(57)【要約】【課題】  装置構成の冗長化を回避しつつ、スムーズにワイヤを送給することが可能な加工装置を提供すること。【解決手段】  加工対象に対してワイヤ１，１‘を順次供給することにより加工を行う加工装置Ａであって、第一駆動部５と、第二駆動部６と、ワイヤを用いた加工を行う溶射ガン４と、第一駆動部５への第一送り出し速度指令および第二駆動部６の第二送り出し速度指令を出力する制御部と、を備えており、第二駆動部６は、第二駆動モータ１９，１９’、ワイヤ１，１’に送出力を伝達する駆動ローラ１７，１７'、および第二駆動モータ１９，１９’および駆動ローラ１７，１７'の間に介在するとともに第二駆動モータ１９，１９’と駆動ローラ１７，１７'との回転数差の発生を許容し、かつトルクを伝達するトルク伝達カップリング２０，２０‘を備えており、第二送り出し速度指令の速度は、第一送り出し速度指令の速度よりも常に速度が速く、かつ第一送り出し指令の速度に基づいて可変である。【選択図】  図１
2015136715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工対象に対してワイヤを順次供給することにより加工を行う加工装置であって、
前記ワイヤを送り出す第一駆動部と、
前記ワイヤの長手方向において前記第一駆動部とは異なる位置において前記ワイヤを送り出す第二駆動部と、
前記第一駆動部および前記第二駆動部のいずれよりも送り出し方向下流側に位置し、かつ前記ワイヤを用いた加工を行う加工ヘッドと、
前記第一駆動部への第一送り出し速度指令および前記第二駆動部の第二送り出し速度指令を出力する制御部と、を備えており、
前記第二駆動部は、駆動モータ、前記ワイヤに送出力を伝達する駆動ローラ、および前記駆動モータおよび前記駆動ローラの間に介在するとともに前記駆動モータと前記駆動ローラとの回転数差の発生を許容し、かつトルクを伝達するトルク伝達カップリングを備えており、
前記第二送り出し速度指令の速度は、前記第一送り出し速度指令の速度よりも常に速度が速く、かつ前記第一送り出し指令の速度に基づいて可変であることを特徴とする、加工装置。
【請求項２】
前記加工ヘッドと前記第一駆動または前記第二駆動部との間に位置し、かつ送り出される前記ワイヤをガイドするガイドチューブをさらに備えており、
前記トルク伝達カップリングは、伝達しうる最大トルクが、前記ガイドチューブにより前記ワイヤに付与される摩擦抵抗力に相当するトルクを超えることがない大きさに設定されている、請求項１に記載の加工装置。
【請求項３】
前記トルク伝達カップリングは、伝達しうる最大トルクが、前記ガイドチューブにより前記ワイヤに付与される摩擦抵抗力に相当するトルクと等しい大きさに設定されている、請求項２に記載の加工装置。
【請求項４】
前記第二送り出し速度指令の速度は、前記第一送り出し速度指令の速度の増加に応じて、連続的に増加する、請求項１ないし３のいずれかに記載の加工装置。
【請求項５】
前記第二送り出し速度指令の速度は、前記第一送り出し速度指令の速度の増加に応じて、段階的に増加する、請求項１ないし３のいずれかに記載の加工装置。
【請求項６】
前記第二駆動部は、前記ワイヤの送給方向において前記第一駆動部よりも上流側に配置されている、請求項１ないし５のいずれかに記載の加工装置。
【請求項７】
前記加工ヘッドは、送り出される２本の前記ワイヤに接触する電極を有し、この電極を介して電圧を印加することにより前記２本のワイヤの先端間にアークを発生させ、かつ前記２本のワイヤの先端を溶融させることにより得られた溶融金属を加工対象に吹き付ける、溶射ガンであり、
前記第一駆動部は、前記加工ヘッドに収容されているとともに、前記２本のワイヤを一括して前記第一送り出し速度指令に基づいて送り出し、
前記２本のワイヤに各別に設けられた２つの前記第二駆動部を備える、電気アーク式溶射装置として構成された、請求項６に記載の加工装置。
【請求項８】
前記トルク伝達カップリングは、前記駆動モータの出力軸の外周に一体に取付けられた磁性体ディスクと、前記磁性体ディスクの両側にそれぞれ配置されて前記磁性体ディスクに隙間を介して対向させられた一対のリング状永久磁石と、これらのリング状永久磁石を内面に支持して前記駆動モータの前記出力軸に軸受を介して回転自在に支持されたケースと、該ケースに対して前記出力軸とは反対側に固定され、かつ前記駆動ローラに連結された回転軸とを備え、前記一対のリング状永久磁石は、周方向に異なる磁極が存在するように着磁されている、請求項１ないし７のいずれかに記載の加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤを用いた電気アーク式溶射装置などの加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工対象に対してワイヤを順次供給することにより加工を行う加工装置としては、たとえば電気アーク式溶射装置またはアーク溶接装置などが挙げられる。特許文献１には、従来の電気アーク式溶射装置の一例が開示されている。この電気アーク式溶射装置は、溶射ガンに２本のワイヤを送給し、これらの２本のワイヤの先端においてアークを発生させる。このアークによって２本のワイヤの先端を溶融させ、吐出ガスによって溶融金属を加工対象に吹き付ける。これによって、加工対象に対して溶射加工を施すことができる。
【０００３】
上述の電気アーク式溶射装置は、ワイヤを送給する手段として第一駆動部および第二駆動部を有している。これらの第一駆動部および第二駆動部は、ワイヤの送給方向において互いに異なった位置に配置されており、各々がワイヤに対して送給力を付与する。このような構成により、ワイヤをより高速でより確実に送給することが可能である。
【０００４】
しかしながら、１つの前記ワイヤに対して第一駆動部および第二駆動部の二箇所から送給力を付与する構成であるため、第一駆動部と第二駆動部との送給力付与を適切に制御する必要がある。第一駆動部と第二駆動部との送給力がアンバランスであると、前記ワイヤが座屈したり、あるいは前記ワイヤの切断などの事態が懸念される。また、電気アーク式溶射装置に代表される加工装置は、加工対象や加工対象が置かれた場所に応じて、適した形状および大きさであることが求められる。したがって、上述した事態を回避する方策をとるにおいては、機構が過度に複雑となったり、不当に大きな部品を具備することが強いられたりなど、装置構成が冗長化することをできるかぎり避けることが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公平３−５２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、装置構成の冗長化を回避しつつ、スムーズにワイヤを送給することが可能な加工装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によって提供される加工装置は、加工対象に対してワイヤを順次供給することにより加工を行う加工装置であって、前記ワイヤを送り出す第一駆動部と、前記ワイヤの長手方向において前記第一駆動部とは異なる位置において前記ワイヤを送り出す第二駆動部と、前記第一駆動部および前記第二駆動部のいずれよりも送り出し方向下流側に位置し、かつ前記ワイヤを用いた加工を行う加工ヘッドと、前記第一駆動部への第一送り出し速度指令および前記第二駆動部の第二送り出し速度指令を出力する制御部と、を備えており、前記第二駆動部は、駆動モータ、前記ワイヤに送出力を伝達する駆動ローラ、および前記駆動モータおよび前記駆動ローラの間に介在するとともに前記駆動モータと前記駆動ローラとの回転数差の発生を許容し、かつトルクを伝達するトルク伝達カップリングを備えており、前記第二送り出し速度指令の速度は、前記第一送り出し速度指令の速度よりも常に速度が速く、かつ前記第一送り出し指令の速度に基づいて可変であることを特徴としている。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記加工ヘッドと前記第一駆動または前記第二駆動部との間に位置し、かつ送り出される前記ワイヤをガイドするガイドチューブをさらに備えており、前記トルク伝達カップリングは、伝達しうる最大トルクが、前記ガイドチューブにより前記ワイヤに付与される摩擦抵抗力に相当するトルクを超えることがない大きさに設定されている。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記トルク伝達カップリングは、伝達しうる最大トルクが、前記ガイドチューブにより前記ワイヤに付与される摩擦抵抗力に相当するトルクと等しい大きさに設定されている。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第二送り出し速度指令の速度は、前記第一送り出し速度指令の速度の増加に応じて、連続的に増加する。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第二送り出し速度指令の速度は、前記第一送り出し速度指令の速度の増加に応じて、段階的に増加する。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第二駆動部は、前記ワイヤの送給方向において前記第一駆動部よりも上流側に配置されている。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記加工ヘッドは、送り出される２本の前記ワイヤに接触する電極を有し、この電極を介して電圧を印加することにより前記２本のワイヤの先端間にアークを発生させ、かつ前記２本のワイヤの先端を溶融させることにより得られた溶融金属を加工対象に吹き付ける、溶射ガンであり、前記第一駆動部は、前記加工ヘッドに収容されているとともに、前記２本のワイヤを一括して前記第一送り出し速度指令に基づいて送り出し、前記２本のワイヤに各別に設けられた２つの前記第二駆動部を備える、電気アーク式溶射装置として構成されている。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記トルク伝達カップリングは、前記駆動モータの出力軸の外周に一体に取付けられた磁性体ディスクと、前記磁性体ディスクの両側にそれぞれ配置されて前記磁性体ディスクに隙間を介して対向させられた一対のリング状永久磁石と、これらのリング状永久磁石を内面に支持して前記駆動モータの前記出力軸に軸受を介して回転自在に支持されたケースと、該ケースに対して前記出力軸とは反対側に固定され、かつ前記駆動ローラに連結された回転軸とを備え、前記一対のリング状永久磁石は、周方向に異なる磁極が存在するように着磁されている。
【発明の効果】
【００１５】
仮に、前記第二送り出し速度が固定値であった場合、想定される前記第一送り出し速度の最大速度を超える速度に、前記第二送り出し速度を設定する必要がある。この場合、実際の前記第一送り出し速度が前記最大速度から低下するほど、前記第一送り出し速度と前記第二送り出し速度との差が大となる。すなわち、前記トルク伝達カップリングにおける回転数差が大きくなる。前記トルク伝達カップリングにおいては、この回転数差に応じて発熱が生じるおそれがある。加工対象や加工条件の多様化によって前記第一送り出し速度の速度域が広くなるほど、前記第二送り出し速度を速い速度に設定せざるを得ず、前記トルク伝達カップリングにおける発熱が大きくなることが想定される。このため、前記トルク伝達カップリングを選定する際には、より大きな発熱に耐えうる仕様の前記トルク伝達カップリングを選定せざるを得ない。これは、前記加工装置の装置機構を冗長化してしまう。
【００１６】
これに対し、本発明によれば、前記第二送り出し速度は、前記第一送り出し速度に応じて可変とされている。このため、前記第二送り出し速度を前記第一送り出し速度の想定される最大速度よりも常に大とする必要がなく、実際の前記第一送り出し速度に応じて前記第一送り出し速度よりも大である所望の値に適宜設定することができる。これにより、前記第一送り出し速度の速度域が広くなっても、前記第一送り出し速度と前記第二送り出し速度との速度差がいたずらに大きくなることを回避し、前記トルク伝達カップリングにおける回転数差を縮小することができる。このため、過大な発熱に耐えうるような仕様の前記トルク伝達カップリングを選定する必要がない。したがって、前記加工装置の装置機構が冗長化することを回避しつつ、前記ワイヤをスムーズに送給することができる。
【００１７】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る電気アーク式溶射装置の一例を示す全体斜視図である。
【図２】図１の電気アーク式溶射装置を示すシステム構成図である。
【図３】図１の電気アーク式溶射装置のトルク伝達カップリングを示す断面図である。
【図４】図３のトルク伝達カップリングの内部構造を示す斜視図である。
【図５】図１の電気アーク式溶射装置における第一送り出し速度指令および第二送り出し速度指令の関係の一例を示すグラフである。
【図６】図１の電気アーク式溶射装置における第一送り出し速度指令および第二送り出し速度指令の関係の他の例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
図１および図２は、本発明に係る電気アーク式溶射装置の一例を示している。本実施形態の電気アーク式溶射装置Ａは、ワイヤ送給装置２，２’、溶射ガン４、第二駆動部６，６’、２本のガイドチューブ７，７’ 、制御部４１、電源部４２およびガス供給部４３を備えており、２本のワイヤ１，１’を溶融することによって得られる溶融金属を加工対象に向けて吹き付けることにより溶射加工を行う装置である。電気アーク式溶射装置Ａは、本発明で言う加工装置の一例である。また、図１においては、理解の便宜上、制御部４１、電源部４２およびガス供給部４３を省略している。
【００２１】
なお、本実施形態においては、２本のワイヤ１，１’を送給することに対応して、同様の構成とされた要素が２つ備えられているものがある。これらについては、たとえば「ワイヤ送給装置２およびワイヤ送給装置２’」と表記することに代えて、便宜上「ワイヤ送給装置２，２’」と表記する。
【００２２】
ワイヤ送給装置２，２’は、２本のワイヤ１，１’に対応して設けられており、貯蔵されたワイヤ１，１’を送給する装置である。ワイヤ送給装置２，２’は、容器８，８’、スタンド９，９’およびガイドローラ１０，１０’を備えている。容器８，８’は、コイル状に巻き取られたワイヤ１，１’を収容している。スタンド９，９’は、ガイドローラ１０，１０’を回転自在に支持している。ガイドローラ１０，１０’は、容器８，８’の直上において容器８，８’から送り出されたワイヤ１，１’を所定の軌道へどガイドする。ガイドローラ１１，１１’は、ガイドローラ１０，１０’の下流側においてワイヤ１，１’を所定の軌道へとガイドする。
【００２３】
溶射ガン４は、本発明で言う加工ヘッドの一例であり、加工対象に対して溶融金属を吹き付ける部位である。溶射ガン４は、ハウジング１２、電極３，３’および第一駆動部５を備えている。また、溶射ガン４は、ガス供給部４３から送られたガスを噴出するノズル（図示略）を備えている。ハウジング１２は、たとえば金属製であり、必要に応じて適所が水冷されてもよい。ハウジング１２は、電極３，３’および第一駆動部５を収容している。電極３，３’は、ハウジング１２の先端側（下流側）に配置されており、ワイヤ１，１’に対して摺動しつつ接する。電極３，３’には、電源部４２から給電される。
【００２４】
第一駆動部５は、ワイヤ１，１’を電極３，３’へと等速で送り出すものであり、駆動ローラ１３，１３’、従動ローラ１４，１４’、第一駆動モータ１５およびトルク伝達機構１６を備えている。駆動ローラ１３，１３’と従動ローラ１４，１４’とは、ワイヤ１，１’を挟持しており、ワイヤ１，１’に送給力を付与する部位である。第一駆動モータ１５は、ワイヤ１，１’に付与する送給力となるトルクを発する駆動源である。トルク伝達機構１６は、駆動ローラ１３’に対して第一駆動モータ１５のトルクを伝達する。トルク伝達機構１６は、たとえば駆動ローラ１３の軸と駆動ローラ１３’の軸とにそれぞれ取り付けられたプーリと、これらのプーリに掛け回されたベルトによって構成される。
【００２５】
ガイドチューブ７，７’は、溶射ガン４と第二駆動部６，６’との間において、ワイヤ１，１’をガイドするものである。特に、本実施形態においては、第二駆動部６，６’が加工場所における床面あるいは壁面などに対して固定されており、溶射ガン４が溶射加工に応じて自在に移動する構成が意図されている。ガイドチューブ７，７’は、第二駆動部６，６’に対して自在に移動する溶射ガン４に合わせて自在に変形するとともに、ワイヤ１，１’をガイドする。このようなガイドチューブ７，７’は、たとえばテトラエチレンチューブなどの可撓性を有する合成樹脂を用いて形成されている。係る構成においては、ワイヤ１，１’は、ガイドチューブ７，７’の内部空間を通って送給され、ガイドチューブ７，７’の内面の一部に適宜摺動する。
【００２６】
第二駆動部６，６’は、溶射ガン４に至る経路において主にガイドチューブ７，７’とワイヤ１，１’との摺動に起因する摩擦抵抗力によってワイヤ１，１’の送給が乱されることを防止するためにワイヤ１，１’に送給力を付与するものである。第二駆動部６，６’は、駆動ローラ１７，１７’、従動ローラ１８，１８’、第二駆動モータ１９およびトルク伝達カップリング２０，２０’を備えている。駆動ローラ１７，１７’と従動ローラ１８，１８’とは、ワイヤ１，１’を挟持しており、ワイヤ１，１’に送給力を付与する部位である。第二駆動モータ１９，１９’は、ワイヤ１，１’に付与する送給力となるトルクを発する駆動源である。
【００２７】
トルク伝達カップリング２０，２０’は、駆動ローラ１７，１７’と第二駆動モータ１９，１９’との間に介在しており、駆動ローラ１７，１７’と第二駆動モータ１９，１９’との回転数差が生じることを許容しつつ、第二駆動モータ１９，１９’から駆動ローラ１７，１７’へとトルクを伝達する。本実施形態においては、トルク伝達カップリング２０，２０’として、いわゆる磁気式カップリングが採用されている。
【００２８】
駆動ローラ１７，１７’および従動ローラ１８，１８’は、ワイヤ１，１’に対して滑り無く回転することが意図されており、駆動ローラ１７，１７’および従動ローラ１８，１８’は、第一駆動部５における送給速度と等しい送給速度となるように回転する。一方、駆動ローラ１７，１７’に対してトルク伝達カップリング２０，２０’を介して連結された第二駆動モータ１９，１９’は、第一駆動部５における送給速度と等しい速度となる回転数で常に回転するのではなく、この回転数と等しいか、この回転数を超える回転数で回転する。
【００２９】
図３および図４は、磁気式カップリングとして構成されたトルク伝達カップリング２０を示している。なお、本実施形態においては、トルク伝達カップリング２０とトルク伝達カップリング２０’とは同一の構成であり、以降においてはトルク伝達カップリング２０の構成を例に説明する。トルク伝達カップリング２０は、磁性体ディスク２２、リング状永久磁石２５，２６およびケース２８を備えている。
【００３０】
磁性体ディスク２２は、第二駆動モータ１９の出力軸２１に対して固定されている。磁性体ディスク２２は、たとえば鉄などの磁性体からなる円板である。リング状永久磁石２５，２６は、磁性体ディスク２２に対して同じ寸法の隙間２３，２４を隔てて平行に配置されている。リング状永久磁石２５，２６は、図４に示すように、各々が周方向に異なる磁極が存在するように着磁されている。本図においては、リング状永久磁石２５とリング状永久磁石２６とは、周方向位置が一致する部分どうしの極性が同じとなるように配置されている。なお、リング状永久磁石２５，２６は、トルク伝達カップリング２０が伝達しうる最大トルクを決定する互いの磁気結合力を変更するために、いずれか一方が周方向に回動調整可能に構成されている。
【００３１】
ケース２８は、磁性体ディスク２２およびリング状永久磁石２５，２６を収容している。リング状永久磁石２５，２６は、ケース２８に対して固定されている。一方、磁性体ディスク２２は、ケース２８に対して固定されておらず、本実施形態においては、ケース２８の内面との間に隙間を隔てて配置されている。ケース２８は、フランジ２９を介して駆動ローラ１７の回転軸３０に固定されている。また、ケース２８は、２つの軸受２７によって第二駆動モータ１９，１９’の出力軸２１に対して回転自在とされている。このような構成により、トルク伝達カップリング２０においては、磁性体ディスク２２が第二駆動モータ１９，１９’の出力軸２１とともに回転し、リング状永久磁石２５，２６が駆動ローラ１７の回転軸３０とともに回転する。
【００３２】
このような構成のトルク伝達カップリング２０は、リング状永久磁石２５，２６の磁力線が磁性体ディスク２２を横切る。第二駆動モータ１９により磁性体ディスク２２が回転すると、磁性体ディスク２２にはこの回転を阻止する方向のローレンツ力を生じる渦電流が発生する。この磁性体ディスク２２の回転を阻止する力が、トルク伝達カップリング２０によって伝達されるトルクに変換される。このトルクの大きさは、リング状永久磁石２５とリング状永久磁石２６との磁極の周方向位置によって決まる。磁性体ディスク２２を磁性体からなるヒステリシス特性を有する材質によって形成した構成の場合、リング状永久磁石２５，２６のいずれか一方を図示しない調整ノブなどによって周方向に回転させることにより磁場を変化させると、上記トルクの大きさを調整することができる。したがって、本実施形態のトルク伝達カップリング２０は、リング状永久磁石２５，２６の周方向位置関係が決まると、第二駆動モータ１９と駆動ローラ１７との回転数差の大小に関係なく常に一定のトルクが得られる。すなわち、トルク伝達カップリング２０によって伝達されるトルクは、温度に多少依存するものの、駆動ローラ１７の回転数が変わっても一定に保持される。
【００３３】
本実施形態においては、トルク伝達カップリング２０，２０’によって伝達されるトルクの大きさを、ガイドチューブ７，７’との摺動によってワイヤ１，１’に付加される摩擦抵抗力に相当するトルクを超えない値に設定される。より好ましくは、トルク伝達カップリング２０，２０’によって伝達されるトルクの大きさをガイドチューブ７，７’との摺動によってワイヤ１，１’に付加される摩擦抵抗力に相当するトルクと等しい大きさに設定する。なお、ワイヤ１，１’に付加される抵抗力は、ガイドチューブ７，７’による摩擦抵抗力のほかに、たとえば容器８，８’、ガイドローラ１０，１０’およびガイドローラ１１，１１’などにおける抵抗力など、ワイヤ１，１’の送給経路全体において発生しうる。上述した設定例においては、ワイヤ１，１’に付加される抵抗力のほとんどがガイドチューブ７，７’による摩擦抵抗力であるとみなされる場合に特に有効である。これとは異なり、ガイドチューブ７，７’による摩擦抵抗力以外の抵抗力が無視できない大きさである場合、ワイヤ１，１’の送給経路全体において発生しうる抵抗力を基準として、トルク伝達カップリング２０，２０’によって伝達されるトルクの大きさを設定することが好ましい。
【００３４】
図２に示すように、制御部４１は、第一駆動モータ１５、第二駆動モータ１９，１９’、ガス供給部４３を制御するものであり、さらに電源部４２の制御を兼ねてもよい。制御部４１は、第一駆動モータ１５に対して第一送り出し速度指令Ｓｆｗ１を送り、第二駆動モータ１９，１９’に対して第二送り出し速度指令Ｓｆｗ２を送る。第一送り出し速度指令Ｓｆｗ１は、ワイヤ１，１’を第一送り出し速度Ｆｗ１で送給することに相当する回転数で第一駆動モータ１５を回転させる指令である。本実施形態においては、第一駆動モータ１５は、たとえばサーボ制御により速度制御される。第二送り出し速度指令Ｓｆｗ２は、仮に第二駆動モータ１９，１９’と駆動ローラ１７，１７’とがトルク伝達カップリング２０，２０’を介さずに直結されている場合に、ワイヤ１，１’を第二送り出し速度Ｆｗ２で送給することに相当する回転数で第二駆動モータ１９，１９’を回転させる指令である。上述した通りトルク伝達カップリング２０，２０’において回転数差の発生が許容されているため、駆動ローラ１７，１７’が常に第二送り出し速度Ｆｗ２でワイヤ１，１’を送給するものではない。本実施形態においては、第二駆動モータ１９，１９’は、たとえばサーボ制御により速度制御されるが、これ以外の制御方式であってもよい。また、以下の説明においては、第二駆動モータ１９，１９’には同一の第二送り出し速度指令Ｓｆｗ２が送られる例を説明するが、第二駆動モータ１９への第二送り出し速度指令Ｓｆｗ２と第二駆動モータ１９’への第二送り出し速度指令Ｓｆｗ２とを互いに異なる設定としてもよい。
【００３５】
図５は、第一送り出し速度指令Ｓｆｗ１および第二送り出し速度指令Ｓｆｗ２による第一送り出し速度Ｆｗ１および第二送り出し速度Ｆｗ２の設定例を示している。本例においては、第二送り出し速度Ｆｗ２は、第一送り出し速度Ｆｗ１よりも常に大であり、かつ第二送り出し速度Ｆｗ２の増加に応じて連続的に増加する。具体的には、第二送り出し速度Ｆｗ２は、第一送り出し速度Ｆｗ１に一定の余裕分に当たる速度αを加算した速度に設定される。速度αの大きさは適宜設定されるが、たとえば第一送り出し速度Ｆｗ１に相当する回転数が最大で３００ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ程度、より典型的には４００ｒｐｍ程度である場合、１０ｒｐｍに相当する速度を速度αとして設定する。なお、一定の速度αを加算することに代えて、たとえば１を超える一定の割合を第一送り出し速度Ｆｗ１に乗じた速度に第二送り出し速度Ｆｗ２を設定してもよい。
【００３６】
図２に示すガス供給部４３は、たとえばコンプレッサあるいはボンベなどの加圧源とバルブなどの制御手段からなり、溶射ガン４の前記ノズル（図示略）を通じてたとえば空気などのガスを加工対象に向けて吐出する。制御部４１は、ガス供給部４３によるガスの吐出ＯＮ／ＯＦＦを制御し、さらに吐出量などを制御してもよい。
【００３７】
電源部４２は、電極３，３’に給電するためのものである。本実施形態においては、電源部４２は、制御部４１からの指令にもとづいて、電極３，３’への給電ＯＮ／ＯＦＦやその電圧および電流の少なくとも一方を制御する。
【００３８】
制御部４１の第一送り出し速度指令Ｓｆｗ１および第二送り出し速度指令Ｓｆｗ２に基づいて第一駆動部５および第二駆動部６，６’によってワイヤ１，１’を送給しつつ、電源部４２から電極３，３’への給電することにより、ワイヤ１，１’の先端間にアークを発生させる。このアークの熱によってワイヤ１，１’の先端が溶融し、溶融金属となる。これに併せて、制御部４１の指令によってガス供給部４３から溶射ガン４の前記ノズルを通じてガスが吐出される。このガスの吐出によって、前記溶融金属が加工対象へと溶射される。この動作を連続的に行いつつ、溶射ガン４を加工対象に向けて適宜移動させる事により、加工対象に対する溶射加工を行うことができる。
【００３９】
次に、加工装置Ａの作用について説明する。
【００４０】
上述した動作原理のトルク伝達カップリング２０，２０’によってトルクを伝達するには、ワイヤ１，１’が実際に送給される速度である第一送り出し速度Ｆｗ１に対して、第二送り出し速度Ｆｗ２をより速い速度に設定しておくことが必要である。仮に、第二送り出し速度Ｆｗ２が固定値であった場合、想定される第一送り出し速度Ｆｗ１の最大速度を超える速度に、第二送り出し速度Ｆｗ２を設定する必要がある。この場合、実際の第一送り出し速度Ｆｗ１が前記最大速度から低下するほど、第一送り出し速度Ｆｗ１と第二送り出し速度Ｆｗ２との差が大となる。すなわち、トルク伝達カップリング２０，２０’における駆動ローラ１７と第二駆動モータ１９との回転数差が大きくなる。トルク伝達カップリング２０，２０’においては、この回転数差を許容するものの、上述した原理に従うため回転数差に応じて発熱が生じる。加工対象や加工条件の多様化によって第一送り出し速度Ｆｗ１の速度域が広くなるほど、第二送り出し速度Ｆｗ２を速い速度に設定せざるを得ず、トルク伝達カップリング２０，２０’における発熱が大きくなることが想定される。このため、トルク伝達カップリング２０，２０’を選定する際には、より大きな発熱に耐えうる仕様のトルク伝達カップリング２０，２０’を選定せざるを得ない。これは、電気アーク式溶射装置Ａの装置機構を冗長化してしまう。
【００４１】
これに対し、本実施形態によれば、第二送り出し速度Ｆｗ２は、第一送り出し速度Ｆｗ１に応じて可変とされている。このため、第二送り出し速度Ｆｗ２を第一送り出し速度Ｆｗ１の想定される最大速度よりも常に大とする必要がなく、実際の第一送り出し速度Ｆｗ１に応じて第一送り出し速度Ｆｗ１よりも大である所望の値に適宜設定することができる。これにより、第一送り出し速度Ｆｗ１の速度域が広くなっても、第一送り出し速度Ｆｗ１と第二送り出し速度Ｆｗ２との速度差がいたずらに大きくなることを回避し、トルク伝達カップリング２０，２０’における回転数差を縮小することができる。このため、過大な発熱に耐えうるような仕様のトルク伝達カップリング２０，２０’を選定する必要がない。したがって、電気アーク式溶射装置Ａの装置機構が冗長化することを回避しつつ、ワイヤ１，１’をスムーズに送給することができる。
【００４２】
さらに本実施形態においては、図５に示すように、第二送り出し速度Ｆｗ２は、第一送り出し速度Ｆｗ１に一定の速度αを加算した値に設定されている。このため、第一送り出し速度Ｆｗ１と第二送り出し速度Ｆｗ２との速度差は常に一定であり、トルク伝達カップリング２０，２０’において生じる回転数差も一定となり、トルク伝達カップリング２０，２０’における発熱量がほとんど一定となる。これにより、トルク伝達カップリング２０，２０’の選定において考慮すべき発熱量をより小さく見積もることができる。したがって、電気アーク式溶射装置Ａの装置機構が冗長化することをより確実に防止することができる。
【００４３】
また、第一送り出し速度Ｆｗ１が０の場合に、第二送り出し速度Ｆｗ２は、０を超える値に設定される。これは、いまだワイヤ１，１’が送給されていない時点で、ワイヤ１，１’の送給開始に先立って第二駆動モータ１９，１９’が回転を開始することを意味する。このため、ワイヤ１，１’の送給が実際に開始された時点から、第二駆動部６，６’によってワイヤ１，１’に送給力を即座に付与することができる。
【００４４】
トルク伝達カップリング２０，２０’によって伝達されるトルクをガイドチューブ７，７’において生じうる摩擦抵抗力に相当するトルクを超えない大きさに設定することにより、第二駆動部６，６’による送給力の付与によってワイヤ１，１’が誤って座屈してしまう事態を回避することができる。さらに、トルク伝達カップリング２０，２０’によって伝達されるトルクをガイドチューブ７，７’において生じうる摩擦抵抗力に相当するトルクと等しい大きさとすれば、ガイドチューブ７，７’において想定される摩擦抵抗力を打ち消してしまうことが可能である。これにより、第一駆動部５がワイヤ１，１’を過大に引張すぎた状態となることを回避することができる。なお、上述した通り、ガイドチューブ７，７’による摩擦抵抗力以外の抵抗力が無視できない大きさである場合、ワイヤ１，１’の送給経路全体において発生しうる抵抗力を基準として、トルク伝達カップリング２０，２０’によって伝達されるトルクの大きさを設定することが好ましい。
【００４５】
ワイヤ１，１’に対応して二つの経路として設けられたガイドチューブ７，７’は、具体的な経路設計や加工姿勢などによって互いの長さや屈曲状態が異なる場合が想定される。このように互いに異なる状態にあるガイドチューブ７，７’をワイヤ１，１’が送給されるとガイドチューブ７においてワイヤ１に生じる摩擦抵抗力とガイドチューブ７’においてワイヤ１’に生じる摩擦抵抗力とが互いに異なりうる。本実施形態においては、第二駆動部６がワイヤ１のみを送給し、第二駆動部６’がワイヤ１’のみを送給する。このため、ガイドチューブ７，７’の状態の差異に応じて、トルク伝達カップリング２０が伝達しうるトルクとトルク伝達カップリング２０’が伝達しうるトルクとを別個に設定することが可能である。したがって、ワイヤ１，１’をよりスムーズに送給することができる。
【００４６】
ワイヤ１，１’を一括して送給する第一駆動部５を溶射ガン４に収容し、溶射ガン４の上流側においてガイドチューブ７，７’を挟んで第二駆動部６，６’を配置する構成とすることにより、溶射ガン４が過度に大型化してしまうことを防ぐことができる。また、第一駆動部５に対してより重量が大となる第二駆動部６，６’を固定する構成とすることにより、装置の簡便化を図り、動作をより安定させることができる。
【００４７】
図６は、第一送り出し速度指令Ｓｆｗ１および第二送り出し速度指令Ｓｆｗ２による第一送り出し速度Ｆｗ１および第二送り出し速度Ｆｗ２の他の設定例を示している。本例においては、第二送り出し速度Ｆｗ２は、第一送り出し速度Ｆｗ１よりも常に大であり、かつ第二送り出し速度Ｆｗ２の増加に応じて段階的に増加する。具体的には、第二送り出し速度Ｆｗ２は、第二送り出し速度Ｆｗ２を第一送り出し速度Ｆｗ１と同じ速度に設定した際の第二駆動モータ１９，１９’の回転数が０〜１００ｒｐｍとなるときに、第二駆動モータ１９，１９’の実際の回転数が１１０ｒｐｍとなるように設定し、第二送り出し速度Ｆｗ２を第一送り出し速度Ｆｗ１と同じ速度に設定した際の第二駆動モータ１９，１９’の回転数が１００〜２００ｒｐｍとなるときに、第二駆動モータ１９，１９’の実際の回転数が２１０ｒｐｍとなるように設定する。このような設定例によっても、電気アーク式溶射装置Ａの装置機構の冗長化を回避しつつ、スムーズにワイヤを送給することが可能である。
【００４８】
本発明に係る加工装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る加工装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００４９】
本発明で言うトルク伝達カップリングは、上述した磁気式カップリングに限定されず、上述した効果を奏しうる構成であれば、たとえばヒステリシスクラッチ、パウダークラッチ、流体継ぎ手等を使用することができる。本発明に係る加工装置は、電気アーク式溶射装置に限定されず、たとえばアーク溶接装置など、ワイヤを送給することによって加工を施す加工装置であればよい。
【符号の説明】
【００５０】
Ａ      電気アーク式溶射装置
１，１’      ワイヤ
２，２’      ワイヤ送給装置
３，３’      電極
４      溶射ガン
５      第一駆動部
６，６’      第二駆動部
７，７’      ガイドチューブ
８，８’      容器
９，９’      スタンド
１０，１０’      ガイドローラ
１１，１１’      ガイドローラ
１２      ハウジング
１３，１３’      駆動ローラ
１４，１４’      従動ローラ
１５      駆動モータ
１６      トルク伝達機構
１７，１７’      駆動ローラ
１８，１８’      従動ローラ
１９，１９’      駆動モータ
２０，２０’      トルク伝達カップリング
２１      出力軸
２２      磁性体ディスク
２３，２４      隙間
２５，２６  リング状永久磁石
２７      軸受
２８      ケース
２９      フランジ
３０      回転軸
４１      制御部
４２      電源部
４３      ガス供給部
【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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