JPH08168893A - 自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】予後熱炉３は下部本体６，上部本体７，内側電
気ヒータ８，外側電気ヒータ９，電気ヒータの端子箱１
０，下部本体６と上部本体７のガイド１１，上部本体７
に取付けられるカバー１２からなる。溶接対象部品５
は、予後熱炉３の中のポジショナ２に固定される固定軸
４に固定される、予後熱炉３と固定回転軸４との間には
水が循環する冷却装置１３が設けられ、下部本体６と上
部本体７の壁面には断熱材１４が設けられる。 【効果】溶接対象部品の材質が低温割れを起こす要因を
持つ場合でも、溶接を実施することが可能となる。ま
た、精度の高い温度管理が容易に可能となり、かつ無駄
なエネルギを消費することもなくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接対象部品の材質が
溶接によって低温割れを起こす要因を持つ場合の溶接装
置に係り、特に、溶接ロボットとポジショナを有する自
動溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の予後熱炉を有した自動溶接装置
に関する公知例はなく、この種の類似した自動溶接装置
の公知例として「羽根車溶接方法及び羽根車溶接装置
（荏原製作所）特開昭55−36046 号」，「インペラ用ベ
ーンの溶接方法（石川島播磨重工業）特開昭58−35073
号」，「回転機翼車の側板と翼の溶接方法（三井造船）
特開昭60−46881 号」等がある。

【０００３】低温割れを起こす要因を持つ材質のものを
溶接する場合の一般的な従来技術について、図３を用い
て説明する。ポジショナ２に固定されている固定回転軸
４に取付けられた溶接対象部品の５ａと５ｂを、ある種
の溶接法１５（被覆アーク溶接法，ＴＩＧ溶接法，ＭＡ
Ｇ溶接法等）によって接合する際に、ガスバーナ１６に
より溶接対象部品の５ｂの下側から熱を加えている。

【０００４】低温割れは溶接金属が約３００℃以下に冷
却したとき発生するといわれている。この低温割れは突
合わせやすみ肉溶接の第一層にルートクラックとして特
に発生しやすい。溶接金属のまわりのどこかに応力集中
を起す切欠きがあると、そこから割れが発生しやすい。
その一例がルートクラックである。その発生は次のよう
に考えられる。ルートクラックは文献によるとほぼ２０
０℃以下の低温で起る。すなわち、溶接金属は冷却して
収縮しようとするので母材から左右に引張られる。溶接
金属がまだ高温で延性が十分なうちは、自分が伸びるか
ら割れないですむ。しかし温度が摂氏数百度付近になる
と強さが増すけれども延性が低下し、ルートの切欠き部
は応力集中によって局部的にそ性変形する。そしてその
部分が加工硬化とひずみ時効を受けてもろくなる。こう
して室温に冷却しきるまでに割れの危険が次第に増加し
溶接後数時間して割れが発生する。そして、室温に冷却
しきるまでの時間が早いほど割れが発生する率が高くな
る。従ってこの割れの発生を防止するためには母材への
溶接による急激な温度変化を避ける必要がある。

【０００５】そこで、溶接前，溶接中あるいは溶接後に
説明の低温割れを防止するために図３に示す従来技術で
はガスバーナ１６によって溶接対象部品に熱を加え、急
激な温度変化を与えないようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記に記載した類似の
公知例では、溶接の自動化という面ではいずれも有効な
例であるが、溶接対象部品の材質が低温割れを起こす要
因を持つ場合に溶接を行うことができなくなるといった
問題点がある。

【０００７】図３の従来技術ではガスバーナで溶接中に
溶接対象部品を加熱しているため、低温割れを防止する
点では有効な例であるが、加熱源がガスバーナであるた
め溶接対象部品の温度管理を行う上でガスバーナからの
熱量調節が困難であるといった問題がある。また、ガス
バーナだけによる加熱では発生した熱が溶接対象部品以
外に放出する量が大きく、溶接対象部品を目的とする温
度上昇あるいは、目的の温度に維持するために無駄なエ
ネルギが生じるといった問題があった。

【０００８】さらに、類似公知例の自動溶接装置と、従
来例の加熱装置を単に組合わせた構造の溶接装置では、
加熱源のガスバーナより発生した熱がポジショナ側へ移
行し、ポジショナの精度あるいは寿命を極端に短くする
といった問題が考えられる。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上のような問題点を解
決するためには、溶接の自動化を図ると同時に、低温割
れを起こす要因を持つ材質に対しても溶接可能となるよ
うな自動溶接装置を考えていく必要がある。

【００１０】請求項１に記載の発明では、溶接ロボット
とポジショナ等で構成される自動溶接装置で、ポジショ
ナ上に溶接対象物の予熱あるいは、後熱あるいは、溶接
中のパス間温度の保持を可能とした機構を持つ予後熱炉
を設けた構造としたことによって、低温割れを起こす要
因を持つ材質に対しても溶接が可能でかつ、自動溶接化
を図ることができるようにした。

【００１１】請求項２に記載の発明では、請求項１記載
の自動溶接装置におけるポジショナと予後熱炉との間
に、冷却機構を設けることによって予後熱炉より発生す
る熱がポジショナ側へ移動するのを防止したものであ
る。

【００１２】請求項３に記載の発明では、請求項１，２
に記載の自動溶接装置における予後熱炉の発熱源に電気
ヒータを使用することによって、炉内の温度管理が容易
にできるようにしたものである。

【００１３】請求項４に記載の発明では、請求項１，
２，３に記載の自動溶接装置における予後熱炉の壁面に
断熱材を設けることによって、発熱源より発生した熱が
炉外へ放出するのを防止したものである。

【００１４】請求項５に記載の発明では、全請求項記載
の自動溶接装置における予後熱炉を容易に取外しできる
構造としたことにより、予後熱炉を不用とする溶接対象
部品を溶接する場合でも、容易に段取りができるように
した。

【００１５】

【作用】請求項１に記載の発明では、ポジショナ上に予
後熱炉を設けており、ポジショナに固定された予後熱炉
は、ポジショナの傾斜や回転に連動して動作する構造で
あるため、従来の溶接ロボットによる自動溶接が可能と
なり、かつ低温割れを起こす要因のある材質の溶接も可
能となる。

【００１６】請求項２に記載の発明では、ポジショナと
予後熱炉との間に冷却機構を設け、予後熱炉より発生す
る熱がポジショナ側へ移動するのを防ぐような構造とし
たため、熱によるポジショナの精堂の悪化あるいは、寿
命低下を防止することができる。

【００１７】請求項３に記載の発明では、予後熱炉の発
熱源に電気ヒータを使用したことによって、目的とする
温度までの上昇や、温度保持等が電気によって容易に管
理することができ、品質の高い溶接が可能となる。

【００１８】請求項４に記載の発明では、予後熱炉の壁
面に断熱材を設け、発熱源より発生した熱が熱輻射作用
等によって炉外へ放出されないようにしたことにより、
エネルギの無駄を無くすことができ、かつ炉外より人間
が炉に接触した場合でも火傷等の傷害を防ぐことがで
き、安全面でも十分対応した構造となっている。

【００１９】請求項５に記載の発明では、ポジショナ上
に設置されている予後熱炉を容易に取外しできる構造と
し、炉を不用とする溶接作業前の段取りを簡易化したこ
とによって、余分な作業工数が不要となり、作業工数の
増加を極力少なくできるようになっている。

【００２０】

【実施例】本発明の一実施例を図１，図２を用いて説明
する。図１は、本発明を適用した自動溶接の斜視図であ
る。溶接を自動的に行う溶接ロボット１，溶接対象部品
の固定と、溶接姿勢を保つように溶接ロボット１と連動
して傾斜及び回転動作を行うポジション２、さらに、ポ
ジショナ２上に固定され、ポジショナ２の傾斜及び回転
動作と同時に同様の動作をする予後熱炉３で構成されて
いる装置である。図２は、図１に記載の予後熱炉３の構
造の説明図である。予後熱炉３は下部本体６，上部本体
７，内側電気ヒータ８，外側電気ヒータ９，電気ヒータ
の電流値あるいは電圧値を調節するための制御装置が収
納された端子箱１０，下部本体６と上部本体７を締め付
け及び芯合わせを行うためのガイド１１，上部本体７に
取付けられるカバー１２で構成されている。溶接対象部
品５は、予後熱炉３の中のポジショナ２に固定され突出
している固定軸４に締め付け固定されている。予後熱炉
３と固定回転軸４との間には水が循環する冷却装置１３
が設けられている。下部本体６と上部本体７の壁面には
断熱材１４が設けられている。

【００２１】溶接対象部品５の取付けは、カバー１２を
開いた状態で予後熱炉３の中に挿入され、固定軸４に締
め付け固定される。その後、カバー１２を上部本体７に
取付ける。溶接対象部品５の大きさが小さい場合には内
側電気ヒータ８のみを作動させ、また溶接対象部品５の
大きさが大きい場合には内側電気ヒータ８と外側電気ヒ
ータ９を同時にあるいは、外側電気ヒータ９のみを作動
させることによって、極力少ないエネルギで目的とする
温度まで上昇あるいは、設定した温度の保持をするよう
になっている。温度管理の上で、目的とする温度までの
上昇あるいは、設定温度保持についての調節は、電気ヒ
ータ８，９に流す電流値あるいは、電圧値を端子箱１０
内に収納されている制御装置によって容易に行えるよう
になっている。また、この温度制御は予後熱炉３内に温
度センサを設置しておき、温度センサ信号を端子箱１０
内にある制御装置にフィードバックして温度制御を行え
るようにしておけば、精度の高い温度管理ができ、かつ
良質な溶接品質を得ることができる。電気ヒータ８，９
より発生した熱が予後熱炉３外へ熱輻射作用によって放
出するのを防ぐために本体６，７の壁面には断熱材１４
を設けている。このように熱の放出を防ぐことによっ
て、電気ヒータ８，９にかかるエネルギは必要最小限と
なる。予後熱炉３と固定回転軸４との間に、水が循環す
る構造の冷却機構１３を設けたことによって、予後熱炉
３内の熱が固定回転軸４を介してポジショナ２側へ伝わ
るのを防止している。冷却機構１３を設けたことによっ
て、ポジショナ２が熱によって変形や歪を起こすことを
防止することができ、またポジショナ２の寿命が短くな
ることもない。

【００２２】予後熱炉３による、溶接対象部品５の加熱
が不要な場合には、ガイド１１の締め付け部をゆるめ、
上部本体７を取り外すことによって、溶接ロボット１と
ポジショナ２による通常の自動溶接を実施することが可
能となる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、溶接対象部品の材質が
低温割れを起こす要因を持つ場合でも、溶接を実施する
ことが可能となる。また、従来技術で使用していたガス
バーナに比べて電気ヒータを使用し、その電流値あるい
は、電気値を制御するようにしたことにより、精度の高
い温度管理が容易に可能となり、かつ無駄なエネルギを
消費することもなくなる。さらに、予後熱炉の構成機構
に断熱材や冷却機構を設けたことによって、エネルギ無
駄の廃止，装置の長寿命化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す自動溶接装置の斜視
図。

【図２】図１の実施例の予後熱炉の構造の説明図。

【図３】低温割れを起こす要因を持つ材質を溶接する場
合の従来技術及びその装置の説明図。

【符号の説明】

４…固定回転軸、５…溶接対象部品、５ａ，５ｂ…溶接
対象部品、６…下部本体、７…上部本体、８…内側電気
ヒータ、９…外側電気ヒータ、１０…端子箱、１１…ガ
イド、１２…カバー、１３…冷却機構、１４…断熱材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接ロボットとポジショナを含む自動溶接
   装置において、溶接対象部品の溶接による低温割れを防
   止するために、予熱あるいは後熱あるいは溶接中のパス
   間温度の保持を行うための予後熱炉をポジショナ上に設
   けたことを特徴とする自動溶接装置。