JP2909315B2 - 重ね継手自動溶接装置 - Google Patents

重ね継手自動溶接装置

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義昭 福永
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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、薄板構造物の屈曲した
溶接線の重ね継手の溶接に適用される重ね継手自動溶接
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】LNG地下タンクのライニング材におい
ては、図12斜視図に示すように、折曲げひだ3aを有
する薄板の長手方向中央の両側にY形切込部2aが形成
された上板側長形シート1aと同様の折曲げひだ3bを
有する下板側長形シート1bを上記切込部2aに差し込
んで成る重ね継手が採用されているが、このような重ね
継手を溶接するにあたっては、継手の近傍に折曲げひだ
3a,3bが壁状にありかつ狭隘部で溶接線が屈曲して
いるため、従来から自動化が困難とされ全て高熟練工に
よる手溶接に頼っており、継手が大量にある場合は、溶
接工数の増大や溶接品質のばらつき及び高齢化に伴う溶
接熟練工の減少等の問題がある。このため自動化が望ま
れ、従来からある自動溶接機のように溶接を監視しなが
ら狙い位置の調整や溶接の起動,停止をするのではな
く、無監視で屈曲した溶接線を連続して溶接する装置が
望まれる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、折曲げひだを有する薄
板の長手方向中央の両側にY形の切込部が形成された長
形シートと同種の長形シートを切込部へ差し込んで成る
重ね継手に対し、高精度の位置決め自動溶接を施すこと
ができる重ね継手自動溶接装置を提供することを目的と
する。
【0004】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、折
曲げひだを有する薄板の長手方向中央の両側にY形の切
込部が形成された長形シートと同種の長形シートを上記
切込部へ差し込んで成る重ね継手のY形継手部を、位置
決めプログラム制御によって溶接する装置であって、上
記長形シートの切込部中央の両側に折曲げひだと平行に
位置決め固定されその上を台車が走行するX軸レール
と、上記台車上にX軸レールに対し直角走行可能に乗載
されたY軸レールと、上記Y軸レールの先端に垂直に昇
降可能に設けられたZ軸と、上記Z軸に円運動可能に取
付けられ溶接トーチホルダーを垂直に保持した回転オシ
レート軸と、上記台車駆動を2枚のピニオンギヤを有す
るラック・ピニオン式とするとともにモーター回転を伝
達するギヤヘッドをウォームホイールギヤの180°対
称位置に2本のウォームギヤを配列したものとした台車
駆動機構と、上記回転オシレート軸に設けた2本の偏心
軸にモーター回転を伝達し連続した円運動を与えて適宜
のオシレート巾が得られるようにした回転オシレート機
構とを具えたことを特徴とする。
【0005】
【作用】2軸直交型の位置決め制御方法は、NC工作機
等に用いられているとおり、駆動部は大容量のモーター
と直結したボールネジで位置決め精度を出しているが大
型重量物となるため、小型軽量で可搬性を要求されてい
る本発明装置には適用できない。そこで本発明は、最も
小型軽量であるラック・ピニオン式を採用し、歯車のバ
ックラッシュを最小限に抑えるため2枚のピニオンギヤ
をずらしてラックにかみ合わせるとともに、ウォームホ
イールギヤの両側に2本のウォームギヤを相反する歯面
に押し付けて配列し、ウォームギヤ同士を平歯車で連結
した一方のウォームギヤに小型モーターの回転を歯車伝
達することによってバックラッシュをゼロにして、高精
度な位置決めを可能にした。また回転オシレート機構を
採用することで、屈曲した溶接線に対して直角にオシレ
ート方向を設定する機構が不要となり装置の簡素化が図
れる。以上の機能を具えたことにより、同じ継手形状の
ものは、予め溶接線位置データを入力したプログラムに
よって高精度に位置決め走行しながら連続溶接ができ、
無監視状態でも適正な自動溶接が可能となる。
【0006】
【実施例】本発明重ね継手自動溶接装置の一実施例を図
面について説明すると、図1は装置全体の上面図、図2
は装置全体の正面図、図3は装置全体の側面図、図4は
図1のIV−IVに沿った断面図、図5は駆動ギヤヘッドの
外観図、図6は図5のVI−VIに沿った断面図、図7はウ
ォームギヤの組合わせの説明図、図8は回転オシレート
軸の外観図、図9は図8のIX−IXに沿った断面図、図1
0は図9のX−Xに沿った断面図、図11はトーチ回転
とパルス電流の関係の説明図である。
【0007】図1〜図3において、上板側長形シート1
aと下板側長形シート1bとの溶接継手となるY形切込
部2aの中心へ、X軸レール4を左右均等に置き、この
X軸レール4の両側にあるスタンド5a,5bに設けた
支持板6a,6bとクランパー7a,7bで折曲げひだ
3aをはさみ込むことによって平行に固定できる。X軸
レール4にはX軸走行台車8が摺動自在に取付けてあ
り、この走行台車8にはY軸固定台車10が搭載されY
軸レール9をX軸と直角方向に摺動するように配設し、
このY軸レール9の先端に溶接面に対して垂直に上下移
動するZ軸11が90°首振り自在に取付けられてお
り、このZ軸11の摺動板に溶接トーチ12を垂直に保
持した回転オシレート軸13が取合わせてある。またY
軸固定台車10には操作箱14及びケーブル中継箱15
が設置してあり、Y軸レール9後端からのケーブル類は
ケーブルベア35によってケーブル中継箱15に導かれ
ケーブル処理をコンパクトにまとめてある。
【0008】次に図4において、X軸レール4に2本の
ガイドレール16a,16bとラックギヤ17aが設け
てあり、X軸走行台車8の摺動軸受18a,18b,1
8c,18dとで取合うとともに、走行台車8に設置し
たモーター駆動ギヤヘッド19aの2枚歯ピニオンギヤ
20aがラックギヤ17aとバックラッシュをなくすよ
うにかみ合わせてある。またX軸走行台車8に搭載した
Y軸固定台車10に同じモーター駆動ギヤヘッド19b
が設置してあり、X軸と同構造のY軸レール9がラック
ギヤ17bと2枚歯ピニオンギヤ20bとでかみ合って
走行駆動する。一方各々のモーター駆動ギヤヘッド19
a,19bは、図5〜図7に示す通り、出力軸にあるウ
ォームホイールギヤ21に2個のウォームギヤ22a,
22bが180°対称位置に配列し、各々の相反する方
向の歯面P1 ,P2 に押し当ててかみ合わせ、ウォーム
ギヤ22a,22b間を2枚歯平歯車23と1枚の平歯
車26とでかみ合わせて回転の同期伝達機構とし、一方
のウォームギヤ22aの軸にもう1つの平歯車27と駆
動モーター24に取付けた2枚歯平歯車25とをかみ合
わせて、バックラッシュのない回転を与える。
【0009】次に図8〜図10において、回転オシレー
ト軸13はZ軸11の摺動台に支持されホルダー28に
よって溶接トーチ12を保持し、そのホルダー28に回
転自在に2本の偏心軸29a,29bがはめ込まれてい
る。一方本体のモーター30から2本の軸31a,31
bへ平歯車32a,32b,32cを介して回転伝達
し、その軸端に各々偏心軸29a,29bを差し込んで
連結して、溶接トーチ12自身は回転せずに一定の半径
で円運動のオシレートをすることができる。また軸31
aには6等分に小孔を明けた円板33を取付け、光電セ
ンサー34によって1回転を6分割に検出し、溶接のパ
ルス電流切換信号として出力することで、図11に示す
ような、どの溶接線位置においても継手の上板側,下板
側ともにパルス電流のピーク/ベース電流領域を設ける
ことができ、安定した溶接が得られる。
【0010】かくしてこの重ね継手自動溶接装置は、屈
曲した溶接線が狭隘部を通って連続する重ね継手に対し
て、高精度の位置決め走行が可能な2軸直交型のX軸レ
ール4,Y軸レール9と、垂直姿勢の溶接トーチ12を
円運動させて一定のオシレート巾を与える回転オシレー
ト軸13を採用して、軽量小型で可搬性に富んだ構成に
したことによって、これまで手溶接に頼っていた箇所の
自動化が可能となり、同形状の継手部が大量に有る場合
には、溶接工数の大巾な低減と、溶接品質の信頼性向上
に寄与できる。
【0011】
【発明の効果】要するに本発明によれば、折曲げひだを
有する薄板の長手方向中央の両側にY形の切込部が形成
された長形シートと同種の長形シートを上記切込部へ差
し込んで成る重ね継手のY形継手部を、位置決めプログ
ラム制御によって溶接する装置であって、上記長形シー
トの切込部中央の両側に折曲げひだと平行に位置決め固
定されその上を台車が走行するX軸レールと、上記台車
上にX軸レールに対し直角走行可能に乗載されたY軸レ
ールと、上記Y軸レールの先端に垂直に昇降可能に設け
られたZ軸と、上記Z軸に円運動可能に取付けられ溶接
トーチホルダーを垂直に保持した回転オシレート軸と、
上記台車駆動を2枚のピニオンギヤを有するラック・ピ
ニオン式とするとともにモーター回転を伝達するギヤヘ
ッドをウォームホイールギヤの180°対称位置に2本
のウォームギヤを配列したものとした台車駆動機構と、
上記回転オシレート軸に設けた2本の偏心軸にモーター
回転を伝達し連続した円運動を与えて適宜のオシレート
巾が得られるようにした回転オシレート機構とを具えた
ことにより、折曲げひだを有する薄板の長手方向中央の
両側にY形の切込部が形成された長形シートと同種の長
形シートを切込部へ差し込んで成る重ね継手に対し、高
精度の位置決め自動溶接を施すことができる重ね継手自
動溶接装置を得るから、本発明は産業上極めて有益なも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明重ね継手自動溶接装置の一実施例におけ
る装置全体の上面図である。
【図2】装置全体の正面図である。
【図3】装置全体の側面図である。
【図4】図1のIV−IVに沿った断面図である。
【図5】駆動ギヤヘッドの外観図である。
【図6】図5のVI−VIに沿った断面図である。
【図7】ウォームギヤの組合わせの説明図である。
【図8】回転オシレート軸の外観図である。
【図9】図8のIX−IXに沿った断面図である。
【図10】図9のX−Xに沿った断面図である。
【図11】トーチ回転とパルス電流の関係の説明図であ
る。
【図12】重ね継手の斜視図である。
【符号の説明】
1a 上板側長形シート 1b 下板側長形シート 2a ,2b Y形切込部 3a ,3b 折曲げひだ 4 X軸レール 5a ,5b スタンド 6a ,6b 支持板 7a ,7b クランパー 8 X軸走行台車 9 Y軸レール 10 Y軸固定台車 11 Z軸 12 溶接トーチ 13 回転オシレート軸 14 操作箱 15 ケーブル中継箱 16a , 16b ガイドレール 17a , 17b ラックギヤ 18a , 18b , 18c , 18d 摺動軸受 19a , 19b モーター駆動ギヤヘッド 20a , 20b 2枚歯ピニオンギヤ 21 ウォームホイールギヤ 22a , 22b ウォームギヤ 23 2枚歯平歯車 24 駆動モーター 25 2枚歯平歯車 26 平歯車 27 平歯車 28 ホルダー 29a , 29b 偏心軸 30 モーター 31a , 31b 軸 32a , 32b , 32c 平歯車 33 円板 34 光電センサー 35 ケーブルベア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福永 義昭 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社 高砂研究所内 (72)発明者 土田 栄二 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式 会社 横浜製作所内 (72)発明者 熊倉 益男 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式 会社 横浜製作所内 (72)発明者 菅原 啓治 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式 会社 横浜製作所内 (56)参考文献 特開 昭57−154375(JP,A) 実開 平5−53775(JP,U) 実開 昭55−165673(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 9/127 502 B23K 9/00 501 B23K 9/02 B23K 9/12 331 B23K 9/12 351

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 折曲げひだを有する薄板の長手方向中央
    の両側にY形の切込部が形成された長形シートと同種の
    長形シートを上記切込部へ差し込んで成る重ね継手のY
    形継手部を、位置決めプログラム制御によって溶接する
    装置であって、上記長形シートの切込部中央の両側に折
    曲げひだと平行に位置決め固定されその上を台車が走行
    するX軸レールと、上記台車上にX軸レールに対し直角
    走行可能に乗載されたY軸レールと、上記Y軸レールの
    先端に垂直に昇降可能に設けられたZ軸と、上記Z軸に
    円運動可能に取付けられ溶接トーチホルダーを垂直に保
    持した回転オシレート軸と、上記台車駆動を2枚のピニ
    オンギヤを有するラック・ピニオン式とするとともにモ
    ーター回転を伝達するギヤヘッドをウォームホイールギ
    ヤの180°対称位置に2本のウォームギヤを配列した
    ものとした台車駆動機構と、上記回転オシレート軸に設
    けた2本の偏心軸にモーター回転を伝達し連続した円運
    動を与えて適宜のオシレート巾が得られるようにした回
    転オシレート機構とを具えたことを特徴とする重ね継手
    自動溶接装置。
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