JP3212983U

JP3212983U - 溶接装置

Info

Publication number: JP3212983U
Application number: JP2017003509U
Authority: JP
Inventors: 利雄林; 博文寺▲崎▼
Original assignee: 有限会社ユーテック; 株式会社マルエム商会
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2017-07-31
Publication date: 2017-10-12
Anticipated expiration: 2027-07-31

Abstract

【課題】アーク溶接と同様に、溶接棒を用いて、樹脂による溶接を可能にする溶接装置を提案することを目的とする。【解決手段】樹脂の溶接棒を溶接する溶接装置であって、ロボット３を用いて移動可能で、溶接材３７の溶接部３９に対して溶接棒１９を送給する送給部１１と、少なくとも溶接材３７の溶接部３９において溶接棒１９を溶かすために加熱する加熱部１５を備える。ロボット３は、ロボットアーム５の移動速度の変化に応じて出力値を変化させる速度見合い出力部９を備える。送給部１１は、ロボット３の速度見合い出力機能を利用して移動速度の変化に応じて溶接棒１９を送給する速度を変化する。【選択図】図１

Description

本願考案は、溶接装置に関し、特に、溶接材同士を樹脂の溶接棒で溶接する溶接装置に関する。

現在、溶接技術として、アーク溶接が広く用いられている。これは、金属アークの発生する熱によって金属を溶かし、金属同士を接合する。金属アーク溶接では、溶接棒が電極となり、母材との間にアークを発生させて溶接する。

また、例えば特許文献１には、レーザー光線を用いた樹脂溶接において、ロボットアームに備えたレーザー溶接ヘッドで、レーザー光線を移動させることが記載されている。

特開２０１０−１０５３７６号公報

特許文献１では、レーザー溶接ヘッドが移動可能な範囲に樹脂を用意する必要があり、大きな無駄が生じている。

また、アーク溶接では、溶接棒そのものを電極とすることができる。しかしながら、樹脂の溶接棒を電極とすることができない。そのため、アーク溶接を応用して、樹脂の溶接棒による溶接を実現することができない。

そこで、本願考案は、アーク溶接と同様に溶接棒を用いて、樹脂による溶接を実現することができる溶接装置を提案することを目的とする。

本願考案の第１の観点は、溶接材同士を樹脂の溶接棒で溶接する溶接装置であって、ロボットを用いて移動可能で、前記溶接材における溶接部に対して前記溶接棒を送給する送給部と、少なくとも前記溶接材における前記溶接部において前記溶接棒を溶かすために加熱する加熱部を備える。

本願発明の第２の観点は、第１の観点の自動溶接装置であって、前記送給部は、前記ロボットが備える移動速度の変化に応じて出力値を変化させる速度見合い出力機能を利用して前記ロボットの移動速度の変化に応じて前記溶接棒を送給する速度を変化させ、かつ／又は、前記加熱部は、前記速度見合い機能を利用して前記ロボットの移動速度の変化に応じて前記溶接棒を溶かすために加熱する熱量を変化させる。

本願発明の第３の観点は、第１又は第２の観点の自動溶接装置であって、前記加熱部を揺らす揺動部を備える。

本願発明の第４の観点は、第３の観点の自動溶接装置であって、前記揺動部は、前記ロボットが備える移動速度の変化に応じて出力値を変化させる速度見合い出力機能を利用して前記ロボットの移動速度の変化に応じて前記加熱部を揺らす速度を変化する。

本願考案の各観点によれば、送給部がロボットを用いて移動しつつ溶接棒を供給し、加熱部が溶接部で加熱して溶接させることにより、樹脂の溶接棒を用いた溶接を実現することができる。アーク溶接では、溶接棒を電極とするために、別に加熱させる必要がない。他方、樹脂の溶接棒は電極とできないために、送給部とは別に加熱部を設けることにより、溶接を実現することができる。

本願考案の第２の観点によれば、ロボットが備える速度見合い出力機能を利用することにより、供給部は、ロボットの移動速度の変化に応じて溶接棒を送給する速度を変化させ、適切な量の溶接を実現することができる。例えば、速く移動するときには溶接棒を送給する速度を速くし、遅く移動するときには溶接棒を送給する速度を遅くして、溶接量を一定にする。速度見合い出力機能は、例えば「速度見合いアナログ出力機能」としてロボットにおいて実現されており、例えばティーチング作業の手間が軽減されることなどがメリットとして知られている。これにより、ロボットとは別に移動態様を測定する必要がなく、また、ロボットが備える他の機能とも容易に連携することができる。さらに、加熱部も、ロボットの移動速度の変化に応じて加熱する熱量を変化させてもよい。例えば、速く移動するときには加熱量を増加させ、遅く移動するときには加熱量を減少させる。

従来、樹脂を使って、多様な形状の溶接を実現するには、特許文献１に記載されているように、加熱する部分のみを移動させていた。そのため、大きな無駄が生じていた。本願発明によれば、ロボットにより必要な個所にのみ溶接棒を供給し、溶接をすることができる。ただし、アーク溶接とは異なり、樹脂の溶接棒は、自分で溶けるものではなく、他の加熱部により溶かす必要がある。そして、発明者らは、溶接棒の供給速度によって溶接の品質が大きく改善することを見出した。そして、発明者らは、ロボットに新たな機能を付加することなく、ロボットが元々備える速度見合い出力機能を利用して、供給速度制御を実現することができることを見出した。

本願発明の第３の観点によれば、加熱部を揺らして加熱する。考案者らは、人手で樹脂の溶接を行うとき、加熱部を揺らしながら作業を行っていることに気づいた。本願発明の第３の観点によれば、樹脂の溶接作業を自動化したときにも、人手による作業と同様の作業を実現することができる。また、一つのロボットアームに供給部を設け、他のロボットアームに加熱部を設けて実現することができる。

本願考案の実施の形態に係る溶接システム１の構成の一例を示すブロック図である。図１の溶接システム１の動作の一例を示すフロー図である。具体的なロボットに搭載した場合の一例を示す図である。

以下では、図面を参照して、本願考案の実施例について説明する。なお、本願考案は、この実施例に限定されるものではない。

図１は、本願考案の実施の形態に係る溶接システム１の構成の一例を示すブロック図である。溶接システム１は、送給部１１と、溶接棒供給部１３と、加熱部１５と、接続部１７を備える。

ロボット３は、ロボットアーム５と、アーム移動制御部７と、速度見合い出力部９を備える。ロボットアーム５は、ロボット３の腕や手に当たる部分である。アーム移動制御部７は、ロボットアームを移動する。

速度見合い出力部９は、ロボットアーム５の例えば先端部などの移動速度の変化に応じて出力値を変化させる。これは、例えばアナログ出力値を変化させる「速度見合いアナログ出力機能」などとして実現されており、例えばティーチング作業の手間を軽減することなどが可能になる。供給部１１は、ロボットアーム５の先端部に取り付けられている。そのため、速度見合い出力部９は、供給部１１の移動速度の変化に応じて出力値を変化させることができる。

供給部１１は、駆動部２１と、溶接棒導出部２９を備える。駆動部２１は、ローラ２３₁及び２３₂と、供給制御部２５と、供給速度制御部２７を備える。ローラ２３₁及び２３₂は、溶接棒供給部１３から供給される樹脂の溶接棒１９を挟持し、溶接棒導出部２９に送給する。ローラ２３₁及び２３₂は、締め付け力をネジで調節可能である。供給制御部２５は、ローラ２３₁及び２３₂を駆動させて、溶接棒を供給させる。送給速度制御部２７は、ローラ２３₁及び２３₂が供給する溶接棒の供給速度を制御する。溶接棒導出部２９は、溶接棒を、溶接材３７₁と溶接材３７₂とを溶接させる溶接部３９に導く。

加熱部１５は、揺動部３１と、空気加熱部３３と、空気導出部３５を備える。接続部１７は、供給部１１と空気導出部３５とを、空気導出部３５が揺動できるように接続する。空気加熱部３３は、空気を加熱し、加熱した空気を空気導出部３５へと供給する。空気導出部３５は、加熱した空気を、溶接材３７の溶接部３９に導く。揺動部３１は、空気導出部３５を揺動する。空気導出部３５を揺らして加熱した空気による加熱箇所を溶接部３９を中心に揺らすことにより、人手での作業に近い処理を実現することができる。

図２は、図１の溶接システム１の動作の一例を示すフロー図である。溶接システム１は、ロボット３により供給部１１が移動しながら溶接棒を少しずつ供給して、連続した線状の溶接処理を行う。

まず、溶接システム１が、初期処理を行う。例えば、ロボット３がロボットアーム５を移動させて、溶接棒導出部２９により導かれる溶接棒及び空気導出部３５により導かれる加熱した空気が、線状の溶接箇所（溶接材３７における溶接部３９）の始点に至る位置にするなどの処理を行う（ステップＳＴ１）。そして、溶接処理を開始するまで待つ（ステップＳＴ２）。

利用者が溶接処理の開始を指示すると、空気加熱部３３が加熱した空気の供給を開始し、空気導出部３５により導かれる加熱した空気が、線状の溶接箇所の始点にある溶接棒を溶かす。

そして、ロボット３がロボットアーム５を移動させて、溶接棒導出部２９により導かれる溶接棒の先端及び空気導出部３５により導かれる加熱した空気が、溶接材３７における線状の溶接箇所に沿って移動するようにする（ステップＳＴ３）。

速度見合い出力部９は、ロボットアーム５の先端部の移動速度の変化に応じて、変化する出力値を出力する（ステップＳＴ４）。供給速度制御部２７は、速度見合い出力部９の出力値に応じて、ローラ２３₁及び２３₂が溶接棒を供給する速度を変更する（ステップＳＴ５）。揺動部３１は、加熱部１５を揺らし、加熱箇所が溶接部３９を中心に揺らぐようにする。揺動部３１は、供給部１１の移動させる機構とは別に、加熱部１５を揺らす機構である。揺動部３１が加熱部１５を揺らす方向は、例えば、上下である。左右などの他の方向でもよい。速度見合い出力部９の出力値に応じて、揺動部３１が揺動の速度を変化させてもよく、加熱部１５が空気の量や温度を変化させて加熱する熱量を変化させてもよい。

供給制御部２５は、供給速度制御部２７が決定した速度によってローラ２３₁及び２３₂を駆動させて、溶接棒を供給させる（ステップＳＴ６）。

そして、一連の溶接箇所の終点に至り、溶接処理を終了するか否かを判断する（ステップＳＴ７）。終点に至っていないならば、ステップＳＴ３に戻る。終点に至ったならば、一連の溶接箇所の溶接処理を終了する。

図３は、具体的なロボットに搭載した場合の一例を示す。図３（ａ）を参照して、ロボットアームの先端部５１に、溶接棒供給口５７が設けられている。ロボットアームの先端部５１は、空洞になっており、溶接棒を送給するための送給モーターユニット５３が内設されて、空洞を溶接棒５９が通って、溶接棒供給口５７に供給される。ロボットアームの先端部５１には、空気を加熱するためのヒートガン５５が備えられている。

図３（ｂ）を参照して、図１の送給部１１と加熱部１５と接続部１７の具体的な一例を説明する。この例では、揺動部が、加熱部の空気導出部を揺らす例を示す。ボディ６３の溶接棒供給口６１より、溶接棒が供給されている。ヒートガン５５で加熱された空気は、耐熱ホース６７によって空気導出部６５により溶接部に供給される。空気導出部６５は、ボディ６３と揺動可能に接続している。ソレノイド６９は、空気導出部６５を揺動させる。

１溶接システム、３ロボット、５ロボットアーム、７アーム移動制御部、９速度見合い出力部、１１供給部、１３溶接棒供給部、１５加熱部、１７接続部、１９，５９溶接棒、２１駆動部、２３ローラ、２５供給制御部、２７供給速度制御部、２９溶接棒導出部、３１揺動部、３３空気加熱部、３５空気導出部、５１ロボットアームの先端部、５３送給モーターユニット、５５ヒートガン、５７，６１溶接棒供給口、６３ボディ、６５空気導出部、６７耐熱ホース、６９ソレノイド

Claims

溶接材同士を樹脂の溶接棒で溶接する溶接装置であって、
ロボットを用いて移動可能で、前記溶接材における溶接部に対して前記溶接棒を送給する送給部と、
少なくとも前記溶接材における前記溶接部において前記溶接棒を溶かすために加熱する加熱部を備える自動溶接装置。
前記送給部は、前記ロボットが備える移動速度の変化に応じて出力値を変化させる速度見合い出力機能を利用して前記ロボットの移動速度の変化に応じて前記溶接棒を送給する速度を変化させ、かつ／又は、
前記加熱部は、前記速度見合い機能を利用して前記ロボットの移動速度の変化に応じて前記溶接棒を溶かすために加熱する熱量を変化させる、請求項１記載の自動溶接装置。
前記加熱部を揺らす揺動部を備える請求項１又は２に記載の自動溶接装置。
前記揺動部は、前記ロボットが備える移動速度の変化に応じて出力値を変化させる速度見合い出力機能を利用して前記ロボットの移動速度の変化に応じて前記加熱部を揺らす速度を変化する、請求項３記載の自動溶接装置。