JP2010264476A - 溶接後処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接後において、作業者に多大な負担を強いることなく、確実にスラグやスパッタを除去することができる溶接後処理装置を提供する。
【解決手段】溶接により生じたスラグやスパッタをワークから除去する溶接後処理装置であって、水平方向及び鉛直方向に移動可能で且つ鉛直軸回りに回動可能とした基部１２と、基部１２に着脱可能に装着されて、サブ材Ｗの隅部Ｗａに形成されるスラグを除去する円筒形ブラシ２４と、隅肉部Ｗｂに形成されるスラグを除去するホイールブラシ３５と、平面部Ｗｃに形成されるスパッタを除去するロールブラシ４４と、溶接の段階における溶接トーチの移動軌跡に沿ってブラシを移動させるべく基部１２の動作を制御する制御部１３を備えている。各ブラシ２４，３５，４４は、サブ材Ｗの部位に応じて制御部１３により選択されて基部１２に装着される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、造船の生産ラインにおいて、溶接で生じたスラグやスパッタをワークから除去するのに好適な溶接後処理装置に関するものである。

従来、上記したような溶接後処理装置としては、例えば、特許文献１に開示されたものがある。
この溶接後処理装置では、軸心回りに回転させた円筒状のワークに対して、スラグスパッタ除去手段を接触させて、ワークの円周方向に形成されたスラグやスパッタを順次除去するようにしている。

特開平04-30909号公報

ところが、上記した従来の溶接後処理装置にあっては、円筒状のワークの円周方向に形成されたスラグやスパッタの除去を行うことはできるものの、例えば、造船の生産ラインにおいて、複数枚の平板を組み合わせて接合した際に隅部に生じるスラグを除去することはできず、結局溶接作業者が、ハンマで叩いたり、ブラシで擦ったり、ハンドグラインダで削ったりすることで、スラグを除去するようにしている。

このような隅部に生じたスラグの除去作業は、狭隘な場所でしかも粉塵の舞う環境下で行うことになるので、作業者にとって負担のかかる作業となっており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、溶接後において、作業者に多大な負担を強いることなく、確実にスラグやスパッタを除去することができる溶接後処理装置を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に係る発明は、溶接により生じたスラグやスパッタをワークから除去する溶接後処理装置であって、水平方向及び鉛直方向に移動可能で且つ鉛直軸回りに回動可能とした基部と、この基部に着脱可能に装着されて、少なくともワークの隅部に形成されるスラグを除去する隅部スラグ除去ブラシと、溶接の段階における溶接トーチの移動軌跡に沿って前記隅部スラグ除去ブラシを移動させるべく前記基部の動作を制御する制御部を備えている構成としたことを特徴としており、この溶接後処理装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。

また、本発明の請求項２に係る溶接後処理装置は、前記ワークの隅肉部に形成されるスラグを除去する隅肉部スラグ除去ブラシと、前記ワークの平面部ないし平面に近い曲面部に形成されるスパッタを除去する平面部スパッタ除去ブラシを備え、前記隅部スラグ除去ブラシ，隅肉部スラグ除去ブラシ及び平面部スパッタ除去ブラシは、前記ワークの部位に応じて前記制御部により選択されて前記基部に装着される構成とすることができる。

さらに、本発明の請求項３に係る溶接後処理装置として、前記隅部スラグ除去ブラシ，隅肉部スラグ除去ブラシ及び平面部スパッタ除去ブラシを前記ワークに一定の力で押し付ける流体圧シリンダや圧縮バネを具備した押圧機構を備えている構成としている。
本発明に係る溶接後処理装置において、基部を水平方向及び鉛直方向に移動させると共に鉛直軸回りに回動させる手段としては、例えば、門型台車やハンドを有する６軸多関節ロボットを採用することができるほか、門型台車及び６軸多関節ロボットを組み合わせた機構を採用することができ、このように門型台車及び６軸多関節ロボットを組み合わせる場合には、１台の門型台車に６軸多関節ロボットを複数組配置することも可能である。

ここで、基部や６軸多関節ロボットを門型台車の横枠及び縦枠に沿って移動させる機構としては、とくに限定はしないが、構造が簡易な駆動機構、例えば、モータ出力をラック＆ピニオン方式で基部や６軸多関節ロボットに伝達するようにした機構を採用することが望ましい。
また、本発明に係る溶接後処理装置において、隅部スラグ除去ブラシには、筒型の回転ブラシを用いることができ、隅肉部スラグ除去ブラシ及び平面部スパッタ除去ブラシには、ホイールブラシ及びロールブラシをそれぞれ用いることができる。これらの除去ブラシには、金属製のブラシを採用することが望ましいが、これに限定されない。金属製のブラシを採用した場合には、本発明の溶接後処理装置を動作させる前に、回転ハンマのような打撃力のある工具でスラグを予め割っておくと、硬いスラグの除去に極めて有効である。

なお、上記除去ブラシには、硬いディスクタイプのものや、柔らかいバフタイプのものも含むこととし、必要に応じて使用可能である。
本発明の溶接後処理装置では、例えば、造船の生産ラインにおいて、複数枚の平板を組み合わせて成るサブ材（ワーク）の隅部や隅肉部に形成されたスラグや、これらの周辺部位に付着したスパッタを除去する場合、制御部の制御によって基部が動作することで、溶接トーチの移動軌跡に沿って隅部スラグ除去ブラシが移動するので、サブ材の隅部に形成されたスラグに加えて、隅肉部に形成されたスラグも除去されることとなる。

この際、隅部スラグ除去ブラシが隅肉部を含む平面内で移動するようになせば、スパッタも除去し得ることとなる。
したがって、狭隘な場所でしかも粉塵の舞う環境下において、スラグやスパッタをサブ材から除去するに際して、従来必要としていたハンマで叩くといった手作業を行わなくて済むので、作業者にかかる負担が軽減されることとなる。

また、スラグをサブ材から除去するにあたって、隅部スラグ除去ブラシを溶接トーチの移動軌跡に沿って移動させるので、スラグ除去のし忘れといった事態が生じることが回避されることとなる。
さらに、隅部スラグ除去ブラシに加えて、隅肉部スラグ除去ブラシ及び平面部スパッタ除去ブラシを備えた構成とすると、サブ材の部位に応じた除去ブラシの選択が制御部によりなされて、隅部スラグ除去ブラシ，隅肉部スラグ除去ブラシ及び平面部スパッタ除去ブラシのうちの最適な除去ブラシが基部に装着されるので、サブ材に形成されたり付着したりしたすべてのスラグ及びスパッタを効率良く除去し得ることとなる。

さらにまた、隅部スラグ除去ブラシ，隅肉部スラグ除去ブラシ及び平面部スパッタ除去ブラシをサブ材に一定の力で押し付ける押圧機構を備えた構成とすると、サブ材の凹凸を有する部位においても、スラグ及びスパッタの除去が確実に成されることとなる。

本発明の請求項１に係る溶接後処理装置では、上記した構成としているので、溶接後において、作業者に多大な負担を強いることなく、ワークからスラグやスパッタを除去することが可能であり、加えて、スラグ除去のし忘れといった事態が生じるのを阻止することもできるという非常に優れた効果がもたらされる。
また、本発明の請求項２に係る溶接後処理装置では、上記した構成としたため、ワークに形成されたり付着したりしたすべてのスラグ及びスパッタを効率良く除去することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

さらに、本発明の請求項３に係る溶接後処理装置では、上記した構成としたから、ワークの凹凸がある部位のスラグ及びスパッタの除去をも確実に行うことができ、その結果、均一な仕上がり状態を得ることが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。

本発明に係る溶接後処理装置の一実施形態を示す正面説明図である。 図１に示した溶接後処理装置の側面説明図である。 図１における溶接後処理装置の隅部スラグ除去ブラシの正面説明図（ａ）及び使用状態説明図（ｂ）である。 図１における溶接後処理装置の隅肉部スラグ除去ブラシの正面説明図（ａ）及び使用状態説明図（ｂ）である。 図１における溶接後処理装置の平面部スパッタ除去ブラシの正面説明図（ａ）及び使用状態説明図（ｂ）である。 図１における溶接後処理装置の押圧機構を示す正面説明図（ａ），平面図（ｂ）及び部分破断側面説明図（ｃ）である。

以下、本発明に係る溶接後処理装置を図面に基づいて説明する。
図１〜図６は、本発明に係る溶接後処理装置の一実施例を示しており、この実施例では、本発明に係る溶接後処理装置を造船の生産ラインにおけるサブ材製作工程に用いた場合を例に挙げて説明する。
図１及び図２に示すように、この溶接後処理装置は、門型クレーン１及び２台の６軸多関節ロボット１１を構成要素として使用している。

この門型クレーン１は、一対のレール２，２と、これらのレール２，２上をモータ３の出力によって走行する門型台車４を備えており、門型台車４は、サブ材（ワーク）Ｗを構成するベースプレートＢＰが搬入されるワーク載置部Ｓを跨って走行する。この門型台車４の横枠４ａには、モータ５の出力によって横枠４ａ上を往復移動するスライダ６と、このスライダ６に対してモータ７の出力により昇降するポスト８が配置してある。門型台車４，スライダ６及びポスト８は、いずれもラック９とピニオン１０の組み合わせにより動作するものとなっており、６軸多関節ロボット１１は、ポスト８の下端部に取り付けられている。

また、この溶接後処理装置は、上記６軸多関節ロボット１１のハンド１１ａに把持されることで、水平方向及び鉛直方向に移動可能で且つ鉛直軸回りに回動可能とした基部１２と、この基部１２に着脱可能に装着されて、サブ材Ｗの隅部Ｗａに形成されるスラグを除去する隅部ユニット２０と、６軸多関節ロボット１１の動作を制御する制御部１３を備えており、この制御部１３は、ベースプレートＢＰにウエブ材ＷＰを接合する段階における溶接トーチ（図示せず）の移動軌跡に沿って隅部ユニット２０を移動させるように６軸多関節ロボット１１の動作を制御する。

この実施例における溶接後処理装置は、隅部ユニット２０に加えて、隅肉部Ｗｂに形成されるスラグを除去する隅肉部ユニット３０と、平面部Ｗｃないし平面に近い曲面部に形成されるスパッタを除去する平面部ユニット４０を備えており、これらのユニット２０，３０，４０は、門型台車４の縦枠４ｂに配置されたブラシ収納部１４に収納され、必要に応じて（サブ材Ｗの部位に応じて）制御部１３により選択されて６軸多関節ロボット１１側の基部１２に装着される。なお、ブラシ収納部１４も、モータ１５の出力によって上記と同じくラック９とピニオン１０の組み合わせにより昇降する。

隅部ユニット２０は、図３に示すように、フレーム２１と、このフレーム２１に固定されたモータ２２と、このモータ２２の出力軸にチャック２３を介して交換可能に装着された円筒形ブラシ（隅部スラグ除去ブラシ）２４を具備している。
隅肉部ユニット３０は、図４に示すように、フレーム３１と、このフレーム３１に固定されたモータ３２と、同じくフレーム３１に配置されたギアボックス３３と、このギアボックス３３で減速されたモータ出力の伝達機構３４と、この伝達機構３４の最終出力軸３４ａに装着されたホイールブラシ（隅肉部スラグ除去ブラシ）３５を具備している。

平面部ユニット４０は、図５に示すように、フレーム４１と、このフレーム４１に固定されたモータ４２と、このモータ４２の出力の伝達機構４３と、この伝達機構４３の最終出力軸４３ａに装着されたロールブラシ（平面部スパッタ除去ブラシ）４４を具備している。
この場合、上記ユニット２０，３０，４０を装着する基部１２には、図６に示すように、押圧機構５０が設けてある。

この押圧機構５０は、６軸多関節ロボット１１のハンド１１ａに把持されるハンド側プレート５１と、このハンド側プレート５１に３本の支柱５２を介して固定されたガイドブロック５３と、このガイドブロック５３に対して接近離間可能に配置されて、ユニット２０，３０，４０の各フレーム２１，３１，４１を図示しないチャックを介して保持解放するブラシ側プレート５４と、ガイドブロック５３の中心に配置されて、ブラシ側プレート５４にシャフト５５を介して空気圧を付与する空気シリンダ５６を備えており、制御部１３により空気シリンダ５６の空気圧を制御することで、ユニット２０，３０，４０の各ブラシ２４，３５，４４をサブ材Ｗに一定の力で押し付けることができるようになっている。

なお、上記ユニット２０，３０，４０には、隅部Ｗａや隅肉部Ｗｂや平面部Ｗｃまでの距離を検出する図示しない距離センサがそれぞれ配置してある。
上記した本実施例に係る溶接後処理装置では、サブ材Ｗの隅部Ｗａや隅肉部Ｗｂに形成されたスラグや、これらの周辺の平面部Ｗｃに付着したスパッタを除去する場合、制御部１３の制御によって６軸多関節ロボット１１のハンド１１ａが動作する（あるいは、門型台車４，スライダ６及びポスト８が動作する）ことで、溶接トーチの移動軌跡に沿って隅部ユニット２０が移動するので、サブ材Ｗの隅部Ｗａに形成されたスラグに加えて、隅肉部Ｗｂに形成されたスラグも除去されることとなる。

この際、隅部ユニット２０が隅肉部Ｗｂを含む平面部Ｗｃ内で移動するようになせば、スパッタも除去し得ることとなる。
したがって、狭隘な場所でしかも粉塵の舞う環境下において、スラグやスパッタをサブ材Ｗから除去するに際して、従来必要としていたハンマで叩くといった手作業を行わなくて済むので、作業者にかかる負担が軽減されることとなり、加えて、スラグをサブ材Ｗから除去するにあたって、円筒形ブラシ２４を溶接トーチの移動軌跡に沿って移動させるので、スラグの取り忘れといった事態が生じることが回避されることとなる。

また、上記した本実施例に係る溶接後処理装置では、隅部ユニット２０に加えて、隅肉部ユニット３０及び平面部ユニット４０を備えているので、サブ材Ｗの隅部Ｗａや隅肉部Ｗｂや平面部Ｗｃに応じた除去ブラシ２４，３５，４４の選択が制御部１３によりなされて、除去ブラシ２４，３５，４４のうちの最適な除去ブラシが基部１２に装着されることとなり、その結果、サブ材Ｗに形成されたり付着したりしたすべてのスラグ及びスパッタを効率良く除去し得ることとなる。

さらに、上記した本実施例に係る溶接後処理装置では、隅部ユニット２０，隅肉部ユニット３０及び平面部ユニット４０をサブ材Ｗに一定の力で押し付ける押圧機構５０を備えているので、サブ材Ｗの凹凸を有する部位においても、スラグ及びスパッタの除去が確実に成されることとなる。
本発明に係る溶接後処理装置の構成は、上記した実施例による溶接後処理装置の構成に限定されるものではない。

１ 門型クレーン
１１ ６軸多関節ロボット
１２ 基部
１３ 制御部
２４ 円筒形ブラシ（隅部スラグ除去ブラシ）
３５ ホイールブラシ（隅肉部スラグ除去ブラシ）
４４ ロールブラシ（平面部スパッタ除去ブラシ）
５０ 押圧機構
Ｗ サブ材（ワーク）
Ｗａ 隅部
Ｗｂ 隅肉部
Ｗｃ 平面部

Claims (3)

1. 溶接により生じたスラグやスパッタをワークから除去する溶接後処理装置であって、
   水平方向及び鉛直方向に移動可能で且つ鉛直軸回りに回動可能とした基部と、
   この基部に着脱可能に装着されて、少なくともワークの隅部に形成されるスラグを除去する隅部スラグ除去ブラシと、
   溶接の段階における溶接トーチの移動軌跡に沿って前記隅部スラグ除去ブラシを移動させるべく前記基部の動作を制御する制御部を備えている
   ことを特徴とする溶接後処理装置。
2. 前記ワークの隅肉部に形成されるスラグを除去する隅肉部スラグ除去ブラシと、前記ワークの平面部ないし平面に近い曲面部に形成されるスパッタを除去する平面部スパッタ除去ブラシを備え、前記隅部スラグ除去ブラシ，隅肉部スラグ除去ブラシ及び平面部スパッタ除去ブラシは、前記ワークの部位に応じて前記制御部により選択されて前記基部に装着される請求項１に記載の溶接後処理装置。
3. 前記隅部スラグ除去ブラシ，隅肉部スラグ除去ブラシ及び平面部スパッタ除去ブラシブラシを前記ワークに一定の力で押し付ける押圧機構を備えている請求項２に記載の溶接後処理装置。

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