专利名称：立向气电焊装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及立向气电焊装置。
传统的自动立向焊接法，如气电焊、电渣焊、及气体保护焊炬摆动焊接，主要用于造船、圆筒形贮油罐以及钢架、桥梁、重型机电设备、炼铁设备等的钢壁焊接。
前者虽然效率高，但在焊接高强度钢时，由于焊接进热量大，会导致焊接金属和母材热影响部等的缺口韧性劣化。而后者由于以提高焊接部的质量为目标，有时要牺牲焊接效率，同时由于是进行多层焊接，各层间的焊接缺陷发生率较高。而最近使用高强度钢的大型贮油罐正在相继建造，在这种形势下，为了保证热影响部的质量，强烈要求采用低进热焊接，针对这一要求，使用细径管状焊丝并在板的厚度方向通过高速振动而使电弧点移动的气电焊因为能够以低进热量高效率地进行坡口截面积极小的截断坡口焊接而适用于钢壁的立向焊接。
以下简要说明进行这种气电焊的装置，在垂直竖立并且相邻的2块钢板之间的坡口(在垂直方向z延伸)里侧，隔着玻璃带把自然空气冷却或水冷的铜挡块固定，在表侧则放置水冷的滑动铜挡块，在被该滑动铜挡块的槽(与坡口相对)和坡口包围的空间内插入焊接用的扁平弯曲焊嘴(焊炬的尖端部件)，使其一边在板厚度方向x作高速振动一边通过弯曲焊嘴而向该空间连续供给细径焊丝，并且一边连续对弯曲焊嘴(焊炬)及滑动铜挡块向上方(z)驱动，一边进行坡口的立向焊接。
焊炬、焊炬振动机构及滑动铜挡块装载在焊接台车上，该台车可随着焊接的进行一边自动地进行速度控制，即在高速和低速间切换，一边上升。保护气体使用二氧化碳，从设于滑动铜挡块上部的喷嘴送入坡口空间，焊炬以50-200次/分的频率在钢板的厚度方向x振动。这样，不仅可对截断坡口进行无缺陷焊接，同时由于高速振动与连续供给细径焊丝二者的效果结合，可得到波形非常细致美丽的焊道外观(日本发明专利公告1988-66634号公报、日本发明专利公告1989-22067号公报)。
不过，在前述的气电焊中，坡口形状是根据要焊接的母材(钢板)的板厚度、或母材板厚度不同时的板厚度差、或焊接后的成品的用途而定的。为了提高接缝(焊接后的原坡口部)的强度，最好是根据2块母材的坡口形状调节焊丝对于坡口及与其相对的铜挡块槽部的进入角度(焊丝针对坡口内空间形成的熔融金属池所处的瞄准位置)，并使接缝横截面(x、y平面)各部分的焊接质量均匀。在日本专利公开1979-148155号公报中所公开的立向气电焊法中，操作者在焊接开始前要先用手动方法在板厚度方向x对焊炬进行角度调节(调节以y轴为中心的转动角)后加以固定。即，要预先设定焊丝的进入角度。由此即可根据坡口形状及与其相对的滑动铜挡块的槽形状来调节焊丝在板厚度方向x的进入角度(与z轴的交叉角度)，并可确定焊丝对被坡口和铜挡块的槽所包围的空间内形成的熔融金属池的瞄准位置。这样一来，就可缩小母材的热影响部，且使坡口各部分的熔融深度固定，可得到均匀美丽的焊道。
然而，上述1979-148155号公报中所公开的方法尚存在以下问题，即不能变化焊丝在母材宽度方向y(与板厚度方向x及坡口延伸方向z正交的方向)的进入角度。例如在母材板厚度不同的场合，如果在板厚度不同的接缝部使焊炬热影响造成的熔融深度一致，则会使板厚度较薄的母材的焊接部强度低于板厚度较厚的母材的焊接部。这样的接缝部在耐久性方面不能取得2块钢板间的接合平衡，且会从板厚度较薄的母材一方开始劣化，结果导致整个接缝部的耐久性下降。如要使接缝的强度不受板厚度差别的影响而做到整体均匀，则必须使板厚度较薄的母材坡口附近的热影响部小于板厚度较厚的母材坡口附近，并减少熔融深度。
另外，即使在坡口形状不同的场合，坡口倾斜角度大的一方也需要更多的堆焊，并要变化包括母材宽度方向y的焊炬角度在内的焊丝进入角度，还要增大坡口倾斜角度大的母材一方的热影响部。
另一方面，当在焊炬所面对的面上形成坡口的2块钢板的平面有高低差别的场合，当钢板面在坡口延伸的z方向凹凸不平时，即坡口附近的钢板面在y方向或z方向不完全是平面时，滑动铜挡块面对钢板的面会部分地从钢板面上浮，最坏时在用坡口与滑动挡块的槽形成的空间内的熔融金属池中的熔融金属会漏到挡块外面。虽然一般不会发生这种泄漏，但对于母材的焊接熔融深度在坡口横截面各部分各不相同，从而破坏了焊接质量的均匀性。如前所述，当母材存在板厚差时，或坡口形状对于z轴呈非对称状态时，最好是根据非对称程度把焊丝对于熔融金属池的瞄准位置向y方向错开，以调节坡口横截面各部分的进热量分布，然而在作焊炬的y方向平行移动调节时，有时弯曲焊嘴会被挡在滑动铜挡块处，从而不能将焊丝确定在所需的瞄准位置(姿势)。
鉴于上述情况，本发明的第1目的在于提供一种可更灵活地调节坡口横截面各部分焊接进热量的立向气电焊装置，第2目的在于提供一种可使滑动铜挡块对焊接对象钢板进行可靠的仿形密合的立向气电焊装置，第3目的在于提供一种可更灵活地调节针对坡口和滑动铜挡块槽所包围空间的焊丝的送给瞄准位置的立向气电焊装置。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案，为了便于理解，在括号内记入了与后述的附图和实施例中主要部分对应的符号。
(1)本发明是一种立向气电焊装置，具备导轨部件(127)；把该导轨部件(127)固定于实质上垂直竖立且具有在垂直方向(z)延伸的坡口(α)的钢板(WL，WR)平面的导轨固定装置(120a)；装于导轨部件(127)并沿导轨部件在其延伸方向(z)自行的、具备行走驱动用电动马达(MD)的台车(100)；立焊焊炬(T)；使该焊炬对着所述坡口并以规定姿势加以支撑、同时被所述台车支撑的焊炬支撑机构(A，C-F)；铜挡块(P)；使该挡块对着所述坡口并以规定姿势加以支撑、同时被所述台车支撑的挡块支撑机构(G)；其特点在于，所述挡块支撑机构(G)可以使支撑的所述铜挡块(P)绕着与坡口延伸方向z平行的轴线(g9)及与该方向z正交且实质上与所述钢板的平面平行的轴线(g12a)而转动自如，并使其可在与上述2个轴线(g9，g12a)正交的方向x进退自如，而且向接近所述钢板的方向加压。
这样一来，由于铜挡块(P)可以z轴及y轴这2轴为中心自由转动，故当形成坡口的2块钢板的平面有高低差别时，或是钢板面在坡口延伸的z方向凹凸不平时，铜挡块(P)都可采取效仿钢板面的姿势。又由于挡块支撑机构(G)向接近x方向的钢板的方向对铜挡块(P)加压，故铜挡块(P)便以效仿钢板面的姿势与钢板面密合。因而铜挡块(P)不会从钢板面上浮起，坡口横截面各部分的进热量更加均匀，可提高焊接质量。
(2)挡块支撑机构(G)包括支撑所述铜挡块、并使其可绕与坡口延伸方向z平行的轴线(g9)及与该方向z正交且与所述钢板平面实质上平行的轴线(g12a)自由转动的滑块(g4，g4a，g4b)；使该滑块(g4，g4a，g4b)在与上述2个轴线(g9，g12a)正交的方向x移动自如、且限制该滑块(g4，g4a，g4b)以在x方向延伸的轴为中心旋转的导向套筒(g1，g5)；与该导向套筒(g1，g5)的与铜挡块一侧端部相反一侧的端部螺纹结合的压紧部件(g2，g3)；及一端与导向套筒(g1，g5)接触、另一端被压紧部件(g2，g3)支撑且把滑块(g4)向接近所述钢板的方向推压的压缩螺旋弹簧(g6)。这样，通过使压紧部件(g2，g3)向旋紧/松开方向转动，可使压紧部件(g2，g3)向接近/脱离钢板的方向移动，并使压缩螺旋弹簧(g6)的推力(加压力)发生强/弱变化。从而可用压紧部件(g2，g3)调节铜挡块对于钢板的密合力。
(3)在上述(2)的方案中，滑块(g4，g4a，g4b)在x方向贯穿压缩螺旋弹簧(g6)及压紧部件(g2，g3)，并具有防止尾端从向着接近钢板方向的压紧部件(g2，g3)脱出的止动件(g4b)，滑块(g4，g4a，g4b)的长度应该是当其尾端与压紧部件(g2，g3)的尾端(g3)处于同一平面时所述铜挡块受到规定压力时的长度。这样，即使把压紧部件(g2，g3)向压紧方向转动并加大紧固，压紧部件(g2，g3)也不会脱离滑块(g4，g4a，g4b)。另外，操作者还可通过转动压紧部件(g2，g3)来调节紧固程度，以使滑块(g4，g4a，g4b)的尾端与压紧部件(g2，g3)的尾端(g3)处于同一平面，由此而使铜挡块所受的压力经常保持在规定的压力，即最佳压力。
(4)如果设坡口延伸的方向为z，设与其正交且与钢板的平面正交的方向为x，则焊炬支撑机构(A，C-F)包括绕着实质上与x、z平面平行且相对x、z形成规定角度的轴线(f4aa)而转动自如地支撑着焊炬的横转动支撑机构(e3，f4，f7)、及确定该横转动角度的横转动角调节机构(kf，f6)。
这样，就可用横转动角调节机构(kf，f6)来调节焊炬相对于与钢板平面(包含在z方向延伸的坡口中心线)正交的平面的角度(焊丝的焊接瞄准角度)。在单纯用y方向平行移动对焊炬进行y位置调节的场合，弯曲焊嘴(x2)与坡口附近或铜挡块(p)的槽边缘接触的位置成为调节界限，在这种状态下，如果使焊炬转动到该调节界限为止，则因为是转动，焊丝的焊接瞄准位置比在y方向平行移动时更向y方向偏移。即，调节y方向焊接瞄准位置的灵活性提高。
(5)上述(4)中的横转动角调节机构(kf，f6)包括对以所述轴线(f4aa)为中心转动自如地支撑于被台车支撑的第1构架(e3)上且支撑焊炬的第2构架(f7)在其转动方向进行驱动的弹簧部件(kf)、对因该弹簧(kf)而导致的第2构架(f7)的移动加以限制的螺旋部件(f6)、及固定于螺旋部件(f6)上的捏手(f1)。这样，通过转动捏手(f1)，即可调节焊丝的y方向瞄准位置。
(6)上述(4)中的焊炬支撑机构(A，C-F)包括以某个平行于y轴(与x、z正交)的轴为中心转动自如地支撑着横转动支撑机构(e3，f4，f7)的前后转动支撑机构(e2，e2a，e5，e1)、及确定该前后转动角度的前后转动角调节机构(e11，e3，e2，e1)。
由此可调节焊丝的x方向瞄准位置。
(7)上述(6)中的焊炬支撑机构(A，C-F)包括装载于台车上且具有可在y方向移动的第1支臂(a11)的第1焊炬支撑机构(A)；被第1支臂(a11)支撑、且具有可在x方向移动的第2支臂(c8)的第2焊炬支撑机构(C)；及被第2支臂(c8)支撑、并支撑前后转动支撑机构(e2，e2a，e5，e1)、又支撑在x方向延伸的第3支臂(d21，d21b)、且具有使第3支臂(d21，d21b)在其延伸方向振动的振动驱动用电气马达的振动机构(D)。这样，即可通过第1焊炬支撑机构(A)把焊炬(T)设定在坡口位置(y方向)，并通过第2焊炬支撑机构(C)设定其相对坡口的进入深度(x方向)，并在坡口的深度方向(x)进行振动。
通过以下结合附图对实施例的说明，可对本发明其他目的和特征有清楚的了解。
图1是本发明一实施例的从上往下看的俯视图。
图2是从图1中点划线箭头2A所示方向看的后视图。
图3是从图2中点划线箭头3A所示方向看的左视图。
图4是图1中点划线箭头4A所示方向的、y方向调节机构A的纵剖视图。
图5是图1中点划线箭头5A所示方向的、x方向调节机构C的纵剖视图。
图6(a)是在图2所示箭头6A方向看的铜挡块压紧机构G的纵剖视图，(b)是在(a)中所示箭头6B方向看的铜挡块压紧机构G的横剖视图。
图1表示本发明一实施例的上面。在图1中把对着纸面垂直并从背面向表面延伸的方向作为垂直方向(上下方向)z的上面，把箭头y所示方向作为水平横向(左右方向)y的左面，同时把箭头x所示的方向作为水平前后方向x的后面。即，图1是从上方向下看本实施例的图，图2表示从图1中点划线2A所示方向看的背面，图3表示从图2中点划线3A所示方向看的左侧面。以下，把各图中箭头z所示方向作为上方，箭头y所示方向作为左方，箭头x所示方向作为后方。
在垂直竖立的钢板WL(以下称为左垂直板WL)的右侧，有同样垂直竖立的钢板WR(以下称为右垂直板WR)，右垂直板WR的左端边缘对着左垂直板WL的右端边缘，在两板之间形成坡口α。左垂直板WL的右端面和右垂直板WR的左端面分别形成倾斜，坡口α在x方向的与焊炬T相对的平板面(以下称为表面)位置有宽阔的开口。
在本实施例中，在右垂直板WR的侧面，垂直且对着右垂直板WR的表面平行地固定着平板状导轨127。在该导轨127上装着台车100。
1.导轨127及其支撑结构导轨127通过固定在其上端部的导轨架120及固定在其下端部的同型导轨架(图中未示)而固定于右垂直板WR上。如图1所示，导轨架120是在铝板122的表面垂直固定着相同长度的支撑臂126a、126b，并在背面固定着磁铁121a、121b，由于磁铁121a、121b吸附于右垂直板WR上，铝板122与右垂直板WR平行地结合，且支撑臂126a、126b相对右垂直板WR而直立。导轨127受支撑臂126a、126b支撑而与铝板122平行，并与右垂直板WR平行。
铝板122上结合着以销子124a为中心转动自如的可拆式支臂124。当从右垂直板WR取下导轨架120时，要用较强的力把支臂124按图1上反时针方向转动。这时，支臂124的右端拐角碰到右垂直板WR的表面，由于杠杆原理而对铝板122施加了很强的拉开力，使磁铁121a脱离右垂直板WR，磁铁121a、121b对右垂直板的吸附力减少，再把铝板122进一步向反时针方向转动即可从右垂直板WR拉开。
另外，当导轨127较长时，在上述的上下导轨架120之间还固定有1个以上同样构造的导轨架。导轨127上固定着与其平行延伸的齿条128。为了规定台车100的车轮在x方向的位置，导轨127的侧端面为山型(图1)，台车100所支撑的左/右滚轮108、109/106、107夹着导轨127。
2.台车100台车100具有与导轨127的齿条128啮合的小齿轮111，当台车100内部的升降驱动马达(图中未示)经过减速机(图中未示)而对该小齿轮111作旋转驱动时，即沿导轨127向上移动(上升)或向下移动(下降)。
3.焊炬T的y方向调节机构A台车100上有y方向调节机构A。图4是图1中点划线箭头4A所示的焊炬T的y方向调节机构A的纵剖视图。以下结合图1和图4说明焊炬T的y方向调节机构A。长方体基座a1的长度方向与y轴平行并固定于台车100上。基座a1从其左右侧面起在中心部开有在y方向贯通的圆形孔，从基座a1的左端面到中央部附近的圆形孔口径大于与之相连的右方的圆形孔。在该大口径圆形孔内插入并固定着圆柱状轮毂a16，在轮毂a16的轴中心部，加工有花键槽的圆形孔在y方向贯通。
在插入基座a1的轮毂a16的圆形孔和与之相连的基座a1的小口径圆形孔内插有周面进行过花键加工的花键轴a11。花键轴a11可被轮毂a16引导而在基座a1内作y方向滑动，但由于花键结合而不能相对轮毂a16旋转。在花键轴a11的左尖端部开有在z方向贯通的圆形孔，并插入从安装支臂c24(见后述)的右端伸出的上面和下面之间。在安装支臂c24右端部的上面和下面，分别对着z方向开着具有反向螺纹的螺纹孔，在插入其间的花键轴a11的左尖端部用螺栓c1固定着安装支臂c24的端部。
在花键轴a11的轴中心部设有从右端面起与y轴平行地向左右方向延伸的螺纹孔，该螺纹孔与右螺纹的螺纹杆a9作螺纹结合。由圆形孔而形成的基座a1右侧面的开口口径更小，在该开口内装有轴衬a10，螺纹杆a9的右尖端部贯通该轴衬a10，且在该尖端部固定着伞齿轮a8。在伞齿轮a8上啮合着伞齿轮a7，在固定该伞齿轮a7的齿轮轴a5上固定着捏手a4。
一旦把捏手a4向右螺纹方向转动，即经过伞齿轮a7、a8而使螺纹杆a9向右螺纹的方向旋转。由此而使花键轴a11向右方移动。而一旦把捏手a4向与右螺纹的方向相反的方向转动，则各部分作相反动作，花键轴a11向左方移动。
如图1、图5及图6所示，“ㄑ”字型支臂c24的一端固定在花键轴a11的左尖端，另一端则固定着焊炬T的与y方向调节机构A大致相同的x方向调节机构C的花键轴c8。随着花键轴a11在y方向的移动，x方向调节机构C(图1、图5)也在y方向移动(通过y方向调节机构A调节焊炬T的y位置)。
4.焊炬T的x方向调节机构C
图5是图1中用点划线箭头5A表示的焊炬T的x方向调节机构C的纵剖视图。基座c7的长度方向与x轴平行，且经过支臂c24和y方向调节机构A而受台车100支撑。以下结合图1和图5说明焊炬T的x方向调节机构C。基座c7的中心部有在x方向贯通的圆形孔，其中插入并固定着圆柱状的轮毂c6。轮毂c6上有经过花键槽加工的圆形孔，使轮毂c6在x方向贯通。
在轮毂c6的圆形孔内插入了周面经过花键加工的花键轴c8。花键轴c8受轮毂c6引导可在基座c7内在x方向滑动，但由于是花键结合，故不能相对轮毂c6而转动。在花键轴c8上有螺纹孔，其中旋入螺纹杆c5。使二者结合。由圆形孔形成的基座c7的后面开口口径更小，螺纹杆c5的后向端部从该开口伸出。在基座c7后面的开口与螺纹杆c5的周面之间插有轴衬。
在基座c7的后面固定着形状大致为中空的立方体、且没有下侧面和后侧面(图5中为下侧面和左侧面)的罩体c4的前侧面。在罩体c4的前侧面开有圆形的开口，与基座c7后侧面的开口连续。螺纹杆c5的后向端部转动自如地支撑于基座c7后侧面的开口，且从罩体c4前侧面的开口进入罩体c4的内部。
在螺纹杆c5的端部固定着伞齿轮Gc20。伞齿轮Gc1与伞齿轮Gc20啮合。伞齿轮Gc1的齿轮轴上固定着捏手c1。当捏手c1顺时针方向旋转时，螺纹杆c5进入花键轴c8的螺纹孔内部，且x方向调节机构C向右方移动，而当捏手c1反时针方向旋转时则向左方移动。因而，转动捏手c1，可调节x方向调节机构C(所支撑的焊炬T)在x方向的位置。
5.焊炬T的振动机构D如图5和图1所示，在焊炬T的x方向调节机构C的基座c7上，固定着振动机构D的基座d30。振动机构D内装振动装置(图中未示)，用于把电动马达(图中未示)的旋转转换为大致“ㄑ”字形支撑臂d25(图1)在x方向的振动。支撑臂d25的该振动的振幅可通过转动轴d3的捏手d1而进行调节。在支撑臂d25上固定着焊炬T的进入角度调节机构E的固定板e2。
6.焊炬T的进入角度调节机构E见图1、图2及图3(尤其是图2和图3)。在振动机构D所支撑的固定板e2上有弧状的引导槽e2a。大致为三角形平板状的调节板e3与固定板e2作面接触，竖立于调节板e3的销子e3b进入引导槽e2a。尖端具有捏手(柄)的调节螺钉e11尖端的螺纹部为细直径，该螺纹部贯通调节板e3的通孔并贯通引导槽e2a后旋入与固定板e2为一体的止动板e1的螺纹孔。通过这一旋入，调节螺钉e11即把固定板e2和调节板e3紧固于止动板e1上，由此而使调节板e3相对固定板e2而固定。
在止动板e1上的与引导槽e2a相对的面上，沿该引导槽e2a以规定的间距开有多个螺纹孔。当松开调节螺钉e11并脱离止动板e1的1个螺纹孔时，调节板e3即可相对固定板e2而滑动，故使销子e3b和调节螺钉e11沿引导槽e2a移动并转动调节板e3，在焊炬T的弯曲焊嘴x2处于所需的前后方向x的进入角度(在x、z平面上与z轴相对的角度前后方向x的瞄准角度由此而决定焊丝的x方向瞄准位置)时，把调节螺钉e11旋入最接近其螺纹端的螺纹孔后加以紧固。
在调节板e3上竖立着支撑部件f4。
7.焊炬T的左右角度调节机构F见图1、图2和图3。在竖立于调节板e3的支撑部件f4上，通过销子结合而支撑着与调节板e3的板表面平行、且可以轴线f4aa(与通过圆弧状引导槽e2a的圆心的y轴线正交)为中心转动的焊炬夹持部件f7。该焊炬夹持部件f7的尖端部保持着焊炬T。手柄f8可锁定对焊炬的夹持及解除该锁定，转动手柄f8即可解除锁定，把焊炬T从焊炬夹持部件f7上取下。
如图2所示，焊炬夹持部件f7上有在y方向贯通的圆形孔f7c，带有捏手f1的螺纹杆f6穿过该圆形孔f7c和压缩螺旋弹簧kf。螺纹杆f6的尖端可在调节板e3上旋转，但在y方向的移动却被止住。固定于焊炬夹持部件f7上的螺帽f6a与螺纹杆f6螺纹结合。当把捏手f1反时针旋转时，螺纹杆f6在图2所示的位置作反时针方向旋转，焊炬夹持部f7一边压缩压缩螺旋弹簧kf，一边在图2上(以图3所示的轴线f4aa为中心)作顺时针方向转动，焊炬T在图2上作向右偏移，其弯曲焊嘴x2则向左偏移。当捏手f1顺时针方向旋转时，螺纹杆f6在图2所示的位置顺时针方向旋转，焊炬夹持部件f7在图2上(以图3所示的f4aa轴线为中心)反时针方向转动，压缩螺旋弹簧kf略微伸长，焊炬在图2上作向左偏移，其弯曲焊嘴x2则向右偏移。
因而，转动捏手f1，可调节焊炬T在左右方向y的进入角度(y、z平面上与z轴相对的角度左右方向y的瞄准角度由此而决定焊丝的y方向瞄准位置)。
8.铜挡块的x方向驱动机构B见图2，在台车100上装着铜挡块的x方向驱动机构B。x方向驱动机构B与焊炬T的y方向调节机构A相同，支撑花键轴b3并决定其y位置。在花键轴b3上固定着圆筒形的支撑部件b4，用支撑部件b4并经过支撑部件b5而支撑铜挡块的压紧机构G。
9.铜挡块的压紧机构G铜挡块的压紧机构G支撑于铜挡块x方向驱动机构B的支撑部件b5。图6(a)是在图2的箭头6A方向看的压紧机构G的纵剖视图，图6(b)表示沿图6(a)的6B-6B线剖面。用支撑部件b5支撑的套筒g1中插入了轮毂g5，并与套筒g1固定为一体。在轮毂g5中有花键孔，该孔中插入了外周面切有花键槽的支撑臂g4，该支撑臂g4可相对轮毂g5而在y方向移动自如，但不能旋转。在套筒g1内旋入了带捏手g3的伸出调节套筒g2。用伸出调节套筒g2支撑的压缩螺旋弹簧g6把支撑臂g4向使套筒g2接近坡口的方向推压。在支撑臂g4内旋入了贯通套筒g2和压缩螺旋弹簧g6的螺纹杆g4a，该螺纹杆g4a的头部可防止支撑臂g4从套筒g1脱落。
在支撑臂g4的尖端，装有以在z方向延伸的销子g9为中心转动自如的支撑块g11。支撑块g11以在y方向延伸的销子g12a为中心转动自如地保持着铜挡块P。因而，铜挡块P可以z轴和y轴为中心而相对支撑臂g4转动。以z轴为中心的转动可使铜挡块P同时与2块钢板WL、WR密合，而以y轴为中心的转动可使铜挡块P对2块钢板WL、WR的x方向倾斜或弯曲作仿形密合。
当把捏手g3顺时针方向旋转时，调节套筒g2进入套筒g1的内部，并通过压缩螺旋弹簧g6而把支撑臂g4向左方推，由此而使铜挡块P与2块钢板WL、WR密合。而一旦把捏手作进一步顺时针旋转，则把铜挡块P推至2块钢板WL、WR的推力就加强。而当把捏手g3反时针旋转时，该推力就减弱，如果进一步作反时针旋转，铜挡块P就从2块钢板WL、WR脱离。当前方没有钢板WL、WR时，即使把捏手g3顺时针方向旋转到调节套筒g2相对套筒g1的旋入极限，螺纹杆g4a的头部g4b也不会从调节套筒g2拔出，故支撑臂g4不会从轮毂g5脱落。另外，关于螺纹杆g4a的长度，在本实施例中，是当头部g4b的右端面与捏手g3的右端面处于同一平面时，经过压缩螺旋弹簧g6的支撑臂g4而把铜挡块P推至2块钢板WL、WR的推力为2kg时的长度。通过旋转调节捏手g3，使其右端面与螺纹杆g4a的头部g4b的右端面处于同一平面，可始终保持对铜挡块P施力2kg的推力。
10.铜挡块P在铜块p1的与钢板WL、WR相对的面(表面)有限制表面焊道形状的、在z方向延伸的槽。在与表面相对的背面，有与铜块p1内的冷却水路p1a相连的2个(注水用和排水用)软管接头，其中1个软管接头jwa在图6中表示出来。在铜块p1表面的形成焊道用的槽上有保护气体供给管p2所连通的开口p2a。该供气管p2倾斜固定在铜块p1上。在供气管p2的侧面，装着软管接头jg，通过此而向供气管p2供给保护气体。
在以上说明的实施例中，铜挡块P以z轴及y轴为中心转动自如，压缩螺旋弹簧g6平时因其弹力而将铜挡块P推向2块钢板WL、WR，故当2块钢板WL、WR存在厚度差时，或即使在z方向存在弯曲或倾斜时，铜挡块P也能与2块钢板WL、WR密合，而不会产生上浮。因而，熔融金属池被铜挡块和坡口完全包围，坡口横截面各部分的焊接进热量均匀。
另外，即使在垂直钢板WL、WR的板厚度不同时，由于可用左右角度调节机构F在左右y方向调节焊炬T的偏移转动角，故与单纯在y方向平行移动调节焊炬T的场合相比，从弯曲焊嘴x2送出的焊丝在y方向的瞄准位置调节范围更广。即，y方向的瞄准位置调节灵活性更高。当2块钢板的厚度不同时，可以使较薄的垂直钢板一侧的热影响部小于较厚的垂直钢板一侧的坡口，并减少熔融深度。这样，可以抑制较薄的垂直钢板的接缝强度单方面恶化，使接缝强度不受板厚差别的影响而做到整体均匀。另外，即使在坡口形状不同的场合(例如在レ型坡口的场合)，也可调节垂直钢板的宽度方向y的焊炬偏移角度，在坡口倾斜角度大的垂直钢板一侧增大热影响部(熔融深度)，并可增加堆焊。结果可提高接缝整体的耐久性。
权利要求
1.一种立向气电焊装置，具备导轨部件；把该导轨部件固定于实质上垂直竖立且具有在垂直方向延伸的坡口的钢板平面的导轨固定装置；装于导轨部件并沿导轨部件在其延伸方向自行的、具备行走驱动用电动马达的台车；立焊焊炬；使焊炬对着所述坡口并以规定姿势加以支撑、同时被台车支撑的焊炬支撑机构；铜挡块；使该铜挡块对着所述坡口并以规定姿势加以支撑、同时被台车支撑的挡块支撑机构；其特征在于，所述挡块支撑机构可以使所述铜挡块绕着与坡口延伸方向z平行的轴线(g9)及与该方向z正交且实质上与所述钢板的平面平行的轴线(g12a)而转动自如，并使其可在与上述2个轴线(g9，g12a)正交的方向x进退自如，而且向接近所述钢板的方向加压。
2.根据权利要求1所述的立向气电焊装置，其特征在于，所述挡块支撑机构包括支撑所述铜挡块、并使其可绕与坡口延伸方向z平行的轴线(g9)及与该方向z正交且与所述钢板平面实质上平行的轴线(g12a)自由转动的滑块(g4，g4a，g4b)；使该滑块(g4，g4a，g4b)在与上述2个轴线(g9，g12a)正交的方向x移动自如、且限制该滑块(g4，g4a，g4b)以在x方向延伸的轴为中心旋转的导向套筒(g1，g5)；与该导向套筒(g1，g5)的与铜挡块一侧端部相反一侧的端部螺纹结合的压紧部件(g2，g3)；及一端与导向套筒(g1，g5)接触、另一端被压紧部件(g2，g3)支撑且把滑块(g4)向接近所述钢板的方向推压的压缩螺旋弹簧(g6)。
3.根据权利要求2所述的立向气电焊装置，其特征在于，滑块(g4，g4a，g4b)在x方向贯穿压缩螺旋弹簧(g6)及压紧部件(g2，g3)，并具有防止尾端从向着接近钢板方向的压紧部件(g2，g3)脱出的止动件(g4b)，滑块(g4，g4a，g4b)的长度是当其尾端与压紧部件(g2，g3)的尾端(g3)处于同一平面时所述铜挡块受到规定的压力时的长度。
4.根据权利要求1所述的立向气电焊装置，其特征在于，当设坡口延伸的方向为z，设与其正交且与钢板的平面正交的方向为x时，则焊炬支撑机构包括绕着实质上与x、z平面平行且对着x、z形成规定角度的轴线(f4aa)而转动自如地支撑着焊炬的横转动支撑机构(e3，f4，f7)、及确定该横转动角度的横转动角调节机构(kf，f6)。
5.根据权利要求4所述的立向气电焊装置，其特征在于，横转动角调节机构(kf，f6)包括对以所述轴线(f4aa)为中心转动自如地支撑于被台车支撑的第1构架(e3)上且支撑焊炬的第2构架(f7)在其转动方向进行驱动的弹簧部件(kf)、对因该弹簧(kf)而导致的第2构架(f7)的移动加以限制的螺旋部件(f6)、及固定于螺旋部件(f6)上的捏手(f1)。
6.根据权利要求4所述的立向气电焊装置，其特征在于，焊炬支撑机构包括以某个平行于y轴(与x、z正交)的轴为中心转动自如地支撑着横转动支撑机构(e3，f4，f7)的前后转动支撑机构(e2，e2a，e5，e1)、及确定该前后转动角度的前后转动角调节机构(e11，e3，e2，e1)。
7.根据权利要求6所述的立向气电焊装置，其特征在于，焊炬支撑机构包括装载于台车上且具有可在y方向移动的第1支臂(a11)的第1焊炬支撑机构(A)；被第1支臂(a11)支撑、且具有可在x方向移动的第2支臂(c8)的第2焊炬支撑机构(C)；及被第2支臂(c8)支撑、并支撑前后转动支撑机构(e2，e2a，e5，e1)、又支撑在x方向延伸的第3支臂(d21a，d21b)、且具有使第3支臂(d21，d21b)在其延伸方向振动的振动驱动用电气马达的振动机构(D)。
全文摘要
一种立向气电焊装置，具有导轨；使导轨固定于垂直钢板平面的装置；沿导轨行走的台车；立向焊炬；焊炬支撑机构；支撑铜挡块、使其绕着与坡口延伸方向z平行的轴线及与该方向正交并与钢板平面平行的y方向轴线转动自如、在与上述2个轴线正交的方向x进退自如、使其对着坡口并以规定姿势加以支撑的挡块支撑机构。本发明可更灵活地调节坡口横截面各部分的焊接进热量，可靠地进行滑动铜挡块的仿形密合，更灵活地调节焊丝的进给瞄准位置。
文档编号B23K9/173GK1147987SQ9610347
公开日1997年4月23日 申请日期1996年2月28日 优先权日1995年10月12日
发明者上正三 申请人:日铁溶接工业株式会社