JP6818890B2 - Ｕ字状リブの溶接装置及び溶接システム - Google Patents

Description

本願は２０１６年０８月１９日に中国専利局に提出した出願番号が２０１６１０６９６６５９．４、発明名称が「Ｕ字状リブの溶接装置及び溶接システム」、及び２０１７年０２月２０日に中国専利局に提出した出願番号が２０１７１００９０８５８．５、発明名称が「Ｕ字状リブの溶接装置及び溶接システム」の中国特許出願に基づく優先権を主張し、その全ての内容が引用により本願に組み込まれている。

本発明は橋梁工学の分野に関し、具体的には、Ｕ字状リブの溶接装置に関する。また、本発明はさらにＵ字状リブの溶接システムに関する。

鋼箱桁は橋の荷重受け構造の重要な部分であり、主として橋の変形を回避するように支えを提供するために用いられる。鋼箱桁は一般に天板、底板などの構造を備え、前記天板と底板は一般に、Ｕ字状リブと底板を溶接してなるものである。

従来、鋼箱桁のＵ字状リブと底板間の隅肉溶接線には、いずれも外面片面溶接が用いられている。外面から溶接する際に、設計に求められる溶込み深さに達するために、通常、Ｕ字状リブの外側に開先加工したり、大電流で溶接したりする。大電流で溶接する場合、溶接中の電流、電圧及び溶接速度の安定度が直接溶接品質に影響し、溶接品質を確保することが困難である。Ｕ字状リブの外側に開先加工する場合、加工や組立時の開先の大きさ、ルート面、隙間を一致させにくくなり、直接溶接品質にも影響する。

上記溶接方法では、Ｕ字状リブ内部に不完全溶込み、融合不良、溶接バリが生じたり、溶込み深さが要求に沿わなかったりするなどの様々な不具合を発生することがしばしばで、Ｕ字状リブ内部に割れのような欠陥が生じやすく、溶接線の強度を大幅に損なってしまう。

本発明は、Ｕ字状リブ内部に入って連続溶接することが可能で、Ｕ字状リブの溶接線における欠陥を回避できるＵ字状リブの溶接装置を提供することを目的とする。本発明は、Ｕ字状リブの溶接システムを提供することを別の目的とする。

上記技術的目的を実現するために、本発明はＵ字状リブの溶接装置を提供し、内面溶接機、本体及び接続装置を備え、前記接続装置は一端が前記内面溶接機に接続され、他端が前記本体に接続され、前記本体は前記接続装置を介して前記内面溶接機を移動駆動してＵ字状リブに出入りさせる。

上記技術案において、本発明は以下の通り改良してもよい。

さらに、前記接続装置は剛性構造の接続ロッドを備え、前記本体が前記接続ロッドを介して前記内面溶接機を押し引きし、前記接続ロッドと前記内面溶接機が前記Ｕ字状リブ内部に出入り可能である。

さらに、前記接続ロッドは伸縮可能な中空ロッドである。

さらに、前記接続ロッドは形鋼である。

さらに、前記接続ロッドは管状形鋼である。

さらに、前記Ｕ字状リブの溶接装置はガイドレールをさらに備え、前記内面溶接機と前記接続ロッドがともに前記ガイドレールに位置し且つ前記ガイドレールに沿って移動する。

さらに、前記接続ロッドにローラが設けられ、前記接続ロッドが前記ローラによって前記ガイドレールに沿って移動する。

さらに、前記本体と前記内面溶接機の各接続ラインが前記接続ロッドに沿って設置される。

さらに、前記接続ロッドは角形鋼管であり、前記各接続ラインの一部又はすべては前記接続ロッドの内部を貫通する。

本発明はＵ字状リブの溶接システムをさらに提供し、ガントリー、作業テーブル及び複数のＵ字状リブの溶接装置を備え、前記溶接装置は上記いずれか一項に記載の溶接装置であり、前記ガントリーと前記作業テーブルはそれぞれ前記溶接装置の両端に位置し、各前記溶接装置の接続装置が並設され、各前記溶接装置の前記本体が前記ガントリーに設置される。

本発明に係るＵ字状リブの溶接装置は、内面溶接機、本体及び接続装置を備え、接続装置は一端が内面溶接機に接続され、他端が本体に接続され、本体は接続装置を介して内面溶接機を移動駆動してＵ字状リブに出入りさせ、本体と内面溶接機との間に複数種のラインが接続されることで、各ラインを固定しやすくするように、本体と内面溶接機の各接続ラインが接続装置を介して敷設でき、それにより溶接中に各ラインの固定を常に維持し、内面溶接機の通常動作を確保することができる。

該溶接装置の本体は接続装置を介して内面溶接機を移動駆動してＵ字状リブに出入りさせるとともに、本体と内面溶接機の各接続ラインが該接続装置を介して設置され、本体が該接続装置を介して内面溶接機に電力、ワイヤ、ガスや水を供給して、内面溶接機の溶接条件を確保し、内面溶接機によるＵ字状リブ内部での溶接動作を実現できる。内面溶接機はＵ字状リブ内部でＵ字状リブ内部の角継ぎ目を溶接し、更にＵ字状リブの両面溶接を実現でき、Ｕ字状リブの溶接線の品質を確保でき、外面溶接時に生じやすい不完全溶込み、融合不良、溶込み深さ不足などの欠陥を回避でき、溶接線の溶接品質を向上させ、Ｕ字状リブとカバープレートを強固性のより高いＵ字状リブユニットとして溶接することができる。

本発明に係るＵ字状リブの溶接システムは複数のＵ字状リブの溶接装置を備えるので、上記技術的効果も奏する。また、複数の溶接装置が並設され、各溶接装置の本体がともにガントリーに取り付けられ、ガントリーによって各溶接装置を走行駆動することで、複数のＵ字状リブを同時に溶接でき、溶接効率を大幅に向上させる。

図面は本発明をさらに理解するためのものであり、且つ明細書の一部として組み込まれ、以下の実施形態とともに本発明を解釈するが、本発明を限定するものではない。

図１は本発明に係るＵ字状リブの溶接システムの一実施形態の構造概略図である。 図２は本発明に係るＵ字状リブの溶接装置の一実施形態の構造概略図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、ここで説明される実施形態は本発明を説明及び解釈するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではない。

図１及び図２に示すように、図１は本発明に係るＵ字状リブの溶接システムの一実施形態の構造概略図、図２は本発明に係るＵ字状リブの溶接装置の一実施形態の構造概略図である。

Ｕ字状リブの溶接線の品質を向上させるために、改良方法の１つとして、Ｕ字状リブの溶接線の内部と外部に両面溶接を行う。Ｕ字状リブ内部の構造空間が長くて狭いため、溶接ガンが如何にしてＵ字状リブ内部に入るか、溶接ガンがＵ字状リブ内部に入った後如何にして連続的に電力、ワイヤ、ガスや水を供給するかなどは、当業者が現在解決を急ぐべき技術的課題となっている。

一実施形態では、本発明はＵ字状リブの溶接装置を提供する。Ｕ字状リブの溶接装置は、内面溶接機２、本体１及び接続装置を備え、接続装置は一端が内面溶接機２に接続され、他端が本体１に接続され、本体１は接続装置を介して内面溶接機２を移動駆動してＵ字状リブに出入りさせ、本体１と内面溶接機２の各接続ラインが接続装置を介して敷設できる。

具体的には、前記接続装置は、剛性構造の接続ロッド３を備える。前記本体１が前記接続ロッド３を介して前記内面溶接機２を押し引きし、前記接続ロッド３と前記内面溶接機２はいずれも前記Ｕ字状リブの内部に出入り可能である。

Ｕ字状リブは一般には数十メートルと長いため、内面溶接機２がＵ字状リブ内部に入って溶接を行う際に、Ｕ字状リブの長さと同じ距離走行する必要があるが、溶接中、内面溶接機に電力、ガス、水及び溶接ワイヤなどを連続的に供給する必要があるため、本体１と内面溶接機２との間に、たとえばケーブル、ガス供給管、ワイヤ供給管、給水管などのような複数のラインを接続する必要がある。これらのライン、特に溶接ワイヤを供給する配管はケーブルのようにケーブルリールを用いて距離の変化に応じて巻き取ることは不可能であり、仮に可能だとしても、内面溶接機の溶接品質を確保することは非常に困難である。これに対して、剛性構造の接続ロッド３によって、その長さを必要に応じてＵ字状リブに適する長さに調整でき、該接続ロッド３が本体と内面溶接機との間に固定して取り付けられ、さらに各種のラインが接続ロッド３に沿って敷設されることで、各ラインの固定を終始維持でき、内面溶接機に溶接に必要な電力、ガス、水及び溶接ワイヤの各種の原料などを安定的に供給でき、内面溶接機による正常溶接を確保するとともに、その安定性と溶接効果が効果的に確保される。

さらに、前記接続ロッド３は伸縮可能な中空ロッドである。各ラインは該中空ロッドを貫通し又は中空ロッドの外部に敷設される。該中空ロッドは、より多くのニーズを満たすようにＵ字状リブの長さに応じて調節可能な伸縮可能構造としてもよい。

好適な一実施形態では、前記接続ロッド３は、たとえばＨ形鋼、Ｉ形鋼、溝形鋼、角形鋼管、丸鋼管などのような形鋼であってもよい。これらの形鋼は剛性が優れ、且つコストが低く、溶接性が良好であるため、接続ロッド３の作製に適する。これらの形鋼の中でも、管状形鋼が好ましい。管状形鋼とは、中空な鋼管であり、例えば丸鋼管、長方形鋼管、角形鋼管などが挙げられる。このように各種のラインを直接鋼管に挿通でき、間隔決めの機能を満たすだけでなく、且つ各ラインを保護できる。取り付けの容易さの観点から、角形鋼管又は長方形鋼管が最も好ましい。溝形鋼などの非管状形鋼の場合、さらにラインを別途に保護する必要がある。たとえば保護カバー又は類似装置を増設する。この場合、そのコストや取り付け施工を別途考慮する必要がある。

該溶接装置の本体１が接続装置を介して内面溶接機２を移動駆動してＵ字状リブに出入りさせるとともに、本体１と内面溶接機２の各接続ラインが該接続装置によって設置され、本体１が該接続装置を介して内面溶接機２に電力、ワイヤ、ガスや水を供給し、内面溶接機２の溶接条件を確保することで、内面溶接機２によるＵ字状リブ内部での溶接動作を実現できる。

接続装置が設置されることで、内面溶接機２に必要な各種のケーブル、配管、溶接ワイヤなどが接続装置に設置されてもよいし、一部のラインが接続装置内に設けられ、一部のラインが接続装置外に設けられるようにしてもよい。又は、ラインスロットが設置され、接続装置とラインスロットによってラインが設置される。

内面溶接機２をＵ字状リブに入れた後、本体１が内面溶接機２に溶接に必要な条件を連続的に供給でき、内面溶接機２がＵ字状リブ内部でＵ字状リブ内部の角継ぎ目を溶接でき、更にＵ字状リブの両面溶接を実現でき、Ｕ字状リブの溶接線の品質を確保でき、外面溶接時に生じやすい不完全溶込み、融合不良、溶込み深さ不足などの欠陥を回避し、溶接線の溶接品質を向上させ、Ｕ字状リブとカバープレートを溶接して強固性のより高いＵ字状リブユニットを形成できる。

内面溶接機２はＵ字状リブの内部を移動可能な可動テーブルを備える。可動テーブルに２つの溶接ガンが設置され、２つの溶接ガンのヘッド部がそれぞれ可動テーブルの両側に位置し、それぞれＵ字状リブ内部の両側の角継ぎ目を同時に溶接できる。

可動テーブルの移動中、２つの溶接ガンがＵ字状リブ内部の両側の角継ぎ目を同時に溶接でき、可動テーブルが１回移動するごとに、Ｕ字状リブユニット内部の２つの溶接線の溶接を完成可能である。

好適な一実施形態では、接続装置は剛性構造の接続ロッド３を備える。本体１が接続ロッド３を介して内面溶接機２を押し引きし、本体１と内面溶接機２の各接続ラインが接続ロッド３によって設置される。

内面溶接機２と本体１は接続ロッド３によって接続される。内面溶接機２がＵ字状リブの内部に入る時、本体１が接続ロッド３を介して内面溶接機２を押さえてＵ字状リブに入らせる。内面溶接機２が逆方向移動を必要とする時、本体１が接続ロッド３を介して内面溶接機２を逆方向に引く。接続ロッド３は剛性構造であり、移動時に円滑であり、反り変形やジッタなどの不安定な移動が生じることがないため、接続ロッドが内面溶接機２を駆動することで、内面溶接機２の溶接中の移動が円滑になり、さらに溶接品質を確保する。接続ロッド３は内面溶接機２をＵ字状リブ内部で一端から他端に円滑に移動駆動できる。

また、本体１はさらに接続ロッド３を介して内面溶接機２に電力、ワイヤ、ガスや水を供給し、溶接に必要な条件を提供する。該接続ロッド３は内面溶接機２をＵ字状リブ内部に送るだけでなく、内面溶接機のＵ字状リブ内部での溶接条件を確保できる。

さらなる実施形態では、本体１の下部にコネクタ４が設けられ、各接続ラインがコネクタ４に集積されている。

本体１と内面溶接機２との間の接続ラインが多く、かつ接続ロッド３が長く、各接続ラインが接続ロッド３によって設置される時の乱れを回避し、取り外しを容易にするために、本体１の下部にコネクタ４が設置され、各接続ラインが該コネクタ４に集積され、所定の位置関係で並んでおり、各接続ラインの位置関係が内面溶接機２の各接続ラインに対する位置関係に応じて設定でき、内面溶接機２と各接続ラインの接続が容易になる。

この場合、内面溶接機２の一側にも、集積作用を有する類似するコネクタが設置される。

さらなる好適な実施形態では、コネクタ４の下側にプッシュロッドが設けられる。
プッシュロッドは接続ロッド３の端部に接続される。

接続ロッド３の端部との接続によって、プッシュロッドが接続ロッド３を押し引きできる。プッシュロッドと接続ロッド３の端部は可撓性ユニバーサルジョイントによって接続され、又はそれらの接続箇所に緩衝隙間が設けられる。可撓性ユニバーサルジョイントと緩衝隙間がともに移動中のジッタと振動を吸収でき、内面溶接機２の溶接過程に支障をもたらすことがないように、接続ロッド３の円滑な移動を確保できる。内面溶接機と接続ロッドにもユニバーサルジョイントを有し、その原理と作用は上記と同様である。つまり、溶接中の内面溶接機２の円滑溶接を確保するように、接続ロッドの両端にユニバーサルジョイント又は緩衝装置が設置されてもよい。

上記各実施形態では、該溶接装置はガイドレール５をさらに備える。内面溶接機２、本体１及び接続ロッド３はともにガイドレール５に位置し、且つガイドレール５に沿って移動する。

該溶接装置では、内面溶接機２、本体１及び接続ロッド３がともにガイドレール５に沿って移動し、移動速度を制御可能であることで、移動を連続的かつ円滑にし、内面溶接機２の溶接中の安定性を確保し、更に溶接品質を確保する。

好適な一実施形態では、接続ロッド３は固定長さの中空の剛性ロッドである。

接続ロッド３は中空構造であり、その内部に本体１と内面溶接機２の接続ラインが配置可能である。さらに、接続ロッド３は固定長さの剛性構造である。内面溶接機２がＵ字状リブ内部に入る必要がある時、接続ロッド３によって押し込まれ、この過程では接続ロッド３の内面溶接機２に接続された一端も内面溶接機２とともにＵ字状リブ内部に入る。内面溶接機２によるＵ字状リブ内部での溶接中、接続ロッド３を介して電流、ガス、水及び溶接ワイヤの供給が確保される。

さらなる実施形態では、接続ロッド３の下側にローラ６が設けられ、接続ロッド３がローラ６によってガイドレール５に沿って移動する。無論、走行のさらなる安定性を確保する、ローラ６は接続ロッド３の両側に設置されてもよく、或いは、両側にも、下側にも設置されてもよい。

溶接中、接続ロッド３全体が本体１と内面溶接機２の移動に伴って移動し、Ｕ字状リブが長く、接続ロッド３が内面溶接機２をＵ字状リブの一端から他端に送る必要がるため、接続ロッド３の長さも長く、接続ロッド３の移動を容易にするために、接続ロッド３の下側にローラ６が設置され、ローラ６がガイドレール５上を移動することで、移動中の摩擦力を軽減させ、本体１から供給される動力を減少させる。

好適な別の実施形態では、接続ロッド３は伸縮可能な中空ロッドである。

接続ロッド３は中空構造であり、その内部に本体１と内面溶接機２の接続ラインが配置される。また、接続ロッド３は伸縮可能な構造である。接続ロッド３は複数の剛性構造のセグメントからなり、内面溶接機２を駆動中、接続ロッド３の長さが実際の状況に応じて自動的に調整可能である。

さらなる実施形態では、接続ロッド３の内面溶接機２に近接する一側又は内面溶接機２のうちの一方に動力機構が設けられる。

接続ロッド３は伸縮可能な構造であるため、内面溶接機２を容易に駆動できるように、接続ロッド３又は内面溶接機２に、内面溶接機２を駆動してＵ字状リブに出入りさせる動力機構が設置される。

無論、接続ロッド３の構造によって内面溶接機２を駆動してもよい。

上記溶接装置以外にも、発明はＵ字状リブの溶接システムをさらに提供する。Ｕ字状リブの溶接システムは、ガントリー１００、作業テーブル２００及び複数のＵ字状リブの溶接装置を備える。前記溶接装置は上記各実施例に係る溶接装置であり、ガントリー１００と作業テーブル２００はそれぞれ溶接装置の両端に位置する。各溶接装置の接続装置が並設され、各溶接装置の本体１はガントリー１００に設置される。

ワークであるＵ字状リブの数に応じて、接続ロッド３と内面溶接機２、ガイドレール５が１つ又は複数であってもよく、且つ個別制御可能である。

該溶接装置の動作時、複数のＵ字状リブを作業テーブル２００に位置決めしてクランプし、その後、ガントリー１００によって接続装置と内面溶接機２を駆動し、各内面溶接機２を各Ｕ字状リブの内部に同時に入らせて溶接することで、Ｕ字状リブの両面溶接を実現し、Ｕ字状リブの溶接線の品質を確保できるだけでなく、複数のＵ字状リブを同時に溶接でき、溶接効率を大幅に向上させる。

なお、以上、本発明の原理を説明するために実施形態を例示したが、本実用新案はそれに限定されない。当業者にとって、本発明の構想及び趣旨を逸脱せずに種々の変形や改良を行うことができ、これらの変形や改良も本発明の保護範囲に属する。

本体１；内面溶接機２；接続ロッド３；コネクタ４；ガイドレール５；ローラ６；ガントリー１００；作業テーブル２００。

Claims (8)

1. 内面溶接機（２）、本体（１）及び接続装置を備え、前記接続装置は一端が前記内面溶接機（２）に接続され、他端が前記本体（１）に接続され、前記本体（１）は前記接続装置を介して前記内面溶接機（２）を移動駆動してＵ字状リブに出入りさせ、
   前記接続装置は剛性構造の接続ロッド（３）を備え、
   前記本体（１）と前記内面溶接機（２）の各接続ラインが前記接続ロッド（３）に沿って設置されおり、
   前記接続ロッド（３）は角形鋼管であり、前記各接続ラインの一部又はすべては前記接続ロッド（３）の内部を貫通しており、
   前記本体（１）の下部にコネクタ（４）が設けられ、前記各接続ラインが前記コネクタ（４）に集積されており、
   前記コネクタ（４）の下側にプッシュロッドが設けられ、
   前記プッシュロッドと前記接続ロッド（３）の端部は可撓性ユニバーサルジョイントによって接続されていることを特徴とするＵ字状リブの溶接装置。
2. 前記本体（１）が前記接続ロッド（３）を介して前記内面溶接機（２）を押し引きし、前記接続ロッド（３）と前記内面溶接機（２）がいずれも前記Ｕ字状リブの内部に出入り可能であることを特徴とする請求項１に記載のＵ字状リブの溶接装置。
3. 前記接続ロッド（３）は伸縮可能な中空ロッドであることを特徴とする請求項２に記載のＵ字状リブの溶接装置。
4. 前記接続ロッド（３）は形鋼であることを特徴とする請求項２に記載のＵ字状リブの溶接装置。
5. 前記接続ロッド（３）は管状形鋼であることを特徴とする請求項４に記載のＵ字状リブの溶接装置。
6. 前記Ｕ字状リブの溶接装置はガイドレール（５）をさらに備え、前記内面溶接機（２）と前記接続ロッド（３）がともに前記ガイドレール（５）に位置し且つ前記ガイドレール（５）に沿って移動することを特徴とする請求項２〜５のいずれか一項に記載のＵ字状リブの溶接装置。
7. 前記接続ロッド（３）にローラ（６）が設けられ、前記接続ロッド（３）が前記ローラ（６）によって前記ガイドレール（５）に沿って移動することを特徴とする請求項６に記載のＵ字状リブの溶接装置。
8. ガントリー（１００）、作業テーブル（２００）及び複数の請求項１〜７のいずれか一項に記載のＵ字状リブの溶接装置を備え、前記ガントリー（１００）と前記作業テーブル（２００）はそれぞれ前記溶接装置の両端に位置し、各前記溶接装置の接続装置が並設され、各前記溶接装置の前記本体（１）が前記ガントリー（１００）に設置されることを特徴とするＵ字状リブの溶接システム。