CN109311124B - 焊接装置 - Google Patents

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Abstract

若干个实施方式的焊接装置包括：旋转台，对两块异形板以重合的状态进行固定；气炬单元，包含配置在与固定在所述旋转台上的所述两块异形板的外周缘相向的位置上的焊接气炬；气炬驱动部，使所述焊接气炬朝向所述外周缘进退；后防护部，位于比所述焊接气炬更靠所述旋转台的旋转方向下游侧而设置在所述焊接气炬上，包括多个喷嘴，所述多个喷嘴是沿所述旋转方向并列设置而朝向所述外周缘喷射防护气体，包含位于所述旋转方向上游侧的第一喷嘴及位于比所述第一喷嘴更靠所述旋转方向下游侧的第二喷嘴；以及控制部，朝向从所述第二喷嘴喷射的所述防护气体抵达至经所述焊接气炬焊接的所述外周缘的距离变短的方向控制所述喷嘴的方向。

Description

焊接装置
技术领域
本公开涉及一种焊接装置，将从中心到外周缘为止的长度，在圆周方向上不同的异形板的外周缘彼此加以焊接。
背景技术
如专利文献1所述，壳板(shell and plate)式热交换器的热交换部是使多个相同形状的板重合，将相邻的板的外周缘彼此加以焊接，而在各板间形成冷媒流路。
专利文献1所公开的壳板式热交换器的热交换部，是使多个正圆形板重合而构成热交换部。
进行如下的操作：在刚进行焊接后，对焊接部喷射后防护气体(after shieldgas)，而使焊接部与大气隔离并兼使焊接部冷却，而防止焊接部的氧化，由此，防止焊皮等的焊接缺陷。在专利文献2及3中，公开了一种焊接装置，包括：喷射后防护气体的后防护喷嘴。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5690532号公报
专利文献2：日本专利特开2002-301571号公报
专利文献3：日本专利特开2007-144427号公报
发明内容
发明所要解决的问题
当使正圆形板旋转，将焊接气炬(welding torch)与外周缘相向配置而将外周缘彼此加以焊接时，旋转中心与外周缘的距离总是为固定，因此，容易将后防护喷嘴相对于经焊接的外周缘配置在适当的距离，而提高抗氧化效果。
但是，当利用相同的方法将从旋转中心到外周缘为止的长度，在圆周方向上不同的异形板的外周缘彼此加以焊接时，由于在外周缘的圆周方向上旋转中心与外周缘的距离不同，所以，不容易将后防护喷嘴相对于经焊接的外周缘总是配置在最优选位置上。
若干个实施方式的目的在于，当将异形板的外周缘彼此加以焊接时，提高焊接部的抗氧化效果，防止焊皮等的焊接缺陷。
解决问题的技术手段
(1)若干个实施方式的焊接装置是一种焊接装置，将重合的两块异形板的外周缘彼此加以焊接，其包括：
旋转台，对所述两块异形板以重合的状态进行固定；
气炬单元，包含配置在与固定在所述旋转台上的所述两块异形板的外周缘相向的位置上的焊接气炬；
后防护部，位于比所述焊接气炬更靠所述旋转台的旋转方向下游侧而设置在所述焊接气炬上，包括多个喷嘴，所述多个喷嘴是沿所述旋转方向并列设置而朝向所述外周缘喷射防护气体，包含位于所述旋转方向上游侧的第一喷嘴及位于所述旋转方向下游侧的第二喷嘴；
喷嘴驱动部，设置在所述焊接气炬上，使所述第二喷嘴朝向所述外周缘的圆周方向(与所述旋转方向为相同方向或相反方向)转动；以及
控制部，朝向从所述第二喷嘴喷射的所述防护气体抵达至经所述焊接气炬焊接的所述外周缘的距离变短的方向控制所述喷嘴的方向。
在本说明书中，所谓“异形板”，是指当将板固定在旋转台上时，从旋转中心到外周缘为止的长度在圆周方向上为不同的板。例如，外周缘并非如正圆形由在圆周方向上具有相同曲率的圆弧构成，而是在圆周方向上具有不同的曲率。例如，椭圆形的板等就属于此，但是并不限定于椭圆形之类外周缘只由圆弧构成的形状。
利用焊接气炬将外周缘彼此加以焊接，刚进行焊接后的焊接部通过被从多个喷嘴喷射的防护气体覆盖而抑制氧化。
在所述(1)的结构中，为了提高利用防护气体的抗氧化效果，优选的是使喷嘴与异形板的经焊接的外周缘靠近。
关于配置在旋转台的旋转方向下游侧的第二喷嘴，可想到根据外周缘的曲率，而远离焊接后的外周缘的情况。因此，通过利用所述控制部对所述喷嘴驱动部进行控制，使第二喷嘴朝向外周缘的圆周方向转动，来缩短从第二喷嘴喷射的防护气体抵达至经焊接气炬焊接的外周缘的距离。由此，可提高利用从第二喷嘴喷射的防护气体的抗氧化效果。
在旋转方向上游侧配置在焊接气炬的附近的第一喷嘴不必进行方向控制，也能够获得抗氧化效果。
另外，后防护部设置在焊接气炬上，与焊接气炬一同移动，因此不需要单独的驱动部，可以降低成本。并且，通过将多个喷嘴设置在焊接气炬上，可以对多个喷嘴相对于焊接气炬的相对位置预先准确地进行定位，以使防护气体对经焊接的外周缘的喷射时序达到最优选。
(2)在一个实施方式中，在所述(1)的结构中，
所述控制部包括喷嘴姿势图，所述喷嘴姿势图是在以所述两块异形板的旋转中心为坐标中心的二维坐标上，至少针对所述外周缘的曲率不同的每个区域，对所述第二喷嘴的方向进行坐标表述，
所述控制部基于所述喷嘴姿势图对所述第二喷嘴的方向进行控制。
根据所述(2)的结构，基于喷嘴姿势图而预先设定第二喷嘴的方向以能够提高抗氧化效果，所以能够提高焊接后的外周缘的抗氧化效果。
(3)在一个实施方式中，在所述(2)的结构中，
在所述喷嘴姿势图中，
所述第二喷嘴的方向是以所述喷嘴的轴线相对于与所述第二喷嘴相对的所述外周缘的切线的角度来表示。
根据所述(3)的结构，在喷嘴姿势图中，通过以第二喷嘴的轴线相对于外周缘的切线的角度表示第二喷嘴的方向，从而容易利用所述二维坐标来设定第二喷嘴的方向。
(4)在一个实施方式中，在所述(1)～(3)中任一项的结构中，所述喷嘴驱动部包括：
气缸(air cylinder)，包含可转动地安装在所述第二喷嘴上的活塞杆(pistonrod)。
根据所述(4)的结构，通过利用所述气缸构成所述喷嘴驱动部，可以实现简化及轻量化。因此，即使在焊接气炬上设置喷嘴驱动部，也不会导致气炬单元的重量增大，不会成为气炬单元的运行的负担。
(5)在一个实施方式中，在所述(1)～(4)中任一项的结构中，
包括连杆机构，所述连杆机构是随着利用所述喷嘴驱动部的所述第二喷嘴的方向变动动作，使所述第二喷嘴朝向所述外周缘靠近。
根据所述(5)的结构，第二喷嘴可以随着利用喷嘴驱动部的方向变动动作而与外周缘靠近，因此能够提高防护气体对焊接部的遮蔽效果，进一步提高焊接部的抗氧化效果。
(6)在一个实施方式中，在所述(5)的结构中，
所述第一喷嘴是安装在所述连杆机构上，随着所述第二喷嘴的方向变动动作，通过所述连杆机构而朝向与所述第二喷嘴相同的方向可转动地构成。
根据所述(6)的结构，通过在第二喷嘴的方向变动动作时使第一喷嘴协同动作，可以进一步提高焊接部的抗氧化效果。
(7)在一个实施方式中，在所述(1)～(6)的结构中，
包括一对耐热性罩体，所述一对耐热性罩体是设置在所述多个喷嘴上，并设置在使从所述喷嘴喷射的防护气体与所述异形板的表面及背面交叉的方向上，从两侧覆盖防护气体喷射空间。
根据所述(7)的结构，通过包括所述耐热性罩体，可以抑制从喷嘴喷出的防护气体从喷嘴及经焊接的外周缘的周围扩散，因此能够提高经焊接的外周缘的抗氧化效果。
(8)在一个实施方式中，在所述(7)的结构中，
所述喷嘴的喷嘴口具有矩形截面，
所述耐热性罩体是安装在构成所述矩形截面并且配置于沿所述外周缘的方向上的隔壁的外表面上。
根据所述(8)的结构，将耐热性罩体安装在平坦的隔壁外表面上，因此耐热性罩体的安装变得容易。并且，利用耐热性罩体，以从与外周缘的表面及背面交叉的方向两侧夹持的方式覆盖喷嘴及经焊接的外周缘的周围，所以能够提高防护气体的防扩散效果，从而能够提高经焊接的外周缘的抗氧化效果。
发明的效果
根据若干个实施方式，当将异形板的外周缘彼此加以焊接时，不但可以提高利用从设置在与焊接气炬相近的位置上的第一喷嘴喷射的防护气体的抗氧化效果，而且可以提高利用从设置在旋转方向下游侧的第二喷嘴喷射的防护气体的抗氧化效果，因此能够抑制焊皮等焊接缺陷。
附图说明
图1是一个实施方式的焊接装置的俯视图。
图2是一个实施方式的焊接装置的正面图。
图3是表示一个实施方式的焊接装置的控制系统的框线图。
图4是表示一个实施方式的焊接装置的控制系统的框线图。
图5是一个实施方式的焊接装置的俯视图。
图6A及图6B分别是一个实施方式的焊接装置的动作说明图。
图7是表示异形板的焊接控制图的一例的说明图。
图8A及图8B是一个实施方式的连杆机构的俯视图。
图9是一个实施方式的喷嘴口的立体图。
图10A是表示一个实施方式的焊接方法的一例的说明图，图10B是表示利用图10A所示的焊接方法的焊入深度的截面图。
图11A是表示一个实施方式的焊接方法的一例的说明图，图11B是表示利用图11A所示的焊接方法的焊入深度的截面图。
符号的说明
10：焊接装置
12a、12b：旋转台
14：焊接气炬
16：气炬单元
16a：第一区块
16b：第二区块
18：第一气炬驱动部
18a：方向可变部
18b：间隔可变部
20：后防护部
22a：第一喷嘴
22b、22b′：第二喷嘴
24a、24b：喷嘴口
26：喷嘴驱动部
28：第一控制部
29：第二控制部
30：喷嘴姿势图
32：活塞杆
34：气缸
36、88：固定板
40：连杆机构
46a、46b：耐热性罩体
48：轨道
50：齿条
52：小齿轮
54、62、74、82：驱动部
58、59、72：支撑台
60、78、80：滚珠螺杆
63、86：滑块
64：第二气炬驱动部
66：第三气炬驱动部
68：非接触传感器
76：螺杆轴
84：气炬本体
90：气炬姿势图
92：气炬方向位移速度图
C：虚拟圆
G：防护气体
Lt、Lt′：切线
Ln：法线
P1、P2：异形板
Pi：交点
e1、e2：外周缘
h1、h2：孔
ml、m2：焊入深度
s：配合面
w：焊接部
θ：中心角
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的若干个实施方式进行说明。但是，作为实施方式而记载或附图所示的构成零件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，并非意在将本发明的范围限定于此，而只是说明例。
例如，“在某个方向上”、“沿某个方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等表示相对的或绝对的配置的表达，严格而言，不但表示这样的配置，而且也表示具有公差或可获得相同功能的程度的角度或距离而相对地位移的状态。
例如，表示“相同”、“相等”及“均质”等的事物为相等的状态的表达，严格而言，不但表示相等的状态，而且也表示存在公差、或可获得相同功能的程度的差的状态。
例如，表示四边形状或圆筒形状等形状的表达，不但表示几何学上严格意义上的四边形状或圆筒形状等形状，而且也表示在可获得相同效果的范围内，包含凹凸部或倒角部等的形状。
另一方面，“包括”、“含有”、“具备”、“包含”或“具有”一个结构部件的表达，并非排除其它结构部件的存在的排他性表达。
一个实施方式的焊接装置10，如图1及图2所示，是将成为焊接对象的重合的两块的异形板P1及异形板P2的外周缘e1及外周缘e2彼此加以焊接的装置。焊接装置10包括旋转台12a及旋转台12b，异形板P1及异形板P2以重合的状态配置在旋转台12a及旋转台12b之间，并由所述旋转台夹持。异形板P1及异形板P2具有相同的大小及相同的形状，在相互重合时，所述外周缘e1及外周缘e2实质上相一致。
在与固定在旋转台12a及旋转台12b上的两块的异形板P1及异形板P2的外周缘e1及外周缘e2相向的外侧位置上，配置焊接气炬14。焊接气炬14安装在气炬单元16上。
此外，包括后防护部20，位于比焊接气炬14更靠旋转台12a及旋转台12b的旋转方向a的下游侧。后防护部20设置在焊接气炬14上，具有沿旋转台12a及旋转台12b的旋转方向a并列设置的多个喷嘴22a及喷嘴22b。喷嘴22a及喷嘴22b具有喷射防护气体的喷嘴口24a及喷嘴口24b，喷嘴口24a及喷嘴口24b是朝向外周缘e1及外周缘e2而配置。多个喷嘴22a及喷嘴22b之中，第一喷嘴22a配置在旋转方向上游侧，第二喷嘴22b配置在旋转方向下游侧。
焊接装置10此外，如图1所示，包括：使第二喷嘴22b的喷嘴口24b朝向外周缘的圆周方向(与旋转方向a为相同方向或相反方向)转动的喷嘴驱动部26。第二喷嘴22b的方向是通过图3所示的第一控制部28，而朝向从喷嘴口24b喷射的防护气体抵达至外周缘e1及外周缘e2的焊接部w的距离变短的方向(通常第一喷嘴22a侧)受到控制。图5表示如上所述第二喷嘴22b的方向经控制的状态。
在所述结构中，旋转台12a及旋转台12b例如是以固定圆周速度旋转。利用焊接气炬14将异形板P1及异形板P2的外周缘彼此加以焊接，外周缘e1及外周缘e2的焊接部w通过从多个喷嘴22a及喷嘴22b喷射的后防护气体而抑制氧化。这时，如图5所示，通过第一控制部28，来对喷嘴口24b的方向进行控制，以使得防护气体抵达至外周缘的焊接部w的距离变短，因此，可以提高利用后防护气体的抗氧化效果。由此，能够防止焊皮等的焊接缺陷。
如上所述，通过进行与焊接气炬14的间隔比第一喷嘴22a更大的第二喷嘴22b的方向控制，可以提高焊接部w的抗氧化效果。
另外，后防护部20设置在焊接气炬14上，所以，不需要单独的驱动部，可以降低成本。并且，可以对多个喷嘴22a及喷嘴22b相对于焊接气炬14的相对位置预先准确地进行定位，以使得防护气体对焊接部w的喷射时序达到最优选。
图6A表示对曲率小的外周缘e1及外周缘e2进行焊接的情况，图6B表示对曲率大的外周缘e1及外周缘e2进行焊接的情况。
配置在比第一喷嘴22a更靠旋转方向下游侧的第二喷嘴22b如图6B所示，在焊接部w的外周缘的曲率大时，有可能远离外周缘。因此，通过利用第一控制部28对喷嘴驱动部26进行控制，使第二喷嘴22b朝向外周缘的圆周方向(通常第一喷嘴22a侧)转动，来缩短从第二喷嘴喷射的防护气体抵达至经焊接气炬14焊接的外周缘的距离。由此，可以提高利用从第二喷嘴喷射的防护气体的抗氧化效果。
在旋转方向上游侧、配置在焊接气炬的附近的第一喷嘴22a，不必进行方向可变动作，也可以获得抗氧化效果。
在一个实施方式中，如图2及图3所示，包括：使焊接气炬14朝向外周缘e1及外周缘e2进退的第一气炬驱动部18。
在一个实施方式中，异形板P1及异形板P2与专利文献1所公开的正圆形板同样地，形成壳板式热交换器的热交换部。异形板P1及异形板P2与所述正圆形板同样地，如图1所示，在内侧形成冷媒流通的内圆的孔h1及孔h2。利用三根固定钩(未图示)使内圆的孔h1及孔h2的内缘相配合，而使成为焊接对象的两块的异形板P1及异形板P2成为重合的状态。
在一个实施方式中，如图3及图6A及图6B所示，第一控制部28包括喷嘴姿势图30，所述喷嘴姿势图30是在以旋转台12a及旋转台12b的旋转中心(即，两块的异形板P1及异形板P2的旋转中心)O1为坐标中心(0，0)的包含x轴及y轴的二维坐标上，至少针对外周缘的曲率不同的每个区域对第二喷嘴22b的方向进行坐标表述。第一控制部28基于喷嘴姿势图30对第二喷嘴22b的方向进行控制。
如上所述，基于喷嘴姿势图30预先设定第二喷嘴22b的方向，以提高抗氧化效果，因此，可以提高焊接部w的抗氧化效果。
一个实施方式中，如图7所示，在旋转中心O1上每隔相同的中心角θ而分割成区域R(R1、R2、......)，针对每个区域R(R1、R2、......)对第二喷嘴22b的方向进行坐标表述。第一控制部28基于所述坐标表述对第二喷嘴22b的方向进行控制。通过减小中心角θ，可以在外周缘的圆周方向上将第二喷嘴22b的方向设定得极细。
在一个实施方式中，在喷嘴姿势图30的二维坐标上，如图6A及图6B所示，第二喷嘴22b的方向是以第二喷嘴22b的轴线i相对于与第二喷嘴22b相对的外周缘e1及外周缘e2的切线Lt的角度α来表示。
如上所述，通过在二维坐标上以第二喷嘴22b的轴线i相对于切线Lt的角度α表示第二喷嘴22b的方向，而使通过第一控制部28来设定第二喷嘴22b的方向变得容易。
在一个实施方式中，如图1所示，喷嘴驱动部26包括气缸34，所述气缸34包含经由轴31而可转动地安装在第二喷嘴22b上的活塞杆32。第一控制部28对气缸34的驱动进行控制。
根据所述结构，通过利用气缸34构成喷嘴驱动部26，可以实现简化并且轻量化。因此，即使将喷嘴驱动部26设置在焊接气炬14上，也不会导致气炬单元16的重量增大，不会成为气炬单元16的运行的负担。
在一个实施方式中，如图1所示，在焊接气炬14上安装固定板36，将第一喷嘴22a及第二喷嘴22b安装在固定板36上。第二喷嘴22b经由轴38而可转动地安装在固定板36上。
在一个实施方式中，如图8A及图8B所示，包括连杆机构40，所述连杆机构40随着利用喷嘴驱动部26的第二喷嘴22b的方向变动动作，使第二喷嘴22b朝向外周缘e1及外周缘e2靠近。
根据所述结构，能够使第二喷嘴22b随着利用喷嘴驱动部26的方向变动动作而与外周缘e1及外周缘e2靠近，因此，能够进一步提高防护气体对焊接部w的遮蔽效果。由此，可以进一步提高防护气体对焊接部w的抗氧化效果。
在图5中，表示焊接部w是外周缘e1及外周缘e2的曲率大的部位时，使第二喷嘴22b的轴线i朝向与旋转方向a相反的方向倾斜，而缩短对焊接部w的防护气体喷射距离的状态。
22b表示通过喷嘴驱动部26而使第二喷嘴22b朝向第一喷嘴22a侧转动的实施方式时的第二喷嘴22b的位置。22b′表示还包括图8A及图8B所示的连杆机构40，与第二喷嘴22b的转动同时，通过连杆机构40而使第二喷嘴22b朝向焊接部w侧靠近时的第二喷嘴的位置。
在一个实施方式中，如图8A及图8B所示，第一喷嘴22a是安装在连杆机构40上，随着第二喷嘴22b的转动，通过连杆机构40而朝向与第二喷嘴22b相同的方向(即焊接气炬14侧)可转动地构成。
根据所述结构，通过在第二喷嘴22b的转动动作时使第一喷嘴22a朝向焊接气炬14侧转动，可以进一步提高防护气体对焊接部w的遮蔽效果，由此，可以进一步提高焊接部w的抗氧化效果。
在一个实施方式中，如图8A及图8B所示，连杆机构40包括连杆42a、连杆42b及连杆42c。连杆42a的一端与气缸34连接，另一端通过轴44a而与连杆42b的一端可转动地连接。连杆42b在轴方向中央可转动地支撑于轴31上，连杆42b的另一端通过轴44b而与连杆42c的一端可转动地连接。连杆42c的另一端通过轴44c而可转动地连接于固定板36。
当活塞杆32伸长时，第二喷嘴22b朝向第一喷嘴22a侧倾斜，并且向外周缘e1及外周缘e2靠近。同时，第一喷嘴22a也朝向焊接气炬14侧(箭头方向)倾斜。
由此，可以进一步提高在刚进行焊接部w的焊接后从第一喷嘴22a及第二喷嘴22b喷射的防护气体对焊接部w的遮蔽效果，从而可以进一步提高焊接部w的抗氧化效果。
在一个实施方式中，如图9所示，在多个喷嘴22a及喷嘴22b上设置一对耐热性罩体46a及耐热性罩体46b。一对耐热性罩体46a及耐热性罩体46b是设置在使从这些喷嘴喷射的防护气体G与异形板P1及异形板P2的表面及背面交叉的方向上，从两侧覆盖防护气体喷射空间。
根据所述结构，通过包含耐热性罩体46a及耐热性罩体46b，可以抑制从第一喷嘴22a及第二喷嘴22b喷出的防护气体从焊接部附近扩散，因此，可以提高焊接部w的抗氧化效果。
在一个实施方式中，如图9所示，第一喷嘴22a或第二喷嘴22b的喷嘴口24a及喷嘴口24b具有矩形截面。耐热性罩体46a及耐热性罩体46b安装在构成喷嘴口24a及喷嘴口24b的矩形截面，并且配置于沿外周缘e1及外周缘e2的方向上的隔壁25a及隔壁25b的外表面上。
根据所述结构，将耐热性罩体46a及耐热性罩体46b安装在平坦的隔壁外表面上，因此，耐热性罩体46a及耐热性罩体46b的安装变得容易。并且，当对焊接部w喷附防护气体G时，利用耐热性罩体46a及耐热性罩体46b，以从与外周缘e1及外周缘e2的表面及背面交叉的方向两侧夹持的方式覆盖焊接部w，因此，可以有效抑制防护气体G从焊接部w的扩散，从而可以提高焊接部w的抗氧化效果。
耐热性罩体46a及耐热性罩体46b例如是由耐热玻璃制纤维织物(cloth)构成。通过由耐热玻璃制纤维织物构成而实现轻量化，从而喷嘴的方向控制变得容易。
在一个实施方式中，在包含随着第二喷嘴22b的方向变动动作，使第一喷嘴22a与第二喷嘴22b朝向相同方向转动的连杆机构40的实施方式中，如图3所示，包含对第一喷嘴22a及第二喷嘴22b的方向进行坐标表述的喷嘴姿势图30。而且，第一控制部28基于喷嘴姿势图30对第一喷嘴22a及第二喷嘴22b的方向进行控制。
如上所述，利用第一控制部28基于喷嘴姿势图30对第一喷嘴22a及第二喷嘴22b的方向进行控制，因此，能够顺应异形板P1及异形板P2的外周缘的形状沿外周缘e1及外周缘e2的圆周方向总是缩短喷射防护气体的从第一喷嘴22a及第二喷嘴22b向焊接部w的抵达距离。由此，可以在外周缘e1及外周缘e2的圆周方向整个区域内提高焊接部w的抗氧化效果。
在一个实施方式中，利用第二喷嘴22b的角度及连杆机构40的结构，来自动地确定第一喷嘴22a的角度。
由此，不需要第一喷嘴22a的驱动部及控制部，可以降低成本。
在一个实施方式中，旋转台12a及旋转台12b只要以固定速度旋转即可，因此，能够使所述旋转台的驱动部简化并且降低成本。而且，焊接气炬14不需要朝向外周缘e1及外周缘e2的圆周方向移动，而基本上成为固定配置，所以，不需要用于使焊接气炬14朝向外周缘的圆周方向移动的驱动部，从而能够降低成本。
在一个实施方式中，如图1及图2所示，安装焊接气炬14的气炬单元16是在轨道48的长边方向(图1的箭头b方向)上可滑动地安装。气炬单元16包括：设置第一气炬驱动部18的第一区块16a、以及设置焊接气炬14的第二区块16b。
在一个实施方式中，如图2及图3所示，第一气炬驱动部18包括：使焊接气炬14相对于外周缘e1及外周缘e2的切线的方向为可变的方向可变部18a、以及使焊接气炬14相对于外周缘e1及外周缘e2的间隔为可变的间隔可变部18b。
在一个实施方式中，间隔可变部18b使焊接气炬14的前端相对于外周缘e1及外周缘e2的间隔为可变。
在一个实施方式中，方向可变部18a如图1所示，包含：具有圆弧形状的轨道48。轨道48设置在与外周缘e1及外周缘e2相向的位置上，并且沿这些外周缘的圆周方向而延伸设置。在一个实施方式中，焊接气炬14的前端能够通过间隔可变部18b而朝向相对于外周缘e1及外周缘e2进退的方向(图1的箭头d方向)呈直线状移动，由此，可以将焊接气炬14的前端总是配置在外周缘e1及外周缘e2上。通过将轨道48的圆弧中心设定在焊接气炬14的前端的移动线上并且设定在外周缘上的一点上，可以一边使焊接气炬14的前端与所述一点相吻合，一边改变焊接气炬14相对于外周缘e1及外周缘e2的方向。
再者，在实际的焊接中，焊接气炬14的前端是配置在相对于外周缘e1及外周缘e2朝向外侧仅错开了微小距离的位置上。
在一个实施方式中，方向可变部18a如图2所示，包括：设置在轨道48的表面上的齿条(rack)50、与齿条50咬合的小齿轮(pinion)52、以及对小齿轮52进行驱动的驱动部54。通过利用驱动部54对小齿轮52进行驱动，而使得气炬单元16沿轨道48的长边方向移动。小齿轮52是可转动地支撑在台56上，驱动部54及台56固定在支撑台58上。
在一个实施方式中，间隔可变部18b如图2所示，包括：可转动地支撑在支撑台58上的滚珠螺杆60、设置在支撑台58上的驱动部62、以及与支撑台58一体并且与滚珠螺杆60螺合的滑块(slide block)63。固定滑块63的支撑台59构成第二区块16b的一部分。
通过驱动部62而使滚珠螺杆60转动，使焊接气炬14的前端相对于外周缘e1及外周缘e2的间隔为可变。
在一个实施方式中，如图2及图4所示，第二区块16b包括：使焊接气炬14能够朝向与两块的异形板P1及异形板P2的表面及背面交叉的方向(例如图2的箭头f方向)移动的第二气炬驱动部64、以及使焊接气炬14相对于外周缘e1及外周缘e2的间隔为可变的第三气炬驱动部66。此外，如图1所示，包括非接触传感器68，所述非接触传感器68检测与两块的异形板P1及异形板P2的表面及背面交叉的方向上的重合位置及焊接气炬14相对于外周缘e1及外周缘e2的间隔。
如图4所示，非接触传感器68的检测值被输入至第二控制部29。第二控制部29对第二气炬驱动部64进行控制，以使得在与异形板P1及异形板P2的表面及背面交叉的方向上，焊接气炬14的位置与异形板P1及异形板P2的重合位置相一致。并且，第二控制部29对第三气炬驱动部66进行控制，以使得焊接气炬14与外周缘e1及外周缘e2的间隔成为设定值。
根据所述结构，通过方向可变部18a及间隔可变部18b，可以使焊接气炬14相对于外周缘e1及外周缘e2的方向及间隔沿外周缘的圆周方向保持在设定值。并且，通过利用非接触传感器68的检测进行反馈控制，可以使焊接气炬14总是位于外周缘e1及外周缘e2的重合位置，所以，能够确保焊接部w的输入热量。并且，可以通过所述反馈控制而使焊接气炬14相对于外周缘e1及外周缘e2的间隔总是保持在设定值，所以，能够沿外周缘的圆周方向使焊接部w的焊入深度均匀化，能够抑制因焊入不足引起的焊接缺陷。
在一个实施方式中，如图2所示，第二气炬驱动部64包括：与固定区块70一同固定在支撑台72上的驱动部74。配置在箭头f方向上的螺杆轴76从下方支撑着支撑台59。在固定区块70中，螺杆轴76与滚珠螺杆78在相互交叉的方向上螺合，滚珠螺杆78及螺杆轴76通过驱动部74而转动。通过螺杆轴76转动，固定区块70及支撑台72朝向与异形板P1及异形板P2的配合面s交叉的方向(箭头f方向)平行移动。
在一个实施方式中，如图2所示，第三气炬驱动部66包括：支撑在支撑台72上使滚珠螺杆80转动的驱动部82。在滚珠螺杆80上螺合有固定在气炬本体84上的滑块86，当滚珠螺杆80转动时，气炬本体84朝向相对于外周缘e1及外周缘e2进退的方向呈直线状移动。
在一个实施方式中，如图2所示，非接触传感器68经由固定板88而固定在第二区块16b上。因此，非接触传感器68与焊接气炬14一同朝向箭头b、箭头d及箭头f方向移动，所以，不需要单独的移动元件。
在一个实施方式中，各驱动部54、驱动部62、驱动部74及驱动部82包含：可正反旋转的伺服马达(servo motor)，通过第一控制部28或第二控制部29而朝向正反方向旋转。
在一个实施方式中，非接触传感器68是激光位移传感器，第二控制部29通过对激光位移传感器的检测值与存储在第二控制部29中的主形状进行比较，来检测异形板P1及异形板P2的重合位置以及外周缘e1及外周缘e2与焊接气炬14之间的间隔。
如上所述，使用激光位移传感器作为非接触传感器，使用不会因为焊接光等外部干扰而被扰乱的激光光，所以，能够提高检测精度。
特别是，使用使波长长的蓝色激光光振荡的激光位移传感器，可以进一步提高检测精度。
在一个实施方式中，如图3所示，第一控制部28内置有气炬姿势图90及气炬方向位移速度图92。
气炬姿势图90如图6A及图6B所示，使用包含x轴及y轴的二维坐标。在所述二维坐标的坐标中心(0，0)上配置旋转台12a及旋转台12b的旋转中心(即，异形板P1、异形板P2的旋转中心)O1。
而且，如图7所示，将外周缘分割成至少外周缘e1、外周缘e2的曲率不同的各个区域R(R1、R2、......)，在经分割的区域的各个设定位置v(v1、v2、......)上，对焊接气炬14的位置及方向进行坐标表述。焊接气炬14的方向如图6A及图6B所示，是以在所有区域的设定位置上相对于外周缘的切线Lt成为相同角度的方式而设定。
气炬方向位移速度图92是在区域R(R1、R2、......)的各个设定位置v(v1、v2、......)之间，以使利用焊接气炬14的加热时间为固定的方式，设定有焊接气炬14的方向位移速度的图。
第一控制部28基于气炬姿势图90及气炬方向位移速度图92，对第一气炬驱动部18进行控制。
焊接气炬14基于气炬姿势图90，至少针对外周缘e1及外周缘e2的曲率不同的每个区域设定位置及方向，并且焊接气炬14相对于外周缘的方向在所有区域内设定为相同角度，所以，能够沿外周缘的圆周方向抑制因焊入不足引起的焊接缺陷。
气炬方向位移速度图92是以在区域R(R1、R2、......)的各个设定位置v(v1、v2、......)上利用焊接气炬的加热时间为固定的方式，设定焊接气炬14的方向位移速度，所以，能够沿外周缘的圆周方向使焊入深度均匀化，能够消除因焊入不足引起的焊接缺陷。
焊接气炬14的方向位移速度可以根据相对于异形板P1及异形板P2的旋转方向a，使焊接气炬14的方向朝向相同方向位移，还是朝向相反方向位移来容易地改变。
在一个实施方式中，如图6A及图6B所示，在气炬姿势图90中，焊接气炬14的前端是由二维坐标的y轴与外周缘e1、外周缘e2的交点Pi来进行坐标表述，设定穿过交点Pi的虚拟圆C。而且，焊接气炬14的方向是以相对于穿过交点Pi及虚拟圆C的中心点O2的法线Ln具有固定的角度的方式而设定。再者，图6A表示旋转台12a、旋转台12b的旋转中心O1与虚拟圆C的中心点O2相一致的情况，图6B表示旋转台12a、旋转台12b的旋转中心O1与虚拟圆C的中心点O2不一致的情况。
如上所述，通过由交点Pi对焊接气炬14的前端进行坐标表述，而通过第一控制部28，以在异形板的任意的旋转位置上，焊接气炬14的前端总是位于交点Pi上的方式进行控制。因此，焊接气炬14的位置设定变得容易。并且，焊接气炬14的方向是设定为相对于法线Ln具有固定的角度，所以，能够将焊接气炬14的方向设为相对于外周缘的切线Lt′总是为固定的角度。由此，可以使焊入深度沿外周缘的圆周方向均匀化，从而能够抑制焊入不足所引起的焊接缺陷。
再者，在实际的焊接时，焊接气炬14的前端配置在从交点Pi朝向外周缘e1及外周缘e2的外侧仅错开了微小距离的位置上。
在一个实施方式中，如图10A及图10B所示，焊接气炬14的方向是设定为与法线Ln相一致。由此，可以将焊接气炬14相对于外周缘的切线Lt′配置成直角，因此，能够使外周缘的输入热量为最大。因此，能够使外周缘的焊入深度为最大，所以能够抑制因焊入不足引起的焊接缺陷。
图10A表示焊接气炬14的方向与法线Ln相一致的示例(例1)，图11A表示焊接气炬14的方向与法线Ln不一致，与法线Ln相差仅角度β的示例(例2)。在例1的情况，外周缘的输入热量为最大，所以如图10B所示，焊接部w的焊入深度m1为最大。在例2中，与例1相比外周缘的输入热量降低，所以如图11B所示，焊接部w的焊入深度m2低于例1。
再者，也可以设为一个控制部兼具第一控制部28及第二控制部29的全部功能。
并且，对外周缘的分割区域R(R1、R2、......)越细分，越可精密地控制焊接气炬14的位置及方向。例如，如果每隔1°～2°的中心角度θ对外周缘进行分割，就可以更精密地控制焊接气炬14的位置及方向。
再者，焊接气炬14例如，可以使用利用可燃性气体的燃烧热通过气体焊接机对被焊接材料进行加热而进行焊接的气体焊接、使被焊接材料与焊接气炬之间产生电弧(arc)而使被焊接材料熔融的电弧焊接(包括等离子焊接(plasma welding))、其它任意焊接方法中所使用的焊接气炬。
产业上的可利用性
根据若干个实施方式，当将异形板的外周缘彼此加以焊接时，不仅能够提高利用从设置在与焊接气炬相近的位置上的第一喷嘴喷射的防护气体的抗氧化效果，而且能够提高利用从设置在旋转方向下游侧的第二喷嘴喷射的防护气体的抗氧化效果，因此，能够抑制焊皮等焊接缺陷。

Claims (7)

1.一种焊接装置，将重合的两块异形板的外周缘彼此加以焊接，其特征在于，包括：
旋转台，对所述两块异形板以重合的状态进行固定；
气炬单元，包括焊接气炬，配置在与固定在所述旋转台上的所述两块异形板的外周缘相向的位置上；
后防护部，位于比所述焊接气炬更靠所述旋转台的旋转方向的下游侧而设置在所述焊接气炬上，所述后防护部包括多个的喷嘴，多个所述喷嘴是沿所述旋转方向并列设置而朝向所述外周缘喷射防护气体，多个所述喷嘴包含位于所述旋转方向的上游侧的第一喷嘴、及位于比所述第一喷嘴更靠所述旋转方向的下游侧的第二喷嘴；
喷嘴驱动部，设置在所述焊接气炬上，使所述第二喷嘴朝向所述外周缘的圆周方向转动；以及
控制部，朝向从所述第二喷嘴喷射的所述防护气体抵达至经所述焊接气炬焊接的所述外周缘的距离变短的方向，而控制所述喷嘴的方向，
其中，所述控制部包括喷嘴姿势图，
所述喷嘴姿势图是在以所述两块异形板的旋转中心为坐标中心的二维坐标上，至少针对所述外周缘的曲率不同的每个区域，对所述第二喷嘴的方向进行坐标表述，
所述控制部基于所述喷嘴姿势图，对所述第二喷嘴的方向进行控制。
2.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，
在所述喷嘴姿势图中，
所述第二喷嘴的方向是以所述第二喷嘴的轴线相对于与所述第二喷嘴相对的所述外周缘的切线的角度来表示。
3.根据权利要求1或2所述的焊接装置，其特征在于，
所述喷嘴驱动部包括：气缸，
所述气缸包含：能够转动地安装在所述第二喷嘴上的活塞杆。
4.根据权利要求1或2所述的焊接装置，其特征在于，还包括：
连杆机构，随着利用所述喷嘴驱动部的所述第二喷嘴的方向变动动作，使所述第二喷嘴朝向所述外周缘靠近。
5.根据权利要求1或2所述的焊接装置，其特征在于，还包括：
一对耐热性罩体，设置在多个所述喷嘴上，并设置在使从所述喷嘴喷射的防护气体与所述异形板的表面及背面交叉的方向上，从两侧覆盖防护气体喷射空间。
6.根据权利要求5所述的焊接装置，其特征在于，
所述喷嘴的喷嘴口具有矩形截面，
所述耐热性罩体是安装在构成所述矩形截面并配置于沿所述外周缘的方向上的隔壁的外表面上。
7.一种焊接装置，将重合的两块异形板的外周缘彼此加以焊接，其特征在于，包括：
旋转台，对所述两块异形板以重合的状态进行固定；
气炬单元，包括焊接气炬，配置在与固定在所述旋转台上的所述两块异形板的外周缘相向的位置上；
后防护部，位于比所述焊接气炬更靠所述旋转台的旋转方向的下游侧而设置在所述焊接气炬上，所述后防护部包括多个的喷嘴，多个所述喷嘴是沿所述旋转方向并列设置而朝向所述外周缘喷射防护气体，多个所述喷嘴包含位于所述旋转方向的上游侧的第一喷嘴、及位于比所述第一喷嘴更靠所述旋转方向的下游侧的第二喷嘴；
喷嘴驱动部，设置在所述焊接气炬上，使所述第二喷嘴朝向所述外周缘的圆周方向转动；
控制部，朝向从所述第二喷嘴喷射的所述防护气体抵达至经所述焊接气炬焊接的所述外周缘的距离变短的方向，而控制所述喷嘴的方向；以及
连杆机构，随着利用所述喷嘴驱动部的所述第二喷嘴的方向变动动作，使所述第二喷嘴朝向所述外周缘靠近，
其中，所述第一喷嘴是安装在所述连杆机构上，随着所述第二喷嘴的方向变动动作，通过所述连杆机构而朝向与所述第二喷嘴相同的方向转动。
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