JP7234478B2 - フィラガイド支持構造体およびこれを備えたフィラガイドセット - Google Patents

Description

本発明は、フィラガイドを支持するフィラガイド支持構造体、およびこれを備えたフィラガイドセットに関する。

たとえばＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接等において、溶着金属量を確保するために、アークが発生して母材が溶融する近傍にフィラワイヤを供給して溶融金属量を増加させる方法がとられている。フィラワイヤは、ワイヤ送給装置により送給され、フィラガイドを介して溶接トーチの先端の近傍に供給される。フィラガイドは、フィラワイヤを挿通させるとともに、当該フィラガイドの先端部から繰り出されるフィラワイヤを適切な位置と方向に導く。フィラガイドは、ブラケット等（フィラガイド支持構造体）を介して溶接トーチに支持されている（たとえば特許文献１を参照）。

フィラワイヤを供給して行う溶接作業において、溶接品質を維持するためには、フィラガイドの先端部が所望の位置にあることが必要である。特許文献１には、フィラガイドの交換時等においてフィラガイドの位置を調整するための位置調整機構が記載されている。同文献に記載されたフィラガイドの位置調整機構は、溶接トーチが溶接ロボットに搭載された場合について示されている。特許文献１において、フィラガイドの位置調整は、溶接ロボットのマニピュレータを所定の教示位置に配置し、溶接ロボットに固定された固定ゲージと、先端に装着したゲージとを位置合わせすることにより行う。

ＴＩＧ溶接において、溶接トーチの先端に設けられたノズルは、消耗や破損により適宜交換が必要となる。フィラガイドを所定の位置に配置したままだと、上記ノズルを交換のために取り外す際、当該ノズルが近接するフィラガイドの先端部と干渉する。したがって、ノズル交換時には、フィラガイドを一旦取り外す等によりノズルと干渉しないようにし、ノズル交換後にフィラガイドを装着し、上記のようなフィラガイドの位置調整を行う必要がある。このようにノズル交換に伴ってフィラガイドの位置調整が必要となる従来の構成では、ノズル交換作業が煩雑となり、改善の余地があった。

特開２０１３－３９６２３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、フィラガイドを容易に退避させることが可能なフィラガイド支持構造体を提供することを主たる課題とする。

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の側面によって提供されるフィラガイド支持構造体は、先端にノズルを有する溶接トーチに取り付けられ、フィラワイヤを挿通させるためのフィラガイドを支持するフィラガイド支持構造体であって、上記フィラガイドの先端部が上記ノズルの先端に近接する使用位置と、上記フィラガイドの先端部が上記ノズルの先端から遠ざかる退避位置と、に上記フィラガイドを位置変更させる退避機構を含む。

好ましい実施の形態においては、上記退避機構は、上記溶接トーチに支持される第１部材と、上記フィラガイドの基端部を支持し、かつ上記第１部材に対して所定の回動軸線の周りに回動可能である第２部材と、を有する。

好ましい実施の形態においては、上記第２部材は、上記フィラガイドが上記使用位置にあるとき、上記フィラガイドの先端部が上記ノズルの先端に近づく方向への上記回動軸線周りの回動を制限する第１係止部、および上記回動軸線に沿う方向の移動を制限する第２係止部、を有する。

好ましい実施の形態においては、上記回動軸線が延びる方向は、上記溶接トーチの軸心方向に対して交差する。

好ましい実施の形態においては、上記第１部材および上記第２部材の相対移動を阻止する姿勢維持機構を有する。

本発明の第２の側面によって提供されるフィラガイドセットは、本発明の第１の側面に係るフィラガイド支持構造体と、当該フィラガイド支持構造体に支持されたフィラガイドと、を備える。

本発明に係るフィラガイド支持構造体によれば、フィラガイド支持構造体に支持されたフィラガイドを、当該フィラガイドの先端部が溶接トーチのノズルの先端に近接する使用位置と、フィラガイドの先端部がノズルの先端から遠ざかる退避位置と、に位置変更させることができる。このような構成によれば、ノズル交換時にフィラガイドを容易に退避させることができるので、ノズル交換の作業性が向上する。

本発明に係るフィラガイドセットが取り付けられた溶接ロボットを示す概略図である。 本発明に係るフィラガイドセットの一例を示し、フィラガイドが使用位置にあるときの斜視図である。 図２に示すフィラガイドセットの正面図である。 図２に示すフィラガイドセットの左側面図である。 図２に示すフィラガイドセットの平面図である。 図４のＶＩ－ＶＩ線に沿う部分断面図である。 図３のＶＩＩ－ＶＩＩ線に沿う部分断面図である。 図５のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿う部分断面図である。 図５のＩＸ－ＩＸ線に沿う部分断面図である。 図２に示すフィラガイドセットにおいて、フィラガイドが退避位置にあるときの正面図である。 フィラガイドが退避状態にあるときの図９と同様の断面図である。

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、本発明に係るフィラガイドセットが、溶接ロボットの溶接トーチに取り付けられた一例を示しており、溶接ロボットの概略図である。同図に示す溶接ロボットＢ１は、例えば複数のアーム５を備えた多関節型ロボットであり、ＴＩＧ溶接用ロボットである。最も先端側に位置するアーム５の手首部５１には、ＴＩＧ溶接用の溶接トーチ６が取り付けられている。溶接トーチ６先端には、交換可能なノズル６１が設けられている。先端側のアーム５には、ワイヤ送給装置８が設けられている。図外のワイヤリールに巻回されたフィラワイヤがワイヤ送給装置８によりフィラガイド４に送給される。フィラワイヤは、ワイヤ送給装置８を経てフィラガイド４に至るまで、コンジット７により案内される。フィラガイド４は、コンジット７を介して送給されるフィラワイヤを挿通させて、ノズル６１の先端付近まで案内する。

図２～図９は、フィラガイド４を備えて構成されたフィラガイドセットの一例を示している。本実施形態のフィラガイドセットＡ１は、フィラガイド支持構造体１およびフィラガイド４を備える。フィラガイド支持構造体１は、溶接トーチ６に取り付けられており、フィラガイド４を支持している。詳細は後述するが、フィラガイド支持構造体１は、フィラガイド４の溶接トーチ６に対する位置調整や、フィラガイド４の溶接トーチ６からの退避動作を行うことが可能に構成されたものである。

本実施形態のフィラガイド支持構造体１は、第１部材２および第２部材３を備える。第１部材２は、固定部２０、第１位置調整部２１、および第２位置調整部２２を有する。固定部２０は、溶接トーチ６に固定される部分である。

第１位置調整部２１は、固定部２０に取り付けられている。具体的には、第１位置調整部２１は、固定部２０に対して凹凸嵌合しており、図中の鉛直方向にスライド可能である。図６に示すように、第１位置調整部２１には、鉛直方向に延びる一対の長孔２１１が形成されている。また、固定部２０には、一対の長孔２１１に対応する一対のねじ穴２０１が形成されている。これらねじ穴２０１の各々には、長孔２１１に挿通された締付ボルト２４が螺合している。一対の締付ボルト２４を緩めると、第１位置調整部２１は、固定部２０に対して、長孔２１１の寸法に対応する所定長さ範囲で鉛直方向にスライド移動可能である。一対の締付ボルト２４を締め付けると、固定部２０に対して第１位置調整部２１は相対移動不能となる。このような構成により、第１位置調整部２１は、固定部２０に対して鉛直方向の位置調整が可能である。なお、固定部２０および第１位置調整部２１の側面部分には、位置合わせ用の目盛りが形成されている。

第２位置調整部２２は、第１位置調整部２１に支持されている。具体的には、第２位置調整部２２は、図３における左寄り部分において第１位置調整部２１に対して凹凸嵌合しており、図中水平方向にスライド可能である。図７に示すように、第２位置調整部２２には、水平方向に延びる一対の長孔２２１が形成されている。また、第１位置調整部２１には、一対の長孔２２１に対応する一対のねじ穴２１２が形成されている。これらねじ穴２１２の各々には、長孔２２１に挿通された締付ボルト２５が螺合している。一対の締付ボルト２５を緩めると、第２位置調整部２２は、第１位置調整部２１に対して、長孔２２１の寸法に対応する所定長さ範囲で水平方向にスライド移動可能である。一対の締付ボルト２５を締め付けると、第１位置調整部２１に対して第２位置調整部２２は相対移動不能となる。このような構成により、第２位置調整部２２は、第１位置調整部２１に対して水平方向の位置調整が可能である。なお、第１位置調整部２１および第２位置調整部２２の側面部分には、位置合わせ用の目盛りが形成されている。

図６～図８に示すように、第２位置調整部２２の右寄り部分には、回動用穴２２２が設けられている。この回動用穴２２２には、後述する第２部材３の回動軸部３３が挿入されている。第２位置調整部２２の右端にはスリットが形成されており、回動用穴２２２は、上記スリットに対応する部分が切り欠かれた部分円筒形状とされている。また、第２位置調整部２２の右端には、上記スリットを挟んで一対の締付片２２３が形成されている。一対の締付片２２３の一方にはねじ穴が形成されている。当該ねじ穴には、他方の締付片２２３に挿通された締付ボルト２６が螺合しており、締付ボルト２６を締め付けると回動用穴２２２の径寸法が縮径される。

図７、図９に示すように、第２位置調整部２２には、ストッパ２２４および端面２２５が形成されている。端面２２５は、後述する第２部材３の軸取付部３２側を向く平坦面である。ストッパ２２４は、端面２２５よりも軸取付部３２側に突出する部位である。ストッパ２２４および端面２２５の意義については後述する。

図２、図６～図９に示すように、第２部材３は、フィラガイド支持部３０、接続部３１、軸取付部３２、および回動軸部３３を有する。フィラガイド支持部３０は、フィラガイド４の基端部を着脱可能に支持している。

フィラガイド４は、適宜カーブする形状とされており、溶接トーチ６のノズル６１の先端付近まで延びる。なお、詳細な図示説明は省略するが、フィラガイド４は、フィラガイド支持部３０に取り付ける際、基端部の軸方向周りの位置を調整することができる。これにより、フィラガイド４の先端部が向く方向を調整可能である。

接続部３１は、フィラガイド支持部３０および軸取付部３２の間に介在しており、これらを一体的に接続している。なお、フィラガイド支持部３０や接続部３１の形状等は特に限定されるものではなく、種々変更可能である。また、フィラガイド支持部３０および接続部３１に相当する部分に、フィラワイヤを送給するためのワイヤ送給装置（プルフィーダ）を組み込んでもよい。

本実施形態において、軸取付部３２および回動軸部３３は、一体形成されている。図７、図９に示すように、軸取付部３２は、円板の一部が切り欠かれた形状とされており、第１係止部３２１および第２係止部３２２を有する。回動軸部３３は、軸取付部３２の平坦面から突出している。

上述のように、回動軸部３３は、第２位置調整部２２の回動用穴２２２に挿入されている。上記の締付ボルト２６を緩めると、回動軸部３３は、回動軸線Ｏｘ周りに回動可能である。このとき、フィラガイド４を支持する第２部材３は、回動軸線Ｏｘ周りに回動可能である。一方、締付ボルト２６を締め付けると、第２位置調整部２２の回動用穴２２２が縮径されて、第２位置調整部２２（第１部材２）に対して回動軸部３３（第２部材３）が回動不能となる。

図２、図３、図６等から理解されるように、回動軸線Ｏｘが延びる方向は、溶接トーチ６の軸心方向（図中鉛直方向）に対して交差している。本実施形態では、回動軸線Ｏｘは、水平方向に延びており、溶接トーチ６の軸心方向に対して直交する。

第１係止部３２１は、軸取付部３２の側面に形成された平坦面により構成される。図３、図７、図９等から理解されるように、第１係止部３２１が第２位置調整部２２のストッパ２２４に当接するとき、フィラガイド４の先端部が溶接トーチ６（ノズル６１の先端）に近づく方向への回動軸部３３（第２部材３）の回動が制限される。

図７に示すように、第２係止部３２２は、軸取付部３２において第２位置調整部２２側を向く平坦面により構成される。回動軸部３３には、ねじ穴３３１が形成されている。このねじ穴３３１には、締付ボルト２７が螺合している。回動軸部３３の先端と締付ボルト２７の頭部との間には、ワッシャ２８が介在している。ワイヤの外径寸法は、回動軸部３３の外径寸法よりも大である。

また、回動軸部３３の軸方向長さ（図７における上下方向寸法）は、第２位置調整部２２の厚さ（図７における上下方向寸法）よりも小さい。これにより、締付ボルト２７を締め付けると、軸取付部３２およびワッシャ２８により第２位置調整部２２を挟む状態となる。このとき、第２係止部３２２が第２位置調整部２２の端面２２５に当接しており、第２位置調整部２２（第１部材２）に対して回動軸線Ｏｘに沿う方向への軸取付部３２（第２部材３）の移動は制限される。

上記のように締付ボルト２６，２７を締め付けることによって、第１部材２および第２部材３の互いの相対移動が阻止される。このような構成は、本発明で言う姿勢維持機構に相当する。

次に、本実施形態のフィラガイドセットＡ１の使用方法および作用について説明する。

フィラガイドセットＡ１を使用する際には、フィラガイド支持構造体１が溶接トーチ６に取り付けられる。このとき、図２、図３等に示すように、フィラガイド４の先端部がノズル６１の先端に近接している。また、図７、図９等に示すように、軸取付部３２（第２部材３）の第１係止部３２１が第２位置調整部２２（第１部材２）のストッパ２２４に当接し、軸取付部３２（第２部材３）の第２係止部３２２が第２位置調整部２２（第１部材２）の端面２２５に当接する。上記した締付ボルト２６，２７を締め付けることで、第１部材２および第２部材３は、回動軸線Ｏｘ周りおよび回動軸線Ｏｘに沿う方向のいずれにおいても相対移動不能とされる。このとき、第２部材３（フィラガイド支持構造体１）に支持されたフィラガイド４は、使用位置にある。

なお、第１部材２においては、固定部２０に対する第１位置調整部２１の鉛直方向の位置、および第１位置調整部２１に対する第２位置調整部２２の水平方向の位置が調整される。第２部材３においては、フィラガイド支持部３０に対するフィラガイド４の軸方向周りの位置が調整される。このようにして、フィラガイド４の先端部が所望の位置および方向を向くように、フィラガイド４の位置調整がなされる。

次に、溶接トーチ６の先端に設けられたノズル６１を交換する場合について説明する。まず、フィラガイド支持構造体１の締付ボルト２６，２７を緩める。これにより、第２位置調整部２２（第１部材２）に対して、回動軸部３３（第２部材３）が相対移動可能な状態となる。なお、第２部材３が第１部材２に対して回動可能であっても、軸取付部３２の第１係止部３２１が第２位置調整部２２のストッパ２２４に当接することにより、フィラガイド４の先端部がノズル６１の先端に近づく方向への第２部材３の回動が制限される。したがって、フィラガイド４の先端部が誤ってノズル６１先端に接触するといった事態は回避される。

次に、図１０、図１１に示すように、フィラガイド４の先端部がノズル６１の先端から遠ざかる方向（図１０において矢印Ｎ１で示す）に第２部材３を回動させる。そして、締付ボルト２６，２７のいずれか一方または両方を締め付ける。これにより、第２位置調整部２２（第１部材２）に対する回動軸部３３（第２部材３）の相対移動が阻止される。このとき、第２部材３（フィラガイド支持構造体１）に支持されたフィラガイド４は退避位置にあり、第２部材３およびこれに支持されたフィラガイド４の姿勢が維持される。

次いで、ノズル６１を交換する。ノズル６１の交換時には、溶接トーチ６本体からノズル６１上端の接続部を分離する。そして、ノズル６１に内挿されたタングステン電極に当たらないように、ノズル６１を鉛直方向下方に引き抜く。交換品のノズル６１を取り付けた後、第２部材３（フィラガイド支持構造体１）を、上記退避位置から上記使用位置に戻す。第２部材３の位置変更は、締付ボルト２６，２７を緩め、第２部材３を回動軸線Ｏｘ周りに回動させることにより行う。第２部材３を使用位置に戻した後、締付ボルト２６，２７を締め付ける。これにより、第１部材２および第２部材３は互いに相対移動不能となり、ノズル６１の交換作業が完了する。

本実施形態のフィラガイド支持構造体１によれば、第２部材３（フィラガイド支持構造体１）に支持されたフィラガイド４を、フィラガイド４の先端部が溶接トーチ６のノズル６１の先端に近接する使用位置と、フィラガイド４の先端部がノズル６１の先端から遠ざかる退避位置と、に位置変更させることができる。このような構成によれば、ノズル６１交換時にフィラガイド４を容易に退避させることができるので、ノズル６１の交換の作業性が向上する。

フィラガイド支持構造体１においては、フィラガイド４を退避させる機構として、第１部材２および第２部材３を含む。第１部材２は、溶接トーチ６に支持されている。第２部材３は、フィラガイド４の基端部を支持し、かつ第１部材２に対して回動軸線Ｏｘ周りに回動可能である。このような構成によれば、フィラガイド４について、使用位置および退避位置の相互の位置変更を容易に行うことができる。このような構成は、ノズル６１交換時の作業性を向上させるのに適する。

第２部材３は、第１係止部３２１および第２係止部３２２を有する。第１係止部３２１は、フィラガイド４が使用位置にあるとき、フィラガイド４の先端部がノズル６１の先端に近づく方向への第２部材３の回動軸線Ｏｘ周りの回動を制限する。また、第２係止部３２２は、第２部材３の回動軸線Ｏｘに沿う方向への移動を制限する。このような構成によれば、フィラガイド４を使用位置から退避位置に回動させ、その後再び使用位置に戻すとき、第２部材３は第１部材２に対して一つの定められた位置に復元する。したがって、退避させられたフィラガイド４は、再現性をもって元の使用位置に容易に戻すことが可能である。これにより、ノズル６１交換後において、フィラガイド４の位置調整が不要となる。このことは、ノズル６１交換時の作業性を向上させる上でより好ましい。

フィラガイド支持構造体１において、回動軸線Ｏｘが延びる方向は、溶接トーチ６の軸心方向に直交（交差）する。このような構成によれば、回動軸線Ｏｘを溶接トーチ６に対して比較的近づけることが可能である。このことは、フィラガイド支持構造体１の小型化に適する。

本実施形態において、上記の締付ボルト２６，２７の操作により、第１部材２および第２部材３の相対移動を適宜阻止することが可能である。このような構成によれば、フィラガイド４が使用位置や退避位置にあるとき、当該フィラガイド４の不用意な位置ズレは防止される。これにより、ノズル６１交換時の作業性を適切に向上させることができる。

フィラガイドセットＡ１によれば、上記したフィラガイド支持構造体１の利点を享受することができるとともに、フィラガイド４もまとめて取り扱うことができるので便利である。

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、フィラガイド支持構造体１がＴＩＧ溶接用の溶接トーチ６に取り付けら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。本発明のフィラガイド支持構造体は、フィラガイドの供給が行われる他の溶接トーチ（たとえばＭＩＧ溶接用やプラズマ溶接用の溶接トーチ）にも適用することができる。

上記実施形態においては、回動軸線Ｏｘの延びる方向が溶接トーチ６の軸心方向に対して直交す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。回動軸線Ｏｘの延びる方向は、溶接トーチ６の軸心方向に対して交差していてもよく、また、溶接トーチ６の軸心方向と平行であってもよい。

さらに、上記実施形態では、第２部材３が第１部材２に対して回動軸線Ｏｘ周りに回動可能な構成として、第２部材３の回動軸部３３が第１部材２（第２位置調整部２２）の回動用穴２２２に挿入された構成を例に挙げて説明したが、これに限定されない。たとえば第１部材および第２部材を、蝶番を介して連結することにより、第２部材を第１部材に対して所定の回動軸線周りに回動するように構成してもよい。

Ａ１：フィラガイドセット、１：フィラガイド支持構造体、２：第１部材、３：第２部材、３２１：第１係止部、３２２：第２係止部、４：フィラガイド、６：溶接トーチ、６１：ノズル、Ｏｘ：回動軸線

Claims (4)

1. 先端にノズルを有する溶接トーチに取り付けられ、フィラワイヤを挿通させるためのフィラガイドを支持するフィラガイド支持構造体であって、
   上記フィラガイドの先端部が上記ノズルの先端に近接する使用位置と、上記フィラガイドの先端部が上記ノズルの先端から遠ざかる退避位置と、に上記フィラガイドを位置変更させる退避機構を含み、
   上記退避機構は、上記溶接トーチに支持される第１部材と、
   上記フィラガイドの基端部を支持し、かつ上記第１部材に対して、上記溶接トーチの軸心方向と直交する方向に延びる回動軸線の周りに回動可能である第２部材と、を有し、
   上記第１部材は、上記溶接トーチに固定される固定部と、
   上記固定部に取り付けられ、当該固定部に対して上記溶接トーチの軸心方向の位置調整が可能な第１位置調整部と、
   上記第１位置調整部に支持され、当該第１位置調整部に対して上記溶接トーチの軸心方向と上記回動軸線が延びる方向との双方に直交する方向の位置調整が可能な第２位置調整部と、を有する、フィラガイド支持構造体。
2. 上記第２部材は、上記フィラガイドが上記使用位置にあるとき、上記フィラガイドの先端部が上記ノズルの先端に近づく方向への上記回動軸線周りの回動を制限する第１係止部、および上記回動軸線に沿う方向の移動を制限する第２係止部、を有する、請求項１に記載のフィラガイド支持構造体。
3. 上記第１部材および上記第２部材の相対移動を阻止する姿勢維持機構を有する、請求項１または２に記載のフィラガイド支持構造体。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のフィラガイド支持構造体と、当該フィラガイド支持構造体に支持されたフィラガイドと、を備えたフィラガイドセット。

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