JP7046755B2 - 加工台車 - Google Patents

Description

本発明は、溶接，切断あるいは切削などを行う加工トーチを搭載し加工対象材に対して走行する加工台車に関し、例えば、隅肉溶接あるいは突合わせ溶接を行う溶接トーチを搭載し溶接対象材の開先に沿って自走する溶接台車、に関する。

この種の加工台車は、台車本体を車輪で支持し台車本体に搭載した電気モータで、動力伝達機構を介して車輪を回転駆動する。台車本体で加工トーチを支持する。隅肉溶接を行う溶接台車は、水平方向に配置された鋼板と該鋼板上に垂直方向に配置された鋼板との間の開先に倣って走行するように、台車本体は、垂直鋼板に当接する倣いローラを装備している。また、台車本体の下側（裏側）には、磁石が装備されこれが水平鋼板を吸引し、台車本体の車輪を水平鋼板に押し付ける（例えば特許文献１および２）。台車本体上の操作盤には、走行開始を指示する起動スイッチ，走行停止を指示する停止スイッチ，走行方向切替えスイッチ及び溶接／走行切替えスイッチがある。いずれも、オペレータが手動操作するものである。加工台車の左右側面には、それぞれ左走行を停止する左リミットスイッチおよび右走行を停止する右リミットスイッチがあり、これらは走行台車が左走行限界に達した時および右走行限界に達した時に、水平鋼板上又はその外側の指標部材にリミットスイッチの操作ボタンが当たり、リミットスイッチ閉から開に切替わって、電気モータへの通電を遮断する（例えば特許文献１および２）。加工台車の車輪は、水平鋼板との接触摩擦を大きくするために一般にはゴム又は樹脂タイヤであるが、加工台車上の加工具の溶接アークや切削火炎の熱輻射による車輪の劣化を抑制するために前面車輪の側面部を遮熱板で保護することが行われている。また、加工具の先端部を遮熱板の開口から突き出して遮熱板によって加工具後方への熱輻射を遮断することも行われている（例えば特許文献２）。

特許第３４７２００４号公報 特開平１０－８５９８９号公報

例えば、隅肉溶接において加工台車が左方向に走行する場合は加工台車の左側にリミットスイッチが取り付けられており、溶接の終端部までくると左側のリミットスイッチが閉から開に切替わって加工台車が停止する。一方、加工台車が右方向に走行する場合は加工台車の右側にリミットスイッチが取り付けられており、溶接の終端部までくると右側のリミットスイッチは閉から開に切り替わって加工台車が停止する。一般的に隅肉溶接は隅肉部を両面同時に溶接するので、加工台車は左側に走行する加工台車と右側に走行する加工台車の２種類が必要となる。しかし、オペレータにとっては１種類の加工台車で簡易に左右走行方向を切替えができるのが望ましい。また、運搬，配置などの持ち運び作業や狭い空間での溶接などの加工作業を容易にするために加工台車は小型であるのが好ましいが、小型にするほど溶接熱輻射による台車上電気モータやモータ駆動電気回路の温度上昇が大きくなる。電気モータの温度が上昇すると回転数が上昇し台車速度（溶接速度）が上昇するので好ましくない。

本発明は、作業者が使い易い加工台車を提供することを目的とする。

（１）車輪で支持された台車本体，該台車本体に搭載された電気モータ，該電気モータの回転動力を前記車輪に伝達する動力伝達機構および前記電気モータを正転／逆転駆動して前記台車本体を左，右走行駆動するモータ駆動装置を備え、
前記モータ駆動装置は、オペレータが操作子を押すと閉で離すと開に戻るモーメンタリ起動スイッチ，モーメンタリ停止スイッチ，左右リミットスイッチおよび走行方向切替えスイッチの直列接続回路と、前記モーメンタリ起動スイッチが一時的に閉じられ前記直列接続回路に通電があると前記モーメンタリ起動スイッチをバイパスして前記直列接続回路の通電を継続し前記停止スイッチ又は左右リミットスイッチの開により前記直列接続回路の通電が停止すると前記モーメンタリ起動スイッチのバイパスを解除する自己保持回路，前記走行方向切替えスイッチの左右方向切替えに連携して前記電気モータの正転／逆転駆動を切替える切替回路、および、前記直列接続回路に通電がある間前記切替回路を介して前記電気モータに通電するモータ付勢回路、を含み、
前記電気モータおよび前記モータ駆動装置を外ケースで覆い、該外ケースの、前記台車本体に装備する加工トーチの加工対象に対向する正面壁と前記電気モータとの間に遮熱板を立て、しかも該遮熱板と前記電気モータとの間に耐熱シートを配置した、
加工台車。

例えば、走行方向切替スイッチを左方向走行に定めて起動スイッチを一瞬閉じると、自己保持回路が起動スイッチをバイパスするので、起動スイッチが開に戻っても直列接続回路の通電が継続し加工台車が左方向に走行する。加工台車が左方向に走行中に左リミットスイッチが閉から開に切替わると、走行方向切替スイッチが左リミットスイッチに直列であるので直列接続回路の通電が停止し、加工台車が停止するとともに、自己保持回路がモーメンタリ起動スイッチのバイパスを解除するので、直列接続回路の通電停止が継続する。そこでオペレータが走行方向切替えスイッチを右方向走行に切替えてから起動スイッチを押すと自己保持回路が起動スイッチをバイパスするので、起動スイッチが開に戻っても直列接続回路の通電が継続し加工台車が右方向に走行する。すなわち、停止スイッチを押さなくても走行方向切替えスイッチを右方向走行に切替えそして起動スイッチを押せば加工台車は右方向に走行する。同様に、加工台車が右方向に走行中に右リミットスイッチが閉から開に切替わると、走行方向切替スイッチが右リミットスイッチに直列であるので直列接続回路の通電が停止し、加工台車が停止するとともに、自己保持回路がモーメンタリ起動スイッチのバイパスを解除するので、直列接続回路の通電停止が継続する。そこでオペレータが走行方向切替えスイッチを左方向走行に切替えてから起動スイッチを押すと自己保持回路が起動スイッチをバイパスするので、起動スイッチが開に戻っても直列接続回路の通電が継続し加工台車が左方向に走行する。すなわち、停止スイッチを押さなくても走行方向切替えスイッチを左方向走行に切替えそして起動スイッチを押せば加工台車は左方向に走行する。

加工台車が走行中にオペレータが停止スイッチを一瞬でも開（停止）にすると、直列接続回路の通電が停止して加工台車が停止し、自己保持回路がモーメンタリ起動スイッチのバイパスを解除するので、直列接続回路の通電停止（加工台車の走行停止）が継続する。このような場合でも、走行方向切替えスイッチを右又は左方向走行にして起動スイッチを押すと自己保持回路が起動スイッチをバイパスするので、起動スイッチが開に戻っても直列接続回路の通電が継続し加工台車が右又は左方向に走行する。すなわち、停止スイッチを押さなくても走行方向切替えスイッチを右又は左方向走行にして起動スイッチを押せば加工台車は右又は左方向に走行する。

（２）前記自己保持回路は、前記直列接続回路を通して給電されるリレーコイルおよび前記モーメンタリ起動スイッチに並列に接続され該リレーコイルの通電により閉じ通電停止により開くリレー接点で構成された、上記（１）に記載の加工台車。

（３）前記電気モータは直流モータであり、前記切替回路は、走行方向切替えスイッチの左右方向切替えに連動して該電気モータへの通電を正転通電／逆転通電に切替える通電方向切替えスイッチを含む、上記（１）に記載の加工台車。

（４）前記自己保持回路，前記切替回路および前記モータ付勢回路は前記電気モータの背部に配置した、上記（１）に記載の加工台車。

（５）前記モーメンタリ起動スイッチ，前記モーメンタリ停止スイッチおよび前記走行方向切替えスイッチを装備した操作盤は、前記外ケースの、前記電気モータの背部上方の傾斜部に装備した、上記（４）に記載の加工台車。

上記（１）乃至（３）によれば、加工台車の始動あるいは走行方向切り替えのとき、オペレータは、停止スイッチを操作することなく起動スイッチを操作するだけで加工台車の走行を開始することができる。すなわち簡易に左右方向切替えや走行再開ができ、オペレータ操作が容易になる。

外ケースが加工トーチの溶接アークあるいは切削炎による熱輻射を遮断するが、外ケース正面壁の温度が上昇する。この温度上昇による熱輻射を外ケース内において遮熱板が遮断し、更に耐熱シートと空気層が遮熱板の昇温による熱輻射が電気モータに及ぶのを抑止するので、外ケース内電気モータの温度上昇は小さくなる。よって温度上昇による電気モータの回転数変化は少なく、加工台車の走行速度変動が小さいので、加工台車をより小型化してオペレータ操作を容易にすることができる。

上記（４）および（５）によれば、前記自己保持回路，前記切替回路および前記モータ付勢回路ならびに前記操作盤への熱輻射が電気モータで遮られ、これらの温度上昇が小さい。
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により明らかになろう。

本発明の一実施例である溶接台車１０の、上方から見下ろした平面図である。 図１に示す溶接台車１０の、溶接トーチ１の先端側から見た正面図である。 図１に示す溶接台車１０の左側面図である。 図１に示す溶接台車１０の、下方から見上げた底面図である。 図１に示す溶接台車１０の左側面図であるが、台車本体上の外ケースを破断してその内部を示す。 図１に示す溶接台車１０の走行駆動機構の断面図である。 図１に示す溶接台車１０の台車本体の横断面図でありその下部に装備した磁石を示す。 図５に示す外ケース内において電気モータの背部に配置されたモータ駆動装置の電気回路構成を示す電気回路図である。

図１を参照すると、本発明の１実施例である溶接台車１０の台車本体１１の左右側面にはローラ支持アーム１２Ｌ，１２Ｒが装着されており、これらのアームの先端に、倣いローラ１３Ｌ，１３Ｒが、垂直軸（ｚ軸）を中心に回転自在に装着されている。台車本体１１は４個の車輪１４ＬＦ，１４ＲＦ，１４ＬＲ，１４ＲＲ（図４）で下支持されている。

図６を参照すると、車輪１４ＲＦ，１４ＲＲは車軸１５に固着されており、車軸１５と一体で回転する。車軸１５には傘歯歯車１６およびスプロケットホイール１７が固定されており車軸１５と一体で回転する。傘歯歯車１６に噛合う傘歯歯車１８は、直流モータ１９の出力軸に連結されている。もう１組の車輪１４ＬＦ，１４ＬＲが固着した車軸２０（図４）にもスプロケットホイール２１が固定されており、図示を省略したチェーンがスプロケットホイール１７と２１に架け渡されており、これにより、車軸１５が回転すると同速度で車軸２０が回転する。すなわち、直流モータ１９の回転によって車輪１４ＬＦ，１４ＲＦ，１４ＬＲ，１４ＲＲが同一速度で同一方向に回転する。台車本体１１の左，右側面には、常閉型の左，右リミットスイッチ３５Ｌ，３５Ｒ（図１，図４）があり、溶接台車１０が左走行しているとき左走行制限部材に左リミットスイッチ３５Ｌが当たると、該スイッチ３５Ｌが閉から開に切替わって、直流モータ１９の通電が絶え、溶接台車１０は停止する。溶接台車１０が右走行しているとき右走行制限部材に右リミットスイッチ３５Ｒが当たると、該スイッチ３５Ｒが閉から開に切替わって、直流モータ１９の通電が絶え、溶接台車１０は停止する。溶接トーチ１が発生する溶接アークによる前面側車輪１４ＬＦ，１４ＲＦへの熱輻射を遮熱カバー３０Ｌ，３０Ｒが遮る（図１，図２，図４）。

図１乃至図３を参照すると、台車本体１１には前後スライド機構２２があり、この機構２２によって昇降機構２３が支持され、この昇降機構２３によってトーチホルダ２４が支持されている。トーチホルダ２４には溶接トーチ１が装着される。前後スライド機構２２および昇降機構２３はいずれも手動調節機構である。台車本体１１の右側面には、吊りアーム４４の下端部が固着されており、吊りアーム４４の上端部には取手４５が固着されている。オペレータは取手４５を握って加工台車１０を持ち運びできる。

図４乃至図７を参照する。台車本体１１の下方には厚板状の磁石２６が、溶接台車１０が配置される水平鋼板の上面に対して略平行な水平姿勢と略垂直な起立姿勢に回転自在に台車本体１１で支持されている。磁石２６は、水平姿勢で水平鋼板方向にＮ，Ｓ極が分布するので、水平姿勢では水平鋼板を強く吸引するが、起立姿勢では水平鋼板を吸引する力は殆どない。磁石２６の回転軸２７には操作レバー２８が固着され、また引張コイルスプリング２９の一端が連結されている（図７）。操作レバー２８を図２，図３および図７に示すように垂直に立てると、回転軸２７が回転し磁石２６は台車本体１１の上面に垂直な起立姿勢となりこのときの回転角度に引張コイルスプリング２９の引張り力が維持する。水平鋼板上に溶接台車を載置しているときに操作レバー２８を図４および図５に示すように水平鋼板に略平行な水平姿勢にすると、磁石２６が水平鋼板に対して略平行になって水平鋼板に対する磁石２６の吸引力が増大し、これにより磁石２６が水平鋼板に対して略平行な姿勢を維持する。

図１乃至図３および図５を参照すると、台車本体１１には外ケース３１が装着されている。外ケース３１は、台車本体１１上に搭載した直流モータ１９およびモータ駆動装置３２（32SH,32MD,32AS）を覆う（図５）。外ケース３１の内部には、直流モータ１９およびモータ駆動装置３２の他に、遮熱板３３及び耐熱シート３４がある（図５）。遮熱板３３は、溶接トーチ１の加工対象に対向する正面壁（外ケース３１の前面壁）と直流モータ１９の間にあって、正面壁からの直流モータ１９への熱輻射を遮る。この実施例では遮熱板３３はアルミ板である。遮熱板３３と直流モータ１９との間にある耐熱シート３４は、遮熱板３３から直流モータ１９への熱輻射を遮る。この実施例では耐熱シート３４は、炭化繊維で織った耐火布をシリコンで両面コーティングした耐火シートである。外ケース３１が溶接トーチの溶接アークによる熱輻射を遮断するが、外ケース正面壁の温度が上昇する。この温度上昇による熱輻射を外ケース３１内において遮熱板３３が遮断し、更に耐熱シート３４と空気層が遮熱板の昇温による熱輻射が直流モータ１９に及ぶのを抑止するので、直流モータ１９の温度上昇は小さい。よって温度上昇による直流モータ１９の回転数変化は少なく、溶接台車の走行速度変動が小さいので、溶接台車をより小型化してオペレータ操作を容易にできる。

図８に、直流モータ１９を正，逆転駆動するモータ駆動装置３２の電気回路構成を示す。モータ駆動装置３２は、直列接続回路３２ＳＣ，自己保持回路３２ＳＨ，モータ付勢回路３２ＭＤおよび切替回路３２ＡＳで構成されている。ヒューズ４２，パイロットランプ４３，溶接／走行指示スイッチ４１、ならびに、直列接続回路３２ＳＣのオペレータが操作子を押すと閉で離すと開に戻るモーメンタリ起動スイッチ３６，モーメンタリ停止スイッチ３７，走行方向切替えスイッチ３８(38F,38S,38T)、および、速度設定用の可変抵抗４０は、外ケース３１の、直流モータ１９の背部上方の傾斜部に装備した操作盤４６（図３，図５）、に備わり、オペレータによる操作が可能である。溶接／走行指示スイッチ４１の開は走行のみの指示、閉は走行および溶接の指示であり、これらの指示を図示を省略した溶接電源に与える。

直列接続回路３２ＳＣは、起動スイッチ３６，停止スイッチ３７，左右リミットスイッチ３５Ｌ，３５Ｒおよび切替えスイッチ３８(38F)をこの順番で直列に接続したものであり、この直列接続回路３２ＳＣに、自己保持回路３２ＳＨのリレーコイル３９Ｃが直列に接続されている。直列接続回路３２ＳＣからリレーコイル３９Ｃに通電があると、リレーコイル３９Ｃは、第１リレー接点３９Ｆおよび第２リレー接点を開から閉に切替える。第１リレー接点３９Ｆは起動スイッチ３６に並列接続されているので、リレーコイル３９Ｃに通電があると第１リレー接点３９Ｆにより起動スイッチ３６がバイパスされる。

停止スイッチ３７，左右リミットスイッチ３５Ｌ，３５Ｒ、又は切替えスイッチ３８(38F)が開いてリレーコイル３９Ｃの通電が絶えると、第１リレー接点３９Ｆおよび第２リレー接点が開き、第１リレー接点３９Ｆの開により、起動スイッチ３６のバイパス電路が開になるので、リレーコイル３９Ｃの通電停止が継続する。

リレーコイル３９Ｃの通電が停止しているときに、走行方向切替スイッチ３８（38F,38S,32AS）を左又は右方向走行に定めて起動スイッチ３６を一瞬閉じると、自己保持回路３２ＳＨのリレーコイル３９Ｃに通電があり、これにより第１リレー接点３９Ｆ，第２リレー接点３９Ｓが閉じられて第１リレー接点３９Ｆが起動スイッチ３６のバイパス電路を閉じる（起動スイッチ３６をバイパスする）。その後は、起動スイッチ３６が開に戻っても、第１リレー接点３９Ｆが直列接続回路３２ＳＣの停止スイッチ３７以降に通電するので、リレーコイル３９Ｃの通電が継続する（自己保持状態）。

切替えスイッチ３８(38F,38S,38T)を左方向走行に設定し溶接台車１０が左方向走行しているとき、左リミットスイッチ３５Ｌが閉から開に切替わると、切替えスイッチ３８（３８Ｆ）が左リミットスイッチ３５Ｌに直列であるので直列接続回路３２ＳＣの通電が停止し、溶接台車１０が停止するとともに、自己保持回路３２ＳＨのリレーコイル３９Ｃの通電が止まって、自己保持リレー接点３９Ｆ，３９Ｓが解放（開）されてモーメンタリ起動スイッチ３６のバイパスを解除するので、直列接続回路３２ＳＣの通電停止が継続する。そこでオペレータが走行方向切替えスイッチ３８を右方向走行に切替えてから起動スイッチ３６を一瞬押すと自己保持回路３２ＳＨが起動スイッチ３６をバイパスするので、起動スイッチ３６が開に戻っても直列接続回路３２ＳＣの通電が継続し溶接台車が右方向に走行する。すなわち、停止スイッチ３７を押さなくても走行方向切替えスイッチ３８を右方向走行に切替えそして起動スイッチ３６を押せば溶接台車は右方向に走行する。同様に、溶接台車１０が右方向に走行中に右リミットスイッチ３５Ｒが閉から開に切替わると、走行方向切替スイッチ３８（３８Ｆ）が右リミットスイッチ３５Ｒに直列であるので直列接続回路３２ＳＣの通電が停止し、溶接台車１０が停止するとともに、自己保持回路３２ＳＨがモーメンタリ起動スイッチ３６のバイパスを解除するので、直列接続回路３２ＳＣの通電停止が継続する。そこでオペレータが走行方向切替えスイッチ３８を左方向走行に切替えてから起動スイッチ３６を押すと自己保持回路３２ＳＨが起動スイッチ３６をバイパスするので、起動スイッチ３６が開に戻っても直列接続回路３２ＳＣの通電が継続し溶接台車が左方向に走行する。すなわち、停止スイッチ３７を押さなくても走行方向切替えスイッチ３８を左方向走行に切替えそして起動スイッチ３６を押せば溶接台車は左方向に走行する。

溶接台車が走行中にオペレータが停止スイッチ３７を一瞬でも開（停止）にすると、直列接続回路３２ＳＣの通電が停止して溶接台車１０が停止し、自己保持回路３２ＳＨがモーメンタリ起動スイッチ３６のバイパスを解除するので、直列接続回路３２ＳＣの通電停止（溶接台車１０の走行停止）が継続する。このような場合でも、走行方向切替えスイッチ３８を右又は左方向走行にして起動スイッチ３６を押すと自己保持回路３２ＳＨが起動スイッチ３６をバイパスするので、起動スイッチ３６が開に戻っても直列接続回路の通電が継続し溶接台車１０が右又は左方向に走行する。すなわち、停止スイッチ３７を押さなくても走行方向切替えスイッチ３８を右又は左方向走行にして起動スイッチ３６を押せば溶接台車１０は右又は左方向に走行する。

１：溶接トーチ
１０：溶接台車
１１：台車本体
１２Ｌ，１２Ｒ：ローラ支持アーム
１３Ｌ，１３Ｒ：倣いローラ
１４ＬＦ，１４ＲＦ，１４ＬＲ，１４ＲＲ：車輪
１５：車軸
１６：傘歯歯車
１７：スプロケットホイール
１８：傘歯歯車
１９：直流モータ
２０：車軸
２１：スプロケットホイール
２２：前後スライド機構
２３：昇降機構
２４：トーチホルダ
２６：磁石
２７：回転軸
２８：操作レバー
２９：引張コイルスプリング
３０Ｌ，３０Ｒ：遮熱カバー
３１：外ケース
３２（３２ＳＣ，３２ＳＨ，３２ＭＤ，３２ＡＳ）：モータ駆動装置
３３：遮熱板
３４：耐熱シート
３５Ｌ，３５Ｒ：左，右リミットスイッチ
３６：モーメンタリ起動スイッチ
３７：モーメンタリ停止スイッチ
３８：３連(38F,38S,38T)の切替えスイッチ
３９Ｃ：リレーコイル
３９Ｆ：第１リレー接点
３９Ｓ：第２リレー接点
４０：可変抵抗（速度設定ボリューム）
４１：溶接／走行指示スイッチ
４２：ヒューズ
４３：パイロットランプ
４４：吊りアーム
４５：取手
４６：操作盤

Claims (5)

1. 車輪で支持された台車本体，該台車本体に搭載された電気モータ，該電気モータの回転動力を前記車輪に伝達する動力伝達機構および前記電気モータを正転／逆転駆動して前記台車本体を左，右走行駆動するモータ駆動装置を備え、
   前記モータ駆動装置は、オペレータが操作子を押すと閉で離すと開に戻るモーメンタリ起動スイッチ，モーメンタリ停止スイッチ，左右リミットスイッチおよび走行方向切替えスイッチの直列接続回路と、前記モーメンタリ起動スイッチが一時的に閉じられ前記直列接続回路に通電があると前記モーメンタリ起動スイッチをバイパスして前記直列接続回路の通電を継続し前記停止スイッチ又は左右リミットスイッチの開により前記直列接続回路の通電が停止すると前記モーメンタリ起動スイッチのバイパスを解除する自己保持回路，前記走行方向切替えスイッチの左右方向切替えに連携して前記電気モータの正転／逆転駆動を切替える切替回路、および、前記直列接続回路に通電がある間前記切替回路を介して前記電気モータに通電するモータ付勢回路、を含み、
   前記電気モータおよび前記モータ駆動装置を外ケースで覆い、該外ケースの、前記台車本体に装備する加工トーチの加工対象に対向する正面壁と前記電気モータとの間に遮熱板を立て、しかも該遮熱板と前記電気モータとの間に耐熱シートを配置した、
   加工台車。
2. 前記自己保持回路は、前記直列接続回路を通して給電されるリレーコイルおよび前記モーメンタリ起動スイッチに並列に接続され該リレーコイルの通電により閉じ通電停止により開くリレー接点で構成された、請求項１に記載の加工台車。
3. 前記電気モータは直流モータであり、前記切替回路は、走行方向切替えスイッチの左右方向切替えに連動して該電気モータへの通電を正転通電／逆転通電に切替える通電方向切替えスイッチを含む、請求項１に記載の加工台車。
4. 前記自己保持回路，前記切替回路および前記モータ付勢回路は前記電気モータの背部に配置した、請求項１記載の加工台車。
5. 前記モーメンタリ起動スイッチ，前記モーメンタリ停止スイッチおよび前記走行方向切替えスイッチを装備した操作盤は、前記外ケースの、前記電気モータの背部上方の傾斜部に装備した、請求項４に記載の加工台車。

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