説明

トルクリミッターおよびワイヤ送給補助装置

【課題】筐体外部のつまみによりワイヤ送給力の確認や調整が可能なワイヤ送給補助装置を提供する。
【解決手段】ワイヤ送給補助装置は、一部が筐体内に他の部分が筐体外に位置しており、前記筐体内から前記筐体外方向へ、あるいは前記筐体外から前記筐体内方向へ直線移動が可能である移動部材と、前記移動部材の動きの方向を変え前記極永久磁石板と前記ヒステリシス材との間の距離を変更する受動部材と、前記移動部材の筐体外側に設けられており前記移動部材を移動させるための前記移動部材と一緒に移動するつまみ部と、前記つまみ部の位置を示すための複数の目盛を有する目盛部とを備えたトルクリミッターを設ける構造とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶接トーチに溶接ワイヤを送給する溶接ワイヤ送給装置、特に、溶接ワイヤの送給を補助するためのワイヤ送給補助装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、溶接ワイヤの収納容器から溶接トーチに至る経路の途中に、主ワイヤ送給装置とワイヤ送給補助装置を設けた送給システムが知られている。そして、ワイヤ送給補助装置のワイヤ送給力を適当な送給力に調整することによりワイヤ送給経路の送給抵抗を低減し、主ワイヤ送給装置により溶接ワイヤを溶接部に高精度に送給していた。
【0003】
そして、ワイヤ送給補助装置は、例えば磁気継手で構成されたトルクリミッター(以下、単に、トルクリミッターと呼ぶ)を装備し、このトルクリミッターの作用により、主ワイヤ送給装置のワイヤ送給速度に依存せず、一定のワイヤ送給力を溶接ワイヤに与え、送給経路の送給負荷を低減する働きをしている。
【0004】
このような従来のワイヤ送給補助装置として、図7に示すように、モータやトルクリミッターを備えた装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
図7に示す従来のワイヤ送給補助装置において、電気モータ301のシャフト302に、筐体内に収められカバーにより保護されたトルクリミッター303の入力側ケース304がジョイント305を介して取り付けられている。また、トルクリミッターの出力側シャフト306には、溶接ワイヤを送給するための溝が切ってある送給ローラ307が取り付けられている。そして、送給ローラ307と送給ローラ307と対になった加圧ローラ308とで溶接ワイヤを挟み、トルクリミッター303で調整された一定の回転トルクによって溶接ワイヤを一定の力で送給する構造となっている。
【0006】
ここで、従来のワイヤ送給補助装置のトルクリミッターの詳細な構造について説明する。トルクリミッターの入力側ケース304は非磁性材料で作られた有蓋円筒状の形状となっており、円筒内周面には雌ネジが設けられている。また、蓋部の内側中心部には出力シャフト306を回転支持するベアリング309が収納されており、その外輪が軸方向に固定されるとともに、内輪は出力シャフト306に止めネジ310によって固定されている。そのため、出力シャフト306の軸方向移動を規制している。出力側ケース311も入力側ケース304と同様に非磁性材料で作られた有蓋円筒状の形状となっており、円筒外周面には雄ネジが設けられ、入力側ケーシング304の雌ネジにねじ込まれている。
【0007】
さらに、出力側ケース311の蓋部の内面側には円盤状のヒステリシス材312が固定されており、中心部にはベアリング313が収納され、入力側ケース304のベアリング309と対となって出力シャフト306を回転支持している。出力シャフト306には放射状に着磁された円盤状の多極永久磁石板314が固定されており、出力側ケース311に固定された円盤状のヒステリシス材312と平行な磁界空隙を介して対向している。
【0008】
この従来のワイヤ送給補助装置において、伝達トルクの調整、すなわち、ワイヤ送給力の調整は、入力側ケース304と出力側ケース311の回転方向の相対位置を調整することにより行われていた。より詳しくは、入力側ケーシング304の雌ネジに対する出力側ケース311の雄ネジのねじ込み度合いを調整することで、ヒステリシス材312とこのヒステリシス材312と対向する多極永久磁石板314との間の磁界空隙が変化することで伝達トルクの調整が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【特許文献1】特開2003−39169号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ワイヤ送給補助装置を使用する場合、ワイヤ送給経路の送給抵抗に応じてワイヤ送給補助装置の送給力、すなわち、ワイヤ送給補助装置に内蔵されたトルクリミッターの伝達トルクを適切に調整する必要がある。
【0011】
しかしながら、従来のワイヤ送給補助装置では、トルクリミッターが筐体内に収められているため、ワイヤ送給力の確認や調整を行う場合、筐体のカバーを空けてトルクリミッターの入力側ケース304と出力側ケース311との位置関係を調べ、また、入力側ケース304と出力側ケース311との回転方向の相対位置を変えるという作業が行う必要があり、確認や調整に手間がかかるという課題があった。
【0012】
また、送給力の確認および調整のために頻繁にカバーを空けると、トルクリミッターや駆動部に粉塵等が付着して装置の寿命を下げることにもなるという課題もあった。
【0013】
さらに、電気モータ301のシャフト302にトルクリミッターの入力側ケース304がジョイント305を介して取り付けられているため、電気モータ301の駆動中にはトルクリミッター全体が回転することになり、トルクリミッターの入力側ケース304と出力側ケース311の回転方向の相対位置の変更ができず、すなわち、電気モータ301の駆動中にはワイヤ送給力を調整することができないという課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記課題を解決するために、本発明のトルクリミッターは、筐体と、前記筐体内に設けられた第1の磁性部材と、前記筐体内に設けられた第2の磁性部材とを備え、前記第1の磁性部材と前記第2の磁性部材との距離を調整することにより伝達トルクを調整可能なトルクリミッターであって、一部分が前記筐体の内側に位置し他の部分が前記筐体の外側に位置しており、前記筐体の内側から前記筐体の外側の方向へ、あるいは前記筐体の外側から前記筐体の内側の方向へ直線移動が可能であり、移動することにより前記第1の磁性部材と前記第2の磁性部材との距離を変更する移動部材と、前記移動部材の前記筐体の外側に位置する部分に設けられており前記移動部材を移動させるための前記移動部材と一緒に移動するつまみ部と、前記つまみ部の位置を示すための複数の目盛を有する目盛部と、を備えたものである。
【0015】
また、本発明のトルクリミッターは、上記に加えて、つまみ部は、移動部材の長手方向の断面形状が略コの字形状であり、目盛部は、筐体と前記つまみ部との間に設けられており、前記移動部材を内部に挿通する筒状部材としたものである。
【0016】
また、本発明のトルクリミッターは、上記に加えて、筐体内に位置している移動部材の先端部はテーパ形状であり、前記移動部材が移動して直接的または間接的に前記先端部と第1の磁性部材あるいは第2の磁性部材との接触状態が変わることで前記第1の磁性部材と前記第2の磁性部材との距離が変わるものである。
【0017】
また、本発明のワイヤ送給補助装置は、モータと、上記のうちいずれかのトルクリミッターと、前記トルクリミッターに接続されたシャフトと、前記シャフトに接続されたワイヤ送給ローラとを備えたものである。
【発明の効果】
【0018】
上記構成により、筐体外部のつまみにより、筐体内に設けられた第1の磁性部材と、筐体内に設けられた第2の磁性部材の磁界空隙を調整することができ、また、筐体外部のつまみの位置により第1の磁性部材と第2の磁性部材との磁界空隙を参照できるので、カバーを開けずにトルクリミッターの伝達トルクの確認・調整が可能となり、従来のワイヤ送給装置にくらべて簡便に溶接ワイヤ送給力の調整が可能となる。
【0019】
また、従来のワイヤ送給装置のようにカバーをあけることなく溶接ワイヤ送給装置の送給力の調整ができるので、トルクリミッターや駆動部に粉塵が付着することがなく、粉塵の付着による装置の寿命低下を防止することができる。
【0020】
また、電動モータの駆動中でも筐体外部のつまみにより、第1の磁性部材と第2の磁性部材との磁界空隙を調整可能であるので、電動モータを駆動しながら溶接ワイヤ送給力を調整ができ、溶接ワイヤ送給力の調整の際に電動モータの電源を切る必要がなく、調整時間の短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】ワイヤ送給補助装置を用いたワイヤ送給システムの概略構成を示す図
【図2】本実施の形態のワイヤ送給補助装置の概略構成を示す正面図
【図3】本実施の形態のワイヤ送給補助装置の概略構成を示す断面図
【図4】(a)本実施の形態における伝達トルク最低時のつまみによる調整動作を示す図(b)本実施の形態における伝達トルク最高時のつまみによる調整動作を示す図
【図5】カバーに取り付けられた目盛部の状態を示す図
【図6】カバーに取り付けられた目盛部の状態を示す図
【図7】従来のワイヤ送給補助装置の概略構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【0022】
(実施の形態)
まず、図1を用いて本実施のワイヤ送給補助装置を用いたワイヤ送給システムの概略について説明する。
【0023】
ペイルパック式ワイヤ収納箱1に収納された溶接ワイヤ2が、ワイヤ送給補助装置3を通った後、ワイヤ送給経路4、主ワイヤ送給装置5、溶接トーチ6へと送給される。なお、溶接時には、ワイヤ送給補助装置3は、後述するトルクリミッターを用いて、予めワイヤ送給経路4の送給抵抗に一致させた送給力で溶接ワイヤ2を送給し、主ワイヤ送給装置5の送給負荷を低減させる。そして、図示しない溶接機により、主ワイヤ送給装置5のワイヤ送給速度を制御し、主ワイヤ送給装置5によって溶接ワイヤ2を溶接箇所へ高精度に送給する。
【0024】
ここで、ワイヤ送給補助装置3の送給力は、後述するトルクリミッターの作用により、ワイヤ送給速度に依存せず一定の送給力を溶接ワイヤ2に与えることができる。故に、主ワイヤ送給装置5の速度制御を邪魔することなく、ワイヤ送給経路4の送給負荷を低減し、速度制御を助ける働きをすることになる。このように、ワイヤ送給補助装置3により定トルクで溶接ワイヤ2の送給を行い、主ワイヤ送給装置5により所定のワイヤ送給速度で溶接ワイヤを送給する。
【0025】
なお、本実施の形態では、ペイルパック式ワイヤ収納箱1にワイヤ送給補助装置3を取り付けた例を示したが、ワイヤを収納する箱はペイルパック式ワイヤ収納箱1に限らず、リール式のワイヤ収納箱を用いても良い。
【0026】
また、本実施の形態では、ワイヤ送給補助装置3の送給力をワイヤ送給経路4の送給抵抗に一致させた場合を説明したが、ワイヤ送給経路4の送給抵抗以上に送給力を設定した場合、溶接ワイヤ2が座屈しない程度であれば同様の効果を得ることができ、一方、ワイヤ送給経路4の送給抵抗以下に送給力を設定した場合でも、ワイヤ送給補助装置3を用いない場合に比べて主ワイヤ送給装置5の送給負荷を減らすという効果を得ることができる。
【0027】
さらに、本実施の形態では、ワイヤ送給補助装置3を1台使用した例を示したが、ワイヤ送給経路4の長さに応じてワイヤ送給補助装置3を複数用いるよういしても良い。また、ワイヤ送給補助装置3を溶接トーチ6に近い側に配置し、主ワイヤ送給装置5をペイルパック式ワイヤ収納箱1に近い側に配置しても良い。
【0028】
次に、図2と図3を用いて、本実施の形態のワイヤ送給補助装置3について説明する。
【0029】
図2と図3は、本実施の形態におけるワイヤ送給補助装置3の概略構成を示しており、図2は正面図であり、図3は図2におけるA−A断面図である。
【0030】
図2と図3において、電動モータ101は、図示しないボルトによりモータベース102に固定されている。また、モータベース102は、図示しないボルトにより筐体103に固定されている。
【0031】
電動モータ101の出力軸には、ヒステリシス板104が取り付けられており、ヒステリシス材4に対向する位置に隙間を空けて多極永久磁石板105が配置されている。そして、ヒステリシス板104と多極永久磁石板105の相対的回転運動により発生するヒステリシス損を利用して、一定トルクを伝達する磁気継手式のトルクリミッターを構成している。
【0032】
多極永久磁石板105は、筐体103にベアリングを介して回転可能に取り付けられた入力ギヤ106に対して入力ギヤ106の軸方向に移動可能な状態で取り付けられている。そして、入力ギヤ106のキー溝に圧入されたキー107が多極永久磁石板105のキー溝にはめあって、多極永久磁石板105の回転トルクが入力ギヤ106に伝達可能な構造になっている。
【0033】
入力ギヤ106は、出力ギヤ108と共に減速機構を構成しており、入力ギヤ106の回転トルクを増幅して出力ギヤ108に伝達する構成となっている。出力ギヤ108は、筐体103にベアリングを介して回転可能にとりつけられた出力シャフト109に取り付けられており、出力シャフト109のキー溝に圧入されたキー110が出力ギヤ108のキー溝にはめあって、出力ギヤ108の回転トルクを出力シャフト109に伝達する構造となっている。
【0034】
出力シャフト109において、出力ギヤ108を取り付けている部分の反対側には、送給ローラ111が取り付けられており、出力シャフト109のキー溝に圧入されたキー112が送給ローラ111のキー溝にはめあって、出力シャフト109の回転トルクを送給ローラ111に伝達する構造となっている。
【0035】
加圧ローラ113は、加圧アーム114に対して図示しないピンとベアリングにより回転可能に取り付けられている。そして、加圧アーム114による加圧力によって、送給ローラ111と加圧ローラ113との間で溶接ワイヤ2を挟みこむ構造となっている。
【0036】
次に、溶接ワイヤ2の送給動作について説明する。電動モータ101は、図示しないワイヤ送給補助装置のモータ制御装置によって一定回転速度で回転するように制御され、電動モータ101の出力軸に取り付けられたヒステリシス板104も同様に一定回転速度で回転する。ヒステリシス板104の回転運動は、多極永久磁石板105との相対的回転運動により発生するヒステリシス損により多極永久磁石板105に一定トルクを伝達する。この時の伝達トルクは、後述するヒステリシス板104と多極永久磁石板105と間の距離(磁界空隙)の調整によって調整されることとなる。
【0037】
多極永久磁石板105に伝わった回転トルクは、入力ギヤ106と出力ギヤ108とで構成された減速機構によって増幅され、出力シャフト109、送給ローラ111へと伝わる。そして、送給ローラ111に伝わった回転トルクにより、溶接ワイヤ2は一定の力で図2に示す矢印115の方向に送給されることになる。
【0038】
次に、ヒステリシス板104と多極永久磁石板105で構成するトルクリミッターについて図2から図4を用いて説明する。
【0039】
多極永久磁石板105の入力ギヤ106側には、傾斜部を有するフランジ形状をした受動部116が、受動部ベアリング117を介して多極永久磁石板105に取り付けられている。そして、受動部116は、多極永久磁石板105と共にインプットシャフト106の軸方向に移動可能な構造となっている。なお、この受動部116は、多極永久磁石板105を内包するケースとしての役割も有している。ここで、受動部116が受動部ベアリング117を介して多極永久磁石板105に取り付けられているのは、多極永久磁石板105が回転している場合でも、受動部116が回転動作することなく、多極永久磁石板105のインプットシャフト106軸方向の移動を規制するためである。
【0040】
受動部116は、移動部スライダ118と図4に示すように傾斜部201を介して直進カムを構成し、移動部シャフト119の軸方向の動きを、インプットシャフト106の軸方向の動きに変換する構造となっている。
【0041】
移動部シャフト119は、移動部スライダ118の傾斜部201の反対側端部に移動部スライダ118に対して回転可能に固定され、移動部スライダ118の移動部シャフト119の軸方向への動きを規制している。移動部シャフト119の移動部スライダ118との固定部以外にはネジ部を設け、移動部シャフト119のネジ部と筐体103に固定されたカバー120に設けられたネジ部により、移動部シャフト119の軸方向への移動を規制する。そして、移動部シャフト119の移動スライダ118の側とは反対側に固定されたコの字形のつまみ部121を回転させることによって、移動部スライダ118のネジ部とカバー120のネジ部との噛み合い状態が変化し、移動部シャフト119を軸方向(長手方向)に移動できる構造となっている。
【0042】
また、カバー120には、移動部シャフト119の軸方向に等間隔に目盛が表示された目盛部122が固定されている。そして、移動部シャフト119の移動量が、移動部シャフト119と同時に移動するつまみ部121の下端の参照部123の位置と、目盛部122に表示された複数の目盛とにより作業者が視認可能な構造となっている。
【0043】
なお、目盛部122はカバー120に固定されていればよく、移動部シャフト119を内部に挿通する図5に示すような筒状部材でもよく、あるいは、図6に示すように、移動部シャフト119から離れて設けた板状部材でも良い。
【0044】
また、本実施の形態では、つまみ部121の形状をコの字形状として、下端部に参照部123を設けたが、移動部シャフト119の移動量を目盛部122と併せて確認可能な形状であればよく、どのような形状や構成であっても問題ない。
【0045】
次に、ヒステリシス板104と多極永久磁石板105で構成するトルクリミッターの動作について説明する。
【0046】
作業者がつまみ部121を回転させると、つまみ部121と同時に移動部シャフト119が回転する。そして、移動部シャフト119に設けられたネジ部とカバー120に設けられたネジ部とにより、移動部シャフト119は、軸方向にネジ部のピッチと移動部シャフト119の回転数に応じて移動する。移動部シャフト119の軸方向の移動は、移動部スライダ118と受動部116によって構成された直進カムにより、受動部116のインプットギヤ106の軸方向の移動、すなわち、移動部シャフト119の長手方向に対する直交方向の移動に変換される。そして、受動部116とともに受動部ベアリング117と多極永久磁石板105がインプットギヤ106の軸方向に移動し、これにより、多極永久磁石板105とヒステリシス板104の距離、すなわち、磁界空隙を変えることができる。このようにして、伝達トルクを変えることができる。
【0047】
以上のように、ワイヤ送給補助装置3の筐体103の外部にあるつまみ部121を回転させることによって、多極永久磁石板105とヒステリシス板104の磁界空隙を調整することができる。
【0048】
図4(a)では、多極永久磁石板105とヒステリシス板104の磁界空隙が最大になる、つまり伝達トルクが最小になる位置につまみ部121を調整した場合の構成を示しており、図4(b)では、多極永久磁石板105とヒステリシス板104の磁界空隙が最小になる、つまり伝達トルクが最大になる位置につまみ部121を調整した場合の構成を示している。
【0049】
図4(a)と図4(b)に示すように、カバー120に固定された目盛部122に表示された複数の目盛と、移動部シャフト119と同時に移動するつまみ部121の下端の参照部123の位置により、多極永久磁石板105とヒステリシス板104の距離を視認することができる。従って、予め、参照部123の各位置におけるヒステリシス板104と多極永久磁石板105で構成するトルクリミッターの伝達トルクを測定し、目盛部122に伝達トルクを記載しておけば、参照部123の位置によってトルクリミッターの伝達トルクを参照することができる。
【0050】
また、この時、受動部116が受動部ベアリング117を介して多極永久磁石板105に取り付けられているので、多極永久磁石板105が回転している場合、つまり電動モータ101が運転している場合でも受動部116が回転動作することがない。従って、電動モータ101の運転中であっても、つまみ部121によってヒステリシス板104と多極永久磁石板105の伝達トルクを調整することができる。
【0051】
上記構成により、ワイヤ送給補助装置3の筐体103の外部のつまみ部121と参照部123により、カバー120を開けずにトルクリミッターの伝達トルクの確認や調整が可能となり、従来のワイヤ送給補助装置に比べて簡便に溶接ワイヤ2の送給力の調整が可能となる。
【0052】
また、従来のワイヤ送給補助装置のようにカバーを開けることなくワイヤ送給補助装置3の送給力の確認や調整ができるので、トルクリミッターや駆動部に粉塵が付着することもなく、粉塵の付着による装置の寿命低下を防止することができる。
【0053】
また、電動モータ101の駆動中でも筐体103の外部にあるつまみ部121は調整可能なので、電動モータ101を駆動しながら、すわなち、溶接ワイヤ2を送給しながら溶接ワイヤ2の送給力の調整が可能である。故に、溶接ワイヤ2の送給力の調整を行う際に電動モータ101の電源をわざわざ切る必要がなく、溶接ワイヤ2の送給力の調整時間を短縮することができる。
【0054】
そして、上記構成のワイヤ送給補助装置3を用いて前述したワイヤ送給システムを構成すれば、ワイヤ送給補助装置3の送給力は、トルクリミッターの作用により、ワイヤ送給速度に依存せず、一定の送給力を溶接ワイヤに与えることができるので、主ワイヤ送給装置5の速度制御を邪魔することなく、速度制御を助ける働きをすることになり、ワイヤ送給経路4が長い場合や、ワイヤ送給性が溶接品質に大きく影響を与えるアルミ溶接等においても溶接品質の向上を図ることができる。
【0055】
なお、本実施の形態では、トルクリミッターとトルクリミッターを備えたワイヤ送給補助装置について説明したが、トルクリミッターは、少なくとも、ヒステリシス板104と、多極永久磁石板105と、これらを内包するケースの役割をもつ受動部116から構成されている。
【産業上の利用可能性】
【0056】
本発明のワイヤ送給補助装置は、溶接ワイヤ送給システムにおいて、主ワイヤ送給装置の送給負荷を低減し、溶接品質を向上させることができ、溶接ワイヤ送給システムにおいて主ワイヤ送給装置とともに使用するワイヤ送給補助装置等として産業上有用である。
【符号の説明】
【0057】
1 ペイルパック式ワイヤ収納箱
2 溶接ワイヤ
3 ワイヤ送給補助装置
4 ワイヤ送給経路
5 主ワイヤ送給装置
6 溶接トーチ
101 電動モータ
102 モータベース
103 筐体
104 ヒステリシス板
105 多極永久磁石板
106 入力ギヤ
107 キー
108 出力ギヤ
109 出力シャフト
110 キー
111 送給ローラ
112 キー
113 加圧ローラ
114 加圧アーム
115 矢印
116 受動部
117 受動部ベアリング
118 移動部スライダ
119 移動部シャフト
120 カバー
121 つまみ部
122 目盛部
123 参照部
201 傾斜部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
筐体と、前記筐体内に設けられた第1の磁性部材と、前記筐体内に設けられた第2の磁性部材とを備え、前記第1の磁性部材と前記第2の磁性部材との距離を調整することにより伝達トルクを調整可能なトルクリミッターであって、
一部分が前記筐体の内側に位置し他の部分が前記筐体の外側に位置しており、前記筐体の内側から前記筐体の外側の方向へ、あるいは前記筐体の外側から前記筐体の内側の方向へ直線移動が可能であり、移動することにより前記第1の磁性部材と前記第2の磁性部材との距離を変更する移動部材と、
前記移動部材の前記筐体の外側に位置する部分に設けられており前記移動部材を移動させるための前記移動部材と一緒に移動するつまみ部と、
前記つまみ部の位置を示すための複数の目盛を有する目盛部と、
を備えたトルクリミッター。
【請求項2】
つまみ部は、移動部材の長手方向の断面形状が略コの字形状であり、目盛部は、筐体と前記つまみ部との間に設けられており、前記移動部材を内部に挿通する筒状部材である請求項1記載のトルクリミッター。
【請求項3】
筐体内に位置している移動部材の先端部はテーパ形状であり、前記移動部材が移動して直接的または間接的に前記先端部と第1の磁性部材あるいは第2の磁性部材との接触状態が変わることで前記第1の磁性部材と前記第2の磁性部材との距離が変わる請求項1または2記載のトルクリミッター。
【請求項4】
モータと、前記モータに接続された請求項1から3のいずれか1項に記載のトルクリミッターと、前記トルクリミッターに接続されたシャフトと、前記シャフトに接続されたワイヤ送給ローラとを備えたワイヤ送給補助装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2010−249243(P2010−249243A)
【公開日】平成22年11月4日(2010.11.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−99821(P2009−99821)
【出願日】平成21年4月16日(2009.4.16)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】