专利名称：单面焊接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及单面焊接装置，其利用在焊接机梁上自动行进的焊接机， 沿对接被焊接构件而形成的坡口线从单面对被焊接构件进行焊接。
背景技术：
通常，当制造大型船舶等时，在对多块宽度超过30m的钢板、即被焊 接构件进行对接焊接之际，大多采用具备垫板装置的单面焊接装置。该垫 板装置使用只用内焊剂形成内焊缝的方式、或用铜板和内焊剂形成内焊缝 的方式。作为这种单面焊接装置，例如有日本特开2006—297460号公报所记 载的电弧焊接装置。在相关电弧焊接装置中，沿该装置的长度方向并排设有三个以上的垫 板装置，利用内装在其中的驱动机构，能够分别沿与电弧焊接装置的长度 方向正交的方向移动。该电弧焊接装置以配置在两端部的垫板装置中的某一方为基准，以离 开该垫板装置的距离的比和另一端垫板装置的驱动速度的积的速度，使电 动机同时驱动，以使由上述三个以上的垫板支承装置的垫板部的宽度方向 的中心位置与沿电弧焊接装置的长度方向延伸的假想的坡口基准线的中 心位置相吻合的方式进行控制，由此，容易进行相关位置的调节。但是，包括日本特开2006—297460号公报所记载的电弧焊接装置， 现有的单面焊接装置是通过基于操作员目视而进行的手动操作，将设置于 垫板装置上的垫板部安放在坡口线的正下方。由于单面焊接装置是大型装置，因此，当将垫板装置所具有的垫板部 安放在坡口线的正下方时，不仅需要操作员在作业现场来回地走，而且还 是费力又费时的作业。另外，由于是利用操作员目视而进行的手动操作来 决定垫板部的位置，因此，难以高精度地定位，需要加宽内焊剂的散布宽度。这样的定位在不同板厚彼此对接、对厚板侧的背面进行锥形加工的嵌 接的情况下，更要求高精度的定位，因此，需要熟练的操作员的手动操作。发明内容本发明是鉴于上述问题点而开发的，其目的在于提供一种能够将垫板 装置所具有的垫板部自动地且高精度地定位在坡口线的正下方的单面焊 接装置。解决上述课题的本发明的单面焊接装置，其使用衬垫在对接被焊接构 件而成的坡口线的下方的垫板部，沿所述坡口线从所述被焊接构件的单面 进行焊接，其中，具有检测所述坡口线的位置、并控制检测出的所述坡口 线和所述垫板部的位置的控制部，通过所述垫板部的驱动机构使该垫板部 移动到所述控制部控制的位置处。本发明的单面焊接装置，如上所述检测出坡口线的位置，并由控制部 控制垫板部的位置，使垫板部的位置与检测出的坡口线吻合，使垫板部移 动到由该控制部定位的位置处，由此，自动且高精度地将垫板部定位在坡 口线的正下方。本发明的单面焊接装置利用沿焊接机梁行进的焊接机，沿着对接被焊 接构件而成的坡口线从单面进行焊接，所述单面焊接装置包括垫板装置，其具有从下方垫起所述被焊接构件的坡口线的垫板部、及 使该垫板部移动的驱动机构，并具有多个检测所述垫板部的基准位置并获得其位置信息的垫板部位置检测器；坡口线位置检测装置，其设于所述垫板部上方有所间隔的位置处，沿 与所述坡口线正交的方向进行扫描，检测至少两处的所述坡口线的位置并获得其位置信息；及控制部，其根据由所述坡口线位置检测装置得到的至少两处的所述坡 口线的位置信息计算各个所述坡口线的基准位置，同时根据由所述垫板部 位置检测器得到的所述垫板部的位置信息计算所述垫板部的基准位置，并 计算为使所述坡口线的基准位置和所述垫板部的基准位置相一致而移动 所述垫板部的移动量。由于本发明的单面焊接装置具备所述垫板部位置检测器、坡口线位置检测装置、控制部及驱动机构，因此，能够在该控制部基于由垫板部位置 检测器得到的垫板部的位置信息和由坡口线位置检测装置得到的坡口线 的位置信息，计算为使垫板部的基准位置与坡口线的基准位置相吻合而需 要的垫板部的移动量，基于该移动量，使驱动机构驱动而对垫板部的位置 进行微调。因此，本发明的单面焊接装置可以将垫板部自动且高精度地定 位在坡口线的正下方。在本发明中，所述坡口线位置检测装置优选包括坡口线位置检测传 感器，其对所述被焊接构件照射光，利用该光的反射光检测所述坡口线； 移动装置，其使所述坡口线位置检测传感器沿着与所述坡口线正交的方向 移动；及传感器位置检测器，其根据利用所述移动装置而移动的移动量， 获得该坡口线位置检测传感器的位置信息。据此，能够由坡口线位置检测传感器可靠地检测坡口线，利用传感器 位置检测器，能够获得检测坡口线的坡口线位置检测传感器的准确的位置f曰息。在本发明中，优选所述坡口线位置检测装置被设于所述焊接机梁的长 度方向上的至少两处不同的位置。据此，因为能够在焊接机梁的长度方向上的至少两处不同的位置检测 坡口线的位置，所以，可以得到更为准确的坡口线的位置信息。因此，可 以更为准确地对垫板部的位置进行微调，从而能够将垫板部自动且高精度 地定位在坡口线的正下方。在本发明中，也可以是，所述焊接机梁具备两根以上的从该焊接机梁 的任意部位向与长度方向正交的方向延伸的延伸梁，至少两根所述延伸梁 分别具备所述坡口线位置检测装置。另外，所述延伸梁也可以通过在水平 面旋转的旋转部而设置在与所述焊接机梁连接的基端部。据此，利用设置于延伸梁上的两个以上的坡口线位置检测传感器，可 以在两处以上检测坡口线的位置。另外，由于在两处以上检测坡口线的位 置，因此，可以得到更为准确的坡口线的位置信息。因此，可以更为准确 地对垫板部的位置进行微调，从而能够将垫板部自动且高精度地定位在坡 口线的正下方。在本发明中，也可以在所述焊接机上设有所述坡口线位置检测装置。据此，通过使焊接机沿着与坡口线正交的方向移动，能够利用设置在 焊接机上的坡口线位置检测传感器检测坡口线的位置。根据本发明的单面焊接装置，不需要熟练的操作员的手动操作，就可 以将设置在垫板装置上的垫板部自动且高精度地定位在坡口线的正下方。
图1是示出本发明第一实施方式的单面焊接装置的局部图； 图2是将本发明第一实施方式的单面焊接装置的要部放大后的要部放 大图；图3是用于说明垫板部的基准位置和坡口线的基准位置的说明图， (a)是对彼此板厚相同的被焊接构件对接而成坡口线进行焊接时的垫板 部的基准位置和坡口线的基准位置的说明图，(b)是对彼此板厚不同的被 焊接构件对接而成的坡口线进行焊接时的垫板部的基准位置和坡口线的 基准位置的说明图；图4是对本发明第一实施方式的单面焊接装置的动作方式进行说明的 说明图，(a)是其俯视图；(b)是其侧视图；图5是示出用于使本发明第一实施方式的单面焊接装置的垫板部移动 的结构的框图；图6是示出本发明第一实施方式的单面焊接装置的动作流程的流程图；图7是将本发明第二实施方式的单面焊接装置的局部进行放大示出的 局部放大图；图8是对本发明第二实施方式的单面焊接装置的动作方式进行说明的 说明图，(a)是其俯视图；(b)是其侧视图；图9是示出用于使本发明第二实施方式的单面焊接装置的垫板部移动 的结构的框图；图10是示出本发明第二实施方式的单面焊接装置的动作流程的流程图。
具体实施方式
下面，参照适当附图，对用于实施本发明的单面焊接装置的优选方式 进行详细说明。
首先，参照图1 图6对本发明的单面焊接装置的第一实施方式进行
说明。在所参照的附图中，图1是示出本发明第一实施方式的单面焊接装
置的局部图；图2是将本发明第一实施方式的单面焊接装置的要部放大后 的要部放大图；图3是用于说明垫板部的基准位置和坡口线的基准位置的 说明图，(a)是对彼此板厚相同的被焊接构件对接而成的坡口线进行焊接 时的垫板部的基准位置和坡口线的基准位置的说明图；(b)是对彼此板厚 不同的被焊接构件对接而成坡口线进行焊接时的垫板部的基准位置和坡 口线的基准位置的说明图。图4是对本发明第一实施方式的单面焊接装置 的动作方式进行说明的说明图，(a)是其俯视图；(b)是其侧视图；图5 是示出用于使本发明第一实施方式的单面焊接装置的垫板部移动的结构 的框图；图6是示出本发明第一实施方式的单面焊接装置的动作流程的流 程图。
另外，在本说明书中，如图1所示，将与利用单面焊接装置F进行焊 接的方向平行的方向设定为长度方向，将在水平的面上与利用单面焊接装 置F进行焊接的方向垂直的方向设定为宽度方向。
如图1所示，本发明第一实施方式的单面焊接装置F，使用从对接被 焊接构件E、 E而成的坡口线M的下方垫起被焊接构件E、 E的垫板部10， 沿坡口线M从被焊接构件E、 E的单面进行焊接，其中，该单面焊接装置 F具有检测坡口线M的位置、并控制检测出的坡口线M和垫板部10的位 置的控制部50 (参照图5)，通过垫板部10的驱动机构100，使该垫板部 10移动到控制部50控制的位置处。
具体地说，如图1及图2所示，本发明第一实施方式的单面焊接装置 F是使用沿焊接机梁B行进的焊接机J，沿对接被焊接构件E、 E而成的坡 口线M从单面对被焊接构件E、 E进行焊接的焊接装置，其包括具有驱 动机构100的垫板装置1、坡口线位置检测装置30、控制部50(参照图5)。
对该单面焊接装置F进行详述，如图1所示，其具有沿该单面焊接 装置F的宽度方向并排设置的多条轨道G;配置于轨道G上方的基础框架 H;装设在轨道G和基础框架H之间、并形成为可在轨道G上沿宽度方向移动的旋转台车部I;以及设置于基础框架H内部的垫板装置1。单面
焊接装置F还具有设置于基础框架H上端的板移动辊K、辅助辊L及
磁铁装置N;在垫板装置I的上方沿垫板装置1的长度方向可移动的焊接
机J。焊接机J形成为可在沿着垫板装置1的长度方向延伸设置的导轨上 移动，并具备焊条、焊条进给机、电流，电压，速度控制装置等。另外，单
面焊接装置F具有形成为可在垫板装置1的长度方向上行进的焊剂料斗 Fl。
而且，如图l所示，在该单面焊接装置F中，由板移动辊K及辅助辊 L等引导被焊接构件E、 E (参照图2)，使其沿单面焊接装置F的宽度方 向在垫板装置1的上方对接后，由垫板装置1将垫板焊剂(未图示)压入 被焊接构件E、 E的坡口线M (参照图2)的里侧，由焊接机J从被焊接 构件E、 E的上面进行单面埋弧焊接。
旋转台车部I具备隔开规定间隔配置的两个旋转体i，被轴支承在离 间配置的两块板材上。旋转体i被形成为在由型钢构成的轨道H上滚动， 且可沿宽度方向移动。在旋转台车部I的上部抵接支承有基础框架H。
如图2所示，基础框架H通过将钢制的角材制造成框架而形成，且上 方开放，在该基础框架H的内部配置有上述的垫板装置l。
如图1及图2所示，垫板装置1是将垫板焊剂高精度地压入对接被焊 接构件E、 E而形成的坡口线M的里侧的装置。该垫板装置l具有隔开 规定的间隔并排设置在基础框架H的上部的多个升降装置2;横跨单面焊 接装置F的长度方向而延伸设置、并对于基础框架H相对升降的架台框架 3;隔开规定间隔并排设置在架台框架3的上部的垫部辊部4;具备被支承
在垫板辊部4的上方的底板11的垫板部10;使垫板部10在宽度方向上微
调移动的驱动机构100。该驱动机构100设置于垫板部10的两端。
如图2所示，升降装置2是使架台框架3对于基础框架H进行相对升
降的装置，例如，使用公知的气缸，沿垫板装置l的长度方向隔开规定间
隔地配置于垫板辊部4的正下方。
如图2所示，架台框架3是沿铅直方向升降的框架，由升降装置2支
承，并在上部设置有上述的垫板辊部4。架台框架3通过将角材及板材接
合构筑成大致箱子状而形成，其具有沿垫板装置1的宽度方向延伸设置的下边框架3a;在下边框架3a的两端形成为梯子状的侧部框架3b、 3b; 安装在侧部框架3b、 3b之间的一对夹持板3c、 3c。这一对夹持版3c、 3c 在垫板装置1的长度方向上以规定间隔分开，且在下端抵接支承升降装置 2的上端。另外，在上述的下边框架3a上形成有贯通孔Q、 Q，以插通升 降装置2。
如图1及图2所示，上述的垫板辊部4是支承具备底板11的垫板部 10可沿宽度方向移动的构件。垫板辊部4由多个垫板辊5、 5…、轴支承 垫板辊5的中心的旋转轴6、 6…形成。垫板辊5是由相同形状构成的圆柱 体，并形成为可以贯通圆心的旋转轴6为轴进行旋转。另外，垫板辊5隔 开规定间隔，在整个宽度方向上以直线状并排设置，垫板辊5的各圆筒面 的上表面形成在一个面上。另外，该垫板辊5的宽度(圆柱的母线长度) 形成为比夹持板3c、 3c之间的宽度小。就是说，垫板辊5以在垫板辊5 和夹持板3c之间留有间隙地被轴支承。
如图1所示，所述垫板辊部4在垫板装置1的长度方向上隔开规定间 隔地形成有多个，能够使垫板部IO沿宽度方向流畅地移动。
另外，垫板辊5的形状不限定于圆柱形，例如也可以是球体。进而， 垫板辊5的数量、大小、相邻的垫板辊5彼此的间隔、垫板辊部4的设置 个数等可以根据垫板装置1的大小等进行适当地设定。
如图2所示，垫板部10是被垫板辊部4支承、且将垫板焊剂压入坡 口线M的里侧的部分。垫板部10主要具有被上述的垫板辊部4抵接支 承的底板11;形成于底板11的上部的基础框架12;设置于基础框架12 内的通气软管13;形成于通气软管13的上部的铜板14。
底板11是长板状构件，横跨单面焊接装置F的长度方向而延伸设置， 下表面与垫板辊部4抵接。底板11的宽度形成地比垫板辊部4的宽度小。 基础框架12形成于底板11的上部，和底板11同样地横跨单面焊接装置F 的长度方向而形成，内设有通气软管13。而且，铜板14是在垫板部10 的上部跨长度方向而形成的板状构件，在其上面供给有未图示的垫板焊 剂。
如图2所示，驱动机构100是使垫板部10沿宽度方向微调移动的机 构，如图5所示，接受来自控制部50的规定信号进行驱动等规定动作。另外，驱动机构100具有例如内装有图2中未图示的电动机(垫板 微调用电动机131、 141 (参照图5))及旋转编码器等用于检测垫板部10
的位置的位置检测器(垫板部位置检测器132、 142 (参照图5))的驱动 部100a;与驱动部100a直接结合的丝杠轴100b;在与丝杠轴100b卡合 的同时与垫板部10的底板11接合的卡合部100c。由此，通过驱动电动机， 能够使垫板部10在垫板辊部4上沿宽度方向移动。如上所述，该驱动机 构IOO在第一实施方式中，设置在垫板装置1的两端的每一端(即， 一台 垫板装置1至少具备两个该垫板部位置检测器)。另外，该驱动机构100 当然也可以设于比垫板装置1的端部更靠内侧的位置。
而且，在第一实施方式的单面焊接装置F中，垫板部位置检测器131、 141 (参照图5)对电动机的转速等进行编码化，检测与其连接的垫板部 10位于何处位置而得到垫板部10的位置信息。所得到的垫板部10的位置 信息被输入控制部50。详细情况在下文中叙述。
另一方面，焊接机梁B横设于垫板装置1的上方并离开该垫板装置1， 如上所述，设置于该焊接机梁B上的焊接机J沿焊接机梁B自动行进地对 被焊接构件E、 E进行焊接。
当在焊接机梁B上对被焊接构件E、 E进行焊接时，在第一实施方式 的单面焊接装置F中，利用下文详述的坡口线位置检测装置30、 40检测 被焊接构件E、 E的坡口线M的位置以得到其位置信息，以使通过下文中 叙述的方法求出的垫板部10的基准位置与坡口线M的基准位置相吻合的 方式进行微调。
在此，所谓垫板部10的基准位置是指，当进行单面埋弧焊接时，对 于垫板部IO预先设定的位置，例如，如图3 (a)所示，在对将彼此板厚 相同的被焊接构件E、 E对接而成的坡口线M进行焊接时，可以将垫板部 IO(铜板14)的宽度方向的中心位置Pc设定为垫板部10的基准位置。另外， 如图3 (b)所示，在将彼此板厚不同的被焊接构件E1、 E2对接、并对厚 板侧的被焊接构件E1的里面进行锥形加工后而成为嵌接的情况等下，可 以将偏离垫板部10 (铜板14)的宽度方向的中心位置Pc规定量的位置 Po设定为垫板部10的基准位置。
就是说，由垫板部位置检测器132、 142得到的垫板部10的位置信息意味着图3的PC位置。所谓垫板部的基准位置意味着图3的PO位置(在
图3 (a)中，Pc和Po—致)。为了根据Pc的位置求出Po的位置，需要 有偏移量(或者，偏移量为0的信息)。该偏移量通过将与对接状态对应 的偏移量预先输入控制装置，由控制装置设定并使用。
如图1所示，为了得到相关的位置信息，第一实施方式的单面焊接装 置F例如将坡口线位置检测装置30、 40设置在垫板部10的上方、即被焊 接构件E、 E上方有所间隔的位置，使用这样的坡口线位置检测装置30、 40，在焊接机梁B的长度方向的至少两处不同的位置检测坡口线M的位 置，得到坡口线M的准确的位置信息。
如图l及图4所示，这些坡口线位置检测装置30、 40，例如具有两根 以上从焊接机梁B的任意部位向与单面焊接装置F的水平面内的长度方向 正交的方向延伸的延伸梁C，在其中的至少两根延伸梁C、 C的每一根上 具备上述的坡口线位置检测装置30、 40。另外，这样的延伸梁C、 C还可 以通过在水平面内使延伸梁C、 C旋转的旋转部Ba、 Ba而设置在与焊接 机梁B连接的基端部C1、 Cl。根据这样的结构，如图4 (a)所示，可以 使延伸梁C、 C向例如a方向或(3方向旋转。因而，焊接时能够由焊接机 梁B将其收纳等，从而能够防止其妨碍焊接。
如图4 (a)、 (b)及图5所示，这样的坡口线位置检测装置30、 40的 结构可以例示为包括对被焊接构件E、 E照射光，利用该光的反射光检 测上述坡口线M的坡口线位置检测传感器31、 41;使坡口线位置检测传 感器31、 41沿着与坡口线M正交的方向移动的诸如电动机等移动电动机 33、 43等的移动装置；以及根据利用移动装置而移动的移动量而获得该坡 口线位置检测传感器31、 41的位置信息的传感器位置检测器32、 42。
这样的坡口线位置检测传感器31、 41设置在与被焊接构件E、 E或坡 口线M相间隔的位置处，因此，可适于采用使用了不与它们接触就能够 检测坡口线M的红外线或超声波等的公知的非接触式检测传感器。另外， 传感器位置检测器32、 42和上述的垫板部位置检测器132、 142 (参照图 5)同样，例如使用旋转编码器，通过将电动机33、 43的转速编码化就可 以得到其位置信息。另外，也可以使旋转编码器等与延伸梁C、 C相抵接 地转动，将其转速编码化，从而得到其位置信息。根据被传感器检测出的坡口线M的位置，设定成为垫板部的定位对 象(移动目的地的目标)的坡口线M的基准位置。基本上，只要将被传
感器检测出的坡口线M的位置直接作为坡口线M的基准位置即可。也可 以根据需要，对被传感器检测出的坡口线M的位置加入规定的偏移量， 并将其作为坡口线M的基准位置。这种偏移量通过预先输入控制装置而 由控制装置设定并使用。
控制部50根据由坡口线位置检测装置30、 40得到的坡口线M的位 置信息算出坡口线M的位置，根据由垫板部位置检测器132、 142得到的 垫板部10的位置信息算出垫板部10的位置，以使坡口线M的基准位置 和垫板部10的基准位置相吻合的方式计算使垫板部10移动的移动量。
如图5所示，该控制部50具有坡口线位置检测装置移动动作处理 部52;坡口线位置计算部53;伺服驱动器533、 543;垫板部移动信号生 成部54;垫板部微调用电动机动作处理部55;伺服驱动器5131、 5141。
这里，坡口线位置检测装置移动动作处理部52基于从输入终端装置 等操作装置51发送的坡口线位置检测触发，生成用于使坡口线位置检测 装置30、 40的移动动作、即坡口线M的位置检测开始或停止的处理信号， 并将所述处理信号发送给坡口线位置计算部53。
另外，当坡口线M为嵌接时，在开始检测坡口线M的位置之前，预 先用该操作装置51输入切口的类另U、即R切口 、 L切口或无切口等信息， 在将坡口线位置检测触发发送到坡口线位置计算部53之际，可以将与该 切口类别相关的信息发送给垫板部移动信号生成部54。
坡口线位置计算部53根据从坡口线位置检测装置移动动作处理部52 发送的处理信号，向电动机33、 43发送使坡口线位置检测装置30、 40移 动的移动信号。由于使坡口线位置检测装置30、 40移动的移动信号经由 伺服驱动器533、 543，因此能够使电动机33、 43适当地驱动。
坡口线位置计算部53从坡口线位置检测传感器31 、 41接收检测出坡 口线M的信号，同时从传感器位置检测器32、 42得到坡口线位置检测传 感器31、 41的位置信息，据此来计算出坡口线M的位置。计算使垫板部 IO的基准位置(例如铜板的宽度方向中心位置)与算出的坡口线M的基 准位置(例如由坡口线位置检测装置检测出的坡口线M的位置)吻合的垫板部10的移动目标位置，并与定位开始信号(定位开始触发) 一起发 送给垫板部移动信号生成部54。
垫板部移动信号生成部54基于从坡口线位置计算部53接收的定位开 始触发及垫板部10的移动目标位置，生成用于使垫板部10移动的信号， 并发送给垫板部微调用电动机动作处理部55。
这里，当发送来与切口类别相关的信息时，由上述的操作装置51基 于该信息，将执行使垫板部10的定位偏移规定量等处理的信号发送给垫 板部微调用电动机动作处理部55。
垫板部微调用电动机动作处理部55基于在垫板部移动信号生成部54 生成的信号、及执行使垫板部10的定位偏移规定量等处理的信号，进行 用于使垫板部微调用电动机131、 141工作(驱动)的处理，使对垫板部 10的位置进行微调的驱动机构100的垫板部微调用电动机131、 141驱动， 并经由伺服驱动器5131、 5141发送使垫板部IO移动的移动信号，由此， 能够使其适当地驱动。
另外，垫板部位置检测器132、 142检测该垫板部位置检测器132、 142 的位置，并将其位置信息经由伺服驱动器5131、 5141随时反馈给垫板部 微调用电动机动作处理部55及垫板部移动信号生成部54，由此，将垫板 部10控制在更加适当的位置、即使坡口线M的基准位置和垫板部10的 基准位置吻合。
具有这样的结构的本发明第一实施方式的单面焊接装置F如下进行工作。
艮P，如图6的流程所示，当为了检测坡口线M的位置，操作员通过 操作装置51输入需要的信号时，上述的控制部50的坡口线位置检测装置 移动动作处理部52、坡口线位置计算部53等基于从操作装置51发送来的 信号执行上述的处理，使坡口线位置检测装置30、 40移动，并检测坡口 线M的位置(步骤SO。然后，垫板部移动信号生成部54、垫板部微调 用电动机动作处理部55等基于该坡口线M的位置的检测结果执行上述的 各处理，使垫板部微调用电动机131、 141工作，从而对垫板部10的位置 进行微调(步骤S2)。
例如参照图4 (a) (b)进行说明，垫板部10的位置的微调可以如下进行。
假定点P1、 P2在垫板部IO的中心位置，当假定的点P1和坡口线M
的中心位置吻合时，在点P2在图4 (a)的纸面上位于偏左侧的位置的情 况下，不使点P1侧的驱动机构100驱动，以该点P1为支点，仅使对置的 点P2侧的驱动机构100驱动，使在垫板部10上假定的点P2向图4 (a) 的纸面的右方向移动，以使垫板部10的基准位置和坡口线M的基准位置 相吻合的方式对垫板部10的位置进行微调。
另一方面，假定点Pl、 P2在垫板部10的中心位置，当假定的点Pl 和坡口线M的中心位置吻合时，在点P2在图4 (a)的纸面上位于偏右侧 的位置的情况下，只要点P2向和上述相反的方向移动即可。即，不使点 Pl侧的驱动机构100驱动，以该点Pl为支点，仅使对置的点P2侧的驱 动机构100驱动，使垫板部10的点P2向图4 (a)的纸面的左方向移动， 这样即可使垫板部10的基准位置和坡口线M的基准位置相吻合地对垫板 部IO的位置进行微调。
下面，参照图7 图IO对本发明的单面焊接装置的第二实施方式进行 说明。
在参照的附图中，图7是将本发明第二实施方式的单面焊接装置的局 部进行放大示出的局部放大图；图8是对本发明第二实施方式的单面焊接 装置的动作方式迸行说明的说明图，(a)是其俯视图；(b)是其侧视图； 图9是示出用于使本发明第二实施方式的单面焊接装置的垫板部移动的结 构框图；图10是示出本发明第二实施方式的单面焊接装置的动作流程的 流程图。
本发明第二实施方式的单面焊接装置F的整体结构和第一实施方式的 单面焊接装置F大致相同，因此，对于它们结构中重复的、相同的结构省 略其说明，下面对其不同的结构进行说明。
如图7所示，第二实施方式的单面焊接装置F的结构为，将用于检测 坡口线M的位置的坡口线位置检测装置30设置于焊接机J上。
艮卩，如图8 (a)所示，使焊接机J沿焊接机梁B移动(即沿长度方向 移动)，在该单面焊接装置F的长度方向(参照图1)的、至少两处不同的 位置，利用设置于该焊接机J上的滑块S使焊接机J沿单面焊接装置F的宽度方向(参照图7、图8 (a) (b))滑动而检测坡口线M的位置，并得 到其位置信息。
此时，坡口线M的检测可以例示以下结构，其包括设置于焊接机J 上的检测坡口线M的坡口线检测传感器31、获得该坡口线检测传感器31 的位置信息的传感器位置检测器32。据此，通过使用设置于焊接机J上的 旋转编码器等焊接机位置检测器JPD测定焊接机梁B上的移动量，能够得 到单面焊接装置F的长度方向的位置信息；通过使用设置于焊接机J的滑 块S上的旋转编码器等传感器位置检测器32测定滑动量，能够得到单面 焊接装置F的宽度方向的位置信息。
这样，在焊接机J上具有坡口线位置检测装置30的第二实施方式的 单面焊接装置F，为了基于由坡口线位置检测装置30得到的坡口线M的 位置信息，对垫板部10的位置进行微调，以使该垫板部10的基准位置与 坡口线M的基准位置吻合，而具有如图9所示的控制部150。如图7所示， 这样的控制部150可以设置于焊接机J上的情况为例(另外，已在第一实 施方式中说明的控制部50也可以与之同样，以设置于焊接机J上的情况 为例)。
就是说，控制部150具有坡口线位置检测装置移动动作处理部52、坡 口线位置计算部53、伺服驱动器5JM、垫板部移动信号生成部54、垫板 部微调用电动机动作处理部55、以及伺服驱动器5131、 5141。其中，除 伺服驱动器5JM以外，和己在第一实施方式中说明的控制部50大致一样， 因此，对与在第一实施方式中说明的内容不同的点进行说明。
在第二实施方式中，如前所述，由于在焊接机J上具有坡口线位置检 测装置30，因此，为了检测坡口线M的位置，需要使焊接机J适当地动 作。为此，首先，当坡口线位置检测装置移动动作处理部52接收从操作 装置51发送的坡口线位置检测装置触发时，生成用于使焊接机J的移动 动作或开始或停止的处理信号，并将这样的处理信号发送给坡口线位置计 算部53。
坡口线位置计算部53根据从坡口线位置检测装置移动动作处理部52 发送的处理信号，将使焊接机J移动的移动信号经由伺服驱动器5JM发送 给焊接机行进电动机JM。使焊接机J移动的移动信号经由伺服驱动器5JM发送，因此，能够使焊接机行进电动机JM适当地驱动。
而且，通过设置于焊接机J上的坡口线检测装置30而获得检测出坡
口线M的信号及焊接机J的位置信息，并将它们发送给坡口线位置计算部 53。
得到了检测出坡口线M的信号及焊接机J的位置信息的坡口线位置计 算部53，和已在第一实施方式中说明的情况相同，计算坡口线M的位置， 并计算使垫板部10的基准位置(例如铜板的宽度方向中心位置)与算出 的坡口线M的基准位置(例如由坡口线位置检测装置检测出的坡口线M 的位置)相吻合的垫板部10的移动目标位置，与定位开始的信号(定位 开始触发) 一起发送给垫板部移动信号生成部54。
第二实施方式的单面焊接装置F通过在控制部150执行这样的处理来 进行控制，以使垫板部10的基准位置与坡口线M的基准位置相吻合。
具体地说，具有这种结构的本发明第二实施方式的单面焊接装置F如 下进行工作。
艮卩，如图10的流程所示，当为了检测坡口线M的位置而由操作员通 过操作装置51输入需要的信号时，上述的控制部150的坡口线位置检测 装置移动动作处理部52、坡口线位置计算部53等，基于自操作装置51 发送来的信号执行上述的各处理，使焊接机J移动到焊接终端部侧(例如， 移动到图8 (a)的纸面中的垫板部10的下端部分)(步骤Sll)。 一旦使 焊接机J移动到焊接终端部侧，则在该位置使焊接机J向单面焊接装置F 的宽度方向移动(滑动)，同时检测坡口线M (步骤S12)。
焊接终端部侧的坡口线M的检测结束之后，使焊接机J移动到焊接开 始侧(例如，移动到图8 (a)的纸面中的垫板部10的上端部分)(步骤 S13)，在移动到的位置处使焊接机梁B向单面焊接装置F的宽度方向移动 (滑动)，同时检测坡口线M (步骤S14)。垫板部移动信号生成部54、垫 板部微调用电动机动作处理部55等基于这样检测出的坡口线M的位置信 息执行上述的各处理，使垫板部微调用电动机131、 141工作而对垫板部 IO的位置进行微调(步骤S15)。
另外，垫板部10的位置的微调和已在第一实施方式中所说明的一样， 因此省略其说明。在第一实施方式及第二实施方式中说明的单面焊接装置F，都具有能 够通过进行上述的规定的处理及动作，将设置于垫板装置上的垫板部自动 且高精度地定位在坡口线的正下方这一效果。
艮口，本发明的单面焊接装置F，具有能够自动地进行目前需要耗费劳 力和时间且通过熟练的操作员的手动操作而进行的垫板部的定位作业的 效果。
另外，本发明的单面焊接装置F由于能够高精度地进行定位，因此， 具有可以使垫板焊剂的散布宽度变窄，且可以使垫板焊剂的使用量减少的 效果。
进而，本发明的单面焊接装置F由于能够高精度地进行定位，因此，
尤其具有能够在焊接嵌接的焊接部件之际使垫板部的定位省力的效果。
以上，通过用于实施发明的优选方式对本发明的单面焊接装置具体地 进行了说明，但发明的宗旨不限定于这些记载，必须基于权利要求的记载 进行广义的解释。另外，基于这些记载进行的各种变更、改变等也自然都 包含在本发明的宗旨内。
例如，可以不使坡口线位置检测装置30 (及坡口线位置检测装置40) 及坡口线位置传感器31 (及坡口线位置传感器41)移动，而是使被焊接 构件E、 E沿单面焊接装置F的宽度方向移动来检测坡口线M。此时，将 由传感器位置检测器32 (及传感器位置检测器42)检测出的位置信息作 为固定值输入控制部50，并通过未图示的旋转编码器等测定被焊接构件 E、 E的移动量，由此，可以使坡口线M的基准位置和垫板部10的基准 位置吻合。
另外，例如，如上述的第二实施方式，当将坡口线位置检测装置30 设于焊接机J上时，也可以在这样的坡口线位置检测装置30上设置用于 使该坡口线位置检测装置30移动的移动电动机(电动机)，使坡口线位置 检测装置30沿和焊接机J的滑动方向平行的方向移动，另外，也可以将 传感器位置检测器设于该移动电动机上。
据此，如上所述，通过测定相对于焊接机梁B的移动量，可以得到单 面焊接装置F的长度方向的位置信息；通过由坡口线位置检测装置30测定 滑动焊接机J的移动量，可以得到单面焊接装置F的宽度方向的位置信息。
权利要求
1、一种单面焊接装置，其使用衬垫在对接被焊接构件而成的坡口线的下方的垫板部，沿所述坡口线从所述被焊接构件的单面进行焊接，其中，具有检测所述坡口线的位置、并控制检测出的所述坡口线和所述垫板部的位置的控制部，通过所述垫板部的驱动机构使该垫板部移动到所述控制部控制的位置处。
2、 一种单面焊接装置，其利用沿焊接机梁行进的焊接机，沿着对接 被焊接构件而成的坡口线从单面进行焊接，所述单面焊接装置包括垫板装置，其具有从下方垫起所述被焊接构件的坡口线的垫板部、及 使该垫板部移动的驱动机构，并具有多个检测所述垫板部的基准位置并获 得其位置信息的垫板部位置检测器；坡口线位置检测装置，其设于所述垫板部上方并离开所述垫板部的位 置处，沿与所述坡口线正交的方向进行扫描，检测至少两处的所述坡口线的位置并获得其位置信息；及控制部，其根据由所述坡口线位置检测装置得到的至少两处的所述坡 口线的位置信息计算各个所述坡口线的基准位置，同时根据由所述垫板部 位置检测器得到的所述垫板部的位置信息计算所述垫板部的基准位置，并 计算为使所述坡口线的基准位置和所述垫板部的基准位置相一致而移动 所述垫板部的移动量。
3、 如权利要求2所述的单面焊接装置，其中， 所述坡口线位置检测装置包括坡口线位置检测传感器，其对所述被焊接构件照射光，利用该光的反 射光检测所述坡口线；移动装置，其使所述坡口线位置检测传感器沿着与所述坡口线正交的 方向移动；及传感器位置检测器，其根据利用所述移动装置而移动的移动量，获得 该坡口线位置检测传感器的位置信息。
4、 如权利要求2或权利要求3所述的单面焊接装置，其中， 所述坡口线位置检测装置被设于所述焊接机梁的长度方向上的至少两处不同的位置。
5、 如权利要求2或权利要求3所述的单面焊接装置，其中， 所述焊接机梁具备两根以上的从该焊接机梁的任意部位向与长度方向正交的方向延伸的延伸梁，至少两根所述延伸梁分别具备所述坡口线位置检测装置。
6、 如权利要求5所述的单面焊接装置，其中，所述延伸梁通过在水平面旋转的旋转部而设置在与所述焊接机梁连接的基端部。
7、 如权利要求2或权利要求3所述的单面焊接装置，其中，在所述 焊接机上设有所述坡口线位置检测装置。
全文摘要
本发明提供一种单面焊接装置，其利用在焊接机梁上自动行进的焊接机，沿对接被焊接构件而成的坡口线从单面进行焊接，该单面焊接装置具备具有从下方垫起上述被焊接构件的坡口线的垫板部及使该垫板部移动的驱动机构的垫板装置；坡口线位置检测装置；以及控制部。利用这种单面焊接装置，可以将设置于垫板装置上的垫板部自动且高精度地定位在坡口线的正下方。
文档编号B23Q17/24GK101293314SQ20081009234
公开日2008年10月29日 申请日期2008年4月22日 优先权日2007年4月25日
发明者中尾哲也, 曾贺光郎, 木幡茂 申请人:株式会社神户制钢所