JPS6297777A - 溶接ト−チの駆動機構 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、トーチ中心よりアークを偏向させ１・−ヂ又
は電極を回転させてオシレートを行う為の溶接トーチの
駆動機構に関するものである。

［従来の技術］ 溶接能率を上げる為には狭開先とするのが好ましいが、
従来のトーチ中心位置でアークを発生させる方法ではト
ーチノズル先端部が開先壁面に衝突するのでオシレート
することができない。従って第７図に示す様に電極１直
下の開先中央部に入熱が集中し、開先壁面２近傍を充分
に加熱りることがでさず周辺部の潜込不足、融合不良３
等の溶接欠陥を生ずることが多い。

この為、消耗電極式のアーク溶接法に於いてフィラーワ
イヤに波形の癖をつけて送給する様にし、この癖により
トーチノズルを出たフィラーワイヤ先端がぶれるのでア
ークが移動するという溶接方法もあるが、塑性変形内で
つ番づられる癖にも限度があって充分なアーク移紡量は
得られない。更に、この方法は非消耗電極式の溶接法で
は効果がないという欠点がある。

そこで１本発明者等はアークの発生点をトーチの中心よ
りずらして偏向させトーチを回転させることによりアー
クの発生点を移動させ、トーチ自体に振幅を与えること
なくオシレートさせる方法を提案している。

該方法を可能とする消耗電極式のトーチ形状として第８
図（イ）Ｈに示す如く、コンタクトチップ４のワイヤ送
通孔５の出口部を中心軸に対して傾斜させ、該送通孔５
の開口位置が中心軸に対して偏心する様にしたものであ
り、斯くの如くしたトーチを回転させれば、第９図に示
す様に狭間先内でのオシレートが可能であり均一な溶込
み、周辺部の充分な加熱により融合不良の解消が図れる
。

更に、トーチの回転（アーク点の回転）は、従来のアー
ク力による溶滴移行の他に遠心力の作用によって溶滴移
行を促進してｒａ着速度が増加し、周辺の予熱効果が増
し溶接速度が増すと共にプールの撹拌等の効果があり能
率品質とも著しく改善できる。

又、非消耗電極式の溶接方法では第１０図（イ）（ロ）
で示す様に電極１２の先端部を成形してアーク発生点を
偏心させれば、上述同様トーチの回転によるオシレート
が可能となる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記したトーチを回転させてオシレートを行うことは狭
開先でのオシレートを可能とするばかりでなく溶接性、
溶接品質を向上させる為の種々の効果があるが、トーチ
を回転させ狭開先でのオシレ、−１〜を行う方法は未だ
充分に実用化されておらず、トーチを回転させる為の手
段も具体化されていないのが実情である。

本発明は、斯かる実情に鑑みトーチを所望の状態に回転
させ得る溶接トーチの駆動機構を提供しようとするもの
である。

［問題点を解決するための手段］。

本発明はアーク発生点が中心に対して偏心する様電極を
支持するトーチを１・−チブロック保持部に回転自在に
支持せしめ、該トーチに従動ギアを嵌着して従動ギアに
駆動ギア及び回転角検出用ギアを噛合し、駆動ギアにト
ーチ回転モータ、回転角検出用ギアに角度検出器をそれ
ぞれ連結したことを特徴とするものである。

［作　　　用１ トーチ回転モータによりトーチを回転させるとアーク発
生点がトーチの中心より偏心しているのでアーク発生点
が偏心ムを回転半径としてオシレートする。又回転角は
角度検出器によって検出し得、この検出結果を利用する
ことにより円弧の往復オシレート、連続円のオシレート
等種々のオシレート態様が可能となる。

［実　施　例１ 以下図面を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

第１図、第２図は非消耗電極のトーチに本発明を実施し
た場合を示し、溶接線Ｘに沿って走行する溶接台車（図
示せず）にトープブロック保持部６を取付け、該トーチ
ブロック保持部６にはトーチブロック７をブツシュ８．
９を介して回転自在に設け、トーチブロック７の下端に
トーチノズル１０を軸心を合致させて取付１ノ、上部に
は従動ギア１１を嵌着する。トーチノズル１０には前記
した様な尖端をトーチ軸心に対して偏心させ成形した電
極１２を把持せしめる。前記トーチブロック保持部６の
１側面には受板１３を突設せしめて角度検出ユニット１
４を取付け、他側面にはギアボックス１５を取付ける。

角度検出ユニット１４はロータリポテンショメータ１６
の回転軸１７に回転角検出用のバックラッシ防止ギア１
８、回転角度検出ギア１９を嵌着し、該バックラッシ防
止ギア１８、回転角度検出ギア１９を前記従動ギア１１
に噛合させたものである。

前記ギアボックス１５は傘歯車２０．２１によって入力
と出力方向の変換をしており、出力軸２２には前記従動
ギア１１と噛合する駆動ギア２３を嵌着し、入力側の傘
１ｉＩｌ車２０にはトーチ回転［−夕２４の出力軸を固
着しである。

而して、トーチ回転モータ２４により傘歯車２０゜２１
を介し出力軸２２を回転させれば、その回転力は駆動ギ
ア２３、従動ギア１１を介してトーチブロック７に伝達
されて、トーチブロック７即ち電極１２を回転させる。

トーチブロック１の回転は回転角度検出ギア１９を介し
てロータリポテンショメータ１６に伝達される。ロータ
リポテンショメータ１６ではトーチブロック７の回転角
を検出し、該検出結果により回転量とその回転中心を演
算し得る。

従って、制御装置に於いて、オシレート振幅（回転量）
、オシレート中心（回転中心）を設定入力しておき、前
記ロータリポテンショメータ１６からのフィードバック
を受はトーチ回転モータ２４を制御することにより所望
のオシレートが可能となる。又、ロータリーポテンショ
メータ以外の検出器例えばパルスセンサー、ロータリエ
ンコーダなどでも可能である。

尚、上記した溶接トーチ支持装置を従前のトーチ自体を
溶接線に対し直角方向へ振らせる通常のオシレート方式
と組合せてもよいことは勿論であり、且この場合は特に
開先壁面近傍の処理に効果を奏し、複雑微妙なオシレー
トをさせることができる。

本発明のトーチ回転式オシレートと従前のオシレートと
を組合せた１例を第３図に於いて示す。

図中２５は溶接台車であり、２６は溶接線に沿って敷設
したラックを示す。

溶接台車２５に設（）られた走行モータ２７に設＄プた
走行ギア２８は前記ラック２６と噛合しており、走行モ
ータ２７を駆動することによって走行し得る様になって
いる。又、該溶接台車２５には走行方向に対して直角な
方向にアーム２９が滑動自在に設けられており、該アー
ム２９は直線オシレートモータ３０によりビニオン３１
、ラック３２を介して駆動される様になっている。

前述した溶接トーチ支持装置３３はアーク艮コントロー
ルユニット３４を介して前記アーム２９に取付けられて
いる。

而して、トーチ回転モータ２４によるトーチ回転のオシ
レートと直線オシレートモータ３０によるアーム２９の
往復動オシレートとを同期組合せれば種々の態様のオシ
レートが可能となる。

第４図に於いて組合せオシレートの１例を示す。

溶接ｓｉｘに対し、直線オシレートモータ３０によって
、所要の振幅によって直線オシレートＶを行う。該直線
オシレートＶはその振＠端に於いて停止させ、停止状態
でトーチ回転モータ２４によって回転オシレートｒを行
う。斯かる組合せオシレートを行えば、入熱の不足がち
な開先壁面部での充分な入熱ができ融合不良等の欠陥を
防止することができる。

次に第５図に於いて回転オシレートと直線オシレートの
組合せオシレートを行う場合に於ける制御ｌ装置につい
て説明する。

直線オシレートモータ３０にパルスジェネレータ４８を
連結し、トーチ支持装置３３にはトーチの位置を検出す
る直線ポテンショメータ４９を取付け、パルスジェネレ
ータ４８の検出信号は七−タフイードバック回路４６を
介して比較器４４へ入力し、又直線ポテンショメータ４
９からの信号は移動位置検知回路４７を介して比較器４
２へ入力する。

又、比較器４２へは振幅設定器４０から直線オシレート
の振幅を設定してあり、比較器４２は該振幅設定器４０
、移動位置検知回路４７からの信号を演算して、その結
果を位置と速度の直線オシレートサーボ回路４３へ入力
する。該サーボ回路４３へは移動速度設定器４１から速
度設定信号が入力されている。サーボ回路４３からの出
力は比較器４４に入力されており、比較器４４は該入力
信号と前記モータフィードバック回路４６からの信号と
を比較演算して制御信号を直線オシレートモータ駆動回
路４５へ入力し、該駆動回路４５は制御信号を基に直線
オシレートモータ３０を駆動する。

前記トーチ回転モータ２４にパルスジェネレータ５８を
連結し、トーチ支持装置３３にロータリポテンショメー
タ１６を取付け、パルスジェネレータ５８の検出信号は
モータフィードバック回路５６を介して比較器５４、フ
ィードバック回路５３に入力し、又ロータリポテンショ
メータ１Ｇからの信号は回転位置検知回路５１、反復制
御回路６０を介して比較？Ｊ５２へ入力する。

又、比較器５２へはトーチの回転角を設定する為角度設
定器５０からの信号が入力されており、比較器５２は角
度設定器５０、反復制御回路６０がらの信号を演算して
、その結果を位置と速度の回転オシレートサーボ回路５
３へ入力する。該サー水回路５３へは回転速度設定器５
１から速度設定信号が入力されている。

サーボ回路５３からの出力は比較器５４へ入力されてお
り、比較器５４は該入力信号と前記モータフィードバッ
ク回路５６からの信号とを比較演峰して制御信号を回転
オシレートモータ駆動回路５５へ入力し、該駆動回路５
５は制御信号を基にトーチ回転モータ２４を駆動する。

更に、直線オシレートサーボ回路４３から反復制御回路
６０へ、回転オシレートサーボ回路５３から直線オシレ
ートサーボ回路４３へそれぞれ同期信号が入力され、直
線オシレートと回転オシレートとの同期がとられる。

トーチは速度設定器４１で設定した速度及び振幅設定器
４０′ｃ設定した振幅となる様パルスジェネレータ４８
、直線ポテンショメータ４９からの信号がフィードバッ
クされつつ直線オシレートモータ３０が駆動される。こ
の直線オシレートが行われる過程でオシレート端に達す
ると直線オシレートは休止し、その信号は同期信号とし
て反復制御回路６０へ入力され、該信号の入力によって
回転オシレートサーボ回路５３によるトーチ回転モータ
２４の駆動制御が始動される。即ち、角度設定器５０か
らの角度設定、回転速度設定器５１からの設定速度とな
る様パルスジェネレータ５８、ロータリポテンショメー
タ１６からの信号がフィードバックされつつ回転オシレ
ートが制御される。

又、回転オシレートでオシレート端に達した時（連続回
転オシレートの場合はトーチが所定の回転数だけ回転し
た時）に、回転オシレートが完了した旨の同期信号が回
転オシレートサーボ回路５３より直線オシレートサーボ
回路４３へ入力され、再び直線オシレートが開始される
。

而して、半サイクルの直線オシレート毎に直線オシレー
トが休止して回転オシレートが行われるという組合せオ
シレートが行われる。

尚、上記制御では直線オシレートを半サイクル毎に休止
させたが、特に休止させることなく回転オシレートを組
合せてもよい。

又、第６図は本発明に係る溶接トーチ支持装置の応用例
を示すものである。

トーチブロック７に歯数の異なる従動ギア１１ａ、１１
ｂ、１１Ｃを嵌着し、又トーチブロック保持部６のギア
ボックス１５取付面を前記従動ギア１１ａ、１１ｂ、１
１Ｇのピッチ円直径と対応させて階段状とし、ギアボッ
クス１５の取付位置を変えることにより駆動ギア２３が
任意の従動ギアｌｌａ、ｌｌｂ。

１１Ｃと噛合する様にしたものである。

モータ回転速度の制御範囲はモータの仕様等によって限
定されるが、第６図に示す如くすると、駆動ギアと従動
ギア間の減速比を変えられるので本装置に於ける回転オ
シレートの制御範囲を広げることができる。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、狭開先でのオシレート
を可能とし、溶着速度が増すと共に溶込み形状の均一化
が図れ、プールの撹拌作用も伴って溶接能率、品質が著
しく改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例の斜視図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ矢視図、第３図は本実施例を従来のオシレート装
置に組込んだ概略斜視図、第４図は第３図で示したオシ
レート装置のオシレート軌跡を示す線図、第５図は該装
置の制御ブロック図、第６図は本発明の応用例を示す正
面図、第７図は従来の狭開先に於けるアーク発生状態を
示す説明図、第８図（イ）（０）は消耗電極の場合でア
ーク発生点を偏心させる為のコンタクトチップの説明図
で（イ）は正面図、（０）は底面図、第９図は偏心させ
たアークによるオシレートの状態を示す説明図、第１０
図（イ）（０）は非消耗電極の形状を示す説明図であり
、（イ）は側面図、（０）は正面図である。 ６はトーチブロック保持部、７はトーチブロック、１０
はトーチノズル、１１は従動ギア、１２は電極、１６は
ロータリポテンショメータ、１８はバックラッシ防止ギ
ア、１９は回転角度検出ギア、２３は駆動ギア、２４は
トーチ回転モータを示す。 第１図 第４図 第２図 第６図 １１門 第７図　　　　第８図 第９図　　第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）アーク発生点が中心に対して偏心する様電極を支持
   するトーチをトーチブロック保持部に回転自在に支持せ
   しめ、該トーチに従動ギアを嵌着して従動ギアに駆動ギ
   ア及び回転角検出用ギアを噛合し、駆動ギアにトーチ回
   転モータ、回転角検出用ギアに角度検出器をそれぞれ連
   結したことを特徴とする溶接トーチの駆動機構。