JP5196170B2

JP5196170B2 - 溶接加工装置及び溶接加工方法

Info

Publication number: JP5196170B2
Application number: JP2008319461A
Authority: JP
Inventors: 潤前野
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2028-12-16
Also published as: JP2010142816A

Description

本発明は、複数のブランク材を互いに溶接する溶接加工装置及び溶接加工方法に関する。

本願出願人は、特許文献１に示されるよう加工装置において、第１ブランク材に対して第２ブランク材の突き合せ溶接を行い、次いで第１ブランク材及び／または第２ブランク材に対して第３ブランク材の突き合せ溶接を行うものを開発中である。
特開平８−２９０２８２号公報

上述のような突き合せ溶接において、第１ブランク材または第２ブランク材の寸法誤差や第２ブランク材の第１ブランク材に対する位置決め誤差により、第３ブランク材が第２ブランク材に対して所望の突き合せ状態を得られない場合があり、その場合には十分な溶接品質を得られないという問題が生じる。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、上述したような第１、第２及び第３ブランク材の突き合せ溶接を行う場合でも、ブランク材間の良好な突き合せ状態を得て、溶接品質を向上することができる溶接加工装置を提供することにある。

本発明の請求項１の溶接加工装置は、第１ブランク材と第２ブランク材との突き合せ溶接を行い、次いで第２ブランク材と第３ブランク材との突き合せ溶接を行うものであって、テーブル上に前記第１ブランク材を位置決めして固定し、その固定された第１ブランク材に前記第２ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定する第１位置決めステーションと、前記テーブルに固定された前記第１ブランク材と前記第２ブランク材とを両者の突き合せ部で互いに溶接する第１溶接ステーションと、前記第２ブランク材における前記第３ブランク材との突き合せ縁を、設定された形状に修正するように切断する切断ステーションと、前記テーブル上において前記第２ブランク材に前記第３ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定する第２位置決めステーションと、前記テーブルに固定された前記第２ブランク材と第３ブランク材とを両者の突き合せ部で互いに溶接する第２溶接ステーションとを備え、前記第１位置決めステーション、前記第１溶接ステーション、前記切断ステーション、前記第２位置決めステーション、及び前記第２溶接ステーションの順番で各ステーションが並べられ、前記テーブルがこれらのステーションのすべてに配置されると共に、各ステーションで並行してプロセスが実行され、そして各ステーションでのプロセスが完了すると、すべてのテーブルが次のステーションに移動するように構成され、各テーブルには、位置決め用ストッパと、前記ワークが前記位置決め用ストッパに当接するように同ワークを押圧する押圧部材と、位置決めされたワークをテーブルに固定する固定装置とをそれぞれ備え、前記第１，２位置決めステーションには、該位置決めステーションに位置する前記テーブルの押圧部材に係合して同押圧部材を駆動するアクチュエータを備えたことを特徴とする。

本発明の請求項２の溶接加工装置は、第１ブランク材と少なくとも１つの第２ブランク材との突き合せ溶接を行い、次いで前記第１ブランク材及び前記第２ブランク材と前記第３ブランク材との突き合せ溶接を行うものであって、テーブル上に前記第１ブランク材を位置決めして固定し、その固定された第１ブランク材に前記第２ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定する第１位置決めステーションと、前記テーブルに固定された前記第１ブランク材と前記第２ブランク材を両者の突き合せ部で互いに溶接する第１溶接ステーションと、前記第１ブランク材及び第２ブランク材における前記第３ブランク材との突き合せ縁を、設定された形状に修正するように切断する切断ステーションと、前記テーブル上において前記第１及び第２ブランク材に前記第３ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定する第２位置決めステーションと、前記テーブルに固定された前記第１及び第２ブランク材と第３ブランク材との突き合せ溶接を行う第２溶接ステーションとを備え、前記第１位置決めステーション、前記第１溶接ステーション、前記切断ステーション、前記第２位置決めステーション、及び前記第２溶接ステーションの順番で各ステーションが並べられ、前記テーブルがこれらのステーションのすべてに配置されると共に、各ステーションで並行してプロセスが実行され、そして各ステーションでのプロセスが完了すると、すべてのテーブルが次のステーションに移動するように構成され、各テーブルには、位置決め用ストッパと、前記ワークが前記位置決め用ストッパに当接するように同ワークを押圧する押圧部材と、位置決めされたワークをテーブルに固定する固定装置とをそれぞれ備え、前記第１，２位置決めステーションには、該位置決めステーションに位置する前記テーブルの押圧部材に係合して同押圧部材を駆動するアクチュエータを備えたことを特徴とする。

請求項３の溶接加工装置は、請求項１又は２において、前記第２溶接ステーションでプロセスを完了したテーブルは、完成品としての前記溶接された第１乃至第３ブランク材が同テーブルから搬出された後に、再び前記第１位置決めステーションに戻されるように構成されたことを特徴とする。
請求項４の溶接加工装置は、請求項３において、前記完成品としての前記溶接された第１乃至第３ブランク材の搬出を行うための搬出ステーションが、前記第２溶接ステーションの次に設けられたことを特徴とする。

本発明の請求項５の溶接加工方法は、第１ブランク材と第２ブランク材との突き合せ溶接を行い、次いで第２ブランク材と第３ブランク材との突き合せ溶接を行う請求項１に記載の溶接加工装置によるものであって、テーブル上に前記第１ブランク材を位置決めして固定し、その固定された第１ブランク材に前記第２ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定するステップと、前記テーブルに固定された前記第１ブランク材と前記第２ブランク材とを両者の突き合せ部で互いに溶接するステップと、前記第２ブランク材における前記第３ブランク材との突き合せ縁を、設定された形状に修正するように切断するステップと、前記テーブル上において前記第２ブランク材に前記第３ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定するステップと、前記テーブルに固定された前記第２ブランク材と第３ブランク材とを両者の突き合せ部で互いに溶接するステップとを備えていることを特徴とする。

本発明の請求項６の溶接加工方法は、第１ブランク材と少なくとも１つの第２ブランク材との突き合せ溶接を行い、次いで前記第１ブランク材及び前記第２ブランク材と前記第３ブランク材との突き合せ溶接を行う請求項２に記載の溶接加工装置によるものであって、テーブル上に前記第１ブランク材を位置決めして固定し、その固定された第１ブランク材に前記第２ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定するステップと、前記テーブルに固定された前記第１ブランク材と前記第２ブランク材を両者の突き合せ部で互いに溶接するステップと、前記第１ブランク材及び第２ブランク材における前記第３ブランク材との突き合せ縁を、設定された形状に修正するように切断するステップと、前記テーブル上において前記第１及び第２ブランク材に前記第３ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定するステップと、前記テーブルに固定された前記第１及び第２ブランク材と第３ブランク材とを両者の突き合せ部で互いに溶接するステップとを備えたことを特徴とする。

本発明の請求項１の溶接加工装置において、前記第１位置決めステーションにおいて前記第１ブランク材及び第２ブランク材がテーブル上の所定位置に固定され、次いで前記第１溶接ステーションにおいて、前記第１及び第２ブランク材が互いに溶接され、さらに前記切断ステーションにおいて第２ブランク材における前記第３ブランク材に対する突き合せ縁が所期の形状に切断される。したがって、これら第１及び第２ブランク材の寸法誤差あるいは同第１及び第２ブランク材の突き合せ溶接により生じた誤差にかかわらず、前記第２位置決めステーションにおいて第２ブランク材と第３ブランク材との間の精度の高い突き合せ状態を得ることができる。これにより次の第２溶接ステーションにおいて、第２ブランク材と第３ブランク材との間の良好な突き合せ溶接を行うことが可能となり、その溶接の品質も向上することができる。

本発明の請求項２の溶接加工装置において、前記第１位置決めステーションにおいて前記第１ブランク材及び第２ブランク材がテーブル上の所定位置に固定され、次いで前記第１溶接ステーションにおいて、前記第１及び第２ブランク材が互いに溶接され、さらに前記切断ステーションにおいて第１及び第２ブランク材における前記第３ブランク材に対する突き合せ縁が所期の形状に切断される。したがって、これら第１及び第２ブランク材の寸法誤差あるいは同第１及び第２ブランク材の突き合せ溶接により生じた誤差にかかわらず、前記第２位置決めステーションにおいて第１ブランク材及び第２ブランク材と第３ブランク材との間の精度の高い突き合せ状態を得ることができる。これにより次の第２溶接ステーションにおいて、第１及び第２ブランク材と第３ブランク材との間の良好な突き合せ溶接を行うことが可能となり、その溶接の品質も向上することができる。

そして、請求項１，２のいずれの溶接加工装置においても、上述の各ステーション順番に並べられ、前記テーブルがこれらのステーションのすべてに配置されると共に、各ステーションで並行してプロセスが実行され、そして各ステーションでのプロセスが完了すると、すべてのテーブルが次のステーションに移動するように構成されている。したがって、ワークを加工するサイクル時間を短縮することができる。

請求項３の溶接加工装置において、前記完成品が搬出されたテーブルが、再び前記第１位置決めステーションに戻されるように構成されているので、各テーブルが各ステーションを循環することになり、必要なテーブル数を最小限に抑えることができる。
請求項４の溶接加工装置において、前記完成品の搬出を行うための搬出ステーションが、前記第２溶接ステーションの次に設けられているので、この搬出ステーションは搬出プロセス専用となり、完成品の搬出に十分に時間をかけることができる。

本発明の請求項５の溶接加工方法において、前記第１位置決めステーションにおいて前記第１ブランク材及び第２ブランク材がテーブル上の所定位置に固定され、次いで前記第１溶接ステーションにおいて、前記第１及び第２ブランク材が互いに溶接され、さらに前記切断ステーションにおいて第２ブランク材における前記第３ブランク材に対する突き合せ縁が所期の形状に切断される。したがって、これら第１及び第２ブランク材の寸法誤差あるいは同第１及び第２ブランク材の突き合せ溶接により生じた誤差にかかわらず、前記第２位置決めステーションにおいて第２ブランク材と第３ブランク材との間の精度の高い突き合せ状態を得ることができる。これにより次の第２溶接ステーションにおいて、第２ブランク材と第３ブランク材との間の良好な突き合せ溶接を行うことが可能となり、その溶接の品質も向上することができる。

本発明の請求項６の溶接加工方法において、前記第１位置決めステーションにおいて前記第１ブランク材及び第２ブランク材がテーブル上の所定位置に固定され、次いで前記第１溶接ステーションにおいて、前記第１及び第２ブランク材が互いに溶接され、さらに前記切断ステーションにおいて第１及び第２ブランク材における前記第３ブランク材に対する突き合せ縁が所期の形状に切断される。したがって、これら第１及び第２ブランク材の寸法誤差あるいは同第１及び第２ブランク材の突き合せ溶接により生じた誤差にかかわらず、前記第２位置決めステーションにおいて第１ブランク材及び第２ブランク材と第３ブランク材との間の精度の高い突き合せ状態を得ることができる。これにより次の第２溶接ステーションにおいて、第１及び第２ブランク材と第３ブランク材との間の良好な突き合せ溶接を行うことが可能となり、その溶接の品質も向上することができる。

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
まず、本発明の一実施形態を図１〜図９に従って説明する。図１は同実施形態の溶接加工装置全体を示す平面図、図２は同溶接加工装置の縦断面図、図３は図１のテーブルを示す平面図、図４は図１の第１位置決めステーションの断面図、図５は第１位置決めステーションの作動を示す断面図、図６は図１の第１溶接加工ステーションを示す断面図、図７は図１の切断加工ステーションを示す断面図、図８は図１の第２位置決めステーションを示す断面図、図９は図１の第２溶接加工ステーションを示す断面図である。

本溶接加工装置は、図１に示されるように、第１位置決めステーション２と、第１溶接加工ステーション４と、切断加工ステーション６と、第２位置決めステーション８と、第２溶接加工ステーション１０と、搬出ステーション１２を備え、これらの６つのステーション２乃至１２は円周上に等ピッチで配置されている。これらステーションの上方には、基台１４上にベアリング１６を介して回転可能に支持された回転台１８が設けられている。

回転台１８上には、上述のステーションの数に等しい６つのテーブル２０が、前記ピッチと等しいピッチで配置されている。この回転台１８は、図示しない駆動装置により前記１ピッチずつ矢印２２に沿って回転できるように構成されており、これにより、各テーブル２０が各ステーションで順に停止することができる。また回転台１８は中心部が中空のドーナッツ形を有している。

テーブル２０は、板金パネルからなる第１ブランク材Ｂ１と２つの第２ブランク材Ｂ２の突き合せ溶接、及びこれら第２ブランク材Ｂ２と第３ブランク材Ｂ３の突き合せ溶接に適するように設計されている。より詳細には、図３に示されるように、テーブル２０は、第１ブランク材Ｂ１の突き合せ縁Ｂ１ａに当接可能な位置決め用ストッパ２４と、第１ブランク材Ｂ１の突き合せ縁Ｂ１ａがストッパ２４に当接するように同第１ブランク材Ｂ１を押圧する第１押圧部材２６と、第１ブランク材Ｂ１の幅方向の位置決め、すなわち第１押圧部材２６による押圧方向とは直角方向の位置決めを行う第１ガイド部材２７と、第１ブランク材Ｂ１をテーブルに固定する第１の固定装置としてのマグネットクランプ２８を有している。

またテーブル２０は、第２ブランク材Ｂ２の突き合せ縁Ｂ２ａが、同テーブル８に固定された第１ブランク材Ｂ１の突き合せ縁Ｂ１ａに当接するように、同第２ブランク材Ｂ２を押圧する第２押圧部材３０と、第２ブランク材Ｂ２の幅方向の位置決め、すなわち第２押圧部材３０による押圧方向とは直角方向の位置決めを行う第２ガイド部材３１と、第２ブランク材Ｂ２をテーブル２０に固定する第２の固定装置としてのマグネットクランプ３２を有している。

さらにテーブル２０は、第３ブランク材Ｂ３の突き合せ縁Ｂ３ａが、同テーブル２０に固定された第２ブランク材Ｂ２の突き合せ縁Ｂ２ｂに当接するように、同第３ブランク材Ｂ３を押圧する第３押圧部材３４と、第３ブランク材Ｂ３の幅方向の位置決め、すなわち第３押圧部材３４による押圧方向とは直角方向の位置決めを行う第３ガイド部材３５と、第３ブランク材Ｂ３をテーブル２０に固定する第３の固定装置としてのマグネットクランプ３６を有している。

位置決め用ストッパ２４は、図５に示される、テーブル２０の上面から突出してブランク材Ｂ１に当接可能な使用位置と、図４、図６〜図９に示される、テーブル２０の上面から下降した格納位置とに移動できるように、テーブル２０に設けられたガイド３８に支持されている。なお、同ストッパ２４は、通常は図４に示されるように、自重により、または図示しないスプリングにより、前記格納位置に位置するように構成されている。

第１押圧部材２６は、テーブル２０上の第１ブランク材Ｂ１を押圧できるように、テーブル２０に設けられたガイド４０に支持されると共に、テーブル２０の下方に突出する係合部２６Ａを有している。
第２押圧部材３０は、テーブル２０上のブランク材Ｂ２を押圧できるようにガイド４２に支持されると共に、テーブル２０の下方に突出する係合部３０Ａを有している。さらに、この第２押圧部材３０は、図５に示されるように、テーブル２０上に突出する使用位置と、図４に示されるような、テーブル２０の上面よりも下方に下降した格納位置とに移動できるように、ガイド４２に支持された上下方向ガイド４４に支持されている。なお、同押圧部材３０は、通常は自重により、または図示しないスプリングにより、前記格納位置に位置するように構成されている。

第３押圧部材３４は、テーブル２０上のブランク材Ｂ３を押圧できるようにガイド４６に支持されると共に、テーブル２０の下方に突出する係合部３０Ａを有している。なお、第１押圧部材２６、第２押圧部材３０及び第３押圧部材３４は、それぞれテーブル２０との間に設けられた図示しないスプリングにより、それぞれガイド４０、４２及び４６の所定位置に戻るように付勢されている。

第１、第２及び第３ガイド部材２７、３１及び３５は、それぞれ第１、第２及び第３ブランク材Ｂ１、Ｂ２及びＢ３に当接する使用位置と、同使用位置から後退した非使用位置に移動可能である。これらガイド部材２７、３１及び３５の移動は、押圧部材２６、３０及び３４と同じように、第１位置決めステーション２及び第２位置決めステーション８に適宜設けられた図示しないアクチュエータにより移動されるように構成される。

マグネットクランプ２８、３２及び３６は、それぞれテーブル２０の上面に設けられ、第１ブランク材Ｂ１、第２ブランク材Ｂ２及び第３ブランク材Ｂ３の下面を磁力により吸着してテーブル２０に固定するものである。これらマグネットクランプ２８、３２及び３６は、通常の永久磁石と、極性が反転可能な磁石と、同磁石の極性を反転するための電磁コイルとを備え、同電磁コイルへの通電により、表面上に磁力を発生する状態と、表面上から磁力を消失させる状態とに切換えることができるタイプのものが採用されている。そして、第１位置決めステーション２、第２位置決めステーション８及び搬出ステーション１２において、これらマグネットクランプ２８、３２及び３６の切換えのために、その電磁コイルに通電する必要がある。このため、図示しないが、各ステーション２、８及び１２には、テーブル２０にマグネットクランプ２８、３２及び３６の制御電流を供給する非接触型のパワーサプライ装置が設けられている。

なお、各テーブル２０は、回転台１８に設けられた位置決めピン５０により同回転台１８上の正確な位置に固定されている。
第１位置決めステーション２には、図４及び図５に示されるように、昇降用アクチュエータ５２により昇降可能な位置決めステーションベース５４が設けられている。同ベース５４には、位置決め用ストッパ２４をその使用位置に押し上げるストッパ用アクチュエータ５６、第１押圧部材２６を駆動する第１押圧用アクチュエータ５８、及び第２押圧部材３０を駆動する第２押圧用アクチュエータ６０が設けられている。

この位置決めステーション２において、図４に示されるように、ベース５４が下降したときに、ストッパ用アクチュエータ５６、第１及び第２押圧用アクチュエータ５８及び６０は、テーブル２０が回転台１８と共に移動しても何も干渉する部分がない。また位置決めステーション２において、図５に示されるようにベース５４が上昇したときには、ストッパ用アクチュエータ５６を駆動することによって、同アクチュエータ５６の駆動部分５６Ａが位置決め用ストッパ２４をその使用位置に移動することができ、またアクチュエータ５８及び６０の各駆動部分５８Ａ及び６０Ａが、押圧部材２６及び３０の係合部２６Ａ及び３０Ａに係合して押圧可能な状態となる。なお、アクチュエータ６０は、ベース５４の上昇により、その駆動部分６０Ａの上面が第２押圧部材３０を押し上げて図示のようにテーブル２０上に突出させる。

第１溶接加工ステーション４には、レーザ溶接装置６２が設けられている。レーザ溶接装置６２は、加工ステーション４における回転台１８の外側に設けられた外側柱６４と、同回転台１８の内側の中空部に設けられた内側柱６６と、これら外側柱６４と内側柱６６との間に橋設されたレール状の案内部材６８と、同案内部材６８に沿って移動可能なスライダ７０と、同スライダ７０に支持されたレーザを照射するレーザヘッド７２を備えている。同レーザヘッド７２は、上下方向に移動できるように、またスライダ７０の移動方向に対して直角方向に移動できるように、スライダ７０に支持されている。そして、スライダ７０の案内部材６８に対する位置と、レーザヘッド７２のスライダ７０に対する位置は、図示しないコントローラにより、ブランク材の溶接位置に応じて制御される。

切断加工ステーション６には、レーザ切断装置７４が設けられている。レーザ切断装置７４は、上述したレーザ溶接装置６２と類似しており、切断加工ステーション６における回転台１８の外側に設けられた外側柱７６と、同回転台１８の内側の中空部に設けられた内側柱７８と、これら外側柱７６と内側柱７８との間に橋設されたレール状の案内部材８０と、同案内部材８０に沿って移動可能なスライダ８２と、同スライダ８２に支持されたレーザを照射するレーザヘッド８４を備えている。同レーザヘッド８４は、上下方向に移動できるように、またスライダ８２の移動方向に対して直角方向に移動できるように、スライダ８２に支持されている。そして、スライダ８２の案内部材８０に対する位置と、レーザヘッド８４のスライダ８２に対する位置は、図示しないコントローラにより、ワークの切断位置に応じて制御される。

なお、この切断加工ステーション６における切断加工の目的は、第１溶接加工ステーション４において第１ブランク材Ｂ１に溶接された第２ブランク材Ｂ２の突き合せ縁Ｂ２ｂを修正することにある。すなわち、第１及び第２ブランク材Ｂ１及びＢ２の製作誤差あるいは、了ブランク材Ｂ１及びＢ２間の溶接時に生じた誤差により、第１ブランク材Ｂ１に溶接された第２ブランク材Ｂ２の突き合せ縁Ｂ２ｂが、所期の設計に対して誤差が生じる可能性がある。このため、第２及び第３ブランク材Ｂ２及びＢ３間の突き合せ精度を向上するために、このような切断を行うのである。なお、第１ブランク材Ｂ１に溶接された第２ブランク材Ｂ２の突き合せ縁Ｂ２ｂに誤差がなければ、この切断加工ステーション６において、レーザヘッド８４によりレーザは照射されるが、実質切断は行われない。

第２位置決めステーション８には、図８に示されるように、昇降用アクチュエータ８８により昇降可能な位置決めステーションベース９０が設けられている。同ベース９０には、第３押圧部材３４を駆動する第３押圧用アクチュエータ９２が設けられている。
この位置決めステーション８において、図８に示されるように、ベース９０が下降したときに、第３押圧用アクチュエータ９２は、テーブル２０が回転台１８と共に移動しても何も干渉する部分がない。また位置決めステーション８において、ベース９０が上昇したときには、アクチュエータ９２の駆動部分９２Ａが、押圧部材３４の係合部３４Ａに係合して押圧可能な状態となる。

第２溶接加工ステーション１０には、レーザ溶接装置９４が設けられている。レーザ溶接装置６２は、実質的に上述のレーザ溶接装置６２と同じ構成を有しており、加工ステーション１０における回転台１８の外側に設けられた外側柱９６と、同回転台１８の内側の中空部に設けられた内側柱９８と、これら外側柱９６と内側柱９８との間に橋設されたレール状の案内部材１００と、同案内部材１００に沿って移動可能なスライダ１０２と、同スライダ１０２に支持されたレーザを照射するレーザヘッド１０４を備えている。同レーザヘッド１０４は、上下方向に移動できるように、またスライダ１０２の移動方向に対して直角方向に移動できるように、スライダ１０２に支持されている。そして、スライダ１０２の案内部材１００に対する位置と、レーザヘッド１０４のスライダ１０２に対する位置は、図示しないコントローラにより、ワークの溶接位置に応じて制御される。

なお、この実施形態において、基台１４が中空でない場合には、溶接装置６２の内側柱６６、切断装置７４の内側柱７８及び溶接装置９４の内側柱９８を、基台１８に取り付けることも可能である。
ところで、位置決めステーション２の近傍には、加工前のブランク材Ｂ１，Ｂ２及びＢ３がストックされているストックヤード１１０及び搬入用ロボット１１２が設けられている。ロボット１１２は、アームの先端に吸着部１１４を有しており、ストックヤード１１０上のブランク材Ｂ１，Ｂ２及びＢ３を吸着し、位置決めステーション２に位置するテーブル２０上の所定位置に搬入することができる。他方、加工を終えたブランク材Ｂ１，Ｂ２及びＢ３から成る完成品Ｃがストックされるストックヤード１１６及び搬出用ロボット１１８が設けられている。ロボット１１８は、アームの先端に吸着部１２０を有しており、搬出ステーション１２に位置するテーブル２０上の完成品Ｃを吸着し、ストックヤード１１６位置決めステーション２にあるテーブル２０上の所定位置に搬入することができる。

次に、本溶接加工装置の作動について説明する。まず、図１に示されるように、搬入用ロボット１１２がストックヤード１１０にあるブランク材Ｂ１、Ｂ２及びＢ３を吸着して、第１位置決めステーション２に位置するテーブル２０上の所定位置に搬入する。この搬入位置はそれほど厳密な位置は要求されないが、各ブランク材Ｂ１，Ｂ２及びＢ３の位置決めに際して、位置決め用ストッパ２４、各押圧部材２６，３０及び４０、あるいはガイド部材２７，３１及び３５が、各ブランク材Ｂ１、Ｂ２及びＢ３に当接可能なことが要求される。

第１位置決めステーション２では、図５に示されるように、昇降用アクチュエータ５２によりベース５４を上昇させ、次いでストッパ用アクチュエータ４６により位置決め用ストッパ２４をテーブル２０から突出した使用位置に移動させる。なお、あらかじめこの状態にしておいてから、各ブランク材Ｂ１、Ｂ２及びＢ３をテーブル２０上に搬入するように構成しても構わない。次に、第１ブランク材Ｂ１の突き合せ縁Ｂ１Ａが位置決め用ストッパ２４に当接するように、第１押圧用アクチュエータ５８により駆動される第１押圧部材２６によって同ブランク材Ｂ１を押圧すると共に、図示しないアクチュエータにより駆動される第１ガイド部材２７により第１ブランク材Ｂ１の幅方向の位置決めを行い、これにより、ブランク材Ｂ１の位置決めが完了する。そして、マグネットクランプ２８により同ブランク材Ｂ１がテーブル２０に固定される。

次いで、図５に示される状態から、アクチュエータ５６により位置決め用ストッパ２４をテーブル２０の上面から後退させる。そして、第２ブランク材Ｂ２の突き合せ縁Ｂ２ａが第１ブランク材Ｂ１の突き合せ縁Ｂ１ａに当接するように、第２押圧用アクチュエータ６０により駆動される第２押圧部材３０によって同ブランク材Ｂ２を押圧すると共に、図示しないアクチュエータにより駆動される第２ガイド部材３１により第２ブランク材Ｂ２の幅方向の位置決めを行い、これによりブランク材Ｂ２の位置決めが完了する。そして、マグネットクランプ３２により同ブランク材Ｂ２がテーブル２０に固定される。

第１位置決めステーション２においてこのプロセスが完了すると、回転台１８を前記１ピッチ分回転させ、第１溶接加工ステーション４においてプロセスが実行される。第１溶接加工ステーション４においては、図６に示されるように、レーザヘッド７２によりテーブル２０に固定された第１ブランク材Ｂ１と第２ブランク材Ｂ２との突き合せ部にレーザが照射され、両ブランク材Ｂ１及びＢ２が互いに溶接される。

第１溶接加工ステーション４においてこのプロセスが完了すると、回転台１８を前記１ピッチ分回転させ、切断加工ステーション６においてプロセスが実行される。切断加工ステーション６においては、図７に示されるように、第１ブランク材Ｂ１に溶接された第２ブランク材Ｂ２の突き合せ縁Ｂ２Ｂに沿ってレーザヘッド８４によりレーザが照射され、同突き合せ縁Ｂ２Ｂが所期の形状に修正される。

切断加工ステーション６においてこのプロセスが完了すると、回転台１８を前記１ピッチ分回転させ、第２位置決めステーション８においてプロセスが実行される。第２位置決めステーション８においては、図８に示されるように、昇降用アクチュエータ８８によりベース９０を上昇させ、次いで第３ブランク材Ｂ３の突き合せ縁Ｂ３ａが第２ブランク材Ｂ２の突き合せ縁Ｂ２ｂに当接するように、第３押圧用アクチュエータ９２により駆動される第３押圧部材３４によって同ブランク材Ｂ３を押圧すると共に、図示しないアクチュエータにより駆動される第３ガイド部材３５により第３ブランク材Ｂ３の幅方向の位置決めを行い、これによりブランク材Ｂ３の位置決めが完了する。そして、マグネットクランプ３６により同ブランク材Ｂ３がテーブル２０に固定される。

第２位置決めステーション８においてこのプロセスが完了すると、回転台１８を前記１ピッチ分回転させ、第２溶接加工ステーション１０においてプロセスが実行される。第２溶接加工ステーション１０においては、図９に示されるように、レーザヘッド１０４により第２ブランク材Ｂ２と第３ブランク材Ｂ３との突き合せ部にレーザが照射され、両ブランク材Ｂ２及びＢ３が互いに溶接される。これにより、ブランク材Ｂ１、Ｂ２及びＢ３の突き合せ溶接が完了する。

第２溶接加工ステーション１０においてこのプロセスが完了すると、回転台１８を前記１ピッチ分回転させ、搬出ステーション１２においてプロセスが実行される。搬出ステーション１２においては、各マグネットクランプ２８，３２及び３６による各ブランク材Ｂ１，Ｂ２及びＢ３の固定が解除されると共に、図１に示されるように、搬出用ロボット１１８が、突き合せ溶接を完了した完成品Ｃを吸着し、完成品ストックヤード１１６に移動する。

なお、上述したように、本溶接加工装置においては、ステーションの数に等しい６つのテーブル２０を備えており、搬入ステーション２には順次新しいブランク材Ｂ１，Ｂ２及びＢ３が搬入されると共に搬出ステーション１２からは順次完成品Ｃが搬出され、各ステーション２，４，６，８，１０及び１２において、それぞれのプロセスが同じタイミングで実行されるように構成されている。

次に本溶接加工装置の効果について説明する。上述したように、本溶接加工装置においては、第１位置決めステーション２において第１ブランク材Ｂ１及び第２ブランク材Ｂ２がテーブル２０上の所定位置に固定され、次いで第１溶接ステーション４において、第１及び第２ブランク材Ｂ１及びＢ２が互いに溶接され、さらに切断加工ステーション６において第２ブランク材Ｂ２における第３ブランク材Ｂ３に対する突き合せ縁Ｂ３ａが所期の形状に切断される。したがって、これら第１及び第２ブランク材Ｂ１及びＢ２の寸法誤差あるいは同第１及び第２ブランク材Ｂ１及びＢ２の突き合せ溶接により生じた誤差にかかわらず、第２位置決めステーション８において第２ブランク材Ｂ２と第３ブランク材Ｂ３との間の精度の高い突き合せ状態を得ることができる。これにより次の第２溶接ステーション１０において、第２ブランク材Ｂ２と第３ブランク材Ｂ３との間の良好な突き合せ溶接を行うことが可能となり、その溶接の品質も向上することができる。

また、各ステーション２，４，６，８，１０及び１２が順番に並べられ、テーブル２０がこれらのステーションのすべてに配置されると共に、各ステーションで並行してプロセスが実行され、そして各ステーションでのプロセスが完了すると、すべてのテーブル２０が次のステーションに移動するように構成されている。したがって、ワーク、すなわちブランク材を加工するサイクル時間を短縮することができる。さらに、搬出ステーション１２で完成品が搬出されたテーブル２０が、再び第１位置決めステーション２に戻されるように構成されているので、各テーブル２０が各ステーションを循環することになり、必要なテーブル数を最小限に抑えることができる。

さらに、本溶接加工装置においては、６つのステーション２，４，６，８，１０及び１２においてそれぞれのプロセスが同じタイミングで実行されるように構成されているので、加工のサイクルを短縮することができる。しかも、各ステーションが円周上に配置されているので、最後のステーション１２でプロセスを終えたテーブル２０を最初のステーション２に戻すための長い戻りラインを不要とすることができる。また各テーブル２０が回転台１８上に各ステーションのピッチと等しいピッチで配置され、各ステーションでのプロセスが完了した後、回転台１８を前記ピッチ分回転させることにより、各テーブル２０が次のステーションへ移動する。これにより、各テーブル２０の移動のための装置がその制御も含めて極めてシンプルにすることができる
また回転台１８がドーナッツ形を有し、ブランク材の溶接あるいは切断加工のためにテーブル２０上を横断可能となるようにレーザヘッド７２，８４または１０４を支持する案内部材６８，８０または１０４が、それぞれ外側柱６４，７６または９６と内側柱６６，７８または９８とにより両端を支持されている。このような両端支持により、案内部材６８，８０または１０４が強固に支持されることが可能となり、これに移動可能に支持されるレーザヘッド７２，８４または１０４がふらつくことなく、所望の軌跡に沿って正確に移動するこができる。しかも、３つのステーション４，６及び１０において溶接装置６２，９４または切断装置７４が設けられているが、案内部材６８，８０または１０４同士が互いに干渉することもないので、これら溶接装置または切断装置の設置の自由度が格段に向上する。この設置の自由度について補足すると、仮に回転台１８がドーナッツ形でなく、中空部を有していないただの円形である場合、各溶接装置または切断装置の案内部材を回転台１８全体を横断するように設ければ、十分な強度が得られる。しかし、その場合、各案内部材同士が干渉する問題が生じてしまうことになるのである。

本溶接加工装置において６つのテーブル２０を必要としているが、各テーブル２０には、各ブランク材Ｂ１，Ｂ２及びＢ３の位置決めに必要な位置決め用ストッパ２４、各押圧部材２６，３０及び３４、またはガイド部材２７，３１及び３５が設けられるだけで、これらを駆動するアクチュエータ５６，５８，６０または９２等は、第１位置決めステーション２のベース５４または第２位置決めステーション８のベース９０に設けられている。このように、各テーブル２０に、これらのアクチュエータを設ける必要がないので、各テーブル２０の大型化を避けることができるし、アクチュエータの数も最小限に止めることができ、全体としてもコストを低減することができる。

第１位置決めステーション２においては、ベース５４の上昇により、ストッパ用アクチュエータ５６の駆動部分５６Ａが位置決め用ストッパ２４に係合して上昇させることが可能になり、また押圧用アクチュエータ５８の駆動部分５８Ａも第１押圧部材２６の係合部２６Ａに係合して同押圧部材２６を押圧可能となり、さらにストッパ用アクチュエータ６０の駆動部分６０Ａは、第２押圧部材３０をテーブル２０上に突出させると共に係合部３０Ａに係合して同押圧部材３０を押圧可能となる。また逆に、第１位置決めステーション２においてプロセスを終了した後は、ベース５４を下降するのみで、ストッパ用アクチュエータ５６とストッパ２４との係合、並びに押圧用アクチュエータ５８及び６０と押圧部材２６及び３０との係合が、自動的に解除される。このように各アクチュエータの係合及び解除が容易に行われる。

同様に、第２位置決めステーション８においては、ベース９０の上昇により、押圧用アクチュエータ９２の駆動部分９２Ａも第３押圧部材３４の係合部３４Ａに係合して同押圧部材３４を押圧可能となる。また、ベース９０を下降するのみで、押圧用アクチュエータ９０と押圧部材３４との係合が、自動的に解除される。このように各アクチュエータの係合及び解除が容易に行われる。

各ブランク材Ｂ１，Ｂ２及びＢ３は、その下面をマグネットクランプ２８，３２及び３６によりテーブル２０に固定されるので、各ブランク材Ｂ１，Ｂ２及びＢ３が固定された状態においても、テーブル２０上に各ブランク材を固定するための固定装置が突出することがない。したがって、そのような固定装置が、溶接加工の妨げになることや、テーブル２０の移動の妨げになることを防止できる。

第１ブランク材Ｂ１と第２ブランク材Ｂ２との位置決めに関しては、まず使用位置にある位置決め用ストッパ２４に第１ブランク材Ｂ１の突き合せ縁Ｂ１ａを当接させて位置決めし、第１ブランク材Ｂ１の固定が完了した後で同ストッパ１６をその格納位置に移動させ、次いで第２ブランク材Ｂ２の突き合せ縁Ｂ２ａを第１ブランク材Ｂ１の突き合せ縁Ｂ１ａに当接させて位置決めする。したがって、両ブランク材Ｂ１及びＢ２の溶接を施す突き合せ縁Ｂ１ａ及びＢ２ａをテーブル２０に対して正確に位置決めすることができ、かつ当該突き合せ縁Ｂ１及びＢ２の溶接の際に同ストッパ１６が溶接を妨害することを防止できる。

以上で、本発明の一実施形態の説明を終えるが、例えば上述した実施形態において、第１位置決めステーション２と搬出ステーション１２とを１つのステーションにまとめて、全体として５つのステーションとすることができる。その場合、その１つのステーションにおいて、完成品Ｃをテーブル２０から搬出した後に、ブランク材Ｂ１，Ｂ２及びＢ３を同テーブル上に搬入することになる。

次に、本発明の他の実施形態を図１０に従って説明する。なお、図１０において、図１〜９に示される実施形態のものと実質的に同一な部分には、前記で用いたものと同一符号を付して詳細な説明は省略する。この実施形態は、テーブル２０に代えて、逆Ｌ字形の第１ブランク材Ｂ１と第２ブランク材Ｂ２とを溶接し、次いで第１ブランク材Ｂ１及び第２ブランク材Ｂ２と第３ブランク材Ｂ３とを溶接することができるように適合されたテーブル２０Ａが採用されたものである。より詳細には、図１０に示されるテーブル２０Ａにおいて、Ｌ字形の第ブランク材Ｂ１は、位置決め用ストッパ２４、第１押圧部材２６及びガイド部材２７により位置決めがなされ、第１マグネットクランプ２８により固定される。第２ブランク材Ｂ２は、第２押圧部材３０及びガイド部材３１により第１ブランク材Ｂ１に対する位置決めがなされ、第２マグネットクランプ３２により固定される。第３ブランク材Ｂ３は、互いに溶接された第１ブランク材Ｂ１及び第２ブランク材Ｂ２に対し、第３押圧部材３４及びガイド部材３５により位置決めがなされ、第３マグネットクランプ３６により固定される。

このように図１０に示される実施形態は、図１〜図９に示される実施形態と比べて、第３ブランク材Ｂ３が第１ブランク材Ｂ１にも溶接される点が異なる。このため、第１溶接ステーション４では、第１ブランク材Ｂ１に対して第２ブランク材Ｂ２が溶接される。切断ステーション６においては、第２ブランク材Ｂ２の突き合せ縁Ｂ２ｂと共に、第１ブランク材Ｂ１における第３ブランク材Ｂ３の突き合せ縁Ｂ３ａに対する突き合せ縁Ｂ１ｂも、切断装置７４により所期の形状に切断される。第２位置決めステーション８においては、第３ブランク材Ｂ３が、第１及び第２ブランク材Ｂ１及びＢ２に対して位置決めされる。第２溶接ステーション１０においては、第３ブランク材Ｂ３が、第１及び第２ブランク材Ｂ１及びＢ２に対して溶接される。

これにより、上述の図１〜図９に示される実施形態と実質的に同様の効果を得ることができる。
図１１は、本発明のさらに別の実施形態を示す。図１１において、図１〜９または図１０に示される実施形態のものと実質的に同一な部分には、前記で用いたものと同一符号を付して詳細な説明は省略する。この実施形態においては、図１〜９または図１０に示される実施形態における各ステーション２，４，６，８，１０及び１２が直線状に配置されたものである。詳細には、図１１に示されるように、各ステーションに亘って各テーブルが移動可能なレール１２２が設けられ、テーブル２０Ｂがこれらステーション２，４，６，８，１０及び１２の順に移動することができる。なお、各テーブル２０Ｂは、テーブル２０と基本的に同じ構造を有しているが、レール１２２上を移動できるように図示しない車輪が設けられている。

第１位置決めステーション２の近傍には、ストックヤード１００及び搬入ロボット１１２が設けられ、搬出ステーション１２の近傍には、完成品ストックヤード１１６及びロボット１１８が設けられている。他方、搬出ステーション１２の側方から第１位置決めステーション２の側方にかけてレール１２４が設けられている。搬出ステーション１２で完成品の搬出を終えたテーブル２０Ｂは、図示しないコンベヤ等により搬出ステーション１２側方のレール１２４上に移動され、さらに位置決めステーション２の側方の待機位置１２６まで同レール１２に沿って移動される。待機位置にあるテーブル２０Ｂは、図示しないコンベヤ等により第１位置決めステーション２に再び移動される。

これにより、上述の図１〜図９に示される実施形態と実質的に同様の効果を得ることができる。ただし、各テーブル２０Ｂを次のステーションへ移動するための移動装置、及びその制御装置は、それぞれのテーブル２０Ｂ毎に設ける必要がある。また、直線状に並んだ各ステーションの側方に、テーブル２０Ｂを搬出ステーション１２から第１位置決めステーション２に戻すための長いレール１２４と、その設置のためのスペースを必要とする。

この実施形態において、テーブル２０Ｂを１つ余分に設け、各ステーションでプロセスが実行されているときに、テーブル２０Ｂの１つが待機位置１２６に待機するように構成することも可能である。
以上で、本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

本発明の一実施形態に係る溶接加工装置全体を示す平面図である。図１の加工装置をII−II線に沿って見た矢視断面図である。図１のテーブル２０を示す平面図である。図１の第１位置決めステーション２をIV−IV線に沿って見た矢視断面図である。第１位置決めステーション２の作動を説明する断面図である。図１の第１溶接加工ステーション４のVI−VI線に沿う矢視断面図である。図１の切断加工ステーション６のVII−VII線に沿う矢視断面図である。図１の第２位置決めステーション８のVIII−VIII線に沿う矢視断面図である。図１の第２溶接加工ステーション１０のIX−IX線に沿う矢視断面図である。本発明の別の実施形態に係るテーブルを示す平面図である。本発明のさらに別の実施形態に係る溶接加工装置全体を示す平面図である。

符号の説明

２第１位置決めステーション
４第１溶接加工ステーション
６切断加工ステーション
８第２位置決めステーション
１０第２溶接加工ステーション
１２搬出ステーション
１８回転台
２０，２０Ａ，２０Ｂテーブル
２４位置決め用ストッパ
２６，３０，３４押圧部材
２８，３２，３６マグネットクランプ
５６ストッパ用アクチュエータ
５８，６０、９２押圧用アクチュエータ
６２，９４溶接装置
７２切断装置
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ブランク材

Claims

第１ブランク材と第２ブランク材との突き合せ溶接を行い、次いで第２ブランク材と第３ブランク材との突き合せ溶接を行う溶接加工装置であって、
テーブル上に前記第１ブランク材を位置決めして固定し、その固定された第１ブランク材に前記第２ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定する第１位置決めステーションと、
前記テーブルに固定された前記第１ブランク材と前記第２ブランク材とを両者の突き合せ部で互いに溶接する第１溶接ステーションと、
前記第２ブランク材における前記第３ブランク材との突き合せ縁を、設定された形状に修正するように切断する切断ステーションと、
前記テーブル上において前記第２ブランク材に前記第３ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定する第２位置決めステーションと、
前記テーブルに固定された前記第２ブランク材と第３ブランク材とを両者の突き合せ部で互いに溶接する第２溶接ステーションとを備え、
前記第１位置決めステーション、前記第１溶接ステーション、前記切断ステーション、前記第２位置決めステーション、及び前記第２溶接ステーションの順番で各ステーションが並べられ、
前記テーブルがこれらのステーションのすべてに配置されると共に、各ステーションで並行してプロセスが実行され、そして各ステーションでのプロセスが完了すると、すべてのテーブルが次のステーションに移動するように構成され、
各テーブルには、位置決め用ストッパと、前記ワークが前記位置決め用ストッパに当接するように同ワークを押圧する押圧部材と、位置決めされたワークをテーブルに固定する固定装置とをそれぞれ備え、
前記第１，２位置決めステーションには、該位置決めステーションに位置する前記テーブルの押圧部材に係合して同押圧部材を駆動するアクチュエータを備えたことを特徴とする溶接加工装置。
第１ブランク材と少なくとも１つの第２ブランク材との突き合せ溶接を行い、次いで前記第１ブランク材及び前記第２ブランク材と前記第３ブランク材との突き合せ溶接を行う溶接加工装置であって、
テーブル上に前記第１ブランク材を位置決めして固定し、その固定された第１ブランク材に前記第２ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定する第１位置決めステーションと、
前記テーブルに固定された前記第１ブランク材と前記第２ブランク材を両者の突き合せ部で互いに溶接する第１溶接ステーションと、
前記第１ブランク材及び第２ブランク材における前記第３ブランク材との突き合せ縁を、設定された形状に修正するように切断する切断ステーションと、
前記テーブル上において前記第１及び第２ブランク材に前記第３ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定する第２位置決めステーションと、
前記テーブルに固定された前記第１及び第２ブランク材と第３ブランク材との突き合せ溶接を行う第２溶接ステーションとを備え、
前記第１位置決めステーション、前記第１溶接ステーション、前記切断ステーション、前記第２位置決めステーション、及び前記第２溶接ステーションの順番で各ステーションが並べられ、
前記テーブルがこれらのステーションのすべてに配置されると共に、各ステーションで並行してプロセスが実行され、そして各ステーションでのプロセスが完了すると、すべてのテーブルが次のステーションに移動するように構成され、
各テーブルには、位置決め用ストッパと、前記ワークが前記位置決め用ストッパに当接するように同ワークを押圧する押圧部材と、位置決めされたワークをテーブルに固定する固定装置とをそれぞれ備え、
前記第１，２位置決めステーションには、該位置決めステーションに位置する前記テーブルの押圧部材に係合して同押圧部材を駆動するアクチュエータを備えたことを特徴とする溶接加工装置。
前記第２溶接ステーションでプロセスを完了したテーブルは、完成品としての前記溶接された第１乃至第３ブランク材が同テーブルから搬出された後に、再び前記第１位置決めステーションに戻されるように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の溶接加工装置。
前記完成品としての前記溶接された第１乃至第３ブランク材の搬出を行うための搬出ステーションが、前記第２溶接ステーションの次に設けられたことを特徴とする請求項３記載の溶接加工装置。
第１ブランク材と第２ブランク材との突き合せ溶接を行い、次いで第２ブランク材と第３ブランク材との突き合せ溶接を行う請求項１に記載の溶接加工装置による溶接加工方法であって、
テーブル上に前記第１ブランク材を位置決めして固定し、その固定された第１ブランク材に前記第２ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定するステップと、
前記テーブルに固定された前記第１ブランク材と前記第２ブランク材とを両者の突き合せ部で互いに溶接するステップと、
前記第２ブランク材における前記第３ブランク材との突き合せ縁を、設定された形状に修正するように切断するステップと、
前記テーブル上において前記第２ブランク材に前記第３ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定するステップと、
前記テーブルに固定された前記第２ブランク材と第３ブランク材とを両者の突き合せ部で互いに溶接するステップとを備えたことを特徴とする溶接加工方法。
第１ブランク材と少なくとも１つの第２ブランク材との突き合せ溶接を行い、次いで前記第１ブランク材及び前記第２ブランク材と前記第３ブランク材との突き合せ溶接を行う請求項２に記載の溶接加工装置による溶接加工方法であって、
テーブル上に前記第１ブランク材を位置決めして固定し、その固定された第１ブランク材に前記第２ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定するステップと、
前記テーブルに固定された前記第１ブランク材と前記第２ブランク材を両者の突き合せ部で互いに溶接するステップと、
前記第１ブランク材及び第２ブランク材における前記第３ブランク材との突き合せ縁を、設定された形状に修正するように切断するステップと、
前記テーブル上において前記第１及び第２ブランク材に前記第３ブランク材を突き合せることにより位置決めして同テーブルに固定するステップと、
前記テーブルに固定された前記第１及び第２ブランク材と第３ブランク材とを両者の突き合せ部で互いに溶接するステップとを備えたことを特徴とする溶接加工方法。