JPH029912B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気溶接の分野に係り、特に、アーク
溶接方法及び装置に係る。

本発明は、内実で且つ心のある溶液（消耗性電
極）を用いてサブマージアーク溶接及びガスシー
ルドアーク溶接を行なつたり金属溶着を行なつた
りすると共に、溶接ゾーンにフラツクスやシール
ドガスを使用する必要のない特殊な電極で溶接を
行なう装置を開発する際に利用できるものであ
る。

本発明は、細長いガイドコンジツトに沿つて電
極を供給しながら行なわれる機械化されたアーク
溶接のための溶接装置に最も有利に利用すること
ができる。

現在は、溶接構造体の寸法が次第に大型化する
傾向にあると共に品質の高い鋼板が広く利用され
て来ているために、溶接継手の品質を高く保ちな
がら溶接構造体のコストを安くするように溶接プ
ロセスの効率を改善する方法が常に探究されてい
る。今日の技術の要求事項に合致する１つの溶接
プロセスは、同じ直径又は異なつた直径の２本以
上の内実の非絶縁もしくは裸の電極ワイヤをそれ
らの長さに沿つて並置したもので構成された複合
もしくは束ねた溶極を使用するアーク溶接であ
る。束ねた電極により行なわれるアーク溶接で
は、単一電極による従来の溶接に比べて溶接プロ
セスの効率が向上され、これは金属溶着にとつて
特に重要である。更に、束ねた電極によるアーク
溶接では、束ねた電極の電極ワイヤの少なくとも
１つを粉末化又は焼結した合金で作ることができ
るために、溶接部の金属が容易によりいつそう合
金化される。又、裸の電極ワイヤは絶縁材をもた
ず互いに接触するので、１つの溶接電源から全て
の電極ワイヤに電流を供給することができる。

絶縁被膜をもたない２本以上の個々の電極ワイ
ヤで構成された束ねた電極を使用し、上記の電極
ワイヤを上記の束ねた電極において特殊な機械的
なリンク手段をとらずに互いに平行に配置して１
つの共通の溶接電源から電流を供給するようにし
て溶接プロセスを実行するアーク溶接方法が知ら
れている（1972年７月５日付の英国特許第
1280147号参照）。

然し乍ら、プツシユ型の機構により溶接装置の
ガイドコンジツトに沿つて溶接ゾーンに溶極を送
り込むようにして溶接を行なう機械化された溶接
プロセスにこのアーク溶接方法を用いた時には、
このような機構のみによつて全ての電極ワイヤを
溶接ゾーンに同じ速度で送り込むことが不可能で
あると考えられる。これは、このような束ねた電
極の電極ワイヤがリンク手段をもたないままガイ
ドコンジツトに沿つて動く時には、このコンジツ
トの内部全体にわたつてばらばらに配置され、そ
の結果、これらのワイヤはガイドコンジツトの内
面及びそのノズルに対する位置並びにそれらの相
互の配置に基いて異なつた摩擦抵抗を受けるとい
う事実によつて説明される。電極ワイヤの直径が
多少異なる場合には電極ワイヤごとの摩擦抵抗の
差が更に大きくなる。溶接ゾーンに個々の電極ワ
イヤが異なつた速度で送り込まれることにより、
特に燃えている溶接アークの移動が乱れるため
に、溶接プロセスの正常の進行が影響を受け、こ
れにより形成される溶接部の品質が相当に低下す
る。それ故、大部分の場合にガイドコンジツトを
用いて行なわれるような機械化されたアーク溶接
を上記の方法を利用して実施するには幾つかの問
題点が生じる。

又、束ねた溶極（消耗性電極）を用いて溶接プ
ロセスを実行するようなアーク溶接法も知られて
いる（1971年９月21日付のソ連発明者証第314610
号参照）。この方法では、少数の電極ワイヤを平
行に配置したものより成る束ねた電極が、特殊な
ロールにより全ての面において予め圧縮され、次
いで溶接ゾーンへ送り込まれる。

この方法は、電極ワイヤで構成された束ねた電
極を上記の如く圧縮することによつて電極ワイヤ
が互いにスリツプしなくなるという点で、上記の
方法に勝る或る種の効果を発揮するが、このよう
な電極が相当に長いガイドコンジツトに沿つて送
られる場合には、電極とコンジツトの内壁との間
の摩擦抵抗が若干大きいままとなり且つ時間と共
に非均一となる。これにより、束ねた電極がガイ
ドコンジツトのノズルから出る速度が時々変化
し、従つて特に溶接中に溶接電流密度が低下した
状態の下では溶接アークの動きが乱れたものとな
る。

更に、ねじつて束ねた溶液を用いて溶接プロセ
スを実行するようなアーク溶接方法も知られてい
る（特願昭53−118154号参照）。この方法では、
使用される非絶縁電極ワイヤの本数によつて決定
された多数の螺条開始部をもつ多螺条ねじを呈す
るようにねじつて束ねた電極が、溶接部の長手方
向軸に対して5゜ないし10゜の角度でアークゾーン
へ送り込まれる。

この公知のアーク溶接方法は、２本のワイヤを
ねじつて束ねた電極が燃え尽きる時にアークが回
転し、これにより溶接池がうまく混合されると共
に溶接継手の縁がうまく溶融するというような効
果を発揮するが、この方法では、プツシユ型の機
構のみによつて電極を溶接ゾーンに均一に送り込
むことが依然として困難である。この方法におい
て、ねじれた電極を相当の長さのガイドコンジツ
トに沿つて供給することが必要とされる場合に
は、電極を押し出す力を強くするか或いは中間部
に引つ張り手段を追加使用するかのいずれかが必
要となる。然し乍ら、これらの手段では、並進電
極供給中に電極ワイヤの面とガイドコンジツトの
内壁との間の摩擦抵抗がコンジツトの長さに沿つ
て時間と共に非均一に分布するために、ノズルか
ら電極を一定の速度で放出することができない。

上記アークの回転については、この回転速度が
低いために、その影響により溶接プロセスを高速
度で行なうことができない点に注意されたい。

更に、この公知のアーク溶接方法は、電極の全
断面積が9.1mm²以下でなければならず、溶接電流
が450〜500アンペア以内でなければならず、然も
溶接速度が15〜23cm／分の範囲内でなければなら
ないので、若干範囲の狭い溶接条件においてしか
実施できない。

並進電極供給の原理を用いて単一の溶極又は束
ねた溶極をガイドコンジツトに沿つて溶接ゾーン
に供給するようなアーク溶接装置が広く知られて
いる。このような装置の１つ（1958年６月６日付
の米国特許第2833912号参照）は、溶接トーチを
備えており、この溶接トーチは電極に電流を供給
する接触チツプが取り付けられた溶接ガンとして
形成されていて、可撓性ホースを介してワイヤ供
給機構に接続されており、上記可撓性ホースは電
極を溶接ゾーンへ送り込むガイドコンジツトとし
て働く。上記ワイヤ供給機構は可搬型ケースに取
り付けられたギヤボツクスを備え、これは電気モ
ータによつて駆動されると共に、駆動モータのシ
ヤフトに運動学的に連結された回転供給ロールを
組み込んでいる。

この公知のアーク溶接装置は、可撓性ガイドホ
ースの長さが比較的短い場合には溶極を均一に且
つ確実に溶接ゾーンに供給することができる。然
し乍ら、この装置は、ガイドホースの長さが相当
に長い場合にはプツシユ型の供給機構のみによつ
てこのガイドホースに沿つて電極を均一に且つ確
実に供給することができない。これは、細長いガ
イドホースに沿つて電極を供給するためには、前
記したように、このホースに沿つて電極を押す力
を大巾に強めるか或いはホースに沿つてその或る
長さの位置に中間引つ張り機構を追加使用するか
のいずれかが必要とされるという事実によつて説
明される。この装置においては、装置に組み込ま
れた供給ロールによつて電極に加える力を強める
か、或いはこれらロールの数を増加するかのいず
れかによつて電極を押す力を増すことができる。
前者の場合には、使用された電極が変形せしめら
れ、即ちその表面にへこみが形成され、そして供
給ロールにより与えられる力が増すにつれてその
程度が増大し、一方、後者の場合には、装置が複
雑になると共にその寸法が大きなものとなり、中
間引つ張り機構を用いる場合にも同じ結果とな
る。電極にへこみが形成されると、摩擦が増し、
従つて電極を押すのに要する力が新たに増大す
る。又、ガイドホールに沿つて電極を押す力を強
くして並進電極供給を行なう場合には、一般に電
均抵抗の低い比較的柔軟な材料で作られて装置に
使用された接触チツプが甚しい摩耗を受け、その
使用寿命が短縮される。というのは、電極との所
要の接触をなすために、通常、電極の送り込み軸
に垂直に力を与えることによつてこの接触チツプ
を電極に押しつけるからである。

従つて、公知のアーク溶接方法及び装置では、
相当の長さのガイドコンジツトに沿つて束ねた溶
極を溶接ゾーンへ均一に送り込むことができず、
この送り込みは供給機構のみによつて行なわれ、
溶極送り込みのこの非均一さによつて溶極送り込
みの信頼性に影響が及ぶことになり、ひいては、
得られる溶接部の品質が損なわれることになる。

本発明の主たる目的は、公知の溶接装置に用い
られているコンジツトの長さに比べて相当に長い
ガイドコンジツトに沿つて、少数本のワイヤで構
成されたねじれた溶極を、供給機構のみを用いて
溶接ゾーンへ確実に送り込むと同時に、高品質の
溶接継手を得るように溶接を実施することがで
き、これらの溶接継手はいかなる空間位置にあつ
てもよくそしてそれらの縁は全ての通常の溶接方
法に対して典型的な標準的方法で処理され、更
に、溶接速度、電極断面積及び溶接電流について
一般的な値と増加された値との両方においてこの
溶接を実行できるようなアーク溶接方法及び装置
を提供することである。

この主たる目的に鑑み、本発明によれば、アー
クゾーンにねじれた溶極を送り込むことより成
り、上記ねじれた溶液は２本以上の非絶縁電極ワ
イヤで形成されていて多螺条ねじを呈し、該ねじ
はその螺条を形成する外観の電極ワイヤの本数に
よつて定められた多数の螺条開始部を有し、得ら
れる溶接部の寸法を調整できるようにして上記溶
極の送り込みを行なうようなアーク溶接方法にお
いて、上記ねじれた溶極は、これをアークゾーン
へ送り込む時に電極ワイヤを送り込み軸に対して
ねじることにより形成され、上記ねじれた溶極は
上記送り込み軸のまわりで該軸に沿つて螺旋回転
運動を次々に実行し、上記ねじれた溶極の電極ワ
イヤの各々は同じ経路を進んで、同じ点において
アークゾーンに入り、上記ねじれた溶極をアーク
ゾーンへ送り込む速度は、ねじれた溶極の送り込
み速度をｖとし、電極ワイヤをねじる螺旋リード
をｐとし、ねじれた溶極の単位時間当たりの回転
数をｒとし、そしてねじられる外側電極ワイヤの
本数をｎとすれば、 ｖ＝ｐ・ｒ・ｎ という関係から決定されることを特徴とする方法
が提供される。

ここに提案するアーク溶接方法では、電極ワイ
ヤの送り込み中に電極ワイヤをねじつて束ねた電
極を形成することにより生じる個々の電極ワイヤ
の移動速度の差を完全に排除し、ねじれたワイヤ
の次々の回転運動によつて溶接トーチのノズルか
らこの電極が均一に放出されるようにし、これに
より、溶接ゾーンへ電極を確実に送り込むように
する。

更に、本発明によるアーク溶接方法は、２本の
電極ワイヤで形成されたねじれた溶極を使用して
得られる溶接部の寸法が、アークゾーンにおい
て、ねじれた溶極の端面の向きを、上記溶極の送
り込み軸に垂直な平面内で溶接部の長手軸に対し
て変えることによつて調整されることを特徴とす
る。

上記調整の一実施例においては、ねじれた溶極
の端面の向きを、このれじれた溶極の送り込み軸
に垂直な平面内で溶接部の長手軸に対して変える
上記段階は、アークゾーンで、ねじれた溶極の送
り込み軸に沿つた該溶極の延長長さを、該溶極の
長手プロフアイルのリードの±0.5以内で変える
ことによつて行なう。

上記調整の別の実施例においては、ねじれた溶
極の端面の向きを、このねじれた溶極の送り込み
軸に垂直な平面内で溶接部の長手軸に対して変え
る上記段階は、アークゾーンで、溶極をその送り
込み軸に対し0゜ないし90゜の範囲の角度にわたつ
て回転することにより行なう。

上記したように行なわれる溶接部の寸法の調整
は非常に簡単であり、必要ならば、この溶接部の
寸法を充分に広い範囲にわたつて変えることがで
きる。このような調整の上記最初の実施例、即ち
電極の延長長さを変えるという実施例は、特に比
較的手の届きにくいスポツトにおいて行なわれる
手動のアーク溶接の場合に最も便利である。自動
化されたアーク溶接の場合の調整については前記
した実施例が両方とも適当であり、いずれの実施
例を選ぶかは、溶接プロセスを行なう特定の条件
によつて決まる。

上記の主たる目的に鑑み、接触チツプが取り付
けられた溶接トーチを備え、この溶接トーチは、
溶極を溶接ゾーンに送り込む可撓性ガイドホース
を介して供給機構に接続され、この供給機構はケ
ース内に取り付けられて駆動モータにより駆動さ
れるギヤボツクスを含み、更に供給機構は、溶極
をその送り込み軸に沿つて進める回転送りロール
も備え、該ロールは駆動モータのシヤフトに連結
されたシヤフトにしつかりと固定されるようなア
ーク溶接装置において、上記供給機構の送りロー
ルの各々は多数の開始螺条が外面に形成された円
筒として作られており、そのリードは形成されつ
つあるねじれた溶極の螺条のリードに等しく、上
記供給機構のギヤボツクスは上記送りロールをそ
れらの軸のまわりで同じ方向に回転させる第１の
ギヤ装置を備え、この第１のギヤ装置は上記送り
ロールから同じ側において上記送りロールのシヤ
フトの端に各々しつかりと固定された２つの被駆
動部材と、これら被駆動部材並びに上記駆動モー
タのシヤフトに運動学的に連結された１つの駆動
部材とを備え、更に、上記ギヤボツクスは両送り
ロールを上記ねじれた溶極の送り軸のまわりで同
期をとつて回転させる第２のギヤ装置を備え、こ
の第２のギヤ装置は、送りロールから同じ側にお
いて送りロールのシヤフトの端にゆるく取り付け
られた被駆動部材と、この第２のギヤ装置のこの
被駆動部材並びに上記駆動モータのシヤフトに運
動学的に連結された１つの駆動部材とを含み、更
に、上記接触チツプは内部接触通路をもつた接触
挿入体を備え、その面には多数の開始螺条が形成
されており、これら開始部の直径、ピツチ及び個
数は接触チツプを通過する形成されたねじれた溶
極の開始部の直径、ピツチ及び個数に各々等しい
ことを特徴とする装置が提供される。

上記のアーク溶接方法を実施するここに提案す
る装置は、少数の電極ワイヤを同時にねじつて単
一のねじれたネジ式電極を形成し、そしてこの電
極を供給機構のみにより可撓性ガイドホースに沿
つて所要の方向に供給する。電極供給中に供給機
構ばねじれつつある電極を次第に回転運動させる
ことにより、進行中の電極の表面が著しい変形を
受けることなく可撓性ガイドホースに沿つて電極
に相当の押しつけ力を与えることができる。この
ため、単一の供給機構をもつ公知の溶接装置の同
様のホースよりも相当に長いガイドホースに沿つ
てねじれた電極を一定の速度で供給することが可
能となる。

本発明のアーク溶接装置の一実施例において
は、上記溶接トーチの接触チツプは、更に別のケ
ーシングを備え、このケーシングは上記接触挿入
体を包囲すると共にこのケーシングには弾力性部
材が取り付けられており、これは上記接触挿入体
の一方の端に接触し、上記溶極の送り軸に沿つた
向きの力を与え、そして上記接触挿入体の上記接
触通路の螺条をこの溶極の螺旋面に圧着する。

ねじれた溶極の送り込み軸に沿つた向きの力を
与える弾力性部材を溶接トーチの接触チツプに使
用することにより、短いガイドホースを使用する
時に、ねじれた溶極の螺旋面と上記チツプの接触
挿入体との間のバツクマツシユを許容することが
できる。これは装置の作動中に接触挿入体が本来
摩耗するために不可避なものである。

本発明のトーク溶接装置の別の実施例において
は、上記溶接トーチの接触チツプは、更に別のケ
ーシングを備え、このケーシングは外部螺条が外
面に形成された接触挿入体を包囲し、そしてケー
シングの内面には螺条が形成されており、その直
径及びリードは上記接触挿入体の外部螺条の直径
及びリードに各々等しく、そして上記接触挿入体
の外部螺条に係合する。

接触挿入体の外面に形成された螺条と、これに
対応して接触挿入体を包囲するケーシングの内面
に設けられた螺条とにより、ねじれ溶極の螺旋面
に対して上記挿入体の接触通路の螺条を押しつけ
る力を広い範囲内で選択的にプリセツトして、上
記バツクラツシユを除去することができる。押し
つけ手段の使用については以下で詳細に説明す
る。

上記接触チツプの接触挿入体の外部螺条と、こ
の外部螺条に係合する接触チツプのケーシングの
内面の螺条は、接触挿入体の内部接触通路の螺条
のリードより小さいリードで形成される。

接触挿入体の外部螺条と、これに係合する接触
チツプのケーシングの螺条とをこのようなリード
で形成することにより、上記押しつけ力の大きさ
をより正確に且つ円滑にプリセツトすることがで
きる。

本発明のこれら及び他の効果及び特徴は添付図
面を参照した実施例の詳細な説明より理解されよ
う。

添付図面は本発明の考え方を概略的に示すもの
であつて且つ本発明を解説するためのものに過ぎ
ず、ここに提案するアーク溶接装置の構成要素の
寸法や、これら要素間の寸法関係、等に何ら制約
が課せられるものではない。種々の添付図面にお
いて同様の要素は同じ参照番号で示されている。

本発明によるアーク溶接方法は次のように構成
される。

溶接を行なう前に、溶接装置の供給機構１（第
１図）には内実の非絶縁電極ワイヤ２が挿入さ
れ、例えば第１図にはこのようなワイヤが３本示
されており、次いで供給機構が作動状態にされ
る。供給機構１の作動により、溶極３が可撓性ガ
イドホース４に沿つて送られ、溶接トーチ６の接
触チツプ５を経て溶接アーク７の燃焼ゾーンへ送
り込まれる。接触チツプ５に接続されたライン９
及び溶接さるべき被加工片８に接続されたライン
１０を経て適当な電圧が供給された後に被加工片
８の面に溶極３が接触すると、溶接アーク７が当
たるようにされる。溶接アーク７が当たつた後、
溶極３及び被加工片８の金属が溶融し始め、溶接
トーチ６を被加工片８の表面上の所与の経路に動
かすと、溶接部１１が形成される。

本発明の方法によれば、溶接アーク７のゾーン
への溶極３の送り込みと、このねじつて束ねた溶
極を電極ワイヤ２から形成する溶極形成プロセス
とが結合され、ねじつて束ねた溶極３はその送り
込み中に電極ワイヤ２をねじることによつて形成
され、ねじれた溶極３はその送り込み軸のまわり
で該軸に沿つて螺旋回転運動を行ない続け、溶極
３の各ワイヤ２は同じ経路を移動して同じ点にお
いて溶接アーク７のゾーンに入るようにされる。
電極ワイヤ２をその送り込み軸のをわりでねじる
−これは塑性変形が生じるまで行なう−ことによ
り、ねじれた溶極３は細長い多螺条ねじの形態を
とり、該ねじはその螺条即ち螺旋面を形成する外
部電極ワイヤ２の本数により定められた多数の螺
条開始部を有する。ここに提案する方法では、ね
じれた溶極３を溶接アーク７のゾーンへ送り込む
所要速度が次の関係式から決定される。

ｖ＝ｐ・ｒ・ｎ 但し、ｖはねじれた溶極３の送り速度、ｍ／分、
であり、 ｐは電極ワイヤ２をねじる螺条リード、
ｍ、であり、 ｒはねじれた溶極３により行なわれる１
分当たりの回転数であり、そして ｎはねじられる外部電極ワイヤ２の本数
である。

ここに提案するアーク溶接方法は、２本以上の
いかなる適当な本数の電極ワイヤ２でねじれた溶
極３を形成して実施してもよいことが当業者に明
らかであろう。この場合、ねじれた電極３を複数
本例えば５本以上の電極ワイヤ２で形成する時に
は、これらのワイヤを溶極３において層構成にし
（溶極３の断面でみて）、外層に配置されたワイヤ
２−ここでは外側のワイヤ２もしくは外部ワイヤ
２と称する−のみによつて溶極の螺旋面を形成す
ることができる。更に、ねじれた溶極３は同じ直
径の電極ワイヤ２で形成してもよいし異なつた直
径の電極ワイヤ２で形成してもよいが、後者の場
合には、ねじれた溶極３の螺旋面を形成するワイ
ヤ束の外側ワイヤ２が同じ直径のものでなければ
ならない。

ここに提案するアーク溶接方法の特定の実施例
を以下に述べるが、これらは、色々な本数の電極
ワイヤ２で形成されたねじれた溶極３を使用し、
色々な溶接条件の下で溶接を行ない、そして色々
な長さのガイドホース４を使用するのに適したも
のを示している。

例 １ 低合金スチールで作られた直径1.0mmの２本の
電極ワイヤ２をねじつた溶極３（第１図）を、上
記アーク溶接方法を用いて、被加工片８の溶接ゾ
ーンへ送り込んだ。然して、被加工片８はこれも
又低合金スチールで形成されたものであり、乾性
貨物船の上部構造設備の要素を表わしているもの
である。電圧−電流特性が平坦な一般の溶接用整
流器を溶接アーク７の電源として使用した。溶接
ゾーンは二酸化炭素で遮蔽した。アーク溶接プロ
セスを次のような条件下で実施した。

− 電極ワイヤをねじるリードを３mmにした。

− 送り込み軸のまわりでねじられつつある電極
の回転速度を833.3rpmにした。

− ねじれた溶極を溶接ゾーンへ送り込む速度を
５ｍ／分にした。

− 溶接電流を200Aにした。

− アーク電圧を20Vにした。

− 溶接速度を0.5ｍ／分にした。

これらの条件の下では、溶接プロセスが安定で
あり、色々な空間的位置に形成された溶接部１１
は二酸化炭素雰囲気中で作られる溶接部に課せら
れたあらゆる要件に完全に合致した。

例 ２ 低合金スチールで作られた直径1.8mmの２本の
電極ワイヤ２をねじつた溶極３を、上記の考え方
に基いて上記被加工片の溶接ゾーンへ送り込ん
だ。アーク溶接プロセスは次の条件の下で行なつ
た。

− 電極ワイヤをねじるリードを６mmにした。

− 送り込み軸のまわりでねじられつつある電極
の回転速度を691.6rpmにした。

− ねじれた溶極を溶接ゾーンへ送り込む速度を
8.3ｍ／分にした。

− 溶接電流を500Aにした。

− アーク電圧を42Vにした。

− 溶接速度を0.5ｍ／分にした。

これらの条件の下では、溶接プロセスが安定で
あり、二酸化炭素雰囲気中で作られた溶接部１１
はこの場合に課せられたあらゆる要件に完全に合
致した。

例 ３ この場合には、低合金スチールで作られた直径
6.0mmの３本の電極ワイヤ２をねじつた溶極３を
上記の考え方に基いて船体の要素の溶接ゾーンへ
供給した。この溶接ゾーンはシリコン−マンガン
フラツクスで遮蔽した。アーク溶接プロセスは次
の条件下で行なつた。

− 電極ワイヤをねじるリードを30mmにした。

− 送り込み軸のまわりでねじられつつある電極
の回転速度を20rpmにした。

− ねじれた電極を溶接ゾーンへ送り込む速度を
1.2ｍ／分にした。

− 溶接電流を4200Aにした。

− アーク電圧を24Vにした。

− 溶接速度を３ｍ／分にした。

高速溶接用として特別に設計された強力な溶接
用整流器を溶接アークの電源として用いた。

このような溶接条件の下でも、溶接プロセスは
安定であり、従つてこれにより形成された溶接部
はサブマージアーク溶接で得られる溶接部に課せ
られた全ての要件に合致した。

本発明によるアーク溶接方法を用いた場合に
は、得られる溶接部の色々な空間位置で且つ供給
機構１から相当に離れたところで溶接を行なうこ
とができる。一般のアーク溶接方法と比べると、
溶極３を可撓性ガイドホース４に沿つて送り込む
時、本発明の方法ではこのようなホースの長さを
２ないし10倍、或る場合にはそれ以上に、長くす
ることができる。この長さは可撓性ホース４の構
造及びその材料によつて左右され、ねじれた溶極
３の全断面積、その構成電極ワイヤ２の本数、及
びこれらワイヤの材質の関数となる。更に、ここ
に提案するアーク溶接方法では、ガイドホース４
の可撓性を同一に保つとすれば、公知方法の場合
よりも全断面積が1.5倍ないし２倍大きいねじれ
た溶極３を供給することができる。

本発明によるアーク溶接方法の特定例を以下に
挙げて、可撓性ガイドホース４の長さをいかに延
ばせるかを説明する。

例 ４ 公知のアーク溶接方法における一般構造の可撓
性ガイドホース４は、直径約1.4mmの単一電極を
約3.5ｍの距離にわたつて溶接ゾーンへ送り込む
場合には安定した電極送り込みを確保する。ここ
に提案する溶接方法を用いると、ねじれた溶極３
を、その断面積が直径1.4mmの単一電極とほぼ等
しくなるように直径1.0mmの２本の電極ワイヤ２
で形成し、この溶極を可撓性ホースを経て送り込
む場合に、このねじれた溶極３を溶接アーク７の
ゾーンに送り込む速度の安定性が高ければ、可撓
性ガイドホース４の長さを２倍にすることができ
る。

例 ５ 直径1.8mmの２本の電極ワイヤ２をねじつた溶
極３を溶接アーク７のゾーンへ送り込んだ。この
場合、溶極３を溶接アーク７のゾーンへ送り込む
速度の安定性に影響を及ぼすことなく、可撓性ガ
イドホース４の長さを14ｍ（即ち、単一電極の従
来の送り込みに比べて４倍）まで延ばすことがで
きる。

例 ６ 直径2.0mmの３本の電極ワイヤ２をねじつた溶
極３を35ｍの距離にわたりガイドホース４に沿つ
て供給し、安定した速度で溶接アーク７のゾーン
へ導入した。ガイドホース４の可撓性に著しい質
低下は見られなかつた。

本発明によるアーク溶接方法は、得られる溶接
部１１（第１図）の寸法を調整するように実施で
き、これは一般のやり方で溶接速度を変えたり、
溶接プロセスの電気的パラメータ即ち溶接アーク
７の溶接電流及び電圧を変えたり、溶接部１１に
対するねじれた溶極３の位置を変えたり、−即ち、
機械的な調整−することによつて達成することが
できる。本発明のここに提案する方法によれば、
２本の電極ワイヤ２で形成されてその送り込み中
にその送り込み軸のまわりで該軸に沿つて回転運
動を行ない続けるようなねじれた溶極３を使用し
て得られる溶接部１１の寸法の調整は、溶接アー
ク７のゾーンにおける溶極３の端面１２の向き
を、この溶極の送り込み軸に垂直で端面１２を通
る平面内で、溶接部１１の長手軸に対して変える
ことによつて行なわれる。

溶接部１１の寸法の機械的調整の一実施例にお
いては、溶接アーク７のゾーンにおけるねじれた
溶極３の端面１２の向きを溶極３の送り込み軸に
垂直な平面内で溶接部１１の長手方向軸に対して
変える上記の操作は、溶極３の延長長さ、即ち接
触チツプ５からのその放出点と、端面１２との間
の電極３の部分の長さを、その溶極の長手方向プ
ロフアイルの螺旋リードの±0.5以内で変えるこ
とによつて行なわれる。

特に、本発明のこの実施例によれば、溶接部１
１の寸法は次のように調整される。溶接変数が与
えられると、被加工片８の金属への溶け込みが最
大で且つ巾が最小である溶接部１１を得るため
に、ねじれた溶極３は、溶接プロセス中に、溶接
アーク７のゾーンにおいて溶接部１１の長手軸上
に配置され、溶極３を構成する２本のワイヤ２の
端の中心を結ぶ線が溶接部１１の長手軸に沿つて
配置される。ねじれた溶極３のこの場合の配置が
第２図、第３図及び第４図に明確に示されてい
る。第２図は、螺旋リードＴと、接触チツプ５に
対する延びＢ１とを有するねじれた電極を有して
いる。第３図に示されたねじれた電極３の断面に
おいては、溶極３を形成するワイヤ２の配置がこ
の溶極の端面における配置と同様であり、その結
果、ワイヤ２の断面の中心を結ぶ図示された線Ｌ
は、溶極３の端面１２においてワイヤ２の中心を
結ぶ同様の線と同じ向きをとり、それ故、説明の
簡単化のため及び理解を容易にするため、溶極３
の端面１２の向きはこの線Ｌの位置によつて更に
特徴付けされるものとする。

ねじれた溶極３の延びＢ１が第２図に示したよ
うに設定されそして線Ｌの位置が第３図に示され
たような位置にあると、得られる溶接部１１は第
４図に示されたような形状をとる（第４図の溶接
部１１の長手方向軸は添付図面の紙面に垂直であ
る）。溶接部１１は最小巾のものであつて、これ
がＷ１で示されている。

被加工片８の金属への溶け込みが最小で且つ巾
が最大であるような溶接部１１を得るべき時に
は、ねじれた溶極３の延びがリードＴの半分だけ
短くされる。これは、接触チツプ５又は溶接トー
チ６全体を、溶極３のリードＴの半分に相当する
量だけ被加工片８に対して単に上げ下げするだけ
で達成される。この実施例が第５図、第６図及び
第７図に示されている。第５図は、上記と同じリ
ードＴと、溶接トーチ６を下げることにより新た
に得られた短い延びＢ２とを有したねじれた溶極
３を示している。この場合、第６図に示された線
Ｌは第７図に示された溶接部１１の長手軸に垂直
に配置され、これは溶接アーク７により発生され
る熱を分散させると共に、この溶接部の長手方向
軸に沿つた熱入力の集中を減少させ、最大巾Ｗ２
及び最小溶け込み深さをもつた溶接部が形成され
る。

ねじれた溶極３の延びを溶極３のリードＴの半
分未満の量だけ変えた時には、上記の溶接部１１
の巾Ｗ及び溶け込み深さの値に対してその中間値
を得ることができる。

溶接部１１の寸法を機械的に調整する特定の実
施例を以下に説明する。この機械的な調整は本発
明のアーク溶接方法によりねじれた溶極３の延び
の長さを変えることによつて行なわれる。

例 ７ 直径４mmの２本のスチール電極ワイヤ２をねじ
つた溶極３を、低合金スチールで作られた被加工
片の溶接スポツトに向けて、回転運動させながら
供給した。線Ｌと、電極ワイヤ２の端の中心を結
ぶ同様の線は、溶接部１１の長手軸に沿つて配置
されるようにした。電圧−電流特性が平坦な一般
の溶接用整流器を溶接アーク７の電源として使用
した。アーク溶接プロセスは次の条件の下で実施
した。

− 溶接電流を1200Aにした。

− アーク電圧を32Vにした。

− 溶接速度を100ｍ／時にした。

− シリコン−マンガンフラツクスを遮蔽材とし
て使用した。

このようにして形成された溶接部１１はサブマ
ージアーク溶接で得られる溶接部に課せられた全
ての要件に合致し、そして主たる寸法は次の通り
であつた。

− 溶接部の巾は13mmであつた。

− 溶け込み深さは７mmであつた。

− 溶接ビードの高さは3.3mmであつた。

例 ８ 溶接条件を変えずに、上記のパラメータをもつ
ねじれた溶極３の延び長さをその螺旋リードＴの
１／４だけ短かくした。その結果、線Ｌは溶接部１
１の長手方向軸に対して45゜の角度に配置された。
溶接完了時に得られた溶接部１１はサブマージア
ーク溶接で得られる溶接部に課せられた全ての要
件に合致したが、この場合は次のような寸法であ
つた。

− 溶接部の巾は17mmであつた。

− 溶け込み深さは5.5mmであつた。

− 溶接ビードの高さは2.5mmであつた。

例 ９ 上記と同じ溶接条件の下で、上記のパラメータ
をもつねじれた溶極３の延び長さを、その螺旋リ
ードＴのもう1/4だけ短くした。その結果、線Ｌ
は溶接部１１の長手方向軸に垂直に配置された。
溶接の完了時に得られた溶接部１１は、サブマー
ジアーク溶接で得られる溶接部に課せられた全て
の要件に合致したが、前記の２つの例に比べて、
その巾はより大きくそしてその溶け込み深さはよ
り小さいものであつた。即ち、 − 溶接部の巾は21mmであつた。

− 溶け込み深さは4.5mmであつた。

− 溶接ビードの高さは２mmであつた。

溶接部１１（第１図）の寸法を機械的に調整す
る別の実施例においては、ねじれた溶極をその送
り込み軸のまわりで0゜〜90゜の範囲の角度にわた
つて回転させることにより、溶極３の端面１２の
向きが、溶接アーク７のゾーンにおいて、溶極３
の送り込み軸に垂直な平面内で、溶接部１１の長
手方向軸に対して変えられる。

特に、溶接部１１の寸法は、この実施例により
次のように調整される。溶接パラメータが与えら
れると、被加工片８の金属への溶け込みが最大で
且つ巾が最小の溶接部１１を得るために、ねじれ
た電極３が溶接アーク７のゾーンにおいて溶接部
１１の長手方向軸上に配置され、溶極３を形成す
る２本のワイヤ２の端の中心を結ぶ線がこの長手
方向軸に沿つて配置されるようにする。この場
合、ねじれた電極３の位置が第８図、第９図及び
第１０図に明確に示されている。第８図はリード
Ｔ及び長さＢ１をもつねじれた溶極３を示してい
る。被加工片８に対するねじれた溶極３の位置が
第８図に示すような位置でありそして線Ｌの配置
が第９図に示すようなものである場合には、得ら
れる溶接部１１が第１０図のような形状の断面と
なり（第１０図の溶接部１１の長手軸は添付図面
の断面に垂直である）、溶接部１１はＷ１で示さ
れた最小の巾となる。

被加工片８の金属への溶け込みが最小であり且
つ巾が最大であるような溶接部１１を得ることが
必要な場合には、ねじれた溶極３が送り込み軸の
まわりで90゜の角度にわたつて回転される。これ
は溶接トーチ６を時計方向又は反時計方向に回転
するだけで達成される。この実施例が第１１図、
第１２図及び第１３図に示されている。第１１図
は、上記と同じ螺旋リードＴ及び延び長さＢ１を
もつたねじれた溶極３を示しているが、この溶極
は第８図に示された溶極の位置に対して90゜回転
されている。この場合、第１２図に示された線Ｌ
は、溶接部１１の大きさを調整する前記の実施例
の場合と同様に、即ち第１３図に示された溶接部
１１の長手方向軸に垂直に配置され、従つて最大
巾Ｗ２及び最小溶け込み深さを有する溶接部１１
が得られる。

ねじれた溶極３を0゜〜90゜の範囲の中間の角度
値にわたつてその送り込み軸のまわりで回転した
時には、溶接部１１の巾Ｗ及び溶け込み深さの中
間値を得ることができる。

溶接部１１の寸法を機械的に調整する実施例で
あつて、ここに提案するアーク溶接方法によりね
じれた溶極３をその送り込み軸のまわりで回転す
ることによつて行なわれる特定の実施例を以下に
説明する。

例 10 直径４mmの２本のスチール電極ワイヤ２をねじ
つた溶極を、低合金スチールの被加工片の溶接ス
ポツトに向けて回転運動させながら供給した。線
Ｌは溶接部１１の長手方向軸に沿つて配置される
ようにした。電流−電圧特性の平坦な一般の溶接
整流器を溶接アーク７の電源として使用した。ア
ーク溶接プロセスは次のような条件下で実施し
た。

− 溶接電流は1200Aであつた。

− 溶接電圧は32Vであつた。

− 溶接速度は100ｍ／時であつた。

− シリコン−マンガンフラツクスを遮蔽材とし
て用いた。

このように形成された溶接部１１はサブマージ
アーク溶接で得られる溶接部に課せられた全ての
要件に合致し、主たる寸法は次の通りであつた。

− 溶接部の巾は13mmであつた。

− 溶け込みの深さは７mmであつた。

− 溶接ビードの高さは3.3mmであつた。

例 11 溶接条件を変えずに、そして上記パラメータを
もつねじれた溶極３の延び長さを変えずに、この
溶極を溶接部１１の長手方向軸に対して45゜の角
度にわたつて回転し、その結果、線Ｌはこの長手
方向軸に対し45゜の角度に配置された。溶接の完
了時に得られた溶接部１１はサブマージアーク溶
接で得られる溶接部に課せられた全ての要件に合
致するものであつたが、この場合の寸法は次の通
りであつた。

− 溶接深さは17mmであつた。

− 溶け込み深さは5.5mmであつた。

− 溶接ビードの高さは2.5mmであつた。

例 12 同じ溶接条件の下で、同じパラメータをもつね
じつた溶極３を溶接部１１の長手方向軸に対して
90゜の角度にわたつて回転した。その結果、線Ｌ
はこの軸に対して90゜の角度に配置された。溶接
の完了時に得られた溶接部１１はサブマージアー
ク溶接で得られる溶接部に課せられる全ての要件
に合致するものであつたが、前記した２つの実施
例に比べてその巾はより広くそしてその溶け込み
深さ及び溶接ビードの高さはより小さいものであ
つた。即ち、 − 溶接部の巾は21mmであつた。

− 溶け込み深さは4.5mmであつた。

− 溶接ビードの高さは２mmであつた。

かくて、溶接部の寸法を機械的に調整する上記
の実施例では同様の結果が得られ、溶接部の寸法
に対して効果的な作用が与えられる。例えば、上
記実施例における溶接部の巾についての調整係数
は両実施例とも1.5以上である。機械的な調整に
ついてのこれらの実施例は簡単であり−これは
種々の空間位置において比較的近ずき難い位置に
ある接合部を溶接する場合に特に価値があり−そ
して溶接を行なう前及び溶接中の両方に溶接装置
を調整するのに特に適している。

さて、第１４図には、本発明によるアーク溶接
方法を実施する装置が示されている。この装置は
造船所に設置されるものであつて、低合金スチー
ルで作られる船体の種々の構成部分を半自動で溶
接するように働き、可撓性ガイドホース４によつ
て溶接トーチ６に接続された供給機構１を備えて
いる。この供給機構１はケーシング１３を備え、
このケーシング１３内には、シヤフト１５付きの
電気駆動モータ１４と、２つのギヤ装置を含むギ
ヤボツクス１６と、シヤフト１８ａ及び１８ｂに
各々取り付けられた２つの送りロール１７ａ及び
１７ｂとが収容されており、上記シヤフト１８ａ
及び１８ｂは上記ギヤ装置を介して駆動モータ１
４のシヤフト１５に接続されている。送りロール
１７は、Ｘで示された送り軸に沿つてねじれた溶
極３を進めるように働く。

送りロールをそれらの軸のまわりで同じ方向に
回転させる上記ギヤボツクス１６の第１ギヤ装置
は、カツプ形素子を呈している駆動部材１９を備
え、この部材は軸方向貫通穴２１のある外方に延
びた中央円筒突起と、２つの円形歯列とを有して
いる。その一方の外側歯列２２はこの部材の外面
に形成され、そしてその他方の内側歯列２３はそ
の内面に形成される。又、このギヤ装置は２つの
被駆動部材２４ａ及び２４ｂも備え、これらは駆
動部材１９よりも直径の小さい平歯車を呈し、こ
れらは駆動部材１９の内側に配置されて、その内
側歯列２３とかみ合い、そして送りロール１７ａ
及び１７ｂの各シヤフト１８ａ及び１８ｂの端部
に各々しつかりと固定され、被駆動部材２４は図
示されたように送りロール１７から同じ側に配置
される。

駆動部材１９の中央突起２０は、穴２６に圧ば
めされたスリーブベアリング２５に取り付けら
れ、穴２６はケーシング１３の下面（図面でみ
て）に形成されており、その軸は上記送り込み軸
Ｘに一致している。従つて、駆動部材１９はこの
送り込み軸Ｘのまわりで回転運動を行なうことが
できる。駆動部材１９は中間平歯車２７を介して
駆動モータ１４のシヤフト１５に運動学的に接続
され、平歯車２７はシヤフト１５に取り付けられ
ていて駆動部材１９の外側歯列２２にかみ合つて
いる。駆動部材１９、被駆動部材２４及び中間平
歯車２７の係合平面における相互配置が第１５図
に示されており、第１５図においてはこれらの素
子が第１４図の−線に沿つた断面で示さ
れている。従つて、上記の結合により、ギヤボツ
クス１６の第１ギヤ装置の駆動部材１９が回転す
る時には、送りロール１７（第１４図）がそれら
の軸のまわりで同じ方向に回転運動を行なうこと
ができる。

両送りロール１７を溶極３の送り軸ｘのまわり
で同期をとつて回転させる上記ギヤボツクス１６
の第２のギヤ装置は、駆動モータ１４のシヤフト
１５に取り付けられた平歯車を呈している駆動部
材２８と、この駆動部材２８にかみ合う平歯車を
呈している被駆動部材２９とを備え、この部材は
軸方向貫通穴３０と、その本体に作られた直径方
向に対向した２つの穴３１ａ，３１ｂとを有して
いる。これらの穴３１ａ及び３１ｂにはスリーブ
ベアリング３２ａ及び３２ｂが圧ばめされ、これ
らのベアリングには送りロール１７ａ及び１７ｂ
の各シヤフト１８ａ及び１８ｂがゆるく取り付け
られる。被駆動部材２９における貫通穴３１の配
置、並びに駆動部材２８と被駆動部材２９の係合
平面における相互配置とが第１６図に示されてお
り、第１６図ではこれらの素子が第１４図の線
−に沿つた断面で示されている。

ベアリング３２に取り付けられた部分とは反対
側にあるシヤフト１８（第１４図）の端部はデイ
スク３３にゆるく結合され、シヤフト１８ａ及び
１８ｂのこれらの端部はデイスク３３の本体にお
いてスリーブベアリング３４ａ及び３４ｂに取り
付けられ、これらのスリーブベアリングはこのデ
イスクに直径方向に各々作られた穴３５ａ及び３
５ｂに圧ばめされる。云うまでもないことである
が、これらの穴３５は被駆動部材２９の穴３１の
場合と同じ距離だけデイスク３３の軸から離れた
ところに配置されている。送り込みロール１７の
シヤフト１８はそれらの一端が被駆動部材２９に
そしてそれらの他端がデイスク３３に取り付けら
れるために、被駆動部材２９及びデイスク３３は
一体構造体を形成する。

デイスク３３には軸方向貫通穴３７を有する中
央の円筒突起３６が形成されており、この突起は
スリーブベアリング３８に取り付けられる。ベア
リング３８は、ケーシング１３の上部（添付図面
でみて）に作られた貫通穴３８に圧ばめされ、該
穴の軸は上記送り込み軸ｘに一致している。従つ
て、デイスク３３及び被駆動部材２９は送りロー
ル１７のシヤフト１８によつて一体構造体になる
ように結合され然もその軸が送り込み軸ｘに一致
されるために、ギヤボツクス１６の第２ギヤ装置
の駆動デイスク２８が回転する時には、送りロー
ル１７が上記軸のまわりで同期をとつて回転運動
を行なうことができる。

供給機構１のギヤボツクス１６はここに述べる
特定の実施例のみに限定されるものではないこと
が当業者に明らかであろう。従つて、例えば、ギ
ヤボツクス１６のギヤ装置は別のやり方で他の型
式のギヤで構成されてもよい。更に、ギヤ駆動装
置ではなくて、かみ合いを用いた別の駆動装置や
摩擦を用いた駆動装置を用いることもできるが、
使用する駆動装置は送りロール１７をそれらの軸
のまわりで同じ方向に同時に回転すると共にこれ
らのロールを送り込み軸ｘのまわりで所要の速度
で同期をとつて回転しなければならないというギ
ヤボツクス１６の主たる作動原理はそのまゝ存続
されねばならない。

各々の送りロール１７は、断面が半円形の隣接
溝４０の形態で多数の開始螺条が周面に形成され
た円筒を呈している。この多数の開始螺条リード
は、形成されるねじれた溶極３の螺条リードに等
しい。多数の開始螺条における開始部の数は各々
の特定の場合ごとに異なつたものでなければなら
ず、基本的には、ロール１７の直径、電極ワイヤ
２の直径、及び形成されるねじれた溶極３の螺旋
の角度によつて定められることが当業者に容易に
明らかであろう。送りロール１７はそれらの周面
間に間隙４１をとつて取り付けられ、その巾はね
じれた溶極３の全直径によつて決定され、この間
隙によりこれらロールの螺条で溶極３が取り巻か
れるようにされる。

供給機構１のケーシング１３（第１４図）の上
部（図面でみて）には、デイスク３３の中央円筒
突起３６の上に、導入ブツシング４２が取り付け
られている。この導入ブツシング４２の貫通穴４
３−これは電極ワイヤ２を供給機構１へ通すよう
に働きそしてその軸は送り込み軸Ｘと一致してい
る−は截頭円錐の形状にされ、その面にはガイド
溝４４（第１８図）が形成される。これらのガイ
ド溝４４は、導入ブツシング４２を通る電極ワイ
ヤ２が穴４３においてこのブツシングの軸に対し
てずれるのを防止する。ガイド溝４４の本数は、
ねじれた溶極３を形成するのに使用される電極ワ
イヤの本数に等しい。

更に、導入ブツシング４２は、各電極ワイヤ２
ごとにガイド溝４４をもつた貫通穴４３の代り
に、個々のガイド貫通穴４５（第１９図）を有し
た円筒として形成されてもよく、穴４５はこの円
筒本体においてその軸のまわりでその軸に対して
或る角度に配置されており、穴４５の数も使用さ
れる電極ワイヤ２の数に等しい。一般に、最も簡
単な場合には、導入ブツシング４２の貫通穴４３
（第１４図）は、このブツシングを通る電極ワイ
ヤ２の直径に対応する巾をもつたスロツトとして
形成されてもよい。

従つて、導入ブツシング４２の穴４３の軸と、
被駆動部材２９の軸方向貫通穴３０と、駆動部材
１９の軸方向貫通穴２１とが上記送り込み軸ｘに
沿つて整列されるために、上記の穴は供給機構１
の一体通路を形成する。個々の電極ワイヤ２とし
てこの通路に入る溶極３は１本のねじれた溶極と
してこの通路から出て来る。

供給機構１のケーシング１３の下部（添付図面
でみて）は一般の形式の可撓性ガイドホース４に
接続され、このガイドホースは、ねじれた溶極３
を、中央貫通穴４７が設けられたアダプタ４６を
経て溶接スポツトに向けて供給するものであり、
上記貫通穴の直径は駆動部材１９の軸方向穴２１
の直径に相当しそしてその軸は送り込み軸ｘに一
致する。可撓性ガイドホース４は断面が丸いか又
は四角形であるような緻密に巻いた鋼線コイルを
呈しており、そしてこのガイドホースはこのコイ
ルが長手方向に伸びないようにするケーシング
と、その外面に同軸的に配置された保護シースと
を有している。ねじれた溶極３を形成するワイヤ
２の直径が約２mmの時には、可撓性ガイドホース
４の長さを35ｍまでにすることができる。

可撓性ガイドホース４は、その他端が、溶接ト
ーチ６に接続され、この溶接トーチには接触チツ
プ５が取り付けられている。本発明によれば、接
触チツプ５は内部接触通路４９をもつ接触挿入体
４８を備え、上記通路４９の面には多数の開始螺
条が形成されており、開始部の直径、リード及び
数は、供給機構１で形成されて上記のホースを通
過するねじれた溶極３の開始部の直径、リード及
び数に各々等しい。ここに取り上げる装置におい
ては、接触通路４９の螺条開始部の数はねじれた
溶極３の場合と同様に３である。接触通路４９の
形状が第２０図及び第２１図に明確に示されてい
る。第２０図はこの挿入体４８の軸を通る平面で
みた挿入体４８の長手方向断面を示しており、そ
して第２１図は接触挿入体４８の横断面を示して
いる。換言すれば、接触通路４９の螺旋面はねじ
れた溶極３の螺旋面と同じである。接触通路４９
のこのようなプロフアイルは、接触チツプ５を通
過するねじれた溶極３が回転運動を行ない続ける
時だけ可能である。

第２２図は上記形式の接触チツプに対する接触
挿入体を示しており（端面図）、ねじれた溶極が
２本の電極ワイヤで形成される場合には第２２ａ
図の接触挿入体を使用し、３本の電極ワイヤで形
成される場合には第22b図の接触挿入体を使用
し、そして７本の電極ワイヤで形成される場合に
は第２２ｃ図の接触挿入体を使用する。

第１４図に示された接触チツプ５の実施例にお
いては、このチツプが円筒状のケーシング５０を
備え、このケーシング５０はその壁に沿つて変位
することのできる接触挿入体４８を包囲する。ケ
ーシング５０には弾力性部材５１が取り付けられ
ており、これはこのケーシングの壁に取り付けら
れたワツシヤ５２によつてこのケーシングに取り
付けられた円筒状の圧縮バネを構成している。弾
力性部材５１は接触挿入体４８の端に接触し、従
つてねじれた溶極の送り込み軸に沿つた向きの力
を与え、接触通路４９の螺条を溶極の螺旋面に押
しつける。

第２３図に示された接触チツプ５の実施例にお
いては、このチツプも接触挿入体４８を包囲する
円筒状ケース５０を備えている。然し乍ら、この
場合には、ケーシング５０の内面に接触する接触
挿入体４８の外面に外部螺条５３が形成されてい
る。ケーシング５０にもその内面に螺条５４が形
成されており、その直径及びリードは接触挿入体
４８の外部螺条５３の直径及びリードに各々等し
く、この接触挿入体の外部螺条５３に係合する。
螺条５３及び螺条体のピツチは接触挿入体４８の
内部接触通路４９の螺条のピツチより小さくなる
ように選択され、換言すれば、ねじれた溶極３の
螺旋面のピツチより小さくなるように選択され
る。

ここに提案するアーク溶接方法を実施した装置
は次のように作動する。

溶接を行なう前であつて且つ供給機構１（第１
４図）を作動する前に、各電極ワイヤ２の１部分
をリール（図示せず）から引き出し、それらの端
を導入ブツシング４２の貫通穴４３に通す。次い
で、電極ワイヤ２の端をデイスク３３の円筒状突
起３６の軸方向貫通穴３７に通し、送りロール１
７ａと１７ｂとの間の間隙４１へ挿入する。その
後、ギヤボツクス１６の駆動モータ１４をオンに
する。駆動モータ１４のシヤフト１５の回転によ
り、このシヤフトに取り付けられた駆動ギヤ部材
２８及びギヤ２７が回転を始める。

ギヤボツクス１６の第２のギヤ装置に組み込ま
れた駆動部材２８が回転すると、これにかみ合う
被駆動部材２９、並びにこの被駆動部材２９と一
体に連結されたデイスク３３及び送りロール１７
も、送り軸ｘのまわりで回転し始める。この場
合、第１６図に示されたように、駆動部材２８が
時計方向に回転する場合には、被駆動部材２９が
反時計方向に回転する。電極ワイヤ２（第１４
図）は送り込み軸ｘに一致した導入ブツシング４
２の軸方向穴４３の軸に対してこの軸方向穴４３
内で変位することがなく、そして電極ワイヤ２の
端は送りロール１７間の間隙４１内に束縛される
ので、デイスク３３が回転する時には、導入ブツ
シング４２と送りロール１７との間の区分におい
てワイヤ２がねじられて溶極３が形成される。

同時に、ギヤボツクス１６の第１のギヤ装置に
組み込まれたギヤ２７の回転が駆動部材１９へ伝
達される。駆動部材１９が回転すると、その内側
歯列２３とかみ合つている被駆動部材２４−送り
ロール１７のシヤフト１８に取り付けられた−も
回転を開始し、送りロール１７はそれらの軸のま
わりで同じ方向に回転する。この場合、第１５図
に示されたように、ギヤ２７が時計方向に回転す
る場合には、駆動部材１９が反時計方向に回転
し、被駆動部材２４も反時計方向に回転する。多
数の開始螺条を周面にもつ送りロール１７（第１
４図）は、それら自体の軸のまわりで回転するこ
とにより、それらの周面間の間隙４１へ電極ワイ
ヤ２をねじ込み、そしてこれらワイヤをねじれた
溶極３としてこの間隙から押し出し、溶極と共に
複雑な回転運動を実行し続ける。

従つて、以上の説明から、駆動部材２８及び被
駆動部材２９を含むギヤボツクス１６の第２のギ
ヤ装置は、送りロール１７を送り込み軸のまわり
で回転させ、このようにしてワイヤ２をねじつて
溶極３を形成し、一方、駆動部材１９及び被駆動
部材２４を含むギヤボツクス１６の第１のギヤ装
置は、送りロール１７をそれらの軸のまわりで回
転させ、このようにしてねじられつつある溶極３
を所要の方向に送る。ギヤボツクス１６の機能は
公知の遊星ギヤ装置の作動と若干似ており、部材
１９は太陽ギヤとして働き、部材２４は惑星ギヤ
として働き、そして部材２９は惑星キヤリヤとし
て働く。

螺旋運動を実行するねじれた溶極３は、送りロ
ール１７間の間隙４１から出た後、送り込み軸ｘ
に沿つて穴３０，２１及び４７を次々に通り、可
撓性ガイドホース４に入る。このガイドホースを
通つた後、ねじれた溶極３は溶接トーチ６の接触
チツプ５に入り、特に、接触挿入体４８の接触通
路４９に入り、ねじれた溶極３はこの螺旋通路４
９にねじ込まれて該溶極の外面の大部分の点にお
いて（当然、通路４９の長さに等しい区分におい
て）この通路の内面と確実に滑り接触する。又、
接触挿入体４８とねじれた溶極３との間の電気的
接触の信頼性は、溶極３の送り込み軸に沿つた向
きの一定の力を与えて接触通路４９の螺旋面を溶
極の螺旋面に押しつける弾力性部材５１の作用に
よつても確保される。

接触挿入体４８の外部螺条５３及びこの挿入体
を包囲するケーシング５０の内部螺条５４により
形成されるねじ結合も弾性部材５１と同様の作用
を有する。この実施例では、溶極３の送り込み軸
に沿つて働く押しつけ力は、溶極３の回転運動続
行中に生じて接触挿入体４８の位置を固定ケーシ
ング５０に対して固定させるような上記ねじ結合
の自己締めつけ作用によつて一定に確保される。
上記ねじ結合のリードと接触挿入体の螺条のリー
ドとの間の特定の関係は、接触チツプ５の特定の
作動条件、ガイドホース４（第１４図）及びねじ
れた溶極３の直径及び長さ、等々に基いて選択さ
れる。然し乍ら、溶極３を接触チツプ５に対して
押しつける特定の手段が必要とされないこともあ
る点に注意されたい。

ガイドホース４の内径はねじれた溶極３の最大
直径よりも常に若干大きなものであり、これは溶
極３をこのホースに通すための通常の条件として
重要である。このため、そして更に、充分長い溶
極３及びホース４を用いた時に溶極３が接触チツ
プ５の接触挿入体４８の螺条に対して支持される
ために、溶極３はこれが長手方向に波状のプロフ
アイルをもつように、即ちこの場合にはホース４
内の溶極３の長さがこのホースの長さより常に若
干大きくなるように、ホース４内に配置される。
この長さの差がねじれた溶極３の螺旋面のピツチ
より大きい場合には、この波状のねじれた溶極３
により生じる弾力が、溶極３を長時間にわたつて
接触挿入体４８の面に押しつける所要の力を与え
るに充分なものとなり、従つて、付加的な押しつ
け手段が不要となる。この場合の一例として手動
溶接又は半自動溶接が考えられる。

自動溶接の場合のように比較的短いガイドホー
ス４及びねじれた溶極３が使用される場合には、
上記の長さの差がねじれた溶極３のリードより小
さい時に、或いは溶極３が全く波状にならない時
に、上記の押しつけ手段を使用することが必要と
なる。これは、接触チツプ５の作動中に摩擦によ
つて当然摩耗が生じるために、ねじれた溶極３及
び接触挿入体４８により形成されたねじ対にバツ
クラツシが現われ、これによりこのねじ対の電気
的接触が悪化し、ひいては全溶接プロセスが乱さ
れるからである。

従つて、特定の押しつけ手段を使用するかどう
かという問題は、溶接装置の目的、構造及び用途
に基いて解決される。接触通路４９は螺旋形状で
あるため、押しつけ手段を用いた時には、その表
面の本来的な摩耗が非常に大きくなる。この摩耗
は、螺旋表面らしきものが存在してその本来の機
能を果たすところまで許される。このような構造
体の接触チツプ５の有効寿命は従来の接触チツプ
よりも何倍も大きい。これは、アーク溶接の種々
の使用目的、特に大量生産という条件下でアーク
溶接を行なう場合に摩耗し切つたチツプの交換に
全生産ラインを停止することが必要とされひいて
は生産コストが増すような時に、非常に重要であ
る。

本発明によるアーク溶接方法及び装置は、公知
の方法及び装置に勝る次のような効果を発揮す
る。

先ず、本発明の方法では、束ねた溶極を送る動
作と、全ての電極ワイヤをねじつて１本の溶極を
形成し、これが回転運動を行ない続けるようにす
る動作とを１つの動作に結合するという原理を用
いることにより、これまでのように電極ワイヤを
ねじるのと別個にこのねじつた溶極を送るという
特殊で複雑な装置が必要とされない。

ここに提案する方法は、送りユニツトと、送ら
れる溶極との接触面積が大きいことによりねじれ
た溶極をガイドホースに押し込む良好な条件を与
え、これにより、溶極をホースに押し込む力が非
常に大きなものとなる。これは、溶接トーチの作
用半径が大きい溶接装置を案出するという問題
を、プツシユ型の供給機構のみを用いて首尾よく
解決できるようにする。

又、ここに提案する方法では、先ず第１に、供
給機構における溶極のスリツプが広範な溶接条件
にわたつて完全に排除されるために溶極が一定の
速度で溶接アークゾーンへ送り込まれ、そして第
２に、溶極がチツプに螺旋面で接触するために溶
極と接触チツプとの電気的接触に高い信頼性が与
えられるという２つの点によつて、溶接プロセス
が安定なものにされる。

更に、ここに提案する方法は、全断面積が150
mm²までの実質的に断面の大きなねじれた溶極を使
用することができ、6000A以上（溶極の断面積に
よる）の溶接電流を用いることができ、そして更
に、1000ｍ／時以上の速度で溶接を行なうことが
できるので、溶接速度（特に、比較的近ずき難い
スポツトで行なわれる溶接の）について実質的な
改善をもたらす。本発明の方法では、鉄金属及び
非鉄金属並びにこれら金属をベースとする色々な
合金のガスシールドアーク溶接及びサブマージア
ーク溶接を行なうことができ、全ての一般的な溶
接方法における標準的なやり方で縁が処理された
高品質の溶接接合部が形成される。

ここに提案する方法では、溶接部の寸法を調整
する一般のやり方と共に、非常に広い範囲にわた
る簡単且つ効果的な機械的な調整法が与えられ
る。溶接装置に付随した取り扱いが適度に容易に
されたために、このような調整を行なうのに熟練
した溶接作業者は必要とされない。更に、ここに
提案する方法による調整では、溶接部の寸法の制
御を簡単化及び自動化することができると共に、
溶接接合部の処理済みの縁の寸法変化に応じてこ
れを行なうことができる。

本発明の方法を実施する装置は、構造が簡単
で、材料の比消費量が低く然も使用寿命が相当に
改善される。

これらの全ての特徴により、溶接プロセスを完
全に自動化できると共に、ガイドホースの可撓性
に影響を及ぼすことなく断面積の大きなねじれた
溶極を長いガイドホースに送りつつ溶接を行なう
ことができ、そして更に、溶接トーチのサイズの
縮小により自動溶接の応用範囲を実質的に拡張す
ることができる。上記のサイズ縮小は、溶接スポ
ツトから相当の距離に配置された大容量のワイヤ
リールのすぐ近くに電極供給機構を設置すること
によつて達成される。

本発明の特定の実施例を図示して説明したが、
色な変更が当業者に明らかであり、従つて、本発
明は上記したアーク溶接方法及び装置の説明に限
定されたものではなく、本発明の精神及び範囲内
で種々の変更がなされ得ることに注意されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるアーク溶接方法を説明す
るための溶接装置の簡略図、第２図は２本のワイ
ヤをねじつた溶極の作用部分と被加工片との相互
配置を溶極の或る延長長さについて示した概略図
であつて、溶接部の寸法を調整する本発明による
実施例を示す図、第３図は２本のワイヤをねじつ
た溶極の、第２図の−線に沿つた断面図、第
４図は第２図に示した溶極位置で得られた溶接部
の断面図、第５図は２本のワイヤをねじつた溶極
の作用部分と被加工片との相互配置を、第２図の
場合とは別の溶極延長長さについて示した概略
図、第６図は第５図の−線に沿つた溶極の断
面図、第７図は第５図に示された溶極位置で得ら
れた溶接部の断面図、第８図は２本のワイヤをね
じつた溶極の作用部分と被加工片との相互配置を
溶極の或る回転角度について示した概略図であつ
て、溶接部の寸法を調整する本発明の別の実施例
を示す図、第９図は第８図の−線に沿つた溶
極の断面図、第１０図は第８図に示された溶極位
置で得られた溶接部の断面図、第１１図は２本の
ワイヤをねじつた溶極の作用部分と被加工片との
相互配置を第８図の場合とは別の溶極回転角度に
ついて示した概略図、第１２図は第１１図のXII−
XII線に沿つた溶極の断面図、第１３図は第１１図
に示された溶極位置で得られた溶接部の断面図、
第１４図は本発明のアーク溶接方法を実施するア
ーク溶接装置の断面図、第１５図は第１４図の
−線に沿つた供給機構の第１ギヤ装置の断
面図、第１６図は第１４図の−線に沿つ
た供給機構の第２ギヤ装置の断面図、第１７図は
第１４図の−線に沿つた供給機構の送り
ロールの断面破断図、第１８図は第１４図の
−線に沿つた供給機構の導入ブツシングの断
面図、第１９図は第１４図に示された供給機構の
導入ブツシングの別の実施例を示す断面図、第２
０図は溶接トーチの接触チツプの接触挿入体をそ
の軸を通る平面に沿つてみた断面図、第２１図は
第１４図のXI−XI線に沿つた断面図、第２２
図は色々な本数の電極ワイヤで形成されたねじれ
た溶極に用いられる溶接トーチの接触チツプの接
触挿入体を示す端面図、そして第２３図は溶接ト
ーチの接触チツプの接触挿入体の別の実施例をそ
の軸を通る平面に沿つてみた断面図である。 １…供給機構、２…電極ワイヤ、３…ねじれた
電極、５…接触チツプ、６…溶接トーチ、７…溶
接アーク、１１…溶接部、１２…ねじれた溶極の
端面、１４…駆動モータ、１５…駆動モータのシ
ヤフト、１６…供給機構のギヤボツクス、１７…
送りロール、１８…送りロールのシヤフト、１９
…ギヤボツクスの第１ギヤ装置の駆動部材、２４
…ギヤボツクスの第１ギヤ装置の被駆動部材、２
８…ギヤボツクスの第２ギヤ装置の駆動部材、２
９…ギヤボツクスの第２ギヤ装置の被駆動部材、
４８…接触チツプの接触挿入体、４９…接触挿入
体の接触通路、５０…接触挿入体のケーシング、
５１…接触チツプの弾力性部材、５３…接触挿入
体の外部螺条、５４…接触挿入体のケーシングの
内部螺条。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶接アークのゾーンにねじれた溶極を送り込
   むことより成り、上記ねじれた溶極は２本以上の
   非絶縁電極ワイヤで形成されていて多螺条ねじを
   呈し、該ねじはその螺条を形成する外側の電極ワ
   イヤの本数によつて定められた多数の螺条開始部
   を有し、得られる溶接部の寸法を調整できるよう
   にして上記溶極の送り込みを行なうようなアーク
   溶接方法において、上記ねじれた溶極３は、これ
   を溶接アーク７のゾーンへ送り込む時に電極ワイ
   ヤ２を送り込み軸に対してねじることにより形成
   され、上記ねじれた溶極３は上記送り込み軸のま
   わりで該軸に沿つて螺旋回転運動を次々に実行
   し、上記ねじれた溶極３の電極ワイヤ２の各々は
   同じ経路を進んで、同じ点において溶接アーク７
   のゾーンに入り、上記ねじれた溶極３を溶接アー
   ク７のゾーンへ送り込む速度は、 ねじれた溶極３の送り込み速度をｖとし、 電極ワイヤ２をねじる螺旋リードをｐとし、 ねじれた溶極３の単位時間当たりの回転数をｒ
   とし、そして ねじられる外側電極ワイヤ２の本数をｎとすれ
   ば、 ｖ＝ｐ・ｒ・ｎ という関係から決定されることを特徴とする方
   法。 ２ ２本の電極ワイヤ２で形成されたねじれた溶
   極３を使用して得られる溶接部１１の寸法の調整
   は、溶接アーク７のゾーンにおいて、ねじれた溶
   極３の端面１２の向きを、上記溶極３の送り込み
   軸に垂直な平面内で溶接部１１の長手軸に対して
   変えることによつて行なう特許請求の範囲第１項
   に記載のアーク溶接方法。 ３ 溶接アーク７のゾーンにおいて上記ねじれた
   溶極３の端面１２の向きを、このねじれた溶極３
   の送り込み軸に垂直な平面内で溶接部１１の長手
   軸に対して変える上記段階は、ねじれた溶極３の
   送り込み軸に沿つた該溶極の延長長さを、該溶極
   ３の長手プロフアイルの螺旋リードの±0.5以内
   で変えることによつて行なう特許請求の範囲第２
   項に記載のアーク溶接方法。 ４ 溶接アーク７のゾーンにおいて上記ねじれた
   溶極３の端面１２の向きを、このねじれた溶極３
   の送り込み軸に垂直な平面内で溶接部１１の長手
   軸に対して変える上記段階は、溶極３をその送り
   込み軸に対し0゜ないし90゜の範囲の角度にわたつ
   て回転することにより行なう特許請求の範囲第２
   項に記載のアーク溶接方法。 ５ 接触チツプが取り付けられた溶接トーチを備
   え、この溶接トーチは、溶極を溶接ゾーンに送り
   込む可撓性ガイドホースを介して供給機構に接続
   され、この供給機構は、ケーシング内に配設され
   て駆動モータを設けたギヤボツクスを含み、更に
   上記供給機構は、溶極をその送り込み軸に沿つて
   進める回転送りロールも備え、該ロールは、駆動
   モータのシヤフトに運動学的に結合されたシヤフ
   トにしつかりと固定されているような装置におい
   て、上記供給機構１の送りロール１７の各々は、
   その両側において、形成されつつあるねじれた溶
   極３の同じ部分に接しており且つ多数の開始螺条
   が外面に形成された円筒として作られており、そ
   の開始螺条のリードはねじれた溶極３のリードに
   等しく、上記送りロール１７のシヤフト１８ａ，
   １８ｂの一方の端部は、デイスク３３に直径方向
   に設けられた穴３５ａ，３５ｂに回転しうるよう
   に取り付けられており、このデイスク３３は、ケ
   ーシング１３の、電極ワイヤ２が供給される側に
   配設されており、そのデイスク３３の中央突起３
   ６は、上記ケーシング１３の穴３９に回転しうる
   ように配置されていて且つ電極ワイヤ２を通すた
   めの軸穴を有しており、上記シヤフト１８ａ，１
   ８ｂの反対側の端部は、デイスク２９に設けられ
   た穴３１ａ，３１ｂに回転しうるように配置され
   ており、このデイスク２９は、上記ケーシング１
   ３の上記ねじれた溶極３が出ていく側に配設され
   ていて且つ上記ねじれた溶極３を通すための軸穴
   ３０を有しており、上記供給機構１のギヤボツク
   ス１６は、上記送りロール１７をそれらの軸のま
   わりで同じ方向に回転させる第１の機械的伝達装
   置を有しており、この第１の機械的伝達装置は、
   上記送りロール１７の上記シヤフト１８ａ，１８
   ｂの、上記ねじれた溶極３が上記ケーシング１３
   から出ていく側の端部に各々しつかりと固定され
   たギヤの形の２つの被駆動部材２４ａ，２４ｂ
   と、上記ケーシング１３の、上記ねじれた溶極３
   が出ていく側に受け入れられたカツプ形素子の形
   の１つの駆動部材１９とを備えており、この駆動
   部材１９の中央突起２０は、上記ケーシング１３
   の穴２６に回転しうるように取り付けられ且つ上
   記ねじれた溶極３を通すための軸穴２１を有して
   おり、上記駆動部材１９の内周面は、上記被駆動
   部材２４ａ，２４ｂの歯にかみ合う歯を有してお
   り、上記駆動部材１９の内周面は、駆動モータ１
   ４のシヤフト１５にしつかりと取り付けられた歯
   車２７の歯にかみ合う歯をしており、更に、上記
   ギヤボツクス１６は、両送りロール１７を上記ね
   じれた溶極３の軸のまわりで同期をとつて回転さ
   せる第２の機械的伝達装置を備え、この第２の機
   械的伝達装置は、外側表面に歯を有する上記デイ
   スク２９である被駆動部材と、上記駆動モータ１
   ４のシヤフト１５にしつかりと取り付けられた歯
   車の形であつて且つ上記デイスク２９の歯とかみ
   合う歯を有している駆動部材２８とを備えてお
   り、更に、上記接触チツプ５は、内部接触通路４
   ９をもつた接触挿入体４８を備え、上記内部接触
   通路４９の面には、多数の開始螺条が設けられて
   おり、その開始部の直径、リード及び個数は、上
   記接触チツプ５を通して延長する形成されたねじ
   れた溶極３の開始部の直径、リード及び個数にそ
   れぞれ等しいことを特徴とする装置。 ６ 上記溶接トーチ６の接触チツプ５は、更に、
   ケーシング５０を備え、このケーシングは、上記
   接触挿入体４８を包囲すると共に、このケーシン
   グには、弾力性部材５１が取り付けられており、
   これは上記接触挿入体４８の一方の端に接触し、
   上記溶極３の送り軸に沿つた向きの力を与え、そ
   して上記接触挿入体４８の上記接触通路４９の螺
   条をこの溶極３の螺条面に圧着する特許請求の範
   囲第５項に記載の装置。 ７ 上記溶接トーチ６の接触チツプ５は、更に、
   ケーシング５０を備え、このケーシングは、外部
   螺条５３が周面に形成された接触挿入体４８を包
   囲し、そしてケーシングの内面には螺条５４が形
   成されており、その直径及びピツチは、上記接触
   挿入体４８の外部螺条５３の直径及びピツチに
   各々等しく、そして上記接触挿入体４８の外部螺
   条５３に係合する特許請求の範囲第５項に記載の
   装置。 ８ 上記接触チツプ５の接触挿入体４８の外部螺
   条５３と、この外部螺条５３に係合する接触チツ
   プ５のケーシング５０の内面の螺条５４は、接触
   挿入体４８の内部接触通路４９の螺条のリードよ
   り小さいリードで形成される特許請求の範囲第７
   項に記載の装置。