JPH0329511B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動、半自動アーク溶接等に於ける溶
接ワイヤ送給装置に関する。

一般に連続した電極ワイヤを使用するCO₂溶接
やMAG溶接、MIG溶接等、消耗電極方式による
自動、半自動アーク溶接や、添加ワイヤを使用す
るTIG溶接、プラズマ溶接、ろう接等に於いて、
連続した溶接ワイヤを円滑に溶接個所まで送給し
て安定にアーク部分に供給する必要があることは
云うまでもない。

特に、溶接ワイヤを巻回装填したワイヤリール
部と、作業者が操作する溶接トーチ部との間に相
当な距離が存在し、その間を可撓性を有するコン
ジツトケーブルで接続する、いわゆる半自動アー
ク溶接では、ワイヤリール側に設けられるワイヤ
送給器や、コンジツトケーブル内のワイヤガイド
部におけるワイヤ送給機能が溶接特性に重大な影
響を及ぼすことはよく経験されているところであ
る。

そこで半自動アーク溶接等において、コンジツ
トケーブルの長さを特に長く設定する必要がある
場合や、溶接トーチの先端部分でコンジツトケー
ブルを極端に湾曲させなければならないような溶
接個所の溶接に対しては、従来から円滑、かつ安
定に送給するための種々な対応策が検討されては
きたが、いずれも十分満足すべき性能の得られる
ものではなかつた。

一方、ワイヤリールや溶接トーチの位置が略定
まつていて、両者を結ぶワイヤ送給径路もあまり
変動することがない、例えば冶具アーク溶接装置
や、ロボツト溶接装置に於いても、その送給径路
が極端に湾曲していて、その湾曲部の曲率半径が
小さい場合には、やはりワイヤ送給が不安定とな
り、特にロボツト溶接装置では手首先端部の回動
によつて、送給負荷の変動を避けられない場合が
多い。

そこで、このような湾曲部を伴う送給径路に溶
接ワイヤを送給する際に、送給径路を構成すべく
溶接ワイヤを挿通しているガイドチユーブ自体を
その円周方向に回転させながら溶接ワイヤを送給
することによつて送給負荷を積極的に低減させる
手段が考えられる。

ところで、このような手段を採用する場合、送
給径路に常に一定の湾曲部が形成され、しかもそ
の湾曲の度合が殆んど変化しない場合には、溶接
作業中ガイドチユーブを一定の速度で回転させて
おけばよいが、実際の溶接作業にあつて、特に半
自動アーク溶接のように溶接トーチを手で持つて
溶接現場を移動するような場合は送給径路が直線
に近い状態から極度に湾曲した状態までの間で絶
えず変化する訳で、このような状況下にあつてガ
イドチユーブを常に一定の速度で回転させること
は実情にそぐわず、また不経済でもあつた。

また前述のようにロボツト溶接装置においても
例えば、手首の回動によつて送給径路の湾曲の度
合が絶えず変化する訳で、半自動アーク溶接に於
ける場合と同様のことがここでも云える訳であ
る。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは自動、半自動アーク
溶接等に於いて、送給径路に湾曲部を伴い、特に
その湾曲の度合が絶えず変化するような場合に於
いても、送給負荷を適確に低減し、溶接ワイヤの
安定、かつ円滑なる送給を無駄なく効果的に行え
る溶接ワイヤ送給装置を提供することにある。

上記目的を達成すべく本発明は以下の如く構成
したことを特徴とする。

すなわち、ワイヤ送給器によつて送給される溶
接ワイヤを内周壁が螺旋状を形成されるガイドチ
ユーブ内に挿通してガイドチユーブをその円周方
向に回転させるとともに、溶接ワイヤを送給する
送給力を検出し、その送給力に応じた値に基づい
て、上記ガイドチユーブの回転及び停止、或いは
回転速度制御を行なうもので、ガイドチユーブの
回転によつて溶接ワイヤにその送給方向に向う推
力を受け、この推力によつて送給負荷を積極的に
低減するとともに、送給径路に生じる湾曲の度合
に応じて、必要時に、必要なだけガイドチユーブ
を回転駆動して上記効果を得るようにしたもので
あり、溶接ワイヤの安定、かつ円滑なる送給を無
駄なく効果的に行えるものである。

以下、本発明の１実施例を図面を参照しながら
具体的に説明する。

第１図は本発明に基づく溶接ワイヤ送給装置の
動作原理を示すための概略図であつて、１は溶接
ワイヤ２を巻回したワイヤリールであり、このワ
イヤリール１から繰り出された溶接ワイヤ２はワ
イヤ送給器３によつて懸引されながらワイヤ送給
径路を構成するコンジツトケーブル４内に挿通し
て溶接トーチ５に送給され、被溶接物６との間に
アーク７を発生せしめて連続的な溶接作業が実施
される。

上記ワイヤ送給器３は送給ロール３ａと加圧ロ
ール３ｂとによつて溶接ワイヤ２と挾圧しながら
矢印α方向に送給する通常型のもので、送給ロー
ル３ａの駆動軸３ｃを減速機構３ｄを介して駆動
モータ３ｅの出力軸に接続している。

ところで、上記コンジツトケーブル４は外被８
と、この外被８の内周部にその略全長に亘つて回
転自在に収容されるガイドチユーブ９とからなる
二重構造をなし、特に溶接ワイヤ２を挿通するガ
イドチユーブ９の内周壁は螺旋状をなしている。
尚、本実施例に於けるガイドチユーブ９は金属細
線を螺旋状に巻回した螺旋ばねを使用した。

そして、このガイドチユーブ９の一端にワイヤ
送給器３とコンジツトケーブル４の基端部間に介
挿されるガイドチユーブ駆動モータ１０の出力軸
１０ａを接続子１１を介して接続し、この駆動モ
ータ１０によつて溶接ワイヤ２を挿通するガイド
チユーブ９側をその円周方向に高速度で回転駆動
するようにしている。

尚、溶接ワイヤ２は円筒状の出力軸１０ａ内を
挿通してガイドチユーブ９内に導かれる。

また図中１２は溶接ワイヤを送給する送給力を
検出する送給力検出手段であつて、この実施例で
はワイヤ送給器３の負荷電流、つまり駆動モータ
３ｅの負荷電流を検出することによつて溶接ワイ
ヤ２を送給する所要送給力を間接的に検出するよ
うにしている。

そして、この送給力検出手段１２によつて検出
された送給力の値に基づく検出信号を制御回路１
３に出力するようにしている。

この制御回路１３は上記検出信号に基づいて、
送給力、つまり負荷電流が一定値を越えて増加し
た場合にガイドチユーブ駆動モータ１０を起動制
御し、またその負荷電流が一定値よりも減少した
場合に上記ガイドチユーブ駆動モータ１０を停止
制御するようにしたものである。

次にこの実施例に基づく装置の作用について説
明する。

今、仮にワイヤ送給器３とガイドチユーブ駆動
モータ１０を同時に起動して、溶接ワイヤ２をコ
ンジツトケーブル４内に送給すると、溶接ワイヤ
２は高速度で回転するガイドチユーブ９の螺旋状
の内周壁から溶接ワイヤ２を前進させる方向に推
力を受け、この推力によつてガイドチユーブ内の
送給抵抗によつて発生していた送給負荷が著しく
減少するため、特に送給径路が湾曲して送給負荷
が大きい場合であつても、ガイドチユーブ９の回
転によつてその送給負荷が無視できる程度にまで
減少し、溶接ワイヤ２を安定に、かつ円滑に溶接
トーチ５まで送給することができる。

ここで、ガイドチユーブ９の回転速度Ｎとワイ
ヤ送給力、つまりワイヤ送給器３の負荷電流Ｉと
の相関関係を、溶接ワイヤ２を送給する送給径路
を第２図に示す如く、真直ぐな状態から１回、２
回、３回のループが伴う状態までそれぞれ変化さ
せた場合について調べてみると、概ね第３図に示
すような曲線(1)，(2)，(3)，(4)が得られた。

すなわち、曲線(1)は送給径路が真直ぐな場合に
ついてのもの、曲線(2)，(3)，(4)はそれぞれ送給径
路に１回、２回、３回のループが伴う場合につい
てものである。

そこで、送給力検出手段１２によつて検出され
る負荷電流ＩがIoより大きくなつた時点で、制御
回路１３によつてガイドチユーブ駆動モータ１０
を起動するように設定しておけば、曲線(3)におけ
る場合、つまり送給径路にループが２回伴う場
合、上記駆動モータ１０の回転に伴つて負荷電流
Ｉが漸次減少し、ガイドチユーブ９の回転速度が
N₃に到達した時点で負荷電流ＩがIoまで減少す
る。

またガイドチユーブ駆動モータ１０に対する通
電をそのまま持続すれば、ガイドチユーブ９の回
転速度ＮがN₃より増加し、負荷電流Ｉが更に減
少するが、負荷電流Ｉが（Io−△Ｉ）になつた時
点で駆動モータ１０に対する通電を遮断するよう
に設定しておけば、負荷電流Ｉは（Io−△Ｉ）か
らIoの範囲内で微かに変化しながら、つまり送給
力が殆んど変化しない状態で溶接ワイヤ２を送給
することができる。

ところで、実際の溶接作業にあつては、送給径
路が絶えず変化している訳で、特に半自動アーク
溶接のように作業者が溶接トーチを手で持つて溶
接現場内を移動する場合は、その送給径路が例え
ば第２図に示す如く、(1)〜(4)の間で絶えず変化す
るものである。

今、仮に送給径路が同図において(3)の状態から
(4)の状態に変化したとすれば、第３図に於いて曲
線(3)の状態から曲線(4)の状態に移行する。

そのため負荷電流ＩはIoからI₁まで増加し、ガ
イドチユーブ駆動モータ１０が制御回路１３によ
つて付勢されるため、ガイドチユーブ９の回転速
度ＮはN₃からN₄まで増加し、負荷電流Ｉが再び
（Io−△Ｉ）からIoの範囲内に収まるように自動
制御される。

したがつて、溶接ワイヤを送給する送給径路が
第２図に示すように(3)から(4)の間で絶えず変化し
ても、常に一定の送給力で送給されることにな
り、安定した円滑な送給をガイドチユーブ９を不
必要に回転させることなく、効果的に実施するこ
とができる。

一方、第２図に示すように送給径路が真直ぐな
(1)の場合や、ループが１回だけ伴う(2)の場合に
は、第３図に曲線(1)及び(2)で示すようにガイドチ
ユーブ９が停止状態にあつても負荷電流ＩはIoよ
りも低いため、ガイドチユーブ駆動モータ１０が
起動されることはない。

つまり、このことは送給径路が真直ぐな場合
や、１回程度のループが伴う湾曲状態ではガイド
チユーブ９を回転させて送給力の低減を画る必要
のない領域であつて、このような領域では通常の
送給方式つまりガイドチユーブ９が回転しない方
式によつて送給されるものである。

また送給径路が第２図において(1)或いは(2)の状
態から(3)或いは(4)の状態に移行すれば直ちにガイ
ドチユーブ駆動モータ１０が起動され、前述の如
き制御が行なわれるものである。

尚、上記実施例ではワイヤ送給力をワイヤ送給
器３の負荷電流によつて間接的に検出するように
しているが、本発明に於ける送給力検出手段はこ
のような手段に限定されないのは云うまでもな
い。

ワイヤ送給力を検出する他の手段としては、例
えば第１図に示すワイヤ送給器３と、このワイヤ
送給器３を配設する基台（図示せず）との間に引
張力、或いは圧力センサ（ストレーンゲージ等）
を介挿し、溶接ワイヤ２の送給に伴う送給反力を
上記センサで検出するようにしてもよい。

また上記設定電流Ioは溶接ワイヤ２の径、材質
等を考慮し、送給中に溶接ワイヤ２が坐屈するよ
うなことがなく、安定、かつ円滑に送給できるよ
うな値に設定する必要があるのは云うまでもな
い。

また上記実施例ではワイヤ送給器３の負荷電流
Ｉが所定の値、つまりIo及び（Io−△Ｉ）になつ
た時点でガイドチユーブ駆動モータ１０をオン、
オフ制御するようにしているが、このような制御
方式に限らず、例えば負荷電流Ｉが常にIoになる
ようガイドチユーブ駆動モータ１０をフイードバ
ツク制御するようにしてもよい。

以上のように本発明は溶接ワイヤを内周壁が螺
旋状に形成されるガイドチユーブ内に挿通してガ
イドチユーブをその円周方向に回転させることに
よつて、溶接ワイヤの所要送給力を積極的に低減
するとともに、特にその所要送給力を送給力検出
手段によつて検出するようにし、その検出結果に
基づいてガイドチユーブの回転及び停止制御、或
いは速度制御を行なうようにしたものであるた
め、送給径路に生じる湾曲の度合に応じて、必要
時に、必要なだけガイドチユーブを回転して所要
送給力の低減を画ることができ、溶接ワイヤの安
定かつ円滑なる送給を無駄なく効果的に行える溶
接ワイヤ送給装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例を示す概略図、第２
図は送給径路に生じる湾曲部の各例を示す略図、
第３図は実施例に於けるガイドチユーブの回転速
度とワイヤ送給器の負荷電流との関係を示すグラ
フである。 ２……溶接ワイヤ、３……ワイヤ送給器、９…
…ガイドチユーブ、１０……ガイドチユーブ駆動
源、１２……送給力検出手段、１３……制御回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶接ワイヤを送給するワイヤ送給器と、この
   ワイヤ送給機によつて送給される溶接ワイヤを挿
   通する内周壁が螺旋状をなすガイドチユーブと、
   このガイドチユーブをその円周方向に回転駆動せ
   しめるガイドチユーブ駆動源と、溶接ワイヤを送
   給する送給力を検出する送給力検出手段と、この
   送給力検出手段によつて検出される送給力に応じ
   た値に基づいて上記ガイドチユーブ駆動源のオ
   ン、オフ制御或いは速度制御を行なう制御回路と
   を具備してなることを特徴とする溶接ワイヤ送給
   装置。 ２ 上記送給力検出手段がワイヤ送給器の負荷電
   流を検出するものであつて、送給力の変化をこの
   負荷電流の変化によつて捉えるようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の溶接ワイ
   ヤ送給装置。 ３ 上記ガイドチユーブを線材を螺旋状に巻回し
   た螺旋ばねで形成していることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の溶接ワイヤ送給装置。