JP4158397B2

JP4158397B2 - Welding equipment

Info

Publication number: JP4158397B2
Application number: JP2002093180A
Authority: JP
Inventors: 桂大脇; 一郎森田; 和之土屋; 力古知
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: JP2003290964A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィラワイヤを必要とし、かつ、溶接線が円形である被溶接部を溶接する溶接装置に係わり、特に、２つの壁面間に形成されるような狭隘部でも好適な溶接が行える溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水平や垂直方向に配設された管同士の接合や、管とフランジとの接合、もしくは、構造物壁面への管の接合等では、被溶接部の溶接線が円形となるため、円形の軌道を描く溶接が必要となるが、人手による溶接作業は、作業者の負担が大きい。特に、狭隘な場所における溶接作業は、人手によるのは困難な場合が多く、自動化するのが望ましいため、溶接の自動化を行うための各種溶接装置が提案されている。
【０００３】
ところが、溶接ヘッドを円形の軌道に沿って移動させることに起因して、溶接ヘッドに設けられた溶接トーチに溶接電流を供給する溶接ケーブルや、シールドガスを供給するガスホース、冷却水を循環させる水ホース、フィラワイヤを送給するワイヤケーブル及びワイヤガイド、もしくは、溶接ヘッドの駆動機器を動作させる電源用や制御用の電源ケーブル等に、巻き付きが生じてしまうという問題がある。
【０００４】
上記の問題に対処するため、例えば、特開平８−２５０３７号公報には、円周溶接装置が開示されており、溶接ヘッドには、溶接トーチと同心のワイヤケーブルと、ワイヤ送給歯車と、ワイヤガイドとを回転可能に設けられ、さらに、ワイヤガイドには、スパイラル状のガイド管が設けられている。
【０００５】
上記の構成によれば、溶接ワイヤは、ワイヤガイドのガイド管を通って、溶接電極先端に供給される。そして、溶接ヘッドが円形軌道上を移動する際には、ワイヤガイドを回転させる回転機構によって速度と角度が制御されるので、ワイヤガイドが溶接ヘッドの移動と同期して回転する。
【０００６】
さらに、特開平９−１０８８６９号公報には、ＹＡＧレーザ加工装置が開示されている。該ＹＡＧレーザ加工装置は、フィラワイヤ送給ノズルをＹＡＧレーザ加工ヘッドに対して回転自在に、また、ＹＡＧレーザ加工ヘッドを回転自在に設けられているので、ワークどおしの予め設定された溶接線に沿ってＹＡＧレーザ加工ヘッドを移動させると共に、レーザ加工ヘッドの進行方向の前方にフィラワイヤ送給ノズルを常に位置するように制御してレーザ溶接が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような溶接装置の従来技術においては、溶接ヘッド部は小型化されているものの、駆動部を含む装置全体が大型化、かつ、複雑化し、例えば、２つの壁面間に形成されるような狭隘部における溶接には適用できないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、溶接線が円形である被溶接部を溶接する溶接装置であって、フィラワイヤや、ケーブル等の巻き付きを生じさせることなく、さらに、２つの壁面間に形成されるような狭隘部でも好適な溶接を行う溶接装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、第１の発明は、被溶接部を有する第１の壁面と、該第１の壁面に相対する位置に設けられた第２の壁面とで形成される狭隘部に導入可能な溶接装置本体を有し、該溶接装置本体には、溶接トーチを有する溶接ヘッドと、該溶接ヘッドを前記被溶接部の溶接線に沿って三次元方向に移動自在とする駆動機構とを備えることを特徴とする。
この溶接装置によれば、溶接ヘッドは、駆動機構により、被溶接部の溶接線に沿って三次元方向に移動される。
【００１０】
第２の発明は、前記駆動機構は、３軸構成であって、駆動源であるモータと、該モータの駆動力を伝達するギヤボックスと、該ギヤボックスから伝達される回転力を直動力に変換する直動機構とを各軸に備えてなり、各軸の前記モータは、該モータ本体の長手方向が前記各壁面に対して略水平となるように、前記溶接装置本体に固定されることを特徴とする。
この溶接装置によれば、モータは、該モータ本体の長手方向が前記各壁面に対して略水平となるように、溶接装置本体に固定される。
【００１１】
第３の発明は、前記溶接装置本体は、前記被溶接部に向けてフィラワイヤを送給するワイヤ送給機構を備えることを特徴とする。
この溶接装置によれば、ワイヤ送給機構より、被溶接部に向けてフィラワイヤが送給される。
【００１２】
第４の発明は、前記溶接ヘッドは、前記溶接トーチの外周に対して回転自在に設けられ、外周に第１のギヤ溝が刻設された第１の回転部材と、該第１の回転部材の外周に対して回転自在に設けられ、外周に第２のギヤ溝が刻設された第２の回転部材とを備えてなり、前記ワイヤ送給機構は、前記第１の回転部材を回転駆動させる第１の回転機構と、前記第２の回転部材を回転駆動させる第２の回転機構とを備えることを特徴とする。
この溶接装置によれば、第１の回転部材は、第１の回転機構によって駆動され、第２の回転部材は、第２の回転機構によって駆動される。
【００１３】
第５の発明は、前記第１の回転機構は、駆動源である供給方向制御モータと、該供給方向制御モータの駆動力を伝達する第１駆動ギヤボックスと、該第１駆動ギヤボックスの回転出力を伝達する第１駆動シャフトと、該第１駆動シャフトの回転を前記第１の回転部材に伝達する第１従動ギヤボックスとを備えてなり、前記第１の駆動シャフトには、前記第１駆動ギヤボックス及び前記第１従動ギヤボックスとの各結合部に自在継手が接続されることを特徴とする。
この溶接装置によれば、第１の駆動シャフトには、第１駆動ギヤボックス及び第１従動ギヤボックスとの各結合部に自在継手が接続される。
【００１４】
第６の発明は、前記第２の回転機構は、駆動源である供給量制御モータと、該供給量制御モータの駆動力を伝達する第２駆動ギヤボックスと、該第２駆動ギヤボックスの回転出力を伝達する第２駆動シャフトと、該第２駆動シャフトの回転を前記第２の回転部材に伝達する第２従動ギヤボックスとを備えてなり、前記第２の駆動シャフトには、前記第２駆動ギヤボックス及び前記第２従動ギヤボックスとの各結合部に自在継手が接続されることを特徴とする。
この溶接装置によれば、第２の駆動シャフトには、第２駆動ギヤボックス及び第２従動ギヤボックスとの各結合部に自在継手が接続される。
【００１５】
第７の発明は、前記第１駆動シャフト及び前記第２駆動シャフトは、軸方向に伸張自在とする伸縮機構を有することを特徴とする。
この溶接装置によれば、第１駆動シャフト及び第２駆動シャフトは、伸縮機構によって、軸方向に伸張自在とされる。
【００１６】
第８の発明は、前記第１の回転部材の内部には、前記フィラワイヤを収納するワイヤリールが着脱自在に備えられていることを特徴とする。
この溶接装置によれば、第１の回転部材の内部には、ワイヤリールが着脱自在に備えられる。
【００１７】
第９の発明は、前記第１の回転部材には、前記フィラワイヤを前記溶接トーチの先端部に導くワイヤノズルと、前記ワイヤリールから前記ワイヤノズルへ前記フィラワイヤを適宜供給するための供給手段とを備えることを特徴とする。
この溶接装置によれば、第１の回転部材には、ワイヤノズルが備えられ、供給手段によって、前記ワイヤノズルへフィラワイヤが供給される。
【００１８】
第１０の発明は、前記第１の回転部材には、前記第２の回転部材に刻設された第３のギヤ溝と嵌合し、前記フィラワイヤを供給させるための第１のワイヤ接触面を有するワイヤ供給ギヤと、該ワイヤ供給ギヤと嵌合し、前記第１のワイヤ接触面に対して前記フィラワイヤを押圧させる第２のワイヤ接触面を有するガイドギヤを備えたワイヤガイド機構とからなり、前記供給手段は、前記第１のワイヤ接触面と前記第２のワイヤ接触面との間に前記フィラワイヤを挟み込み、前記第２の回転部材の回転力によって前記ワイヤ供給ギヤを回転させて、前記フィラワイヤを供給させることを特徴とする。
この溶接装置によれば、第１のワイヤ接触面と第２のワイヤ接触面との間にフィラワイヤを挟み込み、第２の回転部材の回転力によってワイヤ供給ギヤを回転させて、フィラワイヤを供給させる。
【００１９】
第１１の発明は、前記第１の壁面と前記第２の壁面との間に前記溶接装置本体を固定させる固定機構を備えることを特徴とする。
この溶接装置によれば、固定機構によって、第１の壁面と第２の壁面との間に溶接装置本体を固定させる。
【００２０】
第１２の発明は、前記固定機構は、前記第１の壁面に接触する第１の支持部材と、前記第２の壁面に接触する第２の支持部材とを有し、前記第１の支持部材もしくは前記第２の支持部材のどちらか一方を、接触する壁面に対して垂直方向に押圧させる加圧手段を備えることを特徴とする。
この溶接装置によれば、加圧手段によって、第１の支持部材もしくは前記第２の支持部材のどちらか一方を、接触する壁面に対して垂直方向に押圧させる。
【００２１】
第１３の発明は、前記加圧手段は、エアーシリンダーで押圧させることを特徴とする。
この溶接装置によれば、第１の支持部材もしくは前記第２の支持部材のどちらか一方は、接触する壁面に対してエアーシリンダーで垂直方向に押圧される。
【００２２】
第１４の発明は、前記溶接装置本体には、前記第１の支持部材もしくは前記第２の支持部材のどちらか一方を前記溶接装置本体の内側へ収納する収納機構を備えることを特徴とする。
この溶接装置によれば、第１の支持部材もしくは第２の支持部材のどちらか一方は、収納手段によって、溶接装置本体の内側へ収納される。
【００２３】
第１９の発明は、前記収納機構は、前記第１の支持部材もしくは前記第２の支持部材のどちらか一方を、前記溶接装置本体の固定時には壁面に向かって直立させ、前記溶接装置本体の移動時には壁面に対して略水平状態に傾倒させる揺動手段を有することを特徴とする。
この溶接装置によれば、揺動手段によって、第１の支持部材もしくは第２の支持部材のどちらか一方を、溶接装置本体の固定時には壁面に向かって直立させ、溶接装置本体の移動時には壁面に対して略水平状態に傾倒させる。
【００２４】
第１６の発明は、前記収納機構は、揺動の支点となる端部に第４のギヤ溝が刻設された揺動可能である前記第１もしくは第２のどちらか一方の支持部材と、第４のギヤ溝と嵌合するラック溝が刻設されたスライドプレートと、該スライドプレートを設置面に対して摺動させる直動手段とを備えてなり、前記揺動手段は、前記直動手段によって、前記スライドプレートを摺動させ、前記ラック溝から前記第３のギヤ溝に伝達された回転力で前記支持部材を揺動させることを特徴とする。
この溶接装置によれば、直動手段によってスライドプレートを摺動させ、ラック溝から第３のギヤ溝に伝達された回転力で支持部材を揺動させる。
【００２５】
第１７の発明は、前記直動手段は、エアーシリンダーで直動させることを特徴とする。
この溶接装置によれば、スライドプレートは、エアーシリンダーによって摺動される。
【００２６】
第１８の発明は、前記被溶接部は、前記第１の壁面と、該第１の壁面から前記狭隘部に対して反対方向に連設された円管の外周部との連設部であって、前記溶接装置本体には、前記溶接トーチの位置を前記連設部に合わせて前記溶接装置本体を固定させる位置合わせ機構を有することを特徴とする。
この溶接装置によれば、溶接装置本体は、位置合わせ機構によって、溶接トーチの位置を連設部に合わせて固定される。
【００２７】
第１９の発明は、前記位置合わせ機構は、前記円管の内周部と係合するパッドと、該パッドを内周部に対して垂直方向に直動駆動させて着脱自在とするエアーシリンダーと、該エアーシリンダーを先端部に固定し、保持部を支点として溶接装置本体に揺動自在に支持されるアームと、該アームを揺動駆動させるロータリーアクチュエーターとを備えることを特徴とする。
この溶接装置によれば、アームは、ロータリーアクチュエーターによって、パッドが円管に対して垂直位置に位置するように揺動され、エアーシリンダーによって、パッドは円管の内周部に係合される。
【００２８】
第２０の発明は、前記溶接トーチは、レーザ溶接トーチであることを特徴とする。
この溶接装置によれば、溶接トーチの形式として、レーザ溶接トーチが採用される。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図示例に基づいて説明する。
図１に示すように、溶接装置は、第１の壁面２５０と該第１の壁面２５０に相対する位置に設けられた第２の壁面２５１とで形成される狭隘部に導入され、第１の壁面２５０と円管２１０の外周端部との連設部に形成される溶接線Ｓが円形となる被溶接部２００を溶接する溶接装置本体１と、該溶接装置本体１を遠隔部から制御する不図示の制御機器と、溶接装置本体１を前記狭隘部において上下方向に移送する、吊下チェーン８を備えた不図示の吊下機構とからなる。前記狭隘部の間隔Ｌは、約３００ｍｍである。
【００３０】
溶接装置本体１は、図１及び図２に示すように、ワイヤ送給機構２を構成してなる溶接ヘッド３と、該溶接ヘッド３を溶接線Ｓに沿って三次元方向に移動自在とする駆動機構４と、第１の壁面２５０と第２の壁面２５１との間に溶接装置本体１を固定させる固定機構５と、該固定機構５を構成する揺動自在のアームを溶接装置本体１の内側へ収納する収納機構６と、溶接装置本体１の固定の際に、溶接を行う適切な位置に溶接装置本体１を合わせる位置合わせ機構７とを備えている。
【００３１】
図３に示すように、溶接ヘッド３は、レーザ溶接を行う溶接トーチ１０と、該溶接トーチ１０の外周に固定される固定部材１１と、該固定部材１１の外周にベアリング１２を介して回転自在に設置される第１の回転部材１３と、該第１回転部材１３の外周にベアリング１４を介して回転自在に設置される第２の回転部材１５とを備えている。
【００３２】
溶接トーチ１０は、図５に示すように、レーザ照射方向に対する後部位置に、内部に不図示の集光レンズ等の光学部品を収納した集光ユニット２０と、該集光ユニット２０と溶接装置本体１の外部に設けられている不図示のレーザ発振器等の機器とを接続する溶接ケーブル２１とからなり、該溶接ケーブル２１は、レーザの照射方向に対して垂直方向となる図中上方に向けて延設される。また、固定部材１１は、集光ユニット２０の側面に、着脱自在に設置される。
【００３３】
第１の回転部材１３は、図３及び図４に示すように、固定部材１１の外周に設置されるリング状の部材であり、外周部には、ベアリング１４の保持部２２の他に、第１のギヤ溝２３が刻設されている。また、第１の回転部材１３の内部には、フィラワイヤＷを巻き付けて収納するワイヤリール２４を着脱自在に嵌装するリール嵌装部２５が設けられている。さらに、第１の回転部材１３のレーザ照射側側面２６には、ワイヤリール２４からフィラワイヤＷを挿通させるワイヤ挿通孔２７が穿設され、該ワイヤ挿通孔２７から排出されたフィラワイヤＷを供給させる第１のワイヤ接触面３０を有するワイヤ供給ギヤ３１と、第１のワイヤ接触面３０にフィラワイヤＷを導くガイドブロック３２と、該ガイドブロック３２にフィラワイヤＷを導くために、レーザ照射側側面２６に刻設されたガイド溝３３と、ワイヤ供給ギヤ３１と嵌合し、第１のワイヤ接触面３０に対してフィラワイヤＷを押圧させる第２のワイヤ接触面３２を有するガイドギヤ３４を回転自在に備えたワイヤガイド機構３５と、取付金具３６を介して固定される、フィラワイヤＷを溶接トーチ１０の先端部へ導くワイヤノズル３７とを備えている。
【００３４】
ワイヤ供給ギヤ３１は、レーザ照射側側面２６上に突設された支持軸３８にベアリング３９を介して回転自在に支持されている。また、ワイヤガイド機構３５には、第１のワイヤ接触面３０に対する押圧力と、押圧位置とを調整する不図示の調整機構を備えている。
【００３５】
第２の回転部材１５は、第１の回転部材１３の外周に設置されるリング状の部材であり、外周部には、第２のギヤ溝４０が刻設されている。また、第２の回転部材１５の内周部には、ベアリング１４の保持部４１の他に、第１の回転部材１３に設けられているワイヤ供給ギヤ３１と嵌合する第３のギヤ溝４２が刻設されている。
【００３６】
ワイヤ送給機構２は、溶接ヘッド３を構成する第１の回転部材１３と、第２の回転部材１５とをそれぞれ独立して回転させる第１の回転機構４５と、第２の回転機構４６とを備えている。第１回転機構４５は、図２及び図４に示すように、駆動源である供給方向制御モータ５０と、該供給方向制御モータ５０の不図示の駆動軸に接続される第１駆動ギヤボックス５１と、第１該駆動ギヤボックス５１から２つの自在継手５２、５３とを介して連結され、軸方向に伸縮自在とする伸縮機構５８を有する第１駆動シャフト５４と、該第１駆動シャフト５４の回転力を伝達し、第１の回転部材１３に刻設された第１のギヤ溝２３と係合する第１駆動ギヤ５５を有する第１従動ギヤボックス５６とを備えている。供給方向制御モータ５０には、モータケーブル５７が接続されており、図中上方に向けて延設されている。
【００３７】
第２回転機構４６は、駆動源である供給量制御モータ６０と、該供給量制御モータ６０の不図示の駆動軸に接続される第２駆動ギヤボックス６１と、該第２駆動ギヤボックス６１から２つの自在継手６２、６３とを介して連結され、軸方向に伸縮自在とする伸縮機構６８を有する第２駆動シャフト６４と、該第２駆動シャフト６４の回転力を伝達し、第２の回転部材１５に刻設された第２のギヤ溝４０と係合する第２駆動ギヤ６５を有する第２従動ギヤボックス６６とを備えている。供給量制御モータ６０には、モータケーブル６７が接続されており、図中上方に向けて延設されている。
【００３８】
駆動機構４は、図５に示すように、溶接ヘッド３を第１の壁面２５０と第２の壁面２５１との幅方向に移動自在とするＺ軸機構７０と、溶接ヘッド３を図中上下方向に移動自在とするＹ軸機構７１と、該Ｙ軸機構７１に対して垂直に、かつ、各壁面２５０、２５１に対して平行に移動自在とするＸ軸機構７２との３軸構成を有する。また、駆動機構４は、供給方向制御モータ５０と供給量制御モータ６０とを設置する補強板７９を垂直方向に備え、Ｚ軸機構７０とＹ軸機構とを設置する保持板８０と、溶接装置本体１を構成してなり、Ｘ軸機構７２を設置する第１ベースプレート８１とを備えている。
【００３９】
Ｚ軸機構７０は、駆動源である第１モータ７５と、該第１モータ７５の回転力をボールネジ７６に伝達する第１ギヤボックス７７と、ボールネジ７６の回転によって、溶接ヘッド３が連設された集光ユニット２０を直動させるリニアガイド機構７８とからなる。第１モータ７５は、該モータ本体の長手方向が各壁面２５０、２５１に対して水平となるように設けられ、第１モータ７５の側面部８５と、保持板８０の溶接ヘッド設置側側面部８６とが連結される。さらに、第１モータ７５には、モータケーブル８７が接続されており、図５中の上方に向けて延設されている。
【００４０】
Ｙ軸機構７１は、駆動源である第２モータ９０と、該第２モータ９０の回転力をボールネジ９１に伝達する第２ギヤボックス９２と、ボールネジ９１の回転によって、溶接ヘッド３を含むＺ軸機構７０が設置された保持板８０を直動させるリニアガイド機構９３とからなる。第２モータ９０は、該モータ本体の長手方向が各壁面２５０、２５１に対して水平となるように設けられ、駆動軸方向へ第２ギヤボックス９２を介して保持板８０及び補強板７９に連結される。さらに、第２モータ９０には、モータケーブル９４が接続されており、図５中の上方に向けて延設されている。
【００４１】
Ｘ軸機構７２は、駆動源である第３モータ９５と、該第３モータ９５の回転力をボールネジ９６に伝達する第３ギヤボックス９７と、ボールネジ９６の回転によって、溶接ヘッド３を含むＺ軸機構７０及びＹ軸機構７１とが設置された保持板８０を直動させるリニアガイド機構９８とからなる。該リニアガイド機構９８の可動部と、Ｙ軸機構７１のリニアガイド機構９３の可動部とは、取付部材９９を介して連結される。第３モータ９５は、該モータ本体の長手方向が各壁面２５０、２５１に対して水平となるように設けられ、第３ギヤボックス９７を介してベースプレート８１に連結される。さらに、第３モータ９５には、モータケーブル１００が接続されており、図５中の上方に向けて延設されている。
【００４２】
固定機構５は、第１の壁面２５０に接触させる固定アーム１０５と、第２の壁面２５１に接触させる可動アーム１０６とからなる。固定アーム１０５は、エアーシリンダーで形成されており、該エアーシリンダーの本体であって、溶接装置本体１を構成している第１固定板１１０及び第２固定板１１１にそれぞれ２カ所ずつ固定されている固定アーム本体１１２と、該固定アーム本体１１２の先端部に取り付けられ、第１の壁面２５０と直接接触する保護部材１１３と、前記エアーシリンダーの可動部であって、各固定板１１０、１１１に穿設された挿通孔１１４内を直動自在に設けられた可動シャフト１１５とからなる。
【００４３】
第１固定板１１０及び第２固定板１１１は、溶接装置本体１に対する各固定板１１０、１１１の内側端部から立設させた側面板１１５を介して、それぞれ第１ベースプレート８１及び第２ベースプレート１１６に連設されている。また、各固定板１１０、１１１から第２の壁面２５１側へ向けて突出している可動シャフト１１５の先端部には、各固定板１１０、１１１の垂直方向に直動自在に設けられたリニアガイド１１７を介して、可動板１１８が、各固定板１１０、１１１に対して１カ所ずつ設置されている。
【００４４】
可動アーム１０６は、固定アーム１０５と同軸線上に設けられており、棒材である可動アーム本体１２０と、該可動アーム本体１２０の先端部に取り付けられ、第２の壁面２５１と直接接触する保護部材１２１とからなり、可動板１１８にそれぞれ２カ所ずつ接続されている。また、可動アーム１０６は、可動アーム本体１２０の支持部１２２を支点に揺動自在であり、可動アーム本体１２０の端部には、第４のギヤ溝１２３が刻設されている。
【００４５】
収納機構６は、可動板１１８の第２の壁面２５１側に配設されてなり、第４のギヤ溝１２３と嵌合するラック溝１２４が刻設されたスライドプレート１２５と、該スライドプレート１２５を設置面１２６に対して摺動させるエアーシリンダー１２７とを備えている。スライドプレート１２５は、１カ所の可動板１１８に対して２カ所に配置されており、エアーシリンダー１２７の両端部は、前記２カ所のスライドプレート１２５にそれぞれ連結されている。
【００４６】
位置合わせ機構７は、円管２１０の内周部２１１と係合するパッド１３０と、該パッド１３０を内周部２１１に対して垂直方向に直動駆動させて着脱自在とするエアーシリンダー１３１と、該エアーシリンダー１３１を先端部に固定し、保持部を支点として第２ベースプレート１１６に揺動自在に支持されるアーム１３２と、該アーム１３２を揺動駆動させるロータリーアクチュエーター１３３とを備えている。また、第２の固定板１１１には、位置合わせ機構７を第２ベースプレート１１６上に収納するために、アーム１３２と干渉しないように切り欠き部１３５を設けている。
【００４７】
次に、上記図示例の作用について説明する。
溶接装置本体１は、不図示の吊下機構によって吊り下げられた状態で、被溶接部２００が存在する第１の壁面２５０と、該第１の壁面２５０に相対する位置に設けられた第２の壁面２５１とで形成される狭隘部に導入される。溶接装置本体１の導入時には、収納機構６のエアーシリンダー１２７を駆動させ、可動アーム１０６は、各壁面２５０、２５１に対して略水平状態に傾倒させた位置（図１中の可動アーム１０６′）に保持させた状態とする。
【００４８】
また、溶接線Ｓと、レーザ溶接が行われる溶接位置との位置合わせ動作の準備段階として、Ｙ軸機構７１を駆動させることにより、溶接ヘッド３を含むＺ軸機構７０が設置された保持板８０を移動可能な最上限まで上昇させる。次に、位置合わせ機構７のロータリーアクチュエーター１３３を駆動させて、アーム１３２を第２ベースプレート１１６に対して垂直位置（図２中のパッド１３０′及びアーム１３２′）に移動させ、さらに、エアーシリンダー１３１を駆動させて、パッド１３０を伸張可能な最上限まで移動させる。
【００４９】
位置合わせ動作は、図１に示すように、溶接装置本体１の吊下機構を適宜操作させて、パッド１３０′を円管２１０の内周部２１１に係合させることで行われる。また、図２に示すように、位置合わせ時のパッド１３０′の中心位置Ｐと溶接開始時の溶接中心位置Ａとの距離ｒ、即ち、円管２１０の外周半径（溶接線Ｓの円周半径）は、事前に駆動機構４の不図示の制御機器に登録させる。
【００５０】
溶接装置本体１の固定動作は、パッド１３０′を円管２１０の内周部２１１に係合させた状態で行われる。再度、収納機構６のエアーシリンダー１２７を駆動させて、可動アーム１０６を第２の壁面２５１に向かって直立させる。次に、エアーシリンダーからなる固定アーム１０５を駆動させて、可動シャフト１１５を直動させることによって、可動アーム１０６は、可動板１１８を介して第２の壁面２５１に対して垂直方向に接触して加圧し、可動アーム１０６の同軸線上に設置されている固定アーム１０５も第１の壁面２５０に対して垂直方向に接触して加圧する。即ち、溶接装置本体１は、各壁面２５０，２５１に各アーム１０５、１０６が常時突っ張る状態で固定される。
【００５１】
アーム１３２′は、固定動作終了後、再度、位置合わせ機構７のロータリーアクチュエーター１３３を駆動させることで第２ベースプレート１１６に対して水平位置（図２中のアーム１３２）に移動させ、さらに、エアーシリンダー１３１を駆動させて、パッド１３０を縮退可能な最下限まで移動させる。次に、溶接の準備段階として、Ｙ軸機構７１とＸ軸機構７２とを駆動させて、溶接線Ｓ上に存在する溶接開始時の溶接中心位置Ａと、溶接トーチ１０のレーザ照射位置とを合致させる。また、Ｚ軸機構７０を駆動させて、被溶接部２００と、溶接トーチ１０との高さ距離を適切な寸法に調整する。
【００５２】
次に、溶接時のフィラワイヤＷの供給動作について、図３及び図４を用いて説明する。
まず、集光ユニット２０に固定された溶接ヘッド３の固定部材１１を取り外し、リール嵌合部２５にフィラワイヤＷが巻き付けられて収納されているワイヤリール２４を取り付け、該ワイヤリール２４取り付け後、再度、集光ユニット２０に固定部材１１を設置する。フィラワイヤＷは、ワイヤリール２４からワイヤ挿通孔２７を挿通して取出され、ガイド溝３３に沿ってガイドブロック３２に導かれ、ワイヤ供給ギヤ３１の第１ワイヤ接触面３０と、ガイドギヤ３４の第２ワイヤ接触面３２との間に挟み込まれて、ワイヤノズル３７に供給される。
【００５３】
フィラワイヤＷは、第２回転機構４６を構成する第２駆動ギヤ６５の回転が、第２のギヤ溝４０に伝導することによって第２の回転部材１５が回転され、さらに、第２の回転部材１５の回転が、ワイヤ供給ギヤ３１に伝導することによって供給される。フィラワイヤＷの供給量は、第２の回転部材１５の回転速度に依存しているものの、第２の回転部材１５を保持し、かつ、ワイヤ供給ギヤ３１を設置している第１の回転部材１３の回転速度にも依存している。即ち、フィラワイヤＷの供給量は、第１回転部材１３を駆動する第１回転機構４５と、第２回転部材１５を駆動する第２回転機構４６とを同時に制御して調整される。
【００５４】
次に、溶接線Ｓが円形である被溶接部２００に対する溶接動作を、図６を用いて説明する。
図６（ａ）〜（ｄ）では、溶接線Ｓに対する、ワイヤノズル３７が固定され、第１の回転部材１３と、フィラワイヤＷの供給量を調整し、第２の回転部材１５との位置関係を示している。第１の回転部材１３の回転角度は、ワイヤノズル３７の設置向きで表し、第２の回転部材１５の回転角度は、便宜上、三角印で表す。また、溶接方向は、溶接線Ｓに対して図中反時計回りであり、フィラワイヤＷは、常時進行方向前方より被溶接部に供給する。
【００５５】
図６（ａ）には、溶接開始時の各回転部材１３、１５の位置関係を示している。ワイヤノズル３７は、上記の溶接準備段階で調整された溶接中心位置Ａに向けて配置されている。ワイヤノズル３７よりフィラワイヤＷが供給され、同時に、遠隔部に設けられた不図示のレーザ発振器より発振されたレーザが溶接ケーブル２１内に配設されている光ファイバ内を通過して、溶接トーチから照射されることにより、レーザ溶接が開始される。
【００５６】
図６（ｂ）には、溶接線Ｓにおいて、溶接開始点Ａより１／４周進んだ点Ｂまで溶接が進行し、溶接ビート１５０ｂを形成した状態の、各回転部材１３、１５の位置関係を示している。溶接ヘッド３の移動量と移動速度は、駆動機構４を構成するＹ軸機構７１とＸ軸機構７２の制御動作によって行われる。制御動作は、溶接装置本体１の遠隔部に設けられた不図示の制御機器によって制御される。溶接ヘッド３の移動動作と同時に、第１の回転部材１３は、ワイヤノズル３７が随時被溶接部に対して前方に位置するように回転され、前記点Ｂにおいては、図中反時計回りに１／４回転される。また、第２の回転部材１５は、第１の回転部材１３に同期して回転する回転量に加え、フィラワイヤＷを供給させるように回転されるので、前記点Ｂにおいては、図中反時計回りに１／２回転される。
【００５７】
図６（ｃ）には、溶接線Ｓにおいて、溶接開始点Ａより１／２周進んだ点Ｃまで溶接が進行し、溶接ビート１５０ｃを形成した状態の、各回転部材１３、１５の位置関係を示している。溶接ヘッド３の移動動作と同時に、第１の回転部材１３は、前記点Ｃにおいては、図中反時計回りに、前記点Ｂより、さらに１／４回転される。また、第２の回転部材１５は、前記点Ｃにおいては、図中反時計回りに、前記点Ｂより、さらに１／２回転される。
【００５８】
図６（ｄ）には、溶接線Ｓにおいて、溶接開始点Ａより３／４周進んだ点Ｄまで溶接が進行し、溶接ビート１５０ｄを形成した状態の、各回転部材１３、１５の位置関係を示している。溶接ヘッド３の移動動作と同時に、第１の回転部材１３は、前記点Ｄにおいては、図中反時計回りに、前記点Ｃより、さらに１／４回転される。また、第２の回転部材１５は、前記点Ｄにおいては、図中反時計回りに、前記点Ｃより、さらに１／２回転される。図６（ｄ）以降の溶接動作については、上記と同様に、順次溶接を進行させ、溶接終了時の、溶接線Ｓに対する第１の回転部材１３及び第２の回転部材１５の位置関係は、図６（ａ）と同一となる。
【００５９】
このように、本実施形態によれば、溶接装置本体１にワイヤ送給機構２と駆動機構４とを設置しているので、溶接線Ｓが円形である被溶接部２００を溶接することが可能となる。溶接装置本体１には、溶接形式にレーザ溶接を採用し、各モータ本体の長手方向が各壁面に対して略水平となるように、各モータを設置しているので、第１の壁部と第２の壁部との距離に対応する、溶接装置本体１の幅方向の寸法を減少されることができ、２つの壁面間に形成されるような狭隘部でも溶接を行うことが可能となる。さらに、溶接装置本体１を狭隘部へ導入させる際には、収納機構６によって、溶接装置本体１を構成する部材が、各壁面に干渉することを防止し、スムースに導入させることが可能となる。
【００６０】
また、固定機構５によって、溶接装置本体１を狭隘部に固定されるので、安定した溶接が可能となり、位置合わせ機構７によって、溶接装置本体１を適切な溶接位置に合わせることが可能となる。さらに、溶接ヘッド３にワイヤ送給機構２を組み込んでいるので、溶接ヘッド３やワイヤノズル３７の動作時に、フィラワイヤＷや各種ケーブルの巻き付きを防止することが可能となる。また、第１の回転部材１３と、第２の回転部材１５とを独立して制御することができるので、フィラワイヤＷの供給方向、供給速度、及び供給量を適宜制御することが可能となる。
【００６１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更も加え得ることは勿論である。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、第１の発明によれば、溶接ヘッドは、駆動機構により、被溶接部の溶接線に沿って三次元方向に移動されるので、溶接線が円形である場合においても、適切に溶接することが可能となる。
【００６３】
第２の発明によれば、モータは、該モータ本体の長手方向が前記各壁面に対して略水平となるように、溶接装置本体に固定されるので、第１の壁部と第２の壁部との距離に対応する、溶接装置本体の幅方向の寸法を減少されることができ、狭隘部への溶接装置本体の進入が可能となる。
【００６４】
第３の発明によれば、ワイヤ送給機構より、被溶接部に向けてフィラワイヤが送給されるので、フィラワイヤを必要とするレーザ溶接に対応することが可能となる。
【００６５】
第４の発明によれば、第１の回転部材は、第１の回転機構によって駆動され、第２の回転部材は、第２の回転機構によって駆動されるので、第１の回転部材と第２の回転部材は、互いに独立して制御させることが可能となる。
【００６６】
第５の発明によれば、第１の駆動シャフトには、第１駆動ギヤボックス及び第１従動ギヤボックスとの各結合部に自在継手が接続されるので、第１駆動ギヤボックスの設置位置に対する第１従動ギヤボックスの相対位置が変化した場合でも、第１駆動ギヤボックスから第１従動ギヤボックスへ回転力を伝達させることが可能となる。
【００６７】
第６の発明によれば、第２の駆動シャフトには、第２駆動ギヤボックス及び第２従動ギヤボックスとの各結合部に自在継手が接続されるので、第２駆動ギヤボックスの設置位置に対する第２従動ギヤボックスの相対位置が変化した場合でも、第２駆動ギヤボックスから第２従動ギヤボックスへ回転力を伝達させることが可能となる。
【００６８】
第７の発明によれば、第１の駆動シャフト及び第２の駆動シャフトは、伸縮機構によって、軸方向に伸張自在とされるので、第２駆動ギヤボックスの設置位置に対する第２従動ギヤボックスの相対位置が変化した場合でも、第２駆動ギヤボックスから第２従動ギヤボックスへ回転力を伝達させることが可能となる。
【００６９】
第８の発明によれば、第１の回転部材の内部には、ワイヤリールが着脱自在に備えられるので、溶接ヘッドやワイヤノズルの作動に伴うフィラワイヤの巻き付きを防止することが可能となり、また、フィラワイヤの収納部を溶接装置本体に独立して設ける必要がなく、溶接装置本体を小型化することが可能となる。
【００７０】
第９の発明によれば、第１の回転部材には、ワイヤノズルが備えられ、供給手段によって、前記ワイヤノズルへフィラワイヤが供給されるので、第１の回転部材の回転速度を制御させることによって、フィラワイヤの供給方向を制御させることが可能となる。
【００７１】
第１０の発明によれば、第１のワイヤ接触面と第２のワイヤ接触面との間にフィラワイヤを挟み込み、第２の回転部材の回転力によってワイヤ供給ギヤを回転させて、フィラワイヤを供給させるので、第１の回転部材と第２の回転部材の回転速度を制御させることによって、フィラワイヤの供給速度及び供給量を制御させることが可能となる。
【００７２】
第１１の発明によれば、固定機構によって、第１の壁面と第２の壁面との間に溶接装置本体を固定させるので、安定した溶接が可能となる。
【００７３】
第１２の発明によれば、加圧手段によって、第１の支持部材もしくは前記第２の支持部材のどちらか一方を、接触する壁面に対して垂直方向に押圧させるので、溶接装置本体を効率良く固定させることが可能となる。
【００７４】
第１３の発明によれば、第１の支持部材もしくは前記第２の支持部材のどちらか一方は、接触する壁面に対してエアーシリンダーで垂直方向に押圧されるので、電源や制御装置を使用することがなく、固定機構を小型化することが可能となる。
【００７５】
第１４の発明によれば、第１の支持部材もしくは第２の支持部材のどちらか一方は、収納手段によって、溶接装置本体の内側へ収納されるので、溶接装置本体を狭隘部の溶接位置まで移動させる際に、溶接装置本体が各壁面に干渉することがなく、スムースな移動が可能となる。
【００７６】
第１５の発明によれば、揺動手段によって、第１の支持部材もしくは第２の支持部材のどちらか一方を、溶接装置本体の固定時には壁面に向かって直立させ、溶接装置本体の移動時には壁面に対して略水平状態に傾倒させるので、収納機構を小型化することが可能となる。
【００７７】
第１６の発明によれば、直動手段によって、スライドプレートを摺動させ、ラック溝から第３のギヤ溝に伝達された回転力で支持部材を揺動させるので、収納される支持部材を、効率良く収納させることが可能となる。
【００７８】
第１７の発明によれば、スライドプレートは、エアーシリンダーによって摺動されるので、電源や制御装置を使用することがなく、収納機構を小型化することが可能となる。
【００７９】
第１８の発明によれば、溶接装置本体は、位置合わせ機構によって、溶接トーチの位置を連設部に合わせて固定されるので、正確な位置で溶接を行うことが可能となる。
【００８０】
第１９の発明によれば、アームは、ロータリーアクチュエーターによって、パッドが円管に対して垂直位置に位置するように揺動され、エアーシリンダーによって、パッドは円管の内周部に係合されるので、電源や制御装置を使用することがなく、位置合わせ機構を小型化することが可能となる。
【００８１】
第２０の発明によれば、溶接トーチの形式として、レーザ溶接トーチが採用されるので、電源を必要とせず、溶接トーチを含む溶接ヘッドを小型化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶接装置の実施形態を示す側面図である。
【図２】本発明の溶接装置の実施形態を示す正面図である。
【図３】本発明の溶接装置における溶接ヘッドを示す断面図である。
【図４】本発明の溶接装置における溶接ヘッドを示す正面図である。
【図５】本発明の溶接装置における駆動機構を示す側面図である。
【図６】本発明の溶接装置の動作を示す概略図である。
【符号の説明】
１・・・溶接装置本体、２・・・ワイヤ送給機構、３・・・溶接ヘッド、４・・・駆動機構、５・・・固定機構、６・・・収納機構、１０・・・溶接トーチ、１３・・・第１の回転部材、１５・・・第２の回転部材、２３・・・第１のギヤ溝、２４・・・ワイヤリール、３０・・・第１のワイヤ接触面、３１・・・ワイヤ供給ギヤ、３２・・・第２のワイヤ接触面、３４・・・ガイドギヤ、３５・・・ワイヤガイド機構、３７・・・ワイヤノズル、４０・・・第２のギヤ溝、４２・・・第３のギヤ溝、４５・・・第１の回転機構、４６・・・第２の回転機構、５０・・・供給方向制御モータ、５１・・・第１駆動ギヤボックス、５２・・・自在継手、５３・・・自在継手、５４・・・第１駆動シャフト、５６・・・第１従動ギヤボックス、５８・・・伸縮機構、６０・・・供給量制御モータ、６１・・・第２駆動ギヤボックス、６２・・・自在継手、６３・・・自在継手、６４・・・第２駆動シャフト、６６・・・第２従動ギヤボックス、６８・・・伸縮機構、７５・・・第１モータ、７７・・・第１ギヤボックス、７８・・・リニアガイド機構（直動機構）、９０・・・第２モータ、９２・・・第２ギヤボックス、９３・・・リニアガイド機構（直動機構）、９５・・・第３モータ、９７・・・第３ギヤボックス、９８・・・リニアガイド機構（直動機構）、１０５・・・固定アーム（第１の支持部材）、１０６・・・可動アーム（第２の支持部材）、１１２・・・固定アーム本体（エアーシリンダー）、１２３・・・第４のギヤ溝、１２４・・・ラック溝、１２５・・・スライドプレート、１２７・・・エアーシリンダー、１３０・・・パッド、１３１・・・エアーシリンダー、１３２・・・アーム、１３３・・・ロータリーアクチュエーター、２００・・・被溶接部、２１０・・・円管、２１１・・・内周部、２５０・・・第１の壁面、２５１・・・第２の壁面、Ｓ・・・溶接線、Ｗ・・・フィラワイヤ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a welding apparatus that welds a welded part that requires a filler wire and has a circular weld line, and in particular, a welding apparatus that can perform suitable welding even in a narrow part formed between two wall surfaces. It is about.
[0002]
[Prior art]
When joining pipes arranged horizontally or vertically, joining pipes and flanges, or joining pipes to the wall of a structure, etc. However, manual welding is a heavy burden on the operator. In particular, welding operations in confined places are often difficult to perform manually, and it is desirable to automate, so various welding apparatuses for automating welding have been proposed.
[0003]
However, due to the movement of the welding head along a circular track, a welding cable for supplying a welding current to a welding torch provided in the welding head, a gas hose for supplying a shielding gas, and a water for circulating cooling water. There is a problem in that a hose, a wire cable for feeding a filler wire and a wire guide, or a power cable for controlling a power source for operating a driving device for a welding head, a power cable for control, and the like are wound.
[0004]
In order to cope with the above problem, for example, JP-A-8-25037 discloses a circumferential welding device, and a welding head includes a wire cable concentric with a welding torch, a wire feeding gear, The wire guide is rotatably provided, and the wire guide is provided with a spiral guide tube.
[0005]
According to the above configuration, the welding wire is supplied to the tip of the welding electrode through the guide tube of the wire guide. When the welding head moves on the circular track, the speed and angle are controlled by a rotating mechanism that rotates the wire guide, so that the wire guide rotates in synchronization with the movement of the welding head.
[0006]
Further, JP-A-9-108869 discloses a YAG laser processing apparatus. In the YAG laser processing apparatus, the filler wire feed nozzle is provided so as to be rotatable relative to the YAG laser processing head, and the YAG laser processing head is provided so as to be rotatable. The YAG laser machining head is moved along the direction of the laser beam, and laser welding is performed by controlling the filler wire feed nozzle to always be positioned in front of the laser machining head in the traveling direction.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the prior art of the welding apparatus as described above, although the welding head portion is reduced in size, the entire apparatus including the drive unit is enlarged and complicated, and is formed between, for example, two wall surfaces. There is a problem that it cannot be applied to welding in such a narrow part.
[0008]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a welding apparatus that welds a welded portion having a circular weld line, and further includes two wall surfaces without causing winding of a filler wire, a cable, or the like. It is an object of the present invention to provide a welding apparatus that performs suitable welding even in a narrow portion formed between them.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, First The invention has a welding apparatus main body that can be introduced into a narrow portion formed by a first wall surface having a welded portion and a second wall surface provided at a position opposite to the first wall surface, The welding apparatus main body includes a welding head having a welding torch and a drive mechanism that allows the welding head to move in a three-dimensional direction along a weld line of the welded portion.
According to this welding apparatus, the welding head is moved in a three-dimensional direction along the weld line of the welded portion by the drive mechanism.
[0010]
Second According to the present invention, the drive mechanism has a three-axis configuration, and includes a motor that is a drive source, a gear box that transmits the drive force of the motor, and a rotational force that is transmitted from the gear box to direct power. Each shaft is provided with a moving mechanism, and the motor of each shaft is fixed to the main body of the welding apparatus such that the longitudinal direction of the motor body is substantially horizontal with respect to each wall surface. To do.
According to this welding apparatus, the motor is fixed to the welding apparatus main body so that the longitudinal direction of the motor main body is substantially horizontal with respect to the wall surfaces.
[0011]
Third The invention is characterized in that the welding apparatus main body includes a wire feeding mechanism that feeds a filler wire toward the welded portion.
According to this welding apparatus, the filler wire is fed from the wire feeding mechanism toward the welded portion.
[0012]
4th The invention is characterized in that the welding head is rotatably provided with respect to the outer periphery of the welding torch, and has a first rotating member having a first gear groove formed on the outer periphery, and an outer periphery of the first rotating member. And a second rotating member provided with a second gear groove on the outer periphery thereof, wherein the wire feeding mechanism rotates the first rotating member in a first manner. And a second rotating mechanism for rotating the second rotating member.
According to this welding apparatus, the first rotating member is driven by the first rotating mechanism, and the second rotating member is driven by the second rotating mechanism.
[0013]
5th In the invention, the first rotation mechanism transmits a supply direction control motor as a drive source, a first drive gear box that transmits a drive force of the supply direction control motor, and a rotation output of the first drive gear box. And a first driven gear box that transmits the rotation of the first drive shaft to the first rotating member. The first drive shaft includes the first drive gear box. And a universal joint is connected to each coupling | bond part with a said 1st driven gear box, It is characterized by the above-mentioned.
According to this welding apparatus, a universal joint is connected to each coupling portion between the first drive gear box and the first driven gear box on the first drive shaft.
[0014]
6th According to the present invention, the second rotation mechanism transmits a supply amount control motor as a drive source, a second drive gear box that transmits a driving force of the supply amount control motor, and a rotation output of the second drive gear box. And a second driven gear box for transmitting the rotation of the second drive shaft to the second rotating member, and the second drive shaft includes the second drive gear box. And a universal joint is connected to each coupling | bond part with the said 2nd driven gear box.
According to this welding apparatus, a universal joint is connected to each coupling portion of the second drive gear box and the second driven gear box on the second drive shaft.
[0015]
7th The invention is characterized in that the first drive shaft and the second drive shaft have a telescopic mechanism that is freely extendable in the axial direction.
According to this welding apparatus, the first drive shaft and the second drive shaft can be extended in the axial direction by the telescopic mechanism.
[0016]
8th The present invention is characterized in that a wire reel for storing the filler wire is detachably provided in the first rotating member.
According to this welding apparatus, the wire reel is detachably provided inside the first rotating member.
[0017]
9th According to the invention, the first rotating member includes a wire nozzle that guides the filler wire to a tip portion of the welding torch, and a supply unit that appropriately supplies the filler wire from the wire reel to the wire nozzle. Features.
According to this welding apparatus, the first rotating member is provided with the wire nozzle, and the filler wire is supplied to the wire nozzle by the supply means.
[0018]
10th The invention provides a wire supply having a first wire contact surface for fitting the first rotating member with a third gear groove carved in the second rotating member and supplying the filler wire. A wire guide mechanism including a gear and a guide gear having a second wire contact surface that is fitted to the wire supply gear and presses the filler wire against the first wire contact surface. The filler wire is sandwiched between the first wire contact surface and the second wire contact surface, and the wire supply gear is rotated by the rotational force of the second rotating member to supply the filler wire. It is characterized by.
According to this welding apparatus, the filler wire is sandwiched between the first wire contact surface and the second wire contact surface, and the wire supply gear is rotated by the rotational force of the second rotating member to supply the filler wire.
[0019]
Eleventh The invention is characterized by comprising a fixing mechanism for fixing the welding apparatus main body between the first wall surface and the second wall surface.
According to this welding apparatus, the welding apparatus main body is fixed between the first wall surface and the second wall surface by the fixing mechanism.
[0020]
12th In the invention, the fixing mechanism includes a first support member that contacts the first wall surface and a second support member that contacts the second wall surface, and the first support member or the first support member It is characterized by comprising pressurizing means for pressing either one of the two support members in a direction perpendicular to the contacting wall surface.
According to this welding apparatus, either the first support member or the second support member is pressed in the vertical direction with respect to the contacting wall surface by the pressing means.
[0021]
Thirteenth The invention is characterized in that the pressurizing means is pressed by an air cylinder.
According to this welding apparatus, either the first support member or the second support member is pressed in the vertical direction by the air cylinder against the contacting wall surface.
[0022]
14th The invention is characterized in that the welding apparatus main body is provided with a storage mechanism that stores either the first support member or the second support member inside the welding apparatus main body.
According to this welding apparatus, either the first support member or the second support member is stored inside the welding apparatus main body by the storage means.
[0023]
19th According to the invention, the storage mechanism is configured such that either the first support member or the second support member stands upright toward the wall surface when the welding apparatus main body is fixed, and the storage mechanism moves to the wall surface when the welding apparatus main body moves. On the other hand, it has a swinging means for tilting in a substantially horizontal state.
According to this welding apparatus, the rocking means causes either the first support member or the second support member to stand upright toward the wall surface when the welding apparatus body is fixed, and to the wall surface when the welding apparatus body moves. In contrast, tilt to a substantially horizontal state.
[0024]
16th The invention is characterized in that the storage mechanism has either a first support member or a second support member that is swingable and has a fourth gear groove formed at an end serving as a pivot point of swing, A slide plate in which a rack groove to be engaged with the gear groove is engraved, and linear motion means for sliding the slide plate with respect to the installation surface, and the swinging means is constituted by the linear motion means, The slide plate is slid, and the support member is swung by the rotational force transmitted from the rack groove to the third gear groove.
According to this welding apparatus, the slide plate is slid by the linear motion means, and the support member is swung by the rotational force transmitted from the rack groove to the third gear groove.
[0025]
17th The invention is characterized in that the linear motion means is linearly moved by an air cylinder.
According to this welding apparatus, the slide plate is slid by the air cylinder.
[0026]
18th The invention is characterized in that the welded portion is a continuous portion between the first wall surface and an outer peripheral portion of a circular tube that is continuous from the first wall surface to the narrow portion in the opposite direction. The welding apparatus main body has an alignment mechanism for fixing the welding apparatus main body by aligning the position of the welding torch with the connecting portion.
According to this welding apparatus, the welding apparatus main body is fixed by aligning the position of the welding torch with the continuous portion by the alignment mechanism.
[0027]
19th The invention is characterized in that the alignment mechanism includes a pad that engages with an inner peripheral portion of the circular tube, an air cylinder that is detachably driven by linearly driving the pad in a direction perpendicular to the inner peripheral portion, and the air A cylinder is fixed to the tip, and an arm that is swingably supported by the welding apparatus main body with the holding portion as a fulcrum, and a rotary actuator that swings and drives the arm.
According to this welding apparatus, the arm is rocked by the rotary actuator so that the pad is positioned at a position perpendicular to the circular pipe, and the pad is engaged with the inner peripheral portion of the circular pipe by the air cylinder.
[0028]
20th The invention is characterized in that the welding torch is a laser welding torch.
According to this welding apparatus, a laser welding torch is employed as the type of welding torch.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on illustrated examples.
As shown in FIG. 1, the welding apparatus is introduced into a narrow portion formed by a first wall surface 250 and a second wall surface 251 provided at a position opposite to the first wall surface 250. Welding device main body 1 for welding welded portion 200 in which welding line S formed in a continuous portion between wall surface 250 and outer peripheral end portion of circular tube 210 is circular, and this welding device main body 1 is controlled from a remote portion. It comprises a control device (not shown) and a suspension mechanism (not shown) provided with a suspension chain 8 that moves the welding apparatus main body 1 vertically in the narrow portion. The gap L between the narrow portions is about 300 mm.
[0030]
As shown in FIGS. 1 and 2, the welding apparatus main body 1 makes a welding head 3 constituting a wire feeding mechanism 2 and the welding head 3 movable in a three-dimensional direction along a welding line S. The driving mechanism 4, a fixing mechanism 5 for fixing the welding apparatus body 1 between the first wall surface 250 and the second wall surface 251, and a swingable arm constituting the fixing mechanism 5 are connected to the welding apparatus body 1. A storage mechanism 6 for storing the welding apparatus inward and a positioning mechanism 7 for aligning the welding apparatus main body 1 at an appropriate position for welding when the welding apparatus main body 1 is fixed are provided.
[0031]
As shown in FIG. 3, the welding head 3 includes a welding torch 10 for performing laser welding, a fixing member 11 fixed to the outer periphery of the welding torch 10, and a bearing 12 on the outer periphery of the fixing member 11. And a second rotating member 15 that is rotatably installed on the outer periphery of the first rotating member 13 via a bearing 14.
[0032]
As shown in FIG. 5, the welding torch 10 includes a condensing unit 20 in which optical components such as a condensing lens (not shown) are housed in a rear position with respect to the laser irradiation direction, and the condensing unit 20 and the welding apparatus main body. 1 and a welding cable 21 for connecting a device such as a laser oscillator (not shown) provided outside the welding cable 21. The welding cable 21 is directed upward in the figure, which is perpendicular to the laser irradiation direction. It is extended. The fixing member 11 is detachably installed on the side surface of the light collecting unit 20.
[0033]
As shown in FIGS. 3 and 4, the first rotating member 13 is a ring-shaped member installed on the outer periphery of the fixing member 11, and in addition to the holding portion 22 of the bearing 14, One gear groove 23 is engraved. Further, inside the first rotating member 13, a reel fitting portion 25 for detachably fitting a wire reel 24 around which the filler wire W is wound and stored is provided. Further, a wire insertion hole 27 through which the filler wire W is inserted from the wire reel 24 is formed in the laser irradiation side surface 26 of the first rotating member 13, and the filler wire W discharged from the wire insertion hole 27 is supplied. A wire supply gear 31 having a single wire contact surface 30, a guide block 32 for guiding the filler wire W to the first wire contact surface 30, and a laser irradiation side surface 26 for cutting the filler wire W to the guide block 32. A wire provided rotatably with a guide gear 34 having a second wire contact surface 32 that fits with the provided guide groove 33 and the wire supply gear 31 and presses the filler wire W against the first wire contact surface 30. A guide mechanism 35 and a wire nozzle 37 that is fixed via a mounting bracket 36 and guides the filler wire W to the tip of the welding torch 10; It is provided.
[0034]
The wire supply gear 31 is rotatably supported via a bearing 39 on a support shaft 38 protruding from the laser irradiation side surface 26. Further, the wire guide mechanism 35 includes an adjustment mechanism (not shown) that adjusts the pressing force and the pressing position with respect to the first wire contact surface 30.
[0035]
The second rotating member 15 is a ring-shaped member installed on the outer periphery of the first rotating member 13, and a second gear groove 40 is formed on the outer peripheral portion. In addition, in addition to the holding portion 41 of the bearing 14, a third gear groove 42 fitted to the wire supply gear 31 provided in the first rotating member 13 is provided in the inner peripheral portion of the second rotating member 15. Is engraved.
[0036]
The wire feeding mechanism 2 includes a first rotating member 45 that rotates the first rotating member 13 and the second rotating member 15 that constitute the welding head 3, and a second rotating mechanism 46. It has. As shown in FIGS. 2 and 4, the first rotation mechanism 45 includes a supply direction control motor 50 that is a drive source, and a first drive gear box 51 that is connected to a drive shaft (not shown) of the supply direction control motor 50. A first drive shaft 54 having a telescopic mechanism 58 that is connected to the first drive gear box 51 via two universal joints 52 and 53, and that is extendable in the axial direction. A first driven gear box 56 having a first drive gear 55 that transmits a rotational force and engages with a first gear groove 23 formed in the first rotating member 13 is provided. A motor cable 57 is connected to the supply direction control motor 50 and extends upward in the drawing.
[0037]
The second rotation mechanism 46 includes a supply amount control motor 60 as a drive source, a second drive gear box 61 connected to a drive shaft (not shown) of the supply amount control motor 60, and the second drive gear box 61. A second drive shaft 64 that is connected via two universal joints 62 and 63 and has a telescopic mechanism 68 that is telescopic in the axial direction, transmits the rotational force of the second drive shaft 64, and performs the second rotation. And a second driven gear box 66 having a second drive gear 65 engaged with the second gear groove 40 formed in the member 15. A motor cable 67 is connected to the supply amount control motor 60 and extends upward in the drawing.
[0038]
As shown in FIG. 5, the drive mechanism 4 includes a Z-axis mechanism 70 that allows the welding head 3 to move in the width direction between the first wall surface 250 and the second wall surface 251, and the welding head 3 in the vertical direction in the figure. The three-axis configuration includes a Y-axis mechanism 71 that can be moved freely and an X-axis mechanism 72 that is movable perpendicularly to the Y-axis mechanism 71 and parallel to the wall surfaces 250 and 251. In addition, the drive mechanism 4 includes a reinforcing plate 79 for installing the supply direction control motor 50 and the supply amount control motor 60 in the vertical direction, a holding plate 80 for installing the Z-axis mechanism 70 and the Y-axis mechanism, and a welding apparatus. A main body 1 is configured, and a first base plate 81 on which an X-axis mechanism 72 is installed is provided.
[0039]
In the Z-axis mechanism 70, the welding head 3 is connected in series by the rotation of the first motor 75 that is a driving source, the first gear box 77 that transmits the rotational force of the first motor 75 to the ball screw 76, and the ball screw 76. And a linear guide mechanism 78 that linearly moves the light collecting unit 20. The first motor 75 is provided so that the longitudinal direction of the motor body is horizontal to the wall surfaces 250 and 251, and the side surface portion 85 of the first motor 75 and the welding head installation side surface portion 86 of the holding plate 80. And are connected. Further, a motor cable 87 is connected to the first motor 75 and extends upward in FIG.
[0040]
The Y-axis mechanism 71 includes a second motor 90 that is a drive source, a second gear box 92 that transmits the rotational force of the second motor 90 to the ball screw 91, and the Z-axis including the welding head 3 by the rotation of the ball screw 91. A linear guide mechanism 93 that linearly moves the holding plate 80 on which the mechanism 70 is installed. The second motor 90 is provided so that the longitudinal direction of the motor body is horizontal to the wall surfaces 250 and 251, and is connected to the holding plate 80 and the reinforcing plate 79 via the second gear box 92 in the driving axis direction. Is done. Furthermore, a motor cable 94 is connected to the second motor 90 and extends upward in FIG.
[0041]
The X-axis mechanism 72 includes a third motor 95 as a drive source, a third gear box 97 that transmits the rotational force of the third motor 95 to the ball screw 96, and a Z-axis including the welding head 3 by the rotation of the ball screw 96. The mechanism 70 and the Y-axis mechanism 71 include a linear guide mechanism 98 that linearly moves the holding plate 80 on which the mechanism 70 and the Y-axis mechanism 71 are installed. The movable part of the linear guide mechanism 98 and the movable part of the linear guide mechanism 93 of the Y-axis mechanism 71 are connected via an attachment member 99. The third motor 95 is provided such that the longitudinal direction of the motor body is horizontal to the wall surfaces 250 and 251, and is connected to the base plate 81 via the third gear box 97. Further, a motor cable 100 is connected to the third motor 95 and extends upward in FIG.
[0042]
The fixing mechanism 5 includes a fixed arm 105 brought into contact with the first wall surface 250 and a movable arm 106 brought into contact with the second wall surface 251. The fixed arm 105 is formed of an air cylinder, which is a main body of the air cylinder, and is fixed to the first fixed plate 110 and the second fixed plate 111 constituting the welding apparatus main body 1 at two locations. A fixed arm body 112, a protection member 113 that is attached to the distal end of the fixed arm body 112 and is in direct contact with the first wall surface 250, and a movable part of the air cylinder, and is attached to each of the fixed plates 110 and 111. It is composed of a movable shaft 115 provided so as to be freely movable in the inserted through hole 114.
[0043]
The first fixing plate 110 and the second fixing plate 111 are respectively provided with a first base plate 81 and a second base plate 116 via side plates 115 erected from the inner ends of the fixing plates 110 and 111 with respect to the welding apparatus main body 1. It is connected to. A linear guide 117 is provided at the tip of the movable shaft 115 projecting from the fixed plates 110 and 111 toward the second wall surface 251 so as to be linearly movable in the vertical direction of the fixed plates 110 and 111. The movable plate 118 is installed at one place with respect to each of the fixed plates 110 and 111.
[0044]
The movable arm 106 is provided on the same axis as the fixed arm 105, and is a movable arm main body 120 that is a bar, and a protective member that is attached to the distal end of the movable arm main body 120 and that directly contacts the second wall surface 251. 121 and connected to the movable plate 118 at two locations. The movable arm 106 is swingable about the support portion 122 of the movable arm main body 120 as a fulcrum, and a fourth gear groove 123 is formed at the end of the movable arm main body 120.
[0045]
The storage mechanism 6 is disposed on the second wall surface 251 side of the movable plate 118, and includes a slide plate 125 in which a rack groove 124 fitted to the fourth gear groove 123 is formed, and the slide plate 125. And an air cylinder 127 that slides on the installation surface 126. The slide plate 125 is disposed at two positions with respect to the one movable plate 118, and both ends of the air cylinder 127 are connected to the two slide plates 125, respectively.
[0046]
The alignment mechanism 7 includes a pad 130 that engages with the inner peripheral portion 211 of the circular tube 210, an air cylinder 131 that allows the pad 130 to move in a vertical direction with respect to the inner peripheral portion 211 to be detachable, The air cylinder 131 is fixed to the distal end portion, and an arm 132 that is swingably supported by the second base plate 116 with a holding portion as a fulcrum, and a rotary actuator 133 that swings the arm 132 is provided. The second fixing plate 111 is provided with a notch 135 so as not to interfere with the arm 132 in order to accommodate the alignment mechanism 7 on the second base plate 116.
[0047]
Next, the operation of the illustrated example will be described.
The welding apparatus main body 1 is suspended by a suspension mechanism (not shown), and a first wall surface 250 where the welded portion 200 is present and a second wall provided at a position facing the first wall surface 250. It is introduced into a narrow portion formed by the wall surface 251 of this. When the welding apparatus main body 1 is introduced, the air cylinder 127 of the storage mechanism 6 is driven, and the movable arm 106 is tilted in a substantially horizontal state with respect to the respective wall surfaces 250 and 251 (movable arm 106 'in FIG. 1). In a state of being held in
[0048]
Further, as a preparatory stage for the alignment operation between the welding line S and the welding position where laser welding is performed, the holding plate 80 provided with the Z-axis mechanism 70 including the welding head 3 is driven by driving the Y-axis mechanism 71. Is raised to the maximum movable limit. Next, the rotary actuator 133 of the alignment mechanism 7 is driven to move the arm 132 to the vertical position (the pad 130 ′ and the arm 132 ′ in FIG. 2) with respect to the second base plate 116, and further, the air cylinder 131. Is driven to move the pad 130 to the upper limit that can be extended.
[0049]
As shown in FIG. 1, the alignment operation is performed by appropriately operating the suspension mechanism of the welding apparatus main body 1 to engage the pad 130 ′ with the inner peripheral portion 211 of the circular tube 210. Further, as shown in FIG. 2, the distance r between the center position P of the pad 130 'at the time of alignment and the welding center position A at the start of welding, that is, the outer radius of the circular tube 210 (the circumferential radius of the weld line S). ) Is registered in advance in a control device (not shown) of the drive mechanism 4.
[0050]
The fixing operation of the welding apparatus main body 1 is performed in a state where the pad 130 ′ is engaged with the inner peripheral portion 211 of the circular pipe 210. Again, the air cylinder 127 of the storage mechanism 6 is driven to bring the movable arm 106 upright toward the second wall surface 251. Next, by driving the fixed arm 105 made of an air cylinder and moving the movable shaft 115 linearly, the movable arm 106 comes into contact with the second wall surface 251 in the vertical direction via the movable plate 118. The fixed arm 105 installed on the coaxial line of the movable arm 106 is also pressed against the first wall surface 250 in the vertical direction. That is, the welding apparatus main body 1 is fixed to the wall surfaces 250 and 251 in a state where the arms 105 and 106 are always stretched.
[0051]
After the fixing operation is completed, the arm 132 ′ is moved again to the horizontal position (arm 132 in FIG. 2) with respect to the second base plate 116 by driving the rotary actuator 133 of the alignment mechanism 7. 131 is driven to move the pad 130 to the lowest lower limit at which it can be degenerated. Next, as a preparatory stage for welding, the Y-axis mechanism 71 and the X-axis mechanism 72 are driven, and the welding center position A on the welding line S at the start of welding and the laser irradiation position of the welding torch 10 are determined. Match. Further, the Z-axis mechanism 70 is driven to adjust the height distance between the welded portion 200 and the welding torch 10 to an appropriate dimension.
[0052]
Next, the supply operation of the filler wire W at the time of welding is demonstrated using FIG.3 and FIG.4.
First, the fixing member 11 of the welding head 3 fixed to the condensing unit 20 is removed, the wire reel 24 in which the filler wire W is wound and accommodated is attached to the reel fitting portion 25, and after the wire reel 24 is attached, the wire reel 24 is attached again. The fixing member 11 is installed in the light collecting unit 20. The filler wire W is taken out from the wire reel 24 through the wire insertion hole 27, guided to the guide block 32 along the guide groove 33, and the first wire contact surface 30 of the wire supply gear 31 and the second of the guide gear 34. It is sandwiched between the wire contact surface 32 and supplied to the wire nozzle 37.
[0053]
In the filler wire W, the rotation of the second drive gear 65 constituting the second rotation mechanism 46 is transmitted to the second gear groove 40, whereby the second rotation member 15 is rotated. Is supplied by conducting to the wire supply gear 31. Although the supply amount of the filler wire W depends on the rotation speed of the second rotating member 15, the first rotating member 13 holding the second rotating member 15 and installing the wire supply gear 31 is used. It also depends on the rotation speed of. That is, the supply amount of the filler wire W is adjusted by simultaneously controlling the first rotating mechanism 45 that drives the first rotating member 13 and the second rotating mechanism 46 that drives the second rotating member 15.
[0054]
Next, a welding operation with respect to the welded part 200 having a circular weld line S will be described with reference to FIG.
6A to 6D, the wire nozzle 37 is fixed with respect to the welding line S, the supply amount of the first rotating member 13 and the filler wire W is adjusted, and the positional relationship with the second rotating member 15. Is shown. The rotation angle of the first rotation member 13 is represented by the installation direction of the wire nozzle 37, and the rotation angle of the second rotation member 15 is represented by a triangular mark for convenience. Further, the welding direction is counterclockwise in the figure with respect to the welding line S, and the filler wire W is always supplied to the welded portion from the front in the traveling direction.
[0055]
FIG. 6A shows the positional relationship between the rotary members 13 and 15 at the start of welding. The wire nozzle 37 is disposed toward the welding center position A adjusted in the above-described welding preparation stage. The filler wire W is supplied from the wire nozzle 37, and at the same time, a laser oscillated from a laser oscillator (not shown) provided in the remote part passes through the optical fiber disposed in the welding cable 21 and is sent from the welding torch. Laser welding is started by irradiation.
[0056]
FIG. 6B shows the positional relationship between the rotary members 13 and 15 in a state where welding progresses to a point B advanced by 1/4 turn from the welding start point A in the welding line S to form a welding beat 150b. Is shown. The moving amount and moving speed of the welding head 3 are performed by control operations of the Y-axis mechanism 71 and the X-axis mechanism 72 that constitute the drive mechanism 4. The control operation is controlled by a control device (not shown) provided in the remote part of the welding apparatus main body 1. Simultaneously with the movement of the welding head 3, the first rotating member 13 is rotated so that the wire nozzle 37 is positioned forward with respect to the welded portion at any time. / 4 rotation. Further, since the second rotating member 15 is rotated so as to supply the filler wire W in addition to the rotation amount rotating in synchronization with the first rotating member 13, the point B is counterclockwise in the figure. Half a turn.
[0057]
FIG. 6C shows the positional relationship between the rotary members 13 and 15 in a state where the welding progresses to a point C that is ½ turn ahead of the welding start point A in the welding line S to form a welding beat 150c. Is shown. Simultaneously with the movement operation of the welding head 3, the first rotating member 13 is further rotated by ¼ from the point B in the counterclockwise direction in the figure at the point C. Further, the second rotating member 15 is further rotated 1/2 times from the point B in the counterclockwise direction in the drawing at the point C.
[0058]
FIG. 6D shows the positional relationship between the rotating members 13 and 15 in a state where welding progresses to a point D advanced by 3/4 turn from the welding start point A in the welding line S to form a welding beat 150d. Is shown. Simultaneously with the movement operation of the welding head 3, the first rotating member 13 is further rotated by ¼ from the point C in the counterclockwise direction in the drawing at the point D. Further, the second rotating member 15 is further rotated 1/2 times from the point C in the counterclockwise direction in the drawing at the point D. About welding operation after FIG.6 (d), like the above, welding is advanced sequentially and the positional relationship of the 1st rotation member 13 and the 2nd rotation member 15 with respect to the welding line S at the time of completion | finish of welding is as follows. This is the same as FIG.
[0059]
Thus, according to this embodiment, since the wire feeding mechanism 2 and the drive mechanism 4 are installed in the welding apparatus main body 1, it is possible to weld the to-be-welded part 200 whose welding line S is circular. It becomes. The welding apparatus main body 1 employs laser welding as a welding type, and each motor is installed so that the longitudinal direction of each motor main body is substantially horizontal to each wall surface. The dimension in the width direction of the welding apparatus main body 1 corresponding to the distance from the second wall portion can be reduced, and welding can be performed even in a narrow portion formed between two wall surfaces. . Further, when the welding apparatus main body 1 is introduced into the narrow portion, the housing mechanism 6 prevents the members constituting the welding apparatus main body 1 from interfering with each wall surface, and can be introduced smoothly. .
[0060]
Further, since the welding apparatus main body 1 is fixed to the narrow portion by the fixing mechanism 5, stable welding is possible, and the welding apparatus main body 1 can be adjusted to an appropriate welding position by the positioning mechanism 7. Furthermore, since the wire feeding mechanism 2 is incorporated in the welding head 3, it is possible to prevent the filler wire W and various cables from being wound when the welding head 3 and the wire nozzle 37 are operated. Moreover, since the 1st rotation member 13 and the 2nd rotation member 15 can be controlled independently, it becomes possible to control the supply direction, supply speed, and supply amount of the filler wire W suitably.
[0061]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, a various change can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention.
[0062]
【The invention's effect】
As explained above, First According to the invention, since the welding head is moved in a three-dimensional direction along the welding line of the welded portion by the drive mechanism, even when the welding line is circular, the welding head can be appropriately welded. .
[0063]
Second According to the invention, the motor is fixed to the welding apparatus main body so that the longitudinal direction of the motor main body is substantially horizontal with respect to the respective wall surfaces, so that the first wall portion and the second wall portion are The dimension in the width direction of the welding apparatus main body corresponding to the distance can be reduced, and the welding apparatus main body can enter the narrow portion.
[0064]
Third According to the invention, since the filler wire is fed from the wire feeding mechanism toward the welded portion, it is possible to cope with laser welding that requires the filler wire.
[0065]
4th According to the invention, since the first rotating member is driven by the first rotating mechanism and the second rotating member is driven by the second rotating mechanism, the first rotating member and the second rotating member are driven. Can be controlled independently of each other.
[0066]
5th According to the invention, since the universal joint is connected to each coupling portion of the first drive gear box and the first driven gear box to the first drive shaft, the first driven shaft with respect to the installation position of the first drive gear box. Even when the relative position of the gear box changes, the rotational force can be transmitted from the first drive gear box to the first driven gear box.
[0067]
6th According to the invention, since the universal joint is connected to each coupling portion of the second drive gear box and the second driven gear box to the second drive shaft, the second driven shaft with respect to the installation position of the second drive gear box. Even when the relative position of the gear box changes, the rotational force can be transmitted from the second drive gear box to the second driven gear box.
[0068]
7th According to the invention, since the first drive shaft and the second drive shaft can be extended in the axial direction by the telescopic mechanism, the relative position of the second driven gear box with respect to the installation position of the second drive gear box is Even if it has changed, it becomes possible to transmit the rotational force from the second drive gear box to the second driven gear box.
[0069]
8th According to the invention, since the wire reel is detachably provided in the first rotating member, it is possible to prevent the filler wire from being wound due to the operation of the welding head or the wire nozzle, and to store the filler wire. It is not necessary to provide the part independently on the welding apparatus main body, and the welding apparatus main body can be downsized.
[0070]
9th According to the invention, the first rotating member is provided with a wire nozzle, and the filler wire is supplied to the wire nozzle by the supply means. Therefore, by controlling the rotation speed of the first rotating member, The supply direction can be controlled.
[0071]
10th According to the invention, the filler wire is sandwiched between the first wire contact surface and the second wire contact surface, and the wire supply gear is rotated by the rotational force of the second rotating member to supply the filler wire. By controlling the rotation speeds of the first rotating member and the second rotating member, the supply speed and supply amount of the filler wire can be controlled.
[0072]
Eleventh According to the invention, since the welding apparatus main body is fixed between the first wall surface and the second wall surface by the fixing mechanism, stable welding is possible.
[0073]
12th According to the invention, the pressing means presses either the first support member or the second support member in the vertical direction with respect to the wall surface to be contacted, so that the welding apparatus main body can be efficiently fixed. Is possible.
[0074]
Thirteenth According to the invention, either the first support member or the second support member is pressed in the vertical direction by the air cylinder against the contacting wall surface, so that a power source or a control device is not used. The fixing mechanism can be downsized.
[0075]
14th According to the invention, since either the first support member or the second support member is housed inside the welding apparatus main body by the storage means, when the welding apparatus main body is moved to the welding position of the narrow portion. In addition, the welding apparatus main body does not interfere with each wall surface, and smooth movement is possible.
[0076]
15th According to the invention, the swinging means causes either the first support member or the second support member to stand upright toward the wall surface when the welding apparatus body is fixed, and against the wall surface when the welding apparatus body moves. Since it is tilted to a substantially horizontal state, the storage mechanism can be downsized.
[0077]
16th According to the invention, the slide plate is slid by the linear motion means, and the support member is swung by the rotational force transmitted from the rack groove to the third gear groove, so that the stored support member can be efficiently stored. It becomes possible to make it.
[0078]
17th According to the invention, since the slide plate is slid by the air cylinder, it is possible to reduce the size of the storage mechanism without using a power source or a control device.
[0079]
18th According to the invention, the welding apparatus main body is fixed by the positioning mechanism so that the position of the welding torch is aligned with the connecting portion, so that welding can be performed at an accurate position.
[0080]
19th According to the invention, the arm is swung by the rotary actuator so that the pad is positioned at a position perpendicular to the circular pipe, and the pad is engaged with the inner periphery of the circular pipe by the air cylinder. It is possible to reduce the size of the alignment mechanism without using a control device.
[0081]
20th According to the invention, since a laser welding torch is adopted as the type of welding torch, it is possible to reduce the size of the welding head including the welding torch without requiring a power source.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view showing an embodiment of a welding apparatus of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing an embodiment of the welding apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a welding head in the welding apparatus of the present invention.
FIG. 4 is a front view showing a welding head in the welding apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a side view showing a drive mechanism in the welding apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a schematic view showing the operation of the welding apparatus of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Welding device main body, 2 ... Wire feed mechanism, 3 ... Welding head, 4 ... Drive mechanism, 5 ... Fixing mechanism, 6 ... Storage mechanism, 10 ... Welding Torch, 13 ... first rotating member, 15 ... second rotating member, 23 ... first gear groove, 24 ... wire reel, 30 ... first wire contact surface, DESCRIPTION OF SYMBOLS 31 ... Wire supply gear, 32 ... 2nd wire contact surface, 34 ... Guide gear, 35 ... Wire guide mechanism, 37 ... Wire nozzle, 40 ... 2nd gear groove, 42 ... third gear groove, 45 ... first rotation mechanism, 46 ... second rotation mechanism, 50 ... supply direction control motor, 51 ... first drive gear box, 52 ... Universal joint, 53 ... Universal joint, 54 ... First drive shaft, 56 ... First driven gearbox, 5 ... Extension mechanism, 60 ... Supply control motor, 61 ... Second drive gear box, 62 ... Universal joint, 63 ... Universal joint, 64 ... Second drive shaft, 66. ..Second driven gear box, 68... Telescopic mechanism, 75... First motor, 77... First gear box, 78... Linear guide mechanism (linear motion mechanism), 90. 2 motors, 92 ... second gear box, 93 ... linear guide mechanism (linear motion mechanism), 95 ... third motor, 97 ... third gear box, 98 ... linear guide mechanism ( (Linear motion mechanism), 105 ... fixed arm (first support member), 106 ... movable arm (second support member), 112 ... fixed arm body (air cylinder), 123 ... first 4 gear grooves, 124... Rack grooves, 125. Plate, 127 ... Air cylinder, 130 ... Pad, 131 ... Air cylinder, 132 ... Arm, 133 ... Rotary actuator, 200 ... Welded part, 210 ... Circular pipe, 211 ... inner peripheral part, 250 ... first wall surface, 251 ... second wall surface, S ... welding line, W ... filler wire

Claims

A welding apparatus main body which can be introduced into a narrow portion formed by a first wall surface having a welded portion and a second wall surface provided at a position opposite to the first wall surface; and the first wall surface; A fixing mechanism that fixes the welding apparatus main body between the second wall surface and a wire feeding mechanism that feeds a filler wire toward the welded portion;
The welding apparatus main body includes a welding head having a welding torch, and a drive mechanism that allows the welding head to move in a three-dimensional direction along a welding line of the welded portion.
The welding head is rotatably provided with respect to the outer periphery of the welding torch. A first gear groove is formed on the outer periphery, and a wire reel that houses the filler wire is detachably provided therein. And a second rotating member provided rotatably with respect to the outer periphery of the first rotating member and having a second gear groove formed on the outer periphery,
Said first rotary member, said second rotary member fitted in the third gear grooves which are engraved on the wire having a first wire contact surface on which the filler wire drawn from the wire reel is in contact A supply gear, a guide gear fitted to the wire supply gear and having a second wire contact surface that presses the filler wire against the first wire contact surface; and the wire as the second rotating member rotates. A wire nozzle that guides the filler wire supplied by rotating a supply gear to the tip of the welding torch;
The wire feeding mechanism engages with the first gear groove to rotate the first rotating member, and engages with the second gear groove to engage the second gear groove. And a second rotation mechanism that rotationally drives the rotation member.

The drive mechanism has a three-axis configuration, and includes a motor as a drive source, a gear box that transmits the drive force of the motor, and a linear motion mechanism that converts rotational force transmitted from the gear box into direct power. The motor of each shaft is fixed to the welding apparatus main body so that the longitudinal direction of the motor main body is substantially horizontal with respect to each wall surface. The welding apparatus according to 1.

The first rotation mechanism includes a supply direction control motor that is a drive source, a first drive gear box that transmits a drive force of the supply direction control motor, and a first output that transmits a rotation output of the first drive gear box. The first drive shaft includes a drive shaft and a first driven gear box that engages with the first gear groove and transmits the rotation of the first drive shaft to the first rotation member. The welding apparatus according to claim 1, wherein a universal joint is connected to each coupling portion between the first drive gear box and the first driven gear box.

The second rotation mechanism includes a supply amount control motor as a drive source, a second drive gear box that transmits a driving force of the supply amount control motor, and a second output that transmits a rotation output of the second drive gear box. A drive shaft; and a second driven gear box that engages with the second gear groove and transmits the rotation of the second drive shaft to the second rotation member. 4. A welding apparatus according to claim 3 , wherein a universal joint is connected to each coupling portion between the second drive gear box and the second driven gear box.

The welding apparatus according to claim 4, wherein the first drive shaft and the second drive shaft have an expansion / contraction mechanism that is extendable in an axial direction.

The fixing mechanism includes a first support member that contacts the first wall surface and a second support member that contacts the second wall surface, and the first support member or the second support member. The welding apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a pressurizing unit that presses either one of the members in a direction perpendicular to a wall surface in contact with the member.

The welding apparatus according to claim 6, wherein the pressurizing means is pressed by an air cylinder.

The welding apparatus according to claim 6 or 7, wherein the welding apparatus main body includes a storage mechanism that stores either the first support member or the second support member inside the welding apparatus main body. apparatus.

The storage mechanism is configured such that one of the first support member and the second support member stands upright toward the wall surface when the welding apparatus main body is fixed, and approximately the wall surface when the welding apparatus main body moves. 9. The welding apparatus according to claim 8, further comprising a swinging means for tilting in a horizontal state.

The receiving mechanism includes a fourth said first or second one of the support member gear groove is swingable which is engraved in the end as a fulcrum of swinging, the fourth gear groove And a slide plate in which a rack groove to be fitted is engraved, and a linear motion means for sliding the slide plate with respect to the installation surface, and the swinging means is moved by the linear motion means to the slide plate. The welding apparatus according to claim 9, wherein the support member is swung by a rotational force transmitted from the rack groove to the third gear groove.

The welding apparatus according to claim 10, wherein the linearly moving means is linearly moved by an air cylinder.

The welded portion is a continuous portion between the first wall surface and an outer peripheral portion of a circular pipe that is provided in a direction opposite to the narrow portion from the first wall surface, and the welding apparatus main body The welding apparatus according to any one of claims 1 to 11, further comprising an alignment mechanism that fixes the welding apparatus main body by aligning the position of the welding torch with the connecting portion.

It said alignment mechanism includes a pad which engages the inner peripheral portion of said circular tube, and an air cylinder for detachable the pad by linear drives in a direction perpendicular to the inner peripheral portion, the air cylinder 13. The welding apparatus according to claim 12, further comprising: an arm fixed to the distal end portion and swingably supported by the welding apparatus main body with the holding portion serving as a fulcrum; and a rotary actuator that drives the arm to swing. .

The welding apparatus according to claim 1, wherein the welding torch is a laser welding torch.