JP2005297017A

JP2005297017A - 溶接用ポジショナー

Info

Publication number: JP2005297017A
Application number: JP2004117757A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Tanaka; 猛彦田中
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2005-10-27

Abstract

【課題】従来の技術によれば、溶接の継目に欠陥が発生しやすく、パス間温度の問題も抱えており、又、溶接姿勢にも問題があり、出来上がった製品に品質のばらつきがある。
人と機械が協力して安定した高品質の溶接が出来る溶接ポジショナーを提供することを課題とする。
【解決手段】
溶接プールを直接見るのではなくモニター画面で見ることにより、作業者の負担を大幅に軽減することが出来る。
コラムのセット及び芯出しの作業時間を短縮するためにターンテーブルに仮にセットしたコラムを測定することによりポジショナー側で自動的に補正する事が出来る。
又欠陥が発生しやすい１層目の溶接作業においてモニター画面（温度センサー等含む）を監視しながらポジショナーに適切な指示を出し、人と機械が協力して欠陥の発生を防ぐことが出来る。
又、モニター画面を録画しておく事により、製品の信頼度の高い溶接が出来る溶接ポジショナーである。
【選択図】図１

Description

この発明は溶接作業に関する。

従来の技術では四面と１／４円面を一面ずつ作業している。

作業者により作業方法も異なり製品の品質のばらつきや欠陥が多い（特にコーナー部）溶接をしている。

既存の溶接ロボットは大型物件を対称にしているために小規模企業には向いていない

しかしながら以上の従来技術によれば、溶接の継ぎ目が４ヶ所または８ヶ所出来るので継ぎ目の溶接不良が発生しやすい。

又１面ずつ作業するのでパス間温度の問題を抱えている。

既存の溶接ロボットは高価であり小規模企業には購入が難しい。

又既存の溶接ロボットは片面の溶接時間が２時間〜４時間かかるのを対称にしているので小規模企業の主力商品である片面の溶接時間が８分〜３０分の製品には向かない。

溶融プールを保護具を用いて直接見なければいけないので無理な姿勢になるので体に負担がかかる。

手作業の場合は出来た製品の品質にばらつきが大きい。

そこでこの発明は溶接の継目をなくし、連続して作業するためワンパスの距離を４倍に出来、パス間温度の問題もクリアできると共に、溶融プールをモニター画面で見ることにより体にかかる負担を軽減することが出来、溶接母材を簡単にセットでき、又前工程やコラムの誤差（許容範囲内）を修正し、完成品に品質のばらつきのない高品質な溶接作業が出きることを特徴とする溶接用ポジショナーである。

以上の課題を解決するために、請求項１の説明はコラム構造のダイヤフラムとコラムの溶接作業を行うとき、コラムを移動させ４面連続して一定の場所で溶接作業が出来ることを特徴とする溶接用ポジショナーである。

また、請求項２の発明はターンテーブルにセットされたコラムの中心とポジショナーの中心のずれを正確に読み込み自動的に補正が出来ることを特徴とする溶接用ポジショナーである。

また、請求項３の発明は画像処理されたモニター画面（温度センサー等含む）上で溶融プールの監視が出来ることを特徴とする溶接用ポジショナーである。

また、請求項４の発明はモニター画面で監視して欠陥溶接が発生する前兆をとらえた時にすばやく人間が溶接用ポジショナーに指令を出し、欠陥溶接の発生を防ぐことが出来ることを特徴とする溶接用ポジショナーである。

また、請求項５の発明は回転、上下移動、水平移動の組み合わせで高品質な溶接を快適な作業環境で製作する事が出来る事を特徴とする溶接用ポジショナーである。

以上説明したように、この発明を用いれば連続して溶接が出来るので、溶接の継目がなくなり、溶接不良の発生をなくす事が出来る。
又一面ずつの溶接に比べ２層目の溶接地点までの距離が４倍になるのでパス間温度の問題もクリアできる。

安価な価格で提供すると共に車に乗せ移動が可能なため共同購入やリース機械として小規模企業にこの発明品を提供できる。

又、この発明品は小型のコラムの溶接を目的に開発されたのでコラムをセットする手間の短縮や補正する機能を備えているので溶接時間の短いコラムに適している。

溶融プールの監視をモニター画面で行うので作業員の体の負担が軽減され、やけど等の事故の防止にも役立つ。

又、この発明を用いれば電流電圧の制御を半自動で行うので、出来た製品の品質のばらつきが少なくなる。

本発明の実施の形態を図に基づいて説明します。（コラム幅=Ｗ、角の曲がり半径＝Ｒ、コラムの厚さ＝ｔ、ルート間隔＝ｒ）

コラムを４５°傾けた台車に乗せ、ポジショナーの前まで押します。

ポジショナーのターンテーブルを４５°回転させ、手動で上下、左右の移動を行いコラムをセットします。

装置は自動に原点に戻ります

予め測定した直線部の始点、終点の形状を９０度回転しながらモニター画面に数値を入れます。

これは、面取り作業や切断作業のときに発生した誤差（許容範囲内）を修正するためです。

そして、原点に戻ります。

水平器を用いて手動で回転させコラムを水平にします。

レーザー光線（ポジショナー本体に取り付け、縦軸、横軸共原点を通過する）とコラムの中心を上下、左右軸を手動で動かし合わせます。

段落番号００２９番と段落番号００３０番はダイヤフラムの仮付作業やセット時の誤差を修正する為の作業です。

ポジショナー本体の原点とコラムの中心の位置（コラムの原点）ずれをポジショナーに読み込ませ、自動的にコラムの動きを補正します。

ポジショナーを溶接作業が有利な角度に傾かせます。

溶接ワイヤーを光線上に合わせます。

（図４）溶接作業を開始します。（一定の速度でコラムが水平移動を開始）

一層目の溶接作業の時オペレーターは欠陥溶接（主に抜け落ち）の前兆を目視で監視します。（オペレーターは直接溶融プールを見るのではなく、画像処理をしたモニターカメラや温度センサー等を用いて監視する）

前兆を発見したら、電流値を手動で下げます。

ポジショナーは電流値が下がると自動的に直進速度を落とします。（溶接作業では一層目の溶接に欠陥が発生する確率が高い。これは前工程で裏当金物とダイヤフラムの仮付をする時両者の間に隙間が発生する場合が有る）

高電流で隙間のある部分を溶接すると抜け落ちが発生する。又電流を下げて溶接すると外の場所で融合不良が発生するため、抜け落ちの手前の溶接を続けるのが理想的な溶接である。

（図５）Ｒ部（スタート地点からＷ／２−Ｒの位置）に近づくと、溶接電流が下がり（速度は連動して遅くなる）Ｒ部用の溶接電流になります。（この動作はコラムの温度を低下させ、Ｒ部の始点と終点の溶接条件を同じにする為）

又１層目の電流値は融合不良をなくす為に高い目の電流値を設定します。

電流が下がると共にウィービングの幅が連動して大きくなります。

（図６）Ｒ部の溶接は３軸のサーボモータが連動しコラムの曲りをなぞる動きをします。たとえばＷ＝３００、Ｒ＝３０のＲ部制御の考え方、Ａ°回転するのに必要な左右、上下の動き、
上下移動式１２０√２×（ｃｏｓ（Ａ°−１３５°）−ｃｏｓ（−１３５°））
上下移動式１２０√２×（ｃｏｓ（Ａ°−１３５°）−ｃｏｓ（−１３５°））
等の公式を用いて制御します。

９０度回転すると（図７）Ｒ部の溶接が終わり直線部の溶接が始まり電流値が高くなります。

そして段落番号００３６番の作業に戻ります。

３６０°回転し、直線部の溶接を半分した時点で２層目の溶接が始まります。

１層目で溶接した肉盛高さの分コラムが下がりコラムと溶接ワイヤーとの距離を１層目と同じ条件にします。

２層目の溶接は最初に入力した数値を元にスピードの調整をします。（各部の形状の差を補正する）

Ｒ部は１層目と溶接する半径が違うのでその半径を溶接するのに最適な電流と速度に合せます。
最終層はダイヤフラムのアンダーカットを防ぐために少し低い電流値にします。

最終層の溶接作業が終わると完成です。この作業の内容を製品ごとに番号をつけモニター画面を録画しておき、超音波検査の結果と共に保管しておきます。

次に、自動芯出し装置の説明をします、図５（A）は、ターンテーブルを裏から見た図面で、４箇所の送り装置のいずれか１箇所を回転させると４箇所のツメが同時に同じだけ移動することにより、正方形のコラムが自動的にセンターに収まります。

溶接用ポジショナー完成写真溶接用ポジショナー正面図溶接用ポジショナー側面図溶接用ポジショナー正面図溶接用ポジショナー正面図溶接用ポジショナー正面図溶接用ポジショナー正面図

符号の説明

１回転装置
２上下移動装置
３水平移動装置
４ガイド
５送り装置
６ダイヤフラム押え用ツメ
７取り外し可能ハンドル
８溶接位置
９溶接高さ
１０ターンテーブル
１１ダイヤフラム
１２コラム

Claims

コラム構造のダイヤフラムとコラムの溶接作業を行う時、コラムが移動して４面連続して一定の場所で溶接作業ができることを特徴とする溶接用ポジショナー。
ターンテーブルにセットされたコラムの中心とポジショナーの中心のずれを正確に読み込み自動的に補正が出来ることを特徴とする溶接用ポジショナー。
画像処理されたモニター画面（温度センサー等含む）上で溶融プールの監視をし、同時に溶接条件（電流、電圧、速度等）の変更が出来ることを特徴とする溶接用ポジショナー。
モニター画面で監視して欠陥溶接が発生する前兆をとらえた時にすばやく人間が溶接用ポジショナーに指令を出し、欠陥溶接の発生を防ぐことが出来ることを特徴とする溶接用ポジショナー。
コラムの回転、上下移動、水平移動の組み合わせで高品質な溶接を快適な作業環境で製作する事が出来る事を特徴とする溶接用ポジショナー。