JPS5920432B2 - 自動溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、グレーチングの主部材と端部材の溶接等のよ
うに狭いスペース内で溶接する場合に有効な自動溶接装
置に関する。

一般に、溝蓋、集水ます蓋、格子状床板等のグレーチン
グは、主部材と横部材を格子状に組合わせて圧接等によ
り接合した後、主部材の両端に端部材を溶接して製作し
ている。

この場合、主部材と横部材は圧接等により比較的簡単に
接合でき、その自動化も進んでいるが、主部材と端部材
を接合する場合は、主部材の間隔が狭いために周知の溶
接方法では自動化が困難であわ、そのために従来では手
動溶接によつて接合していた。このように手動溶接によ
れば、多数の溶接箇所を一個ずつ溶接しなければならな
いため、作業能率が悪く、量産性に乏しく、これがコス
トアップの要因となつていた。本発明は、このような事
情に鑑み、グレーチングの主部材と端部材のように、狭
いスペース内でもスムーズにかつ正確に溶接できると共
に、容易に自動化でき、作業の合理化を図わ、製品のコ
ストダウンに寄与し得る自動溶接装置を提供するもので
ある。

本発明の自動溶接装置は、架台に、上下方向に沿つた互
いに平行な複数の被溶接部を有する被溶接材を所定経路
に沿つて搬送する搬送手段と、該被溶接部をその搬送経
路途中で固定する固定手段と、昇降手段を介して昇降す
る昇降フレームとを設け、該昇降フレームに複数本の支
持アームをそれぞれ垂直軸を介して回転自在に支持させ
、各支持アームの先端に、後端を溶接器に接続しかつ先
端を前記被溶接部に対向するように所定の角度に曲げた
複数本の溶接トーチを、前記被溶接部に対応する配置で
もつて互いに平行な垂直状態でそれぞれ回転自在に支持
させ、各溶接トーチに連結した各トーチ回転用アームに
、各溶接トーチを各トーチ軸心を中心に所定の角度範囲
で往復回転させる回転駆動手段を連結し、前記各支持ア
ームには各溶接トーチと平行に位置決め用部材を垂下状
態で取付け、前記昇降フレームに各位置決め用部材を前
記被溶接材の被溶接部近くの垂直面に当接させる方向に
各支持アームを付勢するスプリングと、支持アームの位
置規制用ストツパ一とを設けたことを特徴とするもので
ある。

以下、本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。

図は、被溶接材としてグレーチング１を対象とした溶接
装置の実施例を示すもので、この溶接装置は、架台２上
に一対のグレーチング搬送用コンベア３と、一対のグレ
ーチング固定用挟持枠４，１と、一対の昇降フレーム５
と、複数本の溶接トーチ支持アーム６と、複数本の溶接
トーチ７と、各溶接トーチ７の回転手段等を左右対称に
装備して構成している。

前記コンベア３は、それぞれ一対の側板３１間に装備し
、架台２上の中央部に左右に所定間隔を置いて前後方向
に沿つて２列に配置し、共通のコンベア駆動軸３２と駆
動モーター３３によシ同期的に駆動し得るように設けて
いる。

該コンベア３にはスチールコンベアを用いてもよいが、
溶接時にフラツクス等が付着し難いように真鍮製で覆帯
式のものを用いるのが望ましい。グレーチング固定用挟
持枠４，４′は、前記コンベア３（ＩＣよるグレーチン
グ１の搬送経路途中で左右両側に相対向して配置し、一
方の挟持枠４′は架台２上に前後一対の支持杆４１を介
して固定し、他方の挟持枠４は、架台２上に左右各一対
の固定軸受４２を介して保持した前後各一対の案内軸４
３にそれぞれ可動軸受４４卦よび支持杆４５を介して左
右方向に移動自在に支持し、該架台２上に保持枠４６を
介して保持した挟持用シリンダ４７により左右方向に移
動するように設けている。

なお、必要に応じてコンベア３上に対向する配置で押え
板４８を昇降自在に装備する。昇降フレーム５は、それ
ぞれ上枠５１と下枠５２とをそれらの前後両端間に介在
させたスペーサ５３により上下に所定の隙間５４を開け
て連結して構成し、架台２上に立設した前後一対の支柱
５５に複数個のベアリング５６を介して昇降自在に支持
し、架台２上に設けた昇降用シリンダ５７によう昇降す
るように設けている。

溶接トーチ支持アーム６は、その後端部を前記昇降フレ
ーム５の隙間５４内に前後に所定間隔を置いて挿入し、
それらの後端に突設した垂直軸６１を前記昇降フレーム
５に固着した支持板５８に支持させ、各アーム６の上下
両面と昇降フレーム５の上枠５１卦よび下枠５２の内面
との間にそれぞれ複数個のスライドベアリング６２を介
在させることによつて前後方向に回動自在に支持させ、
かつ、昇降フレーム５に突設した各ピン６３と各アーム
６に突設したピン６４との間にスプリング６５を張設す
ることによＶ１各アーム６を後方に回動するように付勢
している。

なお、装置後端（第２図卦よび第３図の右端）に位置す
るアーム６ａはスプリング６５ａにより前方に回動する
ように付勢している。昇降フレーム５には櫛歯状ストツ
パ一６６を取付け、該ストツパ一６６に設けた切欠６７
に各アーム６，６ａを係合させて各アーム６，６ａの位
置を規制している。上記アーム６の先端にはそれぞれ軸
受部材７１を介して溶接トーチ７を垂下姿勢でトーチ軸
芯Ｃを中心に回動自在に支持していると共に、該溶接ト
ーチ７と平行に位置決め用部材６８を垂下姿勢で取付け
ている。

各位置決め部材６８はその先端を溶接トーチ７より下方
に突出させ、かつ、先端に前上力りに傾斜した傾斜案内
面６９を設けている。たＹし、装置後端に位置する位置
決め部材６８ａの先端には後上がｂの傾斜案内面６９ａ
を設けている。各溶接トーチ７は、溶接ワイヤ７２の導
出用ノズル７３とシールド用炭酸ガス放出管７４とを同
芯上に有し、該ノズル７３の先端をトーチ軸芯Ｃに対し
て所定の角度α（９０先以下）で外方（斜め下方）に向
くように曲げ、該ガス放出管７４の先端をノズル先端の
外周に沿つて外方（斜め下方）に開口させて構成してい
る。

各溶接トーチ７の上端には溶接トーチ回動用アーム７５
を調節ボルト７６によシ取付角度調節可能に連結すると
共に、接続金具７７を介して溶接用ワイヤおよび炭酸ガ
スの供給管７８を接続し、該供給管７８の後端に炭酸ガ
スアーク溶接器（図示せず）を接続している。該溶接器
のアースは台枠２等に接続してもよいが、各溶接トーチ
７に最も近い位置でかつ各ト−チ毎に対応するように、
たとえば挟持枠４，４／にトーチ数と同数のアース端子
（図示せず）を接続するのが望ましい。一方、前記昇降
フレーム５上にはモータ８を載置すると共に、前後一対
のリンク９１をそれぞれ枢軸９２によジ前後方向に回動
自在に支持させ、両リンク９１間に左右一対のリンク９
３，９４をそれぞれ連結ピン９５，９６により連結し、
一方のリンク９３にはカム用長孔８３を有するカム板８
２を取付け、該長孔８３に前記モータ８の駆動軸に連結
した偏芯軸８１を係合させ、他方のリンク９４には前後
に所定間隔を置いて複数個の長孔９７を設け、各長孔９
７に前記回動用アーム７５の先端に突設したピン７８を
それぞれ係合させ、以つて、モータ８の駆動により偏芯
軸８１とカム板８２および各リンクそれに各回動用アー
ム７５を介して各溶接トーチ７をトーチ軸芯Ｃを中心に
所定の回転角β（第６図参照）の範囲で往復回動（いわ
ゆる首振り運動）させるように構成している。

次に、作用について説明する。

まず前工程で、前後両端の端部材１１とその中間の複数
本の主部材１２とを前後に所定間隔を置いて互いに平行
に配置し、これらの上面間に複数本の横部材１３を交差
させて圧接等により接合した後、前記端部材１１および
主部材１２の左右両端に端部材１４を突合わせ、端部材
１１，１４同志の突合わせ部１５を仮溶接してグレーチ
ング１（半製品）を製作する。

次に、このグレーチング１をコンベア３上に乗せて矢印
イ方向に搬送し、その搬送途中で前記各溶接トーチ７に
より該グレーチング１の被溶接部すなわち主部材１２と
端部材１４との突合わせ部１６ａ，１６ｂ，１６ｃおよ
び各端部材１１，１４同志の突合わせ部１５をそれぞれ
溶接する。

この場合、図例では溶接トーチ７の間隔を主部材１２の
間隔よ幻も広く、３倍程度に配置し、各突合わせ部１６
ａ，１５，１６ｂ，１６ｃをこの順に４回に分けて溶接
する。すなわち、第１工程に卦いて、上記グレーチング
１をコンベア３によ）所定位置まで搬送した後、該コン
ベア３を停止させ、挟持用シリンダ４７を作動して挟持
枠４を第１図右方向に前進させ、該挟持枠４と挟持枠４
′によジ上記グレーチング１を挟持して固定する。

このとき、必要に応じて上記挟持枠４，４′によシグレ
ーチング１を挟持して固定した後に、その挟持力を一旦
緩め、コンベア３上に装備した押え板４８によりグレー
チング１を押圧してその歪みを矯正し、この押圧状態で
再度挟持枠４，４′により挟持して固定する。な訃、上
記コンベア３に搬入する前に予めグレーチング１の歪み
を適当な手段で矯正して｝けば、上記押え板４８を省略
しても差支えない。然る後、昇降シリンダ５７を作動し
て昇降フレーム５を下降させ、各位置決め用部材６８と
各溶接トーチ７とを一体的に下降して上記グレーチング
１の主部材１２間に挿入し、各位置決め用部材６８の一
側面をスプリング６５によつて各主部材１２の側面にそ
れぞれ弾性的に圧接させ、各溶接トーチ７を中間第１群
の突合わせ部１６ａに対し、所定の間隔を置いて平行に
沿わせた状態で下降させる。

一方、昇降フレーム５が所定位置まで下降すると、モー
タ８を１駆動し、この駆動により偏芯軸８１、カム板８
２、リンク９４卦よびリンク９１を介してリンク９３を
前後方向に往復移動させ、さらに、長孔９７とピン７８
を介して回転用アーム７５を前後方向に所定の回転角範
囲で往復回転させ、該アーム７５と一体に各溶接トーチ
７をトーチ軸芯Ｃを中心に前後方向に所定の回転角βの
範囲で往復回転させる。こうして溶接トーチ７の先端を
前記突合わせ部１６ａに対向させ、トーチ軸芯を中心に
所定の回転角βの範囲で往復回転させながら下降させ、
このとき、中間の溶接トーチ７のみに通電し、この溶接
トーチ７により中間第１群の突合わせ部１６ａのみを溶
接する。

な卦、この第１工程の溶接時には、前後両端の溶接トー
チ７Ａ，７ｂには通電されず、従つて、該溶接トーチ７
Ａ，７ｂは中間の溶接トーチ７と同じ動き勿するが、溶
接には関与しない。上記第１工程の溶接終了後は、前記
昇降シリンダ５７により昇降フレーム５を上昇させ、各
位置決め用部材６８｝よび各溶接トーチ７を各主部材１
２間から抜取る。次に、第２工程に卦いて、上記グレー
チング１を第１程と同じ位置に固定したま＼で、再度第
１工程と同じ作用により、各位置決め部材６８および各
溶接トーチ７を第１工程と同じ主部材１２間に挿入し、
各溶接トーチ７をトーチ軸芯Ｃを中心に所定の回転角β
の範囲で往復回転させながら下降させる。

このとき、両端の位置決め部材６８ａ，６８ｂが端部材
１１の内側面に沿つて下降し、両端の溶接トーチ７Ａ，
７ｂが両端の端部材１１，１４同志の突合わせ部１５に
沿つて平行に下降し、以下、第１工程と同じ要領でこの
両端の溶接トーチ７Ａ，７ｂにのみ通電し、該溶接トー
チ７Ａ，７ｂにより端部材１１，１４同志の突合わせ部
１５を溶接する。なお、中間の溶接トーチ７は両端の溶
接トーチ７と同じ動きをするが、この溶接トーチ７には
通電しないので溶接には関与しない。上記溶接終了後は
、第１工程と同じ作用で各溶接トーチ７等を各主部材１
２間から抜取つた後、挟持用シリンダ４７を作動して挟
持枠４を第１図左方向に後退させて、グレーチング１に
対する挟持力を解除し、コンベア３を駆動してグレーテ
ング１を主部材１２の間隔に対応するピツチだけ移動し
た後、コンベア３を停止させ、然る後、第３工程におい
て、前回と同じ作用によ勺挟持枠４，４５にてグレーテ
ング１を固定し、前記各位置決め用部材６８および各溶
接トーチ７を下降させて前回の主部材１２の隣ジの主部
材１２間に挿入し、以下、第１工程と同じ要領で第２群
の突合わせ部１６ｂを溶接する。この第３工程では、中
間と装置後端の溶接トーチＲ，７ａに通電し、該溶接ト
ーチ７，７ａによつて前記突合わせ部１６ｂを溶接する
。なお、装置前端の溶接トーチ７ｂはグレーテング１の
外側で昇降するのでこの溶接トーチ７ｂには通電しない
。然る後、第４工程において、前記第３工程と同じ作用
によジ、グレーナング１を再度所定距離だけ移動させた
後、溶接トーチ７，７ａにより第３群の突合わせ部１６
ｃを溶接する。

こうしてグレーチング１をコンベア３によ勺所定の距離
ずつ移動させ、その都度各位置決め部材６８，６８ａ，
６８ｂによジ溶接トーチ７，７ａ，７ｂの位置決めを行
ない、各溶接トーチ７，７ａ，７ｂにより各突合わせ部
１６ａ，１５，１６ｂ，１６ｃをこの順に溶接する。

溶接終了後は、各位置決め部材６８，６８ａ，６８ｂ卦
よび各溶接卜 ″４ーテ７，７ａ，７ｂを各主部材１２
間から抜取り、挟持枠４を後退させて元の位置に待機さ
せ、以下、次のグレーチング１をコンベア３により上記
溶接位置に搬入して上記作用を繰返す。上記実施例にお
いて、コンベア３、挟持用シリンダ４７、昇降シリンダ
５７、モータ８の各，駆動、停止時機卦よび各溶接トー
チ７，７ａ，７ｂに対する通電、停止時機は、コンベア
３によるグレーチング１の搬送経路途中に設けた検出器
、昇降フレーム８の昇降経路途中に設けた検出器、制御
盤に設けたタイマースイツチ（いずれも図示省略）等に
よつて容易に決定し得る。

上記実施例において、端部材１１，１４には一般に平鋼
を用いるので、該端部材１１，１４同志の突合わせ部１
５はその上下全長の範囲Ｈにわたつて溶接するが、主部
材１２には断面１形の部材を用いるので、該主部材１２
と端部材１４との突合わせ部１６ａ，１６ｂ，１６ｃは
その上下方向中間部の長さｈの範囲だけ溶接する。

なお、該突合わせ部１６ａ，１６ｂ，１６ｃを上下全長
にわたつて溶接してもよい。上記実施例では、グレーテ
ング１の各突合わせ部１５，１６ａ，１６ｂ，１６ｃを
４工程に分けて溶接するようにしたが、主部材１２の間
隔が広い場合には、全ての突合わせ部１５，１６ａ，１
６ｂ，１６ｃに対応する数の溶接トーチ７，７ａ，７ｂ
を用いて全ての突合わせ部を一挙に溶接することも可能
である。

たマし、上記実施例のように、中間の突合わせ部１６ａ
を溶接した後に、両端の突合わせ部１５を溶接するよう
にすれば、この両端の溶接時にいわゆるアークブロー（
磁気吹）現象による肉の流れ等を防止でき、美麗に溶接
できる。以上説明した如く、本発明によれば、先端を所
定の角度に曲げた溶接トーチを、トーチ軸芯を中心に所
定の回転角範囲で往復回転させながら、グレーチングの
各突合わせ部等の被溶接部に対して平行に、かつトーチ
軸芯方向に沿つて移動させながら溶接することにより１
被溶接部を所定の溶接巾をもつて適正に溶接できる。

とくに、溶接トーチをトーナ軸芯方向に移動させるので
、溶接スペースを大巾に節約できる。従つて、上記実施
例で示したグレーチングの端部と主部材等はいうまでも
なく、管内面等、狭いスペース内の溶接に極めて有効に
用い得るのである。また、１台の装置で、複数本の溶接
トーチを同時に回転卦よび昇降させて、数箇所の被溶接
部を同時に効率よく溶接でき、溶接スペースを大幅に節
減できると共に、装置全体を非常にコンパクトに構成で
き、かつ、溶接作業の自動化を図Ｄ１合理化、省力化に
貢献でき、これに伴つて製品の大巾なコストダウンを図
ることができる。

とくに、本発明では、単に複数本の溶接トーチによつて
数箇所の被溶接部を同時に溶接できるだけでなく、各溶
接トーチと一体的に移動する位置決め部材等によつて、
各被溶接部の間隔等に多少の誤差があつても、各溶接ト
ーチを個々にかつ自動的に位置決めでき、各溶接トーチ
をそれぞれの被溶接部に対し、所定の間隔を置いて正確
に平行に沿わせて移動させることができ、以つて、各溶
接部を偏肉等の溶接不良が生じることなく、常に正確に
溶接でき、商品価値の高い溶接製品を得ることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る溶接装置の実施例を示す正面図、
第２図は第１図の−線断面図、第３図はその要部の平面
図、第４図は第２図−線断面図、第５図は溶接箇所を示
す説明図、第６図はその拡大平面図、第７図は第５図の
一線断面図である。 １・・・グレーチング（被溶接材）、２・・・架台、３
・・・コンベア、４，４ζ・・挟持枠、５・・・昇降フ
レーム、６・・・支持アーム、７，７ａ，７ｂ・・・溶
接トーチ、８・・・モータ、１５，１６ａ，１６ｂ，１
６ｃ・・・突合わせ部（被溶接部）、４７・・・挟持用
シリンダ、５７・・・昇降シリンダ、６６・・・ストツ
パ一 ６８，６８ａ，６８ｂ・・・位置決め用部材、７
５・・・トーチ回転用アーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 架台に、上下方向に沿つた互いに平行な複数の被溶
   接部を有する被溶接材を所定経路に沿つて搬送する搬送
   手段と、該被溶接部をその搬送経路途中で固定する固定
   手段と、昇降手段を介して昇降する昇降フレームとを設
   け、該昇降フレームに複数本の支持アームをそれぞれ垂
   直軸を介して回転自在に支持させ、各支持アームの先端
   に、後端を溶接器に接続しかつ先端を前記被溶接部に対
   向するように所定の角度に曲げた複数本の溶接トーチを
   、前記被溶接部に対応する配置でもつて互いに平行な垂
   直状態でそれぞれ回転自在に支持させ、各溶接トーチに
   連結した各トーチ回転用アームに、各溶接トーチを各ト
   ーチ軸心を中心に所定の角度範囲で往復回転させる回転
   駆動手段を連結し、前記各支持アームには各溶接トーチ
   と平行に位置決め用部材を垂下状態で取付け、前記昇降
   フレームに各位置決め用部材を前記被溶接材の被溶接部
   近くの垂直面に当接させる方向に各支持アームを付勢す
   るスプリングと、支持アームの位置規制用ストッパーと
   を設けたことを特徴とする自動溶接装置。