JP4413584B2 - 溶接ワイヤ送給装置 - Google Patents

Description

本発明は溶接ワイヤ送給装置に関する。さらに詳しくは、消耗電極式または非消耗電極式のアーク溶接機に溶接ワイヤを送給するための溶接ワイヤ送給装置に関する。

特許文献１に開示されているように、ワイヤ送給装置は一般に送給ローラと押圧ローラとからなるローラ対を備えており、両ローラでワイヤを挟圧した上で送給ローラの回転によってこのワイヤを送給するものである。送給ローラの周面に沿ってワイヤが嵌り込むように案内溝が形成されている。特許文献１に開示されたワイヤ送給装置は一対のローラを備えたものであるが、二対のローラを備えたワイヤ送給装置も従来から市場に流通している。これは、送給力を向上させるためにローラを二対としたものである。一対のローラを備えたワイヤ送給装置は送給力は比較的低いが軽量小型であり、二対のローラを備えたワイヤ送給装置は送給力は比較的高いが比較的大型且つ大重量である。

一方、ワイヤ送給装置にはプル式とプッシュ式とが存在する。プル式はワイヤを引っ張って供給するという意味であり、ワイヤを収容しているワイヤリールから離れて溶接トーチの近傍に設置されるものである。プッシュ式はワイヤを押して供給するという意味であり、ワイヤを収容しているワイヤリールに近接し、溶接トーチからは離間して設置されるものである。前述した二対ローラ式の送給装置は、過去プッシュ式としてワイヤリールに近接して設置されている。プッシュ式は床面に載置してもよいため、送給装置が大きくなっても差し支えがないからである。

しかし、プル式は溶接トーチに近接して設置されるため、具体的には溶接ロボットのアームなどに取り付けて使用されることが多いため、従来の二対ローラ式では大きすぎてそのまま使用するのが困難である。そこで、溶接ロボット向けには一対ローラ式のプル式ワイヤ送給装置がまず実用化された。さらに性能向上を目指して、可搬重量が小さいロボットアームに搭載しうるように、小型化を図った二対ローラ式のワイヤ送給装置が市場に登場してきている。

図７に示す二対ローラ式送給装置５１は、その機枠５２の中に二つの送給ローラ５３が回転自在に取り付けられ、各送給ローラ５３に対応するように二つの加圧ローラ５４が配設されている。二つの送給ローラ５３および二つの加圧ローラ５４にはそれぞれ、同軸に伝動ギヤ５５、５６が付設されている。一対ずつの送給ローラ５３と加圧ローラ５４とが当接したとき、それらの伝動ギヤ５５、５６同士が咬合するようにされている。送給ローラ５３の二つの伝動ギヤ５５の間にこれらと咬合する状態で駆動ギヤ５６が配置されている。この駆動ギヤ５７には図示しない駆動モータが接続されている。駆動ギヤ５７の回転によって両送給ローラ５３が同一方向に回転させられ、伝動ギヤ５５、５６を介して加圧ローラ５４が送給ローラ５３と反対方向に回転させられ、ワイヤＷを一方向に送る。

一方、二つの加圧ローラ５４はそれぞれの揺動アーム５８に設置されている。各揺動アーム５８はその一端が機枠５２に枢支されており、他端部（作用部ともいう）５８ａにはバネ力によって加圧ローラ５４を送給ローラ５３に押圧付勢するための押圧部５９が作用している。具体的には、機枠５２の左右内壁部にそれぞれ各揺動アーム５８の一端が枢支されており、両揺動アームの他端同士が機枠内部の中央位置において近接対向している。そして、押圧用コイルバネ５９ａを有する押圧部５９がそのバネ力により、両揺動アーム５８の作用部５８ａを同時に送給ローラ５３に向けて押圧するように作用する。図示のごとく両揺動アーム５８の作用部５８ａは、加圧ローラ５４が送給ローラ５３に当接するように両揺動アーム５８を位置させたとき、相互に一平面をなすように設計されている。また、各加圧ローラ５４は、各揺動アーム５８の枢支点と押圧部５９の作用点との間に取り付けられている。

機枠５２の左右内壁部にはそれぞれ、送給ローラ５３と加圧ローラ５４との当接部分に向けて筒状のワイヤ入口ガイド６０とワイヤ出口ガイド６１とが配設されている。ワイヤＷはワイヤ入口ガイド６０を通して機枠内に挿通し、ワイヤ出口ガイド６１を通して機枠外に導き出す。このワイヤ挿通時には、図中に二点鎖線で示すごとく、加圧ローラ５４を送給ローラ５３から離間させるように各揺動アーム５８を上方へ揺動させる。

しかしながら、このワイヤ送給装置５１によれば、各アーム５８の加工精度や組み立て精度が低い場合、押圧部５９によって両加圧ローラ５４に一時に均等な押圧力を加えることができない。その結果、二対ローラ式の利点を十分に活かすことができない。また、ワイヤの装填等の準備作業において、二本の揺動アーム５８をそれぞれ操作する必要があるため、自動車産業等において秒単位のタクトタイムを要求される生産ラインには好ましいものではない。
特開２００３−２００２６５号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、小型化に際して二対ローラ式の利点であるワイヤ送給力を損なうことのない溶接ワイヤ送給装置を提供することを目的としている。

本発明の溶接ワイヤ送給装置は、
相互に当接しうる第一送給ローラと第一加圧ローラとからなる第一ローラ対と、
相互に当接しうる第二送給ローラと第二加圧ローラとからなる第二ローラ対と、
上記第一送給ローラおよび第一加圧ローラそれぞれに同軸状に固定された、互いに咬合する第一伝動ギヤの対と、
上記第二送給ローラおよび第二加圧ローラそれぞれに同軸状に固定された、互いに咬合する第二伝動ギヤの対と、
上記両加圧ローラを、その直径方向に整列した状態で回転可能に枢支する連結アームと、
該連結アームにおける二つの加圧ローラの枢支部間の中央部に形成された付勢点と、
該付勢点を、上記両送給ローラに向けて付勢するための加圧レバーと、
該加圧レバーを付勢駆動するための押圧駆動部と、
上記両送給ローラそれぞれに固定された第一および第二の伝動ギヤの両方に咬合する駆動ギヤとを備えており、
上記連結アームが、両加圧ローラおよび加圧ローラに固定された伝動ギヤの側面と上端縁とを覆うカバー状に形成されており、
上記加圧レバーが、その一端近傍に揺動支点を有し、その他端に上記押圧駆動部による押圧点を有し、その揺動支点と押圧点との間に、連結アームの上記付勢点を押圧する作用点を有しており、
この加圧レバーが、上記連結アームの側面と上端縁とを覆う、断面コ字状に形成されている。

かかるワイヤ送給装置において、上記連結アームの付勢点と加圧レバーの作用点とを連結する連結部を形成し、この連結部を中心として、上記連結アームが各送給ローラと対応加圧ローラとが相対的に接近且つ離間するように揺動可能に構成するのが好ましい。揺動可能なことにより、加圧レバーから連結アームへの押圧力を安定して両ローラに均等に振り分け、伝達することができるからである。

また、上記押圧駆動部にバネ部材を備え、このバネ部材のバネ力によって上記付勢駆動を行い、且つ、上記バネ部材のバネたわみを調節しうるように構成するのが好ましい。

本発明によれば、一本の加圧レバーによって両加圧ローラ（または両送給ローラ）に均等に押圧力を伝達することができる。加圧レバーの作用点が連結アームの両ローラ間の中央部（両ローラの中心同士を結ぶ直線の中央点）を付勢するためである。また、加圧レバーの作用点が加圧レバーの揺動支点と押圧点との中間に存在するので、てこの原理により、揺動支点から作用点までの距離と、揺動支点から押圧駆動部による押圧点までの距離との比で拡大して付勢力がローラに伝達される。

添付の図面を参照しながら本発明の溶接ワイヤ送給装置（以下、単に送給装置ともいう）の実施形態を説明する。

図１は本発明の送給装置の一実施形態の内部構成を概略的に示す平面図である。図２は図１の送給装置の詳細構成を示す平面図である。図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。図４は図１の送給装置における加圧ローラ、連結アームおよび加圧レバーの組み立て前の状態を概略的に示す斜視図である。

本送給装置１は、機枠２と、この機枠２内に配設された第一送給ローラ３および第一加圧ローラ５からなる第一ローラ対と、第二送給ローラ４および第二加圧ローラ６からなる第二ローラ対とを備えている。第一送給ローラ３と第二送給ローラ４とは若干離間して機枠に回転可能に枢支されている。各送給ローラ３、４の軸３ａ、４ａにそれぞれローラ３、４と同軸状に伝動ギヤ７、８が配設され、各送給ローラ３、４に固定されている。各加圧ローラ５、６の軸５ａ、６ａにはそれぞれローラ５、６と同軸状に伝動ギヤ９、１０が配設され、各加圧ローラ５、６に固定されている。具体的には、図３に示すように各ローラ３、４、５、６と対応する伝動ギヤ７、８、９、１０とはピンＰで回転不能に接続された状態で上記各軸３ａ、４ａ、５ａ、６ａの回りを回転可能に取り付けられている。このために、各ローラ３、４、５、６および伝動ギヤ７、８、９、１０には、上記軸３ａ、４ａ、５ａ、６ａ用の軸受け３０ａが配設されている。送給ローラ３、４の周面にはワイヤＷを案内するための案内溝Ｇが形成されている。

送給ローラ３、４の二つの伝動ギヤ７、８の間にこれらと咬合する状態で駆動ギヤ１１が配設されている。この駆動ギヤ１１は、図示しない駆動モータの出力軸に固定されている。駆動ギヤ１１の回転によって両送給ローラ３、４が同一方向に回転させられる。送給ローラ３、４と加圧ローラ５、６とが当接しているときには、送給ローラ３、４の伝動ギヤ７、８と加圧ローラ５、６の伝動ギヤ９、１０とが咬合する。したがって、駆動ギヤ１１の回転により、加圧ローラ５、６は送給ローラ３、４とは反対の方向に回転させられ、ワイヤＷが一方の方向に送られる。

上記送給ローラ３、４の上方には、各送給ローラ３、４にそれぞれが対向するように上記加圧ローラ５、６が配置されている。すなわち、二個の加圧ローラ５、６が一本の連結アーム１２の長手方向に沿って離間して回転可能に枢支されている。加圧ローラ５、６の中心離間距離は、二個の送給ローラ３、４の中心離間距離と同一である。

加圧ローラ５、６の上方には加圧レバー１３が配設されている。この加圧レバー１３は送給ローラ３、４に接近離間する方向に揺動自在となるようにその一端（揺動支点）１３ａが機枠２の内壁に枢支されている。加圧レバー１３の他端には後述するように、押圧力を加えるための押圧駆動部１５が作用している。加圧レバー１３の中間位置、つまり、第一加圧ローラ５と第二加圧ローラ６との間には、上記連結アーム１２の長手方向中央位置に連結するための連結部１４が形成されている。この連結部１４は、上記連結アーム１２を加圧レバー１３に対して揺動自在に取り付けるためのものであり、それにより、加圧レバー１３による押圧力を連結アーム１２に伝えるためのものでもある。すなわち、加圧レバー１３による連結アーム１２の中央点である付勢点と、この付勢点に対する加圧レバーの加圧力の作用点とが連結された部分が連結部１４である。

連結アーム１２が加圧レバー１３に揺動自在に取り付けられているため、二つの加圧ローラ５、６がそれぞれ送給ローラ３、４に当接したとき、加圧レバー１３からの押圧力が均等に二分されて二つの加圧ローラ５、６を通して送給ローラ３、４に伝達される。両加圧ローラの中心から連結部１４までの距離が等しいからである。

上記押圧力を発生させるのは前述の押圧駆動部１５である。この押圧駆動部１５は圧縮コイルバネ１６を備えており、このバネ力によって加圧レバー１３の上記他端（押圧点）１３ｂを押圧することができる。また、圧縮コイルバネ１６の初期たわみを変えることによって押圧力を調節することが可能である。加圧レバー１３がその押圧点１３ｂを下方に押圧されることにより、この押圧点１３ｂと揺動支点１３ａとの間にある連結部１４を通して連結アーム１２を下方に押す。そうすると、連結アーム１２においては、てこの原理によって揺動支点１３ａから連結部１４までの距離と揺動支点１３ａから押圧点１３ｂまでの距離との比で拡大して押圧力がローラ３、４、５、６に伝達される。

図２〜図４には以上説明した送給装置１の具体的な構造が例示されている。本実施形態にかかる連結アーム１２は、二つの加圧ローラ５、６の軸５ａ、６ａがそれぞれ固定される軸固定孔１７を有し、且つ、両加圧ローラ５、６および伝動ギヤ９、１０の側面と上端縁とを覆うカバー状に形成されたフレームから構成されている。そして、両軸固定孔１７同士の間の中央部に、上記連結部１４が連結軸１８によって連結されるための連結孔１９ａが穿設されている。連結軸１８はこの連結用孔１９ａに固着されている。図中、符号３０ｂは上記軸受け３０ａを封入するための止めリングである。なお、図４では軸受け３０ａの図示を省略している。

一方、本実施形態における上記加圧レバー１３は、上記連結アーム１２とほぼ相似形をしたフレームから構成されている。この加圧レバー１３は、上記軸５ａ、６ａがそれぞれ緩嵌合するための軸用孔２０が形成されている。したがって、後述するように、この軸用孔２０と軸５ａ、６ａとのすきまＳの分だけ連結アーム１２が連結軸１８を中心として加圧レバー１３に対して揺動可能となる。具体的には、各加圧ローラ５、６が対応する送給ローラ３、４に接近離間するように揺動可能となる。

また、加圧レバー１３は上記連結アーム１２の側面と上端縁とを覆う形状にされている。つまり、断面コ字状の加圧レバー１３の中に連結アーム１２がすっぽりと嵌るようにされている。そして、両軸用孔２０同士の間の中央部に、連結アーム１２が上記連結軸１８によって連結されるための連結孔１９ｂが穿設されている。連結軸１８はこの連結用孔１９ｂに回転可能に嵌入されている。組み立てられた状態では、連結アーム１２は加圧レバー１３に対してこの連結軸１８の心回りにわずかな角度（上記すきまＳ分）だけ揺動可能となる。したがって、これら連結孔１９ａ、１９ｂが形成された連結アーム１２および加圧レバー１３の部分、および、連結のための上記連結軸１８を連結部１４と呼ぶことができる。また、連結アーム１２と加圧レバー１３とはわずかな遊びを持って一体化されていると言える。この構成は一例である。

上記連結軸１８は、連結アーム１２に固着され且つ加圧レバー１３に対しては回転自在であるが、かかる構成に限定されず、連結アーム１２に対しては回転自在で且つ加圧レバー１３に固着されていてもよく、または、いずれ１２、１３に対しても回転自在であってもよい。要するに、この連結軸１８を中心として連結アーム１２および加圧レバー１３が相互に揺動可能に構成されておればよい。

加圧レバー１３は、前述のとおり揺動可能に構成されているため、図５に示すように、上方に大きく揺動させることにより、加圧ローラ５、６を送給ローラ３、４から離間させることができる。これにより、ワイヤを送給ローラ３、４と加圧ローラ５、６との間にセットすることが容易となる。機枠２には、入口ガイドパイプ２２および出口ガイドパイプ２３が取り付けられており、さらに、第一送給ローラ３と第二送給ローラ４との間には中間ガイドパイプ２４が配設されている。ワイヤをセットするときには、入口ガイドパイプ２２にワイヤを挿通しつつ送給ローラ３、４の案内溝Ｇに一致させて中間ガイドパイプ２４に挿通し、そのまま出口ガイドパイプ２３に挿通して外部に導く。入口ガイドパイプ２２も出口ガイドパイプ２３も中間ガイドパイプ２４も、送給ローラ３、４と加圧ローラ５、６との当接点近傍（案内溝Ｇ付近）に向いている。

図示のごとく、上記加圧レバー１３の押圧点１３ｂは平坦な押圧片として、加圧レバー１３の本体から突設されている。そして、この押圧片１３ｂの面に対して押圧駆動部１５からバネ力が下方に向けて作用する。この押圧片１３ｂには、後述するように押圧駆動部１５が進入退避するための切り欠き部２１が形成されている。

図２および図６には押圧駆動部１５が示されている。この押圧駆動部１５は、上記圧縮コイルバネ１６と、このバネ１６を収容し、且つ、上部バネ座を兼ねたバネケース２５と、その基端部が機枠２に揺動可能に枢支され、且つ、圧縮コイルバネ１６の内径側に挿入される本体軸２６と、圧縮コイルバネ１６をその下から支えたうえで上記押圧片１３ｂの上面に当接する下部バネ座２７と、本体軸２６の先端側に形成された雄ねじ部に螺合したバネたわみ調節部２８と、本体軸２６の基端部を機枠２に枢支するための枢支軸２９とを備えている。このように、本体軸２６はその先端部に雄ねじが形成され、基端部に枢支軸２９が嵌入されるので、いわばアイボルトの形状を呈している。

上記バネケース２５と下部バネ座２７とにより圧縮コイルバネ１６を挟み、上記バネたわみ調節部２８と加圧レバーの押圧片１３ｂとによりバネ荷重（バネ力）を支持している。その結果、バネ荷重が押圧片１３ｂに負荷される。バネたわみ調節部２８を回転させるとバネたわみ（バネ荷重）が変更される。バネケース２５の外周面に、機枠２の上端面と平行な複数本の目盛り線Ｍが形成されており、機枠２の上端面と一致する目盛り線Ｍを読み取ることによってバネたわみ（バネ荷重）を検知することができる。一方、この押圧駆動部１５が作用位置（図２および図６）にあるときには、前述した押圧片１３ｂに形成された切り欠き部２１に本体軸２６が進入する。この状態では下部バネ座２７が加圧レバー１３の押圧片１３ｂに係合し、バネ荷重が押圧片１３ｂに負荷される状態になる。また、本体軸２６を上記枢支軸２９回りに揺動させることによって切り欠き部２１から退避させると（図２の二点鎖線および図５参照）、押圧駆動部１５が傾倒して非作用位置に至る。このために、押圧片１３ｂの端縁の上部の角部は曲面状に面取りがされている。

本実施形態では加圧ローラ５、６に同軸状に伝動ギヤ９、１０が付設された構成（いわば四輪駆動）を採用している。

以上説明した実施形態では、加圧ローラ５、６を連結アーム１２に取り付けたうえで加圧レバー１３と一体で揺動可能にしたが、本発明はかかる構成に限定されない。たとえば、送給ローラ、駆動ギヤ、および駆動モータを連結アームに取り付けたうえで加圧レバーと一体で揺動可能に構成してもよい。この場合は、機枠に回転可能に枢支された加圧ローラの周面にワイヤ案内溝を形成するのが好ましい。

本発明によれば、一本の加圧レバーによって両加圧ローラ（または両送給ローラ）に均等に押圧力を伝達することができるので小型化に寄与する。また、二対ローラ式の溶接ワイヤ送給装置の小型化に際して、二対ローラ式の利点であるワイヤ送給力を損なうことがない。

本発明の送給装置の一実施形態の内部構成を概略的に示す平面図である。 図１の送給装置の詳細構成を示す斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図２の送給装置における加圧ローラ、連結アームおよび加圧レバーの組み立て前の状態を概略的に示す斜視図である。 図２の送給装置であって、その加圧レバーおよび連結アームを一体で送給ローラから離間するように揺動させた状態を示す斜視図である。 図２の送給装置における押圧駆動部の一例を示す側面図である。 従来のワイヤ送給装置の一例を示す正面図である。

符号の説明

１・・・・送給装置
２・・・・機枠
３・・・・第一送給ローラ
４・・・・第二送給ローラ
５・・・・第一加圧ローラ
６・・・・第二加圧ローラ
７・・・・（第一送給ローラの）伝動ギヤ
８・・・・（第二送給ローラの）伝動ギヤ
９・・・・（第一加圧ローラの）伝動ギヤ
１０・・・・（第二加圧ローラの）伝動ギヤ
１１・・・・駆動ギヤ
１２・・・・連結アーム
１３・・・・加圧レバー
１４・・・・連結部
１５・・・・押圧駆動部
１６・・・・コイルバネ
１７・・・・（連結アームの）軸固定孔
１８・・・・（連結部の）連結軸
１９ａ、１９ｂ・・・・連結孔
２０・・・・（加圧レバーの）軸用孔
２１・・・・切り欠き部
２２・・・・入口ガイドパイプ
２３・・・・出口ガイドパイプ
２４・・・・中間ガイドパイプ
２５・・・・バネケース
２６・・・・本体軸
２７・・・・下部バネ座
２８・・・・バネたわみ調節部
２９・・・・枢支軸
３０ａ・・・軸受け
３０ｂ・・・止めリング
Ｇ・・・・案内溝
Ｐ・・・・ピン
Ｗ・・・・ワイヤ

Claims (3)

1. 相互に当接しうる第一送給ローラと第一加圧ローラとからなる第一ローラ対と、
   相互に当接しうる第二送給ローラと第二加圧ローラとからなる第二ローラ対と、
   上記第一送給ローラおよび第一加圧ローラそれぞれに同軸状に固定された、互いに咬合する第一伝動ギヤの対と、
   上記第二送給ローラおよび第二加圧ローラそれぞれに同軸状に固定された、互いに咬合する第二伝動ギヤの対と、
   上記両加圧ローラを、その直径方向に整列した状態で回転可能に枢支する連結アームと、
   該連結アームにおける二つの加圧ローラの枢支部間の中央部に形成された付勢点と、
   該付勢点を、上記両送給ローラに向けて付勢するための加圧レバーと、
   該加圧レバーを付勢駆動するための押圧駆動部と、
   上記両送給ローラそれぞれに固定された第一および第二の伝動ギヤの両方に咬合する駆動ギヤとを備えており、
   上記連結アームが、両加圧ローラおよび加圧ローラに固定された伝動ギヤの側面と上端縁とを覆うカバー状に形成されており、
   上記加圧レバーが、その一端近傍に揺動支点を有し、その他端に上記押圧駆動部による押圧点を有し、その揺動支点と押圧点との間に、連結アームの上記付勢点を押圧する作用点を有しており、
   この加圧レバーが、上記連結アームの側面と上端縁とを覆うように断面コ字状に形成されてなる溶接ワイヤ送給装置。
2. 上記連結アームの付勢点と加圧レバーの作用点とを連結する連結部が形成されており、該連結部を中心として上記連結アームが、各送給ローラと対応加圧ローラとが相対的に接近且つ離間するように揺動可能に構成されてなる請求項１記載の溶接ワイヤ送給装置。
3. 上記押圧駆動部がバネ部材を有しており、該バネ部材のバネ力によって上記付勢駆動を行い、且つ、上記バネ部材のバネたわみを調節しうるように構成されてなる請求項１記載の溶接ワイヤ送給装置。

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