JP2008230794A - 線材をループにして装填する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 線材高速装填を可能にする。装填線材ループの積層形態を乱れのないものにする。
【解決手段】 中空回転軸４；線材１を引き取って中空回転軸に送り込むキャプスタン２；中空回転軸の後端に対向する先端部が小径で線材収納容器１８の内底に対向する後端部が大径の円錐面に沿って、先端部側で粗ピッチ後端部側で密ピッチとなる形態で旋回した姿勢のガイドパイプ１２；ガイドパイプを該姿勢に支持するパイプ支持手段１３，８；および、キャプスタンおよび中空回転軸を回転駆動する手段２，１４；を備える。更に、容器１８内に形成される線材コイル１９の線材ループ積み上げ側端面に対向する円形フランジおよび線材コイルの内周面に対向する円周面を持ち、パイプ支持手段１３，８に回転自在に装着された内径規制ガイド１１；を備える。パイプ支持手段１３，８は、籠型ロータ１３およびコーン８，９である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、線材収納容器に線材を、連続したループにして装填する装置に関し、特に、これに限定する意図ではないが、溶接機に溶接ワイヤを連続供給するための溶接ワイヤ収納容器である円筒状のペールパックに、溶接ワイヤ製造工程から連続して送出される溶接ワイヤをループにして装填する、溶接ワイヤの装填装置に関する。

特公昭６２−６１４９５号公報 特許第３０７０２４６号公報 特開平９−１３６７６７号公報 特許第３７３２３７５号公報。

特許文献１に記載の溶接ワイヤ装填装置は、溶接ワイヤをペールパックに案内する中空回転軸に上，下円板を固着してそれらで複数のピニオン軸体を回転可に支持する。溶接ワイヤ製造工程から連続して送出される溶接ワイヤを引き取りキャプスタンで受けて中空回転軸内に送り込み、該回転軸の下端に固着された上板の下方から溶接ワイヤを引き出して、ピニオンとリングギアを介して中空回転軸を中心に回転駆動される中空円筒状の支持筒の外周面に螺旋状に巻回されたガイドパイプに通し、そしてガイドパイプの下端からペールパック内に送り出す。

特許文献２は、溶接ワイヤ装填装置と、それに空のペールパックを送り込み溶接ワイヤの装填が終わるとペールパックを引き出して搬出し、そして空のペールパックを送り込むペールパック搬入出機構を、記載している。

特許文献３に記載の線材収納装置は、裁頭円錐筒状の内筒を装備したカップ状ペールパックを、その中心軸がワイヤを通す垂直回転軸に対して傾斜するように傾斜姿勢で支持してペールパックの中心軸を中心に回転させながら、ペールパック内に溶接ワイヤを送給する。

特許文献４は、引き取りキャプスタンとペールパック内に溶接ワイヤを送り出すチューブ２４とを、別個の電気モータ１４，３６で回転駆動し、これらの回転速度の比でペールパック内の溶接ワイヤのループの大きさを制御することを提示している。

ペールパックに溶接ワイヤを装填する速度（溶接ワイヤの送り込み速度）およびループ形成速度（ワイヤ支持筒の回転速度）を高くすることにより、溶接ワイヤ装填装置の生産性を高くすることができる。そうすると、上流の溶接ワイヤ製造の速度も高くすることができるので、溶接ワイヤ製造の生産性を高くすることができる。しかし、高速化すると溶接ワイヤ装填中にペールパック内でワイヤのもつれを起こしやすいばかりでなく、溶接ワイヤループの積層形態（ワイヤコイル形状）に乱れを生じやすい。ペールパック内でワイヤコイル形状が乱れていると、溶接機に溶接ワイヤを払い出しているときに溶接ワイヤにもつれを生じ易い。溶接ワイヤのもつれは、溶接作業を中断させてしまう。ワイヤコイルの乱れの代表的なものの１つは、「ひげ」といわれる、ワイヤコイルの内空間に対するループ個体の突発的な張り出し（突出）であり、これがあると溶接ワイヤ払い出し中にもつれを生じ易い。

本発明は、線材の高速装填を可能にすることを第１の目的とし、装填した線材ループの積層形態を乱れのないものにすることを第２の目的とする。

（１）中空回転軸(4)；
線材(1)を引き取って前記中空回転軸の先端からその内部に送り込むキャプスタン(2)；
前記中空回転軸からその後端側に出るワイヤが進入するガイドパイプであって、前記中空回転軸の後端に対向する先端部が小径で線材収納容器(18)の内底に対向する後端部が大径の円錐面に沿って、前記先端部側で粗ピッチで前記後端部側で密ピッチとなる形態で旋回した姿勢のガイドパイプ(12)；
前記中空回転軸の後端に連結され、前記ガイドパイプを前記姿勢に支持するパイプ支持手段(13,8)；および、
前記キャプスタンおよび中空回転軸を回転駆動する駆動手段(2,14)；
を備える、前記線材収納容器に線材をループにして装填する装置。

なお、理解を容易にするために括弧内には図面に示し後述する実施例の対応又は相当要素の記号を、例示として参考までに付記した。以下も同様である。

ガイドパイプ(12)が中空回転軸(4)の後端に対向する先端部が小径で線材収納容器(18)の内底に対向する後端部が大径の円錐面に沿って、前記先端部側で粗ピッチで前記後端部側で密ピッチとなる形態で旋回した姿勢であるので、中空回転軸(4)の後端に近いほど、ガイドパイプ(12)が中空回転軸(4)の中心軸に近く、ガイドパイプ(12)及びその中の線材が直線に近いので、ガイドパイプに対する線材の摺接抵抗が小さい。加えて線材に加わる遠心力が小さいのでガイドパイプに対する線材の摺接圧力が小さい。したがって線材を高速でガイドパイプに送り込むことができる。線材収納容器(18)の内底に近いほどガイドパイプ(12)が中空回転軸(4)の中心軸から遠くなるので、線材に加わる遠心力が強く、また、線材にはガイドパイプ(12)によって強い曲げ力が加わるので、線材には回転円周の接線方向に強い曲げ力が加わる。これにより高速にしかも円滑にループを形成することができる。すなわち、線材を線材収納容器に高速で装填することができる。

（２）前記線材(1)のループにした装填により前記線材収納容器(18)内に形成される線材コイル(19)の線材ループ積み上げ側端面に対向する円形フランジおよび該円形フランジに連続し前記線材コイル(19)の内周面に対向する円周面を持ち、前記円錐面の後端に位置して前記パイプ支持手段(13,8)に結合した底板(9)に、回転自在に装着された内径規制ガイド(11)；を備える、上記（１）に記載の、線材収納容器に線材をループにして装填する装置。

中空回転軸(4)，パイプ支持手段(13,8)，ガイドパイプ(12)および底板(9)が高速回転するが、内径規制ガイド(11)は底板(9)に回転自在に装着されており、内径規制ガイド(11)の円形フランジおよび円周面が線材コイル(19)の線材ループ積み上げ側端面および内周面の線材ループに接触するので、底板(9)が回転しても内径規制ガイド(11)は回転しないで、線材ループ積み上げ側端面および内周面からのループ個体の跳ね上がりあるいは飛び出しを規制する。換言すると、防止する。これにより、線材収納容器内には、整然としたコイル形状で線材が装填される。

（３）前記パイプ支持手段(13,8)は、前記ガイドパイプ(12)を支持し先端が前記中空回転軸の後端に空隙を置いて対向し、先端部が小径で線材収納容器の内底に対向する端部が大径の、前記中空回転軸と同心の円錐体(8)、および、該円錐体を前記中空回転軸の後端に連結する部材(13)、を含む；上記（１）又は（２）に記載の、線材収納容器に線材をループにして装填する装置。これによれば、ガイドパイプ(12)を前述の、中空回転軸の後端に対向する先端部が小径で線材収納容器の内底に対向する後端部が大径の円錐面に沿って、前記先端部側で粗ピッチで前記後端部側で密ピッチとなる形態で旋回した姿勢、に容易に設定できるし、該姿勢を常時維持させることができる。

また、ガイドパイプ(12)に対して線材が摺接して高速で移動するので、ガイドパイプ(12)の磨耗が早い。したがってガイドパイプ(12)は比較的に頻繁に取り替えるが、円錐体(8)の先端と中空回転軸(4)の後端との間に空隙があるので、すなわち、円錐体(8)の先端が中空回転軸(4)の後端から離れているので、ガイドパイプ(12)の交換が容易である。たとえば、ガイドパイプ(12)の先端は中空回転軸(4)の後端に極く接近して、あるいは後端部内に少し進入しているが、円錐体(8)の先端が中空回転軸(4)の後端から離れているので、中空回転軸(4)から円錐体(8)を取り外すことなく、円錐体(8)に対してガイドパイプ(12)を容易に脱着することができる。

（４）前記連結する部材(13)は、前記中空回転軸の後端に、それと同心にして固着したリング状の第１枠体(13a)，前記円錐体(8)をその円錐外面部を受け入れて固着したリング状の第２枠体(13c)、および、先端を第１枠体に、後端を第２枠体に固着した、前記円錐体の中心軸を中心とする円周上に等ピッチで分布する複数の格子棒(13b)、を持つ籠型ロータ(13)である；上記（３）に記載の、線材収納容器に線材をループにして装填する装置。籠型ロータは回転バランスがよいので、高速回転に適する。高速回転による振動が小さい。

（５）前記駆動手段(2,14)は、前記引取りキャプスタンを回転駆動する第１電気モータ(2)および前記中空回転軸を回転駆動する第２電気モータ(14)を含む；上記（１）乃至（４）のいずれか１つに記載の、線材収納容器に線材をループにして装填する装置。第１および第２電気モータ(2,14)の回転速度を高速にすることにより、線材装填の生産性を上げることができる。また、両電気モータ(2,14)の回転速度比を制御して、ワイヤループ径を制御することができる。

図１に、本願発明の一実施例の主要部を示す。溶接ワイヤ製造工程から送り出される溶接ワイヤ１は、引き取りキャプスタン３の円周溝に複数回巻回され、第１電気モータ２がキャプスタン３を回転駆動することにより、溶接ワイヤ製造工程から所定張力で引っ張られてキャプスタン３に至り、キャプスタン３から中空回転軸４の上端（先端）の開口に送り込まれる。

中空回転軸４は、支持梁７で支持された軸支持ベアリング５，６で、垂直方向ｚの位置は固定して中空回転軸４の軸心を中心に回転自在に支持されている。この中空回転軸４は、プーリおよびタイミングベルトを介して、第２電気モータ１４で回転駆動される。回転駆動を停止するときに早期に中空回転軸４の回転を停止するために、中空回転軸４にはブレーキディスク１５が固着されている。このブレーキディスク１５の回転を、電動ブレーキ１６が、それに通電があるときに、制動する。

中空回転軸４の下端（後端）には、中空回転軸４と同心にして籠型ロータ１３が連結されている。籠型ロータ１３は、中空回転軸４の後端に、それと同心にして固着したリング状の第１枠体１３ａ，その下方に位置するリング状の第２枠体１３ｃ、および、上端（先端）を第１枠体１３ａに、後端を第２枠体１３ｃに固着した、中空回転軸４と同心の円周上に等ピッチで分布する複数の格子棒１３ｂ、で構成されている。リング状の第２枠体１３ｃも中空回転軸４と同心であって、第２枠体１３ｃの内部に、裁頭円錐筒体であるコーン(cone)８が、その上半分（先端側半分）を挿入して固着されている。コーン８の上端（先端）は、中空回転軸４の下端から下方に離れており、中空回転軸４の下端とコーン８の上端との間には、中空回転軸４の下端の開口に対する、ガイドパイプ８の上端（先端）の挿入／引き出しを容易にする空隙がある。コーン８も、中空回転軸４と同心である。コーン８の下端（後端）は、底板９で閉じられている。

コーン８の円錐外面には、ガイドパイプ１２が螺旋状に巻回されて、図示を省略したとめ具で固定されている。ガイドパイプ１２の上端（先端）は中空回転軸４の下端の開口に進入している。ガイドパイプ１２の上端に連続する上部分は直線に近く、下方に行くにつれて少しずつ周方向にずれて、コーン８の上下方向の中ほどから次第に強く周方向にずれ、そしてコーン８の下端部（後端部）近くで大きく周方向に曲がっている。すなわち、ガイドパイプ１２は、中空回転軸４の後端に対向する先端部が小径でペールパック１８の内底に対向する後端部が大径のコーン８の外円錐面に沿って、先端部側で粗ピッチで後端部側で密ピッチとなる形態で旋回している。

コーン８の底板９は中心部が開いた円板であり、その中心すなわち中空回転軸４の中心軸が交わる位置に、回転支持ベアリング１０が装着されている。この回転支持ベアリングで、中空回転軸４の中心軸に位置する回転軸が、上下方向ｚには位置が固定であるが、中心軸を中心に回転自在に支持されている。該回転軸に、該回転軸と同心の上向きカップ状の内径規制ガイド１１が固着されている。内径規制ガイド１１は、半径方向に張り出した上端フランジから下方にカップが突出する上フランジ付きカップ形状である。

支持梁７には支幹２０の上端（先端）が固着されている。支幹２０は支持梁７から下方に、中空回転軸４と平行に延びている。支幹２０の下端部には、ワイヤセンサ２１が装着されている。

コーン８の下方には、図示しない昇降機構で支持され、図示を省略した回転駆動機構で中心軸周りに回転駆動されるパック支持台１７がある。このパック支持台１７は、その回転中心軸が、中空回転軸４の中心軸と平行ではあるが、距離Ｄｄだけ離れたターンテーブルである。このパック支持台１７には、その回転軸と同心にしてペールパック１８が搭載されてパック支持台１７に固定される。

パック支持台１７にペールパック１８を装着して、キャプスタン３に溶接ワイヤ１を送給し、キャプスタン３，中空回転軸４およびパック支持台１９を回転駆動することにより、ペールパック１８の底板上にワイヤループが落ち込み、パック支持台１７を降下させて行くことにより、溶接ワイヤループの積層体である溶接ワイヤコイル１９が形成され、順次その高さ（ペールパック内の高さ）が高くなっていく。

この装填作業中に、中空回転軸４の下端に近いほど、ガイドパイプ１２が中空回転軸４の中心軸に近く、ガイドパイプ１２及びその中の溶接ワイヤが直線に近いので、ガイドパイプ１２の内壁面に対する溶接ワイヤの摺接抵抗が小さい。加えて溶接ワイヤに加わる遠心力が小さいのでガイドパイプ１２に対する溶接ワイヤ摺接圧力が小さい。したがって溶接ワイヤを高速でガイドパイプ１２に送り込むことができる。ペールパック１８の溶接ワイヤコイル１９に近いほどガイドパイプ１２が中空回転軸４の中心軸から遠くなるので、溶接ワイヤに加わる遠心力が強く、また、溶接ワイヤにはガイドパイプ１２によって強い曲げ力が加わるので、溶接ワイヤには回転円周の接線方向に強い曲げ力が加わる。これにより高速にしかも円滑にループが形成される。溶接ワイヤをペールパック１８に高速で装填することができる。

上記作業中にコーン８が高速回転するが、内径規制ガイド１１はコーン８の底板９に回転自在に装着されており、内径規制ガイド１１の上端の円形フランジおよびその下方のカップ形状の円周面が溶接ワイヤコイル１９の線材ループ積み上げ側端面および内周面の線材ループに接触するので、底板９（コーン８）が回転しても内径規制ガイド１１は回転しないで、線材ループ積み上げ側端面および内周面からのループ個体の跳ね上がりあるいは飛び出しを規制する。換言すると、防止する。これにより、ペールパック８内には、整然としたコイル形状で線材が装填される。

本発明の一実施例の主要部を示す縦断面図である。

符号の説明

１：溶接ワイヤ
２：第１電気モータ
３：引取りキャプスタン
４：中空回転軸
５，６：軸支持ベアリング
７：支持梁
８：コーン
９：底板
１０：回転支持ベアリング
１１：内径規制ガイド
１２：ガイドパイプ
１２ｏ：パイプ後端
１３：籠型ロータ
１３ａ：平板リング状の上枠
１３ｂ：格子棒
１３ｃ：平板リング状の下枠
１４：第２電気モータ
１５：ブレーキディスク
１６：ブレーキ
１７：パック支持台
１８：ペールパック
１９：ワイヤコイル
２０：支幹
２１：ワイヤセンサ

Claims (5)

1. 中空回転軸；
   線材を引き取って前記中空回転軸の先端からその内部に送り込むキャプスタン；
   前記中空回転軸からその後端側に出るワイヤが進入するガイドパイプであって、前記中空回転軸の後端に対向する先端部が小径で線材収納容器の内底に対向する後端部が大径の円錐面に沿って、前記先端部側で粗ピッチで前記後端部側で密ピッチとなる形態で旋回した姿勢のガイドパイプ；
   前記中空回転軸の後端に連結され、前記ガイドパイプを前記姿勢に支持するパイプ支持手段；および、
   前記キャプスタンおよび中空回転軸を回転駆動する駆動手段；
   を備える、前記線材収納容器に線材をループにして装填する装置。
2. 前記線材のループにした装填により前記線材収納容器内に形成される線材コイルの線材ループ積み上げ側端面に対向する円形フランジおよび該円形フランジに連続し前記線材コイルの内周面に対向する円周面を持ち、前記円錐面の後端に位置して前記パイプ支持手段に結合した底板に、回転自在に装着された内径規制ガイド；を備える、請求項１に記載の、線材収納容器に線材をループにして装填する装置。
3. 前記パイプ支持手段は、前記ガイドパイプを支持し先端が前記中空回転軸の後端に空隙を置いて対向し、先端部が小径で線材収納容器の内底に対向する端部が大径の、前記中空回転軸と同心の円錐体、および、該円錐体を前記中空回転軸の後端に連結する部材、を含む；請求項１又は２に記載の、線材収納容器に線材をループにして装填する装置。
4. 前記連結する部材は、前記中空回転軸の後端に、それと同心にして固着したリング状の第１枠体，前記円錐体をその円錐外面部を受け入れて固着したリング状の第２枠体、および、先端を第１枠体に、後端を第２枠体に固着した、前記円錐体の中心軸を中心とする円周上に等ピッチで分布する複数の格子棒、を持つ籠型ロータである；請求項３に記載の、線材収納容器に線材をループにして装填する装置。
5. 前記駆動手段は、前記引取りキャプスタンを回転駆動する第１電気モータおよび前記中空回転軸を回転駆動する第２電気モータを含む；請求項１乃至４のいずれか１つに記載の、線材収納容器に線材をループにして装填する装置。

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