JP6272057B2

JP6272057B2 - 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

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Publication number: JP6272057B2
Application number: JP2014016324A
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Inventors: 順三藤井
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Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2018-01-31
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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。

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）。

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。

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。

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。

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。

特開平１１−２２６７３３号公報特開２００３−１０９７０号公報

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本発明の溶接ワイヤの往復駆動機構を備えた溶接装置の一例を示す全体構成図である。本発明の第１実施形態に係る溶接ワイヤの往復駆動機構を示す縦断面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩに沿う断面図である。図２のＩＶ−ＩＶに沿う要部概略断面図である。図２のＶ−Ｖに沿う要部概略断面図である。図２に示す溶接ワイヤの往復駆動機構の動作を説明するための図である。図２に示す溶接ワイヤの往復駆動機構の動作を説明するための図である。本発明の第２実施形態に係る溶接ワイヤの往復駆動機構を示す縦断面図である。図８に示す溶接ワイヤの往復駆動機構の動作を説明するための図である。本発明の第３実施形態に係る溶接ワイヤの往復駆動機構を示す縦断面図である。図１０に示す溶接ワイヤの往復駆動機構の動作を説明するための図である。本発明の第３実施形態に係る溶接ワイヤの往復駆動機構の変形例を示す縦断面図である。本発明の第４実施形態に係る溶接ワイヤの往復駆動機構を示す縦断面図である。図１３に示す溶接ワイヤの往復駆動機構の動作を説明するための図である。溶接ワイヤの往復駆動機構の駆動時におけるワイヤ速度線図の一例を示す。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に、往復駆動機構３００の動作について説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims

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、
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ことを特徴とする、溶接ワイヤの往復駆動機構。
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、請求項１に記載の溶接ワイヤの往復駆動機構。
上記第２の揺動アームは、質量調整手段を有する、請求項１または２に記載の溶接ワイヤの往復駆動機構。
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、請求項３に記載の溶接ワイヤの往復駆動機構。
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、請求項１ないし４のいずれかに記載の溶接ワイヤの往復駆動機構。
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、請求項１ないし４のいずれかに記載の溶接ワイヤの往復駆動機構。
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、請求項１に記載の溶接ワイヤの往復駆動機構。
溶接トーチに設けられている、請求項１ないし７のいずれかに記載の溶接ワイヤの往復駆動機構。
請求項１ないし８のいずれかに記載の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、溶接装置。