溶接トーチの移動装置
【課題】 従来は、溶接トーチを三次元的に移動させるにあたり、多関節のロボットアーム等の複雑で大掛かりな移動装置を要し、溶接作業のために広い作業スペースを要し、コストアップとなると共に、溶接位置と退避位置との間での溶接トーチの移動において、移動距離の割に移動時間が長くなり、溶接作業能率が低下するおそれがある。
【解決手段】 溶接トーチと一体の移動軸１６と、該移動軸１６の外周で該移動軸１６を該軸１６回りに回動自在で且つ該軸１６方向に摺動自在に支持する支持部材１７と、移動軸１６を該軸１６方向に摺動させるアクチュエータ１９と、移動軸１６の摺動位置に応じて該移動軸１６の回動位置を規制する規制部２０と、移動軸１６と一体で前記規制部２０に当接する案内部材２１とを備え、案内部材２１が当接する規制部２０の規制面は移動軸１６に対して斜めに傾く斜面２０ｂを備えて屈曲する構成とした。
【解決手段】 溶接トーチと一体の移動軸１６と、該移動軸１６の外周で該移動軸１６を該軸１６回りに回動自在で且つ該軸１６方向に摺動自在に支持する支持部材１７と、移動軸１６を該軸１６方向に摺動させるアクチュエータ１９と、移動軸１６の摺動位置に応じて該移動軸１６の回動位置を規制する規制部２０と、移動軸１６と一体で前記規制部２０に当接する案内部材２１とを備え、案内部材２１が当接する規制部２０の規制面は移動軸１６に対して斜めに傾く斜面２０ｂを備えて屈曲する構成とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接トーチの移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接トーチを溶接母材から退避させるべく上昇させながら横方向に移動させ、溶接トーチを二次元的に移動させることが知られている（特許文献１参照。）。また、特殊な形状の溶接部品と干渉しないようにするためや溶接作業能率を向上させるため等の溶接条件の制限に応じて、多関節のロボットアーム等により溶接トーチを溶接位置と退避位置との間で移動方向を変えながら移動させ、溶接トーチを三次元的に移動させることが必要となる。
【特許文献１】特開２００３−２００２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来は、溶接トーチを三次元的に移動させるにあたり、多関節のロボットアーム等の複雑で大掛かりな移動装置、多数のアクチュエータあるいは移動装置の作動を制御するための複雑な制御装置等を要し、溶接作業のために広い作業スペースを要する共に、コストアップとなっている。また、多関節のロボットアーム等の複雑で大掛かりな移動装置を更に複雑な制御装置により作動させることにより、溶接位置と退避位置との間での溶接トーチの移動において、移動距離の割に移動時間が長くなり、溶接作業能率が低下するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、上記課題を解決するべく次のような技術的手段を講じた。
すなわち、請求項１に係る発明は、溶接トーチ（１５）と一体の移動軸（１６）と、該移動軸（１６）の外周で該移動軸（１６）を該軸（１６）回りに回動自在で且つ該軸（１６）方向に摺動自在に支持する支持部材（１７）と、移動軸（１６）を該軸（１６）方向に摺動させるアクチュエータ（１９）と、移動軸（１６）の摺動位置に応じて該移動軸（１６）の回動位置を規制する規制部（２０）と、移動軸（１６）と一体で前記規制部（２０）に当接する案内部材（２１）とを備え、案内部材（２１）が当接する規制部（２０）の規制面は移動軸（１６）に対して斜めに傾く斜面（２０ｂ）を備えて屈曲する構成とした溶接トーチの移動装置とした。
【０００５】
従って、請求項１に記載の溶接トーチの移動装置によると、アクチュエータ（１９）の作動により、規制部（２０）の斜面（２０ｂ）に規制されながら案内部材（２１）が案内されることで、移動軸（１６）が該軸（１６）方向に摺動しながら該軸（１６）回りに回動し、溶接トーチ（１５）の先端（スパーク部）が大きく移動する。また、屈曲する規制部（２０）の規制面により、移動軸（１６）が該軸（１６）の摺動量に対して該軸（１６）回りの回動量を変えながら摺動及び回動し、溶接トーチ（１５）の先端を移動方向を変えながら三次元的に移動させることができる。
【０００６】
また、請求項２に係る発明は、規制部（２０）において、溶接トーチ（１５）が溶接位置に到達する移動端部となる部分（２０ａ）は、移動軸（１６）の方向と同一かあるいは他の部分（２０ｂ）の規制面に比較して最も移動軸（１６）の方向に近い規制面とした請求項１に記載の溶接トーチの移動装置とした。
【０００７】
従って、請求項２に記載の溶接トーチの移動装置によると、請求項１に記載の溶接トーチの移動装置の作用に加えて、溶接トーチ（１５）が溶接位置に到達するときあるいは溶接位置から離れるときは、移動軸（１６）があまり回動せずに該軸（１６）方向に摺動するため、アクチュエータ（１９）の作動量に対する溶接トーチ（１５）の先端の移動量を他の移動箇所に比較して小さく設定でき、溶接トーチ（１５）の先端の移動速度を遅くできる。更に、溶接トーチ（１５）の移動方向がアクチュエータ（１９）の作動方向と同一かあるいはアクチュエータ（１９）の作動方向に近くなり、溶接トーチ（１５）の先端の移動経路を精度良く設定できる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によると、溶接トーチ（１５）の先端を大きく移動させることができるので、小型のアクチュエータ（１９）で且つ簡単な構造の移動装置としながら、溶接位置と退避位置との間での溶接トーチ（１５）の移動においてアクチュエータ（１９）の作動速度に対して溶接トーチ（１５）の移動速度を速く設定することができて、溶接作業能率を向上させることができる。更に、移動装置をコンパクトで簡単な構造としながら、小型のアクチュエータ（１９）で溶接トーチ（１５）を移動方向を変えながら三次元的に移動させることができるので、複雑な制御装置等が不要になると共に溶接作業スペースを縮小でき、溶接作業のコストダウンが図れる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明によると、請求項１に記載の発明の効果に加えて、溶接トーチ（１５）が溶接位置に到達するときあるいは溶接位置から離れるときは、溶接トーチ（１５）の先端の移動速度を遅くでき、更に溶接トーチ（１５）の先端の移動経路を精度良く設定できるので、溶接時に溶接トーチ（１５）の先端を溶接位置に精度良く位置させることができ、溶接精度の向上が図れると共に、溶接トーチ（１５）がその移動の誤差等により溶接品と干渉するようなことを防止でき、溶接品の不良の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明の実施の一形態を、以下に説明する。
図１に示すように、この溶接設備１は、脚部２ａを備える箱体２の内部に、溶接部品をセットする溶接テーブル３と、該溶接テーブル３の一側に配置した溶接機構４と、前記溶接テーブル３に対して溶接機構４とは反対側に配置したスパッタ除去機構５と、溶接テーブル３の上方に配置した芯出し機構６とを備えている。箱体２の一側面は開口部となっており、該開口部を開閉する遮光性のあるカーテン７を設けている。
【００１１】
溶接テーブル３は、ギヤ８と該ギヤ８に貫通させるシャフト９とからなる溶接部品をセットする構成であり、上段テーブル１０と下段テーブル１１とを備え、該上段テーブル１０及び下段テーブル１１が下部の回転駆動装置１２により駆動回転する構成となっている。上段テーブル１０及び下段テーブル１１の中央には穴を設けており、この穴に溶接部品となるシャフト９を挿通して上段テーブル１０及び下段テーブル１１に対して移動しないようにセットする構成となっている。また、上段テーブル１０の上面に溶接部品となるギヤ８を載置してセットする構成となっている。
【００１２】
芯出し機構６は、溶接部品となるシャフト９の上端部（溶接テーブル３とは反対側の端部）の軸心位置に接触して挿入される芯出し部１３と、芯出し部１３を上下移動させるアクチュエータとなる芯出し作動シリンダ１４とを備えている。尚、芯出し作動シリンダ１４は、エア（空気圧）により作動するエアシリンダである。
【００１３】
溶接機構４は、溶接トーチ１５と、該溶接トーチ１５を一体的に固定する上下方向の移動軸１６と、該移動軸１６を該軸１６回りに回動自在で且つ該軸１６方向に摺動自在に挿通して支持する支持部材となる支持筒１７と、該支持筒１７を箱体２に固定する支持台１８と、移動軸１６を上下に移動させる移動シリンダ１９とを備えている。尚、移動シリンダ１９は、エア（空気圧）により作動するエアシリンダであり、支持台１８の内部に配置され、上側に突出するシリンダロッド１９ａ上に移動軸１６の下端を載せ、該シリンダロッド１９ａが上下に作動することにより移動軸１６を上下に移動させる構成となっており、従って移動軸１６を該軸１６方向に摺動させるアクチュエータとなる。支持筒１７の適宜の位置にはくの字状の規制溝２０を備え、移動軸１６の適宜の位置には前記規制溝２０に係合する案内突起２１を備えている。規制溝２０は、移動軸１６及び支持筒１７の伸長方向と同じ上下鉛直方向に延びる下側部分２０ａと、該下側部分２０ａの上端に連設され移動軸１６及び支持筒１７の伸長方向（上下鉛直方向）に対して斜め方向に延びる上側部分２０ｂとを備えている。従って、規制溝２０は、移動軸１６の摺動位置（上下位置）に応じて該移動軸１６の回動位置を規制する規制部となる。また、案内突起２１は、移動軸１６と一体で規制部となる規制溝２０の側面に当接する案内部材となる。また、規制溝２０の側面が規制部の規制面となり、規制溝２０の上側部分２０ｂの側面が案内部材となる案内突起２１が当接し且つ移動軸１６に対して斜めに傾く斜面となり、規制部の規制面となる規制溝２０の側面は上側部分２０ｂと下側部分２０ａとで屈曲した構成となっている。よって、溶接トーチ１５と一体の移動軸１６と、支持部材となる支持筒１７と、アクチュエータとなる移動シリンダ１９と、規制部となる規制溝２０と、案内部材となる案内突起２１とにより、溶接トーチ１５の移動装置を構成している。
【００１４】
尚、規制溝２０の下側部分２０ａは、移動軸１６及び支持筒１７の伸長方向と同じ上下鉛直方向に延びる方向としたが、上側部分２０ｂの方向より移動軸１６の方向に近い方向であれば、上下方向に対して若干斜めに傾けた構成としてもよい。
【００１５】
また、移動シリンダ１９のシリンダロッド１９ａの下動により、規制溝２０の下端に案内突起２１が位置するよう移動軸１６を下端位置へ移動させたとき、移動軸１６に固定した溶接トーチ１５の先端が溶接部品となるギヤ８とシャフト９との接合部に接近する溶接位置に位置する。従って、規制部となる規制溝２０において、溶接トーチ１５が溶接位置に到達する移動端部となる下側部分２０ａの側面は、移動軸１６の方向と同一かあるいは他の部分となる上側部分２０ｂの側面（規制面）に比較して最も移動軸１６の方向に近い規制面となる。
【００１６】
スパッタ除去機構５は、鉄製の棒材を密集してブラシ状に多数備えるタガネ２２を先端部に備え該タガネ２２を駆動回転させるジェットタガネ２３と、該ジェットタガネ２３の先端を溶接部品となるギヤ８とシャフト９との接合部に接近する除去位置と退避する退避位置との間で移動させるアクチュエータとなる除去用シリンダ２４と、前記ジェットタガネ２３及び除去用シリンダ２４の上下高さを調節できる支柱２５とを備え、タガネ２２が溶接部位に接触して駆動回転することにより、スパッタ、溶接被膜並びにバリ等を除去する構成となっている。除去用シリンダ２４は、エア（空気圧）により作動するエアシリンダである。
【００１７】
カーテン７は、箱体２の上端部で横方向に延びるカーテンレール２６に沿って適宜部位が移動する構成となっており、端部がアクチュエータとなる開閉シリンダ２７のピストン２７ａに連結され、該ピストン２７ａの横移動により開閉する構成となっている。尚、開閉シリンダ２７は、エア（空気圧）により作動するロッドレスタイプのエアシリンダであり、カーテンレール２６の近くで該カーテンレール２６と同じ方向に延びている。このカーテン７を閉じて溶接やスパッタ、溶接被膜並びにバリ等の除去を行うことにより、作業者が溶接で発生する火花を直視することにより目を疲労させるようなことを防止すると共に、作業者に前記火花や除去するスパッタ、溶接被膜並びにバリ等がかかるのを防止できる。
【００１８】
箱体２の上側には、主制御盤２８を設けている。該主制御盤２８には、作業を開始させる開始スイッチ２９と、全ての工程を自動的に行わせる全自動状態と工程毎に作動させるステップ作動状態とに切り替えできる工程切替スイッチ３０と、溶接作業並びにスパッタ除去作業を行う全作動状態と溶接作業のみを行う溶接作動状態とスパッタ除去作業のみを行う除去作動状態との３状態に切り替えできる作業切替スイッチ３１と、操作している間だけ作動させる寸動スイッチ３２と、溶接時間を設定する溶接時間設定つまみ３３とを備えている。尚、前記開始スイッチ２９は、非常時に作動を停止させる非常停止スイッチも兼ねている。
【００１９】
箱体２の側方には、副制御盤３４を設けている。該副制御盤３４には、カーテン７の作動の有無を切り替えるカーテン切替スイッチと、芯出し機構６の作動の有無を切り替える芯出し切替スイッチと、溶接範囲や溶接箇所等の予め設定した複数種の溶接条件を選択する条件選択スイッチとを備えている。
【００２０】
次に、作業手順について説明する。一例として、工程切替スイッチ３０を全自動状態、作業切替スイッチ３１を全作動状態に切り替えた場合について説明する。先ず、作業者は、溶接部品となるギヤ８及びシャフト９を溶接テーブル３に正規の状態にセットし、開始スイッチ２９を操作する。すると、開閉シリンダ２７の作動によりカーテン７が閉じ、芯出し作動シリンダ１４の作動により芯出し部１３を下降させてシャフト９の上端を位置がずれないように支持する。その後、移動シリンダ１９のシリンダロッド１９ａが下動して、溶接トーチ１５を退避位置から溶接位置に移動させる。このとき、溶接トーチ１５は、規制溝２０の上側部分２０ｂにより横方向へ移動しながら下降した後、規制溝２０の下側部分２０ａにより殆ど横方向へ移動せずに下降する。尚、移動シリンダ１９のシリンダロッド１９ａは溶接トーチ１５を退避位置から溶接位置への移動において同じ速度で作動するので、溶接トーチ１５は、規制溝２０の上側部分２０ｂに案内されるときは移動速度が速く、規制溝２０の下側部分２０ａに案内されるときは移動速度が遅くなる。そして、溶接トーチ１５の先端が溶接位置に到達すると、溶接を開始すると共に溶接テーブル３が回転し、シャフト９の周囲を溶接する。尚、溶接テーブル３を回転させる回転駆動装置１２は、条件選択スイッチで選択した溶接条件に従って溶接するべく、溶接テーブル３の回転位置を検出し、この検出に基づいて溶接トーチ１５の溶接を入切又は調節させる構成となっている。溶接テーブル３が一回転して溶接が終了すると、移動シリンダ１９のシリンダロッド１９ａが上動して、溶接トーチ１５を溶接位置から退避位置に移動させる。このとき、溶接トーチ１５は、規制溝２０の下側部分２０ａにより殆ど横方向へ移動せずに上昇した後、規制溝２０の上側部分２０ｂにより横方向へ移動しながら上昇する。尚、移動シリンダ１９のシリンダロッド１９ａは溶接トーチ１５を溶接位置から退避位置への移動において同じ速度で作動するので、溶接トーチ１５は、規制溝２０の上側部分２０ｂに案内されるときは移動速度が速く、規制溝２０の下側部分２０ａに案内されるときは移動速度が遅くなる。溶接トーチ１５が退避位置に到達すると、除去用シリンダ２４の作動によりジェットタガネ２３の先端を除去位置へ移動させる。ジェットタガネ２３の先端が除去位置へ到達したのに連動して、タガネ２２を駆動回転させながら溶接テーブル３を回転させ、溶接部位のスパッタ、溶接被膜並びにバリ等を除去する。溶接テーブル３が一回転すると、除去用シリンダ２４の作動によりジェットタガネ２３の回転駆動を停止させると共にジェットタガネ２３の先端を退避位置へ退避させる。ジェットタガネ２３の先端が退避位置へ退避すると、芯出し作動シリンダ６の作動により芯出し部１３を上昇させて退避させると共に、開閉シリンダ２７の作動によりカーテン７が開き、一連の作業が完了する。作業者は、箱体２の開口部から溶接品を取り出す。尚、ギヤ８の反対側の面も溶接する場合は、溶接品を上下反転させて（シャフト９の上下を反転させて）溶接テーブル３にセットし、開始スイッチ２９を操作すれば、上記の一連の作業がなされてギヤ８の反対側の面も溶接される。
【００２１】
これにより、溶接作業及びスパッタ除去作業を一連で自動的に行えるので、従来のように溶接した部品を溶接機の位置からスパッタ除去装置の位置まで移動する必要がなく、作業能率が向上する。また、溶接設備１は、溶接機構４とスパッタ除去機構５とを箱体の内部にコンパクトに配置すると共に、溶接作業及びスパッタ除去作業のための部品をセットするテーブルを溶接テーブル３で兼用しているため、省スペース化が図れ、また箱体２により構成しているため、設置が容易である。特に、副制御盤３４が無く且つ開口部でない箱体２の側面を建物の壁等に密着させることができ、工場内等での設置が容易である。また、溶接機構４とスパッタ除去機構５とは同じ箱体２に支持されるので、溶接テーブル３に対する位置精度が安定し、溶接作業及びスパッタ除去作業を精度良く行える。
【００２２】
以上により、この溶接設備１は、溶接トーチ１５と一体の移動軸１６と、該移動軸１６の外周で該移動軸１６を該軸１６回りに回動自在で且つ該軸１６方向に摺動自在に支持する支持部材１７と、移動軸１６を該軸１６方向に摺動させるアクチュエータ１９と、移動軸１６の摺動位置に応じて該移動軸１６の回動位置を規制する規制部２０と、移動軸１６と一体で前記規制部２０に当接する案内部材２１とを備え、案内部材２１が当接する規制部２０の規制面は移動軸１６に対して斜めに傾く斜面を備えて屈曲する構成としている。また、規制部２０において、溶接トーチ１５が溶接位置に到達する移動端部となる部分２０ａは、移動軸１６の方向と同一かあるいは他の部分の規制面２０ｂに比較して最も移動軸１６の方向に近い規制面としている。
【００２３】
従って、アクチュエータ１９の作動により、規制部２０の斜面に規制されながら案内部材２１が案内されることで、移動軸１６が該軸１６方向に摺動しながら該軸１６回りに回動し、溶接トーチ１５の先端（スパーク部）が大きく移動する。また、屈曲する規制部２０の規制面により、移動軸１６が該軸１６の摺動量に対して該軸１６回りの回動量を変えながら摺動及び回動し、溶接トーチ１５の先端を移動方向を変えながら三次元的に移動させることができる。また、溶接トーチ１５が溶接位置に到達するときあるいは溶接位置から離れるときは、移動軸１６があまり回動せずに該軸１６方向に摺動するため、アクチュエータ１９の作動量に対する溶接トーチ１５の先端の移動量を他の移動箇所に比較して小さく設定でき、溶接トーチ１５の先端の移動速度を遅くできる。更に、溶接トーチ１５の移動方向がアクチュエータ１９の作動方向と同一かあるいはアクチュエータ１９の作動方向に近くなり、溶接トーチ１５の先端の移動経路を精度良く設定できる。
【００２４】
よって、溶接トーチ１５の先端を大きく移動させることができるので、小型のアクチュエータ１９で且つ簡単な構造の移動装置としながら、溶接位置と退避位置との間での溶接トーチ１５の移動においてアクチュエータ１９の作動速度に対して溶接トーチ１５の移動速度を速く設定することができて、溶接作業能率を向上させることができる。更に、移動装置をコンパクトで簡単な構造としながら、小型のアクチュエータ１９で溶接トーチ１５を移動方向を変えながら三次元的に移動させることができるので、複雑な制御装置等が不要になると共に溶接作業スペースを縮小でき、溶接作業のコストダウンが図れる。また、溶接トーチ１５が溶接位置に到達するときあるいは溶接位置から離れるときは、溶接トーチ１５の先端の移動速度を遅くでき、更に溶接トーチ１５の先端の移動経路を精度良く設定できるので、溶接時に溶接トーチ１５の先端を溶接位置に精度良く位置させることができ、溶接精度の向上が図れると共に、溶接トーチ１５がその移動の誤差等により溶接品と干渉するようなこと（例えば、ギヤ８の歯部と干渉するようなこと）を防止でき、溶接品の不良の発生を抑えることができる。
【００２５】
尚、図２に仮想線で示すように、案内突起２１が係合するＶ字型の切欠き溝３５ａを備える位置決め治具３５を、支持台１８に支持させて追加してもよい。この位置決め治具３５の切欠き溝３５ａは、規制溝２０の下端に位置する案内突起２１に対応する位置に設けられ、移動軸１６がその移動で下端に位置するときに該軸１６の回動位置を確実に固定する。これにより、溶接位置での溶接トーチ１５の先端の位置精度が向上し、溶接精度の向上が図れる。尚、前記位置決め治具３５に代えて、規制溝２０の下端をＶ字型の形状にし、溶接トーチ１５の先端の位置精度を向上させる構成としてもよい。
【００２６】
また、シャフトの適宜位置に複数のギヤを溶接するような多段ギヤを溶接品とする場合、案内突起２１が規制溝２０に作用しないように組み替えると共に、前記案内突起２１を横方向に移動させて移動軸１６を回動させる各別のアクチュエータを設け、溶接トーチ１５を横方向に移動できる構成とすれば、溶接トーチ１５を上下のギヤに干渉しないように移動させることができ、溶接品の不良の発生を抑えることができる。
【００２７】
また、異なるサイズの部品を溶接する場合や例えばパイプとフランジ等の異なる形態の部品を溶接する場合は、条件選択スイッチにより溶接条件を変更することにより対応できる。
【００２８】
尚、上述の規制溝２０は異なる２方向の溝を連設したものについて説明したが、その他に、規制溝２０として、３種以上の溝を連設したものや、曲線状の溝を備えるものが考えられる。
【００２９】
尚、上述では溶接の形態について特定しなかったが、例えばアーク溶接やガス溶接等が考えられ、この発明は溶接の形態が限定されるものではない。
ところで、例えばシャフト９の外周を溶接するとき、溶接のビードが組付後の他の部品と干渉しないようにするため、溶接位置によって溶接脚長を変更する必要がある場合がある。このとき、図３に示すように、円板状のドグ３６を溶接テーブル３と一体回転するように取り付け、該ドグ３６が取り付けられていることを検出する脚長変化有無センサ３７と、該該ドグ３６の外径変化を検出する脚長変化タイミングセンサ３８とを設け、脚長変化有無センサ３７及び脚長変化タイミングセンサ３８が共にＯＮとなると、制御部３９を介してつまみ操作用モータ４０を駆動し、該モータ４０により溶接電流調節つまみ４１を操作して溶接電流を変更し、所望の回転位相で溶接脚長を変化させることができる。このとき、つまみ操作用モータ４０は、脚長変化有無センサ３７及び脚長変化タイミングセンサ３８のＯＮに伴う制御部３９からの指令でゆっくりと回転し、溶接電流調節つまみ４１をゆっくりと操作することにより、脚長をゆるやかに変化させることができる。これにより、脚長変化時でも溶接ビードが安定して形成され、溶接強度の低下を防止できる。従来、デジタル制御の溶接機では、脚長変化の信号に伴って瞬時に溶接電流が変化し、安定したビード形成が困難であった。
【００３０】
また、前述のような回転する溶接テーブル３を使わず、溶接トーチ側が溶接部品の周囲を移動しながら溶接する構成とした場合、図４（ｂ）に示すような円弧状レール４２を使用して溶接トーチ１５を移動させることができる。すなわち、円弧状レール４２を挟むように設けた計４個のガイドローラ４３を基板４４に備え、基板４４を別途アクチュエータで円弧状レール４２に沿って円弧状軌跡で移動するように構成すると共に、基板４４にＸ軸移動用シリンダ４５のシリンダロッド４５ａを固定し、該Ｘ軸移動用シリンダ４５に直交するＹ軸移動用シリンダ４６を固定し、該Ｙ軸移動用シリンダ４６のシリンダロッド４６ａと円弧状レール４２に沿って移動するスライダ４７との間に溶接トーチ１５を取り付けて支持した構成としている。そして、Ｘ軸移動用シリンダ４５及びＹ軸移動用シリンダ４６を作動させない限り、基板４４及び溶接トーチ１５を円弧状レール４２に沿って移動させても、溶接トーチ１５の先端は、向きが変化するが、円弧状レール４２による円弧状移動軌跡の中心からの距離が変わらずに該中心を常に向く構成としている。これにより、Ｘ軸移動用シリンダ４５及びＹ軸移動用シリンダ４６により溶接トーチ１５の先端位置を適正に調節すれば、後は円弧状レール４２に沿って溶接トーチ１５を移動させれば、円形部品の外周に沿って溶接トーチ１５の先端を移動させることができ、シャフトの周囲等の溶接を容易に行える。また、この機構を応用して溶接トーチ１５の先端を円弧状移動軌跡の中心に位置させることにより、溶接部品を移動させて溶接するときに、円弧状レール４２に沿って移動させて溶接トーチ１５の角度のみを変更することができ、溶接のバリエーションが高まる。従来は、図４（ａ）に示すように、機体側にＸ軸移動用シリンダ４５のシリンダロッド４５ａを固定し、該Ｘ軸移動用シリンダ４５に直交するＹ軸移動用シリンダ４６を固定し、該Ｙ軸移動用シリンダ４６のシリンダロッド４６ａと回動支点軸４８との間で回動可能に溶接トーチ１５を支持していたので、Ｘ軸移動用シリンダ４５又はＹ軸移動用シリンダ４６により溶接トーチ１５の先端位置の調節をすると、溶接トーチ１５の先端の向きも変わってしまい、溶接トーチ１５の先端位置及び角度の調整が困難であり、この調整に時間を要していた。
【００３１】
また、自動予熱溶接機においては、予熱用バーナーを備えているが、この予熱用バーナーの移動軌跡を、図５に示すように円弧状に設定することができる。この予熱用バーナー４９は、待機位置Ａから着火位置Ｂを介して予熱位置Ｃまで円弧状に移動する構成となっている。前記着火位置Ｂには種火部を設け、予熱用バーナー４９が着火位置Ｂを通過することにより着火する構成となっている。また、ガスの使用量を最小にするため、自動運転開始で待機位置Ａから予熱用バーナー４９が移動し始めてからガスを供給し、予熱用バーナー４９が予熱位置に到達した後、予熱が完了するとガスの供給を停止する構成としている。これにより、予熱用バーナー４９の移動途中で着火させるため、ロスの発生が少なく、また予熱用バーナー４９の移動途中でガスを供給するため、無駄なガスの流出を防止でき、更に予熱用バーナー４９の移動機構はシンプルに構成できるため、メンテナンス性が向上する。従来は、予熱用バーナーの移動を停止した状態で着火させ、予熱用バーナー又はワークを移動していたので、着火後の移動開始で自動運転上での時間的ロスが発生し、作業能率の低下やガスの浪費を招くおそれがある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】溶接設備を示す正面図
【図２】規制溝及び案内突起を示す側面図
【図３】溶接脚長の変更手段の概要を示す図
【図４】他の溶接トーチの移動機構を示す図
【図５】予熱用バーナーの移動軌跡を示す図
【符号の説明】
【００３３】
１５：溶接トーチ、１６：移動軸、１７：支持筒、１９：移動シリンダ、２０：規制溝、２１：案内突起、２０ａ：規制溝の下側部分、２０ｂ：規制溝の上側部分
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接トーチの移動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接トーチを溶接母材から退避させるべく上昇させながら横方向に移動させ、溶接トーチを二次元的に移動させることが知られている（特許文献１参照。）。また、特殊な形状の溶接部品と干渉しないようにするためや溶接作業能率を向上させるため等の溶接条件の制限に応じて、多関節のロボットアーム等により溶接トーチを溶接位置と退避位置との間で移動方向を変えながら移動させ、溶接トーチを三次元的に移動させることが必要となる。
【特許文献１】特開２００３−２００２６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来は、溶接トーチを三次元的に移動させるにあたり、多関節のロボットアーム等の複雑で大掛かりな移動装置、多数のアクチュエータあるいは移動装置の作動を制御するための複雑な制御装置等を要し、溶接作業のために広い作業スペースを要する共に、コストアップとなっている。また、多関節のロボットアーム等の複雑で大掛かりな移動装置を更に複雑な制御装置により作動させることにより、溶接位置と退避位置との間での溶接トーチの移動において、移動距離の割に移動時間が長くなり、溶接作業能率が低下するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この発明は、上記課題を解決するべく次のような技術的手段を講じた。
すなわち、請求項１に係る発明は、溶接トーチ（１５）と一体の移動軸（１６）と、該移動軸（１６）の外周で該移動軸（１６）を該軸（１６）回りに回動自在で且つ該軸（１６）方向に摺動自在に支持する支持部材（１７）と、移動軸（１６）を該軸（１６）方向に摺動させるアクチュエータ（１９）と、移動軸（１６）の摺動位置に応じて該移動軸（１６）の回動位置を規制する規制部（２０）と、移動軸（１６）と一体で前記規制部（２０）に当接する案内部材（２１）とを備え、案内部材（２１）が当接する規制部（２０）の規制面は移動軸（１６）に対して斜めに傾く斜面（２０ｂ）を備えて屈曲する構成とした溶接トーチの移動装置とした。
【０００５】
従って、請求項１に記載の溶接トーチの移動装置によると、アクチュエータ（１９）の作動により、規制部（２０）の斜面（２０ｂ）に規制されながら案内部材（２１）が案内されることで、移動軸（１６）が該軸（１６）方向に摺動しながら該軸（１６）回りに回動し、溶接トーチ（１５）の先端（スパーク部）が大きく移動する。また、屈曲する規制部（２０）の規制面により、移動軸（１６）が該軸（１６）の摺動量に対して該軸（１６）回りの回動量を変えながら摺動及び回動し、溶接トーチ（１５）の先端を移動方向を変えながら三次元的に移動させることができる。
【０００６】
また、請求項２に係る発明は、規制部（２０）において、溶接トーチ（１５）が溶接位置に到達する移動端部となる部分（２０ａ）は、移動軸（１６）の方向と同一かあるいは他の部分（２０ｂ）の規制面に比較して最も移動軸（１６）の方向に近い規制面とした請求項１に記載の溶接トーチの移動装置とした。
【０００７】
従って、請求項２に記載の溶接トーチの移動装置によると、請求項１に記載の溶接トーチの移動装置の作用に加えて、溶接トーチ（１５）が溶接位置に到達するときあるいは溶接位置から離れるときは、移動軸（１６）があまり回動せずに該軸（１６）方向に摺動するため、アクチュエータ（１９）の作動量に対する溶接トーチ（１５）の先端の移動量を他の移動箇所に比較して小さく設定でき、溶接トーチ（１５）の先端の移動速度を遅くできる。更に、溶接トーチ（１５）の移動方向がアクチュエータ（１９）の作動方向と同一かあるいはアクチュエータ（１９）の作動方向に近くなり、溶接トーチ（１５）の先端の移動経路を精度良く設定できる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によると、溶接トーチ（１５）の先端を大きく移動させることができるので、小型のアクチュエータ（１９）で且つ簡単な構造の移動装置としながら、溶接位置と退避位置との間での溶接トーチ（１５）の移動においてアクチュエータ（１９）の作動速度に対して溶接トーチ（１５）の移動速度を速く設定することができて、溶接作業能率を向上させることができる。更に、移動装置をコンパクトで簡単な構造としながら、小型のアクチュエータ（１９）で溶接トーチ（１５）を移動方向を変えながら三次元的に移動させることができるので、複雑な制御装置等が不要になると共に溶接作業スペースを縮小でき、溶接作業のコストダウンが図れる。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明によると、請求項１に記載の発明の効果に加えて、溶接トーチ（１５）が溶接位置に到達するときあるいは溶接位置から離れるときは、溶接トーチ（１５）の先端の移動速度を遅くでき、更に溶接トーチ（１５）の先端の移動経路を精度良く設定できるので、溶接時に溶接トーチ（１５）の先端を溶接位置に精度良く位置させることができ、溶接精度の向上が図れると共に、溶接トーチ（１５）がその移動の誤差等により溶接品と干渉するようなことを防止でき、溶接品の不良の発生を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
この発明の実施の一形態を、以下に説明する。
図１に示すように、この溶接設備１は、脚部２ａを備える箱体２の内部に、溶接部品をセットする溶接テーブル３と、該溶接テーブル３の一側に配置した溶接機構４と、前記溶接テーブル３に対して溶接機構４とは反対側に配置したスパッタ除去機構５と、溶接テーブル３の上方に配置した芯出し機構６とを備えている。箱体２の一側面は開口部となっており、該開口部を開閉する遮光性のあるカーテン７を設けている。
【００１１】
溶接テーブル３は、ギヤ８と該ギヤ８に貫通させるシャフト９とからなる溶接部品をセットする構成であり、上段テーブル１０と下段テーブル１１とを備え、該上段テーブル１０及び下段テーブル１１が下部の回転駆動装置１２により駆動回転する構成となっている。上段テーブル１０及び下段テーブル１１の中央には穴を設けており、この穴に溶接部品となるシャフト９を挿通して上段テーブル１０及び下段テーブル１１に対して移動しないようにセットする構成となっている。また、上段テーブル１０の上面に溶接部品となるギヤ８を載置してセットする構成となっている。
【００１２】
芯出し機構６は、溶接部品となるシャフト９の上端部（溶接テーブル３とは反対側の端部）の軸心位置に接触して挿入される芯出し部１３と、芯出し部１３を上下移動させるアクチュエータとなる芯出し作動シリンダ１４とを備えている。尚、芯出し作動シリンダ１４は、エア（空気圧）により作動するエアシリンダである。
【００１３】
溶接機構４は、溶接トーチ１５と、該溶接トーチ１５を一体的に固定する上下方向の移動軸１６と、該移動軸１６を該軸１６回りに回動自在で且つ該軸１６方向に摺動自在に挿通して支持する支持部材となる支持筒１７と、該支持筒１７を箱体２に固定する支持台１８と、移動軸１６を上下に移動させる移動シリンダ１９とを備えている。尚、移動シリンダ１９は、エア（空気圧）により作動するエアシリンダであり、支持台１８の内部に配置され、上側に突出するシリンダロッド１９ａ上に移動軸１６の下端を載せ、該シリンダロッド１９ａが上下に作動することにより移動軸１６を上下に移動させる構成となっており、従って移動軸１６を該軸１６方向に摺動させるアクチュエータとなる。支持筒１７の適宜の位置にはくの字状の規制溝２０を備え、移動軸１６の適宜の位置には前記規制溝２０に係合する案内突起２１を備えている。規制溝２０は、移動軸１６及び支持筒１７の伸長方向と同じ上下鉛直方向に延びる下側部分２０ａと、該下側部分２０ａの上端に連設され移動軸１６及び支持筒１７の伸長方向（上下鉛直方向）に対して斜め方向に延びる上側部分２０ｂとを備えている。従って、規制溝２０は、移動軸１６の摺動位置（上下位置）に応じて該移動軸１６の回動位置を規制する規制部となる。また、案内突起２１は、移動軸１６と一体で規制部となる規制溝２０の側面に当接する案内部材となる。また、規制溝２０の側面が規制部の規制面となり、規制溝２０の上側部分２０ｂの側面が案内部材となる案内突起２１が当接し且つ移動軸１６に対して斜めに傾く斜面となり、規制部の規制面となる規制溝２０の側面は上側部分２０ｂと下側部分２０ａとで屈曲した構成となっている。よって、溶接トーチ１５と一体の移動軸１６と、支持部材となる支持筒１７と、アクチュエータとなる移動シリンダ１９と、規制部となる規制溝２０と、案内部材となる案内突起２１とにより、溶接トーチ１５の移動装置を構成している。
【００１４】
尚、規制溝２０の下側部分２０ａは、移動軸１６及び支持筒１７の伸長方向と同じ上下鉛直方向に延びる方向としたが、上側部分２０ｂの方向より移動軸１６の方向に近い方向であれば、上下方向に対して若干斜めに傾けた構成としてもよい。
【００１５】
また、移動シリンダ１９のシリンダロッド１９ａの下動により、規制溝２０の下端に案内突起２１が位置するよう移動軸１６を下端位置へ移動させたとき、移動軸１６に固定した溶接トーチ１５の先端が溶接部品となるギヤ８とシャフト９との接合部に接近する溶接位置に位置する。従って、規制部となる規制溝２０において、溶接トーチ１５が溶接位置に到達する移動端部となる下側部分２０ａの側面は、移動軸１６の方向と同一かあるいは他の部分となる上側部分２０ｂの側面（規制面）に比較して最も移動軸１６の方向に近い規制面となる。
【００１６】
スパッタ除去機構５は、鉄製の棒材を密集してブラシ状に多数備えるタガネ２２を先端部に備え該タガネ２２を駆動回転させるジェットタガネ２３と、該ジェットタガネ２３の先端を溶接部品となるギヤ８とシャフト９との接合部に接近する除去位置と退避する退避位置との間で移動させるアクチュエータとなる除去用シリンダ２４と、前記ジェットタガネ２３及び除去用シリンダ２４の上下高さを調節できる支柱２５とを備え、タガネ２２が溶接部位に接触して駆動回転することにより、スパッタ、溶接被膜並びにバリ等を除去する構成となっている。除去用シリンダ２４は、エア（空気圧）により作動するエアシリンダである。
【００１７】
カーテン７は、箱体２の上端部で横方向に延びるカーテンレール２６に沿って適宜部位が移動する構成となっており、端部がアクチュエータとなる開閉シリンダ２７のピストン２７ａに連結され、該ピストン２７ａの横移動により開閉する構成となっている。尚、開閉シリンダ２７は、エア（空気圧）により作動するロッドレスタイプのエアシリンダであり、カーテンレール２６の近くで該カーテンレール２６と同じ方向に延びている。このカーテン７を閉じて溶接やスパッタ、溶接被膜並びにバリ等の除去を行うことにより、作業者が溶接で発生する火花を直視することにより目を疲労させるようなことを防止すると共に、作業者に前記火花や除去するスパッタ、溶接被膜並びにバリ等がかかるのを防止できる。
【００１８】
箱体２の上側には、主制御盤２８を設けている。該主制御盤２８には、作業を開始させる開始スイッチ２９と、全ての工程を自動的に行わせる全自動状態と工程毎に作動させるステップ作動状態とに切り替えできる工程切替スイッチ３０と、溶接作業並びにスパッタ除去作業を行う全作動状態と溶接作業のみを行う溶接作動状態とスパッタ除去作業のみを行う除去作動状態との３状態に切り替えできる作業切替スイッチ３１と、操作している間だけ作動させる寸動スイッチ３２と、溶接時間を設定する溶接時間設定つまみ３３とを備えている。尚、前記開始スイッチ２９は、非常時に作動を停止させる非常停止スイッチも兼ねている。
【００１９】
箱体２の側方には、副制御盤３４を設けている。該副制御盤３４には、カーテン７の作動の有無を切り替えるカーテン切替スイッチと、芯出し機構６の作動の有無を切り替える芯出し切替スイッチと、溶接範囲や溶接箇所等の予め設定した複数種の溶接条件を選択する条件選択スイッチとを備えている。
【００２０】
次に、作業手順について説明する。一例として、工程切替スイッチ３０を全自動状態、作業切替スイッチ３１を全作動状態に切り替えた場合について説明する。先ず、作業者は、溶接部品となるギヤ８及びシャフト９を溶接テーブル３に正規の状態にセットし、開始スイッチ２９を操作する。すると、開閉シリンダ２７の作動によりカーテン７が閉じ、芯出し作動シリンダ１４の作動により芯出し部１３を下降させてシャフト９の上端を位置がずれないように支持する。その後、移動シリンダ１９のシリンダロッド１９ａが下動して、溶接トーチ１５を退避位置から溶接位置に移動させる。このとき、溶接トーチ１５は、規制溝２０の上側部分２０ｂにより横方向へ移動しながら下降した後、規制溝２０の下側部分２０ａにより殆ど横方向へ移動せずに下降する。尚、移動シリンダ１９のシリンダロッド１９ａは溶接トーチ１５を退避位置から溶接位置への移動において同じ速度で作動するので、溶接トーチ１５は、規制溝２０の上側部分２０ｂに案内されるときは移動速度が速く、規制溝２０の下側部分２０ａに案内されるときは移動速度が遅くなる。そして、溶接トーチ１５の先端が溶接位置に到達すると、溶接を開始すると共に溶接テーブル３が回転し、シャフト９の周囲を溶接する。尚、溶接テーブル３を回転させる回転駆動装置１２は、条件選択スイッチで選択した溶接条件に従って溶接するべく、溶接テーブル３の回転位置を検出し、この検出に基づいて溶接トーチ１５の溶接を入切又は調節させる構成となっている。溶接テーブル３が一回転して溶接が終了すると、移動シリンダ１９のシリンダロッド１９ａが上動して、溶接トーチ１５を溶接位置から退避位置に移動させる。このとき、溶接トーチ１５は、規制溝２０の下側部分２０ａにより殆ど横方向へ移動せずに上昇した後、規制溝２０の上側部分２０ｂにより横方向へ移動しながら上昇する。尚、移動シリンダ１９のシリンダロッド１９ａは溶接トーチ１５を溶接位置から退避位置への移動において同じ速度で作動するので、溶接トーチ１５は、規制溝２０の上側部分２０ｂに案内されるときは移動速度が速く、規制溝２０の下側部分２０ａに案内されるときは移動速度が遅くなる。溶接トーチ１５が退避位置に到達すると、除去用シリンダ２４の作動によりジェットタガネ２３の先端を除去位置へ移動させる。ジェットタガネ２３の先端が除去位置へ到達したのに連動して、タガネ２２を駆動回転させながら溶接テーブル３を回転させ、溶接部位のスパッタ、溶接被膜並びにバリ等を除去する。溶接テーブル３が一回転すると、除去用シリンダ２４の作動によりジェットタガネ２３の回転駆動を停止させると共にジェットタガネ２３の先端を退避位置へ退避させる。ジェットタガネ２３の先端が退避位置へ退避すると、芯出し作動シリンダ６の作動により芯出し部１３を上昇させて退避させると共に、開閉シリンダ２７の作動によりカーテン７が開き、一連の作業が完了する。作業者は、箱体２の開口部から溶接品を取り出す。尚、ギヤ８の反対側の面も溶接する場合は、溶接品を上下反転させて（シャフト９の上下を反転させて）溶接テーブル３にセットし、開始スイッチ２９を操作すれば、上記の一連の作業がなされてギヤ８の反対側の面も溶接される。
【００２１】
これにより、溶接作業及びスパッタ除去作業を一連で自動的に行えるので、従来のように溶接した部品を溶接機の位置からスパッタ除去装置の位置まで移動する必要がなく、作業能率が向上する。また、溶接設備１は、溶接機構４とスパッタ除去機構５とを箱体の内部にコンパクトに配置すると共に、溶接作業及びスパッタ除去作業のための部品をセットするテーブルを溶接テーブル３で兼用しているため、省スペース化が図れ、また箱体２により構成しているため、設置が容易である。特に、副制御盤３４が無く且つ開口部でない箱体２の側面を建物の壁等に密着させることができ、工場内等での設置が容易である。また、溶接機構４とスパッタ除去機構５とは同じ箱体２に支持されるので、溶接テーブル３に対する位置精度が安定し、溶接作業及びスパッタ除去作業を精度良く行える。
【００２２】
以上により、この溶接設備１は、溶接トーチ１５と一体の移動軸１６と、該移動軸１６の外周で該移動軸１６を該軸１６回りに回動自在で且つ該軸１６方向に摺動自在に支持する支持部材１７と、移動軸１６を該軸１６方向に摺動させるアクチュエータ１９と、移動軸１６の摺動位置に応じて該移動軸１６の回動位置を規制する規制部２０と、移動軸１６と一体で前記規制部２０に当接する案内部材２１とを備え、案内部材２１が当接する規制部２０の規制面は移動軸１６に対して斜めに傾く斜面を備えて屈曲する構成としている。また、規制部２０において、溶接トーチ１５が溶接位置に到達する移動端部となる部分２０ａは、移動軸１６の方向と同一かあるいは他の部分の規制面２０ｂに比較して最も移動軸１６の方向に近い規制面としている。
【００２３】
従って、アクチュエータ１９の作動により、規制部２０の斜面に規制されながら案内部材２１が案内されることで、移動軸１６が該軸１６方向に摺動しながら該軸１６回りに回動し、溶接トーチ１５の先端（スパーク部）が大きく移動する。また、屈曲する規制部２０の規制面により、移動軸１６が該軸１６の摺動量に対して該軸１６回りの回動量を変えながら摺動及び回動し、溶接トーチ１５の先端を移動方向を変えながら三次元的に移動させることができる。また、溶接トーチ１５が溶接位置に到達するときあるいは溶接位置から離れるときは、移動軸１６があまり回動せずに該軸１６方向に摺動するため、アクチュエータ１９の作動量に対する溶接トーチ１５の先端の移動量を他の移動箇所に比較して小さく設定でき、溶接トーチ１５の先端の移動速度を遅くできる。更に、溶接トーチ１５の移動方向がアクチュエータ１９の作動方向と同一かあるいはアクチュエータ１９の作動方向に近くなり、溶接トーチ１５の先端の移動経路を精度良く設定できる。
【００２４】
よって、溶接トーチ１５の先端を大きく移動させることができるので、小型のアクチュエータ１９で且つ簡単な構造の移動装置としながら、溶接位置と退避位置との間での溶接トーチ１５の移動においてアクチュエータ１９の作動速度に対して溶接トーチ１５の移動速度を速く設定することができて、溶接作業能率を向上させることができる。更に、移動装置をコンパクトで簡単な構造としながら、小型のアクチュエータ１９で溶接トーチ１５を移動方向を変えながら三次元的に移動させることができるので、複雑な制御装置等が不要になると共に溶接作業スペースを縮小でき、溶接作業のコストダウンが図れる。また、溶接トーチ１５が溶接位置に到達するときあるいは溶接位置から離れるときは、溶接トーチ１５の先端の移動速度を遅くでき、更に溶接トーチ１５の先端の移動経路を精度良く設定できるので、溶接時に溶接トーチ１５の先端を溶接位置に精度良く位置させることができ、溶接精度の向上が図れると共に、溶接トーチ１５がその移動の誤差等により溶接品と干渉するようなこと（例えば、ギヤ８の歯部と干渉するようなこと）を防止でき、溶接品の不良の発生を抑えることができる。
【００２５】
尚、図２に仮想線で示すように、案内突起２１が係合するＶ字型の切欠き溝３５ａを備える位置決め治具３５を、支持台１８に支持させて追加してもよい。この位置決め治具３５の切欠き溝３５ａは、規制溝２０の下端に位置する案内突起２１に対応する位置に設けられ、移動軸１６がその移動で下端に位置するときに該軸１６の回動位置を確実に固定する。これにより、溶接位置での溶接トーチ１５の先端の位置精度が向上し、溶接精度の向上が図れる。尚、前記位置決め治具３５に代えて、規制溝２０の下端をＶ字型の形状にし、溶接トーチ１５の先端の位置精度を向上させる構成としてもよい。
【００２６】
また、シャフトの適宜位置に複数のギヤを溶接するような多段ギヤを溶接品とする場合、案内突起２１が規制溝２０に作用しないように組み替えると共に、前記案内突起２１を横方向に移動させて移動軸１６を回動させる各別のアクチュエータを設け、溶接トーチ１５を横方向に移動できる構成とすれば、溶接トーチ１５を上下のギヤに干渉しないように移動させることができ、溶接品の不良の発生を抑えることができる。
【００２７】
また、異なるサイズの部品を溶接する場合や例えばパイプとフランジ等の異なる形態の部品を溶接する場合は、条件選択スイッチにより溶接条件を変更することにより対応できる。
【００２８】
尚、上述の規制溝２０は異なる２方向の溝を連設したものについて説明したが、その他に、規制溝２０として、３種以上の溝を連設したものや、曲線状の溝を備えるものが考えられる。
【００２９】
尚、上述では溶接の形態について特定しなかったが、例えばアーク溶接やガス溶接等が考えられ、この発明は溶接の形態が限定されるものではない。
ところで、例えばシャフト９の外周を溶接するとき、溶接のビードが組付後の他の部品と干渉しないようにするため、溶接位置によって溶接脚長を変更する必要がある場合がある。このとき、図３に示すように、円板状のドグ３６を溶接テーブル３と一体回転するように取り付け、該ドグ３６が取り付けられていることを検出する脚長変化有無センサ３７と、該該ドグ３６の外径変化を検出する脚長変化タイミングセンサ３８とを設け、脚長変化有無センサ３７及び脚長変化タイミングセンサ３８が共にＯＮとなると、制御部３９を介してつまみ操作用モータ４０を駆動し、該モータ４０により溶接電流調節つまみ４１を操作して溶接電流を変更し、所望の回転位相で溶接脚長を変化させることができる。このとき、つまみ操作用モータ４０は、脚長変化有無センサ３７及び脚長変化タイミングセンサ３８のＯＮに伴う制御部３９からの指令でゆっくりと回転し、溶接電流調節つまみ４１をゆっくりと操作することにより、脚長をゆるやかに変化させることができる。これにより、脚長変化時でも溶接ビードが安定して形成され、溶接強度の低下を防止できる。従来、デジタル制御の溶接機では、脚長変化の信号に伴って瞬時に溶接電流が変化し、安定したビード形成が困難であった。
【００３０】
また、前述のような回転する溶接テーブル３を使わず、溶接トーチ側が溶接部品の周囲を移動しながら溶接する構成とした場合、図４（ｂ）に示すような円弧状レール４２を使用して溶接トーチ１５を移動させることができる。すなわち、円弧状レール４２を挟むように設けた計４個のガイドローラ４３を基板４４に備え、基板４４を別途アクチュエータで円弧状レール４２に沿って円弧状軌跡で移動するように構成すると共に、基板４４にＸ軸移動用シリンダ４５のシリンダロッド４５ａを固定し、該Ｘ軸移動用シリンダ４５に直交するＹ軸移動用シリンダ４６を固定し、該Ｙ軸移動用シリンダ４６のシリンダロッド４６ａと円弧状レール４２に沿って移動するスライダ４７との間に溶接トーチ１５を取り付けて支持した構成としている。そして、Ｘ軸移動用シリンダ４５及びＹ軸移動用シリンダ４６を作動させない限り、基板４４及び溶接トーチ１５を円弧状レール４２に沿って移動させても、溶接トーチ１５の先端は、向きが変化するが、円弧状レール４２による円弧状移動軌跡の中心からの距離が変わらずに該中心を常に向く構成としている。これにより、Ｘ軸移動用シリンダ４５及びＹ軸移動用シリンダ４６により溶接トーチ１５の先端位置を適正に調節すれば、後は円弧状レール４２に沿って溶接トーチ１５を移動させれば、円形部品の外周に沿って溶接トーチ１５の先端を移動させることができ、シャフトの周囲等の溶接を容易に行える。また、この機構を応用して溶接トーチ１５の先端を円弧状移動軌跡の中心に位置させることにより、溶接部品を移動させて溶接するときに、円弧状レール４２に沿って移動させて溶接トーチ１５の角度のみを変更することができ、溶接のバリエーションが高まる。従来は、図４（ａ）に示すように、機体側にＸ軸移動用シリンダ４５のシリンダロッド４５ａを固定し、該Ｘ軸移動用シリンダ４５に直交するＹ軸移動用シリンダ４６を固定し、該Ｙ軸移動用シリンダ４６のシリンダロッド４６ａと回動支点軸４８との間で回動可能に溶接トーチ１５を支持していたので、Ｘ軸移動用シリンダ４５又はＹ軸移動用シリンダ４６により溶接トーチ１５の先端位置の調節をすると、溶接トーチ１５の先端の向きも変わってしまい、溶接トーチ１５の先端位置及び角度の調整が困難であり、この調整に時間を要していた。
【００３１】
また、自動予熱溶接機においては、予熱用バーナーを備えているが、この予熱用バーナーの移動軌跡を、図５に示すように円弧状に設定することができる。この予熱用バーナー４９は、待機位置Ａから着火位置Ｂを介して予熱位置Ｃまで円弧状に移動する構成となっている。前記着火位置Ｂには種火部を設け、予熱用バーナー４９が着火位置Ｂを通過することにより着火する構成となっている。また、ガスの使用量を最小にするため、自動運転開始で待機位置Ａから予熱用バーナー４９が移動し始めてからガスを供給し、予熱用バーナー４９が予熱位置に到達した後、予熱が完了するとガスの供給を停止する構成としている。これにより、予熱用バーナー４９の移動途中で着火させるため、ロスの発生が少なく、また予熱用バーナー４９の移動途中でガスを供給するため、無駄なガスの流出を防止でき、更に予熱用バーナー４９の移動機構はシンプルに構成できるため、メンテナンス性が向上する。従来は、予熱用バーナーの移動を停止した状態で着火させ、予熱用バーナー又はワークを移動していたので、着火後の移動開始で自動運転上での時間的ロスが発生し、作業能率の低下やガスの浪費を招くおそれがある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】溶接設備を示す正面図
【図２】規制溝及び案内突起を示す側面図
【図３】溶接脚長の変更手段の概要を示す図
【図４】他の溶接トーチの移動機構を示す図
【図５】予熱用バーナーの移動軌跡を示す図
【符号の説明】
【００３３】
１５：溶接トーチ、１６：移動軸、１７：支持筒、１９：移動シリンダ、２０：規制溝、２１：案内突起、２０ａ：規制溝の下側部分、２０ｂ：規制溝の上側部分
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接トーチ（１５）と一体の移動軸（１６）と、該移動軸（１６）の外周で該移動軸（１６）を該軸（１６）回りに回動自在で且つ該軸（１６）方向に摺動自在に支持する支持部材（１７）と、移動軸（１６）を該軸（１６）方向に摺動させるアクチュエータ（１９）と、移動軸（１６）の摺動位置に応じて該移動軸（１６）の回動位置を規制する規制部（２０）と、移動軸（１６）と一体で前記規制部（２０）に当接する案内部材（２１）とを備え、案内部材（２１）が当接する規制部（２０）の規制面は移動軸（１６）に対して斜めに傾く斜面（２０ｂ）を備えて屈曲する構成とした溶接トーチの移動装置。
【請求項２】
規制部（２０）において、溶接トーチ（１５）が溶接位置に到達する移動端部となる部分（２０ａ）は、移動軸（１６）の方向と同一かあるいは他の部分（２０ｂ）の規制面に比較して最も移動軸（１６）の方向に近い規制面とした請求項１に記載の溶接トーチの移動装置。
【請求項１】
溶接トーチ（１５）と一体の移動軸（１６）と、該移動軸（１６）の外周で該移動軸（１６）を該軸（１６）回りに回動自在で且つ該軸（１６）方向に摺動自在に支持する支持部材（１７）と、移動軸（１６）を該軸（１６）方向に摺動させるアクチュエータ（１９）と、移動軸（１６）の摺動位置に応じて該移動軸（１６）の回動位置を規制する規制部（２０）と、移動軸（１６）と一体で前記規制部（２０）に当接する案内部材（２１）とを備え、案内部材（２１）が当接する規制部（２０）の規制面は移動軸（１６）に対して斜めに傾く斜面（２０ｂ）を備えて屈曲する構成とした溶接トーチの移動装置。
【請求項２】
規制部（２０）において、溶接トーチ（１５）が溶接位置に到達する移動端部となる部分（２０ａ）は、移動軸（１６）の方向と同一かあるいは他の部分（２０ｂ）の規制面に比較して最も移動軸（１６）の方向に近い規制面とした請求項１に記載の溶接トーチの移動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１７３６７９（Ｐ２００８−１７３６７９Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１１９０５（Ｐ２００７−１１９０５）
【出願日】平成１９年１月２２日（２００７．１．２２）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月２２日（２００７．１．２２）
【出願人】（００００００１２５）井関農機株式会社 (3,813)
【Ｆターム（参考）】
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