(57)【要約】【課題】周囲雰囲気に影響されることなく、材料表面に付着している油量を精度よく測定する。【解決手段】真空チャンバー１６の内部に、溶接ワイヤ１２を通電・加熱して油煙を発生させる加熱装置１４が配置される。真空チャンバー１６に、その内部空間２６を真空雰囲気とする真空ポンプ２０が連通接続される。真空チャンバー１６にガス供給源３４が連通接続され、該ガス供給源３４から窒素ガスと酸素ガスとが内部空間２６に供給される。真空チャンバー１６の内部に配設した集煙フード４０が、測定手段４６に連通接続される。測定手段４６に吸引ポンプ４８が連通接続され、該ポンプ４８を作動することで、真空チャンバー１６内の油煙を、集煙フード４０を介して測定手段４６に吸引するよう構成される。【選択図】図１
2005257553.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料(12)の表面から発生した油煙を測定手段(46)に取込み、前記油煙に光りを照射してその光が油煙により散乱される割合に基づいて表面油量を測定する方法において、
前記材料(12)を収容した真空チャンバー(16)の内部空間(26)を真空雰囲気とした後、該内部空間(26)に清浄な窒素ガスおよび酸素ガスを供給して大気圧に戻し、
前記材料(12)を加熱することで材料表面から発生した油煙を、前記両ガスを供給しつつ測定手段(46)に取込んで表面油量の測定を行なうようにした
ことを特徴とする材料の表面油量測定方法。
【請求項２】
加熱装置(14)により材料(12)を通電・加熱することで材料表面から発生した油煙を測定手段(46)に取込み、前記油煙に光りを照射してその光が油煙により散乱される割合に基づいて表面油量を測定する装置において、
前記加熱装置(14)が内部に配置されると共に、前記測定手段(46)に連通接続される真空チャンバー(16)と、
前記真空チャンバー(16)に連通接続し、その内部空間(26)を真空雰囲気とする真空ポンプ(20)と、
前記真空チャンバー(16)に連通接続し、その内部空間(26)に清浄な窒素ガスおよび酸素ガスを供給するガス供給源(34)と、
前記真空チャンバー(16)の内部空間(26)で発生した油煙を、前記測定手段(46)に吸引する吸引手段(48)とを備えた
ことを特徴とする材料の表面油量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、線材等の材料の表面に付着している油量を測定するための材料の表面油量測定方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶接ワイヤ等の線材(材料)においては、送給性を向上させるために、その表面に油を塗布することが行なわれている。しかしながら、塗布される油量が多すぎると溶接品質が悪化し、また少なすぎると円滑な送給に支障を来たすため、油量の適正化が求められる。そこで、従来より油分測定方式や油煙測定方式により、溶接ワイヤの表面油量を測定してフィードバックしている。
【０００３】
前記油分測定方式は、溶接ワイヤの表面に付着している油分を溶媒にて抽出し、その抽出された油分量を赤外線吸光方式により測定して油量を測定するものである。一方、前記油煙測定方式は、溶接ワイヤに通電・加熱して、その際に発生する油煙を目視にて確認し、その油煙発生時間により油量を測定するものである。
【０００４】
前記油分測定方式は、測定精度は高いものの、一回の測定に３０分程度を要すると共に測定が煩雑であるため、溶接ワイヤの生産性を低下させる問題がある。一方、前記油煙測定方式は、簡易でかつ一回の測定が１０秒程度でなし得るが、目視による測定であるため、検査員の個人差によるバラツキが大きく、しかも精度が低く微少差の判別が困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで、前記問題に対処する一つの提案が、本願出願人により、発明「線材の表面油量測定方法および表面油量測定装置」(特許文献１)として出願されている。この特許文献１に開示される測定方法および装置は、収納ケース内に配置した通電・加熱器に溶接ワイヤをセットし、該ワイヤに通電して加熱することで油煙を発生させ、この油煙を測定部に吸引すると共に光りを照射して、その光が油煙により散乱される割合に基づいて表面油量を測定するものである(光散乱方式)。
【特許文献１】特開２０００−３０４７４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１に開示の測定方法および装置では、短時間で精度よく油量を測定することができ、それなりに高く評価し得るものである。しかし、収納ケースから測定部に油煙を吸込む際には、該収納ケースに外気を導入しているため、当該装置が設置される周囲の雰囲気によって測定結果にバラツキが発生する難点が指摘される。例えば、工場内等のように大気中に含まれる粉塵の量が多い場所では、前記油煙と共に大気中に含まれている粉塵も測定部に吸引されてしまい、該粉塵により正確な測定結果が得られなくなる。
【０００７】
なお、前記測定装置においても、外気を導入するための空気吸入孔にフィルターを配設し、粉塵の吸引を防止する対策は施されているが、該フィルターのみでは不充分であり、精度を高めることができないのが現状である。また、溶接ワイヤを通電・加熱器にセットする際には、前記収納ケースの開閉扉を開放するため、ケース内に外気が進入することは避けられず、このときに進入した粉塵によっても測定結果にバラツキを生じていた。
【０００８】
すなわち本発明は、前述した従来の技術に内在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、周囲雰囲気に影響されることなく、材料表面に付着している油量を精度よく測定することができる材料の表面油量測定方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本発明に係る材料の表面油量測定方法は、
材料の表面から発生した油煙を測定手段に取込み、前記油煙に光りを照射してその光が油煙により散乱される割合に基づいて表面油量を測定する方法において、
前記材料を収容した真空チャンバーの内部空間を真空雰囲気とした後、該内部空間に清浄な窒素ガスおよび酸素ガスを供給して大気圧に戻し、
前記材料を加熱することで材料表面から発生した油煙を、前記両ガスを供給しつつ測定手段に取込んで表面油量の測定を行なうようにしたことを特徴とする。
【００１０】
前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本願の別の発明に係る材料の表面油量測定装置は、
加熱装置により材料を通電・加熱することで材料表面から発生した油煙を測定手段に取込み、前記油煙に光りを照射してその光が油煙により散乱される割合に基づいて表面油量を測定する装置において、
前記加熱装置が内部に配置されると共に、前記測定手段に連通接続される真空チャンバーと、
前記真空チャンバーに連通接続し、その内部空間を真空雰囲気とする真空ポンプと、
前記真空チャンバーに連通接続し、その内部空間に清浄な窒素ガスおよび酸素ガスを供給するガス供給源と、
前記真空チャンバーの内部空間で発生した油煙を、前記測定手段に吸引する吸引手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る材料の表面油量測定方法および装置によれば、真空チャンバー内を真空雰囲気とした後、清浄な窒素ガスおよび酸素ガスを供給しつつ油煙を測定手段に取込んで油量測定を行なうから、その測定結果が周囲雰囲気に影響されることはなく、バラツキがなくかつ精度のよい測定を行ない得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明に係る材料の表面油量測定方法および装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。なお、実施例では、表面油量の測定対象となる材料として、溶接ワイヤを挙げて説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、実施例に係る表面油量測定装置の概略構成を示すものであって、該測定装置１０は、材料としての溶接ワイヤ１２に通電して加熱する加熱装置１４が内部に配置された真空チャンバー１６を備え、該チャンバー１６の前側に開設された開口部１６ａが開閉扉１８により密閉可能に閉成されるよう構成される。この真空チャンバー１６には、真空ポンプ２０が第１導管２２を介して連通接続されており、該第１導管２２に配設した真空用電磁弁２４を開放したもとで真空ポンプ２０を作動することで、真空チャンバー１６の内部空間２６を真空雰囲気とし得るようになっている。なお、真空雰囲気としては、例えば、０.１ｋＰａ程度の軽真空雰囲気であればよい。
【００１４】
前記真空チャンバー１６には、その内部空間２６の圧力を検出する圧力センサ２８が配設され、前記真空ポンプ２０による真空引きに際し、該センサ２８が予め設定された圧力(例えば、０.１ｋＰａ)を検出したときに、図示しない制御装置により真空ポンプ２０を停止制御するよう設定される。
【００１５】
前記加熱装置１４は、予め設定された一定寸法に切断された溶接ワイヤ１２を保持する一対の保持電極３０,３０が、本体３２の上面から突出形成され、両保持電極３０,３０間に溶接ワイヤ１２をセットしたもとで、両電極３０,３０に所定の電圧を印加することで溶接ワイヤ１２に通電して加熱するよう構成される。なお、保持電極３０,３０の間隔および印加電圧は、測定対象となる溶接ワイヤ１２の径等に応じて適宜選定し得るよう構成されている。
【００１６】
前記真空チャンバー１６には、ガス供給源３４が第２導管３６を介して連通接続されており、該第２導管３６に配設したガス導入用電磁弁３８を開放することで、ガス供給源３４から窒素ガスと酸素ガスとが真空チャンバー１６の内部空間２６に供給されるよう構成される。この窒素ガスおよび酸素ガスは、予め清浄化されたものであって、両ガスに含まれる粉塵の量は略一定となっており、後述する測定手段４６による測定値は、両ガスの粉塵量を考慮して較正されるようにしてある。また、窒素ガスおよび酸素ガスの混合割合は、大気中と略同程度(窒素ガス：酸素ガス＝４：１)に設定される。
【００１７】
前記真空チャンバー１６の内部には、前記加熱装置１４の上方に集煙フード４０が配設されると共に、該フード４０は、吸引用電磁弁４２を備えた第３導管４４を介して測定手段４６に連通接続されている。また測定手段４６には、吸引手段としての吸引ポンプ４８が第４導管５０を介して連通接続されており、前記吸引用電磁弁４２を開放したもとで該ポンプ４８を作動することで、真空チャンバー１６内の油煙を、集煙フード４０および第３導管４４を介して測定手段４６に吸引する(取込む)よう構成される。なお、吸引ポンプ４８による吸引量は、５〜１５リットル／分に設定され、前記ガス供給源３４から真空チャンバー１６へのガス供給量も同等になるよう設定される。
【００１８】
前記測定手段４６は、図２に示す如く、暗室５２と、該暗室５２内に後述するレーザー光の照射部５６ａおよび受光部５６ｂが配置された測定器５４とから基本的に構成されており、その構成は、前記特許文献１に開示されるものと同じである。すなわち、前記測定器５４は、浮遊している煙や粉塵に光りを照射すると、照射された光はその煙や粉塵のために散乱するが、その散乱する割合は煙や粉塵の物理的性質が同一であれば、浮遊している煙や粉塵の質量濃度に比例するという原理、いわゆる粉塵測定方式による測定原理を利用するものである。具体的には、図２に示す如く、レーザー光を照射する照射部５６ａと、該照射部５６ａと所定の間隔を設けて対向配置されてレーザー光を受光する受光部５６ｂと、この受光部５６ｂにより受光された光量に基づいて油量を算出すると共に照射部５６ａおよび受光部５６ｂを制御する制御・演算部５８と、算出された油量を表示する表示部６０とを備える。
【００１９】
前記暗室５２は、前記第３導管４４に連通する油煙吸気孔６２ａと、この油煙吸気孔６２ａと対向配置されて測定後の油煙を排出する油煙排気孔６２ｂと、油煙吸気孔６２ａおよび油煙排気孔６２ｂの間に形成される油煙流路６４とを備え、前記油煙排気孔６２ｂが前記第４導管５０に連通している。また、前記照射部５６ａと受光部５６ｂとを結ぶ光路と、前記油煙流路６４とは直交すると共に、該油煙流路６４の光路と交わる箇所には、照射されたレーザー光を透過させる窓６４ａ,６４ａが設けられている。なお、測定手段４６には、暗室内の空気を浄化するための空気清浄装置(図示せず)が配設されている。
【００２０】
〔実施例の作用〕
次に、前述した実施例に係る表面油量測定装置の作用につき、表面油量測定方法との関係で説明する。
【００２１】
前記真空チャンバー１６の開閉扉１８を操作して開口部１６ａを開放し、該開口部１６ａを介して溶接ワイヤ１２を加熱装置１４の両保持電極３０,３０にセットする。開閉扉１８により開口部１６ａを閉成し、真空チャンバー１６の内部空間２６を密閉状態とした後、前記制御装置に設けた操作盤のスタートボタンを押すと、先ず真空用電磁弁２４が開放し、第１導管２２に接続する真空ポンプ２０が作動して内部空間２６の空気を強制吸引し、該空間２６を所要の軽真空雰囲気に至らせる。なお、このとき前記ガス導入用電磁弁３８および吸引用電磁弁４２は閉成されている。
【００２２】
前記圧力センサ２８が、予め設定されている軽真空雰囲気に対応する圧力を検出すると、真空ポンプ２０が停止すると共に、真空用電磁弁２４が閉成する。またガス導入用電磁弁３８が開放し、これによりガス供給源３４から真空チャンバー１６の内部空間２６に清浄な窒素ガスおよび酸素ガスが供給される。このとき、前記空気清浄装置が作動して、前記暗室５２内の空気を清浄化する。そして、前記圧力センサ２８が、内部空間２６の圧力が大気圧と略同等になったことを検出すると、前記吸引用電磁弁４２が開放すると共に、吸引ポンプ４８が作動する。また、空気清浄装置は停止する。
【００２３】
更に、前記加熱装置１４の両保持電極３０,３０に所定電圧が印加され、これによって前記溶接ワイヤ１２に通電されて加熱され、該ワイヤ表面の油分が加熱されて油煙が発生する。前記真空チャンバー１６の内部空間２６で発生した油煙は、前記吸引ポンプ４８の吸引作用によって、前記集煙フード４０および第３導管４４を介して測定手段４６に吸引される(取込まれる)。なお、このとき、前記ガス導入用電磁弁３８は開放しており、ガス供給源３４から真空チャンバー１６に清浄な窒素ガスおよび酸素ガスが供給されつつ、前記油煙が測定手段４６に吸引される。そして、前記照射部５６ａおよび受光部５６ｂを起動して油量の測定を開始し、受光部５６ｂで受光された光量は、電圧に変換されて制御・演算部５８で演算処理されて油量が算出され、この算出された油量は表示部６０に表示される。
【００２４】
前記油量の測定開始から所定時間経過後、前記加熱装置１４による溶接ワイヤ１２の加熱を停止すると共に、吸引ポンプ４８の作動を停止することで、油量測定が終了する。なお、一連の油量測定に要する時間は、数分程度である。
【００２５】
前述したように、前記溶接ワイヤ１２を加熱して油煙を発生させる前に、前記真空チャンバー１６の内部空間２６を一旦軽真空雰囲気とすることで、溶接ワイヤ１２を加熱装置１４にセットする際に内部に進入した粉塵を除去して、内部空間２６を清浄化することができる。しかも、油量測定中に真空チャンバー１６内に供給される窒素ガスおよび酸素ガスは清浄化されているから、前記測定手段４６に外気が導入されることはなく、当該表面油量測定装置１０が設置されている周囲雰囲気によって測定結果にバラツキが生ずることはなく、常に高い精度で測定することができる。従って、溶接ワイヤ１２の品質の重合なファクターである送給性に大きく起因する油量をより正確にかつ定量的に測定することができ、異常品の減少に寄与し得る。
【００２６】
なお実施例では、真空チャンバー１６の内部空間２６における真空雰囲気を、軽真空雰囲気としているから、該チャンバー１６を高気密度構造とする必要はなく、コストを低廉に抑えることができる。
【００２７】
〔変更例〕
実施例では、真空ポンプを作動する際に、測定手段に接続する第３導管の吸引用電磁弁を閉成したが、該吸引用電磁弁を開放することで、測定手段(暗室)の内部も軽真空雰囲気とするよう構成すれば、空気清浄装置を省略し得る。なお、この場合には、吸引ポンプに接続する第４導管に電磁弁を設けて、真空ポンプによる真空引きの際には該電磁弁を閉成する必要がある。
また実施例では、材料として溶接ワイヤを挙げたが、これに限定されるものでなく、潤滑性を向上したり表面保護等の目的で、その表面に油を塗布するものであって、通電可能な材質のものであれば、その他のものであってもよい。
【００２８】
〔実験例〕
鋼種ＹＧＷ１１で直径φ１.２ｍｍの溶接ワイヤを、加熱装置により通電距離１５ｍｍ、電圧２０Ｖで加熱する条件で、工場内および空調機が設置されている測定室内において、従来装置と実施例装置とにより夫々５本の前記溶接ワイヤの油量を測定した結果を、表１に単位時間当りの計数値［ＣＰＭ］で示す。
なお、計数値は、０.６μｍのポリスチレンラテックス樹脂において、０.００３３［ｍｇ／ｍ3］が、１ＣＰＭとなるよう較正された相対濃度値である。
【００２９】
〔表１〕
┏━━┳━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━┓
┃    ┃  工場内の計数値［ＣＰＭ］  ┃ 測定室内の計数値［ＣＰＭ］ ┃
┣━━╋━━━━━━┳━━━━━━━╋━━━━━━┳━━━━━━━┫
┃    ┃  従来装置  ┃  実施例装置  ┃  従来装置  ┃  実施例装置  ┃
┣━━╋━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫
┃ １ ┃    ８５    ┃    ５６      ┃    ９０    ┃    ５５      ┃
┣━━╋━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫
┃ ２ ┃    ８０    ┃    ５４      ┃    ８２    ┃    ５６      ┃
┣━━╋━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫
┃ ３ ┃    ７７    ┃    ５５      ┃    ８５    ┃    ５６      ┃
┣━━╋━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫
┃ ４ ┃    ８０    ┃    ５５      ┃    ９０    ┃    ５４      ┃
┣━━╋━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━┫
┃ ５ ┃    ８５    ┃    ５５      ┃    ９２    ┃    ５５      ┃
┗━━┻━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━┛
【００３０】
表１から明らかなように、従来装置では、工場および測定室の何れにおいても、その測定値にバラツキがあった。これに対して実施例装置では、工場および測定室の何れにおいても、その測定値に殆どバラツキはなく、安定した測定値が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施例に係る表面油量測定装置を示す概略構成図である。
【図２】実施例に係る測定手段を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００３２】
１２ 溶接ワイヤ(材料)，１４ 加熱装置，１６ 真空チャンバー，２０ 真空ポンプ
２６ 内部空間，３４ ガス供給源，４６ 測定手段，４８ 吸引ポンプ(吸引手段)
【図１】
2005257553.tif 000003
【図２】
2005257553.tif 000004