(57)【要約】【課題】ワイヤリールやパックから引き出した溶接ワイヤの曲がりや捩れを矯正する装置（ストレートナー）に関し、各方向の溶接ワイヤの巻癖を安定して良好に矯正することができ、コイルから引出したワイヤに残っている曲がり及びねじれに起因するワイヤ振れの発生を防止して溶接品質の低下を防止する。【解決手段】ロール配置面となる同一平面上で千鳥に配置されて、両側に隣接するロールとの間で当該ロール間を通過する溶接ワイヤに交互に逆方向の曲げを付与するように配置された４個以上のロールを備えた矯正ユニットを、３個以上備えている。この３個以上のユニットは、ワイヤ送り方向に直列に配置されており、溶接ワイヤは、この３個以上のユニットを順に通過することによってその曲がりが矯正される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
４個以上のロールをワイヤ通路を挟んで千鳥に配置した矯正ユニットを３個以上備え、当該３個以上の矯正ユニットがワイヤ送り方向に直列に配置され、各矯正ユニットの第１、第２及び第３ロールからなるワイヤ入口側の第１ロール群でワイヤに塑性変形領域の曲がりを与え、第２、第３及び第４ロールからなる第２ロール群以下のロール群でワイヤに与える塑性変形量を順次低下させ、出口側の最終のロール群でワイヤに弾性変形領域の曲がりを与え、当該矯正ユニットの３個以上を、そのローラ軸方向をワイヤ軸回りに９０度以上の範囲で分布する角度差を持たせて配置したことを特徴とする、溶接ワイヤの曲がり矯正器。
【請求項２】
ワイヤ軸回りのロール軸方向が同一であるユニットを２個以上備えている、請求項１記載の溶接ワイヤの曲がり矯正器。
【請求項３】
ワイヤ入口側の第１ユニットのロール軸方向に対して、第２ユニットのロール軸方向をワイヤ軸回りに６０度〜１２０度の角度差を設けて配置し、第３ユニットのロール軸方向を−４５度〜１５度の角度差を設けて配置した、請求項１又は２記載の溶接ワイヤの曲がり矯正器。
【請求項４】
４個以上の矯正ユニットを備え、ワイヤ入口側から数えて偶数番目に位置する矯正ユニットが、その直前の矯正ユニットに対してロール軸回りに９０度のロール軸方向の角度差を設けて配置した、請求項１、２又は３記載の溶接ワイヤの曲がり矯正器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ワイヤリールやパックなどのコイルから引き出した溶接ワイヤの曲がりや捩れを矯正する装置（ストレートナー）に関するもので、曲がりや捩れのある溶接ワイヤを直線状にして送り出す装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アーク溶接においては、溶接トーチ（以下、単に「トーチ」と言う。）の先端から突出した状態で送出される溶接ワイヤ（以下、単に「ワイヤ」と言う。）の先端がアーク熱によって溶融消耗するので、当該消耗分を補うために、ワイヤはコイルから解除されてトーチに連続的に送り込まれる。コイルから解除されたワイヤには、巻癖、すなわち曲げ方向の残留歪があり、そのままトーチに供給すると、トーチ先端からワイヤが曲がった状態で送り出されるいわゆる「ワイヤ振れ」が生じ、先端を正確に溶接位置に向けることができない。そこで、ワイヤをトーチに給送する送給装置に曲がり矯正器（ストレートナー）を設けて、ワイヤがトーチ先端から真っ直ぐに送出されるようにしている。
【０００３】
この曲がり矯正器としては、２個の固定ロールとその間に配置した押えロールとの間にワイヤを通過させて押えロールでワイヤの巻癖と反対の方向の曲げを付与する構造が一般的であるが、２個の固定ロールと２個の押えロールとの４個のロールを備えたもの、更に５個以上のロールを備えたものも提案されている。一般的なこの種の矯正器では、押えロールをねじで固定ロールに向けて進退させることにより、ワイヤの曲がりの程度に応じた矯正作用が発揮されるようにしている。
【０００４】
すなわち、一般的なロールによる矯正器では、挿通されるワイヤの線径、曲がりの程度に応じた矯正作用を得るために、その都度、押えロールを位置調整する必要があった。
【０００５】
しかし、上記の従来構造では、ワイヤの曲がりの程度やその変化点の把握が難しく、押えロールの調整が作業者の経験と勘に頼って行われるため、矯正作用にばらつきがでる問題や、矯正器に連続して挿通されるワイヤの曲がりの変化点の把握が難しく、押えロールを調整するタイミングを逸することが多いという問題があり、溶接製品として不良品を発生したり、溶接欠陥を起こすことが往々にしてあった。
【０００６】
上記問題に対し、特許文献１には、偏心カムで複数の押えロールの位置を一括設定してロックする機構を備えた矯正器が提案されている。この構造によれば、押えロールの調整作業の作業性が顕著に改善されるが、上記の問題点の根本的な解決にはなっていない。また、特許文献２には、ワイヤリールの中心近くに巻かれていたワイヤほど曲がりが大きいことから、リールも含めたコイルの自重の変化を利用して、自動的に所定の矯正作用を得ようとする矯正器が提案されている。この装置では、リールからの引出し長さに応じて変化するワイヤの曲がりの変化に対しては、上記の問題が解決されるが、重力と直交する方向のワイヤの曲がりは全く矯正できないという問題がある。
【０００７】
また、特許文献３には、ワイヤの進行方向に複数の押えロールと固定ロールとを交互に配置した矯正器において、押えロールの押付力をロードセルによって連続して検出し、その検出信号を基準値と比較して押えロールの設定高さを自動調整することにより、直線状のワイヤとする矯正器が提案されている。この装置によれば、曲がりの方向が一定した状態で送り込まれるワイヤに対しては、上記の問題が概ね解決され、自動溶接機へのワイヤの送給が円滑になり、溶接部での欠陥が減少すると考えられる。しかし、この構造においても、ロール配置面（ロール軸と直交する面）から外れた方向の曲がりは矯正できないという問題が残り、更に矯正器の構造が複雑になり、電気的な制御装置も必要になるという新たな問題が生ずる。
【０００８】
更に、特許文献４、５には、ワイヤの通過方向にｎ個（ｎは４以上の整数）のロールを、ワイヤに対し交互に逆方向の曲げ変形を与えるように配置して、ワイヤの巻癖を矯正する矯正器において、ワイヤ径と、ワイヤ入口側及び出口側のそれぞれ３個のロールにおけるロール噛込量とロールの軸間距離とから、入口側ワイヤ変形量及び出口側ワイヤ変形量を計算し、その値が所定の値となるように前記ｎ個のロールを配置することにより、押えロールの位置を変更することなく、ワイヤの巻癖を矯正できるとする矯正器が提案されている。
【０００９】
更にまた、この特許文献４、５には、ワイヤの通過方向に隣接する第１と第２の支持板をその法線同士が直交する方向で配置し、第１支持板にワイヤの通過方向に５個のロールを取り付け、第２支持板にもワイヤの通過方向に５個のロールを取り付けた矯正器が示されている。この構造の矯正器においては、ワイヤは、第１支持板に取り付けられた５個のロールと第２支持板に取り付けられた５個のロールとによって、２方向からワイヤの巻癖を矯正することができるので、その矯正効果を高めることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭５９−１５０６３６号公報
【特許文献２】特開昭６１−２０２７７８号公報
【特許文献３】特開平８−９０２３１号公報
【特許文献４】特開平１０−２７７６４６号公報
【特許文献５】特開平１１−２７７１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
いわゆるパックに収納されたワイヤは、コイルの軸線方向にワイヤが引出される。コイルから接線方向にワイヤを引き出したときは、引き出されたワイヤの曲がりの方向はコイルの中心軸と直行する方向でほぼ一定である。しかし、ワイヤをコイルの軸方向に引き出したときは、ワイヤの曲がりの方向は、一巻き毎に３６０度変化し、しかも一巻き毎に１回の捩れが残った状態で引き出されて来る。
【００１２】
従来提案されている矯正器では、複数のロールからなる２個の矯正ユニットを、それらのロールの軸方向をワイヤの軸線回りに９０度ずらして、設けた構造の矯正器においても、パックから引き出したワイヤの曲がりを充分に矯正することができない。これは、例え矯正器でワイヤに残留する２方向の曲がりを矯正できたとしても、ワイヤに捩れが残っていると、ワイヤが３次元空間で波打ったような状態になって、トーチ先端からワイヤを真っ直ぐに送出すことができないためであると推測される。
【００１３】
この発明は、面倒な調整作業を必要とせず、また複雑なあるいは電気的な制御を用いることなく、曲がりの方向がランダムに変化するワイヤの曲がり及びワイヤに残留している捩れに起因すると考えられる曲がりを矯正することが可能な、溶接ワイヤの曲がり矯正器を提供することを課題としている。すなわち、この発明は、溶接ワイヤの巻癖を安定して良好に矯正することができ、コイルから引出したワイヤに残っている曲がり及びねじれに起因するワイヤ振れの発生を防止して溶接品質の低下を防止することができる溶接ワイヤの曲がり矯正器を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明の溶接ワイヤの曲がり矯正器は、ロール配置面となる同一平面上で千鳥に配置されて、両側に隣接するロールとの間で当該ロール間を通過する溶接ワイヤに交互に逆方向の曲げを付与するように配置された４個以上のロールを備えた矯正ユニットを、３個以上備えている。この３個以上のユニットは、ワイヤ送り方向に直列に配置されており、溶接ワイヤは、この３個以上のユニットを順に通過することによってその曲がりが矯正される。
【００１５】
３個以上のユニットは、ワイヤの入口側から第１ユニット、第２ユニット・・・の順で配置される。各ユニットは、当該ユニットのロール配置面内でのワイヤの曲がりを矯正するので、同一方向に測ったときの３個以上のユニットのロール軸方向は、９０度以上の範囲に分布していることが必要である。各ユニットは、隣接ユニットに対して、ロール軸方向をワイヤ軸回りに異なる角度で配置する。この条件の下で、ワイヤ軸回りのロール軸方向が同一であるユニットを２個以上備えたものとすることが好ましい。ロール軸方向は、ロール配置面と直交する方向である。
【００１６】
３個以上の矯正ユニットの他の好ましい配置は、ワイヤ入口側の第１ユニットのロール軸方向に対して、第２ユニットのロール軸方向をワイヤ軸回りに６０度〜１２０度の角度差を設けて配置し、第３ユニットのロール軸方向をワイヤ軸回りに第１ユニットのロール軸方向に対して−４５度〜１５度の角度差を設けて配置する。こで−の符号は、第１ユニットに対する第２ユニットの角度差と反対の方向の角度差であることを示す。ユニットを４個以上設けるときは、偶数番目のユニットは、その直前のユニットに対してロール軸方向を９０度の角度差を設けて配置するのが好ましい。
【００１７】
本願発明者が現在までに行った試験によれば、最も好ましいユニットの配置は、各ユニットのロール軸方向を、第２ユニットを第１ユニットに対して９０度、第３ユニットを第１ユニットに対して０〜４５度、第４ユニットを第３ユニットに対して９０度の角度差を設けた４個の矯正ユニットを備えた矯正器であった。なおここで言う角度差は、同方向に測った角度差である。
【００１８】
４個以上のロールを備えた各矯正ユニットは、ワイヤ入口端の３個のロールからなる第１段でワイヤに強い曲げを与え、後段のロールで第１段で付与した曲がりを矯正するように作用させる。これにより、各ユニットは、そのロール配置面でのワイヤの曲がりを、ワイヤがもともと持っている曲がりの程度に拘わらず、ロールの位置調整をすることなく矯正できる。すなわち、第１段の３個のロールでワイヤがもともと持っていた曲がりの相違を打ち消してしまうほどの強い曲げを与え、後段の、すなわちワイヤ入口側から数えて２〜４番目のロールからなる第２段、３〜５番目のロールからなる第３段・・・で第１段で付与した曲がりを矯正することにより、各ユニットのロール配置面でのワイヤの曲がりを矯正する。
【００１９】
従って、第１段でワイヤに与える曲げは、塑性歪みをワイヤに生じさせる曲げである。上記原理によるワイヤの曲がり矯正作用を得るためには、最低４個のロールを各ユニットに配置する必要がある。良好な曲がり矯正作用を得るには、各ユニットのロール数を５ないし７個とし、最終段でワイヤに与える曲げを、ワイヤに塑性歪みを生じさせない弾性領域での曲げとするのが良い。
【００２０】
使用する溶接ワイヤの材質及び線径が一定であるときは、各ユニットのロールは、それぞれ定位置に配置すればよい。この場合のロール相互の位置関係は、実験により最適位置を決定し、各ロールを決定された位置に固定する。しかし、溶接で使用するワイヤの線径は、溶接される母材の寸法、特に板厚によって変わることも多いので、千鳥に、すなわち交互に２列に配置したロールの一方の列に属するロールの位置を調整できるようにしておくのが便利である。この位置の調整は、ねじによって連続的に行うことができるようにしてもよいが、各押えロール２１を軸支する軸受ブロック２とその軸受ブロックを固定するフレーム１との間にスペーサ板２２を挟んで当該スペーサ板の厚さによって調整する構造とすれば、ワイヤ線径によって予め定めたスペーサ板を取り付けることで作業者によって押えロールの位置にばらつきが生ずるのを避けることができる。
【発明の効果】
【００２１】
この発明の曲がり矯正器は、ロール配置面の角度が異なる３個以上のユニットによって溶接ワイヤの巻癖を矯正するので、巻癖がどのような方向についていてもそれを矯正することができる。また、この発明の曲がり矯正器は、ロールの配置面の角度を変えた３個のユニットを直列に配置し、隣接するユニットの間でロール配置面の角度の変化による捩れ方向の力をワイヤに付与しているため、ワイヤの捩れも矯正することができる。
【００２２】
すなわち、４個以上のロールによって行われる曲げの矯正と同様な原理がワイヤの捩りに対しても行われて、かつ角度の異なる複数のユニットによってあらゆる方向の曲がりに対しても矯正作用が働くことにより、捩れを含むワイヤの曲がりを完全に矯正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】ワイヤ矯正器の１ユニットの一例を示した側面図
【図２】図１のユニットを２個連結した２連ユニットの斜視図
【図３】隣接ロール間でのワイヤの曲がりを示す説明図
【図４】ワイヤの曲がり量の説明図
【図５】直列に配置した４個のユニットの角度範囲の例を第１ユニット（ａ）〜第４ユニット（ｄ）で示した図、
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、この発明のワイヤ矯正器の１ユニットの一例を示した側面図、図２は、図１に示したユニットの２個をそれらのロール軸方向の角度差を９０度にして直列に連結した２連ユニットを示した斜視図である。各ユニットは、ユニットフレーム１の定位置に軸支された３個の固定ロール１１（１１ａ〜１１ｃ）と、それらの間及び各ユニットにおけるワイヤ出口側の固定ロール１１ｃの更にワイヤ出口側に１個配置された３個の押えロール２１（２１ａ〜２１ｃ）とを備えている。３個の固定ロール１１のワイヤ通路側の頂点は一直線上に位置している。押えロール２１は、ユニットフレーム１との間にスペーサ板２２を挟んで当該フレームに固定した軸受ブロック２に軸支されている。各軸受ブロック２のスペーサ板２２を個別に厚さの異なるものに交換することにより、挿通されるワイヤ３に対する各押えロール２１ａ〜２１ｃの押え深さδが設定される。
【００２５】
図２に示した２連ユニットをワイヤ通路に直列に２個配置することにより、４個の矯正ユニットからなるこの発明の曲がり矯正器を構成することができる。また、図２に示す２連ユニットと１個の矯正ユニットとをワイヤ通路に直列に配置することにより、３個の矯正ユニットからなるこの発明の曲がり矯正器を構成することができる。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
表１は、図２の２連ユニットにおける入口側ユニット及び出口側ユニットのそれぞれの第１押えロール２１ａ〜２１ｃの押え深さδの好ましい例を示した表である。左側が入口側ユニットである。ここで押え深さδは、図３に示すように、両側に隣接するロール１１、１１に直線で接するワイヤ３を反対側に位置するロール２１の周面で押し曲げる深さである。ワイヤの線径から押え深さδを引いた値が、ロール間隙間になり、ロール間隙間が線径以上でありかつワイヤに曲がりがなければ、ワイヤは矯正力を受けることなく３個のロール間を通過する。押えロール２１ａ〜２１ｃの押え深さは、これらのロールをワイヤ通路と直交する方向に移動位置決めすることにより、直接設定される。固定側ロール１１ａ〜１１ｃの押え深さは、隣接する両側の押えロールの押え深さの中間値となる。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
【表３】
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【００３０】
【表４】
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【００３１】
【表５】
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【００３２】
表２〜５は、表１の押え深さに設定した図２の２連ユニットを２個直列に配置した４個のユニットを備えた矯正器において、入口側２連ユニットと出口側２連ユニットとの間にワイヤ軸回りの種々の角度差を持たせたときの曲がり矯正効果を試験した結果を示す表である。矯正効果は、図４に示すように、矯正器を通過した後の１０００ｍｍのワイヤ３を平面に置いたときの直線からの最大のたわみＥｍｍを１０個のサンプルについて計測してその平均値、最大値及び最小値を求めて判定した。実用的には、最大値が小さいものが良いと考えられる。表中の負荷は、ワイヤが矯正器を通過する際の通過抵抗である。◎ないし△印は、実用する上での評価を示す。
【００３３】
表２〜５中に示した矯正器角度は、出口側２連ユニットの設置角度で、入口側２連ユニットの設置角度は、表２が０度、表３が３０度、表４が４５度、表５が９０度である。表中の設定角度差は、第１ユニットのロール配置面に対する第３ユニットのロール配置面の角度差である。第１ユニットのロール配置面に対する第２ユニットのロール配置面の角度差及び第３ユニットのロール配置面に対する第４ユニットのロール配置面の角度差は、全て９０度とした。
【００３４】
【表６】
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【００３５】
表６は、上記実施例の矯正器で用いた２連ユニットを１個のみ用いたとき、すなわち、ロール配置面に９０度の角度差を設けて配置した、各々が６個のロールからなる２個の矯正ユニットにワイヤを通過させたときの、曲がり矯正作用の試験結果である。表２〜５の試験に供したワイヤと同じワイヤを用い、入口側ユニットと出口側ユニットの第１押えロールの押え深さのみを種々変更して試験を行った。表６には、後曲がりＥの最大値のみを示した。
【００３６】
表２〜５の試験結果及び従来装置の一例である表６の結果から、第２ユニットのロール配置面を第１ユニットのロール配置面に対して±９０度、第３ユニットのロール配置面を第１ユニットのロール配置面に対して±０〜４５度に設定するのが良く、第４ユニットを設けるときは、第４ユニットのロール配置面を第１ユニットのロール配置面に対して±９０〜１３５度に設定するのが良いことが分かる。なお、ワイヤに主となる曲がりの方向があるときは、第１ユニットのロール配置面は、その主となる曲がりの面に対して±０〜４５度の範囲に設定するのがより良い矯正効果が得られる。
【００３７】
図５は直列に配置した４個のユニットの最も好ましい設置角度を説明する図である。ワイヤの軸方向は、紙面直角方向で、同図の（ａ）〜（ｄ）は第１〜第４ユニットに対応し、図５（ａ）が第１ユニットのロール軸方向の設置角度範囲で４５〜９０度、図５（ｂ）が第２ユニットのロール軸方向の設置角度で第１ユニットに対して９０度、図５（ｃ）が第３ユニットのロール軸方向の設置角度範囲で第１ユニットに対して０〜４５度、図５（ｄ）が第４ユニットのロール軸方向の設置角度範囲で第３ユニットに対して９０度である。
【００３８】
以上の実施例は、４個のユニットを設けた例であるが、曲げ及び捩れの矯正作用が発揮される原理及び実施例装置の第１ユニットと第２ユニット間のロール配置面の角度差が第３ユニットと第４ユニット間のロール配置面の角度差と同一である点を考慮すると、３個のユニットでもほぼ同様な矯正効果が得られると考えられる。ユニットを５個以上設けても曲がりや捩れの矯正作用の上では問題が生じないと考えられるが、ワイヤの送り抵抗が大きくなり、装置も大型となるので、５ユニット以下とするのが合理的である。
【００３９】
以上詳述したように、この発明によれば、予め各矯正ユニットにおける複数個のロールの最適な位置関係を求めて、ロールの位置を固定しているので、ワイヤ振れの発生及びそれに伴う溶接品質の低下を防止することができる。また、位置調整ねじ等によってロールの位置を調整する必要がないので、常に安定した良好な矯正効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４０】
11(a〜c)  固定ロール
21(a〜c)  押えロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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