(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-19
(45)【発行日】2023-06-27
(54)【発明の名称】棒状部材の溶接装置
(51)【国際特許分類】
B23K 9/028 20060101AFI20230620BHJP
B23K 37/047 20060101ALI20230620BHJP
【ＦＩ】
B23K9/028 Q
B23K37/047 501C
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2019112175
(22)【出願日】2019-06-17
(65)【公開番号】P2020203300
(43)【公開日】2020-12-24
【審査請求日】2022-05-02
(73)【特許権者】
【識別番号】512173232
【氏名又は名称】有限会社 ＶＩＮＡＴＥＣ ＪＡＰＡＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100121418
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 修
(72)【発明者】
【氏名】塩貝 義則
【審査官】柏原 郁昭
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－１１７６９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０５－１８５２２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５９－２１５２７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５１－１２２１３７（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭５８－１５７２７０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開昭５８－１８１４８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５４－０３４３２３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平０８－１０８２９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－１７８４４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０２８２５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５６－０５０７８６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ９／０２８
Ｂ２３Ｋ ３７／０４７
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
棒状部材の一端または両端に他の部材を接合するための溶接装置であって、基台上に設けられた左右の溶接ステーションと、これら溶接ステーション間に棒状部材を支持する棒状部材支持部と、棒状部材の一端または両端に他の部材を溶接するための溶接機を備えており、左右の溶接ステーションは、一方が固定の溶接ステーションであり、他方が前記固定の溶接ステーションに接近自在な移動の溶接ステーションであり、両溶接ステーションには棒状部材の端部に対向して前記他の部材を保持する部材保持部と、部材保持部が先端に取り付けられ、他の部材および棒状部材を同期回転させる駆動回転軸部を有しており、固定の溶接ステーションに対して移動の溶接ステーションを接近させて、これらステーション間に棒状部材およびその両端に係合された他の部材が挟持され、前記駆動回転軸部によって棒状部材と他の部材を同期回転させつつ、これら部材同士を前記溶接機によって接合可能としており、前記部材保持部が、両溶接ステーションの側壁から棒状部材の端部側へ突出するブラケットと、ブラケットの先端に設けられ、他の部材と係合する板状突出部を有する係合治具と、係合治具上に他の部材を所定レベルでセットするクサビ部材を有する、棒状部材の溶接装置。
【請求項2】
他の部材の高さレベルを検知する検知手段が設けられている、請求項１記載の棒状部材の溶接装置。
【請求項3】
棒状部材の高さレベルを検知する検知手段が設けられている、請求項１または請求項２記載の棒状部材の溶接装置。
【請求項4】
駆動回転軸部の回動状態を検知する検知手段が設けられている、請求項１～請求項３のうちのいずれか一項記載の棒状部材の溶接装置。
【請求項5】
溶接機が基台の後方に左右一対設けられ、一方の溶接機のトーチが固定の溶接ステーションに設けられ、他方の溶接機のトーチが移動の溶接ステーションに設けられ、基台の後方に立設された略方形枠状のフレーム体のレール上を走行する左右一対のハンガーを介して前記左右の溶接機のワイヤ類が前記トーチの位置と対応して移動自在となされている、請求項１～請求項４のうちのいずれか一項記載の棒状部材の溶接装置。
【請求項6】
請求項１記載の溶接装置を使った棒状部材の溶接方法であって、左右一対の溶接ステーションにおける部材保持部のうちの一方または他方に他の部材をセットするステップと、棒状部材支持部に棒状部材をセットするステップと、移動溶接ステーション３におけるシリンダＣ１を作動させて、移動溶接ステーション３を固定溶接ステーション４側方向へ移動させて、棒状部材の一端または両端に他の部材をセットするステップと、駆動回転軸部によって棒状部材およびその一端または両端における他の部材を同期回転させつつ、溶接機によって前記両部材を溶接するステップとを有する、溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、中空状や中実状の棒状部材の両端に他の部材を接合するための溶接装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、溶接装置としては、例えば基板上に、溶接棒を誘導する溶接棒誘導パイプを、帯体とボルトからなる取付具によって固定し、溶接棒誘導パイプの先端部には同じく前記取付具によって一連にセットされたノズルが設けられ、そして、該ノズルと前記溶接棒誘導パイプとで構成される溶接棒誘導路を形成し、その前方には溶接棒の外周面に当接して溶接棒を送り出す一対の送出ローラが設けられており、最終的に送り出された溶接棒の先端部分に位置するトーチによって、溶接が行われる構造の溶接機が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】実全昭６３－１０１１７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前項で述べた溶接機は、要するに、溶接棒誘導路を通じて送り出される溶接棒の先端にトーチを位置させて、該部分で溶接作業を行うものであり、これを用いて棒状部材の両端に他の部材を溶接する場合には、棒状部材の両端部分について他の部材を溶接させるという二回の溶接作業が必要となる上、その際の棒状部材の端部に対する他の部材の位置決めや外周方向の溶接を行うための棒状部材と他の部材との同期回転が非常に困難であるという問題があった。
【0005】
本発明の目的は、棒状部材の両端に他の部材を簡単且つ正確に溶接することができる溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項１記載の本発明は、棒状部材の一端または両端に他の部材を接合するための溶接装置であって、基台上に設けられた左右の溶接ステーションと、これら溶接ステーション間に棒状部材を支持する棒状部材支持部と、棒状部材の一端または両端に他の部材を溶接するための溶接機を備えており、左右の溶接ステーションは、一方が固定の溶接ステーションであり、他方が前記固定の溶接ステーションに接近自在な移動の溶接ステーションであり、両溶接ステーションには棒状部材の端部に対向して前記他の部材を保持する部材保持部と、部材保持部が先端に取り付けられ、他の部材および棒状部材を同期回転させる駆動回転軸部を有しており、固定の溶接ステーションに対して移動の溶接ステーションを接近させて、これらステーション間に棒状部材およびその両端に係合された他の部材が挟持され、前記駆動回転軸部によって棒状部材と他の部材を同期回転させつつ、これら部材同士を前記溶接機によって接合可能としており、前記部材保持部が、両溶接ステーションの側壁から棒状部材の端部側へ突出するブラケットと、ブラケットの先端に設けられ、他の部材と係合する板状突出部を有する係合治具と、係合治具上に他の部材を所定レベルでセットするクサビ部材を有する棒状部材の溶接装置である。
【0007】
請求項２記載の本発明は、前記請求項１記載の棒状部材の溶接装置について、他の部材の高さレベルを検知する検知手段が設けられているものである。
【0008】
請求項３記載の本発明は、前記請求項１または請求項２記載の棒状部材の溶接装置について、棒状部材の高さレベルを検知する検知手段が設けられているものである。
【0009】
請求項４記載の本発明は、前記請求項１～請求項３のうちのいずれか一項記載の棒状部材の溶接装置について、駆動回転軸部の回動状態を検知する検知手段が設けられているものである。
【0010】
請求項５記載の本発明は、前記請求項１～請求項４のうちのいずれか一項記載の溶接装置について、溶接機が基台の後方に左右一対設けられ、一方の溶接機のトーチが固定の溶接ステーションに設けられ、他方の溶接機のトーチが移動の溶接ステーションに設けられ、基台の後方に立設された略方形枠状のフレーム体のレール上を走行する左右一対のハンガーを介して前記左右の溶接機のワイヤ類が前記トーチの位置と対応して移動自在となされていることを特徴とする。
【0011】
請求項６記載の本発明は、請求項１記載の溶接装置を使った棒状部材の溶接方法であって、左右一対の溶接ステーションにおける部材保持部のうちの一方または他方に他の部材をセットするステップと、棒状部材支持部に棒状部材をセットするステップと、移動溶接ステーション３におけるシリンダＣ１を作動させて、移動溶接ステーション３を固定溶接ステーション４側方向へ移動させて、棒状部材の一端または両端に他の部材をセットするステップと、駆動回転軸部によって棒状部材およびその一端または両端における他の部材を同期回転させつつ、溶接機によって前記両部材を溶接するステップとを有することを特徴とする溶接方法である。
【発明の効果】
【0012】
本発明に係る溶接装置によれば、前述した通り、基台上の左右一対の溶接ステーション間に設けられた棒状部材支持部に棒状部材をセットすると共に、前記両ステーションに設けられた部材保持部の両方または一方に溶接される部材をセットし、固定の溶接ステーションに対して移動の溶接ステーションを接近させて前記棒状部材の一端または両端に溶接される部材を係合させて、これら部材を同期回転させることで両部材の溶接が自動的に行えるため、従来のように、棒状部材の一端ごとに溶接を行う必要がなくなり、作業の効率化が図られる。また、前述した通り、実際の溶接作業は機械的に行えるため、従来の手作業による溶接のような不均一性や作業者の熟練性の問題が一挙に解消され得る。
【0013】
また、本発明に係る溶接装置の各部の構造は複雑ではないため、全体構成においても複雑化されておらず、そのため、製造が容易でコスト的にも有利である。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本発明の実施形態に係る溶接装置の正面図である。
【図2】同実施形態の溶接装置の平面図である。
【図3】同実施形態の装置における溶接機部分の側面図である。
【図4】同実施形態の装置における移動溶接ステーションの側面図である。
【図5】同実施形態の装置における固定溶接ステーション側の部材保持部を示す拡大正面図である。
【図7】同じく部材保持部の平面図である。
【図8】同じく部材保持部の底面図である。
【図9】同実施形態の装置におけるパイプクランプ部分の側面図である。
【図10】同実施形態の装置について、パイプの左端に移動側溶接ステーションのフックが係合する前の状態を示す正面図である。
【図11】同実施形態の装置について、パイプの左端に移動側溶接ステーションのフックが係合する後の状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
次に、本発明を、棒状部材としてのパイプの両端に他の部材としてのフックが溶接される足場部材の製造に係る溶接装置に適用した場合の実施形態について、図面にしたがって説明するが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。
【0016】
なお、本発明に係る実施形態では、「前後」、「左右」および「上下」は、図１を基準とし、「前側」とは図１の図面紙葉の表側方向を意味し、「後側」とは同図の裏側方向を指す。また、「左側」とは図１における左側方向を意味し、「右側」とは同図の右側方向を指す。更に、「上側」とは図１の上側方向を意味し、「下側」とは同図の下側方向を指す。
【0017】
図１および図２に示すように、本実施形態に係る溶接装置１は、前記パイプＰの両端にコ字形のフックＨを自動的に溶接するものであって、基台２上に設けられた左右の溶接ステーション３・４と、これら溶接ステーション３・４間でパイプＰを回転自在に挟持するパイプ支持部としてのパイプクランプ部５４と、パイプＰの両端に前記フックＨをそれぞれ溶接するための左右一対の溶接機Ｗを備えている。
【0018】
そして、当該溶接装置１は、左右の溶接ステーション３・４のうち、右側が固定の溶接ステーション３であり、左側が移動用シリンダＣ１によって、前記固定の溶接ステーション３に接近自在な移動の溶接ステーション４であり、両溶接ステーション３・４にはパイプＰの端部に対向して前記フックＨを保持する部材保持部７Ａ・７Ｂと、部材保持部７Ａ・７Ｂが先端に取り付けられ、フックＨおよびパイプＰを同期回転させる左右の駆動回転軸部１６Ａ・１６Ｂを有している。
【0019】
すなわち、当該溶接装置１は、固定の溶接ステーション３に対して移動の溶接ステーション４を接近させて、これら溶接ステーション３・４間にパイプＰが挟持され、該パイプＰの両端に前記フックＨが当接された状態で、前記駆動回転軸部１６Ａ・１６Ｂ並びに左右一対の溶接機ＷによってパイプＰとフックＨを同期回転させつつ、これら部材Ｐ・Ｈ同士を自動的に接合するものである。なお、パイプＰの一端のみにフックＨを溶接することもあり、要するに、パイプＰの両端または左右いずれか一端に前記フックＨの溶接が行われ得る。
【0020】
より詳細には、当該溶接装置１では、基台２上にレール５が敷設されて、前記移動側の溶接ステーション４のチャンバー４ａが設置されたベース４ｂ下側に垂設された左右一対の車輪６よって、移動溶接ステーション４が右側の固定溶接ステーション３方向へ前記移動用シリンダＣ１を介して手動または電動で移動自在となされている。なお、前記移動用シリンダＣ１は、前記基台２のベース４ｂ上に設置されて、そのロッドが伸縮することで前記ベース４ｂおよび前記移動溶接ステーション４が左右方向に動く構造となされている。
【0021】
更に前記ベース４ｂの位置は、レール５の側面に一定間隔をあけて設けられたピン孔ＲＨと、レバー５５の操作によって突出自在な先端のピン５６との嵌合位置によって決まり、該位置で固定されることとなる。
【0022】
更に、図２および図４に示すように、前記駆動回転軸部１６Ａ・１６Ｂは、左右の溶接ステーション３・４のチャンバー３ａ・４ａにおいて、隣接する電動モータ１５Ａ・１５ＢおよびベルトＢによって、同期的に回転する。
【0023】
また、前記左右の駆動回転軸部１６Ａ・１６Ｂには左右の溶接ステーション３・４側への溶接火花等の飛散を防止するための遮蔽円板１２Ａ・１２Ｂが装着されており、また該遮蔽円板１２Ａ・１２Ｂには回動センサ機構（図示せず）が組み込まれていて、該回動センサ機構によって、遮蔽円板１２Ａ・１２Ｂの回動、すなわち駆動回転軸部１６Ａ・１６Ｂの回動位置が適宜検知されるようになされている。
【0024】
この他、図２および図３に示すように、前記基台２の後方には、左右一対の市販のＣＯ2／ＭＡＧ溶接機Ｗが設置された機器ステーション１８が設けられ、機器ステーション１８は、全体がスタンド形状であって、下段のスタンドテーブル１８ａ上に前記溶接機Ｗの電源１９が設置され、上段のスタンドテーブル１８ｂにはワイヤ送給装置２１が設置され、ケーブル２３・２４等を介して最終的に左右のトーチ２２によって、前記溶接が行われる構成となっている。
【0025】
なお、図中４５はパックワイヤを示し、その近傍にはＣＯ2タンク（図示せず）が配置される。
【0026】
また、当該溶接装置１の基台２の後面２ａには、側方から見てＬ字状であり、前方から見て方形枠状のフレーム体Ｆが立設され、その上部に形成されたレールＲに後述する滑車４１とリング状部材４２を有するハンガー４０が左右方向に移動自在に取り付けられている。すなわち、レールＲにはハンガー４０における左右一対の滑車４１が嵌め込まれ、該滑車４１に垂設されたリング状部材４２には前記ケーブル２３・２４が挿通されるようになされ、これらケーブル２３・２４が当該ハンガー４０によって、左右方向に移動自在となされており、そして、前記トーチ２２は前記ベース４ｂ上に立設されたトーチブラケット４６上にセットされている。また、前記トーチはシリンダＣ５によって、その位置が調整される。
【0027】
図１および図５～図８に示すように、部材保持部７Ａ・７Ｂは、両ステーション３・４のチャンバー３ａ・４ａの側壁からパイプＰの端部側へ突出するブラケット９と、ブラケット９の先端に設けられ、前記フックＨと係合する板状突出部１０を有する係合治具１４と、係合治具１４上にフックＨを所定レベルでセットするクサビ部材１３を有する。そして、本実施形態では、前記係合治具１４における先端が略台形状の前記板状突出部１０に、前記フックＨが係合し、前記板状突出部１０に形成された異形方形孔１０にその上方からクサビ１３を打ち込むことでフックＨが当該部材保持部７Ａ・７Ｂに固定され、またその際の位置決め作用によって、フックＨはパイプＰの端部と適切なレベルの対向位置となる。
【0028】
また、前記クサビ部材１３の上方には、クサビ部材の高さ位置をチェックするための端子部材（検査治具）８Ａ・８Ｂが配置され、該端子部材８Ａ・８ＢはそのＬ字形のアーム４９がシリンダＣ２によって上下するのに伴って上下動し、その上下位置がシリンダＣ２の外周に設けられた上下位置センサ（図示せず）に感知されるようになされており、また前記アーム４９はその縦軸部４９ａを視点として水平方向に所定角度だけ回動（スイング）するようになされている。そのため、アーム４９は上下移動と水平回動を行うこととなる。
【0029】
図９に示すように、パイプクランプ部５４は、基台２上に立設された支持板５１と、支持板５１上に回転自在に設けられた前後一対のベアリング１７と、これらベアリング１７上に支持されたパイプＰをその上方から押えるローラ２８を備え、ローラ２８は支持板５１の側板５２に固定されたシリンダＣ３のロッドＢＲの上端部分に連結された押えアーム３１の先端部分に回転自在に取り付けられ、前記シリンダＣ３の作動に伴うロッドＢＲの伸縮によってパイプＰを上方から押圧したり、これを解除するようになされている。そして、以上述べたパイプＰのクランプ機構は固定溶接ステーション３側と移動溶接ステーション４側の両方において同様である。また、前記シリンダＣ３についてもそのロッドＢＲの伸縮状態をセンサ（図示せず）によって検知することで、前記ローラ２８の押圧状態が検知される。
【0030】
次に、本実施形態に係る溶接装置１の使用方法の一例について説明すると、先ず左右一対の溶接ステーション３・４における部材保持部７Ａ・７ＢにフックＨを前記クサビ１３を用いてセットすると共に、パイプクランプ部５４にパイプＰをセットする。その後、本実施形態では、移動溶接ステーション３を作業者が手で固定溶接ステーション４側へ移動させた上、前記レバー５５を操作してピン５６をレール５のピン穴ＲＨに嵌め入れてベース４ａを固定し、次に前記シリンダＣ１を作動させて、移動溶接ステーション３を固定溶接ステーション４側方向（右側方向）へ押込み移動させることで、パイプＰの両端にフックＨを嵌め入れ、その後、各ステーション３・４における駆動回転軸部１６Ａ・１６Ｂをモータ１５Ａ・１５Ｂを作動させて回動させ、また、これと同期してパイプＰも一体的に回転し、これらの同期回転の際に、左右一対の溶接機Ｗのトーチ２２によって、前記パイプＰとその両端のフックＨを溶接させる。そして、溶接作業が完了した後に、移動溶接ステーション４を固定溶接ステーション３と反対側方向（左側方向）へ移動させてパイプクランプ部５４によるパイプＰの把持を解除してフックＨが溶接済みのパイプＰを取り出すのである。
【0031】
なお、本実施形態では、棒状部材としてのパイプＰの両端に、他の部材としてのフックＨをそれぞれ溶接したが、本発明においては、パイプＰ（棒状部材）の左右いずれか一端にフックＨ（他の部材）を溶接する場合もある。その場合には、パイプＰの支持部としてのパイプクランプ部５４にパイプＰを把持させて、前述したような左右の溶接ステーション３．４の最接近は行わず、パイプＰの一端のみにフックＨを係合固定して溶接を行うこととなる。
【産業上の利用可能性】
【0032】
本発明の溶接装置は、前述した通り、複雑化されていない全体構成によって、棒状部材の両端に簡単且つ確実に他の部材を機械的に溶接することができるため、溶接の分野で幅広い利用が期待できる。
【符号の説明】
【0033】
１ 溶接装置
２ 基台
３ 固定の溶接ステーション
４ 移動の溶接ステーション
５ レール
６ 車輪
７Ａ・７Ｂ 部材保持部
８Ａ・８Ｂ 端子部材
１３ クサビ部材
１４ 係合治具
５４ パイプクランプ部
Ｗ 溶接機
Ｐ パイプ
Ｈ フック
２ 基台
３ 固定の溶接ステーション
４ 移動の溶接ステーション
５ レール
６ 車輪
７Ａ・７Ｂ 部材保持部
８Ａ・８Ｂ 端子部材
１３ クサビ部材
１４ 係合治具
５４ パイプクランプ部
Ｗ 溶接機
Ｐ パイプ
Ｈ フック
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】