JP2015142926A - Reciprocal drive mechanism of weld wire and welding device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接トーチ先端に向けて送給される溶接ワイヤに軸方向往復動を付与する溶接ワイヤの往復駆動機構およびこれを備えた溶接装置に関する。 The present invention relates to a welding wire reciprocating drive mechanism for imparting axial reciprocating motion to a welding wire fed toward the tip of a welding torch, and a welding apparatus including the same.
消耗電極ガスシールドアーク溶接において、一般に、ワイヤリールに巻回された溶加材としての溶接ワイヤがワイヤ送給装置により溶接トーチに送り出される。ワイヤ送給装置は、一般に、溶接ワイヤを送り出すための送給ローラと、この送給ローラを回転駆動させるための駆動モータとを備えて構成される。多関節型ロボットなどのマニピュレータを備えた自動溶接を行うための溶接装置では、ワイヤ送給装置はマニピュレータに搭載され、マニピュレータの手首部には溶接トーチが設けられる。このような溶接装置において、ワイヤ送給用の駆動モータは、たとえば、溶接トーチの近傍部位または溶接トーチから離間する部位、あるいはその両方の部位に設けられる。駆動モータを制御することにより、溶接トーチへの溶接ワイヤの送給を安定的に行うとともに、溶接ワイヤの送給速度を適宜変化させるなどして、溶接品質の維持に努めている(たとえば特許文献1を参照)。 In the consumable electrode gas shielded arc welding, generally, a welding wire as a filler material wound around a wire reel is sent out to a welding torch by a wire feeding device. Generally, the wire feeding device includes a feeding roller for feeding a welding wire and a drive motor for driving the feeding roller to rotate. In a welding apparatus for performing automatic welding equipped with a manipulator such as an articulated robot, the wire feeding device is mounted on the manipulator, and a welding torch is provided on the wrist portion of the manipulator. In such a welding apparatus, the wire feeding drive motor is provided, for example, in the vicinity of the welding torch, the part away from the welding torch, or both. By controlling the drive motor, the welding wire is stably fed to the welding torch and the welding wire feeding speed is appropriately changed to maintain the welding quality (for example, patent document). 1).
溶接トーチは、溶接ワイヤを通すための内部収容空間が形成されたトーチ本体部を備えている。溶接ワイヤは、トーチ本体部基端側のワイヤ導入部を通じて溶接トーチの内部に導入され、トーチ本体部先端側のワイヤ導出部を通じて溶接トーチの外部に導出される。ワイヤ送給装置を経た溶接ワイヤは、たとえば筒状のワイヤガイドに挿通させられ、このワイヤガイドに案内されながらワイヤ導出部まで送給される。そして、溶接トーチの先端部において、ワイヤガイドを通過した溶接ワイヤが給電チップに挿通する。 The welding torch includes a torch body portion in which an internal housing space for passing a welding wire is formed. The welding wire is introduced into the inside of the welding torch through the wire introduction portion on the base end side of the torch main body, and is led out of the welding torch through the wire lead-out portion on the tip side of the torch main body. The welding wire that has passed through the wire feeding device is inserted into, for example, a cylindrical wire guide, and is fed to the wire lead-out portion while being guided by the wire guide. The welding wire that has passed through the wire guide is inserted into the power feed tip at the tip of the welding torch.
消耗電極ガスシールドアーク溶接においては、溶接トーチの給電チップに保持された溶接ワイヤと、溶接対象である母材との間にアークを適切に発生させる必要がある。溶接時には、アークの熱により溶接ワイヤの先端が順次溶融して母材上に溶滴として落下するが、この溶滴を介してワイヤ先端と母材とが短絡すると、溶接スパッタの発生により溶接品質の低下を招く場合がある。このような溶接時の不都合を回避し、適正な溶接ビードを形成するために、溶接トーチから溶接ワイヤを定速で送り出すのではなく、送り出しと引き戻しを高速で繰り返しつつ所望の平均速度で溶接ワイヤを送り出すことが望ましい。このような溶接ワイヤの繰り出し形態を既存のワイヤ送給装置で実現するには、送給ローラの駆動モータを正転方向および逆転方向に切り換えるように制御すればよいが、駆動モータの慣性モーメントの影響により、駆動モータの正転および逆転の切り換えを高速で瞬時に行うことは、実質的に困難であった。 In consumable electrode gas shielded arc welding, it is necessary to appropriately generate an arc between a welding wire held on a power supply tip of a welding torch and a base material to be welded. During welding, the tip of the welding wire is sequentially melted by the heat of the arc and drops as a droplet on the base metal. When the wire tip and the base material are short-circuited via this droplet, the welding spatter is generated and the welding quality is increased. May be reduced. In order to avoid such inconvenience at the time of welding and form an appropriate weld bead, the welding wire is not sent out from the welding torch at a constant speed, but is repeatedly fed out and pulled back at a high speed and at a desired average speed. It is desirable to send out. In order to realize such a welding wire feeding form with an existing wire feeding device, it is only necessary to control the feed roller drive motor to switch between the forward rotation direction and the reverse rotation direction. Due to the influence, it has been substantially difficult to instantaneously switch between forward rotation and reverse rotation of the drive motor at high speed.
このような問題に対し、溶接トーチの内部においてワイヤガイドを揺動させることにより、溶接ワイヤを軸方向に往復移動させる手法が提案されている(たとえば特許文献2を参照)。特許文献2に記載された溶接トーチにおいては、溶接トーチ本体の基端側(ワイヤ導入部)における溶接ワイヤの送給方向と先端側(ワイヤ導出部)における溶接ワイヤの送給方向とは互いに交差しており、溶接トーチ本体内に設けられるワイヤガイドは、屈曲状とされている。そして、溶接トーチ本体内のワイヤガイドを、ワイヤ導入部における溶接ワイヤの送給方向と交差(略直交)する方向に揺動させることにより、ワイヤガイドに挿通された溶接ワイヤも上記基端側における送給方向と交差する方向に揺動させる。これにより、溶接トーチ本体の先端側(ワイヤ導出部付近)において、溶接ワイヤが軸方向に沿って往復移動させられる。ワイヤガイドの揺動周期を制御することにより、溶接ワイヤを前進方向と後退方向に交互に移動させることができる。このような構成によれば、たとえばワイヤ送給用の駆動モータについて正転方向および逆転方向の切り換えを行うことなく、溶接ワイヤの送り出しおよび引き戻しを比較的に高速で行うことが可能となる。 To solve such a problem, a technique has been proposed in which the welding wire is reciprocated in the axial direction by swinging the wire guide inside the welding torch (see, for example, Patent Document 2). In the welding torch described in Patent Document 2, the welding wire feeding direction on the proximal end side (wire introduction portion) of the welding torch body and the welding wire feeding direction on the distal end side (wire lead-out portion) intersect each other. The wire guide provided in the welding torch body is bent. Then, by swinging the wire guide in the main body of the welding torch in a direction intersecting (substantially orthogonal) with the feeding direction of the welding wire in the wire introducing portion, the welding wire inserted through the wire guide is also on the proximal end side. Swing in a direction crossing the feeding direction. As a result, the welding wire is reciprocated along the axial direction on the distal end side (near the wire lead-out portion) of the welding torch main body. By controlling the swing cycle of the wire guide, the welding wire can be moved alternately in the forward direction and the backward direction. According to such a configuration, for example, the welding wire can be fed out and pulled back at a relatively high speed without switching the forward rotation direction and the reverse rotation direction of the drive motor for feeding the wire.
しかしながら、上記従来構造の溶接トーチによれば、溶接トーチ本体内のワイヤガイドを揺動させるためには、このワイヤガイドが比較的に高い剛性を有している必要があり、ある程度の質量を必要とする。したがって、このようなワイヤガイドをワイヤ送給方向と直交する方向に揺動(振動)させると、ワイヤガイドの振動の影響が溶接トーチ全体に及んで溶接品質の低下を招くおそれがあった。 However, according to the welding torch having the conventional structure, in order to swing the wire guide in the welding torch main body, the wire guide needs to have a relatively high rigidity and requires a certain amount of mass. And Therefore, when such a wire guide is swung (vibrated) in a direction orthogonal to the wire feeding direction, the influence of the vibration of the wire guide may affect the entire welding torch, leading to a decrease in welding quality.
本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、溶接ワイヤの送り出しおよび引き戻しの往復動作をより高速で行うことが可能であり、かつ、不要な振動の発生を極力抑制し、溶接ワイヤを安定して送給することができるようにした溶接ワイヤの往復駆動機構およびこれを備えた溶接装置を提供することをその課題とする。 The present invention has been conceived under such circumstances, and can reciprocate the welding wire in and out at a higher speed, and can generate unnecessary vibration as much as possible. It is an object of the present invention to provide a welding wire reciprocating drive mechanism and a welding apparatus provided with the same, which are capable of suppressing and stably feeding the welding wire.
上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。 In order to solve the above problems, the present invention employs the following technical means.
本発明の第1の側面よって提供される溶接ワイヤの往復駆動機構は、溶接トーチに向けて送給される溶接ワイヤが挿通され、少なくとも一部が可撓性を有するワイヤガイドと、上記ワイヤガイドをその一端を固定しつつ湾曲状態で収容する収容室と、を備え、上記ワイヤガイドの他端をその軸線方向に往復させることにより上記湾曲状態を変化させ、上記溶接ワイヤに送給方向の往復運動を付与する溶接ワイヤの往復駆動機構であって、上記ワイヤガイドの他端を保持して往復運動させられる第1の運動体と、上記第1の運動体の往復運動と逆方向に往復運動させられる第2の運動体と、を備えることを特徴とする。 A reciprocating drive mechanism for a welding wire provided by the first aspect of the present invention includes a wire guide in which a welding wire fed toward a welding torch is inserted and at least part of which is flexible, and the wire guide. And a storage chamber for storing the wire guide in a bent state while fixing one end thereof, and changing the bent state by reciprocating the other end of the wire guide in the axial direction to reciprocate the welding wire in the feeding direction. A welding wire reciprocating drive mechanism for imparting motion, the first moving body being reciprocated while holding the other end of the wire guide, and a reciprocating motion in a direction opposite to the reciprocating motion of the first moving body. A second moving body to be moved.
好ましい実施の形態においては、上記第1の運動体は、一端において揺動可能に支持され、他端において上記ワイヤガイドの他端を保持する第1の揺動アームであり、上記第2の運動体は、一端において揺動可能に支持された第2の揺動アームであり、上記第1の揺動アームと上記第2の揺動アームとは、モータによって駆動される揺動機構により、相互に反対方向に揺動させられる。 In a preferred embodiment, the first moving body is a first swinging arm that is swingably supported at one end and holds the other end of the wire guide at the other end. The body is a second swing arm that is swingably supported at one end, and the first swing arm and the second swing arm are mutually connected by a swing mechanism driven by a motor. Is swung in the opposite direction.
好ましい実施の形態においては、上記第2の揺動アームは、上記ワイヤガイドをその軸線方向にスライド可能に保持する。 In a preferred embodiment, the second swing arm holds the wire guide so as to be slidable in the axial direction thereof.
好ましい実施の形態においては、上記第2の揺動アームは、質量調整手段を有する。 In a preferred embodiment, the second swing arm has mass adjusting means.
好ましい実施の形態においては、上記質量調整手段は、上記第2の揺動アームに形成した重りである。 In a preferred embodiment, the mass adjusting means is a weight formed on the second swing arm.
好ましい実施の形態においては、上記揺動機構は、上記モータの出力軸と一体的な連結部材に対し、上記出力軸の中心から変位した位置を中心として一端が回動可能に連結され、上記第1の揺動アームの中間部に対して他端が回動可能に連結された第1のクランク部材と、上記連結部材に対し、上記出力軸の中心から上記第1のクランク部材の一端と反対側に変位した位置を中心として一端が回動可能に連結され、上記第2の揺動アームの中間部に対して他端が回動可能に連結された第2のクランク部材と、を備えている。 In a preferred embodiment, the swing mechanism is connected to a connecting member integral with the output shaft of the motor so that one end thereof is rotatable about a position displaced from the center of the output shaft. A first crank member having the other end pivotably connected to an intermediate portion of one swing arm, and the connecting member opposite to one end of the first crank member from the center of the output shaft. A second crank member having one end pivotably connected around a position displaced to the side, and the other end pivotally connected to an intermediate portion of the second swing arm. Yes.
好ましい実施の形態においては、上記揺動機構は、上記モータの出力軸と一体的なカム部材と、上記第1の揺動アームに形成され、上記カム部材に係合する第1のカムフォロアと、上記第2の揺動アームに形成され、上記カム部材における上記第1のカムフォロアの係合位置と上記出力軸の中心を挟んで反対側に係合する第2のカムフォロアと、を備えている。 In a preferred embodiment, the swing mechanism includes a cam member integral with the output shaft of the motor, a first cam follower formed on the first swing arm and engaged with the cam member, An engagement position of the first cam follower in the cam member and a second cam follower that engages on the opposite side across the center of the output shaft are formed on the second swing arm.
好ましい実施の形態においては、上記溶接ワイヤが挿通され、少なくとも一部が可撓性を有する追加のワイヤガイドと、上記追加のワイヤガイドをその一端を固定しつつ湾曲状態で収容する追加の収容室と、を備え、上記追加のワイヤガイドの他端は、上記第2の運動体に保持されるとともに上記ワイヤガイドの他端に対向している。 In a preferred embodiment, the welding wire is inserted, and at least a part of the additional wire guide having flexibility, and an additional storage chamber for storing the additional wire guide in a curved state while fixing one end thereof. The other end of the additional wire guide is held by the second moving body and faces the other end of the wire guide.
好ましい実施の形態においては、上記溶接ワイヤの往復駆動機構は、溶接トーチに設けられている。 In a preferred embodiment, the welding wire reciprocating drive mechanism is provided in a welding torch.
本発明の第2の側面よって提供される溶接装置は、上記第1の側面に係る溶接ワイヤの往復駆動機構を備え、当該溶接ワイヤの往復駆動機構を経て溶接トーチに溶接ワイヤが送給される。 A welding apparatus provided by the second aspect of the present invention includes a welding wire reciprocating drive mechanism according to the first aspect, and the welding wire is fed to the welding torch via the welding wire reciprocating drive mechanism. .
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。 Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の溶接ワイヤの往復駆動機構300(図2〜図5)が適用される溶接装置100の一例を示す全体構成図である。溶接装置100は、複数のアームからなる多関節型ロボットとして構成されたマニピュレータ110を備える。マニピュレータ110にはワイヤ送給装置111が搭載され、マニピュレータ110の手首部112には、溶接トーチ200が取り付けられている。ワイヤリール120に巻かれた溶加材としての溶接ワイヤW(図2参照)は、コンジットケーブル130に通され、ワイヤ送給装置111によって溶接トーチ200に送給される。ワイヤ送給装置111を経た溶接ワイヤWは、一線式パワーケーブル140にガイドされてその内部を送給される。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an example of a
溶接トーチ200には、溶接用電源装置190から一線式パワーケーブル140を介して電力が供給され、この電力は、溶接トーチ200内部の後述する給電チップ233を介して溶接ワイヤWに供給される。溶接トーチ200にはまた、ガスボンベ150からのシールドガスが供給される。シールドガスの供給および停止、圧縮空気の供給および停止は、図示しない弁装置を切り替えて行う。
The
ティーチペンダント170からロボット制御装置180に指令信号が入力され、このロボット制御装置180からの信号がマニピュレータ110に入力されて、溶接トーチ200の先端位置が制御される。ロボット制御装置180はまた、溶接ワイヤWの送給、シールドガスの送給、およびエアブロー用の圧縮空気の送給をも制御する。ロボット制御装置180はさらに、溶接トーチ200に設けられた後述の溶接ワイヤの往復駆動機構300(図1では図示略)に対しても電力を供給する。
A command signal is input from the
図2〜図5は、本発明に係る溶接ワイヤの往復駆動機構(以下、「往復駆動機構」という。)の第1実施形態を示しており、この実施形態では、溶接トーチ200に往復駆動機構300が組み込まれている。
2 to 5 show a first embodiment of a welding wire reciprocating drive mechanism (hereinafter referred to as “reciprocating drive mechanism”) according to the present invention. In this embodiment, the
図2に示す溶接トーチ200は、消耗電極ガスシールドアーク溶接を行うように構成されたものであり、マニピュレータ110の手首部112に連結される筒状のワイヤ導入部210と、このワイヤ導入部210に連続するハウジング部220と、このハウジング部220に連続するトーチ本体部230とを有する。トーチ本体部230は、その先端にワイヤ導出部240を有する。
A
ハウジング部220は、ワイヤ導入部210に連通する収容空間220aを有する。トーチ本体部230は、上記収容空間220aに連通する内部空間231aを有するトーチボイディ231およびこのトーチボディ231の先端に接続されるチップボディ232を有する。チップボディ232の先端(ワイヤ導出部240)には、導電性部材からなる給電チップ233が取り付けられている。
The
トーチ本体部230は、その中間部230aにおいて湾曲しており、ハウジング部220の収容空間220aに連通する入口部230bおよびワイヤ導出部240は、それぞれ互いに交差する軸心を有する。内部空間231aは、これら軸心を含む平面(図2において紙面の面内方向に拡がる平面P)内で湾曲するように形成されている。入口部230bの軸心は、ワイヤ導入部210の軸心と一致している。また、この内部空間231aは、平面Pに沿う幅が、トーチ本体部230の基端から先端に向かうにつれて次第に拡大し、最大となった後に次第に縮小するように形成されている。一方、この内部空間231aの平面Pと直交する方向の幅は、後記するワイヤガイド400の第2部分420の外径に対応してこのワイヤガイド400の横ぶれ(平面Pと直交する方向のぶれ)を防止できる程度としてある。すなわち、この内部空間231aの横断面は、図3に示すように平面P方向に長手軸を有し、平面Pと直交する方向にワイヤガイド400の外径と対応する短手軸を有する、たとえば長矩形状である。なお、トーチボディ231は、たとえば絶縁性の収縮チューブ(図示略)によって被覆されている。
The torch
ハウジング部220の収容空間220aないしトーチ本体部230の内部空間231aには、溶接トーチ200に送給される溶接ワイヤWを給電チップ233までガイドするためのワイヤガイド400が設けられている。このワイヤガイド400は、全体として筒状をしており、ハウジング部220内に大部分が位置する第1部分410と、トーチ本体部230内に大部分が位置する第2部分420とを有する。第1部分410は、剛性を有して直線状に延び、たとえば、金属パイプにより構成される。第1部分410の入口部411は、拡径された上、ワイヤ導入部210内に部分的に進入している。第2部分420は、可撓性を有してトーチ本体部230の内部空間231a内を湾曲状に延びて先端421がワイヤ導出部240に固定されている。この第2部分420は、たとえば、金属線材をコイル状に巻回して構成されたコイルライナを用いることができる。溶接トーチ200に送給されてワイヤ導入部210から導入される一連の溶接ワイヤWは、ワイヤガイド400に通挿、案内され、ワイヤ導出部240、給電チップ233を経た上で外部に導出される。
A
ハウジング部220の収容空間220aには、ワイヤガイド400の第1部分410を軸線方向に往復運動させることにより、溶接ワイヤWに送給方向の往復運動を付与するための往復駆動機構300が設けられる。
A
この往復駆動機構300は、ワイヤガイド400の第1部分410を保持してその軸方向に往復運動させられる第1の運動体310と、この第1の運動体310の往復運動と逆方向に往復運動させられる第2の運動体320と、を備える。
The
本実施形態において、第1の運動体310は、ワイヤガイド400の第1部分410を先端に保持し、当該第1部分410の軸線に対して側方(図2における下方)に離間した位置を揺動中心311とし、当該第1部分410の軸線を含む平面内(図2における紙面に沿った平面内)で揺動可能な第1の揺動アーム312によって構成されている。また、第2の運動体320は、第1の揺動アーム312と平行をなして延びる第2の揺動アーム322によって構成されている。第2の揺動アーム322は、第1の揺動アーム312の揺動中心311に対して第1部分410の軸線方向(図2における左右方向)に離間した位置を揺動中心321とし、第1部分410の軸線を含む平面内で揺動可能である。なお、本実施形態において、第2の揺動アーム322には、重り325が設けられている。この重り325については、第2の揺動アーム322と一体的に形成したり、或いは第2の揺動アーム322に対して重量が異なる複数種のものを着脱可能に取り付ける、などの構成を採用することができる。重り325の意義については後述する。
In the present embodiment, the first moving
第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322の駆動は、第1の揺動アーム312と第2の揺動アーム322の中間位置において出力軸331が配置されたモータ330(図4、図5を参照)を駆動源として行われる。出力軸331に対し、その軸心Oxに対する第1の偏心位置O1において第1のクランク部材340の一端が回転可能に連結されている。第1のクランク部材340の他端は、第1の揺動アーム312の中間部に対して回転可能に連結されている。また、出力軸331に対し、当該出力軸331の軸心Oxを挟んで第1の偏心位置O1と反対側に同距離偏心する第2の偏心位置O2において、第2のクランク部材350の一端が回転可能に連結されている。第2のクランク部材350の他端は、第2の揺動アーム322の中間部に対して回転可能に連結されている。以下、さらに詳細に説明する。
The
図4、図5に示すように、第1のクランク部材340および第2のクランク部材350は、連結部材360を介して出力軸331に対して連結されている。連結部材360は、モータ330の出力軸331に外嵌されて当該出力軸331に固定されている。連結部材360は、第1の偏心軸部361および第2の偏心軸部362を有する。第1の偏心軸部361および第2の偏心軸部362は、出力軸331の軸心Ox方向において互いに異なる位置に形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the first crank
第1の偏心軸部361は、第1の偏心位置O1を中心とする横断面円形の外周面を有し、当該外周面にベアリング370の内輪371が圧入保持されている。第1のクランク部材340は、一端側筒部341および他端側筒部342を有し、ベアリング370の外輪372に対して一端側筒部341が外嵌されている。また、他端側筒部342には、第1の揺動アーム312の中間位置から出力軸331の軸心Oxと平行に、かつ軸心Oxが延びる方向において第1の偏心軸部361寄りに延びるピン313が、僅かな隙間を介して嵌挿されている(図4参照)。このような構成により、第1のクランク部材340の一端は、出力軸331と一体的な連結部材360に対し、出力軸331の軸心Ox(中心)から変位した第1の偏心位置O1を中心として回動可能に連結されている(図2、図5参照)。また、第1のクランク部材340の他端は、第1の揺動アーム312の中間部に対して回動可能に連結されている。
The first
第2の偏心軸部362は、第2の偏心位置O2を中心とする横断面円形の外周面を有し、当該外周面にベアリング380の内輪381が圧入保持されている。第2のクランク部材350は、一端側筒部351および他端側筒部352を有し、ベアリング380の外輪382に対して一端側筒部351が外嵌されている。また、他端側筒部352には、第2の揺動アーム322の中間位置から出力軸331の軸心Oxと平行に、かつ軸心Oxが延びる方向において第2の偏心軸部362寄りに延びるピン323が、僅かな隙間を介して嵌挿されている(図4参照)。このような構成により、第2のクランク部材350の一端は、連結部材360に対し、出力軸331の軸心Ox(中心)を挟んで第1の偏心位置O1と反対側に当該軸心Oxから変位した第2の偏心位置O2を中心として回動可能に連結されている(図2、図5参照)。また、第2のクランク部材350の他端は、第2の揺動アーム322の中間部に対して回動可能に連結される。
The second
図4に示されるように、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322は、出力軸331の軸心Oxを挟んで反対側に位置しており、軸心Oxの延びる方向においてモータ330からの距離が等しい位置にある。詳細は後述するが、かかる構成によって、モータ330が回転駆動すると、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322は、ワイヤガイド400の第1部分410の軸心を含む平面に沿って、相互に反対方向に揺動する。
As shown in FIG. 4, the
図2に示すように、第1の揺動アーム312の先端にある円筒部314は、ワイヤガイド400の第1部分410一端にある大径部412を、出力軸331の軸心Oxと平行な軸心周りに回動可能な状態で保持している。第2の揺動アーム322の先端にある円筒部324は、その内径が第1部分410の外径よりも大とされており、当該円筒部324に第1部分410が挿通されている。これにより、円筒部324(第2の揺動アーム322)は第1部分410(ワイヤガイド400)をその軸線方向にスライド可能に保持している。なお、第1部分410の外周において、たとえば円筒部324との摺動抵抗を低減するための樹脂製チューブ(図示略)を装着してもよい。
As shown in FIG. 2, the
次に、往復駆動機構300の動作について説明する。
Next, the operation of the
モータ330の出力軸331が回転駆動すると、連結部材360が回転し、この連結部材360に対して第1のクランク部材340および第2のクランク部材350が回動する。より詳細には、出力軸331が図2に示す状態から反時計周り(図中矢印N1方向)に90°回転すると、図6に示す状態となる。図6に示されるように、第1の偏心位置O1および第1のクランク部材340は、最も右側に変位する。第1のクランク部材340の変位に伴い、この第1のクランク部材340の他端に対して中間部が回動可能に連結された第1の揺動アーム312は、揺動中心311周りに揺動する。図6に示された第1の揺動アーム312は、その先端の円筒部314(図中上方端)が最も右側に変位した状態である。
When the
このとき、第1の揺動アーム312の先端の円筒部314に保持された、ワイヤガイド400の第1部分410(大径部412)は、最も右側に移動する。ここで、可撓性を有する第2部分420は、その先端421がワイヤ導出部240に固定されているため、第1部分410の右方への移動に伴い、内部空間231aにおいて矢印N2に示すように湾曲形状の凸側に変位する。そうすると、ワイヤガイド400(第2部分420)によってガイドされた溶接ワイヤWについては、トーチ本体部230内における経路長さが図2に示す場合よりも長くて最大となり、溶接ワイヤWが引き戻される。
At this time, the first portion 410 (large diameter portion 412) of the
一方、出力軸331の軸心Oxを挟んで第1の偏心位置O1と反対側に同距離偏心する第2の偏心位置O2、および第2のクランク部材350は、図6に示されるように、最も左側に変位する。第2のクランク部材350の変位に伴い、この第2のクランク部材350の他端に対して中間部が回動可能に連結された第2の揺動アーム322は、揺動中心321周りに揺動する。図6に示された第2の揺動アーム322は、その先端の円筒部324(図中上方端)が最も左側に変位した状態である。
On the other hand, the second eccentric position O2 and the second crank
このように、図2に示す状態から図6に示す状態まで出力軸331が90°回転すると、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322は、これらの先端どうし(円筒部314および円筒部324)が遠ざかるように、相互に反対方向に揺動する。なお、第1のクランク部材340が第1の揺動アーム312の中間部に連結されているため、第1の揺動アーム312の先端(円筒部314)の変位量は、当該中間部の変位量の約2倍である。
As described above, when the
次いで、図6に示す状態から出力軸331が反時計周りにさらに180°回転すると、図7に示す状態となる。このとき、第1の偏心位置O1および第1のクランク部材340は、最も左側に変位する。第1のクランク部材340の変位に伴い、この第1のクランク部材340の他端に対して中間部が回動可能に連結された第1の揺動アーム312は、揺動中心311周りに揺動する。図7に示された第1の揺動アーム312は、その先端の円筒部314(図中上方端)が最も左側に変位した状態である。
Next, when the
ここで、第1の揺動アーム312の先端の円筒部314に保持された第1部分410(大径部412)は、最も左側に移動する。可撓性を有する第2部分420は、その先端421がワイヤ導出部240に固定されているため、第1部分410の左方への移動に伴い、内部空間231aにおいて矢印N3に示すように湾曲形状の凹側に変位する。そうすると、ワイヤガイド400によってガイドされた溶接ワイヤWについては、トーチ本体部230内における経路長さが最小となり、溶接ワイヤWが送り出される。
Here, the first portion 410 (large diameter portion 412) held by the
一方、出力軸331の軸心Oxを挟んで第1の偏心位置O1と反対側に同距離偏心する第2の偏心位置O2、および第2のクランク部材350は、図7に示されるように、最も右側に変位する。第2のクランク部材350の変位に伴い、この第2のクランク部材350の他端に対して中間部が回動可能に連結された第2の揺動アーム322は、揺動中心321周りに揺動する。図7に示された第2の揺動アーム322は、その先端の円筒部324(図中上方端)が最も右側に変位した状態である。
On the other hand, the second eccentric position O2 and the second crank
このように、図6に示す状態から図7に示す状態まで出力軸331が180°回転すると、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322は、これらの先端どうし(円筒部314および円筒部324)が近づくように、相互に反対方向に揺動する。
As described above, when the
そして、図2、図6、図7を参照すると理解されるように、モータ330が回転駆動すると、第1の揺動アーム312は、揺動中心311周りに所定の角度範囲で往復揺動する。第1の揺動アーム312の先端の円筒部314に保持された第1部分410(大径部412)は、所定の長さ範囲で往復運動させられ、トーチ本体部230内の溶接ワイヤWについては、引き戻しと送り出しとが交互に繰り返される。また、第2の揺動アーム322については、常に第1の揺動アーム312の揺動方向と反対方向に往復揺動させられる。ここで、モータ330の出力軸331が1回転すると、第1の揺動アーム312は1往復揺動し、溶接ワイヤWについては、1回の往復運動(引き戻し動作と送り出し動作を1回ずつ)を行う。たとえば、モータ330の回転数が6,000rpm程度で一定に維持されると、溶接ワイヤWの動作の周波数は100Hz程度となる。
As can be understood with reference to FIGS. 2, 6, and 7, when the
次に、上記した実施形態に係る溶接装置100および往復駆動機構300の作用について説明する。
Next, operations of the
溶接作業時において、往復駆動機構300によって第1の揺動アーム312の先端の円筒部314に保持されたワイヤガイド400の第1部分410(大径部412)を軸方向に往復運動させることにより、溶接トーチ200の先端(ワイヤ導出部240付近)において、溶接ワイヤWを軸方向に沿って高速で往復移動させることができる。モータ330は一方向のみに回転させて使用するので、たとえばワイヤ送給装置111の駆動モータについて正転ないし逆転の切り換えを行うことなく、溶接トーチ200先端における溶接ワイヤWの送り出しと引き戻しを高速で繰り返すことができる。このことは、溶接時における溶接ワイヤW先端と母材との間に発生する短絡現象を回避するのに適しており、溶接品質を高めるうえで好ましい。
During the welding operation, the
ワイヤガイド400の第2部分420が可撓性を有しているため、第1部分410の軸方向への往復動により、ワイヤガイド400は、湾曲したままその湾曲状態が所定範囲で変化する。これにより、ワイヤガイド400によってガイドされた溶接ワイヤWについては、変形が抑えられてワイヤガイド400との間でスムーズな相対移動を可能にしつつ、トーチ本体部230内の経路長さを変えることができるので、溶接ワイヤWの送給を円滑に行わせることができる。
Since the
往復駆動機構300は、第1の揺動アーム312(第1の運動体310)の往復運動と逆方向に往復運動させられる第2の揺動アーム322(第2の運動体320)を備えている。このような構成によれば、第1の揺動アーム312が100Hz以上の動作周波数で往復運動することによって生じる慣性力が、第1の揺動アーム312と逆方向の動きをする第2の揺動アーム322によって打ち消される。したがって、第1の揺動アーム312の往復運動時の慣性力に起因した振動発生が抑制される。溶接時における振動の抑制は、溶接品質を高めるうえで好ましい。
The
本実施形態において、第2の揺動アーム322には、重り325が設けられている。これにより、第1の揺動アーム312に保持されて往復運動させられるワイヤガイド400との重量のバランスをとることができ、振動発生を効率よく抑制することが可能となる。
In the present embodiment, a
第1のクランク部材340は、その他端が第1の揺動アーム312の中間部に対して回動可能に連結されている。このような構成によれば、第1の揺動アーム312が往復揺動する際、当該第1の揺動アーム312の先端の円筒部314の変位量は、中間部の変位量の約2倍となるため、第1の揺動アーム312の先端の円筒部314に保持された第1部分410(ワイヤガイド400)の軸方向への往復動のストロークを大きくするのに適する。
The other end of the first crank
第2の揺動アーム322(円筒部324)は、第1部分410(ワイヤガイド400)をその軸線方向にスライド可能に保持している。このような構成によれば、往復動させられる第1部分410が第2の揺動アーム322にガイドされてほぼ同じ姿勢をとり続けるので、不当な振動の発生を抑制することができる。
The second swing arm 322 (cylindrical portion 324) holds the first portion 410 (wire guide 400) so as to be slidable in the axial direction thereof. According to such a configuration, since the
図8〜図14は、本発明に係る溶接ワイヤの往復駆動機構の他の実施形態を示している。なお、図8以降の図においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。 8 to 14 show other embodiments of the welding wire reciprocating drive mechanism according to the present invention. In FIG. 8 and subsequent figures, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment, and description thereof will be omitted as appropriate.
図8、図9は、本発明の第2実施形態に係る往復駆動機構を示している。本実施形態の往復駆動機構300Aは、第2の揺動アーム322の先端にワイヤガイド500(追加のワイヤガイド)が保持され、かかる点において上記の往復駆動機構300と大きく異なっており、これに伴い種々の変更が施されている。なお、往復駆動機構300Aにおいては、図2に示した往復駆動機構300の重り325は具備していない。
8 and 9 show a reciprocating drive mechanism according to the second embodiment of the present invention. The
ワイヤガイド500は、ワイヤガイド400と実質的に同じ構成とされており、剛性を有して直線状に延びる第1部分510と、可撓性を有する第2部分520とを有する。本実施形態において、第1部分410は、第1の揺動アーム312に保持される一端部(大径部412)から他端部の開口までの寸法が上記の往復駆動機構300の場合と比べて小さい。ワイヤガイド500の第1部分510もワイヤガイド400の第1部分410と同様の構成であり、第1部分510の開口端は、第1部分410開口端と対向している。第1部分410,510の相対向する開口端部は、ハウジング部220に設けられたガイドパイプ221内に挿入されている。一連に延びる溶接ワイヤWは、ワイヤガイド400およびワイヤガイド500それぞれに挿通している。
The
第2の揺動アーム322の先端によって第1部分510を保持する構造は、第1の揺動アーム312よる第1部分410の保持構造と同様である。即ち、第2の揺動アーム322の先端にある円筒部326は、第1部分510一端にある大径部512を、出力軸331の軸心Oxと平行な軸心周りに回動可能な状態で保持している。
The structure for holding the
ワイヤ導入部210には、ワイヤガイド500の第2部分520を収容するための収容室600が接続されている。収容室600は、トーチボディ231とほぼ同じ形状とされており、図8において出力軸331の軸心Oxを通って上下に延びる対称軸に対して、トーチボディ231と線対称となるように配置されている。収容室600は、ハウジング部220の収容空間220aに連通する内部空間600aをする。内部空間600aは、トーチボディ231の内部空間231aと同様に湾曲状とされており、平面Pに沿う幅が、収容室600の基端から先端に向かうにつれて次第に拡大し、最大となった後に次第に縮小するように形成されている。なお、図示は省略するが、ワイヤガイド500の第2部分520の先端は、収容室600の先端部に固定されている。
A
本実施形態の往復駆動機構300Aの駆動時には、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322は、上記した往復駆動機構300の場合と同様に相互に反対方向に往復揺動する。図9は、図8に示す状態からモータ330の出力軸331が反時計周り(図中矢印N1方向)に90°回転した状態を示す。このとき、第2の揺動アーム322の先端の円筒部326に保持された、ワイヤガイド500の第1部分510(大径部512)は、最も左側に移動する。ここで、可撓性を有する第2部分520は、その先端が収容室600の先端部に固定されているため、第1部分510の左方への移動に伴い、内部空間600aにおいて矢印N4に示すように湾曲形状の凸側に変位する。
When the
図8、図9を参照すると理解されるように、本実施形態において、2つのワイヤガイド400,500によってガイドされた溶接ワイヤWについては、トーチ本体部230内および収容室600内における経路長さが同調して長くなり、或いは短くなる。したがって、溶接ワイヤWの送給方向に沿った往復運動(引き戻しおよび送り出し)のストロークは、上記往復駆動機構300の場合の約2倍となって、溶接ワイヤWをより大きなストロークをもって往復運動させることができる。
As is understood with reference to FIGS. 8 and 9, in this embodiment, the welding wire W guided by the two wire guides 400 and 500 has a path length in the torch
本実施形態において、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322の先端(円筒部314および円筒部326)には、ワイヤガイド400,500が各別に保持されている。また、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322は、相互に反対方向に往復揺動する。このような構成によれば、第1の揺動アーム312に保持されて往復運動させられるワイヤガイド400と、第2の揺動アーム322に保持されて往復運動するワイヤガイド500との重量バランスが最適な状態であり、駆動時の振動発生をより効率よく抑制することができる。
In the present embodiment, wire guides 400 and 500 are respectively held at the tips (the
図10、図11は、本発明の第3実施形態に係る往復駆動機構を示している。本実施形態の往復駆動機構300Bは、モータ330の駆動力を第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322に伝達する機構としてカム機構を採用しており、かかる点において上記実施形態と大きく異なっている。
10 and 11 show a reciprocating drive mechanism according to the third embodiment of the present invention. The
本実施形態において、図10に示すように、モータ330の出力軸331には、カム部材390が外嵌固定されている。第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322には、カム部材390に係合する第1のカムフォロア317および第2のカムフォロア327が設けられている。第1のカムフォロア317および第2のカムフォロア327は、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322のそれぞれの中間部において、出力軸331の軸心Oxと平行な軸線周りに回転可能に設けられている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, a
本実施形態では、カム部材390の外周と第1のカムフォロア317および第2のカムフォロア327のそれぞれの外周とが当接している。また、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322の先端には、弾性体としての引張コイルばね391が設けられている。引張コイルばね391は、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322の先端どうしが互いに近接する方向への力を付与する。
In the present embodiment, the outer periphery of the
カム部材390は、第1のカムフォロア317および第2のカムフォロア327との係合部位について、頂点の数が偶数の点対称形状とされている。本実施形態では、カム部材390は、頂点の数が2つである楕円カムとして構成されており、外周が楕円形状とされている。
The
ここで、カム部材390の頂点とは、係合部位において、出力軸331の軸心Ox(カム部材390の中心軸線)からの距離が周囲よりも大きい位置である。カム部材390が図10に示した楕円カムの場合、当該カム部材390の頂点は、長軸と係合部位(外周)との交点2箇所である。
Here, the apex of the
図10に示すように、カム部材390における第1のカムフォロア317の係合位置P1と第2のカムフォロア327の係合位置P2とは、出力軸331の軸心Ox(カム部材390の中心軸線)を挟んで反対側にあり、軸心Oxから同距離離れた位置にある。
As shown in FIG. 10, the engagement position P1 of the
図2を参照して上記した往復駆動機構300と同様に、第1の揺動アーム312の先端にある円筒部314は、ワイヤガイド400の第1部分410一端にある大径部412を、出力軸331の軸心Oxと平行な軸心周りに回動可能な状態で保持している。第2の揺動アーム322の先端にある円筒部324は、その内径が第1部分410の外径よりも大とされており、当該円筒部324に第1部分410が挿通されている。これにより、円筒部324(第2の揺動アーム322)は第1部分410(ワイヤガイド400)をその軸線方向にスライド可能に保持している。
Similar to the
本実施形態の往復駆動機構300Bにおいて、モータ330の出力軸331が回転駆動すると、カム部材390が回転し、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322が揺動する。より詳細には、まず、図10に示す状態において、カム部材390における第1のカムフォロア317の係合位置P1および第2のカムフォロア317の係合位置P2は、それぞれ出力軸331の軸心Oxから最も近接する位置である。出力軸331が図10に示す状態から反時計周り(図中矢印N1方向)に90°回転すると、図11に示す状態となる。図11に示されるように、カム部材390における第1のカムフォロア317の係合位置P1は、出力軸331の軸心Oxから最も遠ざかる位置(図中右側)に変位し、カム部材390の頂点と一致する。当該係合位置P1の変位に伴い、中間部に第1のカムフォロア317が設けられた第1の揺動アーム312は、揺動中心311周りに揺動する。図11に示された第1の揺動アーム312は、その先端の円筒部314(図中上方端)が最も右側に変位した状態である。
In the
このとき、第1の揺動アーム312の先端の円筒部314に保持された、ワイヤガイド400の第1部分410(大径部412)は、最も右側に移動する。ここで、可撓性を有する第2部分420は、その先端421がワイヤ導出部240に固定されているため、第1部分410の右方への移動に伴い、内部空間231aにおいて矢印N2に示すように湾曲形状の凸側に変位する。そうすると、ワイヤガイド400(第2部分420)によってガイドされた溶接ワイヤWについては、トーチ本体部230内における経路長さが図10に示す場合よりも長くて最大となり、溶接ワイヤWが引き戻される。
At this time, the first portion 410 (large diameter portion 412) of the
一方、出力軸331の軸心Oxを挟んでカム部材390における係合位置P1と反対側に位置する、第2のカムフォロア327の係合位置P2は、図11に示されるように、出力軸331の軸心Oxから最も遠ざかる位置(図中左側)に変位し、カム部材390の頂点と一致する。当該係合位置P2の変位に伴い、中間部に第2のカムフォロア327が設けられた第2の揺動アーム322は、揺動中心321周りに揺動する。図11に示された第2の揺動アーム322は、その先端の円筒部324(図中上方端)が最も左側に変位した状態である。
On the other hand, the engagement position P2 of the
このように、図10に示す状態から図11に示す状態まで出力軸331が90°回転すると、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322は、これらの先端どうしが遠ざかるように、相互に反対方向に揺動する。なお、第1のカムフォロア317が第1の揺動アーム312の中間部に連結されているため、第1の揺動アーム312の先端(円筒部314)の変位量は、当該中間部の変位量の約2倍である。
In this way, when the
次いで、図11に示す状態から出力軸331が反時計周りにさらに90°回転すると、図10に示す状態に戻る。このとき、カム部材390における係合位置P1および係合位置P2は、それぞれ出力軸331の軸心Oxから最も近接する位置に変位する。当該係合位置P1の変位に伴い、中間部に第1のカムフォロア317が設けられた第1の揺動アーム312は、揺動中心311周りに揺動する。図10に示された第1の揺動アーム312は、その先端の円筒部314(図中上方端)が最も左側に変位した状態である。
Next, when the
ここで、第1の揺動アーム312の先端の円筒部314に保持された第1部分410(大径部412)は、最も左側に移動する。可撓性を有する第2部分420は、その先端421がワイヤ導出部240に固定されているため、第1部分410の左方への移動に伴い、内部空間231aにおいて湾曲形状の凹側に変位する。そうすると、ワイヤガイド400によってガイドされた溶接ワイヤWについては、トーチ本体部230内における経路長さが最小となり、溶接ワイヤWが送り出される。
Here, the first portion 410 (large diameter portion 412) held by the
一方、出力軸331の軸心Oxを挟んでカム部材390における係合位置P1と反対側に位置する係合位置P2は、図10に示されるように、出力軸331の軸心Oxから最も近接する位置(図中右側)に変位する。当該係合位置P2の変位に伴い、中間部に第2のカムフォロア327が設けられた第2の揺動アーム322は、揺動中心321周りに揺動する。図10に示された第2の揺動アーム322は、その先端の円筒部324(図中上方端)が最も右側に変位した状態である。
On the other hand, the engagement position P2 located on the opposite side of the engagement position P1 in the
このように、図11に示す状態から図10に示す状態まで出力軸331が90°回転すると、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322は、これらの先端どうし(円筒部314および円筒部324)が近づくように、相互に反対方向に揺動する。
As described above, when the
なお、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322には、引張コイルばね391によって先端どうしが互いに近接する方向の力が作用している。このため、カム部材390が回転する際に当該カム部材390がどのような姿勢であっても、第1のカムフォロア317および第2のカムフォロア327は、カム部材390に的確に当接する。
The
そして、図10、図11を参照すると理解されるように、モータ330が回転駆動すると、第1の揺動アーム312は、揺動中心311周りに所定の角度範囲で往復揺動する。第1の揺動アーム312の先端の円筒部314に保持された第1部分410(大径部412)は、所定の長さ範囲で往復運動させられ、トーチ本体部230内の溶接ワイヤWについては、引き戻しと送り出しとが交互に繰り返される。また、第2の揺動アーム322については、常に第1の揺動アーム312の揺動方向と反対方向に往復揺動させられる。本実施形態では、カム部材390は2つの頂点を有する。これにより、モータ330の出力軸331が1回転すると、第1の揺動アーム312は2往復揺動し、溶接ワイヤWについては、2回の往復運動(引き戻し動作と送り出し動作を2回ずつ)を行う。たとえば、モータ330の回転数が6,000rpm程度で一定に維持されると、溶接ワイヤWの動作の周波数は200Hz程度となる。
As can be understood with reference to FIGS. 10 and 11, when the
次に、上記した実施形態に係る溶接装置100および往復駆動機構300Bの作用について説明する。
Next, the operation of the
溶接作業時において、往復駆動機構300Bによって第1の揺動アーム312の先端の円筒部314に保持されたワイヤガイド400の第1部分410(大径部412)を軸方向に往復運動させることにより、溶接トーチ200の先端(ワイヤ導出部240付近)において、溶接ワイヤWを軸方向に沿って高速で往復移動させることができる。モータ330は一方向のみに回転させて使用するので、たとえばワイヤ送給装置111の駆動モータについて正転ないし逆転の切り換えを行うことなく、溶接トーチ200先端における溶接ワイヤWの送り出しと引き戻しを高速で繰り返すことができる。このことは、溶接時における溶接ワイヤW先端と母材との間に発生する短絡現象を回避するのに適しており、溶接品質を高めるうえで好ましい。
During the welding operation, the first portion 410 (large diameter portion 412) of the
本実施形態では、上記のようにカム部材390は軸心Oxを挟んで反対側に位置する2つの頂点を有し、モータ330の出力軸331が1回転すると、溶接ワイヤWは2回の往復動作を行う。このような構成によれば、溶接ワイヤWについて、より高速で往復運動させることが可能となる。
In the present embodiment, as described above, the
ワイヤガイド400の第2部分420が可撓性を有しているため、第1部分410の軸方向への往復動により、ワイヤガイド400は、湾曲したままその湾曲状態が所定範囲で変化する。これにより、ワイヤガイド400によってガイドされた溶接ワイヤWについては、変形が抑えられてワイヤガイド400との間でスムーズな相対移動を可能にしつつ、トーチ本体部230内の経路長さを変えることができるので、溶接ワイヤWの送給を円滑に行わせることができる。
Since the
往復駆動機構300Bは、第1の揺動アーム312(第1の運動体310)の往復運動と逆方向に往復運動させられる第2の揺動アーム322(第2の運動体320)を備えている。このような構成によれば、第1の揺動アーム312が200Hz以上の動作周波数で往復運動することによって生じる慣性力が、第1の揺動アーム312と逆方向の動きをする第2の揺動アーム322によって打ち消される。したがって、第1の揺動アーム312の往復運動時の慣性力に起因した振動発生が抑制される。溶接時における振動の抑制は、溶接品質を高めるうえで好ましい。
The
本実施形態において、第2の揺動アーム322には、重り325が設けられている。これにより、第1の揺動アーム312に保持されて往復運動させられるワイヤガイド400との重量のバランスをとることができ、振動発生を効率よく抑制することが可能となる。
In the present embodiment, a
カム部材390は、第1の揺動アーム312の中間部に設けられた第1のカムフォロア317と係合している。このような構成によれば、第1の揺動アーム312が往復揺動する際、当該第1の揺動アーム312の先端の円筒部314の変位量は、中間部の変位量の約2倍となるため、第1の揺動アーム312の先端の円筒部314に保持された第1部分410(ワイヤガイド400)の軸方向への往復動のストロークを大きくするのに適する。
The
第2の揺動アーム322(円筒部324)は、第1部分410(ワイヤガイド400)をその軸線方向にスライド可能に保持している。このような構成によれば、往復動させられる第1部分410が第2の揺動アーム322にガイドされてほぼ同じ姿勢をとり続けるので、不当な振動の発生を抑制することができる。
The second swing arm 322 (cylindrical portion 324) holds the first portion 410 (wire guide 400) so as to be slidable in the axial direction thereof. According to such a configuration, since the
図12は、本発明の第3実施形態に係る往復駆動機構の変形例を示している。同図に示した往復駆動機構300B'は、カム機構を採用する点において上記の往復駆動機構300Bと同様であるが、カム部材390と第1および第2のカムフォロア317,327の係合に関する構成が上記した往復駆動機構300Bと異なっている。
FIG. 12 shows a modification of the reciprocating drive mechanism according to the third embodiment of the present invention. The
往復駆動機構300B’において、カム部材390は、軸心Ox周りに形成された環状の係合溝392を有する。係合溝392は、楕円形状をなしている。第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322には、中間部から軸心Oxに向かって延びる支持片318,328が設けられている。支持片318,328の先端に第1のカムフォロア317および第2のカムフォロア327が取り付けられ、当該第1および第2のカムフォロア317,327は係合溝392に嵌挿されている。本実形態においては、係合溝392が第1のカムフォロア317および第2のカムフォロア327との係合部位に該当し、当該係合部位において、軸心Oxを挟んで反対側に位置する2つの頂点を有する。なお、往復駆動機構300B’においては、図10に示した往復駆動機構300Bの引張コイルばね391は具備していない。
In the
詳細な図示説明は省略するが、図12に示した往復駆動機構300B’の構成において、モータ330が回転駆動すると、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322は、相互に反対方向に往復揺動する。また、カム部材390が2つの頂点を有することから、モータ330の出力軸331が1回転すると、溶接ワイヤWは2回の往復動作を行う。往復駆動機構300B’によれば、図10、図11を参照して上記した往復駆動機構300Bと同様の効果を奏する。
Although detailed illustration is omitted, in the configuration of the
図13、図14は、本発明の第4実施形態に係る往復駆動機構を示している。本実施形態の往復駆動機構300Cは、第2の揺動アーム322の先端にワイヤガイド500(追加のワイヤガイド)が保持され、かかる点において上記の往復駆動機構300Bと大きく異なっており、これに伴い種々の変更が施されている。なお、往復駆動機構300Cにおいては、図10に示した往復駆動機構300Bの重り325は具備していない。
13 and 14 show a reciprocating drive mechanism according to the fourth embodiment of the present invention. The
ワイヤガイド500は、ワイヤガイド400と実質的に同じ構成とされており、剛性を有して直線状に延びる第1部分510と、可撓性を有する第2部分520とを有する。本実施形態において、第1部分410は、第1の揺動アーム312に保持される一端部(大径部412)から他端部の開口までの寸法が上記の往復駆動機構300Bの場合と比べて小さい。ワイヤガイド500の第1部分510もワイヤガイド400の第1部分410と同様の構成であり、第1部分510の開口端は、第1部分410開口端と対向している。第1部分410,510の相対向する開口端部は、ハウジング部220に設けられたガイドパイプ221内に挿入されている。一連に延びる溶接ワイヤWは、ワイヤガイド400およびワイヤガイド500それぞれに挿通している。
The
第2の揺動アーム322の先端によって第1部分510を保持する構造は、第1の揺動アーム312よる第1部分410の保持構造と同様である。即ち、第2の揺動アーム322の先端にある円筒部326は、第1部分510一端にある大径部512を、出力軸331の軸心Oxと平行な軸心周りに回動可能な状態で保持している。
The structure for holding the
ワイヤ導入部210には、ワイヤガイド500の第2部分520を収容するための収容室600が接続されている。収容室600は、トーチボディ231とほぼ同じ形状とされており、図13において出力軸331の軸心Oxを通って上下に延びる対称軸に対して、トーチボディ231と線対称となるように配置されている。収容室600は、ハウジング部220の収容空間220aに連通する内部空間600aをする。内部空間600aは、トーチボディ231の内部空間231aと同様に湾曲状とされており、平面Pに沿う幅が、収容室600の基端から先端に向かうにつれて次第に拡大し、最大となった後に次第に縮小するように形成されている。なお、図示は省略するが、ワイヤガイド500の第2部分520の先端は、収容室600の先端部に固定されている。
A
本実施形態の往復駆動機構300Cの駆動時には、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322は、上記した往復駆動機構300Bの場合と同様に相互に反対方向に往復揺動する。図14は、図13に示す状態からモータ330の出力軸331が反時計周り(図中矢印N1方向)に90°回転した状態を示す。このとき、第2の揺動アーム322の先端の円筒部326に保持された、ワイヤガイド500の第1部分510(大径部512)は、最も左側に移動する。ここで、可撓性を有する第2部分520は、その先端が収容室600の先端部に固定されているため、第1部分510の左方への移動に伴い、内部空間600aにおいて矢印N4に示すように湾曲形状の凸側に変位する。
When driving the
図13、図14を参照すると理解されるように、本実施形態において、2つのワイヤガイド400,500によってガイドされた溶接ワイヤWについては、トーチ本体部230内および収容室600内における経路長さが同調して長くなり、或いは短くなる。したがって、溶接ワイヤWの送給方向に沿った往復運動(引き戻しおよび送り出し)のストロークは、上記往復駆動機構300Bの場合の約2倍となって、溶接ワイヤWをより大きなストロークをもって往復運動させることができる。
As understood with reference to FIGS. 13 and 14, in the present embodiment, the welding wire W guided by the two wire guides 400 and 500 has a path length in the torch
本実施形態において、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322の先端(円筒部314および円筒部326)には、ワイヤガイド400,500が各別に保持されている。また、第1の揺動アーム312および第2の揺動アーム322は、相互に反対方向に往復揺動する。このような構成によれば、第1の揺動アーム312に保持されて往復運動させられるワイヤガイド400と、第2の揺動アーム322に保持されて往復運動するワイヤガイド500との重量バランスが最適な状態であり、駆動時の振動発生をより効率よく抑制することができる。
In the present embodiment, wire guides 400 and 500 are respectively held at the tips (the
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に包摂される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and all modifications within the scope of the matters described in the claims are all within the scope of the present invention. Is included.
上記実施形態において、第1および第2の揺動アームの中間部に対してクランク部材やカム部材が作用する構成とされていたが、本発明はこれに限定されない。第1および第2の揺動アームの先端部に対してクランク部材やカム部材が作用する構成としてもよい。また、第1および第2の運動体として、第1および第2の揺動アームによって構成される場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。第1および第2の運動体としては、互いに逆方向に往復運動させられる構成であれば、如何なる構成であってもよい。 In the above embodiment, the crank member and the cam member act on the intermediate portion of the first and second swing arms, but the present invention is not limited to this. A configuration may be adopted in which a crank member or a cam member acts on the tip portions of the first and second swing arms. Moreover, although the case where it comprised by the 1st and 2nd rocking | fluctuating arm as a 1st and 2nd moving body was demonstrated, this invention is not limited to this. The first and second moving bodies may have any configuration as long as they are configured to reciprocate in opposite directions.
上記実施形態において、カム部材390(カム機構)を用いてモータ330の駆動力を伝達する構成においては、カム部材の形状を種々変更することが可能である。上記実施形態のように、カム部材における第1および第2のカムフォロアとの係合部位が楕円形状の場合、往復駆動機構の駆動時に溶接ワイヤが送給方向に引き戻しと送り出しを繰り返す往復動作についての時間経過と速度の関係を表すワイヤ速度線図は、図15(a)に示すような正弦波形となる。一方、カム部材の上記係合部位の形状を工夫することにより、たとえば、図15(b)に示すように、送り方向と戻り方向との間でデューティー比や速度比を異ならせるといったことが可能であり、種々の溶接条件に適した溶接ワイヤの送給速度制御を容易に行うことが可能となる。
In the above embodiment, in the configuration in which the driving force of the
上記実施形態において、溶接トーチに溶接ワイヤの往復駆動機構を設ける場合について説明したが、これに限定されない。本発明に係る溶接ワイヤの往復駆動機構は、溶接ワイヤの送給経路のいずれの場所に設けてもよい。 In the above embodiment, the case where the welding torch is provided with the welding wire reciprocating drive mechanism has been described, but the present invention is not limited to this. The reciprocating drive mechanism for the welding wire according to the present invention may be provided at any location on the welding wire feeding path.
100 溶接装置
110 マニピュレータ
111 ワイヤ送給装置
112 手首部
120 ワイヤリール
130 コンジットケーブル
140 一線式パワーケーブル
150 ガスボンベ
170 ティーチペンダント
180 ロボット制御装置
190 溶接用電源装置
200 溶接トーチ
210 ワイヤ導入部
220 ハウジング部
220a 収容空間
230 トーチ本体部
230a 中間部
230b 入口部
231 トーチボディ
231a 内部空間
232 チップボディ
233 給電チップ
240 ワイヤ導出部
300,300A,300B,300B’,300C 往復駆動機構
310 第1の運動体
311 揺動中心
312 第1の揺動アーム
313 ピン
314 円筒部
317 第1のカムフォロア
318 支持片
320 第2の運動体
321 揺動中心
322 第2の揺動アーム
323 ピン
324 円筒部
325 重り
326 円筒部
327 第2のカムフォロア
328 支持片
330 モータ
331 出力軸
340 第1のクランク部材
341 一端側筒部
342 他端側筒部
350 第2のクランク部材
351 一端側筒部
352 他端側筒部
360 連結部材
361 第1の偏心軸部
362 第2の偏心軸部
370 ベアリング
371 内輪
372 外輪
380 ベアリング
381 内輪
382 外輪
390 カム部材
391 引張コイルばね(弾性体)
392 係合溝
400 ワイヤガイド
410 第1部分
411 入口部
412 大径部
420 第2部分
421 先端
500 ワイヤガイド(追加のワイヤガイド)
510 第1部分
512 大径部
520 第2部分
600 収容室(追加の収容室)
600a 内部空間
Ox 軸心(出力軸の中心)
O1 第1の偏心位置
O2 第2の偏心位置
P 平面
W 溶接ワイヤ
DESCRIPTION OF
392
510
600a Internal space Ox Axis (center of output shaft)
O1 First eccentric position O2 Second eccentric position P Plane W Welding wire
Claims (10)
上記ワイヤガイドの他端をその軸線方向に往復させることにより上記湾曲状態を変化させ、上記溶接ワイヤに送給方向の往復運動を付与する溶接ワイヤの往復駆動機構であって、
上記ワイヤガイドの他端を保持して往復運動させられる第1の運動体と、
上記第1の運動体の往復運動と逆方向に往復運動させられる第2の運動体と、を備えることを特徴とする、溶接ワイヤの往復駆動機構。 A welding wire to be fed toward the welding torch is inserted, and at least a part of the wire guide has flexibility, and a storage chamber for storing the wire guide in a curved state while fixing one end thereof,
A welding wire reciprocating drive mechanism that changes the bending state by reciprocating the other end of the wire guide in its axial direction, and imparts a reciprocating motion in the feeding direction to the welding wire,
A first moving body capable of reciprocating while holding the other end of the wire guide;
A welding wire reciprocating drive mechanism comprising: a second moving body that is reciprocated in a direction opposite to the reciprocating motion of the first moving body.
上記第2の運動体は、一端において揺動可能に支持された第2の揺動アームであり、
上記第1の揺動アームと上記第2の揺動アームとは、モータによって駆動される揺動機構により、相互に反対方向に揺動させられる、請求項1に記載の溶接ワイヤの往復駆動機構。 The first moving body is a first swing arm that is swingably supported at one end and holds the other end of the wire guide at the other end,
The second moving body is a second swing arm that is swingably supported at one end,
2. The welding wire reciprocating drive mechanism according to claim 1, wherein the first swing arm and the second swing arm are swung in directions opposite to each other by a swing mechanism driven by a motor. .
上記追加のワイヤガイドの他端は、上記第2の運動体に保持されるとともに上記ワイヤガイドの他端に対向している、請求項1または2に記載の溶接ワイヤの往復駆動機構。 An additional wire guide through which the welding wire is inserted and at least a portion of which is flexible; and an additional storage chamber for storing the additional wire guide in a curved state while fixing one end thereof,
The reciprocating drive mechanism of the welding wire according to claim 1 or 2, wherein the other end of the additional wire guide is held by the second moving body and faces the other end of the wire guide.
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