(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半自動アーク溶接機の溶接トーチを溶接方向に自動搬送する溶接トーチの搬送装置において、トーチの溶接方向駆動装置、トーチの振幅方向駆動装置、トーチホルダ等の溶接作業時にワークに対して相対的に可動な可動部を構成する部材が、先端に側面視J字形状でありワークへの引掛け部となる部分を有して、当該引掛け部をワークに引掛けるのみで取付け取り外しができる取付け部を有する基台に備えられており、溶接トーチウィービング動作の振幅方向駆動を、モータによって回転し前記溶接トーチを振幅方向に前進後退させるカムにより行うことを特徴とする溶接トーチの搬送装置。
【請求項２】
請求項１における溶接トーチの搬送装置が、建物ユニットの鋼材製梁に引掛けて鋼材製柱へ鋼材製梁を溶接するものであることを特徴とする溶接トーチの搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半自動アーク溶接機の溶接トーチを溶接方向に自動搬送する溶接トーチの搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半自動アーク溶接機による溶接時に、溶接トーチを溶接方向へ搬送しながら溶接方向に対して左右に周期的に動かす、いわゆるウィービング動作をさせながら自動溶接を可能にする溶接トーチの搬送装置がある。この種搬送装置は、溶接時に溶接トーチをウィービング動作させながら所定溶接方向へ搬送するための駆動を、溶接トーチを溶接方向へ搬送するモータと、振幅方向へ動作させるモータとにより行っている。
【０００３】
また、溶接方向へ精度よく移動させるため、センサ等による倣い機構や装置全体を移動案内するガイドレールを別部材として備えさせたりして、比較的長い距離にも対応できるようにしている。
【０００４】
前記溶接トーチを振幅方向へ動作させるモータには、所要の駆動力を得るためと各種ウィービング動作への汎用性を持たせるために、溶接トーチの振幅寸法及び振幅方向への移動速度を容易に変更できるように、一般にステッピングモータが用いられている。
【０００５】
そしてワークに応じたウィービング動作が得られるよう、例えば前記振幅方向への動作用モータとして複数個用い、ウィービング動作を溶接トーチの振幅方向と搬送方向の二方向に分解し、該二方向と対応する二個のモータを制御装置により制御してそれぞれのモータによる溶接トーチの動きを合成し溶接トーチの動きが曲線等複雑な動きにも対応できるようにしたりしている。
【０００６】
この種汎用性のある溶接トーチの搬送装置は、溶接トーチを各種寸法の振幅方向へ精度よく動作設定でき、任意のウィービング動作を得るために大きなモータ、精密なモータが必要となり、また前記倣い機構等も装備することにより、結果として搬送機全体が大型となり重量が嵩んだり高価になったりするため、次の例に示す場合のように、工場の生産ライン上で同一溶接作業を移動距離が短い、例えば１０ないし２０ｃｍ程度の範囲で繰り返す専用機として利用する場合には取り扱いが面倒である。
【０００７】
例えば、プレハブ住宅の一種として、直方体の建物ユニットを用いたユニット住宅に対して、この種溶接トーチの搬送装置を使用する場合を示す。この建物ユニットは、四本の鋼材製柱を四隅に立設し、それぞれの柱の上下端をそれぞれ鋼材製梁で連結して鋼材よりなる六面体を構成し、その六面体に外壁、内壁、間仕切り壁等が取付けられ各種の内部仕上げ等が施されたもので、住宅の間取りにより各種寸法のものが形成される。この建物ユニットは工場の生産ライン上で生産され、その躯体となる鋼材製の六面体も通常同一のライン上で柱や梁等の部材を組み付け、溶接で連結することにより形成されている。
【０００８】
前記六面体における各連結部の形状は、建物ユニットが異なっても同じで溶接仕様も同じではあるが、梁の長さが建物ユニットによって異なるので、ライン上を流れる建物ユニットによっては溶接作業位置がその都度２〜３ｍ変動することがある。このように溶接作業位置が大きく異なるものにあっては、ロボット溶接機を使用することができないため、半自動溶接機と前記自動搬送機を用いて自動溶接を行っている。しかしながら、この場合には、各溶接作業位置に重い溶接トーチの搬送装置を取付けたり外したりする着脱作業を一日に数十回も行わねばならず、作業者への負担が非常に大きい。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は前記の点に鑑みなされたもので、同一溶接作業をワーク毎に交換して繰り返し実行するような溶接形態、即ち工場生産ライン上で略専用機として利用する場合に好適な、軽くて取り扱いやすい半自動アーク溶接機の溶接トーチの搬送装置を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、半自動アーク溶接機の溶接トーチを溶接方向に自動搬送する溶接トーチの搬送装置において、トーチの溶接方向駆動装置、トーチの振幅方向駆動装置、トーチホルダ等の溶接作業時にワークに対して相対的に可動な可動部を構成する部材が、先端に側面視J字形状でありワークへの引掛け部となる部分を有して、当該引掛け部をワークに引掛けるのみで取付け取り外しができる取付け部を有する基台に備えられており、溶接トーチウィービング動作の振幅方向駆動を、モータによって回転し前記溶接トーチを振幅方向に前進後退させるカムにより行うことを特徴とする溶接トーチの搬送装置である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図１はこの発明の一実施例に係る建物ユニットに溶接トーチの搬送装置を取付けた状態を示す斜視図、図２は溶接トーチの搬送装置の一実施例を示す概略斜視図、図３は溶接トーチの搬送装置の一実施例を示す正面図、図４は溶接トーチの搬送装置の一実施例を示す底面図、図５は溶接トーチの搬送装置の他の実施例を示す正面図、図６は溶接トーチの搬送装置の他の実施例を示す底面図である。
【００１５】
図１に示すように、この実施例における溶接トーチの搬送装置（以下単に搬送装置と記すこともある）１０は、建物ユニットの躯体となる鋼材製柱の上下端を鋼材製梁（ワークＨ）の両端で連結して六面体にするため、各鋼材製梁の所定溶接位置に設置される。図１においては、搬送装置１０を二台用いて二カ所の連結箇所で溶接作業を同時に行っているが、搬送装置１０を所要箇所数用いてそれらの溶接作業を同時に行ったり、搬送装置１０を一台用いて順に他の溶接箇所へ移したりしてもよい。
【００１６】
前記溶接トーチの搬送装置１０は、図２ないし図４に示すように、基台１１、溶接方向駆動装置２０、振幅方向駆動装置３０、半自動アーク溶接機６５の溶接トーチＴのためのトーチホルダ４０等の溶接作業移動部、ワークＨ（鋼材製梁）への取付部４５、制御装置６１とからなる。なお、半自動アーク溶接機６５に関しては、図からも解るように、溶接トーチＴ、制御装置を内蔵した溶接電源６６、ワイヤ供給装置６７、ガスボンベ６８等からなる市販のものを用いることができる。図において符号４３は把持部、６２は該搬送装置１０の適宜箇所に取付けられるスイッチ部である。
【００１７】
基台１１は、この搬送装置１０の前記溶接作業部を構成する各装置を溶接作業時に所定位置に設置するための台で、この例では板状のものとされ、その片面に搬送装置１０の各装置が取付けられ、反対面がワークＨへの取付部４５とされている。前記取付部４５は、ワークＨへの取付けに適した適宜構造・形状のものとされ、実施例では、先端に側面視Ｊ字形状の引掛け部４６を有するもので構成され、側面視チャンネル形状をした鋼材製梁のフランジ部に前記引掛け部４６を単に引掛けるようにすることにより搬送装置１０の取付け取り外しが簡単に行えるようになっている。なお、前記取付部４５の形状及び搬送装置１０の取付け姿勢を変えることにより、この搬送装置１０をワークＨに対してどの姿勢でも取付けることができる。
【００１８】
溶接方向駆動装置２０は、溶接トーチＴを溶接方向及びその反対方向（Ｘ方向）へ搬送する装置で、前記基台１１に取付けられた溶接方向駆動モータ２２と、該モータ２２の作動によって前記Ｘ方向へ往復動可能に設けられた溶接方向可動部２１とよりなる。
【００１９】
前記溶接方向駆動モータ２２は、正逆転ができるとともに回転速度調整ができ、出力回転速度を減速機により減速するようにされた公知のものであり、該モータ２２の回転軸がＸ方向と直交する方向にされるとともに、該回転軸にピニオン（図示せず）が取付けられている。
【００２０】
前記溶接方向可動部２１は、前記溶接方向駆動モータ２２のピニオンと歯合して基台１１に対し平行、かつ前記溶接方向及びその反対方向（Ｘ方向）方向に往復移動するラック２３と、該ラック２３の両端に固着された連結金物２７間に長方形板２５の架設された可動部本体２６とで構成される。さらにこの実施例では、前記溶接方向可動部２１が溶接トーチＴとともに安定してスムースに移動できるようにするため、前記ラック２３と平行にガイドレール２４を基台１１に取付け、前記ガイドレール２４に前記可動部本体２６の長方形板２５がスライダ２４ａを介して摺動可能に支持されている。符号２８は、基台１１側に固着され、前記ガイドレール２４を支持する支持部である。
【００２１】
振幅方向駆動装置３０は、溶接トーチＴを前記溶接方向及び反対方向（Ｘ方向）とは略直交方向（振幅方向；Ｙ方向）へ動かすためのもので、前記溶接方向可動部２１の可動部本体２６に取付けられている。この実施例の振幅方向駆動装置３０は、エアーシリンダ３２によって駆動されるものである。前記エアーシリンダ３２は、前記溶接方向可動部２１の可動部本体２６にＹ方向として固定され、該エアーシリンダ３２のピストンロッド３３に直結された連結棒３４の先端側にトーチホルダ４０が固定されている。なお、前記連結棒３４は、前記溶接方向可動部２１の可動部本体２６に形成された連結棒摺動支持部３５に摺動可能に挿通されている。
【００２２】
前記振幅方向駆動装置３０は、実施例において、内径８ｍｍ、最大ストローク２５ｍｍからなる小型のエアーシリンダ３２を使用し、振幅１５ｍｍでウィービング動作できるように設定されている。前記エアーシリンダ３２は、制御装置６１により作動するエア切換弁により、ピストンロッド３３が振幅方向（Ｙ方向）に前進後退するようにされており、既知のエア流量調節弁により前進後退速度を調節している。
【００２３】
また、前記エアシリンダ方式の振幅方向駆動装置３０に代えて、図５及び６に示す搬送装置１０Ａのように、振幅方向駆動モータ５２で回転するカム５３の作動により溶接トーチＴを振幅方向へ動かす振幅方向駆動装置５０を用いることができる。なお、この例の搬送装置１０Ａにおいて振幅方向駆動装置５０以外の部分は、図１から図４に示した搬送装置１０と同様であり、同一部分については同一符号を用いて示す。
【００２４】
前記振幅方向駆動モータ５２は、回転速度調節ができ、出力回転速度を減速機により減速することができる公知のものとされ、該振幅方向駆動モータ５２の出力軸（図示せず）に所要形状のカム５３が取付けられている。
【００２５】
また、この実施例において、前記溶接方向可動部２１の可動部本体２６に摺動可能に支持されて先端にトーチホルダ４０の設けられた連結棒５４は、前記トーチホルダ４０とは反対側の後端と、前記溶接方向可動部２１の可動部本体２６に形成された連結棒摺動支持部５５との間にコイルバネ５６が圧縮状態で配設され、該コイルバネ５６の復元力によって、前記トーチホルダ４０とともにカム５３側へ常時付勢されている。そして、前記連結棒５４の後端とカム５３の外周面が当接するようにされ、前記カム５３の回転により連結棒５４をトーチホルダ４０とともに振幅方向（Ｙ方向）へ往復駆動するようにされている。前記カム５３の形状、寸法及び回転速度を適宜設定することにより、前記溶接方向駆動装置２０の動きと振幅方向駆動装置５０の動きが一体になって、トーチホルダ４０の動き（溶接トーチＴの軌跡）を所要の動き（曲線もしくは直線のウィービング動作等）にすることができる。
【００２６】
前記両実施例におけるトーチホルダ４０は、半自動アーク溶接機６５の溶接トーチＴを固定する保持具で、溶接トーチＴの固定に適した適宜構造・形状のものが用いられる。この実施例のトーチホルダ４０は、溶接トーチＴのノズルが容易に着脱できるよう内部を円筒状にし、円筒の内部所定位置内面にボールプランジャ４１を取付け、トーチＴのノズル部の外周に設けた円周状の溝（図示せず）にボールが嵌合して溶接トーチＴをトーチホルダ４０の所定位置に固定できるようになっている。
【００２７】
また、前記両実施例における制御装置６１は、溶接作業の開始と停止、搬送装置１０，１０Ａによる溶接トーチＴの搬送（Ｘ方向及びＹ方向共）の開始と停止及び搬送方向の反転等を自動制御するものであり、既知の電気制御機器若しくは圧縮空気制御機器が使用される。なお、自動溶接できない部分についても同じ溶接機で半自動溶接できるよう、溶接機６５の制御に関しては、切替えスイッチを設け、後記の作動又は半自動溶接機としての作動（溶接トーチＴの手元スイッチによる溶接の開始・停止、及び手動による溶接トーチの搬送）を行えるようにするのが好ましい。
【００２８】
次に、前記溶接トーチの搬送装置１０，１０Ａの使用状態について説明する。まず、前記搬送装置１０、１０Ａの取付部４５をワークＨの所定位置に引掛けて取付け、前記トーチホルダ４０に溶接トーチＴを取付ける。そして、前記制御装置６１のスイッチをＯＮにすると、ガスの送出、溶接電源主回路のＯＮ、溶接ワイヤの供給を始め、溶接トーチＴがワークＨの所定位置で溶接作業を開始するとともに、前記振幅方向駆動装置３０，５０及び溶接方向駆動装置２０が作動する。
【００２９】
前記振幅方向駆動装置３０については、制御装置６１によりエアーシリンダ装置３２のピストンロッド３３が前後動を開始し、また前記振幅方向駆動装置５０については、制御装置６１により振幅方向駆動モータ５２及びカム５３が回転し、それらによって前記連結棒３４，５４が溶接トーチＴを振幅方向（Ｙ方向）に所定範囲往復動させる。また、それとともに、前記溶接方向駆動装置２０の溶接方向駆動モータ２２が回転してラック２３の移動により溶接トーチＴが溶接方向（Ｘ方向の一方向）に動く。これらによって溶接トーチＴの軌跡は、溶接方向へ移動しながら溶接方向に対して左右方向（振幅方向）に周期的に動くウィービング動作となる。
【００３０】
そして、前記溶接トーチＴが溶接方向へ所定寸法移動して、前記基台１１上に設けてある近接スイッチ１６（１６ａ若しくは１６ｂ）によって溶接方向可動部２１の移動方向端部の位置が感知されるとスイッチ回路をＯＦＦにして、溶接ワイヤの供給停止、溶接電源主回路のＯＦＦ、ガスの送出停止からなる溶接作業の停止を行うとともに、前記溶接トーチＴの溶接方向及び振幅方向の移動を停止する。その後、前記溶接方向駆動装置２０の溶接方向駆動モータ２２のみを逆転させて、前記溶接方向可動部２１を元の方向へ移動させる。前記溶接方向可動部２１が元の位置に至り、前記基台１１上に取付けてある他の近接スイッチ１６（１６ｂ若しくは１６ａ）により溶接方向可動部２１の移動方向端部の位置が感知されると、前記溶接方向駆動モータ２２を停止させ、溶接方向可動部２１を元の位置に停止させる。
【００３１】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、この発明の溶接トーチの搬送装置によれば、溶接トーチのウィービング動作における振幅方向の駆動をモータで回転するカムにより行うようにしたため、カムの形状、寸法及び回転速度を調整することにより振幅方向への動きを容易に調整することができ、溶接方向駆動装置による溶接方向の動きと一体になって、溶接に最適なウィービング軌跡を精度よく安定して描かせることができる。
【００３３】
また、トーチの溶接方向移動やウィービング動作を行わせる溶接作業移動部を構成する部材を基台に備えさせて、基台はワークへの引掛け部を形成した取付部を設けたので、特に工場生産ライン上で溶接移動距離が短くかつワークからの着脱により同一溶接を繰り返す作業の場合、ワークに引掛け利用できる場合に迅速且つ簡単に作業でき、使い勝手のよい搬送装置とすることができる。
さらに、溶接トーチの搬送装置は、工場のライン上で順次送られてくる建物ユニットの鋼材製梁に対する取付部を引掛け方式により構成したため、頻繁に搬送装置の着脱が必要となる建物ユニットの柱と梁の溶接に好適であり、搬送装置の軽量性と相まって着脱作業が迅速且つ簡単に行えるので、作業者の負担軽減効果とともに作業効率のよい搬送装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】建物ユニットにこの発明の一実施例に係る溶接トーチの搬送装置を取付けた状態を示す斜視図である。
【図２】溶接トーチの搬送装置の一実施例を示す概略斜視図である。
【図３】溶接トーチの搬送装置の一実施例を示す正面図である。
【図４】溶接トーチの搬送装置の一実施例を示す底面図である。
【図５】溶接トーチの搬送装置の他実施例を示す正面図である。
【図６】溶接トーチの搬送装置の他実施例を示す底面図である。
【符号の説明】
１０  溶接トーチの搬送装置
１１  基台
２０  溶接方向駆動装置
２２  溶接方向駆動モータ
３０  振幅方向駆動装置
３２  エアーシリンダ
３３  ピストンロッド
３４  連結棒
４０  トーチホルダ
５０  振幅方向駆動装置
５２  モータ
５３  カム
５４  連結棒
５６  コイルバネ
６５  半自動アーク溶接機
Ｔ    溶接トーチ
【図１】
0005010783.tif 000002
【図２】
0005010783.tif 000003
【図３】
0005010783.tif 000004
【図４】
0005010783.tif 000005
【図５】
0005010783.tif 000006
【図６】
0005010783.tif 000007