JPH08155646A - 自動溶接装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型軽量化に最適な構造を持つ自動溶接装置
を提供する。 【構成】 嵌合部１２がレール１１に嵌合し、滑動自在
に支持されている。この嵌合部１２の上には、ベルト挟
持板１３が固定され、このベルト挟持板１３の上に滑動
体４が固定されている。この滑動体４には、アーム支持
部２１が固定され、このアーム２２の先端には、溶接ト
ーチ５が固定されている。嵌合部１２とベルト挟持板１
３の間には、タイミングベルト２４の一部が挟み込まれ
て固定されている。ベルト用ギヤ２５の駆動軸２７の一
端には、大ギヤ２８が固定され、この大ギヤ２８には、
小ギヤ２９が噛み合い、この小ギヤ２９が減速ギヤボッ
クス３１の出力軸３２に固定され、この減速ギヤボック
ス３１の入力軸が電動モータ３３の回動軸に接続されて
いる。この電動モータ３３を作動させると、タイミング
ベルト２４に接続された滑動体４がレール１１に沿って
滑動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動溶接装置及び方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の自動溶接装置としては、例えば
特開昭５０−９８４５４号に記載されたものがある。こ
の溶接装置では、図８に示すように複数の磁石８１を走
行レール８２に固定し、この走行レール８２に沿って走
行台８３を移動可能に支持し、この走行台８３にオシレ
ータ８４を搭載し、このオシレータ８４に溶接トーチ８
５を連結している。また、走行レール８２には、ラック
８６が固定され、走行台８３には、走行用モータ８７や
減速ギヤ８８が搭載されている。この減速ギヤ８８の出
力軸には、このラック８６に噛み合うピニオンが固定さ
れている。

【０００３】この溶接装置を使用する場合、まず、走行
レール８２を被溶接材の直線状の開先８９に沿わせた状
態で、各磁石８１を被溶接材に吸着させて、走行レール
８２を固定する。この走行レール８２のオシレータ８４
に連結されている溶接トーチ８５の先端を被溶接材の開
先に近づけてから、この溶接トーチ８５による溶接を開
始するとともに、走行用モータ８７を作動させて、走行
台８３を走行レール８２に沿って移動させる。この走行
レール８２を被溶接材の開先８９に沿わせているので、
溶接トーチ８５の先端が被溶接材の開先８９に沿って移
動し、この被溶接材の開先８９が溶接される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
溶接装置では、走行レール８２にラック８６を固定し、
このラック８６に噛み合う走行台８３のピニオンを回転
させて、この走行台８３を移動させるので、この走行台
８３には、動力源の走行用モータ８７や減速ギヤ８８を
搭載する必要があった。このため、走行台８３の重量が
嵩むが、これに伴い、走行レール８２の強度を十分に向
上せねばならなくなり、この溶接装置の全体が重くなる
と言う結果を招いた。更には、各磁石８１も大きくせね
ばならないので、この溶接装置の全体が益々重くなっ
た。

【０００５】したがって、このような構造の溶接装置
は、持ち運びに不便であり、一人で十分な作業を行うの
には適当でなかった。

【０００６】そこで、この発明の課題は、小型軽量化に
最適な構造を持つ自動溶接装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明の自動溶接装置は、本体筐体と、この本体
筐体内に架け渡されたタイミングベルトと、このタイミ
ングベルトを駆動する駆動源と、このタイミングベルト
に並設されたレールと、このレールに沿って滑動し、タ
イミングベルトに連結された滑動体と、この滑動体に搭
載され、溶接トーチを把持する溶接トーチ把持手段と、
本体筐体の底に配設された複数の電磁石とを備えてい
る。

【０００８】

【作用】この発明の自動溶接装置は、タイミングベル
ト、駆動源、レール、滑動体、溶接トーチ把持手段、各
電磁石を本体筐体に設けて一体化したものであり、持ち
運びに便利なように小型軽量化に最適な構造となってい
る。

【０００９】滑動体は、レールに沿って滑動し、タイミ
ングベルトに連結されているので、駆動源によって、こ
のタイミングベルトを駆動すると、この滑動体がレール
に沿って滑動する。この滑動体には、溶接トーチ把持手
段が搭載されているので、本体筐体の各電磁石によっ
て、この本体筐体を被溶接体に固定して適宜に位置決め
し、この滑動体を滑動させれば、この溶接トーチ把持手
段を被溶接体の開先に沿って移動させることができる。

【００１０】ここで、滑動体を移動させるためのレール
とタイミングベルトの組み合わせは、駆動源、つまり電
動機や減速ギヤを滑動体に搭載する必要がないので、こ
の滑動体を軽量化することができる。しかも、この滑動
体の軽量化に伴い、レール、本体筐体、各電磁石等の軽
量化を図ることができるので、装置全体としては、大幅
な軽量化が可能になり、小型化にも結びつく。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面を参照し
て説明する。

【００１２】図１は、この発明の自動溶接装置の一実施
例の外観を示している。同図において、本体筐体１は、
コントロール用筐体部２と、滑動体用筐体部３からな
る。コントロール用筐体部２は、各種のスイッチを有
し、自動溶接装置を制御する制御回路を内蔵する。ま
た、滑動体用筐体部３は、滑動体４を矢印Ａに沿って滑
動自在に支持する部分であり、この滑動体４に溶接トー
チ５が搭載されている。

【００１３】図２には、滑動体４を滑動自在に支持する
機構が示されている。レ−ル１１は、滑動体用筐体部３
の内側の底に固定されている。このレール１１に嵌合部
１２の凹部１２ａが嵌合し、これにより嵌合部１２がレ
ール１１に沿って滑動自在に支持される。この嵌合部１
２の上には、ベルト挟持板１３が固定され、このベルト
挟持板１３の上に滑動体４が固定されている。この滑動
体４は、下側基板１４、スペーサ１５、上側基板１６、
スライダー台部１７、スライダー移動部１８を重ねたも
のである。下側基板１４は、図１に示す滑動体用筐体部
３の長孔３ａから外部に導出され、この下側基板１４上
のスペーサ１５、上側基板１６等が外部に配置される。

【００１４】更に、スライダー移動部１８には、アーム
支持部２１が固定されている。このアーム支持部２１に
は、アーム２２を通す孔２１ａと、この孔２１ａに沿う
スリット２１ｂが形成されており、このスリット２１ｂ
を直交するボルト（図示せず）がアーム支持部２１にね
じ込まれている。このボルトを緩めると、アーム支持部
２１の孔２１ａが広がるので、アーム２２を矢印Ｂに沿
って移動させることができ、このボルトを締めると、こ
の孔２１ａが狭まるので、アーム２２を締め付けて固定
することができる。

【００１５】また、アーム２２の先端には、トーチ把持
部２３が設けらている。このトーチ把持部２３には、溶
接トーチ５を通す孔２３ａと、この孔２３ａに沿うスリ
ット２３ｂが形成されており、このスリット２３ｂを直
交するボルト（図示せず）がトーチ把持部２３にねじ込
まれている。このボルトを緩めたり、締めることによ
り、溶接トーチ５を矢印Ｃに沿って移動させたり、固定
することができる。

【００１６】嵌合部１２とベルト挟持板１３の間には、
タイミングベルト２４の一部が挟み込まれて固定されて
いる。このタイミングベルト２４は、一対のベルト用ギ
ヤ２５，２６に架け渡されている。一方のベルト用ギヤ
２５は、駆動軸２７に固定され、この駆動軸２７の一端
に大ギヤ２８が固定されている。この大ギヤ２８には、
小ギヤ２９が噛み合い、この小ギヤ２９が減速ギヤボッ
クス３１の出力軸３２に固定され、この減速ギヤボック
ス３１の入力軸が電動モータ３３の回動軸に接続されて
いる。この電動モータ３３を作動させると、減速ギヤボ
ックス３１の出力軸３２が回転し、これに伴い、小ギヤ
２９と大ギヤ２８が回転し、ベルト用ギヤ２５が回転す
る。これによって、タイミングベルト２４が各タイミン
グ用ギヤ２５，２６間で回動し、このタイミングベルト
２４に接続された滑動体４がレール１１に沿って滑動す
る。

【００１７】また、ベルト用ギヤ２５の駆動軸２７に
は、エンコーダ３４が接続されている。このエンコーダ
３４は、ベルト用ギヤ２５の回動角度を検出する。この
ベルト用ギヤ２５の回動角度は、滑動体４の移動距離に
比例するので、このベルト用ギヤ２５の回動角度を検出
すれば、滑動体４の位置を知ることができる。

【００１８】レール１１の両端の近傍には、それぞれの
リミットスイッチ３５，３６が配設されている。これら
のリミットスイッチ３５，３６は、滑動体４の移動範囲
の両側の境界を検出するものであり、この滑動体４が両
側の境界のいずれかに達すると、この移動体４が各リミ
ットスイッチ３５，３６のいずれかの接触子に接触す
る。

【００１９】図３（ａ），（ｂ）には、滑動体４の構造
が示されている。この滑動体４では、スライダー台部１
７がスライダー移動部１８の凹部１８ａに嵌合し、この
スライダー移動部１８が滑動自在に支持されている。回
動軸３７は、スライダー移動部１８の壁１８ｂを貫通
し、回動自在に支持されている。また、この回動軸３７
は、スライダー台部１７に螺合している。この回動軸３
７のノブ３８を回転させると、これに伴い、スライダー
台部１７が矢印Ｄに沿って移動する。

【００２０】図４には、滑動体用筐体部３の底が示され
ている。この滑動体用筐体部３の底には、複数の電磁石
４１が配設されている。これらの電磁石４１は、Ｅ型鉄
芯４２と、コイル４３からなり、これらのＥ型鉄芯４２
毎に、Ｅ型鉄芯４２の３つの端面が露出している。これ
らのＥ型鉄芯４２の各端面が後述するように被溶接体に
吸着し、これによって、自動溶接装置が被溶接体に固定
される。このように多数の端面、つまり多数の吸着部位
を有する場合、この被溶接体の表面が多少凸凹していて
も、これらの吸着部位の幾つかが被溶接体に吸着するの
で、自動溶接装置を確実に固定することができる。

【００２１】図５は、この自動溶接装置の概略構成を示
すブロック図である。同図において、本体コントローラ
５１は、コントロール用筐体部２に収納されており、こ
の自動溶接装置を直接駆動制御するものである。遠隔コ
ントローラ５２は、必要に応じて、本体コントローラ５
２に接続される。この遠隔コントローラ５２は、延長コ
ードを通じてコントロール用筐体部２のコネクタ５３に
接続され、この自動溶接装置を本体コントローラ５１を
介して間接的に駆動制御したり、溶接ワイヤーを溶接ト
ーチ５に送り出すワイヤー送り出し装置５４や、溶接電
流を溶接トーチ５に供給する溶接電流用電源５５を制御
する。

【００２２】本体コントローラ５１には、移動開始スイ
ッチ５６、移動停止スイッチ５７、速度調節ボリューム
５８、移動方向指示スイッチ５９、電磁石用スイッチ６
１等が付設されている。また、この本体コントローラ５
１には、エンコーダ３４、各リミットスイッチ３５，３
６、電動モータ３３、及び各電磁石４１が接続されてい
る。

【００２３】ここで、速度調整ボリューム５８を適宜に
調節して、滑動体４の目標速度を任意に指定してから、
移動開始スイッチ５６をオンにすると、本体コントロー
ラ５１は、電動モータ３３を起動して、滑動体４の移動
を開始する。そして、本体コントローラ５は、ベルト用
ギヤ２５の回動角度を検出するエンコーダ３４からの検
出信号を入力して、このベルト用ギヤ２５の回動角度に
対応する滑動体４の位置の変化、つまり滑動体４の速度
を求め、この滑動体４の速度と、速度調節ボリューム５
８によって指示された目標速度を比較し、両者の速度が
一致するように、電動モータ３３を制御する。

【００２４】滑動体４がレール１１の両端のいずれかの
近傍まで移動すると、この滑動体４が各リミットスイッ
チ３５，３６のいずかの接触子に接触する。これに応答
して、本体コントローラ５１は、電動モータ３３を停止
し、滑動体４をレール１１の端で停止させる。

【００２５】この滑動体４の移動中に、移動方向指示ス
イッチ５９を切り換えると、これに応答して、本体コン
トローラ５１は、電動モータ３３の回動軸の回転方向を
反転させ、滑動体４の移動方向を反転させる。また、移
動停止スイッチ５７をオンにすると、本体コントローラ
５１は、電動モータ３３を停止させて、滑動体４を停止
させる。

【００２６】更に、電磁石用スイッチ６１をオンにする
と、本体コントローラ５１は、各電磁石４１に電流を供
給して、これらの電磁石４１を励磁する。

【００２７】一方、遠隔コントローラ５２にも、移動開
始スイッチ６２、移動停止スイッチ６３、速度調節ボリ
ューム６４、移動方向指示スイッチ６５等が付設されて
いる。これらのスイッチやボリュームを操作することに
より、先に述べた本体コントローラ５１を操作したとき
と同様に、滑動体４を移動させることができる。

【００２８】また、遠隔コントローラ５２は、ワイヤー
送り出し装置５４及び溶接電流用電源５５を制御するこ
とにより、溶接トーチ５に送り出される溶接ワイヤーの
送り出し速度、及び溶接トーチ５に供給される溶接電流
を同期させて周期的に変更している。

【００２９】図６は、溶接ワイヤーの送り出し速度と、
溶接電流の関係を示すグラフである。このグラフから明
らかなように、溶接ワイヤーの送り出し速度と、溶接電
流は、相互に同期して、周期的に変化している。溶接ワ
イヤーの送り出し速度が高くなったときには、溶接電流
を大きくし、溶接ワイヤーの送り出し速度が低くなった
ときには、溶接電流を小さくしている。これより、開先
における溶滴の大きさを周期的に変化させることができ
る。

【００３０】このような溶接方法は、開先が略垂直に立
っており、溶滴が垂れ易いときに、有効である。つま
り、十分な幅と深さで連続的に均一に溶接しようとする
と、溶滴が直ぐに大きくなって垂れてしまうが、一定期
間だけ、溶接ワイヤーの送り出し速度を高くするととも
に、溶接電流を大きくして、これにより溶滴を大きく
し、この溶滴が垂れる前に、次の一定期間で、溶接ワイ
ヤーの送り出し速度を低くするとともに、溶接電流を小
さくして、これにより先の溶滴を冷やして擬固させる。
この溶滴の成長と擬固を繰り返せば、溶滴を垂れ流すこ
となく、溶接を十分な幅と深さで行うことができる。

【００３１】この溶接方法は、例えばウィービングのよ
うな格別な機構を溶接トーチに付設せずに済むので、こ
の装置の軽量化に有利である。つまり、ウィービングの
ための機構を溶接トーチに付設したことから、この溶接
トーチに係わる部分が重くなれば、滑動体４やレール１
１の強度を上げねばならないので、これらの滑動体やレ
ールが重くなり、これに伴って、筐体の強度も上げる必
要性が生じれば、この筐体も重くせざるを得ず、この結
果として、この装置の全体が重くなる。

【００３２】さて、このような構成の自動溶接装置は、
次の様な手順で使用される。

【００３３】まず、図７に示すように滑動体用筐体部３
を被溶接体７１の開先７２と略平行に配置して、この滑
動体用筐体部３の底の各電磁石４１を被溶接体７１に当
てる。このとき、滑動体４を最も下側まで移動させてお
いて、滑動体４を矢印Ｄ（図３（ｂ）に示す）に沿って
移動させたり、このアーム２２の先端に取り付けられた
溶接トーチ５を矢印Ｃ（図２に示す）に沿って移動さ
せ、溶接トーチ５の先端を開先７２の最も下側の端に向
けるとともに、溶接トーチ５の先端と開先７２の間隔を
適宜に設定する。

【００３４】この状態で、本体コントローラ５１の電磁
石用スイッチ６１をオンにすると、本体コントローラ５
１によって、各電磁石４１が励磁されて被溶接体７１に
吸着し、この自動溶接装置が被溶接体７１に固定され
る。

【００３５】こうして自動溶接装置を配置した後、遠隔
コントローラ５２の移動開始スイッチ６２をオンにする
と、この旨が本体コントローラ５１に伝達されて、本体
コントローラ５１は、電動モータ３３を起動して、滑動
体４を滑動させる。これにより、滑動体４が下から上へ
と移動し、溶接トーチ５の先端が被溶接体７１の開先７
２に沿って下から上へと移動する。

【００３６】また、電動モータ３３の起動と同時に、遠
隔コントローラ５２は、ワイヤー送り出し装置５４及び
溶接電流用電源５５を起動する。これにより、ワイヤー
送り出し装置５４から溶接トーチ５への溶接ワイヤーの
送り出し、溶接電流用電源５５から溶接トーチ５への溶
接電流の供給が開始される。勿論、溶接ワイヤーの送り
出し速度と、溶接電流の関係は、図６のグラフに示す通
りである。

【００３７】この結果、被溶接体７１の開先７２は、下
から上へと、つまり上進しつつ、十分な幅と深さで溶接
される。

【００３８】こうして溶接トーチ５が上進し、この溶接
トーチ５の先端が開先７２の上端に達して、この開先７
２の上端まで溶接されると、遠隔コントローラ５２の移
動停止スイッチ６３をオンにする。これに応答して、遠
隔コントローラ５２は、本体コントローラ５１を通じて
滑動体４を停止させる。また、遠隔コントローラ５２
は、ワイヤー送り出し装置５４及び溶接電流用電源５５
を停止させる。

【００３９】このように実施例では、レール１１を滑動
体用筐体部３の内側の底に固定し、滑動体４をレール１
１に沿って滑動自在に支持し、この滑動体４をタイミン
グベルト２４に接続し、このタイミングベルト２４を回
動させて、この滑動体４を移動させる構造であるから、
この滑動体４に電動モータや減速ギヤを搭載する必要が
なく、この滑動体４の軽量化を図れる。このことは、レ
ール１１、本体筐体１、各電磁石４１等の軽量化に結び
つき、装置全体の軽量化を実現させる。

【００４０】また、ワイヤーの供給速度と溶接電流を相
互に同期させて周期的に変化させ、このワイヤーの供給
速度が早くなったときに、この溶接電流を大きくし、こ
れにより溶滴の成長と擬固を繰り返している。このた
め、垂直に立てられた開先を溶接する場合でも、溶滴を
垂れ流すことなく、溶接を十分な幅と深さで行うことが
できる。この溶接方法は、例えばウィービングのような
格別な機構を付設せずに済むので、装置の軽量化に有利
である。

【００４１】

【効果】以上説明したように、この発明の自動溶接装置
は、タイミングベルト、駆動源、レール、滑動体、溶接
トーチ把持手段、各電磁石を本体筐体に設けて一体化し
た構造であるから、持ち運びに便利なように小型軽量化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の自動溶接装置の一実施例の外観を示
す斜視図

【図２】図１の装置の内部構造を示す斜視図

【図３】図３（ａ）は図１の装置における滑動体を図２
のＩ−Ｉ′に沿って切断して示す断面図、図３（ｂ）は
図１の装置における滑動体を図２のII−II′に沿って切
断して示す断面図

【図４】図１の装置における滑動体用筐体部の底に配置
された各電磁石を示す斜視図

【図５】図１の装置の概略構成を示すブロック図

【図６】図１の装置における溶接ワイヤーの送り出し速
度と、溶接電流の関係を示す図表

【図７】図１の装置の使用状態を示す斜視図

【図８】従来の装置を示す斜視図

【符号の説明】

１ 本体筐体 ２ コントロール用筐体部 ３ 滑動体用筐体部 ４ 滑動体 ５ 溶接トーチ １１ レール ２４ タイミングベルト ３１ 減速ギヤボックス ３３ 電動モータ ４１ 電磁石 ５１ 本体コントローラ ５２ 遠隔コントローラ ５４ ワイヤー送り出し装置 ５５ 溶接電流用電源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本体筐体と、 この本体筐体内に架け渡されたタイミングベルトと、 このタイミングベルトを駆動する駆動源と、 このタイミングベルトに並設されたレールと、 このレールに沿って滑動し、タイミングベルトに連結さ
   れた滑動体と、 この滑動体に搭載され、溶接トーチを把持する溶接トー
   チ把持手段と、 本体筐体の底に配設された複数の電磁石とを備える自動
   溶接装置。
2. 【請求項２】 溶接トーチを制御する制御手段を更に備
   え、 この制御手段は、溶接トーチへのワイヤーの供給速度を
   周期的に変化させるとともに、溶接電流を該ワイヤーの
   供給速度に同期して変化させ、このワイヤーの供給速度
   が早くなったときに、この溶接電流を大きくする請求項
   １に記載の自動溶接装置。
3. 【請求項３】 溶接トーチへのワイヤーの供給速度を周
   期的に変化させるとともに、溶接電流を該ワイヤーの供
   給速度に同期して変化させ、このワイヤーの供給速度が
   早くなったときに、この溶接電流を大きくする自動溶接
   方法。