JPS5843198B2 - 溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は被溶接物の溶接加工部が円形、直線或いは曲線
を為すと共に突合わせ溶接部、すみ自溶接部、溝溶接部
或いは栓溶接部等の各種の溶接の種類を１つの被溶接物
が持つ場合に用いて有用であって、このような溶接の作
業能率に優れた溶接装置に関する。

溶接の種類としてはほぼ同一平面にある２つの部材を向
合わせて溶接する突合わせ溶接、相互に直角を為す２つ
の部材のすみ部を溶接する隅肉溶接、重ねられた２枚の
板の一方に丸い孔を明けそこに肉盛りして溶接する栓溶
接（プラグ溶接）及び重ねられた２枚の板の一方に細長
い溝を明けそこに肉盛りして浴接する溝溶接等各種あり
、それぞれの溶接作業１種類のみを自動的に行なう装置
はこれまで種々改良されているが、被溶接物によっては
これらの各種溶接のうち２種以上の溶接加工部を持つも
のがあって、その場合には１種類の溶接作業が終了した
後に他の溶接装置に被溶接物を組み換えたり、或いは手
作業に依らざるを得なかった。

このように１つの被溶接物Ｗに多種類の溶接加工部を持
つ部品の１例を第１，２図に示すと、第１．２図はタイ
ヤ加硫機のタイヤトレッドパターン成形金型取付板を示
す図であり、上下二枚の円板１，２とこれらの間に放射
状に配置される仕切板３と、円板１，２の外周縁に沿っ
て取付けられる塞板４と補強リブ５とから前記金型取付
板は構成されており、それぞれの仕切板１，２により蛇
行した蒸気通路を形成し、外周には金型取付用の溝９が
形成されている。

したがって、このような被溶接物Ｗにあっては円板１，
２の外周面と塞板４の側面との隅部Ａの溶接、円板１，
２に穿設された孔６の内周面と管材８との為す隅部Ｂの
溶接、円板１，２に穿設された孔７と補強リブとの為す
隅部Ｃの溶接及び円板１，２に穿設された孔りの栓溶接
を行なう必要がある。

これまで第１．２図に示す被溶接物を溶接するには、割
出テーブルに被溶接物を取付けてテーブルを傾斜させ、
固定設置された溶接トーチを用いて割出しテーブルを回
転させて円形部分の溶接を行なっていたが、それ以外の
部分は手溶接に頼っている。

したがって、殆んどの作業が作業者の勘と熟練度に負う
ところが多く、溶接ビード、溶接部の溶は込み、或いは
溶接脚長さの長い場合の多層盛等手溶接による不安定要
素が影響して溶接欠陥を生じ易く、更に溶接に多大の労
力を要するだけでなく溶接能率も著しく劣っていた。

本発明は割出テーブルに被溶接物を支持するようにする
一方、溶接トーチを上下及び前後左右に移動し得るよう
に取付けることにより複数種類の溶接作業を必要とする
被溶接物を１台で全て自動的に行なうようにすることを
目的とし、基礎架台に垂直軸回わりに回転自在に取付け
られた水平支持台に当該水平支持台に対して直角の方向
に水平に延びるアームを前記水平支持台上を長手方向に
摺動自在に取付け、溶接トーチを設けた垂直支持筒を前
記アームに当該アームの長手方向に摺動自在かつ垂直方
向に摺動自在に取付け、水平軸回わりに傾斜自在かつ垂
直軸回わりに回動自在の被溶接物支持用のテーブルを前
記水平支持台の回転に伴う前記水平支持台の回転中心か
ら前記溶接トーチまでの旋回半径内に前記テーブル上の
前記被溶接物の被溶接部が位置するように前記基礎架台
に近すけて少なくとも１台設置して成る溶接装置であり
、更に基礎架台に垂直軸回わりに回転自在に取付けられ
た水平支持台に当該水平支持台に対して直角の方向に水
平に延ひるアームを前記水平支持台上を長手方向に摺動
自在に取付け、垂直支持筒を前記アームに当該アームの
長手方向に摺動自在かつ垂直方向に摺動自在に取付ける
と共に前記垂直支持筒の下端に取付けられたワイヤー類
貫通用孔を有する中空内筒に外筒を回転自在に嵌合し、
前記外筒の回転中心軸を同心にトーチを位置し得ると共
に当該トーチを傾動自在に支持する受金を前記外筒の径
方向に摺動自在に取付は水平軸回わりに傾斜自在かつ垂
直軸回わりに回動自在の被溶接物支持用のテーブルを前
記水平支持台の回転に伴う前記水平支持台の回転中心か
ら前記溶接トーチまでの旋回半径内に前記テーブル上の
前記被溶接物の溶接部が位置するように前記基礎架台に
近すけて少なくとも１台設置して成る溶接装置である。

次に第３〜１４図に示す本発明の一実施例に就いて説明
する。

第３図は本発明の一実施例に係る溶接装置の全体図を示
すものであり、基盤上に固定設置された基礎架台１１上
には回転自在にコラム１２が取付けられ、このコラム１
２上に水平支持台１３が固定されている。

したがってコラム１２を基礎架台１１上で旋回すること
により、水平支持台１３はコラム１２の垂直の回転中心
軸回わりに旋回する。

コラム゛１２を水平支持台１３と共に旋回するため、第
４〜６図に示すように、コラム１２の下端に固着された
底板１４と基礎架台１１の上端に固着された天板１５と
の間にはスラストベアリング１６が介在され、コラム１
２に対して底板１４の部分で固着された主軸１７にはウ
オームホイール１８が取付けられ、ギヤーブレード付モ
ータ１９によりトルクリミッタ−カップリング２０を介
して駆動軸２１に伝えらねた回転がウオームホイール１
８と噛合うウオーム２２によって主軸１７に伝達される
。

更にコラム１２を所定の位置で位置決め固定するため、
底板１４の下面にはコラム１２の回転中心から一定の半
径の位置に複数の位置決め孔２３が設けられ、この孔２
３内に嵌合するロッド２４を備えたシリンダー２５が基
礎架台１１に固定されている。

底板１４の下面には環状のブレーキ板２６が固定され、
このブレーキ板２６と密着してコラム１２の回転を停止
する制動部材２７が天板１５に固着されている。

第５図に示すようにブレーキ板２６と圧接し制動部材２
７との間でブレーキ板２６を挾み付ける垂直ピストン２
８が天板１５に上下動自在に取付けられており、この垂
直ピストン２８を上下動するために、基礎架台１１に固
着されたシリンダ２９のロッド３０が天板１５内に位置
すると共にロッド３０には傾斜面３１が形成され、この
傾斜面３１と接触する傾斜面３２を持った水平ピストン
３３の先端には垂直ピストン２８に形成された傾斜面３
４と接触するボール３５が設置されている。

したがって、シリンダ２９を駆動することによりロッド
３０が上方に伸びると、水平ピストン３３が第５図中右
側に移動し、ボール３５を介して垂直ピストン２８をブ
レーキ板２６に向けて押付は移動する。

主軸１７には第６図に示すように係合子３６が設けられ
、これと係合するストッパー３７が基礎架台１１側に設
けられ、これらの係合によりロッド２４と位置決め孔２
３とが嵌合する位置を検出し、これらからの信号により
コラム１２の回転を停止する。

水平支持台１１には第３図に示すようにこれの長手方向
に伸びるレール３８が形成されており、水平支持台１１
のコラム１２への固着は第３図に示すように水平支持台
１１の一端部でコラム１２に固着することにより水平支
持台１１はコラム１２に対していわゆる片持支持の構造
に形成されている。

レール３８に案内されて水平支持台１１の長手方向に摺
動自在に摺動台３９が設けられ、この摺動台３９には水
平支持台１３の長手方向に対して直角の方向に延びるア
ーム４０が固着されている。

したがって、アーム４０は水平支持台１３の長手方向（
Ｘ軸方向）に摺動する。

アーム４０を摺動するため、水平支持台１３のレール３
８の間には水平支持台１３の後端に取付けられたモータ
４１によりにより駆動される送りねじ４２が設けられ、
この送りねじ４２と摺動台３９とが螺合している。

摺動台３９は送りねじ４２の駆動により、水平支持台１
３の両端に固着されたストッパー４３．４４の間を往復
動する。

アーム４０には水平支持台１３と同様にレール４５、サ
ーボモータ４６により駆動される送りねじ４７及びスト
ッパ４８が設けられており、送りねじ４７と螺合しレー
ル４５に案内されてアーム４０の長手方向（Ｙ軸方向）
に往復動する摺動体４９がアーム４０には設けられてい
る。

摺動体４９には垂直支持筒５０が上下方向（Ｘ軸方向）
に摺動自在に取付けられており、図示するように垂直支
持筒５０は円形であるので、摩耗により垂直支持筒５０
と摺動体４９との間にガタが発生しても回転方向の誤差
だけで中心位置の変化がない。

この垂直支持筒５０を垂直方向に作動するため、垂直支
持筒５０の上端に固着されたサーボモータ５１により駆
動される送りねじ５２には第７図に示すように垂直支持
筒５０の長手方向に形成された長溝５３を貫いて摺動体
４９から垂直支持筒５０内に穿設されたサポータ５９に
設けられたナツト６４が螺合している。

したがってサーボモータ５１を駆動することにより垂直
支持筒５０は摺動体４９に案内支持されて上下方向に摺
動するが、サポータ５９によって垂直支持筒５０の回わ
り止めが図られ、格別に回り止めを要しない。

垂直支持筒５０は摺動体４９と垂直支持筒５０の上下両
端との間にそれぞれ垂直支持筒５０の外周面を被う蛇腹
状の防塵カバー５５が設けられており、この防塵カバー
５５は垂直支持筒５０の上下動に伴なって伸縮する。

この防塵カバー５５により送りねじ５２及び垂直支持筒
５０の防塵が完全になされる。

垂直支持筒５０を上下に駆動するときにサーボモータ５
１に加わる負荷を少なくすると共に垂直支持筒５０の落
下を防止するように、摺動体４９に固定された二本の案
内筒５６，５７内にはそれぞれ重錘５８が上下動自在に
挿入され、垂直支持筒５０の下端に固着された保持板６
０に一端が取付けられ他端が案内筒５６．５７に取付け
られたワイヤ６１．６２にそれぞれの重錘５８の動滑車
６３が第３図に示すように掛けられている。

この重錘５８の作用により垂直支持筒５０の上下動が極
めてスムーズである。

垂直支持筒５０の下端に固着された保持板６０には第８
図に示すように、ギヤボックス６５が設けられ、このギ
ヤボックス６５を貫いて垂直方向に中空の内筒６６が保
持されている。

この中空内筒６６の外側に回転自在に嵌合する外筒６７
はギヤボックス６５に固着された筒材６８にベアリング
６９を介して支持されており、外筒６Ｔに固着されたウ
オームホイール１０はモータ１１により回転する主軸７
２に設けられたウオーム７３と噛合っている。

外筒６７には水平台７４が固着されており、この水平台
７４に対して外筒６７の径方向に移動自在に脚部材７５
が取付けられている。

この脚部材７５の径方向の移動を行なうため水平台７４
に具えられた調整ねじ７６が脚部材７５のナツト部５４
と螺合されている。

水平台７４には脚部材７５の径方向移動の量を測定する
ための目盛７７が形成されている。

第９，１０図に示すように外筒６１に固定された上下２
枚の鍔７８．７９の間に内周にそれぞれ同一長さの切り
込み８０が６つ設けられ、外周に１つの突起８１が設け
られた環状の係止板８２が回動自在に組込まれている。

上下の鍔７８．７９間にそれぞれの切り込み８０内に位
置するピン８３が取付けられており、これにより係止板
８２はそれぞれのピン８３が切り込み８０の両端と接触
するストロークだけ回動する。

突起８１と当接するストッパー８４がギヤボックス６５
内に設けられ、外筒６７の回転を停止するが、ストッパ
ー８４と突起８１とが当接している状態から逆方向に回
転したとしても、係止板８２自体が切り込み８０の切り
込み長さ分だけ回動するので、逆方向に回転して再度突
起８１がストッパー８４と当接したときには外筒６７は
３６０度以上回転して停止する。

外筒６７を零点位置（原点位置）に保持するために、ギ
ヤボックス６５に外筒６７の中心に向かって取付けられ
た筒８５内にはね８６が設けられ、このばね８６により
押圧されるボール８７が筒８５の先端に保持されており
、更にこのボール８７が係合する凹部が外筒６７の外壁
に１ケ所形成されている。

溶接用のトーチ８８は断面コ字状の受金具８９に取付け
られたウィービング装置９０のアーム９１に固定されて
おり、このトーチ８８は外筒６７の中心軸と同心に位置
し得ると共にウィービング装置９０によって径方向に往
復動し得る。

このウィービング装置９０が受ける負荷はトーチ８８だ
けであるから小さいので故障が少なく寿命が長い。

受金具８９は断面コ字状であって受金具８９と向きが正
反対を為し脚部材７５に固着された吊金具９２に蝶ねじ
９３によりねじ止めされている。

受金具８９に形成され蝶ねじ９０が貫通する孔は第８図
に示すように弧状溝９４となっており、これにより第１
２図に示すようにトーチ８８は外筒６７の回転中心軸に
対して最大４５度の範囲まで角度θ傾くことができる。

したがって受金具８９を傾けることによりトーチ８８を
傾けることができ、ウィービング装置９０により傾けた
ままでウィービングを行なうことができる。

トーチ８８に送られるワイヤ９５は第３図に示すように
ギヤボックス６５に取付けられたワイヤ供給装置９６に
より、内筒６６内を通っている。

したがって外筒６７を回転してもワイヤ９５の捩れは最
小となる。

摺動台３９を最も後端の位置、即ち第３図中最も左側の
位置に移動し、かつ摺動体４９を同様にアーム４０の最
も先端の位置、即ち第３図中最も左側の位置に移動した
ときに、コラム１２の回転したとすると、トーチ８８は
コラム１２の回転中心から最も大きな半径で回転するこ
とになるが、この最大半径内に被溶接物の被溶接部が位
置するように、被溶接物を支持する割出台９７．９８が
第３図に示すようにコラム１２の回転中心から１８０度
隔てコラム１２に隣り合って二台設置されている。

これらの割出し台９７．９８は第１４図に示すようにそ
れぞれテーブル９９が架台１００に垂直軸回わりに回転
自在に取付けられると共に水平軸１０１を中心に傾くよ
うに取付けられている。

尚、図面中１０２，１０３は溶接装置をＮＣ制御するた
めの制御装置である。

第１図に示したタイヤトレッドパターン成型金型取付板
を被溶接物Ｗとして、これを溶接する場合について説明
する。

まず、第１３図に示すようにＤの部分を栓溶接（プラグ
溶接）する場合、被溶接物Ｗを支持するテーブル９９に
被溶接物Ｗを芯出しして取付けてからテーブル９９を水
平に保ち、サーボモータ５１によりトーチ８８が被溶接
物Ｗと干渉しないようにＺ軸方向の調節を行なう。

これと同時にモータ１９を駆動させて水平支持台１３を
旋回し、所定の位置でシリンダ２９を作動させることに
よりロッド３０を前進させ、水平ピストン３３、ボール
３５及び垂直ピストン２８を介してブレーキ板２６を制
動部材２７に密着させて水平支持台１３の旋回を停止し
た後、シリンダ２５を駆動してロッド２４を位置決め孔
２３内に嵌合し、正確な位置決めを行なう。

次にモータ４１及びモータ４６を駆動させて摺動台３９
及び摺動体４９をそれぞれ移動してトーチ８８の先端Ｐ
をテーブル９９の回転中心と一致させる。

続いて溶接すべき孔Ｃの中心からのＸ軸方向及びＹ軸方
向からの位置に応じてそれぞれの方向にモータ４１及び
モータ・４６を駆動して数値移動させる。

孔Ｃの大きさく直径）に応じて調整ねじ７６により外筒
６７の回転中心からこれの径方向にトーチ８８を８１だ
け移動し溶接径を定める。

次に第１３図に示すように受金具８９を弧状溝９４に沿
って０１度傾け、適正な角度にトーチ傾斜角を設定する
。

また、ウィービング装置９０のダイヤル（図示省略）に
より溶接脚長に合わせてウィービングの幅を調整する。

これによって栓溶接の準備作業は完了し、その後溶接ア
ークを飛ばしつつモータ７・１によって外筒６Ｔを回転
させる。

外筒６７は係止板８２に形成された切り込み８０とピン
８３との作用により３６０度（１回転）以上約３８０度
回転したとき、突起８１がストッパー８４に尚接して停
止し、直ちに逆転を開始する。

このとき、トーチ８８の１回転毎にモータ５１が作動し
て、Ｘ軸方向にトーチ８８を引き上げて多層溶接を行な
う。

このようにして外筒６７を数回繰り返して正逆回転する
ことにより、栓溶接を完了する。

１つの孔の栓溶接を完了し、他の孔の栓溶接を行なうに
はトーチ８８をそこに移動して同じようにして栓溶接を
行なう。

尚、その溶接すべき孔が最初溶接した孔と被溶接物の中
心に対して同−半径上にあるときは、テーブル９９を回
転させるようにしても良い。

円板１，２の外周面と塞板４の側面との隅部Ａの溶接、
或いは孔６の円周面と管材８との為す隅部Ｂの溶接を行
なう場合には、被溶接部が被溶接物Ｗの中心から一定の
半径の円形であるので、トーチ８８をテーブル９９の中
心から所定の半径分だけ、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動
させた後、第１２図に仮想線で示すように、被溶接部Ａ
、Ｂの形状に応じてテーブル９９を傾斜させてトーチ８
８と被溶接物Ｗの表面とが０２度為すようにし、テーブ
ル９９を適正な速度で回転しつつ溶接を行なう。

Ｂで示される被溶接部のように孔７の内周面が被溶接物
の回転中心軸と同一でない場合は、Ａの部分の栓溶接の
場合と同様に、調整ねじ７６によって外筒６７の中心か
ら所定の寸法だけトーチ８８をずらし、更に受金具８９
を傾けてトーチ８８の先端Ｐを孔７の内周面に向け、モ
ータ７１を駆動して外筒６７を回転することにより行な
う。

このようにして、被溶接物Ｗの片面の溶接が終了すると
、ブレーキ板２６と制動部材２１との密着を解き、ロッ
ド２４を位置決め孔２３から外し、モータ１９によって
水平支持台１３を１８０度旋回させて、もう一方の割り
出し台９８上に支持された被溶接物の溶接作業を行なう
。

この間に、割り出し台９７上の被溶接物の段取り替えを
行なう。

第１図に示す被溶接物のＡ、Ｂ、Ｃ及びＤ部の溶接は以
上のようにして行なうが、このような被溶接物以外にも
、直線ないし曲線の被溶接部を有するものであっても溶
接可能であり、１台の溶接装置を用いて、多種類の被溶
接部を有するものの溶接が行なえる。

本発明によれば溶接トーチを垂直支持筒に上下動自在と
し、この垂直支持筒をアームに往復動自在とし、更にこ
のアームを水平支持台に沿って前記往復動方向と直角の
方向に往復動自在とし、この水平支持台自体が基礎架台
上で旋回するようにしたので、可動部分会てが頭上にま
とめられ装置の据付面積が狭くて済み床面の有効利用が
計られ、同時に装置の周囲の床面上に多数の被溶接物を
設置し得ることができ、段取りと溶接作業とが同時に併
行して行な得て、作業能率が格段に向上した溶接装置が
得られた。

しかも溶接トーチは垂直支持筒の中心に位置し得ると共
にこの垂直支持筒の中心に対して所望の半径で回転し得
るので、テーブル上に支持された被溶接物に対して隅肉
溶接、栓溶接或いは溝溶接等の各種の溶接が一台の溶接
装置ででき、しかも溶接作業だけでなく、トーチを切断
機に取替えることにより、精密溶断も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の溶接装置によって溶接し得る被溶接物
の一例を示す平面図、第２図は第１図の■−■線断面図
、第３図は本発明の一実施例の装置を示す全体斜視図、
第４図は基礎架台とコラムの部分を示す断面図、第５図
は第４図中のｖ部の拡大断面図、第６図は第４図のＶｌ
−Ｖｌ線断面図、第７図は垂直支持筒の断面図、第８図
は垂直支持筒の下端に取付けられたトーチを示す一部切
欠き正面図、第９図は第８図の［−［線断面図、第１０
図は第９図のＸ−Ｘ線断面図、第１１図は第８図の刀−
刃線矢視図、第１２図は円板の内外周面を溶接している
状態を示すトーチの正面図、第１３図は孔の栓溶接をし
ている状態を示す正面図、第第１４図は割出し台を示す
側面図。 図面中、１１は基礎架台、１２はコラム、１３は水平支
持台、３９は摺動台Ｚ４０はアーム、５０は垂直支持筒
、６７は外筒、Ｔ４は水平台、８８はトーチ、９７．９
８は割出し台である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基礎架台に垂直軸回わりに回転自在に取付けられた
   水平支持台に当該水平支持台に対して直角の方向に水平
   に延びるアームを前記水平支持台上を長手方向に摺動自
   在に取付け、溶接トーチを設けた垂直支持筒を前記アー
   ムに当該アームの長手方向に摺動自在かつ垂直方向に摺
   動自在に取付け、水平軸回わりに傾斜自在かつ垂直軸回
   わりに回動自在の被溶接物支持用のテーブルを前記水平
   支持台の回転に伴う前記水平支持台の回転中心から前記
   溶接トーチまでの旋回半径内に前記テーブル上の前記被
   溶接物の被溶接部が位置するように前記基礎架台に近ず
   けて少なくとも１台設置して成る溶接装置。 ２ 基礎架台に垂直軸回わりに回転自在に取付けられた
   水平支持台に当該水平支持台に対して直角の方向に水平
   に延ひるアームを前記水平支持台上を長手方向に摺動自
   在に取付け、垂直支持筒を前記アームに当該アームの長
   手方向に摺動自在かつ垂直方向に摺動自在に取付けると
   共に前記垂直支持筒の下端に取付けたワイヤー類貫通用
   孔を有する中空内筒に外筒を回転自在に嵌合し、前記外
   筒の回転中心軸と同心にトーチを位置し得ると共に当該
   トーチを傾動自在に支持する受金を前記外筒の径方向に
   摺動自在に取付け、水平軸回わりに傾斜自在かつ垂直軸
   回わりに回動自在の被溶接物支持用のテーブルを前記水
   平支持台の回転に伴う前記水平支持台の回転中心から前
   記溶接トーチまでの旋回半径内に前記テーブル上の前記
   被溶接物の溶接部が位置するように前記基礎架台に近す
   けて少なくとも１台設置して成る溶接装置。