JPH1076365A - 無軌条走行台車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の走行台車は、有軌条走行台車は勿論、
無軌条走行台車であっても何らかのガイドまたは走行基
準を溶接前に予め敷設して置かなければならなかった。 【解決手段】上記課題を解決するための本発明に係る無
軌条走行台車の代表的な構成は、溶接トーチと、走行方
向制御可能な駆動装置と、前記溶接トーチを溶接方向と
直行方向に揺動させるウィービング装置とを有する無軌
条走行台車であって、溶接線の開先内に配置され前記開
先の左側または右側内面に接触することにより信号を発
するタッチセンサーと、該タッチセンサーから送出され
る信号により前記駆動装置の方向制御を行う走行方向制
御装置と、前記タッチセンサーから送出される信号によ
りウィービング中心を移動させるウィービング制御装置
とを有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶接トーチを搭載し
て走行する走行台車に関し、特にレール又はガイドを必
要としない無軌条の走行台車に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の溶接トーチを搭載した走行台車は
有軌条走行台車と無軌条走行台車に大別されるが、有軌
条走行台車は予め溶接線に沿ってレールなどを敷設し、
これを倣わせるものである。また無軌条走行台車はレー
ルは必要としないが、溶接線に沿って敷設された壁であ
るガイドにアームを押し当てながら走行させるものが一
般であり、主に隅肉溶接に適用されている。従ってこれ
らはいずれもあらかじめレール又はガイドを敷設する必
要があり、溶接作業前の段取りに手間と労力を要してい
た。

【０００３】そこで本件出願人は、二つの駆動装置を有
して該駆動装置それぞれによって左右の車輪に独立に駆
動力を伝達するよう構成した無軌条走行台車を発明し、
特許出願している。上記構成において左右の車輪の速度
を変えることによって走行台車の方向を変えることが可
能であり、ガイドを敷設することを要しない無軌条走行
台車を提供することが可能となった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記の如き無軌
条走行台車においては走行方向の制御を行うことはでき
るが、やはりガイドに代わる走行基準が必要となる。前
記出願においては有線または無線にてリモートコントロ
ールを行ったり、また走行方向前方からレーザーを発信
してこれをセンサにて検出して走行方向のずれを矯正し
たり、また被走行材上に引いたラインをアイトレーサに
て倣うなどの発明を開示している。

【０００５】しかし、レーザ発振器はその取り付けに技
術を要し、またその直進性ゆえに船穀等の湾曲した被走
行材には不向きである。また被走行材上に引いたライン
をアイトレーサによって倣う場合には、あらかじめ溶接
線にそってラインを引いておかなくてはならない。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る無軌条走行台車の代表的な構成は、溶
接トーチと、走行方向制御可能な駆動装置とを有して無
軌条にて走行しつつ溶接を行う無軌条走行台車であっ
て、溶接線の開先内に配置され前記開先の左側または右
側内面に接触することにより信号を発するタッチセンサ
ーと、該タッチセンサーから送出される信号により前記
駆動装置の方向制御を行う走行方向制御装置とを有する
ことを特徴とする。

【０００７】また前記無軌条走行台車は、前記溶接トー
チを溶接方向と直行方向に揺動させるウィービング装置
を有するものであって、前記タッチセンサーから送出さ
れる信号によりウィービング中心を移動させるウィービ
ング制御装置を有することを特徴とする。

【０００８】また前記無軌条走行台車とは、二つの駆動
装置と、該二つの駆動装置より独立に駆動力を伝えられ
且つ台車本体の両側面に配置される車輪とを有するもの
であることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係る無軌条走行台車を、
図を用いて説明する。図１は本実施例に係る走行台車の
構成を説明する正面図、図２は走行台車の側面図、図３
はウィービング装置の側面断面図、図４はトーチのウィ
ービング状態を示す正面図、図５は走行台車の内部構成
を説明する断面図、図６は磁石を底面に接近させた時の
状態を説明する図、図７は磁石を底面から離隔させた時
の状態を説明する図、図８はタッチセンサー先端の配置
を説明する図、図９は走行台車の倣い動作を説明するフ
ローチャート、図10は走行台車のウィービング中心の移
動動作を説明するフローチャートである。

【００１０】図１及び図２に示すように、本発明に係る
走行台車Ａは、台車本体１と、該台車本体１の左側に備
えられたトーチ３、及びタッチセンサー２より構成され
ており、図示しない電源より電力を供給されて溶接を行
うものである。走行台車Ａは、台車本体１内部に磁石を
搭載することにより溶接部材Ｂに吸着し、傾斜面や壁面
を走行しつつ、溶接線の開先内に肉盛りを行うことが可
能である。

【００１１】走行台車Ａは車輪の露出しているいわゆる
走行面を側面として、上方にハンドル10を有し、下方に
足11を取り付けられている。また台車本体１の進行方向
である上方にはリミットスイッチ13が取り付けられてお
り、これが障壁に当接した場合には制御部に信号を送出
し、溶接作業が停止される。

【００１２】また台車本体１は上部ケース１ａと底板１
ｂとによって構成され、図示しない操作ボックスによっ
て遠隔操作される。この操作ボックスは前面に操作パネ
ルを有する制御部が設けられており、トーチ、後述の駆
動装置、及びウィービング装置の制御等を行って、すな
わち走行方向制御装置とウィービング制御装置とを兼ね
ている。また操作パネルからは、溶接作業の開始及び終
了、走行台車の前進、停止、後退、ウィービングの振動
幅、揺動パターン、周波数の設定など各種操作を行うこ
とができる。

【００１３】台車本体１の左上方にはタッチセンサー２
が備えられている。タッチセンサー２は走行台車Ａの走
行方向に対し左右方向の接触を検知して前記制御部に信
号を送出することができ、タッチセンサー先端20を溶接
部材Ｂに向かって配設している。またタッチセンサー２
はセンサー退避モーター21によって溶接部材から離接す
る如く回動することが可能になっている。

【００１４】このセンサー退避モーター21によってタッ
チセンサー２を溶接部材Ｂに向かって回動させると、タ
ッチセンサー先端20は溶接部材Ｂの表面よりも内側まで
到達し得るよう構成されている。すなわちタッチセンサ
ー先端20は、 非作業時には溶接部材Ｂから離隔させてお
き、溶接を行う際には溶接線の開先Ｃ内に挿入して配置
する。

【００１５】台車本体１の左側面であってタッチセンサ
ー２の後方に、トーチ３が配置されている。トーチ３は
図示しないケーブルまたはチューブにより電力または炭
酸ガス等のガスを供給されると共に、トーチホルダ30に
て保持されている。トーチホルダ30はウィービング装置
５を介して台車本体１に取り付けられている。ウィービ
ング装置はトーチ上下調整ハンドル31及びトーチ左右調
整ハンドル32によって位置調整を行うことが可能となっ
ている。

【００１６】ウィービング装置５は、前記制御部に制御
されることによりトーチホルダ30を所定角度揺動させ、
従ってトーチ３先端を走行台車Ａの進行方向に対して直
角方向に揺動させる装置である。

【００１７】図３に示すように、ウィービング装置５に
搭載されたモーター50の駆動力は減速機51に伝達され、
低い回転数且つ大きなトルクを以て小歯車52ａを回転さ
せる。この小歯車52ａと噛み合わされた大歯車52ｂの軸
53の先端にトーチホルダ30が取り付けられている。なお
各継手部分はピン54にて接続されており、いずれかの部
分に過負荷が生じた場合にもこのピン54が破壊すること
により他の部分に伝達されないよう構成されている。

【００１８】従ってモーター50を回転させれば軸53を中
心にトーチ３が回動するため、モーター50の回転方向を
所定回転数ずつで切り替えることにより、図4(a)に示す
ようにトーチを所定角度揺動させることとなり、即ちウ
ィービング動作をさせることができる。ここでモーター
50をいずれかの方向に偏らせて回転させることにより、
図4(b)に示すように、それに対応する方向へウィービン
グ中心３ａを移動させることができる。

【００１９】図５に示すように、台車本体１の内部には
左右対称に二基のモーター４、及び二基の減速機41が搭
載されており、二組の駆動系統が構成されている。これ
ら二組の駆動系統は左右夫々の前後輪に独立に駆動力を
伝達し得ると共に、前記制御部により独立に制御され
る。

【００２０】左右が対称に構成されていることから、一
方についてのみ説明し、他方については省略する。モー
ター４が減速機41を介して後輪の車軸42ｂに接続されて
いる。後輪の車軸42ｂと前輪の車軸42ａには、それぞれ
プーリー43ｂ、43ａが取り付けられており、これらのプ
ーリーをタイミングベルト44にて接続することにより、
前輪の車軸42ａが後輪の車軸42ｂと連動する。またそれ
ぞれの車軸42ｂ、42ａにはゴムにて被覆された車輪45が
固着されている。

【００２１】従って、モーター４によって生成された駆
動力は、減速機41によって回転速度を下げられると共に
トルクを高められて、後輪の車軸42ｂに伝達されると同
時に、タイミングベルト44を介して前輪の車軸42ａにも
伝えられる。そして各車軸に固着された四つの車輪45が
回転して本体１が走行する。この時、車輪45の表面がゴ
ムによって被覆されているため、溶接部材Ｂとの接触摩
擦が大きく、したがって大きい牽引力を発揮することが
可能である。

【００２２】上記モーター４は直流サーボモーターであ
って、供給される電源電圧を変化させることによって回
転速度を変化させることができる。すなわち、左右のモ
ーター４を異なる速度で回転させることにより、台車本
体１の走行方向の操舵が可能となる。すなわち、左に曲
がる際には右側のモーター４を高速で回転させ、左側の
モーター４を定速で回転させるか、又は左側のモーター
４を低速で回転させ、右側のモーター４定速で回転させ
る。同様に、右に曲がる際には左側のモーター４を高速
で回転させ、右側のモーター４を定速で回転させるか、
又は右側のモーター４を低速で回転させ、左側のモータ
ー４を低速で回転させればよい。

【００２３】また本体１の内部であって略中央に底板１
ｂに対し離接する方向に移動可能な磁石14が配置されて
いる。この磁石14としてはフェライト磁鋼からなる永久
磁石を用いている。また底板１ｂはアルミニウムやステ
ンレス等の非磁性材によって構成されている。

【００２４】本体１の外部に磁石14の移動手段を構成す
るレバー12が配置されている。このレバー12の先端には
軸15が固着され、且つ軸15の磁石14の上方に対応する位
置にヒンジ16が固着されている。前記ヒンジ16は磁石14
の丈夫に取り付けたブラケット17と係合しており、ヒン
ジ16の回動に伴ってブラケット17、磁石14が底板１ｂに
離接し得るように構成されている。

【００２５】従って、軸15を中心としてレバー12を回動
させることで、磁石14をレバー12の位置に対応して底板
１ｂに離接させることができる。即ち、レバー12を図６
に示す実線の位置にした時、磁石14は底板１ｂに接近
し、この状態で磁石14と溶接部材Ｂとのエアギャップは
最小値となる。またレバー12を図７に示す実線の位置に
したとき、磁石14は底板１ｂから離隔してエアギャップ
は最大値となる。

【００２６】このように、図６の状態のとき本体１にト
ーチ３を搭載して溶接作業を実施する際には充分な牽引
力を発揮してトーチ３に接続されたホース類や電源ケー
ブルを牽引することが可能となり、且つ作業が終了して
走行台車Ａを移設する際には図７のようにレバー12を回
動して磁石14を底板１ｂから離隔させることで小さい力
で本体１を溶接部材Ｂから引き離すことが可能になる。

【００２７】上記の如く形成した走行台車Ａを用いて溶
接を行う場合には、まず走行台車Ａの走行面を溶接部材
Ｂに当接させ、タッチセンサー２及びトーチ３を溶接線
である開先Ｃにあわせる。その位置でレバー12を回動さ
せて台車本体１内の磁石14を底板１ｂに近接させ、走行
台車Ａと溶接部材Ｂとの間に吸引力を生じさせる。

【００２８】しかる後に、図９及び図10に示すように、
走行台車Ａに主電源を入れ(60)てから初期セッティング
を行う(61)。初期セッティングとしては、前記制御部に
設けられた操作パネルから溶接条件等を入力したり、ま
たセンサー退避モーター21を駆動させてタッチセンサー
２を溶接部材Ｂ方向に回動させ、図８に示すようにタッ
チセンサー先端20を溶接線である開先Ｃ内に配置する。
このときタッチセンサー先端20が開先Ｃ中央から左また
は右方向に移動可能な幅を間隔Ｄと称する。

【００２９】次に、溶接を開始させる図示しない操作パ
ネルのスタートスイッチをいれる(62)。すると台車は走
行を開始して前進すると共に、図示しない制御部により
トーチ３をウィービングさせつつ溶接を開始する(63)。

【００３０】走行しているうちに開先Ｃに対する走行位
置にずれが生じる。例えば左にずれた場合には、タッチ
センサー先端20が図８に示す位置20ａに到達して左バン
クＣ１に接触し、タッチセンサー２がこれを検知してON
( 左) の信号を制御部に送出する(64)。

【００３１】この信号を受けて制御部はモーター４の右
側の電圧を減少させることによって台車右側の車輪45の
回転数を減少させ、走行台車Ａを右へ操舵する(65 ａ)
。また同時に、図10に示すようにウィービング中心３
ａを間隔Ｄだけ右に移動させる(66 ａ) 。

【００３２】また開先Ｃに対する走行位置が右にずれた
場合も同様であって、図８に示すようにタッチセンサー
先端20が位置20ｂに到達して右バンクＣ２に接触し、タ
ッチセンサー２からON( 右) の信号が制御部に送出され
る(64)。そこで制御部は台車を左へ操舵する(65 ｂ) と
共にウィービング中心３ａを間隔Ｄだけ左に移動させる
(66b) 。

【００３３】そして制御部１ａは設定距離分の溶接を完
了したか、またはリミットスイッチ13が障壁に当接した
かどうかを判断し、これに該当しない場合には溶接作業
を続行し、該当する場合には台車を停止し、溶接及びセ
ンシングを終了させて(68)、走行台車Ａの動作を完了す
る(69)。

【００３４】また、タッチセンサー２より信号が送られ
た場合に、所定回数以上連続して右または左側いずれか
同方向への接触するか(70 ａ) 、また連続して右または
左側同方向へウィービング中心３ａを移動させたか、ま
たウィービング中心３ａの移動によりウィービング幅が
ウィービング装置の可動範囲を超えてしまった(70 ｂ)
こと等を検知した場合には、エラーを検知したとして台
車及び溶接を停止する(71 ａ、71ｂ) 。これにより重大
な欠陥溶接を行うことなく、再度初期セッティングを行
ってから溶接を開始することができる。

【００３５】上記の如く構成したことにより、溶接する
場合には必ず存在する溶接線を倣って溶接作業を行うこ
とができ、何ら新たに走行基準を設置する必要がない。
また同時にウィービングを行う場合にも、走行方向修正
と同時にウィービング中心を修正することから常に開先
の中央に肉盛りを行うことができる。

【００３６】なお、上記実施例に於いて、開先Ｃに対す
るタッチセンサー先端20のずれを左右のバンクＣ１及び
Ｃ２によって検知したが、Ｃ１，Ｃ２の何れか一方のバ
ンクとタッチセンサー先端20の20ａ，20ｂの何れか一方
との接触状態を検知して、開先Ｃ内の片側のみを追跡走
行することでもよい。

【００３７】例えばバンクＣ２のみを倣う場合、タッチ
センサー先端20が図８に示す右位置20ｂに到達してバン
クＣ２に接触した時に台車を左へ操舵し、タッチセンサ
ー先端20がバンクＣ２より離脱した時台車を右に操舵す
る。これを繰り返すことにより片側のバンクのみを検知
し、ジグザグ状に走行することができる。

【００３８】また、上記実施例に於いてウィービング中
心を移動させる移動距離を間隔Ｄとして例示したが、こ
れは開先の幅やタッチセンサーの径、タッチセンサーと
トーチの間隔等により適正な移動距離を設定することで
よい。また、上記実施例に於いてウィービング装置はト
ーチ３をスイングさせる構造にて示したが、角度固定に
保持したトーチをスライドさせることによりウィービン
グを行う構造でもよい。

【００３９】また、走行台車Ａは内部に磁石を有して壁
面を走行するよう構成して示したが、本発明はこれに限
定するものではなく、磁石を有さずに略水平面を走行す
るよう構成された台車にも適用することができる。

【００４０】

【発明の効果】上記の如く構成したことにより、本発明
に係る無軌条走行台車はレールの敷設やレーザの設置等
の段取りを必要とせずに溶接線の倣いを行うことができ
る。

【００４１】また、一つのタッチセンサーより発せられ
る信号を用いて走行台車の走行方向制御及びウィービン
グ位置の修正を行うことができ、制御方法及び構造を簡
略化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る走行台車の構成を説明する正面
図である。

【図２】走行台車の側面図である。

【図３】ウィービング装置の側面断面図である。

【図４】トーチのウィービング状態を示す正面図であ
る。

【図５】走行台車の内部構成を説明する断面図である。

【図６】磁石を底面に接近させた時の状態を説明する図
である。

【図７】磁石を底面から離隔させた時の状態を説明する
図である。

【図８】タッチセンサー先端の配置を説明する図であ
る。

【図９】走行台車の倣い動作を説明するフローチャート
である。

【図10】走行台車のウィービング中心の移動動作を説明
するフローチャートである。

【符号の説明】

Ａ …走行台車 Ｂ …溶接部材 Ｃ …開先 Ｃ１ …左バンク Ｃ２ …右バンク Ｄ …間隔 １ …台車本体 １ａ …制御部 １ｂ …底板 ２ …タッチセンサー ３ …トーチ ３ａ …ウィービング中心 ４ …モーター ５ …ウィービング装置 10 …ハンドル 11 …足 12 …レバー 13 …リミットスイッチ 14 …磁石 15 …軸 16 …ヒンジ 17 …ブラケット 20 …タッチセンサー先端 20ａ …タッチセンサー先端左位置 20ｂ …タッチセンサー先端右位置 21 …センサー退避モーター 30 …トーチホルダ 31 …トーチ上下調整ハンドル 32 …トーチ左右調整ハンドル 41 …減速機 42ａ …車軸 42ｂ …車軸 43ａ …プーリー 43ｂ …プーリー 44 …タイミングベルト 45 …車輪 50 …モーター 51 …減速機 52ａ …小歯車 52ｂ …大歯車 53 …軸 54 …ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 3/00 Ｂ６２Ｂ 3/00 Ｄ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接トーチと、走行方向制御可能な駆動
   装置とを有して無軌条にて走行しつつ溶接を行う無軌条
   走行台車であって、 溶接線の開先内に配置され前記開先の左側または右側内
   面に接触することにより信号を発するタッチセンサー
   と、該タッチセンサーから送出される信号により前記駆
   動装置の方向制御を行う走行方向制御装置とを有するこ
   とを特徴とする無軌条走行台車。
2. 【請求項２】 前記無軌条走行台車は、前記溶接トーチ
   を溶接方向と直行方向に揺動させるウィービング装置を
   有するものであって、前記タッチセンサーから送出され
   る信号によりウィービング中心を移動させるウィービン
   グ制御装置を有することを特徴とする請求項１記載の無
   軌条走行台車。
3. 【請求項３】 前記無軌条走行台車とは、二つの駆動装
   置と、該二つの駆動装置より独立に駆動力を伝えられ且
   つ台車本体の両側面に配置される車輪とを有するもので
   あることを特徴とする請求項１または２に記載の無軌条
   走行台車。