JP6568682B2

JP6568682B2 - バルブ用自動溶接機およびバルブ

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Publication number: JP6568682B2
Application number: JP2014220249A
Authority: JP
Inventors: 篠原　努; 努篠原; 中田　知宏; 知宏中田; 山路　道雄; 道雄山路
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Current assignee: Fujikin Inc
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2014-10-29
Publication date: 2019-08-28
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Description

この発明は、ボディに継手を溶接するためのバルブ用自動溶接機およびバルブに関し、特に、半導体製造装置のガス供給部での使用に適したバルブを製造する際に好適なバルブ用自動溶接機およびこのバルブ用自動溶接機を使用して製造されるのに適したバルブに関する。

半導体製造装置におけるガス供給部では、多くのバルブが使用されており、このようなバルブでは、ボディに用途に応じた継手が溶接される。

バルブの溶接方法としては、特許文献１に、調整用ねじを真空中でティグ溶接するものが知られている。

特開平１０−２８８２７０号公報

半導体製造装置などで使用されるバルブのボディおよび継手は、多種のものがあり、このようなボディと継手とを自動で溶接することは、従来、できていなかった。すなわち、自動溶接を行ってかつ溶接品質を確保するためには、例えば、溶接装置に対して正しい位置に位置決めすることなどの種々の課題があり、このような課題を解決したバルブ用自動溶接機は知られていない。

一般に、ボディや継手は公差範囲内で加工が行われているが、この公差分のずれが、自動溶接においては大きな影響を与えることになる。すなわち、公差分のずれは、溶接電極との距離に違いを発生させてしまうため、溶接にムラを生じさせることになり、溶接の品質を悪くすることになる。しかし、単純に溶接を自動化した場合、この公差分のずれは全く考慮されることはないため、一定以上の溶接品質を確保することができなかった。

この発明の目的は、公差分のずれを考慮して、ボディと継手とを自動で溶接することを可能にしたバルブ用自動溶接機を提供することにある。

この発明によるバルブ用自動溶接機は、所要の流体通路が形成されたボディの流体通路開口縁部に継手を溶接するためのバルブ用自動溶接機であって、ボディを保持するボディ保持装置と、継手を保持する継手保持装置と、ボディ保持装置を所要方向に移動させるボディ移動装置と、継手保持装置を所要方向に移動させる継手移動装置と、測定装置が配置された測定室と、測定室とは別に設けられて溶接装置が配置された溶接室とを備えており、ボディ移動装置および継手移動装置は、ボディおよび継手を保持したボディ保持装置および継手保持装置を測定室から溶接室に移動させるものであり、測定装置は、ボディの端面の軸方向位置およびボディの流体通路の中心位置を測定するボディ計測用センサユニットと、継手の端面の軸方向位置および継手の通路の中心位置を測定する継手計測用センサユニットとを有していることを特徴とするものである。
また、この発明によるバルブ用自動溶接機用溶接装置は、所要の流体通路が形成されたボディの流体通路開口縁部に継手を溶接するためのバルブ用自動溶接機で使用されるバルブ用自動溶接機用溶接装置であって、ボディの流体通路開口縁部と継手との突合せ面に臨まされた溶接ヘッドと、溶接ヘッドが取り付けられた支持部材と、支持部材を回転させる回転装置と、ボディの流体通路および継手内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置とを有していることを特徴とするものである。

ボディおよび継手は、測定装置によってそれぞれの公差を含めた位置が測定され、溶接時には、溶接装置に対して正しい位置に位置決めされた状態で溶接される。これにより、溶接品質が優れたものとなる。

ボディ保持装置は、ボディ移動装置によって移動させられる支持部材と、支持部材に着脱可能に取り付けられるボディ取付け冶具と、ボディ取付け冶具を支持部材に押圧する押圧装置とを有していることが好ましい。

このようにすると、ボディ取付け冶具へのボディの取付けは、自動溶接機外部であらかじめ行うことができ、自動溶接機を使用している時間を短縮することができる。また、押圧装置を使用することで、ボディ取付け冶具のがたつきをなくすことができる。押圧装置としては、例えばエアシリンダを使用することができる。

継手保持装置は、継手移動装置によって移動させられる支持部材と、支持部材に着脱可能に取り付けられる継手取付け冶具と、継手取付け冶具を吸引して支持部材に吸着させる吸着装置とを有していることが好ましい。

このようにすると、継手取付け冶具への継手の取付けは、自動溶接機外部であらかじめ行うことができ、自動溶接機を使用している時間を短縮することができる。また、吸着装置を使用することで、継手取付け冶具のがたつきをなくすことができる。継手取付け冶具への継手の取付けは、例えば、ねじ合わせのような強固なものとされることが好ましく、この場合、溶接実施後に継手がボディに一体化された際には、継手取付け冶具もボディに取り付けられた形態となる。吸着装置を使用することで、継手取付け冶具がボディ側に移動しやすいものとできる。

ボディ移動装置および継手移動装置は、それぞれ、第１の水平方向に移動する第１移動体と、基台に設けられて第１の移動体を第１の水平方向に移動させる第１駆動装置と、第１移動体を支持して第１の水平方向に直交する第２の水平方向に移動する第２移動体と、第１移動体に設けられて第２移動体を第２の水平方向に移動させる第２駆動装置と、第２移動体を支持して垂直方向に移動する第３移動体と、第２移動体に設けられて第３移動体を垂直方向に移動させる第３駆動装置とを有しており、ボディ保持装置および継手保持装置は、それぞれ第３移動体に固定されていることが好ましい。

このようにすると、ボディ保持装置および継手保持装置は、水平面内の移動だけでなく、垂直方向への移動も行うことができ、ボディおよび継手を溶接装置に対して正しい位置に位置決めする精度が向上する。各駆動装置は、位置決め精度の点から、例えばボールねじを使用したものとされる。

測定装置は、ボディの端面の軸方向位置およびボディの流体通路の中心位置を測定するボディ計測用センサユニットと、継手の端面の軸方向位置および継手の通路の中心位置を測定する継手計測用センサユニットとを有していることが好ましい。

ボディ計測用センサユニットは、例えば、ボディの端面近傍に設けられてボディの端面の軸方向位置を測定するセンサ（例えば赤外線センサ）と、ボディの流体通路の軸線の延長上に設けられてボディの流体通路の中心位置を測定するセンサ（例えばカメラ）とからなるものとされ、継手計測用センサユニットは、例えば、継手の端面近傍に設けられて継手の端面の軸方向位置を測定するセンサ（例えば赤外線センサ）と、継手の端面近傍に照射方向が互いに交差するように設けられて継手の通路の中心位置を測定する１対のセンサ（例えば１対の赤外線センサ）とからなるものとされる。

ボディおよび継手の端面の軸方向位置および通路の中心位置を測定することにより、溶接時の位置決め精度が向上し、溶接品質を向上させることができる。

溶接室は、ボディ保持装置および継手保持装置を出し入れするために設けられた溶接室の開口が第３の移動体に移動可能に設けられた扉によって閉鎖されることで、密閉された空間となる。また、溶接室内に不活性ガスが供給されるようになされていることが好ましい。

溶接時には、ボディと継手との突合せ部は、高温で溶けている状態となっており、溶接が終了して、溶接部を冷却する際に内外表面と大気中の酸素とが結び付くと、溶接部の外面及び内面に焼けが発生する。溶接室を密閉された空間とするとともに、溶接室内に不活性ガスを供給して酸素等を不活性ガスに置換することで、焼けなどの酸素等があることに伴う不良を無くすことができる。

溶接装置は、ボディの流体通路開口縁部と継手との突合せ面に臨まされた溶接ヘッドと、溶接ヘッドが取り付けられた支持部材と、支持部材を回転させる回転装置と、ボディの流体通路および継手内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置とを有していることが好ましい。

不活性ガス供給装置は、溶接室内（すなわち溶接部の外部）に不活性ガスを供給する装置とは別に設けられるもので、溶接部の内部に不活性ガスを供給することができる。これにより、溶接部の内面の焼けが防止され、また、溶接ビードの高さを適切な値にすることができる。

上記のバルブ用自動溶接機による溶接は、従来のバルブに対して実施することができるが、ボディと溶接電極とが干渉する恐れがあることから、上記のバルブ用自動溶接機により溶接されるバルブとしては、所要の流体通路が形成されたボディと、ボディの流体通路開口縁部に溶接された継手とを備えており、ボディの流体通路開口縁部に、継手の端面に突き合わされる円筒状の突出部が設けられているものがより好ましい。

このようにすると、溶接位置が突出部の長さ分だけボディから離れることになり、ボディと溶接電極とが干渉する恐れがなくなる。

ボディの形状および継手の形状は、バルブの用途に応じて、種々変更することができる。

この発明のバルブ用自動溶接機によると、ボディおよび継手は、測定装置によってそれぞれの位置が測定され、溶接時には、溶接装置に対して正しい位置に位置決めされた状態で溶接される。これにより、溶接品質が優れたものとなり、自動溶接における問題が解消されることで、ボディと継手とを自動で溶接することができる実用的なバルブ用自動溶接機が得られる。

図１は、この発明によるバルブ用自動溶接機の１実施形態を示す正面断面図である。図２は、図１の平面図である。図３は、図１の要部の拡大正面断面図である。図４は、溶接装置側の拡大平面図である。図５は、測定装置側の拡大平面断面図である。図６は、図５のVI-VI線に沿う断面図である。図７は、図５のVII-VII線に沿う断面図である。図８は、図３の左半部の拡大断面図である。図９は、図３の右半部の拡大断面図である。図１０は、図９のX-X線に沿う断面図である。図１１は、ボディ保持装置の要部の分解斜視図である。図１２は、継手取付け冶具の分解斜視図である。図１３は、自動溶接機で溶接されるボディおよび継手の要部の拡大断面図である。図１４は、自動溶接機で溶接するのにより好ましいバルブのボディおよび継手の要部の拡大断面図である。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、上下は、図１（正面図）の上下をいうものとし、図１および図２（平面図）の左右を左右、図２の下を前、図２の上を後というものとする。

バルブ用自動溶接機(1)は、図１３に示すような所要の流体通路(3a)が形成されたバルブ(2)のボディ(3)の流体通路(3a)の開口縁部にナット(4a)付きのスリーブ(4b)などとされた継手(4)を溶接するためのものであり、図１および図２に示すように、ボディ(3)を保持するボディ保持装置(5)と、継手(4)を保持する継手保持装置(6)と、ボディ保持装置(5)を所要方向に移動させるボディ移動装置(7)と、継手保持装置(6)を所要方向に移動させる継手移動装置(8)と、測定装置(9)が配置された測定室(10)と、溶接装置(11)が配置された溶接室(12)とを備えている。

バルブ用自動溶接機(1)は、１つの継手(4)を１回の操作で溶接するようになっており、２つの継手(4)を溶接する場合には、まず、継手無しのボディ(3)に継手(4)を溶接し、次いで、継手付きのボディ(3)にさらに継手(4)を溶接する。図には、継手付きのボディ(3)に継手(4)を溶接する場合を示している。

ボディ移動装置(7)および継手移動装置(8)は、同じ構成とされて、左右対称となるように配置されており、図示の例では、ボディ移動装置(7)が基台(13)の左部上面に、継手移動装置(8)が基台(13)の右部上面にそれぞれ設けられている。

また、測定室(10)は、基台(13)の左右方向の中央の後側に、溶接室(12)は、基台(13)の左右方向の中央の前側に設けられている。

以下では、ボディ保持装置(5)については、主として、図３、図８および図１１を参照して、継手保持装置(6)については、主として、図３、図９および図１２を参照して、溶接装置(11)および溶接室(12)については、主として、図３、図４、図８、図９および図１０を参照して、ボディ移動装置(7)および継手移動装置(8)については、主として、図１および図２を参照して、測定装置(9)および測定室(10)については、主として、図５、図６および図７を参照して、その詳細を説明する。

ボディ保持装置(5)は、支持部材(21)と、支持部材(21)に着脱可能に取り付けられるボディ取付け冶具(22)と、ボディ取付け冶具(22)を支持部材(21)に押圧するエアシリンダ（押圧装置）(23)とを有している。

支持部材(21)は、図８に拡大して示すように、ボディ取付け冶具(22)が載置される底壁(21a)と、底壁(21a)の左端部から上方にのびる左壁(21b)と、左壁(21b)の上端部から右方にのびる頂壁(21c)とを有している。底壁(21a)は、頂壁(21c)よりも右方に張り出すように形成されている。

ボディ取付け冶具(22)は、図１１に拡大して示すように、ねじ取付け部(25)およびボディ嵌入部(26)からなる本体(24)と、ねじ取付け部(25)に固定されためねじ部材(27)と、めねじ部材(27)にねじ合わされたおねじ部材(28)とを有している。

ねじ取付け部(25)は、底壁(25a)および側壁(25b)からなるＬ字状をなしている。ボディ嵌入部(26)は、ねじ取付け部(25)の底壁(25a)に面一で連なる底壁(26a)および前後壁(26b)からなるＵ字状をなしている。

おねじ部材(28)は、ローレット加工が施された円筒状の頭部(29)と、おねじが形成された円筒状の軸部(30)とからなり、ねじ取付け部(25)の側壁(25b)に設けられた貫通孔に左右方向外側から挿通されて、側壁(25b)の内面側に固定されためねじ部材(27)にねじ合わされている。軸部(30)の先端には、小径部(30a)が形成されている。

支持部材(21)の底壁(21a)の上面には、左右に所定間隔をおいて、２つの凸部(31)が設けられており、ねじ取付け部(25)の底壁(25a)の下面およびボディ嵌入部(26)の底壁(26a)の下面には、凸部(31)に嵌め入れられる凹部(32)が１つずつ設けられている。

エアシリンダ(23)は、支持部材(21)の頂壁(21c)下面に設けられており、そのロッド(23a)が下方に移動することで、ボディ取付け冶具(22)のねじ取付け部(25)の側壁(25b)の上面に当接し、ボディ取付け冶具(22)を支持部材(21)に向けて押圧するようになされている。凸部(31)と凹部(32)との嵌め合わせにこの押圧が加えられることで、ボディ取付け冶具(22)は、がたつきなく支持部材(21)に支持される。

継手保持装置(6)は、円筒状の支持部材(33)と、支持部材(33)に着脱可能に取り付けられる継手取付け冶具(34)と、継手取付け冶具(34)をポンプ（図示略）によって吸引して支持部材(33)に吸着させる吸着装置(35)（図９に示す）とを有している。

継手取付け冶具(34)は、図１２に拡大して示すように、円筒状の本体(38)と、本体(38)の軸方向中間部分に設けられたフランジ(39)とからなる。本体(38)の左端側には、継手(4)のナット(4a)にねじ合わされるおねじ部(38a)が形成されている。

ボディ移動装置(7)は、前後方向（第１の水平方向）に移動する第１移動体(51)と、基台(13)に設けられて第１の移動体(51)を前後方向に移動させる第１駆動装置(52)と、第１移動体(51)を支持して左右方向（第１の水平方向に直交する第２の水平方向）に移動する第２移動体(53)と、第１移動体(51)に設けられて第２移動体(53)を左右方向に移動させる第２駆動装置(54)と、第２移動体(53)を支持して垂直方向に移動する第３移動体(55)と、第２移動体(53)に設けられて第３移動体(55)を垂直方向に移動させる第３駆動装置(56)とを有している。

基台(13)には、前後方向にのびる１対の第１ガイドレール(57)が設けられており、第１移動体(51)は、この第１ガイドレール(57)に前後方向に摺動自在に支持されている。第１駆動装置(52)は、モータ(58)と、モータ(58)によって回転させられるボールねじ軸(59)と、ボールねじ軸(59)にねじ合わされて第１移動体(51)に固定されたボールねじナット(60)とを有している。

第１移動体(51)には、左右方向にのびる１対の第２ガイドレール(61)が設けられており、第２移動体(53)は、この第２ガイドレール(61)に左右方向に摺動自在に支持されている。第２駆動装置(54)は、モータ(58)と、モータ(58)によって回転させられるボールねじ軸(59)と、ボールねじ軸(59)にねじ合わされて第２移動体(51)に固定されたボールねじナット(60)とを有している。

第２移動体(53)には、上下方向にのびる１対の第３ガイドレール(62)が設けられており、第３移動体(55)は、この第３ガイドレール(62)に上下方向に摺動自在に支持されている。第３駆動装置(56)は、モータ(58)と、モータ(58)によって回転させられるボールねじ軸(59)と、ボールねじ軸(59)にねじ合わされて第３移動体(51)に固定されたボールねじナット(60)とを有している。

継手移動装置(8)は、上記のボディ移動装置(7)と同じ構成であり、同じ符号を付して、その説明を省略する。

図９に示すように、継手取付け冶具(34)は、フランジ(39)が支持部材(33)の左面に当接するように、本体(38)の右部が支持部材(33)内に嵌め入れられる。支持部材(33)の左面には、円形の凹所(36)が形成されており、これにより、支持部材(33)は、その外周縁部だけがフランジ(39)に当接するようになっている。

支持部材(33)には、これを貫通して凹所(36)に通じている左右方向にのびる（軸方向に平行な）貫通路(40)が設けられている。支持部材(33)の右端には、貫通路(40)の右端開口に通じて上方にのびる垂直通路(41a)を有する板状通路部材(41)が固定されている。板状通路部材(41)の上端部には配管接続部(42)が設けられている。したがって、この配管接続部(42)に吸引用のポンプを接続することにより、継手取付け冶具(34)が支持部材(33)に吸着される。

継手取付け冶具(34)の本体(38)の支持部材(33)内への嵌め入れは、手で容易に行うことができ、嵌め入れの後、ポンプで吸引することによって、継手取付け冶具(34)が支持部材(33)にがたつきなく保持される。継手取付け冶具(34)のフランジ(39)と支持部材(33)の外周縁部との間には、シール性確保のためのＯリング(43)が設けられている。

支持部材(33)内には、管状部材(44)が板状通路部材(41)を貫通して挿入されている。管状部材(44)は、その左端部が継手取付け冶具(34)の本体(38)の右端部に嵌め合わされている。これにより、支持部材(33)内に不活性ガスを流すことができる通路(37)が形成され、ボディ(3)の流体通路(3a)内に流入した不活性ガスは、継手(4)内の通路、継手取付け冶具(34)の本体(38)内の通路、支持部材(33)内の通路(37)および管状部材(44)を介して外部に排出することができる。管状部材(44)には、排出用の配管を接続するための配管接続部(45)が設けられている。管状部材(44)と継手取付け冶具(34)の本体(38)との間には、シール性確保のためのＯリング(46)が設けられている。

測定装置(9)は、ボディ(3)の端面の軸方向位置およびボディ(3)の流体通路(3a)の中心位置を測定するボディ計測用センサユニット(71)と、継手(4)の端面の軸方向位置および継手(4)の通路の中心位置を測定する継手計測用センサユニット(72)とを有している。

ボディ計測用センサユニット(71)は、ボディ(3)の端面近傍に設けられてボディ(3)の端面の左右方向位置（すなわち軸方向位置）を測定する赤外線センサ(73)と、ボディ(3)の流体通路(3a)の軸線の延長上に設けられてボディ(3)の流体通路(3a)の中心位置を測定するカメラ(74)とからなる。

赤外線センサ(73)は、発信側センサ(73a)と受信側センサ(73b)とが前後に対向するように配置されている。

継手計測用センサユニット(72)は、継手(4)の端面近傍に設けられて継手(4)の端面の左右方向位置（すなわち軸方向位置）を測定する赤外線センサ(75)と、継手(4)の端面近傍に設けられて継手(4)の通路の中心位置を測定する１対の赤外線センサ(76)(77)とからなる。

継手(4)の端面の軸方向位置を測定する赤外線センサ(75)は、発信側センサ(75a)と受信側センサ(75b)とが前後に対向するように配置されている。継手(4)の通路の中心位置を測定する１対の赤外線センサ(76)(77)は、一方の赤外線センサ(76)が発信側センサ(76a)と受信側センサ(76b)とが上下に対向するように配置されるとともに、他方の赤外線センサ(77)が発信側センサ(77a)と受信側センサ(77b)とが斜め方向（一方の赤外線センサ(76)と４５度で交差する方向）に対向するように配置されており、赤外線照射方向が交差するようになされている。

溶接室(12)は、底壁(81)、頂壁(82)、左右壁(83)および前後壁(84)で囲まれた直方体状のもので、左右壁(83)には、それぞれボディ保持装置(5)および継手保持装置(6)を出し入れするための開口(83a)が設けられている。開口(83a)は、第３移動体(55)に移動可能に設けられた扉(85)(86)によって閉鎖されるようになされており、溶接は、密閉された空間内で行われる。

ボディ保持装置(5)の支持部材(21)の左壁(21b)は、溶接室(12)の左壁(83)の開口(83a)を閉鎖する扉(85)を貫通して左右にのびる４本の連結棒(87)によって第３移動体(55)に連結されている。継手保持装置(6)の支持部材(33)に固定された板状通路部材(41)は、溶接室(12)の右壁(83)の開口(83a)を閉鎖する扉(86)を貫通して左右にのびる４本の連結棒(87)によって第３移動体(55)に連結されている。

第３移動体(55)には、扉(85)(86)を左右方向に移動させるためのエアシリンダ（押圧装置）(89)が設けられており、第３移動体(55)が所定位置に移動させられた後、エアシリンダ(89)のロッド(89a)が左右方向の内方に移動することで、扉(85)(86)を溶接室(12)の左右壁(83)の開口(83a)縁部に向けて押圧するようになされている。扉(85)(86)には、連結棒(87)が挿通されたガイド筒(88)が固定されており、扉(85)(86)の移動は、ガイド筒(88)が連結棒(87)に案内された状態で行われる。扉(85)(86)と左右壁(83)の開口(83a)縁部との間には、Ｏリング(90)が設けられている。

溶接装置(11)は、ティグ溶接を行う溶接ヘッド(91)と、ボディ(3)の流体通路(3a)開口縁部と継手(4)との突合せ面に臨まされた電極(92)と、溶接ヘッド(91)が取り付けられた可動支持部材(93)と、可動支持部材(93)を回転可能に支持する固定支持部材(94)と、可動支持部材(93)を回転させる回転装置（図示略）と、ボディ(3)の流体通路(3a)および継手(4)内に不活性ガスを供給する第１の不活性ガス供給装置(95)と、溶接ヘッド(91)内に不活性ガスを供給する第２の不活性ガス供給装置(96)とを有している。

可動支持部材(93)は、左右方向から見てＵ字状とされて、固定支持部材(94)に回転可能に支持されている。固定支持部材(94)は、右側の方形部(94a)と、方形部(94a)の左側にあるＵ字状部(94b)とからなる。

ボディ取付け冶具(22)のおねじ部材(28)の頭部(29)および軸部(30)が、いずれも円筒状とされていることで、図８に示すように、おねじ部材(28)内部には、不活性ガスを流すことができる通路(28a)が形成されている。このおねじ部材(28)の頭部(29)には、凹所(29a)が形成されており、凹所(29a)内に、水平状の管状部材(97)の小径とされた右端部(97a)が挿入されている。

管状部材(97)は、扉(85)を貫通しており、第３移動体(55)に固定されたエアシリンダ(98)内に配されたピストン(98a)によって左右方向に移動可能とされている。

ボディ移動装置(7)の第３移動体(55)には、垂直方向にのびる通路(63)が設けられており、ボディ移動装置(7)の第３移動体(55)の上端部には、配管接続部(64)が設けられている。第３移動体(55)の通路(63)の下端開口は、管状部材(97)の左端開口に連通させられている。第３移動体(55)の配管接続部(64)には、不活性ガス供給部としての不活性ガスのタンクが接続される。

第３移動体(55)の配管接続部(64)から供給された不活性ガスは、垂直状の通路(63)および水平状の管状部材(97)を経て、ボディ取付け冶具(22)のおねじ部材(28)の通路(28a)に至り、ここから、ボディ(3)の流体通路(3a)内に流入し、継手(4)側から流出する。継手(4)側から流出した不活性ガスは、継手取付け冶具(34)の本体(38)内に至り、支持部材(33)内に挿入された管状部材(44)内を経て、管状部材(44)に設けられた配管接続部(45)から排出される。

こうして、配管接続部(64)、第３移動体(55)内の通路(63)、管状部材(97)、ボディ取付け冶具(22)のおねじ部材(28)内の通路(28a)、ボディ(3)内の通路(3a)、継手(4)内の通路、継手取付け冶具(34)の本体(38)内の通路、管状部材(44)、配管接続部(45)などによって、第１の不活性ガス供給装置(95)が形成され、溶接時には、溶接部に内側から不活性ガスの圧力をかけることができ、不活性ガスの圧力を調整することで、溶接部の内面をきれいに仕上げることができる。

第２の不活性ガス供給装置(96)は、図９および図１０に示すように、不活性ガス供給部としての不活性ガスのタンクに接続される配管接続部(99)を有している。この配管接続部(99)は、固定支持部材(94)の方形部(94a)に設けられた上方に開口する通路(94c)に接続されている。

第２の不活性ガス供給装置(96)の配管接続部(99)から供給される不活性ガスは、溶接室(12)内を不活性ガスで満たすためのもので、固定支持部材(94)の方形部(94a)に設けられた上方に開口する通路(94c)から２本の管（図示略）を介して溶接部に吹き付けるようになされている。これにより、溶接中の焼けを防ぐとともに、溶接部の冷却が可能とされている。

溶接室(12)内に酸素があると、溶接部の外面焼けが発生するので、溶接室(12)内が不活性ガスで満たされるようになされているが、酸素を完全に置換することは難しく、特に最後のＰＰＭオーダーになると置換に時間がかかるという問題がある。そこで、溶接室(12)内には、物を燃焼させて最後の微量の酸素を消費するためのハロゲンヒーター(100)が設けられている。ハロゲンヒーター(100)は、焦点を合わせて被燃焼物(101)に当てると１０００℃程度に被燃焼物(101)を熱すことができ、これに伴い、被燃焼物(101)が焼けて酸素が消費される。これにより、溶接時には酸素が完全に無くなり、外面の溶接焼けを無くすことができる。熱せられた被燃焼物(101)は焼けるので、取り出されて新しいものに交換される。

上記のバルブ用自動溶接機(1)を使用した溶接は、次のような順で実施される。

あらかじめ、バルブ用自動溶接機(1)の外部において、ボディ(3)および継手(4)が、それぞれ、対応する取付け冶具(22)(34)に手作業で取り付けられる。

そして、ボディ(3)が取り付けられたボディ取付け冶具(22)がボディ保持装置(5)に設置され、継手(4)が取り付けられた継手取付け冶具(34)が継手保持装置(6)に設置される。この際、ボディ保持装置(5)のエアシリンダ(23)を作動させるスイッチおよび継手保持装置(6)の吸着装置(35)を作動させるスイッチが押されることで、ボディ取付け冶具(22)および継手取付け冶具(34)がしっかりと固定される。

この後、溶接開始スイッチが押されることで、ボディ保持装置(5)および継手保持装置(6)が測定室(10)に移動させられて、先に測定が実施される。

測定が完了すると、ボディ保持装置(5)および継手保持装置(6)が溶接室(12)に移動させられる。この際、測定データに基づいて、ボディ保持装置(5)および継手保持装置(6)の位置が微調整される。各移動装置(7)(8)の各駆動装置(52)(54)(56)がボールねじを使用するものとされているので、ボディ保持装置(5)および継手保持装置(6)の位置決めが精度よく行われる。

次いで、溶接スイッチを押すことで、溶接が行われる。溶接時には、第１の不活性ガス供給装置(95)および第２の不活性ガス供給装置(96)から不活性ガス（例えばアルゴンガス）が供給され、これにより、溶接部の外面の焼けの発生および内面の焼けの発生がともに抑えられる。また、第１の不活性ガス供給装置(95)によって、溶接部の内圧を調整することで、溶接ビードの高さを最適値にすることができる。

溶接後、第２の不活性ガス供給装置(96)からの不活性ガスが継続して供給されることで冷却が行われ、この後、吸着装置(35)による継手保持装置(6)の吸着が解除されてから、ボディ保持装置(5)および継手保持装置(6)が初期位置まで移動させられる。

こうして、上記バルブ用自動溶接機(1)を使用することで、ボディ(3)と継手(4)とを自動で溶接するとともに、その溶接品質を極めて優れたものとすることができる。

上記において、ボディ(3)および継手(4)には種々の形状があることから、ボディ取付け冶具(22)および継手取付け冶具(34)は、ボディ(3)および継手(4)の形状に応じて適宜変更される。バルブ用自動溶接機(1)は、図示したものに限定されるものではなく、ボディ保持装置(5)、継手保持装置(6)、ボディ移動装置(7)、継手移動装置(8)、測定装置(9)、測定室(10)、溶接装置(11)および溶接室(12)などの構成も、適宜変更することができる。

また、バルブ(2)は、図１３に示したような従来と同一形状でももちろんよいが、図１４に示すように、所要の流体通路(14a)が形成されたボディ(14)と、ボディ(14)の流体通路(14a)開口縁部に溶接されたナット(15a)付きのスリーブ(15b)からなる継手(15)とを備えており、ボディ(14)の流体通路(14a)開口縁部に、継手(15)の端面に突き合わされる円筒状の突出部(16)が設けられているものとすることもできる。このようにすることで、溶接の電極(92)とボディ(14)との干渉を確実に防止することができ、ボディ(14)と継手(15)との溶接をより容易に行うことができる。

さらに、溶接を行う際には、溶接スイッチを押すこととしているが、溶接関連のシステムを装置に組み込むことによって、測定後、そのまま自動的に溶接工程へ移行するよう自動化しても良い。

そして、ボディ保持装置(5)を支持部材(21)に押圧する押圧装置(23)は、エアシリンダによるものでなくても良く、リニアモータ等の電動による構成であっても良い。

(1)：バルブ用自動溶接機、(3)ボディ、(3a)流体通路、(4)継手、(5)：ボディ保持装置、(6)：継手保持装置、(7)：ボディ移動装置、(8)：継手移動装置、(9)：測定装置、(10)：測定室、(11)：溶接装置、(12)：溶接室、(13)：基台、(14)ボディ、(14a)流体通路、(15)継手、(16)突出部、(21)支持部材、(22)：ボディ取付け冶具、(23)：エアシリンダ（押圧装置）、(33)：支持部材、(34)：継手取付け冶具、(35)：吸着装置、(51)：第１移動体、(52)：第１駆動装置、(53)：第２移動体、(54)：第２駆動装置、(55)：第３移動体、(56)：第３駆動装置、(71)：ボディ計測用センサユニット、(72)継手計測用センサユニット、(83a)：開口、(85)(86)：扉、(91)溶接ヘッド、(93)：支持部材、(95)：不活性ガス供給装置

Claims

所要の流体通路が形成されたボディの流体通路開口縁部に継手を溶接するためのバルブ用自動溶接機であって、
ボディを保持するボディ保持装置と、継手を保持する継手保持装置と、ボディ保持装置を所要方向に移動させるボディ移動装置と、継手保持装置を所要方向に移動させる継手移動装置と、測定装置が配置された測定室と、測定室とは別に設けられて溶接装置が配置された溶接室とを備えており、
ボディ移動装置および継手移動装置は、ボディおよび継手を保持したボディ保持装置および継手保持装置を測定室から溶接室に移動させるものであり、
測定装置は、ボディの端面の軸方向位置およびボディの流体通路の中心位置を測定するボディ計測用センサユニットと、継手の端面の軸方向位置および継手の通路の中心位置を測定する継手計測用センサユニットとを有していることを特徴とするバルブ用自動溶接機。
溶接室は、ボディ保持装置および継手保持装置を出し入れするために設けられた開口が移動可能に設けられた扉によって閉鎖されることで、密閉された空間となるようになされていることを特徴とする請求項１のバルブ用自動溶接機。
ボディ保持装置は、ボディ移動装置によって移動させられる支持部材と、支持部材に着脱可能に取り付けられるボディ取付け冶具と、ボディ取付け冶具を支持部材に押圧する押圧装置とを有していることを特徴とする請求項１または２のバルブ用自動溶接機。
継手保持装置は、継手移動装置によって移動させられる支持部材と、支持部材に着脱可能に取り付けられる継手取付け冶具と、継手取付け冶具を吸引して支持部材に吸着させる吸着装置とを有していることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のバルブ用自動溶接機。
ボディ移動装置および継手移動装置は、それぞれ、第１の水平方向に移動する第１移動体と、基台に設けられて第１の移動体を第１の水平方向に移動させる第１駆動装置と、第１移動体を支持して第１の水平方向に直交する第２の水平方向に移動する第２移動体と、第１移動体に設けられて第２移動体を第２の水平方向に移動させる第２駆動装置と、第２移動体を支持して垂直方向に移動する第３移動体と、第２移動体に設けられて第３移動体を垂直方向に移動させる第３駆動装置とを有しており、ボディ保持装置および継手保持装置は、それぞれ第３移動体に固定されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載のバルブ用自動溶接機。
溶接室内に不活性ガスが供給されるようになされていることを特徴とする請求項２に記載のバルブ用自動溶接機。
溶接装置は、ボディの流体通路開口縁部と継手との突合せ面に臨まされた溶接ヘッドと、溶接ヘッドが取り付けられた支持部材と、支持部材を回転させる回転装置と、ボディの流体通路および継手内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置とを有していることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載のバルブ用自動溶接機。
請求項１から７までのバルブ用自動溶接機による溶接に適したバルブであって、所要の流体通路が形成されたボディと、ボディの流体通路開口縁部に溶接された継手とを備えており、ボディの流体通路開口縁部に、継手の端面に突き合わされる円筒状の突出部が設けられていることを特徴とするバルブ。
ボディの流体通路開口縁部と継手との突合せ面に臨まされた溶接ヘッドと、溶接ヘッドが取り付けられた支持部材と、支持部材を回転させる回転装置と、ボディの流体通路および継手内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給装置とを有していることを特徴とする請求項１〜８のいずれかのバルブ用自動溶接機用溶接装置。