JPH0528565U - ロボツトによるガスシールドメタルアーク溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 幅広い溶接条件に対応でき、かつロボットの
有効活用が得られ、更にシールドガス有効活用及び溶接
作業時間の短縮が得られるロボットによるガスシールド
メタルアーク溶接装置を提供する。 【構成】 ロボット２に設けられる溶接トーチ３へ一端
が接続され、各々異なった種類のシールドガスを送給す
るシールドガス供給経路８、９、１０及びこれらシール
ドガス供給系路８、９、１０のシールドガス送給を制御
する切替バルブ８ａ、９ａ、１０ａ、レギュレータ８
ｂ、９ｂ、１０ｂを設け、予め設定された溶接条件に基
づく制御装置１１からの指示に従って切替バルブ８ａ、
９ａ、１０ａ及びレギュレータ８ｂ、９ｂ、１０ｂを制
御し、かつ溶接電源切替装置１２によって溶接電流を切
替え制御することにより幅広い溶接条件に対応でき、か
つシールドガスを溶接条件に合わせて切替える場合、シ
ールドガスの混合比を一定に保つための切替バルブと溶
接トーチとの間のシールドガスの放出を必要とせずシー
ルドガスの有効活用が得られ、かつプリフロータイムの
短縮が得られ溶接作業の効率化が図れる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はロボットによるガスシールドメタルアーク溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

例えば自動車組立工場において図６に斜視図を示すトラック等に用いられる車 体フレームＦの組立は、一般に溶接工程において溶接治具に設けた位置決め装置 によって所定位置にサイドメンバＦ_a 、Ｆ_a 及び予め支持ブラケットＦ_b 、Ｆ_b …を両端に溶接結合したクロスメンバＦ_c 、Ｆ_c …をセットし、サイドメンバＦ _a 、Ｆ_a と支持ブラケットＦ_b 、Ｆ_b …を介してクロスメンバＦ_c 、Ｆ_c …をロ ボットによるガスシールドメタルアーク溶接により結合して主要部を組立てる。 続いて各種ブラケットｂ、ｂ…等の小部品を手動による溶接によって仮付し、続 くロボットによるガスシールドメタルアーク溶接による本付工程によって組付け る。

【０００３】 次に溶接工程によって組立られた車体フレームは、実開昭６１−１７２６０９ 号公報によって開示されるように形状修正工程において溶接ひずみによる各部の 変形量を測定して、その測定値に基づく加圧ストロークのもとに車体フレームを 加圧して車体フレームの形状修正を行って車体フレームの寸法精度の確保を図っ ている。

【０００４】 このような従来の溶接工程にあっては、溶接ロボットによる溶接作業の自動化 が得られるものの、自動車の製造においては購入者の要望の多様化に伴い、多車 種少量生産が余儀なくされ、各仕様により材質、防錆を目的とした表面処理、材 料の板厚等が異なることから幅広い溶接条件が要求される。

【０００５】 このため溶接電流制御やロボットに異なるシールドガス用の溶接装置を複数設 けるなどの方策が採られている。しかし溶接電流の制御では対応し得る範囲が狭 く、また複数の溶接装置をロボットに設けることは構造が複雑になり設備費の高 騰を招き、かつロボットの溶接姿勢が制限され、溶接ロボットの充分な有効活用 が得られない等の不具合がある。

【０００６】 この対策として本出願人は特願平３−２２０８５８号によってロボットに設け られる溶接トーチへ各々異なった種類のシールドガスを送給するシールドガス供 給系路及びシールドガス供給系路を開閉する切替バルブを設け、これらシールド ガス供給系路を予め設定された溶接条件に基づく制御装置からの指示に従って切 替バルブによって選択的に開閉することにより幅広い溶接条件に対応し得るロボ ツトによるガスシールドメタルアーク溶接装置を提案した。この溶接装置によれ ば設備費の高騰を招くことなく、幅広い溶接条件に対応でき、かつロボットの溶 接姿勢が制限されることなく、ロボットの有効活用が図れる。しかし、各シール ドガス供給系路から送給されるシールドガスは一本のコンジットを介して溶接ト ーチへ供給されることから、シールドガスを溶接条件に合わせて切替える場合、 シールドガスの混合比を一定に保つため溶接直前のプリフロータイムを長くして 切替バルブと溶接トーチとの間のシールドガスを入れ替える必要があり、その間 にシールドガスが放出されることからシールドガスの有効活用が図れずコストア ップを招き、かつプリフロータイムを長くする必要から溶接作業時間の増大を招 く等の不具合がある。

【０００７】 従って本考案の目的は、シールドガスの有効活用及び溶接作業時間の短縮が得 られるロボットによるガスシールドメタルアーク溶接装置を提供することにある 。

【０００８】

【課題を解決しようとするため手段】

上記目的を達成するための本考案におけるロボットによるガスシールドメタル アーク溶接装置は、ロボットと、このロボットに設けられる溶接トーチと、一端 が溶接トーチに接続され、溶接トーチへ各々異なった種類のシールドガスを送給 する複数のシールドガス供給系路と、予め設定された溶接条件に基づく制御装置 からの指示によって前記各々のシールドガス供給系路を開閉する複数の切替バル ブとを有するものである。

【０００９】

【作用】

ロボットに設けられる溶接トーチへ各々異なった種類のシールドガスを送給す る各シールドガス供給系路を予め設定された溶接条件に基づく制御装置からの指 示に従って各々の切替バルブによって開閉する。

【００１０】

【実施例】

以下本考案におけるロボットによるガスシールドメタルアーク溶接装置の一実 施例を図６に示すトラック等に用いられる車体フレームの組立に適用した場合を 例に図を参照して説明する。

【００１１】 このような車体フレームＦの組立を行う溶接工程は、図２に要部を示す溶接治 具内に設けられるクランプ１，１…（一部のみ図示）等の位置決め装置によって サイドメンバＦ_a 、Ｆ_a 及び両端に支持ブラケットＦ_b 、Ｆ_b …を予め溶接結合 されたクロスメンバＦ_c 、Ｆ_c 等を所定位置にセットする。

【００１２】 所定位置にセットされたサイドメンバＦ_a 、Ｆ_a とクロスメンバＦ_c 、Ｆ_c の 両端に予め溶接結合された支持ブラケットＦ_b 、Ｆ_b …とを溶接治具に隣接して 所望台数（図２には１台のみ図示）配設した溶接ロボット２によるガスシールド メタルアーク溶接により結合して梯子状の主要部を組立てる。

【００１３】 サイドメンバＦ_a に溶接結合される支持ブラケットＦ_b は図２のａ部拡大斜視 図である図３及び図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である図４に示すように下方へ膨 出したクロスメンバＦ_c との結合部を有する断面略コ字形であって、対峙する両 上端縁Ｆ_ba、Ｆ_bbでサイドメンバＦ_a を内側Ｆ_aa及び外側Ｆ_abから挾持し、かつ 上端縁Ｆ_ba及びＦ_bbをロボット２によるガスシールドメタルアーク溶接によって 結合している。

【００１４】 溶接作業にあたって外方から人目に触れることの少ない車体内方側となるサイ ドメンバＦ_a の内側Ｆ_aaと支持ブラケットＦ_b の上端Ｆ_baとの溶接結合は低コス トでしかも溶込みが安定し、強固に溶着され得る炭酸ガスアーク溶接法（ＣＯ₂ ガス溶接法）で、また車体外方となる上端縁Ｆ_bbとサイドメンバＦ_a との溶接結 合は、ＣＯ₂ ガス溶接の際、スパッタ発生を低減するため、ＣＯ₂ ガスにＡｒガ スを混合させてスプレー移行させたＭＡＧ溶接法に切替えることにより、また、 必要に応じ更にスプレー移行がより容易なパルスＭＡＧ溶接法に切替えることに よりスパッタの発生を防ぎ外観品質の向上を図る。

【００１５】 ＣＯ₂ ガス溶接法、ＭＡＧ溶接法及びパルスＭＡＧ溶接法に対する各々のスパ ッタ発生率、溶込みの安定性及びコストの対応特性は表１に示すとおりである。

【００１６】

【表１】 次に上記のようにＣＯ₂ ガス溶接法、ＭＡＧ溶接法及びパルスＭＡＧ溶接法の 各溶接法に切替え得る溶接ロボット２について図１に示す概要説明図によって説 明する。

【００１７】 ロボット２は溶接治具の近傍に配設されていて、そのロボット２の手首部には 手首フランジ２ａを介して溶接トーチ３が取付られている。溶接トーチ３は、全 体略円筒状に形成され、その軸線に沿って消耗性電極である溶接ワイヤを挿通し 、この溶接ワイヤを溶接トーチ３の先端から所定長さだけ延出させるため溶接ワ イヤの消耗に合わせてロボット２の基台２ｂに設けたワイヤ供給装置４によって コンジット５を介して送給するように構成されている。なお、溶接ワイヤの基端 はロボット２の近傍に配設されたワイヤリール（図示せず）に巻装され、順次供 給される。さらにこの溶接トーチ３へ供給される溶接ワイヤは、溶接ケーブル６ を介して溶接電源７へ接続されている。

【００１８】 溶接トーチ３には、ガス供給部を出来るだけ近付けるためガスホース等からな る第１、第２及び第３のシールドガス供給系路８、９、１０の一端が各々接続さ れ、これらシールドガス供給系路８、９、１０の基端は各々Ａｒガス、ＣＯ₂ ガ ス、Ｏ₂ ガスの供給源（図示せず）に接続されている。更に第１、第２、第３の シールドガス供給系路８、９、１０には、予め設定された溶接条件に基づく制御 装置１１からの指示によって開閉される切替バルブ８ａ、９ａ、１０ａ及び各シ ールドガス供給系路８、９、１０の流量を例えば切替え時には所定時間ガス流量 を定常時より多くしたりして調整するレギュレータ８ｂ、９ｂ、１０ｂが配設さ れている。

【００１９】 これら各シールドガス供給系路８、９、１０に配設された切替バルブ８ａ、９ ａ、１０ａ及び各レギュレータ８ｂ、９ｂ、１０ｂを予め設定された溶接条件に 基づき、制御装置１１からの指示によって、例えば表２に示すＣＯ₂ ガス溶接法 、ＭＡＧガス溶接法に適した混合比のシールドガスが得られるように構成されて いる。

【００２０】

【表２】 更に制御装置１１は予め設定された溶接条件に基づいて溶接電源切替装置１２ を作動させて溶接電源７から溶接ケーブル６を介して溶接ワイヤへ溶接条件に適 した溶接電流を供給するため溶接電流を切替える機能を有し、かつ各種溶接個所 及び溶接線に対応するようロボット２に指示を与える機能を有する。

【００２１】 このように構成されたガスシールドメタルアーク溶接装置によって、図３及び ４に示すサイドメンバＦ_a とクロスメンバＦ_c に結合された支持ブラケットＦ_b とを溶接結合するには、溶接治具によってサイドメンバＦ_a を支持ブラケットＦ _b の両上端縁Ｆ_ba、Ｆ_bbでサイドメンバＦ_a の内外側Ｆ_aa、Ｆ_ab両方から挾持す るように位置決めセットする。

【００２２】 次に予め設定された溶接条件に基づく制御装置１１からの指示により切替バル ブ８ａ、９ａ、１０ａ及びレギュレータ８ｂ、９ｂ、１０ｂを作動せしめ、第１ のシールドガス供給系路８を閉鎖し、かつ第２のシールドガス供給系路９を開放 させて溶接トーチ３へＣＯ₂ ガス溶接のシールドガスとなるＣＯ₂ ガス及び必要 に応じ第３のシールドガス供給系路１０よりＯ₂ ガスを例えば表２に示すＣＯ₂ ガス溶接に適した混合比のシールドガスとして供給する。また制御装置１１から の指示より予め設定された溶接条件に基づき適切な溶接電流が溶接電源７から溶 接ワイヤへ供給されるように溶接電源切替装置１２を制御する。

【００２３】 続いて予め設定された溶接条件に基いて制御装置１１からの指示によってロボ ット２を作動せしめ車体内方側に位置するサイドメンバＦ_a の内側Ｆ_aaと支持ブ ラケットＦ_b の上端縁Ｆ_baとの接合部を溶接線として溶込みが安定したＣＯ₂ ガ ス溶接によって強固な状態に溶着する。

【００２４】 次に予め設定された溶接条件による制御装置１１からの指示に従って切替バル ブ８ａ、９ａ、１０ａ及びレギュレータ８ｂ、９ｂ、１０ｂを調整し、各シール ドガス供給系路８、９、１０の各ガスの流量を制御し、溶接トーチ２へＭＡＧ溶 接のシールドガスとなるＡｒ，ＣＯ₂ 及び必要に応じＯ₂ ガスを表２に示すＭＡ Ｇ溶接に適した混合比のシールドガスとして供給し、かつ溶接電流切替装置１２ を制御装置１１からの指示によりＭＡＧ溶接に適した溶接電流が溶接電源７から 溶接ワイヤへ供給し得るように制御し、次に設定された溶接条件に従って制御装 置１１によってロボット２を制御し、車体外方側に位置するサイドメンバＦ_a の 外側Ｆ_abと支持ブラケットＦ_b の上端縁Ｆ_bbとの接合部に沿ってＭＡＧ溶接によ るスパッタ発生の少ないスプレー移行形態で溶接結合する。

【００２５】 このようにしてサイドメンバＦ_a と支持ブラケットＦ_b の溶接結合において、 目に触れることの少ないサイドメンバＦ_a の内側Ｆ_aaと支持ブラケットＦ_b の上 端縁Ｆ_baとはＣＯ₂ ガス溶接によって安価に、しかも溶込みの安定性の高い溶接 結合が、また目に触れることの多いサイドメンバＦ_a の外側Ｆ_abと支持ブラケッ トＦ_b の上端縁Ｆ_bbとはＭＡＧ溶接によってアークをスプレー移行させ、スパッ タの低減を図り外観上好ましい高品質の車体フレームＦが得られる。

【００２６】 以上説明では車体フレームＦのサイドメンバＦ_a と支持ブラケットＦ_b とをＣ Ｏ₂ ガス溶接及びＭＡＧ溶接に切替えてワーク溶接結合する場合について説明し たが、ＣＯ₂ ガス溶接中に薄板をアーク溶接するときには制御装置からの指示に よって切替バルブ８ａ、９ａ、１０ａ及びレギュレータ８ｂ、９ｂ、１０ｂを適 宜調整してガス供給をＭＡＧ溶接に切替え、更に必要に応じて溶接電源切替装置 １２によって溶接電流を制御してスプレー移行形態にして溶接の許容範囲を拡大 せしめ容易に溶接条件に合わせて溶接することができる。

【００２７】 また図５に要部のみを示すように、ロボット２の手首に設ける溶接トーチ３を 、溶接線となるサイドメンバＦ_a の内側Ｆ_aaと支持ブラケットＦ_b の上端縁Ｆ_ba との接合部及びサイドフレームＦ_a の外側Ｆ_abと支持ブラケットＦ_bbとの接合部 に向けて２個の溶接トーチ３ａ，３ｂによって形成し、サイドメンバＦ_a の内側 Ｆ_aaと支持ブラケットＦ_b の上端縁Ｆ_baとの結合を溶接トーチ３ａによるＣＯ₂ ガス溶接によって溶接結合し、かつサイドメンバＦ_a の外側Ｆ_abと支持ブラケッ トＦ_b の上端縁Ｆ_bbを溶接トーチ３ｂによるＭＡＧ溶接により溶接結合するよう に構成し、ロボット２の溶接姿勢の変位量を少なくすることも可能である。

【００２８】 更に本考案の溶接装置によれば亜鉛鋼板、アルミ合金、チタン合金や銅合金等 はＣＯ₂ ガス溶接によるとブローホール等が発生しやすくＣＯ₂ ガス溶接の適用 性が劣るものであるが、切替バルブ８ａ、９ａ、１０ａ及びレギュレータ８ｂ、 ９ｂ、１０ｂ及び溶接電源切替装置１２によりスプレー移行となり許容範囲の広 いＭＡＧ溶接になるよう切替えることにより適した溶接条件が容易に得られる。

【００２９】 また、更に薄い鋼板や、アルミニウム合金やステンレス鋼の板継等にあっては 、ＭＡＧ溶接形態から溶接電源切替装置１２によって溶接電流を制御して更にス プレー移行をより可能にするパルスＭＡＧ溶接に切替えることにより容易に対処 することが可能である。

【００３０】 これらＣＯ₂ ガス溶接、ＭＡＧ溶接及びパルスＭＡＧ溶接への切替え及びシー ルドガスの混合比の調整は、予めロボットへのティーチングと同時に制御装置１ １へ各溶接条件に合せて予め設定することにより効果的に行え、また自動車組立 に限定されることなく、アーク溶接を行う他の製造分野にも広く利用できるもの である。

【００３１】

【考案の効果】

以上説明した本考案のロボットによるガスシールドメタルアーク溶接装置によ れば、ロボットに設けられる溶接トーチの近くへ異なった種類のシールドガスを 送給する複数のシールドガス供給系路の一端を接続し、これらのシールドガス供 給系路を予め設定された溶接条件に合せた制御装置からの指示に従って切替バル ブ、レギュレータを調整し、かつ溶接電源切替装置によって溶接電流を切り替え ることにより容易に各溶接条件に適した溶接が行える。更にガスシールド溶接条 件に合わせて切替える場合、溶接トーチにはガス供給部を出来るだけ近づけて設 けているのでガスシールドの混合比を一定に保つための切替バルブと溶接トーチ との間のシールドガスを入れ替える必要がなくなり、従ってその間のシールドガ スの放出がなくなり、シールドガスの有効活用が得られ、かつプリフロータイム の短縮が可能になり溶接時間の短縮が図れ、溶接作業の効率およびコスト低減が 得られる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案におけるロボットによるガスシールドメ
タルアーク溶接装置の一実施例を示す概要説明図であ
る。

【図２】同じく本考案におけるロボットによるガスシー
ルドメタルアーク溶接装置による車体フレームの組立を
説明する概要説明図である。

【図３】図２におけるａ部拡大斜視図である。

【図４】図３におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図５】本考案におけるロボットによるガスシールドメ
タルアーク溶接装置の他の実施例を示す概要説明図であ
る。

【図６】車体フレームの斜視図である。

【符号の説明】

２…ロボット ３…溶接トーチ ７…溶接電源 ８…シールドガス供給系路 ８ａ…切替バルブ ８ｂ…レギュレータ ９…シールドガス供給系路 ９ａ…切替バルブ ９ｂ…レギュレータ １０…シールドガス供給系路 １０ａ…切替バルブ １０ｂ…レギュレータ １１…制御装置 １２…溶接電源切替装置

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットと、このロボットに設けられる
   溶接トーチと、一端が溶接トーチに接続され、溶接トー
   チへ各々異なった種類のシールドガスを送給する複数の
   シールドガス供給系路と、予め設定された溶接条件に基
   づく制御装置からの指示によって前記各々のシールドガ
   ス供給系路を開閉する複数の切替バルブとを有すること
   を特徴とするロボットによるガスシールドメタルアーク
   溶接装置。
2. 【請求項２】 各々のシールドガス供給系路が、予め設
   定された溶接条件に基づく制御装置からの指示によって
   シールドガスの流量を調整するレギュレータを有する請
   求項１の装置。
3. 【請求項３】 予め設定された溶接条件に基づく制御装
   置からの指示によって溶接電流を切替制御する溶接電源
   切替装置を有する請求項１または２の装置。