JPS6320639B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、溶接用フラツクス入りワイヤの構造
工程におけるフラツクスの鋼パイプ内への充填方
法に関するもので、さらに詳しくは溶接パイプ、
シームレスパイプ等の鋼パイプをコイル状に形成
した巻装体に振動を与えて鋼パイプ内にフラツク
スを充填するための方法に関する。

（従来技術） 自動および半自動アーク溶接に使用されるフラ
ツクス入りワイヤは、簡単で取扱い容易な機器で
溶接しうる特徴をもつため、その適用範囲が広
い。フラツクス入りワイヤのうち合せ目を溶接接
合した溶接管あるいは継目なしのシームレス管等
の鋼パイプ内にフラツクスを充填して製造したフ
ラツクス入りワイヤは、他の方法すなわち帯鋼を
折り曲げその内部にフラツクスを充填して製造し
たフラツクス入りワイヤに比し、完全に閉塞され
た表面を有する鋼パイプによりその内部のフラツ
クスが外気から保護されているため、吸湿性のフ
ラツクスを充填した場合でも特別な配慮なしに長
時間貯蔵することが容易であり、さらに溶接作業
時のワイヤ送給性、給電性改善のため外皮鋼パイ
プに銅メツキ等の表面処理が可能となる等、他の
方法の持つ欠点を解消し性能的にすぐれた特徴を
もつている。

従来公知の鋼パイプへの溶接フラツクの充填方
法として特開昭58−119493号公報に開示された方
法がある。これを第１図により説明すると、図に
おいてＰは鋼製ボビン１に巻かれた鋼パイプ、２
０はボビン１を介してパイプＰに振動を与えるた
めの振動モータ２２を備えた振動テーブル、９は
溶接フラツクスＦを収納するホツパーでボビン１
の上方に配置される。ボビン１に巻かれたパイプ
Ｐはその巻装体の軸心が垂直になるように振動テ
ーブル２０上に載置され、パイプＰのフラツクス
供給端はエアー抜き用の枝パイプ１０′を具備す
る始端末パイプ１０を介してホツパー９に接続さ
れ、またパイプＰの終端は開口端を上方に向けた
終端末パイプ２１を接続している。従来において
はこのような構成により、パイプＰの巻装体を振
動させて、パイプＰの一端側からのみフラツクス
を供給してパイプＰ内全体にフラツクスを充填し
ていたが、この方法によると鋼パイプ長手方向全
長にわたつて均一にフラツクスが充填されず、長
手方向で充填フラツクスの粗密すなわち充填率の
バラツキが発生していた。詳しくは鋼パイプのフ
ラツクス供給端では充填率が小さく、パイプ終端
に近づくに従い漸次大きくなる傾向にあり、また
パイプの両端部での充填率の差はパイプ長が長い
ほど大きくなる傾向にある。このようにして鋼パ
イプ内にフラツクスを充填して製造された溶接用
フラツクス入りワイヤにより溶接を行なつた場
合、ピツト、ブローホール等の溶接欠陥を発生す
ることもあり、上記従来の鋼パイプ内へのフラツ
クス充填方法は溶接用フラツクス入りワイヤの製
品としての性能保証の点で問題があつた。

（発明の目的） 本発明は上記従来方法の問題点を解消するため
になされたものであり、コイル状に巻かれた鋼パ
イプ内への溶接フラツクスの供給充填に際して充
填率のバラツキがなく、均一に所定量のフラツク
スをパイプ内に充填することができ、これにより
製品品質良好な溶接用フラツクス入りワイヤを得
ることができる鋼パイプへの溶接フラツクス充填
方法を提供することを目的とする。

（発明の構成・作用） この目的を達成するための本発明の特徴とする
ところは、鋼パイプ内巻装体を振動テーブル上に
載置し、振動を与えて鋼パイプ内に溶接フラツク
スを供給充填する方法であつて、鋼パイプの一端
からフラツクス供給し他端側へと移動させて鋼パ
イプ内にフラツクスを充填する第１の充填工程と
鋼パイプの前記他端からフラツクスを供給し前記
工程と逆向きにフラツクスを移動させる第２の充
填工程とからなることにある。

以下本発明を図面に示す具体例にもとずいて説
明する。第２図は本発明を実施するための装置の
一例を示す全体側面図で、第３図は振動テーブル
の平面図である。鋼パイプＰの巻装体Ｒはそのボ
ビン１の下部フランジ外周縁、軸孔部をそれぞれ
振動テーブル２の固定治具１７、突起物１７′で
固定することにより振動モータ１２，１２′の振
動を確実に受けるように振動テーブル上に載置固
定される。振動テーブルには１対の振動モーター
１２，１２′を鉛直線より約30゜傾斜させて一体的
に取付け、該１対の振動モーターにより巻装体す
なわちパイプに巻装体中心軸を中心とする振動を
与える。そして振動テーブル２はスプリング１３
を介して架台１８に取付けられることにより、振
動テーブルの振動が架台１８に伝わらないように
なつている。このように巻装体はその中心軸と振
動テーブルの振動中心とが同一の軸Ｃになるよう
にして振動テーブルに載置され、振動により巻装
体上方のパイプ端部からフラツクスを供給し他の
下方終端部にフラツクスを導く。又図に示すよう
にこの巻装体のフラツクス供給側パイプ端部には
エアー抜き用の枝パイプ１０′を具備する始端末
パイプ１０を又終端部には開口端を上方に向けた
終端末パイプ１１をそれぞれ接続している。この
パイプＰの両端に接続する端末パイプ１０，１１
はフラツクスの移動状態がわかるよう可撓性の透
明パイプが使用される。始端末パイプはさらに電
磁フイーダ６を介してフラツクスホツパ３からの
フラツクスを受ける漏斗５に接続され、これによ
り溶接フラツクスはホツパ３→電磁フイーダ６→
漏斗５→始端末パイプ１０→巻装体のパイプＰ始
端→パイプＰ終端部→終端末パイプと巻装体の振
動により移動し、パイプ巻装体内全体に充填され
る。

又ホツパー３内にフラツクスを補充する際は、
漏斗５から始端末パイプ１０をはずし、操作盤１
４のボタン操作で軸１６を中心にホツパ架台１
６′を約90゜回転させて、昇降用モーター１５を運
転し支持台１９を支柱１９′に沿つて下降させ、
下部位置にてホツパ３内にフラツクスを補充す
る。

本具体例では第３図および振動モータの振動テ
ーブルへの取り付け方の説明図である第４図に示
すように、振動モータとして回転軸の両端に設け
た不平衡重錘の回転により生じる遠心力を利用し
て振動を発生させるロータリーバイブレータを採
用しこれを２個、振動テーブル２にパイプ巻装体
Ｒの軸線Ｃに対して対称になるように取り付け
る。この１対の振動モータ１２，１２′の振動面
が水平に設置した振動テーブル２面に対してなす
角度αは等しく、さらに振動モータの他の振動条
件（振動数、振幅等）、バイブレータの回転方向
も等しくしてあり、この１対のバイブレータによ
る振動を合成した振動を振動テーブル２に与える
よう構成している。このような振動を振動テーブ
ル２に与えると該テーブル上の粉体は振動モータ
１２，１２′の中間軸を中心として角速度一定の
円運動（図示の例では反時計方向の円運動）を行
う。この中間軸と鋼パイプ巻装体Ｒの巻装中心軸
が一致するように巻装体Ｒを振動テーブル上に載
置することにより巻装体Ｒの軸と振動テーブル２
の振動中心軸を一致させることができる。

なお本発明においては振動テーブル上の粉体に
時計方向、反時計方向の２通りの円運動を行なわ
させる必要から振動モータ１２，１２′を振動テ
ーブルに対して回転変位可能に取付け、これによ
り第１の充填工程終了後に振動モータ１２，１
２′を逆向きになるよう回転変位（上記第４図の
場合は回転角度2α）させてから第２の充填工程
を実施する（第５図）。このような溶接フラツク
スの充填装置により本発明の充填方法を実施する
が、以下これを更に詳しく説明する。

第１の充填工程：まず第１の充填工程を第３図
に示す振動モータの配置状態（振動モータの振動
面が水平な振動テーブル面になす角度α）で行な
う。この場合振動テーブル上の粉体すなわち鋼パ
イプ内の溶接フラツクスは振動中心軸Ｃを中心に
反時計方向に移動する。これにより溶接フラツク
スはホツパ３→電磁フイーダ６→漏斗５→端末パ
イプ１０→鋼パイプ巻装体の内側端部→鋼パイプ
巻装体→鋼パイプ巻装体の外側端部→端未パイプ
１１と振動テーブルの振動により移動し、パイプ
巻装体全体に充填される。この時点における鋼パ
イプ巻装体のフラツクス充填状態は鋼パイプ長手
方向に全長にわたつて均一にフラツクスが充填さ
れておらず、長手方向で充填フラツクスの粗密
（鋼パイプ巻装体の内側端部では粗、外側端部で
は密）が生じ、フラツクスの充填率（充填率＝
充填フラツクス重量／鋼パイプ重量＋充填フラツクス重
量×100（％）） がばらついている。

第２の充填工程：次に第２の充填工程を第５図
に示す振動モータの配置状態（第１の充填工程に
おける振動モータを2α回転変位させ固定する）
で行なう。この場合振動テーブル上の粉体すなわ
ち鋼パイプ内の溶接フラツクスは振動中心軸Ｃを
中心に時計方向に移動する。これにより溶接フラ
ツクスはホツパ３→電磁フイーダ６→漏斗５→端
末パイプ１１（事前に漏斗５から端末パイプ１０
を外し、端末パイプ１１を接続しておく）→鋼パ
イプ巻装体の外側端部→鋼パイプ巻装体→鋼パイ
プ巻装体の内側端部→端末パイプ１０と振動テー
ブルの振動により上記第１の充填工程の場合とは
逆に移動する。これにより第１の充填工程終了時
に生じていた鋼パイプ長手方向のフラツクスの粗
密の差がなくなり、均一化してくる。この第２の
充填工程は第１の充填工程ですべに鋼パイプ内に
フラツクスが充分充填されるのでフラツクスの供
給を主目的とするのではなく、第１の充填工程終
了時における鋼パイプ長手方向の充填率の不均一
状態を均一化することを第１の目的としあわせて
若干のフラツクスの供給を行ない平均充填率を所
望の値にすることを第２の目的とする。

第６図で第２の充填工程により鋼パイプ長手方
向のフラツクス充填率のバラツキが修正されてい
く様子を示す。この第６図は次の実験によつて得
た。

鋼パイプ巻装体：外径10.2mmφ、肉厚２mmの軟鋼
パイプ1000mmを鋼製ボビンに整列巻した鋼パイ
プ巻装体 溶接フラツクス：成分系（チタニア系） 粒度分布 32〜48mesh35％ 48〜65mesh20 65〜100mesh33 100〜Dmesh12 振動装置：第２図に示す装置により実施 振動条件：第１の充填工程は第３図、第２の充填
工程は第５図に示す振動モータの設置状態で実
施し、振動条件は各工程とも次のとうり。

振動テーブルの振動角度（巻装体載置部分）
20〜45゜（対水平面） 振動数1450rpm 振動幅の垂直成分2.5mm 充填時間：第１の充填工程 ５時間（内側端から
フラツクス供給） 第２の充填工程 20分間（外側端か
らフラツクス供給） 目標充填率：12.3％ 第６図ａは第１の充填工程終了時点（フラツク
ス供給端におけるフラツクスの移動が停止する時
点）におけるフラツクス充填率のバラツキを38.5
ｍ間隔で27箇所の充填率を測定することにより示
したもので図示の如くフラツクス供給端である鋼
パイプ巻装体の内側端でフラツクス充填率が小さ
く、外側端で最大となつている。これは前述のよ
うに鋼パイプの位置でフラツクスの粗密状態が現
われるからであり、内側端と外側端との粗密差は
本発明者らの実験によると振動テーブルの振動条
件にはあまり影響されず、パイプ長に主に関係し
ている（パイプ長が長いほど粗密差は大）。例え
ばパイプ長1000mmの場合では内側端と外側端の嵩
密度差は10〜20％程度となる。ｂ、ｃ図はそれぞ
れ第２の充填工程途中（開始10分後）、終了時点
（開始20分後）におけるフラツクス充填率の分布
を示したもので経時的に均一化の方向に変化して
いくことがわかる。第２の充填工程開始20分後の
終了時点では鋼パイプの各部分の充填率が平均化
しほぼ目標フラツクス充填率12.3％になつてい
る。

なお第６図ｃは本発明の充填方法によつて鋼パ
イプ内に溶接フラツクスを充填した場合の充填率
のバラツキを、同図ａは従来技術（第１の充填工
程のみ）による場合のフラツクス充填率のバラツ
キを示すものであり、図から明らかな如く本発明
による場合はフラツクス充填率のバラツキが従来
技術に比べて格段に小さい。

なお前記した本発明に係る装置の具体例では振
動モータにロータリーバイブレータを採用したが
これに限ることなく、例えばクランク式、電磁石
式の振動でもよく、又ロータリーバイブレータの
振動テーブルへの取り付け方も図示のものに限定
されない。例えばロータリーバイブレータを２対
振動テーブルに取付けて１対を第１の充填工程
用、他の１対を第２の充填工程用としてもよい。

又第１の充填工程、第２の充填工程のフラツク
ス供給端を上記具体例と逆にしてそれぞれ鋼パイ
プ巻装体の外側端、内側端としてもよいことはも
ちろんである。

更に、上記実施例では振動状態を変えて第１の
充填工程ではフラツクスを反時計方向に移動さ
せ、第２の充填工程ではフラツクスを時計方向に
移動させ、鋼パイプ巻装体Ｒはそのまゝでフラツ
クスを第１の充填工程では鋼パイプ始端側からま
た第２の充填工程では鋼パイプ終端側から供給し
たが、鋼パイプ巻装体Ｒを上下反転させるという
作業をすれば振動状態はそのまゝでフラツクスを
第１の充填工程では鋼パイプ始端側からそして第
２の充填工程では鋼パイプ終端側（これは今や上
部にあるので始端のように見えるが）から供給す
ることができる。

以上説明した如く、本発明の鋼パイプへの溶接
フラツクス充填方法によれば充填率のバラツキが
小さく、従つて品質良好が溶接用フラツクス入り
ワイヤを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の溶接フラツクス充填方法の説明
図、第２図は本発明の実施例を示す側面図で一部
は断面で示す。第３図はその振動テーブルの平面
図、第４図は振動テーブルへの振動モータの取付
け方を示す説明図、第５図は第２図の充填工程に
おける振動テーブルの平面図、第６図ａ、ｂ、ｃ
は鋼パイプ長手方向のフラツクス充填率の分布状
態を示す図である。 図面で、Ｐは鋼パイプ、Ｒはその巻装体、２は
振動テーブルである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鋼パイプ巻装体を振動テーブル上に載置し、
   振動を与えて鋼パイプ内に溶接フラツクスを供給
   充填する方法であつて、鋼パイプの一端からフラ
   ツクスを供給し他端側へと移動させて鋼パイプ内
   にフラツクスを充填する第１の充填工程と、前記
   他端からフラツクスを供給し前記工程と逆方向に
   フラツクスを移動させる第２の充填工程とからな
   ることを特徴とする鋼パイプへの溶接フラツクス
   充填方法。