JP2904456B2 - 倣い溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶接装置の倣い装置を用
いる倣い溶接装置に関し、特に、溶接ト−チを縦板に倣
わせてそれを溶接する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば大型船舶の船底に用いられる構造
物を組立てる場合には、水平な鋼板の上に垂直に立てた
多数の鋼板、即ち縦板をます目状に配置し、各々のます
目の内側で、水平板と各縦板とを突当てた隅部分に溶接
ト−チを倣わせ、水平面内で矩形状に溶接ト−チを移動
しながら溶接する。この種の溶接を実施する場合、従来
より例えば特開昭５１−５９０４６号公報，特公昭６２
−５４５８７号公報及び特開平３−７７７８２号公報に
開示されたように、自走台車上に溶接ト−チを載置し、
自走台車を走行させることによって溶接ト−チを縦板の
辺と平行に移動させる。

【０００３】また、ます目の各角部分、つまり縦板の辺
と辺とが突き合わされた位置では、台車を９０度回転さ
せ、溶接ト−チの向きを９０度変えるのが一般的であ
る。更に、自走台車を縦板に倣って平行に移動させるた
めに、自走台車上に設けた倣いア−ムの先端部分を縦板
に当接させるとともに、自走台車の進行方向を縦板の辺
と平行な方向に対して２〜４度程度縦板に近づく方向に
ずらし、台車の走行中、倣いア−ムの先端部分を縦板に
常時当接させて台車の移動方向が縦板に倣うようにして
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ます目
の各角部分で９０度の方向転換をする際に、単純に自走
台車を９０度回転させるだけでは、方向転換後に台車を
縦板に正確に倣わせることができない。即ち、方向転換
する際に台車の回転中心から一方の縦板までの距離と他
方の縦板までの距離とが同一であるとは限らない（台車
の停止位置の検出及び停止制御の精度が低いと距離に差
が生じる）し、一方の縦板と他方の縦板との当接部分の
角度が正確に９０度であるとは限らないので、方向転換
後に台車と縦板との距離を微調節したり、台車の進行方
向を縦板と平行にするために回転方向の微調節をする必
要がある。この種の微調節の必要性は、機構部の構造を
複雑化したり倣い制御の複雑化につながる。

【０００５】従って本発明は、溶接開始の前から自走台
車を縦板に自動的に確実に倣わせ、ます目内の角部等に
おいて、台車の方向転換後の溶接装置の縦板倣いを確実
にするとともに、機構の複雑化及び制御の複雑化を避け
ることを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の溶接台車倣い装
置は、所定方向に実質上一定の速度で移動自在な自走台
車（１００）と、該自走台車上に搭載された溶接ト−チ
（６００）と、前記自走台車上に搭載され、先端部が溶
接対象の縦板と当接して自走台車の進行方向を縦板の向
きに合わせる縦板倣い機構（４００Ｆ，４００Ｒ）と、
該縦板倣い機構の少なくとも先端部を、縦板に近づく方
向及び縦板から離れる方向に駆動する、進退駆動機構
（２００）と、前記自走台車の進行方向前方の縦板を検
出する停止位置検出手段（１０６）と、前記自走台車に
搭載され、該台車上の所定位置を中心として自走台車を
回転自在な台車回転駆動機構（１５０）と、を備えて、
前記自走台車の回転中心位置から該台車の進行方向先端
までの進行方向距離（Ｌ１）に比べて、該自走台車の回
転中心位置から前記所定倣い位置にある時の縦板倣い機
構の先端までの進行方向と直交する方向の距離（Ｌ２）
は大きく設定された溶接台車倣い装置、および、 スタ−
トスイッチがオンになると前記自走台車を駆動制御し
（ステップ１６）、前記停止位置検出手段の検出信号に
応答して自走台車を停止制御し（ステップ１７，１
８）、そして、台車回転駆動機構を制御して自走台車を
実質上９０度回転し（ステップ１９〜２１）進退駆動機
構を制御して縦板倣い機構を所定の倣い位置まで押し出
す（ステップ２２）９０度回転制御を行ない、次に自走
台車を駆動制御し（ステップ２３）、停止位置検出手段
の検出信号に応答して自走台車を停止制御し（ステップ
２４，２５）、進退駆動機構を制御して縦板倣い機構を
所定の退避位置に退避（ステップ２６）した後上記９０
度回転制御を行ない（ステップ２７〜３０）、スタ−ト
スイッチのオン後、９０度回転制御を行なった後に溶接
を開始する（ステップ３１〜３３）、制御手段（ＥＣ
Ｕ）、 を備える倣い溶接装置。

【０００７】なお上記括弧内の記号およびステップ番号
は、参考のために後述する実施例中の対応する要素の符
号を示したものであるが、本発明の各構成要素は実施例
で実際に用いられた要素に限定されるものではない。

【０００８】

【作用】図１２に示すような縦板で囲まれるます目内を
隅肉溶接する場合、溶接機の台車をます目の４つの角部
分で、それぞれ９０度回転させて方向転換する必要があ
る。図７の例では、矢印ＡＲ２方向に自走台車１００が
移動して１つの角部に達すると、進行方向先端に設けら
れた前壁検出スイッチ１０６が作動して走行台車が停止
する。ここで自走台車を回転する必要があるが、縦板倣
い機構４００Ｆ，４００Ｒの先端から回転中心までの距
離Ｌ２は、台車先端（スイッチ１０６の先端）から回転
中心までの距離Ｌ１よりも大きいので、回転中に縦板に
衝突しないように縦板倣い機構４００Ｆ，４００Ｒのア
−ムをその先端が半径Ｌ１の円の内側に入るまで後退
（退避）させ、その後で自走台車を時計回りに９０度回
転させる。

【０００９】この動作によって図８に示す状態になるの
で、縦板倣い機構４００Ｆ，４００Ｒを所定の倣い位置
まで、つまりその先端と回転中心との距離がＬ２になる
まで縦板倣い機構４００Ｆ，４００Ｒを押し出す。回転
直後の自走台車１００の回転中心から縦板ＶＢ２までの
距離はＬ１であり、Ｌ２よりも短いので、縦板倣い機構
４００Ｆ，４００Ｒを押し出すと、その先端が縦板ＶＢ
２に当接する位置に達した後は、自走台車１００自体が
地面（水平に配置された鋼板）との間でスリップしなが
ら縦板ＶＢ２から離れる方向に強制的に移動し、縦板倣
い機構４００Ｆ，４００Ｒの先端位置によって定まる位
置及び角度に自動台車が自然に位置決めされる。

【００１０】つまり、Ｌ２＞Ｌ１の距離関係になるよう
に縦板倣い機構の長さと自走台車の停止位置（台車先端
位置）を設定し、縦板倣い機構を回転に伴なって進退駆
動することによって、回転後の自走台車の位置及び向き
は機械的に強制的に修正され、方向転換後も自走台車は
縦板に確実に倣って移動する。次に図１２を参照された
い。例えばます目４辺のすべてを溶接する場合、ます目
の中に自走台車が置かれてスタ−トスイッチがオンにな
ると、制御手段（ＥＣＵ）の上記機能により、自走台車
がまずある辺に向けて進行し（ステップ１６）、停止位
置検出手段が該辺の縦板を検出すると自走台車が停止し
（ステップ１７，１８）、そして台車回転駆動機構が自
走台車を実質上９０度回転駆動する（ステップ１９〜２
１）。これが第１回目の９０度回転である。進退駆動機
構が縦板倣い機構を所定の倣い位置まで押し出し（ステ
ップ２２）、自走台車が前記「ある辺」に沿って進行し
（ステップ２３）、自走台車が前記「ある辺」と第１辺
とのコ−ナに達して停止位置検出手段が第１辺（縦板）
を検出すると、自走台車が停止する（ステップ２４，２
５）。 進退駆動機構が縦板倣い機構を所定の退避位置に
退避（ステップ２６）した後自走台車が９０度回転をす
る（ステップ２７〜３０）。これが第２回目の９０度回
転である。 そして第１辺の溶接が開始され（ステップ３
１〜３３）、自走台車が進行し（ステップ３４）、自走
台車が第１辺と第２辺とのコ−ナに達して停止位置検出
手段が第２辺（縦板）を検出すると、自走台車が停止し
（ステップ３５〜３８）、溶接が停止する（ステップ３
９）。 進退駆動機構が縦板倣い機構を所定の退避位置に
退避（ステップ４０，４１）した後自走台車が９０度回
転をする（ステップ４２〜４６）。これが第３回目の９
０度回転である。 そして第２辺の溶接が行なわれ、次に
第４回目の９０度回転が行なわれ、そして第３辺の溶接
が行なわれ、次に第５回目の９０度回転が行なわれ、そ
して最後の第４辺の溶接が行なわれる（ステップ４７〜
５１）。 上述のように、１番最初の、「ある辺」（第４
辺）に向けての自走台車の進行 と、それに到達したこと
による第１回目の９０度回転によって、自走台車が該
「ある辺」に対して自動的に、確実に倣う姿勢になる発
明では、スタ−トスイッチのオン後、９０度回転制御を
行なった後に溶接を開始する（ステップ３１〜３３）の
で、自走台車が縦板に確実に倣った状態で溶接が自動的
に開始される。

【００１１】

【実施例】実施例の溶接装置を正面から見た状態のほぼ
全景を図１に示し、その主要部の平面を図２に示す。こ
の溶接装置は、図９に示すように、床面に水平に配置さ
れた鋼板（水平板）ＦＢとその鋼板上に垂直に立てて配
置された多数の鋼板（縦板）ＶＢとで構成されるます目
の各々の内空間に入り、図１のように水平板ＦＢと縦板
ＶＢとを突き合わせた隅部分を図１２に示すように移動
しながら実質上連続的に溶接する。

【００１２】図１を参照すると、自走台車１００の進行
方向に対してほぼ直角な方向、つまり溶接対象の縦板Ｖ
Ｂに向かって、縦板倣い機構４００，コ−ナ倣い機構５
００及び溶接ト−チ６００が自走台車側から延びてい
る。縦板倣い機構４００のア−ム４０１の基部は水平に
配置されたテ−ブル２０５上に固定されており、コ−ナ
倣い機構５００及び溶接ト−チ６００は、水平に配置さ
れたテ−ブル３０１に連結され支持されている。テ−ブ
ル３０１は、レ−ル２２２を介して移動可能にテ−ブル
２０５上に載置されている。

【００１３】ア−ム５０１は、テ−ブル３０１の一端に
垂直方向に向けて設けられたシャフト３０６により水平
面内で回動可能に支持されている。このア−ム５０１に
は、水平方向（図１では紙面に垂直な方向：図２ではＡ
Ｒ２方向）に延びるシャフト５０２が回動自在に装着さ
れており、該シャフト５０２に軸受け（スラストベアリ
ング）５０３が固定されている。つまり軸受け５０３
は、シャフト５０２とともにア−ム５０１に対して図１
の矢印ＡＲ３方向に回動可能になっている。この軸受け
５０３に軸方向（図１のＡＲ４方向）に移動自在に支持
されたシャフト５０４の両端は、支持フレ−ム５１０に
固定されている。

【００１４】支持フレ−ム５１０には、図２に示すよう
に互いに隣接して配置された溶接ト−チ６００と倣いア
−ム５０５が固定されている。従って、倣いア−ム５０
５はシャフト５０２を中心としてＡＲ３方向に回動する
動きと、シャフト５０４の軸方向、即ちＡＲ４方向に移
動する動きが可能であり、この倣いア−ム５０５の動き
に伴なって溶接ト−チ６００が同じ動きをする。倣いア
−ム５０５の先端部に軸受け５０６を介して軸５０７が
回動自在に支持されている。この軸５０７の一端に結合
された支持部材５０８の先端部には、コ−ナ倣いロ−ラ
５０９が軸５０８ａを中心として回動自在に支持されて
いる。このコ−ナ倣いロ−ラ５０９が図１に示すように
溶接される隅部に接触し、その部分に倣うように移動す
る。コ−ナ倣いロ−ラ５０９は、軸５０７を中心として
矢印ＡＲ５方向に回動自在であり、またシャフト５０４
の軸方向（ＡＲ４方向）に移動する動き、及びシャフト
５０２を中心としてＡＲ３方向に回動する動きが可能で
あるので、倣い機構自体の重みによって自然に所定の隅
部に正確に倣って、図１に示すような状態で移動するこ
とができる。

【００１５】支持フレ−ム５１０を支持するア−ム５０
１には、図２に示す点Ｐ１の付近でスライダ３０５が係
合している。このスライダ３０５は、テ−ブル３０１上
に固定されたガイドレ−ル３１０上に載置されており、
矢印ＡＲ１方向に移動自在になっている。またスライダ
３０５に形成されたナットに、ねじ棒３０４が係合して
いる。ねじ棒３０４は、テ−ブル３０１上に設けた軸受
けによって回動自在に支持されており、その一端に装着
されたプ−リ３１１が、ベルト３１２を介して電気モ−
タＭ２の駆動軸に結合されている。従って、電気モ−タ
Ｍ２を駆動すると、ねじ棒３０４が回動し、それと係合
するナットの形成されたスライダ３０５が矢印ＡＲ１方
向に水平に移動する。スライダ３０５が移動すると、そ
の先端部分の点Ｐ１が移動し、その部分に係合したア−
ム５０１が、シャフト３０６を中心として水平面内で矢
印ＡＲ６方向に回動する。

【００１６】ア−ム５０１の矢印ＡＲ６方向の動きによ
って、コ−ナ倣い機構５００先端のコ−ナ倣いロ−ラ５
０９と溶接ト−チ６００先端との水平面内の並び方向を
変えることができる。これにより、コ−ナ倣いロ−ラ５
０９が倣う線上に溶接ト−チ６００先端の移動軌跡、つ
まり溶接線を正確に合わせることが可能である。スライ
ダ３０５に設けられたストライカ３０７の通る位置にリ
ミットスイッチ３０８及び３０９が配置されており、こ
れらのリミットスイッチ３０８及び３０９によってスラ
イダ３０５の移動範囲の限界位置が検出される。

【００１７】コ−ナ倣い機構５００及び溶接ト−チ６０
０を支持するテ−ブル３０１は、レ−ル２２１及び２２
２上に載置されており、テ−ブル２０５上を矢印ＡＲ２
方向及びその逆方向に移動可能になっている。また、テ
−ブル２０５上の一端に設置された電気モ−タＭ３の駆
動軸に装着されたスプロケット２２４と、テ−ブル２０
５上の他端に設置された軸受け２２５に装着されたスプ
ロケット２２６に、チェ−ン２２３がかけ渡してある。
またこのチェ−ン２２３の一部分は、テ−ブル３０１に
連結されている。従って、電気モ−タＭ３を駆動するこ
とによって、チェ−ン２２３が移動し、それに連結され
たテ−ブル３０１がレ−ル２２１及び２２２上を矢印Ａ
Ｒ２方向又はその逆方向に移動する。

【００１８】スプロケット２２６の軸には減速機構２２
７を介してカム２２８が連結されている。このカム２２
８は、テ−ブル３０１がテ−ブル２０５上の先端（図２
の左端）から後端（図２の右端）に移動するまでの間に
１回転するように構成されており、このカム２２８と係
合するリミットスイッチ２２９は、テ−ブル３０１が所
定移動範囲の中央に対して前方と後方のいずれに位置す
るかに応じてオン／オフ状態が切り換わる。つまりリミ
ットスイッチ２２９の状態の切換わりを検出することに
よって、テ−ブル３０１が中央位置まで達したか否かを
調べることができる。リミットスイッチ２３１及び２３
０は、それぞれテ−ブル３０１がその所定移動範囲の先
端位置及び後端位置にある時にオンし、それ以外の時に
はオフする。

【００１９】自走台車１００，進退駆動機構２００及び
縦板倣い機構４００を図１の反対側（背面）から見た状
態を図３に示し、進退駆動機構２００を上から見た状態
を図４に示し、自走台車１００の内部構成の平面図を図
５に示し、自走台車１００の断面図を図６に示す。これ
らの図面をも参照して説明を続ける。

【００２０】図１及び図３に示すように、テ−ブル２０
５を支持するスライダ２０４は、矢印ＡＲ１方向に延び
た２本のロッド２０３及び２０３Ｂによって軸方向に摺
動自在に支持されている。ロッド２０３及び２０３Ｂ
は、軸受け２０１及び２０２を介して自走台車１００上
に固定されている。スライダ２０４にはラック２０７が
連結されており、このラック２０７は図４に示すよう
に、電気モ−タＭ１の駆動軸に減速機Ｇ１を介して結合
された歯車２０６と噛み合っている。従って、電気モ−
タＭ１を駆動することによって、スライダ２０５が矢印
ＡＲ１方向に動き、その方向に縦板倣い機構４００が自
走台車１００に対して進退駆動される。ラック２０７に
はストライカ２０８が形成されており、ストライカ２０
８の通路にリミットスイッチ２０９及び２１０が配置さ
れている。リミットスイッチ２１０及び２０９は、それ
ぞれ縦板倣い機構４００が所定の倣い位置及び退避位置
にある時にオンし、それ以外の時はオフする。

【００２１】図５に示すように、自走台車１００には４
つの車輪１０１，１０２，１０３及び１０４が設けられ
ている。車輪１０１及び１０２は自走台車のフレ−ム１
０５に軸受けを介して支持された車軸１１０の両端に設
けられ、車輪１０３及び１０４は車軸１０９の両端に設
けられている。車軸１０９に設けられた歯車１０８は、
減速機Ｇ４を介して電気モ−タＭ４の駆動軸と連結され
ている。また、車軸１０９に設けたスプロケット１１１
と車軸１１０に設けたスプロケット１１２とは、チェ−
ン１１３により互いに連結されている。従って、電気モ
−タＭ４を駆動することによって、４つの車輪１０１，
１０２，１０３及び１０４が所定方向に回転駆動され、
自走台車１００が移動する。

【００２２】通常は４つの車輪１０１，１０２，１０３
及び１０４が地面（水平板ＦＢ）に接地し、これらの車
輪の駆動によって自走台車１００が移動する。しかしま
す目の角部等において自走台車１００を回転させる場合
には、回転を容易にするために自走台車１００自体を持
ち上げ、車輪１０１，１０２，１０３及び１０４を地面
から浮上させた方が良い。従って台車回転駆動機構１５
０には、回転のための機構と昇降のための機構が含まれ
ている。

【００２３】図５及び図６を参照して台車回転駆動機構
１５０を説明する。自走台車１００の下面には、円板状
の押上板１３２が配置されている。ベ−ス部材１２９
は、自走台車のフレ−ム１０５に固定された軸受け１２
８を介して、自走台車に支持されており、自走台車に対
して矢印ＡＲ８方向に回動自在になっている。このベ−
ス部材１２９に設けた貫通孔にロッド１３０が通してあ
り、ロッド１３０はその軸方向、つまり矢印ＡＲ７方向
に摺動自在になっている。ロッド１３０は、その下端が
押上板１３２に固定され、上端が昇降板１３１に固定さ
れている。ベ−ス部材１２９の中央部の穴に配設された
圧縮コイルスプリング１３４の上端は、昇降板１３１の
下面に当接しており、昇降板１３１はベ−ス部材１２９
に対して上昇する方向の力を常時受ける。

【００２４】昇降板１３１は、それの上側に配置された
偏心カム１２６と当接する。このカムの軸１２３は、軸
受け１２４及び１２５を介してフレ−ム１０５に支持さ
れている。軸１２３の一端は、歯車１２２及び１２１を
介して電気モ−タＭ５の駆動軸と連結されており、他端
にはストライカ１３６が装着されている。ストライカ１
３６の上側及び下側には、それぞれリミットスイッチ１
３７及び１３８が配設されている。電気モ−タＭ５を駆
動して軸１２３を回転駆動することによって、偏心カム
１２６の昇降板１３１と当接する部分の回転中心からの
距離が変化し、それによって昇降板１３１が上方又は下
方に移動する。昇降板１３１の上下動に伴なって、それ
にロッド１３０を介して結合された押上板１３２が上下
動する。押上板１３２が下限位置まで下降した時には、
押上板１３２の下面は車輪１０１〜１０４よりも下側に
突出し、地面に当接して自走台車の車輪１０１〜１０４
を地面から浮上させる。押上板１３２が上限位置まで上
昇した時には、押上板１３２の下面は車輪１０１〜１０
４よりも上側に退避し、車輪１０１〜１０４が地面に接
地して自走台車は走行可能になる。

【００２５】ベ−ス部材１２９の外周に形成された歯車
１３３は、歯車１３５と噛み合っており、歯車１３５は
減速機Ｇ６を介して電気モ−タＭ６の駆動軸と結合され
ている。従って電気モ−タＭ６を駆動すると、歯車１３
５が回転し、それと歯車１３３との噛み合う位置が変わ
る。つまり、押上板１３２が接地して歯車１３３が動か
ない場合には、歯車１３３のまわりを歯車１３５が公転
することになり、自走台車１００は押上板１３２上で歯
車１３３の中心を回転軸として回転し、方向転換する。
歯車１３３には、図５に示すように回転検出器ＲＥが連
結されている。回転検出器ＲＥは、歯車１３３が微小回
転する毎に１つのパルス信号を出力する。また歯車１３
３にはストライカ１３９が形成されており、このストラ
イカ１３９と対向する位置に原点検出スイッチ１４０が
設けられている。

【００２６】自走台車１００の進行方向の先端部分に
は、接触によって前壁（縦板ＶＢ）の存在を検出し停止
目標位置を検出する前壁検出スイッチ１０６が設けられ
ている。また前壁検出スイッチ１０６の近傍には、非接
触で進行方向前側の縦板ＶＢを検出する非接触センサ１
０７が設けられている。この非接触センサ１０７は、反
射型の光学センサであり、自走台車の進行方向前側（Ａ
Ｒ２の方向）に向けて光を照射し、縦板からの反射光を
受光し、受光強度に応じたレベルの電気信号を出力す
る。非接触センサ１０７の受光強度は、該センサとそれ
に対向する位置の縦板との距離の大小に応じて変化す
る。この受光強度は、センサの検出軸方向と縦板との対
向角度の傾きや多重反射により入射する光の影響も受け
るが、ある程度強い光が入射するのは、非接触センサ１
０７から比較的近い距離の内側に縦板が存在する場合で
ある。

【００２７】従って、非接触センサ１０７が出力する電
気信号のレベルを所定のしきい値レベルで２値化し、し
きい値以上の受光レベルを検出レベルとしそれ未満の受
光レベルを非検出レベルとし、自走台車１００をます目
の中央付近に配置してそれを３６０度回転した場合、図
１３に示すように、回転角度のある範囲でのみ検出レベ
ルが得られる。例えば回転角度のＰ１とＰ２との間で検
出レベルが得られたとすると、Ｐ１とＰ２との中間の角
度位置Ｐｅが、前方の縦板の面に対して垂直な方向であ
るとみなしうる。

【００２８】ところでこの実施例では、図７に示すよう
に、自走台車１００の回転中心から前壁検出スイッチ１
０６先端までの距離Ｌ１に比べて、縦板倣い機構４００
を倣い位置まで押し出した時の倣いロ−ラ４０２先端ま
でのＡＲ１方向の距離Ｌ２が大きくなるように定めてあ
る。距離Ｌ１は、図７に示すように自走台車をます目の
角部分で時計回りに９０度回転する場合の回転半径を意
味し（但し縦板倣い機構４００はその内側に入るまで退
避した状態で）、距離Ｌ２は、縦板倣い機構４００によ
り縦板ＶＢに倣って自走台車１００が移動する時の、回
転中心から縦板までの距離と同一である。図７に示すよ
うに、前壁検出スイッチ１０６が縦板を検出して自走台
車１００が停止した状態で、縦板倣い機構４００を所定
の退避位置まで退避した後、自走台車を９０度時計回り
に回転させると、図８のようになる。ここで退避してい
る縦板倣い機構４００を所定の倣い位置まで押し出す
と、それまでの回転中心から縦板までの距離Ｌ１より
も、押し出した時の倣いロ−ラ４０２先端までの距離Ｌ
２の方がオフセット量Ｌｏｓだけ長いので、縦板ＶＢ２
からの反力により、自走台車１００自体が押し出した方
向と逆の方向に押し戻され、距離Ｌｏｓだけ後退する。
この動きによって、自走台車１００は機械的に縦板ＶＢ
２に倣う位置に強制的に位置決めされる。

【００２９】実施例の溶接装置の電気回路の構成を図１
４に示す。この溶接装置に備わった電子制御装置ＥＣＵ
は、溶接装置の移動，回転，姿勢調整等の制御を実施す
る。この電子制御装置ＥＣＵの入力端子には、既に説明
したリミットスイッチ１３７，１３８，２０９，２１
０，２２９，２３０，２３１，３０８，３０９，前壁検
出スイッチ１０６，原点検出スイッチ１４０，非接触セ
ンサ１０７の他に、スタ−トスイッチＳＳＷ，方向調整
スイッチＳＣＷ及びＳＣＣが接続されている。スタ−ト
スイッチＳＳＷは自動溶接動作の開始を指示するスイッ
チであり、方向調整スイッチＳＣＷ及びＳＣＣは、図２
に示す軸３０６を中心とする矢印ＡＲ６方向の、溶接ト
−チ６００とコ−ナ倣い機構５００の時計回り及び反時
計回りの姿勢調整を指示するスイッチである。非接触セ
ンサ１０７が出力する信号は、レベル判定器ＬＶによっ
て２値化され、ＥＣＵに入力される。電子制御装置ＥＣ
Ｕの出力端子には、モ−タドライバＤＲＶを介して、既
に説明した電気モ−タＭ１〜Ｍ６が接続されている。ま
たＥＣＵは、溶接機本体に対して溶接の開始及び停止を
指示する信号を出力する。

【００３０】電子制御装置ＥＣＵの処理の内容を図１０
及び図１１に示す。図１０及び図１１を参照してＥＣＵ
の動作を説明する。主電源がオンすると、まずステップ
１１で初期化動作を実施する。即ち、既に説明した台車
回転駆動機構１５０を制御して原点検出スイッチ１４０
がストライカ１３９を検出する回転位置に位置決めし、
縦板倣い機構４００をリミットスイッチ２０９にストラ
イカ２０８が係合するまで後退して退避位置に位置決め
し、更に電気モ−タＭ３を駆動して、リミットスイッチ
２３０が作動する最後部の位置（図２の右端）までテ−
ブル３０１を矢印ＡＲ２と逆の方向に移動する。この状
態で、溶接装置と電源装置等を接続するケ−ブル類がね
じれないように注意しながら、溶接装置を１つのます目
の中央付近にオペレ−タが配置する。また、溶接装置が
ます目内に配置された後、オペレ−タによって方向調整
スイッチＳＣＷ及びＳＣＣが操作されると、それがオン
の間（リミットスイッチ３０８及び３０９が作動しなけ
れば）電気モ−タＭ２を正転方向又は逆転方向に駆動す
る。

【００３１】図１２又は図１３に示すように溶接装置が
ます目内の中央付近に配置された後、オペレ−タによっ
てスタ−トスイッチＳＳＷが押されると、ステップ１２
から１３に進み、以後はそのます目内の全体の溶接が完
了するまで、以下に説明するように自動的に溶接動作を
実行する。

【００３２】溶接装置を縦板の面に自動的に倣わせるた
めには、縦板の面に対してほぼ垂直な方向に、溶接装置
を近づける必要があるので、まず最初に、その条件を満
たすように自走台車１００が前進する方向を決定する。
ステップ１３では電気モ−タＭ５を駆動し、回転台、即
ち押上板１３２を下降させて車輪１０１〜１０４が浮上
するまで自走台車１００を上昇させ、次のステップ１４
では、自走台車１００を反時計回りに３６０度回転さ
せ、この時に縦板を検出して移動方向を決定し、その方
向に自走台車の方向を向ける。

【００３３】即ち、非接触センサ１０７が出力する電気
信号を参照することにより、図１３に示すように、縦板
が検出される角度範囲が少なくとも１カ所検出されるの
で、それに基づいて方向を決定する。方向の情報は、回
転検出器ＲＥが出力するパルス信号の数を計数すること
により知ることができる。

【００３４】図１３のケ−ス１において、各方向Ｐ１，
Ｐ２，Ｐ３及びＰ４の基点Ｐ０からのパルス数を、それ
ぞれα，β，γ及びδとした場合、Ｐ１とＰ２の中央の
角度位置及びＰ３とＰ４の中央の角度位置のパルス数Ｐ
ｅは、それぞれ次の第(1)式及び第(2)式により求められ
る。

【００３５】

【数１】 Ｐｅ＝Ｃ360−（β＋α）／２ ・・・ (1) Ｐｅ＝Ｃ360＋（Ｃ360−δ）＋（δ−γ）／２ ＝Ｃ720−（δ−γ）／２ ・・・ (2) 但し、Ｃ360：３６０度相当のパルス数 Ｃ720：７２０度相当のパルス数 同様にケ−ス２において各方向Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３及びＰ
４の基点Ｐ０からのパルス数を、それぞれα，β，γ及
びδとした場合、Ｐ１とＰ４の中央の角度位置及びＰ２
とＰ３の中央の角度位置のパルス数Ｐｅは、それぞれ次
の第(3)式及び第(4)式により求められる。

【００３６】

【数２】 Ｐｅ＝Ｃ360−α＋（α＋Ｃ360−δ）／２ ＝Ｃ360×３／２−（α＋δ）／２ ＝Ｃ540−（α＋δ）／２ ・・・ (3) Ｐｅ＝Ｃ360＋（Ｃ360−γ）＋（γ−β）／２ ＝Ｃ720−（γ＋β）／２ ・・・ (4) 但し、Ｃ540：５４０度相当のパルス数 同様にケ−ス３及びケ−ス４において各方向Ｐ１及びＰ
２の基点Ｐ０からのパルス数を、それぞれα及びβとし
た場合、Ｐ１とＰ２の中央の角度位置のパルス数Ｐｅ
は、次の第(5)式及び第(6)式により求められる。

【００３７】

【数３】 Ｐｅ＝Ｃ360＋（Ｃ360−β）＋（β−α）／２ ＝Ｃ720−（β＋α）／２ ・・・ (5) Ｐｅ＝Ｃ360−α＋（α＋Ｃ360−β）／２ ＝Ｃ360×３／２−（α＋β）／２ ＝Ｃ540−（α＋β）／２ ・・・ (6) この実施例では、縦板に倣って移動する時には時計方向
に９０度ずつ５回、つまり４５０度回転するので、予め
反時計方向に４５０度回転させた後で倣い移動を開始す
れば、溶接動作が終了した時のケ−ブル類のねじれを０
度にすることができる。溶接動作終了時のねじれ量を０
にするのが最も良いとは必ずしもいえないが、動作中の
最大のねじれ量は小さく抑えた方が良い。例えば、縦板
の方向を検出するために反時計方向に３６０度回転した
後、更に４５度、反時計方向に回転してから前進して縦
板に向かい、縦板倣い移動を開始すれば、最大のねじれ
量を反時計方向の４０５度に抑えることができ、溶接終
了時のねじれ量も時計方向の４５度に抑えることができ
る。従って、縦板の方向を検出するために反時計方向に
３６０度の回転をした後、目的の縦板の方向に向けるた
めの回転動作の方向は、時計回りの戻し方向が良い場合
と、反時計回りに更にねじれを加える方向が良い場合と
がある。但し、最大のねじれ量は４５０度程度に抑えた
方が良いので、反時計回りに更にねじれを加えるのは、
その回転量が９０度以下の場合に限定し、９０度を越え
る場合には、時計回りの戻し方向を選択する。

【００３８】図１３のケ−ス１及びケ−ス２では、それ
ぞれ２つの角度範囲で縦板が検出されるので、いずれの
範囲に属する縦板の方向に進むかを選択することができ
る。この場合の選択条件についても、動作中の最大のね
じれ量を４５０度よりも小さくすること、及び動作終了
時のねじれ量を小さくすること、の２つの条件を考慮し
て決定される。２つの条件の中では前者の方が後者より
も優先順位が高く設定される。

【００３９】向かうべき縦板の方向が決定されると、反
時計回り又は時計回りに回転し、その方向に自走台車１
００の進行方向を向ける。いずれにしても、この時のケ
−ブル類のねじれ量は反時計回りに９０度以上４５０度
以下の範囲になる。検出した方向に自走台車１００の方
向が向いたら、ステップ１５に進み、電気モ−タＭ５を
駆動し、回転台、即ち押上板１３２を上昇させて退避位
置に戻す。これによって再び車輪１０１〜１０４が接地
し、自走台車１００はその前方に移動可能になる。

【００４０】ステップ１６では、電気モ−タＭ４を駆動
して車輪１０１〜１０４を駆動し、ステップ１７で前壁
検出スイッチ１０６の状態を調べる。前壁検出スイッチ
１０６の先端が縦板ＶＢに接触するまで、ステップ１６
が繰り返し実行され、自走台車１００は前進する。前壁
検出スイッチ１０６の先端が縦板ＶＢに接触すると、ス
テップ１８に進み自走台車の前進動作を停止する。

【００４１】次のステップ１９では、再び電気モ−タＭ
５を駆動して押上板１３２を下降させ、車輪１０１〜１
０４を浮上させる。そしてステップ２０では電気モ−タ
Ｍ６を駆動して、今度は時計回りに９０度、水平面内で
自走台車１００を回転させる。これによって、この時退
避状態にある縦板倣い機構４００，コ−ナ倣い機構５０
０及び溶接ト−チ６００が縦板ＶＢに接近して対向する
ように、自走台車１００が向けられる。回転が完了した
ら次のステップ２１に進み、電気モ−タＭ５を駆動して
押上板１３２を所定の退避位置まで上昇させ、車輪１０
１〜１０４を接地させる。

【００４２】次のステップ２２では、電気モ−タＭ１を
駆動してＡＲ１方向（ＶＢに近づく方向）にテ−ブル２
０５を動かし、縦板倣い機構４００を縦板に向けて押し
出す。縦板倣い機構４００を押し出す前は、前壁検出ス
イッチ１０６が縦板を検出した時に自走台車が停止して
いるので、回転中心から縦板までのＡＲ１方向の距離は
図８の場合と同様にＬ１である。従って、縦板倣い機構
４００を縦板に向けて押し出すと、回転中心から縦板倣
い機構４００の先端までの距離Ｌ２がＬ１よりもＬｏｓ
だけ大きいので、自走台車１００はＬｏｓだけ押し戻さ
れて対向する縦板から離れる方向に、機械的に強制的に
動く。この動作によって、縦板倣い機構４００Ｆ及び４
００Ｒの各々の倣いロ−ラ４０２が縦板ＶＢと当接する
状態に、つまり、縦板ＶＢの面の方向に倣うように自走
台車１００が自動的に位置決めされる。

【００４３】ステップ２３では、電気モ−タＭ４を駆動
して車輪１０１〜１０４を駆動し、ステップ２４で前壁
検出スイッチ１０６の状態を調べる。前壁検出スイッチ
１０６の先端が縦板ＶＢに接触するまで、ステップ２３
が繰り返し実行され、自走台車１００は前進する。前壁
検出スイッチ１０６の先端が縦板ＶＢに接触すると、つ
まり、図７に示すようにます目の角部分に接近し停止す
べき位置まで自走台車１００が進むと、ステップ２５に
進み自走台車の前進動作を停止する。

【００４４】次のステップ２６では、電気モ−タＭ１を
駆動してＡＲ１方向（ＶＢから離れる方向）にテ−ブル
２０５を動かし、縦板倣い機構４００，コ−ナ倣い機構
５００及び溶接ト−チ６００を所定の退避位置まで戻
す。続くステップ２７では、再び電気モ−タＭ５を駆動
して押上板１３２を下降させ、車輪１０１〜１０４を浮
上させる。そしてステップ２８では電気モ−タＭ６を駆
動して、時計回りに９０度、水平面内で自走台車１００
を回転させる。これによって、この時退避状態にある縦
板倣い機構４００，コ−ナ倣い機構５００及び溶接ト−
チ６００が縦板ＶＢに接近して対向するように、自走台
車１００が向けられる。回転が完了したら次のステップ
２９に進み、電気モ−タＭ５を駆動して押上板１３２を
所定の退避位置まで上昇させ、車輪１０１〜１０４を接
地させる。

【００４５】次のステップ３０では、前記ステップ２２
と同様に、電気モ−タＭ１を駆動してＡＲ１方向（ＶＢ
に近づく方向）にテ−ブル２０５を動かし、縦板倣い機
構４００を縦板に向けて押し出し、自走台車１００が縦
板ＶＢに倣うように位置決めする。

【００４６】以上の動作で、図８に示すように、溶接開
始すべき位置まで自走台車１００が移動し、縦板に倣う
ように位置決めされたので、ステップ３１で溶接機本体
に指示を与えて溶接動作を開始する。また、ステップ３
２では、電気モ−タＭ３の正転駆動を開始して、最後
部、即ち図２における右端に位置決めされているテ−ブ
ル３０１を、矢印ＡＲ２方向に前進させる。これによっ
て、テ−ブル３０１上に支持されたコ−ナ倣い機構５０
０及び溶接ト−チ６００は、停止している自走台車１０
０上を、矢印ＡＲ２方向に移動し、コ−ナ倣い機構５０
０によって、水平板ＦＢと縦板ＶＢとの突き合わせ部
分、つまり溶接線に倣って移動し、その溶接線に従って
溶接ト−チ６００の先端が移動する。

【００４７】ステップ３３では、リミットスイッチ２２
９の状態を調べる。テ−ブル３０１が所定移動範囲の中
央まで進むと、カム２２８が１８０度回転し、リミット
スイッチ２２９を動かすので、リミットスイッチ２２９
の状態が変化する。この変化を検出すると、即ちテ−ブ
ル３０１が所定移動範囲の中央まで進むと、次のステッ
プ３４に進む。

【００４８】ステップ３４では、電気モ−タＭ３の駆動
を停止してテ−ブル３０１の移動を停止すると共に、電
気モ−タＭ４の駆動を開始して、自走台車１００の矢印
ＡＲ２方向への前進動作を開始する。これによって、コ
−ナ倣い機構５００及び溶接ト−チ６００の溶接線に倣
った移動は、テ−ブル３０１の移動から自走台車１００
自体の移動に切り替わり、溶接のための移動が継続され
る。

【００４９】ステップ３５では、前壁検出スイッチ１０
６の状態を調べる。前壁検出スイッチ１０６の先端が縦
板ＶＢに接触するまで、自走台車１００の移動が継続さ
れ、前壁検出スイッチ１０６の先端が縦板ＶＢに接触す
ると、次のステップ３６に進む。ステップ３６では、電
気モ−タＭ４の駆動を停止して自走台車１００を停止
し、再び電気モ−タＭ３の正転駆動を開始して、テ−ブ
ル３０１の矢印ＡＲ２方向への移動を開始する。

【００５０】ステップ３７では、リミットスイッチ２３
１の状態を調べ、テ−ブル３０１が所定移動範囲の前進
限界位置（図２の左端）まで達するまで待つ。テ−ブル
３０１が限界位置に達しリミットスイッチ２３１がオン
すると、ステップ３８に進み、電気モ−タＭ３の駆動を
停止してテ−ブル３０１の移動を終了する。また、次の
ステップ３９で、溶接機本体に指示を与え、溶接動作を
一時停止する。

【００５１】以上のステップ３１〜３９の処理によっ
て、ます目を構成する矩形領域の一辺について溶接が終
了する。ます目の角部分には溶接不可能な部分が存在す
るが、この実施例のように自走台車１００自体の移動
と、自走台車に対する溶接ト−チ６００の相対移動とを
組合せることによって溶接不可能な領域を最小限にする
ことができる。

【００５２】ステップ４０では、電気モ−タＭ１を駆動
してＡＲ１方向（ＶＢから離れる方向）にテ−ブル２０
５を動かし、縦板倣い機構４００，コ−ナ倣い機構５０
０及び溶接ト−チ６００を所定の退避位置まで戻す。次
のステップ４１では、電気モ−タＭ３を逆転方向に駆動
して、テ−ブル３０１を矢印ＡＲ２と逆の方向に移動
（後退）させる。テ−ブル３０１が所定移動範囲の中央
に戻ると、カム２２８が半回転してリミットスイッチ２
２９が作動するので、それを検出したら電気モ−タＭ３
の駆動を停止する。

【００５３】次のステップ４２では、再び電気モ−タＭ
５を駆動して押上板１３２を下降させ、車輪１０１〜１
０４を浮上させる。そしてステップ４３では電気モ−タ
Ｍ６を駆動して、時計回りに９０度、水平面内で自走台
車１００を回転させる。これによって、ます目の角部に
おける自走台車１００の方向転換が行なわれる。続くス
テップ４４では、再び電気モ−タＭ３を逆転方向に駆動
して、テ−ブル３０１を矢印ＡＲ２と逆の方向に移動
（後退）させる。テ−ブル３０１が所定移動範囲の後退
時限界位置（図２の右端：溶接開始時の位置）に戻る
と、リミットスイッチ２３０が作動するので、それを検
出したら電気モ−タＭ３の駆動を停止してその位置でテ
−ブル３０１を止める。

【００５４】次のステップ４５では、電気モ−タＭ５を
駆動して押上板１３２を所定の退避位置まで上昇させ
る。これにより、車輪１０１〜１０４が接地し、自走台
車は再び移動可能になる。ステップ４６では、電気モ−
タＭ１を駆動してＡＲ１方向（ＶＢに近づく方向）にテ
−ブル２０５を動かし、縦板倣い機構４００を縦板に向
けて押し出し、自走台車１００が縦板ＶＢに倣うように
位置決めする。

【００５５】上記ステップ４０〜４６の動作によって、
自走台車１００の９０度の方向転換及び次の辺の縦板倣
いのための位置決めと、それらに伴なって必要とされる
全ての姿勢調整動作が行なわれる。

【００５６】ステップ４７では、上記ステップ３１〜３
９と同一の処理を実行し、ます目の１つの辺について溶
接を行なう。更に次のステップ４８では、上記ステップ
４０〜４６と同一の処理を実行し、自走台車１００の９
０度の方向転換及び次の辺の縦板倣いのための位置決め
と、それらに伴なって必要とされる全ての姿勢調整動作
を行なう。続いて同様に、ステップ４９ではます目の１
つの辺について溶接を行ない、ステップ５０では９０度
の方向転換等を行ない、ステップ５１ではます目の１つ
の辺について溶接を行なう。

【００５７】以上の全ての動作によって、溶接装置は図
１２に示すように、１つのます目内で縦板ＶＢに倣って
移動しながら溶接動作を実施するとともに、ます目の角
部では９０度の方向転換を実施し、４辺の隅部の溶接を
自動的に実施する。

【００５８】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、自走台車
の回転中心位置から該台車の進行方向先端までの進行方
向距離（図７のＬ１に対応）に比べて、該自走台車の回
転中心位置から所定倣い位置にある時の縦板倣い機構
（４００）の先端までの進行方向と直交する方向の距離
（図７のＬ２に対応）が大きくなっているので、縦板倣
い機構を回転に伴なって進退駆動することによって、回
転後の自走台車の位置及び向きは機械的に強制的に修正
され、方向転換後も自走台車は縦板に確実に倣って移動
する接装置は図１２に示すように、１つのます目内で縦
板ＶＢに倣って移動しながら溶接動作を実施するが、本
発明では、スタ−トスイッチのオン後、９０度回転制御
を行なった後に溶接を開始する（ステップ３１〜３３）
ので、自走台車が縦板に確実に倣った状態で溶接が自動
的に開始される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 溶接動作中の実施例の溶接装置の略全景を示
す正面図である。

【図２】 図１の装置のテ−ブル２０５上の機構部分の
平面図である。

【図３】 図１の背面側から見た自走台車と縦板倣い機
構を示す部分断面図である。

【図４】 縦板倣い機構よりも下側に配置された機構部
を上から見た状態の部分断面図である。

【図５】 自走台車の内部機構を示す平面図である。

【図６】 自走台車を側方から見た状態の縦断面図であ
る。

【図７】 縦板倣い機構よりも下側に位置する機構部の
平面図である。

【図８】 縦板倣い機構よりも下側に位置する機構部の
平面図である。

【図９】 溶接対象のます目を構成する水平板と縦板を
示す斜視図である。

【図１０】 ＥＣＵの動作の内容を示すフロ−チャ−ト
の一部分である。

【図１１】 ＥＣＵの動作の内容を示すフロ−チャ−ト
の残り部分である。

【図１２】 １つのます目と溶接機の移動軌跡を示す平
面図である。

【図１３】 ４種類の条件での縦板検出範囲を示すます
目と溶接機の平面図である。

【図１４】 実施例の装置の電装部の構成を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１００：自走台車 １０１〜１０４：車輪 １
０５：フレ−ム １０６：前壁検出スイッチ １０７：非接触センサ １
０８：歯車 １０９，１１０：車軸 １１１，１１２：スプロケ
ット １１３：チェ−ン １２１，１２２：歯車 １
２３：軸 １２４，１２５，１２８：軸受け １
２６：偏心カム １２９：ベ−ス部材 １３０：ロッド １
３１：昇降板 １３２：押上板 １３３，１３５：歯車 １
３４：スプリング １３６，１３９：ストライカ 137,138,209,210,229,230,231,308,309：リミットスイ
ッチ １４０：原点検出スイッチ １５０：台車回転駆動機構 ２００：進退駆動機構 ２０１，２０２：軸受け ２０３，２０３Ｂ：ロッド ２０４：スライダ ２
０５：テ−ブル ２０６：歯車 ２０７：ラック ２
０８：ストライカ ２２１，２２２：レ−ル ２２３：チェ−ン ２２４，２２６：スプロケット ２
２５：軸受け ２２７：減速機構 ２２８：カム ３
０１：テ−ブル ３０４：ねじ棒 ３０５：スライダ ３
０６：シャフト ３０７：ストライカ ３１０：ガイドレ−ル ３
１１：プ−リ ３１２：ベルト ４００，４００Ｆ，４００Ｒ：縦板倣い機構 ４０１：ア−ム ４０２：倣いロ−ラ ５００：コ−ナ倣い機構 ５０１：ア−ム ５０２，５０４：シャフト ５０３：軸受け ５
０５：倣いア−ム ５０７：軸 ５０９：コ−ナ倣いロ−ラ ５１０：支持フレ−ム ６００：溶接ト−チ Ｍ１〜Ｍ６：電気モ−タ Ｇ１，Ｇ４，Ｇ６：減速機 ＶＢ，ＶＢ１，ＶＢ２：縦板 Ｆ
Ｂ：水平板 ＥＣＵ：電子制御装置 ＲＥ：回転検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 9/02,9/127,37/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定方向に実質上一定の速度で移動自在な
   自走台車と、該自走台車上に搭載された溶接ト−チと、
   前記自走台車上に搭載され、先端部が溶接対象の縦板と
   当接して自走台車の進行方向を縦板の向きに合わせる縦
   板倣い機構と、該縦板倣い機構の少なくとも先端部を、
   縦板に近づく方向及び縦板から離れる方向に駆動する、
   進退駆動機構と、前記自走台車の進行方向前方の縦板を
   検出する停止位置検出手段と、前記自走台車に搭載さ
   れ、該台車上の所定位置を中心として自走台車を回転自
   在な台車回転駆動機構と、を備えて、前記自走台車の回
   転中心位置から該台車の進行方向先端までの進行方向距
   離に比べて、該自走台車の回転中心位置から前記所定倣
   い位置にある時の縦板倣い機構の先端までの進行方向と
   直交する方向の距離は大きく設定された溶接台車倣い装
   置、および、 スタ−トスイッチがオンになると前記自走台車を駆動制
   御し、 前記停止位置検出手段の検出信号に応答して自走
   台車を停止制御し、そして、台車回転駆動機構を制御し
   て自走台車を実質上９０度回転し進退駆動機構を制御し
   て縦板倣い機構を所定の倣い位置まで押し出す９０度回
   転制御を行ない、次に自走台車を駆動制御し、停止位置
   検出手段の検出信号に応答して自走台車を停止制御し、
   進退駆動機構を制御して縦板倣い機構を所定の退避位置
   に退避した後上記９０度回転制御を行ない、スタ−トス
   イッチのオン後、９０度回転制御を行なった後に溶接を
   開始する、制御手段、 を備える 倣い溶接装置。