JPH0292465A - 溶接ビードの蛇行防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ガスメタルアーク溶接における溶接ビードの
蛇行防止方法に関するもので、溶接部の品質向上９手直
しコストの削減を得ることができるようにしたものであ
る。

〈従来の技術〉 炭酸ガス、アルゴンガス等を用いるガスメタルアーク溶
接は、高能率であると共に自動化に適しているため、近
年その使用範囲が拡大しており、とくに溶接ロボットの
増加と共に急増している。

このガスメタルアーク溶接には、通常０．８〜２．０閣
径の溶接用ワイヤが使用されるが、その代表的な使用形
態として２００〜４００　ｋｇの溶接用ワイヤを円筒形
状のペイル缶内に巻回して収納し、このペイル缶内から
順次引出し使用するものがあり、これは大容量性のため
に自動溶接に多用されている。

通常、このペイルパック巻きワイヤは、ビード蛇行を防
ぐために、引出し使用時に溶接用ワイヤに発生する捩れ
を防止するために、この溶接用ワイヤのペイルパックへ
の巻き取り収納時に、予め使用時に発生する捩れと逆の
捩れを溶接用ワイヤに与えている０例えば特公昭４２−
２０４９３号公報にはペイルパックへの一巻輪について
ｌ撚りを持つように巻く方法が開示されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、特にロボット溶接の場合実際には、この
ようなペイルパック巻きワイヤのように工夫をして巻取
を行ったワイヤを使用した溶接においても無視できない
不都合なビード蛇行がしばしば発生していた。

このようにビード蛇行があると、成形された溶接部に、
アンダーカット、オーバーラツプ、溶は込み不良、スラ
グ巻き込み１脚長下足等の溶接欠陥が生じ易く、溶接部
の品質が低下し、またビード外観が不良となるため外観
を重視する用途では使用できなくなり、さらに上記した
ような不都合が生じた場合には、溶接部の手直し作業が
必要となって、それだけ作業工数が増えるという問題が
あった。

本発明者の詳細な調査の結果、ペイルパンク内に収納さ
れたワイヤには、大なり小なり捩れの不均一性が存在し
、引出し使用時に、この涙れの不均一性に起因するトー
チ先端でのワイヤの涙れが発生し、溶接ビードの蛇行を
引き起こすことが分かった。

本発明は、上記した従来例における問題点および不都合
を解消すべく創案されたもので、ペイルパック巻きワイ
ヤを使用したガスメタルアーク溶接においてビード蛇行
を発生させないことを目的としたものである。

く課題を解決するための手段および作用〉以下、本発明
による溶接用ワイヤ蛇行防止方法を、図面を参照しなが
ら説明する。

通常第４図に示すようにガスメタルアーク溶接では溶接
用ワイヤ（以下ワイヤと記す）８が、ペイルパック１か
ら上流側コンジットチューブ５を通すローラガイド７を
介してワイヤ供給袋Ｗ２に送られ、その後トーチ側にあ
る下流側コンジットチエ−プロを通り、溶接トーチ３及
びトーチ３の先端についている溶接チップを通って溶接
部にワイヤ８が供給される。

ここでビード蛇行の発生要因として、この上流側コンジ
ットデユープ５及び下流側のコンジットチューブ６のま
がり及び動きによるものが考えられる。すなわち、コン
ジットチューブ５及び６はフレキシブルに曲がるように
なっており１１１１なロボットの動きに追従するように
製造されているのが現状である。

この場合コンジットチューブ５及び６が大きくまがった
時、中を通過するワイヤ８は塑性変形をうけペイルパッ
クｌに捩りを入れて直線状のワイヤ８として払出したも
のに、ある方向のくせがつけられることになる。一般に
コンジットチューブ５及び６に半径３００閤以下の屈曲
があった場合塑性変形の生じることが知られている。

本発明はこのようなワイヤ供給系において付加されるワ
イヤぐせによるビード蛇行を防止することを主目的とし
、溶接ロボットによる溶接の信頼性を向上させることが
主眼としたものである。

第５図は通常の溶接デツプ４を内蔵した溶接トーチ３の
先端部を示したものであり、７８接チツプ４のストレー
ト孔１１ａを通して溶接ワイヤ８が送給されるようにな
っている。

ワイヤ８は溶接チップ４において給電され、被溶接物（
図示略）との間にアークを発生させて、この熱により溶
接ワイヤ８を溶融し溶接を行っている。

この時、溶接チップ４は給電をスムーズにするため銅あ
るいは銅合金からなりストレート孔１１ａの内径が細く
ワイヤ８との隙間も０．０５〜０．７−程度とかなり狭
くなっている。したがって、溶接チップがワイヤ８をｍ
ｍで１００ｋｇ以上使用した時にワイヤ８によりけずり
とられ給電不良等から取りかえられるのが普通である。

すなわち給電用の溶接チップの管理はガスメタルアーク
溶接を行う上でたいへん重要な因子であることが言われ
てきた。しかしこれらの他に溶接チップ４はビード蛇行
及びヒート形状にも影響を及ぼすことが明白となり、種
々検討した結果本発明の方法を開発するに至った。

本発明の溶接ビードの蛇行防止方法は、弾性限界内のね
じりを付加されたペイルパック内に巻回収納した溶接用
ワイヤをコンジットチューブ、ワイヤ供給装置および溶
接トーチに内蔵された溶接チップを介して送給しつつ溶
接するに際し、チップ先端部に設けたストレート細孔の
長さを１２閣以上、４〇−以下とすると共に上記ストレ
ート細孔の内径と溶接用ワイヤの外径とのなす隙間を０
．ｏ５ｍｍ〜０．７■範囲とし、かつ上記ストレート細
孔の後端に接続して拡大孔を設けた溶接チップを通して
溶接用ワイヤを送給することを特徴とするものである。

上記溶接チップを通して送給する溶接用ワイヤとしては
９５ｋｇ／ｍｍ２以上、　　１６５ｋｇ／−以下のもの
が好ましい。

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明の方法に使用する溶接
チップの構造を示したものであり、溶接チップ４は先端
部側の中央部にストレート細孔１１が設けてあり、スト
レート細孔１１の後端には拡大孔１２が接続して設けで
ある。１３はチップ４の後端部に設けた接合用ネジ部で
ある。

ストレート細孔１１の内径は従来通り溶接用ワイヤ８の
外径とのなす間隔が０．０５〜０．７ｍ範囲になる寸法
とすると共に第１図（ａ）に示すストレート細孔１１の
長さしを溶接ビードの蛇行やビード形状に悪影響を及ぼ
さない長さに特定する。

第２図に溶接チップ４のストレート細孔１１の長さＬと
ビード蛇行状況との関係を示している。なおビード蛇行
状況はターゲット試験と呼ばれている方法を評価因子と
した。ずなわち溶接チップ４から！５０−はなれたター
ゲツト板（的）をめがけてワイヤを送給しその接地点の
ばらつきをみる方法で通常５０〜１００点行い評価する
。

第６図はワイヤのターゲツト板９に対する送給接地点１
０のばらつきが１０閣でビード蛇行発止なしの場合、第
７図は接地点ＩＯのばらつきが４２ｍでビード蛇行ばら
つきありの場合をそれぞれ示したものである。

上記の場合、いずれもペイルパックから出された溶接用
ワイヤを上流側コンジットチューブ５および下流側コン
ジットデユープ６に数個所の屈曲部を付与した厳しい条
件のものとで、実際に溶接ビードをひき確認した。

その条件はワイヤ径１．２ｍφ、溶接電流２３０Ａ。

電圧２５ｖ、送給速度８０ＣＩＩ／−にて、ビードオン
プレートテストを行った。第２図に示す縦軸ターゲット
点のばらつき（−）はターゲット図上の円周方向におけ
るターゲット点の最大値を測定したものである。４０閣
のと一ド蛇行限界を横切っているのはチップのストレー
ト細孔の長さしが１２ｍのときであり、１２閣以上では
ターゲット点のばらつきが少ないのに対し１２閣未満で
はばらつきが大きくなっている。これはストレート細孔
によるワイヤ矯正力が弱いためと考えられる。

以上、チップのストレート細孔の長さしの下限値を１２
−以上にする理由について説明したが次に上限値につい
て説明する。

上記のようにチップのストレート細孔によりワイヤの屈
曲が矯正されビード蛇行が防止されるが、ストレート細
孔が長くなると以下のような問題が生じる。すなわち、
溶接用ワイヤは細い溶接チップのストレート細孔内を通
るため、ワイヤに多少なりとも屈曲がある場合はもちろ
んストレート状でもチップ内での接触点が多くなり、長
くなるほど摩擦抵抗が大きくなる。その結果、ワイヤ送
給性が悪くなる要因となる。

第３図にワイヤ送給性と溶接チップストレード部長さし
の関係を示す、第３図においてワイヤ送給性すなわちワ
イヤ送給抵抗は送給モータの負荷電流値（Ａ）により判
定した。この時ワイヤ送給抵抗は３ｍのコンジットチュ
ーブの途中に２００φの円をつくり負荷状況を再現して
いる。

第３図に示すようにワイヤ送給抵抗はチップのストレー
ト細孔の長さしが４０閣以下のときにはワイヤ送給抵抗
が小さく送給性が良好であるが４０閣を超えると送給抵
抗が大きくなり、送給性不良域に入るのでストレート細
孔の長さＬは４０５ｍ以下にするのである。

さらにワイヤ抗張力との関係について述べる。

ワイヤ抗張力はターゲット位置のばらつきにも関係し、
溶接チップのストレート細孔の長さＬとも関係している
。すなわちコンジットデユープ５及び６に屈曲があって
もワイヤ抗張力の高い方が剛性も強く、ワイヤの塑性変
形がし難い傾向にあることに理由がある。

つまり通常のワイヤは７０〜９０ｋｇ／−程度であるが
この場合ストレート細孔の内径と溶接用ワイヤ外径との
なす間隔が０．０５〜０．７　ｍの範囲であれば効果は
あるものの、コンジットチューブの屈曲が激しい場合あ
るいは振れ動いている場合などには影響度が小さくなる
。したがって溶接用ワイヤの抗張力下限値を９５ｋｇ／
■−とするのが好ましく、また上記値は溶接用ワイヤ製
造面より限度以上となると伸線性及び巻替性に問題が生
じるため、１６５ｋｇ／ｍシ以下に限定するものである
。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

溶接はＹＧＷ−１１の１．２閣φのワイヤを用い炭酸ガ
スシールドにて第１図に示す溶接チップ４の内径１．４
０閣φとしたストレート細孔１１の長さしを種々の長さ
に変更させたものを使用し、溶接チップに印加する電流
２５０Ａ、電圧２７ｖ、溶接速度６０ｃｍ／癲及び１２
０ｃｍ／幽にて実施した、その結果を第１表に示してい
る。

なお、第４図に示すコンジットチューブの長さは上流側
コンジットチューブ５が６ｍ、下流側コンジットデユー
プ６が３ｍのものを使用した。

第１表に示すようにワイヤ抗張力が約１００ｋｇ／−の
溶接用ワイヤにおいて、阻２〜Ｎ［Ｌ５．Ｎ１１７゜Ｎ
ａ８およびｌ１ｈｌＯはいずれも本発明の条件を満たす
ので蛇行の発生な（、ワイヤ送給性が良好であった。こ
れに対し、チップのストレート細孔の長さしがＮ１１１
に示す８ｍｍの場合、ターゲット点ばらつきが大きく蛇
行がみられる。さらに磁６およびＮα９のＬが５０ｍに
おいてはビード蛇行はないもののワイヤ送給に雌がある
。　Ｎ［Ｌｌｌのワイヤ抗張力を９０ｋｇ／−の場合、
送給経路内のコンジットチューブに２００φの円を作っ
て条件を悪くしたので送給抵抗が不良となリピート蛇行
が発生している。

ワイヤ抗張力が１７０ｋｇ／−のワイヤを中間焼鈍なし
で製造した場合、ワイヤ伸線工程でダイス原単位の低下
（標準品の１／２）がみられ、現状ラインでは製造不可
であった。

〈発明の効果〉 本発明によるビード蛇行防止方法を用いることにより溶
接用ワイヤの送給性が良好で、溶接と一ドの蛇行発生が
解消するので溶接ロボット使用の拡大がはかれる。とく
に自動車、鉄骨等の産業分野の作業能率の向上及び省力
化が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の方法に係る溶接デツプを示す断
面図、第１図（ハ）は第１図（ａ）のＡ−Ａ矢視を示す
正面図、第２図はストレート細孔の長さとターゲット点
のばらつきとの関係を示すグラフ、第３図はストレート
細孔の長さと溶接用ワイヤ送給抵抗の関係を示すグラフ
、第４図は一般のペイルパックを用いたガスメタルアー
ク溶接装置を示す全体概略図、第５図は従来の溶接トー
チの先端部を示す部分断面図、第６図および第７図は溶
接用ワイヤの接地点のばらつきを示すグラフであり、第
６図は蛇行ばらつきなしの場合、第７図は蛇行ばらつき
ありの場合を示す。 １・・・ペイルパック、　　２・・・ワイヤ供給装置、
３・・・溶接トーチ、　　　４・・・溶接チップ、５・
・・上流側コンジットチューブ、 ６・・・下流側コンジットチューブ、 ７・・・ローラガイド、　　８・・・溶接用ワイヤ、９
・・・ターゲツト板、　ｌＯ・・・ワイヤの打点、１１
・・・チップのストレート細孔、 １２・・・拡大孔、　　　　１３・・・接合ネジ部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、弾性限界内のねじりを付加されたペイルパック内に
   巻回収納した溶接用ワイヤをコンジットチューブ、ワイ
   ヤ供給装置および溶接トーチに内蔵された溶接チップを
   介して送給しつつ溶接するに際し、チップ先端部に設け
   たストレート細孔の長さを１２ｍｍ以上、４０ｍｍ以下
   とすると共に上記ストレート細孔の内径と溶接用ワイヤ
   の外径とのなす隙間を０．０５ｍｍ〜０．７ｍｍ範囲と
   し、かつ上記ストレート細孔の後端に接続して拡大孔を
   設けた溶接チップを通して溶接用ワイヤを送給すること
   を特徴とする溶接ビードの蛇行防止方法。 ２、ワイヤ抗張力が９５ｋｇ／ｍｍ＾２以上、１６５ｋ
   ｇ／ｍｍ＾２以下範囲の溶接用ワイヤを送給する請求項
   １記載の方法。