JPH10328831A - 溶接トーチの角度調整器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ｘ、ｙ、ｚの３軸溶接ロボットにさらに溶接
トーチの角度を調整する機能を付加する角度調整を提供
する。 【解決手段】 ガイド部材（２）には、ワイヤ（２５）
狙い位置（Ｏ）を中心にして一定の曲率の円弧状溝
（３）が設けられている。ガイド部材（２）の間には、
スライド部材（８ａ）が設けられている。スライド部材
（８ａ）が、（８ｂ）の位置に角度（θ）移動すること
により、スライド部材に連結されている溶接トーチホル
ダー（１３ａ）は、（１３ｂ）の位置に動き、溶接トー
チ（２２ａ）も（２２ｂ）の位置に動く、この角度
（θ）の動きはワイヤ（２５ａ）（２５ｂ）の狙い位置
（Ｏ）を中心に動き、溶接トーチの角度を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接トーチの角度
調整器に係り、特に構造物の突合せ溶接部の所定位置に
溶接トーチのワイヤ狙い位置を定め、かつワイヤ狙い位
置を中心にその角度を調整することができる溶接トーチ
の角度調整器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に大型構造物の溶接は、アーク溶接
ロボットを用い被溶接部の所定位置に溶接トーチのワイ
ヤ狙い位置を定め、溶接部を多数回往復（多パス）させ
て突合せ部を溶接している。従来より大型構造物の溶接
には３軸簡易溶接ロボットが用いられ、小型軽量でハン
ドリングが容易なため、各種鋼構造物の突合せ部の溶接
に適用されており、大型構造物の現場での横向溶接にも
使用されている。

【０００３】従来の大型構造物の横向溶接について、図
７、図８を参照して説明する。図７の側面図及び図８の
斜視図に示すように、母材（３０）と母材（３２）を横
向溶接する場合、まず母材（３０）に開先面（３１）、
また母材（３２）に開先面（３３）を設け、これらを突
合せ裏当て金（３５）を取り付ける。溶接部の開先面
（３１）と開先面（３３）の所定位置に、溶接トーチ
（２２）の先端部より送りでされるのワイヤ（２５）の
狙い位置を定め、溶接トーチ（２２）を矢印（ｚ方向）
のように溶接部を多数回往復（多パス）させて突合せ溶
接を行うものである。

【０００４】溶接トーチ（２２）は、ホルダー（４９）
に保持具（５１）で固定されている。ホルダー（４９）
は溶接ロボット（４０）の作動部材（４１）に、その取
付部（４８）を介して所要の角度で固定し取り付けられ
ている。溶接ロボット（４０）はｘ方向、ｙ方向、ｚ方
向の３軸ロボットである。ｘ方向とｙ方向は、溶接ロボ
ット（４０）により作動部材（４１）を矢印のように作
動する。また溶接ロボット（４０）の支持部（４６）に
設けられているローラ（４７）でレール（５０）上をｚ
方向に走行する。

【０００５】溶接ロボット（４０）はｘ方向、ｙ方向に
作動して、開先面（３１）と開先面（３３）の所定位置
に溶接ワイヤ（２５）の狙い位置を定めるように設定制
御し、ｚ方向に走行させて多パス溶接により母材（３
０）と母材（３２）の横向突合せ溶接を行うものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の溶接ロ
ボットは、ｘ、ｙ、ｚの３軸方向の制御を行うことがで
きるものであるが、溶接トーチの角度を制御する機能が
なく、溶接トーチの角度を、予め開先角度の約１／２の
角度に設定し、そのホルダーの角度を固定し取り付けて
いる。

【０００７】溶接トーチの角度を固定していることによ
り、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すような問題点があっ
た。すなわち、まず、図９（ａ）に示すように、狙い位
置を定められたワイヤ（２５）が上開先面（３１）と下
開先面（３３）のレ形開先内に溶接トーチのノズル（２
０）を挿入して、ｚ方向に走行させながら第１のビード
（３６）、第２のビード（３７）と順次多層にビードを
形成し溶接を行う。このように、ビードを順次形成して
溶接を行っていくものであるが、図９（ｂ）に示すよう
に、上開先面（３１）に近いところにビードを形成する
場合、上開先面（３１）に溶接トーチの先端部が干渉、
接触することになり、適正なワイヤの狙い位置に溶接で
きないことがある。

【０００８】その結果、図９（ｃ）に示すように、上開
先面（３１）に近い溶接部には、融合不良、溶け込み不
良等の欠陥（３９）が発生し易いという問題がある。特
に、開先角度が３０度以下と小さいとき、また開先のギ
ャップが狭いときに欠陥の発生が多くなる傾向にあっ
た。

【０００９】また、最近、溶接ロボットには、ｘ方向、
ｙ方向、ｚ方向の３軸にさらに溶接トーチ角度を調整す
る機能を付加したロボットが提案されているが、これは
制御部等を含む全体が大型なものであり、かつコストも
かなり高価なものである。そして大型であるため、持ち
運びに不便で、大型構造物の現場、例えば鉄塔、鉄骨、
橋梁等の工事現場での溶接には用いることができないと
いう欠点がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するためのもので、溶接トーチのワイヤ狙い位置を中心
にして一定の曲率の円弧状溝を有するガイド部材、前記
ガイド部材の円弧状溝に沿って動くスライド部材、前記
スライド部材を円弧状溝の任意位置に固定する手段、及
び前記スライド部材に連結されている溶接トーチホルダ
ーを有することを特徴とする溶接トーチの角度調整器で
ある。また、円弧状溝を有するガイド部材に目盛りを付
け、スライド部材を所定の角度に容易に固定することが
できるようにするものである。

【００１１】また本発明の溶接トーチの角度調整器は、
ガイド部材の円弧状溝に沿って動くスライド部材には、
突起が設けられていることを特徴とするものである。ま
た、スライド部材に連結されている溶接トーチホルダー
が、スライド部材に可動に設けられ、任意位置に固定す
る手段が設けられていることを特徴とするものである。
また、溶接トーチ角度調整器には、溶接ロボットに着脱
可能な取り付け部を備えていることを特徴とするもので
ある。

【００１２】

【作用】本発明においては、溶接トーチのワイヤ狙い位
置を中心にして溶接トーチの角度を調整することによ
り、上開先面に近い溶接部にも融合不良、溶け込み不良
等の欠陥が発生することなく、良好な溶接部を得ること
ができるものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の溶接トーチの角度調整器
は、ｘ、ｙ、ｚの方向の制御ができる３軸溶接ロボット
に溶接トーチの角度を調整する機能を付加するものとし
て、溶接ロボットに取り付けて用いることが有用であ
る。

【００１４】

【実施例１】本発明の第１実施例について図１〜図５を
参照して説明する。図１は本発明の第１実施例の溶接ト
ーチの角度調整器を用いた構造物の突合せ溶接について
示した図であり、図２は本発明の第１実施例の溶接トー
チの角度調整器の側面図、図３は図２の断面図である。
図４（ａ）（ｂ）、図５（ｃ）（ｄ）は、本発明の第１
実施例の溶接トーチの角度調整器を用いた溶接の状況を
説明する図である。

【００１５】図１は、溶接トーチの角度調整器を用いた
自動溶接による構造物の突合せ溶接について示すもので
ある。母材（３０）と母材（３２）を横向溶接する場合
で、母材（３０）の開先面（３１）と母材（３２）の開
先面（３３）を突き合わせ、裏当て金（３５）を取り付
ける。溶接部の開先面（３１）と開先面（３３）の所定
位置にワイヤ（２５）の狙い位置を定め、かつ溶接トー
チ（２２）の角度を所定の角度に調整して溶接を行うも
のである。

【００１６】一方、溶接トーチ（２２）を制御作動させ
る溶接ロボット（４０）は、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の
３軸に操作できるもので、ｘ方向とｙ方向は、溶接ロボ
ット（４０）により作動部材（４１）を矢印のように作
動し、また溶接ロボット（４０）の支持部材（４６）の
ローラ（４７）をレール（５０）を移載させることによ
りｚ方向に走行させる。

【００１７】溶接ロボット（４０）の作動部材（４１）
には、溶接トーチの角度調整器（１）が取り付けられ、
溶接トーチの角度調整器（１）により、溶接トーチの先
端部から出るワイヤ（２５）は（２５ａ）から（２５
ｂ）に、その角度（θ）を調整するものである。

【００１８】溶接トーチの角度調整器について、図２、
図３で詳細に説明する。ガイド部材（２）には円弧状溝
（３）が設けられ、一対のガイド部材（２）は端部にス
ペーサー（４３）を設け固定具（５）でコの字状に形成
されている。ガイド部材（２）に設けられている円弧状
溝（３）は、溶接トーチ（２２）の先端部（２０）から
出るワイヤ（２５ａ）（２５ｂ）の狙い位置（Ｏ）を中
心にして一定の曲率に設けられている。

【００１９】一対のガイド部材（２）の間にスライド部
材（８ａ）が、滑動できるように設けられている。スラ
イド部材（８ａ）には、突起（１０ａ）と固定する手段
（１０）及び突起（９ａ）が設けられている。スライド
部材（８ａ）は、突起（１０ａ）及び突起（９ａ）で円
弧状溝（３）に沿って動くようになっている。

【００２０】またスライド部材（８ａ）は、溶接トーチ
ホルダー（１３ａ）に連結部材（１１ａ）（１２ａ）で
連結されている。連結部材（１１ａ）は、スライド部材
（８ａ）に可動に設けられ、溶接トーチ（２２）その先
端部（２０）を溶接部より後退させることができるよう
になっている。また連結部材（１１ａ）をスライド部材
（８ａ）に固定する手段（４２）が設けられ任意位置に
固定することができる。

【００２１】溶接トーチホルダー（１３ａ）には、溶接
トーチ（２２）が、取付け治具（１１）（１５）で固定
されている。なお溶接トーチ（２２）には、その先端部
（２０）が取り付けられ、また（２３）はワイヤ及びガ
ス供給管である。

【００２２】コの字状のガイド部材（２）の端部のスペ
ーサー（４３）には、Ｔ字状の凸部が設けられ、取付具
（４４）の対応する凹部に装着する。このように、作動
部材（４１）の取付具（４４）に着脱可能に取り付るこ
とができ、固定する手段（４５）で所定の位置に固定す
るものである。

【００２３】図２、図３に示す溶接トーチの角度調整器
（１）は、実線の位置にある溶接トーチ（２２ａ）、先
端部（２０ａ）を、鎖線に示す溶接トーチ（２２ｂ）先
端部（２０ｂ）の位置にその角度（θ）を調整するもの
である。ガイド部材（２）に固定手段（１０）のネジで
固定されているスライド部材（８ａ）のネジを緩めて固
定を解除する。そしてスライド部材の突起（１０ａ）及
び突起（９ａ）で円弧状溝（３）に沿って移動し、スラ
イド部材（８ｂ）及びその突起（１０ｂ）、突起（９
ｂ）を鎖線に示す位置に移動させる。そこで固定手段
（１０）でスライド部材（８ｂ）をガイド部材（２）に
固定する。

【００２４】このスライド部材（８ａ）が、（８ｂ）の
位置に角度（θ）移動することにより、スライド部材に
連結されている溶接トーチホルダー（１３ａ）は、（１
３ｂ）の位置に動く。溶接トーチ（２２ａ）も（２２
ｂ）の位置に動き、その先端部（２０ｂ）の位置にな
る。この角度（θ）方向の動きはワイヤ（２５ａ）（２
５ｂ）の狙い位置（Ｏ）を中心にして動くものである。

【００２５】図４（ａ）（ｂ）、図５（ｃ）（ｄ）で溶
接トーチの角度調整器を用いた溶接について説明する。
まず制御部に溶接する母材（鋼材）の板厚、開先角度、
開先のギャップ（開先ルート）、溶接部の長さ、溶接ト
ーチの往復パス数、等の溶接条件を入力、演算し、３軸
の溶接ロボットのｘ方向、ｙ方向、ｚ方向の作動をセッ
トする。そして、図４（ａ）に示すように、溶接トーチ
の角度調整器で、溶接トーチの先端部（２０ａ）の角度
（α）にし、走行させながら順次ビードを形成し溶接を
行う。

【００２６】次いで、上開先面（３１）に近いところで
は上開先面（３１）に溶接トーチの先端部が接触しない
ように、図４（ｂ）に示すように、溶接トーチの角度調
整器で、溶接トーチの先端部（２０ｂ）の角度（β）と
して溶接を行う。上開先面（３１）から離れたところで
は、図４（ｃ）に示すように、溶接トーチの角度調整器
で、溶接トーチの先端部（２０ａ）の角度（α）として
溶接を行う。

【００２７】さらに、順次ビードが形成され、上開先面
（３１）に近いところでは上開先面（３１）に溶接トー
チの先端部が接触しないように、図４（ｄ）に示すよう
に、溶接トーチの角度調整器で、溶接トーチの先端部
（２０ｂ）の角度（β）として溶接を行うものである。
具体的には、板厚：２０ｍｍ以上の厚板、開先角度：３
５度で横向溶接を行うとき、トーチ角度（α）は１９度
が好ましく、またトーチ角度（β）はほぼ０度が好まし
い。

【００２８】

【実施例２】本発明の第２実施例について図６に示す。
第２実施例は、上記第１実施例で示した図２、図３の変
形例である。スライド部材（８ａ）には連結部材（１
８）が固着され、連結部材（１２ａ）が連結されてい
る。溶接トーチホルダー（１３ａ）は連結部材（１２
ａ）に一体に取り付けられているものである。その余の
点は上記第１実施例で説明した図２、図３図と同様であ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上にように、本発明の溶接トーチの角
度調整器によれば、溶接トーチのワイヤ狙い位置を中心
にして溶接トーチの角度を調整することにより、上開先
面に近い溶接部にも融合不良、溶け込み不良等の欠陥が
発生することなく、良好な溶接部を得ることができるも
のであり、また小型でかつ安価に提供することができ、
大型構造物の現場での溶接に有用であるという効果を奏
するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を説明する図

【図２】本発明の第１実施例を示す図

【図３】本発明の第１実施例を示す図

【図４】本発明の第１実施例を用いた溶接を説明する図

【図５】本発明の第１実施例を用いた溶接を説明する図

【図６】本発明の第２実施例を示す図

【図７】従来例を説明する図

【図８】従来例を説明する図

【図９】従来例を説明する図

【符号の説明】

１．溶接トーチの角度調整器 ２．ガイド部材 ３．円弧状溝 ８．スライド部材 １３．溶接トーチホルダー ２０．溶接トーチの先端部 ２２．溶接トーチ ２５．ワイヤ ３０．３２．母材 ３１．３３．開先面 ３５．裏当て金 ４０．溶接ロボット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳村 叶 東京都江東区豊洲３丁目４番５号 株式会 社巴技研内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接トーチのワイヤ狙い位置を中心にして
   一定の曲率の円弧状溝を有するガイド部材、前記ガイド
   部材の円弧状溝に沿って動くスライド部材、前記スライ
   ド部材を円弧状溝の任意位置に固定する手段、及び前記
   スライド部材に連結されている溶接トーチホルダーを有
   することを特徴とする溶接トーチの角度調整器。
2. 【請求項２】ガイド部材の円弧状溝に沿って動くスライ
   ド部材には、突起が設けられていることを特徴とする請
   求項１に記載の溶接トーチの角度調整器。
3. 【請求項３】スライド部材に連結されている溶接トーチ
   ホルダーが、スライド部材に可動に設けられ、任意位置
   に固定する手段が設けられていることを特徴とする請求
   項１または２に記載の溶接トーチの角度調整器。
4. 【請求項４】溶接トーチ角度調整器には、溶接ロボット
   に着脱可能な取り付け部を備えていることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれかに記載の溶接トーチの角度調整
   器。