JP6348089B2

JP6348089B2 - 溶接装置

Info

Publication number: JP6348089B2
Application number: JP2015173312A
Authority: JP
Inventors: 森　健一; 健一森
Original assignee: 株式会社カットランドジャパン
Priority date: 2015-09-02
Filing date: 2015-09-02
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2035-09-02
Also published as: JP2017047458A; US10442024B2; US20170056998A1

Description

本発明は、筒状の被溶接物、具体的には、配管（パイプ）を溶接するための装置（以下、単に、「溶接装置」という。）に関する。

従来、パイプの周方向へ溶接トーチを旋回させてパイプを溶接する溶接装置が知られている。一般的な溶接装置は、溶接トーチをパイプの周方向へ旋回させると、パイプの外周面上に溶接トーチに接続されている電力供給用電線が巻付くので、電力供給用電線をパイプの外周面上に溶接トーチの旋回方向と逆方向に予め巻付けておく必要がある。

上記の溶接装置に見られる、電力供給用電線の巻付け作業は煩雑であり、効率的な溶接作業実現の障壁となっていた。そこで、以下に示す、電力供給用電線をパイプに予め巻付ける必要のない溶接装置が開発された。

特開２０１３−１８４１７６号公報

特許文献１の溶接装置は、環状のハウジングの内径側に取付けられた複数のころによって回転可能に支えられている環状の面板歯車と、面板歯車に相対回転可能に取付けられるワイヤ用歯車及びトーチ用歯車を具える。ハウジングは、パイプの外周面上に固定される基部とボールねじ機構を介して連結されている。このボールねじ機構を利用して、ハウジングはパイプの軸方向に進退動するよう構成されている。面板歯車、ワイヤ用歯車、及びトーチ用歯車は、外周面の全周に亘って設けられた外歯及び内周面の全周に亘って設けられた内歯を具え、それぞれ、面板歯車駆動装置、ワイヤ用歯車駆動装置、及びトーチ用歯車駆動装置から各々の外歯を通じてトルクが伝達される。溶接トーチは面板歯車と連動し、面板歯車の回転に合わせてパイプの周方向を旋回する。面板歯車、ワイヤ用歯車、及びトーチ用歯車を同方向、同回転数で回転させた状態から、面板歯車とワイヤ用歯車の回転数に差を生じさせると、溶接に必要なワイヤが送り出される。一方、面板歯車とトーチ用歯車の回転数に差を生じさせると、溶接トーチをパイプに対して近付け、又は遠ざけることができる。よって、面板歯車駆動装置、ワイヤ用歯車駆動装置、及びトーチ用歯車駆動装置の各電動機をコントロールして、面板歯車、ワイヤ用歯車、トーチ用歯車を同方向同速に回転させた状態から、各電動機の回転速度を変えることで、ワイヤを送り出し、又は溶接トーチを動かすことができる。

特許文献１の溶接装置によれば、駆動装置である電動機をハウジングに固定することができるため、従来のように、電動機に給電するための電力供給用電線をパイプに予め巻付けておく必要がない。

しかしながら、特許文献１の溶接装置は、電動機全ての回転速度をそれぞれ制御しなくてはならないため、制御装置が複雑になり、製造コストが掛かる。また、以下の点で、装置が大型になり易く、その分、重量が増加し易い。まず、ハウジング自体をボールねじ機構によってパイプの軸方向に進退動させるため、部品点数が多く、ハウジング及び面板歯車等の剛性も必要になるからである。そして、高剛性の面板歯車等を支えるためのころも比較的大型のものを複数要し、また、ころがハウジングの内径側に取付けられているという構成であるため、面板歯車の径方向寸法を大きくせざるを得ないからである。

また、ワイヤ用歯車及びトーチ用歯車の内外周面の全周に亘ってギアを形成しているため、溶接装置の製造に当たり、多くの加工を要するという問題もある。

そこで、本発明は、前述した従来技術の問題点に鑑み、軽量でコンパクトな溶接装置を提供することをその目的とし、さらには、加工・製造コストを低減した溶接装置を提供することを目的とする。

本発明は、軸方向の対向面の周方向に連続する案内面をそれぞれ有する、環状のハウジングと、
前記対向面の間に配設され、内周面の全周に内歯を具える環状の溶接ヘッド旋回ギアと、
前記対向面の間に配設され、内周面の全周に内歯を、外周面の少なくとも一部に外歯を具え、前記溶接ヘッド旋回ギアに対し所定の角度以上回動可能に設けられる、少なくとも１枚の環状のリングギアと、
前記溶接ヘッド旋回ギアの内歯に噛合う旋回入力ギア及び前記リングギアの内歯に噛合うリング入力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の一方の側に位置するように前記ハウジングと連結され、前記旋回入力ギアとリング入力ギアにトルクを伝達する複数の電動機と、
前記溶接ヘッド旋回ギアに連結される、前記外歯と噛合うリング出力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の他方の側に位置する溶接トーチ及び前記リング出力ギアからトルクが伝達されるトルク利用手段を有する溶接ヘッドを具え、
前記溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアが、前記案内面に対する案内部材によって前記ハウジングに対し回転可能に支えられ、
前記電動機とハウジングの間に設けられ、前記旋回入力ギア及びリング入力ギアにトルクを伝達する差動装置を具え、
一の前記電動機を駆動し、他の前記電動機を停止しているときに前記溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアを同方向同回転数で回転させ、
他の前記電動機を駆動したとき、前記溶接ヘッド旋回ギアと異なる回転数で、前記リングギアを回転させるように構成されていることを特徴とする溶接装置
又は
軸方向に対向する面の周方向に連続する案内面をそれぞれ有する、環状のハウジングと、
前記対向面の間に配設され、外周面の全周に外歯を具える環状の溶接ヘッド旋回ギアと、
前記対向面の間に配設され、外周面の全周に外歯を、内周面の少なくとも一部に内歯を具え、前記溶接ヘッド旋回ギアに対し所定の角度以上回動可能に設けられる、少なくとも１枚の環状のリングギアと、
前記溶接ヘッド旋回ギアの外歯に噛合う旋回入力ギア及び前記リングギアの外歯に噛合うリング入力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の一方の側に位置するように前記ハウジングと連結され、前記旋回入力ギアとリング入力ギアにトルクを伝達する複数の電動機と、
前記溶接ヘッド旋回ギアに連結される、前記内歯と噛合うリング出力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の他方の側に位置する溶接トーチ及び前記リング出力ギアからトルクが伝達されるトルク利用手段を有する溶接ヘッドを具え、
前記溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアが、前記案内面に対する案内部材によって前記ハウジングに対し回転可能に支えられ、
前記電動機とハウジングの間に設けられ、前記旋回入力ギア及びリング入力ギアにトルクを伝達する差動装置を具え、
一の前記電動機を駆動し、他の前記電動機を停止しているときに前記溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアを同方向同回転数で回転させ、
他の前記電動機を駆動したとき、前記溶接ヘッド旋回ギアと異なる回転数で、前記リングギアを回転させるように構成されていることを特徴とする溶接装置によって前記課題を解決した。

本発明によれば、環状のハウジングが、軸方向に対向する面の周方向に連続する案内面をそれぞれ有し、溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアが、その案内面に対する案内部材によってハウジングに対し回転可能に支えられているので、従来のように、溶接ヘッド旋回ギアを支えるための大型のころを設ける必要がない。従って、溶接ヘッド旋回ギアの径方向寸法も小さくすることができるので、従来に比べ、溶接装置を軽量且つコンパクトにできる。

また、リングギアを溶接ヘッド旋回ギアに対し所定の角度のみ回動可能に設け、リング出力ギアに噛合う外歯或いは内歯を当該所定の角度の範囲内で設けた構成とすれば、リング出力ギアと噛合うギアをリングギアの内外周全面に設ける必要がないので、その分、加工コストを低減させることができる。

また、トルク利用手段は、ワイヤ送給機構、トーチ軸方向移動機構、又はトーチ径方向移動機構とすることができる。これにより、溶接トーチの先に溶接に要するワイヤを送給し、或いは、溶接トーチを軸方向又は径方向に進退動させることができる。特に、トーチ軸方向移動機構を設けた構成では、従来のように、ハウジングを軸方向に進退動させるボールねじ機構が不要のため、その分、部品点数の削減、重量の低減に寄与することができる。

また、電動機とハウジングの間に、旋回入力ギア及びリング入力ギアにトルクを伝達する差動装置を具え、一の電動機を駆動し、他の電動機を停止しているときに溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアを同方向同回転数で回転させ、他の電動機を駆動したとき、溶接ヘッド旋回ギアと異なる回転数で、リングギアを回転させるように構成するのがよい。これにより、一つの電動機で溶接ヘッド旋回ギアとリングギアを回転させることができるので、電動機を制御するための装置を簡素化することができる。

本発明の第一実施形態の正面図。本発明の第一実施形態の側面図。本発明の第一実施形態の背面図。本発明の第一実施形態の軸方向一方のハウジングを取り外した状態の正面図。本発明の第一実施形態の軸方向一方のハウジング及び溶接ヘッド旋回ギアを取り外した状態の正面図。図４の６−６線断面図。図４の７−７線断面図。図４の８−８線断面図。本発明の第一実施形態の差動装置の展開図。

本発明の実施例を図１〜９を参照して説明する。但し、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

図１〜３は、それぞれ、本発明の第一実施形態の溶接装置１０を示す、正面図、側面図、背面図である。これらの図に示されているように、溶接装置１０は、環状のハウジング１２を具える。ハウジング１２は、周方向に複数設けられている固定部材１６によって、被溶接物の例であるパイプＰ１の外周面上に固定されている。また、ハウジング１２は、軸方向の対向面１３，１３（図６参照）を有するように構成され、図中の上下で２つに分割可能である（図では、連結具１４によって連結されている状態を示す。）。なお、ハウジングをさらに分割することもできる。

図２に示すように、パイプＰ１とＰ２を溶接する場合、溶接装置１０は、パイプＰ１とＰ２のいずれかに装着される（図では、Ｐ１に装着されている。）。ハウジング１２の軸方向の一方の側（図中右側）には、複数の電動機Ｍ１〜Ｍ４（図３も参照）が差動装置３０を介してハウジング１２に連結されている。一方、ハウジング１２の外径側には、溶接ヘッド２０が位置し、ハウジング１２の軸方向の他方の側（図中左側）には、溶接ヘッド２０に連結されている溶接トーチ２２が設けられている。溶接ヘッド２０及び溶接トーチ２２は、パイプＰ１，Ｐ２などの被溶接物をアーク溶接するためのものである。なお、図２において、溶接装置１０の周方向にはカバーＣが取付けられている。

図３に示すように、ハウジング１２の電動機Ｍ１〜Ｍ４が装着される側の面には、溶接ヘッド２０延いては溶接トーチ２２に電力を供給する電源供給導体（図示省略）が挿し込まれる電源供給体１８を具える。電力の供給方法としては、例えば、特許文献１のように環状電極（図６符号Ｅ参照）を使用する方法が挙げられるが、本発明の主題ではないため、説明を省略する。同様に、シールドガスの供給方法についても、説明を省略する。

図４に示すように、ハウジング１２の内側には、溶接ヘッド旋回ギア４０が設けられている。なお、図４では、説明の便宜上、後述する第１乃至第３入力ギア５２，６２，７２の図示は省略している。溶接ヘッド旋回ギア４０の内周面の全周には、内歯４８が形成されている。また、溶接ヘッド旋回ギア４０の外周側には、溶接ヘッド２０に連結される台座４４が連結されている（図１，３も参照）。溶接ヘッド旋回ギア４０は、後に説明するように、ハウジング１２に対して回転可能に設けられており、内歯４８と噛合う旋回入力ギア４２からトルクが伝達される。よって、旋回入力ギア４２を通じて溶接ヘッド旋回ギア４０にトルクが伝達されると、溶接ヘッド旋回ギア４０は回転し、溶接ヘッド２０も溶接ヘッド旋回ギア４０に連動して回転する。

図５，６に示すように、溶接装置１０は、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０を具える。なお、図５では、説明の便宜上、前述した旋回入力ギア４２の図示は省略している。第１乃至第３リングギア５０，６０，７０の内周面の全周には、それぞれ、内歯５８，６８，７８が形成されている。第１乃至第３リングギア５０，６０，７０も、後述するように、ハウジング１２に対して回転可能であり、内歯５８，６８，７８とそれぞれ噛合うリング第１乃至第３入力ギア５２，６２，７２からトルクが伝達される。よって、第１乃至第３リング入力ギア５２，６２，７２を通じて第１乃至第３リングギア５０，６０，７０にトルクが伝達されると、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０は回転する。また、後に説明するが、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０は、溶接ヘッド旋回ギア４０に対して、それぞれ、所定の角度のみ回動可能に設けられている。

図６に示すように、溶接ヘッド旋回ギア４０の外周側に取付けられている台座４４は、第１乃至第３リング出力ギア５４，６４，７４を軸支している。これにより、第１乃至第３リング出力ギア５４，６４，７４は、溶接ヘッド旋回ギア４０と連動するように、溶接ヘッド旋回ギア４０に連結される。第１乃至第３リング出力ギア５４，６４，７４は、それぞれ、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０の外周面に形成される外歯５９，６９，７９と噛合っている。このため、溶接ヘッド旋回ギア４０に対して異なる回転数でリングギア５０，６０，７０が回転又は回動したとき、第１乃至第３リング出力ギア５４，６４，７４にそれぞれトルクが出力される。なお、外歯５９，６９，７９は、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０の外周面の全周に形成されていてもよいが、溶接ヘッド旋回ギア４０に対して第１乃至第３リングギア５０，６０，７０が回動可能な角度の範囲内で、当該外周面の一部のみに形成した構成としてもよい。これにより、加工コストを低減させることができる。

第１乃至第３リング出力ギア５４，６４，７４に伝達されたトルクは、図１，２に示すように、溶接ヘッド２０に設けられるトルク利用手段である、ワイヤ送給機構２４、トーチ軸方向移動機構２６、及びトーチ径方向移動機構２８にそれぞれ伝達される。

ワイヤ送給機構２４は、例えば、ワンウェイクラッチ（図示省略）を含むギア機構を内部に具える等して、第１リング出力ギア５４のいずれの回転又は回動方向のトルクによっても、ワイヤホルダ２４ａに巻き付けられた溶接用ワイヤ（図示省略）をワイヤガイド２４ｂへ送給できるように構成されている。

トーチ軸方向移動機構２６は、既知の直線運動変換機構（図示省略）を通じて、第２リング出力ギア６４から伝達されたトルクを直線運動に変換する。これにより、第２リング出力ギア６４の回転又は回動方向に応じて、溶接トーチ２２をハウジング１２の軸方向に進退動させる。

トーチ径方向移動機構２８は、既知の直線運動変換機構（図示省略）を通じて、第３リング出力ギア７４から伝達されたトルクを直線運動に変換する。これにより、第３リング出力ギア７４の回転又は回動方向に応じて、溶接トーチ２２をハウジング１２の径方向に進退動させる。

上記のとおり、ワイヤ送給機構２４は、第１リング出力ギア５４のいずれの回転又は回動方向のトルクによっても溶接用ワイヤを連続的に送給することができる。一方、溶接トーチ２２は、ハウジング１２の軸方向又は径方向に対し、所定の距離のみ進退動できれば、パイプＰ１とＰ２の溶接に支障はない。よって、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０は、必ずしも溶接ヘッド旋回ギア４０に対して回転可能に設けなくてもよく、溶接装置１０のように、所定の角度の範囲内で回動可能に設ければよい。また、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０を回動させる角度は、例えば、溶接トーチ２２を軸方向又は径方向に進退動させる距離を考慮して決定すればよい。

次に、溶接ヘッド旋回ギア４０、及び第１乃至第３リングギア５０，６０，７０の支持構造について説明する。図４に示すように、溶接ヘッド旋回ギア４０には、ガイド部材４１が溶接ヘッド旋回ギア４０の周方向の複数箇所に設けられている。図４の７−７線断面図及び８−８線断面図が、それぞれ、図７，８である。

図７，８に示されているように、ハウジング１２は、軸方向の対向面１３，１３を有し、溶接ヘッド旋回ギア４０及び第１乃至第３リングギア５０，６０，７０は、対向面１３，１３の間に配設されている。対向面１３，１３には、それぞれ、案内溝１１，１１が形成されている。図示は省略するが、案内溝１１，１１はハウジング１２の周方向の全周に連続して設けられている。これにより、ハウジング１２には、周方向に連続する径方向の面（案内面）１１ａが形成される。なお、場合によっては、案内溝１１，１１を設けずに、ハウジング１２の外周面又は内周面を案内面として利用することもできる。

ガイド部材４１は、溶接ヘッド旋回ギア４０に連結され、案内溝１１，１１内に嵌め込まれる案内部材であるローラＲ，Ｒを具える。よって、ローラＲ，Ｒが案内面１１ａ上を転動することにより、溶接ヘッド旋回ギア４０は、ハウジング１２に対して回転可能に支持される。なお、案内溝１１，１１とローラＲ，Ｒをハウジング１２の径方向に複数列設けることもできる。一方、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０も、後述するように、ガイド部材４１及び溶接ヘッド旋回ギア４０に支えられているため、ハウジング１２に対して回転可能に支持される。なお、図示しての説明は省略するが、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０を支える軸４３ａ，４３ｂ（図７，８参照）に、ハウジング１２に別途設けられた案内面を転動するローラを取付ける等して、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０をハウジング１２に対して回転可能に支持することもできる。

ここで、案内溝１１，１１内に嵌め込まれるローラＲ，Ｒは、図４に示すように、台座４４に設けてもよい。これにより、ガイド部材４１と合わせて、溶接ヘッド旋回ギア４０、及び第１乃至第３リングギア５０，６０，７０を安定して支えることができる。なお、案内部材としては、ローラＲ，Ｒの他に、溶接ヘッド旋回ギア４０の円滑な回転を実現できるのであれば、例えば、潤滑材が塗布された突起部とすることもできる。

このように、溶接装置１０では、ハウジング１２の軸方向の対向面１３，１３に形成された、周方向に連続する案内面１１ａ，１１ａを利用して、溶接ヘッド旋回ギア４０及び第１乃至第３リングギア５０，６０，７０をハウジング１２に対し回転可能に支持するという構成である。よって、従来のような大型のころは必要なく、溶接ヘッド旋回ギア４０の径方向寸法を小さくすることができるので、軽量且つコンパクトな溶接装置とすることができる。

図５に示すように、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０には、ガイド部材４１の位置に合わせて切欠部５６，６６，７６が設けられている。切欠部５６，６６，７６は、ガイド部材４１を中央に、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０が溶接ヘッド旋回ギア４０に対して回動する所定の角度以上の範囲で設けられている。

図７，８に示すように、溶接ヘッド旋回ギア４０及びガイド部材４１に固定される軸４３ａ，４３ｂが切欠部５６，６６，７６を貫通している。軸４３ａ，４３ｂは、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０をそれぞれ軸支する軸受Ｂ１，Ｂ２を具える。

このように、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０に切欠部５６，６６，７６を設け、且つ、切欠部５６，６６，７６を利用して、溶接ヘッド旋回ギア４０及びガイド部材４１に連結される軸受Ｂ１，Ｂ２で第１乃至第３リングギア５０，６０，７０を支えるという構成とすれば、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０の軽量化を図りつつ、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０をハウジング１２に対し回転可能に、且つ、溶接ヘッド旋回ギア４０に対して回動可能に設けることができる。

なお、軸受Ｂ１には、軸方向一方の側にフランジＦ１が設けられており、軸受Ｂ２には、軸方向他方の側にフランジＦ２が設けられている。第１乃至第３リングギア５０，６０，７０は、それぞれ、フランジＦ１，Ｆ２に挟まれているため、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０の軸方向移動が防止される。これにより、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０の外周面に形成される外歯５９，６９，７９と第１乃至第３リング出力ギア５４，６４，７４の噛合いを安定させることができる。

図示しての説明は省略するが、以上に説明した構成の他、例えば、溶接ヘッド旋回ギア４０と第１乃至第３リングギア５０，６０，７０の対向面の周方向に凸状と溝を設け、これらを相対的に回転又は回動可能に嵌め合わせる構成とすることもできる。要するに、第１乃至第３リングギア５０，６０，７０が溶接ヘッド旋回ギア４０に対して一定角度以上回動（回転を含む。）可能に構成されていればよい。

次に、図９を使用して、電動機Ｍ１〜Ｍ４から旋回入力ギア４２、及び第１乃至第３リング入力ギア５２，６２，７２へのトルクの伝達経路について説明する。図９では、説明の便宜上、断面のハッチングを省略している。なお、差動装置を設けずに、電動機Ｍ１〜Ｍ４を旋回入力ギア４２、及び第１乃至第３リング入力ギア５２，６２，７２のそれぞれに直接連結することも可能であるが、差動装置を設けた方が、一つの電動機で溶接ヘッド旋回ギアとリングギアを回転させることができ、電動機の制御装置の簡素化ができるので好適である。

差動装置３０では、電動機Ｍ３から、旋回入力ギア４２、及び第１乃至第３リング入力ギア５２，６２，７２の全てにトルクが伝達される。具体的に、便宜上、電動機Ｍ１，Ｍ２，Ｍ４が停止している状態を仮定して説明する。

まず、電動機Ｍ３が駆動すると、ギアＧ１、Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５を通じて、旋回入力ギア４２にトルクが伝達される。

一方、ギアＧ６からギアＧ７にトルクが伝達されるように構成されており、ギアＧ７に伝達されたトルクは、ギアＧ８，Ｇ９を通じて、第１遊星歯車機構ＰＧ１の第１太陽歯車Ｇ１０に伝達される。第１太陽歯車Ｇ１０が回転すると、第１遊星歯車Ｇ１１が第１太陽歯車Ｇ１０の軸を中心に公転し、第１遊星歯車Ｇ１１の公転によるトルクは、ギアＧ１３に伝達される。ギアＧ１３に伝達されたトルクは、Ｇ１４を通じて、第１リング入力ギア５２に伝達される。なお、第１遊星歯車機構ＰＧ１の第１環状歯車Ｇ１２には、内歯車と外歯車の両方が形成されている。

第２，第３リング入力ギア６２，７２へのトルク伝達経路は、第１リング入力ギア５２へのものと同様であるため、簡単に説明する。電動機Ｍ３によるトルクは、ギアＧ６からギアＧ１５，Ｇ１６を通じて、ギアＧ１７にも伝達されるように構成されている。差動装置３０は、第２，第３遊星歯車機構ＰＧ２，ＰＧ３を具えており、ギアＧ１７に伝達されたトルクは、直接又はギアＧ１８，Ｇ１９を介して、第２，第３遊星歯車機構ＰＧ２，ＰＧ３の太陽歯車Ｇ２０，Ｇ２１に伝達される。その後は、第１遊星歯車機構ＰＧ１の場合と同様に、第２，第３遊星歯車機構ＰＧ２，ＰＧ３の遊星歯車の公転によるトルクが第２，第３リング入力ギア６２，７２にそれぞれ伝達される。

かくして、電動機Ｍ３の駆動により、旋回入力ギア４２、及び第１乃至第３リング入力ギア５２，６２，７２の全てにトルクを伝達することができる。なお、電動機Ｍ３を駆動し、他の電動機Ｍ１，Ｍ２，Ｍ４を停止しているときに、溶接ヘッド旋回ギア４０及び第１乃至第３リングギア５０，６０，７０が同方向同回転数で回転するように、各ギア比を設定するのがよい。

次に、第１リング入力ギア５２を旋回入力ギア４２に対して異なる回転数で回転させる経緯を説明する。なお、第２，第３リング入力ギア６２，７２については、第１リング入力ギア５２と同様であるため、説明を省略する。

電動機Ｍ３を駆動して、溶接ヘッド旋回ギア４０と第１リングギア５０が同方向同回転数で回転している状態から、電動機Ｍ４を駆動すると、ギアＧ２２，Ｇ２３，Ｇ２４，Ｇ２５を通じて、第１環状歯車Ｇ１２にトルクが伝達される。第１環状歯車Ｇ１２の回転により、第１遊星歯車Ｇ１１の公転速度は、電動機Ｍ４の回転方向に応じて加速又は減速されるので、電動機Ｍ４の回転方向及び回転数をコントロールすることにより、第１リング入力ギア５２の回転数をコントロールすることができる。

なお、差動装置３０は、遊星歯車機構に替えて、デファレンシャルギア機構を用いることもできる。具体的には、第１遊星歯車機構ＰＧ１をデファレンシャルギア機構に変更する場合を仮定して説明すると、ギアＧ９とＧ１３の間に、対向する傘歯車を設け、第１遊星歯車Ｇ１１に替えて当該傘歯車に噛合うピニオンギアを設ければよい。この場合、ピニオンギアの自転によるトルクが第１リング入力ギア５２に伝達されることになる。

上記では、リングギアを３枚具える溶接装置について説明したが、リングギアは、トルク利用手段の個数に合わせて２枚以下又は４枚以上具えるものであってもよい。また、溶接ヘッド旋回ギアとリングギアの軸方向の配列順序は適宜変更されてよい。

また、本発明の溶接装置は、上記に説明した溶接装置１０と対称の構成であってもよい。すなわち、第一に、溶接ヘッド旋回ギアとリングギアがそれぞれの外周面の全周に外歯を具え、リングギアの内周面の少なくとも一部に内歯を具える。第二に、旋回入力ギアとリング入力ギアが溶接ヘッド旋回ギアとリングギアの外歯に噛合うように設けられ、リング出力ギアがリングギアの内歯に噛合うように設けられる。第三に、溶接ヘッドが溶接ヘッド旋回ギアの内径側に設けられている、という構成であってもよい。

なお、本発明の溶接装置は、被溶接物のパイプの外周面上に固定されるものに限らず、固定部材を介してパイプの内側に固定されるものであってもよい。また、本発明は、溶接トーチの替わりにバイトを取付けることにより、加工装置としても使用することができる。

以上に説明したように、本発明によれば、軽量且つコンパクトな溶接装置を提供することができ、さらに、加工・製造コストを低減させることもできる。

１０溶接装置
１１ａ案内面
１２ハウジング
１３対向面
２０溶接ヘッド
２２溶接トーチ
２４トルク利用手段（ワイヤ送給機構）
２６トルク利用手段（トーチ軸方向移動機構）
２８トルク利用手段（トーチ径方向移動機構）
３０差動装置
４０溶接ヘッド旋回ギア
４２旋回入力ギア
４８内歯（溶接ヘッド旋回ギア）
５０第１リングギア
５２第１リング入力ギア
５４第１リング出力ギア
５８内歯（第１リングギア）
５９外歯（第１リングギア）
６０第２リングギア
６２第２リング入力ギア
６４第２リング出力ギア
６８内歯（第２リングギア）
６９外歯（第２リングギア）
７０第３リングギア
７２第３リング入力ギア
７４第３リング出力ギア
７８内歯（第３リングギア）
７９外歯（第３リングギア）
Ｍ１〜Ｍ４電動機
Ｒローラ（案内部材）

Claims

軸方向の対向面の周方向に連続する案内面をそれぞれ有する、環状のハウジングと、
前記対向面の間に配設され、内周面の全周に内歯を具える環状の溶接ヘッド旋回ギアと、
前記対向面の間に配設され、内周面の全周に内歯を、外周面の少なくとも一部に外歯を具え、前記溶接ヘッド旋回ギアに対し所定の角度以上回動可能に設けられる、少なくとも１枚の環状のリングギアと、
前記溶接ヘッド旋回ギアの内歯に噛合う旋回入力ギア及び前記リングギアの内歯に噛合うリング入力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の一方の側に位置するように前記ハウジングと連結され、前記旋回入力ギアとリング入力ギアにトルクを伝達する複数の電動機と、
前記溶接ヘッド旋回ギアに連結される、前記外歯と噛合うリング出力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の他方の側に位置する溶接トーチ及び前記リング出力ギアからトルクが伝達されるトルク利用手段を有する溶接ヘッドを具え、
前記溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアが、前記案内面に対する案内部材によって前記ハウジングに対し回転可能に支えられ、
前記電動機とハウジングの間に設けられ、前記旋回入力ギア及びリング入力ギアにトルクを伝達する差動装置を具え、
一の前記電動機を駆動し、他の前記電動機を停止しているときに前記溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアを同方向同回転数で回転させ、
他の前記電動機を駆動したとき、前記溶接ヘッド旋回ギアと異なる回転数で、前記リングギアを回転させるように構成されていることを特徴とする、
溶接装置。
軸方向に対向する面の周方向に連続する案内面をそれぞれ有する、環状のハウジングと、
前記対向面の間に配設され、外周面の全周に外歯を具える環状の溶接ヘッド旋回ギアと、
前記対向面の間に配設され、外周面の全周に外歯を、内周面の少なくとも一部に内歯を具え、前記溶接ヘッド旋回ギアに対し所定の角度以上回動可能に設けられる、少なくとも１枚の環状のリングギアと、
前記溶接ヘッド旋回ギアの外歯に噛合う旋回入力ギア及び前記リングギアの外歯に噛合うリング入力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の一方の側に位置するように前記ハウジングと連結され、前記旋回入力ギアとリング入力ギアにトルクを伝達する複数の電動機と、
前記溶接ヘッド旋回ギアに連結される、前記内歯と噛合うリング出力ギアと、
前記ハウジングに対し軸方向の他方の側に位置する溶接トーチ及び前記リング出力ギアからトルクが伝達されるトルク利用手段を有する溶接ヘッドを具え、
前記溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアが、前記案内面に対する案内部材によって前記ハウジングに対し回転可能に支えられ、
前記電動機とハウジングの間に設けられ、前記旋回入力ギア及びリング入力ギアにトルクを伝達する差動装置を具え、
一の前記電動機を駆動し、他の前記電動機を停止しているときに前記溶接ヘッド旋回ギア及びリングギアを同方向同回転数で回転させ、
他の前記電動機を駆動したとき、前記溶接ヘッド旋回ギアと異なる回転数で、前記リングギアを回転させるように構成されていることを特徴とする、
溶接装置。
前記リングギアが前記溶接ヘッド旋回ギアに対し所定の角度のみ回動可能に設けられ、
前記リング出力ギアに噛合う前記外歯或いは内歯が前記所定の角度の範囲内で設けられている、請求項１又は２の溶接装置。
前記トルク利用手段が、溶接用ワイヤを送給するワイヤ送給機構、前記溶接トーチを前記ハウジングの軸方向に進退動させるトーチ軸方向移動機構、又は前記溶接トーチを前記ハウジングの径方向に進退動させるトーチ径方向移動機構のいずれかを含む、請求項１から３のいずれかの溶接装置。