JP4347755B2 - ワイヤパッケージ用リテイナリング - Google Patents

Description

本発明は、溶接ワイヤパッケージに関し、そして特に例えばファイバードラムまたはカードボックスコンテナーまたはペイルハウジングのような緩く卷かれたパッケージ用の改良されたリテイナリングに関する。

生産性の高い操作例えばロボット溶接ステーションで使用される溶接ワイヤは、９０．７ｋｇ以上（２００ポンド以上）のワイヤを有するパッケージで提供される。パッケージは、しばしば、ドラムであり、大きな体積の溶接ワイヤが、ドラムの中心の芯または中心のクリアランス軸穴のまわりにループ状に卷かれる。輸送及び使用中、ドラム中のループ状のワイヤの体積は減少する。ワイヤの輸送及び巻きだしをコントロールするために、その上方に加重したリテイナリングを設けることが標準的に行われている。従来のリングは、特許文献１に示されており、その場合、リングは、上方に延在する弾性のある部材によりドラムの内側の表面に沿ってその自身の重量によって滑る。これらの部材は、ループ状のワイヤの頂部の上にリングの中心を置き、ワイヤは中心から溶接中引き出されて繰り出される。この特許文献は、本明細書では繰り返される必要のない背景技術として本明細書において参考として引用される。

同様なリテイナリングは、特許文献２において従来技術として示され、それは、もつれることなくワイヤの繰り出しを助けるために内側に特別なある輪郭をもつ表面を有する改良された上方の保持リングに関する。この特許文献も本明細書で参考として引用される。本発明のリングのタイプにさらに類似したリテイナリングは、特許文献３に開示されており、それは、リングが、溶接ワイヤがドラム中に安定するとき、輸送中下方に移動する機能を有するものとして記述されている。この特許文献も本明細書において参考として引用される。

本発明は、平らなリテイナリング用の特別な材料の使用に関する。この材料は、１９５０年後半においてＭａｘ Ｂａｅｍａｎｎにより導入され、そして特許文献４にほぼ開示されている。Ｂａｅｍａｎｎの材料は、非磁性の可撓性結合剤中のバリウムフェライトであり、そして移動可能なディスプレイに使用されるタイプの可撓性の磁石シートに通常使用される。この材料は、現在多くの企業によって製造されている。本発明は、Ｍａｒｉｅｔｔａ，ＯｈｉｏのＦｌｅｘｍａｇ，Ｉｎｃ．によって製造される薄い可撓性の永久磁石シートを利用する。この市販されている材料のシートの明細は、特許文献４とともに本明細書で参考として引用される。本発明では、可撓性の磁石シートに新規性があるとするものではなく、そのシートは、本明細書において繰り返し述べられる必要のない特徴を有する標準の市販製品である。

溶接業界では、膨大な数のロボット溶接ステーションは、連続的な溶接操作を行うために、ワイヤを連続的に供給するのに、パッケージから溶接ワイヤを引き出す操作を行っている。電気溶接ワイヤを大量に使用することになる進歩は、嵩高の溶接ワイヤのパッケージを改良する膨大な研究と開発とを生じさせた。普通のパッケージはドラムであり、ループ状の溶接ワイヤは、ドラムに対して外側の円筒状の表面並びに中心軸穴を画成する内側の円筒状の表面をもつ頂部の表面を有するワイヤのワイヤ積み重ねすなわち本体としてドラム中に貯えられる。中心軸穴は、しばしば、特許文献３に示されているように厚紙の円筒状の芯により占められる。通常実施されているのは、ドラムは、輸送中使用されて安定化したとき溶接ワイヤの本体を安定化する上方のリテイナリングを有する。このリングは、特許文献３に示され、溶接ワイヤの頂部に維持されて、その重さによって下方に押して、ワイヤは芯とリングとの間でワイヤの本体から引き出される。ワイヤの各ループは、予め形成された撚りの１卷きをもち、それが繰り出されるとき、ワイヤのループを解くことにより導入された撚りは消失する。従って、ワイヤは、それが接触端に達するとき、「撚りなし」になる。予め形成された撚りにより、ワイヤが緩められたとき積み重ねの頂部から飛び出す。加重したリングは、ワイヤが予め形成された撚りのために飛び出すことを防ぐ。リングの重量は重大である。より加重したリングは、ワイヤを曲げるかまたは再配列し勝ちであり、それはもつれを防ぐのに有効であるが、ワイヤは接触端を出るとき揺れる。より軽いリングは、繰り出し中ワイヤにより簡単に持ち上げられ、従ってワイヤの積み重ねの頂部への接触を失うことになる。より軽いリングは、ワイヤの揺れを少なくするが、もつれを多くする。これは、加重したリングのデザインの落とし穴であり、もつれを少なくすることと、ワイヤの揺れを少なくすることとの間にバランスをとることの困難に直面する。もつれは、ロボットの溶接ステーションの休止時間を生じさせるために、パッケージの操作にとり欠点となる。もつれは、ワイヤの積み重ねの頂部のワイヤのループの多くの反対の運動により生ずる。ワイヤは、リテイナリングの外側のまわりにはめ込まれる卷き取り型を有するか、またはワイヤはリテイナリングの内側で束ねられ滑らさられる。最も普通のもつれは、ワイヤがリングの内側から引き出されるとき生じ、その形状のために「手書きのｅ（ｅ ｓｃｒｉｐｔ）」とよばれる。手書きのｅのもつれは、溶接機の操作を停止させ、取り除かねばならない。現在市場にあるリテイナリングは、手書きのｅのもつれを防ぐのに有効ではない。このタイプのもつれは、それがワイヤを供給するときワイヤのバック撚り（ｂａｃｋ−ｔｗｉｓｔ）を形成するワイヤ供給機のドライブロールの平行度が劣ったことによって生ずる。撚りは、最後に、それをドラムに戻しそして手書きのｅのもつれに導く。リテイナリングのデザインの目的は、連続する手書きのｅの間の溶接操作時間を長くすることである。加重したリテイナリングは、これらのもつれを排除するのに成功していない。本発明は、ドラムパッケージのループ状のワイヤ本体の中心から引き出される溶接ワイヤの手書きのｅのもつれを本質的に排除するリテイナリングに関する。
米国特許４８６９３６７ 米国特許５２７７３１４ 米国特許５８１９９３４ 米国特許３０３１９８８

本発明の主な目的は、溶接ワイヤパッケージ用のリテイナリングの提供であり、そのリテイナリングは、その重量によらずにシートにより生ずる磁力によりワイヤの頂部に保持される可撓性の永久磁石材料のシートから形成される。

本発明の他の目的は、上記のリテイナリングの提供であり、そのリテイナリングは、溶接ワイヤパッケージに使用されるドラムのどんな改変も要しない。

他の目的は、その可撓性及び磁気の性質により、ワイヤの積み重ねの頂部へ強固なしかも密接な接触を行い、それによりワイヤの力により１面で持ち上げられ、ワイヤの積み重ねとの接触を部分的に失いそしてワイヤの運動を抑制する有効性を低下させる剛い鋼またはプラスチックのリングの欠陥を避けることができる。

本発明の他の目的は、上記のリテイナリングの提供であり、そのリテイナリングは、かなり安価であり、製造が容易でありそして溶接ワイヤパッケージに重量または複雑さを加えない。
これら及び他の目的及び利点は、図面と一緒の以下の記述から明らかになるだろう。

本発明は、中心軸を有するドラムまたは箱、繰り出されるべきワイヤの積み重ねを画成する多層のループ状の溶接ワイヤ（該積み重ねは、外側の円筒状表面並びに該中心軸と同軸の中心軸穴を画成する内側の円筒状表面を有する上方のリング状の表面を有する）及び上方のリング状の表面の頂部の可撓性の永久磁石リテイナリング（該リテイナリングは溶接ワイヤを該中心軸穴から上方にリングの下から繰り出させる）からなる溶接ワイヤパッケージに関する。

本発明によれば、特許文献３に示されるような標準の加重したリテイナリングは、薄い平らな可撓性の永久磁石シートから形成される。従って、溶接ワイヤの新しいパッケージは、繰り出されるべきワイヤの積み重ねを画成する多層のループ状の溶接ワイヤを含みさらに中心軸を有する円筒状のドラムを含み、その本体はドラムにほぼ合致する外側の円筒状の表面及びドラムの軸と同軸の中心軸穴を画成する内側の円筒状の表面を有する上方のリング状の表面を有する。ワイヤの本体は、上方のリング状の表面の頂部で可撓性の永久磁石リングにより重ねられている。この磁石のリテイナリングは、ドラム中に装填された溶接ワイヤ本体の中心軸穴から上方にそしてリングの下方から溶接ワイヤを繰り出すことを可能にする。可撓性の磁石シートは、標準の市販の製品であるが、溶接ワイヤパッケージ用のリテイナリングとしてのその使用は、ワイヤの積み重ねをカバーするまたは重ね会う外側の周縁並びにほぼ円形でありしかも貯えられた溶接ワイヤの積み重ねの内側の表面と合致する内側の周縁を有するリング状に市販のシートを切断することを含む。手書きのｅのもつれの生成に関するテスト（ドラムを回転させてもつれを形成しそしてもつれ間のワイヤの長さを測定する）では、特許文献３に示されたような標準の加重したリテイナリングが、本発明に従って構築されたリテイナリングの少なくとも２５−３０倍の割合で頻繁にこれらのもつれを生じさせることが見いだされた。事実、これらのもつれを生じさせるためにドラムまたはワイヤを回転させそしてワイヤを繰り出す場合、本発明を使用するとき、標準のテストの実験では、手書きのｅはそれほどしばしば生成しない。この改良した性能の理由は、可撓性の磁石シートが、ループ状の溶接ワイヤ本体からワイヤが出る所で上方にのみ引かれそして磁性のあるワイヤの頂部に対して磁気的に保持されるためのように思われる。供給機により生ずる外部の撚りは、ループが磁力により正しい位置に保持されるために、リングの下のワイヤのループの順序を簡単に乱すことはない。ワイヤのループは、早まって飛び出すまたは「順序（すなわち、それによりワイヤが卷かれた順序）を乱す（ｏｕｔ−ｏｆ−ｏｒｄｅｒ）」ことになりそうにない。その結果、リング下のワイヤの運動のコントロールは、繰り出し操作中維持される。その上、標準のリテイナリングを使用するとき、リングは、それからワイヤが引っ張られつつある円周の位置により決定される軌道運動でワイヤの頂部の上に移動する。本発明は、溶接ワイヤの頂部上のリングを動かすことなく、それによりもつれを生ずるリングとドラムとの間に隙間を開ける。本発明のこれらの明確な特徴は、繰り出されるワイヤのもつれの量を劇的に減少させ、そのことは現存する標準の加重したリテイナリングに対して実質的な改良である。

標準の溶接ワイヤのドラムタイプのパッケージは、図１及び２に示されており、ワイヤＷは、底１２、頂部１４及び内径１６を有する円筒状のドラム１０に貯えられそして繰り出される。このタイプのドラムによれば、外径２２を有する円筒状の厚紙芯２０を使用することが普通に行われている。内側の表面１６及び外側の表面２２は、円筒状であり、そしてドラム１０の中心軸と同軸である。溶接工場では、ドラム１０の頂部または蓋（図示せず）は取り外され、標準の供給管３４と連絡する上方の鳩目３２を含む供給用帽子状物３０により置換されている。ワイヤＷは、溶接操作中ドラム１０から引き出される。パッケージＡは、芯２０のまわりを卷いて、頂部表面４０、表面１６に対する外側の円筒状の表面４２及び表面２２に対するかまたはそれに近接する内側の円筒状の表面４４を有する溶接ワイヤの本体を画成することにより、ワイヤ製造施設において装填される。このやり方で、中心の垂直に延在する軸穴４６は、軸ａと同軸であり、芯２０のまわりにある。いくつかの場合では、芯は使用されないが、中心軸穴４６は、ワイヤをループに卷く操作で設けられる。ワイヤは、最低のもつれで繰り出されることを助ける型（ｃａｓｔ）を有するやり方でループにされる。リテイナリングは、ドラム１０で使用されて、ワイヤＷがワイヤの本体から引き出されるとき、もつれを防ぐ。本発明は、頂部表面６０及び底表面６２を有する可撓性の永久磁石のシートから切断されたリテイナリングＲである。シートは、外側の周縁６４及び内側の周縁６６を画成する形状に切断される。図１及び２に示されるように、リングＲは、表面１６のわずか内側に置かれ、そして表面２２の円周と全く同じではない。本質的に、リングＲは、ドラム１０内に適合し、そして周縁６６と表面２２との間に隙間を与え、ワイヤＷをワイヤ本体の頂部からそしてリテイナリングリングの下から引き出すことができる。この繰り出しの動作は、図３に画かれている。実際には、それからリングＲが形成されるシートは、Ｍａｒｉｅｔｔａ，ＯｈｉｏのＦｌｅｘｍａｇ
Ｉｎｃ．から購入される。図４に示すように、リテイナリングの厚さｂは、好ましくは１．６ｍｍ（１インチの１／１６）である。厚さは、約０．２５ｍｍ−２．５ｍｍ（約０．０１−０．１０インチ）の間にほぼ調節できる。好ましいシートは、非磁性結合剤中のフェライト粒子から製造される。フェライトは、通常、バリウムフェライトであり、そして結合剤はポリエチレンである。可撓性シートの磁力は、好ましくは、４．７８ＫＪ／ｍ ^３ （０．６メガガウスエルステッド）である。しかし、約７．９６ＫＪ／ｍ ^３ （約１．０メガガウスエルステッド）より低い磁力の磁性シートも使用されることが分かっている。もちろん、他の磁性の粒子も、低コストのフェライトの代わりに使用され、それは通常市販の可撓性永久磁石シートに使用されている。シートは、どんな磁気エネルギーも失うことなく、パンチプレスにより容易に機械加工できる。図３に示されるように、本発明の利点は、リングＲが、ワイヤがドラムから引き出されつつある円周の位置で上方に移動することである。これは、曲がったまたは上がった距離ｃとして画かれている。同時に、頂部表面４０上の下方の力は、矢印７０により示されるように、一定に維持される。従って、リングの重量は、ワイヤＷの繰り出しをコントロールしていない。リングが上方に引かれてワイヤＷの取り出しを可能にするところを除いて、リングの磁力は、リングを下方に保持する。図４に示されるように、底表面６２は、種々のパターンで配置された複数の相対する極性の磁極７０、７４を含む。実際、頂部表面は、同じ磁極を有することができ、従ってリングＲの配向は重要ではない。ワイヤＷがドラムから引き出されると、リングＲが上方に曲がってワイヤの引き出しを可能にする領域以外の領域における膨大な量の磁力により、リングＲは、ワイヤの頂部のＲの位置に固定されたままである。その結果、リングＲは、繰り出し操作中適切な位置に集中してとどまり、ワイヤの運動をコントロールする。剛い可撓性の永久磁石リングもほぼ中心に止まりそして現存の剛い鋼の加重したリングよりも改良されているだろうことが理解される。改良は、ワイヤの頂部上のリングの位置を維持するためにリングの重量の代わりに磁力を使用することである。その上、磁石金属のリングは、繰り出し中正しい位置にほぼ維持されるだろう。リングＲは、図５及び６にほぼ示されている従来技術のように、ワイヤの頂部上の剛いユニットとして垂直に移動することはない。

図５及び６に示される従来技術では、剛い金属リング１００は、ループ状のワイヤの頂部表面４０に対してそれを押さえつける重量を有する。リング１００は、外側の周縁１０２及び内側の周縁１０４を有する。ワイヤが図５に示されるようにドラムから引き出されると、剛い金属リング１００が傾き、そして表面１６からリングが引き離されそして拡がった隙間ｄ（飛び出すもつれを誘導する）を生じさせる傾向がある。ワイヤがドラムから引き出されると、リング１００は、繰り出し操作中、矢印１１０により示されるように前後に旋回して隙間ｄそしてまた不安定さを生成する。従来のリテイナリングにおいて経験されるこの困難さは、磁石リングが使用される本発明により克服される。好ましくは、磁石リングは可撓性であって、図３に示されるように変形が可能であり、平らではないワイヤの積み重ねの頂部の表面に適合する。

本発明は、積み重ねの溶接ワイヤを抑制するために磁場を用いる。磁場は、好ましくは、薄い永久磁石の可撓性シートから形成されるリングにより生ずる。別の態様として、リテイナリングは薄い磁化された鋼のリングである。電磁場は、帽子状物３０に設けられた電磁石により生成できる。この場は、ワイヤの繰り出しをコントロールするために、高い透過性の部材によりワイヤの積み重ねの頂部に導かれる。これは、連続するワイヤパッケージにより使用されるための従来の設備である。

本発明の好ましい態様を部分的な断面で示す溶接ワイヤパッケージの側面図である。 図１の線２−２にほぼ沿ってとられた断面図である。 本発明の操作特徴を断面で示す拡大部分図である。 図３の線４−４に沿ってほぼとられた拡大断面図である。 従来技術の操作特徴を示す部分的な頂部の断面図である。 図２に類似しそして図５の線６−６にほぼ沿ってとられた縮小断面図である。

符号の説明

Ａ パッケージ
ｂ リテイナリングの厚さ
ｃ ワイヤの曲がった距離
Ｒ リテイナリング
Ｗ ワイヤ
１０ ドラム
１２ ドラムの底
１４ ドラムの頂部
１６ ドラムの内径
２０ 円筒状厚紙芯
２２ 芯の外径
３０ 帽子状物
３２ 鳩目
３４ 供給管
４０ ワイヤ本体の頂部表面
４２ ワイヤ本体の外側表面
４４ ワイヤ本体の内側表面
４６ 軸穴
６０ 磁石シートの頂部表面
６２ 磁石シートの底表面
６４ シートの外側周縁
６６ シートの内側周縁
７０ 磁極
７４ 磁極
１００ 剛い金属リング
１０２ リングの外側周縁
１０４ リングの内側周縁
１１０ 矢印

Claims (6)

1. 中心軸を有するドラムまたは箱と、
   繰り出されるべき溶接ワイヤの積み重ねを画成する多層のループ状の溶接ワイヤとを含み、該積み重ねは、外側の円筒状表面、該中心軸と同軸の中心軸穴を画成する内側の円筒状表面及び上側のリング状表面を具備し、更に、
   該上側のリング状表面上に設けた可撓性の永久磁石リテイナリングとからなり、
   該永久磁石リテイナリングは、可撓性の非磁性結合剤中に永久磁石粒子を混入して成形した平らな環状シートであって、該溶接ワイヤを取り出す開口を画成する内側の周縁と該内側の周縁に対向する外側の周縁をもち、それらの間に亘って永久磁石粒子が分布しており、該溶接ワイヤが、該内側の周縁と接触しながら、該開口を通って該永久磁石リテイナリングの下から上方に繰り出される時、該溶接ワイヤが、該永久磁石リテイナリングの該内側の周縁を上方に曲げるように、該永久磁石リテイナリングが弾性を有することを特徴とする溶接ワイヤパッケージ。
2. 該永久磁石リテイナリングが、０．２５４−０．０２５４ｃｍの厚さを有することを特徴とする請求項１記載の溶接ワイヤパッケージ。
3. 該永久磁石リテイナリングが、７．９６ＫＪ／ｍ^３より低い磁力を有することを特徴とする請求項１または２記載の溶接ワイヤパッケージ。
4. 該永久磁石粒子がフェライト粒子であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の溶接ワイヤパッケージ。
5. 該永久磁石リテイナリングは、ポリエチレン中にフェライト粒子を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の溶接ワイヤパッケージ。
6. 溶接作業中に、パッケージの中の溶接ワイヤの繰り出しをコントロールする方法であって、
   該パッケージが、積み重ねられた多層のループ状の溶接ワイヤを含み、該溶接ワイヤの積み重ねが、環状の上面とこれに対向する底面とを有し、該方法が、
   （ａ）該溶接ワイヤの積み重ねの頂部に磁石を含む可撓性のリテイナリングを設け、該リテイナリングが、該溶接ワイヤの積み重ねの頂部に磁力を印加する工程と、
   ここで、該リテイナリングは、可撓性の非磁性結合剤中にフェライト粒子を混入して成形することによってつくられていると共に、該溶接ワイヤを取り出す開口を画成する内側の周縁と該内側の周縁に対向する外側の周縁をもち、それらの間に亘ってフェライト粒子が分布している平らな可撓性の環状シートからなり、
   （ｂ）該溶接作業用に供給するために、該溶接ワイヤを該溶接ワイヤの積み重ねから引き出す工程とからなり、
   該溶接ワイヤが繰り出される時、該溶接ワイヤが該リテイナリングの一部を上方に曲げ、該リテイナリングの残部は、該溶接ワイヤの積み重ねの頂部に接触しているように構成したことを特徴とする溶接ワイヤの繰り出しをコントロールする方法。

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