JP2021010974A - Weld bead cutting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は溶着ビード切削方法に係る。特に、本発明は、開放側の端縁が環状とされた樹脂製の2部材の前記端縁同士を突き合わせて溶着した際にその溶着部分の外周囲に発生する溶着ビードを切削により除去する溶着ビード切削方法の改良に関する。 The present invention relates to a welding bead cutting method. In particular, in the present invention, welding is performed to remove a welded bead generated around the outer periphery of the welded portion when the edges of two resin members having an annular edge on the open side are butted against each other and welded. Regarding improvement of bead cutting method.
従来、特許文献1に開示されているように、樹脂製の複数の部材(樹脂成形品)同士を溶着によって接合することでライナ(樹脂製の圧力容器)を作製することが行われている。この特許文献1には、略円筒状に成形された複数の樹脂製のライナ部それぞれの開放側の端縁を加熱溶融させ、これらライナ部の端縁同士を突き合わせて溶着することでライナを作製することが開示されている。また、このライナはその外周囲に例えばカーボン繊維が巻き付けられて補強部(特許文献1ではシェルと称している)が設けられ、これにより、強度の確保が図られている。
Conventionally, as disclosed in
ところで、前記ライナの作製に当たり、ライナ部同士の溶着部分の外周囲に溶着ビードが発生する。この溶着ビードは、ライナの外周囲にカーボン繊維を巻き付ける際に該カーボン繊維を破断させる原因となってしまう虞がある。また、この溶着ビードが存在する場合、ライナの外周面とカーボン繊維との間に隙間が生じ、タンク(ライナの外周囲に補強部が設けられて構成されるタンク)の強度に悪影響を与えてしまう虞もある。 By the way, in producing the liner, a welded bead is generated around the outer periphery of the welded portion between the liner portions. This welded bead may cause the carbon fibers to break when the carbon fibers are wound around the outer periphery of the liner. In addition, when this welded bead is present, a gap is created between the outer peripheral surface of the liner and the carbon fiber, which adversely affects the strength of the tank (a tank formed by providing a reinforcing portion on the outer circumference of the liner). There is also a risk that it will end up.
このため、前記カーボン繊維の巻き付け作業の前段階において、前記溶着ビードを切削により除去する作業が行われている。この作業としては、作業者による手作業または旋盤を利用した自動切削が行われる。 Therefore, in the stage prior to the carbon fiber winding work, the work of removing the welded bead by cutting is performed. As this work, manual work by an operator or automatic cutting using a lathe is performed.
溶着ビードの切削作業の作業効率を高めるためには前記旋盤を利用した自動切削を行うことが好ましい。 In order to improve the work efficiency of the cutting work of the welding bead, it is preferable to perform automatic cutting using the lathe.
前記ライナの断面(軸心に対して直交する方向での断面)が真円であって、その中心位置が旋盤での回転軸心に一致している場合には、その回転軸心とライナの外周面との間の距離がその全周囲に亘って均一であるため、旋盤の刃(切削工具)を溶着ビードに接触する位置(溶着ビードの全体を切削できる位置)に固定したままライナを回転させるだけで、溶着ビードを周方向の全体に亘って良好に切削することができる。 If the cross section of the liner (cross section in the direction orthogonal to the axis) is a perfect circle and its center position coincides with the axis of rotation on the lathe, the axis of rotation and the liner Since the distance to the outer peripheral surface is uniform over the entire circumference, the liner is rotated while the lathe blade (cutting tool) is fixed at the position where it contacts the welding bead (the position where the entire welding bead can be cut). The weld bead can be satisfactorily cut over the entire circumferential direction simply by allowing the weld bead to be cut.
しかしながら、実際のライナはその加工誤差や回転に伴う遠心力の影響によって断面(軸心に対して直交する方向での断面)が真円でなかったり(例えば断面が楕円形であったり)、ライナの断面が真円であったとしても前記遠心力の影響によって回転軸心とライナの外周面との間の距離がその全周囲に亘って不均一になったりする。 However, the actual liner may not have a perfect cross section (for example, the cross section may be elliptical) due to the processing error and the influence of centrifugal force due to rotation (the cross section in the direction orthogonal to the axis), or the liner. Even if the cross section of the liner is a perfect circle, the distance between the center of rotation and the outer peripheral surface of the liner becomes non-uniform over the entire circumference due to the influence of the centrifugal force.
特に、燃料電池システム等に供される水素タンクのライナの場合には、水素ガスが低分子で且つ原子サイズが小さいため、高いガスバリア性(金属並みの分子間距離を有する樹脂材料を採用することによる高いガスバリア性)が要求され、ライナの材料としてはナイロン材等が採用されている。これらの材料は特に融点が高く高結晶性であり、所定の形状に成形することが難しく、射出成形後の冷却時には部位毎の収縮率のバラツキが大きいことから真円に成形することが困難であって前述した課題が生じやすいものとなっている。なお、水素タンク以外のタンクのライナにおいても同様に前記課題は生じる可能性はある。 In particular, in the case of a liner for a hydrogen tank used in a fuel cell system or the like, since hydrogen gas has a small molecule and a small atomic size, a resin material having a high gas barrier property (an intermolecular distance comparable to that of a metal should be adopted. High gas barrier property) is required, and nylon material or the like is used as the liner material. These materials have a particularly high melting point and high crystallinity, and it is difficult to form them into a predetermined shape, and it is difficult to form them into a perfect circle because the shrinkage rate varies widely between parts during cooling after injection molding. Therefore, the above-mentioned problems are likely to occur. Similarly, the above-mentioned problem may occur in the liner of a tank other than the hydrogen tank.
図17および図18は、ライナaの断面が楕円形である場合の旋盤での溶着ビードbの切削作業を示している(回転軸心oに沿う方向から見た断面を示している)。図17に示すように、回転軸心oとライナaの外周面cとの間の距離が短くなっている領域に旋盤の切削工具dが対向する状況では、切削工具dが溶着ビードbに届かなくなる虞がある。つまり、この領域にあっては、溶着ビードbの削り残しが生じてしまう虞がある。なお、この図17における仮想線はライナaの断面が真円であった場合の外周面の形状を示している。一方、図18に示すように、回転軸心oとライナaの外周面cとの間の距離が長くなっている領域に旋盤の切削工具dが対向する状況では、切削工具dが溶着ビードbだけでなくライナaの外周面に達し、この外周面cを切削してしまう虞がある。つまり、この領域にあっては、ライナaが部分的に薄肉になったり孔空きが生じてしまう虞がある。 17 and 18 show the cutting operation of the welded bead b on the lathe when the cross section of the liner a is elliptical (the cross section seen from the direction along the rotation axis o). As shown in FIG. 17, in a situation where the cutting tool d of the lathe faces a region where the distance between the rotation axis o and the outer peripheral surface c of the liner a is short, the cutting tool d reaches the welding bead b. There is a risk that it will disappear. That is, in this region, there is a possibility that the welded bead b may be left uncut. The virtual line in FIG. 17 shows the shape of the outer peripheral surface when the cross section of the liner a is a perfect circle. On the other hand, as shown in FIG. 18, in a situation where the cutting tool d of the lathe faces a region where the distance between the rotation axis o and the outer peripheral surface c of the liner a is long, the cutting tool d is the welding bead b. Not only that, it may reach the outer peripheral surface of the liner a and cut the outer peripheral surface c. That is, in this region, the liner a may be partially thinned or a hole may be formed.
この点に鑑み、本願発明の発明者は、複数のローラをライナの外周面であって溶着ビードの近傍位置に押し付け、ライナの外周面を平坦に矯正した状態で切削工具を溶着ビードに接触する位置(溶着ビードを切削できる位置)に固定したままライナを回転させて溶着ビードを切削するようにした溶着ビード切削方法を既に提案している。 In view of this point, the inventor of the present invention presses a plurality of rollers on the outer peripheral surface of the liner at a position near the welding bead, and brings the cutting tool into contact with the welding bead with the outer peripheral surface of the liner flattened. We have already proposed a welding bead cutting method in which the liner is rotated to cut the welding bead while it is fixed at the position (the position where the welding bead can be cut).
しかしながら、ライナの外周面に複数のローラを押し付けるのみでは、ライナの外周面の平坦度を十分に高めるには限界がある。つまり、溶着ビードの両側(ライナの軸心方向に沿う方向の両側)をローラによって押し付けていることから、この押し付け点と溶着ビードの位置との間に撓みが生じている場合には、回転するライナの外周面と固定された切削工具の切削刃の先端との間の距離がライナの回転に伴って変動することになり、溶着ビードの削り残しが大きくなる部分が発生してしまう可能性がある。また、ライナの板厚にはバラツキが存在するが、このバラツキに起因し、ライナの回転による遠心力の影響によってライナの外周面の変位量にバラツキが生じることがある。この場合にも、回転するライナの外周面と固定された切削工具の切削刃の先端との間の距離がライナの回転に伴って変動することになり、溶着ビードの削り残しが大きくなる部分が発生してしまう可能性がある。このため、溶着ビードをその全体に亘って高い精度で良好に切削するには改良の余地がある。 However, there is a limit to sufficiently increasing the flatness of the outer peripheral surface of the liner only by pressing a plurality of rollers against the outer peripheral surface of the liner. That is, since both sides of the welded bead (both sides in the direction along the axial direction of the liner) are pressed by the rollers, if there is a deflection between this pressing point and the position of the welded bead, it rotates. The distance between the outer peripheral surface of the liner and the tip of the cutting blade of the fixed cutting tool will fluctuate as the liner rotates, and there is a possibility that there will be a portion where the uncut portion of the weld bead becomes large. is there. In addition, there are variations in the plate thickness of the liner, and due to this variation, the displacement amount of the outer peripheral surface of the liner may vary due to the influence of centrifugal force due to the rotation of the liner. In this case as well, the distance between the outer peripheral surface of the rotating liner and the tip of the cutting blade of the fixed cutting tool will fluctuate as the liner rotates, and the portion where the uncut portion of the welded bead becomes large It may occur. Therefore, there is room for improvement in order to cut the welded bead well with high accuracy over the entire area.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、溶着ビードを周方向の全体に亘って高い精度で良好に切削することができる溶着ビード切削方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of this point, and an object of the present invention is to provide a welding bead cutting method capable of cutting a welding bead satisfactorily with high accuracy over the entire circumferential direction. It is in.
前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、開放側の端縁が環状とされた樹脂製の2部材の前記端縁同士を突き合わせて溶着した際にその溶着部分の外周囲に発生する溶着ビードを切削工具による切削によって除去する溶着ビード切削方法を前提とする。そして、この溶着ビード切削方法は、面位置計測工程と、倣い加工データ作成工程と、切削工程とを含んでいる。面位置計測工程は、前記2部材の各外周面のうち、前記溶着部分に対して当該2部材の突き合わせ方向に沿う方向の両側の外周面の位置をそれぞれ周方向に亘って計測していく。倣い加工データ作成工程は、前記面位置計測工程において計測された前記両側の外周面の位置の情報のうち前記周方向で同一位相にある外周面同士の位置の情報を比較し、外周側に位置する外周面の位置の情報を抽出して倣い加工データを作成する。切削工程は、前記倣い加工データ作成工程で作成した倣い加工データまたは該倣い加工データを補正した加工データに従い、当該データにおける前記周方向の位相毎の前記外周面の位置と前記切削工具の切削刃の位置との間の距離を一定に維持するように前記外周面に対する前記切削工具の進退移動位置を調整しながら、前記溶着された2部材をその中心軸周りに回転させつつ前記溶着ビードを切削していく。 The solution of the present invention for achieving the above object is generated around the outer periphery of the welded portion when the end edges of two resin members having an annular end edge on the open side are abutted against each other and welded. It is premised on the welding bead cutting method in which the welding bead is removed by cutting with a cutting tool. The welding bead cutting method includes a surface position measurement step, a copying process data creation step, and a cutting step. In the surface position measuring step, the positions of the outer peripheral surfaces on both sides of the outer peripheral surfaces of the two members in the direction along the abutting direction of the two members with respect to the welded portion are measured over the circumferential direction. In the copying processing data creation step, among the information on the positions of the outer peripheral surfaces on both sides measured in the surface position measurement step, the information on the positions of the outer peripheral surfaces having the same phase in the circumferential direction is compared, and the position is located on the outer peripheral side. The information on the position of the outer peripheral surface to be processed is extracted and the copying processing data is created. The cutting process is based on the copying data created in the copying data creation process or the processing data corrected from the copying data, and the position of the outer peripheral surface and the cutting blade of the cutting tool for each phase in the circumferential direction in the data. While adjusting the advancing / retreating movement position of the cutting tool with respect to the outer peripheral surface so as to maintain a constant distance from the position of, the welding bead is cut while rotating the two welded members around its central axis. I will do it.
この特定事項により、2部材の溶着部分の外周囲に発生している溶着ビードを切削するに際しては、先ず、前記2部材の各外周面のうち、溶着部分に対して当該2部材の突き合わせ方向に沿う方向の両側の外周面の位置をそれぞれ周方向に亘って計測する(面位置計測工程)。この計測により、前記2部材のうちの一方の部材における外周面の周方向全体に亘っての撓みの発生状態が把握されることになる。同様に、前記2部材のうちの他方の部材における外周面の周方向全体に亘っての撓みの発生状態も把握されることになる。 According to this specific matter, when cutting the welded bead generated around the outer periphery of the welded portion of the two members, first, in each outer peripheral surface of the two members, in the abutting direction of the two members with respect to the welded portion. The positions of the outer peripheral surfaces on both sides in the along direction are measured over the circumferential direction (surface position measurement step). By this measurement, the state of occurrence of bending of one of the two members in the entire circumferential direction of the outer peripheral surface can be grasped. Similarly, the state of occurrence of bending of the other member of the two members over the entire circumferential direction of the outer peripheral surface can be grasped.
そして、この計測された両側の外周面の位置の情報のうち周方向で同一位相にある外周面同士の位置の情報を比較し、外周側に位置する外周面の位置の情報を抽出して倣い加工データを作成する(倣い加工データ作成工程)。これは、前記2部材の各外周面の位置は必ずしも一致しておらず、一方側が内周側に位置し(内周側に撓み)、他方側が外周側に位置している(外周側に撓んでいる)可能性があることを考慮したものである。つまり、内周側に位置している外周面を基準に切削工具による切削を行った場合、同一位相にあって外周側に位置している外周面にあっては削り過ぎてしまう虞がある。このため、外周側に位置する外周面の位置の情報を基準に切削工具による切削が行われるように、この外周側に位置している外周面の位置の情報を抽出し、これを切削工程で使用するための倣い加工データとして作成する。 Then, among the measured positions of the outer peripheral surfaces on both sides, the information on the positions of the outer peripheral surfaces having the same phase in the circumferential direction is compared, and the information on the position of the outer peripheral surfaces located on the outer peripheral side is extracted and copied. Create machining data (copying machining data creation process). This is because the positions of the outer peripheral surfaces of the two members do not always match, one side is located on the inner peripheral side (deflection to the inner peripheral side), and the other side is located on the outer peripheral side (deflection to the outer peripheral side). This is in consideration of the possibility. That is, when cutting is performed by a cutting tool with reference to the outer peripheral surface located on the inner peripheral side, there is a risk that the outer peripheral surface located on the outer peripheral side in the same phase will be cut too much. Therefore, the information on the position of the outer peripheral surface located on the outer peripheral side is extracted so that the cutting is performed by the cutting tool based on the information on the position of the outer peripheral surface located on the outer peripheral side, and this is used in the cutting process. Create as copying processing data for use.
そして、切削工具による溶着ビードの切削(切削工程)に際しては、前記倣い加工データまたは該倣い加工データを補正した加工データに従い、当該データにおける周方向の位相毎の前記外周面の位置と切削工具の切削刃の位置との間の距離を一定に維持するように前記外周面に対する切削工具の進退移動位置を調整しながら、溶着された2部材をその中心軸周りに回転させつつ溶着ビードを切削していく。これにより、切削工具は、2部材のうちの一方側の外周面の位置(外周側に位置している外周面の位置)に追従して進退移動し、この外周面が切削工具から離れていく場合には、切削工具が前進移動し、逆に、この外周面が切削工具に近付いてくる場合には、切削工具が後退移動することになる。このため、溶着ビードをその周方向の全体に亘って高い精度で良好に切削していくことができる。例えば、切削工具の切削刃の先端位置が溶着ビードの基端位置に位置合わせされるようにしておけば、溶着ビードを完全に除去することができ、溶着ビードに起因する段差を生じさせないようにすることができる。 Then, when cutting the welding bead with a cutting tool (cutting process), the position of the outer peripheral surface and the position of the outer peripheral surface for each phase in the circumferential direction in the data and the position of the cutting tool according to the copying data or the machining data corrected from the copying data. The welding bead is cut while rotating the two welded members around the central axis while adjusting the advancing / retreating movement position of the cutting tool with respect to the outer peripheral surface so as to maintain a constant distance from the position of the cutting blade. To go. As a result, the cutting tool moves forward and backward following the position of the outer peripheral surface on one side of the two members (the position of the outer peripheral surface located on the outer peripheral side), and the outer peripheral surface moves away from the cutting tool. In that case, the cutting tool moves forward, and conversely, when the outer peripheral surface approaches the cutting tool, the cutting tool moves backward. Therefore, the welded bead can be satisfactorily cut with high accuracy over the entire circumferential direction. For example, if the tip position of the cutting blade of the cutting tool is aligned with the base end position of the welding bead, the welding bead can be completely removed and a step due to the welding bead is not generated. can do.
本発明では、突き合わせて溶着された2部材の各外周面のうち、突き合わせ方向に沿う方向の両側の外周面の位置をそれぞれ周方向に亘って計測し、周方向で同一位相にある外周面同士の位置の情報を比較し、外周側に位置する外周面の位置の情報を抽出して倣い加工データを作成する。そして、この倣い加工データまたは該倣い加工データを補正した加工データに従い、当該データにおける周方向の位相毎の外周面の位置と切削工具の切削刃の位置との間の距離を一定に維持するように外周面に対する切削工具の進退移動位置を調整しながら溶着ビードを切削するようにしている。このため、切削工具を、2部材のうちの一方側の外周面の位置(外周側に位置している外周面の位置)に追従させながら溶着ビードを切削していくことができる。その結果、前記部材の断面が真円でなかったり、回転軸心と前記部材の外周面との間の距離がその全周囲に亘って不均一であったりする場合であっても、溶着ビードを周方向の全体に亘って高い精度で良好に切削していくことができる。 In the present invention, among the outer peripheral surfaces of the two butt-welded members, the positions of the outer peripheral surfaces on both sides in the direction along the butt direction are measured over the circumferential direction, and the outer peripheral surfaces having the same phase in the circumferential direction are measured. The information on the position of is compared, the information on the position of the outer peripheral surface located on the outer peripheral side is extracted, and the copying processing data is created. Then, according to the copying data or the processing data corrected from the copying data, the distance between the position of the outer peripheral surface for each phase in the circumferential direction and the position of the cutting blade of the cutting tool in the data is maintained constant. The welding bead is cut while adjusting the advancing / retreating movement position of the cutting tool with respect to the outer peripheral surface. Therefore, the welding bead can be cut while the cutting tool is made to follow the position of the outer peripheral surface on one side of the two members (the position of the outer peripheral surface located on the outer peripheral side). As a result, even if the cross section of the member is not a perfect circle or the distance between the center of rotation and the outer peripheral surface of the member is non-uniform over the entire circumference, the welding bead is formed. It is possible to cut satisfactorily with high accuracy over the entire circumferential direction.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、樹脂製タンクのライナの外周囲に発生する溶着ビードを切削により除去する溶着ビード切削方法として本発明を適用した場合について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present embodiment describes a case where the present invention is applied as a welding bead cutting method for removing a welding bead generated around the outer periphery of a liner of a resin tank by cutting.
−タンクの構成−
本発明に係る溶着ビード切削方法を実施する溶着ビード切削装置について説明する前に、タンクの構成について説明する。
-Tank configuration-
Before explaining the welding bead cutting apparatus for carrying out the welding bead cutting method according to the present invention, the structure of the tank will be described.
図1は、タンク1の軸心方向に沿った断面を示す図である。この図1に示すように、タンク1は、全体として密閉円筒形状のタンク本体2と、このタンク本体2の長手方向(軸心方向)の両端部(一方側の側部および他方側の側部)に取り付けられた口金3A,3Bとを備えている。
FIG. 1 is a diagram showing a cross section of the
タンク本体2の内部は、ガスを貯留する貯留空間5となっている。タンク1は、常圧のガスを充填することもできるし、常圧に比べて圧力が高められたガスを充填することもできる。例えば、燃料電池システムでは、高圧の状態でタンク1内に充填された燃料ガス(水素)を減圧して、燃料電池での発電に供することになる。
The inside of the
タンク本体2は、ライナ11(内殻)と補強部12(外殻)とを有している。ライナ11は、ガスバリア性に優れる樹脂材料(エチレンビニルアルコール材を含む多層材やナイロン材等)から成る。補強部12は、カーボン繊維とエポキシ樹脂とを含む繊維強化プラスチック(所謂FRP)から成り、ライナ11の外周囲に巻回形成されている。
The
口金3A,3Bは、例えばステンレス等の金属で形成され、タンク本体2において半球面形状となっている端壁部の中心に設けられている。口金3A,3Bに設けられた開口31a,31bの内周面には、めねじ(図示省略)が形成されており、配管やバルブアッセンブリ14等の機能部品が、前記めねじを介して口金3A,3Bにねじ込み接続可能となっている。なお、図1では、一方の口金3Bのみにバルブアッセンブリ14を設けた例を二点鎖線で示している。例えば燃料電池システムに適用されるタンク1は、バルブや継手等の配管要素を一体的に組み込んだバルブアッセンブリ14を介して、貯留空間5と外部のガス流路(図示省略)との間が接続され、貯留空間5に水素が充填されると共に貯留空間5から水素が放出可能となっている。
The
ライナ11は、長手方向に亘って三分割されたライナ部(樹脂成形品)21,22,23が赤外線溶着等により互いに接合されて成るものである。すなわち、円筒形状のセンタライナ部21の両端縁に椀形状のサイドライナ部22,23の端縁がそれぞれ赤外線溶着等により接合されていることで、中空のライナ11が構成されている。このように、ライナ11は、開放側の端縁が環状とされた樹脂製の部材(ライナ部21,22,23)の端縁同士を突き合わせて溶着されて成る。
The
前記センタライナ部21は、ライナ11の軸心方向に沿って所定の長さをもって延在する円筒形状に成形されている。
The
また、一対のサイドライナ部22,23は、それぞれライナ11の軸心方向に沿って所定の長さをもって延在する胴部22a,23aを有している。各胴部22a,23aの軸心方向の一端側(センタライナ部21側)は開放されている。つまり、この部分が開放側端縁となっている。各サイドライナ部22,23は、胴部22a,23aの他端側(外側)の縮径された端部に成形された返し部22b,23bと、この返し部22b,23bの中央部に開口した連通部22c,23cとを有している。
Further, the pair of
各返し部22b,23bは、各サイドライナ部22,23の強度を確保する機能を有している。各返し部22b,23bの外周面と補強部12の端部との間に前記口金3A,3Bが位置している。
The
−溶着ビード切削装置−
次に、前記ライナ11の外周囲に発生する溶着ビードを切削により除去するための溶着ビード切削装置100について説明する。
-Welding bead cutting equipment-
Next, a welding
図2は溶着ビード切削装置100にライナ11がセットされた状態を示す側面図である。また、図3は溶着ビード切削装置100にライナ11がセットされた状態を示す平面図である。これらの図に示すように、溶着ビード切削装置100は、センタライナ部21とサイドライナ部22,23とが接合されて成るライナ11に口金3A,3Bが取り付けられた状態のワーク(補強部12が形成される前段階でのタンク1の中間成形物)がセットされるものである。以下では便宜上この中間成形物についてもライナ11と呼ぶこととする。
FIG. 2 is a side view showing a state in which the
この溶着ビード切削装置100は、センタライナ部21とサイドライナ部22,23との接合部分1A,1B(図1を参照)の外周囲に発生する溶着ビードFBを切削により除去するためのものである。なお、以下の説明では、溶着ビード切削装置100の長手方向(ライナ11がセットされた状態での該ライナ11の軸心方向に沿う方向)をX方向とし、それに直交する水平方向をY方向とし、鉛直方向をZ方向として説明する。
This welding
具体的に、センタライナ部21とサイドライナ部22,23との溶着時には、加熱によって溶融した樹脂(センタライナ部21およびサイドライナ部22,23の端縁を構成している樹脂材料)の一部がライナ11の外周側に向けて流出し、それが冷却固化することで溶着ビードFBとなる。この溶着ビードFBは、ライナ11の外周囲に補強部12を構成するためのカーボン繊維等を巻き付ける際に該カーボン繊維を破断させる原因となってしまう虞がある。また、この溶着ビードFBが存在する場合、ライナ11の外周面11aと補強部12との間に隙間が生じタンク1の強度に悪影響を与えてしまう虞もある。
Specifically, one of the resins melted by heating (the resin material constituting the edge of the
このため、溶着ビードFBを切削により除去する必要がある。従来、この溶着ビードの切削作業の作業効率を高めるために旋盤を利用した自動切削を行うことが考えられている。前記ライナの断面(軸心に対して直交する方向での断面)が真円であって、その中心位置が旋盤での回転軸心に一致している場合には、その回転軸心とライナの外周面との間の距離がその全周囲に亘って均一であるため、旋盤の刃(切削工具)を溶着ビードに接触する位置(溶着ビードの全体を切削できる位置)に固定したままライナを回転させるだけで、溶着ビードを周方向の全体に亘って良好に切削することができる。 Therefore, it is necessary to remove the welded bead FB by cutting. Conventionally, in order to improve the work efficiency of the cutting work of this welded bead, it has been considered to perform automatic cutting using a lathe. If the cross section of the liner (cross section in the direction orthogonal to the axis) is a perfect circle and its center position coincides with the axis of rotation on the lathe, the axis of rotation and the liner Since the distance to the outer peripheral surface is uniform over the entire circumference, the liner is rotated while the lathe blade (cutting tool) is fixed at the position where it contacts the welding bead (the position where the entire welding bead can be cut). The weld bead can be satisfactorily cut over the entire circumferential direction simply by allowing the weld bead to be cut.
しかしながら、実際のライナはその加工誤差や回転に伴う遠心力の影響によって断面が真円でなかったり(例えば断面が楕円形であったり)、ライナの断面が真円であったとしても前記遠心力の影響によって回転軸心とライナの外周面との間の距離がその全周囲に亘って不均一になったりする。特に、燃料電池システム等に供される水素タンクのライナの場合には、水素ガスが低分子で且つ原子サイズが小さいため、高いガスバリア性(金属並みの分子間距離を有する樹脂材料を採用することによる高いガスバリア性)が要求され、ライナの材料としては前述したようにエチレンビニルアルコール材を含む多層材やナイロン材等が採用されている。これらの材料は特に融点が高く高結晶性であり、所定の形状に成形することが難しく、射出成形後の冷却時には部位毎の収縮率のバラツキが大きいことから真円に成形することが困難であって前述した課題が生じやすいものとなっている。 However, even if the cross section of the actual liner is not a perfect circle (for example, the cross section is elliptical) due to the processing error and the influence of the centrifugal force due to rotation, or the cross section of the liner is a perfect circle, the centrifugal force. Due to the influence of, the distance between the center of rotation and the outer peripheral surface of the liner becomes non-uniform over the entire circumference. In particular, in the case of a liner for a hydrogen tank used in a fuel cell system or the like, since hydrogen gas has a small molecule and a small atomic size, a resin material having a high gas barrier property (an intermolecular distance comparable to that of a metal should be adopted. As described above, a multilayer material containing an ethylene vinyl alcohol material, a nylon material, or the like is adopted as the material of the liner because of the high gas barrier property. These materials have a particularly high melting point and high crystallinity, and it is difficult to form them into a predetermined shape, and it is difficult to form them into a perfect circle because the shrinkage rate varies widely between parts during cooling after injection molding. Therefore, the above-mentioned problems are likely to occur.
このため、回転軸心とライナの外周面との間の距離が短くなっている領域に旋盤の切削工具が対向する状況(図17で示した状況)では、切削工具が溶着ビードに届かなくなる虞がある。つまり、溶着ビードの削り残しが生じてしまう虞がある。一方、回転軸心とライナの外周面との間の距離が長くなっている領域に旋盤の切削工具が対向する状況(図18で示した状況)では、切削工具が溶着ビードだけでなくライナの外周面に達し、この外周面を切削してしまう虞がある。つまり、ライナが部分的に薄肉になったり孔空きが生じてしまう虞がある。 Therefore, in a situation where the cutting tool of the lathe faces a region where the distance between the center of rotation and the outer peripheral surface of the liner is short (the situation shown in FIG. 17), the cutting tool may not reach the welding bead. There is. That is, there is a risk that the welded bead may be left uncut. On the other hand, in a situation where the cutting tool of the lathe faces a region where the distance between the center of rotation and the outer peripheral surface of the liner is long (the situation shown in FIG. 18), the cutting tool is not only the welding bead but also the liner. There is a risk that it will reach the outer peripheral surface and cut this outer peripheral surface. That is, there is a risk that the liner will be partially thinned or perforated.
本実施形態に係る溶着ビード切削装置100は、ライナ11の断面が真円でなかったり、回転軸心とライナ11の外周面11aとの間の距離がその全周囲に亘って不均一(ライナ11の断面が真円であったとしても前記距離が不均一)であったりする場合であっても、溶着ビードFBを周方向の全体に亘って高い精度で良好に切削することができるものとなっている。以下、具体的に説明する。
In the welding
図2および図3に示すように、溶着ビード切削装置100は、ベース台200、左右一対のライナ回転ユニット300,300、切削ユニット400を備えている。以下、それぞれについて説明する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the welding
ベース台200は、水平方向に延在するベースプレート201を備え、このベースプレート201が複数本の支持脚202,202によって支持されている。このベースプレート201の長さ寸法(X方向の寸法)は、前記ライナ11における軸心方向に沿う方向の長さ寸法よりも十分に長く設定されている。また、ベースプレート201の上方には、該ベースプレート201上に立設された柱部203,203によって支持された上側フレーム部204が配設されている。
The
各ライナ回転ユニット300,300は、前記ライナ11を横置き状態(軸心方向を水平にした状態)で支持すると共に、該ライナ11を、その軸心を回転中心(回転軸心)として回転させるためのものである。つまり、これらライナ回転ユニット300,300は、ライナ11を、前記突き合わせ方向(各ライナ部21,22,23同士の突き合わせ方向)に沿う方向に延在する回転軸周りに回転させる。
Each
具体的に、このライナ回転ユニット300は、ベースプレート201上をスライド移動自在なユニット本体301と、該ユニット本体301から水平方向(ベースプレート201の中央側に向かう水平方向)に突出された回転ロッド302とを備えている。
Specifically, the
ユニット本体301は、ベースプレート201上に設けられたレール(図示省略)上を水平方向(X方向)に移動可能となっている。このユニット本体301のスライド移動の動力源は図示しない電動モータである。また、その他の動力源であってもよい。また、回転ロッド302は、ユニット本体301の内部に備えられた図示しない軸受けによって水平軸周り(X方向の水平軸周り)に回転自在に支持されていると共に、図示しない電動モータからの動力を受けて該水平軸周りに回転可能となっている。この回転ロッド302を回転させるための動力源についてもその他の動力源であってもよい。また、回転ロッド302の先端部は、前記口金3A,3Bに設けられた開口31a,31b(図1を参照)に挿通されて嵌合される嵌合部303となっている。この嵌合部303は開口31a,31bに対して所謂インロー嵌合されるものとなっている。また、回転ロッド302の先端部には、口金3A,3Bを相対回転不能に保持するための保持部材304が取り付けられており、この保持部材304によってライナ11の端部(口金3A,3B)を相対回転不能に保持している。この保持状態で回転ロッド302が回転することにより、その回転力がライナ11に伝達され、ライナ11を水平軸周り(X方向の水平軸周り)に回転させることになる。なお、回転ロッド302によるライナ11の支持構造としては前述したものには限定されない。
The unit
切削ユニット400は、前記溶着ビードFBを切削により除去するためのものである。図4は、この切削ユニット400およびその制御系を示す図である。この図4に示す切削ユニット400は、図3におけるB矢視図である。
The
図3および図4に示すように、切削ユニット400は、X方向に沿ってスライド移動自在とされたユニット台410上に、第1スライダ420、第2スライダ430、第3スライダ440が互いに相対的なスライド移動が可能に支持された構成となっている。
As shown in FIGS. 3 and 4, in the
第1スライダ420は、ユニット台410上に設けられたY方向に沿って延在するレール411,411に支持され、該レール411,411上をY方向に沿ってスライド移動可能となっている。第2スライダ430は、第1スライダ420上に設けられたX方向に沿って延在するレール421,421に支持され、該レール421,421上をX方向に沿ってスライド移動可能となっている。第3スライダ440は、第2スライダ430上に設けられたY方向に沿って延在するレール431に支持され、該レール431上をY方向に沿ってスライド移動可能となっている。これらのスライダ420,430,440のスライド移動の動力源は図示しない電動モータである。また、その他の動力源であってもよい。
The
第3スライダ440の先端部(ライナ11側の先端部)には、溶着ビードFBを切削するための切削工具441が着脱自在に取り付けられている。この切削工具441としては周知のバイトが採用されている。
A
前記第1スライダ420には、ローラユニット422,423が備えられている。このローラユニット422,423は、前記切削工具441の両側(X方向の両側)に配設されている。ここでは、図3における右側のローラユニット422を第1ローラユニット422と呼び、図3における左側のローラユニット423を第2ローラユニット423と呼ぶこととする。切削工具441と第1ローラユニット422との間の距離(X方向での距離)と、切削工具441と第2ローラユニット423との間の距離(X方向での距離)とは、互いに同一距離であって比較的短く設定されている。この距離として具体的には、切削工具441によって溶着ビードFBを切削している際に、これらローラユニット422,423が溶着ビードFBに干渉しない(後述するローラ425a,425b,426a,426bが溶着ビードFBに干渉しない)範囲でできるだけ短い距離に設定されている。
The
第1ローラユニット422は、図4に示すように、第1スライダ420の先端面(ライナ11側の先端面)に連結された支持アーム424に上下一対のローラ425a,425bが支持されて構成されている。
As shown in FIG. 4, the
支持アーム424は、第1スライダ420の先端面からY方向に沿って水平方向に延在する第1水平部424a、該第1水平部424aの先端部(ライナ11側の先端部)から鉛直上方に延在する第1鉛直部424b、該第1鉛直部424bの上端からY方向に沿って水平方向に延在する第2水平部424c、該第2水平部424cの先端部から鉛直方向の上方および下方にそれぞれ延在する第2鉛直部424dおよび第3鉛直部424e、第2鉛直部424dの上端からY方向に沿って水平方向に延在し且つローラ425aをX軸周りに回転自在に支持する第3水平部424f、第3鉛直部424eの下端からY方向に沿って水平方向に延在し且つローラ425bをX軸周りに回転自在に支持する第4水平部424gを備えている。
The
各ローラ425a,425bのY方向での位置は一致している。つまり、第1スライダ420の先端面から各ローラ425a,425bにおけるライナ11側の外周端(ライナ11の外周面11aに対向する側の外周面)までの距離(図3における距離t)は、各ローラ425a,425b共に同一距離となっている。
The positions of the
また、これらローラ425a,425bの高さ位置は、図4に示す側面視において上側のローラ425aと下側のローラ425bとの間に前記切削工具441が位置するように設定されている。つまり、切削工具441の配設高さ位置は、上側のローラ425aの配設高さ位置よりも下側であって、下側のローラ425bの配設高さ位置よりも上側となっている。
Further, the height positions of these
第2ローラユニット423も、前記第1ローラユニット422と同様の構成となっており、支持アーム426に上下一対のローラ426a,426bが支持されて構成されている。これらローラ426a,426bのY方向での位置は前記各ローラ425a,425bのY方向での位置に一致している。つまり、第1スライダ420の先端面から各ローラ426a,426bにおけるライナ11側の外周端までの距離(図3における距離t)は、各ローラ426a,426b共に同一距離となっている。
The
また、これらローラ426a,426bの高さ位置も、側面視において上側のローラ426aと下側のローラ426bとの間に前記切削工具441が位置するように設定されている。つまり、切削工具441の配設高さ位置は、上側のローラ426aの配設高さ位置よりも下側であって、下側のローラ426bの配設高さ位置よりも上側となっている。
Further, the height positions of these
このようにして、切削工具441に対してX方向での両側およびZ方向での両側に合計4個のローラ425a,425b,426a,426bが配設された構成となっている。前述したように各ローラ425a,425b,426a,426bの配設位置が設定されていることにより、これらローラ425a,425b,426a,426bにおけるライナ11側の外周端同士を繋ぐ仮想平面はX方向およびZ方向それぞれに沿って延在する平面(鉛直方向に沿って延在する平面)となっている。なお、各ローラ425a,425b,426a,426bそれぞれは同一材料で同一径のものである。その材料としては樹脂であってもよいし金属であってもよい。
In this way, a total of four
また、第1ローラユニット422の支持アーム424における第2鉛直部424dと第3鉛直部424eとの境界部分には、ライナ11の外周面11aまでの距離を計測するための距離センサ450が設けられている。この距離センサ450は、超音波式センサや光学式センサで成り、ライナ11の外周面11aまでの距離を計測する非接触式のセンサである。この非接触式のセンサの構成については公知であるため、ここでの説明は省略する。
Further, a
また、第2ローラユニット423の支持アーム424における第2鉛直部424dと第3鉛直部424eとの境界部分にも同様の距離センサ450が設けられている。
Further, a
各距離センサ450,450の配設高さ位置は同一の位置に設定されている。また、各距離センサ450,450のY方向での位置も同一の位置に設定されている。このため、溶着ビード切削装置100にセットされたライナ11の外周面11aに撓みが生じていない場合(ライナ11の外周面11aが撓みの無い円筒面となっている場合)にあっては、各距離センサ450,450によって検出されるライナ11の外周面11aまでの距離は同一距離となる。
The arrangement height positions of the
なお、本実施形態では、距離センサ450を非接触式のセンサによって構成したが、接触式のセンサによって構成するようにしてもよい。
In the present embodiment, the
本溶着ビード切削装置100には、前記各スライダ420,430,440のスライド移動を制御するためのコントローラ500が設けられている。このコントローラ500は、図示していないが、一般的に公知のCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等を備えている。ROMは、溶着ビードFBの切削作業の制御を行う制御プログラム等が記憶されている。CPUは、ROMに記憶された制御プログラムに基づいて演算処理を実行する。RAMは、CPUでの演算結果等を一時的に記憶するメモリである。
The welding
コントローラ500には、第1スライダ420のスライド移動を制御するための切削ユニット進退制御部510、第2スライダ430のスライド移動を制御するための切削工具往復制御部520、第3スライダ440のスライド移動を制御するための切削工具進退制御部530が備えられている。
The
更に、このコントローラ500には、面位置データ取得部540、倣い加工データ作成部550、倣い加工データオフセット処理部560、計測結果判定部570が備えられている。
Further, the
切削ユニット進退制御部510の制御によって第1スライダ420をスライド移動させた場合、この第1スライダ420上には第2スライダ430および第3スライダ440がそれぞれ載置されているため、これらスライダ420,430,440が一体となってY方向にスライド移動することになる。このスライド移動は、切削工具441および各ローラ425a,425b,426a,426bを一体的にY方向にスライド移動させるものである。
When the
また、切削工具往復制御部520の制御によって第2スライダ430をスライド移動させた場合、この第2スライダ430上には第3スライダ440が載置されているため、これらスライダ430,440が一体となってX方向にスライド移動(第1スライダ420に対して相対的にスライド移動)することになる。このスライド移動は、切削工具441をX方向にスライド移動させるものである。
Further, when the
また、切削工具進退制御部530の制御によって第3スライダ440をスライド移動させた場合、この第3スライダ440のみがY方向にスライド移動(第1スライダ420および第2スライダ430それぞれに対して相対的にスライド移動)することになる。このスライド移動は、切削工具441をY方向にスライド移動させるものである。
Further, when the
面位置データ取得部540は、各距離センサ450,450が計測した距離データ(ライナ11の外周面11aまでの距離の計測データ)を各距離センサ450,450から取得する。
The surface position
前述したように各距離センサ450,450は、第1ローラユニット422および第2ローラユニット423それぞれにおける支持アーム424の第2鉛直部424dと第3鉛直部424eとの境界部分に設けられている。このため、図5に示すように、各ローラ425a,425b,426a,426bが溶着ビードFBの両側(X方向の両側)の外周面11aにそれぞれ押圧された状態にあっては、各距離センサ450,450も溶着ビードFBの両側(X方向の両側)にそれぞれ対向することになる。図5における破線は各距離センサ450,450それぞれによって距離が計測される対象となる領域を示している。
As described above, the
そして、各距離センサ450,450によって溶着ビードFBの両側(突き合わせ方向に沿う方向の両側)におけるライナ11の外周面11aまでの距離をそれぞれ計測し、その計測データ(距離データ)を面位置データ取得部540が取得することになる。つまり、第1ローラユニット422に設けられた距離センサ450が、センタライナ部21の外周面であって溶着ビードFBに近接した位置までの距離を計測する。また、第2ローラユニット423に設けられた距離センサ450が、サイドライナ部22の外周面であって溶着ビードFBに近接した位置までの距離を計測する。そして、この状態で、前記ライナ回転ユニット300,300の回転ロッド302,302が回転し、ライナ11が水平軸周り(X方向の水平軸周り)に回転することにより、各距離センサ450,450は、センタライナ部21の外周面であって溶着ビードFBに近接した位置、および、サイドライナ部22の外周面であって溶着ビードFBに近接した位置それぞれに対して全周に亘って(周方向における位相毎に)距離を計測し(図5における一点鎖線上の位置の全周に亘って距離を計測し)、これら計測データを面位置データ取得部540が取得することになる。
Then, the distances to the outer
倣い加工データ作成部550は、各距離センサ450,450から面位置データ取得部540が取得した距離データ(計測データ)に基づき、周方向で同一位相にある(X方向で隣り合う位置にある)外周面それぞれの位置までの両距離データのうち、ライナ11の外周面11aまでの距離が短い側の距離データを抽出する。つまり、各距離センサ450,450から取得した距離データに基づいて、周方向で同一位相にある外周面同士の位置の情報を比較し、外周側(距離センサ450に近い側)に位置する外周面11aの位置の情報を抽出する。
The copying processing
具体的に、前述したように、第1ローラユニット422に設けられた距離センサ450はセンタライナ部21の外周面であって溶着ビードFBに近接した位置までの距離を計測し、第2ローラユニット423に設けられた距離センサ450はサイドライナ部22の外周面であって溶着ビードFBに近接した位置までの距離を計測している。この場合に、周方向で同一位相にある外周面それぞれの位置(第1ローラユニット422の距離センサ450によって計測されたセンタライナ部21の外周面までの位置、および、第2ローラユニット423の距離センサ450によって計測されたサイドライナ部22の外周面までの位置)のうち、第1ローラユニット422の距離センサ450によって計測されたセンタライナ部21の外周面までの距離の方が短い場合には、この第1ローラユニット422の距離センサ450によって計測された情報のみを倣い加工データ作成部550が抽出することになる。逆に、第2ローラユニット423の距離センサ450によって計測されたサイドライナ部22の外周面までの距離の方が短い場合には、この第2ローラユニット423の距離センサ450によって計測された情報のみを倣い加工データ作成部550が抽出することになる。このような情報の抽出動作を、ライナ11の外周面11aの全周囲に亘って所定の位相毎に行っていく。
Specifically, as described above, the
倣い加工データオフセット処理部560は、倣い加工データ作成部550によって作成した所定の位相毎の距離データに対し、所定距離だけ減算した距離(オフセット量)をオフセット処理後の距離データとして求める。これは、溶着ビード切削装置100の精度(切削工具441の切削刃の先端の位置精度)のバラツキを考慮し、ライナ11の外周面11aの削り過ぎを防止するための処理である。つまり、倣い加工データ作成部550によって作成した所定の位相毎の距離データに従った切削位置(切削工具441の切削刃の先端の位置)よりも僅かに手前側(ライナ11の外周面11aよりも外側)の位置を切削工具441の切削刃の先端の位置とするように所定寸法だけ倣い加工データをオフセットさせるものである。
The copy processing data offset
そして、溶着ビードFBの切削工程にあっては、前述の如く作成された加工データが切削工具進退制御部530に送信されることにより、当該加工データにおけるライナ11の周方向の位相毎の外周面11aの位置と切削工具441の切削刃の先端の位置との間の距離を一定に維持するようにライナ11の外周面11aに対する切削工具441の進退移動位置を調整しながら溶着ビードFBを切削していくことになる。
Then, in the cutting process of the welded bead FB, the machining data created as described above is transmitted to the cutting tool advance /
計測結果判定部570は、溶着ビードFBの切削工程の完了後、この溶着ビードFBの切削作業が適正に行われたか否かを判定する処理部である。この判定は、ライナ11の外周面の凹凸の有無を非接触または接触によって検査し、その検査結果を評価する処理である。
The measurement
−溶着ビードの切削作業−
次に、前述した溶着ビード切削装置100によって行われる溶着ビードFBの切削作業について説明する。ここでは、ライナ11の断面が楕円形である場合における溶着ビードFBの切削作業について説明する。
-Cutting work of welding beads-
Next, the cutting operation of the welding bead FB performed by the welding
図6(溶着ビード切削工程の手順を示す図)に示すように、溶着ビードFBの切削作業は、「ローラ押圧」「溶着ビード荒加工」「面位置計測(本発明でいう面位置計測工程)」「倣い加工データ作成(本発明でいう倣い加工データ作成工程)」「倣い加工データオフセット処理」「デジタル倣い加工(本発明でいう切削工程)」「加工段差計測」「計測結果判定」が順に行われる。以下、具体的に説明する。 As shown in FIG. 6 (a diagram showing the procedure of the welding bead cutting process), the cutting work of the welding bead FB includes "roller pressing", "welding bead roughing", and "surface position measurement (surface position measurement process in the present invention)". "Copying processing data creation (copying processing data creation process in the present invention)" "Copying processing data offset processing" "Digital copying processing (cutting process in the present invention)" "Processing step measurement" "Measurement result determination" in order Will be done. Hereinafter, a specific description will be given.
この溶着ビードFBの切削作業は、図2および図3に示すように溶着ビード切削装置100にライナ11がセットされた状態で行われる。つまり、溶着ビードFBの切削作業は、別工程(ライナ11の作製工程)においてセンタライナ部21とサイドライナ部22,23とが接合(溶着)されて成るライナ11に口金3A,3Bが取り付けられた状態のワーク(補強部12が形成される前段階でのタンク1の中間成形物)が溶着ビード切削装置100にセットされた状態で行われる。
The cutting operation of the welding bead FB is performed in a state where the
このライナ(ワーク)11を溶着ビード切削装置100にセットするに当たっては、先ず、各ライナ回転ユニット300,300のユニット本体301,301がベースプレート201上に設けられたレール(図示省略)上を水平方向(X方向)に移動し、各ユニット本体301,301を所定距離(ライナ11における軸心方向に沿う方向の長さ寸法以上の距離)だけ離しておく。そして、ベースプレート201の上方でライナ11を一時的に保持した状態で各ライナ回転ユニット300,300を前進移動させ、回転ロッド302,302の先端部に設けられている嵌合部303,303を口金3A,3Bに設けられた開口31a,31bにそれぞれ挿通させて嵌合させる。また、回転ロッド302,302の先端部に取り付けられた保持部材304,304によって口金3A,3Bを相対回転不能に保持する。これにより、回転ロッド302,302の回転に伴って、その回転力がライナ11に伝達され、ライナ11を水平軸周り(X方向の水平軸周り)に回転させることが可能になる。
When setting the liner (work) 11 in the welding
このようにして溶着ビード切削装置100にライナ11がセットされた状態では、図7(ライナ11の断面が楕円形である場合の切削作業開始前の状態を示す図3におけるA−A線に沿った図)に示すように、切削ユニット400が後退位置(ライナ11から所定距離を存した後退位置)にあり、各ローラ425a,425b,426a,426bおよび切削工具441は共にライナ11から所定距離を存した位置となっている。
In the state where the
このようにして溶着ビード切削装置100にライナ11がセットされた後、ライナ回転ユニット300の電動モータを作動させ、ライナ11を水平軸周り(X方向の軸周り)に回転させた状態で溶着ビードFBの切削作業が行われる。この切削作業としては、後述する溶着ビード荒加工とデジタル倣い加工とが行われる。
After the
具体的に、この溶着ビードFBの切削作業に当たっては、先ず、前記電動モータを作動させるのに先立って(ライナ11を回転させるのに先立って)、切削ユニット進退制御部510の制御によって第1スライダ420をライナ11に近付く方向(Y方向)にスライド移動させる。これにより、各スライダ420,430,440が一体となってライナ11に近付く方向にスライド移動する。このスライド移動によって、図8に示すように各ローラ425a,425b,426a,426bがライナ11の外周面11aに当接する(ローラ押圧)。
Specifically, in the cutting work of the welded bead FB, first, prior to operating the electric motor (prior to rotating the liner 11), the first slider is controlled by the cutting unit advance /
そして、切削ユニット進退制御部510は、ライナ11の回転軸心O(回転ロッド302,302の回転軸心に一致)と各ローラ425a,425b,426a,426bとの間の距離(Y方向での距離)を所定距離(図8における距離L)とするように第1スライダ420をスライド移動させる。この距離Lは、ライナ11の外周面11aが各ローラ425a,425b,426a,426bによって押圧されることで、この外周面11aにおいて各ローラ425a,425b,426a,426bによって囲まれた領域(各ローラ425a,425b,426a,426bそれぞれの外周面がライナ11の外周面11aを押圧する位置を頂点とする略四角形の領域)が平坦面となる値(平坦面となるように強制的に変形可能とする値)として実験またはシミュレーションによって予め決定されている。図5は、このようにしてライナ11の外周面11aに対して各ローラ425a,425b,426a,426bが押圧された状態を示している。なお、この時点では、切削工具441はライナ11の外周面11aから所定距離だけ後退した位置にある。このようにしてライナ11の外周面11aが各ローラ425a,425b,426a,426bによって押圧された状態では、各ローラ425a,425b,426a,426b同士の間におけるライナ11の外周面11aにあっては凹凸が殆どなくなる(前述したように平坦面となる)。つまり、凹凸が無い外周面11a上に溶着ビードFBのみが突出した状態となる。
Then, the cutting unit advance /
この状態でライナ回転ユニット300の電動モータを作動させ、ライナ11を水平軸周り(X方向の軸周り)に回転させる。それに伴い、切削工具往復制御部520の制御による第2スライダ430のスライド移動、および、切削工具進退制御部530の制御による第3スライダ440のスライド移動が開始される。
In this state, the electric motor of the
切削工具往復制御部520の制御による第2スライダ430のスライド移動により、切削工具441がX方向にスライド移動(往復移動)する。また、切削工具進退制御部530の制御による第3スライダ440のスライド移動により、切削工具441がY方向にスライド移動(溶着ビードFBに近付く方向にスライド移動)する。つまり、切削工具441をX方向に往復移動させながら、該切削工具441をY方向に前進移動さた所定位置に維持して溶着ビードFBを切削していく。
The
この場合の溶着ビードFBの切削は、前記溶着ビード荒加工であって、切削工具441をY方向の所定位置に維持し、溶着ビードFBに所定量の削り残しを生じさせる加工である。図9は、溶着ビード荒加工開始後、ライナ11が90°回転した状態を示す図7相当図である。
The cutting of the welded bead FB in this case is the roughing of the welded bead, which is a process of maintaining the
このようにして溶着ビード荒加工が開始され、ライナ11が1回転または複数回転することで溶着ビード荒加工が完了する。図10は、この溶着ビード荒加工が完了した状態を示す図7相当図である。この図10に示すように、溶着ビード荒加工が完了した時点では、溶着ビードFBの削り残しが生じている。
In this way, the welding bead roughing is started, and the welding bead roughing is completed by rotating the
その後、面位置計測の工程に移る。この面位置計測は、前述したように、各距離センサ450,450によって溶着ビードFBの両側(突き合わせ方向に沿う方向の両側)におけるライナ11の外周面11aまでの距離をそれぞれ計測し、その計測データ(距離データ)を面位置データ取得部540が取得することにより行われる。つまり、図10の状態でライナ11を水平軸周りに回転させながら、各距離センサ450,450によってライナ11の外周面までの距離を計測し、その全周に亘る計測データ(図5における一点鎖線上の位置の全周に亘る計測データ)を面位置データ取得部540に送信することになる。
After that, the process moves to the surface position measurement process. In this surface position measurement, as described above, the distances to the outer
本実施形態では、溶着ビード荒加工の後に面位置計測の工程を行うようにしているが、溶着ビード荒加工にあってはライナ11が水平軸周りに回転しているので、面位置計測の工程を行うことが可能である点を考慮し、溶着ビード荒加工の実施中に面位置計測の工程を並行させるようにしてもよい。
In the present embodiment, the surface position measurement step is performed after the welding bead roughing, but in the welding bead roughing, the
その後の倣い加工データ作成の工程は、前記倣い加工データ作成部550によって行われる工程であって、前述したように、各距離センサ450,450から面位置データ取得部540が取得した距離データに基づき、周方向で同一位相にある(X方向で隣り合う位置にある)外周面それぞれの位置までの両距離データのうち、ライナ11の外周面11aまでの距離が短い側の距離データを抽出する。つまり、各距離センサ450,450から取得した距離データに基づいて、周方向で同一位相にある外周面同士の位置の情報を比較し、外周側(距離センサ450に近い側)に位置する外周面11aの位置の情報を抽出する。
The subsequent step of creating the copy processing data is a step performed by the copy processing
倣い加工データオフセット処理は、前記倣い加工データオフセット処理部560によって行われる工程であって、前述したように、倣い加工データ作成部550によって作成した所定の位相毎の距離データに対し、所定距離だけ減算した距離をオフセット処理後の距離データとして求める。
The copying data offset processing is a step performed by the copying processing data offset
このようにして倣い加工データ作成および倣い加工データオフセット処理が行われた後、デジタル倣い加工が実施される。このデジタル倣い加工では、ライナ11を回転させながら、前記倣い加工データオフセット処理によって得られた距離データに従って切削工具441をY方向に進退移動させる。つまり、この距離データに従って切削工具進退制御部530を制御させ、第3スライダ440をスライド移動させることで切削工具441の進退移動位置を調整する。つまり、加工データ(オフセット処理後の距離データ)におけるライナ11の周方向の位相毎の外周面11aの位置と切削工具441の切削刃の先端の位置との間の距離を一定に維持するようにライナ11の外周面11aに対する切削工具441の進退移動位置を調整しながら溶着ビードFBを切削していく。
After the copying data creation and the copying data offset processing are performed in this way, the digital copying processing is performed. In this digital copying, the
なお、このデジタル倣い加工におけるライナ11の回転速度は、前記面位置計測の工程におけるライナ11の回転速度に一致している。これは、回転速度によってライナ11に作用する遠心力が変動するため、デジタル倣い加工時と面位置計測の工程時とで遠心力を一致させ、該遠心力の影響によるライナ11の外周面11aの変位量を一致させるためである。
The rotation speed of the
このため、ライナ11の外周面11aが切削工具441から離れていく場合(ライナ11の外周面11aに切削工具441から離れていく方向への撓みが生じている場合)には、切削工具441が前進移動し(第3スライダ440がライナ11に向かう方向にスライド移動し)、逆に、ライナ11の外周面11aが切削工具441に近付いてくる場合(ライナ11の外周面11aに切削工具441に近付いてくる方向への撓みが生じている場合)には、切削工具441が後退移動する(第3スライダ440がライナ11から後退する方向にスライド移動する)ことになる。
Therefore, when the outer
図11は、このデジタル倣い加工の開始後、ライナが90°回転した状態を示す図7相当図である。 FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 7 showing a state in which the liner is rotated by 90 ° after the start of the digital copying process.
このようにしてライナ11の周方向の位相毎の外周面11aの位置と切削工具441の切削刃の先端の位置との間の距離を一定に維持するようにライナ11の外周面11aに対する切削工具441の進退移動位置を調整しながら溶着ビードFBを切削していくため、図12(倣い加工データがオフセット処理された後のライナの外周面位置と、切削工具441の切削刃の先端位置との関係を示す図)に示すように、切削工具441が、ライナ11の外周面11aに追従しながら溶着ビードFBを切削していくことになる。この図12における実線はライナ11の外周面11aの位置の変化(撓みの状態)を示しており、破線は切削工具441の切削刃の先端位置を示している。なお、この図12における一点鎖線は前記溶着ビード荒加工における切削工具441の切削刃の先端位置を示している。
In this way, the cutting tool with respect to the outer
図13は、このデジタル倣い加工が完了した状態を示す図7相当図である。この図13には現れていないが、前述した倣い加工データオフセット処理で規定されたオフセット量の寸法分だけ僅かに溶着ビードFBが残った状態となっている。なお、切削工具441の切削刃の先端位置が溶着ビードFBの基端位置に位置合わせされるように切削工具441の進退移動位置を調整するようにすれば、溶着ビードFBを完全に除去することができる。つまり、溶着ビードFBに起因する段差は生じないことになる。
FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG. 7 showing a state in which the digital copying process is completed. Although it does not appear in FIG. 13, the welded bead FB remains slightly by the size of the offset amount specified in the above-mentioned copying processing data offset processing. If the advancing / retreating movement position of the
また、加工段差計測は、溶着ビードFBの削り残しに起因する外周面11aの段差を計測する動作であり、ライナ11の外周面11aの凹凸の有無を非接触または接触によって検査する。また、計測結果判定は、この加工段差計測によって計測された段差が所定の許容段差以下となっているか否かを判定するものである。段差が所定の許容段差以下となっている場合には正常と判定され、段差が所定の許容段差を超えている場合には異常と判定され、その情報が、溶着ビード切削装置100に搭載された図示しないモニタ装置等に表示されることになる。
Further, the processing step measurement is an operation of measuring the step on the outer
−実施形態の効果−
以上説明したように本実施形態では、突き合わせて溶着された2部材であるセンタライナ部21およびサイドライナ部22の各外周面のうち、突き合わせ方向に沿う方向の両側の外周面の位置をそれぞれ周方向に亘って計測し、周方向で同一位相にある外周面同士の位置の情報を比較し、外周側に位置する外周面の位置の情報を抽出して倣い加工データを作成する。そして、この倣い加工データを補正(オフセット)した加工データに従い、当該データにおける周方向の位相毎の外周面11aの位置と切削工具441の切削刃の位置との間の距離を一定に維持するように外周面11aに対する切削工具441の進退移動位置を調整しながら溶着ビードFBを切削するようにしている。このため、切削工具441を、センタライナ部21およびサイドライナ部22のうちの一方側の外周面の位置(外周側に位置している外周面の位置)に追従させながら溶着ビードFBを切削していくことができる。その結果、センタライナ部21およびサイドライナ部22の断面が真円でなかったり、回転軸心Oとライナ11の外周面11aとの間の距離がその全周囲に亘って不均一(ライナ11の断面が真円であったとしても前記距離が不均一)であったりする場合であっても、溶着ビードFBを周方向の全体に亘って高い精度で良好に切削していくことができる。
-Effect of embodiment-
As described above, in the present embodiment, of the outer peripheral surfaces of the
−変形例1−
次に、変形例1について説明する。本変形例は切削工具441が前記実施形態のものと異なっている。前記実施形態における切削工具441はバイトであった。本変形例では、図14(切削ユニット400の一部を示す側面図)に示すように、切削工具としてエンドミル441Aを採用したものとなっている。つまり、第3スライダ440に水平軸周り(Y方向の水平軸周り)に回転可能なロータを備えさせ、このロータにエンドミル441Aを取り付けた構成とし、溶着ビードFBの切削作業にあっては、このエンドミル441Aを回転させながら前記実施形態と同様に溶着ビードFBを切削するようにしている。
-Modification example 1-
Next, a
本変形例における溶着ビードFBの切削作業は前記実施形態の場合と同様である。つまり、エンドミル441Aによって前記溶着ビード荒加工およびデジタル倣い加工が行われることになる。
The cutting operation of the welded bead FB in this modification is the same as in the case of the above embodiment. That is, the welding bead roughing and digital copying are performed by the
−変形例2−
次に、変形例2について説明する。本変形例も切削工具441が前記実施形態のものと異なっている。本変形例では、図15(切削ユニット400の一部を示す側面図)に示すように、切削工具としてリュータ441Bを採用したものとなっている。つまり、第3スライダ440に水平軸周り(Y方向の水平軸周り)に回転可能なロータを備えさせ、このロータにリュータ441Bを取り付けた構成とし、溶着ビードFBの切削作業にあっては、このリュータ441Bを回転させながら前記実施形態と同様に溶着ビードFBを切削するようにしている。
-Modification example 2-
Next, the second modification will be described. In this modification as well, the
本変形例における溶着ビードFBの切削作業も前記実施形態の場合と同様である。つまり、リュータ441Bによって前記溶着ビード荒加工およびデジタル倣い加工が行われることになる。
The cutting operation of the welded bead FB in this modification is the same as in the case of the above embodiment. That is, the welding bead roughing process and the digital copying process are performed by the
−変形例3−
次に、変形例3について説明する。前述した実施形態および変形例は、切削ユニット400にローラユニット422,423を備えさせた構成としていた。本変形例に係る溶着ビード切削装置100は、図16に示すように、切削ユニット400がローラユニットを備えていないものである。この場合、ローラによってライナ11の外周面11aを押圧して部分的に平坦面とすることがないため、ライナ11の断面の形状(楕円形)に追従し、前記データにおける周方向の位相毎の外周面11aの位置と切削工具441の切削刃の位置との間の距離を一定に維持するように外周面11aに対する切削工具441の進退移動位置を調整しながら溶着ビードFBを切削することになる。
-Modification example 3-
Next, a modification 3 will be described. In the above-described embodiment and modification, the
なお、本変形例ではローラユニットを備えていないため、各距離センサ450,450は専用の支持部材(図示省略)に支持されて、溶着ビードFBの両側(突き合わせ方向に沿う方向の両側)におけるライナ11の外周面11aまでの距離をそれぞれ計測するようになっている。
Since the roller unit is not provided in this modification, the
−他の実施形態−
なお、本発明は、前記実施形態および前記各変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。
-Other embodiments-
The present invention is not limited to the above-described embodiment and each of the above-described modifications, and all modifications and applications included in the claims and the range equivalent to the claims are possible.
例えば、前記実施形態および前記各変形例では、前記倣い加工データをオフセット処理するものであった。つまり、コントローラ500に倣い加工データオフセット処理部560を備えさせ、倣い加工データ作成処理の後に倣い加工データオフセット処理を実施するものとしていた。本発明は、この倣い加工データのオフセット処理は必須のものではない。つまり、コントローラ500に倣い加工データオフセット処理部560を備えさせず、倣い加工データ作成処理で得られた加工データをオフセット(補正)することなくデジタル倣い加工を行うようにしてもよい。
For example, in the above-described embodiment and each of the modified examples, the copying processing data is offset-processed. That is, the
また、前記実施形態および前記各変形例では、デジタル倣い加工の前段階で溶着ビード荒加工を行うようにしていた。本発明にあっては、溶着ビード荒加工は必須ではなく、デジタル倣い加工のみを行うようにしてもよい。 Further, in the above-described embodiment and each of the modified examples, the welding bead roughing process is performed before the digital copying process. In the present invention, roughing of the weld bead is not essential, and only digital copying may be performed.
また、前記実施形態および前記変形例1,2では、切削ユニット400に4個のローラ425a,425b,426a,426bを備えさせるようにしていた。本発明はこれに限らず、切削工具441の両側(X方向の両側)それぞれに1個ずつ合計2個のローラを配設するようにしてもよい。また、切削工具441の周囲に3個または5個以上のローラを配設するようにしてもよい。また、ライナ11の外周面11aを押圧する回転体としてはローラ425a,425b,426a,426bには限定されず、ボールベアリングを採用し、該ボールベアリングのアウタレースをライナ11の外周面11aに押圧するようにしてもよい。
Further, in the embodiment and the modified examples 1 and 2, the
また、前記実施形態および前記各変形例では、3個の樹脂成形品(各ライナ部21,22,23)が一体的に接合されて成るライナ11の溶着ビードFBを切削するための溶着ビード切削装置100を例に挙げて説明した。本発明はこれに限らず、2個の樹脂成形品が一体的に接合されて成るライナや、4個以上の樹脂成形品が一体的に接合されて成るライナの溶着ビードを切削するための溶着ビード切削装置にも適用可能である。また、水素タンク以外のタンクのライナの溶着ビードを切削するための溶着ビード切削装置にも本発明は適用可能である。
Further, in the above-described embodiment and each of the modified examples, welding bead cutting for cutting the welding bead FB of the
本発明は、樹脂製のライナの溶着部分の外周囲に発生する溶着ビードを切削により除去する溶着ビード切削方法に適用可能である。 The present invention is applicable to a welding bead cutting method for removing a welding bead generated around the outer periphery of a welded portion of a resin liner by cutting.
11 ライナ
11a 外周面
21 センタライナ部
22,23 サイドライナ部
100 溶着ビード切削装置
441 切削工具
450 距離センサ
530 切削工具進退制御部
540 面位置データ取得部
550 倣い加工データ作成部
560 倣い加工データオフセット処理部
FB 溶着ビード
11
Claims (1)
前記2部材の各外周面のうち、前記溶着部分に対して当該2部材の突き合わせ方向に沿う方向の両側の外周面の位置をそれぞれ周方向に亘って計測していく面位置計測工程と、
前記面位置計測工程において計測された前記両側の外周面の位置の情報のうち前記周方向で同一位相にある外周面同士の位置の情報を比較し、外周側に位置する外周面の位置の情報を抽出して倣い加工データを作成する倣い加工データ作成工程と、
前記倣い加工データ作成工程で作成した倣い加工データまたは該倣い加工データを補正した加工データに従い、当該データにおける前記周方向の位相毎の前記外周面の位置と前記切削工具の切削刃の位置との間の距離を一定に維持するように前記外周面に対する前記切削工具の進退移動位置を調整しながら、前記溶着された2部材をその中心軸周りに回転させつつ前記溶着ビードを切削していく切削工程と、を含んでいることを特徴とする溶着ビード切削方法。 Welding bead cutting method that removes the welded bead generated around the outer periphery of the welded portion when the edges of the two resin members having an annular edge on the open side are butted against each other and welded together by cutting with a cutting tool. And
Among the outer peripheral surfaces of the two members, a surface position measuring step of measuring the positions of the outer peripheral surfaces on both sides in the direction along the abutting direction of the two members with respect to the welded portion over the circumferential direction, respectively.
Of the information on the positions of the outer peripheral surfaces on both sides measured in the surface position measuring step, the information on the positions of the outer peripheral surfaces having the same phase in the circumferential direction is compared, and the information on the position of the outer peripheral surfaces located on the outer peripheral side is compared. Copying processing data creation process to extract and create copying processing data,
According to the copy processing data created in the copy processing data creation step or the processing data corrected from the copy processing data, the position of the outer peripheral surface and the position of the cutting blade of the cutting tool for each phase in the circumferential direction in the data Cutting that cuts the welded bead while rotating the two welded members around the central axis while adjusting the advancing / retreating movement position of the cutting tool with respect to the outer peripheral surface so as to maintain a constant distance between them. A welding bead cutting method characterized by including steps and.
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2019
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