JP2002178151A - 溶接用ワイヤ送給ローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ライナの屈曲等により送給抵抗が高くなる過
酷な使用環境下においても、良好な送給性を発揮するこ
とのできる溶接用ワイヤ送給ローラを提供する。 【解決手段】 溶接用ワイヤを送給する溝付ローラであ
って、溝表面の円周方向の算術平均粗さがＲａ＝０．７
〜１０．０μｍであることを特徴とする溶接用ワイヤ送
給ローラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全自動および半自
動溶接に使用されるワイヤ送給用のローラに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に炭酸ガスシールドアーク溶接、Ｍ
ＩＧ溶接等には細径（０．８〜１．６ｍｍφ）の溶接用
ワイヤが使用される。この溶接用ワイヤの使用に際して
は、送給機の送給ローラ対（鉄製またはセラミック製
等）によりスプールあるいはぺールパックからワイヤを
引き出すとともに後続するコンジットケーブルに内包さ
れたライナ内に押し込み、このライナを経由して、ケー
ブル先端に取り付けられた溶接トーチ内の給電チップま
で送給する方式が採用されている。ワイヤはこの給電チ
ップと被溶接材間で電圧を印可されてアーク溶接が行わ
れる。

【０００３】ここで使用されるライナとしては例えば金
属線を螺旋状にして形成したフレキシブルなガイド管で
あり、その長さは通常３〜６ｍ程度であるが広域の溶接
を行なう場合には１０〜２０ｍの長尺なものとなり、溶
接個所までの距離に合わせて選択使用される。この方式
によれば、造船現場等の溶接個所が狭隘な、あるいは高
低差がある場所であっても、ケーブルを沿わすことによ
り比較的容易に溶接が行なえる利点がある。ところが、
ケーブルが直線状態に近い比較的優しい場合には、問題
は生じないが屈曲個所が多い、屈曲度合いが大きい、あ
るいはライナが長尺化した場合等の過酷な使用環境下の
場合には、ワイヤが受ける抵抗が増加し送給性が悪化す
る。その結果、溶接アークの乱れ、ビード形状の不揃
い、融合不良、アンダーカットの発生等のトラブルが発
生する。

【０００４】これまで、良好な送給性の確保を目的とし
た改善案がいくつか提案されている。

【０００５】溶接用ワイヤ側からの改善案として、例え
ば特開昭５８−１３５７９５号公報には、ワイヤ表面に
固体潤滑剤を特定量塗布した溶接用ワイヤが開示されて
いる。しかしながら、潤滑剤付着量のコントロールが困
難で、過剰に潤滑剤が付着した箇所が発生したり、潤滑
剤が不均一に付着することがあり満足できない。過剰に
潤滑剤が付着すると送給ローラでスリップが起き易くな
る。

【０００６】コンジットライナ側からの改善案として、
例えば特開平９−７０６６５号公報には、ライナ部分の
巻線間隔を０．１〜２．０ｍｍに広げることでワイヤが
ライナに接触する機会を少なくして、潤滑油の膜切れを
起りにくくする技術が示されている。しかしライナが大
きく屈曲した場合の低抵抗化にはあまり効果がない。

【０００７】送給ローラ側からの改善案として、例えば
実開昭５９−７７５７０号公報には、ワイヤの送給方向
に対して所定角度傾斜した微細な凹凸刃面（ローレット
目）をローラ溝に刻設しスリップを防止した送給ローラ
が開示されている。しかし、ローレット目（０．２〜
０．６）では目が大きすぎ、刃が強くワイヤに食い込む
ためワイヤ表面が変形しライナ通過時の抵抗増加の原因
になる。またワイヤ表面からの脱落物が多くなりこれが
ライナ内に蓄積するとやはり抵抗増加の原因になる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、ライ
ナの屈曲等により送給抵抗が高くなる過酷な使用環境下
であっても、良好な送給性を維持することのできる溶接
用ワイヤ送給ローラを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、送給ローラ
の送給溝の表面を粗くしてグリップ性を高めることによ
り、送給抵抗が高い場合であっても送給ローラのスリッ
プの発生を極力抑え、良好な送給性を実現し得ることを
見出して本発明を完成した。

【００１０】本発明の要旨は、以下の通りである。

【００１１】（１） 溶接用ワイヤを送給する溝付ロー
ラであって、溝表面の円周方向の算術平均粗さがＲａ＝
０．６〜１０．０μｍであることを特徴とする溶接用ワ
イヤ送給ローラ。

【００１２】（２） 溝表面の円周方向の粗さ負荷長さ
率ｔｐが１０〜４０％である上記（１）記載の溶接用ワ
イヤ送給ローラ。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の内容を詳しく説明
する。

【００１４】安定した溶接を行なうためには、溶接用ワ
イヤを決められた一定の速度で溶接部に供給すること、
つまり送給性が良好であることが必要となる。ワイヤは
送給ローラの送給力によってライナ内に押し込まれ、一
方ライナ内面からは接触摩擦による抵抗を受ける。この
とき、ライナの屈曲度合いが大きい、あるいは長尺等
で、送給抵抗が増加すると、送給ローラがスリップし易
くなるので、ワイヤは所定の送給速度を維持できず不安
定になる。この発明では、送給ローラの送給溝の表面を
粗くしてグリップ性を高めることにより、送給抵抗が高
い場合であっても送給ローラのスリップの発生を極力抑
え、良好な送給性を実現する。

【００１５】この目的のために本発明では、溝表面の円
周方向の粗さ（ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）を算術
平均粗さＲａで規制し、Ｒａ＝０．６〜１０．０μｍに
なるようにする。さらに望ましくは上記のＲａに加えて
円周方向の粗さを負荷長さ率ｔｐ［切削レベルＣｖ＝３
０％］がｔｐ＝１０〜４０％になるようにする。Ｒａと
ｔｐは、触針式粗度計（針先５μｍ）を使用し、溝表面
で円周９０°間隔４ヶ所の位置における円周方向の測定
値の平均値として求めることができる。

【００１６】算術平均粗さＲａは凹凸の深さを示す指標
であり、本発明でＲａを、０．６〜１０．０μｍに規定
した理由は、０．６μｍ未満であると凹凸部の高低差が
過小になり、スリップし易くなること、逆に、１０．０
μｍを超えると凹凸部の高低差が過大になり、ワイヤ素
地をいため易く、凸部が強くワイヤに食い込みワイヤ表
面が変形しライナ通過時の送給抵抗を増加させたり、ワ
イヤ表面からの脱落物が多くなりこれが溝表面に付着し
スリップし易くなること等による。

【００１７】次に負荷長さ率ｔｐは、ワイヤ表面の凹凸
形状を示す指標であり、ｔｐの望ましい範囲として１０
〜４０％とした理由は、１０％未満であると凸部が細く
なり磨耗し易く、ワイヤ表面からの脱落物が付着し目詰
まりを起こし易いこと、逆に４０％を超えると平坦部分
が多くなりスリップが起き易くなることによる。本発明
では、溝表面をＲａで規制し、あるいはＲａ、ｔｐの組
合せによる凹凸バランスの特定を行なった形状とし、こ
れにより低スリップ化を実現する。

【００１８】図１に本発明送給ローラ例の全体図を示
す。炭素鋼、Ｃｒ鋼およびＮｉ−Ｃｒ鋼等からなる鋼製
あるいはアルミナ、チタニアおよびジルコニア等からな
るセラミック製等の送給ローラ１は一般にワイヤが接触
するＶ溝２が外周面周囲に設けられている。本発明では
このＶ溝２の溝表面３に凹凸処理を施して凹部または凸
部４を形成して粗くする。溝表面３の凹凸は例えば、鋼
製ローラであればショットブラスト、エッチング等によ
り表面素地を不規則に抉る、あるいは溶射等により凹凸
皮膜を作る、あるいは刻設することにより得られる。

【００１９】図２（写真）にショットブラストにより溝
表面を凹凸状にした本発明ローラ例の溝表面写真を示
し、また図３（写真）に従来のローラ例の溝表面写真を
示す。図２では、溝表面をショットブラスト加工したた
め、溝表面の円周方向に凹凸が形成されて粗くなってい
るが、図３では切削加工のままの溝表面であるため、溝
表面の円周方向には凹凸が形成されていない。

【００２０】図４にワイヤの送給装置５を示す。送給装
置５はワイヤが巻かれたスプール６の支持部７とワイヤ
をコンジットケーブル８内のライナへ送り込むための送
給部９とからなる。ワイヤは１０〜２０ｋｇの単位でプ
ラスチックスプールに巻かれた状態で溶接に供される。
このスプールは支持部７の固定軸２３に回転可能に装着
される。送給部９は、ワイヤを挟み送給する送給ローラ
対１１と、これに駆動力を与える送給モータ１０、スプ
ールに巻かれたワイヤの巻き癖を矯正する矯正ローラ１
３、そして送給ローラ対の加圧ローラ１２と一部の矯正
ローラ１３を回転可能に支承しバネ１５により他方のロ
ーラに押し付けるアーム１４等から構成される。図示し
ないが炭酸ガス等のシールドガスボンベ、溶接電源が配
設され、これらからのシールドガス、溶接電流がコンジ
ットケーブルを通じてその先端の溶接トーチへと送られ
る。

【００２１】図５は図４のＡ−Ａ線矢視図で、送給ロー
ラ対１１は送給モータ１０によって回転駆動する開き角
約３０°のＶ溝２が周設された送給ローラ１と、このＶ
溝２内へワイヤ２０を１５〜３０ｋｇｆの圧力で押し付
ける加圧ローラ１２からなる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の効果を実施例により具体的に
説明する。送給ローラ溝表面の粗さを異ならせて送給性
試験を行ない、送給性能を比較した。使用した溶接用ワ
イヤ、ライナ、送給ローラを表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】送給性評価試験は、図６に示す装置を用い
て行なった。図６において送給装置５にセットされたス
プール巻き溶接用ワイヤ１６を、送給ローラ対１１によ
り加圧力２０ｋｇｆで引き出し、コンジットケーブル８
内のライナを経てその先端のトーチ１７に送給して鋼板
１８上でビードオンプレート溶接を１０分間行う。コン
ジットケーブル８は１０ｍ長で、ワイヤに所定の送給抵
抗を与えるために１００ｍｍφのループを複数個形成し
た屈曲部１９を設けた。送給装置５には送給ローラの周
速度Ｖｒ（＝設定ワイヤ速度）の検出器（図示しな
い）、ワイヤの実速度（Ｖｗ）検出器２１を備えてい
る。送給性評価指標のスリップ率ＳＬはＳＬ＝（Ｖｒ−
Ｖｗ）／Ｖｒ×１００％で表され、溶接時間内の平均値
で評価した。また、送給ローラ部分に設けられたロード
セル２２によりワイヤがライナから受ける反力を送給抵
抗Ｒとして検出した。この試験では送給抵抗Ｒが６〜７
ｋｇｆになるように屈曲部１９のループ数を３個にし
た。評価基準を表２に、溶接条件を表３に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】

【表３】

【００２７】実施結果を表４に示す。

【００２８】

【表４】

【００２９】表４中、実施例１〜１４は本発明の実施例
で、実施例１５〜１８は比較例を示す。

【００３０】本発明実施例である１〜１２は、送給ロー
ラの溝表面の算術平均粗さＲａが０．６〜１０．０μｍ
で本発明の範囲内にあり、また負荷長さ率ｔｐも１０〜
４０％と望ましい範囲にあることから、送給ローラのグ
リップ性が良く、ケーブル長が１０ｍで高抵抗にも係わ
らず５％以下の低いスリップ率を示し良好な送給性とな
った。また、本発明実施例１３は負荷長さ率ｔｐが低め
で送給ローラ溝にワイヤからの脱落物が付着し易く、実
施例１４は、負荷長さ率ｔｐが高めであることから実施
例１〜１２に比べ若干スリップ率が高くなったが、スリ
ップ率は１０％以下でほぼ良好な送給性となった。

【００３１】比較例１５〜１８は、送給ローラの溝表面
算術平均粗さＲａが本発明範囲から外れた場合で、実施
例１５、１６は、算術平均粗さＲａが低めに外れている
のでグリップ性に劣り、実施例１７、１８は高めに外れ
ているのでワイヤ表面を傷め、ワイヤ表面からの脱落物
が多い。その結果、何れもスリップ率が２０％を超え悪
い送給性となった。

【００３２】

【発明の効果】本発明では、送給ローラのＶ溝の表面を
粗くしてグリップ性を高めているので、ライナの屈曲等
により送給抵抗が高くなる過酷な使用環境下であって
も、スリップの発生を極力抑え、良好な送給性を維持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明送給ローラ例を示した図である。

【図２】本発明送給ローラの溝表面例の写真である。

【図３】従来の送給ローラの溝表面例の写真である。

【図４】ワイヤ送給装置の側面図である。

【図５】送給ローラ対を示した図である。

【図６】送給性試験の実施要領図である。

【符号の説明】

１ 送給ローラ ２ Ｖ溝 ３ 溝表面 ４ 凹凸部 ５ 送給装置 ６ スプール ７ 支持部 ８ コンジットケーブル ９ 送給部 １０ 送給モータ １１ 送給ローラ対 １２ 加圧ローラ １３ 矯正ローラ １４ アーム １５ バネ １６ 溶接用ワイヤ １７ トーチ １８ 鋼板 １９ 屈曲部 ２０ ワイヤ ２１ ワイヤ速度検出器 ２２ ロードセル ２３ 固定軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 徹 千葉県習志野市東習志野７丁目６番１号 日鐵溶接工業株式会社技術センター内 (72)発明者 高橋 弘幸 千葉県習志野市東習志野７丁目６番１号 日鐵溶接工業株式会社技術センター内 (72)発明者 阿部 昌樹 千葉県習志野市東習志野７丁目６番１号 日鐵溶接工業株式会社技術センター内 Ｆターム(参考） 3F051 BB06 BC01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接用ワイヤを送給する溝付ローラであ
   って、溝表面の円周方向の算術平均粗さＲａが０．６〜
   １０．０μｍであることを特徴とする溶接用ワイヤ送給
   ローラ。
2. 【請求項２】 溝表面の円周方向の粗さ負荷長さ率ｔｐ
   が１０〜４０％である請求項１記載の溶接用ワイヤ送給
   ローラ。