(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材と該被加工材を溶接又は切断するトーチを相対的に移動させる加工装置であって、次を有するもの。
被加工材と加工装置を相対移動させる駆動装置；
操作者が前記駆動装置の速度を操作するための操作部；
前記操作部の指標範囲を複数の領域に分割し、それぞれの領域で前記操作部の操作量に対して、異なる速度変化率を設定した情報を有する記憶部：
それぞれの前記領域においての操作部の操作量を前記記憶部の速度変化率に対応させて、前記駆動装置の速度を調整する制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の加工装置であって、
前記複数の領域は第１領域乃至第３領域の３つ以上であり、一または複数の中間領域は両側の領域に対して、速度変化率が低い。
【請求項３】
請求項１記載の加工装置であって、
前記記憶部は、前記複数の領域の設定パターンを複数有し、操作者は加工条件に応じて、設定パターンを選択することができる。
【請求項４】
請求項１記載の加工装置であって、
該加工装置は、前記トーチを搭載して自走する走行台車である。
【請求項５】
請求項１記載の加工装置であって、
前記操作部は、回転ダイヤル式のボリュームである。
【請求項６】
請求項１記載の加工装置であって、
前記操作部は、前記駆動装置が停止状態において、前記駆動装置の速度設定を行う以外の、他の機能設定を行うことを可能とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工材に対して溶接或いは切断する際に、溶接トーチや切断トーチを搭載して被加工材に対して相対的に移動させ、或いは被加工材を搭載して溶接トーチや切断トーチに対して相対的に移動させるようにした小型の加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼板やステンレス鋼板、アルミ鋼板等からなる被加工材を、プラズマ溶接トーチや炭酸ガス溶接トーチ、或いはプラズマ切断トーチやガス切断トーチ等のトーチを用い、トーチと被加工材を相対的に移動させつつ、トーチを稼動させて溶接或いは切断する加工が行われている。鋼板やステンレス鋼板等の被加工材が大型である場合、多くの動作を作業員によって操作する小型の加工装置を用いるのが一般的である。【０００３】
小型の加工装置の場合、トーチと被加工材を相対的に移動させるには、被加工材を移動不能に設置してトーチを搭載した台車の走行方向と走行速度を設定して駆動するように構成されたものがある。また、トーチを移動不能に設置して被加工材を固定したターンテーブルの回転方向と回転速度を設定して駆動するように構成したものもある。例えば、早い速度でトーチによる直線状の加工を行った後、遅い速度でトーチによる曲線状の加工を行うなどである。また、後述するように溶接ワイヤの太さなどによっても速度を調節する必要が出てくる。このような加工装置では、台車の走行速度或いはターンテーブルの回転速度を設定するには可変抵抗器に連動する操作部たるボリュームを用いるのが一般的である。【０００４】
上記の如く構成された加工装置では、可変抵抗器の回動操作に伴う電圧の変化を利用して台車の走行速度、或いはターンテーブルの回転速度を調整しており、可変抵抗器の回転操作に伴って変化する電圧の変化率一定であり、この変化に対応した台車の走行速度の変化率、或いはターンテーブルの回転速度の変化率は一定である。即ち、可変抵抗器を最小値から最大値まで変化させたとき、走行速度或いは回転速度は、予め設定されている最小値と最大値を結ぶ直線状に変化する。【０００５】
被加工材に対して溶接或いは切断を行う場合、採用するトーチの仕様及び被加工材の板厚に応じて、最適な品質を保持し得る最適な加工速度が設定されている。例えば、炭酸ガス溶接トーチを用いて溶接する場合、板厚が約３ｍｍ程度の被加工材を１．２ｍｍのワイヤを用いて突き合わせ溶接する際の溶接速度は毎分約３００ｍｍ〜約３５０ｍｍに設定されている。また、板厚が約９ｍｍ程度の被加工材を１．６ｍｍのワイヤを用いて突き合わせ溶接する際の溶接速度は毎分約３５０ｍｍ〜４００ｍｍに設定されている。そして、被加工材の板厚が厚くなるのに応じて太いワイヤを用い、設定された溶接速度は低下する。【０００６】
また、被加工材に対してガス切断トーチを用いて切断する場合、板厚が約９ｍｍ程度の被加工材をノズル径が約０．８ｍｍの番手０の火口を用いて切断する際の切断速度は毎分約５５０ｍｍに設定されている。また、板厚が約２０ｍｍ程度の被加工材をノズル径が約１．２ｍｍの番手２の火口を用いて切断する際の切断速度は毎分約４５０ｍｍに設定されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の如く、被加工材に対して溶接或いは切断を行う場合、トーチの仕様や被加工材の板厚に対応して設定された加工速度の範囲は比較的狭く、この範囲を逸脱した場合目的の品質を保持し得なくなる。しかし、上記した従来の加工装置では、ボリュームの全範囲にわたって速度の変化率或いは回転速度の変化率が一定であり、目的の加工に適応する範囲のみを他の範囲よりも繊細に調整することが難しいという問題がある。【０００８】
本発明の目的は、被加工材を溶接或いは切断する際に、目的の加工に適応した速度範囲では小さい変化率で微妙に走行速度或いは回転速度を調整することができ、その他の範囲では大きい変化率で走行速度を調整できる加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明に係る加工装置は、被加工材と該被加工材を溶接又は切断するトーチを相対的に移動させる加工装置であって、次を有するものである。被加工材と加工装置を相対移動させる駆動装置；操作者が前記駆動装置の速度を操作するための操作部；前記操作部の指標範囲を複数の領域に分割し、それぞれの領域で前記操作部の操作量に対して、異なる速度変化率を設定した情報を有する記憶部：それぞれの前記領域においての操作部の操作量を前記記憶部の速度変化率に対応させて、前記駆動装置の速度を調整する制御装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る加工装置では、可変抵抗器からなる速度調整器に於ける調整可能範囲を複数の調整可能領域に分割して認識し、夫々の調整可能領域に於ける速度の変化率が異なるように制御することができる。このため、目的の加工に対応させた速度を含む領域を設定し、設定した領域では速度（走行速度或いは回転速度、以下単に「速度」という）の変化率を小さく設定された調整可能領域とすることで、可変抵抗器を操作したとき速度の変化が小さくなり、繊細な速度調整を実現することができる。従って、台車の走行速度を、目的の作業に対応させた最適な値となるように容易に調整することが可能となり、良好な加工を実現することができる。【００１１】
そして、速度の変化率が大きい調整可能領域を目的の作業に対応する速度範囲以外の範囲に対応させることで、目的の作業を行うことのない領域では、僅かな可変抵抗器の操作で台車の走行速度を変化させることができる。このため、被加工材に対する加工区間と非加工区間とが交互に連続するような場合でも、円滑な連続作業を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施例に係る溶接装置の全体構成を説明する三面図である。
【図２】本実施例に係る溶接装置の操作パネルを説明する図である。
【図３】本実施例に係る溶接装置の制御系を説明するブロック図である。
【図４】本実施例に係る溶接装置の速度調整領域を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る加工装置について説明する。本発明に係る加工装置は、鋼板やステンレス鋼板等の鋼板に代表される被加工材と、溶接トーチ又は切断トーチ等のトーチを相対的に移動させる過程で、溶接又は切断等の加工を行うようにしたものである。特に、本発明に係る加工装置は、被加工材とトーチを相対的に移動させる操作を作業員が行うように構成された半自動加工装置と呼ばれるものである。
【００１４】
被加工材とトーチとを相対的に移動させる構造は特に限定するものではない。例えば、被加工材が船殻材や橋梁材のように大型である場合、被加工材は移動不能に設置されてトーチが走行台車に搭載されて移動する。加工装置が走行台車として構成されている場合、走行台車は直線上に往復移動可能に構成されており、この走行過程で搭載したトーチを稼動させて溶接或いは切断することが可能である。
【００１５】
また、被加工材が比較的小型で円周状に加工される場合、トーチは移動不能に設置され、被加工材がターンテーブルに固定されて移動する。加工装置がターンテーブルを有する構成の場合、該ターンテーブルは時計方向回転及び反時計方向回転可能に構成されており、ターンテーブルが回転する過程でトーチを稼動させて溶接或いは切断することが可能である。
【００１６】
本発明に於いて、走行台車又はターンテーブルを有する装置の何れであっても加工装置として採用することが可能である。特に、ターンテーブルを有する装置としては、溶接治具の一種であるポジショナーと呼ばれる構造のものがあり、好ましく適用することが可能である。
【００１７】
被加工材を溶接する場合、トーチとしては、炭酸ガスアーク溶接を行うためのトーチ、プラズマ溶接を行うためのトーチ等を含む各種の溶接トーチを選択的に採用することが可能である。また、被加工材を切断する場合、トーチとしては、ガス切断を行うためのトーチ、プラズマ切断を行うためのトーチ等を選択的に採用することが可能である。
【００１８】
以下、本実施例に係る加工装置について図を用いて説明する。本実施例に係る加工装置は、トーチＢとして炭酸ガス溶接トーチを搭載した走行台車Ａを有し、被加工材の板厚の範囲が薄板から中厚板を対象とする溶接装置として構成されている。
【００１９】
走行台車Ａは、図１に示すように、ケーシング１の内部には、後述する駆動装置たるモーター２６ａ及びモーターの回転を車輪２に伝える図示しない伝動機器、後述する制御装置２５が設けられている。また、ケーシング１の下部には複数の車輪２が配置されている。
【００２０】
ケーシング１の上面には図２に示す操作パネル３が設けられており、この操作パネル３には、図示しない電源コードが接続されるコネクタ４、押ボタンスイッチ５、速度調整器を構成するボリューム６、溶接装置としての作動状態を表示するＬＥＤ７、８、さらにインジケータ２１が配置されている。
【００２１】
押ボタンスイッチ５は、走行台車Ａの走行開始／停止を制御する機能を有するものである。即ち、走行台車Ａが停止状態にあるとき、押ボタンスイッチ５を押操作することによって走行を開始させ、走行台車Ａが走行状態にあるとき、押ボタンスイッチ５を押操作することによって停止させるように構成されている。
【００２２】
本実施例に於いて、操作部であるボリューム６は、速度調整器としての機能、制御信号を発生するためのスイッチとしての機能、からなる複合した機能を有している。即ち、ボリューム６は、走行台車Ａが走行状態にあるか、或いは停止状態にあるか、に対応して、速度調整機能、又は動作条件変更手段としての機能を発揮する。
【００２３】
所定状態において、例えば、走行台車Ａが走行状態にあるとき、ボリューム６は速度調整機能を発揮し、ダイヤルの指示部６ａを指標６ｂの目盛０〜１０の範囲（指標範囲）に於ける何れかに回動して指標６ｂを指定し、指定された指標６ｂに対応する調整可能領域に設定された速度の増加率に基いて走行速度に調整することが可能である。このとき、インジケータ２１に速度が表示され、上記のボリューム６を回転させて行う速度設定の増減はこのインジケータ２１を見ながら行うことができる。
【００２４】
また、走行台車Ａが停止状態にあるとき、ボリューム６は速度設定機能以外の、多機能ボタンとして使用される。例えば、ボリューム６の指標６ｂを目盛０〜１０のいずれかに割り振られた第１指標設定点６Ａ（図３参照）に合わせて、押しボタンスイッチ５を押すことでトーチＢを点火したり、また、他の目盛に割り振られた第２指標設定点６Ｂ（図３参照）に合わせて、押しボタンスイッチ５を押すことで動作テストプログラムを開始するなどである。以上のように、制御装置はボリューム６の目盛に他の機能を設定することにより、操作ボタンが不必要に多くなることを防止して、コントロールパネルのシンプルな構成を可能としている。
【００２５】
本実施例に於いて、速度調整器を図示しない可変抵抗器とそれを操作するボリューム６によって構成している。このため無段階で速度を調整することが可能であり、且つ予め設定された位置を指標設定点として利用することが可能である。
【００２６】
ＬＥＤ７は溶接モードを表示する機能を有しており、消灯しているときはテストモードを、点灯しているときはオートモードを、点滅しているときは溶接中を表示している。また、ＬＥＤ８は走行方向を表示する機能を有しており、消灯しているときは走行方向が矢印ａ方向であることを表示し、点灯しているときは走行方向が矢印ｂ方向であることを表示し、点滅中は走行中であることを表示している。
【００２７】
ケーシング１の走行方向の両端面（矢印ａ、ｂ方向の両端面）には夫々接触センサー９、１０が突出した状態で配置されており、目的の溶接線の末端部分に対応させて図示しないドッグを設けておき、このドッグに衝突させることで走行台車Ａを停止させるように構成されている。
【００２８】
ケーシング１の上部にはスタンド１５が設けられており、該スタンド１５によって上下方向、及び矢印ｃ、ｄ方向への位置を調整可能に構成されたトーチホルダー１６が保持されている。そして、トーチホルダー１６に溶接トーチＢが保持されている。従って、溶接トーチＢは、スタンド１５を操作することによって、ケーシング１の側面に於ける上下方向及び出入り方向（矢印ｃ、ｄ方向）の所望の位置に設定されるように構成されている。
【００２９】
ケーシング１の溶接トーチＢを配置した面には、該溶接トーチＢを挟んで一対のガイドローラ１８が配置されている。ガイドローラ１８は、ケーシング１に対し出入り寸法が調整し得るように構成された支持アーム１９に回転可能に支持されており、目的の溶接線に沿って設けた図示しないガイドに当接して走行台車Ａの走行方向を案内し得るように構成されている。
【００３０】
次に、走行台車Ａの制御系について図３のブロック図を用いて説明する。
【００３１】
図３に於いて、２５は制御装置であり、演算処理部２５ａと、判別部２５ｂと、動作プログラムを記憶すると共に現在設定されている走行方向、及びボリューム６に於ける調整可能範囲（指標６ｂの０〜１０の範囲）に分割して設定された調整可能領域の範囲と速度の変化率を一時的に記憶する記憶部２５ｃと、を有して構成されている。また、２６ａはドライバ２６ｂによって駆動されるモーターである。
【００３２】
２７はトーチＢの駆動部であり、トーチＢに対するガスの供給及び遮断を行う弁機構、トーチＢに通電する電源装置、ワイヤの供給装置、トーチＢに対する通電開始後の時間を計測し予め設定された時間が経過したときモータードライバ２６ｂに信号を伝えてモーター２６ａを回転させるタイマ機構等を含んで構成されている。しかし、トーチの駆動部２７の構成は前記構成に限定されるものではなく、例えば、トーチＢが、炭酸ガス溶接トーチであるか、プラズマ切断トーチ或いはガス切断トーチであるか、等の条件に応じて適宜設定されるものである。
【００３３】
２８はインターフェースである。
【００３４】
制御装置２５の記憶部２５ｃには、加工装置が有する目的の加工を行うための動作プログラムが記憶されている。即ち、加工装置の目的が溶接加工であるか切断加工であるか、に対応させると共に使用するトーチの条件に応じて最適な動作プログラムが設定されている。
【００３５】
本実施例では、記憶部２５ｃには、ボリューム６の機能設定が記憶されている。溶接装置であることから、例えば、走行台車Ａが停止し、ボリューム６が多機能ボタンとして機能しているときは  指標６ｂの目盛０位置に前記の第１指標設定がされていれば、ボリューム６の指示部６ａが同目盛にあって押しボタ５が押されれば、制御部２５はトーチを点火する信号を発する。また、指標６ｂの目盛２の位置に前記第２指標設定がされていれば、同様な操作をすることにより、制御部２５はテストモードを実行する信号を発する。その他、トーチBに対するガスや通電、あるいはワイヤの供給のオートモードなど、それぞれの指標設定を行えば、それに応じて制御部２５は動作プログラムを行うこととなる。また、走行台車Ａが走行中であれば、ボリューム６の機能は速度調整機能に切り替わっており、これを回転させることにより、走行台車Ａの速度を変更することができる。
【００３６】
特に本実施例では、使用するトーチＢが炭酸ガス溶接トーチであり、薄板から中厚板の範囲の被加工材に対して繊細に溶接速度を調整して良好な状態で溶接を継続し得るように構成されている。このため、記憶部２５ｃには、図４に示すように、ボリューム６に於ける調整可能範囲である指標６ｂの０から１０までの間を３つの調整可能領域として設定し、夫々の調整可能領域に於ける速度の変化率（変化勾配）が異なるように設定した情報が記憶されている。
【００３７】
即ち、図４の速度変化率Ａに示すように、ボリューム６の操作範囲を、異なる変化勾配を有する３つの領域に分割している。すなわち、指標６ｂの目盛０から１までの第１領域と、目盛１から６までの第２領域と、目盛６から１０までの第３領域である。この例では、第１領域と第３領域は同じ変化勾配を有し、第２領域はこれら第１領域と第３領域に対して低い変化勾配を有している。いずれの場合も、それぞれの速度領域において調整が容易な変化勾配に設定されているが、第２領域は、例えば、走行台車Ａがカーブに差し掛かる場合や、細いワイヤを使って繊細な溶接を行う場合など、より正確な速度調整を行わなければならないような速度領域である。
【００３８】
本実施例に於いて、第２領域に於ける速度の変化率は、第１、第３調整可能領域に於ける速度の変化率の約４０％に設定されており、第１〜第３領域に移るための指標６ｂの情報、及び各領域に於ける速度の変化率が制御装置２５の記憶部２５ｃに記憶されている。このように、第２領域すなわち目盛１〜６の間においてはボリューム６の操作量に対して速度の増減率は小さくなるため、操作者がボリューム６を第１領域と同じ回転速度で操作しても、速度の増減は小さく、よって、操作者はインジケータ２１を見ながら所望の速度に容易に設定することができる。
【００３９】
上記の如く、第１領域は指標６ｂが０〜１の範囲に設定されている。そして、第１領域に於いて、指標６ｂが０のとき走行台車Ａの走行速度は０、即ち、走行台車Ａは停止しており、指標６ｂが１のときの速度は毎分２００ｍｍである。従って、第１領域では、指標６ｂの１目盛分で、速度は０から毎分２００ｍｍに上昇し得るように設定されている。
【００４０】
また、第２領域は指標６ｂが１〜６の範囲に設定されている。この第２領域は、調整すべき速度が目的の溶接に適した速度範囲を含み且つ該速度範囲よりも広い速度に対応して設定されている。そして、第２領域に於いて、指標６ｂが１のときの速度は毎分２００ｍｍであり、指標６ｂが６のとき毎分約６００ｍｍである。従って、指標６ｂの５目盛分で、速度は毎分２００ｍｍから毎分６００ｍｍに上昇し得るように設定されている。
【００４１】
このように、第２領域では１目盛あたりの速度の増加分は毎分８０ｍｍ（第１調整可能領域の４０％）となっており、ボリューム６の回動量（移動量）に対応させた速度の増加率が小さく、より繊細な速度の調整を行うことが可能である。
【００４２】
また、第３領域は指標６ｂが６〜１０の範囲に設定されている。そして、第３領域に於いて、指標６ｂが６のとき速度は毎分６００ｍｍであり、指標６ｂが１０になると速度は毎分約１４００ｍｍとなる。即ち、指標６ｂの４目盛分で、速度は毎分６００ｍｍから１４００ｍｍに上昇し得るように設定されている。従って、指標６ｂの１目盛あたりの速度の増加分は毎分２００ｍｍとなり、第１領域に於ける速度の増加率と等しい増加率となっている。
【００４３】
上記の如く構成された走行台車Ａでは、押ボタンスイッチ５を操作して電源を入れると、制御装置２５ではボリューム６の指示部６ｂが指示している目盛に応じた電圧によって、現在指示されている指標６ｂが第１〜第３領域の何れであるかを判断し、判断した結果に対応してドライバ２６ｂに信号を送り、モーター２６ａを駆動する。この結果、走行台車Ａは指標６ｂに対応して予め設定された第１〜第３領域に於ける速度で走行する。
【００４４】
そして、走行台車Ａの走行速度を調整する際に、ボリューム６の指示部６ａを回動させたとき、指示部６ａが指標６ｂの第２領域（目盛１〜６）にある場合は回動角度に応じた速度の変化率が小さくなり、他の調整可能領域に於ける場合と比較して微妙で繊細な調整を行うことが可能である。
【００４５】
尚、本実施例では、第１領域の変化勾配と第３領域の変化勾配を等しくしたが、これに限定するものではなく、第１〜第３領域に於ける変化勾配を多様に設定してもよい。また、本実施形態においては、変化勾配が異なる領域を３つに設定したが、２つであってもよいし、また、４つ以上であってもよい。この場合、一または複数の中間領域（領域が３つであれば第２領域、領域が４つであれば第２領域・第３領域の両方または一方、領域が５つであれば第２領域・第３領域・第４領域の全てまたはそれから選択された１または２の領域）が両側の領域に対して変化勾配を低く設定することが考えられる。
【００４６】
また、本実施例では、第２領域の変化率を第１、第３領域の変化率の４０％に設定したが、この変化率に限定するものではなく、適用される速度の範囲や、加工の内容に対応して適宜設定することが好ましい。例えば、被加工材に対する加工が溶接の場合、溶接速度が推奨された速度の範囲が小さいが、切断の場合、切断速度の範囲は溶接の場合と比較すると大きい。
【００４７】
また、本実施例では、第１〜第３領域のそれぞれの目盛数を１つ、５つ、４つとしたが、この数値も限定するものではなく、適用される速度の範囲や、加工の内容に対応して適宜設定することが可能である。
【００４８】
また、本実施例に於ける第２領域に於ける調整し得る速度の範囲や、第３領域に於ける最大速度を限定するものではなく、適用される速度の範囲や、加工の内容に対応して適宜設定することが好ましい。
【００４９】
また、本実施例においては、速度設定を行うボリューム６が回転ダイヤル式のものであったが、直線スライド式のものであってもよい。さらに、本実施例においては、加工装置としてトーチＢを搭載して自走する走行台車Ａを例に挙げたが、トーチを固定して被加工材側を駆動装置により相対的に移動させる、ターンテーブル式の加工装置であってもよい。
【００５０】
（他の実施形態）
上述のように、本件発明の速度変化率領域の設定パターンは１つに限定されているが、例えば、長時間加熱させることで熱変形が起こることを避けたい精密加工時の設定パターンや逆に低速の精密加工設定と高速の効率加工設定のみのパターンなどを記憶部２５ｃに記録させ、ボリューム６の多機能ボタン設定を利用して、これらモードを選択できるような装置としてもよい。
【００５１】
図３のグラフＢ，Ｃに、上記実施例のグラフＡと異なる変化勾配を有するモードを示すが、このような複数の速度変化領域の設定パターンから選択することができる構成とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る加工装置は、溶接装置や切断装置に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
Ａ                  走行台車
Ｂ                  トーチ
１                  ケーシング
２                  車輪
３                  操作パネル
４                  コネクタ
５                  押ボタンスイッチ
６                  ボリューム
７、８              ＬＥＤ
６ａ                指示部
６ｂ                指標
６Ａ                第１指標設定点
６Ｂ                第２指標設定点
９、１０            接触センサー
１５                スタンド
１６                トーチホルダー
１８                ガイドローラ
１９                支持アーム
２１                インジケータ
２５                制御装置
２５ａ              演算処理部
２５ｂ              判別部
２５ｃ              記憶部
２６ａ              モーター
２６ｂ              ドライバ
２７                トーチＢの駆動部
２８                インターフェース
【図１】
0005923504.tif 000002
【図２】
0005923504.tif 000003
【図３】
0005923504.tif 000004
【図４】
0005923504.tif 000005