JPS63228100A - 電極交換システム - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電極交換システムに係り、特に電極交換作業の
完全自動化を図り得る電極交換システムに関する。

［従来の技術］ 放射性廃棄物の処理プラント等の作業者が直接作業を行
なうことができない場所に採用される溶接装置にあって
は、その完全自動化が図られており、このため消耗した
溶接用電極の交換作業も自動化Ｓ！置によって行なわれ
ている。

従来の電極交換装置は第７図に示すように、円弧状の溶
接線ａに対応させて円軌道上を走行するように構成され
た溶接トーチｂに対して、その外周部分に円形の走行レ
ールＣを配設し、この走行レールＣ上に交換用電極ｄを
保持するホルダｅを走行させるようにして、電極交換時
にはホルダｅをトーチｂの近傍に移動させると共にトー
チｂを径方向に移動させ、ホルダｅ上に位置されたトー
チｂを昇降させることにより電極交換を施すようにして
いた。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで従来にあっては、次のような問題点があった。

■　ホルダｅとトーチｂとを夫々個別に移動させるよう
になっており、夫々独立にパルスモータやリミットスイ
ッチ等の駆動機構、位置検出手段を備えていた。このた
め、電極交換時ホルダｅとトーチｂの相互位置を割り出
して位置制御を行なうに際して、これら個別の位置検出
手段夫々から得られる信号を基に相互位置の調整を行な
う必要があり、１１１ｍが複雑化するという問題があっ
た。

■　またこれらリミットスイッチ等の位置検出手段は、
相当の検出誤差（作動誤差）を有するため、ホルダｅ１
トーチｂ夫々からの信号の誤差の累積により、位置制御
の誤差が大きくなる傾向にあり、的確なＩｌｌ　１０を
行なうことが困難であった。

■　更に、トーチｂ及びホルダｅ夫々に独立に走行レー
ルＣや駆動機構、位置検出手段を設備しなければならず
、コストアップを招いていた。

■　従来の電極交換装置では、使用済電極の廃棄作業の
エラーや新たな電極の装着作業のエラー、電極長さのチ
ェック等を行なう機能が十分でなく、自動化装置として
は不満足なものであった。

［問題点を解決するための手段と作用］第１の発明は、
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に駆動されて溶接作業を施プ溶接装置
から使用済電極を廃棄させるための廃棄制御装置と、定
位置に固定され、移動してくる溶接装置の移動原点位置
を有して、交換用電極を保持するホルダと、ホルダから
溶接装置に交換用電極を装着させるための装＠制Ｗ装置
とを備えて構成され、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に単独で駆動さ
れる溶接装置を廃棄場所に移動させて廃棄制御装置によ
り使用済電極を廃棄させ、次いで溶接装置の移動の基準
となる移動原点を有するホルダに溶接装置を移動して該
原点に照合させ、その後ホルダに保持された交換用電極
を装着制御１１１装置により溶接装置に装着させるよう
になっている。

殊に、所定位置に保持される交換用電極と溶接装置の移
動制御のための原点位置とをホルダで一義的に決定でき
るようにしたので、電極装着の際、簡１１月つ的確に溶
接装置を所望の交換用電極位置に移動させることができ
る。

第２の発明はＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に駆動されて溶接作業を
施す溶接装置から使用済電極を廃棄させると共にその廃
棄を確認するための廃棄制御装置と、定位置に固定され
、移動してくる溶接装置の移動原点位置を有して、交換
用電極を保持するホルダと、ホルダから溶接装置に交換
用電極をｉｎさせるための装着制御０装置とを備えて構
成され、ｘ、ｙ、ｚ軸方向に単独で駆動される溶接装置
を廃棄場所に移動させて廃棄制御装置により使用済電極
を廃棄させ、次いで溶接装置の移動の基準となる移動原
点を有するホルダに溶接装置を移動して該原点に照合さ
せ、その後ホルダに保持された交換用電極を装着＄制御
装置により溶接装置に装着させるようになっている。

殊に、所定位置に保持される交換用電極と溶接装置の移
動制御のための原点位置とをホルダで一義的に決定でき
るようにしたので、電極装着の際、簡単且つ的確に溶接
装置を所望の交換用電極位置に移動させることができる
。

また廃棄制御装置に使用済電極の廃棄確認をさせるよう
にしたので、交換作業における誤動作を防止できる。

第３の発明は、ｘ、ｙ、ｚ軸方向に駆動されて溶接作業
を施す溶接装置から使用済電極を廃棄させるための廃棄
制御装置と、定位置に固定され、移動してくる溶接装置
の移動原点位置を有して、交換用電極を保持するホルダ
と、ホルダから溶接装置に交換用電極を装着させると共
にその装着を確認するための装着ＩＩ　ｉｌｌ装置とを
備えて構成され、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に単独で駆動される
溶接装置を廃棄場所に移動させて廃棄制御装置により使
用済電極を廃棄させ、次いで溶接装置の移動の基準とな
る移動原点を有するホルダに溶接装置を移動して該原点
に照合させ、その後ホルダに保持された交換用電極を装
＠ｌ１ＩＩｌｌ装置により溶接装置に装着させるように
なっている。

殊に、所定位置に保持される交換用ｌ！極と溶接装置の
移動制御のための原点位置とをホルダで一義的に決定で
きるようにしたので、電極装着の際、簡単且つ的確に溶
接装置を所望の交換用電極位置に移動させることができ
る。

また、装着制御装置に交換用電極の装着確認をさせるよ
うにしたので、交換作業における誤動作を防止できる。

第４の発明はｘ、ｙ、ｚ軸方向に駆動されて溶接作業を
施す溶接装置から使用済電極を廃棄させるための廃棄１
１ｄＪ　Ｉｌｌ装置と、定位置に固定され、移動してく
る溶接装置の移動原点位置を有して、交換用電極を保持
するホルダと、ホルダから溶接装置に交換用電極を装着
させると共にその装着長さを調整するための装＠制御Ｂ
装置とを備えて構成され、ｘ、ｙ、ｚ軸方向に単独で駆
動される溶接装置を廃ｌ！場所に移動させて廃棄制御装
置により使用済電極を廃棄させ、次いで溶接装置の移動
の基準となる移動原点を有するホルダに溶接装置を移動
して該原点に照合させ、その後ホルダに保持された交換
用電極をＳ！ｉＭ制′ｍ制置ｍ装置溶接装置に装着させ
るようになっている。

殊に、所定位置に保持される交換用電極と溶接装置の移
動制御のための原点位置とをホルダで一義的に決定でき
るようにしたので、電極Ｖ４＠の際、簡単且つ的確に溶
接装置を所望の交換用電極位置に移動させることができ
る。

また、装着制御ｌ装置に交換用電極の装着長さを調整さ
せるようにしたので、その後の溶接作業を適切に行なわ
せることができる。

［実施例］ 以下に本発明の好適一実施例を第１図〜第６図に従って
詳述する。

１は溶接装置であり、この溶接装置１は移動装置２に支
持されて、この移動装置２によりＸ、Ｙ。

Ｚ軸方向に駆動されて被溶接物３に溶接作業を施すよう
になっている。移動装置２は、Ｙ軸シール４上を走行す
るＹ軸台１１５と、Ｙ軸台車５に設置されたＸ軸シール
６上を走行するＸ軸台車７と、Ｘ軸台１ｉ７に支持され
たＺ軸シール（図示せず）とから構成される装置 昇降自在に支持される。溶接１！［１はその下端部に溶
接トーチ８を備え、溶接トーチ８には溶接用電極９がＩ
ＩＢ２自在に取り付けられる。具体的には溶接トーチ８
内には電磁弁１０で作動される自動チャッキング手段が
備えられ、この自動チャッキング手段を作動制御するこ
とにより電極９を着脱できるようになっている。また、
トーチ８には、侵述する作業のために、微弱なタッチ電
圧が電源１１から印加されている。

このように構成された溶接装１１は、溶接作業時所定の
溶接場所Ｃ（図中、右側部分）でＸ．Ｙ。

Ｚ軸方向に自在に駆動されて被溶接物３に溶接を施すよ
うになっている。

他方、移動装置２による溶接装置１の移動範囲内であっ
て溶接場所Ｃの外方には、使用済電極９を廃棄させるた
めの廃棄場所Ｄと、電極９を装着させるための装着場所
Ｅとが形成される《図中、左側部分》。廃棄場所Ｄには
、廃棄される使用済電極９を回収するための回収バケツ
１−１２が設けられている。また廃棄場所りに隣接する
装着場所Ｅには、移動してくる溶接装置１の移動原点０
を有して、交換用電極９を保持するホルダ１３がボルト
１４Ａにより定位置に固定して設けられる。

このボルダ１３は同−基盤上に、交換用電極９を収容す
る多数の収容孔′１４と、溶接装置２１のホルダ１３上
における移動の基準となる原点０とを有し、これら原点
Ｏと各収容孔１４どの位Ｉｆ関係乃至距離が一義的に確
定されるようになっている。

従って、溶接トーチ８を原点０に移動させれば、トーチ
８から各交換用電極９との距離が確定できることになる
。尚、原点Ｏは、トーチ８を周方向から囲繞するＬ形溝
１５で設定されている。更にこのホルダ１３には、後述
する種々の作業のためにベース盤１６が設けられ、この
ベース盤１６はアースされている。

史には、溶接装置１から使用済？！！極９をＲ東さヒる
と共にその廃棄を確認する廃棄制御装置並びにホルダ１
３から溶接装置１に交換用電極９を装着させ、その装着
を確認すると共に装咎長さを調整する装着−ｔ１１Ｉ装
置が備えられる。

以下、電極交換作業の手順に従って説明する。

第４図に示すように、電極交換作業を行なう際には、先
ずアドレスの指定を行なう。アドレス指定はホルダ１３
上の交換用電極９の位置に対応させて設定したアドレス
を、作業者又はマイクロプロセッサ等の制御器１７で指
定させることにより行なわれる。

次に、電極確認位置移動を行なう。

溶接場所Ｃに位置する溶接装Ｗ１のトーチ８を移動装置
２によって移動さけ、トーチ８を回収パケット１２の上
方に位置させる。この移動制御に際しては、トーチ８が
パケット１２位置に到達したことを検出するＸ軸方向リ
ミットスイッチ１８及びＹ軸方向リミットスイッチ１９
を使用し、これらリミットスイッチ１８．１９からの信
号でモータ駆動回路２０を間とさせて移動＆Ｎ２を駆動
するパルスモータ２１を停止させるようになっている。

即ち、廃棄位置に達したか否かの確認は、これらリミッ
トスイッチ１８．１９によってなされる。殊に、パケッ
ト１２は相当大きな口径を有するので、位置確認はリミ
ットスイッチ１８゜１９でラフに行なうことができる。

次に、電極廃棄動作を行なう。これは、自動チャッキン
グ手段の電極チャックＮ磁片１０を作動させてコレット
を間とブることで達成され、使用済１橿９は廃棄される
。

次に、Ｗｉ電極の廃棄確スを行なうため、電極確認位置
移動を行なう。電極確認位置はベース盤１６となってお
り、トーチ８をこのベース盤１６上へ移動させる。この
移動制御に際しては、廃棄位置からの移動距離をパルス
モータ２１で割り出すことで達成され、ベース盤１６上
か否かは、このパルスモータ２１の割出し母で判定され
る。殊にベース盤１６はそれ自体相当の面積を有するの
で、ラフな制御でトーチ８をベース盤１６上に位置させ
ることができる。

次に電極有無確認動作を行なう。これは溶接電流により
、コレットに電極９が溶着して廃棄できない場合を＃虜
したチェック動作である。

この作業は、ベース盤１６より若干上方の高さ位置にセ
ットされたＺ軸方向の下限リミットスイッチ２２までト
ーチ８を降下させることにより行なわれる。電極９が廃
棄されていればトーチ８はリミットスイッチ２２の位置
まで降下することができる。この場合には、次の作業に
進む。

電極９が廃棄されずにトーチ８に残存している場合には
、降下途中で電極９がベース盤１６に接触する。この接
触により、タッチ信号が検出されて電極９の有無が判定
される。電極９が残存している場合には、電極焼付解除
動作を行なう（図中、Ａ参照）。

これは、一旦自動チャッキング手段のコレットを開き、
この状態でトーチ８を２軸方向の下限リミットスイッチ
２２の位置まで降下させることにより行なわれる。この
トーチ８の降下により、溶着した電極９をコレットから
強制的に離脱させることができる。

次に電極チャッキング動作を行なう。離脱されコレット
内に支持されている電極９を、コレットの閉動作でつか
むことになる。その後トーチ８は、Ｚ軸方向の上限リミ
ットスイッチ２３の位置まで上昇される。

そして廃棄されなかった電極９をつかんだトーチ８は、
再び廃棄場所りの回収パケット１２へ移動されて′ｐＨ
ｌｉの廃棄作業を行なうことになる。

以上のようにして廃棄作業を達成したならば、次いで電
極装着作業に進む。

先ず、電極アドレス原点割出し動作を行なう。

これは、電極有無確認肋作模、Ｚ軸方向の上限リミット
スイッチ２２の位置まで上昇させたトーチ８を、ホルダ
１３上のＬ形溝１５まで移動させ、Ｌ形溝１５のＸ袖壁
１５ａ並びにＹ袖壁１５ｂにトーチ８を当接させるらこ
れによりホルダ１３上におけるトーチ８の移動原点Ｏが
規定され、ここでパルスモータ２１の位ｌＦ割出しをリ
セットする。

この原点割出し動作により、トーチ８と交換用電極９の
各収容孔１４との距離は一義的に確定される。

次いで、前述の指定アト１ノスへトーチ８を移動させる
動作を行なう。この移動υ１ｉ１Ｄに際しては、パルス
モータ２１による割出しが利用され、このパルスモータ
２１の位置割出しにより、アドレス達成の判定がなされ
る。

次いで電極チャッキング動作が行なわれる。これは電極
チャック電磁弁１０でコレットを開くと共にトーチ８を
Ｚ軸方向の下限リミットスイッチ２２まで下降させ１交
換用電極９をつかませ、その後トーチ８を上限りミット
スイッ″ｆ−２３まで上昇させることにより行なわれる
。

次いで、トーチ８を電橋確認位置（ベース盤１６）まで
移動させる動作を行なう。

これは、トーチ８の移動制御が的確になされず、電極９
を落したり、つかみ損じた場合を考慮し、電極９のＩＡ
＠を確認するために行なわれる。この移動制御も、パル
スモータ２１の割出しによって行なわれる。

トーチ８がベース盤１６上に達したら、トーチ８をＺ軸
方向の下限リミットスイッチ２２位置まで下降させる。

電極９が装荷されているならば、電極９がベース盤１６
に接触することとなってタッチ信号が検出され、電極９
が装着されていないならば、タッチ信号が検出されない
こととなり、これにより電極９の有無が判定される。

電極９が装着されているときには次の判定がなされ、装
着されていないｍ合には、エラーメツセージが送出され
る。また装着されていない場合には、前述のアドレス指
定の前段に制御が戻され（図中、Ｂ参照）、アドレス指
定の変更、修正等がなされた後、再度電極装着作業が繰
り返される。

電極９の装着状態が確認されたならば、次いで電極長さ
の判定動作が行なわれる。トーチ８からの電極装着（露
出）長さは電極９を収容孔１４から扱く際に、電極９が
引っ掛かる等して変動し易く、このような装着長さが適
正でない場合には健全な溶接作業を行なうことができな
い点を考慮して、その長さをチェックするために行なわ
れる。

この判定作業は、トーチ８を下降させることにより電極
９がベース盤１６に接触してタッチ信号が出力されたト
ーチ８の高さ位置をポテンショメータ２４で検出し、こ
の検出（０と予め設定されたトーチ８４％さ位置とを比
較することにより行なわれ、適正値であれば次の作業に
進む。適正でない場合には、′Ｉ！ｉ楊長さ調整動作を
行なう。この動作はベース盤１６上において、電極９を
保持するコレットを開いた状態でトーチ８を設定高さ位
置まで昇降させ、ポテンショメータ２４からの出力値が
設定値に一致したら電磁弁１０を作動させてコレットを
閉じることにより達成される。

以上の動作により、電極交換作業が終了することになる
。電極交換作業が終了したトーチ８は、溶接場所Ａに移
動され、溶接のための原点位置０１に復帰されて待機す
ることになる。

尚、これら一連の作業動作は、全てインタフェース２５
を介して制御器１７によって制御されるようになってい
る。また、各動作はディスプレイ２６に表示されると共
に、必要な場合には警報信号により、警報器２７が動作
されるようになっている。図中、２８はＡ／Ｄ変換器で
ある。

また、本システムには、電極９の交換時期を知らせるた
めに、溶接装置１への溶接電流検知信号を積篩するタイ
マが備えられており、必要に応じてディスプレイ２６に
表示されるようになっている。

第５図及び第６図には、ヒユーム除去装置が示されてい
る。溶接作業においてシールドガスとしてｌ＼シリウム
使用するＴＩＧ溶接では、ヒユームが発生してトーチ８
に付着する。このようなヒユームの付着は、上述のよう
な制御動作を行なわせる場合、殊にタッチ電圧による判
定動作において支障となる。第５図に示すヒユーム除去
装置は、移動原点Ｏを指標するＬ形溝１５に、表面にラ
イ９ブラシ２９を植立させたＬ形材３０を装着したもの
である。

また、石６図に示す装置は、パケット１２上に、ワイヤ
ブラシ２９が内面に植立されたスリーブ３１を垂直方向
へＲ２したものである。

いずれもトーチ８の移動を利用してヒユームを除去でき
るようになっている。

［発明の効果］ 以上型するに本発明によれば次のような浸れた効果を発
揮する。

ｍＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に自在に駆動できる溶接装置を構成
し、その移動性を利用してホルダを定位置に固定させ、
且つこのホルダに電極交換のための移動原点を規定した
ことにより、制御の筒中化、適正化を図ることができ、
またホルダを固定したので、設備費を削減できる。

（ＺＩＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に自在に駆動できる溶接装置を
構成し、その移動性を利用してホルダを定位置に固定さ
せ、且つこのホルダに電極交換のための移動原点を規定
したことにより、制御の簡単化、適正化を図ることがで
さ、またホル′ダを固定したので、設備費を削減でき、
更に電極廃棄の確認機能を付加したので、交換作業の完
全自動化を図り得る。

（３１Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に自在に駆動できる溶接装置を
構成し、その移動性を利用してホルダを定位置に固定さ
せ、且つこのホルダに電極交換のだめの移動原点を規定
したことにより、制御の簡単化、適正化を図ることがで
き、またホルダを固定したので、設備費を削減でき、更
に電極装着の確認機能を付加したので、交換作業の完全
自動化を図り得る。

＋４）Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に自在に駆動できる溶接装置を
構成し、その移動性を利用してホルダを定位置に固定さ
せ、且つこのホルダに電極交換のための移動原点を規定
したことにより、制御の簡単化、適正化を図ることがで
き、またホルダを固定したので、設備費を削減でき、更
に電極装＠長さの調整機能を付加したので、交換作業の
完全自動化、溶接作業の適正化を図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適一実施例を示す平面図、第２図は
その正面図、第３図は制御系を示すブロック図、第４図
は！ＩＪｔｌｌフローを示すフローチャート、第５図及
び第６図はそれぞれヒユーム除去装置を示す平面図、第
７図は従来例を示す平面図である。 図中、１は溶接装置、９は電極、１３はホルダ、Ｏは移
動原点である。 特許出願人　　石川島播磨重工業株式会社代理人弁理士
　　絹　　谷　　信　　雄第３図 第５図 第６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に駆動されて溶接作業を施す溶
   接装置から使用済電極を廃棄させるための廃棄制御装置
   と、定位置に固定され、移動してくる上記溶接装置の移
   動原点位置を有して、交換用電極を保持するホルダと、
   該ホルダから上記溶接装置に上記交換用電極を装着させ
   るための装着制御装置とを備えたことを特徴とする電極
   交換システム。
2. （２）Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に駆動されて溶接作業を施す溶
   接装置から使用済電極を廃棄させると共にその廃棄を確
   認するための廃棄制御装置と、定位置に固定され、移動
   してくる上記溶接装置の移動原点位置を有して、交換用
   電極を保持するホルダと、該ホルダから上記溶接装置に
   上記交換用電極を装着させるための装着制御装置とを備
   えたことを特徴とする電極交換システム。
3. （３）Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に駆動されて溶接作業を施す溶
   接装置から使用済電極を廃棄させるための廃棄制御装置
   と、定位置に固定され、移動してくる上記溶接装置の移
   動原点位置を有して、交換用電極を保持するホルダと、
   該ホルダから上記溶接装置に上記交換用電極を装着させ
   ると共にその装着を確認するための装着制御装置とを備
   えたことを特徴とする電極交換システム。
4. （４）Ｘ、Ｙ、Ｚ軸方向に駆動されて溶接作業を施す溶
   接装置から使用済電極を廃棄させるための廃棄制御装置
   と、定位置に固定され、移動してくる上記溶接装置の移
   動原点位置を有して、交換用電極を保持するホルダと、
   該ホルダから上記溶接装置に上記交換用電極を装着させ
   ると共にその装着長さを調整するための装着制御装置と
   を備えたことを特徴とする電極交換システム。