JP2786553B2 - 自動溶接装置 - Google Patents

自動溶接装置

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JP2786553B2
JP2786553B2 JP12337491A JP12337491A JP2786553B2 JP 2786553 B2 JP2786553 B2 JP 2786553B2 JP 12337491 A JP12337491 A JP 12337491A JP 12337491 A JP12337491 A JP 12337491A JP 2786553 B2 JP2786553 B2 JP 2786553B2
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悦己 広本
真悟 原田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大型建築物のボックス
柱を溶接施工する自動溶接装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、建築物のボックス柱施工の細上げ
部の溶接施工では、溶接による柱の歪みを少なくするた
めに二人の作業者が手動もしくは半自動で対向面の直線
部のみを全層溶接した後に、残されたコーナ部をグライ
ンダ処理を交えながら積層溶接するようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら高層ビル
などの大型の建築物では、ボックス柱の一辺の寸法が例
えば800mm程度、板厚が80mm程度と大きくなる
ために、かなりの多層溶接が必要となり、また施工方法
も直線部を全層溶接した後にコーナ部の溶接となるため
にビード継ぎ目部分が多く、溶接欠陥が生じ易い。
【0004】また、二人の作業者で1つの柱の対向面の
直線部を溶接し、コーナ部ではグラインダ処理を交えな
がら積層溶接することとなるので、作業者に高度の溶接
技術が必要とされ、かつ、溶接作業が手溶接に頼るとこ
ろが多く、施工能率が低下し、現在の人手不足の状況か
ら建築業界にとっては深刻な問題であり、全自動化が望
まれている。
【0005】しかして、この柱のように四角柱状の被溶
接物に対する溶接施工を全周にわたって自動化する装置
は未だ存在せず、これを実現するためには品質の安定化
が必須条件となり、そのために溶接速度の定速化とトー
チ角度の制御が必要となる。現在、溶接施工用の台車で
は、直線レールを使用して直線部分のみ、あるいは一定
曲率の円弧状レールを使用してカーブ部のみ溶接可能な
ものはある。この直線部分のみ溶接可能な溶接施工用の
台車を使用して上記四角柱状の被溶接物を全周にわたっ
て自動溶接する装置を考えた場合、直線レールを連結し
て柱の全周を包囲するような状態となるが、コーナ部に
おける台車の滑らかな走行と一定の溶接速度を維持する
ことが非常に困難となり、実用は難しい。また、上記後
者の一定曲率のカーブ部のみ溶接可能な溶接施工用の台
車を使用して上記四角柱状の被溶接物を全周にわたって
自動溶接する装置を考えた場合、円弧状レールを連結し
て柱の全周を包囲するような状態となるが、台車の速
度、トーチの首振り及び接続ワイヤの出入れの3者を総
合的に制御する必要があり、さらにこれにティーチング
に基づいたオシレート制御も必要となるなど、大掛かり
なソフトウェアが必要で、レール自体も非常に大型にな
る点と合わせると、取扱いやティーチング及び溶接状態
の監視の際の作業性が悪く、実用は困難となる。
【0006】本発明は上記のような実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、大型建築物のボッ
クス柱の溶接施工を完全に自動化することが可能な自動
溶接装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、大型
建築物のボックス柱に対して取付けられ、ボックス柱の
側面に対応する部分では平行、ボックス柱のコーナに対
応する部分ではボックス柱内側面のコーナ部を中心点と
する円弧状として周状となるレール本体と、レール本体
のボックス柱側面に平行する両側面にレールの軸方向に
平行に刻設された第1及び第2の溝部と、レール本体の
該ボックス柱側面に直交する上面に、ボックス柱側面に
対応する部分ではレールの軸方向に平行に、ボックス柱
コーナ部に対応する部分ではボックス柱内側面のコーナ
を中心点とする円弧状に刻設された第3の溝部と、軸方
向に沿って形成されたラックとを有するレール部と、こ
のレール部の両側面に刻設された第1及び第2の溝より
このレール部を挾持して自身の軸中心を結ぶ線が上記ボ
ックス柱側面に対して直角をなす一対のガイドコロ、こ
の一対のガイドコロから等距離位置に配設されて上記レ
ール部の上面に刻設された第3の溝部内を回転する案内
コロ、上記レール部に形成されたラックに嵌合して回転
するピニオン、上記レール部の上平面を回転する支持コ
ロ、及び上記ピニオンを回転駆動する駆動モータを有
し、この駆動モータによるピニオンの回転駆動により上
記レール部に沿って上記ボックス柱の周囲を一定の間隔
をあけて移動する溶接施工用台車と、該溶接施工用台車
上に載置された溶接装置とを備えるようにしたものであ
る。
【0008】
【作用】上記に示すような構成としたことで、台車に設
けられた一対のガイドコロの軸位置線上に溶接ロボット
のトーチを載設し、レールに沿って該台車を移動させる
ことにより、該トーチがブロック柱の平面状の側面部で
はこの側面に平行に、コーナ部ではボックス柱内側面の
コーナを中心点として90°円弧状にして、常にブロッ
ク柱と一定の間隔をあけて溶接面に垂直に位置しながら
定速で移動するようになるため、作業者の技量に関係な
く、コーナ部も含めて全自動で溶接可能として施工効率
を大幅に向上させると共に、ビード継ぎ目部の発生を大
幅に減少して溶接欠陥の少ない良質な溶接が可能とな
る。
【0009】
【実施例】以下図面を参照して本発明の一実施例を説明
する。
【0010】図1はボックス柱への取付け状態を示すも
のである。同図で20が被溶接対象となるボックス柱であ
り、このボックス柱20の溶接対象位置に対して軸方向の
断面が略コ字状となる一対のレール5 ,5 を取付ける。
この一対のレール5 ,5 は、2分割されたものがヒンジ
12によって連結され、図中に2点鎖線で示す如く開閉自
在となるもので、その内周面には、ボックス柱20の側面
に対応する位置にマグネット11,11,…が、同じく対角
となるコーナ部に対応する位置には一対のクランプ10,
10が予め接続されている。
【0011】しかして、レール5 ,5 をボックス柱20に
取付ける際には、マグネット11,11,…を最も引っ込め
た状態でヒンジ12によりレール5 ,5 を開き、ボックス
柱20を抱込むようにレール5 ,5 を閉じて一旦固定した
後、対角に位置するクランプ10,10の張出し量を調節し
てボックス柱20とレール5,5 の中心を合致させる。そ
して、各マグネット11,11,…をボックス柱20に当接す
るまで引出し、図示しない電気スイッチを投入して電磁
石であるこれらマグネット11,11,…をボックス柱20に
吸着させることで図の如くレール5 ,5 がボックス柱20
に周状に強固に取付けられるものである。
【0012】このレール5 に沿って移動するように台車
1 が載設される。この台車1 は、レール5 の内外両側面
にその軸方向に沿って刻設されたここでは図示しない一
対の溝部を回転移動すると共にこの台車1 を支持する機
能を有する一対のガイドコロ2a,2b、レール5 の上面に
その軸方向に沿って刻設された溝部6 を回転移動する案
内コロ4 、レール5 の上面の幅とほぼ等しい軸長を有し
て台車1 を支持する支持コロ3 を有する。
【0013】次に図2を用いて上記ガイドコロ2a,2bと
案内コロ4 の台車1 への取付け状態とレール5 に沿って
台車1 が移動する際の軌跡について述べる。ボックス柱
20の側面に対応するレール5 の直線部においては、一対
のガイドコロ2a,2bは相互の中心を結ぶ延長線がボック
ス柱20の側面に対して常に直角となり、このガイドコロ
2a,2bから同一水平面上の等距離の位置に案内コロ4 を
配設する。
【0014】一方、ボックス柱20のコーナ部に対応する
レール5 の部分においては、レール5 の溝部6 は、図の
ようにボックス柱20の内側面のコーナ点Oを中心とし、
一対のガイドコロ2a,2b相互の中心を結ぶ延長線が上記
コーナ点Oに達した図中に1aで示す時点での案内コロ4
に該当する位置から、台車1 が90°向きを変えてガイ
ドコロ2a,2b相互の中心を結ぶ延長線が上記コーナ点O
を脱する図中に1cで示す時点での案内コロ4 に該当する
位置まで、半径r(=(a2 +b2 1/2 )の円弧に沿
って刻設されるものである。次いで図3により台車1 の
断面構造について示す。
【0015】図3(A)は上記図1のa−a線に沿った
台車1 の移動方向に直交する断面での構造を示すもので
ある。同図に示す如くレール5 の外側面下部にはこのレ
ール5 の軸方向に沿ってラック9 が設けられており、こ
のラック7 に嵌合するようにして台車1 にピニオン8 が
配設される。このピニオン8 は、台車1 に取付けられた
モータ9 に駆動されるもので、モータ9 がピニオン8 を
回転駆動することにより台車1 がレール5 に沿って移動
可能となる。このピニオン8 の取付け位置は、図3
(B)に示すようになる。すなわち、図3(B)は上記
図1のb−b線に沿った台車1 の移動方向と平行な断面
での構造に示すものであり、ピニオン8 の取付け位置は
上記一対のガイドコロ2a,2b相互の中心を結ぶ延長線を
含み、レール5 の軸方向と直交する同一面上となるた
め、ピニオン8 の移動軌跡も上記ガイドコロ2a,2bと同
様のボックス柱20の側面に対応するレール5 の直線部と
ボックス柱20のコーナ部に対応するレール5 の円弧部分
とを結んだものとなり、ラック7の製作が容易となる。
【0016】しかして、台車1 の上面には溶接ロボット
14を搭載固定するための取付けねじ穴13を設けてあり、
このねじ穴13に取付けられる図示しないトーチの位置及
び方向を、上記ピニオン8 と同様に、台車1 の一対のガ
イドコロ2a,2b相互の中心を結ぶ延長線上に合致させる
ことにより、該トーチとボックス柱20の側面とが常に垂
直の関係となる。また、台車1 の移動速度もモータ9 に
よるピニオン8 の回転駆動制御により、ボックス柱20側
面の直線部では定速とし、同コーナ部では上記直線の定
速値に比して増速、同速、減速のいずれかと種々の速度
パターンで制御させることで、必要に応じてボックス柱
20の側面の直線部とコーナ部とを同一速度にすることが
できる。さらに、溶接ロボット14の側では、台車1 の移
動速度に対応した最適溶接条件となるようにトーチの位
置角度など微小な調節を行なえば、より細かなセッティ
ングで自動溶接を施工可能となる。
【0017】また、上記図1ではレール5 に対して1台
の台車1 を移動させながら溶接するように示したが、溶
接時に生じるボックス柱20の歪みを少なくし、また電源
ケーブル、ワイヤなどの取扱いを考慮すると、1周分の
レール5 に2台の台車1 を対向させて溶接させるように
することが望ましい。
【0018】
【発明の効果】以上詳記した如く本発明によれば、大型
建築物のボックス柱に対して取付けられ、ボックス柱の
側面に対応する部分では平行、ボックス柱のコーナに対
応する部分では円弧状として周状となるレール本体と、
レール本体のボックス柱側面に平行する両側面にレール
の軸方向に平行に刻設された第1及び第2の溝部と、レ
ール本体の該ボックス柱側面に直交する上面に、ボック
ス柱側面に対応する部分ではレールの軸方向に平行に、
ボックス柱コーナ部に対応する部分ではボックス柱内側
面のコーナを中心点とする円弧状に刻設された第3の溝
部と、軸方向に沿って形成されたラックとを有するレー
ル部と、このレール部の両側面に刻設された第1及び第
2の溝よりこのレール部を挾持して自身の軸中心を結ぶ
線が上記ボックス柱側面に対して直角をなす一対のガイ
ドコロ、この一対のガイドコロから等距離位置に配設さ
れて上記レール部の上面に刻設された第3の溝部内を回
転する案内コロ、上記レール部に形成されたラックに嵌
合して回転するピニオン、上記レール部の上平面を回転
する支持コロ、及び上記ピニオンを回転駆動する駆動モ
ータを有し、この駆動モータによるピニオンの回転駆動
により上記レール部に沿って上記ボックス柱の周囲を一
定の間隔をあけて移動する溶接施工用台車と、該溶接施
工用台車上に載置された溶接装置とを備えるようにした
ので、台車に設けられた一対のガイドコロの軸位置線上
に溶接ロボットのトーチを載設し、レールに沿って該台
車を移動させるにより、該トーチがブロック柱の平面状
の側面部ではこの側面に平行に、コーナ部ではボックス
柱内側面のコーナを中心点として90°円弧状にして、
常にブロック柱と一定の間隔をあけて溶接面に垂直に位
置しながら定速で移動するようになるため、作業者の技
量に関係なく、コーナ部も含めて全自動で溶接可能とし
施工効率を大幅に向上させると共に、ビード継ぎ目部
の発生を大幅に減少して溶接欠陥の少ない良質な溶接が
可能となる完全に自動化した自動溶接装置を提供するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るボックス柱への取付け
状態を示す図。
【図2】図1のガイドコロと案内コロの台車への取付け
状態とレールに沿って台車が移動する際の軌跡について
示す図。
【図3】図1のa−a線及びb−b線に沿って台車の構
造を示す断面図。
【符号の説明】
1…台車、2a,2b…ガイドコロ、 3…支持コロ、 4…案
内コロ、 5…レール、6…溝部、 7…ラック、 8…ピニ
オン、 9…モータ、10…クランプ、11…マグネット、12
…ヒンジ、13…取付けねじ穴、14…溶接ロボット、20…
ボックス柱。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 真悟 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22 号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 湯崎 芳啓 広島県広島市西区観音新町四丁目6番22 号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 37/02 B23K 9/00 501 B23K 9/12 331

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 大型建築物のボックス柱に対して取付け
    られ、ボックス柱の側面に対応する部分では平行、ボッ
    クス柱のコーナに対応する部分ではボックス円弧状とし
    て全体で周状となるレール本体と、レール本体のボック
    ス柱側面に平行する両側面にレールの軸方向に平行に刻
    設された第1及び第2の溝部と、レール本体の該ボック
    ス柱側面に直交する上面に、ボックス柱側面に対応する
    部分ではレールの軸方向に平行に、ボックス柱コーナ部
    に対応する部分ではボックス柱内側面のコーナを中心点
    とする円弧状に刻設された第3の溝部と、軸方向に沿っ
    て形成されたラックとを有するレール部と、 このレール部の両側面に刻設された第1及び第2の溝よ
    りこのレール部を挾持して自身の軸中心を結ぶ線が上記
    ボックス柱側面に対して直角をなす一対のガイドコロ、
    この一対のガイドコロから等距離位置に配設されて上記
    レール部の上面に刻設された第3の溝部内を回転する案
    内コロ、上記レール部に形成されたラックに嵌合して回
    転するピニオン、上記レール部の上平面を回転する支持
    コロ、及び上記ピニオンを回転駆動する駆動モータを有
    し、この駆動モータによるピニオンの回転駆動により上
    記レール部に沿って上記ボックス柱の周囲を一定の間隔
    をあけて移動する溶接施工用台車と 該溶接施工用台車上に載置された溶接装置と を具備した
    ことを特徴とする自動溶接装置。
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JP6950161B2 (ja) * 2016-10-03 2021-10-13 株式会社大林組 溶接方法及び溶接システム
JP6534483B1 (ja) * 2018-10-31 2019-06-26 日鉄エンジニアリング株式会社 鉄骨梁の溶接方法
JP6972250B1 (ja) * 2020-07-29 2021-11-24 英三 中出 溶接装置及び溶接方法

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