JP2018069284A

JP2018069284A - 溶接機

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Publication number: JP2018069284A
Application number: JP2016211432A
Authority: JP
Inventors: 小林　和行; Kazuyuki Kobayashi; 和行小林
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2018-05-10
Anticipated expiration: 2036-10-28
Also published as: JP6769238B2

Abstract

【課題】配管類を削減しながら溶接に際して安定した電流値を保ち得る溶接機を提供する。
【解決手段】溶接トーチ２を備えて対象物３の周囲を回転する回転体７と、該回転体７を回転可能に支持する台座部６と、回転体７と台座部６との間に配され、回転体７の回転に伴って回転体７又は台座部６の少なくとも一方と接触しながら回転する回転面を有する導電子１５とを備え、台座部６側に供給される電力を導電子１５を介して回転体７側に伝達するよう構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、パイプやチューブ等を溶接するための溶接機に関する。

従来、金属製のパイプやチューブ等の突合せ溶接や隅肉溶接を行うにあたり、対象物であるパイプやチューブの周囲で溶接トーチを周回させて自動で溶接する型式の溶接機が用いられている。この種の溶接機では、溶接の間、溶接トーチに対して電気と水及びシールドガスを供給する必要があり、これらは溶接トーチに接続されたケーブル等の配管を介して溶接箇所まで送られる。この際、溶接トーチは対象物の周囲を３６０°にわたって周回するので、溶接トーチに追従するケーブルが対象物の周囲に巻き付く形になる。

溶接には、金属を溶融させるための大きな電流を溶接トーチに供給する必要があるが、導線に流すことのできる電流の値は導線の径に比例する。したがって、仮に溶接トーチへの給電を一本のケーブルで賄おうとした場合、必然的にケーブルには径の大きな導線を採用することになる。

ところが、ケーブルを構成する導線は、径を太くするほど剛性が高く、曲がりにくくなるため、あまり太い導線を使用すると溶接トーチの動作に支障を来す虞がある。よって、溶接トーチの良好な動作性を確保しながら十分な電流を供給するために、小さい径の導線からなるケーブルを複数備え、各ケーブルに流す電流の合計値として大きな電流を溶接トーチへ供給する方式が採用されることが一般的である。

そして、このように複数のケーブルを用いて給電を行う場合、該複数のケーブルを伴って溶接トーチが対象物の周囲を周回することになる。溶接トーチに追従するケーブルの数が多ければ、その分だけケーブルが嵩張るので、上述の如き溶接機を使用するにあたっては、対象物の周囲に溶接トーチがケーブルの束と共に移動できるだけの空間が必要になる。また、仮に少ない電流により溶接を実行しようとすれば、溶接トーチを対象物の周囲で何度も往復させなくてはならず、溶接作業の能率が落ちてしまう。つまり、上述の如き溶接機は、例えば細いパイプが密集しているような場所の溶接にはあまり適していなかった。また、多数のケーブルが対象物に巻き付けば、溶接箇所の視認性も悪化してしまい、この点も溶接品質を確保する上で課題となっていた。

こういった溶接機の問題に対処し得る技術を記載した先行技術文献として、例えば、下記の特許文献１がある。特許文献１には、溶接トーチと共にテーブルに対して回転する回転リングと、該回転リングを支持する前記テーブルとの間に給電ブラシを配置し、前記テーブル側から前記給電ブラシを介して前記回転リング側へ給電を行うことで、給電のための電力ケーブルを省略し、溶接トーチに接続されるライン類を削減することが記載されている。

特開２０１５−１７８１１３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の溶接機（溶接装置）の場合、給電ブラシによる給電という方式に弱点を抱えている。まず、給電ブラシは給電対象との接触部の状況を一定に保つことが難しいため、給電対象である回転リングへ供給される電流の値にばらつきが生じて一様な溶接ができにくいことが考えられる。また、回転リングが給電ブラシに回転しながら接触することによる摩耗の問題もある。繰り返しの使用の結果、給電ブラシが摩耗していけば、接触部における抵抗値が変化して電流値に影響するので、長期にわたって溶接の品質を一定に保つことは困難である。また、摩耗に伴い発生する粉塵の問題も無視できない。

本発明は、斯かる実情に鑑み、配管類を削減しながら溶接に際して安定した電流値を保ち得る溶接機を提供しようとするものである。

本発明は、溶接トーチを備えて対象物の周囲を回転する回転体と、該回転体を回転可能に支持する台座部と、前記回転体と前記台座部との間に配され、前記回転体の回転に伴って前記回転体又は前記台座部の少なくとも一方と接触しながら回転する回転面を有する導電子とを備え、前記台座部側に供給される電力を前記導電子を介して前記回転体側に伝達するよう構成された溶接機にかかるものである。

本発明の溶接機を具体的に実施するにあたり、前記台座部は、対象物を挟み込む凹部を備えたテーブルとし、前記回転体は、対象物を通す切欠きを備えて前記凹部に配置し、前記導電子は、前記回転体と前記テーブルが対向する位置にて前記回転体と前記テーブルの間に配することができる。

本発明の溶接機において、前記導電子は、前記回転体の軸方向に重なり合った前記テーブルと前記回転体の間に、該回転体の径方向に回転軸が沿う向きに配され、前記回転体の回転に伴い、該回転体及び前記テーブルに回転面を接触させながら転動するよう構成することができる。

本発明の溶接機において、前記導電子は、前記回転体の径方向に重なり合った前記テーブルと前記回転体の間に、該回転体の軸方向に回転軸が沿う向きに配され、前記回転体及び前記テーブルに回転面を接触させながら転動するよう構成することができる。

本発明の溶接機において、前記導電子は、円形の断面を有して前記テーブル又は回転体の一方に支持される軸と、円形の断面を有して該軸を中心に回転する外周体と、円形の断面を有して前記軸と前記外周体の間に配され、該外周体の回転に伴って該外周体の内周面と前記軸の外周面とに接触しながら転動する複数の中間子を備え、前記外周体が外周面にて前記テーブル又は回転体の他方に接触し、前記回転体の回転に伴い前記軸に対し回転するよう構成することができる。

本発明の溶接機によれば、配管類を削減しながら溶接に際して安定した電流値を保ち得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の第一実施例の形態を示す正面図である。本発明の第一実施例の形態を示す平面図である。本発明の第一実施例における導電子及びその通路の形態を説明する断面図である。本発明の第一実施例の作動状態を示す平面図であり、（Ａ）は初期状態、（Ｂ）は溶接に先立ち回転体を１８０°回転させた状態、（Ｃ）は溶接直後の状態を示している。本発明の第二実施例の形態を示す平面図である。本発明の第二実施例における導電子の形態を示す斜視図である。本発明の第三実施例の形態を示す正面図である。本発明の第三実施例の形態を示す平面図である。本発明の第四実施例の形態を示す正面図である。本発明の第四実施例の形態を示す平面図である。本発明の第四実施例における導電子の形態を示す図であり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１〜図４は本発明の実施による溶接機の形態の一例（第一実施例）を示している。図１に示す如く、本第一実施例の溶接機１は、溶接トーチ２を備えて該溶接トーチ２をパイプやチューブ等の対象物３（ここに示した例では、上下方向に沿って軸を有する円筒形である）の周囲で周回させるヘッド部４と、溶接トーチ２を含むヘッド部４の駆動や制御を行う機構を内蔵した本体部５を備えてなる。尚、以下では基本的に、鉛直方向に沿って延びる対象物３の下端を水平面に対し隅肉溶接により溶接する場合を例に説明を行うが、対象物３や溶接機１の配置はこれに限らず、例えば対象物３の向きは水平方向や斜め方向であっても良い。また、隅肉溶接以外に突合せ溶接等にも適用し得る。

本体部５は、水平面に載置されて対象物３に対しヘッド部４を適当な位置に支持するようになっている。本体部５は、ヘッド部４を対象物３の軸に沿った方向や対象物３の軸に直交する方向へ動かすための図示しない駆動機構を備えており、これによりヘッド部４の位置を対象物３に対し微調整することができるようになっている。尚、ここでは水平面に対し対象物３を隅肉溶接する場合を説明しているため、本体部５を水平面に載置すれば溶接機１全体を対象物３に対し適切な位置に配置することができるが、この他に、例えば鉛直面に対して対象物３を溶接する場合や、対象物３としてのパイプ同士を突合せ溶接により溶接する場合等を想定し、例えばパイプやチューブを挟み込むクランプ等、本体部５を適宜固定するための機構を別途備えるようにしても良い。

ヘッド部４は、対象物３に対し直交する面をなして本体部５に支持される台座部としてのテーブル６と、該テーブル６に対し対象物３の方向に沿った軸を中心に回転可能に支持されるリング状の回転体（回転リング）７を備えている。該回転リング７には溶接トーチ２が取り付けられ、溶接に際し該溶接トーチ２と共に対象物３の周囲を回転するようになっている。溶接トーチ２は、対象物３に対して放電を行う先端部２ａと、該先端部２ａを傾動可能に支持して溶接トーチ２全体を回転リング７に対し支持する支持部２ｂを備えている。支持部２ｂには、溶接トーチ２に冷却液（ここでは水）を供給又は回収する２本の冷却液ケーブル８と、溶融金属を保護するためのシールドガスを供給するガスケーブル９の計３本の配管が接続されている。また、テーブル６の上面には溶接のエネルギーとしての電気を供給する電力ケーブル１０が接続されている。尚、図２以降、冷却液ケーブル８やガスケーブル９については、説明の都合上、図によっては図示を適宜省略している。また、回転リング７はテーブル６に対し、例えば絶縁体にて構成されたターンテーブル様の機構により回転可能に支持されるが、この機構については本発明の要旨と直接関係するものではなく、また図示すれば図全体が煩雑になってしまうため、全図にて図示を省略している。

図２に示す如く、ヘッド部４を構成するテーブル６のなす面には、対象物３を挟み込むための凹部６ａが備えられており、ここに回転リング７が配置されている。また、回転リング７は一部に切欠き７ａを有する環状の部材であり、全体として平面視でＣ字状に形成されている。そして、この切欠き７ａに対象物３を通すことで回転リング７を対象物３の周囲に配置できるようになっている。回転リング７の下面には、回転リング７の周方向に関して切欠き７ａと反対側の位置に溶接トーチ２が取り付けられている。溶接トーチ２の先端は、図示しない駆動機構により適宜角度を変更できるように構成されている。尚、以下では、説明の便宜上、回転リング７の回転軸に沿う方向を上下方向と規定し、回転リング７に対し溶接トーチ２が取り付けられた側を下方向、その反対側を上方向と規定するものとする。

回転リング７は、該回転リング７を支持する台座部としてのテーブル６の下面に、該テーブル６に対し回転可能に取り付けられており、その回転はヘッド部４に備えた複数のギヤにより駆動されるようになっている。回転リング７の外周には歯形が形成されてギヤ１１，１１と噛み合うようになっており、該ギヤ１１，１１はギヤ１２，１２と噛み合い、該ギヤ１２，１２は駆動ギヤ１３と噛み合って、図示しないモータから駆動ギヤ１３に入力される動力を回転リング７に伝達し、回転リング７をテーブル６に対し回転させるようになっている。

さらに、テーブル６と回転リング７との間には導電機構１４が介装されており、この導電機構１４により、テーブル６に対する回転リング７の回転を許容しつつ、テーブル６側に供給される電力を、回転リング７側の溶接トーチ２に伝達するようになっている。

本第一実施例の場合、導電機構１４は、図１、図２に示す如く、上下に重なり合ったテーブル６と回転リング７の間にローラ型の導電子１５を挟み込んでなる。この導電子１５の形態及びテーブル６と回転リング７に対する配置を断面図にて図３に示す。導電子１５は導電性の物質で構成される円錐台状の物体であり、本第一実施例では、複数の導電子１５の各回転軸が回転リング７の径方向に沿い、且つ径方向外側に向かうほど導電子１５の径が大きくなる向きで放射状に並べられている（図２参照）。導電子１５は、回転リング７の上面、及びこれと対向するテーブル６の下面に互いに向かい合うように形成されたＣ字状の溝１６ａ，１６ｂにより構成される通路１６に収容されており、回転リング７がテーブル６に対して回転する間、回転面である円錐面を溝１６ａの底面と溝１６ｂの底面に接触させつつ回転し、通路１６内を回転リング７の動きに伴って転がりながら移動するようになっている。溝１６ａ，１６ｂは、各々が回転リング７の径方向に関して外側に向かうほど深くなるように形成されており、溝１６ａ，１６ｂの間に位置する導電子１５の形状に合わせ、通路１６の上下方向の寸法が径方向外側に向かうほど大きくなっている。

テーブル６側に形成された溝１６ｂは、図２に示す如く、凹部６ａに面する位置を両端部としているが、この両端部は凹部６ａに向かって開放されてはおらず、凹部６ａの縁に沿って形成された隔壁１６ｃによって閉じられている。この隔壁１６ｃにより、Ｃ字状の通路１６内を転動しながら凹部６ａ付近の端部まで移動してきた導電子１５が、前記端部を越えて凹部６ａに脱落してしまうことが防止されるようになっている。

ここで、通路１６の構成は上に説明した例に限定されない。例えば、テーブル６の下面又は回転リング７の上面から二枚のＣ字状のフランジを突出させ、該フランジ同士の間に通路１６を形成することもできる。その他、回転リング７の回転に伴う導電子１５の移動を適切に規定し得る限りにおいて、通路１６は種々の構成を取り得る。

導電子１５は、図２に示す如く、回転リング７の切欠き７ａの位置が凹部６ａの開口に一致する初期位置において、平面視で回転リング７の周方向に関して溝１６ｂの中央部１６ｄを中心とした９０°の範囲内に収まるように配置される（図２中に一点鎖線で示す範囲である）。また、溝１６ｂの両端部は、前記初期位置で中央部１６ｄから最も遠い位置にある導電子１５から、平面視で回転リング７の周方向に関して９０°以上離れていることが好ましい。すなわち、導電子１５が溝１６ｂの中央部１６ｄを中心として９０°の範囲内に配置されている場合には、溝１６ｂの両端部は中央部１６ｄから回転リング７の周方向に１３５°以上離れた位置に設定される（図２中に二点鎖線で示す範囲である）。回転リング７の回転に伴い、導電子１５とテーブル６や回転リング７との間で摺動をなるべく発生させないための配置である。この配置による作用効果については後に詳述する。

通路１６における各導電子１５の間には、導電子１５同士の位置ずれを防ぐために適宜スペーサ等を配置しても良い。ただし、初期位置で中央部１６ｄから最も遠い位置にある導電子１５と、溝１６ｂの両端部との間には、回転リング７の回転に伴う導電子１５の移動を妨げないよう、スペーサ等は配置しないか、十分に小さいサイズのスペーサを配置すると良い。また、ここでは計３個の導電子１５を備えた場合を例示しているが、導電子１５の数はこれより多くすることもできるし、少なくすることもできる。

回転リング７やテーブル６のうち、少なくとも互いに対向する部分の材質は導電性であり、回転リング７とテーブル６の間で導電子１５を介した通電が可能となっている。一方、回転リング７と、駆動ギヤ１３を駆動する図示しないモータや、ヘッド部４を本体部５に対して動かすための図示しない駆動機構との間は、例えばギヤ１１，１２やテーブル６の一部を絶縁体により構成する等の措置によって絶縁されている。

次に、上記した本第一実施例の作動を説明する。

上述の溶接機１にて対象物３の溶接を行う際には、まず図４（Ａ）に示す如く、対象物３を取り囲むようにテーブル６の凹部６ａ及び回転リング７が位置するよう、溶接機１を配置する。このとき、回転リング７は、切欠き７ａの位置が凹部６ａの開口と一致する初期位置にあり、凹部６ａと切欠き７ａに対象物３を通すことで、溶接にあたり溶接機１を適切な位置に配置することができる。溶接機１を配置したら、図示しない駆動機構によりヘッド部４を適宜動作させ、回転リング７及び溶接トーチ２を対象物３の溶接箇所に対して位置決めする。この際、あわせて溶接トーチ２の先端部２ａの角度も操作し、先端の放電部が対象物３の溶接箇所に位置するよう調整する（図１参照）。

次に、回転リング７を１８０°回転させ、図４（Ｂ）に示す如く溶接トーチ２を対象物３に関して初期位置とは反対側に位置させる。ここでは回転リング７を時計回りに回転させた場合を図示しており、溶接トーチ２に接続された冷却液ケーブル８やガスケーブル９は、対象物３に対し図中下側から巻き付くように溶接トーチ２に追従する。

また、回転リング７の回転に伴い、テーブル６と回転リング７の間に配置された導電子１５は通路１６内を転がるように時計回りに移動する。回転リング７の回転角が１８０°であるため、これに追従する各導電子１５の移動量は時計回りに９０°である。

この際、上述の如く、導電子１５は初期位置で溝１６ｂの中央部１６ｄを中心として９０°の範囲内に配置され、且つテーブル６側の溝１６ｂの端部は中央部１６ｄから１３５°以上離れた位置にある（図２及び図４（Ａ）参照）。このため、導電子１５が通路１６内を時計回りに９０°移動しても、導電子１５が通路１６内を正しく転がりながら移動している限り、導電子１５は溝１６ｂの端部に達することはない。

すなわち、ここで、仮に初期位置における導電子１５と溝１６ｂの端部の間の距離が周方向で９０°に満たない場合を想定すると、回転リング７が１８０°回転した際、端に位置する導電子１５は溝１６ｂ内で転動するための空間が足りず、溝１６ｂの端部に到達してしまう。溝１６ｂの端部には上述の如く導電子１５の脱落防止のための隔壁１６ｃが備えられており、溝１６ｂの端部に到達した導電子１５はこの隔壁１６ｃに接触し、それ以上の移動を妨げられる。そして、導電子１５が隔壁１６ｃに接触した状態でさらに回転リング７が回転を続けると、隔壁１６ｃの位置に留まりながら転動しようとする導電子１５と、テーブル６又は回転リング７との間で摺動が発生してしまうことになる。上述の導電子１５や溝１６ｂの配置は、このような事態を防止するよう、回転リング７の回転に際し導電子１５の転動する空間を十分に確保するための構成である。

続いて、対象物３の溶接を行う。溶接トーチ２に冷却液ケーブル８とガスケーブル９からそれぞれ水とシールドガスを送給し、また電力ケーブル１０（図１参照）に電流を供給しつつ、図４（Ｂ）に示す配置から、回転リング７を反時計回りに３６０°回転させる。

この間、冷却液ケーブル８及びガスケーブル９は、対象物３の周囲を溶接トーチ２に追従して反時計回りに巻き付くように移動する。また、導電子１５は、図４（Ｂ）に示す位置から、回転リング７の回転に追従して通路１６内を転動しつつ、図４（Ｃ）に示す位置まで反時計回りに１８０°移動する。そして、上述の如き溝１６ｂと導電子１５との位置関係により、この３６０°の回転の間も、溝１６ｂ内で各導電子１５の転動する空間は確保される。

すなわち、初期位置においては、図４（Ａ）に示す如く、時計回りの方向に関して最も後側（つまり、図中上側）に位置する導電子１５は、溝１６ｂの図中上側に位置する端部から周方向に９０°以上離れた位置にある。ここから図４（Ｂ）の配置に至る溶接前の回転において、この導電子１５は時計回りに９０°回転するので、溝１６ｂの上側の端部からは１８０°以上離間する。したがって、続く溶接の過程で、この導電子１５が図４（Ｃ）の配置まで反時計回りに１８０°移動しても、溝１６ｂの上側の端部に到達することはない。このようにして、回転リング７を回転させつつ対象物３を溶接している間、導電子１５はテーブル６及び回転リング７の両方に接触し続けて両者間の電気的接続を保ち、テーブル６に電力ケーブル１０（図２参照）から供給される電流を回転リング７側の溶接トーチ２まで伝達することができる。

この際、各導電子１５は転動しながらテーブル６や回転リング７に接触しており、例えば何らかの要因で導電子１５が通路１６内を滑るような動作をしない限り、基本的には導電子１５とテーブル６や回転リング７との間で摺動は発生しない。したがって、摺動に伴う電流値の不安定さの問題や、摩耗及びこれに伴う粉塵の発生といった問題は生じない。本第一実施例の溶接機１によれば、テーブル６と回転リング７の間を転動しながら移動する導電子１５により、溶接の間、溶接トーチ２に安定した電流を供給することができ、また、回転リング７の回転により導電子１５が常に摺動して摩耗するようなこともなく、長期にわたって安定した品質の溶接を実行することができる。

またここで、導電子１５は上述の如く円錐台状に形成され、且つその径が回転リング７の径方向外側に向かうほど大きくなる向きに配置されており、通路１６を構成する溝１６ａ，１６ｂも、こうした導電子１５の形状に合わせて形成されている。これは、回転リング７の回転に伴う径方向内側と外側の間の移動量の差に応じた構成である。すなわち、回転リング７が回転する際、該回転リング７の各部における周方向の移動距離は、径方向内側ほど小さく、外側ほど大きくなる。一方、仮に導電子１５の回転面が一定の径を有する円筒状に形成されていた場合を考えると、この導電子１５が転動する際には、導電子１５の軸方向に関して全ての箇所の回転面が同じ速さで転動する。したがって、この導電子１５が回転リング７の回転と共に転動する際には、導電子１５の回転面のうちある一箇所が回転リング７の動きと同じ速さで転動していたとしても、別の箇所は回転リング７と異なる速さで動くことになり、その結果、導電子１５と回転リング７又はテーブル６との間で摺動が発生してしまう。そこで、導電子１５を図３に示す如き円錐台状に形成すれば、導電子１５が転動する際、径の大きい部分ほど速く動くことになり、回転面の全ての箇所で回転リング７の回転に同期させることができ、摺動の発生を抑えることができる。

溶接が完了したら、回転リング７を時計回りに１８０°回転させ、再度図４（Ａ）に示す初期位置に戻す。以上で溶接に係る工程は終了する。

上述の一連の工程において、冷却液ケーブル８とガスケーブル９は回転リング７側の溶接トーチ２に追従して対象物３の周囲に巻き付くように移動するが、電力ケーブル１０はテーブル６側に接続されており、対象物３の周囲を移動するようなことはない（図１、図２参照）。すなわち、溶接に伴い対象物３に巻き付くケーブル類は、電力ケーブル１０の分だけ従来と比較して数を削減、または体積を小さくすることができる。

ここで、冷却液ケーブル８に関しては、冷却液を電力ケーブル内に導線に沿って流すことで、溶接トーチへの電力の供給と、溶接トーチ及び電力ケーブルの冷却（小径の導線が通電に伴う熱で溶けることを防止するためである）を同一のケーブル内で兼ねるようにしている例が従来あり、これと比較すると必ずしもケーブルの本数が削減されるわけではない。つまり、電力ケーブルを３本以上備えた従来の溶接機を想定すれば、ケーブルの総数はそれよりも少ないと言えるが、冷却液ケーブルを兼ねた電力ケーブルが２本の溶接機と比較すれば、ケーブルの本数は同じである。しかしながら、電力は通さずに冷却液の送給だけを行う冷却液ケーブル８であれば、導線の分だけケーブルの径が小さくて済み、この利点は大きい。ケーブルの体積が小さくできれば、溶接にあたって対象物３の周囲に必要なスペースを大幅に減らすことができるからである。また、対象物３に巻き付くケーブルの数や体積が少なければ、溶接作業にあたって溶接箇所の視認性も良好になり、溶接中の溶接トーチ２の監視や、溶接後の品質の確認も容易になる。さらに、溶接トーチ２に電力ケーブル１０を接続するためのスペースが空いた形になるので、ここに溶接箇所をモニタするためのカメラ等を搭載するといったことも可能である。

あるいは、溶接トーチ２へ供給される電力が十分に小さければ、熱により溶接トーチ２が溶融する心配がないため、冷却液ケーブル８自体が不要となる場合も考えられる（図示は省略する）。この場合、溶接トーチ２に接続され且つ溶接の際に溶接トーチ２に追従する配管はガスケーブル９の一本のみとなり、溶接トーチ２まわりの省スペース化や、視認性の向上といった効果は一層大きい。

また、こういった溶接トーチ２周辺に関わる構成を単純化できるのみならず、電力ケーブル１０の構成に関しても利点がある。すなわち、電力ケーブル１０は対象物３の周囲に巻き付くことがないので、剛性やスペース上の都合を考慮して複数の小さい径のケーブルに分割するような必要がない。大きな電流を流すことのできる大径の電力ケーブル１０を少ない本数用いれば済むので、電力ケーブル１０に係る構造を単純にし、溶接機１全体をコンパクトにすることができる。

以上のように、上記本第一実施例においては、溶接トーチ２を備えて対象物３の周囲を回転する回転体（回転リング）７と、該回転体７を回転可能に支持する台座部６と、前記回転体７と前記台座部６との間に配され、前記回転体７の回転に伴って前記回転体７及び前記台座部６と接触しながら回転する回転面を有する導電子１５とを備え、前記台座部６側に供給される電力を前記導電子１５を介して前記回転体７側に伝達するよう構成しているので、溶接に際し、回転体７の回転に伴い回転する導電子１５を介して台座部６と回転体７との間の接触を保つことで、回転に伴う摺動の発生を極力防止しながら、台座部６に供給される電力を前記回転体７側へ好適に伝達することができる。

また、本第一実施例において、前記台座部６は、対象物３を挟み込む凹部６ａを備えたテーブルとして構成され、前記回転体７は、対象物３を通す切欠き７ａを備えて前記凹部６ａに配置され、前記導電子１５は、前記回転体７と前記テーブル６が対向する位置にて前記回転体７と前記テーブル６の間に配されているので、テーブル６の凹部６ａ及び回転体７により対象物３を取り囲むように溶接機１を配置し、溶接作業を好適に実行することができる。

また、本第一実施例において、前記導電子１５は、前記回転体７の軸方向に重なり合った前記テーブル６と前記回転体７の間に、該回転体７の径方向に回転軸が沿う向きに配され、前記回転体７の回転に伴い、該回転体７及び前記テーブル６に回転面を接触させながら転動するよう構成されているので、回転に伴う摺動の発生を効果的に防止しつつ、電力を前記回転体７側へ好適に伝達することができる。

したがって、上記本第一実施例によれば、配管類を削減しながら溶接に際して安定した電流値を保ち得る。

図５、図６は本発明の第二実施例を示している。基本的な構成は上述の第一実施例と同様であるが、本第二実施例の溶接機１７に備えた導電機構１８の場合、図５に示す如く回転リング１９の上面に形成された溝２１ａ、及びテーブル２０の下面に形成された溝２１ｂに歯形が形成されている。一方、図６に示す如く、円錐台状の導電子２２の回転面である円錐面にも歯形が形成されており、通路２１の上下に形成された歯形がそれぞれ導電子２２の円錐面の歯形と噛み合うようになっている。そして、回転リング１９の回転にあたっては、導電子２２は円錐面の歯形を通路２１に形成した歯形に噛み合わせつつ転動する。このようにすれば、導電子２２が転動によらず、通路２１内を滑るように移動してしまうような心配がないので、本第二実施例の場合には、上記第一実施例における隔壁１６ｃ（図２参照）の如き構成は不要である。

すなわち、上述の第一実施例（図２参照）の如く、導電子１５が円筒状のローラとして形成されている場合には、何らかの要因により、導電子１５が通路１６内を滑るように移動することが起こり得る。その際には、仮に初期位置において溝１６ｂの端部と導電子１５の間の距離を十分に取ってあったとしても、回転リング７の回転に伴い導電子１５が溝１６ｂの端部まで達してしまう可能性がある。上記第一実施例では、このような場合に備え、導電子１５が溝１６ｂの端部から脱落してしまうことを防止するために隔壁１６ｃを備えているが、本第二実施例の如く導電子２２と通路２１の間で歯形を噛み合わせつつ導電子２２を転動させるようにすれば、該導電子２２が通路２１に対して位置ずれを起こすことがない。

本第二実施例に係るその他の作用効果については、上記第一実施例と同様であるため説明を省略するが、本第二実施例によっても、配管類を削減しながら溶接に際して安定した電流値を保ち得る。

図７、図８は本発明の第三実施例を示している。基本的な構成は上述の第一及び第二実施例と同様であるが、本第三実施例の溶接機２３に備えた導電機構２４の場合、回転リング２５とテーブル２６とが部分的に径方向に重なり合っており、回転リング２５の外周面と、テーブル２６の下面に形成したＣ字状の溝２７ａの外周面との間に導電子２８を配置している。

すなわち、本第三実施例の場合、回転リング２５は上段２５ａが溝２７ａ内に収容され、回転リング２５の上段２５ａの外周面と、溝２７ａの外周面との間が導電子２８の通路２７として構成されている。そして、導電子２８の回転軸は、回転リング２５の径方向ではなく、軸方向に沿った配列となっており、導電子２８は、回転リング２５の回転に伴い、上下方向の軸を中心に、回転リング２５の外周面と、溝２７ａの外周面とに接触しながら通路２７内を転動するように構成されている。この構成に伴い、導電子２８の回転面は円錐台状ではなく、軸方向に沿って各所が等しい径を有する円筒状となっている。

回転リング２５の下段２５ｂには、外周面に歯形が形成されており、ここでギヤ１１と噛み合い、溶接作業に伴う回転を駆動されるようになっている。

図８に示す如く、溝２７ａの両端部には、導電子２８の脱落を防止するための隔壁２７ｂがテーブル２６の凹部２６ａの縁に沿って形成されている。通路２７における導電子２８の配列は、上述の第一、第二実施例（図２、図５参照）と同様であり、初期位置において平面視で回転リング２５の周方向に関し溝２７ａの中央部２７ｃを中心とした９０°の範囲内に収まるように配置される。また、溝２７ａの両端部は平面視で中央部２７ｃから周方向に１３５°以上離間した位置に形成される。

このように導電機構２４を構成すると、回転リング２５、導電子２８及びテーブル２６が径方向に重なり合うため、上述の第一、第二実施例と比較して径方向の寸法が多少大きくなるが、その一方、回転リング２５とテーブル２６の間に上下方向に導電子２８を挟み込まないため、軸方向の厚みを小さくすることができる。

ここで、本第三実施例では、テーブル２６側に形成した溝２７ａの外周面と、回転リング２５の上段２５ａの外周面との間に通路２７を形成しているが、これとは逆に、例えば回転リング２５側に溝を形成すると共に、テーブル２６の下面に凸部を形成し、該凸部を前記溝内に収容して、該凸部の外周面と、前記溝の外周面との間に導電子２８を配置して構成することもできる。あるいは、テーブル２６側に形成した溝２７ａの内周面と、回転リング２５の内周面との間に導電子２８を配置し、ここを通路２７として構成することもできる。

また、本第三実施例では回転リング２５の上段２５ａの周囲に導電子２８を配し、下段２５ｂの外周にてギヤ１１と噛み合うようにしているが、これとは逆に、下段２５ｂの周囲に導電子２８を配し、上段２５ａの外周にてギヤ１１と噛み合うように構成することもできる。その他、回転リング２５やテーブル２６、導電子２８の配置等は、ここに示した例以外にも種々の構成を取り得る。

以上のように、上記本第三実施例において、前記導電子２８は、前記回転体２５の径方向に重なり合った前記テーブル２６と前記回転体２５の間に、該回転体２５の軸方向に回転軸が沿う向きに配され、前記回転体２５及び前記テーブル２６に回転面を接触させながら転動するよう構成されているので、回転に伴う摺動の発生を効果的に防止しつつ、電力を前記回転体２５側へ好適に伝達することができる。

本第三実施例に係るその他の作用効果については、上記第一実施例と同様であるため説明を省略するが、本第三実施例によっても、配管類を削減しながら溶接に際して安定した電流値を保ち得る。

図９〜図１１は本発明の第四実施例を示している。基本的な構成は上述の第一〜第三実施例と同様であるが、本第四実施例の溶接機２９に備えた導電機構３０の場合、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、導電子３１はテーブル３２側に固定された軸３１ａの周囲に中間子３１ｂを介し外周体３１ｃを支持して構成される。

外周体３１ｃは、導電子３１の回転面をなす円錐台状の中空の導電体であり、外周体３１ｃの中心軸をなして該外周体３１ｃを貫通する導電性の軸３１ａを中心に回転可能に構成されている。外周体３１ｃの内部空間には、外周体３１ｃと軸３１ａとの間に複数の円錐台状の中間子３１ｂが配されている。軸３１ａ、各中間子３１ｂ、外周体３１ｃは各々が円形の断面を有しており、各中間子３１ｂは、その軸方向の全体にわたり、軸３１ａの外周面と、外周体３１ｃの内周面との間の距離に等しい直径を有している。そして、外周体３１ｃが軸３１ａを中心に回転する際、各中間子３１ｂがこれに追従して外周体３１ｃと軸３１ａの間を転動しつつ、軸３１ａに対し外周体３１ｃを支持するようになっている。こうして、外周体３１ｃが軸３１ａの周囲を回転する間、中間子３１ｂが軸３１ａの外周面と外周体３１ｃの内周面双方に接触し続けるので、外周体３１ｃの軸３１ａに対する回転を許容しつつ、外周体３１ｃと軸３１ａとの間で通電できるようになっている。

本第四実施例では、こうした構成を備えた導電子３１が、図９、図１０に示す如く、軸３１ａが回転リング３３の径方向に沿い、且つ外周体３１ｃの径が回転リング３３の径方向外側に向かうほど大きくなる向きで放射状に複数配置されている。

テーブル３２の下面には各導電子３１を収容するための窪み３４ａが形成されており、導電子３１の軸３１ａの両端は、回転リング７の径方向に関して窪み３４ａの向かい合う内面にそれぞれ支持される。導電子３１の外周体３１ｃは窪み３４ａの内面には接しておらず、外周体３１ｃはテーブル３２と直接接触することなく回転するようになっている。

一方、回転リング３３の上面には平面視でＣ字状の溝３４ｂが形成されており、この溝３４ｂは底面において導電子３１の外周体３１ｃと接するようになっている。溝３４ｂは、円錐台状の外周体３１ｃの形状に合わせ、回転リング３３の径方向に関して外側に向かうほど深くなるように形成されている。

このような構成の導電機構３０では、回転リング３３の回転に伴い、導電子３１の回転面をなす外周体３１ｃが、回転リング３３に形成された溝３４ｂの底面に接しながら軸３１ａを中心に回転する。この間、回転面をなす外周体３１ｃは内部において中間子３１ｂを介して軸３１ａと接触し続けるので、回転リング３３は外周体３１ｃ、中間子３１ｂ、軸３１ａを介してテーブル３２に接触し続けることになり、回転リング３３とテーブル３２の間の電気的な接続が確保される。

本第四実施例の場合、上記第一〜第三実施例と異なり、導電子３１の位置がテーブル３２に対して移動することはない。したがって、例えば図１０に示す如く、４つの導電子３１を回転リング３３の周方向に関し略均等に配置するといったことも可能である。

ここで、本第四実施例ではテーブル３２に窪み３４ａを備え、該窪み３４ａに真っ直ぐな軸３１ａを支持するようにしているが、この他に、例えばテーブル３２には窪みや溝のような構成を備えず、軸３１ａの両端をテーブル３２の下面に向かって屈曲させ、該下面に軸３１ａの両端を固定することもできる。また、本第四実施例ではテーブル３２側に導電子３１を備えているが、これとは逆に回転リング３３の上面に導電子３１を支持し、テーブル３２側に導電子３１の外周体３１ｃを接触させるよう構成することもできる。

以上のように、上記本第四実施例において、前記導電子３１は、円形の断面を有して前記テーブル３２又は回転体３３の一方に支持される軸３１ａと、円形の断面を有して該軸３１ａを中心に回転する外周体３１ｃと、円形の断面を有して前記軸３１ａと前記外周体３１ｃの間に配され、該外周体３１ｃの回転に伴って該外周体の内周面と前記軸３１ａの外周面とに接触しながら転動する複数の中間子３１ｂを備え、前記外周体３１ｃが外周面にて前記テーブル３２又は回転体３３の他方に接触し、前記回転体３３の回転に伴い前記軸３１ａに対し回転するよう構成しているので、回転に伴う摺動の発生を効果的に防止しつつ、電力を前記回転体３３側へ好適に伝達することができる。

本第四実施例に係るその他の作用効果については、上記第一実施例と同様であるため説明を省略するが、本第四実施例によっても、配管類を削減しながら溶接に際して安定した電流値を保ち得る。

尚、本発明の溶接機は、上述の実施例にのみ限定されるものではない。例えば、第三実施例や第四実施例の導電機構において、導電子の回転面に第二実施例の如く歯形を形成し、テーブルや回転体と噛み合わせるよう構成することも可能である。あるいは、第四実施例の導電子と類似の導電子の回転面を円筒形として構成し、第三実施例の如く、回転体の周囲に上下方向の軸を有して配列することもできる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１溶接機
２溶接トーチ
３対象物
６テーブル（台座部）
６ａ凹部
７回転リング（回転体）
７ａ切欠き
１５導電子
１７溶接機
１９回転リング（回転体）
２０テーブル
２２導電子
２３溶接機
２５回転リング（回転体）
２６テーブル
２６ａ凹部
２８導電子
２９溶接機
３１導電子
３１ａ軸
３１ｂ中間子
３１ｃ外周体
３２テーブル
３３回転リング（回転体）

Claims

溶接トーチを備えて対象物の周囲を回転する回転体と、
該回転体を回転可能に支持する台座部と、
前記回転体と前記台座部との間に配され、前記回転体の回転に伴って前記回転体又は前記台座部の少なくとも一方と接触しながら回転する回転面を有する導電子とを備え、
前記台座部側に供給される電力を前記導電子を介して前記回転体側に伝達するよう構成された溶接機。
前記台座部は、対象物を挟み込む凹部を備えたテーブルとして構成され、
前記回転体は、対象物を通す切欠きを備えて前記凹部に配置され、
前記導電子は、前記回転体と前記テーブルが対向する位置にて前記回転体と前記テーブルの間に配される、請求項１に記載の溶接機。
前記導電子は、前記回転体の軸方向に重なり合った前記テーブルと前記回転体の間に、該回転体の径方向に回転軸が沿う向きに配され、前記回転体の回転に伴い、該回転体及び前記テーブルに回転面を接触させながら転動するよう構成されている、請求項２に記載の溶接機。
前記導電子は、前記回転体の径方向に重なり合った前記テーブルと前記回転体の間に、該回転体の軸方向に回転軸が沿う向きに配され、前記回転体及び前記テーブルに回転面を接触させながら転動するよう構成されている、請求項２に記載の溶接機。
前記導電子は、円形の断面を有して前記テーブル又は回転体の一方に支持される軸と、円形の断面を有して該軸を中心に回転する外周体と、円形の断面を有して前記軸と前記外周体の間に配され、該外周体の回転に伴って該外周体の内周面と前記軸の外周面とに接触しながら転動する複数の中間子を備え、前記外周体が外周面にて前記テーブル又は回転体の他方に接触し、前記回転体の回転に伴い前記軸に対し回転するよう構成されている、請求項２に記載の溶接機。