JP7048570B2 - 金属ワイヤ送給システム及び方法 - Google Patents
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Description
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金属ワイヤをコンタクトチップ組立体の溶接トーチのプラズマアークに連続的に送給できるように、筐体内の弛みワイヤの量を適切な位置に維持する金属ワイヤ送給システムを緩衝部として使用して成形加工物(直接金属堆積法(例えば、付加製造法)を使用して製造される)への溶融金属の堆積速度を増加させることができることが分かっている。代表的な金属ワイヤ送給システムの図が図1に示されている。このシステムは、ワイヤ供給ユニット10と、ワイヤ緊張ユニット20と、ワイヤ緩衝ユニット30と、弛みワイヤ送出ユニット40とを含む。ユニットは互いに分離されるものとして模式的に示されているが、ユニットの2つ以上又は全てを、室又はハウジングなどの、単一の構造体内に収容することができる。
10 ワイヤ供給ユニット
20 ワイヤ緊張ユニット
30 ワイヤ緩衝ユニット
40 弛みワイヤ送出源
50 ワイヤ供給スプール
55 支点
60 垂直支持要素
65 横断支持要素
70 第1の側方支持要素
71 第2の側方支持要素
72 前部取付支持体
73 前部取付支持体
74 後部取付支持体
75 後部取付支持体
78 フレーム横梁
100 フレーム
101 ヒンジ
103 上部透明窓
104 下部透明扉
110 検知装置
120 開口
122 位置センサ
130 ワイヤ受取ユニットの第1の受取ホイール
135 ワイヤ受取ユニットの第2の受取ホイール
140 任意選択のブラケット
145 任意選択のブラケット
180 金属ワイヤ
185 弛みワイヤ
200 ワイヤ送給装置
205 受動溝付きローラ
210 アーム
220 電動溝付きローラ
225 モータ
300 第1の弛みワイヤガイド
305 二重溝付きローラ
310 アーム
320 二重溝付きローラ
330 支持体
400 第2の弛みワイヤガイド
405 受動溝付きローラ
410 アーム
420 受動溝付きローラ
430 支持体
500 第3の弛みワイヤガイド
505 受動溝付きローラ
510 アーム
520 受動溝付きローラ
530 支持体
600 弛みワイヤ引張装置
605 受動溝付きローラ
610 アーム
620 電動溝付きローラ
625 モータ
700 ループ検知装置
710 センサ
720 センサ
730 センサ
740 センサ
780 支持要素
790 支持要素
800 加圧装置
850 加圧装置
900 背板
1000 筐体退出ガイド
Claims (27)
- 金属ワイヤ送給システムであって、
位置調節可能なワイヤ供給スプールと、
開口を含む進入ワイヤ位置検出器を備える筐体と、
第1の電動溝付きローラと、第1の受動溝付きローラと、前記第1の電動溝付きローラに取り付けられた第1のモータとを備え、前記第1の電動溝付きローラ及び前記第1の受動溝付きローラが、前記第1の電動溝付きローラと前記第1の受動溝付きローラとの間にチャネルを形成する、ワイヤ送給装置と、
少なくとも3つの弛みワイヤガイドの組み合わせであって、第1の弛みワイヤガイドが、前記ワイヤ送給装置の後方に且つ前記ワイヤ送給装置との直線上に位置決めされ、第2の弛みワイヤガイドが前記第1の弛みワイヤガイドの右下方に位置決めされ、第3の弛みワイヤガイドが前記第1の弛みワイヤガイドの左下方に位置決めされ、
前記第1の弛みワイヤガイドと前記第2の弛みワイヤガイドと前記第3の弛みワイヤガイドとが一緒になって、前記第2の弛みワイヤガイドと前記第3の弛みワイヤガイドとにより支持される弛みワイヤのループを形成するように、前記第1の弛みワイヤガイドから前記第2の弛みワイヤガイド、前記第3の弛みワイヤガイドに、そして前記第1の弛みワイヤガイドに戻るループ経路を形成する、少なくとも3つの弛みワイヤガイドの組み合わせと、
第2の電動溝付きローラと、第2の受動溝付きローラと、前記第2の電動溝付きローラに取り付けられた第2のモータとを備え、前記第2の電動溝付きローラ及び前記第2の受動溝付きローラが、前記第2の電動溝付きローラと前記第2の受動溝付きローラとの間にチャネルを形成する、弛みワイヤ引張装置と、
筐体退出ガイドと
を備える、金属ワイヤ送給システム。 - 前記第1の弛みワイヤガイドが、
第1の溝と第2の溝とを有する第1の二重溝付きローラであって、前記筐体の背板に枢動可能に接続された第1のアームに取り付けられる前記ローラと、
第1の溝と第2の溝とを有する第2の二重溝付きローラであって、前記第1の二重溝付きローラの前記第1の溝と前記第2の二重溝付きローラの前記第1の溝とが、前記第1の溝付きローラの前記第1の溝と前記第2の溝付きローラの前記第1の溝との間にチャネルを形成し、且つ前記第1の二重溝付きローラの前記第1の溝が、前記筐体の前記背板に接続された第1の支持体に接続された前記第1のアーム上のばねにより付勢される、第2の二重溝付きローラとを備え、
前記第2の弛みワイヤガイドが、
前記筐体の前記背板に枢動可能に接続された第2のアームに取り付けられた第3の受動溝付きローラと、
第4の受動溝付きローラであって、前記第3の受動溝付きローラの溝と前記第4の受動溝付きローラの溝とが、前記第3の受動溝付きローラの前記溝と前記第4の受動溝付きローラの前記溝との間にチャネルを形成し、且つ前記第3の受動溝付きローラの前記溝が、前記筐体の前記背板に接続された第2の支持体に接続された前記第2のアーム上のばねにより付勢される、第4の受動溝付きローラとを備え、並びに
前記第3の弛みワイヤガイドが、
前記筐体の前記背板に枢動可能に接続された第3のアームに取り付けられた第5の受動溝付きローラと、
第6の受動溝付きローラであって、前記第5の受動溝付きローラの溝と前記第6の受動溝付きローラの溝とが、前記第5の受動溝付きローラの前記溝と前記第6の受動溝付きローラの前記溝との間にチャネルを形成し、且つ前記第5の受動溝付きローラの前記溝が、前記筐体の前記背板に接続された第3の支持体に接続された前記第3のアーム上のばねにより付勢される、第6の受動溝付きローラとを備える、請求項1に記載の金属ワイヤ送給システム。 - 前記第1の電動溝付きローラ、前記第1の受動溝付きローラ、前記第2の電動溝付きローラ、及び前記第2の受動溝付きローラのうちのいずれか1つ又はこれらの組み合わせの前記溝の表面の摩擦が増強される、請求項1又は2に記載の金属ワイヤ送給装置。
- 前記第1モータ及び前記第2モータが各々別個に、出力制御信号により駆動される直流モータとステッピングモータとから選択される、請求項1~3のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。
- 前記進入ワイヤ位置検出器が、前記開口内の金属ワイヤの位置を検出する第1のセンサを更に備える、請求項1~4のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。
- 前記第1のセンサが、前記ワイヤ供給スプールをX方向、Y方向若しくはZ方向の少なくとも一つの方向又はこれらの任意の組み合わせの方向に再配置できる制御システムと通信する、請求項5に金属ワイヤ送給システム。
- 前記筐体が、前記筐体を開けずに前記筐体内の構成要素の視認を可能にするための、透明窓若しくは透明扉又はこれらの両方を更に備える、請求項1~6のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。
- 前記透明窓又は透明扉が、ガラス、アクリル(ポリ(メチルメタクリレート)若しくはPMMA)、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート(PETG)、又はポリカーボネートで作製される、請求項7に記載の金属ワイヤ送給システム。
- 前記ワイヤ送給装置が、前記ワイヤ供給スプールに巻き付けられたワイヤを前記筐体内に送給するように構成される、請求項1~8のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。
- 前記第1の受動溝付きローラにより及ぼされる圧力量を調整するための第1の加圧装置を更に備える、請求項1~9のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。
- 前記第1の加圧装置が、第1の方向に移動させたときに前記第1の受動溝付きローラに加わる圧力を増加させ且つ第2の方向に移動させたときに前記第1の受動溝付きローラに加わる圧力を減少させる、油圧、空気圧、機械又は電子駆動式のピストンを備える、請求項10に記載の金属ワイヤ送給システム。
- 前記第2の受動溝付きローラにより及ぼされる圧力量を調整するための第2の加圧装置を更に備える、請求項1~11のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。
- 前記第2の加圧装置が、第1の方向に移動させたときに前記第2の受動溝付きローラに加わる圧力を増加させ且つ第2の方向に移動させたときに前記第2の受動溝付きローラに加わる圧力を減少させる、油圧、空気圧、機械又は電子駆動式のピストンを備える、請求項12に記載の金属ワイヤ送給システム。
- 前記ワイヤ送給装置の前記第1のモータが、前記第1の電動溝付きローラを回転させるために前記第1の電動溝付きローラに接続される、請求項1~13のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。
- 前記弛みワイヤ引張装置の前記第2のモータが、前記第2の電動溝付きローラを回転させるために前記第2の電動溝付きローラに接続される、請求項1~14のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。
- 前記ワイヤ送給装置の前記第1のモータが、前記弛みワイヤ引張装置とは独立して動作する、請求項1~15のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。
- 前記筐体がループ検知装置を更に備える、請求項1~16のいずれか一項に記載の金属ワイヤ送給システム。
- 前記ループ検知装置が、
a)制御システムと通信する第1のセンサであって、前記第1のセンサが弛みワイヤの前記ループを検知したときに前記ワイヤ送給システム及び堆積プロセスの運転を停止させるように前記制御システムに信号を送信する第1のセンサ、又は
b)制御システムと通信する第2のセンサであって、前記第2のセンサが弛みワイヤの前記ループを検知したときにより多くの金属ワイヤを前記筐体内に送給するように前記制御システムに信号を送信する第2のセンサ、又は
c)前記制御システムと通信する第3のセンサであって、前記第3のセンサが弛みワイヤの前記ループを検知したときにより少ない金属ワイヤを前記筐体内に送給するように前記制御システムに信号を送信する第3のセンサ、又は
d)前記制御システムと通信する第4のセンサであって、前記第4のセンサが弛みワイヤの前記ループを検知したときに前記筐体内への金属ワイヤの送給を停止させるように前記制御システムに信号を送信する第4のセンサ、又は
e)a)、b)、c)及びd)の任意の組み合わせを備える、
請求項17に記載の金属ワイヤ送給システム。 - 金属ワイヤを溶接トーチに提供する方法であって、
十分な量の前記金属ワイヤをワイヤ供給源から第1の弛みワイヤガイド、第2の弛みワイヤガイド、そして第3の弛みワイヤガイドへ前進させ、前記第1の弛みワイヤガイドと前記第2の弛みワイヤガイドと前記第3の弛みワイヤガイドとが一緒になって、前記第2の弛みワイヤガイドと前記第3の弛みワイヤガイドとにより支持される弛みワイヤのループを形成するように、前記第1の弛みワイヤガイドから前記第2の弛みワイヤガイド、前記第3の弛みワイヤガイドに、そして前記第1の弛みワイヤガイドに戻るループ経路を形成することと、
ある量の弛みワイヤを弛みワイヤの前記ループから溶接トーチのプラズマアークへ前進させることと、
前記溶接トーチへ前進させた前記量の弛みワイヤを補って弛みワイヤのループを維持するために前記ワイヤ供給源から追加の金属ワイヤを供給することを含み、
前記ワイヤ供給源から前進させる弛みワイヤの前記量が、前記溶接トーチへの弛みワイヤの連続送出を可能するために弛みワイヤの前記ループを維持するのに十分である、
方法。 - 前記ワイヤ供給源は、前記金属ワイヤが巻き付けられる位置調節可能なスプールであり、且つ前記方法が、弛みワイヤの前記ループを形成するように前進させるべき前記金属ワイヤを提供するために前記金属ワイヤを前記スプールから繰り出すことを更に含む、請求項19に記載の方法。
- 前記スプールから繰り出される前記ワイヤを所望の位置に維持するために前記スプールをX方向、Y方向若しくはZ方向の少なくとも一つの方向又はこれらの組み合わせの方向に再配置することを更に含む、請求項20に記載の方法。
- 前記金属ワイヤに摩擦接触するローラを回転させて前記金属ワイヤを筐体内へ前進させることを更に含む、請求項19~21のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ローラの回転が、前記ローラに取り付けられたモータを作動させることにより達成され、且つ前記モータが、ステッピングモータか、又は出力制御信号により駆動される直流モータである、請求項22に記載の方法。
- 前記供給源からの前記金属ワイヤの前進が、弛みワイヤの前記ループから前記溶接トーチへのある量の弛みワイヤの前進の影響を受けない、請求項19~23のいずれか一項に記載の方法。
- 前記弛みワイヤに摩擦接触するローラを回転させて前記弛みワイヤを前記溶接トーチへ送出することを更に含む、請求項19~24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ローラの回転が、前記ローラに取り付けられたモータを作動させることにより達成され、且つ前記モータが、ステッピングモータか、又は出力制御信号により駆動される直流モータである、請求項25に記載の方法。
- 前記溶接トーチが、プラズマアーク溶接トーチ、プラズマ移行型アークトーチ、ガスタングステンアーク溶接トーチ、ガスメタルアーク溶接トーチ、金属不活性ガス溶接トーチ、金属活性ガス溶接トーチ、レーザ装置、電子ビーム銃、又はこれらの任意の組み合わせから選択される、請求項19~26のいずれか一項に記載の方法。
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