JPH1034337A - 溶接ワイヤ用スプール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接ワイヤの段落ちの発生が極めて少ない段
落ち防止性に優れた溶接ワイヤ用スプールを得ること。 【解決手段】 円筒状の巻胴部12と、巻胴部12の両端部
それぞれより外方へ延びる円環状のフランジ部13とを有
し、合成樹脂より一体成形された溶接ワイヤ用スプール
10において、前記各フランジ部13について、そのフラン
ジ部内面の、定格重量分の溶接ワイヤが巻回されたとき
の最外ワイヤ層に対応する位置Ｐに、フランジ部水平姿
勢にて１０ｋｇの点荷重を下向きにかけたとき、前記の
最外ワイヤ層対応位置におけるフランジたわみ量δＡが
６ｍｍ以下であり、かつ、前記最外ワイヤ層対応位置Ｐ
を中心として半径方向長さ１０ｍｍあたりのフランジた
わみ量δＢが２．０ｍｍ以下であること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、消耗電極式アー
ク溶接において消耗電極である溶接ワイヤを連続的に溶
接部へ供給するために使用される溶接ワイヤ用スプール
に関し、巻き枠として溶接ワイヤが多層にわたってコイ
ル状に巻き付けられる合成樹脂製の溶接ワイヤ用スプー
ルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、消耗電極式アーク溶接で
は、ワイヤ径（直径）が１．２，１．４，１．６ｍｍの
いわゆる細径の溶接ワイヤ（ソリッドワイヤ又はフラッ
クス入りワイヤ）が最も広範によく使用されており、こ
の細径の溶接ワイヤは、巻き枠である合成樹脂製の溶接
ワイヤ用スプールに定格重量（例えば２０ｋｇ）にて多
層に巻回された状態でワイヤ送給装置のスプール軸に装
着され、ワイヤ送給装置の作動によりスプールからその
最外ワイヤ層より順に巻き解かれ溶接トーチへ送給され
て、溶接が行われている。

【０００３】前記溶接ワイヤ用スプールは、円筒状の巻
胴部と、この巻胴部の両端部それぞれより外方へ延びる
円環状のフランジ部とを有し、ＰＰ（ポリプロピレ
ン），ＰＳ（ポリスチレン），ＡＢＳ樹脂（アクリルニ
トリル・ブタジエン・スチレンの共重合体）などのいわ
ゆるプラスチックと称されている合成樹脂より一体成形
されてなるものである。なお一般に、溶接ワイヤが巻か
れた溶接ワイヤ用スプールは、その巻胴部の軸芯線が水
平になる姿勢にてワイヤ送給装置のスプール軸に回転可
能に支持されるようになっている。

【０００４】ところで、このような合成樹脂製の溶接ワ
イヤ用スプールでは、ワイヤ送給不良を引き起こす「段
落ち」の発生が問題となっている。この溶接ワイヤの段
落ちについて説明する。

【０００５】図７は溶接ワイヤの段落ちの発生を説明す
るための模式的断面図である。合成樹脂製の溶接ワイヤ
用スプールには、前述した細径の溶接ワイヤが各層毎に
整列巻き状態で多層に巻回される。「段落ち」とは、本
来なら最外ワイヤ層の端にあるべきワイヤ輪が、図７に
黒丸で示すように下方に食い込み一層以上内側のワイヤ
層に入り込んだ状態のことをいう。

【０００６】前記段落ちは、出荷された溶接ワイヤ用ス
プールの輸送中や、溶接時にスプールから溶接ワイヤを
引き出しているときに発生するものである。この段落ち
を発生させる主原因としては、例えばワイヤ送給時（溶
接時）に溶接ワイヤに何らかの原因で大きな張力がかか
ることなどに起因して、スプールのフランジ部が外側へ
無理に押し拡げられることが挙げられる。なお、段落ち
は、溶接ワイヤによるフランジ部にかかる力が最も大き
いとき、つまり溶接ワイヤ用スプールに巻かれた定格重
量分（例えば２０ｋｇ）の溶接ワイヤを使いはじめたと
きに最も発生しやすく、スプールに巻かれたワイヤ残量
が減るに従ってその発生が大幅に減少する傾向のもので
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来、この段落ちの防
止を目的としてフランジ部の基部を厚肉にしたり、ある
いはフランジ部にフランジ基端から半径方向に先端まで
延びる狭幅の補強用リブを設けたりする等の手段が講じ
られているものの、フランジ部の補強と段落ち防止効果
との関係が明確に把握されておらず、段落ちの発生を極
めて少なくしうるまでには至っていないのが実情であ
る。

【０００８】このため、特に、スプールに巻かれた定格
重量分（例えば通常２０ｋｇ）の溶接ワイヤを使いはじ
めたとき、しばしば溶接ワイヤの段落ちが発生し、その
段落ちによって溶接ワイヤが絡み合ってワイヤ送給不良
が起こり、これによりアーク溶接が一時中断して溶接作
業能率の低下を招くという問題があった。

【０００９】そこで、この発明の目的は、巻胴部とフラ
ンジ部とを有する合成樹脂製の溶接ワイヤ用スプールに
おいて、溶接ワイヤの段落ちの発生が極めて少ない段落
ち防止性に優れた溶接ワイヤ用スプールを提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明は、円筒状の巻胴部と、この巻胴
部の両端部それぞれより外方へ延びる円環状のフランジ
部とを有し、合成樹脂より一体成形され、巻き枠として
溶接ワイヤが多層に巻回される溶接ワイヤ用スプールに
おいて、前記各フランジ部について、そのフランジ部内
面の、定格重量分の溶接ワイヤが巻回されたときの最外
ワイヤ層に対応する位置に、フランジ部水平姿勢にて１
０ｋｇの点荷重を下向きにかけたとき、前記の最外ワイ
ヤ層対応位置におけるフランジたわみ量δＡが６ｍｍ以
下であり、かつ、前記最外ワイヤ層対応位置を中心とし
て半径方向長さ１０ｍｍあたりのフランジたわみ量δＢ
が２．０ｍｍ以下であることを特徴とする溶接ワイヤ用
スプールである。

【００１１】請求項２の発明は、前記請求項１の溶接ワ
イヤ用スプールにおいて、前記各フランジ部は、その最
外ワイヤ層位置近傍に対応する外面部位に、厚肉のフラ
ンジ補強部を有していることを特徴とする。また、請求
項３の発明は、前記請求項１又は２の溶接ワイヤ用スプ
ールにおいて、前記フランジたわみ量δＡが３ｍｍ以下
であることを特徴とする。また、請求項４の発明は、前
記請求項１〜３のいずれかの溶接ワイヤ用スプールにお
いて、前記フランジたわみ量δＢが１．４ｍｍ以下であ
ることを特徴とする。

【００１２】溶接ワイヤ用スプールの各フランジ部は、
その基端が巻胴部に固定・支持された「片持ちはり」で
あると構造的には考えられるものであり、溶接ワイヤが
多層に巻回されたとき、段落ちの発生の原因となるフラ
ンジたわみ量は、フランジ部基端より先端に行くに従っ
て大きくなる傾向にある。この発明による溶接ワイヤ用
スプールは、そのフランジ部内面の、定格重量分（例え
ば２０ｋｇ）の溶接ワイヤが巻回されたときの最外ワイ
ヤ層に対応する位置に、フランジ部水平姿勢にて所定重
さの点荷重を下向きにかけたとき、前記最外ワイヤ層対
応位置（フランジ部における段落ちが最も発生しやすい
部位）における２種類のフランジたわみ量δＡ，δＢ
を、特定の値以下となるよう規制することにより、溶接
ワイヤの段落ちの発生が極めて少なくなるよう成し得た
ものである。このフランジたわみ量δＡ，δＢの規制
は、例えば、最外ワイヤ層位置近傍に対応するフランジ
外面部位に厚肉のフランジ補強部を設けるなどして実現
できる。

【００１３】すなわち、この発明による溶接ワイヤ用ス
プールにおいては、図５に示すように、フランジ部内面
における最外ワイヤ層対応位置Ｐに、フランジ部水平姿
勢にて重さ１０ｋｇのＣ型おもりＷによる点荷重を下向
きにかけたとき、最外ワイヤ層対応位置Ｐにおけるフラ
ンジたわみ量δＡが６ｍｍ以下、かつ、最外ワイヤ層対
応位置Ｐを中心として半径方向長さ１０ｍｍあたりのフ
ランジたわみ量δＢが２．０ｍｍ以下である必要があ
る。

【００１４】前記フランジたわみ量δＡが６ｍｍより大
きいものは、フランジ部全体としての強度が不足してお
りよくない。一方、フランジたわみ量δＡが６ｍｍ以下
のものであっても、前記フランジたわみ量δＢが２．０
ｍｍより大きいものは、フランジ部における前記最外ワ
イヤ層位置近傍での局部的なたわみが大きく、そのスプ
ールに巻かれた定格重量分の溶接ワイヤを使いはじめた
ときに、溶接ワイヤの段落ちが発生し易くてよくない。
したがって、フランジたわみ量δＡ：６ｍｍ以下、か
つ、フランジたわみ量δＢ：２．０ｍｍ以下とし、より
好ましくは、δＡ：３ｍｍ以下、かつ、δＢ：１．４ｍ
ｍ以下が最適であって確実に段落ちを防止できる。

【００１５】なお、前記のＣ型おもりＷによる点荷重を
１０ｋｇとした理由は、点荷重が１０ｋｇより軽いとき
には、対象とする溶接ワイヤ用スプールでのフランジた
わみ量δＢ，δＡが小さいため適否評価を行い難く、１
０ｋｇより重いときには、逆にフランジたわみ量δＢ，
δＡが大きいため、フランジ面と点接触するＣ型おもり
Ｗが最外ワイヤ層対応位置Ｐより滑って位置ずれすると
いう不具合があるためである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００１７】

【実施例】まず、この発明に係る溶接ワイヤ用スプール
の４つの例についてその各構造を説明する。図１はこの
発明に係る溶接ワイヤ用スプールの構造例を示す図であ
って、その（ａ）は正面図、その（ｂ）は（ａ）のＡ−
Ａ線断面図である。

【００１８】図１に示すように、この実施例の溶接ワイ
ヤ用スプール１０は、ポリプロピレン樹脂より一体成形
されてなるものであって、円筒状の軸部１１と、これの
外側に同軸芯状に配された円筒状の巻胴部１２と、この
巻胴部１２の両端部それぞれより外方へ延びる円環状を
なす二つのフランジ部１３と、軸部１１の外周のこの例
では四等分角度位置に配されて半径方向外方へ延び、軸
部１１と巻胴部１２とを連結する側面視矩形板状をなす
四つの放射状連結板部１４とを有しており、さらに前記
各フランジ部１３は、定格重量２０ｋｇ分の溶接ワイヤ
が巻回されたときの最外ワイヤ層位置近傍に対応する外
面部位に、すなわち、先端部外面に、先端（外周）より
基端方向（内周方向）に向けて徐々に下降傾斜する状態
で他部位よりも厚肉とされたフランジ補強部としての段
落ち防止用環状厚肉部１３ａが外周に沿って形成されて
いる。

【００１９】前記図１中、Ｐ点は定格重量２０ｋｇ分の
溶接ワイヤが巻回されたときのフランジ部１３における
最外ワイヤ層対応位置を、LAは段落ち防止用環状厚肉部
１３ａの長さを、L2はフランジ付け根（内周）から位置
Ｐまでの長さを、t1，t2：フランジ部厚みを、それぞれ
示す。この例では、スプール外径：２８０ｍｍ、L1（フ
ランジ長さ）：７０ｍｍ、ＳＷ（スプール幅）：８７ｍ
ｍ、LA≒L1×（１／３）、t1＝４ｍｍ、t2＝７．５ｍｍ
である。

【００２０】図２はこの発明に係る溶接ワイヤ用スプー
ルの他の構造例を示す図であって、その（ａ）は正面
図、その（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【００２１】図２に示すように、この実施例の溶接ワイ
ヤ用スプール２０は、ポリプロピレン樹脂より一体成形
されており、円筒状の軸部２１と、これの外側に同軸芯
状に配された円筒状の巻胴部２２と、この巻胴部２２の
両端部それぞれより外方へ延びる円環状をなす二つのフ
ランジ部２３と、軸部２１の外周のこの例では四等分角
度位置に配されて半径方向外方へ延び、軸部２１と巻胴
部２２とを連結する側面視矩形板状をなす四つの放射状
連結板部２４とを有している。

【００２２】そしてまた、前記各フランジ部２３の外面
には、内周（基端）のこの例では八等分角度位置に半径
方向に先端（外周）まで延びる狭幅の補強用リブ２３ａ
が形成されており、さらに前記各フランジ部２３は、最
外ワイヤ層対応位置Ｐに対応する外面部位に、すなわ
ち、先端部外面における外周の八等分角度位置に、外周
より内周へ向かって半径方向に延びる長さLBの他部位よ
りも厚肉とされたフランジ補強部としての段落ち防止用
補強リブ２３ｂが形成されている。図２中、Ｐ点は定格
重量２０ｋｇ分の溶接ワイヤが巻回されたときのフラン
ジ部２３における最外ワイヤ層対応位置を示し、L2はフ
ランジ付け根（内周）から位置Ｐまでの長さを示し、t
1，t2：フランジ部厚みを示す。この例では、スプール
外径：２８０ｍｍ、L1（フランジ長さ）：７０ｍｍ、Ｓ
Ｗ（スプール幅）：８７ｍｍ、LB≒L1×（１／３）、t1
＝４ｍｍ、t2＝７．５ｍｍである。

【００２３】図３はこの発明に係る溶接ワイヤ用スプー
ルの他の構造例を示す図であって、その（ａ）は正面
図、その（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【００２４】図３に示すように、この実施例の溶接ワイ
ヤ用スプール３０は、後述するように補強用環状厚肉部
３３ａを有するもので、ＡＢＳ樹脂より一体成形されて
おり、円筒状の軸部３１と、この軸部３１の外側にこれ
と同軸芯状に配された円筒状の巻胴部３２と、この巻胴
部３２の両端部それぞれより外方へ延びる円環状をなす
二つのフランジ部３３と、前記軸部３１の外周のこの例
では四等分角度位置に配されて半径方向外方へ延び、軸
部３１と巻胴部３２とを連結する側面視矩形板状をなす
四つの放射状連結板部３４とを有して構成されている。

【００２５】そして、各フランジ部３３の基部外面に
は、基端（内周）より先端方向（外周方向）に向けて徐
々に下降傾斜する状態で他部位よりも厚肉とされた補強
用環状厚肉部３３ａが内周に沿って形成されている。図
３中、Ｐ点は定格重量２０ｋｇ分の溶接ワイヤが巻回さ
れたときのフランジ部３３における最外ワイヤ層対応位
置を示し、LCは補強用環状厚肉部３３ａの長さ、t1，t2
はフランジ部厚みを示す。この例では、スプール外径：
２８０ｍｍ、L1（フランジ長さ）：７０ｍｍ、ＳＷ（ス
プール幅）：８７ｍｍ、LC≒L1×（１／３）、t2＝７．
５ｍｍ、t1は７．５ｍｍより小の適宜の値である。

【００２６】図４はこの発明に係る溶接ワイヤ用スプー
ルの他の構造例を示す図であって、その（ａ）は正面
図、その（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。

【００２７】図４に示すように、この実施例の溶接ワイ
ヤ用スプール４０は、後述するように補強用リブ４３ａ
を有するもので、ＡＢＳ樹脂より一体成形されており、
円筒状の軸部４１と、この軸部４１の外側にこれと同軸
芯状に配された円筒状の巻胴部４２と、この巻胴部４２
の両端部それぞれより外方へ延びる円環状をなす二つの
フランジ部４３と、前記軸部４１の外周のこの例では四
等分角度位置に配されて半径方向外方へ延び、軸部４１
と巻胴部４２とを連結する側面視矩形板状をなす四つの
放射状連結板部４４とを有して構成されている。そし
て、各フランジ部４３の外面には、内周（基端）のこの
例では八等分角度位置に半径方向に先端（外周）まで延
びる狭幅の補強用リブ４３ａが形成されている。

【００２８】図４中、Ｐ点は定格重量２０ｋｇ分の溶接
ワイヤが巻回されたときのフランジ部４３における最外
ワイヤ層対応位置を示し、t1，t2はフランジ部厚みを示
す。この例では、スプール外径：２８０ｍｍ、L1（フラ
ンジ長さ）：７０ｍｍ、ＳＷ（スプール幅）：８７ｍ
ｍ、t2＝７．５ｍｍ、t1は７．５ｍｍより小の適宜の値
である。

【００２９】前記４種類の溶接ワイヤ用スプール１０，
２０，３０，４０および比較例のスプールについて、段
落ち評価試験を行った。この段落ち評価試験は後述する
方法で実施し、ワイヤ径１．２，１．４，１．６ｍｍの
各溶接用ソリッドワイヤを定格重量２０ｋｇでスプール
巻きしたものについて、溶接ワイヤの段落ちが発生し易
いか否かについての評価を行った。

【００３０】図６は段落ち評価試験の説明図であって、
その（ａ）は正面図、その（ｂ）はＡ矢視平面図であ
る。図６に示すように、定格重量２０ｋｇにて溶接用ソ
リッドワイヤをスプール巻き（各層毎に整列巻き）した
溶接ワイヤ用スプールを支持しておき、前記ソリッドワ
イヤと同一のワイヤ径を持つ短い長さの押付け用ワイヤ
ＳＷを用意し、一方端が動かないように固定され、か
つ、他方端がバネばかり（荷重計）Ｍに接続された前記
押付け用ワイヤＳＷを、前記スプールのフランジ部近傍
の最外ワイヤ層上に位置させる。次いで、押付け用ワイ
ヤＳＷが最外ワイヤ層の下方に食い込むようにバネばか
りＭを引っ張り、押付け用ワイヤＳＷがスプールのワイ
ヤ３層分以上内側に食い込んだときのバネばかりの荷重
を測定する。そして、この荷重測定値によって段落ち防
止性の良否を評価し、荷重８ｋｇ以上：○（優）、荷重
６ｋｇ以上８ｋｇ未満：△（やや劣る）、荷重６ｋｇ未
満：×（劣）とした。

【００３１】前記方法により、試験No. １〜１５とし
て、フランジ部の最外ワイヤ層位置近傍に対応する外面
部位に厚肉のフランジ補強部１３ａ，２３ａを持つＰＰ
樹脂製の溶接ワイヤ用スプール１０，２０について、段
落ち評価試験を行った。なお、試験No. ４，９，１４の
比較例の溶接ワイヤ用スプールは、ＰＰ樹脂よりなり、
図３に示す構造を有し、t1＝４ｍｍ、t2＝７．５ｍｍで
あり、試験No. ５，１０，１５の比較例のスプールは、
ＰＰ樹脂よりなり、図４に示す構造を有し、t1＝４ｍ
ｍ、t2＝７．５ｍｍである。また、試験No. ３，８，１
３の比較例のスプールは、図２でフランジ補強部である
段落ち防止用補強リブ２３ｂを８本から４本に減らした
ものである。結果を表１に示す。

【００３２】また、試験No. １６〜２１として、ＡＢＳ
樹脂製の溶接ワイヤ用スプール３０，４０についての段
落ち評価試験を行った。なお、ＡＢＳ樹脂のグレード及
びフランジ部肉厚t1を変化させて、異なるフランジたわ
み量δＡ，δＢを持つ実施例および比較例を作製した。
結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１に示すように、フランジたわみ量δＡ
が６ｍｍを超える比較例のもの、あるいは、たわみ量δ
Ｂが２．０ｍｍを超える比較例のものは、溶接ワイヤの
段落ちが発生しやすいという結果であった。これに対し
て、この実施例の溶接ワイヤ用スプールでは、フランジ
部内面の、定格重量２０ｋｇ分の溶接ワイヤが巻回され
たときの最外ワイヤ層対応位置Ｐにおけるフランジたわ
み量δＡが６ｍｍ以下、かつ、その位置Ｐを中心として
半径方向長さ１０ｍｍあたりのフランジたわみ量δＢが
２．０ｍｍ以下となるようにしたものであるから、溶接
ワイヤの段落ちの発生を極めて少なくすることができ
た。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明による溶接
ワイヤ用スプールによると、巻胴部とフランジ部とを有
する合成樹脂製の溶接ワイヤ用スプールにおいて、定格
重量分の溶接ワイヤが巻回されたときのフランジ部内面
の最外ワイヤ層対応位置における２種類のフランジたわ
み量を、例えば、最外ワイヤ層位置近傍に対応するフラ
ンジ外面部位に厚肉のフランジ補強部を設けるなどし
て、特定の値以下となるよう規制するようにしたもので
あるから、溶接ワイヤの段落ちの発生を極めて少なくす
ることができ、これにより、段落ちに起因するワイヤ送
給不良によるアーク溶接の一時中断によって溶接作業能
率が低下することを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る溶接ワイヤ用スプールの構造例
を示す図であって、その（ａ）は正面図、その（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図２】この発明に係る溶接ワイヤ用スプールの他の構
造例を示す図であって、その（ａ）は正面図、その
（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【図３】この発明に係る溶接ワイヤ用スプールの他の構
造例を示す図であって、その（ａ）は正面図、その
（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。

【図４】この発明に係る溶接ワイヤ用スプールの他の構
造例を示す図であって、その（ａ）は正面図、その
（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。

【図５】この発明に係るフランジたわみ量について説明
するための図である。

【図６】段落ち評価試験の説明図であって、その（ａ）
は正面図、その（ｂ）はＡ矢視平面図である。

【図７】溶接ワイヤの段落ちの発生を説明するための模
式的断面図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０…溶接ワイヤ用スプール １
１，２１，３１，４１…軸部 １２，２２，３２，４２
…巻胴部 １３，２３，３３，４３…フランジ部１３ａ
…段落ち防止用環状厚肉部 ２３ａ…補強用リブ ２３
ｂ…段落ち防止用補強リブ ３３ａ補強用環状厚肉部
４３ａ…補強用リブ １４，２４，３４，４４…放射状
連結板部 Ｗ…Ｃ型おもり Ｐ…最外ワイヤ層対応位置
δＡ，δＢ…フランジたわみ量

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の巻胴部と、この巻胴部の両端部
   それぞれより外方へ延びる円環状のフランジ部とを有
   し、合成樹脂より一体成形され、巻き枠として溶接ワイ
   ヤが多層に巻回される溶接ワイヤ用スプールにおいて、 前記各フランジ部について、そのフランジ部内面の、定
   格重量分の溶接ワイヤが巻回されたときの最外ワイヤ層
   に対応する位置に、フランジ部水平姿勢にて１０ｋｇの
   点荷重を下向きにかけたとき、前記の最外ワイヤ層対応
   位置におけるフランジたわみ量δＡが６ｍｍ以下であ
   り、かつ、前記最外ワイヤ層対応位置を中心として半径
   方向長さ１０ｍｍあたりのフランジたわみ量δＢが２．
   ０ｍｍ以下であることを特徴とする溶接ワイヤ用スプー
   ル。
2. 【請求項２】 前記各フランジ部は、その最外ワイヤ層
   位置近傍に対応する外面部位に、厚肉のフランジ補強部
   を有していることを特徴とする請求項１記載の溶接ワイ
   ヤ用スプール。
3. 【請求項３】 前記フランジたわみ量δＡが３ｍｍ以下
   である請求項１又は２に記載の溶接ワイヤ用スプール。
4. 【請求項４】 前記フランジたわみ量δＢが１．４ｍｍ
   以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶接ワ
   イヤ用スプール。