JP2001058262A - 長尺ワークの溶接装置及びそのスラグ除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スラグの除去作業を含めた大型長尺ワークの
溶接作業を完全無人化することを可能にする。 【解決手段】 細長いワークの長手方向に延びるレール
と、ワークを支持してその長手方向軸回りに回転位置決
めするポジショナーと、ワークの長手方向に沿って走行
する溶接ロボットとを備え、更に、前記レールに沿って
移動可能に設けられたスラグ除去装置を備え、このスラ
グ除去装置は、ワークに向けて付勢されかつその付勢方
向と略直交する方向に往復駆動される先端部を備えてい
る。スラグ除去装置は、先端をワークに向けて加振する
振動駆動装置を備えたものとし、溶接ロボットの台車か
らワークに向けて進退自在に延びる腕の先端に装着する
のが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、鉄骨建築物の通
し柱などの大型の長尺ワークを溶接する溶接装置に関す
るもので、特に溶接途中に溶接部に付着したスラグを除
去するスラグ除去装置を備えた溶接装置に関すものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨建築物の通し柱は、各階の階高さに
対応する長さのコラムと、梁を連結する部分に設けられ
る接合ブロックとを交互に溶接して一体化した構造をし
ている。その溶接に際しては、コラムと接合ブロックと
を治具上で位置決めして仮溶接し、次にこれを溶接ロボ
ットを備えた自動溶接装置で本溶接する。本溶接を行う
自動溶接装置は、仮溶接により一体化された通し柱の両
端部分を支持してその長手軸回りに回転するポジショナ
ーと、ワークの長手方向に走行する溶接ロボットとを備
えている。溶接ロボットは、コラムと接合ブロックとの
接合位置に順次移動し、各位置でポジショナーでワーク
を回転させながら溶接を行う。

【０００３】本溶接は部材相互の接合部に形成された開
先を溶接ビートで埋めることによって行われる。大型の
ワークは構成部材の肉厚が厚く、従って開先寸法も大き
くなるので、複数回の肉盛が必要である。溶接を行うと
溶接部にスラグが付着するが、肉盛回数が少ないとき
は、次の肉盛を行う際に前の溶接時に付着したスラグが
溶接アークなどによって吹き飛ばされるので、溶接途中
でスラグの除去を行う必要はない。しかし、肉盛回数が
３ないし４回以上になると、溶接時にスラグを吹き飛ば
すことができなくなり、スラグの巻き込みなどによる溶
接不能を生ずる。そこでそのような場合には、溶接途中
でスラグの除去作業を行う必要が生じてくる。

【０００４】スラグは非常に脆いので、これを除去する
作業は短時間で簡単に行うことができる。そこで従来
は、溶接ロボットが次の作業の準備のために停止してい
る時間を利用して、人手によりスラグの除去を行ってい
た。前述した通し柱の溶接であれば、溶接ロボットが停
止している間に、作業者がジェットたがねと呼ばれる工
具の先端を溶接部にあてがって、ポジショナーを一回転
させると、１分もかからずにスラグの除去を行うことが
できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】鉄骨建築物の通し柱の
ような大型の溶接ワークになると、１個のワークを溶接
するのに長時間を要するので、溶接機を夜間に自動運転
したいという要求が出てくる。ところが従来のこの種の
溶接装置では、溶接作業自体は自動化されているため夜
間に無人運転が可能であるが、スラグの除去が自動化さ
れていないために、ビードの肉盛回数が多い大型のワー
クは夜間の無人運転ができないという問題があった。

【０００６】そこで溶接現場において、溶接装置に簡易
的なスラグ除去装置を取り付けることにより、スラグの
除去を含めた溶接作業の完全無人化を図ることが試みら
れているが、溶接箇所毎にスラグ除去装置を取り付けな
ければならなかったり、開先寸法が大きくなるとスラグ
の除去が不十分になるなどの問題点があった。

【０００７】そこでこの発明は、溶接途中におけるスラ
グの除去作業を含めた、大型長尺ワークの溶接作業を完
全無人化することが可能な技術手段を得ることを課題と
しており、そのような溶接装置に適したスラグ除去装置
を得ることを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の長尺ワ
ークの溶接装置は、細長いワークの長手方向に延びるレ
ールと、ワークを支持してその長手方向軸回りに回転位
置決めするポジショナーと、ワークの長手方向に沿って
走行する溶接ロボットとを備え、更に、前記レールに沿
って移動可能に設けられたスラグ除去装置を備え、この
スラグ除去装置は、ワークに向けて付勢されかつその付
勢方向と略直交する方向に往復駆動される先端部を備え
ていることを特徴とする。

【０００９】また、請求項２の長尺ワークの溶接装置
は、細長いワークの長手方向に延びるレールと、ワーク
を支持してその長手方向軸回りに回転位置決めするポジ
ショナーと、ワークの長手方向に沿って走行する溶接ロ
ボットとを備え、更に、溶接ロボットの台車からワーク
に向けて進退自在に延びる腕と、この腕の先端に装着さ
れたスラグ除去装置とを備えている。

【００１０】また請求項３のスラグ除去装置は、細長い
ワークの長手方向に延びるレールと、ワークを支持して
その長手方向軸回りに回転位置決めするポジショナー
と、ワークの長手方向に沿って走行する溶接ロボットと
を備えた長尺ワークの溶接装置に付設されるスラグ除去
装置であって、ワークに向けて付勢されかつこの付勢方
向に加振される先端部と、この先端部を前記付勢方向と
略直交する方向に揺動ないし旋回させる駆動手段とを備
えている。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１ないし図３はこの発明の第1
実施例を示す図で、図１は溶接装置の側面図、図２はス
ラグ除去装置の側面図、図３はスラグ除去装置の平面図
である。また、図４は溶接装置の第２実施例を示す側面
図、図５はワークの例を示す斜視図である。

【００１２】図５に示すワークは、鉄骨建築物の通し柱
で、細長い角筒状のコラム１と、接合ブロック２とを交
互に溶接して連結した構造で、コラム１と接合ブロック
２との連接部３を溶接する場合を例にして、この発明の
実施の形態を説明する。

【００１３】図１において、ワーク４の長手方向に第１
レール５と第２レール６とが互いに平行に配置されてお
り、第１レール５の一端にポジショナーの固定の受台が
配置され、第１レール５上に、当該レールに沿って移動
可能に、可動の受台７が配置されている。ワーク４は、
その両端部分を固定の受台と可動の受台７で支持されて
いる。

【００１４】固定及び可動の受台７は、基台８に軸着し
た複数のローラ９で外周を支持されたリング状のワーク
ホルダ１０を備えており、このワークホルダの内周側に
設けた４個のバイス片１１により、ワーク４がその長手
方向の軸心をワークホルダの回転中心と一致させて挟持
されている。ワークホルダのリングの一部１２は、支点
ピン１３回りに回動して開閉されるようになっており、
この部分１２を開いてワーク４のワークホルダ１０内へ
の装脱が行われる。ワークホルダの外周部分には歯車１
４が設けられており、出力軸にこの歯車１４に噛合する
ピニオンを設けたサーボモータ１５により、ワークホル
ダ１０の回転及び位置決めが行われる。

【００１５】第２レール６には、走行モータ１６により
走行する台車１７が設けられ、この台車１７に溶接ロボ
ット１８が搭載されている。またこの台車には、ポジシ
ョナーに支持されたワーク４に向けて延びる伸縮腕１９
が搭載されている。溶接ロボット１８は、門型のフレー
ム２０を備えており、その門型のフレーム２０の脚の間
を通って伸縮腕１９が斜めに延びている。

【００１６】伸縮腕１９は、三段のテレスコピック構造
で、その先端にブラケット２１が固定され、このブラケ
ットの上端に、図１の左右方向の水平軸回りに１８０度
回動可能に、スラグ除去装置２２が装着されている。ス
ラグ除去装置２２は、伸縮腕１９の伸縮によりワーク４
に向けて進退し、進出したときにはその先端がコラム１
の外周に接する位置となり、退避したときは接合ブロッ
ク２に干渉しないで第１レール５に沿って移動可能な位
置になる。

【００１７】図２、３において、スラグ除去装置２２の
ベース２３には、シャンク４１が固定されており、この
シャンクが伸縮腕の先端のブラケット２１に軸受４２、
４２で軸支されている。ブラケット２１には、シリンダ
型のエアモータ４３が装着され、１８０度往復回動する
出力軸４４にシャンク４１が連結されている。

【００１８】スラグ除去装置のベース２３には、図の左
右方向の直線ガイド２４が設けられ、この直線ガイドに
スライド板２５が摺動自在に装着されており、このスラ
イド板をワーク側に向けて付勢するシリンダ２６が装着
されている。スライド板２５には、図１の紙面直角方向
の支点ピン２７により、揺動ブラケット２８が枢支され
ている。揺動ブラケット２８のワーク側端部には４個の
ガイドローラ２９が軸着されており、これらのガイドロ
ーラは、ワークの外周に接してワークの回転に合せて揺
動ブラケット２８を揺動させる。

【００１９】揺動ブラケット２８には、ワークの長手方
向と平行な方向に突出するＵ字ブラケット３０が固着さ
れており、このＵ字ブラケットに、垂直方向のピン３１
回りに揺動自在に、短円筒形の工具ホルダ３２が枢支さ
れている。工具ホルダ３２の外周には、反ワーク側に向
けて延びるレバー３３が固着されており、このレバー３
３の先端に、揺動ブラケットから突出する支持ブラケッ
ト４５に基端を枢着した短いストロークの揺動シリンダ
３４が連結されている。

【００２０】工具ホルダ３２の中心孔を貫通して、スラ
グ取り用の工具３５が所定のストロークで軸方向に移動
自在に挿通されており、ホルダ３２と工具３５との間に
は、工具３５をワーク側に向けて付勢する引張りバネ３
６が装架されている。スラグ取り用の工具３５は、ジェ
ットたがね等と呼ばれている工具で、空気圧駆動のバイ
ブレータを内蔵しており、先端には当該バイブレータに
よって軸方向に往復振動するワイヤ３７の束を備えてい
る。

【００２１】スライド板２５及び揺動ブラケット２８
は、スラグ除去装置の回動中心となっているシャンク４
２に対して図１の紙面直角方向にずれた位置にあり、工
具の先端３５ａは、その反対の方向にずれた位置で斜め
外側を向いている。スラグ除去装置２２をエアモータ４
３で１８０度回動すると、工具の先端３５ａが図１で手
前側を向く方向と奥側を向く方向とに切換えられる。工
具先端が手前側を向いたときにはガイドローラ２９がそ
の奥側の位置でワークに接触し、工具先端が奥側を向い
たときにはガイドローラ２９がその手前側の位置でワー
クに接触する。

【００２２】次に、この第１実施例の装置の動作を説明
する。台車１７は、ワーク４の溶接箇所（コラムと接続
ブロックとの連接部）に対向する位置に走行して停止す
る。この位置でポジショナーとロボットとは、指定され
たプログラムに従って動作して溶接を行う。予め設定し
た所定回数の溶接ビートの肉盛を行ったあと、溶接ヘッ
ド３８が退避したときに、伸縮腕１９が伸長して、スラ
グ除去装置２２の揺動ブラケットのガイドローラ２９を
ワークのコラムの外周面に当接させるとともに、スラグ
取り工具３５の先端を溶接部に対向させる。このときロ
ーラ２９は、付勢シリンダ２６の付勢力でコラム１の外
周に当接し、工具の先端３５ａは、付勢バネ３６の付勢
力で溶接ビートの外周部に当接する。

【００２３】この状態で空気バイブレータにより、工具
の先端を振動させ、かつ揺動シリンダ３４の往復動によ
り、工具の先端を溶接部に設けらた開先の幅方向（溶接
ビードの幅方向）に往復揺動させながら、ポジショナー
でワーク４を回転させる。角型のコラム１の回転に従
い、その周面に当接するガイドローラ２９により、揺動
ブラケット２８、従ってこれに搭載された工具３５の上
下方向の向きが制御され、工具３５は、往復振動する先
端３５ａによって、溶接部に付着しているスラグを除去
していく。

【００２４】このとき、揺動シリンダ３４の揺動動作に
より、工具の先端３５ａが溶接ビードの幅方向に揺動す
ると共に、溶接ビードとの摩擦によって工具先端のワイ
ヤ群が扇状に広がって、溶接部分に付着したスラグを残
すことなく除去していく。ワーク４が一回転したら、ス
ラグ除去装置の動作を停止し、伸縮腕１９を縮退させ
て、スラグ除去装置を退避させる。この退避位置におい
て、スラグ除去装置２２は、ワークの接合ブロックなど
と干渉することなく、ワークの長手方向に自由に移動可
能である。

【００２５】コラムと接合ブロックとの反対側の連接部
のスラグの除去を行うときは、スラグ除去装置２２をシ
ャンク４１回りに１８０度回動させることにより、ガイ
ドローラ２９と工具３５の位置関係および工具の先端３
５ａの向きを変換する。

【００２６】以上はこの発明の長尺ワークの溶接装置及
びスラグ除去装置の最も好ましい実施例を示したもので
あるが、スラグ除去装置として、例えば回転ブラシを備
えた工具を用いる構造等、他の構造が可能である。ま
た、スラグ除去装置は、溶接ロボットの台車に搭載する
ほか、ポジショナーのレール５上に設けた移動台に搭載
することもできる。

【００２７】図４は、ポジショナーの可動の受台７を支
持している第１レール５に沿って移動可能な移動台３９
を設けて、この移動台にスラグ除去装置２２を搭載した
例を示したものである。この第２実施例のものは、移動
台３９に立設した伸縮ポスト４０の先端に、スラグ除去
装置２２を上向きにして装着している。移動台３９は、
走行駆動装置を有しておらず、溶接箇所のそれぞれにス
ラグ除去装置２２を配置し、その配置位置を移動台３９
の移動により設定する。

【００２８】スラグ除去装置２２は、図２、３で説明し
た構造のものでよいが、各溶接箇所に一個ずつ設けてい
るので、図の紙面直角方向に工具の先端の向きを変える
必要がないから、ベース２３を直接ポスト４０に固定し
て装着されており、また工具に対するワークの回転方向
が一方向となるので、ガイドローラ２９も３個となって
いる。スラグの除去作業を行うとき以外は、伸縮ポスト
４０を縮退させてスラグ除去装置２２を退避させる。

【００２９】なお、このようにスラグ除去装置をポジシ
ョナー側のレール５に沿って移動自在とした場合におい
ても、例えば伸縮ポスト４０を伸縮かつ倒伏させてスラ
グ除去装置を退避指せる等の手段により、退避したスラ
グ除去装置が接合ブロック２と干渉しないようにすれ
ば、移動台３９に走行用の駆動モータを設けて、一台の
スラグ除去装置ですべての溶接箇所のスラグの除去を行
わせる構造も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の溶接装置の側面図

【図２】第１実施例の溶接装置に設けたスラグ除去装置
の側面図

【図３】図２のスラグ除去装置の平面図

【図４】第２実施例の溶接装置の側面図

【図５】ワークの一例として通し柱を示した斜視図

【符号の説明】

５ 第１レール ６ 第２レール 18 溶接ロボット 22 スラグ除去装置 35a 先端部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 細長いワークの長手方向に延びるレール
   と、ワークを支持してその長手方向軸回りに回転位置決
   めするポジショナーと、ワークの長手方向に沿って走行
   する溶接ロボットとを備えた長尺材の溶接装置におい
   て、前記レールに沿って移動可能に設けられたスラグ除
   去装置を備え、このスラグ除去装置は、ワークに向けて
   付勢されかつその付勢方向と略直交する方向に往復駆動
   される先端部を備えていることを特徴とする、長尺ワー
   クの溶接装置。
2. 【請求項２】 細長いワークの長手方向に延びるレール
   と、ワークを支持してその長手方向軸回りに回転位置決
   めするポジショナーと、ワークの長手方向に沿って走行
   する溶接ロボットとを備えた長尺材の溶接装置におい
   て、溶接ロボットの台車からワークに向けて進退自在に
   延びる腕と、この腕の先端に装着されたスラグ除去装置
   とを備えている、長尺ワークの溶接装置。
3. 【請求項３】 細長いワークの長手方向に延びるレール
   と、ワークを支持してその長手方向軸回りに回転位置決
   めするポジショナーと、ワークの長手方向に沿って走行
   する溶接ロボットとを備えた長尺ワークの溶接装置に付
   設されるスラグ除去装置において、ワークに向けて付勢
   されかつこの付勢方向に加振される先端部と、この先端
   部を前記付勢方向と略直交する方向に揺動ないし旋回さ
   せる駆動手段とを備えていることを特徴とする、長尺ワ
   ークの溶接装置におけるスラグ除去装置。