JP2006075870A - 軸合わせ機構及び自動管端溶接装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 軸合わせ機構14は、複数の管2と管板1とを管端溶接する溶接装置に用いられる。また、軸合わせ機構14は、溶接対象の管2の内部に挿入されかつ先端部の径が変化自在な軸合わせ用芯金治具70と、軸合わせ用芯金治具70を、溶接対象の管2の軸方向に移動させる第1駆動系(31、37、71)と、第1駆動系とは別に設けられ、軸合わせ用芯金治具70の先端部の径を変化させる第2駆動系(75、77)とを備える。
【選択図】 図5
Description
また、本発明の別の目的は、管端溶接作業の自動化を図ることが可能な自動管端溶接装置を提供することを目的とする。
この場合、シリンダにより筒状部材に対して移動シャフトが軸方向に相対移動し、この移動に応じてスリーブが径方向に移動し、これにより、軸合わせ用芯金治具の先端部の径が拡大または縮小する。
この場合、前記第1駆動系は、前記管板と前記自動溶接部との距離を定めるために、前記管板に当接される位置決め部を含むとよい。
位置決め部によって管板と自動溶接部との距離が管端と管板との距離によらず定まることにより、自動溶接部による溶接が良好に行われ、溶接品質の向上が図られる。
これにより、自動溶接部の周方向の位置が変化した場合にも、作動部材の動きが確実に伝達部材を介して移動シャフトに伝達される。
本発明の自動管端溶接装置によれば、(1)軸合わせ用芯金治具の挿入・退避動作、(2)拡管動作、を自動化することにより、管端溶接作業の自動化を容易に図ることができる。
図1は、本実施の形態例に係る自動管端溶接装置の要部正面図、図2は、自動管端溶接装置の要部側面図である。
なお、以下の説明においては、図1に示したXYZ直交座標系を設定している。本例では、XY平面が鉛直方向に平行な面にされている。また、符号1は管板、符号2は管板に挿通された流体流通用の管2(円管)、符号10は本例に係る自動管端溶接装置を示している。本例では、管板1の壁面は、鉛直方向に略平行であり、管板1の壁面の広い領域にわたって多数の管2が所定の配列ピッチで配設されている。
軸合わせ機構14は、溶接対象の管2の中心軸2aと自動溶接部11の回転軸32とを軸合わせするためのものであり、自動溶接部11における溶接トーチ30の前方に突出して配設される軸合わせ用芯金治具70(芯金)と、溶接対象の管2に対して軸合わせ用芯金治具70を挿脱移動させる駆動部としてのシリンダ71と、軸合わせに伴う自動溶接部11の移動を案内するスライドガイド部72と、軸合わせ用芯金治具70の挿脱状態を確認するための検知部73とを含んで構成されている。なお、シリンダ71は、軸合わせ用芯金治具70とともに自動溶接部11を軸方向に移動させる。また、本例では、検知部73は、シリンダ71のピストン位置を検知する近接スイッチである。
軸合わせ用芯金治具70は、先端部の径方向の大きさが変化する構造からなる。すなわち、軸合わせ用芯金治具70は、筒状部材80と、筒状部材80の内部でその軸方向に移動可能に支持される移動シャフトとしての引込み軸81と、筒状部材80に対して引込み軸81を尾端方向(引込み方向、図4に示す矢視a方向)に付勢するコイルばね82と、引込み軸81の先端外周で軸方向に互いに離間して配されるコーン85、86と、コーン85と86との間に配設される分割スリーブ87とを含んで構成されている。
まず、自動溶接部11について説明する。前述したように、自動溶接部11では、モータ33が駆動され、ブラケット31が回転すると、回転軸32を中心として溶接トーチ30が周方向に移動する。モータ33の回転シャフト34の同軸上かつ先端に、上記軸合わせ用芯金治具70が配設されており、回転シャフト34と軸合わせ用芯金治具70とはベアリングを介して相対的に回転自在な関係にある。モータ33の取り付けベース35には、軸合わせ用芯金治具70を支持するための支持アーム36が取り付けられており、この支持アーム36には、管板1と自動溶接部11(溶接トーチ30)との距離を定めるために、管板1に当接される位置決めピン37が取り付けられている。前述したように、自動溶接部11(溶接トーチ30、ブラケット31、モータ33等)及び軸合わせ用芯金治具70はともに、シリンダ71によって軸方向(Z方向)に移動される。なお、本発明における第1駆動系は、シリンダ71、ブラケット31、位置決めピン37等を含んで構成される。
伝達リング77は、全体が円環状に形成されるとともに、ベアリング78等を介して回転シャフト34に対して摺動自在に配されている。前述したシリンダ75の作動部材76は、伝達リング77の円環部分に当接される。伝達リング77が円環状に形成されていることにより、回転シャフト34の回転に伴って伝達リング77が回転した場合にも、作動部材76と伝達リング77との当接が確実になされる。
フローティング機構15は、自動溶接部11の位置または姿勢のずれを吸収するものであり、Y軸ガイド部42のスライド部分に取り付けられたベース90上で自動溶接部11をY方向に移動自在に案内するY軸サブガイド部91と、Y軸サブガイド部91のスライド部分に取り付けられたベース92上で自動溶接部11をX方向に移動自在に案内するX軸サブガイド部93とを含んで構成されている。Y軸サブガイド部91を介した自動溶接部11のY方向の基準位置がモータ94によって規定され、X軸サブガイド部93を介した自動溶接部11のX方向の基準位置が不図示のエアシリンダによって規定されている。自動溶接部11は、通常(無負荷状態)は、上記各基準位置にある。位置や姿勢のずれを生じさせるような無理な力が自動溶接部11にかかると、各サブガイド部91、93に案内されて不図示のエアシリンダによって供給される圧力により均衡を保つため自動溶接部11が微動あるいは姿勢(配設角度)がわずかに変化する。これにより、動作不良が抑制される。例えば、先の図3で示した管2の内部に軸合わせ用芯金治具70を挿入する場合において、挿入当初は軸芯が一致していなくても、フローティング機構15を介して自動溶接部11の位置及び姿勢が調整されることで、上記挿入が滑らかに行われる。つまり、軸合わせ動作の自動化に際して、動作安定性の向上が図られる。
本例の自動管端溶接装置10では、管端溶接を開始するにあたって、まず、上述した管板1に対するベースプレート13の固定を行う。この固定作業はオペレータ(作業者)によって行われ、必要に応じて運搬装置が用いられる。なお、ベースプレート13には、すでに溶接部移動機構12が取り付けられているものとする。ベースプレート13が管板1に固定されると、所定の条件設定がなされた後、全体制御装置16の指示に基づく自動運転を開始する。
全体制御装置16は、まず、原点復帰を実行し(ステップ100)、それが終了すると自動シーケンスを開始する(ステップ101)。そして、溶接部移動機構12を介して自動溶接部11を複数の管2の配列方向であるXY方向に移動させ、溶接対象の最初の管2に対応する溶接位置(溶接開始位置)に位置決めする(ステップ102、103)。
Claims (6)
- 複数の管と管板とを管端溶接する溶接装置に用いられる軸合わせ機構であって、
溶接対象の管の内部に挿入されかつ先端部の径が変化自在な軸合わせ用芯金治具と、
前記軸合わせ用芯金治具を、溶接対象の管の軸方向に移動させる第1駆動系と、
前記第1駆動系とは別に設けられ、前記軸合わせ用芯金治具の先端部の径を変化させる第2駆動系と、を備えることを特徴とする軸合わせ機構。 - 前記軸合わせ用芯金治具は、筒状部材と、該筒状部材の内部でその軸方向に移動可能に支持される移動シャフトと、前記軸方向への前記移動シャフトの移動に応じて径方向に移動するスリーブとを含み、
前記第2駆動系は、前記筒状部材に対して前記移動シャフトを軸方向に相対移動させるシリンダを含むことを特徴とする請求項1に記載の軸合わせ機構。 - 前記溶接装置は、前記軸合わせ用芯金治具の軸を中心に周方向に溶接トーチが移動する自動溶接部を含み、
前記第1駆動系は、前記軸合わせ用芯金治具とともに前記自動溶接部を、溶接対象の管の軸方向に移動させることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の軸合わせ機構。 - 前記第1駆動系は、前記管板と前記自動溶接部との距離を定めるために、前記管板に当接される位置決め部を含むことを特徴とする請求項3に記載の軸合わせ機構。
- 前記第2駆動系は、前記シリンダの作動部材が当接されかつ該作動部材の動きを前記移動シャフトに伝達する伝達部材を含み、
前記伝達部材は、円環状に形成されていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の軸合わせ機構。 - 複数の管と管板とを管端溶接するための装置であって、
所定の回転軸を中心に周方向に溶接トーチが移動する自動溶接部と、
前記複数の管の配列方向に沿って前記自動溶接部を移動させる溶接部移動機構と、
前記溶接部移動機構を前記管板に取り付けるためのベースプレートと、
溶接対象の管と前記自動溶接部の回転軸とを軸合わせするために、請求項1から請求項5のいずれかに記載の軸合わせ機構と、を備えることを特徴とする自動管端溶接装置。
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2004
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