JP2010247158A

JP2010247158A - 溶接装置用ワーク保持装置

Info

Publication number: JP2010247158A
Application number: JP2009096037A
Authority: JP
Inventors: Masanori Udagawa; 政則宇田川
Original assignee: Funabori Kk
Current assignee: Funabori Kk
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-11-04

Abstract

【課題】溶接装置にワークを供する場合に、ワークの固定作業を簡便に行えて、迅速にワークの交換を行えると共に、異なる種類のワークに交換する場合の作業を簡便に行えるようにする溶接装置用ワーク保持装置を提供する。
【解決手段】溶接装置20の作業架台22(図２参照)に筐体２を固定する。筐体２の上縁の対辺には、回転シリンダ７により回動自在な駆動軸5aと従動軸5bとを支持させ、これら軸5a、5bの先端に取付板8a、8bを固定する。この取付板8a、8bに着脱自在のワーク支持板３を固定し、ワークＷをワーク支持板３に固定する。ワーク支持板３にはワークＷの表裏面に溶接を行える開口部31、32等の加工を施す。溶接箇所M₁、M₂の表側面の溶接加工の完了後に、回転シリンダ７を作動させて駆動軸5aを回動させると、ワーク支持板３が回動して反転し、ワークＷの溶接箇所M₁、M₂の裏側面が露呈するので溶接加工を行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、溶接装置による溶接作業の際に、溶接加工に係るワークを保持するワーク保持装置に関し、特に、ワークの表裏面について溶接を行う場合に、ワークを水平方向の軸と中心として回動させて反転させるワーク保持装置に関する。

種々の金属製品が溶接により接合されて加工されているが、その場合に、被加工物であるワークを、いわゆる溶接ロボットによる溶接装置に供して、所定の箇所に溶接を施している。ワークについての溶接箇所は各方向に存する場合もあるが、施工上、溶接箇所は極力少なく、しかも、単純な作業で行えるようにすることが好ましい。このため、ワークの表裏について溶接を施工することによって、所望の接合を行えるよう設計される。

このため、溶接装置に供されたワークの表側面についての溶接加工が終了した段階で、ワークを水平方向の軸を中心として反転させて裏側面を露呈させて溶接加工を行う。例えば、特許文献１には、従来の技術として、両持ちの一軸ポジショナでワークの両端部を支持したり、二軸回転ポジショナの回転軸面板にワークの一面を取り付けたりしてワークの反転と溶接加工を行うものが存していることが記載されている。

一方、前記特許文献１には、結合形状の内側および外側の全周にわたって溶接線を有するワークの溶接加工が、高度の自動化率で実施できるようにするものとして、結合形状の内側および外側の全周にわたって溶接線を有するワークの自動溶接を行う装置であって、前記ワークが水平回動可能に載置される置台と、この置台に設けられ、置台上の溶接位置とこの溶接位置上方の反転位置との間でワークを昇降させるためのリフタと、置台の両側方位置で駆動軸および従動軸が相対して互いに軸心を一致させたワーク反転機と、前記置台の近傍に配置された溶接ロボットとからなる自動溶接装置が開示されている。

また、特許文献２には、制御線の配線を不要にし得るとともに、保持装置が変更になった場合でも、自動組立装置側の動作プログラムの変更を不要にし得るワーク保持装置を提供するものとして、自動組立装置の操作部材によりワークの組み立てを行う際に、ワークを保持するとともに所定軸心回りでその回転姿勢を制御し得るワーク保持装置であって、装置本体側に、回転駆動装置により所定軸心回りで回転自在にされたワークの保持体を設けるとともに、操作部材の接近または接触を検出する検出器を複数個設け、かつこれら各検出器からの検出信号を入力して上記回転駆動装置を制御することにより、上記保持体を各検出器に応じて設定された所定角度でもって回転させる制御部を設けたワーク保持装置が開示されている。

特開平６−７９４６１号特開２０００−２８８７８６号

前記特許文献１に開示された自動溶接装置は、結合形状の内側および外側の全周にわたって溶接線を有するワークについて溶接加工を行う場合のものであって、ワークの表裏の二つの側の面についてのみを溶接加工する場合には、大掛かりな装置となってしまう。また、ワークを置台に載置させて溶接加工に供するものであり、ワークの交換の際には置台の所定の位置に位置決めして載置させることが必要であって、この位置決め作業に時間を要し、表裏面等の簡単な溶接加工を行うために頻繁にワークを交換する場合には、この位置決め作業に要する総時間が多大となり、生産効率の向上にとって支障となっている。

また、特許文献２に開示されたワーク保持装置は、溶接ロボットの溶接トーチをケーシング側に形成された所定箇所の穴部に挿入すると、挿入された穴部に配された光センサで該溶接トーチが検出され、当該穴部に割り当てられた回転角度の制御信号が発せられて、ワークを固定した保持板体をその回転角度で回転させるものである。このワーク保持装置によれば、ワークに対して各方向から溶接加工を施すことができ、複雑な溶接加工を要するワークにとって好適である。しかし、表裏面についてのみ溶接加工を必要とするワークにとっては、複雑な装置となってしまい、加工コストが上昇する。しかも、種類が異なるワークを溶接加工することになる場合には、それぞれの穴部に割り当てられる回転角度が異なるから、制御用のプログラム等を変更する必要が生じて、種類の異なるワークの交換に迅速に対応できるものではない。

そこで、この発明は、簡単な構造としてワークの交換を簡便に行うことができ、また異なる種類のワークに対する溶接加工を行う場合にも迅速に対応できるようにした溶接装置用ワーク保持装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る溶接装置用ワーク保持装置は、作業架台に載置されたワークに溶接加工を施すに際し、少なくとも該ワークの表裏面に対して溶接を行うために、該ワークを反転させることを要する溶接装置において、前記作業架台に固定される筐体と、該筐体の上端縁に載置される一対の軸受と、前記一対の軸受の一方に支持させた駆動軸と、他方の軸受に支持させた従動軸と、前記駆動軸と従動軸との先端部同士を対向させて同一軸線上に配すると共に、それぞれの先端部に固定した支持ブラケットと、前記一対の支持ブラケットに着脱自在に固定するワーク支持板とからなり、前記ワーク支持板に溶接加工を施すワークを固定し、前記駆動軸をほぼ180°の範囲で回動させることにより、前記ワーク支持板を反転させ、該ワークの表裏を溶接することを特徴としている。

前記筐体を作業架台に固定し、前記ワーク支持板を前記支持ブラケットに固定する。これにより、ワーク支持板が前記駆動軸と従動軸とにより支持された状態となる。ワーク支持板は、これに固定して溶接加工を施すべきワークの形状に応じて加工して、ワークの溶接箇所が上方に露呈するようにしておく。ワーク支持板に固定されたワークに対して上方に露呈しているワークの表側面の溶接箇所を、溶接装置により溶接する。表側面の溶接箇所の溶接が完了したならば、駆動源を動作させて前記駆動軸を回動させる。このため、駆動軸の先端部に支持ブラケットを介して固定されているワーク支持板が回動すると共に、前記従動軸も回動する。これにより、ワーク支持板に固定されたワークが反転されて、ワークの裏側面が上方を指向することになる。ワーク支持板は溶接箇所が露呈するように予め加工されているため、反転された状態で裏側面の溶接箇所が露呈するから、溶接装置により溶接加工を施す。

ワークの種類を交換する場合には、ワーク支持板と共に交換し、溶接装置に組み込まれた制御プログラムを当該ワークに対応したものに交換する。

また、前記駆動源の作動は、溶接装置を担当する作業者によるスイッチ操作によって行うようにすることでも、溶接装置のプログラムに組み込むんで行うことでもよい。例えば、表側面の溶接加工が完了したならば、作業者のスイッチ操作により駆動源が作動して前記駆動軸を回動させたり、表側面の最後の溶接箇所の溶接加工の完了後に適宜時間経過後に駆動源が作動して駆動軸を回動させるようにすることにより、ワーク支持板を反転させる。

また、請求項２の発明に係る溶接装置用ワーク保持装置は、前記ワーク支持板の回動範囲を規制するストッパ部材を、前記筐体に設けたことを特徴としている。

前記駆動源に制動装置を備えさせて駆動軸の回動範囲を規制させることもできるが、駆動源の構造が複雑となって高価なものとなってしまうおそれがある。このため、安価な駆動源であっても確実にワーク支持板の回動を規制して、溶接加工を確実に行えるように回動範囲をストッパ部材で規制するようにしたものである。駆動源としては、ワーク支持板をほぼ180°の範囲で往復回動させるもので十分であるから、回転シリンダを用いて、作動空気の流路を切替弁によって行うことで、安価で確実に動作させるものとすることができる。

また、請求項３の発明に係る溶接装置用ワーク保持装置は、前記駆動源を作動させるスイッチ操作を、溶接装置に溶接用ハンドに行わせることを特徴としている。

すなわち、溶接装置は溶接ロボットにより溶接トーチを保持させた溶接用ハンドを溶接箇所に順次移動させながら、該溶接箇所における溶接施工を行うものであるから、この溶接用ハンドの移動で前記駆動源の作動スイッチの操作を行わせるようにしたものである。

また、請求項４の発明に係る溶接装置用ワーク保持装置は、前記駆動源に回転シリンダを用いていることを特徴としている。

駆動源としては前記駆動軸を回動させる機構であれば、例えば往復シリンダのピストンロッドにラックを形成し、これに噛合するピニオンの回転による機構等、どのようなものであっても構わないが、簡単な構造で、迅速な動作を行わせることができるように、回転シリンダを用いてものである。すなわち、旋回するピストンを挟んで円弧状の位置に作動室を設け、いずれの作動室に圧縮空気等の動力源を供給するかにより、ピストンの旋回方向を変更させるもので、このピストンの旋回により出力軸を回動させるものである。

この発明に係る溶接装置用ワーク保持装置によれば、ワークを交換する際にはは、ワーク支持板の所定の位置にワークを固定させることでよいから、交換作業が簡便となり、迅速に交換を行うことができる。また、種類の異なるワークに交換する場合には、ワーク支持板を交換する。この際、ワーク支持板を前記支持ブラケットに取り付けることにより行い、支持ブラケットの所定の位置にワーク支持板を取り付けることにより、このワーク支持板に固定するワークの位置を溶接装置に対して位置決めすることができる。したがって、種類の異なるワークへの交換作業が簡便となり、交換作業を迅速に行うことができる。

ワークの交換作業や異なる種類のワークへの交換作業を迅速に行うことができるため、溶接装置の稼働時間を長くすることができ、作業効率を向上させることができる。

また、請求項２の発明に係る溶接装置用ワーク保持装置によれば、ワーク支持板の回動範囲を確実に規制することができると共に、駆動源に複雑な構造を要することがなく、駆動軸を往復回動させることができる構造で十分であり、安価な駆動源を用いることができる。

また、請求項３の発明に係る溶接装置用ワーク保持装置によれば、溶接用ハンドの動作に、スイッチ操作を行わせるサブルーチンを組み込むことで、ワークの種類が異なる場合であっても、確実にワーク支持板の反転動作を行わせることができる。

また、請求項４の発明に係る溶接装置用ワーク保持装置によれば、簡単な構造の駆動源とすることができ、このワーク保持装置を安価に提供することができる。

この発明に係るワーク保持装置の概略の構造を示す斜視図であり、一部を分解して示してある。この発明に係るワーク保持装置を用いて溶接装置により溶接加工を施す状況を示す図である。この発明に係るワーク保持装置を示す斜視図で、ワークの表側面を溶接加工する際の状態を示すもので、ワーク支持板を想像線で示してある。この発明に係るワーク保持装置のワーク支持板を反転させる途中の状態を示す斜視図である。この発明に係るワーク保持装置を示す斜視図で、ワークの裏側面を溶接加工する際の状態を示すものである。

以下、図示した好ましい実施の形態に基づいて、この発明に係る溶接装置用ワーク保持装置を具体的に説明する。

図１は、このワーク保持装置１の一部を分解して示す斜視図である。このワーク保持装置１は、枠状または容器状の筐体２に回動自在なワーク支持板３が組み込まれて構成されている。

前記筐体２の上縁部であって対辺の位置の一方には駆動側の軸受4aが、他方の側には従動側の軸受4bが取り付けられており、これら軸受4a、4bの軸は同一直線上に配されている。軸受4aには駆動軸5aが支持され、軸受4bには従動軸5bが支持されている。駆動軸5aの基端部は、軸継手６を介して駆動源としての回転シリンダ７の出力軸に連結されている。

前記駆動軸5aと従動軸5bの先端部同士を対向させてあり、この先端部に支持ブラケットである取付板8a、8bが固定されている。これら取付板8a、8bはほぼ矩形の板材により構成され、駆動軸5aと従動軸5bのそれぞれに一体的に固定されている。これら取付板8a、8bの一方の面には一対のノックピン9a、9b、10a、10bがそれぞれ植設されている。

前記ワーク支持板３は板材により構成されており、前記ノックピン9a、9b、10a、10bに嵌合するノック穴3a、3b、3c、3dを備えており、ノック穴3a、3b、3c、3dをノックピン9a、9b、10a、10bに嵌合させた状態で、ワーク支持板３がノックピン9a、9b、10a、10bから脱落しないように固定する図示しないロック機構が設けられている。
また、このワーク支持板３は、ワークＷの溶接箇所M₁、M_２を表裏面に露呈させることができる開口部31、32が形成されている。また、板面にはワークＷの位置決めを行うと共に、ワークＷを固定するワーク固定手段としてワーク保持ブラケット33、34、35、36が設けられている。これらワーク保持ブラケット33、34、35、36は、例えば２枚の板材で構成され、一方の板材はワーク支持板３に固定された固定板33a、34a、35a、36aとされ、他方の板材は固定板33a、34a、35a、36aのそれぞれに対して進退する可動板33b、34b、35b、36bとされ、これら固定板33a、34a、35a、36aと可動板33b、34b、35b、36bとでワークＷを挟持することにより、ワークＷを固定できるようにしてある。なお、前記開口部31、32やワーク保持ブラケット33〜36等の位置は、ワークＷの形状や溶接箇所Mに応じて、ワーク保持板３を適宜に加工する。

前記ワーク支持板３の側縁の一部には、位置決め板11が側方に突出して固定されている。他方、筐体２の前記軸受4a、4bが設けられていない対辺の上縁部には、ストッパ部材12a、12bが突設させてあり、後述するワーク支持板３の回動により前記位置決め板11がこれらストッパ部材12a、12bのいずれかに当接するようにしてある。なお、これらストッパ部材12a、12bの突出長さを調整できるようにすることが好ましい。

前記回転シリンダ７を作動させる圧縮空気を供給する供給管15が筐体２の側壁から突出しており、これにコンプレッサからの空気配管が接続される。また、この供給管15と前記回転シリンダ７のそれぞれの作動室とが図示しない切替弁を介して接続されている。このため、いずれの作動室へ圧縮空気が供給されるかによって、回転シリンダ７の動作方向が変更され、その出力軸の回動方向が変更される。この回転シリンダ７の動作は、筐体２の側壁に配されたスイッチボタン13を作業者が操作することにより行われる。また、筐体２の上縁部であって前記軸受4aの近傍には、副スイッチボタン14が設けられており、この副スイッチボタン14の上部に、この副スイッチボタン14を操作する補助ボタン14aが設けられている。この補助ボタン14aは耐熱性を有する材料によって組み立てられており、操作力を受けて副スイッチボタン14に対して前進して該副スイッチボタン14を操作し、操作力が解除されると、副スイッチボタン14から後退して次の操作に待機するように復帰する構造とされている。

図２は、このワーク保持装置１を用いて溶接加工を行う溶接装置20を例示するもので、いわゆる溶接ロボットによるものであり、溶接用ハンド21が所定のプログラムで制御されて、溶接用ハンド21に把持させた溶接トーチ21aによりワークＷの溶接箇所M₁、M_２の溶接を所定の手順で行う。このワーク保持装置１は、この溶接装置20の作業架台22の上面に固定される。

以上により構成されたこの発明に係る溶接装置用ワーク保持装置の作用を、以下に説明する。

このワーク保持装置１を溶接装置20の筐体２を、作業架台22に取り付ける。この筐体２に、溶接加工を施すべきワークＷに対応したワーク支持板３を組み込む。すなわち、このワーク支持板３を反転した場合にも、ワークＷの溶接箇所M₁、M_２を露呈させることができるように前記開口部31、32が加工されたワーク支持板３を組み込むものである。ワーク支持板３を組み込むには、前記ノック穴3a〜3dをそれぞれ対応するノックピン9a、9b、10a、10bに嵌合させ、前記図示しないロック機構によりワーク支持板３をノックピン9a、9b、10a、10bに固定させる。また、前記溶接装置20には、このワークＷを溶接するために溶接用ハンドを移動させて溶接を行わせる手順を指示するプログラムを組み込む。

作業者はワーク支持板３に溶接加工を施すべきワークＷを、ワーク保持ブラケット33〜36による固定手段を用いて固定して、図示しないスイッチを操作して溶接装置20を作動させる。これにより、溶接用ハンド21がプログラムされた手順に従ってワークＷの溶接箇所M₁、M_２のうちの上方に露呈している部分、すなわち表側面の溶接を行う。表側面の溶接が完了したならば、作業者はスイッチボタン13を操作する。これにより、圧縮空気が回転シリンダ７の一方の作動室に供給されてその出力軸を回動させ、駆動軸5aが回動して取付板8aを回動させることにより、ワーク支持板３を回動させる。また、図４に示すように、このワーク支持板３の回動により前記従動軸5bも回動して、ワーク支持板３を円滑に回動させることができる。ワーク支持板３が回動して、図５に示すように、前記位置決め板11がストッパ部材12bに当接するとワーク支持板３の回動が停止して、該ワーク支持板３が反転した状態となる。この状態で、ワークＷの裏側面の溶接箇所M₁、M_２が開口部31、32を通して上方に露呈するから、溶接装置20により溶接加工を施せば、ワークＷについての溶接作業が完了する。

作業者が、再度スイッチボタンを13を操作すると、圧縮空気が回転シリンダ７の先の場合とは反対側の作動室に供給されて、駆動軸5aが逆方向に回動する。これにより、ワーク支持板３が回動して、図３に示すように、前記位置決め板11がストッパ部材12aに当接した状態となる。この状態で、ワークＷがワーク支持板３の上面に位置した状態となり、作業者がワークＷを交換できる状態となるので、次のワークＷに交換する。

また、種類の異なるワークＷに交換する場合には、当該ワークＷの大きさや形状によって、作業架台22に固定されている筐体２を用いることができるものであれば、ワーク支持板３をワークＷに応じたもの交換する。すなわち、既設されているワーク支持板３をノックピン9a、9b、10a、10bから取り外して、別のワーク支持板３を取り付ける。これにより、種類の異なるワークＷをこのワーク支持板３に固定させることができるようになり、このワークＷに対して溶接加工を施すことができる。

以上に説明した実施形態では、作業者がスイッチボタン13を操作することにより、ワークＷの反転と初期の位置への復帰とを行わせるものとして説明したが、このワークＷの回動動作を溶接装置20により行わせることもできる。すなわち、ワークＷの溶接加工を行う手順に、溶接用ハンド21で前記副スイッチボタン14を操作するサブルーチンを組み込み、表側面の溶接施工が完了した後に溶接用ハンド21を副スイッチボタン14へ移動させて、溶接トーチ21aでこれを操作させる。これにより、回転シリンダ７が回動してワーク支持板３を反転させて裏側面の溶接箇所を露呈させるから、裏側面の溶接加工を行う。裏側面の溶接加工が完了したならば、溶接用ハンド21で副スイッチボタン14を操作することにより、ワーク支持板３が反転して表側面を露呈させる。これにより、作業者がワークＷを交換することができる。なお、溶接用ハンド21による副スイッチボタン14の操作は、溶接トーチ21aを介して行うため、該溶接トーチ21aが高温の状態にあるから、前記補助ボタン14aを介して行うことにより、副スイッチボタン14が加熱されないようにすることが好ましい。

この発明に係る溶接装置用ワーク保持装置によれば、ワークの交換作業を簡便に、かつ、迅速に行うことができる。しかも、種類の異なるワークへの交換作業も簡便となるため、異なるワークを小ロットで溶接加工を行う場合に適したものとなる。さらに、構造が簡単であるから安価に提供でき、小規模な溶接工場にとって有利なものとなる。

１ワーク保持装置
２筐体
３ワーク支持板
3a〜3d ノック穴
31、32 開口部
33、34、35、36 ワーク保持ブラケット
4a、4b 軸受
5a 駆動軸
5b 従動軸
６軸継手
７回転シリンダ（駆動源）
8a、8b 取付板（支持ブラケット）
9a、9b ノックピン
10a、10b ノックピン
11 位置決め板
12a、12b ストッパ部材
13 スイッチボタン
14 副スイッチボタン
14a 補助ボタン
20 ワーク保持装置
21 溶接用ハンド
21a 溶接トーチ
22 作業架台
Ｗワーク
M₁、M₂ 溶接箇所

Claims

作業架台に載置されたワークに溶接加工を施すに際し、少なくとも該ワークの表裏面に対して溶接を行うために、該ワークを反転させることを要する溶接装置において、
前記作業架台に固定される筐体と、
該筐体の上端縁に載置される一対の軸受と、
前記一対の軸受の一方に支持させた駆動軸と、他方の軸受に支持させた従動軸と、
前記駆動軸と従動軸との先端部同士を対向させて同一軸線上に配すると共に、それぞれの先端部に固定した支持ブラケットと、
前記一対の支持ブラケットに着脱自在に固定するワーク支持板とからなり、
前記ワーク支持板に溶接加工を施すワークを固定し、
前記駆動軸をほぼ180°の範囲で回動させることにより、前記ワーク支持板を反転させ、該ワークの表裏を溶接することを特徴とする溶接装置用ワーク保持装置。
前記ワーク支持板の回動範囲を規制するストッパ部材を、前記筐体に設けたことを特徴とする請求項１に記載の溶接装置用ワーク保持装置。
前記駆動源を作動させるスイッチ操作を、溶接装置に溶接用ハンドに行わせることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶接装置用ワーク保持装置。
前記駆動源に回転シリンダを用いていることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の溶接装置用ワーク保持装置。