JP2019147156A - 溶接装置及び溶接システム - Google Patents

Abstract

【課題】溶接物の全周を効率良く且つ溶接不良なくきれいに溶接することができる溶接装置を提供すること。【解決手段】搬送経路３０の溶接域３４に対応してその上方に配設された上支持フレーム５０を支持する支持フレーム構造２４と、この上支持フレーム５０に取り付けられた溶接ロボット２２と、溶接域３４に対応して搬送経路３０の両側に配設された一対の溶接物支持手段２６，２８とを備えた溶接装置。一対の溶接物支持手段２６，２８は、支持本体６２に回動自在に支持された主軸と一体的に回動するチャック手段６４を備え、一方の溶接物支持手段２６のチャック手段６４に溶接物２の一端部が第１支持治具８０を介して着脱自在に保持され、他方の溶接物支持手段２８のチャック手段６４に溶接物２の他端部が第２支持治具８２を介して着脱自在に保持される。【選択図】図２

Description

本発明は、溶接物をアーク溶接する溶接装置及びこの溶接装置を用いた溶接システムに関する。

例えば、二つの溶接部材（溶接物）を強固に連結するために、溶接ワイヤ（溶接棒）と溶接物（母材）との間にアークを発生させて溶接するアーク溶接が広く利用されている。近年、このアーク溶接を自動的に行うために溶接ロボットを用いた溶接装置が普及している（例えば、特許文献１参照）。この溶接装置では、溶接ロボットが例えば工場の床面（又は床面に設置された支持基台）に設置され、溶接物が例えば溶接用テーブルに載置され、溶接ロボットは溶接用テーブルに載置支持された溶接物に対して所要のアーク溶接を施して溶接部材を溶接固定している。

特開２０１０−１７２９５３号公報

しかしながら、このような溶接装置では、溶接ロボットが例えば工場の床面などに設置され、溶接物が溶接用テーブルに載置され、このような状態で溶接を行うために、この溶接物の全周を溶接することが難しく、例えば一対の筒状部材（溶接物）を溶接により接合するには、まず溶接用テーブルに載置した一対の筒状部材の片側（上側）を溶接し、次いで、これら筒状部材を裏返した後にそれらの他側（残りの側）を溶接している。それ故に、一対の筒状部材（溶接物）の全周を効率良く且つきれいに溶接するのが難しいという問題がある。

特に、比較的大きい溶接物の全周を溶接する場合、この溶接物の重量も重くなってその取扱いが容易でなく、例えば溶接物を裏返すなどの作業が非常に煩雑となる。また、溶接ロボットが溶接物の片側に設置される構成であるために、溶接ロボットの溶接ヘッドの移動範囲も制限され、溶接ロボットの設置側と反対側の溶接部位を溶接するのが難しいという問題がある。

本発明の目的は、溶接物の全周を効率良く且つ溶接不良なくきれいに溶接することができる溶接装置を提供することである。

また、本発明の他の目的は、比較的大きい溶接物を効率良く溶接することができる溶接システムを提供することである。

本発明の請求項１に記載の溶接装置は、溶接物の搬送経路の溶接域に対応してその上方に配設された上支持フレームを支持する支持フレーム構造と、前記上支持フレームに取り付けられた溶接ロボットと、前記溶接域に対応して前記搬送経路の両側に配設された一対の溶接物支持手段とを備え、前記一対の溶接物支持手段の各々は、支持本体に回動自在に支持された主軸と、前記主軸と一体的に回動するチャック手段とを備え、前記一対の溶接物支持手段のうちの一方の溶接物支持手段の前記チャック手段に前記溶接物の一端側が着脱自在に保持され、前記一対の溶接物支持手段のうちの他方の溶接物支持手段の前記チャック手段に前記溶接物の他端側が着脱自在に保持されることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に記載の溶接装置では、前記溶接物の前記一端側には第１支持治具が取り付けられ、前記第１支持治具の支持突部が前記一方の溶接物支持手段の前記チャック手段に着脱自在に保持され、また前記溶接物の前記他端側には第２支持治具が取り付けられ、前記第２支持治具の支持突部が前記他方の溶接物支持手段の前記チャック手段に着脱自在に保持されることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に記載の溶接装置では、前記第１支持治具は前記溶接物の前記一端側に偏心して取り付けられ、前記第２支持治具は前記溶接物の前記他端側に偏心して取り付けられ、前記溶接物は前記第１及び第２支持治具の前記支持突部を中心として回動されることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に記載の溶接装置では、前記溶接物として軸方向の長さが異なる複数種のものがあり、前記複数種の溶接物に対応して回転軸方向の長さが異なる複数種の第１及び第２支持治具が用意され、特定溶接物の前記軸方向の長さに対応する第１及び第２特定支持治具が選択され、前記特定溶接物の前記一端側に前記第１特定支持治具が装着され、前記特定溶接物の前記他端側に前記第２特定支持治具が装着されることを特徴とする。

また、本発明の請求項５に記載の溶接装置では、前記両端支持フレーム構造は、前記上支持フレームの両端部を支持する一対の柱状部材を備え、前記一対の柱状部材の一方に、前記一対の溶接物支持手段のいずれか一つが取り付けられることを特徴とする。

また、本発明の請求項６に記載の溶接システムは、前記搬送経路の前記搬送方向に沿って第１及び第２溶接域が配設され、前記第１溶接域に対応して請求項１〜３のいずれかに記載の第１溶接装置が配設され、前記第２溶接域に対応して請求項１〜３のいずれかに記載の第２溶接装置が配設され、前記第１溶接装置は、前記第１溶接域において前記溶接物に周方向の溶接を施し、前記第２溶接装置は、前記第２溶接域において前記溶接物に軸方向の溶接を施すことを特徴とする。

更に、本発明の請求項７に記載の溶接システムでは、前記搬送経路に沿って前記第１及び第２溶接域を通して搬送台車が移動され、前記搬送台車は、前記搬送経路に沿って移動する台車本体と、前記台車本体に搬送位置と前記搬送位置から上昇した装着位置との間を昇降動自在である載置テーブルを備え、前記載置テーブルに前記溶接物が載置支持されることを特徴とする。

本発明の請求項１に記載の溶接装置によれば、支持フレーム構造の上支持フレームが溶接域の上方に配設され、この上支持フレームに溶接ロボットが取り付けられ、また溶接域に対応して搬送経路の両側に一対の溶接物支持手段が配設されているので、搬送経路を通して搬送される溶接物は一対の溶接物支持手段に支持され、かく支持された溶接物の上側から溶接ロボットが溶接を施すようになり、従って、溶接物を広範囲にわたって溶接することができる。

また、一対の溶接物支持手段は、支持本体に回動自在に支持された主軸と、主軸と一体的に回動するチャック手段とを備え、溶接物の一端側が一方の溶接物支持手段のチャック手段に着脱自在に保持され、その他端側が他方の溶接物支持手段のチャック手段に着脱自在に保持されるので、溶接物支持手段の主軸を回動させることにより、溶接物の溶接すべき部位を上側（即ち、溶接ロボットと対向する側）に位置付けることができ、これにより、溶接物を取り外すことなくその全周にわたって溶接を施すことができる。

また、本発明の請求項２に記載の溶接装置によれば、溶接物の一端側には第１支持治具が取り付けられ、また溶接物の他端側には第２支持治具が取り付けられるので、第１及び第２支持治具の支持突部を第１及び第２溶接物支持手段のチャック手段に保持することにより、種々の形状の溶接物の両端部を第１及び第２支持手段間に回転自在に支持することができる。

また、本発明の請求項３に記載の溶接装置によれば、第１支持治具は溶接物の一端側に偏心して取り付けられ、第２支持治具は溶接物の他端側に偏心して取り付けられるので、溶接物の両端側が偏心した形状であっても、その両端側に第１及び第２支持治具を取り付けることによって、それらの支持突部を中心として回動させることができる。

また、本発明の請求項４に記載の溶接装置によれば、溶接物として複数種のものがあり、またこれに対応して複数種の第１及び第２支持治具が用意され、特定溶接物の軸方向の長さに対応する第１及び第２特定支持治具が選択されて装着されるので、特定溶接物に第１及び第２特定支持治具を装着した状態での軸方向の長さは一定となり、これにより、軸方向の長さの異なる複数種の溶接物を所要の通りに溶接することができる。

また、本発明の請求項５に記載の溶接装置では、両端支持フレーム構造は、上支持フレームの両端部を支持する一対の柱状部材を備え、一対の柱状部材の一方に、一対の溶接物支持手段のいずれか一つが取り付けられているので、溶接装置の幅方向の大きさ、即ち一対の柱状部材間の間隔を小さくすることができ、これにより、装置全体の小型化を図ることができる。

また、本発明の請求項６に記載の溶接システムによれば、搬送経路の搬送方向に沿って第１及び第２溶接域が配設され、第１溶接域に対応して第１溶接装置が配設され、第２溶接域に対応して第２溶接装置が配設されているので、搬送経路を通して搬送する間に、溶接物に所望の溶接を施すことができる。また、第１溶接装置は、第１溶接域において溶接物に周方向の溶接を施し、第２溶接装置は、第２溶接域において溶接物に軸方向の溶接を施すので、溶接物に対して周方向の溶接及び軸方向の溶接を効率良く施すことができる。

更に、本発明の請求項７に記載の溶接システムによれば、第１及び第２溶接域を通して搬送台車が移動され、この搬送台車の載置テーブルは、搬送位置と装着位置との間を昇降動自在であるので、溶接物を搬送するときには載置テーブルを搬送位置に保持することにより、この載置テーブルに載置した状態の溶接物を安定して搬送することができ、また第１及び第２溶接域において搬送テーブルを装着位置に位置付けることにより、載置テーブルに載置した状態の溶接物を一対の溶接物支持手段間に容易に保持することができる。

溶接すべき溶接物を示す正面図。 図１の溶接物を溶接する溶接装置の第１の実施形態を簡略的に示す正面図。 図２の溶接装置を簡略的に示す平面図。 図２の溶接装置の一対の溶接物支持手段間に溶接物を保持した状態を示す正面図。 図４の溶接物支持手段を示す斜視図。 図５の溶接物支持手段を示す側面図。 溶接物を支持するために用いる支持治具を説明するための説明図であって、図７（ａ）は、第１の実施形態の支持治具を示し、図７（ｂ）は、第２の実施形態の支持治具を示す。 本発明に従う溶接装置の第２の実施形態を簡略的に示す正面図。 本発明に従う溶接システムの一実施形態を簡略的に示す平面図。

以下、添付図面を参照して、本発明に従う溶接装置及び溶接システムの実施形態について説明する。まず、図１〜図７を参照して、本発明に従う溶接装置の第１の実施形態について説明する。

本発明に従う溶接装置を説明する前に、この溶接装置によって溶接される溶接物の一例について説明する。図１において、図示の溶接物２は、ハウジング本体４と、このハウジング本体４の一端側（図１において左側）に設けられた流入側ハウジング６と、ハウジング本体４の他端側（図１において右側）に設けられた流出側ハウジング８とを備え、その溶接完成品（溶接した溶接物２）は、例えば、排気ガス浄化用の尿素ＳＣＲ装置の一部のハウジングとして用いられ、その軸方向（図１において左右方向）の長さは２５０ｃｍを超え、その重量は１０００ｋｇに近いものもある。

この実施形態では、流入側ハウジング６には第１流入部１０及び第２流入部１２が設けられ、これら第１及び第２流入部１０，１２に、上流側の配管（図示せず）に接続するための第１及び第２流入側フランジ１４，１６が設けられている。また、流出側ハウジング８に流出部１８が設けられ、この流出部１８に、下流側の配管（図示せず）に接続するための流出側フランジ２０が設けられている。

このような溶接物２では、ハウジング本体４、流入側ハウジング６及び流出側ハウジング８が別個に製作された後に、ハウジング本体４の一端部と流入側ハウジング６とが仮溶接されて仮接合され、またハウジング本体４の他端部と流出側ハウジング８とが仮溶接されて仮接合され、その後、後述する溶接装置１０を用いて、ハウジング本体４と流入側ハウジング６との接合部の全周にわたって、またこのハウジング本体４と流出側ハウジング８との接合部の全周にわたって溶接が施される。

次に、図２及び図３を参照して、この溶接物２を溶接するための溶接装置について説明する。図示の溶接装置は、溶接物２に溶接を施す溶接ロボット２２と、この溶接ロボット２２を支持するための支持フレーム構造２４と、溶接物２を支持するための一対の溶接物支持手段２６，２８とを備えている。溶接物２を搬送する搬送方向に延びる搬送経路３０が設けられ、この実施形態では、この搬送経路３０の一端側（図３において左端側）に載置域３２が設けられ、その中間に溶接域３４が設けられ、その他端側（図３において右端側）に搬出域３６が設けられている。

この実施形態では、工場の床面Ｆなどに一対の案内レール３８，４０が設置され、これら案内レール３８，４０が複数のレール支持部材４３により支持され、これらレール支持部材４３により一対の案内レール３８，４０の間隔が保たれる。この溶接装置は、一対の案内レール３８，４０（即ち、搬送経路３０）に沿って移動される搬送台車４２を含み、この搬送台車４２は、溶接物２を載置する載置域３２（このとき、実線４２で示す位置に位置付けられる）から溶接物２を所要の通りに溶接する溶接域３４（このとき、一点鎖線４２Ａで示す位置に位置付けられる）を通して溶接物２を搬出する搬出域３６（このとき、一点鎖線４２Ｂで示す位置に位置付けられる）までの間を往復動される。

図示の搬送台車４２は、一対の案内レール３８，４０に沿って移動される台車本体４４を備え、この台車本体４４に載置テーブル４６が昇降動自在に装着され、この載置テーブル４６は、例えば、空圧シリンダ機構などにより、溶接物２を搬送する搬送位置（図２に実線で示す位置）と溶接物２を装着する装着位置（図２に一点鎖線で示す位置）との間を昇降動される。また、台車本体４４の前側には一対の前輪（図示せず）が回転自在に装着され、その後側には一対の後輪（図示せず）が回転自在に支持され、これら前輪及び後輪が一対の案内レール３８，４０に載置され、これら案内レール３８，４０に沿って移動される。

この実施形態では、載置域３２に対応して載置用リフト（図示せず）が配設され、溶接すべき溶接物２（ハウジング本体４に流入側ハウジング６及び流出側ハウジング８が仮溶接された溶接物）は、載置用リフトを用いて載置域３２に位置する搬送台車４２の載置テーブル４６に載置支持される。

溶接域３４に対応して搬送経路３０の両側に一対の溶接物支持手段２６，２８が配設され、搬送台車４２により搬送されてきた溶接物２は、この溶接域３４において後述するようにして一対の溶接物支持手段２６，２８に着脱自在に保持される。このとき、搬送台車４２の載置テーブル４６は、図２に示すように、実線で示す搬送位置から一点鎖線で示す装着位置に上昇され、この装着位置にて一対の溶接物支持手段２６，２８に保持される。

この溶接域３４に対応して、更に、搬送経路３０の外側、具体的には片方の溶接物支持手段２６の外側（図２参照）に支持フレーム構造２４が配設されている。この支持フレーム構造２４は、工場の床面Ｆに設置固定された下端部から上方に延びる柱状部材４８と、この柱状部材４８の上端部から搬送経路３０の上方に延びる上支持フレーム５０とを備え、この上支持フレーム５０の一端部を支持する一端支持構造となっている。この支持フレーム構造２４の上支持フレーム５０の先端部に溶接ロボット２２が取り付けられている。溶接ロボット２２は、それ自体周知の構造のものであり、その溶接アーム５２の先端部に溶接ワイヤ５４（溶接棒）が取り付けられ、この溶接ワイヤ５４と溶接物２の溶接部位との間にアークを発生させてアーク溶接を行う。溶接ロボット２２による溶接については、後に詳述する。

溶接物２の溶接後、搬送台車４２が再び溶接域３４に位置付けられるとともに、載置テーブル４６が装着位置に位置付けられ、かかる状態にて溶接物２が載置テーブル４６に載置される。その後、載置テーブル４６が搬送位置まで降下され、この搬送状態で搬出域３６に移動される。

この搬出域３６に対応して搬出用リフト（図示せず）が配設され、溶接済みの溶接物２（ハウジング本体４に流入側ハウジング６及び流出側ハウジング８が完全に溶接された溶接物）は、搬出用リフトを用いて搬出域３２に位置する搬送台車４２の載置テーブル４６から搬出され、この溶接装置の外に搬出される。

この実施形態では、搬送経路３０の一端側に載置域３２が設けられ、その他端側に搬出域３６が設けられ、搬送台車４２が図３において左から右に移動して溶接域３４にて溶接物２に溶接が施されるが、載置域３２を搬出域３６として機能させ、また載置用リフトを搬出用リフトとして機能させるようにしてもよく、この場合、載置用リフト（図示せず）を用いて載置域３２にて溶接物２を搬送台車４２に載置し、溶接域３４にて溶接物２に溶接を施し、その後再び載置域３２（搬出域３６として機能する）に戻し、この載置域３２にて載置用リフト（搬出用リストとして機能する）を用いて搬出するようになり、このように構成することにより、溶接装置の構成を簡単にすることができるとともに、装置全体の小型化を図ることができる。

次に、溶接物２を支持するための一対の溶接物支持手段２６，２８について説明すると、これら溶接物支持手段２６，２８は実質上同一の構成であり、以下それらの一方の溶接物支持手段２６（他方の溶接物支持手段２８）について説明する。主として図２とともに図５及び図６を参照して、図示の溶接物支持手段２６（２８）は、工場の床面Ｆなどに設置固定される支持本体６２を備え、この支持本体６２の上部に主軸（図示せず）が回転自在に支持され、この主軸にチャック手段６４が取り付けられ、チャック手段６４は主軸と一体的に回動する。

このチャック手段６４は、主軸（図示せず）と一体的に回動するチャックベース部材６６を有し、このチャックベース部材６６には周方向に間隔をおいて３つの支持ベース部６８ａ，６８ｂ，６８ｃが設けられ、これら支持ベース部６８ａ，６８ｂ，６８ｃにエアチャック部材７０ａ，７０ｂ，７０ｃが取り付けられている。エアチャック部材７０ａ，７０ｂ，７０ｃは、チャック本体７２ａ，７２ｂ，７２ｃと、チャック本体７２ａ，７２ｂ，７２ｃに径方向に移動自在に装着されたチャック爪７４ａ，７４ｂ．７４ｃとを有し、これらチャック爪７４ａ，７４ｂ，７４ｃは、圧力空気により径方向内方に移動して溶接物２の端部側を保持し、圧力空気の開放により径方向外方に移動して溶接物２の端部側の保持を解除する。

この実施形態では、溶接物２の第１及び第２流入部１０，１２の第１及び第２流入側フランジ１４，１６並びに流出部１８の流出側フランジ２０が溶接物２の中心軸に対して偏心して設けられており、それ故に、この溶接物２を一対の溶接物支持手段２６，２８間に保持するときには、第１及び第２支持治具８０，８２を介して保持される。

図３及び図４を参照して、図示の形態では溶接物２の一端側に第１支持治具８０が取り付けられ、この第１支持治具８０が一方の溶接物支持手段２６に着脱自在に保持され、またその他端側に第２支持治具８２が取り付けられ、この第２支持治具８２が他方の溶接物支持手段２８に着脱自在に保持される。

この実施形態では、第１支持治具８０は、プレート状の第１治具本体８４を有し、この第１治具本体８４の背面側に円筒状の支持突部８６が設けられている。溶接物２の一端側（この形態では、第１及び第２流入部１０，１２の流入側フランジ１４，１６）が第１治具本体８４の前面側に取付ボルト（図示せず）などにより取り付けられ、第１溶接物支持手段２６のチャック手段６４（３つのチャック爪７４ａ〜７４ｃ）は、溶接物２の一端部に取り付けられた第１支持治具８０の支持突部８６を保持する。

また、第２支持治具８２は、プレート状の第２治具本体８８を有し、この第２治具本体８８の背面側に円筒状の支持突部９０が設けられている。溶接物２の他端側（この形態では、流出部１８の流出側フランジ２０）が第２治具本体８８の前面側に取付ボルト（図示せず）などにより取り付けられ、第２溶接物支持手段２８のチャック手段６４（３つのチャック爪７４ａ〜７４ｃ）は、溶接物２の他端部に取り付けられた第２支持治具８２の支持突部８６を保持する。

溶接物２の両端部に第１及び第２支持治具８０，８２を取り付けることにより、この溶接物２の両端側に所要のチャック把持部を設けることができ、またこのように設けたチャック把持部が溶接物２を回動させた際の回転中心となり、例えば第１及び第２流入部１０，１２（第１及び第２流入側フランジ１４，１６）並びに流出部１８（流出側フランジ２０）が溶接物２の中心軸に対して偏心して設けられている場合であっても、溶接物支持手段２６，２８の主軸（図示せず）（チャック手段６４）を回動させることにより、溶接物２を所要の通りに回動させて後述する溶接を行うことができる。

この実施形態では、溶接物支持手段２６，２８に回動阻止手段９２が設けられている。図示の回動阻止手段９２は、支持本体６２に取り付けられた支持ハウジング９４を備え、この支持ハウジング９４にピン部材９６が装着されている。また、この支持ハウジング９４内にシリンダ機構９８（例えば、空圧シリンダ機構）が配設され、このシリンダ機構９８の出力部１００がピン部材９６に連結されている。また、回動阻止手段９２に関連して、第１支持治具８０（第２支持治具８２）の第１治具本体８４（第２治具本体８８）に受け孔１０２（１０４）が設けられている。

このように構成されているので、シリンダ機構９８の出力部１００が伸長すると、図６に示すように、ピン部材９６が支持ハウジング９４から突出して第１治具本体８４（第２治具本体８８）の受け孔１０２（１０４）に挿入される。ピン部材９６のこの挿入状態においては、第１支持治具８０（第２支持治具８２）は、溶接物支持手段２６（２８）のチャック手段６４及び回動阻止手段９２のピン部材９６により支持されるので、溶接物支持手段２６（２８）に対する第１支持治具８０（第２支持治具８２）の相対的回動、換言すると溶接物支持手段２６（２８）に対する溶接物２の相対的回動が確実に阻止され、この溶接物２を回動させたとしてもその位置ズレを抑えることができる。

この実施形態においては、溶接部２の一端部に第１支持治具８０が取り付けられ、その他端部に第２支持治具８２が取り付けられているが、溶接物２の両端部に、第１及び第２支持治具８０，８２の支持突部８６，９０に相当するチャック把持部が設けられている場合、これら第１及び第２支持治具８０，８２を省略することもできる。

この溶接装置による溶接は、例えば、次のようにして行われる。主として図２及び図４〜図６を参照して、溶接に際して、溶接物２の一端部（流入側ハウジング６）に第１支持治具８０が取り付けられ、その他端部（流出側ハウジング８）に第２支持治具８２が取り付けられる。このような状態の溶接物２を搬送台車４２の載置テーブル４６に載置すると、図２から理解されるように、溶接物２のハウジング本体４が載置テーブル４６に載置支持され、その流入側ハウジング６は、この載置テーブル４６から一方の溶接物支持手段２６側に突出し、その流出側ハウジング８は、この載置テーブル４６から他方の溶接物支持手段２８側に突出した状態となる。

このような状態の溶接物２を載置した搬送台車４２が溶接域３４まで移動し、その載置テーブル４６が装着位置に上昇すると、図２及び図４に示す状態となる（このとき、一対の溶接物支持手段２６，２８のチャック手段６４）は開状態に保持されている）。即ち、溶接物２の一端部に取り付けられた第１支持治具８０の支持突部８６（チャック把持部として機能する）は、一方の溶接物支持手段２６のチャック手段６４に対向する（３つのチャック爪７４ａ〜７４ｃの中央部に位置する）とともに、その他端部に取り付けられた第２支持治具８２の支持突部９０（チャック把持部として機能する）は、他方の溶接物支持手段２８のチャック手段６４に対向する（３つのチャック爪７４ａ〜７４ｃの中央部に位置する）。

そして、このような状態において、溶接物支持手段２６，２８のチャック手段６４のエアチャック部材７０ａ〜７０ｃが閉動作され、それらのチャック爪７４ａ〜７４ｃが径方向内側に移動し、一方の溶接物支持手段２６のチャック爪７４ａ〜７４ｃが第１支持治具８０の支持突部８６をチャック保持し、他方の溶接支持手段２８のチャック爪７４ａ〜７４ｃが第２支持治具８２の支持突部９０をチャック保持し、このようにして溶接物２は、図２及び図４に示すように、一対の溶接物支持手段２６，２８間に保持される。尚、このように保持された後、搬送台車４２の載置テーブル４６は、装着位置から搬送位置に下降される。

溶接物２への溶接は、第１及び第２支持治具８０，８２を介して一対の溶接物支持手段２６，２８に保持された状態で行われる。この溶接時には、例えば、溶接物支持手段２６，２８の主軸（チャック手段６４）を回動させて溶接すべき表面が上側となるように溶接物２を位置付け、この状態で溶接ロボット２２の溶接アーム５２を動かしながら溶接を行う。このとき、溶接ロボット２２が上支持フレーム５０に取り付けられているので、溶接アーム５２に装着された溶接ワイヤ５４が溶接物２の溶接すべき部位に上側から近づけられるようになり、これにより、比較的効率よくきれいに溶接することができる。

例えば、ハウジング本体４と流入側ハウジング６との仮接合部（又はハウジング本体４と流出側ハウジング８との仮接合部）を全周にわたって溶接する場合、溶接物２を９０度ずつ回動させながら溶接を行うことにより溶接不良が生じることなくきれいに溶接を行うことができる。特に、この仮接合部の角部を溶接するときには、仮接合部の上面を溶接しながらその角部を少し越える領域まで溶接することができ、このように溶接することにより、仮接合部の角部で発生しやすい溶接不良をなくし、ハウジングを密閉状態に溶接接合することができる。

尚、溶接物２の断面形状が例えば矩形状である場合、上述したように例えば９０度ずつ回動させながら溶接することができ、またその断面形状が例えば六角形状である場合、例えば６０度ずつ回動させながら溶接することができる。また、このように所定角度ずつ回動することに代えて、溶接物２を連続的に回動させ、この溶接物２の回動に連動して溶接ロボット２２のアーム５２を移動するようにして溶接物２の全周にわたって連続的に溶接するようにしてもよい。

この溶接装置は、複数種の第１及び第２支持治具を用いることにより、複数種の溶接物に対して溶接を行うことができる。尚、以下の説明において、上述した実施形態と同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。

図７（ａ）は、第１の実施形態の第１及び第２支持治具８０，８２を示し、これら第１及び第２支持治具８０，８２の構成は、図１〜図６に示す溶接装置に用いたものと実質上同一である。溶接物２を支持するための一対の溶接物支持手段８０，８２（例えば、図２参照）は工場の床面Ｆなどに設置固定されており、それ故に、かかる一対の溶接物支持手段８０，８２のチャック手段６４間に溶接物２を保持するためには、これらチャック手段６４間の間隔及び溶接物２の軸方向（図７（ａ）において左右方向）の長さを考慮して第１及び第２支持治具８０，８２の回転軸方向（図７（ａ）において左右方向）の長さが設定される。

この実施例では、図７（ａ）に示すように、溶接物２の軸方向の長さが長い場合、第１及び第２支持治具８０，８２の第１及び第２治具本体８４，８８に溶接物２の両端部（具体的には、第１及び第２流入側フランジ１４，１６並びに流出側フランジ２０）が直接的に取り付けられる。

これに対して、図７（ｂ）に示すように、溶接物２Ａの軸方向の長さが図７（ａ）に示すもよりも短い場合、第２の実施形態の第１及び第２支持治具８０Ａ，８２Ａが用いられる。第１支持治具８０Ａは、プレート状の第１治具本体８４と、この第１治具本体８４の前面側に取り付けられる第１補助治具１１２とから構成される。この第１補助治具１１２は、プレート状の第１補助治具本体１１４と、第１治具本体８４と第１補助治具本体１１４との間の間隔を調整する複数の第１スペーサ１１６とを備え、複数の第１スペーサ１１６が第１治具本体８４の表面側に取り付けられ、この第１補助治具本体１１４の表面側に溶接物２Ａの流入側ハウジング６Ａの端部（具体的には、第１及び第２流入部１０Ａ，１２Ａの第１及び第２流入側フランジ１４Ａ，１６Ａ）が取り付けられる。

また、第２支持治具８２Ａは、プレート状の第２治具本体８８と、この第２治具本体８８の前面側に取り付けられる第２補助治具１１８とから構成される。この第２補助治具１１８は、プレート状の第２補助治具本体１２０と、第２治具本体８８と第２補助治具本体１２０との間の間隔を調整する複数の第２スペーサ１２２とを備え、複数の第２スペーサ１２２が第２治具本体８８の表面側に取り付けられ、この第２補助治具本体１２２の表面側に溶接物２Ａの流出側ハウジング８Ａの端部（具体的には、流出部１８Ａの流出側フランジ２０Ａ）が取り付けられる。

このように第１支持治具８０Ａにおいては第１治具本体８４に第１補助治具１１２を取り付け、また第２支持治具８２Ａにおいては第２治具本体８８に第２補助治具１１８を取り付けることによって、第１及び第２支持治具８０Ａ，８２Ａ間の間隔を溶接物２Ａの軸方向の長さに対応させることができる。

例えば、溶接物の軸方向の長さが図７（ｂ）に示す溶接物２Ａよりも長い（又は短い）ときには、容易に理解される如く、第１支持治具においては、第１補助治具の複数の第１スペーサとして図７（ｂ）で示すものよりも短いもの（又は長いもの）を用いるとともに、第２支持治具においては、第２補助治具の複数の第２スペーサとして図７（ｂ）に示すものよりも短いもの（又は長いもの）を用いるようにすればよい。即ち、特定溶接物を溶接する場合、この特定溶接物の軸方向の長さに対応する第１及び第２特定支持治具を選択し、第１特定支持治具を特定溶接物の一端に取り付け、この第１特定支持治具を一方の溶接物支持手段２６に着脱自在に保持し、また第２特定支持治具を特定溶接物の他端に取り付け、この第２特定支持治具を他方の溶接物支持手段２８に着脱自在に保持するようになる。

次いで、図８を参照して、溶接装置の第２の実施形態について説明する。この第２の実施形態においては、支持フレーム構造及びこれに関連する構成に修正が施されている。

図８において、図示の溶接装置の支持フレーム構造２４Ｂは、工場の床面Ｆなどに固定された一対の柱状部材４８Ｂを有し、これら一対の柱状部材４８Ｂの上端部が上支持フレーム５０Ｂにより接続され、上支持フレーム５０Ｂの両端部を支持する両端支持構造となっている。そして、溶接ロボット２２は、この上支持フレーム５０Ｂの中間部に取り付けられ、このような両端支持構造とすることにより、支持フレーム構造２４Ｂの強度を高めることができ、またその強度アップを利用して、上支持フレーム５０Ｂに溶接ロボット２２を軸方向（図８において左右方向）の所定範囲にわたって移動自在となるように構成することが可能となる。

また、この第２の実施形態では、一対の溶接物支持手段２６Ｂ，２８のうちの一方の溶接物支持手段２６Ｂが支持フレーム構造２４Ｂの一方の柱状部材４８Ｂに取り付けられている。即ち、一方の溶接物支持手段２６Ｂの支持本体６２Ｂが一方の柱状部材４８Ｂに取り付けられ、他方の溶接物支持手段２８は、支持フレーム構造２４Ｂの他方の柱状部材４８Ｂの内側にて床面Ｆに設置固定される。この一対の溶接物支持手段２６Ｂ，２８を含む溶接装置のその他の構成は、上述した実施形態と実質上同一である。

この溶接装置では、一方の溶接物支持手段２６Ｂが支持フレーム構造２４Ｂの一方の柱状部材４８Ｂに取り付けられているので、溶接装置の幅（即ち、搬送台車４２の搬送方向に対して垂直な方向の長さ）を小さくすることができ、装置全体の小型化を図ることができる。

尚、上述したように構成することに代えて、他方の溶接物支持手段２８を支持フレーム構造２４Ｂの他方の柱状部材４８Ｂに取り付けるようにしてもよく、或いは一対の溶接物支持手段２６Ｂ，２８を支持フレーム構造２４Ｂの対応する柱状部材４８Ｂに取り付けるようにしてもよい。

次に、図９を参照して、上述の溶接装置を複数（この実施例では、２台）用いた溶接システムについて説明する。図９において、この溶接システムにおいては、搬送台車４２が搬送される搬送経路３０Ｃの一端側（図９において左端側）に載置域３２が設けられ、その他端側（図９において右端側）に搬出域３６が設けられ、この載置域３２と搬出域３６との間に第１及び第２溶接域３４，３５が設けられている。尚、搬送経路３０Ｃ及びこの搬送経路３０Ｃに沿って移動される搬送台車４２の構成は、上述した実施形態のものと同様でよい。

この実施形態の溶接システムでは、載置域３２に対応して載置用リフト（図示せず）が配設され、溶接すべき溶接物２は、載置用リフトを用いて載置域３２に位置する搬送台車４２の載置テーブル４６に載置支持される。溶接物２は、例えば、図１に示す形態のものであり、ハウジング本体４とその一端側に設けられた流入側ハウジング６とその他端側に設けられた流出側ハウジング８とを備え、溶接すべき溶接物２には、上述したように、流入側ハウジング６側に第１支持治具８０が取り付けられ、流出側ハウジング８側に第２支持治具８２が取り付けられる。

この実施形態では、第１溶接域３４に対応して、例えば図２に示す第１溶接装置２０２が設置され、また第２溶接域３５に対応して、例えば図８に示す第２溶接装置２０４が設置される。即ち、第１溶接域３４（搬送台車４２が一点鎖線４２Ｃで示す位置に位置付けられる）においては、搬送台車４２により搬送された溶接物２は、第１溶接装置２０２の一対の溶接物支持手段２６，２８に保持される。また、支持フレーム構造２４の柱状部材４８から第１溶接域３４の上方に延びる上支持フレーム５０の先端部に溶接ロボット（図示せず）が取り付けられ、この溶接ロボットは、一対の溶接物支持手段２６，２８間に保持された溶接物２に対して所定の溶接を施す。

この形態では、溶接物２を例えば９０度ずつ回動させてその一側面毎に、ハウジング本体４と流入側ハウジング６との仮接合部及びハウジング本体４と流出側ハウジング８との仮接合部の溶接が行われ、かかる溶接は、これら仮接合部の全周にわたって行われ、このようにしてハウジング本体４と流入側ハウジング６及び流出側ハウジング８とが完全に溶接接合される。

また、第２溶接域３５（搬送台車４２が一点鎖線４２Ｄで示す位置に位置付けられる）においては、搬送台車４２により搬送された溶接物２は、第２溶接装置２０４の一対の溶接物支持手段２６Ｂ，２８に保持される。また、支持フレーム構造２４Ｂの一対の柱状部材４８Ｂの上端部には上支持フレーム５０Ｂが接続され、かかる上支持フレーム５０Ｂは第２溶接域３５の上方を横方向（図９において上下方向であって、搬送経路３０Ｃに対して垂直な方向）に延び、この上支持フレーム５０Ｂの中間部に溶接ロボット（図示せず）が取り付けられ、この溶接ロボットは、一対の溶接物支持手段２６Ｂ，２８間に保持された溶接物２に対して所定の溶接を施す。

この形態では、溶接物２を例えば９０度ずつ回動させてその一側面毎に、各一側面に仮接合された複数の補強用リブ（図示せず）とハウジング本体４との溶接が行われ、かかる補強用リブの溶接は、例えばハウジング本体４の全側面に対して行われ、このようにして複数の補強用リブが完全に溶接接合される。尚、この第２溶接装置２０４においては、溶接ロボット（図示せず）を支持フレーム構造２４Ｂの上支持フレーム５０Ｂにその軸方向（図９において上下方向）に移動自在に装着するようにしてもよく、このように構成することによって、第２溶接域３５の溶接可能範囲を広くすることができる。

更に、搬出域３６（搬送台車４２は、一点鎖線４２Ｅで示す位置に位置付けられる）には搬出用リフト（図示せず）が配設され、溶接済みの溶接物２は、搬出用リフトを用いて搬出域３６に位置する搬送台車４２Ｅの載置テーブル４６から搬出され、この溶接システムの外に搬出される。この溶接システムにおいては、搬送台車４２が載置域３２から第１及び第２溶接域３４，３５を通して搬出域３６に搬送される間に溶接物２を所要の通りに溶接することができる。

上述した溶接システムでは、搬送経路３０Ｃに沿って２つの溶接装置（第１及び第２溶接装置２０２，２０４）を設置しているが、３つ以上の溶接装置を設置して溶接物２を溶接するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、第１溶接域３４に第１溶接装置２０２（周方向の溶接を行う装置）を設置し、第２溶接域３５に第２溶接装置２０４（回動軸方向の溶接を行う装置）を設置しているが、これとは反対に、第１溶接域３４に第２溶接装置２０４を設置し、第２溶接域２０４に第１溶接装置２０２を設置するようにしてもよく、或いは第１及び第２溶接域３４，３５にそれぞれ第１溶接装置２０２を設置してもよく、第１溶接装置２０２に代えて第２溶接装置２０４をそれぞれ設置するようにしてもよい。

以上、本発明に従う溶接装置及び溶接システムの実施形態について説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更乃至修正が可能である。

２，２Ａ 溶接物
２２ 溶接ロボット
２４，２４Ｂ 支持フレーム構造
２６，２６Ｂ，２８ 溶接物支持手段
３０，３０Ｃ 搬送経路
３２ 載置域
３４ 溶接域、第１溶接域
３５ 第２溶接域
３６ 搬出域
４２ 搬送台車
５０，５０Ｂ 上支持フレーム
６４ チャック手段
８０，８０Ａ，８２，８２Ａ 支持治具
８４，８８ 治具本体
９２ 回動阻止手段
１１２，１１８ 補助支持治具
２０２ 第１溶接装置
２０４ 第２溶接装置

Claims (7)

1. 溶接物の搬送経路の溶接域に対応してその上方に配設された上支持フレームを支持する支持フレーム構造と、前記上支持フレームに取り付けられた溶接ロボットと、前記溶接域に対応して前記搬送経路の両側に配設された一対の溶接物支持手段とを備え、前記一対の溶接物支持手段の各々は、支持本体に回動自在に支持された主軸と、前記主軸と一体的に回動するチャック手段とを備え、前記一対の溶接物支持手段のうちの一方の溶接物支持手段の前記チャック手段に前記溶接物の一端側が着脱自在に保持され、前記一対の溶接物支持手段のうちの他方の溶接物支持手段の前記チャック手段に前記溶接物の他端側が着脱自在に保持されることを特徴とする溶接装置。
2. 前記溶接物の前記一端側には第１支持治具が取り付けられ、前記第１支持治具の支持突部が前記一方の溶接物支持手段の前記チャック手段に着脱自在に保持され、また前記溶接物の前記他端側には第２支持治具が取り付けられ、前記第２支持治具の支持突部が前記他方の溶接物支持手段の前記チャック手段に着脱自在に保持されることを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
3. 前記第１支持治具は前記溶接物の前記一端側に偏心して取り付けられ、前記第２支持治具は前記溶接物の前記他端側に偏心して取り付けられ、前記溶接物は前記第１及び第２支持治具の前記支持突部を中心として回動されることを特徴とする請求項２に記載の溶接装置。
4. 前記溶接物として軸方向の長さが異なる複数種のものがあり、前記複数種の溶接物に対応して回転軸方向の長さが異なる複数種の第１及び第２支持治具が用意され、特定溶接物の前記軸方向の長さに対応する第１及び第２特定支持治具が選択され、前記特定溶接物の前記一端側に前記第１特定支持治具が装着され、前記特定溶接物の前記他端側に前記第２特定支持治具が装着されることを特徴とする請求項３に記載の溶接装置。
5. 前記両端支持フレーム構造は、前記上支持フレームの両端部を支持する一対の柱状部材を備え、前記一対の柱状部材の一方に、前記一対の溶接物支持手段のいずれか一つが取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
6. 前記搬送経路の前記搬送方向に沿って第１及び第２溶接域が配設され、前記第１溶接域に対応して請求項１〜３のいずれかに記載の第１溶接装置が配設され、前記第２溶接域に対応して請求項１〜３のいずれかに記載の第２溶接装置が配設され、前記第１溶接装置は、前記第１溶接域において前記溶接物に周方向の溶接を施し、前記第２溶接装置は、前記第２溶接域において前記溶接物に軸方向の溶接を施すことを特徴とする溶接システム。
7. 前記搬送経路に沿って前記第１及び第２溶接域を通して搬送台車が移動され、前記搬送台車は、前記搬送経路に沿って移動する台車本体と、前記台車本体に搬送位置と前記搬送位置から上昇した装着位置との間を昇降動自在である載置テーブルを備え、前記載置テーブルに前記溶接物が載置支持されることを特徴とする請求項６に記載の溶接システム。
   
   
   
   
   
   

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