JP3707552B2 - Filament welding machine - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば蛍光表示管の製造において、フィラメントを溶接する工程で用いられるフィラメント溶接機の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板の表示面に複数の蛍光体層を備え、真空空間内においてその蛍光体層の近傍に架設されたフィラメントから発生させられた電子を、上記蛍光体層とフィラメントとの間に設けられたグリッド電極で制御してかかる蛍光体層を選択的に発光させる形式の蛍光表示管（Ｖａｃｕｕｍ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＶＦＤ）が知られている。このような蛍光表示管は、フィラメントから発生した電子が衝突させられる蛍光表示管の表面が表示側に位置する為に動作電圧が比較的低くて済み、鮮明な表示が成されることに加え、相互に発光色の異なる複数種類の蛍光体を用意することによりカラー表示が可能となるなどの特徴がある。その為、音響機器や自動車あるいは航空機の表示パネルなどの表示部品として多用されている。
【０００３】
上記フィラメントは、たとえばタングステン（Ｗ）などから成る直径数〜数十μｍ程度の芯線の表面に、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、およびカルシウム（Ｃａ）の酸化物被膜［（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ］が設けられたものである。フィラメントの電子放出機能は、この酸化物被膜によって付与されている。そのようなフィラメントは、たとえば基板上に立設されたアンカおよびサポートの端部にそれぞれ備えられる溶接面にそのフィラメントの両端部が溶接により固定されることで、所定の高さ位置に支持されている。上記アンカは板バネ構造を有してフィラメントに張力を付与するものであって、フィラメントが発熱により線膨張させられる駆動時においてもその線膨張によって弛みが生じることを抑制する。一般的に、フィラメントの一端はサポートによって非弾性的に支持されているが、必要に応じて両端がアンカで弾性的に支持される。
【０００４】
ところで、かかるフィラメントは、前記蛍光表示管の製造において、巻取部材に巻かれた状態でフィラメント溶接機に備えられ、そのフィラメント溶接機に設けられたフィラメント引出装置により上記アンカおよびサポートの端部にそれぞれ備えられる溶接面の近傍に架け渡されてその溶接面に溶接される。ここで、供給されるフィラメントの弛みを防止する為、上記巻取部材には、フィラメントの供給方向（引き出し方向）と逆方向に、供給の妨げにならない程度のトルクすなわち所謂バックテンションがかけられた状態で供給・溶接がおこなわれるのが一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のように、蛍光表示管のフィラメントは、その直径が数〜数十μｍ程度の芯線の外周面に薄い酸化物被膜が設けられたものである為、フィラメント全体の直径でも十〜数十μｍ程度と極めて細いものである為、その供給・溶接に際してはしばしば断線あるいは把持不良による抜けなどが発生する。そのような場合、上記トルクにより巻取部材がフィラメントを巻き取る方向に回転し、引き出されていたフィラメントが絡まって復旧に長時間を要したり、フィラメント表面の酸化物被膜が剥がれ落ちて使用に適さなくなったりする可能性があった。
【０００６】
そのような不具合を発生させない為には、上述のようにフィラメントが断線などした後、前記トルクを速やかに解放して巻取部材の回転を停止させる必要がある。そこで、フィラメントが断線などしたことを検出する手段が求められるが、前述のように極めて細いフィラメントの断線などを一般的なセンサにより検出することは困難であり、比較的高額なセンサあるいは計測器が要求される。一方、上記巻取部材の回転の様子からフィラメントの断線などを検出する手段も考えられるが、光学式あるいは機械式のエンコーダは比較的高額であり実用に適さない。また、巻取部材の側面すなわち回転軸に垂直な面に予め凹凸などを形成しておき、一般的な光電センサなどにより回転の様子を検出する方法が考えられるが、順方向すなわちフィラメントを引き出す方向の回転と、逆方向すなわちフィラメントを巻き取る方向の回転とを区別するのは技術的に難しいことに加え、回転が始まってから断線と判断できるまでに比較的長時間を要する為、回転の停止が遅れる可能性が高い。さらには、以上のような手段によりフィラメントの断線などを検出し、前記トルクを解放したとしても、慣性により巻取部材の回転が直ちには停止せず、上述の不具合を十分には防止できないことが考えられる。
【０００７】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、フィラメントが断線などした際、可及的速やかに巻取部材の巻き取り方向の回転を停止させるフィラメント溶接機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成する為に、本発明の要旨とするところは、フィラメントが巻かれた巻取部材と、そのフィラメントの溶接の為にそのフィラメントをその端部において把持してその巻取部材から引き出す引出装置と、前記巻取部材と引出装置との間に張られるフィラメントに所定の張力を付与するように、前記巻取部材に所定のトルクをかける為の電動機とを備えたフィラメント溶接機であって、その電動機の電気抵抗の変化に基づいて前記フィラメントの断線を検出する断線検出装置と、その断線検出装置によってそのフィラメントの断線が検出された場合には、前記電動機に回生制動を発生させるようにその電動機の駆動回路を開閉する開閉装置とを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の効果】
このようにすれば、前記断線検出装置は、前記電動機の電気抵抗の変化に基づいて前記フィラメントの断線を検出するものであり、前記電動機がフィラメントを巻き取る方向に回転を始めると、その電動機の電気抵抗は前記フィラメントに張力を付与する為に機能していたときと比較して急激に上昇する為、その電気抵抗が所定値を上回った際に前記フィラメントが断線したものと判断するように予め設定しておくことにより、かかる簡単な断線検出装置によって前記フィラメントに断線が発生するのと略同時にその断線を検出できる。また、前記断線検出装置により前記フィラメントの断線が検出された場合には、前記開閉装置により前記電動機の駆動回路が開閉されて前記電動機に回生制動がはたらく為、前記フィラメントの断線が検出されるのと略同時に前記電動機の回転を停止させることができる。すなわち、フィラメントが断線した際、可及的速やかに巻取部材の巻き取り方向の回転を停止させるフィラメント溶接機を提供することができる。ここで、前記フィラメントの断線とは、フィラメントが不慮に切断されることのみならず、把持不良による前記引出装置からの抜けなど、前記電動機にフィラメントを巻き取る方向の回転を発生させる不具合を広く示す。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
図１〜図３は、本発明の一実施例であるフィラメント溶接機（以下、単に溶接機と称する）１０の全体構成を説明する正面図、右側面図、および平面図である。かかる溶接機１０は、たとえば蛍光表示管（以下、ＶＦＤと称する）を製造するに際して、後述する図５に示すようにサポート１００およびアンカ１０２が一体的に設けられたフレーム２２に複数本（たとえば６本程度）のフィラメント６６を張設する為に用いられるものであって、フレーム２２を予め定められた溶接位置に配置する為のフレーム搬送装置１２、その溶接位置に配置されたフレーム２２上に複数本のフィラメント６６を同時に引き出す為のフィラメント引出装置（以下、単に引出装置と称する）１４、およびフレーム２２のサポート１００およびアンカ１０２にフィラメント６６を溶接する為の溶接装置１６とを備えている。
【００１２】
また、上記溶接機１０は、上下に配置されたそれぞれ直方体枠状の下部枠体１８および上部枠体２０とから成る全体として段付き箱形状の機枠を備えており、図１に示す正面図において略長方形状を成し、図２に示す側面図において階段状を成している。相対的に大きい寸法を備えて下側に位置する下部枠体１８には、上記フレーム搬送装置１２および引出装置１４が取り付けられており、一方、相対的に小さい寸法を備えて下部枠体１８上において図１における奥側に位置させられた上部枠体２０には、上記溶接装置１６が取り付けられている。
【００１３】
前記フレーム搬送装置１２は、フレーム２２が固定された治具２４を載置して図３に示される載替位置Ａから溶接位置Ｂおよびゲッタ取付位置Ｃなどに順に搬送する為のターン・テーブル（以下、単にテーブルと称する）２６を、下部枠体１８の上端部近傍に備えたものである。かかるテーブル２６は、薄板円盤状を成して図示しない回転駆動機構によって図３における紙面に垂直な鉛直方向に伸びる軸心まわりに回転させられるものであり、その回転によって上記治具２４を上述のＡ、Ｂ、またはＣなどの各位置に搬送する。また、テーブル２６には、周方向に略沿った方向の開口幅寸法が上記治具２４の幅寸法よりもわずかに短い切欠部２８が、外周部の４箇所に略９０°毎に備えられている。上記治具２４は、この切欠部２８に載せられており、その両端部だけが上記テーブル２６上に支持された状態にある。なお、上記治具２４のテーブル２６上における位置は、たとえばそれぞれに設けられている図示しない嵌合穴と位置決めピンとの嵌め合いによって固定されている。
【００１４】
また、前述の溶接位置Ｂおよびゲッタ取付位置Ｃには、図１に示すように、前記テーブル２６の下側に治具昇降装置３０、３２がそれぞれ設けられている。かかる治具昇降装置３０は、前記下部枠体１８の上端部から吊り下げられた固定枠３４に固定されたシリンダ３６と、その固定枠３４の内側に配置されてそのシリンダ３６によって上下移動させられる昇降枠３８とを備えたものである。かかる昇降枠３８の上端部には、前記溶接位置Ｂに位置させられた切欠部２８の開口内に位置させられるように昇降テーブル４０が固定されている。そのため、その溶接位置Ｂにおいては、上記治具昇降装置３０の昇降枠３８がシリンダ３６によって上昇させられることにより、上記昇降テーブル４０に治具２４が下側から押し上げられてテーブル２６から離隔させられ、予め定められた溶接高さ位置に位置させられる。図１において治具２４ｃは、このようにして前記溶接位置Ｂにおいて溶接高さ位置まで上昇させられた状態にある。
【００１５】
また、前記ゲッタ取付位置Ｃに設けられている治具昇降装置３２は、同様に前記下部枠体１８から吊り下げられた固定枠４２にシリンダ４４が固定されるとともに、そのシリンダ４４によって上下移動させられる昇降枠４６をその固定枠４２の内側に備えたものであり、かかる昇降枠４６の上端部には、前記ゲッタ取付位置Ｃに位置させられた切欠部２８の開口内に位置させられるように昇降テーブル４８が固定されている。図１において実線で示される治具２４ｄは前記テーブル２６上に位置させられた状態を示しており、破線は上記昇降テーブル４８に押し上げられて予め定められたゲッタ取付高さ位置に位置させられた状態を示している。
【００１６】
このように、前記治具２４は、前記溶接位置Ｂおよびゲッタ取付位置Ｃでは所定の高さ位置まで上昇させられるようになっているが、常には前記テーブル２６上に位置させられる。こうして、前記テーブル２６がその軸心回りに回転させられることにより前記治具２４が搬送される際には、その治具２４は溶接高さ位置などよりも低い位置にあり、これによって後述する引出装置１４の構成部材との干渉が防止されている。なお、図２に示されるように、前記載替位置Ａにおけるテーブル２６の下側にもシリンダ５０が備えられているが、これは前記テーブル２６上に載置された治具２４を突き上げてそこから容易に取り外し得るようにするために設けられたものである。したがって、前記フレーム２２は、本実施例の溶接機１０においてフィラメント６６を溶接する際には、治具２４に固定された状態で取り扱われることとなる。
【００１７】
また、前記引出装置１４は、前記下部枠体１８上の上部枠体２０に覆われた範囲に、一対のフィラメント把持部材５２ａ、５２ｂ（以下、特に区別しないときは単に把持部材５２と称する）と、その把持部材５２のブラケット５４に螺合されて図３における左右方向に伸びる一対のボールねじ５６と、そのボールねじ５６の一端側に配置されてこれを軸心回りに回転させることにより把持部材５２を図１および図３における左右方向に移動させるための一対の把持部材移動サーボモータ５８とを備えている。
【００１８】
上記一対の把持部材５２ａ、５２ｂには、水平方向に沿って伸びる一対の上側挟持部６０および下側挟持部６２が他方に向かって突き出してそれぞれ備えられており、それらは各別に設けられた開閉シリンダ６４の作動に従って上下に移動させられる。そのため、かかる上側挟持部６０が上側に移動させられると共に下側挟持部６２が下側に移動させられるとそれらの間が開いて間隔が広がった状態になる一方、上側挟持部６０が下側に移動させられると共に下側挟持部６２が上側に移動させられた場合にはそれらの間が閉じて互いに押圧する状態となる。図２において左側に位置する把持部材５２ａは上記上側挟持部６０および下側挟持部６２が閉じた状態にあり、右側に位置する把持部材５２ｂはそれらが開いた状態にある。なお、かかる上側挟持部６０および下側挟持部６２の相互の押圧面の図３における左端部には、それぞれ図示しない上刃および下刃が備えられている。これら上刃および下刃は、上記把持部材５２によってフィラメント６６を順次引き出すに際して、挟んで保持する同時に切断するためのものである。
【００１９】
また、前記下部枠体１８の側部には、フィラメント６６がそれぞれ巻かれた複数個の巻取部材６８が備えられており、そのフィラメント６６は前記下部枠体１８の上端部側方に設けられたピッチ・ローラ７０を経由して前記テーブル２６上に向かわせられるようになっている。上記フィラメント６６は、たとえばタングステン（Ｗ）などから成る直径数〜数十μｍ程度の芯線の表面に、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、およびカルシウム（Ｃａ）の酸化物被膜［（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｏ］が設けられたものであって、全体の直径は十〜数十μｍ程度である。また、上記ピッチ・ローラ７０は、かかるフィラメント６６を掛ける複数本の周溝が軸心方向に所定間隔をもってその外周面に設けられたものであり、そのピッチ・ローラ７０を経由することにより、前記テーブル２６上で複数本のフィラメント６６が予め定められた相互間隔に保たれる。
【００２０】
そのため、前記溶接位置Ｂに位置させられたフレーム２２上にフィラメント６６を引き出すに際しては、そのフレーム２２よりもピッチ・ローラ７０側に前記一対の把持部材５２ａ、５２ｂの一方を位置させ、その上側挟持部６０および下側挟持部６２を閉じることにより複数本のフィラメント６６を挟持する。そして、挟持したまま把持部材５２をそのピッチ・ローラ７０から離隔する図３における左方に移動させることにより、上記フィラメント６６がフレーム２２上にその長手方向に沿って引き出されることとなる。図３は、図において上側に位置する把持部材５２ｂによって上記フィラメント６６を引き出した状態を示しており、他方の把持部材５２ａは、前記フレーム２２よりも右側すなわち巻取部材６８側に位置して、その上側挟持部６０および下側挟持部６２が開いた状態にある。なお、図２と図３とでは、時間的な「ずれ」があり（後述するように図２は図３の状態から所定時間経過した状態となる）、把持部材５２ａ、５２ｂの開閉状態が反対になっている。
【００２１】
また、前記複数個の巻取部材６８は、図１に示されるように、複数個の電動機７２にそれぞれ取り付けられたものであり、それら複数個の電動機７２が前記下部枠体１８の側部に固設されることにより、前記巻取部材６８それぞれの位置が固定されている。かかる電動機７２は、それぞれ後述する駆動回路１２６を備え、その駆動回路１２６に含まれる直流電源１３８により駆動させられて前記巻取部材６８にフィラメント６６を巻き取る方向のトルクを発生させる直流電動機であって、前記巻取部材６８にそのようなトルクがかけられることで、溶接に際して前記フィラメント６６の弛緩が防止され、所定の張力を備えた状態で溶接される。
【００２２】
また、前述の溶接装置１６は、図１に示されるように、前記溶接位置Ｂにある治具２４ａの長手方向における両端部の上方にそれぞれ位置させられた一対の溶接ヘッド７４ａ、７４ｂを備えたものである。かかる溶接ヘッド７４ａは、ｚ方向移動部材７６、ｙ方向移動部材７８、およびｘ方向移動部材８０を介して前記上部枠体２０に吊設されており、溶接ヘッド７４ｂは、ｚ方向移動部材７６およびｙ方向移動部材７８を介して前記上部枠体２０に吊設されている。また、それら溶接ヘッド７４ａ、７４ｂには、後述する丸線チップ・カッタ１１２および上側電極１２４がそれぞれ設けられている。
【００２３】
前記上部枠体２０の図１における右上部には、図の左右方向すなわち水平方向に伸びて一端（図１における右端）に備えられたサーボモータ８２によって回転させられるボールねじ８４がその両端部において軸支されると共に、ガイドロッド８６がその上側にそれに平行に設けられている。そのボールねじ８４は上記のｘ方向移動部材８０に螺合されており、ガイドロッド８６はそのｘ方向移動部材８０に設けられた図示しない貫通穴に挿し通されている。そのため、ｘ方向移動部材８０は、そのボールねじ８４の回転に従って、上記ガイドロッド８６に案内されつつ前記溶接位置Ｂに位置させられたフレーム２２の長手方向すなわち図の左右方向の何れかに移動させられる。これにより、上記溶接ヘッド７４ａがそのフレーム２２の長手方向寸法に応じた位置に位置させられることとなる。なお、上記溶接ヘッド７４ｂ側にはｘ方向移動部材８０が設けられておらず、そのｘ方向位置が固定されているため、前記フレーム２２の長手方向寸法に応じた溶接ヘッド７４ａ、７４ｂの相互間隔は上記溶接ヘッド７４ａの移動だけで調節される。図１においては、その相互間隔が最も広げられている。
【００２４】
また、前記ｘ方向移動部材８０には下方に向かって伸びる支持板８８が一体的に備えられており、その下端の一面には、図２に示すようにサーボモータ９０を一端に備えたボールねじ機構９２が水平方向に沿って固定されている。このボールねじ機構９２は、前記溶接ヘッド７４ｂ側においても同様に上記支持板８８に固定された状態で備えられているが、それらの取付位置は相対向する支持板８８の対向面である。前記ｙ方向移動部材７８は、溶接ヘッド７４ａ、７４ｂの何れにおいても、その上端部においてそのボールねじ機構９２のボールねじ９４に螺合された状態で支持されている。そのため、前記ｙ方向移動部材７８は、そのボールねじ９４の回転に従って図２における左右方向に移動させられ、これにより、前記溶接ヘッド７２が前記フレーム２２の長手方向に垂直な幅方向に送られる。
【００２５】
また、前記ｙ方向移動部材７８のボールねじ機構９２とは反対側の一面には、前記溶接ヘッド７４ａ、７４ｂの何れにおいても、上端部にサーボモータ９６を備えたボールねじ機構９８が鉛直方向に沿って備えられている。前記ｚ方向移動部材７６は、その上端部をこのボールねじ機構９８内に備えられる図示しないボールねじに螺合されている。そのため、前記ｚ方向移動部材７６は、そのボールねじの回転に従って鉛直方向すなわち図１および図２における上下方向に移動させられ、これにより、ＶＦＤの品番毎に定められる適切な高さ位置に前記溶接ヘッド７２が位置させられる。なお、両図はかかるｚ方向移動部材７６が最上部に位置させられている状態を示している。
【００２６】
以上のように構成された溶接機１０を用いて、前記フレーム２２にフィラメント６６を溶接する方法を図４の工程図に従って説明する。先ず、テーブル回転工程Ｓ１においては、前記テーブル２６を図３における左回りに回転させることにより、その上に載置されてフレーム２２が固定されている前記治具２４を、そのフレーム２２にフィラメント６６を溶接するための溶接位置Ｂまで送る。なお、フレーム２２は、前記溶接機１０への搬入に先立って治具２４に固定され、その状態でテーブル２６上の載替位置Ａに置かれる。そして、テーブル２６は９０°単位で周方向に駆動されることから、載替位置Ａに載せた後の２回のテーブル２６の回動で治具２４が溶接位置Ｂまで移動させられる。なお、前記フレーム２２は、たとえば図５にその全体構成が示されるように、複数個のサポート１００および複数個のアンカ１０２の一方および他方をそれぞれ有する一対のフィラメント支持フレーム１０４ａ、１０４ｂを両端部に備えると共に、それらを連結する長手状の連結部１０６の一方に、ＶＦＤの基板の表示面に設けられる電極に通電するための複数本のリード・ピン（電極端子）１０８を備えたものである。前記フレーム２２のうち上記フィラメント支持フレーム１０４や連結部１０６などはたとえば４２６合金で構成されており、上記サポート１００およびアンカ１０２はたとえばステンレス鋼で構成されて、上記フィラメント支持フレーム１０４にスポット溶接等で固定されている。
【００２７】
上述のように前記フレーム２２を溶接位置Ｂに配置した後、フィラメント引出工程Ｓ２において、複数本のフィラメント６６を互いに平行な状態で挟んで保持した前記把持部材５２を、図３において把持部材５２ａとして示される位置から同図における左方に、図の左右方向において把持部材５２ｂとして示される位置まで移動させる。これにより、前記把持部材５２（以下、この時点でフィラメント６６を挟んで同図における左方に移動するものを把持部材５２ａとして説明する）に挟まれた複数本のフィラメント６６が相互の間隔を保持されたままフレーム２２上に引き出される。
【００２８】
このとき、他方の把持部材５２ｂは、把持部材５２ａが移動させられる際には左方に位置しており、その移動と同時に右方に、図の左右方向においてその把持部材５２ａが存在していた位置まで移動させられる。この移動時には把持部材５２ｂの上側挟持部６０および下側挟持部６２間が図２に示されるように開いた状態にあり、把持部材５２ａとその進路上で相互に干渉することはない。すなわち、図２は図３の後の把持部材５２ａ、５２ｂの移動時の状態を示しているのである。上述の移動（すなわちフィラメント６６の引き出し）の終了後、把持部材５２ａはフィラメント６６を挟持した状態に、把持部材５２ｂは開いた状態にそれぞれ保持される。なお、テーブル２６の回転とフィラメント６６の引き出しとは、反対の順序で実施されても、あるいは同時に実施されても差し支えない。
【００２９】
次いで、治具上昇工程Ｓ３において、前記溶接位置Ｂに位置させられている治具２４が所定の溶接高さ位置まで上昇させられる。この溶接高さ位置は、その治具２４に固定されているフレーム２２のサポート１００およびアンカ１０２の上面（後述する図６に示される溶接面）１１０に、引き出されたフィラメント６６が接触しあるいはその溶接面１１０により僅かに押し上げられる位置に設定されている。図５は、そのようにフレーム２２が上昇させられることにより、フィラメント６６とサポート１００およびアンカ１０２とが接触させられている状態を表す。なお、図５においては、アンカ１０２が真直な状態に描かれているが、通常アンカ１０２は、フィラメント６６に一定の張力を付与する目的で、治具２４に固定されている状態においてその先端がサポート１００に接近するように各々が弾性的に曲げられている。また、把持部材５２ａ側にサポート１００が位置するようにフレーム２２が配置されているが、サポート１００とアンカ１０２の位置は治具２４への取付状態などで決定されるものであり、反対となるように構成されていても差し支えない。さらには、両側にアンカ１０２が設けられたものであっても構わない。
【００３０】
続く溶接ヘッド下降工程Ｓ４においては、前記溶接ヘッド７４ａ、７４ｂがフィラメント６６をサポート１００およびアンカ１０２にそれぞれ溶接するための高さ位置まで、共に下降させられる。この高さ位置は、たとえば、図６に示されるように、前記溶接ヘッド７２に備えられるカッタ１１２の先端部の固定刃１１４および可動刃１１６が、サポート１００およびアンカ１０２から僅かに上方に離隔した位置である。以下の各工程は、溶接ヘッド上昇工程Ｓ１０までの間、一対の溶接ヘッド７４ａ、７４ｂが同時に動くこととなるため、一方だけについて説明する。
【００３１】
上述のように各部材および各装置を配置した後、溶接チップ送出工程Ｓ５において、図示しない巻取部材から丸線チップ１１８を引き出す。すなわち、本実施例の溶接機１０においては、溶接チップとしてたとえば軟鉄などから成る丸線チップ１１８を用いるものである。そのように、上記固定刃１１４の先端面１２０の貫通穴１２２から、丸線チップ１１８を予め定められた一回の溶接に必要な長さだけ、フィラメント６６上すなわちサポート１００あるいはアンカ１０２の溶接面１１０上に送り出す。図６は、このように溶接面１１０上に位置させられたフィラメント６６をその溶接面１１０との間で挟む位置に丸線チップ１１８が供給された状態を表す。
【００３２】
続く上側電極下降工程Ｓ６においては、前記ｚ方向移動部材７６を下降させることにより、カッタ１１２の高さ位置を固定したまま、上側電極１２４を下降させる。さらに続く通電工程Ｓ７においては、その上側電極１２４と前記治具２４との間に電圧を印加して、丸線チップ１１８、フィラメント６６、およびサポート１００（あるいはアンカ１０２）を通る経路で溶接電流を予め定められた時間だけ流す。前記治具２４は、少なくともサポート１００などを下側から支持する部分が銅等の導電性材料で構成されたものであり、軟鉄などから成る丸線チップ１１８、その芯線がタングステンなどから成るフィラメント６６、ステンレス鋼などから成るサポート１００およびアンカ１０２は何れも導電性を有していることから、それらを通る経路で上側電極１２４と治具２４との間に溶接電流が流れるのである。これにより、その溶接電流で抵抗発熱させられた丸線チップ１１８が溶け、上側電極１２４に押し潰されることによりフィラメント６６に密着してこれを覆った状態で、溶接面１１０に抵抗溶接によって固着される。すなわち、フィラメント６６がサポート１００あるいはアンカ１０２の溶接面１１０に固着される。
【００３３】
前記フィラメント６６が溶接面１１０に固着された後、上側電極上昇工程Ｓ８においては、前記ｚ方向移動部材７６を上昇させることにより、前記上側電極１２４を上昇させて溶接面１１０から離隔させ、図６に示される位置に復帰させる。そして、続く溶接チップ切断工程Ｓ９において、前記カッタ１１２に備えられた固定刃１１４および可動刃１１６により上記丸線チップ１１８を切断する。
【００３４】
そのようにして、一本のフィラメント６６の溶接（固着）が終了した後、溶接ヘッド上昇工程Ｓ１０において前記溶接ヘッド７２が元の高さ位置まで上昇して溶接面１１０から離隔させられる。複数本のフィラメント６６をフレーム２２に備えられている複数個のサポート１００あるいはアンカ１０２の溶接面１１０に固着する場合には、前記溶接ヘッド７２が上昇した後、溶接ヘッド水平移動工程Ｓ１１において前記ｙ方向移動部材７８を移動することにより、かかる溶接ヘッド７２が次の溶接面１１０の上方まで移動させられる。その後、前述した溶接ヘッド下降工程Ｓ４〜溶接ヘッド上昇工程Ｓ１０が同様にして繰り返される。なお、サポート１００およびアンカ１０２は、フレーム２２に同数備えられており、フィラメント６６の両端がそれらに同時に固着されることから、上述の各工程の繰り返しにおいても溶接ヘッド７４ａ、７４ｂが同時に動かされる。
【００３５】
以上の工程を経て、複数本のフィラメント６６の溶接が全て終了した後、フィラメント切断工程Ｓ１２においては、図３における右側位置に位置させられていた把持部材５２（図において把持部材５２ａが配置されている位置）の開閉シリンダ６４が作動させられることにより、それに備えられている上側挟持部６０および下側挟持部６２間が閉じる。これにより、複数本のフィラメント６６がその右側に位置する把持部材５２によって挟持されると同時に、その挟持位置とフレーム２２の巻取部材６８側の端部との間で切断される。
【００３６】
その結果、前記フレーム２２上まで引き出されていたフィラメント６６のうち、そのフレーム２２上に固着された部分が切り離され、前記巻取部材６８側の部分はその把持部材５２によって挟持された状態になる。すなわち、フィラメント６６の切断と次にフィラメント６６をフレーム２２上まで引き出すための挟持処理は把持部材５２の一回の動作により同時に為されるようになっている。その後、治具下降工程Ｓ１３において、前記治具２４がテーブル２６上に降ろされることにより、一個のフレーム２２に複数本のフィラメント６６を固着するための一連の処理が終了し、続いて溶接機１０に搬入される複数個のフレーム２２を順次処理すべく、テーブル回転工程Ｓ１以下が繰り返される。
【００３７】
以上、図４に示す一連の工程において、前記巻取部材６８には、前記電動機７２によりフィラメント６６を巻き取る方向のトルクが常時かけられることで、前記把持部材５２とその巻取部材６８との間に張られたフィラメント６６の弛緩が防止されている。すなわち、引き出された複数本のフィラメント６６は、常に把持部材５２ａ、５２ｂの何れか一方によってその端部が把持されて張られた状態にある。しかし、前述のように、フィラメント６６は、その直径が数〜数十μｍ程度の芯線の外周面に薄い酸化物被膜が設けられたものであり、フィラメント全体の直径でも十〜数十μｍ程度と極めて細いものである為、その供給・溶接に際しては断線あるいは把持不良による抜けなどが発生する可能性がある。そのような場合、前記電動機７２によりかけられるトルクにより前記巻取部材６８がフィラメント６６を巻き取る方向に回転し、引き出されていたフィラメント６６が絡まって復旧に長時間を要したり、フィラメント６６表面の酸化物被膜が剥がれ落ちて使用に適さなくなったりする不具合が発生する。
【００３８】
図７は、前記電動機７２の駆動回路１２６の一例を説明する回路図である。この図に示されるように、かかる駆動回路１２６において、前記電動機７２から延ばされた駆動配線１３２は、たとえば１０Ω程度の電気抵抗を備えた抵抗器１３４および開閉器１３６を介して直流電源１３８に接続されている。その開閉器１３６は、図に示されるオン位置において、前記電動機７２を駆動配線１３２を介して直流電源１３８に接続する一方、そのオフ位置において、制動用短絡配線１４２に接続する。また、上記抵抗器１３４には、ｎｐｎ形トランジスタ（以下、単にトランジスタと称する）１４４のベースが接続されている。かかる抵抗器１３４は、電気抵抗が５Ω程度の可変抵抗器として機能している。また、上記トランジスタ１４４のエミッタは接地され、コレクタはプログラマブル調節器（以下、ＰＬＣと称する）１４６に接続されている。そのＰＬＣ１４６は、上記開閉器１３６を開閉させる為のコイル１４８に接続されており、たとえば上記トランジスタ１４４がオフ状態において上記開閉器１３６をオン位置とし、オン状態において上記開閉器１３６をオフ位置とするように予め設定されている。
【００３９】
前記フィラメント６６が、たとえば不慮に切断されたり、あるいは把持不良により前記把持部材５２から抜けるなどの不具合すなわち断線が発生した際、前記電動機７２がフィラメント６６を巻き取る方向に回転を始めると、その電動機７２の電気抵抗が前記フィラメント６６に張力を付与する為に機能していたときと比較して急激に上昇する。それに伴い、上記トランジスタ１４４のベースの電位が相対的に上昇すると、そのトランジスタ１４４がそれまでのオフ状態からオン状態に切り換えられる。すなわち、上記抵抗器１３４、トランジスタ１４４、およびＰＬＣ１４６は、前記電動機７２の電気抵抗が所定値を上回った際に前記フィラメント６６が断線したものと判断する断線検出装置１２８を構成するものである。上述のように、トランジスタ１４４がオン状態となった際には、上記ＰＬＣ１４６によって上記開閉器１３６がオフ位置とされ、前記電動機７２の一対の端子が制動用短絡配線１４２を介して短絡されることにより、かかる電動機７２に回生制動がはたらき、前記トランジスタ１４４によりフィラメント６６の断線が検出されるのと略同時に前記電動機７２の回転を停止させることができる。すなわち、上記開閉器１３６、ＰＬＣ１４６、およびコイル１４８は、上記断線検出装置１２８によってそのフィラメント６６の断線が検出された場合に、前記電動機７２に回生制動を発生させるようにその電動機７２の駆動回路１２６をフィラメント６６に張力を付与するトルクを出力する状態と、巻取部材６８すなわち電動機７２に制動力を付与する状態とを択一的に切り換える開閉装置１３０を構成するものである。
【００４０】
このように、本実施例によれば、前記断線検出装置１２８は、前記電動機７２の電気抵抗の変化に基づいて前記フィラメント６６の断線を検出するものであり、前記電動機７２がフィラメント６６を巻き取る方向に回転を始めると、その電動機７２の電気抵抗は前記フィラメント６６に張力を付与する為に機能していたときと比較して急激に上昇する為、その電気抵抗が所定値を上回った際に前記フィラメント６６が断線したものと判断するように前記抵抗器１３４およびＰＬＣ１４６を予め設定しておくことにより、かかる簡単な断線検出装置１２８によって前記フィラメント６６に断線が発生するのと略同時にその断線を検出できる。また、前記断線検出装置１２８により前記フィラメント６６の断線が検出された場合には、前記開閉装置１３０により前記電動機７２の駆動回路１２６が開閉されて前記電動機７２に回生制動がはたらく為、前記フィラメント６６の断線が検出されるのと略同時に前記電動機７２の回転を停止させることができる。すなわち、フィラメント６６が断線した際、可及的速やかに巻取部材６８の巻き取り方向の回転を停止させるフィラメント溶接機１０を提供することができる。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、さらに別の態様においても実施される。
【００４２】
図８は、前述の実施例において、前記把持部材５２と巻取部材６８との間に張られるフィラメント６６に所定の張力を付与する為の電動機が交流誘導電動機である場合の駆動回路１５０を説明する回路図である。この図に示すように、かかる駆動回路１５０は、交流電源１５２によって誘導電動機１５４のロータ１５６を回転させる為の回路であり、その電動機１５４から延ばされた駆動配線１５８は、抵抗器１６０および開閉器１６２を介して上記交流電源１５２に接続されている。その開閉器１６２は、図に示されるオン位置において、上記電動機１５４を駆動配線１５８を介して交流電源１５２に接続する一方、そのオフ位置において、上記電動機１５４を直流電源１６４を有する制動用直流励磁配線１６６に接続する。また、かかる駆動回路１５０には、上記抵抗器１６０の両端に生じる電圧を検出するＰＬＣ１６８が設けられている。そのＰＬＣ１６８は、上記開閉器１６２を開閉させる為のコイル１７０に接続されており、たとえば上記抵抗器１６０にかかる電圧が所定値を上回る場合には上記開閉器１６２をオン位置とし、下回る場合には上記開閉器１６２をオフ位置とするように予め設定されている。以上のように構成された駆動回路１５０においては、上記抵抗器１６０およびＰＬＣ１６８が断線検出装置１７２を、上記開閉器１６２、ＰＬＣ１６８、およびコイル１７０が開閉装置１７４をそれぞれ構成する。そのような構成によっても、前記フィラメント６６が断線した際、可及的速やかに巻取部材６８の巻き取り方向の回転を停止させるフィラメント溶接機１０を提供することができる。すなわち、本発明の効果を奏するものであれば電動機およびその駆動回路の種類は問わない。
【００４３】
また、前述の実施例においては、抵抗器１３４およびトランジスタ１４４が断線検出装置１２８を構成していたが、たとえば図７において、トランジスタ１４４が除かれ、抵抗器１３４にかかる電圧が所定値を下回った場合に前記開閉器１３６をオフ位置とするＰＬＣが設けられ、かかるＰＬＣおよび抵抗器１３４が断線検出装置を構成するものであっても構わない。すなわち、電動機の電気抵抗の変化に基づいてフィラメントの断線を検出する断線検出装置であればその態様は問わない。
【００４４】
また、前述の駆動回路１２６において、前記開閉器１３６がオフ位置とされた際に前記電動機７２が接続される制動配線１４２は電源を有さないものであったが、たとえば起電力の十分に小さな直流電源が設けられたものであっても構わない。すなわち、断線検出装置により断線が検出された際、前記電動機７２に回生制動を発生させる駆動回路であればその態様は問わない。
【００４５】
また、前述の実施例においては、溶接機１０に備えられている把持部材５２が複数本のフィラメント６６を同時に引き出すように構成されていたが、把持部材５２は、フィラメント６６を一本ずつ溶接面１１０まで引き出すものであっても構わない。すなわち、前記溶接機１０は、あくまで本発明の好適な実施例に過ぎず、本発明は、一般に用いられるフィラメント溶接機に広く適用されるものである。
【００４６】
その他一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるフィラメント溶接機の構成を示す正面図である。
【図２】図１における右側面を示す図である。
【図３】図１における上面を示す図である。
【図４】図１のフィラメント溶接機を用いたフィラメントの溶接方法を説明する工程図である。
【図５】図１のフィラメント溶接機の引出装置によりフィラメントをフレーム上に引き出した様子を示す斜視図である。
【図６】図１のフィラメント溶接装置を用いてフィラメントを溶接する様子を説明する斜視図である。
【図７】図１のフィラメント溶接機に備えられた直流電動機の駆動回路の一例を説明する回路図である。
【図８】図１のフィラメント溶接機に備えられた交流電動機の駆動回路の一例を説明する回路図である。
【符号の説明】
１０：フィラメント溶接機
１４：引出装置
６６：フィラメント
６８：巻取部材
７２、１５４：電動機
１２６、１５０：駆動回路
１２８、１７２：断線検出装置
１３０、１７４：開閉装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an improvement of a filament welding machine used in a process of welding filaments, for example, in the manufacture of a fluorescent display tube.
[0002]
[Prior art]
A grid provided with a plurality of phosphor layers on the display surface of the substrate, and electrons generated from the filaments built in the vicinity of the phosphor layers in the vacuum space are provided between the phosphor layers and the filaments. A type of fluorescent display (VFD) that is controlled by an electrode and selectively emits light from such a phosphor layer is known. In such a fluorescent display tube, since the surface of the fluorescent display tube on which the electrons generated from the filament collide is located on the display side, the operation voltage is relatively low, and a clear display is achieved. There is a feature that color display is possible by preparing a plurality of types of phosphors having different emission colors. For this reason, it is frequently used as a display component for an acoustic device, a display panel of an automobile or an aircraft.
[0003]
The filament includes, for example, a barium (Ba), strontium (Sr), and calcium (Ca) oxide film [(Ba, Sr, Ca) O] is provided. The electron emission function of the filament is provided by this oxide film. Such a filament is supported at a predetermined height position, for example, by fixing both ends of the filament to the welding surfaces provided at the ends of the anchor and the support provided upright on the substrate, respectively. Yes. The anchor has a leaf spring structure and applies tension to the filament, and suppresses the occurrence of slack due to the linear expansion even when the filament is linearly expanded by heat generation. Generally, one end of the filament is inelastically supported by a support, but both ends are elastically supported by an anchor as necessary.
[0004]
By the way, in the manufacture of the fluorescent display tube, such a filament is provided in a filament welding machine in a state of being wound around a winding member, and is attached to the end of the anchor and the support by a filament drawing device provided in the filament welding machine. It is bridged in the vicinity of each welding surface provided and welded to the welding surface. Here, in order to prevent loosening of the supplied filament, the winding member was subjected to a torque that does not hinder the supply in the direction opposite to the filament supply direction (drawing direction), that is, a so-called back tension. Generally, supply and welding are performed in a state.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, since the filament of the fluorescent display tube is provided with a thin oxide film on the outer peripheral surface of the core wire having a diameter of about several to several tens of μm, the diameter of the entire filament is about 10 to several. Since it is as thin as about 10 μm, disconnection or disconnection due to poor grip often occurs during supply and welding. In such a case, the winding member rotates in the direction of winding the filament due to the above torque, and it takes a long time to recover because the drawn filament is tangled, or the oxide film on the filament surface peels off and is used. There was a possibility that it was not suitable.
[0006]
In order to prevent such a problem from occurring, it is necessary to quickly release the torque and stop the rotation of the winding member after the filament breaks as described above. Therefore, there is a need for means for detecting that the filament is broken. However, as described above, it is difficult to detect a very thin filament break using a general sensor, and a relatively expensive sensor or measuring instrument is required. Required. On the other hand, a means for detecting a filament breakage or the like from the state of rotation of the winding member may be considered, but an optical or mechanical encoder is relatively expensive and is not suitable for practical use. In addition, a method of detecting the state of rotation with a general photoelectric sensor or the like by forming irregularities in advance on the side surface of the winding member, that is, the surface perpendicular to the rotation axis, can be considered. It is technically difficult to distinguish between the rotation of the wire and the rotation in the reverse direction, that is, the winding direction of the filament. In addition, it takes a relatively long time from the start of rotation until it can be determined that the wire is broken. Is likely to be delayed. Furthermore, even if the breakage of the filament is detected by the means as described above and the torque is released, the rotation of the winding member does not stop immediately due to inertia, and the above-mentioned problems cannot be sufficiently prevented. Conceivable.
[0007]
The present invention has been made against the background of the above circumstances. The purpose of the present invention is to provide filament welding that stops the winding member from rotating in the winding direction as soon as possible when the filament is broken. Is to provide a machine.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, the gist of the present invention is that a winding member around which a filament is wound, and that the filament is gripped at its end and pulled out from the winding member for welding the filament. A filament welding machine comprising: a drawing device; and an electric motor for applying a predetermined torque to the winding member so as to apply a predetermined tension to the filament stretched between the winding member and the drawing device. A breakage detecting device for detecting the breakage of the filament based on a change in electrical resistance of the motor, and when the breakage of the filament is detected by the breakage detection device, the motor is configured to generate regenerative braking. And an opening / closing device for opening / closing the drive circuit of the electric motor.
[0009]
【The invention's effect】
In this way, the disconnection detection device detects the disconnection of the filament based on a change in the electric resistance of the electric motor. When the electric motor starts rotating in the direction of winding the filament, Since the electrical resistance rises sharply compared to when it functions to apply tension to the filament, it is determined in advance that the filament is disconnected when the electrical resistance exceeds a predetermined value. By setting, it is possible to detect the disconnection almost simultaneously with the occurrence of the disconnection in the filament by the simple disconnection detecting device. Further, when the breakage of the filament is detected by the breakage detection device, the opening / closing device opens and closes the drive circuit of the electric motor, and regenerative braking is applied to the electric motor, so that the breakage of the filament is detected. At the same time, the rotation of the electric motor can be stopped. That is, it is possible to provide a filament welding machine that stops the rotation of the winding member in the winding direction as soon as possible when the filament is disconnected. Here, the disconnection of the filament widely indicates not only the filament is unexpectedly cut, but also a malfunction that causes the motor to rotate in the direction of winding the filament, such as disconnection from the drawing device due to a gripping failure. .
[0010]
【Example】
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0011]
1 to 3 are a front view, a right side view, and a plan view illustrating an overall configuration of a filament welding machine (hereinafter simply referred to as a welding machine) 10 according to an embodiment of the present invention. For example, when manufacturing a fluorescent display tube (hereinafter referred to as VFD), a plurality of (for example, 6) welders 10 are provided on a frame 22 in which a support 100 and an anchor 102 are integrally provided as shown in FIG. This is used to stretch the filament 66, and the frame conveying device 12 is used to place the frame 22 at a predetermined welding position, and a plurality of pieces are provided on the frame 22 arranged at the welding position. A filament drawing device (hereinafter simply referred to as a drawing device) 14 for pulling out the filament 66 at the same time, and a welding device 16 for welding the filament 66 to the support 100 and the anchor 102 of the frame 22 are provided.
[0012]
Further, the welding machine 10 is provided with a machine box having a stepped box shape as a whole, which is composed of a rectangular frame-like lower frame body 18 and an upper frame body 20 arranged vertically, and is a front view shown in FIG. Is substantially rectangular, and in the side view shown in FIG. The frame carrier device 12 and the drawer device 14 are attached to the lower frame body 18 having a relatively large dimension and positioned on the lower side, while the lower frame body 18 having a relatively small dimension is mounted on the lower frame body 18. In FIG. 1, the welding device 16 is attached to the upper frame body 20 positioned on the back side in FIG.
[0013]
The frame transporting device 12 is a turn table for placing a jig 24 to which a frame 22 is fixed and transporting in turn from a replacement position A shown in FIG. 3 to a welding position B, a getter mounting position C, and the like. (Hereinafter simply referred to as a table) 26 is provided in the vicinity of the upper end portion of the lower frame 18. The table 26 has a thin disk shape and is rotated around an axis extending in a vertical direction perpendicular to the paper surface in FIG. 3 by a rotation driving mechanism (not shown), and the jig 24 is rotated by the rotation. Transport to each position such as A, B, or C. In addition, the table 26 is provided with notches 28 whose opening width dimension in a direction substantially along the circumferential direction is slightly shorter than the width dimension of the jig 24 at approximately 90 ° at four positions on the outer periphery. Yes. The jig 24 is placed on the notch 28, and only both ends thereof are supported on the table 26. The position of the jig 24 on the table 26 is fixed, for example, by fitting a fitting hole (not shown) provided in each jig and a positioning pin.
[0014]
Further, as shown in FIG. 1, jig lifting devices 30 and 32 are provided below the table 26 at the welding position B and the getter mounting position C, respectively. The jig lifting device 30 is fixed to a fixed frame 34 suspended from the upper end of the lower frame 18, and is disposed inside the fixed frame 34 and moved up and down by the cylinder 36. A lifting frame 38 is provided. An elevating table 40 is fixed to the upper end portion of the elevating frame 38 so as to be positioned in the opening of the notch 28 positioned at the welding position B. Therefore, at the welding position B, the lifting frame 38 of the jig lifting device 30 is raised by the cylinder 36, whereby the jig 24 is pushed up from the lower side by the lifting table 40 and separated from the table 26. , And is positioned at a predetermined welding height position. In FIG. 1, the jig 24c is in a state of being raised to the welding height position at the welding position B in this way.
[0015]
Similarly, the jig lifting device 32 provided at the getter mounting position C has a cylinder 44 fixed to the fixed frame 42 suspended from the lower frame 18 and is moved up and down by the cylinder 44. The elevating frame 46 is provided inside the fixed frame 42, and the upper end portion of the elevating frame 46 is positioned within the opening of the notch 28 positioned at the getter mounting position C. A lifting table 48 is fixed. The jig 24d indicated by a solid line in FIG. 1 shows a state where the jig 24d is positioned on the table 26, and the broken line is pushed up by the lifting table 48 and positioned at a predetermined getter mounting height position. Indicates the state.
[0016]
Thus, the jig 24 is raised to a predetermined height position at the welding position B and getter mounting position C, but is always positioned on the table 26. Thus, when the jig 24 is transported by rotating the table 26 about its axis, the jig 24 is at a position lower than the welding height position, etc. Interference with the components of the device 14 is prevented. As shown in FIG. 2, a cylinder 50 is also provided on the lower side of the table 26 at the replacement position A, but this is done by pushing up the jig 24 placed on the table 26. It is provided so that it can be easily removed from. Therefore, the frame 22 is handled in a state of being fixed to the jig 24 when the filament 66 is welded in the welding machine 10 of the present embodiment.
[0017]
In addition, the drawing device 14 has a pair of filament gripping members 52a and 52b (hereinafter simply referred to as the gripping member 52 unless otherwise distinguished) within a range covered by the upper frame 20 on the lower frame 18. A pair of ball screws 56 that are screwed into the bracket 54 of the gripping member 52 and extend in the left-right direction in FIG. 3, and a gripping member that is disposed on one end side of the ball screw 56 and rotates around the axis. And a pair of gripping member moving servo motors 58 for moving 52 in the left-right direction in FIGS. 1 and 3.
[0018]
Each of the pair of gripping members 52a and 52b is provided with a pair of upper and lower holding portions 60 and 62 extending in the horizontal direction so as to protrude toward the other. It is moved up and down according to the operation of the cylinder 64. Therefore, when the upper clamping unit 60 is moved upward and the lower clamping unit 62 is moved downward, the gap between them is widened and the upper clamping unit 60 is moved downward. When the lower clamping unit 62 is moved upward while being moved, the space between them is closed and the state is pressed against each other. In FIG. 2, the gripping member 52a located on the left side is in a state in which the upper gripping part 60 and the lower gripping part 62 are closed, and the gripping member 52b located on the right side is in an open state. Note that an upper blade and a lower blade (not shown) are provided at the left end portions in FIG. 3 of the mutual pressing surfaces of the upper holding portion 60 and the lower holding portion 62, respectively. The upper blade and the lower blade are for holding and holding the filament 66 at the same time when the filament 66 is sequentially pulled out by the gripping member 52.
[0019]
Further, a plurality of winding members 68 each having a filament 66 wound thereon are provided on the side of the lower frame 18, and the filament 66 is provided on the side of the upper end of the lower frame 18. It is made to face on the table 26 via the pitch roller 70. The filament 66 is formed of, for example, an oxide coating of barium (Ba), strontium (Sr), and calcium (Ca) [(Ba, Sr , Ca) O], and the entire diameter is about 10 to several tens of μm. Further, the pitch roller 70 is provided with a plurality of circumferential grooves on which the filament 66 is hung on the outer peripheral surface thereof at a predetermined interval in the axial direction. By passing through the pitch roller 70, A plurality of filaments 66 are kept on the table 26 at a predetermined mutual interval.
[0020]
Therefore, when the filament 66 is pulled out onto the frame 22 positioned at the welding position B, one of the pair of gripping members 52a and 52b is positioned closer to the pitch roller 70 than the frame 22 and the upper side of the pair is held between The filaments 66 are clamped by closing the part 60 and the lower clamping part 62. Then, the filament 66 is pulled out on the frame 22 along the longitudinal direction by moving the gripping member 52 to the left in FIG. FIG. 3 shows a state in which the filament 66 is pulled out by the gripping member 52b positioned on the upper side in the drawing, and the other gripping member 52a is positioned on the right side of the frame 22, that is, on the winding member 68 side. The upper clamping part 60 and the lower clamping part 62 are in an open state. 2 and FIG. 3 have a temporal “deviation” (FIG. 2 is in a state where a predetermined time has elapsed from the state of FIG. 3 as will be described later), and the open / closed states of the gripping members 52a and 52b are opposite. It has become.
[0021]
Further, as shown in FIG. 1, the plurality of winding members 68 are respectively attached to a plurality of electric motors 72, and the plurality of electric motors 72 are attached to the side portion of the lower frame 18. By being fixed, the respective positions of the winding member 68 are fixed. Each of the motors 72 includes a drive circuit 126 described later, and is a DC motor that is driven by a DC power source 138 included in the drive circuit 126 to generate torque in a direction in which the filament 66 is wound around the winding member 68. By applying such torque to the winding member 68, the filament 66 is prevented from loosening during welding, and welding is performed with a predetermined tension.
[0022]
Further, as shown in FIG. 1, the above-described welding device 16 includes a pair of welding heads 74 a and 74 b respectively positioned above both ends in the longitudinal direction of the jig 24 a at the welding position B. Is. The welding head 74 a is suspended from the upper frame 20 via a z-direction moving member 76, a y-direction moving member 78, and an x-direction moving member 80, and the welding head 74 b It is suspended from the upper frame 20 via a y-direction moving member 78. The welding heads 74a and 74b are respectively provided with a round wire tip cutter 112 and an upper electrode 124 described later.
[0023]
In the upper right part of the upper frame 20 in FIG. 1, ball screws 84 extending in the left-right direction, that is, in the horizontal direction in the figure and rotated by a servo motor 82 provided at one end (the right end in FIG. 1) A guide rod 86 is provided on the upper side thereof in parallel with the shaft. The ball screw 84 is screwed into the x-direction moving member 80, and the guide rod 86 is inserted into a through hole (not shown) provided in the x-direction moving member 80. Therefore, the x-direction moving member 80 is moved in the longitudinal direction of the frame 22 positioned at the welding position B while being guided by the guide rod 86 according to the rotation of the ball screw 84, that is, in the horizontal direction of the drawing. It is done. As a result, the welding head 74 a is positioned at a position corresponding to the longitudinal dimension of the frame 22. Since the x-direction moving member 80 is not provided on the welding head 74b side and the position in the x direction is fixed, the mutual distance between the welding heads 74a and 74b according to the longitudinal dimension of the frame 22 is fixed. Is adjusted only by the movement of the welding head 74a. In FIG. 1, the mutual interval is widest.
[0024]
Also, the x-direction moving member 80 is integrally provided with a support plate 88 extending downward, and a ball screw having a servo motor 90 at one end as shown in FIG. A mechanism 92 is fixed along the horizontal direction. The ball screw mechanism 92 is also provided in a state of being fixed to the support plate 88 on the welding head 74b side as well, but the mounting position thereof is the opposing surface of the support plate 88 facing each other. The y-direction moving member 78 is supported in a state of being screwed to the ball screw 94 of the ball screw mechanism 92 at the upper end portion of any of the welding heads 74a and 74b. Therefore, the y-direction moving member 78 is moved in the left-right direction in FIG. 2 according to the rotation of the ball screw 94, whereby the welding head 72 is sent in the width direction perpendicular to the longitudinal direction of the frame 22.
[0025]
In addition, on one surface of the y-direction moving member 78 opposite to the ball screw mechanism 92, a ball screw mechanism 98 having a servo motor 96 at the upper end in either of the welding heads 74a and 74b is provided in the vertical direction. Are provided along. The upper end of the z-direction moving member 76 is screwed into a ball screw (not shown) provided in the ball screw mechanism 98. Therefore, the z-direction moving member 76 is moved in the vertical direction, that is, in the vertical direction in FIGS. 1 and 2 according to the rotation of the ball screw, and thereby the welding is performed at an appropriate height position determined for each product number of the VFD. Head 72 is positioned. In addition, both figures have shown the state in which this z direction moving member 76 is located in the uppermost part.
[0026]
A method of welding the filament 66 to the frame 22 using the welding machine 10 configured as described above will be described with reference to the process diagram of FIG. First, in the table rotating step S1, the jig 26 on which the table 22 is fixed by rotating the table 26 counterclockwise in FIG. To the welding position B for welding. The frame 22 is fixed to the jig 24 prior to being carried into the welding machine 10 and placed in the replacement position A on the table 26 in that state. Since the table 26 is driven in the circumferential direction in units of 90 °, the jig 24 is moved to the welding position B by two rotations of the table 26 after being placed on the replacement position A. For example, as shown in FIG. 5, the frame 22 has a pair of filament support frames 104a and 104b each having one and the other of a plurality of supports 100 and a plurality of anchors 102 at both ends. In addition, a plurality of lead pins (electrode terminals) 108 for energizing the electrodes provided on the display surface of the VFD substrate are provided on one of the long connecting portions 106 for connecting them. Of the frame 22, the filament support frame 104, the connecting portion 106 and the like are made of, for example, 426 alloy, and the support 100 and the anchor 102 are made of, for example, stainless steel, and the filament support frame 104 is spot welded or the like. It is fixed.
[0027]
After the frame 22 is arranged at the welding position B as described above, the gripping member 52 that holds and holds the plurality of filaments 66 in parallel with each other in the filament drawing step S2 is shown as a gripping member 52a in FIG. It is moved from the position shown to the left in the figure to the position shown as the gripping member 52b in the horizontal direction of the figure. Thereby, a plurality of filaments 66 sandwiched between the gripping members 52 (hereinafter, the gripping member 52a is described as a gripping member 52a that moves to the left in FIG. It is pulled out onto the frame 22 as it is.
[0028]
At this time, the other gripping member 52b is located on the left when the gripping member 52a is moved, and at the same time as the movement, the gripping member 52a is present on the right in the horizontal direction of the drawing. Moved to position. During this movement, the gap between the upper clamping portion 60 and the lower clamping portion 62 of the gripping member 52b is open as shown in FIG. 2, and the gripping member 52a and its path do not interfere with each other. That is, FIG. 2 shows a state when the gripping members 52a and 52b after FIG. 3 are moved. After the above movement (ie, pulling out the filament 66) is finished, the gripping member 52a is held in a state where the filament 66 is held, and the gripping member 52b is held in an open state. It should be noted that the rotation of the table 26 and the pulling out of the filament 66 may be performed in the opposite order or simultaneously.
[0029]
Next, in the jig raising step S3, the jig 24 positioned at the welding position B is raised to a predetermined welding height position. The weld height position is such that the drawn-out filament 66 is in contact with the support 100 of the frame 22 fixed to the jig 24 and the upper surface (welded surface shown in FIG. The position is set to be slightly pushed up by the welding surface 110. FIG. 5 shows a state in which the filament 66, the support 100, and the anchor 102 are brought into contact with each other as the frame 22 is lifted. In FIG. 5, the anchor 102 is drawn in a straight state, but the anchor 102 usually has a tip that is fixed to the jig 24 for the purpose of applying a constant tension to the filament 66. Each is bent elastically to approach the support 100. Further, the frame 22 is arranged so that the support 100 is positioned on the gripping member 52a side, but the positions of the support 100 and the anchor 102 are determined by the mounting state on the jig 24 and the like, and are opposite. It may be configured as such. Furthermore, the anchors 102 may be provided on both sides.
[0030]
In the subsequent welding head lowering step S4, the welding heads 74a and 74b are both lowered to the height positions for welding the filament 66 to the support 100 and the anchor 102, respectively. For example, as shown in FIG. 6, the height position is such that the fixed blade 114 and the movable blade 116 at the tip of the cutter 112 provided in the welding head 72 are slightly spaced apart from the support 100 and the anchor 102. Position. Each of the following processes will be described only for one because the pair of welding heads 74a and 74b move simultaneously until the welding head raising process S10.
[0031]
After arranging each member and each device as described above, the round wire tip 118 is pulled out from a winding member (not shown) in the welding tip sending step S5. That is, in the welding machine 10 of this embodiment, a round wire tip 118 made of, for example, soft iron is used as a welding tip. As such, from the through hole 122 of the distal end surface 120 of the fixed blade 114, the round wire tip 118 is welded on the filament 66, that is, on the support 100 or the anchor 102 by a predetermined length required for one-time welding. 110 is sent out. FIG. 6 shows a state where the round wire tip 118 is supplied to a position where the filament 66 positioned on the welding surface 110 is sandwiched between the filament 66 and the welding surface 110.
[0032]
In the subsequent upper electrode lowering step S <b> 6, the upper electrode 124 is lowered while the height position of the cutter 112 is fixed by lowering the z-direction moving member 76. In a subsequent energization step S7, a voltage is applied between the upper electrode 124 and the jig 24, and a welding current is generated along a path passing through the round wire tip 118, the filament 66, and the support 100 (or the anchor 102). Run for a predetermined time. The jig 24 has at least a portion that supports the support 100 or the like from the lower side made of a conductive material such as copper, a round wire tip 118 made of soft iron or the like, and a filament 66 whose core wire is made of tungsten or the like. Since both the support 100 and the anchor 102 made of stainless steel have conductivity, a welding current flows between the upper electrode 124 and the jig 24 along a path passing through them. As a result, the round wire tip 118 heated in resistance by the welding current melts and is crushed by the upper electrode 124 so as to adhere to and cover the filament 66 and is fixed to the welding surface 110 by resistance welding. The That is, the filament 66 is fixed to the support 100 or the welding surface 110 of the anchor 102.
[0033]
After the filament 66 is fixed to the welding surface 110, in the upper electrode raising step S8, the z-direction moving member 76 is raised to raise the upper electrode 124 so as to be separated from the welding surface 110. FIG. Return to the position shown in. Then, in the subsequent welding tip cutting step S9, the round wire tip 118 is cut by the fixed blade 114 and the movable blade 116 provided in the cutter 112.
[0034]
In this manner, after the welding (fixing) of one filament 66 is completed, the welding head 72 is raised to the original height position and separated from the welding surface 110 in the welding head raising step S10. In the case where the plurality of filaments 66 are fixed to the plurality of supports 100 or the welding surfaces 110 of the anchors 102 provided on the frame 22, after the welding head 72 is lifted, the y in the welding head horizontal movement step S11. By moving the direction moving member 78, the welding head 72 is moved to above the next welding surface 110. Thereafter, the above-described welding head lowering step S4 to welding head raising step S10 are repeated in the same manner. Since the same number of supports 100 and anchors 102 are provided on the frame 22 and both ends of the filament 66 are simultaneously fixed to them, the welding heads 74a and 74b are simultaneously moved even when the above-described steps are repeated.
[0035]
After completing the welding of the plurality of filaments 66 through the above steps, in the filament cutting step S12, the gripping member 52 (the gripping member 52a in FIG. 3 is disposed at the right position in FIG. 3). When the open / close cylinder 64 is operated, the space between the upper clamping portion 60 and the lower clamping portion 62 provided therein is closed. As a result, the plurality of filaments 66 are clamped by the gripping member 52 located on the right side thereof, and at the same time, are cut between the clamping position and the end of the frame 22 on the winding member 68 side.
[0036]
As a result, of the filament 66 drawn to the frame 22, the portion fixed on the frame 22 is cut off, and the portion on the winding member 68 side is sandwiched by the gripping member 52. . That is, the cutting process of the filament 66 and the subsequent clamping process for drawing the filament 66 to the frame 22 are performed simultaneously by one operation of the holding member 52. Thereafter, in the jig lowering step S13, the jig 24 is lowered onto the table 26, whereby a series of processes for fixing the plurality of filaments 66 to one frame 22 is completed. In order to sequentially process the plurality of frames 22 carried into the table, the table rotation process S1 and subsequent steps are repeated.
[0037]
As described above, in the series of steps shown in FIG. 4, the winding member 68 is constantly applied with the torque in the direction of winding the filament 66 by the electric motor 72, so that the gripping member 52 and the winding member 68 Relaxation of the filament 66 stretched between them is prevented. That is, the drawn out plurality of filaments 66 are always in a state in which the ends thereof are gripped and stretched by either one of the gripping members 52a and 52b. However, as described above, the filament 66 has a thin oxide film provided on the outer peripheral surface of a core wire having a diameter of about several to several tens of micrometers, and the diameter of the entire filament is about 10 to several tens of micrometers. Since it is extremely thin, disconnection or disconnection due to poor grip may occur during its supply and welding. In such a case, the winding member 68 rotates in the winding direction of the filament 66 due to the torque applied by the electric motor 72, and the filament 66 that has been drawn out becomes tangled and takes a long time to recover, or the surface of the filament 66 The oxide film peels off and becomes unsuitable for use.
[0038]
FIG. 7 is a circuit diagram for explaining an example of the drive circuit 126 of the electric motor 72. As shown in this figure, in the drive circuit 126, the drive wiring 132 extended from the electric motor 72 is connected to the DC power supply 138 through a resistor 134 having a resistance of about 10Ω and a switch 136, for example. It is connected. The switch 136 connects the electric motor 72 to the DC power source 138 through the drive wiring 132 in the ON position shown in the figure, and connects to the braking short-circuit wiring 142 in the OFF position. The resistor 134 is connected to the base of an npn transistor (hereinafter simply referred to as a transistor) 144. The resistor 134 functions as a variable resistor having an electric resistance of about 5Ω. The emitter of the transistor 144 is grounded, and the collector is connected to a programmable regulator (hereinafter referred to as PLC) 146. The PLC 146 is connected to a coil 148 for opening and closing the switch 136. For example, when the transistor 144 is turned off, the switch 136 is turned on, and when the transistor 144 is turned on, the switch 136 is turned off. Is set in advance.
[0039]
When the electric motor 72 starts to rotate in the direction of winding the filament 66 when the filament 66 is accidentally cut, for example, when a malfunction such as disconnection from the gripping member 52 due to gripping failure, that is, disconnection occurs, the motor The electrical resistance of 72 is rapidly increased as compared with the case where the electrical resistance of 72 functions to apply tension to the filament 66. Accordingly, when the potential of the base of the transistor 144 is relatively increased, the transistor 144 is switched from the previous off state to the on state. That is, the resistor 134, the transistor 144, and the PLC 146 constitute a disconnection detection device 128 that determines that the filament 66 is disconnected when the electric resistance of the electric motor 72 exceeds a predetermined value. As described above, when the transistor 144 is turned on, the switch 136 is turned off by the PLC 146 and the pair of terminals of the motor 72 are short-circuited via the braking short-circuit wiring 142. Thus, regenerative braking is applied to the electric motor 72, and the rotation of the electric motor 72 can be stopped substantially simultaneously with the disconnection of the filament 66 being detected by the transistor 144. That is, the switch 136, the PLC 146, and the coil 148 are configured so that the motor 72 has a drive circuit 126 so as to generate regenerative braking when the breakage of the filament 66 is detected by the breakage detection device 128. The switching device 130 is configured to selectively switch between a state in which a torque for applying tension to the filament 66 is output and a state in which a braking force is applied to the winding member 68, that is, the electric motor 72.
[0040]
Thus, according to the present embodiment, the disconnection detecting device 128 detects the disconnection of the filament 66 based on the change in the electrical resistance of the electric motor 72, and the electric motor 72 winds up the filament 66. When the rotation starts in the direction, the electric resistance of the electric motor 72 rises sharply compared to when it functions to apply tension to the filament 66, and therefore when the electric resistance exceeds a predetermined value. By setting the resistor 134 and the PLC 146 in advance so as to determine that the filament 66 has been disconnected, the disconnection of the filament 66 is caused almost simultaneously with the occurrence of the disconnection in the filament 66 by the simple disconnection detector 128. It can be detected. Further, when the breakage of the filament 66 is detected by the breakage detection device 128, the driving circuit 126 of the electric motor 72 is opened / closed by the opening / closing device 130 and regenerative braking is applied to the electric motor 72. The rotation of the electric motor 72 can be stopped substantially simultaneously with the detection of the disconnection. That is, it is possible to provide the filament welding machine 10 that stops the rotation of the winding member 68 in the winding direction as soon as possible when the filament 66 is disconnected.
[0041]
As mentioned above, although the suitable Example of this invention was described in detail based on drawing, this invention is not limited to this, Furthermore, it implements in another aspect.
[0042]
FIG. 8 illustrates the drive circuit 150 when the motor for applying a predetermined tension to the filament 66 stretched between the gripping member 52 and the winding member 68 is an AC induction motor in the above-described embodiment. FIG. As shown in this figure, the drive circuit 150 is a circuit for rotating the rotor 156 of the induction motor 154 by the AC power source 152. The drive wiring 158 extended from the motor 154 includes a resistor 160 and an open / close circuit. The AC power source 152 is connected to the AC power source 152 via a device 162. The switch 162 connects the motor 154 to the AC power source 152 via the drive wiring 158 in the ON position shown in the figure, while the motor 154 has a DC power source for braking having a DC power source 164 in the OFF position. Connect to wiring 166. Further, the driving circuit 150 is provided with a PLC 168 that detects a voltage generated at both ends of the resistor 160. The PLC 168 is connected to a coil 170 for opening and closing the switch 162. For example, when the voltage applied to the resistor 160 exceeds a predetermined value, the switch 162 is set to the on position, and when the voltage is lower, The switch 162 is set in advance to be in the off position. In the drive circuit 150 configured as described above, the resistor 160 and the PLC 168 constitute the disconnection detecting device 172, and the switch 162, the PLC 168, and the coil 170 constitute the switch device 174, respectively. Even with such a configuration, it is possible to provide the filament welding machine 10 that stops the winding member 68 from rotating in the winding direction as quickly as possible when the filament 66 is disconnected. That is, the type of the electric motor and its drive circuit is not limited as long as the effects of the present invention are achieved.
[0043]
In the above-described embodiment, the resistor 134 and the transistor 144 constitute the disconnection detection device 128. For example, in FIG. 7, the transistor 144 is removed, and the voltage applied to the resistor 134 falls below a predetermined value. In such a case, a PLC having the switch 136 in the off position may be provided, and the PLC and the resistor 134 may constitute a disconnection detecting device. In other words, any mode may be used as long as it is a breakage detection device that detects a breakage of a filament based on a change in electric resistance of an electric motor.
[0044]
In the drive circuit 126 described above, the brake wiring 142 to which the electric motor 72 is connected when the switch 136 is set to the off position does not have a power source. For example, the electromotive force is sufficiently small. A DC power supply may be provided. That is, any mode may be used as long as it is a drive circuit that causes the electric motor 72 to generate regenerative braking when a disconnection is detected by the disconnection detection device.
[0045]
Further, in the above-described embodiment, the gripping member 52 provided in the welding machine 10 is configured to pull out the plurality of filaments 66 at the same time. However, the gripping member 52 has the filament 66 one by one on the welding surface. It is possible to draw up to 110. That is, the welding machine 10 is merely a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is widely applied to a filament welding machine that is generally used.
[0046]
Although not exemplified one by one, the present invention is implemented with various modifications within the scope not departing from the gist thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a configuration of a filament welding machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a right side surface in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a top surface in FIG. 1;
FIG. 4 is a process diagram for explaining a filament welding method using the filament welder of FIG. 1;
5 is a perspective view showing a state in which a filament is pulled out on a frame by the pulling-out device of the filament welding machine in FIG. 1. FIG.
6 is a perspective view for explaining how filaments are welded using the filament welding apparatus of FIG. 1; FIG.
7 is a circuit diagram illustrating an example of a drive circuit of a DC motor provided in the filament welder of FIG. 1. FIG.
8 is a circuit diagram illustrating an example of a drive circuit of an AC motor provided in the filament welder of FIG. 1. FIG.
[Explanation of symbols]
10: Filament welding machine
14: Drawer device
66: Filament
68: Winding member
72, 154: Electric motor
126, 150: drive circuit
128, 172: Disconnection detection device
130, 174: switchgear

Claims (1)

フィラメントが巻かれた巻取部材と、該フィラメントの溶接の為に該フィラメントをその端部において把持して該巻取部材から引き出す引出装置と、前記巻取部材と引出装置との間に張られるフィラメントに所定の張力を付与するように、前記巻取部材に所定のトルクをかける為の電動機とを備えたフィラメント溶接機であって、
該電動機の電気抵抗の変化に基づいて前記フィラメントの断線を検出する断線検出装置と、該断線検出装置によって該フィラメントの断線が検出された場合には、前記電動機に回生制動を発生させるように該電動機の駆動回路を開閉する開閉装置とを備えていることを特徴とするフィラメント溶接機。A winding member around which the filament is wound, a drawing device for gripping the filament at the end thereof for welding the filament, and drawing the winding member from the winding member; and a tension between the winding member and the drawing device A filament welding machine comprising an electric motor for applying a predetermined torque to the winding member so as to apply a predetermined tension to the filament;
A breakage detection device for detecting breakage of the filament based on a change in electrical resistance of the motor, and when the breakage detection device detects the breakage of the filament, the motor is configured to generate regenerative braking. A filament welding machine comprising: an opening / closing device for opening / closing an electric motor drive circuit.

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