(57)【要約】【課題】装置全体の大型化を回避しつつ、容易にトーチの揺動回転半径を変更することが可能なトーチ揺動装置、及び、揺動式溶接トーチを提供する。【解決手段】第一軸線Ｏ１回りに回転する主円筒１０と、主円筒１０に対して相対回転する外側円筒１１と、外側円筒１１に対して相対回転する内側偏心円筒１２と、これらを回転可能に支持するケーシング１３と、ケーシング１３に固定され、トーチ本体１５の基端側を揺動可能に、ケーシング１３に対して回転可能に支持する第一軸受１７と、内側偏心円筒１２に固定され、トーチ本体１５の先端側を揺動可能に、内側偏心円筒１２に対して回転可能に支持する第二軸受１８と、主円筒１０及び外側円筒１１に回転動力を与える駆動部２０と、駆動部２０からの動力を主円筒１０及び外側円筒１１に伝達する伝達部２１と、主円筒１０及び外側円筒１１とが相対回転するように伝達部２１を制御する制御部２２とを備える。【選択図】図１
2015199084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一軸線回りに回転可能に設けられた第一筒部と、
前記第一軸線回りに前記第一筒部に対して相対回転可能に設けられた第二筒部と、
前記第二筒部の内側に配されて、前記第二筒部の相対回転に伴って、前記第一軸線と平行な第二軸線回りに前記第一筒部に対して相対回転可能に設けられた第三筒部と、
前記第一筒部、前記第二筒部、及び前記第三筒部を回転可能に支持するケーシングと、
前記第一軸線上で前記ケーシングに固定され、棒状に延在する溶接用のトーチ本体の基端側を該第一軸線に対して交差する方向に揺動可能に、かつ、該第一軸線回りに前記ケーシングに対して回転可能に支持する第一支持部と、
前記第二軸線に平行な第三軸線上で前記第三筒部に固定され、前記トーチ本体の先端側を該第三軸線に対して交差する方向に揺動可能に、かつ、該第三軸線回りに前記第三筒部に対して回転可能に支持する第二支持部と、
前記第一筒部及び前記第二筒部に回転動力を付与する一つの駆動部と、
前記駆動部からの回転駆動力を前記第一筒部及び前記第二筒部に伝達する伝達部と、
前記伝達部を制御することで、第一筒部及び第二筒部が回転している状態で同じ回転数で回転させるか、互いに異なる回転数で回転させるかを変更可能な制御部と、
を備えるトーチ揺動装置。
【請求項２】
前記第一筒部は、外周面に第一歯車を有し、
前記第二筒部は、外周面に第二歯車を有し、
前記伝達部は、前記駆動部からの回転動力が伝達されるとともに前記第一歯車に噛合する第一伝達歯車と、前記第二歯車に噛合する第二伝達歯車と、前記第一伝達歯車と前記第二伝達歯車との間にわたって配されたネジスプラインと、を有し、
前記ネジスプラインは、
前記第一伝達歯車と前記第二伝達歯車とのうちの一方と一体に回転するとともに該一方に対して前記第一軸線に平行な第四軸線に沿って相対移動可能に設けられたスプライン部と、
前記スプライン部の移動に応じて前記第一伝達歯車と前記第二伝達歯車とのうちの他方との間で相対回転可能に設けられたネジ部と、
を備え、
前記制御部は、前記ネジスプラインを前記第四軸線に沿う方向に進退させる進退機構を有している請求項１に記載のトーチ揺動装置。
【請求項３】
前記第二筒部は、内周面に内歯車を有し、
前記第三筒部は、外周面に、前記内歯車に噛合する第三歯車を有する請求項１または２に記載のトーチ揺動装置。
【請求項４】
前記トーチ本体が挿通されて、該トーチ本体の径方向の一方向となる第一方向から該トーチ本体の動きを規制するとともに、該第一方向に交差する第二方向に延びる第一長孔が形成された第一長孔プレートと、
前記トーチ本体が挿通されて、前記第一方向に交差する第三方向から該トーチ本体の動きを規制するとともに、該第三方向に交差する第四方向に延びる第二長孔が形成された第二長孔プレートと、
をさらに備え、
前記第二支持部は、前記第三筒部に固定される外輪と、前記トーチ本体の先端側を支持する内輪とを有する軸受であり、
前記トーチ本体は、前記内輪との間で固定されるか、または解放されるか選択可能となっており、
前記第一長孔プレートは、前記第三筒部か、または前記ケーシングかに選択的に固定可能となっており、
前記第二長孔プレートは、前記第三筒部か、または前記内輪かに選択的に固定可能となっている請求項１から３のいずれか一項に記載のトーチ揺動装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のトーチ揺動装置と、
前記第一支持部及び前記第二支持部によって支持された溶接用のトーチ本体と、
を備える揺動式溶接トーチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接用のトーチを揺動可能とするトーチ揺動装置、及びこれを備える揺動式溶接トーチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属同士をつなぎ合せる溶接方法としてアーク溶接が知られている。このアーク溶接ではトーチを揺動させることで所定の範囲に溶接アークを揺動させ、溶接が行われる。このトーチの揺動方法の一つとして回転式揺動がある。
【０００３】
ここで、特許文献１には、トーチの揺動に回転式揺動を採用した場合の、トーチの揺動回転半径を変更する機構が開示されている。この機構では、モータによってトーチ（電極）の支点の位置を変更させることでトーチの回転半径を変更するようになっている。
【０００４】
また、特許文献２には、二重偏心リングにおける内側偏心リングを回転させて外側偏心リングとの位相角を変更し、トーチ（電極）の揺動回転半径を変更可能な機構が開示されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、トーチ（電極）の回転揺動の軌跡を、円と楕円に変更可能な機構が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１０９５４号公報
【特許文献２】特開平７−２４６４７２号公報
【特許文献３】特開２０００−１５４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された機構ではトーチの回転半径を変更する際にトーチの支点を移動するため、大きな回転半径とする場合にはトーチの寸法を長くする必要があり、装置の大型化等の問題が生じる。また、特許文献２に開示された機構では、トーチの回転揺動中に回転半径を変更することができず、一旦、トーチの動きを停止させる必要がある。さらに、特許文献３に開示された機構では、トーチの回転軌跡が円と楕円との間で変更されるのみであり、円の半径を大きくしたり小さくしたりすることはできない。
【０００８】
本発明は、装置全体の大型化を回避しつつ、容易にトーチの揺動回転半径を変更することが可能なトーチ揺動装置、及び、揺動式溶接トーチを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一の態様に係るトーチ揺動装置は、第一軸線回りに回転可能に設けられた第一筒部と、前記第一軸線回りに前記第一筒部に対して相対回転可能に設けられた第二筒部と、前記第二筒部の内側に配されて、前記第二筒部の相対回転に伴って、前記第一軸線と平行な第二軸線回りに前記第一筒部に対して相対回転可能に設けられた第三筒部と、前記第一筒部、前記第二筒部、及び前記第三筒部を回転可能に支持するケーシングと、前記第一軸線上で前記ケーシングに固定され、棒状に延在する溶接用のトーチ本体の基端側を該第一軸線に対して交差する方向に揺動可能に、かつ、該第一軸線回りに前記ケーシングに対して回転可能に支持する第一支持部と、前記第二軸線に平行な第三軸線上で前記第三筒部に固定され、前記トーチ本体の先端側を該第三軸線に対して交差する方向に揺動可能に、かつ、該第三軸線回りに前記第三筒部に対して回転可能に支持する第二支持部と、前記第一筒部及び前記第二筒部に回転動力を付与する一つの駆動部と、前記駆動部からの回転駆動力を前記第一筒部及び前記第二筒部に伝達する伝達部と、前記伝達部を制御することで、第一筒部及び第二筒部が回転している状態で同じ回転数で回転させるか、互いに異なる回転数で回転させるかを変更可能な制御部と、を備えている。
【００１０】
このようなトーチ揺動装置によれば、まず、一つの駆動部によって第一筒部と第二筒部を回転させるようになっている。そして、これら第一筒部及び第二筒部が同じ回転数で回転するように伝達部を制御する場合には、第一筒部、第二筒部、及び第三筒部の全てが同じ回転数でケーシングに対して回転することになる。従ってこの場合、第一軸線と第三軸線との離間距離に応じた回転半径で、第一支持部に支持された位置を支点として、トーチ本体が第一軸線回りに回転することになる。この状態から、第一筒部と第二筒部とが異なる回転数で回転するように伝達部を制御すると、第一筒部と第三筒部とも異なる回転数で回転することになる。すると、第一筒部に対して第三筒部が第二軸線回りに相対回転し、第二軸線回りに第二支持部がトーチ本体を支持する位置が回転移動する。即ち、第二軸線回りに第三軸線の位置が回転移動し、この結果、第一軸線と第三軸線との離間距離が変化する。そして、この離間距離が小さくなると、第一支持部を支点としたトーチ本体の第一軸線回り揺動回転半径が小さくなる。その一方で、第一軸線と第三軸線との離間距離が大きくなると、第一支持部を支点としたトーチ本体の第一軸線回りの揺動回転半径が大きくなる。
このようにして本発明では、伝達部が第一筒部及び第二筒部を回転させた状態のまま、これらの回転数を変更し、第一筒部と第二筒部とを相対回転させることができる。このため、トーチ本体が第一軸線回りに回転揺動した状態のまま、トーチ本体の第一軸線回りの揺動回転半径を変更することができる。また、第一支持部と第二支持部との相対位置を変更することなく、第一筒部と第三筒部との相対回転のみによって、トーチ本体の第一軸線回りの揺動回転半径を変更することができる。
【００１１】
また、前記第一筒部は、外周面に第一歯車を有し、前記第二筒部は、外周面に第二歯車を有し、前記伝達部は、前記駆動部からの回転動力が伝達されるとともに前記第一歯車に噛合する第一伝達歯車と、前記第二歯車に噛合する第二伝達歯車と、前記第一伝達歯車と前記第二伝達歯車との間にわたって配されたネジスプラインと、を有し、前記ネジスプラインは、前記第一伝達歯車と前記第二伝達歯車とのうちの一方と一体に回転するとともに該一方に対して前記第一軸線に平行な第四軸線に沿って相対移動可能に設けられたスプライン部と、前記スプライン部の移動に応じて前記第一伝達歯車と前記第二伝達歯車とのうちの他方との間で相対回転可能に設けられたネジ部と、を備え、前記制御部は、前記ネジスプラインを前記第四軸線に沿う方向に進退させる進退機構を有していてもよい。
【００１２】
このように伝達部が第一伝達歯車、第二伝達歯車、及びネジスプラインを有し、制御部がネジスプラインを進退させることで、第一伝達歯車と第二伝達歯車とが相対回転する。そして、第一伝達歯車には第一歯車が噛合し、第二伝達歯車には第二歯車が噛合しているため、第一筒部と第二筒部とが相対回転する。よって、第一筒部と第二筒部とを異なる回転数で回転させてこれら第一筒部及び第二筒部を相対回転させることで、容易にトーチ本体の第一軸線回りの揺動回転半径を変更することができる。
【００１３】
また、前記第二筒部は、内周面に内歯車を有し、前記第三筒部は、外周面に、前記内歯車に噛合する第三歯車を有していてもよい。
【００１４】
このように、第二筒部における内歯車と第三筒部における第三歯車とが噛合することで、第二筒部の回転に伴って第三筒部を回転させることができる。よって、第一筒部と第二筒部とを相対回転させ、これにより第三筒部を回転させることで容易にトーチ本体の第一軸線回りの揺動回転半径を変更することができる。
【００１５】
また、上記のトーチ揺動装置では、前記トーチ本体が挿通されて、該トーチ本体の径方向の一方向となる第一方向から該トーチ本体の動きを規制するとともに、該第一方向に交差する第二方向に延びる第一長孔が形成された第一長孔プレートと、前記トーチ本体が挿通されて、前記第一方向に交差する第三方向から該トーチ本体の動きを規制するとともに、該第三方向に交差する第四方向に延びる第二長孔が形成された第二長孔プレートと、をさらに備え、前記第二支持部は、前記第三筒部に固定される外輪と、前記トーチ本体の先端側を支持する内輪とを有する軸受であり、前記トーチ本体は、前記内輪との間で固定されるか、または解放されるか選択可能となっており、前記第一長孔プレートは、前記第三筒部か、または前記ケーシングかに選択的に固定可能となっており、前記第二長孔プレートは、前記第三筒部か、または前記内輪かに選択的に固定可能となっていてもよい。
【００１６】
このように、第一長孔プレート及び第二長孔プレートを備えていることで、トーチ本体を、第一軸線を中心として回転揺動させるか、往復揺動させるかを切り替えることが可能となる。
具体的には、トーチ本体を第二支持部における内輪に固定し、第一長孔プレート及び第二長孔プレートを第三筒部に固定すると、第三筒部が回転した際には、第一長孔と第二長孔とでトーチ本体の動きを規制しつつ、第一長孔と第二長孔とトーチ本体とが一体に移動する。よって、トーチ本体を、第一軸線を中心として回転揺動させることが可能となる。
一方で、トーチ本体を第二支持部の内輪から解放し、第一長孔プレートをケーシングに固定し、第二長孔プレートを第二支持部の内輪に固定する。すると、第三筒部が回転した際には、第一長孔プレートは回転せず、第二長孔プレートは回転しないまま内輪とともに移動する。そしてこの際、トーチ本体は内輪から解放されて自由な状態となっているため、トーチ本体は第二長孔プレートとともに移動することはなく、第一長孔と第二長孔とでトーチ本体の動きが規制されつつ、トーチ本体が第一長孔及び第二長孔内をスライド移動する。この場合、装置の系外からトーチ本体を見ると、トーチ本体が第一長孔内を第一軸線を中心として往復揺動する。このようにしてトーチ本体を往復揺動させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の一の態様に係る揺動式溶接トーチは、上記のトーチ揺動装置と、前記第一支持部及び前記第二支持部によって支持された溶接用のトーチ本体と、を備えている。
【００１８】
このような揺動式溶接トーチによれば、トーチ揺動装置によってトーチ本体を支持することで、伝達部が第一筒部及び第二筒部を回転させた状態のままこれらの回転数を変更し、これら第一筒部と第二筒部とを相対回転させることができる。このため、トーチ本体が第一軸線回りに回転揺動した状態のまま、トーチ本体の第一軸線回りの揺動回転半径を変更することができる。また、第一支持部と第二支持部との相対位置を変更することなく、第一筒部と第三筒部との相対回転のみによって、トーチ本体の第一軸線回りの揺動回転半径を変更することができる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１のトーチ揺動装置によれば、第一筒部と第三筒部との相対回転のみによってトーチ本体の回転半径を変更することができ、装置の大型化を回避しつつ、容易にトーチ本体の揺動回転半径を変更することが可能である。
【００２０】
また、請求項２のトーチ揺動装置によれば、ネジスプラインを有する伝達部によって、さらに容易にトーチ本体の揺動回転半径を変更することができる。
【００２１】
また、請求項３のトーチ揺動装置によれば、容易にトーチ本体の揺動回転半径を変更することができる。
【００２２】
また、請求項４のトーチ揺動装置によれば、第一長孔プレート及び第二長孔プレートを用いることで、トーチ本体を回転揺動させるか、往復揺動させるかを容易に切り替え可能となる。
【００２３】
また、請求項５の揺動式溶接トーチによれば、トーチ揺動装置によって装置の大型化を回避しつつ、容易にトーチ本体の揺動回転半径を変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る揺動式溶接トーチの全体縦断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る揺動式溶接トーチにおける第一軸線に直交する断面の断面図であって、トーチ本体の偏心量が０である場合を示す図である。また、（ａ）は図１のＡ−Ａ断面位置を示し、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面位置を示す。
【図３】本発明の第一実施形態に係る揺動式溶接トーチにおける第一軸線に直交する断面の断面図であって、トーチ本体の偏心量が最大値δとなっている場合を示す図である。また、（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図を示し、（ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図を示す。
【図４】本発明の第二実施形態に係る揺動式溶接トーチにおけるトーチ本体が、偏心量０で回転揺動する場合を示す全体縦断面図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る揺動式溶接トーチにおける第一軸線に直交する断面の断面図であって図４のＣ−Ｃ断面図を示し、（ａ）から（ｃ）に、トーチ本体の回転を時系列で示す。
【図６】本発明の第二実施形態に係る揺動式溶接トーチにおけるトーチ本体が、δ／２の偏心量で回転揺動する場合を示す全体縦断面図である。
【図７】本発明の第二実施形態に係る揺動式溶接トーチにおける第一軸線に直交する断面の断面図であって図６のＤ−Ｄ断面図を示し、（ａ）から（ｃ）に、トーチ本体の回転を時系列で示す。
【図８】本発明の第二実施形態に係る揺動式溶接トーチにおけるトーチ本体が、最大の偏心量δで回転揺動する場合を示す全体縦断面図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係る揺動式溶接トーチにおける第一軸線に直交する断面の断面図であって図８のＥ−Ｅ断面図を示し、（ａ）から（ｃ）に、トーチ本体の回転を時系列で示す。
【図１０】本発明の第二実施形態に係る揺動式溶接トーチにおけるトーチ本体が、偏心量０で往復揺動する場合を示す全体縦断面図である。
【図１１】本発明の第二実施形態に係る揺動式溶接トーチにおける第一軸線に直交する断面の断面図であって図１０のＦ−Ｆ断面図を示し、（ａ）から（ｃ）に、トーチ本体の回転を時系列で示す。
【図１２】本発明の第二実施形態に係る揺動式溶接トーチにおけるトーチ本体が、偏心量δ／２で往復揺動する場合を示す全体縦断面図である。
【図１３】本発明の第二実施形態に係る揺動式溶接トーチにおける第一軸線に直交する断面の断面図であって図１２のＧ−Ｇ断面図を示し、（ａ）から（ｃ）に、トーチ本体の回転を時系列で示す。
【図１４】本発明の第二実施形態に係る揺動式溶接トーチにおけるトーチ本体が、最大の偏心量δで往復揺動する場合を示す全体縦断面図である。
【図１５】本発明の第二実施形態に係る揺動式溶接トーチにおける第一軸線に直交する断面の断面図であって図１２のＨ−Ｈ断面図を示し、（ａ）から（ｃ）に、トーチ本体の回転を時系列で示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔第一実施形態〕
以下、本発明の第一実施形態に係る揺動式溶接トーチ１について説明する。
図１に示すように、本実施形態の揺動式溶接トーチ１は、金属同士を接続するアーク溶接に用いるアークを生じさせる。
即ち、この揺動式溶接トーチ１は、アークを生じさせる溶接用のトーチ本体１５と、トーチ本体１５を揺動させるトーチ揺動装置２とを備えている。
【００２６】
トーチ揺動装置２は、互いに相対回転可能に設けられた主円筒１０（第一筒部）、外側円筒１１（第二筒部）、及び内側偏心円筒１２（第三筒部）と、これらを外周側から支持するケーシング１３と、ケーシング１３内に挿通されたトーチ本体１５をケーシング１３の内側で支持する第一軸受１７（第一支持部）及び第二軸受１８（第二支持部）とを備えている。
【００２７】
さらに、このトーチ揺動装置２は、主円筒１０及び外側円筒１１に回転動力を付与する一つの駆動部２０と、駆動部２０からの回転動力を主円筒１０及び外側円筒１１に伝達する伝達部２１と、伝達部２１の動作を制御する制御部２２とを備えている。
【００２８】
主円筒１０は、第一軸線Ｏ１を中心とした円筒状に形成されて第一軸線Ｏ１回りに回転可能に設けられた第一円筒部１０ａと、第一円筒部１０ａの外周面に形成されて第一円筒部１０ａと一体で回転する第一歯車１０ｂとを有している。第一歯車１０ｂは、例えば、はすば歯車や平歯車等である。
【００２９】
外側円筒１１は、主円筒１０と同様に第一軸線Ｏ１を中心とした円筒状に形成されて第一軸線Ｏ１回りに回転可能に設けられた第二円筒部１１ａと、第二円筒部１１ａの外周面に形成されて第二円筒部１１ａと一体で回転する第二歯車１１ｂと、第二円筒部１１ａの一端側の内周面に形成されて第二円筒部１１ａと一体で回転する内歯車１１ｃが設けられている。これら第二歯車１１ｂ及び内歯車１１ｃは、例えば、はすば歯車や平歯車等である。
【００３０】
また、外側円筒１１は、一端側が主円筒１０における第一円筒部１０ａの内側に挿入されている。そして、この一端側の外周面と第一円筒部１０ａの内周面との間には軸受２５ａが介在されており、外側円筒１１が主円筒１０に対して第一軸線Ｏ１回りに相対回転可能となっている。
【００３１】
内側偏心円筒１２は、主円筒１０における第一円筒部１０ａと、外側円筒１１における第二円筒部１１ａとの間にわたって、これら第一円筒部１０ａ及び第二円筒部１１ａの内側に挿入されて設けられている。そして、内側偏心円筒１２は、第一軸線Ｏ１に平行な第二軸線Ｏ２を中心とした円筒状に形成されて、第二軸線Ｏ２回りに回転可能に設けられた第三円筒部１２ａと、第三円筒部１２ａの外周面に形成されて第三円筒部１２ａと一体で回転する第三歯車１２ｂとを有している。第三歯車１２ｂは、例えば、はすば歯車や平歯車等である。
【００３２】
第三円筒部１２ａは、偏心した円筒状に形成されている。即ち、周方向に肉厚が異なっており、内部の空間が第二軸線Ｏ２に平行な第三軸線Ｏ３を中心とした円柱状の空間として画成されている。また、第三円筒部１２ａは、その一端側が第二円筒部１１ａの内側に配され、他端側が第一円筒部１０ａの内側に配されている。第三円筒部１２ａの一端側の外周面と主円筒１０の内周面との間には軸受２５ｂが介在されており、内側偏心円筒１２と主円筒１０とが相対回転可能となっている。
【００３３】
本実施形態では、第三円筒部１２ａを第二軸線Ｏ２回りに回転させると、第三軸線Ｏ３と第一軸線Ｏ１とがちょうど重なる位置が存在するように、第三軸線Ｏ３の位置が決められている。即ち、第一軸線Ｏ１と第三軸線Ｏ３との間の離間距離の最小値は０であり、最大値（最小値となる位置から１８０度、第三円筒部１２ａを第一円筒部１０ａに対して相対回転させた状態）はδとなっている。なおδは、第二軸受１８でトーチ本体１５が支持された位置での値である。
【００３４】
第三歯車１２ｂは、第三円筒部１２ａの一端側に形成され、外側円筒１１の内歯車１１ｃに噛合している。そして主円筒１０と外側円筒１１とが同じ回転数で定常回転している状態では、内側偏心円筒１２は外側円筒１１に対して相対回転せず、第一軸線Ｏ１回りに主円筒１０及び外側円筒１１と同期回転する。
【００３５】
ケーシング１３は、主円筒１０、外側円筒１１、及び内側偏心円筒１２を外周側から覆うように設けられている。また、ケーシング１３は、主円筒１０を、外側円筒１１から離間する一端側で回転可能に支持するとともに、外側円筒１１を主円筒１０から離間する他端側で回転可能に支持している。即ち、ケーシング１３と主円筒１０との間、ケーシング１３と外側円筒１１との間に軸受２５ｃが介在されている。
【００３６】
第一軸受１７は、外側円筒１１の他端で、ケーシング１３に固定された自動調心軸受である。即ち、ケーシング１３に固定された外輪１７ａと、外輪１７ａに支持されるとともにトーチ本体１５を支持する内輪１７ｂとを有している。
【００３７】
第二軸受１８は、内側偏心円筒１２の内部空間に設けられた第一軸受１７同様の自動調心軸受である。即ち、内側偏心円筒１２に固定された外輪１８ａと、外輪１８ａに支持されるとともにトーチ本体１５を支持する内輪１８ｂとを有している。
【００３８】
これら第一軸受１７、及び第二軸受１８としては、例えば自動調心玉軸受などの市販品を使用可能である。
【００３９】
トーチ本体１５は、棒状をなしており、第一軸受１７と第二軸受１８との間にわたって設けられている。トーチ本体１５の基端側は第一軸受１７における内輪１７ｂによって第一軸線Ｏ１回りにトーチ本体１５をケーシング１３に対して回転可能に、かつ、第一軸線Ｏ１に交差する方向に揺動可能に支持されている。また、トーチ本体１５の先端側は第二軸受１８における内輪１８ｂによって、第三軸線Ｏ３回りにトーチ本体１５を内側偏心円筒１２に対して回転可能に、かつ、第三軸線Ｏ３に交差する方向に揺動可能に支持されている。
【００４０】
駆動部２０は、本実施形態ではモータ２０ａ、及びモータ２０ａの軸に取り付けられた駆動歯車２０ｂを有している。駆動歯車２０ｂは、例えば、はすば歯車や平歯車等である。
【００４１】
伝達部２１は、主円筒１０及び外側円筒１１と、駆動部２０との間に設けられ、駆動歯車２０ｂと主円筒１０の第一歯車１０ｂとに噛合する第一伝達歯車３１と、外側円筒１１の第二歯車１１ｂに噛合する第二伝達歯車３２と、第一歯車１０ｂと第二歯車１１ｂとの間にわたって配されたネジスプライン３５とを有している。
【００４２】
第一伝達歯車３１は、第一軸線Ｏ１に平行な第四軸線Ｏ４回りに回転可能に設けられた例えば、はすば歯車や平歯車等であって、駆動部２０から付与される回転動力を主円筒１０に伝達し、主円筒１０を第一軸線Ｏ１回りに回転させる。
この第一伝達歯車３１は、第四軸線Ｏ４を中心として第四軸線Ｏ４に沿って延びる円筒部３１ａと、円筒部３１ａから径方向の外側に突出するようにフランジ状に設けられた歯車部３１ｂとを有している。
【００４３】
歯車部３１ｂは、主円筒１０の第一歯車１０ｂに噛合している。
円筒部３１ａの内周面には、周方向に互いに間隔をあけて、第四軸線Ｏ４の方向に延びる複数の縦溝３１ｃが形成されている。
【００４４】
第二伝達歯車３２は、第一伝達歯車３１と同様に、第四軸線Ｏ４回りに回転可能に設けられた例えば、はすば歯車や平歯車等であって、外側円筒１１を第一軸線Ｏ１回りに回転させる。また、第二伝達歯車３２は、第四軸線Ｏ４を中心として第四軸線Ｏ４に沿って延びる円筒部３２ａと、円筒部３２ａから径方向の外側に突出するようにフランジ状に設けられた歯車部３２ｂとを有している。
【００４５】
歯車部３２ｂは、外側円筒１１の第二歯車１１ｂに噛合している。
円筒部３２ａの内周面には、第四軸線Ｏ４の方向の一方側に向かうに従って捩れるように形成された螺旋溝３２ｃが形成されている。
【００４６】
ネジスプライン３５は、第四軸線Ｏ４に沿って棒状に延びており、第一伝達歯車３１の円筒部３１ａ、及び第二伝達歯車３２の円筒部３２ａに挿通されて設けられている。このネジスプライン３５は、第一伝達歯車３１における円筒部３１ａに挿通される位置に設けられたスプライン部３６と、第二伝達歯車３２における円筒部３２ａに挿通される位置に設けられたネジ部３７とを備えている。
【００４７】
スプライン部３６の外周面には、第一伝達歯車３１における円筒部３１ａに形成された縦溝３１ｃと対応するように、第四軸線Ｏ４に沿って延びるスプライン溝３６ａが縦溝３１ｃと同数形成されている。また、スプライン溝３６ａと縦溝３１ｃとの間には、複数のボール３８が介在されている。即ち、スプライン部３６は、いわゆるボールスプライン構造となっている。
【００４８】
ネジ部３７には、第二伝達歯車３２における円筒部３２ａに形成された螺旋溝３２ｃと対応するように、第四軸線Ｏ４の方向の一方側に向かうに従って捩れるようにネジ溝３７ａが形成されている。また、ネジ溝３７ａと螺旋溝３２ｃとの間には、複数のボール３８が介在されている。即ち、スプライン部３６は、いわゆるボールネジ構造となっている。なお、本実施形態ではネジ溝は右ネジとして形成されている。
【００４９】
制御部２２は、伝達部２１におけるネジスプライン３５を第四軸線Ｏ４の方向に沿って進退駆動する進退機構を有している。進退機構は例えばアクチュエータ等であって、ネジスプライン３５の移動量を制御部２２によって制御可能となっている。
【００５０】
次に、図１から図３を参照して、揺動式溶接トーチ１の作用について説明する。
まず、駆動部２０を駆動させ、駆動歯車２０ｂが回転すると、第一伝達歯車３１が回転する。すると、ネジスプライン３５は第四軸線Ｏ４の方向に移動しない状態のまま第一伝達歯車３１とともに回転し、回転動力が第二伝達歯車３２に伝達されて第二伝達歯車３２が第一伝達歯車３１と同じ回転数で回転する。
【００５１】
よって、第一伝達歯車３１に噛合する主円筒１０と、第二伝達歯車３２に噛合する外側円筒１１とが同じ回転数で回転する。
ここで、本実施形態では、駆動部２０の回転動力によって主円筒１０及び外側円筒１１が回転する際の回転方向Ｒが、トーチ本体１５の基端側から見て第一軸線Ｏ１回りに反時計回りであるとして説明する。
【００５２】
主円筒１０及び外側円筒１１が回転すると、外側円筒１１に噛合する内側偏心円筒１２も同じ回転数で回転する。この際、内側偏心円筒１２に挿通されたトーチ本体１５は、ケーシング１３に固定された第一軸受１７を支点として、即ち、第一軸線Ｏ１を中心として、先端側が所定の回転半径で回転揺動することになる。ここでいう所定の回転半径とは、第一軸線Ｏ１と第三軸線Ｏ３との間の離間距離に応じた回転半径となる。そして上述したように、本実施形態ではこの所定の回転半径の最小値は０、最大値はδとなっている。
【００５３】
ここで、主円筒１０及び外側円筒１１が回転方向Ｒに回転している状態で、制御部２２によってネジスプライン３５を第一伝達歯車３１に向かって第四軸線Ｏ４の方向に沿って移動させると、第一伝達歯車３１に対して第二伝達歯車３２が、第一伝達歯車３１の回転方向Ｒとは反対側に回転する。これにより、第二伝達歯車３２の回転数が第一伝達歯車３１の回転数よりも小さくなる。即ち、主円筒１０の回転数よりも外側円筒１１の回転数の方が小さくなり、主円筒１０に対して外側円筒１１が回転方向Ｒとは反対方向に相対回転する。すると、内側偏心円筒１２も主円筒１０に対して回転方向Ｒとは反対方向に相対回転し、第一軸線Ｏ１と第三軸線Ｏ３との間の離間距離が変化する。
【００５４】
より具体的には、第一軸線Ｏ１と第三軸線Ｏ３とが一致している場合には、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すように、トーチ本体１５が第一軸線Ｏ１上に延びるように配され、トーチ本体１５の偏心量（揺動回転半径）は０となる。即ち、トーチ本体１５の先端側は、第一軸線Ｏ１上に常に位置した状態で主円筒１０が回転する。
なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）では、軸受２５ａ、２５ｂ、及びケーシング１３の図示を省略している。
【００５５】
一方で、第一軸線Ｏ１と第三軸線Ｏ３とが最も離間した状態にある場合、即ち、図２の状態から内側偏心円筒１２が第二軸線Ｏ２を中心として１８０度、主円筒１０に対して相対回転すると、図３（ａ）、図３（ｂ）に示すようにトーチ本体１５の先端側が第一軸線Ｏ１から最も遠ざかる位置（最も偏心した位置）に配される。そして、偏心量（揺動回転半径）が最大値のδとなった状態で、トーチ本体１５が第一軸線Ｏ１を中心として回転揺動する。
なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）では、ケーシング１３の図示を省略している。
【００５６】
また、図示はしないが、図２の状態と図３の状態との間の中間状態、即ち、例えば図２の状態から、内側偏心円筒１２が第二軸線Ｏ２を中心として９０度回転させると、偏心量（揺動回転半径）が中間値のδ／２となった状態で、トーチ本体１５が第一軸線Ｏ１を中心として回転揺動する。
【００５７】
ここで、上述した場合とは逆に、ネジスプライン３５を第一伝達歯車３１から第二伝達歯車３２に向かって第四軸線Ｏ４の方向に沿って移動させると、即ち、図１の紙面に向かって上方に引っ張るように移動させる。この場合には、主円筒１０に対して外側円筒１１及び内側偏心円筒１２が回転方向Ｒに相対回転し、第一軸線Ｏ１と第三軸線Ｏ３との間の離間距離が変化する。
【００５８】
本実施形態の揺動式溶接トーチ１によると、一つの駆動部２０からの回転動力を伝達部２１によって主円筒１０及び外側円筒１１に伝達し、これら主円筒１０及び外側円筒１１を回転させた状態のまま回転数を異ならせることで相対回転させ、これにともなって内側偏心円筒１２を主円筒１０に対して相対回転させることができる。このため、トーチ本体１５が第一軸線Ｏ１回りに回転した状態のままトーチ本体１５の第一軸線Ｏ１回りの揺動回転半径を変更することができる。
【００５９】
そして、第一軸受１７と第二軸受１８との相対位置を変更することなく、主円筒１０と外側円筒１１との相対回転のみによって、トーチ本体１５における第一軸線Ｏ１回りの揺動回転半径を変更可能となる。
【００６０】
よって、揺動回転半径を変更するためにトーチ本体１５の長さ寸法を大きくする必要はなく、装置全体の大型化を回避しつつ容易にトーチ本体１５の揺動回転半径を変更することが可能となる。
【００６１】
〔第二実施形態〕
以下、図４から図１５を参照して、本発明の第二実施形態に係る揺動式溶接トーチ５１について説明する。
なお、第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態では、トーチ揺動装置５２が、トーチ本体１５が挿通される第一長孔プレート５５及び第二長孔プレート５６をさらに備えている点で、第一実施形態とは異なっている。
【００６２】
図４、図５に示すように、第一長孔プレート５５は、トーチ本体１５が第二軸受１８によって支持される位置よりもさらに先端側の位置に配された円盤状の部材である。この第一長孔プレート５５には、トーチ本体１５の径方向の一方向となる第一方向Ｄ１からトーチ本体１５の動きを規制するとともに、第一方向Ｄ１に直交する第二方向Ｄ２に延びる第一長孔５５ａが形成されている。即ち、この第一長孔５５ａにおける第一方向Ｄ１の内径寸法はトーチ本体１５の外径寸法と同じか、若干大きく形成されている。
【００６３】
さらに、第一長孔プレート５５は、内側偏心円筒１２か、またはケーシング１３かに選択的に固定可能となっている。即ち、例えばボルト等の固定部材６０を付け替えることで、第一長孔プレート５５の固定位置を変更できるようになっている（図４、図１０参照）。
【００６４】
第二長孔プレート５６は、第二軸受１８と第一長孔プレート５５との間に挟まれるように配された第一長孔プレート５５と同様の円盤状の部材である。この第二長孔プレート５６には、第一方向Ｄ１に直交する第三方向Ｄ３からトーチ本体１５の動きを規制するとともに、第三方向Ｄ３に直交する第四方向Ｄ４に延びる第二長孔５６ａが形成されている。即ち、この第二長孔５６ａにおける第三方向Ｄ３の内径寸法はトーチ本体１５の外径寸法と同じか、若干大きく形成されている。なお、本実施形態では、第三方向Ｄ３は第二方向Ｄ２に一致し、第四方向Ｄ４は第一方向Ｄ１に一致している。
【００６５】
さらに、第二長孔プレート５６は、内側偏心円筒１２か、または、第二軸受１８における内輪１８ｂかに選択的に固定可能となっている。即ち、例えばボルト等の固定部材６０を付け替えることで第二長孔プレート５６の固定位置を変更できるようになっている。
【００６６】
ここで、本実施形態でのトーチ本体１５は、第二軸受１８における内輪１８ｂに対して固定されるか、または解放されるか選択可能となっている。即ち、例えばトーチ本体１５の外径寸法よりも内輪１８ｂの内径寸法の方が大きくなっており、これらトーチ本体１５と内輪１８ｂとの間の隙間に着脱可能に挿入されるリング部材５８（またはくさび部材）が設けられている（図４参照）。このリング部材５８が挿入された状態では、第二軸受１８の内輪１８ｂとトーチ本体１５とは相対移動不能となって固定状態となり、リング部材５８が取り外された状態では、第二軸受１８の内輪１８ｂとトーチ本体１５とは相対移動可能となって解放状態となる。
【００６７】
次に、図４から図１５を参照して、揺動式溶接トーチ５１の作用について説明する。
まず、第一長孔プレート５５及び第二長孔プレート５６がともに内側偏心円筒１２に固定され、トーチ本体１５が第二軸受１８の内輪１８ｂに固定されている場合、即ち、図４から図９に示す場合には、第一長孔５５ａと第二長孔５６ａとでトーチ本体１５の動きが規制されつつ、第一長孔プレート５５、第二長孔プレート５６、及びトーチ本体１５が一体に、第一軸線Ｏ１回りに回転揺動する。
【００６８】
さらに詳細には、トーチ本体１５の偏心量が０（揺動回転半径が０）の場合には図５（ａ）から図５（ｃ）に示すように、内側偏心円筒１２が回転すると、トーチ本体１５は第一長孔５５ａと第二長孔５６ａの両者の中心位置に配された状態で、これら第一長孔５５ａ及び第二長孔５６ａとともに第一軸線Ｏ１を中心として回転する。
【００６９】
同様に、トーチ本体１５の偏心量が中間値δ／２の場合には図７（ａ）から図７（ｃ）に示すように、トーチ本体１５の偏心量が最大値δの場合には図９（ａ）から図９（ｃ）に示すように、トーチ本体１５は第一長孔５５ａと第二長孔５６ａの両者の中心位置に配された状態で、これら第一長孔５５ａ及び第二長孔５６ａとともに第一軸線Ｏ１を中心として回転揺動する。
【００７０】
一方で、第一長孔プレート５５がケーシング１３に固定され、第二長孔プレート５６が第二軸受１８の内輪１８ｂに固定され、かつ、リング部材５８が取り外されてトーチ本体１５が内輪１８ｂから解放されて自由となっている場合、即ち、図１０から図１５に示す場合には、第一長孔５５ａと第二長孔５６ａとでトーチ本体１５の動きが規制されつつ、トーチ本体１５が第一軸線Ｏ１を中心として、第一長孔５５ａ内を第二方向Ｄ２に往復揺動する。
そしてこの際、トーチ本体１５が内輪１８ｂから自由となっているため、トーチ本体１５の偏心量は、第二長孔５６ａ位置、即ち、内輪１８ｂの位置で決まる。
【００７１】
さらに詳細には、トーチ本体１５の偏心量が０（揺動回転半径が０）の場合には
図１１（ａ）から図１１（ｃ）に示すように、内側偏心円筒１２が回転すると、トーチ本体１５は第一長孔５５ａと第二長孔５６ａの両者の中心位置に配された状態となる。この際、第一長孔プレート５５及び第二長孔プレート５６は回転しない。
【００７２】
また、トーチ本体１５の偏心量が中間値δ／２の場合には図１３（ａ）から図１３（ｃ）に示すように、また、トーチ本体１５の偏心量が最大値δの場合には図１５（ａ）から図１５（ｃ）に示すように、第一長孔プレート５５は回転せず、第二長孔プレート５６内側偏心円筒１２とともに回転せずに、内輪１８ｂとともに第一軸線Ｏ１回りに回転揺動しながら移動する。
ここで、トーチ本体１５の偏心量がδ／２となっている場合は、第二軸受１８の内輪１８ｂの中心を通る第三軸線Ｏ３が、第一軸線Ｏ１からδ／２離間している場合である。この場合、第一長孔５５ａと第二長孔５６ａとの交点が、δ／２に対応する位置に配される。
また、トーチ本体１５の偏心量がδとなっている場合は、第二軸受１８の内輪１８ｂの中心を通る第三軸線Ｏ３が、第一軸線Ｏ１からδ離間している場合である。この場合、第一長孔５５ａと第二長孔５６ａとの交点が、δに対応する位置に配される。
【００７３】
そしてこの際、トーチ本体１５は内輪１８ｂから解放されて自由な状態となっているため、トーチ本体１５は第二長孔プレート５６とともに移動することはなく、第一長孔５５ａと第二長孔５６ａとでトーチ本体１５の動きが規制されつつ、トーチ本体１５が第一長孔５５ａ及び第二長孔５６ａ内をスライド移動する。この場合、装置の系外からトーチ本体１５を見ると、トーチ本体１５が第一長孔５５ａ内を、第一軸線Ｏ１を中心として第二方向Ｄ２に往復揺動することになる。
【００７４】
本実施形態の揺動式溶接トーチ５１によると、第一長孔プレート５５及び第二長孔プレート５６を備えていることで、トーチ本体１５を、第一軸線Ｏ１を中心として回転揺動させるか、往復揺動させるかを、容易に切り替えることが可能となる。
【００７５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態で示した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することができる。
例えば、内側偏心円筒１２が主円筒１０に対して相対回転した際に、必ずしも第一軸線Ｏ１と第三軸線Ｏ３とが一致するような位置がなくともよい。
【００７６】
また、ネジスプライン３５は上述の実施形態の場合と設置方向が逆転していてもよい。即ち、スプライン部３６が第二伝達歯車３２側に配され、ネジ部３７が第一伝達歯車３１側に配されていてもよい。この場合、第一伝達歯車３１に螺旋溝３２ｃが形成され、第二伝達歯車３２に縦溝３１ｃが形成される。
【００７７】
また、第一長孔プレート５５の第一長孔５５ａ、及び、第二長孔プレート５６の第二長孔５６ａの寸法は、トーチ本体１５の往復揺動の振幅以上の長さに形成され、トーチ本体１５の動きを規制しないようにすることが好ましい。
【００７８】
また、伝達部２１は、ネジスプライン３５を用いるものである場合に限定されず、一つの駆動部２０の回転動力によって主円筒１０及び外側円筒１１を回転させ、かつ、これら主円筒１０及び外側円筒１１を相対回転させることが可能となっていればよい。具体的には例えば、遊星歯車等を有するギアボックスを設けて、主円筒１０及び外側円筒１１を相対回転させることができる。
【００７９】
さらに、主円筒１０、外側円筒１１、及び内側偏心円筒１２の相対位置関係は上述の実施形態の場合に限定されない。例えば、主円筒１０と外側円筒１１とが互いに第一軸線Ｏ１の方向に離間して配されていてもよい。また、主円筒１０と内側偏心円筒１２とが第一軸線Ｏ１の方向に互いに離間して配されていてもよい。
【００８０】
また、第一歯車１０ｂ、第二歯車１１ｂ、駆動歯車２０ｂ等の歯車機構に代えて、プーリー及びベルトによる伝達機構を採用してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１…揺動式溶接トーチ  ２…トーチ揺動装置  １０…主円筒（第一筒部）  １０ａ…第一円筒部  １０ｂ…第一歯車  １１…外側円筒（第二筒部）  １１ａ…第二円筒部  １１ｂ…第二歯車  １１ｃ…内歯車  １２…内側偏心円筒（第三筒部）  １２ａ…第三円筒部  １２ｂ…第三歯車  １３…ケーシング  １５…トーチ本体  １７…第一軸受（第一支持部）  １７ａ…外輪  １７ｂ…内輪  １８…第二軸受（第二支持部）  １８ａ…外輪  １８ｂ…内輪  ２０…駆動部  ２０ａ…モータ  ２０ｂ…駆動歯車  ２１…伝達部  ２２…制御部  ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ…軸受  ３１…第一伝達歯車  ３１ａ…円筒部  ３１ｂ…歯車部  ３１ｃ…縦溝  ３２…第二伝達歯車  ３２ａ…円筒部  ３２ｂ…歯車部  ３２ｃ…螺旋溝  ３５…ネジスプライン  ３６…スプライン部  ３６ａ…スプライン溝  ３７…ネジ部  ３７ａ…ネジ溝  ３８…ボール  Ｏ１…第一軸線  Ｏ２…第二軸線  Ｏ３…第三軸線  Ｏ４…第四軸線  Ｒ…回転方向  ５１…揺動式溶接トーチ  ５２…トーチ揺動装置  ５５…第一長孔プレート  ５５ａ…第一長孔  ５６…第二長孔プレート  ５６ａ…第二長孔  ５８…リング部材  Ｄ１…第一方向  Ｄ２…第二方向  Ｄ３…第三方向  Ｄ４…第四方向
【図１】
2015199084.tif 000003
【図２】
2015199084.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015199084.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2015199084.tif 000009
【図８】
2015199084.tif 000010
【図９】
2015199084.tif 000011
【図１０】
2015199084.tif 000012
【図１１】
2015199084.tif 000013
【図１２】
2015199084.tif 000014
【図１３】
2015199084.tif 000015
【図１４】
2015199084.tif 000016
【図１５】
2015199084.tif 000017