JP2022030117A - 隅肉溶接台車 - Google Patents

Abstract

【課題】炊き残しを生じさせることなく入隅における隅肉溶接を行うことができ、その結果、作業効率を高めることが可能である隅肉溶接台車を提供する。【解決手段】隅肉溶接台車１は、一方の被溶接材Ｗ１に他方の被溶接材Ｗ２を隅肉溶接により接合する隅肉溶接台車であって、一方の被溶接材Ｗ１上において溶接トーチＴを搭載してセットされる台車本体２と、台車駆動装置と、倣い走行装置４と、トーチ支持装置５と、台車本体２の前後端にそれぞれ配置されて後述のように他方の被溶接材Ｗ２に沿って倣い走行する台車本体２をこの台車本体２の進行を妨げる壁近傍で停止させるリミットスイッチ６，６と、制御部を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、溶接トーチを搭載して隅肉溶接を行う隅肉溶接台車に係り、特に台車の進行が壁に妨げられる入隅の隅肉溶接に好適な隅肉溶接台車に関するものである。

従来、上記したような隅肉溶接に用いられる溶接台車としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。

この溶接台車は、前後端に４個の走行車輪を配置した台車本体と、この台車本体の前後端間に配置されたトーチ支持部を備えている。溶接トーチは、トーチ支持部によって先端が台車本体の側面がわで且つ斜め下方に向くようにして支持されており、この溶接トーチの傾斜角度は調整可能となっている。

特開2006-026668号公報

ところが、上記した従来の溶接台車において、台車本体の側面がわで且つ斜め下方に向けた状態で支持する溶接トーチの傾斜角度を調節することはできるものの、台車本体の前後方向には位置調整を行うことができないので、台車の進行が壁に妨げられる入隅において隅肉溶接を行う場合には、台車本体の進行方向側端部と台車本体上の溶接トーチとの間の距離分だけ、この溶接台車で溶接を行い得ない部分（いわゆる炊き残し）が生じてしまう。

つまり、この溶接台車で溶接を行い得ない部分の溶接は、人手を借りて行わなくてはならず作業効率を高めることができないという問題があり、この問題を解決することが従来の課題となっていた。

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、炊き残しを生じさせることなく入隅における隅肉溶接を行うことができ、その結果、作業効率を高めることが可能である隅肉溶接台車を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様は、一方の被溶接材に他方の被溶接材を隅肉溶接により接合する隅肉溶接台車であって、前記一方の被溶接材上に位置する台車本体と、溶接トーチと、前記台車本体を前後左右に移動させると共に旋回させる台車駆動装置と、前記台車駆動装置により前後方向に移動する前記台車本体を前記他方の被溶接材に沿って倣い走行させる倣い走行装置と、前記台車本体の左右の一方に位置する前記一方の被溶接材及び前記他方の被溶接材の間の溶接ラインに先端を向けた状態の前記溶接トーチを該台車本体の左右方向に往復移動可能に支持するトーチ支持装置と、前記トーチ支持装置により前記溶接トーチが支持されている前記台車本体の前記他方の被溶接材に対する距離及び姿勢を検出する距離姿勢検出手段と、前記他方の被溶接材に沿って倣い走行する前記台車本体を該台車本体の進行を妨げる壁近傍で停止させる壁検出手段と、前記台車駆動装置及び前記倣い走行装置により前記他方の被溶接材に沿って倣い走行する前記台車本体が前記壁検出手段によって前記壁近傍で停止した時点において、前記一方の被溶接材及び前記他方の被溶接材の間の溶接ラインと前記壁との交点に前記溶接トーチの先端を向けるべく前記台車駆動装置を動作させて前記台車本体を旋回させると共に、該台車本体の旋回に伴って前記距離姿勢検出手段で検出される前記台車本体の前記壁に対する距離及び姿勢の変化に基づいて、前記溶接トーチの先端と前記溶接ラインとの距離を所定量に保つべく前記トーチ支持装置を動作させて前記溶接トーチを移動させる制御部を備えている構成としている。

本発明の第２の態様において、前記台車駆動装置は、前記台車本体に一つずつ搭載されて互いに独立して動作する左側駆動源及び右側駆動源と、前記台車本体の左右に一つずつ配置された左側走行車輪及び右側走行車輪と、前記左側走行車輪に対して前記左側駆動源からの駆動力を伝達する左側駆動力伝達機構と、前記右側走行車輪に対して前記右側駆動源からの駆動力を伝達する右側駆動力伝達機構とが備えられている構成とする。

本発明の第３の態様において、前記倣い走行装置は、先端にローラを有する一対のアームと、前記一対のアームの先端側を前記溶接トーチと同じ方向に突き出させた状態で進退可能に支持するアーム支持機構を備え、前記アーム及び前記アーム支持機構のいずれか一方に前記距離姿勢検出手段が組み込まれている構成とする。

本発明に係る隅肉溶接台車では、進行が壁に妨げられる入隅において一方の被溶接材に他方の被溶接材を隅肉溶接により接合する場合、一方の被溶接材上に台車本体を置いて一方の被溶接材及び他方の被溶接材の間の溶接ラインに対して溶接トーチによる溶接を開始すると、台車駆動装置により台車本体が前後方向に移動して、倣い走行装置による他方の被溶接材に沿った倣い走行を開始する。

そして、隅肉溶接中において、台車本体の進行を妨げる壁への接近を壁検出手段が検出すると、台車駆動装置の動作停止により台車本体が対向壁近傍で停止する。

この後、制御部からの指令による台車駆動装置の動作により、溶接ラインと壁との交点に溶接トーチの先端が向くように台車本体が旋回を行う。この台車本体の旋回に伴って、距離姿勢検出手段で検出される他方の被溶接材に対する台車本体の距離及び姿勢の変化に基づいて、制御部からの指令によりトーチ支持装置が動作して、溶接トーチの先端の溶接ラインに対する距離が所定量に保たれるように溶接トーチが移動する。

つまり、進行が壁に妨げられる入隅の隅肉溶接を行う場合において、台車本体が壁に行く手を遮られたとしても、溶接トーチの先端の溶接ラインに対する距離を所定量に保ちつつ台車本体が旋回するので、従来行い得なかった台車本体の進行方向側端部と台車本体上の溶接トーチとの間の部分も、いわゆる炊き残しなく溶接し得ることとなる。

したがって、人手を借りて炊き残し部分の処理を行わなくて済む分だけ、作業効率を高め得ることとなる。

本発明に係る隅肉溶接台車において、炊き残しを生じさせることなく入隅における隅肉溶接を行うことができ、その結果、作業効率を高めることが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明の一実施形態に係る隅肉溶接台車の隅肉接時の平面説明図である。 図１に示した隅肉溶接台車の背面説明図である。 図１に示した隅肉溶接台車の側面説明図である。

以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１～図３は、本発明の一実施形態による隅肉溶接台車を示しており、図１及び図３において、矢印方向の動作を前進とし、矢印とは反対方向の動作を後退とする。

図１～図３に示すように、この隅肉溶接台車１は、一方の被溶接材Ｗ１に他方の被溶接材Ｗ２を隅肉溶接により接合する隅肉溶接台車であって、一方の被溶接材Ｗ１上において溶接トーチＴを搭載してセットされる台車本体２と、台車駆動装置３と、倣い走行装置４と、トーチ支持装置５と、台車本体２の前後端にそれぞれ配置されて後述のように他方の被溶接材Ｗ２に沿って倣い走行する台車本体２をこの台車本体２の進行を妨げる壁Ｗ３近傍で停止させるリミットスイッチ６，６と、制御部７を備えている。

台車駆動装置３は、台車本体２に一つずつ搭載されて互いに独立して動作する左側モータ（左側駆動源）３１Ｌ及び右側モータ（右側駆動源）３１Ｒと、台車本体２の左右に一つずつ配置された左側走行車輪３２Ｌ及び右側走行車輪３２Ｒを備えている。
この台車駆動装置３において、左右の走行車輪３２Ｌ，３２Ｒに対しては、いずれも同じ構成を成す駆動力伝達機構３３を介して左右のモータ３１Ｌ，３１Ｒからの駆動力を伝達するようになっている。

この場合、駆動力伝達機構３３は、左側モータ３１Ｌ（或いは右側モータ３１Ｒ）の出力軸に装着された出力歯車３３ａと、左側走行車輪３２Ｌ（或いは右側走行車輪３２Ｒ）の車軸に装着した入力歯車３３ｂとの間にチェーン３３ｃを掛け渡して成っている。

つまり、この台車駆動装置３では、左側モータ３１Ｌ及び右側モータ３１Ｒの各回転速度や回転方向を適宜変えた駆動力を左側走行車輪３２Ｌ及び右側走行車輪３２Ｒに対して駆動力伝達機構３３を介して伝達することで、台車本体２を前後左右に移動させると共に旋回させることができるようになっている。

この際、左側走行車輪３２Ｌ及び右側走行車輪３２Ｒの各前後には、台車本体２の前後方向への走行時における転倒を防ぐための補助車輪３４，３４が配置されている。なお、旋回時における台車本体２の動作を阻害しないようにするために、補助車輪３４，３４と一方の被溶接材Ｗ１との間には、０．５ｍｍ程度の隙間ができるようにしてある。つまり、補助車輪３４，３４は、一方の被溶接材Ｗ１に対して、つかず離れず軽く接触するようになっている。

倣い走行装置４は、台車駆動装置３により前後方向に移動する台車本体２を他方の被溶接材Ｗ２に沿って走行させる装置であり、台車本体２上において他方の被溶接材Ｗ２を向く溶接トーチＴを間にして前後にそれぞれ配置された２組のアクチュエータユニット４０，４０から成っている。

このアクチュエータユニット４０は、台車本体２上に搭載されたアクチュエータ４１と、このアクチュエータ４１のプッシュプルロッド４２の先端にＬ字ホルダ４３を介して回転自在に支持される水平倣いローラ４４を備えている。水平倣いローラ４４は、台車本体２の側面から突き出た状態で支持されており、アクチュエータ４１の動作により他方の被溶接材Ｗ２に対して進退するものとなっている。

この実施形態において、アクチュエータ４１のプッシュプルロッド４２の先端及びＬ字ホルダ４３間には、距離姿勢検出手段としての距離姿勢検出センサ４５が介在させてある。

つまり、この倣い走行装置４は、一対のアクチュエータユニット４０，４０の各水平倣いローラ４４，４４を他方の被溶接材Ｗ２に当接させて、台車本体２を他方の被溶接材Ｗ２に沿って走行させる機能を有しているほかに、水平倣いローラ４４，４４をアクチュエータ４１，４１の動作により他方の被溶接材Ｗ２や対向壁Ｗ３に対して同時或いは個々に接触離間させて、台車本体２の他方の被溶接材Ｗ２や対向壁Ｗ３に対する距離及び姿勢を検出する機能を有している。

トーチ支持装置５は、台車本体２の走行方向と直交する方向（図２左右方向）に沿って台車本体２上に配置されたレール５１と、このレール５１上を往復移動可能なスライダ５２と、台車本体２上に配置されてスライダ５２をレール５１上で往復移動させるウィービングモータ５３と、スライダ５２に連結されたトーチクランプ５４を有している。溶接トーチＴは、その先端Ｔａを被溶接材Ｗ１，Ｗ２間の溶接ラインＬ側（図２左側）で且つ下方に向けた状態でトーチクランプ５４により斜めに支持される。

溶接トーチＴを支持するトーチクランプ５４の上下方向の位置は、水平ノブ５５の回動操作によって調整が可能となっており、これにより、溶接トーチＴの溶接ラインＬに対する上下方向のセンタ出しが行えるようになっている。

また、スライダ５２の台車本体２の走行方向と直交する方向の位置は、ボルト５６の回動操作によって調整が可能となっており、トーチクランプ５４に支持された溶接トーチＴの溶接ラインＬに対する距離の調整が行えるようになっている。

制御部７は台車本体２上に搭載されており、この制御部７は、倣い走行装置４のアクチュエータユニット４０に組み込まれた距離姿勢検出手段としての距離姿勢検出センサ４５及び台車本体２に配置された壁検出手段としてのリミットスイッチ６，６からの検出信号を取得して、台車駆動装置３及びトーチ支持装置５の各動作をコントロールするようになっている。

具体的には、この制御部７において、リミットスイッチ６からの検出信号を受けて台車本体２が対向壁Ｗ３近傍で停止した時点で、台車駆動装置３の左右両側のモータ３１Ｌ，３１Ｒの各回転速度及び回転方向を適宜変えた駆動力を左右両側の走行車輪３２Ｌ，３２Ｒにそれぞれ伝達して、台車本体２を旋回させるようにコントロールする。

また、この制御部７では、台車本体２の旋回に伴って倣い走行装置４のアクチュエータユニット４０に組み込まれた距離姿勢検出センサ４５で検出される台車本体２の対向壁Ｗ３に対する距離及び姿勢の変化に基づいて、トーチ支持装置５を動作させて溶接トーチＴを移動させることで、溶接トーチＴの先端Ｔａと被溶接材Ｗ１，Ｗ２間の溶接ラインＬとの距離を所定量に保つようにコントロールする。

このような構成を成す隅肉溶接台車１では、被溶接材Ｗ１，Ｗ２間の入隅における隅肉溶接を行うに際して、溶接トーチＴを搭載した台車本体２を一方の被溶接材Ｗ１上に載置する。

この際、ボルト５６を回動操作することでスライダ５２の台車本体２に対する位置調整を行うと共に、水平ノブ５５を回動操作することで溶接トーチＴを支持するトーチクランプ５４の上下方向の位置調整を行う。

この台車本体２上における調整の後、まず、図示しない電源をオンにする。
次いで、同じく制御部７の図示しないセットボタンをオン操作することで、トーチ支持装置５のウィービングモータ５３により溶接トーチＴを進退させて、台車本体２からの所定の突き出し量となった位置で固定する。

このウィービングモータ５３の動作とともに、倣い走行装置４のアクチュエータ４１，４１の動作により２個の水平倣いローラ４４，４４（距離姿勢検出センサ４５，４５）をそれぞれ必要量だけ突き出させる。

このように基準調整した溶接台車２を一方の被溶接材Ｗ１上のセット位置、すなわち、２個の水平倣いローラ４４，４４のうちの少なくとも１個の水平倣いローラ４４が他方の被溶接材Ｗ２の壁面に軽く触れる位置に置く。

この状態において、制御部７の図示しない運転ボタンをオン操作すると、台車駆動装置３の左右両側のモータ３１Ｌ，３１Ｒがそれぞれ作動して、互いに異なる回転速度及び回転方向が駆動力伝達機構３３を介して左右両側の走行車輪３２Ｌ，３２Ｒに伝達され、これにより、セット位置にある台車本体２が他方の被溶接材Ｗ２の壁面に対して幅寄せを行う。

この台車本体２の幅寄せによって、２個の水平倣いローラ４４，４４の双方が被溶接材Ｗ２の壁面に所定圧力で接触したことを距離姿勢検出センサ４５，４５が検出することで、台車本体２の前後軸が溶接ラインＬの方向に合致していることを制御部７が認識し、台車本体２の幅寄せ動作が停止する（図１中央の状態）。

この後、制御部７からの指令によって、台車駆動装置３の左右両側のモータ３１Ｌ，３１Ｒがそれぞれ作動して、同じ回転速度及び同じ回転方向の駆動力が駆動力伝達機構３３を介して左右両側の走行車輪３２Ｌ，３２Ｒに伝達され、これにより、倣い走行装置４の水平倣いローラ４４，４４を当接させた他方の被溶接材Ｗ２（溶接ラインＬ）に沿って台車本体２が倣い走行を開始する（後進する）。

このように倣い走行を行っている台車本体２の進行方向側（図１左側）に位置するリミットスイッチ６が溶接開始側（図１左側）の壁Ｗ３に当接することで、制御部７が倣い溶接区間端に到達したことを認識し、台車本体２の倣い走行が停止する。

この状態で、再度、制御部７の図示しない運転ボタンをオン操作すると、倣い走行装置４のアクチュエータ４１，４１の動作により２個の水平倣いローラ４４，４４（距離姿勢検出センサ４５，４５）がそれぞれ後退して他方の被溶接材Ｗ２から離間する。

これに続いて、制御部７からの指令により、台車駆動装置３の左右両側のモータ３１Ｌ，３１Ｒがそれぞれ旋回モードで作動して、互いに異なる回転速度及び異なる回転方向の駆動力が駆動力伝達機構３３を介して左右両側の走行車輪３２Ｌ，３２Ｒに伝達され、これにより、台車本体２は、この台車本体２上に設定された旋回軸Ｘを中心にして信知旋回する。この間、この信知旋回に合わせて、トーチ支持装置５のウィービングモータ５３により溶接トーチＴが進出する。

そして、２個の水平倣いローラ４４，４４（距離姿勢検出センサ４５，４５）センサのうちの溶接開始側の水平倣いローラ４４が壁Ｗ３に当接すると（図１左側に一点鎖線で示す状態）、制御部７からの指令により、台車駆動装置３の左右両側のモータ３１Ｌ，３１Ｒがそれぞれ微動モードで作動して、その僅かな駆動力が左右両側の走行車輪３２Ｌ，３２Ｒに伝達され、トーチ支持装置５により所定量進出した溶接トーチＴの先端Ｔａが入隅の溶接開始位置Ｘに最も近付いたところで台車本体２は停止する（図１左側に二点鎖線で示す状態）。

この後、制御部７の図示しない溶接スタートボタンのオン操作により溶接を開始すると、図１左側の実線で示す倣い溶接区間端位置から図１左側の二点鎖線で示す溶接開始位置Ｘまでの軌跡を逆に辿るようにして、溶接開始位置Ｘから図１左側の実線で示す倣い溶接区間端位置まで適宜溶接速度で溶接がなされる。

そして、倣い溶接区間端位置に到達後は、台車駆動装置３の左右両側のモータ３１Ｌ，３１Ｒがそれぞれノーマルモードで作動して、同じ回転速度及び同じ回転方向の駆動力が駆動力伝達機構３３を介して左右両側の走行車輪３２Ｌ，３２Ｒに伝達され、これにより、倣い走行装置４の水平倣いローラ４４，４４を当接させた他方の被溶接材Ｗ２（溶接ラインＬ）に沿って、入隅を形成する溶接終了側（図１右側）の壁Ｗ３に向けて、台車本体２が倣い溶接走行を開始する（前進する）。

次いで、台車本体２の進行方向側に位置するリミットスイッチ６が溶接終了側の壁Ｗ３に当接することで（他方の倣い溶接区間端位置に到達することで）台車本体２が停止し、この状態で、再度、運転ボタンをオン操作して倣い走行装置４のアクチュエータ４１，４１の動作により２個の水平倣いローラ４４，４４（距離姿勢検出センサ４５，４５）をそれぞれ後退させて他方の被溶接材Ｗ２から離間させるのに続いて、上記溶接開始位置Ｘ側と同様に、台車本体２の台車駆動装置３を旋回モード及び微動モードで順次作動させて、台車本体２に信知旋回及び微回動を順次行わせ、所定量進出した溶接トーチＴの先端Ｔａが入隅の溶接終了位置Ｙに最も近付いたところで溶接を終了する。

つまり、この実施形態に係る隅肉溶接台車１では、進行が壁Ｗ３に妨げられる入隅の隅肉溶接を行う場合において、台車本体２が壁Ｗ３に行く手を遮られたとしても、溶接トーチＴの先端Ｔａの溶接ラインＬに対する距離を所定量に保ちつつ台車本体２が旋回するので、従来行い得なかった台車本体２の進行方向側端部と台車本体２上の溶接トーチＴとの間の部分も、いわゆる炊き残しなく溶接し得ることとなる。

したがって、人手を借りて炊き残し部分の処理を行わなくて済む分だけ、作業効率を高め得ることとなる。

本発明に係る隅肉溶接台車の構成は、上記した実施形態の構成に限定されるものではない。

１ 隅肉溶接台車
２ 台車本体
３ 台車駆動装置
４ 倣い走行装置
５ トーチ支持装置
６ リミットスイッチ（距離姿勢検出手段）
７ 制御部
Ｔ 溶接トーチ
Ｗ１ 一方の被溶接材
Ｗ２ 他方の被溶接材
Ｗ３ 壁

Claims (3)

1. 一方の被溶接材に他方の被溶接材を隅肉溶接により接合する隅肉溶接台車であって、
   前記一方の被溶接材上に位置する台車本体と、
   溶接トーチと、
   前記台車本体を前後左右に移動させると共に旋回させる台車駆動装置と、
   前記台車駆動装置により前後方向に移動する前記台車本体を前記他方の被溶接材に沿って倣い走行させる倣い走行装置と、
   前記台車本体の左右の一方に位置する前記一方の被溶接材及び前記他方の被溶接材の間の溶接ラインに先端を向けた状態の前記溶接トーチを該台車本体の左右方向に往復移動可能に支持するトーチ支持装置と、
   前記トーチ支持装置により前記溶接トーチが支持されている前記台車本体の前記他方の被溶接材に対する距離及び姿勢を検出する距離姿勢検出手段と、
   前記他方の被溶接材に沿って倣い走行する前記台車本体を該台車本体の進行を妨げる壁近傍で停止させる壁検出手段と、
   前記台車駆動装置及び前記倣い走行装置により前記他方の被溶接材に沿って倣い走行する前記台車本体が前記壁検出手段によって前記壁近傍で停止した時点において、前記一方の被溶接材及び前記他方の被溶接材の間の溶接ラインと前記壁との交点に前記溶接トーチの先端を向けるべく前記台車駆動装置を動作させて前記台車本体を旋回させると共に、該台車本体の旋回に伴って前記距離姿勢検出手段で検出される前記台車本体の前記壁に対する距離及び姿勢の変化に基づいて、前記溶接トーチの先端と前記溶接ラインとの距離を所定量に保つべく前記トーチ支持装置を動作させて前記溶接トーチを移動させる制御部を備えている隅肉溶接台車。
2. 前記台車駆動装置は、前記台車本体に一つずつ搭載されて互いに独立して動作する左側駆動源及び右側駆動源と、前記台車本体の左右に一つずつ配置された左側走行車輪及び右側走行車輪と、前記左側走行車輪に対して前記左側駆動源からの駆動力を伝達する左側駆動力伝達機構と、前記右側走行車輪に対して前記右側駆動源からの駆動力を伝達する右側駆動力伝達機構とが備えられている請求項１に記載の隅肉溶接台車。
3. 前記倣い走行装置は、先端にローラを有する一対のアームと、前記一対のアームの先端側を前記溶接トーチと同じ方向に突き出させた状態で進退可能に支持するアーム支持機構を備え、前記アーム及び前記アーム支持機構のいずれか一方に前記距離姿勢検出手段が組み込まれている請求項１又は２に記載の隅肉溶接台車。

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