JP3141839U - 半自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 板材の溶接によって形成される溶接構造物の溶接接合に要する時間と労力を軽減することができる半自動溶接装置を提供すること。
【解決手段】 板材を溶接接合して形成する支柱Ｖを所定の角度で保持する角度変更機と回転支持台４５とを有する保持機５０と、この保持機５０で保持した支柱Ｖの上板Ｗの上面を長手方向に自走する台車２とを備え、この台車２は、前記支柱Ｖの傾斜面に沿って案内する案内部７と、この支柱Ｖの接合部における長手方向接合部Ｌに沿って溶接する溶接トーチ２０と、この溶接トーチ２０の先端を前記長手方向接合部Ｌに沿うように位置調整可能とするトーチ調整部２１とを有している。
【選択図】 図１

Description

本考案は、金属の板材を溶接して溶接構造物を形成する溶接装置に関し、特に、すみ肉溶接によって板材を溶接接合して溶接構造物を形成する場合に適した半自動溶接装置に関する。

従来、強度を要する構造物である支柱等を形成する手段として、複数の板材を断面が矩形状となるように配置し、それらの板材の接合部を溶接によって溶融接着する方法が知られている。このように溶接によって形成される溶接構造物（上記、支柱等）は、その多くが、作業性が良く信頼性の高いすみ肉溶接によって溶接されている。

図７は、従来の溶接によって接合する支柱（この明細書及び実用新案登録請求の範囲の書類中における「溶接構造物」）を示す図面であり、(a) は軸方向に見た正面図、(b) は平面図である。図示するように、支柱Ｖには、４枚の板材が用いられており、上板Ｗと下板Ｘとを側板Ｙ（この明細書及び実用新案登録請求の範囲の書類中では、上板Ｗ、下板Ｘ、側板Ｙを、単に「板材」ともいう）によって結合するような構造となっている。

そして、これらの板材を溶接接合する場合、両側板Ｙの端縁から内側に所定距離開けて上板Ｗと下板Ｘとを当接させ、これら側板Ｙと上板Ｗ、及び下板Ｘとの角部をすみ肉溶接によって溶融接着している。この溶接としては、溶接歪みを抑えるために、例えば、図示する(1) 〜(4) の順に行われている。

なお、この種の従来技術として、例えば、すみ肉溶接を自動的に行おうとするものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平７−２６６０３６号公報

しかしながら、上記すみ肉溶接による溶融接着は、側板Ｙと上板Ｗ及び下板Ｘの角部を溶融させて接着するため、上記したように側板Ｙを垂直配置し、上板Ｗ及び下板Ｘを水平配置した状態で行うと、溶融金属が重力によって水平配置した上板Ｗ及び下板Ｘ側に垂れて、垂直配置した側板Ｙ側の溶接脚長が不足する場合がある。そのため必要な溶接脚長を得るためには、上記特許文献１に記載されているように、同一接合部Ｌ（溶接線）を複数回溶接しなければならない場合がある。特に、厚板材を溶接接合する場合には溶接脚長も大きくなるので、１回の溶接で大きな溶接脚長を得ようとすると板材の溶融部分が多くなってより下側の板材（Ｗ，Ｘ）に垂れる量が多くなる場合があり、その場合には、同一接合部の溶接回数が更に多くなり、作業効率が悪化する。

しかも、図７に示すような支柱Ｖは、板材Ｗ〜Ｙの接合する長手方向接合部Ｌの全長を人手によって連続溶接して強固に接合しているが、大きな溶接脚長でのすみ肉溶接を人手によって行うには、非常に多くの時間と労力を必要とする。

そこで、本考案は、板材の溶接によって形成される溶接構造物の溶接接合に要する時間と労力を軽減することができる半自動溶接装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本考案は、板材を溶接接合して形成する溶接構造物における長手方向接合部を溶接するための半自動溶接装置であって、前記溶接構造物を所定の角度で保持する保持機と、該保持機で保持した溶接構造物の板上面を長手方向に自走する台車とを備え、該台車は、前記溶接構造物の傾斜面に沿って案内する案内部と、前記長手方向接合部に沿って溶接する溶接トーチと、該溶接トーチの先端を前記長手方向接合部に沿うように位置調整可能とするトーチ調整部とを有している。これにより、溶接構造物を所定角度で保持した状態で台車を溶接構造物の傾斜面に沿って案内し、溶接トーチの先端をトーチ調整部で長手方向接合部に沿うように調整して台車を溶接構造物の長手方向に走行させれば、溶接トーチで長手方向接合部を自動的に溶接することができるので、溶接構造物の長手方向接合部を効率良く安定して溶接することができる。

また、前記保持機は、前記溶接構造物の傾き角を任意の角度に調整する機能を具備していてもよい。このようにすれば、溶接構造物の形状や大きさに応じて好ましい角度に調整することが容易にできる。

さらに、前記案内部は、前記台車を前記溶接構造物の傾斜面に沿わせる重量バランス部を具備していてもよい。このようにすれば、傾斜した溶接構造物の斜面に台車を容易に接するようにでき、安定して斜面に沿って移動しながら溶接することができる。

また、前記トーチ調整部は、台車に対して溶接トーチの先端位置を任意の位置に調整するための複数の調整軸を具備していてもよい。このようにすれば、溶接トーチの先端位置を溶接材の溶接に好ましい任意の位置に調整することが容易にできるので、迅速に溶接準備ができる。

さらに、前記重量バランス部は、前記溶接トーチ用ケーブルを案内する案内部材を備えていてもよい。このようにすれば、溶接構造物の溶接位置によって、台車が走行することによってトーチ用ケーブルが溶接構造物と接するのを確実に防止することができる。

本考案は、以上説明したような手段により、板材を溶接接合して溶接構造物を形成する作業に要する労力を大幅に軽減し、効率良く溶接構造物を形成することが可能となる。

以下、本考案の一実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本考案の一実施の形態に係る半自動溶接装置を示す斜視図であり、図２は、図１に示す半自動溶接装置の溶接トーチ側を示す斜視図、図３は、図１に示す半自動溶接装置の走行台車側を示す斜視図である。図２は図１に示す矢視Ｒ方向から見た図であり、図３は図１と反対方向から見た斜視図である。この実施の形態でも、溶接構造物として、４枚の板材を溶接して矩形状断面に形成する支柱Ｖを例に説明する。また、図１に示す状態で、上側の板材を上板Ｗ、その両側部を側板Ｙ、下側を下板Ｘといい、矢印Ｔから支柱Ｖに向った状態で、中心に向う方向を内方向、側方に向う方向を外方向、及び手前側、奥側という。

図１に示すように、この実施の形態の半自動溶接装置１は、支柱Ｖの上面に沿って長手方向に自走する台車２と、この台車２にトーチ調整部２１を介して支持された溶接トーチ２０とを備えている。この溶接トーチ２０は、被覆アーク溶接用を示している。

図３に示すように、上記台車２は、４個の走行車輪３を下部に有し、台車２の内部に設けられた駆動モータ４によって所定の速度で自走できるようになっている。台車２の上面には、この台車２の走行速度を設定する速度調整ダイヤル５と、台車２を走行させる走行スイッチ６とが設けられている。

また、台車２の上部から支柱Ｖの外方向に位置するように、案内部７が設けられている。この案内部７は、台車２から両側部に突出する支持部材８と、この支持部材８から支柱Ｖの両側板Ｙの外側に配置されるように下向きに設けられたガイド部材９と、このガイド部材９の下部に設けられたガイド車輪１０とを有している。このガイド車輪１０は、軸受を内蔵して回転自在に構成され、半自動溶接装置１を支柱Ｖに載置するときに、内側の端面が支柱Ｖの側板Ｙとの間に所定の隙間Ｓを形成できるように、支柱Ｖの幅寸法よりも広い幅寸法で設けられている。このガイド車輪１０と支柱Ｖの両側板Ｙとの隙間Ｓは、ガイド車輪１０間に支柱Ｖが入るように台車２を上板Ｗ（下板Ｘ）に載せ易い隙間に設定される。

また、ガイド部材９の外方向には、ガイド車輪１０を支柱Ｖに沿わせるための錘１２を載置するための錘載置部１１が設けられている。図１，２では、左側の錘載置部１１に２本の錘１２を載置した状態が示され、図３では、右側の錘載置部１１に２本の錘１２が載置された状態が示されている。この錘１２は、傾斜した支柱Ｖの上側に位置する錘載置部１１に載せられ、錘１２を載せることによって台車２の重心が支柱Ｖの中心部に近くなって、台車２の全ての走行車輪３を支柱Ｖの上板Ｗ上面に沿わせることができる。この台車２を支柱Ｖに沿わせる構成が、重量バランス部１４である。

なお、この実施の形態では、錘１２の一方（下側）に、図１に示す状態で溶接するときにトーチ用ケーブル１８を案内する案内部材１３が設けられている。この案内部材１３により、図１に示す傾斜状態で溶接する時に溶接装置１と共に移動するトーチ用ケーブル１８が支柱Ｖと接しないようにしている。

さらに、上記支持部材８の中央部には、上向きにケーブル支持部材１５が突設されている。このケーブル支持部材１５の上端には、トーチ用ケーブル１８を支持するＵ字状の受け材１６が設けられている。支持部材１５は、台車２から出た電源ケーブル１７も支持している。

一方、図２に示すように、上記台車２に備えられた溶接トーチ２０を支持するトーチ調整部２１は、台車２の走行面（上板Ｗの上面）に対して垂直方向に設けられた第１軸ａの周りで回動する第１支持部２２と、この第１軸ａと直交する第２軸ｂの周りで回動する第２支持部２３と、この第２支持部２３から反台車側に離れた位置で上記第２軸ｂと平行の第３軸ｃの軸方向に移動する第３支持部２４と、第３軸ｃと直交する方向の第４軸ｄの軸方向に移動する第４支持部２５と、第４軸ｄから反台車側に突出して第４軸ｄと交差する第５軸ｅの周りで回動する第５支持部２６とを具備している。この第５支持部２６の先端に、溶接トーチ２０が設けられている。この溶接トーチ２０は、ガラステープ３２によってトーチ調整部２１とは絶縁された状態となっている。

また、上記第１支持部２２は、調整ネジ２７を緩めることによって第１軸ａの周りで回動可能となっており、上記第２支持部２３は、調整ネジ２８を緩めることによって第２軸ｂの周りで回動可能となっている。また、上記第３支持部２４は、調整ダイヤル２９を回動させることによって第３軸ｃの軸方向に移動し、上記第４支持部２５は、調整ダイヤル３０を回動させることによって第４軸ｄの軸方向に移動可能となっている。さらに、上記第５支持部２６は、調整ネジ３１を緩めることによって第５軸ｅの周りで溶接トーチ２０を傾けることが可能となっている。このように、トーチ調整部２１は、これらの複数の調整軸ａ〜ｅによって溶接トーチ２０の先端位置を支柱Ｖの接合部Ｌに対して任意に位置調整できるようになっている。

図４は、図１に示す半自動溶接装置で溶接する溶接構造物を保持機で保持した配置状態を示す斜視図であり、図５は、図４に示す溶接構造物の角度変更部を示す斜視図である。

図４に示すように、上記半自動溶接装置１によって溶接される支柱Ｖは、両端の開口部Ｚに治具４０，４１がそれぞれ挿入され、クランプ４２によって支柱Ｖに固定されている。これらの治具４０，４１には、支柱Ｖの開口部Ｚに挿入する挿入部４３と、この挿入部４３に突設されて支柱Ｖの開口部Ｚから突出する支持軸４４とがそれぞれ設けられている。そして、手前側に位置する治具４０の支持軸４４は、上端に所定角度でローラ４６が支持され、このローラ４６の高さ位置を調整する台柱４７を有する回転支持台４５に支持されている。

図５に示すように、奥側に位置する治具４１の支持軸４４は、支柱Ｖを所定角度に傾倒させるための角度変更機４８（ポジショナー）のチャック４９に挾持されており、この角度変更機４８によって支柱Ｖを任意の角度（溶接姿勢）に調整することができるようになっている。この実施の形態では、支柱Ｖを任意の角度に調整可能としているが、定まった所定角度（例えば、４０°〜５０°程度）で変更できるようにしてもよい。従って、この角度変更機４８と上記回転支持台４５とで支持された支柱Ｖは、角度変更機４８による支持軸４４の回動によって回動し、任意の角度に調整することができるようになっている。これら角度変更機４８と回転支持台４５とが支柱Ｖの保持機５０であり、これらによって支柱Ｖ（溶接構造物）が所定の角度で保持される。

図６は、本考案の半自動溶接装置で溶接する支柱を示す図面であり、(a) は軸方向に見た正面図、(b) は側面図である。上記図４に示すように配置された支柱Ｖ（溶接構造物）に、上記図１に示すように載置された半自動溶接装置１による溶接としては、図６(a) に示すように、支柱Ｖを構成する上板Ｗと両側板Ｙと下板Ｘとを溶接で一体化するすみ肉溶接を、図６(b) に示すように、支柱Ｖの一端側（手前側）から他端側（奥側）に向けて行われる。これらの図では、上板Ｗと側板Ｙとを溶接する状態を示している。

具体的には、図１に示すように、支柱Ｖ（溶接構造物）を角度変更機４８で所定角度に傾けた状態とし、その支柱Ｖの上板Ｗ上に台車２が位置するように半自動溶接装置１を載置する。この時、上板Ｗが傾いているので、台車２は上側に位置するガイド車輪１０が側板Ｙに当接した状態で載置される。その後、その当接したガイド車輪１０側の錘載置部１１に錘１２が載せられる。これにより、上側に位置するガイド部材９に下向きの力が作用し、傾いた状態の上板Ｗに載置された台車２の全ての走行車輪３を確実に上板Ｗへ密接させる。これにより、半自動溶接装置１を支柱Ｖの上側に位置する側板Ｙの外面にガイドされて移動する配置が完了する。この状態で半自動溶接装置１に備えられた溶接トーチ２０の先端部を、トーチ調整部２１の各支持部２２〜２６を軸ａ〜ｅで調整することにより、接合部Ｌに対して適した位置に調整される。

そして、台車２に設けられた走行スイッチ６を入れて台車２を走行させると共に溶接が開始される。これにより、台車２が傾斜した上板Ｗ上に沿って自走しながら接合部Ｌに沿って所定の溶接脚長ですみ肉溶接が自動で行われる。また、このすみ肉溶接は、半自動溶接装置１が支柱Ｖの上側に位置する側板Ｙの外面にガイドされて行われるので、常に溶接トーチ２０の先端と長手方向接合部Ｌとの位置関係を保ちながら安定して行うことができる。

しかも、このすみ肉溶接は、支柱Ｖを角度変更機４８によって所定の角度（例えば、溶接部ののど厚方向が鉛直となる上方を向く約４５°）に傾斜させた状態で行われるので、溶接肉盛りが垂れることなく、１回の溶接で大きな脚長の溶接を安定して行うことができる。

このように、上記半自動溶接装置１によれば、所定の角度で配置した支柱Ｖの傾斜した上板Ｗ上を安定して走行しながら自動溶接を行うことができる。

そして、このようにして台車２が自走して行われる自動溶接は、図１に示すように台車２から離れた位置の溶接トーチ２０によって行われるため、図６(b) に示すように、支柱Ｖの溶接終端側では台車２から突出した溶接トーチ２０の分（二点鎖線で示す白抜き部）が残った状態で止められる。また、このように台車２を走行させて行う自動溶接は、例えば、図６(b) にも示すように、支柱Ｖの４隅を(1) 〜(4) の順番で行われ（黒塗り部）、溶接歪みが生じ難い順番で行われる。この４隅の自動溶接は、１箇所の溶接が終わると、半自動溶接装置１を支柱Ｖから降ろし、上記角度変更機４８で支柱Ｖを次の箇所の溶接に適した角度に調整し、その状態の支柱Ｖに上記したようにして半自動溶接装置１を載置して溶接トーチ２０の先端位置を調整し、台車２を走行させて行う半自動溶接が繰り返される。

そして、このような半自動溶接装置１により、図６(b) に示すように４隅を溶接（図の黒塗り部）した後は、この溶接順序とは逆に(5) 〜(8) の順で手動溶接（図の白塗り部）が行われる。このように、半自動溶接装置１で溶接できなかった部分を手動溶接によって逆の順番で行うことにより、先の自動溶接によって生じた溶接歪を取除くことができる。

以上のように、上記半自動溶接装置１によれば、溶接開始前と溶接終了後の配置変更等は手動で行われるが、支柱Ｖの長手方向接合部Ｌの溶接を自動で行うことができるので、溶接構造物によっては約５０％程度の作業効率向上を図ることも可能である。しかも、半自動溶接装置１による自動溶接中は作業者が他の作業を行うことができ、作業場全体の作業効率を大幅に向上させることができる。

なお、上記実施の形態では、溶接構造物として「支柱Ｖ」を例に説明したが、溶接する対象物は支柱に限定されるものではない。

また、溶接トーチ２０の先端位置を調整するための軸ａ〜ｅも、溶接トーチ２０の先端位置を接合部Ｌの所定位置に調整できる構成であればよく、上記実施の形態に限定されるものではない。

さらに、上述した実施の形態は一例を示しており、本考案の要旨を損なわない範囲での種々の変更は可能であり、本考案は上述した実施の形態に限定されるものではない。

本考案に係る半自動溶接装置は、クレーンの支柱やその他の構造体の支柱等、複数枚の厚板材を溶接することにより形成される溶接構造物の溶接に利用できる。

本考案の一実施の形態に係る半自動溶接装置を示す斜視図である。 図１に示す半自動溶接装置の溶接トーチ側を示す斜視図である。 図１に示す半自動溶接装置の走行台車側を示す斜視図である。 図１に示す半自動溶接装置で溶接する溶接構造物を溶接する時の配置状態を示す斜視図である。 図４に示す溶接構造物の角度変更部を示す斜視図である。 本考案の半自動溶接装置で溶接する支柱を示す図面であり、(a) は軸方向に見た正面図、(b) は平面図である。 従来の溶接によって接合する支柱を示す図面であり、(a) は軸方向に見た正面図、(b) は平面図である。

符号の説明

１…半自動溶接装置
２…台車
３…走行車輪
７…案内部
１０…ガイド車輪
１２…錘
１３…案内部材
１４…重量バランス部
２０…溶接トーチ
２１…トーチ調整部
２２…第１支持部
２３…第２支持部
２４…第３支持部
２５…第４支持部
２６…第５支持部
４０，４１…治具
４４…支持軸
４５…回転支持台
４８…角度変更機
５０…保持機
ａ…第１軸
ｂ…第２軸
ｃ…第３軸
ｄ…第４軸
ｅ…第５軸
Ｌ…接合部（すみ肉溶接線）
Ｖ…支柱
Ｗ…上板
Ｘ…下板
Ｙ…側板

Claims (5)

1. 板材を溶接接合して形成する溶接構造物における長手方向接合部を溶接するための半自動溶接装置であって、
   前記溶接構造物を所定の角度で保持する保持機と、
   該保持機で保持した溶接構造物の板上面を長手方向に自走する台車とを備え、
   該台車は、該台車を前記溶接構造物の傾斜面に沿って案内する案内部と、前記長手方向接合部に沿って溶接する溶接トーチと、該溶接トーチの先端を前記長手方向接合部に沿うように位置調整可能とするトーチ調整部と、を有していることを特徴とする半自動溶接装置。
2. 前記保持機は、前記溶接構造物の傾き角を任意の角度に調整する機能を具備している請求項１に記載の半自動溶接装置。
3. 前記案内部は、前記台車を前記溶接構造物の傾斜面に沿わせる重量バランス部を具備している請求項１又は請求項２に記載の半自動溶接装置。
4. 前記トーチ調整部は、台車に対して溶接トーチの先端位置を任意の位置に調整するための複数の調整軸を具備している請求項１〜３のいずれか１項に記載の半自動溶接装置。
5. 前記重量バランス部は、前記溶接トーチ用ケーブルを案内する案内部材を備えている請求項１〜４のいずれか１項に記載の半自動溶接装置。

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