(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペイルパックに捩り入り溶接用ワイヤをループ状に積層収納するための溶接用ワイヤの装填装置において、ワイヤを供給するワイヤ送給機構と、該ワイヤ送給機構のワイヤ出口に入口をペイルパック内に出口を有し下部が螺旋状のガイドパイプと、前記ガイドパイプを外面に支持して回転する支持筒とを配置し、該ガイドパイプの支持筒への巻き角度が３００〜４２０°であることを特徴とする溶接用ワイヤの装填装置。
【請求項２】
ワイヤ送給機構は引き取りキャプスタンとプレッシャーローラからなり、該プレッシャーローラのワイヤ送給溝角度を２０〜４０°としたことを特徴とする請求項１記載の溶接用ワイヤの装填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、溶接用ワイヤをペイルパックに装填する装置に係り、特にワイヤ捩り角度を均一かつ確実に与えて装填できる溶接用ワイヤの装填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に大容量の溶接用ワイヤの収納容器としてペイルパックが使用される。溶接時の該ペイルパックからのワイヤの取り出しは、ワイヤループ積層体をその上部ループから順にペイルパック外方向へ取り出し、必要に応じてワイヤ矯正器で曲がり癖を除去したのちコンジットチューブで溶接トーチへ導くという順序で行う。ところがこのようにして取り出されたワイヤは取り出し時にワイヤ１巻き当たり３６０°の捩りを受けるため、溶接トーチから出て溶接されるワイヤ先端が反り返り、溶接点が変動して溶接ビードが蛇行するという欠点がある。
【０００３】
従って、特開昭６０−１３３９１９号公報や特公昭６２−８２５号公報等に提案されているように、ペイルパックに溶接ワイヤを装填する時に予めワイヤに弾性限界の範囲内で逆の捩りを与え、この逆の捩りを持つ状態でペイルパックに装填しておき、取り出し時にはこのとき受ける前記捩りと装填中保持していた捩りとを相殺させ、溶接トーチから出るワイヤには捩りをなくす方法が実用化されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ペイルパックの装填方法では、ワイヤ装填時に約３６０°の捩りと曲げおよびペイルパック内までの送給時に摩擦抵抗によるワイヤ長手方向の圧縮応力を受けて、ワイヤが塑性変形し十分かつ均一な捩り角度が得られなかった。また、ワイヤ送給機構部でワイヤがスリップしてワイヤの送給速度が変動し、均一な捩り角度が得られない場合があった。
【０００５】
したがって、取り出し時、特に高速度で小脚長のすみ肉溶接するときに、わずかにワイヤ先端が振れて溶接点が変動して均一な脚長が得られないという問題があった。
そこで本発明は、ワイヤ捩り角度を均一かつ確実に与えてペイルパックに装填できる溶接用ワイヤの装填装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨とするところは、ペイルパックに捩り入り溶接用ワイヤをループ状に積層収納するための溶接用ワイヤの装填装置において、ワイヤを供給するワイヤ送給機構と、該ワイヤ送給機構のワイヤ出口に入口をペイルパック内に出口を有し下部が螺旋状のガイドパイプと、前記ガイドパイプを外面に支持して回転する支持筒とを配置し、該ガイドパイプの支持筒への巻き角度が３００〜４２０°であることを特徴とする溶接用ワイヤの装填装置である。また、ここにおいてワイヤ送給機構は引き取りキャプスタンとプレッシャーローラからなり、該プレッシャーローラのワイヤ送給溝角度を２０〜４０°としたことも特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明を図面に示す具体例に基づいて説明する。図１および図２は本発明装置の一例を示す全体側面図であって一部は断面を示す。図２の上部に図１をつなげて一つの図面を構成する。これらの図においてＷは図示しない伸線機やボビン等のワイヤ供給源から送られてくる溶接用ワイヤであり、ワイヤＷは該ワイヤＷを数回巻き付ける引き取りキャプスタン２とプレッシャーローラ３とからなるワイヤ送給機構４によりワイヤ供給源から引張り出されるとともにペイルパック１内へと送給される。引き取りキャプスタン２はベルト５を介して駆動モータ６により駆動されて回転し、該回転速度はペイルパック１内に送られるワイヤＷの送給速度を決定する。
【０００８】
７はワイヤＷを引き取りキャプスタン２からペイルパック１までガイドするガイドパイプであり、ガイドパイプの入り口８は回転軸１０の位置でかつ引き取りキャプスタン２近傍に、また出口９は水平面に対して傾斜しペイルパック１内に入る。ガイドパイプ７の上部は回転軸１０の中空内部に一体的に取り付けられ、該回転軸１０は固定支持架台１１にベアリングを介して取り付けられ、プーリ１２、１３、ベルト１４、減速機１５を介して前記駆動モータ６によりワイヤ送給速度と連動した速度で回転する。またガイドパイプ７の下部は、回転軸１０を軸とする遊星歯車機構１６に取り付けられた支持筒１７の外面に螺旋状に巻き付けて取り付けられる。
【０００９】
遊星歯車機構１６は回転軸１０に固定した一対の円板１８に上下端に遊星歯車１９を配した複数本の遊星軸１９ａをベアリングを介して取り付けるとともに該遊星歯車１９とかみ合う上部内歯車２０ａと下部内歯車２０ｂを上下部に設けている。上部内歯車２０ａは支持架台１１に固定し、また下部内歯車２０ｂは回転軸１０下端にベアリングを介して懸吊されたガイド筒２１の支持筒２２に固定している。これにより支持筒２２は静止状態で回転軸１０に支持懸吊される。遊星歯車機構１６の下部内歯車２０ｂが上部に固定されている支持筒２２は、その下部にガイドパイプの出口９から出たワイヤをガイドするガイド筒２１がペイルパック１内中央に位置する如く取り付けられている。
【００１０】
ガイド筒２１はガイドパイプの出口９の回転径と略同径の円筒形状であって、その下端部円周の一部に突出部材２３が半径方向を外方にかつ下り傾斜状に突出して取り付けられている。この突出部材２３はガイドパイプの出口９から出てガイド筒に巻き付きながら螺旋状に落下するワイヤの落下位置を規制しワイヤ積層部Ｗ´上端に着地するワイヤループをペイルパック１内壁に接するようにするためのものである。
【００１１】
ペイルパック１はターンテーブル２４上に載置されていて、該ターンテーブル２４は昇降機構２５の昇降台２６にベアリングを介して取り付けられ、プーリ２７、２８、ベルト２９、減速機３０を介して駆動モータ３１により所定の回転速度で回転する。昇降装置２５はワイヤＷのガイドパイプの出口９とペイルパック１内のワイヤ積層部Ｗ´上端面との間の距離、即ちガイド筒２１下端とワイヤ積層部上端面との間の距離を一定に保持すべく、積層部Ｗ´の高さが高くなるに従って徐々にペイルパック１を所定速度で鉛直方向に下降させる。
【００１２】
上記装置において、ガイドパイプ７は図３に示すように、支持筒１７への巻き角度θを３００〜４２０°とする。また、図４に示すように、ワイヤ送給機構４においてワイヤＷをガイドパイプ入り口８へ送給するプレッシャーローラ３のワイヤ送給溝３２の角度αは２０〜４０°とする。
【００１３】
このように構成された本発明の装填装置により、ペイルパック内に捩り入り溶接ワイヤを装填する操作について説明する。
駆動モータ６により回転する引き取りキャプスタン２に数回巻かれて送給される溶接用ワイヤＷはガイドパイプ７の入り口８から回転軸１０に送り込まれる。溶接用ワイヤはこの回転軸を中心として所定の回転速度で回転するガイドパイプ７内を通りペイルパック１の内に水平面に対して傾斜して支持筒１７に取り付けられた出口９から送り出される。回転軸１０はその中空内部にガイドパイプ７を一体的に取り付け、またその下部において支持筒１７を固定懸吊した遊星歯車機構１６の軸となっているので、回転軸１０、ガイドパイプ７、円板１８、遊星軸１９ａおよび支持筒１７は駆動モータ６により駆動され、一体的に所定の回転速度で回転する。
【００１４】
ガイドパイプ７の出口９から所定の回転速度で回転しながら送り出されるワイヤＷは、回転する該出口９とペイルパック１内のワイヤ積層部Ｗ´上端面（装填開始時はペイルパック１底面）との間においてガイド筒２１に螺旋状に巻き付きながら順次下方へと移動する。そしてガイド筒２１下端に半径方向外方に突出して取り付けた突出部材２３によりワイヤ積層部Ｗ´の上端面における落下位置を規制され、該上端面にペイルパック内壁に接するワイヤループを形成して着地する。つまりワイヤループはガイド筒２１に案内されてその直下へ落ちようとするが、突出部材２３があるので全体が該突出部材２３側へシフトされ、該部材２３はペイルパック１の内壁を指向しているのでループの該部材２３と接触した部分がペイルパック１内壁に接触し、反対側の部分はペイルパック１内壁からそのシフト分だけ大きく離れた状態でワイヤ積層部Ｗ´の上面に収まる。このときターンテーブル上のペイルパック１は所定の回転速度でゆるやかに回転しているので、ワイヤ積層部Ｗ´の上端面に形成するワイヤループは順次その着地点が所定のピッチでずれる。その結果ワイヤＷは整然とした花模様を描いて積層されることになる。またペイルパック１はガイドパイプ７の出口９とワイヤ積層部Ｗ´上端面との距離が一定となるように降下するので、ワイヤ落下状態は常に安定している。
【００１５】
ワイヤＷは、ワイヤ送給機構４とワイヤ積層部Ｗ´上端面の間において捩りを与えられることになるが、この間におけるワイヤ上端はワイヤ送給機構４に、また下端は積層部Ｗ´上端面に固定されているので、ガイドパイプ１回転につき理論上２π（３６０°）の捩りがワイヤに与えられる。しかし、ガイドパイプ７内で直線状のワイヤＷを３６０°の捩りを与えながら支持筒１７の外周に沿って円状にするので、ワイヤは捩り応力と曲げ応力さらにガイドパイプ７内の摩擦抵抗によってワイヤ送給抵抗が高くなり、ワイヤ長手方向の圧縮応力を受けて塑性変形し、ワイヤの捩り角度が溶接時にワイヤ先端が振れる限度である２５０°未満となる場合がある。そこでワイヤ捩り角度を２５０°以上とするためにガイドパイプ７の支持筒１７への巻き角度θを３００〜４２０°とする。ガイドパイプ７の支持筒１７への巻き角度θが３００°未満であると、ワイヤ積層部Ｗ´上面への着地時に急激にワイヤが曲げられてワイヤ送給抵抗が高くなり、ワイヤ長手方向の圧縮応力を受けて塑性変形して捩り角度が２５０°未満となる。逆にガイドパイプ７の支持筒１７への巻き角度θが４２０°を超えると、ガイドパイプ７内での摩擦抵抗が大きく、ワイヤ送給抵抗が高くなってワイヤ長手方向の圧縮応力を受けて塑性変形して捩り角度が２５０°未満となる。
【００１６】
また、図４に示したようにワイヤ送給機構４の引き取りキャプスタン２に巻かれた数ターンの内、最終ターンのガイドパイプ入り口８へ送給するワイヤＷは、プレッシャーローラ３の外周に硬質ゴム等のリングが嵌められたプレッシャーローラ３のワイヤ送給溝３２で押さえられて、ワイヤ積層部Ｗ´上面との間で捩りを与えられるが、該ワイヤ送給溝角度αは２０〜４０°であることが必要である。図５にプレッシャーローラ３のワイヤ送給溝３２の拡大図を示す。図中、プレッシャローラ３の押しつけ力がＰの場合のワイヤＷとプレッシャローラ３の接触圧力ＲはＰ／（２  ｓｉｎ（α／２））となり、ワイヤ送給力Ｆは２μＲ（μは摩擦係数）で表される。したがって、ワイヤ送給溝角度αが小さいほどワイヤ送給力Ｆは大きくなる。しかし、ワイヤ送給溝角度αが２０°未満であると、プレッシャーローラ３の押しつけ力Ｐの僅かな変動によってワイヤＷがワイヤ径方向に塑性変形して、溶接時に溶接トーチ先端のコンタクトチップで詰まる場合がある。また、ワイヤ送給溝角度αが４０°を超えるとワイヤ送給力Ｆが小さくなり、ワイヤＷを十分に押さえきれずにワイヤＷが引き取りキャプスタン２とプレッシャーローラ３間でスリップして、装填されたワイヤの捩り角度が２５０°未満となったり、装填ワイヤのループ径が小さくなって良好な積層状態とならず、溶接時に引き出されたワイヤの先端が振れて溶接位置が一定とならない場合が生じる。
【００１７】
なお、ワイヤ送給機構４に送られるワイヤＷが曲がっているとガイドパイプ７内で塑性変形しやすくなるので、ワイヤ矯正機等で真直に矯正された状態であることが好ましい。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
まず、ＪＩＳ  Ｚ３３１３  ＹＦＷ−Ｃ５０ＤＲに規定されるワイヤ径１．２〜１．６ｍｍのアーク溶接用フラックス入りワイヤを、図１、図２に示すワイヤ装填装置を用いて、ガイドパイプの支持筒への巻き角度θおよびプレッシャーローラのワイヤ送給溝角度αを種々変えて２００ｋｇペイルパックに装填した。その時の装填ワイヤの捩り角度の測定結果（Ｎ＝５）を表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
溶接時のワイヤ振れの調査は、ペイルパックから前記フラックス入りワイヤを取り出し、表２に示す条件で鋼種ＳＭ４９０Ａ、板厚１２．７ｍｍに溶接長１５００ｍｍとし、図６（ａ）の斜視図に示すように水平すみ肉溶接を各２体表裏（合計６ｍ）を行い、図６（ｂ）の溶接部の断面図に示す下脚の脚長ｄの最大と最小の差を調べた。なお、評価基準は脚長差が０．５ｍｍ以下を○とし、０．５ｍｍを超えたものを×とした。これらの結果を表１にまとめて示す。
【００２１】
【表２】
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【００２２】
表１中試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４が本発明例、試験Ｎｏ．５〜Ｎｏ．８が比較例である。
本発明例である試験Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４は、ガイドパイプの支持筒への巻き角度θおよびワイヤ送給溝角度αともに本発明を満足するので、ペイルパックに装填されたワイヤの捩り角度が２５０°以上となって、高速度で小脚長のすみ肉溶接条件でペイルパックから引き出して溶接してもワイヤ狙い位置ずれが生じず溶接後の脚長差が少なく極めて満足な結果であった。
【００２３】
比較例中試験Ｎｏ．５は、ガイドパイプの支持筒への巻き角度θが小さいのでワイヤ積層部上面への着地時に急激にワイヤが曲げられてワイヤ送給抵抗が高くなりワイヤ長手方向の圧縮応力を受けて塑性変形して捩り角度が２５０°未満となったので、溶接時にワイヤ先端がわずかに振れて脚長差が０．５ｍｍを超えた。
【００２４】
試験Ｎｏ．６は、ガイドパイプの支持筒への巻き角度θが大きいので、ガイドパイプ内での摩擦抵抗が大きくワイヤ送給抵抗が高くなってワイヤ長手方向の圧縮応力を受けて塑性変形して捩り角度が２５０°未満となったので、溶接時にワイヤ先端がわずかに振れて脚長差が０．５ｍｍを超えた。
試験Ｎｏ．７は、ワイヤ送給溝角度αが小さいので、ワイヤが部分的にワイヤ径方向に塑性変形して溶接時にコンタクトチップに詰まって溶接が中断した。
【００２５】
試験Ｎｏ．８はワイヤ送給溝角度αが大きいので、ワイヤを十分に押さえきれずに引き取りキャプスタンとプレッシャーローラ間でスリップして、装填されたワイヤの捩り角度が２５０°未満となって、溶接時にワイヤ先端がわずかに振れて脚長差が０．５ｍｍを超えた。なお、Ｎｏ．８はワイヤ装填時に引き取りキャプスタンとプレッシャーローラ間でスリップしたので、ワイヤ積層部のループ径が小さくなった箇所が一部生じた。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明の溶接用ワイヤの装填装置によれば、ワイヤの捩り角度を均一かつ確実に与えてペイルパックに装填できる。したがって、取り出し時にワイヤ先端が振れることがなく、高速度で小脚長のすみ肉溶接においても均一な脚長が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の一実施例を示す全体側面図で、一部断面図で示し、下部は図２に連続する。
【図２】本発明装置の一実施例を示す全体側面図で、一部断面図で示し、上部は図１に連続する。
【図３】本発明のガイドパイプの支持筒への巻き角度θを示す平面図
【図４】本発明のプレッシャーローラ溝角度αを示す断面図
【図５】本発明のプレッシャーローラのワイヤ送給溝の拡大図
【図６】本発明の実施例における（ａ）はすみ肉溶接を示す斜視図、（ｂ）はすみ肉溶接部の脚長を示す断面図
【符号の説明】
１    ペイルパック
２    引き取りキャプスタン
３    プレッシャーローラ
４    ワイヤ送給機構
５    ベルト
６    駆動モータ
７    ガイドパイプ
８    ガイドパイプの入り口
９    ガイドパイプの出口
１０    回転軸
１１    固定支持架台
１２、１３    プーリ
１４    ベルト
１５    減速機
１６    遊星歯車機構
１７    支持軸
１８    円板
１９    遊星歯車
１９ａ    遊星軸
２０ａ    上部内歯車
２０ｂ    下部内歯車
２１    ガイド筒
２２    支持筒
２３    突出部材
２４    ターンテーブル
２５    昇降機構
２６    昇降台
２７、２８    プーリ
２９    ベルト
３０    減速機
３１    駆動モータ
３２    ワイヤ送給溝
Ｗ    ワイヤ
Ｗ´    ワイヤ積層部
【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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