JP2010284699A - 大型部材用溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トーチヘッドに接続されるケーブル類の処理を簡潔にし、トーチヘッドの移動があった場合のケーブル類の追従を容易にし、ケーブル類に伸びや捩れが発生しない様にし、溶接の安定化、溶接の高速化を可能とする装置の提供。
【解決手段】先端１７ａがケーブル支持アーム８に又、基端がケーブルダクトの基端にそれぞれ固定された屈曲自在な第１ケーブルサポート１７とを具備し、トーチヘッド１０、フィラーワイヤ供給装置１５に接続されたケーブル類は第１ケーブルガイド１７に掛回された後弛み２６を形成して第２ケーブルガイド２２に掛渡り、更にケーブル支持アーム１８に沿って第１ケーブルサポート１７迄配線され、更に該第１ケーブルサポート１７に沿って前記基端迄配線された。
【選択図】図１

Description

本発明は、大型部材を自動溶接可能な大型部材用溶接装置に関するものである。

大型部材を自動溶接可能な大型部材用溶接装置にあって、例えばアーク溶接用のトーチヘッドでは、トーチヘッドが３次元に移動可能に支持されると共に３次元の位置制御でトーチヘッドが移動され、所要の溶接がなされる。

又、トーチヘッドには電力供給ケーブル、シールドガス供給管が接続され、トーチヘッドにアーク発生用の電力が供給されると共にシールドガスが供給される。更にトーチヘッドにはフィラーワイヤ供給装置からフィラーワイヤが供給される様になっており、フィラーワイヤ供給装置には電力供給用のケーブルが接続されている。

従って、トーチヘッドは種々のケーブルを引きずり乍ら３次元の移動、場合によっては回転を伴う移動により、溶接を行っている。この為、ケーブル類の重量、及びケーブル類の伸び、捩りによるケーブル類からの反力がトーチヘッドに作用することになり、更に又ケーブル類の伸び、捩りにより、シールドガス等の供給が不安定となり、安定した溶接が困難となる。

更に又、近年ではレーザ溶接を並行して実施するハイブリッド溶接法が普及しているが、レーザ溶接用のトーチを具備した場合は、トーチヘッドにレーザを導く為の光ファイバが接続され、一層煩雑なケーブル処理を強いられている。この為、従来の大型部材用溶接装置ではトーチヘッドの高速移動ができないという問題を有していた。

特開平１０−２７２５７０号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、トーチヘッドに接続されるケーブル類の処理を簡潔にし、トーチヘッドの移動があった場合のケーブル類の追従を容易にし、ケーブル類に伸びや捩れが発生しない様にし、溶接の安定化、溶接の高速化を可能とするものである。

本発明は、Ｘ方向に延出するＸ方向ガイドと、該Ｘ方向ガイドに垂直に設けられ、該Ｘ方向ガイドに沿って移動可能な移動ビームと、該移動ビームに設けられ、Ｙ方向に移動可能なＺスライダと、該Ｚスライダに設けられたトーチヘッドと、該Ｚスライダに設けられたフィラーワイヤ供給装置と、前記Ｚスライダの上端に設けられた第１ケーブルガイドと、該第１ケーブルガイドと対応し、前記移動ビームに設けられた第２ケーブルガイドと、前記移動ビームに設けられ、前記Ｘ方向ガイドを越えてＸ方向ガイドの反対側に延出するケーブル支持アームと、Ｘ方向ガイドの反対側にＸ方向ガイド全長に亘って設けられたケーブルダクトと、該ケーブルダクトに収納可能であり、Ｕ字状に屈曲され、先端が前記ケーブル支持アームに又、基端が前記ケーブルダクトの基端にそれぞれ固定された、屈曲自在な第１ケーブルサポートとを具備し、前記トーチヘッド、前記フィラーワイヤ供給装置に接続されたケーブル類は前記第１ケーブルガイドに掛回された後弛みを形成して第２ケーブルガイドに掛渡り、更に前記ケーブル支持アームに沿って前記第１ケーブルサポート迄配線され、更に該第１ケーブルサポートに沿って前記基端迄配線された大型部材用溶接装置に係るものである。

又本発明は、前記移動ビームの上面にＵ字状に屈曲されて設けられた屈曲自在な第２ケーブルサポートを具備し、前記Ｚスライダに給電する給電ケーブルは前記第２ケーブルサポートに沿って配線され、更に前記ケーブル支持アームに沿って配線されて前記先端部に至り、前記第１ケーブルサポートに沿って前記基端に至る様に配線された大型部材用溶接装置に係り、更に又本発明は、前記ケーブル支持アームに溶接電源が設けられ、該溶接電源からの電源ケーブルは前記ケーブル支持アームに沿って前記先端部に至り、前記第１ケーブルサポートに沿って前記基端に至る様に配線された大型部材用溶接装置に係るものである。

本発明によれば、Ｘ方向に延出するＸ方向ガイドと、該Ｘ方向ガイドに垂直に設けられ、該Ｘ方向ガイドに沿って移動可能な移動ビームと、該移動ビームに設けられ、Ｙ方向に移動可能なＺスライダと、該Ｚスライダに設けられたトーチヘッドと、該Ｚスライダに設けられたフィラーワイヤ供給装置と、前記Ｚスライダの上端に設けられた第１ケーブルガイドと、該第１ケーブルガイドと対応し、前記移動ビームに設けられた第２ケーブルガイドと、前記移動ビームに設けられ、前記Ｘ方向ガイドを越えてＸ方向ガイドの反対側に延出するケーブル支持アームと、Ｘ方向ガイドの反対側にＸ方向ガイド全長に亘って設けられたケーブルダクトと、該ケーブルダクトに収納可能であり、Ｕ字状に屈曲され、先端が前記ケーブル支持アームに又、基端が前記ケーブルダクトの基端にそれぞれ固定された、屈曲自在な第１ケーブルサポートとを具備し、前記トーチヘッド、前記フィラーワイヤ供給装置に接続されたケーブル類は前記第１ケーブルガイドに掛回された後弛みを形成して第２ケーブルガイドに掛渡り、更に前記ケーブル支持アームに沿って前記第１ケーブルサポート迄配線され、更に該第１ケーブルサポートに沿って前記基端迄配線されたので、前記トーチヘッドがＸ，Ｙ，Ｚの何れの方向に移動しても、該トーチヘッドと前記フィラーワイヤ供給装置とは一体に移動し、フィラーワイヤの供給が安定しており、シールドガス等の供給、導光が安定し、安定した溶接が可能となり、更にケーブル類は、溶接装置を構成する部材に沿って配線されているので、まとまりがよく、配線が溶接作業の障害になることはないという優れた効果を発揮する。

本発明の実施例に係る大型部材用溶接装置の正面から見た斜視図である。 同前大型部材用溶接装置の背面から見た斜視図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

図１、図２は本発明に係る大型部材用溶接装置の一例を示しており、１は門型フレームであり、該門型フレーム１の水平ビーム２の一方の側面にはＸ方向ガイド３が設けられている。前記水平ビーム２には前記Ｘ方向ガイド３に沿って移動可能な移動ビーム４が設けられる。該移動ビーム４は水平方向に延出し、前記水平ビーム２に垂直となっている。前記移動ビーム４の一面はＹ方向ガイド５となっており、該Ｙ方向ガイド５にＹスライダ６が移動可能に設けられ、該Ｙスライダ６にＺスライダ７が昇降可能に設けられている。

前記移動ビーム４の上面には前記水平ビーム２を越えて延出するケーブル支持アーム８が取付けられ、該ケーブル支持アーム８の上面には溶接電源９が設置されている。

前記Ｚスライダ７の下部には、トーチ取付け部材１１が設けられ、該トーチ取付け部材１１にトーチヘッド１０が取付けられる。本実施例はハイブリッド溶接装置であるので、前記トーチヘッド１０はアーク溶接トーチ１２及びレーザ溶接トーチ１３を有し、該アーク溶接トーチ１２及び前記レーザ溶接トーチ１３がそれぞれ前記トーチ取付け部材１１に取付けられている。又、前記Ｚスライダ７には棚板１４が設けられ、該棚板１４にフィラーワイヤ供給装置１５が設置されている。

前記水平ビーム２のＸ方向ガイド３とは反対側の面には、水平に延びるケーブルダクト１６が前記水平ビーム２の全長に亘って設けられている。前記ケーブルダクト１６の断面は上端が開口する凹形状であり、該ケーブルダクト１６には第１ケーブルサポート１７が収納可能となっている。

該第１ケーブルサポート１７は合成樹脂製の板が鎖状に屈伸自在に連結され、前記ケーブルダクト１６と略同等の全長を有している。前記第１ケーブルサポート１７の基端１７ｂは前記ケーブルダクト１６の基端に固着され、Ｕ字状に折返されると共に先端が前記ケーブル支持アーム８の下面に固着されている。従って、前記第１ケーブルサポート１７は、Ｕ字屈曲部より下側が前記ケーブルダクト１６に収納され、前記ケーブル支持アーム８の移動と共にＵ字屈曲部が移動する構成となっている。

後述する様に、前記第１ケーブルサポート１７に沿ってケーブル類（後述）が配設され、ケーブル類は所要箇所で前記第１ケーブルサポート１７に固定され、前記第１ケーブルサポート１７の変形に追従して変形する様になっている。

前記移動ビーム４の上面には、第２ケーブルサポート１８が設けられ、該第２ケーブルサポート１８は基端が前記ケーブル支持アーム８の取付け部位近傍に固定され、Ｕ字状に屈曲された部位の先端は前記Ｙスライダ６に設けられたサポート支持部１９に固着されている。尚、該第２ケーブルサポート１８は前記第１ケーブルサポート１７と同様な構造を有している。

前記Ｚスライダ７の上端にはＬ字形のケーブルガイド支持棒２１が立設され、該ケーブルガイド支持棒２１にはケーブルガイド２２が枢支されている。該ケーブルガイド２２は凹字断面を有し、半円弧状に形成されており、垂直軸心を中心に回転可能となっている。

又、前記移動ビーム４の上面、長手方向の中間位置にケーブルガイド支持柱２３が立設され、該ケーブルガイド支持柱２３の上端にはケーブルガイド２４が枢着されている。該ケーブルガイド２４は前記ケーブルガイド２２と同一形状であり、垂直軸心を中心に回転可能となっている。

次に、ケーブル類の処理について説明する。

前記レーザ溶接トーチ１３に接続された光ファイバケーブル２５は前記ケーブルガイド２２に掛回され、弛み２６が形成された後、前記ケーブルガイド２４に掛回され、更にケーブル支持アーム８に沿って延出され、前記水平ビーム２を越えて前記第１ケーブルサポート１７の先端部１７ａに至る。尚、前記光ファイバケーブル２５は前記ケーブルガイド２２、前記ケーブルガイド２４、前記ケーブル支持アーム８、前記先端部１７ａ等に適宜固定される。

前記光ファイバケーブル２５は、更に前記第１ケーブルサポート１７の内面側に沿って配線され、前記第１ケーブルサポート１７の基端１７ｂに固定される。尚、前記光ファイバケーブル２５は前記第１ケーブルサポート１７の所要箇所に適宜固定される。

前記フィラーワイヤ供給装置１５に給電する為の給電ケーブル２７も、前記ケーブルガイド２４と同様な経路で配線され、前記ケーブルガイド２２、前記ケーブルガイド２４、前記ケーブル支持アーム８、前記第１ケーブルサポート１７を経て前記先端部１７ａ等に適宜固定される。

前記Ｚスライダ７を昇降させる為のアクチュエータ、例えば電動モータ、電動シリンダ等に給電する給電ケーブル２８は、前記サポート支持部１９で固定された後、前記第２ケーブルサポート１８に沿って配線され、該第２ケーブルサポート１８の所要箇所に適宜固定され、第２ケーブルサポート１８の基端に至る。該基端から前記ケーブル支持アーム８に沿って引回され、前記水平ビーム２を越えて前記先端部１７ａに至る。該先端部１７ａから前記第１ケーブルサポート１７に沿って配線され、前記基端１７ｂに至り、該基端１７ｂで固定される。前記給電ケーブル２８についても前記第１ケーブルサポート１７の所要箇所で適宜固定される。

前記溶接電源９に給電する溶接給電ケーブル２９は前記ケーブル支持アーム８に沿って配線され、前記先端部１７ａに固定された後、前記第１ケーブルサポート１７に沿って配線され、前記基端１７ｂで固定される。又、該溶接給電ケーブル２９についても、他のケーブル２５，２７，２８と同様、前記第１ケーブルサポート１７の所要箇所で適宜固定される。

尚、前記アーク溶接トーチ１２にシールドガスを供給するガスホースは、特に図示していないが、前記給電ケーブル２７と同様な処理で配線される。

又、上記したケーブル類は、１本１本固定してもよいが、或は束ねた後固定する様にしてもよい。更に、前記基端１７ｂで固定されたケーブル類は、更に主電源、ガス源、レーザ発光源（何れも図示せず）等に接続される。

以下、本発明が実施される大型部材用溶接装置の作動について説明する。

先ず、前記トーチヘッド１０をＸ方向に移動させる場合は、前記移動ビーム４が前記Ｘ方向ガイド３に沿って移動する。前記移動ビーム４に前記溶接電源９、前記Ｚスライダ７が設けられているので、前記溶接電源９、前記トーチヘッド１０、前記フィラーワイヤ供給装置１５は一体に移動する。

前記ケーブル支持アーム８の移動と共に前記先端部１７ａが移動し、前記第１ケーブルサポート１７はＵ字屈曲部が移動する変形をし、ケーブル類も前記第１ケーブルサポート１７の変形に追従する。

又、前記Ｚスライダ７がＹ方向に移動すると、該Ｚスライダ７への前記給電ケーブル２８は、前記第２ケーブルサポート１８の変形にあわせて、サポート支持部１９の移動に追従する。

前記光ファイバケーブル２５、前記給電ケーブル２７については、前記ケーブルガイド支持棒２１が前記ケーブルガイド２４に対して水平方向に相対移動するが、移動は前記弛み２６によって吸収され、更に前記ケーブルガイド２２、前記ケーブルガイド２４が前記Ｚスライダ７の移動に対して回転し、前記ケーブルガイド２２と前記ケーブルガイド２４間の角度変位を吸収する。

前記Ｚスライダ７がＺ方向に移動すると、前記ケーブルガイド２２と前記ケーブルガイド２４とは上下方向に相対変位する。従って、前記光ファイバケーブル２５、前記給電ケーブル２７について、前記Ｚスライダ７と前記移動ビーム４間の上下方向の相対変位は前記弛み２６によって吸収される。

上記した様に、前記Ｚスライダ７、即ちトーチヘッド１０がＸ，Ｙ，Ｚの何れの方向に移動しても、該トーチヘッド１０と前記フィラーワイヤ供給装置１５及び図示していないが、シールドガスホースとは一体に移動し、前記レーザ溶接トーチ１３にレーザを導く光ファイバケーブル２５は前記Ｚスライダ７と一体に移動する構成であるので、フィラーワイヤの供給、シールドガスの供給、及びレーザ光線の光路は安定しており、シールドガス等の供給、導光が安定し、安定した溶接が可能となる。

上記説明では、Ｘ方向の動き、Ｙ方向の動き、Ｚ方向の動きに分割して説明したが、実際では、Ｘ方向の動き、Ｙ方向の動き、Ｚ方向の動きが合成された３次元の動きとなる。一方、ケーブル類は、各部位に於いて一方向のみの追従となる。即ち、上記ケーブル類の引回しに於いて、Ｘ方向の動き、Ｙ方向の動き、Ｚ方向の動きにそれぞれ分離してケーブル類が追従する様に構成しているので、ケーブル類に捩り、引張り等現象が生じない。

又、ケーブル類は、溶接装置を構成する部材に沿って配線されているので、まとまりがよく、配線が溶接作業の障害になることはない。

１ 門型フレーム
２ 水平ビーム
３ Ｘ方向ガイド
４ 移動ビーム
５ Ｙ方向ガイド
６ Ｙスライダ
７ Ｚスライダ
８ ケーブル支持アーム
９ 溶接電源
１０ トーチヘッド
１２ アーク溶接トーチ
１３ レーザ溶接トーチ
１５ フィラーワイヤ供給装置
１６ ケーブルダクト
１７ 第１ケーブルサポート
１７ａ 先端部
１７ｂ 基端
１８ 第２ケーブルサポート
１９ サポート支持部
２２ ケーブルガイド
２４ ケーブルガイド
２５ 光ファイバケーブル
２６ 弛み
２７ 給電ケーブル
２８ 給電ケーブル
２９ 溶接給電ケーブル

Claims (3)

1. Ｘ方向に延出するＸ方向ガイドと、該Ｘ方向ガイドに垂直に設けられ、該Ｘ方向ガイドに沿って移動可能な移動ビームと、該移動ビームに設けられ、Ｙ方向に移動可能なＺスライダと、該Ｚスライダに設けられたトーチヘッドと、該Ｚスライダに設けられたフィラーワイヤ供給装置と、前記Ｚスライダの上端に設けられた第１ケーブルガイドと、該第１ケーブルガイドと対応し、前記移動ビームに設けられた第２ケーブルガイドと、前記移動ビームに設けられ、前記Ｘ方向ガイドを越えてＸ方向ガイドの反対側に延出するケーブル支持アームと、Ｘ方向ガイドの反対側にＸ方向ガイド全長に亘って設けられたケーブルダクトと、該ケーブルダクトに収納可能であり、Ｕ字状に屈曲され、先端が前記ケーブル支持アームに又、基端が前記ケーブルダクトの基端にそれぞれ固定された、屈曲自在な第１ケーブルサポートとを具備し、前記トーチヘッド、前記フィラーワイヤ供給装置に接続されたケーブル類は前記第１ケーブルガイドに掛回された後弛みを形成して第２ケーブルガイドに掛渡り、更に前記ケーブル支持アームに沿って前記第１ケーブルサポート迄配線され、更に該第１ケーブルサポートに沿って前記基端迄配線されたことを特徴とする大型部材用溶接装置。
2. 前記移動ビームの上面にＵ字状に屈曲されて設けられた屈曲自在な第２ケーブルサポートを具備し、前記Ｚスライダに給電する給電ケーブルは前記第２ケーブルサポートに沿って配線され、更に前記ケーブル支持アームに沿って配線されて前記先端部に至り、前記第１ケーブルサポートに沿って前記基端に至る様に配線された請求項１の大型部材用溶接装置。
3. 前記ケーブル支持アームに溶接電源が設けられ、該溶接電源からの電源ケーブルは前記ケーブル支持アームに沿って前記先端部に至り、前記第１ケーブルサポートに沿って前記基端に至る様に配線された請求項１の大型部材用溶接装置。

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