JP3525980B2 - 無軌条自走式溶接用走行台車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水平隅肉溶接及び下
向突合せ溶接等に使用される無軌条自走式溶接用走行台
車に関し、特に、牽引力及び可搬性が優れており、超小
型で軽量な無軌条自走式溶接用走行台車に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１８（ａ）は従来の無軌条自走式隅肉
溶接台車を示す平面図であり、（ｂ）はその正面図、
（ｃ）はその側面図である。また、図１９は図１８のト
ーチ先端部分を拡大して示す側面図である。下板１の上
に立板２が垂直に配置されており、台車本体３はこの立
板２に平行に移動するように配置される。そして、台車
本体に設けられた車輪９はモータにより回転駆動され
て、図中の矢印方向に移動する。

【０００３】台車本体３には、自動溶接用のストレート
トーチ４が立板２と下板１との突合せ部に向けて延出す
るように搭載されている。そして、台車本体３の移動方
向の前端部及び後端部には、夫々、倣い腕５及び６が台
車進行方向に直交する方向に延出して配置されている。
更に、倣い腕５及び６の先端部には、夫々、倣いローラ
７及び８がその回転軸を下板１に対して垂直にして取り
付けられている。この自走式台車においては、台車進行
方向前方側の倣い腕５が、進行方向後方側の倣い腕６よ
りも短く形成されている。

【０００４】このように構成された自走式隅肉溶接台車
においては、前方の倣い腕５の方が短いので、車輪９の
回転によって台車本体３が前方に進行しようとすると、
図１８（ａ）に示すように、前方の倣い腕５に取り付け
られた倣いローラ７が立板２に押しつけられ、この状態
で台車本体３が走行する。従って、台車本体３は倣いロ
ーラ７，８及び倣い腕５，６を介して、立板２に倣って
移動し、これにより、簡易に溶接線に倣うことができ
る。このとき、倣い腕５及び６の先端部に設けられた倣
いローラ７及び８を走行面（下板１）寄りのできるだけ
低い位置に配置させて、台車を走行させると、倣いロー
ラ７及び８の接触面である立板２が傾斜している場合に
おいても、トーチ４から送給されるワイヤ４ａの先端の
アークの発生点がずれにくくなり、高精度に溶接するこ
とができる。

【０００５】このような溶接台車を使用して溶接する場
合、台車本体３に搭載されたトーチ４及びそれに接続さ
れたケーブル類を引っ張りながら走行するので、十分な
牽引力が要求される。そこで、従来においては、例え
ば、台車本体３の車輪９を電磁車輪として、電磁力によ
り下板１に吸着するように形成していた。この他にも、
例えば、台車全体の自重を大きくする方法、又は台車本
体の裏面に設けられた磁石によって見かけの重量を大き
くする方法等により、走行性及び溶接線倣い性を安定化
させていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電磁車
輪を使用して台車本体３を下板１に吸着させる場合、車
輪に電気を通電するためのケーブル類が更に必要とな
り、台車の重量が増加してしまう。また、台車本体３の
裏面に磁石等を設ける場合においても、この磁石は走行
面と離間させて対面して配置させるため、走行面と磁石
との引力を保持するためには、大きい面積の永久磁石を
使用する必要がある。従って、台車の寸法が大きくなる
と共に重量が増加するので、可搬性が要求される溶接に
対して、又は間隔が狭い溶接材、例えば、橋梁のリブ及
び造船のロンジ等に対しては、適用することができない
という問題点がある。

【０００７】また、水平隅肉溶接及び下向突合せ溶接の
双方を実施する場合、これら両溶接に適用される溶接ト
ーチの角度は大きく異なるため、図１８に示す隅肉溶接
台車と、他の下向突合せ溶接用台車との２種類の溶接台
車が必要である。

【０００８】更に、台車に搭載されるトーチとしては、
従来、シンプルなストレートトーチを使用することが一
般的であるが、台車本体３に搭載したストレートトーチ
４で自動溶接する場合、溶接の開始端部及び終了端部に
おいて、一部、溶接できずに残存することがあり、これ
を半自動溶接によって手直しすることが多い。しかしな
がら、この半自動溶接に使用されるトーチはカーブドト
ーチであるので、台車に搭載されたストレートトーチを
使用することができず、溶接の手直しのために別途準備
された半自動用カーブドトーチを使用して、手作業で溶
接することが必要である。従って、溶接においては、ス
トレートトーチとカーブドトーチの両方を準備する必要
があるが、実際には、両方のトーチを準備することがで
きないような場合が多い。

【０００９】更にまた、例えば、造船等に従来の溶接台
車を適用する場合、立板２の下部にはドレインホールが
あり、通常の溶接と同様に倣いローラ７及び８を走行面
（下板１）寄りの低い位置に配置させることができない
ので、走行面から離れた高位置で立板と接触するように
倣いローラ７及び８を取り換える必要がある。また、熱
による歪みの防止、又は傾斜溶接等におけるビード形状
の向上等、溶接後の溶接構造物を高品質化するために、
台車の進行方向を図中の矢印方向と反対側の方向にも移
動させることが必要である。しかしながら、従来の溶接
台車においては、進行方向側の倣い腕５が短く形成され
ており、進行方向が限定されているので、両方向に台車
を移動させたい場合には、２種類の台車を準備する必要
がある。

【００１０】このように、溶接条件及び溶接母材の状況
によって、又は溶接物の品質向上のために、溶接台車の
交換又は倣いローラの取り換え等の作業が必要となり、
溶接効率が低下するという問題点もある。

【００１１】他に、下板１が存在しないか、下板１が極
めて小さいときには、台車の走行ができないので、立板
２をレールとして、これを挟み込んで移動させる方式の
溶接装置を使用することが一般的となっているが、この
ような溶接装置を使用する場合、溶接装置の挟み込み及
びトーチの位置あわせ等が煩雑となり、作業量が増加す
ると共に、溶接機器及び溶接を操作するための技術が必
要になる。

【００１２】更にまた、従来においては、例えば、溶接
箇所の上部に吸引フード（図示せず）を配置して、溶接
時に発生する溶接ヒュームを回収していたが、この吸引
フードは溶接位置の移動に合わせて移動させる必要があ
り、この作業が煩雑であるばかりでなく、その吸引効率
は極めて弱いものであった。

【００１３】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、牽引力及び可搬性が優れていると共に、作
業効率及び作業環境を向上させることができる超小型で
軽量な無軌条自走式溶接用走行台車を提供することを目
的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る無軌条自走
式溶接用走行台車は、台車本体と、この台車本体上に設
けられ溶接トーチを支持する溶接トーチ支持部と、前記
台車本体の進行方向の前方及び後方に設けられ前記進行
方向に直交する方向に延出する倣い腕と、これらの倣い
腕の先端に回転可能に取り付けられた倣いローラと、を
有する無軌条自走式溶接用走行台車において、前記台車
本体に台車本体の走行面に対向して設けられ、台車底面
全面積の１／８乃至１／５の面積を有する希土類系永久
磁石と、この永久磁石と前記走行面との距離を調節する
距離調節手段と、を有し、前記溶接トーチ支持部は、台
車本体の進行方向に直交する方向に延びるリンク支持ア
ームと、このリンク支持アームの先端にその回転軸を台
車本体の進行方向に平行にして回転可能に支持された姿
勢変換リンクと、この姿勢変換リンクの先端に取り付け
られ溶接トーチをその回転軸を台車本体の進行方向に平
行にして回転可能に支持するトーチ取付部と、を有する
ことを特徴とする。

【００１５】溶接用走行台車本体に走行面に対向して磁
石を設け、これにより台車の牽引力を増大させる場合、
この牽引力（台車のスリップ限界力）は、自重（台車の
重量＋磁力による見かけの重量）と車輪の摩擦係数とに
比例する。また、台車本体に設けられた磁石と走行面と
なる鋼板との間に発生する吸着力、即ち、磁力は磁束に
比例して、磁路のエアギャップ、即ち、磁石と走行面で
ある鋼板との間の距離に反比例する。

【００１６】台車本体に設けられた磁石は、走行面に対
向させると共に、離間して配置させる必要があり、この
離間距離、即ち、磁路のエアギャップが大きくなるほ
ど、大きな磁束の漏れが発生して、磁力は大幅に減衰す
る。

【００１７】本発明においては、台車本体にその走行面
に対向して設けられた希土類系永久磁石を有する。希土
類系磁石は小型軽量であり、磁力が大きいという特性を
有しているので、台車の重量と比較して、磁力による見
かけの重量を極めて大きくすることができる。従って、
台車の牽引力を大幅に増加させることができ、牽引力を
向上させることができる。

【００１８】また、本発明においては、距離調節手段に
よって、磁石の走行面からの距離（磁路のエアギャッ
プ）を変更することができるので、台車を移動する場合
に、磁石を走行面から遠ざける側に移動させると、エア
ギャップが大きくなり、磁力を弱めることができる。従
って、磁力による見かけの重量を含んだ台車の自重を小
さくすることができるので、従来の台車と比較して可搬
性が優れたものとなる。

【００１９】但し、上述の如く、台車本体に希土類系永
久磁石を設ける場合、この磁石の面積を適切に規制する
必要がある。即ち、磁石の走行面に対向する面の面積が
台車底面の全面積あたり１／８未満であると、磁石によ
る磁力が不足して、見かけの重量が小さくなるので、牽
引力が小さくなり、これにより走行安定性が悪くなる。
一方、磁石の面積が台車底面の全面積あたり１／５を超
えると、車輪、駆動用モータ、伝達機構及び磁石等を全
て台車本体内に内蔵するためには、台車本体の寸法が増
大してしまい、台車の小型軽量化を実現することができ
ない。従って、本発明においては、台車底面の全面積の
１／８乃至１／５の面積を有する希土類系永久磁石を台
車本体に設けるものとする。

【００２０】

【００２１】このように、溶接トーチ支持部は、リンク
支持アーム、姿勢変換リンク及びトーチ取付部を有し、
これらが全てその回転軸を台車本体の進行方向に平行に
して相互に回転可能に支持されていると、この溶接トー
チ支持部によって支持された溶接トーチは、その先端部
を種々の方向に向けて配置することができる。そして、
これらのリンク支持アーム、姿勢変換リンク及びトーチ
取付部を夫々回転させ、溶接トーチの位置及び方向を適
切に選択すると、溶接トーチ支持部は、溶接トーチを走
行面に直交する方向に、又は走行面から４５°の角度で
傾斜して支持することができる。溶接トーチを走行面に
直交して支持すると下向溶接することができ、溶接トー
チを走行面から４５°の角度で傾斜して支持すると、水
平隅肉溶接することができる。

【００２２】本発明においては、このように水平隅肉溶
接及び下向溶接に適用できるように、溶接トーチ支持部
によってトーチを支持することができ、溶接トーチの位
置及び方向を適切に選択することにより、いずれの溶接
姿勢においても、ワイヤ突き出し長さを調整することな
く、溶接時におけるアーク発生点を同位置とすることが
できる。

【００２３】また、前記倣い腕は、その長さを調節する
ことができる倣い腕長さ調節手段を有することが好まし
い。倣い腕の長さを調節することができると、例えば、
台車本体を移動させたい方向の前方側の倣い腕を、後方
側の倣い腕よりも短くなるように調節することができ
る。従って、倣いローラが接触している立板等に倣っ
て、短い倣い腕を有する方向に台車本体が進行するの
で、倣い腕の長さを調節することにより、台車本体の進
行方向を決定することができる。

【００２４】更に、この倣い腕は、倣いローラの高さを
調節することができる倣いローラ高さ調節手段を有する
ことが望ましい。倣いローラの高さを調節することがで
きると、通常の溶接時においては、倣いローラを走行面
寄りのできるだけ低い位置で立板に接触させて、台車を
走行させる。そうすると、溶接ワイヤの先端のアークの
発生点がずれにくくなり、高精度に溶接することができ
る。一方、立板の下方にドレインホール等があって、倣
いローラを走行面寄りの低い位置に配置できない場合、
その高さを調節して、高い位置で倣いローラを立板と接
触させて台車を走行させる。このように、倣いローラの
高さを調節することができると、立板等の位置条件が悪
いときでも、容易に溶接することができる。

【００２５】この倣い腕が有する倣いローラ高さ調節手
段としては、例えば、先端部がＬ字状に屈曲した倣い腕
であって、この倣い腕の長手方向を軸として先端部が回
転及び固定可能であるものとすることができる。倣いロ
ーラを走行面寄りの低い位置で配置する場合、Ｌ字状に
屈曲した倣い腕の先端部が下側に配置されるように、こ
の先端部を回転させた後、固定する。一方、倣いローラ
を高い位置に配置させる場合、Ｌ字状に屈曲した倣い腕
の先端部が上側に配置されるように先端部を回転させた
後、固定する。このようにすると、容易に倣いローラの
位置を調整することができ、溶接も容易となる。

【００２６】また、下板がないか、又は下板が小さすぎ
て下板上で台車本体を走行させることができない場合、
倣いローラの高さを調節して、台車の高さの半分の位置
よりも上方に倣いローラを配置することができると、こ
の台車を立てて、台車が立板表面を走行するように配置
した場合に、倣いローラを転倒防止用の遊び車輪として
使用することができ、垂直な立板上を走行することがで
きる。

【００２７】倣いローラが常に走行面寄りの低い位置
（台車の高さの半分の位置よりも下方）に配置されてい
るものであるとすると、倣い腕及び倣いローラを下板側
に向けて台車を立てて配置したときに、支点となる倣い
ローラは立板寄りであるため、この支点を中心にして台
車本体に回転する力が働き、台車は立板から落下しやす
くなる。本発明において、台車の高さの半分の位置より
も上方に倣いローラを配置して、倣いローラを立てる
と、この支点は立板側から離れた位置に配置されるた
め、立板側に台車が倒れる力が働き、通常の水平隅肉溶
接及び下向き溶接と同様に、容易に溶接することができ
る。

【００２８】更にまた、前記トーチ支持部は、前記溶接
トーチをアーク発生点に対してスライドさせる溶接トー
チ位置調節手段を有することが好ましい。ストレートト
ーチと半自動カーブドトーチとでは、台車本体に固定さ
れたときにトーチ先端とアーク点との距離（ワイヤ突き
出し長さ）が異なるので、トーチ支持部が溶接トーチを
アーク発生点に対してスライドさせる溶接トーチ位置調
節手段を有していると、いずれのトーチでも台車本体に
搭載することができる。これにより、台車による自動溶
接と、半自動溶接の設備との両方を準備することができ
ない場合（例えば、設備が不十分であるために準備がで
きない場合、又は溶接を実施するための領域が狭すぎて
準備できない場合等）においても、半自動カーブドトー
チを台車本体に搭載しておき、開始端部及び終了端部の
未溶接部を溶接する時に、台車から半自動カーブドトー
チを取り外して溶接することができる。

【００２９】更にまた、本発明においては、前記台車本
体上に、溶接時に発生する溶接ヒュームを吸引除去する
溶接ヒューム吸引手段を有することが望ましい。本発明
の無軌条自走式溶接用走行台車は小型で軽量であると共
に、牽引力が大きいので、台車本体上に吸引ノズル及び
吸引ダクト等の溶接ヒューム吸引手段を搭載することが
できる。これにより、従来のように、溶接位置の移動に
合わせて溶接箇所上部に吸引フードを移動させる必要が
なくなるので、溶接作業性が向上すると共に、溶接ヒュ
ームの発生点に吸引フードを配置するので、低い吸引力
で十分に溶接ヒュームの回収を実施することができる。

【００３０】なお、本発明において、倣い腕及びリンク
支持アームの延出方向並びに回転軸方向を台車進行方向
を基準にして、それに直交又は平行と規定している。し
かし、装置構成上、往復運動等を考慮すると、これらの
部材の方向は台車本体の車輪軸を基準にして組み立てら
れるのが通常である。この場合に、自動倣いのために、
台車本体の姿勢と台車本体の進行方向とは若干の角度で
相違するが、本発明にて規定する方向に若干の相違があ
っても、その溶接用台車は本発明の範囲に入るものであ
る。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の
実施例に係る無軌条自走式溶接用走行台車を示す平面図
であり、図２はその正面図、図３はその側面図、図４は
その底面図、図５はその模式的断面図である。また、図
６は本発明の実施例に係る無軌条自走式溶接用走行台車
の底面を示す模式図である。

【００３２】図１乃至６に示すように、下板１１の上に
立板１２が垂直に配置されており、台車本体１３はこの
立板１２に平行に移動するように配置される。台車本体
１３には、車輪１９が設けられており、この車輪１９
は、台車本体１３上に設置された操作箱２０内のモータ
により回転駆動される。また、台車本体１３の底面２１
には、下板１１に対向して希土類系永久磁石２２が設け
られている。本実施例においては、例えば、希土類系永
久磁石２２は、台車底面２１の全面積の１／６．５の面
積を有しているものとする。

【００３３】そして、永久磁石２２は磁石上下用リンク
５０及び５１の片端部５０ａ及び５１ａに連結されてお
り、磁石上下用リンクの他端部５０ｂ及び５１ｂには、
台車本体１３に連結された回転支点軸２５が固定されて
いる。これにより、永久磁石２２は台車本体１３に支持
されている。また、回転支点軸２５には台車本体１３の
上方に延出するように形成された取手２４が取り付けら
れている。

【００３４】また、溶接トーチ（図示せず）を固定する
トーチ固定部４４は上下スライダ２６及び前後スライダ
２７を介して、上下スライダ２６に支持されたトーチク
ランプ４５上に取り付けられていて、これによりトーチ
固定部４４は台車本体１３に支持されている。そして、
上下スライダつまみ２８と前後スライダつまみ２９とを
調整することにより、上下スライダ２６及び前後スライ
ダ２７がトーチ固定部４４を上下前後に移動させて、溶
接トーチの位置をそのアーク発生点に近づく方向又は遠
ざける方向に調整することができるようになっている。

【００３５】更に、台車本体１３の立板１２に対向する
面側には、防熱板３３及び３４が設けられている。ま
た、この面の両端部の台車本体１３には、スライド軸３
５及び３６が台車進行方向に直交する方向に延出して固
定されており、倣い腕１５及び１６にはこのスライド軸
３５及び３６を嵌入することができる穴が形成されてい
て、この穴にスライド軸３５及び３６が嵌入され、倣い
腕固定つまみ３０を締めることにより、倣い腕１５及び
１６が台車本体１３に支持されている。従って、倣い腕
固定つまみ３０をゆるめて、スライド軸３５及び３６の
倣い腕１５及び１６への嵌入の程度を調節することによ
って、倣い腕の見かけの長さが変化し、台車本体１３と
倣いローラ１７及び１８の先端部との間の距離を調節す
ることができる。更に、倣い腕１５及び１６の先端部に
は、夫々、倣いローラ１７及び１８がその回転軸を下板
１１に対して垂直にして取り付けられている。本実施例
においては、倣い腕１５及び１６の先端部はＬ字状とな
っており、倣い腕固定つまみ３０をゆるめた後、スライ
ド軸を回転軸として倣い腕１５及び１６を１８０°回転
させることにより、倣いローラ１７及び１８の高さを上
方に配置させることができる。

【００３６】更にまた、台車進行方向の前方面及び後方
面には、夫々、オートストップセンサ３１及び３２が設
けられており、溶接の終了端部まで台車が進行し、終了
端部に設置された部材等にオートストップセンサ３１及
び３２が接触すると、モータが止まるようになってい
る。

【００３７】このように構成された無軌条自走式溶接用
走行台車を使用して溶接するときの動作について説明す
る。図７は倣い腕の長さを調節する方法を示す模式図で
ある。図７において、図１乃至６と同一物には同一符号
を付して、その詳細な説明は省略する。溶接に先立っ
て、先ず、台車を進行させたい方向の前方に配置されて
いる倣い腕の長さが、後方に配置されている倣い腕の長
さよりも短くなるように、これらの長さを調節する。図
７（ａ）に示すように、例えば、倣い腕１６の長さを短
く調整する場合、倣い腕固定つまみ３０をゆるめ、スラ
イド軸３６を倣い腕１６に完全に嵌入させた後、固定つ
まみ３０を締めて倣い腕１６を固定する。一方、図７
（ｂ）に示すように、倣い腕１６の長さを長く調節する
場合、倣い腕固定つまみ３０をゆるめ、倣い腕１６を台
車本体１３から遠ざける方向に移動させた後、固定つま
み３０を締めて倣い腕１６を固定する。このようにし
て、倣い腕１６及び１７の長さを調節した後、台車を立
板１２に平行に移動するように配置する。

【００３８】次いで、溶接トーチをトーチ支持部に取り
付けて、溶接できる状態でモータを駆動させると、車輪
１９の回転によって台車本体１３が前方に進行しようと
し、例えば、図１において台車１３が左側に進行する場
合は、倣い腕１９よりもその長さを短く調節された倣い
腕１５に取り付けられた倣いローラ１７が立板１２に押
しつけられ、この状態で台車本体１３が走行する。従っ
て、台車本体１３は倣いローラ１７，１８及び倣い腕１
５，１６を介して、立板１２に倣って進行する。このと
き、台車本体１３の底面に設けられた希土類系永久磁石
２２は、小型軽量であると共に、磁力が大きいという特
性を有しているので、磁力による見かけの台車重量を極
めて大きくすることができ、これにより、台車の牽引力
を大幅に増加させることができる。

【００３９】そして、溶接が終了した台車を下板１１上
から移動させたい場合、図２における取手２４を取手２
４ａの位置（脱磁位置）に倒すと共に、これを持ち上げ
る。取手２４は回転支点軸２５に取り付けられているの
で、取手２４ａの位置に倒すと、磁石上下用リンク５０
及び５１は、その他端部５０ｂ及び５１ｂに固定された
回転支点軸２５を支点にして回転する。そうすると、磁
石上下用リンクの片端部５０ａ及び５１ａが上方に移動
するので、これに連結された永久磁石２２も上方に移動
し、永久磁石２２と下板１１との距離を大きくすること
ができる。従って、台車の下板１１への吸着力を減少さ
せることができ、容易に台車を移動させることができ
る。

【００４０】図８は本発明の実施例について、台車の牽
引力を算出するための模式図である。図８において図１
乃至６と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明
は省略する。台車本体１３の底面には永久磁石２２を挿
入するための凹状の磁石枠３７が磁性材料により形成さ
れており、この磁石枠３７の側面には、非磁性材料によ
り形成された仕切板５５が配置されていて、これを介し
て永久磁石２２が磁石枠３７内に挿入されている。この
とき、下記数式１及び２に示すように、Ｆを磁力、Φを
磁束、ｒを磁路のエアギャップ、即ち、磁石２２と下板
１１との間の距離、ａを比例定数とすると、台車の牽引
力は、自重（台車の重量＋磁力による見かけの重量）と
車輪の摩擦係数とに比例する。また、磁石２２と下板１
１との間に発生する吸着力、即ち、磁力Ｆは磁束Φに比
例して、磁路のエアギャップｒの２乗に反比例する。

【００４１】

【数１】牽引力（台車スリップ限界力）＝（台車の重量
＋磁力）×摩擦係数

【００４２】

【数２】Ｆ＝ａΦ／ｒ²

【００４３】本実施例においては、磁力Ｆが大きい希土
類系永久磁石を使用しているので、牽引力が増大してい
るが、溶接が終了した台車を下板１１上から移動させた
い場合、永久磁石２２を下板１１から遠ざけるので、エ
アギャップｒを大きくすることができる。このように、
移動時のみに磁力Ｆが低下するので、牽引力も低下し、
可搬性が優れた台車を得ることができる。

【００４４】以下に、本発明に係る無軌条自走式溶接用
走行台車を種々の溶接に適用する場合について詳述す
る。図９は水平隅肉溶接及び下向溶接に適用することが
できる溶接トーチ支持部を示す模式図である。図９にお
いて、図１乃至６と同一物には同一符号を付して、その
詳細な説明は省略する。

【００４５】台車本体１３には、リンク支持アーム３８
が台車本体１３の進行方向に直交する方向に固定されて
おり、リンク支持アーム３８の先端には、姿勢変換リン
ク３９がその回転軸を台車本体１３の進行方向に平行に
して回転可能に支持されている。更に、姿勢変換リンク
３９の先端には、溶接トーチ４１を支持するトーチ取付
部４０が取り付けられていて、溶接トーチ４１もその回
転軸を台車本体１３の進行方向に平行にして回転可能と
なっている。

【００４６】このように構成された無軌条自走式溶接用
走行台車を使用して水平隅肉溶接を実施する場合、図９
（ａ）に示すように、リンク支持アーム３８及び姿勢変
換リンク３９の方向を適切に選択することにより、下板
１１及び立板１２により構成される隅部に溶接トーチ４
１の先端を向けた状態で、溶接トーチ４１の下板１１に
対する角度を４５°に設定することができる。また、下
向溶接を実施する場合、図９（ｂ）に示すように、リン
ク支持アーム３８及び姿勢変換リンク３９の方向を適切
に選択することにより、図９（ａ）に示す水平隅肉溶接
の場合と同じ位置を狙った状態のままで、溶接トーチ４
１を下板１１に直交する方向に向けることができる。

【００４７】図１０乃至１２は、水平隅肉溶接及び下向
溶接の両溶接に適用されるリンク支持アーム及び姿勢変
換リンクの長さ及び方向を決定する方法を示す模式図で
ある。先ず、図１０によってその方法を説明する。

【００４８】始めに、台車の上面のＧ点から、下板表面
１１ａに対して角度θの斜線１を引くと共に、下板表面
１１ａから高さｒ１の位置に水平線１を引く。そして、
この水平線１と斜線１との交点をＡとし、Ａから下板表
面１１ａに垂線を引く。このときの垂線と下板表面１１
ａとの交点をＥとし、Ｅから斜線１の方向に向かって斜
線２及び斜線３を引くが、斜線３は下板表面１１ａとの
角度がπ／４となるように引き、斜線２は下板表面１１
ａとの角度が（３／８）πとなるように引く。即ち、斜
線３は下板表面１１ａと垂線との間の２等分線であり、
斜線２は斜線３と垂線との間の２等分線である。

【００４９】次いで、斜線１と斜線２との交点をＢとす
ると、リンク支持アーム及び姿勢変換リンクの長さを決
定することができる。即ち、線分ＧＢ間の距離Ｒがリン
ク支持アームの長さとなり、線分ＢＡ間の距離ｒ２が姿
勢変換リンクの長さとなる。その後、Ｅを中心として半
径がｒ１である円弧を描き、この円弧と斜線３との交点
をＤとする。この作図によって、下向溶接時及び水平隅
肉溶接時におけるトーチ取付部の位置を決定することが
できる。即ち、下向溶接の場合、線分ＧＢの位置にリン
ク支持アームを配置し、線分ＢＡの位置に姿勢変換リン
クを配置して、Ａ点において、溶接トーチを下板表面１
１ａに直交する方向になるように支持する。一方、水平
隅肉溶接の場合、リンク支持アームの位置は固定してお
いて、姿勢変換リンクを線分ＢＤの位置に回転させ、Ｄ
点において、溶接トーチを下板表面１１ａに対してπ／
４（４５°）の角度をなすように支持する。

【００５０】このような作図によって、リンク支持アー
ム及び姿勢変換リンクの長さ並びにトーチ取付部の位置
を決定すると、溶接トーチの狙い位置を一定としたまま
でトーチ角度を変更することができる。また、線分ＡＥ
と線分ＤＥの距離が等しくなるので、溶接トーチのワイ
ヤ突き出し長さ（アーク発生点からトーチ先端までの距
離）を変える必要がない。

【００５１】また、下板表面１１ａから台車上面までの
距離をａ、水平隅肉溶接時の姿勢変換リンクと下向溶接
時の姿勢変換リンクとがなす角度をψとすると、ψとθ
との関係及びｒ１、ｒ２、Ｒ、ａ及びθの関係は下記数
式３によって表すことができる。

【００５２】

【数３】 ｒ１＝｛（ａ＋Ｒsinθ）×tan（π／８）｝／cosθ ｒ２＝（ａ＋Ｒsinθ）×｛１＋tanθ×tan（π／
８）｝ ψ＝（５π／４）−２θ。

【００５３】なお、図１０は、リンク支持アームと姿勢
変換リンクとが同一直線上になるように配置された例で
あるが、これらは同一直線上に配置させる必要はない。
例えば、図１１に示すように、トーチ取付部の位置Ａ₁
がリンク支持アームの延長線ＧＢ₁よりも上方に配置さ
れていても、また、図１２に示すように、トーチ取付部
の位置Ａ₂がリンク支持アームの延長線ＧＢ₂よりも下方
に配置されてもよい。また、作図方法についても上記の
方法に限定されず、他の方法により、リンク支持アーム
及び姿勢変換リンクの長さ並びにトーチ取付部の位置を
決定することができる。

【００５４】そこで、リンク支持アーム及び姿勢変換リ
ンクの長さ及び方向を決定するための他の方法を図１１
を使用して説明する。

【００５５】始めに、台車の上面のＧ点から、下板表面
１１ａに対して角度θ、長さＲの斜線１を引き、その先
端をＢ₁とする。次に、点Ｂ₁を通る斜線２を引くが、こ
の斜線２は下板表面１１ａとの角度が（３／８）πとな
るように引き、斜線２と下板表面１１ａとの交点をＥ₁
とする。次いで、点Ｅ₁から上方に、長さがｒ１の垂線
を引き、その先端をＡ₁とする。これにより、リンク支
持アーム及び姿勢変換リンクの長さを決定することがで
きる。即ち、線分ＧＢ₁間の距離Ｒがリンク支持アーム
の長さとなり、線分Ｂ₁Ａ₁間の距離ｒ２が姿勢変換リン
クの長さとなる。

【００５６】次いで、点Ｅ₁から、下板表面１１ａとの
角度がπ／４となる斜線３を引き、その後、点Ｅ₁を中
心として半径がｒ１である円弧を描き、この円弧と斜面
３との交点をＤ₁とする。この作図によって、下向溶接
時及び水平隅肉溶接時におけるトーチ取付部の位置を決
定することができる。即ち、下向溶接の場合、線分ＧＢ
₁の位置にリンク支持アームを配置し、線分Ｂ₁Ａ₁の位
置に姿勢変換リンクを配置して、Ａ₁点において、溶接
トーチを下板表面１１ａに直交する方向になるように支
持する。一方、水平隅肉溶接の場合、リンク支持アーム
の位置は固定しておいて、姿勢変換リンクを線分Ｂ₁Ｄ₁
の位置に回転させ、Ｄ₁点において、溶接トーチを下板
表面１１ａに対してπ／４（４５°）の角度をなすよう
に支持する。

【００５７】このように、リンク支持アーム及び姿勢変
換リンクの長さ及び方向を決定する方法を変えても、溶
接トーチの狙い位置を一定としたままで、ワイヤ突き出
し長さを変えることなく、トーチ角度を変更することが
できる。

【００５８】次に、下板又は立板の条件が限定されてい
る場合の溶接方法について詳述する。図１３は立板がド
レインホールを有する場合の溶接方法を示す模式図、図
１４は下板が狭い場合の溶接方法を示す模式図である。
図１３及び１４において、図１乃至７と同一物には同一
符号を付して、その詳細な説明は省略する。

【００５９】図１３に示すように、立板１２ａの下方に
ドレインホール４２があって、倣いローラ１８を下板１
１寄りの低い位置に配置できない場合、例えば、倣い腕
固定つまみ３０をゆるめた後、スライド軸３６を回転軸
として倣い腕１６を１８０°回転させることにより、倣
いローラ１８を高い位置で支持する。図１３において
は、倣い腕１６のみを図示しているが、図１乃至７に示
す倣い腕１５についても同様に回転させ、倣いローラ１
７を高い位置で支持する。これにより、高い位置で倣い
ローラ１７及び１８を立板１２ａと接触させて台車を走
行させることができる。

【００６０】また、図１４に示すように、下板１１ａが
小さすぎて下板１１ａ上で台車本体１３を走行させるこ
とができない場合、図１３に示す場合と同様に、倣いロ
ーラ１８（及び１７）の高さを調節して、台車の高さの
半分の位置よりも上方に倣いローラ１８（及び１７）を
支持する。そして、この台車本体１３を倣い腕１６（及
び１５）が配置されている方向を下方に向けて立て、台
車が立板１２の表面を走行するように配置する。そうす
ると、倣いローラは下板１１ａに倣って回転し、これを
転倒防止用の遊び車輪として使用することができるの
で、台車は垂直な立板１２の表面を走行することができ
る。このようにして溶接すると、支点となる倣いローラ
１８（及び１７）は立板１２から離れた位置で下板１１
ａと接触しているので、立板１２側に台車が倒れる力が
働き、通常の水平隅肉溶接及び下向き溶接と同様に、容
易に溶接することができる。

【００６１】次に、ストレートトーチをカーブドトーチ
に変えて溶接する場合の溶接方法について詳述する。図
１５はストレートトーチを支持した溶接トーチ支持部を
示す模式図、図１６はカーブドトーチを支持した溶接ト
ーチ支持部を示す模式図である。図１５及び１６におい
て、図１乃至７と同一物には同一符号を付して、その詳
細な説明は省略する。

【００６２】図１５及び１６に示すように、ストレート
トーチ４１ａとカーブドトーチ４１ｂとでは、台車本体
１３に固定したときに、トーチ先端とアーク点との距離
が異なる。そこで、本実施例においては、クランプ４５
に、アーク点に接近離隔する方向に延びる長穴５３が設
けられている。これにより、トーチ固定部４４を長穴５
３に沿ってアーク点に近づく方向又はアーク点から離間
する方向に移動させることができ、トーチクランプ４５
及びこの上に取り付けられたトーチ固定部４４を双方の
トーチに対応させることができる。即ち、図１５に示す
ように、ストレートトーチ４１ａを使用する場合には、
長穴５３のアーク点から離間した位置でトーチ固定部４
４を固定する。一方、図１６に示すように、カーブドト
ーチ４１ｂを使用する場合には、長穴５３のアーク点に
接近した位置でトーチ固定部４４を固定する。

【００６３】このように、長穴５３によって、トーチ固
定部４４がアーク点方向に平行な方向に自由に移動する
ことが可能になり、溶接トーチの位置を調整することが
できるので、ストレートトーチ４１ａ及びカーブドトー
チ４１ｂのいずれのトーチも台車本体１３に搭載するこ
とができる。これにより、台車による自動溶接と、半自
動溶接の設備との両方を準備することができない場合
（例えば、設備が不十分であるために準備ができない場
合、又は溶接を実施するための領域が狭すぎて準備でき
ない場合等）においても、半自動カーブドトーチを台車
本体に搭載しておき、開始端部及び終了端部の未溶接部
を溶接する場合に、台車から半自動カーブドトーチを取
り外して溶接することができる。従って、溶接作業を簡
略化することができ、溶接能率が向上する。

【００６４】次いで、溶接ヒューム吸引手段を有する台
車について説明する。図１７は溶接ヒューム吸引手段を
有する無軌条自走式溶接用走行台車を示す模式図であ
る。図１７において、図１乃至７と同一物には同一符号
を付して、その詳細な説明は省略する。

【００６５】図１７に示すように、溶接トーチ４１の先
端部は、吸引ノズル位置決定ジグ４６が有する穴に挿入
されており、この吸引ノズル位置決定ジグ４６が有する
更に２つの穴には、２本の吸引ノズル４７が挿入されて
いる。これにより、溶接トーチ４１の先端部において、
溶接トーチ４１と吸引ノズル４７とが固定されている。
この２本の吸引ノズル４７は１本に合流され、この部分
において、吸引ノズル４７は吸引ノズル固定部４８によ
って台車本体１３に固定されている。そして、吸引ノズ
ル４７は、吸引ダクト４９を介して吸引装置（図示せ
ず）等に接続されている。

【００６６】本発明の無軌条自走式溶接用走行台車は小
型で軽量であると共に、牽引力が大きいので、図１７に
示すように、台車本体１３上に吸引ノズル４７及び吸引
ダクト４９等の溶接ヒューム吸引手段を搭載することが
できる。従って、従来のように、溶接位置の移動に合わ
せて溶接箇所上部に吸引フードを移動させる必要がな
く、溶接作業性が向上すると共に、溶接ヒュームの発生
点に吸引ノズル４７を固定するので、低い吸引力で十分
に溶接ヒュームの回収を実施することができる。

【００６７】

【実施例】以下、本発明に係る無軌条自走式溶接用走行
台車の実施例について、その比較例と比較して具体的に
説明する。

【００６８】図１乃至６に示す無軌条自走式溶接用走行
台車を作製し、永久磁石が設けられた従来の台車と共
に、後方からの牽引力、上方からの引着力（磁力）並び
に台車及び磁石の重量、寸法を測定した。これらの牽引
力、引着力並びに台車及び磁石の重量・寸法の測定結果
を下記表１及び２に示す。

【００６９】

【表１】

【００７０】

【表２】

【００７１】上記表１及び２に示すように、実施例の台
車は７ｋｇ以下、２５０ｍｍ角以下であり、小型軽量化
することができ、２０ｋｇ以上の引着力を得ることがで
きた。従って、従来の台車の牽引力は１０ｋｇ以下であ
るのに対して、実施例の台車の牽引力は約１５ｋｇ以上
と極めて大きい値が得られ、トーチケーブル等を牽引す
るために必要な力である１０ｋｇを十分に満足すること
ができた。

【００７２】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
台車本体に希土類系永久磁石を設け、台車底面全面積に
対する磁石の面積を規定すると共に、この磁石と走行面
との距離を調節する手段を有するので、牽引力及び可搬
性が優れた超小型で軽量な無軌条自走式溶接用走行台車
を得ることができる。また、トーチ支持部が種々の方向
にトーチを支持することができる手段を有するか、又は
倣い腕がその長さ及び倣いローラの高さを調節する手段
を有していると、種々の溶接条件で溶接を実施すること
ができ、溶接能率を向上させることができる。この台車
が溶接ヒューム吸引手段を有していると、溶接能率が更
に一層向上すると共に、作業環境を向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る無軌条自走式溶接用走行
台車を示す平面図である。

【図２】本発明の実施例に係る無軌条自走式溶接用走行
台車を示す正面図である。

【図３】本発明の実施例に係る無軌条自走式溶接用走行
台車を示す側面図である。

【図４】本発明の実施例に係る無軌条自走式溶接用走行
台車を示す底面図である。

【図５】本発明の実施例に係る無軌条自走式溶接用走行
台車を示す模式的断面図である。

【図６】本発明の実施例に係る無軌条自走式溶接用走行
台車の底面を示す模式図である。

【図７】倣い腕の長さを調節する方法を示す模式図であ
る。

【図８】本発明の実施例について、台車の牽引力を算出
するための模式図である。

【図９】水平隅肉溶接及び下向溶接に適用することがで
きる溶接トーチ支持部を示す模式図である。

【図１０】水平隅肉溶接及び下向溶接の両溶接に適用さ
れるリンク支持アーム及び姿勢変換リンクの長さ及び方
向を決定する方法を示す模式図である。

【図１１】水平隅肉溶接及び下向溶接の両溶接に適用さ
れるリンク支持アーム及び姿勢変換リンクの長さ及び方
向を決定する方法を示す模式図である。

【図１２】水平隅肉溶接及び下向溶接の両溶接に適用さ
れるリンク支持アーム及び姿勢変換リンクの長さ及び方
向を決定する方法を示す模式図である。

【図１３】立板がドレインホールを有する場合の溶接方
法を示す模式図である。

【図１４】下板が狭い場合の溶接方法を示す模式図であ
る。

【図１５】ストレートトーチを支持した溶接トーチ支持
部を示す模式図である。

【図１６】カーブドトーチを支持した溶接トーチ支持部
を示す模式図である。

【図１７】溶接ヒューム吸引手段を有する無軌条自走式
溶接用走行台車を示す模式図である。

【図１８】（ａ）は従来の無軌条自走式隅肉溶接台車を
示す平面図であり、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその
側面図である。

【図１９】図１８のトーチ先端部分を拡大して示す側面
図である。

【符号の説明】

１、１１、１１ａ；下板 ２、１２、１２ａ；立板 ３、１３；台車本体 ４；ストレートトーチ ５、６、１５、１６；倣い腕 ７、８、１７、１８；倣いローラ ９、１９；車輪 ２０；操作箱 ２２；永久磁石 ３８；リンク支持アーム ３９；姿勢変換リンク ４１；溶接トーチ ４７；吸引ノズル ４９；吸引ダクト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂入 英治 東京都江戸川区西小岩３丁目35番16号 小池酸素工業株式会社内 (72)発明者 藤本 己子男 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 (72)発明者 高梨 不二雄 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 (56)参考文献 特開 昭59−64196（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−276091（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−335772（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−99173（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−68170（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−82771（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−108496（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−31569（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/127,9/32 B23K 37/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 台車本体と、この台車本体上に設けられ
   溶接トーチを支持する溶接トーチ支持部と、前記台車本
   体の進行方向の前方及び後方に設けられ前記進行方向に
   直交する方向に延出する倣い腕と、これらの倣い腕の先
   端に回転可能に取り付けられた倣いローラと、を有する
   無軌条自走式溶接用走行台車において、前記台車本体に
   台車本体の走行面に対向して設けられ、台車底面全面積
   の１／８乃至１／５の面積を有する希土類系永久磁石
   と、この永久磁石と前記走行面との距離を調節する距離
   調節手段と、を有し、前記溶接トーチ支持部は、台車本
   体の進行方向に直交する方向に延びるリンク支持アーム
   と、このリンク支持アームの先端にその回転軸を台車本
   体の進行方向に平行にして回転可能に支持された姿勢変
   換リンクと、この姿勢変換リンクの先端に取り付けられ
   溶接トーチをその回転軸を台車本体の進行方向に平行に
   して回転可能に支持するトーチ取付部と、を有すること
   を特徴とする無軌条自走式溶接用走行台車。
2. 【請求項２】 前記倣い腕は、その長さを調節すること
   ができる倣い腕長さ調節手段を有することを特徴とする
   請求項１に記載の無軌条自走式溶接用走行台車。
3. 【請求項３】 前記倣い腕は、前記倣いローラの高さを
   調節することができる倣いローラ高さ調節手段を有する
   ことを特徴とする請求項２に記載の無軌条自走式溶接用
   走行台車。
4. 【請求項４】 前記倣い腕は先端部がＬ字状に屈曲して
   おり、この倣い腕の長手方向を軸として回転及び固定が
   可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の無
   軌条自走式溶接用走行台車。
5. 【請求項５】 前記トーチ支持部は、前記溶接トーチを
   アーク発生点に対してスライドさせる溶接トーチ位置調
   節手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいず
   れか１項に記載の無軌条自走式溶接用走行台車。
6. 【請求項６】 前記台車本体上に、溶接時に発生する溶
   接ヒュームを吸引除去する溶接ヒューム吸引手段を有す
   ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記
   載の無軌条自走式溶接用走行台車。