JP2013139046A - ウィービング装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基台31と、基台31に対して溶接トーチ40を回動可能に支持する回動支持部材33と、基台31に支持され、回転駆動軸35aの外周にカム35cが偏心して装着されたモータ35mと、溶接トーチ40に連結され、カム35cの偏心回転を、溶接トーチ40の回動中心軸に直交する方向の往復動に変換して溶接トーチ40に伝達し、溶接トーチ40を揺動させる揺動伝達機構34と、を備えたウィービング装置30とした。
【選択図】図3
Description
この特許文献1に記載された従来のアーク溶接装置は、基台と、この基台に取り付けられたエアシリンダと、このエアシリンダの伸縮方向の直交方向に支持された溶接トーチとを備えたウィービング装置を有している。
そして、エアシリンダを伸縮させることにより、溶接トーチに対し、軸直交方向に平行に往復移動させて振るウィービングを行わせることができる。このウィービングによりアークが撹拌され、ビット、ブローホールの発生を抑えることができる。
溶接トーチをウィービングさせるウィービング装置であって、
基台と、
この基台に対して前記溶接トーチを回動可能に支持する回動支持部材と、
前記基台に支持され、回転駆動軸の外周にカム部材が偏心して装着されたモータと、
前記溶接トーチに連結され、前記カム部材の偏心回転を、前記溶接トーチの回動中心軸に直交する方向の往復動に変換して前記溶接トーチに伝達し、前記溶接トーチを揺動させる揺動伝達機構と、
を備えていることを特徴とするウィービング装置とした。
また、前記回動支持部材は、前記溶接トーチの外周に装着された第1ホルダと、この第1ホルダを前記基台との間に挟んで配置され、前記基台に固定された支持部材と、この支持部材と前記基台とに対して前記第1ホルダを相対回動可能に支持する回動支持軸と、を備え、
前記揺動伝達機構の前記第2の駆動伝達部材は、前記溶接トーチの外周に装着された第2ホルダであることが好ましい。
上記ウィービング装置と、
前記基台に連結され、前記基台を移動させる移送装置と、
を備えていることを特徴とする。
また、前記ウィービング装置のウィービングの方向は、前記移送装置により前記基台と共に前記溶接トーチを移送させる方向に沿う方向とするのが好ましい。
また、前記移送装置が、多軸ロボットであることが好ましい。
これにより、溶接トーチは、回動支持部材による回動可能に支持された支点を中心として揺動する。
このように、本発明では、溶接トーチをウィービング装置によりウィービングさせた際に溶接トーチが揺動し、アークに対する溶接トーチの照射角度が変化する。
この場合、従来のように溶接トーチが平行移動しアークに対する照射角度が一定のものと比較して、溶融池の撹拌効果が高まり、ビット、ブローホールの発生の抑制性能が向上し、溶接品質の向上を図ることができる。
したがって、駆動力の伝達系で剪断応力が作用しにくく、強度、耐久性に優れる。
また、回動支持部材が、前記溶接トーチの外周に装着された第1ホルダと、この第1ホルダを前記基台との間に挟んで配置され、前記基台に固定された支持部材と、この支持部材と前記基台とに対して前記第1ホルダを相対回動可能に支持する回動支持軸と、を備え、前記揺動伝達機構の前記第2の駆動伝達部材が、前記溶接トーチの外周に装着された第2ホルダであるものでは、溶接トーチを揺動させるのにあたり、溶接トーチを加工する必要が無く、既存の溶接トーチを使用することが可能である。
よって、コストを低減可能であると共に、汎用性に優れる。
したがって、溶接品質に優れる自動溶接装置を提供することができる。
加えて、ウィービング装置のウィービング方向を移送装置による基台及び溶接トーチの移送方向に沿う方向としたものでは、ウィービング方向を移送方向の直交方向に行うものと比較して、溶融池が凝固する時間が長くなる。これにより、ビットの原因となる溶融池内部の泡が排出され易くなり、その分、ビットが発生しにくくなり、溶接品質の向上を図ることができる。
さらに、移送装置が、多軸ロボットであるものでは、溶接トーチを任意の方向に移動させることが可能であり、溶接の全自動化が可能となる。
図1〜図9に基づいて本発明の実施の形態1のウィービング装置30及びこれを備えた自動アーク溶接装置の構成について説明する。
ここで、自動アーク溶接装置の説明の前に、その被溶接対象物について説明する。本実施の形態では、図1に示す、第1母材11と第2母材12とを被溶接対象物とし、図において矢印YSに示すように、両母材11,12を、両母材11,12の間に形成されるコーナ部10c(図9参照)に沿って溶接するのに用いる。なお、図1において、矢印X及び矢印Yが、水平方向の直交する2方向を示し、矢印Zが上下方向を示している。
ここで、まず、溶接トーチ40により両母材11,12を溶接するための構成を図2に基づいて簡単に説明する。
溶接トーチ40には、ワイヤ・ガス供給装置41及び電力供給装置42が接続されている。ワイヤ・ガス供給装置41により、溶接ワイヤ43及びボンベ44のシールドガスが溶接トーチ40に供給される。
以上のように、溶接トーチ40は、既存のものを特に加工することなく用いている。
この移送装置20の駆動はコントローラ100により制御され、後述するように、溶接時には、溶接トーチ40の先端を、両母材11,12のコーナ部10cに沿って、矢印YSに沿って移動させるように駆動する。
このウィービング装置30は、図3に示す、基台31と、回動支持部材33と、揺動伝達機構34と、図5に示す、偏心駆動部35と、を備えている。
モータ35mは、図5に示すように、基台31においてトーチ支持ロッド40aが設けられているのとは反対側の側面に配置され、その回転駆動軸35aが基台31を貫通して取り付けられている。なお、モータ35mの駆動は、コントローラ100(図1参照)により制御される。
さらに、回転駆動軸35aの外周にカム35cが取り付けられている。すなわち、カム35cは、図7にも示すように円盤状に形成され、回転駆動軸35aに対して偏心して取り付けられている。
溶接時には、コントローラ100の制御に基づいて、移送装置20により溶接トーチ40を、図1に示す矢印YSに沿って移動させながら溶接を行う。すなわち、溶接トーチ40は、上方から見ると図9(a)に示すように、両母材11,12により形成されるコーナ部10cに対し、水平方向で45度程度の角度に傾けた上で、横方向から見て図9(b)に示すように、溶接トーチ40を略水平に配置し、コーナ部10cに沿って、矢印YSに示すように、上部から下部に移動させながら溶接を行なう。
このウィービングは、モータ35mを駆動させることで行なう。すなわち、モータ35mを駆動させると、回転駆動軸35aに対してカム35cが、図7に示す偏心回転を行う。これにより、カム35cの外周に駆動伝達穴34hを装着したカム装着プレート34cが、図6に示す矢印UD方向である上下方向に変位する。
したがって、トーチ支持ロッド40aが上下に振られ、トーチ支持ロッド40aは、支点Otを中心に揺動し、その先端の溶接トーチ40がウィービング動作を行なう。
そして、その振幅は、カム35cの偏芯率で調整することができる。具体的には、カム35cとして、同径で、駆動軸を挿入する穴の位置を異ならせたものを複数種類設定することで、振幅を変えることができる。あるいは、駆動伝達穴34hとして、想定される最大の形のものを設定し、かつ、カム35cとして、駆動伝達穴34h内に納まる範囲内で複数種類の外径のもの、ならびに上記偏芯率を異ならせたものを設定することにより、振幅の設定自由度がより高まる。
すなわち、アークが点弧する時期にウィービングを行っていると、アーク切れを起こす可能性がある。また、溶融池が少ない状態でウィービングを行うと溶接金属が足りなくなるおそれがある。このため、本実施の形態では、溶接開始点において、ウィービングを行わないことにより、このような不具合の発生を抑制している。
1)ウィービング装置30は、ウィービングの際に、溶接トーチ40を支点Otを中心に揺動させるようにした。溶接トーチ40を揺動させることにより、アークに対する照射角度が変化するため、従来のようにアークに対する照射角度を一定にして溶接トーチ40を平行移動させるウィービングを行うものと比較して、溶接池の撹拌効果が大きくなり、ビット、ブローホールなどの発生を抑制し、溶接品質の向上を図ることができる。
しかも、ウィービング装置30は、ウィービングの方向(Wi)を矢印YSで示した溶接の方向(溶接トーチ40の移送方向)と同一の方向とした。このため、ウィービングの方向(Wi)を溶接方向の直交方向に行う場合と比較して、溶融池が凝固する時間が長くなり、ビットの原因となる溶融池内部の泡が排出され易くなり、その分、ビットが発生しにくくなり、溶接品質の向上を図ることができる。
したがって、従来のようにエアシリンダによりウィービングさせるものと比較して、軽量化を図ることが可能となる。
そして、このように軽量化を図ることにより、多軸ロボットからなる移送装置20を用いた全自動化が容易となる。
したがって、回転運動から往復運動への変換を2部材で行うことができ、軽量化を図ることができる。
加えて、本実施の形態では、カム装着プレート34cがカム35cの外周に装着され、駆動力の伝達の際に、駆動伝達を行う部材に剪断応力が作用しにくく、強度及び耐久性に優れる。
このように、上記3)と併せて、溶接トーチ40は、その外周に装着したホルダ33c,34a,34bにより保持するようにしたため、溶接トーチ40を揺動させるのにあたり、溶接トーチ40及びトーチ支持ロッド40aに加工を行う必要が無く、既存の溶接トーチ40をそのまま使用できる。したがって、ウィービングを行うために専用に加工を行うものと比較して、汎用性に優れ、かつ、安価に製造可能である。
したがって、溶接開始点において、アークの点弧時期にウィービングを行うことによるアーク切れの発生や、溶融池不足状態でのウィービングによる溶接金属不足を抑制し、溶接品質を向上できる。
同様に、溶接終了点におけるウィービングによる溶接池の吹き飛ばしや、溶接金属不足を抑制し、溶接品質を向上できる。
したがって、溶接の全自動化が可能となり、作業性が向上する。
その一例を示すと、図10に示すように、シリンダを備えた第1移送装置201を用いて第1の方向d1方向へ移動させるようにしてもよい。さらに、この第1移送装置201を、第2のシリンダ202aを用いてガイドレール202bに沿って、第1の方向d1に直交する第2の方向d2に移動させる第2移送装置202を組み合わせ、第1の方向d1と第2の方向d2との両方向へ任意に移動させるようにしてもよい。
30 ウィービング装置
31 基台
33 回動支持部材
33a 支持片(支持部材)
33b 支持パネル(支持部材)
33c ホルダ(第1ホルダ)
33d 回動支持軸
34 揺動伝達機構
34a,34b ホルダ(第2の駆動伝達部材:第2ホルダ)
34c カム装着プレート(第1の駆動伝達部材)
35 偏心駆動部
35a 回転駆動軸
35c カム(カム部材)
35m モータ
40 溶接トーチ
40a トーチ支持ロッド
Ot 支点
Claims (6)
- 溶接トーチをウィービングさせるウィービング装置であって、
基台と、
この基台に対して前記溶接トーチを回動可能に支持する回動支持部材と、
前記基台に支持され、回転駆動軸の外周にカム部材が偏心して装着されたモータと、
前記溶接トーチに連結され、前記カム部材の偏心回転を、前記溶接トーチの回動中心軸に直交する方向の往復動に変換して前記溶接トーチに伝達し、前記溶接トーチを揺動させる揺動伝達機構と、
を備えていることを特徴とするウィービング装置。 - 前記揺動伝達機構は、前記カム部材の外周に装着され、前記基台に沿って前記軸直交方向に変位する第1の駆動伝達部材と、前記溶接トーチに固定され、前記第1の駆動伝達部材に相対回動可能に連結された第2の駆動伝達部材と、を備えていることを特徴とする請求項1に記載のウィービング装置。
- 前記回動支持部材は、前記溶接トーチの外周に装着された第1ホルダと、この第1ホルダを前記基台との間に挟んで配置され、前記基台に固定された支持部材と、この支持部材と前記基台とに対して前記第1ホルダを相対回動可能に支持する回動支持軸と、を備え、
前記揺動伝達機構の前記第2の駆動伝達部材は、前記溶接トーチの外周に装着された第2ホルダであることを特徴とする請求項1に記載のウィービング装置。 - 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のウィービング装置と、
前記基台に連結され、前記基台を移動させる移送装置と、
を備えていることを特徴とする自動アーク溶接装置。 - 前記ウィービング装置のウィービングの方向を、前記移送装置により前記基台と共に前記溶接トーチを移送させる方向に沿う方向としたことを特徴とする請求項4に記載の自動アーク溶接装置。
- 前記移送装置が、多軸ロボットであることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の自動アーク溶接装置。
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