JPS5948708B2 - 立向円周自動溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、補強リブを施した大形円筒容器の周面の一部
に円形の被溶接物を立向き姿勢で自動溶接する装置に関
する。

第１図に示す如き大形円筒容器１の外周には圧力その他
の外力に対して十分な剛性を持たせるために補強材（リ
ブ）２を取付けることが多い。

補強材２としてはウェブ２ｂとフェイス２ａとからなる
Ｔ形の補強リブが用いられ、適宜間隔をあけて容器外表
面に対して垂直に溶接着けされている。このように構成
されている大形円筒容器１に該容器１を貫通する縁付の
筒状の金物３が容器面に対して垂直に取付けられること
がある。このような場合、容器は板厚に比して直径が非
常に大きいため、第１図に示す如く立てた状態で金物３
の、円周溶接を行なつている。この容器は、従来、立向
き姿勢で手動溶接によつて行なつていたが、高級材料の
場合等溶接入熱制限がきびしい場合には溶接作業者に高
度の技量が要求されるばかりか、きびしい溶接入熱管理
が要求される。そこで、溶門接入熱管理の点から上述の
ような溶接の自動化が必要であり、自動化のための溶接
装置の開発が望まれる。本発明は上述の要望に応えるも
ので、補強リブを外周面に取付けた大形円筒容器に該容
器の周面の一部を成す円形の被溶接物を立向き姿勢で自
動溶接することができる溶接装置を提供することを目的
とするもので、その構成は、補強リブを外周面に取付け
た大形被溶接円筒に該被溶接円筒の一部を成す円形の被
溶接金物を立向姿勢で哨動溶接する装置において、溶接
箇所の上下の補強リブに跨がつて取付けられる架台上に
上下方向に移動自在な上下位置調整スライドを搭載する
一方、前記被溶接円筒と直交する水平面内において該円
筒に対して任意の傾きを以つて固定しうる角度調整板を
前記上下位置調整スライドに取付けると共に溶接へツド
を支える支持アームを前記水平面内において旋回可能に
該角度調整板に取付けて溶接ヘツドの溶接トーチを被溶
接物に対して直交するように調整可能とし、更に前記溶
接トーチを前記被溶接金物まわりに回転するようにする
と共に該溶接トーチの反対側に配置された非接触センサ
によつて溶接トーチを被溶接物に沿つて上下動させるよ
ｉうに溶接ヘツドに装置したことを特徴とする。

以下本考案の構成を図面に示す一実施例に基づいて詳細
に説明する。本溶接装置は、上下の補強リブ２に跨がつ
て溶接トーチ４その他の溶接設備を母材上に取付けるλ
架台１と、溶接へツドひいては溶接トーチ４を開先Ａに
位置させる際の上下，左右の粗調整移動を行なう溶接ヘ
ツド支持機構１１と、溶接トーチ４を支持し、開先Ａに
沿つて回転させる溶接ヘツド１１１とから主に構成され
る。

ｊ前記架台１は、被溶接金
物３の上方の補強リブ２のフエイス２ａに掛けられる上
台車５と下方の補強リブ２″のフエイス２ａ″に当てら
れる下台車６とを２本のガイド棒７で連結して成る。上
台車５は、補強リブ２のフエイス２ａを挟むようにし５
てこの上を転動する３対のローラ８，９，１０を具備し
、補強リブ２上での移動を容易にしている。３対のロー
ラのうちの一つ（ローラ１０）はその支承軸が偏心して
おり、装着後に支承軸を回してフエイス２ａを挟みつけ
て固定できるように・設けられている。

又、上台車５には溶接ヘツド１の上下位置調整スライド
１９を昇降させるために上，下台車５，６間に通されて
いるねじ棒１１を駆動するモータ１２が搭載されている
。他方、下台車６は、フエイス２ａ″の側面上を転動す
る２個のローラ１３を具備している。該ローラ１３は偏
心している支承軸１４によつて下台車６に取付けられて
おり、支承軸１４を回すことによつてフエイス２ａ″と
下台車６との間隔を変化させうる。つまり、この下台車
６のフエイス２ａ″からの間隔を調整することにより架
台１全体の鉛直方向の傾きを変え、架台１を母材に対し
て平行に保たせる。例えば、上方の補強リブ２の高さと
下方の補強リブ２″の高さが異なる場合などに調整され
る。また、この下台車６と、上台車５から垂下し下端固
定板１５に固定される２本のガイド棒７並びにねじ棒１
１とは、直接固定関係に無い。ねじ棒１１は単に貫通す
るだけであり、２本のガイド棒７に対してのみストツパ
１６を介して固定しうる関係にある。つまりストツパ（
例えばねじと楔を利用したようなもの）１６によつて上
台車５と所望の間隔を隔てた位置に固定される。また、
該下台車６には、架台１を補強リブ２，２″に固定する
ため、ねじ棒１７によつて引き上げられフエイス２ａ″
に掛かる爪１８がストツパとして備付けられている。溶
接ヘツド１１１の上下、左右方向の粗調整を行なう溶接
ヘツド支持機構１１の一部を成す上下位置調整スライド
１９は、２本のガイド棒７によつて摺動可能に支持され
る一方ねじ棒１１との螺合によつて落下が阻止されてお
り、ねじ棒１１の回転によつて前記架台１上を昇降し、
任意の位置に止まる。

この上下位置調整スライド１９には、被溶接円筒１の径
の変化に応じて支持アーム２３の取付角度を変え、溶接
トーチ４がほぼ求心方向を向くようにするための角度調
整板２０が取付けられている。この角度調整板２０は、
水平面内において自在に揺動しうるように一端がヒンジ
２１によつて前記上下位置調整スライド１９に取付けら
れる一方、他端が上下位置調性スライド１９に固着され
たガイド板２２にねじ締結具２２″で固定されている。
ガイド板２２の円弧状の溝内を自在に摺動し任意の位置
で固定されるのである。この角度調整板２０上には溶接
ヘツド１１１を支える支持アーム２３がヒンジ２４によ
つて水平面内において自在に揺動しうるように取付けら
れている。この支持アーム２３は、通常、角度調整板２
０側の受台２５にレバー付カム２６の押しつけによつて
固定されているので当該支持アーム２３を揺動させる場
合には、レバー付カム２６を弛めてから行なう。更に支
持アーム２３の中途にもヒンジ２７を設け、先端側の支
持アーム２３’を水平怖内において揺動できるように設
けられている。このヒンジ２７は通常鎚２８によつて固
定され両支持アーム２３，２３′を一体と成しているが
、必要に応じて鎚２８を外し先の支持アーム２３’を旋
回させ、更にはレバー付カム２６を弛めて支持アーム全
体２３，２３′を旋回させて溶接部から退避させる。前
記支持アーム２３’の先端には溶接へツド支持台２９が
搭載されている。

この溶接へツド支持台２９は、支持アーム２３’の上下
面に設けられたレール３０上を送りねじ３１によつて送
られ任意の位置に固定ねじ３２によつて固定される。溶
接ヘツド支持台２９に吊下げられる溶接へツド１１１は
、第８図に示すように、溶接トーチ４を支持し、これに
被溶接金物３の径方向および前後方向の微調整移動を与
える各スライド機構並びに被溶接金物３の中心まわりに
回転させる回転機構を含む。前記回転機構は、溶接へツ
ド支持台２９に吊下げられるギヤボツクス３３の中央に
回転可能に設置されているウオームホイール３４とこの
内方に収められる外スライド筒３５とでモータ３６の回
転をウオーム３７を介して溶接トーチ４の円運動に変換
するものである。前記ウオームホイール３４と外スライ
ド筒３５とは共に回転するも軸方向には摺動可能な状態
で嵌合されており、ギヤボツクス３３に回転のみ可能に
取付けられたねじ棒３８の回転によつて前記外スライド
筒３５を軸方向に摺動させるように設けられている。ね
じ棒３８はサーボモータ３９によつて駆動される。この
サーボモータ３９は、非接触センサ４０によつて制御さ
れる。又、前記外スライド筒３５の内方には内スライド
筒４１が共に回転するも軸方向には摺動可能な状態で嵌
合されている。内スライド筒４１にはラツク４２が取付
けられており、これと嵌合するピニオン４３を外のつま
み４４を操作して回すことにより、溶接トーチ４を母材
１，３に対して接近させたり遠ざけたりする。更に、内
スライド筒４１の先端には径方向調整用スライド４５が
設けられ、これに溶接トーチホルダ４６が固着されてい
る。前記径方向調整用スライド４５は二重筒の内筒４７
を送りねじ４８によつて摺動させるものである。溶接ト
ーチ４の母材表面からの位置を検出する非接触センサ４
０は、溶接トーチ４の反対側すなわち円形溶接線上にお
いて１８０゜ずれた位置に設置されている。該センサ４
０は外スライド筒３５に固着され、常時母材表面と所定
の間隔を保つようにサーボモータ３９を駆動させて外ス
ライド筒３５ひいては溶接トーチ４を上下動させる。溶
接軸は、曲面上において円形であるので立体的なくら形
を成しでいることから、非接触センサ４０が降下すると
きには溶接トーチ４０も降下しなければならなず、セン
サ４０が上昇するときにはトーチ４０も上昇しなければ
ならない関係にある。次に本溶接装置を用いて大型円筒
容器１に縁付円筒状金物３を溶接着けする作業について
説明する。

まず、上台車５の耳部４９を利用して本溶接装置をクレ
ーン等で吊り上げ、被溶接金物３の上方の補強リブ２の
フエイス２ａに上台車５のローラ８，９，１０を跨らせ
る。

そして、フエイス２ａをローラ９，１０で挟みつける。
次に、下台車６をガイド棒７上を摺動させて下方の補強
リブ２’の位置に設置し、更に偏心ローラ１３の支承軸
１４を調整して架台１を被溶接円筒１に対して平行に保
つ。次いで、母材１，３の開先Ａのセンターに溶接トー
チ４の回転軸心Ｂ−Ｂがおおよそ位置するように架台１
を被溶接円筒１の周方向に移動させる。そして、爪１８
をねじ棒１７の操作によ’つて引上げ、架台１を補強リ
ブ２，２’に固定する。架台固定後、溶接へツド１１１
の位置決めを行なう。駆動モータ１２を回転させて上下
位置調整スライド１９を上下移動させ、溶接トーチ４を
被溶接金物３の直前に位置させる。次いで、角度調整板
２０をヒンジ２１を中心に旋回させて、溶接トーチ４が
被溶接金物３に対して垂直状態になるような角度でスラ
イド１９に固定する。その後、ピニオン４３をつまみ４
４の操作によつて回転させ、内スライド筒４１を摺動さ
せる一方、径方向Ｉスライド４５を操作して溶接トーチ
４を開先Ａに合わせる。同時に、非接触センサ４０は被
溶接金物３の開先Ａ近傍の外表面で作動する距離にセツ
トする。この状態でトーチ回転用のモータ３６を作動さ
せて、ウオーム３７，ウオームホイール３４並びに各ス
ライド筒３５，４１を介して溶接トーチ４と非溶接セン
サ４０を被溶接金物３まわりに回転させる。すると、非
接触センサ４０の作動距離を保つように、すなわち非接
触センサ４０と被溶接金物３との間隔を一定に保つよう
にサーボモータ３９が正逆転を繰返して外スライド筒３
５を摺動させくら形の開先Ａに溶接トーチ４を倣わせる
。これによつて自動的に溶接は進行する。溶接完了後、
溶接ビード始終端部をグラインダーなどで仕上げる。こ
の場合、鑓２８を外しヒンジ２７を弛めることにより、
支持アーム２３″を旋回させて仕上げ作業は行なわれる
が、更に作業をしやすくするためにレバー付カム２６を
弛めることにより支持アーム全体２３，２３″を旋回さ
せることもある。次の溶接箇所への移動は、補強リブ２
，２″をレールとして架台１を走行させることにより行
なわれる。

そして、上述と同心操作が繰り返される。この場合には
、架台１の傾きに関する調整作業は省くことができる。
斯様に本発明の溶接装置によれば、環状の補強リブを有
する大型円筒容器の周面に円形の金物を立向き姿勢で自
動溶接することができる。

したがつて、溶接品質や作業能率の向上が期待できる。
又、溶接入熱管理が容易である。しかも、母材への装置
取付に手間がかからず、短時間で行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は被溶接母材を示す正面図で、中央より右半分を
縦断面する。 第２図〜第８図は本発明の立向円周自動溶接装置に関す
るもので、第２図は溶接作業状態を示す斜視図、第３図
は溶接装置の正面図、第４図は溶接へツド支持機構部分
の正面図、第５図はその平面図、第６図は架台の上台車
部分の左側面図、第７図は同じく下台車部分の左側面図
、第８図は溶接ヘツド部分の中央縦断面図である。図面
中、１は被溶接円筒、２は補強リブ、３は被溶接金物、
Ｉは架台、１１は溶接ヘツド支持機構、Ｉは溶接ヘツド
、４は溶接トーチ、１９は上下位置調整スライド、２０
は角度調整板、２３，２３″は支持アーム、２９は溶接
ヘツド支持台、４０は非接触センサである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 補強リブを外周面に取付けた大形被溶接円筒に該被
   溶接円筒の一部を成す円形の被溶接金物を立向姿勢で自
   動溶接する装置において、溶接箇所の上下の補強リブに
   跨がつて取付けられる架台上に上、下方向に移動自在な
   上下位置調整スライドを搭載する一方、前記被溶接円筒
   と直交する水平面内において該円筒に対して任意の傾き
   を以つて固定しうる角度調整板を前記上下位置調整スラ
   イドに取付けると共に溶接ヘッドを支える支持アームを
   前記水平面内において旋回可能に該角度調整板に取付け
   て溶接ヘッドの溶接トーチを被溶接物に対して直交する
   ように調整可能とし、更に前記溶接トーチを前記被溶接
   金物まわりに回転するようにすると共に該溶接トーチの
   反対側に配置された非接触センサによつて溶接トーチを
   被溶接物に沿つて上下動させるように溶接ヘッドに装置
   したことを特徴とする立向円周自動溶接装置。