JPH0813414B2 - 高速回転アーク溶接装置のトーチ回転装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高速回転アーク溶接装置に使用される溶接
トーチの回転装置、特に溶接アークの回転直径の調整機
構に関する。

［従来の技術］ 高速回転アーク溶接装置は電極ワイヤと被溶接部材と
の間で発生するアークに高速度の円運動（回転）を与え
ながらアーク溶接を行うものであるが、その溶接トーチ
の回転装置は、例えば特開昭52-104684号公報に示すよ
うに中心を電極ワイヤが通る電極に上部（電極ワイヤ挿
入側端部）を支点として、該電極の下端に円運動を与え
るように偏心ギヤにて電極の中間部を支持し電極の下端
を回転する構造となっている。

さらに具体的に説明する。第４図（Ａ），（Ｂ）は上
記公報に示されたトーチ回転装置の概略断面側面図及び
トーチの回転を生じさせる偏心ギヤ部の横断平面図であ
る。図に示すように、電極ワイヤ21は電極20の中心を通
って送給されるようになっており、被溶接部材31との間
でアーク30を発生し溶接を行う。電極20は上部を自動調
心玉軸受27にて支持され、中間部を自動調心玉軸受26を
介して偏心ギヤ25にて支持されており、この偏心ギヤ25
をモータ22の軸23に取り付けられたギヤ24と噛み合わせ
て回転せしめる。これにより電極20の下端は上部の自動
調心玉軸受26による支持を支点とし、中間部の自動調心
玉軸受26及び偏心ギヤ25の偏心回転により円運動を行
う。偏心ギヤ25はギヤボックス28内でベアリング34にて
回転自在に支持されている。また電極ワイヤ21に給電す
るため電極20の上端部に給電ケーブル29が締め付けボル
ト33にて接続されている。

偏心ギヤ25の偏心量は一定値ｄに設定されており、自
動調心玉軸受26及び偏心ギヤ25によって、電極20の下端
が上部の自動調心玉軸受27を支点とする円運動を行うた
め、電極20の下端部において電極ワイヤ21の先端は直径
Ｄの円運動を行う。つまりアーク30は溶接線に対し1/2
×Ｄの半径で高速回転する。このため開先側壁に対する
溶込みが増加し、またビード表面は平滑化され良好なビ
ード形状が得られるとともに、回転アーク30の回転位置
におけるアーク電圧、溶接電流を検出することによりア
ーク自体をセンサーとして用いることができ、このアー
クセンサーにより開先倣い制御を高精度に行わせること
ができる（特公昭63-039346号、特開昭57-91877号）。

ところで、開先の幅に応じて電極ワイヤ21の先端の回
転直径Ｄを調整する必要があるが、この回転直径の調整
は支点となる自動調心玉軸受27と偏心を与える自動調心
玉軸受26間の距離ｌを変更することにより行われ、この
ため回転直径調整器32が設けられている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、回転直径調整器32による調整方式では回転直
径Ｄの調整範囲が大きくなると回転直径調整器32が長く
なるため、溶接トーチも長くなり重量が増え大型化す
る。特に最近はこの溶接トーチをロボット化する要求が
高まり、その場合トーチの大型化、重量化はロボットの
剛性、強度、コスト面などへの影響が大きいため、トー
チの小型軽量化が強く望まれていた。

一方、回転直径調整器32を用いないで、偏心ギヤ25を
交換し、偏心ギヤの偏心量ｄを変更することにより回転
直径Ｄを変更する方式では、偏心ギヤ25の交換そのもの
が非常に面倒なうえに、偏心ギヤ25の取付けの際に、電
極20の回転位置信号を検出するモータ22と同軸にあるエ
ンコーダ（図示せず）との基準位置合わせを再調整する
必要が生じ（この基準位置合わせはアークセンサーによ
る開先倣い制御のために必要なものである）、この再調
整にまた多くの時間、手数がかかるなど不便が多いもの
であった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされ
たもので、エンコーダとの基準位置合わせのための再調
整を不要とし、かつトーチの小型軽量化を実現でき、簡
単にアークの回転直径を変更できる高速回転アーク溶接
装置のトーチ回転装置を提供することを目的とする。

［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、本発明に係る高速回転
アーク溶接装置のトーチ回転装置は、電極の上端（電極
ワイヤ挿入側端部）を支点とし、中間部を回転駆動され
る偏心回転体により支持して該電極の下端に円運動を与
え、電極の中心を通る電極ワイヤの先端における溶接ア
ークに円運動を与えるものにおいて、上記偏心回転体を
２つに分離された外側の偏心のない、つまり通常のギヤ
等の回転体と、該回転体の内部に着脱自在に挿入される
内側の偏心リングとにより構成し、該偏心リングを交換
することにより溶接アークの回転直径を変更可能にした
ものである。

［作用］ 上述のように電極の下端が円運動を行うとき、偏心回
転体の偏心量をｄとし、電極の支点より偏心回転体によ
る支持部までの距離をl,電極の支点より電極ワイヤの先
端までの距離をＬとすると、電極ワイヤの先端での回転
直径つまりアークの回転直径Ｄは、次式で与えられる。

したがって、偏心量ｄを変えた数種類の偏心リングを
用意しておけば、距離ｌは一定でも偏心リングのみを交
換するだけでアークの回転直径Ｄを自由に変更すること
ができる。このため電極の全長が短くなりトーチ全体を
小型軽量にできる。

また、偏心リングの交換の際、外側の偏心のない回転
体を取り外す必要はないので、交換時に再びエンコーダ
との基準位置合わせを行う必要もない。

［実施例］ 第１図は本発明のトーチ回転装置の一実施例を示す概
略断面側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３
図（Ａ），（Ｂ）は偏心リングの平面図及び断面図であ
る。これらの図において、第４図と同一部材には同一符
号を付し説明は省略する。

この実施例において、偏心回転体10は、外側の偏心の
ない回転体、つまり通常のギヤ１と、ギヤ１の内側と自
動調心玉軸受26との隙間に着脱自在に挿入される内側の
偏心リング２の２つにより構成されるものである。

偏心リング２は、（１）式により回転直径Ｄを可変と
するため偏心量ｄを変えたものを数種類用意しておき、
必要に応じて取り替えて使用する。偏心リング２の位置
決めは先端に設けた切欠溝４にギヤ１の奥内の段部に突
設した突起５を係合させて行う。これにより任意の偏心
量ｄを持つ偏心リング２が自動調心玉軸受26の外側と、
ギヤ１の内側との隙間を埋め密接に挿入される。したが
って、外側の偏心のない回転体１と偏心リング２は、突
起５と切欠溝４により固定される。

ギヤ１は、従来例と同様に固定部材であるギャボック
ス28内でベアリング34により回転自在に支持され、モー
タ22の駆動ギヤ24により回転駆動される。なお、ギヤ1,
24による駆動機構は一例を示したものであり、タイミン
グベルト、チェーン等により回転体１を回転駆動するこ
ともできる。図中、７は自動調心玉軸受26の取付け用絶
縁部材で、自動調心玉軸受26を含む回転機構部分を電極
20より電気絶縁し、かつ自動調心玉軸受26を電極20の所
定位置に保持するものである。電極20の支点を構成する
自動調心玉軸受27についても同様の絶縁部材８が設けら
れている。なお、これらの絶縁部材7,8は第４図では省
略されているが、同様に設けられているものである。

以上のように構成することにより、自動調心玉軸受27
を支点とする電極20の下端の円運動は従来と同様に行わ
れ、しかも従来の回転直径調整器32（第４図参照）は不
要となり、偏心リング２のみを適宜交換するだけでアー
ク30の回転直径Ｄを変更することができる。回転の支点
27と自動調心玉軸受26間の距離ｌは一定の距離に設定さ
れ、（１）式より偏心リング２の偏心量ｄを変えるだけ
で回転直径Ｄを変えることができるので、従来の回転直
径調整器32による変更方式に比べてトーチ全体の小型
化、軽量化がはかれ、また偏心リング２の交換はギヤ1,
自動調心玉軸受26等を取り外さないでもでき、ギヤ１と
ギヤ24の噛み合い位置に影響を与えないので、アークセ
ンサーの回転位置信号を検出するエンコーダ（図示せ
ず）との基準位置合わせは最初に行っておけばよく、偏
心リング２の交換のたびごとの再調整は不要となり便利
である。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、偏心リングのみを交換
するだけでアークの回転直径を任意に変更することがで
き、かつトーチ全体を小型軽量にできる。そのため本溶
接トーチのロボット化を有利に進めることができる。

また、偏心リングの交換は簡単であり、外側の偏心のな
い回転体及び自動調心玉軸受の取り外しも一切不要なの
で、アークセンサーのための基準位置合わせを再調整す
る必要もなくきわめて便利であるなど効果が大きいもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトーチ回転装置の一実施例を示す概略
断面側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図
（Ａ），（Ｂ）は偏心リングの平面図及び断面図、第４
図（Ａ），（Ｂ）は従来のトーチ回転装置の概略断面側
面図及びその偏心回転部の横断平面図である。 １……外側の偏心のない回転体（ギヤ） ２……偏心リング 10……偏心回転体 20……電極 21……電極ワイヤ 22……モータ 24……ギヤ 26……自動調心玉軸受 27……自動調心玉軸受 28……ギヤボックス 30……溶接アーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村山 雅智 東京都千代田区丸の内１丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−241383（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極の上端（電極ワイヤ挿入側端部）を支
   点とし、中間部を回転駆動される偏心回転体により支持
   して該電極の下端に円運動を与え、前記電極の中心を通
   る電極ワイヤの先端における溶接アークに円運動を与え
   る高速回転アーク溶接装置において、 前記偏心回転体が２つに分離された外側の偏心のない回
   転体と、内側の偏心リングとからなり、該偏心リングの
   交換により前記溶接アークの回転直径を変更可能にした
   ことを特徴とする高速回転アーク溶接装置のトーチ回転
   装置。