JP2008114279A - Arc welding apparatus - Google Patents

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JP2008114279A JP2006302034A JP2006302034A JP2008114279A JP 2008114279 A JP2008114279 A JP 2008114279A JP 2006302034 A JP2006302034 A JP 2006302034A JP 2006302034 A JP2006302034 A JP 2006302034A JP 2008114279 A JP2008114279 A JP 2008114279A
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electrode rod
welding
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swing
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Kiyoaki Tanaka
清秋 田中
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an arc welding apparatus which can perform a weaving weld precisely and has a weld torch of a simple structure. <P>SOLUTION: An electrode rod 19 is positioned in a state tilted to an angular displacement axis L1 of the torch. A tip portion 19d of the electrode rod 19 swings with a swing angular around the angular displacement axis of the torch by a torch swing drive means 24. The weaving weld is performed by moving a base part 21 in the welding direction X using a robot 30, while swinging the tip portion 19d of the electrode rod 19. Even when the electrode rod 19 is swung, an intersecting point P1 of the electrode rod 19 with the angular displacement axis L1 of the torch stays without moving in the swing direction. Therefore, even if a bevel width is narrow, the weaving weld can be conducted precisely while preventing the weld torch 22 and the electrode rod 19 from contacting with a work 18 to be welded. Furthermore, this mechanism does not swing and move the electrode rod 19 in relation to the weld torch 22, so that the structure can be simplified. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、アーク溶接装置に関し、特に狭開先が形成される被削物を溶接するTIG溶接装置に関する。   The present invention relates to an arc welding apparatus, and more particularly to a TIG welding apparatus that welds a work to be formed with a narrow groove.

第1の従来技術のTIG溶接装置が特許文献1に開示される。この溶接装置は、ロボットハンドに装着される。溶接装置は、ロボットによって接合方向に沿って移動されるとともに、接合方向に直交する方向にジグザグに揺動された状態でアーク溶接を行うことで、2つの被接合部材をウィービング溶接することができる。   A first prior art TIG welding apparatus is disclosed in Patent Document 1. This welding apparatus is attached to a robot hand. The welding apparatus is moved along the joining direction by the robot and can perform two-member welding by performing arc welding in a state of being swung in a zigzag direction perpendicular to the joining direction. .

第2の従来技術のTIG溶接装置が特許文献2の[従来の技術]に開示される。この溶接装置は、トーチ管の先端部分に、棒状の電極棒が取り付けられる。電極棒の軸線と母材表面との成す角度が後退角を成すように、電極棒は、トーチ管の軸線に対して傾斜して固定される。溶接装置は、ロボットによって接合方向に沿って移動されるとともに、トーチ管を軸線まわりに揺動角変位させた状態でアーク溶接を行うことで、2つの被接合部材をウィービング溶接することができる。   A second conventional technology TIG welding apparatus is disclosed in Patent Document 2 [Conventional Technology]. In this welding apparatus, a rod-shaped electrode rod is attached to the tip portion of the torch tube. The electrode rod is fixed while being inclined with respect to the axis of the torch tube so that the angle formed by the axis of the electrode rod and the surface of the base material forms a receding angle. The welding apparatus is moved along the joining direction by the robot, and the two to-be-joined members can be welded by performing arc welding in a state where the torch tube is pivotally displaced about the axis.

第3の従来技術の溶接装置が特許文献2の[発明の実施の形態]に開示される。この溶接装置は、トーチ管を接合方向に対して略直角方向に共振振動可能に構成される。溶接装置は、ロボットによって接合方向に沿って移動されるとともに、トーチ管を共振振動させた状態でアーク溶接を行うことで、2つの被接合部材をウィービング溶接することができる。   A third prior art welding apparatus is disclosed in [Embodiment of the Invention] in Patent Document 2. This welding apparatus is configured to be able to resonate and vibrate the torch tube in a direction substantially perpendicular to the joining direction. The welding apparatus is moved along the joining direction by a robot and can perform two-member welding by performing arc welding in a state where the torch tube is oscillated and resonated.

特開2003−326362号公報(19段落、図1参照)Japanese Patent Laying-Open No. 2003-326362 (19th paragraph, see FIG. 1) 特開平11−239878号公報(4段落、図6;37段落、図1参照)Japanese Patent Laid-Open No. 11-239878 (4th paragraph, FIG. 6; 37th paragraph, see FIG. 1)

第1の従来技術では、ロボットの先端部を、ウィービング動作に対応させてジグザグに揺動させる必要があり、ロボットの制御が複雑となるという問題がある。さらに電極棒を揺動させる振幅幅が小さい場合、ロボットアームの慣性力の影響によって、ウィービング不良が生じるおそれがある。たとえば狭開先の突合せ継手接合の場合には、電極棒を精度よく位置決めして揺動することができない場合があり、電極棒が揺動不足となったり、電極棒が開先壁面に衝突したりするおそれがある。   In the first prior art, it is necessary to rock the tip of the robot in a zigzag manner in correspondence with the weaving operation, and there is a problem that the control of the robot becomes complicated. Further, when the amplitude width for swinging the electrode rod is small, there is a possibility that weaving failure may occur due to the influence of the inertial force of the robot arm. For example, in the case of a butt joint with a narrow groove, the electrode rod may not be positioned and swung accurately, and the electrode rod may not swing sufficiently, or the electrode rod may collide with the groove wall surface. There is a risk of

第2および第3の従来技術では、溶接トーチに対して電極棒を揺動させる特殊な溶接トーチを用いる必要がある。また溶接トーチと電極棒とが固定される汎用的な溶接装置に比べて、構造が複雑となってしまう。これによって溶接ヘッドが故障しやすく、溶接トーチの信頼性が低下してしまうおそれがある。   In the second and third conventional techniques, it is necessary to use a special welding torch that swings the electrode rod with respect to the welding torch. Further, the structure becomes complicated as compared with a general-purpose welding apparatus in which the welding torch and the electrode rod are fixed. As a result, the welding head is likely to break down, and the reliability of the welding torch may be reduced.

したがって本発明の目的は、ウィービング溶接を精度よく行うことができ、溶接トーチの構造が単純なアーク溶接装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an arc welding apparatus that can perform weaving welding with high accuracy and has a simple structure of a welding torch.

本発明は、ロボットに固定されて、予め定めるトーチ角変位軸線が設定される基部と、
電極棒の先端部を突出させた状態で、電極棒を着脱可能に装着する溶接トーチと、
前記トーチ角変位軸線まわりに揺動角変位可能に前記基部に連結されて、溶接トーチに装着される電極棒の中心軸線が前記トーチ角変位軸線に対して傾斜するように、前記溶接トーチを支持するトーチ支持部と、
前記トーチ支持部を前記トーチ角変位軸線まわりに揺動角変位駆動するトーチ揺動駆動手段とを含み、
前記電極棒の中心軸線と前記トーチ角変位軸線との交点が、電極棒のうちで溶接トーチから突出する突出部分に配置されることを特徴とするアーク溶接装置である。
The present invention is fixed to a robot, and a base portion on which a predetermined torch angle displacement axis is set;
With the tip of the electrode rod protruding, a welding torch for detachably attaching the electrode rod;
The welding torch is supported so that the center axis of the electrode rod attached to the welding torch is inclined with respect to the torch angle displacement axis, connected to the base so as to be able to be displaced by a swing angle around the torch angle displacement axis. A torch support to perform,
Including a torch swing driving means for driving the torch support portion to swing at a swing angle about the torch angle displacement axis,
The arc welding apparatus is characterized in that an intersection of the central axis of the electrode rod and the torch angle displacement axis is arranged at a protruding portion of the electrode rod protruding from the welding torch.

本発明に従えば、ロボットによって基部が変位駆動されて、トーチ角変位軸線を被接合物の開先の深さ方向に沿って配置されるとともに、電極棒の先端部が、被接合物の開先に配置される。電極棒は、トーチ角変位軸線に対して傾斜して配置される。トーチ揺動駆動手段によって、トーチ支持部をトーチ角変位軸線まわりに揺動角変位させると、電極棒の先端部は、トーチ角変位軸線まわりに揺動角変位することとなる。電極棒の先端部を揺動させた状態で、ロボットによって基部を接合方向に移動させることで、電極棒の先端部をジグザグに移動させることができ、ウィービング溶接を行うことができる。   According to the present invention, the base is displaced by the robot, the torch angle displacement axis is arranged along the depth direction of the groove of the workpiece, and the tip of the electrode rod is opened to the workpiece. Placed first. The electrode rod is disposed to be inclined with respect to the torch angle displacement axis. When the torch support driving means displaces the torch support portion about the torch angle displacement axis, the tip of the electrode rod is displaced about the torch angle displacement axis. By moving the base portion in the joining direction by the robot while the tip portion of the electrode rod is swung, the tip portion of the electrode rod can be moved in a zigzag manner, and weaving welding can be performed.

電極棒の先端部を揺動させた場合でも、電極棒の中心軸線とトーチ角変位軸線との交点は、揺動方向に移動せずに留まる。また溶接トーチは、電極棒の先端部を揺動させた場合でも、トーチ角変位軸線方向に関して交点よりも電極棒の先端部側に移動することがない。したがって交点を開先の開口または開口よりも外方に配置することによって、開先幅が狭くても、溶接トーチおよび電極棒が被接合物に接触することを防いでウィービング溶接を行うことができる。また本発明では、溶接トーチに対して電極棒を揺動移動させる構成ではないので、構造を簡単化することができる。   Even when the tip of the electrode rod is swung, the intersection of the center axis of the electrode rod and the torch angle displacement axis remains without moving in the swinging direction. Further, the welding torch does not move to the tip end side of the electrode rod from the intersection point in the torch angle displacement axis direction even when the tip portion of the electrode rod is swung. Therefore, by arranging the intersection point outside the groove opening or the opening, weaving welding can be performed while preventing the welding torch and the electrode rod from coming into contact with the workpiece even when the groove width is narrow. . Further, in the present invention, since the electrode rod is not configured to swing with respect to the welding torch, the structure can be simplified.

本発明は、溶接トーチは、先端部が先細に形成される直線棒状の電極棒を同軸に装着することを特徴とする。   The present invention is characterized in that the welding torch is mounted coaxially with a linear rod-shaped electrode rod having a tapered tip.

本発明に従えば、溶接トーチが直線棒状の電極棒を装着することで、ウィービング動作を行うために特別形状の電極棒を用いる必要がない。したがって汎用的な溶接トーチおよび電極棒を用いることができ、製造コストの増加を抑えることができる。   According to the present invention, it is not necessary to use a specially shaped electrode bar in order to perform the weaving operation by attaching the electrode rod having a linear bar shape to the welding torch. Therefore, a general-purpose welding torch and electrode rod can be used, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.

本発明は、非溶極式のアーク溶接装置であって、
溶接トーチに装着される電極棒近傍の領域に溶加材を案内する溶加材ガイドと、
前記トーチ角変位軸線に平行に延びる溶加材角変位軸線まわりに揺動角変位可能に前記基部に連結されて、溶加材ガイドを支持する溶加材ガイド支持部と、
溶加材ガイドによって案内される溶加材が溶接トーチに装着される電極棒に向かうように、トーチ支持部の揺動角変位に連動させて、溶加材ガイド支持部を溶加材角変位軸線まわりに揺動角変位駆動するガイド揺動駆動手段とをさらに含むことを特徴とする。
The present invention is a non-melting electrode type arc welding apparatus,
A filler material guide for guiding the filler material to an area near the electrode rod attached to the welding torch;
A filler material guide support portion that is connected to the base portion so as to be capable of rocking angle displacement around a filler material angular displacement axis extending parallel to the torch angle displacement axis, and supports a filler material guide;
The filler material guide support part is linked to the swing angle displacement of the torch support part so that the filler material guided by the filler material guides to the electrode rod attached to the welding torch. Guide swing drive means for driving the swing angle displacement around the axis is further included.

本発明に従えば、ガイド揺動駆動手段によって、トーチ支持部の揺動角変位に連動させて、溶加材ガイド支持部を溶加材角変位軸線まわりに揺動角変位駆動する。これによって、電極棒の揺動に応じて溶加材を揺動させることができ、電極棒を揺動させた場合であっても、電極棒と溶加材との位置ずれを抑えることができる。   According to the present invention, the guide swing driving means drives the filler material guide support portion to swing angle around the melt material angular displacement axis in conjunction with the swing angle displacement of the torch support portion. Accordingly, the filler material can be swung according to the swing of the electrode rod, and even when the electrode rod is swung, the positional deviation between the electrode rod and the filler material can be suppressed. .

本発明は、前記ガイド揺動駆動手段は、前記トーチ揺動駆動手段の動力を伝達して、前記溶加材ガイド支持部を溶加材角変位軸線まわりに揺動角変位駆動する動力伝達機構によって実現されることを特徴とする。   In the present invention, the guide swing driving means transmits the power of the torch swing drive means to drive the filler material guide support portion to swing angle about the melt material angular displacement axis. It is characterized by being realized by.

本発明に従えば、ガイド揺動駆動手段は、トーチ揺動駆動手段の動力を溶加材ガイド支持部に伝達する動力伝達機構によって実現される。これによって溶加材ガイド支持部を角変位させるために、別途駆動源を必要とすることがなく、簡単な構造で溶加材ガイド支持部とトーチ支持部の動作を連動させることができる。   According to the present invention, the guide swing drive means is realized by a power transmission mechanism that transmits the power of the torch swing drive means to the filler material guide support portion. Thus, since the filler material guide support portion is angularly displaced, a separate drive source is not required, and the operations of the filler material guide support portion and the torch support portion can be linked with a simple structure.

本発明は、前記基部に連結されて、開先位置に対する基部の相対位置を検出し、検出結果をロボットに与える開先位置検出手段をさらに含むことを特徴とする。   The present invention further includes a groove position detecting means connected to the base, detecting a relative position of the base with respect to the groove position, and providing a detection result to the robot.

本発明に従えば、開先位置検出手段が、開先位置に対する基部の相対位置を検出し、検出結果をロボットに与えることで、ロボットは、開先位置に対する基部のずれを補正するように、基部を移動させることができる。これによってウィービング溶接を行う間に、開先の形成精度が低くても、電極棒が被接合物に干渉することを防ぐことができる。   According to the present invention, the groove position detecting means detects the relative position of the base with respect to the groove position, and gives the detection result to the robot so that the robot corrects the deviation of the base with respect to the groove position. The base can be moved. Accordingly, it is possible to prevent the electrode bar from interfering with the object to be joined even when the groove forming accuracy is low during the weaving welding.

本発明は、前記基部に連結されて、開先位置の深さを検出する開先深さ検出手段をさらに含むことを特徴とする。   The present invention further includes a groove depth detecting means connected to the base portion for detecting the depth of the groove position.

本発明に従えば、開先深さ検出手段が、開先深さを検出することで、検出結果に応じた制御を行うことができる。たとえば開先深さに基づいて、溶加材の供給量変化、電圧変化、基部の高さ変化を行うことで、接合品質をさらに向上することができる。   According to the present invention, the groove depth detecting means can detect the groove depth, thereby performing control according to the detection result. For example, based on the groove depth, the joining quality can be further improved by changing the supply amount of the filler metal, changing the voltage, and changing the height of the base.

本発明は、前記アーク溶接装置と、前記アーク溶接装置を変位移動するためのロボットとを含むことを特徴とする溶接設備である。   The present invention is a welding facility including the arc welding apparatus and a robot for moving the arc welding apparatus in a displaced manner.

本発明に従えば、ロボットによってアーク溶接装置を変位移動することで、ウィービング動作を行うことができる。ロボットは、アーク溶接装置を接合方向に交差する方向に揺動移動させる必要がなく、ロボットの制御を容易に行うことができる。   According to the present invention, the weaving operation can be performed by moving the arc welding apparatus by the robot. The robot does not need to swing and move the arc welding apparatus in a direction crossing the joining direction, and can easily control the robot.

請求項1記載の本発明によれば、溶接トーチと電極棒とを互いに固定した状態で、ウィービング溶接を行うことができ、溶接トーチに対して電極棒を揺動させる特殊な溶接トーチを用いる必要がない。したがって溶接トーチの構造を単純化することができ、溶接トーチの信頼性を向上することができる。また電極棒の中心軸線とトーチ角変位軸線との交点を、開先の開口または開口よりも外方に配置することによって、開先幅が狭くても、溶接トーチおよび電極棒が被接合物に干渉することを防いでウィービング溶接を行うことができる。これによって溶接トーチ自体が大型に形成されても、開先幅が狭い開先形状の突合せ継手を接合することができる。開先幅を狭くすることで、熱による組織変化および熱ひずみの影響を抑えることができ、接合される被接合部材の品質を向上することができる。   According to the first aspect of the present invention, weaving welding can be performed in a state where the welding torch and the electrode rod are fixed to each other, and it is necessary to use a special welding torch that swings the electrode rod with respect to the welding torch. There is no. Therefore, the structure of the welding torch can be simplified, and the reliability of the welding torch can be improved. In addition, by arranging the intersection of the center axis of the electrode rod and the torch angle displacement axis outside the groove opening or the opening, even if the groove width is narrow, the welding torch and the electrode rod are attached to the object to be joined. Weaving welding can be performed while preventing interference. Accordingly, even when the welding torch itself is formed in a large size, a groove-shaped butt joint having a narrow groove width can be joined. By narrowing the groove width, it is possible to suppress the influence of structural change and thermal strain due to heat, and it is possible to improve the quality of the members to be joined.

請求項2記載の本発明によれば、汎用的な溶接トーチおよび電極棒を用いて、ウィービング溶接を行うことができ、製造コストの増加を抑えることができる。   According to the second aspect of the present invention, weaving welding can be performed using a general-purpose welding torch and electrode rod, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.

請求項3記載の本発明によれば、溶加材ガイドを電極棒の揺動に応じて揺動させる。これによって電極棒と溶加材との位置ずれを抑えて、ウィービング溶接を行うことができる。これによって溶加材の偏りを防ぐことができ、ビード高さをフラットにすることができる。また開先壁面付近で溶加する溶加材が不足することを防ぐことができる。これによって接合品質を向上することができる。   According to the third aspect of the present invention, the filler material guide is rocked in accordance with the rocking of the electrode rod. As a result, weaving welding can be performed while suppressing the positional deviation between the electrode rod and the filler material. As a result, the unevenness of the filler metal can be prevented, and the bead height can be made flat. Moreover, it can prevent that the filler material melted in the vicinity of the groove wall surface is insufficient. As a result, the bonding quality can be improved.

請求項4記載の本発明によれば、動力伝達機構を用いて、溶加材ガイドの揺動機構を実現することで、別途駆動手段を用いる必要がない。これによって溶加材ガイドと電極棒との連動に関して、同期制御などを行うことなく、確実に連動させることができる。これによって連動不良を防ぐことができ、溶接装置の故障を防ぐことができる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the power transmission mechanism is used to realize the rocking mechanism of the filler material guide, there is no need to use a separate driving means. Thus, the interlock between the filler material guide and the electrode rod can be reliably interlocked without performing synchronization control or the like. As a result, it is possible to prevent malfunction of the interlock and to prevent failure of the welding apparatus.

請求項5記載の本発明によれば、開先位置検出手段を利用することで、開先位置に対する基部のずれを補正することができ、電極棒が被接合物に干渉することを防ぐことができる。これによって開先幅が狭くても、電極棒と被接合物とが干渉することを防いで、ウィービング溶接を行うことができる。   According to the present invention described in claim 5, by utilizing the groove position detecting means, it is possible to correct the deviation of the base with respect to the groove position, and to prevent the electrode bar from interfering with the workpiece. it can. As a result, even if the groove width is narrow, the electrode rod and the object to be joined are prevented from interfering with each other, and weaving welding can be performed.

請求項6記載の本発明によれば、開先深さ検出手段が、開先深さを検出することで、検出結果に応じた制御を行うことができる。たとえば開先深さに基づいて、溶加材の供給量変化、電圧変化、基部の高さ変化を行うことで、接合品質をさらに向上することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, the groove depth detecting means can perform control according to the detection result by detecting the groove depth. For example, based on the groove depth, the joining quality can be further improved by changing the supply amount of the filler metal, changing the voltage, and changing the height of the base.

請求項7記載の本発明によれば、ロボットによってアーク溶接装置を変位移動することで、ウィービング動作を行うことができる。ロボットは、アーク溶接装置を接合方向に交差する方向に揺動移動させる必要がなく、ロボットの制御を容易に行うことができる。   According to the seventh aspect of the present invention, the weaving operation can be performed by displacing the arc welding apparatus by the robot. The robot does not need to swing and move the arc welding apparatus in a direction crossing the joining direction, and can easily control the robot.

図1は、本発明の一実施形態であるアーク溶接装置20の溶接ヘッド100を示す正面図である。図2は、溶接ヘッド100の一部を拡大して示す正面図である。本発明の一実施形態であるアーク溶接装置20は、TIG(Tungsten Inert Gas)溶接を行う装置であって、ウィービング溶接可能に構成される。アーク溶接装置20は、アルゴンまたはヘリウムなどの不活性ガスの雰囲気中で、タングステンから成る電極棒19と、被接合物18との間に、アークを発生させて、そのアーク発生領域に溶加材17を繰出す。溶加材17は、金属材料からなり、可撓性を有する線状体である。   FIG. 1 is a front view showing a welding head 100 of an arc welding apparatus 20 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged front view showing a part of the welding head 100. An arc welding apparatus 20 according to an embodiment of the present invention is an apparatus that performs TIG (Tungsten Inert Gas) welding, and is configured to be capable of weaving welding. The arc welding apparatus 20 generates an arc between an electrode rod 19 made of tungsten and an object to be joined 18 in an atmosphere of an inert gas such as argon or helium, and a filler material in the arc generation region. 17 is paid out. The filler material 17 is made of a metal material and is a flexible linear body.

アーク発生領域に向けて溶加材17を順次繰出して、アーク発生領域で溶加材17と被接合物18とを溶融させることによって、溶融した溶加材17によって、被接合物18に形成される開先を埋める。これによって被接合物18を構成する2つの被接合部材を溶接することができる。   The filler material 17 is sequentially fed toward the arc generation region, and the melt material 17 and the workpiece 18 are melted in the arc generation region, whereby the melted filler material 17 forms the workpiece 18. Fill the groove. As a result, the two members to be joined constituting the article 18 can be welded.

被接合物18は、アーク溶接装置20によって、突合せ溶接が施される。本実施の形態では、溶接前の被接合物18には、V型開先またはX型開先が形成される。開先は、予め定める接合方向Xに延びる。アーク溶接装置20は、電極棒19を接合方向Xに移動させるとともに、電極棒19を接合方向Xに交差する揺動方向Yに揺動変位させてアーク溶接を行うことで、2つの被接合部材をウィービング溶接することができる。   The workpiece 18 is butt welded by the arc welding apparatus 20. In the present embodiment, a V-shaped groove or an X-shaped groove is formed in the workpiece 18 before welding. The groove extends in a predetermined joining direction X. The arc welding apparatus 20 moves the electrode rod 19 in the joining direction X, and swings and displaces the electrode rod 19 in the swinging direction Y intersecting the joining direction X, thereby performing arc welding. The weaving can be welded.

アーク溶接装置20は、溶接ヘッド100を有する。溶接ヘッド100は、多関節ロボット30に接続されるエンドエフェクタとして用いられ、多関節ロボット30によって、位置および姿勢が変更される。これによって任意の位置に、アーク溶接可能となる。溶接ヘッド100は、基部21と、溶接トーチ22と、トーチ支持部23と、トーチ揺動駆動手段24と、溶加材ガイド25と、溶加材ガイド支持部26と、ガイド揺動駆動手段27とを含んで構成される。基部21は、多関節ロボット30の端部に固定されて、予め定めるトーチ角変位軸線L1が設定される。   The arc welding apparatus 20 has a welding head 100. The welding head 100 is used as an end effector connected to the articulated robot 30, and its position and posture are changed by the articulated robot 30. As a result, arc welding can be performed at an arbitrary position. The welding head 100 includes a base portion 21, a welding torch 22, a torch support portion 23, a torch swing drive means 24, a filler material guide 25, a filler material guide support portion 26, and a guide swing drive means 27. It is comprised including. The base 21 is fixed to the end of the articulated robot 30 and a predetermined torch angle displacement axis L1 is set.

基部21は、溶接時に開先に沿って延びる接合方向Xと、溶接トーチ22を揺動させる揺動方向Yとが設定される。接合方向Xおよび揺動方向Yは、トーチ角変位軸線L1に垂直な平面に沿って延びる。また接合方向Xおよび揺動方向Yは互いに直交する。また接合方向Xのうち、接合時に基部21が進む方向を接合方向前方X1と称し、接合方向前方X1と反対方向を接合方向後方X2と称する。   The base portion 21 is set with a joining direction X extending along the groove during welding and a swinging direction Y for swinging the welding torch 22. The joining direction X and the swinging direction Y extend along a plane perpendicular to the torch angle displacement axis L1. The joining direction X and the swinging direction Y are orthogonal to each other. Of the joining directions X, the direction in which the base 21 advances during joining is referred to as a joining direction front X1, and the direction opposite to the joining direction front X1 is referred to as a joining direction rear X2.

溶接トーチ22は、電極棒19の先端部19dを突出させた状態で、電極棒19を着脱可能に装着する。溶接トーチ22は、電極棒19と被接合物18との間にアークを発生させる。具体的には溶接トーチ22は、電極棒19と電源とを電気的に接続して、電源から端子電圧を印加して電極棒19を通電し、被接合物18に対して電位差を生じさせる。また溶接トーチ22は、不活性ガス供給源から供給される不活性ガスを案内して、アーク発生領域に吹き付けることで、大気中の酸素や窒素などの影響を防いで、溶融部分の酸化および窒化を防ぐ。また溶接トーチ22は、冷却液源から供給される冷却液によって、電極棒19を冷却し、電極棒19の温度上昇を防ぐ。また本実施の形態では、溶接トーチ22は、後述するAVC装置51が設けられる。   The welding torch 22 detachably mounts the electrode rod 19 with the tip 19d of the electrode rod 19 protruding. The welding torch 22 generates an arc between the electrode rod 19 and the workpiece 18. Specifically, the welding torch 22 electrically connects the electrode rod 19 and a power source, applies a terminal voltage from the power source to energize the electrode rod 19, and generates a potential difference with respect to the workpiece 18. The welding torch 22 guides the inert gas supplied from the inert gas supply source and blows it to the arc generation region, thereby preventing the influence of oxygen, nitrogen, etc. in the atmosphere, and oxidizing and nitriding the molten portion. prevent. Further, the welding torch 22 cools the electrode rod 19 with the coolant supplied from the coolant source, and prevents the temperature rise of the electrode rod 19. In the present embodiment, the welding torch 22 is provided with an AVC device 51 described later.

溶接トーチ22は、電極棒19を装着した状態で、電極棒19と一体に形成される。また溶接トーチ22は、電極棒19の大部分を収容する円筒状の筐体を有する。溶接トーチ22に装着される電極棒19は、その中心軸線が溶接トーチ22の中心軸線と同軸に配置される。以下、溶接トーチ22の中心軸線を電極軸線L2と称する。電極棒19のうち溶接トーチ22の開口から突出する突出部19cは、電極軸線L2に同軸な円柱状に形成される円柱部分19aと、円柱部分19aに連なって電極軸線L2に同軸な円錐状に形成されて溶接トーチ22から離反するにつれて先細に形成される円錐部分19bとを含んで構成される。本実施の形態では、電極棒19は、直径が3.2mmに設定され、溶接トーチ22から突出する突出部19cが、約27mmに設定される。   The welding torch 22 is formed integrally with the electrode rod 19 with the electrode rod 19 attached. The welding torch 22 has a cylindrical casing that accommodates most of the electrode rod 19. The center axis of the electrode rod 19 attached to the welding torch 22 is arranged coaxially with the center axis of the welding torch 22. Hereinafter, the central axis of the welding torch 22 is referred to as an electrode axis L2. A protruding portion 19c of the electrode rod 19 protruding from the opening of the welding torch 22 has a cylindrical portion 19a formed in a cylindrical shape coaxial with the electrode axis L2, and a conical shape connected to the cylindrical portion 19a and coaxial with the electrode axis L2. And a conical portion 19b formed so as to taper away from the welding torch 22. In the present embodiment, the diameter of the electrode rod 19 is set to 3.2 mm, and the protruding portion 19 c protruding from the welding torch 22 is set to about 27 mm.

トーチ支持部23は、基部21に設定されるトーチ角変位軸線L1まわりに揺動角変位可能に、基部21に連結される。またトーチ支持部23は、溶接トーチ22の軸線方向中間部分を着脱可能に支持する。したがってトーチ支持部23に支持される溶接トーチ22は、トーチ支持部23とともにトーチ角変位軸線L1まわりに角変位可能に設けられる。   The torch support portion 23 is coupled to the base portion 21 so as to be able to be displaced by a swing angle around a torch angle displacement axis L <b> 1 set on the base portion 21. Moreover, the torch support part 23 supports the axial direction intermediate part of the welding torch 22 so that attachment or detachment is possible. Therefore, the welding torch 22 supported by the torch support portion 23 is provided so as to be angularly displaceable around the torch angle displacement axis L1 together with the torch support portion 23.

トーチ支持部23は、溶接トーチ22を支持する支持部分32を有する。この支持部分32は、トーチ角変位軸線L1から接合方向後方X2に離反して配置される。また支持部分32に支持される溶接トーチ22は、支持部分32に支持される被支持部分から、溶接トーチ22の開口に向かってその軸線方向に進むにつれて、接合方向前方X1に進んで、トーチ角変位軸線L1に近づくように傾斜する。このように溶接トーチ22がトーチ支持部23に支持されることで、電極軸線L2が、トーチ角変位軸線L1に対して傾斜する。本実施の形態では、トーチ角変位軸線L1と電極軸線L2との角度θ1は、20°に設定される。   The torch support portion 23 has a support portion 32 that supports the welding torch 22. The support portion 32 is disposed away from the torch angle displacement axis L1 in the joining direction rear X2. Further, the welding torch 22 supported by the support portion 32 advances from the supported portion supported by the support portion 32 in the axial direction toward the opening of the welding torch 22 and advances in the joining direction forward X1, and the torch angle. It inclines so that it may approach the displacement axis L1. Thus, the welding torch 22 is supported by the torch support portion 23, whereby the electrode axis L2 is inclined with respect to the torch angle displacement axis L1. In the present embodiment, the angle θ1 between the torch angle displacement axis L1 and the electrode axis L2 is set to 20 °.

溶接トーチ22がトーチ支持部23に支持された状態で、トーチ角変位軸線L1と電極軸線L2とは、予め設定される交点P1で交差する。トーチ角変位軸線L1と電極軸線L2との交点P1は、電極棒19のうちで、溶接トーチ22から突出する突出部19cであって、先端部19dを除く領域の一点に配置される。電極棒19の先端部19dから交点P1までのトーチ角変位軸線L1に沿う方向の寸法H3は、接合すべき開先16の深さ寸法H4とほぼ同程度に設定される。これによって電極棒19の先端部19dは、開先16に臨む開先底面15に近傍に配置可能となる。本実施の形態では、電極棒19の先端部19dから、電極軸線L2に沿って約19mm移動した位置に、前記交点P1が設定される。アーク溶接にあたって、溶接トーチ22は、トーチ角変位軸線L1よりも接合方向後方X2に配置される。また電極棒19の先端部19dは、トーチ角変位軸線L1よりも接合方向前方X1に配置される。   In a state where the welding torch 22 is supported by the torch support portion 23, the torch angle displacement axis L1 and the electrode axis L2 intersect at a preset intersection P1. An intersection P1 between the torch angle displacement axis L1 and the electrode axis L2 is a protrusion 19c protruding from the welding torch 22 in the electrode rod 19, and is arranged at one point in a region excluding the tip 19d. The dimension H3 in the direction along the torch angle displacement axis L1 from the tip 19d of the electrode bar 19 to the intersection P1 is set to be substantially the same as the depth dimension H4 of the groove 16 to be joined. As a result, the tip 19 d of the electrode rod 19 can be disposed in the vicinity of the groove bottom surface 15 facing the groove 16. In the present embodiment, the intersection P1 is set at a position moved from the tip 19d of the electrode bar 19 by about 19 mm along the electrode axis L2. In arc welding, the welding torch 22 is disposed in the joining direction rear X2 with respect to the torch angle displacement axis L1. Further, the tip 19d of the electrode rod 19 is disposed in the joining direction front X1 with respect to the torch angle displacement axis L1.

図3は、トーチ揺動駆動手段24を示す断面図である。トーチ揺動駆動手段24は、基部21に対して、トーチ支持部23をトーチ角変位軸線L1まわりに揺動角変位駆動する。トーチ揺動駆動手段24は、出力軸33aを回転駆動する揺動用モータ33と、動力伝達機構34とを含んで構成される。揺動用モータ33は、出力軸33aの角変位量を制御可能なサーボモータで実現される。揺動用モータ33は、出力軸33aを回転駆動可能に基部21に固定される。   FIG. 3 is a cross-sectional view showing the torch swing driving means 24. The torch swing driving means 24 drives the torch support portion 23 with respect to the base 21 by swinging angle displacement about the torch angle displacement axis L1. The torch swing drive means 24 includes a swing motor 33 that rotationally drives the output shaft 33 a and a power transmission mechanism 34. The swing motor 33 is realized by a servo motor capable of controlling the amount of angular displacement of the output shaft 33a. The swing motor 33 is fixed to the base portion 21 so that the output shaft 33a can be rotationally driven.

動力伝達機構34は、揺動用モータ33の出力軸の回転力をトーチ支持部23に伝達する機構である。動力伝達機構34は、歯車伝達によって動力を伝達し、各歯車が基部21の内部空間に配置される。本実施の形態では、動力伝達機構34は、動力入力歯車34aと、中間歯車34bと、動力出力歯車34cとを含んで構成される。動力入力歯車34aは、揺動用モータ33の出力軸と同軸に固定され、その軸線まわりに回転可能に揺動用モータ33に支持される。中間歯車34bは、動力入力歯車34aに噛合して、その軸線まわりに回転可能に基部21に支持される。動力出力歯車34cは、中間歯車34bに噛合して、その軸線まわりに回転可能に基部21に支持される。動力出力歯車34cは、連結軸34dが同軸に固定される。連結軸34dは、基部21に設けられて、トーチ支持部23に対して一体に連結されることで、トーチ支持部23を基部21に対して支持する。各歯車34a,34b,34cの回転軸線は、互いに平行に設定される。動力出力歯車34cの回転軸線は、トーチ角変位軸線L1と一致して配置される。   The power transmission mechanism 34 is a mechanism that transmits the rotational force of the output shaft of the swing motor 33 to the torch support portion 23. The power transmission mechanism 34 transmits power by gear transmission, and each gear is disposed in the internal space of the base portion 21. In the present embodiment, the power transmission mechanism 34 includes a power input gear 34a, an intermediate gear 34b, and a power output gear 34c. The power input gear 34a is fixed coaxially with the output shaft of the swinging motor 33 and is supported by the swinging motor 33 so as to be rotatable about its axis. The intermediate gear 34b meshes with the power input gear 34a and is supported by the base portion 21 so as to be rotatable about its axis. The power output gear 34c meshes with the intermediate gear 34b and is supported by the base portion 21 so as to be rotatable about its axis. The power output gear 34c has a connecting shaft 34d fixed coaxially. The connecting shaft 34 d is provided on the base portion 21 and is integrally connected to the torch support portion 23, thereby supporting the torch support portion 23 with respect to the base portion 21. The rotation axes of the gears 34a, 34b, 34c are set parallel to each other. The rotational axis of the power output gear 34c is arranged to coincide with the torch angle displacement axis L1.

揺動用モータ33が、出力軸33aをその角変位軸線まわりに揺動角変位駆動することによって、連結軸34dとともにトーチ支持部23がトーチ角変位軸線L1まわりに揺動角変位することができる。また動力伝達機構34が、揺動用モータ33の動力を減速する減速機を兼ねる。揺動用モータ33が、動力伝達機構34を介して、動力をトーチ支持部23に与えることで、アーク発生領域から可及的に離反させることができ、アーク発生領域で生じた火花などが揺動用モータ33に到達することを防ぐことができる。   The swinging motor 33 drives the output shaft 33a to swing around the angular displacement axis, so that the torch support 23 together with the connecting shaft 34d can swing around the torch angular displacement axis L1. The power transmission mechanism 34 also serves as a speed reducer that decelerates the power of the swing motor 33. The oscillating motor 33 applies power to the torch support portion 23 via the power transmission mechanism 34 so that the oscillating motor 33 can be separated from the arc generation region as much as possible. Reaching the motor 33 can be prevented.

溶加材ガイド25は、溶接トーチ22に装着される電極棒19の先端部近傍の領域に溶加材17を案内する。溶加材ガイド25は、溶加材17が挿通する挿通孔が形成される。挿通孔を通過した溶加材17の先端部は、電極棒19の先端部近傍の領域に位置する。溶加材17は、リールに巻かれた状態から、送給装置によって繰出されて、溶加材ガイド25の挿通孔を通過することで、電極棒19の先端部近傍の領域に送給される。   The filler material guide 25 guides the filler material 17 to a region in the vicinity of the tip of the electrode rod 19 attached to the welding torch 22. The filler material guide 25 is formed with an insertion hole through which the filler material 17 is inserted. The tip of the filler material 17 that has passed through the insertion hole is located in a region near the tip of the electrode rod 19. The filler material 17 is fed from the state wound around the reel by the feeding device and passes through the insertion hole of the filler material guide 25 to be fed to an area near the tip of the electrode rod 19. .

溶加材ガイド支持部26は、基部21に設定される溶加材角変位軸線L3まわりに揺動角変位可能に、基部21に連結される。ここで溶加材角変位軸線L3は、基部21に予め設定され、トーチ角変位軸線L1に平行に延びて、トーチ角変位軸線L1よりも接合方向前方X1に配置される軸線である。また溶加材ガイド支持部26は、溶加材ガイド25を支持する。これによって溶加材ガイド支持部26に支持される溶加材ガイド25は、溶加材ガイド支持部26とともに溶加材角変位軸線L3まわりに角変位可能に設けられる。溶加材ガイド支持部26に支持される溶加材ガイド25は、トーチ角変位軸線L1よりも接合方向前方X1に配置される。   The filler material guide support portion 26 is coupled to the base portion 21 so as to be capable of swinging and oscillating about the filler material angular displacement axis L3 set on the base portion 21. Here, the filler metal angular displacement axis L3 is an axis that is set in advance in the base 21, extends parallel to the torch angle displacement axis L1, and is disposed in the joining direction front X1 with respect to the torch angle displacement axis L1. The filler material guide support portion 26 supports the filler material guide 25. As a result, the filler material guide 25 supported by the filler material guide support portion 26 is provided together with the filler material guide support portion 26 so as to be angularly displaceable around the filler material angular displacement axis L3. The filler material guide 25 supported by the filler material guide support portion 26 is disposed in the joining direction front X1 with respect to the torch angle displacement axis L1.

溶加材ガイド支持部26は、溶加材ガイド25を把持する把持部分35と、把持部分35に連結されて円柱状の軸部分36とを含んで構成される。軸部分36は、溶加材角変位軸線L3と同軸に延びて、溶加材角変位軸線L3まわりに揺動角変位可能に構成される。軸部分36は、軸線方向一端部36aが基部21に支持され、軸線方向他端部36bに把持部分35が連結される。   The filler material guide support portion 26 includes a grip portion 35 that grips the filler material guide 25 and a cylindrical shaft portion 36 that is connected to the grip portion 35. The shaft portion 36 extends coaxially with the filler metal angular displacement axis L3 and is configured to be capable of oscillating angularly around the filler metal angular displacement axis L3. As for the axial part 36, the axial direction one end part 36a is supported by the base 21, and the holding part 35 is connected with the axial direction other end part 36b.

ガイド揺動駆動手段27は、溶加材ガイド25によって案内される溶加材17が溶接トーチ22に装着される電極棒19の先端部19dに向かうように、トーチ支持部23の揺動角変位に連動させて、溶加材ガイド支持部26を溶加材角変位軸線L3まわりに揺動角変位駆動する。   The guide swing driving means 27 is configured to change the swing angle of the torch support portion 23 so that the filler material 17 guided by the filler material guide 25 is directed toward the tip end portion 19d of the electrode rod 19 attached to the welding torch 22. In conjunction with this, the filler material guide support portion 26 is driven to swing angularly about the filler metal angular displacement axis L3.

図4は、被接合物18を構成する2つの被接合部材18a,18bを示す斜視図である。本実施の形態では、突合せ接合される2つの被接合部材18a,18bは、略同一直径に形成される2つの短筒状薄肉管である。このような2つの短筒状薄肉管が、同軸に配置された状態で、一方の短筒状薄肉管の軸線方向端部と、他方の短筒状薄肉管の軸線方向端部とが突合わされた状態で、その突合せ部分に開先16が形成される。開先16は、管を周方向に一周する。開先16が形成される継手部分が、アーク溶接装置20によってアーク溶接される。このようにして短円筒状薄肉管が複数溶接された被接合物18は、たとえば直径が5〜10m、高さ10〜20m、板厚25mmの液化天然ガス(LNG)貯留用タンクとして用いられる。また開先16は、幅寸法に比べて深さ寸法が大きい狭開先形状に形成される。具体的には、深さ寸法が約18mmであって、幅寸法が約8mmに形成される。   FIG. 4 is a perspective view showing two members to be joined 18a and 18b constituting the article 18 to be joined. In the present embodiment, the two members to be joined 18a and 18b to be butt-joined are two short cylindrical thin-walled tubes formed to have substantially the same diameter. With such two short tubular thin tubes arranged coaxially, the axial end of one short tubular thin tube and the axial end of the other short tubular thin tube are abutted against each other. In this state, a groove 16 is formed at the butt portion. The groove 16 goes around the pipe in the circumferential direction. The joint portion where the groove 16 is formed is arc welded by the arc welding apparatus 20. Thus, the to-be-joined object 18 with which the short cylindrical thin wall pipe was welded is used as a liquefied natural gas (LNG) storage tank having a diameter of 5 to 10 m, a height of 10 to 20 m, and a plate thickness of 25 mm, for example. The groove 16 is formed in a narrow groove shape having a depth dimension larger than the width dimension. Specifically, the depth dimension is about 18 mm and the width dimension is about 8 mm.

図5は、ウェービング動作を説明するために、接合方向前方X1から接合方向後方X2に被接合物18の開先16を見て示す断面図である。アーク溶接にあたって、多関節ロボット30によって基部21が変位駆動されて、トーチ角変位軸線L1が被接合物18の開先16の幅方向中央位置に配置されるとともに、接合方向Xが開先16の伸延方向に沿って配置される。また多関節ロボット30によって、被接合物18の開先16に電極棒19が挿入される。このとき電極棒19の先端部19dは、開先16に臨む開先底面15に近傍に配置され、開先底面15との間に間隔をあけて配置される。   FIG. 5 is a sectional view showing the groove 16 of the workpiece 18 from the front X1 in the joining direction to the rear X2 in the joining direction in order to explain the waving operation. In arc welding, the base 21 is displaced and driven by the multi-joint robot 30, the torch angle displacement axis L 1 is arranged at the center position in the width direction of the groove 16 of the workpiece 18, and the bonding direction X is the groove 16. Arranged along the distraction direction. Further, the electrode rod 19 is inserted into the groove 16 of the workpiece 18 by the articulated robot 30. At this time, the distal end portion 19 d of the electrode rod 19 is disposed in the vicinity of the groove bottom surface 15 facing the groove 16, and is disposed with a gap from the groove bottom surface 15.

トーチ揺動駆動手段24によって、トーチ支持部23をトーチ角変位軸線L1まわりに揺動角変位させると、電極棒19の先端部19dは、トーチ角変位軸線L1まわりに揺動角変位する。具体的には、接合方向Xに垂直な切断面でみたときに、図5(1)に示すように、トーチ角変位軸線L1と電極軸線L2とが一致する標準状態とする。   When the torch swing drive means 24 causes the torch support portion 23 to swing around the torch angle displacement axis L1, the tip 19d of the electrode rod 19 swings around the torch angle displacement axis L1. Specifically, when viewed on a cut surface perpendicular to the bonding direction X, as shown in FIG. 5A, a standard state is obtained in which the torch angle displacement axis L1 and the electrode axis L2 coincide.

図5(2)に示すように標準状態に対して、トーチ支持部23をトーチ角変位軸線L1まわりに周方向一方に角変位させることで、電極棒19の先端部19dは、標準状態に比べて開先16内で揺動方向一方Y1に移動する。また図5(3)に示すように、トーチ支持部23をトーチ角変位軸線L1まわりに周方向他方に角変位させることで、電極棒19の先端部19dは、標準状態に比べて開先内で揺動方向他方Y2に移動する。   As shown in FIG. 5 (2), the tip portion 19d of the electrode rod 19 is compared with the standard state by angularly displacing the torch support portion 23 in the circumferential direction around the torch angle displacement axis L1 with respect to the standard state. Then, it moves in the rocking direction Y1 in the groove 16. Further, as shown in FIG. 5 (3), the tip portion 19d of the electrode rod 19 is positioned in the groove as compared with the standard state by angularly displacing the torch support portion 23 around the torch angle displacement axis L1 in the circumferential direction. To move in the other swing direction Y2.

トーチ支持部23をトーチ角変位軸線L1まわりに揺動角変位させることで、図5(2)に示す第1揺動状態と、図5(3)に示す第2揺動状態とが交互に繰返され、電極棒19の先端部19dは、揺動方向一方Y1と揺動方向他方Y2とに交互に移動する。電極棒19の先端部19dを揺動方向Yに揺動させた場合でも、トーチ角変位軸線L1と電極軸線L2との交点P1は、揺動方向Yに移動せずに留まる。したがって電極棒19のうち、交点P1近傍部分では、揺動方向Yに揺動する振れ幅が小さい。   By oscillating the torch support portion 23 about the torch angle displacement axis L1, the first oscillating state shown in FIG. 5 (2) and the second oscillating state shown in FIG. 5 (3) are alternately performed. Repeatedly, the tip 19d of the electrode rod 19 alternately moves in one swing direction Y1 and the other swing direction Y2. Even when the tip 19d of the electrode bar 19 is swung in the swing direction Y, the intersection P1 between the torch angle displacement axis L1 and the electrode axis L2 remains without moving in the swing direction Y. Therefore, in the vicinity of the intersection P1 in the electrode rod 19, the swing width swinging in the swing direction Y is small.

これによって交点P1を開先の開口または開口よりも外方に配置することによって、開先幅が狭くても、電極棒19を揺動させるにあたって、電極棒19が被接合物18の内壁14a,14bに接触することを防ぐことができる。特に交点P1を開先16の開口近傍に配置することによって、被接合物18との接触を防いで、開先16の深い位置に電極棒19の先端部19dを揺動方向Yに揺動させることができる。   Thus, by arranging the intersection point P1 outside the groove opening or the opening, even when the groove width is narrow, when the electrode bar 19 is swung, the electrode bar 19 is moved to the inner wall 14a, It can prevent contacting 14b. In particular, by arranging the intersection P1 in the vicinity of the opening of the groove 16, contact with the workpiece 18 is prevented, and the tip 19d of the electrode rod 19 is swung in the rocking direction Y at a deep position of the groove 16. be able to.

前記標準状態において、トーチ角変位軸線L1から電極棒19の先端部19dまでの、トーチ角変位軸線L1に垂直な方向の距離をH1とする。トーチ角変位軸線L1から被接合物18の内壁14a,14bまでの揺動方向距離をH2する。溶接トーチ22をトーチ角変位軸線L1まわりに角変位させる角度範囲を±θ2とすると、H1・sin(θ2)<H2の関係に設定される。これによって電極棒19が被接合物18の内壁14a,14bに接触することを防ぐことができる。本実施の形態では、溶接トーチ22を角変位軸線L1まわりに±20°角変位させることで、電極棒19の先端部19dが、被接合物18の内壁14a,14bに接触することなく、内壁14a,14bの近傍にわたって揺動方向Yに交互に移動させることができる。   In the standard state, the distance in the direction perpendicular to the torch angle displacement axis L1 from the torch angle displacement axis L1 to the tip 19d of the electrode rod 19 is defined as H1. The swing direction distance from the torch angle displacement axis L1 to the inner walls 14a, 14b of the workpiece 18 is set to H2. Assuming that an angle range in which the welding torch 22 is angularly displaced about the torch angle displacement axis L1 is ± θ2, a relationship of H1 · sin (θ2) <H2 is set. As a result, the electrode rod 19 can be prevented from contacting the inner walls 14a and 14b of the article 18 to be joined. In the present embodiment, the distal end portion 19d of the electrode rod 19 does not contact the inner walls 14a and 14b of the workpiece 18 by displacing the welding torch 22 by ± 20 ° around the angular displacement axis L1. 14a and 14b can be alternately moved in the swing direction Y over the vicinity.

また溶接トーチ22によって、電極棒19の先端部19dと、開先底面15との間にアークを発生させることができ、被接合物18の一部をアークによって溶融させることができる。またアーク発生領域に溶加材17を順次送給して、アーク発生領域で溶加材17と被接合物18とを溶融させて、溶融した溶加材17によって、被接合物18に形成される開先を順次埋める。これによって被接合物18を構成する2つの被接合部材18a,18bを溶接することができる。本実施の形態では、トーチ支持部23によって溶接トーチ22を揺動角変位させた状態で、溶接トーチ22によってアークを発生させることで、アークを揺動方向Yに動かしながら溶接することができる。また溶加材17の先端部は、溶加材ガイド25によって案内されることで、電極棒19の先端部19dの揺動に追従して、揺動する電極棒19の先端部19dの近傍位置に配置される。これによって溶加材17の溶融不足を防ぐことができる。   Further, the welding torch 22 can generate an arc between the tip 19d of the electrode rod 19 and the groove bottom surface 15, and a part of the workpiece 18 can be melted by the arc. Further, the filler material 17 is sequentially fed to the arc generating region, and the filler material 17 and the workpiece 18 are melted in the arc generating region, and the melted filler material 17 forms the workpiece 18. Fill the groove sequentially. As a result, the two members 18a and 18b constituting the workpiece 18 can be welded. In the present embodiment, the arc is generated by the welding torch 22 in a state where the welding torch 22 is displaced by the oscillation angle by the torch support portion 23, so that the arc can be welded while moving in the oscillation direction Y. Further, the tip of the filler material 17 is guided by the filler material guide 25, so that the position near the tip 19 d of the electrode rod 19 that swings following the swing of the tip 19 d of the electrode rod 19. Placed in. Thereby, insufficient melting of the filler material 17 can be prevented.

さらに電極棒19は、図5(2)に示すように、揺動方向一方Y1に揺動移動するときは、先端部19dが最も揺動方向一方Y1に位置して、先端部19dから基端部に向かうにつれて揺動方向他方Y2に進む。これによって電極棒19がトーチ角変位軸線L1に平行な状態で、その先端部19dが揺動方向一方Y1に位置する場合に比べて、電極棒19と被接合物18との干渉を防いで、揺動方向一方Y1に向けてアークを発生させることができ、被接合物18の開先16の揺動方向一方Y1の内壁14aの溶融不良を防ぐことができる。   Further, as shown in FIG. 5 (2), when the electrode rod 19 swings and moves in one swinging direction Y1, the distal end portion 19d is located most in the swinging direction one Y1, and the proximal end from the distal end portion 19d. As it goes to the part, the swing direction proceeds to the other Y2. This prevents interference between the electrode rod 19 and the workpiece 18 as compared with a case where the electrode rod 19 is parallel to the torch angle displacement axis L1 and the tip portion 19d is located in one of the swing directions Y1. An arc can be generated toward one Y1 in the swing direction, and the melting failure of the inner wall 14a of the one end Y1 in the swing direction of the groove 16 of the workpiece 18 can be prevented.

同様に図5(3)に示すように、揺動方向他方Y2に揺動移動するときには、先端部19dが最も揺動方向他方Y2に位置して、先端部19dから基端部に向かうにつれて揺動方向一方Y1に進む。これによって電極棒19がトーチ角変位軸線L1に平行な状態で、その先端部19dが揺動方向他方Y2に位置する場合に比べて、電極棒19と被接合物18との干渉を防いで、揺動方向他方Y2向けてアークを発生させることができ、被接合物18の開先16の揺動方向他方Y2の内壁14bの溶融不良を防ぐことができる。   Similarly, as shown in FIG. 5 (3), when swinging in the other swinging direction Y2, the distal end portion 19d is positioned most in the other swinging direction Y2 and swings from the distal end portion 19d toward the base end portion. Move in one direction Y1. This prevents interference between the electrode rod 19 and the workpiece 18 as compared with the case where the electrode rod 19 is parallel to the torch angle displacement axis L1 and the tip portion 19d is positioned in the other direction Y2 of the swinging direction. An arc can be generated toward the other swinging direction Y2, and the melting failure of the inner wall 14b of the other end Y2 in the swinging direction of the groove 16 of the workpiece 18 can be prevented.

図6は、トーチ角変位軸線L1の移動軌跡37と、電極棒19の先端部19dの移動軌跡38とを示す平面図である。図6には、トーチ角変位軸線L1の移動軌跡37を一点鎖線で示し、電極棒19の先端部19dの移動軌跡38を破線で示す。トーチ揺動駆動手段24によって、開先16内で電極棒19の先端部19dを揺動方向Yに揺動させたるとともに、多関節ロボット30によって、基部21を開先16の伸延方向に沿って移動させる。このときトーチ角変位軸線L1は、開先16の幅方向中央位置を通過して、開先16の伸延方向に延びる移動軌跡37に沿って進む。   FIG. 6 is a plan view showing the movement locus 37 of the torch angle displacement axis L1 and the movement locus 38 of the tip 19d of the electrode rod 19. As shown in FIG. In FIG. 6, the movement locus 37 of the torch angle displacement axis L1 is indicated by a one-dot chain line, and the movement locus 38 of the tip 19d of the electrode rod 19 is indicated by a broken line. The tip 19d of the electrode rod 19 is swung in the swing direction Y within the groove 16 by the torch swing drive means 24, and the base 21 is moved along the extending direction of the groove 16 by the articulated robot 30. Move. At this time, the torch angle displacement axis L <b> 1 passes along the movement locus 37 extending in the extending direction of the groove 16 through the center position in the width direction of the groove 16.

これによって溶接ヘッド100は、電極棒19の先端部19dを、被接合物18に対して、開先16の伸延方向に沿って移動するとともに、その伸延方向に直交する方向にジグザグに揺動する移動軌跡38に沿って移動させることができる。これによって電極棒19の先端部19dを、いわゆるウィービングさせることができ、開先16の幅方向に広がる幅広のビードを形成することができる。   As a result, the welding head 100 moves the tip 19d of the electrode rod 19 with respect to the workpiece 18 along the extending direction of the groove 16, and swings zigzag in a direction perpendicular to the extending direction. It can be moved along the movement locus 38. As a result, the tip portion 19 d of the electrode rod 19 can be so-called weaving, and a wide bead that extends in the width direction of the groove 16 can be formed.

図7は、溶融した溶加材を多層盛りして、被接合物18の開先16を埋めた状態を示す断面図である。アーク溶接によって、開先16に溶融した溶加材が固化した溶加材層13を厚み方向に順次積層して形成する。このように溶加材17を多層盛りすることによって、開先16の深さが深い場合であっても、開先16を溶加材17で埋めることができる。多関節ロボット30によって、既に形成された溶加材層13に対して、電極棒19の先端部19dを予め定める距離離間させた状態で、円筒状の被接合物18の外周を複数回、周回させてアーク溶接することで、溶加材層13を開先16に積層させた多層盛りを形成することができる。このように溶接ヘッド100を、被接合物18に対して周回させてアーク溶接することで、開先16の周方向にわたって一様な接合品質を得ることができる。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which melted filler materials are stacked in layers and the groove 16 of the workpiece 18 is filled. By means of arc welding, the filler material layer 13 in which the melted filler material is solidified in the groove 16 is sequentially laminated in the thickness direction. Thus, by providing the filler material 17 in multiple layers, the groove 16 can be filled with the filler material 17 even when the groove 16 is deep. With the articulated robot 30, the outer periphery of the cylindrical workpiece 18 is rotated a plurality of times with the tip end portion 19 d of the electrode rod 19 spaced apart from the previously formed filler material layer 13 by a predetermined distance. By performing arc welding, a multi-layer stack in which the filler material layer 13 is laminated on the groove 16 can be formed. In this way, uniform welding quality can be obtained over the circumferential direction of the groove 16 by rotating the welding head 100 around the workpiece 18 and performing arc welding.

以上のように本実施の形態では、トーチ揺動駆動手段24によって、電極棒19の先端部19dは、トーチ角変位軸線L1まわりに揺動角変位駆動される。電極棒19の先端部19dを揺動させた状態で、多関節ロボット30によって基部21を開先16の伸延方向に移動させることで、電極棒19の先端部19dをジグザグに移動させることができ、ウィービング溶接を行うことができる。   As described above, in the present embodiment, the tip portion 19d of the electrode rod 19 is driven to swing angle around the torch angle displacement axis L1 by the torch swing drive means 24. The tip portion 19d of the electrode rod 19 can be moved in a zigzag manner by moving the base portion 21 in the extending direction of the groove 16 by the articulated robot 30 while the tip portion 19d of the electrode rod 19 is swung. Weaving welding can be performed.

また電極棒19の先端部19dを揺動させる場合、トーチ角変位軸線L1と電極軸線L2との交点P1は、揺動方向Yに移動せずに留まる。したがって電極棒19のうち、交点P1近傍部分では、揺動方向Yに揺動する振れ幅が小さい。これによって開先幅が狭くても、電極棒19が開先16の内壁14a,14bに接触することを防いでウィービング溶接を行うことができる。   When the tip 19d of the electrode bar 19 is swung, the intersection P1 between the torch angle displacement axis L1 and the electrode axis L2 remains without moving in the swing direction Y. Therefore, in the vicinity of the intersection P1 in the electrode rod 19, the swing width swinging in the swing direction Y is small. Thus, even when the groove width is narrow, the electrode rod 19 can be prevented from coming into contact with the inner walls 14a and 14b of the groove 16, and the weaving welding can be performed.

これによって溶接トーチ22自体が大型に形成されても、開先幅が狭い開先形状の突合せ継手を接合することができる。開先幅を狭くすることで、熱による組織変化および熱ひずみ、内部応力、割れおよび材質劣化などの熱の影響を抑えることができ、接合される被接合部材の品質を向上することができる。また開先幅が幅広の場合に比べて、被接合物18の溶接を短時間で行うことができる。   Accordingly, even when the welding torch 22 itself is formed in a large size, a groove-shaped butt joint having a narrow groove width can be joined. By narrowing the groove width, it is possible to suppress the influence of heat such as structural change due to heat and thermal strain, internal stress, cracking and material deterioration, and the quality of the joined members to be joined can be improved. Moreover, compared with the case where a groove width is wide, the to-be-joined object 18 can be welded in a short time.

特に、開先底面15を溶融させる場合、言い換えると最も深い部分に溶加材を溶着する場合には、トーチ角変位軸線L1と電極軸線L2との交点P1を、開先16の開口または開口よりも外方に配置することによって、開先幅が狭くても、溶接トーチ22および電極棒19が被接合物18に干渉することを防いでウィービング溶接を行うことができる。   In particular, when the groove bottom surface 15 is melted, in other words, when the filler metal is welded to the deepest portion, the intersection point P1 between the torch angle displacement axis L1 and the electrode axis L2 is set to be larger than the opening of the groove 16 or the opening. Further, by arranging them outward, weaving welding can be performed while preventing the welding torch 22 and the electrode rod 19 from interfering with the workpiece 18 even if the groove width is narrow.

また本実施の形態では、ウィービング溶接にあたって、多関節ロボット30は、開先16の伸延方向に沿う直線的な移動軌跡37に沿って、基部21を移動させる。したがって多関節ロボット30によって、溶接ヘッドを揺動方向Yに揺動させながら接合方向Xに移動させる場合に比べて、多関節ロボット30による溶接ヘッド100の変位駆動を簡単化することができる。これによって多関節ロボット30のウェービング動作に関する位置教示動作を容易に行うことができる。また溶接トーチ22を角変位軸線L1まわりに角変位させる角変位量を変更するだけで、電極棒19の先端部19dの揺動方向Yに関する変位量を容易に変更させることができる。また開先16の伸延方向に関する溶接トーチ22の走行量に応じて、揺動方向Yの変位量Yを拡大または縮小させることも可能となる。また電極棒19が開先に侵入可能であるならば、開先幅が極めて小さい場合であっても、角変位量を小さくすることで、電極棒19が被接合物18の内壁14a,14bに衝突することなく、ウィービング溶接を行うことができる。   In the present embodiment, in the weaving welding, the articulated robot 30 moves the base 21 along a linear movement locus 37 along the extending direction of the groove 16. Therefore, the articulated robot 30 can simplify the displacement driving of the welding head 100 by the articulated robot 30 as compared to the case where the welding head is moved in the joining direction X while being swung in the swing direction Y. Accordingly, the position teaching operation related to the waving operation of the articulated robot 30 can be easily performed. Further, the displacement amount of the tip 19d of the electrode rod 19 with respect to the swinging direction Y can be easily changed only by changing the angular displacement amount by which the welding torch 22 is angularly displaced about the angular displacement axis L1. Further, the displacement amount Y in the swing direction Y can be increased or decreased according to the travel amount of the welding torch 22 in the extending direction of the groove 16. Further, if the electrode rod 19 can enter the groove, even if the groove width is very small, the electrode rod 19 is attached to the inner walls 14a and 14b of the workpiece 18 by reducing the angular displacement amount. Weaving welding can be performed without collision.

また本実施の形態では、溶接トーチ22と電極棒19とを一体に固定させた状態で、ウィービング溶接を行うことができる。したがって従来技術のように、溶接トーチ22に対して電極棒19を揺動させる特殊な溶接トーチ22を用いる必要がなく、溶接トーチ22の構造を単純化することができ、溶接トーチ22の信頼性を向上することができる。また本実施の形態では、溶接トーチ22が直線棒状の電極棒19を装着することで、ウィービング動作を行うために特別形状の電極棒を用いる必要がない。したがって汎用的な溶接トーチ22および電極棒19を用いることができ、製造コストの増加を抑えることができる。また直線棒状の電極棒19を用いることで、電極棒19の先端部19dがアーク溶接によって消耗した場合に、他の電極棒19への変更を容易に行うことができる。さらに先端部19dが消耗した電極棒19について、その先端部19dを研磨することで、アーク溶接可能な電極棒19として再利用することができ、電極棒19の消費数を低減することができる。また汎用的な溶接トーチ22および電極棒19を用いることで、図5(1)に示す標準状態とすることで、通常のアーク溶接を行うこともできる。   In this embodiment, weaving welding can be performed in a state where the welding torch 22 and the electrode rod 19 are integrally fixed. Therefore, unlike the prior art, it is not necessary to use a special welding torch 22 that swings the electrode rod 19 with respect to the welding torch 22, the structure of the welding torch 22 can be simplified, and the reliability of the welding torch 22 is improved. Can be improved. In the present embodiment, the welding torch 22 is mounted with the electrode rod 19 having a straight bar shape, so that it is not necessary to use a specially shaped electrode rod in order to perform the weaving operation. Therefore, the general-purpose welding torch 22 and the electrode rod 19 can be used, and an increase in manufacturing cost can be suppressed. In addition, by using the electrode rod 19 in the form of a straight bar, when the tip 19d of the electrode rod 19 is consumed by arc welding, the change to another electrode rod 19 can be easily performed. Further, by polishing the tip 19d of the electrode rod 19 that has been consumed by the tip 19d, it can be reused as the electrode rod 19 that can be arc welded, and the number of electrode rods 19 consumed can be reduced. Further, by using a general-purpose welding torch 22 and the electrode rod 19, it is possible to perform normal arc welding by setting the standard state shown in FIG.

図8は、図2のS8−S8切断面線から見て、ガイド揺動駆動手段27の動作を模式的に示す断面図である。図8(1)〜図8(3)は、図5(1)〜図5(3)にそれぞれ対応する。また図8では、周方向一方R1が時計まわりに設定され、周方向他方R2が反時計まわりに設定される。本実施の形態では、ガイド揺動駆動手段27は、トーチ揺動駆動手段24の動力を伝達する動力伝達機構によって実現される。   FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the operation of the guide swing driving means 27 as seen from the section line S8-S8 in FIG. FIGS. 8A to 8C correspond to FIGS. 5A to 5C, respectively. In FIG. 8, one circumferential direction R1 is set clockwise and the other circumferential direction R2 is set counterclockwise. In the present embodiment, the guide swing drive means 27 is realized by a power transmission mechanism that transmits the power of the torch swing drive means 24.

ガイド揺動駆動手段27は、案内体40と、案内輪41と、リンク体42とを含んで構成される。案内体40は、トーチ支持部23に設けられる。トーチ支持部23は、トーチ角変位軸線L1に垂直な第1方向Aと、前記第1方向Aおよびトーチ角変位軸線L1にともに垂直な第2方向Bとが設定される。第1方向Aと第2方向Bとは、トーチ角変位軸線L1に垂直な一平面に含まれる。第1方向Aおよび第2方向Bは、トーチ支持部23に設定されるので、トーチ支持部23のトーチ角変位軸線L1まわりの角変位とともに、トーチ角変位軸線L1まわりに角変位する。   The guide swing driving means 27 includes a guide body 40, a guide wheel 41, and a link body 42. The guide body 40 is provided on the torch support portion 23. In the torch support portion 23, a first direction A perpendicular to the torch angle displacement axis L1 and a second direction B perpendicular to both the first direction A and the torch angle displacement axis L1 are set. The first direction A and the second direction B are included in one plane perpendicular to the torch angle displacement axis L1. Since the first direction A and the second direction B are set on the torch support portion 23, the first direction A and the second direction B are angularly displaced about the torch angle displacement axis L1 along with the angular displacement of the torch support portion 23 about the torch angle displacement axis L1.

案内体40は、トーチ支持部23から突出して、第1方向Aに平行に延びる一対のレール部40a,40bを有する。各レール部40a,40bは、第2方向Bに間隔をあけて配置される。これによって案内体40は、第1方向Aに沿って延びる空間であるレール溝が形成される。また各レール部40a,40bの第2方向中央位置にトーチ角変位軸線L1が設定される。言い換えるとトーチ角変位軸線L1は、レール溝43を通過して延びる。案内体40は、トーチ支持部23とともにトーチ角変位軸線L1まわりに角変位する。   The guide body 40 has a pair of rail portions 40 a and 40 b that protrude from the torch support portion 23 and extend parallel to the first direction A. Each rail part 40a, 40b is arranged at intervals in the second direction B. As a result, the guide body 40 is formed with a rail groove that is a space extending along the first direction A. Further, the torch angle displacement axis L1 is set at the center position in the second direction of each rail portion 40a, 40b. In other words, the torch angle displacement axis L <b> 1 extends through the rail groove 43. The guide body 40 is angularly displaced around the torch angle displacement axis L <b> 1 together with the torch support portion 23.

案内輪41は、各レール部40a,40bの間に嵌り込むことによって、第2方向Bの変位が阻止されるとともに、第1方向Aに移動可能に形成される。また案内輪41は、トーチ角変位軸線L1よりも溶加材角変位軸線L3寄りに配置される。案内輪41は、トーチ角変位軸線L1と平行な回転軸線L4が設定される円筒状に形成され、いわゆるカムフォロアによって実現される。   The guide wheel 41 is formed so as to be movable in the first direction A while being prevented from being displaced in the second direction B by being fitted between the rail portions 40a and 40b. The guide wheel 41 is disposed closer to the filler metal angular displacement axis L3 than the torch angular displacement axis L1. The guide wheel 41 is formed in a cylindrical shape in which a rotation axis L4 parallel to the torch angle displacement axis L1 is set, and is realized by a so-called cam follower.

リンク体42は、トーチ角変位軸線L1に垂直な方向に延びる略長手形状に形成される。リンク体42は、長手方向一端部42aが溶加材ガイド支持部26の軸部分36に固定され、長手方向他端部42bで案内輪41を支持する。案内輪41は、その回転軸線L4まわりに回転可能にリンク体42に支持される。またリンク体42は、溶加材角変位軸線L3から案内輪41までの距離を一定に保つ。   The link body 42 is formed in a substantially longitudinal shape extending in a direction perpendicular to the torch angle displacement axis L1. The link body 42 has a longitudinal end portion 42a fixed to the shaft portion 36 of the filler material guide support portion 26, and supports the guide wheel 41 at the longitudinal direction other end portion 42b. The guide wheel 41 is supported by the link body 42 so as to be rotatable around its rotation axis L4. Further, the link body 42 keeps the distance from the filler metal angular displacement axis L3 to the guide wheel 41 constant.

図8(1)に示す標準状態では、溶加材角変位軸線L3と案内輪41の回転軸線L4とを結ぶ直線と、案内輪41の回転軸線L4とトーチ角変位軸線L1とを結ぶ直線が同一平面上に配置される。このときリンク体42の長手方向と、トーチ支持部23の第1方向Aとが平行に延びる。また図5(1)に示すように、接合方向Xに垂直な切断面でみたときに、トーチ角変位軸線L1と電極軸線L2とが一致する標準状態とする。また標準状態では、電極棒19の先端部19dは、トーチ角変位軸線L1から案内輪41の回転軸線L4に向かって延びる。また溶加材ガイド25に案内される溶加材17の先端部は、溶加材角変位軸線L3から案内輪41の回転軸線L4に向かって延びる。   In the standard state shown in FIG. 8 (1), a straight line connecting the filler metal angular displacement axis L3 and the rotation axis L4 of the guide wheel 41 and a straight line connecting the rotation axis L4 of the guide wheel 41 and the torch angle displacement axis L1 are shown. Arranged on the same plane. At this time, the longitudinal direction of the link body 42 and the first direction A of the torch support portion 23 extend in parallel. Further, as shown in FIG. 5A, when viewed on a cutting plane perpendicular to the joining direction X, a standard state is obtained in which the torch angle displacement axis L1 and the electrode axis L2 coincide. In the standard state, the tip 19d of the electrode rod 19 extends from the torch angle displacement axis L1 toward the rotation axis L4 of the guide wheel 41. Further, the tip end portion of the filler material 17 guided by the filler material guide 25 extends from the filler material angular displacement axis L3 toward the rotation axis L4 of the guide wheel 41.

図8(2)は、標準状態から、トーチ支持部23がトーチ角変位軸線L1まわりに周方向一方R1に角変位した状態を示す。この状態では、案内体40は、トーチ支持部23とともにトーチ角変位軸線L1まわりに周方向一方R1に角変位する。このときリンク体42によって溶加材角変位軸線L3と案内輪41の回転軸線L4との距離が一定に維持されるので、案内輪41は案内体40に第2方向Bに摺動案内されて、リンク体42を溶加材角変位軸線L3まわりに周方向他方R2に角変位させる。   FIG. 8 (2) shows a state in which the torch support portion 23 is angularly displaced in one circumferential direction R1 around the torch angle displacement axis L1 from the standard state. In this state, the guide body 40 is angularly displaced in the circumferential direction one R1 around the torch angle displacement axis L1 together with the torch support portion 23. At this time, since the distance between the filler metal angular displacement axis L3 and the rotation axis L4 of the guide wheel 41 is maintained constant by the link body 42, the guide wheel 41 is slidably guided in the second direction B by the guide body 40. The link body 42 is angularly displaced in the other circumferential direction R2 around the filler metal angular displacement axis L3.

図8(3)は、標準状態から、トーチ支持部23がトーチ角変位軸線L1まわりに周方向他方R2に角変位した状態を示す。この状態では、案内体40は、トーチ支持部23とともにトーチ角変位軸線L1まわりに周方向他方R2に角変位する。このときリンク体42によって溶加材角変位軸線L3と案内輪41の回転軸線L4との距離が一定に維持されるので、案内輪41は案内体40に第2方向Bに摺動案内されて、リンク体42を溶加材角変位軸線L3まわりに周方向一方R1に角変位させる。   FIG. 8 (3) shows a state in which the torch support portion 23 is angularly displaced in the other circumferential direction R2 around the torch angle displacement axis L1 from the standard state. In this state, the guide body 40 is angularly displaced together with the torch support portion 23 in the other circumferential direction R2 around the torch angle displacement axis L1. At this time, since the distance between the filler metal angular displacement axis L3 and the rotation axis L4 of the guide wheel 41 is maintained constant by the link body 42, the guide wheel 41 is slidably guided in the second direction B by the guide body 40. The link body 42 is angularly displaced in one circumferential direction R1 around the filler metal angular displacement axis L3.

これによって標準状態から、トーチ支持部23をトーチ角変位軸線L1まわりに周方向一方R1および周方向他方R2に交互に揺動角変位させることによって、リンク体42に固定される溶加材ガイド支持部26を、溶加材角変位軸線L3まわりに周方向他方R2および周方向一方R1に交互に揺動角変位させることができる。このようにトーチ支持部23の角変位に連動させて、溶加材ガイド支持部26を角変位させるとともに、トーチ支持部23の角変位方向R1,R2に対して、反対方向R2,R1に溶加材ガイド支持部26を角変位させることができる。したがって、揺動状態に拘わらず、電極棒19の先端部19dと、溶加材17の先端部17aとは、案内輪41の回転軸線L4に向いて配置される。   As a result, from the standard state, the torch support portion 23 is pivotally displaced in the circumferential direction one R1 and the other circumferential direction R2 around the torch angle displacement axis L1 alternately, so that the filler guide support fixed to the link body 42 is fixed. The portion 26 can be alternately swung around the filler metal angular displacement axis L3 in the other circumferential direction R2 and the circumferential direction one R1. In this way, the filler material guide support portion 26 is angularly displaced in conjunction with the angular displacement of the torch support portion 23 and at the same time the melt direction is opposite to the angular displacement directions R1 and R2 of the torch support portion 23 in the opposite directions R2 and R1. The material guide support portion 26 can be angularly displaced. Therefore, regardless of the swinging state, the tip end portion 19d of the electrode rod 19 and the tip end portion 17a of the filler metal 17 are arranged toward the rotation axis L4 of the guide wheel 41.

図9は、図2のS9−S9切断面線から見て、電極棒19と溶加材17の動作を示す図である。図9(1)〜図9(3)は、図5(1)〜図5(3)、図8(1)〜図8(3)にそれぞれ対応する。また図9では、周方向一方R1が時計まわりに設定され、周方向他方R2が反時計まわりに設定される。   FIG. 9 is a diagram showing the operation of the electrode rod 19 and the filler material 17 when viewed from the section line S9-S9 in FIG. FIGS. 9 (1) to 9 (3) correspond to FIGS. 5 (1) to 5 (3) and FIGS. 8 (1) to 8 (3), respectively. In FIG. 9, one circumferential direction R1 is set clockwise and the other circumferential direction R2 is set counterclockwise.

上述したようにトーチ支持部23の角変位に連動して溶加材ガイド支持部26が角変位する。したがって、図9(1)に示す標準状態から、図9(2)に示すように、電極棒19の先端部19dが揺動方向一方Y1に変位すると、溶加材17の先端部17aもまた揺動方向一方Y1に変位する。また図9(1)に示す標準状態から、図9(3)に示すように、電極棒19の先端部19dが揺動方向他方Y2に変位すると、溶加材17の先端部17aもまた揺動方向他方Y2に変位する。本実施の形態では、標準状態における案内輪41の回転軸線L4と、電極棒19の先端部19dと、溶加材17の先端部17aとが、略一致することで、電極棒19の先端部19dと、溶加材17の先端部17aとの揺動方向Yの変位量を略一致させることができる。   As described above, the filler material guide support portion 26 is angularly displaced in conjunction with the angular displacement of the torch support portion 23. Therefore, when the tip 19d of the electrode rod 19 is displaced in the swing direction Y1 as shown in FIG. 9 (2) from the standard state shown in FIG. 9 (1), the tip 17a of the filler material 17 is also moved. It is displaced in one direction Y1 in the swing direction. 9 (1), when the tip 19d of the electrode rod 19 is displaced in the other swing direction Y2 as shown in FIG. 9 (3), the tip 17a of the filler material 17 also swings. Displacement in the other moving direction Y2. In the present embodiment, the rotational axis L4 of the guide wheel 41 in the standard state, the distal end portion 19d of the electrode rod 19 and the distal end portion 17a of the filler material 17 substantially coincide with each other, so that the distal end portion of the electrode rod 19 The displacement amount in the swing direction Y between 19d and the tip end portion 17a of the filler material 17 can be substantially matched.

たとえばトーチ角変位軸線L1から電極棒19の先端部19dまでの、トーチ角変位軸線L1に垂直な方向の距離をH1とし、溶加材角変位軸線L3から溶加材17の先端部17aまでの、溶加材角変位軸線L3に垂直な方向の距離をH5とする。また標準状態からトーチ支持部23をトーチ角変位軸線L1まわりに周方向一方R1に角変位する角度をφ1とした場合に、溶加材ガイド支持部26が溶加材角変位軸線L3まわりに周方向他方R2に角変位する角度をφ2とする。この場合、H1・φ1≒H2・φ2に設定される。これによって、溶加材17の先端部17aとが、略一致することで、電極棒19の先端部19dと、溶加材17の先端部17aとの揺動方向Yの変位量を略一致させることができる。本実施の形態では、H1=5.9mm、H5=50mm、φ1=10°、φ2=1.2°に設定される。   For example, the distance in the direction perpendicular to the torch angle displacement axis L1 from the torch angle displacement axis L1 to the tip 19d of the electrode rod 19 is H1, and the distance from the filler material angular displacement axis L3 to the tip 17a of the filler material 17 is H1. The distance in the direction perpendicular to the filler metal angular displacement axis L3 is H5. Further, when the angle at which the torch support portion 23 is angularly displaced in the circumferential direction R1 around the torch angle displacement axis L1 from the standard state is φ1, the filler material guide support portion 26 is rotated around the melt material angular displacement axis L3. The angle of angular displacement in the other direction R2 is φ2. In this case, H1 · φ1≈H2 · φ2 is set. As a result, the tip end portion 17a of the filler material 17 substantially matches, so that the displacement amount of the tip end portion 19d of the electrode rod 19 and the tip end portion 17a of the filler material 17 in the swing direction Y substantially matches. be able to. In this embodiment, H1 = 5.9 mm, H5 = 50 mm, φ1 = 10 °, and φ2 = 1.2 °.

以上のようにガイド揺動駆動手段27によって、トーチ支持部23の揺動角変位に連動させて、溶加材ガイド支持部26を溶加材角変位軸線L3まわりに揺動角変位駆動する。これによって電極棒19の揺動に応じて溶加材17を揺動させることができ、電極棒19を揺動させた場合であっても、電極棒19の先端部19dと、溶加材17の先端部17aとの位置ずれを抑えて、ウィービング溶接を行うことができる。これによって溶加材17の偏りを防ぐことができ、ビード高さをフラットにすることができる。また開先壁面付近で溶融する溶加材17が不足することを防ぐことができ、接合品質を向上することができる。   As described above, the guide swing driving means 27 drives the filler material guide support portion 26 to swing around the melt material angular displacement axis L3 in conjunction with the swing angle displacement of the torch support portion 23. Accordingly, the filler material 17 can be swung according to the swing of the electrode rod 19, and even when the electrode rod 19 is swung, the tip end portion 19 d of the electrode rod 19 and the filler material 17 can be swung. The weaving welding can be performed while suppressing the positional deviation from the distal end portion 17a. Thereby, the unevenness of the filler material 17 can be prevented, and the bead height can be made flat. Moreover, it can prevent that the filler material 17 fuse | melted near groove wall surface is insufficient, and can improve joining quality.

さらにガイド揺動駆動手段27は、トーチ揺動駆動手段24の動力を溶加材ガイド支持部26に伝達する動力伝達機構によって実現される。これによって溶加材ガイド支持部26を溶加材角変位軸線L3まわりに角変位させるために、別途駆動源を必要とすることがなく、簡単な構造で溶加材ガイド支持部26とトーチ支持部23の動作を連動させることができる。また溶加材17と電極棒19との連動に関して、同期制御などを行うことなく、確実に連動させることができる。これによって連動不良を防ぐことができ、アーク溶接装置20の故障を防ぐことができる。また溶接トーチ22と溶加材ガイド25とを接合方向に離反させることで、構成部品の集中化を防ぎ、溶接装置の構造を簡単化することができる。また本実施の形態では、トーチ角変位軸線L1まわりのトーチ支持部23の揺動角変位量を調整することで、開先幅に応じて、電極棒19の先端部19dの揺動量を容易に変化させることができる。また多関節ロボット30による移動に拘わらず、電極棒19の先端部19dの揺動量を変化させることができる。   Further, the guide swing drive means 27 is realized by a power transmission mechanism that transmits the power of the torch swing drive means 24 to the filler material guide support portion 26. Accordingly, in order to angularly displace the filler material guide support portion 26 around the melt material angular displacement axis L3, a separate drive source is not required, and the filler material guide support portion 26 and the torch support are configured with a simple structure. The operation of the unit 23 can be linked. Further, the interlocking between the filler material 17 and the electrode rod 19 can be reliably interlocked without performing synchronization control or the like. As a result, it is possible to prevent malfunction of the interlocking and to prevent failure of the arc welding apparatus 20. Further, by separating the welding torch 22 and the filler material guide 25 in the joining direction, concentration of components can be prevented and the structure of the welding apparatus can be simplified. Further, in the present embodiment, by adjusting the swing angle displacement amount of the torch support portion 23 around the torch angle displacement axis L1, the swing amount of the tip 19d of the electrode rod 19 can be easily adjusted according to the groove width. Can be changed. Regardless of movement by the articulated robot 30, the amount of swing of the tip 19d of the electrode rod 19 can be changed.

図10は、アーク溶接装置20を含む溶接システム61を示すブロック図である。溶接システム61は、アーク溶接装置20と、アーク溶接装置20を移動させるロボット30と、アーク溶接装置20および多関節ロボット30を制御する制御装置60とを含む。制御装置60は、アーク溶接装置20を統括的に制御する。また本実施の形態では、制御装置60は、多関節ロボット30に動作指令を与える。   FIG. 10 is a block diagram showing a welding system 61 including the arc welding apparatus 20. The welding system 61 includes an arc welding device 20, a robot 30 that moves the arc welding device 20, and a control device 60 that controls the arc welding device 20 and the articulated robot 30. The control device 60 controls the arc welding device 20 in an integrated manner. In the present embodiment, the control device 60 gives an operation command to the articulated robot 30.

アーク溶接装置20は、溶接用電源装置50と、AVC装置51と、ガス送給装置52と、ワイヤ送給装置53と、冷却水送給装置59と、上述した揺動用モータ33と、エンコーダ54と、レーザセンサ55とを含んで構成される。溶接用電源装置50と、ガス送給装置52と、ワイヤ送給装置53とは、溶接ヘッド100とは別体に設けられる。またAVC装置51と、揺動用モータ33と、エンコーダ54とは、溶接ヘッド100に一体に形成される。   The arc welding device 20 includes a welding power source device 50, an AVC device 51, a gas feeding device 52, a wire feeding device 53, a cooling water feeding device 59, the above-described swinging motor 33, and an encoder 54. And a laser sensor 55. The welding power source device 50, the gas feeding device 52, and the wire feeding device 53 are provided separately from the welding head 100. The AVC device 51, the swing motor 33, and the encoder 54 are formed integrally with the welding head 100.

溶接用電源装置50は、直流電源または交流電源であって、電極棒19と、被接合物18とに電位差を生じさせるための装置である。溶接用電源装置50は、一方の出力端子と、他方の出力端子との間に電位差を生じさせる。一方の出力端子と、溶接トーチ22に装着される電極棒19とが、溶接ケーブルによって電気的に接続される。また他方の出力端子と、被接合物18とが、接地ケーブルによって電気的に接続される。これによって被接合物18と、電極棒19とで電位差が生じて、被接合物18と電極棒19の先端部19dとの間に、アークを発生させることができる。またアーク発生時に生じる熱を利用して溶接を行うことができる。溶接用電源装置50は、制御装置60からアーク発生指令が与えられることで、2つの出力端子に電位差を生じさせる。   The welding power source device 50 is a DC power source or an AC power source, and is a device for generating a potential difference between the electrode rod 19 and the workpiece 18. The welding power supply device 50 generates a potential difference between one output terminal and the other output terminal. One output terminal and the electrode rod 19 mounted on the welding torch 22 are electrically connected by a welding cable. The other output terminal and the article 18 are electrically connected by a ground cable. As a result, a potential difference is generated between the workpiece 18 and the electrode rod 19, and an arc can be generated between the workpiece 18 and the tip 19 d of the electrode rod 19. Also, welding can be performed using heat generated when an arc is generated. The welding power supply device 50 generates an electric potential difference between the two output terminals when an arc generation command is given from the control device 60.

AVC装置51は、自動電圧制御(Arc Voltage Controller、略称AVC)であって、アーク発生時におけるアーク電圧と、制御装置60に設定される基準電圧とを比較して、
溶接トーチ22に装着される電極棒19の先端部19dをトーチ角変位軸線L1に沿って上下動させて、アーク長が一定となるように調整する。本実施の形態では、AVC装置51は、ユニットとして溶接トーチ22に設けられる。開先16の伸延方向に沿ってアーク溶接するにあたって、AVC装置51によって電極棒19の先端部19dの位置を変位させることで、開先底面15の凹凸による溶接欠陥を抑え、ビード外観の均一化を図ることができる。AVC装置51は、制御装置60から駆動指令が与えられることで、アーク長が一定となるように電極棒19の先端部19dの位置を調整する。
The AVC device 51 is automatic voltage control (Arc Voltage Controller, abbreviated as AVC), and compares the arc voltage when an arc is generated with a reference voltage set in the control device 60.
The tip 19d of the electrode rod 19 mounted on the welding torch 22 is moved up and down along the torch angle displacement axis L1 to adjust the arc length to be constant. In the present embodiment, the AVC device 51 is provided in the welding torch 22 as a unit. When performing arc welding along the direction in which the groove 16 extends, the position of the tip 19d of the electrode rod 19 is displaced by the AVC device 51, thereby suppressing welding defects caused by unevenness of the groove bottom surface 15 and making the bead appearance uniform. Can be achieved. The AVC device 51 adjusts the position of the tip 19d of the electrode rod 19 so that the arc length is constant when a drive command is given from the control device 60.

ガス送給装置52は、不活性ガスを圧縮貯留するボンベと、ボンベ内の不活性ガスを減圧して噴出させる圧力調整器と、圧力調整器から溶接トーチ22に不活性ガスを導く管路を形成するガスホースと、ガスホースに介在される開閉弁とを有する。開閉弁が管路を開くことで、ボンベから溶接トーチ22に向けて不活性ガスが流下する。また開閉弁が管路を閉じることで不活性ガスの流下が阻止される。溶接トーチ22は、ガス送給装置52から送給される不活性ガスを、溶接トーチ22の開口からアーク発生領域に噴射させる。ガス送給装置52は、制御装置60からガス送給指令が与えられることで、開閉弁によって管路を開いて、不活性ガスを溶接トーチ22の開口から噴射させる。   The gas feeding device 52 includes a cylinder for compressing and storing the inert gas, a pressure regulator for decompressing and ejecting the inert gas in the cylinder, and a conduit for guiding the inert gas from the pressure regulator to the welding torch 22. A gas hose to be formed; and an on-off valve interposed in the gas hose. When the on-off valve opens the pipe, the inert gas flows down from the cylinder toward the welding torch 22. Moreover, the on-off valve closes the pipe line to prevent the inert gas from flowing down. The welding torch 22 injects the inert gas supplied from the gas supply device 52 from the opening of the welding torch 22 to the arc generation region. When the gas supply command is given from the control device 60, the gas supply device 52 opens the pipe line by the on-off valve and injects the inert gas from the opening of the welding torch 22.

ワイヤ送給装置53は、溶加材17が複数巻掛けられるワイヤリールと、ワイヤリールに巻掛けられる溶加材17を繰出す送給機とを含んで構成される。溶加材17は、送給機から溶加材ガイド25に導かれる。また送給機によって繰出された溶加材17は、溶加材ガイド25によって案内されて、溶加材17の先端部17aが、電極棒19の先端部19dに向かって案内される。ワイヤ送給装置53は、制御装置60からワイヤ送給指令が与えられることで、送給機によって、溶加材17をワイヤリールから繰出して溶加材ガイド25に送給する。   The wire feeding device 53 includes a wire reel around which a plurality of filler materials 17 are wound, and a feeder that feeds the filler material 17 wound around the wire reels. The filler material 17 is guided from the feeder to the filler material guide 25. The filler material 17 fed out by the feeder is guided by the filler material guide 25, and the tip portion 17 a of the filler material 17 is guided toward the tip portion 19 d of the electrode rod 19. When the wire feeding command is given from the control device 60, the wire feeding device 53 feeds the melt material 17 from the wire reel and feeds it to the melt material guide 25 by the feeder.

冷却水送給装置59は、冷却水を供給するための冷却水源と、冷却水源から溶接トーチ22に冷却水を導くとともに、溶接トーチ22で暖められた冷却水を排出タンクに導く循環ホースと、循環ホースに介在される開閉弁とを有する。開閉弁が管路を開くことで、冷却水源から溶接トーチ22に向けて冷却水が流下する。また開閉弁が管路を閉じることで冷却水の流下が阻止される。溶接トーチ22は、冷却水が導かれることで、温度上昇が抑えられる。冷却水送給装置59は、制御装置60から冷却水送給指令が与えられることで、開閉弁によって管路を開いて、冷却水を溶接トーチ22に導く。   The cooling water supply device 59 includes a cooling water source for supplying the cooling water, a circulation hose that guides the cooling water from the cooling water source to the welding torch 22 and guides the cooling water heated by the welding torch 22 to the discharge tank, And an on-off valve interposed in the circulation hose. When the on-off valve opens the pipe, the cooling water flows from the cooling water source toward the welding torch 22. Further, the on-off valve closes the pipe to prevent the cooling water from flowing down. The welding torch 22 is restrained from rising in temperature by introducing cooling water. The cooling water feeding device 59 is guided by the control device 60 from the control device 60 to open the pipe line by the on-off valve and guide the cooling water to the welding torch 22.

制御装置60は、制御手順を示すプログラムおよび制御条件を示すでータベースなどが記憶される記憶回路と、記憶回路に記憶されるプログラムを実行する演算回路とを含んで構成される。制御装置60は、たとえばプログラマブルコントローラによって実現される。また記憶回路は、ROM(Read Only memory)およびRAM(Random Access Memory)
によって実現され、演算回路は、CPU(Central Processing Unit)によって実現される。
The control device 60 includes a storage circuit that stores a program indicating a control procedure and a database indicating control conditions, and an arithmetic circuit that executes the program stored in the storage circuit. The control device 60 is realized by a programmable controller, for example. The memory circuits are ROM (Read Only memory) and RAM (Random Access Memory).
The arithmetic circuit is realized by a CPU (Central Processing Unit).

揺動用モータ33は、制御装置60から与えられる角変位指令に従って、出力軸33aを角変位させて、トーチ支持部23をトーチ角変位軸線L1まわりに角変位する。またエンコーダ54は、揺動用モータ33の出力軸33aの角変位量を検出する検出手段であって、検出結果を示す信号を制御装置60に与える。またレーザセンサ55は、開先位置を検出する開先位置検出手段であって、レーザセンサ55に対する開先位置の揺動方向Yの位置を示す信号を制御装置60に与える。またレーザセンサ55は、開先の深さを検出する開先深さ検出手段を兼用し、開先底面15の深さ方向の位置を示す信号を制御装置60に与える。   The swing motor 33 angularly displaces the output shaft 33a according to the angular displacement command given from the control device 60, and angularly displaces the torch support portion 23 around the torch angle displacement axis L1. The encoder 54 is detection means for detecting the angular displacement amount of the output shaft 33 a of the swing motor 33, and gives a signal indicating the detection result to the control device 60. The laser sensor 55 is a groove position detecting unit that detects a groove position, and gives a signal indicating the position of the groove position in the swing direction Y with respect to the laser sensor 55 to the control device 60. The laser sensor 55 also serves as a groove depth detection means for detecting the groove depth, and gives a signal indicating the position of the groove bottom surface 15 in the depth direction to the control device 60.

図11は、溶接ヘッド100を示す平面図である。また図12は、溶接ヘッド100を示す左側面図である。レーザセンサ55は、溶接ヘッド100に設けられる。レーザセンサ55は、アーム部材56を介して基部21に固定される。レーザセンサ55およびアーム部材56は、溶接トーチ22および溶加材ガイド25の揺動を阻害しない一に配置され、溶接トーチ22の揺動に拘わらず、基部21に対して一定の位置に固定される。レーザセンサ55は、溶接トーチ22および溶加材ガイド25よりも接合方向前方X1に位置する開先領域を撮像する。制御装置60は、レーザセンサ55から撮像された開先領域を示す情報を画像処理することで、基部21に対する開先の内壁14a,14b、開先16の幅方向中央位置、開先底面15の深さを求めることができる。制御装置60は、レーザセンサ55から与えられる信号に基づくことによって、開先16に倣ってトーチ角変位軸線L1を揺動方向に変位させることができる。   FIG. 11 is a plan view showing the welding head 100. FIG. 12 is a left side view showing the welding head 100. The laser sensor 55 is provided on the welding head 100. The laser sensor 55 is fixed to the base 21 via the arm member 56. The laser sensor 55 and the arm member 56 are arranged so as not to hinder the swinging of the welding torch 22 and the filler material guide 25, and are fixed at a fixed position with respect to the base 21 regardless of the swinging of the welding torch 22. The The laser sensor 55 captures an image of a groove region that is located in front of the welding torch 22 and the filler material guide 25 in the joining direction X1. The control device 60 performs image processing on the information indicating the groove region imaged from the laser sensor 55, whereby the inner walls 14 a and 14 b of the groove with respect to the base 21, the center position in the width direction of the groove 16, and the groove bottom surface 15. Depth can be determined. The control device 60 can displace the torch angle displacement axis L <b> 1 in the swing direction along the groove 16 based on the signal given from the laser sensor 55.

図13は、溶接ヘッド100を示す右側面図である。多関節ロボット30は、6軸の垂直多関節ロボットによって実現され、エンドエフェクタ角変位軸線L5が設定される。多関節ロボット30は、エンドエフェクタ角変位軸線L5まわりに基部21を回転させることができる。本実施の形態では、多関節ロボット30の手首部は、連結部材57を介して、基部21と連結される。多関節ロボット30は、エンドエフェクタ角変位軸線L5と、前記トーチ角変位軸線L1とが一致するように、基部21を連結する。また基部21は、アーク発生領域を覆うシールド部材58が固定される。シールド部材58は、溶接トーチ22に対して、揺動方向Y両側および接合方向後方X2に配置されて、アーク発生領域を覆う。これによってアーク発生領域を不活性ガスで満たすことができるとともに、アークによる火花がシールド部材58の外方に飛散することを防ぐことができる。   FIG. 13 is a right side view showing the welding head 100. The articulated robot 30 is realized by a 6-axis vertical articulated robot, and an end effector angular displacement axis L5 is set. The articulated robot 30 can rotate the base 21 around the end effector angular displacement axis L5. In the present embodiment, the wrist portion of the articulated robot 30 is connected to the base portion 21 via the connecting member 57. The articulated robot 30 connects the base 21 so that the end effector angular displacement axis L5 and the torch angular displacement axis L1 coincide. In addition, a shield member 58 that covers the arc generation region is fixed to the base portion 21. The shield member 58 is disposed on both sides of the swinging direction Y and the rearward direction X2 with respect to the welding torch 22 to cover the arc generation region. As a result, the arc generation region can be filled with an inert gas, and sparks from the arc can be prevented from being scattered outside the shield member 58.

図14は、制御装置60のアーク溶接手順を示すフローチャートである。まずステップa0で、被接合物18に開先16が形成されるとともに、アーク溶接可能な接合準備が完了した状態で、作業者などからアーク溶接指令が与えられると、ステップa1に進み溶接動作を開始する。制御装置60は、記憶回路に記憶される溶接プログラムを実行することによって、以下の動作を実行する。   FIG. 14 is a flowchart showing the arc welding procedure of the control device 60. First, in step a0, when the groove 16 is formed in the workpiece 18 and the welding preparation for arc welding is completed, when an arc welding command is given by an operator or the like, the process proceeds to step a1 and the welding operation is performed. Start. The control device 60 executes the following operation by executing the welding program stored in the storage circuit.

ステップa1では、制御装置60は、多関節ロボット30に移動指令を与えて、予め作業者などから予め定められる初期位置に、溶接ヘッド100を移動させる。初期位置は、開先16内に電極棒19の先端部19dが配置されるとともに、開先16の伸延方向に、基部21の接合方向Xが沿う位置である。溶接ヘッド100が初期位置に移動すると、ステップa2に進む。   In step a1, the control device 60 gives a movement command to the articulated robot 30 and moves the welding head 100 to an initial position determined in advance by an operator or the like. The initial position is a position where the tip end portion 19 d of the electrode rod 19 is disposed in the groove 16 and the joining direction X of the base portion 21 is along the extending direction of the groove 16. When the welding head 100 moves to the initial position, the process proceeds to step a2.

ステップa2では、制御装置60は、ガス送給装置52にガス送給指令を与えるとともに、冷却水送給装置59に冷却水送給指令を与える。次に、溶接用電源装置50にアーク発生指令を与えるとともに、ワイヤ送給装置53にワイヤ送給指令を与えて、電極棒19と被接合物18との間にアークを発生させると同時に、溶加材17の送給を開始する。このようにして、アーク溶接を開始すると、ステップa3に進む。   In step a <b> 2, the control device 60 gives a gas feed command to the gas feed device 52 and gives a coolant feed command to the coolant feed device 59. Next, an arc generation command is given to the welding power supply device 50 and a wire feed command is given to the wire feeding device 53 to generate an arc between the electrode rod 19 and the workpiece 18 and at the same time, The feeding of the material 17 is started. When arc welding is started in this way, the process proceeds to step a3.

ステップa3では、制御装置60は、多関節ロボット30によって、基部21を開先16の伸延方向に沿って移動させる。このとき制御装置60は、レーザセンサ55から与えられる信号に従って、多関節ロボット30に揺動方向に移動指令を与えて、トーチ角変位軸線L1を、開先16の揺動方向中央位置に配置させた状態を維持させる。また制御装置60は、レーザセンサ55から与えられる信号に従って、開先16の内壁14a,14bに接触することを防ぐ揺動変位量を求める。制御装置60は、求めた揺動変位量で電極棒19の先端部19dを揺動変位させるように、エンコーダ54からの検出結果に基づいて、揺動用モータ33に揺動指令を与える。   In step a <b> 3, the control device 60 moves the base portion 21 along the extending direction of the groove 16 by the articulated robot 30. At this time, the control device 60 gives a movement command to the articulated robot 30 in the swing direction in accordance with a signal given from the laser sensor 55, and arranges the torch angle displacement axis L1 at the center position of the groove 16 in the swing direction. Maintain the state. Further, the control device 60 obtains a swing displacement amount that prevents contact with the inner walls 14 a and 14 b of the groove 16 in accordance with a signal given from the laser sensor 55. The control device 60 gives a swing command to the swing motor 33 based on the detection result from the encoder 54 so as to swing the tip 19d of the electrode rod 19 by the calculated swing displacement amount.

またウィービング溶接中に、制御装置60は、AVC装置51に駆動指令を与えて、アーク長が一定となるように電極棒19の先端部19dと開先底面15との距離を調整する。これによって開先底面15の凹凸による溶接欠陥を抑え、ビード外観の均一化を図ることができる。このようにしてウィービング溶接を開始すると、ステップa3に進む。   During the weaving welding, the control device 60 gives a drive command to the AVC device 51 to adjust the distance between the tip 19d of the electrode rod 19 and the groove bottom surface 15 so that the arc length is constant. As a result, weld defects due to the unevenness of the groove bottom surface 15 can be suppressed, and the bead appearance can be made uniform. When weaving welding is thus started, the process proceeds to step a3.

ステップa3では、制御装置60は、溶接ヘッド100が被接合物18を周回して、開先底面15から予め定める粗仕上げ高さまで、溶加材17を多層盛りしたか否かを判断する。たとえば初期位置を予め定める回数旋回したことを判断したり、レーザセンサ55によって開先16の溶加材17の高さが粗仕上げ高さに達したことを判断したりすると、ステップa4に進む。制御装置60は、開先底面15から予め定める高さまで、溶加材17を多層盛りしたと判断するまで、ステップa3を繰返す。たとえば粗仕上げ高さは、開先16の深さ寸法とほぼ同一に設定される。   In step a <b> 3, the control device 60 determines whether or not the welding head 100 circulates the workpiece 18 and has stacked the filler material 17 from the groove bottom surface 15 to a predetermined rough finish height. For example, if it is determined that the initial position has been turned a predetermined number of times, or if it is determined by the laser sensor 55 that the height of the filler material 17 of the groove 16 has reached the rough finish height, the process proceeds to step a4. Control device 60 repeats step a3 until it is determined that multiple layers of filler material 17 are provided from groove bottom surface 15 to a predetermined height. For example, the rough finish height is set to be substantially the same as the depth dimension of the groove 16.

ステップa4では、制御装置60は、仕上げ溶接制御を行う。具体的には、制御装置60は、開先16の伸延方向にわたって、溶加材17の多層盛り高さが最終仕上げ高さH10以上となるようにワイヤ送給装置53を制御する。図15は、仕上げ時のワイヤ送給装置53の制御を説明するためのグラフである。図15の横軸は、溶接ヘッド100の移動位置を示す。図15の縦軸は、溶接ヘッド100の位置毎での溶加材17の多層盛り高さを示す図である。ステップa4では、制御装置60は、ステップa3に継続してウィービング溶接を行って溶接ヘッド100を移動させるときに、溶加材17の多層盛りの高さが、最終仕上げ高さH10以上である期間W1については、ワイヤ送給装置53によるワイヤ送給を停止する。また溶加材17の多層盛りの高さが、最終仕上げ高さH10未満である期間W2については、ワイヤ送給装置53によるワイヤ送給を行う。制御装置60は、溶加材17の多層盛りの高さは、レーザセンサ55からの信号に基づいて演算することができる。このようにして制御装置60は、開先16の伸延方向にわたって、溶加材17の多層盛りの高さが、最終仕上げ高さH10以上となったことを判断すると、ステップa5に進む。   In step a4, the control device 60 performs finish welding control. Specifically, the control device 60 controls the wire feeding device 53 so that the multi-layer height of the filler material 17 is equal to or higher than the final finish height H10 over the extending direction of the groove 16. FIG. 15 is a graph for explaining the control of the wire feeding device 53 during finishing. The horizontal axis in FIG. 15 indicates the movement position of the welding head 100. The vertical axis in FIG. 15 is a diagram showing the multilayer height of the filler material 17 at each position of the welding head 100. In step a4, when the control device 60 continues the step a3 to perform the weaving welding and moves the welding head 100, a period in which the height of the multilayer pile of the filler material 17 is equal to or higher than the final finishing height H10. For W1, the wire feeding by the wire feeding device 53 is stopped. In addition, during the period W2 in which the height of the multilayer of the filler material 17 is less than the final finish height H10, the wire feeding device 53 performs wire feeding. The control device 60 can calculate the height of the multilayer pile of the filler material 17 based on a signal from the laser sensor 55. In this way, when the control device 60 determines that the multi-layer height of the filler material 17 is equal to or greater than the final finishing height H10 in the extending direction of the groove 16, the process proceeds to step a5.

ステップa5では、制御装置60は、溶接用電源装置50にアーク停止指令を与えて、アークの発生を終了させるとともに、AVC装置51および揺動用モータ33に駆動停止指令を与える。また制御装置60は、ガス送給装置52、ワイヤ送給装置53、冷却水送給装置59にそれぞれ、送給終了指令を与える。このようにして各装置に終了指令を与えると、ステップa6に進む。ステップa6では、制御装置60は、多関節ロボット30によって、溶接ヘッド100を予め定められる待機位置に移動させて、ステップa7に進み、溶接動作を終了する。   In step a5, the control device 60 gives an arc stop command to the welding power source device 50 to end the generation of the arc, and gives a drive stop command to the AVC device 51 and the swinging motor 33. Further, the control device 60 gives a feed end command to each of the gas feeding device 52, the wire feeding device 53, and the cooling water feeding device 59. When an end command is given to each device in this way, the process proceeds to step a6. In step a6, the control device 60 moves the welding head 100 to a predetermined standby position by the multi-joint robot 30, proceeds to step a7, and ends the welding operation.

以上のように本実施の形態では、多関節ロボット30によって、溶接ヘッド100を移動させることで、任意の位置および姿勢に溶接ヘッド100を移動させることができ、溶接可能な場面を増やすことができる。また本実施の形態では、多関節ロボット30は、開先16に沿って溶接ヘッド100の基部21を移動させるだけで、ウィービング溶接を行うことができ、多関節ロボットの手首を揺動方向に移動させる場合に比べて、ウィービングに生じる慣性力が小さく、高速揺動可能でかつ高精度にウィービング溶接を行うことができる。また狭開先であってもアーク溶接することができる。   As described above, in the present embodiment, by moving the welding head 100 by the multi-joint robot 30, the welding head 100 can be moved to an arbitrary position and posture, and the number of scenes that can be welded can be increased. . In the present embodiment, the articulated robot 30 can perform weaving welding only by moving the base 21 of the welding head 100 along the groove 16, and moves the wrist of the articulated robot in the swinging direction. Compared with the case where it is made, the inertia force which arises in weaving is small, high-speed rocking | fluctuation is possible, and weaving welding can be performed with high precision. Further, arc welding can be performed even in a narrow groove.

またレーザセンサ55を用いて、開先位置に対する基部21の揺動方向の相対位置を検出する。制御装置60が、レーザセンサ55の検出結果に基づいて、多関節ロボット30を制御する。これによって多関節ロボット30は、開先16に対する基部21のずれを補正するように、基部21を移動させることができる。これによってウィービング溶接を行う間に、開先16の形成精度が低くても、電極棒19が被接合物18に干渉することを防ぐことができる。   In addition, the laser sensor 55 is used to detect the relative position of the base 21 in the swing direction with respect to the groove position. The control device 60 controls the articulated robot 30 based on the detection result of the laser sensor 55. Accordingly, the articulated robot 30 can move the base 21 so as to correct the deviation of the base 21 with respect to the groove 16. As a result, it is possible to prevent the electrode rod 19 from interfering with the workpiece 18 even when the formation accuracy of the groove 16 is low during the weaving welding.

またレーザセンサ55を用いて、開先深さを検出することで、検出結果に応じた制御を行うことができる。たとえば開先深さに基づいて、溶加材17の供給量変化、アーク電圧変化、基部21の高さ変化などの溶接条件を変更することで、接合品質をさらに向上することができる。本実施の形態では、ステップa4における仕上げ溶接工程で、溶加材17の多層盛り高さに応じて、溶加材17の送給の有無を変更することで、開先16の伸延方向にわたって、溶加材17の多層盛り高さのばらつきを抑えることができ、美感および接合強度を向上して、接合品質を向上させることができる。また本実施の形態では、レーザセンサ55を用いることで、開先位置検出手段と、開先深さ検出手段とを別途用意する場合に比べて、アーク溶接装置の構成を簡単化することができる。   Further, by detecting the groove depth using the laser sensor 55, control according to the detection result can be performed. For example, the joining quality can be further improved by changing the welding conditions such as the supply amount change of the filler material 17, the arc voltage change, and the height change of the base 21 based on the groove depth. In the present embodiment, in the finish welding process in step a4, according to the multi-layer height of the filler material 17, by changing the presence or absence of feeding of the filler material 17, over the extending direction of the groove 16, It is possible to suppress the variation in the multilayer height of the filler material 17, improve the aesthetics and the bonding strength, and improve the bonding quality. Further, in the present embodiment, the configuration of the arc welding apparatus can be simplified by using the laser sensor 55 as compared with the case where the groove position detecting means and the groove depth detecting means are separately prepared. .

また本実施の形態では、溶接トーチ22の揺動にかかわらずに、レーザセンサ55が基部21に対して固定されることで、溶接トーチ22の揺動とともにぶれることがなく、精度よく、開先位置および開先部分の深さを求めることができる。また本実施の形態では、ロボットの手首に設定されるエンドエフェクタ角変位軸線L5と、トーチ角変位軸線L1とが同軸に設定されることで、ロボットの手首位置に設定される座標と、前記交点P1の座標とを容易に関連づけることができ、制御装置60は、ロボット30の移動位置を容易に演算することができる。   Further, in the present embodiment, the laser sensor 55 is fixed to the base portion 21 regardless of the swinging of the welding torch 22, so that the laser sensor 55 is not shaken with the swinging of the welding torch 22, and the groove is accurately provided. The position and depth of the groove portion can be determined. In the present embodiment, the end effector angular displacement axis L5 set on the wrist of the robot and the torch angle displacement axis L1 are set coaxially so that the coordinates set at the wrist position of the robot and the intersection point are set. The coordinates of P1 can be easily associated, and the control device 60 can easily calculate the movement position of the robot 30.

また本実施の形態では、仕上げ工程として、ウィービングさせながら、溶加材17の多層盛りの高さに応じて、溶加材送給の有無を切換えたが、ウィービングさせずに、溶加材17の多層盛りの高さに応じて、溶加材送給の有無を切換えてもよい。また溶接ヘッド100による周回の途中で、仕上げ工程を行ってもよい。したがって仕上げ工程と、通常のウィービング溶接工程とを交互に繰返してもよい。これによってさらに溶加材17の多層盛り高さを均一化することができる。   In the present embodiment, as a finishing process, the presence or absence of feeding of the filler material is switched according to the height of the multi-layer pile of the filler material 17 while weaving, but the filler material 17 is not subjected to weaving. Depending on the height of the multi-layer, the presence or absence of feeding of the filler material may be switched. Further, the finishing process may be performed during the circulation by the welding head 100. Therefore, the finishing process and the normal weaving welding process may be repeated alternately. As a result, the multilayer height of the filler material 17 can be made uniform.

上述した本実施の形態は、本発明の例示に過ぎず、発明の範囲内で構成を変更することができる。たとえば本実施の形態では、開先は、V字開先としたが、他の開先形状であってもよく、たとえばX字開先であっても同様の効果を得ることができる。また円筒状の被接合物18に対して溶接を行ったが、板状の被接合物18であっても、アーク溶接を行うことができる。また本実施の形態では、TIG溶接を例示したが、MIG(Metal Inert
Gas)溶接であってもよい。また電極棒、溶加材、不活性ガスの種類については、限定されない。さらに不活性ガスを用いない単純なアーク溶接であってもよい。また加熱させた溶加材17を電極棒19の先端部19dに送給してもよい。
The above-described embodiment is merely an example of the present invention, and the configuration can be changed within the scope of the invention. For example, in the present embodiment, the groove is a V-shaped groove, but other groove shapes may be used. For example, even if it is an X-shaped groove, the same effect can be obtained. Moreover, although welding was performed on the cylindrical workpiece 18, even the plate-like workpiece 18 can be arc-welded. In the present embodiment, TIG welding is exemplified, but MIG (Metal Inert
Gas) welding may be used. Moreover, it does not limit about the kind of electrode rod, filler material, and inert gas. Furthermore, simple arc welding that does not use an inert gas may be used. Further, the heated filler material 17 may be fed to the tip 19 d of the electrode rod 19.

また本実施の形態で、例示したアーク接合装置の各寸法は、一例であって他の寸法を用いてもよい。また本実施の形態では、溶加材17の多層盛りの高さに応じて、溶加材17の送給の有無を変更したが、溶加材17の送給速度を変更してもよく、高さが低い場合には、高さが高い場合に比べて溶加材17の送給速度を高くしてもよい。また本実施の形態では、トーチ支持部23を揺動させるために、サーボモータを用いたが、他の駆動手段を用いてもよい。たとえばエアシリンダなどの往復駆動装置を用いてもよい。また本実施の形態では、トーチ揺動駆動手段24の動力を用いて、溶加材ガイド25を角変位駆動したが、トーチ揺動駆動手段24とは別の駆動手段を用いて、溶加材ガイド25を角変位させてもよい。また本実施の形態に示したガイド揺動駆動手段27は、カムフォロアと、レールとを用いた、他のリンク機構によって、トーチ揺動駆動手段24の動力を利用して、溶加材ガイド25を変位させてもよい。   Moreover, each dimension of the illustrated arc joining apparatus in the present embodiment is an example, and other dimensions may be used. Moreover, in this Embodiment, although the presence or absence of feeding of the filler material 17 was changed according to the height of the multilayer pile of the filler material 17, the feeding speed of the filler material 17 may be changed. When the height is low, the feeding speed of the filler material 17 may be made higher than when the height is high. In the present embodiment, the servo motor is used to swing the torch support portion 23, but other driving means may be used. For example, a reciprocating drive device such as an air cylinder may be used. In the present embodiment, the filler material guide 25 is angularly driven using the power of the torch swing driving means 24, but the filler material is driven using a drive means different from the torch swing driving means 24. The guide 25 may be angularly displaced. The guide rocking drive means 27 shown in the present embodiment uses the power of the torch rocking drive means 24 by another link mechanism using a cam follower and a rail to move the filler material guide 25. It may be displaced.

また本実施の形態では、アーク溶接装置20は、溶接ヘッド100以外も含んだが、溶接ヘッド100を溶接装置本体としてもよい。また多関節ロボット30によって、溶接ヘッド100を任意の位置および姿勢に移動させたが、これに限定されず、溶接ヘッド100を搬送可能であれば、他の搬送装置を用いても、同様の効果を得ることができる。   Further, in the present embodiment, the arc welding apparatus 20 includes other than the welding head 100, but the welding head 100 may be a welding apparatus main body. Further, although the welding head 100 is moved to an arbitrary position and posture by the articulated robot 30, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained by using other transfer devices as long as the welding head 100 can be transferred. Can be obtained.

本発明の一実施形態であるアーク溶接装置20の溶接ヘッド100を示す正面図である。It is a front view which shows the welding head 100 of the arc welding apparatus 20 which is one Embodiment of this invention. 溶接ヘッド100の一部を拡大して示す正面図である。2 is an enlarged front view showing a part of a welding head 100. FIG. トーチ揺動駆動手段24を示す断面図である。4 is a cross-sectional view showing a torch swing drive means 24. FIG. 被接合物18を構成する2つの被接合部材18a,18bを示す斜視図である。It is a perspective view which shows two to-be-joined members 18a and 18b which comprise the to-be-joined object 18. FIG. ウェービング動作を説明するために、接合方向前方X1から接合方向後方X2に被接合物18の開先16を見て示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the groove 16 of the workpiece 18 from the front X1 in the joining direction to the rear X2 in the joining direction in order to explain the waving operation. トーチ角変位軸線L1の移動軌跡37と、電極棒19の先端部19dの移動軌跡38とを示す平面図である。4 is a plan view showing a movement locus 37 of the torch angle displacement axis L1 and a movement locus 38 of the tip 19d of the electrode rod 19. FIG. 溶融した溶加材を多層盛りして、被接合物18の開先16を埋めた状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the state which piled up the melted filler material and multilayered the groove | channel 16 of the to-be-joined object 18. FIG. 図2のS8−S8切断面線から見て、ガイド揺動駆動手段27の動作を模式的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the operation of the guide swing driving means 27 when viewed from the section line S8-S8 in FIG. 図2のS9−S9切断面線から見て、電極棒19と溶加材17の動作を示す図である。It is a figure which shows operation | movement of the electrode rod 19 and the filler material 17 seeing from the S9-S9 cut surface line of FIG. アーク溶接装置20を含む溶接システム61を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a welding system 61 including an arc welding apparatus 20. 溶接ヘッド100を示す平面図である。1 is a plan view showing a welding head 100. FIG. 溶接ヘッド100を示す左側面図である。1 is a left side view showing a welding head 100. FIG. 溶接ヘッド100を示す右側面図である。3 is a right side view showing the welding head 100. FIG. 制御装置60のアーク溶接手順を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an arc welding procedure of the control device 60. 仕上げ時のワイヤ送給装置53の制御を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating control of the wire feeder 53 at the time of finishing.

符号の説明Explanation of symbols

19 電極棒
19c 突出部分
19d 電極棒の先端部
20 アーク溶接装置
21 基部
22 溶接トーチ
23 トーチ支持部
24 トーチ揺動駆動手段
25 溶加材ガイド
26 溶加材ガイド支持部
27 ガイド揺動駆動手段
30 多関節ロボット
L1 トーチ角変位軸線
L2 電極軸線
P1 交点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 19 Electrode rod 19c Protruding part 19d Electrode rod tip 20 Arc welding device 21 Base 22 Welding torch 23 Torch support 24 Torch swing drive means 25 Filler material guide 26 Filler material guide support 27 Guide swing drive means 30 Articulated robot L1 Torch angle displacement axis L2 Electrode axis P1 Intersection

Claims (7)

ロボットに固定されて、予め定めるトーチ角変位軸線が設定される基部と、
電極棒の先端部を突出させた状態で、電極棒を着脱可能に装着する溶接トーチと、
前記トーチ角変位軸線まわりに揺動角変位可能に前記基部に連結されて、溶接トーチに装着される電極棒の中心軸線が前記トーチ角変位軸線に対して傾斜するように、前記溶接トーチを支持するトーチ支持部と、
前記トーチ支持部を前記トーチ角変位軸線まわりに揺動角変位駆動するトーチ揺動駆動手段とを含み、
前記電極棒の中心軸線と前記トーチ角変位軸線との交点が、電極棒のうちで溶接トーチから突出する突出部分に配置されることを特徴とするアーク溶接装置。
A base fixed to the robot and set with a predetermined torch angle displacement axis; and
With the tip of the electrode rod protruding, a welding torch for detachably attaching the electrode rod;
The welding torch is supported so that the center axis of the electrode rod attached to the welding torch is inclined with respect to the torch angle displacement axis, connected to the base so as to be able to be displaced by a swing angle around the torch angle displacement axis. A torch support to perform,
Including a torch swing driving means for driving the torch support portion to swing at a swing angle about the torch angle displacement axis,
An arc welding apparatus, wherein an intersection of a center axis of the electrode rod and the torch angle displacement axis is disposed at a protruding portion of the electrode rod protruding from the welding torch.
溶接トーチは、先端部が先細に形成される直線棒状の電極棒を同軸に装着することを特徴とする請求項1記載のアーク溶接装置。   2. The arc welding apparatus according to claim 1, wherein the welding torch is mounted coaxially with a linear bar-like electrode bar having a tapered tip. 非溶極式のアーク溶接装置であって、
溶接トーチに装着される電極棒近傍の領域に溶加材を案内する溶加材ガイドと、
前記トーチ角変位軸線に平行に延びる溶加材角変位軸線まわりに揺動角変位可能に前記基部に連結されて、溶加材ガイドを支持する溶加材ガイド支持部と、
溶加材ガイドによって案内される溶加材が溶接トーチに装着される電極棒に向かうように、トーチ支持部の揺動角変位に連動させて、溶加材ガイド支持部を溶加材角変位軸線まわりに揺動角変位駆動するガイド揺動駆動手段とをさらに含むことを特徴とする請求項1または2記載のアーク溶接装置。
A non-melting type arc welding apparatus,
A filler material guide for guiding the filler material to an area near the electrode rod attached to the welding torch;
A filler material guide support portion that is connected to the base portion so as to be capable of rocking angle displacement around a filler material angular displacement axis extending parallel to the torch angle displacement axis, and supports a filler material guide;
The filler material guide support part is linked to the swing angle displacement of the torch support part so that the filler material guided by the filler material guides to the electrode rod attached to the welding torch. 3. The arc welding apparatus according to claim 1, further comprising guide swing driving means for driving swing angle displacement around the axis.
前記ガイド揺動駆動手段は、前記トーチ揺動駆動手段の動力を伝達して、前記溶加材ガイド支持部を溶加材角変位軸線まわりに揺動角変位駆動する動力伝達機構によって実現されることを特徴とする請求項3記載のアーク溶接装置。   The guide swing drive means is realized by a power transmission mechanism that transmits the power of the torch swing drive means and drives the filler material guide support portion to swing angle about the melt material angular displacement axis. The arc welding apparatus according to claim 3. 前記基部に連結されて、開先位置に対する基部の相対位置を検出し、検出結果をロボットに与える開先位置検出手段をさらに含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のアーク溶接装置。   5. The groove position detecting means connected to the base portion for detecting a relative position of the base portion with respect to the groove position and providing a detection result to the robot. 6. Arc welding equipment. 前記基部に連結されて、開先位置の深さを検出する開先深さ検出手段をさらに含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載のアーク溶接装置。   The arc welding apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a groove depth detecting unit connected to the base and detecting a depth of a groove position. 請求項1〜6のいずれか1つに記載のアーク溶接装置と、前記アーク溶接装置を変位移動するためのロボットとを含むことを特徴とする溶接設備。   A welding facility comprising: the arc welding apparatus according to any one of claims 1 to 6; and a robot for displacing the arc welding apparatus.
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