JP4699807B2 - 溶接装置 - Google Patents
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Description
また、一つの溶接対象物に対して溶接トーチを複数使用して溶接するものが知られている(例えば、特許文献2参照。)。
図15は従来の溶接装置を示す斜視図であり、溶接装置301は、多関節型のロボット302と、このロボット302のアーム端部にワークとしての自動二輪車用の前部フレーム303を把持するために取付けた溶接治具304と、溶接トーチ306とを備え、前部フレーム303をその溶接箇所が溶接トーチ306に対向するようにロボット302で姿勢変化させながら移動させて溶接を行う。
図16は従来の溶接装置を示す断面図であり、溶接装置としての溶接ロボット装置311は、支持フレーム312に移動自在に走行台車313を取付け、この走行台車313にθ軸314を介して旋回フレーム316を取付け、この旋回フレーム316にそれぞれ溶接トーチを備えた2台のマニピュレータ317,317を取付けたものであり、これらのマニピュレータ317,317で下方に位置する溶接対象物318を溶接する。
また、前部フレーム303を複数の軸回りに回転させると、溶接経路が複雑になり、ロボット302の動作を制御する制御装置における前部フレーム303の溶接姿勢の演算が難しくなって溶接速度が遅くなる。
更に、複数のワークを同時に溶接するため、単位時間当たりの溶接台数が増やせる。
ワークを溶接トーチに干渉しないようにすることで、溶接がスムーズに行える。
例えば、プレス成形により断面コ字形状の板材の成形が容易に行える。また、コ字形状の板材を2つ合わせることで閉断面のフレームの形成が容易に行え、フレームを軽量で高剛性とすることが可能となる。更に、ワークの上下面に重ね継手の溶接面が出来るため、ワークの姿勢の簡単な制御で溶接することができる。
閉断面形状のフレームにより、自動二輪車が軽量且つ高剛性となる。
図1は本発明に係る溶接装置を示す斜視図であり、溶接装置10は、ワークとしての自動二輪車用の車体フレーム11を保持するワーク保持具12と、保持した車体フレーム11を溶接するためのMIG溶接用の溶接トーチ13,13を備える溶接機構14と、ワーク保持具12を駆動する保持具駆動装置16と、これらの溶接機構14及び保持具駆動装置16を制御する制御装置17とからなる。上記のワーク保持具12及び保持具駆動装置16は、ワーク保持機構18を構成するものである。
ワーク保持具12は、同一形状の車体フレーム11を複数台、ここでは、2台をX軸方向に一列に配置して保持可能な第1ワーク保持部21及び第2ワーク保持部22を備える。
車体フレーム11Aは、左右に結合する左フレーム半体34及び右フレーム半体35と、これらの左フレーム半体34及び右フレーム半体35のそれぞれの後半部の内側に結合する後半部フレーム体36と、前述のヘッドパイプ31と、筒状のピボット支持部37と、後半部フレーム体36の後端に取付けたリヤクロスフレーム38とからなる。なお、41,42はクロスパイプ、43はクロス部材である。
上記した左フレーム半体34及び右フレーム半体35は、フロントフレーム半体44を構成する部材である。
リヤクロスフレーム38は、複数の板材からなる部材であり、左右一対の後方突出部38a,38aを備える。
車体フレーム11Bは、左メインフレーム部45と右メインフレーム部51とを合わせて溶接し、これらの左メインフレーム部45及び右メインフレーム部51のそれぞれの後端部と後半部フレーム体36の前部55とを合わせて溶接し、左外側シートレール部46と左内側シートレール部56とを合わせて溶接し、右外側シートレール部52と右内側シートレール部57と合わせて溶接した部材である。
(a)は図3のa−a線断面図であり、メインフレーム61は、断面をほぼC字形状に成形した右メインフレーム部51の外側に、断面をほぼC字形状に成形した左メインフレーム部45を被せ、右メインフレーム部51の上壁51aと左メインフレーム部45の上壁45aとを重ね合わせ、右メインフレーム部51の下壁51bと左メインフレーム部45の下壁45bとを重ね合わせてそれぞれすみ肉溶接した部材である。溶接トーチ13は上壁51a,45a、下壁51b,45bのそれぞれに対して45°傾けて溶接する。この角度はシートレール62,63(図3参照)でも同一である。
下部プレート145は上辺に歯部152,152を備え、スイングアーム147は下辺に、歯部152,152に噛み合う歯部153,153を備える。
図中の225はトーチ第1駆動モータ203の回転軸203aの軸線であり、L字状フレーム216が回転する軸である。L字状フレーム216の回転に伴って溶接トーチ13,13がX軸回りに回転する。
図9(a),(b)は本発明に係る車体フレームの溶接要領を示す第1作用図である。
(a)において、まず、溶接トーチ13を車体フレーム11Aに対する相対的な進行方向(即ち、Y軸方向である。)に鉛直方向に対して45°傾け(且つ、図4に示したように、車体フレームの列の方向(即ち、X軸方向である。)にも鉛直方向に対して45°傾ける。)、この溶接トーチ13の先端に溶接箇所であるメインフレーム61の溶接開始点(メインフレーム61のヘッドパイプ31側の端部である。)が臨むようにワーク保持具12を保持具駆動装置16で移動させ、且つ溶接トーチ13に対して溶接面が側面視で45°となるようにワーク保持具12を、図1に示したヘッドパイプ31が直立した状態から矢印Aで示すように、軸となる直線161(直線161を黒丸で示す。以下同じ。)回りに保持具駆動装置16で回転させる。以降、車体フレーム11Aの溶接面は常に溶接トーチ13に対して45°溶接の進行方向に傾いた状態とする。即ち、車体フレーム11Aの溶接時の溶接面は常に上方を向く。このように溶接面を上方へ向けることで、溶接時の溶融金属が垂れ落ちるのを防止し、良好な溶接品質を得ることができる。
(a)は、メインフレーム61の上面を溶接した後、トーチ第3駆動モータ206,207(図8参照)を駆動して鉛直軸回りに溶接トーチ13を180°回転させるとともに、ワーク保持具12をY軸方向、Z軸方向及びX軸方向(図の表裏方向)へ移動させ、且つ直線161回りに回転させてメインフレーム61の下面が上方を向くように車体フレーム11Aをほぼ180°回転させて逆さまの状態とし、溶接トーチ13にメインフレーム61の下面の溶接開始位置を臨ませる。
(a)は、図10(b)に続いてシートレール63の上面を矢印Gの方向に溶接する状態を示す。ワーク保持具12の移動と共に直線161回りの回転によって、車体フレーム11Aのヘッドパイプ31側が大きく上がる。
次に、一方のシートレール63の下面と同様に他方のシートレール63の下面を後端部から中央部に向かって溶接する。
(a)において、溶接トーチ13の先端に車体フレーム11Aのシートレール63の後端部を臨ませる。
図13は本発明に係る車体フレームの溶接順序及び溶接方向を示す作用図である。
車体フレーム11Aでは、溶接ひずみが最も小さくなるように以下の順序及び方向で溶接する。
(1)メインフレーム61の上面61aを矢印で示すように前端部61cから中央部11cに向かって溶接する。
(2)メインフレーム61の下面61b(不図示)を矢印で示すように前端部61cから中央部11cに向かって溶接する。
(4)シートレール62の上面62aを矢印で示すように後端部62cから中央部11cに向かって溶接する。
(5)シートレール63の下面63b(不図示)を矢印で示すように後端部63cから中央部11cに向かって溶接する。
(6)シートレール62の下面62b(不図示)を矢印で示すように後端部62cから中央部11cに向かって溶接する。なお、シートレール62とシートレール63の溶接順序は上記とは逆でも差し支えない。
図14(a)〜(d)は溶接方向の設定の根拠を示す作用図である。
(a)の比較例において、例えば、車体フレーム331の中央部332から、車体フレーム331を構成するメインフレーム333の前端部334までを、車体フレーム331に対して溶接トーチ336を相対移動させて溶接する場合、中央部332は剛性が高く、メインフレーム333の前端部334側は剛性が低いため、剛性の高い中央部332から溶接を開始すると、溶接トーチ336の電極ワイヤ及び車体フレーム331の母材が溶融し、そして凝固し、溶接トーチ336の相対移動に伴って溶融と凝固を繰り返すときに、(A)剛性の高い側から剛性の低い側に収縮する量と、(B)剛性の低い側から剛性の高い側へ収縮する量とを比較すると、剛性の高い側よりも剛性の低い側が収縮し易いから、(B)>(A)(矢印参照)となる。
即ち、車体フレーム11の台数が増えるにつれて、単位時間当たりの生産台数を更に増やすことが可能になる。
板材を断面がコ字形状に容易に成形することができ、また、断面コ字形状の板材を2つ組み合わせて容易に閉断面の車体フレーム11を形成することができる。従って、コストを抑えることができ、また、車体フレーム11を軽量で高剛性とすることができる。更に、車体フレーム11の上下面に溶接面が出来るため、車体フレーム11の姿勢の簡単な制御で溶接することができる。
車体フレーム11は閉断面形状であるから、自動二輪車の軽量化と高剛性化を図ることができ、更に、容易に形成できる車体フレーム11によって自動二輪車のコストを低減することができる。
Claims (4)
- 一列に配置した複数の同一形状のワークをワーク保持具で保持し、複数の前記ワークを同時に溶接する際に、各ワークに対応する溶接トーチにそれぞれ前記ワークの溶接箇所が対向するようにワークを前記ワーク保持具を介して上下動及び水平動させ且つ前記ワークの列の方向と平行なワーク回転軸を中心に前記ワーク保持具を回転させて、全てのワークの姿勢を同時に変化させることで前記ワークの溶接面が常に上方を向くように前記ワークを保持するワーク保持機構と、
前記ワークの列の方向と平行に一列に前記ワークにそれぞれ対向させて溶接トーチを配置した溶接機構と、
を有することを特徴とする溶接装置。 - 前記溶接機構は、前記溶接トーチの列の方向と平行なトーチ回転軸を中心に前記溶接トーチを回転させて前記ワークに対する前記溶接トーチの干渉を防ぐことを特徴とする請求項1記載の溶接装置。
- 前記ワークは、断面がコ字形状に成形された板材を組み合わせて閉断面のフレームとしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の溶接装置。
- 前記ワークは、自動二輪車のフレームであることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3記載の溶接装置。
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