JP6615599B2 - コンジットケーブル、およびアーク溶接システム - Google Patents

Description

本発明は、溶接トーチとワイヤ送給装置との間をつなぐコンジットケーブル、およびこれを備えたアーク溶接システムに関する。

消耗電極式アーク溶接において、溶接ロボットや走行台車を用いた自動溶接や、作業者が溶接トーチを操作する半自動溶接の手法が採用されている。これら自動溶接等の溶接作業時においては、溶接ワイヤがワイヤ送給装置から送り出され、当該溶接ワイヤはコンジットケーブルによってガイドされて溶接トーチまで送給される。コンジットケーブルは、筒状の導電体に絶縁性の筒体（絶縁筒体）が被覆された構成を有する（たとえば特許文献１を参照）。導電体の内側にはコイルライナが挿入され、このコイルライナによって溶接ワイヤがガイドされる。

コンジットケーブルにおいては、屈曲の度合いが大きくなると、溶接ワイヤの送給抵抗が大きくなる。これに対し、たとえば、溶接トーチやワイヤ送給装置との接続部付近を覆うようにケーブルサポートを取り付ける、あるいはコンジットケーブルやコイルライナを硬い材料で構成して剛性を高める、等により、コンジットケーブルを屈曲し難くして、溶接ワイヤの送給抵抗の低減が図られる場合があった。

しかしながら、半自動溶接に用いられるコンジットケーブルにおいては、溶接ワイヤの送給性能を重視してコンジットケーブルを硬くしたりケーブルサポートを設置すると、コンジットケーブルの取り回しが悪くなる。その結果、溶接トーチの操作性が悪くなり、溶接作業内容によっては作業者の負担が増大する場合があった。

特開２０１２−６０６０号公報

本発明は、このような事情のもとで考え出されたものであって、屈曲のし易さを調整するのに適したコンジットケーブルを提供することを主たる課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を採用した。

本発明の第１の側面によって提供されるコンジットケーブルは、電力を供給する導電体と、この導電体を囲う絶縁筒体とを有し、溶接ワイヤを挿通させるコンジットケーブルであって、上記導電体の外周面と上記絶縁筒体の外周面との間には、上記絶縁筒体の長手方向に沿って延びる流体収容部が設けられている。

好ましい実施の形態においては、上記流体収容部は上記絶縁筒体の内部に複数設けられており、これら流体収容部は、当該絶縁筒体の周方向において間隔を隔てて配されている。

好ましい実施の形態においては、上記流体収容部は、上記絶縁筒体の内部に埋設されたホースによって構成される。

好ましい実施の形態においては、上記流体収容部は、上記導電体の外周面と上記絶縁筒体の内周面との間に形成された間隙によって構成される。

本発明の第２の側面によって提供されるアーク溶接システムは、本発明の第１の側面に係るコンジットケーブルと、上記コンジットケーブルの一端部に接続され、モータの駆動力により溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置と、上記コンジットケーブルの他端部に接続される溶接トーチと、上記流体収容部に流体を供給するための流体供給手段と、上記流体収容部に供給する流体の圧力を調整するための圧力調整手段と、を備える。

好ましい実施の形態においては、上記モータに流れる電流の変動に応じて、上記圧力調整手段により圧力調整を行う。

好ましい実施の形態においては、上記溶接トーチには、上記圧力調整手段により圧力調整を行うためのスイッチが設けられている。

好ましい実施の形態においては、上記流体供給手段により供給される流体は、気体である。

好ましい実施の形態においては、上記流体供給手段により供給される流体として、上記溶接トーチに向けて供給するためのシールドガスが用いられる。

本発明によれば、導電体の外周面と絶縁筒体の外周面との間には、流体収容部が設けられている。流体収容部は、絶縁筒体の長手方向に沿って延びている。上記構成の流体収容部に所定の流体圧をかけると、コンジットケーブルが相対的に硬くなる。一方、流体収容部の流体圧を下げると、コンジットケーブルが相対的に軟らかくなる。このようなことから理解されるように、本発明のコンジットケーブルは、屈曲のし易さ（屈曲性）を調整するのに適する。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に係るアーク溶接システムの一例を示す概略構成図である。 コンジットケーブルの構造の一例を示す断面図である。 コンジットケーブルの構造の他の例を示す断面図である。 図３に示したコンジットケーブルの他の部位の断面図である。 本発明に係るアーク溶接システムの他の例を示す概略構成図である。

以下、本発明の好ましい実施形態につき、図面を参照しつつ具体的に説明する。

図１は、本発明に係るアーク溶接システムの一例を示す概略構成図である。本実施形態のアーク溶接システム１００は、ワイヤ送給装置２００、コンジットケーブル３００と、溶接トーチ４００と、およびガスボンベ５００，６００を備えており、作業者が溶接トーチを操作する、いわゆる半自動溶接に用いられるものである。

ワイヤ送給装置２００は、ワイヤリール２１０に巻かれた溶接ワイヤＷを、コンジットケーブル３００を介して溶接トーチ４００に送給するものである。ワイヤ送給装置２００は、送給ロール２２０と、これに対向する加圧ロール２３０とを備える。送給ロール２２０は、モータ２４０によって回転駆動される。送給ロール２２０と加圧ロール２３０の間に溶接ワイヤＷが所定の加圧状態で挟まれている。モータ２４０の駆動によって、溶接ワイヤＷは、コンジットケーブル３００側（図中右側）に送り出される。

コンジットケーブル３００は、ワイヤ送給装置２００から送り出される溶接ワイヤＷを溶接トーチ４００に導くものである。また、コンジットケーブル３００は、溶接トーチ４００へ電力およびシールドガスを供給する役割も担う。半自動溶接の場合、コンジットケーブル３００の外径は、たとえば１０〜５０ｍｍ程度であり、コンジットケーブル３００の全長は１〜１０ｍ程度である。

図２は、コンジットケーブル３００の中心軸線に対して垂直方向の断面図である。同図に示すように、コンジットケーブル３００は、中心管３１０、導電体３２０、絶縁テープ３３０、および絶縁筒体３４０を備えて構成されている。導電体３２０は、多数の金属細線の撚り線構造とされている。導電体３２０は、全体として筒状をなしており、中心管３１０を覆っている。導電体３２０には、溶接電源（図示せず）から電力が供給される。この導電体３２０には、たとえば複数の制御線３５０が埋設されている。これら制御線３５０は、溶接トーチ４００のスイッチ用や制御用の電線である。

絶縁テープ３３０は、導電体３２０を覆っており、たとえば絶縁性のテープ材料を導電体３２０の外周に巻き付けて構成されたものである。

絶縁筒体３４０は、絶縁テープ３３０を覆っており、コンジットケーブル３００の中心軸線に沿って延びている。絶縁筒体３４０は、たとえば合成ゴムや合成樹脂からなり、所望の物性（弾性率・硬度等）を有する材料が選択的に用いられる。

本実施形態において、絶縁筒体３４０には、流体を収容するための複数のホース３６０が埋設されている。ホース３６０は、たとえば合成ゴムからなり、流体を収容するための内側空間を有する。ホース３６０は、絶縁筒体３４０の長手方向に沿って延びており、コンジットケーブル３００において、ワイヤ送給装置２００側の端部から溶接トーチ４００側の端部にまで至る。また、ホース３６０の両端部は閉塞している。上記複数のホース３６０は、絶縁筒体３４０の周方向において、略一定間隔を隔てて略均等に配されている。詳細は後述するが、各ホース３６０には、必要に応じてガスボンベ５００内のガスが供給される。ホース３６０は、本発明でいう流体収容部に相当する。

なお、本実施形態において、導電体３２０と絶縁筒体３４０との間には絶縁テープ３３０が介在しているが、絶縁テープ３３０を具備しない構成としてもよい。絶縁テープ３３０を具備しない場合、絶縁筒体３４０が導電体３２０を直接覆うことになる。

中心管３１０の内側には、コイルライナ３７０が挿通されている。コイルライナ３７０は、ワイヤ送給装置２００から送り出される溶接ワイヤＷを溶接トーチ４００までガイドするものである。コイルライナ３７０は、金属線材が螺旋状に巻回された構成であり、概略円筒状である。このコイルライナ３７０の内側を溶接ワイヤＷが挿通する。コイルライナ３７０と中心管３１０との間の空間は、シールドガスを流すための流路として機能する。本実施形態において、シールドガスは、ガスボンベ６００に貯蔵されている。シールドガスは、所定の流量および圧力に調整された上で、コンジットケーブル３００におけるワイヤ送給装置２００側の端部から当該コンジットケーブル３００の内部に導入される。

溶接トーチ４００は、コンジットケーブル３００の先端部に接続されている。溶接トーチ４００の先端付近には給電チップ（図示略）が内蔵されている。上記したコイルライナ３７０は、溶接トーチ４００に内挿されつつ上記給電チップまで延びている。溶接トーチ４００には、後述のガスレギュレータ５１０を操作するためのスイッチ４１０が設けられている。

ガスボンベ５００は、コンジットケーブル３００のホース３６０に供給するためのガス（気体）を高圧状態ないし液化状態で貯蔵している。ガスボンベ５００に充填されるガスは特に限定されないが、たとえば空気や不活性ガスが挙げられる。ガスボンベ５００は、本発明でいう流体供給手段に相当する。

ガスボンベ５００とコンジットケーブル３００（ホース３６０）との間には、ガスレギュレータ５１０が設けられている。ガスボンベ５００内のガスは、ガスレギュレータ５１０によって所定の圧力に調整された上で、コンジットケーブル３００内の各ホース３６０に供給される。ガスレギュレータ５１０は、本発明でいう圧力調整手段に相当する。

図１に示すように、本実施形態のアーク溶接システム１００は、ガスレギュレータ５１０の作動を制御するための制御部７００を有する。制御部７００は、モータ２４０に流れる電流の変動に応じて、ガスレギュレータ５１０による圧力調整を行う。たとえばモータ２４０に流れる電流が上昇すると、制御部７００により当該電流の変動を検出し、ガスレギュレータ５１０により供給ガスの圧力を上昇させる。具体的には、モータ２４０に流れる電流が、予め設定された所定の閾値（電流値）を越えて上昇すると、ホース３６０への供給ガスの圧力を上昇させる。一方、モータ２４０に流れる電流が上記閾値を下回ると、ホース３６０の供給ガスの圧力を下降させる。また、多段階の閾値（電流値）を設定しておき、モータ２４０の検出電流値が各閾値を跨いで変動（上昇あるいは下降）する場合に、ホース３６０への供給ガスの圧力を上昇あるいは下降させてもよい。

また、本実施形態において、制御部７００は、溶接トーチ４００におけるスイッチ４１０の操作に応じて、ガスレギュレータ５１０による圧力調整を行う。具体的には、たとえばスイッチ４１０の操作によって、供給ガスの圧力を所定範囲内で任意に調整することが可能となっている。

次に、本実施形態の作用について説明する。

本実施形態のコンジットケーブル３００において、導電体３２０の外周面と絶縁筒体３４０の外周面との間には、ホース３６０が設けられている。ホース３６０は、絶縁筒体３４０の長手方向に沿って延びている。上記構成のホース３６０に所定のガス圧（流体圧）をかけると、コンジットケーブル３００が相対的に硬くなる。一方、ホース３６０のガス圧を下げると、コンジットケーブル３００が相対的に軟らかくなる。このようなことから理解されるように、本実施形態のコンジットケーブル３００は、屈曲のし易さ（屈曲性）を調整するのに適する。

ホース３６０は、絶縁筒体３４０の内部に複数設けられている。これらホース３６０は、絶縁筒体３４０の周方向において間隔を隔てて配されている。このような構成によれば、ホース３６０のガス圧を変化させることでコンジットケーブル３００の屈曲性を調整するのに際し、当該コンジットケーブル３００の周方向での偏りを抑制することができる。

本実施形態において、複数のホース３６０（流体収容部）が絶縁筒体３４０の内部に埋設されている。このような構成によれば、コンジットケーブル３００内に複数のホース３６０（流体収容部）を比較的に容易かつ安定した状態で配置することができる。

本実施形態のアーク溶接システム１００は、ホース３６０にガス（流体）を供給するためのガスボンベ５００と、ホース３６０に供給するガスの圧力を調整するガスレギュレータ５１０と、を備える。このような構成によれば、ガスボンベ５００からコンジットケーブル３００内のホース３６０へ供給されるガス圧を調整することで、コンジットケーブル３００の屈曲性を適宜調整することができる。

溶接作業内容によっては、コンジットケーブル３００の屈曲の度合いが増し、溶接ワイヤＷの送給抵抗が増大してしまう。そうすると、溶接ワイヤＷへの送給力を与えるモータ２４０については、当該モータ２４０に流れる電流が上昇する。本実施形態においては、上記したようにモータ２４０に流れる電流が変動すると、その変動に応じて、ガスレギュレータ５１０によってホース３６０への供給ガスの圧力調整を行う。上記のようにモータ２４０に流れる電流が上昇する場合、ホース３６０への供給ガスの圧力を上昇させる。これにより、コンジットケーブル３００が相対的に硬くなり、当該コンジットケーブル３００が屈曲し難くなる。その結果、溶接ワイヤＷの送給性能が改善される。

溶接トーチ４００には、ガスレギュレータ５１０によりホース３６０への供給ガスの圧調整を行うスイッチ４１０が設けられている。このような構成によれば、必要に応じて作業者がコンジットケーブル３００の硬さを任意で調整可能であり、様々な溶接姿勢に対応したケーブル硬さで溶接作業を行うことが可能となる。

図３、図４は、本発明に係るコンジットケーブルの他の例を示している。なお、図３以降の図においては、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。

本実施形態のコンジットケーブル３００においては、上記実施形態のホース３６０に代えて、ガス収容部３８０を備えている。図３に示した本実施形態において、絶縁筒体３４０の内径寸法は絶縁テープ３３０（導電体３２０）の外径寸法より明らかに大きくされている。そして、絶縁テープ３３０（導電体３２０）の外周面と絶縁筒体３４０の内周面との間隙が、ガス収容部３８０とされている。また、図４に示すように、本実施形態において、コンジットケーブル３００の軸線方向における適所には、スペーサ３９０が設けられている。スペーサ３９０は、絶縁テープ３３０と絶縁筒体３４０との間（ガス収容部３８０）に挿入される筒状部材であり、ガスを通過させるための溝３９１が適所に形成されている。これにより、ガス収容部３８０は、コンジットケーブル３００の周方向において殆ど偏りのない筒状空間として形成される。

ガス収容部３８０に所定のガス圧（流体圧）をかけると、コンジットケーブル３００が相対的に硬くなる。一方、ガス収容部３８０のガス圧を下げると、コンジットケーブル３００が相対的に軟らかくなる。したがって、ガス収容部３８０を具備する本実施形態のコンジットケーブル３００は、屈曲のし易さ（屈曲性）を調整するのに適する。

また、ガス収容部３８０は、絶縁テープ３３０（導電体３２０）の外周面と絶縁筒体３４０の内周面との間隙によって形成されている。したがって、ガス収容部３８０の形成が容易である。

図５は、本発明に係るアーク溶接システムの他の例を示す概略構成図である。本実施形態のアーク溶接システム１１０は、シールドガスをコンジットケーブル３００内の各ホース３６０（図示せず）に供給するように構成されている。本実施形態においては、図１に示した上記実施形態と異なり、ガスボンベ６００を具備しておらず、ガスボンベ５００にはシールドガスが充填されている。ガスボンベ５００とコンジットケーブル３００との間には、追加のガスレギュレータ５２０が設けられている。ガスレギュレータ５２０は、ガスレギュレータ５１０およびガスボンベ５００をつなぐ流路から分岐した流路に設けられている。ガスボンベ５００内のシールドガスは、ガスレギュレータ５２０により所定の流量および圧力に調整された上でコンジットケーブル３００の内部に導入され、溶接トーチ４００に供給される。一方、ガスボンベ５００内のシールドガスは、ガスレギュレータ５１０において所定の圧力に調整された上で、コンジットケーブル３００内の各ホース３６０に供給される。

本実施形態によれば、各ホース３６０（流体収容部）に供給するガスとしてシールドガスを利用することができるので、ガス供給源を別途に設ける必要がない。したがって、アーク溶接システム１１０の全体構成が複雑になるのを回避することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明の範囲は上記した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載した事項の範囲内でのあらゆる変更は、すべて本発明の範囲に包摂される。

上記実施形態においては、流体収容部に供給する流体としてガスを用いる場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。流体収容部に収容する流体として、水などの液体を用いてもよい。

１００，１１０ アーク溶接システム
２００ ワイヤ送給装置
２１０ ワイヤリール
２２０ 送給ロール
２３０ 加圧ロール
２４０ モータ
３００ コンジットケーブル
３１０ 中心管
３２０ 導電体
３３０ 絶縁テープ
３４０ 絶縁筒体
３５０ 制御線
３６０ ホース（流体収容部）
３７０ コイルライナ
３８０ ガス収容部（流体収容部）
３９０ スペーサ
３９１ 溝
４００ 溶接トーチ
４１０ スイッチ
５００ ガスボンベ（流体供給手段）
５１０ ガスレギュレータ（圧力調整手段）
５２０ ガスレギュレータ
６００ ガスボンベ
７００ 制御部
Ｗ 溶接ワイヤ

Claims (7)

1. 電力を供給する導電体と、この導電体を囲う絶縁筒体とを有し、溶接ワイヤを挿通させるコンジットケーブルであって、
   上記導電体の外周面と上記絶縁筒体の外周面との間には、上記絶縁筒体の長手方向に沿って延びる流体収容部が設けられており、
   上記流体収容部は上記絶縁筒体の内部に複数設けられており、これら流体収容部は、当該絶縁筒体の周方向において間隔を隔てて配されている、コンジットケーブル。
2. 上記流体収容部は、上記絶縁筒体の内部に埋設されたホースによって構成される、請求項１に記載のコンジットケーブル。
3. 請求項１または２に記載のコンジットケーブルと、
   上記コンジットケーブルの一端部に接続され、モータの駆動力により溶接ワイヤを送給するワイヤ送給装置と、
   上記コンジットケーブルの他端部に接続される溶接トーチと、
   上記流体収容部に流体を供給するための流体供給手段と、
   上記流体収容部に供給する流体の圧力を調整するための圧力調整手段と、を備える、アーク溶接システム。
4. 上記モータに流れる電流の変動に応じて、上記圧力調整手段により圧力調整を行う、請求項３に記載のアーク溶接システム。
5. 上記溶接トーチには、上記圧力調整手段により圧力調整を行うためのスイッチが設けられている、請求項３または４に記載のアーク溶接システム。
6. 上記流体供給手段により供給される流体は、気体である、請求項３ないし５のいずれかに記載のアーク溶接システム。
7. 上記流体供給手段により供給される流体として、上記溶接トーチに向けて供給するためのシールドガスが用いられる、請求項６に記載のアーク溶接システム。

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