JP2001287073A - 溶接システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 キャリッジの走行による振動を可及的に抑制
し、重量物であるキャリッジを高速で走行させても高精
度の溶接線に沿う溶接を実現し得る溶接システムを提供
することを目的とする。 【解決手段】 突合せ溶接を行う被溶接材が載置される
テーブル２３、２４を有する２箇所の溶接ステージＩ、
IIと、両端部を垂直な端部支柱２６、２７で支持され、
各溶接ステージＩ、IIを跨いで配設されている水平ビー
ム２５とを有する溶接システムにおいて、水平ビーム２
５の途中を中間支柱２８で支持して補強することによ
り、溶接ヘッド２９を搭載したキャリッジ３０の走行路
の剛構造を実現したものである。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は溶接システムに関
し、特に溶接ヘッドを搭載した重量物であるキャリッジ
が、複数の溶接ステージに跨がる長大な水平ビームを走
行しつつ所定の溶接作業を行うものに適用して有用なも
のである。 【０００２】 【従来の技術】近年、自動車の車体パネル等の成形用素
材として、板厚や材質がともに同じか、あるいは板厚や
材質がともに異なる複数枚の鋼板を相互に突き合わせて
ＣＯ2（炭酸ガス）レーザ溶接法等により一体化したテ
ーラードブランク材と称される材料が用いられている。 【０００３】テーラードブランク材を用いた場合、各種
のプレス工程でスクラップとして生じた端材を有効利用
することができ、材料の無駄が少なく材料歩留まりが向
上するばかりでなく、例えば板厚の大きな鋼板と板厚の
小さな鋼板とを組み合わせたテーラードブランク材を用
いて所定形状のパネル部品を成形することにより、パネ
ル部品全体を一枚の厚い鋼板から成形する場合に比べて
軽量化が図れる等の利点がある。 【０００４】今回、上述の如きテーラドブランク溶接の
溶接能力の向上を目的として当該溶接作業を２箇所で行
うシステムを開発する必要が生じた。図２はその溶接シ
ステムの一例を概念的に示す説明図である。同図に示す
ように、本システムは、同様の突合せ溶接作業を行う２
箇所の溶接ステージＩ、IIを有する。各溶接ステージ
Ｉ、IIは、隣接して配置されるとともに、被溶接材であ
る鋼板１−１、２−１、１−２、２−２が載置される水
平面を形成する共通なテーブル３を有している。水平ビ
ーム４は、両端部を垂直な端部支柱５、６で支持され、
各溶接ステージＩ、IIを跨いでその上方に水平に配設さ
れている。キャリッジ７は、溶接ヘッド（図２には図示
せず。）を搭載して水平ビーム４上を走行するものであ
り、溶接作業はキャリッジ７の走行に伴い、溶接ヘッド
が溶接線に沿って移動することにより行う。 【０００５】かかる溶接システムにおいて、鋼板１−
１、２−１は、搬入口Ａを介してそれぞれ吸着手段（図
示せず。）等を有する搬入装置により搬入されて溶接ス
テージＩのテーブル３上に載置され、鋼板１−２、２−
２は、同様に搬入口Ａを介してそれぞれ搬入され、溶接
ステージIIのテーブル３上に載置される。ここで、移動
爪８、９の移動により鋼板１−１、２−１及び鋼板１−
２、２−２の端面同士を突合せ（かかる突合せ作業に関
しては後に詳述する。）、この状態でキャリッジ７を走
行させて突き合わせ部の溶接を行う。 【０００６】突合せ溶接が終了した鋼板１−１、２−１
及び鋼板１−２、２−２はそれぞれ溶接線に対し直角方
向の図中左上方へ移動され、その位置からさらに左方向
へ移動されて搬出口Ｂから搬出される。 【０００７】図３は、溶接ステージＩ又はIIにおける被
溶接材である鋼板の位置決め作業の態様を概念的に示す
説明図である。同図に示すように、突合せ溶接を行う２
枚の鋼板１、２は水平面を構成するテーブル３上に載置
されており、各鋼板１、２の端面にそれぞれ当接して直
線的に移動する移動爪８、９により所定位置に位置決め
するようになっている。ここで、移動爪８、９はテーブ
ル３に設けた溝１０、１１に沿って移動する。 【０００８】さらに詳言すると、先ず、移動爪８を移動
することにより幅方向（溶接線方向）及び長手方向（溶
接線と直角方向）の位置を所定位置に位置決めする。こ
のとき、幅方向の位置決めは、鋼板１の幅方向の端面に
相対向してそれぞれ当接する移動爪８をそれぞれ所定位
置迄移動することにより行うとともに、長手方向の位置
決めは、鋼板１の長手方向の端面に当接する２本の移動
爪８を基準プレート１２に向けて移動し、この基準プレ
ート１２に当接させることにより行う。すなわち、この
とき基準プレート１２はテーブル３の上面から突出して
いる。 【０００９】次に、基準プレート１２をテーブル３の上
面から下方に退避させ、この状態で移動爪９を移動する
ことにより幅方向（溶接線方向）及び長手方向（溶接線
と直角方向）の位置を所定位置に位置決めする。このと
き、幅方向の位置決めは、鋼板１の場合と同様に、鋼板
２の幅方向の端面に相対向してそれぞれ当接する移動爪
９をそれぞれ所定位置迄移動することにより行うととも
に、長手方向の位置決めは、鋼板２の長手方向の端面に
当接する２本の移動爪９を鋼板１の突合せ端面に向けて
移動し、この端面に当接させることにより行う。 【００１０】鋼板１、２の位置決めが終了した後、押え
金具１３、１４を下降させ、鋼板１、２の端部を上方か
ら押圧してクランプし、かかる状態で鋼板１、２の突合
せ線（溶接線）に沿って溶接ヘッドを移動しながら鋼板
１、２の突合せ部の溶接を行う。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】上述の如く複数の溶接
ステージＩ、IIを有する溶接システムにおいては、突合
せ溶接を行った場合には、このときの溶接部分の良否を
同時に判定し、溶接不良を生起している鋼板１、２の搬
出を中止する必要がある。このため、溶接時におけるキ
ャリッジ（溶接ヘッド）７の走行方向の下流側に溶接状
態の良否を検出する溶接状態検出センサを設ける必要が
ある。この溶接状態検出センサは、高価な装置であるた
め、これは一個にしたい。このためには、キャリッジ７
が水平ビーム４の一端側から他端側へ走行する一方向へ
の走行時のみに溶接作業を行うような構成とせざるを得
ない。すなわち、反対側への走行の際には、溶接作業を
行うことはできない。 【００１２】一方、溶接効率を向上させるためには短い
タクトタイムを実現する必要がある。このため、溶接速
度の向上を図ることは勿論必要であるが、同時にキャリ
ッジ７の一方向への移動による溶接作業が終了した後
は、可及的速やかに次の溶接作業モードに移行すべく、
キャリッジ７を反対方向へ迅速に移動して初期位置に占
位させる必要がある。すなわち、戻りの移動速度を可及
的に速くする必要がある。この結果、駆動電動機等の駆
動手段の大形化に起因してキャリッジ７及びこれと一体
的に移動する移動の重量が大となる。このとき、水平ビ
ーム４は２つの溶接ステージＩ、IIに跨がって配設して
あるので、長大となり、固有振動数も高くなる。 【００１３】この結果、大重量のキャリッジ７等の移動
部を高速で、長大な水平ビーム４上を走行させる必要が
あり、これに起因する水平ビーム４の大きな振動を生起
する。かかる振動は、溶接ヘッドの揺れの原因となり溶
接精度に悪影響を及ぼす。ちなみに、当該テーラドブラ
ンク材をレーザ溶接ヘッドによる溶接により得る場合に
は、１００μｍオーダでの精度が必要になる。 【００１４】本発明は、上記従来技術に鑑み、キャリッ
ジの走行による振動を可及的に抑制し、重量物であるキ
ャリッジを高速で走行させても高精度の溶接線に沿う溶
接を実現し得る溶接システムを提供することを目的とす
る。 【００１５】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は次の通りである。 【００１６】１） 被溶接材が載置される水平面を形成
するテーブルをそれぞれ有し、相互に隣接して配設して
ある複数の溶接ステージと、両端部を垂直な端部支柱で
支持され各溶接ステージを跨いでその上方に水平に配設
されている水平ビームと、この水平ビーム上を水平方向
に走行するキャリッジと、このキャリッジに搭載されこ
のキャリッジとともに溶接線に沿って移動することによ
り各溶接ステージに載置された被溶接材の溶接部を溶接
する溶接ヘッドとを有する溶接システムにおいて、上記
水平ビームの途中を、隣接する溶接ステージ間で支える
垂直な中間支柱を設ける、さらに隣接する溶接ステージ
間で上記水平ビームの途中を支える中間支柱を設けると
ともに、水平ビームの一方の端部を初期位置とするキャ
リッジの一方向への移動に伴い所定の溶接速度で各溶接
ステージの被溶接材を溶接するとともに、水平ビームの
他方の端部迄移動して全てのステージの被溶接材の溶接
が終了した時点で、溶接速度より高速で反対方向へ移動
して初期位置に至り、再度水平ビームに沿いその他方の
端部へ向けて移動しつつ所定の溶接作業を行うように構
成したこと。 【００１７】２） 上記１）に記載する溶接システムに
おいて、溶接状態の良否を検出する１個の溶接状態検出
センサを、溶接ヘッドに対し、溶接時の移動方向の下流
側でキャリッジに配設したこと。 【００１８】３） 上記１）又は２）に記載する溶接シ
ステムにおいて、キャリッジに搭載する駆動手段、この
駆動手段の回転軸に固着されているピニオン及び水平ビ
ームの上面にその一方の端部から他方の端部に亘り配設
してある上記ピニオンが噛合するラックで構成する移動
手段によりキャリッジを移動させるようにしたこと。 【００１９】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づき詳細に説明する。 【００２０】図１は本発明の実施の形態に係る溶接シス
テムを示す正面図である。同図に示すように、本形態に
係る溶接システムは、２個の溶接ステージＩ、IIを有す
る場合である。この溶接ステージＩ、IIの数は２個以上
であれば特別な制限はない。各溶接ステージＩ、IIは、
突合せ溶接を行う鋼板１、２が載置されるテーブル２
３、２４を有する。水平ビーム２５は、両端部を垂直な
端部支柱２６、２７で支持され、各溶接ステージＩ、II
を跨いで配設されている。また、水平ビーム２５の途中
は、隣接する溶接ステージＩ、IIの間に配設した中間支
柱２８で支持・補強することにより、溶接ヘッド２９を
搭載したキャリッジ３０の走行路の剛構造を実現してい
る。 【００２１】キャリッジ３０はこれに搭載する電動機３
１及び溶接ヘッド２９とともに水平ビーム２５に沿って
移動する移動部を形成している。ここで、水平ビーム２
５の上面にはその一方の端部から他方の端部に亘りラッ
ク３２が配設してあり、このラック３２にピニオン３３
が噛合するようになっている。ピニオン３３は、電動機
３１の回転軸に固着してある。かくして、電動機３１の
駆動に伴いピニオン３３が回転することによりラック３
２に沿い移動部が直線移動して所定の溶接線に沿う溶接
作業を行い得るように構成してある。 【００２２】溶接状態検出センサ３４は、溶接状態の良
否を検出するセンサで、１個のみが溶接ヘッド２９に対
し、溶接時の移動方向の下流側でキャリッジ３０に配設
してある。したがって、本形態に係る溶接システムで
は、図中の左端から右端に向かう移動の際のみ、溶接作
業が行われる。反対方向へは、キャリッジ３０を初期位
置に戻す場合に移動させる。したがって、この戻り移動
速度は速ければ速い程、タクトタイムを短縮することが
でき、その分高効率の溶接作業を行うことができる。こ
のため、溶接速度は、例えば８ｍ／ｍｉｎであるのに対
し、キャリッジ３０の戻り速度は、例えば２４０ｍ／ｍ
ｉｎという高速にすることができる。 【００２３】上記実施の形態に形態においては、水平ビ
ーム２５の一方の端部（図中では左端部）を初期位置と
するキャリッジ３０の一方向への移動に伴い所定の溶接
速度で各溶接ステージＩ、IIの被溶接材である鋼板１、
２を溶接するとともに、この溶接に続けて溶接状態検出
センサ３４により溶接状態の良否を検出する。その後、
キャリッジ３０が水平ビーム２５の他方の端部（図中で
は右端部）迄移動して溶接ステージＩ、IIの被溶接材の
溶接が終了した時点で、溶接速度より高速で反対方向へ
移動して初期位置に至る。この状態で、次の溶接作業に
備える。 【００２４】 【発明の効果】以上実施の形態とともに具体的に説明し
た通り、〔請求項１〕に記載する発明は、被溶接材が載
置される水平面を形成するテーブルをそれぞれ有し、相
互に隣接して配設してある複数の溶接ステージと、両端
部を垂直な端部支柱で支持され各溶接ステージを跨いで
その上方に水平に配設されている水平ビームと、この水
平ビーム上を水平方向に走行するキャリッジと、このキ
ャリッジに搭載されこのキャリッジとともに溶接線に沿
って移動することにより各溶接ステージに載置された被
溶接材の溶接部を溶接する溶接ヘッドとを有する溶接シ
ステムにおいて、上記水平ビームの途中を、隣接する溶
接ステージ間で支える垂直な中間支柱を設けるととも
に、隣接する溶接ステージ間で上記水平ビームの途中を
支える中間支柱を設け、さらに水平ビームの一方の端部
を初期位置とするキャリッジの一方向への移動に伴い所
定の溶接速度で各溶接ステージの被溶接材を溶接すると
ともに、水平ビームの他方の端部迄移動して全てのステ
ージの被溶接材の溶接が終了した時点で、溶接速度より
高速で反対方向へ移動して初期位置に至り、再度水平ビ
ームに沿いその他方の端部へ向けて移動しつつ所定の溶
接作業を行うように構成したので、中間支柱によりキャ
リッジ等の移動部分が移動する水平ビームを剛構造とす
ることができる。この結果、本発明によれば、水平ビー
ム上の移動部分が高速で移動してもこれによる水平ビー
ムの振動を抑制でき、溶接ヘッドを正確に溶接線に沿わ
せることができる。すなわち、キャリッジの高速移動を
実現するという効果と、溶接精度を高く保持するという
効果を同時に実現することができる。 【００２５】〔請求項２〕に記載する発明は、〔請求項
１〕に記載する溶接システムにおいて、溶接状態の良否
を検出する１個の溶接状態検出センサを、溶接ヘッドに
対し、溶接時の移動方向の下流側でキャリッジに配設し
たので、溶接ヘッドの一方向への移動時のみ、溶接状態
を検出する。この結果、本発明によれば、高価な溶接状
態検出センサを一個のみ使用しおり、その分コストの低
減を図ることができる。 【００２６】〔請求項３〕に記載する発明は、〔請求項
１〕又は〔請求項２〕に記載する溶接システムにおい
て、キャリッジに搭載する駆動手段、この駆動手段の回
転軸に固着されているピニオン及び水平ビームの上面に
その一方の端部から他方の端部に亘り配設してある上記
ピニオンが噛合するラックで構成する移動手段によりキ
ャリッジを移動させるようにしたので、キャリッジ及び
溶接ヘッド等の移動部分はピニオンを介した回転力をラ
ックに伝達することにより行う。この結果、本発明によ
れば、ボールネジを用いる場合に比べ、遙にキャリッジ
の移動速度を速くすることができる。ちなみに、ボール
ネジを用いた場合、キャリッジ等の移動部が３００Ｋｇ
程度であるとすると、走行速度は最大でも１１０ｍ／ｍ
ｉｎであるのに対し、ラック・ピニオンの場合は、２４
０ｍ／ｍｉｎの高速を実現することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施の形態に係る溶接システムを示す
正面図である。 【図２】２つの溶接ステージを有する溶接システムを概
念的に示す説明図である。 【図３】１つの溶接ステージにおける被溶接材である鋼
板の位置決め作業の態様を概念的に示す説明図である。 【符号の説明】 Ｉ、II 溶接ステージ ２３、２４ テーブル ２５ 水平ビーム ２６、２７ 端部支柱 ２８ 中間支柱 ２９ 溶接ヘッド ３０ キャリッジ ３１ 電動機 ３２ ラック ３３ ピニオン ３４ 溶接状態検出センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長島 是 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 Ｆターム(参考） 4E068 CA17 CB05 CC00 CE09 CE11 DA14 DB01

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 被溶接材が載置される水平面を形成する
   テーブルをそれぞれ有し、相互に隣接して配設してある
   複数の溶接ステージと、両端部を垂直な端部支柱で支持
   され各溶接ステージを跨いでその上方に水平に配設され
   ている水平ビームと、この水平ビーム上を水平方向に走
   行するキャリッジと、このキャリッジに搭載されこのキ
   ャリッジとともに溶接線に沿って移動することにより各
   溶接ステージに載置された被溶接材の溶接部を溶接する
   溶接ヘッドとを有する溶接システムにおいて、 上記水平ビームの途中を、隣接する溶接ステージ間で支
   える垂直な中間支柱を設け、 さらに隣接する溶接ステージ間で上記水平ビームの途中
   を支える中間支柱を設けるとともに、 水平ビームの一方の端部を初期位置とするキャリッジの
   一方向への移動に伴い所定の溶接速度で各溶接ステージ
   の被溶接材を溶接するとともに、水平ビームの他方の端
   部迄移動して全てのステージの被溶接材の溶接が終了し
   た時点で、溶接速度より高速で反対方向へ移動して初期
   位置に至り、再度水平ビームに沿いその他方の端部へ向
   けて移動しつつ所定の溶接作業を行うように構成したこ
   とを特徴とする溶接システム。 【請求項２】 〔請求項１〕に記載する溶接システムに
   おいて、 溶接状態の良否を検出する１個の溶接状態検出センサ
   を、溶接ヘッドに対し、溶接時の移動方向の下流側でキ
   ャリッジに配設したことを特徴とする溶接システム。 【請求項３】 〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載す
   る溶接システムにおいて、 キャリッジに搭載する駆動手段、この駆動手段の回転軸
   に固着されているピニオン及び水平ビームの上面にその
   一方の端部から他方の端部に亘り配設してある上記ピニ
   オンが噛合するラックで構成する移動手段によりキャリ
   ッジを移動させるようにしたことを特徴とする溶接シス
   テム。