JP5511405B2 - 溶接ワイヤ送給装置および溶接装置 - Google Patents

Description

本発明は、アーク溶接に使用する溶接ワイヤ送給装置および溶接装置の改良に関するものである。

従来、アーク溶接に使用される溶接ワイヤ送給装置には、ワイヤのスプールから溶接ワイヤが安定して送出されるように、スプールの回転を制動するための回転制動機構を持つスプール支持機構が備えられている。（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）

図４は、従来技術の溶接ワイヤ送給装置にワイヤのスプールを取り付ける方法を説明するための図であり、図５は、従来技術のスプール支持装置の部分断面図である。図４において、溶接ワイヤ送給装置１５の支持部材１に図５に示す固定軸２が固定され、この固定軸２に回転軸３が回転自在に支持されている。回転軸３内には、後述する回転制動機構が設けられている。また、この回転軸３の固定軸２側端面にフランジ３３が形成されており、フランジ３３面に回り止めピン３１が設けられていて、溶接ワイヤ１４が巻かれたスプール１３の回り止め穴１３ａに、この回り止めピン３１が挿入されるように、スプール１３が回転軸３に取り付けられている。そして、固定キャップ１２が、回転軸３の支持部材１と反対側である自由端部３ｂにねじ込められて、スプール１３が回転軸３に固定される。

ワイヤ送給駆動部９が、溶接ワイヤ送給装置１５内に設けられていて、このワイヤ送給駆動部９は、図示を省略した送給モータによって駆動される送給ロールと加圧ロールとが設けられていて、スプール１３から引出された溶接ワイヤ１４が、これらの送給ロールと加圧ロールとの間に挟まれて送給されて、ワイヤ送給口１７から溶接トーチ（図示を省略）に送給される。

次に、図５を参照して回転制動機構を説明する。支持部材１に固定軸２が固定され、この固定軸２の内部にナット２２が嵌められ、固定軸２の外側に回転軸３が取り付けられ、この回転軸３内の突壁３２の、固定軸２の自由端から離れた側の面に座金４が取り付けられ、固定軸２の自由端に挿入された回り止めピン２５が座金４にあけられた穴４１に嵌り込んでいる。このために、座金４は固定軸２に固定され、回転軸３内の突壁３２に接触してすり動いている。また、ボルト５の頭部５ａ側に小座金６を介してばね７を挿通したボルト５が、上記の座金４を挿通して、固定軸２に挿入されたナット２２にねじ込まれている。これらのナット２２、座金４、ばね７、小座金６及びボルト５により回転制動機構が構成されており、ボルト５のねじ込み量で決まるばね７の圧力で、座金４が回転軸３内の突壁３２に押し付けられるとともに、回転軸３のフランジ３３が固定軸２のフランジ２１に押し付けられて摩擦が発生し、回転軸３の回転に制動が与えられている。

この結果、溶接中は、ワイヤ送給駆動部９によってスプール１３の溶接ワイヤ１４が引っ張られて、固定軸２を中心として、回転軸３とスプール１３とが一体に回転し、溶接が終了すると、これらが一体に停止する。また、ボルト５のねじ込み量で決まるばね７の圧力で、回転軸３と固定軸２との間に摩擦が発生して、スプール１３から溶接ワイヤ１４が安定して引き出される。

特開２００３−５３５４１号公報 実公昭５０−４２１２８号公報

上述した従来技術の溶接ワイヤ送給装置１５は、回転制動機構のブレーキ力としてばね圧力による摩擦ブレーキが使用されており、溶接開始時に送給用モータに負荷がかかるために、溶接ワイヤの送給速度が予め定めた送給速度に達するまで時間がかかって、スムーズなスタートができず、溶接のスタート性に悪影響を与えるという不具合があった。

本発明は、溶接ワイヤを安定して送給することができる溶接ワイヤ送給装置及び溶接装置を提供することを目的としている。

第１の発明は、
支持部材に固定された固定軸と、
この固定軸に回転可能にはめ合わされ、溶接ワイヤのスプールが取り付けられてこのスプールと一体に回転する回転軸と、
前記回転軸の回転の制動力が電磁石により発生する回転制動手段と、
を備え、
前記回転制動手段が、前記支持部材に固定されるフランジを持つ前記固定軸と、
前記固定軸のフランジに対向して摺動するフランジを持つ前記回転軸と、
前記固定軸のフランジに固定された前記電磁石と、
前記電磁石に対向して前記回転軸のフランジに固定された磁性材料と、
を有し、
前記磁性材料が前記電磁石に吸引されて前記固定軸のフランジと前記回転軸のフランジとの間に摩擦力を発生させることを特徴とする溶接ワイヤ送給装置である。

第２の発明は、
支持部材に固定された固定軸と、
この固定軸に回転可能にはめ合わされ、溶接ワイヤのスプールが取り付けられてこのスプールと一体に回転する回転軸と、
前記回転軸の回転の制動力が電磁石により発生する回転制動手段と、
を備え、
前記回転制動手段が、前記支持部材に固定されるフランジを持つ中空の前記固定軸と、
前記固定軸のフランジに対向して摺動するフランジを持ち前記固定軸に外側から挿入された筒状の前記回転軸と、
前記固定軸内に固定された前記電磁石と、
前記回転軸内面に前記固定軸の自由端に対向する突壁が設けられ、前記固定軸の自由端から離れた側の前記突壁面に取り付けられた座金と、
前記回転軸の自由端側から挿入されて前記座金を貫通して前記電磁石に達するボルトと、
を有し、
前記ボルトが前記電磁石に吸引されて前記固定軸のフランジと前記回転軸のフランジとの間に摩擦力を発生させることを特徴とする溶接ワイヤ送給装置である。

第３の発明は、
前記溶接ワイヤ送給装置の送給モータの起動停止信号発生回路と、
前記送給モータの停止信号を入力したときに前記電磁石を作動させる電磁石作動停止部と、
前記電磁石作動後、設定期間この電磁石の作動を保持した後停止させる作動保持部と、
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接装置である。

本発明の溶接ワイヤ送給装置及び溶接装置は、ワイヤのスプールの回転制動を、必要なときにのみ働かせることができるため、送給モータに負荷をかけることがなく溶接ワイヤを安定して送給することができる。

本発明の実施の形態１のスプール支持装置の部分断面図である。 本発明の実施の形態２のスプール支持装置の部分断面図である。 本発明の実施の形態３の溶接装置の各回路を示すブロック図である。 従来技術の溶接ワイヤ送給装置にワイヤのスプールを取り付ける方法を説明するための図である。 従来技術のスプール支持装置の部分断面図である。

［実施の形態１］
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態１のスプール支持装置の部分断面図である。

図１において、支持部材１の背面からボルト（図示省略）が支持部材１を貫通して挿入され、固定軸２のフランジ２１に固定されたナット（図示省略）にねじ込まれて、固定軸２が支持部材１に固定されている。固定軸２の内部にナット２２が嵌められ、固定軸２の外側に回転軸３が取り付けられ、この回転軸３内の突壁３２の、固定軸２の自由端から離れた側の面に座金４が取り付けられ、固定軸の自由端に挿入された回り止めピン２５が座金４にあけられた穴４１に嵌り込んでいる。ボルト５が座金４を貫通して、固定軸２に挿入されたナット２２にねじ込まれている。ボルト５は、固定軸２のフランジ２１に対し、回転軸３のフランジ３３が摺動しながら回転可能となるようにナット２２にねじ込まれている。このため、ナット２２は戻り止めナットであることが望ましい。

固定軸２のフランジ２１に、電磁石７が固定されている。電磁石７は、作動したときの電磁力が固定軸２の軸心と平行な向きとなるよう固定されている。電磁石７と対向して、回転軸３のフランジ３３に円環状の磁性材料８が接着等により固定されている。電磁石７は必要とする回転制動力に応じて複数個取り付ければよい。

以下、動作を説明する。電磁石７を作動させないで溶接を開始すると、回転制動力が働かない状態で、ワイヤ送給駆動部９によってスプール１３の溶接ワイヤが引っ張られて、固定軸２を中心として回転軸３とスプール１３とが一体に回転する。溶接が終了したとき電磁石７を作動させると、回転軸３のフランジ３３に取り付けられた磁性材料８が電磁石７に吸引され、回転軸３のフランジ３３が固定軸２のフランジ２１に押し付けられて摩擦が発生し、スプール１３は回転軸３と一体に停止する。動作回路については、実施の形態３で説明する。

この結果、本発明の溶接ワイヤ送給装置は、溶接開始時および溶接中に回転制動力が働かないので、送給モータに無駄な負荷がかかることなくスムーズにスタートでき、溶接中も安定して送給することができる。

また、本発明の溶接ワイヤ送給装置は、溶接停止時に回転制動力を働かすことができるので、スプール１３の慣性による回転を防止しスプール１３とワイヤ送給駆動部９との間の溶接ワイヤのたるみを防止できる。

また、本発明の溶接ワイヤ送給装置では、回転制動力の調整が不要であり、溶接作業者の作業準備時間を短縮できる。

［実施の形態２］
図２は、本発明の実施の形態２のスプール支持装置の部分断面図である。

図２において、支持部材１の背面からボルト（図示省略）が支持部材１を貫通して挿入され、固定軸２の固定端側に設けられたフランジ２１に取り付けられたナット（図示省略）にねじ込まれて、固定軸２が支持部材１に固定されている。固定軸２の内部には固定端側から固定軸２の中央部まで穴２３が固定軸２と同軸に設けられている。穴２３の自由端側には穴２３より小さい六角穴２４が設けられていて、六角穴２４の自由端側には後述するボルト５を貫通させる穴があいている。六角穴２４にはナット２２が固定軸２の軸心方向に摺動可能に嵌められている。穴２３には円筒状の電磁石７が固定されている。ナット２２を四角ナット等六角形以外のものを使う場合は、ナット２２の外形に合わせて穴２４の形状を決めればよい。

固定軸２の外周に、円筒状の回転軸３が回転可能に挿入されている。回転軸３内部の突壁３２の、固定軸２の自由端から離れた側の面に座金４が取り付けられ、固定軸の自由端に固定された回り止めピン２５が座金４にあけられた穴４１に嵌め合わされていて、座金４が回転しないようになっている。磁性材料により製作されたボルト５が座金４を貫通して、固定軸２に挿入されたナット２２にねじ込まれて、ボルト先端５ｂは電磁石７の中空部７ａの中央部に入り込んでいる。ボルト先端５ｂはナット２２にかからない部分のため、ねじ山が切削等により取り除かれている。ボルト５を軸方向に可動とするため、ボルト先端５ｂの外径は、中空部７ａの内径より小さくなっている。ボルト５は、固定軸２のフランジ２１に対し、回転軸３のフランジ３３が摺動しながら回転可能となるようにナット２２にねじ込まれている。このため、ナット２２は戻り止めナットであることが望ましい。

以下、動作を説明する。電磁石７を作動させないで溶接を開始すると、回転制動力が働かない状態で、ワイヤ送給駆動部９によってスプール１３の溶接ワイヤが引っ張られて、固定軸２を中心として回転軸３とスプール１３とが一体に回転する。溶接が終了したとき電磁石７を作動させると、ボルト５のねじ端が電磁石７によってＸ１方向に吸引され、ボルト５の頭部５ａ、座金４および回転軸３の突壁３２を介して、回転軸３のフランジ３３が固定軸２のフランジ２１に押し付けられて摩擦が発生して回転制動力が働き、スプール１３は回転軸３と一体に停止する。動作回路については、実施の形態３で説明する。

本実施の形態では、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、実施の形態１の磁性材料８が不要なため、回転軸３の慣性モーメントを低くでき、送給モータへの負荷をさらに押さえることができるので、より安定した送給ができるという効果を奏する。

［実施の形態３］
本発明の溶接装置７０は、溶接電源５０と溶接ワイヤ送給装置１５と溶接トーチ６０とからなり、図３は、本発明の実施の形態３の溶接装置の各回路を示すブロック図であり、実施の形態１又は２の動作回路を示すものである。

溶接電源５０は、モータ起動停止信号発生回路５１とモータ駆動回路５２と電磁石起動停止部５３と電磁石の動作を設定時間保持する作動保持部５４とを備えている。

以下、動作を説明する。溶接を開始するとき、作業者が溶接トーチ６０に設けられた起動スイッチ６１をＯＮにすると、モータ起動停止信号発生回路５１から起動信号がモータ駆動回路５２に出力され、送給モータ１８が回転して溶接ワイヤが送給される。溶接を終了するとき、作業者が溶接トーチ６０の起動スイッチ６１をＯＦＦにすると、モータ起動停止信号発生回路５１から停止信号が出力され、モータ駆動回路５２は送給モータ１８を停止させて、ワイヤ送給を停止する。同時に、モータ停止信号は電磁石起動停止部５３に入力され、電磁石７を起動させ、作動保持部５４にあらかじめ設定された時間電磁石の作動を保持した後、電磁石をＯＦＦにする。電磁石７の起動により、回転軸３の回転制動力が働き、スプール１３は回転軸３と一体に停止する。

本発明の溶接装置は、溶接トーチの起動スイッチをＯＮにしたとき及び溶接作業中に回転制動力が働かないので、送給モータに無駄な負荷がかかることなくスムーズにスタートでき、溶接中も安定して送給することができる。

また、本発明の溶接装置は、溶接トーチの起動スイッチをＯＦＦすると自動的に回転制動力が働くので、スプール１３の慣性による回転を防止しスプール１３とワイヤ送給駆動部９との間の溶接ワイヤのたるみを防止できる。

１ 支持部材
２ 固定軸
３ 回転軸
３ｂ 自由端部
４ 座金
５ ボルト
５ａ 頭部
５ｂ ボルト先端
６ 小座金
７ 電磁石
７ａ 中空部
８ 磁性材料
９ ワイヤ送給駆動部
１２ 固定キャップ
１３ スプール
１３ａ 穴
１４ 溶接ワイヤ
１５ 溶接ワイヤ送給装置
１７ ワイヤ送給口
１８ 送給モータ
２１ フランジ
２２ ナット
２３ 穴
２４ 六角穴
２５ 回り止めピン
３１ 回り止めピン
３２ 突壁
３３ フランジ
４１ 穴
５０ 溶接電源
５１ モータ起動停止信号発生回路
５２ モータ駆動回路
５３ 電磁石起動停止部
５４ 作動保持部
６０ 溶接トーチ
６１ 起動スイッチ
７０ 溶接装置

Claims (3)

1. 支持部材に固定された固定軸と、
   この固定軸に回転可能にはめ合わされ、溶接ワイヤのスプールが取り付けられてこのスプールと一体に回転する回転軸と、
   前記回転軸の回転の制動力が電磁石により発生する回転制動手段と、
   を備え、
   前記回転制動手段が、前記支持部材に固定されるフランジを持つ前記固定軸と、
   前記固定軸のフランジに対向して摺動するフランジを持つ前記回転軸と、
   前記固定軸のフランジに固定された前記電磁石と、
   前記電磁石に対向して前記回転軸のフランジに固定された磁性材料と、
   を有し、
   前記磁性材料が前記電磁石に吸引されて前記固定軸のフランジと前記回転軸のフランジとの間に摩擦力を発生させることを特徴とする溶接ワイヤ送給装置。
2. 支持部材に固定された固定軸と、
   この固定軸に回転可能にはめ合わされ、溶接ワイヤのスプールが取り付けられてこのスプールと一体に回転する回転軸と、
   前記回転軸の回転の制動力が電磁石により発生する回転制動手段と、
   を備え、
   前記回転制動手段が、前記支持部材に固定されるフランジを持つ中空の前記固定軸と、
   前記固定軸のフランジに対向して摺動するフランジを持ち前記固定軸に外側から挿入された筒状の前記回転軸と、
   前記固定軸内に固定された前記電磁石と、
   前記回転軸内面に前記固定軸の自由端に対向する突壁が設けられ、前記固定軸の自由端から離れた側の前記突壁面に取り付けられた座金と、
   前記回転軸の自由端側から挿入されて前記座金を貫通して前記電磁石に達するボルトと、
   を有し、
   前記ボルトが前記電磁石に吸引されて前記固定軸のフランジと前記回転軸のフランジとの間に摩擦力を発生させることを特徴とする溶接ワイヤ送給装置。
3. 前記溶接ワイヤ送給装置の送給モータの起動停止信号発生回路と、
   前記送給モータの停止信号を入力したときに前記電磁石を作動させる電磁石作動停止部と、
   前記電磁石作動後、設定期間この電磁石の作動を保持した後停止させる作動保持部と、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接装置。

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