(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に溶接ワイヤを供給する孔を有する電極と、
該電極の上端から電極の孔を貫通して供給される溶接ワイヤと、
前記電極の基端部を円運動自在に支持する球面軸受と、
回転モータと、
該回転モータの回転が伝達される偏心シャフトと、
該偏心シャフト先端の偏心部が挿入され、円運動を発生させる自動調芯軸受ブロックと、
該自動調芯軸受ブロックに固定され、前記球面軸受に前記円運動を伝達する連結板とを有し、
前記電極に生起する歳差運動によりアークを回転させるガスシールド消耗電極式回転アーク溶接トーチであって、
前記連結板が前記電極の軸心と平行する方向に延伸し、
前記溶接ワイヤが、前記電極の基端部と前記自動調芯軸受ブロックとの間から、前記電極の軸心と傾斜させた方向に引き出されていることを特徴とするガスシールド消耗電極式回転アーク溶接トーチ。
【請求項２】
中心に溶接ワイヤを供給する孔を有する電極と、
該電極の上端から電極の孔を貫通して供給される溶接ワイヤと、
前記電極の基端部を円運動自在に支持する球面軸受と、
回転モータと、
該回転モータの回転が伝達される偏心シャフトと、
該偏心シャフト先端の偏心部が挿入され、円運動を発生させる自動調芯軸受ブロックと、
該自動調芯軸受ブロックに固定され、前記球面軸受に前記円運動を伝達する連結板とを有し、
前記電極に生起する歳差運動によりアークを回転させるガスシールド消耗電極式回転アーク溶接トーチであって、
前記回転モータが、その軸心が前記電極の軸心とは傾いた位置に取り付けられることを特徴とするガスシールド消耗電極式回転アーク溶接トーチ。
【請求項３】
前記回転モータがフレキシブルシャフトで前記偏心シャフトに連結されたことを特徴とする請求項１または２記載のガスシールド消耗電極式回転アーク溶接トーチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えばガスシールド消耗電極式回転アーク溶接に使用する回転アーク溶接トーチの回転機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶接トーチの電極に歳差運動をさせることにより、溶接アークが円運動するものは、例えば特開昭６２−１０４６８４号公報に記載されている。その構成は、電極の上部を自動調心玉軸受により支持するとともに、電極中間部を自動調心玉軸受を介して偏心リングにより支持し、その偏心リングに取り付けられたギヤ機構をモータで回転駆動するものである。
【０００３】
上記回転アーク溶接トーチにおいては、偏心リングをモータにより回転駆動すると、電極はその上部の自動調心玉軸受を支点として歳差運動をするので、溶接ワイヤの先端にて発生する溶接アークが所定の直径を持つ円運動をする。これによって、溶接アークを高速度で回転させながら溶接をすることができる、いわゆる高速回転アーク溶接が可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の回転アーク溶接トーチでは、電極が長く、アーク回転径調節機構がモータの回転を伝達する歯車機構のため、装置が大型になるので、改良の余地があった。
そこで回転トーチの小形、軽量化を図るべく、モータの回転を伝達する歯車機構を省略したものが、実開平１−０８４８８１号公報に記載されている。その構成は、回転モータと偏心リングをインラインに配置して、電極下部を自動調心玉軸受により支持するとともに、電極上部を自動調心玉軸受を介して偏心リングにより支持する構成としている。
【０００５】
しかしながら、電極端部の自動調心軸受で偏心運動を与え、電極中間部で支点となる自動調心軸受を配置する構成では、電極長さを短縮するのに限界があり、冷却水の送還、溶接ワイヤ、シールドガス、および溶接電流の供給用のケーブルホース類の接続を含めた配置が困難で、回転トーチの小形、軽量化の更なる改良が要望されていた。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされもので、電極を短縮可能、かつケーブル、ホース類の取付が容易で小型、軽量の回転アーク溶接トーチを得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係るガスシールド消耗電極式回転アーク溶接トーチは、中心に溶接ワイヤを供給する孔を有する電極と、
該電極の上端から電極の孔とを貫通して供給される溶接ワイヤと、
前記電極の基端部を円運動自在に支持する球面軸受と、
回転モータと、
該回転モータの回転が伝達される偏心シャフトと、
該偏心シャフト先端の偏心部が挿入され、円運動を発生させる自動調芯軸受ブロックと、
該自動調芯軸受ブロックに固定され、前記球面軸受に前記円運動を伝達する連結板とを有し、
前記電極に生起する歳差運動によりアークを回転させるものであって、
前記連結板が前記電極の軸心と平行する方向に延伸し、
前記溶接ワイヤが、前記電極の基端部と前記自動調芯軸受ブロックとの間から、前記電極の軸心と傾斜させた方向に引き出されていることを特徴とする。
（２）また、中心に溶接ワイヤを供給する孔を有する電極と、
該電極の上端から電極の孔とを貫通して供給される溶接ワイヤと、
前記電極の基端部を円運動自在に支持する球面軸受と、
回転モータと、
該回転モータの回転が伝達される偏心シャフトと、
該偏心シャフト先端の偏心部が挿入され、円運動を発生させる自動調芯軸受ブロックと、
該自動調芯軸受ブロックに固定され、前記球面軸受に前記円運動を伝達する連結板とを有し、
前記電極に生起する歳差運動によりアークを回転させるものであって、
前記回転モータが、その軸心が前記電極の軸心とは傾いた位置に取り付けられることを特徴とする。
（３）さらに、前記回転モータがフレキシブルシャフトで前記偏心シャフトに連結されたことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１を示す正面断面図である。この実施の形態１は、高速回転アーク溶接に使用する溶接トーチの例を示すものであり、アークの回転速度は、溶接の設定諸元によって変動するが、２Ｈｚ以上、ときには１０〜１５０Ｈｚの高速で回転させるが、必要に応じて適宜設定される。１は電極で、中心に穴を有する厚肉管状に構成され、図示しない被溶接材との間でアークが発生する側とは離間した反対側の端部（以下基端部という）から中間部まで環状空洞が設けられ、また、中間部には中心の穴と連通する複数の小穴１ａが放射状に前記環状空洞と干渉しない位置に複数段設けられている。２は球面軸受で、球状に形成した内輪２ａの中心に電極１を貫通させて基端部を支持するとともに、内輪２ａに電極１の中心軸と直交する方向に突出させた一体形のフランジを設けている。なお、電極１の基端部は球面軸受の内輪にスナップリングなどによりに固定する。
【０００９】
３は複数枚の連結板で短冊状の剛体からなり、一端が前記内輪２ａのフランジ周囲を両側から、この実施例では２枚で挟むようにネジ接合され、前記電極１の軸心と平行する方向に延伸している。４は自動調芯軸受ブロックで、中心にネジ接合した自動調心軸受４ａの回転軸が電極１の軸心と平行する方向に配設され、前記連結板３の他端に固定されている。５は偏心シャフトで、球軸受２個で回転自在に支持され、自動調心軸受４ａの内輪に先端の偏心部が挿入され、回転駆動部のボックスに取り付けられた回転モータ６のシャフトに連結されている。
【００１０】
７は冷却水路で、電極１の基端部から中間部に亘って設けられた前記筒状空洞、および球面軸受の外環内部に設けた円環状の穴からなっている。８はガスシールドノズル、９は溶接ワイヤ、１０は冷却水ホース、１１は溶接ワイヤ・シールドガス供給ホース、１２は給電用パワーケーブルである。１００は高速回転アーク溶接トーチの構成部材を格納または保持する筒状のボックスである。
【００１１】
電極１の基端部に取り付ける冷却水の送還用の冷却水ホース１０、溶接ワイヤ９およびシールドガス供給用の溶接ワイヤ・シールドガス供給ホース１１、および溶接電流供給用パワーケーブル１２などのホース類は、前記連結板の間からボックス１００の外部へ電極１の軸心と傾斜させた方向に引き出されている。
【００１２】
上記のように構成された実施の形態１においては、回転モータ６の回転は、偏心シャフト５に伝達され、偏心シャフト５先端の偏心部が偏心量ａの円運動で自動調心軸受４ａを介して連結板３に伝わる。連結板３は球面軸受２を基点として、電極１と一体になって歳差運動をする。この結果、電極１の基端部と反対側の先端は、所定の円運動を行うので、電極１の中心の穴を通して送給され、先端に延び出した溶接ワイヤ９から発生するアークを高速回転させることができる。この場合、溶接アークは真円を描く回転軌跡である。シールドガスは中心の穴を通して小穴１ａから供給する。
【００１３】
電極１の基端部に取り付ける冷却水送還用の冷却水ホース１０、溶接ワイヤ９およびシールドガス供給用の溶接ワイヤ・シールドガス供給ホース１１、および溶接電流供給用パワーケーブル１２からなるホース類は、前記連結板の間から回転駆動部のボックス１００外へ容易に配設できるので、電極の短縮化を図り、電極基端部に取り付けるホース、ケーブル類の配線位置を下げて回転トーチの小形、軽量化が容易である。
【００１４】
実施の形態２．
図２は本発明の実施の形態２を示す正面断面図である。図において、実施の形態１と同等の構造、機能等を有するものは、同一符号を付し説明を省略する。図において、回転モータ６はその軸心が電極１の軸心とは傾いた位置に取り付けている。ここでは約２４°傾けている。
【００１５】
また、電極１基端部に取り付ける冷却水の送還用の冷却水ホース１０、溶接ワイヤ９およびシールドガス供給用の溶接ワイヤ・シールドガス供給ホース１１、および溶接電流供給用パワーケーブル１２などのホース類は、前記連結板の間から回転駆動部のボックス１００外へ電極１の軸心方向へ真直に取り出している。
【００１６】
上記のように構成された実施の形態２においては、電極１が歳差運動して、その先端の溶接ワイヤ９から発生するアークは、楕円形の奇跡を描いて高速回転する。紙面と直交する方向の振幅は、実施の形態１と同一であるが、紙面方向の振幅は縮小する。電極１の軸心とは傾斜角を有して基端部に回転運動を伝達するだけとで、特別な構成を必要とすることなく溶接アークが楕円の軌跡で回転する溶接トーチを容易に得られる。
【００１７】
実施の形態３．
図３は実施の形態３を示す正面断面図である。図において、実施の形態１と同等の構造機能等を有するものは、同一符号を付し説明を省略する。１３は回転駆動部のボックス１００の斜め上方に取り付けた半自動トーチハンドルで、高速回転アーク溶接トーチの半自動化を可能にしたものである。１４は偏心シャフト５に連結されたフレキシブルシャフトで、遠隔場所の動力源に連結されている。
【００１８】
上記のように構成された実施の形態３においては、さらに軽量化が可能になり、ブロック１００に半自動トーチハンドル１３を取り付けるだけで、容易に高速回転アーク溶接の半自動トーチにできる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、高速回転アーク溶接トーチにおいて、電極の基端部を球面軸受で支持し、球面軸受の内輪フランジに円運動を伝えることにより、電極に歳差運動を生起させて溶接アークを回転する構成にし、さらに、連結板が電極の軸心と平行する方向に延伸し、溶接ワイヤが、電極の基端部と自動調芯軸受ブロックとの間から、電極の軸心と傾斜させた方向に引き出されているので、電極を短縮でき、溶接トーチを容易に小形、軽量化できる。
また、回転モータの取付角度を変更し、電極１の軸心とは傾斜角を有して基端部に回転運動を伝達することにより、溶接アークを楕円の軌跡で回転させる溶接トーチを容易に得られる。
また、回転モータを別置きにして、フレキシブルシャフトで回転駆動する方式にすることにより、さらに軽量化が可能になり、回転駆動ブロックに半自動トーチのハンドルを取り付ければ、容易に高速回転アーク溶接の半自動トーチにできる。
以上のように高速回転アーク溶接の溶接トーチを小形、軽量化できるので、溶接ロボットにも容易に搭載可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示す正面断面図である。
【図２】本発明の実施の形態２を示す正面断面図である。
【図３】本発明の実施の形態３を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１  電極
２  球面軸受
３  連結板
４  自動調心軸受ブロック
５  偏心シャフト
６  回転モータ
７  冷却水路
８  シールドガスノズル
９  溶接ワイヤ
１０  冷却水ホース
１１  溶接ワイヤシールドガス供給ホース
１２  パワーケーブル
１３  半自動トーチハンドル
１４  フレキシブルシャフト
【図１】
0003665947.tif 000002
【図２】
0003665947.tif 000003
【図３】
0003665947.tif 000004