DE102019125757A1

DE102019125757A1 - Schweissnaht-schneidevorrichtung und schweissnaht-schneideverfahren

Info

Publication number: DE102019125757A1
Application number: DE102019125757.3A
Authority: DE
Inventors: Miki Kimura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-11-02
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2020-05-07
Also published as: JP2020069617A; US20200139447A1; CN111136844A; JP7047711B2; US11919090B2

Abstract

Eine Schweißnaht-Schneidevorrichtung (100) ist derart konfiguriert, dass ein Kern (11), der hergestellt ist, indem Kernabschnitte (21, 22, 23) aneinander angelegt und miteinander verschweißt sind, um eine Rotationsachse gedreht wird, die sich in einer Richtung entlang einer Anlagerichtung erstreckt, und eine Schweißnaht (B) mit einem zwischen Rollen (425a, 425b, 426a, 426b) angeordneten Schneidwerkzeug (441) in einem Zustand abgeschnitten wird, in dem die Rollen (425a, 425b, 426a, 426b) gegen eine Außenumfangsoberfläche (11a) des Kerns (11) gedrückt werden, wobei die Rollen (425a, 425b, 426a, 426b) auf beiden Seiten der Schweißnaht (FB) auf dem Kern (11) in einer Richtung entlang einer Erstreckungsrichtung der Rotationsachse angeordnet sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Schweißnaht-Schneidevorrichtung und ein Schweißnaht-Schneideverfahren.
Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Herkömmlicherweise, wie in der ungeprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2002-188794 ( JP 2002-188794 A ) beschrieben, wird ein „Liner“ bzw. eine Auskleidung bzw. ein Kern (ein Druckbehälter aus Harz) gefertigt, indem eine Mehrzahl von Harzelementen (aus Harz geformte Gegenstände) durch Schweißen miteinander verbunden werden. JP 2002-188794 A offenbart, dass der Kern bzw. die Auskleidung gefertigt wird, indem eine Endkante einer offenen Seite jedes einer Mehrzahl von in eine nahezu zylindrische Gestalt geformten Harzkernabschnitten erhitzt und geschmolzen wird und die Endkanten der Kernabschnitte dann aneinander angelegt und miteinander verschweißt werden. Ferner wird ein Verstärkungsabschnitt (in JP 2002-188794 A als ein Mantel bezeichnet) vorgesehen, indem beispielsweise Kohlenstofffaser um einen Außenumfang des Kerns gewickelt wird, so dass die Festigkeit gesichert ist.
Beim Fertigen des Kerns entsteht eine Schweißnaht auf einem Außenumfang eines Schweißabschnitts zwischen den Kernabschnitten. Die Schweißnaht kann eine Ursache für einen Bruch der Kohlenstofffaser sein, wenn die Kohlenstofffaser um den Außenumfang des Kerns gewickelt wird. Ferner tritt bei Vorhandensein der Schweißnaht ein Zwischenraum zwischen der Außenumfangsoberfläche des Kerns und der Kohlenstofffaser auf, und die Festigkeit eines Tanks (eines Tanks, der mit dem Verstärkungsabschnitt gebildet ist, der auf dem Außenumfang des Kerns vorgesehen ist) kann negativ beeinflusst werden.
Somit wird in einer Vorstufe eines Wicklungsvorgangs der Kohlenstofffaser ein Vorgang des Entfernens der Schweißnaht durch Schneiden durchgeführt. Dieser Vorgang erfolgt als ein manueller Vorgang durch eine Bedienperson oder als automatisches Schneiden unter Verwendung einer Drehbank.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Um die Arbeitseffizienz des Schweißnaht-Schneidevorgangs zu verbessern, wird das Schneiden vorzugsweise automatisch unter Verwendung der Drehbank durchgeführt.
Wenn ein Querschnitt der Auskleidung bzw. des Kerns (ein Schnitt in einer zu einer Achse orthogonalen Richtung) ein perfekter Kreis ist und eine Mittelposition des Querschnitts mit einer Rotationsachse des Querschnitts auf der Drehbank zusammenfällt, ist ein Abstand zwischen der Rotationsachse und der Außenumfangsoberfläche des Kerns über den gesamten Umfang des Kerns hinweg gleichmäßig. Daher kann die Schweißnaht in der gesamten Umfangsrichtung gut abgeschnitten werden, indem der Kern einfach gedreht wird, während eine Klinge der Drehbank (ein Schneidwerkzeug) an einer Position derart fixiert ist, dass sie mit der Schweißnaht in Berührung gerät (einer Position, an der die Klinge die gesamte Schweißnaht abschneiden kann).
Jedoch kann ein Querschnitt eines tatsächlichen Kerns (ein Schnitt in einer zu einer Achse orthogonalen Richtung) aufgrund des Einflusses eines Bearbeitungsfehlers oder einer rotationsbedingten Zentrifugalkraft kein perfekter Kreis sein (beispielsweise kann der Querschnitt eine elliptische Form besitzen). Selbst wenn ferner der Querschnitt des Kerns ein perfekter Kreis ist, gibt es Fälle, in denen ein Abstand zwischen der Rotationsachse und der Außenumfangsoberfläche des Kerns aufgrund eines Einflusses der Zentrifugalkraft nicht über den gesamten Umfang des Kerns hinweg gleichmäßig ist.
Da insbesondere im Fall einer Auskleidung bzw. eines Kerns für einen Wasserstofftank, der in einem Brennstoffzellensystem und so fort vorgesehen ist, Wasserstoffgas ein niedriges Molekulargewicht und eine geringe atomare Größe besitzt, muss der Kern eine hohe Gassperreigenschaft besitzen (eine hohe Gassperreigenschaft, die durch Verwenden eines Harzmaterials mit einem intermolekularen Abstand auf Metallebene erhalten wird). Daher wird ein Nylonmaterial oder dergleichen als ein Material für den Kern verwendet. Diese Materialien besitzen einen besonders hohen Schmelzpunkt und eine hohe Kristallinität und sind schwer in eine bestimmte Form zu bringen. Da ein Schrumpfungsfaktor in jeweiligen Teilen zum Zeitpunkt des Abkühlens nach dem Spritzgießen variiert, ist es schwierig, diese Art von Material in einen perfekten Kreis zu formen, und in der Regel tritt das oben beschriebene Problem auf. Das vorstehende Problem kann analog bei einem Kern für einen anderen Tank als einen Wasserstofftank auftreten.
12 und 13 zeigen einen Schneidevorgang einer Schweißnaht b mit einer Drehbank in einem Fall, in dem ein Querschnitt eines Kerns eine elliptische Form besitzt (gezeigt ist ein Querschnitt bei Betrachtung in einer Richtung entlang einer Rotationsachse o). Wie in 12 gezeigt, besteht in einer Situation, in der ein Schneidwerkzeug d der Drehbank einem Bereich gegenüberliegt, in dem ein Abstand zwischen der Rotationsachse o und einer Außenumfangsoberfläche c des Kerns a kurz ist, eine Möglichkeit, dass das Schneidwerkzeug d die Schweißnaht b nicht erreicht. Das heißt, dass in diesem Bereich die Schweißnaht b möglicherweise nicht vollständig abgeschnitten wird. Eine virtuelle Linie in 12 zeigt eine Form der Außenumfangsoberfläche in einem Fall, in dem der Querschnitt des Kerns ein perfekter Kreis ist. Indes, wie in 13 gezeigt, erreicht in einer Situation, in der das Schneidwerkzeug d der Drehbank einem Bereich gegenüberliegt, in dem der Abstand zwischen der Rotationsachse o und der Außenumfangsoberfläche c des Kerns a lang ist, das Schneidwerkzeug d nicht nur die Schweißnaht b, sondern auch die Außenumfangsoberfläche des Kerns a, und kann in die Außenumfangsoberfläche c schneiden. Dies bedeutet, dass der Kern a in diesem Bereich partiell dünn wird und eine Perforation erfolgen kann.
Die Erfindung sieht eine Schweißnaht-Schneidevorrichtung und ein Schweißnaht-Schneideverfahren vor, mit denen eine Schweißnaht in einer gesamten Umfangsrichtung gut abgeschnitten werden kann, selbst wenn ein Querschnitt einer Auskleidung bzw. eines Kerns (eines Werkstücks) kein perfekter Kreis ist oder ein Abstand zwischen einer Rotationsachse und einer Außenumfangsoberfläche des Kerns nicht über einen gesamten Umfang des Kerns hinweg gleichmäßig ist (der Abstand ungleichmäßig ist, obwohl der Querschnitt des Kerns ein perfekter Kreis ist).
Ein Aspekt der Erfindung ist eine Schweißnaht-Schneidevorrichtung, die konfiguriert ist, um eine auf einem Außenumfang eines Schweißabschnitts entstandene Schweißnaht wegzuschneiden. Die Schweißnaht entsteht, wenn Endkanten zweier Harzelemente aneinander angelegt und miteinander verschweißt werden. Jede der Endkanten besitzt eine Ringform auf einer offenen Seite. Gemäß dem Aspekt der Erfindung beinhaltet die Schweißnaht-Schneidevorrichtung einen Rotationsmechanismus, ein Schneidwerkzeug, mindestens zwei Druckrotoren und eine Hin- und Herbewegungseinheit. Der Rotationsmechanismus ist konfiguriert, um ein Werkstück zu drehen, das gebildet wird, indem mindestens die zwei Harzelemente miteinander verschweißt werden. Das Werkstück wird um eine Rotationsachse gedreht, die sich entlang einer Anlagerichtung der mindestens zwei Harzelemente erstreckt. Das Schneidwerkzeug ist auf einer Außenumfangsseite des Werkstücks angeordnet und ist zum Schneiden der Schweißnaht konfiguriert. Die mindestens zwei Druckrotoren sind auf beiden Seiten des Schneidwerkzeugs in einer Erstreckungsrichtung der Rotationsachse angeordnet und konfiguriert, um gegen die Außenumfangsoberfläche des Werkstücks gedrückt zu werden. Die Hin- und Herbewegungseinheit ist konfiguriert, um das Schneidwerkzeug und die Druckrotoren zu halten und das Schneidwerkzeug sowie die Druckrotoren relativ zu dem Werkstück entlang einer zu der Erstreckungsrichtung der Rotationsachse orthogonalen Richtung hin- und herzubewegen.
Bei dem obigen Aspekt wird beim Schneiden der Schweißnaht das Werkstück (das Werkstück, das gebildet wird, indem die Endkanten der beiden Harzelemente, welche auf der offenen Seite jeweils die Ringform besitzen, aneinander angelegt und miteinander verschweißt werden) auf die Schweißnaht-Schneidevorrichtung aufgesetzt und der Rotationsmechanismus dreht das Werkstück um die Rotationsachse, die sich entlang der Anlagerichtung erstreckt. Ferner werden die Druckrotoren, während sie von der Hin- und Herbewegungseinheit in der zu der Erstreckungsrichtung der Rotationsachse orthogonalen Richtung vorwärtsbewegt werden, gegen die Außenumfangsoberfläche des Werkstücks gedrückt. Somit wird die Außenumfangsoberfläche des Werkstücks zwangsläufig deformiert. Da die Druckrotoren auf beiden Seiten der Schweißnaht in der Erstreckungsrichtung der Rotationsachse gegen die Außenumfangsoberfläche des Werkstücks gedrückt werden, wobei die Schweißnaht dem Schneidwerkzeug gegenüberliegt, besteht auf der Außenumfangsoberfläche des Werkstücks zwischen den Druckrotoren nahezu keine Unebenheit. Das heißt, dass auf der Außenumfangsoberfläche, die keine Unebenheit aufweist, nur die Schweißnaht hervorsteht. In diesem Zustand wird das Schneidwerkzeug gegen die Schweißnaht gedrückt und die Schweißnaht wird abgeschnitten. Während das Werkstück durch den Rotationsmechanismus gedreht wird, bewegt sich die Schweißnaht sequentiell zu einer Position, die dem Schneidwerkzeug gegenüberliegt (bewegt sich sequentiell entlang der Umfangsrichtung). Da die Außenumfangsoberfläche um die Schweißnaht (die Außenumfangsoberfläche des Werkstücks) aufgrund der Druckkraft von den Druckrotoren keine Unebenheit aufweist, können große Veränderungen eines Abstands zwischen der Außenumfangsoberfläche des Werkstücks und dem Schneidwerkzeug unterdrückt werden, und somit ist es möglich, die Schweißnaht, die entlang der Außenumfangsoberfläche des Werkstücks verläuft, unter Verwendung des Schneidwerkzeugs kontinuierlich und gut abzuschneiden. Daher kann die Schweißnaht in der gesamten Umfangsrichtung gut abgeschnitten werden, selbst wenn der Querschnitt des Werkstücks kein perfekter Kreis ist oder der Abstand zwischen der Rotationsachse und der Außenumfangsoberfläche des Werkstücks nicht über den gesamten Umfang des Werkstücks hinweg gleichmäßig ist (der Abstand selbst dann nicht gleichmäßig ist, wenn der Querschnitt des Werkstücks ein perfekter Kreis ist).
Gemäß dem Aspekt der Erfindung können die Druckrotoren an vier Orten angeordnet sein, welche eine Position umgeben, an der das Schneidwerkzeug angeordnet ist, und Außenoberflächen der Druckrotoren auf einer der Außenumfangsoberfläche des Werkstücks gegenüberliegenden Seite können auf einer virtuellen Ebene positioniert sein, welche sich entlang der Erstreckungsrichtung der Rotationsachse erstreckt.
Somit wird in dem Zustand, in dem die Druckrotoren gegen die Außenumfangsoberfläche des Werkstücks gedrückt werden, ein von den Druckrotoren umgebener Bereich der Außenumfangsoberfläche (ein Bereich auf der Außenumfangsoberfläche des Werkstücks) zu einer nahezu flachen Oberfläche, die sich entlang der Erstreckungsrichtung der Rotationsachse erstreckt. Das heißt, es ist möglich, die Schweißnaht mit dem Schneidwerkzeug in einem Zustand abzuschneiden, in dem die Schweißnaht von der Außenumfangsoberfläche des zu einer flachen Oberfläche geformten Werkstücks hervorsteht. Somit kann die Schweißnaht auf einfache Weise abgeschnitten werden.
Gemäß dem Aspekt der Erfindung kann die Hin- und Herbewegungseinheit konfiguriert sein, um das Schneidwerkzeug und die Druckrotoren unabhängig voneinander hin- und herzubewegen.
Wie oben beschrieben, kann sich das Schneidwerkzeug bei der Konfiguration, in der das Schneidwerkzeug und die Druckrotoren dazu imstande sind, sich unabhängig voneinander hin- und herzubewegen, von der Schweißnaht zurückbewegen, und die Druckrotoren können gegen die Außenumfangsoberfläche des Werkstücks gedrückt werden, und dann kann das Schneidwerkzeug vorwärtsbewegt werden, so dass es die Schweißnaht schneidet. Das heißt, dass die Schweißnaht nach Entfernen einer Unebenheit von der Außenumfangsoberfläche des Werkstücks schrittweise entlang einer Höhenrichtung der Schweißnaht geschnitten werden kann. Somit ist es möglich, einen Schweißnaht-Schneidevorgang auf stabile Weise durchzuführen.
Gemäß dem Aspekt der Erfindung kann die Hin- und Herbewegungseinheit konfiguriert sein, um die Druckrotoren zusammen mit dem Schneidwerkzeug hin- und herzubewegen, so dass eine Druckkraft von den Druckrotoren auf die Außenumfangsoberfläche des Werkstücks konstant gehalten wird, während das Schneidwerkezug die Schweißnaht abschneidet.
Wenn der Querschnitt des Werkstücks kein perfekter Kreis ist, entstehen Situationen, in denen das Schneidwerkzeug einem Bereich gegenüberliegt, in dem ein Abstand zwischen der Rotationsachse des Werkstücks und der Außenumfangsoberfläche des Werkstücks kurz ist, und in denen das Schneidwerkzeug einem Bereich gegenüberliegt, in dem ein Abstand zwischen der Rotationsachse des Werkstücks und der Außenumfangsoberfläche des Werkstücks lang ist. Da sich im ersteren Fall die Außenumfangsoberfläche des Werkstücks von dem Schneidwerkzeug zurückbewegt (sich in einer Richtung weg von diesem bewegt), werden die Druckrotoren zusammen mit dem Schneidwerkzeug vorwärtsbewegt, so dass die Druckkraft konstant gehalten wird. Da indes im letzteren Fall die Außenumfangsoberfläche des Werkstücks versucht, sich zu dem Schneidwerkzeug vorwärts zu bewegen (sich in einer Richtung hin zu dem Schneidwerkzeug zu bewegen), werden die Druckrotoren so bewegt, dass sie sich zusammen mit dem Schneidwerkzeug zurückbewegen, um die Druckkraft konstant zu halten. Bei dieser Steuerung (Kraftsteuerung) wird ein Druckzustand der Druckrotoren gegen die Außenumfangsoberfläche des Werkstücks konstant gehalten und ein stabiler deformierter Zustand der Außenumfangsoberfläche des Werkstücks wird erhalten. Somit wird es möglich, das Auftreten einer Situation, in der das Schneidwerkzeug die Schweißnaht nicht erreicht und die Schweißnaht somit nicht vollständig abgeschnitten werden kann, sowie das Auftreten einer Situation, in der das Schneidwerkzeug die Außenumfangsoberfläche des Werkstücks erreicht und das Werkstück partiell dünn wird, zuverlässig zu unterbinden.
Gemäß dem Aspekt der Erfindung kann das Werkstück eine Auskleidung bzw. ein Kern für einen Wasserstofftank sein.
Da Wasserstoffgas ein niedriges Molekulargewicht und eine geringe atomare Größe besitzt, wird für den Kern, der für den Wasserstofftank Verwendung findet, ein Material mit einer hohen Gassperreigenschaft verwendet. Ein derartiges Material besitzt einen besonders hohen Schmelzpunkt und hohe Kristallinität und ist schwer in eine bestimmte Form zu bringen. Da ein Schrumpfungsfaktor in jeweiligen Teilen zum Zeitpunkt des Abkühlens nach dem Spritzgießen variiert, ist es schwierig, dieses Material in einen perfekten Kreis zu formen. Die Erfindung ist besonders effektiv bei einem Werkstück, das unter Verwendung eines derartigen Materials geformt wird, da eine Schweißnaht in der gesamten Umfangsrichtung gut abgeschnitten werden kann.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung ist ein Schweißnaht-Schneideverfahren vorgesehen. Dieser Aspekt ist das Schweißnaht-Schneideverfahren, durch das eine auf einem Außenumfang eines Schweißabschnitts entstandene Schweißnaht abgeschnitten wird. Die Schweißnaht entsteht, wenn Endkanten zweier Harzelemente, die auf einer offenen Seite jeweils eine Ringform besitzen, aneinander angelegt und miteinander verschweißt werden. Das Schweißnaht-Schneideverfahren beinhaltet Drehen eines Werkstücks und Schneiden der Schweißnaht. Das Werkstück, das gebildet wird, indem die mindestens zwei Harzelemente miteinander verschweißt werden, wird um eine Rotationsachse gedreht, die sich entlang einer Anlagerichtung der mindestens zwei Harzelemente erstreckt, und die Schweißnaht wird mit einem Schneidwerkzeug in einem Zustand abgeschnitten, in dem Druckrotoren auf beiden Seiten der Schweißnaht in einer Erstreckungsrichtung der Rotationsachse gegen eine Außenumfangsoberfläche des Werkstücks gedrückt werden. Das Schneidwerkzeug liegt der Schweißnaht gegenüber.
Auch mit dem Schweißnaht-Schneideverfahren ist es möglich, die Schweißnaht in der gesamten Umfangsrichtung gut abzuschneiden, selbst wenn ein Querschnitt des Werkstücks kein perfekter Kreis ist oder ein Abstand zwischen der Rotationsachse und der Außenumfangsoberfläche des Werkstücks nicht über den gesamten Umfang des Werkstücks hinweg gleichmäßig ist (der Abstand selbst dann nicht gleichmäßig ist, wenn der Querschnitt des Werkstücks ein perfekter Kreis ist).
Erfindungsgemäß ist es möglich, die Schweißnaht in der gesamten Umfangsrichtung gut abzuschneiden, selbst wenn der Querschnitt des Werkstücks kein perfekter Kreis ist oder der Abstand zwischen der Rotationsachse und der Außenumfangsoberfläche des Werkstücks nicht über den gesamten Umfang des Werkstücks hinweg gleichmäßig ist (der Abstand selbst dann nicht gleichmäßig ist, wenn der Querschnitt des Werkstücks ein perfekter Kreis ist).
Figurenliste
Merkmale, Vorteile sowie die technische und wirtschaftliche Bedeutung beispielhafter Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente kennzeichnen, und in denen:

1 eine Schnittansicht eines Tanks gemäß einer Ausführungsform entlang einer Achsenrichtung des Tanks ist;
2 eine Seitenansicht eines Zustands ist, in dem ein Kern auf eine Schweißnaht-Schneidevorrichtung aufgesetzt ist;
3 eine Draufsicht auf einen Zustand ist, in dem der Kern auf die Schweißnaht-Schneidevorrichtung aufgesetzt ist, und eine vogelperspektivische Ansicht der Schweißnaht-Schneidevorrichtung bei Betrachtung entlang einer vertikalen Richtung ist;
4 eine Ansicht einer Schneideeinheit und einer Steuereinheit für die Schneideeinheit in der Schweißnaht-Schneidevorrichtung ist;
5 eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in 3 ist, die einen Zustand vor Beginn eines Schneidevorgangs in einem Fall zeigt, in dem ein Querschnitt des Kerns eine elliptische Form besitzt;
6 eine Ansicht entsprechend 5 ist und einen Zustand zum Startzeitpunkt des Schneidevorgangs zeigt;
7 eine Ansicht entsprechend 5 ist und einen Zustand zeigt, in dem der Kern nach Beginn des Schneidevorgangs um 45° gedreht wurde;
8 eine Ansicht entsprechend 5 ist und einen Zustand zeigt, in dem der Kern nach Beginn des Schneidevorgangs um 90° gedreht wurde;
9 eine Ansicht entsprechend 5 ist und einen Zustand zeigt, in dem der Schneidevorgang beendet ist;
10 eine Ansicht entsprechend 6 ist, die eine Modifikation 1 zeigt;
11 eine Ansicht entsprechend 6 ist, die eine Modifikation 2 zeigt;
12 eine Ansicht einer Situation ist, in der ein Schneidwerkzeug einer Drehbank einem Bereich gegenüberliegt, in dem ein Abstand zwischen einer Rotationsachse und einer Außenumfangsoberfläche eines Kerns während eines Schneidevorgangs unter Verwendung der Drehbank in einem Fall kurz ist, in dem ein Querschnitt des Kerns eine elliptische Form gemäß einem verwandten Stand der Technik besitzt; und
13 eine Ansicht einer Situation ist, in der das Schneidwerkzeug der Drehbank einem Bereich gegenüberliegt, in dem ein Abstand zwischen der Rotationsachse und der Außenumfangsoberfläche des Kerns während des Schneidevorgangs unter Verwendung der Drehbank in dem Fall lang ist, in dem der Querschnitt des Kerns die elliptische Form gemäß dem verwandten Stand der Technik besitzt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung basierend auf Zeichnungen beschrieben. Die Ausführungsform beschreibt einen Fall, in dem die Erfindung als eine Schweißnaht-Schneidevorrichtung angewendet wird, welche eine Schweißnaht, die auf einem Außenumfang eines Kerns eines Harztanks entstanden ist, durch Schneiden entfernt.
Aufbau des Tanks
Vor einer Beschreibung der Schweißnaht-Schneidevorrichtung wird ein Aufbau des Tanks beschrieben.
1 ist eine Querschnittansicht eines Tanks 1 entlang einer Achsenrichtung des Tanks 1. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet der Tank 1 einen Tankkörper 2 und Kappen 3A, 3B. Der Tankkörper 2 weist eine insgesamt geschlossene zylindrische Form auf, und die Kappen 3A, 3B sind an beiden Endabschnitten (einem ersten Seitenabschnitt bzw. einem zweiten Seitenabschnitt) des Tankkörpers 2 in einer Längsrichtung (einer Achsenrichtung) angebracht.
Ein Inneres des Tankkörpers 2 dient als ein Speicherraum 5, in dem Gas gespeichert wird. Gas mit Normaldruck kann in den Tank 1 gefüllt werden, und Gas mit einem höheren Druck als dem Normaldruck kann in dem Tank 1 gespeichert werden. Beispielsweise nimmt in einem Brennstoffzellensystem der Druck von Brenngas (Wasserstoff) ab, das in einem Hochdruckzustand in den Tank 1 eingefüllt wird, und das resultierende Brenngas wird zur Leistungserzeugung in die Brennstoffzelle zugeführt.
Der Tankkörper 2 hat eine Auskleidung bzw. einen Kern 11 (einen Innenmantel) und einen Verstärkungsabschnitt 12 (einen Außenmantel). Der Kern 11 ist aus einem Harzmaterial mit einer hervorragenden Gassperreigenschaft hergestellt (einem mehrschichtigen Material, das ein Ethylen-Vinylalkohol-Material, ein Nylonmaterial und so fort enthält). Der Verstärkungsabschnitt 12 ist aus faserverstärktem Kunststoff (sogenanntem FVK) hergestellt, welcher Kohlenstofffaser und Epoxidharz enthält, und wird durch Wickeln um den Außenumfang des Kerns 11 gebildet.
Die Kappen 3A, 3B werden unter Verwendung von Metall wie etwa Edelstahl gebildet und sind jeweils in der Mitte von halbkugelförmigen Endwandabschnitten des Tankkörpers 2 vorgesehen. Innengewinde (nicht gezeigt) sind an Innenumfangsoberflächen von Öffnungen 31a, 31b gebildet, die in den Kappen 3A, 3B vorgesehen sind. Somit können Funktionsteile wie etwa Rohrleitungen und eine Ventilanordnung 14 durch die Innengewinde in die Kappen 3A, 3B eingeschraubt und mit diesen verbunden werden. In 1 zeigt eine Zweipunkt-Kettenlinie ein Beispiel, in dem die Ventilanordnung 14 nur in der Kappe 3B der Kappen 3A, 3B vorgesehen ist. Beispielsweise sind in einem Fall, in dem der Tank 1 auf ein Brennstoffzellensystem angewendet wird, der Speicherraum 5 und ein externer Gasströmungsdurchgang (nicht gezeigt) durch die Ventilanordnung 14 miteinander verbunden, in der Rohrleitungselemente wie etwa ein Ventil und ein Verbindungsstück einstückig zusammengebaut sind. Somit kann Wasserstoff in den Speicherraum 5 gefüllt werden, und Wasserstoff kann auch aus dem Speicherraum 5 abgegeben werden.
Die Auskleidung bzw. der Kern 11 wird hergestellt, indem drei getrennte Auskleidungsabschnitte bzw. Kernabschnitte (aus Harz geformte Gegenstände) 21, 22, 23 über die Längsrichtung durch Infrarotschweißen und so fort miteinander zusammengefügt werden. Das heißt, dass Endkanten der seitlichen Kernabschnitte 22, 23, die eine Schalenform besitzen, mit beiden Endkanten des mittleren Kernabschnitts 21, der eine zylindrische Form aufweist, durch Infrarotschweißen und so fort zusammengefügt werden und so der hohle Kern 11 gebildet wird. Somit wird der Kern 11 hergestellt, indem die ringförmigen Endkanten der Harzelemente (der Kernabschnitte 21, 22, 23) an ihrer offenen Seite aneinander angelegt und miteinander verschweißt werden.
Der mittlere Kernabschnitt 21 wird in die zylindrische Form geformt, die sich mit einer gegebenen Länge entlang der Achsenrichtung des Kerns 11 erstreckt.
Ferner sind in seitlichen Kernabschnitten 22, 23 Rumpfabschnitte 22a, 23a vorgesehen, welche sich jeweils mit einer gegebenen Länge entlang der Achsenrichtung des Kerns 11 erstrecken. In jedem der Rumpfabschnitte 22a, 23a ist eine erste Endseite (eine Seite in Richtung des mittleren Kernabschnitts 21) in der Achsenrichtung offen. Das heißt, dass dieser Abschnitt als die Endkante auf der offenen Seite dient. Die seitlichen Kernabschnitte 22, 23 besitzen gebogene Abschnitte 22b, 23b und Kommunikationsabschnitte 22c, 23c. Die gebogenen Abschnitte 22b, 23b sind in Endabschnitten der Rumpfabschnitte 22a, 23a an deren zweiten Endseiten (Außenseiten) gebildet, wobei die Endabschnitte der Rumpfabschnitte 22a, 23a verringerte Durchmesser besitzen. Die Kommunikationsabschnitte 22c, 23c sind in mittleren Abschnitten der gebogenen Abschnitte 22b, 23b offen.
Die gebogenen Abschnitte 22b, 23b besitzen Funktionen des Sicherstellens der Festigkeit der seitlichen Kernabschnitte 22, 23. Die Kappen 3A, 3B sind zwischen Außenumfangsoberflächen der gebogenen Abschnitte 22b, 23b und Endabschnitten des Verstärkungsabschnitts 12 positioniert.
Schweißnaht-Schneidevorrichtung
Als Nächstes wird eine Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 beschrieben, die verwendet wird, um eine auf dem Außenumfang des Kerns 11 entstandene Schweißnaht durch Schneiden zu entfernen.
2 ist eine Seitenansicht eines Zustands, in dem der Kern 11 auf die Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 aufgesetzt ist. Ferner ist 3 eine Draufsicht auf einen Zustand, in dem der Kern 11 auf die Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 aufgesetzt ist, und ist eine vogelperspektivische Ansicht der Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 bei Betrachtung entlang einer vertikalen Richtung. Wie in diesen Zeichnungen gezeigt, ist auf die Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 ein Werkstück (ein Zwischenformling des Tanks 1 vor einem Schritt des Bildens des Verstärkungsabschnitts 12) aufgesetzt. Das Werkstück befindet sich in einem Zustand, in dem die Kappen 3A, 3B an dem Kern 11 angebracht sind, welcher hergestellt wird, indem der mittlere Kernabschnitt 21 und die seitlichen Kernabschnitte 22, 23 miteinander zusammengefügt werden. Nachstehend wird der Zwischenformling der Einfachheit halber auch als der Kern 11 bezeichnet.
Die Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 dient dazu, die Schweißnähte FB, die auf Außenumfängen von Zusammenfügeabschnitten 1A, 1B (1) an den Stellen entstehen, an denen der mittlere Kernabschnitt 21 und die seitlichen Kernabschnitte 22, 23 miteinander zusammengefügt werden, durch Schneiden zu entfernen. In der folgenden Beschreibung wird eine Längsrichtung der Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 (eine Richtung entlang der Achsenrichtung des Kerns 11 in einem Zustand, in dem der Kern 11 aufgesetzt ist) als eine X-Richtung definiert, eine zu der X-Richtung orthogonale horizontale Richtung wird als eine Y-Richtung definiert, und eine vertikale Richtung wird als eine Z-Richtung definiert.
Konkret entstehen, wenn der mittlere Kernabschnitt 21 und die seitlichen Kernabschnitte 22, 23 miteinander verschweißt werden, die Schweißnähte FB, indem ein Teil des Harzes (des Harzmaterials, das die Endkanten des mittleren Kernabschnitts 21 und der seitlichen Kernabschnitte 22, 23 bildet), das sich aufgrund von Erhitzen in einem geschmolzenen Zustand befindet, in Richtung einer Außenumfangsseite des Kerns 11 herausfließt und dann durch Abkühlen aushärtet. Es besteht eine Möglichkeit, dass die Schweißnähte FB eine Ursache für einen Bruch der Kohlenstofffaser oder dergleichen werden, wenn die Kohlenstofffaser um den Außenumfang des Kerns 11 gewickelt wird, um den Verstärkungsabschnitt 12 zu erstellen. Ferner entsteht bei Vorhandensein der Schweißnähte FB ein Zwischenraum zwischen der Außenumfangsoberfläche des Kerns 11 und dem Verstärkungsabschnitt 12, und dies kann die Festigkeit des Tanks 1 negativ beeinflussen.
Daher ist es notwendig, die Schweißnähte FB durch Schneiden zu entfernen. Herkömmlicherweise wird davon ausgegangen, dass das Schneiden automatisch, unter Verwendung einer Drehbank durchgeführt werden sollte, um die Arbeitseffizienz dieses Schweißnaht-Schneidevorgangs zu erhöhen. Wenn ein Querschnitt eines Kerns (ein Schnitt entlang einer zu der Achse orthogonalen Richtung) ein perfekter Kreis ist und die Mittenposition des Querschnitts mit einer Rotationsachse des Querschnitts auf der Drehbank zusammenfällt, ist ein Abstand zwischen der Rotationsachse und einer Außenumfangsoberfläche des Kerns über den gesamten Umfang des Kerns hinweg gleichmäßig. Daher kann die Schweißnaht in der gesamten Umfangsrichtung gut abgeschnitten werden, indem der Kern einfach gedreht wird, während eine Klinge (ein Schneidwerkzeug) der Drehbank an einer Position fixiert ist, an der die Klinge mit der Schweißnaht in Berührung gerät (einer Position, an der die Klinge die gesamte Schweißnaht abschneiden kann).
Jedoch kann ein Querschnitt eines tatsächlichen Kerns aufgrund eines Einflusses eines Bearbeitungsfehlers oder einer rotationsbedingten Zentrifugalkraft kein perfekter Kreis sein (zum Beispiel kann der Querschnitt eine elliptische Form besitzen). Selbst wenn ferner der Querschnitt des Kerns ein perfekter Kreis ist, gibt es Fälle, in denen ein Abstand zwischen einer Rotationsachse und einer Außenumfangsoberfläche des Kerns aufgrund eines Einflusses der Zentrifugalkraft möglicherweise nicht über den gesamten Umfang des Kerns hinweg gleichmäßig ist. Da insbesondere in einem Fall eines Kerns für einen Wasserstofftank, der in einem Brennstoffzellensystem und so fort vorgesehen ist, Wasserstoffgas ein niedriges Molekulargewicht und eine geringe atomare Größe besitzt, muss der Kern eine hohe Gassperreigenschaft besitzen (eine hohe Gassperreigenschaft, die durch Verwenden eines Harzmaterials mit einem intermolekularen Abstand auf Metallebene erhalten wird), und ein mehrschichtiges Material, das ein Ethylen-Vinylalkohol-Material, ein Nylonmaterial und so fort enthält, wird als ein Material für den Kern verwendet, wie zuvor beschrieben. Diese Materialien besitzen einen besonders hohen Schmelzpunkt und hohe Kristallinität und sind schwer in eine bestimmte Form zu bringen. Ferner, da ein Schrumpfungsfaktor in jeweiligen Teilen zum Zeitpunkt des Abkühlens nach dem Spritzgießen variiert, ist es schwierig, diese Art von Material in einen perfekten Kreis zu formen, und in der Regel tritt das oben beschriebene Problem auf.
In einer Situation, in der das Schneidwerkzeug der Drehbank einem Bereich gegenüberliegt, in dem ein Abstand zwischen der Rotationsachse und der Außenumfangsoberfläche des Kerns kurz ist (eine in 12 gezeigte Situation), kann es daher sein, dass das Schneidwerkzeug die Schweißnaht nicht erreicht. Das heißt, dass die Schweißnaht nicht vollständig abgeschnitten werden kann. Indes erreicht in einer Situation, in der das Schneidwerkzeug der Drehbank einem Bereich gegenüberliegt, in dem ein Abstand zwischen der Rotationsachse und der Außenumfangsoberfläche des Kerns lang ist (eine in 13 gezeigte Situation), das Schneidwerkzeug nicht nur die Schweißnaht, sondern auch die Außenumfangsoberfläche des Kerns, und kann in die Außenumfangsoberfläche schneiden. Das heißt, dass der Kern in diesem Bereich partiell dünn wird und eine Perforation erfolgen kann.
Die Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform ist imstande, die Schweißnaht FB in der gesamten Umfangsrichtung selbst dann gut abzuschneiden, wenn der Querschnitt des Kerns 11 kein perfekter Kreis ist oder der Abstand zwischen der Rotationsachse und der Außenumfangsoberfläche des Kerns 11 nicht über den gesamten Umfang des Kerns 11 hinweg gleichmäßig ist (der Abstand selbst dann nicht gleichmäßig ist, wenn der Querschnitt des Kerns 11 ein perfekter Kreis ist). Dies wird nachstehend konkret beschrieben.
Wie in 2 und 3 gezeigt, beinhaltet die Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 ein Grundgestell 200, ein Paar von rechten und linken Kernrotationseinheiten (einen Rotationsmechanismus in der Erfindung) 300 und eine Schneideeinheit 400. Diese werden nachstehend jeweils beschrieben.
Das Grundgestell 200 beinhaltet eine sich in der horizontalen Richtung erstreckende Grundplatte 201, und die Grundplatte 201 wird von einer Mehrzahl von Stützbeinen 202 gestützt. Eine Abmessung einer Länge der Grundplatte 201 (eine Abmessung in der X-Richtung) ist hinreichend länger eingestellt als eine Abmessung einer Länge des Kerns 11 in einer Richtung entlang der Achsenrichtung. Ferner ist ein oberer Rahmenabschnitt 204 über der Grundplatte 201 angeordnet. Der obere Rahmenabschnitt 204 wird von Säulenabschnitten 203 getragen, die auf der Grundplatte 201 errichtet sind.
Jede der Kernrotationseinheiten 300 dient zum Abstützen des Kerns 11 in einem Zustand, in dem der Kern 11 quer angeordnet ist (einem Zustand, in dem die Achsenrichtung des Kerns 11 horizontal ist), und auch zum Drehen des Kerns 11 derart, dass die Achse des Kerns 11 als der Drehmittelpunkt (die Rotationsachse) dient. Das heißt, dass die Kernrotationseinheiten 300 den Kern 11 um die Rotationsachse drehen, welche sich in einer Richtung entlang der Anlagerichtung erstreckt (der Richtung, in der die Kernabschnitte 21, 22, 23 aneinander angelegt werden).
Konkret beinhaltet jede der Kernrotationseinheiten 300 einen Einheitskörper 301 und eine Rotationsstange 302. Der Einheitskörper 301 kann auf der Grundplatte 201 gleiten, und die Rotationsstange 302 steht von dem Einheitskörper 301 in der horizontalen Richtung ab (der horizontalen Richtung hin zu einer mittleren Seite der Grundplatte 201).
Der Einheitskörper 301 kann sich in der horizontalen Richtung (der X-Richtung) auf einer auf der Grundplatte 201 vorgesehenen Schiene (nicht gezeigt) bewegen. Eine Leistungsquelle für Gleitbewegungen des Einheitskörpers 301 ist ein Elektromotor (nicht gezeigt). Es kann auch eine andere Leistungsquelle verwendet werden. Ferner wird die Rotationsstange 302 von Lagern (nicht gezeigt), die in dem Einheitskörper 301 vorgesehen sind, derart gestützt, dass sich die Rotationsstange 302 um die horizontale Achse (um die horizontale Achse in der X-Richtung) drehen kann, und die Rotationsstange 302 kann sich um die horizontale Achse drehen, wenn die Rotationsstange 302 Leistung von einem Elektromotor (nicht gezeigt) empfängt. Eine andere Leistungsquelle ist als die Leistungsquelle zum Drehen der Rotationsstange 302 verwendbar. Zudem dienen distale Endabschnitte der Rotationsstangen 302 als Festlegeabschnitte 303, welche in die in den Kappen 3A, 3B vorgesehenen Öffnungen 31a, 31b eingesetzt und an diesen festgelegt sind (siehe 1). Um die Festlegeabschnitte 303 an den Öffnungen 31a bzw. 31b festzulegen, wird ein sogenanntes Muffenverbindungsstück verwendet. Ferner sind Halteelemente 304 an den distalen Endabschnitten der Rotationsstangen 302 angebracht. Die Halteelemente 304 werden dazu verwendet, die Kappen 3A, 3B derart zu halten, dass sich die Kappen 3A, 3B nicht relativ zu den Rotationsstangen 302 drehen können. Somit halten die Halteelemente 304 die Endabschnitte (die Kappen 3A, 3B) des Kerns 11 derart, dass sich die Endabschnitte nicht relativ zu den Rotationsstangen 302 drehen können. Wenn sich die Rotationsstange 302 in diesem gehaltenen Zustand dreht, wird ihre Rotationskraft auf den Kern 11 übertragen, und der Kern 11 wird um die horizontale Achse (um die horizontale Achse in der X-Richtung) gedreht. Eine die Rotationsstange 302 verwendende Stützstruktur für den Kern 11 ist nicht auf die oben beschriebene beschränkt.
Die Schneideeinheit 400 dient zum Entfernen der Schweißnaht FB durch Schneiden. 4 ist eine Ansicht der Schneideeinheit 400 und ihres Steuersystems. Die in 4 gezeigte Schneideeinheit 400 ist eine Ansicht entlang dem Pfeil B in 3.
Wie in 3 und 4 gezeigt, besitzt die Schneideeinheit 400 eine Konfiguration, in der ein erstes Gleitstück 420, ein zweites Gleitstück 430 und ein drittes Gleitstück 440 auf einem Einheitsgestell 410 derart gelagert sind, dass das erste Gleitstück 420, das zweite Gleitstück 430 und das dritte Gleitstück 440 relativ zueinander gleitfähig sind. Das Einheitsgestell 410 kann entlang der X-Richtung gleiten.
Das erste Gleitstück 420 wird von Schienen 411 getragen, die auf dem Einheitsgestell 410 vorgesehen sind und sich entlang der Y-Richtung erstrecken, und das erste Gleitstück 420 kann auf den Schienen 411 entlang der Y-Richtung gleiten. Das zweite Gleitstück 430 wird von Schienen 421getragen, welche auf dem ersten Gleitstück 420 vorgesehen sind und sich entlang der X-Richtung erstrecken, und das zweite Gleitstück 430 kann auf den Schienen 421 entlang der X-Richtung gleiten. Das dritte Gleitstück 440 wird von einer Schiene 431 getragen, die auf dem zweiten Gleitstück 430 vorgesehen ist und sich entlang der Y-Richtung erstreckt, und das dritte Gleitstück 440 kann auf der Schiene 431 entlang der Y-Richtung gleiten. Eine Leistungsquelle für Gleitbewegungen der Gleitstücke 420, 430, 440 ist ein Elektromotor (nicht gezeigt). An seiner statt kann eine andere Leistungsquelle verwendet werden.
Ein Schneidwerkzeug 441 zum Schneiden der Schweißnaht FB ist lösbar an einem distalen Endabschnitt des dritten Gleitstücks 440 angebracht (einem distalen Endabschnitt auf der Seite des Kerns 11). Als das Schneidwerkzeug 441 wird ein weithin bekannter Werkzeugeinsatz verwendet.
Rolleneinheiten 422, 423 sind in dem ersten Gleitstück 420 vorgesehen. Die Rolleneinheiten 422, 423 sind auf beiden Seiten des Schneidwerkzeugs 441 (beiden Seiten in der X-Richtung) angeordnet. Hier wird die Rolleneinheit 422 auf der rechten Seite in 3 als eine erste Rolleneinheit 422 bezeichnet, und die Rolleneinheit 423 auf der linken Seite in 3 wird als eine zweite Rolleneinheit 423 bezeichnet. Ein Abstand zwischen dem Schneidwerkzeug 441 und der ersten Rolleneinheit 422 (ein Abstand in der X-Richtung) und ein Abstand zwischen dem Schneidwerkzeug 441 und der zweiten Rolleneinheit 423 (ein Abstand in der X-Richtung) sind zueinander gleich und relativ kurz eingestellt. Konkret sind diese Abstände so kurz wie möglich innerhalb eines Bereichs eingestellt, in dem die Rolleneinheiten 422, 423 die Schweißnaht FB nicht tangieren (die später beschriebenen Rollen 425a, 425b, 426a, 426b die Schweißnaht FB nicht tangieren), wenn das Schneidwerkzeug 441 die Schweißnaht FB abschneidet.
Wie in 4 gezeigt, ist die erste Rolleneinheit 422 konfiguriert, indem das Paar von oberen und unteren Rollen (erfindungsgemäßen Druckrotoren) 425a, 425b von einem Stützarm 424 gestützt wird, der mit einer distalen Endoberfläche (einer distalen Endoberfläche auf der Seite des Kerns 11) des ersten Gleitstücks 420 verbunden ist.
Der Stützarm 424 beinhaltet einen ersten horizontalen Abschnitt 424a, einen ersten vertikalen Abschnitt 424b, einen zweiten horizontalen Abschnitt 424c, einen zweiten vertikalen Abschnitt 424d, einen dritten vertikalen Abschnitt 424e, einen dritten horizontalen Abschnitt 424f und einen vierten horizontalen Abschnitt 424g. Der erste horizontale Abschnitt 424a erstreckt sich in der horizontalen Richtung von der distalen Endoberfläche des ersten Gleitstücks 420 entlang der Y-Richtung. Der erste vertikale Abschnitt 424b erstreckt sich von einem distalen Endabschnitt (einem distalen Endabschnitt auf der Seite des Kerns 11) des ersten horizontalen Abschnitts 424a vertikal nach oben. Der zweite horizontale Abschnitt 424c erstreckt sich in der horizontalen Richtung von einem oberen Ende des ersten vertikalen Abschnitts 424b entlang der Y-Richtung. Der zweite vertikale Abschnitt 424d und der dritte vertikale Abschnitt 424e erstrecken sich von einem distalen Endabschnitt des zweiten horizontalen Abschnitts 424c vertikal nach oben bzw. unten. Der dritte horizontale Abschnitt 424f erstreckt sich in der horizontalen Richtung von einem oberen Ende des zweiten vertikalen Abschnitts 424d entlang der Y-Richtung und stützt die Rolle 425a derart, dass die Rolle 425a imstande ist, um die X-Achse herum zu rollen. Der vierte horizontale Abschnitt 424g erstreckt sich in der horizontalen Richtung von einem unteren Ende des dritten vertikalen Abschnitts 424e entlang der Y-Richtung und stützt die Rolle 425b derart, dass die Rolle 425b um die X-Achse rollen kann.
Positionen der Rollen 425a, 425b fallen in der Y-Richtung miteinander zusammen. Das heißt, dass Abstände zwischen der distalen Endoberfläche des ersten Gleitstücks 420 und Außenumfangsenden der Rollen 425a, 425b auf der Seite des Kerns 11 (Außenoberflächen auf der Seite, welche der Außenumfangsoberfläche des Kerns 11 gegenüberliegt) (ein Abstand t in 3) zueinander gleich sind.
Auch sind in einer Seitenansicht in 4 Höhenpositionen der Rollen 425a, 425b derart eingestellt, dass das Schneidwerkzeug 441 zwischen der Rolle 425a auf der oberen Seite und der Rolle 425b auf der unteren Seite positioniert ist. Das heißt, dass eine Höhenposition, an der das Schneidwerkzeug 441 angeordnet ist, niedriger ist als die Höhenposition, an der die Rolle 425a auf der oberen Seite angeordnet ist, und höher ist als die Höhenposition, an der die Rolle 425b auf der unteren Seite angeordnet ist.
Die zweite Rolleneinheit 423 besitzt eine zu jener der ersten Rolleneinheit 422 ähnliche Konfiguration und ist als das von einem Stützarm 426 gestützte Paar von oberen und unteren Rollen (erfindungsgemäßen Druckrotoren) 426a, 426b konfiguriert. Positionen der Rollen 426a, 426b in der Y-Richtung fallen mit den Positionen der Rollen 425a, 425b in der Y-Richtung zusammen. Das heißt, dass Abstände zwischen der distalen Endoberfläche des ersten Gleitstücks 420 und Außenumfangsenden der Rollen 426a, 426b auf der Seite des Kerns 11 (der Abstand t in 3) zueinander gleich sind.
Ferner sind die Höhenpositionen der Rollen 426a, 426b in der Seitenansicht auch so eingestellt, dass das Schneidwerkzeug 441 zwischen der Rolle 426a auf der oberen Seite und der Rolle 426b auf der unteren Seite positioniert ist. Das heißt, dass die Höhenposition, an der das Schneidwerkzeug 441 angeordnet ist, niedriger ist als die Höhenposition, an der die Rolle 426a auf der oberen Seite angeordnet ist, und höher ist als die Höhenposition, an der die Rolle 426b auf der unteren Seite angeordnet ist.
Somit sind die vier Rollen 425a, 425b, 426a, 426b insgesamt auf beiden Seiten des Schneidwerkzeugs 441 in der X-Richtung und auf beiden Seiten in der Z-Richtung angeordnet. Da die Anordnungspositionen für die Rollen 425a, 425b, 426a, 426b wie zuvor beschrieben eingestellt sind, wird eine virtuelle Ebene, welche die Außenumfangsoberflächen der Rollen 425a, 425b, 426a, 426b auf der Seite des Kerns 11 verbindet, zu einer Ebene, die sich in der X-Richtung und der Z-Richtung (einer entlang der vertikalen Richtung verlaufenden Ebene) erstreckt, mit anderen Worten zu einer Ebene, die sowohl in der X- als auch der Z-Richtung definiert ist. Die Rollen 425a, 425b, 426a, 426b sind aus dem gleichen Material hergestellt und besitzen den gleichen Durchmesser. Das Material kann Harz oder Metall sein.
Die Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 ist mit einem Controller 500 versehen, der zum Steuern von Gleitbewegungen jedes der Gleitstücke 420, 430, 440 dient. Der Controller 500 beinhaltet eine allgemein bekannte zentrale Verarbeitungseinheit (CPU), einen Nur-Lese-Speicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) und so fort (nicht gezeigt). Das ROM speichert ein Steuerprogramm und so fort, welches einen Schneidevorgang der Schweißnaht FB steuert. Die CPU führt eine Berechnungsverarbeitung basierend auf dem in dem ROM gespeicherten Steuerprogramm durch. Das RAM ist ein Speicher, der Ergebnisse einer Berechnung in der CPU temporär speichert, und so fort.
Der Controller 500 beinhaltet ein Schneideeinheit-Vorwärts-und-Rückwärtsbewegungs-Steuerteil 510 zum Steuern von Gleitbewegungen des ersten Gleitstücks 420, ein Schneidwerkzeug-Hin-und-Herbewegungs-Steuerteil 520 zum Steuern von Gleitbewegungen des zweiten Gleitstücks 430, und ein Schneidwerkzeug-Vorwärts-und-Rückwärtsbewegungs-Steuerteil 530 zum Steuern von Gleitbewegungen des dritten Gleitstücks 440.
Wenn das erste Gleitstück 420 aufgrund der Steuerung durch das Schneideeinheit-Vorwärts-und-Rückwärtsbewegungs-Steuerteil 510 zu einer Gleitbewegung veranlasst wird, führen die Gleitstücke 420, 430, 440 gemeinsam eine Gleitbewegung in der Y-Richtung aus, da das zweite Gleitstück 430 und das dritte Gleitstück 440 auf dem ersten Gleitstück 420 platziert sind. Diese Gleitbewegung veranlasst das Schneidwerkzeug 441 und die Rollen 425a, 425b, 426a, 426b, gemeinsam eine Gleitbewegung in der Y-Richtung auszuführen.
Wenn ferner das zweite Gleitstück 430 aufgrund der Steuerung durch das Schneidwerkzeug-Hin-und-Herbewegungs-Steuerteil 520 zu einer Gleitbewegung veranlasst wird, führen die Gleitstücke 430, 440 gemeinsam eine Gleitbewegung in der X-Richtung aus (eine Gleitbewegung relativ zu dem ersten Gleitstück 420), da das dritte Gleitstück 440 auf dem zweiten Gleitstück 430 platziert ist. Diese Gleitbewegung veranlasst das Schneidwerkzeug 441, eine Gleitbewegung in der X-Richtung auszuführen.
Wenn ferner das dritte Gleitstück 440 aufgrund der Steuerung durch das Schneidwerkzeug-Vorwärts-und-Rückwärtsbewegungs-Steuerteil 530 zu einer Gleitbewegung veranlasst wird, führt nur das dritte Gleitstück 440 eine Gleitbewegung in der Y-Richtung (eine Gleitbewegung relativ zu dem ersten Gleitstück 420 und dem zweiten Gleitstück 430) aus. Diese Gleitbewegung veranlasst das Schneidwerkzeug 441, eine Gleitbewegung in der Y-Richtung auszuführen.
Bei der vorstehenden Konfiguration bilden jedes der Gleitstücke 420, 430, 440, jede der Rolleneinheiten 422, 423 und die Elektromotoren (die Elektromotoren, welche als die Leistungsquellen für Gleitbewegungen der Gleitstücke 420, 430, 440 dienen) eine erfindungsgemäße Hin- und Herbewegungseinheit aus.
Schweißnaht-Schneidevorgang
Als Nächstes wird ein Schneidevorgang der Schweißnaht FB beschrieben, der anhand der vorstehenden Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 durchgeführt wird. Hier erfolgt die Beschreibung in Bezug auf einen Schneidevorgang der Schweißnaht FB in einem Fall, in dem ein Querschnitt des Kerns 11 aufgrund eines Bearbeitungsfehlers eine elliptische Form besitzt.
Wie in 2 und 3 gezeigt, wird der Schneidevorgang der Schweißnaht FB in dem Zustand durchgeführt, in dem der Kern 11 auf die Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 aufgesetzt ist. Das heißt, dass der Schneidevorgang der Schweißnaht FB in dem Zustand durchgeführt wird, in dem das Werkstück (der Zwischenformling des Tanks 1 vor Bilden des Verstärkungsabschnitts 12) auf die Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 aufgesetzt ist. Das Werkstück befindet sich in einem Zustand, in dem die Kappen 3A, 3B an dem Kern 11 angebracht sind, der durch Zusammenfügen (Verschweißen) des mittleren Kernabschnitts 21 und der seitlichen Kernabschnitte 22, 23 in einem separaten Schritt (einem Fertigungsschritt des Kerns 11) hergestellt wird.
Wenn der Kern (das Werkstück) 11 auf die Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 aufgesetzt wird, bewegen sich zunächst die Einheitskörper 301 der Kernrotationseinheiten 300 in der horizontalen Richtung (der X-Richtung) auf der Schiene (nicht gezeigt), die auf der Grundplatte 201 vorgesehen ist, und die Einheitskörper 301 werden mit einem gegebenen Abstand (einem Abstand, der länger ist als die Abmessung der Länge des Kerns 11 in der Richtung entlang der Achsenrichtung) voneinander getrennt. Dann, in einem Zustand, in dem der Kern 11 vorübergehend über der Grundplatte 201 gehalten wird, wird jede der Kernrotationseinheiten 300 vorwärtsbewegt, und die in den distalen Endabschnitten der Rotationsstangen 302 vorgesehenen Passabschnitte 303 werden in die in den Kappen 3A, 3B vorgesehenen Öffnungen 31a, 31b eingesetzt und an diesen festgelegt. Ferner werden die Kappen 3A, 3B von den Halteelementen 304 gehalten, die an den distalen Endabschnitten der Rotationsstangen 302 angebracht sind, so dass die Kappen 3A, 3B sich nicht relativ zu den Rotationsstangen 302 drehen können. Aufgrund dessen wird, während sich die Rotationsstangen 302 drehen, eine Rotationskraft der Rotationsstangen 302 auf den Kern 11 übertragen und der Kern 11 kann sich um die horizontale Achse drehen (um die horizontale Achse in der X-Richtung).
In dem Zustand, in dem der Kern 11 auf die Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 wie oben beschrieben aufgesetzt ist, befindet sich, wie in 5 gezeigt (der Schnittansicht entlang der Linie V - V in 3, welche einen Zustand vor Beginn des Schneidevorgangs zeigt, wenn der Querschnitt des Kerns 11 eine elliptische Form besitzt), die Schneideeinheit 400 an einer zurückgezogenen Position (einer zurückgezogenen Position mit dem gegebenen Abstand von dem Kern 11), und sowohl die Rollen 425a, 425b, 426a, 426b als auch das Schneidwerkzeug 441 befinden sich an Positionen in einem gegebenen Abstand von dem Kern 11.
Nach dem Aufsetzen des Kerns 11 auf die Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 wie oben beschrieben wird der Elektromotor der Kernrotationseinheiten 300 aktiviert und der Schneidevorgang der Schweißnaht FB wird in dem Zustand durchgeführt, in dem der Kern 11 um die horizontale Achse (um die Achse in der X-Richtung) gedreht wird.
Konkret wird in dem Schneidevorgang der Schweißnaht FB vor Aktivieren des Elektromotors (vor Drehen des Kerns 11) zunächst das erste Gleitstück 420 durch die Steuerung anhand des Schneideeinheit-Vorwärts-und-Rückwärtsbewegungs-Steuerteils 510 zu einer Gleitbewegung in eine Richtung hin zu dem Kern 11 (der Y-Richtung) veranlasst. Somit führen die Gleitstücke 420, 430, 440 gemeinsam eine Gleitbewegung in der Richtung hin zu dem Kern 11 aus. Aufgrund dieser Gleitbewegung, wie in 6 gezeigt, geraten die Rollen 425a, 425b, 426a, 246b mit der Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 in Berührung. Dann veranlasst das Schneideeinheit-Vorwärts-und-Rückwärtsbewegungs-Steuerteil 510 das erste Gleitstück 420 zu einer Gleitbewegung derart, dass ein Abstand zwischen der Rotationsachse O des Kerns 11 (welche mit den Rotationsachsen der Rotationsstangen 302 zusammenfällt) und jeder der Rollen 425a, 425b, 426a, 426b (der Abstand in der Y-Richtung) zu einem gegebenen Abstand (einem Abstand L in 6) wird. Der Abstand L wird vorab basierend auf Experimenten oder Simulationen als ein Wert bestimmt, der einen Bereich der Außenumfangsoberfläche 11a, der von den Rollen 425a, 425b, 426a, 426b umgeben ist (ein nahezu quadratisch geformter Bereich mit Scheiteln an Positionen, an denen die Außenumfangsoberflächen der Rollen 425a, 425b, 426a, 426b gegen die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 drücken), zu einer flachen Oberfläche werden lässt (ein Wert, der es ermöglicht, dass sich der Bereich zwangsläufig verformt, so dass der Bereich zu einer flachen Oberfläche wird), während die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 von jeder der Rollen 425a, 425b, 426a, 426b gedrückt wird. Dabei befindet sich das Schneidwerkzeug 441 an einer Position, die um einen gegebenen Abstand von der Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 zurückgezogen ist. Somit besteht in dem Zustand, in dem die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 von jeder der Rollen 425a, 425b, 426a, 426b gedrückt wird, nahezu keine Unebenheit auf der Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11, die von den Rollen 425a, 425b, 426a, 426b umgeben ist (die Außenumfangsoberfläche 11a wird zu einer flachen Oberfläche wie zuvor beschrieben). Das heißt, dass auf der Außenumfangsfläche 11a, die keine Unebenheit aufweist, nur die Schweißnaht FB hervorsteht.
In diesem Zustand wird der Elektromotor der Kernrotationseinheit 300 aktiviert, und der Kern 11 wird um die horizontale Achse (um die Achse in der X-Richtung) gedreht. Demgemäß beginnt das zweite Gleitstück 430 eine Gleitbewegung, die durch die Steuerung anhand des Schneidwerkzeug-Hin-und-Herbewegungs-Steuerteils 520 veranlasst wird, und das dritte Gleitstück 440 beginnt eine Gleitbewegung, die durch die Steuerung anhand des Schneidwerkzeug-Vorwärts-und-Rückwärtsbewegungs-Steuerteils 530 veranlasst wird.
Aufgrund der Gleitbewegung des zweiten Gleitstücks 430, die durch die Steuerung anhand des Schneidwerkzeug-Hin-und-Herbewegungs-Steuerteils 520 veranlasst wird, führt das Schneidwerkzeug 441 eine Gleitbewegung in der X-Richtung aus (bewegt sich hin und her). Aufgrund der Gleitbewegung des dritten Gleitstücks 440, die durch die Steuerung anhand des Schneidwerkzeug-Vorwärts-und-Rückwärtsbewegungs-Steuerteils 530 veranlasst wird, führt das Schneidwerkzeug 441 auch eine Gleitbewegung in der Y-Richtung aus (eine Gleitbewegung in einer Richtung hin zu der Schweißnaht FB). Somit wird die Schweißnaht FB abgeschnitten, indem das Schneidwerkzeug 441 in der Y-Richtung vorwärtsbewegt wird, während es in der X-Richtung hin- und herbewegt wird.
Wie zuvor beschrieben, besitzt der Querschnitt des Kerns 11 die elliptische Form. Somit gibt es in dem Zustand, bevor eine Druckkraft von jeder der Rollen 425a, 425b, 426a, 426b aufgenommen wird, Situationen, in denen die Schneideeinheit 400 einem Bereich gegenüberliegt, in dem ein Abstand zwischen der Rotationsachse O und der Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 kurz ist, und in denen die Schneideeinheit 400 einem Bereich gegenüberliegt, in dem ein Abstand zwischen der Rotationsachse O und der Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 lang ist. Um diesen Situationen zu begegnen, ist das Schneideeinheit-Vorwärts-und-Rückwärtsbewegungs-Steuerteil 510 konfiguriert, um eine sogenannte Kraftsteuerung als eine Steuerung durchzuführen, welche eine Gleitbewegung des ersten Gleitstücks 420 veranlasst. Das heißt, dass das erste Gleitstück 420 zu einer Gleitbewegung veranlasst wird, so dass eine Druckkraft von den Rollen 425a, 425b, 426a, 426b auf die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 konstant wird.
Konkret zieht sich in der Situation, in der die Schneideeinheit 400 dem Bereich gegenüberliegt, in dem der Abstand zwischen der Rotationsachse O und der Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 kurz ist, die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 in Bezug auf das Schneidwerkzeug 441 zurück (bewegt sich in einer Richtung weg von dem Schneidwerkzeug 441). Daher wird das erste Gleitstück 420 vorwärtsbewegt (zu einer Gleitbewegung in der Y-Richtung hin zu der Seite des Kerns 11 veranlasst) und die konstante Druckkraft wird aufrechterhalten. Indes versucht die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 in einer Situation, in der die Schneideeinheit 400 dem Bereich gegenüberliegt, in dem der Abstand zwischen der Rotationsachse O und der Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 lang ist, sich in Richtung des Schneidwerkzeugs 441 vorwärtszubewegen (sich in einer Richtung hin zu dem Schneidwerkzeug 441 zu bewegen). Daher wird das erste Gleitstück 420 zurückbewegt (veranlasst, eine Gleitbewegung in der Y-Richtung, weg von dem Kern 11 auszuführen), und damit wird auch eine konstante Druckkraft aufrechterhalten. Ein Kraftsensor wie etwa eine Kraftmessdose, die in der Schneideeinheit 400 eingebaut ist, erfasst die Druckkraft, um diese Steuerung durchzuführen. Mit dieser Kraftsteuerung wird ein Andrückzustand der Rollen 425a, 425b, 426a, 426b auf die Außenumfangsoberfläche 11 a des Kerns 11 konstant gehalten, und ein verformter Zustand der Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 wird auf stabile Weise erhalten. Demgemäß ist es möglich, große Veränderungen eines Abstands zwischen der Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 und dem Schneidwerkzeug 441 zu unterdrücken, und somit ist es möglich, die Schweißnaht FB, die entlang der Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 verläuft, unter Verwendung des Schneidwerkzeugs 441 gut und kontinuierlich abzuschneiden. Infolgedessen wird es möglich, das Auftreten der Situation, in der das Schneidwerkzeug 441 die Schweißnaht FB nicht erreicht und die Schweißnaht FB somit nicht vollständig abgeschnitten werden kann, sowie das Auftreten der Situation, in der das Schneidwerkzeug 441 die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 erreicht und der Kern 11 partiell dünn wird, zuverlässig zu unterbinden.
Ferner wird mit der Steuerung anhand des Schneidwerkzeug-Vorwärts-und-Rückwärtsbewegungs-Steuerteils 530 während des Schneidevorgangs der Schweißnaht FB beispielsweise in einem Fall, in dem die gesamte Schweißnaht FB in zwei Rotationsdurchgängen des Kerns 11 abgeschnitten wird, das Schneidwerkzeug 441 schrittweise in der Y-Richtung bis zu einer Position vorwärtsbewegt, an der das Schneidwerkzeug 441 zu dem Zeitpunkt, an dem der erste Rotationsdurchgang (die erste Rotation) des Kerns 11 endet, die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 erreicht (eine Position, an der das Schneidwerkzeug 441 nicht in die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 schneidet). Dann wird ein Zustand gehalten, in dem ein distales Ende des Schneidwerkzeugs 441 die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 erreicht (der Zustand, in dem das Schneidwerkzeug 441 nicht in die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 schneidet), so dass die gesamte Schweißnaht FB aufgrund des zweiten Rotationsdurchgangs (der zweiten Rotation) des Kerns 11 in der gesamten Umfangsrichtung abgeschnitten wird.
7 ist eine Ansicht entsprechend 5 und zeigt einen Zustand, in dem der Kern 11 im ersten Rotationsdurchgang des Kerns 11 nach Beginn des Schneidevorgangs um 45° gedreht wurde. Auch 8 ist eine Ansicht entsprechend 5 und zeigt einen Zustand, in dem der Kern 11 im ersten Rotationsdurchgang des Kerns 11 nach Beginn des Schneidevorgangs um 90° gedreht wurde. 9 ist eine Ansicht entsprechend 5 und zeigt einen Zustand, in dem der Schneidevorgang abgeschlossen ist und sich die Schneideeinheit 400 von dem Kern 11 zurückbewegt.
Die Anzahl der Umdrehungen des Kerns 11 zum Schneiden der gesamten Schweißnaht FB ist nicht auf zwei beschränkt und kann eins oder drei oder mehr betragen.
Nachdem der Schneidevorgang der Schweißnaht FB auf einer Seite abgeschlossen ist, wird das Einheitsgestell 410 zu einer Gleitbewegung entlang der X-Richtung veranlasst, so dass die Schneideeinheit 400 der Schweißnaht FB auf der anderen Seite gegenüberliegt. Dann wird der Schneidevorgang analog zu dem Vorstehenden durchgeführt.
Wirkungen der Ausführungsform
Wie bislang beschrieben, wird in der Ausführungsform der Kern (das Werkstück) 11, der hergestellt wird, indem Kernabschnitte 21, 22, 23 aneinander angelegt und miteinander verschweißt werden, um die Rotationsachse gedreht, welche sich in einer Richtung entlang der Anlagerichtung jedes der Kernabschnitte 21, 22, 23 erstreckt. Gleichzeitig werden die Rollen 425a, 425b, 426a, 426b auf beiden Seiten der Schweißnaht FB, welche dem Schneidwerkzeug 441 in einer Richtung entlang der Erstreckungsrichtung der Rotationsachse gegenüberliegt, gegen die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 gedrückt, und in diesem Zustand schneidet das Schneidwerkzeug 441 die Schweißnaht FB ab. Selbst wenn daher der Querschnitt des Kerns 11 kein perfekter Kreis ist oder ein Abstand zwischen der Rotationsachse und der Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 nicht über den gesamten Umfang des Kerns 11 hinweg gleichmäßig ist (der Abstand selbst dann nicht gleichmäßig ist, wenn der Querschnitt des Kerns 11 ein perfekter Kreis ist), kann die Schweißnaht FB in der gesamten Umfangsrichtung gut abgeschnitten werden.
Auch sind in der Ausführungsform die Rollen 425a, 425b, 426a, 426b an vier Orten angeordnet, welche die Position umgeben, an der das Schneidwerkzeug 441 angeordnet ist, und die Außenoberflächen der Rollen 425a, 425b, 426a, 426b auf der Seite, welche der Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 gegenüberliegt, sind auf der virtuellen Ebene angeordnet, die sich entlang der Erstreckungsrichtung der Rotationsachse erstreckt. Daher wird in dem Zustand, in dem jede der Rollen 425a, 425b, 426a, 426b gegen die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 gedrückt wird, der Bereich in der Außenumfangsoberfläche 11a, der von den Rollen 425a, 425b, 426a, 426b umgeben ist (der Bereich auf der Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11) zu einer nahezu flachen Oberfläche, die sich entlang der Erstreckungsrichtung der Rotationsachse erstreckt. Das heißt, dass es möglich ist, die Schweißnaht FB mit dem Schneidwerkzeug 441 in dem Zustand abzuschneiden, in dem die Schweißnaht FB von der Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11, die zu der flachen Oberfläche ausgebildet wird, hervorsteht. Somit ist es möglich, die Schweißnaht FB auf einfache Weise abzuschneiden.
Modifikation 1
Als Nächstes wird eine Modifikation 1 beschrieben. In der Modifikation ist ein Schneidwerkzeug 441 verschieden von jenem in der vorstehenden Ausführungsform. Das Schneidwerkzeug 441 gemäß der Ausführungsform ist ein Werkzeugeinsatz. In dieser Modifikation, wie in 10 gezeigt (einer Seitenansicht eines Teils einer Schneideeinheit 400), wird ein Schaftfräser 441A als das Schneidwerkzeug eingesetzt. So ist ein drittes Gleitstück 440 mit einem Rotor versehen, der imstande ist, sich um die horizontale Achse (um die horizontale Achse in der Y-Richtung) zu drehen, und der Schaftfräser 441A ist an dem Rotor angebracht. In einem Schneidevorgang der Schweißnaht FB wird die Schweißnaht FB analog zu der vorstehenden Ausführungsform geschnitten, während sich der Schaftfräser 441A dreht.
Modifikation 2
Als Nächstes wird eine Modifikation 2 beschrieben. Auch in dieser Modifikation ist ein Schneidwerkzeug 441 verschieden von jenem der vorstehenden Ausführungsform. In dieser Modifikation, wie in 11 gezeigt (einer Seitenansicht eines Teils einer Schneideeinheit 400), wird eine Schleifmaschine 441B als das Schneidwerkzeug eingesetzt. So ist ein drittes Gleitstück 440 mit einem Rotor versehen, der imstande ist, sich um die horizontale Achse (die horizontale Achse in der Y-Richtung) zu drehen, und die Schleifmaschine 441B ist an dem Rotor angebracht. In einem Schneidevorgang einer Schweißnaht FB wird die Schweißnaht FB analog zu der vorstehenden Ausführungsform abgeschnitten, während die Schleifmaschine 441B gedreht wird.
Andere Ausführungsformen
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt, und Modifikationen sowie alle Änderungen und Anwendungen sind innerhalb des Umfangs der Ansprüche und ihres Äquivalenzumfangs möglich.
Beispielsweise sind die vier Rollen 425a, 425b, 426a, 426b in der vorstehenden Ausführungsform und in jeder der Modifikationen in der Schneideeinheit 400 vorgesehen. Die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt, und eine Rolle kann auf jeder von beiden Seiten des Schneidwerkzeugs 441 (beiden Seiten in der X-Richtung) angeordnet sein, so dass insgesamt die beiden Rollen vorgesehen sind. Alternativ können drei oder fünf oder mehr Rollen um das Schneidwerkzeug 441 angeordnet sein. Ferner sind die Rotoren (die Druckrotoren), die gegen die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 drücken, nicht auf die Rollen 425a, 425b, 426a, 426b beschränkt. Kugellager sind verwendbar, und Außenringe der Kugellager können gegen die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 drücken.
Ferner ist in der vorstehenden Ausführungsform und jeder der Modifikationen die Schweißnaht-Schneidevorrichtung 100 beispielhaft beschrieben, die dazu dient, die Schweißnaht FB auf dem Kern 11 zu schneiden, der hergestellt wird, indem die drei aus Harz geformten Gegenstände (die Kernabschnitte 21, 22, 23) integral miteinander zusammengefügt werden. Die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt und ist anwendbar auf eine Schweißnaht-Schneidevorrichtung zum Schneiden einer Schweißnaht eines Kerns, der hergestellt wird, indem zwei aus Harz geformte Gegenstände integral miteinander zusammengefügt werden, oder eines Kerns, der hergestellt wird, indem vier oder mehr aus Harz geformte Gegenstände integral miteinander zusammengefügt werden. Ferner ist die Erfindung auch auf eine Schweißnaht-Schneidevorrichtung zum Schneiden einer Schweißnaht eines Kerns eines anderen Tanks als eines Wasserstofftanks anwendbar.
Auch können sich das Schneidwerkzeug 441 und die Rollen 425a, 425b, 426a, 426b in der vorstehenden Ausführungsform und jeder der Modifikationen unabhängig voneinander hin- und herbewegen. Die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt; das Schneidwerkzeug 441 und die Rollen 425a, 425b, 426a, 426b können sich integral hin- und herbewegen. In diesem Fall sind eine Position des distalen Endes des Schneidwerkzeugs 441 in der Y-Richtung und eine Position der Außenumfangsoberfläche jeder der Rollen 425a, 425b, 426a, 426b in der Y-Richtung (der Außenumfangsoberfläche auf der Seite des Kerns 11) so eingestellt, dass sie die gleiche Position in der Y-Richtung sind. Das heißt, dass das distale Ende des Schneidwerkzeugs 441 auf der vorstehenden virtuellen Ebene positioniert ist.
Ferner wird während des Schneidens der Schweißnaht FB in der vorstehenden Ausführungsform und jeder der Modifikationen die Kraftsteuerung derart durchgeführt, dass eine Druckkraft jeder der Rollen 425a, 425b, 426a, 426b auf die Außenumfangsoberfläche 11a des Kerns 11 konstant gehalten wird. Die Erfindung ist nicht hierauf beschränkt, und die Schweißnaht FB kann mit dem Schneidwerkzeug 441 in einem Zustand geschnitten werden, in dem Positionen der Rollen 425a, 425b, 426a, 426b festgelegt sind (der Abstand L beibehalten wird).
Die Erfindung ist auf eine Schweißnaht-Schneidevorrichtung und ein Schweißnaht-Schneideverfahren anwendbar, mit denen eine auf einem Außenumfang eines Schweißabschnitts eines Harzkerns entstandene Schweißnaht durch Schneiden entfernt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2002188794 [0002]
JP 2002188794 A [0002]

Claims

Schweißnaht-Schneidevorrichtung (100), die konfiguriert ist, um eine auf einem Außenumfang eines Schweißabschnitts entstandene Schweißnaht (FB) abzuschneiden, welche entsteht, wenn Endkanten zweier Harzelemente aneinander angelegt und miteinander verschweißt werden, wobei die Endkanten jeweils eine Ringform auf einer offenen Seite besitzen und die Schweißnaht-Schneidevorrichtung (100) aufweist: einen Rotationsmechanismus (300) der konfiguriert ist, um ein Werkstück zu drehen, das ausgebildet ist, indem die mindestens zwei Harzelemente (21, 22, 23) miteinander verschweißt sind, wobei das Werkstück um eine Rotationsachse gedreht wird, die sich entlang einer Anlagerichtung der mindestens zwei Harzelemente (21, 22, 23) erstreckt; ein Schneidwerkzeug (441), das auf einer Außenumfangsseite des Werkstücks angeordnet ist und zum Schneiden der Schweißnaht (FB) konfiguriert ist; mindestens zwei Druckrotoren (425a, 425b, 426a, 426b), die auf beiden Seiten des Schneidwerkzeugs (441) in einer Erstreckungsrichtung der Rotationsachse angeordnet sind, wobei die Druckrotoren (425a, 425b, 426a, 426b) konfiguriert sind, um gegen eine Außenumfangsoberfläche des Werkstücks gedrückt zu werden; und eine Hin- und Herbewegungseinheit (420, 430, 440, 422, 423), die konfiguriert ist, um das Schneidwerkzeug (441) und die Druckrotoren (425a, 425b, 426a, 426b) zu halten und das Schneidwerkzeug (441) und die Druckrotoren (425a, 425b, 426a, 426b) relativ zu dem Werkstück entlang einer zu der Erstreckungsrichtung der Rotationsachse orthogonalen Richtung hin- und herzubewegen.
Schweißnaht-Schneidevorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Druckrotoren (425a, 425b, 426a, 426b) an vier Orten angeordnet sind, welche eine Position umgeben, an der das Schneidwerkzeug angeordnet ist, und Außenoberflächen der Druckrotoren auf einer der Außenumfangsoberfläche des Werkstücks gegenüberliegenden Seite auf einer virtuellen Ebene positioniert sind, welche sich entlang der Erstreckungsrichtung der Rotationsachse erstreckt.
Schweißnaht-Schneidevorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Hin-und Herbewegungseinheit (420, 430, 440, 422, 423) konfiguriert ist, um das Schneidwerkzeug (441) und die Druckrotoren (425a, 425b, 426a, 426b) unabhängig voneinander hin- und herzubewegen.
Schweißnaht-Schneidevorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Hin- und Herbewegungseinheit (420, 430, 440, 422, 423) konfiguriert ist, um die Druckrotoren (425a, 425b, 426a, 426b) zusammen mit dem Schneidwerkzeug (441) derart hin- und herzubewegen, dass eine Druckkraft von den Druckrotoren (425a, 425b, 426a, 426b) auf die Außenumfangsoberfläche des Werkstücks konstant gehalten wird, während das Schneidwerkzeug (441) die Schweißnaht (FB) abschneidet.
Schweißnaht-Schneidevorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Werkstück ein Kern (11) für einen Wasserstofftank ist.
Schweißnaht-Schneideverfahren, durch das eine auf einem Außenumfang eines Schweißabschnitts entstandene Schweißnaht (FB) abgeschnitten wird, welche entsteht, wenn Endkanten zweier Harzelemente aneinander angelegt und miteinander verschweißt werden, wobei die Endkanten jeweils eine Ringform auf einer offenen Seite besitzen und das Verfahren umfasst: Drehen eines Werkstücks, das ausgebildet ist, indem die mindestens zwei Harzelemente (21, 22, 23) miteinander verschweißt sind, wobei das Werkstück um eine Rotationsachse gedreht wird, die sich entlang einer Anlagerichtung der mindestens zwei Harzelemente (21, 22, 23) erstreckt; und Schneiden der Schweißnaht (FB) mit einem Schneidwerkzeug (441) in einem Zustand, in dem Druckrotoren (425a, 425b, 426a, 426b) auf beiden Seiten der Schweißnaht (FB) in einer Erstreckungsrichtung der Rotationsachse gegen eine Außenumfangsoberfläche des Werkstücks gedrückt werden, wobei das Schneidwerkzeug (441) der Schweißnaht (FB) gegenüberliegt.