JPS5918150B2 - 自動溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本出願人は先に特願昭５３−５４５１において、水平軸
まわりに回動可能な回動体にトーチ取付具を３次元に移
動可能に取り付けるとともに、トーチは前記水平軸に対
して直角な方向に細長く形成し先端部のみトーチ取付具
の回転軸心上にもたらすべく傾斜させ、被溶接物取付具
は前記回動体あるいは装置の固定側に支承して前記水平
軸と同一またはこれと平行な水平軸まわりに回動可能と
なし、間口が狭く且つ奥行の深い箱状・筒状等の被溶接
物の内・外面に対する溶接を総て比較的条件のよい水平
溶接または最も条件の良い下向き溶接により連続自動で
実施可能な自動溶接装置を開示した。

しかしながら、前述自動溶接装置は、非常に長い被溶接
物を対象とする場合は、その長さに応じて回動体も大き
くしなければならない。

勿論、回動体が大きくなれば、回動に要する動力も大き
くする必要があり、さらに回動体の停止精度も小型の場
合より低下し、ひいてはトーチの位置決め精度が低下す
るという自動溶接装置としての致命的欠点をもつことに
なる。本発明は前述事情に鑑み、それぞれ対向する側に
取付円板を取り付けた左右１対の被溶接物取付具を被溶
接物の長さに応じ適宜離間して配置し、前記両被溶接物
取付具間を往復移動且つ位置決め固定可能に横行台車を
設け、該台車には左右方向に移動可能に移動体を載置し
、該移動体の垂直面には前記一方の取付円板の挿通を可
能ならしめるごとく開口部を設け、該開口部の周囲には
自在回転ローラを軸支して回動リングを回動自在に支持
し、該回動リングの端面には前記左右方向に対して直角
且つ互いに直交する２方向に移動可能な各移動体を順次
に介してトーチを取り付け、溶接作業に際しては、横行
台車を順次所定位置に位置決め固定した状態でトーチを
３次元に移動させながら左右方向の移動体の移動範囲内
にある被溶接物各部の溶接を行ない、また被溶接物の取
り付け・取り外しに際しては、横行台車および各移動体
を移動してこれらを前記一方の取付円板より外方へ退避
させた状態で行なうごとくして、非常に長い被溶接物に
対する溶接に際しても小形軽量な装置をもつて設備費も
安価で且つトーチの位置決め精度の良い自動溶接装置を
提供せんとするものである。

図の実施例につき詳述する。

説明の便宜上、第２図において左・右をそれぞれ左方（
側）・右方（側）、第３図において左・右をそれぞれ前
部（方・側）・後部（方・側）と呼称する。１は左右方
向に細長い矩形状の基台、２・２′は前記基台１上に左
右離間して配置した１対の被溶接物取付具で、このうち
左側の被溶接物取付具２は支持台２ａを前記基台１の左
端部に固定して据え付けてある。

２ｂは前記支持台２ａと該支持台の上部右側面に突設せ
る左右に細長い円筒支持体２ｃを貫通して支承した回転
軸で、左・右軸端にそれぞれ大歯車２ｄと取付円板２ｅ
を固定し、前記大歯車２ｄは支持台２ａ上に据付けたブ
レーキ付正・逆転モータ２ｆの出力軸に固定せる小歯車
２ｇに常時噛合係合しており、前記取付円板２ｅは前記
正・逆転モータ２ｆの駆動により左右方向の水平軸線Ｈ
まわり（矢印θ方向）に回動し得るごとくしてある。

また前記右側の被溶接物取付具２′は、支持台２′ａを
前記基台１上に前後離間して左右方向に敷設したＩ形レ
ール３・３と摺動自在に嵌合して該レール３・３の右方
において移動調整可能に固定し得るごとくし、前記支持
台２′ａの上部左側面には前記水平軸線Ｈまわり（矢印
θ方向）に回動自在に取付円板２′ｂを軸支してある。
４は左・右前後部側面に軸支した車輪５・５，５′・５
′を前記１形レール３・３に転動自在に係合させた矩形
の横行台車、６は前記横行台車４の左端部に設置したブ
レーキ付正・逆転モータで、左前部側の前記車輪５に対
する支承ブラケツト７の上方延長部に出力軸を貫通支持
し、該出力軸に固定したプーリ８と前記車輪５に同軸に
固定したプーリ９との間に無端ベルト１０を巻掛けて、
前記モータ６の駆動により前記横行台車４を左右方向（
矢印ｘ方向）に移動し得るごとくしてある。

１１・１１は前記横行台車４上に前後離間して左右方向
に敷設したラツク、１２はＬ形の第１移動体で、前・後
水平脚部１２ａ・１２ｂに内蔵したピニオン（図示せず
）を前記ラツク１１・１１に係合させ、垂直部１２ｃの
後側面に据え付けた正・逆転モータ１３の駆動により左
右方向（矢印Ｘ方向）に移動し得るごとくしてある。

前記垂直部１２ｃの中央部は、前記水平軸線Ｈと同心に
前記取付円板２ｅ・２′ｂより若干大きい円形穴１２ｄ
を形成するとともに、右側面には前記円形穴１２ｄの外
周に沿つて４個の支持ローラ１４を軸支してある。１５
は前記円形穴１２ｄと同一内径をもつた回 ′動リング
で、左側外周面に削設した溝１５ａと前記支持ローラ１
４との係合により転動自在に支持させ、右側外周面には
適宜数の歯１５ｂを刻設し、該歯１５ｂを前記第１移動
体の垂直部１２ｃ前側部に設置したブレーキ付正・逆転
モータ１６の出１力軸に固定せる小歯車１６ａに噛合わ
させて、前記水平軸線Ｈに直角な任意の垂直面内で回動
可能としてある。

１７・１７１は前記水平軸線Ｈに対して直角な方向（矢
印Ｚ方向）に延びるごとく、前記回動リング１５の右側
面に適宜ブラケツト１８を介して固設した前後一対のラ
ツクである。

１９は部材１９ａ・１９ｂを梁２０により門形に連結し
て成る第２移動体で、前記両部材１９ａ・１９ｂに内蔵
したピニオン（図示せず）と前記ラツク１７・１７′と
をそれぞれ係合させ、部材１９ａ側部に設けたブレーキ
付正・逆転モータ２１の，駆動により前記矢印Ｚ方向に
移動し得るごとくしてある。

２２は前記梁２０に摺動自在に嵌装し一体的に装着した
ブレーキ付正・逆転モータ２３の駆動により、前記矢印
Ｘ方向および矢印Ｚ方向に対して直角な矢印Ｙ方向に移
動し得るごとくした第３移動体、２４は前記第３移動体
２２の反モータ２３側に取り付けたトーチ取付具で、ト
ーチ揺動用のブレーキ付正・逆転モータ２５を介して前
記矢印Ｚ方向に平行な中心軸線Ｍまわり（矢印Ｆ方向）
に揺動可能にトーチ２６を取り付けている。

前記トーチ２６は第４図に示すごとく、一端を前記正・
逆転モータ２５の出力軸に固定した腕２７先端に固定し
、前記矢印Ｚ方向に適宜延長して先端部をほぼ４５前傾
斜させ、溶接ワイヤＷ先端を前記中心線Ｍ上にもたらす
ごとく形成してある。２８は前後方向位置決め機構で、
前記横行台車４下面の左方および右方において前後１対
の凸状部材２８ａ・２８ａ，２８′ａ・２８′ａを対角
状にそれぞれ対向固定して中央部に挟小部Ｐａ・Ｐｌａ
をもつ両端開放の案内通路Ｐ−Ｐ′を形成させ、該案内
通路Ｐ−Ｐｌと等ピツチをもつて１組とつして前記基台
１上所定位置に軸支した３組の自在回転ローラ２９・２
９′のうちいずれか１組との係合により、前記横行台車
４を第２図における左端・中央または右端において位置
決めし得るごとくしてある。

３０は横行台車４の前記各位置決め停止場所に設けた左
右方向位置決め機構で、前記各組の自在回転ローラ２９
・２９′間において前記基台１中央部に削設せる穴部１
ａ側面に固定した取付板３１と、該取付板３１に互いに
噛合係合させて軸支した２個の扇形歯車３２・３３と、
該歯車３２・３３の回動により左右方向（横行台車４の
移動方向）への開閉運動を行なうごとく前記両歯車３２
・３３に突設したアーム３２ａ・３３ａと、該両アーム
３２ａ・３３ａの先端に軸支したローラ３４・３４と、
一端を支点に上下方向に揺動自在なるごとく前記取付板
３１下端に枢着するとともにロツド先端を前記一方の歯
車３３より別に突出させたアーム３３ｂに揺動自在に取
り付けたエヤーシリンダ３５、および前記横行台車４の
下面中央において前後方向に垂設したＴ字形の位置決め
プレート３６等より成つている。

前記アーム３２ａ・３３ａは、横行台車４の移動時は第
６図二点鎖線で示すごとく前記位置決めプレート３６の
下端走行軌跡ｌより下方位置にローラ３４・３４が位置
する開状態を保持するごとくして、前記横行台車４の通
過を可能ならしめてある。

さらに前記横行台車４は、前記各位置決め停止場所に停
止させる際は、該横行台車４下面に取り付けたストライ
カ一（図示せず）と基台１に設けたリミツトスイツチ（
図示せず）との係台により前記正・逆転モータ６にブレ
ーキがかかり、惰性で若干走行して前記両ローラ３４・
３４の回動軌跡と前記走行軌跡ｌとの交点ｑ１・Ｑ２間
に前記位置決めプレート３６が入つた状態で完全に停止
し、その後ブレーキが解除されると、前記リミツトスイ
ツチの作動により同時に別に設けたタイマー（図示せず
）が作動し、前記エヤーシリンダ３５が作動してロツド
を伸長し、これにより第６図に実線で示すごとく前記両
アーム３２ａ・３３ａが閉動作を行ない、前記位置決め
プレート３６の停止位置が前記両ローラ３４・３４の回
動軌跡の交点Ｑ３から多少ずれていても、いずれか一方
のローラ３４によつて押動され、前記位置決めプレート
３６を前記交点Ｑ３にもたらした状態で前記両ローラ３
４・３４により挟持固定し、前記横行台車４の左右方向
の位置規制を行なうごとくしてある。次にこのような構
成の自動溶接装置において、被溶接物Ｗが内部に複数の
隔壁を有して間口狭く奥行の長い長尺重厚箱状体、例え
ば第７図に示すごとき貨車等の台車枠の内・外周面を溶
接する場合につき説明する。

前記被溶接物Ｗは矩形の細長い底板Ｗｌ，側面上板Ｗ２
および側面下板Ｗ，，並びに複数の隔板Ｗ４から成つて
おり、前記各板Ｗ１〜Ｗ４は予め仮付けされていて、こ
れら板付部分の本付けを自動溶接装置により行なうもの
とする。準備姿勢として先ず第１移動体１２を横行台車
４上で最左行位置に移動させた上で該横行台車４を左行
させ、第２図に一点鎖線で示すごとく、第１移動体１２
の垂直部１２ｃ、回動リング１５、ラツク１７・１７７
、第２移動体１９、第３移動体２２、トーチ取付具２４
およびトーチ２６等が左側の被溶接物取付具２の取付円
板２ｅより左側に退避した状態（即ち、垂直部１２ｃの
穴１２ｄ・回動リング１５等が取付円板２ｅを越えて最
左端位置に移動した状態）で、横行台車４を前後方向位
置決め機構２８および左右方向位置決め機構３０により
位置決め固定しておく。この状態で被二溶接物Ｗを適宜
治具（図示せず）により開口部を上向きに固定し、溶接
作業はマイクロコンピユータ内蔵の遠隔制御装置（図示
せず）により所定の工程順序に従つて行なう。先ず、前
記中心軸線Ｍ（トーチ２６の揺動軸線）；が第３図の矢
印◎の向きとなるように回動リング１５を固定し、この
状態でトーチ２６を矢印Ｘ．Ｙ．Ｚ．Ｆ方向に移動させ
ることにより、底板Ｗ１と各隔板Ｗ４との結合部ａの溶
接を水平隅肉溶接で行ない得る（第８図）。

次いで、トーチ２６を被溶接物Ｗの隔室内に挿入したま
ま、正・逆転モータ２ｆおよび１６を同時に駆動させて
、取付円板２ｅすなわち被溶接物Ｗおよび回動リング１
５を第３図において左回りに若干回動させ、前記中心軸
線Ｍを矢印９の向き ４にすれば、底板Ｗ１と側面上板
Ｗ２との内面結合部ｂの溶接を下向隅肉溶接で行ない得
る（第９図）。

さらに前述同様、トーチ２６を被溶接物Ｗ内に入れたま
ま、取付円板２ｅおよび回動リング１５を若干左回りに
回動させて前記中心軸線Ｍを矢印９（水平状態）の向き
にすれば、側面上板Ｗ２と各隔板Ｗ４との内面結合部Ｃ
は水平隅肉溶接で行ない得る（第１０図）。次に前述状
態より取付円板２ｅおよび回動リング１５を同時に右回
りに１８００回動させて前記中心軸線Ｍを矢印３（水平
状態）の向きにすれば、側面下板Ｗ３と各隔板Ｗ４との
内面結合部ｄは水平隅肉溶接で行ない得る（第１１図）
。

また、この状態より取付円板２ｅおよび回動リング１５
を同時に左回りに回動させて前記中心軸線Ｍを矢印９の
向きにすれば、底板Ｗ１と側面下板Ｗ，との内面結合部
ｅは下向隅肉溶接で行ない得る（第１２図）。

次いで、トーチ２６を被溶接物Ｗ内に挿入した状態から
、正・逆転モータ２１のみ駆動させて第２移動体１９を
第３図において斜め右上方向の矢印Ｚ方向に移動させ、
それによつて前記トーチ２６を被溶接物Ｗから抜き出し
、被溶接物Ｗの回転に支障のない位置に退避させる。

次に正・逆転モータ２ｆを駆動させて取付円板２ｅを第
１３図において右回りに約９０取回動させ、被溶接物Ｗ
の開口を右下にもたらせば、底板Ｗ１と側面上板Ｗ２と
の外面結合部ｆの溶接が下向隅肉溶接で行ない得る（第
１３図）。さらに、トーチ２６を若干退避させた上で、
前述同様、取付円板２ｅを約９０さ右回りに回動させれ
ば、底板Ｗ１と側面下板Ｗ，との外面結合部ｇの溶接が
下向隅肉溶接で行ない得る（第１４図）。

こうして、横行台車４を左端位置に固定した状態で、ト
ーチ２６のＸ−Ｙ−Ｚ方向への移動範囲内にある被溶接
物Ｗの内・外面に対する溶接が溶接条件として良好なる
下向および水平隅肉溶接で行なわれる。さらに前述操作
で到達し得なかつた被溶接物Ｗの中央部や右方部の溶接
を行なうには、先ずトーチ２６を被溶接物Ｗから大きく
退避させた上で、エヤーシリンダ３５を短縮作動させて
アーム３２ａ・３３ａを開き、横行台車４の位置決め固
定を解除する。次いで正・逆転モータ６を駆動させ横行
台車４を右行させ所望位置に停止させ、その位置にある
前後方向位置決め機構２８および左右方向位置決め機構
３０により位置決め固定してから、前述溶接動作を繰り
返す。被溶接物Ｗに対する溶接がすべて終了した際は、
前記横行台車４を元の左端位置に復帰させ、さらに第１
移動体１２も左行位置にもたらしてトーチ２６等を取付
円板２ｅより左方に退避させる。

この状態で、溶接済みの被溶接物Ｗの取り外し、および
新たな被溶接物Ｗの被溶接物取付具２・２′への取り付
けを行なう。尚、前述の説明は長尺被溶接物について行
なつたが、短尺物の場合は可動側の被溶接物取付具の移
動により被溶接物長さに応じて調整し得、また左右およ
び前後方向位置決め機構についてはいずれも横行台車側
の部材と基台側の部材の配置を入れ替えても同様に実施
可能である。

また回動リングの支持は溝とローラによらず第１移動体
の垂直部穴内にインロー等により回動のみ自在に結合さ
せてもよい。また、前述説明では図におけるＺ方向へ移
動するものを第２移動体としＹ方向へ移動するものを第
３移動体としたが、別段これに限られるものではなくこ
れらの順序を入換えてＹ方向へ移動するものを第２移動
体としても、勿論同様に実施し得るものである。

以上詳述せるごとく本発明の自動溶接装置は、従来至難
とされた間口が狭く奥行の深い箱状・筒状等の被溶接物
の内・外面に対する溶接に適応し得るばかりでなく、こ
の種被溶接物が長くなつてもトーチを三次元に移動させ
るための移動体は大きくする必要がないため、自動溶接
装置として最も重要な要素であるトーチの位置決め精度
は低下することがなく、しかも設備費は比較的安価に済
む。

さらに横行台車を一方の被溶接物取付具に片寄ぜて退避
させることができるため、被溶接物の取り付け取り外し
が至極容易となる等の効果も有する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は本発明
装置の全体斜視図、第２図は正面図、第３図は第２図の
Ａ−Ａ矢視図、第４図はトーチの拡大詳細図、第５図は
第３図のＢ部拡大平面図、第６図は第２図のＣ部拡大詳
細図、第７図は本発明装置によつて溶接される代表的な
被溶接物の斜視図、第８〜第１４図は作用説明図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トーチと被溶接物との相対位置を制御して自動溶接
   するごとくしたものにおいて、左右方向に適宜離間して
   基台上に配置せる支持台上に前記左右方向と平行な水平
   軸線まわりに対向状で回転可能に取付円板を軸支した２
   個１対の被溶接物取付具と、該両被溶接物取付具間を移
   動し得る台車と、該台車を適宜数の所定位置に位置決め
   する位置決め機構と、前記台車上に左右方向移動可能に
   立設した前記取付円板と同心の開口をもつ第１移動体と
   、該第１移動体開口部に隣接して同心回転可能に該第１
   移動体に支承せしめた回動リングと、該回動リングに装
   着し前記水平軸線と直角な鉛直面内において移動可能と
   した第２移動体と、該第２移動体上に設けて該移動体の
   移動方向と直交し鉛直面内において移動可能とした第３
   移動体と、該第３移動体上において該移動体の移動方向
   と直交し鉛直面内における軸まわりに回動自在に設けた
   トーチとを備え、さらに前記被溶接物取付具の一方の取
   付円板は前記第１移動体の開口部および回動リングの穴
   部が前記取付円板を越えて移動し得るごとく突出させた
   ことを特徴とする自動溶接装置。 ２ 前記台車の位置決め機構は、左右方向への移動停止
   を行う左右方向位置決め機構と、前後方向に対する位置
   規制を行う前後方向位置決め機構とから成る特許請求の
   範囲第１項記載の自動溶接装置。 ３ 前記左右方向位置決め機構は、台車の中央下面に突
   設した１個の突起部材と、各位置決め位置における前記
   基台に固定した取付板上での噛合回動によりそれぞれ基
   台上に向つて前記台車移動方向に開閉運動を行うローラ
   付アームをもつた２個１対の扇形歯車と、一端を前記各
   取付板に枢支し他端を前記各一方の扇形歯車と連係した
   エヤーシリンダとから構成し、前記各１対のアームは閉
   時において２個のローラが前記突起部材を挾持すること
   により前記台車を位置決めし得るごとくした特許請求の
   範囲第２項記載の自動溶接装置。 ４ 前記前後方向位置決め機構は、前記台車の下面に該
   台車移動方向に沿い適宜間隔をもつて離間形成した２個
   １組の部材から成る２組の両端開放の案内通路と、前記
   左右方向位置決め機構による位置決め時において前記２
   組の案内通路と係合し得るごとく基台側に軸支した少な
   くとも３個以上の自在回転ローラとから成る特許請求の
   範囲第２項記載の自動溶接装置。 ５ 前記回動リングは、外周面に適宜深さの溝を削設し
   、該溝に前記第１移動体の開口部周囲に適宜離間して軸
   支した適宜数の自在回転ローラを転動自在に係合支持さ
   せ、さらに前記溝と並行して外周面に適宜数の歯を刻設
   し、前記第１移動体に据付けた正・逆転モータの出力軸
   に固定せる歯車を前記歯に噛合係合させた特許請求の範
   囲第１項記載の自動溶接装置。 ６ 前記第２移動体は、前記回動リングの反第１移動体
   側端面に固定したプラケット上に平行に離間して２本１
   対のラックを敷設し、１本の梁により連結して前記両ラ
   ックと係合して移動可能とした特許請求の範囲第１項記
   載の自動溶接装置。