JP4207433B2

JP4207433B2 - Butt welding equipment

Info

Publication number: JP4207433B2
Application number: JP2002036102A
Authority: JP
Inventors: 智福山; 哲夫松原; 亮梶井
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2009-01-14
Anticipated expiration: 2022-02-14
Also published as: JP2003230972A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄板状のワークの端部どうしを付き合わせ、この突き合わせ部分にレーザビームを照射して溶接する突き合わせ溶接装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、薄板状のワークの端面どうしを付き合わせ、この突き合わせ面に沿って形成される溶接線にレーザビームを照射して溶接する突き合わせ溶接装置が、例えば、特開平１１−９０６８４号公報などにより知られている。
このような従来の突き合わせ溶接装置は、第１ワークと第２ワークとを、それぞれ掴むとともに、両ワークの端部縁部どうしを突き合わせることが可能な固定手段が設けられ、また、レーザビームを照射するレーザトーチを、前記ワークの端面どうしを突き合わせた溶接線に沿って移動させる移動手段として、横方向に移動させる溶接方向駆動軸ユニットと、この溶接方向駆動軸ユニットに取り付けられて前記レーザトーチを上下方向に移動させる上下方向駆動軸ユニットとを備えたものが用いられていた。
【０００３】
また、前記溶接方向駆動軸ユニットは、門型の固定フレームに設けられ、溶接方向に配設された横ガイドレールおよびこの横ガイドレールに沿って移動可能に支持された第１テーブルを有した横ガイド手段と、第１テーブルに設けられたナットと噛み合って横ガイドレールに沿って配置されたボールねじと、このボールねじを正転および逆転させる第１モータ機構と、を備えた構成となっていた。
また、上下方向駆動軸ユニットは、前記第１テーブルに取り付けられて上下方向に延在された縦ガイドレール、およびこの縦ガイドレールに沿って移動可能に支持された第２テーブルを有した縦ガイド手段と、第２テーブルに設けられたナットと噛み合って縦ガイドレールに沿って設けられたボールねじと、このボールねじを正転および逆転させる第２モータ機構と、を備えた構成となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来技術にあっては、以下に述べるような解決すべき課題があった。
すなわち、上述の従来技術にあっては、レーザトーチを溶接線に沿って移動させる移動手段として、溶接方向駆動軸ユニットと上下方向駆動軸ユニットとの２つの駆動軸ユニットを必要としている。これらの駆動軸ユニットは、それぞれ、横方向あるいは縦方向にテーブルを移動させるガイド手段と、各テーブルに対して移動方向の駆動力を与えるボールねじ・ナット・モータ機構を必要としている。しかしながら、これら２組のボールねじ・ナット・モータ機構は、それぞれ溶接線の長さやレーザトーチの上下移動量などに応じて製作する必要があり、既存の製品をそのまま用いることができない。したがって、制作費が嵩むという問題があった。
さらに、レーザトーチを少ない誤差で溶接線に沿って移動させるには、ガイド手段とボーねじによる駆動方向とを高い精度で一致させることが必要であるとともに、２つの駆動ユニットである溶接方向駆動軸ユニットと上下方向駆動軸ユニットの各軸方向の相対角度を高い精度で設定する必要がある。このため、設置位置の調整工数が多く必要となり、これによっても制作費が嵩むという問題が発生する。
【０００５】
そこで、本願発明者は、この問題を解決するために、既存の汎用ロボットによりレーザトーチを移動させることを考えた。
この場合、汎用ロボットを設置して、汎用ロボットにレーザトーチを移動させる位置を入力（ティーチング）させるだけであるため、独自に制作する部品点数を減らすことができるとともに、２つの軸方向に延在されたガイド手段や駆動力を伝達させる手段の設置位置の調整作業が不要となり、コストダウンを図ることができる。
【０００６】
しかしながら、このように汎用ロボットを用いる手段では、上述の問題を解決してコストダウンを図ることができるものの、下記に述べる新たな解決課題が生じることがわかった。
すなわち、汎用ロボットとしては、モータの回転軸を６本有した６軸ロボットが一般的である。これら６軸を任意に回転させることで、ロボットの先端手首部を任意の位置に３次元的に移動させることができる。しかしながら、ロボットは、前述のように移動軸を多く有しているため、各モータから駆動力を伝達する部分における僅かなばらつきを原因として、レーザトーチを溶接線に沿って移動させたときに、レーザトーチの位置が、溶接線に対して±０．５ｍｍ程度のばらつきが生じることがわかった。このばらつきにおいて溶接線に対し直交方向にこの±０．５ｍｍ程度のばらつきが生じてしまうと、溶接不良が起きる。
【０００７】
本発明は、上述のような課題に着目して成されたもので、移動手段として汎用ロボットを用いることにより従来技術が有していた課題を解決してコストダウンを図るとともに、汎用ロボットを用いることで生じる溶接不良発生という新たな課題を解決して、溶接品質の向上を図ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために請求項１に記載の本発明は、薄板状の第１ワーク（Ｗ１）と第２ワーク（Ｗ２）との端面（ｔ１，ｔ２）どうしを突き合わせた状態で両ワークを固定する固定手段（１）が設けられ、前記端面を突き合わせて形成された溶接線（ＹＳ）に沿ってレーザトーチ（２）を移動させる移動手段が設けられ、前記レーザトーチ（２）がレーザを照射しながら移動手段により溶接線（ＹＳ）に沿って移動して両ワークを溶接させる突き合わせ溶接装置において、前記移動手段として、床面に設置された基台に６つの回転軸を有したアームが設けられたロボット（３）が用いられ、このロボット（３）に設けられた先端アーム（３１）の先端下部に支持部材（３２）が取り付けられ、この支持部材（３２）と支持プレート（２１）がスライドガイド機構（４）を介して取り付けられ、このスライドガイド機構（４）は、前記支持プレート（２１）に取り付けられて溶接線（ＹＳ）の直交方向に延在されたガイドレール（４１）と、前記支持部材（３２）に固定されて前記ガイドレール（４１）に沿ってスライド自在に支持されたスライドブロック（４２）とを備え、前記支持プレート（２１）に前記レーザトーチ（２）が固定され、このレーザトーチ（２）の側部には、前記支持プレート（２１）を介して被ガイド部（２２）が固定され、この被ガイド部（２２）をガイドするガイドレール（６２）を有した倣いガイド手段（６）が設けられ、この倣いガイド手段（６）は、溶接線（ＹＳ）に沿って横架された支持フレーム（６１ｃ）と、この支持フレーム（６１ｃ）に沿って延在された前記ガイドレール（６２）と、このガイドレール（６２）に沿ってスライド自在に設けられたスライドガイド（６３）とを備え、このスライドガイド（６３）には、前記被ガイド部（２２）が溶接線（ＹＳ）の延在方向に係合可能であるとともに溶接線（ＹＳ）と直交する上下方向には相対移動可能な係合溝（６４ｂ）が設けられ、前記被ガイド部（２２）が前記倣いガイド手段（６）のガイドレール（６２）にガイドされながら移動したときにレーザトーチ（２）が溶接線（ＹＳ）に沿って移動することを特徴とする手段とした。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の突き合わせ溶接装置において、前記スライドガイド（６３）には、係合ブロック（６４）が固定され、この係合ブロック（６４）には、前記被ガイド部（２２）と係合する前記係合溝（６４ｂ）が形成され、前記被ガイド部（２２）を前記ガイドレール（６２）に押し付ける方向およびその逆方向に変位可能に保持されているとともに、前記被ガイド部（２２）を前記ガイドレール（６２）に対して所定の押し付け力で付勢する付勢手段（５）が前記スライドガイド機構（４）に設けられていることを特徴とする手段とした。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の突き合わせ溶接装置において、前記スライドガイド（６３）とガイドレール（６２）との間に介在されて摺動抵抗を軽減する摺動部材（６３ｂ）が設けられていることを特徴とする手段とした。
【００１１】
【発明の作用および効果】
請求項１に記載の突き合わせ溶接装置により溶接を行う手順を説明すると、まず、固定手段により第１ワークと第２ワークとの端面どうしを突き合わせた状態で両ワークを固定し、次に、ロボットによりレーザトーチを溶接線に沿って移動させながら、レーザトーチから溶接線に向けてレーザビームを照射させて、両ワークの端面どうしを溶接する。この溶接時に、本発明では、レーザトーチ側に設けた被ガイド部がガイドレールにガイドされながらレーザトーチを移動させる。これにより、レーザトーチの移動位置は、ガイドレールにより所定の位置に規定され、ロボットのみで移動させたときのように誤差が生じるのを防止することができる。よって、溶接不良が発生するのを防止することができる。以上のように、本発明にあっては、レーザトーチを溶接線に沿って移動させる移動手段として、汎用のロボットを用い、かつ、ロボットに作動誤差が生じないように追加した倣いガイド手段は、最低限、溶接線と共に延在されたガイドレールと、このガイドレールに押し当てられる被ガイド部とを有していればよく、設置の際にはガイドレールを正確に配置すればよい。よって、従来技術と比較して、独自に製作する必要がある部品点数を大幅に低減させることができるとともに、設置時の位置調整工数も大幅に低減させることができ、コストダウンを図ることができるという効果が得られる。しかも、倣いガイド手段を設けて、レーザトーチを移動させるときに被ガイド部をガイドレールに押し当てさせることにより、レーザトーチの移動位置に誤差が生じないようにでき、これにより溶接不良の発生を防止できるという効果が得られる。
また、被ガイド部と係合溝とは、溶接線の延在方向の係合を保った状態で上下に相対移動することができる。したがって、レーザトーチを上下に移動させても、被ガイド部と係合溝の係合状態が保たれる。また、溶接を終了してレーザトーチを溶接前の初期位置に戻す際には、上述の被ガイド部と係合溝との係合状態を保たせることにより、スライドガイドもレーザトーチと共に初期位置に戻る。
このように被ガイド部を直接ガイドレールに押し当てるのに比べて、摺動部分の摩耗を防止して耐久性の向上を図ることができるとともに、この摩耗を防止するために介在させたスライドガイドの移動がロボットによるレーザトーチの移動により成され、別途、スライドガイドを移動させる構成が不要であり、安価に構成することができる。
【００１２】
上述の効果に加え、請求項２に記載の発明では、被ガイド部をガイドレールに押し付けるにあたり、付勢手段の付勢力により被ガイド部に対してガイドレール方向への押し付け力を与えるようにしたため、ロボット自体の駆動力により被ガイド部をガイドレールに対して押し付ける必要が無くなり、ロボットの駆動部に対して押し付け力の反力が常時作用するのを防止しでき、ロボットの耐久性を向上させることができるという効果が得られる。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明では、溶接時には、被ガイド部をスライドガイドに形成した係合溝に係合させ、この状態で被ガイド部を移動させると、この被ガイド部と共にスライドガイドがガイドレールにガイドされながら移動する。このとき、スライドガイドとガイドレールとの間には、摺動部材が設けられていることから、両者の摺動抵抗が軽減される。したがって、被ガイド部がガイドレールに押し付けられていても、被ガイド部とガイドレールとの間で大きな摺動抵抗が生じることが無く、この摺動部分に摩耗が発生するのを防止して、耐久性の向上を図ることができるという効果が得られる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は固定手段としてのワーク固定装置１を示す構成説明図である。
このワーク固定装置１は、薄板状の第１ワークＷ１と第２ワークＷ２とを、両者Ｗ１，Ｗ２の端面ｔ１，ｔ２を突き合わせた状態で位置決めして固定するものである。
このワーク固定装置１は、基準ピン１１、基準側移動装置１２、基準側クランプ装置１３、反基準側移動装置１４、反基準側クランプ装置１５、矯正ガイド１６を備えている。
前記基準ピン１１は、第１ワークＷ１を所定の突き合わせ位置に配置させる基準となるもので、基準ピン用エアシリンダ１１１により、図において実線で示す格納位置と、図において想像線で示す基準位置とに移動可能に支持されている。
【００１５】
前記基準側移動装置１２は、第１ワークＷ１を保持して突き合わせ位置まで移動させるもので、第１ワークＷ１の下側に配置されて通電時に第１ワークＷ１を吸引する基準側プッシャ用電磁石１２１と、この基準側プッシャ用電磁石１２１を図中左右方向に移動可能に支持する基準側スライド支持装置１２２と、前記基準側プッシャ用電磁石１２１に対して前後にスライドする駆動力を与える基準側電磁石用エアシリンダ１２３と、前記基準側プッシャ用電磁石１２１に対向して第１ワークＷ１の上方に設けられて磁石により吸引可能な金属により形成された基準側プッシャ用プレート１２４と、この基準側プッシャ用プレート１２４を上下に移動させるとともに、図中左右方向に移動可能に支持された基準側プレート用エアシリンダ１２５と、を備えている。
すなわち、基準側プッシャ用電磁石１２１の上に搬送された第１ワークＷ１を、基準側プッシャ用プレート１２４と基準側プッシャ用電磁石１２１とで挟んだ状態として、基準側プッシャ用電磁石１２１に通電して第１ワークＷ１を電磁力により保持することができる。このとき基準側プッシャ用プレート１２４に磁束が回ることにより強い吸引力を発生させることができる。さらに、この状態で基準側電磁石用エアシリンダ１２３を伸長駆動させて、基準位置に配置された基準ピン１１に第１ワークＷ１を突き当てさせることができる。
【００１６】
前記基準側クランプ装置１３は、上述のようにして基準ピン１１に突き当てられた第１ワークＷ１を基準側クランプ用電磁石１３１と基準側クランプ用プレート１３２とにより挟んで保持する装置である。この基準側クランプ装置１３は、第１ワークＷ１の下方に設置された基準側クランプ用電磁石１３１と、この基準側クランプ用電磁石１３１の上方に配置されて図外の基準側クランプ用エアシリンダにより上下方向に移動可能に保持された基準側クランプ用プレート１３２とを備えている。したがって、第１ワークＷ１を基準位置に配置した状態で、基準側クランプ用プレート１３２を下降させて第１ワークＷ１を基準側クランプ用電磁石１３１と基準側クランプ用プレート１３２との間に挟み、この状態で基準側クランプ用電磁石１３１に通電させると、両者１３１，１３２の間に第１ワークＷ１が強く挟持されて保持される。
【００１７】
前記反基準側移動装置１４および反基準側クランプ装置１５は、上述の基準側移動装置１２および基準側クランプ装置１３と左右対称に構成されたものであるので、簡単に説明すると、反基準側移動装置１４は、反基準側プッシャ用電磁石１４１と反基準側スライド支持装置１４２と反基準側電磁石用エアシリンダ１４３と反基準側プッシャ用プレート１４４と反基準側プレート用エアシリンダ１４５とを備えている。
したがって、反基準側プッシャ用電磁石１４１の上に搬送された第２ワークＷ２を、反基準側プッシャ用プレート１４４と反基準側プッシャ用電磁石１４１とで挟んだ状態として、反基準側プッシャ用電磁石１４１に通電して第２ワークＷ２を電磁力により保持することができる。この状態で反基準側電磁石用エアシリンダ１４３を駆動させて、基準位置に配置された第１ワークＷ１の端面ｔ１に第２ワークＷ２の端面ｔ２を突き当てさせることができる。
【００１８】
前記反基準クランプ装置１５は、反基準側クランプ用電磁石１５１と、図外の反基準側クランプ用エアシリンダにより上下方向に移動可能に保持された反基準側クランプ用プレート１５２とを備えている。
したがって、第２ワークＷ２の端面ｔ２を基準位置の第１ワークＷ１の端面ｔ２に突き当てさせた状態において、反基準側クランプ用プレート１５２を下降させて第２ワークＷ２を反基準側クランプ用電磁石１５１と反基準側クランプ用プレート１５２の間に挟み、この状態で反基準側クランプ用電磁石１５１に通電させて第２ワークＷ２を強く挟持して保持することができる。
【００１９】
なお、前記矯正ガイド１６は、図示のように第２ワークＷ２の下方に配置されているとともに、矯正ガイドエアシリンダ１６１により上下移動可能に支持されており、第２ワークＷ２に対してたわみを与えることにより、第２ワークＷ２の端面ｔ２を第１ワークＷ１の端面ｔ１に対して隙間が生じること無く当接させることができる。
上記第１ワークＷ１と第２ワークＷ２との端面ｔ１，ｔ２どうしを突き合わせた部分を上方から見ると一本の線に見える。この線を本明細書では溶接線ＹＳと称し、図１において一点鎖線Ｓ1で示す位置に形成され、図１の奥行き方向に延在される。
また、図２はこの溶接線ＹＳの位置で図１のＹ２方向から見た図であって、この溶接線ＹＳは、端面ｔ１に沿って略直線状に形成されている。
【００２０】
前記両ワークＷ１，Ｗ２は、この溶接線ＹＳに沿って、レーザトーチ２から照射されるレーザビームにより溶接されて一体に形成されるもので、このレーザトーチ２はロボット３（図３参照）により支持され、このロボット３の作動により任意に移動可能に構成されている。
なお、前記ロボット３は、図３にその先端に設けられた先端アーム３１のみを示しているが、極めて一般的な汎用タイプのものであって、床面に設置された基台に、上下方向を向いた軸、この上下方向を向いた軸に対して直交する方向の軸などの６つの回転軸を有した複数のアームが取り付けられ、各回転軸を中心としてサーボモータの回転により各アームを回動させることが可能に構成され、これにより、図３の先端アーム３１の先端下部に取り付けられた支持部材３２を三次元の任意の位置に移動可能に構成されている。
なお、図２に示すように、レーザトーチ２は、溶接の際にはロボット３により、開始点から終了点まで移動され、また、溶接が終了すると、この終了点から開始点に戻される。
【００２１】
図３は前記支持部材３２におけるレーザトーチ２の支持構造を示す図であり、前記レーザトーチ２は、略Ｌ字断面形状の支持プレート２１に固定されており、この支持プレート２１と前記支持部材３２とは、保持手段としてのスライドガイド機構４を介して取り付けられている。このスライドガイド機構４は、支持プレート２１に取り付けられて図中左右方向に延在されたガイドレール４１と、前記支持部材３２に固定されて前記ガイドレール４１に沿ってスライド自在に支持されたスライドブロック４２とを備えている。したがって、レーザトーチ２は、ロボット３の支持部材３２に対して図中左右方向（この方向は溶接線ＹＳの直交方向）に変位自在に支持されている。
さらに、前記支持プレート２１には、付勢手段としての付勢エアシリンダ５のシリンダ５１側が取り付けられ、この付勢エアシリンダ５のピストンロッド５２の先端部が前記スライドブロック４２に取り付けられている。そして、付勢エアシリンダ５には、押圧力調整レギュレータ５３により、ピストンロッド５２がシリンダ５１から突出する方向にあらかじめ設定されたエア圧が作用する構成となっている。
したがって、レーザトーチ２は、ロボット３の先端アーム３１の先端下部に取り付けられた支持部材３２に対して、付勢エアシリンダ５の設定エア圧に対応した付勢力により図中左方向に変位するよう付勢される。
【００２２】
また、前記レーザトーチ２の側部には、特許請求の範囲の被ガイド部に相当する移動ブロック２２が固定されている。この移動ブロック２２は、図３のＳ４−Ｓ４断面図である図４に示すように略半円断面形状に形成されているとともに、この一定断面形状で図３に示すように上下に長い形状に形成されている。
そして、レーザトーチ２を溶接線ＹＳに沿って正確に移動させる倣いガイド手段としての倣いガイド装置６が、前記レーザトーチ２を移動させたときに移動ブロック２２が移動する位置の近傍に設けられている。
この倣いガイド装置６は、図２に示すように、前記両ワークＷ１，Ｗ２により形成される溶接線ＹＳに跨って略門形状に形成されたフレーム６１と、このフレーム６１において脚部材６１ｂ，６１ｂに支持されて横方向に延在された支持フレーム６１ｃに沿って略水平に設置された特許請求の範囲のガイド面としてのガイドレール６２と、このガイドレール６２に沿ってスライド自在に設けられたスライドガイド６３（図３，図５参照）とを備えている。
【００２３】
前記スライドガイド６３には、係合ブロック６４が固定され、この係合ブロック６４には、図４に示すように、前記移動ブロック２２と、横方向（図中矢印Ｙ方向）に係合する略Ｖ字形状の係合溝６４ｂが形成されている。さらに、前記スライドガイド６３は、前記ガイドレール６２に対してスライドする際の抵抗の低減および摩耗の防止のために、図５に示すように、ガイドレール６２の上下面に長手方向に延在して形成された略Ω形状の転動用溝に嵌って転動する摺動部材としてのボールベアリング６３ｂが複数介在されている。なお、このようなガイドレール６２とスライドガイド６３とは、既存製品を用いることができる。
【００２４】
次に、実施の形態の作動について説明する。
まず、第１ワークＷ１および第２ワークＷ２の端面ｔ１，ｔ２を突き合わせる手順について図１に基づいて説明する。
まず、第１ワークＷ１は、図外の搬送装置により図示のように基準側プッシャ用電磁石１２１の上に搬送される。同様に、第２ワークＷ２は、図外の搬送装置により図示のように反基準側プッシャ用電磁石１４１の上に搬送される。
このように各ワークＷ１，Ｗ２が搬送されてきたことが確認できたら、まず、第１ワークＷ１を溶接線ＹＳの位置まで移動させる。
この場合、まず、基準ピン用エアシリンダ１１１を伸長側に駆動させて基準ピン１１を、図１において想像線で示す基準位置に移動させる。
次に、基準側プレート用エアシリンダ１２５を伸長側に駆動させて基準側プッシャ用プレート１２４を下降させ、第１ワークＷ１を基準側プッシャ用プレート１２４と基準側プッシャ用電磁石１２１で挟む。
次に、基準側プッシャ用電磁石１２１に通電し、これにより発生する吸引力により、第１ワークＷ１を、基準側プッシャ用プレート１２４と基準側プッシャ用電磁石１２１で強く挟む。
次に、基準側電磁石用エアシリンダ１２３を伸長側に駆動させて基準側プッシャ用プレート１２４および基準側プッシャ用電磁石１２１と一緒に第１ワークＷ１を図中左方向に４〜５ｍｍ移動させて、その端面ｔ１を基準ピン１１に突き当てる。これにより、第１ワークＷ１の端面ｔ１が溶接線ＹＳの位置に配置される。次に、基準側クランプ用プレート１３２を、図外のエアシリンダにより下降させ、第１ワークＷ１を基準側クランプ用プレート１３２と、基準側クランプ用電磁石１３１とで挟み、さらに、基準側クランプ用電磁石１３１に通電することで、その吸引力により第１ワークＷ１は、溶接線ＹＳの位置にしっかり固定される。
【００２５】
次に、第２ワークＷ２を、その端面ｔ２が第１ワークＷ１の端面ｔ１に突き当たるまで移動させるもので、その手順を説明する。
まず、基準ピン用エアシリンダ１１１を短縮側に駆動させて基準ピン１１を、図１において実線で示す格納位置に移動させる。
次に、反基準側プレート用エアシリンダ１４５を伸長側に駆動させて反基準側プッシャ用プレート１４４を下降させ、第２ワークＷ２を反基準側プッシャ用プレート１４４と反基準側プッシャ用電磁石１４１で挟み、その後、反基準側プッシャ用電磁石１４１に通電し、第２ワークＷ２を、反基準側プッシャ用プレート１４４と反基準側プッシャ用電磁石１４１で強く挟む。
【００２６】
次に、矯正ガイド１６を伸長させれば、第２ワークＷ２において反基準側移動手段１４で挟まれた位置と矯正ガイド１６との間の部分が鉛直方向に撓む。この後、反基準側移動手段１４を再び溶接線ＹＳに向けて移動させると、第２ワークＷ２が撓んでいるため、反基準側プッシャ用電磁石１４１および反基準側プッシャ用プレート１４４が回動変位し、両ワークＷ１，Ｗ２の端面ｔ１，ｔ２の平行度の誤差によるギャップを解消する方向へ第２ワークＷ２を変位させることができる。これによりギャップを解消することができる。
次に、反基準側電磁石用エアシリンダ１４３を伸長側に駆動させて反基準側プッシャ用プレート１４４および反基準側プッシャ用電磁石１４１と一緒に第２ワークＷ２を図中右方向へ移動させ、その端面ｔ２を第１ワークＷ１の端面ｔ１に突き当てる。これにより、第１ワークＷ１の端面ｔ１と第２ワークＷ２の端面ｔ２とが突き当て状態となり、溶接線ＹＳが形成される。
ここで、さらに反基準側クランプ用プレート１５２を、図外のエアシリンダにより下降させ、第２ワークＷ２を反基準側クランプ用プレート１５２と、反基準側クランプ用電磁石１５１とで挟み、さらに、反基準側クランプ用電磁石１５１に通電することで、第２ワークＷ２は、溶接線ＹＳを形成する位置にしっかり固定される。
【００２７】
次に、レーザトーチ２により溶接を行う。
この場合、図２に示すように、レーザトーチ２を開始点から終了点まで溶接線ＹＳの上方に沿って図示の溶接方向に移動させながらレーザビームを照射させる。また、溶接を終了すると、レーザトーチ２を上昇させて、レーザトーチ２を上昇させた後、溶接方向と逆方向に移動させ、その後、下降させて開始点に戻す。
すなわち、ロボット３は、あらかじめレーザトーチ２を上記のように溶接線ＹＳに沿って移動させるとともに戻すためのティーチングが成されている。このティーチングは、先端アーム３１に設けられた支持部材３２の移動軌跡として入力されており、また、この移動軌跡は、溶接線ＹＳに対して直交する横方向（図３のＹ３方向）では付勢エアシリンダ５の付勢力により、常に、移動ブロック２２が係合ブロック６４を押圧する位置関係となっている。また、レーザトーチ２の上下動は、図３においてＴ３で示す範囲で上下動させるようティーチングされている。
これにより、レーザトーチ２が開始点から終了点へ移動する際には、移動ブロック２２が、図３および図４に示すように、スライドガイド６３に取り付けられた係合ブロック６４のＶ字状の係合溝６４ｂに嵌った状態に維持される。
このように、レーザトーチ２は、付勢エアシリンダ５の付勢力により倣いガイド装置６の方向に常に押さえ付けられているため、ロボット３の作動において溶接線ＹＳに対して直交する矢印Ｙ３方向の位置にばらつきが多少生じても、レーザトーチ２の先端の位置は、倣いガイド装置６のガイドレール６２の位置で規制され、ばらつきが抑えられる。実際に作動させてみたところ、このばらつきは、±０．１ｍｍ程度に抑えられた。
なお、このとき、ロボット３において、溶接線ＹＳの延在方向や、矢印Ｙ３の軸周り方向や、上下方向に作動位置のばらつきが生じることにより、レーザトーチ２の先端の高さに多少のばらつきが生じても、溶接不良が生じることはない。すなわち、溶接不良が生じる最も大きな原因は、溶接線ＹＳに対して直交する矢印Ｙ３方向のばらつきであり、このばらつきの発生を防止することができることにより、溶接不良の発生を高い確率で防止することができる。
【００２８】
また、溶接が終了したらロボット３は、レーザトーチ２を図３においてＴ３だけ上昇させ、その後、溶接線ＹＳに沿って逆方向に移動させる。このとき、移動ブロック２２と係合ブロック６４は、係合状態を維持され、レーザトーチ２が溶接方向と逆方向に戻るのとともに、係合ブロック６４およびスライドガイド６３が、ガイドレール６２に沿って移動する。
このように、本実施の形態では、倣いガイド装置６において、ガイドレール６２と、このガイドレール６２に沿って移動するスライドガイド６３とを有し、さらに、両者６２，６３の間にはボールベアリング６３ｂを介在させた構成としていることで、レーザトーチ２を溶接方向およびその逆方向に移動させるときに、移動抵抗が生じ難く、作動性に優れているとともに、この移動を繰り返すことによる摩耗も生じ難く、高い耐久性を得ることができる。
さらに移動ブロック２２とスライドガイド６３とが係合ブロック６４を介して係合する構成としたことで、ロボット３の作動に伴ってスライドガイド６３の横方向の往復移動がなされるため、スライドガイド６３を初期位置に戻す構成が不要となり、低コスト化を図ることができる。
【００２９】
以上説明した本実施の形態にあっては、レーザトーチ２の移動を既存の汎用のロボット３により行う構成とし、また、汎用のロボット３のみの作動では生じる溶接線ＹＳの直交方向の作動ばらつきを、既存の製品であるガイドレール６２と、これに沿って移動するスライドガイド６３を有した倣いガイド装置６により抑える構成としたため、新たに製作する部品の点数が大幅に減るとともに、設置位置の調整も、ガイドレール６２の設置位置、それも溶接線ＹＳに対して直交方向の位置だけを高精度に配置させるだけで済むことになり、設置位置調整作業を大幅に簡略化させることができる。これにより、低コスト化を図ることができる。さらに、移動ブロック２２をスライドガイド６３の方向に常に押し当てるようにするにあたり、スライドガイド機構４および付勢エアシリンダ５により行うようにして、ロボット３により行わないようにしたため、ロボット３に過大な反力が作用しないようにでき、ロボット３を円滑に作動させることができるとともに、耐久性を向上させることができる。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態を図面に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
例えば、実施の形態では、レーザトーチ２の被ガイド部としての移動ブロック２２とガイド面としてのガイドレール６２との間に、スライドガイド６３およびボールベアリング６３ｂを介在させて被ガイド部とガイド面との間に大きな摩擦力が作用しないようにして、作動性に優れるとともに、耐摩耗性に優れた構成としたが、被ガイド部とガイド面とを直接当接させるようにしてもよい。この場合、潤滑油などにより大きな摩擦力が作用しないようにしてもよい。あるいは、被ガイド部側にローラ・ボールベアリングなどの摺動抵抗を軽減する摺動部材を設け、これをガイド面に直接当接させるようにすることもできる。
また、被ガイド部をガイド面に付勢する付勢手段として付勢エアシリンダ５を示したが、スプリングやゴムなどの他の手段を用いてもよい。
【００３１】
さらに、実施の形態では、スライドガイド６３に係合ブロック６４を設け、この係合ブロック６４に被ガイド部としての移動ブロック２２に係合する係合溝６４ｂを設けた構成としたが、スライドガイド６３に直接係合溝６４ｂを形成してもよい。また、この係合溝は、実施の形態で示したＶ字形状の溝の他、板材を組み合わせて略コの字形状に形成するなど、他の形状に形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の突き合わせ溶接装置における固定装置を示す構成説明図である。
【図２】実施の形態の突き合わせ溶接装置の要部を示す構成説明図である。
【図３】実施の形態の突き合わせ溶接装置の要部を示す断面図である。
【図４】図３のＳ４−Ｓ４線における断面図である。
【図５】実施の形態の突き合わせ溶接装置における要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１ワーク固定装置（固定手段）
２レーザトーチ
３ロボット
４スライドガイド機構
５付勢エアシリンダ
６倣いガイド装置（倣いガイド手段）
１１基準ピン
１２基準側移動装置
１３基準側クランプ装置
１４反基準側移動装置
１５反基準側クランプ装置
１６矯正ガイド
２１支持プレート
２２移動ブロック
３１先端アーム
３２支持部材
４１ガイドレール
４２スライドブロック
５１シリンダ
５２ピストンロッド
５３押圧力調整レギュレータ
６１フレーム
６１ｂ，６１ｂ脚部材
６１ｃ支持フレーム
６２ガイドレール（ガイド面）
６３スライドガイド
６３ｂボールベアリング
６４係合ブロック
６４ｂ係合溝
１１１基準ピン用エアシリンダ
１２１基準側プッシャ用電磁石
１２２基準側スライド支持装置
１２３基準側電磁石用エアシリンダ
１２４基準側プッシャ用プレート
１２５基準側プレート用エアシリンダ
１３１基準側クランプ用電磁石
１３２基準側クランプ用プレート
１４１反基準側プッシャ用電磁石
１４２反基準側スライド支持装置
１４３反基準側電磁石用エアシリンダ
１４４反基準側プッシャ用プレート
１４５反基準側プレート用エアシリンダ
１５１反基準側クランプ用電磁石
１５２反基準側クランプ用プレート
１６１矯正ガイドエアシリンダ
Ｗ１第１ワーク
Ｗ２第２ワーク[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a butt welding apparatus that attaches end portions of thin plate-like workpieces to each other and irradiates the butt portion with a laser beam for welding.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a butt welding apparatus that joins end surfaces of thin plate workpieces and welds a welding line formed along the butt surface by irradiating a laser beam is known from, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 11-90684. It has been.
Such a conventional butt welding apparatus is provided with a fixing means capable of gripping the first work and the second work, and abutting the end edges of both the works. As a moving means for moving the laser torch to be irradiated along the weld line where the end faces of the workpiece are abutted, a welding direction drive shaft unit that moves in the lateral direction, and a laser torch that is attached to the welding direction drive shaft unit and moves the laser torch up and down What was provided with the up-down direction drive shaft unit moved to a direction was used.
[0003]
Further, the welding direction drive shaft unit is provided on a gate-shaped fixed frame, and has a lateral guide rail disposed in the welding direction and a first table supported so as to be movable along the lateral guide rail. The guide means, a ball screw meshing with a nut provided on the first table and disposed along the horizontal guide rail, and a first motor mechanism for rotating the ball screw forward and backward are provided. It was.
The vertical drive shaft unit has a vertical guide rail attached to the first table and extending in the vertical direction, and a vertical guide having a second table supported so as to be movable along the vertical guide rail. And a ball screw provided along the vertical guide rail in mesh with a nut provided on the second table, and a second motor mechanism for rotating the ball screw forward and backward. .
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The prior art described above has problems to be solved as described below.
That is, in the above-described prior art, two drive shaft units of a welding direction drive shaft unit and a vertical drive shaft unit are required as moving means for moving the laser torch along the weld line. Each of these drive shaft units requires a guide means for moving the table in the horizontal direction or the vertical direction, and a ball screw / nut / motor mechanism for applying a driving force in the moving direction to each table. However, these two sets of ball screw / nut / motor mechanisms must be manufactured according to the length of the weld line and the amount of vertical movement of the laser torch, respectively, and existing products cannot be used as they are. Therefore, there is a problem that the production cost increases.
Furthermore, in order to move the laser torch along the weld line with a small error, it is necessary to match the guide means and the drive direction by the bow screw with high accuracy, and the welding direction drive shaft unit which is two drive units. It is necessary to set the relative angle of each axial direction of the vertical drive shaft unit with high accuracy. For this reason, many man-hours for adjusting the installation position are required, and this also causes a problem that production costs increase.
[0005]
Therefore, the present inventor considered moving the laser torch by an existing general-purpose robot in order to solve this problem.
In this case, since a general-purpose robot is installed and only the position (teaching) for moving the laser torch to the general-purpose robot is input (teaching), the number of parts to be produced can be reduced and the two axes can be extended. The adjustment work of the installation position of the guide means and the means for transmitting the driving force is unnecessary, and the cost can be reduced.
[0006]
However, it has been found that such means using a general-purpose robot can solve the above-mentioned problems and reduce costs, but the following new problem arises.
That is, as a general-purpose robot, a 6-axis robot having six rotation axes of a motor is common. By arbitrarily rotating these six axes, the tip wrist portion of the robot can be moved three-dimensionally to an arbitrary position. However, since the robot has many moving axes as described above, the laser torch is moved when the laser torch is moved along the weld line due to slight variations in the portion where the driving force is transmitted from each motor. It has been found that the position of has a variation of about ± 0.5 mm with respect to the weld line. If this variation causes a variation of about ± 0.5 mm in the direction orthogonal to the weld line, poor welding occurs.
[0007]
The present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and by using a general-purpose robot as a moving means, the problems of the prior art can be solved to reduce costs, and a general-purpose robot is used. The purpose is to improve the welding quality by solving the new problem of occurrence of welding defects.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above-mentioned object, the present invention as set forth in claim 1 is characterized in that both workpieces are in a state where the end faces (t1, t2) of the thin plate-like first workpiece (W1) and the second workpiece (W2) face each other. And a moving means for moving the laser torch (2) along a weld line (YS) formed by abutting the end faces. The laser torch (2) irradiates the laser. In the butt welding apparatus that moves along the welding line (YS) by the moving means and welds both workpieces, an arm having six rotation axes is provided on the base installed on the floor as the moving means. The robot (3) is used, and a support member (32) is attached to the lower end of the tip arm (31) provided in the robot (3). The support member (32) and the support plate (2) ) Is attached via a slide guide mechanism (4),The slide guide mechanism (4) is fixed to the guide rail (41) attached to the support plate (21) and extending in the direction perpendicular to the weld line (YS) and the support member (32). A slide block (42) slidably supported along the guide rail (41),The laser torch (2) is fixed to the support plate (21), and the laser torch (2)The guided portion (22) is fixed to the side portion of the guide plate via the support plate (21)., A guide for guiding the guided portion (22)rail(62)The copying guide means (6) is provided, and the copying guide means (6) is provided.A support frame (61c) laid horizontally along the weld line (YS), the guide rail (62) extending along the support frame (61c), and along the guide rail (62) And a slide guide (63) provided slidably. The guided portion (22) can be engaged in the extending direction of the weld line (YS) and welded to the slide guide (63). An engaging groove (64b) is provided in the vertical direction perpendicular to the line (YS).The guided portion (22)SaidGuide of copying guide means (6)railThe laser torch (2) moves along the weld line (YS) when moved while being guided by (62)RukoIt was set as the characteristic means.
[0009]
  Moreover, invention of Claim 2 is a butt welding apparatus of Claim 1,SaidSlide guide(63)The engagement block(64)This engagement block is fixed(64)The guided portion(22)Engage withSaidEngaging groove(64b)And the guided portion (22) is guided to the guide.rail(62) is held so as to be displaceable in the direction of pressing against (62) and in the opposite direction.railThe slide guide mechanism (4) is provided with a biasing means (5) for biasing with a predetermined pressing force against (62).
[0010]
  The invention according to claim 3 is the butt welding device according to claim 1 or 2,SaidA sliding member (63b) interposed between the slide guide (63) and the guide rail (62) to reduce sliding resistance.)ButIt is the means characterized by being provided.
[0011]
Operation and effect of the invention
  The procedure for welding by the butt welding apparatus according to claim 1 will be described. First, both the workpieces are fixed in a state in which the end surfaces of the first workpiece and the second workpiece are butted together by the fixing means, and then, by the robot While moving the laser torch along the welding line, a laser beam is irradiated from the laser torch toward the welding line to weld the end faces of both workpieces. At the time of this welding, in the present invention, the guided portion provided on the laser torch side is a guide.railThe laser torch is moved while being guided by. As a result, the moving position of the laser torch is guided by the guide.railTherefore, it is possible to prevent an error from occurring as in the case where the robot is moved only by the robot. Therefore, it is possible to prevent welding defects from occurring. As described above, according to the present invention, a general-purpose robot is used as the moving means for moving the laser torch along the welding line, and the copying guide means added so as not to cause an operation error in the robot is the minimum. Guide, extended with weld linerailAnd this guiderailAs long as it has a guided part that is pressed against the guide.railShould be arranged accurately. Therefore, compared with the prior art, the number of parts that need to be produced independently can be greatly reduced, and the position adjustment man-hours during installation can be greatly reduced, thereby reducing costs. The effect is obtained. Moreover, a copying guide means is provided to guide the guided portion when moving the laser torch.railBy being pressed against, it is possible to prevent an error in the moving position of the laser torch, thereby obtaining the effect of preventing the occurrence of poor welding.
  Further, the guided portion and the engagement groove can be relatively moved up and down while maintaining the engagement in the extending direction of the weld line. Therefore, even when the laser torch is moved up and down, the engaged state between the guided portion and the engaging groove is maintained. Further, when the welding is finished and the laser torch is returned to the initial position before welding, the slide guide is also returned to the initial position together with the laser torch by maintaining the engaged state between the guided portion and the engaging groove.
Compared to pressing the guided part directly against the guide rail in this way, it is possible to improve the durability by preventing wear of the sliding part, and the slide guide interposed to prevent this wear. This movement is made by the movement of the laser torch by the robot, and a separate structure for moving the slide guide is unnecessary, and it can be constructed at low cost.
[0012]
  In addition to the above-described effects, in the invention according to claim 2, the guided portion is guided.railWhen pressing against the guided part, the biasing force of the biasing meansrailSince the pressing force in the direction is given, the guided part is guided by the driving force of the robot itself.railTherefore, it is possible to prevent the reaction force of the pressing force from constantly acting on the driving unit of the robot and to improve the durability of the robot.
[0013]
  Further, in the invention according to claim 3, when the guided portion is engaged with the engaging groove formed in the slide guide and the guided portion is moved in this state at the time of welding, the slide guide is moved together with the guided portion. Move while being guided by the guide rail. At this time, since a sliding member is provided between the slide guide and the guide rail, the sliding resistance of both is reduced. Therefore, the guided partIsEven if it is pressed against the idle rail, there is no large sliding resistance between the guided part and the guide rail, and wear is prevented from occurring in this sliding part, thereby improving durability. The effect that you can.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a structure of a workpiece fixing device 1 as a fixing means.
The work fixing device 1 positions and fixes a thin plate-like first work W1 and a second work W2 in a state where the end faces t1 and t2 of both W1 and W2 are abutted.
The workpiece fixing device 1 includes a reference pin 11, a reference side moving device 12, a reference side clamping device 13, an anti-reference side moving device 14, an anti-reference side clamping device 15, and a correction guide 16.
The reference pin 11 serves as a reference for disposing the first workpiece W1 at a predetermined abutting position. By the reference pin air cylinder 111, a storage position indicated by a solid line in the figure and a reference position indicated by an imaginary line in the figure Is supported so as to be movable.
[0015]
The reference side moving device 12 holds the first work W1 and moves it to the butting position. The reference side moving device 12 is arranged below the first work W1 and attracts the first work W1 when energized. A reference-side slide support device 122 that supports the reference-side pusher electromagnet 121 so as to be movable in the left-right direction in the figure, and a reference-side electromagnet that applies a driving force to slide back and forth with respect to the reference-side pusher electromagnet 121. An air cylinder 123, a reference-side pusher plate 124 that is formed above the first workpiece W1 so as to face the reference-side pusher electromagnet 121 and is attracted by the magnet, and the reference-side pusher plate The reference side plate air cylinder 125 is supported so as to move up and down 124 and move in the left-right direction in the figure. , And a.
That is, the reference-side pusher electromagnet 121 is energized in a state where the first workpiece W1 conveyed on the reference-side pusher electromagnet 121 is sandwiched between the reference-side pusher plate 124 and the reference-side pusher electromagnet 121. The first workpiece W1 can be held by electromagnetic force. At this time, a strong attractive force can be generated by turning a magnetic flux around the reference-side pusher plate 124. Further, in this state, the reference-side electromagnet air cylinder 123 can be driven to extend so that the first workpiece W1 is abutted against the reference pin 11 disposed at the reference position.
[0016]
The reference-side clamping device 13 is a device that holds the first workpiece W1 abutted against the reference pin 11 as described above between the reference-side clamping electromagnet 131 and the reference-side clamping plate 132. The reference-side clamping device 13 is vertically moved by a reference-side clamping electromagnet 131 installed below the first workpiece W1 and a reference-side clamping air cylinder (not shown) disposed above the reference-side clamping electromagnet 131. And a reference-side clamping plate 132 held so as to be movable in the direction. Accordingly, with the first workpiece W1 disposed at the reference position, the reference side clamping plate 132 is lowered to sandwich the first workpiece W1 between the reference side clamping electromagnet 131 and the reference side clamping plate 132. When the reference-side clamping electromagnet 131 is energized in this state, the first workpiece W1 is strongly sandwiched and held between the both 131 and 132.
[0017]
The anti-reference side moving device 14 and the anti-reference side clamping device 15 are configured symmetrically with respect to the above-described reference side moving device 12 and the reference side clamping device 13. The device 14 includes an anti-reference side pusher electromagnet 141, an anti-reference side slide support device 142, an anti-reference side electromagnet air cylinder 143, an anti-reference side pusher plate 144, and an anti-reference side plate air cylinder 145. .
Accordingly, the anti-reference side pusher electromagnet 141 is assumed to be in a state where the second workpiece W2 conveyed on the anti-reference side pusher electromagnet 141 is sandwiched between the anti-reference side pusher plate 144 and the anti-reference side pusher electromagnet 141. The second workpiece W2 can be held by electromagnetic force. In this state, the anti-reference-side electromagnet air cylinder 143 can be driven to abut the end surface t2 of the second workpiece W2 against the end surface t1 of the first workpiece W1 disposed at the reference position.
[0018]
The anti-reference clamp device 15 includes an anti-reference side clamp electromagnet 151 and an anti-reference side clamp plate 152 held so as to be movable in the vertical direction by an anti-reference side clamp air cylinder (not shown).
Therefore, in a state where the end surface t2 of the second workpiece W2 is abutted against the end surface t2 of the first workpiece W1 at the reference position, the anti-reference side clamping plate 152 is lowered to place the second workpiece W2 in the anti-reference side clamping electromagnet. In this state, the anti-reference side clamping electromagnet 151 is energized to strongly hold and hold the second workpiece W2.
[0019]
The correction guide 16 is disposed below the second workpiece W2 as shown in the figure, and is supported by the correction guide air cylinder 161 so as to be movable up and down, and gives deflection to the second workpiece W2. Thus, the end surface t2 of the second workpiece W2 can be brought into contact with the end surface t1 of the first workpiece W1 without generating a gap.
When a portion where the end surfaces t1 and t2 of the first workpiece W1 and the second workpiece W2 are in contact with each other is viewed from above, it looks like a single line. This line is referred to as a weld line YS in this specification, and is formed at a position indicated by a one-dot chain line S1 in FIG. 1 and extends in the depth direction of FIG.
FIG. 2 is a view of the position of the weld line YS as viewed from the Y2 direction of FIG. 1, and the weld line YS is formed in a substantially linear shape along the end surface t1.
[0020]
The workpieces W1 and W2 are integrally formed by welding with a laser beam irradiated from the laser torch 2 along the welding line YS. The laser torch 2 is supported by a robot 3 (see FIG. 3). The robot 3 can be arbitrarily moved by the operation of the robot 3.
FIG. 3 shows only the tip arm 31 provided at the tip of the robot 3, but the robot 3 is a very general general-purpose type, and is mounted on a base installed on the floor surface in the vertical direction. A plurality of arms having six rotation axes, such as an axis facing the vertical direction and an axis perpendicular to the vertical direction, are attached, and each arm is rotated by a servo motor around each rotation axis. The support member 32 attached to the lower end of the distal end arm 31 of FIG. 3 can be moved to an arbitrary three-dimensional position.
As shown in FIG. 2, the laser torch 2 is moved from the start point to the end point by the robot 3 at the time of welding, and is returned from the end point to the start point when the welding is completed.
[0021]
FIG. 3 is a view showing a support structure of the laser torch 2 in the support member 32. The laser torch 2 is fixed to a support plate 21 having a substantially L-shaped cross section, and the support plate 21 and the support member 32 are It is attached via a slide guide mechanism 4 as a holding means. The slide guide mechanism 4 includes a guide rail 41 attached to the support plate 21 and extending in the left-right direction in the figure, and a slide fixed to the support member 32 and slidably supported along the guide rail 41. And a block 42. Therefore, the laser torch 2 is supported so as to be displaceable in the left-right direction in the figure (this direction is a direction orthogonal to the welding line YS) with respect to the support member 32 of the robot 3.
Further, a cylinder 51 side of an urging air cylinder 5 as urging means is attached to the support plate 21, and a tip end portion of a piston rod 52 of the urging air cylinder 5 is attached to the slide block 42. The biasing air cylinder 5 is configured such that a preset air pressure acts in a direction in which the piston rod 52 protrudes from the cylinder 51 by the pressing force adjusting regulator 53.
Therefore, the laser torch 2 is attached to the support member 32 attached to the lower end of the distal end arm 31 of the robot 3 so as to be displaced in the left direction in the drawing by the urging force corresponding to the set air pressure of the urging air cylinder 5. Be forced.
[0022]
Further, a moving block 22 corresponding to the guided portion in the claims is fixed to the side portion of the laser torch 2. The moving block 22 is formed in a substantially semicircular cross-sectional shape as shown in FIG. 4, which is a cross-sectional view of S4-S4 in FIG. Is formed.
A scanning guide device 6 as a scanning guide means for accurately moving the laser torch 2 along the weld line YS is provided in the vicinity of a position where the moving block 22 moves when the laser torch 2 is moved.
As shown in FIG. 2, the copying guide device 6 includes a frame 61 formed in a substantially portal shape across the weld line YS formed by the workpieces W1 and W2, and leg members 61b and 61b in the frame 61. A guide rail 62 as a guide surface according to the claims, which is installed substantially horizontally along a support frame 61c which is supported in a lateral direction and is slidable along the guide rail 62. And a slide guide 63 (see FIGS. 3 and 5).
[0023]
An engagement block 64 is fixed to the slide guide 63, and the engagement block 64 is substantially engaged with the moving block 22 in the lateral direction (arrow Y direction in the figure) as shown in FIG. A V-shaped engagement groove 64b is formed. Further, the slide guide 63 extends in the longitudinal direction on the upper and lower surfaces of the guide rail 62 as shown in FIG. 5 in order to reduce resistance and prevent wear when sliding with respect to the guide rail 62. A plurality of ball bearings 63b are interposed as sliding members that fit and roll in the substantially Ω-shaped rolling grooves formed in this manner. Note that existing products can be used for the guide rail 62 and the slide guide 63.
[0024]
Next, the operation of the embodiment will be described.
First, a procedure for abutting the end faces t1 and t2 of the first workpiece W1 and the second workpiece W2 will be described with reference to FIG.
First, the first workpiece W1 is transferred onto the reference-side pusher electromagnet 121 by a transfer device (not shown) as illustrated. Similarly, the second workpiece W2 is transported onto the anti-reference-side pusher electromagnet 141 as illustrated by a transport device (not shown).
If it can be confirmed that the workpieces W1 and W2 have been conveyed in this manner, first, the first workpiece W1 is moved to the position of the welding line YS.
In this case, first, the reference pin air cylinder 111 is driven to the extension side to move the reference pin 11 to a reference position indicated by an imaginary line in FIG.
Next, the reference side plate air cylinder 125 is driven to the extension side to lower the reference side pusher plate 124, and the first work W <b> 1 is sandwiched between the reference side pusher plate 124 and the reference side pusher electromagnet 121.
Next, the reference-side pusher electromagnet 121 is energized, and the first work W1 is strongly sandwiched between the reference-side pusher plate 124 and the reference-side pusher electromagnet 121 by the attractive force generated thereby.
Next, the reference-side electromagnet air cylinder 123 is driven to the extension side to move the first workpiece W1 together with the reference-side pusher plate 124 and the reference-side pusher electromagnet 121 in the left direction in the drawing by 4 to 5 mm. The end surface t1 is abutted against the reference pin 11. Thereby, the end surface t1 of the first workpiece W1 is arranged at the position of the weld line YS. Next, the reference side clamping plate 132 is lowered by an air cylinder (not shown), the first workpiece W1 is sandwiched between the reference side clamping plate 132 and the reference side clamping electromagnet 131, and further, the reference side clamping electromagnet. By energizing 131, the first workpiece W1 is firmly fixed at the position of the weld line YS by the suction force.
[0025]
Next, the second work W2 is moved until its end face t2 hits the end face t1 of the first work W1, and the procedure will be described.
First, the reference pin air cylinder 111 is driven to the shortened side to move the reference pin 11 to the storage position indicated by the solid line in FIG.
Next, the anti-reference side plate air cylinder 145 is driven to extend to lower the anti-reference side pusher plate 144, and the second workpiece W2 is moved by the anti-reference side pusher plate 144 and the anti-reference side pusher electromagnet 141. After that, the anti-reference side pusher electromagnet 141 is energized, and the second workpiece W2 is strongly sandwiched between the anti-reference side pusher plate 144 and the anti-reference side pusher electromagnet 141.
[0026]
Next, when the correction guide 16 is extended, a portion between the position sandwiched between the anti-reference side moving means 14 and the correction guide 16 in the second workpiece W2 is bent in the vertical direction. Thereafter, when the anti-reference side moving means 14 is moved again toward the welding line YS, the second work W2 is bent, so that the anti-reference side pusher electromagnet 141 and the anti-reference side pusher plate 144 are rotationally displaced. Then, the second workpiece W2 can be displaced in a direction to eliminate the gap caused by the parallelism error between the end faces t1 and t2 of the workpieces W1 and W2. Thereby, a gap can be eliminated.
Next, the anti-reference side electromagnet air cylinder 143 is driven to the extension side, and the second workpiece W2 is moved to the right in the drawing together with the anti-reference side pusher plate 144 and the anti-reference side pusher electromagnet 141. The end surface t2 is abutted against the end surface t1 of the first workpiece W1. As a result, the end surface t1 of the first workpiece W1 and the end surface t2 of the second workpiece W2 are in contact with each other, and a weld line YS is formed.
Here, the anti-reference side clamping plate 152 is further lowered by an air cylinder (not shown), and the second workpiece W2 is sandwiched between the anti-reference side clamping plate 152 and the anti-reference side clamping electromagnet 151, and further By energizing the reference-side clamping electromagnet 151, the second workpiece W2 is firmly fixed at a position where the welding line YS is formed.
[0027]
Next, welding is performed by the laser torch 2.
In this case, as shown in FIG. 2, the laser torch 2 is irradiated with the laser beam while moving from the start point to the end point in the illustrated welding direction along the weld line YS. When the welding is finished, the laser torch 2 is raised, the laser torch 2 is raised, then moved in the direction opposite to the welding direction, and then lowered to return to the starting point.
That is, the robot 3 is previously taught to move the laser torch 2 along the weld line YS and return it as described above. This teaching is input as a movement trajectory of the support member 32 provided on the tip arm 31, and this movement trajectory is energized in the transverse direction (Y3 direction in FIG. 3) perpendicular to the welding line YS. Due to the urging force of the air cylinder 5, the moving block 22 always has a positional relationship of pressing the engagement block 64. Further, the laser torch 2 is taught to move up and down in a range indicated by T3 in FIG.
As a result, when the laser torch 2 moves from the start point to the end point, the moving block 22 has a V-shaped engagement with the engagement block 64 attached to the slide guide 63 as shown in FIGS. The state of being fitted in the joint groove 64b is maintained.
Thus, since the laser torch 2 is always pressed in the direction of the copying guide device 6 by the urging force of the urging air cylinder 5, the position in the direction of the arrow Y3 orthogonal to the welding line YS in the operation of the robot 3 Even if some variation occurs, the position of the tip of the laser torch 2 is regulated by the position of the guide rail 62 of the copying guide device 6, and the variation is suppressed. When actually operated, this variation was suppressed to about ± 0.1 mm.
At this time, in the robot 3, the operating position varies in the extending direction of the welding line YS, the direction around the axis of the arrow Y3, and the vertical direction, so that there is some variation in the height of the tip of the laser torch 2. Even if it occurs, there will be no weld failure. That is, the biggest cause of poor welding is the variation in the direction of the arrow Y3 perpendicular to the welding line YS, and the occurrence of this variation can be prevented, thereby preventing the occurrence of poor welding with a high probability. Can do.
[0028]
When welding is completed, the robot 3 raises the laser torch 2 by T3 in FIG. 3, and then moves it in the reverse direction along the welding line YS. At this time, the moving block 22 and the engaging block 64 are maintained in the engaged state, the laser torch 2 returns to the direction opposite to the welding direction, and the engaging block 64 and the slide guide 63 move along the guide rail 62. To do.
As described above, in the present embodiment, the copying guide device 6 includes the guide rail 62 and the slide guide 63 that moves along the guide rail 62, and a ball bearing between the both 62 and 63. By adopting a configuration in which 63b is interposed, when the laser torch 2 is moved in the welding direction and in the opposite direction, movement resistance hardly occurs, and the operability is excellent, and wear due to repeated movement is also unlikely to occur. High durability can be obtained.
Furthermore, since the moving block 22 and the slide guide 63 are configured to engage with each other via the engaging block 64, the slide guide 63 is reciprocated in the lateral direction in accordance with the operation of the robot 3, so that the slide guide 63 A configuration for returning to the initial position is not necessary, and the cost can be reduced.
[0029]
In the present embodiment described above, the laser torch 2 is moved by the existing general-purpose robot 3, and the operation variation in the orthogonal direction of the welding line YS that occurs when only the general-purpose robot 3 is operated, Since it is configured to be suppressed by the copying guide device 6 having the guide rail 62 which is an existing product and the slide guide 63 which moves along the guide rail 62, the number of newly manufactured parts is greatly reduced and the installation position can be adjusted. The installation position of the guide rail 62, that is, only the position in the direction perpendicular to the welding line YS, need only be arranged with high accuracy, and the installation position adjustment work can be greatly simplified. Thereby, cost reduction can be achieved. Furthermore, when the moving block 22 is always pressed in the direction of the slide guide 63, it is performed by the slide guide mechanism 4 and the urging air cylinder 5 but not by the robot 3. The reaction force can be prevented from acting, the robot 3 can be operated smoothly, and the durability can be improved.
[0030]
Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the embodiments, and departs from the gist of the invention according to each claim of the claims. Unless otherwise, design changes and additions are permitted.
For example, in the embodiment, a slide guide 63 and a ball bearing 63b are interposed between the moving block 22 as the guided portion of the laser torch 2 and the guide rail 62 as the guide surface, and the guided portion and the guide surface are interposed. While a large frictional force is not applied between them, the operability is excellent and the wear resistance is excellent. However, the guided portion and the guide surface may be brought into direct contact with each other. In this case, a large frictional force may not be applied due to the lubricating oil or the like. Alternatively, a sliding member that reduces sliding resistance, such as a roller and ball bearing, may be provided on the guided portion side, and this may be brought into direct contact with the guide surface.
Further, although the urging air cylinder 5 is shown as the urging means for urging the guided portion toward the guide surface, other means such as a spring or rubber may be used.
[0031]
Furthermore, in the embodiment, the slide guide 63 is provided with the engagement block 64, and the engagement block 64 is provided with the engagement groove 64b that engages with the moving block 22 as the guided portion. The engaging groove 64 b may be formed directly on 63. In addition to the V-shaped groove shown in the embodiment, this engagement groove may be formed in other shapes such as a substantially U-shape formed by combining plate materials.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a fixing device in a butt welding apparatus according to an embodiment.
FIG. 2 is a configuration explanatory view showing a main part of the butt welding apparatus according to the embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of the butt welding apparatus according to the embodiment.
4 is a cross-sectional view taken along line S4-S4 of FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a main part of the butt welding apparatus according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Work fixing device (fixing means)
2 Laser torch
3 Robot
4 Slide guide mechanism
5 Energized air cylinder
6 Scanning guide device (Scanning guide means)
11 Reference pin
12 Reference side moving device
13 Reference side clamping device
14 Anti-reference side moving device
15 Anti-reference side clamping device
16 Correction guide
21 Support plate
22 Moving block
31 Tip arm
32 Support member
41 Guide rail
42 Slide block
51 cylinders
52 Piston rod
53 Pressure adjusting regulator
61 frames
61b, 61b Leg member
61c Support frame
62 Guide rail (guide surface)
63 Slide guide
63b Ball bearing
64 engagement block
64b engagement groove
111 Air cylinder for reference pin
121 Electromagnet for reference side pusher
122 Reference side slide support device
123 Air cylinder for reference side electromagnet
124 Reference side pusher plate
125 Air cylinder for reference side plate
131 Electromagnet for reference side clamp
132 Reference side clamping plate
141 Electromagnet for non-reference side pusher
142 Anti-reference side slide support device
143 Air cylinder for non-reference side electromagnet
144 Anti-reference side pusher plate
145 Air cylinder for the non-reference side plate
151 Electromagnet for clamping on the non-reference side
152 Anti-reference side clamping plate
161 Straightening guide air cylinder
W1 first work
W2 Second work

Claims

A fixing means (1) is provided for fixing the two workpieces in a state where the end surfaces (t1, t2) of the thin plate-like first workpiece (W1) and the second workpiece (W2) are abutted, and formed by abutting the end surfaces. The moving means for moving the laser torch (2) along the weld line (YS) is provided, and the laser torch (2) is moved along the weld line (YS) by the moving means while irradiating the laser. In the butt welding apparatus for welding, a robot (3) in which an arm having six rotation axes is provided on a base installed on the floor is used as the moving means, and the robot (3) is provided. tip lower the support member (32) is attached distal arm (31), a support plate support member (32) (21) is attached via a slide guide mechanism (4), The slide guide mechanism (4) includes a guide rail (41) attached to the support plate (21) and extending in a direction perpendicular to the weld line (YS), and fixed to the support member (32). A slide block (42) supported slidably along the guide rail (41), and the laser torch (2) is fixed to the support plate (21) . A guided portion (22) is fixed via the support plate (21), and copying guide means (6) having a guide rail (62 ) for guiding the guided portion (22) is provided. means (6) includes a horizontal bridging has been the support frame (61c) along a weld line (YS), and the guide rails extending along the support frame (61c) (62), this And a slide guide (63) slidably provided along the id rail (62). The slide guide (63) has the guided portion (22) in the extending direction of the weld line (YS). if possible weld line as well as a (YS) in the vertical direction perpendicular relative movable engagement groove (64b) is provided with said guide rail of said scanning guide means guided part (22) (6) ( laser torch when moving while being guided by the 62) (2) is butt-welded, characterized and Turkey to move along the welding line (YS) device.

In butt welding apparatus according to claim 1, wherein the slide guide (63), the engaging block (64) is fixed to the engaging block (64), the engagement between the guide portion (22) said engagement groove (64b) is formed, said together are displaceably held in the direction and its opposite direction is pressed against the guided part (22) of the guide rail (62), the guided portion of (22) The butt welding apparatus, wherein the slide guide mechanism (4) is provided with a biasing means (5) for biasing the guide rail (62) with a predetermined pressing force.

The butt welding apparatus according to claim 1 or 2, wherein a sliding member (63b ) is provided between the slide guide (63) and the guide rail (62) to reduce sliding resistance. Butt welding equipment characterized by.