(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペイルパック内に収納されたアーク溶接用複合ワイヤを引き出しながら溶接するガスシールドアーク溶接方法において、引張破断強度Ｔが４００〜１５００Ｎのアーク溶接用複合ワイヤを用いて、ペイルパック取り出し口とワイヤ送給機またはワイヤ送給機と溶接トーチの間に設けたコンジットチューブに下記式に示すループ直径Ｒ（ｍｍ）の１〜２ループを通して溶接することを特徴とするガスシールドアーク溶接方法。
２３０＋０．３Ｔ≦Ｒ≦７００＋０．３Ｔ
（但し、Ｔは使用ワイヤの引張破断強度）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ペイルパック内に収納された合わせ目のないアーク溶接用複合ワイヤ（以下、複合ワイヤという。）を引き出しながら溶接するガスシールドアーク溶接方法に係り、特にビード蛇行が生じることなくワイヤ送給性が良好で高精度な溶接ビードが得られるガスシールドアーク溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、構造物の建造において溶接の高能率化、自動化、省力化を目的として、溶接ロボットが急速に普及している。この場合の溶接ワイヤは、例えば２００〜４００ｋｇの単位重量に装填されたペイルパックに収納された複合ワイヤがその良好な溶接作業性、高能率溶接性から、急激に使用量が増加している。
【０００３】
このような溶接ロボットなど自動化された使用条件環境で要求される複合ワイヤへの性能は、溶接のターゲット性、すなわちワイヤの狙い位置が安定しかつ高精度の溶接が維持でき、さらに溶接部材へのワイヤ狙い初期設定に対して、常に精度よく連続して再現できることが必須となっている。
【０００４】
ワイヤ狙い精度および安定性を高めるために、複合ワイヤは１巻きごとにほぼ３６０°捩られて５００〜８００ｍｍ径のペイルパックに収納されて、取り出し時に捩りが相殺され、捩りがない状態でコンジットチューブに送られる。しかし、ペイルパックに装填された複合ワイヤは、装填時および実公平３−１１１８９号公報あるいは実公平４−１１１３号公報にあるように搬送時にワイヤのくずれを防止する治具によって押さえられるので僅かに曲がりが生じる。従って、溶接時にこの僅かな曲がりが、溶接チップ先端部においてワイヤ狙い位置を不安定とし、ビード蛇行を生じることとなる。
【０００５】
このペイルパックに装填した複合ワイヤのビード蛇行を防止する方法として、ワイヤ矯正機をペイルパックの上に取り付ける方法が実施されている。しかし、取り出された複合ワイヤの曲がり方向は一定方向ではないので、矯正はある一方向のみの曲がりしか行われず依然としてビード蛇行は生じていた。
【０００６】
また、特開昭６２−２８９３７１号公報に、ペイルパックから引き出された溶接用ワイヤを溶接用ワイヤ径の４０〜３００倍の直径を有するビード蛇行防止用ローラに巻き付けてからワイヤ送給機に送り込む方法が提案されている。この場合、ローラとワイヤとの滑りが円滑にならず、ワイヤ表面に傷が生じたり、ワイヤ送給抵抗が増大してワイヤ送給性が不良となり、長時間使用でその傾向は大となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ペイルパックから引き出された複合ワイヤの送給性を損なうことなく、ビード蛇行の生じないガスシールドアーク溶接方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために種々実験を重ねた結果、ペイルパックから引き出される複合ワイヤの引張破断強度とコンジットチューブに設けたループ直径との関係で送給性を損なうことなく、複合ワイヤの曲がりを矯正してビード蛇行の生じないガスシールドアーク溶接方法を見いだした。
【０００９】
すなわち、本発明の要旨とするところは、ペイルパック内に収納されたアーク溶接用複合ワイヤを引き出しながら溶接するガスシールドアーク溶接方法において、引張破断強度Ｔが４００〜１５００Ｎのアーク溶接用複合ワイヤを用いて、ペイルパック取り出し口とワイヤ送給機またはワイヤ送給機と溶接トーチの間に設けたコンジットチューブに下記式に示すループ直径Ｒ（ｍｍ）の１〜２ループを通して溶接することを特徴とする。
２３０＋０．３Ｔ≦Ｒ≦７００＋０．３Ｔ
（但し、Ｔは使用ワイヤの引張破断強度）
なお、ループは円であることが好ましいが、楕円であっても良い。この場合屈曲の大きい箇所の半径がループ直径Ｒ換算で上記式を満足する必要がある。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のガスシールドアーク溶接方法の一例を示す。図１においてペイルパック１に捩りを与えて収納された複合ワイヤは、ペイルパック取り出し口２からワイヤ送給機３を経て溶接トーチ５に送られ溶接される。ペイルパック取り出し口２とワイヤ送給機３またはワイヤ送給機３と溶接トーチ５の間（図ではペイルパック取り出し口２と送給機３の間）のコンジットチューブにループ４を付与する。
【００１１】
このような構成で複合ワイヤの引張破断強度Ｔおよび引張破断強度Ｔに対するループ直径Ｒを限定したところに特徴があるが、各々の限定理由について以下に述べる。
まず、複合ワイヤの引張破断強度Ｔは４００〜１５００Ｎである。複合ワイヤの引張破断強度Ｔが４００Ｎ未満（図３、線Ｉ  未満）であると、コンジットチューブ内で複合ワイヤが座屈する場合があり送給不可能となる。逆に複合ワイヤの引張破断強度Ｔが１５００Ｎを超える（図３、線ＩＩ超）と、ペイルパックに装填する時に、捩り変形の応力が高く装填困難となる。また、コンジットチューブ内での摩擦抵抗が大きくなって、複合ワイヤ送給性が不良となって、アークが不安定となる。
【００１２】
次に、引張破断強度Ｔに対するループ直径Ｒは２３０＋０．３Ｔ未満（図３、線ＩＩＩ  未満）であると、ループのコンジットチューブ内での摩擦抵抗が大きくなるので、ワイヤの送給性が不良となり、アークが不安定となる。逆に、ループ直径Ｒが７００＋０．３Ｔを超える（図３、線ＩＶ超）と、ペイルパックから引き出された複合ワイヤの曲がりを矯正できず、溶接トーチ先端で複合ワイヤの振れが生じて溶接ビードが蛇行する。
【００１３】
本発明において、ペイルパック取り出し口とワイヤ送給機またはワイヤ送給機と溶接トーチの間に設けるコンジットチューブのループ数は１〜２回である。ループ数が１回未満であると、ペイルパックから引き出された複合ワイヤの曲がりを矯正できず、溶接トーチ先端で複合ワイヤの振れが生じて溶接ビードが蛇行する。ループ数が２回を超えると、ループのコンジットチューブ内での摩擦抵抗が大きくなるので、複合ワイヤの送給性が不良となり、アークが不安定となる。図２に本発明におけるループ付与の例を示す。図２中（ａ）はループ数１または２、（ｂ）はループ数１．５、（ｃ）は１．２５である。
【００１４】
なお、図１においてループ４はペイルパック取り出し口２とワイヤ送給機３の間に付したが、ワイヤ送給機３と溶接トーチ５の間に付しても同様の効果が得られる。また、ワイヤ送給機にはプッシュ式とプル式とがあるがどちらも同様な効果が得られる。
【００１５】
【実施例】
ワイヤ径、引張破断強度Ｔの異なるＪＩＳ  Ｚ３３１３    ＹＦＷ−Ｃ５０ＤＲの合わせ目のない複合ワイヤを２００ｋｇペイルパックに装填して試作した。引張破断強度Ｔはワイヤ径、焼鈍後のワイヤ断面減少率およびフラックス充填率で調整した。なお、フラックス充填率は１２〜２０％である。
【００１６】
溶接は、前述のごとく図１の溶接装置を用いペイルパック取り出し口２とワイヤ送給機３の間にループ４のループ直径Ｒとワイヤのループ数を変えてビード蛇行性およびワイヤ送給性を調べた。なおコンジットチューブは内径４ｍｍ、長さ７ｍ  のものを用いた。
【００１７】
ビード蛇行性は、複合ワイヤのターゲット性を評価基準とした。すなわち、図１に示すように溶接トーチ５先端から垂直方向にターゲット面を配置し、溶接トーチ５先端からターゲット面の中心Ｏまでの距離を１６０ｍｍに設定してインチング操作により複合ワイヤを送給し、複合ワイヤ先端が長さ１６０ｍｍ毎にターゲット面に当たる位置Ｐを連続的に１００回測定して、図４（ａ），（ｂ）に示すようにその最大距離（ＰーＰ′間距離）を調べた。なお、実際の溶接においては、ワイヤ突き出し長さが２０〜２５ｍｍであるので前記溶接トーチから１６０ｍｍの位置での最大Ｐ−Ｐ′距離が１０ｍｍ以下であればビード蛇行は生じない。
【００１８】
また、ワイヤ送給性試験は表１に示す溶接条件で５分間溶接し、送給モータの電機子電流を測定して調べた。なお、ワイヤ送給性は電機子電流が３．０Ａを超えるとアーク長が変化してアークが不安定となる。それらの結果を表２にまとめて示す。
【表１】
0003583544.tif 000002
【表２】
0003583544.tif 000003
表２において、試験Ｎｏ．  １〜６が本発明例、試験Ｎｏ．  ７〜１２が比較例である。
【００１９】
本発明例である試験Ｎｏ．  １〜６は、引張破断強度Ｔ、引張破断強度Ｔに対するループ直径Ｒおよびループ数ともに本発明を満足するので、ペイルパックへの装填が良好で、ターゲット点の最大距離Ｐ−Ｐ′が短く、電機子電流も低くアークが安定しており極めて満足な結果であった。
【００２０】
比較例中試験Ｎｏ．  ７は、複合ワイヤの引張破断強度Ｔが高すぎてペイルパックへの装填が困難であったので、他の試験は中止した。試験Ｎｏ．  ８は、複合ワイヤの引張破断強度Ｔが低いのでコンジットチューブ内でワイヤが座屈した。試験Ｎｏ．  ９は、複合ワイヤの引張破断強度Ｔに対するループ直径Ｒが大きいので、また試験Ｎｏ．  １１は、ループ数が少ないので複合ワイヤの曲がりを矯正できずターゲット点の最大距離Ｐ−Ｐ′が大きくなった。試験Ｎｏ．  １０は、複合ワイヤの引張破断強度Ｔに対するループ直径Ｒが小さいので、また試験Ｎｏ．  １２は、ループ数が多いのでワイヤ送給抵抗が大きくなって電機子電流が高く、アークが不安定となった。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のガスシールドアーク溶接方法によれば、ペイルパックから引き出された複合ワイヤの送給性を損なうことなく、ビード蛇行の生じない溶接ができるので、手直し工数の低減と溶接部の品質が高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスシールドアーク溶接方法の一実施例を示す構成図である。
【図２】本発明におけるループ付与の例を示す。
【図３】複合ワイヤの引張破断強度Ｔとループ径Ｒのビード蛇行と送給性に及ぼす影響を示す図である。
【図４】本発明の実施例に用いたターゲット点の測定例を示す図である。
【符号の説明】
１      ペイルパック
２      ペイルパック取り出し口
３      ワイヤ送給機
４      ループ
５      溶接トーチ
【図１】
0003583544.tif 000004
【図２】
0003583544.tif 000005
【図３】
0003583544.tif 000006
【図４】
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