(57)【要約】【課題】狭隘部でも効率的に溶接を行うことができ、溶接位置の変化やずれにも対処でき、溶接品質が可能な自動溶接において、止水用の溝形鋼等を用いることなく、継手嵌合部を直接溶接できると共に、比較的簡易でコンパクトな装置により、溶接線に沿う移動が安定化し、溶接品質の安定化が可能となる自動溶接機及び自動溶接方法を提供する。【解決手段】被溶接材としての鋼矢板１、１´で挟まれた狭隘空間内に挿入される上下方向に移動可能な支持体としての溶接台車１１に、溶接機構としての溶接トーチ１２などを有する溶接ヘッド１３と、溶接位置側の移動手段としての車輪１４と、反溶接位置側の移動手段としての車輪１５と、押圧手段としての油圧シリンダ１６を設けて構成し、油圧シリンダ１６により溶接する側と反対側の鋼矢板１´に反力をとることで、溶接台車１１を溶接する側の鋼矢板１に押し付け、溶接トーチ１２が溶接位置にくるようにする。【選択図】図１
2008302367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接機構を備えた支持体と、該支持体を被溶接材をガイドとして溶接線に沿って移動させる移動手段と、前記支持体を溶接位置に向けて押圧する押圧手段とを有する自動溶接機において、
支持体の溶接位置側に、溶接線を挟んで一対の移動手段が溶接線方向に間隔をおいて配置され、支持体の反溶接位置側に、押圧手段が溶接線方向に間隔をおいて配置され、それぞれの押圧手段の先端に移動手段が設けられていることを特徴とする自動溶接機。
【請求項２】
請求項１に記載の自動溶接機において、移動手段が変形可能な弾性材料を用いた車輪であることを特徴とする自動溶接機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の自動溶接機において、支持体には、溶接機構の溶接トーチが溶接位置に対して進退移動可能に設けられていることを特徴とする自動溶接機。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一つに記載の自動溶接機の支持体を、押圧手段により溶接位置に向けて押圧し、支持体の溶接位置側と反溶接位置側の移動手段をそれぞれ被溶接材の溶接位置側の内面、反溶接位置側の内面に押し付けて、溶接線に沿って移動させ、前記支持体に設けた溶接機構により被溶接材どうしの溶接を行うことを特徴とする自動溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼製構造物等の溶接対象物に対して鋼材を溶接するための自動溶接機及び自動溶接方法に関するものであり、特に狭隘な空間での自動溶接に適する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管内などの狭隘部の溶接は、従来、長く伸ばした片持ち式の腕の先端部に溶接トーチを取り付けてその腕を移動させて溶接を行っていた。溶接の狙い位置はＣＣＤカメラなどで作業者が溶接トーチ位置を観察しながら修正していた。このような方法では、下向き溶接のみが可能である。
【０００３】
また、狭隘部内にガイドレールを挿入して磁石等で固定し、そのガイドレール上を溶接ヘッドが走向して溶接する方法があるが、溶接線とガイドレールを平行にセットすることが非常に困難であった。また、溶接線が長い場合や溶接姿勢が下向き以外の場合には、実用化が困難であるとされていた。
【０００４】
この他、特許文献１には、被溶接材への溶接台車用レールを取付けることなく溶接可能な立向自動溶接装置として、十字継手結合部のように垂直に結合している鋼製被溶接材の一方の面上を転動するガイド車輪と、他方の鋼製被溶接材の面上を転動する走行車輪と、この他方の鋼製被溶接材側に吸引させる磁石とを備え、鋼製被溶接材に沿って上昇しながら溶接するようにした装置が記載されている。
【０００５】
この特許文献１記載の発明も、使用できる条件は、被溶接部材同士の配置が垂直な場合に限られ、狭隘な箇所は溶接残しを作り、オペレーターが溶接することとしている。また、溶接倣いが外れた場合には、溶接を停止せざるを得ず、溶接線がほぼ完全に直線でなければ使用できないという問題がある。
【０００６】
このような問題に鑑み、本出願人は、狭隘部でも効率的に溶接を行うことができ、溶接位置の変化やずれにも容易に対応でき、溶接品質の安定化が可能な自動溶接機及び自動溶接方法を出願している（特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１７４２２１号公報
【特許文献２】特開２００５−３２９４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献２に記載の自動溶接機は、継手を有する鋼材により形成した閉領域内に自動溶接機を挿入し、継手嵌合部の間隙を塞ぐ際に、被溶接材として溶接機の移動手段用ガイドレールの役割を併せ持つ止水用の溝形鋼等を用い、この溝形鋼等をガイドとして溝形鋼等自体を継手鋼材に溶接するものであり、この止水用の溝形鋼等を用いずに、継手嵌合部を直接溶接することが望まれている。
【０００９】
また、この特許文献２に記載の自動溶接機では、継手嵌合部を直接溶接する場合、止水用の溝形鋼等をガイドとするローラー側に、先端にローラー等の付いたスペーサーや、継手嵌合部に吸着する磁石を設けており、装置が複雑となる等の課題があった。
【００１０】
さらに、溶接位置の反対側に配置される、先端にローラー等の付いたスペーサーとその押圧手段は、ヒンジを介して回転可能に連結されているため、被溶接材の変形に追随するものの、これら押圧手段・スペーサーは、溶接線方向に一箇所しか設けられていなかったため、溶接線の安定化が難しい状況にあった。
【００１１】
本発明は、前述のような問題の解決を図ったものであり、狭隘部でも効率的に溶接を行うことができ、溶接位置の変化やずれにも対処でき、溶接品質が可能な自動溶接において、止水用の溝形鋼等を用いることなく、継手嵌合部を直接溶接することができると共に、比較的簡易でコンパクトな装置により、溶接線に沿う移動が安定化し、溶接品質の安定化が可能となる自動溶接機及び自動溶接方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１に係る自動溶接機は、溶接機構を備えた支持体と、該支持体を被溶接材をガイドとして溶接線に沿って移動させる移動手段と、前記支持体を溶接位置に向けて押圧する押圧手段とを有する自動溶接機において、支持体の溶接位置側に、溶接線を挟んで一対の移動手段が溶接線方向に間隔をおいて配置され、支持体の反溶接位置側に、押圧手段が溶接線方向に間隔をおいて配置され、それぞれの押圧手段の先端に移動手段が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
溶接機構は、溶接トーチやワイヤー送給装置等を備えたいわゆる溶接ヘッドに相当するものである。移動手段には、車輪やスライダー等を用いることができ、溶接線を挟んで一対の車輪等を上下に配置し、２組で合計４個の車輪等で被溶接材の内面を転動等させるのが好ましい。上下に間隔をおいて複数（２個）配置される押圧手段には、油圧シリンダ、バネ、ソレノイド等を用いることができる。油圧シリンダを用いた場合、遠隔操作で先端の車輪等を被溶接材の内面に対して出し入れ移動させることができ、さらに上下複数個（２本）の油圧シリンダをそれぞれ圧力制御することで溶接位置の調整が可能となる。
【００１４】
支持体の移動方法としては、例えば支持体をホイスト等で吊り、ワイヤーの送り出し、巻き上げによって昇降させる方法等を用いることができる。その他、支持体に設けた駆動機構により昇降させるものなどでもよい。また、支持体を安定して移動できるような構成であれば、支持体の移動方向すなわち溶接線の方向は必ずしも鉛直方向でなくてもよい。
【００１５】
自動溶接で重要なことは、正しい溶接姿勢でしかも溶接狙い位置を正確に保つことである。本発明では、支持体の溶接位置側に車輪等の移動手段を上下に間隔をおいて配置し、反対側にも車輪等の移動手段が先端についた押圧手段を上下に間隔をおいて配置し、押圧手段により車輪等を被溶接材の内面に押し付けることで上下の複数箇所において反力をとることができ、溶接機の支持体の移動が安定し、溶接品質の安定化が可能となる。
【００１６】
本発明の請求項２に係る自動溶接機は、請求項１に記載の自動溶接機において、移動手段が変形可能な弾性材料を用いた車輪であることを特徴とする。
【００１７】
支持体の両側の移動手段にゴム車輪等を用いることにより、被溶接材の凹凸やねじれ等の変形に容易に追従し、押圧手段による押し付けと相まって、支持体の移動のより安定化し、溶接品質のより安定化が可能となる。
【００１８】
本発明の請求項３に係る自動溶接機は、請求項１または２に記載の自動溶接機において、支持体には、溶接機構の溶接トーチが溶接位置に対して進退移動可能に設けられていることを特徴とする。
【００１９】
溶接トーチが溶接線に向かって接近する方向、溶接線から遠ざかる方向に移動可能とすることにより、安定した溶接が可能となり、溶接品質の更なる溶接品質の安定化が可能となる。
【００２０】
本発明の請求項４に係る自動溶接方法は、請求項１から３までのいずれか一つに記載の自動溶接機の支持体を、押圧手段により溶接位置に向けて押圧し、支持体の溶接位置側と反溶接位置側の移動手段をそれぞれ被溶接材の溶接位置側の内面、反溶接位置側の内面に押し付けて、溶接線に沿って移動させ、前記支持体に設けた溶接機構により被溶接材どうしの溶接を行うことを特徴とする。
【００２１】
本発明の自動溶接方法によれば、支持体の溶接位置側に車輪等の移動手段を上下に間隔をおいて配置し、反対側にも車輪等の移動手段が先端についた押圧手段を上下に間隔をおいて配置し、押圧手段により車輪等を被溶接材の内面に押し付けることで上下の複数箇所において反力をとることができ、溶接機の支持体の移動が安定し、溶接品質の安定化が可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
（1）本発明では、支持体の溶接位置側に車輪等の移動手段を上下に間隔をおいて配置し、反対側にも車輪等の移動手段が先端についた押圧手段を上下に間隔をおいて配置し、押圧手段により車輪等を被溶接材の内面に押し付けることで上下の複数箇所において反力をとることができるため、止水用の溝形鋼等を用いることなく、継手嵌合部を直接溶接することができ、溶接作業性が向上する。
【００２３】
（2）比較的簡易でコンパクトな装置により、溶接線に沿う移動が安定化し、溶接品質の安定化が可能となる。
【００２４】
（3）支持体の両側の移動手段にゴム車輪等を用いることにより、被溶接材の凹凸やねじれ等の変形に容易に追従し、押圧手段による押し付けと相まって、支持体の移動のより安定化し、溶接品質のより安定化が可能となる。
【００２５】
（4）溶接トーチが溶接線に向かって接近する方向、溶接線から遠ざかる方向に移動可能とすることにより、安定した溶接が可能となり、溶接品質の更なる溶接品質の安定化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。図１、図２、図３は、本発明の自動溶接機の一実施形態を示す側面から見た鉛直断面図、正面から見た鉛直断面図、水平断面図である。図４は、本発明の自動溶接が適用される被溶接材の一例を示す水平断面図である。
【００２７】
図１〜図４に示すように、鋼矢板１どうしが継手１ａを介して連結される二列の鋼矢板壁に挟まれた狭隘空間内に、本発明の自動溶接機１０を挿入し、継手嵌合部の隙間に直接溶接２を施す。
【００２８】
本発明の自動溶接機１０は、図１〜図３に示すように、被溶接材としての鋼矢板１、１´で挟まれた狭隘空間内に挿入される上下方向に移動可能な支持体としての溶接台車１１に、溶接機構としての溶接トーチ１２などを有する溶接ヘッド１３と、溶接位置側の移動手段としての車輪１４と、反溶接位置側の移動手段としての車輪１５と、押圧手段としての油圧シリンダ１６を設けて構成されている。油圧シリンダ１６により溶接する側と反対側の鋼矢板１´に反力をとることで、溶接台車１１を溶接する側の鋼矢板１に押し付け、溶接トーチ１２が溶接位置にくるようにする。
【００２９】
溶接台車１１の溶接位置側には、継手嵌合部を覆う止水用の溝形鋼（図示せず）をガイドとして転動するローラー１７が設けられており、このローラー１７の上部・下部において、車輪１４を、溶接線を挟むように左右一対で配置し、また鋼矢板の隅角部に位置するように溶接台車に取り付ける。溶接線方向に間隔をおいて２組で合計４個の車輪１４が鋼矢板１の内面を転動して溶接台車１１の上下移動をガイドする。
【００３０】
油圧シリンダ１６は、溶接台車１１の車輪１４とは反対側に、溶接線方向に所定の間隔をおいて配置され、そのピストンロッド先端に取付治具１８が接続され、この取付治具１８に車輪１５が取り付けられる。取付治具１８はガイドロッド１９に移動自在に支持されており、油圧シリンダ１６を作動させることにより、車輪１５を鋼矢板１´の内面に押し付けることができる。車輪１５は、車輪１４と同様に、左右一対で配置し、溶接線方向に間隔をおいて２組で合計４個の車輪１５が鋼矢板１´の内面を転動して溶接台車１１の上下移動をガイドする。
【００３１】
これらの車輪１４、１５は、ゴム車輪などの変形可能な弾性材料から形成することにより、鋼矢板の凹凸やねじれ等に対して溶接機の位置決めに有利となる。
【００３２】
溶接ヘッド１３は、溶接台車１１の下部から垂下するロッド２０の下端に設けられるが、溶接台車１１とロッド２０の間にトーチ水平移動装置２１を設けることにより、溶接トーチ１２を溶接位置に対して進退する方向に水平移動させ、溶接位置を調整することができる。
【００３３】
この水平移動装置２１は、駆動モータ２２と、この駆動モータにより回転駆動されるスクリューロッド２３と、このスクリューロッドに螺合するナット部材２４から構成されている。スクリューロッド２３は、溶接位置に対して進退する方向に沿って配置されており、水平移動自在に案内支持されたナット部材２４がスクリューロッド２３の回転により水平移動する。このナット部材２３にロッド２０の上端が取り付けられる。
【００３４】
溶接台車１１の上部には、吊り部３０が設けられており、この吊り部３０にホイスト等の牽引装置のワイヤー（図示せず）を取り付け、このワイヤーの送り出し・巻き上げにより、鋼矢板１、１´の内面をガイドとして自動溶接機１０が昇降する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の自動溶接機の一実施形態を示す側面から見た鉛直断面図である。
【図２】本発明の自動溶接機の一実施形態を示す正面から見た鉛直断面図である。
【図３】本発明の自動溶接機の一実施形態を示す水平断面図である。
【図４】本発明の自動溶接が適用される被溶接材の一例を示す水平断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…鋼矢板（被溶接材）
２…溶接
１０…自動溶接機
１１…溶接台車（支持体）
１２…溶接トーチ
１３…溶接ヘッド
１４…車輪（移動手段）
１５…車輪（移動手段）
１６…油圧シリンダ（押圧手段）
１７…ローラー
１８…取付治具
１９…ガイドロッド
２０…ロッド
２１…トーチ水平移動装置
２２…駆動モータ
２３…スクリューロッド
２４…ナット部材
３０…吊り部材
【図１】
2008302367.tif 000003
【図２】
2008302367.tif 000004
【図３】
2008302367.tif 000005
【図４】
2008302367.tif 000006