JPH044979A - タングステン電極自動交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、タングステン電極の自動交換装置に係り、特
に連続して自動溶接をするＴＩＧ自動溶接装置に備えら
れるタングステン電極の自動交換装置に関する。

（従来の技術〕 従来、ＴＩＧ自動溶接装置に搭載するＴＩＧ溶接トーチ
は、第６図に示すようにノズル２４にコレットチャック
ガイド２３．コレシトチャック１９を備えており、タン
グステン電極１１はトーチ上側にあるコレット押えネジ
１８を手動で締めることにより、コレットを閉じトーチ
に固定されていた。しかし、１０〜２０分間溶接を行う
と、タングステン電極１１の先端が、第７図に示すよう
に丸くなってアークの集中性が悪くなり、溶接欠陥等を
発生する恐れがあった。そこでその都度人が介入してタ
ングステン電極を交換していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

タングステン電極１１の交換作業時、タングステン電極
１１を固定するためのコレｙトチャ、り１９の開閉を手
動で行っており、またコレシトチャック押えネジ１８を
緩めた場合も、コレットチャック１９の戻りが弱く、手
動で引き抜く必要があること、等の問題から人手が必要
であった。

このように従来は、タングステン電極１１のトーチへの
着脱についての配慮がなされておらず、Ｔｉｃ；ｉ接を
連続無人運転することができないものであった。

本発明の目的は、上記した従来技術の課題を解決し、無
人でタングステン電極の交換を行うことができるタング
ステン電極自動交換装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記した目的は、（ａ）　　気体等を作動源とするシリ
ンダ、電動モータ等の回転駆動源、又は弾性体等に手段
によって、ＴＩＧアーク溶接トーチ内のタングステン電
極を着脱自在とし、（ｂ）ＴＴＧアーク溶接トーチ付近
に電極ステーションを設置し、この電極ステーションに
新旧のタングステン電極を収納し、この収納されたタン
グステン電極を固定する機構を備え、（ｄ）　　さらに
電極ステーションの所定位置にトーチを移動させ、電極
ステーションの上下方向に対してもトーチを移動可能な
機構を設けることによって達成される。

〔作用〕

溶接中に、タングステン電極の先端が丸くなったとき、
トーチを電極ステーション側に移動させ、電極ステーシ
ョンに形成された孔にタングステン電極を収納し、この
タングステン電極を固定する。

その後、トーチにおけるタングステン電極着脱機構によ
って　タングステン電極を離脱させ、電極ステーション
に収納された新タングステン電極側にトーチを移動させ
、トーチにおけるタングステン電極着脱機構によって新
タングステン電極をトーチに固定する。そして、トーチ
を所定の溶接部位に移動させる。これによって、人手を
介入することなく、タングステン電極を交換することが
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明のタングステン電極自動交換装置の全体
構成図である。

この装置は、溶接ロボット１に取り付けられたＴＩＧア
ーク溶接トーチ２によって、被溶接物５に対して溶接す
るようになっており、被溶接物５に近接して、新タング
ステン電極４はその一部が突出する状態で複数本着脱自
在に立設され、その側面部にタングステン電極押えエア
シリンダ１４が付設された電極ステーション３が設置さ
れている。

第２図（Ａ）は前記タングステン電極自動交換装置に適
用されるＴＩＧアーク溶接トーチの−例を示す断面図、
第２図（Ｂ）は同図の部分拡大図である。

このＴＩＧアーク溶接トー千２は、トーチの上部に気体
送排気管２１ａと気体送排気管２１ｂとを備えたエアシ
リンダ６がシールリング２０ａを介設してトーチ本体に
固定されている。このエアシリンダ６のエアシリンダロ
ッド７とノズル内部との間には、シールリング２０ｂが
介設されてシール構造が形成されている。

コレットチャック８は、第２図（Ｂ）に示すように、そ
の軸方間中段部付近により軸方向に沿った切欠部８ａが
形成されており、その切欠部８ａにタングステン電極１
１が保合可能となっている。

そして、コレットチャックガイド９の中心部に形成され
た孔部のその半径方向略半分側は軸方向に平行しており
、他方の半径方向略半分はコレットチャックガイド９の
下部側で次第に縮径されたテーパー構造を有している。

また、コレットチャックガイド９の外周面には、ノズル
１０が嵌合固定されている。

第３図は前記タングステン自動交換装置に適用される電
極ステーションを示す斜視図である。

この電極ステーション３において、矩形状体の表面にタ
ングステン電極１１が収納可能な内径からなる孔内に新
タングステン電極４が複数本着脱自在に立設されている
。また、電極ステーション３の一隅部には、使用済タン
グステン電極を交換するための使用済のタングステン電
極回収孔１３が矩形状体の厚み方向に形成されており、
この孔１３の下部には円筒状の使用済のタングステン電
極回収箱１２が設置されている。これらの孔の内径はタ
ングステン電極１１の直径乃至直径＋０．３閣程度程度
とすることが望ましい。

さらに使用済のタングステン電極回収孔１３が形成され
た矩形状体の側面部には、使用済のタングステン電極押
えエアシリンダ１４が設置されている。前記回収孔１３
の孔長さ方向に直交する方向には孔が形成されており、
この孔にタングステン電極押えエアシリンダロッド（第
４図の１５）が前進後退可能に設置されている。

次に上記のように構成されるタングステン電極自動交換
装置の作用について説明する。

まず、ＴＩＧアーク？容接トーチ２においては、エアシ
リンダロッド７が下方に移動すると、コレットチャック
８は下方に移動し、コレットチャックガイド９のテーパ
一部に沿って図中、右側に移動して係止し、タングステ
ン電極１１を把む。したがって、タングステン電極１１
は、上記のような状態で固定されて溶接が行われる。

また、溶接中にエアシリンダ６とトーチの接続部から空
気が巻き込まれないようにシールリング２０でシールし
ている。エアシリンダ動作用の気体は、５　ｋｇ　／　
ｃｔｌに加圧されたＡｒガスを用い、気体送排気管２１
ａ、２１ｂの一方より供給する。

この気体を用いてエアシリンダロッド７を上下させる・
。

電極ステーション３には、新タングステン電極４を立て
る複数の孔が形成されており、溶接開始前に電極先端を
研磨して、孔に立てる。また、複数の孔の１つはタング
ステン電極回収孔１３が形成され、この部分より、先端
の丸くなったタングステン電極１１をタングステン電極
回収箱へ回収する。またタングステン電極解放時は、タ
ングステン電極１１を一時的に電極ステーション３に押
えつけるため、エアシリンダ１４が取り付けられている
。なお電極としては消耗式のグラフエイト等でも良い。

一連の動作を順を追って詳細に説明する。

ＴＩＧ溶接時は、溶接ロボット１先端に取り付けられた
タングステン自動着脱式ＴＩＧ）−チよリアークを出し
、被溶接物５を溶接する。被溶接物を溶接開始後、１５
分経過したら、溶接を中断するように予め、溶接ロボッ
トにティーチングしておく。この時間は、被溶接物の形
状、溶接電流溶接速度等の条件により変化するため、被
溶接物が異なる場合、異なる数値となる。

溶接中断後、電極ステーション３のタングステン電極回
収孔１３の上方に、ＴｌＧ１９接トーチ２を下げ、孔１
３内にタングステン電極１１を挿入する。挿入後、エア
シリンダ１４を動作させ、口ラド１５を前進させ、タン
グステン電極ＩＩを押えつける。さらに第２図（Ａ）の
溶接トーチのエアシリンダロッド７をＡｒガスにより上
方に動かす。この動作により、コレットチャック８が開
の状態となる。

次に第４図のエアシリンダ１４を動作させ、ロッド１５
を図中、左方向に動かし、タングステン電極ＩＩを押え
る。この状態で、溶接トーチ２を上方へ移動させること
により、タングステン電極１１は、トーチから離れる。

その次に、第４図のエアシリンダ１４を図中、右方向に
移動させると、タングステン電極１１は、孔１３から下
に落ち、タングステン電極回収箱１２に回収される。

溶接トーチ２は、第３図の新しタングステン電極４の位
置の上方に移動した後、下方に移動する。

タングステン電極はコレットチャック８の中に挿入され
、溶接トーチは定めされた位置で停止する。

停止後、エアシリンダ６を作動させ、ロッド７を下に移
動させる。この動作により、コレットチャック８が押さ
れ、コレットチャック８がタングステン電極１１を把む
。

タングステン電極１１の交換終了後、トーチ２は再び被
溶接物５の位置へ移動し溶接を開始する。

次の交換時には、新しい電極４の所は空になっており、
その前方の位置の電極を把むようにし、順次新しい電極
を使用する。

本発明の他の実施例を第５図に示す。第５図において、
トーチ内の電極取付部２２に、巻きばね１７を取り付け
た構造をしており、このばね１７の弾性を利用して、タ
ングステン電極１１を押さえつける。このため、タング
ステン電極の着脱用のエアシリンダ、作動気体、コレッ
トチャック等は不要となり、トーチを簡素化できる。ま
た、電極取付部２２先端を１／７のテーパとし、さらに
タングステン電極１１のトーチ取付側もテーパ加工され
ている。このため、タングステン電極１１をトーチに挿
入する際の裕度が増す。

なお、このテーパ加工は、タングステン電極１１単独ま
たは、電極取付部２２単独でも構わない。

この２つの方法を単独または、同時に実施することによ
り、ロボット及び電極ステーションの電極の位置決め精
度が±０．０５　ｍから±０．８ｍ程度に向上する。

上記した第２図に示す実施例においては、コレットチャ
ック８内のタングステン電極１１を着脱自在とする機構
をエアシリンダとしているが、本発明は、エアシリンダ
の代わりにモータ等の駆動装置と、この駆動装置によっ
て回動するネジを設け、このネジによって、コレットチ
ャックをノズルの軸方向に移動自在とする機構としても
よい。

また、第２図に示す実施例におけるコレットチャックガ
イドの下端部（先端部）の中心に設けられた孔径につい
ても下方側に拡大するテーパ構造とすることによって、
新タングステン電極１工をＴＩＣアーク溶接トーチ２に
挿入する際の裕度が向上する。

また、第５図に示す実施例における巻きバネの代わりに
スプリングバネを用いてもよく、要はタングステン電極
１１をその径方向側から挟持可能なような弾性体を設け
てもよい。

さらにＴＩＧアーク溶接トーチ２のエアシリンダ動作用
気体は、Ａｒガス等のシールドガスの他にそのシールド
ガスを含むガスであってもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、溶接中も無人運転が可能
となり、従来ＴｒＧ溶接自動化の不ンクであったタング
ステン電極交換のための人の介入をなくすことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のタングステン電極自動交換装置の全体
構成図、第２図（Ａ）はタングステン電極自動交換装置
に適用される溶接トーチの一実施例を示す断面図、第２
図（Ｂ）は第２図（Ａ）の要部拡大断面図、第３図はタ
ングステン電極自動交換装置に適用される電極ステーシ
ョンを示す斜視図、第４図は本発明のタングステン自動
交換装置におけるタングステン電極の交換状況を示す第
３図のＩ−１線断面図、第５図はタングステン電極自動
交換装置に適用される溶接トーチの他の実施例を示す断
面図、第６図は従来のＴＩＣアーク溶接トーチを示す断
面図、第７図は使用済のタングステン電極の状態を示す
説明図である。 １・・・・・・溶接ロボット、２・・・・・・ＴＩＧア
ーク溶接トーチ、３・・・・・・電極ステーション、４
・・・・・・新タングステン電極、５・・・・・・被溶
接物、６・・・・・・エアシリンダ、７・・・・・・エ
アシリンダロッド、８・・・・・・コレットチャック、
９・・・・・・コレットチャックガイド、１０・・・・
・・セラミックスノズル、１１・・・・・・タングステ
ン電極、１２・・・・・・タングステン電極回収箱、１
３・・・・・・タングステン電極回収用孔、１４・・・
・・・タングステン電極押えエアシリンダ、１５・・・
・・・タングステン電極押えロッド、１６・・・・・・
使用済タングステン電極、１７・・・・・・タングステ
ン電極押え巻バネ、１８・・・・・・コレットチャンク
押えネジ、１９・・・・・・使用済タングステン電極、
２０ａ、２０ｂ・・・・・・シールリング、２１ａ、２
１ｂ・・・・・・気体送排気管、２２・・・・・・電極
取付部。 ２・・・・・・ＴｆＧアーク溶接トーチ３・・・・・・
電極ステージ呵ン ４・・・・・・新タングステ／寵極

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）トーチ内のタングステン電極を着脱する機構を備
   えたＴＩＧアーク溶接トーチと、該トーチの動作範囲内
   に配置可能で、新タングステン電極の１本乃至複数本を
   所定の位置に収納すると共に使用済タングステン電極が
   収納されたときに該使用済タングステン電極を固定可能
   な機構を有する電極ステーションと、前記ＴＩＧアーク
   溶接トーチを溶接位置から該電極ステーションの電極交
   換位置に移動させ、電極交換後に溶接位置に戻す機構と
   、を設けたことを特徴とするタングステン電極自動交換
   装置。
2. （２）前記ＴＩＧアーク溶接トーチが、その上部にシリ
   ンダを備え、該シリンダのロッドの進退動作に対応して
   前記コレットチャック内のタングステン電極を着脱自在
   としたことを特徴とする請求項（１）記載のタングステ
   ン電極自動交換装置。
3. （３）前記ＴＩＧアーク溶接トーチが、そのノズル内部
   に電極保持用孔が形成された電極取付部を有し、該電極
   取付部に取り付けられる電極の径方向に対して付勢され
   る弾性体を備えていることを特徴とする請求項（１）記
   載のタングステン電極自動交換装置。
4. （４）前記ＴＩＧアーク溶接トーチが、その上部に回転
   駆動機構を備え、該機構を介して前記コレットチャック
   を装着するネジ部材を回動させてコレットチャック内の
   タングステン電極を着脱自在としたことを特徴とする請
   求項（１）記載のタングステン電極自動交換装置。
5. （５）前記電極ステーションの使用済タングステン電極
   を固定可能な機構が、電極ステーションに形成された孔
   内に収納された使用済タングステン電極をその孔の側面
   に形成された孔を介して進退可能に設置された固定具に
   よりタングステン電極を固定するようにしたことを特徴
   とする請求項（１）記載のタングステン電極自動交換装
   置。
6. （６）前記電極取付部に形成された電極保持用孔の電極
   挿入側がテーパ状に形成されていることを特徴とする請
   求項（３）記載のタングステン電極自動交換装置。
7. （７）前記固定具が、電極ステーションに設置されたエ
   アシリンダのロッドであることを特徴とする請求項（５
   ）記載のタングステン電極自動交換装置。