JPH11254142A - 自動溶接装置 - Google Patents

自動溶接装置

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JPH11254142A
JPH11254142A JP5974198A JP5974198A JPH11254142A JP H11254142 A JPH11254142 A JP H11254142A JP 5974198 A JP5974198 A JP 5974198A JP 5974198 A JP5974198 A JP 5974198A JP H11254142 A JPH11254142 A JP H11254142A
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JP
Japan
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welding
torch
welding wire
tip
wire
Prior art date
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Application number
JP5974198A
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English (en)
Inventor
Takeshi Takahashi
高橋  毅
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高精度のタッチセンシングを可能にして、高品
質の溶接が行えるようにした自動溶接装置を提供する。 【解決手段】予め定められた作業内容を再生動作するア
ーク溶接ロボットを用いた自動溶接装置において、溶接
トーチ1に、先端に向けて拡開するテーパ穴15aが形
成されたトーチヘッド基体15と、外周に先端に向けて
拡開し前記テーパ穴15aに嵌合するテーパ面16cが
形成され、かつ、溶接ワイヤ5を挿通する基部から先端
にかけて複数に分割され弾性変形可能な支持具16と、
前記支持具をテーパ穴15aに向けて付勢17するばね
とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、予め定められた作
業内容を再生動作するアーク溶接ロボットを用いた自動
溶接装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、消耗電極式アーク溶接装置で
は、図3に示すように、溶接トーチ1と溶接ワイヤ送給
装置2の間をコンジットチューブ3で接続している。そ
して、ワイヤリール4から巻き出された溶接ワイヤ5
は、溶接ワイヤ送給装置2からコンジットチューブ3を
通り溶接トーチ1に送られ、溶接トーチ1から溶接部に
供給される。
【0003】前記溶接トーチ1は、図4に示すように、
同心円状に配置されたトーチ外筒7と、絶縁材8と、シ
ールドガスを供給するための外筒9と、溶接ワイヤ5を
案内するワイヤガイド10と、前記トーチ外筒7に取り
付けられたノズル11と、このノズル11によってトー
チ外筒7に固定される絶縁リング13を介してチップ1
2が支持されている。前記絶縁リング13にはシールド
ガスをノズル11に導くための穴14が形成されてい
る。
【0004】前記溶接ワイヤ5は、溶接ワイヤ供給装置
2で一応曲がりを矯正されるが、ワイヤリール4に巻か
れていたときの巻き癖と溶接ワイヤ5の弾性により蛇行
状態で送られるため、コンジットチューブ3内面に所々
接触しながら送られる。したがって、通常の状態では、
コンジットチューブ3内の溶接ワイヤ5のわたり長さは
コンジットチューブ3の長さに等しく、延長長さはそれ
より長くなる。
【0005】前記コンジットチューブ3は、密着巻きさ
れた鋼線の外周を絶縁材で被覆した構成である。したが
って、図3に示すように、長さl0 のコンジットチュー
ブ3を曲げたとすると、図5に示すように、その内側の
長さl1 は、長さl0 と等しく、その外側の長さl2
は、長さl0 より大きくなる。コンジットチューブ3の
中心線の長さl3 は、コンジットチューブ3の曲げ半径
をR、曲げ角度をθ、コンジットチューブ3の半径をr
とすると、 l3 =2π・(R+r)×θ/360 =l0 +2πr・θ/360 となる。たとえば、直径3mmのコンジットチューブを
1回巻くと、コンジットチューブの中心線の長さl3
は、9、4mm長くなる。
【0006】したがって、図3における溶接ワイヤ供給
装置2を停止させた状態で直径が3mmのコンジットチ
ューブ3を1回巻くと、コンジットチューブ3の中心線
の長さが9、4mm長くなるが、溶接ワイヤ5の巻き癖
と弾性は変化しないので、溶接ワイヤ5は、その先端が
コンジットチューブ3の中心線が長くなった9、4mm
だけコンジットチューブ3内に引き込まれることにな
り、溶接トーチ1からの突出量xが変化する。
【0007】予め定められた作業内容を再生動作するア
ーク溶接ロボットを用いた自動溶接装置においては、被
溶接物を治具に取り付ける場合、被溶接物の加工精度、
取付けの際の位置決め精度などにより、被溶接物ごとに
その溶接線の位置が少しづつ異なる。高品質の溶接を行
うためには、被溶接物の溶接線に沿って溶接を行うこと
が必要であり、予め教示された溶接トーチの移動経路を
補正することが行われている。
【0008】このような溶接トーチの移動経路を補正す
る手段として、一般的に溶接トーチから突出する溶接ワ
イヤをセンサとして用いるタッチセンシング法が用いら
れている。この方法は、溶接ワイヤと被溶接物にセンシ
ング用電圧を印加し、溶接ワイヤが被溶接物に接触した
ときに流れる電流を検出するとともに、その時の溶接ト
ーチの空間3軸における座標を検出し、被溶接物の溶接
線の位置を検出するようにしたものである。したがっ
て、溶接トーチから突出する溶接ワイヤの長さが一定で
ないと正確な検出ができない。
【0009】しかし、溶接時における被溶接物に対する
溶接トーチの姿勢は一定ではなく、溶接位置に応じて適
宜最適の姿勢を取るように変化している。このため、溶
接トーチに接続されたコンジットチューブが曲げられ、
前記したように、溶接トーチからの溶接ワイヤの突出量
が変化することになり、センシング精度が低下すること
になる。
【0010】このような問題を解決するため、センシン
グ時に溶接トーチに溶接ワイヤを固定する種々の工夫が
提案されている。例えば、特開平1−233068号公
報に開示されているように、空圧式ピストンで溶接ワイ
ヤをクランプするもの、あるいは、特開平4−2628
74号公報に開示されているように、テーパ穴を有する
複数のセラミックリングで溶接ワイヤの移動を拘束する
ようにしたものなどがある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかし、空圧ピストン
で溶接ワイヤをクランプするものでは、空圧ピストンを
設け、この空圧ピストンに圧縮空気を送るホースなど動
力供給手段が必要になり、溶接トーチの外形が大きくな
り、被溶接物の形状によっては溶接トーチと被溶接物の
干渉が発生することがある。
【0012】また、セラミックリングにより溶接ワイヤ
を拘束するものでは、セラミックリングのテーパ穴との
接触により溶接ワイヤが削られ粉塵が発生する。このた
め、テーパ穴の径を小さくすると、セラミックリングの
テーパ穴に粉塵がたまり、溶接ワイヤの送給抵抗が増加
することがある。また、テーパ穴の径を大きくすると、
溶接ワイヤに対する拘束力が作用しなくなることがあ
る。
【0013】前記の事情に鑑み、本発明の目的は、特別
な動力や操作を必要とせず、しかも、溶接ワイヤを傷つ
けることなく、溶接ワイヤが溶接ワイヤ送給装置による
送給力を受けないとき、溶接ワイヤと溶接トーチの相対
移動を拘束し、高精度のタッチセンシングを可能にし
て、高品質の溶接が行えるようにした自動溶接装置を提
供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明においては、予め定められた作業内容を再生
動作するアーク溶接ロボットを用いた自動溶接装置にお
いて、溶接トーチに、先端に向けて拡開するテーパ穴が
形成されたトーチヘッド基体と、外周に先端に向けて拡
開し前記テーパ穴に嵌合するテーパ面が形成され、か
つ、溶接ワイヤを挿通する基部から先端にかけて複数に
分割され弾性変形可能な支持具と、前記支持具を前記テ
ーパ穴に向けて付勢するばねとを設けた。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明による自動溶接装
置の溶接トーチの先端部を示す側面断面図、図2は、図
1における支持具の形状を示し、(A)は、平面図、
(B)は、側面断面図、(C)は、底面図である。
【0016】図1において、図4と同じものは同じ符号
をつけて示してある。15はトーチヘッド基体で、セラ
ミックで形成され、その外周が絶縁リング13に嵌合
し、その基部がトーチ外筒7と絶縁リング13に挾持さ
れている。このトーチヘッド基体15の軸心には、先端
に向けて拡開するテーパ穴15aが形成されている。
【0017】16は支持具で、図2に示すように、溶接
ワイヤを通す穴16aが形成された基部16bと、外周
面に先端に向けて拡開するテーパ面16cが形成され、
かつ、内周面に溶接ワイヤとほぼ同径の曲面が形成さ
れ、複数(図では4)個に分割され、先端部が開くよう
に形成された支持部16dと、前記トーチヘッド基体1
5の先端に係合して支持具16の移動を規制するストッ
パ部16eが形成されている。なお、支持部16dの変
形を容易にするために、支持部16dのつけ根部に溝を
形成しておくこともできる。
【0018】17はばねで、前記絶縁リング13と支持
具16の間に装着され、溶接ワイヤ5の送給が停止され
ているとき、支持具16を前記トーチヘッド基体15の
内部に押し込んで、支持具16で溶接ワイヤ5を保持さ
せる。また、溶接ワイヤ5に送給力が作用しているとき
には、溶接ワイヤ5と支持具16の摩擦力により図1に
示すように圧縮され、支持具16による溶接ワイヤ5の
保持を開放する。
【0019】このような構成で、溶接ワイヤ5の送給が
停止すると、ばね17により支持具16がトーチヘッド
基体15内に押し込まれる。すると、トーチヘッド基体
15のテーパ穴15aと支持具16のテーパ面16cが
嵌合して支持部16dを閉じる方向に変形させ、支持具
16で溶接ワイヤ5を保持する。
【0020】このような状態で、自動溶接装置を作動さ
せ、タッチセンシングを行う。このとき、溶接トーチの
姿勢を変えコンジットチューブの曲がり量が変化して
も、溶接ワイヤ5が支持具16に保持されているため、
溶接トーチからの溶接ワイヤの突出量は変化することが
なく、精度の高いタッチセンシングを行うことができ
る。
【0021】タッチセンシングが終了して、溶接を開始
すると、溶接ワイヤ送給装置により溶接ワイヤ5が送給
されるため、溶接ワイヤ5と支持具16の摩擦により図
1に示すように、支持具16が溶接トーチの先端側に移
動する。このため、支持具16の支持部16dは、その
弾性により拡がり溶接ワイヤ5を開放する。したがっ
て、溶接ワイヤ5をスムーズに溶接部に供給することが
できる。
【0022】前述のように、溶接トーチに対して溶接ワ
イヤを固定してタッチセンシングを行うことにより溶接
ワイヤと被溶接物の距離を一定にしてセンシングを行う
ことができるため、溶接時における溶接電流などの溶接
条件を安定した状態にすることができ、溶け込み不足や
過剰な溶け込みをなくし、高品質の溶接を行うことがで
きる。
【0023】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、予
め定められた作業内容を再生動作するアーク溶接ロボッ
トを用いた自動溶接装置において、アーク溶接トーチ
に、先端に向けて拡開するテーパ穴が形成されたトーチ
ヘッド基体と、外周に先端に向けて拡開し前記テーパ穴
に嵌合するテーパ面が形成され、かつ、溶接ワイヤを挿
通する基部から先端にかけて複数に分割され弾性変形可
能な支持具と、前記支持具を前記溶接トーチ外筒のテー
パ穴に向けて付勢するばねとを設けたので、溶接トーチ
先端からの溶接ワイヤの突出量を一定にして高精度のタ
ッチセンシングを行うことができ、高品質の溶接を行う
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による自動溶接装置の溶接トーチの先端
部を示す側面断面図。
【図2】図1における支持具の形状を示し、(A)は、
平面図、(B)は、側面断面図、(C)は、底面図であ
る。
【図3】消耗電極式アーク溶接装置の構成図。
【図4】図3における溶接トーチ先端部の拡大断面図。
【図5】コンジットチューブを曲げたときの寸法変化を
示す模式図。
【符号の説明】
1…溶接トーチ、5…溶接ワイヤ、15…トーチヘッド
基体、15a…テーパ穴、16…支持具、16c…テー
パ面、17…ばね。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予め定められた作業内容を再生動作するア
    ーク溶接ロボットを用いた自動溶接装置において、溶接
    トーチに、先端に向けて拡開するテーパ穴が形成された
    トーチヘッド基体と、外周に先端に向けて拡開し前記テ
    ーパ穴に嵌合するテーパ面が形成され、かつ、溶接ワイ
    ヤを挿通する基部から先端にかけて複数に分割され弾性
    変形可能な支持具と、前記支持具を前記テーパ穴に向け
    て付勢するばねとを設けたことを特徴とする自動溶接装
    置。
JP5974198A 1998-03-11 1998-03-11 自動溶接装置 Pending JPH11254142A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1681121A2 (en) 2005-01-17 2006-07-19 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Processing system
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