(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状体を予め円筒状に曲げ加工したワークの継ぎ目を溶接する円筒状ワークの溶接方法であって、上記ワークをクランプ装置に供給し、このクランプ装置でワークの外周を左右から当該ワークの継ぎ目位置を位置決めした状態でクランプし、このクランプ状態でクランプ装置を移動させることで溶接トーチに供給して継ぎ目を溶接することを特徴とする円筒状ワークの溶接方法。
【請求項２】
板状体を予め円筒状に曲げ加工したワークの継ぎ目を溶接する円筒状ワークの溶接装置であって、円筒状ワークを保持する保持部材を有し、駆動手段を介して基台のガイドレールに沿って移動自在な移送装置と、ワークの外周面をクランプするクランプ位置および互いに離間してワークのクランプを解除する解除位置間を回動自在な一対のクランプ部材を有し、移送装置の下流側に位置してガイドレールに沿って移動自在なクランプ装置と、ワークの継ぎ目に挿入する位置決め位置および継ぎ目から上方に退避する退避位置間を昇降自在な刃先を有し、クランプ装置の上方に位置して基台に設けられた位置決め部材と、先端部がクランプ装置によってクランプされたワークの継ぎ目に臨むように基台に設けられた溶接トーチとを備え、前記移送装置を駆動手段を介して移動させて保持部材に保持されたワークをクランプ装置に供給する一方、クランプ装置に供給されたワークの継ぎ目を刃先にて位置決めしつつワークの外周面をクランプ部材にてクランプし、また、ワークをクランプしたクランプ装置を移送装置と連結するとともに、移送装置を駆動手段を介して移動させてクランプ装置を溶接トーチに供給し、クランプされたワークの継ぎ目を溶接トーチによって溶接することを特徴とする円筒状ワークの溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状体を予め円筒状に曲げ加工したワークの継ぎ目を溶接するための円筒状ワークの溶接方法及びその溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、板状体を曲げ加工により円筒状のワークを予め成形し、このワークの継ぎ目を溶接することで円筒体を成形する手法は多数提供されている。
【０００３】
例えば、特公平２−１５３１０号公報記載のものに見られるように、溶接治具の内部にワークを挿通させるための貫通孔をその軸芯方向に形成し、ワークの継ぎ目を溶接治具の貫通孔に位置決めした状態で当該ワークを保持しながら送り込み、溶接治具の一端に設けられた溶接トーチによりワークの継ぎ目を溶接するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のように、ワークを溶接治具の貫通孔に送り込みながら保持するものでは、ワークの外周面が貫通孔の内周面を摺接しながら移動していくことになり、この摺接動作によりワークの外周面に細かな傷が付くのが避けられず、製品不良を招く原因になるという問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の円筒状ワークの溶接方法は、板状体を予め円筒状に曲げ加工したワークの継ぎ目を溶接する円筒状ワークの溶接方法であって、上記ワークをクランプ装置に供給し、このクランプ装置でワークの外周を左右から当該ワークの継ぎ目位置を位置決め部材により位置決めした状態でクランプし、このクランプ状態でクランプ装置を移動させることで溶接トーチに供給して継ぎ目を溶接することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明の円筒状ワークの溶接装置は、板状体を予め円筒状に曲げ加工したワークの継ぎ目を溶接する円筒状ワークの溶接装置であって、円筒状ワークを保持する保持部材を有し、駆動手段を介して基台のガイドレールに沿って移動自在な移送装置と、ワークの外周面をクランプするクランプ位置および互いに離間してワークのクランプを解除する解除位置間を回動自在な一対のクランプ部材を有し、移送装置の下流側に位置してガイドレールに沿って移動自在なクランプ装置と、ワークの継ぎ目に挿入する位置決め位置および継ぎ目から上方に退避する退避位置間を昇降自在な刃先を有し、クランプ装置の上方に位置して基台に設けられた位置決め部材と、先端部がクランプ装置によってクランプされたワークの継ぎ目に臨むように基台に設けられた溶接トーチとを備え、前記移送装置を駆動手段を介して移動させて保持部材に保持されたワークをクランプ装置に供給する一方、クランプ装置に供給されたワークの継ぎ目を刃先にて位置決めしつつワークの外周面をクランプ部材にてクランプし、また、ワークをクランプしたクランプ装置を移送装置と連結するとともに、移送装置を駆動手段を介して移動させてクランプ装置を溶接トーチに供給し、クランプされたワークの継ぎ目を溶接トーチによって溶接することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【０００８】
図１及び図２は、本発明に係る円筒状ワークの溶接装置の全体構成を示している。
【０００９】
この溶接装置１は、図３に示すようなワークＷの継ぎ目Ｗ１を溶接して円筒体を成形するための装置である。
【００１０】
ワークＷは、図３に示すように板体を予め円筒状に曲げ加工したものであり、このように曲げ加工して円筒状にすることで、その外周には板体の両端縁が突き合わさった所定の隙間を有する継ぎ目Ｗ１が軸方向に形成されている。
【００１１】
一方、前記溶接装置１は、ワークＷを保持するクランプ装置２と、クランプ装置２にワークＷを供給する供給装置３と、ワークＷの継ぎ目Ｗ１の溶接を行う溶接トーチ４と、溶接を完了したワークＷを搬出する搬出装置５とを備えている。
【００１２】
クランプ装置２は、図４及び図５に示すように移動台２１と、この移動台２１上に設けられた左右一対のクランプ部材２２とを備えている。
【００１３】
移動台２１は、溶接装置１の基台１１上に図４において左右方向となる移動方向に設けられたガイドレール２３に沿って移動可能に設けられている。
【００１４】
クランプ部材２２は、その下端部が移動台２１上の前後に配設された取付部材２４（図４参照）に水平軸２４ａにより回動自在に支持されている。
【００１５】
各クランプ部材２２は、ワークＷの外周面形状と対応する内周面形状を有するとともに、ワークＷの長さに対応する長さを有し、クランプシリンダ２５の伸縮動作により、左右のクランプ部材２２が接近してワークＷの外周面をクランプするクランプ位置（図５において右側のクランプ部材２２の位置）と、左右のクランプ部材２２が左右側方に離間してワークＷのクランプを解除する解除位置（図５において左側のクランプ部材２２の位置）とに回動自在に構成されている。
【００１６】
具体的には、クランプシリンダ２５の本体部がブラケット２１ａを介して移動台２１上に回動自在に設けられるとともに、クランプシリンダ２５のロッド端２５ａがクランプ部材２２の外側上端部にブラケット２２ａを介して回動自在に連結されており、クランプシリンダ２５による伸長動作により各クランプ部材２２がクランプ位置に配置されるとともに、クランプシリンダ２５の縮退動作により各クランプ部材２２が解除位置に配置される。
【００１７】
また、左右のクランプ部材２２の内、一方のクランプ部材２２は低圧と高圧とでワークＷを保持できるように切換制御可能に構成されており、他方のクランプ部材２２は高圧でワークＷを保持するように構成されている。なお、これらの高・低圧回路は、左右共に自在に組み合わせることができるものとしている。
【００１８】
さらに、これら左右のクランプ部材２２は、解除位置からクランプ位置に配置する際にその回動軌跡が下方に若干ズレるようにその水平軸２４ａが偏心して配置されている。従って、クランプ部材２２でワークＷをクランプする際にはこのクランプ部材２２でワークＷの頂部を下方に押すような形でクランプ位置に配置されるようにされている。
【００１９】
クランプ部材２２の上方には、位置決め部材６が設けられている。この位置決め部材６は、前記クランプ部材２２でワークＷをクランプする際に、当該ワークＷの継ぎ目Ｗ１が中心位置に来るように位置決めするためのものである。具体的には、下端に鋭角な刃先６１が形成された板状体であり、この刃先６１が後述する供給装置３によりクランプ装置２に供給された際にワークＷの継ぎ目Ｗ１に挿入するようになされている。
【００２０】
この位置決め部材６は、クランプ部材２２よりも長く形成されており、図４において右側となるワークＷの搬送方向上流側に当該クランプ部材２２から所定の長さ延長された状態で、上下方向に配置された昇降シリンダ６２に保持されている。具体的には、昇降シリンダ６２はその伸縮ロッド６２ａが位置決め部材６の上端部６３に保持部材６３ａを介して連結されており、本体部６２ｂが基台１１側に設けられた支持部材１２に支持されている。また、保持部材６３ａと支持部材１２には昇降シリンダ６２を前後に挟んで一対のガイドロッド６４が連結されている。
【００２１】
従って、昇降シリンダ６２の伸縮作動により位置決め部材６は、ガイドロッド６４に案内されながらワークＷの継ぎ目Ｗ１に刃先６１が挿入する位置決め位置と、刃先が継ぎ目Ｗ１から上方に退避する退避位置との間で昇降するようになっている。
【００２２】
前記供給装置３は、前記クランプ装置２の搬送方向上流側に設けられたワーク支持装置７と、ワーク支持装置７のさらに上流側に設けられた移送装置８とを備えている。
【００２３】
ワーク支持装置７は、図６に示すように基台上に配置された左右一対の支持部材７１から構成されている。各支持部材７１は、支持部７２をロッド端７３ａに設けた伸縮シリンダ７３からなり、各支持部７２が対峙するように伸縮シリンダ７２の基端部が基台１１に取付部材７４を介して水平に設けられている。支持部７２の上面はワークＷの下部を支持する傾斜面７２ａに形成されており、伸縮シリンダ７２の伸縮動作により図６に示すように左右の支持部７２が近接してその傾斜面７２ａでワークＷを支持する支持位置（ワークセット可能位置）と、支持位置から側方に退避して移送装置８によりワークＷをクランプ装置２に供給可能な退避位置とに配置するようにしている。
【００２４】
移送装置８は、図１に示すようにワークＷを保持する保持部材８１と、保持部材８１を移動可能に支持する移動台８２と、この移動台８２を前後方向に移動させる駆動手段８３とから構成されている。
【００２５】
保持部材８１は、前記ワーク支持装置７にセットされたワークＷ内に挿入可能なように前後方向に水平に設けられた芯部８１ａを備え、芯部８１ａの一端（図７において右端）が当該芯部８１ａよりも一回り大きく形成された支持部材８１ｂを介して移動台８２上に設置されている。
【００２６】
移動台８２は、前記クランプ装置２の移動台２１とともに前記ガイドレール２３に沿って移動自在に配置されている。
【００２７】
駆動手段８３は、図１に示すように基台１１の下方に前後方向に前記ガイドレール２３と平行に且つ回転自在に支持されたボールネジ８４と、基台１１に設けられ、出力軸が上記ボールネジ８４の後端（図１において左端）に連結されたサーボモータ８５と、ボールネジ８４に螺入されたナット部８６ａを有し、前記移動台８２に連結された連結部材８６とで構成されている。
【００２８】
連結部材８６は、図６に示すように基台１１の前後方向に形成された挿通孔１１ａを挿通して移動台８２に連結されており、サーボモータ８５によりボールネジ８４を正逆方向に回転させることで、ナット部８６ａ、連結部材８６を介して移動台８２をガイドレール２３に沿って移動させることができ、これにより移動台８２上の保持部材８１を当該移動台８２とともにガイドレール２３に沿って移動させることができる。
【００２９】
溶接トーチ４は、前記支持部材１２に支持された溶接ユニットに組み込まれており、その先端部がクランプ装置２にクランプされたワークＷの継ぎ目Ｗ１に臨むように近接して配置されている。
【００３０】
搬出装置５は、図１に示すように所定間隔を隔てて水平に配置された２本の支持棒（図１では手前の１本のみ図示している）５１を備え、これら支持棒５１がその基端部に連結された回動装置５２により図１に示す位置から例えば手前に９０度回動するように構成されている。また、この支持棒５１は回動装置５２に具備された昇降手段により上下に昇降自在に構成されており、溶接が完了してクランプ装置２がワークＷのクランプを解除した際に、この支持棒５１を上昇させて支持棒５１間でこのワークＷを支持するようにしている。
【００３１】
なお、図１及び図２に示す符号Ｃは前述した各装置の全体を覆うカバー材である。
【００３２】
次に、このように構成された溶接装置１によりワークＷを溶接する場合について、本発明の溶接方法とともに説明する。
【００３３】
まず、ワーク支持装置７の支持部７２を支持位置に配置し、この支持部７２上にワークＷを継ぎ目Ｗ１が頂部となるようにしてセットする。この状態でサーボモータ８５を回転駆動させて移送装置８をワーク支持装置７側に移動させ、保持部材８１の芯部８１ａをワークＷ内に挿入する。この挿入動作が完了すると移送装置８の移動を一旦停止してワーク支持装置７の支持部７２を支持位置から退避位置に配置する。これによりワークＷはその内部上端を保持部材８１の芯部８１ａで軸方向に引っ掛かけた状態で保持される。この後、この状態で移送装置８を再び移動させてワークＷをクランプ装置２に供給する。
【００３４】
この際、ワーク支持装置７の支持部７２は退避位置に配置されているので、移送装置８によるワークＷの供給に支障がなく、移送装置８をワーク支持装置７を経てクランプ装置２側に円滑に移動させることができる。
【００３５】
クランプ装置２では、左右のクランプ部材２２が解除位置に配置されており、これらクランプ部材２２内に保持部材８１の芯部８１ａに保持したワークＷを挿入する。これによりワークＷはその継ぎ目Ｗ１が位置決め位置に配置された位置決め部材６の刃先６１に挿入されることで、継ぎ目Ｗ１が頂点となるように位置決めした状態でクランプ部材２２内に配置される。
【００３６】
そして、クランプ部材２２を解除位置からクランプ位置に回動させることで、ワークＷの外周面をクランプ部材２２により左右から押圧するようにして保持するとともに、このタイミングで位置決め部材６を上昇させてワークＷの継ぎ目Ｗ１から引き抜く。これによりワークＷは、クランプ部材２２によりその継ぎ目Ｗ１の隙間がピッタリとあった状態で、しかもその継ぎ目Ｗ１の溶接部分が左右のクランプ部材２２の頂部間から露出した状態で強固に保持される。
【００３７】
なお、この際、左右のクランプ部材２２は、一方が低圧でクランプ位置に配置されるとともに、他方が高圧でクランプ位置に配置され、この後に一方のクランプ部材２２も高圧に切換えてワークＷを保持するようにしているとともに、クランプのタイミングに合わせてクランプ装置２の下部に設けた押圧装置２６（図５参照）によりワークＷを下方から上方に押圧しており、これによりワークＷの位置決めを高い精度で行うようにしている。
【００３８】
また、クランプ部材２２を水平軸２４ａの偏心により上方から下方に若干下がるようにしてクランプ位置に配置しているので、クランプ位置に側方から滑る形で配置するものに比べてワークＷに傷が付きにくくなっている。
【００３９】
このようにクランプ装置２にワークＷを位置決めして強固に保持した際には、移送装置８とクランプ装置２とが連結ピンなどにより自動的に連結されており、この状態で移送装置８をさらに搬送方向下流側へ溶接トーチ４による溶接に適した速度で移動させる。
【００４０】
これによりワークＷの継ぎ目Ｗ１を位置決めした状態でクランプ装置２が移送装置８とともに、搬送方向下流側となる溶接トーチ４側に移動し、この移動により溶接トーチ４によりワークＷの継ぎ目Ｗ１を溶接していく。つまり、移送装置８は、ワークＷをクランプ装置２に供給する供給装置３の一部を構成するとともに、クランプ装置２を溶接トーチ４に移送させる移送手段をも担っている。
【００４１】
このようにクランプ装置２を送りながらワークＷの継ぎ目Ｗ１を溶接し、この溶接が完了すると、当該クランプ装置２が搬出装置５に達する。
【００４２】
搬出装置５では、クランプ装置２にクランプされたワークＷの下方に支持棒５１が配置された状態になされており、この支持棒５１を上昇させてワークＷの底部を支持した後、クランプ装置２のクランプ部材２２を解除位置に配置することで、当該溶接の完了したワークＷが支持棒５１に支持された状態となる。
【００４３】
この後、ボールネジ８４を逆回転させ移送装置８を逆方向の上流側に移送させることで、クランプ装置２を元の位置に復帰させるとともに、この位置でクランプ装置２との連結を解除して移送装置８を上流側に移送して元の位置に配置する。
【００４４】
一方、溶接済みのワークＷを支持した支持棒５１は、クランプ装置２の元の位置への復帰に伴い、９０度回転させて溶接装置の側方にこのワークＷを配置し、適宜な取出装置により溶接装置から取り出す。
【００４５】
このような溶接動作を連続的に繰り返すことで、ワークＷを自動化により順次溶接して円筒体を成形することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の円筒状ワークの溶接方法及びその溶接装置によれば、クランプ装置によりワークを位置決め保持した状態で、当該クランプ装置を移送させて溶接トーチに供給しワークの継ぎ目を溶接することで、ワークを摺接させるようなことがなく、これによりワークの外周面に傷が付くことがなく、綺麗な外観の円筒体をしかも高い精度で成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の溶接装置の全体構成を示す側面図である。
【図２】
本発明の溶接装置の全体構成を示す正面図である。
【図３】
ワークを示す斜視図である。
【図４】
クランプ装置の周辺を示す側面図である。
【図５】
クランプ装置の周辺を示す正面図である。
【図６】
ワーク支持装置及び移送装置を示す正面図である。
【図７】
移送装置の保持部材及び移動台を示す側面図である。
【符号の説明】
１  溶接装置
２  クランプ装置
３  供給装置
４  溶接トーチ
Ｗ  ワーク
Ｗ１  継ぎ目
【図１】
0004054209.tif 000002
【図２】
0004054209.tif 000003
【図３】
0004054209.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004054209.tif 000006
【図６】
0004054209.tif 000007
【図７】
0004054209.tif 000008