JP2011218404A - 溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】起立した２枚の鋼板の交差部分に縦方向の隅肉溶接を行うことができる溶接装置を提供する。
【解決手段】一方の面に磁石２が設けられると共に他方の面にラック３が設けられた板状レール１と、回転可能に構成されたピニオン４をラック３と噛合させると共に板状レール１に沿って往復走行可能に構成された台車５と、台車５に搭載された溶接トーチ６と、を有する溶接装置Ａに於いて、板状レール１の長手方向の一方の端部に配置され先端に溶接ビードを回避する凹部１１ａが形成された当接部材１１と、板状レール１の長手方向の他方の端部側に配置され先端にホース類やケーブル１７、１８類を引っ掛けるフック１２ａが形成されたハンガー１２と、板状レール１のラック３に沿って複数の穴１ａを形成すると共に該穴１ａを選択して装着され台車５の走行限を規定する二つのドグ１３、１４とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、略垂直に起立した２枚の鋼板の交差部位を縦方向溶接する際に用いて有利な溶接装置に関するものである。

溶接によって大型の構造物を構成する場合、起立し且つ同一平面内に配置された２枚の鋼板の突き合わせ部分や、起立し且つ略直角に交差した２枚の鋼板の交差部分を下方から上方に向けて縦方向に溶接することが行われている。この縦方向溶接は上進溶接とも呼ばれ、技術的に難しい溶接である。このため、縦方向溶接は熟練工が施工しており、熟練工が施工し得ない場合には、上方から下方へと溶接する下進溶接を何回か行った後、上進溶接を行って仕上げている。

一方、溶接すべき部分が、水平に配置された鋼板と該鋼板に対して垂直に起立した鋼板との交差部分である場合、この溶接作業の自動化をはかるために、特許文献１に記載された走行台車が提案されている。この走行台車は、溶接トーチを搭載し且つ水平に配置された鋼板上を走行可能で、垂直に起立した鋼板の表面をガイドとして走行し得るように構成されている。

特許第３４００２９０号公報

上記の如く、下向きの隅肉溶接を行うためには特許文献１に記載された走行台車が提案されており、この走行台車に溶接トーチを搭載することによって隅肉溶接の自動化をはかることができる。しかし、この走行台車は縦方向溶接に適用し得るように構成されたものではなく、この走行台車を縦方向溶接に適用する場合、磁石の吸着力を増大させるような改造を行うことが必要となり、高価なものとなる虞がある。また、この走行台車の場合、走行方向の寸法が大きいため、溶接の始点及び終点に溶接し得ない部分が生じ、手溶接による後処理が必要となる。

このため、大型の鉄鋼構造物を製造する際に必要となる縦方向溶接の合理化を進めるために、自動的に縦方向溶接することができる装置の開発が要求されているのが実状である。

本発明の目的は、起立した２枚の鋼板の交差部分に縦方向の隅肉溶接を行うことができる溶接装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る溶接装置は、一方の面に磁石が設けられると共に他方の面にラックが設けられた板状レールと、回転可能に構成されたピニオンを前記ラックと噛合させると共に板状レールに沿って往復走行可能に構成された台車と、前記台車に搭載された溶接トーチと、を有する溶接装置に於いて、前記板状レールの長手方向の一方の端部に配置され先端に溶接ビードを回避する凹部が形成された当接部材と、前記板状レールの長手方向の他方の端部側に配置され先端にホース類やケーブル類を引っ掛けるフックが形成されたハンガーと、前記板状レールのラックに沿って複数の穴を形成すると共に該穴を選択して装着され前記台車の走行限を規定する二つのドグと、を有するものである。

本発明に係る溶接装置では起立し且つ交差した２枚の鋼板の交差部分を縦方向に隅肉溶接することができる。即ち、２枚の鋼板のうち一方の鋼板に板状レールを縦方向に固定し、この板状レールに沿って台車を上昇させつつ、搭載した溶接トーチを稼動することで、２枚の鋼板の交差部分を縦方向に隅肉溶接し、或いは台車を下降させつつ縦方向に隅肉溶接することができる。

特に、板状レールを一方の鋼板に取り付ける際に、当接部材の先端を他方の鋼板の表面に当接させることで、板状レールを他方の鋼板の表面に対し、当接部材の長さに応じた間隔を持って略平行に取り付けることができる。

また、台車に接続する電源コードや、溶接トーチに接続するケーブル類及びホース類をハンガーに引っ掛けておくことで、これらのコード、ケーブル類、ホース類の重量が台車に対して負荷になることがなく、該台車の安定した走行を実現することができる。

また、板状レールに設けたラックに沿って形成した複数の穴を、溶接すべき交差部分の上端部と下端部に対応させて選択し、この選択された穴に夫々ドグを取り付けておくことで、台車の走行範囲を規定することができる。即ち、台車にドグを検出して信号を発生するセンサーを設けておき、台車が上昇してセンサーによって上端部に対応させたドグを検出したときに台車の上昇を停止させ、台車が下降して下端部に対応させたドグを検出したときに台車の下降を停止させることができる。

従って、一人の作業員が複数台の溶接装置を操作することが可能となり、縦方向の隅肉溶接作業の合理化をはかることができる。

溶接装置の全体構成を説明する斜視図である。 溶接装置の正面図である。 溶接装置の平面図である。 溶接装置の側面図であり、台車が下端部にある状態を説明する図である。 溶接装置の側面図であり、台車が上端部にある状態を説明する図である。

以下、本発明に係る溶接装置の好ましい実施例について図１〜図５を用いて説明する。本実施例に係る溶接装置Ａは、例えば底材Ｄから起立して配置され下端部分が底材Ｄに溶接されたロンジ材Ｂと縦材Ｃとの交差部分を縦方向に隅肉溶接する際に用いて有利なように構成されたものである。

特に、溶接装置Ａは下端部分が底材Ｄに接触した状態で縦材Ｃに固定され、ロンジ材Ｂの高さに応じて最適な溶接長に設定し得るように構成されている。また、ロンジ材Ｂと縦材Ｃとの交差部分を下端側から上端側へと上昇しながら溶接する際に、引きずるケーブル類やホース類による負荷の増加をなくすことで、安定した溶接速度を実現し得るように構成されている。

溶接装置Ａは、一方の面に磁石２が設けられ、他方の面にラック３が設けられた板状レール１と、回転可能に構成されラック３と噛合するピニオン４を有し板状レール１に沿って走行する台車５と、台車５に搭載された溶接トーチ６と、板状レールの長手方向の一方の端部である下端部に配置され先端がロンジ材Ｂと当接する当接部材１１と、板状レール１の長手方向の他方の端部である上端部に配置されたハンガー１２と、板状レール１に設けたラック３に沿って形成された複数の穴１ａを選択して装着された二つのドグ１３、１４と、を有して構成されている。

板状レール１はロンジ材Ｂの起立高さよりも十分に大きい寸法を持って形成されており、一方の面（裏面）に一対の磁石２が設けられている。そして、板状レール１を縦材Ｃに沿って縦方向に配置し、操作レバー２ａを操作して磁石２を入−切することによって、板状レール１を縦材Ｃに固定し、又は離脱させるように構成されている。

板状レール１の他方の面（表面）には、長手方向に沿ってラック３が設けられている。板状レール１に於けるラック３の取付位置は、台車５が下降し、該台車５に搭載された溶接トーチ６がロンジ材Ｂに対する溶接部位の下端部に対向したとき、台車５に設けたピニオン４が確実に噛合し得る位置にあるように設定されている。また、ラック３の長さは、ロンジ材Ｂを縦材Ｃに溶接するのに必要な長さを十分に確保し得るように設定されている。従って、溶接装置Ａに於けるラック３の長さは、対象となるロンジ材Ｂの中で最も大きい溶接長を満足し得るように設定される。

板状レール１の幅方向の両端部分は台車５の走行を案内する案内部として構成されている。このため、板状レール１は、厚さ方向の中央部分に向けて表裏両面から斜面が形成された台形状に形成されている。そして、台形状に形成された部分に、台車５に配置されたローラー５ｂを嵌合させることで、台車５を板状レール１に沿って走行させることが可能である。

板状レール１の幅方向の一方の端部側（本実施例では図１に示すラック３の左側）には、ラック３に沿って複数の穴１ａが一定の間隔を保持して形成されている。この穴１ａはボルトを挿通することが可能なボルト穴であっても良く、またボルトを螺合し得るネジ穴であっても良い。本実施例では、穴１ａはネジ穴として形成されている。

上記の如く形成された穴１ａにドグ１３、１４が装着されている。ドグ１３、１４は台車５の板状レール１に沿った走行限に配置されて、該台車５の走行範囲（昇降範囲）を規定するものであり、ロンジ材Ｂに於ける溶接すべき範囲の下端部分及び上端部分に対応させて選択した穴１ａに夫々装着されている。

ドグ１３、１４は、夫々長穴１３ａ、１４ａが固定片１３ｂ、１４ｂと、起立片１３ｃ、１４ｃと、を有してＬ字型に形成されている。そして、ドグ１３を板状レール１の下端側であって台車２の下降限に配置してボルト１５によって固定し、ドグ１４を板状レール１の上端側であって台車５の上昇源に配置して蝶ネジ１６によって固定することで、台車５の昇降範囲を設定している。

台車５は、ケーシング５ａの内部に設けた図示しないモーターによって所望の方向に所望の速度で駆動されるピニオン４を有している。また、ケーシング５ａには板状レール１の幅方向の端部に対応する位置に複数のローラー５ｂが自由回転可能に設けられている。そして、これら複数のローラー５ｂを板状レール１の幅方向の両端部に嵌合させると共にピニオン４をラック３に噛合させ、該ピニオン４を駆動することで、台車５は板状レール１の長手方向に沿って往復走行可能に構成されている。

また、台車５の走行方向に沿った前後方向（図１に於ける上下方向）であってドグ１３、１４と対応する位置には、夫々ドグ１３、１４と接触して信号を発生するセンサー５ｃ、５ｄが配置されている。そして、台車５が上昇してセンサー５ｄがドグ１４の起立片１４ｃと当接したときに発生した信号によって、台車５が上昇限に到達したことを検出し、センサー５ｃがドグ１３の起立片１３ｃと当接したときに発生した信号によって、台車５が下降限に到達したことを検出し得るように構成されている。

台車５の側面であって溶接トーチ６が配置された側にはカバー５ｅが設けられており。このカバー５ｅによって溶接時に発生する熱が台車５に伝わることを防いでいる。

台車５の下端部分に対応する位置には、トーチホルダー７が配置されている。このトーチホルダー７は、溶接トーチ６を保持して該溶接トーチ６のロンジ材Ｂと縦材Ｃとが交差する溶接部位に対する位置（溶接部位からの距離）と角度を調整する機能を有するものである。

このため、トーチホルダー７は、溶接トーチ６を保持するホルダー７ａと、ホルダー７ａの軸７ｂを回動可能に保持するブラケット７ｃと、ブラケット７ｃを板状レール１の幅方向に移動させるハンドル７ｄと、ブラケット７ｃ及びハンドル７ｄを板状レール１の幅方向に対し垂直方向に移動させるハンドル７ｅと、ハンドル７ｅを台車５のケーシング５ａに取り付けるブラケット７ｆと、を有して構成されている。

上記構成に於いて、ハンドル７ｄ、７ｅは、夫々外ハンドル７ｄ、７ｅによって回転操作される図示しない長ネジと有している。また、ブラケット７ｃにはハンドル７ｄに回転操作される長ネジと螺合する図示しないネジ部材を有しており、同様にハンドル７ｄはハンドル７ｅによって回転操作される長ネジと螺合する図示しないネジ部材を有している。従って、各ハンドル７ｄ、７ｅを選択的に回転操作することによって、ブラケット７ｃ、ブラケット７ｃとハンドル７ｄを移動させることが可能であり、この操作によって、溶接トーチ６をロンジ材Ｂに対して離隔或いは接近させると共に、縦材Ｃに対して離隔或いは接近させることが可能である。また軸７ｂを中心としてホルダー７ａを回動させることで、溶接トーチ６の角度を調整することが可能である。

当接部材１１は、板状レール１の一方側の端部、即ち、板状レール１を縦材Ｃに固定する際に底材Ｄと接触する下端部に配置されており、先端部分には溶接ビードを回避するための凹部１１ａが設けられている。また、当接部材１１は、凹部１１ａが形成された先端部分をロンジ材Ｂに当接させたとき、溶接トーチ６のロンジ材Ｂからの距離がおおよそ溶接時の距離に設定し得るような長さを有している。

当接部材１１はロンジ材Ｂと縦材Ｃに対する溶接を行う際には、底材Ｄに当接して安定した姿勢を保持し得るように構成されることが好ましい。このため、当接部材１１は平板を直角に折り曲げて形成されており、底材Ｄに当接して姿勢の安定化に寄与する当接片１１ｂと、板状レール１の下端部にボルト１１ｅによって固定される固定片１１ｃと、を有しており、固定片１１ｃの延長上の片に凹部１１ａが形成されている。

板状レール１の長手方向の他方の端部側、即ち、板状レール１の上端側にフック１２ａが形成されたハンガー１２が配置されている。ハンガー１２は、台車５に接続された電源コード１７や制御信号を伝える図示しない通信線、及び溶接トーチ６に接続された電源用のケーブル１８を含む図示しないホース類を引っ掛けておく機能を有するものである。

ハンガー１２は板状レール１の上端部に設けたスタンド１２ｂに着脱可能に取り付けられている。そして、ハンガー１２のフック１２ａに電源コード１７やケーブル１８を引っ掛けて支持することによって、これらの電源コード１７、ケーブル１８の重量が台車５に負荷となって作用することを防いでいる。

例えば、溶接トーチ６の仕様によっては、電源用のケーブル１８以外に、炭酸ガスを含むガスを供給するホースや溶接心線の供給系等、重量のある幾つかのホースやケーブルが接続される。このため、これらのケーブル１８を含むホース類を単に底材Ｄの上に置いておく場合、台車５の上昇に伴って該台車５に作用する荷重が増大することになる。従って、台車５、溶接トーチ６に接続された電源コード１７やケーブル１８及びホース類をハンガー１２に引っ掛けることで、台車５に対する負荷の変動を軽減することが可能となり、この結果、安定した走行速度（昇降速度）を実現することが可能となる。

板状レール１の上端部分には、溶接装置Ａの動作を制御する制御ボックス２０が設けられている。この制御ボックス２０には、台車５の走行−停止を行うスイッチ２０ａ、台車５の走行速度を調整するダイヤル２０ｂ、溶接を行う際の台車５の走行方向を指定するスイッチ２０ｃが設けられている。そして、夫々のスイッチ類２０ａ〜２０ｃを操作することによって、台車５を板状レール１に沿って予め設定された方向に走行させることが可能である。

例えば、スイッチ２０ｃによって溶接を行う際の台車５の走行方向（溶接方向）を上昇方向に指定し、溶接作業の開始時に台車５を下降限に位置させ、スイッチ２０ａにより溶接開始を指令すると、台車５はダイヤル２０ｂによって設定された溶接速度で上昇する。そして、台車５が上昇限に達してセンサー５ｄがドグ１４の起立片１４ｃと当接したとき、センサー５ｄから発生した信号に応じて台車５は、溶接作業時の速度よりも大きい速度で下降を開始する。

台車５が下降してセンサー５ｃがドグ１３の起立片１３ｃと当接すると、センサー５ｃから発生した信号に応じて台車５が停止する。このとき台車５の停止位置は、ドグ１３に対応した下降限となり、溶接を開始する前の初期状態となる。

スイッチ２０ａは、台車５の走行−停止を行うのみならず、溶接トーチ６の稼動を制御することも可能である。この場合、スイッチ２０ａをオン操作することによって、溶接トーチ６と図示しないタイマーが稼動し、先ず溶接トーチ６による溶接作業を開始し、次いでタイマーによる設定時間が経過した後、台車５の走行が開始するように構成される。

次に、上記の如く構成された溶接装置Ａによってロンジ材Ｂと縦材Ｃとの交差部分を溶接する際の手順について説明する。尚、以下の手順は操作の一例であって、必ずしもこの順序で操作する必要がないことは当然である。

先ず、溶接装置Ａを縦材Ｃに固定する。即ち、溶接装置Ａをロンジ材Ｂと縦材Ｃとの操作部分に搬送し、板状レール１の下端部に固定した当接部材１１の凹部１１ａが形成されている先端部分をロンジ材Ｂの表面に当接させる。このとき、ロンジ材Ｂの下端部分が底材Ｄに溶接された状態であり、両材Ｂ、Ｄの交差部分に溶接ビード（図示せず）が存在する場合であっても、当接部材１１の先端に凹部１１ａが形成されているため、この凹部１１ａによって溶接ビードを回避することが可能である。

上記の如くして当接部材１１の当接片１１ｂを底材Ｄの表面に当接させることで、板状レール１を底材Ｄに対し略垂直に配置することが可能である。そして、この状態を保持して磁石２を縦材Ｃに吸着させることで、板状レール１をロンジ材Ｂに対し略平行に配置した状態で、溶接装置Ａを縦材Ｃに固定することが可能である。

溶接装置Ａを縦材Ｃに固定した後、或いは固定するのに先立って、台車５に接続された電源コード１７、溶接トーチ６に接続されたケーブル１８及びホース類をハンガー１２のフック１２ａに引っ掛けておく。

次に、台車５の下降限を設定する。この場合、台車５を下降させて溶接トーチ６の先端をロンジ材Ｂと縦材Ｃとの交差部分である溶接対象部位の下端部分に対向させる。台車５をこの状態に保持しておき、ドグ１３の起立片１３ｃが台車５に設けたセンサー５ｃと当接し得る位置に対応する板状レール１の穴１ａを選択し、選択された穴１ａにドグ１３を固定する。

次に、ロンジ材Ｂと縦材Ｃとの交差部分である溶接対象部位の上端部分までの距離を計測し、計測した距離だけ台車５が走行したときにセンサー５ｄに対しドグ１４の起立片１４ｃが当接し得る位置に対応する穴１ａを選択し、選択された穴１ａにドグ１４を固定する。このとき、ドグ１４に長穴１４ａが形成されているため、起立片１４ｃの位置を長穴１４ａの範囲で調整することが可能である。

上記の如くして板状レール１ａに於ける台車５の走行範囲を設定することが可能である。

スイッチ類２０ｂ、２０ｃを操作して走行台車５の溶接方向及び溶接速度を設定し、その後、スイッチ２０ａを操作して、溶接トーチ６によるロンジ材Ｂと縦材Ｃとの交差部分に対する溶接を開始させると同時にタイマーを稼動させ、溶接の開始からタイマーの設定時間が経過した後、溶接トーチ６による溶接を継続させつつ、台車５を溶接方向に対する走行を開始させる。

溶接トーチ６による溶接を継続しつつ台車５が予め設定された溶接速度で上昇することで、ロンジ材Ｂと縦材Ｃとの交差部分に対する縦方向の隅肉溶接が継続する。そして、台車５のセンサー５ｄがドグ１４の起立片１４ｃと当接すると、センサー５ｄからの信号に応じて溶接トーチ６による溶接が停止し、同時に台車５が停止する。そして、所定時間が経過した後下降する。

台車５が下降してセンサー５ｃがドグ１３の起立片１３ｃと当接すると、センサー５ｃからの信号に応じて台車５の下降が停止し、溶接装置Ａは初期状態に復帰する。このとき、ロンジ材Ｂと縦材Ｃとの交差部分に対する縦方向の隅肉溶接が完了したこととなる。

従って、磁石２の縦材Ｃに対する吸着を解除することで、溶接装置Ａを縦材Ｃから離脱させることが可能である。そして、縦材Ｃから離脱させた溶接装置Ａを次に溶接すべきロンジ材Ｂと縦材Ｃとの交差部分に移送することが可能である。

本発明の溶接装置Ａは、縦材Ｃとなる船殻部材にロンジ材Ｂを溶接する際に利用して有利である。

Ａ 溶接装置
Ｂ ロンジ材
Ｃ 縦材
Ｄ 底材
１ 板状レール
１ａ 穴
２ 磁石
２ａ 操作レバー
３ ラック
４ ピニオン
５ 台車
５ａ ケーシング
５ｂ ローラー
５ｃ、５ｄ センサー
５ｅ カバー
６ 溶接トーチ
７ トーチホルダー
７ａ ホルダー
７ｂ 軸
７ｃ、７ｆ ブラケット
７ｄ、７ｅ ハンドル
１１ 当接部材
１１ａ 凹部
１１ｂ 当接片
１１ｃ 固定片
１１ｅ ボルト
１２ ハンガー
１２ａ フック
１２ｂ スタンド
１３、１４ ドグ
１３ａ、１４ａ 長穴
１３ｂ、１４ｂ 固定片
１３ｃ、１４ｃ 起立片
１５ ボルト
１６ 蝶ネジ
１７ 電源コード
１８ ケーブル
２０ 制御ボックス
２０ａ、２０ｃ スイッチ
２０ｂ ダイヤル

Claims (1)

1. 一方の面に磁石が設けられると共に他方の面にラックが設けられた板状レールと、回転可能に構成されたピニオンを前記ラックと噛合させると共に板状レールに沿って往復走行可能に構成された台車と、前記台車に搭載された溶接トーチと、を有する溶接装置に於いて、前記板状レールの長手方向の一方の端部に配置され先端に溶接ビードを回避する凹部が形成された当接部材と、前記板状レールの長手方向の他方の端部側に配置され先端にホース類やケーブル類を引っ掛けるフックが形成されたハンガーと、前記板状レールのラックに沿って複数の穴を形成すると共に該穴を選択して装着され前記台車の走行限を規定する二つのドグと、を有することを特徴とする溶接装置。

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