JP2011110602A - 片面溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接機ビーム上を走行する溶接台車による安定した溶接が可能な片面溶接装置を提供する。
【解決手段】直線的に設けられた溶接機ビーム１０と、溶接機ビーム１０の長さ方向に走行可能に、かつ、溶接機ビーム１０の側面に沿って片持ち状態で吊り下げ支持された溶接台車２０と、溶接線Ｍの裏側に配設された裏当装置３０と、を有する片面溶接装置１００であって、溶接機ビーム１０の上面に、長さ方向に沿って互いに平行に延びるベアリングレール１１および歯車ラック１２を備え、溶接台車２０が、ベアリングレール１１および歯車ラック１２にそれぞれ係合する第１、第２走行機構２１，２２と、溶接ワイヤ供給ノズル２３と、溶接線位置検出機構２４と、ノズル移動制御機構２５と、を備えた片面溶接装置１００を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属板等の被溶接部材の片面溶接に用いられる片面溶接装置に関するものである。

従来、金属板等の被溶接部材の片面溶接に用いられる片面溶接装置としては、例えば特許文献１に記載されている構成のものが知られている。この片面溶接装置は、被溶接鋼板１の上方から当該被溶接鋼板１をクランプする一対のクランプビーム４ａ，４ｂと、そのクランプビーム４ａ，４ｂのうちのどちらか一方の上面に設けられた走行レール１６と、を備え、溶接ユニット６を載置したレール台車５が当該走行レール１６上を走行しながら溶接を行っていた。

この片面溶接装置は、昇降自在な第１クランプビーム４ａおよび第２クランプビーム４ｂと、第１クランプビーム４ａまたは第２クランプビーム４ｂの一方の上に配置された、溶接線に沿って走行自在な溶接ユニット６と、を備えている。従って、溶接前および溶接過程における被溶接鋼板１の変形を防止しながら溶接を施すことができるため、厚板の被溶接鋼板１のみならず、薄板の被溶接鋼板１の片面溶接も兼用して施すことができる。

しかし近年、大型船舶用の被溶接部材が増加するに伴って、数十ｍ以上ものビームスパンを要する大型の片面溶接装置が要望されている。従って、前記したようなレール上を走行する溶接装置においては、クランプビームが長くなると、クランプビーム自体の変形や被溶接部材の変形の影響を回避することができないという問題が生じた。また、僅かなバランスの崩れによっても脱線し易く、かつ、溶接装置に細かな蛇行が生じて正確な溶接ができないという問題点があった。

そこで従来から、被溶接部材の定盤であるパネルラインに電磁マグネットを設けて被溶接部材の変形を固定する方式が採られていた。また、被溶接部材上方のクランプビーム上に溶接台車を設けるのではなく、溶接台車を２０ｍ以上のビームスパンを有するビームから吊り下げる方式が採られていた。

特許第３５２６１５２号公報

しかしながら、前記したような長いビーム上に設けられたレールを走行する溶接台車は、その自重によるビームの撓みの影響を受けて走行中に揺らぎ、結果としてｍｍ単位以下の精密な制御が要求される溶接部に悪影響を及ぼすという問題が生じた。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであって、溶接機ビーム上を走行する溶接台車による安定した溶接が可能な片面溶接装置を提供することを課題とする。

前記した課題を解決するために本発明に係る片面溶接装置は、直線的に設けられた溶接機ビームと、前記溶接機ビームの長さ方向に走行可能に、かつ、前記溶接機ビームの側面に沿って片持ち状態で吊り下げ支持された溶接台車と、被溶接部材の溶接線の裏側に配設された裏当装置と、を有する片面溶接装置であって、前記溶接機ビームの上面に、長さ方向に沿って互いに平行に延びるベアリングレールおよび歯車ラックを備え、前記溶接台車は、前記ベアリングレールに係合するベアリングを備える第１走行機構と、前記歯車ラックに係合するピニオンと、前記歯車ラックの上面に当接しながら長さ方向に転動する車輪と、を備える第２走行機構と、先端に配設された溶接ワイヤ供給ノズルと、前記溶接線の位置を検出して当該位置を示す検出信号を生成する溶接線位置検出機構と、前記溶接線位置検出機構から前記検出信号を受信し、当該検出信号に従って、前記溶接ワイヤ供給ノズルの移動方向および移動距離を制御するノズル移動制御装置と、を備え、前記ノズル移動制御装置は、前記溶接ワイヤ供給ノズルの先端が溶接線の上に位置するように、前記溶接ワイヤ供給ノズルを前記被溶接部材の厚さ方向および水平面内で前記溶接線と直角方向に移動させる構成とする。

このような構成からなる片面溶接装置は、直線的に設けられた溶接機ビームに片持ち状態で吊り下げられた溶接台車が第１走行機構および第２走行機構を介して溶接機ビーム上を移動し、裏当装置によって裏当された被溶接部材の溶接線に沿って溶接する。その際、溶接線位置検出機構が溶接線の位置を予め検出するとともに、ノズル移動制御装置が前記検出された溶接線の位置に沿うように、溶接ワイヤ供給ノズルの移動方向および移動距離を制御するため、溶接台車の荷重によって溶接機ビームが下方向に撓んだ場合であっても、溶接ワイヤ供給ノズルの先端の位置を溶接線の上に合わせることができる。

また、本発明に係る片面溶接装置は、前記溶接機ビームが、複数のビーム片を前記溶接機ビームの長さ方向に接合して構成されており、前記ビーム片が、前記溶接台車が吊り下げ支持されていない無荷重時においては上方に凸のアーチ状となり、前記溶接台車が吊り下げ支持されている荷重時においては概水平となるように、接合部の断面角度が９０°未満に加工されたことが好ましい。

このような構成からなる片面溶接装置は、溶接台車が溶接機ビーム上を移動すると、その荷重によって溶接機ビームが押し下げられ、溶接台車上下位置の変動が小さくなる。従って、溶接台車の荷重が溶接機ビームにかかる場合であっても、溶接ワイヤ供給ノズルの先端の位置を溶接線の上に合わせることができる。

また、本発明に係る片面溶接装置は、前記第２走行機構が、前記溶接機ビームの長さ方向に沿って、前後となる位置に離間して、前記車輪を一つずつ備えるとともに、当該前後の車輪の間に、前記車輪を回転可能に支持するフレームを備え、前記フレームが、その中央部が前記溶接台車に一点支持されたことが好ましい。

このような構成からなる片面溶接装置は、歯車ラックの上面を転動する前後の車輪をフレームで支持し、かつ、溶接台車によって当該フレームの中間点を一点支持したため、溶接台車の荷重がフレームを介してフレーム両端の車輪に均等にかかる。従って、車輪が歯車ラックの上面から離脱することなく当接して転動し、正確な直線走行性を得ることができる。

また、本発明に係る片面溶接装置は、前記溶接機ビームが、前記溶接台車が片持ち状態で吊り下げ支持された側面と反対側の側面に、前記溶接機ビームの長さ方向に沿って形成された突出部を備え、前記溶接台車が、前記突出部に係合可能な転倒防止ブラケットを備えることが好ましい。

このような構成からなる片面溶接装置は、仮にベアリング等が故障して溶接台車が傾いた場合であっても転倒防止ブラケットが突出部によって係止される。従って、溶接台車のバランスを保持し、転倒を防止することができる。

また、本発明に係る片面溶接装置は、前記転倒防止ブラケットが、前記ベアリングレールに係合する前記ベアリングの数と同数設けられることが好ましい。

このような構成からなる片面溶接装置は、転倒防止ブラケットを溶接台車の荷重がかかる基点となるベアリングの数と同数設けたため、溶接台車が傾いた場合に、転倒防止ブラケットが突出部によってより強固に係止される。従って、溶接台車のバランスを保持し、転倒をより効果的に防止することができる。

また、本発明に係る片面溶接装置は、前記第１走行機構が、前記ベアリングをその下端に固定するとともに、前記溶接機ビームの長さ方向に形成された貫通孔を有するブラケットと、前記貫通孔に挿通されるとともに、前記ベアリングレールの上面を覆うように設けられた防塵カバーと、を備えることが好ましい。

このような構成からなる片面溶接装置は、ベアリングレールの上部を覆う防塵カバーを設けたため、ベアリングレールとこれに係合するベアリングとの噛み合い部分への埃、塵等の進入を防止し、係合状態を良好に維持することができる。

また、本発明に係る片面溶接装置は、前記溶接機ビームの上面における前記ベアリングレールと前記歯車ラックとの間に、あるいは、前記溶接機ビームの側面に、ケーブル処理装置が設けられていることが好ましい。

このような構成からなる片面溶接装置は、片面溶接装置の空いたスペースにケーブル処理装置を設けることで、ケーブルを効率良くかつ安全に収納することができる。

また、本発明に係る片面溶接装置は、前記溶接機ビームの上面に、前記ベアリングレールおよび歯車ラックを配設するための凹部がそれぞれ形成されていることが好ましい。

このような構成からなる片面溶接装置は、溶接機ビームの上面を面加工して、ベアリングレールおよび歯車ラックを配設するための凹部を設けたため、溶接機ビームに対する加工部材の溶接が不要となり、製作工程を簡素化することができ、製作コストを低減することもできる。

本発明に係る片面溶接装置によれば、溶接機ビームの側面に沿って吊り下げ支持された溶接台車の走行中において、溶接台車の荷重によって溶接機ビームが下方向に撓んだ場合であっても、溶接ワイヤ供給ノズルの先端を溶接線の位置に合わせることができるため、安定した溶接を行なうことができる。

実施形態に係る片面溶接装置の構成を示す概略図であって、当該片面溶接装置の正面図である。 実施形態に係る片面溶接装置が備える溶接機ビームの構成を示す概略図であって、（ａ）は、溶接機ビームを構成する複数のビーム片の接合前の状態を示す側面図、（ｂ）は、溶接機ビームを構成する複数のビーム片の接合後の状態を示す側面図、である。 実施形態に係る片面溶接装置が備える溶接機ビームの全体構成を示す概略図であって、（ａ）は、片面溶接装置の平面図、（ｂ）は、片面溶接装置の側面図である。 実施形態に係る片面溶接装置が備える第１走行機構および第２走行機構の構成を示す概略図であって、（ａ）は、図１の右側面図におけるＡーＡ矢視図、（ｂ）は、図１の右側面図におけるＢ−Ｂ断面図、である。 実施例に係る片面溶接装置が備える第１走行機構と第２走行機構の構成を示す概略図であって第１走行機構および第２走行機構の構成を示す断面図である。

以下、実施形態に係る片面溶接装置１００について、図面を参照しながら説明する。
片面溶接装置１００は、図１に示すように、溶接機ビーム１０と、溶接機ビーム１０の側面に沿って片持ち状態で吊り下げ支持された溶接台車２０と、溶接線Ｍの裏側に配設された裏当装置３０と、を主な構成として備えている。

溶接機ビーム１０は、図１、図３（ａ）に示すように、溶接台車２０を走行可能に支持するために直線的に形成されたフレームである。溶接機ビーム１０は、中空角パイプ状に形成され、例えば金属素材から構成されている。また、溶接機ビーム１０は、被溶接部材１を突き合わせた溶接線Ｍと略平行であり、かつ、複数のビーム片を接合し、被溶接部材１より長くなるように長尺状に形成されている。

溶接機ビーム１０の上面には、図１、図３（ａ）に示すように、ベアリングレール１１および歯車ラック１２が当該溶接機ビーム１０の長さ方向に沿って互いに平行に形成されている。ベアリングレール１１および歯車ラック１２についての説明は後記する。

溶接機ビーム１０は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、接合部の断面角度θ_１が９０°未満に加工されてなる複数のビーム片（例えば第１ビーム片１０ａ、第２ビーム片１０ｂ）を接合して構成することが好ましい。

このように、溶接機ビーム１０を断面角度θ_１が９０°未満に加工されてなる複数のビーム片を接合して構成することにより、図３（ｂ）に示すように、溶接台車２０が溶接機ビーム１０に吊り下げ支持されていない無荷重時においては、溶接機ビーム１０が上方に凸のアーチ状となり、溶接台車２０が吊り下げ支持されている荷重時においては、溶接機ビーム１０が溶接台車２０の荷重によって下方向に撓んで概水平となる。従って、数十ｍの長い溶接機ビーム１０を用いた場合でも、溶接のブレを改善し、安定した溶接を行なうことができる。なお、図３（ｂ）は、溶接機ビーム１０のアーチ状態を示すために誇張して表現している。

溶接機ビーム１０を構成する第１ビーム片１０ａおよび第２ビーム片１０ｂの断面角度θ_１は、溶接台車２０の重量および溶接機ビーム１０の長さによって適宜調整される。但し、第１ビーム片１０ａおよび第２ビーム片１０ｂの断面角度θ_１が急すぎると、溶接台車２０の荷重によっても溶接機ビーム１０が押し下がり切らずに溶接機ビーム１０が水平とならない場合があり、逆に断面角度θ_１が９０°に近すぎると、溶接台車２０の荷重によって溶接機ビーム１０が押し下がりすぎて溶接機ビーム１０が水平とならない場合がある。

なお、溶接機ビーム１０を構成するビーム片の数は特に限定されないが、適切な範囲としては、例えば２〜３片とすることが好ましい。

溶接機ビーム１０は、図１に示すように、溶接台車２０が片持ち状態で吊り下げ支持された側と反対側の側面に、突出部１３を形成することが好ましい。突出部１３は、後記するように、転倒防止ブラケット２７を係合可能とするための部材であり、図３（ａ）、図４（ａ）に示すように、溶接機ビーム１０の側面に沿って所定長さで形成されている。

このように、溶接機ビーム１０の側面に突出部１３を設けることにより、仮にベアリング２１ａ等の故障により溶接台車２０が図１を正面視した場合の右方向に傾いた場合であっても、転倒防止ブラケット２７が突出部１３に係合して溶接台車２０の転倒が防止される。従って、溶接台車２０のバランスを保持することができる。

溶接機ビーム１０は、図１に示すように、その上面におけるベアリングレール１１と歯車ラック１２との間に、ケーブル処理装置１４を設けることが好ましい。ケーブル処理装置１４は、片面溶接装置１００で用いられる各種ケーブルを格納するための装置であり、図３（ａ）に示すように、溶接機ビーム１０の上面に沿って形成されている。このように、ベアリングレール１１と歯車ラック１２との間にケーブル処理装置１４を設けることにより、片面溶接装置１００に使用される各種ケーブルを効率良くかつ安全に収納することができる。なお、図示は省略したが、ケーブル処理装置１４は、溶接機ビーム１０の側面に設けてもよい。

溶接機ビーム１０は、図３（ａ）、図５に示すように、その上面にベアリングレール１１および歯車ラック１２を配設するための凹部１１ａ，１２ａを当該溶接機ビーム１０の長さ方向に沿ってそれぞれ形成することが好ましい。このように、溶接機ビーム１０の上面に凹部１１ａ，１２ａをそれぞれ形成することにより、溶接機ビーム１０に対する加工部材の溶接が不要となり、製作工程を簡素化することができ、かつ、製作コストを低減することができる。

また、前記したように、溶接機ビーム１０を複数のビーム片で構成した場合において、各ビーム片の上面に凹部１１ａ，１２ａを設け、当該凹部１１ａ，１２ａにベアリングレール１１および歯車ラック１２をそれぞれ配設することにより、ビーム片同士の接合性をより向上させることができる。また、凹部１１ａ，１２ａを介して、ベアリングレール１１および歯車ラック１２を溶接機ビーム１０上により直線的に配設することができるため、溶接台車２０をよりスムーズに走行可能とすることができる。

ベアリングレール１１は、図１、図３（ａ）に示すように、後記する第１走行機構２１を溶接機ビーム１０上で走行可能とするために、当該溶接機ビーム１０上に設けられた直線状のレール部材である。また、歯車ラック１２は、後記する第２走行機構２２を溶接機ビーム１０上で走行可能とするために、当該溶接機ビーム１０上に設けられた直線状のラック部材である。歯車ラック１２の側面には、溶接機ビーム１０の長さ方向に沿って、後記する第２走行機構２２のピニオン２２ａ（図５参照）が係合可能な図示しない歯形が形成されている。ベアリングレール１１および歯車ラック１２は、それぞれ溶接または図示しないボルトナットによって、溶接機ビーム１０上に接合されている。

溶接台車２０は、溶接機ビーム１０の長さ方向に走行しながら溶接線Ｍに沿って被溶接部材１を溶接するためものである。溶接台車２０は、図１に示すように、溶接機ビーム１０の側面に沿って片持ち状態で吊り下げ支持されている。また、溶接台車２０は、後記する第１走行機構２１および第２走行機構２２を介して、溶接機ビーム１０によって、溶接線Ｍの長さ方向に走行可能に支持されている。

溶接台車２０は、図１に示すように、被溶接部材１に対して略垂直に延びる縦形の基材であるヘッドフレーム２０ａと、被溶接部材１に対して概水平に延びる横形の基材である台車本体２０ｂと、から構成されている。また、当該ヘッドフレーム２０ａおよび台車本体２０ｂは、所定の剛性を備えるために、金属素材から構成されることが好ましい。

ヘッドフレーム２０ａは、溶接機ビーム１０上を走行するための第１走行機構２１および第２走行機構２２と、先端に配設された溶接ワイヤ供給ノズル２３および溶接線位置検出機構２４と、を備えている。また、台車本体２０ｂは、溶接ワイヤ供給ノズル２３の移動を制御するノズル移動制御装置２５と、被溶接部材１に対してフラックスを供給するためのフラックス循環器２６と、を備えている。

第１走行機構２１は、図１に示すように、台車本体２０ｂに懸架されるように配設された部材であり、溶接機ビーム１０上の長さ方向に溶接台車２０を走行可能とするための部材である。第１走行機構２１は、図５に示すように、ベアリング２１ａを備えており、当該ベアリング２１ａがベアリングレール１１に係合することにより、溶接台車２０が溶接機ビーム１０上を長さ方向に走行可能となる。

第１走行機構２１は、図４，図５に示すように、ベアリング２１ａをその下端に固定するとともに、溶接機ビーム１０の長さ方向に形成された貫通孔２１ｃを有するブラケット２１ｂと、当該貫通孔２１ｃに挿通されてベアリングレール１１の上面を覆うように設けられた防塵カバー２１ｄと、ブラケット２１ｂの上端に設けられるとともに、当該ブラケット２１ｂと台車本体２０ｂとを接続するフランジ２１ｅと、を備えることが好ましい。

一般に、天井近くのメンテナンスが困難な位置に配設されるベアリングレール１１上には、微細な埃、塵等が蓄積しやすい。従って、溶接台車２０のベアリング２１ａが当該埃等の影響を受けて劣化し、その結果、ｍｍ単位以下の精密な制御が要求される溶接部に悪影響を及ぼす場合があり、最悪の場合ベアリング２１ａが破損し、溶接台車２０が走行不能になる。しかし、前記したように、ベアリングレール１１の上部を覆うように防塵カバー２１ｄを設けることで、ベアリングレール１１とこれに係合するベアリング２１ａとの噛み合い部分への埃、塵等の進入を防止することができ、安定した溶接を行なうことができる。

第２走行機構２２は、図１に示すように、台車本体２０ｂに懸架されるように配設された部材であり、第１走行機構２１とともに、溶接機ビーム１０上の長さ方向に溶接台車２０を走行可能とするための部材である。第２走行機構２２は、図５に示すように、歯車ラック１２に係合するピニオン２２ａと、歯車ラック１２の上面に当接しながら長さ方向に転動する車輪２２ｂと、当該車輪２２ｂを回転可能に支持するブラケット２２ｃと、当該ブラケット２２ｃを台車本体２０ｂに固定するフランジ２２ｄと、を備えている。また、ピニオン２２ａの上部には、当該ピニオン２２ａを回転駆動するための図示しないモータが設けられており、当該モータの駆動により第２走行機構２２および第１走行機構２１を含む溶接台車２０全体が溶接機ビーム１０の長さ方向に走行する。

第２走行機構２２は、図４（ｂ）に示すように、溶接機ビーム１０の長さ方向に沿って、前後となる位置に離間して、車輪２２ｂ，２２ｂを備えるとともに、当該前後の車輪２２ｂ，２２ｂの間に、車輪２２ｂ，２２ｂを回転可能に支持するフレーム２２ｅを備えることが好ましい。フレーム２２ｅは、例えば金属素材からなる長尺状の板状部材であり、その両端で車輪２２ｂ，２２ｂをそれぞれ回転可能に支持している。

また、フレーム２２ｅは、図４（ｂ）に示すように、その長さ方向および高さ方向における中央部が、係止部材２８によって台車本体２０ｂの底面に係止されている。すなわち、フレーム２２ｅは、係止部材２８を介して台車本体２０ｂに一点支持されている。このように、フレーム２２ｅが台車本体２０ｂに一点係止されることにより、溶接台車２０の荷重がフレーム２２ｅを介してフレーム２２ｅ両端の車輪２２ｂに均等にかかる。従って、車輪２２ｂが歯車ラック１２の上面から離脱することなく当接して転動し、正確な直線走行性を得ることができる。

溶接ワイヤ供給ノズル２３は、図１に示すように、溶接台車２０の先端に配設されたノズルであり、被溶接部材１に対して溶接ワイヤＷを供給するためのものである。溶接ワイヤ供給ノズル２３は、後記するノズル移動制御装置２５の指示に従って、被溶接部材１の厚さ方向および幅方向に移動しながら、溶接線Ｍに沿って被溶接部材１に対して溶接ワイヤＷを供給する。従って、溶接台車２０の荷重によって溶接機ビーム１０が下方向に多少撓んでしまう場合であっても、安定した溶接を施すことができる。

溶接線位置検出機構２４は、溶接線Ｍの位置を検出するためのセンサ機構である。溶接線位置検出機構２４は、溶接時に溶接ワイヤ供給ノズル２３に先行して溶接線Ｍを移動し、溶接線Ｍの位置情報を検出する。そして当該位置情報から検出信号を生成し、後記するノズル移動制御装置２５へと送信する。

ノズル移動制御装置２５は、溶接線位置検出機構２４から受信した検出信号に従って、ヘッドフレーム２０ａ先端の溶接ワイヤ供給ノズル２３の移動方向および移動距離を制御する装置である。ノズル移動制御装置２５は、当該検出信号から溶接線Ｍの位置情報を読み込み、溶接ワイヤ供給ノズル２３の先端が溶接線Ｍの上に所定高さで位置するように、溶接ワイヤ供給ノズル２３を被溶接部材１の厚さ方向および幅方向に移動させる。ノズル移動制御装置２５は、例えば、台車本体２０ｂ上に配設されたシーケンサ等で構成することができる。

フラックス循環器２６は、溶接の際に供給するフラックスが循環する容器である。ここで、ヘッドフレーム２０ａ先端の溶接ワイヤ供給ノズル２３には、図示しないフラックス散布ノズルが対をなすように並設されている。そして、当該フラックス散布ノズルには、フラックス循環器２６の先細状の底部に連結された図示しないフラックス供給チューブを介して、フラックスが供給される。図示しないフラックス散布ノズルによって被溶接部材１に散布されたものの溶接に用いられずに余ったフラックスは、図示しないフラックス回収機構によってフラックス循環器２６へと回収される。

台車本体２０ｂは、図１および図４（ａ）に示すように、転倒防止ブラケット２７を備えることが好ましい。転倒防止ブラケット２７は、例えば金属素材からなる棒状部材であり、前記したように、突出部１３に係合することで溶接台車２０の転倒を防止するものである。転倒防止ブラケット２７は、図１に示すように、その上端が台車本体２０ｂに固定され、その下端が突出部１３に傾斜した場合に係合可能なように、若干の隙間を介して溶接機ビーム１０の側面に向って折り曲げられて形成されている。

転倒防止ブラケット２７は、図４（ａ）に示すように、ベアリングレール１１に係合するベアリング２１ａの数と同数設けられることが好ましい。転倒防止ブラケット２７をベアリング２１ａの数に対応させることによって、溶接台車２０が傾いた場合に、転倒防止ブラケット２７が突出部１３によってより強固に係止される。従って、溶接台車２０のバランスを保持し、転倒をより効果的に防止することができる。

裏当装置３０は、被溶接部材１の溶接線Ｍの裏側に配置されるとともに、当該裏側にフラックスを押し当てるための装置である。裏当装置３０は、溶接線Ｍの裏側からフラックスを押し当てるための裏当部３０ａと、裏当部３０ａを被溶接部材１の厚さ方向に昇降するための昇降手段３０ｂと、被溶接部材１が載置されるとともに、当該被溶接部材１を長さ方向に移動するためのパネル移動ローラ３０ｃ、補助ローラ３０ｄ，３０ｄと、被溶接部材１を吸着して固定するためのマグネット機構３０ｅと、これらの部材を支持する基材となる梁部材３０ｆと、を備えている。また梁部材３０ｆには、被溶接部材１の長さ方向に平行に延びるレール４０に係合する車輪３０ｇ，３０ｇが設けられている。

以下、本発明に係る片面溶接装置１００の動作について、図１を参照しながら説明する。まず、裏当装置３０の上部に被溶接部材１を載置し、パネル移動ローラ３０ｃおよび補助ローラ３０ｄ，３０ｄによって被溶接部材１を横方向に移動し、溶接線Ｍの裏面の直下に裏当部３０ａが位置するように、位置調整を行なう。そして、位置調整が完了したら、マグネット機構３０ｅによって被溶接部材１を吸着し、固定する。

次に、ヘッドフレーム２０ａ内のノズル移動装置（図示せず）を動かして、溶接線Ｍの直上に溶接ワイヤ供給ノズル２３および溶接線位置検出機構２４が位置するように、位置調整を行なう。そして、位置調整が完了したら、溶接台車２０を溶接機ビーム１０の長さ方向に移動し、溶接線Ｍに沿って溶接台車２０を走行させながら溶接を行なう。

ここで、被溶接部材１の溶接中においては、溶接ワイヤ供給ノズル２３による溶接ワイヤＷの供給に先立って、溶接線位置検出機構２４が溶接線Ｍ上を移動しながら溶接線Ｍの位置を検出し、かつ、その検出信号をノズル移動制御装置２５に対して送信する。そして、ノズル移動制御装置２５は、当該検出信号に従って、溶接ワイヤ供給ノズル２３が溶接線Ｍ上に所定高さで位置するように、当該溶接ワイヤ供給ノズル２３を被溶接部材１の厚さ方向および幅方向に移動させる。従って、溶接台車２０の荷重によって溶接機ビーム１０が下方向に多少撓んでしまったとしても、溶接線Ｍに沿って安定した溶接を行なうことができる。

なお上記に加えて、図３（ｂ）に示すように、溶接機ビーム１０を、接合部の断面角度θ_１が９０°未満に加工された複数のビーム片を接合してアーチ状に構成した場合はさらに相乗効果が得られる。すなわち、溶接機ビーム１０を、溶接台車２０が溶接機ビーム１０に吊り下げ支持されていない無荷重時においては上方に凸のアーチ状となり、溶接台車２０が溶接機ビーム１０に吊り下げ支持されている荷重時においては概水平となるように、接合部の断面角度θ_１が９０°未満に加工された複数のビーム片を接合して構成することで、溶接台車２０の荷重によって溶接機ビーム１０が下方向に撓んでしまったとしても、ワイヤ供給ノズル高さを被溶接部材１に対して概一定に保つことができ、安定した溶接を行なうことができる。

このように、実施形態に係る片面溶接装置１００によれば、溶接機ビーム１０の側面に沿って吊り下げ支持された溶接台車２０の走行中において、溶接台車２０の荷重によって溶接機ビーム１０が下方向に撓んだ場合であっても、溶接ワイヤ供給ノズル２３の先端を溶接線Ｍの位置に合わせることができるため、安定した溶接を行なうことができる。

１ 被溶接部材
１０ 溶接機ビーム
１０ａ 第１ビーム片
１０ｂ 第２ビーム片
１１ ベアリングレール
１１ａ 凹部
１２ 歯車ラック
１２ａ 凹部
１３ 突出部
１４ ケーブル処理装置
２０ 溶接台車
２０ａ ヘッドフレーム
２０ｂ 台車本体
２１ 第１走行機構
２１ａ ベアリング
２１ｂ ブラケット
２１ｃ 貫通孔
２１ｄ 防塵カバー
２１ｅ フランジ
２２ 第２走行機構
２２ａ ピニオン
２２ｂ 車輪
２２ｃ ブラケット
２２ｄ フランジ
２２ｅ フレーム
２３ 溶接ワイヤ供給ノズル
２４ 溶接線位置検出機構
２５ ノズル移動制御装置
２６ フラックス循環器
２７ 転倒防止ブラケット
２８ 係止部材
３０ 裏当装置
３０ａ 裏当部
３０ｂ 昇降手段
３０ｃ パネル移動ローラ
３０ｄ 補助ローラ
３０ｅ マグネット機構
３０ｆ 梁部材
３０ｇ 車輪
１００ 片面溶接装置
Ｍ 溶接線
Ｗ 溶接ワイヤ
θ_１ 接合部の断面角度

Claims (8)

1. 直線的に設けられた溶接機ビームと、前記溶接機ビームの長さ方向に走行可能に、かつ、前記溶接機ビームの側面に沿って片持ち状態で吊り下げ支持された溶接台車と、被溶接部材の溶接線の裏側に配設された裏当装置と、を有する片面溶接装置であって、
   前記溶接機ビームの上面に、長さ方向に沿って互いに平行に延びるベアリングレールおよび歯車ラックを備え、
   前記溶接台車は、
   前記ベアリングレールに係合するベアリングを備える第１走行機構と、
   前記歯車ラックに係合するピニオンと、前記歯車ラックの上面に当接しながら長さ方向に転動する車輪と、を備える第２走行機構と、
   先端に配設された溶接ワイヤ供給ノズルと、
   前記溶接線の位置を検出して当該位置を示す検出信号を生成する溶接線位置検出機構と、
   前記溶接線位置検出機構から前記検出信号を受信し、当該検出信号に従って、前記溶接ワイヤ供給ノズルの移動方向および移動距離を制御するノズル移動制御装置と、を備え、
   前記ノズル移動制御装置は、前記溶接ワイヤ供給ノズルの先端が溶接線の上に位置するように、前記溶接ワイヤ供給ノズルを前記被溶接部材の厚さ方向および幅方向に移動させることを特徴とする片面溶接装置。
2. 前記溶接機ビームは、複数のビーム片を前記溶接機ビームの長さ方向に接合して構成されており、前記ビーム片は、前記溶接台車が吊り下げ支持されていない無荷重時においては上方に凸のアーチ状となり、前記溶接台車が吊り下げ支持されている荷重時においては水平となるように、接合部の断面角度が９０°未満に加工されたことを特徴とする請求項１の片面溶接装置。
3. 前記第２走行機構は、
   前記溶接機ビームの長さ方向に沿って、前後となる位置に離間して、前記車輪を一つずつ備えるとともに、
   当該前後の車輪の間に、前記車輪を回転可能に支持するフレームを備え、
   前記フレームは、その中央部が前記溶接台車に一点支持されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の片面溶接装置。
4. 前記溶接機ビームは、前記溶接台車が片持ち状態で吊り下げ支持された側面と反対側の側面に、前記溶接機ビームの長さ方向に沿って形成された突出部を備え、
   前記溶接台車は、前記突出部に係合可能な転倒防止ブラケットを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶接機の片面溶接装置。
5. 前記転倒防止ブラケットは、前記ベアリングレールに係合する前記ベアリングの数と同数設けられることを特徴とする請求項４に記載の溶接機の片面溶接装置。
6. 前記第１走行機構は、
   前記ベアリングをその下端に固定するとともに、前記溶接機ビームの長さ方向に形成された貫通孔を有するブラケットと、
   前記貫通孔に挿通されるとともに、前記ベアリングレールの上面を覆うように設けられた防塵カバーと、
   を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の片面溶接装置。
7. 前記溶接機ビームの上面における前記ベアリングレールと前記歯車ラックとの間に、あるいは、前記溶接機ビームの側面に、ケーブル処理装置が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の片面溶接装置。
8. 前記溶接機ビームの上面に、前記ベアリングレールおよび歯車ラックを配設するための凹部が、当該溶接機ビームの長さ方向に連続してそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の片面溶接装置。

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