JPH10137939A - 溶接ワイヤ送り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動型溶接ヘッド搭載の溶接ワイヤリールに
関するもので、特にワイヤのばらけ及び離脱を防止し、
ワイヤ送給をスムーズにでき、溶接ワイヤの使用量を検
出して適切なワイヤ交換を行い良好な溶接を行なえるよ
うにする。 【解決手段】 ワイヤ押付機構を取付ける固定棒１２、
ワイヤ４を押付ける押付ローラ１４、押付ローラ１４を
溶接ワイヤリール１側方向へ加圧するコンストンバネ１
５、押付ローラ１４を旋回支持する回転板１３、押付ロ
ーラ１４の回転量を検出するエンコーダ１９、エンコー
ダ１９の信号をカウントするカウンタ２０等から構成し
た。それにより、溶接ワイヤのばらけや離脱が防止で
き、溶接ワイヤ送給の安定化及び溶接品質の向上が図れ
る。また、ワイヤ検出機構をワイヤ押付ローラに設けた
ので、溶接ワイヤの使用量及び交換時期を正確に判断で
き、溶接動作に支障なくワイヤ交換ができ、かつワイヤ
の無駄を減らすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は溶接ワイヤ送り装置
に係り、特に移動型の溶接ヘッドに搭載するのに好適な
溶接ワイヤ送り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、溶接で使用される溶接ワイヤリ
ールには、そのリールを囲うものが無いことが多いが、
特別に囲うことがある。例えば、特開平４−２５３５７
０号公報の自動溶接装置には、円筒形の側壁でリールを
囲うことが開示されている。その側壁は、リールがアー
ムの構造に一体化されることによる占有スペースの縮
小、および美的観点の改良を図ったものと推察される。
ワイヤのばらけ現象防止や、保護カバーの材質などにつ
いては記載されていない。

【０００３】一方、実開昭６３−９０５７８号公報記載
の溶接ワイヤ矯正装置には、溶接ワイヤを矯正するため
に、溶接ワイヤの外周に当接する検知ローラを設け、溶
接ワイヤ外径が現在どのくらいあるかを検知し、その変
化に応じてワイヤを強制するための可動ローラの位置を
変えるという内容が開示されている。なお、ワイヤの使
用量の検出方法や、ワイヤのばらけ現象防止については
記載されていない。

【０００４】また、特公平６−５９５４６号公報には、
溶接電流をパラメータとする関数に、アークタイムを乗
じることによって溶接ワイヤの使用量を測定する方法が
開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に使われている溶
接ワイヤで、例えば、ソリッドワイヤは１０〜２０ｋｇ
巻きの大きなリールに巻き付けられており、固定配管の
溶接を行う全姿勢溶接ロボットなどの小型の溶接ヘッド
に取付けることができない。また、前記ワイヤは１〜２
ｋｇ巻きの小さなリールに巻き付けるとばらけ現象が起
こる。特に、ステンレス鋼などは剛性が高く、ばらけ現
象が顕著に見られ、ワイヤがばらけると、リールから離
脱を起こしたり、ワイヤどうしが絡み合い、ワイヤ送給
が不安定になり、遂には送給できなくなるといった問題
が生じる。この問題に対する対策の一例として、剛性が
低い細線を編み上げたより線ワイヤが使用されることが
ある。しかし、このより線ワイヤは、従来のソリッドワ
イヤと比べてコストがきわめて高くなるという欠点があ
る。

【０００６】溶接機全般において、溶接ワイヤリールの
交換は、前記ワイヤリールの残量を人が見て判断して行
うことが多い。この方法だと交換時期がまちまちにな
り、ワイヤを無駄にしていたり、あるいは溶接中にワイ
ヤを使いきってしまい、一時停止しなければならなくな
ったり、ワイヤを使いきったのに気付かずに、そのまま
溶接動作を続けて失敗してしまうという問題がある。

【０００７】一方、上記した特公平６−５９５４６号公
報に開示の溶接ワイヤの使用量測定方法は、溶接電流と
アークタイムとに基づいて、溶接ワイヤの使用量を測定
しているので、測定機器を使用することなく、純ソフト
的な処理によって上記ワイヤの使用量が計測できるとい
う利点がある。しかし、不確定要素の溶接電流値を使用
しているため、この溶接電流のバラツキやアークの不安
定などによって、測定誤差が生じやすく、算出値と実際
の値とを一致させることが困難と思われる。また、この
実施例は、大型でかつ据付け型のワイヤ缶に収縮された
溶接ワイヤを使用する装置が対象であり、可搬移動式の
溶接ヘッドに搭載する溶接ワイヤ送り装置とは異なる。

【０００８】本発明の目的は、上記の問題点を解消する
ためになされたもので、可搬移動式に搭載される溶接ワ
イヤの使用量と交換時期を正確に検出し、また、ワイヤ
のばらけやワイヤリールからの離脱を防止して、ワイヤ
の送給を良好にすることができる溶接ワイヤ送給装置を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の溶接ワイヤ送り装置は、可搬移動式の溶接
ヘッドに搭載され、小径のワイヤリールに巻回された溶
接ワイヤを送り出す溶接ワイヤ送り装置において、前記
ワイヤリールに巻回された溶接ワイヤの外周に、前記溶
接ワイヤを押し付ける押し付けローラと、前記押し付け
ローラを前記ワイヤリール側の方向へ加圧するバネと、
前記押し付けローラの旋回支持をする回転板とからなる
ワイヤ押し付け手段を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１０】また、可搬移動式の溶接ヘッドに搭載さ
れ、小径のワイヤリールに巻回された溶接ワイヤを送り
出す溶接ワイヤ送り装置において、前記ワイヤリールに
巻回された溶接ワイヤの外周に、前記溶接ワイヤを押し
付ける押し付けローラと、前記押し付けローラの回転量
を検出するエンコーダと、前記エンコーダの信号をカウ
ントするカウンタとからなるワイヤ使用量検出手段を設
けたことを特徴とするものである。

【００１１】上述の構成によれば、ワイヤリールに巻か
れた溶接ワイヤの外周が、ワイヤ押し付け手段のローラ
で押さえられているので、溶接ワイヤのばらけやワイヤ
リールからの離脱を防止することができる。また、ワイ
ヤ使用量検出手段により、押し付けローラの回転量か
ら、溶接ワイヤの使用長さを知ることができるので、残
量がわかり、交換時期を知ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。図１は、本発明の溶接ワイヤ送
り装置を用いた自動溶接装置の構成図である。図示する
ように、固定管の溶接ワーク７に設置されたレール８
と、このレール８の上を走行する溶接制御ヘッド５と、
その溶接制御ヘッド５の駆動制御、および溶接電源１０
の出力制御を行う溶接制御装置９と、その溶接制御装置
９を介して溶接ヘッド５の運転制御を行う操作ペンダン
ト１１から構成されている。溶接制御ヘッド５には、溶
接動作を行う溶接トーチ６と、溶接ワイヤ４が巻き付け
られている溶接ワイヤリール１、および溶接ワイヤ４を
溶接トーチ６の先端に送るワイヤ送りローラ２とが備わ
っている。また、溶接ワイヤ４は、溶接ワイヤリール１
からワイヤガイドケーブル３内を通り、ワイヤ送りロー
ラ２によって溶接トーチ６の先端まで送られる。この自
動溶接装置は、溶接ヘッド５がレール８上を走行するこ
とにより、固定管の円周溶接が行えるようになってい
る。

【００１３】次に、図２〜図６を用いて本発明の溶接ワ
イヤ送り装置について説明する。図２および図３は、本
発明に係る溶接ワイヤ送り装置の一実施形態を示す上面
構造図および側面構造図である。その構成を説明する
と、ワイヤ押し付け機構を取付ける固定棒１２と、溶接
ワイヤ４を押し付ける部分となる押し付けローラ１４
と、押し付けローラ１４を溶接ワイヤリール１側の方向
へ加圧するコンストンバネ１５と、これを固定および収
納するバネ収納部１８と、回転軸１６を軸として押し付
けローラ１４の旋回支持をする回転板１３と、押し付け
ローラ１４の回転を調節する回転調節ネジ１７と、押し
付けローラ１４の回転量を検出するエンコーダ１９と、
このエンコーダ１９の信号をカウントするカウンタ２０
とから構成されている。

【００１４】溶接ワイヤ送り装置は、押し付けローラ１
４を溶接ワイヤ４に回転軸１６を軸としてコンストンバ
ネ１５の力で加圧するようになっており、また、押し付
けローラ１４には、ワンウェイクラッチを組み込み、押
し付けローラ１４が逆回転しないようにしてあるので、
溶接ワイヤ４のバックラッシュを防ぐことができ、押し
付けローラ１４の外周には、ゴムを巻き付けてすべりを
抑えているので、溶接ワイヤ４のばらけや離脱が防止で
きる。

【００１５】ここで、押し付けローラ１４を加圧するコ
ンストンバネ１５は、伸ばしたり縮ませたりしてもバネ
力が変わらないので、一定の押し付け力が得られるよう
になっている。また、押し付けローラ１４の回転を調節
するのが回転調節ネジ１７であり、このネジ１７の締め
付け具合を変えることにより、回転方向の摩擦抵抗が変
えられるため、押し付けローラ１４の回転が調節でき
る。

【００１６】このときの押し付けローラ１４の押し付け
力は、少なくともワイヤ送りローラ２のワイヤ引っ張り
力よりも小さく、溶接ワイヤ４が溶接ワイヤリール１の
外径方向へ広がろうとする溶接ワイヤ４の反力よりも大
きくすればよく、また、溶接ワイヤリール１の回転方向
の摩擦抵抗は、ワイヤ引っ張り力より小さくしなければ
ならないことは言うまでもない。

【００１７】一方、溶接ワイヤ４の使用量の検出方法に
ついては、押し付けローラ１４の回転量をエンコーダ１
９で検出し、このエンコーダ１９の信号をカウンタ２０
にカウントさせて、溶接ワイヤ４の使用長さを認識する
ようにしている。そして、予め算出しておいた溶接ワイ
ヤ４全長から、溶接ワイヤ４の使用長さを引くことによ
り、溶接ワイヤ４の残量を求めることができる。

【００１８】溶接ワイヤ全長（Ｌｗ）は下記の（１）式
から求められる。また、溶接ワイヤの使用長（Ｌｋ）は
（２）式で、溶接ワイヤの残量（ΔＬ）は（３）式から
それぞれ求められる。なお、下記の数式において、Ｄａ
はワイヤの巻き上がりの直径、Ｄｂはワイヤの巻心の直
径、ｄはワイヤの直径、ｌはワイヤリール幅である。ま
た、Ｃｌは１回転当りのワイヤ使用長さ、ｋ₁，ｋ₂…ｋ
ｉはカウント数である。

【００１９】

【数１】

【００２０】

【数２】

【００２１】

【数３】

【００２２】図４（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の溶接
ワイヤリールを使用して溶接ワイヤ４が減ってきたとき
の、押し付けローラ１４の動きを示したものである。使
用前の（Ａ）図の状態から、溶接に使用されて（Ｂ）図
の状態のように、溶接ワイヤ４の外径が、ある長さｂだ
け減ったとき、常に、溶接ワイヤ４を押し付けながら押
し付けローラ１４もｂだけ動く。すなわち、溶接ワイヤ
４が減るにしたがって、コンストンバネ１５により押し
付けローラ１４が引っ張られ、押し付けローラ１４を、
常にある一定の力で溶接ワイヤ４に押し付けることによ
って、ワイヤのばらけや離脱を防止し、スムーズなワイ
ヤ送りが確保でき、溶接の安定化および溶接品質の向上
を図ることができる。

【００２３】ここでは、押し付けローラ１４を溶接ワイ
ヤ４に加圧するのにコンストンバネ１５を使用したが、
他のもの、または他の方法で押し付けても構わない。ま
た、押し付け状態を安定にさせるため、押し付けローラ
１４の数を増やすこともできる。

【００２４】図５および図６は、本発明の溶接ワイヤ送
り装置の他の実施形態を示す上面構造図および側面構造
図である。ワイヤ押し付け機構を取付ける固定棒１２
と、溶接ワイヤ４を押し付ける部分となる押し付けロー
ラ１４と、押し付けローラ１４を加圧するコイルバネ２
３を組み込んだバネ付きの棒２２と、棒２２のローラ押
し付け力を調節する調節ネジ２１と、固定棒１２に支持
された回転軸１６を軸として回転する回転板１３と、押
し付けローラ１４の回転量を検出するエンコーダ１９
と、このエンコーダ１９の信号をカウントするカウンタ
２０とから構成されている。ここでは、コンストンバネ
の代わりにコイルバネ２３を使用している。

【００２５】ワイヤ押し付け機構は、押し付けローラ１
４を溶接ワイヤ４に、回転軸１６を軸として、バネ付き
の棒２２のコイルバネ２３の力で押し付けるようになっ
ており、そのため、ワイヤ４のばらけや離脱が防止でき
る。ここで、押し付けローラ１４の押し付け力は、バネ
付きの棒２２のローラ押し付け力調節ネジ２１を回し、
コイルバネ２３のバネ力を変えることにより最適に調節
できる。なお、ワイヤ使用量の検出方法については前述
した通りである。この実施形態の利点としては、押し付
け機構の占有スペースが少なくてすむこと、コイルバネ
２３によって押し付け力の調節が可能であることなどで
ある。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、溶接ワイ
ヤリールのワイヤ外周に、ローラを使用したワイヤ押し
付け機構を設けることにより、溶接ワイヤのばらけや離
脱を防止することができ、溶接ワイヤ送給の安定化およ
び溶接品質の向上を図ることができる。また、ワイヤ検
出機構をワイヤ押し付けローラに設けることにより、溶
接ワイヤの使用量および交換時期が正確に分かり、溶接
動作に支障をきたすことなくワイヤ交換が行え、かつ、
溶接ワイヤの無駄を減らすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶接ワイヤ送り装置を用いた溶接
装置の構成図。

【図２】本発明の一実施形態の溶接ワイヤ送り装置を示
す上面構造図。

【図３】本発明の一実施形態の溶接ワイヤ送り装置を示
す側面構造図。

【図４】本発明の溶接ワイヤ送り装置に係るワイヤの使
用前と使用後の押し付け板およびバネの動きを示す概略
図。

【図５】本発明の他の実施形態の溶接ワイヤ送り装置を
示す上面構造図。

【図６】本発明の他の実施形態の溶接ワイヤ送り装置を
示す側面構造図。

【符号の説明】

１ 溶接ワイヤリール ２ ワイヤ送りローラ ３ ワイヤガイドケーブル ４ 溶接ワイヤ ５ 溶接制御ヘッド ６ 溶接トーチ ７ 溶接ワーク ８ レール ９ 溶接制御装置 １０ 溶接電源 １１ 操作ペンダント １２ 固定棒 １３ 回転板 １４ 押し付けローラ １５ コンストンバネ １６ 回転軸 １７ 回転調節ネジ １８ バネ収納部 １９ エンコーダ ２０ カウンタ ２１ ローラ押し付け力調節ネジ ２２ バネ付きの棒 ２３ コイルバネ

フロントページの続き (72)発明者 今永 昭慈 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 羽田 光明 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 古澤 幸一郎 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 柴田 信雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 中島 吉男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 菊池 宏成 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 藤瀬 一宏 茨城県土浦市神立町603番地 日立土浦エ ンジニアリング株式会社内 (72)発明者 小林 正宏 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 上原 壮夫 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 日野 英司 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 秋吉 英之 大阪府八尾市老原４丁目153番地 マツモ ト機械株式会社内 (72)発明者 本田 大三 大阪府八尾市老原４丁目153番地 マツモ ト機械株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可搬移動式の溶接ヘッドに搭載され、小
   径のワイヤリールに巻回された溶接ワイヤを送り出す溶
   接ワイヤ送り装置において、前記ワイヤリールに巻回さ
   れた溶接ワイヤの外周に、前記溶接ワイヤを押し付ける
   押し付けローラと、前記押し付けローラを前記ワイヤリ
   ール側の方向へ加圧するバネと、前記押し付けローラの
   旋回支持をする回転板とからなるワイヤ押し付け手段を
   設けたことを特徴とする溶接ワイヤ送り装置。
2. 【請求項２】 可搬移動式の溶接ヘッドに搭載され、小
   径のワイヤリールに巻回された溶接ワイヤを送り出す溶
   接ワイヤ送り装置において、前記ワイヤリールに巻回さ
   れた溶接ワイヤの外周に、前記溶接ワイヤを押し付ける
   押し付けローラと、前記押し付けローラの回転量を検出
   するエンコーダと、前記エンコーダの信号をカウントす
   るカウンタとからなるワイヤ使用量検出手段を設けたこ
   とを特徴とする溶接ワイヤ送り装置。