(57)【要約】本発明は、手動アーク溶接作業に使用する溶接電極１に関する。この溶接電極は、アーク点火面を含むアーク点火部分を有する心線を備え、アーク点火部分の横断面積は、心線の主横断面に対して縮小されている。アーク点火部分には少なくとも１つの凹部が形成され、その凹部の口が心線の長手方向側面に開口している。同様に、本発明は、手動金属アーク溶接作業に使用するための溶接電極の製造における装置に関する。本製造方法は、心線を製造するためのユニット、及び溶接作業中に該心線上にスラグ及び遮蔽ガスを形成する材料を塗布するユニットを含む。本装置は、心線の端部の一方に少なくとも１つのスリットを形成するための、少なくとも１つのスリット加工手段を形成した、少なくとも１つの成形ユニットを具備する。本装置は、また、少なくとも１つの保持手段を備え、その保持手段内では、心線は、連続的にスリット加工手段を通過して前進させるために、集められるように配設されている。
2005538849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手動アーク溶接作業に使用する溶接電極（１）であって、アーク点火面（４）を含むアーク点火部分（３）を有する心線（５）を備え、前記アーク点火部分（３）の断面積が、前記心線（５）の主断面に対して縮小されている電極において、前記アーク点火部分（３）には、少なくとも１つの凹部（７）が形成されており、その口が前記心線の長手方向の側面に開口していることを特徴とする、溶接電極。
【請求項２】
前記凹部（７）の口が、前記アーク点火面（４）全域にわたって延長部を有する、請求項１に記載の心線を含む溶接電極。
【請求項３】
前記凹部（７）がノッチである、前記請求項のいずれか一項に記載の心線を含む溶接電極。
【請求項４】
前記凹部（７）が、前記心線の対向して位置する２つの長手方向側面部分に開口する、前記請求項のいずれか一項に記載の心線を含む溶接電極。
【請求項５】
前記凹部（７）がスリットを形成する、請求項４に記載の心線を含む溶接電極。
【請求項６】
前記凹部（７）が、直線状である、前記請求項のいずれか一項に記載の心線を含む溶接電極。
【請求項７】
前記凹部（７）の口が、前記溶接電極（１）の長手方向に見たときに、延長部を有する、請求項５又は６に記載の心線を含む溶接電極。
【請求項８】
前記凹部（７）が、前記点火面（４）の中央を通過して延びる、前記請求項のいずれか一項に記載の心線を含む溶接電極。
【請求項９】
溶接作業中にスラグ及び遮蔽ガスを形成する材料（６）で被覆されると共に、前記凹部（７）が、前記スラグ及び遮蔽ガス形成材料（６）の充填材を有する、前記請求項のいずれか一項に記載の心線を含む溶接電極。
【請求項１０】
前記凹部（７）が、前記スラグ及び遮蔽ガスを形成する材料で充填されている、請求項９に記載の心線を含む溶接電極。
【請求項１１】
前記凹部（７）が、溶接電極（１）の長手方向に３〜９ｍｍ、より好ましくは４〜８ｍｍ、最も好ましくは５〜７ｍｍ延びると共に、前記心線（５）の直径の３０〜４０％の縮小に対応する、前記電極（１）の長手方向を横断して計算された幅（ａ）を有する、前記請求項のいずれか一項に記載の心線を含む溶接電極。
【請求項１２】
手動金属アーク溶接作業に使用する溶接電極（１）の製造における装置（１０）であって、前記製造工程が、心線の製造のためのユニットと、前記溶接作業中に前記心線（５）上にスラグ及び遮蔽ガスを形成する材料（６）を塗布するためのユニットとを含む装置において、前記心線（５）の端部の一方に少なくとも１つのスリットを形成するための少なくとも１つのスリット加工手段（４０）を形成した少なくとも１つの成形ユニットと、前記心線（５）が集められて前記スリット加工手段（４０）を連続的に通過して前進するように配設された少なくとも１つの保持手段（２３）とを有することを特徴とする装置。
【請求項１３】
前記心線（５）をその長手方向に変位させるように配設されたコンベア手段を具備する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記心線（５）をその横断方向に変位させるように配設されたコンベア手段を具備する、請求項１２に記載の装置。
【請求項１５】
前記コンベア手段が、前記スリット加工手段（４０）の区間において、前記心線（５）をその横断方向に変位させるように配設されている、請求項１３又は１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記コンベア手段も、前記スリット加工手段の区間において、前記心線を相互平行関係に変位させるように配設されている、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１７】
前記コンベア手段が、保持手段（２０）でもある、請求項１２、１４から１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１８】
前記成形ユニットが、製造の順序で見て、前記切削ユニットの後、且つ前記塗布ユニットの前に配置されている、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
前記心線（５）の一端部の領域において、前記保持手段（２３）に前記スリット加工手段（４０）がアクセスするための開口が形成されている、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
前記装置に、前記心線を前記スリット加工手段（４０）に向かって誘導するための誘導手段（１５）が形成されている、請求項１２から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２１】
前記スリット加工手段（４０）に鋸引き工具が形成されている、請求項１２から１９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２２】
前記スリット加工手段（４０）が鋸帯を具備する、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記鋸帯が連続している、請求項２２に記載の装置。
【請求項２４】
前記保持手段（２３）が、前記心線（５）を本質的に垂直方向に変位させるように配設されている、請求項１２から１３、１５、１６、１８、１９、２１から２３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２５】
前記保持手段（２３）が、前記心線（５）を本質的に水平方向に変位させるように配設されている、請求項１２、１４から１９、２１、２５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２６】
前記保持手段（２３）が、前記心線（５）の固有重力を利用して、前記心線（５）を前記スリット加工工具（４０）を通過して変位させるように配設されている、請求項２４に記載の装置。
【請求項２７】
スリット加工手段（４０）の切削部の移動方向が、前記心線（５）の前記一端部分に対して角度を形成する、請求項１２から１３、１５から１６、１８から１９、２１から２４、２６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２８】
前記鋸帯が偏向輪の回りに移動するように配設されている、請求項２３に記載の装置。
【請求項２９】
前記保持手段（２３）が、前記心線（５）を本質的に水平姿勢に保持するように配設されている、請求項１２から２８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項３０】
前記スリット加工手段（４０）が円形鋸刃を具備する、請求項２１に記載の装置。
【請求項３１】
前記保持手段（２３）が、そこに前記心線（５）を受け入れるための、楔形縦断面形状を有する、請求項１２、１４から１９、２１、２５、２９、３０のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手動金属アーク溶接作業用の溶接電極に関し、この電極はアーク点火面を含むアーク点火部分を含む。アーク点火部分の横断面積は、溶接電極の主横断面積に対して小さくなっている。さらに、本発明は、手動金属アーク溶接用の溶接電極の製造における装置であって、その製造工程が、溶接電極用の心線（ｃｏｒｅ  ｗｉｒｅ）の製造用のユニットと、電極心線上にスラグ及び遮蔽ガスを形成する材料を堆積させて乾燥させるユニットとを含む装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ほとんどの溶接方法による溶接作業は、２つの金属片の接合を可能にするために、高温を必要とする。最も古い方法、手動金属アーク溶接によれば、熱源は電気アークであり、この電気アークの電気エネルギーが、溶接過程において熱エネルギーに変換されると共に、この電気アークが、被覆金属溶接電極の先端と加工物との間で維持される。この方法は、溶接電極心線からの溶融金属液滴に基づくものであり、この溶融金属液滴は加工物に向けられると共に、同時に金属アーク溶接電極がそれによって被覆されているシース材料からの物質によって遮蔽される。溶接の第１段階においては、アークとも呼ばれる、電気アークが生成され、ここで重要なことは、このアークがちょうど意図する場所で、意図する強度で加工物に当り、結果とし得られる溶接継目に、意図する品質及び強度が得られることである。さらに、初期アークは、十分な始動信頼性を備えると共に、先に堆積した溶接継目／溶着部を十分に加熱して、それによって、新規な溶接電極の助けによって再開される溶接継目／溶着部を満足且つ健全に開始させて、その状態に遷移させることを保証するのに十分な強度を備えなくてはならない。
【０００３】
この問題を解消すると共に、作業条件が困難なときに満足なアークを生成する目的で、開始時点に合わせて、溶接電極のアーク点火端における電気的強度を増大させること、すなわちいわゆるホットスタートを生成するための、様々な方法が提案されている。この目的は、短い時間、手動で電流の強さを増大させることによって達成することもできるが、この方法は不正確であり、それによって生成される溶接継目／溶着部が、その溶接継目／溶着部の品質に対する厳格な要件に合致しないおそれがある。現代の技術によれば、マイクロプロセッサを用いて電流の強さを制御することが可能であるが、一方で、この技術は、この溶接方法の用途において存在することのある状態、冷気及び湿気にきわめて敏感であり、他方では、この技術は高価なものである。その代わりとして、特殊金属アーク溶接電極が提案されており、それらの電極には、アーク点火部分の領域の横断面積を縮小させた心線が形成され、この方法で初期段階における電気的強度を、電流の強さを調整することなく増大させることを目的とするものである。このようにして、コストを追加することなく従来型溶接機器を使用することができる。
【０００４】
しかしながら、これらのアーク点火部分の横断面を縮小した従来型溶接電極は、比較的複雑であり、その結果として製造が高価である。アーク点火部分の横断面を縮小する１つの従来技術方法は、例えば、機械加工によって、その直径が全横断面寸法へと徐々に増加する、円錐形アーク点火部分を構成する方法である。この成形は、一度に１つずつ、線芯について実行されるが、後に、それらを様々な製造段階間で輸送する間に、この円錐形先端部は、他の心線の間、又は装置内で動きがとれなくなることがある。また、この種の溶接電極に被覆をする工程はより複雑となるが、それは、この電極外部の形状によって、溶接電極の円筒外部形状を維持するために、多すぎるシース材料が堆積されて、結果的にシース内に乾燥によって誘発されるクラックを伴うか、又は、シース材料の層が均一な厚さとなり、結果的に溶接電極心線の外部形状に追従することを保証するために特殊な技術が必要となるからである。溶接電極アーク点火部分を縮小するもう１つの従来技術方法は、アーク点火部分の端面に、溶接電極の長さ方向に延びる小さな穴をあける方法である。溶接電極の心線は、通常、直径が５ｍｍ未満であり、穴の芯だしは手作業で行われることが多いために、この工程には高い精度が必要となり、それには費用がかかる。この種の断面縮小においては、ドリル穴は、その中に空気が閉じ込められる結果として、シース材料が穴の中に完全に貫通すること（すなわち、そのときに形成される溶接継目／溶着部の初期段階における品質に対して致命的となる可能性のある特徴）をも防止する。
【０００５】
従って本発明の目的は、上記で概説した問題を防止すること、そして手動金属アーク溶接作業に使用するための、より安価で、生産の観点ではより簡単な溶接電極であって、縮小横断面アーク点火部分を有すると共に、始動時、又は後に形成される溶接継目／溶着部において、好適なアーク特性を維持することができる電極を提案することである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、本発明の目的は、上記の問題を防止すると共に、前記問題を解消する、溶接電極の製造における装置をも提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１に定義する特徴を有する、上記概説において定義した種類の溶接電極において達成される。この溶接電極の好ましい実施例は、請求項１に従属する請求項で示される。この目的は、また、請求項１１に定義される特徴を有する装置によって達成され、同時に、その従属請求項に好ましい実施例が定義される。
【０００８】
本発明は、手動アーク溶接作業に使用するための溶接電極であって、アーク点火面を含むアーク点火部分を有する心線を備え、アーク点火部分の横断面積が、心線の主横断面に対して小さくなっている電極に関する。アーク点火部分には少なくとも１つの凹部が形成され、その凹部の口が心線の長手方向側面に開口している。溶接電極においてアーク点火部分にそのような凹部を形成することによる１つの結果は、横断面における通常の材料の量と比較して、アーク点火部分における材料の量が減少することである。心線における材料が減少することによって、標準溶接電極における場合と比較して、アーク点火部分における電流の強さが増大し、結果的にそれによって、目的とする利点、すなわち瞬間アーク始動の確率向上、より安定で、従ってより制御のしやすいアーク方向、及びアーク始動時における熱発生の増大がもたらされて、先に堆積された溶接継目／溶着部への遷移が、できる限り平滑且つ完全になることが保証される。これらのすべての特性は、例えば、溶接条件が最も困難であるパイプライン上で実施される溶接作業において特に望ましい。
【０００９】
さらに、このような方法で電極心線において材料を除去することによって生成される凹部を設けて、その口を心線包絡面に開口させることによって、心線の外部形状が本質的に保持され、このことは溶接電極の製造において非常に重要となることがある。一般的な製造工程によれば、心線、従ってその結果として溶接電極は、その長さ方向に部分的に移送されて、それによって、アーク点火端に向かって先細りするアーク点火部分が形成されている場合には、溶接電極は、前方の心線と搬送ベルトとの間、又は製造工程に使用されるその他の部品の間に喰い込むことがある。両方の場合において、その結果は、製造工程の停止及びその結果として経済的損失が生じる可能性がある。従って、心線の外部形状を本質的に維持するという本発明の特徴は、この製造上の問題を緩和する。
【００１０】
始動時において本発明が提供する別の利点は、心線のアーク点火面における外周部がほとんど完全な状態で残ることである。そうではなく、従来技術による円錐形アーク点火部分においてそうであるように、周囲部を大幅に縮小すると、溶接電極を加工物の面に対して本質的にほとんど直角（９０°）の姿勢にしながら、アークを始動することが必要になることがある。これは、溶接電極が加工物に対してより小さな角度（＜９０°）の姿勢で保持されるときに、アーク点火部分が円錐形である場合には、その周囲が全体的に完全な状態である場合よりも、心線のアーク点火面の周囲における材料が加工物からより遠くに離隔されることによるものである。このことが意味するのは、始動を行うためには、アークは、一方ではアーク点火面と加工物の間でより大きな空間を橋渡ししなければならず、他方ではより大量のシース材料を貫通しなくてはならないことである。高度なアーク始動信頼性を保証するために、ある程度初期のホットスタート効果を犠牲にすることが必要なことがある。本発明の場合には、溶接電極１は、非縮小断面を形成したアーク点火面を有するが、前記面のすぐ内部では、その心線には、概説部で述べた縮小部が形成されている。しかしながら、アーク点火面の第１の非縮小部分を、製造の観点からできる限り薄くすることによって、目的とするホットスタート効果を達成することが重要である。
【００１１】
同様に、凹部の口も、アーク点火面全域にわたって延長部を有するのが有利であることが多い。この配置の１つの結果は、心線の横断面の縮小は、まったく点火面の内側ではなく、点火面内に作られており、これによって先述の効果がさらに強調される。
【００１２】
製造技術の観点からは、凹部が切欠きであれば、それは追加の利点である。これを先行技術の切削技術の任意のものを使用することによって製造することは容易である。
【００１３】
好ましくは、凹部は、２つの反対方向に位置する、心線の長手方向側面部分に開口する。縮小アーク点火部分を有する溶接電極を用いて実施した試験によると、縮小が本質的に対称であるか、又は点火面全体に広く分布している場合には、アークはより安定となり、その挙動が予測可能となることがわかった。そのような分布を達成する１つの方法は、複数の側面部分に凹部を開口させることである。
【００１４】
好ましくは、凹部はスリットを形成する。本明細書では、スリットとは、溶接電極１の点火部分に狭い開放溝を形成する凹部であると理解すべきである。
【００１５】
好ましくは、凹部は直線である。この配置によって、凹部を製造する工程が容易となり、結果的にそれは安価でもある。同様に、これによってシース材料の凹部への導入が、これがある場合には、より便利になる。
【００１６】
製造技術の観点からは、凹部の口は、好ましくは、溶接電極の長手方向に見える延長部を有する。
【００１７】
さらに、凹部は、点火面の中心を通過して延びるのが好ましい。対称に成形された凹部は、非対称のものより安定なアークを生成し、改善された溶接結果をもたらす。
【００１８】
心線は、好ましくは、溶接作業中にスラグ及び遮蔽ガスを形成する材料で被覆すると共に、凹部は遮蔽ガス形成材料で充填される。一方では、このスラグ及び遮蔽ガス形成材料は、溶接作業中に空気中の酸素との有害な反応から、溶接継目／溶着部の材料をシールドする役割を果たし、他方では、この種の充填材を使用することによって、心線の製造及び搬送段階においても利点がもたらされる。凹部に存在するシース材料は、点火部分における粘着効果を有し、結果的に、そのような充填剤なしで形成される心線と比較して、より高度な完全性が得られる。
【００１９】
好ましくは、凹部は、スラグ及び遮蔽ガスを形成する材料で充填する。凹部内に閉じ込められた空気がないと、アーク点火の瞬間にも心線の挙動は安定している。
【００２０】
好ましくは、凹部は、溶接電極の長さ方向に３〜９ｍｍ、より好ましくは４〜８ｍｍ、最も好ましくは５〜７ｍｍだけ延長すべきであり、且つ電極の長さ方向にわたって計算して、心線の直径の３０〜４０％縮小に対応する、幅（ａ）を有するべきである。前記範囲に示すよりも幅の狭い凹部は、最終的には完全に消失する点までホットスタート効果を低減する。一方、前記範囲に示すよりも幅の広い凹部は、爆発性が強すぎて取扱いの難しいホットスタート効果を生む可能性があると共に、溶接電極１の製造中に、凹部が崩壊しやすい。
【００２１】
本発明は、手動金属アーク溶接作業に使用するための溶接電極１の製造用装置も含み、該製造工程は、心線を製造するためのユニットと、該心線上に溶接作業中にスラグ及び遮蔽ガスを形成する材料を塗布するユニットとを含み、装置は、心線の端部の一方に少なくとも１つのスリットを形成するためのスリット加工手段を形成した少なくとも１つの成形ユニットと、心線がスリット加工ユニットを連続的に通過するように、その中に集めるように配設された、少なくとも１つの保持手段とを有する。この方法で製造される溶接電極１に見出される利点は、上記した以上に詳細には述べない。しかしながら、上記の特徴を有する装置は、そのような溶接電極１を簡単に、且つその結果として安価に製造することを可能にする点において、有利である。心線が保持手段内に集められて、順番に１つずつスリット加工手段を通過して移送される。スリット加工手段において凹部を形成する技術は、金属材料に凹部を形成するのに利用可能な任意のものとすることができる。保持手段は、心線の順番が維持されること、心線が安定してスリット加工手段を通過して前進すること、及びこれによって凹部の形成が適切に実行されることを保証する。
【００２２】
好ましくは、本装置は、心線を本質的にその線の長手方向に移動させるように配設されたコンベア手段を具備する。心線をその長手方向に移動させるには、ほとんど空間を必要とせず、また必要な制御手段も最小限となる。しかしながら、場合によっては、例えば隣接する機械に使用される搬送方向に適合させて、心線を横方向に移動させるのが有利なることもある。
【００２３】
さらに、コンベア手段は、スリット加工手段の区間において心線をその横方向に変位させるように配設するのが好ましい。この配設によって、心線のアーク点火部分がスリット加工手段の方向に向けられて、その結果として高い生産速度を達成することが可能となることにおいて、スリット加工手段が効率的に凹部を形成することが可能になる。
【００２４】
好適には、コンベア手段はまた、スリット加工手段の区間において、心線を相互平行の関係に変位させるように配設する。このようにすると、スリット加工手段が常に働くので、可能な限りで最高の生産性が達成される。
【００２５】
コンベア手段が保持手段でもある場合には、そのような搬送機能に対して追加の装置は不要となり、その結果としてスペースと共に費用の経済性が得られる。
【００２６】
生産の観点から有利には、成形ユニットは、製造の順序で見て、切削ユニットの後で、且つ塗布ユニットの前に配置される。このようにすると、通常、凹部もこの材料で充填するのが有利であるので、心線が意図する長さに切断された段階であるが、シース材料が心線上に塗布される前に、凹部が形成される。
【００２７】
保持手段では、心線の一端部の区間において、装置に、スリット加工手段がアクセスするための開口を形成するのが好ましい。
【００２８】
心線の反対端部の区間においては、装置には、心線を前記スリット加工手段に誘導するための誘導手段を形成する。この種の誘導手段は、簡単に、従って安価に、心線をスリット加工手段の方向に誘導すると共に、同時に心線は、スリット加工手段に対して押し付けられるか、又はいずれにせよ、凹部形成段階の間、当接して保持される。
【００２９】
鋸引き具（ｓａｗｉｎｇ  ｔｏｏｌ）を具備するスリット加工手段を形成するのが有利である。スリット加工手段にも、同様に鋸帯（ｓａｗ  ｂａｎｄ）を備えてもよい。後者は連続的なものとすることができる。
【００３０】
好ましくは、保持手段は、心線を本質的に垂直方向に変位させるように配設する。この配設によって、例えばこの種の装置を既存の溶接電極製造ラインに追加することを目的とするスペースの必要性が低下する。しかしながら、他の装置がこの搬送方向を使用する場合には、心線が本質的に水平方向に変位されるように配設するのが好ましいこともある。
【００３１】
心線の固有重力を利用して、スリット加工工具を通過して心線を移動させるように、保持手段を配設することも１つの利点である。その結果として、この生産段階の間に心線を移動させるのに追加の機器が必要でなくなり、これも費用を節減する特徴である。
【００３２】
同様に、スリット加工手段の切削部の移動方向が、心線の一端部に対して角度を形成すれば、有利である。これによって、スリット加工手段の係合が、ゼロから完全係合まで徐々に増大して、装置の安定性に貢献する。
【００３３】
好ましくは、鋸帯は、偏向輪（ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ  ｗｈｅｅｌ）のまわりを移動するように配設する。この配設によって、保全及び修理のための鋸帯の交換が容易になる。
【００３４】
保持手段が心線を本質的に水平の姿勢に保持するように配設することも有利である。
【００３５】
スリット加工手段は、円形鋸刃を備えることもできる。この種の鋸引き手段は、ほとんどスペースが必要ではなく、個別事例の要件に応じて、固定位置に設置するか、又は可動アーム上に配置することができる。
【００３６】
最後に、心線が装置中を水平関係で搬送されるときには、搬送手段としても働く保持手段に、くさび形縦断面形状を備えるように設計して、心線の移送及び凹部の形成の間に、このくさび形スペース内に心線を支持できるようにするのが有利なことがある。このくさび状形状によって、円形の心線が、そのようなくさびスペース中に、互いに分離されて１つずつ落下する。この配設によって、保持手段内での線の配送が容易になり、２つの心線が同一のくさび内に受け入れられることが防止されるが、これが起こると、一方では装置を損傷させて、他方では欠陥のある凹部の数を増大させる可能性がある。さらに、同一の保持手段を、異なる線寸法、すなわち異なる直径の心線を製造するのに使用することもできる。凹部を形成するように設計された機器に対して、心線を配置する工程は、スリット加工手段そのものによって可能になる。この場合には、くさび形は、心線が保持手段に詰まることを防止し、その代わりとして心線は後者から簡単に持ち上げられる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を、現時点において好ましい実施例を例示的な目的で示す添付の図面を参照して、一実施例を用いてより詳細に説明する。
【００３８】
図１ａは、先行技術による従来型溶接電極１を示す。溶接電極１は、シース６によって包囲された、円筒形心線５を有する。心線５は、使用意図に応じて様々な種類の金属材料で構成することができる。一方、シース６は、溶接作業中にスラグ、遮蔽ガス及び、場合によっては、合金に変換されるシース材料でできており、心線５の溶接金属を周囲環境から遮蔽する役割を果たしている。溶接電極１の製造において、シース６は、ペースト形態で塗布され、これが後に加熱、乾燥される。乾燥の前に、溶接の際に点火を可能にするために、点火面４からシース材料をブラシで落とす。また、溶接電極１の反対端に位置するホルダ部２も、溶接電極１に電流を伝達するホルダ（図示せず）と十分に接触させるために、ブラシでシース材料が落とされる。また溶接電極１には、乾燥段階の前に、その後の識別のためにマークがつけられる。このような設計の溶接電極１を使用して、溶接そのものは、電流を流すと共に、溶接電極１を含むホルダを加工物の方向に動かすことによって開始されて、それによって電気的アークが、溶接電極１の点火部３にある溶接電極１の点火面と加工物との間で発生する。
【００３９】
図１ｂ及び１ｃは、図１ａと同じ溶接電極１を示す。図１ｂには、溶接電極１を側面図で、図１ｃには、点火面から見た端面図で示してある。
【００４０】
図２ａ、２ｂ及び２ｃは、先行技術による改変型溶接電極１を示している。この改変は、点火部分３における心線５の横断面積を、線の他の部分に対して縮小したことにある。心線５の横断面積を縮小する目的は、エネルギー密度を増大させることであり、これはアーク開始の瞬間における材料中の温度を上昇させて、それによって高い点火信頼性及びアーク安定性などの品質を有する溶接電極１を提供すると同時に、先に堆積させた溶接継目／溶着部への十分な移行を可能にする。図２ａは、１つの点火部分３を示し、この場合には、心線５の直径が、点火面４に向かう方向に徐々に減少する。他方、シース６は、全体的に一定の直径で形成されている。図２ｂは、１つの点火部分３を示しており、この場合には、点火面４から離れて溶接電極１の長手方向に、穴が開けられている。図２ｃは、点火部分３に図２ａと同様の横断面積縮小が形成されているが、この場合には、シース６が心線５の外部等高線に追従している、溶接電極１を示す。
【００４１】
本発明を、図３を参照して以下に説明する。スリット７が、溶接電極１の点火端３に形成されており、スリットは、心線５の長手方向に延びると共に、点火面４の中心を対称に横切って延びている。スリット７は、対向して位置する２つの側面８、及び底面９によって境界を定められている。この好ましい実施例によれば、側面８は本質的に平坦であり、溶接電極１の長手方向に平行に延びている。底面９は、側面８の間を、本質的に点火面４に沿って延びている。溶接電極の長手方向に直角に計算したスリット７の幅をａで表し、溶接電極１の長手方向に平行に計算した、スリット７の長さをｂで表してある。使用の際に最高の効果を得るために、これらの寸法は、心線５の直径に適合させるべきである。しかしながら、先行技術によって、溶接中に点火面における電流の強さがすべての溶接電極１に対してその直径とは無関係にほぼ等しくなるように、電流の強さが心線の直径に適合されているとすれば、長さｂを本質的に一定に維持するのが有利であることがわかった。長さｂは、溶接電極１の溶融時間を制御し、それが所定の値によって一定である場合には、電流の強さが増加する時間内に、改善されたガス遮蔽を生成すると共に、より高温の溶融物を最初に生成しながら、同時に、この効果が長く残りすぎることがなく、通常の溶接条件を実行することが可能になる。幅ａは心線の直径に対して大きすぎないことが重要であるが、その理由は、そのような場合には、製造時、例えば供給ロールがコンベアベルト中で心線を前進させるときに、残された量の材料が崩壊する可能性があるからである。同様に点火面面積の縮小は溶接電極溶解の強度を制御するが、その理由で、縮小は、それが強すぎる効果を生じる可能性があるほど大きすぎないことが重要である。本発明による、異なる設計の溶接電極１を用いて実施した試験によって、約３５〜５０％の点火部分３の体積の縮小に対応する、幅ａ及び深さｂを有するスリット７を形成するのが有利であることがわかっている。最適性能を得るためには、スリット７の深さは、３〜９ｍｍの範囲、より好ましくは４〜８ｍｍの範囲、最も好ましくは５〜７ｍｍの範囲である。従って、幅ｂは、これらの深さ寸法と、使用される心線５の直径とに適合させなくてはならない。その心線が２．５ｍｍである溶接電極１には１ｍｍの幅を有する凹部を形成するのが好ましく、４．０ｍｍの直径を有する心線には、１．５ｍｍの幅を有する凹部を形成するのが好ましい。従って、心線の点火部分の縮小は、凹部の幅が、心線の直径の３０〜４５％の範囲となることを確実にしなくてはならない。
【００４２】
スリット７には、製造工程においてシース金属が充填され、乾燥された後に、この材料は、点火部分３の心線５によって形成される２つの舌（ｔｏｎｇｕｅ）の間の、密着と完全な架橋の形成とに寄与する。スリット７をシース材料で充填することが可能であるので、同様に、点火促進剤（ｉｇｎｉｔｉｏｎ  ｂｏｏｓｔｅｒ）を適用することが可能となる。
【００４３】
認識すべきことは、上記の実施例の多数の変更が、添付の請求の範囲に定義する本発明の保護の範囲内で可能であることである。図４ａ〜４ｈは、そのような変更のいくつかの例を示す。図４ａは、凹部７を形成した点火部分３を示しており、この凹部の形状は、Ｖ形と記述するのが最も正確であり、その側面は先端で収斂しており、従ってこれには底面９がない。しかしながら、必要な場合には、凹部には底面を形成してもよい。図４ｂは、２つの平行のスリット７を形成した点火部分３を示す。複数の凹部７を配置することの理由としては、大きな横断面直径を有する溶接電極１は、１つの領域で多すぎるシース材料を取込むことがある。２重スリットは、図４ｃに示すように、交差して配置することもできる。何らかの理由で、大量の心線材料が点火時に利用可能であることが重要であり、同時にいわゆるホットスタートの効果を達成することが望ましい場合に、凹部をむしろ、図４ｄに示すように、点火面４と平行に延びるように配置するか、又は図４ｇ他に示すように、穴の形態で点火面と平行に延びる貫通凹部７として構成するか、又は図４ｈに示すように、より矩形の形状を有する貫通開口として構成することもできる。これら３つの実施例すべての場合において、ホットスタート効果が得られるように、凹部を点火面４の直下に配置することが重要である。対照的に、心線５の横断面積の縮小をその直径に対して小さくするのが望ましい場合には、凹部７に、点火面４から心線５の包絡面の方向に延びる、底面９を形成することが可能である。この種の凹部７の一例を図４ｅに示してあり、２重凹部７を含む別の例を図４ｆに示してある。
【００４４】
さらに、点火部分３は、本発明の保護の範囲内で、さらにその他の方法で縮小することができる。スリット７には、前記溶接電極１と平行のものとは異なる、溶接電極１に沿った延長部を与えることもできる。
【００４５】
手動金属アーク溶接用の溶接電極１の製造において使用するための装置の好ましい一実施例を、以下に記述する。製造工程は、図５に概略形態で示し、製造装置１０は図６に示してあり、この図では、本装置を、製造工程に関係するその他のユニットから分離された、従って既存の溶接電極製造工程に配置することのできるユニットとして示してある。先行技術によるこの種の製造工程は、線材を所望の長さの心線５に切断するための少なくとも１つの装置（又は、鋳造によるなどの、心線を製造する他のタイプ）と、シース材料を心線５の全長にわたって塗布するための１つの装置を含み、点火面４及び保持部分２は、後の段階において、加工物と点火面４の間、及びホルダと保持部分２の間の接触を可能にするために、シース材料からブラシで清浄化される。点火面４は乾燥されて、最終的に、加工物と点火面４の間の接触をさらに増大させるために、電気伝導性材料を受け入れる。本発明による装置１０は、線材を心線５に切断する装置の後で、且つシース材料６を塗布する装置の前に配置される。こうすることで、シース材料６が心線５の残り部分に塗布されるのと同時に、その材料が凹部７内にも塗布される。
【００４６】
装置１０は、心線５の供給のための送込み部分（ｆｅｅｄ−ｉｎ  ｐｏｒｔｉｏｎ）２０と、１つの心線の送出し部分（ｆｅｅｄ−ｏｕｔ  ｐｏｒｔｉｏｎ）２１とを備えて、装置を支持するフレーム１７の周囲に構築されている。またこの装置は、装置の能動部分の垂直方向下方に位置して、駆動ベルト１９を介して、一方で鋸刃１２を、他方で装置１０を通過して心線５を搬送する手段を作動させるように配設された、駆動ユニット１６を具備する。心線５は、先の製造段階から収集マガジン１１まで、その延長の長手方向に、図示していない容器から、送込み部分２０内の垂直に配置された収集マガジン１１の垂直方向上方に開口する、図示していない前送り手段を介して、前送りされる。この領域において、前送り手段は、前進する心線５を向け直して、心線５がそれらの延長の横断方向に収集マガジン１１を通過するように、配設されている。心線５は、収集マガジン１１内に積重ねて収集されて、それらの固有の重力のために、収集マガジン１１の一端に位置する鋸刃１２に向かって垂直方向下方に落下する。収集マガジン１１は、心線５をその進行路の両側で支持するように配設された案内レール１３、スリットを入れるべき点火部分３へ鋸刃１２を接触させるために、鋸刃１２に向かって回転させた端部の開口と、その目的が、心線５を水平方向に鋸刃１２に向かって誘導することである、平板状アームの形態の誘導手段１５とを具備する。鋸刃１２は、垂直面及び心線５の点火部分３に対してある角度をなして、心線５の点火部分３と中心において係合する。この角度は、収集マガジン１１の底部における凹部７の長さが、意図する長さとなることを保証するように設定されており、鋸刃１２の厚さは、凹部７の幅が意図する幅となることを保証するように適合されている。収集マガジン１１の領域において、鋸刃１２が鋸引き姿勢をとっている、すなわち鋸刃先が係合の方向に向いている間に、鋸刃１２は、２つの鋸引き偏向輪２２ａの回りを移動する。次いで、鋸刃１２の角度が９０度動いて、刃は待ち受け姿勢をとり、この状態で、さらに２つの鋸引き偏向輪２２ｂの回りを移動した後に、鋸刃はその鋸引き姿勢をとるように再び向け直される。心線５が収集マガジン１１を通過すると、心線５は再び送出しユニット１８によって向きを直されて、後続の製造段階へとさらに移送するために、その長手延長に搬送される。
【００４７】
図７は、手動金属アーク溶接に使用するための溶接電極１の製造用の装置１０の別の実施例を示す。以下、主として、この実施例と上述のものとの違いを識別する部品について記述する。心線５をその長手方向延長に保持手段２３まで搬送して、その後に垂直方向に相互平行関係に鋸引き装置を通過させるのではなく、心線５は、装置の送込み部分２０内のマガジン３１内に線材を相互平行関係で水平に配置した状態で、束にして集められる。マガジンの底部に、開口があり、その前方に円形棒の形態の分配器３２が配置されている。この分配器は、一時に１つの心線を、一体にした保持手段とコンベアベルト２３の上に、それに沿って排出する役割をする。マガジン３１は、それが受け入れようとする、心線５の長さをわずかに超える長さの箱として構成されている。マガジン３１及び分配器３２は、コンベアベルト２３を横断して固定的に装着されているが、機械でスリット加工しようとする心線５が、その直径においてかなり変動がある場合には、コンベアベルト２３と分配器３２の間の距離を、後者を持ち上げるか又は下げることによって変更するのが都合のよいこともある。コンベアベルト２３と分配器３２の間の距離は、１本の心線５だけが分配器の下縁の下を通過することを確実するように選択される。マガジン３１内で、心線５の姿勢は、それの点火端となる部分、すなわち問題の装置１０によってスリット加工しようとする心線５の端部が、スリット加工装置４０の方向に向けられているマガジン３１の面に押し付けられるように、制御される。これは、心線５がマガジン３１の内部に配置されているときに手作業で実施するか、又は好ましくは誘導手段１５を用いて実施する。保持手段／コンベアベルト２３は、ベルト上に受け入れられたときに心線５が動くのを防止するための、何らかの好適な摩擦材料でできたベルトで構成される。図７は、ベルトを横断面図で示す。コンベアベルト２３は、装置１０の各端部に１つずつ配置された２つの駆動輪３３の回りを移動し、これらの駆動輪３３の１つが、伝達ベルト１９を介して、駆動ユニット１６によって起動される。さらに、コンベアベルト２３は２つの部分に分割される。進行方向に対して直交する方向に、コンベアベルト２３は縦断面形状を有しており、それは鋸歯パターンの形態であるか、又はその凸形面がコンベアベルト２３から突出する、並置した半円形棒の形態のいくぶん柔らかく、より丸みをおびた縦断面形状の形態である。各棒の先端又は鋸歯頂点間の間隔の選択は、心線５が、そのようにして先端間又は頂点間に形成された窪みに受け入れられるときに、心線がその窪みの底面、すなわちコンベアベルト２３の連続面と接触しないことを保証するようにされる。先端及び窪みを含むと共に、垂直ではない面をその間に備える、この縦断面形状によって、コンベアベルトが水平位置に平坦に延びると仮定すると、異なる直径寸法を有する心線５に対してこのコンベアベルトを使用することが可能になる。心線５が窪みの内部で異なる高さに位置することは事実であるが、これは装置１０の後続の部品によって、例えばスリット加工装置の高さ調整によって、対処できる状況である。しかしながら、装置１０を使用するときには、同じ直径の溶接電極１がバッチで生産されることに言及する必要がある。
【００４８】
心線１０は集められて、装置１０内をスリット加工装置４０に向かって、且つそれを通過して前送りされる。この実施例においては、スリット加工装置４０は、円形鋸４１からなり、これは上下するように配設されたアーム４２上に取り付けられている。円形鋸４１の高さ調整は、心線５内のスリットが正しい場所に位置するように行われる。この実施例においては、図３に記載の溶接電極１を製造することを仮定している。円形鋸４１は、心線５の移動方向と反対に回転する。このようにすれば、心線５は円形鋸４１に逆らって引き上げられる。心線５は、保持手段／コンベアベルト２３内の、移動拘束手段２４によってそれらの縦断面空間内の位置に保持され、この移動拘束手段は２つの拘束ベルト、すなわち１つは上方２７及び１つは下方２８の拘束ベルトからなり、これらはそれぞれ上方及び下方の駆動輪２９及び３０によって起動され、上方拘束ベルト２７は、コンベアベルト２３の垂直方向上方に位置し、下方のそれは、コンベアベルト２３の下方に位置する。ベルトの相対位置は、上方拘束ベルト２７が下方拘束ベルト２８の直上に接触状態で位置するが、同時に心線５をベルト間にはさむようにされている。心線５を収容するために２つの拘束ベルト２７、２８の間に形成される面は、コンベアベルト２３の上面の直上に延びている。図７でわかるように、水平面において、２つの拘束ベルト２７、２８は、コンベアベルト２３に対してスリット加工装置４０の方向に横方向にずらされている。この配設の理由は、拘束ベルト２７、２８は、心線５が装置１０のこの点に到達したときに、心線５をコンベアベルト２３からわずかに離して持ち上げることにある。移動拘束手段２４は、上方及び下方の拘束ベルト２７、２８に圧力をかける目的で、それぞれ拘束ベルト２７、２８の上方に、それらに連結して配設されているので、その位置で心線５は、それらが拘束ベルト２７、２８の間に導入される場所に捕捉されて保持される。圧縮シリンダ２５及びフレーム２６を介して移動拘束手段２４によって心線５の上にかけられる圧力は、心線５と拘束ベルト２７、２８の間で十分な摩擦を生成して、鋸引き作業中に、心線を定位置に保持することのできる大きさでなくてはならない。圧縮シリンダ２５は、上方拘束ベルト２７を、固定的に装着されている下方拘束ベルト２８に押し付ける。鋸引き作業において心線５にスリットが形成されると、移動拘束手段２４は心線５を開放し、それによって後者は、コンベアベルト２３における縦断面空間内のそれらの位置に復帰する。装置１０の送出し部分２１において、心線は、さらなる輸送及び作業のために、この目的に対して適当に設計されたマガジン中に排出される。
【００４９】
鋸引きによって心線５の中にスリット７を形成することにより所望の結果を達成するために、被覆円形鋸４１を使用するのが好ましい。また、円形鋸４１が、心線５の端部に合致する場所に、ノズル４３を介して切削油剤を供給するのが適当であることがわかっている。装置１０を開発する初期の段階においては、心線５は、拘束ベルト２７、２８の間で、斜めに傾いて引っ張られやすかった。これによって、結果的に装置１０及び心線５に損傷を与えるリスクを伴う、劣悪な鋸引き結果が生じた。切削油剤の一部が、拘束ベルト２７、２８の摩擦面上に落下し、その結果、かなりの圧力が圧縮シリンダ２５を介してかけられるのにもかかわらず、ベルトと心線５の間に摩擦が不足することがわかった。この問題を防止するために、いわゆるエアナイフ４４を設け、高圧に加圧した空気を円形鋸４１の上方及び下方の拘束ベルト２７、２８の上に吹き付けるように、エアナイフを配設する。これらのエアナイフ４４は図面には示していない。
【００５０】
円形の鋼線ブラシ４５を、心線が拘束ベルト２７、２８から離れる装置１０の領域に隣接して、設ける必要があることがわかっている。ブラシ４５は、ブラシがけによっていわゆるバリを除去するが、このバリは、鋸引きによってスリット７が形成される間に、スリット７の底部に形成されると共に、残ったままにすると、完成した溶接電極１の溶接能力に悪影響を与えるものである。ブラシ４５は、スリット加工装置４０の上方且つ直後ではあるが、心線の移動方向に見たときに、心線５が移動拘束手段２４を離れる位置の前方に配置される。
【００５１】
認識されるように、本発明及びこの場合には添付の請求項に定義される保護の範囲において、２つの実施例についての多数の変更が可能である。例えば、装置１０及びその収集マガジン１１を水平方向に配置して、別のコンベアベルトに心線５を、この場合には水平方向に延びる鋸刃１２を通過して前送りさせるようにすることもできる。さらに、鋸刃１２の代わりに、ミリング・カッタ又は凹部７の切削のためのその他好適な機器を使用することもできる。スリット７のその他の形状を得るために、２つ又はいくつかの鋸刃１２を配置するか、又は、水平姿勢ではなく異なる姿勢をとる間に、心線５に収集マガジン１１を通過させることが必要な場合もある。装置１０の駆動は、本明細書の実施例に示すものである必要はなく、製造工程全体に共通の駆動装置に結合することもできる。駆動装置の重要な特徴は、その部分を形成する様々な構成要素が、互いに同期されていることである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１ａ】標準的な溶接電極１の斜視図である。
【図１ｂ】標準的な溶接電極１の側面図である。
【図１ｃ】標準的な電極の端面図である。
【図２ａ】円錐形点火端を形成した溶接電極１を示す斜視図である。
【図２ｂ】その点火端に長手方向穴を形成した溶接電極１を示す斜視図である。
【図２ｃ】円錐形点火端を形成した溶接電極１を示す斜視図である。
【図３】本発明による溶接電極１を示す分解斜視図である。
【図４ａ】本発明による溶接電極１の代替実施例を示す分解斜視図である。
【図４ｂ】本発明による溶接電極１の代替実施例を示す分解斜視図である。
【図４ｃ】本発明による溶接電極１の代替実施例を示す分解斜視図である。
【図４ｄ】本発明による溶接電極１の代替実施例を示す分解斜視図である。
【図４ｅ】本発明による溶接電極１の代替実施例を示す分解斜視図である。
【図４ｆ】本発明による溶接電極１の代替実施例を示す分解斜視図である。
【図４ｇ】本発明による溶接電極１の代替実施例を示す分解斜視図である。
【図４ｆ】本発明による溶接電極１の代替実施例を示す分解斜視図である。
【図４ｇ】本発明による溶接電極１の代替実施例を示す分解斜視図である。
【図４ｈ】本発明による溶接電極１の代替実施例を示す分解斜視図である。
【図５】本発明による溶接電極１の製造工程を示すブロック図である。
【図６】手動金属アーク溶接に使用するための溶接電極１の製造用装置の側面図である。
【図７】手動金属アーク溶接に使用するための溶接電極１の製造用装置の別の実施例を示す斜視図である。
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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