JP2021045789A - 溶接ワイヤ駆動ロールの表面改質 - Google Patents
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Abstract
【課題】 溶接ワイヤ駆動ロールの表面改質を提供する。【解決手段】 溶接ワイヤ駆動ロールは外周面を含み、当該外周面から周方向溝が径方向内側に突出している。周方向溝は、第1の側壁面を有する第1の側壁、第2の側壁面を有する第2の側壁、及び第1の側壁と第2の側壁の間に延在する溝基部により形成されている。第1の側壁面は、第1の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターの第1のリングを含む第1の表面仕上げを含む。第2の側壁面は、第2の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターの第2のリングを含む第2の表面仕上げを含む。【選択図】図2
Description
関連出願の相互参照
本出願は、本明細書に開示内容を引用している2019年9月18日出願の米国仮特許出願第62/902,085号に対する優先権を主張し、また本明細書に開示内容を引用している2020年8月7日出願の米国非仮特許出願第16/987,537号に対する優先権を主張するものである。
本出願は、本明細書に開示内容を引用している2019年9月18日出願の米国仮特許出願第62/902,085号に対する優先権を主張し、また本明細書に開示内容を引用している2020年8月7日出願の米国非仮特許出願第16/987,537号に対する優先権を主張するものである。
本発明は、溶接ワイヤ駆動ロールの表面仕上げに関する。
溶接ワイヤ電極の駆動ロールは、駆動ロールにより供給されるワイヤの直径に合わせて大きさが決定された周方向溝を有している。固体溶接ワイヤを送るべく設計された駆動ロールの溝は個体溶接ワイヤの変形無しに駆動ロール間で堅牢に締め付けられ得るため、典型的にナーリング等の表面仕上げを欠いている。しかし、有芯溶接ワイヤ(例:フラックス芯溶接ワイヤ及び金属芯溶接ワイヤ)並びにアルミニウム及びシリコン青銅等の軟金属で作られた固体ワイヤは高い締め付け圧力下で遙かに容易に変形する。典型的な固体溶接ワイヤを確実に駆動するのに必要な高い締め付け圧力は、有芯又は軟溶接ワイヤには大き過ぎてワイヤを圧壊する恐れがある。ワイヤの変形又は圧壊は、溶接アークに際して送りの問題及び性能低下をもたらす恐れがある。典型的に、溶接プロセスで有芯又は軟金属溶接ワイヤを用いる場合、ナーリング溝を有する駆動ロールを用いてワイヤを供給することにより駆動ロールの締め付け圧力を軽減することができる。ナーリング表面仕上げは、円筒形状の変形又はワイヤの圧壊無しに低い締め付け圧力でワイヤを駆動するのに必要な摩擦を生じる。しかし、ナーリングによりワイヤの外面にバリが生じ易くなる。バリが望ましくないのは、時間経過に伴い、ワイヤが貫通して送られる溶接トーチのライナーを摩耗させる点である。更に、駆動ロール上の溝のナーリングは特殊な加工を必要とする。ナーリングよりも加工が少なくて済み、駆動されるワイヤにバリが生じる可能性が低く、且つワイヤを変形させない締め付け圧力で、ワイヤ(例:有芯ワイヤ又は軟固体ワイヤ)を駆動するのに適した摩擦を生じる表面仕上げを駆動ロール溝に加えることが望ましいであろう。
以下の概要は、本明細書で議論する装置、システム及び/又は方法のいくつかの態様の基本的理解が得られるよう簡潔に記述している。本概要は本明細書で議論する装置、システム及び/又は方法を広範に概説するものではない。本概要は必須要素を特定すること、又はそのような装置、システム及び/又は方法の範囲を詳述することを意図していない。本概要は、以下に示すより詳細な記述の前段としていくつかの概念を簡素化した形式で示すことを唯一の目的としている。
本発明の一態様による、溶接ワイヤ駆動ロールを提供する。溶接ワイヤ駆動ロールは外周面を含み、外周面から周方向溝が径方向内側に突出している。周方向溝は、第1の側壁面を有する第1の側壁、第2の側壁面を有する第2の側壁、及び第1の側壁と第2の側壁の間に延在する溝基部により形成されている。第1の側壁面は、第1の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターの第1のリングを含む第1の表面仕上げを含む。第2の側壁面は、第2の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターの第2のリングを含む第2の表面仕上げを含む。
本発明の別の態様による、溶接ワイヤ駆動ロールを提供する。当該溶接ワイヤ駆動ロールは、第1の周方向溝と、第1の周方向溝から軸方向にずれた第2の周方向溝とを有する外周面を含む。第1の周方向溝及び第2の周方向溝は共に外周面から径方向内側に突出している。第1の周方向溝は、第1の側壁面を有する第1の側壁、第2の側壁面を有する第2の側壁、及び第1の側壁と第2の側壁の間に延在する第1の凹溝基部により形成されている。第1の側壁面は、第1の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第1の複数のクレーターを含むと共に、第1の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び第1の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第1の表面仕上げを含む。第2の側壁面は、第2の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第2の複数のクレーターを含むと共に、第2の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び第2の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第2の表面仕上げを含む。第2の周方向溝は、第3の側壁面を有する第3の側壁、第4の側壁面を有する第4の側壁、及び第3の側壁と第4の側壁の間に延在する第2の凹溝基部により形成されている。第3の側壁面は、第3の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第3の複数のクレーターを含むと共に、第3の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び第3の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第3の表面仕上げを含む。第4の側壁面は、第4の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第4の複数のクレーターを含むと共に、第4の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び第4の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第4の表面仕上げを含む。
本発明の別の態様による、溶接ワイヤ駆動ロールを提供する。溶接ワイヤ駆動ロールは外周面を含み、当該外周面から周方向溝が径方向内側に突出している。周方向溝は第1の側壁、第2の側壁、及び第1の側壁と第2の側壁の間に延在する溝基部により形成されている。第1の側壁、第2の側壁、及び溝基部の少なくとも1つは、第1の側壁、第2の側壁、及び溝基部の少なくとも1つの表面に沿ってレーザー形成されたクレーターのリングを含む表面仕上げを含む。
本発明の別の態様による、溶接ワイヤ駆動ロールの表面仕上げ方法を提供する。本方法は溶接ワイヤ駆動ロールを提供するステップを含み、溶接ワイヤ駆動ロールは外周面を含んでいて当該外周面から周方向溝が径方向内側に突出しており、周方向溝は第1の側壁面を有する第1の側壁、第2の側壁面を有する第2の側壁、及び第1の側壁と第2の側壁の間に延在する溝基部により形成されている。本方法は更に、溶接ワイヤ駆動ロールを回転させながら同時に第1の側壁をパルスレーザービームで照射することにより、第1の側壁面に沿ってクレーターの第1のリングを形成するステップを含む。
本発明の上述の及び他の態様は、本発明に関係する当業者が添付の図面を参照しながら以下の記述を精査すれば明らかになろう。
本発明は、溶接ワイヤ駆動ロールの表面仕上げに関する。以下に本発明について図面を参照しながら記述するが、各図面において同一の参照符号を用いて同一の要素を指している。各種の図面は1つの図面から別の図面まで又は図面の内部においても必ずしも実寸大に描かれている訳ではなく、特に構成要素の大きさは図面の理解を促進すべく任意に描かれている点を理解されたい。以下の記述において、本発明を完全に理解いただけるよう多くの具体的な詳細事項を説明目的で開示している。しかし、本発明がこれらの具体的な詳細事項無しでも実施可能である点は明らかであろう。また、本発明の他の実施形態も可能であり、本明細書に記述するものは別の仕方で実施及び実行可能である。本発明の記述に用いる用語及び語句は本発明の理解を促進する目的で採用されており、本発明を限定するものと解釈すべきではない。
本明細書で用いる「少なくとも1つの」、「1つ以上の」、及び「及び/又は」は使用に際して接続的且つ離接的な非限定的表現である。例えば、「A、B及びCの少なくとも1つ」、「A、B、又はCの少なくとも1つ」、「A、B、及びCの1つ以上」、「A、B、又はCの1つ以上」並びに「A、B及び/又はC」の各表現は、A単独、B単独、C単独、AとBの両方、AとCの両方、BとCの両方、又はA、B及びCの全て、を意味する。実施形態、請求項、又は図面のいずれの記述であるかに依らず、2個以上の代替的な用語を表す任意の離接語又は語句は、用語の1つ、用語のいずれか、又は両方の用語を含む可能性を考慮していることを理解されたい。例えば、語句「A又はB」は「A」又は「B」或いは「A及びB」の可能性を含むものと理解されたい。
本明細書において本発明の複数の実施形態について溶接システムとの関連で記述している。例示的な溶接システムは、ガス金属アーク溶接(GMAW)システム、サブマージアーク溶接(SAW)システム、フラックス芯アーク溶接(FCAW)システム、金属芯アーク溶接(MCAW)システム等を含む。更に、本明細書に記述するワイヤは固体ワイヤ又は有芯ワイヤ(例:フラックス芯電極及び金属芯電極)であってよい。本発明の複数の実施形態は手動、半自動及びロボット溶接動作に用いることができる。溶接動作に加え、本発明の複数の実施形態は、付加製造及び表面硬化処理等の溶接的処理に用いることができる。本明細書に記述するワイヤは例えば、ガスタングステンアーク溶接(GTAW)、プラズマアーク溶接(PAW)、又はレーザー溶接で用いるフィラーワイヤであってよい。従って、用語「溶接」は溶接及び溶接的処理を含むものと解釈されたく、用語「溶接ワイヤ」はワイヤ電極及びフィラーワイヤを含むものと解釈されたい。
図1、2に例示的な駆動ロール100を示す。駆動ロール100は中心ボアを有している。ボアの内面は、駆動ロール100に駆動トルクを伝達する駆動ギヤ等のワイヤフィーダの駆動機構の突起を受容するための起伏のある凹部102を含んでいてよい。駆動ロール100が動作中又は表面仕上げ実行中にその回りを回転する駆動ロール100の軸104を図2に示す。駆動ロール100は、1つ以上の環状又は円周ワイヤ受容溝106、108を含む。円周ワイヤ受容溝106、108は、駆動ロール100の外周面上に形成されていて、軸104に向かって径方向内側に突出している。周方向溝106、108は、軸方向に間隔が空けられているか、又は駆動ロール100の円周に沿って軸方向にずれている。
特定の実施形態において、周方向溝106、108は単一の溶接ワイヤを受容及び駆動すべく大きさが設定されて整形されている。他の実施形態において、周方向溝106、108は2個の溶接ワイヤを同時に受容及び駆動すべく設計及び整形されている。同時に駆動される2個の溶接ワイヤは同一の直径又は異なる直径を有していてよい。駆動ロール100と共に用いる例示的な標準溶接ワイヤの直径は0.030インチ、0.035インチ、0.040インチ、0.045インチ等を含む。周方向溝106、108は、互いに同一の幅及び深さを有していても、又は異なる大きさ若しくは組み合わせの溶接ワイヤを収納すべく異なる幅及び深さを有していてもよい。周方向溝106、108が互いに同一の幅と深さを有していれば、一方の溝が摩耗した際に単に駆動ロールを裏返してワイヤフィーダに再び取り付けることで駆動ロール100を再利用することができる。
図3に例示的な駆動ロール100の、二重溶接ワイヤを供給すべくワイヤフィーダに載置された際の部分断面図を示す。駆動ロール100は互いに押圧されて有芯溶接ワイヤ、例えば第1のE1及び第2のE2溶接ワイヤに締め付け力を加える。溶接ワイヤE1、E2は共に上下の駆動ロール100の環状又は周方向溝に位置している。駆動ロール100に印加された押圧又は締め付け力に起因して、溶接ワイヤE1、E2は周方向溝内で、溝及び隣接する溶接ワイヤを形成する上下の側壁110に押し付けられて締め付けられる。溶接ワイヤE1、E2は周方向溝内で3点を介して安定に保たれている。当該締め付けシステムにより、両方のワイヤE1、E2をワイヤフィーダ及び溶接トーチを通して一様に送ることができる。2個の溶接ワイヤE1、E2は、送り出される間に摩擦により互いを支持しながら引っ張り合う。周方向溝の内側と外側側壁110が角張っているため、溶接ワイヤE1、E2に垂直及び水平の両方の締め付け力を印加する。水平締め付け力が溶接ワイヤE1、E2を一緒に押すことで互いに接触させる。特定の実施形態において、溶接ワイヤE1、E2は、溝基部112の両方から径方向にずれるように周方向溝内で締め付けられる。すなわち、溶接ワイヤE1、E2は各々、溶接ワイヤと溝基部112の間に間隙ができるように、溝の角張った両方の側壁110の間に固定されている。図3において、駆動ロール100は、側壁の間に延在する凹湾曲した、又はR面が形成された溝基部112により結合された直線状の、角張った側壁110を有する周方向溝を有している。例示的な一実施形態において、駆動ロール100の側壁110と外周面との角度は約150°であるが、他の角度も可能であり、健全な工学判断により決定することができる。側壁110が図示するように直線状でなくてもよく、湾曲した側壁面を有していてもよく、且つ溝基部112は図示するように凹である必要はなく、(例:台形形状をなす周方向溝を形成すべく)直線状であってよい点を理解されたい。周方向溝は種々の形状を有していてよい。例えば、水平締め付け力が必要でない場合、周方向溝は正方形、長方形、又はU字状であってよい。更に、図3に示す上下の駆動ロール内の周方向溝の形状は互いに異なっていてよい。
図4、5に、周方向溝106、108の例示的な表面仕上げを示す。表面仕上げは、駆動ロールが低い締め付け圧力で滑らずに溶接ワイヤを送ることができるように、側壁と溶接ワイヤとの間の摩擦を高めるべく周方向溝106、108の側壁の表面に施される。図4、5の実施形態において、表面仕上げは、ナーリングではなくパルスレーザーエッチングにより行われる。パルスレーザーエッチングの結果、ナーリングよりも鋭くない、すなわち鈍い表面仕上げとなり、従ってトーチライナを摩耗させる恐れのあるバリが駆動ワイヤに生じる可能性が低くなる。パルスレーザーエッチングはまた、溝106、108をナーリングする場合よりも加工が少なくて済む。
表面仕上げを行うべく、レーザーパルスを発して周方向溝106、108の側壁を照射する。レーザーパルスは、溝106、108の側壁にクレーター114を形成する。レーザーパルスは、クレーターの外周部分に材料をクレーター114の中心から外に移動させる。各クレーター114は、溝の側壁面内へ窪んだ中央凹部116及び側壁面の上方に隆起した周辺部分118を有している。クレーター114の隆起した外周部分118は、各クレーター114の中央凹部116から移動された材料により形成されている。各レーザーパルスは、1つのクレーターを溝の側壁に形成する。
駆動ロール100は、レーザーパルスが発せられて周方向溝の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターのリングを形成する間、回転可能である。図4、5において、各溝側壁は、レーザー形成されたクレーターの単一のリングを有している。しかし、側壁はレーザー形成されたクレーターのリングを複数個有していてよい。図4、5のレーザー形成されたクレーターのリングの各クレーター114は、駆動ロール100の中心軸からほぼ同一の径方向距離に位置する状態で示されている(例:各中央凹部は、溝の側壁に沿ってほぼ同一の径方向位置にある)。しかし、クレーター114は駆動ロール100の中心軸から同一の径方向距離に位置していなくてもよい。クレーター114は適宜、溝106、108の側壁面に沿った任意の位置に配置されていてよい。例えば、あるクレーター114は駆動ロール100の外周面により近い溝側壁面に沿ってより高い位置にあってよく、他のクレーターは溝基部により近い溝側壁面に沿ってより低い位置にあってよい。駆動ロール100上の周方向溝106、108内又は異なる溝間にレーザー形成されたクレーターのリングは、駆動ロールの中心軸からほぼ同一の径方向距離にあっても、又は異なる径方向距離にあってもよい。例えば、周方向溝の外側側壁にレーザー形成されたクレーターのリングは側壁に沿って、溝の内側側壁にレーザー形成されたクレーターのリングとは異なる径方向距離及び位置にあってよい。レーザー表面仕上げはまた、必要ならば溝基部に沿って施すことができる。従って、溝基部は、溝106、108の側壁に形成されたクレーターに加え、レーザー形成されたクレーターの1つ以上のリングを含んでいてよい。U字型の周方向溝を有する単一ワイヤ用の駆動ロール等、特定の実施形態において、レーザー形成されたクレーターは専ら溝基部に沿って設けられており、側壁に沿って形成されていない。
図4、5において、レーザー形成されたクレーターの各リングの隣接するクレーター114は互いに重なり合う。各クレーター114の直径は各クレーターの中央凹部116同士の間隔より僅かに大きい。しかし、クレーター114は重なり合う必要がなく、各クレーターは必要に応じて各隣接クレーターから間隔が空けられていてよい。溝側壁のクレーターの大きさ、間隔、個数等は、駆動ロールにより駆動されるワイヤ電極の特性(例:圧縮強度)及び駆動ロールの特性(例:溝の表面仕上げにより生じる摩擦)に基づいて決定することができる。
図6に、U字型の周方向溝113を有する例示的な駆動ロール111の部分断面を示す。U字型の溝113は、図6の単一有芯溶接ワイヤE1を受容及び駆動する。2本の溝113の大きさ(例:半径)は溶接ワイヤE1の直径にぴったり合わされる。周方向溝113の中心部又は底部が溝基部を形成し、溝の側壁は凹んでいて溝基部から駆動ロール111の外周面まで延在している。溝基部及び側壁は同一の半径を有していても、又は異なる半径を有していてもよい。上述のレーザー形成されたクレーター等の表面仕上げを1つ以上の溝基部及び各々の側壁に施すことができる。例示的な一実施形態において、レーザー形成されたクレーターの単一のリングが、各溝113の底部で溝基部に沿って設けられている。クレーターは図4、5に示すように重なり合っていても、又は互いに間隔が空けられていてもよい。
図7に、駆動ロール100の周方向溝108の側壁に施されたレーザーエッチング処理を模式的に示す。溝側壁の表面仕上げは、駆動ロール100の一回転で、又は複数回の回転で完了することができる。各溝側壁は、一回の表面仕上げ(例:レーザー形成されたクレーターの単一リング)、又は複数回の表面仕上げ(例:レーザー形成されたクレーターの複数のリング)を受容することができる。各溝側壁は、同一のレーザー装置120により、又は異なるレーザー装置により同時に表面仕上げを受けることができる。特定の実施形態において、同一のレーザー装置120は、駆動ロール100の2個の周方向溝106、108の4個の溝側壁の全てに、及び/又は溝基部に表面仕上げを行う。
表面仕上げ実行中、レーザー装置120がパルスを発して周方向溝106、108の部分(例:側壁及び/又は溝基部)をレーザービーム122で照射する間、駆動ロール100は所与の角速度で回転する。レーザービームパルスのエネルギーにより、周方向溝106、108の表面にクレーターが形成される。駆動ロール100の角速度及びレーザー装置120のパルス周波数により、周方向溝106、108の側壁のクレーターの所与のリングにおけるクレーターの個数が決定される。溝側壁又は溝基部に沿ったクレーターは、駆動ロール100が一回転する間、又は駆動ロールが複数回回転する間に形成することができる。レーザー装置120は、溝側壁に表面仕上げを実行する間は定位置を維持することも、又は移動して側壁に沿って様々な径方向距離でクレーターを形成することもできる。レーザー装置120はパルスを発する必要がないか、又は表面仕上げ動作中に間欠的にパルスを発して溝の側壁又は基部に沿って畝(例:細片、波形等)を形成することができる。レーザー装置120により形成されたクレーター、畝等の大きさ及び深さはレーザービーム122の出力又はエネルギーを調整することにより制御又は調節することができる。レーザービーム122は、表面仕上げを行うべく周方向溝の側壁又は基部に垂直に、又は側壁/ベースに対して別の角度に向けられていてもよい。溝壁に対するレーザーパルスの角度はクレーターの形状に影響を及ぼす場合がある。例えば、垂直なレーザーパルスを用いて高さが整合する外周部分を有する比較的均一なクレーターを形成することができる。斜めパルスを用いて、凹凸を有する外周部分を有するクレーターを形成することができる。
表面仕上げの対象である2個の周方向溝106、108、従って4個の側壁及び/又は2個の溝基部を有する駆動ロール100は、比較的素早く、例えば数秒以内にレーザーエッチングすることができる。複数のレーザー装置120を用いる場合、多様な溝表面を同時にエッチングすることができる。代替的に、単一のレーザー装置120が溝106、108の各々の側壁の表面仕上げを順次行うこともできる。レーザー装置120はまた、必要ならばレーザービーム122を溝の底部へ下方に向けることにより溝基部の表面仕上げを行うことができる。
例示的な一実施形態において、表面仕上げの各クレーター又はクレーターのリングは、0.020〜0.050インチの範囲に直径を有しているが、他の直径も可能である。隣接するクレーターを重ね合わせることが望ましい場合、隣接するクレーターの間隔をクレーターの直径よりも小さくすることができる。隣接するクレーターの間隔を空けることが望ましい場合、クレーターの直径を隣接するクレーターの間隔よりも小さくすべきである。クレーターの大きさはレーザービーム122の特性(例:出力及びパルス持続期間)により決定されるのに対し、クレーターの間隔は表面仕上げ実行中のレーザーパルス周波数及び駆動ロール100の角速度により決定される。
例示的な一実施形態において、駆動ロール100は約1〜3/4インチの直径を有している。駆動ロール100は、20〜60Hzのレーザーパルスを発しながら約3秒の角度だけ回転して、約60及び180個のクレーターを有する溝の側壁に沿ってレーザー形成されたクレーターのリングを形成することができる。当該処理は各側壁に対して反復することができるため、2個の周方向溝の4個の側壁全ての表面仕上げを約12秒以内と比較的素早く行う。無論、他の駆動ロール角速度及びレーザーパルス周波数も可能であり、本発明の範囲内であると考えられる。
図4、5では、クレーター114及びクレーターの各リングが各周方向溝106、108の側壁に沿って実質的に中心を有しているように示している。しかし、クレーター114が溝106、108の側壁に沿って中心を有している必要はなく、必要に応じて駆動ロール100の外周面の近くに、又は溝基部の近くに位置していてもよい点を理解されたい。図4、5のクレーター直径は、周方向溝106、108の側壁の幅の50%よりも大きい。しかし、クレーター114は、周方向溝106、108の側壁の幅の50%未満等、より小さい直径を有していてよい。クレーター114の直径は、溝106、108の側壁に施されるレーザーパルスのエネルギー準位により制御することができる。
図8は、溶接ワイヤ駆動ロールの表面仕上げの例示的な一方法のフロー図である。ステップ200において、上述のような駆動ロールを提供する。駆動ロールを回転(例:1つ以上回転)させながら、同時に第1の周方向溝の第1の側壁を上述のようにパルスレーザービームで照射する(ステップ202)。駆動ロールを更に回転させながら、同時に第1の周方向溝の第2の側壁をパルスレーザービームで照射する(ステップ204)。駆動ロールを更に回転させながら、同時に第2の周方向溝の第1の側壁をパルスレーザービームで照射する(ステップ206)。駆動ロールを更に回転させながら、同時に第2の周方向溝の第2の側壁をパルスレーザービームで照射する(ステップ208)。表面仕上げは、円周ワイヤ駆動溝の各側壁にクレーターの少なくとも1つのリングを形成する。
溶接ワイヤ駆動ロールのレーザーエッチング表面仕上げプロセスについて上で議論した。しかし、上で議論したレーザーエッチング処理に加えて、又は代替的に、他の表面仕上げ処理を採用してもよい。例えば、熱スプレー処理を用いて駆動ロールの表面に粉体を付着させてもよい。熱スプレー処理は、レーザー粉体、プラズマスプレー粉体、HVOF(高速酸素燃料)、又は二重ワイヤアークスプレーを含む。送り問題を緩和すべくワイヤの痕跡及び変形を最小限に抑えながら表面が溶接ワイヤを適切に駆動するように、粉体の粒子サイズを制御することができる。
溶接ワイヤ駆動ロールの別の表面仕上げプロセスは、硬質粒子を埋め込む電気メッキである。電気メッキ処理を用いて、タングステンカーバイド又はダイヤモンド等の硬質粒子が埋め込まれたコーティング済み表面を形成する。一般的な電気メッキ基板はニッケル又はクロムである。埋め込み粒子のサイズは、駆動されるワイヤの表面損傷を最小限に抑えるべく制御することができる。
溶接ワイヤ駆動ロールの別の表面仕上げプロセスは、軟い駆動ロールの表面にハードコーティングを施すステップを含む。
本開示が例示的であって、本開示に含まれる内容の正当な範囲から逸脱することなく詳細事項を追加、修正又は除去することにより各種の変更を行い得ることは明らかであろう。本発明は従って、以下の請求項が必然的に限定される程度を除き、本開示の特定の詳細事項に限定されない。
100 駆動ロール
102 凹部
104 軸
106、108 周方向溝
110 側壁
111 駆動ロール
112 溝基部
113 溝
114 クレーター
116 中央凹部
118 外周部分
120 レーザー装置
122 レーザービーム
E1,E2 ワイヤ
102 凹部
104 軸
106、108 周方向溝
110 側壁
111 駆動ロール
112 溝基部
113 溝
114 クレーター
116 中央凹部
118 外周部分
120 レーザー装置
122 レーザービーム
E1,E2 ワイヤ
Claims (21)
- 外周面を含み、前記外周面から周方向溝が径方向内側に突出している溶接ワイヤ駆動ロールにおいて、前記周方向溝が、
第1の側壁面を有する第1の側壁と、
第2の側壁面を有する第2の側壁と、
前記第1の側壁と前記第2の側壁の間に延在する溝基部から形成されていて、
前記第1の側壁面が、前記第1の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターの第1のリングを含む第1の表面仕上げを含み、
前記第2の側壁面が、前記第2の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターの第2のリングを含む第2の表面仕上げを含む溶接ワイヤ駆動ロール。 - 前記レーザー形成されたクレーターの第1のリングの隣接するクレーターが重なり合い、且つ前記レーザー形成されたクレーターの第2のリングの隣接するクレーターが重なり合う、請求項1に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
- 前記レーザー形成されたクレーターの第1のリング及び前記レーザー形成されたクレーターの第2のリングが、前記溶接ワイヤ駆動ロールの中心軸からほぼ同一の径方向距離に位置している、請求項1に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
- 前記レーザー形成されたクレーターの第1のリングが前記第1の側壁に沿って実質的に中心を有し、前記レーザー形成されたクレーターの第2のリングが前記第2の側壁に沿って実質的に中心を有している、請求項1に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
- 前記レーザー形成されたクレーターの第1のリング及び前記レーザー形成されたクレーターの第2のリングの各クレーター直径が前記第1の側壁及び前記第2の側壁の幅の少なくとも50%である、請求項1に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
- 前記溝基部が凹面である、請求項1に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
- 前記レーザー形成されたクレーターの第1のリングの個々のクレーターが、前記第1の側壁面内へ窪んだ中央凹部、及び前記第1の側壁面の上方に隆起した外周部分を含む、請求項1に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
- 前記外周部分が前記中央凹部から移動された材料により形成されている、請求項7に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
- 前記外周面が前記外周面から径方向内側に突出する第2の周方向溝を有し、前記第2の周方向溝が、
第3の側壁面を有する第3の側壁と、
第4の側壁面を有する第4の側壁と、
前記第3の側壁と前記第4の側壁の間に延在する第2の溝基部から形成されていて、
前記第3の側壁面が、前記第3の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターの第3のリングを含む第3の表面仕上げを含み、
前記第4の側壁面が、前記第4の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターの第4のリングを含む第4の表面仕上げを含む、請求項1に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。 - 前記レーザー形成されたクレーターの第1のリング、前記レーザー形成されたクレーターの第2のリング、前記レーザー形成されたクレーターの第3のリング、及び前記レーザー形成されたクレーターの第4のリングが、前記溶接ワイヤ駆動ロールの中心軸から実質的に同一の径方向距離に位置している、請求項9に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
- 第1の周方向溝と、前記第1の周方向溝から軸方向にずれた第2の周方向溝とを有する外周面を含む溶接ワイヤ駆動ロールにおいて、前記第1の周方向溝及び前記第2の周方向溝が共に前記外周面から径方向内側に突出しており、前記第1の周方向溝が、
第1の側壁面を有する第1の側壁と、
第2の側壁面を有する第2の側壁と、
前記第1の側壁と前記第2の側壁の間に延在する第1の凹溝基部により形成されていて、
前記第1の側壁面が、前記第1の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第1の複数のクレーターを含むと共に前記第1の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び前記第1の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第1の表面仕上げを含み、
前記第2の側壁面が、前記第2の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第2の複数のクレーターを含むと共に前記第2の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び前記第2の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第2表面仕上げを含んでいて、
前記第2の周方向溝が、
第3の側壁面を有する第3の側壁と、
第4の側壁面を有する第4の側壁と、
前記第3の側壁と前記第4の側壁の間に延在する第2の凹溝基部により形成されていて、
前記第3の側壁面が、前記第3の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第3の複数のクレーターを含むと共に前記第3の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び前記第3の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第3の表面仕上げを含み、
前記第4の側壁面が、前記第4の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第4の複数のクレーターを含むと共に第4の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び第4の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第4の表面仕上げを含む、溶接ワイヤ駆動ロール。 - 前記レーザー形成された第1の複数のクレーター、前記レーザー形成された第2の複数のクレーター、前記レーザー形成された第3の複数のクレーター、及び前記レーザー形成された第4の複数のクレーターが、溶接ワイヤ駆動ロールの中心軸から実質的に同一の径方向距離に位置している、請求項11に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
- 各環状配列内の隣接するクレーターが重なり合う、請求項12に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
- 前記第1の側壁面に沿って環状に配列された前記レーザー形成された第1の複数のクレーターが前記第1の側壁に沿って実質的に中心を有し、
前記第2の側壁面に沿って環状に配列された前記レーザー形成された第2の複数のクレーターが前記第2の側壁に沿って実質的に中心を有し、
前記第3の側壁面に沿って環状に配列された前記レーザー形成された第3の複数のクレーターが前記第3の側壁に沿って実質的に中心を有し、
前記第4の側壁面に沿って環状に配列された前記レーザー形成された第4の複数のクレーターが前記第4の側壁に沿って実質的に中心を有している、請求項12に記載の溶接駆動ロール。 - 前記レーザー形成された第1の複数のクレーターのクレーター直径が前記第1の側壁の幅の少なくとも50%であり、前記レーザー形成された第2の複数のクレーターのクレーター直径が前記第2の側壁の幅の少なくとも50%であり、前記レーザー形成された第3の複数のクレーターのクレーター直径が前記第3の側壁の幅の少なくとも50%であり、前記レーザー形成された第4の複数のクレーターのクレーター直径が前記第4の側壁の幅の少なくとも50%である、請求項11に記載の溶接駆動ロール。
- 外周面を含み、前記外周面から周方向溝が径方向内側に突出している溶接ワイヤ駆動ロールにおいて、前記周方向溝が、
第1の側壁と、
第2の側壁と、
前記第1の側壁と前記第2の側壁の間に延在する溝基部により形成されていて、
前記第1の側壁、前記第2の側壁、及び前記溝基部の少なくとも1つが、前記第1の側壁、前記第2の側壁、及び前記溝基部の前記少なくとも1つの表面に沿ってレーザー形成されたクレーターのリングを含む表面仕上げを含む溶接ワイヤ駆動ロール。 - 溶接ワイヤ駆動ロールの表面仕上げ方法であって、
溶接ワイヤ駆動ロールを提供するステップにおいて、前記溶接ワイヤ駆動ロールが外周面を含んでいて前記外周面から周方向溝が径方向内側に突出し、前記周方向溝が第1の側壁面を有する第1の側壁、第2の側壁面を有する第2の側壁、及び前記第1の側壁と前記第2の側壁の間に延在する溝基部により形成されているステップと、
前記溶接ワイヤ駆動ロールを回転させながら同時に前記第1の側壁をパルスレーザービームで照射することにより前記第1の側壁面に沿ってクレーターの第1のリングを形成するステップを含む方法。 - 前記クレーターの第1のリングの個々のクレーターが、前記第1の側壁面内へ窪んだ中央凹部、及び前記第1の側壁面の上方に隆起した外周部分を含み、前記外周部分が前記中央凹部から移動された材料により形成されている、請求項17に記載の方法。
- 前記溶接ワイヤ駆動ロールを回転させながら同時に前記第2の側壁をパルスレーザービームで照射することにより前記第2の側壁面に沿ってクレーターの第2のリングを形成するステップをさらに含む、請求項17に記載の方法。
- 前記クレーターの第1のリング及び前記クレーターの第2のリングが前記溶接ワイヤ駆動ロールの中心軸から実質的に同一の径方向距離に位置している、請求項19に記載の方法。
- 前記クレーターの第1のリングの隣接するクレーターが重なり合い、前記クレーターの第2のリングの隣接するクレーターが重なり合う、請求項20に記載の方法。
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