JP7261145B2 - welding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、溶接対象材の突合せ線あるいは開先線すなわち溶接線、に沿って走行する溶接台車に搭載した溶接トーチで、溶接線を溶接する装置に関し、特に、溶接線に沿って自走する溶接装置に関する。 The present invention relates to a welding torch mounted on a welding carriage that travels along the butt line or groove line, that is, the weld line, of a material to be welded, and relates to a device for welding a weld line, and in particular, it self-propels along the weld line. It relates to welding equipment.
平板の突合せ線を自走しながら溶接する溶接装置は、溶接線の側方にそれに平行にして平板上に固定したガイドレールで案内されて溶接線に沿って自走する。溶接トーチは溶接装置の台車本体から側方に突き出されて溶接線を狙う。この種の溶接ロボットの一種が特許文献1に開示されている。特許文献2にも開示がある。
A welding device that welds while self-propelled along the butt line of flat plates is guided by a guide rail fixed on the flat plate parallel to the side of the weld line and self-propelled along the weld line. A welding torch projects laterally from the carriage body of the welding device and aims at the weld line. One type of welding robot of this type is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200013. There is also a disclosure in
この種の溶接ロボットで平板の突合せを溶接する場合、図9に示すように、突合せ(溶接線)50に対して溶接トーチ5を真上に位置決めすることは容易であるが、溶接トーチ5が台車の真横に配置され台車用レールが平板51,52上に置かれた状態で溶接するときに溶接トーチ5による溶接熱で突合せ(溶接線)が歪んで溶接位置ずれを生じやすい。また、図10に示すように、造管のために円弧状に曲げた鋼板53の突合せ50を、菅内側から溶接する場合は、溶接対象材が円弧状に曲がっているので、溶接トーチ5を突合せ50の真上に置くようにガイドレールおよび台車を正確に設置するのが難しい。また、溶接トーチ5による溶接熱で突合せ(溶接線)が歪んで溶接位置ずれを生じやすい。
When welding butts of flat plates with this type of welding robot, it is easy to position the
本発明は、溶接熱歪による溶接位置ずれを低減すること、および、造管のための円弧状に曲げた鋼板の突合せ溶接も簡易安価な設備で実現できる溶接装置を提供すること、を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a welding apparatus capable of reducing welding position deviation due to welding thermal strain and realizing butt welding of arc-bent steel plates for pipe making with simple and inexpensive equipment. do.
(1)
Y方向に延びる溶接線にそれぞれが平行に延び、Y方向と交差するX方向に互いに離れ、かつ、それぞれが前記溶接線の左側Xと右側に位置する第1レールおよび第2レール;
前記第1レールおよび第2レールで支持されてY方向に走行する台車;
該台車のY方向の走行に関して該台車の後方に位置し該台車で支持された、該台車のY方向の走行のときに前記溶接線を溶接する溶接トーチ;
および、前記台車で支持され、前記溶接トーチが溶接中の箇所を撮影するカメラを備え;
第1レールおよび第2レールはそれぞれ、Y方向に延びるフレーム,該フレームに固定され前記台車の車輪を支えるレール本体および前記台車のピニオンが噛合うラックを含む、溶接装置。
(1)
a first rail and a second rail, each extending parallel to a weld line extending in the Y direction, separated from each other in an X direction intersecting the Y direction, and positioned on the left side X and the right side of the weld line, respectively;
A carriage supported by the first rail and the second rail and traveling in the Y direction;
a welding torch positioned behind and supported by the truck with respect to the Y-direction travel of the truck for welding the weld seam when the truck travels in the Y-direction;
and a camera supported by the carriage for photographing a location where the welding torch is being welded;
The welding device, wherein the first rail and the second rail each include a frame extending in the Y direction, a rail body fixed to the frame and supporting the wheels of the truck, and a rack meshing with the pinion of the truck.
(2)溶接装置はさらに、第1レールおよび第2レールの一方に一端がY,X平面に平行に回動可に枢着され、他端には第1レールおよび第2レールの他方の拘止手段に係合して第1レールおよび第2レールとの間の左右方向Xの相対的なずれを防止する係合手段がある連結部材を備え、
前記台車には、該連結部材に作用して前記係合手段の前記拘止手段との係合を解除して前記連結部材による前記台車のY方向走行を可能にする解除手段、がある、上記(1)に記載の溶接装置。
(2) The welding device further has one end pivotally attached to one of the first rail and the second rail so as to be rotatable parallel to the Y and X planes, and the other end to which the other of the first rail and the second rail is attached. a connecting member having engaging means for engaging the stopping means to prevent relative displacement in the lateral direction X between the first rail and the second rail;
The carriage has releasing means acting on the connecting member to release the engagement of the engaging means with the restraining means to allow the carriage to travel in the Y direction by means of the connecting member. The welding device according to (1).
(3)前記連結部材は連結アームであり、前記拘止手段はピンであり、前記係合手段はY方向とは逆向きに開いて前記ピンを受け入れるフックである、上記(2)に記載の溶接装置。 (3) The above (2), wherein the connecting member is a connecting arm, the restraining means is a pin, and the engaging means is a hook that opens in a direction opposite to the Y direction and receives the pin. Welding equipment.
(4)前記カメラは、前記台車の天板を上から下に貫通するフードに連なる収納筒内にあり、該フードの下端部から前記溶接トーチの先端に至る光路を経て前記溶接トーチによる溶接個所を撮影する、上記(1),(2)又は(3)に記載の溶接装置。 (4) The camera is located in a storage cylinder connected to a hood that penetrates the top plate of the truck from top to bottom, and passes through an optical path from the lower end of the hood to the tip of the welding torch to the point of welding by the welding torch. The welding device according to the above (1), (2) or (3), which photographs the
(5)第1レールおよび第2レールはそれぞれ、複数の分割レールをY方向に繋いで延長しまた一本又は複数本の分割レールを取り外して短くできるように、分割レールで構成され、各分割レールは、ラックがフレームに対してY方向にずれたものであり、第1レールおよび第2レールのそれぞれを、複数の分割レールで構成するときは、繋ぎあう分割レールの一方の先端に突出するラックを他方のフレームの後端に固定する、上記(1)に記載の溶接装置。
(5) Each of the first rail and the second rail is composed of a split rail so that a plurality of split rails can be connected and extended in the Y direction, and one or more split rails can be removed and shortened. The rail has a rack offset in the Y direction with respect to the frame, and when each of the first rail and the second rail is composed of a plurality of split rails, the rail protrudes from one end of the split rails that connect each other. The welding device according to (1) above, wherein the rack is fixed to the rear end of the other frame.
上記(1)によれば、第1レールと第2レールとの間に溶接線があって、その上方を台車が走行するので、図10に示すように造管のために円弧状に曲げた鋼板53の突合せ50を菅内側から溶接する場合でも、溶接トーチ5を突合せ50の真上に置くようにレールおよび台車を正確に設置することができるし、溶接中にレールおよび台車の姿勢が安定し、溶接トーチによる溶接位置ずれを生じにくい。溶接トーチが、台車のY方向の走行に関して台車の後方に位置し、Y方向の溶接走行のときに溶接線を溶接するので、台車は溶接熱による歪みがない領域を走行し、走行台車および溶接トーチ並びにカメラのブレが小さく、溶接位置精度が高くなる。
According to the above (1), there is a welding line between the first rail and the second rail, and since the truck runs above it, the rail is bent into an arc for pipe making as shown in FIG. Even when welding the
上記(2)によれば、溶接線の両側に位置する第1レールおよび第2レールが連結部材で連結されるので、レール間隙の拡大,縮小が防止され、台車のY方向走行が安定する。 According to the above (2), since the first rail and the second rail located on both sides of the weld line are connected by the connecting member, expansion and contraction of the rail gap are prevented, and the truck travels in the Y direction stably.
上記(3)によれば、簡易な構造で第1レールと第2レールとの連結並びに連結解除を実現できる。 According to the above (3), the connection and disconnection between the first rail and the second rail can be realized with a simple structure.
上記(4)によれば、カメラが台車および収納筒で保護されるので、損壊を生じにくい。カメラのブレも少なく、カメラの撮影画像に基づく溶接位置の確認が容易である。 According to (4) above, since the camera is protected by the carriage and the housing tube, it is less likely to be damaged. There is little camera shake, and it is easy to confirm the welding position based on the images captured by the camera.
上記(1)によれば、ラックに対するピニオンの噛合いによりY走行の車輪回転スリッ
プが防止され溶接中のY方向台車速度が安定する。
According to the above (1) , meshing of the pinion with the rack prevents wheel rotation slippage during Y travel, and stabilizes the speed of the carriage in the Y direction during welding.
上記(5)によれば、台車のY方向溶接走行の所要距離に合わせて予め第1レールおよび第2レールのY方向の長さを、分割レールの継ぎ足しあるいは取り外しで調整すること
ができ、長い溶接対象材や短い溶接対象材に簡易に対応できる。狭い建屋でも比較的に大きい溶接対象材を簡易に溶接することができる。本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明により明らかになろう。
According to the above (5) , the Y-direction lengths of the first rail and the second rail can be adjusted in advance by adding or removing the split rails according to the required Y-direction welding travel distance of the bogie. It can easily handle welding target materials and short welding target materials. A comparatively large object to be welded can be easily welded even in a narrow building. Other objects and features of the present invention will become clear from the following description of embodiments with reference to the drawings.
図1および図2を参照すると、図示を省略した溶接対象材の、Y方向に延びる突合せ線24(溶接線)の上方に1対のレール20L,20Rが、それらのX方向中間点を突合せ線24上に合わせて配置されており、レール20L,20Rに台車1が載っている。溶接時は、台車1はY方向に自走し、溶接トーチ5にはワイヤ送給器11がワイヤリール12から溶接ワイヤを引き出して送給する。溶接トーチ5は、台車1の左右方向Xの中間点(突合せ線24:図2)を狙う姿勢で支持アーム4の一端に固定されて、台車1のY方向の溶接走行に関して台車1の後方に位置する。支持アーム4は上下調整機構3で支持され、上下調整機構3は左右調整機構2で支持され、左右調整機構2は台車1に固定されている。
1 and 2, a pair of
図6を参照すると、左右調整機構2および上下調整機構3ともに、電気モータ2M(図1,図6)および3M(図2)で駆動される自動機構であり、作業者は、図1および図8に示すリモートコントローラ40にある左行ボタン44sb(図8上の左行スイッチ44s)を操作しあるいは右行ボタン45sb(右行スイッチ45s)を操作して溶接トーチ5(支持アーム4)の、突合せ線24に対するX方向の位置(左右位置)を調整でき、また、上行ボタン42sb(上行スイッチ42s) あるいは下行ボタン43sb(下行スイッチ43s)を操作して溶接トーチ5(支持アーム4)のZ方向の位置(上下位置)を調整できる。
6, both the
作業者が起動ボタン41ssを押すと走行スイッチ41sが閉じ、図示しない溶接電源が溶接トーチ5にプラズマアーク溶接のための給電を開始し、台車1上のドライバボックス39にあるモータドライバMD1が電気モータ13Mを正転駆動し、これにより車輪駆動機構を介して前輪13fL,13fRおよび後輪13rL,13rRが正転駆動され、台車1がY方向(図1,図2上で右から左)に前進する。これが台車1の溶接走行である。作業者が停止ボタン41stを押すと停止スイッチ47sが開き溶接電源が溶接トーチへの給電を停止し、モータドライバMD1が電気モータ13Mへの給電を停止し、これにより溶接トーチによるプラズマアーク溶接は停止し台車1のY方向の走行が止まる。
When the operator presses the start button 41ss, the
レール20Lとレール20Rとの間に突合せ線24(溶接線)があって、その上方を台車1が走行するので、造管のために円弧状に曲げた鋼板の突合せ線24を菅内側から溶接する場合でも、溶接トーチ5を突合せ線24の真上に置くようにレール20L,20Rおよび台車1を正確に設置することができるし、溶接中にレール20L,20Rおよび台車1の姿勢が安定し、溶接トーチ5による溶接位置ずれを生じにくい。溶接トーチ5が、台車1のY方向の走行に関して台車1の後方に位置し、Y方向の溶接走行のときに突合せ線24(溶接線)を溶接するので、台車1は溶接熱による歪みがない領域を走行し、台車1および溶接トーチ5並びにカメラ7のブレが小さく、溶接精度が高くなる。
There is a joint line 24 (welding line) between the
図6に示すように、先端で溶接トーチ5を保持する支持アーム4の後端には収納筒6が固定されている。収納筒6内に、溶接トーチ1が突合せ線24に噴射するプラズマアークを撮影するアークカメラ7が固定されている。収納筒6の下端にはフード8が固定されており、フード8は、台車1の左右方向Xの中間点(突合せ線24)を上下方向Zに貫通し台車1に対して上下に摺動できる。フード8の下端部にはプリズム10およびプラズマアーク撮影用のフィルタ9があり、溶接トーチ5直下のプラズマアークの光が、フィルタ9を通りプリズム10で反射され、フード8の内空間を通って、収納筒6内にあるアークカメラ7に入射する。アークカメラ7の撮影画像は、リモートコントローラ40(図1)に送られ、リモートコントローラ40のディスプレイ46に表示される。カメラ7が台車1および収納筒6で保護されるので、損壊を生じにくい。カメラ7のブレも少なく、カメラ7の撮影画像に基づく溶接位置の確認が容易である。
As shown in FIG. 6, a
図3に、レール20R,20L(図2)の横断面を示す。レール20Rは、横断面がL形の、Y方向に延びるL形フレーム21Rの底辺上にレール本体22Rを固定し、底辺に対して起立した辺(L形フレーム21Rの側壁)にラック23Rを固定し、L形フレーム21Rの底辺にピン27を立ててこのピン27で連結アーム25の後端をピン27を中心に回動可能に連結したものである。ラック23Rには、図1,図2に示すようにレール上に台車1を載せたときに台車1の前輪の車軸に固着したピニオン(歯車)14Rが噛合う。
FIG. 3 shows a cross section of the
レール20Lの構成はレール20Rと概略同様であるが、L形フレーム21Lの底辺に、連結アーム25の先端の係合手段であるフック28が係合する拘止手段であるピン26が立っている点が、レール20Rとは異なる。図2,図4および図5に示すように、レール20Rにある連結アーム25の先端のフック28がレール20Lのピン26に係合していると、レール20R,20L間のレール間隙の拡大,縮小が防止され、台車1のY方向走行が安定する。連結アーム25が台車1のY方向溶接走行を妨げないように、台車1の下底には連結アーム25を撥ね退ける、解除手段であるストライカ29,30,31を装備している。
The structure of the
台車1のY走行溶接が進行すると、図5に示すように、第1ストライカ29が連結アーム25に当ってこれをY方向に撥ね退ける。次には第2ストライカ30が連結アーム25に当ってこれを更にY方向に撥ね退ける。そして次には第3ストライカ31が連結アーム25に当ってこれをY方向に撥ね退け、連結アーム25はレール20RのL形フレーム21Rの側壁に沿う姿勢に退避する。これにより、台車1で支持されて突合せ線24(図2)を溶接中の溶接トーチ1ならびにそれが噴射するプラズマアークが連結アーム25に当ることはない。
As the Y traveling welding of the
溶接対象材の全長 (突合せ線24の全長)に合わせてレール20Lおよびレール20RのY方向長を調整あるいは変更できるように、すなわち複数の分割レールをY方向に繋いで延長しまた一本又は複数本の分割レールを取り外して短くできるように、各レールは分割レールで構成されている。図4に、複数の分割レールを繋いだレール20Lおよびレール20Rを示す。各分割レールは、ラック23L,23Rがフレーム21L,21Rに対してY方向にずれたものであり、各レール20L,20Rを、複数の分割レールで構成するときは、繋ぎあう分割レールの一方の先端に突出するラックを他方のフレームの後端に沿わせて該ラックの通し穴に止めねじを通して該ねじを該フレームにねじ込んでラックをフレームに締め付けて固定する。このようにレール20Lおよびレール20Rを分割レールで構成することにより、台車1のY方向溶接走行の所要距離に合わせて予めレール20Lおよびレール20RのY方向の長さを、分割レールの継ぎ足しあるいは取り外しで調整することができ、長い溶接対象材や短い溶接対象材に簡易に対応できる。狭い建屋でも比較的に大きい溶接対象材を簡易に溶接することができる。
The Y-direction length of the
なお、上記溶接トーチ5はプラズマアーク溶接トーチであるが、溶接トーチおよび溶接電源をTIG溶接又は他のアーク溶接を行うものに変更できる。更に、造菅の溶接において、図10の内面からの溶接だけでなく、外面からの溶接へも適用できる。又、図6のアークカメラ7の収納筒6が無い構造でもよい。更に光路用フード8も筒状でなくても良く、プリズム10をアークカメラ7と一体で保持する構造としても良い。ラック23L,23Rおよびピニオン14L,14Rは、2対の組合せでなく、一対の組合せでもよい。更に、ラックおよびピニオンを使用しないで済む場合もある。アークカメラ7は、アークを観察するのではなく、トーチ前方の溶接線を観察し左右ズレ調整をしても良い。
Although the
1:台車
2:左右調整機構
2M:電気モータ
3:上下調整機構
3M:電気モータ
4:支持アーム
5:溶接トーチ
6:収納筒
7:アークカメラ
8:フード
9:フィルタ
10:プリズム
11:ワイヤ送給器
11M:電気モータ
12:ワイヤリール
13fL,fR:前輪
13rL,rR:後輪
13M:電気モータ
14L,14R:ピニオン
20L,20R:レール21L,21R:フレーム22L,22R:レール本体
23L,23R:ラック
24:突合せ線(溶接線)
25:連結アーム
26,27:ピン
28:フック
29,30,31:ストライカ
39:ドライバボックス
40:リモートコントローラ
41s:走行スイッチ
41ss:起動ボタン
41st:停止ボタン
42s:上行スイッチ
42sb:上行ボタン
43s:下行スイッチ
43sb:下行ボタン
44s:左行スイッチ
44sb:左行ボタン
45s:右行スイッチ
45sb:右行ボタン
46:ディスプレイ
47s:停止スイッチ
50:突合せ(溶接線)
51,52:平板
53:造管のために円弧状に曲げた鋼板
1: Cart 2:
25:
44sb: left row button 45s: right row switch 45sb: right row button 46: display 47s: stop switch 50: butt (welding line)
51, 52: Flat plate 53: Steel plate bent into an arc shape for pipe making
Claims (5)
前記第1レールおよび第2レールで支持されてY方向に走行する台車;
該台車のY方向の走行に関して該台車の後方に位置し該台車で支持された、該台車のY方向の走行のときに前記溶接線を溶接する溶接トーチ;
および、前記台車で支持され、前記溶接トーチが溶接中の箇所を撮影するカメラを備え;
第1レールおよび第2レールはそれぞれ、Y方向に延びるフレーム,該フレームに固定され前記台車の車輪を支えるレール本体および前記台車のピニオンが噛合うラックを含む、溶接装置。 a first rail and a second rail, each extending parallel to a weld line extending in the Y direction, separated from each other in an X direction intersecting the Y direction, and positioned on the left side X and the right side of the weld line, respectively;
A carriage supported by the first rail and the second rail and traveling in the Y direction;
a welding torch positioned behind and supported by the truck with respect to the Y-direction travel of the truck for welding the weld seam when the truck travels in the Y-direction;
and a camera supported by the carriage for photographing a location where the welding torch is being welded;
The welding device, wherein the first rail and the second rail each include a frame extending in the Y direction, a rail body fixed to the frame and supporting the wheels of the truck, and a rack meshing with the pinion of the truck.
動可に枢着され、他端には第1レールおよび第2レールの他方の拘止手段に係合して第1 レールおよび第2レールとの間の左右方向Xの相対的なずれを防止する係合手段がある連結部材を備え、
前記台車には、該連結部材に作用して前記係合手段の前記拘止手段との係合を解除して前記連結部材による前記台車のY方向走行を可能にする解除手段
、がある、請求項1に記載の溶接装置。 The welding device is further pivoted at one end to one of the first rail and the second rail parallel to the Y, X plane and at the other end to the restraining means of the other of the first rail and the second rail. a connecting member having engaging means for engaging to prevent relative displacement in the lateral direction X between the first rail and the second rail;
The carriage has releasing means acting on the connecting member to release the engagement of the engaging means with the restraining means to allow the carriage to travel in the Y direction by means of the connecting member. The welding device according to Item 1.
Each of the first rail and the second rail is composed of a split rail so that a plurality of split rails can be connected and extended in the Y direction and one or more split rails can be removed and shortened, and each split rail is: When the rack is shifted in the Y direction with respect to the frame and each of the first rail and the second rail is composed of a plurality of split rails, the rack protruding from one end of the joined split rail is the other. 2. The welding device according to claim 1, which is fixed to the frame of the
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