JP3907552B2 - Welding method and welding system - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動二輪車の燃料タンクを溶接する際の溶接方法および溶接システムに関し、特に、溶接による熱歪みの影響を軽減する溶接方法および溶接システムに関する。
【0002】
【従来の技術】
図15に示すように、自動二輪車における燃料タンク200は、一般的に外側板202と内側板204の底部が溶接されている。外側板202と内側板204は、端部がそれぞれ下方に折り曲げられてフランジ部206を形成し、このフランジ部206をシーム溶接することが一般的である。
【0003】
自動二輪車のうち、ハンドルの位置が高く、搭乗者が上半身をほぼ直立させた状態で操作する種類のもの、所謂、アメリカンタイプの自動二輪車においては、燃料タンク200の美観が特に重要視されている。このように美観が必要とされる燃料タンク200では、溶接されたフランジ部206が露出していることは好ましくない。また、フランジ部206の高さだけ燃料タンクの重心は上方に偏位していることになり、自動二輪車の低重心化を進める上で不都合である。
【0004】
さらに、フランジ部206が存在することにより、燃料タンク200の貯油容量が制限されている。
【0005】
シーム溶接によるフランジ部が下方に延出することのない構造の燃料タンクとして、フランジ部を車体内側に折り曲げる技術が提案されている(例えば、特開平10−76985号公報参照)。しかし、この技術では、フランジ部の上部に無駄なスペースが存在し、燃料タンクの容量が制限される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
フランジ部のない構造の燃料タンクを製作するためには、熟練溶接工がアーク溶接等により溶接を行う必要がある。ロボットを用いた自動的な溶接を行う場合には、ワークである燃料タンクを堅固に固定しておくので熱歪みの逃げ場がないことからクラックが発生しやすく、歩留まりが悪い。クラックが発生した場合は、熟練溶接工による補修が必要である。
【0007】
本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、自動二輪車の燃料タンクを溶接する際に、溶接による熱歪みの影響を軽減し、クラックの発生を抑止することを可能にする溶接方法および溶接システムを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る溶接方法は、1つまたは複数のアタッチメントを備え、自動二輪車の燃料タンクに対して前記アタッチメントを当接および離間させる複数の開閉機構を用いて、前記燃料タンクを溶接する溶接方法であって、前記開閉機構により前記アタッチメントを前記燃料タンクに当接させて前記燃料タンクを保持するステップと、溶接が行われる溶接点が溶接線に沿って移動する際に、前記溶接点が接近する順に、前記開閉機構により前記燃料タンクから前記アタッチメントを離間させるステップと、を有することを特徴とする。
【0009】
このように溶接点が溶接線に沿って移動する際に、溶接点が接近する順に燃料タンクからアタッチメントを離間させるようにすると、溶接による熱歪みの影響を軽減し、クラックの発生を抑止することができる。
【0010】
この場合、前記アタッチメントは、弾性体を介して前記燃料タンクを保持するようにすると、アタッチメントを燃料タンクに当接させている間も溶接による熱歪みの影響を軽減することができる。
【0011】
また、前記燃料タンクは、端部が内方に狭まった外側板と、前記外側板と溶接される内側板と、を有し、前記アタッチメントは、前記外側板の端部外面と前記内側板の端部内面とを重ね合わせ、若しくは、前記外側板の端部と前記内側板の端部とを突き合わせた状態で保持するようにしてもよい。このような状態で燃料タンクを保持することにより、内側板と外側板との位置がそれぞれ正確に設定される。また、このような状態で溶接を行うことにより、燃料タンクをフランジ部のない形状にすることができる。
【0012】
前記アタッチメントと前記燃料タンクとの当接点と最も接近した溶接線上の基準点に対して、前記溶接点が前記基準点まで20[mm]以下の距離に接近したときに、前記開閉機構により前記燃料タンクから前記アタッチメントを離間させるとよい。
【0013】
本発明に係る溶接システムは、端部が内方に狭まった外側板と、前記外側板と溶接される内側板と、を有する自動二輪車の燃料タンクを溶接するための溶接システムであって、1つまたは複数のアタッチメントを備え、自動二輪車の燃料タンクに対して前記アタッチメントを当接および離間させる複数の開閉機構と、溶接を行う自動動作可能な溶接機と、前記開閉機構および前記溶接機に接続されるコントローラと、を有し、前記コントローラは、前記開閉機構により前記アタッチメントを前記燃料タンクに当接させて前記燃料タンクを保持させた後、前記溶接機により溶接が行われる溶接点の位置と、前記アタッチメントの位置とを判断し、前記溶接点の前記アタッチメントに対する相対的な位置が所定の基準を満たすときに、前記開閉機構の少なくとも1つを動作させ、前記アタッチメントを前記燃料タンクから離間させることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る溶接方法および溶接システムについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図1〜図14を参照しながら説明する。
【0015】
図1に示すように、本実施の形態に係る溶接システム10は、自動二輪車用の燃料タンク12を溶接するためのシステムであり、燃料タンク12を保持する溶接治具10a(図2参照)と、該溶接治具10aによって保持された燃料タンク12を所定の位置に設定する治具用ロボット10bと、溶接処理を行う溶接ロボット(溶接機)10cと、コントローラ10dとを有する。コントローラ10dは溶接治具10aのシリンダ28(図2参照)、位置決め機構44(図7参照)、治具用ロボット10bおよび溶接ロボット10cに接続されており、溶接システム10の全体的な制御を行う。
【0016】
図2に示すように溶接治具10aは、自動二輪車の燃料タンク12の外側板14と内側板16とを溶接する際の固定用の治具であり、外側板14を支持するアウター治具18と、内側板16を支持するインナー治具20とを有する。燃料タンク12は、図2における右側が前方(ハンドル側)であり左側が後方(シート側)である。また、燃料タンク12は上下が反転した状態に載置されている。
【0017】
燃料タンク12の外側板14は、図1に示すように載置した状態における下方部が複数の下方支持部材22によって支持され、略側方および略端部が複数のアタッチメント24によって支持される。それぞれのアタッチメント24は、2つまたは3つ毎に1本のクランプアーム26に取り付けられている。クランプアーム26は左右対象に4本ずつの計8本が設けられており、シリンダ28によりそれぞれ個別に開閉可能である。
【0018】
図3に示すように、外側板14の端部15は内方に狭まっており、この外側板14の端部外面に、内側板16の端部内面が重ね合わさっている。この状態において溶接ロボット10cにより外側板14と内側板16との重ね合わせの端部である接触部120(図11参照)を溶接し、所謂、すみ肉継手の片側溶接を行う。外側板14の下部には給油口36が設けられている。
【0019】
図4に示すように、アウター治具18は、給油口36の略下方から後方に向けて外側板14の下面と略一定の間隔で延在する2枚の縦フレーム38と、該縦フレーム38から横方向、斜め前方および斜め後方に延在する左右それぞれ4つづつの補助フレーム40とを有する。補助フレーム40の上面には外側板14を下から支持する複数の下方支持部材22が設けられている。縦フレーム38の後端部には外側板14の後端側方を支持する後端支持部材42が設けられている。下方支持部材22および後端支持部材42は、例えばナイロン等の樹脂材を用いるとよい。
【0020】
2つの縦フレーム38の前端部には、給油口36の内部に挿入され、燃料タンク12を内部から保持する位置決め機構44が設けられている。
【0021】
図5に示すように、補助フレーム40のそれぞれの先端部には、クランプアーム26を開閉するためのベース板46およびシリンダ28が設けられており、これらのベース板46およびシリンダ28が開閉機構47を構成している。シリンダ28は、シリンダチューブ28aの一部がベース板46に軸支されて揺動可能である。シリンダ28はロッド28bを伸縮させてクランプアーム26を開閉させる。
【0022】
クランプアーム26の下部はベース板46の上部の軸46aに軸支されており揺動可能である。クランプアーム26の下部には外方にやや突出した突出部26aが設けられており、この突出部26aはシリンダ28のロッド28bの先端部に軸支されている。クランプアーム26の下部には内方にやや突出したストッパ26bが設けられている。該ストッパ26bは、クランプアーム26が閉じるときにベース板46の上面に当接することによりクランプアーム26の位置が決められる。
【0023】
クランプアーム26は、開閉機構47によって閉じられた状態において、軸46aから上方に向かって延在する第1アーム部26cと、第1アーム部26cの先端に設けられ、やや内方に傾斜した第2アーム部26dと、第2アーム部26dの先端に設けられ、第2アーム部26dよりさらに内方に傾斜した第3アーム部26eとを有する。このような構成によりクランプアーム26を閉じたときには、クランプアームと外側板14との間隔は略一定になる。なお、第3アーム部26eは、設定箇所により設置を省略されている。
【0024】
第1アーム部26c、第2アーム部26dおよび第3アーム部26eにはそれぞれアタッチメント24が取り付け可能な孔48が設けられており、各クランプアーム26には2つまたは3つのアタッチメント24が取り付けられている。
【0025】
図6に示すように、アタッチメント24は、クランプアーム26の孔48に取り付けられる筒体50と、筒体50の中心孔52に沿って移動可能なアタッチメント軸54と、アタッチメント軸54の先端に設けられたばね受け板56と、筒体50の先端部外周面に設けられたねじ溝58に螺合する調整ナット60と、調整ナット60に適合するワッシャ62と、ばね受け板とワッシャ62との間に設けられたスプリング(弾性体)64とを有する。
【0026】
ばね受け板56の先端部には球状のボール66と、該ボール66に対して摺動しながら任意の方向へ傾動可能な当接部68とが設けられている。当接部68は2つの部品68a、68bから構成されていてボール66を挟んでいる。
【0027】
筒体50の後端外周面に設けられたねじ溝70には固定ナット72が螺合し、筒体50の略中央部の環状突出部74と固定ナット72によりクランプアーム26を挟んで固定する。環状突出部74とクランプアーム26との間には、必要に応じてアタッチメント24のクランプアーム26に対する突出長さを調整する1枚または複数枚の環状シム76を挿入する。
【0028】
筒体50の内面には、潤滑機能を持つ円筒形のブッシュ78が挿入されている。アタッチメント軸54はこのブッシュ78に対して摺動し、滑らかに移動可能である。
【0029】
アタッチメント軸54の後部にはやや細径のねじ部80が設けられ、該ねじ部80にはつまみ82とエンドストッパ84とが螺合している。つまみ82とエンドストッパ84とを回すことによりスプリング64の圧縮量とアタッチメント軸54の張り出し量とを調整することができ、この調整後、つまみ82とエンドストッパ84とは互いに締め合うダブルナット機能により固定される。
【0030】
また、調整ナット60を回すことによってスプリング64の圧縮量を調整することができる。すなわち、スプリング64の圧縮量は、つまみ82、エンドストッパ84および調整ナット60によって調整可能である。実際上、つまみ82およびエンドストッパ84によって粗調整を行い、調整ナット60によって微調整を行うとよい。
【0031】
さらに、当接部68の先端が外側板14によって押動されるときには、アタッチメント軸54は後端側へ向かって移動する。このときアタッチメント軸54はスプリング64を圧縮し、この弾発力に応じた距離を移動する。
【0032】
図7に示すように、位置決め機構44は、2つの縦フレーム38の中間部において給油口36の下部に設けられている。位置決め機構44の上部は給油口36に挿入されている。位置決め機構44は、枠体86に固定された挿入部材88と、ロッド90によって上下に昇降する移動部材92と、移動部材92に軸支され、移動部材92が下降したときにやや外方へ傾斜する2つのフック94とを有する。挿入部材88の横幅Dは給油口36の内径よりやや小径に設定されている。
【0033】
2つのフック94は上方に延在する板であり、それぞれ左右対称に設定されている。フック94は、上部がやや外方へ突出する突出部94aと、長手方向に長い長孔94bと、下部の揺動孔94cとを有する。長孔94bの下部は外方へ向かってやや曲がっている。
【0034】
挿入部材88における略中央高さには、左右対称の2つの固定支軸88aが突出している。移動部材92の上部には、左右対称の2つの移動支軸92aが突出している。固定支軸88aおよび移動支軸92aは、図7の紙面における手前側に突出しており、固定支軸88aはフック94の長孔94bに挿入され、移動支軸92aはフック94の揺動孔94cに嵌合している。
【0035】
外側板14をアウター治具18に載置するとき、シリンダ(図示せず)によりロッド90は上方に移動させておく。このとき、2つのフック94は内方に傾斜し挿入部材88の横幅D内に収まる。外側板14をアウター治具18に載置すると、挿入部材88の上部およびフック94の上部は給油口36に挿入される。
【0036】
図8に示すように、ロッド90を下降させると、移動部材92およびフック94も下降する。フック94は長孔94bに挿入された固定支軸88aによって案内され、外方へ傾斜する。フック94の突出部94aは給油口36の内径以上に張り出し、さらに下降することで給油口36の端部に当接して外側板14を保持する。
【0037】
図9に示すように、インナー治具20は、長尺な上板100と、該上板100の後端部に突出する延長棒102と、上板100の上面に設けられた取手104と、上板100の下面に固定され、内側板16の形状に適合した複数のナイロン材の押さえ板106とを有する。延長棒102の後端部および最前方の押さえ板106aには連結レバー108が設けられている。それぞれの押さえ板106は、上板を中心として張り出した左右対称の形状であり、左右の端面または下面が内側板16の形状と適合している。連結レバー108は、アウター治具18の前後に設けられた連結フック110(図2参照)に係合される。
【0038】
図10に示すように、コントローラ10dは、溶接ロボット10cを制御する溶接ロボット制御部130と、治具用ロボット10bを制御する治具用ロボット制御部132と、位置決め機構44のロッド90を昇降させる位置決め制御部134と、8本のシリンダ28をそれぞれ制御する第1〜第8シリンダ制御部136、138、140、142、144、146、148、150とを有する。溶接ロボット制御部130および治具用ロボット制御部132は、それぞれ図示しないモータドライバを介して溶接ロボット10c、治具用ロボット10bを動作させる。また、溶接ロボット制御部130および治具用ロボット制御部132は、フィードバック信号によって、溶接ロボット10c、治具用ロボット10bの姿勢や各部の位置、速度を検出可能である。位置決め制御部134と位置決め機構44との間、および第1〜第8シリンダ制御部136〜150と各シリンダ28との間には図示しない空気圧バルブが設けられており、該空気圧バルブの作用によってロッド90やシリンダ28が動作を行う。
【0039】
また、コントローラ10dは、主制御部である溶接制御部152を有し、該溶接制御部152には、溶接ロボット制御部130および治具用ロボット制御部132とデータの授受を行う溶接点判断部154が設けられている。溶接点判断部154は、第1〜第8シリンダ制御部136〜150に対して制御指令を与える。
【0040】
次に、このように構成される溶接システム10を用いて自動二輪車の燃料タンク12の外側板14と内側板16とを溶接する方法について図11〜図14を参照しながら説明する。以下の手順は基本的にコントローラ10dが行い、一部のセッティング作業を作業員が行うようにしている。
【0041】
まず、図11のステップS1において、アウター治具18のクランプアーム26を開く(図5参照)とともにロッド90(図7参照)およびフック94を上昇させておく。この状態において、作業員は、燃料タンク12の外側板14を給油口36を下に向けた状態で下方支持部材22の上に載置する。このとき、給油口36に位置決め機構44の挿入部材88を挿入して外側板14を載置する。フック94は上方に変位させておくことにより給油口36の内径より狭い幅に設定されるので、フック94と給油口36が干渉することがない。また、挿入部材88の横幅Dは給油口36の内径よりやや狭く設定されているので、給油口36に挿入部材88の上部を挿入することによってアウター治具18に対する外側板14との位置を簡便かつ正確に設定することができる。
【0042】
次に、ステップS2において、位置決め機構44のロッド90を下降させることにより移動部材92および2つのフック94を下降させる。2つのフック94は下降するに従って外側に傾斜し、突出部94aと給油口36の端部とが当接する。これにより外側板14はアウター治具18に対して堅固に固定される。
【0043】
次に、ステップS3において、燃料タンク12の内側板16を外側板14の上部に載置する。このとき、外側板14の内方へ狭まった端部15と内側板16の周縁の端部とが略重なり合うように載置する。この後、内側板16の上部にインナー治具20を載置する。
【0044】
次に、ステップS4において、8つの各シリンダ28を付勢することによりクランプアーム26を閉じ、ストッパ26bをベース板46の上面に当接させる。このストッパ26bによりクランプアーム26の位置が決定される。クランプアーム26が閉じると、各アタッチメント24の先端部である当接部68は、外側板14に当接する。このとき、当接部68はスプリング64を適度に圧縮しながら外側板14に当接するのでスプリング64の圧縮量に応じて外側板14を押圧することになる。この押圧力は調整ナット60またはつまみ82の回転により調整可能であり、予め適度な押圧力となるように作業員が調整しておくとよい。
【0045】
アタッチメント24の当接部68が外側板14を保持することにより、外側板14の位置が設定されるので、例えば、外側板14の自重による撓みを矯正できる。また、8本のクランプアーム26は、4本ずつ左右対称に配置されているので、燃料タンク12をバランス良く保持することができる。
【0046】
また、当接部68は、ボール66を基準にして傾動可能な構造となっているので、先端面が外側面に対して片当たりすることなく、確実に当接する。
【0047】
次に、ステップS5において、作業員は、インナー治具20の両端部に設けられている連結レバー108を連結フック110に係合する。インナー治具20の押さえ板106は内側板16に適合する形状なので、内側板16は外側板14に対して正確に位置決めされて固定される。
【0048】
次に、ステップS6において、外側板14と内側板16とを溶接ロボット10c(図1参照)により溶接を開始する。溶接方法は、溶接線(図14参照)Vに沿って連続的な溶接が行われる溶接方法であって、TIG(inert-gas tungsten-arc welding)溶接、MIG(inert-gas metal-arc welding)溶接等種々の溶接方法を採用することができる。
【0049】
図12の溶接順序を表す点Q1〜Q12で示すように、溶接は燃料タンク12に対して左右2回行う。点Q1〜Q12はそれぞれ溶接線V上の点であり、このうち点Q1は開始点であり、点Q6は一時停止点であり、点Q7は再開始点であり、点Q12は終了点である。また、点Q2〜Q6および点Q8〜Q11は、それぞれ近傍に配置されているクランプアーム26の有する前記アタッチメント24と燃料タンク12との当接点P(図13および図14参照)と最も接近した溶接線V上の基準点である。
【0050】
燃料タンク12の中心線上であって、最も前方の点Q1から溶接を開始し、順に点Q2〜Q6へと溶接を行う。点Q6は、燃料タンク12の中心線上であって、最も後方の点である。点Q6まで溶接を行った後、一度溶接を中断して点Q7に移動する。点Q7は、点Q1の近傍の点であり、重ね溶接部ができるような箇所に設定されている。点Q7から再度溶接を開始し、順に点Q7〜Q12へと溶接を行う。点Q12は点Q7の近傍の点であり、重ね溶接部ができるような箇所に設定されている。このような経路の溶接は、溶接ロボット10c(図1参照)の動作によって行われるが、10b(図1参照)が協動しながら溶接を行うようにしてもよい。
【0051】
次に、図12に示す順序に従って溶接を行う詳細な方法について説明する。
【0052】
すなわち、図11のステップS7において、溶接線Vに沿って溶接を行う。例えば、点Q1から点Q2へ向けて溶接を行うとき、図13および図14に示すように、内側板16の端部と外側板14との接触部120に沿って電極122(またはアーク等)を移動させて溶接を行う。接触部120には溶接ビード124が形成されて内側板16と外側板14とが溶接されることになる。
【0053】
ところで、溶接時の溶接部Mは高温となって溶融するので溶融に伴う変形が生じる。特に、ワークが拘束された状態であると、溶融部が冷却されて凝固する際に、変形が許容されずに内部に歪み(熱歪み)を持った溶接ビード124が形成されることになる。このような熱歪みを有する溶接ビード124はクラックを発生することがある。
【0054】
溶接治具10aを用いた溶接においては、熱によって溶接ビード124が形成されて溶接部が膨張する場合、外側板14は矢印A0で示されるように、外方に向かって押し出されるようにして変形する。このとき、アタッチメント24の当接部68と当接している当接点Pは矢印A0に応じて力A1を受ける。この力A1は、矢印A0の向き、大きさおよび当接点Pの位置によって決定され、略外方へ向かう力となる。当接点Pは力A1によって当接部68を介してスプリング64を圧縮させる。力A1が小さいときにはスプリング64の圧縮量は小さく、力A1が大きいときにはスプリング64の圧縮量は大きい。
【0055】
このようにして、当初の当接点Pは、スプリング64が圧縮されることによる弾発力と力A1とが釣り合う位置Pxまで変位することができる。従って、アタッチメント24の作用によって、溶接後の高温時に、溶接ビード124は熱歪みが吸収されながら凝縮することとなり、冷却後の溶接ビード124に含まれる熱歪みは非常に小さくなる。
【0056】
また、当接点Pと位置Pxとの距離は微少量であるから、この距離が寸法誤差として不都合を生じることはない。
【0057】
図13においては、溶接ビード124の形成によって膨張する方向を示す矢印A0を外側板14における端部の面の向きと略一致する向きとして図示しているが、この矢印A0の方向はいかなる方向でも熱歪みを吸収することができる。つまり、矢印A0が外方に向いているときには、その向きと大きさに応じてアタッチメント24のスプリング64が圧縮されて熱歪みを吸収することができる。
【0058】
また、矢印A0が内方に向いているときには、溶接ビード124が収縮しながら形成される場合であり、アタッチメント24はこの収縮変形を拘束することはない。
【0059】
さらに、このステップS7において、溶接点判断部154は、溶接ロボット制御部130および治具用ロボット制御部132から供給されるデータに基づいて、溶接が行われている溶接点M(図14参照)の位置を判断する。
【0060】
次に、ステップS8において、溶接点判断部154は、溶接点Mの位置と、基準点(例えば点Q2)との距離L0を算出し、この距離L0と予め設定された距離L1との比較を行う。距離L0が距離L1より小さいときにはステップS7へ戻り溶接を続行する。距離L0が距離L1より大きいとき、例えば、図12における溶接点Mが、点Q2から距離L0の点Bを越えたときにはステップS9へ移る。
【0061】
ステップS9においては、溶接点判断部154は、対応する開閉機構47のシリンダ28に指令を出してクランプアーム26を開き、アタッチメント24を燃料タンク12から離間させる。例えば、図12に示すように点Q2に向かって溶接を行っているときには、この点Q2に対応するシリンダ28を制御する第1シリンダ制御部136に指令を与え、点Q2に対応するアタッチメント24のみを開く。
【0062】
アタッチメント24によって外側板14を保持しているときには、スプリング64によって熱歪みを吸収することができるが、スプリング64の弾発力によって多少の拘束力があり、この拘束力に応じた弱い熱歪みが発生する可能性がある。このステップS9においては、アタッチメント24を外側板14から離間させることによって拘束力がなくなり、熱歪みの発生をさらに抑止することができる。
【0063】
なお、アタッチメント24を離間させるタイミングが過度に早いと外側板14を保持するという本来の作用がなくなることとなるので、距離L0を適切な値に設定する必要がある。実際上、距離L0は20[mm]以下の値とすることが好ましい。距離L0を20[mm]と設定し、溶接点Mが点Q2から距離L0である20[mm]の点に達してアタッチメント24を離間させたとき、点Q2から25[mm]程度の箇所は溶接がすでに完了し、ほぼ凝固している。従って、アタッチメント24が離間しても、外側板14の位置がずれてしまうことはない。また、溶接がほぼ完了している箇所についてのみアタッチメント24を離間させるので、燃料タンク12を保持する上での左右のバランスが崩れることがない。
【0064】
次に、ステップS10において、溶接点Mが点Q6に達したか否かを判断する。溶接点Mが点Q6に達した場合、溶接を一度中断して点Q7へ移動し(ステップS11)、この後ステップS6へ戻る。
【0065】
次に、ステップS12において、溶接点Mが点Q12に達したか否かを判断する。溶接点Mが点Q12に未達の場合はステップS7へ戻る。溶接点Mが点Q12に達した場合はステップS13へ移る。
【0066】
ステップS13においては、溶接を終了する。溶接を終了した後、位置決め機構44のロッド90を上昇させる。この後、作業員は連結レバー108を解除してインナー治具20を取り外し、さらに溶接の終了した燃料タンク12を取り外す(ステップS14)。
【0067】
前記ステップS7、S8では、溶接点Mと基準点(例えば点Q2)との位置関係をリアルタイム処理によって判断する例を示したが、この位置関係の判断は、例えば、基準点と溶接ロボット10cの姿勢とを予め関連付けておき、溶接ロボット10cが所定の姿勢になったときにアタッチメント24を離間させるようにしてもよい。また、溶接の開始時からの計時処理により、所定時間後にアタッチメント24を順次動作させるようにしてもよい。
【0068】
上述したように、本実施の形態に係る溶接システム10および溶接方法によれば、溶接点Mが溶接線Vに沿って移動する際に、溶接点Mが接近する順に、燃料タンク12からアタッチメント24を離間させるので、燃料タンク12の外側板14の拘束力がなくなり、溶接による熱歪みの影響を軽減し、クラックの発生を抑止することができる。結果として、燃料タンク12の歩留まりを向上させることができる。
【0069】
また、アタッチメント24は、スプリング64を介して燃料タンク12を保持するので、アタッチメント24が燃料タンク12を保持している最中にも溶接による熱歪みの影響を低減させることができる。
【0070】
さらに、アタッチメント24は、外側板14の端部15の外面と内側板16の端部の内面とを重ね合わせた状態で保持して溶接を行うので、溶接の終了した燃料タンク12にはフランジ部がない。従って、アメリカンタイプ等の美観が必要とされる自動二輪車の燃料タンクとして好適である。
【0071】
上述の溶接治具10aは、8本のクランプアーム26を有する例として説明したが、クランプアーム26の本数は燃料タンク12のサイズおよび形状によって適宜増減させてもよい。例えば、左右2本ずつの計4本のクランプアーム26を設け、左右対称に配置するようにしてもよい。また、1本のクランプアーム26に取り付けられるアタッチメント24は、燃料タンク12のサイズおよび形状によって適宜増減させてもよい。
【0072】
本発明に係る溶接方法および溶接システムは、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成乃至ステップを採り得ることはもちろんである。
【0073】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る溶接方法および溶接システムによれば、自動二輪車の燃料タンクを溶接する際に、溶接による熱歪みの影響を軽減し、クラックの発生を抑止するという効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態に係る溶接システムの概略図である。
【図2】溶接治具と自動二輪車の燃料タンクの斜視図である。
【図3】溶接治具と自動二輪車の燃料タンクの正面断面図である。
【図4】溶接治具と自動二輪車の燃料タンクの一部省略側面図である。
【図5】シリンダ、クランプアーム、アタッチメントおよびその周辺部を示す正面図である。
【図6】アタッチメントの断面図である。
【図7】フックを上昇させた状態の位置決め機構の正面図である。
【図8】フックを下降させた状態の位置決め機構の正面図である。
【図9】インナー治具、内側板および外側板の斜視図である。
【図10】コントローラの構成を示すブロック図である。
【図11】本実施の形態に係る溶接システムを用いて溶接を行う方法を示すフローチャートである。
【図12】溶接の経路を示す模式図である。
【図13】アタッチメントにより外側板を押圧しながら溶接を行う様子を示す模式図である。
【図14】溶接線、当接点、基準点および溶接点を示す模式図である。
【図15】フランジ部を有する燃料タンクの斜視図である。
【符号の説明】
10…溶接システム 10a…溶接治具
10b…治具用ロボット 10c…溶接ロボット
10d…コントローラ 12…燃料タンク
14…外側板 16…内側板
15…端部 18…アウター治具
20…インナー治具 22…下方支持部材
24…アタッチメント 26…クランプアーム
28…シリンダ 36…給油口
44…位置決め機構 50…筒体
56…ばね受け板 58…ねじ溝
60…調整ナット 62…ワッシャ
64…スプリング 66…ボール
68…当接部 82…つまみ
84…エンドストッパ 88…挿入部材
90…ロッド 94…フック
94a…突出部 94b…長孔
94c…揺動孔 106、106a…押さえ板
108…連結レバー 110…連結フック
120…接触部 124…溶接ビード
B、Q1〜Q12…点 V…溶接線
M…溶接点 P…当接点
L0、L1…距離[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a welding method and a welding system for welding a fuel tank of a motorcycle, and more particularly to a welding method and a welding system that reduce the influence of thermal distortion caused by welding.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIG. 15, a
[0003]
Among motorcycles, a type in which the position of the steering wheel is high and the passenger operates with the upper body almost upright, so-called American type motorcycles, the aesthetics of the
[0004]
Furthermore, the oil storage capacity of the
[0005]
As a fuel tank having a structure in which the flange portion formed by seam welding does not extend downward, a technique for bending the flange portion toward the inner side of the vehicle body has been proposed (see, for example, JP-A-10-76985). However, in this technique, a useless space exists above the flange portion, and the capacity of the fuel tank is limited.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In order to manufacture a fuel tank having a structure without a flange portion, it is necessary for a skilled welder to perform welding by arc welding or the like. When performing automatic welding using a robot, the fuel tank, which is a workpiece, is firmly fixed, so there is no escape from thermal distortion, and cracks are likely to occur, resulting in poor yield. When a crack occurs, repair by a skilled welder is necessary.
[0007]
The present invention has been made in consideration of such problems. When welding a fuel tank of a motorcycle, welding that reduces the influence of thermal distortion caused by welding and suppresses the occurrence of cracks. It is an object to provide a method and a welding system.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A welding method according to the present invention is a welding method that includes one or a plurality of attachments, and welds the fuel tank using a plurality of opening / closing mechanisms that abut and separate the attachment from a fuel tank of a motorcycle. The step of holding the fuel tank by bringing the attachment into contact with the fuel tank by the opening / closing mechanism, and the welding point approaches when the welding point to be welded moves along the welding line And sequentially separating the attachment from the fuel tank by the opening / closing mechanism.
[0009]
In this way, when the welding point moves along the welding line, if the attachment is separated from the fuel tank in the order in which the welding point approaches, the influence of thermal distortion due to welding is reduced and cracking is suppressed. Can do.
[0010]
In this case, if the attachment holds the fuel tank via an elastic body, the influence of thermal distortion due to welding can be reduced even while the attachment is in contact with the fuel tank.
[0011]
The fuel tank includes an outer plate whose end is narrowed inward, and an inner plate welded to the outer plate, and the attachment includes an outer surface of the end portion of the outer plate and the inner plate. You may make it hold | maintain in the state which overlap | superposed the end part inner surface or the edge part of the said outer side board, and the edge part of the said inner side board faced. By holding the fuel tank in such a state, the positions of the inner plate and the outer plate are set accurately. Further, by performing welding in such a state, the fuel tank can be formed without a flange portion.
[0012]
When the welding point approaches a distance of 20 [mm] or less from the reference point on the weld line closest to the contact point between the attachment and the fuel tank, the fuel is opened by the opening / closing mechanism. The attachment may be separated from the tank.
[0013]
A welding system according to the present invention is a welding system for welding a fuel tank of a motorcycle having an outer plate whose end is narrowed inward and an inner plate welded to the outer plate. Two or more attachments, a plurality of opening and closing mechanisms for contacting and separating the attachments from a fuel tank of a motorcycle, an automatically operable welding machine for welding, and the opening and closing mechanisms and the welding machine A controller, wherein the controller causes the attachment to contact the fuel tank by the opening / closing mechanism and holds the fuel tank, and then a position of a welding point where welding is performed by the welder. The position of the attachment, and when the relative position of the welding point with respect to the attachment satisfies a predetermined standard, the switch Operating the at least one, characterized in that to separate the attachment from the fuel tank.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a welding method and a welding system according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0015]
As shown in FIG. 1, a
[0016]
As shown in FIG. 2, the
[0017]
As shown in FIG. 1, the
[0018]
As shown in FIG. 3, the
[0019]
As shown in FIG. 4, the
[0020]
At the front end portions of the two
[0021]
As shown in FIG. 5, a
[0022]
The lower part of the
[0023]
When the
[0024]
The first arm portion 26c, the
[0025]
As shown in FIG. 6, the
[0026]
A
[0027]
A fixing
[0028]
A
[0029]
A
[0030]
Further, the amount of compression of the
[0031]
Furthermore, when the front end of the
[0032]
As shown in FIG. 7, the
[0033]
The two hooks 94 are plates extending upward and are set symmetrically. The
[0034]
Two
[0035]
When the
[0036]
As shown in FIG. 8, when the
[0037]
As shown in FIG. 9, the
[0038]
As shown in FIG. 10, the
[0039]
The
[0040]
Next, a method of welding the
[0041]
First, in step S1 of FIG. 11, the
[0042]
Next, in step S2, the moving
[0043]
Next, in step S <b> 3, the
[0044]
Next, in step S <b> 4, each of the eight
[0045]
Since the position of the
[0046]
Further, since the abutting
[0047]
Next, in step S <b> 5, the worker engages the connection levers 108 provided at both ends of the
[0048]
Next, in step S6, welding of the
[0049]
As shown by points Q <b> 1 to Q <b> 12 representing the welding order in FIG. 12, welding is performed twice on the
[0050]
On the center line of the
[0051]
Next, a detailed method for performing welding in the order shown in FIG. 12 will be described.
[0052]
That is, welding is performed along the welding line V in step S7 of FIG. For example, when welding is performed from the point Q1 to the point Q2, as shown in FIGS. 13 and 14, the electrode 122 (or arc or the like) is provided along the
[0053]
By the way, since the welding part M at the time of welding melts at a high temperature, deformation due to melting occurs. In particular, when the workpiece is constrained, when the melted portion is cooled and solidified, a
[0054]
In welding using the
[0055]
In this way, the initial contact point P can be displaced to a position Px where the elastic force generated by the compression of the
[0056]
Further, since the distance between the contact point P and the position Px is very small, this distance does not cause a problem as a dimensional error.
[0057]
In FIG. 13, the arrow A <b> 0 indicating the direction of expansion due to the formation of the
[0058]
Further, when the arrow A0 is directed inward, the
[0059]
Furthermore, in this step S7, the welding point determination unit 154 performs welding based on data supplied from the welding robot control unit 130 and the jig robot control unit 132 (see FIG. 14). Determine the position.
[0060]
Next, in step S8, the welding point determination unit 154 calculates a distance L0 between the position of the welding point M and a reference point (for example, the point Q2), and compares the distance L0 with a preset distance L1. Do. When the distance L0 is smaller than the distance L1, the process returns to step S7 and welding is continued. When the distance L0 is larger than the distance L1, for example, when the welding point M in FIG. 12 exceeds the point B of the distance L0 from the point Q2, the process proceeds to step S9.
[0061]
In step S <b> 9, the welding point determination unit 154 issues a command to the
[0062]
When the
[0063]
In addition, since the original effect | action of hold | maintaining the
[0064]
Next, in step S10, it is determined whether or not the welding point M has reached the point Q6. When the welding point M reaches the point Q6, the welding is interrupted once and moved to the point Q7 (step S11), and then the process returns to step S6.
[0065]
Next, in step S12, it is determined whether or not the welding point M has reached the point Q12. When the welding point M does not reach the point Q12, the process returns to step S7. When the welding point M reaches the point Q12, the process proceeds to step S13.
[0066]
In step S13, welding is terminated. After finishing the welding, the
[0067]
In steps S7 and S8, an example is shown in which the positional relationship between the welding point M and the reference point (for example, the point Q2) is determined by real-time processing. The posture may be associated in advance, and the
[0068]
As described above, according to the
[0069]
Further, since the
[0070]
Further, since the
[0071]
Although the above-described
[0072]
Of course, the welding method and the welding system according to the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various configurations or steps can be adopted without departing from the gist of the present invention.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the welding method and the welding system according to the present invention, when welding a fuel tank of a motorcycle, the effect of reducing the influence of thermal distortion due to welding and suppressing the occurrence of cracks is achieved. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a welding system according to the present embodiment.
FIG. 2 is a perspective view of a welding jig and a fuel tank of a motorcycle.
FIG. 3 is a front sectional view of a welding jig and a fuel tank of a motorcycle.
Fig. 4 is a partially omitted side view of a welding jig and a fuel tank of a motorcycle.
FIG. 5 is a front view showing a cylinder, a clamp arm, an attachment, and a peripheral portion thereof.
FIG. 6 is a cross-sectional view of the attachment.
FIG. 7 is a front view of the positioning mechanism with the hook raised.
FIG. 8 is a front view of the positioning mechanism with the hook lowered.
FIG. 9 is a perspective view of an inner jig, an inner plate, and an outer plate.
FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a controller.
FIG. 11 is a flowchart showing a method of performing welding using the welding system according to the present embodiment.
FIG. 12 is a schematic diagram showing a welding path.
FIG. 13 is a schematic view showing a state in which welding is performed while pressing an outer plate with an attachment.
FIG. 14 is a schematic diagram showing a welding line, a contact point, a reference point, and a welding point.
FIG. 15 is a perspective view of a fuel tank having a flange portion.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記開閉機構により前記アタッチメントを前記燃料タンクに当接させて前記燃料タンクを保持するステップと、
溶接が行われる溶接点が溶接線に沿って移動する際に、前記溶接点が接近する順に、前記開閉機構により前記燃料タンクから前記アタッチメントを離間させるステップと、
を有することを特徴とする溶接方法。A welding method comprising one or a plurality of attachments, and welding the fuel tank using a plurality of opening / closing mechanisms for bringing the attachment into contact with and separating from the fuel tank of a motorcycle,
Holding the fuel tank by bringing the attachment into contact with the fuel tank by the opening and closing mechanism;
Separating the attachment from the fuel tank by the opening / closing mechanism in the order in which the welding points approach when the welding point to be welded moves along the weld line;
A welding method characterized by comprising:
前記アタッチメントは、弾性体を介して前記燃料タンクを保持することを特徴とする溶接方法。The welding method according to claim 1,
The welding method, wherein the attachment holds the fuel tank via an elastic body.
前記燃料タンクは、端部が内方に狭まった外側板と、
前記外側板と溶接される内側板と、
を有し、
前記アタッチメントは、前記外側板の端部外面と前記内側板の端部内面とを重ね合わせ、若しくは、前記外側板の端部と前記内側板の端部とを突き合わせた状態で保持することを特徴とする溶接方法。The welding method according to claim 1 or 2,
The fuel tank has an outer plate whose end is narrowed inward,
An inner plate welded to the outer plate;
Have
The attachment holds the outer surface of the outer plate and the inner surface of the inner plate, or holds the end of the outer plate and the end of the inner plate in contact with each other. Welding method.
前記アタッチメントと前記燃料タンクとの当接点と最も接近した溶接線上の基準点に対して、前記溶接点が前記基準点まで20[mm]以下の距離に接近したときに、前記開閉機構により前記燃料タンクから前記アタッチメントを離間させることを特徴とする溶接方法。In the welding method of any one of Claims 1-3,
When the welding point approaches a distance of 20 [mm] or less from the reference point on the weld line closest to the contact point between the attachment and the fuel tank, the fuel is opened by the opening / closing mechanism. A welding method characterized in that the attachment is separated from the tank.
前記外側板と溶接される内側板と、
を有する自動二輪車の燃料タンクを溶接するための溶接システムであって、
1つまたは複数のアタッチメントを備え、自動二輪車の燃料タンクに対して前記アタッチメントを当接および離間させる複数の開閉機構と、
溶接を行う自動動作可能な溶接機と、
前記開閉機構および前記溶接機に接続されるコントローラと、
を有し、
前記コントローラは、前記開閉機構により前記アタッチメントを前記燃料タンクに当接させて前記燃料タンクを保持させた後、
前記溶接機により溶接が行われる溶接点の位置と、前記アタッチメントの位置とを判断し、前記溶接点の前記アタッチメントに対する相対的な位置が所定の基準を満たすときに、前記開閉機構の少なくとも1つを動作させ、前記アタッチメントを前記燃料タンクから離間させることを特徴とする溶接システム。An outer plate with the end narrowed inward,
An inner plate welded to the outer plate;
A welding system for welding a fuel tank of a motorcycle having
A plurality of opening / closing mechanisms comprising one or a plurality of attachments, wherein the attachments abut against and separate from the fuel tank of the motorcycle;
An automatically operable welder for welding,
A controller connected to the opening / closing mechanism and the welding machine;
Have
The controller holds the fuel tank by bringing the attachment into contact with the fuel tank by the opening and closing mechanism,
A position of a welding point where welding is performed by the welder and a position of the attachment are determined, and when a relative position of the welding point with respect to the attachment satisfies a predetermined reference, at least one of the opening / closing mechanisms The welding system is operated to move the attachment away from the fuel tank.
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