JP2012130954A - 自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 案内レール装置の構成を単純化し、製作の手間、時間、コストを低減させる。
【解決手段】 可撓性を有する帯板状で幅方向の一端縁に全長に亘りラック４を刻設したレール部材３を長手方向に配列し、隣接するレール部材３の端部同士をレール接続兼設置台５のレール取付面１５に取り付けると共に、レール接続兼設置台５に備えたマグネット１６により溶接対象物６の表面に吸着させて、案内レール装置２を形成する。駆動モータ１０により回転駆動可能なピニオン９を備えた走行台車７のピニオン９を、レール部材３のラック４に噛合させて、案内レール装置２に沿って走行可能とする。走行台車７に、溶接トーチ１３を備えた自動溶接機１２を搭載して自動溶接装置を構成する。レール部材３をレール接続兼設置台５の間で適宜撓ませて溶接対象物６の曲がった溶接個所に沿わせて配置させることで、専用の曲がり案内レールを不要にさせる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼板の継ぎ溶接を行うための自動溶接装置に関するもので、特に曲がり鋼板の継ぎ溶接に適した自動溶接装置に関するものである。

従来、鋼板の溶接作業を行うための装置として、溶接対象となる溶接線の付近に、該溶接線に平行に延びる案内レールを設け、この案内レールに走行台車を走行可能に取り付けると共に、該走行台車に溶接トーチを搭載してなる構成の自動溶接装置が用いられている。この種の自動溶接装置によれば、上記案内レールに沿わせて走行台車を走行させることにより、該走行台車に搭載してある上記溶接トーチが上記溶接線に沿って移動させることができるようになるため、該溶接トーチにより、溶接線の倣い溶接が実施可能とされている。

ところで、上記案内レールは、運搬時の利便性を図るために、通常、アルミニウムの引抜材で製作されるため、可撓性が低い。

そのため、上記従来の自動溶接装置を用いて、曲がり鋼板として、たとえば、積み重ね配置した鋼管同士の溶接作業を行う場合は、溶接対象となる鋼管（曲がり鋼板）の曲率に対応する曲率を備えた曲がり案内レールを、予め曲げ加工により製作する必要がある。よって、上記曲がり案内レールは、溶接対象物毎に専用のものとなるため、鋼管の口径が変わる等、溶接対象物の曲率が変わると、その都度、曲がり案内レールを特注して製作する必要が生じている。

そのために、曲がり案内レールの製作に要する手間、時間、コストが嵩み、延いては溶接作業に要するコストが嵩んでしまう。

そこで、溶接対象物の曲がり形状に応じて曲げることが可能な可撓性を有する案内レールを備えた形式の突合せ自動溶接装置（たとえば、特許文献１参照）や、曲がり鋼板の溶接装置の案内に適した可撓性を有する案内レール（たとえば、特許文献２参照）が提案されてきている。

特開平１０−２４３７０号公報 特開平１０−２６３９６１号公報

ところが、上記特許文献１及び特許文献２に示されたものにおける案内レールは、可撓性を有する帯板状のレール部材の片面（一方の平面）の幅方向の中央部に、溶接装置の走行台車側に設けた駆動モータの駆動力の反力を受けるためのラックやチェーンを取り付けた構成としてあるため、上記レール部材と、該レール部材の曲げの中立面よりずれた位置にある上記ラックやピニオンとの間に、上記レール部材を曲げるときに両者間で生じる長手方向の位置ずれを吸収するための手段を備える必要がある。よって、案内レールの構成が複雑になっているというのが実状である。

又、上記案内レールを溶接対象物に設置する場合には、溶接対象物の曲面の曲率に応じて上記レール部材と、上記ラックやチェーン等の駆動力の反力受け部材との位置を現場で調整する必要があるため、案内レールの溶接対象物への設置の際に手間がかかる。

更に、溶接対象物のサイズに応じて案内レールの長さ寸法を変更する場合は、上記レール部材と、上記ラックやチェーン等の駆動力の反力受け部材を別々に加工する必要があるため、案内レールの製作にも手間がかかる。

そこで、本発明は、曲面の曲率が異なる溶接対象であっても、専用の案内レールを用いることなく対応することができ、更に、案内レールの構成を単純化できると共に、溶接対象物への設置や、製作のための手間、時間、コストを削減することができる自動溶接装置を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、可撓性を有する帯板状とし且つ幅方向の一端縁を全長に亘り台車走行軌道としてなるレール部材を、長手方向にレール接続兼設置台を介し複数接続して製作する案内レール装置と、駆動モータにより回転駆動可能な回転駆動体を備え且つ該回転駆動体を上記案内レール装置におけるレール部材の台車走行軌道に接触させることにより、該案内レール装置のレール部材の長手方向に走行する走行台車と、該走行台車に搭載した自動溶接機を備えてなる構成を有する自動溶接装置とする。

又、上記構成において、レール部材の台車走行軌道をラックとし、走行台車に駆動モータにより回転駆動可能に備える回転駆動体をピニオンとした構成とする。

更に、上記各構成において、案内レール装置におけるレール部材の接続に、２つのレール部材の長手方向端部を取り付けるためのレール取付面と、溶接対象物に吸着させるためのマグネットを備えたレール接続兼設置台を介して行うようにした構成とする。

更に又、上記各構成において、走行台車の所要個所に、溶接対象物に対し非接触で磁力による吸着力を作用させるための溶接対象吸着マグネットを、溶接対象物に近接、離反する方向に移動可能に設けた構成とする。

上述の各構成において、溶接対象物を上下に積み重ね配置した鋼管とし、該鋼管の外周に、周方向に配列した複数のレール部材を長手方向に順次繋いで環状とした案内レール装置を設置するようにした構成とする。

本発明の自動溶接装置によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）可撓性を有する帯板状とし且つ幅方向の一端縁を全長に亘り台車走行軌道としてなるレール部材を、長手方向にレール接続兼設置台を介し複数接続して製作する案内レール装置と、駆動モータにより回転駆動可能な回転駆動体を備え且つ該回転駆動体を上記案内レール装置におけるレール部材の台車走行軌道に接触させることにより、該案内レール装置のレール部材の長手方向に走行する走行台車と、該走行台車に搭載した自動溶接機を備えてなる構成としてあるので、レール部材を撓ませることで、該レール部材を溶接対象物の曲面に沿わせて配置した案内レール装置を容易に製作することができる。これにより、溶接対象物の曲面の曲率の違いによって、その表面に沿って設置すべき案内レール装置の曲率が異なる場合であっても、上記レール部材の数を変更したり、レール部材の撓み量を変更することで容易に対応することができる。よって、従来、曲率が異なる曲面を有する溶接対象毎に要していた如き専用の曲がり案内レールを不要にすることができる。
（２）しかも、上記帯板状のレール部材の幅方向の一端縁を、走行台車に設けた回転駆動体を接触させるための台車走行軌道としてあるため、上記レール部材の曲率がどのように変化しても、台車走行軌道に何ら変更を加える必要を要することなく、全長に亘り上記走行台車の回転駆動体を接触させることができる。よって、上記レール部材と、レール接続兼設置台を備えるという単純化された構成で、溶接対象物の面の曲率の変化に自在に対応可能な案内レール装置を構成することができる。
（３）レール部材の台車走行軌道をラックとし、走行台車に駆動モータにより回転駆動可能に備える回転駆動体をピニオンとした構成とすることにより、上記レール部材に沿って走行台車の走行を確実に行なわせることができる。
（４）案内レール装置におけるレール部材の接続に、２つのレール部材の長手方向端部を取り付けるためのレール取付面と、溶接対象物に吸着させるためのマグネットを備えたレール接続兼設置台を介して行うようにした構成とすることにより、上記２つのレール部材を取り付けたレール接続兼設置装置の溶接対象物への取り付けを、該レール接続兼設置台に備えたマグネットの磁力を利用して容易に且つ確実に実施することができる。このため、上記案内レール装置をより単純化された構成とすることができる。
（５）以上により、上記案内レール装置の溶接対象物への設置や、該案内レール装置の製作のための手間、時間、コストを削減することができる。
（６）走行台車の所要個所に、溶接対象物に対し非接触で磁力による吸着力を作用させるための溶接対象吸着マグネットを、溶接対象物に近接、離反する方向に移動可能に設けた構成とすることにより、走行台車を案内レール装置のレール部材に取り付けた状態で、上記溶接対象吸着マグネットを溶接対象物に非接触で近接させて該マグネットの吸着力を溶接対象物に作用させることで、上記走行台車のレール部材からの脱離をより確実に防止することが可能になる。
（７）溶接対象物を上下に積み重ね配置した鋼管とし、該鋼管の外周に、周方向に配列した複数のレール部材を長手方向に順次繋いで環状とした案内レール装置を設置するようにした構成とすることにより、溶接すべき鋼管の外周に、該鋼管の外周面に沿う曲率で円環状となる案内レール装置を容易に製作することができる。よって、上記鋼管の溶接作業時に、その口径に応じた専用の曲がり案内レールを用意する必要をなくすことができるため、上記鋼管の溶接作業に要する手間、時間、コストを削減することができる。

本発明の自動溶接装置の実施の一形態を示すもので、案内レール装置のレール部材の長手方向の片側より見た概略側面図である。 図１のＡ−Ａ方向矢視図である。 図１の自動溶接装置における案内レール装置のレール部材同士の接続部分を示すもので、（イ）はレール部材におけるレール接続兼設置台を取り付けた側とは反対側の側面を示す図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。 図１の自動溶接装置におけるフレームを案内レール装置に取り付ける状態を示す図１に対応する図である。 図１の自動溶接装置における案内レール装置を溶接対象とする鋼管に設置した状態を示す概略平面図である。 溶接対象物の曲面としての鋼管の外周面に設置した案内レール装置に走行台車及び自動溶接機を取り付けた状態の概要を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

図１乃至図６は本発明の自動溶接装置の実施の一形態を示すもので、以下のようにしてある。

すなわち、本発明の自動溶接装置１は、図１及び図６に示すように、或る幅寸法で一方向に延びる長尺の可撓性を有する帯板状とし且つ幅方向一端縁に台車走行軌道としてのラック４を長手方向の全長に亘り刻設してなるレール部材３と、長手方向の端部同士を突き合わせて隣接配置した状態の２つの上記レール部材３の突合わせ端部を共に取り外し可能に取り付けて、該２つのレール部材３を長手方向に連なるよう接続する機能、及び、該各レール部材３の突き合わせ端部同士の接続個所を、鋼製の溶接対象物６に取り外し可能に設置する機能を備えたレール接続兼設置台５とからなる案内レール装置２を備える。

又、フレーム８と、上記案内レール装置２のレール部材３の幅方向一端縁に設けたラック４に噛合するよう配置した回転駆動体としてのピニオン９と、上記フレーム８に設置して出力軸１０ａに上記ピニオン９を取り付けた駆動モータ１０を備え、更に、上記レール部材３の幅方向他端縁に接するよう配置して上記フレーム８に回転自在に保持させたレールガイドローラ１１を備えて、上記ピニオン９とレールガイドローラ１１により上記案内レール装置２のレール部材３を幅方向の両側より挟んだ状態で、上記駆動モータ１０によりピニオン９を正逆転駆動することで、該駆動モータ１０と一体に上記フレーム８を案内レール装置２のレール部材３の長手方向に沿わせて走行（往復動）できるようにした走行台車７を備える。

更に、上記走行台車７のフレーム８に、溶接トーチ位置制御装置１２ａと溶接トーチ１３を備えた自動溶接機１２を取り外し可能に取り付けた構成とする。

詳述すると、上記案内レール装置２のレール部材３は、図３（イ）（ロ）に示すように、長手方向の両端部の複数個所（図では４個所ずつ）に、平面に垂直な方向のボルト挿通孔（図示せず）を穿設してなる構成として、該ボルト挿通孔に一方の平面側より挿通させた連結用のボルト１４を、他方の平面側に配置した上記レール接続兼設置台５のレール取付面１５に設けてあるねじ穴（図示せず）に螺着させて締めることで、該レール部材３の長手方向の両端部を、それぞれ別のレール接続兼設置台５に取り付けることができるようにしてある。一方、上記連結用のボルト１４をすべて取り外すことで、該レール部材３を、レール接続兼設置台５より分離させることができるようにしてある。

上記レール部材３は、図３（イ）に示すように、長手方向の端部同士を突き合わせて配置した２つのレール部材３の該各端部を１つのレール接続兼設置台５に共に取り付けて、該２つのレール部材３を上記レール接続兼設置台５を介して長手方向に一連に接続した状態とするときに、該レール部材３の端部同士の接続部分で、両者の幅方向一端縁に刻設してあるラック４の歯のピッチに変化が生じないように、レール部材３の長手方向両端部におけるラック４の歯の配置が決定してある。

上記案内レール装置２のレール接続兼設置台５は、図３（イ）に示すように、上記レール部材３の幅方向に沿う方向の寸法を、該レール部材３の幅方向寸法よりもやや小さく設定してある。これにより、上記走行台車７に設けてあるピニオン９とレールガイドローラ１１を上記レール部材３の幅方向一端縁のラック４と幅方向の他端縁にそれぞれ接触させた状態で移動させるときに、該ピニオン９やレールガイドローラ１１に、レール接続兼設置台５が干渉しないようにしてある。

又、上記レール接続兼設置台５は、図３（ロ）に示すように、上記レール取付面１５と垂直な方向に、溶接対象物６の表面と、上記レール部材３との間に保持することが所望される予め設定した隙間寸法に応じた厚さ寸法を備えるようにしてある。

更に、上記レール接続兼設置台５は、厚さ方向における上記レール取付面１５とは反対側の面部に、マグネット１６を一体に設けてなる構成として、該マグネット１６を鋼製の溶接対象物６の表面に磁力で吸着させることにより、該溶接対象物６に対して位置固定することができるようにしてある。

なお、上記レール接続兼設置台５に装備するマグネット１６は、磁力が強力であるほど、又、吸着させる対象である溶接対象物６との距離が近い、すなわち、溶接対象物６に密着しているほど、該溶接対象物６に対する吸着力を高めることができて、溶接対象物６に対する位置固定力を高めるには有利である。しかし、上記マグネット１６の溶接対象物６に対する吸着力の強さは、溶接作業の終了後に溶接対象物６の表面より上記レール接続兼設置台５の撤去を行う場合は不利に働く。そこで、図示してないが、上記レール接続兼設置台５のマグネット１６は、たとえば、リフティングマグネットの如き、ダイヤル操作やレバー操作によってオンとオフ（吸着と非吸着）を切り替え可能なものとしてある。

以上の構成としてある案内レール装置２によれば、溶接対象物６同士の溶接個所（溶接線、開先中心線）の全長を、上記レール部材３の長手方向寸法で割った商を求め、その値に応じた数のレール部材３を、上記レール接続兼設置台５を介して順次長手方向に接続することで、上記溶接個所の全長に亘る長さ寸法の案内レール装置２を組み立てることができる。よって、この組み立てられる案内レール装置２における各レール接続兼設置台５をマグネット１６の磁力を利用して上記溶接対象物６の所定個所に吸着させて固定するときに、その固定間隔や固定角度を適宜調整することで、隣接する２つのレール接続兼設置台５の間に取り付けられる上記レール部材３を撓ませながら、上記溶接対象物６の曲面に設けてある溶接個所に平行に沿わせて配置できるようにしてある。

この際、たとえば、鋼管同士の溶接のように溶接対象物６における溶接個所が環状の場合は、円弧状に撓ませながら環状に配列するレール部材３の隣接するすべての端部同士を、上記レール接続兼設置台５を介し順次接続して環状の案内レール装置２を組み立てればよい。又、環状の溶接個所の場合であって、該溶接個所の全長に対し、一定の長さ寸法としてあるレール部材３の繋ぎ合わせでは過不足が生じる場合は、１つ又は２つのレール部材３について、前述したレール部材３同士の接続部におけるラック４の歯のピッチの連続性を考慮しながら、長さ寸法を調整することで、環状に組み立てる案内レール装置２の周方向の全長を調整するようにすればよい。

又、鋼板同士の継ぎ溶接のように、溶接対象物６の溶接個所が１本の線状である場合は、該溶接個所に沿って配列してある各レール部材３のうち、両端に位置する２つのレール部材３における上記溶接個所の末端に対応する側の端部は、単独で上記レール接続兼設置台５に取り付けて、該レール接続兼設置台５を介して上記溶接個所の末端に対応させて設置するようにすればよい。

上記走行台車７のフレーム８は、図１及び図２に示すように、上記案内レール装置２のレール部材３におけるレール接続兼設置台５の取り付け側とは反対側となる一方の平面（側面）に沿って該レール部材３の幅方向に該レール部材３の幅方向両端部よりも両側へ所要寸法突出する位置まで延びる矩形状のプレート部１７と、該プレート部１７における上記レール部材３の幅方向両端部よりも外側に突出する個所から上記レール部材３が位置する側へ直角に或る寸法突出する一対の脚部１８ａ，１８ｂからなる側面形状略コの字形としてある。

上記フレーム８の内側となる上記プレート部１７の他方の平面側で且つ一方の脚部１８ａに近い位置には、上記レール部材３のラック４に噛合するピニオン９が配置してある。上記プレート部１７の一方の平面部には、駆動モータ１０が内向きに取り付けてあり、該プレート部１７に穿設した図示しない貫通孔を挿通させて配置した上記駆動モータ１０の出力軸１０ａに、上記ピニオン９が取り付けてある。

又、上記フレーム８の内側となる上記プレート部１７の他方の平面側で且つ他方の脚部１８ｂに近い位置には、外周面の幅方向中央部に周方向の全長に亘る溝を備えたレールガイドローラ１１を、レール部材３の長手方向に所要間隔を隔てた２個所に配置して、該各レールガイドローラ１１を回転自在に支持するための軸１１ａを、上記他方の脚部１８ｂに保持させてある。これにより、上記ピニオン９を上記レール部材３のラック４に噛合させた状態で、上記レール部材３の他端縁部を、上記各レールガイドローラ１１の外周面の溝に嵌合させることができるようにしてある。したがって、この状態では、上記レール部材３に対し、上記走行台車７が、フレーム８に設けてある上記ピニオン９と２つのレールガイドローラ１１による３点で接するようになることから、走行台車７におけるフレーム８の上記レール部材３の長手方向に対する相対的な傾きを防止できるようにしてある。

上記フレーム８の各脚部１８ａ，１８ｂは、上記ピニオン９における上記レール部材３のラック４との係合位置、及び、上記レールガイドローラ１１における上記レール部材３の他端縁部との嵌合位置よりも、上記レール接続兼設置台５の厚み寸法よりもやや小さい寸法で突出するようにしてある。更に、上記各脚部１８ａ，１８ｂの先端面の部分には、ボールホイール１９が設けてある。これにより、前述したように駆動モータ１０によるピニオン９の回転駆動により、走行台車７を上記案内レール装置２のレール部材３に沿わせて走行させるときに、上記フレーム８の各脚部１８ａ，１８ｂのボールホイール１９を溶接対象物６の表面に接触させるようにすることにより、走行台車７における上記ピニオン９及び各レールガイドローラ１１、更には、該走行台車７における上記自動溶接機１２の取付個所となるプレート部１７を、上記溶接対象物６の表面に対し一定の距離を保持した状態で移動させることができるようにしてある。

ところで、上記のように走行台車７を案内レール装置２のレール部材３の長手方向に沿わせて走行させる際、走行台車７の各レールガイドローラ１１は、外周面に設けてある溝に上記レール部材３の幅方向他端縁部を嵌合させることで、その回転軸方向に沿って上記溶接対象物６より離反する方向に関するレール部材３との相対的な位置ずれを防止することができる。しかし、走行台車７の上記ピニオン９については、その回転軸方向に沿って上記溶接対象物６より離反する方向に関して、上記レール部材３のラック４との相対的な位置ずれを防止する手段を、該ピニオン９自体に備えるようにはなっていない。

そこで、上記フレーム８における一方の脚部１８ａの外側面に、上記ピニオン９の回転軸と平行な方向に貫通するねじ穴２１を備えたブラケット２０を取り付け、該ブラケット２０のねじ穴２１に、所要の長さ寸法を有するねじ軸２２を螺着させて挿通配置すると共に、該ねじ軸２２における上記一方の脚部１８ａの先端寄りと対応する一端部に、溶接対象吸着マグネット２３を一体に取り付けた構成としてある。これにより、溶接対象物６の表面に設置してある案内レール装置２のレール部材３の幅方向の両側に、上記走行台車７におけるピニオン９と、レールガイドローラ１１をそれぞれ接触させた状態とするときには、上記ねじ軸２２の回転操作により上記溶接対象吸着マグネット２３を上記鋼製の溶接対象物６の表面に非接触で近接させて、該溶接対象吸着マグネット２３の磁力により上記溶接対象物６に対する吸着力を発生させるようにすることにより、上記フレーム８における一方の脚部１８ａが、該溶接対象物６の表面から離反したり、上記ピニオン９とレール部材３のラック４との噛み合いが外れる虞が生じないようにしてある。

一方、上記ねじ軸２２の上記とは逆方向への回転操作を行うことにより上記溶接対象吸着マグネット２３を、上記溶接対象物６の表面より離反させることができるため、該溶接対象物６に対する吸着力を弱めることができるようになる。したがって、上記走行台車７を上記案内レール装置２のレール部材３より取り外して撤去を行う際の作業性を高めることができるようにしてある。

更に、上記走行台車７のフレーム８は、図１、図２及び図４に示すように、上記プレート部１７における他方の脚部１８ｂの基端部近傍個所に、該走行台車７を取り付ける上記レール部材３の長手方向に平行に延びるヒンジピン２５を中心に上記他方の脚部１８ａと一体に上記レールガイドローラ１１をピニオン９より離反させる方向へ回動させることができるようにするためのヒンジ部２４を備えた構成としてある。これにより、上記走行台車７を上記案内レール装置２のレール部材３に取り付けるときには、予め、図４に示すように上記フレーム８を、上記ヒンジ部２４にて屈曲させて、上記他方の脚部１８ａと一緒にレールガイドローラ１１をピニオン９より離反する方向へ回動させた状態とすることで、上記ピニオン９を上記レール部材３のラック４に容易に噛合させることができるようにしてある。更に、その後、上記フレーム８のヒンジ部２４を屈曲状態から伸展させることにより、上記他方の脚部１８ｂと一緒にレールガイドローラ１１をピニオン９に近接する方向へ移動させて、該レールガイドローラ１１を上記レール部材３の他端縁部に容易に係止させることができるようにしてある。

なお、図示してないが、上記ヒンジ部２４には、該ヒンジ部２４を伸展させた状態で固定するための固定手段を備えるようにしてあるものとする。

上記走行台車７のフレーム８におけるプレート部１７の一方の平面側には、溶接トーチ位置制御装置１２ａと溶接トーチ１３を備えた自動溶接機１２を取り外し可能に取り付けるようにしてある。

上記自動溶接機１２は上記溶接トーチ１３と、その位置を調整するための溶接トーチ位置制御装置１２ａを備えたものとしてある。又、図示しないが、上記溶接トーチ１３には、溶接電源や、シールドガス及び溶接ワイヤーの供給手段が接続してあるものとする。更に、上記走行台車７の駆動モータ１０と上記自動溶接機１２における溶接トーチ位置制御装置１２ａには、溶接対象物６における溶接個所（溶接線）の位置をティーチングして、倣い溶接を実施させるための制御装置が接続してあるものとする。

以上の構成としてある本発明の自動溶接装置を用いて、溶接対象物６として、たとえば、上下方向に積み重ねて配置した２つの鋼管６（説明の便宜上、上記溶接対象物と同じ符号が付してある）同士を繋ぐ水平円周溶接作業を実施する場合は、先ず、図１に示すように、上記２つの鋼管６のうち、上側に位置する一方の鋼管６における下端部であって、溶接個所となる積み重ねた鋼管６同士の開先中心線２６よりもやや上方となる位置に、図５に示すように、該一方の鋼管６の外周長に対応する数のレール部材３、図では、４つのレール部材３の両端部同士を、上記一方の鋼管６の外周で４つのレール接続兼設置台５を介し順次接続して、該各レール接続兼設置台５同士の間において上記各レール部材３を上記一方の鋼管６の外周面に沿って湾曲させてなる構成の環状の案内レール装置２を製作すると共に、各レール接続兼設置台５に備えたマグネット１６の吸着力により、該製作した案内レール装置２を、上記一方の鋼管６の外周面に設置する。この際、上記案内レール装置２を構成する各レール部材３のラック４が該レール部材３の上側に位置するようにする。又、上記各レール部材３の幅方向の中心線が、上記積み重ねた２つの鋼管６の開先中心線２６（図１参照）と平行になるように配置する。

上記のようにして一方の鋼管６の外周に対して案内レール装置２の設置が終了すると、上記各レール部材３の幅方向中心線が、上記開先中心線２６と平行であるかを確認する。この場合、平行度の誤差は±１ｍｍに収めることが望ましい。

次に、走行台車７を、予めフレーム８のヒンジ部２４を屈曲させてピニオン９とレールガイドローラ１１の間隔を離反させた状態（図４参照）で、ピニオン９を、上記一方の鋼管６の外周に設置してある案内レール装置２のレール部材３のラック４に噛合させてから、上記フレーム８のヒンジ部２４を伸展させるようにして、図１及び図２に示すように、上記ピニオン９とレールガイドローラ１１により、上記レール部材３を該レール部材３の幅方向の両側としての上下両側より挟んで、該走行台車７を、上記案内レール装置２に取り付ける。

次いで、上記走行台車７に設けてある溶接対象吸着マグネット２３を、たとえば、上記一方の鋼管６の外周面より５〜１０ｍｍ程度のクリアランスとなる位置まで近接させて、該溶接対象吸着マグネット２３による上記一方の鋼管６の対する吸着力を作用させ、これにより、上記走行台車７が上部側から上記案内レール装置２より脱落しないようにする。

上記のようにして上記走行台車７の案内レール装置２への取り付けが行われた後、該走行台車７への自動溶接機１２の取り付けを行う。これにより、図６に示すように、本発明の自動溶接装置１が、溶接対象物の曲面である上記鋼管６の外周面に設置されると共に、溶接トーチ１３を備えた上記自動溶接機１２が、走行台車７と一緒に、溶接対象である上記２つの鋼管６同士の周方向に延びる開先中心線２６に平行に設置された上記案内レール装置２、すなわち、上記各鋼管６の外周面と同心の円周上に湾曲状態で設置された上記案内レール装置２に沿って移動できるようになる。

その後は、上記走行台車７を、ピニオン９を上記案内レール装置２の各レール部材３のラック４に噛み合わせながら周方向に移動させると共に、周方向の複数の位置毎に、自動溶接機１２の溶接トーチ１３の位置が、上記積み重ねた鋼管６同士の溶接個所である開先中心線２６に沿って移動するようにティーチングを行う。この際、上記溶接トーチ１３の位置と、開先中心線２６の位置とのずれが±１ｍｍに収まるようにすることが望ましい。

しかる後、図示しない制御装置により、上記走行台車７の駆動モータ１０の駆動による走行台車７と一体の上記自動溶接機１２の案内レール装置２の各レール部材３に沿う円周移動と、上記溶接トーチ１３による周方向の所定位置毎にティーチングされた個所に対する溶接処理を実施させることにより、上記積み重ねた鋼管６同士の突合せ部分の開先について、全周に亘る溶接作業が行われるようになる。

このように、本発明の自動溶接装置によれば、自動溶接機１２を搭載した走行台車７の走行を案内するための案内レール装置２を、可撓性を有する帯板状の複数のレール部材３と、レール部材３の長手方向端部同士を接続するレール接続兼設置台５からなる構成としてあるため、上記各レール部材３を撓ませることで、該各レール部材３を上記溶接対象物である鋼管６の外周面に沿って配置した案内レール装置２を容易に製作することができる。

よって、溶接対象物としての上記鋼管６の径の違いによって、その外周に設置すべき案内レール装置２の周方向の曲率が異なる場合であっても、長手方向に繋ぐ上記レール部材３の数を変更し、各レール部材３の撓み量を変更することで容易に対応することができる。よって、従来、曲率が異なる曲面を有する溶接対象毎に要していた如き専用の曲がり案内レールを不要にすることができる。

しかも、上記レール部材３における台車走行軌道として、走行台車７に設けてあるピニオン９と噛合させるためのラック４は、該レール部材３の幅方向の一端縁に刻設して設けてあるため、上記レール部材３の曲率がどのように変化しても、該ラック４に何ら変更を加える必要を要することなく、全長に亘り上記走行台車７のピニオン９と噛合させることができる。よって、上記レール部材３と、レール接続兼設置台５と、両者を繋ぐ連結用のボルト１４という単純化された構成で、溶接対象物の面の曲率の変化に自在に対応可能な案内レール装置２を構成することができる。

更に、上記レール接続兼設置台５に、溶接対象物としての鋼管６に吸着、固定するためのマグネット１６を一体に設けてあることからも、案内レール装置２を単純化された構成とすることができる。

したがって、上記案内レール装置２の溶接対象物としての鋼管６への設置や、該案内レール装置２の製作のための手間、時間、コストを削減することができる。

なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、レール部材３に設けるラック４は、幅方向のいずれの端縁に設けるようにしてもよい。

レール部材３の片方の端縁に設ける台車走行軌道を、ラック４に代えて、走行台車７側に駆動モータ１０により回転駆動可能に設けた回転駆動体としてのラバータイヤを接触させて走行させる形式の台車走行軌道としてもよい。

レール部材３の長手方向の途中個所と、溶接対象物の表面との間に、該レール部材３と溶接対象物の表面との間隔を保持させるためのスペーサを介装するようにしてもよい。更に、このスペーサを、レール部材に固定する面とその反対側にマグネットを備えた構成として、該スペーサの取付個所でも溶接対象物への吸着、固定を行わせるようにしてもよい。この場合であってもレール接続兼設置台５と隣接するスペーサの間、及び、各スペーサ間で上記レール部材３を撓ませるようにすることで、レール部材３を、溶接対象物の曲面の曲率に応じて曲げた状態で配置させることができる。

溶接対象物は、レール接続兼設置台５をそのマグネット１６により吸着固定することができる鋼部材であれば、鋼管６以外のいかなる鋼部材を溶接対象物とする溶接作業に適用してもよい。

又、溶接対象物６は、表面の曲率が、溶接個所の長手方向の途中で変化するものであってもよく、更には、溶接個所の長手方向の一部あるいは全部が平面の溶接対象物６の溶接に適用してもよい。

自動溶接機１２は、溶接対象物６における溶接個所（溶接線）の位置をティーチングし、ティーチングされた個所に対して倣い溶接を行うものとして一例を示したものであり、これに限定されるものではなく、本発明の自動溶接装置１における走行台車７に取り付ける自動溶接機１２は、たとえば、自動溶接機１２に溶接個所（溶接線）の位置を検出するためのセンサを備えるようにして、自動溶接機１２が自身で溶接個所（溶接線）の位置を自動的に検出しながら溶接を行うことができるようにした形式のものであってもよく、その他、図示した以外のいかなる溶接形式、構成を有する自動溶接機１２を採用するようにしてもよい。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 自動溶接装置
２ 案内レール装置
３ レール部材
４ ラック（台車走行軌道）
５ レール接続兼設置台
６ 鋼管（溶接対象物）
７ 走行台車
９ ピニオン（回転駆動体）
１０ 駆動モータ
１２ 自動溶接機
１５ レール取付面
１６ マグネット
２３ 溶接対象吸着マグネット

Claims (5)

1. 可撓性を有する帯板状とし且つ幅方向の一端縁を全長に亘り台車走行軌道としてなるレール部材を、長手方向にレール接続兼設置台を介し複数接続して製作する案内レール装置と、駆動モータにより回転駆動可能な回転駆動体を備え且つ該回転駆動体を上記案内レール装置におけるレール部材の台車走行軌道に接触させることにより、該案内レール装置のレール部材の長手方向に走行する走行台車と、該走行台車に搭載した自動溶接機を備えてなる構成を有することを特徴とする自動溶接装置。
2. レール部材の台車走行軌道をラックとし、走行台車に駆動モータにより回転駆動可能に備える回転駆動体をピニオンとした請求項１記載の自動溶接装置。
3. 案内レール装置におけるレール部材の接続に、２つのレール部材の長手方向端部を取り付けるためのレール取付面と、溶接対象物に吸着させるためのマグネットを備えたレール接続兼設置台を介して行うようにした請求項１又は２記載の自動溶接装置。
4. 走行台車の所要個所に、溶接対象物に対し非接触で磁力による吸着力を作用させるための溶接対象吸着マグネットを、溶接対象物に近接、離反する方向に移動可能に設けた請求項１、２又は３記載の自動溶接装置。
5. 溶接対象物を上下に積み重ね配置した鋼管とし、該鋼管の外周に、周方向に配列した複数のレール部材を長手方向に順次繋いで環状とした案内レール装置を設置するようにした請求項１、２、３又は４記載の自動溶接装置。

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