(57)【要約】【課題】ＭＩＧ溶接や炭酸ガス溶接等に使用する溶接金属ワイヤを巻き付けるためのスプールをであって、溶接ワイヤ使用後は使い捨てとなるスプールについて、容易に廃棄し得てその焼却処理も容易である材質により構成したスプールを提供する。【解決手段】スプールが、ドラムと該ドラムの両端部に設けた側板とから成り、該スプールが、セルロース材料と合成樹脂とを混合して成型して成る紙質含有合成樹脂成形体から構成する、また、スプールは、鋼板円筒のドラムと、ドラム両端部に設けた側板とからなり、該側板が、上記ドラムの端部に接合した鋼板側板と、該鋼板側板の外面に取着したセルロース材料と熱可塑性樹脂とから成る紙質含有合成樹脂成形体から成る絶縁側板と、から構成することもできる。紙質含有合成樹脂成形体中には、セルロース材料は、乾燥重量で、５０〜９０％を含有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ワイヤ給送機のシャフトに嵌め入れて使用するための溶接ワイヤー捲回用のスプールであって、
スプールが、ドラムと該ドラムの両端部に設けた側板とから成り、該スプールが、セルロース材料と合成樹脂とを混合して成型して成る紙質含有合成樹脂成形体から成る溶接ワイヤ用のスプール。
【請求項２】
セルロース材料が、該紙質含有合成樹脂成形体中に、乾燥重量で、５０〜９０％を含有する請求項１に記載のスプール。
【請求項３】
上記スプールは、紙質含有合成樹脂成形体から、該ドラムと側板とが一体成形されている請求項１又は２に記載のスプール。
【請求項４】
上記側板の中心部には、溶接ワイヤ給送機のシャフトを貫通するシャフト孔を有し、上記シャフトがアルミニウム若しくはその合金または鋼から成る請求項１ないし３何れかに記載のスプール。
【請求項５】
溶接ワイヤ給送機のシャフトに嵌め入れて使用するための溶接ワイヤー捲回用のスプールであって、
スプールが、鋼板円筒のドラムと、ドラム両端部に設けた側板とからなり、
該側板が、上記ドラムの端部に接合した鋼板側板と、該鋼板側板の外面に取着したセルロース材料と熱可塑性樹脂とから成る紙質含有合成樹脂成形体から成る絶縁側板と、から成る溶接ワイヤ用のスプール。
【請求項６】
セルロース材料が、該紙質含有合成樹脂成形体中で、乾燥重量で、５０〜９０％を含有する請求項５に記載のスプール。
【請求項７】
側板の中心部にシャフトを貫通するシャフト孔を有し、シャフトが絶縁性である請求項５又は６に記載のスプール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＭＩＧ溶接や炭酸ガス溶接等に使用する溶接金属ワイヤを巻き付け保持するためのスプールに関する。
【０００２】
溶接金属ワイヤのスプールは、そのドラムに溶接ワイヤをコイル状に巻き付けて、溶接ワイヤを保管し輸送し、使用時には、溶接機のワイヤ給送機に装着して、ワイヤを巻き戻しながら溶接トーチに供給するものであり、溶接すべき金属母材の所要部位に溶着金属として供給している。
【０００３】
溶接の使用中に、スプールの一巻き分の溶接ワイヤが尽きると、空スプールをワイヤ給送機から取り外して、新たな金属ワイヤのスプールに交換して、作業は再開される。空スプールは、後に廃棄するかあるいは回収する。
【０００４】
スプールは、溶接ワイヤーに電流を流すことから、電気的に絶縁性が高く、持ち運びの点から、軽量であり、取扱いの点から、強度も耐食性も適度に必要であるので、従来は、合成樹脂、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂など、から一体構造に作られていた。
【０００５】
また、線材のフレームを利用した「かご型」スプールも知られているが、特許文献１に示すように、硬質の鋼線材からスプールの枠組みを溶接などで作り、但し、防錆と絶縁性を確保するために、鋼線枠組みを加温して樹脂粉末槽に浸漬などして、樹脂被覆を設け、これを硬化して、樹脂絶縁層を取りつけた鋼線枠組スプールが知られている。
【０００６】
一般に、合成樹脂成形に代えて、熱可塑性樹脂にセルロースを混合した樹脂成形体は、知られている。特許文献２には、セルロース源として古紙材料を過半量以上配合で樹脂に加えて混合した樹脂配合用の古紙材料は開示されている。ここには、樹脂成分としてポリエチレン、ボリプロピレン、ポリスチレンやアクリルニトリルとその共重合体など熱可塑性樹脂に、古紙として、新聞や雑誌類の古紙、ダンボール、ラミネートクラフト古紙などの切断片、打抜き片その他の破砕物を利用して、加熱下で混練したものがある。
【０００７】
また、熱硬化性ないし反応硬化性の樹脂を用いた紙質含有合成樹脂も知られており、例えば、特許文献３は、セルロース系材料を、不飽和ポエステル合成段階で溶解して均一な溶融物とし、溶融物をポリイソシアネートで反応させたセルロース系材料含有ポリウレタン樹脂を開示している。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６２−０２１５８７
【特許文献２】
特開平１１−２９３１２４
【特許文献３】
特開２０００−１１９５０９
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
溶接ワイヤ捲回用のスプールは、溶接作業でワイヤーが消費されて空になると、通常は、廃棄されるので、産業廃棄物として処理されていた。この場合には、上記の合成樹脂の一体のスプールは、全体が合成樹脂から作られており、また、樹脂被覆した枠組みスプールないしかご型スプールでは、部分的に合成樹脂から作っているので、廃スプールは、回収業者により、合成樹脂の種類ごとに分別して、固形化し、樹脂に再利用されてはいるが、樹脂の分別と回収の作業は煩雑で厄介であり、廃棄者側に処理費の負担が求められている。
【００１０】
また、スプールを焼却する場合には、焼却の際の合成樹脂の単位重量当たりの発熱量が、紙や木材に比して、非常に高いので、多量の焼却は、通常のごみ焼却炉では炉内の燃焼温度が非常に高温になり、その結果、その炉寿命を低減することがあり、このために専門の焼却業者に依存していた。
【００１１】
また、金属かごを樹脂で被覆した上記のスプールは、廃棄後には、金属線材と樹脂との分別が必要となるが、この分別は厄介であり、処理費が必要となる。
【００１２】
本発明は、上記課題に鑑みて、溶接ワイヤ使用後は使い捨てとなるスプールについて、容易に廃棄し得てその焼却処理も容易である材質により構成したスプールを提供しようとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のスプールは、従来の合成樹脂に替えて、紙質含有合成樹脂成形体から構成するものであり、これにより、スプールとしての絶縁性と軽量性及び機械的強度を確保しながら、廃棄後は、紙廃棄物と同様にスプールを焼却することができる。
【００１４】
また、本発明のスプールは、大部分を鋼板で形成し、表面部の一部を紙質含有合成樹脂成形体から絶縁体として形成し、これにより、同様にスプールとしての絶縁性と軽量性及び機械的強度を確保しながら、廃棄後は、紙廃棄物と同様にスプールの紙質含有合成樹脂成形体を焼却し、残部を鉄屑として回収ないし廃棄することができ、特に、金属と紙質含有合成樹脂成形体との分別作業も必要としない。このように、本発明のスプールは、焼却することにより、簡単に、廃棄できる利点がある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のスプールは、スプールの一部又は全部を、紙質含有合成樹脂の成形体とするものである。ここに紙質含有合成樹脂は、セルロース材料と合成樹脂とから成り、セルロース材料と樹脂との混合物を所望の形状に成型して樹脂を硬化させた成形体である。紙質含有合成樹脂成形体は、好ましくは、乾燥重量で、セルロース材料を５０〜９０％の範囲で含むものが利用され、これにより、この廃スプールにおいては、紙質含有合成樹脂の構成部分に付いては紙の廃棄物として扱われ、簡単に処理することができる。
【００１６】
本発明の第１の実施形態は、スプールが、ドラムとドラム両側に設けた側板ないしフランジとからなり、これらを上記の紙質含有合成樹脂から一体に成形して、スプールとなす。
【００１７】
スプールは、外形筒状をなすドラムと、ドラムの両側に側板ないしフランジとを備え、溶接用ワイヤ、即ち溶接線材、の巻き取り枠に供される。ドラムの中央部にはシャフト孔を備えており、シャフト孔は、ドラムの中心に直接形成されても良いが、中空状ドラムの中心部に中心孔を有するボスを配置して、ボス外周とドラム内面とを複数のリブで係合した構造が、軽量化と材料節減の点で好ましい。ボスの貫通孔を、シャフトを貫通するシャフト孔として利用する。
【００１８】
このような構造のスプールは、上記のセルロース材料と熱可塑性樹脂との混合物から金型内に加圧注入して、一体成型することができる。スプールは、好ましく、射出成形法を利用して、一体成型することができる。
【００１９】
スプールのシャフト孔は、ワイヤ給送機に装着する際に、ワイヤ給送機に固定したシャフトに差し込んで、これにより、スプールを回転可能に固定することができ、使用時のワイヤの引張りに対応してシャフト軸廻りに回転するようにされている。
【００２０】
この実施形態では、スプールが紙質含有合成樹脂の絶縁体で形成されるので、シャフトは、導電性であって、金属、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金または鋼、例えば、ステンレス鋼から造ったものが利用でき、また、絶縁性のプラスチック製シャフトも同様に使用することができる。
【００２１】
第２の実施形態のスプールは、ドラムと、ドラム両端部に設けた側板とから成るが、ドラムは、鋼板から作った円筒形とし、他方、側板は、ドラムの端部に接合した鋼板側板と、該鋼板側板の外面に取着して紙質含有合成樹脂成形体の絶縁側板と、から成るものである。
【００２２】
絶縁側板を形成する紙質含有合成樹脂成形体は、セルロース材料と合成樹脂とから成る紙質含有合成樹脂成形体から構成する。この実施形態は、スプール本体が、ドラムと両側の側板を鋼板から加工して組立てられ、両方の側板の外側を、別体の絶縁側板で覆って、鋼板を絶縁している。
【００２３】
この実施形態のスプールは、溶接ワイヤが、ドラムや側板などの鋼板部分と接触している。しかし、側板外面は絶縁側板で絶縁されているので、絶縁側板が、その周辺にある何らかの金属部材と接触しても、ワイヤの接地短絡を防止することができる。
【００２４】
絶縁側板は、上記の紙質含有樹脂成形体であるから、上記の鋼板側板の外側に、着脱可能に係合して取着することが好ましい。そのために、鋼板側板と絶縁側板との間に適当な係合手段を設けて、両者の分離と結合を容易に行なうようにする。そこで、使用後は、鋼板製のスプール本体を紙質含有樹脂製の絶縁側板から分離して、それぞれ別個に廃却ないし回収して、処分するようにすることができる。
【００２５】
この形態のスプールには、シャフト孔が設けられるが、シャフト孔は、両側の側板に設け、鋼板側板の中心部に貫通孔を形成してワイヤ給送機のシャフトと接触するようにしてスプールを支持させてもよく、この場合には、このシャフトは絶縁性の材料、例えばプラスチック製にして、絶縁を図るのが好ましい。
【００２６】
別の構造は、絶縁側板の中心部貫通孔をシャフト孔にして、ワイヤ給送機のシャフトと接触するようにして、スプールを支持させても良い。この場合は、シャフトは、ワイヤとは絶縁側板のシャフト孔によって絶縁されているので、金属製でもまたブラスチック製でも良い。
【００２７】
上記の実施形態で例示したスプールについて、紙質含有合成樹脂には、紙質として、特に限定しないが、好ましくは、古紙から回収したセルロース材料の乾燥物を利用することができる。
【００２８】
他方の合成樹脂は、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂が利用でき、例えば、ポリオレフィン系樹脂、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリエステル樹脂、例えばポリエチレンテレフタレートが、が利用できる。
【００２９】
製造法を例示すると、押出しミキサー中で樹脂を溶融して、樹脂中に古紙その他のセルロース材料の破砕片などの細片を溶解し、押出してペレット状に固化される。ペレットは、単独で（あるいは、他の樹脂原料と配合して）射出成型機の混合押出機に装入されて、金型内に注入して、上記のスプールを一体に成型するか、あるいは、スプールの絶縁側板を成型する。
【００３０】
その配合は、該紙質含有合成樹脂成形体中で、セルロース材料が、乾燥重量で、５０〜９０％を含有するものが、成形体の強度を高め、特に、燃焼時の発熱量を低減させるので好ましい。この配合は、セルロース材料が５０％未満では、燃焼量の低減には十分でないが、９０％を越えると、セルロース−樹脂の混合物のスプールへの成型性が低下するので、好ましくない。セルロース材料の配合量は、上記範囲で、発熱量と成型性との兼ね合いから、セルロース材料の含有量が高くなるように選ぶことができる。セルロース材料の配合は、好ましくは、５１〜８５％、特に、５４〜７２％の範囲が、発熱量の低減と、強度と射出成形性の点から、好ましい。
【００３１】
【実施例】
［実施例１］
第１の実施形態の具体例は、図１（Ａ）と図１（Ｂ）に、スプール１として、一体成形したスプール１１を示すが、このスプール１１は、ドラム２とその両端に一体に固定した２つの側板３、３とからなっている。この例は、ドラムの内側が中空状で、ドラム内側に複数個の放射状のリブ片２２を介して固定したボス２１を含んでおり、ボス２１の中空部をシャフト孔２０としている。
【００３２】
この一体成形スプール１１は、セルロース材料として古紙５５％と熱可塑性樹脂として、ポリプロピレン４５％から成る混合樹脂を射出成型により成型して紙質含有合成樹脂の成形体である。
【００３３】
この一体型スプール１１は、ドラム２と側板３、３とからなる巻き取り部に、所要の径で所要組成の溶接ワイヤを、所要の長さだけ巻き取り、輸送、保管され、さらに、溶接作業時には、ワイヤ給送機に装着されて、ワイヤーを順次繰り出すのに使用する。
【００３４】
溶接作業への使用に際しては、例えば、図７に示すワイヤー給送機８のシャフト６にスプール１１のシャフト孔２０を外挿して、回転可能に取り付けられるが、図２に示すように、スプール１１のシャフト孔２０をワイヤー給送機８のシャフト６に外挿して、溶接ワイヤ９の取出しができるように、設定される。
【００３５】
ここに使用するシャフト６は、図２（Ａ）において、この例では、ワイヤー給送機８の垂直な支持板７２にボルト７９により固定された基台６０と基台６０の鍔体６３から先側に延びる円柱体６２と、円柱体６２の体の先端面６４に固定した止め具とから成り、この例は、シャフト６は、アルミニウム合金で形成されている。
【００３６】
シャフト６の円柱体６２は、その基台６０の底面に対して、直角より小さい角度、この例では、５〜１５°の角度で上方に傾いており、図２（Ａ）に示すように、円柱体６２の軸芯が基台６０側よりも先端面６４側が上位にあるように、傾斜している。
【００３７】
上記の止め具の一例は、図２（Ａ）と図２（Ｂ）に示すように、シャフトの円紐帯６２の先端面６４の略中心部に設けたねじ孔６５と該ねじ孔６５にねじ込むネジ６９と、ねじ６９のねじ頭と先端面６４との間に介装される係止片６７とから成っている。係止片６７は、外形が、上記スプールの貫通孔２０に容易に入る程度の大きさとされ、さらに、係止片６７の板面には、長円形の貫通孔６８ないしスロットが、ネジ６９が挿通できるように形成さおり、スプール１１のシャフト６への装着時には、スプールのシャフト孔２０をシャフト６に外挿するとシャフト先端面６４がシャフト孔２０よりわずかに突出するので、係止片６７をボス２１の端面２１１に係るように移動させて、ネジ６９により締めつけ固定すれば、スプール１１のシャフトからの抜けが防止できる。
【００３８】
［実施例２］
第２の実施形態のスプール１２（１）の具体例を、図３ないし図５に示すが、図３において、スプール１２は、ドラム２とドラム両端部に設けた側板３とから成るが、ドラム２は、鋼板から円筒状に成形したものであり、側板３は、ドラム２の端部に接合した鋼板側板４、４と、各鋼板側板４の外面に取着して紙質含有合成樹脂成形体の絶縁側板５、５と、から成っている。
【００３９】
この実施例は、図４において、スプール本体１４が、鋼板のドラム２とその両側の鋼板側板４とから形成されており、鋼板側板４は、外形が円板で、中心部に貫通する中心孔４０を有し、板面３３内には、この例では、複数個の（この例では、５個の）扇型の切抜き窓４３を軸対称に形成している。さらに、鋼板側板４の表側の面には、補強用の凸条のリブ４６を放射状に多数設けている。
【００４０】
ドラム２は、図４において、鋼板から曲げて作った円筒４５で、両端部には、複数個の（この例では、切抜き窓４３の個数に応じて５個の）係合用突片４５１を有しており、ドラム２の両端に上記の鋼板側板４、４の内面３１に当接して、上記５個の係合用突片４５１を上記の切抜き窓４３に挿通して、反対側である外側に出た各係合用突片４５１を、側板４の外面外周側に折り曲げて、両側の鋼板側板４、４と筒状のドラム２とを接続固定して、スプール本体１４を成している。この場合、係合用突片４５１は、の鋼板側板の板面３３に、ろう接またはスポット溶接を施して、接合するのがよい。
【００４１】
他方、絶縁側板５、５は、紙質含有樹脂成形体であるが、図５において、外形は円板をなし、中心部には、ボス５１を一体に形成してあり、ボス５１は、側板５２の内面側（ないし、裏側）に突出するように形成され、ボス孔５０をシャフト孔２０とする内径に設定してある。ボスの突出した外形は、上記の鋼板側板４の中心孔４０に挿通固定できる寸法形状に設定されている。さらに、ボス５１には、突出した先端側から切欠き部５５を形成して、鋼板側板４の中心孔４０への挿通と固定とを容易にしている。また、絶縁側板５の板面５２には、上記の切抜き孔４３に対応して、略扇型の切抜き孔５３を軸対称に放射状に形成している。
【００４２】
この絶縁側板は、紙質含有樹脂成形体として、古紙からのセルロースと、樹脂として、ポリプロピレンとから、成り、成形体中セルロースを５５％に配合したペレットを用いて、射出成形法により、成形されている。
【００４３】
組立ては、上記のスプール本体１４の鋼板側板４の両側に、それぞれ上記絶縁側板５を、そのボス５１が、鋼板側板４の中心孔４０内に挿通して、ホスと中心孔と係合させることにより、両側に絶縁体を有する側板３、３を備えたスプール１２にすることができる。
【００４４】
絶縁側板５、５のスプール本体１４への装着は、スプール本体への溶接ワイヤの巻き取りのあとに行なわれてもよく、装着時期は、特に、限定されないけれども、溶接作業に際してワイヤ給送機８のシャフト６への固定前には、スプール本体１４に絶縁板５、５を装着しておく。この際に、図６に示すように、スプール本体１４に絶縁板５、５を装着したスプールは、上記のボス５１のボス孔５０に、シャフト６を装入するようにしてワイヤ給送機８に装着する。
【００４５】
図６（Ａ）において、シャフト６は、先端が基部に対して上方にあるように傾斜しており、シャフト６にはスプールのボス孔５０が貫装され、上記実施例１の図２と同様に、そのシャフト６の先端面６４に設けた係止片６７をボス孔５０近傍の絶縁側板５２の外面に係合させて、スプール２を、回転可能に該シャフト６に固定される。ワイヤの消費後には、係止片６７の係合を外すことにより、シャフト６からスプール２を取り外すことができる。
【００４６】
ワイヤーの消費後は、鋼板製のスプール本体１４と紙質含有樹脂製の絶縁板５、５とを分離して、それぞれ別個に廃却ないし回収して、処分するが、スプール本体１４は、鋼スクラップとして回収され、絶縁板５、５は、適当な焼却炉で焼却される。
【００４７】
この型のスプールは、シャフトに嵌るシャフト孔が、絶縁側板５のボス５１に設けていて、絶縁性であるので、シャフトは、金属製でもまたプラスチック製でも良い。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の溶接ワイヤ用のスプールは、ドラムと該ドラムの両端部に設けた側板とが、セルロース材料と合成樹脂とを混合して成型して成る紙質含有合成樹脂成形体であるので、スプール自体の絶縁性を図り、且つ、ワイヤ消費後の使用済みスプールは、紙類と同様に扱ってよく、簡単に焼却することができる。また、樹脂の単独配合とするよりも、セルロース材を含む樹脂複合材料としてスプールを強化することができ、また、製造コストを低減することができる。
【００４９】
特に、セルロース材料を、紙質含有合成樹脂成形体中で、乾燥重量で、５０〜９０％とすることにより、焼却時の発熱量を低減して、焼却炉の熱的負担を低減することができる廃棄物として、一般の焼却場で焼却廃棄できる。
【００５０】
本発明の溶接ワイヤ用スプールは、また、鋼板のドラムと側板とから成るスプール本体に、セルロース材料と熱可塑性樹脂とから成る紙質含有合成樹脂成形体から成る絶縁側板とから、構成するので、スプールの絶縁性を図り、且つ、ワイヤ消費後の使用済みスプールは、鋼板のスプール本体を孔スクラップとして回収再利用でき、絶縁側板を紙類と同様に扱ってよく、しかも、絶縁側板である紙質含有合成樹脂成形体の発生量自体が少ないので、焼却量も少なくてすむ利点がある。
【００５１】
セルロース材料が、該紙質含有合成樹脂成形体中で、乾燥重量で、５０〜９０％とすれば、焼却時の発熱量を低減して、焼却炉の熱的負担を低減することができる廃棄物として、一般の焼却場で焼却廃棄できる。
【００５２】
側板の中心部にシャフトを貫通するシャフト孔を有し、シャフトが絶縁性であるようにすれば、シャフト孔がワイヤと導通する導電性を有する場合であっても、シャフトにより電気的に接地・短絡されることがなく、ワイヤの絶縁性を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るスプールの部分断面図（Ａ）と、斜視図（Ｂ）。
【図２】本発明の実施例に係るスプールをワイヤ給送機のシャフトに装着した装置断面図（Ａ）と、シャフトの端面図（Ｂ）。
【図３】本発明の別の実施例に係るスプールの部分断面図（Ａ）と斜視図（Ｂ）。
【図４】本発明の実施例に係るスプールを構成するスプール本体の部分断面図（Ａ）と斜視図（Ｂ）。
【図５】本発明の実施例に係るスプールの絶縁側板の断面図（Ａ）と斜視図（Ｂ）。
【図６】本発明の実施例に係るスプールをワイヤ給送機のシャフトに装着した装置断面図（Ａ）と、シャフトの端面図（Ｂ）。
【図７】従来のワイヤ給送機の概要を示す模式的な部分側面図。
【符号の説明】
１    スプール
１４  スプール本体
２    ドラム
２０  シャフト孔
３    側板
４    鋼板側板
４０  中心孔
４３  切抜き孔
５    絶縁側板
５０  ボス孔
５１  ボス
６    シャフト
７１  支持板
８    ワイヤー給送機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004315109.tif 000006
【図５】
2004315109.tif 000007
【図６】
2004315109.tif 000008
【図７】
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