JP2005288539A - 自動車用マフラの自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 水平状態でセットされたマフラを垂直状態として溶接することができて、自動溶接装置の設置面積を小さくして自動溶接ラインの省スペース化を図ることが可能な自動車用マフラの自動溶接装置を提供する。
【解決手段】 両端壁が閉塞された筒状シェル１ａと、筒状シェルの中央部を貫通状態で配置されるマフラパイプ１ｂとを有する自動車用マフラの自動溶接装置２であって、架台コラム３に水平状態と垂直状態に設定可能に配設されたセット台４を備え、セット台を水平状態に設定して、筒状シェル１ａとマフラパイプ１ｂをセットすると共に、この筒状シェルとマフラパイプがセットされたセット台４を垂直面内で回転させて垂直状態に設定して、溶接ロボット１０により筒状シェルとマフラパイプを溶接する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば自動車用マフラのマフラパイプと筒状シェルとを溶接ロボットによって自動溶接する際に好適に使用される自動車用マフラの自動溶接装置に関する。

一般的に、自動車用マフラとしては、両端壁にパイプ挿通部を有する筒状シェルと、この筒状シェルのパイプ挿通部に挿通された状態で該筒状シェル内に貫通配置されると共に、筒状シェルの両端部から所定長さ突出したマフラパイプとを備えている。

従来、この自動車用マフラ（マフラという）のマフラパイプと筒状シェルのパイプ挿通部は、溶接することによって固着されているが、この溶接には、架台コラムにマフラパイプと筒状シェルを水平状態でセットし、このセット状態で溶接箇所に応じて設けられた各溶接ステーションの溶接ロボットにより、マフラの各溶接箇所を自動溶接する自動溶接装置が使用されている。なお、この種の自動車用マフラとしては、例えば特許文献１に開示されている。
特開平１１−１３４４９号公報

しかしながら、このような自動溶接装置においては、架台コラムに水平状態でマフラをセットし、この水平状態を維持した状態で、例えば溶接ロボットがそれぞれ配置された複数の溶接ステーションを移動しつつ溶接が行われるため、自動溶接装置自体の設置面積が広くなって、例えば自動溶接ラインの省スペース化を図ることが困難であるという問題点を有している。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、水平状態でセットされたマフラを垂直状態として溶接することができて、自動溶接装置の設置面積を小さくして自動溶接ラインの省スペース化を図ることが可能な自動車用マフラの自動溶接装置を提供することにある。

かかる目的を達成すべく、本発明のうち請求項１に記載の発明は、両端壁が閉塞された筒状シェルと、該筒状シェルの中央部を貫通状態で配置されるマフラパイプとを有する自動車用マフラの自動溶接装置であって、架台コラムに水平状態と垂直状態に設定可能に配設されたセット台を備え、該セット台を水平状態に設定して、筒状シェルとマフラパイプをセットすると共に、この筒状シェルとマフラパイプがセットされたセット台を垂直面内で回転させて垂直状態に設定して、溶接ロボットにより前記筒状シェルとマフラパイプを溶接することを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記セット台が、平面視長方形状の架台コラムの対向する外周面にそれぞれ配設されていることを特徴とし、請求項３に記載の発明は、前記セット台が、平面視正方形状の架台コラムの外周４面にそれぞれ設けられると共に、架台コラムが水平面内で段階的に回転することにより、各ステーションで水平状態もしくは垂直状態の所定状態に設定されることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の発明によれば、筒状シェルとマフラパイプを水平状態のセット台にセットすると共に、この筒状シェルとマフラパイプがセットされたセット台を垂直面内で回転させて垂直状態に設定して、溶接ロボットにより所定箇所を溶接するため、セット位置で水平状態にセットしたマフラを溶接位置で垂直状態にして溶接ロボットで溶接できて、自動溶接装置の設置面積を小さくすることができて、自動溶接ラインの省スペースが図れ、結果としてマフラのコストダウン等を図ることができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、セット台が平面視長方形状の架台コラムの対向する面にそれぞれ配設されているため、架台コラム自体を小型にすることができて、自動溶接装置の設置面積を一層小さくすることができる。

また、請求項３に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、セット台が平面視正方形状の架台コラムの４面にそれぞれ設けられると共に、その回転により４つの各ステーションで水平状態もしくは垂直状態の所定状態に設定されるため、１台の架台コラムの周囲に、例えばセットや圧着及び溶接等の４つのステーションを形成できて、自動溶接装置の設置面積を小さくしつつ溶接作業の効率化を同時に図ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明に係わる自動溶接装置の一実施形態を示し、図１がその概略正面図、図２がその平面図、図３がその側面図である。

図１〜図３において、マフラ１を自動溶接する自動溶接装置２は、平面視で長方形状の架台コラム３を有し、この架台コラム３の外周の対向する２面となる正面３ａ及び背面３ｂには、セット台４が配設されている。このセット台４は、長手方向の両端部にサーボモータ５がそれぞれ配設されたセット板４ａを有し、このセット板４ａの両端部には、マフラ１の両端部を保持するクランプ装置６がそれぞれ設けられている。

そして、このクランプ装置６がサーボモータ５の回転により、セット板４ａの長手方向の軸廻りに、矢印イの如く回転するようになっている。なお、セット板４ａの長手方向の所定位置には、マフラ１の長手方向の所定位置を保持する複数の治具７（図１参照）が例えばマフラ１の形態に応じて着脱可能に設けられている。

また、セット板４の長手方向の中心位置には回転軸８が設けられ、この回転軸８は、架台コラム３の左右幅方向の中心位置に立設された縦枠３ｃに軸支されており、サーボモータ９（図２参照）が回転することにより、セット板４ａが図１の矢印ロ方向、すなわち垂直面内で回転するようになっている。さらに、架台コラム３は、その底面に設けた回転軸１８を介して図示しないサーボモータにより矢印ハ方向に回転可能に配設されている。

これにより、架台コラム３の例えば正面３ａ側に位置するセット板４ａは、図１に示す水平位置から、図２に示す背面３ｂ側の位置に回転されると共に、正面３ａ及び背面３ｂの各位置において、図３に示す垂直位置に回転され、かつ水平面内や垂直面内でマフラ１が軸廻りに回転できるようになっている。つまり、Ｘ軸上の水平状態のセット台４にセットされたマフラ１は、水平面内でＹ軸方向に回転すると共に垂直方向であるＺ軸方向にも回転し得るようになっている。

そして、図３に示す状態において、架台コラム３の近傍に位置する溶接ロボット１０により、マフラ１の筒状シェル１ａとマフラパイプ１ｂが溶接されるようになっている。以下、このマフラ１の溶接方法の一例について説明する。

先ず、筒状シェル１ａの両端壁に設けられた図示しないパイプ挿通孔内にマフラパイプ１ｂを貫通させて、この筒状シェル１ａとマフラパイプ１ｂ（以下、ワークという）を図１に示す水平状態のセット板４ａ上にセットする。この時、ワークを治具７で保持すると共に、マフラパイプ１ｂの両端部をクランプ装置６でクランプして、セット板４ａを回転させてもワークが落下しない状態とする。

そして、このセット状態で、セット板４ａを水平面内でＹ軸方向に回転させて、溶接ロボット１０の設置側に位置させ、この状態でセット板４ａを回転軸８を中心にＺ軸方向に回転させて垂直状態にする。次に、この垂直状態で溶接ロボット１０を作動させてマフラパイプ１ｂと筒状シェル１ａの溶接箇所を溶接し、この時、サーボモータ５と溶接ロボット１０の作動を図示しない制御盤によって同調させることにより、マフラパイプ１ｂの溶接箇所の全周が均一に溶接されることになる。

この溶接ロボット１０による溶接作業を全溶接箇所において実行することにより、マフラパイプ１ｂと筒状シェル１ａの溶接が完了し、この完了した時点で、セット板４ａを回転軸８を中心に垂直面内で回転させて水平状態に戻すと共に、架台コラム３自体を水平面内で回転させて図１に示す位置に戻し、この位置でクランプ装置６をアンクランプすると共に治具７を外して、溶接が完了したマフラ１を架台コラム３から取り出す。これにより、マフラ１の自動溶接作業が完了する。

なお、架台コラム３の対向する正面３ａと背面３ｂにセット台４がそれぞれ設けられていることから、２つのステーションＳ１、Ｓ２を利用して各作業を交互に繰り返すことができ、片方の面のマフラ１の溶接作業中に他方の面のマフラ１のセットや取り出しを行うことができて、自動溶接作業の能率向上が図れることになる。

このように、上記実施形態の自動溶接装置２にあっては、ワークを水平状態のセット台４にセットし、このセット台４を回転軸８を中心に垂直面内で回転させて垂直状態に設定して、溶接ロボット１０により所定箇所を自動溶接するため、セット位置で水平状態にセットしたマフラ１を溶接位置で垂直状態にして溶接ロボット１０で溶接できて、自動溶接装置２自体の設置面積を小さくすることができて、例えば自動溶接ラインの省スペースを図ることができる。

特に、架台コラム３が平面視長方形状に形成されて、その正面３ａと背面３ｂにセット・取り出しステーションＳ１と溶接ステーションＳ２を設けることができることから、架台コラム３自体の大きさを一層小型に形成することができる。その結果、従来の平面状にライン構成した場合に比較して、自動溶接装置２の設置面積を略１／３に設定できると共に、各ステーションＳ１、Ｓ２に配置される人員の数を削減することができて、マフラ１の製造コストの低減化を図ること等が可能となり、特に少品種多量生産される自動車用マフラの製造ラインに好適に使用することができる。

また、制御盤によってセット台４ａを回転させる各種サーボモータと溶接ロボット１０が同調して作動するため、ワークの所定の溶接箇所を確実に溶接できると共に、セット台４ａ上にセットされたワークがクランプ装置６や治具７によって確実に保持されるため、安定したセット状態が得られ、溶接不良の発生率を低減化させて高品質のマフラ１を得ることが可能となる。

図４は、本発明の他の実施形態を示す概略平面図である。この実施形態の特徴は、平面視正方形状で回転軸１７を中心に回転可能な架台コラム１１を使用し、その外周の４面１１ａ〜１１ｄを利用して各作業を行うようにした点にある。すなわち、４つの面１１ａ〜１１ｄに、ワークをセットする第１ステーションＳ１１、セットされたワークを圧着する第２ステーションＳ１２、圧着したワークの溶接箇所のうち略半分の箇所を溶接する第３ステーションＳ１３、残った半分の溶接箇所を溶接すると共に溶接が完了したワーク（マフラ１）を取り外す第４ステーションＳ１４とを、例えば図の矢印ニの如く左廻り方向に順に設けるようにしたものである。

そして、第２ステーションＳ１２に圧着ロボット１２を配置すると共に、第３ステーションＳ１３において、セット台４を垂直面内で回転させることによりワークを垂直状態にして溶接ロボット１３で溶接する。第３ステーションＳ１３から第４ステーションＳ１４に移行中、セット台４は１８０度回転して第４ステーションＳ１４の定位置に垂直状態に固定される。また、第４ステーションＳ１４においては、ワークが水平状態で溶接ロボット１４で溶接される。そして、取り出しロボット１５で溶接が完了したマフラ１を取り出して一時保管場所１６に保管する。

この実施形態の自動溶接装置２においても、ワークを水平状態から垂直状態にして溶接ロボット１３、１４により自動溶接できることから、上記実施形態と同様の作用効果が得られると共に、次のような作用効果が得られる。すなわち、架台コラム１１が平面視正方形状に形成されて、その外周４面１１ａ〜１１ｄに各ステーションＳ１１〜Ｓ１４が設けられると共に、架台コラム１１が回転軸１７を中心に４段階で回転しつつ各種作業が行われることから、１台の架台コラム１１の周囲に、セット、圧着、溶接、取り出し等の４つのステーションＳ１１〜Ｓ１４を同時に形成できて、自動溶接装置２自体の設置面積をより一層小さくすることができる。また、ワークを垂直状態にして溶接できるので、トーチは常に下向きになり溶け込みが良く、高品質の溶接ができる。

また同時に、架台コラム１１の回転軸１７を中心とした４段階の回転で各種作業が連続的に行われるため、溶接作業の能率効率をも図ることができると共に、圧着用のステーションＳ１２を有するため、このステーションＳ１２でマフラパイプ１ｂと筒状シェル１ａとの溶接箇所を圧着させることができて、当該溶接部分の溶接強度を高めて一層高品質のマフラ１を容易に得ること等が可能となる。

なお、上記実施形態における、架台コラムの形状や溶接ロボットの配置位置、各ステーションでのワークの垂直面内での回転角度、マフラの形状等は一例であって、本発明に係わる各発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜に変更することができる。

本発明は、筒状シェルが円筒形状のマフラに限らず、例えば扁平形状の筒状シェル等を有する各種形状のマフラにも適用できる。

本発明に係わる自動溶接装置の一実施形態を示す概略正面図 同その平面図 同その側面図 本発明に係わる自動溶接装置の他の実施形態を示す概略平面図

符号の説明

１・・・マフラ、１ａ・・・筒状シェル、１ｂ・・・マフラパイプ、２・・・自動溶接装置、３・・・架台コラム、３ａ・・・正面、３ｂ・・・背面、３ｃ・・・縦枠、４・・・セット台、４ａ・・・セット板、５・・・サーボモータ、６・・・クランプ装置、７・・・治具、８・・・回転軸、９・・・サーボモータ、１０、１３、１４・・・溶接ロボット、１１・・・架台コラム、１１ａ〜１１ｃ・・・面、１２・・・圧着ロボット、１５・・・取り出しロボット、１７、１８・・・回転軸。

Claims (3)

1. 両端壁が閉塞された筒状シェルと、該筒状シェルの中央部を貫通状態で配置されるマフラパイプとを有する自動車用マフラの自動溶接装置であって、
   架台コラムに水平状態と垂直状態に設定可能に配設されたセット台を備え、該セット台を水平状態に設定して、筒状シェルとマフラパイプをセットすると共に、この筒状シェルとマフラパイプがセットされたセット台を垂直面内で回転させて垂直状態に設定して、溶接ロボットにより前記筒状シェルとマフラパイプを溶接することを特徴とする自動車用マフラの自動溶接装置。
2. 前記セット台は、平面視長方形状の架台コラムの対向する外周面にそれぞれ配設されていることを特徴とする請求項１に記載の自動車用マフラの自動溶接装置。
3. 前記セット台は、平面視正方形状の架台コラムの外周４面にそれぞれ設けられると共に、架台コラムが水平面内で段階的に回転することにより、各ステーションで水平状態もしくは垂直状態の所定状態に設定されることを特徴とする請求項１に記載の自動車用マフラの自動溶接装置。

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