CN110461525A - 坡口填充材料散布装置及埋弧焊接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够抑制磁场的影响且向目标位置可靠地散布坡口填充材料的坡口填充材料散布装置及埋弧焊接装置。坡口填充材料散布装置用于一边将坡口填充材料散布在被焊接构件的坡口一边焊接被焊接构件的埋弧焊接装置。坡口填充材料散布装置具备：连通路，其在向坡口供给坡口填充材料的通路的前端具有散布口；以及磁屏蔽部，其以覆盖连通路的散布口侧的方式配设。

Description

坡口填充材料散布装置及埋弧焊接装置

技术领域

本发明涉及坡口填充材料散布装置及埋弧焊接装置。

背景技术

已知有一种如下埋弧焊接，即，向焊接部散布粒状的焊剂，预先用粒状的焊剂覆盖焊接部，在该焊剂内插入焊丝，在被焊接构件与焊丝的前端之间产生电弧而进行焊接。在专利文献1中公开了具备坡口填充材料散布装置、焊剂散布装置等的埋弧焊接装置。坡口填充材料散布装置在比焊枪更靠焊接行进方向的前方向坡口部供给坡口填充材料。坡口填充材料使临时焊接形成的焊道、坡口加工精度等引起的坡口内的凹凸平整，从而缓和对焊道的影响。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2008-238199号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在一边散布坡口填充材料一边实施埋弧焊接的情况下，受到因焊接时的焊接电流而形成的磁场的影响，存在坡口填充材料偏离规定的目标位置而散布的问题。若坡口填充材料偏离规定的目标位置而散布，则坡口形状不固定，从而难以形成平滑的焊道面。

本发明的目的在于，提供能抑制磁场的影响且向目标位置可靠地散布坡口填充材料的坡口填充材料散布装置及埋弧焊接装置。

用于解决课题的方案

本发明由下述结构构成。

一种坡口填充材料散布装置，其用于一边将坡口填充材料散布在被焊接构件的坡口一边焊接所述被焊接构件的埋弧焊接装置，其中，

所述坡口填充材料散布装置具备：

连通路，其向所述坡口供给所述坡口填充材料，且在前端具有散布口；以及

磁屏蔽部，其以覆盖所述连通路的所述散布口侧的方式配设。

根据该坡口填充材料散布装置，磁屏蔽部以覆盖连通路的散布口侧的方式设置，因此抑制由电弧焊接时的焊接电流而产生的磁场作用于散布口附近的连通路的情况。由此，抑制坡口填充材料由于磁场的影响而局部形成块，从而在连通路内产生堵塞的情况，从散布口顺畅地排出。其结果是，能够始终以恒定的比例向坡口内供给坡口填充材料，从而能够在坡口内成为均匀的高度。

另外，坡口填充材料散布装置的所述磁屏蔽部可以以覆盖所述散布口的方式配置。

根据该坡口填充材料散布装置，磁屏蔽部以覆盖散布口的方式配置，因此能够抑制坡口填充材料在从散布口落下到坡口的期间受到磁场的影响的情况。由此，能够抑制由磁力引起的坡口填充材料的落下方向的变化，从而能够实现坡口填充材料向目标位置的稳定的供给。

另外，坡口填充材料散布装置的所述散布口可以以从所述磁屏蔽部的前端突出的方式配置。

根据该坡口填充材料散布装置，散布口从磁屏蔽部的前端突出，因此能够以接近坡口的方式配置散布口。由此，能够实现坡口填充材料向目标位置的稳定的供给。

另外，坡口填充材料散布装置可以具备填充材料供给调整部，其配置在所述连通路的中途，且增减所述坡口填充材料的散布量。

根据该坡口填充材料散布装置，能够防止坡口填充材料的供给量的不足、以及超出需要的无用的坡口填充材料的散布，从而始终进行适当量的坡口填充材料的供给。

另外，也可以是，坡口填充材料散布装置的所述连通路具有上游侧通路和下游侧通路，所述填充材料供给调整部具有：夹装在所述上游侧通路与所述下游侧通路之间的转子、以及驱动所述转子的转子旋转轴的马达，在所述转子中，在露出于所述连通路的转子外周面沿着所述转子的周向划分出多个填充材料凹槽，且根据所述转子的旋转将从所述上游侧通路填充到所述填充材料凹槽的所述坡口填充材料向所述下游侧通路供给。

根据该坡口填充材料散布装置，在转子旋转时，位于上游侧通路的填充材料凹槽偏离上游侧通路的出口，进入填充材料凹槽的坡口填充材料向下游侧通路落下。由此，能够向坡口供给与转子的旋转速度(转速)成比例的坡口填充材料，从而能够以简单的结构准确且容易地控制坡口填充材料向坡口的散布量。

另外，本发明可以是具备上述的坡口填充材料散布装置的埋弧焊接装置。

根据该埋弧焊接装置，通过坡口填充材料散布装置使坡口填充材料难以受到磁场的影响，从而充分地向坡口的目标位置供给坡口填充材料。其结果是，能够形成均匀且平滑的焊道面。

发明效果

根据本发明，能够抑制磁场的影响且向目标位置可靠地散布坡口填充材料。由此，从而能够形成均匀且平滑的焊道面。

附图说明

图1是用于对本发明的实施方式进行说明的图，是具备坡口填充材料散布装置的埋弧焊接装置的侧视图。

图2是图1所示的坡口填充材料散布装置的立体图。

图3是图2所示的磁屏蔽部附近的放大立体图。

图4是从图3的V方向观察到的磁屏蔽部的纵剖视图。

图5是图2所示的填充材料供给调整部的主要部分放大图。

图6是图5所示的转子的立体图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

图1是用于对本发明的实施方式进行说明的图，是具备坡口填充材料散布装置的埋弧焊接装置的侧视图。

埋弧焊接装置100具备坡口填充材料散布装置200。坡口填充材料散布装置200在比焊枪更靠焊接行进方向的前方向被焊接构件即钢板15的坡口供给坡口填充材料。

首先，对埋弧焊接装置100的基本结构进行说明。

钢板15在未图示的输送机上被搬运至规定的焊接位置，且以其焊接线沿图1的左右方向延伸的方式配置。

在埋弧焊接装置100中，支承构件17被焊接机行进梁上的行进台车(未图示)支承，且被驱动为沿图1的左右方向往复行进。因此，支承构件17能够沿着钢板15的焊接线移动到规定的焊接位置。

在支承构件17上沿焊接线方向串联地配置有具有第一电极19的第一焊枪27、具有第二电极21的第二焊枪29、以及具有第三电极23的第三焊枪31。第一焊枪27、第二焊枪29、以及第三焊枪31固定在支承构件17所具备的台架25。焊丝分别从第一焊枪27、第二焊枪29、以及第三焊枪31以朝向钢板15的坡口11(参照图2)的方式被进给至第一电极19、第二电极21、以及第三电极23。

在支承构件17上，在台架25的焊接方向前方的部分固定有支承臂40。在支承臂40的焊接方向前方配置有对钢板15的末端进行检测的末端检测器33。末端检测器33具备固定于支承臂40的旋转轴35、被旋转轴35支承为能够旋转的臂37、安装在臂37的前端的传感器39、以及驱动旋转轴35旋转的臂驱动致动器41。臂驱动致动器41的驱动力经由适当的减速器而传递至旋转轴35，驱动臂37在水平位置(动作方式)与垂直位置(退避方式)之间旋转。通过传感器39检测到的末端位置信息用于由第一焊枪27、第二焊枪29、以及第三焊枪31进行的沿着焊接线的焊接的结束定机的控制。

在支承臂40的末端检测器33的后方配置有仿形检测器47。仿形检测器47以被坡口11引导的方式在沿焊接线的坡口内移动，从而对该焊接线的位置进行检测。通过该仿形检测器47，第一焊枪27、第二焊枪29、以及第三焊枪31被控制为能够可靠地沿着焊接线移动。由此，从第一焊枪27、第二焊枪29、以及第三焊枪31进给的焊丝被可靠地供给到坡口内。该仿形检测器47也通过适当的驱动装置以能够升降的方式安装于固定用构件42。

在第一焊枪27上，焊剂散布喷嘴51配置在焊接方向前侧，在第三焊枪31上，焊剂散布喷嘴53配置在焊接方向前方。焊剂散布喷嘴51向第一电极19和第二电极21的焊接方向前方散布焊剂，焊剂散布喷嘴53向第三电极23的焊接方向前方散布焊剂。

在支承构件17的台架25的焊接方向后部设置有焊剂回收部49。焊剂回收部49在焊接后吸引并回收从焊剂散布喷嘴51和焊剂散布喷嘴53散布到坡口上的焊剂中的、焊接时未熔融而残留的焊剂。焊剂回收部49具备：焊剂回收吸嘴55，其吸引焊剂；支承部59，其经由摆动轴57将焊剂回收吸嘴55支承为能够在规定的范围内摆动；导轨61，其沿铅垂方向延伸；滑块63，其固定支承部59且相对于导轨61滑动；以及工作缸67，其活塞杆65的前端与滑块63连结。

在通过工作缸67的驱动使活塞杆65后退时，与活塞杆65连结的滑块63沿着导轨61向上方移动。另一方面，在通过工作缸67的驱动使活塞杆65行进时，滑块63沿着导轨61下降，焊剂回收吸嘴55的下端位于坡口上。对于该焊剂回收吸嘴55，在动作方式下，在焊接线上的第三电极23的焊接方向后方位于坡口，在退避方式下，与滑块63一同沿着导轨61上升。

上述结构的埋弧焊接装置100具备未图示的控制部。控制部基于来自末端检测器33的传感器39的末端检测信号，按照规定的顺序控制末端检测器33的臂37的驱动、仿形检测器47的上升、来自后述的料斗43的坡口填充材料13的供给、第一电极19、第二电极21、以及第三电极23的焊接条件、焊剂回收吸嘴55的上升等。

接下来，对坡口填充材料散布装置200的结构进行说明。

图2是图1所示的坡口填充材料散布装置的立体图，图3是图2所示的磁屏蔽部附近的放大立体图。

坡口填充材料散布装置200具备：料斗43、由上游侧通路75以及下游侧通路77构成的连通路、填充材料供给调整部73、以及具有磁屏蔽部71的填充材料散布部45。填充材料供给调整部73具有增减坡口填充材料13的散布量的功能。填充材料散布部45具有中空圆筒状的铜制的喷嘴构件91，其一端部与下游侧通路77连接，另一端部成为散布口69(参照图3)。磁屏蔽部71以覆盖连通路的散布口69侧的方式配设。

具体而言，在图1所示的支承构件17上，在台架25的前面设置有贮存坡口填充材料的料斗43。在料斗43的下端连接有成为连通路的基端部的上游侧通路75。上游侧通路75与填充材料供给调整部73的上部连通。填充材料供给调整部73固定在设置于支承构件17的焊接方向前方的调整部臂85。填充材料供给调整部73的下部与下游侧通路77连通。下游侧通路77经由固定于支承臂40的固定用构件42而与配置在仿形检测器47的焊接方向后方的填充材料散布部45连接。填充材料散布部45被固定于固定用构件42的支承管87支承。下游侧通路77由柔软的树脂、橡胶制的软管构成。

填充材料散布部45的另一端部的前端在第一电极19的焊接方向前方朝向图2所示的坡口11配置。因此，从料斗43进给的坡口填充材料从填充材料散布部45的前端向钢板15的坡口内填充。填充的坡口填充材料均匀地填埋在坡口11内，从而缓和坡口形状的不同。

填充材料供给调整部73设置在连结料斗43和填充材料散布部45的连通路的中途。即，在安装于调整部臂85(也参照图1)的马达托架79设置有上下一对凸缘83A、83B，填充材料供给调整部73的外壳81固定于一对凸缘83A、83B。在外壳81安装有减速器110和转子驱动用的马达111。

固定于固定用构件42(参照图1)的支承管87并列设置在填充材料散布部45。下游侧通路77的下端与喷嘴构件91的上端部连接。

喷嘴位置调整配件89以沿支承管87的长度方向滑动自如的方式安装在支承管87的下端部。喷嘴位置调整配件89一体地支承喷嘴构件91。在喷嘴构件91中，其下端部成为散布口69，上端部成为滑动自如地插入下游侧通路77的内侧的插入口。喷嘴构件91通过喷嘴位置调整配件89的喷嘴固定钮93来对相对于支承管87的上下方向位置进行固定以及固定解除，从而能够以所希望的间隔距离相对于钢板15对喷嘴构件91进行定位。需要说明的是，也可以以直接将下游侧通路77的软管前端延伸设置的方式进行配置而代替喷嘴构件91。

在支承管87上，防磁屏蔽位置调整配件95以沿支承管87的长度方向滑动自如的方式安装在喷嘴位置调整配件89的下方。防磁屏蔽位置调整配件95支承圆筒状的磁屏蔽部71。磁屏蔽部71由钢材构成，以同轴覆盖喷嘴构件91的散布口69的外周面的方式配设。磁屏蔽部71通过防磁屏蔽位置调整配件95的护罩固定钮97来对相对于支承管87的上下方向位置进行固定以及固定解除，从而能够以所希望的间隔距离相对于钢板15对磁屏蔽部71进行定位。

即，磁屏蔽部71构成为能够通过防磁屏蔽位置调整配件95的沿支承管87的位置调整，来容易地变更与相对于钢板15的散布口69的相对位置(图4的距离L)。因此，磁屏蔽部71能够比散布口69更向钢板15侧伸出，另外，能够将磁屏蔽部71配置在比散布口69更靠与钢板15侧相反的一侧，从而使喷嘴构件91容易地从磁屏蔽部71的下端伸出。

磁屏蔽部71用于遮蔽从第一焊枪27、第二焊枪29、以及第三焊枪31(参照图1)产生的磁场。若磁屏蔽部71设置在磁场中，则磁力线集中地通过磁屏蔽部71本身。因此，磁屏蔽部71能够防止磁场对存在于圆筒内部的粒状的铁等坡口填充材料13造成影响。由此，在磁屏蔽部71的圆筒内部，磁场被遮蔽，从而能够抑制作用于通过圆筒内部的坡口填充材料13的磁力。

在磁屏蔽部71的外周，根据需要安装有平整板固定配件101，在平整板固定配件101固定有平整板99。该平整板固定配件101也能够通过对平整板固定钮103进行固定以及固定解除而相对于磁屏蔽部71沿上下方向滑动。

平整板99是宽度朝向下方前端而逐渐变窄的尖细形状，且在前端具有平坦部105。

图4是从图3的V方向观察到的磁屏蔽部71的纵剖视图。

平整板99的平坦部105能够通过上下方向的滑动而插入坡口11内。在安装有平整板99的情况下，能够通过平坦部105进一步将插入坡口11的坡口填充材料13从坡口11的底部均匀化为所希望的高度。

磁屏蔽部71优选以从喷嘴构件91的外周面分离(距离d)的方式配置。

接下来，对填充材料供给调整部73进行说明。

图5是图2所示的填充材料供给调整部的主要部分放大图。

填充材料供给调整部73具备：外壳81、转子107、减速器110、以及转子驱动用的马达111。转子107收容于外壳81的内侧。收容于外壳81的转子107夹装在连通路的上游侧通路75与下游侧通路77之间。使转子107旋转的转子旋转轴109沿与上游侧通路75和下游侧通路77的延伸方向(图5的上下方向)正交的方向配置。在转子旋转轴109经由固定于马达托架79的减速器110连接有转子驱动用的马达111。

马达111被未图示的控制部驱动。填充材料供给调整部73能够根据马达111的旋转速度(转速)增减来自图3所示的喷嘴构件91的坡口填充材料13的供给量。控制部根据坡口11内的坡口填充材料13的散布高度、埋弧焊接装置100的行进速度等对马达111的旋转速度(转速)进行增减控制。

图6是图5所示的转子107的立体图。

在转子107中，在露出于连通路的转子外周面113上沿着转子107的周向划分出多个填充材料凹槽115。在图5所示的外壳81的内侧，能够阻止坡口填充材料13的自由落下，能够在转子外周面113大致堵塞上游侧通路75。即，填充材料凹槽115位于面向上游侧通路75的出口的转子外周面113，在上游侧通路75中落下的坡口填充材料13被该填充材料凹槽115收容。坡口填充材料13不会落下填充材料凹槽115的容量以上的量。驱动转子107旋转，从而收容坡口填充材料13的填充材料凹槽115朝向下方移动，收容于填充材料凹槽115的坡口填充材料13向下游侧通路77排出。由此，在转子107的静止状态下，坡口填充材料13不会被排出到下游侧通路77，在转子107旋转时，与转子107的旋转速度(转速)对应的量的坡口填充材料13被供给到下游侧通路77。

接下来，对具有上述结构的埋弧焊接装置100的基本动作进行说明。

如图1所示，埋弧焊接装置100在开始焊接时，在焊接始端部的接头板上设置第一电极19、第二电极21、以及第三电极23。由此，先前的末端检测器33和仿形检测器47被设置在钢板15上。在该状态下，焊剂回收吸嘴55处于向上方退避的状态。

在焊接开始时，埋弧焊接装置100一边继续由第一电极19、第二电极21、以及第三电极23进行的焊接，一边沿焊接行进方向行进。在该焊接时，在钢板15的坡口11插入从第一电极19、第二电极21以及第三电极23送出的焊丝。在此，在第一电极19的焊接方向前方的位置，从焊剂散布喷嘴51向坡口11散布焊剂，在比焊剂散布喷嘴51更靠焊接方向前方的位置，从坡口填充材料散布装置200的填充材料散布部45向坡口11供给坡口填充材料13。因此，在坡口11内层叠有坡口填充材料13和焊剂。在从第一电极19、第二电极21、以及第三电极23送出的焊丝插入坡口11内时，焊丝的前端插入堆积在坡口填充材料13上的焊剂内，并进行电弧放电。

然后，在焊剂回收吸嘴55到达焊缝的形成开始点的附近时，通过手动开关使焊剂回收吸嘴55下降，开始回收不需要的焊剂。

在坡口填充材料散布装置200中，坡口填充材料13的散布口69(参照图3)配置在埋弧焊接装置100的焊接方向的前方，在进行焊接之前，坡口填充材料13被供给到坡口11。即，投入到料斗43的坡口填充材料13通过连通路而从散布口69向钢板15的坡口11散布。

在坡口填充材料散布装置200的焊接方向的后方依次配设有焊剂散布喷嘴51、第一电极19、第二电极21、焊剂散布喷嘴53、第三电极23。因此，焊剂堆积在向坡口11的底部供给的坡口填充材料13上，从第一电极19、第二电极21、以及第三电极23突出的各焊丝分别插入焊剂中。

如图4所示，在坡口11的底部，有时临时焊接的焊接部成为凸部117而局部存在。在该情况下，凸部117被散布的坡口填充材料13填埋，坡口填充材料13的表面变得平坦。另外，散布在凸部117上的坡口填充材料13的表面有时与不存在凸部117的部位相比隆起。即使在产生该隆起的情况下，也能够通过最近安装于散布口69的焊接方向后方的平整板99可靠地将其平坦化。其结果是，能够消除坡口形状的不同，从而形成稳定的焊道。

在此，通过连通路而从散布口69散布的坡口填充材料13在焊接方向的后方受到由通过第一电极19、第二电极21以及第三电极23向焊丝供给的焊接电流而产生的磁场的影响。受到磁场的影响的坡口填充材料13在连通路内例如通过磁吸引力形成块，堵塞连通路。其结果是，无法散布坡口填充材料13、或即使散布也无法充分地向坡口11的目标位置供给。在由于上述原因而产生坡口填充材料13的不足时，散布的焊剂呈凹凸状堆积。其结果是，无法形成平滑的焊道面。

因此，在本结构的坡口填充材料散布装置200中，使用磁屏蔽部71覆盖喷嘴构件91的散布口69的外周面。因此，磁屏蔽部71抑制因焊接时的焊接电流而产生的磁场作用于散布口69侧的连通路的情况。由此，坡口填充材料13不受磁场的影响而从散布口69顺畅地排出，并始终以恒定的供给量向坡口11供给。其结果是，能够始终以均匀的高度进行填充。需要说明的是，平整板99并非必需，只要坡口填充材料13能够以所希望的供给量稳定地供给，则在坡口11内坡口填充材料13大致平坦地堆积。

在坡口填充材料散布装置200中，在磁屏蔽部71从喷嘴构件91的散布口69朝向钢板15延伸设置的情况下，在坡口填充材料13从散布口69到插入坡口11的期间也能够抑制受到磁场的影响。由此，坡口填充材料13能够抑制从散布口69朝向坡口11排出后，在落下中途由于磁力而落下方向发生变化。其结果是，能够无浪费地向目标的规定位置高精度地填充坡口填充材料13。

此外，在坡口填充材料散布装置200中，由于具备填充材料供给调整部73，因此能够适当地对坡口填充材料13的供给量进行增减调整。

填充材料供给调整部73通过配置在上游侧通路75的出口的转子107来阻止坡口填充材料13的移动。另外，在转子107旋转时，位于上游侧通路75的填充材料凹槽115偏离上游侧通路75的出口，进入到填充材料凹槽115的坡口填充材料13向下游侧通路77落下。由此，能够向坡口11供给与转子107的旋转速度(转速)成比例的坡口填充材料13，从而能够以简单的结构准确且容易地控制坡口填充材料13向坡口11的散布量。

这样，填充材料供给调整部73能够防止坡口填充材料13向坡口11的供给不足、供给过剩，能够防止为了得到所需的足够的供给量而降低焊接速度的情况、超出需要的无用的散布。

在本结构的埋弧焊接装置100中，通过坡口填充材料散布装置200使坡口填充材料13难以受到磁场的影响，将所希望量的坡口填充材料13始终可靠地供给到坡口11的目标位置。因此，坡口填充材料13在坡口11内沿着焊接方向均等地配置。其结果是，能够实施稳定的电弧焊接，能够形成均匀且平滑的焊道面。

本发明并不限定于上述实施方式，本领域技术人员将实施方式的各结构相互组合，基于说明书的记载内容以及公知的技术来进行变更、应用也是本发明的范畴中，包含在请求保护的范围内。

本申请基于2017年3月23日提出的日本国专利申请(特愿2017-57808)，并将其内容作为参照而援引于此。

附图标记说明：

11 坡口

13 坡口填充材料

15 钢板(被焊接构件)

41 臂驱动致动器

45 填充材料散布部

69 散布口

71 磁屏蔽部

73 填充材料供给调整部

75 上游侧通路(连通路)

77 下游侧通路(连通路)

100 埋弧焊接装置

107 转子

109 转子旋转轴

113 转子外周面

115 填充材料凹槽

200 坡口填充材料散布装置。

Claims (8)

1.一种坡口填充材料散布装置，其用于一边将坡口填充材料散布在被焊接构件的坡口一边焊接所述被焊接构件的埋弧焊接装置，其中，

所述坡口填充材料散布装置具备：

连通路，其向所述坡口供给所述坡口填充材料，且在前端具有散布口；以及

磁屏蔽部，其以覆盖所述连通路的所述散布口侧的方式配设。

2.根据权利要求1所述的坡口填充材料散布装置，其中，

所述磁屏蔽部以覆盖所述散布口的方式配置。

3.根据权利要求1所述的坡口填充材料散布装置，其中，

所述散布口以从所述磁屏蔽部的前端突出的方式配置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的坡口填充材料散布装置，其中，

所述坡口填充材料散布装置具备填充材料供给调整部，该填充材料供给调整部配置在所述连通路的中途，且用于增减所述坡口填充材料的散布量。

5.根据权利要求4所述的坡口填充材料散布装置，其中，

所述连通路具有上游侧通路和下游侧通路，

所述填充材料供给调整部具有夹装在所述上游侧通路与所述下游侧通路之间的转子、以及用于驱动所述转子的转子旋转轴的马达，

在所述转子中，在露出于所述连通路的转子外周面沿着所述转子的周向划分出多个填充材料凹槽，且根据所述转子的旋转将从所述上游侧通路填充到所述填充材料凹槽的所述坡口填充材料向所述下游侧通路供给。

6.一种埋弧焊接装置，其中，

所述埋弧焊接装置具备权利要求1至3中任一项所述的坡口填充材料散布装置。

7.一种埋弧焊接装置，其中，

所述埋弧焊接装置具备权利要求4所述的坡口填充材料散布装置。

8.一种埋弧焊接装置，其中，

所述埋弧焊接装置具备权利要求5所述的坡口填充材料散布装置。