０は、切削工程機構によって自動
   的に回転可能であることを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項記載の溶接切削機械。
7. （７）静止切削部材４１は、摩耗を一様にするために可
   動であることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
   溶接切削機械。
8. （８）切削装置１０は、軸６４の回りに回転可能に取り
   付けられ、かつ前記切削装置１０を工作物２に実質的に
   一定の力で押し付ける装置６５を備えることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の溶接切削機械。
9. （９）切削装置１０は、切削行程間の移動台車４の動き
   の調節により切削深さを達成することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の溶接切削機械。
10. （１０）溶接装置７は、溶接電圧を一定に保つようにサ
    ーボ制御される装置５２により発動され、かつ回転可能
    な腕５１の上に取り付けた電気動力の溶接トーチ５０を
    備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶
    接切削機械。
11. （１１）回転可能な腕５１は、溶接トーチ５０を工作物
    ２に対して実質的に一定な角度に保つように作動するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載の溶接切
    削機械。