JP3578586B2

JP3578586B2 - 溶接ワイヤ用矯正装置

Info

Publication number: JP3578586B2
Application number: JP09232897A
Authority: JP
Inventors: 功治根岸; 光萩野谷
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-04-10
Filing date: 1997-04-10
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2017-04-10
Also published as: JPH10277646A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスプール又はパックから引き出された溶接ワイヤを直線状に矯正するための溶接ワイヤ用矯正装置に関し、特に、装置内の矯正ロールの位置調整作業を省略することができる溶接ワイヤ用矯正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スプールに巻回された溶接ワイヤ又はパックに収納された溶接ワイヤをスプール又はパックから引き出した場合、引き出された溶接ワイヤには巻癖がついている。このように巻癖がついた溶接ワイヤは、通常、矯正装置に通過させることにより直線状に矯正された後、溶接トーチに供給されて使用されている。
【０００３】
図７は従来の溶接ワイヤ用矯正装置を示す側面図である。支持部材２５には、第１乃至第７ロール２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ及び２２ｇが、これらの軸方向を平行にして取り付けられている。これらのロールは溶接ワイヤに対して交互に逆方向の曲げ変形を与えることができるように、２本の列上に交互に配置されている。一方の列上に配置された第２ロール２２ｂ、第４ロール２２ｄ及び第６ロール２２ｆの位置は固定されておらず、支持部材２５において、各ロール２２ｂ、２２ｄ及び２２ｆのロール軸が取り付けられている部分には、夫々、位置調整ねじ２１ｂ、２１ｄ及び２１ｆが螺合されている。従って、これらの位置調整ねじを締めたり緩めたりすることによって、各ロール２２ｂ、２２ｄ及び２２ｆの位置を上下に調整することができるようになっている。
【０００４】
このように構成された矯正装置においては、パックから引き出された溶接ワイヤは、第１ロール２２ａと第２ロール２２ｂとの間、第２ロール２２ｂと第３ロール２２ｃとの間というように、順次、各ロール間を通過する。このとき、溶接ワイヤは第１ロール２２ａの円周に沿って曲げ変形を受けた後、第２ロール２２ｂの円周に沿って前記曲げ変形の方向と逆方向の曲げ変形を受ける。同様に、第３ロール２２ｃから第７ロール２２ｇまでの各ロールによっても、順次交互に逆方向の曲げ変形を受けて、溶接ワイヤの巻癖が直線状に矯正された後、矯正装置から送出される。このとき、作業者は、矯正装置から送出された溶接ワイヤの直線性を目視により確認し、溶接ワイヤの矯正が不十分である場合には、良好な直線性が得られるように、位置調整ねじ２１ｂ、２１ｄ及び２１ｆを調整する。その後、直線状に矯正された溶接ワイヤは溶接トーチに送給されて、溶接材料として使用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の矯正装置を使用した場合、位置調整ねじ２１ｂ、２１ｄ及び２１ｆの調整量等は作業者の経験に依存することが多いので、安定して良好な直線性を有する溶接ワイヤを容易に得ることは困難であった。
【０００６】
また、位置調整ねじ２１ｂ、２１ｄ及び２１ｆによる調整では、第２ロール２２ｂ、第４ロール２２ｄ及び第６ロール２２ｆの位置を厳密に調整することが困難である。例えば、ロールの位置に約０．１ｍｍの僅かなずれが発生すると、溶接ワイヤの矯正効果が大きく影響を受け、その巻癖を完全に矯正することができなくなることがある。そうすると、溶接トーチに送給された溶接ワイヤの先端部においてワイヤ振れが生じて、溶接品質（ビード形状）が不安定になるという問題点が発生する。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、溶接ワイヤの巻癖を安定して良好に矯正することができ、これにより、溶接時にワイヤ振れの発生及び溶接品質の低下を防止することができる溶接ワイヤ用矯正装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る溶接ワイヤ用矯正装置は、溶接ワイヤの通過方向に順次第１ロール、第２ロール、・・・、第ｎロールが配設され、このｎ個（ｎは４以上の整数）のロールにより、溶接ワイヤに対し交互に逆方向の曲げ変形を与えてその巻癖を矯正する溶接ワイヤ用矯正装置において、
ワイヤ径をｔ（ｍｍ）、第１ロール、第２ロール及び第３ロールによる入口側ワイヤ変形量をε_ｉｎ（％）、入口側ロール噛込量をδ_ｉｎ（ｍｍ）、第１ロールと第３ロールとの間の軸間距離を２Ｌ_ｉｎ（ｍｍ）とし、第（ｎ−２）ロール、第（ｎ−１）ロール及び第ｎロールによる出口側ワイヤ変形量をε_ｏｕｔ（％）、出口側ロール噛込量をδ_ｏｕｔ（ｍｍ）、第ｎロールと第（ｎ−２）ロールとの間の軸間距離を２Ｌ_ｏｕｔ（ｍｍ）としたとき、数式ε_ｉｎ＝｛２ｔ（δ_ｉｎ＋ｔ）／Ｌ_ｉｎ ^２｝×１００によって算出される入口側ワイヤ変形量ε_ｉｎが０．６乃至１．１（％）となると共に、数式ε_ｏｕｔ＝｛２ｔ（δ_ｏｕｔ＋ｔ）／Ｌ_ｏｕｔ ^２｝×１００によって算出される出口側ワイヤ変形量ε_ｏｕｔが０．０乃至０．３（％）となるように、前記ｎ個のロールの位置が設定されていることを特徴とする。
【０００９】
この矯正装置は、ワイヤの通過方向下流側に従って、ワイヤ変形量が小さくなるように前記ｎ個のロールの位置が設定されていることが好ましい。
【００１０】
本発明においては、矯正装置の溶接ワイヤ入口側におけるワイヤ変形量ε_ｉｎが０．６乃至１．１％、出口側におけるワイヤ変形量ε_ｏｕｔが０．０乃至０．３％となるように、矯正ロールの位置を設定している。入口側及び出口側のワイヤ変形量ε_ｉｎ、ε_ｏｕｔがこれらの範囲から外れると、巻癖がついたワイヤを矯正する効果が低下して、溶接時に溶接ワイヤの先端部でワイヤ振れが発生したり、溶接品質が不安定になることがある。従って、ワイヤ変形量が上記範囲内となるように、予め複数個の矯正ロールの最適な位置関係を求めて、ロールの位置を固定することにより、ワイヤ振れの発生及び溶接品質の低下を防止することができる。また、位置調整ねじ等によって矯正ロールの位置を調整する必要がないので、常に安定した良好な矯正効果を得ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に係る溶接ワイヤ用矯正装置について、添付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る溶接ワイヤ用矯正装置を示す側面図である。支持部材５には、７個のロール２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ及び２ｇが、これらの軸方向を平行にして取り付けられている。これらのロールは溶接ワイヤに対して交互に逆方向の曲げ変形を与えることができるように、２本の列上に交互に配置されている。なお、これらのロールは、予めワイヤ変形量（ε_ｉｎ、ε_ｏｕｔ）が所定の範囲内となるように配置されて、その位置が固定されている。従って、本実施例において、ロールの位置調整ねじ等は設けられていない。
【００１２】
このように構成された矯正装置においては、パック等に収納された溶接ワイヤ３はパックから引き出された後、第１ロール２ａと第２ロール２ｂとの間、第２ロール２ｂと第３ロール２ｃとの間というように、順次、各ロール間を通過する。このとき、溶接ワイヤは第１ロール２ａの円周に沿って曲げ変形を受けた後、第２ロール２ｂの円周に沿って前記曲げ変形の方向と逆方向の曲げ変形を受ける。同様に、第３ロール２ｃから第７ロール２ｇまでの各ロールによっても、順次交互に逆方向の曲げ変形を受けて、溶接ワイヤの巻癖が直線状に矯正される。
【００１３】
次に、本発明におけるワイヤ変形量の算出方法について、図面を参照して説明する。図２は図１に示す矯正装置の一部を拡大して、ワイヤ変形量の算出方法を示す側面図である。ワイヤ変形量εは、例えば、第１ロール２ａ、第２ロール２ｂ及び第３ロール２ｃ等のように、ワイヤの通過方向に連続する３個のロールを基準にして、以下のようにして算出することができる。図２に示すように、溶接ワイヤ３の直径をｔ（ｍｍ）とし、同一列上で隣接するロールの軸間距離（第１ロール２ａと第３ロール２ｃとの軸間距離）を２Ｌ（ｍｍ）とする。
【００１４】
また、ロール噛込量をδ（ｍｍ）とする。このロール噛込量とは、図２に示す形状でロールが配置されているとき、第１ロール２ａの上端と第３ロール２ｃの上端とを結ぶ線６から、第２ロール２ｂの下端までの距離をいう。但し、第２ロール２ｂの下端が線６よりも下方に位置する場合にδを正とするので、図２においては、δの値は負となる。このとき、第１ロール２ａ、第２ロール２ｂ及び第３ロール２ｃによるワイヤ変形量ε（％）は、下記数式１によって算出することができる。
【００１５】
【数１】
ε＝｛２ｔ（δ＋ｔ）／Ｌ^２｝×１００
【００１６】
なお、上記数式１中において、（δ＋ｔ）はロール押込量を示す。即ち、第１ロール２ａによって曲げ変形を受けたワイヤ３の上端と、第３ロール２ｃによって曲げ変形を受けたワイヤ３の上端とを結ぶ線７から、第２ロール２ｂの下端までの距離である。
【００１７】
このように、本発明において規定する矯正装置の溶接ワイヤ入口側におけるワイヤ変形量ε_ｉｎは、第１ロール２ａ、第２ロール２ｂ及び第３ロール２ｃの位置関係から図２に示す方法によって算出される。また、溶接ワイヤ出口側におけるワイヤ変形量ε_ｏｕｔは第５ロール２ｅ、第６ロール２ｆ及び第７ロール２ｇの位置関係から、入口側ワイヤ変形量ε_ｉｎの算出方法と同様にして算出することができる。
【００１８】
本実施例においては、入口側ワイヤ変形量ε_ｉｎ及び出口側ワイヤ変形量ε_ｏｕｔが本発明に規定する範囲内となるように、ロール押込量、隣接するロールの軸間距離及びロールの溝径等が選択されており、予めロールの位置は固定されている。従って、このような矯正装置を使用して溶接ワイヤの巻癖を矯正することにより、矯正後のワイヤを使用した溶接時において、ワイヤ振れの発生を抑制することができると共に、良好な溶接品質を得ることができる。また、従来の矯正装置と異なり、位置調整ねじ等によってロールの位置を調整する必要がないので、常に安定した良好な矯正効果を得ることができる。
【００１９】
なお、図１においてはロールの数を７個としたが、本発明においては、ロールの数を４個以上の任意の数で設定することができる。図３はｎ個のロールを有する矯正装置を示す模式図である。一般的な例として、矯正装置がｎ個のロールを有しているとき、第１ロール２ａ、第２ロール２ｂ及び第３ロール２ｃの位置関係並びにワイヤ３の径によって、入口側ワイヤ変形量ε_ｉｎを算出することができる。また、第（ｎ−２）ロール２ｘ、第（ｎ−１）ロール２ｙ及び第ｎロール２ｚの位置関係等によって、出口側ワイヤ変形量ε_ｏｕｔを算出することができる。
【００２０】
また、図３に示すように、矯正装置がｎ個のロールを有している場合、入口側ワイヤ変形量及び出口側ワイヤ変形量を調整すると共に、中間の連続した３個のロールによるワイヤ変形量は、入口側ワイヤ変形量よりも小さくすると共に、出口側ワイヤ変形量よりも大きくすることが効果的である。これは、入口側において大きな曲げ変形をワイヤに与えて、ワイヤ組織を均一化し、出口側でこれを平坦化する作業において、中間のロールは出口側における平坦化作業を円滑にする作用を有しているからである。
【００２１】
図４は本発明の第２の実施例に係る溶接ワイヤ用矯正装置を示す側面図である。図４に示すように、矯正装置１０は溶接ワイヤ１３の通過方向に隣接する第１支持板１５ａ及び第２支持板１５ｂを有している。第１支持板１５ａと第２支持板１５ｂとは、その法線同士が直交する方向で配置されている。第１支持板１５ａには、溶接ワイヤ１３の通過方向に５個のロール（ロール１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ及び１２ｅ）が取り付けられており、第２支持板１５ｂにも溶接ワイヤ１３の通過方向に５個のロール（ロール１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ及び１４ｅ）が取り付けられている。
【００２２】
また、矯正装置１０は、ワイヤ１３の通過方向上流側に、コンジットケーブルに接続することができるケーブル接続口１１を有すると共に、この矯正装置１０をワイヤ送給装置（図示せず）に装着するための装着ホルダ１６が設けられている。
【００２３】
なお、本実施例においては、ワイヤの通過方向に合計１０個のロールを有しているが、上流側の５個のロールと、下流側の５個のロールとでは、ワイヤ１３の矯正方向が異なる。従って、ワイヤ１３の通過方向上流側の５個のロールは、第１ロール１２ａ、第２ロール１２ｂ及び第３ロール１２ｃにより入口側ワイヤ変形量ε_ｉｎを算出すると共に、第３ロール１２ｃ、第４ロール１２ｄ及び第５ロール１２ｅにより出口側ワイヤ変形量ε_ｏｕｔを算出することによって、配置位置が設定されている。同様に、ワイヤ１３の通過方向下流側の５個のロールは、第６ロール１４ａ、第７ロール１４ｂ及び第８ロール１４ｃにより入口側ワイヤ変形量ε_ｉｎを算出すると共に、第８ロール１４ｃ、第９ロール１４ｄ及び第１０ロール１４ｅにより出口側ワイヤ変形量ε_ｏｕｔを算出することによって、配置位置が設定されている。
【００２４】
このように構成された溶接ワイヤ用矯正装置１０においては、溶接ワイヤ１３は、先ず、第１支持板１５ａに取り付けられた５個のロールによって、これらのロールの軸方向に直交する方向に対する巻癖が矯正される。その後、溶接ワイヤ１３は、第２支持板１５ｂに取り付けられた５個のロールによって、これらのロールの軸方向に直交する方向に対する巻癖が矯正される。本実施例においても、１０個のロールが予め適切な位置に設定されているので、第１の実施例と同様に、安定した良好なワイヤの矯正効果を得ることができる。また、各５個のロールを異なる方向に配置しており、２方向からワイヤの巻癖を矯正することができるので、その矯正効果を高めることができる。
【００２５】
なお、本発明は図４に示す形状の矯正装置に限定されず、本発明の範囲内であれば、他の種々の形状をとることができる。
【００２６】
図５は本発明の実施例に係る矯正装置が適用されるワイヤ送給系を示す側面図である。ワイヤ３３が収納されたパック３４上には、ワイヤ３３を円滑に引き出すための蓋部３４ａが配設されており、この蓋部３４ａ上には矯正装置３０が取り付けられている。また、コンジットケーブル３５はその片端部が矯正装置３０の出口側に接続されており、その後、支持台３７によって支持された後、他端部が送給装置３６に接続されている。従って、ワイヤ３３は矯正装置３０を介してコンジットケーブル３５内を通過し、送給装置３６内に挿通されている。
【００２７】
このように構成されたワイヤ送給系においては、送給装置３６を駆動させると、パック３４から引き出されたワイヤ３３は矯正装置３０内を通過してその巻癖が矯正される。その後、ワイヤ３３はコンジットケーブル３５内を進行し、送給装置３６を介して溶接トーチ（図示せず）に送出される。
【００２８】
図６は本発明の実施例に係る矯正装置が適用されるワイヤ送給系の他の例を示す側面図である。図６に示すワイヤ送給系が図５に示すワイヤ送給系と異なる点は矯正装置３０の取付位置のみであるので、図６において、図５と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。図６に示すように、本実施例に係る矯正装置３０は、送給装置３６のワイヤ通過方向上流側、即ち、コンジットケーブル３５と送給装置３６との間に取り付けられていてもよい。
【００２９】
このように構成されたワイヤ送給系においては、パック３４から引き出されたワイヤ３３はコンジットケーブル３５内を通過した後に、矯正装置３０によって巻癖が矯正される。その後、ワイヤ３３は送給装置３６を介して溶接トーチ（図示せず）に送出される。図６に示す送給系を形成した場合、図４に示すように、矯正装置３０が送給装置３６に装着されるための装着ホルダ３０ａを有していると、装着が容易になる。
【００３０】
このように、本発明の実施例に係る矯正装置は、図５及び６に示すいずれの送給系に適用しても、ワイヤの巻癖を矯正する効果を安定して向上させることができ、これにより、溶接時にワイヤ振れの発生及び溶接品質の低下を防止することができる。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明の実施例に係る溶接ワイヤ用矯正装置により溶接ワイヤを矯正した試験結果について、その比較例による試験結果と比較して具体的に説明する。先ず、直径が１．２乃至１．６ｍｍである軟鋼製のワイヤをパックから引き出して、種々の矯正装置に通過させた後、このワイヤを使用して溶接を実施することにより、その溶接性を評価した。但し、本実施例においては、入口側ワイヤ変形量ε_ｉｎ及び出口側ワイヤ変形量ε_ｏｕｔが種々の値となるように５個のロールを配置した矯正装置を使用した。
【００３２】
入口側のワイヤ変形量ε_ｉｎ、出口側ワイヤ変形量ε_ｏｕｔ及び溶接性評価結果を下記表１乃至３に示す。但し、溶接性はビードの直進性及び溶接品質により評価し、下記表中の溶接性評価結果欄において、○はビードが蛇行せず、溶接品質が良好であったもの、△は溶接品質としては問題はないが、若干ビードが蛇行したものを示している。また、×はビードが蛇行して、溶接品質も不良であったものを示し、××は×よりも激しくビードが蛇行して、溶接狙い位置を外れてしまったものを示す。
【００３３】
【表１】

【００３４】
【表２】

【００３５】
【表３】

【００３６】
上記表１乃至３に示すように、入口側ワイヤ変形量ε_ｉｎ及び出口側ワイヤ変形量ε_ｏｕｔが適切な範囲内である実施例Ｎｏ．１乃至１８は、安定して良好な溶接性を得ることができた。
【００３７】
一方、比較例Ｎｏ．１９乃至４２は、入口側ワイヤ変形量ε_ｉｎ及び出口側ワイヤ変形量ε_ｏｕｔのいずれか一方が本発明の範囲から外れているので、溶接性が劣化した。
【００３８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、入口側及び出口側のワイヤ変形量が規定された範囲内となるように、予め複数個の矯正ロールの最適な位置関係を求めて、ロールの位置を固定しているので、ワイヤ振れの発生及び溶接品質の低下を防止することができる。また、位置調整ねじ等によって矯正ロールの位置を調整する必要がないので、常に安定した良好な矯正効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る溶接ワイヤ用矯正装置を示す側面図である。
【図２】図１に示す矯正装置の一部を拡大して、ワイヤ変形量の算出方法を示す側面図である。
【図３】ｎ個のロールを有する矯正装置を示す模式図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係る溶接ワイヤ用矯正装置を示す側面図である。
【図５】本発明の実施例に係る矯正装置が適用されるワイヤ送給系を示す側面図である。
【図６】本発明の実施例に係る矯正装置が適用されるワイヤ送給系の他の例を示す側面図である。
【図７】従来の溶接ワイヤ用矯正装置を示す側面図である。
【符号の説明】
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｘ、２ｙ、２ｚ、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅ、２２ｆ、２２ｇ；ロール
３、１３、３３；ワイヤ
５、２５；支持部材
１０；矯正装置
１５ａ、１５ｂ；支持板
１６；装着ホルダ
２１ｂ、２１ｄ、２１ｆ；位置調整ねじ

Claims

溶接ワイヤの通過方向に順次第１ロール、第２ロール、・・・、第ｎロールが配設され、このｎ個（ｎは４以上の整数）のロールにより、溶接ワイヤに対し交互に逆方向の曲げ変形を与えてその巻癖を矯正する溶接ワイヤ用矯正装置において、
ワイヤ径をｔ（ｍｍ）、第１ロール、第２ロール及び第３ロールによる入口側ワイヤ変形量をε_ｉｎ（％）、入口側ロール噛込量をδ_ｉｎ（ｍｍ）、第１ロールと第３ロールとの間の軸間距離を２Ｌ_ｉｎ（ｍｍ）とし、第（ｎ−２）ロール、第（ｎ−１）ロール及び第ｎロールによる出口側ワイヤ変形量をε_ｏｕｔ（％）、出口側ロール噛込量をδ_ｏｕｔ（ｍｍ）、第ｎロールと第（ｎ−２）ロールとの間の軸間距離を２Ｌ_ｏｕｔ（ｍｍ）としたとき、数式ε_ｉｎ＝｛２ｔ（δ_ｉｎ＋ｔ）／Ｌ_ｉｎ ^２｝×１００によって算出される入口側ワイヤ変形量ε_ｉｎが０．６乃至１．１（％）となると共に、数式ε_ｏｕｔ＝｛２ｔ（δ_ｏｕｔ＋ｔ）／Ｌ_ｏｕｔ ^２｝×１００によって算出される出口側ワイヤ変形量ε_ｏｕｔが０．０乃至０．３（％）となるように、前記ｎ個のロールの位置が設定されていることを特徴とする溶接ワイヤ用矯正装置。
ワイヤの通過方向下流側に従って、ワイヤ変形量が小さくなるように前記ｎ個のロールの位置が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の溶接ワイヤ用矯正装置。