JP3602911B2 - Strip plate automatic welding equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯板の、長手方向zに延びる2側端を基板面に溶接する自動溶接装置に関し、特に、これに限定する意図ではないが、構造基体である厚鋼板の表面に接合した薄金属板(クラッド材)の継目部を被覆するための帯板の、クラッド材への溶接に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、海上に設置される大規模な浮体構造物は、図7の(a)に示すように、厚鋼板で成る箱型の浮体ブロック1を工場又は造船所で製作し、これを海に運搬し、海水に浮かべ、海上で浮体ブロック同士を接続して設置される。このような浮体構造物2は、例えば海上空港,浮体橋等に用いられる。浮体構造物2の一単位をなす浮体ブロック(1個の鋼箱)1は、例えば100m×40m×5mの大きさを有する。海上において、浮体ブロック同士を接続する際には、作業環境を整えるために、「ドライチャンバ−」が使用される。図7の(b)にその形状及び設置の一例を示す。ドライチャンバ−は、浮体ブロックと接する面を除く側面及び底面を有し、上面は開放されている。該ドライチャンバ−を浮体ブロック同士の接続作業等を行なう部位に配置し、内部の水を排除すると、ドライチャンバ−は、水圧により浮体ブロックに圧接する。ドライチャンバ−の浮体ブロックに接触する部分にはシ−ルを設けているので、一旦水を排除すれば、後の作業は、陸上と同様の環境で行なうことが出来る。
【0003】
海上等に設置する該構造物の腐食防止には種々の方法が用いられており、例えば、鉄製浮体ブロック構造物の外側面および必要に応じて他の部位に、製作工場にてチタンクラッド鋼等の耐食性薄板が貼付される。あるいは、構造基体の厚板自身に耐食性が高い表層を有する複層板が用いられる。しかしながら、耐食性薄板は、製造上の制約から一定の寸法(定尺)の板であり、この為、浮体ブロック上においては、耐食性薄板の継目が生ずる。構造基体の厚板自身に耐食性が高い表層を有する複層板を用いる場合でも、複層板間に継目を生ずる。いずれにしても継目部の耐食性は低い。そこで継目部を耐食性の帯板で被覆(重ね張り)することが行なわれている。上述の浮体ブロック構造物の場合、帯板は例えば35〜50mm幅、板厚2mm程度のチタン板であり、重ね張りする長さは、外側面の波もしくは波しぶきがかかる1.5〜5mの範囲である。
【0004】
図8に、浮体ブロック1側面に貼付された耐食性薄板(チタンクラッド)4の隙間(継目)に、耐食性材料でなる帯板(上述のチタン板)5を、重ね張りした状況を示す。図8の(a)は浮体ブロック1の側面を見た正面図、(b)は上面を見た平面図である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
重ね張り(5)は、前述のドライチャンバ−内で溶接により行なわれるが、帯板5は薄く、幅が狭く、長い形状であるので、溶接の入熱による曲り,膨らみ等の変形を生じ易い。従来は、この問題を低減するために、帯板5を複数点で仮付け溶接(例えば、100mmピッチで点付け)した後、帯板5の上下端および2側端(4辺)を連続して溶接する本溶接を実施していたので、手間,時間を要し効率悪く、また自動化が困難であり、手作業を免れない。従って仕上がり品質は、作業者の技倆に依存せざるを得ず、品質の管理に困難があった。
【0006】
例えば、仮付けのとき点付けと点付けの間に膨らみを生じ、裏板(チタンクラッド)との間の隙間が溶接欠陥をもたらし易い。また、溶接の溶け込みが深過ぎるとブロック基体の厚鋼板の鉄成分が表面に露出してくるため防食の効果を為さなくなるが、手溶接の場合にはその可能性がある。更には、仮付けした点付け部分は溶接条件に変化が生じるので、本溶接後も点付けの痕跡が現われて溶接外観が良くない。
【0007】
本発明は、帯板溶接を自動化することを第1の目的とし、基板面に帯板を密着させることを第2の目的とし、多点の仮付けを省略することを第3の目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の帯板自動溶接装置は、基板面(4)に溶接する帯板(5)の長手方向zに平行に配設される基体(15);
基体(15)に装着され基体(15)に対してz方向に走行する溶接台車(YD);
z方向と直交する帯板(5)の厚み方向xに移動自在に溶接台車(YD)に支持されたト−チ支持台(12);
ト−チ支持台(12)をx方向に駆動するx駆動手段(11);
ト−チ支持台(12)に回転自在に支持され、周面が帯板(5)に対向する押えロ−ラ(PR);
トーチ支持台 (12) に固定されx方向およびz方向に直交するy方向に延びるガイドバー (7,8) ;
ガイドバー (7,8) にy方向に移動自在に装着され、帯板(5)を間にしてy方向で帯板(5)の両側に分布する1対のト−チ保持具(SL1,SL2);
ト−チ保持具(SL1,SL2)のそれぞれにそれぞれが回転自在に支持され、帯板(5)を間にしてy方向で相対向する1対の倣いロ−ラ(GR1,GR2);
ト−チ保持具(SL1,SL2)を、それらが支持する倣いロ−ラ(GR1,GR2)が帯板(5)を挟圧する関係にy方向に駆動するy駆動手段(SP1,SP2);および、
ト−チ保持具(SL1,SL2)のそれぞれにそれぞれが支持され、帯板(5)の2側端のそれぞれを溶接ねらい位置とする1対の溶接ト−チ(TC1,TC2);
を備える、基板面(4)に平行に配置した帯板(5)の、長手方向zに延びる2側端を基板面(4)に溶接するものである。
なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号を、参照までに付記した。
【0009】
これによれば、x駆動手段(11)がト−チ支持台(12)をx方向に駆動することにより、押えロ−ラ(PR)が帯板(5)を加圧し、これにより帯板(5)が基板面(4)に密着する。y駆動手段(SP1,SP2)が、ト−チ保持具(SL1,SL2)を、倣いロ−ラ(GR1,GR2)が帯板(5)を挟圧する関係にy方向に駆動するので、帯板(5)の2側端のそれぞれに対してト−チ保持具(SL1,SL2)のそれぞれが倣い、ト−チ保持具(SL1,SL2)に支持された溶接ト−チ(TC1,TC2)の溶接ねらい位置が自動的に帯板(5)の2側端のそれぞれに定まり、帯板(5)に対する溶接位置が、z方向のいずれの位置でも正確に所定位置となる。
【0010】
しかして、溶接台車(YD)が、基板面(4)に溶接する帯板(5)の長手方向zに平行に配設される基体(15)に対してz方向に走行するので、溶接ト−チ(TC1,TC2)が、帯板(5)の2側端をz方向に連続溶接する。
【0011】
このように、押えロ−ラ(PR)で帯板(5)を基板面(4)に押え付け、かつ、帯板(5)の2側端に溶接ト−チ(TC1,TC2)を倣わせて、押えロ−ラ(PR),溶接ト−チ(TC1,TC2)等をz方向に駆動しつつ溶接を行ない、これらをすべて自動で行なうので、従来の多点仮付け溶接は不要となり、多点仮付溶接の痕跡が現われことがなくなる。この溶接中に押えロ−ラ(PR)が帯板(5)を押え付けているので、帯板(5)に曲りや膨らみを生じたまま溶接してしまうことはなく、形状上の仕上がり品質が高い連続溶接が実現する。特に溶け込みがz方向で均一となり、溶接品質(性状品質)の管理が容易かつ確実になる。
【0012】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【0013】
【発明の実施の態様】
【0014】
【実施例】
図1の(a)に、本発明の一実施例を、海上に浮かぶ浮体ブロック1に取付けた状態の平面配置を示し、(b)にはその正面を示し、図2にはその側面(図1の(b)のA−A線断面)を示す。浮体ブロック1の上面には、既設の取付け金具を使用して臨時に、水平x方向に延びる作業用の支柱16,17を取付け、更にこの上に、水平y方向に延びる支柱18を取付けている。支柱18には、垂直z方向に延びる支柱25,26が取り付けられている。
【0015】
図7の(b)に示す形状と同様の形状を持つドライチャンバ−3が、支柱25,26に取付けられている。ドライチャンバ−3は浮体ブロック1に密着し、内部の海水は排水され、ドライチャンバ−3の内空間には海水は実質上存在しない。
【0016】
この状態で、浮体ブロック1の下面に、水平x方向に延びる作業用の支柱21,22を装着し、その先端部に水平y方向に延びる下ガイド支柱24を取付けている。更に、支柱18に水平x方向に延びる支柱19,20を取付け、これらの支柱19,20の先端部に、水平y方向に延びる上ガイド支柱23を取付けている。
【0017】
溶接装置の基体である垂直z方向に延びる支柱15の上端は、上ガイド支柱23で、y方向に移動可に支持され、支柱15の下端は、下ガイド支柱24で、y方向に移動可に支持されている。すなわち支柱15の上部に設けた車輪WLU、及び下部に設けた車輪WLLが、支柱23及び24で下支持されている。支柱15のy方向移動は手動によって行なう。これは所望するy位置に溶接ト−チを合わせるための機構である。なお、支柱15の上部および下部には、図示しない手動のロック機構があり、支柱15をy方向所要位置に動かした後に、支柱15は上,下ガイド支柱23,24に固定(ロック)される。
【0018】
図3の(a)には、溶接ヘッドWH及び溶接台車YD部分を拡大した平面を示し、(b)には溶接ヘッドWHの背面を示す。まず図3の(a)を参照すると、溶接装置の基体である支柱15にはz方向の延びるガイドレ−ル14が固着されており、このガイドレ−ル14にラックが固着されており、このラックに、ピニオンギア13が噛み合っている。一対の溶接ト−チTC1,TC2を含む溶接ヘッドWHをz方向に駆動するための溶接台車YDのガイドロ−ラが、ガイドレ−ル14に、z方向移動自在に装着されており、これにより溶接台車YDは支柱15に沿って上下(z方向)に移動可能であり、溶接台車YDの上下移動は、ガイドレ−ル14にあるラックに噛み合ったピニオンギア13を、台車YD上の電気モ−タMTRが回転駆動することにより行なわれる。
【0019】
台車YDには、エア−シリンダ11およびガイドスリ−ブ9,10が固着されており、エア−シリンダ11のピストンロッドの先端に、ト−チ支持台である加圧板12が固着されている。加圧板12にはまた、ガイドスリ−ブ9,10を貫通するガイドロッドの先端が固着されている。エア−シリンダ11がピストンロッドを突き出すとき、加圧板12は浮体ブロック1に近づく方向(+x方向)に移動し、エア−シリンダ11がピストンロッドを引き込むとき、加圧板12は浮体ブロック1から離れる方向(一x方向)に移動する。
【0020】
次に図3の(b)を参照すると、加圧板12および溶接ヘッドWHの前面は浮体ブロック1に装着された帯板5に対向している。加圧板12にはロ−ラ支持ア−ムRS1,RS2が固着されており、これらのア−ムRS1,RS2に押えロ−ラPRが回転自在に支持されている。エア−シリンダ11がピストンロッドを突き出し、これにより加圧板12が浮体ブロック1に近づく方向(+x方向)に移動すると押えロ−ラPRが帯板5に当り、エア−シリンダ11の押し圧で帯板5を押える。加圧板12には、y方向に延びるガイドバ−7,8が固着されており、これらのガイドバ−7,8で、ト−チ保持具であるスライダSL1,SL2がy方向移動自在に支持されている。左スライダSL1は引張コイルスプリングSP1でア−ムRS1に近づく方向に引かれており、右スライダSL2は引張コイルスプリングSP2でア−ムRS2に近づく方向に引かれている。
【0021】
プラズマア−ク溶接ト−チTC1およびTC2はそれぞれ、スライダSL1およびSL2で保持されており、それらの先端が、溶接する帯板5の2側端、すなわちz方向に平行な辺のエッジ、に対向するようにスライダSL1およびSL2に取付けてある。また、倣いロ−ラGR1およびGR2がそれぞれ、スライダSL1およびSL2で回転自在に支持されている。
【0022】
図4の(a)に、溶接台車YDおよび溶接ヘッドWHの側面を示す。左右倣いロ−ラGR1,GR2は、帯板5の幅(y)方向を挾み込む段付きロ−ラであり、左ロ−ラGR1はスライダSL1で、右ロ−ラGR2はスライダSL2で支持されている。図4の(b)に、帯板5と、段付き倣いロ−ラGR1,GR2の相対位置関係を示す。先に説明した引張コイルスプリングSP1,SP2がスライダSL1,SL2をそれぞれ右方向,左方向(図3の(b)上での話し)に引いているので、ロ−ラGR1は帯板5の左側端に、ロ−ラGR2は帯板5の右側端に当る。したがって、溶接台車YDがz方向に移動するとき、スライダSL1,SL2(ト−チTC1,TC2)がそれぞれ帯板5の左側端,右側端を倣うように、左,右に移動しうる。
【0023】
なお、左右ト−チTC1,TC2は、スライダSL1,SL2上の、図示しないト−チx位置調整機構(手動調節),ト−チy位置調整機構(手動調節)および2軸姿勢調整機構(手動調節)で支持されており、x,y位置および傾斜角度(2方向)を微細調整(手動)しうる。一度これらを設定すると、帯板5の幅に係わらず、常に帯板エッジ付近の調整点(y方向)に溶接位置が定まる。本実施例でのプラズマア−ク溶接個所は、エッジより1mm内側の所をタ−ゲット(溶接狙い位置)とした。エア−シリンダ11が押えロ−ラPRを帯板5に圧接するので、ト−チTC1,2と帯板5の間隔(x方向距離)は一定となり、帯板5に対するト−チTC1,2の姿勢(傾斜角度)も一定となる。
【0024】
溶接施工の方法は対象物がチタン等の非鉄の場合、後処理がないことが望ましいので、一般にはプラズマア−ク溶接かTIG(タングステン・イナ−トガス)溶接が用いられが、本実施例においては、プラズマア−ク溶接ト−チを用いた。これは、図6の(a)に示す条件において、両溶接の比較を実施し、その結果により決定したものである。図6の(b)には、プラズマア−ク溶接ト−チによる溶接状態を模式的に、また図6の(c)には、TIG溶接状態を模式的に示す。
【0025】
次に、プラズマア−ク溶接ト−チを採用した根拠を示す。
【0026】
(A)溶接速度:プラズマア−ク溶接はTIG溶接と比較して1.5〜2.5倍の速度の溶接速度が得られる。これはプラズマア−ク溶接では、水冷ノズルによりア−クが絞られる(サ−マルピンチ効果)ため、熱集中度が高いためである。(B)溶接安定度:プラズマア−ク溶接ではア−クの安定度がよく、ア−クのふらつき等がない。この理由は上記と同様である。これに対しTIG溶接は、ア−クのふらつきが多く、また2ト−チ同時溶接においては、磁気吹き現象が発生しやすい。
【0027】
(C)電極の消耗:−電位であるタングステン電極は、プラズマア−ク溶接においては不活性ガス(Ar)雰囲気で囲まれているので酸化による消耗はないので、長時間に渡り安定した溶接が得られる。一方TIG溶接では、電極はト−チ先端に突き出ており、シ−ルドガス(Ar)で覆われるものの電極の酸化防止効果は弱い。
【0028】
従って電極の研磨をしばしば行なわなくてはならず、また消耗により溶接条件の変化を起こしやすい。
【0029】
(D)プラズマア−ク溶接においては、パイロットア−クを母材に接近させることによりメインア−クを発生させるので、ア−クの起動性が確実である。TIG溶接では、ア−クの起動を電極と母材間に高周波を飛ばすことにより発生させているため、ア−クの起動性が不確実である。
【0030】
溶接の自動化には溶接速度,溶接の安定性,操作性等が重要である。従って上記理由により本発明の自動溶接機には、プラズマア−ク溶接ト−チTC1,TC2を採用した。
【0031】
図5に、本自動溶接機の電気系統の概要を示す。電源装置を主体とするプラズマア−ク溶接ユニットWPU1,WPU2には、プラズマガス及びシ−ルドガスSG,冷却水SW、及び電源SEが供給され、WPU1,WPU2は、プラズマア−ク溶接ト−チTC1,TC2に、制御(調整)したガス,水および電流,電圧を供給する。制御ボックスCONには、z駆動モ−タMTR用のモ−タドライバ,エア−シリンダ11の空圧切換回路の弁を駆動するソレノイドドライバ、および、制御回路があり、制御回路にzリミットスイッチLSU,LSL、並びに手元操作箱CBXが接続されている。制御ボックスCONは、手元操作箱CBXと共に、溶接ユニットWPU1,WPU2が出力するガス,水,及び電流,電圧に関する制御(すなわち溶接ト−チに関する制御),z駆動モ−タMTRの制御、及び押えロ−ラPRを駆動するエアシリンタ11のロッド進退の制御等を行なう。
【0032】
以上に説明した本発明の一実施例の自動溶接機を用いた、浮体ブロック1の垂直面に帯板5を自動溶接する手順の概略は、次の通りである:
(1)浮体ブロック1の作業区域に支柱16〜26、及びドライチャンバ−3を取付ける;
(2)浮体ブロック1の垂直面のチタンクラッド4の隙間(継目)を覆う位置に帯板5を配置して位置決めし、その上部短辺を仮付け又は本溶接する;
(3)支柱15及び溶接台車YDを取付け、左右(+y〜−y)方向に動かして、倣いロ−ラGR1,GR2が帯板5を挾む位置に支柱15を固定する。溶接ト−チTC1,TC2は、概ね帯板5の幅端位置に対峠するが、該端からy方向1mm内側をタ−ゲットとする様、必要に応じて微調整する;
(4)同様に溶接ト−チTC1,TC2と帯板5の間隔(x方向)および姿勢(角度)も必要に応じて微調整する;
(5)自動溶接機手元操作箱CBXの手動台車移動スイッチを操作して、溶接台車YDを上下方向(+z〜−z)に動かし、帯板5の溶接開始点に位置決めする。
【0033】
(6)同操作箱CBXの台車速度調整ノブを200〜300mm/分(z方向の溶接速度)となる様調整し、また左、右ア−ク起動スイッチをオンとする;
(7)同操作箱CBXの押しロ−ラPRスイッチをオンとして、溶接ヘッドWHにある押えロ−ラPRを帯板5に向けて押し付ける;
(8)同操作箱CBXの自動溶接スイッチをオンとすることにより、左、右ア−クがオンとなり、台車が下方(−z)に移動し始め、自動溶接が開始される;
(9)帯板5の溶接終了点に台車が達すると、リミットスイッチLSLが閉から開に切換わり、自動溶接は自動的に終了する。あるいは上記操作箱CBXの自動溶接スイッチをオフに手動操作して溶接を終了する。
【0034】
帯板長2m、台車速度200mm/分とすれば、溶接時間は10分で済む。すなわち、本自動溶接機では、被溶接材である帯板(2mm厚のチタン板)5を押しロ−ラPRによりチタンクラッド4に押し付け、また帯板5の2側端を左右倣いロ−ラGR1,GR2で倣い、帯板5と一定の間隔を持つ2本のト−チTC1,TC2で、帯板5の2側端を同時に溶接するので、両側の熱バランスが取れるため、帯板の曲り,浮き上り等はなく、効率良く、一定の比較的に高速の自動溶接を行なうことが出来る。
【0035】
本実施例においては、浮体ブロック1の側面に帯板5を垂直に置いて「立向き」に自動溶接する方法(上方から下方に向けての下進溶接)を述べたが、浮体ブロック1の上面に帯板5を水平に置いて「下向き」でx方向又はy方向に自動溶接することもできる。この場合、支柱15は、x方向又はy方向に平行に配設する。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例の自動溶接装置を用い、浮体ブロック1の側面(垂直面)に帯板5を溶接する場合の、溶接装置(YD+WH)の配置を示す平面図であり、(b)は正面図である。
【図2】図1の(b)のA−A線断面図である。
【図3】(a)は、図1に示す溶接台車YDおよび溶接ヘッドWHの平面図、(b)は、溶接ヘッドWHの背面図である。
【図4】(a)は、図3の(a)に示す溶接台車YDおよび溶接ヘッドWHの側面図、(b)は、図3の(b)に示す帯板5と倣いロ−ラGR1,GR2との接触状態を示す拡大平面図である。
【図5】図3に示す実施例の電気系統の概要を示すブロック図である。
【図6】(a)は、図3に示す溶接ト−チTC1,TC2と帯板5との位置関係を示す拡大平面図、(b)はプラズマア−ク溶接状態を模式的に示す縦断面図、(c)はTIG溶接状態を模式的に示す縦断面図である。
【図7】(a)は、鉄製浮体ブロック1を組合わせ、大規模浮体構造物2を構築する状況を示す斜視図、(b)は海上の鉄製浮体ブロック1の外表面に加工を施すときに用いるドライチャンバ−3の形状及び装着状態を示す斜視図である。
【図8】(a)は、図7に示す鉄製浮体ブロック1の表面のチタンクラッド4の隙間(継目)に、帯板(チタン板)5を溶接した状態を示す拡大正面図であり、(b)は拡大平面図である。
【符号の説明】
1:鉄製浮体ブロック 2:大規模浮体構造物
3:ドライチャンバ− 4:チタンクラッド
5:帯板 6:溶接線
7,8,9,10:ガイドバ− 11:エアシリンダ−
12:加圧板 13:ピニオンギア
14:ガイドレ−ル 15〜26:支柱
CBX:手元操作箱 CON:制御ボックス
GR1,GR2:倣いロ−ラ LSL:ロア−リミットスイッチ
LSU:アッパ−リミットスイッチ MTR:駆動モ−タ
PR:押えロ−ラ SA:エア
SE:電源 SG:ガス
SW:冷却水 SL1,SL2:スライダ
SP1,SP2:引張コイルスプリング
TC1,TC2:溶接ト−チ WLL:下部車輪
WLU:上部車輪 WH:溶接ヘッド
WPU1,2:溶接ユニット YD:溶接台車[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic welding apparatus for welding two side ends of a strip extending in a longitudinal direction z to a substrate surface, and in particular, though not intended to be limited to this, a thin plate joined to a surface of a thick steel plate as a structural base. The present invention relates to welding of a strip for covering a joint portion of a metal plate (clad material) to a clad material.
[0002]
[Prior art]
For example, as shown in FIG. 7 (a), a large floating structure installed on the sea produces a box-shaped
[0003]
Various methods have been used to prevent corrosion of the structure installed on the sea or the like, for example, titanium clad steel or the like at an outer surface of an iron floating block structure and other parts as necessary at a manufacturing plant. Is affixed. Alternatively, a multi-layer plate having a highly corrosion-resistant surface layer on the thick plate itself of the structural base is used. However, the corrosion-resistant thin plate is a plate of a fixed size (standard size) due to manufacturing restrictions, and therefore, a seam of the corrosion-resistant thin plate occurs on the floating block. Even when a multi-layer plate having a highly corrosion-resistant surface layer is used as the thick plate of the structural base, a seam is generated between the multi-layer plates. In any case, the seam has low corrosion resistance. Therefore, the seam portion is covered (overlaid) with a corrosion-resistant strip. In the case of the above-mentioned floating block structure, the strip is, for example, a titanium plate having a width of about 35 to 50 mm and a thickness of about 2 mm. Range.
[0004]
FIG. 8 shows a situation in which a strip (corresponding to the above-described titanium plate) 5 made of a corrosion-resistant material is overlapped in a gap (seam) between the corrosion-resistant thin plate (titanium clad) 4 attached to the side surface of the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The overlapping (5) is performed by welding in the above-mentioned dry chamber. However, since the
[0006]
For example, a swelling occurs between spotting during tacking, and a gap between the backing plate (titanium clad) easily causes welding defects. Also, if the penetration of the welding is too deep, the iron component of the thick steel plate of the block base is exposed on the surface, so that the corrosion prevention effect is not achieved. However, in the case of manual welding, there is a possibility. Furthermore, since the welding condition changes in the temporarily attached spot, a trace of spotting appears even after the main welding, and the welding appearance is not good.
[0007]
A first object of the present invention is to automate strip welding, a second object is to bring a strip into close contact with a substrate surface, and a third object is to omit multi-point temporary attachment. .
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The automatic strip welding apparatus of the present invention includes a base (15) disposed parallel to the longitudinal direction z of the strip (5) to be welded to the substrate surface (4);
A welding carriage (YD) mounted on the base (15) and traveling in the z-direction with respect to the base (15);
a torch support (12) supported on a welding carriage (YD) movably in a thickness direction x of the strip (5) perpendicular to the z-direction;
X driving means (11) for driving the torch support (12) in the x direction;
Presser roller (PR) rotatably supported by the torch support base (12) and having a peripheral surface facing the strip (5);
Guide bars (7, 8) fixed to the torch support (12) and extending in the y direction orthogonal to the x and z directions ;
A pair of torch holders (SL1,2) which are movably mounted in the y-direction on the guide bars (7,8) and which are distributed on both sides of the strip (5) in the y-direction with the strip (5) interposed therebetween. SL2);
A pair of copying rollers (GR1, GR2) rotatably supported by the torch holders (SL1, SL2) and facing each other in the y direction with the strip (5) therebetween;
Y-driving means (SP1, SP2) for driving the torch holders (SL1, SL2) in the y-direction such that the copying rollers (GR1, GR2) supported by them hold the strip plate (5); and,
A pair of welding torches (TC1, TC2) each supported by each of the torch holders (SL1, SL2), with each of the two side ends of the strip (5) aiming at a welding position;
The two side ends extending in the longitudinal direction z of the strip (5) arranged parallel to the substrate surface (4) are welded to the substrate surface (4).
In addition, in order to facilitate understanding, the reference numerals of the corresponding elements in the embodiments shown in the drawings and described below are added to the parentheses for reference.
[0009]
According to this, when the x driving means (11) drives the torch support (12) in the x direction, the press roller (PR) presses the band plate (5), whereby the band plate is pressed. (5) closely adheres to the substrate surface (4). The y driving means (SP1, SP2) drives the torch holders (SL1, SL2) in the y direction in such a manner that the copying rollers (GR1, GR2) pinch the band plate (5). Each of the torch holders (SL1, SL2) follows each of the two side ends of the plate (5), and the welding torches (TC1, TC2) supported by the torch holders (SL1, SL2). ) Is automatically determined at each of the two side ends of the strip (5), and the welding position with respect to the strip (5) is accurately determined at any position in the z direction.
[0010]
Thus, the welding cart (YD) travels in the z direction with respect to the base (15) disposed parallel to the longitudinal direction z of the strip (5) to be welded to the substrate surface (4), so that the welding -H (TC1, TC2) continuously welds the two side ends of the strip (5) in the z direction.
[0011]
In this manner, the band plate (5) is pressed against the substrate surface (4) by the press roller (PR), and the welding torches (TC1, TC2) are copied to the two side ends of the band plate (5). At the same time, welding is performed while driving the presser roller (PR), the welding torch (TC1, TC2), etc. in the z direction, and these are all performed automatically, so that the conventional multi-point tack welding becomes unnecessary. No trace of multi-point tack welding appears. During this welding, the press roller (PR) presses the strip (5), so that the strip (5) does not weld while being bent or swelled, and the finished quality in shape. High continuous welding is realized. In particular, the penetration becomes uniform in the z direction, and the management of the welding quality (properties quality) becomes easy and reliable.
[0012]
Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the drawings.
[0013]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
[0014]
【Example】
FIG. 1A shows a plan view of an embodiment of the present invention mounted on a floating
[0015]
A dry chamber-3 having a shape similar to that shown in FIG. 7B is attached to the
[0016]
In this state, working
[0017]
The upper end of a
[0018]
FIG. 3A shows an enlarged plan view of the welding head WH and the welding cart YD, and FIG. 3B shows a back surface of the welding head WH. First, referring to FIG. 3 (a), a
[0019]
An
[0020]
Next, referring to FIG. 3B, the front surfaces of the
[0021]
The plasma arc welding torches TC1 and TC2 are held by sliders SL1 and SL2, respectively, and their ends are connected to the two side ends of the
[0022]
FIG. 4A illustrates a side surface of the welding carriage YD and the welding head WH. The left and right copying rollers GR1 and GR2 are stepped rollers for sandwiching the width (y) direction of the
[0023]
The right and left torches TC1 and TC2 are provided with a torch x position adjusting mechanism (manual adjustment), a torch y position adjusting mechanism (manual adjustment) and a two-axis attitude adjusting mechanism (not shown) on the sliders SL1 and SL2. (Manual adjustment), and can finely adjust (manually) the x and y positions and the inclination angles (two directions). Once these are set, the welding position is always determined at the adjustment point (y-direction) near the strip edge, regardless of the width of the
[0024]
In the case of a non-ferrous material such as titanium, it is desirable that there is no post-treatment. Therefore, in general, plasma arc welding or TIG (tungsten inert gas) welding is used. Used a plasma arc welding torch. This was determined based on the result of comparing the two weldings under the conditions shown in FIG. FIG. 6 (b) schematically shows a welding state using a plasma arc welding torch, and FIG. 6 (c) schematically shows a TIG welding state.
[0025]
Next, the grounds for adopting the plasma arc welding torch will be described.
[0026]
(A) Welding speed: In plasma arc welding, a welding speed 1.5 to 2.5 times faster than TIG welding can be obtained. This is because in plasma arc welding, the arc is narrowed by a water-cooled nozzle (thermal pinch effect), so that the degree of heat concentration is high. (B) Welding stability: In plasma arc welding, arc stability is good and there is no fluctuation of arc. The reason is the same as above. On the other hand, in TIG welding, the arc fluctuates greatly, and in two-torch simultaneous welding, a magnetic blowing phenomenon is likely to occur.
[0027]
(C) Electrode consumption: The negative electrode of the tungsten electrode is surrounded by an inert gas (Ar) atmosphere in plasma arc welding, so that it is not consumed by oxidation, so that stable welding can be performed for a long time. can get. On the other hand, in TIG welding, the electrode protrudes to the tip of the torch and is covered with shield gas (Ar), but the effect of preventing the electrode from being oxidized is weak.
[0028]
Therefore, the electrode must be frequently polished, and the welding conditions are liable to change due to wear.
[0029]
(D) In the plasma arc welding, the main arc is generated by bringing the pilot arc close to the base metal, so that the startability of the arc is ensured. In TIG welding, the starting of the arc is caused by blowing high frequency between the electrode and the base material, so that the starting property of the arc is uncertain.
[0030]
For automation of welding, welding speed, welding stability and operability are important. Therefore, the plasma arc welding torches TC1 and TC2 are employed in the automatic welding machine of the present invention for the above-mentioned reason.
[0031]
FIG. 5 shows an outline of an electric system of the present automatic welding machine. A plasma gas and a shield gas SG, a cooling water SW, and a power supply SE are supplied to the plasma arc welding units WPU1 and WPU2 mainly composed of a power supply device, and the plasma arc welding torches are supplied to the WPU1 and WPU2. The controlled (adjusted) gas, water, current, and voltage are supplied to TC1 and TC2. The control box CON includes a motor driver for a z-drive motor MTR, a solenoid driver for driving a valve of a pneumatic switching circuit of the
[0032]
The outline of the procedure for automatically welding the
(1) Attach the
(2) The
(3) The
(4) Similarly, the distance (x direction) and posture (angle) between the welding torches TC1, TC2 and the
(5) Operate the manual bogie movement switch of the operation box CBX of the automatic welding machine to move the welding bogie YD in the vertical direction (+ z to -z) and position it at the welding start point of the
[0033]
(6) Adjust the bogie speed adjusting knob of the operation box CBX to 200 to 300 mm / min (welding speed in the z direction), and turn on the left and right arc start switches;
(7) The push roller PR switch of the operation box CBX is turned on, and the press roller PR in the welding head WH is pressed toward the
(8) By turning on the automatic welding switch of the operation box CBX, the left and right arcs are turned on, the bogie starts to move downward (-z), and automatic welding is started;
(9) When the bogie reaches the welding end point of the
[0034]
If the strip length is 2 m and the bogie speed is 200 mm / min, the welding time can be 10 minutes. That is, in the present automatic welding machine, a strip (2 mm thick titanium plate) 5 as a material to be welded is pressed against the titanium clad 4 by a roll PR, and the two side ends of the
[0035]
In the present embodiment, the method of automatically welding “vertically” by placing the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a plan view showing an arrangement of a welding device (YD + WH) when a
FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 1 (b).
FIG. 3A is a plan view of a welding carriage YD and a welding head WH shown in FIG. 1, and FIG. 3B is a rear view of the welding head WH.
4 (a) is a side view of the welding carriage YD and the welding head WH shown in FIG. 3 (a), and FIG. 4 (b) is a
FIG. 5 is a block diagram showing an outline of an electric system of the embodiment shown in FIG. 3;
6A is an enlarged plan view showing a positional relationship between the welding torches TC1 and TC2 shown in FIG. 3 and the
FIG. 7A is a perspective view showing a situation in which a large-
FIG. 8A is an enlarged front view showing a state in which a band plate (titanium plate) 5 is welded to a gap (seam) of the titanium clad 4 on the surface of the
[Explanation of symbols]
1: Floating block made of iron 2: Large-scale floating structure 3: Dry chamber 4: Titanium clad 5: Strip 6:
12: Pressing plate 13: Pinion gear 14: Guide rail 15-26: Support column CBX: Hand control box CON: Control boxes GR1, GR2: Copying roller LSL: Lower limit switch LSU: Upper limit switch MTR: Drive Motor PR: presser roller SA: air SE: power supply SG: gas SW: cooling water SL1, SL2: slider SP1, SP2: extension coil spring TC1, TC2: welding torch WLL: lower wheel WLU: upper wheel WH: Welding head WPU1, 2: Welding unit YD: Welding trolley
Claims (2)
基体に装着され基体に対してz方向に走行する溶接台車;
z方向と直交する帯板の厚み方向xに移動自在に溶接台車に支持されたト−チ支持台;
ト−チ支持台をx方向に駆動するx駆動手段;
ト−チ支持台に回転自在に支持され、周面が帯板に対向する押えロ−ラ;
トーチ支持台に固定されx方向およびz方向に直交するy方向に延びるガイドバー;
ガイドバーにy方向に移動自在に装着され、帯板を間にしてy方向で帯板の両側に分布する1対のト−チ保持具;
ト−チ保持具のそれぞれにそれぞれが回転自在に支持され、帯板を間にしてy方向で相対向する1対の倣いロ−ラ;
ト−チ保持具を、それらが支持する倣いロ−ラが帯板を挟圧する関係にy方向に駆動するy駆動手段;および、
ト−チ保持具のそれぞれにそれぞれが支持され、帯板の2側端のそれぞれを溶接ねらい位置とする1対の溶接ト−チ;
を備える、基板面に平行に配置した帯板の、長手方向zに延びる2側端を基板面に溶接する帯板自動溶接装置。A substrate disposed parallel to the longitudinal direction z of the strip to be welded to the substrate surface;
A welding carriage mounted on the base and traveling in the z-direction relative to the base;
a torch support movably supported by the welding trolley in a thickness direction x of the strip perpendicular to the z direction;
X driving means for driving the torch support in the x direction;
A holding roller rotatably supported by the torch support base and having a peripheral surface facing the band plate;
A guide bar fixed to the torch support and extending in the y direction orthogonal to the x and z directions ;
A pair of torch holders movably mounted on the guide bar in the y direction and distributed on both sides of the strip in the y direction with the strip therebetween;
A pair of copying rollers each rotatably supported by each of the torch holders and facing each other in the y-direction with a strip therebetween;
Y-driving means for driving the torch holders in the y-direction such that the copying rollers they support pinch the strip; and
A pair of welding torches each supported on each of the torch holders and having each of the two side ends of the strip as a welding target;
An automatic strip welding apparatus for welding two side ends of a strip arranged parallel to a substrate surface, the two ends extending in the longitudinal direction z, to the substrate surface.
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