JP4001224B2

JP4001224B2 - アーク溶接ケーブル

Info

Publication number: JP4001224B2
Application number: JP2002032184A
Authority: JP
Inventors: 一宏冨安; 浩二村垣; 清吾西川; 和宏埴谷; 敦一番ヶ瀬; 俊輔前田; 和彦西村
Original assignee: Daiden Co Inc; Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Daiden Co Inc; Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2002-02-08
Filing date: 2002-02-08
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-02-08
Also published as: JP2003230963A; US7135655B2; WO2003066267A1; US20050150883A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤ送給装置から溶接トーチへ、溶接電流、溶接ワイヤおよびシールドガスを供給するアーク溶接ケーブルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アーク溶接用の溶接トーチを垂直多関節型ロボットの先端に取り付けてアーク溶接を行なう溶接ロボットが多用されている。図５はこの溶接ロボットの外形図である。
図５において、５１は垂直多関節型の産業用ロボットであり、５２はその上部アームである。上部アーム５２の先端には、３自由度（旋回、振り、回転）の動作可能な手首５３が取り付けられている。
６１はワイヤ送給装置である。ワイヤ送給装置６１は上部アーム５２に固定され、ワイヤリール６２から溶接ワイヤ６３を引き出して、手首５３に取り付けた溶接トーチ６４に押し出す装置である。６５は溶接ケーブルである。溶接ケーブル６５はワイヤ送給装置６１と溶接トーチ６４を繋ぐケーブルであり、その中心部に溶接ワイヤを通す管状の通路を備え、前記通路の周囲にシールドガス供給用のホース、溶接電流供給用の電線、および各種信号線等を配置して束ねたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の溶接ロボットでは、ワイヤ送給装置６１は上部アーム５２に固定され、溶接トーチ６４は３自由度の動作をする手首５３に取り付けられて自在に動くので、溶接ケーブル６５は、曲げやねじり変形を繰り返す。そのため、溶接ケーブル６５がストレスにより破断するという問題があった。
特に、溶接ケーブル６５がロボット５１の周辺の物体（溶接対象のワークや治具）と干渉しないように、溶接ケーブル６３を上部アーム５２や手首５３に近付けて配置（図４に点線で示した）すると、曲げ半径が小さく、長さも短くなるので、曲げストレスおよびねじりストレスが大きくなり、溶接ケーブル６５の寿命が更に短くなるという問題があった。
そこで、本発明は曲げやねじりに強く寿命の長いアーク溶接ケーブルを提供することを目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明の請求項１の発明は、ワイヤ送給装置から溶接トーチへ、溶接電流、溶接ワイヤおよびシールドガスを供給するアーク溶接ケーブルにおいて、中心部に溶接ワイヤとシールドガスの通路を備え、前記通路の周囲の円周上に複数の導電体を互いに間隔を開けて配置し、前記導電体が前記通路とシースとの間の隙間で変形可能であるように複数の前記導電体を前記シースによって包んだアーク溶接ケーブルとするものである。
また、請求項２の発明は、前記導電体は絶縁体で被覆された被覆線である請求項１に記載のアーク溶接ケーブルとするものである。
また、請求項３の発明は、前記ワイヤ送給装置または前記溶接トーチのソケットに嵌合して、溶接電流とシールドガスを流すシャフトを端部に備え、前記シャフトに前記導電体を圧着して、前記シャフトと前記アーク溶接ケーブルを電気的に接続する第１のかしめ部と、シールドガス用のホースと前記導電体と前記アーク溶接ケーブルの最外層を包むシースを一括して前記シャフトに圧着して、前記シャフトと前記アーク溶接ケーブルを機械的に結合する第２のかしめ部を備えた請求項１から請求項２のいずれかに記載のアーク溶接ケーブルとするものである。
また、請求項４の発明は、前記導電体は素線を右回りに撚った右撚り線と、素線を左回りに撚った左撚り線をペアにしたツイストペア線である請求項１から請求項３のいずれかに記載のアーク溶接ケーブルとするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図に基づいて、本発明の実施例を説明する。
図１は本発明の第１の実施例を示すアーク溶接ケーブルの横断面図である。図において、１はアーク溶接ケーブルであり、２は溶接ワイヤである。溶接ワイヤ２はアーク溶接ケーブル１の中心部に配置されたコンジットライナ３の中を通って、図示しないワイヤ送給装置から溶接トーチに向けて送給される。つまり、コンジットライナ３の内部の空間が溶接ワイヤ通路を形成している。４はシールドガスを図示しない溶接トーチに供給するガスホースである。５はガスホース４の外周に配列された導電体であり、この図では６本を配列している。導電体５は溶接電流を流すための電線である。６は導電体５の外周に巻回された押えテープである。７はアーク溶接ケーブル１の一番外側にあって、導電体５などを包むシースであり、耐熱性、絶縁性、柔軟性に富むＰＶＣ（塩化ビニール）で出来ている。
図２は導電体５の詳細横断面図である。導電体５は中心部に引っ張り強度の高い繊維（例えば、デュポン社のケブラー（商標））からなるコード８を配置し、その周りに撚り線９を６組配置し、さらにその外側に同じ撚り線９を１２組配置したものである。撚り線９は直径０．０８ｍｍの軟銅線を１３本束ねた物を７組撚り合わせたものである。導電体５は、引っ張り強度をこのコード８に負担させているので柔らかさと強度を兼ね備えている。
【０００６】
図３は本発明の第１の実施例を示すアーク溶接ケーブルの端部の縦断面図であり、溶接トーチに接続される側の端部を示しているが、反対側つまりワイヤ送給装置に接続される側の端部も同様の構造を備えている。
図３において、２１はシャフトである。シャフト２１は真鍮製の中空円筒であり、図示しない溶接トーチのソケットに嵌合して、溶接電流を溶接トーチに流すとともに、中空部をシールドガスが流れるようになっていて、口金２２を介してアーク溶接ケーブル１のガスホース４に繋がっている。
２３は圧着パイプであり、銅製の円筒である。図中のＡ部ではシャフト２１の外側に導電体５があって、その外側に圧着パイプ２３があり、いわゆるかしめ加工により圧着パイプ２３で導電体５をシャフト２１に圧着して固定している。このように導電体５とシャフト２１の電気的な接続はＡ部においてなされている。なお、Ａ部において導電体５の中心にあるコード８（図３においては図示していない）も一緒に圧着していることは言うまでもない。
また、図中のＢ部では、口金２２の外側にガスホース４があり、その外側に導電体５があり、その外側にシース７があって、圧着パイプ２３でシース７と導電体５とガスホース４をかしめて口金２２に固定している。このようにアーク溶接ケーブル１とシャフト２１の機械的な結合はＢ部でなされている。つまり、アーク溶接ケーブル１に加わる曲げやねじりの力はＢ部が負担してシャフト２１に伝えている。導電体はＢ部より右側の部分では、ガスホース４とシース７に対して自由であり、ガスホース４とシース７の間の隙間で自由に変位可能である。
２４は絶縁カバーである。絶縁カバー２４はゴム製の円筒であり、アーク溶接ケーブル１とシャフト２１の接続部分を覆って電気的に絶縁している。なお、溶接ワイヤ２、コンジットライナ３および、押えテープ６は図が煩雑になるので図３では省略した。
【０００７】
図２に示したように、導電体５はガスホース４と押えテープ６の間の円環状の空間１０に配置されているわけであるが、６本の導電体５相互の空間１０は、何も充填していない。したがって導電体５は空間１０において自由に変位あるいは変形することが許容される。従って、溶接ケーブル１に曲げやねじりの変形が生じた時に、導電体５は空間１０内で曲げやねじりを緩和する方向に移動する。そのため、溶接ケーブル１に大きな曲げやねじりを生じても、導電体５が受けるストレスは小さくて済む。
【０００８】
図４は本発明の参考例を示すアーク溶接ケーブルの横断面図であり、前記第１の実施例と共通する構成要素には同一の符号を付している。図において、１１は６本の導電体５の間の空間に充填した綿（わた）である。綿１１は導電体５相互のクッション材として機能する。つまり溶接ケーブル１に曲げやねじりが生じたとき、導電体５をゆっくり変形させるともに、導電体５の変形が特定の場所に集中しないように、分散させる作用がある。また曲げやねじりがゆるむと、綿１１の作用により、導電体５の変形はゆっくり元に戻る。クッションつまり緩衝材として機能するものであれば、綿１１は他の物体あるいは物質に置き換えても良い。たとえば弾性に富む各種の合成樹脂を導電体５の間に充填しても良い。
【０００９】
実施例では、導電体５に被覆を備えなかったが、導電体５を被覆線にしても良い。また、導電体５をツイストペア線、つまり撚り方向が異なる２本の撚り線（一方は右撚り、他方は左撚り）を組にしたものにすれば、導電体５にねじりが加わった時に、一方は撚りが締まり、他方は撚りが緩むので、ねじりに対する強度が増す。
また、６本ある導電体５の一部を信号線、例えば溶接トーチ６４がワーク等に衝突したことを検出するショックセンサの信号線に置き換えても良い。従来溶接ケーブル１とは別に配線していた信号線が溶接ケーブル１と一体になるので、信号線をワーク等に引っ掛けて切断する危険が少なくなるし、外観もすっきりする。
また、導電体５の一部を溶接トーチ６４を冷却する冷却水用ホースに置き換えることもできる。冷却水用ホースを溶接ケーブル１と一体にすれば、冷却水用ホースを切断する危険が少なくなる。
【００１０】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１記載の発明は、複数導電体をシールドガス通路の外側の円周に間隔を開けて配置し、複数の前記導電体を前記通路と前記シースとの間の隙間で変形可能であるようシースによって包んで構成したので、溶接ケーブルに曲げやねじりが生じた時に、導電体が曲げやねじりによる変形から逃げる方向に移動することによって、曲げやねじりによるストレスを緩和する効果がある。そのため、溶接ケーブルの寿命を延ばす効果がある。また、請求項２の発明は導電体を被覆線としたので、万一シースが破損しても、漏電の危険が防げる効果がある。また、請求項３の発明はシャフトとアーク溶接ケーブルを電気的に接続する第１のかしめ部と、機械的に結合する第２のかしめ部を備え、第１のかしめ部に外力が加わらないようにしたので、電気的接続部の信頼性が増すという効果がある。また、請求項４の発明は導電体をツイストペア線にしたので、導電体がねじりに対して更に強くなり、溶接ケーブルの寿命が延びる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すアーク溶接用ケーブルの横断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例を示す導電体の詳細横断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例を示すアーク溶接用ケーブルの端部の縦断面図である。
【図４】本発明の参考例を示すアーク溶接用ケーブルの横断面図である。
【図５】溶接ロボットの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１アーク溶接ケーブル、２溶接ワイヤ、３コンジットライナ、４ガスホース、５導電体、６押えテープ、７シース、８コード、９撚り線、１０空間、１１綿（わた）、
２１シャフト、２２口金、２３圧着パイプ、２４絶縁カバー
５１産業用ロボット、５２上部アーム、５３手首、
６１ワイヤ送給装置、６２ワイヤリール、６３溶接ワイヤ、６４溶接トーチ、６５溶接ケーブル

Claims

ワイヤ送給装置から溶接トーチへ、溶接電流、溶接ワイヤおよびシールドガスを供給するアーク溶接ケーブルにおいて、
中心部に溶接ワイヤとシールドガスの通路を備え、前記通路の周囲の円周上に複数の導電体を互いに間隔を開けて配置し、前記導電体が前記通路とシースとの間の隙間で変形可能であるように複数の前記導電体を前記シースによって包んだことを特徴とするアーク溶接ケーブル。
前記導電体は絶縁体で被覆された被覆線であることを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接ケーブル。
前記ワイヤ送給装置または前記溶接トーチのソケットに嵌合して、溶接電流とシールドガスを流すシャフトを端部に備え、前記シャフトに前記導電体を圧着して、前記シャフトと前記アーク溶接ケーブルを電気的に接続する第１のかしめ部と、シールドガス用のホースと前記導電体と前記アーク溶接ケーブルの最外層を包むシースを一括して前記シャフトに圧着して、前記シャフトと前記アーク溶接ケーブルを機械的に結合する第２のかしめ部を備えたことを特徴とする請求項１から請求項２のいずれかに記載のアーク溶接ケーブル。
前記導電体は素線を右回りに撚った右撚り線と、素線を左回りに撚った左撚り線をペアにしたツイストペア線であることを特徴する請求項１から請求項３のいずれかに記載のアーク溶接ケーブル。