(57)【要約】【課題】アーク長を所定範囲内にすることの可能な帯状金属板接合装置、及び帯状金属板接合方法を提供する。【解決手段】支持台２２の側部に設置されたレーザ変位計２６は、レーザ光をステージ１８Ａの上面側に向かって発射すると共に、ステージ１８Ａにより反射されたレーザ光を受光することにより、ステージ１８Ａとの距離（測定距離Ｌ）を検出可能とされている。制御盤３０内の制御部３２には、レーザ変位計２６から測定距離Ｌが入力され、制御部３２は測定距離Ｌに基づいて溶接トーチ１８が適正なアーク長範囲（適正範囲Ｈ）から外れているかどうかを判断可能とされている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接部材の被溶接部位に向かってアークを発生可能な溶接トーチと、
前記溶接トーチのアーク発生部と前記被溶接部位との間のアーク長を測定可能な測定手段と、
前記測定手段により測定されたアーク長が所定の範囲から外れたかどうかを判断する判断手段と、
前記判断手段により前記アーク長が所定の範囲から外れたと判断された場合に警告する警告手段と、
を備えた帯状金属板接合装置。
【請求項２】
前記所定の範囲は、０．８５ｍｍ以上１．３ｍｍ以下とされていることを特徴とする請求項１に記載の帯状金属板接合装置。
【請求項３】
前記判断手段は、前記溶接トーチの使用に対する前記溶接トーチの長さの減少関係を予め記憶し、前記アーク長が前記所定の範囲から外れたかどうかをこの減少関係に基づいて補正して判断することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の帯状金属板接合装置。
【請求項４】
被溶接部材の被溶接部位と、この被溶接部位に向かってアークを発生可能な溶接トーチのアーク発生部との間のアーク長を測定し、
測定された前記アーク長が所定の範囲から外れたかどうかを判断し、
前記アーク長が所定の範囲から外れたと判断された場合に前記アーク長が所定の範囲となるように前記被溶接部位と前記溶接トーチとを相対的に移動させる、帯状金属板接合方法。
【請求項５】
前記所定の範囲は、０．８５ｍｍ以上１．３ｍｍ以下とされていることを特徴とする請求項４に記載の帯状金属板接合方法。
【請求項６】
測定された前記アーク長が所定の範囲から外れたかどうかの判断は、前記溶接トーチの使用に対する前記溶接トーチの長さの減少関係を予め記憶し、前記アーク長が前記所定の範囲から外れたかどうかをこの減少関係に基づいて補正して行うことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の帯状金属板接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、帯状金属板接合装置、及び帯状金属板接合方法に係り、特に、アーク溶接により帯状金属板を接合する帯状金属板接合装置、及び帯状金属板接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、帯状金属板の接合部の溶接強度を高くするために、様々な帯状金属板溶接装置、及び帯状金属板接合方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、図６（Ａ）に示すように、帯状金属板１０２Ａ、１０２Ｂを固定するクランプ１０４Ａと１０４Ｂとの間隔を１０ｍｍ以上にする帯状金属板接合装置が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、図６（Ｂ）に示すように、帯状金属板１０２Ａ、１０２Ｂの下側に配置されるバックバー１０６のバックバー溶接溝１０６Ａの上縁が面取りされている帯状金属板接合装置が提案されている。
【０００５】
また、特許文献３には、図６（Ｃ）に示すように、バックバー溶接溝１０６Ａの幅を１．５ｍｍ以上にする帯状金属板接合装置が提案されている。
【０００６】
また、特許文献４には、図７に示すように、板バネ１１１に貼り付けられたサンドペーパー１１２上を、トーチ電極１１３の先端が移動することにより、トーチ電極先端を研磨して電極に生成した酸化皮膜を除去し、溶接接合開始時のアーク未発生を防止する装置が提案されている。
【０００７】
ところで、アーク溶接においては、溶接トーチのアーク発生部と帯状金属板の被溶接部位との間の距離が近すぎたり、逆に遠すぎたりすると、アークスタート（アークの発生）不良を起こす。また、アークスタートができても、距離の変動によって帯状金属板の被溶接部位の溶融状態が変化するため、溶接強度の低下をもたらしてしまう。しかしながら、上記特許文献１〜３には、溶接トーチのアーク発生部と帯状金属板の被溶接部位との間の距離についての記載はされていない。また、特許文献４に記載の技術では、毎回トーチ電極先端を研磨するため、トーチ電極先端部の摩耗が発生する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平５−１５９７４号公報
【特許文献２】
特開平５−１５９７３号公報
【特許文献３】
特開平５−８０９０号公報
【特許文献４】
特開平４−２５１６７０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実を考慮して成されたものであり、アーク長を所定範囲内にすることの可能な帯状金属板接合装置、及び帯状金属板接合方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の帯状金属板接合装置は、被溶接部材の被溶接部位に向かってアークを発生可能な溶接トーチと、前記溶接トーチのアーク発生部と前記被溶接部位との間のアーク長を測定可能な測定手段と、前記測定手段により測定されたアーク長が所定の範囲から外れたかどうかを判断する判断手段と、前記判断手段により前記アーク長が所定の範囲から外れたと判断された場合に警告する警告手段と、を含んで構成されている。
【００１１】
本発明の帯状金属板接合装置では、測定手段でアーク長が測定され、判断手段でアーク長が所定の範囲から外れたかどうかが判断される。ここで、所定の範囲とは、帯状金属板をアーク溶接するために適したアーク長の範囲をいう。そして、アーク長が所定の範囲から外れたと判断された場合には、警告手段により警告が行われる。したがって、ユーザーは、アーク長が所定の範囲から外れたことを認識することができ、この認識に基づいて溶接トーチと被溶接部位との距離を調整することができる。
【００１２】
なお、本発明の帯状金属板接合装置の前記所定の範囲は、請求項２に記載のように、０．８５ｍｍ以上１．３ｍｍ以下とされていることを特徴とすることができる。
【００１３】
アーク発生部と被溶接部位との距離は、０．８５ｍｍ以上１．３ｍｍ以下が好ましい。そこで、アーク長が前記の範囲から外れた場合に警告手段により警告を行う。これにより、ユーザーはアーク長が適切な範囲から外れていることを認識でき、この認識に基づいて溶接トーチと被溶接部位との距離を調整することができる。
【００１４】
また、本発明の帯状金属板接合装置の前記判断手段は、請求項３に記載のように、前記溶接トーチの使用に対する前記溶接トーチの長さの減少関係を予め記憶し、前記アーク長が前記所定の範囲から外れたかどうかをこの減少関係に基づいて補正して判断することを特徴とすることができる。
【００１５】
溶接トーチの長さは、アーク発生部の使用による摩耗のため減少する。しかしながら、実際に測定手段によってこの減少を測定することは、アーク発生部に帯状金属板が付着するなどの要因により困難である。そのため、測定手段で測定されるアーク長が所定の範囲内であっても、実際のアーク長が適切な距離ではない場合が生じる。そこで、判断手段で、溶接トーチの使用に対する溶接トーチの長さの減少関係を予め記憶し、アーク長が所定の範囲から外れたかどうかをこの減少関係に基づいて補正して判断する。これにより、より正確にアーク発生部と被溶接部位との距離が適切であるかどうかを判断することができる。
【００１６】
本発明の帯状金属接合方法は、被溶接部材の被溶接部位と、この被溶接部位に向かってアークを発生可能な溶接トーチのアーク発生部との間のアーク長を測定し、測定された前記アーク長が所定の範囲から外れたかどうかを判断し、前記アーク長が所定の範囲から外れたと判断された場合に前記アーク長が所定の範囲となるように前記被溶接部位と前記溶接トーチとを相対的に移動させるものである。
【００１７】
本発明の帯状金属接合方法では、アーク長が測定され、測定されたアークが所定の範囲から外れたかどうかが判断される。ここで、所定の範囲とは、帯状金属板をアーク溶接するために適したアーク長の範囲をいう。そして、測定されたアーク長が所定の範囲から外れたと判断された場合には、アーク長が所定の範囲となるように被溶接部位と前記溶接トーチとを相対的に移動させる。したがって、溶接トーチと被溶接部位との距離を、帯状金属板をアーク溶接するために適した範囲に保持することができる。
【００１８】
なお、本発明の帯状金属接合方法は、請求項５に記載のように、前記所定の範囲が、０．８５ｍｍ以上１．３ｍｍ以下とされていることを特徴とすることができる。
【００１９】
アーク発生部と被溶接部位との距離は、０．８５ｍｍ以上１．３ｍｍ以下が好ましいことが多い。そこで、アーク長が前記の範囲から外れた場合に警告手段により警告を行う。これにより、ユーザーはアーク長が適切な範囲から外れていることを認識でき、この認識に基づいて溶接トーチと被溶接部位との距離を調整することができる。
【００２０】
また、本発明の帯状金属接合方法は、請求項６に記載のように、測定された前記アーク長が所定の範囲から外れたかどうかの判断は、前記溶接トーチの使用に対する前記溶接トーチの長さの減少関係を予め記憶し、前記アーク長が前記所定の範囲から外れたかどうかをこの減少関係に基づいて補正して行うことを特徴とすることもできる。
【００２１】
溶接トーチの長さは、アーク発生部の使用による摩耗のため減少する。しかしながら、実際にこの減少を測定することは、アーク発生部に帯状金属板が付着するなどの要因により困難である。そのため、測定されたアーク長が所定の範囲内であっても、実際のアーク長が適切な距離ではない場合が生じる。そこで、溶接トーチの使用に対する溶接トーチの長さの減少関係を予め記憶し、アーク長が所定の範囲から外れたかどうかをこの減少関係に基づいて補正して判断する。これにより、より正確にアーク発生部と被溶接部位との距離が適切であるかどうかを判断することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００２３】
本実施形態の帯状金属板接合装置１０は、図１に示すように、バックバー１４、クランプ１６Ａ、１６Ｂ、溶接トーチ１８、ボールねじ２０、支持台２２、サーボモータ２４、レーザ変位計２６、及び制御盤３０を含んで構成されている。
【００２４】
バックバー１４には、被溶接部材としての帯状金属板１２Ａ及び１２Ｂが、各々の端部を重ね合わせられて（この重ね合わせられた部分を「被溶接部位」という）載置される。バックバー１４の被溶接部位が配置される位置の下側には、溶接溝１４Ａが形成されている。クランプ１６Ａ、１６Ｂは、帯状金属板１２Ａ及び１２Ｂを上面側から各々押圧して、バックバー１４との間で挟んで保持可能とされている。
【００２５】
溶接トーチ１８は、ステージ１８Ａ及び電極棒１８Ｂを備える。ステージ１８Ａには、ボールねじ２０と螺号可能なねじ孔１８Ｃが形成されている。電極棒１８Ｂは上端がステージ１８Ａの下面側に固定され、下側の先端部からアークの発生を可能とされている（以下この先端部を「アーク発生部１８Ｄ」という）。溶接トーチ１８のアーク発生部１８Ｄとステージ１８Ａの上面側との距離（以下「トーチ長Ｃ」という）は一定である。また、アーク発生部１８Ｄと被溶接部位の上面との距離（以下この距離を「アーク長Ｋ」という）は、０．８５ｍｍ以上１．３ｍｍ以下が好ましい。
【００２６】
ボールねじ２０は、上端部が支持台２２に回転可能に支持され、下端側がステージ１８Ａのねじ孔１８Ｃに螺合されている。ボールねじ２０は回転可能とされており、この回転によりステージ１８Ａが、図示しないガイドに沿って上下方向に移動可能とされている。
【００２７】
支持台２２の側部にはレーザ変位計２６が設置され、支持台２２の上部にはサーボモータ２４が設置されている。レーザ変位計２６は、レーザ光をステージ１８Ａの上面側に向かって発射すると共に、ステージ１８Ａにより反射されたレーザ光を受光することにより、ステージ１８Ａとの距離（以下「測定距離Ｌ」という）を検出可能とされている。サーボモータ２４はボールねじ２０の駆動源であり、ボールねじ２０を回転可能とされている。上述のように、ボールねじ２０の回転によりステージ１８Ａは上下方向に移動するが、支持台２２は固定されていてレーザ変位計２６は移動せず、さらにバックバー１４も固定されており移動しないため、アーク長Ｋは測定距離Ｌに基づいて測定することができる。レーザ変位計２６、及びサーボモータ２４は、制御盤３０と接続されている。
【００２８】
制御盤３０は、図２に示すように、制御部３２、Ａ／Ｄ変換部３４、及びメモリ３６を含んで構成されている。制御部３２は、Ａ／Ｄ変換部３４、メモリ３６、操作部４０、スピーカ４２、及びサーボモータ２４と接続されている。
【００２９】
制御部３２は、操作部４０から入力される各種のデータをメモリ３６に記録すると共に、操作部４０から入力される指示に基づいて、溶接トーチ１８の位置決めのための処理を行い、サーボモータ２４を制御可能とされている。また、制御部３２は、Ａ／Ｄ変換部３４を介して入力されるレーザ変位計２６で測定された測定距離Ｌに基づいて、溶接トーチ１８が適正なアーク長範囲（以下「適正範囲Ｈ」という）から外れているかどうかを判断可能とされている。
【００３０】
メモリ３６には、帯状金属板１２Ａと１２Ｂとを重ね合わせた際の厚みについての情報（以下「厚みＷ」という）、溶接トーチ１８が原点位置（最上部）に位置するときのレーザ変位計２６とバックバー１４の上面との距離（以下「原点距離Ｓ」という）、適正範囲Ｈ（０．８５ｍｍ以上１．３ｍｍ以下）、当該溶接トーチ１８を使用した使用回数Ｙ、溶接トーチ１８の使用回数Ｙに対する長さの減少関係を示す補正テーブルＴ（図３参照）、その他の情報が記憶されている。なお、設定されるアーク長Ｋ０に対応する溶接トーチ１８の原点位置からの移動量Ｍは、溶接トーチ１８が原点位置のときの測定距離ＬをＬ０とすると、移動量Ｍ＝原点距離Ｓ−（厚みＷ＋アーク長Ｋ０＋トーチ長Ｃ＋Ｌ０）、で表すことができる。また、レーザ変位計２６で測定された測定距離Ｌに基づいて求められるアーク長Ｋ１は、アーク長Ｋ１＝原点距離Ｓ−（厚みＷ＋トーチ長Ｃ＋測定距離Ｌ）、で表すことができる。
【００３１】
スピーカ４２は、制御部３２からの指示に基づいて、警告音を発生可能とされている。
【００３２】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００３３】
ユーザーは、帯状金属板１２Ａと１２Ｂとを重ね合わせてバックバー１４に載置する。このとき、被溶接部位が溶接溝１４Ａ上に配置されるようにする。その後、クランプ１６Ａ、１６Ｂにより帯状金属板１２Ａ、１２Ｂを上面から押圧して、バックバー１４との間で各々を保持する。
【００３４】
一方、操作部４０から、厚みＷ、設定アーク長Ｋ０、及び、位置決め開始の指示が入力されると、制御部３２では、図４に示す位置決め処理が行われる。
【００３５】
ステップＳ１０で、メモリ３６から原点距離Ｓ、厚みＷ、及び溶接トーチ１８の使用回数Ｙを読出す。ステップＳ１２で、使用回数Ｙに対応する補正量Ｔ０を補正テーブルＴから読出す。ステップＳ１４で、トーチ長Ｃから補正量Ｔ０を減じてトーチ長Ｃを補正し、実際のトーチ長Ｃ０を求める。ステップＳ１６で、このトーチ長Ｃ０をメモリ３６に記録する。ステップＳ１８で、溶接トーチ１８の移動量Ｍを算出する。移動量Ｍの算出は、移動量Ｍ＝原点距離Ｓ−（厚みＷ＋アーク長Ｋ０＋Ｃ０＋Ｌ０）、により求めることができる。そして、ステップＳ２０で、求めた移動量Ｍをサーボモータ２４に出力して、本処理を終了する。
【００３６】
サーボモータ２４は、制御部３２から出力された移動量Ｍに基づいて駆動して、ボールねじ２０を回転させる。これによりボールねじ２０が回転して、溶接トーチ１８が移動量Ｍだけ下側に移動し、位置決めが完了する。
【００３７】
本処理によれば、溶接トーチ１８の使用に対する溶接トーチの長さの減少分を補正して位置決めを行うので、より正確にアーク長Ｋを確保することができる。
【００３８】
その後、操作部４０から、溶接の開始指示が入力されると、アーク発生部からアークの発生が行われると共に、制御部３２では、図５に示すアーク長管理処理が行われる。
【００３９】
ステップＳ３０で、Ａ／Ｄ変換部３４を介して、レーザ変位計２６から出力される測定距離Ｌのデータを取得し、ステップＳ３２で、アーク長Ｋ１を算出する。アーク長Ｋ１は、アーク長Ｋ１＝原点距離Ｓ−（厚みＷ＋トーチ長Ｃ０＋測定距離Ｌ）、で算出することができる。なお、ここでのトーチ長Ｃ０は、前述の位置決め処理で補正された後のトーチ長Ｃ０である。ステップＳ３４でメモリ３６から適正範囲Ｈを読出し、ステップＳ３６で、アーク長Ｋ１が適正範囲Ｈから外れているかどうかを判断し、外れている場合には、ステップＳ３８で、スピーカ４２へ警告音の発生のための指示を出力し、本処理を終了する。制御部３２からの指示をうけたスピーカ４２からは、警告音が発生される。なお、ステップＳ３６での判断が否定された場合には、ステップＳ３０へ戻り、以下の処理を繰り返す。本処理は、溶接トーチ１８でのアーク発生処理が終了した際には終了される。
【００４０】
本実施形態によれば、アーク長Ｋ１が適正範囲Ｈから外れていると判断された場合に、スピーカ４２から警告音が発生されるので、ユーザーにアーク長Ｋが適切な距離でないことを認識させることができる。したがって、ユーザーは、この認識に基づいて溶接トーチ１８の位置決めを再度行うことにより、アーク長Ｋを適正にすることができる。
【００４１】
なお、本実施形態では、補正テーブルＴに基づいてトーチ長Ｃを補正したが、必ずしもこの補正は必要ではない。特に、この補正を行うことにより、より正確にアーク長Ｋを確保することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の帯状金属板接合装置によれば、測定手段でアーク長が測定され、判断手段でアーク長が所定の範囲から外れたかどうかが判断され、アーク長が所定の範囲から外れたと判断された場合には、警告手段により警告が行われるので、ユーザーは、溶接トーチと被溶接部位との距離が所定の範囲から外れたことを認識することができ、この認識に基づいて溶接トーチと被溶接部位との張力を一定に保持することができる。
【００４３】
また、本発明の帯状金属板接合方法によれば、アーク長が測定され、測定されたアークが所定の範囲から外れたかどうかが判断されて、測定されたアーク長が所定の範囲から外れたと判断された場合には、アーク長が所定の範囲となるように被溶接部位と前記溶接トーチとを相対的に移動させので、溶接トーチと被溶接部位との距離を、帯状金属板をアーク溶接するために適した範囲に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の帯状金属板接合装置の概略図である。
【図２】本実施形態の帯状金属板接合装置の制御盤に係る概略ブロック図である。
【図３】本実施形態の補正テーブルである。
【図４】本実施形態の位置決め処理のフローチャートである。
【図５】本実施形態のアーク長管理処理のフローチャートである。
【図６】従来例を示す図である。
【図７】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１０    帯状金属板接合装置
１２Ａ、１２Ｂ  帯状金属板（被溶接部材）
１８Ｄ  アーク発生部
１８    溶接トーチ
２６    レーザ変位計（検出手段）
３２    制御部（判断手段）
３６    メモリ（判断手段）
４２    スピーカ（警告手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2005014014.tif 000007
【図６】
2005014014.tif 000008
【図７】
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