JPH0825037A - 円周溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ホースやケーブルのねじれを防止できる上
に、溶接ヘッドがウィービング動作可能な円周溶接装置
を提供する。 【構成】 溶接ヘッド２３に、溶接トーチ１と同心のワ
イヤリール３、ワイヤ送給歯車４、ワイヤガイド６を回
転可能に設ける。ワイヤガイド６にスパイラル状のガイ
ド管６を設ける。溶接ヘッド２３を、アーム部２２を介
して互いに直交するＹ軸方向スライド２０およびＸ軸方
向スライド２１に設ける。各部材を駆動するモータに制
御回路を接続する。制御回路に、入力手段、半径値Ｒ電
圧変換回路３０１、溶接速度制御回路３０２、回転角度
発生回路３０３、ウィービング波加算回路３０４、Ｒ×
ＳＩＮθ回路３０５、Ｒ×ＣＯＳθ回路３０６、Ｘ軸電
圧位置サーボ回路３０７、Ｙ軸電圧位置サーボ回路３０
８、パルスモータドライブ回路３０９を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶接装置を製造する業
界並びに溶接装置を用いて製品を加工組み立てする産業
分野で利用される。特に、狭隘な円筒構造体内部で行う
下向き姿勢の自動円周ティグ溶接に適する装置である。

【０００２】

【従来の技術】水平や垂直に固定された管同士の接合、
管端フランジの接合、配管ボスや管の構造物への取り付
け、熱交換器用管板の接合などにおいては、円形の軌道
を描く溶接が必要となる。これらの溶接継手としては、
突合わせ溶接、開先溶接、隅肉溶接などが採用され、溶
接方法としては、ティグ溶接、ミグ溶接、マグ溶接、Ｃ
Ｏ2 溶接などがが行われている。そして、それぞれの作
業環境に合わせて手溶接や自動溶接が使い分けられてい
る。

【０００３】たとえば、内径が３００〜１０００ｍｍ程
度の狭隘な円筒構造体の内部において、配管ボスと円筒
構造体壁とを接合する場合には、主として人手による開
先多層溶接が行われている。また、特に円筒構造体が構
造用アルミニウムの場合には、人手によるティグ溶接が
行われている。このような人手による溶接作業は、作業
者の負担が大きく、危険も伴うので、可能な限り自動化
することが望ましい。特に、狭隘な穴の中に体を入れて
行う溶接は、人手によるのは困難であり自動化する必要
がある。このため、近年では溶接の自動化のために各種
の溶接ロボットが開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、円周溶
接においては、自動化を図る上で以下のような問題点が
あった。すなわち、溶接に用いる装置においては、溶接
ヘッドに設けられた溶接トーチに溶接電流を供給する溶
接ケーブル、シールドガスを供給するガスホース、冷却
水を循環させる水ホース、溶接ワイヤを送給するワイヤ
ケーブルおよびワイヤガイド、溶接ヘッドの駆動機器を
動かす電源用や制御用の電線ケーブルの処理をどのよう
に行うかが問題となる。たとえば、溶接ヘッドを円形軌
道に沿って移動させるために、モータ等の回転系の動力
源を単純に適用したのでは、ホースやケーブルが巻き付
いてしまうため、多層溶接を連続溶接することができ
ず、一周しては溶接を中断し一度ホースやケーブルのね
じれを戻してからでないと、次の層の溶接ができなくな
る。

【０００５】これに対処するため、溶接ヘッドを接続し
た支持部に、２軸合成のスライドを用い、座標値や角度
をデータとして与えて制御するＮＣ制御を行うことによ
って、ホースやケーブルを回転させることなく、溶接ヘ
ッドのみを円形軌道上に動かすことが考えられる。しか
し、溶接トーチが単純な円形軌道上を移動するだけでは
満足な溶接ができない場合がある。つまり、溶接板が厚
いと溶接開先も深くなり溶接の幅も広くなる。このよう
な場合には、溶接トーチを揺動させて、図４のような軌
跡を描くウィービング動作を行わせることが好ましい。
ウィービングの軌跡は、基準円の軌跡を挟んで台形の凹
凸状の波形が連続する形状となり、この凹凸の幅（基準
円の半径と同一直線状にある）がウィービング幅とな
る。かかるウィービング動作をＮＣ制御で行うとすれ
ば、まず、ＰＯ点の座標値を初期位置として次のＰ１点
のＸ，Ｙ座標をデータとして直線補間でＰ１点まで移動
させることになる。次に、Ｐ１点からＰ２点まで移動す
る場合は溶接基準円の半径＋（ウィービング幅÷２）を
半径値とし、Ｐ１点とＰ２点によって決まる円弧角を与
え、円弧補間によってＰ２点まで移動させる。

【０００６】ところが、Ｐ１点のＸ，Ｙ座標は溶接基準
円の半径＋（ウィービング幅÷２）を半径とする円周上
に存在することは分かるが、その円周上のどの位置にな
るかが不明である。さらにＰ１点とＰ２点によって決ま
る円弧角も不明である。これらは溶接速度によって確定
する事項であり、座標値から算出できるものではない。
従って、座標値や角度をデータとして与えなければ制御
できないＮＣ制御では、ウィービング動作ができない。

【０００７】さらに、ＮＣ制御では、溶接中に速度を変
更すること、一時停止、溶接ワークの溶接線のばらつき
などにより溶接中に部分的に回転径を変更修正するなど
の動作を行うことが困難であった。

【０００８】また、円形軌道のティグ溶接では、溶接ト
ーチの進行方向の前方から溶接ワイヤを供給する必要が
あるので、円形軌道上で溶接の方向が変化するのに合わ
せてワイヤガイドは方向を変える必要がある。しかし、
通常、溶接ワイヤを巻いたワイヤリールと、溶接ワイヤ
の送り出しをガイドするワイヤガイドはつながっている
ので、ワイヤガイドが方向を変えるときにワイヤが巻き
付いてしまう。

【０００９】そして、狭隘な場所に入れるには小形の構
造が必要であるが、溶接ワイヤを供給しながら円周水平
下向き溶接ができる小形の溶接ヘッドの開発は困難であ
った。たとえば、直径が３００ｍｍ程度の管の中で下向
きティグ多層円周ウィービング溶接ができるものはな
い。そして、溶接トーチ、溶接ワイヤ送給装置、ワイヤ
リール、トーチ駆動ヘッドなどを小形化する必要がある
が、溶接板が６ｍｍや１２ｍｍといった厚いものの場
合、溶接電流ケーブルも太くて重いものにしなければな
らないので、たとえ装置を小形化したとしても、電流ケ
ーブルを支えるための剛性はを十分に維持する必要があ
る。

【００１０】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解決するために提案されたものであり、その第１の目的
は、溶接ヘッドを円周移動させても、ホースやケーブル
のねじれを防止できる円周溶接装置を提供することであ
る。

【００１１】第２の目的は、溶接ヘッドがウィービング
動作をすることができる円周溶接装置を提供することで
ある。

【００１２】第３の目的は、溶接ヘッドの速度を変える
ことができる円周溶接装置を提供することである。

【００１３】第４の目的は、溶接作業中に、溶接速度や
回転径の変更、一時停止を容易に行うことができる円周
溶接装置を提供することである。

【００１４】第５の目的は、溶接ヘッドが円形軌道上を
移動しても、溶接ワイヤの巻き付きを防止することがで
きる円周溶接装置を提供することである。

【００１５】第６の目的は、狭隘な場所であっても円周
溶接を行うことができる小形の円周溶接装置を提供する
ことである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、架台と、前記架台にスラ
イド移動可能に設けられた第１のスライド部材と、前記
第１のスライド部材に、そのスライド方向に直交する方
向にスライド移動可能に設けられた第２のスライド部材
と、前記第２のスライド部材に可動に設けられた溶接ヘ
ッドと、前記溶接ヘッドに設けられた溶接トーチと、前
記第１のスライド部材および前記第２のスライド部材を
駆動する駆動機構と、前記溶接トーチを円周軌道上を移
動可能にするために前記駆動機構の作動を制御する制御
手段とを有する円周溶接装置において、前記制御手段
は、前記溶接トーチが移動する円周軌道の半径を制御す
る半径制御電圧を生成する半径制御部と、前記溶接トー
チが円周移動する角度を制御する角度電圧を生成する角
度制御部とを有することを特徴とする。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の円
周溶接装置において、前記制御手段は、前記半径制御部
からの前記半径制御電圧に基づいて、前記溶接トーチを
ウィービング動作可能とするウィービング半径電圧を生
成するウィービング制御部とを有することを特徴とす
る。

【００１８】請求項３記載の発明は、請求項２記載の円
周溶接装置において、前記半径制御電圧に基づいて、前
記溶接トーチの移動速度を制御する周期制御電圧を生成
する速度制御部を有することを特徴とする。

【００１９】請求項４記載の発明は、請求項３記載の円
周溶接装置において、前記溶接トーチが移動する円形軌
道の直径値、前記溶接トーチの移動速度値および前記溶
接トーチのウィービング幅の値を入力する入力手段を、
前記制御手段に接続したことを特徴とする。

【００２０】請求項５記載の発明は、架台と、前記架台
にスライド移動可能に設けられた第１のスライド部材
と、前記第１のスライド部材に、そのスライド方向に直
交する方向にスライド移動可能に設けられた第２のスラ
イド部材と、前記第２のスライド部材に可動に設けられ
た溶接ヘッドと、前記溶接ヘッドに設けられた溶接トー
チと、前記第１のスライド部材および前記第２のスライ
ド部材を駆動する駆動機構と、前記溶接トーチを円周軌
道上を移動可能にするために前記駆動機構の作動を制御
する制御手段とを有する円周溶接装置において、前記溶
接トーチまで溶接ワイヤをガイドするためのスパイラル
状のガイド管を備えたワイヤガイドを、前記溶接トーチ
の中心線と同軸を中心として前記溶接ヘッドに回転可能
に設け、前記溶接ヘッドに、前記溶接ワイヤガイドを回
転させる第１の回転機構を設け、前記溶接ワイヤガイド
の回転を、前記溶接トーチが円周移動する速度および角
度に同期させるために、前記制御手段に前記第１の回転
機構を接続したことを特徴とする。

【００２１】請求項６記載の発明は、架台と、前記架台
にスライド移動可能に設けられた第１のスライド部材
と、前記第１のスライド部材に、そのスライド方向に直
交する方向にスライド移動可能に設けられた第２のスラ
イド部材と、前記第２のスライド部材に可動に設けられ
た溶接ヘッドと、前記溶接ヘッドに設けられた溶接トー
チと、前記第１のスライド部材および前記第２のスライ
ド部材を駆動する駆動機構と、前記溶接トーチを円周軌
道上を移動可能にするために前記駆動機構の作動を制御
する制御手段とを有する円周溶接装置において、前記溶
接ヘッドに、溶接ワイヤを巻いたワイヤリールと、周囲
に前記溶接ワイヤが沿って移動するためのスパイラル状
の溝が形成された送給歯車とを前記溶接トーチの中心線
と同軸を中心として回転可能に設け、前記送給歯車およ
び前記ワイヤリールを回転させる第２の回転機構と、前
記送給歯車の回転に従って前記溶接ワイヤを前記溶接ト
ーチに供給するために、前記送給歯車と平行な軸を中心
として回転可能に、かつ前記溝に沿った前記溶接ワイヤ
を加圧可能に設けられた加圧歯車とを備えたことを特徴
とする。

【００２２】

【作用】以上のような構成を有する本発明の作用は以下
の通りである。すなわち、請求項１記載の発明では、半
径制御部からの半径制御電圧と、角度制御部からの角度
制御電圧によって、第１のスライド部材および第２のス
ライド部材のそれぞれの駆動機構が制御される。する
と、第１のスライド部材および第２のスライド部材の移
動の組み合わせにより、溶接トーチが円形軌道状を移動
する。

【００２３】請求項２記載の発明では、半径制御部から
の半径制御電圧に基づいて、ウィービング制御部におい
てウィービング半径電圧が生成される。このウィービン
グ半径電圧、半径制御電圧および角度制御部によって、
第１のスライド部材および第２のスライド部材のそれぞ
れの駆動機構が制御される。すると、第１のスライド部
材および第２のスライド部材の移動の組み合わせによ
り、溶接トーチがウィーービング移動する。

【００２４】請求項３記載の発明では、速度制御部にお
いて周期制御電圧が生成される。この周期制御電圧に基
づいて、第１のスライド部材および第２のスライド部材
のそれぞれの駆動機構が制御される。すると、第１のス
ライド部材および第２のスライド部材の移動の速度が変
化する。

【００２５】請求項４記載の発明では、入力手段によっ
て入力された円形軌道の直径値に基づいて、半径制御部
は半径制御電圧を生成する。この半径制御電圧と、入力
手段によって入力された溶接トーチの移動速度値とに基
づいて、速度制御部は周期制御電圧を生成する。また、
半径制御電圧と、入力手段によって入力された溶接トー
チのウィービング幅に基づいて、ウィービング制御部は
ウィービング半径電圧を生成する。

【００２６】請求項５記載の発明では、溶接ワイヤはワ
イヤガイドのガイド管を通って、溶接電極先端に供給さ
れる。そして、溶接ヘッドが円形軌道上を移動する際に
は、ワイヤガイドを回転させる第１の回転機構が速度制
御部および角度制御部によって制御されるので、ワイヤ
ガイドが溶接ヘッドの移動に同期して回転する。したが
って、溶接ワイヤはワイヤヘッドに対して常に一定の方
向から供給されるように、ワイヤガイドによって調整さ
れる。

【００２７】請求項６記載の発明では、ワイヤリールに
巻かれた溶接ワイヤは、第２の回転機構によって回転す
る送給歯車のスパイラル状の溝を通り、加圧歯車に加圧
されながら、溶接トーチに送り出される。ワイヤリール
および送給歯車は全て同軸にに設けられているので、別
体とする場合に比べて小形な溶接ヘッドを構成できる。

【００２８】

【実施例】本発明の一実施例を図面に従って以下に説明
する。なお、請求項１記載の第１のスライド部材はＸ軸
方向スライド、第２のスライド部材はＹ軸方向スライ
ド、駆動機構はＸ軸およびＸ軸モータ、Ｙ軸およびＹ軸
モータ、制御手段は制御回路、半径制御部は半径値Ｒ電
圧変換回路、角度制御部は回転角度電圧発生回路とす
る。請求項２記載のウィービング制御部はウィービング
波加算回路とする。請求項３記載の速度制御部は溶接速
度制御回路とする。請求項５記載の第１の回転機構はワ
イヤガイド回転パルスモータ、内部遊星歯車、ワイヤガ
イド回転駆動チェーン１１およびチェーン１３、請求項
６記載の第２の回転機構はモータ、外部遊星歯車、ワイ
ヤ送給駆動チェーン７およびチェーン１０とする。

【００２９】（１）実施例の構成 （Ａ）溶接ヘッドの構成 まず、本実施例における溶接ヘッドの構成を、図１に従
って以下に説明する。すなわち、ティグ溶接を行うため
の溶接トーチ１には、そのトーチ上端部２の下部に、テ
ィグ溶接トーチ１と同心の１ｋｇ巻き小径ワイヤリール
３が設けられている。このワイヤリール３は、ワイヤの
引き出しに応じて回転自在になるように構成されてい
る。ワイヤリール３の下部には、ワイヤを送り出すワイ
ヤ送給歯車４がワイヤリール３と同心に設けられ、ワイ
ヤ送給歯車４の近傍には加圧歯車５が設けられている。
ワイヤ送供給歯車４の下部には、ワイヤ送供給歯車４と
同心のワイヤガイド６が設けられている。

【００３０】ワイヤ送給歯車４の側面には、溶接ワイヤ
が沿って移動するためのスパイラル状の溝が設けられて
いる。ワイヤ送給歯車４ならびに加圧歯車５は、ワイヤ
送給のための高速回転をしながらワイヤガイド６と同期
して回転可能となるように構成されている。ワイヤ送給
歯車４はチェーン１０によって外部遊星歯車９と連動可
能に設けられている。外部遊星歯車９は同心の入力歯車
８と連動可能に設けられ、入力歯車８は、図示しないモ
ータで駆動されるワイヤ送給駆動チェーン７によって回
転する構成となっている。

【００３１】加圧歯車５は、ワイヤ送給歯車４と平行な
軸線を軸として回転可能に設けられている。そして、加
圧歯車５は、溶接ワイヤを下方のワイヤガイド６へ送り
出すために、又は引っ込めるために、ワイヤ送給歯車４
のスパイラル状の溝の中を通る溶接ワイヤを押し付ける
方向に移動可能に設けられている。

【００３２】ワイヤガイド６はチェーン１３によって内
部遊星歯車１２と連動可能に設けられている。内部遊星
歯車１２は、図示しないワイヤガイド回転パルスモータ
で駆動されるワイヤガイド回転駆動チェーン１１によっ
て回転可能に設けられている。ワイヤガイド６の側面に
は、スパイラル状の管であるのガイド管１４が、角度調
整付き支え１５によって固定され、ガイド管６とともに
回転可能に設けられている。ガイド管１４の内部には、
溶接ワイヤが挿通可能となっていて、その下端は、トー
チの下方の電極１６の先端部近傍に配置されている。ワ
イヤ送給歯車４および加圧歯車５のワイヤ送給高速回転
と、ワイヤガイド６と連動する溶接速度に比例した低速
回転とは、相互に干渉を与えないことを目的に、ワイヤ
送給歯車４とワイヤガイド６とは遊星歯車を介して加算
結合されている。

【００３３】また、溶接開始位置（初期位置）にガイド
管１４の位置をリセットするためのＬＥＤスイッチ１７
が、溶接ヘッド２３の支持部分に固定されている。ワイ
ヤガイド６の側面には、水平方向に突出した切片１８が
設けられている。この切片１８の位置は、ＬＥＤスイッ
チ１７の高さに対応して設けられている。

【００３４】さらに、トーチ上端部２には、図示はしな
いが、溶接電流を供給するキャップタイヤケーブルが接
続端子を介して接続されている。よって、溶接電流はト
ーチ内部をトーチ外部とは絶縁された導体を通って電極
１６に流れる構成となっている。トーチ上端部２に、図
示はしないが、冷却用循環水及びシールドガスが接続端
子から供給される構成となっている。

【００３５】（Ｂ）支持機構の構成 つぎに、溶接ヘッド２３を支持する支持機構の構成を、
図２に従って以下に説明する。すなわち、図２に示すよ
うに、架台２８に、所定の直線状のＸ軸２８ａが設けら
れ、このＸ軸２８ａに沿ってＸ軸方向スライド２１がス
ライド移動可能に設けられている。このＸ軸方向スライ
ド２１は、図示しないＸ軸モータによって駆動される構
成となっている。Ｘ軸方向スライド２１には、Ｘ軸２８
ａと直交する直線状のＹ軸２１ａが設けられ、このＹ軸
２１ａに沿ってＹ軸方向スライド２０がスライド移動可
能に設けられている。Ｙ軸方向スライド２０は、Ｙ軸モ
ータ２９によって駆動される構成となっている。

【００３６】Ｙ軸方向スライド２０には、Ｙ軸２１ａと
同一直線上に延びたアーム部２２の一端が固定されてい
る。アーム部２２の他端には、上述の溶接ヘッド２３が
Ｚ軸方向スライド２４を介して設けられている。Ｚ軸方
向スライド２４は、Ｘ軸２８ａにも、Ｙ軸２１ａにも直
交する直線上をスライド移動可能に設けられた部材であ
る。このＺ軸方向スライド２４は、Ｚ軸モータ２５によ
って駆動される構成となっている。

【００３７】さらに、架台２８は、Ｚ軸と同方向にスラ
イド移動する上下スライド２６、Ｘ軸２８ａと同方向に
スライド移動する左右スライド２７、Ｙ軸２１ａと同方
向にスライド移動する前後スライド（図示せず）を介し
て、支持部材（図示せず）に支持されている。さらに、
支持部材は、図示しないキャスター車輪とジャッキアッ
プ式固定足付きの台車の上に取り付けられている。

【００３８】（Ｃ）制御回路の構成 以上のように構成される各部材の動きを制御するため
に、各モータに接続される制御回路の回路構成を、図３
に従って以下に説明する。

【００３９】半径値Ｒ電圧変換回路 まず、図示はしないが、溶接ヘッドが移動する円形の直
径や、移動速度、ウィービング幅の設定、入力等をおこ
なうためのスイッチやキーボート等の入力手段が、Ｄ／
Ａコンバータを介して制御回路に接続されている。そし
て、制御回路には、入力手段によって入力されＤ／Ａコ
ンバータを通して電圧に変換された直径値を、１／２の
半径値を意味する電圧（以下、Ｒ電圧と呼ぶ）にする半
径値Ｒ電圧変換回路３０１が設けられている。

【００４０】溶接速度制御回路 半径値Ｒ電圧変換回路には、Ｒ電圧が変化しても円形軌
道の周速を一定にするための溶接速度制御回路３０２が
接続されている。この溶接速度制御回路３０２は、入力
手段によって入力されＤ／Ａコンバータを通して電圧に
変換された溶接速度指令電圧と、半径値Ｒ電圧変換回路
３０１からのＲ電圧に基づいて、溶接速度電圧×（最小
半径電圧÷Ｒ電圧）の演算を行ない、周期制御電圧を生
成する機能を有する。

【００４１】回転角度発生回路 溶接速度制御回路３０２には、回転角度発生回路３０３
が接続されている。この回転角度発生回路３０３には、
Ｖ／Ｆコンバータ（電圧／周波数変換器）、ＰＲＯＭお
よびアドレスカウンターが構成されている。Ｖ／Ｆコン
バータは、周期制御電圧をその電圧に比例した周波数の
パルス（電圧の１周期分の電圧値をデジタル化したデー
タ）に変換する機能を有する。ＰＲＯＭは、そのアドレ
スにＶ／Ｆコンバータからのパルスが入力される記憶領
域である。アドレスカウンターはＰＲＯＭのアドレスを
カウントアップしていく機能を有する。なお、ＰＲＯＭ
から出力されるデータはＤ／Ａコンバータによって角度
電圧に変換される。パルスの周波数に比例して角度電圧
の変化速度（周期）も変化する。すなわち、溶接速度制
御回路からの周期制御電圧が高ければ周期は短くなり、
低ければ周期は長くなる。

【００４２】ウィービング波加算回路 半径値Ｒ電圧変換回路３０１および入力手段には、ウィ
ービング波加算回路３０４が接続されている。ウィービ
ング波加算回路３０４は、半径値Ｒ電圧変換回路３０１
からのＲ電圧に、入力手段によって設定、入力されたウ
ィービング波電圧を加算して、ウィービングＲ電圧を生
成する機能を有する。

【００４３】Ｒ×ＳＩＮθ回路、Ｒ×ＣＯＳθ回路 回転角度電圧発生回路３０３およびウィービング波加算
回路３０４には、Ｒ×ＳＩＮθ回路３０５およびＲ×Ｃ
ＯＳθ回路３０６が接続されている。Ｒ×ＳＩＮθ回路
３０５，Ｒ×ＣＯＳθ３０６回路は、回転角度電圧発生
回路３０３からの角度電圧とウィービング波加算回路３
０４からのウィービングＲ電圧とに基づいて、Ｒ×θの
演算を行い、それぞれＳＩＮ波電圧、ＣＯＳ波電圧を発
生する機能を有する。

【００４４】Ｘ軸電圧位置サーボ回路、Ｙ軸電圧位置
サーボ回路 Ｒ×ＳＩＮθ回路３０５、Ｒ×ＣＯＳθ回路３０６は、
それぞれＹ軸電圧位置サーボ回路３０７、Ｘ軸電圧位置
サーボ回路３０８を介して、Ｙ軸モータ２９、Ｘ軸モー
タに接続されている。そして、Ｙ軸電圧位置サーボ回路
３０７、Ｘ軸電圧位置サーボ回路３０８には、各スライ
ドの位置を電圧で示すポテンショメータ（図示せず）が
接続されている。Ｙ軸電圧位置サーボ回路３０７は、ポ
テンショメータからの電圧とＳＩＮ波電圧とを比較して
一致するように、Ｙ軸モータ２９を作動させ、Ｙ軸方向
スライド２０をＹ軸２１ａ方向にスライド移動させる機
能を有する。Ｘ軸電圧位置サーボ回路３０８は、ポテン
ショメータからの電圧とＣＯＳ波電圧とを比較して一致
するように、Ｘ軸モータを作動させ、Ｘ軸方向スライド
２１をＸ軸２８ａ方向にスライド移動させる機能を有す
る。各モータに入力される電圧値は、スライドの位置を
示し、電圧の変化速度に比例してスライドの移動速度が
変わるので、位置制御と速度制御が同時にできる構成と
なっている。

【００４５】パルスモータドライブ回路 回転角度発生回路３０３には、パルスモータドライブ回
路３０９が接続されている。パルスモータドライブ回路
３０９は、ワイヤガイド回転パルスモータに接続され、
回転角度発生回路３０３のＶ／Ｆコンバータによって変
換されたパルスによって、ワイヤガイド回転パルスモー
タを制御する機能を有する。つまり、ワイヤが常にトー
チの進行方向から供給されるようにするために、ワイヤ
ガイド回転パルスモータを制御して、ワイヤガイドを回
転させるものである。また、パルスモータドライブ回路
には、ＬＥＤスイッチ１７が接続されている。

【００４６】（２）実施例の作用 以上のような構成を有する本実施例の作用は、以下の通
りである。まず、台車によって支持部材を移動し、上下
スライド２６、左右スライド２７、前後スライドによっ
て、溶接ヘッド１を溶接対象に対向させる。そして、ユ
ーザは溶接対象に応じて、溶接ヘッドが移動すべき円の
直径値、移動速度、ウィービング幅の設定、入力を、入
力手段によって入力する。これらの入力値は、Ｄ／Ａコ
ンバータによって電圧に変換される。移動速度を示す溶
接速度指令電圧は、溶接速度制御回路３０２に入力され
る。溶接ヘッドが移動すべき円の直径値を示す電圧は、
半径値Ｒ電圧変換回路３０１によってＲ電圧に変換さ
れ、溶接速度制御回路３０２およびウィービング波加算
回路３０４に入力される。ウィービング幅を示すウィー
ビング波指令電圧は、ウィービング波加算回路３０４に
入力される。

【００４７】溶接速度制御回路３０２においては、溶接
速度指令電圧とＲ電圧に基づいて、周期制御電圧が生成
され、この周期制御電圧は回転角度電圧発生回路３０３
に出力される。回転角度電圧発生回路３０３において
は、周期制御電圧に基づいて角度電圧が生成され、この
角度電圧はＲ×ＳＩＮθ回路３０５およびＲ×ＣＯＳθ
回路３０６に出力される。一方、ウィービング波加算回
路３０４においては、Ｒ電圧にウィービング波電圧が加
算され、ウィービングＲ電圧が生成される。ウィービン
グＲ電圧は、Ｒ×ＳＩＮθ回路３０５およびＲ×ＣＯＳ
θ回路３０６に出力される。

【００４８】Ｒ×ＳＩＮθ回路３０５においては、回転
角度電圧発生回路３０３からの角度電圧およびウィービ
ング波加算回路３０４からのウィービングＲ電圧に基づ
いて、ＳＩＮ波電圧を生成し、このＳＩＮ波電圧をＹ軸
電圧位置サーボ回路３０７に出力する。Ｒ×ＣＯＳθ回
路３０６においては、回転角度電圧発生回路３０３から
の角度電圧およびウィービング波加算回路３０４からの
ウィービングＲ電圧に基づいて、ＣＯＳ波電圧を生成
し、このＣＯＳ波電圧をＸ軸電圧位置サーボ回路３０８
に出力する。

【００４９】Ｙ軸電圧位置サーボ回路３０７は、ＳＩＮ
波電圧に基づいてＹ軸モータを作動させ、Ｙ軸方向スラ
イド２０をスライド移動させる。Ｘ軸電圧位置サーボ回
路３０８は、ＣＯＳ波電圧に基づいてＸ軸モータを作動
させ、Ｘ軸方向スライド２１をスライド移動させる。す
ると、入力手段によって設定された値に従って、溶接ヘ
ッド２３がウィービング動作をしながら円形軌道を移動
する。

【００５０】また、溶接トーチ１への溶接ワイヤの供給
は以下のように行われる。すなわち、ワイヤリール３に
巻かれた溶接ワイヤは、ワイヤ送給歯車４の溝に供給さ
れている。そして、入力歯車８を、モータで駆動される
ワイヤ送給駆動チェーン７によって回転させ、外部遊星
歯車９を連動して回転させる。ワイヤ送給歯車４はチェ
ーン１０によって外部遊星歯車９と連動可能に設けられ
ているので、外部遊星歯車９の回転に従ってワイヤ送給
歯車４が回転する。ワイヤ送給歯車４の溝の中を通る溶
接ワイヤは加圧歯車５によって押しつけられ、ワイヤ送
給歯車４および加圧歯車５の回転と共に、下方のワイヤ
ガイド６のガイド管１４へ送り出される。

【００５１】このとき、回転角度電圧発生回路３０３か
らワイヤガイド回転用パルスが、パルスモータドライブ
回路３０９に出力されている。したがって、溶接ヘッド
２３の動きに対応してワイヤガイド回転パルスモータが
作動し、ワイヤガイド回転駆動チェーン１１を介して内
部遊星歯車１２が回転する。内部遊星歯車１２は、チェ
ーン１３を介してワイヤガイド６に回転を伝え、溶接ト
ーチ１の進行方向から溶接ワイヤが供給されるようにワ
イヤガイド６の回転が制御される。つまり、溶接トーチ
の移動にかかわらず、ガイド管１４の下端が、溶接トー
チの進行方向から溶接トーチの下方の電極１６の先端部
に対向する位置に保持される。なお、作業終了時には、
ＬＥＤスイッチ１７が切片１８によって遮られる位置に
まで、ワイヤガイド６を回転させることにより初期位置
に復帰させる。

【００５２】また、パイプの内外面のように溶接対象に
高さ変化がある場合には、溶接アーク長に比例した電圧
入力をＺ軸スライド２４を駆動するサーボモータ２５に
与えて、Ｚ軸スライド２４を動かす。そして、溶接トー
チ１の電極１６の溶接物に対する距離を一定に保つ。

【００５３】（３）実施例の効果 以上のような本実施例の効果は、以下の通りである。す
なわち、直交する２軸のスライドを駆動するモータに、
Ｒ電圧および周期制御電圧から生成された角度電圧を出
力することによって溶接トーチの円形運動を実現するこ
とができる。したかって、ホースやケーブルのねじれを
防止しながら、円形溶接を行うことができる。

【００５４】角度電圧に、ウィービング波電圧およびＲ
電圧から生成されたウィービングＲ電圧を加えることに
よって、溶接トーチのウィービング運動を実現してい
る。したがって、計算が困難な座標値や角度をデータと
して与えなければならないＮＣ制御の場合に比べて、容
易にウィービング動作が可能となる。

【００５５】溶接速度制御回路からの周期制御電圧によ
って、溶接トーチの移動速度が制御されるので、電圧を
変えることによって溶接速度を変更できる。

【００５６】入力手段によって入力する移動速度値、直
径値、ウィービングの幅の値は、ユーザが容易に判断、
算出できる数値なので、容易に所望のウィービング形を
得ることができる。また、溶接中に速度を変更したり、
一時停止、溶接ワークの溶接線のばらつきなどにより溶
接中に部分的に回転径を変更修正するなどの動作を行う
ことも、入力手段により容易に行うことができ、半径が
段階的に変化する多層円周溶接等も連続でできる。

【００５７】ワイヤガイド６が溶接トーチ１の動きに同
期して回転するので、ガイド管１４先端からの溶接ワイ
ヤを電極１６に対して常に進行方向から供給することが
できる。したがって、溶接ワイヤの巻き付きを防止しな
がら、溶接作業を容易に行うことができる。

【００５８】ワイヤリール３、送給歯車４およびワイヤ
ガイド６を、溶接トーチ１と同軸に設け、溶接ワイヤが
溶接ヘッド２３のまわりをスパイラル状に移動するの
で、溶接ヘッドの小形化が実現できる。したがって、タ
ンク内部のような狭隘な部分にある溶接部に、接近して
自動溶接ができるので、たとえばタンクの中に首を突っ
込んで不自然な姿勢でやむなく手溶接をしていた過酷な
作業から解放される。

【００５９】また、パイプの内外面のように溶接対象に
高さ変化がある場合であっても、Ｚ軸スライド２４を動
かすことによって、溶接トーチ１の電極１６の溶接物に
対する距離を一定に保つことができるので、仕上がりが
均一で良好な溶接を行うことができる。

【００６０】さらに、架台２８は、上下スライド軸２
６、左右スライド軸２７、前後スライド軸を介して、架
台に支持され、支持部材はキャスター車輪とジャッキア
ップ式固定足付きの台車の上に取り付けられているの
で、溶接ヘッド１の位置合わせがしやすい。

【００６１】（４）その他の実施例 本発明は、以上のような実施例に限定されるものではな
く、各部材の大きさ、材質、形状等は適宜変更可能であ
る。すなわち、溶接トーチ１が下向きの装置だけでな
く、縦向き、横向き、上向きの装置にも適用できる。ま
た、ティグ溶接用の装置に限定されるものではなく、ミ
グ溶接、マグ溶接、ＣＯ2 溶接等のあらゆる溶接装置に
適用可能である。さらに、溶接ヘッド２３に替えて、ア
ーム部２２にスプレーガンや研磨具を取り付ければ、塗
布装置や研磨装置としても利用できる。

【００６２】

【発明の効果】以上のような本発明により、ホースやケ
ーブルのねじれを防止できる上に、溶接ヘッドがウィー
ビング動作可能な円周溶接装置を提供することができ
る。

【００６３】溶接ヘッドがウィービング動作をすること
が可能な円周溶接装置を提供することができる。

【００６４】溶接ヘッドの速度を変えることが可能な円
周溶接装置を提供することができる。

【００６５】溶接中における溶接ヘッドの速度や回転径
の変更、一時停止を容易に行うことが可能な円周溶接装
置を提供することができる。

【００６６】溶接ヘッドが円形軌道上を移動しても、溶
接ワイヤの巻き付きを防止可能な円周溶接装置を提供す
ることができる。

【００６７】小形で、狭隘な場所であっても円周溶接を
行うことが可能な円周溶接装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における溶接ヘッドを示す側
面断面図である。

【図２】本実施例の一実施例における溶接ヘッドの支持
機構を示す側面図である。

【図３】本実施例の一実施例における制御回路を示すブ
ロック図である。

【図４】溶接トーチがウィービング動作したときに描く
軌跡を示す説明図である。

【符号の説明】

１…溶接トーチ ２…トーチ上端部 ３…ワイヤリール ４…ワイヤ送給歯車 ５…加圧歯車 ６…ワイヤガイド ７…ワイヤ送給駆動チェーン ８…入力歯車 ９…外部遊星歯車 １０，１３…チェーン １１…ワイヤガイド回転駆動チェーン １２…内部遊星歯車 １４…ガイド管 １５…支え １６…電極 １７…ＬＥＤスイッチ １８…切片 ２０…Ｙ軸方向スライド ２１…Ｘ軸方向スライド ２１ａ…Ｙ軸 ２２…アーム部 ２３…溶接ヘッド ２４…Ｚ軸方向スライド ２５…サーボモータ ２６…上下スライド ２７…左右スライド ２８…架台 ２８ａ…Ｘ軸 ２９…Ｙ軸モータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 架台と、前記架台にスライド移動可能に
   設けられた第１のスライド部材と、前記第１のスライド
   部材に、そのスライド方向に直交する方向にスライド移
   動可能に設けられた第２のスライド部材と、前記第２の
   スライド部材に可動に設けられた溶接ヘッドと、前記溶
   接ヘッドに設けられた溶接トーチと、前記第１のスライ
   ド部材および前記第２のスライド部材を駆動する駆動機
   構と、前記溶接トーチを円周軌道上を移動可能にするた
   めに前記駆動機構の作動を制御する制御手段とを有する
   円周溶接装置において、 前記制御手段は、前記溶接トーチが移動する円周軌道の
   半径を制御する半径制御電圧を生成する半径制御部と、 前記溶接トーチが円周移動する角度を制御する角度電圧
   を生成する角度制御部とを有することを特徴とする円周
   溶接装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記半径制御部からの
   前記半径制御電圧に基づいて、前記溶接トーチをウィー
   ビング動作可能とするウィービング半径電圧を生成する
   ウィービング制御部とを有することを特徴とする請求項
   １記載の円周溶接装置。
3. 【請求項３】 前記半径制御電圧に基づいて、前記溶接
   トーチの移動速度を制御する周期制御電圧を生成する速
   度制御部を有することを特徴とする請求項２記載の円周
   溶接装置。
4. 【請求項４】 前記溶接トーチが移動する円形軌道の直
   径値、前記溶接トーチの移動速度値および前記溶接トー
   チのウィービング幅の値を入力する入力手段を、前記制
   御手段に接続したことを特徴とする請求項３記載の円周
   溶接装置。
5. 【請求項５】 架台と、前記架台にスライド移動可能に
   設けられた第１のスライド部材と、前記第１のスライド
   部材に、そのスライド方向に直交する方向にスライド移
   動可能に設けられた第２のスライド部材と、前記第２の
   スライド部材に可動に設けられた溶接ヘッドと、前記溶
   接ヘッドに設けられた溶接トーチと、前記第１のスライ
   ド部材および前記第２のスライド部材を駆動する駆動機
   構と、前記溶接トーチを円周軌道上を移動可能にするた
   めに前記駆動機構の作動を制御する制御手段とを有する
   円周溶接装置において、 前記溶接トーチまで溶接ワイヤをガイドするためのスパ
   イラル状のガイド管を備えたワイヤガイドを、前記溶接
   トーチの中心線と同軸を中心として前記溶接ヘッドに回
   転可能に設け、 前記溶接ヘッドに、前記溶接ワイヤガイドを回転させる
   第１の回転機構を設け、 前記溶接ワイヤガイドの回転を、前記溶接トーチが円周
   移動する速度および角度に同期させるために、前記制御
   手段に前記第１の回転機構を接続したことを特徴とする
   円周溶接装置。
6. 【請求項６】 架台と、前記架台にスライド移動可能に
   設けられた第１のスライド部材と、前記第１のスライド
   部材に、そのスライド方向に直交する方向にスライド移
   動可能に設けられた第２のスライド部材と、前記第２の
   スライド部材に可動に設けられた溶接ヘッドと、前記溶
   接ヘッドに設けられた溶接トーチと、前記第１のスライ
   ド部材および前記第２のスライド部材を駆動する駆動機
   構と、前記溶接トーチを円周軌道上を移動可能にするた
   めに前記駆動機構の作動を制御する制御手段とを有する
   円周溶接装置において、 前記溶接ヘッドに、溶接ワイヤを巻いたワイヤリール
   と、周囲に前記溶接ワイヤが沿って移動するためのスパ
   イラル状の溝が形成された送給歯車とを前記溶接トーチ
   の中心線と同軸を中心として回転可能に設け、 前記送給歯車および前記ワイヤリールを回転させる第２
   の回転機構と、 前記送給歯車の回転に従って前記溶接ワイヤを前記溶接
   トーチに供給するために、前記送給歯車と平行な軸を中
   心として回転可能に、かつ前記溝に沿った前記溶接ワイ
   ヤを加圧可能に設けられた加圧歯車とを備えたことを特
   徴とする。