JP2004010191A

JP2004010191A - フィラメント溶接機

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Publication number: JP2004010191A
Application number: JP2002162081A
Authority: JP
Inventors: Masanori Morioka; 森岡　政則
Original assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Electronics Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Electronics Ltd
Priority date: 2002-06-03
Filing date: 2002-06-03
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2022-06-03
Also published as: JP3707552B2

Abstract

【課題】フィラメントが断線した際、可及的速やかに巻取部材の巻き取り方向の回転を停止させるフィラメント溶接機を提供する。
【解決手段】断線検出装置１２８は、電動機７２の電気抵抗の変化に基づいてフィラメント６６の断線を検出するものであり、電動機７２がフィラメント６６を巻き取る方向に回転を始めると、電動機７２の電気抵抗はフィラメント６６に張力を付与する為に機能していたときと比較して急激に上昇する為、電気抵抗が所定値を上回った際にフィラメント６６が断線したものと判断するように予め設定しておくことにより、フィラメント６６に断線が発生するのと略同時に断線を検出できる。フィラメント６６の断線が検出された場合には電動機７２の駆動回路１２６が開閉されて電動機７２に回生制動がはたらく為、フィラメント６６の断線が検出されるのと同時に上記電動機７２の回転を停止させることができる。
【選択図】　図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば蛍光表示管の製造において、フィラメントを溶接する工程で用いられるフィラメント溶接機の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板の表示面に複数の蛍光体層を備え、真空空間内においてその蛍光体層の近傍に架設されたフィラメントから発生させられた電子を、上記蛍光体層とフィラメントとの間に設けられたグリッド電極で制御してかかる蛍光体層を選択的に発光させる形式の蛍光表示管（Ｖａｃｕｕｍ　Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　Ｄｉｓｐｌａｙ：ＶＦＤ）が知られている。このような蛍光表示管は、フィラメントから発生した電子が衝突させられる蛍光表示管の表面が表示側に位置する為に動作電圧が比較的低くて済み、鮮明な表示が成されることに加え、相互に発光色の異なる複数種類の蛍光体を用意することによりカラー表示が可能となるなどの特徴がある。その為、音響機器や自動車あるいは航空機の表示パネルなどの表示部品として多用されている。
【０００３】
上記フィラメントは、たとえばタングステン（Ｗ）などから成る直径数〜数十μｍ程度の芯線の表面に、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、およびカルシウム（Ｃａ）の酸化物被膜［（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ］が設けられたものである。フィラメントの電子放出機能は、この酸化物被膜によって付与されている。そのようなフィラメントは、たとえば基板上に立設されたアンカおよびサポートの端部にそれぞれ備えられる溶接面にそのフィラメントの両端部が溶接により固定されることで、所定の高さ位置に支持されている。上記アンカは板バネ構造を有してフィラメントに張力を付与するものであって、フィラメントが発熱により線膨張させられる駆動時においてもその線膨張によって弛みが生じることを抑制する。一般的に、フィラメントの一端はサポートによって非弾性的に支持されているが、必要に応じて両端がアンカで弾性的に支持される。
【０００４】
ところで、かかるフィラメントは、前記蛍光表示管の製造において、巻取部材に巻かれた状態でフィラメント溶接機に備えられ、そのフィラメント溶接機に設けられたフィラメント引出装置により上記アンカおよびサポートの端部にそれぞれ備えられる溶接面の近傍に架け渡されてその溶接面に溶接される。ここで、供給されるフィラメントの弛みを防止する為、上記巻取部材には、フィラメントの供給方向（引き出し方向）と逆方向に、供給の妨げにならない程度のトルクすなわち所謂バックテンションがかけられた状態で供給・溶接がおこなわれるのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のように、蛍光表示管のフィラメントは、その直径が数〜数十μｍ程度の芯線の外周面に薄い酸化物被膜が設けられたものである為、フィラメント全体の直径でも十〜数十μｍ程度と極めて細いものである為、その供給・溶接に際してはしばしば断線あるいは把持不良による抜けなどが発生する。そのような場合、上記トルクにより巻取部材がフィラメントを巻き取る方向に回転し、引き出されていたフィラメントが絡まって復旧に長時間を要したり、フィラメント表面の酸化物被膜が剥がれ落ちて使用に適さなくなったりする可能性があった。
【０００６】
そのような不具合を発生させない為には、上述のようにフィラメントが断線などした後、前記トルクを速やかに解放して巻取部材の回転を停止させる必要がある。そこで、フィラメントが断線などしたことを検出する手段が求められるが、前述のように極めて細いフィラメントの断線などを一般的なセンサにより検出することは困難であり、比較的高額なセンサあるいは計測器が要求される。一方、上記巻取部材の回転の様子からフィラメントの断線などを検出する手段も考えられるが、光学式あるいは機械式のエンコーダは比較的高額であり実用に適さない。また、巻取部材の側面すなわち回転軸に垂直な面に予め凹凸などを形成しておき、一般的な光電センサなどにより回転の様子を検出する方法が考えられるが、順方向すなわちフィラメントを引き出す方向の回転と、逆方向すなわちフィラメントを巻き取る方向の回転とを区別するのは技術的に難しいことに加え、回転が始まってから断線と判断できるまでに比較的長時間を要する為、回転の停止が遅れる可能性が高い。さらには、以上のような手段によりフィラメントの断線などを検出し、前記トルクを解放したとしても、慣性により巻取部材の回転が直ちには停止せず、上述の不具合を十分には防止できないことが考えられる。
【０００７】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、フィラメントが断線などした際、可及的速やかに巻取部材の巻き取り方向の回転を停止させるフィラメント溶接機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成する為に、本発明の要旨とするところは、フィラメントが巻かれた巻取部材と、そのフィラメントの溶接の為にそのフィラメントをその端部において把持してその巻取部材から引き出す引出装置と、前記巻取部材と引出装置との間に張られるフィラメントに所定の張力を付与するように、前記巻取部材に所定のトルクをかける為の電動機とを備えたフィラメント溶接機であって、その電動機の電気抵抗の変化に基づいて前記フィラメントの断線を検出する断線検出装置と、その断線検出装置によってそのフィラメントの断線が検出された場合には、前記電動機に回生制動を発生させるようにその電動機の駆動回路を開閉する開閉装置とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の効果】
このようにすれば、前記断線検出装置は、前記電動機の電気抵抗の変化に基づいて前記フィラメントの断線を検出するものであり、前記電動機がフィラメントを巻き取る方向に回転を始めると、その電動機の電気抵抗は前記フィラメントに張力を付与する為に機能していたときと比較して急激に上昇する為、その電気抵抗が所定値を上回った際に前記フィラメントが断線したものと判断するように予め設定しておくことにより、かかる簡単な断線検出装置によって前記フィラメントに断線が発生するのと略同時にその断線を検出できる。また、前記断線検出装置により前記フィラメントの断線が検出された場合には、前記開閉装置により前記電動機の駆動回路が開閉されて前記電動機に回生制動がはたらく為、前記フィラメントの断線が検出されるのと略同時に前記電動機の回転を停止させることができる。すなわち、フィラメントが断線した際、可及的速やかに巻取部材の巻き取り方向の回転を停止させるフィラメント溶接機を提供することができる。ここで、前記フィラメントの断線とは、フィラメントが不慮に切断されることのみならず、把持不良による前記引出装置からの抜けなど、前記電動機にフィラメントを巻き取る方向の回転を発生させる不具合を広く示す。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１〜図３は、本発明の一実施例であるフィラメント溶接機（以下、単に溶接機と称する）１０の全体構成を説明する正面図、右側面図、および平面図である。かかる溶接機１０は、たとえば蛍光表示管（以下、ＶＦＤと称する）を製造するに際して、後述する図５に示すようにサポート１００およびアンカ１０２が一体的に設けられたフレーム２２に複数本（たとえば６本程度）のフィラメント６６を張設する為に用いられるものであって、フレーム２２を予め定められた溶接位置に配置する為のフレーム搬送装置１２、その溶接位置に配置されたフレーム２２上に複数本のフィラメント６６を同時に引き出す為のフィラメント引出装置（以下、単に引出装置と称する）１４、およびフレーム２２のサポート１００およびアンカ１０２にフィラメント６６を溶接する為の溶接装置１６とを備えている。
【００１２】
また、上記溶接機１０は、上下に配置されたそれぞれ直方体枠状の下部枠体１８および上部枠体２０とから成る全体として段付き箱形状の機枠を備えており、図１に示す正面図において略長方形状を成し、図２に示す側面図において階段状を成している。相対的に大きい寸法を備えて下側に位置する下部枠体１８には、上記フレーム搬送装置１２および引出装置１４が取り付けられており、一方、相対的に小さい寸法を備えて下部枠体１８上において図１における奥側に位置させられた上部枠体２０には、上記溶接装置１６が取り付けられている。
【００１３】
前記フレーム搬送装置１２は、フレーム２２が固定された治具２４を載置して図３に示される載替位置Ａから溶接位置Ｂおよびゲッタ取付位置Ｃなどに順に搬送する為のターン・テーブル（以下、単にテーブルと称する）２６を、下部枠体１８の上端部近傍に備えたものである。かかるテーブル２６は、薄板円盤状を成して図示しない回転駆動機構によって図３における紙面に垂直な鉛直方向に伸びる軸心まわりに回転させられるものであり、その回転によって上記治具２４を上述のＡ、Ｂ、またはＣなどの各位置に搬送する。また、テーブル２６には、周方向に略沿った方向の開口幅寸法が上記治具２４の幅寸法よりもわずかに短い切欠部２８が、外周部の４箇所に略９０°毎に備えられている。上記治具２４は、この切欠部２８に載せられており、その両端部だけが上記テーブル２６上に支持された状態にある。なお、上記治具２４のテーブル２６上における位置は、たとえばそれぞれに設けられている図示しない嵌合穴と位置決めピンとの嵌め合いによって固定されている。
【００１４】
また、前述の溶接位置Ｂおよびゲッタ取付位置Ｃには、図１に示すように、前記テーブル２６の下側に治具昇降装置３０、３２がそれぞれ設けられている。かかる治具昇降装置３０は、前記下部枠体１８の上端部から吊り下げられた固定枠３４に固定されたシリンダ３６と、その固定枠３４の内側に配置されてそのシリンダ３６によって上下移動させられる昇降枠３８とを備えたものである。かかる昇降枠３８の上端部には、前記溶接位置Ｂに位置させられた切欠部２８の開口内に位置させられるように昇降テーブル４０が固定されている。そのため、その溶接位置Ｂにおいては、上記治具昇降装置３０の昇降枠３８がシリンダ３６によって上昇させられることにより、上記昇降テーブル４０に治具２４が下側から押し上げられてテーブル２６から離隔させられ、予め定められた溶接高さ位置に位置させられる。図１において治具２４ｃは、このようにして前記溶接位置Ｂにおいて溶接高さ位置まで上昇させられた状態にある。
【００１５】
また、前記ゲッタ取付位置Ｃに設けられている治具昇降装置３２は、同様に前記下部枠体１８から吊り下げられた固定枠４２にシリンダ４４が固定されるとともに、そのシリンダ４４によって上下移動させられる昇降枠４６をその固定枠４２の内側に備えたものであり、かかる昇降枠４６の上端部には、前記ゲッタ取付位置Ｃに位置させられた切欠部２８の開口内に位置させられるように昇降テーブル４８が固定されている。図１において実線で示される治具２４ｄは前記テーブル２６上に位置させられた状態を示しており、破線は上記昇降テーブル４８に押し上げられて予め定められたゲッタ取付高さ位置に位置させられた状態を示している。
【００１６】
このように、前記治具２４は、前記溶接位置Ｂおよびゲッタ取付位置Ｃでは所定の高さ位置まで上昇させられるようになっているが、常には前記テーブル２６上に位置させられる。こうして、前記テーブル２６がその軸心回りに回転させられることにより前記治具２４が搬送される際には、その治具２４は溶接高さ位置などよりも低い位置にあり、これによって後述する引出装置１４の構成部材との干渉が防止されている。なお、図２に示されるように、前記載替位置Ａにおけるテーブル２６の下側にもシリンダ５０が備えられているが、これは前記テーブル２６上に載置された治具２４を突き上げてそこから容易に取り外し得るようにするために設けられたものである。したがって、前記フレーム２２は、本実施例の溶接機１０においてフィラメント６６を溶接する際には、治具２４に固定された状態で取り扱われることとなる。
【００１７】
また、前記引出装置１４は、前記下部枠体１８上の上部枠体２０に覆われた範囲に、一対のフィラメント把持部材５２ａ、５２ｂ（以下、特に区別しないときは単に把持部材５２と称する）と、その把持部材５２のブラケット５４に螺合されて図３における左右方向に伸びる一対のボールねじ５６と、そのボールねじ５６の一端側に配置されてこれを軸心回りに回転させることにより把持部材５２を図１および図３における左右方向に移動させるための一対の把持部材移動サーボモータ５８とを備えている。
【００１８】
上記一対の把持部材５２ａ、５２ｂには、水平方向に沿って伸びる一対の上側挟持部６０および下側挟持部６２が他方に向かって突き出してそれぞれ備えられており、それらは各別に設けられた開閉シリンダ６４の作動に従って上下に移動させられる。そのため、かかる上側挟持部６０が上側に移動させられると共に下側挟持部６２が下側に移動させられるとそれらの間が開いて間隔が広がった状態になる一方、上側挟持部６０が下側に移動させられると共に下側挟持部６２が上側に移動させられた場合にはそれらの間が閉じて互いに押圧する状態となる。図２において左側に位置する把持部材５２ａは上記上側挟持部６０および下側挟持部６２が閉じた状態にあり、右側に位置する把持部材５２ｂはそれらが開いた状態にある。なお、かかる上側挟持部６０および下側挟持部６２の相互の押圧面の図３における左端部には、それぞれ図示しない上刃および下刃が備えられている。これら上刃および下刃は、上記把持部材５２によってフィラメント６６を順次引き出すに際して、挟んで保持する同時に切断するためのものである。
【００１９】
また、前記下部枠体１８の側部には、フィラメント６６がそれぞれ巻かれた複数個の巻取部材６８が備えられており、そのフィラメント６６は前記下部枠体１８の上端部側方に設けられたピッチ・ローラ７０を経由して前記テーブル２６上に向かわせられるようになっている。上記フィラメント６６は、たとえばタングステン（Ｗ）などから成る直径数〜数十μｍ程度の芯線の表面に、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、およびカルシウム（Ｃａ）の酸化物被膜［（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ］が設けられたものであって、全体の直径は十〜数十μｍ程度である。また、上記ピッチ・ローラ７０は、かかるフィラメント６６を掛ける複数本の周溝が軸心方向に所定間隔をもってその外周面に設けられたものであり、そのピッチ・ローラ７０を経由することにより、前記テーブル２６上で複数本のフィラメント６６が予め定められた相互間隔に保たれる。
【００２０】
そのため、前記溶接位置Ｂに位置させられたフレーム２２上にフィラメント６６を引き出すに際しては、そのフレーム２２よりもピッチ・ローラ７０側に前記一対の把持部材５２ａ、５２ｂの一方を位置させ、その上側挟持部６０および下側挟持部６２を閉じることにより複数本のフィラメント６６を挟持する。そして、挟持したまま把持部材５２をそのピッチ・ローラ７０から離隔する図３における左方に移動させることにより、上記フィラメント６６がフレーム２２上にその長手方向に沿って引き出されることとなる。図３は、図において上側に位置する把持部材５２ｂによって上記フィラメント６６を引き出した状態を示しており、他方の把持部材５２ａは、前記フレーム２２よりも右側すなわち巻取部材６８側に位置して、その上側挟持部６０および下側挟持部６２が開いた状態にある。なお、図２と図３とでは、時間的な「ずれ」があり（後述するように図２は図３の状態から所定時間経過した状態となる）、把持部材５２ａ、５２ｂの開閉状態が反対になっている。
【００２１】
また、前記複数個の巻取部材６８は、図１に示されるように、複数個の電動機７２にそれぞれ取り付けられたものであり、それら複数個の電動機７２が前記下部枠体１８の側部に固設されることにより、前記巻取部材６８それぞれの位置が固定されている。かかる電動機７２は、それぞれ後述する駆動回路１２６を備え、その駆動回路１２６に含まれる直流電源１３８により駆動させられて前記巻取部材６８にフィラメント６６を巻き取る方向のトルクを発生させる直流電動機であって、前記巻取部材６８にそのようなトルクがかけられることで、溶接に際して前記フィラメント６６の弛緩が防止され、所定の張力を備えた状態で溶接される。
【００２２】
また、前述の溶接装置１６は、図１に示されるように、前記溶接位置Ｂにある治具２４ａの長手方向における両端部の上方にそれぞれ位置させられた一対の溶接ヘッド７４ａ、７４ｂを備えたものである。かかる溶接ヘッド７４ａは、ｚ方向移動部材７６、ｙ方向移動部材７８、およびｘ方向移動部材８０を介して前記上部枠体２０に吊設されており、溶接ヘッド７４ｂは、ｚ方向移動部材７６およびｙ方向移動部材７８を介して前記上部枠体２０に吊設されている。また、それら溶接ヘッド７４ａ、７４ｂには、後述する丸線チップ・カッタ１１２および上側電極１２４がそれぞれ設けられている。
【００２３】
前記上部枠体２０の図１における右上部には、図の左右方向すなわち水平方向に伸びて一端（図１における右端）に備えられたサーボモータ８２によって回転させられるボールねじ８４がその両端部において軸支されると共に、ガイドロッド８６がその上側にそれに平行に設けられている。そのボールねじ８４は上記のｘ方向移動部材８０に螺合されており、ガイドロッド８６はそのｘ方向移動部材８０に設けられた図示しない貫通穴に挿し通されている。そのため、ｘ方向移動部材８０は、そのボールねじ８４の回転に従って、上記ガイドロッド８６に案内されつつ前記溶接位置Ｂに位置させられたフレーム２２の長手方向すなわち図の左右方向の何れかに移動させられる。これにより、上記溶接ヘッド７４ａがそのフレーム２２の長手方向寸法に応じた位置に位置させられることとなる。なお、上記溶接ヘッド７４ｂ側にはｘ方向移動部材８０が設けられておらず、そのｘ方向位置が固定されているため、前記フレーム２２の長手方向寸法に応じた溶接ヘッド７４ａ、７４ｂの相互間隔は上記溶接ヘッド７４ａの移動だけで調節される。図１においては、その相互間隔が最も広げられている。
【００２４】
また、前記ｘ方向移動部材８０には下方に向かって伸びる支持板８８が一体的に備えられており、その下端の一面には、図２に示すようにサーボモータ９０を一端に備えたボールねじ機構９２が水平方向に沿って固定されている。このボールねじ機構９２は、前記溶接ヘッド７４ｂ側においても同様に上記支持板８８に固定された状態で備えられているが、それらの取付位置は相対向する支持板８８の対向面である。前記ｙ方向移動部材７８は、溶接ヘッド７４ａ、７４ｂの何れにおいても、その上端部においてそのボールねじ機構９２のボールねじ９４に螺合された状態で支持されている。そのため、前記ｙ方向移動部材７８は、そのボールねじ９４の回転に従って図２における左右方向に移動させられ、これにより、前記溶接ヘッド７２が前記フレーム２２の長手方向に垂直な幅方向に送られる。
【００２５】
また、前記ｙ方向移動部材７８のボールねじ機構９２とは反対側の一面には、前記溶接ヘッド７４ａ、７４ｂの何れにおいても、上端部にサーボモータ９６を備えたボールねじ機構９８が鉛直方向に沿って備えられている。前記ｚ方向移動部材７６は、その上端部をこのボールねじ機構９８内に備えられる図示しないボールねじに螺合されている。そのため、前記ｚ方向移動部材７６は、そのボールねじの回転に従って鉛直方向すなわち図１および図２における上下方向に移動させられ、これにより、ＶＦＤの品番毎に定められる適切な高さ位置に前記溶接ヘッド７２が位置させられる。なお、両図はかかるｚ方向移動部材７６が最上部に位置させられている状態を示している。
【００２６】
以上のように構成された溶接機１０を用いて、前記フレーム２２にフィラメント６６を溶接する方法を図４の工程図に従って説明する。先ず、テーブル回転工程Ｓ１においては、前記テーブル２６を図３における左回りに回転させることにより、その上に載置されてフレーム２２が固定されている前記治具２４を、そのフレーム２２にフィラメント６６を溶接するための溶接位置Ｂまで送る。なお、フレーム２２は、前記溶接機１０への搬入に先立って治具２４に固定され、その状態でテーブル２６上の載替位置Ａに置かれる。そして、テーブル２６は９０°単位で周方向に駆動されることから、載替位置Ａに載せた後の２回のテーブル２６の回動で治具２４が溶接位置Ｂまで移動させられる。なお、前記フレーム２２は、たとえば図５にその全体構成が示されるように、複数個のサポート１００および複数個のアンカ１０２の一方および他方をそれぞれ有する一対のフィラメント支持フレーム１０４ａ、１０４ｂを両端部に備えると共に、それらを連結する長手状の連結部１０６の一方に、ＶＦＤの基板の表示面に設けられる電極に通電するための複数本のリード・ピン（電極端子）１０８を備えたものである。前記フレーム２２のうち上記フィラメント支持フレーム１０４や連結部１０６などはたとえば４２６合金で構成されており、上記サポート１００およびアンカ１０２はたとえばステンレス鋼で構成されて、上記フィラメント支持フレーム１０４にスポット溶接等で固定されている。
【００２７】
上述のように前記フレーム２２を溶接位置Ｂに配置した後、フィラメント引出工程Ｓ２において、複数本のフィラメント６６を互いに平行な状態で挟んで保持した前記把持部材５２を、図３において把持部材５２ａとして示される位置から同図における左方に、図の左右方向において把持部材５２ｂとして示される位置まで移動させる。これにより、前記把持部材５２（以下、この時点でフィラメント６６を挟んで同図における左方に移動するものを把持部材５２ａとして説明する）に挟まれた複数本のフィラメント６６が相互の間隔を保持されたままフレーム２２上に引き出される。
【００２８】
このとき、他方の把持部材５２ｂは、把持部材５２ａが移動させられる際には左方に位置しており、その移動と同時に右方に、図の左右方向においてその把持部材５２ａが存在していた位置まで移動させられる。この移動時には把持部材５２ｂの上側挟持部６０および下側挟持部６２間が図２に示されるように開いた状態にあり、把持部材５２ａとその進路上で相互に干渉することはない。すなわち、図２は図３の後の把持部材５２ａ、５２ｂの移動時の状態を示しているのである。上述の移動（すなわちフィラメント６６の引き出し）の終了後、把持部材５２ａはフィラメント６６を挟持した状態に、把持部材５２ｂは開いた状態にそれぞれ保持される。なお、テーブル２６の回転とフィラメント６６の引き出しとは、反対の順序で実施されても、あるいは同時に実施されても差し支えない。
【００２９】
次いで、治具上昇工程Ｓ３において、前記溶接位置Ｂに位置させられている治具２４が所定の溶接高さ位置まで上昇させられる。この溶接高さ位置は、その治具２４に固定されているフレーム２２のサポート１００およびアンカ１０２の上面（後述する図６に示される溶接面）１１０に、引き出されたフィラメント６６が接触しあるいはその溶接面１１０により僅かに押し上げられる位置に設定されている。図５は、そのようにフレーム２２が上昇させられることにより、フィラメント６６とサポート１００およびアンカ１０２とが接触させられている状態を表す。なお、図５においては、アンカ１０２が真直な状態に描かれているが、通常アンカ１０２は、フィラメント６６に一定の張力を付与する目的で、治具２４に固定されている状態においてその先端がサポート１００に接近するように各々が弾性的に曲げられている。また、把持部材５２ａ側にサポート１００が位置するようにフレーム２２が配置されているが、サポート１００とアンカ１０２の位置は治具２４への取付状態などで決定されるものであり、反対となるように構成されていても差し支えない。さらには、両側にアンカ１０２が設けられたものであっても構わない。
【００３０】
続く溶接ヘッド下降工程Ｓ４においては、前記溶接ヘッド７４ａ、７４ｂがフィラメント６６をサポート１００およびアンカ１０２にそれぞれ溶接するための高さ位置まで、共に下降させられる。この高さ位置は、たとえば、図６に示されるように、前記溶接ヘッド７２に備えられるカッタ１１２の先端部の固定刃１１４および可動刃１１６が、サポート１００およびアンカ１０２から僅かに上方に離隔した位置である。以下の各工程は、溶接ヘッド上昇工程Ｓ１０までの間、一対の溶接ヘッド７４ａ、７４ｂが同時に動くこととなるため、一方だけについて説明する。
【００３１】
上述のように各部材および各装置を配置した後、溶接チップ送出工程Ｓ５において、図示しない巻取部材から丸線チップ１１８を引き出す。すなわち、本実施例の溶接機１０においては、溶接チップとしてたとえば軟鉄などから成る丸線チップ１１８を用いるものである。そのように、上記固定刃１１４の先端面１２０の貫通穴１２２から、丸線チップ１１８を予め定められた一回の溶接に必要な長さだけ、フィラメント６６上すなわちサポート１００あるいはアンカ１０２の溶接面１１０上に送り出す。図６は、このように溶接面１１０上に位置させられたフィラメント６６をその溶接面１１０との間で挟む位置に丸線チップ１１８が供給された状態を表す。
【００３２】
続く上側電極下降工程Ｓ６においては、前記ｚ方向移動部材７６を下降させることにより、カッタ１１２の高さ位置を固定したまま、上側電極１２４を下降させる。さらに続く通電工程Ｓ７においては、その上側電極１２４と前記治具２４との間に電圧を印加して、丸線チップ１１８、フィラメント６６、およびサポート１００（あるいはアンカ１０２）を通る経路で溶接電流を予め定められた時間だけ流す。前記治具２４は、少なくともサポート１００などを下側から支持する部分が銅等の導電性材料で構成されたものであり、軟鉄などから成る丸線チップ１１８、その芯線がタングステンなどから成るフィラメント６６、ステンレス鋼などから成るサポート１００およびアンカ１０２は何れも導電性を有していることから、それらを通る経路で上側電極１２４と治具２４との間に溶接電流が流れるのである。これにより、その溶接電流で抵抗発熱させられた丸線チップ１１８が溶け、上側電極１２４に押し潰されることによりフィラメント６６に密着してこれを覆った状態で、溶接面１１０に抵抗溶接によって固着される。すなわち、フィラメント６６がサポート１００あるいはアンカ１０２の溶接面１１０に固着される。
【００３３】
前記フィラメント６６が溶接面１１０に固着された後、上側電極上昇工程Ｓ８においては、前記ｚ方向移動部材７６を上昇させることにより、前記上側電極１２４を上昇させて溶接面１１０から離隔させ、図６に示される位置に復帰させる。そして、続く溶接チップ切断工程Ｓ９において、前記カッタ１１２に備えられた固定刃１１４および可動刃１１６により上記丸線チップ１１８を切断する。
【００３４】
そのようにして、一本のフィラメント６６の溶接（固着）が終了した後、溶接ヘッド上昇工程Ｓ１０において前記溶接ヘッド７２が元の高さ位置まで上昇して溶接面１１０から離隔させられる。複数本のフィラメント６６をフレーム２２に備えられている複数個のサポート１００あるいはアンカ１０２の溶接面１１０に固着する場合には、前記溶接ヘッド７２が上昇した後、溶接ヘッド水平移動工程Ｓ１１において前記ｙ方向移動部材７８を移動することにより、かかる溶接ヘッド７２が次の溶接面１１０の上方まで移動させられる。その後、前述した溶接ヘッド下降工程Ｓ４〜溶接ヘッド上昇工程Ｓ１０が同様にして繰り返される。なお、サポート１００およびアンカ１０２は、フレーム２２に同数備えられており、フィラメント６６の両端がそれらに同時に固着されることから、上述の各工程の繰り返しにおいても溶接ヘッド７４ａ、７４ｂが同時に動かされる。
【００３５】
以上の工程を経て、複数本のフィラメント６６の溶接が全て終了した後、フィラメント切断工程Ｓ１２においては、図３における右側位置に位置させられていた把持部材５２（図において把持部材５２ａが配置されている位置）の開閉シリンダ６４が作動させられることにより、それに備えられている上側挟持部６０および下側挟持部６２間が閉じる。これにより、複数本のフィラメント６６がその右側に位置する把持部材５２によって挟持されると同時に、その挟持位置とフレーム２２の巻取部材６８側の端部との間で切断される。
【００３６】
その結果、前記フレーム２２上まで引き出されていたフィラメント６６のうち、そのフレーム２２上に固着された部分が切り離され、前記巻取部材６８側の部分はその把持部材５２によって挟持された状態になる。すなわち、フィラメント６６の切断と次にフィラメント６６をフレーム２２上まで引き出すための挟持処理は把持部材５２の一回の動作により同時に為されるようになっている。その後、治具下降工程Ｓ１３において、前記治具２４がテーブル２６上に降ろされることにより、一個のフレーム２２に複数本のフィラメント６６を固着するための一連の処理が終了し、続いて溶接機１０に搬入される複数個のフレーム２２を順次処理すべく、テーブル回転工程Ｓ１以下が繰り返される。
【００３７】
以上、図４に示す一連の工程において、前記巻取部材６８には、前記電動機７２によりフィラメント６６を巻き取る方向のトルクが常時かけられることで、前記把持部材５２とその巻取部材６８との間に張られたフィラメント６６の弛緩が防止されている。すなわち、引き出された複数本のフィラメント６６は、常に把持部材５２ａ、５２ｂの何れか一方によってその端部が把持されて張られた状態にある。しかし、前述のように、フィラメント６６は、その直径が数〜数十μｍ程度の芯線の外周面に薄い酸化物被膜が設けられたものであり、フィラメント全体の直径でも十〜数十μｍ程度と極めて細いものである為、その供給・溶接に際しては断線あるいは把持不良による抜けなどが発生する可能性がある。そのような場合、前記電動機７２によりかけられるトルクにより前記巻取部材６８がフィラメント６６を巻き取る方向に回転し、引き出されていたフィラメント６６が絡まって復旧に長時間を要したり、フィラメント６６表面の酸化物被膜が剥がれ落ちて使用に適さなくなったりする不具合が発生する。
【００３８】
図７は、前記電動機７２の駆動回路１２６の一例を説明する回路図である。この図に示されるように、かかる駆動回路１２６において、前記電動機７２から延ばされた駆動配線１３２は、たとえば１０Ω程度の電気抵抗を備えた抵抗器１３４および開閉器１３６を介して直流電源１３８に接続されている。その開閉器１３６は、図に示されるオン位置において、前記電動機７２を駆動配線１３２を介して直流電源１３８に接続する一方、そのオフ位置において、制動用短絡配線１４２に接続する。また、上記抵抗器１３４には、ｎｐｎ形トランジスタ（以下、単にトランジスタと称する）１４４のベースが接続されている。かかる抵抗器１３４は、電気抵抗が５Ω程度の可変抵抗器として機能している。また、上記トランジスタ１４４のエミッタは接地され、コレクタはプログラマブル調節器（以下、ＰＬＣと称する）１４６に接続されている。そのＰＬＣ１４６は、上記開閉器１３６を開閉させる為のコイル１４８に接続されており、たとえば上記トランジスタ１４４がオフ状態において上記開閉器１３６をオン位置とし、オン状態において上記開閉器１３６をオフ位置とするように予め設定されている。
【００３９】
前記フィラメント６６が、たとえば不慮に切断されたり、あるいは把持不良により前記把持部材５２から抜けるなどの不具合すなわち断線が発生した際、前記電動機７２がフィラメント６６を巻き取る方向に回転を始めると、その電動機７２の電気抵抗が前記フィラメント６６に張力を付与する為に機能していたときと比較して急激に上昇する。それに伴い、上記トランジスタ１４４のベースの電位が相対的に上昇すると、そのトランジスタ１４４がそれまでのオフ状態からオン状態に切り換えられる。すなわち、上記抵抗器１３４、トランジスタ１４４、およびＰＬＣ１４６は、前記電動機７２の電気抵抗が所定値を上回った際に前記フィラメント６６が断線したものと判断する断線検出装置１２８を構成するものである。上述のように、トランジスタ１４４がオン状態となった際には、上記ＰＬＣ１４６によって上記開閉器１３６がオフ位置とされ、前記電動機７２の一対の端子が制動用短絡配線１４２を介して短絡されることにより、かかる電動機７２に回生制動がはたらき、前記トランジスタ１４４によりフィラメント６６の断線が検出されるのと略同時に前記電動機７２の回転を停止させることができる。すなわち、上記開閉器１３６、ＰＬＣ１４６、およびコイル１４８は、上記断線検出装置１２８によってそのフィラメント６６の断線が検出された場合に、前記電動機７２に回生制動を発生させるようにその電動機７２の駆動回路１２６をフィラメント６６に張力を付与するトルクを出力する状態と、巻取部材６８すなわち電動機７２に制動力を付与する状態とを択一的に切り換える開閉装置１３０を構成するものである。
【００４０】
このように、本実施例によれば、前記断線検出装置１２８は、前記電動機７２の電気抵抗の変化に基づいて前記フィラメント６６の断線を検出するものであり、前記電動機７２がフィラメント６６を巻き取る方向に回転を始めると、その電動機７２の電気抵抗は前記フィラメント６６に張力を付与する為に機能していたときと比較して急激に上昇する為、その電気抵抗が所定値を上回った際に前記フィラメント６６が断線したものと判断するように前記抵抗器１３４およびＰＬＣ１４６を予め設定しておくことにより、かかる簡単な断線検出装置１２８によって前記フィラメント６６に断線が発生するのと略同時にその断線を検出できる。また、前記断線検出装置１２８により前記フィラメント６６の断線が検出された場合には、前記開閉装置１３０により前記電動機７２の駆動回路１２６が開閉されて前記電動機７２に回生制動がはたらく為、前記フィラメント６６の断線が検出されるのと略同時に前記電動機７２の回転を停止させることができる。すなわち、フィラメント６６が断線した際、可及的速やかに巻取部材６８の巻き取り方向の回転を停止させるフィラメント溶接機１０を提供することができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、さらに別の態様においても実施される。
【００４２】
図８は、前述の実施例において、前記把持部材５２と巻取部材６８との間に張られるフィラメント６６に所定の張力を付与する為の電動機が交流誘導電動機である場合の駆動回路１５０を説明する回路図である。この図に示すように、かかる駆動回路１５０は、交流電源１５２によって誘導電動機１５４のロータ１５６を回転させる為の回路であり、その電動機１５４から延ばされた駆動配線１５８は、抵抗器１６０および開閉器１６２を介して上記交流電源１５２に接続されている。その開閉器１６２は、図に示されるオン位置において、上記電動機１５４を駆動配線１５８を介して交流電源１５２に接続する一方、そのオフ位置において、上記電動機１５４を直流電源１６４を有する制動用直流励磁配線１６６に接続する。また、かかる駆動回路１５０には、上記抵抗器１６０の両端に生じる電圧を検出するＰＬＣ１６８が設けられている。そのＰＬＣ１６８は、上記開閉器１６２を開閉させる為のコイル１７０に接続されており、たとえば上記抵抗器１６０にかかる電圧が所定値を上回る場合には上記開閉器１６２をオン位置とし、下回る場合には上記開閉器１６２をオフ位置とするように予め設定されている。以上のように構成された駆動回路１５０においては、上記抵抗器１６０およびＰＬＣ１６８が断線検出装置１７２を、上記開閉器１６２、ＰＬＣ１６８、およびコイル１７０が開閉装置１７４をそれぞれ構成する。そのような構成によっても、前記フィラメント６６が断線した際、可及的速やかに巻取部材６８の巻き取り方向の回転を停止させるフィラメント溶接機１０を提供することができる。すなわち、本発明の効果を奏するものであれば電動機およびその駆動回路の種類は問わない。
【００４３】
また、前述の実施例においては、抵抗器１３４およびトランジスタ１４４が断線検出装置１２８を構成していたが、たとえば図７において、トランジスタ１４４が除かれ、抵抗器１３４にかかる電圧が所定値を下回った場合に前記開閉器１３６をオフ位置とするＰＬＣが設けられ、かかるＰＬＣおよび抵抗器１３４が断線検出装置を構成するものであっても構わない。すなわち、電動機の電気抵抗の変化に基づいてフィラメントの断線を検出する断線検出装置であればその態様は問わない。
【００４４】
また、前述の駆動回路１２６において、前記開閉器１３６がオフ位置とされた際に前記電動機７２が接続される制動配線１４２は電源を有さないものであったが、たとえば起電力の十分に小さな直流電源が設けられたものであっても構わない。すなわち、断線検出装置により断線が検出された際、前記電動機７２に回生制動を発生させる駆動回路であればその態様は問わない。
【００４５】
また、前述の実施例においては、溶接機１０に備えられている把持部材５２が複数本のフィラメント６６を同時に引き出すように構成されていたが、把持部材５２は、フィラメント６６を一本ずつ溶接面１１０まで引き出すものであっても構わない。すなわち、前記溶接機１０は、あくまで本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明は、一般に用いられるフィラメント溶接機に広く適用されるものである。
【００４６】
その他一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるフィラメント溶接機の構成を示す正面図である。
【図２】図１における右側面を示す図である。
【図３】図１における上面を示す図である。
【図４】図１のフィラメント溶接機を用いたフィラメントの溶接方法を説明する工程図である。
【図５】図１のフィラメント溶接機の引出装置によりフィラメントをフレーム上に引き出した様子を示す斜視図である。
【図６】図１のフィラメント溶接装置を用いてフィラメントを溶接する様子を説明する斜視図である。
【図７】図１のフィラメント溶接機に備えられた直流電動機の駆動回路の一例を説明する回路図である。
【図８】図１のフィラメント溶接機に備えられた交流電動機の駆動回路の一例を説明する回路図である。
【符号の説明】
１０：フィラメント溶接機
１４：引出装置
６６：フィラメント
６８：巻取部材
７２、１５４：電動機
１２６、１５０：駆動回路
１２８、１７２：断線検出装置
１３０、１７４：開閉装置

Claims

フィラメントが巻かれた巻取部材と、該フィラメントの溶接の為に該フィラメントをその端部において把持して該巻取部材から引き出す引出装置と、前記巻取部材と引出装置との間に張られるフィラメントに所定の張力を付与するように、前記巻取部材に所定のトルクをかける為の電動機とを備えたフィラメント溶接機であって、
該電動機の電気抵抗の変化に基づいて前記フィラメントの断線を検出する断線検出装置と、該断線検出装置によって該フィラメントの断線が検出された場合には、前記電動機に回生制動を発生させるように該電動機の駆動回路を開閉する開閉装置とを備えていることを特徴とするフィラメント溶接機。