JPH04167988A - カムシャフト自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 上の 本発明は、発電機、産業機械などに広く用いられる汎用
エンジン動弁機構のカムシャフトを自動溶接する装置に
関する。

従づＬＪＬ権 一般に、この種のカムシャフトは、中空又は中実のシャ
フトの外周に、吸気系及び排気系の複数のカム、回転伝
達ギア及びスラストワッシャが設けられる。周知のよう
に、カムシャフトはクランクシャフトからの回転を得て
動弁機構に動力を伝達する。カムはタペットに一摺接し
、カムの回転により押圧スプリングの付勢力に抗してタ
ペット及びブツシュロッドを一体に往復運動させるもの
である。

カムシャフト製造で一般に知られる形態は、シャフトの
外周に複数のカム部を鍛造等で一体に成形し、切削や研
削を行って仕上げ加工した後、シャフト外周面にギアを
圧入又はキー嵌合で組み立てる構造である。また、シャ
フト外周へのカムの焼き嵌めも可能である。更には、シ
ャフトの外周面に焼結材によるカムを拡散接合する焼結
構造も知られる。

日が　　しようとする しかしながら、こうした従前のカムシャフトの製造形態
の場合、仕上げまでに非常に多くの製造工数及び組立工
数を要し、特に溶接工数が高騰してコスト的に高価なも
のにつく、また、特に焼結構造とした場合、熱影響でシ
ャフトに熱変形が発生するという不都合がある。

本発明の目的は、このような従来の不具合を解消し、特
に溶接工数を自動化で大幅に削減することにより、製造
コストの低減を図ったカムシャフト自動溶接装置を提供
することにある。

を　　するための手 本発明によるカムシャフト自動溶接装置は、シャフト及
びこの外周に圧入嵌合された複数個のカム他からなる溶
接ワークにレーザビームを照射する溶接ヘッドと、シャ
フトの一方端を挾持して溶接時に溶接ワークを回転させ
る複数の保持機構部を有し且つ保持機構部を順次溶接ヘ
ッドに対応した溶接位置まで送って位置決めする回転可
能なターンテーブルと、溶接ワークを保持して保持機構
部に順次装着する供給アームと、溶接終了した溶接ワー
クを保持機構部から取り出す排出アームとを含み、保持
機構部は溶接ワークを保持した状態でシャフトの軸線方
向に進退動作して、各カムを溶接ヘッドに対応した位置
まで移動させる構成となっている。

作用 搬送装置から溶接ワークが供給される。供給アームは溶
接ワークを保持してターンテーブル上の保持機構部に順
次装着する。ターンテーブルは回転し、溶接ワークを保
持した保持機構部の１つを溶接ヘッドに対応した位置へ
送り、この位置で一旦回転を停止する。これより、保持
機構部が駆動開始して溶接ワークを回転させる。これに
同期して溶接ヘッドからレーザビームが照射され、複数
個のカムの１つをシャフトの外周に溶接する。カムの１
つの溶接が終了すると、溶接プログラムに基づいて保持
機構部が動作して軸線方向に前進又は後退し、溶接終了
した始めのカムをずらせて次のカムを溶接ヘッドの対応
位置まで移動させる。

スーに忽 以下、本発明によるカムシャフト自動溶接装置の実施例
を図面に基づいて説明する。

第３図及び第４図は、実施例の自動溶接装置による溶接
ワークとしてのカムシャフトの一例を示している。例示
したカムシャフト１０は１例えば携帯用発電機や芝刈り
機のように比較的小型のエンジンに用いられるものであ
る。主部品のシャフト１１は溶接可能な金属等の溶解材
を用いて中空又は中実に形成されている。このシャフト
１１の外周に図の上から順に回転伝達用の平歯車１２゜
吸気系及び排気系の２個のカム１３．１４．そしてスラ
ストワッシャ１５を嵌合させて組み立てられる。

カムシャフト１０の溶接ワークは次のような前工程を経
由して自動溶接装置２０に供給される。

前工程の概略は、圧入組立ユニットでは前述のようにシ
ャフト１１の外周に各部品を圧入しただけの仮組みによ
り溶接ワークが形成される。仮組後。

溶接ワークは搬送装置により自動溶接装置２０に送られ
る。実施例では、平歯車１２，２個の吸排気系カム１３
．１４及びスラストワッシャー１５がシャフト１１の外
周面に溶接される。

第１図及び第２図において、自動溶接装Ｗ２０は搬送装
置の供給コンベア３１及び排出コンベア３２に接続され
、両コンベア３１．３２を両側から挾み、この一方何に
は、溶接台座となるターンテーブル２１がベース２８に
対して例えば４５゜の角度で傾斜して装着されている。

ターンテーブル２１上面には複数のコレットチャック２
２ａ〜２２ｄ（保持機構部）が放射状に配置されている
。

図示のように実施例では４つのコレットチャック２２ａ
〜２２ｄが放射状で等間隔に配置され、ターンテーブル
２１はこのチャック設置数に対応して等分割された角度
で間欠回転が可能である（−般に、ゼネバ機構などが用
いられる）。各コレットチャック２２ａ〜は、第５図で
明らかなように、シャフト１１の一方端部１１ａを挾持
して、溶接ワークを溶接時に低速回転させるよう溶接プ
ログラムが組まれた機構である。また、各コレットチャ
ック２２ａ〜はシャフト１１を挾持した状態でこの長手
軸線方向に前進又は後退による動作が可能である。

また、供給コンベア３１及び排出コンベア３２を挾むタ
ーンテーブル２１の対向位置には、溶接プログラムに基
づく制御で作動するロボットアーム機構等の供給アーム
２３が配置されている。この供給アーム２３は供給コン
ベア３１から送られてきた溶接ワークを保持して取り上
げ、コレットチャック２２ａ〜に順次装着して保持させ
る仕組になっている。更に、供給アーム２３に隣接して
同じく自動制御される取出しアーム２５が配置されてい
る。即ち、この取出しアーム２５はコレットチャック２
２ａ〜の１つで溶接終了した溶接ワークをここから取外
し、排出コンベア３２に投与するようになっている。供
給アーム２３及び取出しアーム２５はそれぞれに備わる
シリンダ装置２４．２６により作動する。

一方、ターンテーブル２１の等分割角度による回転で、
コレットチャック２２ａ〜の１つが第５図に示す溶接ヘ
ッド４０に対応した位置に、つまりレーザビーム照射の
焦点上に位置決めされるようになっている。コレットチ
ャック２２ａ〜に保持された溶接ワークのシャフト１１
の長手軸線は溶接ヘッド４０のビーム照射線に対して例
えば４５°の角度で傾斜させている。従って、溶接ワー
クの平歯車１２．２個のカム１３．１４、そしてスラス
トワッシャー１５に対して、これらの全周を４５°のビ
ーム照射角度で溶接するものである。

次に、以上の構成による実施例の自動溶接装置の動作態
様及び作用を説明する。

圧入組立ユニットでは、各部品の圧入によりカムシャフ
ト１０の溶接ワークが形成される。シャツ１〜１１の各
部品に対する圧入代は例えば０〜１５μである。ここで
形成された溶接ワークは搬送装置の供給コンベア３１に
より自動溶接装置２０に向けて搬送される。

自動溶接装置２０においては、供給コンベア３１で流れ
てきた溶接ワークを供給アーム２３が取り上げ、その溶
接ワークをターンテーブル２１上の複数のコレットチャ
ック２２ａ〜２２ｄに順次保持させる。この際、ターン
テーブル２１の回転により溶接位置に達したことをセン
サで検出して確認し、その検出信号を受けて溶接ヘッド
４０からし−ザビームが照射され、溶接ワークの平歯車
１２．２個のカム１３．１４及びスラストワッシャー１
５をシャフト１１の外周面に溶接する。この時、例えば
、一方のカム１４の溶接が終了すると、プログラム制御
でコレットチャック２２ａ〜の挾持軸がターンテーブル
２１から突出する前進方向に伸び動作する。これより、
仮想線で示す溶接位置に他方のカム１４が到達した段階
で、このカム１４のシャフト１１への溶接が行われる。

例えば、コレットチャック２２ａにて溶接ワークの溶接
を終えると、ターンテーブル２１が再度所定の角度で回
転し、後続のコレットチャック２２ｂに保持された溶接
ワークが溶接ヘッドの直下でレーザビーム焦点上に位置
決めされる。

なお、実施例では、平歯車１２、カム１３．１４及びス
ラストワッシャー１５の片側のみを溶着（溶着部を符号
Ｗで示す）した形態が示されている。機械的な結合強度
の事情により、カムの両側の交差部を徒もに溶接するこ
とがあるが、多くの場合、カムの片側の交差部のみのレ
ーザ溶接で十分な結合強度が得られる。

自動溶接装置２０にて、平歯車１２、二つのカム１３．
１４及びスラストワッシャー１５の溶接が終了したカム
シャフト１０は、これ自体完成品として、もしくは半製
品として排出コンベア３２から次の工程へ送られる。

以上の各装置及び機構の作動は、例えばマイクロコンピ
ュータによる中央制御装置ｆ　（ＣＰＵ）による電子制
御に基づいた加ニブログラムで作動するようになってい
る。

見肌度免困 以上説明したように、本発明によるカムシャフト自動溶
接装置は、シャフトに対する複数のカムの溶接が一貫し
て自動組立ラインで行われるので、従来のこの種のカム
シャフトに係る特に溶接コストを大幅に削減でき、製造
コストの低減が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、本発明によるカムシャフト自動溶接
装置の実施例を示し、第１図及び第２図は装置の平面図
及び側面図であり、第３図及び第４図は溶接ワークのカ
ムシャフトの斜視図及び正面図を示し、第５図はコレッ
トチャックに保持されたカムシャフトの溶接ヘッドによ
る溶接形態の側面図を示す。 １０・・カムシャフト、　　１１・・シャフト、１２・
・平歯車、　　１３．１４・・カム、　１５・・スラス
トワッシャー、　２０・・自動溶接装置、２１・・ター
ンテーブル、　　２２ａ〜２２ｄ・・コレットチャック
、　　２３・・供給アーム、　　２５・・取出しアーム
、　　４０・・溶接ヘッド。 特許出願人　　　株式会社リケン 代理人　弁理士　清水陽−（ほか１名）第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シャフト及びこの外周に圧入嵌合された複数個のカムか
   らなる溶接ワークにレーザビームを照射する溶接ヘッド
   と、シャフトの一方端を挾持して溶接時に溶接ワークを
   回転させる複数の保持機構部を有し且つ保持機構部を順
   次溶接ヘッドに対応した溶接位置まで送って位置決めす
   る回転可能なターンテーブルと、溶接ワークを保持して
   保持機構部に順次装着する供給アームと、溶接終了した
   溶接ワークを保持機構部から取り出す排出アームとを含
   み、保持機構部は溶接ワークを保持した状態でシャフト
   の軸線方向に進退動作して、各カム、他を溶接ヘッドに
   対応した位置まで移動させる構成としたことを特徴とす
   るシャフト自動溶接装置。