JP2004074232A

JP2004074232A - ガルウィング型条材溶接装置

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Publication number: JP2004074232A
Application number: JP2002238821A
Authority: JP
Inventors: Keigo Miki; 三木　桂吾; Tatsuo Takahashi; 高橋　辰雄
Original assignee: KATSURA STEEL KK
Current assignee: KATSURA STEEL KK
Priority date: 2002-08-20
Filing date: 2002-08-20
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-20
Also published as: JP4316847B2

Abstract

【課題】２本の条材の同時溶接が可能であり、かつ、ウェブ幅等が異なる種々のサイズの条材が溶接可能なガルウィング型条材溶接装置の提供を目的とするものである。
【解決手段】条材Ｘの隅部等を長手方向に連続して溶接する条材溶接装置であって、前後方向に走行する走行台車１と、この走行台車１上に設けられた略Ｔ字状の支持装置２と、この支持装置２により走行台車１の左右両側に支持される一対の溶接トーチブロック３と、走行台車１の左右両側に配設されて走行方向と平行に条材Ｘを支持する一対の条材支持装置４を備えることを特徴とするガルウィング型条材溶接装置である。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばＨ型鋼等の隅肉溶接に好適なガルウィング型条材溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
今日、ビルディング、橋梁などの大型鉄骨構造物の柱、梁、桁などには、Ｈ型鋼、Ｔ型鋼、Ｉ型鋼、十字型鋼等の条材が用いられている。このような条材のうちウェブ幅又はフランジ高さが大きい大型の鋼製条材は、特に、帯状の鋼板をＨ型等に組み合わせて仮付け溶接し、隅肉溶接により接合することで製作されている。
【０００３】
かかるＨ型鋼等の隅肉溶接を行うための条材溶接装置としては、従来、前後方向に走行する門型の走行台車と、この走行台車の上桁から垂下する一対の溶接トーチブロックとを備え、この門型の走行台車内に走行方向と平行に支持された条材を長手方向に連続して隅肉溶接するものが知られている（特開平８−１１２６９４号公報等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ビルディング等の大型鉄骨構造物は、今日では、意匠的側面から吹抜け構造や柱等を少なくする構造が採用される傾向がある。そのため、柱等に用いられるＨ型鋼等の条材は、高強度が要求され、必然的にウェブ幅及びフランジ高さが大きくなっている。
【０００５】
一方、上記従来の条材溶接装置では、溶接対象の条材を門型の走行台車内に配設するため、溶接可能な条材の寸法は走行台車の門型サイズに拘束され、走行台車内に収まらない条材を溶接することができない。そのため、上述のようにウェブ幅又はフランジ高さが大きい条材は、上記従来の条材溶接装置では溶接できないおそれがある。また、溶接対象の条材のサイズに応じて走行台車の門型サイズを変えた条材溶接装置を用意するのは、経済的及びスペース的に問題がある。
【０００６】
本発明はこれらの不都合に鑑みてなされたものであり、２本の条材の同時溶接が可能であり、かつ、ウェブ幅等が異なる種々のサイズの条材が溶接可能なガルウィング型条材溶接装置の提供を目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた発明は、条材を長手方向に連続して溶接する条材溶接装置であって、前後方向に走行する走行台車と、この走行台車上に設けられた略Ｔ字状の支持装置と、この支持装置により走行台車の左右両側に支持される一対の溶接トーチブロックとを備えることを特徴とするガルウィング型条材溶接装置である。ここで、「前後」及び「左右」とは、水平面を基準とした所定の方向及びこの方向と垂直方向を意味し、家屋等を基準とした特定の方向を意味するものではない。
【０００８】
当該ガルウィング型条材溶接装置によれば、略Ｔ字状の支持装置によって左右両側に支持される一対の溶接トーチブロックを備えることから、走行台車の左右両側に一対の条材を前後方向に向けて配設しておけば、ウェブ幅等の制限を受けずに種々のサイズの条材を溶接することができ、かつ、左右両側の一対の溶接トーチブロックによって２本の条材を同時に溶接することができる。また、このように溶接トーチブロックで溶接しつつ、走行台車を前後方向（条材の長手方向）に走行させることで、条材の長手方向に連続して溶接することができる。
【０００９】
上記支持装置は、（ａ）走行台車上に垂直に突設される主柱と、（ｂ）この主柱に垂直に係合し、走行台車から左右両側に延出する横行用アームと、（ｃ）この横行用アームの左右両側に係合する一対のキャリッジと、（ｄ）この一対のキャリッジに垂下するよう係合し、下端に上記溶接トーチブロックが連結する一対の昇降用アームとを備えるとよい。この手段によれば、主柱、横行用アーム、一対のキャリッジ及び一対の昇降用アームにより、簡易かつ堅固に略Ｔ字状の支持装置を構成することができる。その結果、当該手段によれば、比較的簡単な構造で上述の作用、つまり溶接可能な条材のサイズフリー化及び２本の条材の同時溶接を達成することができる。
【００１０】
上記走行台車の左右両側に配設され、走行方向と平行に条材を支持する一対の条材支持装置を備えるとよい。このように、一対の条材を走行方向と平行に支持する一対の条材支持装置を走行台車の左右両側に配設することで、溶接トーチブロックに対する条材の位置決めを容易かつ確実にし、溶接速度及び作業性を高めることができる。具体的には、Ｈ型鋼等の隅肉溶接は、溶接部の健全性を高めるべく、Ｈ型鋼等の条材の溶接箇所である隅部を上方に向け、溶接トーチブロックを鉛直下方に向けた状態で溶接されるが、当該条材支持装置によって溶接トーチブロックに対する条材の位置決めが容易かつ確実になり、溶接欠陥等の発生を防止することができる。
【００１１】
上記条材支持装置は、条材の傾斜角（条材の横断面の傾斜角）を変更する傾斜角可変機構を有するとよい。このように、条材支持装置に傾斜角可変機構を有することで、ウェブ部やフランジ部を構成する板材の厚さによって鉛直下方に向けた溶接トーチブロックに対してＨ型鋼等の条材の隅部の向きを調整し、強度面から最も好ましい溶接部を形成することができる。
【００１２】
上記溶接トーチブロックが条材の溶接箇所（例えば隅部等）に合致していることを検知可能な倣いセンサーと、この倣いセンサーからの信号に応じて上記キャリッジを左右にスライドさせる左右倣い機構及び上記昇降用アームを上下にスライドさせる上下倣い機構とを備えるとよい。ここで、「合致」とは、溶接トーチブロックが条材の溶接箇所の溶接に適当な位置にあることを意味し、具体的には溶接トーチブロックの溶接トーチ先端が溶接箇所に近接対偶していることを意味する。かかる倣いセンサー及び左右・上下倣い機構を備えることで、倣いセンサーから発せられる信号に応じて左右・上下倣い機構により溶接トーチブロックを上下左右に移動させ、溶接トーチブロックを条材の溶接箇所に自動的に合致させることができる。そのため、当該手段によれば、条材を当該ガルウィング型条材溶接装置に対して厳密に位置決めする必要がなく、作業性が向上する。また、条材の溶接線が湾曲、屈曲等する場合でも自動的に連続溶接が可能となる。
【００１３】
上記昇降用アームに対して溶接トーチブロックの溶接トーチを上下左右に移動可能とする微調整機構を備えるとよい。かかる溶接トーチの微調整機構を備えることで、例えば溶接ワイヤーの巻きぐせ等に起因して溶接トーチの先端部が湾曲している場合でも、溶接トーチブロックの溶接トーチ先端を最も好ましい位置に微調整することができ、溶接欠陥を防止し、健全な溶接部を形成することができる。
【００１４】
上記横行用アームを昇降させる昇降機構を備えるとよい。かかる昇降機構を備えることで、条材のサイズ、特にウェブ幅及びフランジ高さに応じて横行用アームを昇降させ、横行用アーム等が条材に接触することを防止することができる。また、条材のウェブ幅及びフランジ高さに起因する溶接箇所の高さに応じて横行用アームを昇降させることができるため、上記上下倣い機構のスライド幅を小さくすることができ、その結果、倣い制御の正確性及び倣い機構の剛性を高めることができる。さらに、当該昇降機構により横行用アームを上昇させることで、昇降用アームから垂下する溶接トーチブロックを上方に回避させ、安全かつスムーズな条材の搬入及び搬出が可能となる。
【００１５】
上記溶接トーチブロックとしては、サブマージアーク溶接用のものを用い、前後方向に列設される２式の溶接トーチを有するとよい。このようにサブマージアーク溶接トーチブロックを用いると、Ｈ型鋼等の条材の隅肉溶接に好適となり、また前後方向に列設される２式の溶接トーチによって連続溶接することで、溶接部の健全性をより促進することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しつつ本発明の実施の形態を詳説する。図１、図２及び図３は、本発明の一実施形態に係るガルウィング型条材溶接装置を示す正面図、側面図、及び平面図である。なお、これらの図面は、説明の都合上、所定の部分が省略して描画されており、例えば図１ではフラックス回収ノズル２５、回収用ホース２６、供給用ホース２４等が省略され、図２では条材支持装置４等が省略されている。
【００１７】
当該ガルウィング型条材溶接装置は、図１〜図３に示すように、Ｈ型鋼等の条材Ｘの隅肉溶接に用いられるものであり、走行台車１と、支持装置２と、一対の溶接トーチブロック３と、一対の条材支持装置４とを備え、左右対称に構成されている。
【００１８】
走行台車１は、支持装置２及び溶接トーチブロック３が載設され、所定速度で前後方向に走行するよう構成されている。この走行台車１は、具体的には、下部の車輪５と、駆動ベルト７を介して車輪５を回転駆動する走行用モーター６とを備え、前後方向に向けて平行に設置された一対のレールＹ上に載置されている。
【００１９】
支持装置２は、走行台車１上に載設され、走行台車１の左右両側に一対の溶接トーチブロック３を支持するものである。この支持装置２は、具体的には、主柱８、横行用アーム９、一対のキャリッジ１０及び一対の昇降用アーム１１から主に構成されている。
【００２０】
主柱８は、走行台車１上に垂直に突設されている。なお、この主柱８は、当該実施形態では四角柱状のものが左右に２本列設されているが、横行用アーム９、昇降用アーム１１等を載架できるように材質、本数、断面形状、サイズ等を適宜設計するとよい。
【００２１】
横行用アーム９は、四角柱状のものであり、係合板１２を介して主柱８に垂直に係合し、走行台車１から左右両側に延出している。この係合板１２は、主柱８に外嵌し、横行用アーム９が固定されている。なお、この横行用アーム９も、昇降用アーム１１、溶接トーチブロック３等を支架できるように材質、本数、断面形状、サイズ等を適宜設計するとよい。
【００２２】
この横行用アーム９と主柱８との係合部分には、横行用アーム９を昇降させる昇降機構を備えている。この昇降機構は、回動自在に軸支されて係合板１２に螺合する昇降用雄ネジ体１３と、この昇降用雄ネジ体１３を駆動する昇降用モーター１４とを備えており、この昇降用モーター１４により昇降用雄ネジ体１３を回動させることで係合板１２及びこれに固定される横行用アーム９の昇降を可能とする。
【００２３】
一対のキャリッジ１０は、横行用アーム９の左右両側に係合している。このキャリッジ１０と横行用アーム９との係合部分には、横行用アーム９に沿ってキャリッジ１０を左右方向にスライドさせる左右倣い機構を備えている。この左右倣い機構は、横行用アーム９と平行にかつ回動自在に軸支される横行用雄ネジ体１５と、この横行用雄ネジ体１５を回動駆動する横行用モーター１６とを備え、この横行用雄ネジ体１５にキャリッジ１０が螺合している。この左右倣い機構は、横行用モーター１６により横行用雄ネジ体１５を回動させることで、キャリッジ１０及びこれに連結する溶接トーチブロック３を左右方向にスライド可能に構成されている。
【００２４】
一対の昇降用アーム１１は、一対のキャリッジ１０に垂下するよう係合し、下端に溶接トーチブロック３が連結している。この昇降用アーム１１とキャリッジ１０との係合部分には、キャリッジ１０に対して昇降用アーム１１を上下にスライドさせる上下倣い機構を備えている。この上下倣い機構は、ラックアンドピニオン機構等により昇降用アーム１１を上下にスライドさせる軸受け部１７と、この軸受け部１７を回動駆動する昇降用モーター１８とを備え、昇降用モーター１８の回動により昇降用アーム１１を上下方向にスライド可能に構成されている。
【００２５】
一対の溶接トーチブロック３は、一対の昇降用アーム１１の下端に連結されている。この溶接トーチブロック３は、Ｈ型鋼等の隅肉溶接に好適なサブマージアーク溶接用のものであり、先行用溶接トーチ１９、後行用溶接トーチ２０、フラックス供給ノズル２２、フラックス回収ノズル２５、倣いセンサー２８等を有している。従って、当該ガルウィング型条材溶接装置は、左右の溶接トーチブロック３に２機ずつ、全体で４機の溶接トーチを有している。
【００２６】
この先行用溶接トーチ１９及び後行用溶接トーチ２０は前後方向に列設されている。また後行用溶接トーチ２０は、先端側を溶接方向（前方）に所定角度（約１０°〜２０°）傾斜させて固定されている。かかる２機の溶接トーチ１９、２０で連続して隅肉溶接することで、溶接部の健全性を高めることができ、ビード不良等の溶接欠陥の発生を低減することができる。なお、後行用溶接トーチ２０の傾斜角度及び先行用溶接トーチ１９と後行用溶接トーチ２０との間隔は、図示していないがハンドルにて容易に調整することができるよう構成されている。
【００２７】
溶接トーチ１９、２０には、溶接ワイヤーが２巻きずつ装填できる一対のワイヤーリール２１から溶接ワイヤーがワイヤー供給ガイド（図示していない）を介して自動的に供給されるよう構成されている。この自動供給手段としては、公知の手段が採用され、例えば定速で供給する手段や溶接ワイヤーと溶接対象との電圧が一定になるよう供給する手段などがある。ワイヤー供給ガイドとしてはコンジェットチューブ等が用いられ、作業者の安全性を考慮して完全な絶縁処理が施されている。ワイヤーリール２１は、巻回した溶接ワイヤーがばらけないようブレーキ等の調整ユニット（図示していない）を備えている。
【００２８】
フラックス供給ノズル２２は、アルミニウム等の金属製のものであり、先行用溶接トーチ１９の前方に配設されている。このフラックス供給ノズル２２は、上方に配設されるフラックス供給タンク２３と供給用ホース２４を介して連結されており、フラックスが溶接部前方に自動的に供給されるよう構成されている。このフラックス供給タンク２３には、図示していないが、スラグ混入防止のための篩い、目詰まり防止のためのバイブレーター、供給量を制御するための開閉弁、フラックスを乾燥させるための乾燥機等を有している。
【００２９】
フラックス回収ノズル２５は、後行用溶接トーチ２０の後方に配設され、このフラックス回収ノズル２５に連結する回収用ホース２６を介して上方のフラックス回収タンク２７に使用済みのフラックスが自動的に回収されるよう構成されている。なお、このフラックス回収タンク２７はフラックス供給タンク２３の上方に配設され、フラックス回収タンク２７内に貯留される使用済みフラックスをフラックス供給タンク２３に循環させるよう構成されている。
【００３０】
倣いセンサー２８は、溶接トーチブロック３の前方に配設されており、溶接トーチブロック３が条材Ｘの溶接箇所に合致していること、つまり先行用溶接トーチ１９及び後行用溶接トーチ２０の先端が溶接箇所であるＨ型鋼等の隅部に近接対偶していることを検知できるよう構成されている。この倣いセンサー２８は、具体的には公知のタッチセンサーが用いられているが、赤外線等を用いた非接触センサーを用いることもできる。この倣いセンサー２８から発せられる信号に応じて左右・上下倣い機構により溶接トーチブロック３を上下左右に移動させ、溶接トーチ１９、２０を条材Ｘの溶接箇所（隅部）に自動的に合致させることができ、溶接線の歪みに対しても常に正しく用溶接トーチ１９、２０をガイドすることができる。
【００３１】
また溶接トーチブロック３には各溶接トーチ１９、２０を個別に上下左右に移動可能とする微調整機構を備えている。この微調整機構は、溶接トーチ１９、２０を上下に微調整可能とする上下微調整装置２９と、溶接トーチ１９、２０を左右に微調整可能とする左右微調整装置３０とからなり、各微調整装置２９、３０はハンドルの回転による手動操作で上下左右に移動可能とされている。この微調整機構により、各溶接トーチ１９、２０先端の溶接ワイヤーの曲がり等を補正することができる。
【００３２】
一対の条材支持装置４は、走行台車１の左右両側に配設され、当該ガルウィング型条材溶接装置で２本の条材Ｘを同時に溶接するために走行方向（前後方向）と平行に一対の条材Ｘを支持するものである。この条材支持装置４は、具体的には、基台３１と、この基台３１の走行台車１側（内側）に前後方向を中心として回動自在に軸支される断面Ｌ字状の受台３２と、基台３１と受台３２との間の外側に軸架される支持バー３３とを備え、受台３２上に載置したＨ型鋼等の条材Ｘを前後方向に向け、かつ、隅部を上方に向けて支持するよう構成されている。
【００３３】
この条材支持装置４は、受台３２上に載置されたＨ型鋼等の条材Ｘの傾斜角（Ｈ型鋼等のウェブ面やフランジ面の傾斜角であって、長手方向と垂直方向を基準とする傾斜角を意味する）を変更する傾斜角可変機構を有している。この傾斜角可変機構は、支持バー３３の上端を受台３２に回動自在に軸支し、支持バー３３の下端を基台３１に左右方向にスライド自在に軸支し、この支持バー３３の下端を左右方向にスライドさせる油圧シリンダー等（図示していない）を備えることで構成されている。この条材支持装置４によってウェブ部やフランジ部を構成する板材の厚さによって鉛直下方に向けた溶接トーチ１９、２０に対してＨ型鋼等の条材Ｘの隅部の向きを調整し、高強度の溶接部を形成することができる。
【００３４】
また、当該ガルウィング型条材溶接装置において、走行台車１の後方にはオペレーターが乗るための運転台３４や、オペレーターが当該ガルウィング型条材溶接装置を操作するための操作盤３５が設けられている。また、当該ガルウィング型条材溶接装置の上方には安全表示灯３６が設けられている。さらに、走行台車１の下方には溶接用の電力供給配線を巻回するケーブルベアー３７が配設されており、配線の引きずりが防止されている。また、主柱８及び横行用アーム９の露出部分は蛇腹の合成樹脂製カバーで被覆されており、摺動部へのゴミ等の混入が低減されている。
【００３５】
なお、本発明のガルウィング型条材溶接装置は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、支持装置は、正面から見て略Ｔ字状を呈する構造で、そのＴ字の左右両側に一対の溶接トーチブロックを支持できれば、いかなる構造でも可能である。溶接トーチブロックは、上記サブマージアーク溶接用のものに限定されず、溶接対象に応じて好ましい溶接が可能となるよう適宜選択可能であり、例えばプラズマ溶接用、ＴＩＧ溶接用等のものも可能である。
【００３６】
次に、当該ガルウィング型条材溶接装置を用いたＨ型鋼等の条材Ｘの隅肉溶接方法を説明する。まず、一対の条材支持装置４に一対の条材Ｘを載置し、傾斜角可変機構によって条材Ｘの傾斜角を調整し、垂下する溶接トーチ１９、２０に対する条材Ｘの隅部の向きをウェブ部等の板厚に応じて変更する。次に、倣いセンサー２８からの信号に応じて、左右倣い機構及び上下倣い機構によって溶接トーチブロック３を上下左右にスライドさせ、溶接トーチブロック３の溶接トーチ１９、２０をＨ型鋼等の条材Ｘの隅部に合致させる。このとき、溶接トーチ１９、２０先端の溶接ワイヤーが巻き癖等により湾曲し、条材Ｘの隅部に合致していない場合、微調整機構によって溶接トーチ１９、２０を個別に上下左右に移動させて補正する。最後に、走行台車１を前方に走行させつつ溶接トーチブロック３により条材Ｘの隅肉溶接を長手方向に連続して行う。詳細には、走行台車１を前方に走行させつつ、溶接トーチブロック３の前方のフラックス供給ノズル２２で条材Ｘの隅部にフラックスを供給し、溶接トーチ１９、２０により隅肉溶接し、フラックス回収ノズル２５で溶接部のフラックスを回収する。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のガルウィング型条材溶接装置によれば、２本の条材の同時溶接が可能であり、かつ、ウェブ幅等が異なる種々のサイズの条材の溶接が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るガルウィング型条材溶接装置を示す正面図である。
【図２】図１のガルウィング型条材溶接装置の側面図（右側面図）である。
【図３】図１のガルウィング型条材溶接装置の平面図である。
【符号の説明】
１　走行台車
２　支持装置
３　溶接トーチブロック
４　条材支持装置
５　車輪
６　走行用モーター
７　駆動ベルト
８　主柱
９　横行用アーム
１０　キャリッジ
１１　昇降用アーム
１２　係合板
１３　昇降用雄ネジ体
１４　昇降用モーター
１５　横行用雄ネジ体
１６　横行用モーター
１７　軸受け部
１８　昇降用モーター
１９　先行用溶接トーチ
２０　後行用溶接トーチ
２１　ワイヤーリール
２２　フラックス供給ノズル
２３　フラックス供給タンク
２４　供給用ホース
２５　フラックス回収ノズル
２６　回収用ホース
２７　フラックス回収タンク
２８　倣いセンサー
２９　上下微調整装置
３０　左右微調整装置
３１　基台
３２　受台
３３　支持バー
３４　運転台
３５　操作盤
３６　安全表示灯
３７　ケーブルベアー

Claims

条材を長手方向に連続して溶接する条材溶接装置であって、
前後方向に走行する走行台車と、
この走行台車上に設けられた略Ｔ字状の支持装置と、
この支持装置により走行台車の左右両側に支持される一対の溶接トーチブロックと
を備えることを特徴とするガルウィング型条材溶接装置。
上記支持装置が、
走行台車上に垂直に突設される主柱と、
この主柱に垂直に係合し、走行台車から左右両側に延出する横行用アームと、
この横行用アームの左右両側に係合する一対のキャリッジと、
この一対のキャリッジに垂下するよう係合し、下端に上記溶接トーチブロックが連結する一対の昇降用アームと
を備える請求項１に記載のガルウィング型条材溶接装置。
上記走行台車の左右両側に配設され、走行方向と平行に条材を支持する一対の条材支持装置を備える請求項１又は請求項２に記載のガルウィング型条材溶接装置。
上記条材支持装置が、条材の傾斜角を変更する傾斜角可変機構を有している請求項３に記載のガルウィング型条材溶接装置。
上記溶接トーチブロックが条材の溶接箇所に合致していることを検知可能な倣いセンサーと、
この倣いセンサーからの信号に応じ、上記キャリッジを左右にスライドさせる左右倣い機構及び上記昇降用アームを上下にスライドさせる上下倣い機構と
を備える請求項２、請求項３又は請求項４に記載のガルウィング型条材溶接装置。
上記昇降用アームに対して溶接トーチブロックの溶接トーチを上下左右に移動可能とする微調整機構を備える請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のガルウィング型条材溶接装置。
上記横行用アームを昇降させる昇降機構を備える請求項２から請求項６のいずれか１項に記載のガルウィング型条材溶接装置。
上記溶接トーチブロックが、サブマージアーク溶接用のものであり、前後方向に列設される２式の溶接トーチを有している請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のガルウィング型条材溶接装置。