JPH07204851A - 折り曲げひだ板重ね自動溶接装置 - Google Patents

折り曲げひだ板重ね自動溶接装置

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JPH07204851A
JPH07204851A JP2335994A JP2335994A JPH07204851A JP H07204851 A JPH07204851 A JP H07204851A JP 2335994 A JP2335994 A JP 2335994A JP 2335994 A JP2335994 A JP 2335994A JP H07204851 A JPH07204851 A JP H07204851A
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Hiromasa Kamei
博正 亀井
Yoshihisa Nishikawa
善久 西川
Shoji Kushimoto
彰司 櫛本
Eiji Tsuchida
栄二 土田
Masuo Kumakura
益男 熊倉
Keiji Sugawara
啓治 菅原
Yoshiaki Fukunaga
義昭 福永
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接線が小さな曲率で屈曲した折り曲げひだ
部の重ね継手を軽量小型でかつ可搬性のある装置で適確
かつ高能率に自動溶接することができる折り曲げひだ板
重ね自動溶接装置を提供する。 【構成】 折り曲げひだ部2a,2b頂点に対し設けた
中央合わせゲージ5とその両側に対し設けた開先合わせ
ゲージ6a,6bと吸盤10a,10b及びクランプ機
構9により重ね継手3溶接線に対して位置決め固定する
支持架台4と、支持架台4に溶接線と平行に移動,位置
決めするように取付けられたX軸レール11と、X軸レ
ール11を走行するX軸ステージに折り曲げひだ部2
a,2b方向に平行に移動,位置決めするように取付け
られたY軸レール14と、Y軸レール14の先端に折り
曲げひだ部2a,2bに接近可能に装架されたトーチヘ
ッド部17とを具えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、大型容器の側壁に取付
けるひだ状の薄板構造材重ね継手の溶接に好適な折り曲
げひだ板重ね自動溶接装置に関する。
【0002】
【従来の技術】LNG地下タンク等の大型容器の側壁に
取付けるライニング材としては、図8斜視図に示すよう
に、等間隔の折り曲げひだ部2aが形成されている下板
ひだ板1aと同様の折り曲げひだ部2bが形成されてい
る上板ひだ板1bのひだ状断面の端部を重ね合わせて、
重ね継手3を溶接してなる薄板構造材があり、この重ね
継手3を溶接するにあたっては、溶接線が小さな曲率で
立体的に屈曲しておりかつ溶接姿勢が刻々と変化するた
め、従来から自動化が困難とされ、全て溶接熟練工によ
る手溶接に頼っており、この種の重ね継手が現地施工に
おいて大量にある場合は、溶接工数の増大や溶接品質の
ばらつきを招くとともに、高齢化に伴う溶接熟練工の減
少による施工困難化の問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、溶接線が小さな曲率で
屈曲した折り曲げひだ部の重ね継手を軽量小型かつ可搬
性ある装置で適確かつ高能率に自動溶接することがで
き、ひいては同形状の継手が大量にある場合には、溶接
工数の大巾な低減と溶接品質の信頼性向上に寄与するこ
とができる折り曲げひだ板重ね自動溶接装置を提供する
ことを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】そのために本発明は、小
さな曲率で折り曲げてひだ部が形成されている板同士の
ひだ状断面の端部を重ね合わせた重ね継手を3次元の位
置決め制御で連続自動溶接する装置であって、折り曲げ
ひだ部頂点とその両側端に対し設けた合わせゲージと吸
盤及び折り曲げひだ部クランプ機構により溶接線に対し
て位置決め固定する支持架台と、上記支持架台に溶接線
と平行に移動,位置決めするように取付けられたX軸レ
ールと、上記X軸レールを走行するX軸ステージに折り
曲げひだ部方向に平行に移動,位置決めするように取付
けられたY軸レールと、上記Y軸レールの先端に折り曲
げひだ部に接近可能に装架されたトーチヘッド部とを具
え、更に上記トーチヘッド部が溶接線の直交方向に移
動,位置決め及びオシレート機能を持つZ軸と、上記Z
軸の移動ステージに溶接線に回動するよう取付けられた
θ軸と、上記θ軸に取付けられるとともに溶接トーチを
把持してその高さを一定に保つAVC軸とからなること
を特徴とする。
【0005】
【作用】本発明折り曲げひだ板重ね自動溶接装置におい
ては、支持架台の3点合わせゲージと固定機構によって
折り曲げひだ溶接線に対する装置の位置決め固定を行っ
た後、溶接トーチの姿勢と回転半径をAVC軸とθ軸で
初期設定した状態において、X軸,Y軸,Z軸の3軸で
溶接の開始点,ひだ頂点,終了点の継手部を教示させる
ことにより、3次元方向の位置決めをして直線補間を行
う。また折り曲げひだの内回りコーナー部は、ひだ面か
らX軸方向に初期設定したトーチ回転半径の長さを位置
データとしてプログラム入力し、その位置まで走行する
とθ軸の回転とAVC軸の追従による溶接走行となる。
但しトーチ回転半径が連続的に変化するため、指定した
角度で、AVC軸に設けた移動量検出器の信号データを
演算して適正な走行となるようにθ軸に速度制御を実行
させる。一方折り曲げひだ頂部のコーナーでは、X軸と
Y軸による円弧補間とθ軸の同期回転動作によるトーチ
姿勢制御を実行させ常に曲げ中心に溶接トーチを向けて
走行する。なおZ軸は軸方向の直線補間をするとともに
設定した巾で直線補間軌道上を振幅するオシレート動作
を行う。
【0006】
【実施例】本発明折り曲げひだ板重ね自動溶接装置の一
実施例を図面について説明すると、図1は本装置の正面
図、図2は平面図、図3は側面図、図4はトーチヘッド
部の側面図、図5は図2のV矢視図、図6は図5のVI−
VIに沿った断面図、図7は溶接トーチの動作の説明図で
ある。まず図1〜図4において、下板ひだ板1a,上板
ひだ板1bにはそれぞれ同形状の折り曲げひだ部2a,
2bが形成されており、下板ひだ板1aのひだ状断面の
端部に上板ひだ板1bのひだ状断面の端部が重ね合わさ
れてその縁が重ね継手3となり、折り曲げひだ部2a,
2bに跨る支持架台4は、中央合わせゲージ5と両端の
開先合わせゲージ6a,6bをそれぞれの圧縮バネ7
a,7b,引張バネ8a,8bの押付力によってはめ込
み、左右均等かつ重ね継手3の溶接線と平行に位置決め
し、中央合わせゲージ5の後方にあるクランプ機構9と
脚部の吸盤10a,10b,10c,10dによって固
定する。
【0007】この支持架台4には溶接線方向にX軸レー
ル11が取付けてあり、X軸モーター13により図示せ
ざるボールネジを駆動してX軸ステージ12を移動させ
る。またX軸ステージ12には下板ひだ板1a,上板ひ
だ板1bに対して垂直方向に向けてY軸ステージ15が
取合い、Y軸モーター16により図示せざるボールネジ
を駆動してY軸レール14を移動させる。更にY軸レー
ル14の先端には折り曲げひだ部2bに極力接近を可能
にするために配列したトーチヘッド部17が取付けてあ
る。しかしてこのトーチヘッド部17は、Y軸レール1
4の先端に取付けられ溶接線の直交方向に移動,位置決
め及びオシレート機構を持つZ軸18と、Z軸18のZ
軸移動ステージ19に溶接線に回動するように取付けら
れたθ軸21と、θ軸21に取付けられるとともに溶接
トーチ24を把持してアーク電圧制御によりその高さを
一定になるように追従させるAVC軸23とから構成さ
れており、Z軸18にはZ軸移動ステージ19の移動,
オシレート用のZ軸モーター20、θ軸21にはそれを
溶接線に対し回動させるθ軸モーター22がそれぞれ付
設されている。
【0008】次に図5,図6において、上板ひだ板1b
にセットした支持架台4の横板25の中央に取付けたス
ライドユニット26が、常時圧縮バネ7a,7bの力に
よってひだ方向に伸ばされており、その先端のプレート
27には、ひだ頂部を位置決めする中央合わせゲージ5
を取付けている。またプレート27の後部にピン29
a,29bで連結したクランプアーム28a,28bが
左右対称位置にあり、その上端にある右ネジナット30
aと左ネジナット30bに同じく右ネジ,左ネジを持つ
締付用ネジ棒31がネジ込まれ、ハンドル32を廻すこ
とによってクランプアーム28a,28bが開閉動作す
る。一方クランプアーム28a,28bの下端には、ク
ランプ用の当たりとして摩擦抵抗の高い材質のゴムを巻
いた当たり棒33a,33bによって滑りを生ずること
なくひだ部をはさみ込み位置決め固定する。
【0009】このような装置において、支持架台4の中
央合わせゲージ5及び開先合わせゲージ6a,6bとク
ランプ機構9及び吸盤10a,10bによって、折り曲
げひだ部2a,2bの重ね継手3溶接線に対する装置の
位置決めを行った後、図7の溶接トーチ24の動作図に
示す動きをさせるため、溶接トーチ24の姿勢と回転半
径をAVC軸23とθ軸21で初期設定した状態におい
て、X軸11,Y軸14,Z軸18の3軸で溶接の開始
点,ひだ頂点,終了点の継手部を教示させることによ
り、3次元方向の位置決めをして直線補間を行う。また
折り曲げひだ部2a,2bの内回りコーナー部はひだ面
からX軸11方向に初期設定した溶接トーチ24の回転
半径の長さを位置データとしてプログラム入力し、その
位置まで走行するとθ軸21の回転とAVC軸23の追
従による溶接走行となる。但し溶接トーチ24の回転半
径が連続的に変化するため、指定した角度で、AVC軸
23に設けた移動量検出器の信号データを演算して適正
な走行となるようにθ軸21に速度制御を実行させる。
一方折り曲げひだ部2a,2b頂部のコーナーでは、X
軸11とY軸14による円弧補間とθ軸21の同期回転
動作によるトーチ姿勢制御を実行させ常に曲げ中心に溶
接トーチ24を向けて走行する。なおZ軸18は軸方向
の直線補間をするとともに設定した巾で直線補間軌道上
を振巾するオシレート動作を行う。かくして同じ継手形
状のものは予め溶接線の位置データを制御装置に入力す
ることで、高精度に位置決め走行しながら連続溶接がで
き、無監視状態でも適正な自動溶接が行われる。
【0010】かくしてこの自動溶接装置によれば、小さ
な曲率でひだ状に折り曲げられた下板ひだ板1a,上板
ひだ板1b同士の重ね継手3に対して、3次元方向の高
精度位置決め走行ができるX軸11,Y軸14及びオシ
レート機能を合わせ持つZ軸18の走行部と、ひだ状に
折り曲げられたR部分の継手を連続溶接させるための回
転速度制御,トーチ追従制御,トーチ姿勢制御を可能に
するθ軸21,AVC軸23とを具えた軽量小型で可搬
性に富んだ装置で自動溶接するので、これまで手溶接で
行っていた箇所の自動化が可能となり、同形状の継手が
大量にある場合には、予め溶接線の位置データを制御装
置に入力することで高精度に位置決め走行しながら無監
視で連続溶接ができ、溶接工数の大巾な低減と溶接品質
の信頼性向上に寄与できる。
【0011】
【発明の効果】要するに本発明によれば、小さな曲率で
折り曲げてひだ部が形成されている板同士のひだ状断面
の端部を重ね合わせた重ね継手を3次元の位置決め制御
で連続自動溶接する装置であって、折り曲げひだ部頂点
とその両側端に対し設けた合わせゲージと吸盤及び折り
曲げひだ部クランプ機構により溶接線に対して位置決め
固定する支持架台と、上記支持架台に溶接線と平行に移
動,位置決めするように取付けられたX軸レールと、上
記X軸レールを走行するX軸ステージに折り曲げひだ部
方向に平行に移動,位置決めするように取付けられたY
軸レールと、上記Y軸レールの先端に折り曲げひだ部に
接近可能に装架されたトーチヘッド部とを具え、更に上
記トーチヘッド部が溶接線の直交方向に移動,位置決め
及びオシレート機能を持つZ軸と、上記Z軸の移動ステ
ージに溶接線に回動するよう取付けられたθ軸と、上記
θ軸に取付けられるとともに溶接トーチを把持してその
高さを一定に保つAVC軸とからなることにより、溶接
線が小さな曲率で屈曲した折り曲げひだ部の重ね継手を
軽量小型かつ可搬性ある装置で適確かつ高能率に自動溶
接することができ、ひいては同形状の継手が大量にある
場合には、溶接工数の大巾な低減と溶接品質の信頼性向
上に寄与することができる折り曲げひだ板重ね自動溶接
装置を得るから、本発明は産業上極めて有益なものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明折り曲げひだ板重ね自動溶接装置の一実
施例の正面図である。
【図2】同上装置の平面図である。
【図3】同上装置の側面図である。
【図4】同上装置のトーチヘッド部の側面図である。
【図5】図2のV矢視図である。
【図6】図5のVI−VIに沿った断面図である。
【図7】同上装置の溶接トーチの動作の説明図である。
【図8】公知の折り曲げひだ板重ね継手の斜視図であ
る。
【符号の説明】
1a 下板ひだ板 1b 上板ひだ板 2a,2b 折り曲げひだ部 3 重ね継手 4 支持架台 5 中央合わせゲージ 6a,6b 開先合わせゲージ 7a,7b 圧縮バネ 8a,8b 引張バネ 9 クランプ機構 10a,10b,10c,10d 吸盤 11 X軸レール 12 X軸ステージ 13 X軸モーター 14 Y軸レール 15 Y軸ステージ 16 Y軸モーター 17 トーチヘッド部 18 Z軸 19 Z軸移動ステージ 20 Z軸モーター 21 θ軸 22 θ軸モーター 23 AVC軸 24 溶接トーチ 25 横板 26 スライドユニット 27 プレート 28a,28b クランプアーム 29a,29b ピン 30a 右ネジナット 30b 左ネジナット 31 締付用ネジ棒 32 ハンドル 33a,33b 当たり棒
フロントページの続き (72)発明者 土田 栄二 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内 (72)発明者 熊倉 益男 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内 (72)発明者 菅原 啓治 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内 (72)発明者 福永 義昭 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目8番19号 高菱エンジニアリング株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 小さな曲率で折り曲げてひだ部が形成さ
    れている板同士のひだ状断面の端部を重ね合わせた重ね
    継手を3次元の位置決め制御で連続自動溶接する装置で
    あって、折り曲げひだ部頂点とその両側端に対し設けた
    合わせゲージと吸盤及び折り曲げひだ部クランプ機構に
    より溶接線に対して位置決め固定する支持架台と、上記
    支持架台に溶接線と平行に移動,位置決めするように取
    付けられたX軸レールと、上記X軸レールを走行するX
    軸ステージに折り曲げひだ部方向に平行に移動,位置決
    めするように取付けられたY軸レールと、上記Y軸レー
    ルの先端に折り曲げひだ部に接近可能に装架されたトー
    チヘッド部とを具え、更に上記トーチヘッド部が溶接線
    の直交方向に移動,位置決め及びオシレート機能を持つ
    Z軸と、上記Z軸の移動ステージに溶接線に回動するよ
    う取付けられたθ軸と、上記θ軸に取付けられるととも
    に溶接トーチを把持してその高さを一定に保つAVC軸
    とからなることを特徴とする折り曲げひだ板重ね自動溶
    接装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102528354A (zh) * 2012-03-02 2012-07-04 浙江大学 一种适用于玻璃模具焊接的自动搬运机械手
CN102528355A (zh) * 2012-03-02 2012-07-04 宁波贝达新能源科技有限公司 一种适用于太阳能光伏电池自动排布焊接的工业机械手
CN106077905A (zh) * 2016-07-01 2016-11-09 绍兴汉立工业自动化科技有限公司 带焊缝识别的集装箱立焊缝智能焊接设备及工艺
CN108917586A (zh) * 2018-09-27 2018-11-30 山东科技大学 一种模型试验应变砖传感器加工台及其操作方法
CN109283199A (zh) * 2018-09-29 2019-01-29 东莞材料基因高等理工研究院 一种同步辐射x射线原位测量在线焊接辅助装置

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