特許 6876222 溶接装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6876222

(24)【登録日】2021年4月28日

(45)【発行日】2021年5月26日

(54)【発明の名称】溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 37/02 20060101AFI20210517BHJP

   B23K 9/025 20060101ALI20210517BHJP

   F22B 37/02 20060101ALI20210517BHJP

【ＦＩ】

   B23K37/02 E

   B23K9/025 Z

   F22B37/02 D

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-230241(P2016-230241)

(22)【出願日】2016年11月28日

(65)【公開番号】特開2018-86663(P2018-86663A)

(43)【公開日】2018年6月7日

【審査請求日】2019年11月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】593083918

【氏名又は名称】株式会社コクホ

(74)【代理人】

【識別番号】100098914

【弁理士】

【氏名又は名称】岡島 伸行

(72)【発明者】

【氏名】井上 芳弘

【審査官】 正木 裕也

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５３−０００１３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 韓国登録特許第１０−１１４３５３７（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ３７／０２

Ｂ２３Ｋ ９／０２５

Ｆ２２Ｂ ３７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の被溶接物及び該一方の被溶接物に沿う他方の被溶接物の双方に対して該両被溶接物間に配置される介在物を溶接により接合する溶接装置であって、
前記両被溶接物に沿って移動する移動部と、
前記移動部に搭載されて該移動部とともに移動しつつ前記一方の被溶接物及び前記他方の被溶接物に対して前記介在物の一方の側縁及び他方の側縁を溶接によりそれぞれ接合する２つの溶接トーチを備え、
前記移動部は、前記両被溶接物に跨って配置された４個の走行車輪を有する溶接台車と、該溶接台車を走行させる台車駆動機構と、該台車駆動機構により前記溶接台車を前記両被溶接物に沿って走行させる倣い機構を具備し、
前記倣い機構は、前記溶接台車の底面において台車垂直軸に対して傾けて配置された傾斜軸及び該傾斜軸に支持される倣いローラから成り、
前記溶接台車が前進する際に一方の被溶接物側に偏向するべく該溶接台車の４個の走行車輪をセッティングした状態において、偏向する側の一方の被溶接物に前記倣い機構の倣いローラが当接する溶接装置。

【請求項2】

前記移動部に搭載されて、前記２つの溶接トーチを個別に位置調整可能に支持する２組のトーチ支持機構を備えている請求項１に記載の溶接装置。

【請求項3】

前記溶接トーチは、前記移動部の前記溶接台車上において前記一方の被溶接物側及び前記他方の被溶接物側にそれぞれ配置され、前記一方の被溶接物側に配置された前記溶接トーチは、前記他方の被溶接物と前記介在物の他方の側縁との間の溶接線にトーチ先端を向けた状態で前記トーチ支持機構により支持され、前記他方の被溶接物側に配置された前記溶接トーチは、前記一方の被溶接物と前記介在物の一方の側縁との間の溶接線にトーチ先端を向けた状態で前記トーチ支持機構により支持され、前記２つの溶接トーチは、前記移動部の進行方向に対して互いに前後にオフセットしてそれぞれ支持されている請求項２に記載の溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、互いに隣接する一方の鋼管及び他方の鋼管（一方の被溶接物及び他方の被溶接物）と、これらの鋼管の間に配置する平鋼（介在物）とを溶接により接合するのに好適な溶接装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば、互いに隣接する鋼管と、これらの鋼管の間に配置する平鋼とを溶接により接合するに際しては、まず、互いに隣接する鋼管の間に平鋼を配置して、この平鋼の一方の面において、平鋼の両側に位置する鋼管に平鋼の両側縁を溶接によりそれぞれ仮付けする。

【0003】

次いで、仮付けすることで一体化した鋼管及び平鋼を裏返して、平鋼の他方の面において、平鋼の一方側に位置する鋼管に対して平鋼の一方の側縁を隅肉溶接により接合した後、平鋼の他方側に位置する鋼管に対して平鋼の他方の側縁を隅肉溶接によって接合する。

【0004】

そして、既に一体化している鋼管及び平鋼を再び裏返して、平鋼の一方の面において、平鋼の両側縁を一方側の鋼管及び他方側の鋼管に順次隅肉溶接によって本付けする。
このような鋼管及び平鋼の溶接による接合方法は、例えば、特許文献１に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開2002-174401号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところが、従来の鋼管及び平鋼の溶接による接合方法において、隣接する鋼管への仮付けの終わった平鋼を隅肉溶接によって鋼管に本付けする場合は、一方側の鋼管に平鋼の一方の側縁を隅肉溶接により本付けした後、他方側の鋼管に対して平鋼の他方の側縁を隅肉溶接により本付けしている。

【0007】

したがって、一方側の鋼管に平鋼の一方の側縁を隅肉溶接により本付けした時点で、溶接の熱に起因する歪が平鋼に生じてしまい、この歪の量が多い場合には、他方側の鋼管に対して平鋼の他方の側縁を本付けすることができない、または、本付けすることができたとしても、鋼管と平鋼との間に隙間ができてしまうという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。

【0008】

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、例えば、互いに隣接する一方の鋼管及び他方の鋼管（一方の被溶接物及び他方の被溶接物）と、これらの鋼管の間に配置する平鋼（介在物）とを溶接により接合するに際して、隅肉溶接によって平鋼と両鋼管とを隙間なく接合することができるのは勿論のこと、溶接施工時間の短縮化をも実現することが可能である溶接装置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】

【0009】

本発明の第１の態様は、一方の被溶接物及び該一方の被溶接物に沿う他方の被溶接物の双方に対して該両被溶接物間に配置される介在物を溶接により接合する溶接装置であって、前記両被溶接物に沿って移動する移動部と、前記移動部に搭載されて該移動部とともに移動しつつ前記一方の被溶接物及び前記他方の被溶接物に対して前記介在物の一方の側縁及び他方の側縁を溶接によりそれぞれ接合する２つの溶接トーチを備え、前記移動部は、前記両被溶接物に跨って配置された４個の走行車輪を有する溶接台車と、該溶接台車を走行させる台車駆動機構と、該台車駆動機構により前記溶接台車を前記両被溶接物に沿って走行させる倣い機構を具備し、前記倣い機構は、前記溶接台車の底面において台車垂直軸に対して傾けて配置された傾斜軸及び該傾斜軸に支持される倣いローラから成り、前記溶接台車が前進する際に一方の被溶接物側に偏向するべく該溶接台車の４個の走行車輪をセッティングした状態において、偏向する側の一方の被溶接物に前記倣い機構の倣いローラが当接する構成としている。

【0011】

本発明の第２の態様は、前記移動部に搭載されて、前記２つの溶接トーチを個別に位置調整可能に支持する２組のトーチ支持機構を備えている構成とする。

【0012】

本発明の第３の態様において、前記溶接トーチは、前記移動部の前記溶接台車上において前記一方の被溶接物側及び前記他方の被溶接物側にそれぞれ配置され、前記一方の被溶接物側に配置された前記溶接トーチは、前記他方の被溶接物と前記介在物の他方の側縁との間の溶接線にトーチ先端を向けた状態で前記トーチ支持機構により支持され、前記他方の被溶接物側に配置された前記溶接トーチは、前記一方の被溶接物と前記介在物の一方の側縁との間の溶接線にトーチ先端を向けた状態で前記トーチ支持機構により支持され、前記２つの溶接トーチは、前記移動部の進行方向に対して互いに前後にオフセットしてそれぞれ支持されている構成とする。

【0013】

本発明に係る溶接装置では、一方の被溶接物及び他方の被溶接物の双方に対して両被溶接物間に位置する介在物を接合する場合、両被溶接物に沿って移動部を移動させると、この移動部に搭載された２つの溶接トーチが移動部とともに移動する。

【0014】

この移動の間、２つの溶接トーチのうちのいずれか一方の溶接トーチにより、一方の被溶接物と介在物の一方の側縁との溶接が成されると共に、２つの溶接トーチのうちのいずれか他方の溶接トーチにより、他方の被溶接物と介在物の他方の側縁との溶接が成される。

【0015】

つまり、介在物の一方の被溶接物及び他方の被溶接物に対する溶接による接合が同時に成されることとなり、溶接の熱により生じる介在物の歪がこの介在物と両被溶接物との接合部分に与える影響が少なく抑えられることとなる。

【0016】

したがって、介在物と両被溶接物とが溶接により隙間なく接合することとなり、加えて、介在物の一方の被溶接物及び他方の被溶接物に対する接合が同時に成されるので、溶接がワンパスで済む分だけ接合に要する時間の短縮が図られることとなる。

【発明の効果】

【0017】

本発明に係る溶接装置では、例えば、互いに隣接する一方の鋼管及び他方の鋼管（一方の被溶接物及び他方の被溶接物）と、これらの鋼管の間に配置する平鋼（介在物）とを溶接により接合するに際して、隅肉溶接によって平鋼と両鋼管とを隙間なく接合することが可能であり、加えて、溶接施工時間の短縮化も実現することができるという非常に優れた効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施形態に係る溶接装置を概略的に示す全体構成説明図である。

【図2】図１に示した溶接装置における移動部の背面説明図である。

【図3】図１に示した溶接装置における移動部の平面説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は、本発明の一実施形態による溶接装置を示しており、この実施形態では、本発明に係る溶接装置によって互いに隣接する鋼管とこれらの鋼管の間に配置する平鋼とを接合する場合を例に挙げて説明する。

【0020】

図１に示すように、この溶接装置１は、互いに隣接する一方の鋼管Ｗ１及び他方の鋼管Ｗ２（一方の被溶接物及び他方の被溶接物）と、これらの鋼管Ｗ１，Ｗ２の間に配置する平鋼（介在物）Ｗ３とを溶接により接合する半自動溶接装置であって、両鋼管Ｗ１，Ｗ２に沿って移動する移動部２と、２組の溶接部１０，１０を備えている。なお、図１手前側（図２右側、図３下側）の鋼管を一方の鋼管Ｗ１とし、図1奥側（図２左側、図３上側）の鋼管を他方の鋼管Ｗ２とする。

【0021】

移動部２は、図２にも示すように、前後左右に合計４個の走行車輪３ａを有する溶接台車３を具備している。この溶接台車３は、左右の車輪３ａ，３ａを鋼管Ｗ１，Ｗ２にそれぞれ接触させて両鋼管Ｗ１，Ｗ２に跨って配置されており、この溶接台車３の底面３ｂに磁石４を配置することで、この磁石４の磁力によって左右の車輪３ａ，３ａを鋼管Ｗ１，Ｗ２にグリップさせるようにしている。

【0022】

また、移動部２は、溶接台車３に搭載された減速機付きモータ５ａの出力を走行車輪３ａに伝達する台車駆動機構５を具備している。なお、減速機付きモータ５ａの出力は、台車駆動機構５によって４個の走行車輪３ａの全部に伝達されるようにしてもよいし、４個の走行車輪３ａのうちの少なくとも前後いずれかの２個の走行車輪３ａに伝達されるようにしてもよい。

【0023】

さらに、移動部２は、図３にも示すように、倣い機構６を具備している。この倣い機構６は、溶接台車３の底面３ｂにおいて台車垂直軸に対して若干傾けて配置された傾斜軸６ａ及びこの傾斜軸６ａに支持される倣いローラ６ｂから成っており、この倣い機構６は、溶接台車３の前後の２箇所に配置されている。

【0024】

この場合、溶接台車３の４個の走行車輪３ａは、図３右方向に前進する際に一方の鋼管Ｗ１側に偏向するようにセッティングされており、偏向する側の鋼管Ｗ１に倣いローラ６ｂ，６ｂを当接させることで、溶接台車３を両鋼管Ｗ１，Ｗ２に沿って進ませることができるようにしている。

【0025】

一方、２組装備される溶接部１０は、溶接台車３上でトーチ支持機構２０により支持される溶接トーチ１１と、この溶接トーチ１１にフィラーワイヤを送給するワイヤ送給器１２と、溶接トーチ１１側にシールドガスを供給するガスボンベ１３と、溶接電源１４を具備している。フィラーワイヤの送給と、シールドガス及び溶接電源の供給は、溶接トーチ１１及びワイヤ送給器１２を結ぶケーブル１５を介して行われる。また、ワイヤ送給器１２のワイヤ送給電源には、一般の電源１６が使用される。

【0026】

この実施形態では、２組の溶接部１０，１０のそれぞれにガスボンベ１３及び溶接電源１４を１セットずつ揃えているが、１セットのガスボンベ１３及び溶接電源１４を２組の溶接部１０，１０で共用するようにしてもよい。

【0027】

トーチ支持機構２０は、溶接台車３上において台車軸と直交する方向（図２左右方向、図３上下方向）に固定されたレール２１と、このレール２１上に移動可能に配置されたスライド枠２２と、このスライド枠２２内に溶接台車３に対して上下方向に移動可能に配置されたスライダ２３と、スライダ２３に対して基端部が溶接台車３の台車軸と平行なスライダ軸２４回りに回動可能に支持されたアーム２５と、このアーム２５の先端部に配置されて溶接トーチ１１を把持するクランプ２６を具備している。
この実施形態では、２組の溶接部１０，１０の各トーチ支持機構２０，２０間において、１つのレール２１を共用している。

【0028】

スライド枠２２には、レール２１の端部に設置された止壁２１ａを貫通する水平調節ねじ２７の先端がねじ込んであり、この水平調節ねじ２７の頭部２７ａを回動操作することでレール２１上におけるスライド枠２２の溶接台車３に対する左右方向の位置調整が成されるようになっている。すなわち、両鋼管Ｗ１，Ｗ２と平鋼Ｗ３との接合部分に対する溶接トーチ１１の左右方向の位置調整が成されるようになっている。

【0029】

スライダ２３には、スライド枠２２の天壁２２ａを貫通する上下調節ねじ２８の先端がねじ込んであり、この上下調節ねじ２８の頭部２８ａを回動操作することでスライド枠２２内におけるスライダ２３の溶接台車３に対する上下方向の位置調整が成されるようになっている。すなわち、両鋼管Ｗ１，Ｗ２と平鋼Ｗ３との接合部分に対する溶接トーチ１１の上下方向の位置調整が成されるようになっている。

【0030】

クランプ２６は、２枚の押さえ板２６ａ，２６ｂの各端部同士をヒンジ状に繋げて成っており、２枚の押さえ板２６ａ，２６ｂ間に溶接トーチ１１を挟み込んで、各先端部同士をねじ２９で締付けることで溶接トーチ１１を把持するようになっている。

【0031】

そして、２組の溶接部１０，１０の各溶接トーチ１１，１１は、溶接台車３上において一方の鋼管Ｗ１側及び他方の鋼管Ｗ２側にそれぞれ配置されて、トーチ支持機構２０，２０によりそれぞれ支持される。

【0032】

この場合、溶接台車３上において一方の鋼管Ｗ１側に配置された溶接トーチ１１は、その先端１１ａを図２左斜め下方で且つ他方の鋼管Ｗ２と平鋼Ｗ３の他方の側縁Ｗ３ｂとの間の溶接線Ｘ２に向けた状態でトーチ支持機構２０により支持されている。

【0033】

また、溶接台車３上において他方の鋼管Ｗ２側に配置された溶接トーチ１１は、その先端１１ａを図２右斜め下方で且つ一方の鋼管Ｗ１と平鋼Ｗ３の一方の側縁Ｗ３ａとの間の溶接線Ｘ１に向けた状態でトーチ支持機構２０により支持されている。つまり、２つの溶接トーチ１１，１１は、互いにクロスするようにして支持されている。

【0034】

そして、２つの溶接トーチ１１，１１は、溶接台車３の進行方向に対して互いに前後にオフセットしてそれぞれ支持されている。なお、図３における符号８はリミットスイッチである。

【0035】

そこで、本実施形態による溶接装置１により、互いに隣接する鋼管Ｗ１，Ｗ２の双方に対して該両鋼管Ｗ１，Ｗ２間に配置される平鋼Ｗ３を隅肉溶接により接合する要領を説明する。

【0036】

まず、隣接する鋼管Ｗ１，Ｗ２を含む複数本の鋼管を図示しない治具上に並べて載置すると共に、隣接する鋼管Ｗ１，Ｗ２を含む複数本の鋼管間に平鋼Ｗ３をそれぞれ配置した後、複数の平鋼Ｗ３を各々の両側に位置する鋼管に溶接によりそれぞれ仮付けする。

【0037】

次いで、仮付けが済んで一体化した隣接する鋼管Ｗ１，Ｗ２を含む複数本の鋼管を裏返して、仮付けした面を下にして治具上に載置する（図１に示す状態）。これに続いて、互いに隣接する鋼管Ｗ１，Ｗ２間に移動部２である溶接台車３をセットする。

【0038】

具体的には、溶接台車３の左右の車輪３ａ，３ａを鋼管Ｗ１，Ｗ２にそれぞれ接触させて両鋼管Ｗ１，Ｗ２に跨るようにして溶接台車３を載置し、溶接台車３が進みながら偏向する側の鋼管Ｗ１に倣い機構６の倣いローラ６ｂ，６ｂを当接させると共に、この溶接台車３の底面３ｂに配置した磁石４の磁力によって左右の車輪３ａ，３ａを鋼管Ｗ１，Ｗ２にグリップさせる。

【0039】

次いで、２つの溶接部１０，１０の各トーチ支持機構２０における水平調節ねじ２７の頭部２７ａ及び上下調節ねじ２８の頭部２８ａをそれぞれ回動操作して、両鋼管Ｗ１，Ｗ２及び平鋼Ｗ３間の各溶接線Ｘ１，Ｘ２対する溶接トーチ１１の左右方向及び上下方向の各位置調整を行う。

【0040】

この後、２つの溶接部１０，１０の各溶接トーチ１１，１１に対してフィラーワイヤの送給とシールドガス及び溶接電源の供給をそれぞれ開始して、溶接台車３を両鋼管Ｗ１，Ｗ２に沿って走行させると、溶接台車３に搭載された２つの溶接トーチ１１，１１が溶接台車３とともに移動する。

【0041】

この移動の間、溶接台車３上において一方の鋼管Ｗ１側に配置された溶接トーチ１１により、その先端１１ａが向けられた他方の鋼管Ｗ２と平鋼Ｗ３の他方の側縁Ｗ３ｂとの間の溶接線Ｘ２上において隅肉溶接が成され、溶接台車３上において他方の鋼管Ｗ２側に配置された溶接トーチ１１により、その先端１１ａが向けられた一方の鋼管Ｗ１と平鋼Ｗ３の一方の側縁Ｗ３ａとの間の溶接線Ｘ１上において隅肉溶接が成される。

【0042】

つまり、平鋼Ｗ３の一方の鋼管Ｗ１及び他方の鋼管Ｗ２に対する隅肉溶接による接合が同時に成されることとなり、溶接の熱により生じる平鋼Ｗ３の歪がこの平鋼Ｗ３と両鋼管Ｗ１，鋼管Ｗ２との接合部分に与える影響が少なく抑えられることとなる。

【0043】

したがって、平鋼Ｗ３と両鋼管Ｗ１，鋼管Ｗ２とが溶接により隙間なく接合することとなり、加えて、平鋼Ｗ３の一方の鋼管Ｗ１及び他方の鋼管Ｗ２に対する隅肉溶接による接合が同時に成されるので、溶接がワンパスで済む分だけ接合に要する時間の短縮が図られることとなる。

【0044】

また、本実施形態による溶接装置１では、２つの溶接トーチ１１，１１を移動させる移動部２として、両鋼管Ｗ１，鋼管Ｗ２に跨って配置されて、台車駆動機構５及び倣い機構６により両鋼管Ｗ１，鋼管Ｗ２に沿って走行する溶接台車３を採用しているので、両鋼管Ｗ１，Ｗ２の周囲に大掛かりなレールやガイドを必要としない分だけ、装置コストの低減が図られることとなる。

【0045】

さらに、本実施形態による溶接装置１では、２組のトーチ支持機構２０，２０によって、２つの溶接トーチ１１，１１を溶接台車３上において個別に位置調整可能に支持するようにしているので、２つの溶接トーチ１１，１１の各溶接線Ｘ１，Ｘ２に対する細かい位置合わせを行い得ることとなる。

【0046】

さらにまた、本実施形態による溶接装置１では、溶接台車３上において、一方の鋼管Ｗ１側に配置された溶接トーチ１１と他方の鋼管Ｗ２側に配置された溶接トーチ１１とを２組のトーチ支持機構２０，２０によって互いにクロスするようにして支持しているので、溶接台車３の走行が安定して成されることとなる。

【0047】

本発明に係る溶接装置の構成は、例えば、互いに隣接する伝熱管（一方の被溶接物及び他方の被溶接物）と、これらの伝熱管の間に配置するメンブレンバー（介在物）とを備えたボイラ火炉壁のメンブレンパネルを製作するのに採用することができる。

【0048】

本発明に係る溶接装置の構成は、上記した実施形態の構成に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0049】

１ 溶接装置
２ 移動部
３ 溶接台車（移動部）
５ 台車駆動機構（移動部）
６ 倣い機構（移動部）
１１ 溶接トーチ
２０ トーチ支持機構
２１ レール
２２ スライド枠
２３ スライダ
２４ スライダ軸
２５ アーム
２６ クランプ
Ｗ１ 一方の鋼管（一方の被溶接物）
Ｗ２ 他方の鋼管（他方の被溶接物）
Ｗ３ 平鋼（介在物）
Ｗ３ａ 平鋼の一方の側縁
Ｗ３ｂ 平鋼の他方の側縁
Ｘ１，Ｘ２ 溶接線

【図1】

【図2】

【図3】