JPH0810986A - 溶接ビードの清掃方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶接位置に先行してビード表面のスラグを除
去し、アークの再スタートを確実に行わせて安定した無
人操業を達成する。 【構成】 台車８上に立設された支柱７の上端に昇降シ
リンダ５およびガイドロッド６により昇降自在としたア
ーム４を取り付け、アーム４の先端に、スプリング31を
介して鋼線を装填したエアハンマであるクリーナ本体１
を取り付けたホルダ３を揺動自在につり下げ、ホルダ３
上端から延びるＹ字状ブラケット32の先端に一対のガイ
ドローラ２を取り付けて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築用鉄骨加工等にお
いて、多層盛りの自動溶接を行う際に、ビード表面のス
ラグを除去して次層の溶接を容易にする溶接ビードの清
掃方法およびその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、鉄骨（Ｓ）造、鉄筋鉄骨（ＳＲ
Ｃ）造等の構造物、あるいは土木構造物等への鉄骨の需
要が増加している。このような鉄骨の柱材が四辺形、円
形等の閉断面の形状である場合、仕口部分や縦継ぎ部分
には、レ型開先やＶ開先等の溶接継手が使用され、加工
工場において溶接ロボットによる全周溶接が行われるの
が普通である。

【０００３】その一例を図６により説明する。この図は
鉄骨加工工場における柱大組み溶接を示す斜視図で、10
は柱材、21は溶接ロボット本体、22は溶接トーチ、23は
溶接ワイヤ供給装置、24はノズルクリーナ、25はロボッ
ト走行台車、26はポジショナ、27は溶接電源装置、28は
シールドガス供給装置、29はパソコン等を含む制御装置
である。

【０００４】柱材10は長軸を水平姿勢とし、溶接トーチ
22が常に下向き姿勢で溶接を行えるようにポジショナ26
により回転自在に保持される。溶接ロボット本体21は多
関節型で、炭酸ガス溶接、ＭＡＧ溶接等のガスシールド
溶接を行う。溶接法によって、特に炭酸ガス溶接におい
ては、溶接トーチ22やその周囲のシールドガスノズルに
スパッタ等が付着し、シールド不良によるブローホール
発生の原因となるため、一定時間、たとえば20分溶接を
行う毎に溶接トーチ22をノズルクリーナ24に移動し、チ
ップを露出させてノズル部分の手入れを行うよう、プロ
グラミングがなされている。クリーニングには１回約３
〜４分を要する。

【０００５】図７は、柱材端部の溶接継手の一例を示す
正面図、図８はその開先部分を示す詳細図である。この
柱材10は、一辺が1000mmの角柱で、スキンプレート11は
25〜28mm厚、これの端部にエンドプレート12が接合され
る。開先部分のルートギャップは 6〜8mm 、開先角度35
°で、図８に示すように６層７パスの炭酸ガスアーク溶
接あるいはＭＡＧ溶接を行うものとする。○内の数字は
パス数を表す。

【０００６】溶接により、ビード表面にはスラグ層が形
成される。新しいパスは、前パスのスラグ層の上から溶
接が行われることになる。スラグは溶解状態では通電性
を有するから、たとえば円柱の場合のように溶接が定常
状態で連続して行われる場合にはトーチの接近により溶
接熱によってスラグが再溶解し、何ら支障がないが、角
柱や仕口部分等で連続して溶接ができない場合や、前記
したようにノズルクリーナによるクリーニングを必要と
する溶接においては、一旦アークを切り、再スタートさ
せる必要がある。このとき、前パスのスラグは凝固して
不導体となっているので、アークがスタートしない場合
があり、スラグが累積される後段パスにおいてこの傾向
が顕著である。

【０００７】従来のように人手で溶接を行っている場合
や、監視のための人員が配置されている場合は、臨機応
変にスラグを除去して再スタートさせていたから、とく
に問題とされることはなかったが、溶接ロボットにより
無人で作業を行わせるようになると、アークがスタート
しないまま作業が中断していてそれが長時間発見されな
いという事態がしばしば発生すると、生産計画に重大な
支障を来し、対策が望まれるようになった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題点を解消し、ロボットによる自動溶接を効率的に遂
行するため、溶接前にスラグを確実に除去する溶接ビー
ドの清掃方法およびその装置を実現することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の溶接ビードの清
掃方法は、四辺形、円形等の閉断面を有する柱材を水平
姿勢で適宜回転させながら柱材の軸線に直交する開先面
内を多層盛りで溶接する溶接継手において、溶接ビード
を連続的に打撃してスラグを剥離させ除去することを特
徴とする。

【００１０】また、本発明の溶接ビードの清掃装置は、
台車上に立設された支柱の上端に昇降機構により昇降自
在としたアームを取り付け、そのアームの先端に、スプ
リングを介して連続打撃装置を取り付けたホルダを揺動
自在につり下げ、ホルダ上端から延びるＹ字状のブラケ
ットの先端に一対のガイドローラを取り付けてなる溶接
ビードの清掃装置であり、望ましくは、連続打撃装置
が、エアハンマの先端に硬い鋼線の束を装填したもので
あり、また、連続打撃装置が、開先形状に合わせて傾斜
して取り付けられており、さらに台車が、レール上を走
行して溶接継手位置に位置合わせ可能となっている溶接
ビードの清掃装置である。

【００１１】

【作 用】本発明によれば、四辺形、円形等の閉断面を
有する柱材を水平姿勢で適宜回転させながら柱材の軸線
に直交する開先面内を多層盛りで溶接する溶接継手にお
いて、たとえば溶接トーチよりも半周先行する溶接継手
の下側部分で溶接ビードを連続的に打撃して前パスのビ
ード表面のスラグを剥離させ除去するから、溶接トーチ
の位置における前パスのビード表面には溶接金属が露出
しており、かりにアークが一旦中断した後でも、順調に
再スタートし、無人操業においても製造が滞ることがな
い。

【００１２】

【実施例】本発明の一実施例について、図面により詳細
に説明する。図１はビードクリーナの正面図、図２は同
じく側面図である。１はクリーナ本体、２はこのクリー
ナ本体１の両脇に取り付けられた一対のガイドローラ、
３はスプリングを介してクリーナ本体１を取り付けたホ
ルダ、４は先端にホルダ３をつり下げたアーム、５はア
ームを垂直方向に昇降させるエアシリンダ等の昇降シリ
ンダ、６は昇降を案内するガイドロッド、７は支柱、８
はクリーナの走行台車、９はレールである。

【００１３】このビードクリーナは、溶接線と直角方
向、たとえば図６に示した柱材の場合であれば柱材の軸
方向に設置されたレール９上を走行して位置決めされる
台車８上に立設された支柱７の上端に、昇降自在にアー
ム４を取り付け、アーム４の先端に、スプリングを介し
てクリーナ本体１を取り付けたホルダ３を揺動自在に取
り付けて構成される。

【００１４】クリーナ本体１は、エアハンマの先端に硬
い鋼線の束を装填した通称「ジェットたがね」として市
販されているもので、圧縮空気により束になった鋼線が
ランダムに対象材の表面を連続的に打撃し、溶接ビード
のはつりや、鋼材の塗装前の錆除去、各種の面荒らしな
どに使用される工具である。本発明ではこれを溶接ビー
ドに接触させて、表面のスラグを除去する。

【００１５】なお、クリーナ本体１としてはこの工具に
限定されるものではなく、溶接ビード表面を軽い力で万
遍なく連続打撃するものであればよいから、たとえば振
動を加えるバイブロハンマや、鋼粒を吹き付けるショッ
トガン等の連続打撃装置を使用することもできる。アー
ム４は、ガイドロッド６に案内され、昇降シリンダ５に
より支柱７の軸方向に昇降可能である。すなわち、不使
用時は下降しており、上昇してクリーナ本体１が溶接ビ
ードに接した状態で使用される。

【００１６】図３はアーム４から先の部分を示す部分正
面図、図４は同じく部分側面図である。図３に示すよう
に、アーム４は柱中心よりもやや離れた位置でクリーナ
本体１を支持するため斜め方向に延び、先端において、
スプリング31を介してクリーナ本体１を取り付けたホル
ダ３の上端を揺動自在につり下げている。揺動角αの範
囲はおよそ45°である。また、図４に示したように、ホ
ルダ３は角度βだけ前後方向に傾斜して取り付けられて
いる。この角度βは開先形状に対応したもので、用途に
よって調整可能の構造としてもよいし、鉄骨加工専用の
ビードクリーナの場合であれば開先角度は35°が一般的
であるから、角度βとしてはその1/2 の17.5°に固定す
ると、クリーナ本体１は溶接ビードの中央を指向する。

【００１７】溶接ビード表面には多少の凹凸があるの
で、クリーナ本体１を直接ホルダ３に取り付けず、スプ
リング31を介して取り付けるようにする方がよい。図４
（ａ）はスプリング31が延びてクリーナ本体１が突出し
た状態、（ｂ）は逆にスプリング31が圧縮されてクリー
ナ本体１が没入した状態を示している。一対のガイドロ
ーラ２は、ホルダ３の上端からＹ字型に延びるブラケッ
ト32の先端に取り付けられ、左右均等に柱材に接触する
ことにより、ホルダ３を溶接ビードと直角方向に揺動さ
せ、かつクリーナ本体１を溶接ビードと適切な距離まで
接近させて保持する作用をする。

【００１８】図５は角型鋼管柱の外周を溶接している場
合の例を示す概念図である。（ａ）では溶接トーチ22が
上部の直線部分を溶接しており、その対辺である下部で
はクリーナ本体１がガイドローラ２によりこの柱材10の
下辺に接触している。通常、この状態では柱材10は停止
しており、溶接トーチ22が矢印のように水平移動して溶
接を行う。ビードクリーナを溶接ロボットと連動して同
方向に移動するようにしてもよいし、停止させたままで
もよい。溶接トーチ22が直線部分の終端まで到達する
と、ポジショナにより柱材10は（ｂ）のように回転す
る。この間、ガイドローラ２によりクリーナ本体１は常
に柱材10に追随して接触を保ち、ビード表面のスラグ除
去を行う。

【００１９】以上説明したように、このビードクリーナ
は、溶接トーチ22よりも半周先行して前パスのビード表
面のスラグを除去しているから、溶接が中断し、再スタ
ートしようとするときにビード表面にはスラグがなく、
溶接金属が露出しているので、アークが順調にスタート
する。なお、後半のパスで開先幅が広くなると、隅の方
のスラグが除去し切れずに残るようになるが、実験によ
れば、ビード表面のおよそ1/2 のスラグが除去されてい
ればアークはスタートするので、問題はない。

【００２０】この実施例では、柱材の軸方向にレール９
を設置し、ビードクリーナをこのレール９上を走行させ
て溶接継手と位置合わせしているが、レールを設置せ
ず、台車に自由な方向に走行できるキャスタ式の車輪を
設けてもよいし、あるいは車輪を全く使用せず、単に床
上に台車を載置、固定するものでも使用可能である。な
お、柱大組みなどの場合、複数の溶接ロボットを同時に
使用することがあるが、本発明のビードクリーナも、溶
接ロボットと組み合わせて同じ台数を使用するのが効果
的である。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、溶接に先行してスラグ
除去が確実に行われるから、溶接作業が中断した後にお
いても確実にアークがスタートし、溶接ロボットによる
自動溶接が効率的に遂行されて生産性が向上するという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す正面図である。

【図２】本発明の実施例を示す側面図である。

【図３】本発明の実施例の一部を示す部分正面図であ
る。

【図４】本発明の実施例の一部を示す部分側面図であ
る。

【図５】本発明の実施例を示す概念図である。

【図６】本発明に係わる鉄骨加工の状況を示す斜視図で
ある。

【図７】本発明に係わる柱材端部の溶接継手を示す正面
図である。

【図８】図７の開先部分を示す詳細図である。

【符号の説明】

１ クリーナ本体 ２ ガイドローラ ３ ホルダ ４ アーム ５ 昇降シリンダ ６ ガイドロッド ７ 支柱 ８ 走行台車 ９ レール 10 柱材 21 溶接ロボット本体 22 溶接トーチ 23 溶接ワイヤ供給装置 24 ノズルクリーナ 25 ロボット走行台車 26 ポジショナ 27 溶接電源装置 28 シールドガス供給装置 29 制御装置 31 スプリング 32 ブラケット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 四辺形、円形等の閉断面を有する柱材を
   水平姿勢で適宜回転させながら柱材の軸線に直交する開
   先面内を多層盛りで溶接する溶接継手において、溶接ビ
   ードを連続的に打撃してスラグを剥離させ除去すること
   を特徴とする溶接ビードの清掃方法。
2. 【請求項２】 台車（８）上に立設された支柱（７）の
   上端に昇降機構（５、６）により昇降自在としたアーム
   （４）を取り付け、そのアーム（４）の先端に、スプリ
   ング（31）を介して連続打撃装置（１）を取り付けたホ
   ルダ（３）を揺動自在につり下げ、ホルダ（３）上端か
   ら延びるＹ字状のブラケット（32）の先端に一対のガイ
   ドローラ（２）を取り付けてなる溶接ビードの清掃装
   置。
3. 【請求項３】 連続打撃装置（１）が、エアハンマの先
   端に硬い鋼線の束を装填したものである請求項２に記載
   の溶接ビードの清掃装置。
4. 【請求項４】 連続打撃装置（１）が、開先形状に合わ
   せて傾斜して取り付けられている請求項２または３に記
   載の溶接ビードの清掃装置。
5. 【請求項５】 台車（８）が、レール（９）上を走行し
   て溶接継手位置に位置合わせ可能となっている請求項２
   ないし４のいずれかに記載の溶接ビードの清掃装置。