JP6077895B2 - ターニングローラ装置 - Google Patents

Description

本発明はターニングローラ装置に関し、特に円筒状のワークを軸心回りに回動可能に支持すると共に簡単な構造でもってワークの高さ位置及び水平方向位置を調節可能に構成したものに関する。

従来から、２つの円筒状のワークを直列的に溶接接合する場合、通常、２つのワークを２組のターニングローラ装置上に夫々配置し、両ワークの開口端部同士を突き合わせ状態にし、両方又は一方のワークの高さ位置及び水平方向位置を調節して両ワークの軸心を一致させた状態にし、両ワークを低速で回転させながら全周に亙って溶接する。

例えば、図７、図８に示すターニングローラ装置は、架台３００の前端側部分の上に装備された第１ターニングローラ装置１００と、架台３００の後半側部分の上に装備された第２ターニングローラ装置２００を有する。第１，第２ターニングローラ装置１００，２００の上に夫々円筒形のワークＷ１，Ｗ２が載置される。第１，第２ターニングローラ装置１００，２００は同構造であるので、第１ターニングローラ装置１００について説明する。

第１ターニングローラ装置１００は、ワークＷ１の軸心方向に間隔を空けて配置した２対のローラ機構１０１を有し、２対のローラ機構１０１における各対のローラ機構１０１においては、図８に示すように架台の内部に逆ねじのねじ軸部１０２ａ，１０２ｂを形成した一体の１本のねじ軸１０２を装備し、このねじ軸部１０２ａ，１０２ｂに夫々螺合させた１対のナットを１対のローラ支持部材１０３に夫々連結し、ローラ支持部材１０３に
ローラ部材１０４を回転自在に装備し、ねじ軸１０２を正転または逆転させることで、１対のローラ部材１０４を接近・離隔する方向へ移動させるように構成してある。各ローラ部材１０４を回転させる減速機付きモータ１０５も装備されている。

特許文献１には、事業用ボイラ等の大口径管（円筒状のワーク）同士を溶接する為の大口径管胴合せ芯出し装置及びターニングローラ装置が記載されている。
２条のレールの一端側部分と他端側部分の上に芯出し装置とターニングローラ装置とが夫々配置され、芯出し装置によりワークの一端側部分の高さ位置及び水平方向位置を調節する。芯出し装置は、１対のレール上を遊転する１対の遊転ローラに支持した台車を備え、この台車に高さ調節機構と昇降案内機構を介してフレームを支持し、このフレームに１対の水平支持ローラを支持してある。

フレームには、１対の水平支持ローラを水平方向に対称に接近・離隔するように位置調節する第１水平方向位置調節機構と、１対の水平支持ローラを一体的に左右方向へ位置調節する第２水平方向位置調節機構を設けてある。第１水平方向位置調節機構は、逆ねじを形成し手動にて回動させる一体の１対のねじ軸と、これらねじ軸に夫々螺合させたナットを介して１対の水平支持ローラを水平方向へ接近・離隔するように位置調節する。第２水平方向位置調節機構は１つのねじ軸を手動にて回動させることでフレームを左右方向へ位置調節する。

前記高さ調節機構は、左右１対のスクリュージャッキを１つの減速機付きモータで駆動することでフレームを昇降して高さ位置を調節する。このとき、１対の案内機構によりフレームを昇降自在に案内する。

特開平９−２７１９９１号公報

図７、図８に示す第１，第２ターニングローラ装置１００，２００では、ワークの径に応じて１対のローラ機構１０１の間隔を調節してワークを回転自在に支持することができる。しかし、１対のローラ機構１０１のローラ部材１０４の高さ位置が常に同じであるため、製作誤差等によりワークの断面形状が真円でない場合や断面非円形のワークの場合には、ワークの軸心の位置を所望の位置に調節することができない。

特許文献１に記載の装置では、第１水平方向位置調節機構と、第２水平方向位置調節機構と、高さ位置調節機構を機能別の独立の機構で構成しているため、全体の構造が複雑化し、製作費も高価になる。

しかも、1対の案内機構により、フレームを水平姿勢に保持したまま、昇降可能に案内する構造であるから、左右1対の水平支持ローラの高さ位置は常に同じ高さ位置になるため、製作誤差により断面が真円でないワークや断面非円形のワークの軸心を合せて溶接するような場合に支障が生じる。

本発明の目的は、円筒状のワークを水平方向と上下方向とに位置調節可能な簡単な構造のターニングローラ装置を提供することである。

請求項１のターニングローラ装置は、円筒状のワークをその軸心周りに回動可能に支持するターニングローラ装置において、架台と、この架台上に前記ワークの軸心と直交する水平方向に間隔を空けて配置された少なくとも１対のローラ機構とを備え、前記１対のローラ機構は、前記ワークの軸心と平行な軸心を有し且つこの軸心と直交する水平方向へ間隔を空けて配置された１対のローラ部材と、一端部が架台側静止部材に前記ワークの軸心と平行な軸心回りに回動自在に支持された対称な１対の揺動アームであって、前記１対のローラ部材を夫々回転自在に支持する１対の揺動アームと、前記１対の揺動アームの他端部又は途中部に夫々連結され且つ１対のローラ部材の高さ位置を夫々独立に調節可能な１対の駆動手段とを備えたことを特徴としている。

請求項２のターニングローラ装置は、請求項１の発明において、前記１対のローラ機構の他に、この１対のローラ機構に対して前記ワークの軸心と平行方向へ間隔を空けて配置された１対のローラ機構を設けたことを特徴としている。

請求項３のターニングローラ装置は、請求項２の発明において、前記揺動アームはへ字形に形成され、このへ字形の揺動アームの屈曲状の途中部に前記ローラ部材が回転自在に支持されたことを特徴としている。

請求項４のターニングローラ装置は、請求項３の発明において、前記１対の駆動手段は、サーボポンプを含む油圧供給装置に接続された１対の油圧シリンダで構成されたことを特徴としている。

請求項５のターニングローラ装置は、請求項１の発明において、前記１対の駆動手段は、１対の電動シリンダで構成されたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、１対のローラ機構を有し、この１対のローラ機構の１対のローラ部材は、一端部が架台側静止部材に回動自在に支持された1対の揺動アームに回転自在に支持され、これら1対の揺動アームの他端部又は途中部に連結され1対のローラ部材の高さ位置を夫々独立に調節可能な1対の駆動手段を設けたため、次の効果を奏する。
揺動アームを駆動手段により揺動させると、ローラ部材は円弧軌跡を描いて移動することになるから、高さ位置と水平方向位置とが変化する。

そのため、1対の駆動手段により、1対の揺動アームを介して1対のローラ部材の高さ位置と水平方向位置を対称に、又は非対称に独立に変化させることができるから、1対のローラ部材に載置した円筒状のワークの高さ位置を上下方向に調節したり、水平方向位置を左側又は右側へ調節したりすることが可能である。

そして、ワークの断面形状が真円形であっても、非真円形（例えば、楕円形）であっても、ワークの軸心の高さ位置、及び／又は水平方向位置を調節することができる。
しかも、ローラ機構は、ローラ部材と揺動アームと駆動手段を有する簡単な構成であるから、設置スペースも小さく、製作コストの面でも有利である。

請求項２の発明によれば、１対のローラ機構の他に、この１対のローラ機構に対して前記ワークの軸心と平行方向へ間隔を空けて配置された１対のローラ機構を設けたので、１つのワークを２対のローラ機構で安定的に支持し、高さ位置及び/又は水平方向位置を調節することができる。

請求項３の発明によれば、揺動アームはへ字形に形成され、このへ字形の揺動アームの屈曲状の途中部にローラ部材が回転自在に支持されたので、駆動手段を小型化する上で有利である。

請求項４の発明によれば、１対の駆動手段は、サーボポンプを含む油圧供給装置に接続された１対の油圧シリンダで構成されたので、油圧シリンダを採用しながら、ローラ部材の位置を精密に調節可能である。

請求項５の発明によれば、１対の駆動手段は、１対の電動シリンダで構成されたので、駆動手段の構成が簡単になる。

本発明の実施例に係るターニングローラ装置の右側面図である。 ターニングローラ装置の正面図である。 第１ターニングローラ装置によりワークを左右方向に位置調節する状態を説明する説明図である。 第１ターニングローラ装置によりワークを上下方向に位置調節する状態を説明する説明図である。 非円形断面のワークの位置を調節する状態を説明する説明図である。 ターニングローラ装置の制御系のブロック図である。 従来技術に係るターニングローラ装置の側面図である。 図７のターニングローラ装置の正面図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

本発明の実施例に係るターニングローラ装置について図面に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、ターニングローラ装置１は、円筒状のワークを載置してワークの軸心周りに回動可能に支持する装置である。以下、図１における矢印Ａを前方、矢印Ｂを後方、図２における矢印Ｃを左方、矢印Ｄを右方として説明する。

このターニングローラ装置１は、ベース側の台部材である架台２の前半部の上に装備された第１ターニングローラ装置１０と、架台の後半部の上に装備された第２ターニングローラ装置２０とを備えている。第１，第２ターニングローラ装置１０，２０には夫々円筒形のワークＷ１，Ｗ２が載置される。
第１，第２ターニングローラ装置１０，２０は同じ構成のものであるので、以下、第１ターニングローラ装置１０について説明する。

第１ターニングローラ装置１０は、ワークＷ１の軸心Ｘと平行方向（前後方向）へ適当な間隔を空けて配置され２対のローラ機構１１を備えている。

前記２対のローラ機構１１における各対のローラ機構１１は、１対のローラ部材１２と、１対の揺動アーム１３と、１対の駆動手段１４と、１対の減速機付きモータ１５とを備えている。１対のローラ部材１２はワークＷ１の軸心Ｘと平行な軸心を有する。１対のローラ機構１１と１対のローラ部材１２は、前記軸心Ｘと直交する水平方向（左右方向）へ間隔を空けて配置されている。

１対の揺動アーム１３は、一端部（内端部）が架台側静止部材であるステー部材１６の上端にワークＷ１の軸心Ｘと平行な軸心回りに回動自在に支持された対称な１対の揺動アーム１３であり、１対のローラ部材１２を夫々回転自在に支持している。

各ステー部材１６は、コラムステー１６ａと斜材ステー１６ｂとを有し、それらの上端は連結され、それらの夫々の下端が架台２に固着されている。
各揺動アーム１３はへ字形に形成され、このへ字形の揺動アーム１３の屈曲状の途中部にローラ部材１２が回転自在に支持されている。

１対の駆動手段１４は、１対の揺動アーム１３の他端部（外端部）に夫々ワークＷ１の軸心Ｘと平行なピンを介して連結され、各駆動手段１４により揺動アーム１３の他端部の高さ位置を調節することで、ローラ部材１２の位置（高さ位置、水平方向位置）を独立に調節可能に構成されている。

各駆動手段１４は、サーボポンプ４３ａを含む油圧供給装置４３に接続された複動型油圧シリンダ１４ａで構成されている。油圧シリンダ１４ａの出力ロッドの先端に連結された連結金具１４ｂが揺動アーム１３の他端部に回動可能に連結されている（図６参照）。
１対の減速機付きモータ１５は、１対のローラ部材１２を夫々回転駆動するものであり、各モータ１５の出力軸はローラ部材１２を枢支する支軸に同軸状に配置されて連結されている。

このターニングローラ装置１は、第１，第２ターニングローラ装置１０，２０によって、それらターニングローラ装置１０，２０に夫々載置した２つの円筒状のワークＷ１，Ｗ２ の軸心Ｘを一致する状態に、ワークＷ１，Ｗ２の位置（高さ位置、左右方向位置）を調節した状態で、ワークＷ１，Ｗ２を回転させながらワークＷ１，Ｗ２の突き合わせ端部同士を溶接装置３０により溶接するための装置である。

次に、ターニングローラ装置１の制御系について簡単に説明する。
図６に示すように、制御ユニット４０と、操作盤４１と、８つの油圧シリンダ１４ａの原点位置を夫々検出する８つの原点センサ４２と、８つの油圧供給装置４３と、８つの油圧シリンダ１４ａと、８つの減速機付きモータ４４とが図示のように接続されている。
油圧供給装置４３は、サーボボンプ４３ａとこれを駆動するサーボモータ４３ｂとを備えている。減速機付きモータ１５はローラ部材１２を駆動するものである。制御ユニット４０はマイクロコンピュータと、入出力インターフェイス（モータ駆動回路を含む）等で構成されている。

この第１ターニングローラ装置１０により、ワークＷ１の軸心Ｘの位置を調節する機能について説明する。図３に示すように、ワークＷ１を実線で図示の状態に支持した状態から、右側のローラ部材１２の高さ位置を油圧シリンダ１４ａによって低く調節し、左側のローラ部材１２の高さ位置を油圧シリンダ１４ａによって高く調節することにより、ワークＷ１を右方へ小距離だけ移動させることができる。上記とは反対に、右側のローラ部材 １２の高さ位置を油圧シリンダ１４ａによって高く調節し、左側のローラ部材１２の高さ位置を油圧シリンダ１４ａによって低く調節することにより、ワークＷ１を左方へ小距離だけ移動させることができる。

また、図４に示すように、ワークＷ１を実線で図示の状態に支持した状態から、左右のローラ部材１２，１２の高さ位置を油圧シリンダ１４ａ，１４ａによって高く調節することにより、ワークＷ１を上方へ小距離だけ移動させることができる。上記とは反対に、左右のローラ部材１２，１２の高さ位置を油圧シリンダ１４ａ，１４ａによって低く調節することにより、ワークＷ１を下方へ小距離だけ移動させることができる。

結局、左右のローラ部材１２，１２の位置（高さ位置、左右方向位置）を調節することにより、ワークＷ１の軸心Ｘを、図３の所定の半径の仮想円３１の範囲内の所望の位置に調節することができる。
そのため、ワークＷ１の外周形状が真円でない場合でも、２つのワークＷ１，Ｗ２の軸心を一致させたり、２つのワークＷ１，Ｗ２を所望の位置関係となるように位置調節することができる。

図５は、非円形のワークである断面楕円形のワークＷ１ａを載置して位置調節する状態を示し、ワークＷ１ａの軸心を所望の中心位置に保持しながら、ワークＷ１ａを回転させることができることを示している。

上記の第１ターニングローラ装置１０の作用、効果について説明する。
１対のローラ機構１１を有し、この１対のローラ機構１１の１対のローラ部材１２は、一端部が架台側静止部材であるステー部材１６に回動自在に支持された1対の揺動アーム１３に回転自在に支持され、これら1対の揺動アーム１３の他端部に連結され1対のローラ部材１２の高さ位置を夫々独立に調節可能な1対の駆動手段１４を設けたため、次の効果を奏する。揺動アーム１３を駆動手段１４により揺動させると、ローラ部材１２は円弧軌跡を描いて移動することになるから、ローラ部材１２の高さ位置と水平方向位置とが変化する。

そのため、1対の駆動手段１４により、1対の揺動アーム１３を介して1対のローラ部材１２の高さ位置及び／又は水平方向位置を、対称に又は非対称に変化させることができるから、1対のローラ部材１２に載置した円筒状のワークＷ１，Ｗ１ａの高さ位置を上下方向に調節したり、水平方向位置を左側又は右側へ調節したり、高さ位置と左右方向位置の両方を調節したりすることが可能である。

ワークの断面形状が真円形であっても、非真円形（例えば、楕円形）であっても、ワークの軸心Ｘの高さ位置及び／又は水平方向位置を調節することができる。
しかも、ローラ機構１１は、ローラ部材１２と揺動アーム１３と駆動手段１４ａを有する極めて簡単な構成であるから、設置スペースも小さく、製作コストの面でも有利である。

１対のローラ機構１１の他に、この１対のローラ機構１１に対して前記ワークＷ１の軸心Ｘと平行方向へ間隔を空けて配置された１対のローラ機構１１を設けたので、１つのワークＷ１を２対のローラ機構１１で安定的に支持し、高さ位置及び/又は水平方向位置を調節することができる。

揺動アーム１３はへ字形に形成され、このへ字形の揺動アーム１２の屈曲状の途中部にローラ部材１２が回転自在に支持されたので、駆動手段１４を小型化する上で有利である。
１対の駆動手段１４は、サーボポンプ４３ａを含む油圧供給装置４３に接続された１対の油圧シリンダ１４ａで構成されたので、油圧シリンダ１４ａを採用しながら、ローラ部材１２の位置を精密に調節可能である。

前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
（１）各ローラ機構１１において、ローラ部材１２を揺動アーム１３の他端部（外端部）に枢着し、揺動アーム１３の長さ方向の途中部に油圧シリンダ１４ａの出力ロッドの先端を連結してもよい。
（２）各駆動手段１４は、電動シリンダで構成してもよい。

（３）各ローラ機構１１にローラ部材１２にワークから作用する荷重を検知する荷重検知手段を設け、左右１対のローラ部材１２に作用する荷重が等しくなるようにローラ部材 の位置を制御することで、自動的にワークの軸心を調芯するように構成してもよい。
（４）１対のローラ機構１１にワークの高さ方向位置と水平方向位置を検知する位置検知手段を設け、それら位置検知手段で検知した高さ方向位置と水平方向位置に基づいて、ローラ部材１２の位置を制御するように構成してもよい。

（５）ワークの長さが小さい場合には、第１ターニングローラ装置１０に１対のローラ機構１１を設けてもよく、ワークの長さが長い場合には、第１ターニングローラ装置１０に３対以上のローラ機構１１を設ける場合もある。
（６）第１ターニングローラ装置１０における４つのローラ機構１１のうちの少なくとも１つのローラ部材１２を減速機付きモータで駆動するように構成してもよいし、また、４つのローラ機構１１のうちの２つのローラ部材１２を減速機付きモータで駆動するように構成してもよい。

（７）第１，第２ターニングローラ装置１０，２０に載置台したワークＷ１，Ｗ２に溶接を施す場合を例にして説明したが、溶接以外の種々の工作を施すものにも本発明のターニングローラ装置を同様に適用可能である。
（８）その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えた状態で実施可能である。

本発明は、断面円形または非円形のワークを載置して回転させて溶接やその他の工作を施すのに適したターニングローラ装置を提供する。

１ ターニングローラ装置
２ 架台
１０，２０ 第１，第２ターニングローラ装置
１１ ローラ機構
１２ ローラ部材
１３ 揺動アーム
１４ 駆動手段
１４ａ 油圧シリンダ
１５ 減速機付きモータ
１６ ステー部材
４３ 油圧供給装置
４３ａ サーボポンプ

Claims (5)

1. 円筒状のワークをその軸心周りに回動可能に支持するターニングローラ装置において、
   架台と、この架台上に前記ワークの軸心と直交する水平方向に間隔を空けて配置された少なくとも１対のローラ機構とを備え、
   前記１対のローラ機構は、
   前記ワークの軸心と平行な軸心を有し且つこの軸心と直交する水平方向へ間隔を空けて配置された１対のローラ部材と、
   一端部が架台側静止部材に前記ワークの軸心と平行な軸心回りに回動自在に支持された対称な１対の揺動アームであって、前記１対のローラ部材を夫々回転自在に支持する１対の揺動アームと、
   前記１対の揺動アームの他端部又は途中部に夫々連結され且つ１対のローラ部材の高さ位置を夫々独立に調節可能な１対の駆動手段とを備えたことを特徴としている。
2. 前記１対のローラ機構の他に、この１対のローラ機構に対して前記ワークの軸心と平行方向へ間隔を空けて配置された１対のローラ機構を設けたことを特徴とする請求項１に記載のターニングローラ装置
3. 前記揺動アームはへ字形に形成され、このへ字形の揺動アームの屈曲状の途中部に前記ローラ部材が回転自在に支持されたことを特徴とする請求項２に記載のターニングローラ装置。
4. 前記１対の駆動手段は、サーボポンプを含む油圧供給装置に接続された１対の油圧シリンダで構成されたことを特徴とする請求項３に記載のターニングローラ装置。
5. 前記１対の駆動手段は、１対の電動シリンダで構成されたことを特徴とする請求項１に記載のターニングローラ装置。