(57)【要約】【課題】内筒と外筒からなる二重構造のペイルパックあるいは内筒が無いペイルパックに装填された溶接用ワイヤにおいて、取り出し時のもつれや絡みの発生をなくし、円滑にワイヤを取り出せるようにする。【解決手段】２７０゜以上のねじりを付与された溶接用ワイヤであって、ペイルパック外筒の内径をＲとしたとき、ワイヤ１ターン当りのループ径ｒを３７５ｍｍ≦ｒ＜０．９Ｒとし、かつワイヤループの重ね角度θが３゜≦θ≦１５゜とすることでワイヤを安定して供給できるペイルパックに装填された溶接用ワイヤの巻き構造。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペイルパックに装填された溶接用ワイヤにおいて、ワイヤ１ターン当り２７０゜以上のねじりを付与された溶接用ワイヤであって、ペイルパック外筒の内径をＲとしたとき、１ターン当りのループ径ｒを３７５ｍｍ≦ｒ＜０．９Ｒとし、かつワイヤループの重ね角度θが３゜≦θ≦１５゜の範囲であることを特徴とするペイルパック装填溶接用ワイヤの巻き構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種の消耗電極式溶接法に使用される溶接用ワイヤにおいて、内筒と外筒からなる二重構造のペイルパックあるいは内筒が無いペイルパックに装填されたものの巻き構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
消耗電極式溶接法に使用される溶接用ワイヤ（以下、ワイヤという。）は、ペイルパックと呼ばれる内筒と外筒からなる図３に示す二重構造の容器、あるいは内筒が無い図４に示す容器に装填されている。装填されるワイヤの単重は、例えば１００ｋｇから４００ｋｇの大容量であって、溶接機の送給装置を介して溶接トーチの給電チップに供給されて溶接に供される。
【０００３】
図５を用いてペイルパックへのワイヤの装填方法から概要を説明すると、ワイヤはペイルパックに装填される際に一旦直線状に矯正され、先端が矢印１８の方向に円運動する回転ノズル１６により１ターンに１回転の捻りを与えられる。そして回転ノズル１６の回転中心１７と異なる回転中心１４を有するターンテーブル１３上に固定されたペイルパック９に一定の間隔でループ状のワイヤ１１を落とし込み、花柄模様にペイルパック内に積層されている。
【０００４】
このときワイヤの巻構造１０が悪いとペイルパック内でワイヤが絡んだり、溶接が中断する場合があった。そこで、特開平９−４０９２８９号公報にあっては、内筒と外筒からなる二重構造のペイルパックにおいて、ペルパック内筒の外壁とワイヤ積層体との隙間およびペイルパック外筒の内壁とワイヤ積層体の隙間を小さくすることにより、取り出し過程にあるワイヤが下層の積層体を巻き込んだ状態で取り出されるのを防止する方法が開示されている。しかしながら外筒の内壁とワイヤ積層体の隙間あるいはペイルパック内筒の外壁とワイヤ積層体の隙間へのワイヤの入り込みがない場合においても、ループと次のループとが近接しすぎている場合においては、取り出し中のループが下層のループを巻き込み、もつれや絡みが生じる場合があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は内筒と外筒からなる二重構造のペイルパックあるいは内筒がないペイルパックに装填された溶接用ワイヤにおいて、取り出し時のもつれや絡みの発生を無くすることを課題とし、円滑にワイヤが取り出されるようなペイルパックに装填されたワイヤ巻き構造を提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ペイルパックに装填された溶接用ワイヤの巻き構造において、ワイヤ１ターン当り２７０゜以上のねじりを付与された溶接用ワイヤであって、ペイルパック外筒の内径をＲとしたとき、ワイヤ１ターン当りのループ径ｒを３７５ｍｍ≦ｒ≦０．９Ｒとし、かつループの重ね角度θを３゜≦θ≦１５゜とすることでワイヤを安定して供給できるペイルパックに装填された溶接用ワイヤの巻き構造である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図５はペイルパックへのワイヤの装填方法およびその装置の概略図である。装填装置は、ターンテーブル１３の回転中心１４と回転ノズル１６の回転中心１７を偏心させてあり、ペイルパック９はターンテーブル１３に固定される。ワイヤ１１はターンテーブル１３の矢印で示す方向１５と同方向１８に回転する回転ノズル１６により１ループ当り２７０゜以上の捻れを付与され、容器外筒５と容器内筒７あるいは内筒なしの場合は仮設の内筒の間に花柄模様を描きながら装填される。なおワイヤに捻れを付与するのはワイヤを引き出したときに生ずる捻れを予め相殺するためであり、理論的には１ループ当り３６０゜が適切であるが、２７０゜以上であれば実用的に差支えない。
【０００８】
本発明の巻き構造にワイヤをペイルパックに装填するには、図５の装置においてガイドパイプ１６の回転速度とペイルパック９を載せているターンテーブル１３の回転速度およびガイドパイプ１６の回転中心１７からのターンテーブル１３の回転中心１４の偏心距離を調整することによって、ワイヤ１１を平坦、かつ片寄りがなくペイルパック内に装填できる。以下に本発明になるペイルパックに装填されたワイヤの巻き構造を上記構成とした理由について説明する。
【０００９】
本発明者らは、ペイルパック装填されたワイヤの取り出し時の挙動およびワイヤの積層状態を様々な角度から観察を重ねた。その結果、ペイルパックにおいて現在取り出されているワイヤはワイヤに内在する応力によりループを形成し、積層体押さえ治具の下で一旦広がるが、次ぎに取り出される下層のワイヤを巻き込まないようさばきながら取り出されることが必要であることがわかった。
【００１０】
次に本発明の数値限定について、図２、３、４を用いて説明する。図２はワイヤの装填状況を説明するペイルパックの平面図、図３は内筒を有するペイルパックの縦断面図、図４は内筒なしのペイルパックの縦断面図である。
【００１１】
ペイルパックに装填されたワイヤを適度なさばき動作を得るためには、ループ径ｒは弾性限界内で小さい方が望ましい。しかしループ径ｒが３７５ｍｍに満たないと、装填の際にワイヤは塑性変形を生じ、充分なループの広がりを得ることができず、また溶接時において溶接ビードが蛇行し健全な溶接部が得られない。
【００１２】
一方、ペイルパック外筒５の内径Ｒに対してループ径ｒが０．９Ｒを超えると、後述するループの重ね角度θを大きくしてもループが接近しすぎ、ループの入れ替わりを充分防止できなくなる。またさらに、積層幅が狭くなるため積層高さが高くなり、充分なワイヤ重量が装填しきれなくなる。よってループ径ｒは３７５ｍｍ≦ｒ≦０．９Ｒに限定する。
【００１３】
続けて装填された２つのループであるループ１とループ２において、ペイルパック外筒５の中心点Ｃとループ１の外筒５の内面との接点３とを結ぶ線Ａとペイルパック外筒５の中心点Ｃとループ２の外筒５の内面との接点４とを結ぶ線Ｂとがなす角度を重ね角度θという。ループ１、２の重ね角度θが３゜未満では、ループ間のずれが小さくなるためループの入れ替わりを充分防止できなくなる。一方、１５゜を超えるとワイヤ積層体１０の平坦性が保てず、積層体押さえ冶具１２でワイヤを充分押さえきれなくなり、ワイヤ取り出しの際、絡みが発生する。また、積層体１０の高さが高くなり充分なワイヤ重量が装填しきれなくなる。よって、ループ１、２の重ね角度θは３゜≦θ≦１５゜に限定する。
【００１４】
【実施例】
図５の装置を用い容器内径Ｒが５００ｍｍの内筒なしのペイルパック内に、ワイヤ径１．２ｍｍのソリッドワイヤをループ状に１ターン当たり２７０゜〜３６０゜のねじれを付与しながら、巻取り速度３５０ｍ／ｍｉｎで、ループ径ｒおよびループ重ね角度θを種々変えて装填した。このさい、ループ径ｒは回転ノズル１６の回転速度により調整した。ループ重ね角度θは次式を用いて算出でき、ターンテーブル１３の回転速度により調整した。
【００１５】
θ＝ｒ×３．１４×３６０／（ｖ×ｔ）
ただし、
θ：ループ重ね角度［度］
ｒ：ループ径［ｍ］
ｔ：ターンテーブル回転周期［ｍｉｎ／回］
（＝１÷ターンテーブル回転速度［回／ｍｉｎ］）
ｖ：巻取り速度［ｍ／ｍｉｎ］
【００１６】
そして、溶接装置を用いて１２ｍ／ｍｉｎの速度で溶接用ワイヤを取り出し、取り出し時の絡みやもつれの発生の有無を調べた。また、ビードオンプレートで溶接長１００ｍｍの溶接を行い、ビード蛇行の有無も調査した。これらの結果を表１および図１に示す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
表１中の試験Ｎｏ．１〜１１が本発明例、試験Ｎｏ．１２〜２３が比較例である。本発明例は、本発明のワイヤ巻き構造の数値限定を満足するものであり、ワイヤ取り出し時のワイヤもつれ、絡みは発生せず、溶接試験においてビード蛇行も発生せず、図１に示すごとく、良好な結果が得られた。
【００１９】
一方、試験Ｎｏ．１２〜１５はループ径が小さいので、ワイヤが塑性変形して曲がり癖が生じ、溶接試験でビードが一部蛇行した。
試験Ｎｏ．１６、１８および２０では、ループの重ね角度が小さいため、複数のループが同時に取り出され、もつれや絡みが発生した。
【００２０】
試験Ｎｏ．１７および１９では、ループの重ね角度が大きすぎ、積層１０の平坦性が悪く山状となり、積層押さえ治具１２と積層１０に隔壁が生じ、ワイヤの跳ね上がり挙動を抑制しきれずもつれや絡みがが発生した。
試験Ｎｏ．２１、２２および２３ではループ径が大きいためループが接近しすぎ、ループの入れ替わりが発生し、もつれが発生した。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は溶接用ワイヤをペイルパックに装填したときの巻き構造における装填されたワイヤ１ターン当たりのループ径およびループの重ね角度を調整し、かつワイヤのねじれ角度を制限することにより、パックから取り出し時にワイヤのもつれや絡みの発生がないワイヤを供給することを可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】ループ径ｒとループ重ね角度の適正範囲を示すグラフ
【図２】ワイヤ装填状況を説明するペイルパックの平面図
【図３】内筒を有するペイルパックの縦断面図
【図４】内筒無しのペイルパックの縦断面図
【図５】ペイルパックへのワイヤ装填方法を示す概略図
【符号の説明】
１  先行装填されたループ
２  次行装填されたループ
３  先行装填されたループと外筒内壁との接点
４  次行装填されたループと外筒内壁との接点
５  外筒
６  外筒の内壁
７  内筒
９  ペイルパック
１０  ワイヤ積層体
１１  ワイヤ
１２  積層体押さえ治具
１３  ターンテーブル
１４  ターンテーブル回転中心
１５  ターンテーブル回転方向
１６  回転ノズル
１７  ノズル回転中心
１８  ノズル回転方向
Ａ  先行装填されたループの外筒内壁の接点と容器中心を結んだ仮想線
Ｂ  次行装填されたループの外筒内壁の接点と容器中心を結んだ仮想線
Ｃ  容器中心
【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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