JP6648162B2 - TIG welding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、タッチスタート方式のTIG溶接装置に関する。 The present invention relates to a touch start type TIG welding device.
従来より、小型電気部品の端子部材同士の接合あるいは端子部材と導線との接合には、非消耗型のトーチ電極(タングステン電極棒)を使用するTIG溶接法が多く用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a TIG welding method using a non-consumable torch electrode (tungsten electrode rod) is often used for joining terminal members of a small electric component or joining a terminal member and a conductor.
非消耗型のトーチ電極を使用するTIG溶接法において、アーク放電を開始する手法には、スタート時に高周波放電により絶縁破壊を起こしてアークに移行させる高周波発生方式と、スタート時だけトーチ電極と母材つまり被溶接材との間に通常10kV以上の高電圧を印加して絶縁破壊を起こしアークに移行させる直流高電圧印加方式と、高周波を使わずにトーチ電極を被溶接材に接触させて通電を開始した後に引き離してアーク放電を発生させるタッチスタート(またはリフトスタート)方式の3種類がある。高周波発生方式や直流高電圧印加方法は、高周波または高電圧を発生する高圧電源を必要とするために溶接機のコストが高くつくことや、高周波または高電圧のノイズが当該電気回路の電気部品や周囲の電子機器に悪い影響を及ぼすことが、多くの溶接現場で嫌がられている。この点、タッチスタート方式は、高周波電源や高圧電源を使用しないため、溶接機のコストを下げることができるうえ、高周波ノイズの問題がない(特許文献1)。 In the TIG welding method using a non-consumable torch electrode, the method of starting arc discharge is a high frequency generation method that causes dielectric breakdown by high frequency discharge at the start and shifts to an arc, and a torch electrode and base material only at the start In other words, a DC high voltage application method that normally applies a high voltage of 10 kV or more between the material to be welded to cause dielectric breakdown and shift to an arc, and energization by contacting the torch electrode with the material to be welded without using high frequency There are three types of touch-start (or lift-start) systems in which the arc discharge is generated by being separated after the start. The high-frequency generation method and the direct-current high-voltage application method require a high-voltage power supply that generates a high-frequency or high-voltage, so that the cost of the welding machine is high. Negative effects on surrounding electronics are disliked at many welding sites. In this regard, the touch start method does not use a high-frequency power supply or a high-voltage power supply, so that the cost of the welding machine can be reduced and there is no problem of high-frequency noise (Patent Document 1).
もっとも、タッチスタート方式においては、トーチ電極が被溶接材に上から接触する際に、トーチ電極の自重だけでなく、トーチ電極を保持するトーチボディの自重、さらにはトーチボディに接続されている用力(溶接電流、ガス)供給ケーブルの重量等も被溶接材に加わり、その総重量(以下「トーチ荷重」と称する。)が500g重を超えることもめずらしくない。このため、小型精密電子部品の端子部材のような物理的強度の低い被溶接材は、タッチスタートの際に受けるトーチ荷重によって折曲または破損することがある。 However, in the touch start method, when the torch electrode comes into contact with the material to be welded from above, not only the own weight of the torch electrode, but also the own weight of the torch body holding the torch electrode, and further, the power connected to the torch body (Welding current, gas) The weight of the supply cable also adds to the material to be welded, and it is not uncommon for the total weight (hereinafter referred to as "torch load") to exceed 500 g weight. Therefore, a material having a low physical strength, such as a terminal member of a small precision electronic component, may be bent or damaged by a torch load received at the time of touch start.
この問題に対して、従来は、トーチボディとこれを支持して昇降移動する直進駆動部との間にコイルばねを介在させて、トーチ荷重をコイルばねに吸収させることにより、タッチスタート方式において被溶接材に加わるトーチ荷重を軽減するようにしている(特許文献2の第7図および第8図参照)。 To solve this problem, conventionally, a coil spring is interposed between a torch body and a linear drive unit that moves up and down while supporting the torch body, so that the torch load is absorbed by the coil spring. The torch load applied to the welding material is reduced (see FIGS. 7 and 8 of Patent Document 2).
しかしながら、上記の従来技術においては、トーチを昇降移動させる際に、トーチ荷重を吸収するべきコイルばねの反発によってトーチ(特にトーチ電極の先端)が上下に揺れやすく、コイルばねのばね荷重を大きくするほど、揺れる度合いも大きくなる。このため、コイルばねのばね荷重を弱めに設定するほかなく、トーチ荷重を100g重程度までにしか軽減できないのが実状である。また、トーチ荷重のうち用力供給ケーブル分の重量はそのケーブルのトーチボディ付近の引き回しの状態に応じて変動し、それによってタッチスタートを繰り返す度にトーチ荷重がばらつきやすく、この点も従来技術の問題点であった。 However, in the above-described prior art, when the torch is moved up and down, the torch (particularly, the tip of the torch electrode) is likely to sway up and down due to the repulsion of the coil spring to absorb the torch load, thereby increasing the spring load of the coil spring. The greater the degree of shaking, the greater the degree of shaking. Therefore, in reality, the torch load can only be reduced to about 100 g weight without setting the spring load of the coil spring to be relatively low. In addition, the weight of the utility supply cable in the torch load fluctuates according to the state of the wiring near the torch body of the cable, whereby the torch load tends to fluctuate each time the touch start is repeated. Was a point.
タッチスタート方式においては、被溶接材に加わるトーチ荷重が十分に小さくないと、物理的な強度の低い被溶接材の中には折曲または破損しなくても大きく撓むものがあり、この場合にもアーク溶接の品質に支障が生じやすい。すなわち、トーチ荷重によって被溶接材が大きく撓む場合は、タッチスタートで通電を開始してからトーチ電極を引き上げる際に、トーチ電極の先端と撓みから戻る被溶接材との間に最適な離間距離を設ける制御は非常に難しく、トーチ荷重がばらつくと益々難しくなる。精細なアーク溶接が求められるアプリケーションにおいては、トーチ電極の先端と被溶接材との間に適正な離間距離ないしアーク長を確保する必要があり、この要件が満たされないときは、アークの集中性ないし入熱が不安定になり、アーク溶接の品質低下の原因となる。 In the touch start method, if the torch load applied to the material to be welded is not sufficiently small, some materials with low physical strength will bend significantly without bending or breakage. Also, the quality of the arc welding is likely to be affected. In other words, when the material to be welded is largely bent by the torch load, when the torch electrode is pulled up after the energization is started by the touch start, the optimum separation distance between the tip of the torch electrode and the material to be welded returning from the bending. Is very difficult to control, and it becomes more and more difficult when the torch load varies. In applications where fine arc welding is required, it is necessary to secure an appropriate separation distance or arc length between the tip of the torch electrode and the workpiece, and if this requirement is not met, arc concentration or Heat input becomes unstable, which causes the quality of arc welding to deteriorate.
また、自動式のTIG溶接装置においては、一方の電極を構成するトーチ電極と他方の電極を兼ねる固定治具つまりクランプ電極(「チャック」とも称される。)を同一または共通の昇降体またはロボットアーム等に取り付け、クランプ電極により被溶接材(たとえば2つの端子部材)を挟着しながら、トーチ電極とクランプ電極との間で電流を流し、トーチ電極と被溶接材との間に生成されるアークの熱によって被溶接材を溶かす形態のTIG溶接法も行われている。 In an automatic TIG welding apparatus, a fixing jig serving also as a torch electrode constituting one of the electrodes and a clamp electrode (also referred to as a “chuck”) also serving as the other electrode are the same or a common elevating body or a robot. An electric current is caused to flow between the torch electrode and the clamped electrode while being attached to an arm or the like and clamping the material to be welded (for example, two terminal members) by the clamp electrode, and is generated between the torch electrode and the material to be welded. A TIG welding method in which a material to be welded is melted by the heat of an arc is also performed.
この点に関して、トーチ電極とクランプ電極とがロボットアーム上で一定の位置関係にある従来のTIG溶接装置(特許文献2)においては、被溶接材の位置合わせに誤差が生じたときは、その後に行われるクランプ電極のクランプ動作によっても位置合わせの誤差を補正するのが難しく、トーチ電極と被溶接材との間でアークを安定確実に生成させることが困難であるばかりか、クランプ動作の際に生じる過大な応力によってクランプ電極あるいは被溶接材が破損するおそれがあった。 Regarding this point, in the conventional TIG welding apparatus in which the torch electrode and the clamp electrode are in a fixed positional relationship on the robot arm (Patent Document 2), when an error occurs in the positioning of the material to be welded, a subsequent error occurs. It is difficult to correct the positioning error by the clamp operation of the clamp electrode performed, and it is difficult to stably and surely generate an arc between the torch electrode and the workpiece to be welded. There is a possibility that the clamp electrode or the material to be welded may be damaged by the excessive stress generated.
本出願人は、この問題については、溶接ヘッドの直下で被溶接材を載置して位置合わせを行う可動ステージにパッシブ型のコンプライアンス・デバイスを組み込んだTIG溶接装置を開示している(特許文献3)。このTIG溶接装置によれば、クランプ電極がクランプ動作を行う際にステージ側のコンプライアンス・デバイスがクランプ力の作用する方向に追従して摺動することにより、被溶接材の位置合わせに誤差が生じたときでも、常にトーチ電極の先端が被溶接材の中心部あるいは接触部に正確に対向するようになるので、クランプ電極を用いるタッチスタート方式のTIG溶接を高品質で安定に行うことができる。 Regarding this problem, the present applicant discloses a TIG welding apparatus in which a passive type compliance device is incorporated in a movable stage for positioning a workpiece to be welded just below a welding head (Patent Document 1). 3). According to this TIG welding apparatus, when the clamp electrode performs the clamping operation, the stage-side compliance device slides following the direction in which the clamping force acts, thereby causing an error in the positioning of the workpiece. Therefore, the tip of the torch electrode always accurately faces the center or the contact portion of the material to be welded, so that the touch-start type TIG welding using the clamp electrode can be stably performed with high quality.
しかしながら、パッシブ型のコンプライアンス・デバイスを可動ステージに組み込むTIG溶接装置においては、被溶接材側の重量に依存してコンプライアンス・デバイスの追従性が大きく変化する。特に、被溶接材側の重量が非常に大きくて、コンプライアンス・デバイスが追従運動を円滑に行えないときは、クランプ電極がクランプ動作を完遂できず、ひいてはTIG溶接が実質的に実行不能になることもある。 However, in a TIG welding apparatus that incorporates a passive type compliance device into a movable stage, the compliance of the compliance device greatly changes depending on the weight of the workpiece. In particular, when the weight of the material to be welded is so large that the compliance device cannot smoothly follow the movement, the clamp electrode cannot complete the clamping operation, and thus TIG welding becomes substantially infeasible. There is also.
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するものであり、タッチスタート方式において被溶接材に加わるトーチ荷重の軽減性および安定性を大きく改善し、クランプ電極を用いる場合は被溶接材側の重量や嵩張り等に関係なく常に安定かつ正確なクランプ動作を行えるようにして、TIG溶接の品質を向上させるTIG溶接装置を提供する。 The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and greatly improves the reduction and stability of a torch load applied to a material to be welded in a touch start method. Provided is a TIG welding apparatus that can always perform a stable and accurate clamping operation irrespective of the weight or bulkiness of a material side and improve the quality of TIG welding.
本発明のTIG溶接装置は、トーチ電極を着脱自在に装着して保持する筒状のトーチボディと、タッチスタート方式において前記トーチ電極の先端と被溶接材との間で通電を行い、またはアークを発生させるために、前記トーチ電極と前記被溶接材とを含む閉回路内で電流を流す溶接電源と、前記トーチボディの周囲で前記トーチボディの軸と平行な第1の方向で直進移動可能に設けられる直進可動部と、前記直進可動部を前記第1の方向で直進移動させるための直進駆動部と、前記直進可動部と前記トーチボディとの間に設けられ、前記トーチボディに対して前記第1の方向で被溶接材向きのばね荷重を与える第1のばね部材と、前記直進可動部と前記トーチボディとの間に設けられ、前記トーチボディに対して前記第1の方向で被溶接材向きとは反対の向きのばね荷重を与える第2のばね部材と、前記直進可動部に対して前記トーチボディを前記第1および第2のばね部材に抗して任意に固定するためのロック部と、前記トーチボディの自重と前記第1のばね部材のばね荷重との和から前記第2のばね部材のばね荷重を差し引いて得られる全合成荷重を可変に調整するためのトーチ荷重調整部とを有する。 The TIG welding apparatus according to the present invention provides a tubular torch body which detachably mounts and holds a torch electrode, and conducts electricity between the tip of the torch electrode and a workpiece to be welded in a touch start method, or generates an arc. A welding power source for causing a current to flow in a closed circuit including the torch electrode and the material to be welded, and a linearly movable body around the torch body in a first direction parallel to an axis of the torch body. A straight-moving section provided, a straight-moving drive section for moving the straight-moving section straight in the first direction, and a straight-moving section provided between the straight-moving section and the torch body; A first spring member for applying a spring load toward the workpiece in a first direction; and a first spring member provided between the linearly movable portion and the torch body, the first torch body being welded to the torch body in the first direction. Lumber A second spring member for applying a spring load in a direction opposite to that of the first movable member, and a lock portion for arbitrarily fixing the torch body to the linearly movable portion against the first and second spring members. And a torch load adjusting unit for variably adjusting a total combined load obtained by subtracting a spring load of the second spring member from a sum of a weight of the torch body and a spring load of the first spring member. Having.
上記の装置構成においては、トーチボディに対して第1のばね部材のばね荷重と第2のばね部材のばね荷重を相対抗させ、トーチ荷重調整部により第1および第2のばね部材の全合成荷重を調整可能とすることにより、タッチスタートのためのタッチ動作およびタッチスタート直後のトーチ電極引き上げ(アーク生成)動作を高速かつ安定に行うことができるとともに、被溶接材に加わるトーチボディの全合成荷重を任意に小さな荷重に調整することもできる。 In the above device configuration, the spring load of the first spring member and the spring load of the second spring member are made to oppose each other with respect to the torch body, and the total combination of the first and second spring members is performed by the torch load adjustment unit . By making the load adjustable, the touch operation for touch start and the torch electrode lifting (arc generation) operation immediately after touch start can be performed quickly and stably, and the total synthesis of the torch body added to the material to be welded The load can be arbitrarily adjusted to a small load.
本発明のTIG溶接装置によれば、上記のような構成および作用により、タッチスタート方式において被溶接材に加わるトーチ荷重の軽減性および安定性を大きく改善し、クランプ電極を用いる場合は被溶接材側の重量や嵩張り等に関係なく常に安定かつ正確なクランプ動作を行えるようにして、TIG溶接の品質を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the TIG welding apparatus of this invention, the reduction and stability of the torch load added to a to-be-welded material in a touch start system are greatly improved by the above structure and effect | action, and when using a clamp electrode, a to-be-welded material The quality of the TIG welding can be improved by always performing a stable and accurate clamping operation regardless of the side weight or bulkiness.
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[装置全体の構成]
図1および図2に、本発明の一実施形態におけるTIG溶接装置の溶接ヘッドおよび本体ユニットの構成をそれぞれ示す。[Configuration of the entire device]
1 and 2 show the configurations of a welding head and a main unit of a TIG welding apparatus according to an embodiment of the present invention, respectively.
図1において、溶接ヘッド10は、主要な構成要素として、たとえば樹脂または金属からなる剛性の直進可動部12と、この直進可動部12に水平ガイド部13を介して結合されている昇降駆動アーム14を備える昇降駆動部(直進駆動部)16と、直進可動部12にトーチ連結部18およびクランプ連結部20を介してそれぞれ連結されているトーチ22およびクランプ電極24とを有する。
In FIG. 1, a
昇降駆動アーム14は、昇降駆動部16の一部を構成するロボットアームであり、昇降駆動部16の本体(図示せず)から延びている。昇降駆動部16の本体には、駆動源たとえばサーボモータと、このサーボモータの回転駆動力を鉛直方向(Z方向)の直進運動に変換して昇降駆動アーム14に伝動する伝動機構等が備わっている。
The
水平ガイド部13は、LMガイド(商標)等のリニアガイドを用いて構成され、Z方向において直進可動部12を昇降駆動アーム14に固定し、一水平方向つまりX方向において直進可動部12を外力に応じて自由に移動または遊動できるように支持している。
The
直進可動部12は、水平な載置面12aを有するブロックまたは板体として構成され、この載置面12aの上に手動式のXYテーブル25を介して用力中継部26および水平支持板28を取り付け、水平支持板28にトーチガイド80およびトーチ連結部18を取り付けている。用力中継部26およびトーチ連結部18回りの構成については、後に詳細に説明する。
The rectilinear
トーチ22は、たとえば銅または真鍮等の導体からなる円筒状のトーチボディ30と、このトーチボディ30の下端部に着脱自在に取り付けられる円筒状または円錐状のトーチノズル32とを有し、トーチボディ30およびトーチノズル32の中に棒状のトーチ電極(タングステン電極棒)34を着脱自在に装着し、トーチノズル32の下端よりトーチ電極34の下端部を突出させている。トーチ電極34は、トーチボディ30の頂部に螺合して装着されるネジ付きのキャップ36に電極ホルダ(図示せず)を介して結合または連結されている。
The
溶接ヘッド10の直下には、加工対象の被溶接材W(W1,W2)を有するワーク本体Sを載置する可動のステージ40が配置される。ステージ40は、ワーク本体Sを水平面(XY面)内で任意の方向に移動させるためのXYステージ42と、ワーク本体Sを水平面内の方位角方向(θ方向)で移動させるためのθステージ44とを有している。さらに、このステージ40上でワーク本体Sを固定するために、たとえばバキューム吸着方式あるいはメカニカル方式のチャック機構(図示せず)を備えることもできる。
A
図1に示す被溶接材Wは、たとえば銅からなる2つの細長い棒状または板状の金属部材たとえばバスバーW1,W2を被溶接材(母材)とし、両金属部材W1,W2のそれぞれの上端面(頂面)を略面一に揃えてそれぞれの上端部を一体に合わせている。この一体に合わさった金属部材W1,W2の上端部が被溶接部を形成する。各金属部材W1,W2の他端(図示せず)は、たとえば、ワーク本体S上に搭載されている電気部品(図示せず)に通じている。 The workpiece W shown in FIG. 1 has two elongated rod-shaped or plate-shaped metal members made of copper, for example, bus bars W1 and W2 as the workpieces (base materials), and upper end surfaces of both metal members W1 and W2. The (top) surfaces are substantially flush with each other, and their upper ends are integrally combined. The upper end portions of the metal members W1 and W2 combined together form a welded portion. The other end (not shown) of each of the metal members W1 and W2 communicates with, for example, an electric component (not shown) mounted on the work body S.
図1では、図解を容易にするために、ワーク本体Sを模式的にブロック状またはボックス状のものとして示し、ワーク本体Sの1箇所の被溶接材W(W1,W2)を代表的に示している。一般に、電気配線にバスバーを用いるワーク本体Sは、複数箇所たとえば10箇所以上に被溶接材Wを有している。 In FIG. 1, for easy illustration, the work body S is schematically shown as a block or a box, and one workpiece W (W1, W2) of the work body S is typically shown. ing. In general, a work body S using a bus bar for electric wiring has a workpiece W at a plurality of locations, for example, at ten or more locations.
溶接ヘッド10上またはその付近に制御箱46が配置される。この制御箱46の中には、溶接ヘッド10に備わっている各種電気部品の一部または全部を本体ユニット50(図2)内の主制御部にインタフェースするローカルの制御回路が収容されている。
A
図2において、本体ユニット50は、ユニット筐体の正面にタッチパネル表示器52、電源スイッチ54、操作ボタン56等を配置し、ユニット側面または背面に外部接続端子またはコネクタ類60を配置している。ガスボンベ62より送出されるシールドガスは、ホース64および本体ユニット50内の制御弁または開閉弁を経由してトーチ22に供給されるようになっている。
In FIG. 2, the
図1および図2において、本体ユニット50と溶接ヘッド10およびステージ40との間には、複数のケーブルまたは配管66,68,70,75,78・・が引かれている。図示の例では、ケーブルまたは配管の一部が制御箱46内の制御回路を中継点とし、他の一部は制御箱46を介さずに本体ユニット50内の制御回路あるいは電源回路と溶接ヘッド10の各部との間を直接に接続している。特に、この実施形態では、本体ユニット50と溶接ヘッド10上の用力中継部26との間に、溶接電流供給ラインおよびシールドガス供給ラインを一緒に収容する用力供給ケーブル70が敷設または懸架されている。また、本体ユニット50と溶接ヘッド10上のクランプ電極24との間には、クランプ動作の駆動のための用力供給ライン75と、被溶接材Wを溶接電源のアース側端子に電気的に接続するためのアースケーブル78が敷設または懸架されている。
In FIGS. 1 and 2, a plurality of cables or
以下、このTIG溶接装置の溶接ヘッド10上の各部の構成について、特に主要な特徴部分であるトーチ連結部18、クランプ電極24および用力中継部26回りの構成について詳細に説明する。
Hereinafter, the configuration of each part on the
[トーチ及び用力中継部回りの構成]
図1および図3を参照して、このTIG溶接装置におけるトーチ22および用力中継部26回りの構成を詳細に説明する。[Configuration around torch and utility relay section]
The configuration around the
図1に示すように、溶接ヘッド10において、直進可動部12上に手動式XYテーブル25を介して固定される水平支持板28は、昇降駆動アーム14を背にして水平ガイド部13のガイド方向(X方向)と直交する水平な方向つまりY方向の前方に延びている。この水平支持板28の先端部には、トーチボディ30をZ方向で案内するための円筒状のトーチガイド80が垂直姿勢で固定されている。
As shown in FIG. 1, in the
このトーチガイド80の内側には、上下方向に一定のスペースまたは中間部を挟んで2つのリニアブッシュ82H,82Lが設けられている(図3)。両リニアブッシュ82H,82Lの案内によって、トーチボディ30はZ方向で正確かつ安定に直進移動することができる。
Inside the
トーチガイド80の中間部には、用力中継部26と対向する位置に開口部84が形成されている(図3)。そして、トーチボディ80の中間部の側面には、開口部84を介して外に露出するように、たとえば銅等の導体からなる中空ブロック構造の用力導入部86が取り付けられている。この用力導入部86は、トーチボディ80内の導電路を介してトーチ電極34に電気的に接続されている。
An
用力導入部86の上面には一対の上流側ガス導入ポート88が設けられている。さらに、用力導入部86の背面(トーチボディ30と向き合う面)には、トーチボディ30内のガス流路に接続する下流側ガス導入ポート(図示せず)が設けられている。用力導入部86の内部は中空のガス室またはガス通路になっており、上流側ガス導入ポート88と下流側ガス導入ポートとは連通している。
A pair of upstream
一方、手動式XYテーブル25の上に直接固定されている用力中継部26には、その両側面に一対の下流側ガス中継ポート90が設けられている。この下流側ガス中継ポート90と用力導入部86のガス導入ポート88との間には、空中でアーチ形に延びる変位または変形可能な樹脂製の架橋型チューブ92が架けられている。さらに、用力中継部26および用力導入部86の互いに向き合う面(正面)の間に、空中でアーチ形に延びる変位または変形可能な帯状シートの架橋型導体94が架けられている。この帯状シートの架橋型導体94は、たとえば厚さ0.05mmの極薄の銅シートを複数枚(たとえば9枚)重ねて構成されている。
On the other hand, the
用力中継部26の上面には、導電性の上流側ガス中継ポート96が設けられている(図3)。このポート96に本体ユニット50からの用力供給ケーブル70の終端が着脱可能に接続される。この場合、用力供給ケーブル70内のガス供給ラインが上流側ガス中継ポート96のガス通路に接続されるだけでなく、用力供給ケーブル70内の溶接電流供給ラインが用力中継部26の本体に電気的に接続される。用力中継部26の内部は中空のガス室またはガス通路になっており、上流側ガス中継ポート96と下流側ガス中継ポート90とは連通している。
A conductive upstream gas relay port 96 is provided on the upper surface of the utility relay section 26 (FIG. 3). The terminal of the
用力供給ケーブル70は相当重いケーブルであるが、上記のように用力中継部26で終端するので、その重量は直進可動部12にかかり、トーチ22には全くかからない。トーチ22には架橋型チューブ92および架橋型導体94の重量がかかる。これら架橋型チューブ92および架橋型導体94は、用力供給ケーブル70に比して格段に軽量であり、しかもそれぞれの空中姿勢がアーチ形で一定なので、トーチ荷重に変動を来たすことは殆どない。
Although the
上記のような直進可動部12上の用力中継部26およびトーチ22の用力導入部86回りの用力供給系統において、本体ユニット50(図2)より送出されるシールドガスは、用力供給ケーブル70(ガス供給ライン)→用力中継部26(上流側ガス中継ポート96→下流側ガス中継ポート90)→架橋型チューブ92→用力導入部86(上流側ガス導入ポート88→下流側ガス導入ポート)→トーチボディ30→トーチノズル32と繋がるガス流路を上記の順に流れるようになっている。また、本体ユニット50より送出される溶接電流は、用力供給ケーブル70(溶接電流供給ライン)→用力中継部26(導電性ブロック)→架橋型導体94→用力導入部86(導電性ブロック)→トーチボディ30→トーチ電極34と繋がる電流経路を上記の順または逆の順(逆方向)に流れるようになっている。
In the utility supply system around the
[トーチ連結部回りの構成]
次に、図1および図4を参照して、このTIG溶接装置におけるトーチボディ30およびトーチ連結部18回りの構成を詳細に説明する。[Configuration around torch connection]
Next, a configuration around the
トーチ連結部18は、トーチボディ30に対してX方向の片側(図1,図4では右側)に設けられている。このトーチ連結部18において、水平支持板28に固定された筐体100の中には、トーチボディ30に固着された剛性の連結棒102がX方向の右側に水平に延びており、この連結棒102と筐体100の天井との間に連結手段として圧縮コイルばね104、引張コイルばね106およびロック部108が横一列に設けられている。
The
より詳細には、圧縮コイルばね104は、筐体100の天井を貫通している棒ねじ110の下端に取り付けられたばね受け112と連結棒102との間で鉛直方向に延びている。筐体100の外(上)に配置されているナット114を介して棒ねじ110を回すことにより、その回転方向に応じてばね受け112を上下移動させ、圧縮コイルばね104のたわみ量つまりばね荷重を任意に調整できるようになっている。このように、圧縮コイルばね104、棒ねじ110およびナット114によって、トーチボディ30に対して鉛直下方に作用するばね荷重を調整するための第1のトーチ荷重調整部117が構成されている。
More specifically, the
引張コイルばね106は、筐体100の天井を貫通している棒ねじ111の下端に取り付けられたばね受け113と連結棒102との間で鉛直方向に延びている。筐体100の外(上)に配置されているナット115を介して棒ねじ111を回すことにより、その回転方向に応じてばね受け113を上下移動させ、引張コイルばね106のたわみ量つまりばね荷重を任意に調整できるようになっている。このように、引張コイルばね106、棒ねじ111およびナット115によって、トーチボディ30に対して鉛直上方に作用するばね荷重を調整するための第2のトーチ荷重調整部119が構成されている。
The
ロック部108は、その上下移動可能な押圧棒108aの先端と当接する物体つまり連結棒102に対して一定の押圧力を加えられる任意の加圧手段たとえばエアシリンダまたはソレノドを有し、連結棒102を挟んで押圧棒108aと対向する位置に水平な上面(基準面)Kを有する基準ブロック116を固定して配置している。ロック部108が、押圧棒108aの先端を連結棒102に当て、圧縮コイルばね104および引張コイルばね106に抗して連結棒102を固定の基準ブロック116に押し付けると、トーチボディ30が筐体100ひいては水平支持板28に対して固定または一体化される。この一体化の状態で、昇降駆動部16が直進可動部12をZ方向で移動させると、直進可動部12と一体にトーチボディ30が上下移動するようになっている。
The
トーチボディ30には、連結棒102等の付属物も含めたトーチボディ30全体の重量(自重)L30と、圧縮コイルばね104のばね荷重L104とが足し合わさった鉛直方向の下向きの荷重が加わる一方で、引張コイルばね106のばね荷重L106が鉛直方向の上向きに加わる。鉛直方向の下向きの荷重を正方向とし、トーチボディ30に加わる全合成荷重をTLとすると、TL=L30+L104−L106である。ここで、L30は略一定であるから、上記のように第1および第2のトーチ荷重調整部117,119によりL104,L106を可変調整することにより、被溶接材Wの特性に合わせて全合成荷重TLを任意に調整することができる。
The
たとえば、L30が約300g重のときは、第1および第2のトーチ荷重調整部117,119によりL104,L106をそれぞれ約100g重、約350g重に調整することで、全合成荷重TLを約50g重に設定または調整することができる。あるいは、先に第2のトーチ荷重調整部119によりトーチボディ30の自重L30をキャンセルするようにL106を調整し、次いで第1のトーチ荷重調整部117により全合成荷重TLが所望の値または設定値になるようにL104を調整することも好適な調整方法である。
For example, when L30 is about 300 g weight, the total combined load TL is about 50 g by adjusting the L104 and L106 to about 100 g weight and about 350 g weight by the first and second torch
なお、図4は、図解を容易にするため、連結棒102に対するロック部108の押圧が解除されているときに、連結棒102が基準ブロック116から浮いている様子を示している。しかし、上記のように全合成荷重TLは通常TL>0に設定されるので、トーチ電極34の先端が物体つまり被溶接材に載っていないときは、連結棒102が基準ブロック116の上面(ストッパ)に載った状態で、トーチボディ30が静止状態を保つことになる。
FIG. 4 shows a state in which the connecting
トーチボディ30には、連結棒102と反対側(図の左側)で水平またはX方向に延びる横棒118も固着して取り付けられている。トーチガイド80には、連結棒102および横棒118をそれぞれ通す開口115,117が形成されている。
A
横棒118の先端部には、鉛直上方に延びるトーチ移動量検出用の遮光板120が取り付けられている。この遮光板120の真上には、水平支持板28に固定された光学式の移動量検出センサ122が配置されている。移動量検出センサ122は、発光素子EDと受光素子PDとを同一の高さ位置で対向させて配置している。後述するように、タッチスタートの際には、水平支持板28に対してトーチボディ30が相対的に上昇移動し、連結棒102が基準ブロック116から上方に離れる。この時、遮光板120の頂部が両素子ED,PDの間を結ぶ光線Pを遮断(遮光)することによって、水平支持板28に対するトーチボディ30の相対的な上昇移動の移動量(つまり、トーチ電極34の先端が被溶接材Wに当接してから、直進可動部12およびこれに固定されている各部がさらに下降する移動量)が設定値に達したことを検出できるようになっている。
A light-shielding
なお、トーチボディ30に対して左側の横棒118を右側の連結棒102と同じ太さにして同じ高さに取り付け、横棒118の下にも右側の基準ブロック116と同じ高さの上面(基準面)を有する左側基準ブロック(図示せず)を設けてもよく、さらには固定部108と連動する同様の左側固定部(図示せず)を該左側基準ブロックの直上に設ける構成も可能である。同様に、圧縮コイルばね104および引張コイルばね106ならびに第1および第2のトーチ荷重調整部117,119を並列に複数設けることもできる。また、圧縮コイルばね104および/または引張コイルばね106を複数のコイルばね単体を組み合わせて構成することも可能である。
The left
[クランプ電極及びクランプ連結部回りの構成]
次に、図1、図3および図5A,図5Bを参照して、このTIG溶接装置におけるクランプ連結部20およびクランプ電極24回りの構成を詳細に説明する。[Configuration around clamp electrode and clamp connection part]
Next, with reference to FIGS. 1 and 3 and FIGS. 5A and 5B, a configuration around the
図1および図3において、クランプ連結部20は、縦断面が横向きのコ字状に形成されている剛性の板体124からなり、Z方向に延びる垂直ガイド部124aと、この垂直ガイド部124の上端から直進可動部12の上面に被さるように水平に延びるフランジ部124bと、垂直ガイド部124aの下端からトーチ22側に向かって水平に延びるベース部124cとを有している。
In FIGS. 1 and 3, the
クランプ連結部20のベース部124cの上にはクランプ電極24が固定配置される。垂直ガイド部124aの直進可動部12と対向する面には、Z方向に延びるたとえばLMガイド(商標)からなるリニアガイド130が設けられている。このリニアガイド130により、Z方向においてクランプ電極24ないしクランプ連結部20が固定されているとき(つまりクランプアーム76(1),76(2)が被溶接材Wを挟持しているとき)は、直進可動部12がフランジ部124bの下で任意に昇降移動できるようになっている。また、Z方向においてクランプ電極24ないしクランプ連結部20が固定されていない(つまりクランプアーム76(1),76(2)が被溶接材Wを挟持していないとき)は、クランプ連結部20およびクランプ電極24もフランジ部124bを介して直進可動部12と一体的に昇降移動するようになっている。
The
クランプ電極24は、図5Aおよび図5Bに示すように、モータ、プランジャまたはシリンダ等の駆動源(図示せず)を収容または装備するクランプ本体74と、このクランプ本体74から平行に突出して延在する一対の開閉可能なクランプアーム76(1),76(2)とを有している。クランプ本体74内の駆動源は、装置本体10よりケーブルまたは配管75(図1)を介して所要の用力(電力、圧縮空気または作動油)を供給され、電磁気力または空気圧もしくは油圧の圧力に基づいてクランプアーム76(1),76(2)をX方向で開閉運動させる。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
両クランプアーム76(1),76(2)は、クランプ本体74の中心部を通ってY方向に延びるクランプ中心線Cに対して、常に左右対称の位置関係つまり等間隔(d1=d2)を保って開閉運動するようになっている。このような左右対称のアーム開閉運動を行うために、たとえばラック・アンド・ピニオン機構132を用いることができる。
The two clamp arms 76 (1) and 76 (2) always have a symmetrical positional relationship, that is, an equal interval (d1 = d2) with respect to a clamp center line C extending in the Y direction through the center of the
ラック・アンド・ピニオン機構132の直進可動部134(1),134(2)は、絶縁体136を介してクランプアーム76(1),76(2)に結合されている。また、クランプ電極24を支持している部材たとえば直進可動部12ないしクランプ連結部20には、左右両側でロック(固定)用のエアシリンダ138が結合可能となっており、直進可動部12等のX方向可動部の全体をX方向で随時ロック(固定)できるようになっている。
The rectilinear movable portions 134 (1) and 134 (2) of the rack and
また、この溶接ヘッド10においては、直進可動部12に設けられている手動式XYテーブル25(図1)により、XY面内においてクランプ電極24とトーチボディ30との相対的な位置関係を任意に調整することができる。通常は、クランプ電極24のクランプ中心線Cが、トーチ22に装着されているトーチ電極34の中心軸Nと交差するように、XYテーブル25の調整が行われる。もっとも、被溶接材W1,W2の板厚が異なる場合等には、トーチ電極34の中心軸Nをクランプ中心線Cから積極的に所定量ずらした方がよいこともある。
Further, in the
[トーチの構成]
図3において、トーチボディ30の内側には、タングステンまたはタングステン合金からなる棒状のトーチ電極34をトーチボディ30の軸心で保持するための円筒状のコレット140がトーチ電極34と一体にコレットボディ142の中に収容される。コレット140の上端部は、コレットボディの内側でキャップ36(図1)まで延びている筒状の電極ホルダ(図示せず)に保持されている。トーチ22の頂部でキャップ36をコレットボディ142に螺合すると、その螺合の締め付けで電極ホルダが下方に押圧され、コレット140のすり割り部が電極ホルダにより下方に押圧される。これにより、コレット140のすり割り部が口径を狭める方向に変形してトーチ電極34を狭着(保持)するようになっている。[Structure of torch]
In FIG. 3, a
また、トーチ22の下端部において、コレット140とコレットボディ142との間には、用力導入部86よりトーチボディ30の中間部に導入されたシールドガスを下方に導く円筒状のガス通路が形成されている。そして、コレットボディ142の下端部には周回方向に所定の間隔を置いて複数の通孔が形成されている。ガス通路を下ってきたシールドガスは、通孔を通ってトーチ電極34とトーチノズル32との間の空間またはノズル室144に出て、このノズル室144の下端の出口つまり噴出口146から外に噴出するようになっている。トーチノズル32は、好ましくはセラミック(たとえばアルミナ)からなっている。
At the lower end of the
[装置の動作(作用)]
次に、図6A〜図6Gを参照して、この実施形態におけるTIG溶接装置の動作を説明する。[Operation of device (action)]
Next, the operation of the TIG welding device in this embodiment will be described with reference to FIGS. 6A to 6G.
先ず、本体ユニット50内の主制御部の制御の下で、溶接対象の被溶接材Wを載置しているステージ40(XYステージ42およびθステージ44)が水平面内の位置合わせの動作を行う。この位置合わせ動作により、ワーク本体Sの被溶接材W(W1,W2)がトーチ電極34の略真下に位置するようになる。もっとも、ワーク本体S上に多数の被溶接材Wが搭載されていて、タクト時間の短縮化のために上記の位置合わせ動作が高速に行われる場合は、トーチ電極34と被溶接材W(W1,W2)との間で位置合わせが正確に行われずに、たとえば図6Aに示すように被溶接材W(W1,W2)がトーチ電極34の直下位置から横にずれることがある。一方、高さ方向においては、本体ユニット50内の主制御部の制御の下で、昇降駆動部16の昇降駆動によりトーチ22のスタート位置が予め調整されている。
First, under the control of the main control unit in the
上記のようにステージ40上で被溶接材W(W1,W2)の位置合わせが済むと、本体ユニット50内の主制御部の制御の下で、昇降駆動部16が作動して、直進可動部12、トーチ22およびクランプ電極24を一体的に下降移動させ、図6Bに示すように、クランプアーム76(1),76(2)が被溶接材W(W1,W2)を挟持するのに適した所定の高さ位置HCまでクランプ電極24を下ろす。この場合、トーチ連結部18の中で固定部108が圧縮コイルばね104および引張コイルばね106に抗して連結棒102を基準ブロック116に押圧しているので、トーチボディ30がトーチ連結部18の筐体100および水平支持板28を介して直進可動部12と一体に下降移動する。
When the positioning of the workpieces W (W1, W2) on the
クランプ電極24は、設定の高さ位置HCに降りた後、主制御部の制御の下で、両クランプアーム76(1),76(2)をX方向で閉じる動作つまり被溶接材W(W1,W2)を挟持する動作(クランプ動作)を行う。図示の例の場合は、ワーク本体Sの被溶接材W(W1,W2)が相対的に一方(右側)のクランプアーム76(2)側にずれて配置されているため、クランプ動作を開始すると、最初に右側のクランプアーム76(2)が溶接材W(W1,W2)に当接する。この後も、両クランプアーム76(1),76(2)を互いに閉じる方向に駆動する動作が続けられるので、図6Cに示すように、ステージ42上でワーク本体Sが固定されたまま、水平ガイド部13(図1)の案内により、溶接ヘッド10の直進可動部12およびそれに一体的に結合しているトーチ22およびクランプ電極24がX方向で右側に移動する。
After descending to the set height position HC, the
こうして、図6Dに示すように、他方(左側)のクランプアーム76(1)が遅れて被溶接材W(W1,W2)に当接し、これでクランプ動作が完了し、溶接ヘッド10上のX方向可動部(直進可動部12、トーチ22、クランプ電極24等)の移動も停止する。直後に、昇降駆動部16が、直進可動部12およびトーチ22を下ろす動作(タッチ動作)を開始する。この場合、トーチ連結部18の中では、タッチ動作の開始に先立って、ロック部108が押圧棒108aを上方に退避させて、連結棒102に対する押圧固定(ロック)を解除する。これにより、連結棒102は基準ブロック116の上面(基準面)から上方に移動または変位可能となる。
Thus, as shown in FIG. 6D, the other (left) clamp arm 76 (1) comes into contact with the workpiece W (W1, W2) with a delay, and the clamping operation is completed. The movement of the direction movable part (the straight
このタッチ動作においては、クランプアーム76(1),76(2)が被溶接材Wを挟着しているので、クランプ電極24ないしクランプ連結部20はワーク本体Sに固定または一体化される。昇降駆動部16の昇降駆動により、直進可動部12およびトーチ22がクランプ連結部20の垂直リニアガイド130に案内されながら下降し、トーチ電極34の先端が被溶接材W(W1,W2)に当接する。
In this touch operation, since the clamped arms 76 (1) and 76 (2) sandwich the workpiece W, the
こうしてトーチ電極34の先端が被溶接材W(W1,W2)に当接した後も、昇降駆動部16は直進可動部12の下降移動を継続する。そして、直進可動部12ないし水平支持板28と一体に下降する光学センサユニット122の光線Pがトーチボディ30側の遮光板120まで下降したところで、主制御部は昇降駆動部16の下降駆動を止める。図6Eに、この時の状態を示す。
Even after the tip of the
上記のようなタッチ動作においては、ロック部108が連結棒102に対する押圧固定(ロック)を解除した後は、トーチボディ30には、その(自重)L30に加えて、引張コイルばね106による鉛直上向きのばね荷重(弾性力)L106と圧縮コイルばね104による鉛直下向きのばね荷重(弾性力)L104とが同時につまり相対抗して作用する。このように引張コイルばね106と圧縮コイルばね104とが相対抗してトーチボディ30に作用するので、連結棒102が基準ブロック116から浮いても、トーチボディ30が上下に揺れたりふらつくことがなく、タッチ動作がスムースで高速かつ安定に行われる。
In the touch operation as described above, after the
しかも、タッチ動作の完了後に被溶接材W(W1,W2)に加わるトーチ荷重は、上記のように任意の荷重(特に可及的に小さな荷重)に調整可能な全合成荷重TLである。これにより、被溶接材W(W1,W2)にダメージを与えなくて済む。 Moreover, the torch load applied to the workpiece W (W1, W2) after the completion of the touch operation is the total combined load TL that can be adjusted to an arbitrary load (especially as small as possible) as described above. Thereby, it is not necessary to damage the workpiece W (W1, W2).
こうしてトーチ電極34の先端が被溶接材Wに加圧接触している状態の下で、本体ユニット50内で溶接電源のスイッチSW(図3)がそれまでのオフ状態からオン状態に切り換えられる。そうすると、溶接電源より直流電圧Eがトーチ電極34と被溶接材Wとの間に印加される。これにより、溶接電源の直流電圧源の正極端子→アースケーブル77→クランプアーム76(1),76(2)→被溶接材W→トーチ電極34→トーチボディ30→用力導入部86→架橋型導体94→用力中継部26→用力ケーブル70(溶接電流供給ライン)→直流電圧源Eの負極端子の電流経路(閉回路)で、通電開始の直流電流つまりスタート電流が流れる。
In this manner, the switch SW (FIG. 3) of the welding power source is switched from the OFF state to the ON state in the
この時、トーチ電極34の先端が被溶接材Wに接触しているので、電流の大きさに関係なくアークはまだ発生しない。もっとも、溶接電源回路の出力を制御することにより、スタート電流の電流値を一定範囲に制御してもよい。
At this time, since the tip of the
なお、トーチ22を下ろす途中で、あるいはトーチ電極34の先端が被溶接材Wに当接した後に、シールドガスの供給が開始される。上記のように、本体ユニット50(図2)より用力供給ケーブル70(ガス供給ライン)を介して溶接ヘッド10に送られてきたシールドガスは、用力中継部26→架橋型チューブ92→用力導入部86→トーチボディ30→トーチノズル32の各ガス流路を通ってトーチノズル32の噴射口142より被溶接材Wに向けて噴射される。
The supply of the shielding gas is started during the lowering of the
こうして、スタート電流を流したまま、主制御部の制御の下で、直進駆動部16が上昇駆動を開始し、直進可動部12を介してトーチボディ30をアーク放電に最適な設定離間距離に等しいストローク量だけ上方に移動させる。この時も、圧縮コイルばね104と引張コイルばね106とが相対抗してトーチボディ30に作用するので、両コイルばね104,106の弾性振動が互いにキャンセルされ、トーチボディ30が上下に揺れずに、トーチ電極34の先端がスムースに設定高さ位置まで引き上げられる(図6F)。
In this way, while the start current is flowing, the
上記のようにしてトーチ電極34の先端が被溶接材Wから上方に引き離されると、両者の間(空間)にアークが発生する。主制御部は、トーチ電極34の引き離しと同時に、または引き離しが完了した後に、溶接電源回路の出力電圧を一段上げて、上記閉回路内で流れる電流をそれまでのスタート電流よりも一段と大きいアーク放電用の正規の直流電流または主電流に切り換える。この主電流の電流値は、被溶接材Wを溶かすのに十分な高熱のアークを発生させる値(通常30A以上)に選ばれる。
When the tip of the
こうして主電流が流れている間は、トーチ電極34(特にその先端付近)と被溶接材Wとの間でアークACが持続し、被溶接材WはアークACの熱によって溶融する。なお、主電流の電流値を始終一定値に保ってもよいが、被溶接材Wの溶融を促進するために、途中で主電流の電流値をさらにステップ的または漸次的に増大させるような電流波形制御(あるいは逆にダウンスロープの電流波形制御)を用いることも可能である。 While the main current is flowing in this manner, the arc AC continues between the torch electrode 34 (particularly near the tip) and the workpiece W, and the workpiece W is melted by the heat of the arc AC. Note that the current value of the main current may be kept constant all the time, but in order to promote the melting of the workpiece W, a current value such that the current value of the main current is further increased stepwise or gradually on the way. Waveform control (or conversely, downslope current waveform control) can also be used.
主制御部は、通電開始から所定の時間(通常2〜3sec)が経過すると、スイッチSWをオフ状態に切り換えて、通電を止める。直後にシールドガスの供給も止める。通電が止まり、主電流が切られると、その瞬間にアークは消滅する。アークが消滅すると、被溶接材Wの溶融部分が大気中の自然冷却により直ぐに凝固する。図6Gに示すように、クランプ電極24はクランプアーム76(1),76(2)を開いて被溶接材Wに対するクランプを解除する。こうして、被溶接材Wの両金属部材W1,W2はひと固まりに溶接接合される。
When a predetermined time (usually 2 to 3 seconds) has elapsed from the start of energization, the main control unit switches the switch SW to the off state to stop energization. Immediately after that, the supply of the shielding gas is stopped. When the energization stops and the main current is cut off, the arc disappears at that moment. When the arc disappears, the molten portion of the material to be welded W solidifies immediately due to natural cooling in the atmosphere. As shown in FIG. 6G, the
上記のように、この実施形態におけるTIG溶接装置は、溶接ヘッド10の直進可動部12にトーチ連結部18を介してトーチボディ30を取り付け、トーチ連結部18に圧縮コイルばね104と引張コイルばね106とロック部108とを備える構成を有し、トーチボディ30に対して両コイルばね104,106のばね荷重を相対抗させることにより、タッチスタートのためのタッチ動作およびタッチスタート直後のトーチ電極引き上げ(アーク生成)動作を高速かつ安定に行うことができるとともに、被溶接材Wに加わるトーチボディ30の全合成荷重TLを任意に小さな荷重に調整することも可能であり、これによって被溶接材Wの破損等を確実に防止することができる。
As described above, in the TIG welding apparatus according to this embodiment, the
また、この実施形態のTIG溶接装置は、本体ユニット50からの重い用力供給ケーブル70を溶接ヘッド10の直進可動部12上の用力中継部26で終端させ、用力中継部24の後段(下流側)では空中でアーチ形の安定な姿勢をとる変位または変形可能な架橋型チューブ92および架橋型導体94をトーチボディ30に接続する構成により、トーチ荷重自体の大幅な低減と安定性を効果的に実現することができる。このように、タッチスタート方式において被溶接材Wに加わるトーチ荷重が非常に小さく、しかもトーチ荷重のばらつきも小さいので、アーク溶接の品質が向上する。
Further, in the TIG welding apparatus of this embodiment, the heavy
また、この実施形態のTIG溶接装置において、クランプ電極24を用いるときは、被溶接材Wをステージ40上に固定したまま、溶接ヘッド10の各部(直進可動部12,トーチボディ22、クランプ電極24等)が水平ガイド部13(図1)の案内によりクランプアームの開閉方向(X方向)に移動することによって、クランプ動作が行われる。このようなクランプ動作は、被溶接材Wの重量や嵩張り等に一切影響されないため、タッチスタート方式のTIG溶接においてクランプを用いる任意の被溶接材またはアプリケーションに支障なく対応して高品質かつ正確なTIG溶接を保証することができる。
In the TIG welding apparatus of this embodiment, when the
[他の実施形態又は変形例]
上記実施形態のように溶接ヘッド10にクランプ電極24を搭載する装置構成は、上述したようないわゆる拝み溶接(突き付き合わせ溶接)に用いて好適なものである。別のワーク形態として、たとえば図7に示すような被溶接材WJもある。この被溶接材WJは、小型精密電子部品パッケージ等のワーク本体SJから突出する短冊状の端子部材150に細い導線152を巻き付けて、この巻き付け部を被溶接部とする。寸法的には、たとえば、端子部材150の幅sが約1mm、厚さtが約0.2mmであり、導線152の太さは約0.05mmである。なお、TIG溶接を行うために、端子部材150の根元付近に接触子154が着脱可能に装着される。この接触子154は、アースケーブル78を介して本体ユニット50内の溶接電源に接続されている。[Other Embodiments or Modifications]
The device configuration in which the
このような軽薄短小の被溶接材WJは、その被溶接部に上方から強め(たとえば100g重以上)の荷重を受けると、端子部材150の根元付近で簡単に折曲または破損しやすく、あるいは大きく撓みやすい。この実施形態のTIG溶接装置によれば、第1および第2のトーチ荷重調整部117,119によりトーチ連結部材18の圧縮コイルばね104および/または引張コイルばね106のばね荷重を調整するだけで、タッチスタート方式において被溶接材Wに加わるトーチ荷重を非常に小さな荷重に軽減することが可能であり、これによって被溶接材WJの折曲または破損を確実に防止することができるとともに、被溶接材WJが可撓性のものであってもトーチ荷重を受けたときの撓み量を可及的に小さくすることができる。
When such a light, thin and small material to be welded WJ is subjected to a strong load (for example, 100 g weight or more) from above on the portion to be welded, it easily bends or breaks near the root of the
上記のような被溶接材WJに対するTIG溶接では、クランプ電極24が不要となる。そこで、一構成例として、クランプ電極24をクランプ連結部124のベース124cに着脱可能に搭載する構成を採ることができる。あるいは、クランプ連結部124にクランプ電極24を固定したまま、クランプ連結部124を溶接ヘッド10(直進可動部12)に着脱可能に取り付ける構成も可能である。
In the TIG welding for the workpiece WJ as described above, the
上述した実施形態では、1本の用力供給ケーブル70を用いて、本体ユニット50側から溶接ヘッド10への溶接電流の供給とシールドガスの供給を行うようにしている。しかし、独立の電流供給ラインと独立のガス供給ラインを用いることも可能である。また、用力中継部26および/または用力導入部86を溶接電流供給系の中継部とガス供給系の中継部とに分割する構成も可能である。
In the embodiment described above, the supply of the welding current and the supply of the shielding gas from the
図示省略するが、トーチ連結部18において、連結棒102と筐体100の底面との間に圧縮コイルばね104と引張コイルばね106とを上記実施形態と同様に並列に設ける構成も可能である。この場合は、圧縮コイルばね104および引張コイルばね106のそれぞれの働きが上記実施形態とは逆になる。すなわち、トーチボディ30に対して、圧縮コイルばね104が鉛直上方に作用するばね荷重を与え、引張コイルばね106が鉛直下方に作用するばね荷重を与える。
Although not shown, a configuration in which a
圧縮コイルばね104および/または引張コイルばね106を他の形態のばね部材たとえば板ばね等に置き換える変形も可能である。
A modification in which the
10 溶接ヘッド
12 直進可動部
14 昇降駆動アーム
16 昇降駆動部
18 トーチ連結部
20 クランプ連結部
22 トーチ
24 クランプ電極
26 用力中継部
28 水平支持板
30 トーチボディ
34 トーチ電極
40 ステージ
86 用力導入部
92 架橋型チューブ
94 架橋型導体
102 連結棒
104 圧縮コイルばね
106 引張コイルばね
108 ロック部DESCRIPTION OF
Claims (7)
タッチスタート方式において前記トーチ電極の先端と被溶接材との間で通電を行い、またはアークを発生させるために、前記トーチ電極と前記被溶接材とを含む閉回路内で電流を流す溶接電源と、
前記トーチボディの周囲で前記トーチボディの軸と平行な第1の方向で直進移動可能に設けられる直進可動部と、
前記直進可動部を前記第1の方向で直進移動させるための直進駆動部と、
前記直進可動部と前記トーチボディとの間に設けられ、前記トーチボディに対して前記第1の方向で被溶接材向きのばね荷重を与える第1のばね部材と、
前記直進可動部と前記トーチボディとの間に設けられ、前記トーチボディに対して前記第1の方向で被溶接材向きとは反対の向きのばね荷重を与える第2のばね部材と、
前記直進可動部に対して前記トーチボディを前記第1および第2のばね部材に抗して任意に固定するためのロック部と、
前記トーチボディの自重と前記第1のばね部材のばね荷重との和から前記第2のばね部材のばね荷重を差し引いて得られる全合成荷重を可変に調整するためのトーチ荷重調整部と、
を有するTIG溶接装置。 A cylindrical torch body that detachably mounts and holds the torch electrode,
In the touch start method, a current is supplied between the tip of the torch electrode and the material to be welded, or a welding power source that causes a current to flow in a closed circuit including the material to be welded to generate an arc. ,
A linearly movable portion provided to be able to linearly move in a first direction parallel to the axis of the torch body around the torch body;
A linear drive unit for linearly moving the linear moving unit in the first direction;
A first spring member that is provided between the linearly movable portion and the torch body, and applies a spring load to the torch body in the first direction toward the material to be welded;
A second spring member that is provided between the rectilinear movable portion and the torch body, and applies a spring load to the torch body in the first direction in a direction opposite to a material to be welded;
A lock portion for arbitrarily fixing the torch body to the linearly movable portion against the first and second spring members ;
A torch load adjusting unit for variably adjusting a total combined load obtained by subtracting a spring load of the second spring member from a sum of a weight of the torch body and a spring load of the first spring member;
A TIG welding device having:
前記第1および第2のばね部材の他方は、引張コイルばねを有する、
請求項1に記載のTIG溶接装置。 One of the first and second spring members has a compression coil spring,
The other of the first and second spring members has a tension coil spring.
The TIG welding device according to claim 1 .
前記第2の方向で前記直進可動部を遊動可能に案内するために前記直進駆動部と前記直進可動部との間に設けられるガイド部と
を有する、請求項1に記載のTIG溶接装置。 A pair of clamp arms that can be opened and closed in a second direction orthogonal to the first direction to physically hold the workpiece and electrically connect to the welding power source; and the pair of clamps. A clamp drive unit for opening and closing the arm, and a clamp electrode connected to the linearly movable unit so as to be movable in the first direction relative to the torch body;
The TIG welding device according to claim 1, further comprising: a guide portion provided between the straight-moving drive portion and the straight-moving portion to guide the straight-moving portion movably in the second direction.
前記直進可動部上に設けられ、前記溶接電源からの溶接電流供給ラインを終端させる第1の電流中継端子と、前記第1の電流中継端子と固定の導体を介して電気的に接続される第2の電流中継端子とを有する電流中継部と、
前記電流中継部の前記第2の電流中継端子と前記トーチボディの前記外部端子との間に架けられる変位または変形可能な架橋型導体と
を有する、請求項1に記載のTIG溶接装置。 An external terminal attached to a side surface or an upper end of the torch body and electrically connected to the torch electrode via a conductive path in the torch body;
A first current relay terminal provided on the linearly movable portion and terminating a welding current supply line from the welding power supply, and a first current relay terminal electrically connected to the first current relay terminal via a fixed conductor; A current relay section having two current relay terminals;
The TIG welding apparatus according to claim 1, further comprising: a displaceable or deformable bridge-type conductor bridged between the second current relay terminal of the current relay unit and the external terminal of the torch body.
前記トーチボディの側面または上端に取り付けられ、前記トーチボディ内のガス流路を介して前記トーチノズルと連通するガス導入ポートと、
前記直進可動部上に設けられ、前記シールドガスを供給するシールドガス供給部からのガス供給ラインを終端させる第1のガス中継ポートと、前記第1のガス中継ポートと固定のガス室またはガス通路を介して連通する第2のガス中継ポートとを有するガス中継部と、
前記ガス中継部の前記第2のガス中継ポートと前記トーチボディの前記ガス導入ポートとの間に架けられる変位または変形可能な架橋型チューブと
を有する、請求項1に記載のTIG溶接装置。 A torch nozzle attached to a lower end of the torch body to eject a shielding gas toward the workpiece;
A gas introduction port attached to a side surface or an upper end of the torch body, and communicating with the torch nozzle via a gas flow path in the torch body;
A first gas relay port that is provided on the linearly movable portion and terminates a gas supply line from a shield gas supply unit that supplies the shield gas; and a gas chamber or a gas passage fixed to the first gas relay port. A gas relay section having a second gas relay port communicating with the gas relay section;
2. The TIG welding apparatus according to claim 1, further comprising: a displaceable or deformable cross-linkable tube that is bridged between the second gas relay port of the gas relay unit and the gas introduction port of the torch body. 3.
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