JP2009028763A

JP2009028763A - トーチ位置制御装置

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Publication number: JP2009028763A
Application number: JP2007196610A
Authority: JP
Inventors: Takeo Miyake; 赳夫三宅; Katsuo Mutaguchi; 勝生牟田口
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-02-12
Also published as: CN101352778A; KR20090012122A; TW200906530A

Abstract

【課題】溶接トーチの位置を開先のセンターに自動的に合わせられるようにする。
【解決手段】接合すべき２枚の鋼板１０と１１の突き合わせ溶接を行う開先１４に沿って走行できるように溶接台車１２を鋼板１０の上面に載置する。溶接台車１２の上面に、左右方向駆動装置架台１５を設置して、その上に、駆動装置１６と該駆動装置１６により左右方向へ移動させられる第１支持台１９を設置する。第１支持台１９には、支持アーム２２を介して上下方向駆動装置架台２３を支持させる。上下方向駆動装置架台２３に、駆動装置２４により上下方向へ移動できるように第２支持台２７を設けて、該第２支持台２７に、開先センサ３３，３３ａと溶接トーチ３１を支持させ、開先センサ３３，３３ａと溶接トーチ３１が駆動装置１６，２４により位置調整されるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄、ステンレス、アルミニウム等による構造物の板等の被溶接材を溶接する溶接装置における溶接トーチや、被溶接材を溶断できるようガス切断するガス切断装置におけるガス切断トーチの如きトーチの位置制御を行わせるトーチ位置制御装置に関するものである。

接合すべき複数の被溶接材である金属を溶融接着するための溶接方法としては、従来より多種多様な方法が実用化されている。

図１０は、その一例として、母材端と水冷銅壁で溶融池を囲み、炭酸ガス等でシールドして、アークを発生させて行うエレクトロガスアーク溶接装置のうちの一形式を示すもので、突き合わせ溶接すべき２つの被溶接材としての鋼板１と２のうちの一方の鋼板１上に、両鋼板１と２の突き合わせ溶接部の開先３に沿うよう走行用レール４を、該開先３に対して平行となるようにマグネット５を介して設置するようにし、該走行用レール４の左右両端部のレール面に沿い転動するように車輪６を備えた溶接台車７を、該車輪６を介して上記走行用レール４上に走行自在に載置させ、図示しない駆動装置により溶接台車７が自走できるようにしてある。上記溶接台車７には、溶接トーチ８が下向きに取り付けられ、開先３上にトーチ先端を位置させるようにしてあり、走行用レール４に沿い溶接台車７を走行させることにより溶接トーチ８で鋼板１と２を溶接するようにしてある。９は操作箱である（たとえば、非特許文献１参照）。

橋本憲一郎、外３名、「高能率簡易エレクトロガスアーク溶接装置ＳＥＧＡＲＣ−２」、技術レポート、株式会社神戸製鋼所溶接棒事業部技術部、１９８１年６月、第２１巻、第１３４号、Ｐ．６〜１２

ところが、非特許文献１に記載された溶接装置の場合は、先端が開先３に臨むようにしてある溶接トーチ８を開先３に沿うように移動させるのは、走行用レール４上を走行する溶接台車７である。そのため、溶接される２枚の鋼板１と２の一方の上面に設置される走行用レール４は、鋼板１と２の溶接線である開先３と平行となるように設置されることが必要であり、少しでも溶接線と走行用レール４とのずれがあれば、溶接台車７が走行するに従って、溶接トーチ８の先端と溶接線である開先３の位置がずれてくることになる。溶接位置のずれが生じると、その溶接部は欠陥溶接となるので、溶接トーチ８の先端と開先３位置とのずれを修正することが必要となる。又、溶接長さが長くなると、人力による溶接トーチの位置修正が煩雑になるし、煩雑になると溶接効率の低下が避けられない、という問題もある。

溶接台車７を、上記走行用レール４上を走行させることに代えて、鋼板１又は２上にラックを設置して、溶接台車に設けたピニオンを上記ラックに噛合させ、ラックに沿い溶接台車を走行させるようにしたものでも上記と同様の問題がある。

そこで、本発明は、溶接台車を走行用レール等に沿い走行させることなく、又、走行用レール等に沿い走行させるようにした場合でも走行用レール等をラフに設置しても溶接トーチの先端位置を常時開先のセンターに位置できるように制御できるようにしようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、接合すべき複数の被溶接部材のうちの１つの被溶接部材上に載置させた溶接台車を、開先に沿い前後方向へ走行させるようにし、該台車上に、上記開先の上方に位置させるようにした開先センサとトーチを、開先と直交する左右方向へ駆動装置により移動できるように支持させ、且つ上記開先センサを含む開先形状認識装置を備え、更に上記開先形状認識装置からの指令で上記駆動装置を作動又は作動停止できるようにした構成とする。

又、上記と同様な構成において、台車に、開先センサとトーチを、開先と直交する左右方向へ駆動装置により移動できるように支持させることに代えて、台車に、開先センサとトーチを、駆動装置により上下方向に移動できるように支持させるようにしたり、あるいは、開先に沿う進行方向へ駆動装置により移動できるように支持させるようにする。

更に、前記した構成において、台車に、開先センサとトーチを、開先と直交する左右方向へ駆動装置により移動できるように支持させるほかに、上記駆動装置とは別の駆動装置により上下方向へ移動できるように支持させ、更には、上記開先センサとトーチを、開先に沿う進行方向へ上記各駆動装置とは別の駆動装置により移動できるように支持させるようにした構成とする。

又、上記構成における開先形状認識装置は、開先センサからの開先信号を処理する開先信号処理装置と該開先信号処理装置で検出された開先の位置を演算して予め設定されている開先の原点位置とのずれ量を求めると共に、台車上の駆動装置に指令を出すような機能を有する位置演算処理装置とからなる構成とする。

本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）センシングした開先の位置と予め設定した開先の原点位置とのずれ量を求めて、そのずれ量が零となるように開先センサとトーチを移動させるので、トーチ先端の位置を自動的にセンシングした開先位置に合わせることができる。
（２）上記（１）により台車の走行を規制するようなレールの設置を省略でき、設備を簡素化できる。
（３）又、上記により、台車の走行レールやラック等を設ける場合でもラフに設置することができて、これらの設置が容易である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１乃至図３は本発明の実施の一形態として、溶接トーチの位置制御装置の一例を示すもので、接合すべき被溶接材である２枚の鋼板１０，１１を突き合わせ溶接する場合に適用したものについて示す。

水平状態に置かれた２枚の鋼板１０と１１の突き合わせ溶接において、たとえば、鋼板１０の上面に、前後左右の各部に車輪１３を取り付けた溶接台車１２を、鋼板１０と１１の溶接線となる開先１４と平行な方向へ走行できるように載置させ、該溶接台車１２の上面中央部に、該溶接台車１２が走行する前後方向と直交する左右方向へ延びる左右方向駆動装置架台１５を設置する。

上記左右方向駆動装置架台１５の上面には、左右方向の一端側にモータ等の駆動装置１６を設置すると共に、左右方向の他端側にねじ軸軸受１７を設置し、且つ中央部分に左右方向へ平行に延びる２本のガイドレール１８を設置する。上記２本のガイドレール１８には、第１支持台１９を左右方向へ摺動自在に係合させて設け、該第１支持台１９に左右方向へ貫通させて螺合させたねじ軸２０を、上記駆動装置１６の出力軸にカップリング２１を介し連結すると共に、他端部を上記ねじ軸軸受１７に回転自在に支持させ、駆動装置１６を駆動させてねじ軸２０を正転、逆転させることにより、第１支持台１９がガイドレール１８に係合して左右方向へ摺動できるようにする。

上記第１支持台１９の上面には、溶接台車１２の左右方向の一側となる開先１４側に張り出すＬ字型の支持アーム２２の末端側を固定する。上記支持アーム２２の先端には、上下方向に延びる上下方向駆動装置架台２３の側面中央部に固定し、該上下方向駆動装置架台２３が、支持アーム２２を介して上記第１支持台１９上に支持され、該第１支持台１９と一緒にガイドレール１８に沿い左右方向へ移動できるようにする。

上記上下方向駆動装置架台２３には、たとえば、前側面の上端部にモータ等の駆動装置２４を設置すると共に、下端部にねじ軸軸受２５を設置し、且つ中央部分に上下方向へ平行に延びる２本のガイドレール２６を設置する。上記２本のガイドレール２６には、第２支持台２７を上下方向へ摺動自在に係合させて設け、該第２支持台２７に上下方向に貫通させて螺合させたねじ軸２８を、上記駆動装置２４の出力軸にカップリング２９を介し連結すると共に、他端部を上記ねじ軸軸受２５に回転自在に支持させ、駆動装置２４を駆動させてねじ軸２８を正転、逆転させることにより、第２支持台２７がガイドレール２６に係合して上下方向へ摺動できるようにする。

上記第２支持台２７の側面には、左右方向に延びるトーチ取付部材３０の一端部を固定し、該トーチ取付部材３０の先端部に、下向きに配置する溶接トーチ３１を着脱可能に取り付けるようにする。更に、上記トーチ取付部材３０には、前後方向に延びる開先センサ取付部材３２，３２ａを固定して、該開先センサ取付部材３２の先端部には、開先１４の上方に位置するようにした開先センサ３３を取り付け、鋼板１０と１１の溶接個所である開先１４の形状検出、又は溶接トーチ３１の先端位置のセンシング、あるいは溶接トーチ位置決めに用いるようにする。又、後方へ延びる開先センサ取付部材３２ａの先端部には、開先１４の上方に位置するようにした開先センサ３３ａを取り付け、該開先センサ３３ａにより溶接後の溶接状態を監視させるようにする。

上記溶接トーチ３１の前後に設置してある開先センサ３３，３３ａは、たとえば、光学的カメラ又は赤外線カメラあるいはＣＣＤカメラ及びレーザ受・発光センサにより対象物を撮像あるいは位置をセンシングするようにしてあり、開先１４に沿う進行方向の前側にある開先センサ３３は、開先形状、溶接トーチ位置等をセンシングして、これらの信号（開先信号）を出力するようにしてある開先形状検出、トーチ位置決め用である。

一方、開先に沿う進行方向の後側にある開先センサ３３ａは、溶接を終えた後の開先１４の溶接部をセンシングして、開先状況の信号（開先信号）を出力するようにしてある溶接状態監視用である。

図３は、開先形状認識装置３４のブロック図を示すもので、該開先形状認識装置３４は、上記開先センサ３３と、該開先センサ３３からの開先信号３３Ａを二値化処理又は位置処理する開先信号処理装置３５と、該開先信号処理装置３５からの信号に基づきセンシングされた溶接個所の開先の位置の座標を求めて該求めた開先位置座標と予め設定されている開先の原点座標位置との比較演算を行い、検出した開先位置座標と原点座標とのずれがあれば、そのずれ量を修正するよう前記駆動装置１６あるいは２４に作動指令を出すようにしてある位置演算処理装置３６と、からなるものとしてある。

なお、上記開先形状認識装置３４は、前記ずれが発生すると位置演算処理装置３６からの指令で駆動装置１６あるいは２４が駆動させられて、ずれを零とするために開先センサ３３及び溶接トーチ３１が変位させられることにより、開先センサ３３と溶接トーチ３１は開先１４の原点座標位置へ移動し、逐次開先センサ３３により検出されて開先信号処理装置３５で処理され、更に位置演算処理装置３６で演算されて求められた開先の位置と開先の原点位置とのずれがなくなるまで変位し、位置演算処理装置３６からのずれ信号は零となれば、駆動装置１６及び２４の駆動が停止させられるようにしてある。

なお又、上記溶接トーチ３１を、たとえば、ガス溶接に用いる場合は、酸素とアセチレンを溶接トーチ先端で燃焼させ、その燃焼を利用して溶接棒を溶かすようにするため、溶接トーチ３１には、酸素とアセチレンの各供給管が接続されることになる。

３７は溶接棒である。又、矢印Ａは溶接の進行方向を示すものである。

本発明のトーチ位置制御装置は、上記構成としてあるので、鋼板１０と１１の突き合わせ溶接部となる開先１４に沿い走行できるように溶接台車１２を、図１及び図２に示す如く、一方の鋼板１０上に載置させる。しかる後、開先センサ３３と３３ａを開先１４の上方に位置させて溶接開始前の位置決めを行う。位置決めは、溶接を開始する前に、上記開先センサ３３で開先位置をセンシングし、開先信号３３Ａとして開先信号処理装置３５へ入力し、ここで開先信号３３Ａを二値化処理又は位置処理し、溶接個所の開先１４の原点座標位置を位置演算処理装置３６で演算し、位置演算処理装置３６の中に、二値化又は位置処理した原点座標位置をトーチの原点座標として予め認識させておき、これを初期設定された開先の原点座標位置とするようにする。

かかる状態に設定されると、次に、溶接台車１２を自走又は図示しない索引装置で索引して鋼板１０上を開先１４に沿い矢印Ａで示す進行方向へ移動させながら溶接トーチ３１により開先１４を溶接する。溶接台車１２が走行して溶接トーチ３１や開先センサ３３，３３ａが開先１４に沿い移動を開始すると同時に開先センサ３３により開先形状がセンシングされる。開先センサ３３でセンシングされた開先信号３３Ａは開先信号処理装置３５で開先信号の二値化処理又は位置処理される。二値化処理又は位置処理する信号は、カラー信号でも白黒信号でも、又、フィルター処理されたカラーあるいは白黒信号でもよく、あるいは赤外線による信号でもよい。

上記開先信号処理装置３５で開先信号の二値化又は位置処理が行われると、次に、位置演算処理装置３６で溶接個所の開先の位置座標が演算されて求められ、溶接開始前に予め設定された開先の原点座標位置との比較演算処理が行われる。この比較演算の結果、予め設定された原点座標位置とセンシングされた開先の位置座標との間にずれがあると、そのずれ量を修正するため、駆動装置１６あるいは２４に作動指令が伝送され、駆動装置１６あるいは２４が作動させられる。

駆動装置１６が作動させられると、溶接台車１２上面の左右方向駆動装置架台１５上で、第１支持台１９が左右方向へ摺動させられることにより支持アーム２２、上下方向駆動装置架台２３、第２支持台２７を介して開先センサ３３，３３ａ及び溶接トーチ３１が左右方向へ位置調整される。一方、駆動装置２４が作動させられると、上下方向駆動装置架台２３上のガイドレール２６に沿い第２支持台２７が上下方向へ移動させられて、開先センサ３３及び溶接トーチ３１が上下方向へ位置調整される。

上記のように位置調整が行われると、この状態が開先センサ３３でセンシングされて開先信号処理装置３５で前記と同様な開先信号の二値化又は位置処理が行われ、次いで、位置演算処理装置３６で演算が行われて開先の位置座標が求められ、開先の原点座標位置と比較される。これにより前記ずれ量が修正され、開先センサ３３が初期設定開先の原点座標位置に到達したことが認識されると、位置演算処理装置３６から駆動装置１６および２４へ停止指令が送られて、駆動装置１６および２４が停止させられることになる。

本発明のトーチ位置制御装置は、上記のようにして自動的に開先センサ３３，３３ａと溶接トーチ３１の位置が調整されるようにしてあるので、溶接トーチ３１を溶接個所の開先１４のセンターに位置させると共に、溶接トーチ３１の先端と開先１４との位置を最適に保持させることができることになる。これにより、鋼板１０と１１の開先１４の中心で常に正確に且つ確実に溶接が行われることになる。

次に、図４及び図５は本発明の実施の一形態における他の例を示すもので、図１及び図２に示した場合と同様に、一方の鋼板１０の上面に載置してある溶接台車１２上に第１支持台１９を左右方向へ摺動自在に設けて、駆動装置１６によりガイドレール１８に係合した状態で左右方向へ第１支持台１９を摺動させるようにしてある構成において、上記第１支持台１９上に、直接、上下方向駆動装置架台２３の下端部を取り付けて設置し、且つ溶接トーチ３１を首振りできるようにしたものである。

すなわち、第１支持台１９上に設置した上下方向駆動装置架台２３を、上下方向に延びるボックス形状として、その内部に前記図１に示したと同様の駆動装置２４と、ねじ軸軸受２５と、ガイドレール２６と、駆動装置２４の出力軸にカップリング２９で連結されてねじ軸軸受２５に支持させたねじ軸２８と、該ねじ軸２８に螺合してガイドレール２６に係合された状態で上下方向へ摺動できるようにした第２支持台２７とを設置する。上記第２支持台２７には、開先センサ３３，３３ａ及び溶接トーチ３１を支持するための支持フレーム３８を、開先１４の方向に張り出して取り付ける。

上記支持フレーム３８の先端部には、大径のギヤ３９と溶接トーチ支持部材４０とを回転できるように取り付けると共に、該支持フレーム３８の側面（図では前側面）に、モータ等の駆動装置４１を設置して、先端に上記大径のギヤ３９と噛合する小径のギヤ４２を有する軸４３を、上記駆動装置４１の出力軸にカップリング４４を介して連結すると共に、軸受４９に支承させ、該駆動装置４１により小径のギヤ４２を回転させることにより、大径のギヤ３９を回転させて溶接トーチ支持部材４０を回動させるようにする。

上記溶接トーチ支持部材４０の先端部には、上下方向に配置される溶接トーチ３１を把持して取り付けるようにしてある。更に、図示のように、上記溶接トーチ支持部材４０は、先端部４０ａと基端部４０ｂに分割して、先端部４０ａが上下方向へ回動できるようピン４５にて連結し、且つ先端部４０ａの後端面に、図６に拡大して示す如く、後面を円弧形状として歯を刻設してなる半月状ラック４６を固定し、上記基端部４０ｂの上面に設置した駆動装置４７より回転させられるピニオン４８を、上記半月状ラック４６に噛合させ、該ピニオン４８の回転により半月状ラック４６が上下方向に回動して溶接トーチ支持部材４０の先端部４０ａが水平方向に対して左右に回動するようにしてある。

更に、上記支持フレーム３８の前後両側面には、開先センサ取付部材３２，３２ａを前後方向へ水平に張り出させて、該各開先センサ取付部材３２，３２ａの各先端部に、開先センサ３３，３３ａを取り付け、開先センサ３３，３３ａと上記溶接トーチ３１がともに開先１４のセンター上方に位置しているようにする。

その他の構成は、図１乃至図３に示したものと同様である。

この実施の形態によれば、駆動装置１６により第１支持台１９を介して上下方向駆動装置架台２３が左右方向へ移動させられるので、開先センサ３３，３３ａと溶接トーチ３１の開先１４に対する位置調整が行われ、又、駆動装置２４により第２支持台２７を上下方向へ移動させることにより、開先センサ３３，３３ａと溶接トーチ３１の高さ位置が調整される。そのため、前側の開先センサ３３でセンシングした開先信号を開先信号処理装置３５で二値化又は位置処理し、位置演算処理装置３６で予め設定された開先の原点座標位置との比較演算を行って、ずれがあると駆動装置１６，２４に作動指令を与えて、ずれをなくすようにすることは、前記した図１乃至図３に示す例の場合と同様である。

又、この実施の形態では、更に、位置演算処理装置３６からの指令によって支持フレーム３８に設置されている駆動装置４１を作動させて、該駆動装置４１の出力軸に連結した小径のギヤ４２を正転、逆転させることにより、該小径のギヤ４２と噛合する大径のギヤ３９が回転させられて溶接トーチ支持部材４０を回動させることができる。これにより溶接トーチ３１の先端を前後方向に回動させることができる。

又、上記溶接トーチ支持部材４０に設置した駆動装置４７を作動させてピニオン４８を正転、逆転させることにより、該ピニオン４８と噛合する半月状ラック４６を介して溶接トーチ支持部材４０の先端部４０ａをピン４５を中心に水平に対して左右方向へ回動させることができる。これにより、該先端部４０ａに取り付けられている溶接トーチ３１の先端を左右方向へ回動させることができる。このようにすることによって、板厚が厚い場合に、この実施の形態を採用して溶接トーチ３１の制御を行わせることにより、厚板の溶接欠陥を防止できて有利である。

又、図７乃至図９は、本発明の実施の他の形態を示すもので、溶接トーチ３１、開先センサ３３，３３ａを溶接進行方向と平行の前後方向にも移動できるようにしたものである。

なお、図７及び図８では一例として、図１及び図２に示したトーチ位置制御装置の実施の形態のものに適用した場合を示している。

すなわち、図１及び図２に示すものと同様な構成において、溶接台車１２上に設置してある左右方向駆動装置架台１５を、該溶接台車１２の上面から切り離し、該溶接台車１２に対して、上記左右方向駆動装置架台１５とともに上下方向駆動装置架台２３、溶接トーチ３１、開先センサ３３，３３ａが前進、後進できるようにする。

詳述すると、溶接台車１２の上面の左右両側部に、前後方向に延びるガイドレール５０を平行に設置し、該ガイドレール５０に、左右方向駆動装置架台１５の下面に取り付けたスライダー５１を係合させて、該左右方向駆動装置架台１５がガイドレール５０に沿い前後方向へ移動できるようにする。上記左右のガイドレール５０の間となる溶接台車１２の左右方向の中央部位置には、前後方向に延びる１本のねじ軸５２を配置して、該ねじ軸５２の一端をねじ軸軸受５３に回転自在に支持させるようにする。

更に、上記ねじ軸５２の外側に螺着させてねじ軸５２の回転により該ねじ軸５２の軸心方向へ移動できるようにした第３支持台５４を、上記左右方向駆動装置架台１５の下面に取り付けると共に、上記ねじ軸５２の他端をカップリング５６を介して駆動装置５５の出力軸に連結して、該駆動装置５５によりねじ軸５２を正転、逆転させることにより、左右方向駆動装置架台１５が、ガイドレール５０上を進行方向Ａに沿い前進又は後進して、開先センサ３３，３３ａと溶接トーチ３１が進行方向にも前進、後進できるようにしたものである。

その他の構成は図１及び図２に示したものと同じであり、同一のものには同一符号が付してある。

又、図９に示す開先形状認識装置３４の構成は、図３に示すものと同様に、開先センサ３３からの開先信号３３Ａに基づき、開先信号処理装置３５で開先信号の二値化又は位置処理が行われると、位置演算処理装置３６で溶接個所の開先の位置座標が演算されて求められ、溶接開始前に予め設定された開先の原点座標位置との比較演算処理が行われる。この比較演算の結果、予め設定された原点座標位置とセンシングされた開先の位置座標との間にずれがあると、そのずれ量を修正するため、駆動装置１６あるいは２４に作動指令が伝送されると同様に駆動装置５５にも作動指令が伝送され、駆動装置１６あるいは２４あるいは５５が作動させられるようにしてある。

この実施の形態の場合は、駆動装置５５を駆動すると、ねじ軸５２が回転させられて第３支持台５４がねじ軸５２に沿い前後方向へ移動させられる。これにより、第３支持台５４が下面に固定されている左右方向駆動装置架台１５が、溶接台車１２上を前後方向へ移動させられることに伴い、該左右方向駆動装置架台１５上の第１支持台１９に支持アーム２２を介し支持されている上下方向駆動装置架台２３と、該上下方向駆動装置架台２３上の第２支持台２７に支持されている開先センサ３３，３３ａと溶接トーチ３１が一体的に進行方向Ａに沿い前後方向へ移動させられるようになる。

上記開先センサ３３，３３ａと溶接トーチ３１を開先１４に沿い進行方向Ａに移動できるようにすれば、被溶接部材としての鋼板１０，１１の板厚が厚い場合に有効である。

すなわち、鋼板１０，１１の板厚が厚い場合に、溶接台車１２を進行させながら該溶接台車１２上で左右方向駆動装置架台１５を介して溶接トーチ３１を前後方向に動かすことによって、溶接溶融部の湯域を拡大することができて、厚い板の溶け込み領域を確保することができることになる。これにより溶接欠陥を回避できることになる。

又、溶接トーチ３１を溶接台車１２上で前後方向へ動かすタイミングは、被溶接部材としての鋼板１０，１１の板厚により異なるが、最適な動きは、板厚により決定するようにすればよい。

又、上記溶接トーチ３１を溶接台車１２上で前後方向へ動かす動作は、溶接トーチ３１がセンタリング動作をしながら、溶接トーチ３１が前後方向に動く重畳動作となるものであり、上記のように板厚が厚い場合に、この実施の形態を採用して溶接トーチ３１の制御を行わせることにより、厚板の溶接欠陥を防止できて有利である。

上記した各実施の形態では、台車を溶接台車１２とし、且つトーチを溶接トーチ３１として、鋼板１０と１１の開先１４を溶接して進行するようにしたものとして説明したが、本発明のトーチ位置制御装置は、ガス切断トーチを備えたガス切断装置としてもそのまま適用することができる。

すなわち、図１及び図２に示すトーチ位置制御装置や、図４乃至図６に示すトーチ位置制御装置や、図７及び図８に示すトーチ位置制御装置において、溶接トーチ３１に代えて、ガス切断トーチを、トーチ取付部材３０や４０に取付け支持させ、ガス切断トーチの先端の位置を、駆動装置１６あるいは２４あるいは５５の作動で調整させて所定の切断位置に位置決めするようにする。しかる後、ガス切断作用で必要個所のガス切断を行うようにする。

本発明のトーチ位置制御装置を適用してガス切断を行う場合は、溶接現場において、既に固定されている鋼板１０又は１１に対して、溶接すべき鋼板１１又は１０を沿わせて位置させたときに、鋼板１０と１１を突き合わせ溶接しようとする部分が重なり合った状態になったり、溶接線の方向に両鋼板１０，１１の間隔が一定でないような状態となっていて開先が形成されないような場合に溶接の前段階として両鋼板の重合部や対向部を切断して開先を形成させるようにする。この場合、所定の位置を基準線として、該基準線から或る寸法離れた位置を切断線と定め、ガス切断トーチの先端が、切断線の上方に位置するよう駆動装置１６あるいは２４を作動させて、ガス切断トーチの先端位置の位置決めを行わせるようにする。切断線の切断は、台車１２を切断線に沿う前後方向へ走行させながら行うようにする。

なお、本発明は、上述した各実施の形態のものに限定されるものではなく、溶接あるいはガス切断のいずれの場合においても、トーチの先端位置が開先の中心あるいは切断線に沿った状態で溶接又はガス切断が行われているときに、トーチ先端位置がずれることがあると、自動的に検出して位置修正を自動的に行うことができるようにすることは可能である。又、各実施の形態において、駆動装置１６を作動させて開先センサ３３，３３ａ、溶接トーチ３１を開先１４や切断線に直交する左右方向へ移動させるときに、駆動装置２４を作動させて開先センサ３３，３３ａや溶接トーチ３１を上下方向へ移動させるようにしてもよく、あるいは、図７乃至図９の実施の形態の場合には、駆動装置５５を、駆動装置１６や２４を作動させるときに作動させるようにしてもよいこと、図１〜図９に示した各実施の形態においては、第１支持台１９を左右方向へ摺動させる機構として、モータ等の駆動装置１６、ねじ軸２０、該ねじ軸２０に螺合させた第１支持台１９とからなるものとし、又、第２支持台２７を上下方向へ摺動させる機構として、モータ等の駆動装置２４、ねじ軸２８、該ねじ軸２８に螺合させた第２支持台２７とからなるものを示したが、油圧、空圧等の流体圧シリンダの如きアクチュエータを駆動装置として上記第１支持台１９や第２支持台２７を移動できるようにすること、又、駆動装置１６とねじ軸軸受１７と、ガイドレール１８と、第１支持台１９と、ねじ軸２０と、カップリング２１、同様に、駆動装置２４と、ねじ軸軸受２５と、ガイドレール２６と、第２支持台２７と、ねじ軸２８と、カップリング２９が一体となったリニアモータとすること、開先センサ３３，３３ａは、光学的なカメラとレーザ受・発光センサとした場合を例示したが、レーザパルス発信・受信装置や超音波アレーセンサ（発信・受信ができるもの）やレーザーアレーセンサ（発信・受信）や物理的な接触式アレーセンサを用いるようにしてもよいこと、又、図１及び図２に示す実施の形態では、上下方向駆動装置架台２３の前側面に、駆動装置２４、ガイドレール２６、ねじ軸２８、第２支持台２７等を設置した場合を示したが、上下方向駆動装置架台２３を、図４及び図５に示すようにボックス形状として、その内側に駆動装置２４や第２支持台２７等を設置するようにしてもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること等は勿論である。

本発明のトーチ位置制御装置の実施の一形態を示すもので、図２のＩ−Ｉ方向より見た概略正面図である。図１の概略平面図である。本発明のトーチ位置制御装置における制御ブロック図である。本発明のトーチ位置制御装置の実施の他の形態を示すもので、図５のIV−IV方向より見た概略正面図である。図４の概略正面図である。図５のVI部の拡大斜視図である。本発明のトーチ位置制御装置の実施の他の形態を示すもので、図８のVII−VII方向より見た概略正面図である。図７の概略平面図である。図７及び図８に示す実施の形態における制御ブロック図である。従来の溶接装置の一例を示す正面図である。

符号の説明

１０，１１鋼板（被溶接部材）
１２溶接台車
１４開先
１５左右方向駆動装置架台
１６駆動装置
１９第１支持台
２２支持アーム
２３上下方向駆動装置架台
２４駆動装置
２７第２支持台
３１溶接トーチ
３３，３３ａ開先センサ
３４開先形状認識装置
３５開先信号処理装置
３６位置演算処理装置
３８支持フレーム
４０溶接トーチ支持部材
４１駆動装置
４５ピン
４６半月状ラック
４７駆動装置
４８ピニオン
５４第３支持台
５５駆動装置

Claims

接合すべき複数の被溶接部材のうちの１つの被溶接部材上に載置させた台車を、開先に沿い前後方向へ走行させるようにし、該台車上に、上記開先の上方に位置させるようにした開先センサとトーチを、開先と直交する左右方向へ駆動装置により移動できるように支持させ、且つ上記開先センサを含む開先形状認識装置を備え、更に、上記開先形状認識装置からの指令で上記駆動装置を作動又は作動停止できるようにした構成を有することを特徴とするトーチ位置制御装置。
接合すべき複数の被溶接部材のうちの１つの被溶接部材上に載置させた台車を、開先に沿い前後方向へ走行できるようにし、該台車上に、上記開先の上方に位置させるようにした開先センサとトーチを、駆動装置により上下方向に移動できるように支持させ、且つ上記開先センサを含む開先形状認識装置を備え、更に、上記開先形状認識装置からの指令で上記駆動装置を作動又は作動停止できるようにした構成を有することを特徴とするトーチ位置制御装置。
接合すべき複数の被溶接部材のうちの１つの被溶接部材上に載置させた台車を、開先に沿い前後方向へ走行できるようにし、該台車上に、上記開先の上方に位置させるようにした開先センサとトーチを、開先と平行となる進行方向へ駆動装置により移動できるように支持させ、且つ上記開先センサを含む開先形状認識装置を備え、更に、上記開先形状認識装置からの指令で上記駆動装置を作動又は作動停止できるようにした構成を有することを特徴とするトーチ位置制御装置。
接合すべき複数の被溶接部材のうちの１つの被溶接部材上に載置させた台車を、開先に沿い前後方向へ走行できるようにし、該台車上に、上記開先の上方に位置させるようにした開先センサとトーチを、開先と直交する左右方向へ駆動装置により移動できるように支持させると共に、上記駆動装置とは別の駆動装置により上下方向へ移動できるように支持させ、且つ上記開先センサを含む開先形状認識装置を備え、更に、上記開先形状認識装置からの指令で上記各駆動装置を作動又は作動停止できるようにした構成を有することを特徴とするトーチ位置制御装置。
接合すべき複数の被溶接部材のうちの１つの被溶接部材上に載置させた台車を、開先に沿い前後方向へ走行できるようにし、該台車上に、上記開先の上方に位置させるようにした開先センサとトーチを、開先と直交する左右方向へ駆動装置により移動できるように支持させると共に、上記とは別の駆動装置により上下方向へ移動できるように支持させ、更には、上記開先センサとトーチを、開先に沿う進行方向へ上記各駆動装置とは別の駆動装置により移動できるように支持させるようにし、且つ上記開先センサを含む開先形状認識装置を備え、上記開先形状認識装置からの指令で上記各駆動装置を作動又は作動停止できるようにした構成を有することを特徴とするトーチ位置制御装置。
開先形状認識装置は、開先センサからの開先信号を処理する開先信号処理装置と該開先信号処理装置で検出された開先の位置を演算して予め設定されている開先の原点位置とのずれ量を求めると共に、台車上の駆動装置に指令を出すような機能を有する位置演算処理装置とからなるものとした請求項１、２、３、４又は５記載のトーチ位置制御装置。