JPH0818129B2 - 溶接トーチのウィービング方法及び装置 - Google Patents

溶接トーチのウィービング方法及び装置

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JPH0818129B2
JPH0818129B2 JP28447890A JP28447890A JPH0818129B2 JP H0818129 B2 JPH0818129 B2 JP H0818129B2 JP 28447890 A JP28447890 A JP 28447890A JP 28447890 A JP28447890 A JP 28447890A JP H0818129 B2 JPH0818129 B2 JP H0818129B2
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rotating
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electrode wire
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祐司 杉谷
泰彦 西
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日本鋼管株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、1台の回転機構により多種多様のウィービ
ング動作が可能な溶接トーチのウィービング方法及び装
置に関する。
[従来の技術] 従来の自動溶接機のウィービング方式は主として直線
ウィービング方式か、または回転ウィービング方式であ
る。
直線ウィービング方式は回転ウィービング方式に比べ
て機械的機構の面から振動数を上げることができないた
め(最大10Hz程度)、高速化が難しいという不利はある
が、アークセンサーを利用することにより開先幅の変化
に対しても追従性が良く良好な幅制御ができるという利
点がある(特開昭60-174268号)。
一方、回転ウィービング方式は、一般にアークの回転
直径を溶接途中で変更することはできないけれども、振
動数を高くできるため(50Hz以上)、高速化が容易であ
り、アークセンサーの利用により開先中心倣いの制御性
が良く、またビード形状や狭開先の隅部の溶込みが良い
など多くの利点がある(特公昭63-39346号、特開昭57-9
1877号、特開昭62-104684号)。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の直線ウィービング方式と回転ウ
ィービング方式は機械的機構が全く異なるものであるた
め、同一の機構にて双方のウィービングを得ることは不
可能であった。また上述したように、従来の直線ウィー
ビング方式では高振動・高速化が難しく、一方従来の回
転ウィービング方式では溶接中においてアークの回転直
径を自動変更することが難しいという課題があった。開
先の寸法・形状、継手の種類等によっては溶込み深さを
制御する必要があり、またウィービング動作も変える必
要がある。
本発明は、上記のような課題ないし必要性に鑑みてな
されたもので、2つの回転運動を組み合わせることによ
って、電極を挿通する電極ワイヤの先端に、任意の直径
の円、直線、その他任意の図形を描かせるようにした溶
接トーチのウィービング方法及び装置を提供することを
目的とする。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するため、本発明に係る溶接トーチ
のウィービング方法は、電極ワイヤが通る電極に、2つ
の回転機構を用いて電極の電極ワイヤ挿入側端部を回転
支点とする円錐運動を行わせるとき、その2つの回転機
構の回転運動の組合せにより位相差、回転方向、及び回
転速度を変えることによって電極の偏心量を変更し、電
極ワイヤの先端に回転径可変の円、楕円、直線、三角
形、四角形等任意の図形を描かせることを特徴とするも
のである。
また、このウィービング方法を実施するためのウィー
ビング装置は、一つの形式は、中心を電極ワイヤが通る
電極と、該電極の電極ワイヤ挿入側端部を回転支点とす
る自動調心ベアリングのような軸受部材と、電極の中間
部を自動調心ベアリングを含む2つの組合せ偏心回転体
を介して回転する第1及び第2の回転機構とを備えた構
成としたものであり、他の形式は、偏心チップ等により
電極ワイヤが先端において偏心した位置を通る電極と、
該電極の電極ワイヤ挿入側端部を回転支点とする自動調
心ベアリングのような軸受部材と、電極の中間部を回転
する第1の回転機構と、電極の中間部を自動調心ベアリ
ングを含む偏心回転体を介して回転する第2の回転機構
とを備えた構成としたものである [作用] まず、本発明の原理を第1図により説明すると、電極
ワイヤ1が通る電極2は、中間部をそれぞれ偏心された
2つの回転機構3,4により支持し回転運動させることに
より、上部すなわち電極ワイヤ挿入側端部を回転支点M
とする円錐運動を行う。このとき電極2の中間支点Nに
おける偏心量を仮にdに固定すれば、電極ワイヤ1の先
端の回転直径Dは次式で与えられる。
ただし、l:回転支点Mから中間支点Nまでの距離 L:回転支点Mから電極ワイヤの先端までの距離 ところで、偏心量dは2つの回転機構3,4の回転運動の
組合せにより、2つの偏心回転体5,6の偏心方向のずれ
の角度つまり位相差、回転方向、及び回転速度の3つを
変数として変化するので、これに伴い電極2の中間支点
Nにおける中心、ひいては電極ワイヤ1の先端は任意の
図形を描くことになる。第1図において、7はアーク、
8は開先、9は被溶接部材、10は溶接ビードである。よ
って、この方式によれば、同一の回転機構3,4にて溶接
トーチに対し回転運動、直線運動のみならず任意の態様
のウィービング動作を行わせることができる。例えば次
のようなウィービング動作の態様がある。
(1)円運動 位相差θを変数として偏心量dを変えた場合である。
第2図に示すように、O点を電極2の回転中心(外側偏
心回転体5の外径の中心)、A点を外側偏心回転体5の
内径の中心すなわち内側偏心回転体6の外径の中心、B
点を内側偏心回転体6の内径の中心すなわち電極の中心
とし、また外側偏心回転体5の偏心量(OAの長さ)を
d1,内側偏心回転体6の偏心量(ABの長さ)をd2とする
と、位相差θのときの偏心量(OBの長さ)dは となる。また外側偏心回転体5の偏心方向に対する偏心
方向角度αは となる。
したがって、0≦θ≦πのとき、d1−d2≦d≦d1+d2
となり、この範囲で偏心量dは変化する。また、d1=d2
とすれば、θ=πのとき、d=0となり点となる。この
ときαは現れない。
したがって、第3図(a)に示すように位相差θの変
更に伴い、電極中心Bは回転直径の異なる同心円の円運
動を行う。この円運動を行わせるには、最初に2つの偏
心回転体5,6を相対的に回転させて位相差θを決め、し
かる後その位相差θを保つように2つの偏心回転体5,6
を同方向に同一角速度で回転させればよい。
いま、θ=0,π/4,π/2,πのときの位置関係を例示す
ると、それぞれ第3図(b)ないし(e)のようにな
る。
このような回転径可変の円運動は、アーク7を任意の
回転径で回転させることができるので、例えば開先8の
幅が変化する場合や、隅肉溶接で脚長を十分に出したい
場合などに利用できる。
(2)楕円運動 第4図に示すように、d1≠d2のとき、2つの偏心回転
体5,6を相互に反対方向に等角度φで回転させた場合で
ある。このとき電極中心Bの移動後の座標は、C点を中
心とする半径d2の円11と、C点を通る直線12の交点より
求まる。すなわち、 (x−d1cosφ)+(y−d1sinφ)=d2 2 y−d1sinφ=−tanφ(x−d1cosφ) の両式よりB点の座標 x=(d1+d2)cosφ y=(d1−d2)sinφ が求まる。よって、電極中心Bの運動方程式は となり、第5図(a)に示すように電極中心Bは長径2
(d1+d2),短径2(d1−d2)の楕円運動を行う。
偏心量dはOBの長さで、θ=2φであるから、偏心量d
は式(2)で与えられる。もちろん楕円の長径軸をy軸
にとることもできる。
いま、φ(=θ/2)=0,π/4,π/2,πのときの位置関
係を例示すると、それぞれ第5図(b)ないし(e)の
ようになる。
この楕円運動は、長径軸を溶接進行方向にとることに
より、開先の隅部の溶込みをさらに増す場合などに利用
できる。
(3)直線運動 式(4)においてd1=d2とすれば、電極中心Bはx軸
上で±2d1の直線運動をする(第6図(a)〜(d)参
照)。もちろん直線運動の方向をy軸にとることもでき
る。
この直線運動は、隅肉・突合せ溶接などに利用され
る。
(4)三角形、四角形の角形運動 外側偏心回転体5の偏心量d1を半径とする円に外接ま
たは内接する正三角形(第7図)または正方形(第8
図)上で電極中心Bを移動させた場合である。その他の
正多角形も同様である。この場合、位相差、回転方向、
及び回転速度の3つの変数により2つの回転機構3,4を
制御する。またこの3つの変数の組み合わせにより多種
多様のウィービング動作を実現できる。
この角形運動は、例えば水平隅肉溶接で用いられる三
角形状の手動運棒法に類似した方法に利用される。
なお、以上の各々のウィービング動作を適宜組み合わ
せて行ってもよいことはいうまでもない。例えば多層盛
溶接において下層部を楕円運動、上層部を円運動とする
ような場合である。
[実施例] 第9図は本発明のウィービング装置の一実施例を示す
断面側面図で、電極ワイヤが電極の中心を通る場合であ
る。第10図はこの実施例の回転機構部の断面説明図であ
る。
図に示すように、2つの回転機構3,4が装備されてお
り、第1の回転機構3におけるのモータM1はギヤ14,15
により外側偏心回転体5を回転するように構成されてい
る。また第2の回転機構4におけるモータM2はタイミン
グベルト16,プーリ17,18により内側偏心回転体6を回転
するように構成されている。また第1のモータM1及び第
2のモータM2にはそれぞれエンコーダ等のような回転検
出器19,20が設けられている。
電極2は内側偏心回転体6を貫通し、電極ワイヤ1は
この電極2の中心を通って送給されるようになってい
る。そして電極2の中間部を軸受部材である自動調心ベ
アリング21を介して内側偏心回転体6に支持するととも
に、上部すなわち電極ワイヤ挿入側端部を同じく自動調
心ベアリング22を介してギヤボックス23に支持してい
る。この自動調心ベアリング22により電極2の回転支点
Mを構成している。これにより電極2は一般に回転支点
Mのまわりに円錐運動を行う。なお、自動調心ベアリン
グ21,22と電極2との間にはそれぞれ電気絶縁性のブッ
シュ24を介在させている。また内側偏心回転体6と外側
偏心回転体5の間、及び外側偏心回転体5とギヤボック
ス23の間にはそれぞれベアリング25を介在させている。
なお、第2図において26はタイミングベルト16の張力調
整機構である。
この実施例において、電極ワイヤ1の先端に前述した
円運動を行わせる場合には、まず、例えば第1の回転機
構3のモータM1を停止し、第2の回転機構4のモータM2
を所定角度回転させて外側偏心回転体5と内側偏心回転
体6との間に相対的に所要の位相差θを定める。そして
この位相差θを保つように第1のモータM1と第2のモー
タM2を同方向に同一角速度で回転させる。
次に、楕円運動、直線運動の場合は、第1のモータM1
と第2のモータM2を相互に反対方向に同一角速度で回転
させる。もっとも直線運動の場合、外側偏心回転体5の
偏心量d1と内側偏心回転体6の偏心量d2が等しいことが
前提となる。
三角形、四角形等の角形運動の場合は、それぞれのモ
ータM1,M2を位相差θ,回転方向、及び回転速度の3つ
を変数として制御しながら回転させる。
以上のモータM1,M2の回転制御ではそれぞれ回転検出
器により回転角度を検出し、それぞれの運動形式に適合
するよう制御する。
次に、第11図は本発明の他の実施例を示す断面側面図
で、電極の先端に偏心チップを用いた場合である。第12
図はこの実施例の回転機構部の断面説明図である。
第9図の内側偏心回転体6に代えて偏心チップ30を用
いると、電極ワイヤ1の先端は偏心して回転するので、
この偏心チップ30と1つの偏心回転体31との併用で上記
実施例と同様の動作を行わせることができる。
電極ワイヤ1は電極2の中心を通るが、先端の偏心チ
ップ30により偏心せしめられる。そして第1の回転機構
3におけるモータM1はギヤ14,15により直接に電極2を
回転させ、第2の回転機構4におけるモータM2はギヤ3
2,33により偏心回転体31を回転させるものである。電極
2の上部の回転支点Mの構成は上記実施例と同様であ
り、また中間部は自動調心ベアリング21を介して偏心回
転体31に支持されている。この実施例の動作は上記実施
例と同様である。
[発明の効果] 以上のように本発明によれば、2つの回転機構の回転
運動の組合せにより電極ワイヤの先端に任意の図形を描
かせることができるので、同じ回転機構で溶接トーチに
対し多種多様のウィービング動作を実現できる。このた
め円運動だけでなく直線運動、角形運動、その他の運動
においても2つの回転機構の位相差、回転方向、及び回
転速度を変えるだけでよいから、ウィービング動作の高
速化が可能となる。またアークセンサーを利用した場合
の開先倣い制御性が良く、溶込み深さの制御も自在にで
き、ビード形状も向上するなど多大の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のウィービング方法の原理図、第2図は
電極の回転機構部において位相差θの変化による電極中
心の偏心量d及び偏心方向角度αを求めるための説明
図、第3図(a)〜(e)は円運動の場合の説明図、第
4図は楕円運動方程式を求める際の説明図、第5図
(a)〜(e)は楕円運動の場合の説明図、第6図
(a)〜(d)は直線運動の場合の説明図、第7図は三
角形運動の場合の説明図、第8図は四角形運動の場合の
説明図、第9図は本発明のウィービング装置の一実施例
を示す断面側面図、第10図は第9図の回転機構部の断面
説明図、第11図は本発明の他の実施例の断面側面図、第
12図は第11図の回転機構部の断面説明図である。 1……電極ワイヤ 2……電極 3……第1の回転機構 4……第2の回転機構 5……外側偏心回転体 6……内側偏心回転体 21……自動調心ベアリング 22……自動調心ベアリング 30……偏心チップ 31……偏心回転体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電極ワイヤが通る電極に、2つの回転機構
    を用いて前記電極の電極ワイヤ挿入側端部を回転支点と
    する円錐運動を行わせるとき、前記2つの回転機構の回
    転運動の組合せにより位相差、回転方向、及び回転速度
    を変えることによって前記電極の偏心量を変更し、前記
    電極ワイヤの先端に任意の図形を描かせることよりなる
    溶接トーチのウィービング方法。
  2. 【請求項2】中心を電極ワイヤが通る電極と、該電極の
    電極ワイヤ挿入側端部を回転支点とする軸受部材と、前
    記電極の中間部を2つの組合せ偏心回転体を介して回転
    する第1及び第2の回転機構とを備えてなる溶接トーク
    のウィービング装置。
  3. 【請求項3】電極ワイヤが先端において偏心した位置を
    通る電極と、該電極の電極ワイヤ挿入側端部を回転支点
    とする軸受部材と、前記電極の中間部を回転する第1の
    回転機構と、前記電極の中間部を偏心回転体を介して回
    転する第2の回転機構とを備えてなる溶接トーチのウィ
    ービング装置。
JP28447890A 1990-10-24 1990-10-24 溶接トーチのウィービング方法及び装置 Expired - Lifetime JPH0818129B2 (ja)

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WO2023095562A1 (ja) * 2021-11-29 2023-06-01 パナソニックIpマネジメント株式会社 アーク溶接方法及びアーク溶接装置

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