JP2005111484A - 溶接システム及び溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの位置決め作業や、溶接作業を効率よく行う。
【解決手段】溶接ステージＳ１２，Ｓ２２で溶接加工機２，３にて３つの部材からなるワークの溶接を行う。溶接される２つの部材は、溶接線に平行なＸ方向について既に位置決めされており、溶接ステージＳ１２，Ｓ２２上の１つの特定のラインに一致するように位置決め手段にて、溶接線の直交するＹ方向について位置決めされる。この２つの部材を一旦溶接し、それから多関節ロボット６にて溶接された２部材を移動させ、それに溶接する別の部材を移動式ローダ１１，１２にてプリセットステージＳ１１，Ｓ２１から搬送する。それらを溶接ステージＳ１２，Ｓ２２上で、溶接線が前記１つの特定のラインに一致するように位置決めして、溶接する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、３つ以上の部材を溶接して１つのワークとする溶接システム及び溶接方法に関する。

従来より、溶接や、切断、曲げ、打ち抜きなどといった加工を、ワークに対して自動的に行う自動加工装置は知られている。そのような自動加工装置として、出願人は、先に、準備台を含む準備ステージと、加工機本体及び加工テーブルを含む加工ステージとを備え、準備ステージより加工ステージへのワークの搬入、搬入されたワークの位置決め、及び加工のためのワークの固定を自動的に行う自動加工装置であって、上記二つのステージ間を往復するように移動式のローダーを設け、そのローダーに、準備台の上のワークを保持・運搬して加工テーブル上に置く手段と、加工用テーブルに対してワークを押さえ付ける手段とを配備し、加工ステージに、上記テーブル上に置かれたワークを位置決めする手段を配備したものを提案している（例えば、特許文献１参照）。

この装置を溶接作業に適用する場合について考えると、溶接ステージでの溶接が終了すると、ローダーが次に溶接するワークを取りに準備ステージまで戻り、ワークをもって溶接ステージに戻ってくるという具合に、１つの溶接サイクルごとに、準備ステージと溶接ステージとの間をローダーが必ず往復移動することになる。また、ローダーが溶接ステージにあるときは、準備ステージには次に加工されるワークがプリセットされるだけで、溶接のためのワークの位置決めなどの作業は、ローダーが溶接ステージ側に移動してきて、ワークが溶接ステージ上に載置されてから行うことになる。

しかしながら、そのような溶接システムにおいては、１つのワークについての溶接作業を、１つの溶接ステージにおいてすべて行っていたため、溶接機の溶接トーチをワークのすべての溶接線に沿って移動させる必要があり、溶接トーチを移動させるための制御が複雑になる。３枚以上の材料を溶接する場合は、材料に対し溶接線が固定されてしまうため、治具の汎用性が全く失われてしまう。

そこで、発明者らは、溶接工程を複数に分割し、第１の溶接ステージでワークの一部の溶接を行い、第２の溶接ステージでワークの他部の溶接を行うようにすれば、各溶接ステージでの溶接作業が単純になり、その場合に、第１の溶接ステージから第２の溶接ステージへのワークの搬送を、多関節ロボットを用いて行うようにすれば、そのような多関節ロボットは、搬送態様の自由度が高いことから、ワークの向きを調整して、次の溶接ステージでの溶接位置に載置することができるので、次の溶接ステージでの位置決め作業が容易になり、ワークの位置決め作業及び溶接作業を効率よく行える溶接システムを先に出願している（例えば、特許文献２）。

そのようなシステムでは、溶接ステージが２つ必要であるし、また、第１の溶接ステージから第２の溶接ステージにワークを搬送する搬送ロボットとが必要になり、システム全体が複雑になる。

ところで、３つ以上の部材を溶接して１つのワークとする場合に、材料の寸法誤差を吸収するため、例えば、第１の薄板の一端面と第２の薄板の一端面との間に、少なくとも１枚の中間薄板を配置し、前記第１の薄板の一端面と中間薄板の一端面との突き合わせによる第１の溶接線と、前記中間薄板の他端面と第２の薄板の一端面との突き合わせによる第２の溶接線の両溶接線に沿って溶接を行なう薄板の突き合わせ溶接において、前記中間薄板の長さを第１の溶接線と第２の溶接線との間隔よりも大とし、第１の薄板を一端面が第１の溶接線に合致した状態で固定するとともに、第２の薄板を一端面が第２の溶接線に合致した状態で固定した後、中間薄板を、一端面と他端面との間の長さが第１の溶接線と第２の溶接線との間隔よりも小となるように外力より弾性範囲内で撓ませ、その後、外力の除去による中間薄板の突き合わせ方向の弾性回復力により前記中間薄板の各端面を、第１の薄板の一端面と第２の一端面にそれぞれ押し付けたことを特徴とする薄板の突き合わせ溶接における板の突き合わせ方法が知られている（例えば特許文献３参照）。
実公平７−５３８２５号公報（第３頁及び第４頁） 特開２００２−２３９７８７号公報（第４頁〜第７頁及び図１） 特許第２６２９７１０号公報（第３頁第５欄及び第６欄）

しかしながら、この方法による場合には、中間薄板を弾性範囲内で曲げ変形させる変形手段が必要であり、装置全体が複雑になり、コストアップの原因となる。また、クランプの関係から材料の寸法に制限ができ、汎用性が失われる。

そこで、発明者は、溶接ステージからワークを搬出する搬出ロボット（多関節ロボット）を利用すれば、溶接ステージ上で部材（ワーク）を任意の位置に移動させたり向きを変えたりして、溶接順序に従って部材を順次搬入することで、複数の溶接線について順次溶接することができることに着想し、同一の溶接ステージ上で３つ以上の部材を溶接して１つのワークとすることを簡単にできる本発明を開発するに至ったものである。

請求項１の発明は、３つ以上の部材を溶接して１つのワークとする溶接システムであって、溶接加工機を有し前記部材が溶接される溶接ステージと、前記部材をそれらの溶接線に平行な方向について位置決めした状態で、溶接順序に応じて、前記溶接ステージに搬送する搬送手段と、前記溶接ステージに設けられ前記搬送手段にて搬送されてきた部材を、それらの溶接線が、前記溶接加工機の溶接トーチ部が走行するラインに一致するように溶接線に直交する方向について位置決めする位置決め手段と、前記溶接ステージから、溶接が終了した１つのワークを搬出する多関節ロボットとを備え、前記多関節ロボットが、前記ワークを搬出する機能に加えて、前記溶接ステージ内において、溶接が終了した部材を、次に搬送手段にて搬送されてくる部材と溶接する位置に移動させる機能を併せ持っていることを特徴とする。

請求項２に記載のように、３つ以上の部材を溶接して１つのワークとする溶接システムであって、前記部材が溶接順序に応じて搬入されるプリセットステージと、溶接加工機を有し前記部材を溶接する溶接ステージと、前記プリセットステージに設けられ前記搬入された部材を、それらの溶接線に平行な方向について位置決めをする第１の位置決め手段と、この第１の位置決め手段にて位置決めされた状態を維持して、前記搬入された部材を前記プリセットステージから溶接ステージに搬送する搬送手段と、前記溶接ステージに設けられ前記搬送手段にて搬送された部材を、それらの溶接線が、前記溶接加工機の溶接トーチ部が走行するラインに一致するように溶接線に直交する方向について位置決めする第２の位置決め手段と、前記溶接ステージから、溶接が終了した１つのワークを搬出する多関節ロボットとを備え、前記搬送手段は、プリセットステージと溶接ステージとの間を往復移動可能に設けられた移動式ローダーであって、前記プリセットステージから前記溶接ステージに前記部材を保持して運搬する保持手段と、前記溶接ステージにおいて前記部材を押さえ付ける押さえ付け手段とを有するものであり、前記多関節ロボットが、前記ワークを搬出する機能に加えて、前記溶接ステージ内において、溶接が終了した部材を、次に搬送手段にて搬送されてくる部材と溶接するための位置に移動させる機能を併せ持っていることが望ましい。

上記請求項１又は請求項２に記載のようにすれば、多関節ロボットを、溶接ステージから溶接が終了したワークをステージ外部に搬出する場合だけでなく、溶接ステージ上での部材の位置の変更にも用いることになる。よって、特許文献３の場合とは異なり、溶接ステージが１つでよくなり、ステージ間の搬送ロボットが必要なくなるのに加えて、多関節ロボットを、溶接が終了したワークの搬出と、溶接ステージの溶接テーブル上での部材の移動とに併用し、多関節ロボットに２つの機能を持たせることになるので、システムの簡略化が図れる。

特に、請求項２に記載のように、プリセットステージで第１の位置決め手段で溶接線に平行な方向についての位置決めを行うと、その位置決めされた状態で移載式ローダーでそのまま溶接ステージに搬送することができる。

請求項３に記載のように、前記プリセットステージと溶接ステージとが直列に配置されて構成される溶接装置ユニットが並列に設けられ、前記両溶接装置ユニットの溶接ステージの間であって前記プリセットステージとは反対側に、前記多関節ロボットが設けられ、この多関節ロボットが前記両溶接装置ユニットに対し共用される構成とすることができる。

このようにすれば、一方の溶接装置ユニット（溶接ライン）において不具合が発生した場合には、もう一方の溶接装置ユニット（溶接ライン）において溶接作業を行うことができ、溶接作業を停止させる必要がなくなる。

請求項４の発明は、溶接ステージ上で３つ以上の部材を溶接して１つのワークとし、溶接ステージから、溶接が終了した１つのワークを多関節ロボットにて搬出する溶接方法であって、溶接線に平行な方向について位置決めされた部材をその位置決めされたまま、溶接ステージ上に溶接順序に応じて搬入し、その搬入された部材を、溶接ステージ上にて、それらの溶接線に直交する方向について位置決めした後に、前記溶接線を溶接し、その溶接終了後に、前記溶接された部材を、次に搬入されてくる部材と溶接するための位置に前記多関節ロボットにて移動させる動作と、この移動させた部材に次に搬入されてくる部材を、溶接ステージ上にて、それらの溶接線に直交する方向についての位置決めした後、前記溶接線を溶接するという動作とを、すべての部材についての溶接が終了し１つのワークとなるまで繰り返すことを特徴とする。

本発明に係る溶接システムは、多関節ロボットを、溶接が終了したワークを溶接ステージから搬出するのに用いるだけでなく、次の部材との溶接のための、溶接ステージ上での、溶接された部材の位置・向きの変更にも用いるようにしているので、システムの簡略化を図ることができる。

本発明に係る溶接方法は、溶接ステージ上での部材の移動を多関節ロボット（搬出ロボット）により行うので、（溶接の対象となる）部材のサイズの変更などにもフレキシブルに対応することが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を図面に沿って説明する。

図１は本発明に係る自動溶接システムの全体レイアウトを示す説明図、図２は同システムの概略構成を示す平面図、図３は同システムの動作を示す説明図である。

本発明に係る自動溶接システム１は、図１及び図２に示すように、プリセットステージＳ１１，Ｓ２１と溶接ステージＳ１２，Ｓ２２とが直列に配置されて２つの溶接装置ユニットＵ１，Ｕ２が構成され、その溶接装置ユニットＵ１，Ｕ２が並列に設けられている。各溶接ステージＳ１２，Ｓ２２は、それらの前後両側（図１において上下両側）に、溶接加工機２，３を備える。溶接ステージＳ１２，Ｓ２２の左側に位置するプリセットステージＳ１１，Ｓ２１は、加工前の部材（ワーク）を位置決めすると共に待機させておく機能を有する。

これら２つの溶接装置ユニットＵ１，Ｕ２によって二列の溶接ライン（第１のプリセットステージＳ１１と第１の溶接ステージＳ１２とからなる第１の溶接ライン、第２のプリセットステージＳ２１と第２の溶接ステージＳ２２とからなる第２の溶接ライン）が構成される。そして、各溶接ステージＳ１２，Ｓ２２において、１つのワーク（３部材からなり２つの溶接線を有するワーク）に対する溶接工程を、２つの工程に分けて行うようになっている。なお、本例では、前記１つのワークは、左右対称な一対のワークＷ１，Ｗ２を一つのワークとして溶接作業を実施している。これらの溶接線を一致させることができるからである。ここで、ワークＷ１，Ｗ２は、例えば図３に示すように、３つの部材が溶接されてなるもので、上側の部材Ｗ１１，Ｗ２１と中間の部材Ｗ１２，Ｗ２２の一端面との間の第１の溶接線と、中間の部材Ｗ１２，Ｗ２２の他端面と下側の部材Ｗ１３，Ｗ２３との間の第２の溶接線とを有する。

プリセットステージＳ１１，Ｓ２１と搬入装置４との間には、ワークを搬入する機能を有する多関節ロボット５が配設されている。この多関節ロボット５によって、搬入装置４の搬入台車４Ａ上からプリセットステージＳ１，Ｓ１２上に、ワーク（本例では３つの部材）が溶接される順序に応じて搬入される。各溶接ステージＳ１２，Ｓ２２の、プリセットステージＳ１１，Ｓ１２とは反対側には、各溶接ステージＳ１２，Ｓ２２からワーク（溶接を終了したワーク）を搬出する多関節ロボット６が配設されている。この多関節ロボット６は、一連の溶接加工を終了したワーク（例えば、板厚の異なる板材を溶接するテーラードブランク材）を、各溶接ステージＳ１２，Ｓ２２から搬出装置７の搬出台車７Ａに搬出する機能を有する。なお、多関節ロボット５，６は、エンドエフェクタとして、ワークを搬入・搬出のために保持する保持具を有する。

また、プリセットステージＳ１１，Ｓ２１と溶接ステージＳ１２，Ｓ２２との間には、それらの間を往復移動する移動式ローダー１１，１２がそれぞれ設けられている。

移動式ローダー１１，１２は、特許文献１，３に記載のものと同様の構成で、基台フレーム上に設けられた走行レール１３，１４に、ローダー本体の左右側部の下面に設けられたスライダがスライド可能に係合している。また、ローダー本体の左右側部には、例えば、ラックが固設されており、そのラックにそれぞれピニオンが噛み合い、ピニオンが回転することでローダー１１，１２が往復移動するようになっている。前記ピニオンはローダー左右方向に延びる回転軸の両端に取り付けられており、この回転軸が減速機を介して駆動モータに連結されている。なお、ローダー１１，１２の可動範囲が一定の範囲となるようにされている。また、各溶接ステージＳ１１，Ｓ２１と移動式ローダー１１，１２との間には、それぞれ、移動式ローダー１１，１２の位置決めをする位置決め手段を設けるようにすることもできる。

また、移動式ローダー１１，１２には、プリセットステージＳ１１，Ｓ２１に載置されているワークを保持して溶接ステージＳ１２，Ｓ２２に運搬するワーク保持手段と、溶接ステージＳ１１，Ｓ２１において溶接中位置決めされているワークを移動不能に押さえ付けるワーク押さえ付け手段とが設けられている。この点も、特許文献１，３に記載のものと同様の構成である。ワーク保持手段は、具体的に図示していないが、例えば、下向きのバキュームカップと、このバキュームカップを上下移動させるアクチュエータとを有し、溶接ステージの上まで運搬した後、バキュームを解除して溶接ステージ上に載置するものである。また、ワーク押さえ付け手段も、具体的に図示していないが、例えば、ワークを押し付ける加圧具と、この加圧具を昇降可能に支持するアクチュエータとを有し、アクチュエータが下方へ延ばされると、溶接テーブルとの間で、加圧具がワークをクランプして移動しないようにするようになっている。なお、移動式ローダー１１，１２が移動する際には、溶接トーチとの干渉を回避するために、溶接トーチは、鉛直上方に退避するようになっている。

溶接ステージＳ１２，Ｓ２２は、共に、溶接加工を行うための溶接テーブルを備えている。それら両溶接加工機２，３を用いて、各溶接ステージＳ１２，Ｓ２２において、予め位置決めされたワークの溶接線について溶接が行われるようになっている。

つまり、溶接ステージＳ１２について考えると、まず、ワークの一つの溶接線すなわち２つの部材Ｗ１２，Ｗ１３（又はＷ２２，Ｗ２３）の端面間が、後述するように、溶接加工機２の溶接トーチ部の走行軸に平行となる溶接位置に載置される。それから、その溶接線について溶接加工機２により溶接が行われる。溶接が終了し接合された２つの部材Ｗ１２，Ｗ１３（又はＷ２２，Ｗ２３）は、多関節ロボット６の保持具にて保持され、前記ワークの向きを調整しつつ溶接ステージＳ１２の他の位置に搬送される。それと共に、プリセットステージＳ１１からローダー１１にてワーク残部である残りの部材Ｗ１１（又はＷ２１）が溶接ステージＳ１２上に搬送される。そして、溶接ステージＳ１２においてワークの残りの溶接線（溶接された２部材Ｗ１２，Ｗ１３（又はＷ２２，Ｗ２３）と残された１部材Ｗ１１（又はＷ２１）の端面間）が溶接加工機２の走行軸に平行になる溶接位置に載置される。

ここで、ローダー１１及び多関節ロボット６による溶接ステージＳ１２での載置は、おおよその溶接位置になされ、最終的な位置決めは、基準ピンと２つの幅寄せユニットとからなる位置決め手段によってなされる。すなわち、溶接ステージＳ１２（溶接ステージＳ２２も同様）においては、溶接されるワーク（部材）を所定の溶接位置に位置決めするために、基準ピンとで、位置決め手段を構成する幅寄せユニットが設けられている。この位置決め手段は、溶接ステージで溶接するワークの溶接線が常に一定の位置（溶接加工機２の走行軸に平行になる溶接位置）になるように位置決めするものである。

この２つの幅寄せユニットは、例えば図３（ａ）〜（ｃ）に示すように構成され、ように用いられる。すなわち、一方の幅寄せユニットは、ネジ棒２１に移動可能に設けられた可動部２２と、この可動部２２に設けられ部材（ワーク）の端縁に接触して前記部材を所定の溶接位置に移動させる当接ピン２３Ａ，２３Ｂとを有し、可動部２２は、図示しないサーボモータによってネジ棒２１を回転することで移動せしめられる構成とされる。そして、当接ピン２３Ａ，２３Ｂは、向きが異なる支持部２４Ａ，２４Ｂに固定されており、支持部２４Ａ，２４Ｂをシリンダ２５Ａ，２５Ｂを介して可動部２２に対し、位置決めする部材（ワーク）の形状に応じて択一的に昇降させることで、部材の形状にかかわりなく、位置決めできるようになっている。

また、他方の幅寄せユニットは、位置決めする部材の端面は同じであるので、可動部に対しシリンダを介して昇降させる当接ピン２６及び支持部２７は１種類だけである。

そして、溶接加工機２，３の溶接トーチ部２Ａ，３Ａが走行するラインに対応して１対の基準ピン２８が出没可能に設けられている。

この基準ピン２８を利用して、例えばワークＷ１（Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３）についての位置決めは、図３（ａ）（ｂ）に示すように実行される。すなわち、突出状態にある基準ピン２８に向けて、まず、部材Ｗ１３の溶接線側が当接するように当接ピン２６（支持部２７）を移動させる。それから、部材Ｗ１３をワーク押さえ付け手段にて押さえ付け、クランプした状態で、基準ピン２８を下降させる共に、部材Ｗ１２の溶接線側が部材Ｗ１３の溶接線側に当接するように当接ピン２３Ａ（支持部２４Ａ）を移動させる。部材Ｗ１２，Ｗ１３の溶接線側同士が当接して幅寄せ（位置決め）が終了すると、２部材Ｗ１２，Ｗ１３をワーク押さえ付け手段にて押さえ付け、クランプする。そのクランプ後、溶接加工機２の溶接トーチ部２Ａを走行させることにより前記溶接線に沿って溶接が行われる。

それから、前記先に溶接された２部材Ｗ１２，Ｗ１３を多関節ロボット６にて、所定の溶接位置に移動させると共に、ローダー１１をプリセットステージＳ１１に戻し、次に溶接する部材Ｗ１１を溶接ステージＳ１２まで搬送させる。

そして、前述した場合と同様に、基準ピン２８を突出させ、その基準ピン２８に、溶接された２部材Ｗ１２，Ｗ１３の溶接線側を当接ピン２６を移動させることで押し当てる。それから、基準ピン２８を下降させる共に、前記先に溶接された２部材Ｗ１２，Ｗ１３をワーク押さえ付け手段にて押さえ付け、クランプする。

その後、残りの部材Ｗ１１を、当接ピン２３Ａを移動させて、先に溶接された２部材Ｗ１２，Ｗ１３側に幅寄せし、溶接線となる部分が互いにほぼ接触するような状態とし、残りの部材Ｗ１１もワーク押さえ付け手段にて押さえ付け、クランプする。この状態で、位置決めが終了しワーク（部材Ｗ１１，Ｗ１２，Ｗ１３）がクランプされており、溶接加工機２の溶接トーチ部２Ａを走行させることにより前記溶接線に沿って溶接が行われる。

このように、溶接ステージＳ１２（Ｓ２２）において、溶接加工の対象となるワークの異なる部分を、二工程に分けて溶接するようになっている。すなわち、ワークの溶接線は２本あり、溶接ステージの第１工程で一方の溶接線を溶接し、ワークの他方の溶接線を第２工程で溶接するようになっており、溶接ステージでの２つの工程を経て溶接が終了するようになっている。

したがって、１つの溶接ステージで溶接工程が二段階で行われるようになっており、それらの工程の間におけるワーク（２部材）の移動が、搬送態様の自由度が高いワーク搬出用の多関節ロボット６によって行われるので、どのような態様で第１工程で溶接ステージＳ１２にワークが載置されていても、多関節ロボット６にて保持して次の溶接位置に移動する際に、ワークの向きを高い自由度でもって調整することができ、溶接ステージＳ１２における必要な溶接位置に無理なく載置することができる。

また、溶接加工機２，３は、ＹＡＧレーザを行うもので、溶接ステージＳ１２において、溶接トーチ部２Ａ，３Ａが溶接線の方向（特定方向）に沿って直線的に走行可能なるように設けられている。この溶接加工機２，３の溶接トーチ部の走行軸の方向は、位置決めされ溶接の対象となるワークの溶接線と平行な方向であり、溶接加工機２，３の溶接トーチ部２Ａ，３Ａが、位置決めされ溶接の対象となる部材（ワーク）の溶接線と平行に走行可能に支持されていることになる。溶接トーチ部２Ａ，３Ａには、ケーブル（図示せず）を介して発振器本体が連係されている。

なお、ワークの搬入作業は、必ずしも多関節ロボットによって行う必要はなく、その他の機械的手段や人手によって行うようにしてもよい。

前記ワーク搬入用の多関節ロボットの、プリセットステージＳ１１，Ｓ２１とは反対側に、溶接されるワークを搬入するためのワーク搬入装置４が配設されている。一方、前記完成品搬出側には、各溶接ステージＳ１２，Ｓ２２に対応して、完成品搬出装置７が関連づけられ、完成品が搬出パレット上に重積された状態で搬出される。

なお、３２はレーザ発振器防じん室３１に配設されたレーザー発振器である。

続いて、上記自動溶接システム１による溶接動作について説明する。なお、溶接動作は、第１の溶接ラインと第２の溶接ラインとで時間的なずれがあるだけで、同様な溶接加工が行われるので、図４に沿って第１の溶接ラインでの溶接動作について説明する。
（工程１）
まず、ワーク搬入用ロボット５により、搬入台車４Ａ上から２つの部材Ｗ１２，Ｗ１３及びＷ２２，Ｗ２３（それらの接合面が第１の溶接線となる）をプリセットステージＳ１１上に搬送する。

プリセットステージＳ１１上で部材Ｗ１２，Ｗ１３及びＷ２２，Ｗ２３についてＸ方向（溶接線に平行な方向）の位置決めが行われる。この位置決めは、前述した溶接ステージの場合と同様に、出没可能な基準ピン４１と幅寄せユニット（図示せず）を用いてなされる。突出している基準ピン４１に対し部材を幅寄せさせることで、位置決めがなされる。
（工程２）
その位置決め終了後、部材Ｗ１２，Ｗ１３及びＷ２２，Ｗ２３を、移動式ローダー１１にて、溶接ステージＳ１２に搬送する。
（工程３）
この搬送が終了した後、プリセットステージＳ１１に、多関節ロボット５により次に溶接する部材Ｗ１１，Ｗ２１を搬入台車４Ａから搬入し、その部材Ｗ１１，Ｗ２１についてＸ方向の位置決めをする。

この位置決めと平行して、溶接ステージＳ１２において、前述したように、部材Ｗ１２，Ｗ１３及びＷ２２，Ｗ２３のＹ方向（溶接線に直交する方向）の位置決めをした後、それらを溶接する。この溶接のとき、移動式ローダー１１が溶接ステージＳ１２に位置しているので、移動式ローダー１１に搭載されているワーク押さえ付け手段によって、位置決めされたワークが溶接テーブル上で移動しないように押さえ付けられる。任意に押す位置を変更するようにしている。この場合は、溶接加工機２の溶接トーチ部２Ａの走行軸に溶接線が平行になるようにワークが、位置決めされて載置されている。なお、この位置決めは、前述したように基準ピンと幅寄せユニットとを用いて行われる。

このようにしてワーク押さえ付け手段の押さえ付けにより固定された状態で、溶接加工機２の溶接トーチ部２Ａが、まず、溶接開始点まで移動せしめられる。そして、その状態で、コントローラ（図示せず）によって、溶接トーチ部２Ａが、ワークの溶接線ａ，ｂと平行に走行する。これによって、このような走行の際に、溶接トーチ部２Ａが２部材Ｗ１２，Ｗ１３及びＷ２２，Ｗ２３の溶接線ａ，ｂ上を直線的に移動することとなり、２部材Ｗ１２，Ｗ１３及びＷ２２，Ｗ２３に対する溶接加工が行われる。このように、溶接ステージＳ１２では、まず、４つの溶接線ａ〜ｄのうちの一部である溶接線ａ，ｂについて溶接が行われる。
（工程４）
そして、溶接ステージＳ１２で一部の溶接線ａ，ｂについての溶接が終了すると、溶接ステージＳ１２上の２部材Ｗ１２，Ｗ１３及びＷ２２，Ｗ２３を、次の溶接のために、多関節ロボット６にて溶接ステージＳ１２上において移動、すなわち置き直しをする。この移動は、搬送の自由度が高い多関節ロボット６によって行うので、溶接ステージＳ１２での次の溶接位置がいかなる態様であろうとも、その溶接位置にほぼ対応する位置にワークは無理なく載置され、それに続く位置決め作業を単純化することができ、位置決めに要する時間も短縮化される。
（工程５）
この移動終了後に、ローダー１１はプリセットステージＳ１１に戻り、部材Ｗ１１，Ｗ２１を溶接ステージＳ１２上に搬送する。
（工程６）
溶接ステージＳ１２上の、溶接された２部材Ｗ１２，Ｗ１３及びＷ２２，Ｗ２３についてＹ方向の位置決めを、まず、行い、それから、部材Ｗ１１，Ｗ２１についてＹ方向の位置決めを行い、それらの部材の溶接側同士が接触した状態とする。その後溶接する。

すなわち、溶接ステージＳ１２の次の溶接位置においては、ワークＷ１，Ｗ２の残りの溶接線ｃ，ｄが、溶接加工機２の走行軸（可動部２Ｂの移動方向）に平行となるように、最初の溶接位置の場合と同様に基準ピン及び幅寄せユニットを用いて位置決めされ、移動式ローダー１１のワーク押さえ付け手段にて、位置決めされた２部材Ｗ１２，Ｗ１３及びＷ２２，Ｗ２３並びに部材Ｗ１１，Ｗ２１が移動不能に押さえ付けられる。

そして、溶接ステージＳ１２での最初の溶接作業と同様に、まず、溶接開始点（ティーチングポイント）まで、溶接トーチ部２Ａが移動せしめられ、それから、可動部２Ｂが前記溶接線ｃ，ｄに沿って走行することで、溶接トーチ部２Ａが、レーザを照射しながら、溶接線ｃ，ｄ上を直線的に移動することとなり、ワークＷに対する溶接加工が行われる。この工程６で溶接されるときの溶接線ｃ，ｄの位置は、工程３で溶接されるときの溶接線ａ，ｂの位置と共通の位置になり、いずれの工程においても溶接トーチ部２Ａは同一ライン上を走行すればよい。

この溶接のときには、プリセットステージＳ１１上には、移動式ローダー１１がなく、次に溶接される部材Ｗ１２，Ｗ１３及びＷ２２，Ｗ２３が多関節ロボット５にて搬入される。

このようにして、部材についての溶接が終了し１つのワークＷ１，Ｗ２とされると、多関節ロボット６にて搬出台車７Ａ上に搬出される。

そして、搬出台車７Ａ上におけるワークが所定の個数になったときに、搬出コンベヤによって搬出される。尚、この搬出は、作業者の手作業によって行ってもよいし、また、ワークを重積することなく、１つずつ搬出するようにしてもよい。

この溶接システムでは、実際には２列の溶接ラインで、時間のずれはあるが並行して、溶接処理が実施される。そして、溶接システムのサイクルタイムは、レーザ溶接時間と材料のハンドリング時間により決まるが、本システムでは、２つの溶接ステージＳ１２，Ｓ２２で溶接し、一方の溶接ステージＳ１２又はＳ２２で溶接している間に、もう一つの溶接ステージＳ２２又はＳ１２で材料のハンドリングを行うため、溶接時間とハンドリング時間とが同じ場合に稼働率が最大になる。

材料のハンドリング時間を、例えば約２０秒×２回（１ステージ、製品２枚当たり）と仮定すると、これに見合う溶接速度は約２．８ｍ／ｍｉｎとなる。この場合のタイムチャートを図５に示す。ここで、溶接長８８０ｍｍ（３８０ｍｍ×２＋ワーク間隔１００ｍｍ＋開始点助走２０ｍｍ）としている。

溶接速度が２．８ｍ／ｍｉｎより遅くなると、溶接時間が全体のサイクルタイムに影響を与え、溶接時間の増分だけサイクルタイムが増大する。

溶接速度は、部材の状態（直線度、表面処理など）や加工レンズの仕様などにより差異を生ずる。例えば、部材の板厚２．６ｍｍの溶け込み深さを２．８ｍ／ｍｉｎの溶接速度で得るには、ＹＡＧ（ランプ）レーザの場合は、２〜３ｋＷのレーザ出力が必要とされる。

上記の構成によれば、２列の溶接ラインにおいて、各溶接ステージＳ１２，Ｓ２２でレーザ光を交互に照射するため、高価なレーザ発振器３２の稼働効率を高めることができる。

また、それぞれの溶接ラインで作業は完結するので、万一、片方の溶接ラインに不具合が生じても、もう一方の溶接サインで作業を継続することができる。

移動式ローダー１１，１２を用いて、部材をクランプ・搬送しているので、短時間に確実に位置決めすることができる。３つの部材は、溶接線ごとに位置決め手段にて位置決めされるため、例えば１つの部材の板厚が厚い場合であっても、その部材の寸法誤差に影響されず、位置決め・溶接を行うことができ、溶接品質が安定する。

特に、部材の搬入・搬出に多関節ロボットを使用し、さらに溶接ステージでの位置決め個所が１個所でシンプルな構造であるため、多少のサイズの変更にもフレキシブルに対応できる。よって、例えば部材が２枚となる変更があった場合でも、直ちに対応することができる。

上記に本発明に係る自動溶接システムの一実施の形態について説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、以下に示すように種々の変更が可能である。
（１）移動式ローダー１１，１２は、ラックアンドピニオン機構によって往復駆動されるようになっているが、本発明はそれに限定されるものではなく、ボールねじ手段、牽引手段やコンベヤ手段によって移動させられるものを用いることもできるし、ローダー自体が移動用のモータを有する自走式のものとしてもよい。さらに、移動式ローダー１１，１２に搭載されるワーク押さえ付け手段は、加圧具を動作させるためのアクチュエータとして、プッシュロッド、流体圧シリンダなどを用いることができるのはもちろん、加圧具を下降させて加圧状態を保持できるものであれば用いることが可能である。ワーク保持手段も、バキュームカップに限らず、マグネット式のものなどを用いてもよく、ワークを着脱可能に保持して運搬できるものであれば用いることが可能である。
（２）前記実施の形態において、位置決め手段は、溶接（位置決め）対象となる部材の形状に応じて異なる位置関係で（幅寄せする）当接ピンを支持する支持部を複数種類形成し、その部材の形状に応じて、支持部を選択的に昇降させ、位置決めに用いる当接ピンの位置を変更できるようにしているが、左右の２つの当接ピンをそれぞれ、溶接対象となる部材の形状に応じて独立に移動可能とし、それらの位置決め方向（幅寄せ方向）の相対位置を変更可能な構成とすることも可能である。例えば、ガイドレール上を可動台がサーボモータなどにより移動可能に設けられ、その可動台上に、平行にレールが設けられ、そのレール上をスライド可能に移動する２つのスライダ上にシリンダを介して当接ピンが別々に独立移動可能に設けられている構成とすればよい。スライダは、例えばラックアンドピニオンにて移動可能（位置調整可能）とすればよい。
（３）前記実施の形態において、対象とするワークは、板厚の異なる板材が溶接されるテーラードブランク材であるが、本発明を適用できるワークはそれに制限されないのはいうまでもない。

本発明に係る自動溶接システムの基本構成を示す平面図である。 本発明に係る自動溶接システムの概略構成を示す平面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ溶接ステージでの部材の位置決め手段の説明図である。 本発明に係る自動溶接システムの動作の流れを示す図である。 本発明に係る自動溶接システムの第１及び第２の溶接ステージでの動作の関係を示すタイムチャート図である。

符号の説明

Ｓ１１，Ｓ２１ プリセットステージ
Ｓ１２，Ｓ２２ 溶接ステージ
Ｕ１，Ｕ２ 溶接装置ユニット
１ 自動溶接システム
２，３ 溶接加工機
２Ａ，３Ａ 溶接トーチ部
５ 多関節ロボット
６ 多関節ロボット
１１，１２ 移動式ローダー
２３Ａ，２３Ｂ，２６ 当接ピン
２８ 基準ピン

Claims (4)

1. ３つ以上の部材を溶接して１つのワークとする溶接システムであって、
   溶接加工機を有し前記部材が溶接される溶接ステージと、
   前記部材をそれらの溶接線に平行な方向について位置決めした状態で、溶接順序に応じて、前記溶接ステージに搬送する搬送手段と、
   前記溶接ステージに設けられ前記搬送手段にて搬送されてきた部材を、それらの溶接線が、前記溶接加工機の溶接トーチ部が走行するラインに一致するように溶接線に直交する方向について位置決めする位置決め手段と、
   前記溶接ステージから、溶接が終了した１つのワークを搬出する多関節ロボットとを備え、
   前記多関節ロボットが、前記ワークを搬出する機能に加えて、前記溶接ステージ内において、溶接が終了した部材を、次に搬送手段にて搬送されてくる部材と溶接する位置に移動させる機能を併せ持っていることを特徴とする溶接システム。
2. ３つ以上の部材を溶接して１つのワークとする溶接システムであって、
   前記部材が溶接順序に応じて搬入されるプリセットステージと、
   溶接加工機を有し前記部材を溶接する溶接ステージと、
   前記プリセットステージに設けられ前記搬入された部材を、それらの溶接線に平行な方向について位置決めをする第１の位置決め手段と、
   この第１の位置決め手段にて位置決めされた状態を維持して、前記搬入された部材を前記プリセットステージから溶接ステージに搬送する搬送手段と、
   前記溶接ステージに設けられ前記搬送手段にて搬送された部材を、それらの溶接線が、前記溶接加工機の溶接トーチ部が走行するラインに一致するように溶接線に直交する方向について位置決めする第２の位置決め手段と、
   前記溶接ステージから、溶接が終了した１つのワークを搬出する多関節ロボットとを備え、
   前記搬送手段は、プリセットステージと溶接ステージとの間を往復移動可能に設けられた移動式ローダーであって、前記プリセットステージから前記溶接ステージに前記部材を保持して運搬する保持手段と、前記溶接ステージにおいて前記部材を押さえ付ける押さえ付け手段とを有するものであり、
   前記多関節ロボットが、前記ワークを搬出する機能に加えて、前記溶接ステージ内において、溶接が終了した部材を、次に搬送手段にて搬送されてくる部材と溶接するための位置に移動させる機能を併せ持っていることを特徴とする溶接システム。
3. 前記プリセットステージと溶接ステージとが直列に配置されて構成される溶接装置ユニットが並列に設けられ、
   前記両溶接装置ユニットの溶接ステージの間であって前記プリセットステージとは反対側に、前記多関節ロボットが設けられ、この多関節ロボットが前記両溶接装置ユニットに対し共用される構成とされている請求項１又は２記載の溶接システム。
4. 溶接ステージ上で３つ以上の部材を溶接して１つのワークとし、溶接ステージから、溶接が終了した１つのワークを多関節ロボットにて搬出する溶接方法であって、
   溶接線に平行な方向について位置決めされた部材をその位置決めされたまま、溶接ステージ上に溶接順序に応じて搬入し、その搬入された部材を、溶接ステージ上にて、それらの溶接線に直交する方向について位置決めした後に、前記溶接線を溶接し、
   その溶接終了後に、
   前記溶接された部材を、次に搬入されてくる部材と溶接するための位置に前記多関節ロボットにて移動させる動作と、
   この移動させた部材に次に搬入されてくる部材を、溶接ステージ上にて、それらの溶接線に直交する方向についての位置決めした後、前記溶接線を溶接するという動作とを、
   すべての部材についての溶接が終了し１つのワークとなるまで繰り返すことを特徴とする溶接方法。

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