(57)【要約】この溶接ヘッド１０において、トーチボディ３０は、トーチ連結部１８を介して直進可動部に取り付けられている。トーチ連結部１８は、筐体１００の天井とトーチボディ３０に固着されたＸ方向に延びる剛性の連結棒１０２との間に延びる圧縮コイルばね１０４、引張コイルばね１０６およびロック部１０８を備えている。
2017130911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーチ電極を着脱自在に装着して保持する筒状のトーチボディと、
タッチスタート方式において前記トーチ電極の先端と被溶接材との間で通電を行い、またはアークを発生させるために、前記トーチ電極と前記被溶接材とを含む閉回路内で電流を流す溶接電源と、
前記トーチボディの周囲で前記トーチボディの軸と平行な第１の方向で直進移動可能に設けられる直進可動部と、
前記直進可動部を前記第１の方向で直進移動させるための直進駆動部と、
前記直進可動部と前記トーチボディとの間に設けられ、前記トーチボディに対して前記第１の方向で被溶接材向きのばね荷重を与える第１のばね部材と、
前記直進可動部と前記トーチボディとの間に設けられ、前記トーチボディに対して前記第１の方向で被溶接材向きとは反対の向きのばね荷重を与える第２のばね部材と、
前記直進可動部に対して前記トーチボディを前記第１および第２のばね部材に抗して任意に固定するためのロック部と
を有するＴＩＧ溶接装置。
【請求項２】
前記トーチボディの自重と前記第１のばね部材のばね荷重との和から前記第２のばね部材のばね荷重を差し引いて得られる全合成荷重を可変に調整するためのトーチ荷重調整部を有する、請求項１に記載のＴＩＧ溶接装置。
【請求項３】
前記トーチ荷重調整部は、タッチスタート時に前記トーチ電極を通じて前記被溶接材に加えられる前記全合成荷重が所望の値になるように、前記第１および第２のばね部材の一方または双方のばね荷重を調整する、請求項２に記載のＴＩＧ溶接装置。
【請求項４】
前記第１および第２のばね部材の一方は、圧縮コイルばねを有し、
前記第１および第２のばね部材の他方は、引張コイルばねを有する、
請求項２に記載のＴＩＧ溶接装置。
【請求項５】
前記被溶接材を物理的に保持し、かつ電気的に前記溶接電源に接続するために前記第１の方向と直交する第２の方向で開閉移動可能な一対のクランプアームと、前記一対のクランプアームを開閉駆動するためのクランプ駆動部とを有し、前記トーチボディに対して相対的に前記第１の方向で移動できるように前記直進可動部に連結して設けられるクランプ電極と、
前記第２の方向で前記直進可動部を遊動可能に案内するために前記直進駆動部と前記直進可動部との間に設けられるガイド部と
を有する、請求項１に記載のＴＩＧ溶接装置。
【請求項６】
前記トーチボディの側面または上端に取り付けられ、前記トーチボディ内の導電路を介して前記トーチ電極に電気的に接続される外部端子と、
前記直進可動部上に設けられ、前記溶接電源からの溶接電流供給ラインを終端させる第１の電流中継端子と、前記第１の電流中継端子と固定の導体を介して電気的に接続される第２の電流中継端子とを有する電流中継部と、
前記電流中継部の前記第２の電流中継端子と前記トーチボディの前記外部端子との間に架けられる変位または変形可能な架橋型導体と
を有する、請求項１に記載のＴＩＧ溶接装置。
【請求項７】
前記被溶接材に向けてシールドガスを噴出するために前記トーチボディの下端部に取り付けられるトーチノズルと、
前記トーチボディの側面または上端に取り付けられ、前記トーチボディ内のガス流路を介して前記トーチノズルと連通するガス導入ポートと、
前記直進可動部上に設けられ、前記シールドガスを供給するシールドガス供給部からのガス供給ラインを終端させる第１のガス中継ポートと、前記第１のガス中継ポートと固定のガス室またはガス通路を介して連通する第２のガス中継ポートとを有するガス中継部と、
前記ガス中継部の前記第２のガス中継ポートと前記トーチボディの前記ガス導入ポートとの間に架けられる変位または変形可能な架橋型チューブと
を有する、請求項１に記載のＴＩＧ溶接装置。
【請求項８】
トーチ電極を着脱自在に装着して保持する筒状のトーチボディと、
タッチスタート方式において前記トーチ電極の先端と被溶接材との間で通電を行い、またはアークを発生させるために、前記トーチ電極と前記被溶接材とを含む閉回路内で電流を流す溶接電源と、
前記トーチボディの軸と平行な第１の方向で直進移動可能に設けられ、かつ前記トーチボディと連結可能に設けられる直進可動部と、
前記直進可動部を前記第１の方向で直進移動させるための直進駆動部と、
前記被溶接材を物理的に保持し、かつ電気的に前記溶接電源に接続するために前記第１の方向と直交する第２の方向で開閉移動可能な一対のクランプアームと、前記一対のクランプアームを開閉駆動するためのクランプ駆動部とを有し、前記トーチボディに対して相対的に前記第１の方向で移動できるように前記直進可動部に連結して設けられるクランプ電極と、
前記第２の方向で前記直進可動部を遊動可能に案内するために前記直進駆動部と前記直進可動部との間に設けられるガイド部と
を有する、ＴＩＧ溶接装置。
【請求項９】
前記第１の方向と直交する平面内で、前記クランプ電極と前記トーチボディとの相対的な位置関係を調整するためのＸＹステージを有する、請求項８に記載のＴＩＧ溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タッチスタート方式のＴＩＧ溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、小型電気部品の端子部材同士の接合あるいは端子部材と導線との接合には、非消耗型のトーチ電極（タングステン電極棒）を使用するＴＩＧ溶接法が多く用いられている。【０００３】
非消耗型のトーチ電極を使用するＴＩＧ溶接法において、アーク放電を開始する手法には、スタート時に高周波放電により絶縁破壊を起こしてアークに移行させる高周波発生方式と、スタート時だけトーチ電極と母材つまり被溶接材との間に通常１０ｋＶ以上の高電圧を印加して絶縁破壊を起こしアークに移行させる直流高電圧印加方式と、高周波を使わずにトーチ電極を被溶接材に接触させて通電を開始した後に引き離してアーク放電を発生させるタッチスタート（またはリフトスタート）方式の３種類がある。高周波発生方式や直流高電圧印加方法は、高周波または高電圧を発生する高圧電源を必要とするために溶接機のコストが高くつくことや、高周波または高電圧のノイズが当該電気回路の電気部品や周囲の電子機器に悪い影響を及ぼすことが、多くの溶接現場で嫌がられている。この点、タッチスタート方式は、高周波電源や高圧電源を使用しないため、溶接機のコストを下げることができるうえ、高周波ノイズの問題がない（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−７１０７４号公報
【特許文献２】特開２０１５−１２８７８７号公報
【特許文献３】特開２０１５−２０８７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
もっとも、タッチスタート方式においては、トーチ電極が被溶接材に上から接触する際に、トーチ電極の自重だけでなく、トーチ電極を保持するトーチボディの自重、さらにはトーチボディに接続されている用力（溶接電流、ガス）供給ケーブルの重量等も被溶接材に加わり、その総重量（以下「トーチ荷重」と称する。）が５００ｇ重を超えることもめずらしくない。このため、小型精密電子部品の端子部材のような物理的強度の低い被溶接材は、タッチスタートの際に受けるトーチ荷重によって折曲または破損することがある。【０００６】
この問題に対して、従来は、トーチボディとこれを支持して昇降移動する直進駆動部との間にコイルばねを介在させて、トーチ荷重をコイルばねに吸収させることにより、タッチスタート方式において被溶接材に加わるトーチ荷重を軽減するようにしている（特許文献２の第７図および第８図参照）。【０００７】
しかしながら、上記の従来技術においては、トーチを昇降移動させる際に、トーチ荷重を吸収するべきコイルばねの反発によってトーチ（特にトーチ電極の先端）が上下に揺れやすく、コイルばねのばね荷重を大きくするほど、揺れる度合いも大きくなる。このため、コイルばねのばね荷重を弱めに設定するほかなく、トーチ荷重を１００ｇ重程度までにしか軽減できないのが実状である。また、トーチ荷重のうち用力供給ケーブル分の重量はそのケーブルのトーチボディ付近の引き回しの状態に応じて変動し、それによってタッチスタートを繰り返す度にトーチ荷重がばらつきやすく、この点も従来技術の問題点であった。【０００８】
タッチスタート方式においては、被溶接材に加わるトーチ荷重が十分に小さくないと、物理的な強度の低い被溶接材の中には折曲または破損しなくても大きく撓むものがあり、この場合にもアーク溶接の品質に支障が生じやすい。すなわち、トーチ荷重によって被溶接材が大きく撓む場合は、タッチスタートで通電を開始してからトーチ電極を引き上げる際に、トーチ電極の先端と撓みから戻る被溶接材との間に最適な離間距離を設ける制御は非常に難しく、トーチ荷重がばらつくと益々難しくなる。精細なアーク溶接が求められるアプリケーションにおいては、トーチ電極の先端と被溶接材との間に適正な離間距離ないしアーク長を確保する必要があり、この要件が満たされないときは、アークの集中性ないし入熱が不安定になり、アーク溶接の品質低下の原因となる。【０００９】
また、自動式のＴＩＧ溶接装置においては、一方の電極を構成するトーチ電極と他方の電極を兼ねる固定治具つまりクランプ電極（「チャック」とも称される。）を同一または共通の昇降体またはロボットアーム等に取り付け、クランプ電極により被溶接材（たとえば２つの端子部材）を挟着しながら、トーチ電極とクランプ電極との間で電流を流し、トーチ電極と被溶接材との間に生成されるアークの熱によって被溶接材を溶かす形態のＴＩＧ溶接法も行われている。【００１０】
この点に関して、トーチ電極とクランプ電極とがロボットアーム上で一定の位置関係にある従来のＴＩＧ溶接装置（特許文献２）においては、被溶接材の位置合わせに誤差が生じたときは、その後に行われるクランプ電極のクランプ動作によっても位置合わせの誤差を補正するのが難しく、トーチ電極と被溶接材との間でアークを安定確実に生成させることが困難であるばかりか、クランプ動作の際に生じる過大な応力によってクランプ電極あるいは被溶接材が破損するおそれがあった。【００１１】
本出願人は、この問題については、溶接ヘッドの直下で被溶接材を載置して位置合わせを行う可動ステージにパッシブ型のコンプライアンス・デバイスを組み込んだＴＩＧ溶接装置を開示している（特許文献３）。このＴＩＧ溶接装置によれば、クランプ電極がクランプ動作を行う際にステージ側のコンプライアンス・デバイスがクランプ力の作用する方向に追従して摺動することにより、被溶接材の位置合わせに誤差が生じたときでも、常にトーチ電極の先端が被溶接材の中心部あるいは接触部に正確に対向するようになるので、クランプ電極を用いるタッチスタート方式のＴＩＧ溶接を高品質で安定に行うことができる。【００１２】
しかしながら、パッシブ型のコンプライアンス・デバイスを可動ステージに組み込むＴＩＧ溶接装置においては、被溶接材側の重量に依存してコンプライアンス・デバイスの追従性が大きく変化する。特に、被溶接材側の重量が非常に大きくて、コンプライアンス・デバイスが追従運動を円滑に行えないときは、クランプ電極がクランプ動作を完遂できず、ひいてはＴＩＧ溶接が実質的に実行不能になることもある。【００１３】
本発明は、上述のような従来技術の問題点を解決するものであり、タッチスタート方式において被溶接材に加わるトーチ荷重の軽減性および安定性を大きく改善し、クランプ電極を用いる場合は被溶接材側の重量や嵩張り等に関係なく常に安定かつ正確なクランプ動作を行えるようにして、ＴＩＧ溶接の品質を向上させるＴＩＧ溶接装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の観点におけるＴＩＧ溶接装置は、トーチ電極を着脱自在に装着して保持する筒状のトーチボディと、タッチスタート方式において前記トーチ電極の先端と被溶接材との間で通電を行い、またはアークを発生させるために、前記トーチ電極と前記被溶接材とを含む閉回路内で電流を流す溶接電源と、前記トーチボディの周囲で前記トーチボディの軸と平行な第１の方向に直進移動可能に設けられる直進可動部と、前記直進可動部を前記第１の方向で直進移動させるための直進駆動部と、前記直進可動部と前記トーチボディとの間に設けられ、前記トーチボディに対して前記第１の方向で被溶接材向きのばね荷重を与える第１のばね部材と、前記直進可動部と前記トーチボディとの間に設けられ、前記トーチボディに対して前記第１の方向で被溶接材向きと反対向きのばね荷重を与える第２のばね部材と、前記直進可動部に対して前記トーチボディを前記第１および第２のばね部材の弾性力に抗して任意に固定するためのロック部とを有する。【００１５】
上記の装置構成においては、トーチボディに対して第１のばね部材のばね荷重と第２のばね部材のばね荷重を相対抗させることにより、タッチスタートのためのタッチ動作およびタッチスタート直後のトーチ電極引き上げ（アーク生成）動作を高速かつ安定に行うことができるとともに、被溶接材に加わるトーチボディの全合成荷重を任意に小さな荷重に調整することもできる。【００１６】
本発明の第２の観点におけるＴＩＧ溶接装置は、トーチ電極を着脱自在に装着して保持する筒状のトーチボディと、タッチスタート方式において前記トーチ電極の先端と被溶接材との間で通電を行い、またはアークを発生させるために、前記トーチ電極と前記被溶接材とを含む閉回路内で電流を流す溶接電源と、前記トーチボディの軸と平行な第１の方向で直進移動可能に設けられ、かつ前記トーチボディと連結可能に設けられる直進可動部と、前記直進可動部を前記第１の方向で直進移動させるための直進駆動部と、前記被溶接材を物理的に保持し、かつ電気的に前記溶接電源に接続するために前記第１の方向と直交する第２の方向で開閉移動可能な一対のクランプアームと、前記一対のクランプアームを開閉駆動するためのクランプ駆動部とを有し、前記トーチボディに対して相対的に前記第１の方向で移動できるように前記直進可動部に連結して設けられるクランプ電極と、前記第２の方向で前記直進可動部を遊動可能に案内するために前記直進駆動部と前記直進可動部との間に設けられるガイド部とを有する。【００１７】
上記の装置構成においては、被溶接材を固定したまま、直進可動部，トーチボディ、クランプ電極がガイド部の案内によりクランプアームの開閉方向に移動することによって、クランプ動作が行われる。これにより、被溶接材の重量や嵩張り等に一切左右されることなく、クランプ動作を常に安定かつ正確に行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のＴＩＧ溶接装置によれば、上記のような構成および作用により、タッチスタート方式において被溶接材に加わるトーチ荷重の軽減性および安定性を大きく改善し、クランプ電極を用いる場合は被溶接材側の重量や嵩張り等に関係なく常に安定かつ正確なクランプ動作を行えるようにして、ＴＩＧ溶接の品質を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態におけるＴＩＧ溶接装置の溶接ヘッドを示す斜視図である。
【図２】上記ＴＩＧ溶接装置の本体ユニットを示す斜視図である。
【図３】上記溶接ヘッドにおけるトーチおよび用力中継部回りの構成を示す縦断面図である。
【図４】上記溶接ヘッドにおけるトーチ連結部の構成を示す縦断面図である。
【図５Ａ】上記溶接ヘッドにおけるクランプ電極の構成および基本動作を示す略平面図である。
【図５Ｂ】上記溶接ヘッドにおけるクランプ電極の構成および基本動作を示す略平面図である。
【図６Ａ】実施形態におけるＴＩＧ溶接方法の一段階（ワーク位置合わせの完了／溶接ヘッド下降動作の開始）の状態を示す図である。
【図６Ｂ】実施形態におけるＴＩＧ溶接方法の一段階（溶接ヘッド下降動作の完了／クランプ動作の開始）の状態を示す図である。
【図６Ｃ】実施形態におけるＴＩＧ溶接方法の一段階（クランプ動作の途中）の状態を示す図である。
【図６Ｄ】実施形態におけるＴＩＧ溶接方法の一段階（クランプ動作の完了／タッチ動作の開始）の状態を示す図である。
【図６Ｅ】実施形態におけるＴＩＧ溶接方法の一段階（タッチ動作の完了／通電の開始）の状態を示す図である。
【図６Ｆ】実施形態におけるＴＩＧ溶接方法の一段階（トーチ電極の引上げ完了／アーク溶接の最中）の状態を示す図である。
【図６Ｇ】実施形態におけるＴＩＧ溶接方法の一段階（アーク溶接の終了）の状態を示す図である。
【図７】実施形態におけるＴＩＧ溶接装置の一変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００２１】
［装置全体の構成］
図１および図２に、本発明の一実施形態におけるＴＩＧ溶接装置の溶接ヘッドおよび本体ユニットの構成をそれぞれ示す。
【００２２】
図１において、溶接ヘッド１０は、主要な構成要素として、たとえば樹脂または金属からなる剛性の直進可動部１２と、この直進可動部１２に水平ガイド部１３を介して結合されている昇降駆動アーム１４を備える昇降駆動部（直進駆動部）１６と、直進可動部１２にトーチ連結部１８およびクランプ連結部２０を介してそれぞれ連結されているトーチ２２およびクランプ電極２４とを有する。
【００２３】
昇降駆動アーム１４は、昇降駆動部１６の一部を構成するロボットアームであり、昇降駆動部１６の本体（図示せず）から延びている。昇降駆動部１６の本体には、駆動源たとえばサーボモータと、このサーボモータの回転駆動力を鉛直方向（Ｚ方向）の直進運動に変換して昇降駆動アーム１４に伝動する伝動機構等が備わっている。
【００２４】
水平ガイド部１３は、ＬＭガイド（商標）等のリニアガイドを用いて構成され、Ｚ方向において直進可動部１２を昇降駆動アーム１４に固定し、一水平方向つまりＸ方向において直進可動部１２を外力に応じて自由に移動または遊動できるように支持している。
【００２５】
直進可動部１２は、水平な載置面１２ａを有するブロックまたは板体として構成され、この載置面１２ａの上に手動式のＸＹテーブル２５を介して用力中継部２６および水平支持板２８を取り付け、水平支持板２８にトーチガイド８０およびトーチ連結部１８を取り付けている。用力中継部２６およびトーチ連結部１８回りの構成については、後に詳細に説明する。
【００２６】
トーチ２２は、たとえば銅または真鍮等の導体からなる円筒状のトーチボディ３０と、このトーチボディ３０の下端部に着脱自在に取り付けられる円筒状または円錐状のトーチノズル３２とを有し、トーチボディ３０およびトーチノズル３２の中に棒状のトーチ電極（タングステン電極棒）３４を着脱自在に装着し、トーチノズル３２の下端よりトーチ電極３４の下端部を突出させている。トーチ電極３４は、トーチボディ３０の頂部に螺合して装着されるネジ付きのキャップ３６に電極ホルダ（図示せず）を介して結合または連結されている。
【００２７】
溶接ヘッド１０の直下には、加工対象の被溶接材Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）を有するワーク本体Ｓを載置する可動のステージ４０が配置される。ステージ４０は、ワーク本体Ｓを水平面（ＸＹ面）内で任意の方向に移動させるためのＸＹステージ４２と、ワーク本体Ｓを水平面内の方位角方向（θ方向）で移動させるためのθステージ４４とを有している。さらに、このステージ４０上でワーク本体Ｓを固定するために、たとえばバキューム吸着方式あるいはメカニカル方式のチャック機構（図示せず）を備えることもできる。
【００２８】
図１に示す被溶接材Ｗは、たとえば銅からなる２つの細長い棒状または板状の金属部材たとえばバスバーＷ１，Ｗ２を被溶接材（母材）とし、両金属部材Ｗ１，Ｗ２のそれぞれの上端面（頂面）を略面一に揃えてそれぞれの上端部を一体に合わせている。この一体に合わさった金属部材Ｗ１，Ｗ２の上端部が被溶接部を形成する。各金属部材Ｗ１，Ｗ２の他端（図示せず）は、たとえば、ワーク本体Ｓ上に搭載されている電気部品（図示せず）に通じている。
【００２９】
図１では、図解を容易にするために、ワーク本体Ｓを模式的にブロック状またはボックス状のものとして示し、ワーク本体Ｓの１箇所の被溶接材Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）を代表的に示している。一般に、電気配線にバスバーを用いるワーク本体Ｓは、複数箇所たとえば１０箇所以上に被溶接材Ｗを有している。
【００３０】
溶接ヘッド１０上またはその付近に制御箱４６が配置される。この制御箱４６の中には、溶接ヘッド１０に備わっている各種電気部品の一部または全部を本体ユニット５０（図２）内の主制御部にインタフェースするローカルの制御回路が収容されている。
【００３１】
図２において、本体ユニット５０は、ユニット筐体の正面にタッチパネル表示器５２、電源スイッチ５４、操作ボタン５６等を配置し、ユニット側面または背面に外部接続端子またはコネクタ類６０を配置している。ガスボンベ６２より送出されるシールドガスは、ホース６４および本体ユニット５０内の制御弁または開閉弁を経由してトーチ２２に供給されるようになっている。
【００３２】
図１および図２において、本体ユニット５０と溶接ヘッド１０およびステージ４０との間には、複数のケーブルまたは配管６６，６８，７０，７５，７８・・が引かれている。図示の例では、ケーブルまたは配管の一部が制御箱４６内の制御回路を中継点とし、他の一部は制御箱４６を介さずに本体ユニット５０内の制御回路あるいは電源回路と溶接ヘッド１０の各部との間を直接に接続している。特に、この実施形態では、本体ユニット５０と溶接ヘッド１０上の用力中継部２６との間に、溶接電流供給ラインおよびシールドガス供給ラインを一緒に収容する用力供給ケーブル７０が敷設または懸架されている。また、本体ユニット５０と溶接ヘッド１０上のクランプ電極２４との間には、クランプ動作の駆動のための用力供給ライン７５と、被溶接材Ｗを溶接電源のアース側端子に電気的に接続するためのアースケーブル７８が敷設または懸架されている。
【００３３】
以下、このＴＩＧ溶接装置の溶接ヘッド１０上の各部の構成について、特に主要な特徴部分であるトーチ連結部１８、クランプ電極２４および用力中継部２６回りの構成について詳細に説明する。
【００３４】
［トーチ及び用力中継部回りの構成］
図１および図３を参照して、このＴＩＧ溶接装置におけるトーチ２２および用力中継部２６回りの構成を詳細に説明する。
【００３５】
図１に示すように、溶接ヘッド１０において、直進可動部１２上に手動式ＸＹテーブル２５を介して固定される水平支持板２８は、昇降駆動アーム１４を背にして水平ガイド部１３のガイド方向（Ｘ方向）と直交する水平な方向つまりＹ方向の前方に延びている。この水平支持板２８の先端部には、トーチボディ３０をＺ方向で案内するための円筒状のトーチガイド８０が垂直姿勢で固定されている。
【００３６】
このトーチガイド８０の内側には、上下方向に一定のスペースまたは中間部を挟んで２つのリニアブッシュ８２Ｈ，８２Ｌが設けられている（図３）。両リニアブッシュ８２Ｈ，８２Ｌの案内によって、トーチボディ３０はＺ方向で正確かつ安定に直進移動することができる。
【００３７】
トーチガイド８０の中間部には、用力中継部２６と対向する位置に開口部８４が形成されている（図３）。そして、トーチボディ８０の中間部の側面には、開口部８４を介して外に露出するように、たとえば銅等の導体からなる中空ブロック構造の用力導入部８６が取り付けられている。この用力導入部８６は、トーチボディ８０内の導電路を介してトーチ電極３４に電気的に接続されている。
【００３８】
用力導入部８６の上面には一対の上流側ガス導入ポート８８が設けられている。さらに、用力導入部８６の背面（トーチボディ３０と向き合う面）には、トーチボディ３０内のガス流路に接続する下流側ガス導入ポート（図示せず）が設けられている。用力導入部８６の内部は中空のガス室またはガス通路になっており、上流側ガス導入ポート８８と下流側ガス導入ポートとは連通している。
【００３９】
一方、手動式ＸＹテーブル２５の上に直接固定されている用力中継部２６には、その両側面に一対の下流側ガス中継ポート９０が設けられている。この下流側ガス中継ポート９０と用力導入部８６のガス導入ポート８８との間には、空中でアーチ形に延びる変位または変形可能な樹脂製の架橋型チューブ９２が架けられている。さらに、用力中継部２６および用力導入部８６の互いに向き合う面（正面）の間に、空中でアーチ形に延びる変位または変形可能な帯状シートの架橋型導体９４が架けられている。この帯状シートの架橋型導体９４は、たとえば厚さ０．０５ｍｍの極薄の銅シートを複数枚（たとえば９枚）重ねて構成されている。
【００４０】
用力中継部２６の上面には、導電性の上流側ガス中継ポート９６が設けられている（図３）。このポート９６に本体ユニット５０からの用力供給ケーブル７０の終端が着脱可能に接続される。この場合、用力供給ケーブル７０内のガス供給ラインが上流側ガス中継ポート９６のガス通路に接続されるだけでなく、用力供給ケーブル７０内の溶接電流供給ラインが用力中継部２６の本体に電気的に接続される。用力中継部２６の内部は中空のガス室またはガス通路になっており、上流側ガス中継ポート９６と下流側ガス中継ポート９０とは連通している。
【００４１】
用力供給ケーブル７０は相当重いケーブルであるが、上記のように用力中継部２６で終端するので、その重量は直進可動部１２にかかり、トーチ２２には全くかからない。トーチ２２には架橋型チューブ９２および架橋型導体９４の重量がかかる。これら架橋型チューブ９２および架橋型導体９４は、用力供給ケーブル７０に比して格段に軽量であり、しかもそれぞれの空中姿勢がアーチ形で一定なので、トーチ荷重に変動を来たすことは殆どない。
【００４２】
上記のような直進可動部１２上の用力中継部２６およびトーチ２２の用力導入部８６回りの用力供給系統において、本体ユニット５０（図２）より送出されるシールドガスは、用力供給ケーブル７０（ガス供給ライン）→用力中継部２６（上流側ガス中継ポート９６→下流側ガス中継ポート９０）→架橋型チューブ９２→用力導入部８６（上流側ガス導入ポート８８→下流側ガス導入ポート）→トーチボディ３０→トーチノズル３２と繋がるガス流路を上記の順に流れるようになっている。また、本体ユニット５０より送出される溶接電流は、用力供給ケーブル７０（溶接電流供給ライン）→用力中継部２６（導電性ブロック）→架橋型導体９４→用力導入部８６（導電性ブロック）→トーチボディ３０→トーチ電極３４と繋がる電流経路を上記の順または逆の順（逆方向）に流れるようになっている。
【００４３】
［トーチ連結部回りの構成］
次に、図１および図４を参照して、このＴＩＧ溶接装置におけるトーチボディ３０およびトーチ連結部１８回りの構成を詳細に説明する。
【００４４】
トーチ連結部１８は、トーチボディ３０に対してＸ方向の片側（図１，図４では右側）に設けられている。このトーチ連結部１８において、水平支持板２８に固定された筐体１００の中には、トーチボディ３０に固着された剛性の連結棒１０２がＸ方向の右側に水平に延びており、この連結棒１０２と筐体１００の天井との間に連結手段として圧縮コイルばね１０４、引張コイルばね１０６およびロック部１０８が横一列に設けられている。
【００４５】
より詳細には、圧縮コイルばね１０４は、筐体１００の天井を貫通している棒ねじ１１０の下端に取り付けられたばね受け１１２と連結棒１０２との間で鉛直方向に延びている。筐体１００の外（上）に配置されているナット１１４を介して棒ねじ１１０を回すことにより、その回転方向に応じてばね受け１１２を上下移動させ、圧縮コイルばね１０４のたわみ量つまりばね荷重を任意に調整できるようになっている。このように、圧縮コイルばね１０４、棒ねじ１１０およびナット１１４によって、トーチボディ３０に対して鉛直下方に作用するばね荷重を調整するための第１のトーチ荷重調整部１１７が構成されている。
【００４６】
引張コイルばね１０６は、筐体１００の天井を貫通している棒ねじ１１１の下端に取り付けられたばね受け１１３と連結棒１０２との間で鉛直方向に延びている。筐体１００の外（上）に配置されているナット１１５を介して棒ねじ１１１を回すことにより、その回転方向に応じてばね受け１１３を上下移動させ、引張コイルばね１０６のたわみ量つまりばね荷重を任意に調整できるようになっている。このように、引張コイルばね１０６、棒ねじ１１１およびナット１１５によって、トーチボディ３０に対して鉛直上方に作用するばね荷重を調整するための第２のトーチ荷重調整部１１９が構成されている。
【００４７】
ロック部１０８は、その上下移動可能な押圧棒１０８ａの先端と当接する物体つまり連結棒１０２に対して一定の押圧力を加えられる任意の加圧手段たとえばエアシリンダまたはソレノドを有し、連結棒１０２を挟んで押圧棒１０８ａと対向する位置に水平な上面（基準面）Ｋを有する基準ブロック１１６を固定して配置している。ロック部１０８が、押圧棒１０８ａの先端を連結棒１０２に当て、圧縮コイルばね１０４および引張コイルばね１０６に抗して連結棒１０２を固定の基準ブロック１１６に押し付けると、トーチボディ３０が筐体１００ひいては水平支持板２８に対して固定または一体化される。この一体化の状態で、昇降駆動部１６が直進可動部１２をＺ方向で移動させると、直進可動部１２と一体にトーチボディ３０が上下移動するようになっている。
【００４８】
トーチボディ３０には、連結棒１０２等の付属物も含めたトーチボディ３０全体の重量（自重）Ｌ３０と、圧縮コイルばね１０４のばね荷重Ｌ１０４とが足し合わさった鉛直方向の下向きの荷重が加わる一方で、引張コイルばね１０６のばね荷重Ｌ１０６が鉛直方向の上向きに加わる。鉛直方向の下向きの荷重を正方向とし、トーチボディ３０に加わる全合成荷重をＴＬとすると、ＴＬ＝Ｌ３０＋Ｌ１０４−Ｌ１０６である。ここで、Ｌ３０は略一定であるから、上記のように第１および第２のトーチ荷重調整部１１７，１１９によりＬ１０４，Ｌ１０６を可変調整することにより、被溶接材Ｗの特性に合わせて全合成荷重ＴＬを任意に調整することができる。
【００４９】
たとえば、Ｌ３０が約３００ｇ重のときは、第１および第２のトーチ荷重調整部１１７，１１９によりＬ１０４，Ｌ１０６をそれぞれ約１００ｇ重、約３５０ｇ重に調整することで、全合成荷重ＴＬを約５０ｇ重に設定または調整することができる。あるいは、先に第２のトーチ荷重調整部１１９によりトーチボディ３０の自重Ｌ３０をキャンセルするようにＬ１０６を調整し、次いで第１のトーチ荷重調整部１１７により全合成荷重ＴＬが所望の値または設定値になるようにＬ１０４を調整することも好適な調整方法である。
【００５０】
なお、図４は、図解を容易にするため、連結棒１０２に対するロック部１０８の押圧が解除されているときに、連結棒１０２が基準ブロック１１６から浮いている様子を示している。しかし、上記のように全合成荷重ＴＬは通常ＴＬ＞０に設定されるので、トーチ電極３４の先端が物体つまり被溶接材に載っていないときは、連結棒１０２が基準ブロック１１６の上面（ストッパ）に載った状態で、トーチボディ３０が静止状態を保つことになる。
【００５１】
トーチボディ３０には、連結棒１０２と反対側（図の左側）で水平またはＸ方向に延びる横棒１１８も固着して取り付けられている。トーチガイド８０には、連結棒１０２および横棒１１８をそれぞれ通す開口１１５，１１７が形成されている。
【００５２】
横棒１１８の先端部には、鉛直上方に延びるトーチ移動量検出用の遮光板１２０が取り付けられている。この遮光板１２０の真上には、水平支持板２８に固定された光学式の移動量検出センサ１２２が配置されている。移動量検出センサ１２２は、発光素子ＥＤと受光素子ＰＤとを同一の高さ位置で対向させて配置している。後述するように、タッチスタートの際には、水平支持板２８に対してトーチボディ３０が相対的に上昇移動し、連結棒１０２が基準ブロック１１６から上方に離れる。この時、遮光板１２０の頂部が両素子ＥＤ，ＰＤの間を結ぶ光線Ｐを遮断（遮光）することによって、水平支持板２８に対するトーチボディ３０の相対的な上昇移動の移動量（つまり、トーチ電極３４の先端が被溶接材Ｗに当接してから、直進可動部１２およびこれに固定されている各部がさらに下降する移動量）が設定値に達したことを検出できるようになっている。
【００５３】
なお、トーチボディ３０に対して左側の横棒１１８を右側の連結棒１０２と同じ太さにして同じ高さに取り付け、横棒１１８の下にも右側の基準ブロック１１６と同じ高さの上面（基準面）を有する左側基準ブロック（図示せず）を設けてもよく、さらには固定部１０８と連動する同様の左側固定部（図示せず）を該左側基準ブロックの直上に設ける構成も可能である。同様に、圧縮コイルばね１０４および引張コイルばね１０６ならびに第１および第２のトーチ荷重調整部１１７，１１９を並列に複数設けることもできる。また、圧縮コイルばね１０４および／または引張コイルばね１０６を複数のコイルばね単体を組み合わせて構成することも可能である。
【００５４】
［クランプ電極及びクランプ連結部回りの構成］
次に、図１、図３および図５Ａ，図５Ｂを参照して、このＴＩＧ溶接装置におけるクランプ連結部２０およびクランプ電極２４回りの構成を詳細に説明する。
【００５５】
図１および図３において、クランプ連結部２０は、縦断面が横向きのコ字状に形成されている剛性の板体１２４からなり、Ｚ方向に延びる垂直ガイド部１２４ａと、この垂直ガイド部１２４の上端から直進可動部１２の上面に被さるように水平に延びるフランジ部１２４ｂと、垂直ガイド部１２４ａの下端からトーチ２２側に向かって水平に延びるベース部１２４ｃとを有している。
【００５６】
クランプ連結部２０のベース部１２４ｃの上にはクランプ電極２４が固定配置される。垂直ガイド部１２４ａの直進可動部１２と対向する面には、Ｚ方向に延びるたとえばＬＭガイド（商標）からなるリニアガイド１３０が設けられている。このリニアガイド１３０により、Ｚ方向においてクランプ電極２４ないしクランプ連結部２０が固定されているとき（つまりクランプアーム７６（１），７６（２）が被溶接材Ｗを挟持しているとき）は、直進可動部１２がフランジ部１２４ｂの下で任意に昇降移動できるようになっている。また、Ｚ方向においてクランプ電極２４ないしクランプ連結部２０が固定されていない（つまりクランプアーム７６（１），７６（２）が被溶接材Ｗを挟持していないとき）は、クランプ連結部２０およびクランプ電極２４もフランジ部１２４ｂを介して直進可動部１２と一体的に昇降移動するようになっている。
【００５７】
クランプ電極２４は、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、モータ、プランジャまたはシリンダ等の駆動源（図示せず）を収容または装備するクランプ本体７４と、このクランプ本体７４から平行に突出して延在する一対の開閉可能なクランプアーム７６（１），７６（２）とを有している。クランプ本体７４内の駆動源は、装置本体１０よりケーブルまたは配管７５（図１）を介して所要の用力（電力、圧縮空気または作動油）を供給され、電磁気力または空気圧もしくは油圧の圧力に基づいてクランプアーム７６（１），７６（２）をＸ方向で開閉運動させる。
【００５８】
両クランプアーム７６（１），７６（２）は、クランプ本体７４の中心部を通ってＹ方向に延びるクランプ中心線Ｃに対して、常に左右対称の位置関係つまり等間隔（ｄ１＝ｄ２）を保って開閉運動するようになっている。このような左右対称のアーム開閉運動を行うために、たとえばラック・アンド・ピニオン機構１３２を用いることができる。
【００５９】
ラック・アンド・ピニオン機構１３２の直進可動部１３４（１），１３４（２）は、絶縁体１３６を介してクランプアーム７６（１），７６（２）に結合されている。また、クランプ電極２４を支持している部材たとえば直進可動部１２ないしクランプ連結部２０には、左右両側でロック（固定）用のエアシリンダ１３８が結合可能となっており、直進可動部１２等のＸ方向可動部の全体をＸ方向で随時ロック（固定）できるようになっている。
【００６０】
また、この溶接ヘッド１０においては、直進可動部１２に設けられている手動式ＸＹテーブル２５（図１）により、ＸＹ面内においてクランプ電極２４とトーチボディ３０との相対的な位置関係を任意に調整することができる。通常は、クランプ電極２４のクランプ中心線Ｃが、トーチ２２に装着されているトーチ電極３４の中心軸Ｎと交差するように、ＸＹテーブル２５の調整が行われる。もっとも、被溶接材Ｗ１，Ｗ２の板厚が異なる場合等には、トーチ電極３４の中心軸Ｎをクランプ中心線Ｃから積極的に所定量ずらした方がよいこともある。
【００６１】
［トーチの構成］
図３において、トーチボディ３０の内側には、タングステンまたはタングステン合金からなる棒状のトーチ電極３４をトーチボディ３０の軸心で保持するための円筒状のコレット１４０がトーチ電極３４と一体にコレットボディ１４２の中に収容される。コレット１４０の上端部は、コレットボディの内側でキャップ３６（図１）まで延びている筒状の電極ホルダ（図示せず）に保持されている。トーチ２２の頂部でキャップ３６をコレットボディ１４２に螺合すると、その螺合の締め付けで電極ホルダが下方に押圧され、コレット１４０のすり割り部が電極ホルダにより下方に押圧される。これにより、コレット１４０のすり割り部が口径を狭める方向に変形してトーチ電極３４を狭着（保持）するようになっている。
【００６２】
また、トーチ２２の下端部において、コレット１４０とコレットボディ１４２との間には、用力導入部８６よりトーチボディ３０の中間部に導入されたシールドガスを下方に導く円筒状のガス通路が形成されている。そして、コレットボディ１４２の下端部には周回方向に所定の間隔を置いて複数の通孔が形成されている。ガス通路を下ってきたシールドガスは、通孔を通ってトーチ電極３４とトーチノズル３２との間の空間またはノズル室１４４に出て、このノズル室１４４の下端の出口つまり噴出口１４６から外に噴出するようになっている。トーチノズル３２は、好ましくはセラミック（たとえばアルミナ）からなっている。
【００６３】
［装置の動作（作用）］
次に、図６Ａ〜図６Ｇを参照して、この実施形態におけるＴＩＧ溶接装置の動作を説明する。
【００６４】
先ず、本体ユニット５０内の主制御部の制御の下で、溶接対象の被溶接材Ｗを載置しているステージ４０（ＸＹステージ４２およびθステージ４４）が水平面内の位置合わせの動作を行う。この位置合わせ動作により、ワーク本体Ｓの被溶接材Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）がトーチ電極３４の略真下に位置するようになる。もっとも、ワーク本体Ｓ上に多数の被溶接材Ｗが搭載されていて、タクト時間の短縮化のために上記の位置合わせ動作が高速に行われる場合は、トーチ電極３４と被溶接材Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）との間で位置合わせが正確に行われずに、たとえば図６Ａに示すように被溶接材Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）がトーチ電極３４の直下位置から横にずれることがある。一方、高さ方向においては、本体ユニット５０内の主制御部の制御の下で、昇降駆動部１６の昇降駆動によりトーチ２２のスタート位置が予め調整されている。
【００６５】
上記のようにステージ４０上で被溶接材Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）の位置合わせが済むと、本体ユニット５０内の主制御部の制御の下で、昇降駆動部１６が作動して、直進可動部１２、トーチ２２およびクランプ電極２４を一体的に下降移動させ、図６Ｂに示すように、クランプアーム７６（１），７６（２）が被溶接材Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）を挟持するのに適した所定の高さ位置ＨＣまでクランプ電極２４を下ろす。この場合、トーチ連結部１８の中で固定部１０８が圧縮コイルばね１０４および引張コイルばね１０６に抗して連結棒１０２を基準ブロック１１６に押圧しているので、トーチボディ３０がトーチ連結部１８の筐体１００および水平支持板２８を介して直進可動部１２と一体に下降移動する。
【００６６】
クランプ電極２４は、設定の高さ位置ＨＣに降りた後、主制御部の制御の下で、両クランプアーム７６（１），７６（２）をＸ方向で閉じる動作つまり被溶接材Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）を挟持する動作（クランプ動作）を行う。図示の例の場合は、ワーク本体Ｓの被溶接材Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）が相対的に一方（右側）のクランプアーム７６（２）側にずれて配置されているため、クランプ動作を開始すると、最初に右側のクランプアーム７６（２）が溶接材Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）に当接する。この後も、両クランプアーム７６（１），７６（２）を互いに閉じる方向に駆動する動作が続けられるので、図６Ｃに示すように、ステージ４２上でワーク本体Ｓが固定されたまま、水平ガイド部１３（図１）の案内により、溶接ヘッド１０の直進可動部１２およびそれに一体的に結合しているトーチ２２およびクランプ電極２４がＸ方向で右側に移動する。
【００６７】
こうして、図６Ｄに示すように、他方（左側）のクランプアーム７６（１）が遅れて被溶接材Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）に当接し、これでクランプ動作が完了し、溶接ヘッド１０上のＸ方向可動部（直進可動部１２、トーチ２２、クランプ電極２４等）の移動も停止する。直後に、昇降駆動部１６が、直進可動部１２およびトーチ２２を下ろす動作（タッチ動作）を開始する。この場合、トーチ連結部１８の中では、タッチ動作の開始に先立って、ロック部１０８が押圧棒１０８ａを上方に退避させて、連結棒１０２に対する押圧固定（ロック）を解除する。これにより、連結棒１０２は基準ブロック１１６の上面（基準面）から上方に移動または変位可能となる。
【００６８】
このタッチ動作においては、クランプアーム７６（１），７６（２）が被溶接材Ｗを挟着しているので、クランプ電極２４ないしクランプ連結部２０はワーク本体Ｓに固定または一体化される。昇降駆動部１６の昇降駆動により、直進可動部１２およびトーチ２２がクランプ連結部２０の垂直リニアガイド１３０に案内されながら下降し、トーチ電極３４の先端が被溶接材Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）に当接する。
【００６９】
こうしてトーチ電極３４の先端が被溶接材Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）に当接した後も、昇降駆動部１６は直進可動部１２の下降移動を継続する。そして、直進可動部１２ないし水平支持板２８と一体に下降する光学センサユニット１２２の光線Ｐがトーチボディ３０側の遮光板１２０まで下降したところで、主制御部は昇降駆動部１６の下降駆動を止める。図６Ｅに、この時の状態を示す。
【００７０】
上記のようなタッチ動作においては、ロック部１０８が連結棒１０２に対する押圧固定（ロック）を解除した後は、トーチボディ３０には、その（自重）Ｌ３０に加えて、引張コイルばね１０６による鉛直上向きのばね荷重（弾性力）Ｌ１０６と圧縮コイルばね１０４による鉛直下向きのばね荷重（弾性力）Ｌ１０４とが同時につまり相対抗して作用する。このように引張コイルばね１０６と圧縮コイルばね１０４とが相対抗してトーチボディ３０に作用するので、連結棒１０２が基準ブロック１１６から浮いても、トーチボディ３０が上下に揺れたりふらつくことがなく、タッチ動作がスムースで高速かつ安定に行われる。
【００７１】
しかも、タッチ動作の完了後に被溶接材Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）に加わるトーチ荷重は、上記のように任意の荷重（特に可及的に小さな荷重）に調整可能な全合成荷重ＴＬである。これにより、被溶接材Ｗ（Ｗ１，Ｗ２）にダメージを与えなくて済む。
【００７２】
こうしてトーチ電極３４の先端が被溶接材Ｗに加圧接触している状態の下で、本体ユニット５０内で溶接電源のスイッチＳＷ（図３）がそれまでのオフ状態からオン状態に切り換えられる。そうすると、溶接電源より直流電圧Ｅがトーチ電極３４と被溶接材Ｗとの間に印加される。これにより、溶接電源の直流電圧源の正極端子→アースケーブル７７→クランプアーム７６（１），７６（２）→被溶接材Ｗ→トーチ電極３４→トーチボディ３０→用力導入部８６→架橋型導体９４→用力中継部２６→用力ケーブル７０（溶接電流供給ライン）→直流電圧源Ｅの負極端子の電流経路（閉回路）で、通電開始の直流電流つまりスタート電流が流れる。
【００７３】
この時、トーチ電極３４の先端が被溶接材Ｗに接触しているので、電流の大きさに関係なくアークはまだ発生しない。もっとも、溶接電源回路の出力を制御することにより、スタート電流の電流値を一定範囲に制御してもよい。
【００７４】
なお、トーチ２２を下ろす途中で、あるいはトーチ電極３４の先端が被溶接材Ｗに当接した後に、シールドガスの供給が開始される。上記のように、本体ユニット５０（図２）より用力供給ケーブル７０（ガス供給ライン）を介して溶接ヘッド１０に送られてきたシールドガスは、用力中継部２６→架橋型チューブ９２→用力導入部８６→トーチボディ３０→トーチノズル３２の各ガス流路を通ってトーチノズル３２の噴射口１４２より被溶接材Ｗに向けて噴射される。
【００７５】
こうして、スタート電流を流したまま、主制御部の制御の下で、直進駆動部１６が上昇駆動を開始し、直進可動部１２を介してトーチボディ３０をアーク放電に最適な設定離間距離に等しいストローク量だけ上方に移動させる。この時も、圧縮コイルばね１０４と引張コイルばね１０６とが相対抗してトーチボディ３０に作用するので、両コイルばね１０４，１０６の弾性振動が互いにキャンセルされ、トーチボディ３０が上下に揺れずに、トーチ電極３４の先端がスムースに設定高さ位置まで引き上げられる（図６Ｆ）。
【００７６】
上記のようにしてトーチ電極３４の先端が被溶接材Ｗから上方に引き離されると、両者の間（空間）にアークが発生する。主制御部は、トーチ電極３４の引き離しと同時に、または引き離しが完了した後に、溶接電源回路の出力電圧を一段上げて、上記閉回路内で流れる電流をそれまでのスタート電流よりも一段と大きいアーク放電用の正規の直流電流または主電流に切り換える。この主電流の電流値は、被溶接材Ｗを溶かすのに十分な高熱のアークを発生させる値（通常３０Ａ以上）に選ばれる。
【００７７】
こうして主電流が流れている間は、トーチ電極３４（特にその先端付近）と被溶接材Ｗとの間でアークＡＣが持続し、被溶接材ＷはアークＡＣの熱によって溶融する。なお、主電流の電流値を始終一定値に保ってもよいが、被溶接材Ｗの溶融を促進するために、途中で主電流の電流値をさらにステップ的または漸次的に増大させるような電流波形制御（あるいは逆にダウンスロープの電流波形制御）を用いることも可能である。
【００７８】
主制御部は、通電開始から所定の時間（通常２〜３ｓｅｃ）が経過すると、スイッチＳＷをオフ状態に切り換えて、通電を止める。直後にシールドガスの供給も止める。通電が止まり、主電流が切られると、その瞬間にアークは消滅する。アークが消滅すると、被溶接材Ｗの溶融部分が大気中の自然冷却により直ぐに凝固する。図６Ｇに示すように、クランプ電極２４はクランプアーム７６（１），７６（２）を開いて被溶接材Ｗに対するクランプを解除する。こうして、被溶接材Ｗの両金属部材Ｗ１，Ｗ２はひと固まりに溶接接合される。
【００７９】
上記のように、この実施形態におけるＴＩＧ溶接装置は、溶接ヘッド１０の直進可動部１２にトーチ連結部１８を介してトーチボディ３０を取り付け、トーチ連結部１８に圧縮コイルばね１０４と引張コイルばね１０６とロック部１０８とを備える構成を有し、トーチボディ３０に対して両コイルばね１０４，１０６のばね荷重を相対抗させることにより、タッチスタートのためのタッチ動作およびタッチスタート直後のトーチ電極引き上げ（アーク生成）動作を高速かつ安定に行うことができるとともに、被溶接材Ｗに加わるトーチボディ３０の全合成荷重ＴＬを任意に小さな荷重に調整することも可能であり、これによって被溶接材Ｗの破損等を確実に防止することができる。
【００８０】
また、この実施形態のＴＩＧ溶接装置は、本体ユニット５０からの重い用力供給ケーブル７０を溶接ヘッド１０の直進可動部１２上の用力中継部２６で終端させ、用力中継部２４の後段（下流側）では空中でアーチ形の安定な姿勢をとる変位または変形可能な架橋型チューブ９２および架橋型導体９４をトーチボディ３０に接続する構成により、トーチ荷重自体の大幅な低減と安定性を効果的に実現することができる。このように、タッチスタート方式において被溶接材Ｗに加わるトーチ荷重が非常に小さく、しかもトーチ荷重のばらつきも小さいので、アーク溶接の品質が向上する。
【００８１】
また、この実施形態のＴＩＧ溶接装置において、クランプ電極２４を用いるときは、被溶接材Ｗをステージ４０上に固定したまま、溶接ヘッド１０の各部（直進可動部１２，トーチボディ２２、クランプ電極２４等）が水平ガイド部１３（図１）の案内によりクランプアームの開閉方向（Ｘ方向）に移動することによって、クランプ動作が行われる。このようなクランプ動作は、被溶接材Ｗの重量や嵩張り等に一切影響されないため、タッチスタート方式のＴＩＧ溶接においてクランプを用いる任意の被溶接材またはアプリケーションに支障なく対応して高品質かつ正確なＴＩＧ溶接を保証することができる。
【００８２】
［他の実施形態又は変形例］
上記実施形態のように溶接ヘッド１０にクランプ電極２４を搭載する装置構成は、上述したようないわゆる拝み溶接（突き付き合わせ溶接）に用いて好適なものである。別のワーク形態として、たとえば図７に示すような被溶接材ＷＪもある。この被溶接材ＷＪは、小型精密電子部品パッケージ等のワーク本体ＳＪから突出する短冊状の端子部材１５０に細い導線１５２を巻き付けて、この巻き付け部を被溶接部とする。寸法的には、たとえば、端子部材１５０の幅ｓが約１ｍｍ、厚さｔが約０．２ｍｍであり、導線１５２の太さは約０．０５ｍｍである。なお、ＴＩＧ溶接を行うために、端子部材１５０の根元付近に接触子１５４が着脱可能に装着される。この接触子１５４は、アースケーブル７８を介して本体ユニット５０内の溶接電源に接続されている。
【００８３】
このような軽薄短小の被溶接材ＷＪは、その被溶接部に上方から強め（たとえば１００ｇ重以上）の荷重を受けると、端子部材１５０の根元付近で簡単に折曲または破損しやすく、あるいは大きく撓みやすい。この実施形態のＴＩＧ溶接装置によれば、第１および第２のトーチ荷重調整部１１７，１１９によりトーチ連結部材１８の圧縮コイルばね１０４および／または引張コイルばね１０６のばね荷重を調整するだけで、タッチスタート方式において被溶接材Ｗに加わるトーチ荷重を非常に小さな荷重に軽減することが可能であり、これによって被溶接材ＷＪの折曲または破損を確実に防止することができるとともに、被溶接材ＷＪが可撓性のものであってもトーチ荷重を受けたときの撓み量を可及的に小さくすることができる。
【００８４】
上記のような被溶接材ＷＪに対するＴＩＧ溶接では、クランプ電極２４が不要となる。そこで、一構成例として、クランプ電極２４をクランプ連結部１２４のベース１２４ｃに着脱可能に搭載する構成を採ることができる。あるいは、クランプ連結部１２４にクランプ電極２４を固定したまま、クランプ連結部１２４を溶接ヘッド１０（直進可動部１２）に着脱可能に取り付ける構成も可能である。
【００８５】
上述した実施形態では、１本の用力供給ケーブル７０を用いて、本体ユニット５０側から溶接ヘッド１０への溶接電流の供給とシールドガスの供給を行うようにしている。しかし、独立の電流供給ラインと独立のガス供給ラインを用いることも可能である。また、用力中継部２６および／または用力導入部８６を溶接電流供給系の中継部とガス供給系の中継部とに分割する構成も可能である。
【００８６】
図示省略するが、トーチ連結部１８において、連結棒１０２と筐体１００の底面との間に圧縮コイルばね１０４と引張コイルばね１０６とを上記実施形態と同様に並列に設ける構成も可能である。この場合は、圧縮コイルばね１０４および引張コイルばね１０６のそれぞれの働きが上記実施形態とは逆になる。すなわち、トーチボディ３０に対して、圧縮コイルばね１０４が鉛直上方に作用するばね荷重を与え、引張コイルばね１０６が鉛直下方に作用するばね荷重を与える。
【００８７】
圧縮コイルばね１０４および／または引張コイルばね１０６を他の形態のばね部材たとえば板ばね等に置き換える変形も可能である。
【符号の説明】
【００８８】
１０    溶接ヘッド
１２    直進可動部
１４    昇降駆動アーム
１６    昇降駆動部
１８    トーチ連結部
２０    クランプ連結部
２２    トーチ
２４    クランプ電極
２６    用力中継部
２８    水平支持板
３０    トーチボディ
３４    トーチ電極
４０    ステージ
８６    用力導入部
９２    架橋型チューブ
９４    架橋型導体
１０２    連結棒
１０４    圧縮コイルばね
１０６    引張コイルばね
１０８    ロック部
【図１】
2017130911.tif 000003
【図２】
2017130911.tif 000004
【図３】
2017130911.tif 000005
【図４】
2017130911.tif 000006
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2017130911.tif 000008
【図６Ａ】
2017130911.tif 000009
【図６Ｂ】
2017130911.tif 000010
【図６Ｃ】
2017130911.tif 000011
【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図７】
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【国際調査報告】
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