JP6383129B2 - Welding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、筒状の被溶接物、具体的には、配管(パイプ)を溶接するための装置(以下、単に、「溶接装置」という。)に関する。 The present invention relates to a tubular workpiece, specifically, an apparatus for welding pipes (hereinafter simply referred to as “welding apparatus”).
従来、パイプの周方向へ溶接トーチを旋回させてパイプを溶接する溶接装置が知られている。一般的な溶接装置は、溶接トーチをパイプの周方向へ旋回させると、パイプの外周面上に溶接トーチに接続されている電力供給用電線が巻付くので、電力供給用電線をパイプの外周面上に溶接トーチの旋回方向と逆方向に予め巻付けておく必要がある。 Conventionally, a welding apparatus that welds a pipe by turning a welding torch in the circumferential direction of the pipe is known. In general welding equipment, when the welding torch is turned in the circumferential direction of the pipe, the electric power supply wire connected to the welding torch is wound on the outer peripheral surface of the pipe. It is necessary to wind in advance in the direction opposite to the turning direction of the welding torch.
上記の溶接装置に見られる、電力供給用電線の巻付け作業は煩雑であり、効率的な溶接作業実現の障壁となっていた。そこで、以下に示す、電力供給用電線をパイプに予め巻付ける必要のない溶接装置が開発された。 The winding operation of the electric power supply wire seen in the above welding apparatus is complicated and has become a barrier to realizing an efficient welding operation. In view of this, a welding apparatus has been developed that does not require a power supply wire to be wound around a pipe in advance.
特許文献1の溶接装置は、環状のハウジングの内径側に取付けられた複数のころによって回転可能に支えられている環状の面板歯車と、面板歯車に相対回転可能に取付けられるワイヤ用歯車及びトーチ用歯車を具える。ハウジングは、パイプの外周面上に固定される基部とボールねじ機構を介して連結されている。このボールねじ機構を利用して、ハウジングはパイプの軸方向に進退動するよう構成されている。面板歯車、ワイヤ用歯車、及びトーチ用歯車は、外周面の全周に亘って設けられた外歯及び内周面の全周に亘って設けられた内歯を具え、それぞれ、面板歯車駆動装置、ワイヤ用歯車駆動装置、及びトーチ用歯車駆動装置から各々の外歯を通じてトルクが伝達される。溶接トーチは面板歯車と連動し、面板歯車の回転に合わせてパイプの周方向を旋回する。面板歯車、ワイヤ用歯車、及びトーチ用歯車を同方向、同回転数で回転させた状態から、面板歯車とワイヤ用歯車の回転数に差を生じさせると、溶接に必要なワイヤが送り出される。一方、面板歯車とトーチ用歯車の回転数に差を生じさせると、溶接トーチをパイプに対して近付け、又は遠ざけることができる。よって、面板歯車駆動装置、ワイヤ用歯車駆動装置、及びトーチ用歯車駆動装置の各電動機をコントロールして、面板歯車、ワイヤ用歯車、トーチ用歯車を同方向同速に回転させた状態から、各電動機の回転速度を変えることで、ワイヤを送り出し、又は溶接トーチを動かすことができる。 The welding apparatus disclosed in Patent Document 1 includes an annular face plate gear rotatably supported by a plurality of rollers attached to an inner diameter side of an annular housing, a wire gear and a torch that are attached to the face plate gear so as to be relatively rotatable. Have gears. The housing is connected to a base fixed on the outer peripheral surface of the pipe via a ball screw mechanism. Using this ball screw mechanism, the housing is configured to advance and retract in the axial direction of the pipe. The face plate gear, the wire gear, and the torch gear have external teeth provided over the entire circumference of the outer peripheral surface and internal teeth provided over the entire circumference of the inner peripheral surface, respectively. Torque is transmitted through the external teeth from the wire gear driving device and the torch gear driving device. The welding torch interlocks with the face plate gear and turns in the circumferential direction of the pipe as the face plate gear rotates. When the face plate gear, the wire gear, and the torch gear are rotated in the same direction and at the same rotational speed, if the rotational speed of the face plate gear and the wire gear is made different, a wire necessary for welding is sent out. On the other hand, if a difference is made in the rotation speed of the face plate gear and the torch gear, the welding torch can be moved closer to or away from the pipe. Therefore, each motor of the face plate gear drive device, the wire gear drive device, and the torch gear drive device is controlled so that the face plate gear, the wire gear, and the torch gear are rotated in the same direction and at the same speed. By changing the rotation speed of the electric motor, the wire can be fed out or the welding torch can be moved.
特許文献1の溶接装置によれば、駆動装置である電動機をハウジングに固定することができるため、従来のように、電動機に給電するための電力供給用電線をパイプに予め巻付けておく必要がない。 According to the welding device of Patent Document 1, since the electric motor as the driving device can be fixed to the housing, it is necessary to wind a power supply wire for feeding the electric motor around the pipe in advance, as in the past. Absent.
しかしながら、特許文献1の溶接装置は、電動機全ての回転速度をそれぞれ制御しなくてはならないため、制御装置が複雑になり、製造コストが掛かる。また、以下の点で、装置が大型になり易く、その分、重量が増加し易い。まず、ハウジング自体をボールねじ機構によってパイプの軸方向に進退動させるため、部品点数が多く、ハウジング及び面板歯車等の剛性も必要になるからである。そして、高剛性の面板歯車等を支えるためのころも比較的大型のものを複数要し、また、ころがハウジングの内径側に取付けられているという構成であるため、面板歯車の径方向寸法を大きくせざるを得ないからである。 However, since the welding apparatus of Patent Document 1 must control the rotational speeds of all the electric motors, the control apparatus becomes complicated and requires manufacturing costs. In addition, the device tends to be large in the following points, and the weight tends to increase accordingly. First, because the housing itself is moved back and forth in the axial direction of the pipe by the ball screw mechanism, the number of parts is large, and the rigidity of the housing and the face plate gear is also required. The rollers for supporting the highly rigid face plate gear and the like also require a plurality of relatively large rollers, and the roller is mounted on the inner diameter side of the housing. This is because it must be enlarged.
また、ワイヤ用歯車及びトーチ用歯車の内外周面の全周に亘ってギアを形成しているため、溶接装置の製造に当たり、多くの加工を要するという問題もある。 Further, since the gears are formed over the entire inner and outer peripheral surfaces of the wire gear and the torch gear, there is a problem that a lot of processing is required for manufacturing the welding apparatus.
そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、軽量でコンパクトな溶接装置を提供することをその目的とし、さらには、加工・製造コストを低減した溶接装置を提供することを目的とする。 In view of the above-described problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a welding apparatus that is lightweight and compact, and further provides a welding apparatus that reduces processing and manufacturing costs. To do.
本発明は、軸方向の対向面の周方向に連続する案内面をそれぞれ有する、環状のハウジングと、
前記対向面の間に配設され、内周面の全周に内歯を具える環状の溶接ヘッド旋回ギアと、
前記対向面の間に配設され、内周面の全周に内歯を、外周面の少なくとも一部に外歯を具え、前記溶接ヘッド旋回ギアに対し所定の角度以上回動可能に設けられる、少なくとも1枚の環状のリングギアと、
前記溶接ヘッド旋回ギアの内歯に噛合う旋回入力ギア及び前記リングギアの内歯に噛合うリング入力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の一方の側に位置するように前記ハウジングと連結され、前記旋回入力ギアとリング入力ギアにトルクを伝達する複数の電動機と、
前記溶接ヘッド旋回ギアに連結される、前記外歯と噛合うリング出力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の他方の側に位置する溶接トーチ及び前記リング出力ギアからトルクが伝達されるトルク利用手段を有する溶接ヘッドを具え、
前記溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアが、前記案内面に対する案内部材によって前記ハウジングに対し回転可能に支えられ、
前記トルク利用手段が、前記溶接用ワイヤを送給するワイヤ送給機構、前記溶接トーチを前記ハウジングの軸方向に進退動させるトーチ軸方向移動機構、及び前記溶接トーチを前記ハウジングの径方向に進退動させるトーチ径方向移動機構からなり、
前記電動機が第1電動機乃至第4電動機からなり、
前記リングギアが第1リングギア乃至第3リングギアからなり、
前記リング入力ギアが、前記第1リングギア乃至第3リングギアにそれぞれトルクを伝達する第1リング入力ギア乃至第3リング入力ギアからなり、
前記リング出力ギアが、前記ワイヤ送給機構、トーチ縦動機構、及びトーチ遠近機構のそれぞれにトルクを伝達する第1リング出力ギア乃至第3リング出力ギアからなることを特徴とする溶接装置
又は
軸方向に対向する面の周方向に連続する案内面をそれぞれ有する、環状のハウジングと、
前記対向面の間に配設され、外周面の全周に外歯を具える環状の溶接ヘッド旋回ギアと、
前記対向面の間に配設され、外周面の全周に外歯を、内周面の少なくとも一部に内歯を具え、前記溶接ヘッド旋回ギアに対し所定の角度以上回動可能に設けられる、少なくとも1枚の環状のリングギアと、
前記溶接ヘッド旋回ギアの外歯に噛合う旋回入力ギア及び前記リングギアの外歯に噛合うリング入力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の一方の側に位置するように前記ハウジングと連結され、前記旋回入力ギアとリング入力ギアにトルクを伝達する複数の電動機と、
前記溶接ヘッド旋回ギアに連結される、前記内歯と噛合うリング出力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の他方の側に位置する溶接トーチ及び前記リング出力ギアからトルクが伝達されるトルク利用手段を有する溶接ヘッドを具え、
前記溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアが、前記案内面に対する案内部材によって前記ハウジングに対し回転可能に支えられ、
前記トルク利用手段が、前記溶接用ワイヤを送給するワイヤ送給機構、前記溶接トーチを前記ハウジングの軸方向に進退動させるトーチ軸方向移動機構、及び前記溶接トーチを前記ハウジングの径方向に進退動させるトーチ径方向移動機構からなり、
前記電動機が第1電動機乃至第4電動機からなり、
前記リングギアが第1リングギア乃至第3リングギアからなり、
前記リング入力ギアが、前記第1リングギア乃至第3リングギアにそれぞれトルクを伝達する第1リング入力ギア乃至第3リング入力ギアからなり、
前記リング出力ギアが、前記ワイヤ送給機構、トーチ縦動機構、及びトーチ遠近機構のそれぞれにトルクを伝達する第1リング出力ギア乃至第3リング出力ギアからなることを特徴とする溶接装置によって前記課題を解決した。
The present invention includes annular housings each having a guide surface that is continuous in the circumferential direction of the opposing surface in the axial direction;
An annular welding head turning gear disposed between the opposing surfaces and having internal teeth on the entire circumference of the inner peripheral surface;
Arranged between the opposing surfaces, provided with internal teeth on the entire circumference of the inner peripheral surface and external teeth on at least a part of the outer peripheral surface, and provided so as to be rotatable by a predetermined angle or more with respect to the welding head turning gear. At least one annular ring gear;
A swivel input gear that meshes with the internal teeth of the welding head swivel gear, and a ring input gear that meshes with the internal teeth of the ring gear;
A plurality of electric motors connected to the housing so as to be positioned on one side in the axial direction with respect to the housing and transmitting torque to the turning input gear and the ring input gear;
A ring output gear coupled to the welding head turning gear and meshing with the external teeth;
A welding head having a welding torch located on the other side in the axial direction with respect to the housing and a torque utilization means for transmitting torque from the ring output gear;
The welding head turning gear and the ring gear are rotatably supported with respect to the housing by a guide member with respect to the guide surface,
The torque utilization means includes a wire feeding mechanism for feeding the welding wire, a torch axial movement mechanism for moving the welding torch forward and backward in the axial direction of the housing, and a forward and backward movement of the welding torch in the radial direction of the housing. Consisting of a torch radial moving mechanism to move,
The motor is composed of a first motor to a fourth motor,
The ring gear is composed of a first ring gear to a third ring gear,
The ring input gear comprises a first ring input gear to a third ring input gear for transmitting torque to the first ring gear to the third ring gear, respectively;
The welding apparatus or the shaft, wherein the ring output gear includes a first ring output gear to a third ring output gear that transmit torque to each of the wire feeding mechanism, the torch longitudinal movement mechanism, and the torch distance mechanism. Annular housings each having a guide surface that is continuous in the circumferential direction of the surface facing the direction;
An annular welding head swivel gear disposed between the facing surfaces and having external teeth on the entire outer periphery;
Arranged between the opposing surfaces, provided with external teeth on the entire circumference of the outer peripheral surface and internal teeth on at least a part of the inner peripheral surface, and provided so as to be rotatable by a predetermined angle or more with respect to the welding head turning gear. At least one annular ring gear;
A swivel input gear that meshes with the external teeth of the welding head swivel gear, and a ring input gear that meshes with the external teeth of the ring gear;
A plurality of electric motors connected to the housing so as to be positioned on one side in the axial direction with respect to the housing and transmitting torque to the turning input gear and the ring input gear;
A ring output gear coupled to the welding head turning gear and meshing with the internal teeth;
A welding head having a welding torch located on the other side in the axial direction with respect to the housing and a torque utilization means for transmitting torque from the ring output gear;
The welding head turning gear and the ring gear are rotatably supported with respect to the housing by a guide member with respect to the guide surface,
The torque utilization means includes a wire feeding mechanism for feeding the welding wire, a torch axial movement mechanism for moving the welding torch forward and backward in the axial direction of the housing, and a forward and backward movement of the welding torch in the radial direction of the housing. Consisting of a torch radial moving mechanism to move,
The motor is composed of a first motor to a fourth motor,
The ring gear is composed of a first ring gear to a third ring gear,
The ring input gear comprises a first ring input gear to a third ring input gear for transmitting torque to the first ring gear to the third ring gear, respectively;
The ring output gear includes a first ring output gear to a third ring output gear that transmit torque to each of the wire feeding mechanism, the torch longitudinal movement mechanism, and the torch distance mechanism. Solved the problem.
本発明によれば、環状のハウジングが、軸方向に対向する面の周方向に連続する案内面をそれぞれ有し、溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアが、その案内面に対する案内部材によってハウジングに対し回転可能に支えられているので、従来のように、溶接ヘッド旋回ギアを支えるための大型のころを設ける必要がない。従って、溶接ヘッド旋回ギアの径方向寸法も小さくすることができるので、従来に比べ、溶接装置を軽量且つコンパクトにできる。 According to the present invention, the annular housing has guide surfaces that are continuous in the circumferential direction of the axially opposed surfaces, and the welding head turning gear and the ring gear are rotated with respect to the housing by the guide members for the guide surfaces. Since it is supported as much as possible, it is not necessary to provide a large roller for supporting the welding head turning gear as in the prior art. Therefore, since the radial dimension of the welding head turning gear can be reduced, the welding apparatus can be made lighter and more compact than the conventional one.
また、リングギアを溶接ヘッド旋回ギアに対し所定の角度のみ回動可能に設け、リング出力ギアに噛合う外歯或いは内歯を当該所定の角度の範囲内で設けた構成とすれば、リング出力ギアと噛合うギアをリングギアの内外周全面に設ける必要がないので、その分、加工コストを低減させることができる。 Further, if the ring gear is provided so as to be rotatable only by a predetermined angle with respect to the welding head swivel gear, and the external teeth or internal teeth meshing with the ring output gear are provided within the range of the predetermined angle, the ring output Since it is not necessary to provide gears that mesh with the gears on the entire inner and outer periphery of the ring gear, the machining cost can be reduced accordingly.
また、トルク利用手段は、ワイヤ送給機構、トーチ軸方向移動機構、又はトーチ径方向移動機構とすることができる。これにより、溶接トーチの先に溶接に要するワイヤを送給し、或いは、溶接トーチを軸方向又は径方向に進退動させることができる。特に、トーチ軸方向移動機構を設けた構成では、従来のように、ハウジングを軸方向に進退動させるボールねじ機構が不要のため、その分、部品点数の削減、重量の低減に寄与することができる。 The torque utilization means can be a wire feeding mechanism, a torch axial direction moving mechanism, or a torch radial direction moving mechanism. Thereby, the wire required for welding can be fed to the tip of the welding torch, or the welding torch can be moved back and forth in the axial direction or the radial direction. In particular, the configuration provided with the torch axial direction moving mechanism does not require a ball screw mechanism for moving the housing in the axial direction as in the prior art, which contributes to the reduction in the number of parts and the weight. it can.
また、電動機とハウジングの間に、旋回入力ギア及びリング入力ギアにトルクを伝達する差動装置を具え、一の電動機を駆動し、他の電動機を停止しているときに溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアを同方向同回転数で回転させ、他の電動機を駆動したとき、溶接ヘッド旋回ギアと異なる回転数で、リングギアを回転させるように構成するのがよい。これにより、一つの電動機で溶接ヘッド旋回ギアとリングギアを回転させることができるので、電動機を制御するための装置を簡素化することができる。 Further, a differential device for transmitting torque to the swivel input gear and the ring input gear is provided between the motor and the housing, and when the one motor is driven and the other motor is stopped, the welding head swivel gear and ring When the gear is rotated at the same rotational speed in the same direction and another motor is driven, the ring gear may be rotated at a rotational speed different from that of the welding head turning gear. Thereby, since the welding head turning gear and the ring gear can be rotated by one electric motor, an apparatus for controlling the electric motor can be simplified.
本発明の実施例を図1〜9を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。 An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. However, the present invention is not limited to this embodiment.
図1〜3は、それぞれ、本発明の第一実施形態の溶接装置10を示す、正面図、側面図、背面図である。これらの図に示されているように、溶接装置10は、環状のハウジング12を具える。ハウジング12は、周方向に複数設けられている固定部材16によって、被溶接物の例であるパイプP1の外周面上に固定されている。また、ハウジング12は、軸方向の対向面13,13(図6参照)を有するように構成され、図中の上下で2つに分割可能である(図では、連結具14によって連結されている状態を示す。)。なお、ハウジングをさらに分割することもできる。
1 to 3 are a front view, a side view, and a rear view, respectively, showing the
図2に示すように、パイプP1とP2を溶接する場合、溶接装置10は、パイプP1とP2のいずれかに装着される(図では、P1に装着されている。)。ハウジング12の軸方向の一方の側(図中右側)には、複数の電動機M1〜M4(図3も参照)が差動装置30を介してハウジング12に連結されている。一方、ハウジング12の外径側には、溶接ヘッド20が位置し、ハウジング12の軸方向の他方の側(図中左側)には、溶接ヘッド20に連結されている溶接トーチ22が設けられている。溶接ヘッド20及び溶接トーチ22は、パイプP1,P2などの被溶接物をアーク溶接するためのものである。なお、図2において、溶接装置10の周方向にはカバーCが取付けられている。
As shown in FIG. 2, when the pipes P1 and P2 are welded, the
図3に示すように、ハウジング12の電動機M1〜M4が装着される側の面には、溶接ヘッド20延いては溶接トーチ22に電力を供給する電源供給導体(図示省略)が挿し込まれる電源供給体18を具える。電力の供給方法としては、例えば、特許文献1のように環状電極(図6符号E参照)を使用する方法が挙げられるが、本発明の主題ではないため、説明を省略する。同様に、シールドガスの供給方法についても、説明を省略する。
As shown in FIG. 3, a power supply conductor (not shown) for supplying power to the
図4に示すように、ハウジング12の内側には、溶接ヘッド旋回ギア40が設けられている。なお、図4では、説明の便宜上、後述する第1乃至第3入力ギア52,62,72の図示は省略している。溶接ヘッド旋回ギア40の内周面の全周には、内歯48が形成されている。また、溶接ヘッド旋回ギア40の外周側には、溶接ヘッド20に連結される台座44が連結されている(図1,3も参照)。溶接ヘッド旋回ギア40は、後に説明するように、ハウジング12に対して回転可能に設けられており、内歯48と噛合う旋回入力ギア42からトルクが伝達される。よって、旋回入力ギア42を通じて溶接ヘッド旋回ギア40にトルクが伝達されると、溶接ヘッド旋回ギア40は回転し、溶接ヘッド20も溶接ヘッド旋回ギア40に連動して回転する。
As shown in FIG. 4, a welding
図5,6に示すように、溶接装置10は、第1乃至第3リングギア50,60,70を具える。なお、図5では、説明の便宜上、前述した旋回入力ギア42の図示は省略している。第1乃至第3リングギア50,60,70の内周面の全周には、それぞれ、内歯58,68,78が形成されている。第1乃至第3リングギア50,60,70も、後述するように、ハウジング12に対して回転可能であり、内歯58,68,78とそれぞれ噛合うリング第1乃至第3入力ギア52,62,72からトルクが伝達される。よって、第1乃至第3リング入力ギア52,62,72を通じて第1乃至第3リングギア50,60,70にトルクが伝達されると、第1乃至第3リングギア50,60,70は回転する。また、後に説明するが、第1乃至第3リングギア50,60,70は、溶接ヘッド旋回ギア40に対して、それぞれ、所定の角度のみ回動可能に設けられている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
図6に示すように、溶接ヘッド旋回ギア40の外周側に取付けられている台座44は、第1乃至第3リング出力ギア54,64,74を軸支している。これにより、第1乃至第3リング出力ギア54,64,74は、溶接ヘッド旋回ギア40と連動するように、溶接ヘッド旋回ギア40に連結される。第1乃至第3リング出力ギア54,64,74は、それぞれ、第1乃至第3リングギア50,60,70の外周面に形成される外歯59,69,79と噛合っている。このため、溶接ヘッド旋回ギア40に対して異なる回転数でリングギア50,60,70が回転又は回動したとき、第1乃至第3リング出力ギア54,64,74にそれぞれトルクが出力される。なお、外歯59,69,79は、第1乃至第3リングギア50,60,70の外周面の全周に形成されていてもよいが、溶接ヘッド旋回ギア40に対して第1乃至第3リングギア50,60,70が回動可能な角度の範囲内で、当該外周面の一部のみに形成した構成としてもよい。これにより、加工コストを低減させることができる。
As shown in FIG. 6, the
第1乃至第3リング出力ギア54,64,74に伝達されたトルクは、図1,2に示すように、溶接ヘッド20に設けられるトルク利用手段である、ワイヤ送給機構24、トーチ軸方向移動機構26、及びトーチ径方向移動機構28にそれぞれ伝達される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the torque transmitted to the first to third ring output gears 54, 64, 74 is the torque utilization means provided in the
ワイヤ送給機構24は、例えば、ワンウェイクラッチ(図示省略)を含むギア機構を内部に具える等して、第1リング出力ギア54のいずれの回転又は回動方向のトルクによっても、ワイヤホルダ24aに巻き付けられた溶接用ワイヤ(図示省略)をワイヤガイド24bへ送給できるように構成されている。
The
トーチ軸方向移動機構26は、既知の直線運動変換機構(図示省略)を通じて、第2リング出力ギア64から伝達されたトルクを直線運動に変換する。これにより、第2リング出力ギア64の回転又は回動方向に応じて、溶接トーチ22をハウジング12の軸方向に進退動させる。
The torch axial
トーチ径方向移動機構28は、既知の直線運動変換機構(図示省略)を通じて、第3リング出力ギア74から伝達されたトルクを直線運動に変換する。これにより、第3リング出力ギア74の回転又は回動方向に応じて、溶接トーチ22をハウジング12の径方向に進退動させる。
The torch radial
上記のとおり、ワイヤ送給機構24は、第1リング出力ギア54のいずれの回転又は回動方向のトルクによっても溶接用ワイヤを連続的に送給することができる。一方、溶接トーチ22は、ハウジング12の軸方向又は径方向に対し、所定の距離のみ進退動できれば、パイプP1とP2の溶接に支障はない。よって、第1乃至第3リングギア50,60,70は、必ずしも溶接ヘッド旋回ギア40に対して回転可能に設けなくてもよく、溶接装置10のように、所定の角度の範囲内で回動可能に設ければよい。また、第1乃至第3リングギア50,60,70を回動させる角度は、例えば、溶接トーチ22を軸方向又は径方向に進退動させる距離を考慮して決定すればよい。
As described above, the
次に、溶接ヘッド旋回ギア40、及び第1乃至第3リングギア50,60,70の支持構造について説明する。図4に示すように、溶接ヘッド旋回ギア40には、ガイド部材41が溶接ヘッド旋回ギア40の周方向の複数箇所に設けられている。図4の7−7線断面図及び8−8線断面図が、それぞれ、図7,8である。
Next, the support structure of the welding
図7,8に示されているように、ハウジング12は、軸方向の対向面13,13を有し、溶接ヘッド旋回ギア40及び第1乃至第3リングギア50,60,70は、対向面13,13の間に配設されている。対向面13,13には、それぞれ、案内溝11,11が形成されている。図示は省略するが、案内溝11,11はハウジング12の周方向の全周に連続して設けられている。これにより、ハウジング12には、周方向に連続する径方向の面(案内面)11aが形成される。なお、場合によっては、案内溝11,11を設けずに、ハウジング12の外周面又は内周面を案内面として利用することもできる。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
ガイド部材41は、溶接ヘッド旋回ギア40に連結され、案内溝11,11内に嵌め込まれる案内部材であるローラR,Rを具える。よって、ローラR,Rが案内面11a上を転動することにより、溶接ヘッド旋回ギア40は、ハウジング12に対して回転可能に支持される。なお、案内溝11,11とローラR,Rをハウジング12の径方向に複数列設けることもできる。一方、第1乃至第3リングギア50,60,70も、後述するように、ガイド部材41及び溶接ヘッド旋回ギア40に支えられているため、ハウジング12に対して回転可能に支持される。なお、図示しての説明は省略するが、第1乃至第3リングギア50,60,70を支える軸43a,43b(図7,8参照)に、ハウジング12に別途設けられた案内面を転動するローラを取付ける等して、第1乃至第3リングギア50,60,70をハウジング12に対して回転可能に支持することもできる。
The
ここで、案内溝11,11内に嵌め込まれるローラR,Rは、図4に示すように、台座44に設けてもよい。これにより、ガイド部材41と合わせて、溶接ヘッド旋回ギア40、及び第1乃至第3リングギア50,60,70を安定して支えることができる。なお、案内部材としては、ローラR,Rの他に、溶接ヘッド旋回ギア40の円滑な回転を実現できるのであれば、例えば、潤滑材が塗布された突起部とすることもできる。
Here, the rollers R, R fitted in the
このように、溶接装置10では、ハウジング12の軸方向の対向面13,13に形成された、周方向に連続する案内面11a,11aを利用して、溶接ヘッド旋回ギア40及び第1乃至第3リングギア50,60,70をハウジング12に対し回転可能に支持するという構成である。よって、従来のような大型のころは必要なく、溶接ヘッド旋回ギア40の径方向寸法を小さくすることができるので、軽量且つコンパクトな溶接装置とすることができる。
As described above, in the
図5に示すように、第1乃至第3リングギア50,60,70には、ガイド部材41の位置に合わせて切欠部56,66,76が設けられている。切欠部56,66,76は、ガイド部材41を中央に、第1乃至第3リングギア50,60,70が溶接ヘッド旋回ギア40に対して回動する所定の角度以上の範囲で設けられている。
As shown in FIG. 5, the first to third ring gears 50, 60, 70 are provided with notches 56, 66, 76 according to the position of the
図7,8に示すように、溶接ヘッド旋回ギア40及びガイド部材41に固定される軸43a,43bが切欠部56,66,76を貫通している。軸43a,43bは、第1乃至第3リングギア50,60,70をそれぞれ軸支する軸受B1,B2を具える。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
このように、第1乃至第3リングギア50,60,70に切欠部56,66,76を設け、且つ、切欠部56,66,76を利用して、溶接ヘッド旋回ギア40及びガイド部材41に連結される軸受B1,B2で第1乃至第3リングギア50,60,70を支えるという構成とすれば、第1乃至第3リングギア50,60,70の軽量化を図りつつ、第1乃至第3リングギア50,60,70をハウジング12に対し回転可能に、且つ、溶接ヘッド旋回ギア40に対して回動可能に設けることができる。
In this way, the first to third ring gears 50, 60, and 70 are provided with the notches 56, 66, and 76, and the welding
なお、軸受B1には、軸方向一方の側にフランジF1が設けられており、軸受B2には、軸方向他方の側にフランジF2が設けられている。第1乃至第3リングギア50,60,70は、それぞれ、フランジF1,F2に挟まれているため、第1乃至第3リングギア50,60,70の軸方向移動が防止される。これにより、第1乃至第3リングギア50,60,70の外周面に形成される外歯59,69,79と第1乃至第3リング出力ギア54,64,74の噛合いを安定させることができる。
The bearing B1 is provided with a flange F1 on one side in the axial direction, and the bearing B2 is provided with a flange F2 on the other side in the axial direction. Since the first to third ring gears 50, 60, 70 are sandwiched between the flanges F1, F2, respectively, the axial movement of the first to third ring gears 50, 60, 70 is prevented. This stabilizes the meshing of the
図示しての説明は省略するが、以上に説明した構成の他、例えば、溶接ヘッド旋回ギア40と第1乃至第3リングギア50,60,70の対向面の周方向に凸状と溝を設け、これらを相対的に回転又は回動可能に嵌め合わせる構成とすることもできる。要するに、第1乃至第3リングギア50,60,70が溶接ヘッド旋回ギア40に対して一定角度以上回動(回転を含む。)可能に構成されていればよい。
Although not shown in the drawings, in addition to the configuration described above, for example, a convex shape and a groove are formed in the circumferential direction of the facing surfaces of the welding
次に、図9を使用して、電動機M1〜M4から旋回入力ギア42、及び第1乃至第3リング入力ギア52,62,72へのトルクの伝達経路について説明する。図9では、説明の便宜上、断面のハッチングを省略している。なお、差動装置を設けずに、電動機M1〜M4を旋回入力ギア42、及び第1乃至第3リング入力ギア52,62,72のそれぞれに直接連結することも可能であるが、差動装置を設けた方が、一つの電動機で溶接ヘッド旋回ギアとリングギアを回転させることができ、電動機の制御装置の簡素化ができるので好適である。
Next, the torque transmission path from the electric motors M1 to M4 to the turning
差動装置30では、電動機M3から、旋回入力ギア42、及び第1乃至第3リング入力ギア52,62,72の全てにトルクが伝達される。具体的に、便宜上、電動機M1,M2,M4が停止している状態を仮定して説明する。
In the
まず、電動機M3が駆動すると、ギアG1、G2,G3,G4,G5を通じて、旋回入力ギア42にトルクが伝達される。
First, when the electric motor M3 is driven, torque is transmitted to the turning
一方、ギアG6からギアG7にトルクが伝達されるように構成されており、ギアG7に伝達されたトルクは、ギアG8,G9を通じて、第1遊星歯車機構PG1の第1太陽歯車G10に伝達される。第1太陽歯車G10が回転すると、第1遊星歯車G11が第1太陽歯車G10の軸を中心に公転し、第1遊星歯車G11の公転によるトルクは、ギアG13に伝達される。ギアG13に伝達されたトルクは、G14を通じて、第1リング入力ギア52に伝達される。なお、第1遊星歯車機構PG1の第1環状歯車G12には、内歯車と外歯車の両方が形成されている。
On the other hand, the torque is transmitted from the gear G6 to the gear G7, and the torque transmitted to the gear G7 is transmitted to the first sun gear G10 of the first planetary gear mechanism PG1 through the gears G8 and G9. The When the first sun gear G10 rotates, the first planetary gear G11 revolves around the axis of the first sun gear G10, and the torque generated by the revolution of the first planetary gear G11 is transmitted to the gear G13. The torque transmitted to the gear G13 is transmitted to the first
第2,第3リング入力ギア62,72へのトルク伝達経路は、第1リング入力ギア52へのものと同様であるため、簡単に説明する。電動機M3によるトルクは、ギアG6からギアG15,G16を通じて、ギアG17にも伝達されるように構成されている。差動装置30は、第2,第3遊星歯車機構PG2,PG3を具えており、ギアG17に伝達されたトルクは、直接又はギアG18,G19を介して、第2,第3遊星歯車機構PG2,PG3の太陽歯車G20,G21に伝達される。その後は、第1遊星歯車機構PG1の場合と同様に、第2,第3遊星歯車機構PG2,PG3の遊星歯車の公転によるトルクが第2,第3リング入力ギア62,72にそれぞれ伝達される。
The torque transmission path to the second and third ring input gears 62 and 72 is the same as that for the first
かくして、電動機M3の駆動により、旋回入力ギア42、及び第1乃至第3リング入力ギア52,62,72の全てにトルクを伝達することができる。なお、電動機M3を駆動し、他の電動機M1,M2,M4を停止しているときに、溶接ヘッド旋回ギア40及び第1乃至第3リングギア50,60,70が同方向同回転数で回転するように、各ギア比を設定するのがよい。
Thus, torque can be transmitted to all of the turning
次に、第1リング入力ギア52を旋回入力ギア42に対して異なる回転数で回転させる経緯を説明する。なお、第2,第3リング入力ギア62,72については、第1リング入力ギア52と同様であるため、説明を省略する。
Next, how the first
電動機M3を駆動して、溶接ヘッド旋回ギア40と第1リングギア50が同方向同回転数で回転している状態から、電動機M4を駆動すると、ギアG22,G23,G24,G25を通じて、第1環状歯車G12にトルクが伝達される。第1環状歯車G12の回転により、第1遊星歯車G11の公転速度は、電動機M4の回転方向に応じて加速又は減速されるので、電動機M4の回転方向及び回転数をコントロールすることにより、第1リング入力ギア52の回転数をコントロールすることができる。
When the motor M3 is driven and the motor M4 is driven from the state where the welding
なお、差動装置30は、遊星歯車機構に替えて、デファレンシャルギア機構を用いることもできる。具体的には、第1遊星歯車機構PG1をデファレンシャルギア機構に変更する場合を仮定して説明すると、ギアG9とG13の間に、対向する傘歯車を設け、第1遊星歯車G11に替えて当該傘歯車に噛合うピニオンギアを設ければよい。この場合、ピニオンギアの自転によるトルクが第1リング入力ギア52に伝達されることになる。
The
上記では、リングギアを3枚具える溶接装置について説明したが、リングギアは、トルク利用手段の個数に合わせて2枚以下又は4枚以上具えるものであってもよい。また、溶接ヘッド旋回ギアとリングギアの軸方向の配列順序は適宜変更されてよい。 In the above description, the welding apparatus including three ring gears has been described. However, the ring gear may include two or less ring gears or four or more ring gears in accordance with the number of torque utilization means. Further, the arrangement order of the welding head turning gear and the ring gear in the axial direction may be changed as appropriate.
また、本発明の溶接装置は、上記に説明した溶接装置10と対称の構成であってもよい。すなわち、第一に、溶接ヘッド旋回ギアとリングギアがそれぞれの外周面の全周に外歯を具え、リングギアの内周面の少なくとも一部に内歯を具える。第二に、旋回入力ギアとリング入力ギアが溶接ヘッド旋回ギアとリングギアの外歯に噛合うように設けられ、リング出力ギアがリングギアの内歯に噛合うように設けられる。第三に、溶接ヘッドが溶接ヘッド旋回ギアの内径側に設けられている、という構成であってもよい。
Further, the welding apparatus of the present invention may have a symmetric configuration with the
なお、本発明の溶接装置は、被溶接物のパイプの外周面上に固定されるものに限らず、固定部材を介してパイプの内側に固定されるものであってもよい。また、本発明は、溶接トーチの替わりにバイトを取付けることにより、加工装置としても使用することができる。 In addition, the welding apparatus of this invention is not restricted to what is fixed on the outer peripheral surface of the pipe of a to-be-welded object, You may fix to the inner side of a pipe via a fixing member. Moreover, this invention can be used also as a processing apparatus by attaching a bite instead of a welding torch.
以上に説明したように、本発明によれば、軽量且つコンパクトな溶接装置を提供することができ、さらに、加工・製造コストを低減させることもできる。 As described above, according to the present invention, a lightweight and compact welding apparatus can be provided, and further, processing and manufacturing costs can be reduced.
10 溶接装置
11a 案内面
12 ハウジング
13 対向面
20 溶接ヘッド
22 溶接トーチ
24 トルク利用手段(ワイヤ送給機構)
26 トルク利用手段(トーチ軸方向移動機構)
28 トルク利用手段(トーチ径方向移動機構)
30 差動装置
40 溶接ヘッド旋回ギア
42 旋回入力ギア
48 内歯(溶接ヘッド旋回ギア)
50 第1リングギア
52 第1リング入力ギア
54 第1リング出力ギア
58 内歯(第1リングギア)
59 外歯(第1リングギア)
60 第2リングギア
62 第2リング入力ギア
64 第2リング出力ギア
68 内歯(第2リングギア)
69 外歯(第2リングギア)
70 第3リングギア
72 第3リング入力ギア
74 第3リング出力ギア
78 内歯(第3リングギア)
79 外歯(第3リングギア)
M1〜M4 電動機
R ローラ(案内部材)
DESCRIPTION OF
26 Torque utilization means (torch axial movement mechanism)
28 Torque utilization means (torch radial movement mechanism)
30
50
59 External teeth (first ring gear)
60
69 External teeth (second ring gear)
70
79 External teeth (third ring gear)
M1 to M4 Electric motor R Roller (guide member)
Claims (4)
前記対向面の間に配設され、内周面の全周に内歯を具える環状の溶接ヘッド旋回ギアと、
前記対向面の間に配設され、内周面の全周に内歯を、外周面の少なくとも一部に外歯を具え、前記溶接ヘッド旋回ギアに対し所定の角度以上回動可能に設けられる、少なくとも1枚の環状のリングギアと、
前記溶接ヘッド旋回ギアの内歯に噛合う旋回入力ギア及び前記リングギアの内歯に噛合うリング入力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の一方の側に位置するように前記ハウジングと連結され、前記旋回入力ギアとリング入力ギアにトルクを伝達する複数の電動機と、
前記溶接ヘッド旋回ギアに連結される、前記外歯と噛合うリング出力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の他方の側に位置する溶接トーチ及び前記リング出力ギアからトルクが伝達されるトルク利用手段を有する溶接ヘッドを具え、
前記溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアが、前記案内面に対する案内部材によって前記ハウジングに対し回転可能に支えられ、
前記トルク利用手段が、溶接用ワイヤを送給するワイヤ送給機構、前記溶接トーチを前記ハウジングの軸方向に進退動させるトーチ軸方向移動機構、及び前記溶接トーチを前記ハウジングの径方向に進退動させるトーチ径方向移動機構からなり、
前記電動機が第1電動機乃至第4電動機からなり、
前記リングギアが第1リングギア乃至第3リングギアからなり、
前記リング入力ギアが、前記第1リングギア乃至第3リングギアにそれぞれトルクを伝達する第1リング入力ギア乃至第3リング入力ギアからなり、
前記リング出力ギアが、前記ワイヤ送給機構、トーチ縦動機構、及びトーチ遠近機構のそれぞれにトルクを伝達する第1リング出力ギア乃至第3リング出力ギアからなることを特徴とする、
溶接装置。Annular housings each having a guide surface continuous in the circumferential direction of the axially opposed surface;
An annular welding head turning gear disposed between the opposing surfaces and having internal teeth on the entire circumference of the inner peripheral surface;
Arranged between the opposing surfaces, provided with internal teeth on the entire circumference of the inner peripheral surface and external teeth on at least a part of the outer peripheral surface, and provided so as to be rotatable by a predetermined angle or more with respect to the welding head turning gear. At least one annular ring gear;
A swivel input gear that meshes with the internal teeth of the welding head swivel gear, and a ring input gear that meshes with the internal teeth of the ring gear;
A plurality of electric motors connected to the housing so as to be positioned on one side in the axial direction with respect to the housing and transmitting torque to the turning input gear and the ring input gear;
A ring output gear coupled to the welding head turning gear and meshing with the external teeth;
A welding head having a welding torch located on the other side in the axial direction with respect to the housing and a torque utilization means for transmitting torque from the ring output gear;
The welding head turning gear and the ring gear are rotatably supported with respect to the housing by a guide member with respect to the guide surface,
Reciprocating the torque available means, the wire feeding mechanism for feeding a welding wire, torch axis direction moving mechanism for advancing and retreating the welding torch in the axial direction of the housing, and the welding torch in the radial direction of the housing Consisting of a torch radial moving mechanism to move,
The motor is composed of a first motor to a fourth motor,
The ring gear is composed of a first ring gear to a third ring gear,
The ring input gear comprises a first ring input gear to a third ring input gear for transmitting torque to the first ring gear to the third ring gear, respectively;
The ring output gear includes a first ring output gear to a third ring output gear that transmit torque to each of the wire feeding mechanism, the torch longitudinal movement mechanism, and the torch distance mechanism,
Welding equipment.
前記対向面の間に配設され、外周面の全周に外歯を具える環状の溶接ヘッド旋回ギアと、
前記対向面の間に配設され、外周面の全周に外歯を、内周面の少なくとも一部に内歯を具え、前記溶接ヘッド旋回ギアに対し所定の角度以上回動可能に設けられる、少なくとも1枚の環状のリングギアと、
前記溶接ヘッド旋回ギアの外歯に噛合う旋回入力ギア及び前記リングギアの外歯に噛合うリング入力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の一方の側に位置するように前記ハウジングと連結され、前記旋回入力ギアとリング入力ギアにトルクを伝達する複数の電動機と、
前記溶接ヘッド旋回ギアに連結される、前記内歯と噛合うリング出力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の他方の側に位置する溶接トーチ及び前記リング出力ギアからトルクが伝達されるトルク利用手段を有する溶接ヘッドを具え、
前記溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアが、前記案内面に対する案内部材によって前記ハウジングに対し回転可能に支えられ、
前記トルク利用手段が、溶接用ワイヤを送給するワイヤ送給機構、前記溶接トーチを前記ハウジングの軸方向に進退動させるトーチ軸方向移動機構、及び前記溶接トーチを前記ハウジングの径方向に進退動させるトーチ径方向移動機構からなり、
前記電動機が第1電動機乃至第4電動機からなり、
前記リングギアが第1リングギア乃至第3リングギアからなり、
前記リング入力ギアが、前記第1リングギア乃至第3リングギアにそれぞれトルクを伝達する第1リング入力ギア乃至第3リング入力ギアからなり、
前記リング出力ギアが、前記ワイヤ送給機構、トーチ縦動機構、及びトーチ遠近機構のそれぞれにトルクを伝達する第1リング出力ギア乃至第3リング出力ギアからなることを特徴とする、
溶接装置。Annular housings each having a guide surface that is continuous in the circumferential direction of the axially opposed surface;
An annular welding head swivel gear disposed between the facing surfaces and having external teeth on the entire outer periphery;
Arranged between the opposing surfaces, provided with external teeth on the entire circumference of the outer peripheral surface and internal teeth on at least a part of the inner peripheral surface, and provided so as to be rotatable by a predetermined angle or more with respect to the welding head turning gear. At least one annular ring gear;
A swivel input gear that meshes with the external teeth of the welding head swivel gear, and a ring input gear that meshes with the external teeth of the ring gear;
A plurality of electric motors connected to the housing so as to be positioned on one side in the axial direction with respect to the housing and transmitting torque to the turning input gear and the ring input gear;
A ring output gear coupled to the welding head turning gear and meshing with the internal teeth;
A welding head having a welding torch located on the other side in the axial direction with respect to the housing and a torque utilization means for transmitting torque from the ring output gear;
The welding head turning gear and the ring gear are rotatably supported with respect to the housing by a guide member with respect to the guide surface,
Reciprocating the torque available means, the wire feeding mechanism for feeding a welding wire, torch axis direction moving mechanism for advancing and retreating the welding torch in the axial direction of the housing, and the welding torch in the radial direction of the housing Consisting of a torch radial moving mechanism to move,
The motor is composed of a first motor to a fourth motor,
The ring gear is composed of a first ring gear to a third ring gear,
The ring input gear comprises a first ring input gear to a third ring input gear for transmitting torque to the first ring gear to the third ring gear, respectively;
The ring output gear includes a first ring output gear to a third ring output gear that transmit torque to each of the wire feeding mechanism, the torch longitudinal movement mechanism, and the torch distance mechanism,
Welding equipment.
前記リング出力ギアに噛合う前記外歯或いは内歯が前記所定の角度の範囲内で設けられている、請求項1又は2の溶接装置。 The ring gear is provided so as to be rotatable only at a predetermined angle with respect to the welding head turning gear,
The welding apparatus according to claim 1 or 2, wherein the external teeth or internal teeth that mesh with the ring output gear are provided within a range of the predetermined angle.
前記第1電動機を駆動し、前記第2乃至第4電動機を停止しているときに前記溶接ヘッド旋回ギア及び第1乃至第3リングギアを同方向同回転数で回転させ、
前記第2、第3、又は第4電動機を駆動したとき、前記溶接ヘッド旋回ギアと異なる回転数で、それぞれ対応する前記第1、第2又は第3リングギアを回転させるように構成されている、請求項1から3のいずれかの溶接装置。 A differential device provided between the first to fourth electric motors and the housing and transmitting torque to the turning input gear and the first ring input gear to the third ring input gear;
When the first motor is driven and the second to fourth motors are stopped, the welding head turning gear and the first to third ring gears are rotated at the same rotational speed in the same direction,
When the second, third, or fourth electric motor is driven, the corresponding first, second, or third ring gear is rotated at a rotational speed different from that of the welding head turning gear. The welding apparatus according to any one of claims 1 to 3.
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