专利名称：立棱焊接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在垂直方向上一边驱动焊炬一边对正交的、实质上是垂直竖立的两块钢板的正交角落部进行焊接的立棱焊接装置。
例如，在组装用于大型船舶底部的结构物时，在水平的钢板上配置垂直竖立的许多钢板、即纵板，形成格状，在各格的内侧，使焊炬沿纵板与水平钢板相交的棱部(水平棱)、及纵板之间成直角相交的棱部(垂直棱)仿形焊接，即使焊炬一边在水平方向或垂直方向移动一边焊接(横棱焊接及立棱焊接)。不管是哪一种棱焊，操作者都要一边手持焊炬目视确认焊接部位，一边移动焊炬，这样的手工焊接，操作者的负担大，同时工作效率又低。
因而近来，对于横棱焊接，提出了在台车上装载焊炬及仿形机构，借助台车的自行进行棱的焊接的棱焊接装置。为了焊炬对焊接线仿形，台车安装仿形辊，并定向为靠近垂直钢板，在水平钢板上行走，使仿形辊总是抵住垂直钢板(例如日本专利特开平5-169265号公报)。
但是，在进行立棱焊接时，由于台车的行走方向在垂直方向z上，要有用于使台车在垂直方向移动的垂直导杆或垂直导轨。台车的移动方向由该导轨制约，因而，假如使用上述仿形机构，则其形式为在正交的、实质上垂直竖立的两块钢板中的一块上与其平行地(且在垂直方向上)固定导轨，在台车上安装与该钢板平行并能相对于另一钢板进退的仿形台，并且支承伸出来抵住该另一钢板的仿形辊以及焊接两钢板的正交棱的焊炬。
在这种情况下，仿形辊只对所述另一钢板的表面(在水平方向上某种程度上离开正交棱的位置)进行仿形，因而由于钢板挠曲、弯折、倾斜等原因，在与所述一块钢板的表面平行的方向(仿形辊的进退方向)上，该仿形位置与正交棱之间很可能有位偏差。一旦有此位置偏差，焊炬的焊接目标位置即偏离正交棱，偏离的大小等于该偏差。
本发明的第1个目的在于减轻立棱焊接操作者的劳动，提高工作效率；第2个目的在于提高对正交的两块垂直钢板的正交棱进行焊接的焊炬的仿形精度；第3个目的在于提供机械结构较简单、动作可靠及耐用性可靠的立棱焊接装置；第4个目的在于提供比较易于搬入焊接工作现场，易于装在要焊接的钢板上亦易于从其上面取下来，且易于搬离工作现场的立棱焊接装置。
本发明的立棱焊接装置具备导轨构件；用来将该导轨构件实质上平行于，实质上垂直竖立、正交的两块钢板(W1、W2)相交的、实质上垂直的线(Lw)而固定的导轨固定装置；在相对于所述两块钢板成实质上为45度角的方向上延伸的第1臂(y1)；支持第1臂(y1)使该臂可在其延伸方向(x)上移动、而在与该方向(x)垂直的水平方向(y)及垂直方向(z)上固定，且装在导轨构件(51)上，沿着导轨构件(51)在其延伸方向上自行，并包含行走驱动用的电动机的台车(1)；施加驱动力，在第1臂延伸的方向、且又接近所述两块钢板(W1、W2)的方向上，相对于台车驱动第1臂(y1)的弹簧构件(k1)；用第一臂(y1)支持，在实质上是第1臂(y1)延伸的方向上与所述两块钢板(W1、W2)相交的棱实质上相向的仿形辊(y7)及棱焊接焊炬(T)；供给该焊炬(T)电力的焊接电源；给该焊炬(T)输送电焊条的电焊条供给装置；用于给所述电动机(M)通电以驱动台车，且通过所述焊接电源供给焊炬(T)焊接电力的控制器(C)。
为了易于理解，在括号中注有附图中所示下述实施例中对应组成部分的记号作参考。
采用这样的结构，通过第1臂(y1)，仿形辊(y7)及棱焊接焊炬(T)在台车(1)的支持下，能够在相对于两块正交的垂直钢板(W1、W2)实质上成45度角的方向(x)上进退自如，且用弹簧构件(k1)往靠近两块钢板(W1、W2)的方向驱动。使导轨构件(51)相对两钢板(W1、W2)保持规定的距离，以使仿形辊(y7)对着两钢板(W1、W2)相交的棱，对沿着两钢板(W1、W2)所成的角的二等分线的方向的凹凸或弯曲作仿形移动，焊炬与该仿形移动一样移动，因而焊炬能相对于棱作正确的仿形。
本发明的第1实施状态具备，支持仿形辊(y7)及焊炬(T)，且连结于所述第1臂(y1)的第2臂(y3、y6)，该第2臂能够以在与第1臂(y1)的延长方向(x)正交的垂直方向(z)上延伸的轴(y2)为中心旋转。
采用这一结构，仿形辊(y7)能够在垂直于所述方向(x)及(z)的(y)方向上振动移动，因而，假如仿形辊(y7)脱离棱偏向y方向，只接触到一块钢板(W1)，在该状态下，仿形辊(y7)上加着弹簧构件(k1)沿着与该钢板(W1)成45度角的方向施加的压力，因而，将会沿钢板(W1)的表面滑动，移向接近另一钢板(W2)的方向。为了实现这一移动、仿形辊(y7)必须在y方向上振动。第2臂(y3、y6)使这一振动成为可能。仿形辊(y7)由于该振动而在钢板(W1)表面滑动，一旦碰到另一钢板(W2)，该钢板(W2)即阻止仿形辊(y7)在y方向上的移动。从而仿形辊(y7)自动地定位于同时碰到两钢板(W1、W2)的位置、即两钢板的棱上。
总之，在该第1实施状态下，仿形辊(y7)不仅对两钢板(W1、W2)立棱沿两钢板(W1、W2)所成角的2等分线方向的凹凸或弯曲作仿形移动，而且对y方向的凹凸或弯曲作仿形移动，因而对棱仿形的精度更高，尽管如此，为此而采取的结构却极简单。
本发明的第2实施形态，是在第1实施形态的结构上，增加支持所述焊炬(T)，且连结于所述第2臂(y3、y6)的第3臂(y4)，该第3臂(y4)能够以在与第1臂(y1)延长方向(x)正交的垂直方向(z)上延伸的轴(y2)为中心旋转；还增加调整第3臂(y4)相对于第2臂(y3，y6)的旋转角度的装置(y11a-y15)。
采用这一结构，能够在y方向上相对于两钢板(W1，W2)立棱的焊接基准线(Lw)，挪动、调整焊炬(T)的焊接目标位置。在1焊道就焊完的情况下，可以把焊接目标位置作为焊接基准线(Lw)。为扩展焊缝腰高(焊缝y方向的宽度)，需要进行多焊道焊接。例如，在3焊道的情况下，要以第1焊道的焊接目标位置为焊接基准线(Lw)，将例如第2焊道的焊接目标位置定为由焊接基准线(Lw)焊入一侧钢板(W1)的位置，将第3焊道的焊接目标位置定为由焊接基准线(Lw)焊入另一侧钢板(W2)的位置。这些焊接目标位置可以用调整装置(y11a-y15)设定。与上述第1实施例一样，仿形辊(y7)的棱仿形精度高，而且由调整装置(y11a-y15)进行的焊接目标位置的调整是仿形辊(y7)相对于仿形位置(焊接基准线Lw)进行的焊接目标位置调整，所以各焊道的焊接相对于棱达到很高的仿形精度，实现了焊缝宽度和焊缝厚度都均匀的多焊道焊接。
在本发明第1至3实施状态的一共同实施例中，导轨构件(51)为平板；导轨固定装置(60a、60b)为被固定于所述两块钢板(W1、W2)之一(W2)，以导轨构件平板面相对于所述两块钢板(W1、W2)成实质上是45度的位置支持该导轨构件(51)的导轨支架(60a、60b)。
采用这种结构，使台车(1)骑在导轨(51)的平板面上，将第1臂(y1)安装在台车(1)上，并使其能在与导轨构件(51)正交的x方向移动，在此使第1臂(y1)自动在相对于两钢板(W1、W2)成实质上是45度角的方向上延伸。导轨构件(51)、台车(1)和第1臂(y1)的这一组合是使第1臂(y1)及其与台车(1)结合的结构(台车周围)最简单的结构。因此，导轨构件(51)的支持结构，即相对于钢板(W1)成45度角支持导轨构件(51)的导轨支架(60a、60b)的结构将变得复杂，但是该支持结构不必遍及导轨构件(51)的全长都施行，而且较离开棱，又处于接近一侧钢板(W1)的位置，因而给焊接操作造成仿碍的可能性较小。
上述台车周围结构简单使得台车周围结构的体积减小(小型化)，使焊接台车的安装、搬出变得容易。也减少了台车行走时受到障碍物阻挡的麻烦。
本发明的第4实施状态中，导轨支架(60a、60b)包含能够以相对于该导轨支持所固定的钢板(W2)的平板面实质上垂直的轴(55b)为中心转动的定位杆(56b)。
参看图3，由于又一钢板(W1)与该钢板(W2)正交，因而该轴(55b)与又一钢板(W1)平行。转动定位杆(56b)到使其自由端(前端)相对于该钢板(W1)的表面成最短距离的角度。再使导轨支架(60a、60b)相对于钢板(W2)平移到该自由端接触到钢板(W1)的表面为止，然后将其固定在钢板(W2)上，以此使导轨支架(60a、60b)相对于钢板(W1)的距离成为定位杆(56b)的长度所决定的规定长度。
借助于预先决定定位杆(56b)的长度和导轨支架(60a、60b)的高度(51对W2的距离)，使第1臂(y1)的长轴的延线与棱的焊接基准基(Lw)正交，又利用上述导轨支架(60a、60b)相对于钢板(W1)的定位和在钢板(W2)上的固定，仿形辊(y7)自动对棱的焊接基准线(Lw)定位。因此，用来使仿形辊(y7)对棱仿形的导轨(51)定位就简单了。
在本发明的一实施例中，导轨构件(51)包含平行于其纵轴延伸方向的平行齿条(50)；台车(1)则包含由所述行走驱动用电动机(M)驱动的减速器及装在该减速器的输出轴上，且与所述齿条啮合的小齿轮。
本发明的第5实施状态下，导轨构件(51)包含可进行其纵轴延伸方向的位置调整的上、下开关撞击件(SPT、SPB)。
台车(1)包含由于上开关撞击件(SPT)的触碰而导致通/断切换的上限位开关(ST)和由于下开关撞击件(SRB)的触撞而导致通/断切换的下限位开关(SB)；控制器(C)包含操作者用来指示焊接开始/停止和台车驱动/停止的输入装置(PB1、PB2、SW2)；对应于操作者操作该输入装置作出的驱动台车的指示，向所述电动机(M)通电，而对应于停住台车的指示，停止通电的台车定位用电动机通电电路(SW2、22、24、NTW1)；对应于焊接开始的指示，向所述焊接电源(PS)发出向焊炬(T)供给焊接电力的指示，又根据碰到下开关撞击件(SRB)所导致的下限位开关通/断切换而发出电力供应停止指示的供电指示电路(14、18、25)；对应于该焊接开始指示，向所述电动机(M)通以旋转驱动台车向下降方向运动的极性电流，又根据碰到下开关撞击件(SRB)而引起的下限位开关通/断切换停止该通电的，焊接时电动机通电电路(14、22、NTW1)；在上述下限位开关(SB)通/断切换后，向所述电动机(M)通以旋转驱动台车向上升方向运动的极性电流，又根据碰到上开关撞击件(SRT)而引起的上限位开关(ST)通/断切换，停止该通电的回程通电电路。
采用这种结构，操作者操作输入位置(PB1、PB2、SW2)，将下限位开关撞击件(SRB)设定在下限位开关(SB)关断的位置，使台车(1)停在焊接结束的位置上，将上限位开关撞击件(SRT)设定在上限位开关(ST)关断的位置，使台车(1)停止在焊接开始位置上，从而决定z方向的焊接开始位置和焊接结束位置。这可以根据目视确认焊炬(T)的实际焊接目标位置进行，对于操作者来说，是容易办到的、现实的。
而且，将台车(1)置于焊接开始位置(SRT的位置)，操作者操作输入装置(PB1、PB2、SW2)，焊接开始的指示一发出，控制器C就自动地启动焊接，驱动台车(1)下降，焊接到焊接结束位置(SRB的位置)，即自动停止焊接，并使台车(1)停止下降。然后，自动进行上升驱动，使台车(1)上升到焊接开始位置(SRT的位置)，再停住台车(1)，等待操作者的指示。因此，操作者不必经常跟着照管焊接装置，几台焊接装置可同时使用。这样，将提高操作者的工作效率。
本发明的其他目的和特征在下面参照附图进行的说明中得以了解。
图1是表示本发明一实施例的机构主要部分的外观的斜视图。
图2表示在图1的箭头2A所示的方向上所见的图1所示的结构的平面图，一部分是表示断开的剖面。
图3是图1的3A-3A线剖面图。
图4表示在图1的箭头4A所示的方向上所见的图1所示的结构的右侧面图，一部分表示断开的剖面。
图5是内装图1所示的控制器C的操作盘的正面图。
图6是表示图1所示的控制器C的电气线路结构的方框图。
图1表示本发明一实施例的外观。垂直钢板W1(下称左垂直板W1)用定位焊接垂直地固定于垂直钢板W2(下称右垂直板W2)表面，平板状导轨51垂直放置，且相对于右垂直板W2表面成45度角固定于右垂直板W2。在该导轨51上安装着台车1。台车1在图1箭头2A方向所见的正面示于图2，台车1下部的焊炬支持机构在图1箭头3A方向所见的下表面示于图3，台车1在图1箭头4A方向所见的右侧面示于图4。
左垂直板W1与右垂直板W2相交的角(棱)就是要焊接的部位，位于左垂直板W1的该角上，且在垂直方向延伸的边线为焊接基准线Lw。下面以该焊接基准线Lw延伸的方向为垂直方向z方向，以对右垂直板W2与左垂直板W1两者成45度，且与该焊接基准线正交的水平方向为x方向，以垂直与x和z方向的水平方向为y方向。
A.导轨51及支持导轨51的构造导轨51用固定于其上端部和下端部的导轨支架60a和60b(见图4)固定于右垂直板W2上。从图3可见，导轨支架60a在铝板57b的表面竖立支持臂52b，在该铝板的背面固定着磁铁58a、58b，磁铁58a、58b吸在右垂直板W2上，以使铝板57b与右垂直板平行地结合在一起。支持臂52b的、导轨51所固定的前端板相对于支持臂52b的基座成45度倾斜，以此使导轨51对右垂直板W2成45度角。
铝板57b上固定着支持板53b，在该支持板53b上垂直地(与左垂直板W1平行地)支持着轴棒55b，在该轴棒55b上安装着定位杆56b，且该定位杆可转动自如。定位杆56b由于碟形弹簧的作用而受到支持板53b的摩擦制动，因而，在操作者对定位杆56b加以比较大的旋转力时，定位杆56b才以轴棒55b为中心旋转，而不加旋转力时不转动。
导轨支架60b的结构也与60a的结构相同。导轨51固定于右垂直板W2时，操作者使导轨支架60a和60b各自的定位杆(56b)分别处于水平位置，两定位杆的前端一起抵住左垂直板W1，使导轨51相对于左垂直板W1定位。以此，使导轨51相对于左垂直板W1保持平行，且对其保持规定距离。导轨支架60a和60b的磁铁58a、58b、58c、58d吸在右垂直板W2上，以使导轨51平行于右垂直板W2，且对其保持规定距离。
而且，一旦台车1向上移动，下述臂y6碰到导轨支架60a的定位杆56b，定位杆56b即因臂y6的作用而向上转动，离开臂y6的移动路径。一旦台车1向下移动，下述焊炬T碰到导轨支架60b的定位杆，则定位杆因焊炬的作用而向下转动，离开焊炬T的移动路径。
而且，在导轨51较长的情况下，在上述上、下导轨支架60a、60b之间还再固定一个以上的同样结构的导轨支架。
在导轨51上安装着与其平行延伸的齿条50。导轨51的侧端面成人字形(见图3)，以便规定台车1的车轮在y方向上的位置。用于规定台车1的上移界限的开关撞击件SRT和规定其下移界限的开关撞击件SRB用未图示的埋头螺丝(在图1中位于导轨51的内侧)拧紧固定于导轨51，可分别松开各埋头螺丝、上下移动位置后再拧紧埋头螺丝，以此调整上、下位置。再者，开关撞击件SRT碰到台车1上端部的上限位开关ST的触片时，开关ST从断开切换到闭合，台车1的升降驱动电动机M的反向旋转驱动电路断开，台车1停止向上移动。而在开关撞击件SRB的上端碰到台车1内部的下限位开关SB的触片时，开关SB从断开切换到闭合，台车1的升降驱动电动机M的正向旋转驱动电路断开，台车1停止向下移动。
B.台车1台车1结合于导轨51，沿导轨51上升或下降。在台车内部有升降驱动电动机，通过结合于输出轴上的减速机构(未图示出)被驱动旋转的小齿轮40啮合于导轨51的齿条50上。在台车1上有在导轨51的宽度方向(x方向)夹着导轨51的一对在z方向下侧的仿形辊41a、41b和同样的一对在z方向上侧的仿形辊，各对仿形辊中的一个(41a)分别在支持机构42a的支持下可自如地旋转，另一辊分别在支持机构42b的支持下可自如地旋转。
支持机构42a和42b，分别与以中点为界分别具有右旋螺纹和左旋螺纹的、x方向上的螺杆1b的右旋螺纹和右旋螺纹结合。在螺杆1b的一端装有装卸旋钮1a，使旋钮1a向右螺旋方向旋转，则夹着导轨51相向的仿形辊(41a)和仿形辊(41b)之间的距离缩短，上下各1对仿形辊夹着导轨51(见图3)，使台车1相对于导轨51在y方向上定位。亦即，仿形辊接在导轨51上，且沿z方向自由移动进行仿形，而上述小齿轮40与齿条50成啮合。在该状态下一旦升降驱动电动机M受驱动旋转，小齿轮即受到旋转驱动，台车1即被向上或向下驱动。
反之，如果将旋钮1a向与右旋相反的方向旋转，则在x方向相向的仿形辊(41a)和仿形辊(41b)之间的距离变长，可将台车1在y方向上从导轨51取下。在台车1上部有所述上限位开关ST，在台车1下部有所述下限位开关SB。
C.x方向进退机构10x从图1、图2、图3可见到，在台车1下部安装着x方向进退机构10x。台车1的下端固定着支持板x5a，在该支持板x5a上固定着在x方向上延伸的导轨x5b(见图4)，滑块x7接在该导轨x5b上，且在其延伸的方向上可移动，该滑块x7与导轨x5b在y与z方向上结合。即滑块x7在y与z方向上不能相对于导轨x5b移动，在这些方向上滑块x7由导轨x5支持着。在滑块x7上固定着用来支持y方向调整机构20y的垫块x6。
从图2可见，贯通压缩螺旋弹簧k1的滑杆x2a的前头贯通垫块x6，在滑杆x2a的该前头的阳螺纹上固定着用来防止垫块x6脱出的螺母x2b。滑杆x2a可相对于垫块x6旋转。滑杆x2a贯通固定在支持板x5a上的角铁x4的引导孔和固定在该角铁x4上的套筒x3。在滑杆x2a的、突出于套筒x3外边(在图2的右边)的端部固定着旋钮x1。
在图2、将滑杆x2a向右边一拔，垫块6一边对压缩螺旋弹簧k1加以压缩、一边向右方移动。对滑杆2a的拉力和约束一解除，在压缩螺旋弹簧k1的弹力作用下垫块x6向左移动，这时滑杆x2a被垫块6推动而左移。
引导滑杆x2a进行上述左右移动的套筒x3上，其端部分开，有将套筒分成两半的一对切口x3a(表侧与里侧各1个，共两个)，插在滑杆x2a上的销子x2c(表侧与里侧各一个，共两个)进入该切口x3a。在套筒x3的前端面，在相对于1对切口x3a成十字的位置上形成销子放置槽x3b。如图2所示，在销子x2c进入切口x3a的状态下(仿形设定状态下)，压缩螺旋弹簧k1的反弹力加在垫块x6上，垫块x6被压在左方，一旦垫块x6被压向右方，压缩螺旋弹簧k1受到压缩，垫块x6向右移动。将垫块6向右方压的力一减弱，弹簧k1即将垫块x6推回左方。
操作者将旋钮x1向右方拉，使销子x2c从套筒x3的右端面向右方移动，再将旋钮x1旋转90度，松开对旋钮x1的拉力，销子x2c即嵌入销子放置槽x3b，拉住滑杆x2a使其不能向左移动。亦即，垫块x6保持右移(退避)位置，压缩螺旋弹簧k1保持压缩，滑棒x2a停止向左移动(处于退避设定状态)。在该状态下，将旋钮稍微向右驱动，从而将销子x2c从销子放置槽x3b拉出，然后将旋钮x1旋转90度，解除对旋钮x1的向右拉力，压缩螺旋弹簧k1的反弹力即将垫块6向左方驱动，销子x2c进入切口x3a内，达到图2所示的仿形设定状态。
再者，如前所述，使导轨支架60a和60b各自的定位杆56b保持水平，使两定位杆的前端一起抵住左垂直板W1，从而将导轨51相对于左垂直板W1加以定位后，固定于右垂直板W2，而且，如前所述，台车1的上方与下方各用一对仿形辊(41a、41b)夹住导轨51(图3)，使小齿轮40与齿条50成齿轮啮合。在这样的状态下，如果取上述仿形设定状态，则在垫块x6到达图2所示的左移极限位置之前，仿形辊y7抵住左垂直板W1及右垂直板W2，以此阻止垫块x6向左移动。在这一状态下，台车1向上或向下移动，由于左垂直板W1或右垂直板W2的弯曲、左垂直板W1的、相对于右垂直板W2的端面凹凸或弯曲等，引起两垂直板W1、W2交角在第2臂y3延伸的x方向的位置的、z方向的分布相对于与z轴平行的直线有偏离的情况下，由于在仿形辊y7上加有压缩螺旋弹簧k1的反弹力，在该偏离的位置上，仿形辊y7在x方向上移动。亦即，仿形辊y7随着两垂直板W1、W2的交角在x方向上的位置偏离而在x方向上仿形移动。
D.y方向调整机构20y请参照图1至图4，特别是图2。可移动自如地接于固定在台车1的导轨x5b上的滑块x7及垫块x6上，固定着第1臂y1的后端部。在第1臂y1的前端，旋转自如地支持着在z方向上延伸的轴y2，该轴y2贯通第2臂y3，向其下方延伸。第3臂y4旋转自如地接于轴y2的下端部。总之，第2臂y3与第3臂y4各自可分别相对于第1臂y1旋转，且第2臂y3和第3臂y4都由第1臂y1支持着。
仿形臂y6的末端经支持构件y5固定于第2臂y3的前端。仿形臂y6的长度方向在x方向上，端面与圆周面相交的边缘部形成45度圆锥面的仿形辊y7(图3)由旋转轴y7a旋转自如地支持于仿形臂y6的前端部。如前所述，导轨51相对于右垂直板W2成45度角，因而，第1臂y1也是水平的，且在相对于右垂直板W2成45度的方向上延伸。在这里，一旦第2臂y3与第1臂y1平行(这就是基准方向)，仿形臂y6也在相对于右垂直板W2成45度的方向上延伸，在延伸于仿形臂y6的长度方向(x方向)的中心轴的延长线相交于焊接基准线Lw的情况下，仿形辊y7的所述45度锥面靠着右垂直板W2和左垂直板W1(图3)。
这时，仿形辊y7的向左移动受到右垂直板W2和左垂直板W1的阻止，垫块x6处于图2所示的左极限位置右侧，压缩螺旋弹簧k1的反弹力通过垫块x6、第1臂y1、轴棒y2、第2臂y3和仿形臂y6加于仿形辊y7。亦即，在仿形辊y7上，施加压缩螺旋弹簧k1的反弹力作为对左右垂直板W1、W2的压力。第2臂y3能以在z方向上延伸的轴棒y2为中心相对于在x方向上延伸的第1臂y1旋转，因而在台车1沿着导轨51在z方向移动时，不但有由上述x方向进退机构10x产生的、仿形辊y7在上述x方向的仿形移动，而且还有对应于两垂直板W1、W2的交角的y方向位置偏移第2臂y3相对于第1臂y1的转动。亦即，随着两垂直板W1、W2的交角在y方向的位置偏移，仿形辊y7在y方向上作仿形移动。总之，仿形辊y7沿着焊接基准线Lw移动(作x方向及y方向的仿形移动)。
下面叙述焊炬T的焊接目标位置调整机构。
垫块y15固定于第2臂y3的后端，在该垫块y15上有在y方向延伸的一对孔，在这一对孔之间有阴螺纹孔。导杆y10a、y10b分别从这一对孔中通过，在阴螺纹孔中拧着螺丝杆y9。导杆y10a、y10b及螺丝杆y9由第3臂y4支持。亦即，导杆y10a、y10b的两端固定于，在x方向移动自如地装在固定于第3臂y4的下板y12上的侧板y11a、y11b上。螺丝杆y9的两端部可以旋转自如地被支持着。在下板y12的、向着侧板y11a、y11b的下底的位置上，开着沿x方向伸长的长孔y12a(见图2，共有表侧与里侧两个)。竖立在侧板y11a及y11b的、带有阴螺纹孔的销子分别插入各长孔(y12a)，螺杆y13a、y13b从下板y12的下侧拧到各销子上，以此使侧板y11a、y11b接在下板y12上，且其连接关系为该侧在x方向上稍有相对滑动，而在y及z方向上不能相对移动。
在螺杆y9上固定着调整旋钮y14(图1、图3及图4)。当垫块y15处于第3臂y4的纵轴上时，由第3臂y4支持的焊炬T的焊接目标方向是焊接基准线Lw，而把该旋钮y14沿顺时针方向一旋转，第3臂y4即以轴棒y2为中心相对于第2臂y3转动，第3臂y4保持的焊炬T的焊接目标方向即从焊接基准线Lw向右垂直板W2一侧偏过去。在向反时针方向旋转时则反之，向左垂直板W1一侧偏过去。亦即，旋转调整旋钮y14可调整焊炬T相对于辊y7仿形的焊接基准线Lw的焊接目标位置(y方向)。
E.z方向调整机构30z参看图1及图2，在第3臂y4上垂直竖立着支持构件z1，支持构件z1具有中心孔、以及以此为中心的圆弧状长孔，焊炬夹持构件z3具有容纳分别贯通这中心孔和圆弧状长孔的螺杆的2个螺丝孔，两螺杆(未图示)从支持构件z1的里侧分别通过所述中心孔和长孔拧入焊炬夹持构件z3的各螺丝孔，以此将焊炬夹持构件z3固定在支持构件z1上。将这两个拧入的螺杆拧松，则焊炬夹持构件z3能以拧在中心孔的螺杆(在y方向上延伸)为中心旋转规定的小角度。选定所要求的角度后拧紧两个螺杆，以此决定焊炬夹持构件z3相对于支持构件z1的安装角度。
夹持构件z4以铰链连接焊炬夹持构件z3，在此二构件内侧面开有容纳焊炬T的头部圆筒的圆形槽。将夹持构件z3相对于夹持构件z4打开，将焊炬T头部圆筒夹入焊炬夹持构件z3的圆形槽中，然后闭合夹持构件z4，用螺丝将夹持构件z4的开闭自由端固定于焊炬夹持构件z3上，如图1所示，以此用焊炬夹持构件z3和夹持构件z4支持焊炬T。亦即，用第3臂y4加以支持。但是，如上所述，可以调整焊炬夹持构件z3相对于支持构件z1的安装角度。也就是说，可以调整焊炬T相对于第3臂y4的角度。如果设定焊炬T与臂y4平行，则焊炬T成水平。借助于上述调整，可以调整焊炬T向上与向下。
F.控制器C图5表示内装控制器C的操作盘的面板，图6表示控制器C的结构。控制器C指示焊接电源PS(见图6)焊接或停止，同时指示升降驱动电动机M正转或反转，以此向上或向下驱动台车1。控制器C控制台车1及焊炬T的驱动/停止的模式有a、台车向下驱动，b、台车向上驱动，以及c、焊接3种。首先说明操作者进行棱的焊接的操作情况，然后对这些模式中控制器C的控制动作加以说明。
(1)导轨51的设置操作者垂直竖立导轨51，将导轨支架60a和60b各自的定位杆(56b)放在水平位置上，使两定位杆的前端都抵住左垂直板W1，相对于左垂直板W1决定导轨51的位置，然后使磁铁58a、58b、58c和58d吸在右垂直板W2上。以此设置导轨51使其实质上平行于焊接基准线Lw。
(2)台车1的安装操作者相对于导轨51决定台车1的位置，使导轨51位于台车1上、下各一对的仿形辊(41a、41b)的在x方向上相向的辊之间，将装卸旋钮1a顺时针方向转动，用仿形辊(41a、41b)在x方向上夹住导轨51。以此使小齿轮40与齿条50啮合，将台车1装在导轨51上。
(3)仿形设定操作者朝拉出的方向拉旋钮x1，将销子x2c从销子放置槽x3b拉出，然后将旋钮x1旋转90度，再放松对旋钮的拉力。以此使压缩螺旋弹簧k1的反弹力驱动垫块6向左方运动，销子x2c进入切口x3a，仿形辊y7抵住右垂直板W2和左垂直板W1。在这里，必要的话，可用前述z方向调整机构30z调整焊炬T的z方向目标位置(向上、水平、向下的角度)。
(4)下极限位置的设定操作者将切换开关SW2(图5)从中间位置扳向“下降”侧，驱动台车1向下，在焊炬T的焊接目标位置为焊接结束位置(下限位置)时，将切换开关SW2扳回中间位置，停住台车1，将开关撞击件SRB定位于按压下限位开关SB的触片(开关SB从断开转换为闭合)的位置上。这时控制器C执行下述“a.台车向下驱动”。
(5)上极限位置的设定操作者将切换开关SW2(图5)从中间位置(停止指示位置开关扳头垂直于操作面板)扳向“上升”侧，驱动台车1向上，在焊炬T的焊接目标位置为焊接开始位置(上限位置)时，将切换开关SW2扳回中间位置，停止台车1，将开关撞击件SRT定位于按压上限位开关ST的触片(开关ST从断开到闭合)的位置上。这时控制器C执行下述“b.台车向上驱动”。
(6)焊炬T的焊接目标位置(y方向)的设定操作者对应于预定的焊道数目(焊接用几道完成？)、用所述y方向调整机构20y设定第1焊道的焊接目标位置(以焊接基准线Lw为基准的y方向位置)。例如，只用第1焊道，或用3焊道完成焊接的情况下，将焊接目标位置当作焊接基准线Lw。
(7)焊接操作者按下操作面板上表示“运行”的焊接起动开关PB1(闭合)。并且，该起动开关PB1与表示焊接“停止”的焊接停止开关PB2都是瞬间开关(只有按住的时候闭合，压力去除即恢复断路状态的开关)，但开关PB1是按住的时候闭合的常断开关，开关PB2是按住的时候断开的常闭开关。控制器C随着开关PB1闭合而执行下述的“C.焊接”，只要焊接停止开关PB2不断开，就指示焊接电源PS通电焊接，驱动台车1下降，下限位开关SB-闭合，在该处，台车1即停止，且停止焊接。然后，驱动台车1上升，上限位开关ST-闭合，在该处台车1即停住。亦即，一边使台车1下降，一边进行1条焊道的焊接，该焊接一结束，即自动地驱动台车1返回至上限位置。
操作者在需要进行第2焊道的焊接时，与上述(6)一样，用前述y方向调整机构20y设定第2焊道的焊接目标位置。然后，再度使起动开关PB1闭合。控制器对此作出响应，执行“c.焊接”模式。第3焊道及以后的焊接操作也一样。
(8)导轨的撤除操作者拉旋钮x1，使销子x2c移动到套筒x3的右端面更向外的地方，再将旋钮转动90度，解除对旋钮x1的拉力，销子x2c即嵌入销子放置槽x3b，阻止滑杆x2a向左移动。亦即，垫块x6保持向左移动后的原状(退避)，压缩螺旋弹簧k1保持压缩状态，滑杆x2a停止向左移的(退避设定状态)。接着，将装卸旋钮1a向反时针方向旋转，使仿形辊(41a、41b)展开，脱离导轨，将台车1从导轨51取下，然后将导轨51从右垂直板卸下。
a.台车向下驱动电源开关SW1一接通，控制器C的指示灯即点亮，电源即向控制器C的整个电路供给100伏特的交流电。在电源开关SW1的输出端和后级电路的输入端之间，插入熔断器NFB，在电路发生什么异常情况，有过载电流发生时，可对后级电路起保护作用。
操作者将切换开关SW2从中间位置向“下降”一侧扳，则在控制器C(见图6)中，开关SW2的触片接通继电器线圈22一侧，在继电器触片x5c与继电器线圈22的串联电路上加以100伏特的交流电压，继电器触片x3a、x3b闭合，速度控制电路板NTW1的电动机通电电路使大小对应于电位器VR1的设定电压的电流从正向通过台车驱动电动机M，电动机M正向转动，啮合于齿条50的小齿轮正转，台车1下降。
切换开关SW2一旦回到中间位置，通向继电器触片x5c与继电器线圈22的串联电路的交流电压被切断，因而继电器22的触片x3a、x3b断开，停止向电动机M通电，台车1停住。即使在切换开关SW2不回到中间位置的情况下，也是一旦下限位开关SB闭合(台车1到达上限位置)，继电器线圈25即通电，常闭继电器触片x5c断开，继电器线圈22停止通电，触片x3a、x3b断开，电动机M停止通电，台车1停住。
b.台车向上驱动操作者将切换开关SW2从中间位置板向“上升”侧，在控制器C(见图6)中，开关SW2的触片接于继电器线圈24，在继电器触片x6b与继电器线圈24的串联电路上加上100伏特的交流电压，继电器触片x4a、x4b闭合，速度控制电路板NTW1的电动机通电电路使大小与电位器VR1的设定电压相对应的电流反向流入台车驱动电动机M，电动机M逆转，啮合于齿条50的小齿轮反向转动，台车1上升。
切换开关SW2一回到中间位置，继电器触片x6b与继电器线圈24的串联电路所通的交流电压即被切断，因而继电器24的触片x4a、x4b断开，电动机M所通电流停止，台车1停住。即使在切换开关SW2不回归中间位置的情况下，也是上限位开关ST闭合(台车1到达下限位置)，继电器线圈26即通电，常闭继电器触片x6b断开，继电器线圈24的通电停止，继电器触片x4a、x4b断开，电动机M停止通电，台车1停住。
而且上述利用切换开关SW2进行的下降/上升驱动，只有在控制器C不进入下面说明的“c.焊接”的控制模式的情况下才有效。这种情况也就是焊接开始以前或停止按钮PB2被按(断开)，继电器线圈为非通电状态，常闭接点x1c闭合，所有的继电器接点回到原来(焊接开始前)的状态，成为“c.焊接”模式的待机状态。在执行“c.焊接”的控制模式时，继电器线圈14通电，该常闭接点x1c断开，因而切换开关SW2闭合于“下降”或“上升”侧，都不会由于切换开关SW2的作用而向继电器线圈22或24通电，上述“a.台车向下驱动“或”b.台车向上驱动”的动作不会出现。但是，由于正在执行“c.焊接”的控制模式，所以是一边焊接台车1一边下降，或在焊接完1条焊道后台车正在上升。切换开关SW2的操作，对这一“c.焊接”模式的动作没有任何影响。要使该“c.焊接”模式的动作停止，必须按焊接停止开关PB2(使其断开)。
c.焊接操作者一合上焊接起动开关PB1，继电器线圈13即通电，其常断继电器触片x1a、x1b即闭合，常闭继电器触片x1c即断开。常闭继电器触片x1c的断开，使台车不响应切换开关SW2的驱动。由于常断继电器触片x1a的闭合，继电器线圈14自保(即使开关PB1恢复断开状态，继电器线圈14也继续通电)。由于继电器触片x1b的闭合，所以继电器线圈18通电，继电器触片(常断)x2a及x2b闭合。继电器触片x2a的闭合又导致向继电器线圈22通电(上述台车1向下驱动)，继电器触片x2b的闭合则接通焊接电源PS的焊接启动触发电路，从而开始用焊炬T焊接。再者，给焊炬T送焊条的焊条供给装置(未图示)响应焊接电源PS发出的焊条供给控制信号，将焊条送入焊炬T。这就是正在焊接时的状态，台车1一边下降，焊炬T一边伸出焊条进行焊接。
在这种状态下，一按焊接停止开关PB2(断开)，继电器线圈14的通电即停止，继电器触片x1a及x1b断开，继电器线圈18及22的通电停止，因而在这里焊接停止、且台车1停止下降。由于常闭簧片x1恢复闭合，因而这样停止焊接后，借助于切换开关SW2向继电器线圈22或24通电成为可能，根据切换开关SW的操作，上述“a.台车向下驱动”或“b.台车向上驱动”的模式得以进行。
一旦焊接停止开关PB2不断开，下限位开关SB从断开切换到闭合(台车到达下限位置)，继电器线圈25即由于下限位开关SB的闭合而通电，常闭继电器触片x5a及x5c断开，并且常断触片x5b闭合。继电器触片x5a的断开，切换了继电器线圈18的电流，因而继电器触片x2b断开，焊接电源PS停止向焊炬T供给焊接电力。继电器触片x5c的断开又切断了继电器线圈22的电流，因而台车1停止下降。由于常断触片x5b闭合，定时器19通电、开始计时。定时器19一结束设定时间T1的计时(定时已到)，定时器19就使其触片T1a、T1c闭合，T1b、T1d、T1e断开。以此使定时器19自保，继电器线圈24通电，台车1上升。由于台车1的上升，下限位开关SB从闭合恢复断开状态，于是继电器线圈25的通电即告停止，触片x5a回到闭合状态，触片x5b回到断开状态，并且触片x5c恢复闭合，而由于定时器触片T1b断开，T1c闭合，台车1继续上升。台车1到达上限位置，上限位开关ST从断开切换到闭合，继电器线圈26即通电，触片x6a、x6b断开。由于x6b的断开，台车1停住，由于x6a的断开(因为这时T1d是断开的)继电器线圈14的通电停止，x1a、x1b断开，继电器线圈14的自保被解除，且继电器线圈18及定时器19的通电被切断。
再者，在该台车1正在上升时焊接停止开关PB2一断开，继电器线圈14的通电即停止，继电器触片x1a、x1b断开，台车1停止，借助于切换开关SW2对继电器线圈22或24通电成为可能，根据切换开关SW的操作，上述“a.台车向下驱动”或“b.台车向上驱动”得以进行。
上述实施例的特征概括如下。
(1)固定导轨支架60a、60b使导轨51相对于右垂直板W2的表面成45度，并且使这些支架的各定位杆(56b)处于水平位置，各杆的前端又接触左垂直板W1的表面，再将导轨51固定于右垂直板W2，以此使导轨51相对于左、右垂直板W1、W2成规定距离且保持平行，而且导轨51的平板面相对于左、右垂直板W1、W2成45度。
一旦将台车1装上导轨51，第1臂y1的纵轴线的延长线在实质上自动与焊接基准线Lw相交。亦即，第1臂y1的纵轴线对左、右垂直板W1、W2成45度，且与焊接基准线Lw实质上正交。仿形辊y7通过仿形辊y6受第2臂y3支持，第2臂y3与第1臂y1大致平行，因而仿形辊y7自动地实质上对着焊接基准线Lw。
压缩螺旋弹簧k1将第1臂y1压在靠近焊接基准线Lw的方向上，因而仿形辊y7同时进入与左右垂直板W1、W2接触的位置、即有焊接基准线Lw的角的内部。亦即自动压在该角的左右垂直板W1、W2两者上面。
(2)假如由于左右垂直板W1、W2的弯曲等原因，第1臂y1不能达到相对于左右垂直板W1、W2分别成45度，即使在这种情况下，也由于第2臂y3可通过在z方向延伸的轴棒y2，相对于第1臂y1转动，又由于如上所述，受压缩螺旋弹簧k1挤压，所以第2臂y3转动，使仿形辊y7进入同时与左右垂直板W1、W2接触的位置，即具有焊接基准线Lw的角内部。
以此使台车1在z方向上移动时辊y7能相对于左右垂直板W1、W2的夹角(焊接基准线Lw)正确仿形。
由于焊炬T是通过第3臂y4由第2臂y3支持的，因而焊炬T的焊接目标位置描出了与仿形辊y7的仿形移动轨迹实质上相同的轨迹(但与辊y7的移动轨迹平行移动)。因而，焊炬T在台车1沿z方向移动中的焊接位置相对于焊接基准线Lw是准确的。即使左右垂直板W1、W2有弯曲等问题而造成焊接基准线Lw弯曲，也能得到准确地沿着焊接基准线Lw且稳定的等腰高(宽度一样)的焊缝，焊接质量得以提高。
(3)操作y方向调整机构20y的调整旋钮y14，可以在y方向上调整与仿形辊y7的仿形移动轨迹(焊接基准线Lw)相对的、焊炬T的焊接目标位置的轨迹。例如，在焊接完1焊道时，使焊炬T的焊接目标位置的轨迹与仿形辊y7的仿形移动轨迹(焊接基准线Lw)相同即可，但在完成2焊道以上的焊接时，可预先决定在各焊道的焊炬T的焊接目标位置(以焊接基准线Lw为基准的y方向的位置)，调整每一焊道中焊炬T的焊接目标位置(y方向)。因而，在多焊道焊接的情况下，即使焊接基准Lw弯曲，也能得到准确地沿着焊接基准线Lw且稳定的等腰高(宽度一样)焊缝，提高焊接质量。
(4)在x方向可移动地支持第1臂y1于台车1上，用第1臂y1支持仿形辊y7和焊炬T，用压缩螺旋弹簧k1、滑杆x2a及旋钮x1将第一臂y1设定于仿形位置与退避位置，因而仿形辊y7及焊炬T的仿形位置和退避位置的设定是容易的。
设定于仿形位置时，压缩螺旋弹簧k1对仿形辊仿形加压，即压缩螺旋弹簧k1同时用于向仿形位置驱动第1臂和仿形加压，因而仿形位置/退避位置设定用的机构与仿形机构的组合简单、结构简单、可靠性高。
(5)转动装卸旋钮1a，可以从较长的导轨51上取下较重的台车1，或将台车1装上导轨51，亦即，可以较简单地将台车1装于导轨51。因而，例如可以在某一场所焊接一结束，即卸下台车1，将导轨搬到下一个焊接场所，设定于该处后将台车1(以及焊条供给装置)运来装在导轨51上，易于搬运导轨51和设置于焊接场所。
(6)置台车1于上限位置，操作者使起动开关PB1闭合，控制器C即自动开始焊接，进行驱动使台车1下降，焊接到下限位置，即自动停止焊接，并停止驱动台车1向下，然后自动向上驱动台车1，直至上限位置后，停住台车1等待操作者的指示(开关操作)，因而操作者不必经常跟着照管上述实施例的装置，上述实施例的装置有可能多台同时使用，可提高操作者的工作效率。
(7)具备独立于焊接起动开关PB1和焊接停止开关PB2的手动操作用切换开关SW2。操作者将这一切换开关SW2扳向下降侧，控制器C即驱动台车1下降，在由于台车1到达，下限位开关SB从断开切换为闭合，或切换开关SW2回到停止位置(中间位置)之前，驱动台车1一直下降。同样，操作者一将切换开关SW2扳向上升侧，控制器C即驱动台车1上升，在由于台车1的到达，上限位开关ST从断开切换为闭合，或切换开关SW2回到中间位置之前，驱动台车1一直上升，而且这时焊炬T不通电，因而，容易进行事先证实z方向焊接终止位置和焊接开始位置用的台车1走动运转。
(8)在(7)的基础上，用来将上限位开关ST及下限位开关SB从断开切换为闭合的上下开关撞击件SRT和SRB还可自如地在z方向相对于导轨51调节位置。即在上述(7)中，将下开关撞击件SRB固定在下限位开关SB闭合，使台车1停止于焊接终止位置的位置上；将上开关撞击件SRT固定在上限位开关ST闭合，使台车1停止于焊接开始位置的位置上。因而，z方向的焊接开始位置和焊接终止位置都确定下来。这可以根据目视确认现实焊炬T焊接目标位置来进行，对于操作者来说，是容易的、现实的。
权利要求
1.一种立棱焊接装置，其特征在于，具备导轨构件；用来将该导轨构件实质上平行于，实质上垂直竖立且正交的两块钢板相交的、实质上垂直的线而固定的导轨固定装置；在相对于所述两块钢板成实质上为45度角的方向上延伸的第1臂；支持第1臂使该臂可在其延伸方向上移动、而在与该方向垂直的水平方向及垂直方向上固定，且装在导轨构件上，沿着导轨构件在其延伸方向上自行，并包含行走驱动用的电动机的台车；施加驱动力，在从第1臂延伸且又靠近所述两块钢板的方向上，相对于台车驱动第1臂的弹簧构件；用第1臂支持，在实质上是第1臂延伸的方向上与所述两块钢板相交的棱实质上相向的仿形辊及棱焊接焊炬；供给该焊炬焊接电力的焊接电源；给该焊炬输送电焊条的电焊条供给装置；用于给所述电动机通电以驱动台车，且通过所述焊接电源供给焊炬以焊接电力的控制器。
2.根据权利要求1所述的立棱焊接装置，其特征在于，具有支持所述仿形辊及焊炬，且连结于所述第1臂的第2臂，该第2臂能够以在与第1臂的延长方向正交的垂直方向上延伸的轴为中心旋转。
3.根据权利要求2所述的立棱焊接装置，其特征在于，具备支持所述焊炬，且连结于所述第2臂的第3臂，该第3臂能够以在与第1臂延长方向正交的垂直方向上延伸的轴为中心旋转；调整第3臂相对于第2臂的旋转角度的装置。
4.根据权利要求1、2或3所述的立棱焊接装置，其特征在于，导轨构件为平板，导轨固定装置为被固定于所述两块钢板之一，以该导轨构件平板面相对于所述两块钢板成实质上是45度的位置支持所述导轨构件的导轨支架。
5.根据权利要求4所述的立棱焊接装置，其特征在于，导轨支架包含能够以相对于该导轨支架所固定的钢板的平板面实质上垂直的轴为中心转动的定位杆。
6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的立棱焊接装置，其特征在于，导轨构件包含平行于其纵轴延伸方向的平行齿条；台车则包括由所述行走驱动用电动机驱动的减速器及装在该减速器的输出轴上，且与所述齿条啮合的小齿轮。
7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的立棱焊接装置，其特征在于，导轨构件包含可进行其纵轴延伸方向的位置调整的上、下开关撞击件；台车包含由于上开关撞击件的触碰而导致通/断切换的上限位开关和由于下开关撞击件的触碰而导致通断切换的下限位开关；控制器包含，操作者用来指示焊接开始/停止和台车驱动/停止的输入装置；对应于操作者操作该输入装置作出的驱动台车的指示、向所述电动机通电，而对应于停住台车的指示、停止通电的台车定位用电动机通电电路；对应于焊接开始的指示、向所述焊接电源发出向焊炬供给焊接电力的指示，根据在碰到下开关撞击件而导致的下限位开关通/断切换发生停止电力供应指示的供电指示电路；对应所述焊接开始指示，向所述电动机通以旋转驱动台车向下降方向运动的极性电流，根据碰到下开关撞击件而引起的下限位开关通/断切换，停止所述通电的焊接时电动机通电电路；在所述下限位开关通/断切换之后，向所述电动机通以旋转驱动台车向上升方向运动的极性电流，根据碰到上开关撞击件而引起的上限位开关的通/断切换，停止所述通电的回程通电电路。
全文摘要
本立棱焊接装置具备导轨、两个导轨支架、在与两块正交竖立钢板成45度的x方向上延伸的第1臂、在y与z方向上固定支持该臂(x方向可移动)，且安装在导轨上自行的台车、相对于台车在x方向上朝接近钢板棱的方向驱动该臂的弹簧、用该臂支持且向着棱的仿形辊和焊炬、焊接电源、焊条供给装置以及控制器。结构简单，动作可靠且耐用，易于装、卸、搬迁。焊接效率高、劳动强度不大且仿形精度好。
文档编号B23K9/127GK1143552SQ9610056
公开日1997年2月26日 申请日期1996年4月30日 优先权日1995年8月22日
发明者和田达郎, 中山英树 申请人:日铁溶接工业株式会社