TW201536467A - 上下樁之焊接裝置 - Google Patents

Abstract

本發明關於上下樁之焊接裝置。其課題在於，提供能在短時間內簡單地進行準備作業之焊接裝置。焊接裝置包括：環狀導軌(1)，設置於從上下樁(P1、P2)朝其半徑方向離開的外周位置之地基上；台車(2)，於導軌(1)上移動；移動機構(3)，設於台車(2)上，具有朝沿著上下樁之半徑方向的水平方向及垂直方向移動之移動部件；仿形探測器(4)，與移動部件連結，藉由仿照形成於從上下樁間的焊接坡口(G)平行地離開所設定尺寸之上樁或下樁的外周面的仿形線(59)，探測沿著上下樁之半徑方向的台車的水平位移及垂直位移；以及焊槍(5)，與移動部件連結，使得在所設定位置面對上下樁間的焊接坡口(G)；當仿形探測器(4)探測到台車(2)的水平位移或垂直位移時，移動部件朝水平方向或垂直方向移動，焊槍總來到所設定位置。

Description

上下樁之焊接裝置

本發明係關於上下樁之焊接裝置，更詳細地說，關於用於為對樁進行補接將上樁自動焊接到預先埋入地基之下樁的裝置。

一般，由於現成樁(已經製作成之樁)有製造上和運輸上之限制，樁長度被標準化。另一方面，在建造構造物時將現成樁設為必要之地基種類各異，當達到支承層的深度深的場合，用單一的現成樁不能達到支承層。如此，當支承層深場合，實行一邊對多個現成樁補接一邊埋設於地基。

每當對現成樁進行補接時，先埋入地基之樁(以下，稱為下樁)和補接到該下樁之樁(以下，稱為上樁)，使得它們之端面、即下樁之上端面和上樁之下端面相碰合，藉由將兩者焊接或者機械連接等固定。藉由焊接之固定方法由於一般需要技術熟練，因此，提出了自動化的焊接裝置(參照例如專利文獻1、2、3)。

上述以往的焊接裝置都是在從上樁和下樁之間的接縫平行離開的上樁或者下樁的外周位置安裝導軌，在移動於該導軌上之架台設置焊槍。但是，由於導軌支承包含電機等具有重量的架台，因此，必須使得導軌不滑落。為此，必須採取使導軌相對樁外周面強力緊固安裝，再設置落下防止手段等對策，存在安裝繁雜、耗費時間的難點。

再有，如果導軌相對上下樁的接縫不是平行安裝，那麼焊槍和焊接坡口之間會產生錯開。因此，導軌必須一邊調整安裝位置一邊正確地安裝，這點也使得安裝伴隨煩雜。再有，如上所述，當支承層深場合，有時樁不止2根，需要更多根。這樣場合，由於要對每根樁進行補接焊接，每次都必須進行導軌以及架台的安裝、拆除。

【專利文獻】

專利文獻1：日本特開平6-71485號公報

專利文獻2：日本特開2005-334916號公報

專利文獻3：日本專利第4040076號公報

本發明就是基於上述那樣的技術背景產生的，可以達到以下目的。

本發明的目的在於，提供一種焊接裝置，藉由將導軌設置在從樁沿其半徑方向離開的外周位置，不需要對導軌進行向樁外周面的安裝、拆卸，由此可以在短時間內簡單地進行焊接準備作業，且即使地基不平整也能精度良好地焊接。

本發明為了解決上述課題，採用以下那樣的手段：即，本發明之焊接裝置用於焊接下樁之上端和上樁之下端，其中：所述焊接裝置包括：環狀導軌，設置於從上述上下樁朝其半徑方向離開的外周位置之地基上，使得中心與樁軸線幾乎一致； 台車，於該導軌上移動；移動機構，設於該台車上，具有朝沿著上述上下樁之半徑方向的水平方向以及垂直方向移動的移動部件；仿形探測器，與上述移動部件連結，藉由仿照形成在從上述上下樁間的焊接坡口平行地離開所設定尺寸之上述上樁或下樁的外周面的仿形線，探測沿著上述上下樁的半徑方向的上述台車的水平位移以及垂直位移；以及焊槍，與上述移動部件連結，使得在所設定位置面對上述上下樁間的焊接坡口；當上述仿形探測器探測上述台車的水平位移或垂直位移時，上述移動部件朝水平方向或垂直方向移動，上述焊槍總來到上述所設定位置。

在此，所謂“設置導軌之地基上”概念包含將導軌直接設置於地基之形態，以及藉由其它部件設置之形態雙方。

於上述焊接裝置中，可以採用以下構成：上述仿形線由卷貼於上述上樁或下樁外周之標尺的端面和樁外周面的界線形成。

再有，可以採用以下構成：上述移動部件包括在水平方向移動之水平滑塊，以及與該水平滑塊連結、在垂直方向移動之垂直滑塊；上述仿形探測器和上述焊槍雙方與上述水平滑塊和上述垂直滑塊之一方連結。

再有，可以採用以下構成：調節上述焊槍的相對上述焊接坡口 的角度位置的角度位置調節機構與上述水平滑塊以及上述垂直滑塊的一方連結，上述焊槍與該調節機構連結。

上述角度位置調節機構具體地說，包括在上述水平滑塊以及上 述垂直滑塊之一方垂直朝向、且內周向著上述上下樁地連結的圓弧狀的導板，以及一方的端部受該導板導向迴轉的迴轉板，上述焊槍與該迴轉板之另一方端部連結。並且，上述仿形探測器與上述導板連結。

下面說明本發明之效果：按照本發明，不需要對導軌進行向樁外周面之安裝/拆卸，因此，可以在短時間內簡單地進行焊接準備作業，且即使地基不平整也能精度良好地焊接。

1‧‧‧導軌

2‧‧‧台車

3‧‧‧移動機構

4‧‧‧仿形探測器

5‧‧‧焊槍

20‧‧‧水平移動機構

21‧‧‧垂直移動機構

25‧‧‧水平滑塊

28‧‧‧垂直滑塊

32‧‧‧導板

33‧‧‧迴轉板

50‧‧‧角度位置調節機構

52‧‧‧探測桿

58‧‧‧標尺

59‧‧‧仿形線

G‧‧‧焊接坡口

P1‧‧‧上樁

P2‧‧‧下樁

W‧‧‧焊絲

圖1係表示該發明之焊接裝置的全體之正面圖。

圖2係圖1裝置之平面圖。

圖3係放大表示台車以及搭載其上之焊接裝置的構成部件之正面圖。

圖4係圖3物體之平面圖。

圖5係圖3物體之右側面圖。

圖6係將圖4再放大表示之平面圖。

圖7係將移動機構放大、局部剖切表示之正面圖。

圖8係將圖7物體局部剖切表示之平面圖。

圖9係將導板放大表示之右側面圖。

圖10係為方便起見省略仿形探測器及其安裝機構、表示焊槍之平面圖。

圖11係表示焊槍擺動之右側面圖。

圖12係表示仿形探測器之軸向截面圖。

圖13係表示焊接開始時或者焊接中的狀態之裝置右側面圖。

圖14係表示該狀態的仿形探測器之立體圖。

以下一邊參照附圖一邊說明該發明之實施形態。圖1、圖2表示該發明之焊接裝置的全體，圖1係正面圖，圖2係平面圖。圖3~圖5放大表示台車以及搭載其上之焊接裝置的構成部件，圖3係正面圖，圖4係平面圖，圖5係右側面圖。圖6係為了容易理解附圖，將圖4進一步放大表示之平面圖。

焊接裝置設有導軌1，於該導軌1上移動之台車2，設於該台車2、具有朝沿著上樁P1、下樁P2之半徑方向的水平方向以及垂直方向移動之移動部件(詳細在後文說明)的移動機構3，與移動部件連結之仿形探測器4，以及焊槍5(參照圖4)。下樁P2先埋入地基，使上樁P1之下端焊接到該下樁P2之上端(參照圖1)。在上下樁P1、P2間形成用於焊接之坡 口G。成為焊接對象之樁為現成樁，當然可以是鋼管樁，也可以是設有鋼製端板之混凝土樁。

在本實施形態之焊接裝置中適用的焊接方式為氣體電弧焊法， 用於一邊輸出捲成線圈狀之焊絲W一邊進給之台車6，追隨台車2在導軌1上移動。

導軌1是比樁P1、P2之直徑大、因此設置在從樁P1、P2朝其半徑方向離開的位置之圓環狀物體。該導軌1載置在設置於地基上之矩形架台7上。在導軌1的內周，周向隔開間隔設置多個定心螺釘8，導軌1藉由調整上述定心螺釘8，得到定位，使得導軌1之中心和樁軸線基本一致。在架台7，周向隔開間隔設置多個夾緊部件9，得到定位的導軌1藉由上述夾緊部件9固定於架台7。

導軌1如圖5中所示，係具有水平部1a和垂直部1b的截面L型之軌道，台車2跨越垂直部1b支承於導軌1。在位於導軌1的內周側之台車2的垂直框架2a，藉由導向銷10，設有壓板11，所述壓板11在與垂直部1b接觸/分離方向上移動自如。該壓板11在垂直框架2a上沿著台車2移動方向設有2個。

在各壓板11的與垂直部1b對向的面，設有上下2個滾動球12。壓接螺釘13擰在壓板11以及垂直框架2a。藉由使得該壓接螺釘13轉動，壓板11向著垂直部1b接觸/分離，若使得向著垂直部1b接近，則滾動球12推壓垂直部1b。

具有垂直方向軸線的輥14支承於台車2內。該輥14與2個壓 板11對應，沿著台車2的移動方向設有2個。上述輥14與導軌1的垂直部1b的外周相接。在各輥14之軸上設有法蘭15，該法蘭15與垂直部1b之上端卡合。如此，由滾動球12以及輥14夾持垂直部1b，且藉由法蘭15與垂直部1b之上端卡合，台車2可移動地支承於導軌1上。

在台車2內，與2個輥14對應，設有互相同步動作的2個驅 動電機16。在上述驅動電機16之軸上設有齒輪17，該齒輪17與設在輥14的軸上的齒輪18嚙合。由此，若驅動電機16動作，則輥14轉動，台車2移動。台車2藉由擰鬆壓接螺釘13，使得壓板11從垂直部1b離開，可以容易地卸下導軌1。用於運送卸下的台車2的握持部19設置在台車2的移動方向前後。

移動機構3由水平移動機構20和垂直移動機構21組成。圖7、 圖8放大表示移動機構的詳細結構。圖7係將框架22、23局部剖切表示之正面圖，圖8係與圖7一樣將框架22、23局部剖切表示之平面圖。水平移動機構20之框架22藉由支承台座30固定於台車2上。在水平移動機構20之框架22內，水平滾珠絲槓24沿著上下樁P1、P2的半徑方向(導軌1之半徑方向)配置為水平方向，支承於框架22。水平滑塊25螺紋嵌合到該水平滾珠絲槓24。水平滾珠絲槓24由驅動電機26驅動轉動，由此，水平滑塊25在沿著上下樁P1、P2的半徑方向的水平方向(以下也適當稱為X方向)移動。

垂直移動機構21之框架23固定於水平滑塊25。因此，框架 23和水平滑塊25一起在X方向移動。在框架23內，垂直滾珠絲槓27配置在垂直方向，支承於框架23。垂直滑塊28螺紋嵌合到該垂直滾珠絲槓27。 垂直滾珠絲槓27由驅動電機30驅動轉動，由此，垂直滑塊28在垂直方向(以下也適當稱為Y方向)移動。

沿著台車2的前後方向朝水平延伸的連結支架31固定於垂直滑塊28。在連結支架31之前端，支承仿形探測器4以及焊槍5，同時，連結用於調節焊槍5相對焊接坡口的角度位置的角度位置調節機構50。角度位置調節機構50包括固定在連結支架31前端的導板32和安裝在該導板32的迴轉板33。

導板32為圓弧狀的板，垂直朝向且內周向著上下樁P1、P2地固定於連結支架31。導板32的內外周形成周緣尖的截面V字形。再有，在導板32的與連結支架31相反側的面上設有圓弧狀的齒輪35。

圖9係將導板32放大表示之右側面圖。在導板32，安裝沿著上下樁P1、P2的半徑方向配置的迴轉板33的一方之端部。迴轉板33之一方的端部形成放大部33a，在該放大部33a的導板32側的面上設有多個嵌入導板32的內周以及外周的帶V字形槽的輥34。因此，迴轉板33由導板32引導，可以如圖9中雙點劃線所示位置那樣，在垂直方向迴轉。

在迴轉板33的與導板32相反側的面上設有驅動電機36。在該驅動電機36的從迴轉板33突出的軸上設有小齒輪37。小齒輪37與齒輪35嚙合，由此，若驅動電機36動作，則迴轉板33就迴轉適當角度。

在導板32的與齒輪35相反側的面上，設有沿著台車2的前後 方向水平延伸的連結支架38，在該連結支架38上固定垂直桿39。在垂直桿39，沿著上下樁P1、P2的半徑方向，設有水平桿40。在水平桿40之前端部，設有仿形探測器4的手動微調整機構41。

微調整機構41由水平調整螺釘42和垂直調整螺釘43組成， 在垂直調整螺釘43之下端部設有仿形探測器4的保持架44。藉由迴轉水平調整螺釘42以及垂直調整螺釘43，可以使仿形探測器4在沿著上下樁P1、P2的半徑方向的水平方向以及垂直方向作微小距離移動。

圖10為方便起見省略仿形探測器4及其安裝機構，係表示焊槍5之平面圖。焊槍5支承於在垂直方向上擺動的保持架45。保持架45連結到收納於齒輪箱46內的圖中未示的減速齒輪。該齒輪箱46固定在迴轉板33之另一方的端部，減速齒輪連結到驅動電機47。藉由使得該驅動電機47動作，保持架45在垂直方向上擺動，與此相伴隨，如圖11中所示，焊槍5如用雙點劃線所示那樣擺動。由此，可以跨越焊接坡口G的寬度方向全體，產生電弧。

在焊槍5之後端設有連結管48。在該連結管48連接有用於供給焊絲W和保護氣體之管子。

仿形探測器4本身是公知裝置，可以使用例如日本特公平6-86015號公報中所公開之裝置。圖12係表示該仿形探測器4之軸向截面圖。仿形探測器4包括筒狀套管51和收納於該套筒51內部、前端從套筒51突出的 探測桿52。探測桿52在其中間部設有球53，支承為在互相垂直相交的2個方向迴轉自如。

在套筒51內，設有對探測桿52之後端側部分朝迴轉二方向之 中一方向賦能的彈簧54。再有，在套筒51內，在與探測桿52的後端相鄰的位置設有探測部55。在該探測部55，設有與迴轉二方向對應、分別各2個接點56、57(圖中只表示迴轉一方向的接點)。

接點56係探測台車2的上升位移的上升位移探測接點，接點 57係探測台車2的下降位移的下降位移探測接點。圖中未示的其他2個接點係探測台車2的朝水平方向內方及外方的位移的接點。若探測桿52迴轉，其後端接觸到這些接點，則將電氣信號送向圖中未示之控制裝置，控制裝置使得移動機構3動作。

以上係本發明所關於之焊接裝置的結構，雖然各構成部件錯綜 複雜，但關於到仿形探測器4以及焊槍5的話，簡要地說，係藉由多個部件連結到垂直滑塊28，與垂直滑塊28形成一體進行動作的部件。

下面對上述焊接裝置所關於之焊接動作進行說明。圖13係表 示焊接開始時或者焊接中的狀態的裝置右側面圖。圖14係表示該狀態的仿形探測器4之立體圖。如圖14所示，仿形探測器4安裝於保持架44上，使得向著台車2的移動方向(以箭頭A表示)前方傾斜，且相對包含探測桿52的前端52a的水平面朝上傾斜。

再有，焊接開始前，在上樁P1的外周卷貼標尺58。作為標尺 58，可以使用具有可撓性的帶，鋼管樁場合，可以使用例如磁帶。再有，混凝土樁場合，可以使用在卷貼面上具有粘接劑層的粘接帶。

標尺58如圖1中所示，使之與焊接坡口G成平行，卷貼在離 開焊接坡口G所設定尺寸的上樁P1之外周面。由此，藉由標尺58之上端面和上樁P1之外周面之間的界線形成仿形線59。焊接開始時，藉由控制裝置之順序控制，水平滑塊25以及垂直滑塊28按順序動作，仿形探測器4的探測桿52之前端52a與仿形線59抵接。於該狀態下，焊槍5來到面對焊接坡口G的所設定位置。然後，探測桿52之前端52a和焊槍5之前端處於沿著樁P1、P2的半徑方向的同一垂直面上，或者焊槍5之前端后退微小距離的位置。

再有，於該狀態下，探測桿52之前端52a反抗彈簧54之賦能 力朝下推壓仿形線59，探測桿52之後端離開接點56、57以及圖中未示的其它2個接點。即，探測桿52之後端與哪個接點也不接觸的狀態為仿形探測器4的空擋位置，在該空擋位置，水平滑塊25以及垂直滑塊28哪個都不動作。

當需要根據焊接坡口G的形狀調節焊槍5的相對焊接坡口G的角度位置場合，在焊接開始前使迴轉板33迴轉所需要的角度。

若藉由驅動電機16的動作，台車2開始在導軌1上移動，則同時由從焊槍5供給之焊絲W開始弧焊。再有，仿形探測器4之探測桿52也一邊仿照仿形線59，一邊在上樁P1的外周移動。

在此，如果設置導軌1之地基傾斜或凹凸，則台車2在垂直方 向位移。若產生該垂直方向位移，則仿形探測器4之探測桿52迴轉，探測桿52之後端與上升位移探測接點56或下降位移探測接點57接觸，垂直滑塊28動作。即，台車2上升位移場合，垂直滑塊28下降，與此相伴隨，焊槍5下降，來到面對焊接坡口G的所設定位置。

再有，台車2下降位移場合，垂直滑塊28上升，與此相伴隨， 焊槍5上升，來到面對焊接坡口G的所設定位置。並且，若垂直滑塊28上升或下降，則探測槽52迴轉，成為空擋位置，垂直滑塊28的移動停止。

另一方面，如果導軌相對上下樁P1、P2偏心設置，那麼台車 2會朝沿著上下樁P1、P2的半徑方向的水平方向位移。若產生該水平方向位移，那麼仿形探測器4的探測桿52迴轉，探測桿52之後端與水平方向內方位移接點或者水平方向外方位移接點(如上所述圖中未示)接觸，水平滑塊25動作。即，當台車2朝水平方向內方位移場合，水平滑塊25向外方移動，與此相伴隨，焊槍5向外方移動，來到面對焊接坡口G的所設定位置。

再有，當台車2朝水平方向外方位移場合，水平滑塊25向內 方移動，與此相伴隨，焊槍5向內方移動，來到面對焊接坡口G的所設定位置。並且，若水平滑塊25向水平方向內方或者外方移動，則探測桿52迴轉，成為空擋位置，水平滑塊25的移動停止。如此，即使在台車2移動中台車2向垂直方向或者水平方向位移，仿形探測器4都能探測到，使垂 直滑塊28或者水平滑塊25動作，修正位移，因此，焊槍5總是來到面對焊接坡口G的所設定位置。

根據上述實施形態，可以得到以下效果：

(1)由於將導軌設置在從上下樁P1、P2朝半徑方向離開的外周位置，因此，不需要以往那樣的導軌向樁外周面的安裝/拆卸，可以簡單地在短時間內進行焊接的準備工作。

(2)即使對樁需要超過2根的多根補接場合，也能在設置導軌1以及台車2的狀態下，進行焊接作業。

(3)即使導軌1的設置面傾斜或凹凸，或者導軌和樁軸線偏心，仿形探測器都會探測得知，修正焊槍的位移，因此，可以進行精度良好的焊接。

上述實施形態不過是例示，本發明如下面所述，可以採用各種各樣形態：

(1)在上述實施形態中，將水平移動機構20固定在台車2，垂直移動機構21與其連結，再使得仿形探測器4以及焊槍5與其連結，但是，也可以將垂直移動機構固定在台車2，水平移動機構與其連結，再使得仿形探測器以及焊槍與其連結。

(2)在上述實施形態中，在上樁卷貼標尺58，形成仿形線59，但也可以在下樁卷貼標尺，形成仿形線。

(3)也可以將仿形線標在樁外周面，由光學式仿形探測器探測位移。

1‧‧‧導軌

2‧‧‧台車

3‧‧‧移動機構

4‧‧‧仿形探測器

6‧‧‧台車

7‧‧‧架台

58‧‧‧標尺

59‧‧‧仿形線

G‧‧‧焊接坡口

P1‧‧‧上樁

P2‧‧‧下樁

W‧‧‧焊絲

Claims (6)

1. 一種焊接裝置，用於焊接下樁之上端和上樁之下端，其中，所述焊接裝置包括：環狀導軌，設置於從上述上下樁朝其半徑方向離開的外周位置之地基上，使得中心與樁軸線幾乎一致；台車，於該導軌上移動；移動機構，設於該台車上，具有朝沿著上述上下樁之半徑方向的水平方向以及垂直方向移動的移動部件；仿形探測器，與上述移動部件連結，藉由仿照形成在從上述上下樁間的焊接坡口平行地離開所設定尺寸之上述上樁或下樁的外周面的仿形線，探測沿著上述上下樁的半徑方向的上述台車的水平位移以及垂直位移；以及焊槍，與上述移動部件連結，使得在所設定位置面對上述上下樁間的焊接坡口；當上述仿形探測器探測上述台車的水平位移或垂直位移時，上述移動部件朝水平方向或垂直方向移動，上述焊槍總來到上述所設定位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之焊接裝置，其中，上述仿形線由卷貼於上述上樁或下樁外周之標尺的端面和樁外周面的界線形成。
3. 如申請專利範圍第1或第2項所述之焊接裝置，其中， 上述移動部件包括在水平方向移動之水平滑塊，以及與該水平滑塊連結、在垂直方向移動之垂直滑塊；上述仿形探測器和上述焊槍雙方與上述水平滑塊和上述垂直滑塊之一方連結。
4. 如申請專利範圍第3項所述之焊接裝置，其中，調節上述焊槍的相對上述焊接坡口的角度位置之角度位置調節機構與上述水平滑塊以及上述垂直滑塊的一方連結，上述焊槍與該調節機構連結。
5. 如申請專利範圍第4項所述之焊接裝置，其中，上述角度位置調節機構包括在上述水平滑塊以及上述垂直滑塊之一方垂直朝向、且內周向著上述上下樁地連結的圓弧狀之導板，以及一方之端部受該導板導向迴轉的迴轉板，上述焊槍與該迴轉板之另一方端部連結。
6. 如申請專利範圍第5項所述之焊接裝置，其中，上述仿形探測器與上述導板連結。