JPH07241677A

JPH07241677A - 溶接ワイヤ送給用ライナ

Info

Publication number: JPH07241677A
Application number: JP3582794A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Hori; 勝義堀; Nobuo Nakazawa; 信雄中澤
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1994-03-07
Filing date: 1994-03-07
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】ワイヤの送給安定性に優れ、かつ異物の排出
性能にも優れた溶接ワイヤ送給用ライナを提供する。【構成】ライナ２１に開設されるガイド孔２２の断面
形状を、ワイヤ４が挿通可能な非円形に形成する。ガイ
ド孔の断面形状は、多角形であってもよく、また楕円形
ないしはこれに近似の形状であってもよい。ガイド孔の
断面形状を多角形にする場合には、円に外接する多角
形、例えばガイド孔に挿通されるワイヤの外径よりも大
径の円に外接する多角形とすることがより好ましい。具
体的には、三角形、四角形、又は菱形とすることが好ま
しい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動アーク溶接装置に
備えられる溶接ワイヤガイド用のライナに係り、特に、
当該ライナに開設されるガイド孔の構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７に、従来より知られている消耗電極
アーク溶接装置（以下、「ＧＭＡ溶接装置」と略称す
る。）におけるワイヤ送給装置から溶接トーチまでのワ
イヤ送給に関連した機器の構成を示す。この図におい
て、１はワイヤ送給装置、２は溶接トーチ、３はワイヤ
送給装置１から溶接トーチ２に電極心線（本明細書にお
いては、これを「ワイヤ」という。）４を導くコンジッ
ト、５はワイヤ４が巻回されたワイヤリール、６はワイ
ヤリール５からワイヤ４を引き出すローラ、７はローラ
６を駆動するモータを示している。コンジット３内に
は、図８に示すように、中空のライナ８が内挿されてお
り、ローラ６によってワイヤリール５から引き出された
ワイヤ４は、ライナ８に開設されたガイド孔８ａ内に挿
通され、トーチ２の先端部から送り出されて、その先端
部と母材９との間にアーク１０を形成する。

【０００３】コンジット３は、通常３ｍ〜６ｍ程度の長
さを有する。したがって、ライナ８も使用されるコンジ
ット３の長さに合わせて、３ｍ〜６ｍ程度の長さに形成
される。ライナ８としては、ワイヤ４が軟鋼や低合金鋼
の場合には、硬い鋼線を密着巻きしたスプリングが多く
用いられ、硬質ポリテトラフルオロエチテン製のチュー
ブもしばしば用いられる。また、ワイヤ４がアルミニウ
ム等の軟質材である場合には、ライナ８としては、硬質
ポリテトラフルオロエチテン製のチューブが多く用いら
れる。ＧＭＡ溶接で用いられるワイヤ４の断面形状は、
ほとんどが円形であり、従来のライナ８に開設されてい
るガイド孔８ａの断面形状は全て円形である。ガイド孔
８ａの直径は、ワイヤ４の材質によっても大きく左右さ
れるが、通常、直径が１．２ｍｍのワイヤに対しては
２．０ｍｍ程度が適正であり、直径が１．６ｍｍのワイ
ヤに対しては２．７ｍｍ程度が適正であるとされてい
る。

【０００４】ところで、前記ローラ６には、ワイヤ４と
の間に作用する摩擦力を大きくし、かつワイヤ４の送り
方向を安定にするため、周面にワイヤ４を押圧可能なＶ
溝やＵ溝が設けられる。このため、ワイヤ４がローラ６
を通過する過程で、溝の角がワイヤ４を削り、切粉を発
生しやすい。また、軟鋼ワイヤや低合金鋼ワイヤの表面
には、錆止めや通電性の改善それに潤滑性の付与等を目
的として銅メッキが施されているので、この場合には、
ローラ６の角でこのメッキが剥がされて、メッキ屑を発
生しやすい。さらに、ライナ８内においても、ワイヤ４
とライナ８との摺動に起因する摩耗粉やメッキ屑が発生
する。加えて、ワイヤ送給装置１に装着されるワイヤ４
は、必ずしも清浄ではなく、表面に錆やごみが付着して
いる場合もある。これらの切粉やメッキ屑それに錆やご
み（以下、これを「異物」と総称する）のうち、小さな
ものはワイヤ４に付着したままライナ８内を通過し、溶
接部に送りこまれるか、あるいは溶接トーチ２に備えら
れた異物排出孔から外部に排出されるが、大きなものは
ライナ８内に蓄積し、次第にワイヤ４の送給抵抗を増し
てワイヤの定速送給を困難にしたり、最悪の場合には、
ワイヤ４の送給を不能にするおそれがある。

【０００５】ＧＭＡ溶接の場合、トーチ２の先端から送
りだされるワイヤ４の速度が不安定であると、ワイヤ速
度が急に遅くなった場合には、アークがバーンバックし
てトーチ内の通電チップ（図示せず）を損傷し、反対
に、ワイヤ速度が急に速くなった場合には、ワイヤ４が
母材９と接触して短絡し、溶断再点弧する際に多量のス
パッタを発生するといった不都合を生じる。もちろん、
ワイヤ送給が停止した場合には、アーク４が持続できな
くなり、溶接作業が中断される。

【０００６】ライナ８に開設されるガイド孔８ａの孔径
を、発生する異物の大きさを考慮してワイヤ４の直径よ
りも充分に大きくすれば、異物の目詰まりによるワイヤ
４の送給不良を防止できる。しかし、このようにする
と、ローラ６の送給力によってワイヤ４が変形しやすく
なり、図９に示すように、ガイド孔８ａ内でワイヤ４が
連続するＳ字状にうねって湾曲するといった現象を生じ
る。そして、同図から明らかなように、ガイド孔８ａの
孔径が大きくなるほどワイヤ４がライナ８の内面に突き
当たる角度θが大きくなるため、ライナ８にかかる摩擦
力が大きくなってますますワイヤの送給抵抗が増加し、
ワイヤ４が座屈して送給が不可能になるといった不都合
を生じやすくなる。

【０００７】また、溶接中には、種々の原因で、トーチ
２の先端部に設けられた通電チップ内でワイヤ４が詰ま
り気味になることがしばしば起こるが、そのときにもガ
イド孔８ａの孔径が過大であると、ワイヤ詰まりに起因
する送給力の増加によってワイヤ４が座屈を起こしやす
く、ワイヤ４を通電チップ内に押し込む力でチップ内の
詰まりを押し破って送給を続行することが困難になる。
仮に、ワイヤ４の押し付け力によって詰まりが押し破れ
たとしても、ワイヤ４がＳ字状にうねっていると、詰ま
りを押し破った瞬間に、ワイヤ４がその弾性力によって
通電チップの先端部から急激に飛び出すといった現象を
繰り返し生じることになるので、ワイヤの定速送給が困
難になり、前記と同様の不都合を生じると共に、薄板溶
接時においては、ワイヤ４の先端部が母材を突き抜き、
孔あけ品を作るおそれもある。さらに、このようにガイ
ド孔８ａ内でワイヤ４がＳ字状にうねると、自動溶接
時、アーク停止と同時にワイヤ４の送給を停止しても、
ガイド孔８ａ内のワイヤ４が伸長して繰り出されるた
め、ワイヤ４が瞬時に停止せず、母材９に接触して溶着
してしまうという不都合を生じる。

【０００８】ロボット溶接する際には、さらに別の問題
を生じることがある。すなわち、ロボット搭載ＧＭＡ溶
接では、ワイヤ送給装置１をロボットの上腕に搭載し、
ロボットの手首の先端にトーチを取り付けて溶接するの
が普通であり、かつ溶接開始前に、溶接時の状態を想定
してワイヤ４を通電用チップから出し、当該ワイヤ４の
先端で溶接開先を倣って溶接経路を記憶し、その後プレ
イバックして溶接を実行するというタッチセンシング方
式が通常採られる。ところが、溶接経路の記憶は、ワイ
ヤ駆動用のローラ６を停止し、ロボットのアームや手首
を動かすことによって行うので、ガイド孔８ａの孔径が
過大なライナ８を用いると、ロボットの動きに応じてガ
イド孔８ａ内のワイヤ４の通過経路が変動しやすく、通
電用チップからのワイヤ突出量が刻々と変動する。この
ため、開先位置を正確に倣うことができず、プレイバッ
ク時にワイヤ４の先端が狙い位置から外れたり、ビード
が蛇行するといった不都合を生じやすい。

【０００９】従来においては、ガイド孔８ａの孔径が過
小である場合に生じる不都合と、それが過大である場合
に生じる不都合とを考慮し、両者の兼ね合いをとるべ
く、経験的に、直径が１．２ｍｍのワイヤに対してガイ
ド孔８ａの孔径が２．０ｍｍ程度の円形孔を有するライ
ナが用いられている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、円形
のガイド孔の孔径を調整することによって、異物の目詰
まり防止にも、またワイヤのうねり防止にもある程度効
果があるライナを得ようとするものであるので、両方の
不都合を根本的に解決するものではなく、異物の目詰ま
りも生じるし、ワイヤのうねりに起因する種々の不都合
も発生する。したがって、ガイド孔内への異物の目詰ま
りとガイド孔内でのワイヤのうねりを根本的に解決する
手段の開発が嘱望されている。

【００１１】本発明は、かかる課題を解決するものであ
って、その目的は、ガイド孔内への異物の目詰まりとガ
イド孔内でのワイヤのうねりを根本的に解決し、高品質
の溶接を効率良く行える溶接ワイヤ送給用ライナを提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記の課題は、ガイド孔
の断面形状、すなわち軸線に対して直角の面で切断した
ときの断面形状を、ワイヤが挿通可能な非円形に形成す
ることによって、解決できる。

【００１３】ガイド孔の断面形状は、多角形であっても
良いし、楕円形であっても良い。また、曲率半径が同一
又は異なる複数の円弧を組合せた形状であっても良い
し、曲率半径が同一又は異なる複数の円弧と直線とを組
合せた形状であっても良い。ガイド孔の断面形状を多角
形にする場合には、円に外接する多角形とすることが好
ましく、その形状は、三角形であっても、四角形であっ
ても良い。

【００１４】

【作用】ガイド孔を非円形、例えば三角形、菱形、楕円
形などにすると、当該ガイド孔内に円滑に挿通可能な最
大直径のワイヤを挿通しても、挿通されたワイヤの周面
とガイド孔の内面との間に大きな空隙が形成されるの
で、ワイヤの湾曲や座屈を減少できると同時に、異物の
目詰まりや噛み込みも減少できる。

【００１５】例えば、図１０のように、直径Ｄの円１１
に外接する正三角形のガイド孔８ａを考えると、その内
接円１１とガイド孔８ａの一つの隅部とに内接する円１
２の直径ｄはＤ／３となる。したがって、Ｄを１．２ｍ
ｍとすると、ｄ＝０．４ｍｍになる。このことは、ガイ
ド孔を直径１．２ｍｍのワイヤをぎりぎりにガイドする
三角孔にしても、直径０．４ｍｍの球状異物を３ヵ所か
ら同時に通過できることを示している。前記したよう
に、円形断面のガイド孔を有するライナにおいては、直
径が１．２ｍｍのワイヤを挿通する場合、通常ガイド孔
径が２．０ｍｍに形成されており、通過できる球状異物
の直径は片側で０．２ｍｍにすぎない。このように、ガ
イド孔を三角形にすると、ワイヤのうねりを少なくしな
がら、切り屑などより大きい異物をガイド孔を通して排
出することができるので、ワイヤ詰まりや送給むらを生
じない。

【００１６】

【実施例】〈第１実施例〉本発明の第１実施例を、図１及び図２に
基づいて説明する。図１は本例に係る溶接ワイヤ送給用
ライナの縦断面図であり、図２はその溶接ワイヤ送給用
ライナの効果を説明するための図である。これらの図に
おいて、符号４はワイヤ、符号２１は溶接ワイヤ送給用
のライナ、符号２２はライナ２１に開設されたガイド孔
を示している。

【００１７】本例のライナ２１は、図１に示すように、
ガイド孔２２の断面形状を正三角形にしたことを特徴と
する。もちろん、本例のライナ２１も、図８に示した従
来のライナ８と同様に、所定の長さを有する管状に形成
され、ワイヤ送給装置と溶接トーチとをむすぶコンジッ
ト（図７参照）内に収納される。ガイド孔２２の大きさ
は、必要に応じて適宜変更が可能であるが、直径が１．
２ｍｍの軟鋼ワイヤを挿通するものについては、直径が
１．６ｍｍの円２３に外接する大きさとすることが好ま
しい。また、ガイド孔２２の各角部を鋭いエッジ状に形
成することもできるが、外部に丸みを設ける方がより好
ましい。

【００１８】直径が１．２ｍｍのワイヤ４をこのガイド
孔２２内に挿通した場合、ワイヤ４がこのガイド孔２２
内で蛇行できるのは、図２に符号４Ａ，４Ｂで示すよう
に、三角形を構成する１つの角部から他の１つの角部ま
での間である。その移動量を算出すると、０．６９ｍｍ
になる。また、このガイド孔２２を通過できる最も大き
な球状異物２４の直径を求めると、０．８４ｍｍにな
る。さらに、このガイド孔２２を異物が通過できる総面
積は、２．１９ｍｍ² になる。これに対して、直径２．
０ｍｍの円形断面のガイド孔８ａ内に直径が１．２ｍｍ
のワイヤ４を挿通した場合には、ワイヤ４の最大移動量
が０．８ｍｍ、ガイド孔８ａを通過できる最も大きな球
状異物の直径が０．８ｍｍ、ガイド孔８ａを異物が通過
できる総面積が２．０１ｍｍ² になる。かように、本例
のライナ２１は、従来例に係るライナと比べて、ワイヤ
４の移動量（うねり量）が０．８６倍に低下する一方
で、ガイド孔を通過可能な最大球状異物の直径が１．０
５倍、異物を通過可能な総面積が１．０９倍に増加す
る。これらのことから、本例のライナ２１は、異物の目
詰まり防止とワイヤの座屈防止の双方に関して根本的な
解決策になっていることが判る。

【００１９】〈第２実施例〉本発明の第２実施例を、図
３及び図４に基づいて説明する。図３は本例に係る溶接
ワイヤ送給用ライナの縦断面図であり、図４はその溶接
ワイヤ送給用ライナの効果を説明するための図である。
これらの図において、符号４はワイヤ、符号３１は溶接
ワイヤ送給用のライナ、符号３２はライナ３１に開設さ
れたガイド孔を示している。本例のライナ３１は、図３
に示すように、ガイド孔３２の断面形状を、２つの菱形
３３ａ，３３ｂを十字に組合せ、その外形線をつないだ
八角形にしたことを特徴とする。ガイド孔３２の大きさ
は、必要に応じて適宜変更が可能であるが、直径が１．
２ｍｍの軟鋼ワイヤを挿通するものについては、対角線
の長さが３．２ｍｍと１．８５ｍｍの菱形を、２つ組み
合わせた大きさとすることが好ましい。本例の場合に
も、ガイド孔２２の各角部を鋭いエッジ状に形成するこ
ともできるが、外部に丸みを設ける方がより好ましい。

【００２０】直径が１．２ｍｍのワイヤ４をこのガイド
孔３２内に挿通した場合、ワイヤ４がこのガイド孔３２
内で蛇行できるのは、図４に符号４Ａ，４Ｂで示すよう
に、ガイド孔３２を構成する１つの菱形の長い対角線に
沿って移動できる範囲である。その移動量を算出する
と、０．８ｍｍになる。また、このガイド孔３２を通過
できる最も大きな球状異物３４の直径を求めると、０．
９３ｍｍになる。さらに、このガイド孔８ａを異物が通
過できる総面積は、２．６２ｍｍ² になる。これらの値
を、直径２．０ｍｍの円形断面のガイド孔内に直径１．
２ｍｍのワイヤを挿通した場合の諸量（第１実施例参
照）と比較すると、ワイヤ４の移動量については両者同
等であるが、ガイド孔を通過可能な最大球状異物の直径
については、本例品が従来品の１．１６倍、異物を通過
可能な総面積については、本例品が従来品の１．３０倍
に増加する。

【００２１】〈第３実施例〉本発明の第３実施例を、図
５及び図６に基づいて説明する。図５は本例に係る溶接
ワイヤ送給用ライナの縦断面図であり、図６はその溶接
ワイヤ送給用ライナの効果を説明するための図である。
これらの図において、符号４はワイヤ、符号４１は溶接
ワイヤ送給用のライナ、符号４２はライナ４１に開設さ
れたガイド孔を示している。本例のライナ４１は、図５
に示すように、ガイド孔４２の断面形状を正方形にした
ことを特徴とする。ガイド孔４２の大きさは、必要に応
じて適宜変更が可能であるが、直径が１．２ｍｍの軟鋼
ワイヤを挿通するものについては、対角線の長さが２．
５０ｍｍとすることが好ましい。本例の場合にも、ガイ
ド孔２２の各角部を鋭いエッジ状に形成することもでき
るが、外部に丸みを設ける方がより好ましい。

【００２２】直径が１．２ｍｍのワイヤ４をこのガイド
孔４２内に挿通した場合、ワイヤ４がこのガイド孔４２
内で蛇行できるのは、図６に符号４Ａ，４Ｂで示すよう
に、ガイド孔４２を構成する１つの角部からそれと対向
する他の角部に移動するまでの距離である。その移動量
を算出すると、０．８ｍｍになる。また、このガイド孔
４２を通過できる最も大きな球状異物４４の直径を求め
ると、０．８７ｍｍになる。さらに、このガイド孔４２
を異物が通過できる総面積は、１．９８ｍｍ²になる。
これらの値を、直径２．０ｍｍの円形断面のガイド孔内
に直径１．２ｍｍのワイヤを挿通した場合の諸量（第１
実施例参照）と比較すると、ワイヤ４の移動量及び異物
を通過可能な総面積については両者同等であるが、ガイ
ド孔を通過可能な最大球状異物の直径については、本例
品が従来品の１．０９倍に増加する。

【００２３】なお、前記各実施例におけるライナ２１，
３１，４１は、例えば硬質ポリテトラフルオロエチレン
の如き弾性と滑性に優れた硬質樹脂材料を用いて形成す
ることもできるし、また鋼線を密巻きしてスプリング状
にしたものを用いることもできる。

【００２４】また、ガイド孔の断面形状に関しても、第
１〜第３実施例に限定されるものではなく、必要に応じ
て他の非円形とすることができる。例えば、ガイド孔の
断面形状を、楕円形ないしはこれに近似する形状、菱
形、正６角形、あるいは曲率半径が同一又は異なる複数
の円弧を組合せた形状、もしくは曲率半径が同一又は異
なる複数の円弧と直線とを組合せた形状とすることがで
きる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
溶接ワイヤ送給用ライナのガイド孔を非円形にしたの
で、仮に当該ガイド孔内に円滑に挿通可能な最大直径の
ワイヤを挿通したとしても、挿通されたワイヤの周面と
ガイド孔の内面との間に大きな空隙が形成され、ワイヤ
のうねり（湾曲）を減少できると同時に、異物の目詰ま
りも減少できる。よって、アーク溶接中におけるワイヤ
の送給速度が一定化され、スパッタの発生量を低減でき
ると共に、異物の噛み込みによるワイヤの送給停止頻度
が減少し、作業能率が改善される。また、ロボット溶接
を行う際の溶接経路の記憶が正確に行われ、高品質の自
動溶接を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係るライナの断面図である。

【図２】第１実施例の効果説明図である。

【図３】第２実施例に係るライナの断面図である。

【図４】第２実施例の効果説明図である。

【図５】第３実施例に係るライナの断面図である。

【図６】第３実施例の効果説明図である。

【図７】従来より知られているＧＭＡ溶接装置の構成図
である。

【図８】従来例に係るコンジットの断面図である。

【図９】従来技術の不都合を示すライナの断面図であ
る。

【図１０】本発明の原理説明図である。

【符号の説明】

４ワイヤ２１，３１，４１溶接ワイヤ送給用ライナ２２，３２，４２ガイド孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ワイヤ送給装置と溶接トーチとをつなぐ
コンジット内に設けられ、ワイヤ送給装置から送り出さ
れたワイヤを溶接トーチに導くガイド孔が開設された溶
接ワイヤ送給用ライナにおいて、前記ガイド孔の軸線に
対して直角の面で切断したときの断面形状を、前記ワイ
ヤが挿通可能な非円形に形成したことを特徴とする溶接
ワイヤ送給用ライナ。
【請求項２】請求項１において、前記ガイド孔の断面
形状が、多角形であることを特徴とする溶接ワイヤ送給
用ライナ。
【請求項３】請求項１において、前記ガイド孔の断面
形状が、円に外接する多角形であることを特徴とする溶
接ワイヤ送給用ライナ。
【請求項４】請求項２又は３のいずれかにおいて、前
記ガイド孔の断面形状が三角形であることを特徴とする
溶接ワイヤ送給用ライナ。
【請求項５】請求項２又は３のいずれかにおいて、前
記ガイド孔の断面形状が四角形であることを特徴とする
溶接ワイヤ送給用ライナ。
【請求項６】請求項１において、前記ガイド孔の断面
形状が楕円形であることを特徴とする溶接ワイヤ送給用
ライナ。