(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接用ワイヤを送給する溝付ローラであって、溝表面の円周方向の算術平均粗さＲａが０．６〜１０．０μｍであることを特徴とする溶接用ワイヤ送給ローラ。
【請求項２】
溝表面の円周方向の粗さ負荷長さ率ｔｐが１０〜４０％である請求項１記載の溶接用ワイヤ送給ローラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全自動および半自動溶接に使用されるワイヤ送給用のローラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に炭酸ガスシールドアーク溶接、ＭＩＧ溶接等には細径（０．８〜１．６ｍｍφ）の溶接用ワイヤが使用される。この溶接用ワイヤの使用に際しては、送給機の送給ローラ対（鉄製またはセラミック製等）によりスプールあるいはぺールパックからワイヤを引き出すとともに後続するコンジットケーブルに内包されたライナ内に押し込み、このライナを経由して、ケーブル先端に取り付けられた溶接トーチ内の給電チップまで送給する方式が採用されている。ワイヤはこの給電チップと被溶接材間で電圧を印可されてアーク溶接が行われる。
【０００３】
ここで使用されるライナとしては例えば金属線を螺旋状にして形成したフレキシブルなガイド管であり、その長さは通常３〜６ｍ程度であるが広域の溶接を行なう場合には１０〜２０ｍの長尺なものとなり、溶接個所までの距離に合わせて選択使用される。この方式によれば、造船現場等の溶接個所が狭隘な、あるいは高低差がある場所であっても、ケーブルを沿わすことにより比較的容易に溶接が行なえる利点がある。ところが、ケーブルが直線状態に近い比較的優しい場合には、問題は生じないが屈曲個所が多い、屈曲度合いが大きい、あるいはライナが長尺化した場合等の過酷な使用環境下の場合には、ワイヤが受ける抵抗が増加し送給性が悪化する。その結果、溶接アークの乱れ、ビード形状の不揃い、融合不良、アンダーカットの発生等のトラブルが発生する。
【０００４】
これまで、良好な送給性の確保を目的とした改善案がいくつか提案されている。
【０００５】
溶接用ワイヤ側からの改善案として、例えば特開昭５８−１３５７９５号公報には、ワイヤ表面に固体潤滑剤を特定量塗布した溶接用ワイヤが開示されている。しかしながら、潤滑剤付着量のコントロールが困難で、過剰に潤滑剤が付着した箇所が発生したり、潤滑剤が不均一に付着することがあり満足できない。過剰に潤滑剤が付着すると送給ローラでスリップが起き易くなる。
【０００６】
コンジットライナ側からの改善案として、例えば特開平９−７０６６５号公報には、ライナ部分の巻線間隔を０．１〜２．０ｍｍに広げることでワイヤがライナに接触する機会を少なくして、潤滑油の膜切れを起りにくくする技術が示されている。しかしライナが大きく屈曲した場合の低抵抗化にはあまり効果がない。
【０００７】
送給ローラ側からの改善案として、例えば実開昭５９−７７５７０号公報には、ワイヤの送給方向に対して所定角度傾斜した微細な凹凸刃面（ローレット目）をローラ溝に刻設しスリップを防止した送給ローラが開示されている。しかし、ローレット目（０．２〜０．６）では目が大きすぎ、刃が強くワイヤに食い込むためワイヤ表面が変形しライナ通過時の抵抗増加の原因になる。またワイヤ表面からの脱落物が多くなりこれがライナ内に蓄積するとやはり抵抗増加の原因になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、ライナの屈曲等により送給抵抗が高くなる過酷な使用環境下であっても、良好な送給性を維持することのできる溶接用ワイヤ送給ローラを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、送給ローラの送給溝の表面を粗くしてグリップ性を高めることにより、送給抵抗が高い場合であっても送給ローラのスリップの発生を極力抑え、良好な送給性を実現し得ることを見出して本発明を完成した。
【００１０】
本発明の要旨は、以下の通りである。
【００１１】
（１）  溶接用ワイヤを送給する溝付ローラであって、溝表面の円周方向の算術平均粗さがＲａ＝０．６〜１０．０μｍであることを特徴とする溶接用ワイヤ送給ローラ。
【００１２】
（２）  溝表面の円周方向の粗さ負荷長さ率ｔｐが１０〜４０％である上記（１）記載の溶接用ワイヤ送給ローラ。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の内容を詳しく説明する。
【００１４】
安定した溶接を行なうためには、溶接用ワイヤを決められた一定の速度で溶接部に供給すること、つまり送給性が良好であることが必要となる。ワイヤは送給ローラの送給力によってライナ内に押し込まれ、一方ライナ内面からは接触摩擦による抵抗を受ける。このとき、ライナの屈曲度合いが大きい、あるいは長尺等で、送給抵抗が増加すると、送給ローラがスリップし易くなるので、ワイヤは所定の送給速度を維持できず不安定になる。この発明では、送給ローラの送給溝の表面を粗くしてグリップ性を高めることにより、送給抵抗が高い場合であっても送給ローラのスリップの発生を極力抑え、良好な送給性を実現する。
【００１５】
この目的のために本発明では、溝表面の円周方向の粗さ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４）を算術平均粗さＲａで規制し、Ｒａ＝０．６〜１０．０μｍになるようにする。さらに望ましくは上記のＲａに加えて円周方向の粗さを負荷長さ率ｔｐ［切削レベルＣｖ＝３０％］がｔｐ＝１０〜４０％になるようにする。Ｒａとｔｐは、触針式粗度計（針先５μｍ）を使用し、溝表面で円周９０°間隔４ヶ所の位置における円周方向の測定値の平均値として求めることができる。
【００１６】
算術平均粗さＲａは凹凸の深さを示す指標であり、本発明でＲａを、０．６〜１０．０μｍに規定した理由は、０．６μｍ未満であると凹凸部の高低差が過小になり、スリップし易くなること、逆に、１０．０μｍを超えると凹凸部の高低差が過大になり、ワイヤ素地をいため易く、凸部が強くワイヤに食い込みワイヤ表面が変形しライナ通過時の送給抵抗を増加させたり、ワイヤ表面からの脱落物が多くなりこれが溝表面に付着しスリップし易くなること等による。
【００１７】
次に負荷長さ率ｔｐは、ワイヤ表面の凹凸形状を示す指標であり、ｔｐの望ましい範囲として１０〜４０％とした理由は、１０％未満であると凸部が細くなり磨耗し易く、ワイヤ表面からの脱落物が付着し目詰まりを起こし易いこと、逆に４０％を超えると平坦部分が多くなりスリップが起き易くなることによる。本発明では、溝表面をＲａで規制し、あるいはＲａ、ｔｐの組合せによる凹凸バランスの特定を行なった形状とし、これにより低スリップ化を実現する。
【００１８】
図１に本発明送給ローラ例の全体図を示す。炭素鋼、Ｃｒ鋼およびＮｉ−Ｃｒ鋼等からなる鋼製あるいはアルミナ、チタニアおよびジルコニア等からなるセラミック製等の送給ローラ１は一般にワイヤが接触するＶ溝２が外周面周囲に設けられている。本発明ではこのＶ溝２の溝表面３に凹凸処理を施して凹部または凸部４を形成して粗くする。溝表面３の凹凸は例えば、鋼製ローラであればショットブラスト、エッチング等により表面素地を不規則に抉る、あるいは溶射等により凹凸皮膜を作る、あるいは刻設することにより得られる。
【００１９】
図２（写真）にショットブラストにより溝表面を凹凸状にした本発明ローラ例の溝表面写真を示し、また図３（写真）に従来のローラ例の溝表面写真を示す。図２では、溝表面をショットブラスト加工したため、溝表面の円周方向に凹凸が形成されて粗くなっているが、図３では切削加工のままの溝表面であるため、溝表面の円周方向には凹凸が形成されていない。
【００２０】
図４にワイヤの送給装置５を示す。送給装置５はワイヤが巻かれたスプール６の支持部７とワイヤをコンジットケーブル８内のライナへ送り込むための送給部９とからなる。ワイヤは１０〜２０ｋｇの単位でプラスチックスプールに巻かれた状態で溶接に供される。このスプールは支持部７の固定軸２３に回転可能に装着される。送給部９は、ワイヤを挟み送給する送給ローラ対１１と、これに駆動力を与える送給モータ１０、スプールに巻かれたワイヤの巻き癖を矯正する矯正ローラ１３、そして送給ローラ対の加圧ローラ１２と一部の矯正ローラ１３を回転可能に支承しバネ１５により他方のローラに押し付けるアーム１４等から構成される。図示しないが炭酸ガス等のシールドガスボンベ、溶接電源が配設され、これらからのシールドガス、溶接電流がコンジットケーブルを通じてその先端の溶接トーチへと送られる。
【００２１】
図５は図４のＡ−Ａ線矢視図で、送給ローラ対１１は送給モータ１０によって回転駆動する開き角約３０°のＶ溝２が周設された送給ローラ１と、このＶ溝２内へワイヤ２０を１５〜３０ｋｇｆの圧力で押し付ける加圧ローラ１２からなる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の効果を実施例により具体的に説明する。送給ローラ溝表面の粗さを異ならせて送給性試験を行ない、送給性能を比較した。使用した溶接用ワイヤ、ライナ、送給ローラを表１に示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
送給性評価試験は、図６に示す装置を用いて行なった。図６において送給装置５にセットされたスプール巻き溶接用ワイヤ１６を、送給ローラ対１１により加圧力２０ｋｇｆで引き出し、コンジットケーブル８内のライナを経てその先端のトーチ１７に送給して鋼板１８上でビードオンプレート溶接を１０分間行う。コンジットケーブル８は１０ｍ長で、ワイヤに所定の送給抵抗を与えるために１００ｍｍφのループを複数個形成した屈曲部１９を設けた。送給装置５には送給ローラの周速度Ｖｒ（＝設定ワイヤ速度）の検出器（図示しない）、ワイヤの実速度（Ｖｗ）検出器２１を備えている。送給性評価指標のスリップ率ＳＬはＳＬ＝（Ｖｒ−Ｖｗ）／Ｖｒ×１００％で表され、溶接時間内の平均値で評価した。また、送給ローラ部分に設けられたロードセル２２によりワイヤがライナから受ける反力を送給抵抗Ｒとして検出した。この試験では送給抵抗Ｒが６〜７ｋｇｆになるように屈曲部１９のループ数を３個にした。評価基準を表２に、溶接条件を表３に示す。
【００２５】
【表２】
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【００２６】
【表３】
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【００２７】
実施結果を表４に示す。
【００２８】
【表４】
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【００２９】
表４中、実施例１〜１４は本発明の実施例で、実施例１５〜１８は比較例を示す。
【００３０】
本発明実施例である１〜１２は、送給ローラの溝表面の算術平均粗さＲａが０．６〜１０．０μｍで本発明の範囲内にあり、また負荷長さ率ｔｐも１０〜４０％と望ましい範囲にあることから、送給ローラのグリップ性が良く、ケーブル長が１０ｍで高抵抗にも係わらず５％以下の低いスリップ率を示し良好な送給性となった。また、本発明実施例１３は負荷長さ率ｔｐが低めで送給ローラ溝にワイヤからの脱落物が付着し易く、実施例１４は、負荷長さ率ｔｐが高めであることから実施例１〜１２に比べ若干スリップ率が高くなったが、スリップ率は１０％以下でほぼ良好な送給性となった。
【００３１】
比較例１５〜１８は、送給ローラの溝表面算術平均粗さＲａが本発明範囲から外れた場合で、実施例１５、１６は、算術平均粗さＲａが低めに外れているのでグリップ性に劣り、実施例１７、１８は高めに外れているのでワイヤ表面を傷め、ワイヤ表面からの脱落物が多い。その結果、何れもスリップ率が２０％を超え悪い送給性となった。
【００３２】
【発明の効果】
本発明では、送給ローラのＶ溝の表面を粗くしてグリップ性を高めているので、ライナの屈曲等により送給抵抗が高くなる過酷な使用環境下であっても、スリップの発生を極力抑え、良好な送給性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明送給ローラ例を示した図である。
【図２】本発明送給ローラの溝表面例の写真である。
【図３】従来の送給ローラの溝表面例の写真である。
【図４】ワイヤ送給装置の側面図である。
【図５】送給ローラ対を示した図である。
【図６】送給性試験の実施要領図である。
【符号の説明】
１  送給ローラ
２  Ｖ溝
３  溝表面
４  凹凸部
５  送給装置
６  スプール
７  支持部
８  コンジットケーブル
９  送給部
１０  送給モータ
１１  送給ローラ対
１２  加圧ローラ
１３  矯正ローラ
１４  アーム
１５  バネ
１６  溶接用ワイヤ
１７  トーチ
１８  鋼板
１９  屈曲部
２０  ワイヤ
２１  ワイヤ速度検出器
２２  ロードセル
２３  固定軸
【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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【図６】
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