JP2001314997A - 自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設備コストの嵩みを最小限に抑えつつ高精度
にて母材同士に横向溶接を施す。 【解決手段】 電磁石からなる車輪３３によって母材６
の表面に吸着しながら走行する移動台車３２と、移動台
車３２に設けられてエレクトロガスアーク溶接によって
開先６０を溶接する溶接部３５と、開先６０に嵌め込ま
れた状態で回動する倣い車輪３７とから自動溶接装置３
１を構成する。支柱４４に支持された第１支持アーム４
５にバランサー４７によって移動台車３２を吊り下げて
支持させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、煙突、橋梁、圧力
容器等の大型鋼製構造物の製作時に用いられ、特に、横
向きの溶接時に用いて好適な自動溶接装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、煙突、橋梁、圧力容器等の大
型鋼製構造物は、各部品同士を溶接することにより接合
して製作していた。特に、煙突にあっては、円筒状の部
品同士を重ね合わせ、その重ね合わせた部分を水平に周
方向へわたって溶接していたが、このように水平方向に
溶接するいわゆる横向溶接では、重力によって溶接金属
の垂れ下がりが生じてしまうため、溶接を少しずつ繰り
返して行う多パス溶接を行わなければならず、多大な手
間及び時間を要していた。

【０００３】このため、本発明者らは、上記の多パス溶
接を回避し、しかも、溶融不良を生じさせることなく、
ワンパスにて溶接を行うことが可能なエレクトロガスア
ーク溶接による横向溶接方法を開発した。この溶接方法
は、溶融池にローレンツ力を生じさせて重力に抗して持
ち上げることにより、重力の影響を最小限に抑え、高能
率の溶接を可能としたもので、この溶接方法を行うこと
により、多パス施工であった大型鋼製構造物の製作時の
横向溶接を、１パスにて行うことが可能となり、高能率
な横向溶接を実現することができるようになった。

【０００４】ここで、このエレクトロガスアーク溶接に
よる上記横向溶接方法について説明する。図１５におい
て、母材６は、その表面上で定義される法線の方向を、
水平方向に一致させた姿勢となっており、溶接トーチ１
から突出した溶接ワイヤ２は、溶接電源７のプラス側
に、また、母材６は同溶接電源７のマイナス側にそれぞ
れ接続されている。そして、溶接ワイヤ２は、母材６に
形成された開先６０内に位置するようにされている。こ
の状態で溶接電源７を通電させることによって、開先６
０内にアーク３が発生し、このアーク３の熱により開先
６０の両側面、また既に形成され母材６の一部と化した
ビード６５を溶融することにより溶融池４を形成するこ
とになる。また溶接トーチ１は、図中矢印Ａ１に示すよ
うに、開先６０の長手方向に次第に移動していくこと
で、開先６０全長にわたってビード６５を連続的に形成
していくようになっている。

【０００５】母材６の表面及び裏面には、開先６０を挟
むようにして当金（表面には銅当金、裏面にはセラミッ
クス製の裏当材、母材と同材の裏当金あるいは銅当金の
いずれか）５が配されている。これは、溶融池４が開先
６０外に飛び出すことのないよう、「抑え」としての役
割が与えられているとともに、当該溶融池４近傍に不活
性ガスを導入する場合に、その作用を有効ならしめるた
め当該ガスを閉じこめる役割等を担っている。なお、当
金５の材質としては、一般的に銅が使用される。

【０００６】当金５の外方には、アーク３又は前記溶融
池４に対して偏在した磁場を付与するための磁場発生手
段１０が設けられている。この磁場発生手段１０は、図
１６に示すように、コイル部材１０ａと、外コイル部材
内部に配設される鉄芯１０ｂ、そして添加ワイヤ２０を
一体的に構成したものとなっている。コイル部材１０ａ
はコイル用電源１９に接続されており、これによって通
電状態にされることによって磁場を発生させるものであ
る。鉄芯１０ｂは、コイル部材１０ａの軸線Ｑを含む平
面Ｐに対して非対称な形態となっている。

【０００７】より具体的には、図１６に示すように、パ
イプ状柱体を長手方向に半分に分割した形態とされた鉄
芯１０ｂが、平面Ｐの図中向こう側のみに配されるよう
になっているものである。添加ワイヤ２０は、前記コイ
ル部材１０ａの軸線Ｑにちょうど一致するように配され
ている。この添加ワイヤ２０には、溶接電源７が分流器
８を介して接続され、当該溶接電源７からの電流が分流
されるようになっている。

【０００８】なお、添加ワイヤ２０は、溶接中にあって
は溶融池４の後方、すなわち、アーク３が溶融池４に到
達する点（以下、アーク点と略す）から離れた地点に挿
入されるようになっている。また、このような添加ワイ
ヤ２０の溶融池４への挿入を可能とするため、当金５に
は、添加ワイヤ２０を貫通させるための挿入孔５ａが、
上記条件を満たす適当な位置に形成されている。

【０００９】このような形態となる磁場発生手段１０に
あっては、コイル部材１０ａから発生する磁場を、鉄芯
１０ｂによって偏在した状態、すなわちその強度を空間
位置に関して偏差をもたせた状態とすることが可能とな
っている。つまり、図１６においては、鉄芯１０ｂが存
在する平面Ｐの図中向こう側においては磁場は強くな
り、またその反対側においては磁場が弱くなることにな
る。さらに、添加ワイヤ２０の存在によって、溶接ワイ
ヤ２、アーク３、溶融池４と流れる電流が、添加ワイヤ
２０を一電極として介することで溶接電源７へと帰還す
る一つの閉回路を想定することができる。すなわち、こ
の場合、溶融池４における電流は、アーク点から添加ワ
イヤ２０の溶融池４における挿入点へと流れる整流され
た電流となることになる。

【００１０】上記構造において、溶接が進行するに際し
て、アーク点の下に形成される溶融池４には、常に重力
が働いているが、磁場発生手段１０により形成された磁
場及び溶融池４における整流された電流の相互作用によ
り、溶融池４にはローレンツ力が働くようになってい
る。より具体的には、図１７に示すように、磁場Ｂ１が
母材６の表面から裏面へ突き抜けるように付与されると
ともに、電流Ｉがアーク点３ｐから添加ワイヤ２０の溶
融池４における挿入点２０ｐに対して流れる、という両
者の関係から、ローレンツ力Ｆ１は、フレミングの左手
の法則により図中上方に向く力として溶融池４に対して
作用することになる。つまり、このローレンツ力Ｆ１
は、溶融池４に働く重力と反対方向に作用することにな
る。

【００１１】このローレンツ力Ｆ１の大きさが、溶融池
４に作用する重力の大きさとちょうど釣り合うか又はや
や勝るようであれば、当該溶融池４を上方に引き上げる
ことが可能となる。これにより、開先６０下方における
先行部分や、アンダーカット、オーバラップ等の溶接不
良が発生することがなくなり、融合不良等の溶接欠陥を
招くことがなく、正常なビード６５を開先６０の全長に
渡って形成することができる。

【００１２】そして、上記溶接方法を用いた自動溶接装
置としては、図１８に示すように、レール２１と、この
レール２１に走行可能に支持された溶接装置本体２２と
を有するものがあり、この溶接装置本体２２をレール２
１に沿って走行させながら、この溶接装置本体２２に設
けられた溶接部２３にて、母材２６同士の接合箇所であ
る開先６０に溶接を施していた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記自
動溶接装置は、溶接装置本体２２を走行可能に支持する
レール２１を、マグネット２５によって開先６０と平行
に、母材６に吸着させて支持させなければならず、その
設置、位置合わせ及び取り外し作業に多大な労力を要す
るという問題があった。

【００１４】また、溶接途中に、レール２１の位置がず
れて開先６０への良好な溶接が行われなくなる恐れもあ
った。特に、煙突等の溶接面が曲がった母材６を溶接す
る場合、この母材６の曲率に合わせて湾曲した高価なレ
ール２１を用いなければならず、設備コストが嵩んでし
まうという問題もあった。

【００１５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、極めて容易にかつ高精度にて母材同士に横向溶接を
施すことができ、しかも設備コストの嵩みを最小限に抑
えることが可能な自動溶接装置を提供することを目的と
している。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の自動溶接装置は、上下に配設された
母材の表面を複数の車輪によって母材同士の開先に沿っ
て移動する移動台車と、該移動台車に設けられて前記開
先を横向きに溶接する溶接部とを有する自動溶接装置で
あって、前記移動台車を吊り下げる支持手段と、前記移
動台車を前記母材の表面上へ所定力にて当接した状態に
配設させる当接手段とを具備することを特徴としてい
る。

【００１７】このように、支持手段によって吊り下げら
れた移動台車を当接手段によって母材の表面に所定力に
て当接させて移動台車を移動させることにより、極めて
容易に溶接部によって上下の母材同士の開先を横向きに
溶接することができる。これにより、従来のように、装
置の移動用のレールを溶接の度に開先に合わせて精度良
く母材に取り付けるような煩雑な作業を不要とすること
ができ、横向溶接作業の高効率化を図ることができる。
また、曲がった溶接面でも容易に溶接することができ、
従来のように、溶接面の曲率に合わせて湾曲させた高価
なレールを不要とすることができ、設備コストの低減も
図ることができる。

【００１８】請求項２記載の自動溶接装置は、請求項１
記載の自動溶接装置において、前記当接手段が、磁力に
よって前記移動台車を前記母材の表面に吸着させること
を特徴としている。

【００１９】つまり、磁力によって移動台車を母材の表
面に設置させるものであるので、その設置及び撤去作業
を極めて容易に行うことができ、さらなる作業の高効率
化を図ることができる。

【００２０】請求項３記載の自動溶接装置は、請求項１
記載の自動溶接装置において、前記当接手段が、前記移
動台車の前記母材と対向する面に開口された吸引口から
空気を吸引することにより前記移動台車を前記母材の表
面に吸着させることを特徴としている。

【００２１】すなわち、移動台車の吸引口から空気を吸
引させることにより、移動台車を母材の表面に吸い付け
て設置させるものであるので、その設置及び撤去作業を
極めて容易に行うことができ、さらなる作業の高効率化
を図ることができる。

【００２２】請求項４記載の自動溶接装置は、請求項１
記載の自動溶接装置において、前記当接手段が、前記移
動台車を前記母材へ向けて付勢する弾性部材からなるこ
とを特徴としている。

【００２３】つまり、弾性部材によって移動台車を母材
の表面へ押し付けることにより、移動台車を確実に母材
表面に所定力にて押し付けた状態に設置させることがで
きる。

【００２４】請求項５記載の自動溶接装置は、上下に配
設された母材同士の開先に沿って移動する移動台車と、
該移動台車に設けられて前記開先を横向きに溶接する溶
接部とを有する自動溶接装置であって、前記移動台車
は、前記母材に沿って設けられた手摺に支持され、該手
摺上を移動することにより、前記溶接部により前記開先
を順に溶接させることを特徴としている。

【００２５】このように、母材に沿って設けられた手摺
に支持された移動台車を手摺上にて移動させることによ
り、極めて容易に溶接部によって上下の母材同士の開先
を横向きに溶接することができる。これにより、従来の
ように、装置の移動用のレールを溶接の度に開先に合わ
せて精度良く母材に取り付けるような煩雑な作業を不要
とすることができ、横向溶接作業の高効率化を図ること
ができる。

【００２６】請求項６記載の自動溶接装置は、請求項１
〜５のいずれか１項記載の自動溶接装置において、前記
移動台車に、前記開先に嵌め込まれた状態にて回動する
倣い車輪が設けられ、該倣い車輪によって前記移動台車
の移動方向が前記開先に沿って案内されることを特徴と
している。

【００２７】つまり、開先に嵌め込まれた倣い車輪によ
って移動台車を確実に開先に沿って案内させて移動させ
ることができ、これにより、溶接部による開先への横向
溶接を高精度に行うことができ、溶接不良等の不具合を
なくすことができる。

【００２８】請求項７記載の自動溶接装置は、請求項６
記載の自動溶接装置において、前記倣い車輪が、前記開
先を形成する上下の母材の端面のうち開き角度が小さい
端面側へ押し付けられていることを特徴としている。

【００２９】このように、開先を形成する上下の母材の
端面のうち開き角度が小さい端面側へ倣い車輪が押し付
けられるので、移動時における倣い車輪のせり上がりに
よる脱輪を確実に防止することができ、溶接部による高
精度な溶接を維持させることができる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の自動溶接装置の実
施の形態例を図面を参照して説明する。なお、ここで
は、溶接する母材６として、煙突や圧力容器等の円筒状
の鋼材同士を上下に重ね合わせて溶接して一体化させる
場合について説明する。

【００３１】（第１実施形態例）図１から図４におい
て、符号３１は、自動溶接装置である。この自動溶接装
置３１は、移動台車３２を有しており、この移動台車３
２には、複数の車輪３３が設けられている。そして、こ
の移動台車３２は、複数の車輪３３を母材６の表面に当
接させた状態に配設されるようになっている。また、移
動台車３２には、アーム３４を介して、前述した溶接ト
ーチ１、当金５及び磁場発生手段１０を有する溶接部３
５が支持されている。

【００３２】さらに、移動台車３２には、下方側へ延在
する複数のブラケット３６が設けられており、これらブ
ラケット３６の先端部には、それぞれ倣い車輪３７が回
転可能に支持されている。これら倣い車輪３７は、その
周縁部が、開先６０に嵌め込まれるようになっている。
また、これら倣い車輪３７は、図５に示すように、開先
６０に嵌め込まれる周縁部が、開先６０の形状に合わせ
て形成されている。

【００３３】ここで、溶接する母材６は、その開先６０
が、図５に示すように、下側の母材６の端面６ａと比較
して上側の母材６の端面６ｂの開き角度を大きくしてい
る。したがって、この開先６０に嵌め込まれる倣い車輪
３７の周縁部としては、下側の母材６の端面６ａに当接
する倣い面３７ａよりも上側の母材６の端面６ｂと当接
する倣い面３７ｂの角度が大きくされている。

【００３４】なお、符号３８は、移動台車３２に設けら
れた操作盤であり、この操作盤３８によって、この自動
溶接装置３１の各種の操作及び設定を行うことができる
ようになっている。

【００３５】移動台車３２に設けられた車輪３３には、
図示しない駆動手段によって駆動力が与えられて、同一
方向へ回動するようになっている。また、これら車輪３
３は、電磁石からなるもので、この電磁石からなる車輪
３３に電力が供給されることにより、これら車輪３３が
母材６の表面に吸着するようになっている。そして、こ
れら車輪３３が母材６の表面に吸着した状態にて車輪３
３に駆動力が与えられて回動すると、自動溶接装置３１
が母材６に貼り付いた状態にてその表面に沿って走行す
るようになっている。なお、この車輪３３の母材６への
吸着力としては、自動溶接装置３１を十分に支えるとと
もに、当金５を母材５へ十分に押し付けることができる
程度とされている。

【００３６】また、移動台車３２に設けられた車輪３３
は、それぞれその車軸３３ａが開先６０と直交する軸線
に対して僅かに傾けられており、これにより、これら車
輪３３は、その走行方向が下方側の母材６側へ角度θだ
け傾けられている。

【００３７】つまり、これら車輪３３の走行方向が下方
側の母材６側へ向かって傾けられているので、これら車
輪３３が回動することにより自動溶接装置３１が走行し
た際に、倣い車輪３７は、開き角度の小さな下方側の母
材６の端面６ａ側へ押し付けられながら回動することと
なる。これにより、自動溶接装置３１の走行時に、倣い
車輪３７がせり上がることによる開先６０からの抜け出
しが防止されている。

【００３８】すなわち、上記のように、開き角度が小さ
な下方側の母材６の端面６ａに倣い車輪３７を押し付け
ることにより、開き角度が大きな上方側の母材６の端面
６ｂに倣い車輪３７が押し付けられた場合のように、倣
い車輪３７が端面６ｂの傾斜に沿って母材６の表面側へ
せり上がるような不具合が回避されるようになってい
る。

【００３９】また、円筒状の母材６の内周側には、脚部
４１によって円板状のプレート４２を支持してなる足場
４３が設けられており、この足場４３の中心位置には、
上下方向へ立設された支柱４４が設けられている。この
支柱４４には、その上端部及び中間部に、それぞれ半径
方向外方へ向かって延在する第１支持アーム４５及び第
２支持アーム４６が設けられている。

【００４０】第１支持アーム４５は、その先端部が母材
６の内面近傍まで延ばされており、その先端部には、バ
ランサー４７が設けられている。このバランサー４７
は、自動溶接装置３１の重量に応じた吊り上げ力によっ
てワイヤー４８を吊る下げるもので、これにより、自動
溶接装置３１は、上下方向のいずれの位置においても、
重量の釣り合いが取られるようになっている。

【００４１】また、第２支持アーム４６には、ケーブル
送給装置４９が設けられており、このケーブル送給装置
４９によって、自動溶接装置３１へ接続された給電用ケ
ーブル５０が支持されている。そして、これら第１支持
アーム４５及び第２支持アーム４６は、それぞれ自動溶
接装置３１の走行にともなって支柱４４の軸線を中心と
して回動するようになっている。

【００４２】次に、上記自動溶接装置３１によって筒状
の鋼材である母材６を溶接する場合について説明する。
まず、母材６の外周側に、開先６０に沿って裏当材また
は当金５を周方向にわたって取り付ける。

【００４３】次に、自動溶接装置３１の倣い車輪３７を
開先６０に嵌め込み、移動台車３２の車輪３３を母材６
の内面に当接させ、この状態にて、電磁石からなる車輪
３２に電力を供給する。このようにすると、車輪３３が
母材６の内面に吸着することにより、自動溶接装置３１
が母材６の内面に貼り付いた状態となるとともに、溶接
部３５が開先６０に設置される。

【００４４】次いで、この自動溶接装置３１の車輪３３
を駆動させるとともに、溶接部３５にて溶接を開始させ
る。このようにすると、溶接部３５にて開先６０の溶接
が行われ、移動台車３２が倣い車輪３７によって開先６
０に沿って母材６の表面を走行することにより、自動溶
接装置３１全体が開先６０に沿って移動され、これによ
り、溶接部３５によって開先６０が順に溶接される。

【００４５】そして、上記自動溶接装置３１を母材６の
内面全周にわたって走行させながら溶接部３５によって
開先６０を溶接することにより、上下の円筒状の母材６
同士が溶接されて接合される。

【００４６】このように、上記自動溶接装置３１によれ
ば、支柱４４の第１支持アーム４５に設けられたバラン
サー４７によって吊り下げられた移動台車３２を、電磁
石からなる車輪３３によって母材６へ吸着させることに
より母材６の表面に所定力にて当接させて移動台車３２
を移動させることにより、極めて容易に溶接部３５によ
って上下の母材６同士の開先６０を横向きに溶接するこ
とができる。

【００４７】これにより、従来のように、溶接の度に装
置の移動用のレールを開先に合わせて精度良く母材に取
り付けるような煩雑な作業を不要とすることができ、横
向溶接作業の高効率化を図ることができる。また、曲が
った溶接面でも容易に溶接することができ、従来のよう
に、溶接面の曲率に合わせて湾曲させた高価なレールを
不要とすることができ、設備コストの低減も図ることが
できる。

【００４８】しかも、磁力によって移動台車３２を母材
６の表面に吸着させて設置させるものであるので、その
設置及び撤去作業を極めて容易に行うことができ、さら
なる作業の高効率化を図ることができる。また、開先６
０に嵌め込まれた倣い車輪３７によって移動台車３２を
確実に開先６０に沿って案内させて移動させることがで
き、これにより、溶接部３５による開先６０への横向溶
接を高精度に行うことができ、溶接不良等の不具合をな
くすことができる。

【００４９】さらには、開先６０を形成する上下の母材
６の端面６ａ、６ｂのうち開き角度が小さい端面６ａ側
へ倣い車輪３７が押し付けられるので、移動時における
倣い車輪３７のせり上がりによる脱輪を確実に防止する
ことができ、溶接部３５による高精度な溶接を維持させ
ることができる。

【００５０】なお、上記の自動溶接装置３１では、移動
台車３２に電磁石からなる車輪３３を設け、この車輪３
３に電力を供給することにより、自動溶接装置３１が母
材６の表面に吸着されて貼り付くようにしたが、この自
動溶接装置３１を母材６の表面に貼り付けさせる当接手
段としては、上記の例に限ることはない。

【００５１】図６に示すものは、他の当接手段を採用し
た例を示すものであり、移動台車３２に設けられた車輪
３３は、電磁石を具備しない通常の車輪３３を備える代
わりに、自動溶接装置３１の移動台車３２に、強力な磁
石５１を設けたものである。そして、この自動溶接装置
３１によれば、磁石５１の磁力によって移動台車３２が
母材６に吸着され、これにより、自動溶接装置３１が母
材６の表面に貼り付けられて支持された状態にて、車輪
３３を駆動させることにより、倣い車輪３７によって開
先６０に沿って案内されて走行し、溶接部３５にて開先
６０を順に溶接するようになっている。なお、磁石５１
は、移動台車３２を母材６の表面に配設した状態にて、
わずかに間隔があく位置に設けられている。

【００５２】なお、他の当接手段としては、例えば、吸
引によって自動溶接装置３１を母材６の表面に吸着させ
ながら走行させるようなものもある。図７に示すもの
は、吸引によって自動溶接装置３１を母材６の表面に吸
着させながら走行させるもので、この自動溶接装置３１
には、移動台車３２の母材６側に、複数の吸引口５２が
設けられている。これら吸引口５２は、流路５３を介し
て移動台車３２の側面に設けられた接続口５４に連通さ
れており、この接続口５４には、図示しない真空装置に
接続された吸引ホース５５が接続されている。

【００５３】そして、真空装置を作動させることによ
り、吸引口５２にて吸引力を生じさせることにより、自
動溶接装置３１が母材６の表面に貼り付けられた状態に
支持され、この状態にて車輪３３を駆動させることによ
り、自動溶接装置３１が母材６の表面に貼り付いた状態
にて走行するようになっている。

【００５４】そして、この自動溶接装置３１によれば、
移動台車３２の吸引口５２から空気を吸引させることに
より、移動台車３２を母材６の表面に吸い付けて設置さ
せるものであるので、その設置及び撤去作業を極めて容
易に行うことができ、さらなる作業の高効率化を図るこ
とができる。

【００５５】また、図８に示すものは、さらに他の当接
手段を採用した自動溶接装置３１であり、この自動溶接
装置３１は、支柱４４に支持された第２支持アーム４６
にバネ５６を介して支持されており、このバネ５６によ
って所定の付勢力にて母材６に押し付けられて支持され
ている。つまり、この自動溶接装置３１によれば、バネ
５６によって母材６に押し付けられて支持された状態に
て、車輪３３を駆動させることにより、倣い車輪３７に
よって開先６０に沿って案内されて走行し、溶接部３５
にて開先６０を順に溶接するようになっている。

【００５６】このように、上記の自動溶接装置３１によ
れば、弾性部材であるバネ５６によって移動台車３２を
母材６の表面へ押し付けることにより、移動台車３２を
確実に母材６の表面に所定力にて押し付けた状態に設置
させることができる。なお、この場合、自動溶接装置３
１は、バネ５６を介して第２支持アーム４６に支持され
るので、自動溶接装置３１を吊り下げるバランサー４７
及びこのバランサー４７が設けられた第１支持アーム４
５は不要とすることができる。

【００５７】そして、上記図７の吸着式あるいは図８の
付勢式の自動溶接装置３１によれば、母材６として磁石
が吸着しないステンレス等の非磁性体である場合におけ
る溶接に用いて好適である。

【００５８】（第２実施形態例）図９から図１１に示す
ものは、他の自動溶接装置６１である。この自動溶接装
置６１は、足場４３のプレート４２の上面における周縁
部近傍に設置された手摺６２に支持された移動台車６３
を有している。この移動台車６３には、支持機構６４が
設けられており、この支持機構６４に、溶接部３５が支
持されている。

【００５９】移動台車６３は、手摺６２を表裏から挟持
する回動可能な挟持車輪６５を有しており、これら挟持
車輪６５によって自動溶接装置６１が手摺６２に、その
設置方向に沿って移動可能に支持されている。また、移
動台車６３には、駆動モータ６６が設けられており、こ
の駆動モータ６６の駆動軸には、ピニオンギヤ６７が設
けられている。

【００６０】手摺６２には、その内周側に、周方向へわ
たってラック６８が設けられており、図１２に示すよう
に、このラック６８に、移動台車６３の駆動モータ６６
に設けられたピニオンギヤ６７が歯合されている。つま
り、この駆動モータ６６を駆動させてピニオンギヤ６７
を回転させることにより、自動溶接装置６１が手摺６２
に沿って走行するようになっている。なお、この駆動モ
ータ６６は、ピン６９を中心に揺動可能に支持されてお
り、このピン６９を中心として駆動モータ６６を揺動さ
せることにより、ピニオンギヤ６７をラック６８に対し
て近接離間させてこれらの歯合及びその解除を行うこと
ができるようになっている。

【００６１】移動台車６３の上部には、回転テーブル７
１及び付勢機構７２を介して支持機構６４が支持されて
いる。回転テーブル７１は、ハンドル７１ａを操作する
ことにより、その上方の支持機構６４を水平面内にて回
転させることができるようになっている。

【００６２】付勢機構７２は、バネ７２ａによって支持
機構６４を母材６方向へ付勢するようになっている。そ
して、この付勢機構７２によって母材６方向へ付勢され
る支持機構６４には、母材６に当接することにより、支
持機構６４を母材６に対して所定の位置に位置決めする
位置決め棒７５が設けられている。なお、この位置決め
棒７５には、その先端部にローラ７６が設けられてお
り、自動溶接装置５１の走行にともなって回動するよう
になっている。

【００６３】また、付勢機構７２には、ハンドル７７が
設けられており、このハンドル７７を回動させることに
より、支持機構６４を母材６に対して近接離間させるこ
とができるようになっている。支持機構６４は、昇降可
能に支持されたアーム７３と、このアーム７３の先端部
に昇降可能に支持された支持部７４とを有しており、こ
の支持部７４の先端部に、溶接部３５が支持され、その
当金５が開先６０を覆うように、母材６の表面に当接さ
れている。

【００６４】そして、上記構造の自動溶接装置６１によ
って筒状の鋼材である母材６を溶接する場合は、自動溶
接装置６１の移動台車６３を手摺６２に支持させるとと
もに、支持機構６４のアーム７３及び支持部７４を昇降
させて溶接部３５の高さ位置を調節して、溶接部３５を
開先６０に設置させ、移動台車６３のピニオンギヤ６７
をラック６８に歯合させる。この状態にて、駆動モータ
６６を駆動させるとともに、溶接部３５における溶接を
開始させる。

【００６５】このようにすると、溶接部３５にて開先６
０の溶接が行われ、移動台車６３が手摺６２に沿って走
行することにより、自動溶接装置６１全体が開先６０に
沿って移動され、これにより、溶接部３５によって開先
６０が順に溶接される。そして、上記自動溶接装置６１
を母材６の内面全周にわたって走行させながら溶接部３
５によって開先６０を溶接することにより、上下の円筒
状の母材６同士が溶接されて接合される。

【００６６】このように、上記構造の自動溶接装置６１
によれば、母材６に沿って設けられた手摺６２に支持さ
れた移動台車６３を手摺６２上にて移動させることによ
り、極めて容易に溶接部３５によって上下の母材６同士
の開先６０を横向きに溶接することができる。これによ
り、従来のように、溶接の度に開先に合わせて装置の移
動用のレールを精度良く母材に取り付けるような煩雑な
作業を不要とすることができ、横向溶接作業の高効率化
を図ることができる。

【００６７】なお、自動溶接装置６１における移動台車
６３の走行手段として、上記の自動溶接装置６１では、
手摺６２に設けたラック６８に歯合させたピニオンギヤ
６７を駆動モータ６６によって回転駆動させることによ
り自動溶接装置６１を走行させるようにしたが、この走
行手段としては、上記の例に限定されることはなく、例
えば、図１３及び図１４に示すように、ラック６８に代
えてチェーン８１を手摺６２に設けるとともに、ピニオ
ンギヤ６７に代えてチェーン８１に歯合するスプロケッ
ト８２を駆動モータ６６の駆動軸に取り付け、駆動モー
タ６６を駆動させることによりスプロケット８２を回転
させて、移動台車６３を手摺６２に沿って走行させるよ
うにしても良い。

【００６８】また、駆動モータ６６にローラを取り付
け、このローラを手摺６２の表面に当接させ、これらの
摩擦によって駆動モータ６６の駆動力を手摺６２へ伝達
させて移動台車６３を走行させるようにしても良い。な
お、この場合、ローラ及びこのローラが当接する手摺６
２の表面の両方あるいはいずれか一方にローレット加工
や粗ブラスト加工等を施し、摩擦係数を高めることが好
ましい。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の自動溶接
装置によれば、下記の効果を得ることができる。請求項
１記載の自動溶接装置によれば、支持手段によって吊り
下げられた移動台車を当接手段によって母材の表面に所
定力にて当接させて移動台車を移動させることにより、
極めて容易に溶接部によって上下の母材同士の開先を横
向きに溶接することができる。これにより、従来のよう
に、溶接の度に装置の移動用のレールを開先に合わせて
精度良く母材に取り付けるような煩雑な作業を不要とす
ることができ、横向溶接作業の高効率化を図ることがで
きる。また、曲がった溶接面でも容易に溶接することが
でき、従来のように、溶接面の曲率に合わせて湾曲させ
た高価なレールを不要とすることができ、設備コストの
低減も図ることができる。

【００７０】請求項２記載の自動溶接装置によれば、磁
力によって移動台車を母材の表面に設置させるものであ
るので、その設置及び撤去作業を極めて容易に行うこと
ができ、さらなる作業の高効率化を図ることができる。

【００７１】請求項３記載の自動溶接装置によれば、移
動台車の吸引口から空気を吸引させることにより、移動
台車を母材の表面に吸い付けて設置させるものであるの
で、その設置及び撤去作業を極めて容易に行うことがで
き、さらなる作業の高効率化を図ることができる。

【００７２】請求項４記載の自動溶接装置によれば、弾
性部材によって移動台車を母材の表面へ押し付けること
により、移動台車を確実に母材表面に所定力にて押し付
けた状態に設置させることができる。

【００７３】請求項５記載の自動溶接装置によれば、母
材に沿って設けられた手摺に支持された移動台車を手摺
上にて移動させることにより、極めて容易に溶接部によ
って上下の母材同士の開先を横向きに溶接することがで
きる。これにより、従来のように、溶接の度に装置の移
動用のレールを開先に合わせて精度良く母材に取り付け
るような煩雑な作業を不要とすることができ、横向溶接
作業の高効率化を図ることができる。

【００７４】請求項６記載の自動溶接装置によれば、開
先に嵌め込まれた倣い車輪によって移動台車を確実に開
先に沿って案内させて移動させることができ、これによ
り、溶接部による開先への横向溶接を高精度に行うこと
ができ、溶接不良等の不具合をなくすことができる。

【００７５】請求項７記載の自動溶接装置によれば、開
先を形成する上下の母材の端面のうち開き角度が小さい
端面側へ倣い車輪が押し付けられるので、移動時におけ
る倣い車輪のせり上がりによる脱輪を確実に防止するこ
とができ、溶接部による高精度な溶接を維持させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態例の自動溶接装置の構
成及び構造を説明する溶接現場に設置された自動溶接装
置の側面図である。

【図２】 本発明の第１実施形態例の自動溶接装置の構
成及び構造を説明する溶接現場に設置された自動溶接装
置の平面図である。

【図３】 本発明の第１実施形態例の自動溶接装置の構
成及び構造を説明する溶接箇所に設置された自動溶接装
置の正面図である。

【図４】 本発明の第１実施形態例の自動溶接装置の構
成及び構造を説明する溶接箇所に設置された自動溶接装
置の側面図である。

【図５】 本発明の第１実施形態例の自動溶接装置の倣
い車輪の開先への嵌合状態を説明する開先部分における
断面図である。

【図６】 本発明の第１実施形態例の自動溶接装置の他
の構造を説明する溶接箇所に設置された自動溶接装置の
側面図である。

【図７】 本発明の第１実施形態例の自動溶接装置の他
の例を説明する溶接現場に設置された自動溶接装置の側
面図である。

【図８】 本発明の第１実施形態例の自動溶接装置の他
の例を説明する溶接現場に設置された自動溶接装置の側
面図である。

【図９】 本発明の第２実施形態例の自動溶接装置の構
成及び構造を説明する溶接現場に設置された自動溶接装
置の側面図である。

【図１０】 本発明の第２実施形態例の自動溶接装置の
構成及び構造を説明する溶接現場に設置された自動溶接
装置の平面図である。

【図１１】 本発明の第２実施形態例の自動溶接装置の
構成及び構造を説明する溶接箇所に設置された自動溶接
装置の側面図である。

【図１２】 本発明の第２実施形態例の自動溶接装置の
走行手段を説明する手摺の正面図である。

【図１３】 本発明の第２実施形態例の自動溶接装置の
他の走行手段を説明する移動台車部分の側面図である。

【図１４】 本発明の第２実施形態例の自動溶接装置の
他の走行手段を説明する手摺の正面図である。

【図１５】 エレクトロガスアーク溶接による横向溶接
方法を説明する溶接部の斜視図である。

【図１６】 溶接部に設けられた磁場発生手段の構成を
示す斜視図である。

【図１７】 溶融池に働くローレンツ力の作用の様子を
示す溶接箇所における開先の正面図である。

【図１８】 エレクトロガスアーク溶接による横向溶接
方法が採用された自動溶接装置の従来例を説明する溶接
箇所に設置された自動溶接装置の正面図である。

【符号の説明】

６ 母材 ６ａ、６ｂ 端面 ３１、６１ 自動溶接装置 ３２、６３ 移動台車 ３３ 車輪（当接手段） ３５ 溶接部 ３７ 倣い車輪 ４４ 支柱（支持手段） ４５ 第１支持アーム（支持手段） ４７ バランサー（支持手段） ５１ 磁石（当接手段） ５２ 吸引口（当接手段） ５６ バネ弾性部材（当接手段） ６０ 開先 ６２ 手摺

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 101:28 Ｂ２３Ｋ 101:28

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下に配設された母材の表面を複数の車
   輪によって母材同士の開先に沿って移動する移動台車
   と、該移動台車に設けられて前記開先を横向きに溶接す
   る溶接部とを有する自動溶接装置であって、 前記移動台車を吊り下げる支持手段と、前記移動台車を
   前記母材の表面上へ所定力にて当接した状態に配設させ
   る当接手段とを具備することを特徴とする自動溶接装
   置。
2. 【請求項２】 前記当接手段は、磁力によって前記移動
   台車を前記母材の表面に吸着させることを特徴とする請
   求項１記載の自動溶接装置。
3. 【請求項３】 前記当接手段は、前記移動台車の前記母
   材と対向する面に開口された吸引口から空気を吸引する
   ことにより前記移動台車を前記母材の表面に吸着させる
   ことを特徴とする請求項１記載の自動溶接装置。
4. 【請求項４】 前記当接手段は、前記移動台車を前記母
   材へ向けて付勢する弾性部材からなることを特徴とする
   請求項１記載の自動溶接装置。
5. 【請求項５】 上下に配設された母材同士の開先に沿っ
   て移動する移動台車と、該移動台車に設けられて前記開
   先を横向きに溶接する溶接部とを有する自動溶接装置で
   あって、 前記移動台車は、前記母材に沿って設けられた手摺に支
   持され、該手摺上を移動することにより、前記溶接部に
   より前記開先を順に溶接させることを特徴とする自動溶
   接装置。
6. 【請求項６】 前記移動台車には、前記開先に嵌め込ま
   れた状態にて回動する倣い車輪が設けられ、該倣い車輪
   によって前記移動台車の移動方向が前記開先に沿って案
   内されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項
   記載の自動溶接装置。
7. 【請求項７】 前記倣い車輪は、前記開先を形成する上
   下の母材の端面のうち開き角度が小さい端面側へ押し付
   けられていることを特徴とする請求項６記載の自動溶接
   装置。