JP7073395B2 - グリッド溶接機およびワイヤグリッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、水平な一群の平行長手ワイヤに、直角に延びるクロスワイヤを長手ワイヤとクロスワイヤとの交点で溶接して、長尺ワイヤグリッドを製造する方法に関する。
本発明は、さらに電気抵抗原理に基づき、連続動作して上記方法を行うグリッド溶接機であって、水平な一群の平行長手ワイヤが供給装置によって製造方向に低速で、かつ連続的に移動可能な固定長手フレームと、クロスワイヤをコイルから引き出し可能、かつワイヤ上または下に延設される搬送装置中の一群の長手ワイヤに対して横方向に供給する引き出し装置とを備え、この搬送装置は複数のクロスワイヤを取り上げ可能かつ長手ワイヤに向けて順次搬送可能、かつクロスワイヤの大きさに応じて正しい向きでクロスワイヤを長手ワイヤに当接させ、その上に落とすことが可能であり、また長手ワイヤとクロスワイヤとの間に形成される交点を挟んで互いに押圧可能な溶接面を備える電極と対電極とを有するものに関する。

多くの実用用途において、水平な一群の長手ワイヤが間欠的に移動して、グリッドの動かない交点で長手ワイヤを溶接可能とし、クロスワイヤを移動の間のインターバル中に横方向に移動させるグリッド溶接機が用いられる。この点において、グリッド全体およびその移動に要する装置全体が、溶接フェーズのそれぞれについて制動され再び加速されることが必要なことは不利であり、多大な騒音が生じ、非常に多くのエネルギー消費につながっている。

これらの問題点を解決するため、出願人は自身の特許明細書ＡＴ－Ｂ－３５７００５中で連続動作溶接システムを提案している。一群の長手ワイヤが一定の速度で長手方向に連続的に移動し、クロスワイヤが順次長手ワイヤに向けて移動中の長手ワイヤの上に搬送され、正しい向きで、かつクロスワイヤの大きさに応じて長手ワイヤと当接し、電気抵抗原理により電極と対電極とによってグリッドの交点で長手ワイヤと溶接される（交点を挟んで下側の電極が上側の対電極に押圧される）。電極と対電極とは、長手方向に対して横向きに設けられた軸に回動可能に取り付けられたローラとして構成され、長手ワイヤとクロスワイヤとの交点が通過するように離隔される。これらの電極は、各交点で散発的に接触するのみである。溶接工程の持続時間は、回転するローラが散発的に接触する短い時間に限られ、この時間はグリッドが非常に低速で通過する場合に交点で完全な溶接を行うのに十分であるにすぎない。同じ理由で、太いワイヤからなるグリッドは、この方法によっては製造不可能である。

このことは、出願人の特許明細書ＡＴ－Ｂ－３４６６６８から公知の、片の長手方向に対してジグザグに延びる交差する一群の格子片を製造するための方法にも同様にあてはまる。この方法では、一群のワイヤは、これに沿って移動する電極を含む溶接領域を連続的に通過する。ここでも、溶接に利用できる時間が短いために、低速の製造速度および／または小さなワイヤ径しか利用できない。

したがって、本発明の課題は、上述の公知の連続動作グリッド溶接機の重大な問題点を解消することである。本発明は、上記文献ＡＴ－Ｂ－３５７００５に記載されるように、水平な一群の平行長手ワイヤに、直角に延びるクロスワイヤを長手ワイヤとクロスワイヤとの交点で溶接して、長尺ワイヤグリッドを製造する方法に関する。一群の長手ワイヤが一定の速度で長手方向に連続的に移動し、クロスワイヤが移動する一群のワイヤの上、あるいは上下に順次長手ワイヤに向けて搬送され、正しい向きで、かつクロスワイヤの大きさに応じて前記長手ワイヤと当接し、電気抵抗原理により電極と対電極とによってグリッドの交点でこれらと溶接される（交点を挟んで下側の電極が上側の対電極に押圧される）。

本発明は、以下のような方法を含む。上側の電極を、上位置から下向きに下側の対電極上の形成される交点に向けて、一本または二本のクロスワイヤを長手ワイヤ上に配置した後、溶接工程を開始する第一位置に到達するまで移動させ、その後、グリッドとともに下側の対電極と同期して一定の接触圧を維持しながら、または時として可変の接触圧を加えつつ長手方向に移動し、溶接は、前方への移動中に必要な時間行われ、その後、電極と対電極とが、長手方向に対してその前の位置に一緒に移動し、上側の電極がその上位置に戻り、その後再び下降して溶接工程の開始位置に戻り、次の一本または二本のクロスワイヤの前記交点と当接する。

本発明のグリッド溶接機は、電気抵抗原理に基づき動作し、上述の文献ＡＴ－Ｂ－３５７００５に開示される公知の溶接機をもとに開発される。この公知の溶接機は、水平な一群の平行長手ワイヤが供給装置によって製造方向に連続的に移動可能な固定溶接機フレームと、クロスワイヤをコイルから引き出し可能、かつワイヤ上またはワイヤの下に延設される搬送装置中の一群の長手ワイヤに対して横方向に供給する引き出し装置とを備え、この搬送装置は複数のクロスワイヤを取り上げ可能かつ長手ワイヤに向けて順次搬送可能、かつクロスワイヤの大きさに応じて正しい向きでクロスワイヤを長手ワイヤに当接させ、その上に落とすことが可能である。加えて、この溶接機は、長手ワイヤとクロスワイヤとの間に形成される交点を間に挟んで互いに押圧可能な溶接面を備える電極と対電極とを有する。

この先行技術に基づき、本発明によれば、上側の電極と下側の対電極の双方が外部長手方向フレームに取り付けられた内フレームに設けられ、外部フレームに対して長手方向に周期的に前後に移動可能であり、上側の電極は、上位置から下側の対電極上に配置される交点に向けて下向きに移動するように取り付けられる。電極は、溶接工程を開始する交点と当接する第一の下位置に到達した後、接触圧を保ちつつ、フレームが長手方向に移動することにより下側の対電極とともに、かつグリッドと同期して同じ高さレベルにある溶接工程終了時の第二位置に移動し、その後、電極と対電極とはフレームが戻る方向に移動することにより再び長手方向に対して前の位置に到達し、この間、上側の電極がまず上方向に移動し、その後再び下方向に移動して次のクロスワイヤの溶接工程を開始する前の第一位置に移動可能である。

従属項には、本発明のその他の好ましい特徴が開示される。

これまで主に用いられてきた、間欠的に動作する溶接機と比較したときの本発明の利点は非常に大きく、製造された格子片の複数回にわたる制動・加速、および格子片を移動するのに必要な装置が不要となることから、非常に低いエネルギー消費、可能な高い製造速度、および非常に低い騒音を含む。

本発明は、図面に示される本発明にかかるグリッド溶接機の実施形態を参照してより詳細に説明される。図面中：
溶接機の概略全体側面図である。 溶接機の正面図である。 図１及び図２にかかる溶接機の中心部の側面図である。 異なる製造速度での溶接機の動作ダイアグラムであり、各種部品の使用時点を示し、方法を説明するものである。 異なる製造速度での溶接機の動作ダイアグラムであり、各種部品の使用時点を示し、方法を説明するものである。 異なる製造速度での溶接機の動作ダイアグラムであり、各種部品の使用時点を示し、方法を説明するものである。

図１から図３に示すように、グリッド溶接機は、水平加工面２（図１中太線で示す）を有する固定外フレーム１を備え、内部を一群の水平平行長手ワイヤ（図示略）が、一つまたは複数のローラとしての供給装置（図示略）により製造方向３に移動する。水平な一群の長手ワイヤが間欠的に移動して、グリッドの固定された交点で長手ワイヤを、移動の間のインターバル中に横方向から供給されるクロスワイヤに溶接可能とする現在主に用いられるグリッド溶接機とは異なり、一群の長手ワイヤは製造方向に一定速度で連続的に移動する。

クロスワイヤ４は、一群の長手ワイヤの上側もしくは下側、または両側から供給可能であり、長手ワイヤの上または下にクロスワイヤの層を有するグリッドを形成可能である。クロスワイヤ４を供給するため、巻回されたワイヤがコイル５から引き出し装置６により抜き取られ、クロスワイヤ４に必要な長さに切断され、その後、複数のクロスワイヤ４を取り上げ可能な搬送装置に供給される。搬送装置は、一群の長手ワイヤの上または下に横方向に配置されたドラム７として構成され、一方のドラム７は一群の長手ワイヤの上に、他方のドラム７は、一群の長手ワイヤの下に、それぞれの回転駆動装置とともに固定外フレーム１に取り付けられる。上ドラム７と下ドラム７用のジョイント回転駆動装置は、必要に応じて一方のドラム７との接続を切断し、他方のドラム７のみを駆動することも可能である。ドラム７は、その表面上に長手方向に延び、外部に向けて開口する溝８を有する。各ドラム６は、少なくとも三本の等間隔に配置された溝８を有し、これらの内少なくとも二つは、それぞれ一本のクロスワイヤ４を収容する。ドラム７は、間欠的に回転駆動可能である。移動の間のインターバルにおいて、本明細書では詳述されない挿入装置により、クロスワイヤ４が側方からその機械長全体にわたりドラム７の上側または下側に位置する溝８内に挿入され、クロスワイヤ４は溝８の端部において長手ワイヤの上または下の最終位置で停止する。このような溝８内に収容されたクロスワイヤ４に必要な制動装置を有するドラム７は、出願人の公開特許明細書ＥＰ－Ａ－１５７９９３２に記載され、ここでは詳述されない。ドラム７の回転継続中に、クロスワイヤ４の脱落を防止するため、クロスワイヤ４は固定外フレーム１に９の位置でヒンジで連結されたフラップ１０により保持される。上述のクロスワイヤ４が溝８に挿入されるのと同時に、予めクロスワイヤ４が供給されていた回動工程後にドラム７の溝８内に配置されていたクロスワイヤ４は、そこから取り出される。

取り出し工程は、同期して動作する一連の把持爪１１によりフラップ１０を開くことにより行われ、これによりクロスワイヤ４が、その水平横方向を維持しつつ加工面２に向けて製造方向３に移動することで、最終溶接位置に配置される。把持爪１１の構造を以下に説明する。一連の把持爪１１は、取り出されたクロスワイヤ４を以下のように移動させる。まず、クロスワイヤ４を略楕円の湾曲経路１１’の一区間に沿って製造方向３の前方かつ上向きまたは下向きに移動させて、移動した一群の長手ワイヤと当接させる。その後、把持爪１１は、長手ワイヤとともに短い直線経路を移動し、クロスワイヤ４に溶接される。例えば、この短い経路の長さは、製造速度略０．３５から０．５ｍ／ｓにおいて、略５ｍｍである。その後、把持爪１１は楕円湾曲経路の一区間に沿って、後方かつ上向きまたは下向きにその初期把持位置に戻り、次の溝８にある次のクロスワイヤ４を取り出す。

クロスワイヤ４を長手ワイヤ上に配置した直後に、上から移動した電極１２の溶接面が対電極１３の溶接面上に載置されるワイヤグリッドの交点に移動する。溶接に必要な時間が経過して溶接工程が完了するまで、相互作用する溶接面が互いにグリッドの交点を間に挟んで押圧される。例えば０．３５から０．５ｍ／ｓの製造速度での要件を満たす十分な溶接を得るには、電極１２と対電極１３とは、最大略８０ｍｍの距離だけ移動しなくてはならない。

電極１２と対電極１３とは、固定外フレーム１に取り付けられ、固定外フレーム１に対して水平方向に前後に可動な内部フレーム１４（またはキャリッジ）に設けられ、移動経路は例として言及された８０ｍｍに対応する。この内部移動可能フレーム１４は、外フレーム１のガイド１７に沿って脚輪１６により走行可能なキャリッジとして構成される。このフレーム１４は、外フレーム１に取り付けられ、フレーム１４に固定された歯付ラック１９と係合するモータ駆動の駆動ピニオン１８により駆動される。

上向きおよび下向き移動のため、電極１２は内部フレーム１４上に垂直方向にガイドされ、調整駆動手段（例えば、油圧または空圧シリンダ／ピストンアセンブリ２０）により移動可能である。

把持爪１１は、出願人の文献ＡＴ－Ｂ－５１５９１４中に詳細に開示された原理にしたがって構成されることから、詳細な説明は省略する。クロスワイヤ４を取り出すためのＶ字状切欠を有する、長手ワイヤの数と一致する数の把持爪１１が長手ワイヤの上または下に横方向に設けられた水平動作梁の他端に取り付けられる。動作梁は、固定ポイントにヒンジで連結されたレバーシステムにより移動可能であり、二つの偏心タペットを有し、一方の偏心タペットにより水平方向移動を行い、他方の偏心タペットにより垂直方向移動を行う。別のレバーシステムにより、電極１２の溶接面が交点に当接し対電極１３に対してこれらを押圧して交点をともに保持するまで、把持爪１１がグリッドの交点とともに移動する短い経路に沿ってクロスワイヤ４を把持爪１１により長手ワイヤに弾性的に押圧するのが容易となる。弾性的に押圧することで、各種の異なる太さのクロスワイヤ４に適合するよう調整可能となる。

電極１２１の接触圧は、溶接サイクル全体にわたって一定に維持されても良いし、または溶接される材料に応じて所定のプロファイルに沿っても良い。このようなプロファイルは、それぞれ異なる接触圧を有する「力を加えない押圧前工程」、「溶接工程」、および「事後押圧工程」の三つの工程を含んでも良い。

レバーシステムにより、上述の湾曲経路に沿った把持爪１１の自己完結型経路が得られる。

図は、外フレーム１に固定された固定型溶接変圧器２２を示し、この溶接変圧器２２は、それぞれフレーム１４に固定されたフレキシブル導電線２３およびパワーブリッジ２４を介して、対電極１３および電極１２に接続される。

図４から図６は、本発明の溶接機の各移動部品Ａ１からＡ４の、溶接サイクルの時点を表す共通のＸ軸を介した各ダイアグラムセグメントを組み合わせたものである。これらは各種部品Ａ１からＡ４の移動の相互作用を示す。Ａ１はワイヤグリッドまたはその長手ワイヤの供給装置を示し、Ａ２は把持爪１１を示し、Ａ３は上側溶接電極１２の垂直方向移動を示し、Ａ４は電極と下側対電極１３とのフレーム１４の前後動による水平方向移動を示す。

図４から図６に示される動作ダイアグラムは、１５０ｍｍのクロスワイヤスケールのグリッドの製造を示す。以下の製造速度が区別される（図４：０．５ｍ／ｓ；図５：０．４５ｍ／ｓ；図６：０．３４２ｍ／ｓ）、一分間に行われる溶接サイクルの数（図４：２００；図５：１９０；図６：１８０）および各溶接サイクルについて必要な別の電流サイクルの数（図４：５；図５：６；図６：８）。

ダイアグラムセグメントＡ１では、グリッドにおける供給装置の速度がＹ軸にとられ、その可変定数（ｃｏｎｓｔａｎｔｖａｒｉａｂｌｅ）ａ１が示される。

ダイアグラムセグメントＡ２では、クロスワイヤ４をドラム７から一群の長手ワイヤに搬送する際の把持爪１１の垂直方向経路がＹ軸にとられる。把持爪１１の移動は時点ｔ１に始まり、その後クロスワイヤ４が、略楕円湾曲経路の第一セクションを通過後に時点ｔ３において一群の長手ワイヤに到達する。その後把持爪１１が時点ｔ４までグリッドとともに短期間移動し、ｔ４で上方に離れ、その後、ｔ１で以前の位置に戻るまで略楕円湾曲経路に沿って移動を継続する。

ダイアグラムセグメントＡ３では、シリンダ／ピストンアセンブリ２０による上側溶接電極１２の垂直方向経路がＹ軸上に示される。時点ｔ－１でのオープン位置ａ３．１から開始して、グリッド速度に到達する時点ｔ２まで加速が続く。時点ｔ４において、溶接電極が最下部のクローズド位置ａ３．２に到達し、クロスワイヤ４を長手ワイヤ上に保持する。交点の事前押圧も溶接工程がｔ５で開始される少し前に時点ｔ４において開始される。溶接工程は、時点ｔ５からその後の時点ｔ６まで継続する。溶接電極１２の短い事後押圧工程が、時点ｔ７まで行われる。溶接電極１２は、時点ｔ４から時点ｔ７までグリッドと同期して移動し、時点ｔ７において、溶接電極１２は交点から上方に離隔し、時点ｔ９において時点ｔ－１での初期位置に到達する。時点ｔ１２において、溶接電極１２は、再び下降を開始する。

ダイアグラムセグメントＡ４では、搬送フレーム１４の上側溶接電極１２と下側対電極１３の水平方向の前後動の速度がＹ軸にとられる。製造方向３のその最大速度がａ４．１とされ、反対方向の最大速度がａ４．２とされる。フレーム１４の速度が時点ｔ７から時点ｔ８で反転ポイントに到達するまで減速し、その後最大戻り速度に到達する時点ｔ１０まで反対方向に加速されることがわかる。フレーム１４の戻り移動の減速は時点ｔ１１に開始し、時点ｔ１３から再び製造方向３に移動する。

図４から図６に示される溶接サイクルは、ｔ０からｔ１３まで行われる。

Claims (10)

1. 電気抵抗原理に基づき連続的に動作するグリッド溶接機であって、
   供給装置により水平かつ互いに平行な一群の長手ワイヤが製造方向（３）に低速かつ連続的に移動可能であるように配置される長手の固定フレーム（１）と、
   クロスワイヤ（４）をコイルまたはリング（５）から引き出し、前記一群の長手ワイヤに横方向に供給可能な引き出し装置（６）と、
   複数の前記クロスワイヤ（４）を取り上げ、順次、前記長手ワイヤに向けて搬送し、前記クロスワイヤの大きさに応じて正しい向きで前記長手ワイヤに当接させて落とす搬送装置と、
   溶接面が前記長手ワイヤと前記クロスワイヤ（４）との間に形成される交点に互いに押圧可能な上側の電極（１２）と下側の対電極（１３）とを備え、
   前記電極（１２）と前記対電極（１３）とは、前記固定フレーム（１）に可動に取り付けられた内フレーム（１４）上に設けられ、前記固定フレーム（１）に対して長手方向に周期的に前後に移動可能であり、
   前記電極（１２）は、前記内フレーム（１４）に取り付けられて上位置から下向きに前記対電極（１３）上に配置された前記交点上に移動して、溶接工程を開始する前記交点と当接する第一の下位置に到達し、その後、接触圧を保ちつつ、前記内フレーム（１４）が前記長手方向に移動することにより前記対電極（１３）とともに、かつグリッドと同期して同じ高さレベルにありかつ流れ方向に対して後方の溶接工程が終了する第二位置に移動し、
   前記第二位置に移動した前記電極（１２）と前記対電極（１３）とは、前記内フレーム（１４）が戻る方向に移動することにより前記長手方向に対して以前の位置に到達し、その間、前記電極（１２）がまず垂直方向上方向に移動し、その後再び下方向に移動して次のクロスワイヤ（４）の溶接工程を開始する以前の第一位置に移動可能であり、
   前記クロスワイヤ（４）は、把持爪（１１）により前記一群の長手ワイヤと前記正しい向きで当接可能である溶接機において、
   溶接点の各々に設けられる前記把持爪（１１）は、前記引き出し装置（６）から来る前記複数のクロスワイヤ（４）を取り上げる前記搬送装置に向かって移動し、当該移動後、前記電極（１２）が到着する直前の時点で前記クロスワイヤ（４）が前記交点と接触するまで、取り上げられた前記クロスワイヤ（４）とともに前記交点まで移動することが可能であり、
   前記把持爪（１１）は、溶接開始前の第一セクションを単独で移動し、その後、前記内フレーム（１４）により移動する前記電極（１２）および前記対電極（１３）とともに水平方向経路の別のセクションを、前記グリッドが形成される前記長手ワイヤと同期して移動し、前記電極（１２）および前記対電極（１３）は溶接完了まで継続して同期して移動可能であることを特徴とする溶接機。
2. 請求項１に記載のグリッド溶接機において、前記引き出し装置（６）から来る前記複数のクロスワイヤ（４）を取り上げる前記搬送装置は、前記一群の長手ワイヤの上または下に横方向に延びるドラム（７）として構成され、前記ドラムは、その表面上に長手方向に延びる溝（８）を有し、前記ドラム（７）が回転する都度、前記溝（８）中に前記複数のクロスワイヤ（４）が収容可能かつ前記把持爪（１１）により順次取り出し可能であることを特徴とする溶接機。
3. 請求項１または２に記載のグリッド溶接機において、前記コイル（５）、前記引き出し装置（６）、および前記電気抵抗原理に基づく溶接に必要な溶接変圧器（２２）ならびに請求項２に従属する場合の前記ドラム（７）は、前記固定フレーム（１）上に取り付けられることを特徴とする溶接機。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のグリッド溶接機において、前記電気抵抗原理に基づく溶接に必要な溶接変圧器（２２）から前記電極（１２）および前記対電極（１３）に電力を供給するために設けられた電源ユニット（２４）は、前記内フレーム（１４）の領域に延びるフレキシブル導電線または電源ケーブル（２３）として構成されることを特徴とする溶接機。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のグリッド溶接機において、前記長手方向に前後に可動な前記内フレーム（１４）の移動経路は、溶接中の前記電極（１２）と前記対電極（１３）の水平方向移動経路と等しく、略３０から８０ｍｍの長さであることを特徴とする溶接機。
6. 請求項１に記載のグリッド溶接機において、溶接中に前記電極（１２）と前記対電極（１３）とがともに移動する移動経路の第一セクションであって、前記把持爪（１１）も前記交点と同期して移動する当該第一セクションは、略３から１０ｍｍの長さであることを特徴とする溶接機。
7. 請求項５または６に記載のグリッド溶接機において、略０．３５から０．５ｍ／ｓの前記グリッドの製造速度において、前記把持爪（１１）が前記長手ワイヤと同期移動する経路は略５ｍｍの長さであり、前記電極（１２）および前記対電極（１３）が同期移動する経路は略８０ｍｍの長さであることを特徴とする溶接機。
8. 請求項２に記載のグリッド溶接機において、前記ドラム（７）の前記溝（８）中に配置された前記クロスワイヤ（４）は、回動可能なフラップ（１０）により、前記把持爪（１１）によって取り出される前に前記各溝（８）から脱落することが防止されることを特徴とする溶接機。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のグリッド溶接機において、前記内フレーム（１４）は、モータにより駆動され、前記内フレーム（１４）に固定される歯付ラック（１９）と係合する駆動ピニオン（１８）により水平方向に移動することを特徴とする溶接機。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のグリッド溶接機において、油圧または空圧シリンダ／ピストンアセンブリ（２０）が水平方向に移動可能な前記内フレーム（１４）に設けられ、前記電極（１２）を前記内フレーム（１４）に沿って上向きまたは下向きに移動させることを特徴とする溶接機。

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