JP2015071203A - 溶接ビード切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接ビードの切削残部を可及的に小さくして、溶接ビードの除去作業を効率的に行うことが可能な溶接ビード切削装置を提供する。
【解決手段】ロボットアーム１の先端１１に設けたスピンドルモータ３と、当該スピンドルモータ３の出力軸に装着されて、出力軸回りに回転させられることにより溶接ビードを切削除去する切削工具４と、切削加工時のスピンドルモータ３の負荷を検出して、当該モータ負荷が所定値を超えた場合にはスピンドルモータ３の回転数を増大させることによってモータ負荷を上記所定値以下に低下させる制御装置２とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は溶接ビードを切削除去する切削装置に関する。

アクスルハウジング５は図５に示すように、中央の略円形の本体部５４とこれから左右へ収縮しつつ延びる筒状の車軸ケース部５５とを備えている。これら本体部５４と車軸ケース部５５は、その各半部を構成するＵ字断面の半割体５１，５２を、互いにその開口側を対向させて衝合し溶接する（溶接部Ｘ）ことによって製造されている。また、車軸ケース部５５の、本体部５４に近い部分では両半割体５１，５２の間に形成される略三角空間内に三角板５３を位置させて、その左右の傾斜辺をそれぞれ半割体５１，５２の開口縁に衝合し溶接している（溶接部Ｙ）。

なお、特許文献１には、アクスルハウジングの胴部構成部材を突合せ溶接する際に未溶接部を残すことなく板厚以上の暑さの突合せ溶接継手を確実に形成する溶接方法が開示されている。

特開平７−３２８７６５

ところで、図５の溶接部Ｘ，Ｙには外方へ盛り上がるビードが生じるため、従来は図５（１）に示すようにフライス加工機の回転ヘッド６１で溶接ビードを切削除去しているが、フライス加工機では切削条件が固定されていることから、溶接ビードの高さが変動するのに対して、アクスルハウジング５本体を削り込まないように、ある程度の余裕をもって切削する必要がある。このため、往々にして溶接ビードの切削残部が高く残り、この切削残部を図５（２）に示すように人手でグラインダ６２により除去する手間を要するという問題があった。

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、溶接ビードの切削残部を可及的に小さくして、溶接ビードの除去作業を効率的に行うことが可能な溶接ビード切削装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本第１発明では、ロボットアーム（１）の先端（１１）に設けたモータ（３）と、当該モータ（３）の出力軸に装着されて、出力軸回りに回転させられることにより溶接ビードを切削除去する切削工具（４）と、切削加工時の前記モータ（３）の負荷を検出して、当該モータ負荷が所定値を超えた場合には前記モータ（３）の回転数を増大させることによって前記モータ負荷を前記所定値以下に低下させる制御部（２）とを備える。

本第１発明によれば、高さや幅の異なる溶接ビードを実質的に残部を生じることなく切削する場合に、切削工具回転用のモータの負荷が所定値を超えて過負荷になった場合には、回転数を増大させて過負荷状態を解消しつつ、溶接ビードを、残部を生じることなく切削除去できる。これにより、切削残部を人手でグラインダによって除去する手間が省略される。

本第２発明によれば、前記制御部（２）はさらに、前記モータ負荷が所定値を超えた状態で前記モータの回転数が上限に達した場合には、前記切削工具による切削深さを浅くさせることによって前記モータ負荷を前記所定値以下に低下させるように設定されている。

本第２発明によれば、モータ回転数の増大がこれ以上できない場合には、切削工具による切削深さを浅くさせることでモータの過負荷状態を解消する。この場合には、切削深さを浅くするために溶接ビードの残部が生じるが、この残部に対して再度切削を行うことによって溶接ビードを残部を生じることなく切削除去できる。

本第３発明では、前記制御部（２）はさらに、前記ロボットアーム（１）の駆動モータの負荷を検出して、当該駆動モータ負荷が他の所定値を超えた場合には前記切削工具（４）の切削送り速度を低下させることによって前記駆動モータ負荷を前記他の所定値以下に低下させるように設定されている。

本第３発明によれば、ロボットアームの駆動モータが過負荷状態になった場合には、切削工具の切削送り速度を低下させることによって駆動モータの過負荷状態を解消しつつ、溶接ビードを、残部を生じることなく切削除去することができる。

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以上のように、本発明の溶接ビード切削装置によれば、溶接ビードの切削残部を可及的に小さくして人手によるグラインダ掛け作業を不要にし、これによって溶接ビードの除去作業を効率的に行うことができる。

溶接ビード切削装置の全体構成を示す斜視図である。 モータ回転数を変更した場合のスピンドルモータの電流の経時変化を示すグラフである。 切削深さを変更した場合のスピンドルモータの電流の経時変化を示すグラフである。 切削送り速度を変更した場合のロボットアームの、サーボモータの電流の経時変化を示すグラフである。 従来の溶接ビード切削工程を示す斜視図である。

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

図１には溶接ビード切削装置の構成を示す。溶接ビード切削装置は三次元空間内の任意位置にその先端１１を位置決め可能な６軸のロボットアーム１を備えており、ロボットアーム１の各軸の駆動モータたる駆動用ＡＣサーボモータ（図示略）が制御部たる制御装置２に接続されている。ロボットアーム１の先端１１には回転数可変のモータたるＡＣスピンドルモータ３が保持されており、当該スピンドルモータ３の出力軸には切削工具４が装着されている。切削工具４は、上記出力軸回りに回転させられることによって被加工物を切削加工するものであり、特にその形状・種類等は限定されない。なお、スピンドルモータはＡＣに限られず、ＤＣでも良い。

ロボットアーム１の各軸の位置ないし角度の検出信号が制御装置２に入力しており、制御装置２内に記憶された指令値を順次読み出すことによって当該指令値に追従するように、ロボットアーム先端１１の位置および姿勢が駆動制御される。なお、上記各指令値は、制御装置２に接続されたティーチングパネル２１によって予めロボットアーム１の先端１１を所望の姿勢・軌跡で移動させるティーチングモードによって制御装置２内に記憶される。

本実施形態では、ロボットアーム１の先端１１にスピンドルモータ３に隣接させて変位センサとしてのライン型レーザセンサ６（図１）が設けられている。そして、当該レーザセンサ６のライン光が溶接部の溶接ビードに交差するように照射されて当該溶接ビードの高さが検出され、高さ検出信号が制御装置２にフィードバックされて、溶接ビードが実質的に全て切削除去されるように切削工具４を位置決めすべく上記指令値が補正されている。また、レーザセンサ６の検出信号より溶接ビードの幅（面積）が検出できることから、これに応じて切削条件を変更することも可能である。なお、変位センサはレーザセンサに限られるものではない。

制御装置２においてはさらにロボットアーム１の各軸のサーボモータおよびスピンドルモータ３への供給電流が検出されており、供給電流が許容値を超えた場合にはモータ過負荷として後述のような処理がなされる。

本実施形態では、従来技術で説明したアクスルハウジング５を構成する半割体５１，５２同士の溶接部Ｘと、半割体５１，５２と三角板５３の溶接部Ｙに沿った溶接ビードの切削軌跡を、予めロボットアーム先端１１の姿勢変更・移動軌跡の指令値として制御装置２に記憶しておく。

さて、ロボットアーム先端１１のスピンドルモータ３で切削工具４を回転させつつ各溶接部Ｘ，Ｙに沿って溶接ビードの切削除去を行う過程で、図２に示すようにスピンドルモータ３が過負荷になった場合には（図２のＡ点）、過負荷状態が解消されるようにスピンドルモータ３の回転数を増大（速く）させる。このようにして、スピンドルモータ３の過負荷がその回転数を増大させることによって回避される。なお、図２中、線ｘはスピンドルモータ３の電流、線ｙはスピンドルモータ３の回転数、線Ｔｈ1はスピンドルモータ３の過負荷閾値を示す。

回転数を上限まで増大させてもスピンドルモータ３の過負荷状態が解消しない場合には、図３に示すように、切削深さを浅くすることによって過負荷状態を解消する（図３のＢ点）。切削深さを浅くした場合には、この部分の溶接ビードの切削除去を繰り返すことになる。なお、図３中、線ｘはスピンドルモータ３の電流、線ｚは切削深さ、線Ｔｈ1はスピンドルモータ３の過負荷閾値を示す。

ロボットアーム１の各軸のサーボモータの一つが過負荷状態になった場合には（図４のＣ点）、ロボットアーム１による切削工具の送り速度を低下させることによって、サーボモータの過負荷状態を解消する。なお、図４中、線ｖはサーボモータの電流、線ｗは切削送り速度、線Ｔｈ2はサーボスモータの過負荷閾値を示す。

以上のように、スピンドルモータやサーボモータの過負荷状態を回避しつつロボットアームによって切削工具を溶接部に沿って移動させることによって、切削残部を可及的に小さくしつつ溶接ビードを切削除去することができるから、従来のような人手によるグラインダ掛けが不要となり、溶接ビードの切削除去の手間を大幅に軽減することができる。

１…ロボットアーム、１１…先端、２…制御装置（制御部）、３…スピンドルモータ（モータ）、４…切削工具。

Claims (3)

1. ロボットアームの先端に設けたモータと、当該モータの出力軸に装着されて、出力軸回りに回転させられることにより溶接ビードを切削除去する切削工具と、切削加工時の前記モータの負荷を検出して、当該モータ負荷が所定値を超えた場合には前記モータの回転数を増大させることによって前記モータ負荷を前記所定値以下に低下させる制御部とを備える溶接ビードの切削装置。
2. 前記制御部はさらに、前記モータ負荷が所定値を超えた状態で前記モータの回転数が上限に達した場合には、前記切削工具による切削深さを浅くさせることによって前記モータ負荷を前記所定値以下に低下させるように設定されている請求項１に記載の溶接ビードの切削装置。
3. 前記制御部はさらに、前記ロボットアームの駆動モータの負荷を検出して、当該駆動モータ負荷が他の所定値を超えた場合には前記切削工具の切削送り速度を低下させることによって前記駆動モータ負荷を前記他の所定値以下に低下させるように設定されている請求項１又は２に記載の溶接ビードの切削装置。

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