JP5346899B2 - 水平型自動溶接装置 - Google Patents
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例えば、厚さが0.1mm〜0.4mmのワークW(薄板のワークW)の場合には、左右のクランプ板52bの間隔(クランプ幅)を1.0mm〜3.0mmとし、また、厚さが0.6mm〜2.0mmのワークW(厚板のワークW)の場合には、左右のクランプ板52bの間隔(クランプ幅)を4.0mm〜20mmとしている。
また、本発明の請求項1に係る水平型自動溶接装置は、各クランプ板の先端部がマンドレルに支持されたワークの円周方向の両端部上面に当接してワークを加圧したときに、両クランプ板が弾性体の弾性力に抗してヒンジを支点にして上方へ揺動し、両クランプ板の先端部間の間隔が狭まる構成となっているため、クランプ板によるワークの加圧時に弾性体の弾性力によりワークの円周方向両端部を閉じようとする力が働き、ワークの円周方向両端が密着することになり、その結果、穴あきやヘコミ等の溶接欠陥のない高品質のパイプやドラムを作製することができる。
更に、本発明の請求項1に係る水平型自動溶接装置は、一対のクランプ板が一対の駆動装置によりマンドレルに対して昇降動する構成としているため、マンドレルと一対のクランプ板との間隔を大きく取ることができ、溶接済みのワーク(パイプやドラム)をマンドレルから取り出す際に、ワークの取り出しを容易に行えると共に、ワークがマンドレルの上面やバックバー、左右のクランプ板の先端部下面をこすったりするということがなく、その結果、マンドレル、バックバー及び左右のクランプ板の消耗やワークの損傷及び変形を防止することができる。
即ち、本発明の請求項2の水平型自動溶接装置は、一対のクランプ可動板が、マンドレル側に位置する内側クランプ可動板と、内側クランプ可動板の外側端部にマンドレル側へ水平移動自在に取り付けた外側クランプ可動板とからそれぞれ成り、外側クランプ可動板の下面にヒンジを介してクランプ板を上下方向へ揺動自在に取り付け、また、外側クランプ可動板に内側クランプ可動板と外側クランプ可動板との間隙を調整する調整ネジを回転自在且つ軸線方向へ移動不能に埋設状態で挿着する共に、調整ネジの先端部に形成したネジ部を内側クランプ可動板の外側端部に軸線方向へ移動可能に螺着し、当該調整ネジを回転操作することによって、対向状に配置した一対のクランプ板の先端部間の間隔を調整できる構成としているため、ワークの厚みが変わった場合でも、一対のクランプ板の間隔をワークの厚さに応じて最適な間隔になるように簡単に調整することができる。また、一対のクランプ板の間隔を調整する調整ネジが外側クランプ可動板に埋設状態で挿着され、外部へ突出していないので、調整ネジが不用意に回されてクランプ板間の間隔が変わるということもない。
例えば、一対のクランプ板を予圧位置(ワークの厚み+αの隙間の位置、即ち、一対のクランプ板がマンドレルに支持されたワークの円周方向の両端部をバックバー上へ動ける程度に軽く保持する位置)まで下降させると、ワークの円周方向両端部がクランプ板とマンドレルのバックバーとでガイドされた格好なるので、ワークの円周方向の一端をセンター位置決め機構のセンタープレートに突き当てし易くなると共に、ワークの円周方向の他端をワークの円周方向の一端に重なることなく突き当てることができ、ワークの円周方向両端の突合せを正確且つ確実に行うことができる。
図1〜図4は本発明の実施の形態に係る水平型自動溶接装置を示し、当該水平型自動溶接装置は、ステンレス板や鋼板等の金属板を円筒状に曲げ加工して成るワークWの円周方向両端を突合せ溶接してパイプやドラムを作製するものであり、特に、クランプ幅が狭い薄板のワークW(厚さが0.1mm〜0.4mmのワークW)を突合せ溶接する場合であっても、ワークWの突合せ作業時にワークWの突合せ部の状態を確認できてワークWの正確な突合せを行え、また、ワークWの円周方向両端が密着するようにワークWの円周方向両端部をクランプすることができ、更に、溶接済みのワークW(パイプやドラム)の取り出しを容易に行えると共に、ワークWの取り出し時に於けるマンドレル2の消耗、バックバー3の消耗、クランプ機構6のクランプ板18の消耗、ワークWの損傷及び変形をそれぞれ防止でき、然も、クランプ板18の下降位置をワークWの厚さに応じて自由に設定できるようにしたものである。
この水平型自動溶接装置は、左右どちらの位置からでも作業が行えるように略左右対称の構造になっていると共に、クランプ機構6を操作する操作スイッチ8がフレーム1の両側面にそれぞれ設けられている。
また、上部フレーム1bの上面には、先端部に溶接装置7の溶接条件や電極位置等を設定するタッチパネル式の操作盤9を取り付けた旋回アーム10が旋回自在に配設されていると共に、上部フレーム1bの両側面には、クランプ機構6の操作スイッチ8がそれぞれ設けられている。
更に、上部フレーム1bの本体フレーム1aから突出する部分は、底面側が開放された二つの長尺箱状部材から成り、これら二つの長尺箱状部材はマンドレル2の斜め上方位置にマンドレル2に沿う姿勢で対向状に配置されている。
また、マンドレル本体2Aの短辺側両面には、図6及び図7に示す如く、薄板用の長尺状のバックバー3と厚板用の長尺状のバックバー3がそれぞれ着脱自在に嵌め込まれる取付け溝2bがマンドレル2の長手方向に沿ってそれぞれ形成されている。これら両取付け溝2bの底面には、アルゴンガス等のシールドガスが流れるガス溝2cがマンドレル2の長手方向に沿ってそれぞれ形成されていると共に、後述するセンター位置決め機構4の駆動部が設けられる凹部2dがマンドレル2の長手方向に一定間隔ごとにそれぞれ形成されている。マンドレル2の両取付け溝2bの底面に形成した各凹部2dは、マンドレル2の長手方向に亘って齟齬する状態で且つマンドレル2の中心部付近に形成されている。
更に、マンドレル本体2Aの長辺側両面には、ガス溝2cへアルゴンガス等のシールドガスを供給するためのガス供給口2eと、凹部2dの底面に形成したピストン穴2gへ圧縮空気を供給する圧縮空気供給口2dとが夫々形成されている。
また、マンドレル2の取付け溝2bに嵌め込まれた各バックバー3は、一対のバックバー片3aを複数本のボルトでマンドレル2側へ締め付け固定することによって、マンドレル2にその軸心方向へ沿う姿勢で取り付けられる。
また、一対のバックバー片3a間に形成されたスリット状の溝3bは、センター位置決め機構4のセンタープレート12を遊嵌状態で挿入すると共に、アルゴンガス等のシールドガスを流すためのものである。
これらのセンタープレート12は、その厚みがバックバー3のスリット状の溝3bの幅よりも薄くなるように設定されている。そのため、センタープレート12をバックバー3のスリット状の溝3bに挿入したときには、センタープレート12の側面とバックバー3との間にアルゴンガス等のシールドガスが流れるスリット状の間隙が形成されることになる。この実施の形態では、センタープレート12の厚みは、0.5mmに設定されている。また、各センタープレート12は、長手方向に三つに分割された格好になっている。
例えば、厚みが0.1mm〜0.4mmの薄板のワークWを突合せ溶接する場合、溶接時に於ける一対のクランプ板18のクランプ幅が1.0mm〜2.0mmになっていても、クランプ板18の開放時には、一対のクランプ板18のクランプ幅が3.0mm〜5.0mmと広くなっている。
また、各クランプベース16の外側端面には、クランプ可動板17及びクランプ板18を外方から覆う安全カバー22がそれぞれ取り付けられている。各安全カバー22には、一対のクランプ板18の間隔を調整する調整ネジ26を回転操作できるように操作穴22aが形成されている。
また、各外側クランプ可動板17bは、内側クランプ可動板17aの外側端面にマンドレル2に直交する水平姿勢で植設した複数本のガイドシャフト25に摺動自在に支持されてマンドレル2側へ水平移動自在になっており、外側クランプ可動板17bに設けた二つの調整ネジ26を回転操作することによって、内側クランプ可動板17aと外側クランプ可動板17bとの間隔及び一対のクランプ板18の間隔を調整できるようになっている。
従って、各調整ネジ26を回転操作することによって、各外側クランプ可動板17bが各内側クランプ可動板17aに対して水平移動し、各内側クランプ可動板17aと各外側クランプ可動板17bとの間隔を調整することができると共に、各外側クランプ可動板17bに取り付けたクランプ板18の間隔も調整することができる。
また、各調整ネジ26の頭部と内側クランプ可動板17aの外側端面との間には、調整ネジ26が弛まないようにするための圧縮コイルスプリング28が配設されている。
また、各クランプ板18は、図13及び図14に示す如く、内側クランプ可動板17aの内側端部とクランプ板18との間に介設した複数の弾性体19(圧縮コイルスプリング)により下方へ附勢されており、クランプ板18の内側先端部がワークWの円周方向両端部の上面へ弾性的に当接するようになっている。各弾性体19は、内側クランプ可動板17aの内側部分に一定間隔ごとに形成した複数の収納穴17a′内にそれぞれ収納されており、各収納穴17a′の上方開口を閉塞する長尺状の押え板30により収納穴17a′内から抜け止めされている。
更に、各クランプ板18は、図15に示す如く、クランプ可動板17の内側部分に一定間隔ごとに設けた複数のピン構造のストッパー20により下方向への揺動量が規制されている。各ストッパー20は、一対のクランプ可動板17の内側部分に形成した複数の貫通穴17a″に遊嵌状態で且つ下方へ抜け止めされた状態で挿通されており、その下端部がクランプ板18に連結された状態になっている。
そして、各クランプ板18は、外側クランプ可動板17bに取り付けられているため、調整ネジ26を回転操作して内側クランプ可動板17aと外側クランプ可動板17bとの間隔を変えることによって、対向するクランプ板18の先端部間の間隔を調整できるようになっている。
この実施の形態に於いては、ボールネジ機構31は、長尺板状のクランプ可動板17を水平姿勢を保った状態で昇降動させることができるように各クランプベース16と各クランプ可動板17との間にそれぞれ四箇所設けられている。
この駆動装置21は、サーボ制御されているため、両クランプ板18の下降位置をワークWの厚さに応じて自由に設定可能であり、また、各クランプ板18の加圧力を自在に調整することができる。
その結果、クランプ機構6は、一対のクランプ板18を予圧位置(ワークWの厚み+αの隙間の位置、即ち、一対のクランプ板18がマンドレル2に支持されたワークWの円周方向の両端部をバックバー3上へ動ける程度に軽く保持する位置)まで下降させることができ、また、一対のクランプ板18を加圧位置(弾性体19が圧縮されて一対のクランプ板18の間隔が狭まり、一対のクランプ板18がワークWの円周方向両端を加圧密着させた状態でワークWの円周方向両端部をバックバー3へ強固に押圧する位置)まで下降させることができる。
尚、この溶接装置7は、溶接用トーチ45等を設けた走行台43を上部フレーム1bの上面に配設した二本のガイドレール42に走行自在に支持する構成としているため、取付け作業を簡単に行えると共に、安価な構造で長期間の使用にも芯ズレや蛇行が発生することなく安定した溶接が可能となる。
例えば、薄板(厚さが0.1mm〜0.4mm)のワークWを突合せ溶接する場合には、マンドレル2を回転させて薄板用のバックバー3(スリット状の溝3bの幅の狭いバックバー3)が真上を向くようにマンドレル2を回転操作する。
また、予圧位置まで下降した一対のクランプ板18の間隔が広くなっているので、ワークWの円周方向の一端をセンタープレート12に突き合せる際に目視することができる。
従って、ワークWの円周方向の一端をセンタープレート12に極めて突き当て易くなる。
このとき、一方のクランプ板18の先端部下面とワークWの円周方向一端部上面との間に強い摩擦抵抗が働き、ワークWの円周方向一端部をセンタープレート12側へ移動させる。その結果、ワークWの円周方向一端は、センタープレート12に加圧密着され、理想溶接線(溶接用トーチ45の走行軌跡)に一致することになる。
また、クランプ板18が予圧位置にあるときには、弾性体19の弾性力が働いていない状態にあるので、クランプ板18間の間隔が広くなっており、ワークWの円周方向両端の突き当て状態を見やすく、その結果、ワークWの円周方向の他端を先に加圧固定されているワンプWの円周方向の一端に極めて突き当て易くなる。
このとき、他方のクランプ板18の先端部下面とワークWの円周方向他端部上面との間に強い摩擦抵抗が働き、ワークWの円周方向他端部をバックバー3上へ加圧固定されているワンプWの円周方向一端部側へ移動させる。その結果、ワークWの円周方向両端が加圧密着され、隙間のない突合せ接合面が形成されることになる。
即ち、溶接用トーチ45が下降してタングステン電極棒45aの先端をワークWの突合せ部の一端部に臨ませてタングステン電極棒45aの先端とワークWとの間にアークを発生させ、このアークが安定した状態になってから走行台43が駆動装置により前進して溶接用トーチ45をワークWの突合せ部に沿って走行させ、ワークWの突合せ部を順次突合せ溶接して行く。
これにより、突合せ溶接されたワークW(パイプやドラム)をマンドレル2から引き抜くことができる。
更に、この水平型手自動溶接装置7は、略左右対称の構造になっていると共に、クランプ機構6を操作する操作スイッチ8がフレーム1の両側面にそれぞれ設けられているため、左右(図2の左右方向)どちらの位置からでも作業を行えるので、能率の良い作業を行える。
Claims (3)
- フレーム(1)に水平姿勢で支持され、円筒状に曲げ加工した金属板製のワーク(W)を支持するマンドレル(2)と、マンドレル(2)の上面に設けたバックバー(3)と、マンドレル(2)に設けられ、ワーク(W)の円周方向の端面の位置決めを行うセンター位置決め機構(4)と、マンドレル(2)の上方位置に配設され、ワーク(W)の円周方向の両端部を突合せた状態でバックバー(3)上へクランプするクランプ機構(6)と、ワーク(W)の突合せ部を突合せ溶接する溶接装置(7)とを具備する水平型自動溶接装置に於いて、前記クランプ機構(6)は、マンドレル(2)の上方位置にマンドレル(2)に沿う姿勢で対向状に配置された一対のクランプベース(16)と、各クランプベース(16)にそれぞれ昇降自在に支持され、マンドレル(2)に沿う姿勢で対向状に配置された一対のクランプ可動板(17)と、各クランプ可動板(17)の下面にそれぞれヒンジ(29)を介してマンドレル(2)に沿う姿勢で上下方向へ揺動自在に取り付けられ、マンドレル(2)に支持されたワーク(W)の円周方向の両端部上面に当接し得る対向状に配置された一対のクランプ板(18)と、各クランプ可動板(17)と各クランプ板(18)との間にそれぞれ介設され、一対のクランプ板(18)の対向する先端部を下方へ附勢して一対のクランプ板(18)を傾斜姿勢に保持する弾性体(19)と、各クランプベース(16)と各クランプ可動板(17)との間にそれぞれ設けられ、各クランプ可動板(17)及び各クランプ板(18)を昇降動させて各クランプ板(18)の加圧力を調整するモータ駆動型の一対の駆動装置(21)とから成り、前記各クランプ板(18)は、それぞれ駆動装置(21)により下降して各クランプ板(18)の先端部がマンドレル(2)に支持されたワーク(W)の円周方向の両端部上面に当接してワーク(W)の円周方向の両端部を加圧したときに、弾性体(19)の弾性力に抗してヒンジ(29)を支点にして上方へ揺動し、両クランプ板(18)の先端部間の間隔が狭まってワーク(W)の厚みに応じた間隔に調整される構成としたことを特徴とする水平型自動溶接装置。
- 一対のクランプ可動板(17)は、マンドレル(2)側に位置する内側クランプ可動板(17a)と、内側クランプ可動板(17a)の外側端部にマンドレル(2)側へ水平移動自在に取り付けた外側クランプ可動板(17b)とからそれぞれ成り、外側クランプ可動板(17b)の下面にヒンジ(29)を介してクランプ板(18)を上下方向へ揺動自在に取り付け、また、外側クランプ可動板(17b)に内側クランプ可動板(17a)と外側クランプ可動板(17b)との間隙を調整する調整ネジ(26)を回転自在且つ軸線方向へ移動不能に埋設状態で挿着すると共に、調整ネジ(26)の先端部に形成したネジ部を内側クランプ可動板(17a)の外側端部に軸線方向へ移動可能に螺着し、当該調整ネジ(26)を回転操作することによって、対向状に配置した一対のクランプ板(18)の先端部間の間隔を調整できる構成としたことを特徴とする請求項1に記載の水平型自動溶接装置。
- モータ駆動型の一対の駆動装置(21)は、クランプベース(16)とクランプ可動板(17)との間に設けられ、クランプ可動板(17)をクランプベース(16)に対して昇降動させるボールネジ機構(31)と、クランプベース(16)に配設したサーボモータ(32)と、サーボモータ(32)をサーボ制御するサーボモータ制御部と、サーボモータ(32)の回転運動をボールネジ機構(31)に伝達する伝動機構(33)とからそれぞれ成り、サーボモータ(32)を制御することによって、クランプ板(18)の下降位置をワーク(W)の厚さに応じて自由に設定できると共に、クランプ板(18)の加圧力を自在に調整できるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の水平型自動溶接装置。
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