JP2011251333A - 溶接補助装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ワークに向きが異なる複数の溶接部位がある場合であっても、溶接補助装置が高コストにならないようにするとともに、溶接時の安全性を確保できるようにすることを目的とする。
【解決手段】本発明に係る溶接補助装置は、ワークの溶接部位を溶接機の溶接位置１２にセットする際に使用される溶接補助装置であって、支持台１５に対して水平回転可能に構成された回転部材２２と、途中部分が回転部材２２に対して上下回動可能な状態で連結された昇降リンク２５と、昇降リンク２５の先端部分に自在継手３０を介して連結されており、前記ワークを支持可能に構成されたワーク支持部材４０とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークの溶接部位を溶接機の溶接位置にセットする際に使用される溶接補助装置に関する。

これに関連する装置が特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載の溶接装置１００は、ワークＷの溶接部位にウエルドナットを溶接する装置であり、図６に示すように、プロジェクション用ガン１０４ｍと下部電極１０４ｐとからなる溶接機１０４と、その溶接機１０４をＸ方向、及びＹ方向に移動させるロボット装置１０６と、ワークＷを水平に支持するワークセット冶具１０２とを備えている。そして、溶接機１０４をロボット装置１０６によりワークＷの溶接部位までＸ−Ｙ方向（水平方向）に移動させ、プロジェクション用ガン１０４ｍと下部電極１０４ｐとの間にウエルドナットとワークＷの溶接部位とを挟んで溶接できるように構成されている。

実開平２−１６２８０号

しかし、上記した溶接装置１００では、溶接機１０４を全自動でワークＷの溶接部位まで移動させる構成のため、設備コストが高くなる。特に、ワークの形状が複雑で向きの異なる複数の溶接部位が存在する場合には、溶接機１０４をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向、及び回転方向に移動させる必要があり、前記ロボット装置１０６が複雑になって設備コストが高くなる。
一方、ポータブル溶接装置等では、ワークを手で持ってそのワークの溶接部位を溶接機の電極にセットし、ウエルドナットを溶接することが行なわれている。しかし、ワークを手で持つ方法では、溶接時に一方の手でワークを持ち、他方の手で溶接機を操作する必要があるため、熟練を要する。また、ワークの端に溶接部位がある場合等、手を挟む等のトラブルが発生することがある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、ワークに向きが異なる複数の溶接部位がある場合であっても、溶接補助装置が高コストにならないようにするとともに、溶接時の安全性を確保できるようにすることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、ワークの溶接部位を溶接機の溶接位置にセットする際に使用される溶接補助装置であって、支持台に対して水平回転可能に構成された回転部材と、途中部分が前記回転部材に対して上下回動可能な状態で連結された昇降リンクと、前記昇降リンクの先端部分に自在継手を介して連結されており、前記ワークを支持可能に構成されたワーク支持部材とを有することを特徴とする。

本発明によると、ワーク支持部材は、自在継手、昇降リンク及び回転部材を介して支持台に連結されている。このため、ワーク支持部材を持って水平方向、及び上下方向に一定範囲だけ移動させ、さらに自在継手により前記ワーク支持部材を自由に傾けることが可能になる。これにより、ワークに向きが異なる複数の溶接部位が形成されている場合でも、ワークをワーク支持部材に支持した状態で各溶接部位を順番に溶接機の溶接位置にセットできるようになる。
このように、溶接補助装置は全自動でワークを溶接機の位置まで移動させるものではなく、手動と組み合わせて使用する装置であるため、ワークに向きが異なる複数の溶接部位が形成されている場合でも、溶接補助装置が複雑化せず高コストにならない。
また、ワークをワーク支持部材で支持する構成のため、溶接時にワークから手を離すことができる。このため、ワークを直接持って溶接する場合と比べ、手を挟む等のトラブルを防止できる。

請求項２の発明によると、昇降リンクの基端部には、その昇降リンクの先端側を押上げるための重りが取付けられていることを特徴とする。
このため、重りの重量分だけワーク及びワーク支持部材を持ち上げる際の重量が小さくなり、ワーク及びワーク支持部材を移動させ易くなる。したがって、ワークが重い場合でも容易に溶接機の溶接位置まで移動できるようになる。

請求項３の発明によると、自在継手はロック機構を備えており、前記ロック機構がロックされることで前記自在継手は昇降リンクに対するワーク支持部材の回動を禁止するように構成されていることを特徴とする。
このため、ワークの溶接部位を溶接機の溶接位置にセットした状態でロック機構により自在継手の回転を禁止することで、昇降リンクに対してワーク支持部材が固定され、ワーク支持部材がその位置に保持される。

請求項４の発明によると、昇降リンクの先端部分には、横棒部材の基端部が水平回動可能なように連結されており、その横棒部材の先端上面に前記自在継手が取付けられていることを特徴とする。
このため、ワーク支持部材の移動の自由度が向上する。
請求項５の発明によると、ワーク支持部材には、グリップ部が設けられていることを特徴とする。
このため、ワーク支持部材を持って作業し易くなる。

本発明によると、ワークに向きが異なる複数の溶接部位がある場合であっても、溶接補助装置が高コストにならない。さらに、溶接時の安全性を確保できるようになる。

本発明の実施形態１に係る溶接補助装置の全体斜視図である。 溶接補助装置のワーク支持部材と、そのワーク支持部材に支持されたワークとを表す平面図である。 溶接補助装置のワーク支持部材と自在継手を表す斜視図である。 前記自在継手の構造を表す模式図である。 ワークの溶接部位を溶接機の下部電極（溶接位置）にセットした状態を表す斜視図（Ａ図）、Ａ図のＢ部拡大図（Ｂ図）である。 従来の溶接装置を表す全体斜視図である。

［実施形態１］
以下、図１〜図５に基づいて、本発明の実施形態１に係る溶接補助装置の説明を行う。本実施形態に係る溶接補助装置は、板状ワークの溶接部位をポータブル溶接機の溶接位置にセットする際に使用される装置である。
なお、図中の前後左右、及び上下は、ポータブル溶接機の前後左右、及び上下に対応している。

＜ポータブル溶接機の概要について＞
ポータブル溶接機は、板状ワークＷの第１溶接部位Ｗｕ１、第２溶接部位Ｗｕ２、第３溶接部位Ｗｕ３（図２等参照）にウエルドナット（図示省略）を溶接するための溶接機であり、溶接機本体（図示省略）と、下部電極１２（図１参照）と、一対の操作スイッチ１３等とから構成されている。ポータブル溶接機は、溶接機本体の電極と下部電極１２との間にウエルドナットと板状ワークＷの溶接部位Ｗｕ１，Ｗｕ２，Ｗｕ３とを挟み、ウエルドナットを板状ワークＷの溶接部位Ｗｕ１，Ｗｕ２，Ｗｕ３に溶接できるように構成されている。
ポータブル溶接機の下部電極１２は、図１に示すように、支持台１５の支柱１５ｍから後方に張出した中心梁部１５ｈの先端に電極用架台１２ｄによって上向きに固定されている。また、溶接機本体（図示省略）は、下部電極１２と同軸位置に配置されており、上下動可能な状態で支持台１５に支持されている。また、操作スイッチ１３は、支柱１５ｍの上部から左右に張出したアーム１５ａによって支持されている。

＜溶接補助装置２０の概要について＞
溶接補助装置２０は、板状ワークＷの溶接部位Ｗｕ１，Ｗｕ２，Ｗｕ３をポータブル溶接機の下部電極１２（溶接位置）にセットする際に使用される装置であり、図１に示すように、支持台１５のＬ型梁部１５ｘの先端に取付けられている。Ｌ型梁部１５ｘは、支持台１５の支柱１５ｍから左方向に張出す左梁部１５１と、その左梁部１５１の先端から後方に張出す後梁部１５３とから平面Ｌ字形に形成されており、下部電極１２を支持する中心梁部１５ｈとほぼ同じ高さ位置に配置されている。
溶接補助装置２０は、Ｌ型梁部１５ｘ（後梁部１５３）の先端上面に水平回転可能な状態で連結された回転部材２２と、その回転部材２２に上下回動可能な状態で連結された昇降リンク２５と、その昇降リンク２５の先端に水平回転可能な状態で連結された横棒部材２６と、その横棒部材２６の先端に自在継手３０を介して連結されたワーク支持部材４０とから構成されている。

＜回転部材２２について＞
回転部材２２は、図１等に示すように、Ｌ型梁部１５ｘの先端上面に水平回転可能な状態で連結された角形ベース２２ｂと、その角形ベース２２ｂの中央に立設されて、昇降リンク２５の回動中心軸２５ａ，２５ｂを両側から支持する一対のブラケット２２ｓとを備えている。また、角形ベース２２ｂの後端中央位置には、昇降リンク２５の下側リンク部２５２を下方から受けられるように構成された下限ストッパ２２ｔが設けられている。さらに、角形ベース２２ｂの左端前部には、その角形ベース２２ｂが右回転限界位置まで右回転したときにＬ型梁部１５ｘのストッパ（図示省略）に当接するストライカ２２ｚが設けられている。

＜昇降リンク２５について＞
昇降リンク２５は、四節リンク機構であり、上下に配置された直線状の上側リンク部２５１と下側リンク部２５２とを備えている。上側リンク部２５１と下側リンク部２５２の途中部分（図１の中央前寄り部分）は、回転部材２２に設けられた一対のブラケット２２ｓ間に配置されており、各々のリンク部２５１，２５２が水平な回動中心軸２５ａ，２５ｂを介してそれぞれ上下回動可能なように両ブラケット２２ｓに連結されている。また、上側リンク部２５１と下側リンク部２５２の先端（図１の後端側）には、昇降部２５ｆが同じく水平な連結軸２５ｃ，２５ｄによって上下回動可能なように連結されている。これにより、上側リンク部２５１と下側リンク部２５２とが回動中心軸２５ａ，２５ｂを中心にして上下に回動すると、昇降部２５ｆは同じ姿勢のままで昇降できるようになる。また、上側リンク部２５１の基端部（図１の前端側）には、昇降リンク２５の昇降部２５ｆを押上げるための重り２５ｗが取付けられている。
昇降リンク２５の昇降部２５ｆには、縦ピン２６ｃによって横棒部材２６の基端部が水平回動可能な状態で連結されており、その横棒部材２６の先端部に自在継手３０を介してワーク支持部材４０が連結されている。

＜ワーク支持部材４０について＞
ワーク支持部材４０は、板状ワークＷを位置決めした状態で支持する枠状部材であり、図１から図３等に示すように、その板状ワークＷの周縁部を支える外形枠部４３と、自在継手３０に固定された中央固定部４４と、その中央固定部４４と外形枠部４３とをつなぐ格子部４５とから構成されている。
外形枠部４３の左前角部には、図３等に示すように、板状ワークＷの左前角部を位置決めした状態で支える第１支持金具５１が取付けられている。第１支持金具５１は、板状ワークＷの左前角部を下側から支える下平板部５１ｄと、その下平板部５１ｄ上の板状ワークＷを上から押える押え板部５１ｐと、前記下平板部５１ｄに対してほぼ直角に立設されて、外形枠部４３の内側に突出するように湾曲した縦板部５１ｅとから構成されている。そして、板状ワークＷの左前角部が第１支持金具５１の押え板部５１ｐと下平板部５１ｄとに挟まれた状態で、その板状ワークＷの左前角部が外形枠部４３の左前角部に位置決めされた状態で支持される。

外形枠部４３の後辺中央部には、図１等に示すように、板状ワークＷの後端中央部を支えるとともに、その部分の位置決めを行う第２支持金具５２が取付けられている。第２支持金具５２は、外形枠部４３の後辺中央から格子部４５に沿って内側に突出する下平板部５２ｘと、外形枠部４３の後辺中央に立設されて外形枠部４３の内側に突出するように湾曲した縦板部５２ｔとから構成されている。そして、第２支持金具５２の下平板部５２ｘ上に板状ワークＷを下側から支持する円柱形支持部５２ｆと、板状ワークＷの位置決め孔Ｗｈに挿入される位置決めピン５２ｐとが設けられている。このため、図２に示すように、第２支持金具５２の位置決めピン５２ｐが板状ワークＷの位置決め孔Ｗｈに挿入され、板状ワークＷの後端中央部が円柱形支持部５２ｆに支持された状態で、その板状ワークＷの後端中央部が外形枠部４３の後辺中央部に位置決めされた状態で支持される。

外形枠部４３の右辺中央部には、図１等に示すように、板状ワークＷの右端中央部を下方から支える平板状の第３支持金具５３がその板状ワークＷの右端中央の傾斜に合わせて斜めに形成されている。
また、外形枠部４３の左辺中央部には、図２等に示すように、左方向に突出する棒状のステー５５ｓが固定されており、そのステー５５ｓの先端に左側グリップ部５５がその外形枠部４３の左辺に平行な状態で固定されている。
さらに、ワーク支持部材４０には、図１等に示すように、外形枠部４３の右辺から右方向に突出するように右側グリップ部５７が設けられており、その右側グリップ部５７が格子部４５に固定されている。

＜自在継手３０について＞
自在継手３０は、前記横棒部材２６に対してワーク支持部材４０が360°方向に回動可能なように、そのワーク支持部材４０の中央固定部４４と横棒部材２６とを連結する継手である。自在継手３０は、図４に示すように、平板状のベース３５と、そのベース３５と一体化された球体３６と、前記球体３６の球面に沿って回動可能なようにその球体３６を覆うハウジング３７と、そのハウジング３７に設けられたロック機構３１とから構成されている。そして、自在継手３０のベース３５が、図１、図３に示すように、昇降リンク２５に連結された横棒部材２６の先端部に固定されており、その自在継手３０のハウジング３７がワーク支持部材４０の中央固定部４４に固定されている。
前記ロック機構３１は、自在継手３０の球体３６に対するハウジング３７の回動を禁止するための機構であり、図４に示すように、ロック位置（実線参照）とロック解除位置（二点鎖線）との間で上下回動可能に構成された操作レバー３２と、その操作レバー３２をロック位置に保持するコイルスプリング３３とから構成されている。

操作レバー３２は、その操作レバー３２の基端部側に設けられたＴ字形部３２ｍと、レバー本体部３２ｒとから構成されており、前記Ｔ字形部３２ｍがハウジング３７内に収納されている。Ｔ字形部３２ｍは、レバー本体部３２ｒに連続するレバー延長部位３２１を備えており、そのレバー延長部位３２１の先端が連結ピン３７ｐによって上下回動可能な状態でハウジング３７内の受け部（図示省略）に連結されている。また、Ｔ字形部３２ｍには、レバー延長部位３２１の下面から直角下方に突出するロック部位３２２が形成されており、そのロック部位３２２の先端（下端）が球体３６の球面に当接可能なように構成されている。
操作レバー３２のレバー本体部３２ｒは、図４に示すように、ハウジング３７の縦長開口部（図示省略）から右方向に突出しており、ワーク支持部材４０の右側グリップ部５７に沿うように位置決めされている。そして、操作レバー３２のレバー本体部３２ｒの途中位置とハウジング３７との間に、その操作レバー３２を下方に回動させるコイルスプリング３３が装着されている。
即ち、操作レバー３２がコイルスプリング３３のバネ力で下限回動位置に保持されている状態で、Ｔ字形部３２ｍのロック部位３２２の先端（下端）が球体３６の球面を押圧するようになり、球体３６に対するハウジング３７の回動が禁止される。これにより、自在継手３０はロック状態に保持される。
また、操作レバー３２がコイルスプリング３３のバネ力に抗して上方に引き上げられると、Ｔ字形部３２ｍのロック部位３２２が球体３６の球面から離れ、球体３６に対するハウジング３７の回動が自在になる。即ち、自在継手３０のロック状態が解除されるようになる。

＜溶接補助装置２０の取扱いについて＞
溶接補助装置２０を使用して、例えば、板状ワークＷの第１溶接部位Ｗｕ１にウエルドナットを溶接する場合には、先ず、図２に示すように、溶接補助装置２０のワーク支持部材４０に板状ワークＷをセットする。即ち、板状ワークＷを持ってその板状ワークＷの左前角部をワーク支持部材４０の第１支持金具５１に嵌め込む。次に、板状ワークＷの後端中央部をワーク支持部材４０の第２支持金具５２の縦板部５２ｔに押し込みながら、その第２支持金具５２の位置決めピン５２ｐを板状ワークＷの位置決め孔Ｗｈに挿入し、板状ワークＷを第２支持金具５２の円柱形支持部５２ｆ、及び第３支持金具５３上にセットする。この状態で、板状ワークＷは、位置決めされた状態でワーク支持部材４０上にセットされる。
次に、右手でワーク支持部材４０の右側グリップ部５７とロック機構３１の操作レバー３２を把持し、操作レバー３２をコイルスプリング３３のバネ力に抗して上方に回動させて、自在継手３０のロック状態を解除する。この状態で、ワーク支持部材４０は、横棒部材２６に対して360°方向に自由に傾けることが可能になる。ここで、横棒部材２６は、昇降リンク２５の昇降部２５ｆに対して水平回動可能に連結されている。さらに、昇降リンク２５は、回転部材２２を介して水平回動可能な状態で支持台１５に支持されており、その昇降リンク２５の昇降部２５ｆは四節リンク機構の働きで同じ姿勢のまま昇降できるように構成されている。これにより、ワーク支持部材４０を持って自由に傾けながら、上下方向及び水平方向に移動させることができるようになる。

このため、ワーク支持部材４０の左側グリップ部５５と右側グリップ部５７とを持ってそのワーク支持部材４０にセットされた板状ワークＷの第１溶接部位Ｗｕ１をポータブル溶接機の下部電極１２の位置まで移動させることができる。即ち、図５等に示すように、下部電極１２の突起１２ｐを板状ワークＷの第１溶接部位Ｗｕ１の開口に通し、その第１溶接部位Ｗｕ１を下部電極１２の電極面１２ｍ上にセットすることができる。この状態で、ロック機構３１の操作レバー３２から手を離し、コイルスプリング３３のバネ力で自在継手３０をロック状態にする。これにより、横棒部材２６に対するワーク支持部材４０の回動が禁止され、ワーク支持部材４０は板状ワークＷの第１溶接部位Ｗｕ１が下部電極１２の電極面１２ｍ上にセットされたときの姿勢に保持される。
次に、ワーク支持部材４０から手を離し、左右の操作スイッチ１３を操作することで、ウエルドナット（図示省略）が下部電極１２の突起１２ｐにセットされるとともに、溶接機本体（図示省略）が下降して板状ワークＷの第１溶接部位Ｗｕ１とウエルドナットとの溶接が行なわれる。
なお、第２溶接部位Ｗｕ２と第３溶接部位Ｗｕ３にウエルドナットを溶接する場合にも、上記した手順と同様の手順で行なうことができる。

＜本実施形態に係る溶接補助装置２０の長所について＞
本実施形態に係る溶接補助装置２０によると、ワーク支持部材４０は、自在継手３０、昇降リンク２５及び回転部材２２を介して支持台１５に連結されている。このため、ワーク支持部材４０を持って水平方向、及び上下方向に一定範囲だけ移動させ、さらに自在継手３０によりワーク支持部材４０を自由に傾けることが可能になる。これにより、板状ワークＷに向きが異なる複数の溶接部位Ｗｕ１，Ｗｕ２，Ｗｕ３が形成されている場合でも、板状ワークＷをワーク支持部材４０に支持した状態で各溶接部位Ｗｕ１，Ｗｕ２，Ｗｕ３を順番にポータブル溶接機の下部電極１２の位置（溶接位置）にセットできるようになる。
このように、溶接補助装置２０は全自動で板状ワークＷを溶接機の位置まで移動させるものではなく、手動と組み合わせて使用する装置であるため、板状ワークＷに向きが異なる複数の溶接部位Ｗｕ１，Ｗｕ２，Ｗｕ３が形成されている場合でも、溶接補助装置２０が複雑化せず高コストにならない。
また、板状ワークＷをワーク支持部材４０で支持する構成のため、溶接時に板状ワークＷから手を離すことができる。このため、板状ワークＷを直接持って溶接する場合と比べ、手を挟む等のトラブルを防止できる。さらに、板状ワークＷをワーク支持部材４０、自在継手３０、昇降リンク２５及び回転部材２２を介して支持台１５に連結されているため、板状ワークＷの移動範囲が規制され、板状ワークＷと周囲の部材との干渉を防止できる。

また、昇降リンク２５の基端部には、その昇降リンク２５の先端側を押上げるための重り２５ｗが取付けられているため、重り２５ｗの重量分だけ板状ワークＷ及びワーク支持部材４０を持ち上げる際の重量が小さくなり、板状ワークＷ及びワーク支持部材４０を移動させ易くなる。したがって、板状ワークＷが重い場合でも板状ワークＷを容易にポータブル溶接機の溶接位置まで移動できるようになる。
また、板状ワークＷの溶接部位Ｗｕ１，Ｗｕ２，Ｗｕ３をポータブル溶接機の溶接位置にセットした状態でロック機構３１により自在継手３０の回転を禁止できるため、板状ワークＷの溶接時にワーク支持部材４０から手を離すことが可能になる。このため、安全性がさらに向上する。
また、昇降リンク２５の先端部分には、横棒部材２６の基端部が水平回動可能なように連結されており、その横棒部材２６の先端上面に自在継手３０が取付けられる構成である。このため、ワーク支持部材４０の移動の自由度が向上する。

＜変更例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、昇降リンク２５の先端に設けられた昇降部２５ｆに対して水平回動可能な状態で横棒部材を連結し、その横棒部材の先端に自在継手３０を介してワーク支持部材４０を連結する例を示した。しかし、横棒部材を省略し、昇降リンク２５の昇降部２５ｆに自在継手３０を直接取付ける構成でも可能である。
また、板状ワークＷの重量に合わせて重り２５ｗの重量を調整できるようにすることも可能である。

１２ 下部電極（溶接位置）
１５ 支持台
２２ 回転部材
２５ 昇降リンク
２６ 横棒部材
３０ 自在継手
３１ ロック機構
４０ ワーク支持部材
５５ 左側グリップ部
５７ 右側グリップ部
Ｗ 板状ワーク（ワーク）
Ｗｕ１ 溶接部位
Ｗｕ２ 溶接部位
Ｗｕ３ 溶接部位

Claims (5)

1. ワークの溶接部位を溶接機の溶接位置にセットする際に使用される溶接補助装置であって、
   支持台に対して水平回転可能に構成された回転部材と、
   途中部分が前記回転部材に対して上下回動可能な状態で連結された昇降リンクと、
   前記昇降リンクの先端部分に自在継手を介して連結されており、前記ワークを支持可能に構成されたワーク支持部材と、
   を有することを特徴とする溶接補助装置。
2. 請求項１に記載された溶接補助装置であって、
   前記昇降リンクの基端部には、その昇降リンクの先端側を押上げるための重りが取付けられていることを特徴とする溶接補助装置。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載された溶接補助装置であって、
   前記自在継手はロック機構を備えており、前記ロック機構がロックされることで前記自在継手は前記昇降リンクに対する前記ワーク支持部材の回動を禁止するように構成されていることを特徴とする溶接補助装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載された溶接補助装置であって、
   前記昇降リンクの先端部分には、横棒部材の基端部が水平回動可能なように連結されており、その横棒部材の先端上面に前記自在継手が取付けられていることを特徴とする溶接補助装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載された溶接補助装置であって、
   前記ワーク支持部材には、グリップ部が設けられていることを特徴とする溶接補助装置。
   

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