JPH09300072A - 自動アーク溶接用ウィービング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クランク式のウィービング装置において、高
速ウィービングを行った場合のヒケの発生を抑える。 【解決手段】 回転中心に対して偏心した偏心ピン８４
をカム孔９２に嵌合させて、偏心ピン８４の回転運動を
直線運動に変換する。カム孔９２の両端部を直線部９２
ａ，９２ｄとし、中央部を、逆方向に湾曲する２つの円
弧部９２ｂ，９２ｃを組み合わせた傾斜部とする。一方
の移動限で偏心ピン８４が一方の円弧部９２ｃを通ると
きに、直線運動が止まり、他方の移動限で偏心ピン８４
が他方の円弧部９２ｂを通るときに、直線運動が止ま
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動アーク溶接に使
用される溶接トーチをウィービングさせるためのウィー
ビング装置に関し、更に詳しくは機械式、特にクランク
式のウィービング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動アーク溶接用ウィービング装置は、
電磁式と機械式に大別されるが、一般には電磁式が多用
されている。しかし、電磁式のウィービング速度は１０
〜２０ヘルツであり、最近の溶接高速化に対応するのが
困難になりつつある。その点、機械式、特にクランク式
のウィービング装置は、機構の単純さ、慣性の小ささな
どから、高速ウィービングが可能である。そのため、高
速ウィービングの点からは、クランク式が望ましいと言
える。従来のクランク式ウィービング装置としては、特
開昭５７−２１４８４号や実開平６−６６８６７号によ
り提案されたものが周知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】クランク式のウィービ
ング装置では、回転中心に対して偏心した偏心ピンの回
転運動を、ロッドの中心軸方向の往復運動に変換し、そ
のロッドの往復運動により、溶接トーチをウィービング
させる。これによると、溶接トーチは、図７に示すよう
に、偏心ピンが１回転する間に１往復し、この間のトー
チ速度は、所謂サインカーブを描いて変化する。ところ
が、このような速度変化では、溶接速度の増大に伴って
ウィービングを高速化すると、溶接ビード１の両側にア
ンダーカットと呼ばれる凹み２，２のできることが判明
した。また、ウィービングの高速化に伴って、振動が大
きくなることも問題となる。

【０００４】これらに加えて、特開昭５７−２１４８４
号により提案されているウィービング装置は、単に偏心
ピンの回転によりロッドを軸方向に往復移動させるもの
であるため、ウィービング幅を調節することができない
という問題がある。

【０００５】一方、特開平６−６６８６７号により提案
されているウィービング装置では、一応ウィービング幅
の調節が可能である。しかし、前記ロッドをシーソ式に
揺動させ、その揺動支点の位置を変更することにより、
ウィービング幅の調節を行うため、装置が大型化し且つ
複雑化するという問題がある。また、その問題のため
に、高速ウィービングのメリットが阻害されるおそれが
ある。

【０００６】本発明の第１の目的は、高速ウィービング
をおこなっても、振動が少なく、且つアンダーカットの
発生を防ぐことができるクランク式のウィービング装置
を提供することにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、高速ウィービング
およびウィービング幅の調節が可能で、しかも小型で構
造簡易なクランク式のウィービング装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
めに、本発明のウィービング装置は、回転中心に対して
偏心した偏心ピンの回転運動を、ロッドの中心軸方向の
往復運動に変換して、溶接トーチをウィービングさせる
クランク式の自動アーク溶接用ウィービング装置におい
て、偏心ピンを回転駆動するウィービング装置本体と、
偏心ピンの回転運動をロッドの中心軸方向の往復運動に
変換するために、偏心ピンとロッドとの間に介在する変
換部材とを具備し、変換部材は、ロッドの中心軸方向に
移動可能に支持される一方、ロッドの中心軸に直角な方
向のピン動作を逃がすために同方向に延びるピン嵌合部
を有し、ピン嵌合部の中央部分を偏心ピンが通過すると
きに偏心ピンの動作に変換部材が追従しないように、ピ
ン嵌合部の中央部分を傾斜させたものである。

【０００９】また、第２の目的を達成するために、前記
ウィービング装置本体は、自動アーク溶接装置の溶接ト
ーチ近傍に設置されるハウジングと、ハウジング内に回
転自在に支持されたスリーブ状のロータと、ロータを回
転駆動するためにハウジングに取り付けられた駆動機構
と、ロータ内にロータの中心軸方向に移動可能に収容さ
れ、且つロータの中心軸に対して傾斜したガイド溝を有
する第１スライダと、ロータの一端側よりハウジングを
貫通してハウジング内に挿入され、その先端部が第１ス
ライダに回動自在に連結されて第１スライダを保持する
と共に、軸方向の移動により第１スライダの保持位置を
調節する位置調節機構と、ロータの他端部にロータの中
心軸に直角に取り付けられてロータと共に回転するガイ
ドと、ガイドに係合すると共に、一端部が第１スライダ
のガイド溝に係合し、他端部にロータの中心軸に平行な
偏心ピンが設けられた第２スライダとを有する。

【００１０】本発明のウィービング装置においては、偏
心ピンの回転運動をロッドの中心軸方向の往復運動に変
換する変換部材を、ロッドの中心軸方向に移動可能に支
持し、ロッドの中心軸に直角な方向のピン動作を、同方
向に延びるピン嵌合部により逃がすので、振動が少な
い。ピン嵌合部の中央部分を傾斜させて、ピン嵌合部の
中央部分を偏心ピンが通過するときに偏心ピンの動作に
変換部材が追従しないようにしたので、変換部材が移動
方向両端に停止し、溶接トーチのウィービング両端位置
での滞在時間が長くなる。

【００１１】ピン嵌合部における傾斜部分は、偏心ピン
の回転円弧と湾曲半径が同一で湾曲方向が逆の２つの円
弧部を組み合わせたものとすることが望ましい。こうす
ると、変換部材が両方の移動限の近くに位置するとき
に、偏心ピンが２つの円弧部を通り、いずれかの円弧部
を通るときに、変換部材は停止する。つまり、一方の移
動限で一方の円弧部を通るときに変換部材が停止すれ
ば、他方の移動限では他方の円弧部を通るときに変換部
材は停止する。従って、変換部材は両方の移動限に停止
することとなる。

【００１２】また、前記ウィービング装置本体において
は、ハウジング内でロータを回転させると、ロータの他
端部にガイドを介して取り付けられた第２スライダが回
転し、その他端部に設けられた偏心ピンがロータの中心
軸回りを旋回する。これにより、ロッドが軸方向に往復
運動し、溶接トーチがウィービングを行う。ここで、位
置調節機構により、ロータ内の第１スライダをロータの
中心軸方向に移動させる。そうすると、第１スライダの
ガイド溝に案内されて、第２スライダがロータの中心軸
に直角な方向に移動する。これにより、偏心ピンから回
転中心までの距離が変わり、ウィービング幅が調節され
る。ロータ内の第１スライダは、第２スライダおよびガ
イドを介してロータと連結されているので、ロータと共
に回転する。位置調節機構は、第１スライダに回動自在
に連結されているので、その回転を阻害しない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図示
例に基づいて説明する。

【００１４】図１は本発明を実施したウィービング装置
の１例についてその外観を示す平面図、図２は図１のＡ
線矢視図、図３はウィービング装置本体を示す横断平面
図、図４は図３のＢ線矢視図、図５は図３のＣ線矢視
図、図６は変換部材のカム孔形状および動作の説明図で
ある。

【００１５】本ウィービング装置は、図１および図２に
示すように、回転中心に対して偏心した偏心ピン８４を
回転運動させるウィービング装置本体Ａと、偏心ピン８
４の偏心回転運動を、回転中心に直角な方向の直線往復
運動に変換する変換部材９０と、その直線往復運動によ
り中心軸方向の往復移動を繰り返すロッド１００とを具
備する。

【００１６】ウィービング装置本体Ａは、水平な基板１
０の表面に、中心軸を水平方向に向けてネジ止めされた
ハウジング２０を有する。ハウジング２０はヘッド面を
閉塞し、ボトム面を開放したスリーブである。

【００１７】ハウジング２０の内側には、図３および図
４に示すように、円筒状のロータ３０が同心状に且つ複
数の軸受３１，３１を介して回転自在に収容保持されて
いる。また、ハウジング２０の外側面には、ロータ３０
を回転駆動するための駆動機構４０が取り付けられてい
る。

【００１８】駆動機構４０は、モータ４１と２つの歯車
４２，４３とからなる。１段目の歯車４２は、モータ４
１の出力軸に結合されている。２段目の歯車４３は、１
段目の歯車４２に噛合すると共に、ロータ３０の外周面
に設けた歯車部３２に噛合している。これにより、モー
タ４１が作動すると、その回転が歯車４２，４３を介し
てロータ３０の歯車部３２に伝わり、ロータ３０がハウ
ジング２０内で回転する。

【００１９】ロータ３０内には、ピストンのような形状
をした第１スライダ５０が、同心状に且つ中心軸方向に
移動可能に収容されている。第１スライダ５０のヘッド
部は円柱部５１、ボトム部は円柱部５１から延出したヒ
レ部５２である。ヒレ部５２には、中心軸に対して４５
°の角度で傾斜したガイド溝５３が、ヒレ部５２を貫通
して形成されている。そして、この第１スライダ５０
は、ハウジング２０のヘッド部に取り付けた位置調節機
構６０により軸方向の移動位置が調節される。

【００２０】位置調節機構６０は、ハウジング２０のヘ
ッド面中央にねじ込まれた水平なネジ桿６１を有する。
ネジ桿６１のボトム部は、第１スライダ５０の円柱部５
１の中心部分に、複数の軸受６２，６２を介して回動自
在に連結されている。ネジ桿６１により、第１スライダ
５０はロータ３０内に保持される。また、ネジ桿６１を
回転させてそのねじ込み量を変更することにより、第１
スライダ５０はロータ３０内で軸方向に移動し、その軸
方向位置が調節される。

【００２１】ロータ３０のボトム面には、図４および図
５に示すように、ロータ３０の中心軸を挟んで一対のＬ
Ｍガイド７０，７０が取り付けられている。ＬＭガイド
７０，７０は、ロータ３０の中心軸に直角であり、それ
ぞれのレール部が、軸受３１の押さえを兼ねるロータ３
０の底板３３の中央ヒレ部３４にねじ止めされている。
そして、このＬＭガイド７０，７０により、第２スライ
ダ８０がロータ３０の中心軸と直角な方向に案内され
る。

【００２２】第２スライダ８０は、ロータ３０の中心軸
を挟んで配置された一対のサイドプレート８１，８１を
有する。サイドプレート８１，８１の各ボトム部は、Ｌ
Ｍガイド７０，７０の両側に位置し、ＬＭガイド７０，
７０の各スライドブロックと結合されている。一方、サ
イドプレート８１，８１のヘッド部は、第１スライダ５
０のヒレ部５２の両側に位置し、ヒレ部５２に設けたガ
イド溝５３を貫通するピン８２により、第１スライダ５
０と連結されている。これらにより、ロータ３０内の第
１スライダ５０が中心軸方向に移動した場合には、第２
スライダ８０は第１スライダ５０のガイド溝５３および
ＬＭガイド７０，７０に案内されてロータ３０の中心軸
に直角な方向に移動する。

【００２３】サイドプレート８１，８１の各ボトム部
は、底板８３により相互に連結されている。そして、底
板８３の底面には、ロータ３０の中心軸に平行な偏心ピ
ン８４が、その中心軸から偏位して突設されている。な
お、３５はロータ３０の底板３３にボトム側から取り付
けたキャップでロータ３０と共に回転し、その底面に設
けた長孔を通って偏心ピン８４はボトム側に突出してい
る。

【００２４】偏心ピン８４の回転運動を直線運動に変換
する変換部材９０は、ウィービング装置本体Ａのボトム
側に設けられ、ボトム側の端面に取り付けられたスライ
ダー９３が、基板１０の上にネジ止めされたガイド９１
に係合することにより、偏心ピン８４の回転中心と直角
な水平方向に案内される。変換部材９０は、偏心ピン８
４が嵌合するカム孔９２を有する一方、ロッド１００の
一端部と連結されている。ロッド１００は、変換部材９
０の移動方向に平行であり、基板１０の上にねじ止めさ
れたブロック１０１により軸方向に可動に支持されてい
る。そして、ロッド１００の他端部は、図示されない自
動アーク溶接装置の溶接トーチに連結される。

【００２５】偏心ピン８４が嵌合する嵌合部であるカム
孔９２は、図６に示すように、変換部材９０の移動方向
と直角な方向の、偏心ピン８４の動きを逃がすために、
同方向に延びる長孔である。このカム孔９２の両端部は
変換部材９０の移動方向に直角な直線部９２ａ，９２ｄ
であるが、中央部は両端部に対して傾斜しており、更に
厳密に言えば、逆方向に湾曲する２つの円弧部９２ｂ，
９２ｃを組み合わせた形状になっている。そして、その
湾曲半径は、偏心ピン８４の回転半径に一致している。

【００２６】次に、本ウィービング装置の動作を説明す
る。

【００２７】駆動機構４０のモータ４１を作動させる
と、その回転が歯車４２，４３を介してロータ３０の歯
車部３２に伝わり、ロータ３０が回転する。ロータ３０
が回転すると、そのボトム面に取り付けたＬＭガイド７
０，７０が回転し、これにより第２スライダ８０が回転
する。その結果、偏心ピン８４がロータ３０の中心軸回
りを旋回し、変換部材９０が往復直線運動を行うことに
より、ロッド１００が軸方向に往復運動する。かくし
て、クランク式による溶接トーチのウィービング動作が
行われる。

【００２８】第２スライダ８０が回転すると、これに連
結された第１スライダ５０も回転する。従って、ロータ
３０内の第１スライダ５０もロータ３０と共に回転す
る。すなわち、ロータ３０、第１スライダ５０および第
２スライダ８０は、同期回転する。位置調節機構６０
は、ネジ桿６１のボトム部を第１スライダ５０に回動自
在に連結しているので、第１スライダ５０の回転運動を
阻害しない。

【００２９】偏心ピン８４の回転に伴って変換部材９０
が往復直線運動を行うとき、偏心ピン８４は変換部材９
０に形成されたカム孔９２の中を往復移動する。図６に
示すように、偏心ピン８４の回転円弧を３６等分し、変
換部材９０がその移動方向一端側へ最も変位したとき、
すなわち一方の移動限（後退限と呼ぶ）に位置するとき
を「０」位置とすると、「０」位置では偏心ピン８４は
カム孔９２の中央、すなわち円弧部９２ｂ，９２ｃの間
に位置する。

【００３０】偏心ピン８４が「０」位置から「３」位置
へ回転する間、偏心ピン８４は円弧部９２ｃを通る。こ
こで円弧部９２ｃは、偏心ピン８４の回転円弧と同じ方
向に湾曲し、且つその回転円弧と同半径である。そのた
め、偏心ピン８４が「０」位置から「３」位置へ回転す
る間は、変換部材９０は前進せず、後退限に停止した状
態となる。

【００３１】偏心ピン８４が「３」位置から「１５」位
置へ回転する間は、偏心ピン８４が直線部９２ｄを往復
する。そのため、この間は変換部材９０はサインカーブ
に沿って前進する。

【００３２】偏心ピン８４が「１５」位置から「１８」
位置へ回転する間は、偏心ピン８４が再び円弧部９２ｃ
を通る。ここで円弧部９２ｃは、偏心ピン８４の回転円
弧と同半径であるが、方向が逆である。そのため、変換
部材９０はサインカーブよりやや速い速度で前進し、他
方の移動限、すなわち前進限に到る。

【００３３】偏心ピン８４が「１８」位置から「２１」
位置へ回転する間、偏心ピン８４は円弧部９２ｂを通
る。ここで円弧部９２ｂは、偏心ピン８４の回転円弧と
同じ方向に湾曲し、且つその回転円弧と同半径である。
そのため、偏心ピン８４が「１８」位置から「２１」位
置へ回転する間は、変換部材９０は後退せず、前進限に
停止した状態となる。

【００３４】偏心ピン８４が「２１」位置から「３３」
位置へ回転する間は、偏心ピン８４が直線部９２ａを往
復する。そのため、この間は変換部材９０はサインカー
ブに沿って後退する。

【００３５】偏心ピン８４が「３３」位置から「０」位
置へ回転する間は、偏心ピン８４が再び円弧部９２ｂを
通る。ここで円弧部９２ｂは、偏心ピン８４の回転円弧
と同半径であるが、方向が逆である。そのため、変換部
材９０はサインカーブよりやや速い速度で後退し、後退
限に戻る。

【００３６】かくして、変換部材９０は後退限および前
進限で所定時間停止しながら、前後進を繰り返す。従っ
て、ロッド１００を介して変換部材９０に接続された溶
接トーチは、ウィービング両端位置での滞在時間が長く
なり、これにより溶接ビード両側のアンダーカットを防
ぐことができる。この滞在時間は、円弧部９２ｂ，９２
ｃの周長を変えることにより、任意に調節される。

【００３７】位置調節機構６０のネジ桿６１を操作し、
これを軸方向に移動させると、ロータ３０内の第１スラ
イダ５０が軸方向に移動する。そうすると、第１スライ
ダ５０のヒレ部５２に傾斜形成したガイド溝５３に案内
されて、第２スライダ８０のピン８２がロータ３０の中
心軸に直角な方向に移動する。すなわち、第２スライダ
８０がＬＭガイド７０，７０に案内されてロータ３０の
中心軸に直角な方向に移動する。これにより、偏心ピン
８４からロータ３０の中心軸（回転中心）までの距離が
変化し、溶接トーチのウィービング幅が調節される。

【００３８】ウィービング幅を調節するための機構（第
１スライダ５０、ＬＭガイド７０，７０および第２スラ
イダ８０）をロータ３０の内側からそのボトム側にかけ
て設け、回転中心の周囲に集中させているので、慣性が
小さく、クランク式による高速ウィービングのメリット
が阻害されない。

【００３９】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明のウィービ
ング装置はクランク式であるので、高速ウィービングを
行うことができ、自動アーク溶接の高速化に寄与する。
そして、高速ウィービングを行った場合も、振動が少な
く、且つアンダーカットの発生を防ぐことかできる。

【００４０】また、クランク式であるにもかかわらず、
ウィービング幅を調節することができる。ウィービング
幅の調節機構については、傾斜したガイド溝を介して２
つのスライダを連結し連動させて、その機構を回転中心
の周囲に集中させるようにしたので、小型で構造が簡単
であり、且つ慣性の増大が回避されるので、高速ウィー
ビングを阻害しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明を実施したウィービング装置の１
例についてその外観を示す平面図である。

【図２】図１のＡ線矢視図である。

【図３】ウィービング装置本体を示す横断平面図であ
る。

【図４】図３のＢ線矢視図である。

【図５】図３のＣ線矢視図である。

【図６】変換部材のカム孔形状および動作の説明図であ
る。

【図７】従来のウィービング装置による溶接トーチの動
作および問題を示す模式図である。

【符号の説明】

Ａ ウィービング装置本体 １０ 基板 ２０ ハウジング ３０ ロータ ４０ 駆動機構 ５０ 第１スライダ ５３ ガイド溝 ６０ 位置調節機構 ７０ ガイド ８０ 第２スライダ ８４ 偏心ピン ９０ 変換部材 ９２ カム孔（ピン嵌合部） １００ ロッド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転中心に対して偏心した偏心ピンの回
   転運動を、ロッドの中心軸方向の往復運動に変換して、
   溶接トーチをウィービングさせるクランク式の自動アー
   ク溶接用ウィービング装置において、 偏心ピンを回転駆動するウィービング装置本体と、 偏心ピンの回転運動をロッドの中心軸方向の往復運動に
   変換するために、偏心ピンとロッドとの間に介在する変
   換部材とを具備し、 変換部材は、ロッドの中心軸方向に移動可能に支持され
   る一方、ロッドの中心軸に直角な方向のピン動作を逃が
   すために同方向に延びるピン嵌合部を有し、ピン嵌合部
   の中央部分を偏心ピンが通過するときに偏心ピンの動作
   に変換部材が追従しないように、ピン嵌合部の中央部分
   を傾斜させたことを特徴とする自動アーク溶接用ウィー
   ビング装置。
2. 【請求項２】 ピン嵌合部における傾斜部分は、偏心ピ
   ンの回転円弧と湾曲半径が同一で湾曲方向が逆の２つの
   円弧部を組み合わせたものであることを特徴とする請求
   項１に記載の自動アーク溶接用ウィービング装置。
3. 【請求項３】 前記ウィービング装置本体は、自動アー
   ク溶接装置の溶接トーチ近傍に設置されるハウジング
   と、 ハウジング内に回転自在に支持されたスリーブ状のロー
   タと、 ロータを回転駆動するためにハウジングに取り付けられ
   た駆動機構と、 ロータ内にロータの中心軸方向に移動可能に収容され、
   且つロータの中心軸に対して傾斜したガイド溝を有する
   第１スライダと、 ロータの一端側よりハウジングを貫通してハウジング内
   に挿入され、その先端部が第１スライダに回動自在に連
   結されて第１スライダを保持すると共に、軸方向の移動
   により第１スライダの保持位置を調節する位置調節機構
   と、 ロータの他端部にロータの中心軸に直角に取り付けられ
   てロータと共に回転するガイドと、 ガイドに係合すると共に、一端部が第１スライダのガイ
   ド溝に係合し、他端部にロータの中心軸に平行な偏心ピ
   ンが設けられた第２スライダとを有することを特徴とす
   る請求項１または２に記載の自動アーク溶接用ウィービ
   ング装置。