JPH069748Y2 - 溶接構造ビーム自動製作装置における溶接トーチの位置設定ガイド装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野： 本考案は、主としてＩ形もしくはＴ形断面の溶接構造ビ
ームを自動製作する装置における溶接トーチの位置設定
ガイド装置に関する。

従来の技術： 所要寸法の帯状鋼板を組合わせてＩ形断面等のビームを
溶接する技術については、既に公知である。

その一例を挙げれば、本考案者の先願発明（特開昭61-1
93781号公報参照）によつて知られている。フランジ部
材に対して鉛直に溶接されるウエブ部材は、溶接の際に
フランジ部材と密接して、かつ溶接部での母材の加熱状
態が一様になるように上側から押し付けられて、溶接速
度に合わせて被加工材が前進するようにしている。当
然、フランジ部材に対してウエブ材は、両側で同時に溶
接することになる。ここで謂う溶接とは、もちろんアー
ク溶接である。

連続して溶接作業を行うに際し、その開始時には、特に
母材を予備加熱するなどしない限り、溶接部にピンホー
ルが発生したり、充分な溶け込みが行われないで、溶接
不良が、発生することが多い。このようなことは自動溶
接するに当たって、問題点となることは知られている。

解決しようとする課題： 本考案で対象となる溶接構造のビームのように、比較的
厚肉の鋼板を組合わせてビームを自動溶接して製作しよ
うとする装置にあつては、その全長にわたつて溶接不良
が生じないようにすることが重要である。特に、加工始
め端部では、溶接トーチが溶接箇所に対して適正な姿勢
で対応させるのに即応できない等、溶接条件が不安定で
あるため、溶け込みが不充分になり易く、溶接不良を起
こし易い。溶接構造のビームは長尺の加工品であるか
ら、たとえ端部であるといえども、溶接不良発生端を切
断除去するようなことは材料の損失のみならず、その処
理に多くの工費を必要とし、経済性が著しく損なわれ
る。

本考案は、上記したような問題点を解決して、連続自動
溶接するに際して、被加工品の溶接開始端では、溶接ト
ーチが正常な姿勢で対応して、無理なく確実に溶接操作
が実施されるようにした自動溶接装置におけるトーチの
位置設定ガイド装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段： 本考案はかかる目的を達成するために、溶接構造ビーム
を自動製作する装置において、本体フレームの内側下部
で、被加工材の移動方向中心線に沿って対称に配設され
ている一対の被加工材保持ガイドローラ支持体上に、そ
れぞれ被加工材の移動方向に沿って、その後方位置で基
端を上下方向に回動可能なよう枢支されたトーチホルダ
ー支持アームが設けてあり、その先端部には、被加工フ
ランジ材とウエブ材との始端を検出して溶接トーチを待
機姿勢にセットする１組の板カム、および同一垂直面上
に軸心を合致させて両被加工部材表面の倣いローラが設
けてあり、かつ前記両倣いローラの各被加工部材との接
触点を通る延長線の交点に対して溶接トーチ先端が向く
ように、溶接トーチホルダーが、溶接位置に対して進退
可能に取り付けた構成としたのである。

本考案の溶接トーチ位置設定ガイド装置は、その溶接ト
ーチの位置が、被加工材のウエブ材とフランジ材との溶
接箇所に対して、被加工ウエブ材の両側で適宜寸法移動
方向にずらせて配置し、フランジに対するウエブの溶接
が両側位置で同時に溶接されないで、位置をずらせて溶
接されるようにしてある。

作用： 本考案の溶接トーチ位置設定装置を備えることにより、
被加工材のフランジ部材上所定位置にウエブ材が押圧さ
れた状態で、溶接操作部に送られて来るのを、トーチホ
ルダー支持アームの先端に付設されている舟形の板カム
の傾斜辺と被加工材各部材端との当接によつて、該板カ
ムを介して支持アーム先端部が持ち上げられることによ
り、該支持アーム先端部に付設してある溶接トーチの先
端が、溶接箇所に対する溶接姿勢に設定され、やがてカ
ムの傾斜辺からトーチの溶接操作位置までに達する間
に、溶接トーチが正常な姿勢で溶接棒を被溶接箇所に対
向させ、被加工材と溶接棒が接した途端に正常な溶接が
開始されることになる。

しかも、その溶接操作は、フランジ部材に対するウエブ
材の隅肉溶接位置が、片側の溶接部とその反対側の溶接
部とが最適な距離で位置をずらせて溶接するようになつ
ているので、不純物の巻き込みや過剰な溶け込みが生じ
たりすることなく、先に溶接される側の熱で反対側の被
溶接部分が焼きなましの状態にした後、離れた位置で溶
接することになるので、溶接部分に割れが生じたり、熱
歪を起こして溶接後に変形するような原因を排除し、連
続的に確実な溶接ができるのである。

実施例： 以下本考案を一実施例について図面により説明すれば、
次の通りである。

第１図に示すのは本考案装置を組込んだ溶接構造のビー
ム自動製作装置の概要図であり、中央に位置するのは本
体フレーム10、その前後（図において左右位置）位置に
被加工材Ａの送り込み用コンベヤ２と、溶接後の送り出
しコンベヤ３とが、配置してある。この本体フレーム10
の内部上側には、昇降可能に取り付けて被加工材Ａのフ
ランジ部材ａに対してウエブ材ｂを押圧する加圧ローラ
装置11が２組（これに限定されない）加圧ローラ12を下
向きにして配設してある。もちろん、この加圧ローラ12
に対して、下側の基盤15上には受けローラ13がそれぞれ
相対して設けてある。16は矯正ローラである。本体フレ
ーム10の両側から上側を跨いで架台17が設けてあり、こ
の架台17上には電気溶接機やフラツクスの供給並びに回
収装置が搭載してある。

本体フレーム10の内下部には、第２図ないし第４図にて
示すように、前記送り込みコンベヤ２によつて供給され
る被加工材Ａを、正しく移動中心線に沿って移動案内で
きるように、その被加工材移動中心線を基準にして両側
に被加工材保持ガイドローラ支持体20が、対称に配設し
てある。この保持ガイドローラ支持体20には、被加工材
の寸法に合わせてガイドローラ22の位置を調節できるよ
うにしたローラホルダー21が載設してある。

この両ローラホルダー21の上面には、それぞれトーチホ
ルダー支持アーム30が、その基端部を、被加工材Ａの移
動方向に対して供給側にて上下方向にのみ回動可能なよ
う、ブラケツト25にて枢着されて被加工材移動中心線に
平行して配設してある。該トーチホルダー支持アーム30
は、厚肉の平鋼（これに限定されない）を本体フレーム
10の外側部より突き出すように長くして、その先端部に
直交して支持座片31が付設してあり、この支持座片31
に、倣いホルダー32と溶接トーチのホルダー38とが取り
付けてある。

その倣いホルダー32は、第３図及び第４図にて示すよう
に、トーチホルダー支持アーム30の先端部上面に対して
ボルト締結する柄部32′と、該柄部32′端に倒立Ｌ字形
をして取り付くカム取り付け片32″とからなり、そのカ
ム取り付け片32″に、倒立横向き端には被加工材のウエ
ブ材ｂの端部を検出する舟形の板カム33が、またカム取
り付け片32″の縦向き下端には被加工材のフランジ材ａ
の端部を検出する舟形の板カム34が、それぞれ一端部で
溶接して一体に取り付けてある。各舟形の板カム33,34
は、いずれも図示のごとく正面から見て左右対称に傾斜
辺33′を形成してあり、その傾斜角度は実施例では約45
°（これに限定されるものではない）になつている。ま
た板カムはそのカム面に沿った片面を適宜角度で切り削
いである。このような形状の舟形板カム33,34は、いず
れもその中央位置に倣いローラ35が、その周面の一部を
カム33(34)の平行辺よりやや突出するようにして、回転
自在にピン36支持して付設してある。なお、この倣いロ
ーラ35はその軸心を通る垂直面に両倣いローラ35が位置
するように配されている。また、板カム33,34の傾斜辺3
3′(34′）下端と平行辺との交点から倣いローラ35の軸
心を通る垂線が平行辺と交わる位置までの距離Ｌが約２
０mm（これに限定されないが、あまり短い距離に取ると
溶接部分の母材の溶け込みが充分に行われない）となる
ようにしてある。

溶接トーチのホルダー38は、前記した倣いホルダー32の
柄部32′の上側で、支持座片31に対して進退可能に支持
されており、該支持座片31の前後両端部に突設の突片間
に架設したねじ軸39に下面の一部を螺合して、該ねじ軸
39端のハンドル39′を操作することで、上部に所要角度
で支持した溶接トーチ40を移動できるように設けてあ
る。もちろん、その溶接トーチ40に対しては、架台17上
に搭載した線条の溶接材が周知の手段で連続的に供給さ
れるようになつている。また、溶接箇所に対してフラツ
クスも周知の手段で供給されるようにしてある。

上記したトーチホルダー支持アーム30は、第２図で示す
ように、一方のものが他方のものに比べて短くなつてい
る。このようにしておくことで、被加工材Ａのフランジ
材ａとウエブ材ｂとの溶接が、両側の同一箇所で溶接さ
れないで、両者が連続溶接するに際して最適の距離離れ
た位置にて溶接されるようにする。この両側での溶接位
置については、一般的に１５０〜３００mm離れた位置で
被加工材の条件に合わせて溶接トーチを配置して溶接す
るように設定する。このようにしておけば、最初の溶接
部分での母材の加熱によつて、その反対側が次の溶接位
置に移動する間に焼きなまし状態になり、溶接部分を過
度に溶け込ませて母材を傷めたり、不純物の巻き込み現
象が生じたりすることなく、また溶接部分に冷却割れが
発生したりすることなく、もちろん熱歪が発生するのを
防止するのに有効なようにしてある。

このように構成した本考案の装置によれば、送り込みコ
ンベヤ２によつて本体フレーム10内に送り込まれた被加
工材Ａが、そのフランジ材ａとウエブ材ｂとを所定の寸
法で本体フレーム10内部に配設されているガイドローラ
22、及びウエブのガイドローラ（図示省略）にて案内さ
れて、かつ加圧ローラ12にて両部材ａ・ｂが定位置に押
圧されて移動するのを、その両部材の先端部が本体フレ
ーム10内下部に配設してあるローラホルダー21上で、基
端を枢支されたトーチホルダー支持アーム30端の舟形の
板カム34と接触して、その傾斜辺33′が被加工材Ａ端に
よつて持ち上げられることにより、第５図及び第６図で
例示するように、支持アーム30の先端部に付設してある
支持座片31上の溶接トーチホルダー38も同時に上昇し、
舟形の板カム34中央部に取り付いている倣いローラ35が
フランジ材ａおよびウエブ材ｂの表面に接触した状態に
なる直前、溶接トーチ40が溶接部に対して所定の姿勢と
なつて、予め通電してある溶接棒と被加工材との間でア
ークが放射して、溶接の態勢となり、そのまま被加工材
Ａの進行によって隅角部が肉盛り溶接されることにな
る。やがて所定距離移動すると、前記溶接箇所と反対側
の溶接箇所を溶接するトーチホルダー支持アーム30も、
前記要領で付設の舟形の板カム34が被加工材Ａの端部を
検出し、被加工材の端部によって倣いローラ35が被加工
材表面に接する直前、溶接トーチ40が溶接開始態勢にな
るようにして、溶接箇所に対して、その端部から直ちに
溶接を開始する。

このようにして、被加工材のウエブｂとフランジａとの
突合せ両隅が溶接されることになり、両側の各倣いホル
ダー32に取り付いている両部材に対しての各々の倣いロ
ーラ35は、いずれも部材の表面に倣つて常に各溶接トー
チ40と被溶接部との間隔を一定に保ち連続して溶接操作
が行われる。したがつて、所定の溶接条件を溶接トーチ
40に与えておけば、問題なく定常で均質な溶接ができる
ことになる。しかも、両面溶接であるが、前記したよう
に、溶接する操作位置が溶接操作に最適な距離ずらせて
あるから、集中して母材に過度なジュール熱が生じない
ので、当然過度な溶け込みが生じたりすることもなく、
もちろん、熱歪の発生もきわめて低く、冷却後における
溶接部の障害の発生もなく、正常な溶接が行われること
になる。

特に、溶接ポイントが倣いローラ35と被加工部材との接
点を通る同一垂直面上に位置するようにしてあるので、
板カム34の傾斜辺33′でもつて溶接トーチ40を所定の姿
勢に予めセットして待機状態にできるので、加工始端か
ら正常な溶接が可能になる。種々試験の結果、溶接トー
チは、15mm程度の鋼板で端部から約２０mm手前位置で溶
接待機状態にしておくと、無理なく端部から確実な溶接
ができることを確認した。もつとも、前記の距離につい
ては、２０mmよりやや短くしても、あるいはそれよりや
や長くなつても溶接状態が低下することはなかつた。

また、溶接位置について、被加工材のフランジ材とウエ
ブ材とを溶接するために加えている加圧ローラの位置に
ついては、溶接部の前後に加圧ローラを配置して行うよ
うにしてもよい。

考案の効果： 本考案によれば、Ｉ形ビーム、あるいはＴ形ビームおよ
び溶接構造で製作する際のフランジ材とウエブ材との溶
接開始端を予め検出して、溶接トーチの姿勢を適正な状
態にして待機させるようにしたことで、従来行われてい
た、いわゆる捨て金を溶接開始端に取り付けて作業する
ようなことや、溶接不良部分の発生を未然に防止するこ
とができ、しかも、溶接部分が全体的に均質に仕上げる
ことが可能となり、さらに、溶接に伴う歪の発生も最小
限にとどめることが可能となるなど、多くの実用的効果
を発揮できるきわめて有用な考案であるといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案装置を備えた溶接構造ビームの自動製作
装置の全体概要図、第２図は本考案装置の取り付け態様
を示す平面図、第３図は倣いホルダーとカムの取り付け
状態を示す図、第４図は第３図の平面図、第５図及び第
６図は作動態様を示す要領図である。 10…本体フレーム、11…加圧ローラ装置 12…加圧ローラ、13…受けローラ 20…被加工材保持ガイドローラ支持体 21…ローラホルダー、22…ガイドローラ 25…ブラケツト 30…トーチホルダー支持アーム 31…支持座片、32…倣いホルダー 32′…ホルダーの柄部、32″…カム取り付け片 33,34…舟形の板カム、33′，34′…カムの傾斜辺 35…倣いローラ、40…溶接トーチ 38…溶接のトーチホルダー Ａ…被加工材、ａ…フランジ材 ｂ…ウエブ材

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接構造のビームを自動製作する装置にお
   いて： 本体フレームの内側下部で被加工材の移動方向中心線に
   沿って対称に配設されている一対の被加工材保持ガイド
   ローラ支持体上に、それぞれ被加工材の移動方向に沿っ
   て、その後方位置で基端を上下方向に回動可能なよう枢
   支されたトーチホルダー支持アームが設けてあり、その
   先端部には、被加工フランジ材とウエブ材との始端を検
   出して溶接トーチを待機姿勢にセットする１組の板カ
   ム、および同一垂直面上に軸心を合致させて両被加工部
   材表面の倣いローラが設けてあり、かつ前記両倣いロー
   ラの各被加工部材との接触点を通る延長線の交点に対し
   て溶接トーチ先端が向くように、溶接トーチホルダー
   が、溶接位置に対して進退可能に取り付けてある構成と
   した、ことを特徴とする溶接構造ビーム自動製作装置に
   おける溶接トーチの溶接位置設定ガイド装置。
2. 【請求項２】溶接トーチホルダー支持アームの先端部に
   取り付く、溶接開始位置検出用の板カムと倣いローラ
   と、これらによつて操作される溶接トーチの位置が、被
   加工材のウエブ材とフランジ材との溶接箇所に対して、
   両側で適宜寸法被加工材の移動方向にずらせて配置し、
   フランジ材に対するウエブ材の溶接が両側で同時に溶接
   されないで、位置をずらせて溶接するようにしてある請
   求項１に記載の溶接構造ビーム自動製作装置における溶
   接トーチの溶接位置設定ガイド装置。
3. 【請求項３】板カムは舟形にして、その傾斜辺の下端と
   倣いローラの被加工材に対する当接点との距離を、溶接
   トーチによる溶接開始姿勢が整うに要する長さとして少
   なくとも２０mmとしてある請求項１または２に記載の溶
   接構造ビーム自動製作装置における溶接トーチの溶接位
   置設定ガイド装置。