(57)【要約】  円筒管（１）に被溶接部材となるフランジ（２）を溶接する溶接装置であり、円筒管の直径が大きくなっても大型化することがない溶接装置の提供を課題とする。溶接装置は、円筒管（１）と被溶接材となるフランジ（２）を載置して回転させる回転駆動装置（ターニングロール（Ａ））と、回転駆動部材の回転を制御する回転制御部と、円筒管（１）とフランジ（２）を溶接する溶接トーチ（２０）を搭載し円筒管（１）の外周に走行可能に載置された台車（Ｂ）と、を有し、台車（Ｂ）には台車（Ｂ）の走行方向への傾斜を検出する傾斜検出器が設けられており、台車（Ｂ）の走行方向への傾斜を検出したとき、検出した傾斜の方向に応じて回転駆動装置の回転制御部に対し、回転駆動部材を加速又は減速させるための指示信号を発生する制御装置を有する。
2015064125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒管に被溶接部材を溶接する溶接装置であって、  円筒管と該円筒管に溶接する被溶接部材を載置して回転させる回転駆動装置と、  前記回転駆動装置の回転を制御する回転制御部と、  円筒管と被溶接部材を溶接する溶接トーチを搭載し、前記回転駆動装置に載置された円筒管の外周に走行可能に載置された台車と、を有し、  前記台車には該台車の走行方向への傾斜を検出する傾斜検出器が設けられており、該傾斜検出器によって前記台車の傾斜を検出したとき、検出した傾斜の方向に応じて前記回転駆動装置の回転制御部に対し、回転駆動装置を加速又は減速させるための指示信号を発生する制御装置を有することを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記制御装置は、溶接を開始した際の溶接電流と現在の溶接電流とを比較し、現在の溶接電流が溶接を開始した際の溶接電流よりも大きいことを検出したとき、円筒管に対し、全周の溶接が終了したとして台車の走行を停止すると共に、回転駆動装置の回転制御部に回転を停止させるための指示信号を発生することを特徴とする請求項１に記載した溶接装置。
【請求項３】
前記回転駆動装置が、円筒管を水平方向に載置して回転させるターニングロールであることを特徴とする請求項１又は２に記載した溶接装置。
【請求項４】
前記回転駆動装置が、載置した円筒管を所望の角度に設定して回転させるポジショナーであることを特徴とする請求項１又は２に記載した溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、溶接トーチを搭載した台車を、水平方向に配置され、或いは所望の角度に設定された円筒管の外周面に搭載して走行させると同時に円筒管を回転させることで、円筒管と被溶接部材とを溶接し得るようにした溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  鋼管やステンレス鋼管或いはアルミニウム管等の円筒管どうしを突合せ溶接し、或いは円筒管にフランジや鏡板のような被溶接部材を溶接することが行われている。このような溶接作業は円筒管の材質を含む条件に応じて、プラズマ溶接トーチや炭酸ガス溶接トーチ或いはアルゴンガス溶接トーチ等の溶接トーチを用いて行われる。このような溶接トーチは、作業員が手持ちで操作する場合と、機械装置に搭載して自動操作する場合と、があり、円筒管の直径、被溶接部材の寸法や形状等の条件に応じて選択される。【０００３】  円筒管どうし、或いは円筒管に被溶接材を溶接する場合、円筒管と被溶接材を水平方向に配置してターニングロールに載置し、両者を同じ速度で回転させつつ溶接することがある。この場合、ターニングロールの近傍に設置したスタンドに片持ち梁状のアームを設けておき、このアームの先端に溶接トーチを配置した溶接装置を用い、ターニングロールの回転を制御することによって円筒管の周速度を目的の溶接速度に設定し得るように構成した溶接装置を用いている。この溶接装置では、溶接トーチを水平方向に配置した円筒管の最高点に位置させることが可能となり、円筒管に対し安定した姿勢で下向き溶接を行うことができる。【０００４】  また、ターニングロールに載置した円筒管の内面を溶接する装置として、特許文献１に記載された内面溶接装置が提案されている。この内面溶接装置は、円筒管の内部に侵入する伸縮ビームの先端に溶接機を備えており、溶接機を構成するトーチを円筒管の内部に侵入させて下向き溶接を行えるようにしたものである。【０００５】  更に、回転テーブルに円筒管と被溶接材を取り付けて所望の角度に設定し、この回転テーブルを回転させつつ目的の溶接部位を溶接するようにしたポジショナーも用いられている。このポジショナーは、作業員が円筒管と被溶接材を取り付けた回転テーブルを最も作業し易い角度に設定した上で、回転テーブルを回転させつつ手作業で溶接を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２４９５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  ターニングロールの近傍に設置したスタンドに溶接トーチを搭載したアームを設けた溶接装置では、円筒管の直径が大きくなるのに従って、スタンドの高さ及びアームの長さを大きくする必要があり、大型化するという問題がある。また、アームが片持ち梁状に構成されることから振動の影響を受け易くなり、振動によって溶接トーチがぶれて溶接品質に影響を及ぼす虞もある。【０００８】  また、上記特許文献１に開示されている内面溶接装置では、円筒管の内面を溶接するに際し、直径の変化に大きな影響を受けることがなく、安定した内面溶接を行うことができる。しかし、この溶接装置を利用して円筒管の外周面を溶接しようとすると、上記の場合と同様に装置の大型化や、振動の影響などの課題が残る。【０００９】  更に、大径の円筒管をポジショナーの回転テーブルに取り付けて溶接する場合、このポジショナーの近傍に溶接トーチを搭載したスタンドを設置することとなるため、前述したと同様の問題が生じる。【００１０】  本発明の目的は、円筒管の直径が大きくなっても大型化することがない溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  上記課題を解決するために本発明に係る溶接装置は、円筒管に被溶接部材を溶接する溶接装置であって、円筒管と該円筒管に溶接する被溶接部材を載置して回転させる回転駆動装置と、前記回転駆動装置の回転を制御する回転制御部と、円筒管と被溶接部材を溶接する溶接トーチを搭載し、前記回転駆動装置に載置された円筒管の外周に走行可能に載置された台車と、を有し、前記台車には該台車の走行方向への傾斜を検出する傾斜検出器が設けられており、該傾斜検出器によって前記台車の傾斜を検出したとき、検出した傾斜の方向に応じて前記回転駆動装置の回転制御部に対し、回転駆動装置を加速又は減速させるための指示信号を発生する制御装置を有するものである。【００１２】  上記溶接装置に於いて、前記制御装置は、溶接を開始した際の溶接電流と現在の溶接電流とを比較し、現在の溶接電流が溶接を開始した際の溶接電流よりも大きいことを検出したとき、円筒管に対し、全周の溶接が終了したとして台車の走行を停止すると共に、回転駆動装置の回転制御部に回転を停止させるための指示信号を発生することが好ましい。【００１３】  上記何れかの溶接装置に於いて、前記回転駆動装置が、円筒管を水平方向に載置して回転させるターニングロールであるか、或いは載置した円筒管を所望の角度に設定して回転させるポジショナーであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】  本発明に係る溶接装置では、溶接トーチは円筒管の外周面に載置された台車に搭載されている。このため、回転駆動装置に載置された円筒管の外周面の周速度が溶接速度と速さが等しくなるように該回転駆動装置を制御すると共に、台車の走行速度を溶接速度と等しく設定して円筒管の回転方向に対し反対方向に走行するように該円筒管に載置することで、目的の溶接線に沿って下向き溶接を実施することができる。【００１５】  溶接トーチを搭載した台車は、前後輪間の距離と、車輪の接地面から台車の底面までの高さとの関係で適用し得る円筒管の外径が決まる。このため、円筒管の外径が大きくなるほど安定した走行を実現することができる。従って、円筒管の外径の如何に関わらず対応することができ、装置全体が大型化することがない。【００１６】  回転駆動装置に載置された円筒管の外周面の速さと台車の速さが一致しない場合、台車は走行方向に前傾し或いは後傾することとなるが、この傾斜は台車に設けた傾斜検出器によって検出することができる。特に、台車は目的の溶接速度と等しい速度に設定されており、速度に対する信頼性は充分に高い。このため、検出した傾斜方向に基づいて、台車が前傾或いは後傾することがないように回転駆動装置の回転を制御することで、下向き溶接を継続することができる。【００１７】  また、溶接を開始した際の溶接電流と現在の溶接電流とを比較して、現在の溶接電流が溶接を開始した際の溶接電流よりも大きいことを検出したとき、全周の溶接が終了したとして溶接装置の稼動を停止することができる。即ち、台車の走行を停止させ、同時にターニングロールの回転を停止させることができる。【００１８】  また、回転駆動装置を、円筒管を水平方向に載置して回転させるターニングロールとした場合には、径の大きい円筒管を安定した状態で溶接することができる。【００１９】  また、回転駆動装置を、載置した円筒管を所望の角度に設定して回転させるポジショナーとした場合には、円筒管を水平を含む所望の角度に設定して回転させることができ、この過程で溶接することができる。特に、所望の角度に傾けた円筒管の外周に台車を載置したとき、この台車には円筒管の軸芯に沿った方向に下向きの分力が作用するため、この分力を利用して台車の走行を案内することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施例に係る溶接装置の構成を説明する正面図である。
【図２】第１実施例に係る溶接装置の構成を説明する側断面図である。
【図３】第１実施例に係る制御系のブロック図である。
【図４】第１実施例に係る溶接装置を制御するフローチャートである。
【図５】第２実施例に係る溶接装置の構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】  以下、本発明に係る溶接装置について説明する。本発明に係る溶接装置は、円筒管を載置して回転させる回転駆動装置と、溶接トーチを搭載した走行可能な台車とを有して構成されている。そして、円筒管の外周面に於ける最も高い位置に台車を載置して溶接速度で走行させると同時に、円筒管を外周面が台車の走行速度と同じ速さで且つ回転方向が台車の走行方向に対し反対となるように回転させている。
【００２２】  従って、本発明に係る溶接装置では、台車に下向きに搭載した溶接トーチによって、目的の溶接部位に対し安定した溶接を行うことが可能である。このため、回転駆動装置に載置された円筒管どうしを突合せ溶接し、或いは円筒管にフランジを含む板状の被溶接部材を隅肉溶接する際に利用して有利である。
【００２３】  本発明に於いて、円筒管及び被溶接部材の材質は特に限定するものではなく、鋼やステンレス鋼或いはアルミニウムからなる管或いは板が対象となる。
【００２４】  溶接トーチは、円筒管及び被溶接部材の材質に対応させて選択される。このような溶接トーチとして、炭酸ガスアーク溶接を行うための溶接トーチ、或いはプラズマ溶接を行うための溶接トーチ、更にアルゴンガス溶接を行うための溶接トーチ等の溶接トーチがある。特に、溶接トーチは水平に配置された円筒管の外周面に於ける最も高い位置にあるため、溶接ワイヤやシールドガス等の溶接材料を連続的に供給することが可能であることが必要である。
【００２５】  台車の走行速度は目的の溶接を行うための速度であり、円筒管の材質や肉厚に対応して最適な速度に設定される。即ち、台車は円筒管の外周面に対して走行するため、溶接すべき部位に対する相対的な速度は溶接の下流方向に向けた速さ（以下、「溶接速度」、「台車の走行速度」という）であり、溶接を継続している間、一定の速度に保持される。また、円筒管は回転駆動装置によって駆動され、外周面の台車の走行方向に対し反対方向に向けた速さ（以下、「外周面の周速度」という）が溶接速度と一致するように保持される。このため、台車の走行速度と外周面の周速度が一致（台車の走行時の速さと外周面の速さが一致、以下同じ）することとなり、台車は円筒管の最も高い位置を保持して溶接を継続することが可能である。
【００２６】  しかし、種々の原因により円筒管の外周面の周速度が変動し、台車の走行速度との間に速度差が生じることがある。円筒管の周速度と台車の走行速度が一致しない場合、台車が円筒管の最も高い位置から該円筒管の回転方向上流側或いは下流側に移動し、該台車の水平面に対する姿勢が後傾、或いは前傾することとなる。台車の傾斜に伴って溶接トーチの円筒管に対する姿勢も変化し、安定した下向き溶接を継続し得なくなるという問題が生じる虞がある。
【００２７】  このため、本発明に係る溶接装置では、台車に傾斜検出器を設け、この傾斜検出器によって走行方向への傾きを検出したとき、検出した傾斜に応じて、該傾斜を是正するように、回転駆動装置を加速或いは減速させるように制御するようにしている。
【００２８】  また、円筒管に載置した台車を目的の溶接部位に沿って走行させる手段は特に限定するものではなく、従来より採用されている手段を選択的に用いることが可能である。例えば、目的の溶接部位が円筒管どうしの突合せ部である場合、この突合せ部をセンサによって検出して台車の走行方向を制御することが可能である。また、目的の溶接部位が円筒管と板状の被溶接部材との隅部である場合、ガイドローラを板状の被溶接部材に圧接させるように台車を走行させることで、台車の走行方向を被溶接部材に沿った方向に設定することが可能である。
【００２９】  回転駆動装置は円筒管と該円筒管に溶接する被溶接部材を載置して同時に回転させるものであり、円筒管を如何なる姿勢で載置するかは限定するものではない。例えば、軸方向に沿って複数のロールを水平面内で離隔させて配置し、これらのロールに被溶接部材と円筒管を載置して回転させるターニングロールであって良い。このターニングロールでは、円筒管の外周面を２か所以上で支持しロールを、円筒管の外周面の周速度が目的の溶接速度となるように回転速度を設定して回転させることで、被溶接部材と円筒管を回転させることが可能である。
【００３０】  また、回転駆動装置としては、水平を含み所望の角度に設定することが可能な回転テーブルを有するポジショナーであっても良い。このポジショナーでは、回転テーブルに被溶接部材と共に円筒管の一方の端部側を取り付け、取り付けた円筒管の外周面の周速度が目的の溶接速度となるように回転速度を設定した回転テーブルを回転させることで、被溶接部材と円筒管を回転させることが可能である。
【００３１】  以下、第１実施例に係る溶接装置について図を用いて説明する。図１、図２に示す本実施例に係る溶接装置は、回転駆動装置としてターニングロールＡを採用している。そして、ターニングロールＡに対し水平に載置した鋼管からなる円筒管１の端部に、台車Ｂによって被溶接部材として鋼板からなるフランジ２を隅肉溶接し得るように構成されている。尚、フランジ２は予め円筒管１の端部に仮付けされた状態でターニングロールＡに載置されている。
【００３２】  ターニングロールＡは水平方向に配置した円筒管の軸方向の両端を支持して回転させるため、少なくとも２台のターニングロールＡを平行に並べて用いている。例えば、円筒管どうしを突合せ溶接するような場合、夫々の円筒管毎に２台のターニングロールＡが必要となる。ターニングロールＡは、フレーム１１と、フレーム１１に沿って移動可能に配置された一対のロール１２、１３と、ロール１２、１３の回転を制御する回転制御部３０を内蔵した制御盤１４と、を有して構成されている。
【００３３】  フレーム１１は、本体１１ａの上部にはロール１２、１３の移動を案内するレール１１ｂが設けられており、側部にはロール１２、１３を互いに接近させ或いは離隔させるように駆動する軸１１ｃが設けられている。軸１１ｃにはスプロケットホイール１１ｄが取り付けられており、２台のターニングロールＡを並べて図示しないチェーンで連結することで、各ターニングロールＡのロール１２、１３を同時に移動させることが可能である。従って、載置すべき円筒管１の直径に対応させてロール１２、１３の間隔を設定することが可能となる。
【００３４】  ロール１２、１３は、フレーム１１のレール１１ｂに沿って移動可能に構成されたブラケット１２ａ、１３ａに取り付けた軸受１２ｂ、１３ｂによって回転可能に支持されている。また、各ブラケット１２ａ、１３ａには固定ねじ１２ｃ、１３ｃが設けられており、該固定ねじ１２ｃ、１３ｃを回転させてフレーム１１の本体１１ａに圧接させることで移動不能となるように構成されている。
【００３５】  ロール１２、１３の少なくとも一方が駆動ロールとして構成されていることが必要であり、本実施例ではロール１２が駆動ロールとして構成され、ロール１３が従動ロールとして構成されている。そして、駆動ロール１２はブラケット１２ａに設けられ、回転制御部３０によって回転を制御される駆動モータ３６によって駆動される。従って、駆動ロール１２、従動ロール１３に水平方向に配置した円筒管１を載置し、駆動モータ３６によって駆動ロール１２を駆動することで、円筒管１を所望の周速で駆動することが可能である。
【００３６】  また、制御盤１４には後述する回転制御部３０、及び駆動ロール１２の回転数を設定する速度設定スイッチや駆動モータ３６の回転開始、停止を指示するスイッチ等を含む操作スイッチ３５、台車Ｂに設けた制御装置４０との間で信号の送受信を行う送受信部３４等が設けられている。制御盤１４の配置位置は特に限定するものではなく、操作性や安全性を見越して最適な位置に配置することが好ましい。
【００３７】  次に台車Ｂの構成について説明する。台車Ｂは汎用の溶接用台車を基本に構成されており、ケーシング２１の内部に配置した図示しない磁石を底面に向けて接近させることで円筒管１に吸着させ、離隔させることで円筒管１に対する吸着を解除して離脱させるように構成されている。従って、磁石を円筒管１に吸着させた状態では、台車Ｂが多少前傾或いは後傾しても、円筒管１から落下することはない。
【００３８】  台車Ｂは、ケーシング２１に内蔵された駆動モータ４８によって駆動される複数の車輪２２を有しており、ケーシング２１の上部に於ける一方側（本実施例では図１に於けるフランジ２側）に溶接トーチ２０を保持するトーチホルダー２３が配置されている。特に、トーチホルダー２３には溶接トーチ２０が保持されるため、両者は実質的に一体である。また、ケーシング２１の上部には、台車Ｂの走行速度を入力する速度設定スイッチや台車Ｂの走行を開始させるスイッチ等を含む操作スイッチ４５が設けられた操作盤２４が配置されている。
【００３９】  また、ケーシング２１の走行方向の両端面には、先端部にローラーを回転可能に取り付けたアーム２５が配置されている。アーム２５は、ローラーをトーチ２０と同じ側に配置すると共に、走行方向後方のローラーのケーシング２１からの出寸法が前方のローラーのケーシング２１からの出寸法よりも大きくなるようにして取り付けられている。
【００４０】  そして、台車Ｂを図２に示す矢印ａ方向に走行させる（円筒管１を矢印ｂ方向に回転させる）際には、各ローラーをフランジ２に接触させた状態に配置することで、台車Ｂの走行方向をフランジ２に向かうように傾ける。このため、台車Ｂの走行に伴って各ローラーがフランジ２に圧接して回転することとなり、これに伴って車輪２２に滑りが生じ、この結果、台車Ｂは確実にフランジ２に沿った方向に走行することが可能となる。
【００４１】  台車Ｂのケーシング２１には台車Ｂの水平面に対する傾斜を検出するための傾斜検出器４６が設けられており、この傾斜検出器４６によって台車Ｂが水平状態にあるか、或いは前傾状態にあるか、後傾状態にあるかを検出して信号を発生し得るように構成されている。傾斜検出器４６の設置位置は特に限定するものではなく、ケーシング２１の内部或いはケーシング２１に設けた操作盤２４の内部であって良い。
【００４２】  溶接トーチ２０には、該溶接トーチ２０の仕様に応じたガスを供給するためのホースや溶接ワイヤを供給するためのホース、及び溶接電源と接続されたキャップタイヤ等を含むホース類（図示せず）、が接続されている。また、ケーシング２１には電源と接続されたコード類（図示せず）が接続されている。
【００４３】  また、溶接トーチ２０には溶接電流検出器４７が接続されており、円筒管１とフランジ２の溶接を行っている間、溶接電流を検出し得るように構成されている。そして、溶接電流検出器４７によって検出された溶接電流が予め設定された最初に形成した溶接ビードに至ったときの溶接電流値になったことを検出したとき、円筒管１とフランジ２に対する溶接が終了したとして判断する。
【００４４】  即ち、溶接電流の値は溶接トーチ２０と被溶接部との距離の変化に伴って変化する。このため、溶接の進行により円筒管１の表面の僅かな凹凸などに応じて溶接電流が変化することがある。特に、円筒管１に対する溶接が終了する際には溶接トーチ２０は最初に形成した溶接ビードに接続することとなり、溶接電流は溶接トーチ２０と溶接ビードの表面との距離が極めて小さくなって急激に溶接電流値が変化する。従って、予め溶接ビードと接続する際の溶接電流の変化を計測しておき、この変化を検出し得る閾値を設定することで溶接が終了したことを判断することが可能である。
【００４５】  尚、図に於いて、２６はケーシング２１に内蔵した磁石を円筒管１に対して接近或いは離隔させるためのレバーである。
【００４６】  次にターニングロールＡと台車Ｂの制御系について図３により説明する。図に於いて、回転制御部３０は制御盤１４に内蔵されており、制御装置４０は台車Ｂに於ける所定位置（例えばケーシング２１の操作盤２４の近傍）に配置されている。回転制御部３０と制御装置４０は有線或いは無線を介して互いに信号の送受信を行えるように構成されている。
【００４７】  本実施例では、ターニングロールＡの回転を制御する回転制御部３０と、台車Ｂの走行、溶接トーチ２０の稼働を含む溶接装置全体を制御する制御装置４０との間の信号の送受信は無線を介して行うように構成されている。
【００４８】  回転制御部３０はターニングロールＡの回転（駆動ロール１２の回転）を制御する機能を有している。このため、回転制御部３０には、比較演算部３１ａ、記憶部３１ｂ、駆動制御部３１ｃ及び送受信部３４を介して制御装置４０との間で送受信する信号を変換する変換部３１ｄを有する中央演算部３１が設けられている。また、回転制御部３０には、ターニングロールＡの回転数（駆動ロール１２の回転数）を入力する速度設定スイッチや駆動モータ３６を回転させ、或いは停止させるスイッチ等を含む操作スイッチ３５と接続され、入力された操作信号を中央演算部３１に伝える入力部３２が設けられている。更に、中央演算部３１から出力された駆動信号を駆動ロール１２の駆動モータ３６に出力する出力部３３が設けられている。
【００４９】  制御装置４０は、台車Ｂの走行や搭載した溶接トーチ２０の稼働、ターニングロールＡの回転を含めて制御する機能を有する。このため、制御装置４０は、比較演算部４１ａ、記憶部４１ｂ、駆動制御部４１ｃ及び送受信部４４を介して回転制御部３０との間で送受信する信号を変換する変換部４１ｄを有する中央演算部４１が設けられている。
【００５０】  記憶部４１ｂには、溶接トーチ２０による溶接開始から終了に至るプログラムや、ターニングロールＡの回転を制御する際の台車Ｂの傾斜角度の閾値、溶接電流の変化に応じた溶接の制御、特に、溶接を継続している際の電流値が最初に形成された溶接ビードに到達したことを判断するための閾値、等のプログラムやデータ等が記憶されている。
【００５１】  また、制御装置４０には、台車Ｂの走行速度を入力する速度設定スイッチや駆動モータ４８を回転させ或いは停止させるスイッチ、溶接トーチ２０を稼働させ或いは停止させるスイッチ等を含む操作スイッチ４５、傾斜検出器４６及び溶接電流検出器４７と接続され、入力された各信号を中央演算部４１に伝える入力部４２が設けられている。更に、中央演算部４１から出力された駆動信号を台車Ｂの駆動モータ４８に出力する出力部４３が設けられている。
【００５２】  傾斜検出器４６は台車Ｂの走行方向への傾きを検出して傾斜角度と傾斜方向（台車Ｂが前傾しているか、後傾しているか）に対応した信号を発生し、制御装置４０の中央演算部４１に伝える。中央演算部４１の記憶部４１ｂには予め円筒管１とフランジ２に対する溶接品質に悪影響を与える虞が生じる溶接トーチ２０の傾斜角度が記憶されており、比較演算部４１ａでは検出した台車Ｂの傾斜角度と、予め記憶された傾斜角度を比較する。比較した結果、傾斜検出器４６で検出した台車Ｂの傾斜角度が予め記憶した閾値となる傾斜角度よりも大きいことが判明した場合、ターニングロールＡの回転制御部３０に対し、台車Ｂの傾斜角度が大きいこと、及び傾斜方向に対応した信号が送信される。
【００５３】  例えば、台車Ｂの走行速度よりも円筒管１の外周面の周速度が大きい場合、台車Ｂは円筒管１の回転に伴って、両者の速度差に対応した寸法だけ回転方向（矢印ｂ方向）下流側に移動することとなり、台車Ｂは後傾する。傾斜検出器４６では、台車Ｂが後傾したこと及び傾斜角度が検出され、「後傾」に対応した例えば＋信号と、傾斜角度の信号を発生する。
【００５４】  また、台車Ｂの走行速度よりも円筒管１の外周面の周速度が小さい場合、台車Ｂは円筒管１の回転に伴って、両者の速度差に対応した寸法だけ回転方向（矢印ｂ方向）上流側に移動することとなり、台車Ｂは前傾する。傾斜検出器４６では、台車Ｂが前傾したこと及び傾斜角度が検出され、「前傾」に対応した例えば−信号と、傾斜角度の信号を発生する。
【００５５】  従って、中央演算部４１の記憶部４１ｂに円筒管１に対して安定した溶接を行うことが可能な溶接トーチ２０の傾斜角度の値を記憶させておき、傾斜検出器４６で検出した傾斜角度と比較演算部４１ａで比較することで、円筒管１の回転を制御すべきか否かを判定することが可能である。
【００５６】  また、溶接電流検出器４７は、溶接トーチ２０が稼働している間、溶接電流値を検出して制御装置４０の中央演算部４１に伝える。中央演算部４１の記憶部４１ｂには、円筒管１の材質や肉厚等からなる溶接条件毎に、夫々の溶接条件に対応した最適な溶接電流の値と許容変動範囲が記憶されており、溶接電流検出器４７で検出した溶接電流と比較演算部４１ａで比較している。そして、検出した溶接電流の値が予め設定された許容変動範囲を超えたとき、溶接トーチ２０が溶接開始時に形成された溶接ビードに到達した、即ち、円筒管１に対する目的の溶接が終了したとして判定することが可能である。
【００５７】  次に、ターニングロールＡに対し水平方向に配置して載置した円筒管１とフランジ２を溶接する際の作業の流れについて図４により説明する。
【００５８】  先ず、フランジ２を仮付けした円筒管１を水平に配置してターニングロールＡに載置し、回転制御部３０の操作スイッチ３５を操作して、駆動ロール１２の回転数（外周面の周速度）を入力する。
【００５９】  また、制御装置４０の操作スイッチ４５を操作して台車Ｂの走行速度（溶接速度）、溶接トーチ２０の許容傾斜角度を含む溶接条件を入力する。台車Ｂを水平に配置した円筒管１の最も高い位置に配置する。そして、走行方向の両端面に取り付けたアーム２５のケーシング２１からの出寸法を調節して各アーム２５のローラーをフランジ２に当接させ、レバー２６を操作してケーシング２１に内蔵した磁石を円筒管１に対して接近させる。
【００６０】  ターニングロールＡ、台車Ｂを上記の如くすることで円筒管１に対する溶接の準備が終了する。その後、ターニングロールＡの駆動ロール１２の回転をスタートさせる（ステップＳ１１）と、ターニングロールＡによる円筒管１の矢印ｂ方向への回転が開始する（ステップＳ１２）。
【００６１】  駆動ロール１２の回転の開始に伴って発生した信号は中央演算部３１の変換部３１ｄで変換され、回転制御部３０の送受信部３４から制御装置４０の送受信部４４を介して制御装置４０に伝えられる（ステップＳ１３）。
【００６２】  ターニングロールＡの回転が開始した旨の信号を受けた台車は、予め設定された速度での矢印ａ方向への走行を開始すると共に、予め設定された溶接プログラムに従って溶接トーチ２０の稼働が開始する（ステップＳ２１）。また、溶接が開始されたときの電流値が計測され、中央演算部４１の記憶部４１ｂに記憶する（ステップＳ２２）。
【００６３】  円筒管１の回転及び台車Ｂの走行が開始すると、傾斜検出器４６では台車Ｂの傾斜を検出して入力部４２を介して中央演算部４１に伝える。中央演算部４１の比較演算部４１ａでは、傾斜検出器４６から伝えられた台車Ｂの現在の傾斜と、記憶部４１ｂに記憶した閾値とを比較し、台車Ｂが水平状態にあるか、＋方向の傾斜が閾値を超えているか、−方向の傾斜が閾値を超えているかを判断する（ステップＳ２３）。
【００６４】  台車Ｂが水平状態にあると判断した場合、特別な制御信号を発することなく、現在の状態を保持する（ステップＳ２４、２５）。
【００６５】  また、溶接電流検出器４７では、溶接トーチ２０が稼働している間、溶接電流の検出を継続し、検出した溶接電流値を入力部４２を介して中央演算部４１に伝える。中央演算部４１の比較演算部４１ａでは、溶接電流検出器４７から伝えられた現在の溶接電流値と、記憶部４１ｂに記憶した閾値とを比較し、検出した溶接電流値が閾値を超えているか否かを判断する（ステップＳ２６）。
【００６６】  ステップＳ２６で現在の溶接電流値が閾値を超えていないと判断したときは、ステップＳ２３に戻って溶接作業を継続する。また、現在の溶接電流値が閾値を超えたと判断したときは、中央演算部３１の駆動制御部４１ｃから台車Ｂの駆動モータ４８に対し停止信号が出力され、該台車Ｂの走行を停止させる（ステップＳ２７）。この台車Ｂの停止信号はターニングロールＡの回転制御部３０にも伝えられる。
【００６７】  ステップＳ２３で台車Ｂの＋方向の傾斜が閾値を超えていると判断した場合、中央演算部４１ではターニングローラＡの回転速度を減速させる旨の信号が発生する（ステップＳ２８）。この信号は変換部４１ｄで変換され、制御装置４０の送受信部４４から回転制御部３０の送受信部３４を介して中央演算部３１に伝えられる（ステップＳ２５）。
【００６８】  同様に、ステップＳ２３で台車Ｂの−方向の傾斜が閾値を超えていると判断した場合、中央演算部４１ではターニングローラＡの回転速度を加速させる旨の信号が発生する（ステップＳ２９）。この信号は変換部４１ｄで変換され、制御装置４０の送受信部４４から回転制御部３０の送受信部３４を介して中央演算部３１に伝えられる（ステップＳ２５）。
【００６９】  ターニングロールＡでは、制御装置４０から回転速度を変更して、減速又は加速すべき旨の信号が伝えられるまでは現在の回転を継続する。そして、回転速度を変更すべき旨の信号が伝えられたとき、指示された信号に従って駆動制御部３１ｃから駆動ロール１２の駆動モータ３６に駆動信号が出力され、この駆動信号に応じて駆動ロール１２の回転が制御される（ステップＳ１４）。ターニングロールＡの回転はステップＳ１４で制御装置４０から減速又は加速すべき旨の信号が伝えられるまで同じ状態を保持して継続する。
【００７０】  ステップＳ２７で台車Ｂの走行を停止させたとき、走行を停止すべき旨の信号は、中央演算部４１の変換部４１ｄで変換され、送受信部４４から回転制御部３０の送受信部３４を介して中央演算部３１に伝えられる。そして、駆動制御部３１ｃから駆動モータ３６を停止させる信号が出力され、駆動ロール１２が停止してターニングロールＡが停止する。
【００７１】  上記の如くして水平に配置された円筒管１にフランジ２を全周溶接することが可能である。
【００７２】  次に、第２実施例に係る溶接装置の構成について図５により説明する。尚、前述した第１実施例に係る溶接装置と同一の部分及び同一の機能を有する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００７３】  図５に示す第２実施例に係る溶接装置は回転駆動装置としてポジショナーＣを用いている。そして、ポジショナーＣに取り付けたフランジ２と円筒管１を所望の角度に設定して回転させつつ、円筒管１の外周に搭載した台車Ｂによってフランジ２と円筒管１との交差部に隅肉溶接を行えるように構成されている。
【００７４】  ポジショナーＣは、フランジ２及び円筒管を回転させる回転テーブル５１と、回転テーブル５１を回転駆動する駆動モータ３６を収容したケーシング５２と、回転テーブル５１及びケーシング５２を支持するフレーム５３と、第１実施例に於ける回転制御部３０を収容した制御盤５４と、を有している。
【００７５】  回転テーブル５１は円板状に形成されており、軸５１ａを介して駆動モータ３６と接続されて駆動される。この回転テーブル５１の表面には放射状に複数の溝が形成されており、該溝を利用してフランジ２がボルト等により直接取り付けられている。また、回転テーブル５１に被溶接部材を取り付ける場合、溝にチャックを取り付け、該チャックを利用することも可能である。即ち、被溶接部材となるフランジ２を回転テーブル５１に取り付ける際に、ボルトを利用して直接、或いはチャックを利用することが可能である。
【００７６】  ケーシング５２の両側面（図５に於ける手前側と向こう側）には、夫々セクタギヤ５５ｂが固定された軸５５ａが設けられており、該軸５５ａがフレーム５３に回転可能に支持されている。また、フレーム５３にはハンドル５５ｃが設けられており、該ハンドル５５ｃとセクタギヤ５５ｂは図示しないギヤ列を介して接続され、ハンドル５５ｃを回転操作することで、セクタギヤ５５ｂを駆動して回転テーブル５１を所望の角度に設定し得るように構成されている。
【００７７】  上記の如く構成された溶接装置では、予めフランジ２と円筒管１を仮溶接しておき、ハンドル５５ｃを回転させて回転テーブル５１を傾斜させてフランジ２を回転テーブル５１に取り付ける。尚、回転テーブル５１を傾斜させる際の角度は限定するものではなく、該回転テーブル５１に円筒管１と仮溶接したフランジ２を取り付ける作業を安全に且つ円滑に行うことが可能な角度であれば良い。
【００７８】  回転テーブル５１にフランジ２、円筒管１を取り付けた後、ハンドル５５ｃを回転させて所望の角度に設定する。このとき、所望の角度とは、円筒管１の外周に搭載した台車Ｂが良好な溶接を実現し得る角度であれば良く、円筒管１の径や厚さ等の条件に応じて適宜設定することが好ましい。
【００７９】  回転テーブル５１を所望の角度に設定した後、円筒管１の外周に台車Ｂを搭載することで、フランジ２、円筒管１に対する溶接の段取りが終了する。円筒管１に搭載された台車Ｂは走行方向と交差する方向にも傾斜していることとなるが、傾斜検出器４６を走行方向に対する傾斜のみを検出し得るように構成することで、台車Ｂの走行方向に於ける前傾或いは後傾を安定して検出することが可能である。
【００８０】  上記の如くして台車Ｂを円筒管１の外周に搭載した状態では、台車Ｂの走行方向に対し交差する方向への傾斜に伴って、フランジ２には台車Ｂの円筒管１の外周面に平行な分力が作用している。このため、台車Ｂが円筒管１の外周を走行する際に、アーム２５の先端に設けたローラーがフランジ２を押圧し、台車Ｂをフランジ２の表面に沿って案内することが可能である。
【００８１】  従って、前述の第１実施例と同様に、台車Ｂに搭載した溶接トーチ２０によるフランジ２と円筒管１との溶接すべき部位に対する溶接を開始させると共に、ポジショナーＣの回転テーブル５１の回転を開始させると同時に、台車Ｂの走行を開始させることで、目的の溶接を行うことが可能である。
【００８２】  そして、台車Ｂが走行方向に前傾或いは後傾したことを傾斜検出器４６によって検出したとき、検出した前傾或いは後傾を是正するように回転テーブル５１の回転を加速或いは減速させる制御を行うことで、フランジ２と円筒管１の溶接すべき部位に対し安定した溶接を行うことが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】  本発明に係る溶接装置は、外径が大きく、最も高い位置に台車を載置したときに外周面が台車の底面と干渉することのない円筒管を溶接する際に利用して有利である。
【符号の説明】
【００８４】  Ａ                ターニングロール  Ｂ                台車  Ｃ                ポジショナー  １                円筒管  ２                フランジ  １１              フレーム  １１ａ            本体  １１ｂ            レール  １１ｃ            軸  １１ｄ            スプロケットホイール  １２              駆動ロール  １２ａ、１３ａ    ブラケット  １２ｂ、１３ｂ    軸受  １２ｃ、１３ｃ    固定ねじ  １３              ローラ  １４              制御盤  ２０              溶接トーチ  ２１              ケーシング  ２２              車輪  ２３              トーチホルダー  ２４              操作盤  ２５              アーム  ２６              レバー  ３０              回転制御部  ４０              制御装置  ３１、４１        中央演算部  ３１ａ、４１ａ    比較演算部  ３１ｂ、４１ｂ    記憶部  ３１ｃ、４１ｃ    駆動制御部  ３１ｄ、４１ｄ    変換部  ３２、４２        入力部  ３３、４３        出力部  ３４、４４        送受信部  ３５、４５        操作スイッチ  ３６、４８        駆動モータ  ４６              傾斜検出器  ４７              溶接電流検出器  ５１              回転テーブル  ５１ａ            軸  ５２              ケーシング  ５３              フレーム  ５４              制御盤  ５５ａ            軸  ５５ｂ            セクタギヤ  ５５ｃ            ハンドル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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