JP2014234875A

JP2014234875A - ワーク位置決め方法

Info

Publication number: JP2014234875A
Application number: JP2013116928A
Authority: JP
Inventors: 祟介福岡; Takasuke Fukuoka
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2013-06-03
Filing date: 2013-06-03
Publication date: 2014-12-15

Abstract

【課題】簡易かつ安価な構成で突き合わせ溶接を行う２つのワークの位置決めを行い、装置の小型化を図る。
【解決手段】継手４を連結可能かつ第２のクランプ部１２により固定可能であり、継手４の高さ方向および径方向の位置決めを行うための位置決め用治具３を用い、当該継手４および位置決め用治具３を連結して略垂直にし、第１，２のクランプ部１１，１２により固定することで当該継手４の位置決めを行う第１の位置決めステップと、第１の位置決めステップの後、第２のクランプ部１２による固定を解除して位置決め用治具３を取り外す位置決め用部材取り外しステップと、位置決め用部材取り外しステップの後、ケース５を略垂直にして自重により継手４に突き合わせ、第２のクランプ部１２により固定することで当該ケース５の高さ方向および径方向の位置決めを行う第２の位置決めステップとを有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、２つのワークを突き合わせて溶接する際のワーク位置決め方法に関するものである。

従来、２つの配管（ワーク）を突き合わせて溶接する場合、各配管は、２つのクランプ部を有する固定治具によりそれぞれ別々に固定される。この固定治具は、配管形状の径の違いを考慮して、若干のガタを有している。そのため、一方の配管が位置決め不可能な位置で固定されている場合、他方の配管を位置決めしようとしても位置決めを行うことができない。よって、何度も位置決め動作を行うこととなり、配管を固定するまでに非常に長い時間がかかってしまう。

それに対し、高精度に開先を組立てることができる組立装置が知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１では、配管の内側をクランプすることで当該配管の位置決めを行っている。

特開２００２−１５８５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、クランプする構造が複雑であり、また、配管の内側をクランプするため配管内スペースが狭い場合には適用困難であり、大型の溶接品にしか対応できないという課題がある。また、外側に配管を支持する部品が別途必要であり、部品数が増え、コストが増大すると言う課題がある。さらに、配管の突き合わせ溶接を行う際に溶接面を空気から遮断するためにシールドガスを流す必要があるが、このシールドガスを流す部分にパイプ支持用可動部が存在するため、コンタミが発生し、クリーンな溶接ができないという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、簡易かつ安価な構成で突き合わせ溶接を行う２つのワークの位置決めを行うことができ、装置の小型化を図ることができるワーク位置決め方法を提供することを目的としている。

この発明に係るワーク位置決め方法は、突き合わせ溶接を行う第１，２のワークを第１のワークが下側となるよう略垂直に配置し、当該第１，２のワークを第１，２のクランプ部によりそれぞれ固定する際のワーク位置決め方法であって、第１のワークを連結可能かつ第２のクランプ部により固定可能であり、第１のワークの高さ方向および径方向の位置決めを行うための位置決め用部材を用い、当該第１のワークおよび位置決め用部材を連結して略垂直にし、第１，２のクランプ部により固定することで当該第１のワークの位置決めを行う第１の位置決めステップと、第１の位置決めステップの後、第２のクランプ部による固定を解除して位置決め用部材を取り外す位置決め用部材取り外しステップと、位置決め用部材取り外しステップの後、第２のワークを略垂直にして自重により第１のワークに突き合わせ、第２のクランプ部により固定することで当該第２のワークの高さ方向および径方向の位置決めを行う第２の位置決めステップとを有するものである。

この発明によれば、上記のように構成したので、簡易かつ安価な構成で突き合わせ溶接を行う２つのワークの位置決めを行うことができ、装置の小型化を図ることができる。

この発明の実施の形態１に係るワーク位置決め方法で用いられる溶接装置の構成を示す正面図であり、（ａ）継手および位置決め用治具を固定した状態を示す図であり、（ｂ）継手およびケースを固定した状態を示す図である。この発明の実施の形態１におけるクランプの構成を示す図であり、（ａ）上面図であり、（ｂ）側面図である。この発明の実施の形態１におけるクランプを開いた状態を示す斜視図である。この発明の実施の形態１における位置決め用治具の構成を示す図である。この発明の実施の形態１に係る位置決め方法を示すフローチャートである。

以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るワーク位置決め方法で用いられる溶接装置の構成を示す正面図であり、（ａ）継手４および位置決め用治具３を固定した状態を示す図であり、（ｂ）継手４およびケース５を固定した状態を示す図である。なお以下では、突き合わせ溶接を行うワーク（第１，２のワーク）として、継手４とケース５を用いた場合について説明する。
溶接装置は、図１に示すように、固定治具１、ガス配管２および溶接ヘッド（不図示）から構成されている。

固定治具１は、ナット４１を有する継手４と、配管５１を有するケース５とを突き合わせた状態で固定するものである。この固定治具１は、図２に示すように、継手４を固定可能な第１のクランプ部１１と、位置決め用治具（位置決め用部材）３およびケース５を固定可能な第２のクランプ部１２とを有している。

第１のクランプ部１１には、所定箇所に、継手４を保持可能な孔１１１が設けられている。また、第１のクランプ部１１は、図３に示すように、アーム１１２を介して孔１１１部分が開閉可能に構成されており、継手４を孔１１１内に収納可能としている。
第２のクランプ部１２には、第１の固定治具１の孔１１１と同軸３１上に、ケース５の配管５１および位置決め用治具３の軸部３１を保持可能な孔１２１が設けられている。また、第２のクランプ部１２には、図３に示すように、アーム１２２を介して孔１２１部分が開閉可能に構成されており、ケース５の配管５１および位置決め用治具３の軸部３１を孔１２１内に収納可能としている。

ガス配管２は、ナット４１を介して継手４に接続され、固定治具１により継手４とケース５とが突き合わせられた状態で固定された後、溶接ヘッドにより当該突き合わせ部分（溶接部）を全周に渡って溶接する際に、継手４内およびケース５の配管５１内に溶接面を空気から遮断するためのシールドガスを循環させるものである。

次に、継手４の位置決めを行う際に用いられる位置決め用治具３の構成について、図４を参照しながら説明する。
位置決め用治具３は、継手４の高さ方向および径方向の位置決めを行うためのものである。この位置決め用治具３には、図４に示すように、ケース５の配管５１の外径と略同一の径である軸部３１が設けられている。また、この軸部３１の下端部（継手４側の端部）には、内径が継手４の外径と略同一であり、継手４の上端部（ケース５の配管５１と当接する側の端部）が挿入可能な接続部３２が設けられている。この接続部３２は、継手４が挿入された状態で、位置決め用治具３および継手４が第１，２のクランプ部１１，１２に固定されることで、継手４の径方向の位置決めを行うためのものである。また、軸部３１の上端部には、第２のクランプ部１２の上面と当接することで、接続部３２に挿入された継手４の高さ方向の位置決めを行うための当接部３３が設けられている。

次に、継手４およびケース５の位置決め方法について、図１〜５を参照しながら説明する。
継手４およびケース５を固定治具１に取り付ける場合、まず、図１（ａ）に示すように、継手４および位置決め用治具３をセットして略鉛直に配置し、固定治具１により固定することで、継手４の位置決めを行う（ステップＳＴ１、第１の位置決めステップ）。すなわち、まず、位置決め用治具３の接続部３２に、継手４の端部（ケース５の配管５１と当接する側の端部）を挿入する。そして、第１，２のクランプ部１１，１２のアーム１１２，１２２を開く。そして、継手４および位置決め用治具３を、継手４が下側となるように略鉛直に配置し、第１，２のクランプ部１１，１２の孔１１１，１２１内にそれぞれ収納する。この際、位置決め用治具３の当接部３３を第２のクランプ部１２の上面と当接させることで、継手４を高さ方向の位置決めを行う。そして、第１，２のクランプ部１１，１２のアーム１１２，１２２を閉じる。これにより、継手４の径方向の位置決めを行う。また、第１のクランプ部１１のアーム１１２を位置決め可能な位置にセットすることができる。すなわち、第１，２のクランプ部１１，１２のガタの範囲に継手４とケース５の配管５１の心が合う条件が存在する状態とすることができる。

次いで、第２のクランプ部１２の固定を解除して、位置決め用治具３を取り外す（ステップＳＴ２、位置決め用部材取り外しステップ）。すなわち、まず、第２のクランプ部１２のアーム１２２を開く。そして、位置決め用治具３を第２のクランプ部１２の孔１２１から取り外す。

次いで、図１（ｂ）に示すように、ケース５を継手４に突き合わせ、第１のクランプ部１１により固定することで、ケース５の位置決めを行う（ステップＳＴ３、第２の位置決めステップ）。すなわち、まず、ケース５を、配管５１の端面が下側となるように略鉛直に配置し、第２のクランプ部１２の孔１２１内に収納する。この際、ケース５の自重によりケース５の配管５１の端面が継手４の上端面に突き合わさることで、継手４とケース５とを間の隙間を容易になくすことができ、ケース５の高さ方向の位置決めを行うことができる。そして、第２のクランプ部１２のアーム１２２を閉じる。この際、第１，２のクランプ部１１，１２のガタの範囲に継手４とケース５の配管５１の心が合う条件が存在する状態となっているため、ケース５の径方向の位置決めを容易に行うことができる。
以上の動作により、容易に、継手４とケース５との位置決めを行うことができる。その後、溶接ヘッドにより、位置決めされて固定された継手４とケース５との突き合わせ部分（溶接部）を全周に渡って溶接する。

なお図１の例では、継手４の下端側にナット４１が設けられているが、このナット４１の存在により、継手４およびケース５の位置決め固定に支障が生じることはない。

以上のように、この実施の形態１によれば、継手４を連結可能かつ第２のクランプ部１２により固定可能であり、継手４の高さ方向および径方向の位置決めを行うための位置決め用治具３を用い、当該継手４および位置決め用治具３を連結して略垂直にし、第１，２のクランプ部１１，１２により固定することで当該継手４の位置決めを行い、その後、第２のクランプ部１２による固定を解除して位置決め用治具３を取り外し、その後、ケース５を略垂直にして自重により継手４に突き合わせ、第２のクランプ部１２により固定することで当該ケース５の高さ方向および径方向の位置決めを行うように構成したので、簡易かつ安価な構成で突き合わせ溶接を行う２つのワークの位置決めを行うことができ、作業性を改善することができる。また、継手４およびケース５の位置決めを行う際に位置決め用治具３を用いることで複雑な機構の装置は不要であり、装置の小型化を図ることができる。また、シールドガスを流す部分にコンタミが発生することはなく、クリーンな溶接が実現可能である。

なお、実施の形態１では、第１，２のワークとして、図１に示すような継手４およびケース５を用いた場合を例にして説明を行ったが、これに限るものではなく、その他のワークの突き合わせ溶接が必要な製品に対しても同様に適用可能である。

また、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１固定治具
２ガス配管
３位置決め用治具（位置決め用部材）
４継手（第１のワーク）
５ケース（第２のワーク）
１１第１のクランプ部
１２第２のクランプ部
３１軸部
３２接続部
３３当接部
４１ナット
５１配管
１１１孔
１１２アーム
１２１孔
１２２アーム

Claims

突き合わせ溶接を行う第１，２のワークを前記第１のワークが下側となるよう略垂直に配置し、当該第１，２のワークを第１，２のクランプ部によりそれぞれ固定する際のワーク位置決め方法であって、
前記第１のワークを連結可能かつ前記第２のクランプ部により固定可能であり、前記第１のワークの高さ方向および径方向の位置決めを行うための位置決め用部材を用い、当該第１のワークおよび位置決め用部材を連結して略垂直にし、前記第１，２のクランプ部により固定することで当該第１のワークの位置決めを行う第１の位置決めステップと、
前記第１の位置決めステップの後、前記第２のクランプ部による固定を解除して前記位置決め用部材を取り外す位置決め用部材取り外しステップと、
前記位置決め用部材取り外しステップの後、前記第２のワークを略垂直にして自重により前記第１のワークに突き合わせ、前記第２のクランプ部により固定することで当該第２のワークの高さ方向および径方向の位置決めを行う第２の位置決めステップと
を有することを特徴とするワーク位置決め方法。