(57)【要約】【課題】適切な溶接極間距離を保持できるとともに、小型化を図ることができる溶接機の溶接棒供給装置を提供する。【解決手段】本装置は、溶接棒４を供給する溶接機の溶接棒供給装置１であって、本体９と、本体側に取り付けられ、溶接棒の供給方向Ｐに伸縮可能な伸縮部１０を有する伸縮機構５と、伸縮部に取り付けられ、溶接棒を把持可能な第１クランプ６と、本体側に取り付けられ、溶接棒を把持可能な第２クランプ７と、を備える。そして、上記溶接棒を第１クランプが把持し且つ第２クランプが開放した状態で伸縮部が伸長又は収縮し、溶接棒を第１クランプが開放し且つ第２クランプが把持した状態で伸縮部が収縮又は伸長し、伸縮部が伸縮を繰り返すことで溶接棒が供給される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接棒を供給する溶接機の溶接棒供給装置であって、
本体と、
前記本体側に取り付けられ、前記溶接棒の供給方向に伸縮可能な伸縮部を有する伸縮機構と、
前記伸縮部に取り付けられ、前記溶接棒を把持可能な第１クランプと、
前記本体側に取り付けられ、前記溶接棒を把持可能な第２クランプと、を備え、
前記溶接棒を前記第１クランプが把持し且つ前記第２クランプが開放した状態で前記伸縮部が伸長又は収縮し、前記溶接棒を前記第１クランプが開放し且つ前記第２クランプが把持した状態で前記伸縮部が収縮又は伸長し、前記伸縮部が伸縮を繰り返すことで前記溶接棒が供給されることを特徴とする溶接機の溶接棒供給装置。
【請求項２】
前記伸縮機構は、圧電効果で伸縮する前記伸縮部を有する圧電アクチュエータからなる請求項１記載の溶接機の溶接棒供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接機の溶接棒供給装置に関し、さらに詳しくは、適切な溶接極間距離を保持できるとともに、小型化を図ることができる溶接機の溶接棒供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の溶接機として、溶接ワイヤー（すなわち、溶接棒）を供給する溶接ワイヤー供給装置を備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この溶接ワイヤー供給装置１０１は、例えば、図７に示すように、溶接トーチ１０３とリール状の溶接ワイヤー１０４との間に配される一対の歯車１０５ａ、１０５ｂからなるロールを備え、溶接ワイヤー１０４を一対のロール間を通過させることで溶接トーチ１０３へ供給する。さらに、特許文献１には、溶接トーチ１０３の位置の検出信号に基づいて溶接トーチ１０３の位置を調整する調整機構１０７が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２２９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、溶接極間距離（すなわち、被溶接材と溶接棒の先端との距離）は、溶接の品質に影響を与えるため、常に適切な溶接極間距離を保つ必要がある。しかしながら、上記特許文献１の溶接ワイヤー供給装置１０１では、一対の歯車１０５ａ、１０５ｂを用いているため、バックラッシ（すなわち、歯車１０５ａ、１０５ｂのかみ合せの遊びによる変位誤差）が生じることとなる。その結果、溶接ワイヤー１０４を高精度に供給できず、適切な溶接極間距離を保つことが困難となる。さらに、一対の歯車１０５ａ、１０５ｂとともに歯車の駆動モータ等を備える必要があり、装置が大型化してしまう。さらに、上記特許文献１の調整機構１０７では、サーボモータで駆動されるボールネジ機構を用いていると考えられるため、やはりバックラッシが生じて、溶接トーチを高精度に位置調整できず、適切な溶接極間距離を保つことが困難となる。
【０００５】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、適切な溶接極間距離を保持できるとともに、小型化を図ることができる溶接機の溶接棒供給装置を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、溶接棒を供給する溶接機の溶接棒供給装置であって、本体と、前記本体側に取り付けられ、前記溶接棒の供給方向に伸縮可能な伸縮部を有する伸縮機構と、前記伸縮部に取り付けられ、前記溶接棒を把持可能な第１クランプと、前記本体側に取り付けられ、前記溶接棒を把持可能な第２クランプと、を備え、前記溶接棒を前記第１クランプが把持し且つ前記第２クランプが開放した状態で前記伸縮部が伸長又は収縮し、前記溶接棒を前記第１クランプが開放し且つ前記第２クランプが把持した状態で前記伸縮部が収縮又は伸長し、前記伸縮部が伸縮を繰り返すことで前記溶接棒が供給されることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載において、前記伸縮機構は、圧電効果で伸縮する前記伸縮部を有する圧電アクチュエータからなることを要旨とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の溶接機の溶接棒供給装置によると、本体と、本体側に取り付けられ、溶接棒の供給方向に伸縮可能な伸縮部を有する伸縮機構と、伸縮部に取り付けられ、溶接棒を把持可能な第１クランプと、本体側に取り付けられ、溶接棒を把持可能な第２クランプと、を備える。そして、溶接棒を第１クランプが把持し且つ第２クランプが開放した状態で伸縮部が伸長又は収縮し、溶接棒を第１クランプが開放し且つ第２クランプが把持した状態で伸縮部が収縮又は伸長し、伸縮部が伸縮を繰り返すことで溶接棒が供給される。このように、伸縮機構を用いることで、従来のような歯車機構を用いる必要がなく、バックラッシの発生がなくなり、被溶接材に対して溶接棒を高精度に供給することができる。その結果、適切な溶接極間距離を保持することができるとともに、小型化を図ることができる。
さらに、前記伸縮機構が、圧電効果で伸縮する前記伸縮部を有する圧電アクチュエータからなる場合は、溶接棒の供給精度を更に高め得るとともに、更なる小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
【図１】実施例に係る溶接棒供給装置を備える溶接機の斜視図である。
【図２】上記溶接棒供給装置の縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面拡大図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面拡大図である。
【図５】上記溶接棒供給装置の作用説明図であり、（ａ）伸縮部が収縮した状態を示し、（ｂ）は伸縮部が伸長した状態を示し、（ｃ）は伸縮部が収縮した状態を示す。
【図６】他の形態の溶接棒供給装置を説明するための説明図であり、（ａ）伸縮部が伸長した状態を示し、（ｂ）は伸縮部が収縮した状態を示し、（ｃ）は伸縮部が伸長した状態を示す。
【図７】従来の溶接ワイヤー供給装置及び調整機構を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【００１０】
＜溶接機の溶接棒供給装置＞
本実施形態に係る溶接機の溶接棒供給装置は、溶接棒（４）を供給する溶接機の溶接棒供給装置（１，１’）であって、本体（９）と、本体側に取り付けられ、溶接棒の供給方向（Ｐ）に伸縮可能な伸縮部（１０、１０’）を有する伸縮機構（５、５’）と、伸縮部に取り付けられ、溶接棒を把持可能な第１クランプ（６）と、本体側に取り付けられ、溶接棒を把持可能な第２クランプ（７）と、を備える（例えば、図２等参照）。そして、上記溶接棒（４）を第１クランプ（６）が把持し且つ第２クランプ（７）が開放した状態で伸縮部（１０、１０’）が伸長又は収縮し、溶接棒（４）を第１クランプ（６）が開放し且つ第２クランプ（７）が把持した状態で伸縮部（１０、１０’）が収縮又は伸長し、伸縮部が伸縮を繰り返すことで溶接棒が供給される（例えば、図５及び図６等参照）。なお、上記「本端側に取り付けられ」とは、本体に直接的に又はブラケット等を介して間接的に取り付けられる状態を意図する。
【００１１】
本実施形態に係る溶接機の溶接棒供給装置としては、例えば、上記伸縮機構（５、５’）は、圧電効果で伸縮する伸縮部（１０、１０’）を有する圧電アクチュエータからなる形態（例えば、図２等参照）を挙げることができる。
【００１２】
上述の形態の場合、例えば、上記第１及び第２クランプ（６、７）のそれぞれは、圧電効果で伸縮する伸縮部（１７、２３）を有する圧電アクチュエータからなることができる（例えば、図３及び図４等参照）。
【００１３】
本実施形態に係る溶接機の溶接棒供給装置としては、例えば、上記本体（９）は、溶接トーチ（３）内に配されている形態（例えば、図２等参照）を挙げることができる。
【００１４】
なお、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。
【実施例】
【００１５】
以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本実施例では、エレクトロガス溶接式の溶接機を例示する。
【００１６】
（１）溶接機の溶接棒供給装置の構成
本実施例に係る溶接機の溶接棒供給装置１は、図１に示すように、マニピュレータ２のアーム２ａ先端側に取り付けられた溶接トーチ３内に配されている。この溶接トーチ３は、リール状に巻き回された溶接ワイヤーである溶接棒４を案内して被溶接材ｗ１、ｗ２に供給する。
【００１７】
上記溶接機の溶接棒供給装置１は、図２に示すように、以下に述べる本体９、伸縮機構（「インチワーム機構」とも称される）５、第１クランプ６及び第２クランプ７を備えている。
【００１８】
上記本体９は、溶接トーチ３にブラケット（図示省略）を介して取り付けられている。この本体９、溶接棒４を案内する後ガイド部１３ａ及び前ガイド部１３ｂを備えている。この後ガイド部１３ａの外側面には、伸縮機構５を固定するための固定部９ａが設けられている。
【００１９】
上記伸縮機構５は、固定部９ａに取り付けられている。この伸縮機構５は、溶接棒４の供給方向Ｐに圧電効果（逆圧電効果）により所定量Ｌで伸縮する伸縮部１０を有する圧電アクチュエータから構成されている。この伸縮部１０は、電圧に応じて変位するシート状の圧電セラミックスを電極層を挟んで複数積層してなされている。また、伸縮部１０は、溶接棒４の供給方向Ｐの端側が自由端となるように配されている。なお、上記伸縮機構５（圧電アクチュエータ）は、伸縮部１０を支持し且つ固定部９ａに取り付けられる取付部１１を有している。
【００２０】
上記第１クランプ６は、図２及び図３に示すように、伸縮機構５の伸縮部１０の自由端側にブラケット１５を介して取り付けられている。この第１クランプ６は、溶接棒４を挟んで対向する複数（図３中で２つ）のクランプ部１６を有している。これら各クランプ部１６は、溶接棒４の軸心に対して半径方向に圧電効果（逆圧電効果）で伸縮する伸縮部１７を有する圧電アクチュエータから構成されている。この伸縮部１７は、電圧に応じて変位するシート状の圧電セラミックスを電極層を挟んで複数積層してなされている。そして、第１クランプ６は、各クランプ部１６の伸縮部１７が伸縮することで溶接棒４を把持・開放する。なお、上記クランプ部１６（圧電アクチュエータ）は、伸縮部１７を支持し且つブラケット１５に取り付けられる取付部１８を有している。
【００２１】
上記第２クランプ７は、図２及び図４に示すように、本体９の筒状部２１に取り付けられている。この第２クランプ７は、溶接棒４を挟んで対向する複数（図４中で２つ）のクランプ部２２を有している。これら各クランプ部２２は、溶接棒４の軸心に対して半径方向に圧電効果（逆圧電効果）で伸縮する伸縮部２３を有する圧電アクチュエータから構成されている。この伸縮部２３は、電圧に応じて変位するシート状の圧電セラミックスを電極層を挟んで複数積層してなされている。そして、第２クランプ７は、各クランプ部２２の伸縮部２３が伸縮することで溶接棒４を把持・開放する。なお、上記クランプ部２２（圧電アクチュエータ）は、伸縮部２３を支持し且つ筒状部２１に取り付けられる取付部２４を有している。
【００２２】
（２）溶接機の溶接棒供給装置の作用
次に、上記構成の溶接機の溶接棒供給装置１の作用について説明する。図５（ａ）に示すように、伸縮部１０が収縮した最短状態で、溶接棒４を第１クランプ６が把持し且つ第２クランプ７が開放する。そのクランプ状態を保って、図５（ｂ）に示すように、伸縮部１０が伸長して最長状態となると、溶接棒４が供給方向Ｐに所定量Ｌ（図２参照）だけ送り出される。次いで、伸縮部１０の最長状態で、溶接棒４を第１クランプ６が開放し且つ第２クランプ７が把持する。そのクランプ状態を保って、図５（ｃ）に示すように、伸縮部が収縮して最短状態となる。以後、上述の作用を繰り返して伸縮部１０が伸縮を繰り返すことで、被溶接材ｗ１、ｗ２に対して溶接トーチ３から溶接棒４が所定量Ｌずつ供給される。
【００２３】
（３）実施例の効果
以上より、本実施例の溶接機の溶接棒供給装置１によると、本体９と、本体９側に取り付けられ、溶接棒４の供給方向Ｐに伸縮可能な伸縮部１０を有する伸縮機構５と、伸縮部１０に取り付けられ、溶接棒４を把持可能な第１クランプ６と、本体９側に取り付けられ、溶接棒４を把持可能な第２クランプ７と、を備える。そして、溶接棒４を第１クランプ６が把持し且つ第２クランプ７が開放した状態で伸縮部１０が伸長し、溶接棒４を第１クランプ６が開放し且つ第２クランプ７が把持した状態で伸縮部１０が収縮し、伸縮部１０が伸縮を繰り返すことで溶接棒４が供給される。このように、伸縮機構５を用いることで、従来のような歯車機構を用いる必要がなく、バックラッシの発生がなくなり、被溶接材ｗ１、ｗ２に対して溶接棒４を高精度に供給することができる。その結果、適切な溶接極間距離を保持することができるとともに、小型化を図ることができる。
【００２４】
また、本実施例では、伸縮機構５は、圧電効果で伸縮する伸縮部１０を有する圧電アクチュエータからなる。これにより、溶接棒４の供給精度を更に高め得るとともに、更なる小型化を図ることができる。具体的には、通常、２〜５ｍｍ程度の溶接極間距離に対し、０．１μｍオーダでの位置決めが可能となる。また、伸縮機構５の慣性にも拠るが、１０００Ｈｚオーダでの駆動が可能となる。さらに、伸縮機構５は、およそ１００ｍｍ程度の全長で作成することができる。
【００２５】
また、本実施例では、第１及び第２クランプ６、７のそれぞれは、圧電効果で伸縮する伸縮部１７、２３を有する圧電アクチュエータからなる。これにより、応答性の高い伸縮機構５、第１クランプ６及び第２クランプ７の作動タイミングを正確に対応させることができる。
【００２６】
さらに、本実施例では、本体９は、溶接トーチ３内に配されている。これにより、更なる小型化を図ることができる。これに対して、従来の供給装置１０１（図７参照）では、溶接トーチ１０３とリール状の溶接棒１０４との間に配されているので、大型化してしまう。
【００２７】
尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例では、伸縮部１０は、溶接棒４の供給方向Ｐの端側が自由端となるように配され、伸縮部１０の自由端側に第１クランプ６を取り付けてなる伸縮機構５を例示したが、これに限定されず、例えば、図６に示すように、伸縮部１０’は、溶接棒４の供給方向Ｐと反対方向の端側が自由端となるように配され、伸縮部１０’の自由端側に第１クランプ６を取り付けてなる伸縮機構５’としてもよい。
【００２８】
上述の伸縮機構５’であっても、伸縮機構と略同様の作用・効果を奏する。すなわち、図６（ａ）に示すように、伸縮部１０’が伸長した最長状態で、溶接棒４を第１クランプ６が把持し且つ第２クランプ７が開放する。そのクランプ状態を保って、図６（ｂ）に示すように、伸縮部１０’が収縮して最短状態となると、溶接棒４が供給方向Ｐに所定量Ｌ（図２参照）で送り出される。次いで、伸縮部１０’の最短状態で、溶接棒４を第１クランプ６が開放し且つ第２クランプ７が把持する。そのクランプ状態を保って、図６（ｃ）に示すように、伸縮部１０’が伸長して最長状態となる。以後、上述の作用を繰り返して伸縮部１０’が伸縮を繰り返すことで、被溶接材ｗ１、ｗ２に対して溶接トーチ３から溶接棒４が所定量Ｌずつ供給される。
【００２９】
また、上記実施例では、圧電アクチュエータを備える伸縮機構１０を例示したが、これに限定されず、例えば、電磁アクチュエータ（例えば、直動式の電磁ソレノイド等）、空圧又は油圧アクチュエータ（例えば、シリンダ等）を備える伸縮機構としてもよい。
【００３０】
また、上記実施例では、圧電アクチュエータを備えるクランプ６、７を例示したが、これに限定されず、例えば、電磁アクチュエータ（例えば、直動式又は回動式の電磁ソレノイド等）、空圧又は油圧アクチュエータ（例えば、シリンダ等）を備えるクランプとしてもよい。さらに、溶接棒４が磁性材料からなる場合には、電磁石からなるクランプとしてもよい。
【００３１】
また、上記実施例では、伸縮部１０、１７、２３を支持する土台状の取付部１１、１８、２４を有する伸縮機構５やクランプ６、７を例示したが、これに限定されず、例えば、伸縮部１０、１７、２３の周囲を覆うカバー状の取付部を有する伸縮機構やクランプとしてもよい。
【００３２】
また、上記実施例では、溶接トーチ３内に配される溶接棒供給装置１を例示したが、これに限定されず、例えば、図１中に仮想線で示すように、溶接トーチ３とリール状の溶接棒４との間に配される溶接棒供給装置１’としてもよい。
【００３３】
さらに、上記実施例では、エレクトロガス溶接式の溶接機を例示したが、これに限定されず、例えば、アーク溶接式、エレクトロスラグ溶接式の溶接機としてもよい。
【００３４】
前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。
【００３５】
本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
被溶接材に対して溶接棒を供給する技術として広く利用される。
【符号の説明】
【００３７】
１，１’；溶接機の溶接棒供給装置、５，５’；伸縮機構、６；第１クランプ、７；第２クランプ、９；本体、１０，１０’；伸縮部、Ｐ；溶接棒の供給方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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