JPS611471A

JPS611471A - 溶接装置におけるト−チの保持機構

Info

Publication number: JPS611471A
Application number: JP11908984A
Authority: JP
Inventors: Kunio Arai; 邦男荒井; Mitsuhiro Sakagami; 坂上　光廣
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1984-06-12
Filing date: 1984-06-12
Publication date: 1986-01-07

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】本発明は、パイプ等の丸形材間を溶接するに好適な溶接
用トーチの調整機構に関するものである。

パイプ溶接には、直接パイプ同志を突合せて溶接する突
合せ溶接法と、径違いのソケットの両側から結合するパ
イプを挿入して重なシ部分を溶接するソケット式すみ自
溶接法があるが、これらは、パイプを固定した状態でト
ーチを溶接線に沿って回転させ、あるいはトーチを固定
した状態でノ（イプを回転させることによって全周を溶
接するものである。

前者の突合せ法は、トーチをパイプの法線方向に保った
状態で、また後者のソケット式すみ肉情接法は法線方向
に保ったトーチを、さらにパイプ軸方向（ソケット側と
は逆方向）に傾けた状態で溶接するが、パイプ自体の真
円度不正や曲シ、または溶接装置やパイプ保持装置の位
置決め精度不良等により、パイプの溶接線軌跡とトーチ
軌跡が一致しないことがおる。特に溶接ギャップが不均
一となることが多いためそれを検知し、トーチをトーチ
軸方向（アーク長方向）およびこれと直角方向に修正す
る必要がある。その場合、トーチ軸方向、直角方向のう
ち少なくとも何れか一方を自動追従させる方式がとられ
る。

従来はモータ駆動機構と、トーチ、母材間のアーク電圧
を検出する回路とを備え、アーク電圧を一定に保つ位置
サーボ機構を形成し、アーク長が一定となるように自動
制御する、いわゆるトーチをトーチ軸方向に自動追従す
る方式がとられていた。しかしながら、パイプを固定で
トーチを溶接線に沿って回転させる方式の場合、トーチ
を保持し、それを回転する機構上にモータ駆動機構を配
置することになるため、これを２０〜２００φのパイプ
溶接ができる装置に適用しようとすると、溶接装置の回
転半径が大きくなυ、アーク熱からその回転機構部等を
保護する保護手段を設けなければならず、必然的に大型
化するばかシか、コスト高となる欠点があった。

本発明は前述した従来技術の欠点に鑑みなされたもので
、小型、安価で、突合せ溶接にもソケット式すみ肉溶接
にも利用できる溶接機のトーチ調整機構を提供すること
を目的とする。

本発明の特徴は、溶接トーチを握持してパイプの周囲を
回転するモータ駆動機構をモータ取付は部分と、そのモ
ータで回動するトーチ取付ける回転部分とを分離してギ
ヤで連結するようにしたこと、トーチと被溶接物とのギ
ャップを一定にすべくトーチの移動機構を１点を仮想支
点とした平行リンク機構とし、トーチ先端の移動ストロ
ーク状態が溶接箇所に対して直進的にしたこと、そのリ
ンク機構をトーチを回転させるギヤ上に位置させたこと
、装置の回転半径を小さくしたこと、リンク機構をヒン
ジ機構にし、トーチ先端が丸材溶接物に対して直角ある
いは自由な角度でしかも伸縮自在にして、１台の装置で
突合せ溶接、すみ肉溶接に応用できるようにしたことで
ある。

以下、添付図面に従って本発明の一実施例を詳述する。

第１図（、）はパイプ自動溶接装置におけるトーチ調整
機構のモータ駆動機構平面図であシ、同図（ｂ）は第１
図（ａ）のＪ−に線断面側面図である。

また、同図（Ｃ）は第１図（ａ）のＬ−Ｍ線断面側面図
である。

また、第２図（ａ）はトーチ調整機構部の説明図であっ
て、第１図（ｅ）に示す回転機構に、１・−チ位置を前
後進するためのリンク機構並びにトーチを取付け、その
トーチ角度、長さを調整可能なトーチ取付は用絶縁物を
取付けた状態を示す一部断面の部分図であシ、第２図（
ｂ）はその平面図である。さらに第２図（ｅ）はパイプ
を突合せ溶接する際のトーチ位置を示す部分側面図であ
シ、第２図（ｄ）はすみ肉溶接する際のトーチ位置を示
す部分側面図である。

第１図（ａ）〜（ｃ）において、１はトーチをパイプ外
周に沿って回動させるためのモータ、２はモータ１と回
転方向を同じにしてトーチ先端をパイプ径方向へ前後進
させるためのモータである。これらモータ１，２はハウ
ジング３に取付けられ、カップリング５ケ介して、モー
タ１の回転軸はギヤ６゜８〜１１を駆動し、馬蹄形のト
ーチ回転ギヤ１２を回動せしめ、また、モータ２の回転
軸はギヤ７．８′〜１１′ヲ駆動し、トーチ回転ギヤ１
２と重ね合せ設置し、トーチ取付軸１５ヲ、ギヤ１２の
長穴２７を通して突出したトーチ移動ギヤ１３を駆動す
るためのものである。すなわち、モータ１はギヤ１２を
、モータ２はギヤ１２に重ね合せた同径のギヤ１３を駆
動するものであって、ギヤ１２とギヤ１３ヲ同一方向に
回転しておき、パイプ径がずれた場合は、トーチ先端と
ノくイブの溶接部間に形成するギャップを同一寸法にす
べく、ギヤ１３０回転速度をギヤ１２よυ遅り、アるい
は速くすることによってそれが調節できるものである。

ハウジング３の前面側はハウジング４によって覆われて
いる。また、寸法ｔは馬蹄形のギャル、１３の開口部で
あって、この開口部よ）中心部をＡとする溶接パイプを
嵌入するものである。

そして、ギヤ６とギヤ１２およびギヤ７とギヤ１３とが
噛合う位置間隔Ｌ（Ｌ）ｔ）の位置において、それぞれ
２ケ所において回転駆動し、ギヤ６と１１あるいはギヤ
７と１１′のいずれかが必ず噛合う構造としである。ま
た寸法Ｒは、パイプ中心Ａとトーチ取付軸１５間の寸法
である。

さらに、第２図（ａ）〜（ｄ）について説明する。（ａ
）図において、ギヤ１３に一体化固定したトーチ取付軸
１５にはリンクアーム１６がボルト取付けしてあシ、軸
１５に対して回転方向および直線方向に自在である。１
７はギヤ１２に固設された座であシ、穴１ゲが設けてあ
って、この穴１７′を利用して座１７にはヒンジ金具１
８がボルトにより半固定しである。一方の、リンクアー
ム１６にもヒンジ金具２１が半固定してあシ、それには
トーチ列を回動自在に取付けたトーチ取付用絶縁根回か
やはυ回動自在に取付けである。（９）はヒンジ金具１
８　、２１間を連結するリンクアームであシ、それぞれ
のヒンジ金具１８　、２１とはピン１９　、２２によっ
て回動自在に取付けである。すなわち、第２図（ｂ）に
も示すように、トーチ取付軸１５（支点Ｄ）とリンクア
ーム加の両支点軸であるビン１９　、２２　（支点Ｂ、
Ｃ）と、パイプが位置した場合のパイプ中心（仮想支点
Ａ）とにより仮想平行リンクＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄを形成して
いる。この平行リンクはギヤ１２　、１３上に位置する
よう構成しである。

また、図示はしていないが、溶接トーチ列とパイプ５と
が有する放電ギャップ電圧（Ｖ）を検出する回路が設け
てあって、その電圧検出回路よりの検出信号によってモ
ータ２のスピードが変えられるようにしである。そして
モータ１は、パイプの溶接箇所にトーチを位置決めした
ところで駆動し、そのパイプ周囲をトーチが回動できる
ようにするだめのものである。

なお、この放電ギャップ電圧（ロ）と放電ギャップ寸法
とは比例する故、ギャップ電圧に代えてギャップ寸法を
検出し、その検出信号をもとにモータ２のスピードを変
えても同様でおる。

これらの図において、第１図のモータ１，２が回動する
と、ギヤ１２　、１３がその馬蹄形のノ・ウジング穴内
に挿入されたパイプ乙の外周を回動する。

そのときトーチ列によってパイプを溶接するが、図示し
ていないギャップ電圧検出回路よりの検出信号によって
、パイプとトーチ間のギャップ電圧が高く（ギャップが
長くなる）なったとすると、その検出信号によってモー
タ２を低速回転制御する。それによって、トーチ取付軸
１５は長穴ｒ内に沿って、Ｙ角内において２方向に移動
しながら軸心が移動する。すなわち、支点Ａ、Ｂ、Ｃ，
Ｄの平行四辺形のリンクの傾きによ、６ト一チ列はパイ
プ５に徐々に近づきながら溶接する。そして、ギャップ
電圧が低くなると再びギヤ１３の回転速度の変動により
平行リンクのＤ点が第２図（ｂ）の紙面で上昇し、トー
チ先端をパイプよυ遠ざける。このギヤ１２　、１３上
に位置する平行四辺形のリンクについてもう少し詳しく
述べればＡＢキＣＤ　ＡＤ中ＢＣであシ、トーチ取付軸
１５が差動した場合、Ａ点を中心としたＤ点の軌跡を、
Ｂ点を中心とした０点の軌跡に変換し、ヒンジ金具２１
が姿勢一定のまま、つ−１７）−チ取付用絶縁物易によ
りヒンジ金具２１に取付けられた溶接トーチ列は姿勢一
定のままほぼＤ点と同一軌跡を描いて上下動する。

この場合、軸１５は２方向にも移動することになるが、
例えば角度Ｙを１５°とし、Ａ−Ｄ間を５０ｍｍとする
と、２寸法はほぼ０．４間であシ、無視できる寸法であ
る。

このように、パイプ乙の中心を仮想支点とした平行リン
クを回転ギヤ１２　、１３上で形成し、トーチ先端をリ
ンク機構によってパイプに近づけたシ遠ざけｆ：、Ｉ）
するので、トーチ先端はパイプの溶接部分に対してほぼ
直角方向に上下動するので溶接箇所でのトーチ先端角度
はほとんど変らないことになる。

次に、第２図（ｃ）は前述の動作説明に従って突合せ溶
接する場合の説明図であって、トーチ列はト−チ取付用
絶縁物ｎを介してリンクアーム加に取付けられておシ、
リンクアーム加の姿勢を回動自在のヒンジ金具１８　、
２１により、同図Ｅ−Ｅ面内に固定し、トーチＵをその
Ｅ−Ｅ面内でＹ方向に動かすことによって溶接可能とし
ている。

また、すみ肉溶接する場合は、第２図（ｄ）に示す如く
、パイプ５とソケッ）２６との連結部分である溶接部分
にトーチ先端をある角度θをもって位置決めするが、そ
の場合は、トーチ２４．）−チ取付用絶縁物２３を斜め
方向にスライドさせると同時にヒンジ金具１８　、２１
を角度θだけ回動することによって、前述と同様の動作
を行なうことによってすみ肉溶接も同様の構造でもって
達成できる。

これら第１図、第２図に示すように、モータ駆動機構を
、駆動モータ部分と、ギヤ並びにリンク機構を分離しで
あるので、モータ部をアーク熱から保護する必要はなく
な９、構造は簡単になる。

トーチ部を含む溶接装置の回転半径が小さくなシ、装置
の適用範囲が大幅に増すものである。特に１支点を仮想
としたリンク機構をトーチ回転ギヤ上に位置しであるの
で小型である。また、パイプの突合せ溶接、すみ肉溶接
が１台の装置で達成できるため、機能が大幅に向上し、
装置を溶接対応に用意する必要がなくなったものである
。

以上の説明からも明らかなように本発明によれば、モー
タ部分とトーチ回転部分とを分離し、トーチ先端を被溶
接材へ近遠する機構として１点を仮想としたリンク機構
を用い、しかもトーチを取付けたリンク機構はヒンジ機
構にしであるので、装置の回転半径が小さくできるばが
シが、モータ部分の保護が容易で、しかも丸形材の突合
せ溶接にも、ソケットを用いたすみ肉溶接にも応用でき
、装置の兼用という点から経済的でもある。

【図面の簡単な説明】

添付図は本発明の一実施例を示すもので、第１図（ａ）
は溶接装置トーチの保持機構を示す平面図、第１図（ｂ
）は第１図（、）のＪ−に線断面図、第１図（ｃ）は第
１図（ａ）のＬ−Ｍ線断面図、第２図（ａ）はトーチを
取付けるリンク機構の側面断面図、第２図（ｂ）はその
平面図、第２図（ｅ）は同装置を用いてパイプの突合せ
溶接をする場合のトーチ取付は機構の側面図、第２図（
ｄ）は同じくすみ肉溶接する場合の側面図である。１．２・・・モータ、３，４・・・ハウジング、５・・
・カップリング、６〜１１　、８’〜１１’・・・ギヤ
、１２・・・トーチ回転ギヤ、１３・・・トーチ移動ギ
ヤ、１５川トーチ取付軸、１６・・・リンクアーム、１
７・・・座、１８　、２１・・・ヒンジ金具、１９　、
２２・・・ピン、加・・・リンクアーム、ｎ・・・トー
チ取付用絶縁物、冴・・・トーチ。代理人　弁理士　　秋　本　　正　実第１図（ａ）第１図（ｂ）第１図（ｃ）第２図（ａ）第２図（ｂ）

Claims

【特許請求の範囲】

パイプ等の丸形材間を突合せ、あるいは丸形材間を径の
異なるソケットを用いて突合せ、該突合せ部分を丸形材
の外周に沿つて溶接すると共に、該丸形材と溶接トーチ
間のギャップ電圧（あるいはギャップ寸法）を一定にす
べくトーチ追従機構を備えた溶接装置におけるトーチの
保持機構において、前記トーチを丸形材外周に溶接部分
に沿つて回転させるモータと、トーチ先端を前記溶接部
分に近遠させるためのトーチ先端移動用のモータと、回
転伝達ギヤを介し前記各々のモータで回動し、トーチ先
端と溶接部分の距離が一定の場合に同期回転し、その距
離が変動した場合にトーチ回転側に対してトーチ先端移
動側が加減するそれぞれを重ね合せて配置したトーチ回
転用ギヤ並びにトーチ先端移動用ギヤと、該重ね合せら
れた２枚のギヤ上に位置され、トーチ先端移動用ギヤよ
り突出したトーチ取付軸（支点Ｄ）と、トーチ回転用ギ
ヤ上に有するヒンジ金具（支点Ｂ）と、該トーチ取付軸
とヒンジ金具（支点Ｂ）間をもう１つのヒンジ金具（支
点Ｃ）を介し連結し、一方にトーチを取付けた２本のリ
ンクアームと、前記丸形材の中心を仮想中心（支点Ａ）
とし、該仮想中心を中心に前記トーチ回転用ギヤのヒン
ジ支点（支点Ｂ）を円弧運動させることでヒンジ金具の
支点Ｃに支点Ｄを中心とした円弧運動を与える平行四辺
形のリンク機構とを備えて成ることを特徴とする溶接装
置におけるトーチの保持機構。