(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接用ワイヤに捩じりを与えながら内層から外層へ順次巻かれているボビンを有し、ボビン胴部の外径Ｄ（ｍｍ）とワイヤ引張破断強度Ｔ（Ｎ）との関係が、
Ｄ≧０．１９Ｔ
を満たすことを特徴とするボビン巻き溶接用ワイヤ。
【請求項２】
ボビン胴部の外径が４５０ｍｍ以下である請求項１記載のボビン巻き溶接用ワイヤ。
【請求項３】
溶接用ワイヤをボビンに巻き絞める力が５Ｎ〜１００Ｎの間、望ましくは１０Ｎ〜５０Ｎの間である請求項１または２記載のボビン巻き溶接用ワイヤ。
【請求項４】
請求項１、２、３のいずれかに記載のボビン巻き溶接用ワイヤと、前記溶接用ワイヤを引き出すワイヤ送給装置と、前記引き出された溶接用ワイヤを被溶接物の溶接箇所に送る溶接用ト−チと前記溶接用ワイヤと被溶接物との間に溶接電流を供給するための溶接電源を設けた溶接装置。
【請求項５】
請求項４記載の溶接装置を用いて被溶接物にワイヤを供給して溶接する溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ボビン巻き溶接用ワイヤ、ボビン巻き溶接用ワイヤを使用する溶接装置、およびボビン巻き溶接用ワイヤを使用する溶接装置を用いて溶接する溶接方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、溶接用ワイヤに捩じりを与えながら内層から外層へ順次巻かれたボビンを有し、ボビンのフランジが上下に位置するように設置してワイヤを引き出す回転式溶接用ワイヤ引出装置がある。ここで使用されるボビンは、１巻きにつき１捩じり入れた溶接用ワイヤを巻き付けたものであり、ワイヤ引き出しに回転式の治具を用いている。
【０００３】
この溶接用ワイヤの回転式引出装置を用いて溶接する一般的な装置および方法について、図５および図６を用いて説明する。ここで図５は一般的な溶接用ワイヤの回転式引出装置を示した図で（ａ）は平面図、（ｂ）は要部を破断した正面図であり、図６は従来の溶接用ワイヤの回転式引出装置を用いた一般的な溶接装置の概略を示した図である。
【０００４】
さらに図５において１はボビン、２および２ａは溶接用ワイヤ、３および３ａは回転自在部、４は引出装置回転部、５はワイヤ通過部、６はボビン胴部、７はワイヤ送給チューブ、８は回転式引出装置とワイヤ送給チュ−ブを接続しワイヤ通過部から溶接用ワイヤを出す部分、９は溶接用ワイヤを送り出す方向、１４はワイヤ引出口、１５ａおよび１５ｂはボビンフランジ、１６はワイヤ送り方向、１７および１７ａは引出装置回転部回転方向を示す。さらに図６において、１０はワイヤ送給装置、１１は溶接用トーチ、１２は被溶接物、１３は溶接電源、１８は溶接用チップを示す。また図５と同一構成には同一符号を付して重複する説明は省略した。
【０００５】
図５を用いて、従来の溶接用ワイヤの回転式引出装置について説明する。最初に、溶接用ワイヤ２が巻かれたボビン１を、一方のフランジを下にして設置する。さらに回転自在部３をボビン１の上側フランジの中心付近に固定する。この回転自在部３に引出装置回転部４を取り付け、ボビン１と引出装置回転部４は回転自在部３を介して互いに自在に回転しあうようにする。ここでボビン１は溶接用ワイヤが巻かれていて非常に重く、引出装置回転部４は軽く、引出装置回転部４のみが回転するようになっており、引出装置回転部４は引出装置回転部回転方向１７、１７ａの方向に自在に回転できるようにしている。
【０００６】
さらにワイヤ通過部５を引出装置回転部４に固定し、引出装置回転部４と一体で回転させる。このワイヤ通過部５は、内部にワイヤを通過させる筒状のものであり、内部に通すワイヤの屈曲防止と絶縁のために用いる。一例として、コイル状に巻かれた鋼の外側にポリオレフィンの熱収縮チュ−ブを全長被覆したものなどを使用する。
【０００７】
また引出装置回転部４の上側端部とワイヤ通過部５の上側端部は、一体にして回転自在部３ａに取り付ける。この回転自在部３ａは、回転自在部３と同様の構造である。さらにワイヤ送給チューブ７を、回転式引出装置とワイヤ送給チュ−ブを接続しワイヤ通過部から溶接用ワイヤを出す部分８とともに回転自在部３ａに取り付ける。これにより引出装置回転部４およびワイヤ通過部５と、ワイヤ送給チューブ７は回転自在部３ａを介して互いに自在に回転しあう。この時、引出装置回転部４およびワイヤ通過部５は、上下の回転自在部３および３ａのそれぞれの回転中心を結ぶ直線を回転軸として回転する。ここで回転自在部３および３ａは、具体的にはベアリングなどを使用する。
【０００８】
これらの構成の下で、ボビン１に巻かれた溶接用ワイヤ２を、ボビン１外周上のワイヤ引出口１４から引き出し、ワイヤ通過部５を通過させ、ワイヤ送給チューブ７を通過させる。
【０００９】
以上の構成により、ワイヤ送り方向１６の方向に溶接用ワイヤ２を送ると、ワイヤ通過部５は自然にボビン１の外周上を引出装置回転部回転方向１７、１７ａの方向に回り、順次引き出すことができる。以上が、一般的な溶接用ワイヤの回転式引出装置についての説明である。
【００１０】
次に、図６を用いて従来の溶接用ワイヤの回転式引出装置を用いて溶接する一般的な装置および方法について説明する。まず、ワイヤ送給チューブ７は、回転式引出装置とワイヤ送給チュ−ブを接続しワイヤ通過部から溶接用ワイヤを出す部分８からワイヤ送給装置１０の手前まで続かせる。さらに溶接用ワイヤ２をワイヤ送給チューブ７の内部を通過させ、ワイヤ送給装置１０を経て溶接用トーチ１１の先端まで導く。そして溶接用トーチ１１の先端には筒状の溶接用チップ１９が設置されており、溶接用ワイヤ２を溶接用チップ１９の先端から出して溶接位置を狙うようにする。
【００１１】
さらにワイヤ送給装置１０を駆動して、露出した溶接用ワイヤ２ｂを送り出す。このワイヤ送給装置１０は、溶接実行時に連動して駆動を行なうようにし、同時に溶接電源１３は、溶接用ワイヤ２と被溶接物１２間に所定の電流、電圧をかけられるように設置する。
【００１２】
以上の構成により、溶接を実行すると、ワイヤ送給装置１０の駆動により、溶接用ワイヤ２をワイヤ送り方向１６の方向に引き出す。この動作により、ワイヤ通過部５はボビン１の外周上を引出装置回転部回転方向１７、１７ａの方向に回転し、溶接用ワイヤ２を順次引き出して行く。この引き出した溶接用ワイヤ２はワイヤ通過部５を通り、回転式引出装置とワイヤ送給チュ−ブを接続しワイヤ通過部から溶接用ワイヤを出す部分８で回転式引出装置から出て、引続きワイヤ送給チュ−ブ７を通り、ワイヤ送給装置１０を経て、溶接用トーチ１１の先端まで導かれる。
【００１３】
さらにトーチ先端の溶接用チップ１９の先端から出された溶接用ワイヤ２が溶接の狙い位置にくるように送給させる。そして、溶接用ワイヤ２と被溶接物１２間に、溶接電源１３により所定の電流、電圧がかけられ溶接用ワイヤ２と被溶接物１２間にア−クが発生して両者が溶接される。以上が、一般的な溶接用ワイヤの回転式引出装置を用いて溶接する、一般的な装置および方法についての説明である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、溶接用ワイヤに捩じりを与えながら内層から外層へ順次巻かれたボビンを有するボビン巻き溶接用ワイヤを使用して溶接すると、溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤの狙い位置が乱れるため、ビ−ド蛇行などを発生し、健全な溶接を阻害することがある。
【００１５】
したがって、この発明の目的は、溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤの狙い位置が安定したボビン巻き溶接用ワイヤを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１記載のボビン巻き溶接用ワイヤは、溶接用ワイヤに捩じりを与えながら内層から外層へ順次巻かれたボビンを有し、ボビン胴部の外径Ｄ（ｍｍ）とワイヤ引張破断強度Ｔ（Ｎ）との関係が、
Ｄ≧０．１９Ｔ
を満たすことを特徴とするものである。
【００１７】
請求項２記載のボビン巻き溶接用ワイヤは、外径が４５０ｍｍ以下である請求項１記載のものである。
【００１８】
請求項３記載のボビン巻き溶接用ワイヤは、溶接用ワイヤをボビンに巻き絞める力が５Ｎ〜１００Ｎの間、望ましくは１０Ｎ〜５０Ｎの間である請求項１または２記載のものである。
【００１９】
請求項４記載の溶接装置は、請求項１、２、３のいずれかに記載のボビン巻き溶接用ワイヤと、前記溶接用ワイヤを引き出すワイヤ送給装置と、前記引き出された溶接用ワイヤを被溶接物の溶接箇所に送る溶接用ト−チと前記溶接用ワイヤと被溶接物との間に溶接電流を供給するための溶接電源を設けたものである。
【００２０】
請求項５記載の溶接方法は、請求項４記載の溶接装置を用いて被溶接物にワイヤを供給して溶接するものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
前記課題解決にあたっての取組み経過について以下に説明する。
【００２２】
検討を重ねたところ、従来のボビン巻き溶接用ワイヤを使用する溶接で溶接用ワイヤの狙い位置が乱れる原因は、溶接用チップの先端から出された溶接用ワイヤが回転しないよう予め溶接用ワイヤに捩じりを与えながら巻いているにもかかわらず、溶接用ワイヤを溶接用ボビンに巻き取る際、或いはボビンに巻き取られて保持されている状態で、巻取時に溶接用ワイヤに与えた捩りが大部分消滅、すなわち塑性変形することにより、溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤが大きく回転するためであることがわかった。
【００２３】
また、従来より広く使用されているペ−ルパック入り溶接用ワイヤにおいては、本発明のボビン巻き溶接用ワイヤと同様に溶接用ワイヤに捩じりを与えながら、ペ−ルパック容器内に溶接用ワイヤを一定の径を持つ連続の輪の状態で落とし込んでいるが、本発明のボビン巻き溶接用ワイヤと異なり、溶接用ワイヤを巻き絞めず、フリ−の状態であるため、溶接用ワイヤに与えた捩りが消滅しない溶接用ワイヤの落とし込みの輪径Ｄ１の条件は次式で与えられる。
【００２４】
Ｄ１≧Ｇ・ｄ／τ
Ｄ１：溶接用ワイヤの落とし込みの輪径（ｍｍ）
Ｇ  ：溶接用ワイヤの横弾性係数（Ｎ／ｍｍ2）
ｄ  ：溶接用ワイヤの線径（ｍｍ）
τ  ：溶接用ワイヤの捩り弾性限界強度（Ｎ／ｍｍ2）
しかしながら、ボビン巻溶接用ワイヤでは、ボビン胴部から順次巻かれる溶接用ワイヤ直下の積層溶接用ワイヤに対し、巻き絞めながら溶接用ワイヤを巻いているため、上式は成立しないことがわかった。また、溶接用ワイヤのように直径が小さいワイヤでは溶接用ワイヤの横弾性係数や捩り弾性限を測定することが困難であることから、実際の溶接に支障を来さない条件を測定が容易な溶接用ワイヤの破断強度とボビン胴部の直径との関係から実験値により見出すことを試みた。
【００２５】
これについて図３および図４に基づいて説明する。ここで図３は溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤの狙い位置の安定度を測定するための装置の概略および記録を示す図であり、（ａ）は装置平面図、（ｂ）は装置正面図、（ｃ）は溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤの狙い位置を記録した記録紙の平面図である。さらに図４は溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤの狙い位置の安定度を測定した試験結果を示すグラフである。図３において、１０１は溶接用ト−チ先端部、１０２は溶接用チップ、１０３は溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤ、１０４は記録紙、１０５は溶接用チップ中心直下位置、１０６は溶接用チップ先端から出された溶接用イヤの狙い位置、θは溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤの狙い位置の安定度を示す。
【００２６】
まず、図３（ｂ）に示すように、溶接用ト−チ先端部１０１に取り付けられた溶接用チップ１０２から溶接用ワイヤ１０３が出される。次に、通常の溶接では溶接用チップ１０２と被溶接物との距離が１５ｍｍ程度であるのに対し、溶接用ワイヤの動きが良くわかるように溶接用チップ１０２先端から１５０ｍｍの場所に記録紙１０４を設置し、溶接用チップ１０２先端から出された溶接用ワイヤ１０３先端の位置を記録する。その後、溶接用チップ１０２先端から出された溶接用ワイヤ１０３を、溶接用チップ１０２の直下の溶接用チップ先端付近で切断する。そして再度溶接用チップ１０２先端から出された溶接用ワイヤ１０３を記録紙まで送り、その先端の位置を記録する。これを繰り返し、記録したものが、図１（ｃ）である。この図において、溶接用チップ１０２先端から出された溶接用ワイヤ１０３の記録紙上での位置と範囲を溶接用チップ中心直下位置１０５とを結んだ線の角度θで表し、これを溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤの狙い位置の安定度とした。このθは溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤ１０３の回転角度に相当するが、実際の溶接では経験上
θ≦９０゜
となるものを、安定していると判断できる。
【００２７】
これらの試験結果をまとめてグラフにしたものが図４であり、図４は表１および表２に示すボビンと溶接用ワイヤと巻取条件で巻き取ったボビン巻溶接用ワイヤを用いて、図３に示す実験を行った結果のグラフである。
【００２８】
【表１】
0003921964.tif 000002
【００２９】
【表２】
0003921964.tif 000003
【００３０】
これらの実験の結果、実施例１〜１１はこの発明の範囲内であり、良好な結果が得られた。しかし、比較例１２〜２０はこの発明の範囲よりボビン胴部の外径が小さいため良好な結果が得られなかった。この結果、ボビン胴部の外径Ｄ（ｍｍ）とワイヤ引張破断強度Ｔ（Ｎ）との関係が、
Ｄ≧０．１９Ｔ
を満たすと良好な結果が得られることが見出せた。
【００３１】
尚、バックテンションとは巻き絞める力のことであり、溶接用ワイヤがボビンに巻き取られる時に、溶接用ワイヤ供給側、すなわち後方へ引っ張られる荷重を示す。また、ワイヤ引張破断強度とはワイヤを引っ張った時に破断するまでの間にかかった最大荷重のことを示す。尚参考までに、このワイヤ引張破断強度を断面積で割ったものが引張強さになる。
【００３２】
このバックテンションは、５Ｎ以下になるとボビンに巻かれた溶接用ワイヤにゆるみが生じ、溶接用ワイヤの引出時に、溶接用ワイヤ同士の引っかかりによる引出不良を発生しやすくなる。また、バックテンションが、１００Ｎ以上になると溶接用ワイヤをボビンに巻き取る際、或いはボビンに巻かれて保持されている状態で塑性変形を生じ、溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤの狙い位置が不安定になる。従って、バックテンションは５Ｎ〜１００Ｎの間、望ましくは１０Ｎ〜５０Ｎの間がよい。
【００３３】
また、ボビン胴部の外径については、大きくすると所定の巻質量を得るためにフランジ外径を大きくするか、ボビン高さを高くする必要がある。例えば２５０ｋｇの溶接用ワイヤを巻き取るのに、ボビン胴部の外径が４５０ｍｍの場合、フランジ外径が約６５０ｍｍ、ボビンの高さがフランジ厚みを各々３０ｍｍとして、約５５０ｍｍ必要である。ここでフランジ外径を大きくすると、設置面積が増え、また、ボビン費用、巻取機費用が高くなる。またボビン高さを高くすると、設置したときの安定性が悪化し、さらにボビン費用、巻取機費用が高くなる。従って、使用場所、安全性、コストを考えると通常、ボビン胴部の外径は４５０ｍｍ以下が望ましい。
【００３４】
ここで図１および図２を用いて本発明の実施の形態について説明する。ここで図１は、本発明の実施の形態によるボビン巻き溶接用ワイヤを用いた溶接用ワイヤの回転式引出装置を示した図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部を破断した正面図であり、Ｄはボビン胴部外径を示し、図５と同一構成には同一符号を付して重複する説明は省略する。さらに図２は、本発明の実施の形態によるボビン巻き溶接用ワイヤを用いた溶接装置を示し、図６と同一構成には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００３５】
ここでは表２に記載の実施例８のボビン巻き溶接用ワイヤを用いて本発明による実施の形態を示す。この実施例８のボビン巻き溶接用ワイヤでは、図１で示すボビン胴部外径Ｄは、表２で示すように４００ｍｍであり、ワイヤ引張破断強度Ｔは１８００Ｎである。従って、０．１９Ｔ＝３４２となり、Ｄ≧０．１９Ｔを満たしている。
【００３６】
さらに、図２に示す装置で、このボビン巻き溶接用ワイヤを送給したところ、問題なく溶接用ワイヤが送給された。
【００３７】
さらに、実施例８のボビン巻き溶接用ワイヤを用い、図２に示す装置で溶接を行ったところ、ビ−ド蛇行などの溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤの狙い位置が原因となる不具合は発生せず、良好な溶接結果が得られた。
【００３８】
【発明の効果】
この発明の請求項記載のボビン巻き溶接用ワイヤによれば、ボビン胴部の外径Ｄ（ｍｍ）とワイヤ引張破断強度Ｔ（Ｎ）との関係が、Ｄ≧０．１９Ｔを満たすことで、溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤの狙い位置の安定を保つことができる。また、本発明によるボビン巻き溶接用ワイヤにより、ビ−ド蛇行などの溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤの狙い位置が原因となる不具合は発生せず、良好な溶接結果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態によるボビン巻き溶接用ワイヤを用いた溶接用ワイヤの回転式引出装置を示した図
（ａ）は平面図
（ｂ）は要部を破断した正面図
【図２】本発明の実施の形態によるボビン巻き溶接用ワイヤを用いた溶接装置を示した図
【図３】溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤの狙い位置の安定度を測定するための装置の概略および記録を示す図
（ａ）は装置平面図
（ｂ）は装置正面図
（ｃ）は溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤの狙い位置を記録した記録紙の平面図
【図４】溶接用チップ先端から出された溶接用ワイヤの狙い位置の安定度を測定した試験結果を示すグラフ
【図５】溶接用ワイヤの回転式引出装置を示した図
（ａ）は平面図
（ｂ）は要部を破断した正面図
【図６】溶接用ワイヤの回転式引出装置を用いた一般的な溶接の概略を示した図
【符号の説明】
１  ボビン
２、２ａ、２ｂ  溶接用ワイヤ
６  ボビン胴部
Ｄ  ボビン胴部外径
１０  ワイヤ送給装置
１１  溶接用ト−チ
１２  被溶接物
１３  溶接電源
【図１】
0003921964.tif 000004
【図２】
0003921964.tif 000005
【図３】
0003921964.tif 000006
【図４】
0003921964.tif 000007
【図５】
0003921964.tif 000008
【図６】
0003921964.tif 000009