JP2018519167A - Ｕリブ溶接装置及びその調節機構 - Google Patents

Abstract

溶接装置の溶接ガンとＵリブの角継ぎ目との相対位置を調節するためのＵリブ溶接装置の調節機構であって、溶接ガン（１）と、溶接中及び／又は溶接後の溶接線の画像を取得する画像取得装置（３）と、画像に基づいて前記溶接ガンの位置を調節するための溶接ガンコントローラ（２）と、上記各部材を設ける移動台（４）とを含む、調節機構である。当該調節機構では、Ｕリブ内部を溶接する際に、溶接ガンが角継ぎ目に位置合わせされていることを保証することによって、内部の溶接線の溶接品質を保証して、Ｕリブとカバープレートとを溶接して堅牢性のより高いＵリブユニットにし、それによって、溶接後のＵリブユニットの耐疲労性を高めることができる。さらに、Ｕリブ溶接装置についても開示している。【選択図】図１

Description

本願は、２０１４年０５月１１日に中国特許庁に提出された、出願番号を２０１５１０２４０１５２．３、発明の名称を「Ｕリブ溶接装置及びその調節機構」とする中国特許出願に基づく優先権を主張するもので、その全部の内容が参照により本願に組み込まれる。

本発明は、溶接技術分野に関し、具体的に、Ｕリブ溶接装置及びその調節機構に関する。

鋼橋桁は、橋梁耐力構造における重要な構成部分で、主に支えを提供し、橋梁が変形しないようにするために用いられる。鋼橋桁は、一般的に頂板、底板などの構造を含み、前記頂板及び底板は、一般的にＵリブと底板を溶接して設けられる。

現在、鋼橋桁のＵリブと底板の間の隅肉溶接線には、いずれも外部片面溶接が用いられている。外部から溶接する際に、設計上求められる溶込み深度に達するため、通常は、Ｕリブ外側で開先加工するか、又は大電流を用いて溶接するが、大電流を用いて溶接すると、溶接中の電流、電圧及び溶接速度の安定度が直接的に溶接品質に影響して、溶接品質を確保することが困難となる。Ｕリブ外側で開先加工しても、加工と組立ての際の開先の大きさ、ルート面、隙間を一致させにくくなり、直接的に溶接品質に影響する。これらの溶接方法では、Ｕリブ内部に不完全溶込み、融合不良、溶接バリがあったり、溶込み深度が要求に沿わなかったりするなどの様々な欠陥をもたらすこともしばしばで、Ｕリブ内部に割れのような欠陥を容易に生じさせて、溶接線の強度にも著しく影響していた。

Ｕリブの溶接線の品質を向上させるため、Ｕリブの溶接線の内部及び外部での両面溶接がその改良の方式となるが、Ｕリブ内部の構造スペースが小さいことから、この溶接方式では、溶接ガンが角継ぎ目に位置合わせされていることを保証することが困難となる。

このため、溶接中に溶接ガンがＵリブ内部の角継ぎ目に位置合わせされていることを保証することによって溶接品質を保証することができるＵリブ溶接装置の調節機構を設計することが、当業者にとって現在解決を急ぐべき技術的課題となっている。

本発明は、溶接中に溶接ガンがＵリブ内部の角継ぎ目に位置合わせされていることを保証することによって溶接品質を保証することができるＵリブ溶接装置の調節機構を提供することを目的とする。また、本発明は、Ｕリブ溶接装置を提供することをもう一つの目的とする。

上記の技術的目的を実現するため、本発明は、溶接装置の溶接ガンとＵリブの角継ぎ目との相対位置を調節するためのＵリブ溶接装置の調節機構であって、溶接ガンと、溶接中及び／又は溶接後の溶接線の画像を取得する画像取得装置と、前記画像に基づいて前記溶接ガンの位置を調節するための溶接ガンコントローラと、上記各部材を設ける移動台とを含む、調節機構を提供する。

任意選択的に、前記溶接ガンコントローラは、前記溶接ガンのヘッド部をクランプするクランプ機構と、前記クランプ機構の角度を調節して前記ヘッド部の位置を変えることができる角度調節機構とを含む。

任意選択的に、前記クランプ機構は、固定ブロックと、締付ブロックと、連結部材とを含み、前記固定ブロックと前記締付ブロックの結合面にクランプ溝を有し、前記連結部材が両者に連結される際に前記クランプ溝の大きさを変えることができる。

任意選択的に、前記クランプ溝の片側において、前記固定ブロックと前記締付ブロックの端部がヒンジ連結され、前記クランプ溝のもう片側において、前記固定ブロックと前記締付ブロックがいずれも取付孔を有し、前記連結部材と前記取付孔がフィットして前記クランプ溝の大きさを変えることができる。

任意選択的に、前記クランプ溝の両側において、前記固定ブロックと前記締付ブロックのいずれもがそれぞれ取付孔を有し、２つの前記連結部材がそれぞれ両側の取付孔にフィットする。

任意選択的に、２つの前記画像取得装置を含み、１つの前記画像取得装置が、溶接中の画像を取得して、もう１つの前記画像取得装置が、溶接後の溶接線の画像を取得する。

任意選択的に、１つの前記画像取得装置と、角度転換構造とを含み、前記画像取得装置が、溶接中の画像と溶接後の溶接線の画像とをそれぞれ取得することができるように、前記角度転換構造が前記画像取得装置の角度を切換可能である。

任意選択的に、前記調節機構は、さらに角継ぎ目追跡機構を含み、前記溶接ガンが溶接する際の移動方向において、前記角継ぎ目追跡機構が前記溶接ガンの前端に位置し、前記角継ぎ目追跡機構が追跡ヘッドを有して、前記移動台が移動する際に、前記追跡ヘッドが常に角継ぎ目に沿って移動し、前記角継ぎ目追跡機構が前記追跡ヘッドの軌跡に基づいて前記溶接ガンの位置を調節する。

任意選択的に、前記角継ぎ目追跡機構は、さらに揺動軸と、弾性部材とを含み、前記追跡ヘッドが前記揺動軸の端部に位置し、前記揺動軸の端部の前記追跡ヘッドが前記角継ぎ目を常に押さえるように、前記弾性部材の一端が前記揺動軸に連結されて、もう一端が前記移動台に連結される。

本発明は、さらに、Ｕリブ内部から角継ぎ目を溶接するＵリブ溶接装置であって、上記のいずれか一項に記載の調節機構を含む、Ｕリブ溶接装置を提供する。

本発明で提供するＵリブ溶接装置の調節機構は、溶接装置の溶接ガンとＵリブの角継ぎ目との相対位置を調節するために用いられ、溶接ガンと、溶接ガンコントローラと、画像取得装置と、上記各部材を設ける移動台とを含み、画像取得装置が、溶接中及び／又は溶接後の溶接線の画像を取得して、溶接ガンコントローラが、画像に基づいて前記溶接ガンの位置を調節するために用いられる。

Ｕリブ溶接装置が作動する際には、溶接ガンがＵリブ内部に進入してＵリブ内部の角継ぎ目を溶接し、溶接中、画像取得装置が溶接ガンのヘッド部の近傍に設けられ、溶接中の画像及び／又は溶接後の溶接線の画像を取得することによって、上記画像に基づいて溶接ガンの位置の適否を解析することができ、不適切であれば、溶接ガンコントローラによって溶接ガンの位置を調節することによって、溶接ガンが角継ぎ目に位置合わせされていることを保証し、それによって、溶接機構の溶接品質を保証することができる。

当該調節機構では、Ｕリブ内部を溶接する際に、溶接ガンと角継ぎ目の相対位置を調節することによって、内部の溶接線の溶接品質を保証して、Ｕリブとカバープレートとを溶接して堅牢性のより高いＵリブユニットにし、それによって、溶接後のＵリブユニットの耐疲労性を高めることができる。

本発明は、さらに、上記調節機構を含むＵリブ溶接装置も提供するが、調節機構が上記の技術的効果を有するので、当該Ｕリブ溶接装置もそれ相応の技術的効果を有する。

図面は、本発明をさらに一層理解するために提供され、かつ、明細書の一部を構成して、以下の具体的な実施形態とともに本発明を解釈するためのものであるが、本発明に対する限定を意図するものではない。

本発明で提供するＵリブ溶接装置の調節機構の一つの具体的な実施形態における構造模式図である。 図１に示す調節機構の局部拡大模式図である。 本発明で提供するＵリブ溶接装置の調節機構のもう一つの具体的な実施形態における構造模式図である。

以下、図面と関連付けて本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。ここに記載した具体的な実施形態は、本発明を説明し解釈するためのものにすぎず、本発明を限定するためのものではないと理解されるべきである。

図１及び図２を参照されたい。図１は、本発明で提供するＵリブ溶接装置の調節機構の一つの具体的な実施形態における構造模式図であり、図２は、図１に示す調節機構の局部拡大模式図である。

本発明は、溶接装置の溶接ガンとＵリブの角継ぎ目との相対位置を調節するためのＵリブ溶接装置の調節機構であって、溶接ガン１と、溶接中及び／又は溶接後の溶接線の画像を取得する画像取得装置３と、画像に基づいて溶接ガン１の位置を調節するための溶接ガンコントローラ２と、上記各部材を設ける移動台４とを含む、調節機構を提供する。

Ｕリブと底板とを溶接してＵリブユニットにする過程においては、溶接品質を向上させるため、Ｕリブの内外両面で角継ぎ目を溶接することが改良手段となるが、当該調節機構は、Ｕリブ内部に進入する溶接装置に用いられる。

Ｕリブ溶接装置が作動する際には、溶接ガン１がＵリブ内部に進入してＵリブ内部の角継ぎ目を溶接し、溶接中、画像取得装置３が溶接ガン１のヘッド部の近傍に設けられて、溶接中の画像及び／又は溶接後の溶接線の画像を取得して、上記画像に基づいて溶接ガン１の位置の適否を解析し、不適切であれば、溶接ガンコントローラ２によって溶接ガン１の位置を調節することによって、溶接ガン１と角継ぎ目の相対位置を確保し、それによって、当該溶接装置によって溶接されるＵリブ内部の溶接線の溶接品質を保証することができる。

当該調節機構では、溶接装置でＵリブ内部を溶接する際に、溶接ガン１と角継ぎ目の相対位置を調節することによって、内部の溶接線の溶接品質を保証して、Ｕリブとカバープレートとを溶接して堅牢性のより高いＵリブユニットにし、それによって、溶接後のＵリブユニットの耐疲労性を高めることができる。

具体的に、溶接ガンコントローラ２に、溶接ガン１のヘッド部をクランプするクランプ機構２１と、クランプ機構２１の角度を調節して溶接ガン１のヘッド部の位置を変えることができる角度調節機構２４とが含まれるようにする。

溶接ガン１をクランプ機構２１によって固定して、図２に示すように、溶接ガン１のヘッド部が移動台４の外側を向くようにして、移動台４がＵリブ内部を移動する際に、溶接ガン１のヘッド部がＵリブと底板の角継ぎ目の箇所に位置合わせされるようにする。角度調節機構２４でクランプ機構２１の角度を調節した上で溶接ガン１の姿勢を調節することができ、溶接ガン１の角度を調節することによって、溶接ガン１が最良の角度及び位置で角継ぎ目を溶接するようにし、より優れた溶接効果を得ることができる。角度調節機構２４には、ロッキングバーを設けてもよく、ロッキングバーが回動することによって、クランプ機構２１の角度を調節することができる。

角度調節機構２４を回転軸によって取り付けると、回転軸の回動によってクランプ機構２１の角度を調節することができるが、具体的に、角度調節機構２４は、回転軸の端部にそのまま取り付けてもよく、連結部材を介して回転軸の端部に連結してもよい。回転軸が回動する際に、角度調節機構２４の作動を制御して、溶接ガン１のヘッド部にそれ相応の揺動をさせることができる。

当該溶接ガンコントローラ２には、さらに、回転軸の回動を制御可能な調節つまみを設けてもよい。調節つまみは、単独で設けて、調節つまみを操作することによって回転軸の回動を制御可能とした上で溶接ガン１のヘッド部の揺動を制御するようにしてもよい。また、調節つまみは、画像取得装置３のディスプレイとともに設けてもよく、操作者が溶接状況を観察しながら調節つまみを操作するようにして、工員の操作をしやすくしてもよい。

さらに具体的な実施形態において、クランプ機構２１に、固定ブロック２２と、締付ブロック２３と、連結部材とが含まれ、固定ブロック２２と締付ブロック２３の結合面にクランプ溝を有し、連結部材が両者に連結される際にクランプ溝の大きさを変えることができるようにする。

図２を参照されたい。図２中には、連結部材を示しておらず、図２中では、クランプ機構２１の一つの実施形態でしかないが、その中で、固定ブロック２２を角度調節機構２４に固定して、締付ブロック２３を固定ブロック２２とフィットさせ、溶接ガン１をクランプして、さらに連結部材によって締め付け、溶接ガン１をきつくクランプする。具体的に、クランプ機構には、複数種の形態があってもよい。

一つの具体的な実施形態では、クランプ溝の片側において、固定ブロック２２と締付ブロック２３の端部をヒンジ連結して、クランプ溝のもう片側において、固定ブロック２２と締付ブロック２３がいずれも取付孔を有し、連結部材と取付孔がフィットしてクランプ溝の大きさを変えることができるようにする。

溶接ガン１をクランプする際には、連結部材を取り外して、先に締付ブロック２３を回転させて、クランプ溝を開き、溶接ガン１をクランプ溝に入れる。締付ブロック２３をさらに回転させて、溶接ガン１をクランプして、連結部材を両者の取付孔とフィットさせ、溶接ガン１をきつくクランプする。

もう一つの具体的な実施形態では、クランプ溝の両側において、固定ブロック２２と締付ブロック２３のいずれもがそれぞれ取付孔を有し、２つの連結部材がそれぞれ両側の取付孔にフィットするようにする。

図２を参照されたい。溶接ガン１をクランプする際には、連結部材を取り外した後、先に締付ブロック２３を外して、溶接ガン１を固定ブロック２２の溝に入れる。さらに、締付ブロック２３と固定ブロック２２をフィットさせて、連結部材を締付溝の両側の取付孔とそれぞれフィットさせ、溶接ガン１をきつくクランプする。

上記の各実施形態において、２つの画像取得装置３を含み、１つの画像取得装置３が、溶接中の画像を取得して、もう１つの画像取得装置３が、溶接後の溶接線の画像を取得するようにする。

１つの画像取得装置３が取得した溶接中の画像及び／又は動画に基づいて、作業者は、溶接ガンコントローラ２によって溶接ガン１の位置及び状態をリアルタイムで調節して、溶接不良が発生しないようにし、より優れた溶接効果を得ることができる。もう一つの画像取得装置３が取得した画像及び／又は動画に基づいて、作業者は、溶接線の溶接効果を評価して、溶接ガン１の位置を調節するか否かを溶接状況に応じて決めることができる。

上記の各実施形態において、１つの画像取得装置３と、角度転換構造とを含み、画像取得装置３が、溶接中の画像と溶接後の溶接線の画像とをそれぞれ取得することができるように、角度転換構造が画像取得装置の角度を切換可能であるようにする。

角度転換構造を画像取得装置３の角度の切換えに用い、画像取得装置３が、第１の状態で、溶接ガン１がＵリブの角継ぎ目の箇所を溶接する際の画像及び／又は動画を取得し、また、第２の状態で、Ｕリブの溶接済の溶接線の画像及び／又は動画を取得するようにする。画像取得装置３は、これらの２つの画像を交互に表示することができ、溶接過程と溶接後の溶接線とに基づいて溶接ガンコントローラ４によって溶接ガン１の位置を調節する。

画像取得装置３が取得した画像に基づいて、作業者は、溶接ガン１のその時点の溶接姿勢を判断して、溶接ガン１の溶接姿勢を調節することが必要なとき、溶接ガンコントローラ２によって調節することができる。

図３を参照されたい。図３は、本発明で提供するＵリブ溶接装置の調節機構のもう一つの具体的な実施形態における構造模式図である。ただし、図３中には、画像取得装置３を示していない。

上記の各実施形態において、調節機構は、さらに角継ぎ目追跡機構５を含み、溶接ガン１が溶接する際の移動方向において、角継ぎ目追跡機構５が溶接ガン１の前側に位置し、角継ぎ目追跡機構５が追跡ヘッド５１を有して、移動台４が移動する際に、追跡ヘッド５１が常に角継ぎ目に沿って移動し、角継ぎ目追跡機構５が追跡ヘッド５１の軌跡に基づいて溶接ガン１の位置を調節するようにする。

溶接中、角継ぎ目追跡機構５の追跡ヘッド５１がまず角継ぎ目に沿って移動してから、溶接ガン１が角継ぎ目を溶接するようにする。追跡ヘッド３３は、先に角継ぎ目の位置を追跡して、その後、角継ぎ目の位置に応じて溶接ガン１の位置を調節するので、溶接ガン１が常に角継ぎ目に位置合わせされていることが保証され、溶接機構の溶接品質が保証される。

具体的に、角継ぎ目追跡機構５と溶接ガンコントローラ２は、組み合わせて使用してもよく、溶接の開始前に、溶接ワイヤが溶接位置に位置合わせされるように、まず溶接ガンコントローラ２によって溶接ガン１の位置及び角度を手動調節する。溶接の開始後は、角継ぎ目追跡機構５により溶接ガン１の角度を自動追跡・自動調節する。また、溶接中、角継ぎ目追跡機構５にズレが発生したら、溶接ガンコントローラによって人為的に溶接ガン１を調節して、溶接品質を保証することができる。

さらに好ましい実施形態において、角継ぎ目追跡機構５に、さらに揺動軸５２と、弾性部材５３とが含まれ、追跡ヘッド５１が揺動軸５２の端部に位置し、揺動軸５２の端部の追跡ヘッド５１が角継ぎ目を常に押さえるように、弾性部材５３の一端が揺動軸５２に連結されて、もう一端が移動台４に連結されるようにする。

弾性部材５３を移動台４及び揺動軸５２に連結させて、揺動軸５２が外に揺動する傾向を有するようにして、追跡ヘッド５１が常にＵリブの縁に当接して、Ｕリブの縁と底板とで角継ぎ目を形成させ、角継ぎ目を押さえるようにする。Ｕリブの縁の形状又は位置が変化すると、角継ぎ目の位置にも変化を生じるが、弾性部材５３によって、揺動軸５２が角継ぎ目の位置の変化に応じてそれ相応に揺動を調節するようにして、追跡ヘッド５１が常にＵリブの縁と接触を保つことができるので、追跡ヘッド51が常に角継ぎ目に沿って移動可能であることが保証される。

角継ぎ目追跡機構５は、連結部材３４を設けることによって、溶接ガン１のヘッド部と揺動軸５２が同期作動するようにできる。追跡ヘッド５１が角継ぎ目に沿って移動する際に、追跡ヘッド５１が角継ぎ目の位置に応じて揺動軸５２をそれ相応に揺動させるとともに、溶接ガン１のヘッド部もそれ相応に揺動するように動かされるので、溶接ガン１のヘッド部が角継ぎ目に位置合わせされていることが保証される。

上記Ｕリブ溶接装置の調節機構のほかにも、本発明は、さらに、Ｕリブ内部から角継ぎ目を溶接するＵリブ溶接装置であって、上記の各実施形態に記載の調節機構を含む、ＵＶリブ溶接装置を提供する。

調節機構が上記の技術的効果を有するので、当該Ｕリブ溶接装置もそれ相応の技術的効果を有する。当該Ｕリブ溶接装置のその他の構造については、本明細書ではこれ以上の説明を省略するので、先行技術を参照されたい。

以上の実施形態は、本発明の原理を説明するために用いた例示的な実施形態にすぎないが、本発明は、これに限定されるものでないと理解される。当業者にとっては、本発明の趣旨及び実質から逸脱しない事情の下で、様々な変形や改良をすることができ、これらの変形や改良も本発明の保護範囲とみなされるものである。

図１から図３中の図面の符号と部材の名称との間の対応関係は、次の通りである。

溶接ガン１、溶接ガンコントローラ２、クランプ機構２１、固定ブロック２２、締付ブロック２３、角度調節機構２４、画像取得装置３、移動台４、角継ぎ目追跡機構５、追跡ヘッド５１、揺動軸５２、弾性部材５３。

Claims (10)

1. 溶接装置の溶接ガンとＵリブの角継ぎ目との相対位置を調節するためのＵリブ溶接装置の調節機構であって、溶接ガン（１）と、溶接中及び／又は溶接後の溶接線の画像を取得する画像取得装置（３）と、前記画像に基づいて前記溶接ガン（１）の位置を調節するための溶接ガンコントローラ（２）と、上記各部材を設ける移動台（４）とを含むことを特徴とするＵリブ溶接装置の調節機構。
2. 前記溶接ガンコントローラ（２）が、前記溶接ガン（１）のヘッド部をクランプするクランプ機構（２１）と、前記クランプ機構（２１）の角度を調節して前記ヘッド部の位置を変えることができる角度調節機構（２４）とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のＵリブ溶接装置の調節機構。
3. 前記クランプ機構（２１）が、固定ブロック（２２）と、締付ブロック（２３）と、連結部材とを含み、前記固定ブロック（２２）と前記締付ブロック（２３）の結合面にクランプ溝を有し、前記連結部材が両者に連結される際に前記クランプ溝の大きさを変えることができることを特徴とする、請求項２に記載のＵリブ溶接装置の調節機構。
4. 前記クランプ溝の片側において、前記固定ブロック（２２）と前記締付ブロック（２３）の端部がヒンジ連結され、前記クランプ溝のもう片側において、前記固定ブロック（２２）と前記締付ブロック（２３）がいずれも取付孔を有し、前記連結部材と前記取付孔がフィットして前記クランプ溝の大きさを変えることができることを特徴とする、請求項３に記載のＵリブ溶接装置の調節機構。
5. 前記クランプ溝の両側において、前記固定ブロック（２２）と前記締付ブロック（２３）のいずれもがそれぞれ取付孔を有し、２つの前記連結部材がそれぞれ両側の取付孔にフィットすることを特徴とする、請求項３に記載のＵリブ溶接装置の調節機構。
6. ２つの前記画像取得装置（３）を含み、１つの前記画像取得装置（３）が、溶接中の画像を取得して、もう１つの前記画像取得装置（３）が、溶接後の溶接線の画像を取得することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のＵリブ溶接装置の調節機構。
7. １つの前記画像取得装置（３）と、角度転換構造とを含み、前記画像取得装置（３）が、溶接中の画像と溶接後の溶接線の画像とをそれぞれ取得することができるように、前記角度転換構造が前記画像取得装置の角度を切換可能であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のＵリブ溶接装置の調節機構。
8. 前記調節機構が、角継ぎ目追跡機構（５）をさらに含み、前記溶接ガン（１）が溶接する際の移動方向において、前記角継ぎ目追跡機構（５）が前記溶接ガン（１）の前端に位置し、前記角継ぎ目追跡機構（５）が追跡ヘッド（５１）を有して、前記移動台（４）が移動する際に、前記追跡ヘッド（５１）が常に角継ぎ目に沿って移動し、前記角継ぎ目追跡機構（５）が前記追跡ヘッド（５１）の軌跡に基づいて前記溶接ガン（１）の位置を調節することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のＵリブ溶接装置の調節機構。
9. 前記角継ぎ目追跡機構（５）が、揺動軸（５２）と、弾性部材（５３）とをさらに含み、前記追跡ヘッド（５１）が前記揺動軸（５２）の端部に位置し、前記揺動軸（５２）の端部の前記追跡ヘッド（５１）が前記角継ぎ目を常に押さえるように、前記弾性部材（５３）の一端が前記揺動軸（５２）に連結されて、もう一端が前記移動台（４）に連結されることを特徴とする、請求項８に記載のＵリブ溶接装置の調節機構。
10. Ｕリブ内部から角継ぎ目を溶接するＵリブ溶接装置であって、請求項１から９のいずれか一項に記載の調節機構を含むことを特徴とするＵリブ溶接装置。

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