(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端からプラズマガスを噴射する噴射孔が穿設され、母材と内部に挿入された電極との間でプラズマアークを発生させる溶接トーチと、所定の軌跡プログラムに従って前記溶接トーチを前記母材の溶接線上で移動させて前記母材の溶接を行うよう制御する制御装置とを備えたプラズマ溶接装置において、
先端が前記母材の開先の形状に合わせて予め形成され、前記噴射孔に嵌め込まれる凸部を有する治具と、
前記凸部を前記噴射孔に嵌め込んだ状態で、前記治具を前記溶接トーチに固定する固定部材とを備え、
前記制御装置は、前記溶接トーチを前記母材に近づけて前記治具の先端を前記母材の開先の内面に当接させることにより前記溶接時における前記溶接トーチの始点及び終点の位置を決定することを備えたことを特徴とするプラズマ溶接装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプラズマ溶接装置において、
前記治具の先端は、円錐状に形成されたことを特徴とするプラズマ溶接装置。
【請求項３】
請求項１に記載のプラズマ溶接装置において、
前記治具は、前記固定部材から取外し可能に設けられたことを特徴とするプラズマ溶接装置。
【請求項４】
請求項１に記載のプラズマ溶接装置において、
前記治具の先端の周囲を照らす光源をさらに備えたことを特徴とするプラズマ溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、母材と電極との間でプラズマアークを発生させて母材の溶接を行うプラズマ溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属材料から成る母材（被加工物）を溶接する装置の従来技術の１つとして、プラズマ溶接装置が知られている。この種のプラズマ溶接装置は、溶接トーチを用いて内部の電極と母材との間でプラズマアークを発生させ、このプラズマアークによって母材の突合せ部分を加熱して溶融することにより、母材の溶接を行うものである。
【０００３】
このようなプラズマ溶接は、母材から直接電極にアークを移行させるティグ溶接（ＴＩＧ溶接）と比べてエネルギー密度が高く、アークの形状も円柱状に絞られているので、ティグ溶接よりも高速度かつ定電流の溶接が可能となる。これにより、母材に形成されたビードの幅が狭くなり、溶接歪みを低減すると共に、優れたアークの安定性と方向性を得ることができる。
【０００４】
一方、プラズマ溶接は、溶接トーチの電極が消耗し難く、プラズマ溶接装置を長時間連続して使用できることからＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）制御等による自動溶接に適しているが、この自動溶接を用いて高精度な母材の加工を実施するためには、母材の溶接線上において溶接トーチの位置決めを的確に行う必要がある。
【０００５】
そこで、第１のベース部材と、第１のベース部材に対して水平な一方向への移動が可能な第２のベース部材と、第２のベース部材に対して水平で、かつ、一方向とは垂直な方向への移動が可能な第３のベース部材と、第３のベース部材に設けられて溶接トーチを支持するトーチホルダと、第３のベース部材に設けられて先端に溶接トーチと非加工物との距離を正確に設定する接触式スイッチを有するトーチ位置設定用治具とを備えたプラズマ溶接装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２１３７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１に開示された従来技術のプラズマ溶接装置では、接触式スイッチが溶接トーチの軸線から左右方向において離れた位置に設けられているので、接触式スイッチを母材に接触させて母材と溶接トーチとの距離を位置決めした後、溶接トーチを母材の溶接線の上方に戻す手順が行われる。その際、第３のベース部材を左右方向へ移動させるレバーを操作して溶接トーチの先端の位置を手動で母材の溶接位置に合わせるようにしているので、溶接トーチの位置ずれが発生する可能性があり、プラズマ溶接に対する品質が不安定になることが懸念されている。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、溶接トーチの位置ずれの発生を抑制し、安定した溶接品質を確保することができるプラズマ溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明のプラズマ溶接装置は、先端からプラズマガスを噴射する噴射孔が穿設され、母材と内部に挿入された電極との間でプラズマアークを発生させる溶接トーチと、所定の軌跡プログラムに従って前記溶接トーチを前記母材の溶接線上で移動させて前記母材の溶接を行うよう制御する制御装置とを備えたプラズマ溶接装置において、先端が前記母材の開先の形状に合わせて予め形成され、前記噴射孔に嵌め込まれる凸部を有する治具と、前記凸部を前記噴射孔に嵌め込んだ状態で、前記治具を前記溶接トーチに固定する固定部材とを備え、前記制御装置は、前記溶接トーチを前記母材に近づけて前記治具の先端を前記母材の開先の内面に当接させることにより前記溶接時における前記溶接トーチの始点及び終点の位置を決定することを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のプラズマ溶接装置によれば、溶接トーチの位置ずれの発生を抑制し、安定した溶接品質を確保することができる。なお、上述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るプラズマ溶接装置の一実施形態の構成を示す全体図である。
【図２】図１に示す溶接トーチの構成を示す図である。
【図３】図１に示す電源装置の構成を説明する図である。
【図４】図１に示す溶接トーチに装着された治具及び固定部材の外観を示す全体図である。
【図５】図４に示す治具の凸部が溶接トーチのチップの噴射孔に嵌め込まれた状態を示す図である。
【図６】図４に示す治具の先端を当接させる母材の開先の形状を示す図である。
【図７】図４に示す治具の構成を説明する図であり、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は平面図である。
【図８】図４に示す固定部材の構成を説明する図であり、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は右側面図である。
【図９】図８に示す係合部の構成を説明する図であり、（ａ）図は正面図、（ｂ）図は平面図である。
【図１０】図１に示す制御装置における溶接ロボットの駆動に関する構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】図１０に示す教示部による溶接トーチの軌跡教示において、溶接トーチに装着された治具の先端を母材の開先の内面に当接させた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係るプラズマ溶接装置を実施するための形態を図に基づいて説明する。
【００１３】
図１に示すように、本発明に係るプラズマ溶接装置１は、金属材料から成る母材１１に対向した位置に配置される溶接トーチ１２と、この溶接トーチ１２を保持するトーチホルダ１３と、このトーチホルダ１３に連結され、溶接トーチ１２を母材１１の溶接線１１Ａ上に沿って移動させる溶接ロボット１４と、プラズマアーク２（図２参照）を生成するためのプラズマガス（動作ガス）、及び母材１１の溶接部分を保護するためのシールドガスを、ホース１５Ａ，１５Ｂを介して溶接トーチ１２へ供給するガス供給装置１５とを備えている。
【００１４】
また、プラズマ溶接装置１は、冷却水を溶接トーチ１２へ供給する冷却水供給装置１６と、プラズマ溶接の電力の供給源となり、母材１１及び溶接トーチ１２に対して出力を行う電源装置１７と、これらの溶接ロボット１４、ガス供給装置１５、冷却水供給装置１６、及び電源装置１７を含む当該プラズマ溶接装置１全体の動作を制御する制御装置１８とを備えている。
【００１５】
そして、本実施形態に係るプラズマ溶接装置１は、水平に置かれた作業台（図示せず）上に母材１１を載置し、プラズマ溶接中に溶接トーチ１２を移動させる軌跡が予め設定された軌跡プログラム（例えば、ＮＣプログラム）に従って溶接トーチ１２を母材１１の溶接線１１Ａ上で移動させて母材１１の溶接を行うものである。以下、上述したプラズマ溶接装置１の各構成要素について、図２〜図１１を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図２に示すように、溶接トーチ１２は、先端からプラズマガスを噴射する噴射孔１２１Ａが穿設されたチップ１２１と、このチップ１２１の内部に挿入され、母材１１との間でプラズマアーク２を発生させる電極としての電極棒１２２と、チップ１２１の外周を囲み、外殻を形成するノズル１２３とから構成されている。これらのチップ１２１、電極棒１２２、及びノズル１２３は共通の軸線Ａを有する同心円状に配置されている。
【００１７】
チップ１２１は、母材１１側の先端へ向かうに従って縮径し、電極棒１２２の周囲を包み込むように円筒状に形成されている。また、チップ１２１は、内部に冷却水を流通させる水路（図示せず）が形成されており、この水路内を冷却水が循環することにより、母材１１と電極棒１２２との間で発生したプラズマアーク２を冷却し、プラズマアーク２のエネルギー密度を高めている。
【００１８】
チップ１２１の噴射孔１２１Ａは、溶接トーチ１２の軸線Ａ上に位置し、プラズマガスをプラズマジェットとして噴射し、プラズマアーク２を細く絞る機能を有している。なお、チップ１２１の長さは、先端がノズル１２３の外側（母材１１側）へ突出するように、ノズル１２３及び電極棒１２２の長さよりも大きく設定されている。
【００１９】
電極棒１２２は、例えば、タングステンから成る金属棒が用いられ、先端を含む全体がチップ１２１の内側に収容されている。さらに、電極棒１２２の直径は、チップ１２１の内径よりも小さく設定されており、電極棒１２２がチップ１２１の内面と離隔して配置されることにより、プラズマガスを流通させるガス経路１２４がチップ１２１と電極棒１２２との間に形成されている。
【００２０】
ノズル１２３は、チップ１２１と同様に、母材１１側の先端へ向かうに従って縮径し、チップ１２１の周囲を包み込むように円筒状に形成されている。また、ノズル１２３の直径は、チップ１２１の外径よりも大きく設定されており、チップ１２１がノズル１２３の内面と離隔して配置されることにより、シールドガスを流通させるガス経路１２５がチップ１２１とノズル１２３との間に形成されている。
【００２１】
図１に示す溶接ロボット１４は、例えば、図示されないが、鉛直方向に沿う中心軸（回動軸）の周りに旋回可能に固定された円柱状の基台と、この基台にリンクを介して接続され、制御装置１８からの制御指令に応じた姿勢に変形する複数のアームとから構成されている。
【００２２】
基台には、旋回角度を検出する旋回角度センサが取付けられており、この旋回角度センサの検出結果は制御装置１８へ出力される。複数のアームのうち先端には、トーチホルダ１３の基端側（図１に示すトーチホルダ１３の上部側）が連結されている。また、複数のアームの各接続部分には、モータが取付けられており、制御装置１８からの制御指令を受けてモータが回転することにより、各アームが鉛直方向へ回動して屈曲する。モータには、回転角を検出する回転角センサが取付けられており、この回転角センサの検出結果は制御装置１８へ出力される。
【００２３】
このような構成の溶接ロボット１４は、制御装置１８からの制御指令に応じて、基台の旋回動作とアームの屈曲動作を組み合わせることにより、溶接トーチ１２を母材１１側へ接近させ、プラズマアーク２を発生させながら母材１１の溶接線１１Ａに沿って的確に移動させることができる。
【００２４】
ガス供給装置１５は、例えば、図示されないが、プラズマガスが封入され、ホース１５Ａの一端に連結されたプラズマガス用ボンベと、ホース１５Ａのプラズマガス用ボンベ側に設けられ、制御装置１８からの制御指令に応じて開閉し、プラズマガス用ボンベから溶接トーチ１２へ向かってホース１５Ａ内を流通するプラズマガスの供給量を調整するプラズマガス用電磁弁とを含んでいる。
【００２５】
また、ガス供給装置１５は、シールドガスが封入され、ホース１５Ｂの一端に連結されたシールドガス用ボンベと、ホース１５Ｂのシールドガス用ボンベ側に設けられ、制御装置１８からの制御指令に応じて開閉し、シールドガス用ボンベから溶接トーチ１２へ向かってホース１５Ｂ内を流通するシールドガスの供給量を調整するシールドガス用電磁弁とを含んでいる。
【００２６】
プラズマガスには、例えば、アルゴン（Ａｒ）を主成分とするアルゴンガスに少量の水素（Ｈ２）が含有された混合ガスが用いられている。シールドガスには、例えば、アルゴンを主成分とするアルゴンガス又は二酸化炭素（ＣＯ２）を主成分とする炭酸ガスが用いられる。このシールドガスは、溶接トーチ１２のガス経路１２５を流通して先端から外部へ噴出されることにより、母材１１の溶接部分の周辺を包み込むようになっている。これにより、母材１１の溶接部分を大気から遮断して保護しながら、母材１１と電極棒１２２との間に発生したプラズマアーク２の状態を安定させている。
【００２７】
冷却水供給装置１６は、例えば、図示されないが、ホース１６Ａ，１６Ｂの一端がそれぞれ連結され、冷却水を貯水する貯水槽と、この貯水槽と溶接トーチ１２との間で冷却水を循環させる循環ポンプと、制御装置１８からの制御指令に応じて貯水槽の熱を交換し、貯水槽内の冷却水の温度を低温に保つ熱交換器とから構成されている。
【００２８】
電源装置１７は、例えば、図３に示すように、高周波を発生させる高周波発生器１７１と、正極側の端子にチップ１２１が接続されると共に、負極側の端子に電極棒１２２が接続され、これらのチップ１２１と電極棒１２２との間にパイロットアークの電圧を印加するパイロットアーク電源１７２と、正極側の端子に母材１１が接続されると共に、負極側の端子に電極棒１２２が接続され、これらの母材１１と電極棒１２２との間にプラズマアーク２の電圧を印加するプラズマアーク電源１７３と、パイロットアーク電源１７２とチップ１２１とを接続する回路に設けられ、制御装置１８からの制御指令を受けて開閉する開閉スイッチ１７４とから構成されている。
【００２９】
このような構成の電源装置１７は、開閉スイッチ１７４を閉じ、高周波発生器１７１を用いてチップ１２１と電極棒１２２との間で定電流のパイロットアークを発生させることにより、溶接トーチ１２内の経路１２４を流通するプラズマガスがパイロットアークの熱でイオン化される。そして、このプラズマガスがチップ１２１の噴射孔１２１Ａから噴射され続けることにより、母材１１と電極棒１２２との間にプラズマアーク２を発生させることができる。
【００３０】
制御装置１８は、例えば、プラズマ溶接装置１の動作を制御するための各種の演算等を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）（図示せず）と、ＣＰＵによる演算を実行するためのプログラムを格納するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置１８１（図１０参照）と、ＣＰＵがプログラムを実行する際の作業領域となるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）（図示せず）と、作業者が操作して各種の情報を入力するマウスやキーボート等の入力装置１８２（図１０参照）とを含むハードウェアから構成されている。なお、制御装置１８における溶接ロボット１４の駆動に関する具体的な構成については、後で詳細に述べる。
【００３１】
本実施形態に係るプラズマ溶接装置１は、図４、図５に示すように、チップ１２１の噴射孔１２１Ａに嵌め込まれる凸部２１１を有する治具２１と、この治具２１の凸部２１１を噴射孔１２１Ａに嵌め込んだ状態で、治具２１を溶接トーチ１２に固定する固定部材２２とを備えている。本実施形態では、治具２１は、固定部材２２から取外し可能に設けられており、後述するように、軌跡プログラムにおける溶接トーチ１２の軌跡を教示する際に、固定部材２２を用いて溶接トーチ１２に装着されるものである。
【００３２】
具体的には、治具２１は、凸部２１１の他に、先端が母材１１の開先の形状に合わせて予め形成された先端ピン２１２と、一端の下面に先端ピン２１２が取付けられると共に、当該一端の上面に凸部２１１が設けられた平板状の基部２１３と、先端ピン２１２の周囲を照らす光源２１４とから構成されている。
【００３３】
先端ピン２１２は、例えば図６に示すように、正面から見た先端の角度θ１が母材１１の開先角度θ２よりも小さく設定された円錐状に形成されている。基部２１３の他端には、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、治具２１と固定部材２２とを連結するための複数の螺子２３，２４（本実施例では、２本の螺子）が収まる一対の螺子孔２１３ａ，２１３ｂが穿設されている。光源２１４は、例えば、凸部２１１の内部に埋め込まれたＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）から成っている。なお、先端ピン２１２の形状は、円錐状に限らず、治具２１の先端を母材１１の開先の内面に当接させることが可能であれば、他の形状であっても良い。
【００３４】
固定部材２２は、例えば、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、溶接トーチ１２の軸線Ａ（図２、図４参照）に対して平行に配置され、溶接トーチ１２の側方から治具２１を支持する支持板２２１と、この支持板２２１にスライド可能に設けられ、溶接トーチ１２の上部に係合する四角柱状の係合部２２２とから構成されている。
【００３５】
支持板２２１の上部には、止め螺子２５，２６（図４参照）の軸部を挿通させる溝部２２１ａが溶接トーチ１２の軸線Ａ方向に沿って上端から中央部分まで形成されており、溝部２２１ａの幅Ｄは各止め螺子２５，２６の軸部よりも大きく、かつ各止め螺子２５，２６の頭部よりも小さく設定されている。支持板２２１の下部には、治具２１の各螺子孔２１３ａ，２１３ｂに挿通させる螺子２３，２４の軸部に形成された雄螺子が螺合する雌螺子部２２１ｂ，２２１ｃが形成されている。
【００３６】
係合部２２２は、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、トーチホルダ１３側の端部に形成された開口部２２２ａと、筒状の溶接トーチ１２の外形に合わせて内部に形成された第１中空部２２２ｂ及び第２中空部２２２ｃとを含んでおり、第１中空部２２２ｂは、第２中空部２２２ｃの下側に位置し、この第２中空部２２２ｃの直径よりも大きい直径を有している。開口部２２２ａの大きさは、トーチホルダ１３の幅よりも大きく設定されている。
【００３７】
また、係合部２２２は、第１中空部２２２ｂ及び第２中空部２２２ｃの径方向において、外部から第１中空部２２２ｂ及び第２中空部２２２ｃへそれぞれ連通し、各止め螺子２５，２６の軸部に形成された雄螺子が螺合する雌螺子部２２２ｄ，２２２ｅと、開口部２２２ａ側の端部２２２ａ１，２２２ａ２に穿設され、各止め螺子２７，２８の軸部に形成された雄螺子が螺合する雌螺子部２２２ｆ，２２２ｇとを含んでいる。
【００３８】
このような構成の治具２１及び固定部材２２を溶接トーチ１２に装着する際には、例えば、作業者は、まず治具２１の凸部２１１を溶接トーチ１２のチップ１２１の噴射孔１２１Ａに挿入して嵌め込んだ後、固定部材２２の支持板２２１を溶接トーチ１２の側方に配置する。
【００３９】
次に、作業者は、支持板２２１の下端を治具２１の基部２１３の両端のうち凸部２１１と反対側の一端の上面に載置し、支持板２２１を前後左右に動かして治具２１の螺子孔２１３ａ，２１３ｂと雌螺子部２２１ｂ，２２１ｃの位置を合わせながら、螺子２３，２４を下方から螺子孔２１３ａ，２１３ｂに通して各螺子２３，２４の軸部を雌螺子部２２１ｂ，２２１ｃに螺合させる。
【００４０】
その後、作業者は、固定部材２２の係合部２２２を上方から溶接トーチ１２の上部に係合し、係合部２２２の開口部２２２ａ側の端部２２２ａ１，２２２ａ２をトーチホルダ１３の両側方に配置する。次に、作業者は、係合部２２２のうち開口部２２２ａと反対側の側端面を支持板２２１の表面に当接させ、止め螺子２５，２６を支持板２２１の側方から溝部２２１ａに通して各止め螺子２５，２６の軸部を雌螺子部２２２ｄ，２２２ｅに螺合させる。これにより、治具２１が固定部材２２によって溶接トーチ１２に一体に取付けられる。
【００４１】
そして、作業者は、止め螺子２７，２８を開口部２２２ａ側の端部２２２ａ１，２２２ａ２の側方から雌螺子部２２２ｆ，２２２ｇに螺合させて締め付けることにより、トーチホルダ１３が各止め螺子２７，２８の先端に挟持されるので、固定部材２２によって治具２１を溶接トーチ１２に強固に固定することができる。
【００４２】
次に、制御装置１８における溶接ロボット１４の駆動に関する具体的な構成について、図１０を参照しながら詳細に説明する。
【００４３】
図１０に示すように、制御装置１８は、上述の記憶装置１８１及び入力装置１８２の他、溶接トーチ１２の位置（例えば、３次元座標）を取得する位置取得部１８３と、溶接トーチ１２を母材１１に近づけて治具２１の先端を母材１１の開先の内面に当接させ、所定の軌跡プログラムとして入力される溶接トーチ１２の軌跡を教示する教示部１８４と、記憶装置１８１に記憶された軌跡プログラムに従って、溶接ロボット１４を駆動する駆動部１８５とを含んでいる。
【００４４】
位置取得部１８３は、例えば、予め記憶された溶接ロボット１４における基台の大きさやアームの長さ等の基本情報、旋回角度センサによって検出された基台の旋回角度、及び回転角センサによって検出されたモータの回転角に基づいて、溶接トーチ１２の位置を演算して取得する。そして、位置取得部１８３は、取得した溶接トーチ１２の位置を示す位置情報を教示部１８４及び駆動部１８５へ送信する。
【００４５】
教示部１８４は、プラズマ溶接を行う前に、作業者により入力装置１８２から入力される入力信号に応じて、位置取得部１８３を用いて溶接トーチ１２の位置を取得し、記憶装置１８１に記憶された軌跡プログラムを更新する。
【００４６】
具体的には、例えば図１１に示すように、作業者が入力装置１８２を操作して溶接トーチ１２に装着された治具２１の先端を母材１１の開先の内面に当接させ、プラズマ溶接を行う箇所、すなわち母材１１の溶接線１１Ａに沿って溶接トーチ１２を移動させながら入力すると、教示部１８４は、プラズマ溶接の開始位置及び終了位置を含む溶接トーチ１２の位置を所定の時間又は所定の距離毎に位置取得部１８３から取得し、記憶装置１８１に記憶された軌跡プログラムに入力する。
【００４７】
駆動部１８５は、位置取得部１８３によって取得された溶接トーチ１２の位置、及び記憶装置１８１に記憶された軌跡プログラムに基づいて、溶接ロボット１４の動作を制御する。具体例として、駆動部１８５は、記憶装置１８１に記憶された更新後の軌跡プログラムにおける開始位置から終了位置までの溶接トーチ１２の位置を目標位置に設定し、位置取得部１８３によって取得された溶接トーチ１２の位置が目標位置に順に追従するように、溶接ロボット１４における基台の旋回動作及びアームの回動動作を制御する。
【００４８】
このように構成した本実施形態によれば、プラズマ溶接を行う前に、固定部材２２を用いて治具２１を溶接トーチ１２に装着し、溶接トーチ１２を母材に近づけて治具２１の先端を母材１１の開先の内面に当接させた状態で、記憶装置１８１内の軌跡プログラムに入力される溶接トーチ１２の軌跡を教示するようにしているので、プラズマ溶接中にプラズマアーク２を発生させる溶接トーチ１２のチップ１２１の中心軸と、狙い位置である母材１１の溶接線１１Ａとを的確に合わせることができる。これにより、母材１１の溶接線１１Ａに対して垂直な水平方向（図１に示す左右方向）において、溶接トーチ１２の位置ずれが生じるのを抑制することができる。
【００４９】
また、治具２１は先端ピン２１２を母材１１の開先に当接させる接触式であるため、溶接条件として重要となるチップ１２１と母材１１との距離を調整し易く、溶接トーチ１２の軸線Ａ方向、すなわち高さ方向の位置決めを容易に行うことができる。特に、本実施形態では、先端ピン２１２が円錐状に形成されているので、プラズマ溶接の施工方向に拘わらず、溶接トーチ１２の位置決めを正確に行うことができる。
【００５０】
しかも、治具２１は、後端側の凸部２１１をチップ１２１の噴射孔１２１Ａに嵌め込んで溶接トーチ１２に直接取付けられるので、溶接トーチ１２の軌跡教示において、チップ１２１と治具２１との位置ずれを調整するキャリブレーションを実施しなくて済み、プラズマ溶接の前段階である準備を迅速に実行することができる。さらに、治具２１は、固定部材２２を用いて螺子２３，２４と止め螺子２５〜２８で溶接トーチ１２に固定するだけで良いので、特別な装置を新たに使用することなく、作業者が治具１２の装着及び取外し作業を容易かつ安価に実施することができる。このように、本実施形態は、溶接トーチ１２の位置ずれの発生を抑制し、安定した溶接品質を確保できるので、プラズマ溶接に対する信頼性を向上させることができる。
【００５１】
また、本実施形態は、治具２１の基部２１３の一端に螺子孔２１３ａ，２１３ｂが設けられ、螺子２３，２４によって治具２１と固定部材２２とを一体に取付けるようにしているので、母材１１の板厚や開先の形状に応じた先端ピン２１２の長さや形状等を有する治具２１に交換することができる。これにより、母材１１の種類が異なっても、母材１１の板厚や開先の相違に十分に対応できるので、汎用性の高いプラズマ溶接装置１を提供することができる。
【００５２】
また、本実施形態は、治具２１の凸部２１１の内部にＬＥＤ２１４を有しているので、溶接ロボット１４が設置された工場や実験室等において、プラズマ溶接を行う作業場所が照明の影となり暗くなっても、ＬＥＤ２１４によって母材１１の開先の内面を照らして明るくすることができる。従って、作業者が治具２１の先端を母材１１の所望の位置に当接させて溶接トーチ１２の位置決めを正確に行うことができるので、優れた作業性を確保することができる。
【００５３】
なお、上述した本実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  プラズマ溶接装置
２  プラズマアーク
１１  母材
１２  溶接トーチ
１３  トーチホルダ
１４  溶接ロボット
１５  ガス供給装置
１６  冷却水供給装置
１７  電源装置
１８  制御装置
２１  治具
２２  固定部材
１２１  チップ
１２１Ａ  噴射孔
１２２  電極棒
１２３  ノズル
１２４，１２５  ガス経路
１７１  高周波発生器
１７２  パイロットアーク電源
１７３  プラズマアーク電源
１７４  開閉スイッチ
１８１  記憶装置
１８２  入力装置
１８３  位置取得部
１８４  教示部
１８５  駆動部
２１１  凸部
２１２  先端ピン
２１３  基部
２１３ａ，２１３ｂ  螺子孔
２１４  ＬＥＤ（光源）
２２１  支持板
２２１ａ  溝部
２２１ｂ，２２１ｃ  雌螺子部
２２２  係合部
２２２ａ  開口部
２２２ｂ  第１中空部
２２２ｃ  第２中空部
２２２ｄ，２２２ｅ，２２２ｆ，２２２ｇ  雌螺子部
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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