JP4576134B2 - 溶接装置 - Google Patents

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Description

本発明は、2つの板材が交差するように組み合わされたその隅部に沿って隅肉溶接を行う溶接装置に関するものである。
図14は、従来のアーク溶接装置の概略図である。
従来のアーク溶接装置において、図14に示すように、走行台車001は、複数の走行車輪002を有して自走可能であり、走行方向に交差する前後移動台003及び上下昇降台004を有しており、それぞれ駆動モータ005,006により移動調整可能となっている。そして、上下昇降台004には溶接トーチ007が傾斜した状態で装着されており、オシレータ008によりオシレート可能となっている。
走行台車001の近傍には、ワイヤ供給装置009が設置されており、溶接ワイヤやシールドガスを供給するコンジットケーブル010を介して溶接トーチ007の基端部に連結されている。また、ワイヤ供給装置009に隣接して溶接電源011、アークセンサ制御装置012、駆動モータドライバ013、オシレータドライバ014、シールドガスボンベ015が設置されており、それぞれワイヤ供給装置009、駆動モータ005,006、溶接トーチ007に連結されている。なお、016は電流センサであり、017はアース線、018は遮光ボックスである。
従って、走行台車001を走行した状態で、溶接トーチ007の先端部からワイヤを送り出し、シールドガスを供給すると共に電圧を付加すると、ワイヤ先端と隅部との間でアークが発生し、被溶接物A,Bの隅部に対して溶接を行うことができる。
なお、このようなアーク溶接装置として下記特許文献1に記載されたものがある。
特開平06−015449号公報
ところで、底板に対して立板を直交するように組み合わせると共に、横板を直交するように組み合わせて升状とし、その隅部を溶接する場合がある。しかし、上述した従来の溶接装置にあっては、溶接トーチ007が走行台車001の走行方向におけるほぼ中間部に搭載され、溶接方向にほぼ直行する方向を向いている。そのため、3つの板が交差する隅部まで溶接トーチ007の先端部を移動することができず、自動による隅部の溶接を途中でやめ、その後、発生した溶接残し部を手動により溶接しなければならず、溶接作業が面倒なものになると共に、作業に長時間を要してしまい、作業効率が低下してしまうという問題がある。
また、前述した溶接作業では、アークが発生して溶接が可能となるものであるが、このアークからは作業者が直視不可能な強烈な光を発生すると共に、溶融金属の火粉や蒸発金属及びその酸化物が飛散して作業環境を悪化させてしまう。そのため、溶接トーチ007に遮光ボックス018を装着して溶接作業を行っている。ところが、溶接トーチ007は溶接精度を高めるためにオシレートしながら移動するため、溶接トーチ007のオシレート動作に遮光ボックス018を追従させることが困難となってしまう。
本発明はこのような問題を解決するものであって、隅部の溶接可能範囲を拡大して作業効率の向上を図った溶接装置を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するための請求項1の発明の溶接装置は、複数の板材が交差するように組み合わされたその隅部に沿って溶接を行う溶接装置において、溶接方向に沿って走行可能な走行台車と、該走行台車を走行させる台車走行手段と、前記走行台車に所定角度傾斜した状態で搭載され、前記走行台車の走行方向に直交する水平方向に沿った揺動軸により揺動自在に支持されると共に前記走行台車の走行方向に沿った連結軸により回動アームを介して上下に回動自在に支持された溶接トーチと、該溶接トーチを前記揺動軸を回動することで揺動可能なトーチ揺動手段と、前記溶接トーチを前記揺動軸と同心上の回動駆動軸により前記回動アームを回動することで回動可能なトーチ移動手段と、前記溶接トーチの先端部に装着されたアーク遮蔽フードと、前記走行台車の移動位置に応じて前記トーチ揺動手段及び前記トーチ移動手段を駆動して前記溶接トーチの先端部の位置を所定位置に制御する溶接制御手段とを具えたことを特徴とするものである。
請求項2の発明の溶接装置では、前記溶接トーチは、筒形状をなすトーチ本体と、該トーチ本体の内部に中間部を支点として揺動自在に支持されて内部に溶接ワイヤが挿通される振動子と、該振動子の基端部に設けられた一対の磁性金属と、該一対の磁性金属の外側に対向して設けられた一対の電磁コイルとを有し、該電磁コイルに交互に電圧を印加することで前記一対の磁性金属を介して前記振動子を揺動可能であり、前記アーク遮蔽フードは、前記トーチ本体の先端部に設けられたことを特徴としている。
請求項の発明の溶接装置では、前記台車走行手段及び前記トーチ揺動手段は共通の駆動モータを有し、該駆動モータの駆動力を前記揺動軸または前記走行台車の走行車輪に伝達する駆動力伝達手段と、前記走行台車の走行状態に基づいて前記駆動力伝達手段による駆動力の伝達先を前記揺動軸または前記走行車輪に切り換える駆動力切換手段を設けたことを特徴としている。
請求項の発明の溶接装置では、前記駆動力切換手段により選択されていない前記揺動軸または前記走行車輪のいずれか一方の駆動系を停止するストッパ手段が設けられたことを特徴としている。
請求項1の発明の溶接装置によれば、走行台車を台車走行手段により溶接方向に沿って走行可能とし、この走行台車に溶接トーチを所定角度傾斜した状態で、走行台車の走行方向に直交する水平方向に沿った揺動軸により揺動自在に支持すると共に走行台車の走行方向に沿った連結軸により回動アームを介して上下に回動自在に支持し、この溶接トーチを揺動軸を回動することで揺動可能なトーチ揺動手段と、溶接トーチを揺動軸と同心上の回動駆動軸により回動アームを回動することで回動可能なトーチ移動手段と、溶接トーチの先端部に装着されたアーク遮蔽フードとを設け、溶接制御手段により走行台車の移動位置に応じてトーチ揺動手段及びトーチ移動手段を駆動して溶接トーチの先端部の位置を所定位置に制御するようにしたので、障害物により走行台車が走行できない部位に対して、溶接トーチの揺動動作及び移動動作により溶接トーチの先端部を移動させて隅肉溶接を行うことができ、隅部の溶接可能範囲を拡大することで、溶接作業の作業効率を向上することができる。
請求項2の発明の溶接装置によれば、溶接トーチを、筒形状をなすトーチ本体と、トーチ本体の内部に中間部を支点として揺動自在に支持されて内部に溶接ワイヤが挿通される振動子と、振動子の基端部に設けられた一対の磁性金属と、一対の磁性金属の外側に対向して設けられた一対の電磁コイルとから構成し、アーク遮蔽フードをトーチ本体の先端部に設け、電磁コイルに交互に電圧を印加することで一対の磁性金属を介して振動子を揺動可能としたので、アークを高速で揺動することで溶接作業の高効率化を達成することができ、また、揺動機構を簡素化することができると共に、磁性金属と及び電磁コイルを振動子の基端部側に配設したことで、加熱を防止し、且つ、振幅幅の寸法精度を向上することができる。
請求項の発明の溶接装置によれば、台車走行手段及びトーチ揺動手段を共通の駆動モータとし、駆動モータの駆動力を揺動軸または走行台車の走行車輪に伝達する駆動力伝達手段と、走行台車の走行状態に基づいて駆動力伝達手段による駆動力の伝達先を揺動軸または走行車輪に切り換える駆動力切換手段を設けたので、台車走行手段及びトーチ揺動手段の駆動減を共通化することで、装置の小型化、低コスト化に寄与することができる。
請求項の発明の溶接装置によれば、駆動力切換手段により選択されていない揺動軸または走行車輪のいずれか一方の駆動系を停止するストッパ手段を設けたので、揺動軸または走行車輪の停止状態を確実に維持することができ、安定した溶接作業を行うことができる。
以下に、本発明に係る溶接装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
図1は、本発明の実施例1に係る溶接装置の全体構成を表す概略図、図2は、実施例1の溶接装置における溶接トーチの断面図、図3は、実施例1の溶接装置の一部切欠側面図、図4は、実施例1の溶接装置の平面図、図5は、実施例1の溶接装置の正面図、図6は、実施例1の溶接装置の内部構造を表す正面図、図7は、実施例1の溶接装置における走行台車の内部構造を表す断面図、図8は、実施例1の溶接装置の作用を表す正面図、図9は、実施例1の溶接装置における溶接トーチの揺動回動動作の説明図、図10は、図9におけるD'面を表す概略図である。
実施例1の溶接装置は、図1に示すように、立板A、底板Bの2つの板材がほぼ直交するように組み合わされた被溶接物の隅部に沿って溶接を行うものであり、特に、立板Aと底板Bが直交をなして組み合わされた隅部から、立板Aと底板Bと横板Cとが直交をなして組み合わされた角部まで連続して溶接を行うことが可能となっている。
そして、本実施例の溶接装置は、溶接方向に沿って走行可能な走行台車11と、この走行台車11に所定角度傾斜した状態で搭載された溶接トーチ12と、この走行台車11を走行させる台車走行手段及び溶接トーチ12を溶接方向に沿って揺動可能なトーチ揺動手段としての走行揺動用駆動モータ13と、溶接トーチ12を溶接方向に交差する方向に移動可能なトーチ移動手段としての回動用駆動モータ14と、走行台車11の移動位置に応じて各駆動モータ13,14を駆動して溶接トーチ12の先端部の位置を所定位置に制御する溶接制御手段としてのアークセンサ制御装置15とから構成されている。
即ち、図1に示すように、走行台車11は箱型形状をなし、内部に前述した各駆動モータ13,14を搭載しており、4つの駆動輪21により底板B上を走行可能となっている。この走行台車11の一方の側部には前後一対の保持アーム22を介してアーク遮光フード23が固定されており、このアーク遮光フード23に溶接トーチ12が所定角度で傾斜した状態で固定されている。このアーク遮光フード23は、図3乃至図5に詳細に示すように、箱型をなして傾斜面に矩形状の開口部24が形成され、溶接トーチ12の先端部が上方からこの開口部24を介してアーク遮光フード23の内部に挿入されており、溶接トーチ12とアーク遮光フード23との間には蛇腹状のカバー25が取付けられている。
また、アーク遮光フード23の上部には、前後一対の倣いローラ26が回転自在に支持され、立板Bの平面部上を転動可能となっている。そして、アーク遮光フード23の上部には、各倣いローラ26の間に位置して倣い磁石27が固定されており、立板Bに吸着可能となっている。本実施例では、倣いローラ26及び倣い磁石27により倣い手段が構成されており、立板Bに対する倣い磁石27の吸着力により、倣いローラ26が立板Bの平面部上を転動することで、走行台車11を溶接方向に沿って倣い走行させることができる。
図1に示すように、28はオシレートドライバであり、ケーブル29を介して溶接トーチ12に接続されている。30はモータドライバであり、ケーブル31を介して走行台車11内の各駆動モータ13,14に接続されている。32は溶接電源であり、キャブタイヤ33を介してワイヤ供給装置34に接続されると共に、アース線35を介して底板Aに接続されており、キャブタイヤ33には電流検出センサ36が装着されている。37はシールドガスを貯蔵するガスボンベであり、ガス管38を介してワイヤ供給装置34に連結されており、溶接ワイヤ及びシールドガスは、コンジットケーブル39内を通って溶接トーチ12に供給可能となっている。
ここで、溶接トーチ12の詳細について説明する。図2に示すように、トーチ本体41は円筒形状をなし、前述したように、外周部にアーク遮蔽フード23が取付けられる一方、内部に所定隙間を空けて振動子42が配設され、長手方向の中間部が支持軸43により揺動自在に支持されている。この振動子42は、内部に溶接ワイヤWの挿通孔44が形成され、下端部(先端部)に給電チップ45が取付けられており、この給電チップ45から溶接ワイヤWを突出可能となっている。トーチ本体41の上端部には導電筒46が形成され、スプリングライナ47を介して溶接ワイヤWを保持可能となっている。この導電筒46は下端部が振動子42内に侵入し、編銅線からなる可撓性導電体48を介して振動子42に連結されている。また、振動子42の基端部外周には一対の磁性金属49が固定される一方、トーチ本体41の基端部内周には、一対の磁性金属49に対向して一対の電磁コイル50が固定されており、この電磁コイル50に前述したケーブル29が接続されている。
従って、コンジットケーブル39を通して溶接ワイヤW及びシールドガスGが溶接トーチ12に供給すると、溶接ワイヤWは導電筒46から振動子42の挿通孔44を通して給電チップ45の先端部から送出し、シールドガスGは導電筒46から可とう性導電体48の網目を抜けて振動子42の外側に挿通し、給電チップ45の外側を通して供給することができる。そして、電力をコンジットケーブル39から溶接トーチ12に供給すると、導電筒46、可撓性導電体48、振動子42、給電チップ45を通して溶接ワイヤWに給電され、アークを発生させて溶接を行うことができる。また、オシレートドライバ28により一対の電磁コイル50に交互に電圧を印加すると、一対の磁性金属49が交互に吸着されることとなり、振動子42を揺動してオシレート溶接を実行することができる。
走行台車11において、図3乃至図7に示すように、内部の底面には左右一対の軸受51を介して車軸52が回転自在に支持され、この車軸52の左右端部には駆動輪21が連結されており、中間部に従動歯車53が固結されている。内部の底面には固定台54を介して支持台55が固定されており、この支持台55には摺動台56が車軸52の軸方向に沿って所定距離移動自在に支持され、摺動台56には車軸52と平行をなす中間軸57が回転自在に支持されている。この中間軸57には駆動用歯車58、揺動用歯車59、伝達用歯車60が固結されており、駆動用歯車58は、軸受61に回転自在に支持された中間歯車62と選択的に噛み合い可能であり、この中間歯車62は従動歯車53と噛み合っている。
一方、走行台車11内の上部には、左右一対の揺動軸63が走行台車11の走行方向とほぼ直交する水平方向に沿って配設され、それぞれ軸受64を介して走行台車11に回転自在に支持されている。揺動台65は左右端部がそれぞれ各揺動軸63に連結され、下方への垂下アーム66が一体に形成され、この垂下アーム66の下端部には揺動台65と同心状をなす扇歯車67が固結されており、この扇歯車67は揺動用歯車59と選択的に噛み合い可能となっている。そして、支持台55には走行揺動用駆動モータ13が搭載され、駆動歯車68が伝達用歯車60と常時噛み合っている。
また、中間歯車62と扇歯車67の側面にはブレーキパッド69,70が固定される一方、中間軸57には各ブレーキパッド69,70に対向してブレーキシュー71,72が取付けられている。そして、支持台55には切換用電磁ソレノイド73が搭載され、ソレノイド遊動子74が摺動台56に連結されている。また、走行台車11の前端部及び後端部には第1、第2リミットスイッチ75,76が装着されており、走行台車11が横板Cに当接して各リミットスイッチ75,76がONされることで、走行台車11の移動位置を検出することができる。更に、走行台車11の内部には第3リミットスイッチ77が装着されており、この第3リミットスイッチ77が揺動台65の検出部78を検出することで、揺動台65の揺動位置を検出することができる。
従って、図7に実線示す状態は、摺動台56が一方方向(図7にて左方向)に移動し、駆動用歯車58が中間歯車62に噛み合い、ブレーキシュー71がブレーキパッド69から離間する一方、揺動歯車59が扇歯車67から外れ、ブレーキシュー72がブレーキパッド70に密着した状態である。そのため、駆動モータ13の駆動力は、駆動歯車68、伝達用歯車60、中間軸57、駆動用歯車58、中間歯車62、従動歯車53を介して車軸52に伝達されることとなり、駆動輪21を回転駆動して走行台車11を走行させることができる。一方、揺動台56はブレーキシュー72により揺動しないようにその位置を保持することができる。
一方、図7に実線示す状態から切換用電磁ソレノイド73に通電すると、遊動子74が引き込まれて摺動台56を他方方向(図7にて右方向)に移動し、図7に二点差線で示すように、揺動用歯車59が扇歯車67に噛み合い、ブレーキシュー72がブレーキパッド70が離間する一方、駆動歯車58が中間歯車62から外れ、ブレーキシュー71がブレーキパッド69に密着した状態である。そのため、駆動モータ13の駆動力は、駆動歯車68、伝達用歯車60、中間軸57、揺動用歯車59、扇歯車67、揺動台65を介して揺動軸63に伝達されることとなり、後述する揺動アーム79及び回動アーム81等を介して溶接トーチ12を揺動させることができる。一方、車軸52はブレーキシュー71により回転しないようにその位置を保持することができる。
なお、本実施例では、伝達用歯車60、中間軸57、駆動用歯車58、中間歯車62、従動歯車53、揺動用歯車59、扇歯車67などにより駆動力伝達手段が構成されている。また、摺動台56、切換用電磁ソレノイド73等により駆動力切換手段が構成され、走行台車11の走行状態は、各リミットスイッチ75,76、77により検出される。更に、ブレーキパッド69,70及びブレーキシュー71,72によりストッパ手段が構成されている。
また、一方の揺動軸63の先端部は走行台車11の外方に突出し、揺動アーム79の基端部が連結され、この揺動アーム79の先端部には走行台車11の走行方向に沿った連結軸80を介して回動アーム81の基端部が回動自在に連結されている。そして、この回動アーム81の中間部に連結部材を介して溶接トーチ12が取付けられている。なお、溶接トーチ12と揺動アーム79と回動アーム81はほぼ同様の傾斜角度をもって支持されている。また、一方の揺動軸63には、その同心上に回動駆動軸82が貫通して回動自在となっており、揺動台65に搭載された回動用駆動モータ14の駆動軸83が連結部材84を介してこの回動駆動軸82の基端部に連結されている。回動駆動軸82の先端部は走行台車11の外方に突出し、回動用ねじ部85に連結駒86が螺合しており、この連結駒86は回動アーム81の二又間に侵入し、両側に突出した連結ピン87が回動アーム81の先端部に形成された長孔88に係合している。
従って、回動用駆動モータ14を駆動すると、その駆動力が駆動軸83及び連結部材84を介して回動駆動軸82に伝達されて回転し、回動用ねじ部85により連結駒86を回動駆動軸82の軸方向に沿って移動し、この連結駒86に連結ピン87及び長孔88を介して連結された回動アーム81を連結軸80を支点として回動し、溶接トーチ12を回動することができる。
ところで、本実施例の溶接装置は、図8に示すように、立板Aに底板Bが組み合わされると共にその両側に横板Cが組み合わされた升の内側の隅部を溶接するものである。即ち、溶接トーチ12が垂直な基準位置に停止した状態で、走行台車11を各横板Cに当接する第1移動位置12aから第2移動位置12bまで走行させることで領域Lを溶接することができる。また、走行台車11を第1移動位置11aに停止した状態で、溶接トーチ12を基準位置12から第1揺動位置12aに揺動させることで領域Laを溶接することができる。更に、走行台車11を第2移動位置11bに停止した状態で、溶接トーチ12を基準位置12から第2揺動位置12bに揺動させることで領域Lbを溶接することができる。
この場合、溶接装置は領域La,L,Lbを連続して溶接することから、全ての領域の溶接品質を均一に維持する必要があり、各領域La,L,Lbを溶接する溶接速度、つまり、溶接トーチ12の先端部の移動速度を略一定に維持しなければならない、本実施例の溶接装置にて、図7に示すように、揺動軸心としての揺動軸63の中心から底板Bの表面までの高さをh1、揺動軸63の中心から扇歯車67の歯先までの距離をh2、揺動用歯車59の半径をr1、駆動用歯車58の半径をr2、従動歯車53の半径をr3、駆動輪21の半径をr4、揺動用歯車59及び駆動用歯車58の回転速度をωとすると、走行台車11の走行速度V1と、揺動時における溶接トーチ12の先端部の移動速度V2は以下の数式により求めることができる。
V1=ω・r2・r4/r3
V2=ω・h1・r1/h2
従って、揺動用歯車59の半径r1と駆動用歯車58の半径r2を同一とし、r4/r3=r1/h2とすれば、V1=V2となり、走行台車11の走行動作のみによる溶接トーチ12の先端部の移動速度と、溶接トーチ12の揺動動作のみによる溶接トーチ12の先端部の移動速度とを同速度とし、全ての領域La,L,Lbでの溶接速度を略一定として均一な溶接品質を確保することができる。
また、走行台車11が各移動位置11a,11bに停止した状態で、溶接トーチ12を基準位置12と揺動位置12aとの間で揺動させるとき、溶接トーチ12の先端部の位置と被溶接位置(立板Aと底板Bの隅部)との距離が変化してしまい、均一な溶接品質を確保することができない。そこで、本実施例の溶接装置では、溶接トーチ12の揺動動作に伴って溶接装置を回動することで溶接トーチの先端部を上下移動し、溶接トーチ12の先端部被溶接位置との距離をほぼ一定となるように補正している。
図9に示すように、走行台車11が横板Cに当接した第1移動位置11aで停止した状態にあるとき、基準位置に溶接トーチ12を、走行揺動用駆動モータ13により揺動軸O(揺動軸63の軸心)を支点とした第1揺動位置12aまで揺動させた場合を考える。このときの溶接トーチ12の傾斜角度はδであり、通常、45〜55度が適正である。また、溶接トーチ12の揺動角度はωであり、走行台車11の全長(走行方向長さ)、ノズル直径、アークの指向性などを考慮すると、30度程度が望ましい。
隅肉溶接は、立板Aと底板Bとの交差線上で行われるため、走行台車11が横板Cに当接した第1移動位置11aで停止した状態で、溶接トーチ12のアーク点はPにある。そして、ここから溶接トーチ12が遥動軸Oを支点として揺動角度ωだけ揺動し、第1揺動位置12aに移動するとアーク点はQとなり、立板Aの表面上に移動して全く溶接できる状態ではなくなってしまう。正常なアーク点Sを有する溶接トーチ12は適正位置12cに移動する必要があり、溶接トーチ12を現在のアーク点Qから正常なアーク点Sに戻すにはΔZ,ΔXの修正が必要になる。本実施例では、溶接トーチ12を前述した回動用モータ14及び回動アーム81を用いて修正するようにしている。
図10は、図9のD'面を表すものである。この図10に示すように、溶接トーチ12を第1揺動位置12a(アーク点Q)から適正位置12c(アーク点S)に修正する場合、例えば、溶接トーチ12上の支点Nを中心として下方に回動することで、トーチ中心線が適正なアーク点Sを狙うような位置に13dに移動することが考えられる。しかし、回動位置12dでは、溶接トーチ12の先端部からアーク点Sまでの距離が長くなり、アークの不安定化や、シールドガス不足によるブローホール発生など、溶接不具合を発生してしまう。そこで、本実施例では、所定の高さに回動アーム81の回動中心(連結軸80)を設定することで、この回動アーム81を所定角度θ回動することで、溶接トーチ12を適正位置12cの姿勢に近い揺動回動位置12eに移動することができ、確実にアーク点Sを確保することができる。
ここで、上述した本実施例の溶接装置による隅肉溶接作業について説明する。
図1、図3、図8に示すように、まず、走行台車11の走行速度や揺動角度などの溶接条件を設定し、走行台車11を横板Cに当接した第1移動位置11aで停止させると共に、溶接トーチ12を第1揺動位置12a(図10の揺動回動位置12e)に揺動させた状態とし、この状態から溶接を開始する。即ち、アークセンサ制御装置15は、溶接トーチ12の先端部から溶接ワイヤW及びシールドガスGを送出して給電することで、アークを発生させると共に、電磁コイル50に交互に電圧を印加して振動子42を揺動することでオシレートさせる。そして、この状態で、走行揺動用駆動モータ13の駆動力を揺動台65に伝達し、揺動アーム79を揺動して溶接トーチ12を垂直な基準位置に揺動させると同時に、回動用駆動モータ14により回動アーム81を回動し、溶接トーチ12を回動して先端部を上昇させる。すると、溶接トーチ12の先端部が、立板Aと底板Bと横板Cの角部から立板Aと底板Bの隅部に沿って、所定間隔を維持しながら移動し、隅肉溶接を実行することができる。
そして、揺動アーム79の揺動動作により溶接トーチ12が基準位置まで揺動すると、第3リミットスイッチ77が揺動台65の検出部78を検出して切換用電磁ソレノイド73に通電し、走行揺動用駆動モータ13の駆動力伝達系を揺動台65側から車軸52側に切換える。すると、揺動アーム79の揺動動作が中断して基準位置で停止し、走行揺動用駆動モータ13の駆動力が車軸52から各駆動輪21に伝達され、走行台車11が走行を開始することで、溶接トーチ12は立板Aと底板Bの隅部に沿って移動し、隅肉溶接を継続することができる。このとき、アークセンサ制御装置15は、オシレートドライバ28は電流センサ36が検出した電流値に基づいてモータドライバ30を制御し、オシレート両端位置での電流値が等しくなるように、つまり、溶接トーチ12の先端部が立板Aと底板Bの隅部を狙うように回動用駆動モータ14により回動アーム81を回動して位置補正する。
溶接トーチ12による立板Aと底板Bの隅部の溶接が継続され、走行台車11が横板Cに当接して第2移動位置までくると、リミットスイッチ75がこれを検出して切換用電磁ソレノイド73への通電を停止し、走行揺動用駆動モータ13の駆動力伝達系を車軸52側から揺動台65側に切換える。すると、走行台車11の走行が中断して第2移動位置12bで停止し、走行揺動用駆動モータ13の駆動力が揺動台65から揺動アーム79に伝達され、溶接トーチ12の揺動が開始される。即ち、揺動アーム79が揺動して溶接トーチ12を基準位置から第2揺動位置12bまで揺動すると同時に、回動アーム81が回動して先端部を下降させる。すると、溶接トーチ12の先端部が、立板Aと底板Bの隅部に沿って移動し、隅肉溶接を継続することができる。そして、溶接トーチ12が第2揺動位置12bまで揺動すると、各駆動モータ13,14を停止して溶接作業を終了する。
このように実施例1の溶接装置にあっては、溶接方向に沿って走行可能な走行台車11に所定角度傾斜した状態で溶接トーチ12を搭載し、この溶接トーチ12を揺動アーム79により溶接方向に沿って揺動可能に支持すると共に、回動アーム81により溶接方向に交差する方向に移動可能に支持し、走行揺動用駆動モータ13の駆動力を駆動輪21または揺動アーム79に選択的に伝達することで、走行台車11を走行可能とすると共に溶接トーチ12を揺動可能とし、回動用駆動モータ14の駆動力を回動アーム81に伝達することで溶接トーチ12を回動可能とし、アークセンサ制御装置15が走行台車11の移動位置に応じて各駆動モータ13,14を駆動して溶接トーチ12の先端部を所定位置に制御するようにしている。
従って、立板Aと底板Bと横板Cとが交差するように組み合わされた升の角部など、走行台車11が走行できない被溶接部に対して、溶接トーチ12の揺動動作及び回動動作により溶接トーチ12の先端部を移動させることで、隅肉溶接を適正に行うことができ、隅部の溶接可能範囲を拡大して溶接作業の作業効率を向上することができる。
また、本実施例にあっては、トーチ本体41内振動子42の中間部を揺動自在に支持し、振動子42の基端部に磁性金属49を固定する一方、対向するトーチ本体41に電磁コイル50を装着して溶接トーチ12を構成し、電磁コイル50に交互に電圧を印加することで一対の磁性金属49を介して振動子42を揺動可能としている。従って、アークを高速で揺動することで溶接作業の高効率化を達成することができ、また、揺動機構を簡素化することができると共に、磁性金属49と及び電磁コイル50を振動子42の基端部側に配設したことで、加熱を防止し、且つ、振幅幅の寸法精度を向上することができる。また、導電筒46と振動子42とを編銅線からなる可撓性導電体48を介して連結し、これをシールドガスにより冷却可能としたことで、過熱を防止することができる。
更に、本実施例にあっては、筒形状のトーチ本体41内に振動子42を揺動自在に支持し、このトーチ本体41の先端部にアーク遮蔽フード23を装着しており、振動子42が揺動してもアーク遮光フード23が揺動することはなく、アークから発生する強烈な光を遮ることができると共に、溶融金属の火粉や蒸発金属及びその酸化物が飛散を防止し、良好な作業環境を確保することができる。
また、本実施例にあっては、走行揺動用駆動モータ13の駆動力を切換用電磁ソレノイド73により駆動輪21または揺動アーム79に選択的に伝達可能とし、一つの駆動源で走行台車11の走行と溶接トーチ12の揺動を可能としたことで、装置の小型化、低コスト化に寄与することができる。そして、選択されていない側の駆動系をブレーキシュー71,72により停止可能としたことで、駆動輪21または揺動アーム79の停止状態を確実に維持することができ、安定した溶接作業を行うことができる。
また、走行台車11に揺動軸63を介して揺動アーム79を揺動可能に支持し、この揺動アーム79の先端部に連結軸80を介して回動アーム81の基端部を回動自在に支持し、また、揺動軸63と同心上に回動駆動軸82を回転自在に支持し、この回動駆動軸82の先端部に回動アーム81の先端部を連結している。従って、溶接トーチ12の揺動中心となる揺動軸63と同心上に溶接アーム79を回動させる回動駆動軸82を配設することとなり、溶接トーチ12の揺動動作と回動動作を円滑に同期させることができる。また、溶接トーチ12の先端部の位置補正を二つの軸としての揺動軸63と回動軸(連結軸80により実行することができ、装置の簡素化並びに小型化に寄与することができる。
また、走行台車11を溶接方向に沿って走行させる倣いローラ26及び倣い磁石27を設けており、走行台車11の走行を円滑に行うことで溶接作業における高い作業精度を確保することができる。
図11は、本発明の実施例2に係る溶接装置の平面図、図12は実施例2の溶接装置の作用を表す平面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例2の溶接装置において、図11及び図12に示すように、走行台車101の側部には鉛直な連結軸91を介して保持アーム22が連結されている。従って、図11に示すように、走行台車11が同図下方に向かって走行するときには、この走行台車11の前端部を立板A側に所定角度傾けた状態で走行させることで、各倣いローラ26が立板Aの表面に押し付けられながら転動することとなり、溶接トーチ12を立板Aと底板Bとが組み合わされた隅部に沿って移動し、適正な隅部溶接を行うことができる。一方、図12に示すように、走行台車11が同図上方に向かって走行するときには、この走行台車11の前端部を立板A側に所定角度傾けた状態で走行させることで、各倣いローラ26が立板Aの表面に押し付けられながら転動することとなり、溶接トーチ12を立板Aと底板Bとが組み合わされた隅部に沿って移動し、適正な隅部溶接を行うことができる。
このように実施例2の溶接装置にあっては、走行台車101の側部に連結軸91を用いて保持アーム22が連結し、この保持アーム22に装着されたアーク遮光フード23に溶接トーチ12を装着し、走行台車11の前端部を立板A側に所定角度傾けた状態で走行させることで、倣い手段を構成している。従って、磁石などを用いる必要がなくなって低コスト化を可能とすることができる。
図13は、本発明の実施例3に係る溶接装置の概略平面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例3の溶接装置において、図13に示すように、走行台車11には前後の車軸52が回転自在に支持され、各車軸52の立板A側には小径の駆動輪101が固結され、反対側には大径の駆動輪102が固結されている。従って、走行台車11は、立板A側の駆動輪101が小径であるために立板A側に回動しながら前進することとなり、各倣いローラ26が立板Aの表面に押し付けられながら転動し、溶接トーチ12を立板Aと底板Bとが組み合わされた隅部に沿って移動し、適正な隅部溶接を行うことができる。
このように実施例3の溶接装置にあっては、走行台車11の駆動輪にて、立板A側に小径の駆動輪101を装着し、反対側に大径の駆動輪102を装着することで、倣い手段を構成している。従って、磁石などを用いる必要がなくなって低コスト化を可能とすることができる。
なお、上述した実施例では、走行台車11が横板Cに当接するために升の角部まで隅肉溶接できないため、溶接トーチ12を揺動すると共に回動して上記問題を解決するようにしたが、適用範囲はこれに限らず、他の障害物により溶接できない部位にも適用することができる。
また、本発明の溶接装置及び方法は、走行台車11の移動位置や溶接状態に応じて溶接トーチ12を揺動及び回動して先端部を所定位置に制御するものであり、溶接トーチ12の支持構造が実施例のものに限定されるものではなく、また、オシレート制御を実施しなくても良いものである。
本発明に係る溶接装置は、走行台車の移動位置に応じて溶接トーチの姿勢を制御することで溶接位置を適正位置に維持するようにしたものであり、一般的なアーク溶接装置に有用である。
本発明の実施例1に係る溶接装置の全体構成を表す概略図である。 実施例1の溶接装置における溶接トーチの断面図である。 実施例1の溶接装置の一部切欠側面図である。 実施例1の溶接装置の平面図である。 実施例1の溶接装置の正面図である。 実施例1の溶接装置の内部構造を表す正面図である。 実施例1の溶接装置における走行台車の内部構造を表す断面図である。 実施例1の溶接装置の作用を表す正面図である。 実施例1の溶接装置における溶接トーチの揺動回動動作の説明図である。 図9におけるD'面を表す概略図である。 本発明の実施例2に係る溶接装置の平面図である。 実施例2の溶接装置の作用を表す平面図である。 本発明の実施例3に係る溶接装置の平面図である。 従来のアーク溶接装置の概略図である。
符号の説明
11 走行台車
12 溶接トーチ
13 走行用動揺駆動モータ(台車駆動手段、トーチ揺動手段)
14 回動用モータ(トーチ移動手段)
15 アークセンサ制御装置(溶接制御手段)
21 駆動輪
23 アーク遮光フード
26 倣いローラ(倣い手段)
27 倣い磁石(倣い手段)
28 オシレートドライバ
30 モータドライバ
41 トーチ本体
42 振動子
43 支持軸
49 磁性金属
50 電磁コイル
63 揺動軸(揺動軸)
65 揺動台
71,72 ブレーキシュー(ストッパ手段)
73 切換用電磁ソレノイド(駆動力切換手段)
79 揺動アーム
81 回動アーム
82 回動駆動軸
91 連結軸(倣い手段)
102,102 駆動輪

Claims (4)

  1. 複数の板材が交差するように組み合わされたその隅部に沿って溶接を行う溶接装置において、
    溶接方向に沿って走行可能な走行台車と、
    該走行台車を走行させる台車走行手段と、
    前記走行台車に所定角度傾斜した状態で搭載され、前記走行台車の走行方向に直交する水平方向に沿った揺動軸により揺動自在に支持されると共に前記走行台車の走行方向に沿った連結軸により回動アームを介して上下に回動自在に支持された溶接トーチと、
    該溶接トーチを前記揺動軸を回動することで揺動可能なトーチ揺動手段と、
    前記溶接トーチを前記揺動軸と同心上の回動駆動軸により前記回動アームを回動することで回動可能なトーチ移動手段と、
    前記溶接トーチの先端部に装着されたアーク遮蔽フードと、
    前記走行台車の移動位置に応じて前記トーチ揺動手段及び前記トーチ移動手段を駆動して前記溶接トーチの先端部の位置を所定位置に制御する溶接制御手段と、
    を具えたことを特徴とする溶接装置。
  2. 請求項1記載の溶接装置において、前記溶接トーチは、筒形状をなすトーチ本体と、該トーチ本体の内部に中間部を支点として揺動自在に支持されて内部に溶接ワイヤが挿通される振動子と、該振動子の基端部に設けられた一対の磁性金属と、該一対の磁性金属の外側に対向して設けられた一対の電磁コイルとを有し、該電磁コイルに交互に電圧を印加することで前記一対の磁性金属を介して前記振動子を揺動可能であり、前記アーク遮蔽フードは、前記トーチ本体の先端部に設けられたことを特徴とする溶接装置。
  3. 請求項記載の溶接装置において、前記台車走行手段及び前記トーチ揺動手段は共通の駆動モータを有し、該駆動モータの駆動力を前記揺動軸または前記走行台車の走行車輪に伝達する駆動力伝達手段と、前記走行台車の走行状態に基づいて前記駆動力伝達手段による駆動力の伝達先を前記揺動軸または前記走行車輪に切り換える駆動力切換手段を設けたことを特徴とする溶接装置。
  4. 請求項記載の溶接装置において、前記駆動力切換手段により選択されていない前記揺動軸または前記走行車輪のいずれか一方の駆動系を停止するストッパ手段が設けられたことを特徴とする溶接装置。
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