特許 7245979 ワイヤ送給装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-16

(45)【発行日】2023-03-27

(54)【発明の名称】ワイヤ送給装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/133 20060101AFI20230317BHJP

【ＦＩ】

B23K9/133 501Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020521054

(86)(22)【出願日】2019-03-15

(86)【国際出願番号】 JP2019010981

(87)【国際公開番号】W WO2019225129

(87)【国際公開日】2019-11-28

【審査請求日】2022-02-08

(31)【優先権主張番号】P 2018099351

(32)【優先日】2018-05-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106116

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 健司

(74)【代理人】

【識別番号】100131495

【弁理士】

【氏名又は名称】前田 健児

(72)【発明者】

【氏名】玉川 健太

(72)【発明者】

【氏名】木曽 博之

【審査官】岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】実開昭５２－１７３１７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６１－１８５５７３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平５－２８５６５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１３１８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平６－２９７７１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／１３３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータと、前記モータによって駆動される送給ロールと、前記送給ロールとの間で溶接ワイヤを挟んで送給する加圧ロールと、前記送給ロールと前記加圧ロールと前記モータとが取り付けられた送給部筐体と、前記送給部筐体が取付けられた筐体とを備えたワイヤ送給装置であって、
前記送給部筐体は一の絶縁部材を挟んで前記筐体に取り付けられており、
前記モータは他の絶縁部材を挟んで前記送給部筐体に取り付けられており、
前記一の絶縁部材及び前記他の絶縁部材は所定の熱伝導率を有する熱硬化性樹脂からなることを特徴とするワイヤ送給装置。

【請求項2】

請求項１に記載のワイヤ送給装置において、
前記一の絶縁部材及び前記他の絶縁部材はガラスエポキシ樹脂からなることを特徴とするワイヤ送給装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載のワイヤ送給装置において、
前記一の絶縁部材の熱伝導率及び前記他の絶縁部材の熱伝導率は、１．１Ｗ／ｍ・Ｋであることを特徴とするワイヤ送給装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶接ワイヤを母材に向けて送給するワイヤ送給装置に関する。

【背景技術】

【0002】

溶接ワイヤを用いて母材を溶接するアーク溶接等では、溶接ワイヤを溶接トーチの先端に送給するワイヤ送給装置が用いられている。

【0003】

例えば、特許文献１，２には、一対の送給ロールと、これら送給ロールとの間で溶接ワイヤを挟んで送給する一対の加圧ロールと、送給ロールと加圧ロールとが取り付けられた送給部筐体を備えたワイヤ送給装置が開示されている。このワイヤ送給装置では、駆動ギアを介して送給ロールを回転駆動するためのモータが送給部筐体に取付けられている。また、特許文献３にはロボットアームに取付けられたワイヤ送給装置が開示されている。特許文献１～３に開示されたワイヤ送給装置では、送給ロールとその上側に配置された加圧ロールとで溶接ワイヤを挟持し、モータに連結された送給ロールが回転駆動することで、溶接ワイヤが母材に向けて送給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－１３１８７３号公報

【文献】特開２０１５－０５８４５３号公報

【文献】国際公開第２０１７／１５５０４１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１，２に開示されるようなワイヤ送給装置では、モータの故障を防ぐために、送給部筐体とモータとを電気的に絶縁する必要があった。

【0006】

しかし、通常、絶縁体は熱の低伝導体であるため、溶接ワイヤを高速送給したり、あるいは正送と逆送とを交互にかつ高速に繰り返す高負荷送給を行ったりする場合、つまり、モータに高負荷がかかる状態で連続使用すると、モータに熱がこもり、モータの温度が大幅に上昇してしまうことがあった。

【0007】

このような状態では、モータのベアリングに供給されたグリスが劣化したり、モータ内部の制御基板が劣化したり、あるいは、モータに連結されたギアの摩耗が促進されたりといった、モータ等の寿命低下を引き起こすおそれがあり、ひいてはワイヤ送給部の寿命が低下していた。

【0008】

この課題に対応するには、例えば、冷却ファンを用いてモータを空冷する等の対策が従来知られているが、このような構成では、ワイヤ送給装置自体が大型化し、またコストが上昇してしまうという問題があった。

【0009】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡便な構成で溶接ワイヤを送給するモータでの発熱を速やかに放散できるワイヤ送給装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明に係るワイヤ送給装置は、モータと、前記モータによって駆動される送給ロールと、前記送給ロールとの間で溶接ワイヤを挟んで送給する加圧ロールと、前記送給ロールと前記加圧ロールと前記モータとが取り付けられた送給部筐体と、前記送給部筐体が取付けられた筐体とを備えたワイヤ送給装置であって、前記送給部筐体は一の絶縁部材を挟んで前記筐体に取り付けられており、前記モータは他の絶縁部材を挟んで前記送給部筐体に取り付けられており、前記一の絶縁部材及び前記他の絶縁部材は所定の熱伝導率を有する熱硬化性樹脂からなることを特徴とする。

【0011】

この構成によれば、所定の熱伝導性を有する絶縁部材をモータとワイヤ送給部との絶縁に用いるという簡便な構成で溶接ワイヤを送給するモータでの発熱を速やかに放散できる。このことにより、ワイヤ送給装置の耐久性を高められるとともに長寿命化が図れる。また、絶縁部材を熱硬化性樹脂とすることにより、モータの発熱時に絶縁部材が変形するのを防止でき、モータと送給部筐体との取付位置精度が低下するのを抑制することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、簡便な構成でモータでの発熱を放散し、ワイヤ送給装置の耐久性を高められるとともに長寿命化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係るワイヤ送給装置の要部を表側から見た斜視図である。

【図2】図２は、ワイヤ送給装置の要部を裏側から見た斜視図である。

【図3】図３は、ワイヤ送給装置の要部の分解斜視図である。

【図4】図４は、駆動時におけるモータの温度分布を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

【0015】

（実施形態）
［ワイヤ送給装置の構成］
図１は、本実施形態に係るワイヤ送給装置の要部を表側から見た斜視図を、図２は、ワイヤ送給装置の要部を裏側から見た斜視図を、図３は、ワイヤ送給装置の要部の分解斜視図をそれぞれ示す。なお、以降の説明において、送給部筐体２１におけるモータ１０が取付けられた側を裏側と、その反対側を表側と呼ぶことがある。また、ワイヤ送給部２０における加圧ハンドル２６が取付けられた側を上側と、その反対側を下側と呼ぶことがある。

【0016】

ワイヤ送給装置１００は、モータ１０とワイヤ送給部２０と制御基板収容部５０とフレーム（筐体）３０とを有している。また、図示しないが、溶接ワイヤが収容されるワイヤリールを一体に有していてもよい。なお、図１，２において、フレーム３０は一部のみを図示している。

【0017】

ワイヤ送給部２０は、送給部筐体２１と一対の加圧ロール２３と一対の送給ロール２４と駆動ギア２５と一対の加圧ハンドル２６とセンターガイド２７を有している。

【0018】

送給部筐体２１は、表側が開放された箱状の金属製部材であり、加圧ロール２３と送給ロール２４と駆動ギア２５とセンターガイド２７とは、それぞれ送給部筐体２１の内壁に取付けられている。また、加圧ハンドル２６とワイヤ挿入口２８とワイヤ送出口２９とワイヤ矯正部４０とが送給部筐体２１に取付けられている。

【0019】

２つの加圧ロール２３は、それぞれ図示しないホルダに収容されて、送給部筐体２１に取付けられており、加圧ハンドル２６はホルダを介して加圧ロール２３を下側に加圧するように構成されている。加圧ロール２３と送給ロール２４との間に図示しない溶接ワイヤが挟み込まれて、さらに加圧ハンドル２６によって加圧ロール２３が下側に加圧されることで、溶接ワイヤをたわみなく挟持することができる。なお、加圧ロール２３が溶接ワイヤを加圧する加圧力は加圧ハンドル２６の回転つまみ２６ａを操作することで調整することができる。

【0020】

駆動ギア２５はモータ１０の回転軸１２（図３参照）に連結されており、モータ１０の回転駆動に伴って時計回りまたは反時計回りに回転する。２つの送給ロール２４は、それぞれ駆動ギア２５に噛合しており、駆動ギア２５の回転に応じて、それぞれ同方向に回転する。ワイヤ挿入口２８からワイヤ送給部２０に送り込まれ、加圧ロール２３と送給ロール２４とに挟持された溶接ワイヤは、モータ１０の回転駆動によって、駆動ギア２５及び送給ロール２４が回転することでワイヤ送出口２９から送り出される。また、モータ１０の回転方向を正転または逆転させることにより、溶接ワイヤは正送または逆送される。なお、センターガイド２７は、ワイヤ挿入口２８とワイヤ送出口２９との間に位置して溶接ワイヤをガイドする。

【0021】

なお、ワイヤ送出口２９には図示しない電源ケーブルまたは導電板が接続されており、電源（図示せず）からワイヤ送出口２９を介して溶接ワイヤに数百Ａ程度の大電流が供給される。

【0022】

また、送給部筐体２１の表側を覆うように蓋体２２が開閉可能に送給部筐体２１に取付けられている。蓋体２２を設けることにより、ワイヤ送給部２０に作業者の指先等の人体が駆動ギア等の駆動部に接触するのを防止している。また、蓋体２２を開閉可能に設けることにより、ワイヤ送給部２０内に取付けられた部品の交換等を容易に行うことができる。また、蓋体２２を透明な部材とすると、溶接中にワイヤ送給部２０で生じた不具合を簡便に確認して、これに対応することができる。

【0023】

ワイヤ矯正部４０は、ワイヤ送給部２０に送り込まれる溶接ワイヤの曲がり癖等を矯正するための機構であり、ワイヤ矯正部４０に設けられたロールによって溶接ワイヤを上下から挟み込んで押圧することで溶接ワイヤの曲がり癖等を矯正する。

【0024】

モータ１０は、金属製のモータケース１１と、モータケース１１内に回転軸１２を有するロータ（図示せず）とロータと所定の間隔をあけて配設されたステータ（図示せず）とを有している。モータ１０は、絶縁板８０を挟んで送給部筐体２１の裏側に取付けられている。図３に示すように、絶縁板８０とモータケース１１にはそれぞれねじ孔８０ａ，１１ａが設けられており、送給部筐体２１にも図示しないねじ孔が設けられている。送給部筐体２１側から図示しないねじを挿通して、送給部筐体２１と絶縁板８０とモータケース１１とを互いに締結することにより、モータ１０及び絶縁板８０が送給部筐体２１に取付け固定されている。このようにすることで、モータ１０とワイヤ送給部２０との電気的絶縁を保つことができる。

【0025】

また、モータ１０は、制御基板収容部５０内の制御基板（図示せず）と電気的に接続され、制御基板に実装されたモータドライバ（図示せず）から出力される出力信号によって駆動される。モータ１０の回転量及び回転速度に応じて、溶接ワイヤの正送または逆送時のワイヤ供給量や送給速度が制御される。

【0026】

制御基板収容部５０は、モータ１０の駆動制御を行うための制御基板（図示せず）が内部に収容された箱状の金属部材である。また、制御基板には、フレーム３０に取付けられたコネクタ６０を介して外部から信号が供給されている。

【0027】

フレーム（筐体）３０は、ワイヤ送給部２０と制御基板収容部５０とが取付けられた金属製の筐体である。図示しないワイヤリールを収容するようにしてもよい。なお、フレーム３０には、電源に接続される電源ケーブルの接続口（図示せず）や溶接ワイヤが内部に収容されたコンジットケーブルの接続口（図示せず）が設けられている。また、フレーム３０には、ワイヤリールから送り込まれる溶接ワイヤをワイヤ矯正部４０にガイドするガイド口３１が取付けられている。また、フレーム３０には、シールドガスを供給するガスホース（図示せず）に接続され、ワイヤ送給装置１００へのシールドガスの供給開始及び供給停止を制御するガスバルブ７０が取付けられている。

【0028】

また、送給部筐体２１は絶縁板８１を挟んでフレーム３０に取付けられている。送給部筐体２１と絶縁板８１にはそれぞれねじ孔２１ａ，８１ａが設けられており、フレームにも図示しないねじ孔が設けられている。上側から図示しないねじを用いて送給部筐体２１と絶縁板８１とフレーム３０とを互いに締結することにより、ワイヤ送給部２０及び絶縁板８１がフレーム３０に取付け固定されている。このようにすることで、ワイヤ送給部２０とフレーム３０との電気的絶縁を保つことができる。

【0029】

絶縁板（絶縁部材）８０，８１は、所定の熱伝導率を有する熱硬化性樹脂からなる。本実施形態では、熱伝導率が１．１Ｗ／ｍ・Ｋのガラスエポキシ樹脂からなり、厚みは、約１．６ｍｍである。なお、絶縁板８０，８１の熱伝導率は特にこれに限定されず、例えば、０．６Ｗ／ｍ・Ｋよりも高ければよく、１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。また、絶縁板８０，８１の厚みも特に上記に限定されない。モータ１０と送給部筐体２１との間、及び送給部筐体２１とフレーム３０との間をそれぞれ絶縁できる程度の厚みであればよく、モータ１０と送給部筐体２１との間で要求される絶縁耐圧やモータ１０の使用時最高温度の仕様等により適宜変更されうる。同様に、絶縁板８０，８１の材質も特に上記に限定されず、熱硬化性樹脂であれば他の材質であってもよい。

【0030】

［効果等］
以上説明したように、本実施形態に係るワイヤ送給装置１００は、モータ１０と、モータ１０によって駆動される送給ロール２４と、送給ロール２４との間で溶接ワイヤを挟んで送給する加圧ロール２３と、送給ロール２４と加圧ロール２３とモータ１０とが取り付けられた送給部筐体２１と、送給部筐体２１が取付けられたフレーム（筐体）３０とを備えている。

【0031】

送給部筐体２１は絶縁板（絶縁部材）８１を挟んでフレーム３０に取り付けられている。モータ１０は絶縁板８０を挟んで送給部筐体２１に取り付けられている。また、絶縁板８０，８１は所定の熱伝導率を有する熱硬化性樹脂からなる。

【0032】

本実施形態のワイヤ送給装置１００によれば、簡便な構成で溶接ワイヤを送給するモータ１０での発熱を速やかに放散できる。このことについてさらに説明する。

【0033】

図４は、駆動時におけるモータの温度分布を示し、図４における測定点Ａ，Ｂ，Ｃは、図２に示すモータ１０上の位置Ａ，Ｂ，Ｃに対応している。なお、本実施形態では、モータ１０を１．５時間連続して駆動し、その前後での温度を測定して温度上昇値を求めた。また、本実施形態では、温度上昇値が６０℃以下の場合はＯＫ、６０℃を超える場合はＮＧと判定している。

【0034】

また、比較のために、バルカナイズドファイバーからなる絶縁板（以下、比較用絶縁板という）をモータ１０と送給部筐体２１との間に挟み込んだ場合の温度上昇値も求めた。なお、比較用絶縁板の熱伝導率は、０．６Ｗ／ｍ・Ｋであった。なお、図４に示す実験では、溶接ワイヤの送給自体は行っていない。なお、バルカナイズドファイバーは、コットンパルプや木材パルプからなる。

【0035】

図４に示すように、モータ１０を無負荷、あるいは所定の負荷がかかった状態で駆動した場合、本実施形態に示す絶縁板８０，８１を用いることで、モータ１０の各部でその温度上昇値を６０℃以下、具体的には、４４℃以下とすることができた。

【0036】

一方、比較用絶縁板を用いた場合には、モータ１０が無負荷で駆動した状態では、温度上昇値は最大３０℃で、本実施形態に示す絶縁板８０，８１を用いた場合とほぼ差は無かった。しかし、モータ１０に所定の負荷がかかった状態で駆動した場合には、温度上昇値は、４９℃～６０．５℃となり、本実施形態に示す場合に比べて、モータ１０の大幅な温度上昇が見られた。なお、測定点Ｂでの温度上昇値は、５８℃であるため、判定結果はＯＫであるが、判定しきい値との差異が小さいため、図４中で「ＯＫ＊」と標記している。

【0037】

このように、本実施形態によれば、モータ１０での発熱を速やかに放散して、モータ１０の温度が上昇するのを抑制することができる。このことにより、ワイヤ送給装置１００の耐久性を高められるとともに長寿命化が図れる。

【0038】

また、本実施形態によれば、絶縁板８０，８１を熱硬化性樹脂とすることにより、モータ１０の発熱時に絶縁板８０が変形するのを防止でき、モータ１０と送給部筐体２１との取付位置精度が低下するのを抑制することができる。このことにより、駆動ギア２５と送給ロール２４との間で回転力の伝達ロスが生じるのを抑制し、溶接ワイヤを所定の送給速度で確実に母材に向けて送給することができる。また、モータ１０の発熱時に絶縁板８１が変形するのを防止でき、送給部筐体２１とフレーム３０の取付位置精度が低下するのを抑制することができる。このことにより、溶接ワイヤを曲がり等無くワイヤ送給部２０に送り込み、またワイヤ送給部２０から送出することができる。

【0039】

なお、本実施形態において、板材である絶縁板８０，８１を用いたが、同じ熱伝導率及び材質の絶縁シートを用いてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明のワイヤ送給装置は、溶接ワイヤを送給するモータでの発熱を速やかに放散できるため、溶接ワイヤの高速送給を行う溶接装置に適用する上で特に有用である。

【符号の説明】

【0041】

１０ モータ
１１ モータケース
１２ 回転軸
２０ ワイヤ送給部
２１ 送給部筐体
２２ 蓋体
２３ 加圧ロール
２４ 送給ロール
２５ 駆動ギア
２６ 加圧ハンドル
２６ａ 回転つまみ
２７ センターガイド
２８ ワイヤ挿入口
２９ ワイヤ送出口
３０ フレーム（筐体）
３１ ガイド口
４０ ワイヤ矯正部
５０ 制御基板収容部
６０ コネクタ
７０ ガスバルブ
８０，８１ 絶縁板（絶縁部材）
１００ ワイヤ送給装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】