JP2003326364A - Ｔｉｇ溶接装置及びｔｉｇ溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ワーク表面に良好な鱗状のビードを形成するこ
とができるＴＩＧ溶接装置及びＴＩＧ溶接方法を提供す
る。 【解決手段】ＴＩＧ溶接装置１０は、第１のアーム１２
を有する第１の多関節ロボット１４と、ＴＩＧトーチ１
６を保持しながらＺ軸方向に移動させるＴＩＧトーチ移
動手段１８と、ＴＩＧトーチ移動手段１８の一部を取り
囲むように形成され、フィラーワイヤガイド２０を所定
の位置に保持するフィラーワイヤガイド保持手段２２と
を有している。サーボモータ４０の回転軸４４が角度θ
の範囲内で振動性の運動を行うと、カム４６の尖端側が
角度θの範囲内でＺ軸方向に往復運動を行うので、ガイ
ドレール部材３４に沿ってスライドテーブル３６が移動
し、ＴＩＧトーチ１６がＺ軸方向に移動可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＴＩＧトーチとワ
ークとの間のアーク形成空間に、フィラーワイヤガイド
からフィラーワイヤを供給しながら、ワーク表面におい
てＴＩＧ溶接を行い、前記ワーク表面にビードを形成す
るＴＩＧ溶接装置及びＴＩＧ溶接方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＴＩＧトーチとワークとの間のア
ーク形成空間に、フィラーワイヤを供給して、前記ワー
ク表面にビードを形成するＴＩＧ溶接が知られている。

【０００３】例えば、２輪車のフレームでは、アルミニ
ウム又はアルミニウム合金からなる薄肉のワークの一部
と厚肉のワークの一部とを重ね合わせて溶接部位を構成
し、前記溶接部位にＴＩＧ溶接を行うことによって、該
溶接部位に鱗状のビードが形成され、前記２つのワーク
が接合される。

【０００４】このとき、前記２つのワークの溶接には、
鉄等からなるワークを溶接するのと比較して、前記ＴＩ
Ｇ溶接に多大な熱量を必要とする。

【０００５】また、前記２輪車のフレームは、顧客の目
に触れる箇所に配置されるため、前記鱗状のビードの良
否によって、該２輪車の顧客吸引力が左右される。

【０００６】従って、前記フレームのＴＩＧ溶接は、Ｔ
ＩＧ溶接作業の熟練技術者によって行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記熟
練技術者が有するＴＩＧ溶接作業の技能を、一般的な溶
接技術者に伝承することは容易ではない。また、前記熟
練技術者が前記ＴＩＧ溶接作業を行っても、前記フレー
ムの生産効率を大幅に向上させることは困難である。

【０００８】そこで、従来、前記熟練技術者が行ってい
たＴＩＧ溶接作業を、多関節ロボットに行わせ、前記フ
レームの生産効率を向上させる試みが行われている。

【０００９】この場合、前記多関節ロボットのアーム
に、ＴＩＧトーチとフィラーワイヤガイドとを保持さ
せ、前記ＴＩＧトーチと前記２つのワークの溶接部位と
の間のアーク形成空間に、前記フィラーワイヤガイドか
らフィラーワイヤを供給し、前記ＴＩＧトーチをウィー
ビング動作させることによって、ＴＩＧ溶接を行うこと
が考えられる。

【００１０】しかしながら、前記ＴＩＧトーチをウィー
ビング動作させると、前記２つのワーク表面に対する前
記ＴＩＧトーチの位置と前記フィラーワイヤの位置とが
変動するので、前記ビードを形成するために要するフィ
ラーワイヤの量が変動する。そのため、前記ビードの形
成中に、前記溶接部位に形成されたフィラーワイヤの溶
融池の状態が不安定となり、不良状態のビードが形成さ
れ、前記不良状態のビードによって、該２輪車の顧客吸
引力が低下するという問題があった。

【００１１】本発明はこのような課題を考慮してなされ
たものであり、多関節ロボットを用いても、ワーク表面
に良好な鱗状のビードを形成することができるＴＩＧ溶
接装置及びＴＩＧ溶接方法を提供することを目的として
いる。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るＴＩＧ溶接
装置は、ＴＩＧトーチとワークとの間のアーク形成空間
に、フィラーワイヤガイドからフィラーワイヤを供給し
ながら、前記ワーク表面でＴＩＧ溶接を行い、前記ワー
ク表面にビードを形成させるＴＩＧ溶接装置であり、多
関節ロボットのアームに保持され、且つ、前記ワーク表
面に接近する方向と離間する方向とに、前記ＴＩＧトー
チのウィービング動作が可能となるＴＩＧトーチ移動手
段と、前記フィラーワイヤガイドを多関節ロボットのア
ームに保持するフィラーワイヤガイド保持手段とを有す
ることを特徴としている。

【００１３】熟練技術者が一方の手に保持したフィラー
ワイヤガイドと、他方の手に保持したＴＩＧトーチとに
よって従来行われていたＴＩＧ溶接作業を、ＴＩＧトー
チとフィラーワイヤガイドとを備えた前記多関節ロボッ
トで行うので、前記熟練技術者が有していた技能を自動
化することが可能となり、前記ワークに対するＴＩＧ溶
接によって生産された製品に対する生産効率を向上する
ことができる。

【００１４】また、前記フィラーワイヤガイド保持手段
によって前記フィラーワイヤガイドが保持されるので、
前記ワーク表面に対する前記フィラーワイヤの位置を一
定に保持することができる。そのため、前記フィラーワ
イヤを前記アーク形成空間に安定した状態で供給するこ
とが可能となる。従って、従来、問題とされていた前記
ワーク表面における前記フィラーワイヤの溶融池の不安
定な状態は発生しない。

【００１５】また、前記ＴＩＧトーチ移動手段は、前記
ワーク表面に接近する方向と離間する方向とに、前記Ｔ
ＩＧトーチをウィービング動作させる。このようなウィ
ービング動作によって、良好な鱗状のビードを前記ワー
ク表面に形成することができ、顧客吸引力を向上するこ
とができる。

【００１６】また、本発明に係るＴＩＧ溶接方法は、Ｔ
ＩＧトーチとワークとの間のアーク形成空間に、フィラ
ーワイヤガイドからフィラーワイヤを供給しながら前記
ワーク表面でＴＩＧ溶接を行い、前記ワーク表面にビー
ドを形成するＴＩＧ溶接方法であり、多関節ロボットの
アームに、前記ワーク表面に沿った倣い動作を行わせな
がら、前記ＴＩＧトーチを前記ワーク表面に接近する方
向又は離間する方向にウィービング動作させることを特
徴としている。

【００１７】前記ＴＩＧトーチがウィービング動作と倣
い動作とを同時に行っているので、良好であり且つ顧客
吸引力の高いビードを容易に得ることができる。

【００１８】このとき、前記フィラーワイヤガイドは、
フィラーワイヤガイド保持手段を介して多関節ロボット
のアームに保持され、前記ＴＩＧトーチは、ＴＩＧトー
チ移動手段を介して前記多関節ロボットのアームに保持
され、前記ＴＩＧトーチ移動手段の任意の方向への移動
によって、前記ＴＩＧトーチのウィービング動作が行わ
れ、前記多関節ロボットのアームの前記ワーク表面に沿
った方向への移動によって、前記ＴＩＧトーチの倣い動
作が行われる。

【００１９】このように、前記多関節ロボットのアーム
によって、前記フィラーワイヤガイドが保持され、前記
ワーク表面に対する前記ＴＩＧトーチのウィービング動
作と倣い動作とが行われるので、ＴＩＧ溶接作業の間、
前記アーク形成空間に前記フィラーワイヤが安定した状
態で供給される。そのため、従来、問題とされてきた前
記ワーク表面における前記フィラーワイヤの溶融池の不
安定な状態は発生しない。

【００２０】また、これまで熟練技術者が行ってきたＴ
ＩＧ溶接作業が自動化され、前記ＴＩＧ溶接作業によっ
て生産された製品に対する生産効率を向上することがで
きる。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明に係るＴＩＧ溶接装置及び
ＴＩＧ溶接方法の好適な実施の形態について、図１〜図
６を参照しながら、詳細に説明する。

【００２２】本実施の形態に係るＴＩＧ溶接装置１０
は、図１に示すように、第１のアーム１２を有し、且つ
第１のアーム１２を任意の方向に移動させる第１の多関
節ロボット１４と、第１のアーム１２に取り付けられ、
ＴＩＧトーチ１６を保持しながら、前記ＴＩＧトーチ１
６をワークに対して接近する方向又は離間する方向（Ｚ
軸方向）に移動させるＴＩＧトーチ移動手段１８と、Ｔ
ＩＧトーチ移動手段１８の一部を取り囲むように第１の
アーム１２に取り付けられ、フィラーワイヤガイド２０
を所定の位置に保持するフィラーワイヤガイド保持手段
２２とを有している。

【００２３】第１の多関節ロボット１４は、図２に示す
ように、コントローラ２４からの第１の制御信号Ｓ１に
よって、第１のアーム１２を任意の方向に移動できるよ
うに制御される。

【００２４】ＴＩＧトーチ１６は、その先端にタングス
テン電極２６を有する。このタングステン電極２６に
は、第１のケーブル２８を介してＴＩＧ溶接機３０から
出力された数百Ａまでの交流電流が供給される。コント
ローラ２４からＴＩＧ溶接機３０に第２の制御信号Ｓ２
が供給されたときに、前記交流電流がタングステン電極
２６に供給される。次いで、前記交流電流の供給によっ
て、ＴＩＧトーチ１６によるＴＩＧ溶接が開始される。

【００２５】フィラーワイヤガイド保持手段２２は、図
１に示すように、第１の多関節ロボット１４の第１のア
ーム１２に保持された固定枠３２と、この固定枠３２の
内部に固定され、Ｚ軸方向に沿って形成されたガイドレ
ール部材３４とを有する。

【００２６】ＴＩＧトーチ移動手段１８は、ガイドレー
ル部材３４に沿って移動するスライドテーブル３６と、
このスライドテーブル３６に固定され、ＴＩＧトーチ１
６を把持する第１のホルダー３８と、スライドテーブル
３６の上部に固定され、サーボモータ４０を把持する第
２のホルダー４２と、サーボモータ４０の回転軸４４に
取り付けられたカム４６とを有している。

【００２７】前記カム４６は、尖端型の板カムであるこ
とが好ましい。また、前記カム４６の尖端側には、前記
カム４６の板平面に対して、突出して設けられたロッド
４８が固着されている。

【００２８】一方、固定枠３２の上部には、横長のスリ
ット５０が設けられた拘束部材５２が突出して設けられ
ており、前記スリット５０には、ロッド４８が挿入され
ている。

【００２９】ここで、図２に示すように、コントローラ
２４からサーボモータ４０に第３の制御信号Ｓ３が供給
されたとき、ＴＩＧトーチ１６がどのような運動を行う
かについて説明する。

【００３０】第３の制御信号Ｓ３がサーボモータ４０に
供給されると、図１に示すように、サーボモータ４０の
回転軸４４は、角度θの範囲内で振動性の運動を行う。
この運動に基づき、カム４６の尖端側は、角度θの範囲
内でＺ軸方向に往復運動を行う。

【００３１】カム４６のＺ軸方向への往復運動は、スラ
イドテーブル３６のＺ軸方向への往復運動となる。その
ため、スライドテーブル３６は、ガイドレール部材３４
に沿って移動することが可能となる。従って、ＴＩＧト
ーチ１６は、第３の制御信号Ｓ３によって、Ｚ軸方向に
移動可能である。

【００３２】一方、フィラーワイヤガイド２０は、図２
に示すように、フィラーワイヤガイドチューブ５４を介
してフィラーワイヤ供給装置５６に接続されている。コ
ントローラ２４からフィラーワイヤ供給装置５６に第４
の制御信号Ｓ４が供給されたとき、フィラーワイヤ供給
装置５６は、フィラーワイヤリール５８に巻かれたフィ
ラーワイヤ６０を、フィラーワイヤガイドチューブ５４
を介してフィラーワイヤガイド２０に供給する。また、
フィラーワイヤガイド２０は、図１に示すように、固定
枠３２の下部において固定された連結部材６２によって
把持されている。

【００３３】以上のようにして構成された本実施の形態
に係るＴＩＧ溶接装置１０のＴＩＧトーチ１６に対向し
て、図２に示すように、ワーク６４を接近、位置決めす
ることによって、ワーク６４にＴＩＧ溶接作業を行うこ
とが可能となる。

【００３４】このとき、ワーク６４は、第２の多関節ロ
ボット６６の第２のアーム６８に取り付けられたフレー
ムホルダー７０によって把持される。また、コントロー
ラ２４から、第５の制御信号Ｓ５が第２の多関節ロボッ
ト６６に供給されることにより、第２のアーム６８が動
作して、ワーク６４をＴＩＧトーチ１６に相対的に接
近、位置決めすることができる。更に、アース線である
第２のケーブル７２を介して、ＴＩＧ溶接機３０とフレ
ームホルダー７０とが接続されている。

【００３５】本実施の形態では、ＴＩＧ溶接装置１０を
用いることによって、例えば、図３に示すようなワーク
６４から、２輪車の車体を構成するアルミフレームをＴ
ＩＧ溶接で生産することができる。上記したことについ
て、以下に説明する。

【００３６】ワーク６４は、図３に示すように、第１及
び第２の鋳造成形品７４及び７６とメインパイプ７８と
から構成される。

【００３７】まず、第１の鋳造成形品７４の一部とメイ
ンパイプ７８の一部とを重ね合わせて、図４に示すよう
な溶接部位８０を形成する。一方、第２の鋳造成形品７
６の一部とメインパイプ７８の一部とを重ね合わせて、
溶接部位８０とは別の溶接部位を形成する。

【００３８】次いで、ワーク６４をフレームホルダー７
０で把持し、図５に示すように、溶接部位８０を任意の
方向、例えば、Ｘ軸方向（図１参照）に沿うように配置
し、ＴＩＧトーチ１６のタングステン電極２６に接近さ
せる。

【００３９】次いで、タングステン電極２６に交流電流
を供給して、溶接部位８０とタングステン電極２６との
間にアーク放電が発生しているアーク形成空間８２を形
成する。そして、アーク形成空間８２に、フィラーワイ
ヤガイド２０からフィラーワイヤ６０を供給する。

【００４０】このとき、図１に示したように、回転軸４
４の振動性の運動に基づき、カム４６がＺ軸方向に対し
て往復運動を行うので、ＴＩＧトーチ移動手段１８は、
ＴＩＧトーチ１６をＺ軸方向に移動可能である。ＴＩＧ
トーチ１６は、ワーク６４の溶接部位８０に対して接近
する方向と離間する方向とに振動するウィービング動作
を行う。

【００４１】一方、フィラーワイヤガイド２０は、連結
部材６２によって把持されているので、ＴＩＧトーチ１
６のウィービング動作に関係なく、ワーク６４の溶接部
位８０に対して、常に、所定の位置に保持されている。
そのため、フィラーワイヤ６０をアーク形成空間８２に
安定した状態で供給することができる。

【００４２】従って、ＴＩＧトーチ１６のウィービング
動作と、フィラーワイヤガイド２０からアーク形成空間
８２へのフィラーワイヤ６０を安定した状態で供給する
ことによって、良好な鱗状のビード８４を溶接部位８０
に形成することができる。

【００４３】また、第１の多関節ロボット１４の第１の
アーム１２をＸ軸方向に移動させながら、ＴＩＧトーチ
１６にウィービング動作を行わせると、複数の鱗状のビ
ード８４が一部重なりながら、直線状に沿って形成され
る。

【００４４】このようにして形成された鱗状のビード８
４を有する２輪車のアルミフレームは、前記２輪車の乗
車席の脇部に配置されるので、人目につきやすい。その
ため、本実施の形態に係るＴＩＧ溶接装置１０によって
形成された鱗状のビード８４を有するアルミフレーム
を、２輪車のアルミフレームとして使用すれば、前記２
輪車の顧客吸引力をより一層向上することができる。

【００４５】ここで、本実施の形態に係るＴＩＧ溶接装
置１０によってＴＩＧ溶接作業を行ったときのＴＩＧト
ーチ１６のウィービング動作と、タングステン電極２６
に供給される交流電流と、フィラーワイヤ６０の供給量
との関係について、時間経過の観点から説明する。

【００４６】ＴＩＧトーチ１６は、図６に示すように、
Ｎｓの周期でウィービング動作を行う。具体的には、当
初、Ｈ１ｍｍであったＴＩＧトーチ１６の高さは、０．
９Ｎｓ後には、Ｈ２ｍｍにまで変化する。即ち、タング
ステン電極２６の先端は、溶接部位８０からＨ２ｍｍの
位置にまで接近する。その後、ＴＩＧトーチ１６の高さ
は、０．１Ｎｓの間にＨ２ｍｍからＨ１ｍｍに変化す
る。

【００４７】一方、アーク形成空間８２の温度は、ＴＩ
Ｇ溶接の時間ｔの経過に伴い上昇するので、一定の交流
電流をタングステン電極２６に流し続けると、ワーク６
４が高温となり、溶接部位８０の溶け込み量が増加して
しまう。

【００４８】そこで、タングステン電極２６に供給する
交流電流を、段階的に減少させることによって入熱量を
変え、ビード８４を安定させることができる。

【００４９】このように、本実施の形態に係るＴＩＧ溶
接装置１０は、これまで熟練作業者が行っていたＴＩＧ
溶接作業を自動化させたので、ＴＩＧ溶接作業によって
生産された製品の生産効率を著しく向上させることがで
きる。

【００５０】なお、本発明に係るＴＩＧ溶接装置及びＴ
ＩＧ溶接方法は、上述の実施の形態に限らず、本発明の
要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは
勿論である。

【００５１】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明に係るＴ
ＩＧ溶接装置及びＴＩＧ溶接方法によれば、ＴＩＧトー
チにウィービング動作させ、且つ前記フィラーワイヤガ
イドをワーク表面に対して一定位置に保持しているの
で、前記ＴＩＧトーチと前記ワーク表面との間のアーク
形成空間にフィラーワイヤを安定した状態で供給でき、
良好且つ顧客吸引力の高い鱗状のビードが、前記ワーク
表面において容易に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係るＴＩＧ溶接装置を示す斜視
図である。

【図２】本実施の形態に係るＴＩＧ溶接装置を示す平面
図である。

【図３】ＴＩＧ溶接が行われるワークを示す斜視図であ
る。

【図４】図３のワークのＩＶ−ＩＶ方向における断面図
である

【図５】図３のワーク表面におけるＴＩＧ溶接作業を示
す図である

【図６】ＴＩＧトーチのウィービング動作の時間経過を
示す図である。

【符号の説明】 １０…ＴＩＧ溶接装置 １２…第１のアー
ム １４…第１の多関節ロボット １６…ＴＩＧトー
チ １８…ＴＩＧトーチ移動手段 ２０…フィラーワ
イヤガイド ２２…フィラーワイヤガイド保持手段 ２４…コントローラ ２６…タングステ
ン電極 ２８…第１のケーブル ３０…ＴＩＧ溶接
機 ３２…固定枠 ３４…ガイドレー
ル部材 ３６…スライドテーブル ３８…第１のホル
ダー ４０…サーボモータ ４２…第２のホル
ダー ４４…回転軸 ４６…カム ４８…ロッド ５０…スリット ５２…拘束部材 ５４…フィラーワ
イヤガイドチューブ ５６…フィラーワイヤ供給装置 ５８…フィラーワ
イヤリール ６０…フィラーワイヤ ６２…連結部材 ６４…ワーク ６６…第２の多関
節ロボット ６８…第２のアーム ７０…フレームホ
ルダー ７２…第２のケーブル ７４…第１の鋳造
成形品 ７６…第２の鋳造成形品 ７８…メインパイ
プ ８０…溶接部位 ８２…アーク形成
空間 ８４…ビード Ｈ１、Ｈ２…高さ Ｎ…周期 Ｓ１〜Ｓ５…第１
〜第５の制御信号 ｔ…時間 θ…角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷水 繁 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 島崎 恵一 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 森田 紘史 埼玉県狭山市新狭山１−10−１ ホンダエ ンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4E001 BB07 DC01 DF04 LH11 MD05 QA03 4E081 AA09 BA30 CA11 DA62 EA24

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ＴＩＧトーチとワークとの間のアーク形成
   空間に、フィラーワイヤガイドからフィラーワイヤを供
   給しながら、ワーク表面でＴＩＧ溶接を行い、前記ワー
   ク表面にビードを形成させるＴＩＧ溶接装置において、 多関節ロボットのアームに保持され、且つ、前記ワーク
   表面に接近する方向と離間する方向とに、前記ＴＩＧト
   ーチのウィービング動作が可能となるＴＩＧトーチ移動
   手段と、 前記フィラーワイヤガイドを多関節ロボットのアームに
   保持するフィラーワイヤガイド保持手段とを有すること
   を特徴とするＴＩＧ溶接装置。
2. 【請求項２】請求項１記載のＴＩＧ溶接装置において、 前記ＴＩＧトーチ移動手段は、回転直動機構を有してい
   ることを特徴とするＴＩＧ溶接装置。
3. 【請求項３】多関節ロボットのアームに保持されたＴＩ
   Ｇトーチとワークとの間のアーク形成空間に、フィラー
   ワイヤガイドからフィラーワイヤを供給しながらワーク
   表面でＴＩＧ溶接を行い、ワーク表面にビードを形成す
   るＴＩＧ溶接方法において、 前記多関節ロボットのアームに、前記ワーク表面に沿っ
   た倣い動作を行わせながら、前記ＴＩＧトーチを前記ワ
   ーク表面に接近する方向又は離間する方向にウィービン
   グ動作させることを特徴とするＴＩＧ溶接方法。