JPS587003B2 - フラックス入りワイヤの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶接用フラツクス入りワイヤの製造工程にお
いて常に均一なフラツクス充填率を維持しうるフラツク
ス入りワイヤの製造方法に係るっ一般に溶接用フラツク
ス入りワイヤの品質はフラツクス充填率によって著く影
響を受ける。

そのためフラツクス充填率の均一化がフラツクス入りワ
イヤの製造工程において重要となる。

フラツクス充填率は充填フラツクス重量のフラツクス入
りワイヤ重量に対する割合であるから理論的にはフラツ
クス入りワイヤ製造工程のフラツクス充填位置でのワイ
ヤ外皮素材の供給量とフラツクス供給量が常に一定であ
ればフラツクス充填率は常に一定になるのであるが、通
常の工程においては上記ワイヤ外皮素材の供給量とフラ
ツクス供給量は実際上何らかの諸原因により設定値をは
ずれやすく、常に一定値とはなりにくいことにより、フ
ランクス充填率が変動し均一にはなりにくいことが経験
により確かめられている。

従来はフラツクス入りワイヤの製造工程において作業員
がフラツクス充填後に定期的に一時工程を停止し、破壊
検査によりフラツクス充填率を測定し、目標値からはず
れていればフラツクス充填位置におけるフラツクス供給
量を調整してフラツクス充填率が目標値に近づくように
していた。

すなわち破壊検査によりフラツクス充填率が目標値より
犬であればフラツクス供給量を減少させ、目標値より小
であればフラツクス供給量を増加してフラツクス充填率
が目標値に近づくようにしていたのである。

しかしこのような従来方法は作業員が工程を一時停止し
て破壊検査をするため検査回数に比例して工程の稼動率
が減少し又フラツクス充填率を破壊検査により測定して
目標値からのずれに応じてフラツクス供給量を調整して
も充填率測定が定期的であるためその間のフラツクス充
填率の変動は検知できず従ってその間に目標値からはず
れてもフラツクス充填率を目標値に近づけることはでき
なかったので品質管理上不安であった。

さらに破壊検査によるフラツクス充填率の測定、フラツ
クス供給量の調整は作業員によって手動により行なわれ
るので個人差、不正確等の問題があった。

上記の如く作業員の手作業により定期的に工程を停止し
破壊検査を行ないフラツクス充填率を測定して目標値か
らのずれを検知し、フラツクス供給量を調整することに
より目標値からのずれをなくしフランクス充填率の均一
化を計ろうさする従来の方法は種々の問題があるためフ
ラツクス入りワイヤの品質を左右するフラツクス充填率
の均一化方法としてははなはだ不適当な方法であった。

本発明は上記の如き従来方法の問題点を解消するもので
ありフラツクス入りワイヤ製造工程において自動的にフ
ラツクス充填率を測定し、設定フラツクス充填率からそ
れれば自動的に設定フラツクス充填率にもどし常にフラ
ツクス充填率を均一ならしめる方法を提供するものであ
る。

すなわち本発明の要旨は、フラツクス入りワイヤの製造
工程におけるワイヤ外皮素材の供給速度と所要径に伸線
した段階における線速度とを測定してフラツクス充填率
を検出し、次に該フラツクス充填率とあらかじめ設定し
た設定ブラックス充填率との比較量を検出し該比較量に
よりフラツクス供給量を制御してフラツクス充填率を均
一化することを特徴とするフラツクス入りワイヤの製造
方法にある。

以下本発明を詳細に説明する。

フラツクス入りワイヤのフラツクス充填率はと表わされ
ワイヤ重量はワイヤ外皮重量と充填フラツクス重量吉の
和であるからすでに述べた如くフラツクス充填率はフラ
ツクス充填位置でのワイヤ外皮素材の供給量とフラツク
ス供給量によって決定される。

本発明は充填フラツクスの供給量を制御することにより
フランクス供給量あるいはワイヤ外皮素材の供給量の変
動分を補正してフラックス充填率を常に設定フラツクス
充填率に維持し均一化を計ろうとする方法である。

本発明の方法におけるワイヤ外皮素材は特に規定しない
が以下帯鋼を使用し先場合について説明する。

本発明者らの研究の結果、フラツクス入りワイヤ中の充
填フラツクス量が変化するに従ってワイヤの伸び率が変
化することが明らかとなった。

なおこの場合のワイヤ伸び率は と表わされる。

すなわちワイヤ外皮帯鋼の供給量を一定にして充填フラ
ツクス供給量を増加させフランクス充填率を大きくする
と所要径に伸線時のワイヤ長のワイヤ外皮帯鋼長に対す
るワイヤ伸び率が増加するのである。

このことはフラツクス充填率とワイヤ伸び率との間には
相関関係があることを意味するものであり、かかる現象
は充填フラツクス供給量に応じワイヤ外皮肉厚が変化す
ることに起因している。

すなわち充填フラツクス供給量が増加しフランクス充填
率が大きくなるとフラツクス充填後において所要径に伸
線時のワイヤ外皮肉厚が減少しこの肉厚減少分はワイヤ
の伸び率増加として現われるのである。

一方充填フラツクス供給量が減少してフラツクス充填率
が小さくなる場合には上記と逆の理由によりワイヤ伸び
率は減少する。

上記の如くフラツクス充填率とワイヤ伸び率との間には
相関関係があることが本発明者らにより確認された。

また単位時間をとればワイヤの伸びは製線中の線速変化
量として表現できるから製線中の線速変化量を常時測定
することによりフラツクス充填率の変化を非破壊的に連
続検査しうるのである。

第１図はフラツクス充填率と線速変化率との関係を実験
的に明らかにしたものである。

この場合の線速変化率はワイヤ外皮帯鋼の供給速度をＳ
ｉ（入力速度）とじフランクス充填後に所要径に伸線さ
れた段階での線速をＳｏ（出力速度）とすると とあらわされる。

この実験においては使用帯鋼寸法 ０．２３Ｘ１９ｍ
ｍ 仕上径 ２．４ｍｍφ 仕上ワイヤ断面 複雑断面（Ｅ断面）形状 充填フラツクス ノーガス溶接用ＣａＦ２−ＡＩ−
Ｍｇ塩基性系 Ｓｏ測定部の線 ２．４ｍｍφ 径 の条件で帯鋼供給速度を一定とし故意にフラツクス供給
量を変化させた場合の線速変化率きフラツクス充填率と
の関係を求めた。

第１図の関係から明らかなように極めて密接な関係があ
り線速変化率を測定することによりフラツクス入りワイ
ヤ製造中におけるフラツクス充填率の連続的な非破壊測
定の可能なことがわかる。

七記の原理によりフラツクス充填率を測定し目標とする
設定フランクス充填率からのずれが検知されれば帯鋼供
給速度を制御することによりフラツクス充填率を設定フ
ランクス充填率にもどすわけである。

第２図に充填フラツクスの供給量とフラツクス充填率と
の関係を示す。

この実験においては 使用帯鋼寸法 ０，８Ｘ１１ｍｍ 仕上径 １．６ｍｍφ 仕上ワイヤ断面 単純断面（０断面）形状 充填フラツクス ルチール系 としワイヤ外皮帯鋼の供給速度を一定として充填フラツ
クスの供給量を変化させてこれとフラツクス充填率との
関係を求めた。

第２図から充填フラツクスの供給量を制御することによ
りフラツクス充填率を所望の値にすることが可能である
ことがわかる。

次に本発明の実施例について述べるがこの実施例に限る
ことなく本発明の範囲内であれば適宜のものでよい。

第３図はフラツクス入りワイヤ製造工程概略図であり、
第４図は本発明法を実施するためのフラツクス充填率均
一化機構の一実施例を示すブロック図である。

先ず第３図において、帯鋼リール１から供給された外皮
帯鋼は数個のフオーミングロール２にてフラツクスを充
填し易い形状に成形されフラツクス給粉機３にてフラツ
クスを給粉、充填したる後、数個のフオーミングロール
２にて円形に仕上げてワイヤ巻取機４に巻取られるもの
である。

また図中５はフオーミングロールベッドを示し、６およ
び７はそれぞれ入力速度Ｓｉおよび出力速度Ｓｏを検出
するためのロータリーエンコーダである。

次に第４図に示した実施例について説明する。

入力速度（帯鋼供給速度）Ｓｉと出力速度（ある所要径
に伸線した際の線速）Ｓｏとを線速検出ヘッド８のロー
タリーエンコーダにより線速と比例する回転パルス信号
に変換する。

このパルス信号はＦＶコンバーター９によってパルス周
波数と比例する直流電圧に変換した後ミリボルト（ｍＶ
）変換器１０によって測定信号の直流電圧（ｍＶ）をそ
れに比例する出力信号に変換する。

次いでインプット速度Ｓｉおよび出力速度Ｓｏの入力信
号は加減演算器１１によりその差（Ｓｏ−Ｓｉ）が出力
信号として取出され、乗除演算器１２において加減演算
器１１より出た差（Ｓｏ−Ｓｉ）の信？と入力速度Ｓｉ
の信号を入力として商Ｓｏ丁Ｓｉ／Ｓｉの除算を行ない
出力信号× １００＝ｆを得る。

これは線速変化率を意味しているが既述した如く線速変
化率と測定フラツクス充填率は相関関係にあるためこの
乗除演算器１２より得られた出力信号は測定フラツクス
充填率を代表することができる。

一方設定器１３にてあらかじめフラツクス充填率を例え
ば５〜３０φの間で任意に設定しこの設定フランクス充
填率を変換器１４にて出力信号Ａに変換する。

加減演算器１５で信号Ａとｆの比較をＡ−ｆの如き減算
で行ない、出力信号を得る。

ここでかかる信号は測定フラツクス充填率ｆが設定フラ
ツクス充填率Ａより低い場合すなわち差（Ａ−ｆ）が（
１）域の場合フラツクス供給量を多くする出力信号とな
り、逆に測定フラツクス充填率ｆが設定フラツクス充填
率Ａより高い差（Ａ−ｆ）が（−）域の場合はフラツク
ス供給量を少くする出力信号となり、いずれも増幅器１
６にて増幅される。

また基準となるフラツクス供給量は設定器１７によって
設定し、この設定フラツクス供給量は変換器１８にて増
幅器１６を経た信号と同一レベルの電気信号に変換した
後、加減演算器１９にて増幅器１６の出力信号で修正し
、その出力信号をＰＩＤ制御装置２２に入力する。

一方ロードセル２０により現状のフラツクス供給量を測
定し、この信号を演算増幅器２１を経てＰＩＤ制御装置
２２に入力し、これと上記加減演算器１９からの出力信
号とを比較演算する。

この出力信号を■Ｓ（可変速）モーク制御装置２３に入
力し、これによってフラツクス供給機構のＶＳモータ２
４の回転数を制御する。

このようにしてフラツクス供給量は常に所定のフランク
ス充填率が得られる様に自動制御される。

次に本発明のフラツクス供給機構（第４図の点線部）の
一例を第５図に示す。

これは一般にロードセル形給粉制御方式と呼ばれるもの
であり、同図において測定された現状のフラツクス充填
率を設定フラツクス充填率にするフラツクス供給量は加
減演算器１９により決定され、その信号をＰＩＤ制御装
置２２に入力する。

またロードセル２０により給粉コンベア２９上の現状の
フラツクス供給量を測定し、この電気信号を演算増幅器
２１により電圧増幅してＰＩＤ制御装置２２に入力する
。

ロードセル２０からの電気信号と加減演算器１９からの
電気信号とをＰＩＤ制御装置２２により比較演算させ、
この出力信号を■Ｓモータ制御装置２３に入力する。

■Ｓモータ制御装置２３はＶＳモータ制御信号すなわち
制御電圧をＶＳモータ２４の界磁巻線に印加することに
より■Ｓモータ２４の回転数を制御して、これと直結し
ている給粉ホツパ２５のフラツクス切り出し機構の速度
を駆動ベルト２６を介して制御する。

またタコジエネレータ２７によりＶＳモータ２４の回転
数を測定し、これをＶＳモータ制御装置２３に帰還させ
るこ吉により■Ｓモータ２４の制御をより安定にさせる
ことができる。

かくして、■Ｓモータの回転数により給粉ホツパ２５に
組込まれたフラツクス切り出し機構の回転数と等価なフ
ラツクス量を給粉コンベア上に流出させることができる
。

２８は給粉コンベア駆動モータである。このようにして
フラツクス充填率を常に均一にすべくフラツクス供給量
を自動制御できるのである。

なお上記フラツクス切り出し機構はテーブルフイーダや
スクリューフイーダなど従来慣用のものを利用できる。

第６図ａ，ｂは従来法と本発明法との差異を実施例によ
り明らかにしたものである。

ａの従来法、ｂの本発明法とも実施条件として 使用帯鋼寸法 ０．８Ｘ１１ｍｍ 仕上径 １．６ｍｍφ 仕上ワイヤ断面 単純断面（０断面）形状 充填フラツクス ルチール系 目標フラツクス １５係 充填率 フラツクス充填 ３００ｋｇ伸線毎 率測定周期 測定回数 １００回 としその測定値によりヒストグラムを作成し目標とする
フランクス充填率からのずれを求めた。

なおａの従来法は３００ｋｇ伸線毎に破壊法により作業
員がフラツクス充填率を測定し、ｂの本発明法は第４図
に示すブロック図に基づいて行なったものであり常に連
続的にかつ自動的にフラツクス充填率が記録され、３０
０ｋｇ伸線毎にその目盛を読むことによって測定した。

図においてＸは測定値の平均値、σは標準偏差であり第
１表に測定値の統計値を示す。

第１表および第６図から明らかな通り、平均フラツクス
充填率についてみれば従来法は目標値によりわずかでは
あるがはずれており本発明法は目標値に等しくなってい
る。

又バラツキについてみると本発明法は従来法の約６５係
であり、本発明法によれば大幅にブラックス充填率の均
一化が促進されることがわかる。

以上においてワイヤ供給素材に帯鋼を使用した場合につ
いて述べたが本発明はワイヤ供給素材の断面形状は限定
しない。

このように本発明による方法によればフラツクス入りワ
イヤの製造工程においてフラツクス充填率は連続かつ自
動的に制御され常に均一に維持される。

従ってこの種のワイヤの品質を著しく改善することが可
能となり、本発明の工業的価値は極めて犬といえる。

【図面の簡単な説明】

第１図はフラツクス充填率と線速変化率との関係を示す
図、第２図は単位時間当りのフランクス供給量とフラツ
クス充填率との関係を示す図、第３図はフラツクス入り
ワイヤ製造工程概略図、第４図は本発明法の実施例を示
すブ田ンク図、第５図は本発明のフラツクス供給機構（
第４図の点線部）の一例を示すブロック図、第６図ａ，
ｂは従来法と本発明法の差異を示す測定値のヒストグラ
ムである。 １・・・・・・帯鋼リール、２・・・・・・フオーミン
グロール、３・・・・・・フラツクス給粉機、４・・・
・・・ワイヤ巻取機、５・・・・・・フオーミングロー
ルベッド、６，７・・・・・・ロータリエンコーダ、８
・・・・・・線速検出ヘッド、９・・・・・・ＦＶコン
バーター、１０・・・・・・ミリボルト変換器、１１・
・・・・・加減演算器、１２・・・・・・乗除演算器、
１３・・・・・・設定フラツクス充填率、１４・・・・
・・変換器、１５・・・・・・加減演算器、１６・・・
・・・増幅器、１７・・・・・・設定フラツクス供給量
、１８・・・・・・変換器、１９・・・・・・加減演算
器、２０・・・・・・ロードセル、２１・・・・・・演
算増幅器、２２・・・・・・ＰＩＤ制御装置、２３・・
・・・・ｖＳモーク制御装置、２４・・・・・・ＶＳモ
ーク、２５・・・・・・給粉ホツパ、２６・・・・・・
駆動ベルト、２７・・・・・・タコジエネレータ、２８
・・・・・・給粉コンベア駆動モータ、２９・・・・・
・給粉コンベア。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶接用フラツクス入りワイヤの製造工程におけるワ
   イヤ外皮素材の供給速度と所要径に伸線した段階におけ
   る線速度とを測定してフラツクス充填率を検出し、次に
   該フラツクス充填率とあらかじめ設定した設定フラツク
   ス充填率との比較量を検出し、該比較量によりフラツク
   ス供給量を制御してフラツクス充填率を均一化すること
   を特徴とするフラツクス入りワイヤの製造方法。