JP2007007680A - 溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、揺動するワイヤの振幅制御を適切に実施可能である溶接装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 本発明は、溶接方向に移動可能な溶接トーチを備えた溶接装置であって、前記溶接トーチを構成するトーチ本体１内に、溶接ワイヤ５を揺動させ得る揺動機構と、前記溶接ワイヤ揺動機構によって揺動する溶接ワイヤの基準位置を設定可能な基準位置設定手段２１，２７とが設けられていることを特徴としている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、溶接装置に関するものである。

溶接トーチ内のワイヤを揺動させる揺動機構を有することによって、アークを高速で揺動させて溶接の高効率化を図る技術は、従来から知られている（特許文献1参照）。

特許文献１は、溶接トーチを揺動させることの不具合を解消するために、溶接トーチ内のワイヤ供給ノズルを揺動させるべく構成された溶接装置に関する技術を開示している。この特許文献１に記載された溶接装置は、具体的には、ワイヤ供給ノズルと、このワイヤ供給ノズルの対向側面に配設された一対の磁性金属と、一対の直流電磁コイルと、この直流電磁コイルに電圧を印加する電圧発生装置等を備え、一対の直流電磁コイルに交互に電圧を印加することによって、ワイヤ供給ノズルを揺動させるべく構成されている。

特開平６−１５４４９号公報

さて、以上のように構成された溶接装置は、溶接トーチではなく、ワイヤ供給ノズルを揺動させるべく構成されているため、揺動機構の大型化等の問題を解決することが可能となった。しかしながら、次のような問題を有している。

まず、従来技術（特許文献１）においては、ワイヤ供給ノズルを一対の直流電磁コイルによって単に揺動させる構成であるため、揺動させる際の振幅を遠隔制御することが困難であった。特に、溶接装置の作動中において、リアルタイムでの振幅制御を行うことができないという問題があった。溶接箇所というのは、常に同一の状態が継続されるわけではないため（例えば、開先幅等が変化する場合もあるため）、必要に応じて、揺動しているワイヤの振幅は調整可能であることが好ましい。しかしながら、上記従来技術においては、かかる振幅制御を行うことができないという問題があった。

また、従来技術においては、溶接箇所の周囲に障害物等が存在している場合には、溶接を適切に行うことができないという問題があった。例えば、複数の被溶接物が立設されており（底板に対して複数の立板を直交するように組み合わせた状態であり）、各被溶接物の脚部の隅肉溶接を行う場合、隣接する被溶接物が障害となって、適切な隅肉溶接を実施できないという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決するためになされたものであって、揺動するワイヤの振幅制御（振幅幅、振動数等の制御）を適切に実施可能である溶接装置を提供することを課題とする。また、本発明は、複数の被溶接物が立設した状態であっても、各被溶接物の脚部の隅肉溶接を適切に実施可能である溶接装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、溶接方向に移動可能な溶接トーチを備えた溶接装置であって、前記溶接トーチを構成するトーチ本体内に、溶接ワイヤを揺動させ得る揺動機構と、前記溶接ワイヤ揺動機構によって揺動する溶接ワイヤの基準位置を設定可能な基準位置設定手段とが設けられていることを特徴としている。

このような構成によれば、前記基準位置設定手段を有するため、揺動するワイヤの振幅制御（振幅幅、振動数等の制御）を適切に実施することができる。

また、本発明にかかる溶接装置においては、前記基準位置設定手段が、トーチ本体に固定された光センサと、前記溶接ワイヤの揺動状態に応じて前記光センサにおける受光量を変化させ得る遮光板とを用いて構成されていることが好ましい。

また、本発明にかかる溶接装置においては、前記基準位置設定手段を用いて、前記溶接ワイヤの振幅幅および振動数の少なくとも一方を制御し得る構成であることが好ましい。すなわち、本発明においては、前記基準位置設定手段を用いて前記溶接ワイヤの基準位置を定めると共に、前記基準位置設定手段を用いて揺動する溶接ワイヤの制御（振幅制御）をも実施可能であることが好ましい。このような構成によれば、比較的な簡単な構成基づき、前記溶接ワイヤにおける基準位置の設定と振幅制御とを行うことができる。

また、本発明にかかる溶接装置においては、前記揺動機構が、駆動モータと、前記溶接ワイヤに連接された揺動バーと、前記モータの駆動力を前記揺動バーに伝達して前記揺動バーを介して前記溶接ワイヤを揺動させ得る駆動力伝達機構とを用いて構成されていることが好ましい。

また、本発明にかかる溶接装置においては、前記トーチ本体内における複数要素の接続箇所に、可撓性導電体が設けられている構成が好ましい。つまり、本発明においては、接続手段として可撓性導電体を用いることが好ましい。かかる可撓性導電体としては、例えば、編銅線等があげられる。このような構成とすれば、前記溶接ワイヤが揺動する場合であっても、前記トーチ本体内における接続箇所に前記可撓性導電体が設けられているので、前記溶接ワイヤが揺動する際における前記トーチ本体のぶれ等を最小限に抑えることができる。つまり、この可撓性導電体が緩衝部材として機能するため、本発明によれば、より安定した溶接処理を実施可能となる。

また、本発明にかかる溶接装置においては、前記溶接トーチが所定角度湾曲している構成であることが好ましい。このような構成によれば、複数の被溶接物が立設されており（底板に対して複数の立板を直交するように組み合わせた状態であり）、各被溶接物の脚部の隅肉溶接を行う場合であっても、隣接する被溶接物を避けて、適切な隅肉溶接を実施することができる。また、被溶接物が大脚長化したとしても、適切な溶接（大脚長溶接）を実施可能である。

本発明によれば、揺動するワイヤの振幅制御を適切に実施可能である溶接装置を得ることができる。また、本発明によれば、複数の被溶接物が立設した状態であっても、各被溶接物の脚部の隅肉溶接を適切に実施可能である溶接装置を得ることができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の実施形態にかかる溶接装置の全体構成概略図を示したものである。図２は、図1に示した本実施形態にかかる溶接装置を構成する溶接トーチの概略断面図を示したものである。図３は、図２のIII−III線に沿った概略断面図を示したものである。図４は、図２のIV−IV線に沿った概略断面図を示したものである。図５は、図２のV−V線に沿った概略断面図を示したものである。図６は、図２のVI−VI線に沿った概略断面図を示したものである。図７は、図２のVII−VII線に沿った概略断面図を示したものである。図８は、本実施形態にかかる溶接装置を構成する基準位置設定手段を説明するための概略図である。図９は、本実施形態にかかる溶接装置を用いて複数の被溶接物が立設した溶接箇所を溶接する際の本装置の使用状態を説明するための概略図である。

図１に示すように、本実施形態にかかる溶接装置は、トーチ本体１、このトーチ本体１が取り付けられた溶接用ロボット２８、トーチ本体１に対して溶接ワイヤを供給する溶接ワイヤ供給装置２９、溶接電源３０、溶接用ロボット２８を制御するロボット制御装置３１、シールドガスを供給するシールドガスボンベ３２、およびオシレート制御装置５２等を用いて構成されている。

図１についてより詳細に説明すると、本実施形態にかかる溶接装置は、トーチ本体１と溶接ワイヤ供給装置２９との間には、トーチ本体１に対して電力、ガス、溶接ワイヤを供給するコンジットケーブル４が設けられている。また、トーチ本体１とオシレート制御装置５２との間には、トーチ本体１に内蔵されているモータおよび光センサとオシレート制御装置５２とを結ぶ第一制御信号ケーブル６が設けられている。また、ロボット制御装置３１とオシレート制御装置５２との間には、これらを電気的に接続し、種々の信号授受を行うために設けられた第二制御信号ケーブル３６が設けられている。また、ロボット制御装置３１と溶接電源３０との間には、ロボット制御装置３１から溶接電源３０に対して指令を送る指令信号ケーブル３７が設けられている。また、溶接電源３０と溶接ワイヤ供給装置２９との間には、溶接電源３０から溶接ワイヤ供給装置２９に対して電力を供給するパワーケーブル３３が設けられている。また、被溶接物と溶接電源３０との間には、アースケーブル３４が設けられている。さらに、溶接ワイヤ供給装置２９とシールドガスボンベ３２との間には、シールドガスボンベ３２から溶接ワイヤ供給装置２９までシールドガスを供給するガスホース３５が設けられている。

この図１においては、本実施形態にかかる溶接装置を用いて、底板Ａ上に二つの立板Ｂ１，Ｂ２が略直交するように設けられた被溶接物の隅部に沿って溶接を行う場合を例示している。すなわち、この図１は、複数の被溶接物Ｂ１，Ｂ２が立設されており（底板Ａに対して複数の立板Ｂ１，Ｂ２を直交するように組み合わせた状態であり）、各被溶接物の脚部の隅肉溶接を行う場合を示している。

本実施形態にかかる溶接装置は、図１に示したように、溶接用ロボット２８の腕先端にトーチ本体１が設けられており、ロボット制御装置３１からの信号に基づき、被溶接物Ａ，Ｂ１，Ｂ２の溶接線に沿ってトーチ本体１を移動させることができるように構成されている。

この際の溶接電流は、溶接電源３０、パワーケーブル３３、溶接ワイヤ供給装置２９、およびコンジットケーブル４を介して、トーチ本体１に供給され、この溶接電流によってトーチ本体１から突出しているワイヤ先端に溶接アーク３９を発生させ得る。溶接ワイヤは、溶接ワイヤ供給装置２９からコンジットケーブル４を介して、トーチ本体１に供給される。また、シールドガスは、シールドガスボンベ３２、ガスホース３５、溶接ワイヤ供給装置２９、およびコンジットケーブル４を介して、トーチ本体１に供給される。このシールドガスは、シールドノズル（水冷シールドノズル２）から放出され、溶接部の健全性を保持すべく機能する。なお、この図１には示していないが、本実施形態においては、トーチ本体１およびシールドノズルを溶接熱から保護し、過酷な溶接作業を長時間にわたって行うことを可能にすべく、冷却水を用いて冷却機構も設けられている。

図２は、図1に示した本実施形態にかかる溶接装置を構成する溶接トーチ（トーチ本体１）の概略断面図を示したものである。また、図３〜図７は、図２の各部概略断面図を示したものである。以下、上述した図１に加え、図２〜図７を参照しつつ、本実施形態にかかる溶接装置の主要部たる溶接トーチについて説明する。

本実施形態にかかる溶接トーチは、先端部が所定角度湾曲しているトーチ本体１（およびこの内部に設けられた各種構成要素）と、このトーチ本体１の先端部に設けられた水冷シールドノズル２等を用いて構成されている。また、このトーチ本体１の後端部には、電気絶縁物質で形成されている蓋部３が設けられている。

蓋部３には、コンジットケーブル４が挿通されている。このコンジットケーブル４は蓋部３を介してトーチ本体1内に挿通されており、コンジットケーブル４を構成する導電筒１７が、継手１８にて蓋部３に固定されている。また、本実施形態においては、上述したように、このコンジットケーブル４内を通じて溶接ワイヤ５が供給される。

さらに、蓋部３には、第一制御信号ケーブル６も設けられており、この第一制御信号ケーブル６は、蓋部３に設けられた電気コネクタ２０に接続されている。この電気コネクタ２０には、光センサ２１および駆動モータ２２が電気的に接続されている。駆動モータ２２には、クランク２３、第一ロッドエンド２４、接続ロッド２５、および第二ロッドエンド２６を介して、溶接ワイヤ５を揺動させ得る揺動バー１０が接続されている。また、この揺動バー１０の上端部には、光センサ２１と協働して溶接ワイヤ５の基準位置設定手段を構成する遮光板２７が設けられている。この光センサ２１と遮光板２７とが、本発明にかかる「基準位置設定手段」に相当する。

コンジットケーブル４を構成する導電筒１７の延長方向（蓋部３からトーチ本体１の内部方向）には、先端導電筒５３が設けられている。この先端導電筒５３は、編銅線１６（本発明の「可撓性導電体」に相当）を介して、電気的な導通状態を維持しつつ、しかも先端導電筒５３が揺動可能なように、導電筒１７と接続されている。編銅線１６の外周部には、編銅線１６を用いて適切に導電筒１７と先端導電筒５３との接続状態を維持するために、固定環１１が設けられている。

また、この先端導電筒５３は、絶縁筒１３を介して、振動子８に固定ねじ１２を用いて固定されている。つまり、この先端導電筒５３は、絶縁筒１３および固定ねじ１２を用いて、電気的に絶縁された状態を維持しつつ、振動子８に固定されている。

振動子８は、トーチ本体１の内部側面に設けられた一対の軸受け７、およびヒンジ９を介して、トーチ本体１内部において揺動可能に取り付けられている。また、この振動子８の背面側（図２における背面側）には、揺動バー１０が固定されており、先にも説明したとおり、この揺動バー１０は、その先端部に設けられた第二ロッドエンド２６、接続ロッド２５、および第一ロッドエンド２４を介して、駆動モータ２２に設けられているクランク２３に接続されている。したがって、揺動バー１０およびこの揺動バー１０に固定されている振動子８は、駆動モータ２２の駆動状態（揺動状態）に応じて振動（揺動）することとなる。

上述したクランク２３、第一ロッドエンド２４、接続ロッド２５、および第二ロッドエンド２６が、本発明にかかる「駆動力伝達機構」に相当する。そして、この駆動力伝達機構、駆動モータ２２、および揺動バー１０が、本発明にかかる「揺動機構」に相当する。

また、先端導電筒５３には、水冷チップマウント１４が固定されており、この水冷チップマウント１４の先端部には給電チップ１５が固定されている。溶接ワイヤ５は、先にも述べたように、溶接ワイヤ供給装置２９から繰り出され、コンジットケーブル４等を通じて、給電チップ１５先端部から突出される。そして、溶接電源３０からの電力供給によって、溶接ワイヤ５の先端に溶接アーク３９が発生する。

さらに、このとき（溶接アーク３９発生時）には、例えば炭酸ガス等のシールドガスが、シールドガスボンベ３２からコンジットケーブル４内のライナー５１の隙間およびガス孔１９を通じてトーチ本体１内に供給される。このようにしてトーチ本体１内に供給されたシールドガスは、最終的には、水冷シールドノズル２から放出され、溶接金属を酸化から防止し、溶接部の健全性を保持すべく機能する。

本実施形態にかかる溶接装置においては、上述したように溶接アーク３９を発生させると同時に、駆動モータ２２を回転駆動させる。こうすることによって、本実施形態によれば、クランク２３、第一ロッドエンド２４、接続ロッド２５、第二ロッドエンド２６、揺動バー１０、および振動子８を介して、駆動モータ２２の駆動力によって溶接ワイヤ５が振動（揺動）するため、良好な溶接部を得ることができる。

また、本実施形態にかかる溶接装置においては、必要に応じて、冷却水を用いたトーチ本体１およびシールドノズル（水冷シールドノズル２）の冷却処理が行われる。本実施形態において、冷却水は、ポンプ（図示省略）から冷却水供給ホース（図示省略）を介して、トーチ本体１内の給電チップ１５を冷却すべく供給される。この際、トーチ本体１も冷却される。次いで、トーチ本体１およびお給電チップ１５を冷却した後の冷却水は、連結ホース（図示省略）を介して水冷シールドノズル２に供給され、この水冷シールドノズル２を冷却した後に、冷却水還流ホース（図示省略）を介して、ポンプ側に還流される。

より具体的には、ポンプから冷却水供給ホースを介して供給された冷却水は、チップマウント冷却水入口４６からチップマウント冷却水入口側ホース４９を経て、水冷チップマウント１４内に供給され（第一冷却水供給方向４７に供給され）、給電チップ１５等を冷却した後に、チップマウント冷却水出口側ホース４８を経てチップマウント冷却水出口４３から、水冷チップマウント１４外に（第一冷却水送出方向４２に）送出される。チップマウント冷却水出口４３から送出された冷却水は、次いで、ノズル冷却水入口４４から水冷シールドノズル２内に供給され（第二冷却水供給方向４５に供給され）、水冷シールドノズル２を冷却した後に、ノズル冷却水出口４０から、水冷シールドノズル２外に（第二冷却水送出方向４１に）送出される。ノズル冷却水出口４０から水冷シールドノズル２外に送出された冷却水は、冷却水還流ホースを介して、ポンプ側に還流される。

次いで、本実施形態にかかる溶接装置を構成する基準位置設定手段について説明する。図８は、先にも説明した通り、本実施形態にかかる溶接装置を構成する基準位置設定手段を説明するための概略図である。より詳細には、図８（ａ）は、図２における光センサ２１および遮光板２７近傍の部分拡大図を示したものであり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の下面図（下方向から見た平面図）を示したものであり、図８（ｃ）は、遮光板２７が移動する際における光センサ２１の受光量データの変化を示したグラフである。

図８（ｃ）において、横軸は遮光板２７の位置を示し、縦軸は光センサ２１における受光量を示している。そして、本実施形態においては、遮光板２７が光センサ２１の略中央部に位置した状態（遮光板２７の略中央部に位置して光センサの受光量が５０％となる状態）を基準位置としている。なお、この「基準位置」は、このような設定値に限定されず、「受光量が１００％となった位置」、「受光量が０％となった位置」、あるいは「受光量が１０％となった位置」等、適宜定めることが可能である。

本実施形態にかかる溶接装置の制御系に電源投入されると、まずはじめに、オシレート制御装置５２において、現在の溶接ワイヤ５の位置が判断される。具体的には、溶接ワイヤ５に連接されている揺動バー１０の上端部に設けられている遮光板２７の位置によって、溶接ワイヤ５の位置が判断される。

溶接ワイヤ５の位置は、光センサ２１の光通路５０（図８（ｂ）参照）中のどの位置に遮光板２７が存在しているかによって判断され、より具体的には、遮光板２７の位置によって変化する光センサ２１の受光量（図８（ｃ）参照）によって判断される。

また、本実施形態においては、光センサ２１の受光量によって判断された溶接ワイヤ５の位置を適切な位置に設定すべく、センタリング処理（基準位置設定処理）が行われる。この基準位置設定処理は、溶接処理が開始される前に行われる処理であって、オシレート制御装置５２にて認識された溶接ワイヤ５の現在位置に基づき、駆動モータ２２を正回転あるいは逆回転させることによって行われる。

より具体的には、制御系に電源投入された際において、遮光板２７が光センサ２１の光通路５０を完全に遮って、光センサ２１における出力（受光量）が零（０％）の場合には、遮光板２７および揺動バー１０が、少なくとも図８（ａ）に示す仮想位置（二点鎖線で示した遮光板２７’および揺動バー１０’の位置）よりも右側に位置すると判断される。このような場合、本実施形態においては、揺動バー１０が基準位置よりも右側に位置することとなるため、駆動モータ２２をいずれかの方向（この方向はオシレート制御装置５２にて適宜定めてもよい。）に回転させて、揺動バー１０を基準位置まで戻す処理（基準位置設定処理）を行う。この際、本実施形態においては、光センサ２１における受光量が「基準位置」（本実施形態においては受光量が５０％の位置）となる位置まで、揺動バー１０を介して遮光板２７を左側（図８における左側）に移動させる。

また、制御系に電源投入された際において、遮光板２７が光センサ２１の光通路５０を全く遮っておらず、光センサ２１における出力（受光量）が１００％の場合には、遮光板２７の右側端部が、光通路５０から完全に離脱した状態（図８における左側に離脱した状態）であると判断される。このような場合、本実施形態においては、揺動バー１０が基準位置よりも左側に位置することとなるため、駆動モータ２２をいずれかの方向（この方向はオシレート制御装置５２にて適宜定めてもよい。）に回転させて、揺動バー１０を基準位置まで戻す処理（基準位置設定処理）を行う。この際、本実施形態においては、光センサ２１における受光量が「基準位置」（本実施形態においては受光量が５０％の位置）となる位置まで、揺動バー１０を介して遮光板２７を右側（図８における右側）に移動させる。

さて、本実施形態にかかる溶接装置は、上述したような溶接ワイヤ５の「基準位置設定処理（センタリング処理）」を行った後に、実際の溶接処理が開始される。具体的には、ロボット制御装置３１から第二制御信号ケーブル３６を介してオシレート制御装置５２に対してオシレート開始指令信号が送信され、このオシレート開始指令信号が、オシレート制御装置５２から第一制御信号ケーブル６を介して溶接トーチに送信される。そして、このオシレート開始指令信号（速度指令信号、振幅幅信号等）に基づき、駆動モータ２２の回転駆動が開始される。

基準位置から駆動モータ２２の回転駆動を開始させると（正回転させると）、光センサ２１における受光量は０％になるが、本実施形態においては、そのままロボット制御装置３１からの幅設定値に基づいた目標数（オシレート開始指令信号に含まれた幅設定値に基づいた目標数（例えば、所定回転角度））に達するまで駆動モータ２２を回転させる。

駆動モータ２２の回転数（回転角度）が目標回転数（目標回転角度）に到達した後は、次いで、駆動モータ２２を逆回転させる。駆動モータ２２を逆回転させると、光センサ２１がＯＮ状態となって受光量が増加するが、光センサ２１の受光量が増加しても、駆動モータ２２の逆回転を継続し、光センサ２１がＯＮ状態（受光量が所定％（例えば５％、１０％、５０％等）となった状態）から駆動モータ２２の回転数（回転角度）のカウントを開始する。そして、駆動モータ２２の回転数（回転角度）が、幅設定値に基づいた目標数まで達した時点で、駆動モータ２２の回転方向を正回転に切り換える。

本実施形態にかかる溶接装置においては、ロボット制御装置３１からの制御信号（オシレート開始指令信号）に基づき、上述した駆動モータ２２の正回転と逆回転とが繰り返し行われ、これによって溶接ワイヤ５が揺動（振動）する。この駆動モータ２２の回転駆動（正回転および逆回転）は、ロボット制御装置３１から停止指令信号が送信されるまで繰り返し行われる。つまり、停止指令信号が送信されるまで、本実施形態にかかる溶接装置を用いた溶接処理が行われることとなる。

上述したように、本実施形態にかかる溶接装置は、ロボット制御装置３１からの制御信号に基づいて、定められた振幅にて溶接ワイヤ５を揺動（振動）させながら、溶接処理を行うことができる。また、本実施形態にかかる溶接装置は、基準位置設定手段を構成する光センサ２１と遮光板２７とを有するため、溶接ワイヤ５の「振幅」を適切に制御することが可能である。すなわち、本実施形態によれば、光センサ２１および遮光板２７等を用いて設定される「基準位置」を原点として、外部（ロボット制御装置３１等）から指示されたオシレート幅設定値に応じて駆動モータ２２を回転駆動（正回転および逆回転）させることにより、揺動バー１０および振動子８を介して溶接ワイヤ５を揺動（振動）させ、溶接時における振動数および振幅（オシレート幅）等をリアルタイムに制御しながらオシレーションを行うことができる。

本実施形態にかかる溶接装置は、以上のようにロボット制御装置３１からの制御信号に基づき、溶接ワイヤ５の振動数および振幅を適切に遠隔制御可能である。したがって、次のような効果を得ることができる。

例えば、水平隅肉溶接を行う場合、ギャップ検出機構を付加することによって、このギャップ検出機構にて得られるギャップ情報をロボット制御装置３１にフィードバックし、このフィードバックした情報に基づいて、溶接ワイヤ５の振幅をリアルタイムで制御することが可能となる。このような構成によれば、ギャップが一定でなかったとしても、均一なビードにて溶接を行うことができる。また、本実施形態によれば、ギャップ検出機構を有しない場合であっても、ギャップ情報を予めロボット制御装置３１に与えておけば、その情報に基づいて、溶接ワイヤ５の振幅を適宜調整しながら、均一なビードにて溶接処理を行うことができる。

また、突合せ溶接を行う場合、開先幅が変動していたとしても（一定でなかったとしても）、開先幅に関する情報（開先幅変動情報）を予めロボット制御装置３１に与えておくことによって、本実施形態にかかる溶接装置は、その情報に基づいて、溶接ワイヤ５の振幅を適宜調整しながら、欠陥のない突合せ溶接を実施することができる。さらに、開先幅の変動情報を検出する開先幅検出機構を設ければ、この開先幅検出機構にて得られる開先幅変動情報をロボット制御装置３１にフィードバックすることによって、本実施形態にかかる溶接装置は、溶接ワイヤ５の振幅をリアルタイムで制御しながら欠陥のない突合せ溶接を実施することができる。

また、ルートギャップに変動がある場合であっても、その変動情報を予めあるいは適宜ロボット制御装置３１に与えることによって、本実施形態にかかる溶接装置は、ルートギャップに応じて溶接ワイヤ５の振幅を変動可能であるため、良好な裏波溶接を行うことができる。

さらに、本実施形態にかかる溶接装置を構成する溶接トーチは、その先端部が所定角度湾曲して構成されている（図９等参照）。例えば、図９に示すトーチ本体１の中心軸と、トーチ本体１から突出されている溶接ワイヤ５の中心軸とで形成される湾曲角度θとして、１２０°〜１３５°程度の角度が設定されている。

図９において、仮想線（二点差線）にて示されているトーチ本体１’は、上述した湾曲角度θが１８０°の場合（すなわち従来技術の場合）を示しており、この従来技術にかかるトーチ本体１’との比較において、本実施形態にかかる溶接装置（を構成するトーチ本体１）は、次のような効果を有する。

例えば、底板Ａに複数の立板Ｂ１，Ｂ２が立設された被溶接物の隅肉溶接を行う場合（図９における立板Ｂ２の脚部の隅肉溶接を行う場合）、従来技術にかかるトーチ本体１’を用いると、図９に示すように、トーチ本体１’が他の立板Ｂ１に干渉（接触）してしまうため、このような従来技術にかかるトーチ本体１’を用いても、被溶接物の溶接処理を適切に行うことができない。

しかしながら、本実施形態によれば、トーチ本体１が所定の湾曲角度θを有するため、図９に示すように、トーチ本体１が他の立板Ｂ１に干渉（接触）せず、被溶接物の溶接処理を適切に行うことができる。つまり、本実施形態にかかる溶接装置は、溶接箇所の周囲に障害物等が存在している場合に良好な溶接作業を実施可能である。したがって、例えば、複数の被溶接物が立設されており（底板に対して複数の立板を直交するように組み合わせた状態であり）、各被溶接物の脚部の隅肉溶接を行う場合であっても、隣接する被溶接物を避けて、適切な隅肉溶接を実施することができる。また、本実施形態にかかる溶接装置によれば、被溶接物が大脚長化したとしても、適切な溶接（大脚長溶接）を実施可能である。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて、種々の変更を行うことが可能である。

上記実施形態においては、溶接ワイヤ５の基準位置が、光センサ２１における受光量が５０％の位置である場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、例えば、光センサ２１における受光量が０％になった位置、受光量が１００％になった位置、あるいは受光量が所定％（０％〜１００％の間の任意の値）になった位置当を基準位置としてもよい。また、必要に応じて、光センサ２１における受光量が所定％（０％〜１００％の間の任意の値）となって、数マイクロ秒後の位置を基準位置としてもよい。さらに、必要に応じて、所定の幅を有する「基準位置」（例えば、光センサ２１の受光量が４０％〜６０％の範囲内であれば「基準位置」とするような場合）としてもよい。

また、上記実施形態においては、駆動モータ２２の種類については特に言及しなかったが、本発明にて使用される駆動モータ２２は、上述した種々の機能を発揮できれば、何等かの構成に限定されない。したがって、駆動モータ２２としては、例えば、サーボモータやパルスモータを使用することが可能である。

また、上記実施形態においては、溶接ワイヤ５の基準位置設定手段および振幅幅、振動数等のリアルタイムの制御を行う手段（基準位置設定手段等）の構成要素として、光センサ２１および遮光板２７を用いる場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、例えば、基準位置設定手段等を構成する要素としては、タッチセンサ、近接センサ等の他のセンサを用いてもよい。

また、上記実施形態においては、トーチ本体１内における複数要素の接続手段として用いられる可撓性導電体として、編銅線１６を用いる場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。したがって、例えば、他の可撓性導電体としては、薄銅板積層体、あるいは適正な容器に封印された水銀等の流体金属等を用いてもよい。

本発明の実施形態にかかる溶接装置の全体構成概略図を示したものである。 図1に示した本実施形態にかかる溶接装置を構成する溶接トーチの概略断面図を示したものである。 図２のIII−III線に沿った概略断面図を示したものである。 図２のIV−IV線に沿った概略断面図を示したものである。 図２のV−V線に沿った概略断面図を示したものである。 図２のVI−VI線に沿った概略断面図を示したものである。 図２のVII−VII線に沿った概略断面図を示したものである。 本実施形態にかかる溶接装置を構成する基準位置設定手段を説明するための概略図である。 本実施形態にかかる溶接装置を用いて複数の被溶接物が立設した溶接箇所を溶接する際の本装置の使用状態を説明するための概略図である。

符号の説明

１…トーチ本体
２…水冷シールドノズル
３…蓋部
４…コンジットケーブル
５…溶接ワイヤ
６…第一制御信号ケーブル
７…軸受け
８…振動子
９…ヒンジ
１０…揺動バー
１１…固定環
１２…固定ねじ
１３…絶縁筒
１４…水冷チップマウント
１５…給電チップ
１６…編銅線
１７…導電筒
１８…継手
１９…ガス孔
２０…電気コネクタ
２１…光センサ
２２…駆動モータ
２３…クランク
２４…第一ロッドエンド
２５…接続ロッド
２６…第二ロッドエンド
２７…遮光板
２８…溶接用ロボット
２９…溶接ワイヤ供給装置
３０…溶接電源
３１…ロボット制御装置
３２…シールドガスボンベ
３３…パワーケーブル
３４…アースケーブル
３５…ガスホース
３６…第二制御信号ケーブル
３７…指令信号ケーブル
３９…溶接アーク
４０…ノズル冷却水出口
４１…第二冷却水送出方向
４２…第一冷却水送出方向
４３…チップマウント冷却水出口
４４…ノズル冷却水入口
４５…第二冷却水供給方向
４６…チップマウント冷却水入口
４７…第一冷却水供給方向
４８…チップマウント冷却水出口側ホース
４９…チップマウント冷却水入口側ホース
５０…光通路
５１…ライナー
５２…オシレート制御装置
５３…先端導電筒

Claims (6)

1. 溶接方向に移動可能な溶接トーチを備えた溶接装置であって、
   前記溶接トーチを構成するトーチ本体内に、溶接ワイヤを揺動させ得る揺動機構と、前記溶接ワイヤ揺動機構によって揺動する溶接ワイヤの基準位置を設定可能な基準位置設定手段とが設けられている
   ことを特徴とする溶接装置。
2. 前記基準位置設定手段が、トーチ本体に固定された光センサと、前記溶接ワイヤの揺動状態に応じて前記光センサにおける受光量を変化させ得る遮光板とを用いて構成されている
   請求項１に記載の溶接装置。
3. 前記基準位置設定手段を用いて、前記溶接ワイヤの振幅幅および振動数の少なくとも一方を制御し得る
   請求項１または２に記載の溶接装置。
4. 前記揺動機構が、駆動モータと、前記溶接ワイヤに連接された揺動バーと、前記モータの駆動力を前記揺動バーに伝達して前記揺動バーを介して前記溶接ワイヤを揺動させ得る駆動力伝達機構とを用いて構成されている
   請求項１から３のいずれか１項に記載の溶接装置。
5. 前記トーチ本体内における複数要素の接続箇所に、可撓性導電体が設けられている
   請求項１から４のいずれか１項に記載の溶接装置。
6. 前記溶接トーチが所定角度湾曲している
   請求項１から５のいずれか１項に記載の溶接装置。
   

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