JPH07155946A - 鉄筋の自動アーク溶接装置 - Google Patents
鉄筋の自動アーク溶接装置Info
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- JPH07155946A JPH07155946A JP30524493A JP30524493A JPH07155946A JP H07155946 A JPH07155946 A JP H07155946A JP 30524493 A JP30524493 A JP 30524493A JP 30524493 A JP30524493 A JP 30524493A JP H07155946 A JPH07155946 A JP H07155946A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 鉄筋の継手溶接部の溶接欠陥の発生を防止
し、溶接の自動化、省力化を図る。 【構成】 鉄筋１，１の溶接部に取り付けられるチャン
バー治具１０と、高速回転溶接トーチ３を持つ溶接機本
体３０と、溶接制御装置５０からなり、溶接機本体は溶
接トーチの回転駆動機構と、Ｘ，Ｙ軸スライド機構３
５，３７と、Ｘ，Ｙ軸位置検出器３７，３８を備え、溶
接制御装置は鉄筋断面形状記憶器５１と、Ｙ軸位置検出
器の検出したトーチ高さを与えることにより鉄筋断面形
状に応じてトーチの反復点４５及び溶接終了点４４の位
置を算出する演算器５２を備え、ア−クを高速回転させ
ながら開先底部の溶接開始点４３よりスタートし、Ｘ軸
方向に往復移動させ、鉄筋頂部の溶接終了点で溶接を自
動停止させる。
し、溶接の自動化、省力化を図る。 【構成】 鉄筋１，１の溶接部に取り付けられるチャン
バー治具１０と、高速回転溶接トーチ３を持つ溶接機本
体３０と、溶接制御装置５０からなり、溶接機本体は溶
接トーチの回転駆動機構と、Ｘ，Ｙ軸スライド機構３
５，３７と、Ｘ，Ｙ軸位置検出器３７，３８を備え、溶
接制御装置は鉄筋断面形状記憶器５１と、Ｙ軸位置検出
器の検出したトーチ高さを与えることにより鉄筋断面形
状に応じてトーチの反復点４５及び溶接終了点４４の位
置を算出する演算器５２を備え、ア−クを高速回転させ
ながら開先底部の溶接開始点４３よりスタートし、Ｘ軸
方向に往復移動させ、鉄筋頂部の溶接終了点で溶接を自
動停止させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速回転アーク溶接法
を用いて、鉄筋を自動的に溶接する鉄筋の自動アーク溶
接装置に関する。
を用いて、鉄筋を自動的に溶接する鉄筋の自動アーク溶
接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、鉄筋の継手溶接のためのアーク溶
接は、一対の鉄筋をその接合端面間に所定の開先間隙を
設けて支持し、その開先部の外周の一部を溶接用裏当材
で囲み、シールドガスの雰囲気下で溶接トーチを開先部
内で端から端まで水平に往復移動させながら溶接金属を
多層に盛り付けていくといった方法で実施されていた。
接は、一対の鉄筋をその接合端面間に所定の開先間隙を
設けて支持し、その開先部の外周の一部を溶接用裏当材
で囲み、シールドガスの雰囲気下で溶接トーチを開先部
内で端から端まで水平に往復移動させながら溶接金属を
多層に盛り付けていくといった方法で実施されていた。
【０００３】しかし、従来法では溶接トーチを回転させ
ずに行うものであるため、次のような問題点があった。 溶接ビード表面が凸型（あるいは凹度が不十分）とな
るため、次のパスの溶接時に、融合不良が生じやすい。
また、溶込みが中央に集中し、開先側壁への溶込みが不
十分で融合不良が生じやすい。これを図７により説明す
ると次のようである。溶込みが中央に集中するため、溶
接ビード１００の断面形状が図示のように下向きに凸型
の形状となる。また、溶接ビード表面も凸型となる。さ
らに、開先側壁１０１への溶込みＰ1 も小さい。したが
って、点線で示す次パスの溶接時に、ビードの積層部分
の両サイド部１０２に融合不良が生じやすいものとな
る。 開先幅や開先切断面の直角度、裏当材の密着度などの
バラツキがあった場合、開先を埋めるために必要な溶着
金属量が変化する。したがって、これを一定として自動
溶接を行うと、溶着金属量の過不足が生じたり、溶接ト
ーチの往復運動の幅が不適切なことによる溶接欠陥が発
生することがある。
ずに行うものであるため、次のような問題点があった。 溶接ビード表面が凸型（あるいは凹度が不十分）とな
るため、次のパスの溶接時に、融合不良が生じやすい。
また、溶込みが中央に集中し、開先側壁への溶込みが不
十分で融合不良が生じやすい。これを図７により説明す
ると次のようである。溶込みが中央に集中するため、溶
接ビード１００の断面形状が図示のように下向きに凸型
の形状となる。また、溶接ビード表面も凸型となる。さ
らに、開先側壁１０１への溶込みＰ1 も小さい。したが
って、点線で示す次パスの溶接時に、ビードの積層部分
の両サイド部１０２に融合不良が生じやすいものとな
る。 開先幅や開先切断面の直角度、裏当材の密着度などの
バラツキがあった場合、開先を埋めるために必要な溶着
金属量が変化する。したがって、これを一定として自動
溶接を行うと、溶着金属量の過不足が生じたり、溶接ト
ーチの往復運動の幅が不適切なことによる溶接欠陥が発
生することがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来法
の有する問題点を解決するためになされたものであり、
以下の２つの課題を解決することにある。 （１）アークの高速回転により、ビード形状を改善し、
溶接欠陥の発生を防止する。 （２）溶接トーチの往復移動の反復点の位置の制御と溶
接の自動停止制御により、鉄筋の継手溶接の自動化、省
力化を可能にする。
の有する問題点を解決するためになされたものであり、
以下の２つの課題を解決することにある。 （１）アークの高速回転により、ビード形状を改善し、
溶接欠陥の発生を防止する。 （２）溶接トーチの往復移動の反復点の位置の制御と溶
接の自動停止制御により、鉄筋の継手溶接の自動化、省
力化を可能にする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の鉄筋の自動アー
ク溶接装置は、被溶接材である一対の鉄筋の溶接部に取
り付けられるチャンバー治具と、鉄筋のアーク溶接をす
るための溶接機本体と、該溶接機本体を自動制御する溶
接制御装置により構成され、前記チャンバー治具は、一
対の鉄筋を所定の間隔にクランプする治具部材と、溶接
用裏当材を鉄筋の溶接開先部の外周の一部に支持する機
構と、前記溶接開先部にシールドガスを噴出させるノズ
ル機構を備え、前記溶接機本体は、トーチ先端の溶接ワ
イヤを高速回転させる溶接トーチと、前記溶接トーチを
トーチ軸方向に移動させるＹ軸スライド機構と、前記溶
接トーチをトーチ軸に直交し鉄筋の接合端面に平行な方
向に移動させるＸ軸スライド機構と、前記溶接トーチを
開先幅方向に調整可能な調整軸と、前記溶接トーチのＸ
軸及びＹ軸方向の位置をそれぞれ検出する位置検出器を
備え、前記溶接制御装置は、アークセンサによるトーチ
高さ制御手段と、鉄筋の断面形状の情報を記憶する記憶
手段と、Ｙ軸方向の位置検出器により検出されたトーチ
高さを与えることにより前記記憶手段に記憶されている
鉄筋の断面形状に応じて、前記溶接トーチのＸ軸方向の
往復移動の反復点の位置を算出し、Ｘ軸スライド機構に
より溶接トーチを反復運動させる制御手段と、Ｙ軸方向
の位置検出器により検出されたトーチ高さを与えること
により前記記憶手段に記憶されている鉄筋の断面形状に
応じて、溶接を終了させる前記溶接トーチのＹ軸方向の
高さを算出し、溶接を自動停止させる制御手段とを備え
たことを特徴とする。
ク溶接装置は、被溶接材である一対の鉄筋の溶接部に取
り付けられるチャンバー治具と、鉄筋のアーク溶接をす
るための溶接機本体と、該溶接機本体を自動制御する溶
接制御装置により構成され、前記チャンバー治具は、一
対の鉄筋を所定の間隔にクランプする治具部材と、溶接
用裏当材を鉄筋の溶接開先部の外周の一部に支持する機
構と、前記溶接開先部にシールドガスを噴出させるノズ
ル機構を備え、前記溶接機本体は、トーチ先端の溶接ワ
イヤを高速回転させる溶接トーチと、前記溶接トーチを
トーチ軸方向に移動させるＹ軸スライド機構と、前記溶
接トーチをトーチ軸に直交し鉄筋の接合端面に平行な方
向に移動させるＸ軸スライド機構と、前記溶接トーチを
開先幅方向に調整可能な調整軸と、前記溶接トーチのＸ
軸及びＹ軸方向の位置をそれぞれ検出する位置検出器を
備え、前記溶接制御装置は、アークセンサによるトーチ
高さ制御手段と、鉄筋の断面形状の情報を記憶する記憶
手段と、Ｙ軸方向の位置検出器により検出されたトーチ
高さを与えることにより前記記憶手段に記憶されている
鉄筋の断面形状に応じて、前記溶接トーチのＸ軸方向の
往復移動の反復点の位置を算出し、Ｘ軸スライド機構に
より溶接トーチを反復運動させる制御手段と、Ｙ軸方向
の位置検出器により検出されたトーチ高さを与えること
により前記記憶手段に記憶されている鉄筋の断面形状に
応じて、溶接を終了させる前記溶接トーチのＹ軸方向の
高さを算出し、溶接を自動停止させる制御手段とを備え
たことを特徴とする。
【０００６】
【作用】チャンバー治具は、一対の鉄筋をその接合端面
間に所定の開先間隙を保持してクランプするとともに、
溶接用裏当材でその開先部の外周の一部を覆い、溶接金
属の漏出を防止する。さらに、ノズル機構よりシールド
ガスを開先部に吹き込み、シールドガス雰囲気下で鉄筋
のアーク溶接を行う。
間に所定の開先間隙を保持してクランプするとともに、
溶接用裏当材でその開先部の外周の一部を覆い、溶接金
属の漏出を防止する。さらに、ノズル機構よりシールド
ガスを開先部に吹き込み、シールドガス雰囲気下で鉄筋
のアーク溶接を行う。
【０００７】鉄筋の溶接にあたっては、高速回転の溶接
トーチによりアークを高速回転させながら開先部の底部
よりＸ軸方向に往復移動させ、順次積層していき、溶接
トーチの高さが鉄筋の頂部に達した位置で溶接を自動的
に終了させる。ここで、溶接トーチのＸ軸及びＹ軸方向
の位置はそれぞれＸ軸位置検出器、Ｙ軸位置検出器によ
り検出される。また、溶接制御装置がアークセンサによ
るトーチ高さ制御を行っている。さらに、溶接制御装置
の演算器がＹ軸位置検出器により検出されたトーチ高さ
を与えることにより記憶器に記憶されている鉄筋の断面
形状に応じて、溶接トーチのＸ軸方向の往復移動の反復
点の位置及び溶接を終了させるＹ軸方向の高さ（溶接終
了点の位置）を算出する。したがって、溶接トーチがＸ
軸方向の往復移動の反復点に達すると、Ｘ軸スライド機
構の駆動方向を逆転させ、溶接トーチの移動方向を反対
にする。そして溶接終了点に達すれば自動的に溶接を停
止させる。
トーチによりアークを高速回転させながら開先部の底部
よりＸ軸方向に往復移動させ、順次積層していき、溶接
トーチの高さが鉄筋の頂部に達した位置で溶接を自動的
に終了させる。ここで、溶接トーチのＸ軸及びＹ軸方向
の位置はそれぞれＸ軸位置検出器、Ｙ軸位置検出器によ
り検出される。また、溶接制御装置がアークセンサによ
るトーチ高さ制御を行っている。さらに、溶接制御装置
の演算器がＹ軸位置検出器により検出されたトーチ高さ
を与えることにより記憶器に記憶されている鉄筋の断面
形状に応じて、溶接トーチのＸ軸方向の往復移動の反復
点の位置及び溶接を終了させるＹ軸方向の高さ（溶接終
了点の位置）を算出する。したがって、溶接トーチがＸ
軸方向の往復移動の反復点に達すると、Ｘ軸スライド機
構の駆動方向を逆転させ、溶接トーチの移動方向を反対
にする。そして溶接終了点に達すれば自動的に溶接を停
止させる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明の一実施例による鉄筋の自動ア
ーク溶接装置の概要図である。また図２は鉄筋の溶接部
に取り付けられるチャンバー治具の部分断面正面図、図
３は図２のＡ−Ａ線断面図である。本溶接装置は、鉄筋
１，１の溶接部に取り付けられるチャンバー治具１０
と、その一方の鉄筋１にクランプ装置３１により片持ち
式に支持される溶接機本体３０とから構成されている。
溶接機本体３０にはさらに図４に示す溶接制御装置５０
や溶接電源（図示せず）が接続され、チャンバー治具１
０にはシールドガスボンベや冷却水供給装置（いずれも
図示せず）が接続される。
ーク溶接装置の概要図である。また図２は鉄筋の溶接部
に取り付けられるチャンバー治具の部分断面正面図、図
３は図２のＡ−Ａ線断面図である。本溶接装置は、鉄筋
１，１の溶接部に取り付けられるチャンバー治具１０
と、その一方の鉄筋１にクランプ装置３１により片持ち
式に支持される溶接機本体３０とから構成されている。
溶接機本体３０にはさらに図４に示す溶接制御装置５０
や溶接電源（図示せず）が接続され、チャンバー治具１
０にはシールドガスボンベや冷却水供給装置（いずれも
図示せず）が接続される。
【０００９】溶接機本体３０は、高速回転溶接トーチ
（以下、溶接トーチという）３の回転駆動機構（図示せ
ず）を内蔵した支持ブロック３２と、該支持ブロック３
２にＹ軸スライド機構３３を介して結合されたＹ軸支持
ブロック３４と、該Ｙ軸支持ブロック３４にＸ軸スライ
ド機構３５を介して結合されたＸ軸支持ブロック３６
と、該Ｘ軸支持ブロック３６を取り付けたクランプ装置
３１とからなり、さらに溶接トーチ３の支持ブロック３
２がＹ軸スライド機構３３を有するサイドアーム３９に
対して微調整ネジ４０により開先幅方向（鉄筋の軸方
向）にスライド可能に構成されている。Ｘ軸、Ｙ軸スラ
イド機構３５，３３は周知のネジ機構によるものであ
り、それぞれ図４に示すようにＸ軸位置検出器３７，Ｙ
軸位置検出器３８を備えている。また、手動による微調
整ネジ４０をＸ軸、Ｙ軸スライド機構３５，３３と同様
な自動スライド機構で構成してアークセンサによる自動
開先倣いができるようにしても良い。図中、６０はクラ
ンプ装置３１をリンク機構やカム機構などによりワンタ
ッチ式に開閉できる操作レバー、６１はコンジットケー
ブル、６２はケーブル固定治具、６３は操作ペンダン
ト、６４は取手である。
（以下、溶接トーチという）３の回転駆動機構（図示せ
ず）を内蔵した支持ブロック３２と、該支持ブロック３
２にＹ軸スライド機構３３を介して結合されたＹ軸支持
ブロック３４と、該Ｙ軸支持ブロック３４にＸ軸スライ
ド機構３５を介して結合されたＸ軸支持ブロック３６
と、該Ｘ軸支持ブロック３６を取り付けたクランプ装置
３１とからなり、さらに溶接トーチ３の支持ブロック３
２がＹ軸スライド機構３３を有するサイドアーム３９に
対して微調整ネジ４０により開先幅方向（鉄筋の軸方
向）にスライド可能に構成されている。Ｘ軸、Ｙ軸スラ
イド機構３５，３３は周知のネジ機構によるものであ
り、それぞれ図４に示すようにＸ軸位置検出器３７，Ｙ
軸位置検出器３８を備えている。また、手動による微調
整ネジ４０をＸ軸、Ｙ軸スライド機構３５，３３と同様
な自動スライド機構で構成してアークセンサによる自動
開先倣いができるようにしても良い。図中、６０はクラ
ンプ装置３１をリンク機構やカム機構などによりワンタ
ッチ式に開閉できる操作レバー、６１はコンジットケー
ブル、６２はケーブル固定治具、６３は操作ペンダン
ト、６４は取手である。
【００１０】図２に示すように、溶接すべき一対の鉄筋
１，１はその軸方向に垂直に切断され、接合端面１ａ，
１ａを形成するとともに、その接合端面１ａ，１ａ間に
所定間隙の開先部２を設けて水平に配置している。垂直
鉄筋の場合は、開先部２は鉄筋軸に対し水平もしくは斜
めに形成される。開先部２を斜めに設けた場合には溶接
トーチ３の軸を傾斜させる必要がある。なお、開先形状
はこのようなＩ型に限られるものではない。
１，１はその軸方向に垂直に切断され、接合端面１ａ，
１ａを形成するとともに、その接合端面１ａ，１ａ間に
所定間隙の開先部２を設けて水平に配置している。垂直
鉄筋の場合は、開先部２は鉄筋軸に対し水平もしくは斜
めに形成される。開先部２を斜めに設けた場合には溶接
トーチ３の軸を傾斜させる必要がある。なお、開先形状
はこのようなＩ型に限られるものではない。
【００１１】チャンバー治具１０は、内部にＵ字状断面
の裏当材１１を有し、この裏当材１１で開先部２の外周
の少なくとも下半部を覆うようにしている。裏当材１１
は銅あるいはセラミックス材料等からなり、２つの治具
部材で割り型に構成したチャンバー治具１０の下受け部
１２のＵ字状内面に設けた溝１３に上方から挿入され
る。下受け部１２には蝶ネジ１４を設け、その先端で裏
当材１１を押し上げ、鉄筋１，１の外面に該裏当材１１
の内面を軽く接触させるようにする。
の裏当材１１を有し、この裏当材１１で開先部２の外周
の少なくとも下半部を覆うようにしている。裏当材１１
は銅あるいはセラミックス材料等からなり、２つの治具
部材で割り型に構成したチャンバー治具１０の下受け部
１２のＵ字状内面に設けた溝１３に上方から挿入され
る。下受け部１２には蝶ネジ１４を設け、その先端で裏
当材１１を押し上げ、鉄筋１，１の外面に該裏当材１１
の内面を軽く接触させるようにする。
【００１２】チャンバー治具１０の上押え部１６は、下
受け部１２と分離面の一端においてヒンジ１７で結合さ
れており、両部材１６，１２の反対側の側面にはボール
キャッチ機構などからなる掛け金１８と受け金のボール
１９が取り付けられている。上押え部１６はまた、溶接
トーチ３が挿入される矩形状の挿入口２０と、開先部２
にシールドガスを吹き込むための一対のノズル機構２
１，２１を備えている。ノズル機構２１，２１を構成す
る各ノズル管２２のノズル孔２３をやや斜め下向きに左
右対向させて配置し、ノズル孔２３より噴出したシール
ドガスを通路２４を通して開先部２上方のチャンバー室
２５に導くようにしている。通路２４である程度整流化
された左右方向からのシールドガスはチャンバー室２５
の中央部で衝突し、下向きの整流となって開先部２内に
吹き込まれる。なお、このチャンバー治具１０にはさら
に冷却水を循環させるための冷却水管が内蔵されるが、
ここでは図示されていない。
受け部１２と分離面の一端においてヒンジ１７で結合さ
れており、両部材１６，１２の反対側の側面にはボール
キャッチ機構などからなる掛け金１８と受け金のボール
１９が取り付けられている。上押え部１６はまた、溶接
トーチ３が挿入される矩形状の挿入口２０と、開先部２
にシールドガスを吹き込むための一対のノズル機構２
１，２１を備えている。ノズル機構２１，２１を構成す
る各ノズル管２２のノズル孔２３をやや斜め下向きに左
右対向させて配置し、ノズル孔２３より噴出したシール
ドガスを通路２４を通して開先部２上方のチャンバー室
２５に導くようにしている。通路２４である程度整流化
された左右方向からのシールドガスはチャンバー室２５
の中央部で衝突し、下向きの整流となって開先部２内に
吹き込まれる。なお、このチャンバー治具１０にはさら
に冷却水を循環させるための冷却水管が内蔵されるが、
ここでは図示されていない。
【００１３】チャンバー治具１０の左右両側には鉄筋
１，１のクランプ部２６，２６が連設される。クランプ
部２６，２６は割り型になっており、下受け部１２に一
体に連設した各々の下クランプ部２７に上クランプ部２
８をボルト２９で締め付けることにより両鉄筋１，１を
クランプする。
１，１のクランプ部２６，２６が連設される。クランプ
部２６，２６は割り型になっており、下受け部１２に一
体に連設した各々の下クランプ部２７に上クランプ部２
８をボルト２９で締め付けることにより両鉄筋１，１を
クランプする。
【００１４】次に、溶接トーチ３は、電極ノズル４と、
その先端に取り付けられた溶接チップ５とからなり、溶
接チップ５は溶接ワイヤ６の挿通孔が偏心したコンタク
トチップで構成されている。また、溶接トーチ３は、ト
ーチ軸回りの回転を与える回転駆動機構（図示せず）
と、トーチ軸方向のＹ軸移動を与えるＹ軸スライド機構
３３と、トーチ軸に直交し鉄筋接合端面１ａ，１ａと平
行な方向のＸ軸往復移動を与えるＸ軸スライド機構３５
を備えており、さらに溶接トーチ３を開先幅方向に微調
整する開先幅方向の微調整軸４０を持っている。したが
って、溶接トーチ３の回転により溶接ワイヤ６の先端が
円運動を行い、アークを高速回転させることができる。
このようにアークを高速回転させながら、図５のように
Ｘ軸方向の往復移動とＹ軸方向の移動により開先部２の
周辺部で溶接トーチ３を反転させ、該開先部２を一層ご
と積層していき、多層溶接する。
その先端に取り付けられた溶接チップ５とからなり、溶
接チップ５は溶接ワイヤ６の挿通孔が偏心したコンタク
トチップで構成されている。また、溶接トーチ３は、ト
ーチ軸回りの回転を与える回転駆動機構（図示せず）
と、トーチ軸方向のＹ軸移動を与えるＹ軸スライド機構
３３と、トーチ軸に直交し鉄筋接合端面１ａ，１ａと平
行な方向のＸ軸往復移動を与えるＸ軸スライド機構３５
を備えており、さらに溶接トーチ３を開先幅方向に微調
整する開先幅方向の微調整軸４０を持っている。したが
って、溶接トーチ３の回転により溶接ワイヤ６の先端が
円運動を行い、アークを高速回転させることができる。
このようにアークを高速回転させながら、図５のように
Ｘ軸方向の往復移動とＹ軸方向の移動により開先部２の
周辺部で溶接トーチ３を反転させ、該開先部２を一層ご
と積層していき、多層溶接する。
【００１５】鉄筋１，１の溶接にあたっては、まず、上
記のように構成されたチャンバー治具１０をセットす
る。それにはまず、チャンバー治具１０の上押え部１６
及び左右のクランプ部２６，２６を開いた状態で、溝１
３に裏当材１１を挿入し、次いで、鉄筋１，１に下側か
ら下受け部１２及び下クランプ部２７，２７を当てが
い、このとき裏当材１１の内面上に所定の間隔で鉄筋接
合端面１ａ，１ａが位置するように確認する。そのうえ
で、上クランプ部２８，２８を締め付け、鉄筋１，１を
クランプする。その後、チャンバー治具１０の上押え部
１６を閉じ、蝶ネジ１４により裏当材１１の内面が鉄筋
１，１に軽く触れるように該裏当材１１を押し上げセッ
トする。
記のように構成されたチャンバー治具１０をセットす
る。それにはまず、チャンバー治具１０の上押え部１６
及び左右のクランプ部２６，２６を開いた状態で、溝１
３に裏当材１１を挿入し、次いで、鉄筋１，１に下側か
ら下受け部１２及び下クランプ部２７，２７を当てが
い、このとき裏当材１１の内面上に所定の間隔で鉄筋接
合端面１ａ，１ａが位置するように確認する。そのうえ
で、上クランプ部２８，２８を締め付け、鉄筋１，１を
クランプする。その後、チャンバー治具１０の上押え部
１６を閉じ、蝶ネジ１４により裏当材１１の内面が鉄筋
１，１に軽く触れるように該裏当材１１を押し上げセッ
トする。
【００１６】チャンバー治具１０のセット終了後、これ
にノズル機構２１，２１よりシールドガスを供給し、開
先部２内をシールドガス雰囲気にする。シールドガスに
は炭酸ガスやアルゴンと炭酸ガスの混合ガス等が用いら
れる。次いで、溶接トーチ３をチャンバー治具１０の挿
入口２０から挿入し、開先部２の幅方向の中心位置にセ
ットしたのち、その開先底部からアークをスタートさせ
る。なお、セラミックスのような絶縁性の裏当材を使用
する場合は、アークスタート前に、図５に示すように鉄
粉４１を裏当材１１の底面上に散布しておき、鉄粉４１
と溶接ワイヤ６との間で最初にアークを発生させる。
にノズル機構２１，２１よりシールドガスを供給し、開
先部２内をシールドガス雰囲気にする。シールドガスに
は炭酸ガスやアルゴンと炭酸ガスの混合ガス等が用いら
れる。次いで、溶接トーチ３をチャンバー治具１０の挿
入口２０から挿入し、開先部２の幅方向の中心位置にセ
ットしたのち、その開先底部からアークをスタートさせ
る。なお、セラミックスのような絶縁性の裏当材を使用
する場合は、アークスタート前に、図５に示すように鉄
粉４１を裏当材１１の底面上に散布しておき、鉄粉４１
と溶接ワイヤ６との間で最初にアークを発生させる。
【００１７】図５は回転アークによる鉄筋溶接積層パタ
ーンを示す図である。図中、４２は溶接トーチ３の移動
軌跡であり、４３は溶接の開始点、４４は溶接の終了
点、４５はトーチ反復点である。また、図４は溶接制御
装置のブロック図である。この溶接制御装置５０は、鉄
筋の断面形状情報を記憶するとともに、指令により必要
な鉄筋断面形状情報を演算器５２に設定する鉄筋断面形
状記憶器５１と、Ｙ軸スライド機構３３のＹ軸位置検出
器３８により検出されたＹ軸位置（トーチ高さ）ＹP を
与えることにより、記憶器５１に記憶されている鉄筋断
面形状に応じて、図５の各パスにおけるＸ軸反転位置
（トーチ反復点４５の位置）及び溶接終了点４４の位置
を演算する演算器５２と、反転指令をＸ軸駆動制御回路
５４に送る比較器５３と、演算器５２からの溶接終了判
定指令で溶接を自動停止させる溶接シーケンス制御回路
５５とを備えている。比較器５３には演算器５２で演算
された反転位置ＸPOが与えられており、Ｘ軸スライド機
構３５のＸ軸位置検出器３７により検出されたＸ軸位置
ＸP が送られてきて両値が一致したときに、比較器５３
がＸ軸駆動制御回路５４に反転指令を出力する。この反
転指令によってＸ軸駆動制御回路５４がＸ軸スライド機
構３５の駆動方向を反転するよう制御する。また、溶接
トーチ３は公知のアークセンサ回路で溶接電流またはト
ーチ高さを一定に保つようにトーチ高さ制御がされてい
る。
ーンを示す図である。図中、４２は溶接トーチ３の移動
軌跡であり、４３は溶接の開始点、４４は溶接の終了
点、４５はトーチ反復点である。また、図４は溶接制御
装置のブロック図である。この溶接制御装置５０は、鉄
筋の断面形状情報を記憶するとともに、指令により必要
な鉄筋断面形状情報を演算器５２に設定する鉄筋断面形
状記憶器５１と、Ｙ軸スライド機構３３のＹ軸位置検出
器３８により検出されたＹ軸位置（トーチ高さ）ＹP を
与えることにより、記憶器５１に記憶されている鉄筋断
面形状に応じて、図５の各パスにおけるＸ軸反転位置
（トーチ反復点４５の位置）及び溶接終了点４４の位置
を演算する演算器５２と、反転指令をＸ軸駆動制御回路
５４に送る比較器５３と、演算器５２からの溶接終了判
定指令で溶接を自動停止させる溶接シーケンス制御回路
５５とを備えている。比較器５３には演算器５２で演算
された反転位置ＸPOが与えられており、Ｘ軸スライド機
構３５のＸ軸位置検出器３７により検出されたＸ軸位置
ＸP が送られてきて両値が一致したときに、比較器５３
がＸ軸駆動制御回路５４に反転指令を出力する。この反
転指令によってＸ軸駆動制御回路５４がＸ軸スライド機
構３５の駆動方向を反転するよう制御する。また、溶接
トーチ３は公知のアークセンサ回路で溶接電流またはト
ーチ高さを一定に保つようにトーチ高さ制御がされてい
る。
【００１８】この溶接制御装置５０の制御動作は次のよ
うになっている。開先底部の溶接開始点４３（この位置
は記憶器５１が記憶している鉄筋断面形状より設定され
る）より溶接トーチ３によってアークを高速回転させな
がらスタートさせるとともに、Ｙ軸位置検出器３８によ
りトーチ高さＹP を検出する。一方、アークセンサ回路
（図示せず）は、例えば溶接電流を検出することによっ
て基準電流値を保つように溶接トーチ３をＹ軸スライド
機構３３により上または下へ移動させる。また、演算器
５２は、記憶器５１からの鉄筋断面形状とＹ軸位置検出
器３８からのトーチ高さＹP とを受けて、各パスにおけ
るＸ軸方向のトーチ反復点４５の位置及び溶接終了点４
４の位置を演算する。そして、比較器５３により、その
パスにおける反転位置ＸPOとＸ軸位置検出器３７により
検出されたＸ軸位置ＸP が一致すると、Ｘ軸駆動制御回
路５４に反転指令を出し、Ｘ軸スライド機構３５の駆動
方向を反転させ、溶接トーチ３を反対方向へ移動させ
る。このように溶接トーチ３をＸ軸方向のトーチ反復点
４５で反転させながらＸ軸方向に往復移動させ、一層毎
に順次溶接をしていく。溶接終了点４４の位置に達する
と、演算器５２から送られてきた溶接終了反転指令によ
り溶接シーケンス制御回路５５が自動的に溶接を終了さ
せる。
うになっている。開先底部の溶接開始点４３（この位置
は記憶器５１が記憶している鉄筋断面形状より設定され
る）より溶接トーチ３によってアークを高速回転させな
がらスタートさせるとともに、Ｙ軸位置検出器３８によ
りトーチ高さＹP を検出する。一方、アークセンサ回路
（図示せず）は、例えば溶接電流を検出することによっ
て基準電流値を保つように溶接トーチ３をＹ軸スライド
機構３３により上または下へ移動させる。また、演算器
５２は、記憶器５１からの鉄筋断面形状とＹ軸位置検出
器３８からのトーチ高さＹP とを受けて、各パスにおけ
るＸ軸方向のトーチ反復点４５の位置及び溶接終了点４
４の位置を演算する。そして、比較器５３により、その
パスにおける反転位置ＸPOとＸ軸位置検出器３７により
検出されたＸ軸位置ＸP が一致すると、Ｘ軸駆動制御回
路５４に反転指令を出し、Ｘ軸スライド機構３５の駆動
方向を反転させ、溶接トーチ３を反対方向へ移動させ
る。このように溶接トーチ３をＸ軸方向のトーチ反復点
４５で反転させながらＸ軸方向に往復移動させ、一層毎
に順次溶接をしていく。溶接終了点４４の位置に達する
と、演算器５２から送られてきた溶接終了反転指令によ
り溶接シーケンス制御回路５５が自動的に溶接を終了さ
せる。
【００１９】したがって、鉄筋のアーク溶接を自動的に
行うことができる。また、開先部２の間隙のバラツキや
裏当材１１の密着度のバラツキ等があっても、開先部２
を埋めるために必要な溶着金属量を変化させることがで
きる。さらに、アークを高速回転させながら溶接するの
で、図６に示すように、アーク力の分散により溶接ビー
ド１００の断面形状が凹型に湾曲し、ビード形状が良好
なものとなる。また、溶込みが中央に集中しないから、
ビード幅の広い均一な溶込みが得られ、開先側壁１０１
への溶込みＰ2 も従来のものに比べて増加する（Ｐ2 ＞
Ｐ1 ）。そのため、ビードの積層部に融合不良等の溶接
欠陥を生じない。
行うことができる。また、開先部２の間隙のバラツキや
裏当材１１の密着度のバラツキ等があっても、開先部２
を埋めるために必要な溶着金属量を変化させることがで
きる。さらに、アークを高速回転させながら溶接するの
で、図６に示すように、アーク力の分散により溶接ビー
ド１００の断面形状が凹型に湾曲し、ビード形状が良好
なものとなる。また、溶込みが中央に集中しないから、
ビード幅の広い均一な溶込みが得られ、開先側壁１０１
への溶込みＰ2 も従来のものに比べて増加する（Ｐ2 ＞
Ｐ1 ）。そのため、ビードの積層部に融合不良等の溶接
欠陥を生じない。
【００２０】次に、具体例として、上記の自動溶接装置
を使用し、表１に示す溶接条件でＤ３８の異形鉄筋の継
手溶接を行った。ただし、溶接ワイヤには１．２mm直径
のソリッドワイヤを、シールドガスにはＡｒ＋２０％Ｃ
Ｏ2 の混合ガスを使用した。
を使用し、表１に示す溶接条件でＤ３８の異形鉄筋の継
手溶接を行った。ただし、溶接ワイヤには１．２mm直径
のソリッドワイヤを、シールドガスにはＡｒ＋２０％Ｃ
Ｏ2 の混合ガスを使用した。
【００２１】
【表１】
【００２２】その結果、溶接継手部断面にはアンダーカ
ット等の溶接欠陥は全く認められず、外周部の溶け落ち
もなく十分に満足すべき継手が得られた。しかも溶接時
間は手溶接に比べて１／２の約４分に短縮できた。
ット等の溶接欠陥は全く認められず、外周部の溶け落ち
もなく十分に満足すべき継手が得られた。しかも溶接時
間は手溶接に比べて１／２の約４分に短縮できた。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、アークを
高速回転させながら鉄筋の継手溶接を行うものであるか
ら、鉄筋の継手部におけるビード形状が改善され、溶接
欠陥の発生を防止することができる。また、溶接制御装
置によって、溶接トーチのＸ軸方向の往復移動の反復点
の位置の制御と溶接の自動停止制御を行っているので、
鉄筋の継手溶接の自動化、省力化を達成することができ
る。しかも、開先幅や開先切断面の直角度、裏当材の密
着度等のバラツキがあっても、溶接制御装置が開先部を
埋めるのに必要な溶着金属量を変化させるように制御す
るので、高品質の鉄筋継手部を得ることができる。
高速回転させながら鉄筋の継手溶接を行うものであるか
ら、鉄筋の継手部におけるビード形状が改善され、溶接
欠陥の発生を防止することができる。また、溶接制御装
置によって、溶接トーチのＸ軸方向の往復移動の反復点
の位置の制御と溶接の自動停止制御を行っているので、
鉄筋の継手溶接の自動化、省力化を達成することができ
る。しかも、開先幅や開先切断面の直角度、裏当材の密
着度等のバラツキがあっても、溶接制御装置が開先部を
埋めるのに必要な溶着金属量を変化させるように制御す
るので、高品質の鉄筋継手部を得ることができる。
【図１】本発明の一実施例を示す自動アーク溶接装置の
概要図である。
概要図である。
【図２】図１のチャンバー治具の部分断面正面図であ
る。
る。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】溶接制御装置のブロック図である。
【図５】鉄筋溶接積層パターンを示す図である。
【図６】回転アークによる溶接ビードの断面形状を示す
図である。
図である。
【図７】従来の回転無しのアークによる溶接ビードの断
面形状を示す図である。
面形状を示す図である。
１ 鉄筋 ２ 開先部 ３ 高速回転溶接トーチ ４ 電極ノズル ５ 溶接チップ ６ 溶接ワイヤ １０ チャンバー治具 １１ 裏当材 ２０ 挿入口 ２１ ノズル機構 ３１ クランプ装置 ３３ Ｙ軸スライド機構 ３５ Ｘ軸スライド機構 ３７ Ｘ軸位置検出器 ３８ Ｙ軸位置検出器 ４０ 微調整ネジ ５０ 溶接制御装置 ５１ 鉄筋断面形状記憶器 ５２ 演算器 ５３ 比較器 ５４ Ｘ軸駆動制御回路 ５５ 溶接シーケンス制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 9/127 Ｄ 8315−4Ｅ 37/053 Ｇ 37/06 Ｃ Ｅ０４Ｃ 5/02 9128−2Ｅ
Claims (1)
- 【請求項１】 被溶接材である一対の鉄筋の溶接部に取
り付けられるチャンバー治具と、鉄筋のアーク溶接をす
るための溶接機本体と、該溶接機本体を自動制御する溶
接制御装置により構成され、 前記チャンバー治具は、 一対の鉄筋を所定の間隔にクランプする治具部材と、 溶接用裏当材を鉄筋の溶接開先部の外周の一部に支持す
る機構と、 前記溶接開先部にシールドガスを噴出させるノズル機構
を備え、 前記溶接機本体は、 トーチ先端の溶接ワイヤを高速回転させる溶接トーチ
と、 前記溶接トーチをトーチ軸方向に移動させるＹ軸スライ
ド機構と、 前記溶接トーチをトーチ軸に直交し鉄筋の接合端面に平
行な方向に移動させるＸ軸スライド機構と、 前記溶接トーチを開先幅方向に調整可能な調整軸と、 前記溶接トーチのＸ軸及びＹ軸方向の位置をそれぞれ検
出する位置検出器を備え、 前記溶接制御装置は、 アークセンサによるトーチ高さ制御手段と、 鉄筋の断面形状の情報を記憶する記憶手段と、 Ｙ軸方向の位置検出器により検出されたトーチ高さを与
えることにより前記記憶手段に記憶されている鉄筋の断
面形状に応じて、前記溶接トーチのＸ軸方向の往復移動
の反復点の位置を算出し、Ｘ軸スライド機構により溶接
トーチを反復運動させる制御手段と、 Ｙ軸方向の位置検出器により検出されたトーチ高さを与
えることにより前記記憶手段に記憶されている鉄筋の断
面形状に応じて、溶接を終了させる前記溶接トーチのＹ
軸方向の高さを算出し、溶接を自動停止させる制御手段
とを備えたことを特徴とする鉄筋の自動アーク溶接装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30524493A JP2748835B2 (ja) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | 鉄筋の自動アーク溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30524493A JP2748835B2 (ja) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | 鉄筋の自動アーク溶接装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07155946A true JPH07155946A (ja) | 1995-06-20 |
| JP2748835B2 JP2748835B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=17942772
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30524493A Expired - Fee Related JP2748835B2 (ja) | 1993-12-06 | 1993-12-06 | 鉄筋の自動アーク溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2748835B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013237058A (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-28 | Toyo Gas Assetsu Co Ltd | 溶接用治具 |
-
1993
- 1993-12-06 JP JP30524493A patent/JP2748835B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013237058A (ja) * | 2012-05-14 | 2013-11-28 | Toyo Gas Assetsu Co Ltd | 溶接用治具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2748835B2 (ja) | 1998-05-13 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |