JPH0337467B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、アーク溶接用消耗型電極ワイヤに関
し、特にコイル状に巻取られた溶接ワイヤを巻も
どしつつ送給ローラにて連続的に送給しつつ行な
われる自動溶接において、アーク点の揺動やワイ
ヤ送給速度の変動を少なくし、また半自動溶接に
おいてはワイヤ送給の際のトーチ抵抗感を軽減
し、安定した溶接が行なわれるようにしたもので
ある。 ワイヤを使用して行う溶接作業形態には、走行
台車やロボツトを使用して行なわれる自動溶接
と、人手により行なわれる半自動溶接とがある。
いづれの溶接形態においても、消耗型電極として
の溶接用ワイヤは、コイル状に巻かれた状態から
順次巻もどされつつ、ワイヤ送給用ローラにて、
コンジツトチユーブおよび通電用チツプ孔内を通
り、該チツプ先端から溶接部の所定の位置に送給
される。 この溶接用ワイヤのコイルの巻き方には整列巻
き、あや巻、乱巻き等があり、またコイル巻形状
としては、コイル巻き、リム巻、スプール巻き、
あるいはドラム巻き等がある。 ところで、上述のような各種のコイル巻溶接ワ
イヤは、巻きもどされた状態で巻ぐせが残り、そ
の度合いがワイヤの位置により異なるため、第１
図に示されるように、通電チツプ１から導出され
るワイヤ２の指向方向が変化し、溶接の進行とと
もにワイヤの振れｒが変動する。ワイヤの巻ぐせ
の度合いの変化が急なほど、振れｒの変動も急激
になり、アーク点が溶接線上の所定の部位から逸
脱することも少なくない。また、巻ぐせの度合い
によりコンジツトチユーブ内のワイヤが微妙にひ
ずんだ状態となるため、ワイヤの送給速度にも径
時変化が生ずる。ワイヤの送給速度の変化は、ア
ーク点の揺動を招き、かつアークの安定性をそこ
なう。更に半自動溶接においては、ワイヤの送給
抵抗の変動に伴なつて、溶接トーチを保持する作
業者の手に「ゴツゴツ」として抵抗感を与え、溶
接作業性を著しく悪くする。 溶接ワイヤの巻ぐせの度合りは、ワイヤの引張
強さやワイヤ送給ローラの圧下力等に依存するの
で、該ローラの圧下力を適当に調節することによ
り巻ぐせの度合いを調整し、ワイヤの振れｒを一
定化することも理論的に不可能ではないが、実際
上そのような制御は極めて煩雑な操作を必要と
し、とうてい実用し得る方法とは言えない。 本発明は上記実情に鑑みてなされたものであ
り、コイル状に多層に巻かれたスプール巻き用溶
接用ワイヤの任意のとなりあう２つの線輪のキヤ
スト径、すなわちワイヤをコイル形状の拘束から
解放したときの、フリーの状態における隣り合う
円弧状線輪の直径の差が約10mm以下であり、ワイ
ヤ全長における線輪の最大キヤスト径と最小キヤ
スト径と差が40mm以下であるとともに、少なくと
も最外層はスプールのフランジ径以上のキヤスト
径を有する線輪からなる溶接用ワイヤを提供す
る。 通常のスプール巻ワイヤのキヤスト径は各線輪
によつて異なり、一般的に第２図の曲線イに示さ
れるように、巻きはじめから巻終りへと順次大き
くなる。また、使用に際してコイルがバラけるの
を防ぐために、巻終り付近においてワイヤを押え
ローラ等で加圧し、曲線ロに示すように巻終り部
分のキヤスト径を小さくすることもあるが、スプ
ール巻ワイヤ等においては、そのキヤスト径は通
常、少なくとも最外層はスプールのフランジ径以
上である。このような各線輪のキヤスト径の差異
か大きい程、巻ぐせによる前記弊害が顕著とな
る。従来のワイヤでは、隣接する２つの線輪のキ
ヤスト径の差が、通常約15〜50mm程度にも及ぶた
め溶接の安定性が損われていた。本発明者等の実
験によれば、任意のとなりあう線輪のキヤスト径
の差を約10mm以下に調整することにより、ワイヤ
の振れｒの変動やアーク点の揺動はほとんどな
く、送給速度も安定化し、また半自動溶接におけ
る不快な送給抵抗感を著しく緩和できることが確
認された。なお、本発明のワイヤキヤスト径と
は、第３図に示されるように、切取られた線輪１
巻きを平面上を置いたときのフリーの状態におけ
る直径の最大値Ｄと最小値ｄの平均値を言うもの
とする。 第４図は、ワイヤ巻替装置の例を示し、同図に
おいて、ワイヤ２はボビン３から矯正器４を経
て、クセ付けローラ５〔同図は３個のローラから
成る３点式クセ付けローラを例を示す〕より巻取
機６に巻取られるようになつている。 第４図において従来の巻取り方法を説明する。
ボビン３から供給されるワイヤは、ワイヤ特性を
向上させる目的で矯正器４により、ワイヤの曲り
調整およびワイヤの平面性（ワイヤ一輪を平面上
におき隣接した一巻きの垂直間隔）の調整が行な
われ、３点式クセ付けローラ５の左右調整ローラ
イ，ロによりコイル巻の、巻き始めのキヤスト調
整が行なわれ、そのまゝの状態でワイヤを所定量
巻取る。 この様に、ワイヤのキヤスト調整は、コイル巻
の巻き始め時のみ行なわれるのが一般的で、巻取
器の巻き重量が増しても、そのまゝの状態で巻取
る為、、クセ付けローラー５の支点Ａから巻取機
６のコイル巻の頂点Ｂを通るワイヤ２と水平面と
のなす入線角（θ）が巻取り量の増加に従い順次
小さくなつていく。 例えば、20Kgスプール巻で、巻き始め時の入線
角が、64.5度の時、整列巻の20Kg巻取後では約
73.5度となり、入線角（θ）は約９度程小さくな
る。この為、巻き始め時のキヤストと巻き終り時
のキヤストが大幅に変化する結果となる。 この事は、コイル巻の巻重量が大重量となる程
この差も大きくなる。 また、整列巻きおいて、隣接する２輪特にコイ
ル巻の第１層目から第２層目、２層目から３層目
と、巻き層数が１層増すコイルの左右端において
は、1.2φ線径のワイヤでは、支点Ａから支点Ｂ迄
のキヨリが270mm、ＡとＢの高さが130mmの時、第
１層目での入線角は64.3度となり、第２層目に移
る所では、高さＨが128.96mm（130−√３×１／２× 1.2）となり、64.47゜となり、0.17度小さくなつて
いる。 この為、特に各層数の隣接する２輪について
は、キヤストの変化を生じている。 この事は、ワイヤの直径が太くなる程、入線角
の小さくなる度合が大きく、キヤストの変化も大
きくなる。よつて隣接する２つの線輪のキヤスト
径の差が15〜50mmにおよんでいる。 かく隣接する２線輪のキヤスト径の差を約10mm
以下とすることにより、ワイヤの送給が円滑に行
なわれ、特にコイルのスプールからアーク点まで
の距離が短い場合でも、アーク点の急激な変動の
ない安定した溶接を行なうことができる。 ところで、各線輪のキヤスト径の差を小さくす
る調整操作がコイル全長にわたつて施こされる
と、コイルの巻はじめから巻終りに到るまでのワ
イヤ送給を安定化することが可能となる。しかる
に前記第２図に示されるように、従来一般の巻取
装置によるコイルのキヤスト径は、巻はじめと巻
終りとで約100〜150mmにも及ぶため、ワイヤの連
続的送給の間に、アーク点変動幅が次第に大きく
なり、ついにはアーク点が溶接線から逸脱するに
到る場合がある。 よつて、この入線角（θ）をコイルの巻はじめ
から巻終りに到るまで一定の値に保つことにより
キヤスト径の変化を小さくすることができ、特に
コイル全長を通じて、最大のキヤスト径を有する
線輪と、最小のキヤスト径を線輪との該キヤスト
径の差が約40mm以下とすることにより上記不都合
を解消し得ることが判明した。第５図は、入線角
（θ）を一定に保つための３点式クセ付けローラ
部の具体例を示す。該クセ付けローラは、巻取機
６の巻重量の増加（巻層数の増加）に伴なうコイ
ル径の増大（実験で示す径から破線で示す径へ増
大）に応じて、各ローラが順次上方に平行移動
（実線で示す位置から破線で示す位置に上昇）す
るように構成されているので、入線角（θ）は巻
はじめから巻終りまで常に一定に保持される。こ
の操作は、クセ付けローラ全体を、巻取機６のト
ラバース機構と電気的に連動させておき、巻取機
のワイヤがトラバースするごとに該ローラ全体を
モータにてコイル巻１層分だけ上昇させるように
すればよい。あるいは、コイル状に巻かれる一層
分のワイヤ長さを求めておき、巻取り長さが一定
量に達するごとに該ローラ全体を上昇させるよう
にしてもよい。また、別方として、クセ付けロー
ラの位置は固定したまゝで、巻取機６の巻き層数
が増加するごとに巻取機を下方に平行移動させる
ように構成することも可能である。 このように入線角（θ）が常に一定に保たれる
条件下に巻取ることにより、ワイヤの巻きはじめ
から巻終りに到る各線輪のキヤスト径の差は約40
mm以下となり、しかもそれと同時に隣接する２線
輪間のキヤスト径差を小さくなるので、アークの
安定性や送給抵抗に著しい改善効果が得られる。 なお、入線角（θ）の値には特別の制限はな
く、通常の巻取り操作の際の一般的な値、例えば
約50〜70゜程度であつてよい。 第１表は、従来のコイル巻溶接用ワイヤと、３
点式クセ付けローラー全体を、巻重量の増加に従
い、順次上方へパルスモーターで一定量上げ、入
線角（θ）を、64.5度なる一定の条件下に巻取る
ことにより、任意のとなりあう２線輪間のキヤス
ト径の差を10mm以下に調整すると共にワイヤ全体
の最大キヤスト径と最小キヤスト径の差を40mm以
下とする調整操作を任せ施こした本発明ワイヤに
ついて、キヤスト径および溶接機チツプ先端から
のワイヤの振れｒの連続200本の測定結果の１例
を示す。供試ワイヤは、いづれも線径1.2mm〓、重
量20Kgのスプール巻コイルである。「キヤスト径」
の(a)欄は、任意のとなりあう２線輪のキヤスト径
の差（但し、１コイル内の測定数ｎ＝５）、(b)欄
は、巻はじめから巻終りまでのキヤスト径変動幅
〔最大キヤスト径〜最小キヤスト径〕（下段のカツ
コ内数値は、最大キヤスト径と最小キヤスト径の
差）をそれぞれ示し、「ワイヤ振れ、」の「上層」、
「中層」および「下層」欄はそれぞれコイルの
「巻はじめ」、「中間」および「巻終り」における
ワイヤの振れｒの変動幅（下段カツコ内の数値は
それの平均値）、「最大幅」は１コイルの巻きはじ
めから巻終りまでにおける、溶接線を中心とする
左右の振れ幅最大値を示す。なお、ワイヤの振れ
の測定は、カーブドトーチを用いてチツプ孔から
ワイヤを導出せしめ、該チツプ先端からの距離(l)
160mmの位置における溶接中心からのズレｒの値
（第１図参照）を測定することにより行なつた。

【表】 第１表に示されるように、従来のワイヤNo.１〜
６と、本発明ワイヤNo.７〜12を比較すると、従来
ワイヤでは、２線輪キヤスト径差は10mmを越え、
また最大キヤスト径と最小キヤスト径の差は、最
も変動値の小さいNo.１ワイヤでも約100mmに及ぶ
のに対し、本発明ワイヤNo.７〜12はいづれも、２
線輪キヤスト径差は10mm以下で、最大キヤスト径
と最小キヤスト径の差も、最も大きいNo.８ですら
約40mm以下である。これをワイヤの振れｒで比較
すると、従来のワイヤでは、コイルの下層から上
層に移るにつれて振れｒが大きくなり、その振れ
幅は「最大幅」欄に示すように約40mmを越えるの
に対し、本発明ワイヤでは、各層ともほゞ一定の
値を示し、コイル全体の振れ幅は約20mm以下と安
定した状態に維持されることが判る。 また、実際の溶接作業においても、本発明ワイ
ヤを用いることにより、アーク点の変動が減少
し、トーチ抵抗感もほとんどなく、ビード外観も
均一美麗に形成されるなど、溶接作業性および溶
接品質の面でも、従来ワイヤに比し格段にすぐれ
ることが確認されている。

【図面の簡単な説明】

第１図はワイヤの振れの説明図、第２図はコイ
ル巻ワイヤのキヤスト径の変化を示すグラフ、第
３図はコイル巻ワイヤの線輪を示す説明図、第４
図はワイヤ巻取装置を例示する説明図、第５図は
コイル入線角（θ）を調整するためのクセ付けロ
ーラの説明図である。 図面中の主な符号は次のとおりである。１……
通電チツプ、２……溶接用ワイヤ、４……矯正
機、５……クセ付けローラ、６……巻取機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コイル状に多層に巻かれたスプール巻き溶接
   用ワイヤであつて、任意のとなりあう２つの線輪
   のキヤスト径の差が10mm以下であり、ワイヤ全長
   における線輪の最大キヤスト径と最小キヤスト径
   の差が40mm以下であるとともに、少なくとも最外
   層はスプールのフランジ径以上のキヤスト径を有
   する線輪からなることを特徴とする溶接用ワイ
   ヤ。