JP7670466B2 - 溶接ワイヤ駆動ロールの表面改質 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、本明細書に開示内容を引用している２０１９年９月１８日出願の米国仮特許出願第６２／９０２，０８５号に対する優先権を主張し、また本明細書に開示内容を引用している２０２０年８月７日出願の米国非仮特許出願第１６／９８７，５３７号に対する優先権を主張するものである。

本発明は、溶接ワイヤ駆動ロールの表面仕上げに関する。

溶接ワイヤ電極の駆動ロールは、駆動ロールにより供給されるワイヤの直径に合わせて大きさが決定された周方向溝を有している。固体溶接ワイヤを送るべく設計された駆動ロールの溝は個体溶接ワイヤの変形無しに駆動ロール間で堅牢に締め付けられ得るため、典型的にナーリング等の表面仕上げを欠いている。しかし、有芯溶接ワイヤ（例：フラックス芯溶接ワイヤ及び金属芯溶接ワイヤ）並びにアルミニウム及びシリコン青銅等の軟金属で作られた固体ワイヤは高い締め付け圧力下で遙かに容易に変形する。典型的な固体溶接ワイヤを確実に駆動するのに必要な高い締め付け圧力は、有芯又は軟溶接ワイヤには大き過ぎてワイヤを圧壊する恐れがある。ワイヤの変形又は圧壊は、溶接アークに際して送りの問題及び性能低下をもたらす恐れがある。典型的に、溶接プロセスで有芯又は軟金属溶接ワイヤを用いる場合、ナーリング溝を有する駆動ロールを用いてワイヤを供給することにより駆動ロールの締め付け圧力を軽減することができる。ナーリング表面仕上げは、円筒形状の変形又はワイヤの圧壊無しに低い締め付け圧力でワイヤを駆動するのに必要な摩擦を生じる。しかし、ナーリングによりワイヤの外面にバリが生じ易くなる。バリが望ましくないのは、時間経過に伴い、ワイヤが貫通して送られる溶接トーチのライナーを摩耗させる点である。更に、駆動ロール上の溝のナーリングは特殊な加工を必要とする。ナーリングよりも加工が少なくて済み、駆動されるワイヤにバリが生じる可能性が低く、且つワイヤを変形させない締め付け圧力で、ワイヤ（例：有芯ワイヤ又は軟固体ワイヤ）を駆動するのに適した摩擦を生じる表面仕上げを駆動ロール溝に加えることが望ましいであろう。

以下の概要は、本明細書で議論する装置、システム及び／又は方法のいくつかの態様の基本的理解が得られるよう簡潔に記述している。本概要は本明細書で議論する装置、システム及び／又は方法を広範に概説するものではない。本概要は必須要素を特定すること、又はそのような装置、システム及び／又は方法の範囲を詳述することを意図していない。本概要は、以下に示すより詳細な記述の前段としていくつかの概念を簡素化した形式で示すことを唯一の目的としている。

本発明の一態様による、溶接ワイヤ駆動ロールを提供する。溶接ワイヤ駆動ロールは外周面を含み、外周面から周方向溝が径方向内側に突出している。周方向溝は、第１の側壁面を有する第１の側壁、第２の側壁面を有する第２の側壁、及び第１の側壁と第２の側壁の間に延在する溝基部により形成されている。第１の側壁面は、第１の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターの第１のリングを含む第１の表面仕上げを含む。第２の側壁面は、第２の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターの第２のリングを含む第２の表面仕上げを含む。

本発明の別の態様による、溶接ワイヤ駆動ロールを提供する。当該溶接ワイヤ駆動ロールは、第１の周方向溝と、第１の周方向溝から軸方向にずれた第２の周方向溝とを有する外周面を含む。第１の周方向溝及び第２の周方向溝は共に外周面から径方向内側に突出している。第１の周方向溝は、第１の側壁面を有する第１の側壁、第２の側壁面を有する第２の側壁、及び第１の側壁と第２の側壁の間に延在する第１の凹溝基部により形成されている。第１の側壁面は、第１の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第１の複数のクレーターを含むと共に、第１の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び第１の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第１の表面仕上げを含む。第２の側壁面は、第２の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第２の複数のクレーターを含むと共に、第２の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び第２の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第２の表面仕上げを含む。第２の周方向溝は、第３の側壁面を有する第３の側壁、第４の側壁面を有する第４の側壁、及び第３の側壁と第４の側壁の間に延在する第２の凹溝基部により形成されている。第３の側壁面は、第３の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第３の複数のクレーターを含むと共に、第３の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び第３の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第３の表面仕上げを含む。第４の側壁面は、第４の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第４の複数のクレーターを含むと共に、第４の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び第４の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第４の表面仕上げを含む。

本発明の別の態様による、溶接ワイヤ駆動ロールを提供する。溶接ワイヤ駆動ロールは外周面を含み、当該外周面から周方向溝が径方向内側に突出している。周方向溝は第１の側壁、第２の側壁、及び第１の側壁と第２の側壁の間に延在する溝基部により形成されている。第１の側壁、第２の側壁、及び溝基部の少なくとも１つは、第１の側壁、第２の側壁、及び溝基部の少なくとも１つの表面に沿ってレーザー形成されたクレーターのリングを含む表面仕上げを含む。

本発明の別の態様による、溶接ワイヤ駆動ロールの表面仕上げ方法を提供する。本方法は溶接ワイヤ駆動ロールを提供するステップを含み、溶接ワイヤ駆動ロールは外周面を含んでいて当該外周面から周方向溝が径方向内側に突出しており、周方向溝は第１の側壁面を有する第１の側壁、第２の側壁面を有する第２の側壁、及び第１の側壁と第２の側壁の間に延在する溝基部により形成されている。本方法は更に、溶接ワイヤ駆動ロールを回転させながら同時に第１の側壁をパルスレーザービームで照射することにより、第１の側壁面に沿ってクレーターの第１のリングを形成するステップを含む。

本発明の上述の及び他の態様は、本発明に関係する当業者が添付の図面を参照しながら以下の記述を精査すれば明らかになろう。

例示的な駆動ロールを示す。 例示的な駆動ロールの透視図である。 二重ワイヤを供給する駆動ロールの断面図を示す。 駆動ロール溝の表面仕上げを示す。 駆動ロール溝の表面仕上げを示す。 単一ワイヤを供給する駆動ロールの断面図を示す。 駆動ロール溝に印加されたレーザー表面仕上げを示す。 フロー図である。

本発明は、溶接ワイヤ駆動ロールの表面仕上げに関する。以下に本発明について図面を参照しながら記述するが、各図面において同一の参照符号を用いて同一の要素を指している。各種の図面は１つの図面から別の図面まで又は図面の内部においても必ずしも実寸大に描かれている訳ではなく、特に構成要素の大きさは図面の理解を促進すべく任意に描かれている点を理解されたい。以下の記述において、本発明を完全に理解いただけるよう多くの具体的な詳細事項を説明目的で開示している。しかし、本発明がこれらの具体的な詳細事項無しでも実施可能である点は明らかであろう。また、本発明の他の実施形態も可能であり、本明細書に記述するものは別の仕方で実施及び実行可能である。本発明の記述に用いる用語及び語句は本発明の理解を促進する目的で採用されており、本発明を限定するものと解釈すべきではない。

本明細書で用いる「少なくとも１つの」、「１つ以上の」、及び「及び／又は」は使用に際して接続的且つ離接的な非限定的表現である。例えば、「Ａ、Ｂ及びＣの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、又はＣの少なくとも１つ」、「Ａ、Ｂ、及びＣの１つ以上」、「Ａ、Ｂ、又はＣの１つ以上」並びに「Ａ、Ｂ及び／又はＣ」の各表現は、Ａ単独、Ｂ単独、Ｃ単独、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、又はＡ、Ｂ及びＣの全て、を意味する。実施形態、請求項、又は図面のいずれの記述であるかに依らず、２個以上の代替的な用語を表す任意の離接語又は語句は、用語の１つ、用語のいずれか、又は両方の用語を含む可能性を考慮していることを理解されたい。例えば、語句「Ａ又はＢ」は「Ａ」又は「Ｂ」或いは「Ａ及びＢ」の可能性を含むものと理解されたい。

本明細書において本発明の複数の実施形態について溶接システムとの関連で記述している。例示的な溶接システムは、ガス金属アーク溶接（ＧＭＡＷ）システム、サブマージアーク溶接（ＳＡＷ）システム、フラックス芯アーク溶接（ＦＣＡＷ）システム、金属芯アーク溶接（ＭＣＡＷ）システム等を含む。更に、本明細書に記述するワイヤは固体ワイヤ又は有芯ワイヤ（例：フラックス芯電極及び金属芯電極）であってよい。本発明の複数の実施形態は手動、半自動及びロボット溶接動作に用いることができる。溶接動作に加え、本発明の複数の実施形態は、付加製造及び表面硬化処理等の溶接的処理に用いることができる。本明細書に記述するワイヤは例えば、ガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ）、プラズマアーク溶接（ＰＡＷ）、又はレーザー溶接で用いるフィラーワイヤであってよい。従って、用語「溶接」は溶接及び溶接的処理を含むものと解釈されたく、用語「溶接ワイヤ」はワイヤ電極及びフィラーワイヤを含むものと解釈されたい。

図１、２に例示的な駆動ロール１００を示す。駆動ロール１００は中心ボアを有している。ボアの内面は、駆動ロール１００に駆動トルクを伝達する駆動ギヤ等のワイヤフィーダの駆動機構の突起を受容するための起伏のある凹部１０２を含んでいてよい。駆動ロール１００が動作中又は表面仕上げ実行中にその回りを回転する駆動ロール１００の軸１０４を図２に示す。駆動ロール１００は、１つ以上の環状又は円周ワイヤ受容溝１０６、１０８を含む。円周ワイヤ受容溝１０６、１０８は、駆動ロール１００の外周面上に形成されていて、軸１０４に向かって径方向内側に突出している。周方向溝１０６、１０８は、軸方向に間隔が空けられているか、又は駆動ロール１００の円周に沿って軸方向にずれている。

特定の実施形態において、周方向溝１０６、１０８は単一の溶接ワイヤを受容及び駆動すべく大きさが設定されて整形されている。他の実施形態において、周方向溝１０６、１０８は２個の溶接ワイヤを同時に受容及び駆動すべく設計及び整形されている。同時に駆動される２個の溶接ワイヤは同一の直径又は異なる直径を有していてよい。駆動ロール１００と共に用いる例示的な標準溶接ワイヤの直径は０．０３０インチ、０．０３５インチ、０．０４０インチ、０．０４５インチ等を含む。周方向溝１０６、１０８は、互いに同一の幅及び深さを有していても、又は異なる大きさ若しくは組み合わせの溶接ワイヤを収納すべく異なる幅及び深さを有していてもよい。周方向溝１０６、１０８が互いに同一の幅と深さを有していれば、一方の溝が摩耗した際に単に駆動ロールを裏返してワイヤフィーダに再び取り付けることで駆動ロール１００を再利用することができる。

図３に例示的な駆動ロール１００の、二重溶接ワイヤを供給すべくワイヤフィーダに載置された際の部分断面図を示す。駆動ロール１００は互いに押圧されて有芯溶接ワイヤ、例えば第１のＥ１及び第２のＥ２溶接ワイヤに締め付け力を加える。溶接ワイヤＥ１、Ｅ２は共に上下の駆動ロール１００の環状又は周方向溝に位置している。駆動ロール１００に印加された押圧又は締め付け力に起因して、溶接ワイヤＥ１、Ｅ２は周方向溝内で、溝及び隣接する溶接ワイヤを形成する上下の側壁１１０に押し付けられて締め付けられる。溶接ワイヤＥ１、Ｅ２は周方向溝内で３点を介して安定に保たれている。当該締め付けシステムにより、両方のワイヤＥ１、Ｅ２をワイヤフィーダ及び溶接トーチを通して一様に送ることができる。２個の溶接ワイヤＥ１、Ｅ２は、送り出される間に摩擦により互いを支持しながら引っ張り合う。周方向溝の内側と外側側壁１１０が角張っているため、溶接ワイヤＥ１、Ｅ２に垂直及び水平の両方の締め付け力を印加する。水平締め付け力が溶接ワイヤＥ１、Ｅ２を一緒に押すことで互いに接触させる。特定の実施形態において、溶接ワイヤＥ１、Ｅ２は、溝基部１１２の両方から径方向にずれるように周方向溝内で締め付けられる。すなわち、溶接ワイヤＥ１、Ｅ２は各々、溶接ワイヤと溝基部１１２の間に間隙ができるように、溝の角張った両方の側壁１１０の間に固定されている。図３において、駆動ロール１００は、側壁の間に延在する凹湾曲した、又はＲ面が形成された溝基部１１２により結合された直線状の、角張った側壁１１０を有する周方向溝を有している。例示的な一実施形態において、駆動ロール１００の側壁１１０と外周面との角度は約１５０°であるが、他の角度も可能であり、健全な工学判断により決定することができる。側壁１１０が図示するように直線状でなくてもよく、湾曲した側壁面を有していてもよく、且つ溝基部１１２は図示するように凹である必要はなく、（例：台形形状をなす周方向溝を形成すべく）直線状であってよい点を理解されたい。周方向溝は種々の形状を有していてよい。例えば、水平締め付け力が必要でない場合、周方向溝は正方形、長方形、又はＵ字状であってよい。更に、図３に示す上下の駆動ロール内の周方向溝の形状は互いに異なっていてよい。

図４、５に、周方向溝１０６、１０８の例示的な表面仕上げを示す。表面仕上げは、駆動ロールが低い締め付け圧力で滑らずに溶接ワイヤを送ることができるように、側壁と溶接ワイヤとの間の摩擦を高めるべく周方向溝１０６、１０８の側壁の表面に施される。図４、５の実施形態において、表面仕上げは、ナーリングではなくパルスレーザーエッチングにより行われる。パルスレーザーエッチングの結果、ナーリングよりも鋭くない、すなわち鈍い表面仕上げとなり、従ってトーチライナを摩耗させる恐れのあるバリが駆動ワイヤに生じる可能性が低くなる。パルスレーザーエッチングはまた、溝１０６、１０８をナーリングする場合よりも加工が少なくて済む。

表面仕上げを行うべく、レーザーパルスを発して周方向溝１０６、１０８の側壁を照射する。レーザーパルスは、溝１０６、１０８の側壁にクレーター１１４を形成する。レーザーパルスは、クレーターの外周部分に材料をクレーター１１４の中心から外に移動させる。各クレーター１１４は、溝の側壁面内へ窪んだ中央凹部１１６及び側壁面の上方に隆起した周辺部分１１８を有している。クレーター１１４の隆起した外周部分１１８は、各クレーター１１４の中央凹部１１６から移動された材料により形成されている。各レーザーパルスは、１つのクレーターを溝の側壁に形成する。

駆動ロール１００は、レーザーパルスが発せられて周方向溝の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターのリングを形成する間、回転可能である。図４、５において、各溝側壁は、レーザー形成されたクレーターの単一のリングを有している。しかし、側壁はレーザー形成されたクレーターのリングを複数個有していてよい。図４、５のレーザー形成されたクレーターのリングの各クレーター１１４は、駆動ロール１００の中心軸からほぼ同一の径方向距離に位置する状態で示されている（例：各中央凹部は、溝の側壁に沿ってほぼ同一の径方向位置にある）。しかし、クレーター１１４は駆動ロール１００の中心軸から同一の径方向距離に位置していなくてもよい。クレーター１１４は適宜、溝１０６、１０８の側壁面に沿った任意の位置に配置されていてよい。例えば、あるクレーター１１４は駆動ロール１００の外周面により近い溝側壁面に沿ってより高い位置にあってよく、他のクレーターは溝基部により近い溝側壁面に沿ってより低い位置にあってよい。駆動ロール１００上の周方向溝１０６、１０８内又は異なる溝間にレーザー形成されたクレーターのリングは、駆動ロールの中心軸からほぼ同一の径方向距離にあっても、又は異なる径方向距離にあってもよい。例えば、周方向溝の外側側壁にレーザー形成されたクレーターのリングは側壁に沿って、溝の内側側壁にレーザー形成されたクレーターのリングとは異なる径方向距離及び位置にあってよい。レーザー表面仕上げはまた、必要ならば溝基部に沿って施すことができる。従って、溝基部は、溝１０６、１０８の側壁に形成されたクレーターに加え、レーザー形成されたクレーターの１つ以上のリングを含んでいてよい。Ｕ字型の周方向溝を有する単一ワイヤ用の駆動ロール等、特定の実施形態において、レーザー形成されたクレーターは専ら溝基部に沿って設けられており、側壁に沿って形成されていない。

図４、５において、レーザー形成されたクレーターの各リングの隣接するクレーター１１４は互いに重なり合う。各クレーター１１４の直径は各クレーターの中央凹部１１６同士の間隔より僅かに大きい。しかし、クレーター１１４は重なり合う必要がなく、各クレーターは必要に応じて各隣接クレーターから間隔が空けられていてよい。溝側壁のクレーターの大きさ、間隔、個数等は、駆動ロールにより駆動されるワイヤ電極の特性（例：圧縮強度）及び駆動ロールの特性（例：溝の表面仕上げにより生じる摩擦）に基づいて決定することができる。

図６に、Ｕ字型の周方向溝１１３を有する例示的な駆動ロール１１１の部分断面を示す。Ｕ字型の溝１１３は、図６の単一有芯溶接ワイヤＥ１を受容及び駆動する。２本の溝１１３の大きさ（例：半径）は溶接ワイヤＥ１の直径にぴったり合わされる。周方向溝１１３の中心部又は底部が溝基部を形成し、溝の側壁は凹んでいて溝基部から駆動ロール１１１の外周面まで延在している。溝基部及び側壁は同一の半径を有していても、又は異なる半径を有していてもよい。上述のレーザー形成されたクレーター等の表面仕上げを１つ以上の溝基部及び各々の側壁に施すことができる。例示的な一実施形態において、レーザー形成されたクレーターの単一のリングが、各溝１１３の底部で溝基部に沿って設けられている。クレーターは図４、５に示すように重なり合っていても、又は互いに間隔が空けられていてもよい。

図７に、駆動ロール１００の周方向溝１０８の側壁に施されたレーザーエッチング処理を模式的に示す。溝側壁の表面仕上げは、駆動ロール１００の一回転で、又は複数回の回転で完了することができる。各溝側壁は、一回の表面仕上げ（例：レーザー形成されたクレーターの単一リング）、又は複数回の表面仕上げ（例：レーザー形成されたクレーターの複数のリング）を受容することができる。各溝側壁は、同一のレーザー装置１２０により、又は異なるレーザー装置により同時に表面仕上げを受けることができる。特定の実施形態において、同一のレーザー装置１２０は、駆動ロール１００の２個の周方向溝１０６、１０８の４個の溝側壁の全てに、及び／又は溝基部に表面仕上げを行う。

表面仕上げ実行中、レーザー装置１２０がパルスを発して周方向溝１０６、１０８の部分（例：側壁及び／又は溝基部）をレーザービーム１２２で照射する間、駆動ロール１００は所与の角速度で回転する。レーザービームパルスのエネルギーにより、周方向溝１０６、１０８の表面にクレーターが形成される。駆動ロール１００の角速度及びレーザー装置１２０のパルス周波数により、周方向溝１０６、１０８の側壁のクレーターの所与のリングにおけるクレーターの個数が決定される。溝側壁又は溝基部に沿ったクレーターは、駆動ロール１００が一回転する間、又は駆動ロールが複数回回転する間に形成することができる。レーザー装置１２０は、溝側壁に表面仕上げを実行する間は定位置を維持することも、又は移動して側壁に沿って様々な径方向距離でクレーターを形成することもできる。レーザー装置１２０はパルスを発する必要がないか、又は表面仕上げ動作中に間欠的にパルスを発して溝の側壁又は基部に沿って畝（例：細片、波形等）を形成することができる。レーザー装置１２０により形成されたクレーター、畝等の大きさ及び深さはレーザービーム１２２の出力又はエネルギーを調整することにより制御又は調節することができる。レーザービーム１２２は、表面仕上げを行うべく周方向溝の側壁又は基部に垂直に、又は側壁／ベースに対して別の角度に向けられていてもよい。溝壁に対するレーザーパルスの角度はクレーターの形状に影響を及ぼす場合がある。例えば、垂直なレーザーパルスを用いて高さが整合する外周部分を有する比較的均一なクレーターを形成することができる。斜めパルスを用いて、凹凸を有する外周部分を有するクレーターを形成することができる。

表面仕上げの対象である２個の周方向溝１０６、１０８、従って４個の側壁及び／又は２個の溝基部を有する駆動ロール１００は、比較的素早く、例えば数秒以内にレーザーエッチングすることができる。複数のレーザー装置１２０を用いる場合、多様な溝表面を同時にエッチングすることができる。代替的に、単一のレーザー装置１２０が溝１０６、１０８の各々の側壁の表面仕上げを順次行うこともできる。レーザー装置１２０はまた、必要ならばレーザービーム１２２を溝の底部へ下方に向けることにより溝基部の表面仕上げを行うことができる。

例示的な一実施形態において、表面仕上げの各クレーター又はクレーターのリングは、０．０２０～０．０５０インチの範囲に直径を有しているが、他の直径も可能である。隣接するクレーターを重ね合わせることが望ましい場合、隣接するクレーターの間隔をクレーターの直径よりも小さくすることができる。隣接するクレーターの間隔を空けることが望ましい場合、クレーターの直径を隣接するクレーターの間隔よりも小さくすべきである。クレーターの大きさはレーザービーム１２２の特性（例：出力及びパルス持続期間）により決定されるのに対し、クレーターの間隔は表面仕上げ実行中のレーザーパルス周波数及び駆動ロール１００の角速度により決定される。

例示的な一実施形態において、駆動ロール１００は約１～３／４インチの直径を有している。駆動ロール１００は、２０～６０Ｈｚのレーザーパルスを発しながら約３秒の角度だけ回転して、約６０及び１８０個のクレーターを有する溝の側壁に沿ってレーザー形成されたクレーターのリングを形成することができる。当該処理は各側壁に対して反復することができるため、２個の周方向溝の４個の側壁全ての表面仕上げを約１２秒以内と比較的素早く行う。無論、他の駆動ロール角速度及びレーザーパルス周波数も可能であり、本発明の範囲内であると考えられる。

図４、５では、クレーター１１４及びクレーターの各リングが各周方向溝１０６、１０８の側壁に沿って実質的に中心を有しているように示している。しかし、クレーター１１４が溝１０６、１０８の側壁に沿って中心を有している必要はなく、必要に応じて駆動ロール１００の外周面の近くに、又は溝基部の近くに位置していてもよい点を理解されたい。図４、５のクレーター直径は、周方向溝１０６、１０８の側壁の幅の５０％よりも大きい。しかし、クレーター１１４は、周方向溝１０６、１０８の側壁の幅の５０％未満等、より小さい直径を有していてよい。クレーター１１４の直径は、溝１０６、１０８の側壁に施されるレーザーパルスのエネルギー準位により制御することができる。

図８は、溶接ワイヤ駆動ロールの表面仕上げの例示的な一方法のフロー図である。ステップ２００において、上述のような駆動ロールを提供する。駆動ロールを回転（例：１つ以上回転）させながら、同時に第１の周方向溝の第１の側壁を上述のようにパルスレーザービームで照射する（ステップ２０２）。駆動ロールを更に回転させながら、同時に第１の周方向溝の第２の側壁をパルスレーザービームで照射する（ステップ２０４）。駆動ロールを更に回転させながら、同時に第２の周方向溝の第１の側壁をパルスレーザービームで照射する（ステップ２０６）。駆動ロールを更に回転させながら、同時に第２の周方向溝の第２の側壁をパルスレーザービームで照射する（ステップ２０８）。表面仕上げは、円周ワイヤ駆動溝の各側壁にクレーターの少なくとも１つのリングを形成する。

溶接ワイヤ駆動ロールのレーザーエッチング表面仕上げプロセスについて上で議論した。しかし、上で議論したレーザーエッチング処理に加えて、又は代替的に、他の表面仕上げ処理を採用してもよい。例えば、熱スプレー処理を用いて駆動ロールの表面に粉体を付着させてもよい。熱スプレー処理は、レーザー粉体、プラズマスプレー粉体、ＨＶＯＦ（高速酸素燃料）、又は二重ワイヤアークスプレーを含む。送り問題を緩和すべくワイヤの痕跡及び変形を最小限に抑えながら表面が溶接ワイヤを適切に駆動するように、粉体の粒子サイズを制御することができる。

溶接ワイヤ駆動ロールの別の表面仕上げプロセスは、硬質粒子を埋め込む電気メッキである。電気メッキ処理を用いて、タングステンカーバイド又はダイヤモンド等の硬質粒子が埋め込まれたコーティング済み表面を形成する。一般的な電気メッキ基板はニッケル又はクロムである。埋め込み粒子のサイズは、駆動されるワイヤの表面損傷を最小限に抑えるべく制御することができる。

溶接ワイヤ駆動ロールの別の表面仕上げプロセスは、軟い駆動ロールの表面にハードコーティングを施すステップを含む。

本開示が例示的であって、本開示に含まれる内容の正当な範囲から逸脱することなく詳細事項を追加、修正又は除去することにより各種の変更を行い得ることは明らかであろう。本発明は従って、以下の請求項が必然的に限定される程度を除き、本開示の特定の詳細事項に限定されない。

１００ 駆動ロール
１０２ 凹部
１０４ 軸
１０６、１０８ 周方向溝
１１０ 側壁
１１１ 駆動ロール
１１２ 溝基部
１１３ 溝
１１４ クレーター
１１６ 中央凹部
１１８ 外周部分
１２０ レーザー装置
１２２ レーザービーム
Ｅ１，Ｅ２ ワイヤ

Claims (21)

1. 外周面を含み、前記外周面から周方向溝が径方向内側に突出している溶接ワイヤ駆動ロールにおいて、前記周方向溝が、
   第１の側壁面を有する第１の側壁と、
   第２の側壁面を有する第２の側壁と、
   前記第１の側壁と前記第２の側壁の間に延在する溝基部から形成されていて、
   前記第１の側壁面は、少なくとも１つのパルスレーザービームで前記第１の側壁を照射することにより形成された、前記第１の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターの第１のリングを含む第１の表面仕上げを含み、
   前記第２の側壁面は、少なくとも１つのパルスレーザービームで前記第２の側壁を照射することにより形成された、前記第２の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターの第２のリングを含む第２の表面仕上げを含み、
   前記レーザー形成されたクレーターの第１のリングは、０．０２０～０．０５０インチ（０．０５０８～０．１２７ｃｍ）の範囲の第１のレーザー形成されたクレーター直径を有し、前記レーザー形成されたクレーターの第２のリングは、０．０２０～０．０５０インチ（０．０５０８～０．１２７ｃｍ）の範囲の第２のレーザー形成されたクレーター直径を有する、溶接ワイヤ駆動ロール。
2. 前記レーザー形成されたクレーターの第１のリングの隣接するクレーターが重なり合い、且つ前記レーザー形成されたクレーターの第２のリングの隣接するクレーターが重なり合う、請求項１に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
3. 前記レーザー形成されたクレーターの第１のリング及び前記レーザー形成されたクレーターの第２のリングが、前記溶接ワイヤ駆動ロールの中心軸からほぼ同一の径方向距離に位置している、請求項１に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
4. 前記レーザー形成されたクレーターの第１のリングが前記第１の側壁に沿って実質的に中心を有し、前記レーザー形成されたクレーターの第２のリングが前記第２の側壁に沿って実質的に中心を有している、請求項１に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
5. 前記レーザー形成されたクレーターの第１のリング及び前記レーザー形成されたクレーターの第２のリングの各クレーター直径が前記第１の側壁及び前記第２の側壁の幅の少なくとも５０％である、請求項１に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
6. 前記溝基部が凹面である、請求項１に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
7. 前記レーザー形成されたクレーターの第１のリングの個々のクレーターが、前記第１の側壁面内へ窪んだ中央凹部、及び前記第１の側壁面の上方に隆起した外周部分を含む、請求項１に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
8. 前記外周部分が前記中央凹部から移動された材料により形成されている、請求項７に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
9. 前記外周面が前記外周面から径方向内側に突出する第２の周方向溝を有し、前記第２の周方向溝が、
   第３の側壁面を有する第３の側壁と、
   第４の側壁面を有する第４の側壁と、
   前記第３の側壁と前記第４の側壁の間に延在する第２の溝基部から形成されていて、
   前記第３の側壁面が、前記第３の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターの第３のリングを含む第３の表面仕上げを含み、
   前記第４の側壁面が、前記第４の側壁面に沿ってレーザー形成されたクレーターの第４のリングを含む第４の表面仕上げを含む、請求項１に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
10. 前記レーザー形成されたクレーターの第１のリング、前記レーザー形成されたクレーターの第２のリング、前記レーザー形成されたクレーターの第３のリング、及び前記レーザー形成されたクレーターの第４のリングが、前記溶接ワイヤ駆動ロールの中心軸から実質的に同一の径方向距離に位置している、請求項９に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
11. 第１の周方向溝と、前記第１の周方向溝から軸方向にずれた第２の周方向溝とを有する外周面を含む溶接ワイヤ駆動ロールにおいて、前記第１の周方向溝及び前記第２の周方向溝が共に前記外周面から径方向内側に突出しており、前記第１の周方向溝が、
    第１の側壁面を有する第１の側壁と、
    第２の側壁面を有する第２の側壁と、
    前記第１の側壁と前記第２の側壁の間に延在する第１の凹溝基部により形成されていて、
    前記第１の側壁面は、少なくとも１つのパルスレーザービームで前記第１の側壁を照射することにより形成された、前記第１の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第１の複数のクレーターを含むと共に前記第１の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び前記第１の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第１の表面仕上げを含み、
    前記第２の側壁面は、少なくとも１つのパルスレーザービームで前記第２の側壁を照射することにより形成された、前記第２の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第２の複数のクレーターを含むと共に前記第２の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び前記第２の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第２表面仕上げを含んでいて、
    前記第２の周方向溝が、
    第３の側壁面を有する第３の側壁と、
    第４の側壁面を有する第４の側壁と、
    前記第３の側壁と前記第４の側壁の間に延在する第２の凹溝基部により形成されていて、
    前記第３の側壁面は、少なくとも１つのパルスレーザービームで前記第３の側壁を照射することにより形成された、前記第３の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第３の複数のクレーターを含むと共に前記第３の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び前記第３の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第３の表面仕上げを含み、
    前記第４の側壁面は、少なくとも１つのパルスレーザービームで前記第４の側壁を照射することにより形成された、前記第４の側壁面に沿って環状に配列されたレーザー形成された第４の複数のクレーターを含むと共に第４の側壁面内へ窪んだ中央凹部及び第４の側壁面の上方に隆起した外周部分を各々有する第４の表面仕上げを含み、
    前記レーザー形成された第１の複数のクレーターのうちの少なくとも１つは、０．０２０～０．０５０インチ（０．０５０８～０．１２７ｃｍ）の範囲の第１のクレーター直径を有し、前記レーザー形成された第２の複数のクレーターのうちの少なくとも１つは、０．０２０～０．０５０インチ（０．０５０８～０．１２７ｃｍ）の範囲の第２のクレーター直径を有し、前記レーザー形成された第３の複数のクレーターのうちの少なくとも１つは、０．０２０～０．０５０インチ（０．０５０８～０．１２７ｃｍ）の範囲の第３のクレーター直径を有し、前記レーザー形成された第４の複数のクレーターのうちの少なくとも１つは、０．０２０～０．０５０インチ（０．０５０８～０．１２７ｃｍ）の範囲の第４のクレーター直径を有する、溶接ワイヤ駆動ロール。
12. 前記レーザー形成された第１の複数のクレーター、前記レーザー形成された第２の複数のクレーター、前記レーザー形成された第３の複数のクレーター、及び前記レーザー形成された第４の複数のクレーターが、溶接ワイヤ駆動ロールの中心軸から実質的に同一の径方向距離に位置している、請求項１１に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
13. 各環状配列内の隣接するクレーターが重なり合う、請求項１２に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
14. 前記第１の側壁面に沿って環状に配列された前記レーザー形成された第１の複数のクレーターが前記第１の側壁に沿って実質的に中心を有し、
    前記第２の側壁面に沿って環状に配列された前記レーザー形成された第２の複数のクレーターが前記第２の側壁に沿って実質的に中心を有し、
    前記第３の側壁面に沿って環状に配列された前記レーザー形成された第３の複数のクレーターが前記第３の側壁に沿って実質的に中心を有し、
    前記第４の側壁面に沿って環状に配列された前記レーザー形成された第４の複数のクレーターが前記第４の側壁に沿って実質的に中心を有している、請求項１２に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
15. 前記レーザー形成された第１の複数のクレーターのクレーター直径が前記第１の側壁の幅の少なくとも５０％であり、前記レーザー形成された第２の複数のクレーターのクレーター直径が前記第２の側壁の幅の少なくとも５０％であり、前記レーザー形成された第３の複数のクレーターのクレーター直径が前記第３の側壁の幅の少なくとも５０％であり、前記レーザー形成された第４の複数のクレーターのクレーター直径が前記第４の側壁の幅の少なくとも５０％である、請求項１１に記載の溶接ワイヤ駆動ロール。
16. 外周面を含み、前記外周面から周方向溝が径方向内側に突出している溶接ワイヤ駆動ロールにおいて、前記周方向溝が、
    第１の側壁と、
    第２の側壁と、
    前記第１の側壁と前記第２の側壁の間に延在する溝基部により形成されていて、
    前記第１の側壁、前記第２の側壁、及び前記溝基部の少なくとも１つは、少なくとも１つのパルスレーザービームで前記第１の側壁、前記第２の側壁又は前記溝基部を照射することにより形成された、前記第１の側壁、前記第２の側壁、及び前記溝基部の前記少なくとも１つの表面に沿ってレーザー形成されたクレーターのリングを含む表面仕上げを含み、該レーザー形成されたクレーターのレーザー形成された第１のクレーターは、０．０２０～０．０５０インチ（０．０５０８～０．１２７ｃｍ）の範囲の直径を有する、溶接ワイヤ駆動ロール。
17. 溶接ワイヤ駆動ロールの表面仕上げ方法であって、
    溶接ワイヤ駆動ロールを提供するステップにおいて、前記溶接ワイヤ駆動ロールが外周面を含んでいて前記外周面から周方向溝が径方向内側に突出し、前記周方向溝が第１の側壁面を有する第１の側壁、第２の側壁面を有する第２の側壁、及び前記第１の側壁と前記第２の側壁の間に延在する溝基部により形成されているステップと、
    前記溶接ワイヤ駆動ロールを回転させながら同時に前記第１の側壁をパルスレーザービームで照射することにより前記第１の側壁面に沿ってクレーターの第１のリングを形成するステップであって、該クレーターのそれぞれは、０．０２０～０．０５０インチ（０．０５０８～０．１２７ｃｍ）の範囲であり且つ前記第１の側壁の幅の少なくとも５０％である直径を有する、ステップと、を含む方法。
18. 前記クレーターの第１のリングの個々のクレーターが、前記第１の側壁面内へ窪んだ中央凹部、及び前記第１の側壁面の上方に隆起した外周部分を含み、前記外周部分が前記中央凹部から移動された材料により形成されている、請求項１７に記載の方法。
19. 前記溶接ワイヤ駆動ロールを回転させながら同時に前記第２の側壁をパルスレーザービームで照射することにより前記第２の側壁面に沿ってクレーターの第２のリングを形成するステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記クレーターの第１のリング及び前記クレーターの第２のリングが前記溶接ワイヤ駆動ロールの中心軸から実質的に同一の径方向距離に位置している、請求項１９に記載の方法。
21. 前記クレーターの第１のリングの隣接するクレーターが重なり合い、前記クレーターの第２のリングの隣接するクレーターが重なり合う、請求項２０に記載の方法。

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