JP2015112632A - 溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造を複雑化させることなく、簡単な操作でフィラーユニットの精密な角度調整が可能になる溶接装置を提供する。
【解決手段】溶接トーチ２と、フィラーワイヤ供給用のフィラーユニット３とを備えた溶接装置１であって、フィラーユニット３は、アーム体１８と可動体１９とを備えており、アーム体１８及び可動体１９に、曲面状の壁面４０、４１が形成されており、可動体１９は、アーム体１８に、可動体１９の曲面状の壁面４０がアーム体１８の曲面状の壁面４１に沿って摺動可能に取り付けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶接トーチとは別にフィラーユニットを設けた溶接装置に関する。

溶接法の一種としてガスシールドアーク溶接が知られている。この溶接法では、アルゴン又はヘリウムなどの不活性ガス雰囲気中で、溶接部を大気から遮断しながら溶接を行うので、溶融金属の酸化、窒化が起こらない。ガスシールドアーク溶接の一つであるＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接では、不活性ガス雰囲気中で、タングステン電極と母材との間でアークを発生させる。この溶接法では、溶接部をフィラーワイヤ（溶加棒）を用いて充填する場合もある。フィラーワイヤを用いる溶接装置では、タングステン電極を備えた溶接トーチとは別にフィラーユニットを設け、フィラーワイヤが溶接部に送られていく。下記特許文献１には、溶接トーチ（電極用トーチ）及びフィラーユニット（フィラーワイヤ用トーチ）の角度を適切な角度に調整できる角度調整機構を備えた溶接装置が提案されている。

特開２０１２−１７９６１３号公報

前記特許文献１の溶接装置における角度調整機構は、円弧状長孔にボルト状の支持具を組み合わせたものであった。この構成では、円弧状長孔を支持具の軸に沿って回転移動させるには、円弧状長孔の幅を支持具の軸径よりも大きくしておく必要があった。このため、フィラーユニットの軌跡は完全な円弧になるとは限らず、単にフィラーユニットを回転移動させるというだけでは、精密な角度設定はできなかった。

本発明は、前記のような従来の問題を解決するものであり、構造を複雑化させることなく、簡単な操作でフィラーユニットの精密な角度調整が可能になる溶接装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の溶接装置は、溶接トーチと、フィラーワイヤ供給用のフィラーユニットとを備えた溶接装置であって、前記フィラーユニットは、アーム体と可動体とを備えており、前記アーム体及び前記可動体に、曲面状の壁面が形成されており、前記可動体は、前記アーム体に、前記可動体の曲面状の壁面が前記アーム体の曲面状の壁面に沿って摺動可能に取り付けられていることを特徴とする。この構成によれば、可動体の壁面とアーム体の壁面とが互いに摺動しながら、可動体が可動するので、簡単な操作でフィラーユニットの精密な角度調整が可能になる。すなわち、壁面同士を密着状態で当接させても互いに摺動可能であるので、摺動中のがたつきは防止され精密な角度調整が可能になる。また、壁面同士の係合構造を追加しても、構造が特別複雑化することはなく、複雑な機構を用いることも不要である。

前記本発明の溶接装置においては、前記各曲面状の壁面は、前記可動体の回転中心が、溶接部となるように形成されていることが好ましい。この構成によれば、可動体の角度調整をしても、フィラーユニットが支持するフィラーワイヤの先端は常に溶接部に向くので、フィラーワイヤの最適位置への調整が容易になる。

また、前記アーム体及び前記可動体の一方に曲線状の凸部が形成され、他方に前記凸部と係合する凹部が形成され、前記凸部と前記凹部とが係合した状態で、前記可動体が回転移動可能であることが好ましい。この構成によれば、精密な角度調整がより有利になる。

また、前記可動体に、前記アーム体と重なり合う延出部が形成されており、前記アーム体及び前記軸体の少なくとも一方に長穴が形成されており、前記延出部及び前記アーム体が、前記長穴に通した軸体を介して連結されていることが好ましい。この構成によれば、簡単な構造で可動体を可動可能にしつつ、アーム体と可動体とを連結することができる。

本発明によれば、構造を複雑化させることなく、簡単な操作でフィラーユニットの精密な角度調整が可能になる。

本発明の一実施形態に係る溶接装置の正面図。 本発明の一実施形態に係る溶接装置の背面図。 本発明の一実施形態に係る溶接装置の平面図。 本発明の一実施形態に係る溶接装置の底面図。 本発明の一実施形態に係る溶接装置の左側面図。 本発明の一実施形態に係る溶接装置の右側面図。 本発明の一実施形態に係る溶接装置の溶接部近傍の拡大図。 本発明の一実施形態に係る溶接装置のＸＹ軸スライダ近傍の拡大斜視図。 本発明の一実施形態に係る溶接装置のフィラーユニットの先端側の分解斜視図。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１〜図６は、本発明の一実施形態に係る溶接装置１の外観図を示している。図１は正面図、図２は背面図、図３は平面図、図４は底面図、図５は左側面図、図６は右側面図である。図７は、溶接部近傍の拡大図を示している。本実施形態では、溶接装置１はＴＩＧ溶接用の溶接装置の例で説明するが、これに限るものではなく、本発明は、溶接トーチとは別にフィラーユニットを設けた溶接装置に適用可能である。

溶接装置１は、溶接トーチ２と、フィラーワイヤ供給用のフィラーユニット３とを主要構成としている。溶接装置１は、本体用べース４を介して構造体（図示せず）に取り付けられる。溶接トーチ２は支持体５により支持され、フィラーユニット３はスライダ用ベース１５を介して支持体５に支持されている。

溶接トーチ２は、タングステン電極６と母材１０（図７）との間でアークを発生させるものである。ノズル７からはアルゴン又はヘリウムなどの不活性ガスが母材１０に向けて吹き付けられる。このことにより、不活性ガス雰囲気中で、溶接部１１（図７）を大気から遮断しながら溶接を行うことができ、溶融金属の酸化、窒化を防止できる。

フィラーユニット３は、溶加棒であるフィラーワイヤ１２を供給するためのものである。図７に示したように、フィラーワイヤ１２は供給管１３に挿通される。フィラーワイヤ１２の消耗に伴い、供給手段（図示せず）により、フィラーワイヤ１２が溶接部１１に向けて送られていく。

フィラーユニット３は、ＸＹ軸スライダ１６及びＺ軸スライダ１７により、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の直線方向の位置調整が可能である。さらに、可動体１９により角度調整が可能である。Ｘ軸は溶接装置１の高さ方向の軸であり（図１参照）であり、Ｙ軸は溶接装置１の幅方向の軸であり（図３参照）、Ｚ軸はＸ軸及びＹ軸に直交する方向の軸である（図１及び図３参照）。角度調整とは、図７に示した角度θの調整のことである。角度θは溶接トーチ２の中心軸と供給管１３の中心軸とのなす角度である。以下、フィラーユニット３の直線方向の位置調整及び角度調整について説明する。

最初にＸ軸方向の位置調整について説明する。図８はＸＹ軸スライダ１６近傍の拡大斜視図を示している。スライダ用ベース１５と一体の半筒状突起２０にＸＹスライダ１６が係合している。調整ボルト２１は、図５に示したように縮径部分２２が爪２３に挟まれており、軸方向の移動が規制されている。ＸＹ軸スライダ１６には調整ボルト２１が挿通し、この挿通部分にはねじが形成されている。この構成では、調整ボルト２１を回転させると、ＸＹ軸スライダ１６が半筒状突起２０に沿ってＸ軸方向に移動する。このことにより、フィラーユニット３がＸ軸方向に移動する。

Ｙ軸方向の移動についても、Ｘ軸方向の移動と同様である。図２において、中間べース２４と一体の半筒状突起２５に、ＸＹ軸スライダ１６が係合している。図３において、調整ボルト２６は縮径部分２７が爪２８に挟まれており、軸方向の移動が規制されている。ＸＹ軸スライダ１６には調整ボルト２６が挿通し、挿通部分にはねじが形成されている。この構成では、調整ボルト２６を回転させると、ＸＹ軸スライダ１６が半筒状突起２５に沿ってＹ軸方向に移動する。このことにより、フィラーユニット３がＹ軸方向に移動する。

Ｚ軸方向についても、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の移動と同同様である。図８において、中間べース２４と一体の半筒状突起３０に、Ｚ軸スライダ１７が係合している。調整ボルト３１は縮径部分３２が爪３３に挟まれており、軸方向の移動が規制されている。Ｚ軸スライダ１７には調整ボルト３１が挿通し、挿通部分にはねじが形成されている。この構成では、調整ボルト３１を回転させると、Ｚ軸スライダ１７が半筒状突起３０に沿ってＺ軸方向に移動する。このことにより、フィラーユニット３がＺ軸方向に移動する。

次に、フィラーユニット３の角度調整について説明する。図９は、フィラーユニット３の先端側の分解斜視図を示している。可動体１９には曲面状の壁面４０が形成されており、アーム体１８にも曲面状の壁面４１が形成されている。可動体１９にはアーム体１８と重なり合う延出部４２が形成されている。延出部４２には丸穴４３が形成され、アーム体１８には長穴４４が形成されている。ワッシャ４５及び長穴４４を通した軸体であるボルト４６を、延出部４２の丸穴４３に締め付けることにより、可動体１９及びアーム体１８が互いに圧接されて固定される。図１はこの状態を示している。

一方、ボルト４６を緩めると、可動体１９とアーム体１８との圧接状態が緩和され、延出部４２に固定されているボルト４６は、長穴４４に沿って回転移動が可能になる。この移動により、ボルト４６と一体の可動体１９が移動する。この移動の際、可動体１９の壁面４０は、アーム体１８の壁面４１に沿って摺動可能であるので、精密な角度調整が可能になる。

これに対し、長穴４４とボルト４６の係合のみによって、回転移動させる構成では、長穴４４とボルト４６との間の隙間により可動体１９のがたつきが生じ、精密な角度調整が困難になる。すなわち、本実施形態のように、壁面同士の係合構造では、壁面同士を密着状態で当接させても壁面同士が互いに摺動可能であるので、摺動中のがたつきは防止され精密な角度調整が可能になる。また、壁面同士の係合構造を追加しても、構造が特別複雑化することはなく、複雑な機構を用いることも不要である。

本実施形態では、精密な角度調整をより有利にするために、図９に示したように、可動体１９に曲線状の凸部５０を形成し、アーム体１８に凸部５０と係合する曲線状の凹部５１を形成している。可動体１９の回転移動中は、凸部５０と凹部５１とが互いに案内されるので、角度調整の安定性が高まり、精密な角度調整により有利になる。図９では、可動体１９に凸部５０を形成しアーム体１８に凹部５１を形成しているが逆の配置としてもよい。

以上、フィラーユニット３の角度調整について説明したが、図９に示した壁面４０及び壁面４１が互いに摺動する構成は一例であり、適宜変更してもよい。例えば、壁面４０及び壁面４１は端面で形成された壁面であるが、凸部５０及び凹部５１と同様に、凸部及び凹部で形成された壁面としてもよい。同様に、ボルト４６及びワッシャ４５による連結構造も一例であり、適宜変更してもよい。例えば、丸穴４３にねじを形成する代りにナットを用いてもよい。また、ボルト４６に代えて、丸穴４３の位置に延出部４２と一体に軸体を立設させた構成でもよい。

また、曲面状の壁面４０及び壁面４１、曲線状の凸部５０及び凹部５１における曲面及び曲線については、円弧面や円弧でもよいがこれに限るものではない。長穴４４については、その幅をボルト４６の直径よりも少し大きくして、可動体１９が移動できるようにする必要がある。このため、長穴４４の形状は、必ずしも円弧状等の曲線状である必要はなく直線状であってもよい。さらに、図９では長穴４４は、アーム体１８に形成しているが、可動体１９に形成してもよい。

以下、フィラーユニット３の角度調整についてさらに具体的に説明する。図７において、フィラーユニット３は前記のとおり角度調整ができるので、フィラーワイヤ１３の傾斜角度を最適な角度に設定可能である。本実施形態においては、壁面４０及び壁面４１の曲面形状を円弧とする場合は、この円弧の中心が溶接部１１となるようにようにしておくことが好ましい。この構成によれば、フィラーユニット３を任意の位置に角度調整しても、フィラーワイヤ１３の先端が常に溶接部１１に向くので、最適位置への調整が容易になる。図７の構成では、壁面４０及び壁面４１が円弧であり、この円弧は溶接部１１を中心とする半径ｒの円の円弧である。

図７は、フィラーユニット３の角度調整によるフィラーワイヤ１３の傾斜角度の調整範囲も示している。実線で示したフィラーユニット３は、角度θを最大とした状態を示している。２点鎖線で示したフィラーユニット３は、角度θを最小とした状態を示している。図７では、フィラーユニット３は、実線の位置と２点鎖線の位置との間で角度調整が可能になるが、フィラーワイヤ１３の先端が常に溶接部１１に向くことになる。

より具体的には、フィラーワイヤ１３の先端が溶接部１１に向くことにより、フィラーワイヤ１３の先端が溶接プールに向くので、フィラーワイヤ１３の先端を最適な充填位置に向けることができる。この場合、フィラーワイヤ１３の先端の向くべき最適点が図７の溶接部１１から僅かにずれた点（例えば溶接プールの端部）であっても、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の位置調整により、フィラーワイヤ１３の先端を最適点に向けることができる。

また、壁面４０及び壁面４１の円弧の中心が溶接部１１となるようにした構成は、図７において、タングステン電極６先端の溶接部１１からの基準高さに基づいて設定すればよい。この構成では、実際の溶接時のタングステン電極６先端の高さが基準高さからずれていても、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の位置調整により、壁面４０及び壁面４１の円弧の中心を溶接部１１とすることができる。

また、図７では、フィラーユニット３の角度調整範囲は、実線の位置と２点鎖線の位置との間であるが、図１に示したアーム体１８について、曲げ角度の異なるアーム体１８を複数個用意しておき、別のアーム体１８に交換することにより、角度調整範囲を変更することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、前記実施形態は一例であり適宜変更してもよい。例えば、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の位置調整機構は、同様の機能を有するものであれば、他の構造であってもよい。また、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の位置調整機構は、各軸方向のすべてについて備えていなくてもよく、必要な方向のみの位置調整機構を採用したものであってもよい。

１ 溶接装置
２ 溶接トーチ
３ フィラーユニット
１１ 溶接部
１２ フィラーワイヤ
１８ アーム体
１９ 可動体
４０，４１ 曲面状の壁面
４２ 延出部
４４ 長穴
４６ 軸体（ボルト）
５０ 曲線状の凸部
５１ 曲線状の凹部

Claims (4)

1. 溶接トーチと、フィラーワイヤ供給用のフィラーユニットとを備えた溶接装置であって、
   前記フィラーユニットは、アーム体と可動体とを備えており、
   前記アーム体及び前記可動体に、曲面状の壁面が形成されており、
   前記可動体は、前記アーム体に、前記可動体の曲面状の壁面が前記アーム体の曲面状の壁面に沿って摺動可能に取り付けられていることを特徴とする溶接装置。
2. 前記各曲面状の壁面は、前記可動体の回転中心が、溶接部となるように形成されている請求項１に記載の溶接装置。
3. 前記アーム体及び前記可動体の一方に曲線状の凸部が形成され、他方に前記凸部と係合する凹部が形成され、前記凸部と前記凹部とが係合した状態で、前記可動体が回転移動可能である請求項１又は２に記載の溶接装置。
4. 前記可動体に、前記アーム体と重なり合う延出部が形成されており、前記アーム体及び前記軸体の少なくとも一方に長穴が形成されており、前記延出部及び前記アーム体が、前記長穴に通した軸体を介して連結されている請求項１から３のいずれかに記載の溶接装置。
   

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