JPH1085932A - Ｙスタッド自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉄皮筒体に不定形耐火物をライニングするに
際して、Ｙスタッドの自動溶接が困難であった。 【解決手段】 不定形耐火物２４を保持するＹスタッド
５を鉄皮２３側に自動溶接するＹスタッドの自動溶接装
置１が、Ｙスタッド５をスタッド供給装置６から受け取
って、その基部側を把持するチャッキング装置１１と、
チャッキングされたＹスタッド５の基端部を鉄皮２３側
に押し付ける押圧手段１２と、鉄皮２３に着座したＹス
タッド５の基端部に臨むように配置された溶接トーチ１
３と、これらを搭載して移動するロボットハンド３とを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ランス等の鉄皮筒
体の内外周部に不定形耐火物をライニングする際して、
鉄皮側に不定形耐火物を保持するＹスタッドを自動で溶
接する耐火物Ｙスタッドの自動溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶鋼の精錬工程等において、溶鋼の脱ガ
スや合金成分の添加等を行うに際して、鉄皮筒体の内周
部に不定形耐火物をライニングしたランスが使用されて
いる。ランス等の鉄皮筒体の内外周部に不定形耐火物を
ライニングする際して、鉄皮側にはＹ字形状を呈するス
タッドが溶接により取り付けられる。このＹスタッド
は、その分岐した先端部を鉄皮側から不定形耐火物内へ
と樹枝状に張り出すことにより、鉄皮の内外周面に固化
した不定形耐火物を保持するようになっている。

【０００３】従来、このようなスタッド溶接に関する技
術としては、特開平５−６９１４０号公報の「半自動用
スタッド溶接銃」や、特開平６−１９９７８号公報の
「スタッド溶接ガン」などが提案されている。

【０００４】まず、「半自動用スタッド溶接銃」に係る
発明は、「作業者がガンホルダを保持して操作スイッチ
を作動させる半自動用スタッド溶接銃において、スタッ
ドガン本体がガンホルダに対して、スタッドガン本体に
保持されるスタッドＳの長軸方向に移動自在に支持され
て、スタッドガン本体がスタッドの装着位置と溶融後の
スタッド押込位置とに大幅に移動される。」ことを要旨
としている。この発明によれば、半自動用スタッド溶接
銃を用いて溶接する際に、スタッドの装着作業を含めた
作業者の溶接姿勢と、溶接箇所変更に伴う作業者の移動
姿勢とを共に立姿勢とすることができる。

【０００５】また、「スタッド溶接ガン」に係る発明
は、「スタッドを保持するコレットと、スタッドをコレ
ットに押し出すピストンと、スタッドを自動的に１つず
つ給送する給送管とを備えており、スタッドを受け取っ
て収容するスタッド受け取り部材がコレットとスタッド
給送管との間に設けられ、受取り部材には少なくとも２
つのスタッド収容部が形成され、各スタッド収容部はス
タッドを受け取る第１位置とコレットに通じてスタッド
がピストンによって押し出されてコレットに保持される
第２位置との間を移動でき、１つのスタッド収容部１６
が第２位置にあるとき、他のスタッド収容部が第１位置
にある。」ことを要旨としている。この発明によれば、
スタッドの受け取りとスタッドの装填とを同時に行い、
作業時間を短縮することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前者の「半
自動用スタッド溶接銃」に係る発明は、作業者が溶接銃
を用いて各スタッド毎に溶接を行わなければならないた
め、自動化に対応しておらず、作業時間が増大するとい
う問題があった。

【０００７】また、後者の「スタッド溶接ガン」に係る
発明は、一定の形状のスタッドにしか対応し得ず、数種
のスタッドを使用する場合に、溶接ガンの位置設定が困
難であるという問題があった。

【０００８】さらに、双方とも溶接銃（ガン）を使用し
てスタッドの溶接を行っているため、溶接長の短いスポ
ット溶接しか行うことができなかった。したがって、ス
タッドの取付け強度を増加させるためには、１つのスタ
ッドに対して数箇所のスポット溶接を行わなければなら
ず、その度に溶接銃（ガン）の位置設定が必要となり、
作業効率が低下するという問題があった。

【０００９】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、スタッド供給装置からＹスタッドを受
け取ってチャッキングし溶接するまでの一連の作業を全
て自動化することができ、かつ数種のＹスタッドの自動
チャッキングと自動溶接を１台で確実に行うことがで
き、作業効率を向上させることができるＹスタッドの自
動溶接装置を提供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、鉄皮筒体の内外周部に不定形耐火物をライニング
する際して、鉄皮側に不定形耐火物を保持するＹスタッ
ドを自動溶接するＹスタッドの自動溶接装置において、
上記Ｙスタッドをスタッド供給装置から受け取って、そ
の基部側を把持するチャッキング装置と、チャッキング
されたＹスタッドの基端部を鉄皮側に押し付ける押圧手
段と、鉄皮に着座したＹスタッドの基端部に臨むように
配置された溶接トーチと、これらを搭載して移動するロ
ボットハンドとを備えているＹスタッドの自動溶接装置
により、達成される。

【００１１】好ましくは、上記チャッキング装置が、Ｙ
スタッドの股部を支持する複数の進退ピンを具備してい
るＹスタッドの自動溶接装置により、達成される。

【００１２】また、好ましくは、上記溶接トーチが、チ
ャッキング装置に対して相対移動する移動機構を具備し
ているＹスタッドの自動溶接装置により、達成される。

【００１３】さらに、好ましくは、上記チャッキング装
置の両側に、一対の溶接トーチが設けられているＹスタ
ッドの自動溶接装置により、達成される。

【００１４】そして、好ましくは、上記ロボットハンド
が、旋回手段を備えた６軸ロボットハンドであるＹスタ
ッドの自動溶接装置により、達成される。

【００１５】また、好ましくは、上記ロボットハンド
が、昇降装置上に搭載されているＹスタッドの自動溶接
装置により、達成される。

【００１６】さらに、好ましくは、上記昇降装置を固定
した架構の近傍に、前記鉄皮筒体を載置して旋回させる
ターンテーブルを備えた移動台車が付帯されているＹス
タッドの自動溶接装置により、達成される。

【００１７】本発明によれば、スタッド供給装置からＹ
スタッドを受け取ってチャッキングし溶接するまでの一
連の作業が全て自動化され、また、チャッキング装置と
溶接トーチとが１台のロボットハンドに搭載されている
ので、装置要部をコンパクト化することができ、作業効
率が向上するものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明
に係るＹスタッドの自動溶接装置の一実施形態を示し、
（ａ）はその全体外観の平面図、（ｂ）は全体外観の正
面図である。

【００１９】図示するように、本実施形態のＹスタッド
の自動溶接装置１は、架構２の上部に固設されている。
具体的には、架構２上にロボットハンド３を昇降移動さ
せる昇降装置４が固設されている。この昇降装置４は、
サーボモータ４ａにより図示しないボールネジを回転さ
せることにより、このボールネジに沿ってロボットハン
ド３を昇降移動させるようになっている。

【００２０】この昇降装置４の上部側方の架構２上に
は、図５に示すようなＹスタッド５を順次供給するため
のスタッド供給装置６が配設されている。スタッド供給
装置６は、角度や大きさの異なる数種のＹスタッド５を
供給し得るように、２基配設されている。Ｙスタッド５
は、スタッド供給装置６により、その股部５ａをロボッ
トハンド３側に臨ませて供給される。

【００２１】また、昇降装置４を固定した架構２の近傍
には、ランス等の鉄皮筒体７を載置して走行移動する移
動台車８が付帯設備として配置されている。この移動台
車８は、鉄皮筒体７を旋回させるターンテーブル９が装
備されている。移動台車８の走行移動は、モータ８ａで
車輪８ｂをベルト駆動等することにより行われ、ターン
テーブル９の旋回は、サーボモータ９ａでターンテーブ
ル９をギヤ駆動等することにより行われる。なお、１０
は、ケーブルリールである。

【００２２】上記昇降装置４に搭載されたロボットハン
ド３は、多関節の６軸ロボットハンドとして形成され、
その先端部には軸周りに旋回する図示しない旋回手段が
備えられている。ロボットハンド３には、図２および図
３に示すように、旋回手段を介して、Ｙスタッド５を把
持するチャッキング装置１１と、このチャッキング装置
１１と旋回手段との間に介設された押圧手段１２と、Ｙ
スタッド５を鉄皮筒体７に溶接する溶接トーチ１３とが
搭載されている。ここで、鉄皮筒の内周部にＹスタッド
を溶接する場合は、移動台車８のターンテーブル９及び
／又はロボットハンド３の旋回手段を用いて鉄皮筒の周
方向の位置決めができる。また、鉄皮筒の外周部にＹス
タッドを溶接する場合は移動台車８のターンテーブル９
を用いて鉄皮筒の位置決めができる。そして、鉄皮筒の
高さ方向の位置決めはロボットハンド３の昇降装置で行
う。

【００２３】チャッキング装置１１は、図示しない開閉
機構により平行に開閉される一対のチャック爪１１ａを
有しており、これらチャック爪１１ａがスタッド供給装
置６からＹスタッド５を受け取って、その表裏面の基部
側を把持するようになっている。また、チャック爪１１
ａには、Ｙスタッド５の股部５ａを支持する３対の進退
ピン１４ａ，１４ｂ，１４ｃが備えられている。３対の
進退ピン１４ａ，１４ｂ，１４ｃを設けているのは、図
２に示すように、３種類の角度や大きさの異なるＹスタ
ッド５の股部５ａを支持するためである。チャック爪１
１ａが３種類のＹスタッド５を把持するに際して、小型
のＹスタッド５では全ての進退ピン１４ａ，１４ｂ，１
４ｃが進出し、中型のＹスタッド５では２つの進退ピン
１４ｂ，１４ｃが進出し、大型のＹスタッド５では１つ
の進退ピン１４ｃのみが進出するようになっている。な
お、本実施形態では、３種類のＹスタッド５を対象とし
て３対の進退ピン１４ａ，１４ｂ，１４ｃを設けている
が、これに限るものではなく、Ｙスタッドの種類および
進退ピンの数は限定されない。

【００２４】このチャッキング装置１１には、取付けフ
レーム１５および絶縁体１６を介して、チャッキングさ
れたＹスタッド５の基端部を鉄皮側に押し付けるための
押圧手段１２が接続されている。本実施形態では、押圧
手段１２としてエアーシリンダが採用されている。エア
ーシリンダを採用すれば押圧力の調整が容易であるが、
他の押圧機構を採用してもよい。

【００２５】上記チャッキング装置１１の両側には、一
対の溶接トーチ１３が配置されている。上記押圧手段１
２により押し付けられてＹスタッド５の基端部が鉄皮に
着座するが、各溶接トーチ１３の先端部は着座したＹス
タッド５の基端部に臨むように設定されている。すなわ
ち、各溶接トーチ１３のチャッキング装置１１に対する
傾斜角度θは４５度であり、これによりＹスタッド５と
の干渉が防止される。図示する溶接トーチ１３は、ＣＯ
２ ／ＭＡＧ溶接に対応したものであるが、ＴＩＧ溶接
等の自動化に対応し得る他の溶接方法を採用してもよ
い。図１に示すように、溶接トーチ１３には、ケーブル
ベア１７を介して、溶接機１８およびワイヤリール１９
が接続されている。

【００２６】各溶接トーチ１３が固定されている取付け
フレーム２０との間には、絶縁体１６を介して、リニア
ガイド２１が配設されている。各溶接トーチ１３は、サ
ーボモータ２２で図示しないボールネジを回転駆動する
ことにより、チャッキング装置１１に対して相対移動す
るようになっている。すなわち、この移動機構により、
一対の溶接トーチ１３がリニアガイド２１に沿って移動
するので、Ｙスタッド５の基端部の両側を溶接長の比較
的長い隅肉溶接で確実に溶接することができる。なお、
上記の例では水平方向の相対移動を説明したがＹスタッ
ド５の基部形状が円柱状の場合は一対の溶接トーチ１３
がＹスタッド５の基端部の周囲を回転移動しながら溶接
しても良い。

【００２７】本実施形態のＹスタッドの自動溶接装置１
は以上のように構成され、例えば、次のような手順で作
業を行う。まず、架構２の外に待機していた移動台車８
のターンテーブル９上に、クレーン等によって吊り下げ
られたランス等の鉄皮筒体７が載置される。そして、鉄
皮筒体７を載置した移動台車８が架構２内へ走行移動
し、昇降装置４の直下に停止する。このとき、ロボット
ハンド３は、昇降装置４により上方に待機している。

【００２８】ロボットハンド３は、チャッキング装置１
１のチャック爪１１ａを開閉して、スタッド供給装置６
からＹスタッド５を受け取って把持する。チャッキング
装置１１によりＹスタッド５を把持した後、ロボットハ
ンド３の基端部の関節を旋回させると共に、昇降装置４
によりロボットハンド３を下降させ、鉄皮筒体７内へ位
置させる。

【００２９】予めプログラムされた設定値に基づいてロ
ボットハンド３の関節や旋回手段が調整され、押圧手段
１２によりチャッキング装置１１を鉄皮側へ進出させ、
チャック爪１１ａに把持されたＹスタッド５の基端部を
鉄皮へと押し付けて着座させる。このとき、Ｙスタッド
５の種類に応じて、進退ピン１４ａ，１４ｂ，１４ｃが
Ｙスタッド５の股部５ａを後方から支持することになる
ので、Ｙスタッド５の基端部は鉄皮に確実に押し付けら
れる。

【００３０】その後、一対の溶接トーチ１３が溶接を開
始すると共に、これら溶接トーチ１３が、移動機構のリ
ニアガイド２１に沿って、チャッキング装置１１に対し
て相対移動する。この相対移動により、Ｙスタッド５の
基端部の両側を溶接長の比較的長い隅肉溶接で確実に溶
接することができる。なお、本実施形態では、一対の溶
接トーチ１３を同期移動させているが、これに限るもの
ではなく、各溶接トーチが別個に移動するように構成し
てもよい。

【００３１】Ｙスタッド５は、ランス等の鉄皮筒体７に
不定形耐火物をライニングするに際して鉄皮側に取り付
けられるが、１基のランスに対して、例えば５０００個
程度取り付けられる。すなわち図４に示すように、Ｙス
タッド５は、その分岐した先端部を鉄皮２３側から不定
形耐火物２４内へと樹枝状に張り出すことにより、鉄皮
２３の内外周面に固化した不定形耐火物２４を保持する
役目を果たすものである。不定形耐火物２４を強固に保
持するためには、角度や大きさの異なる数種類のＹスタ
ッド５を取付け角度を変化させて鉄皮２３に溶接するこ
とが有効であるが、本実施形態におけるロボットハンド
３は旋回手段を備えた６軸ロボットハンドにより形成さ
れているため、このような複雑な作業の自動化に極めて
適している。

【００３２】かくして本実施形態によれば、３種類のＹ
スタッド５を自動溶接することが可能であり、対象鉄皮
２３の溶接位置と溶接トーチ１３の先端部の位置関係と
が、３種類のＹスタッド５に対して同じに設定されてい
るため、安定した溶接が可能である。また、１台のロボ
ットハンド３にチャッキング装置１１と溶接トーチ１３
とが一体的に搭載されているので、装置要部のコンパク
ト化を図ることができる。さらに、溶接トーチ１３をロ
ボットハンド３の旋回手段により旋回調整することが可
能であるため、斜めから対象鉄皮２３に近づけることが
でき、相隣接するＹスタッド５との干渉を回避して溶接
することができる。そして、溶接トーチ１３の移動機構
を構成するサーボモータ２２を低速で回転させれば、微
速での溶接が可能あり、溶接品質をも向上させることが
できるものである。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係るＹスタ
ッドの自動溶接装置によれば、スタッド供給装置からＹ
スタッドを受け取ってチャッキングし溶接するまでの一
連の作業を全て自動化することができる。また、チャッ
キング装置と溶接トーチとが１台のロボットハンドに搭
載されているので、作業効率が向上し、設備コストを低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＹスタッドの自動溶接装置の一実
施形態を示し、（ａ）はその全体外観の平面図、（ｂ）
は全体外観の正面図である。

【図２】本実施形態のＹスタッドの自動溶接装置の要部
を示す正面図である。

【図３】本実施形態のＹスタッドの自動溶接装置のチャ
ッキング装置および押圧手段を示す側面図である。

【図４】本実施形態において、Ｙスタッドの取付け状態
を示す概略図である。

【図５】本実施形態において、Ｙスタッドの外観を示す
斜視図である。

【符号の説明】 １ Ｙスタッドの自動溶接装置 ２ 架構 ３ ロボットハンド ４ 昇降装置 ５ Ｙスタッド ５ａ Ｙスタッドの股部 ６ スタッド供給装置 ７ 鉄皮筒体 ８ 移動台車 ９ ターンテーブル １１ チャッキング装置 １２ 押圧手段 １３ 溶接トーチ １４ａ，１４ｂ，１４ｃ 進退ピン ２３ 鉄皮 ２４ 不定形耐火物

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鉄皮筒体の内外周部に不定形耐火物をライ
   ニングする際して、鉄皮側に不定形耐火物を保持するＹ
   スタッドを自動溶接するＹスタッドの自動溶接装置にお
   いて、上記Ｙスタッドをスタッド供給装置から受け取っ
   て、その基部側を把持するチャッキング装置と、チャッ
   キングされたＹスタッドの基端部を鉄皮側に押し付ける
   押圧手段と、鉄皮に着座したＹスタッドの基端部に臨む
   ように配置された溶接トーチと、これらを搭載して移動
   するロボットハンドとを備えていることを特徴とするＹ
   スタッド自動溶接装置。
2. 【請求項２】前記チャッキング装置が、Ｙスタッドの股
   部を支持する複数の進退ピンを具備している請求項１に
   記載のＹスタッドの自動溶接装置。
3. 【請求項３】前記溶接トーチが、チャッキング装置に対
   して相対移動する移動機構を具備している請求項１また
   は請求項２に記載のＹスタッド自動溶接装置。
4. 【請求項４】前記チャッキング装置の両側に、一対の溶
   接トーチが設けられている請求項１乃至請求項３のいず
   れかに記載のＹスタッド自動溶接装置。
5. 【請求項５】前記ロボットハンドが、旋回手段を備えた
   ６軸ロボットハンドである請求項１乃至請求項４のいず
   れかに記載のＹスタッド自動溶接装置。
6. 【請求項６】前記ロボットハンドが、昇降装置上に搭載
   されている請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のＹ
   スタッド自動溶接装置。
7. 【請求項７】前記昇降装置を固定した架構の近傍に、前
   記鉄皮筒体を載置して旋回させるターンテーブルを備え
   た移動台車が付帯されている請求項６に記載のＹスタッ
   ド自動溶接装置。