JP2000167669A - 溶接装置及び溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接ワイヤに関する回動がスムースに行われ
うるような溶接装置及び溶接方法を提供する。 【解決手段】 本発明の溶接装置は、溶接トーチ１、そ
の先端に接続される溶接チップ２、及びこれらの内部を
貫通し前記溶接チップ２の中心軸から所定の角度θをも
って突出する溶接ワイヤＷを備えている。また、前記溶
接トーチ１の外形面に接触し給電ケーブル４から前記溶
接ワイヤＷ等に電力を供給する特殊カーボンシュー５１
と、これを前記溶接トーチ１に密接させるためのスプリ
ングプランジャ５３とを備えている。前記溶接トーチ１
はタイミングプーリ３を介して反復回転動力が伝達され
るようになっているが、その際、前記給電ケーブル４は
同時に動作することがない。また、溶接ワイヤＷへの電
力供給は、常に安定した状態で達成されることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大型構造物等の製
作時に適用される溶接装置及び溶接方法に関し、特に狭
開先溶接を実施する際によく適用される、溶接ワイヤの
回動作用を伴う溶接装置及び溶接方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＭＡＧ溶接等の消耗電極式ガスシ
ールドアーク狭開先溶接では、図１１に示すように、溶
接トーチ１と開先Ｕ側壁とが互いに位置的に干渉しあう
こととなっていたため、当該側壁部分が溶融せず溶接欠
陥Ｍが生じていた。

【０００３】これに対し本願発明者らは、上記溶接欠陥
を防止するため、図１２に示すように、溶接チップ２先
端に溶接ワイヤＷが鉛直方向に対して所定の角度θで突
出するようなワイヤ偏芯孔を設け、180゜以下の回転角
で溶接チップ２中心軸を回転中心として、反復回転（回
動）しながら溶接を行う反復回転アーク式狭開先溶接方
法及びその装置（特開平５-220572号公報）を提案して
いる。

【０００４】このような溶接装置及び溶接方法によれ
ば、溶接トーチ１本体を移動する（オシレートする）こ
とがなくても、溶接ワイヤＷ先端から発生するアークが
開先Ｕ側壁に十分に届くこととなる。したがって、図１
１にて説明したような溶接欠陥Ｍが発生するようなこと
がなく、良質な溶接ビードを形成することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記溶接装置
においては、以下に示すような問題があった。すなわ
ち、溶接トーチ１への給電は、図１３に示すように、給
電ケーブル４を当該溶接トーチ１に直接固定する（図１
３(a)参照）か、又は給電ケーブル４をコンジットケー
ブルＣ内を通して固定する（図１３(b)参照）ようにな
されていたため、溶接トーチ１及び溶接ワイヤＷを反復
回転させる際には、当該給電ケーブル４も同様に反復回
転させることとなっていた。すなわち、回動させる部位
が大きな重量物となることから、その動作を実現するの
は比較的困難となっていた。また、このような構成にお
いては、モータ容量も増大させなければならず、装置が
大型化するという問題点があった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、溶接トーチ及び溶接ワイ
ヤに関する回動がスムースに行われうるような溶接装置
を提供することにある。また、当該溶接装置を用いてそ
の作用効果を享受するのに加えて、さらに高品質な溶接
ビードの形成が可能となるような溶接方法を提供する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために以下の手段をとった。すなわち、請求項
１記載の溶接装置は、溶接トーチと、該溶接トーチの中
心軸から所定の角度θをもって突出する溶接電極と、前
記溶接トーチと前記溶接電極とを前記中心軸を中心とし
て回動させる駆動機構と、前記溶接トーチの外形面に接
触し給電ケーブルから前記溶接トーチ及び前記溶接電極
に電力を供給する摺動部とを備えていることを特徴とす
るものである。

【０００８】これによれば、回動する部材が、溶接トー
チ及び溶接電極とされ、当該部材に比較的重量物である
給電ケーブルが含まれていないことから、駆動機構に設
置するモータ等としては、その容量が小さなものを用意
すれば十分となる。なお、本請求項１に係る発明は、溶
接電極が斜め（所定の角度θ）に突出する状態とされ、
かつ回動するものとされていることから、上で説明した
溶接欠陥を発生させないという作用効果を有する溶接を
実現できるものである。

【０００９】また、請求項２記載の溶接装置は、該摺動
部を前記溶接トーチに密接させるための弾性構造体を備
えていることを特徴とする。

【００１０】これによれば、給電ケーブルから電力を供
給する摺動部が、回動する溶接トーチに対し弾性構造体
によって常に密に接せられた状態に保持されることにな
る。すなわち、給電ケーブル、摺動部、溶接トーチ、溶
接電極と伝達される電力供給は、常に安定した状態で行
われうることになる。

【００１１】また、請求項３記載の溶接方法は、溶接ト
ーチと、該溶接トーチの中心軸から所定の角度θをもっ
て突出する溶接電極と、前記溶接トーチと前記溶接電極
とを前記中心軸を中心として回動させる駆動機構と、前
記溶接トーチの外形面に接触し給電ケーブルから前記溶
接トーチ及び前記溶接電極に電力を供給する摺動部とを
備えた溶接装置を使用する溶接方法にあって、アークの
進行方向に添加ワイヤを挿入し、該添加ワイヤを前記ア
ークの熱により溶融させることを特徴とするものであ
る。

【００１２】これによれば、添加ワイヤの溶融物分だけ
溶融金属の量が増加することになるから、溶着効率を向
上させることが可能となる。すなわち、高効率な溶接を
実施することが可能となる。

【００１３】また、請求項４記載の溶接方法は、上記請
求項３に関する記載と同様な溶接装置を使用する溶接方
法にあって、アークの進行方向後方かつ該アーク下に形
成される溶融池に添加ワイヤを挿入することを特徴とす
る。

【００１４】これによれば、添加ワイヤが溶融すること
により、溶融池の熱が奪われることになる。換言すれ
ば、添加ワイヤの溶融に必要となる融解熱が溶融池から
奪われることにより、当該溶融池の温度が低下すること
になる。この温度の低下によって、前記溶融池の粘性は
高まることになる。このことは、例えば、溶接姿勢が上
向きである場合には、溶融池の重力による落下を阻止す
ることが可能となる。

【００１５】また、請求項５記載の溶接方法は、やはり
上記と同様な溶接装置を使用する溶接方法にあって、ア
ークの進行方向後方かつ該アーク下に形成される溶融池
に添加ワイヤを挿入し、該添加ワイヤと前記アーク間に
おける前記溶融池内に整流化された電流を流すととも
に、前記溶融池に磁場を付与することにより、前記溶融
池に対して重力と反対方向のローレンツ力を作用させる
ことを特徴とするものである。

【００１６】これによれば、溶融池には重力と反対方向
のローレンツ力が作用することになるから、この場合に
おいても前記と同様、例えば、溶接姿勢が上向きである
場合には、溶融池の落下を阻止することが可能となる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下では、本発明の第一の実施形
態について、図を参照して説明する。なお、従来技術等
の項で参照した図面に使用された符号であって、本第一
実施形態においても同一の対象を指示、説明する場合に
は、先の場合と同一の符号を用いて指示、説明すること
とする。

【００１８】図１は、本第一実施形態における溶接装置
のヘッド周りの構成を示す概要図である。この図におい
て、溶接トーチ１は略円筒形状となっており、その先端
に溶接チップ２が接続されている。溶接ワイヤ（溶接電
極）Ｗは、これら溶接トーチ１及び溶接チップ２内部を
貫通するように配されている。溶接チップ２から突出し
た溶接ワイヤＷは、溶接中において開先Ｕ内に配置され
るようにされ、その先端と開先Ｕ壁との間にアーク１０
０を発生させる（図５参照）。このアークの熱により、
開先Ｕ壁及び溶接ワイヤＷ自身が溶融して溶融池が形成
され、これが凝固することによって溶接ビード２０が形
成されることになる。また、溶接ワイヤＷの残る一端
（図１中上方の溶接ワイヤＷ延長端）はドラム状に巻き
取られている（不図示）。溶接ワイヤＷは、そこから溶
接トーチ１及び溶接チップ２を通過して順次開先Ｕ内に
供給されることになる。

【００１９】溶接チップ２には、図２に示すように、溶
接ワイヤＷが溶接チップ２の中心軸に対して所定の角度
θをもって突出させるような偏芯孔２ａが形成されてい
る。本第一実施形態においては、この角度θが１〜30゜
程度となるように規定されている。したがって、溶接ワ
イヤＷの先端は、鉛直方向から角度θ＝１〜30゜程度斜
めとなるよう突出した状態となる。溶接ワイヤＷはこの
状態で、後述するように反復回転することから、その先
端においては開先Ｕ内で両側壁に届くようなアークを発
生させることが可能となる。

【００２０】図１に戻り、溶接トーチ１長手方向の中央
部付近には、タイミングプーリ３が設けられている。タ
イミングプーリ３には、駆動機構からのベルト等がかけ
られることにより、反復回転動力が伝達されるようにな
っている。なお、本図においては駆動機構及びベルト等
は図示されていない。この反復回転動力とは、図１矢印
Ｒに示すように、角度180゜の範囲内で溶接トーチ１を
その中心軸を中心として往復回転動作をなさせる動力の
ことを指す。ちなみに、溶接トーチ１が反復回転すると
言うことは、溶接チップ２及び溶接ワイヤＷも同様に反
復回転することとなる。また、このとき給電ケーブル４
は、図１から明らかなように、回動はしないことにな
る。

【００２１】前記タイミングプーリ３の直下方には、給
電部５０が備えられている。この給電部５０は、特殊カ
ーボンシュー５１（摺動部）、給電アーム５２、スプリ
ングプランジャ（弾性構造体）５３、及びバッキングプ
レート５４から概略構成されたものとなっている。

【００２２】特殊カーボンシュー５１は、炭素及び銅
（Ｃ及びＣu）の焼結金属で形成されており、電気を導
通させるものとなっている。またその形状は、図１又は
図３示すように、直方体における一側面において、前記
溶接トーチ１の外形面に対応する半円筒状の切り欠き部
位５１ａが形成された立体となっている。さらに、特殊
カーボンシュー５１の側面５１ｂには、給電ケーブル４
を固定するための純銅コネクタロッド５１ｃが接続され
ている。この純銅コネクタロッド５１ｃの先端部にはお
ねじ部５１ｄが形成されており、給電ケーブル４は、そ
の先端に設けられたリング金具４ａにおけるそのリング
を上記おねじ部５１ｄに通し、外側からナット（不図
示）を締結することによって固定されるようになってい
る。

【００２３】特殊カーボンシュー５１の背面には給電ア
ーム５２が設けられている。これは適当な樹脂材料等の
絶縁体により構成されている。またその形状は略直方体
状となっている。この給電アーム５２の中央部には、一
側面から他側面へと貫通するめねじ部５２ａが形成され
ている。このめねじ部５２ａには、スプリングプランジ
ャ５３が内装されるようになっている。

【００２４】スプリングプランジャ５３は、図４に示す
ように、その外形面がおねじ部５３ａとして形成された
円筒部材５３ｂ内部に、スプリング５３ｃが配置された
構成となっている。また、円筒部材５３ｂの一端にはス
プリング５３ｃを固着する板材５３ｄが、もう一方の他
端には突起部材５３ｅが設けられている。

【００２５】このような構成となるスプリングプランジ
ャ５３は、その円筒部材５３ｂの外形面に形成されたお
ねじ部５３ａが、前記した給電アーム５２のめねじ部５
２ａに螺着されることによって、固定されるようになっ
ている。なお、図３に示すように、めねじ部５２ａの長
さとスプリングプランジャ５３の長さ（すなわち、円筒
部材５３ｂの長さ）とは、互いにほぼ等しくなるように
形成されており、前記板材５３ｄの面が給電アーム５２
の一側面とほぼ一致するよう、また、突起部５３ｅが給
電アーム５２の他側面から突出するようになっている。

【００２６】給電アーム５２の背部には、前記突起部５
３ｅの先端部が接触するようにバッキングプレート５４
が設けられている。また、給電アーム５２の長辺方向端
部付近には、その上面と下面とを貫通する支点５２ｂが
設けられている。この支点５２ｂは、溶接装置中におけ
る図示しない不動の部材に固定されている。以上のよう
な構成から、突起部５３ｅがバッキングプレート５４面
を押すことによって、給電アーム５２はスプリング５３
ｃの復元力を起因とする反力を受け、支点５２の回転軸
を中心として図３中矢印Ａに示すような動作をすること
となる。

【００２７】以下では、上記構成となる溶接装置におけ
る作用及び効果を説明することとする。なお、以下の説
明では、溶接形態として、上向き姿勢となるＭＡＧ溶接
を例に挙げて説明することとする。

【００２８】開先Ｕ内には、図５に示すように、上まで
に説明した溶接トーチ１及び溶接チップ２が配置されて
いる。溶接は、溶接ワイヤＷに外部から電力を供給する
ことによってその先端からアーク１００を発生させて開
先Ｕ壁及び溶接ワイヤＷ自身を溶融させつつ、すなわち
溶融池１０１を形成しつつ、前記溶接トーチ１、溶接チ
ップ２、及び溶接ワイヤＷを、図５中矢印Ｐに示すよう
に移動させることによって進行するようになっている。
溶接ワイヤＷが通過した部分には、前記開先Ｕ壁及び溶
接ワイヤＷの溶融凝固物、すなわち溶接ビード２０が形
成される。なお、開先Ｕ内にはガス供給装置も同時に備
えられる（不図示）。溶接は、当該ガス供給装置により
前記溶融池１０１周囲に不活性ガス（シールドガス）が
供給されつつ進行することになる。

【００２９】本第一実施形態においては上記構成の他、
図５に示すように、溶接ワイヤＷと同様に順次開先Ｕ内
に繰り送られてくる添加ワイヤ１０が別途用意されてい
る。この添加ワイヤ１０は前記溶接トーチ１等の進行方
向前方に配置されるとともに、当該溶接トーチ１等と同
様に、矢印Ｐに示す方向に移動するようになっている。
すなわち、アーク１００の熱によって添加ワイヤ１０も
溶融されるようになっている。このことによって、開先
Ｕ内には、より多くの溶接金属が供給されることにな
り、高効率の溶接施工を実施することができる。またア
ーク１００の発生方向が、この添加ワイヤ１０の挿入さ
れている方向に向かうような形となることから、当該ア
ーク１００を安定させることが可能となる。なお、この
添加ワイヤ１０の供給速度としては、例えば４m/min程
度とすることが適当な条件であると考えられる。

【００３０】ところで、上記溶接中にあっては、開先Ｕ
内における溶接ワイヤＷは、図６に示すような挙動を示
す。すなわち、開先Ｕ両側壁に又は隅部に、アーク１０
０が満遍なく届きながら溶接が進行するようになってい
る。これは、溶接トーチ１に対して上述した反復回転動
力が与えられるとともに、溶接ワイヤＷが溶接チップ２
から角度θだけ斜めに突出するように成されている結果
もたらされる作用である。ちなみに、開先Ｕの長手方
向、つまり溶接トーチ１の進行方向における溶接ワイヤ
Ｗ先端の軌跡は、概ね図７に示すようなものとなる。こ
れらのことにより、本第一実施形態による溶接方法によ
れば、従来のように溶接欠陥（図１１参照）を発生させ
るようなことがない。ちなみに、このようなＭＡＧ溶接
においては、その溶接条件として、溶接電流200Ａ、ア
ーク電圧25Ｖ、溶接速度15cm/min、反復回転速度（オシ
レート速度）40サイクル/min、両端（回動端点）停止時間0.
2ｓとするのがその適当な一例として挙げることができ
る。

【００３１】このような本第一実施形態においては、反
復回転する部材が、上記装置構成の説明から明らかなよ
うに、溶接トーチ１、溶接チップ２、及び溶接ワイヤＷ
に限られており、給電ケーブル４等の重量物が同時に反
復回転するような構成となっていない。したがって、反
復回転に係る動力を供給するモータ等の容量は小さいも
のを用意すれば事足りることになる。またこのことか
ら、溶接装置全体の小型化を実現することが可能とな
る。

【００３２】さらに、溶接トーチ１に対する給電（つま
り、溶接ワイヤＷに対する給電）は、給電ケーブル４か
ら特殊カーボンシュー５１を介して行われるようになっ
ているが、この給電は常に安定した状態で実現されるよ
うになっている。すなわち、特殊カーボンシュー５１
は、スプリングプランジャ５３の働きにより、常に溶接
トーチ１外周面に密接するようになされているからであ
る。これは、スプリングプランジャ５３における突起部
材５３ｅがバッキングプレート５４を押す力に対応した
反力が、前記特殊カーボンシュー５１に常にかかってい
る状態にあるからである。このことから、本第一実施形
態においては、アーク１００を常に安定した放電状態に
保持することが可能となり、その結果、安定した溶接施
工を連続して実施することができる。

【００３３】なお、上記のような溶接装置運用後しかる
べき時間が経過すると、特殊カーボンシュー５１が摩耗
する等して、その厚みが減少する事態が発生することが
考えられる。このようなときには、スプリングプランジ
ャ５３における円筒部材５３ｂ外表面のおねじ部５３ａ
を、給電アーム５２のめねじ部５２ａに絞り込むことに
よって、突起部材５３ｅがバッキングプレート５４を効
果的に押すよう、つまりその反力が特殊カーボンシュー
５１を溶接トーチ１に対して密接させるに十分となるよ
う、調整すればよい。この調整は容易に実施可能なこと
は明らかである。このようにして、本第一実施形態にお
いては、上記のような場合にあっても、溶接トーチ１へ
の給電を常に安定的に行うことが可能であることがわか
る。

【００３４】要すれば、本第一実施形態における溶接装
置及び溶接方法においては、溶接トーチ１に対する給電
が常に安定していることから、アーク１００の放電状態
を常に一定に保持することが可能となり、高品質な溶接
を実施することができる。また、回動に係る部材には、
給電ケーブル４等の重量物等がその対象となっていない
ことから、溶接装置全体を小型化できる。なおこのこと
は同時に、回動を常に安定的に行えることを意味するか
ら、結果、溶接施工も安定して実施することができるこ
とになるのは言うまでもない。

【００３５】なお、添加ワイヤ１０の存在により、高能
率な溶接を実施することができるとともに、アーク１０
０の方向性を安定化させることができる効果も得られる
ことは前にも述べたとおりである。

【００３６】以下では、上記第一実施形態とは異なる溶
接態様に関する第二及び第三の実施形態について説明す
ることとする。なお、「溶接態様に関する」相違である
から、図１等で説明した溶接ヘッド周りに係る構成は、
これより説明する第二及び第三の実施形態においても同
様である。つまり、溶接ワイヤＷの開先Ｕ内における回
動等の作用や、溶接装置が小型化できる、給電を安定し
て行える等の効果等に関しては、第二及び第三の実施形
態においても同様にあてはまるものである。このように
第一実施形態と同様な構成又は作用効果となるところに
関しては、以下ではその説明を省略することとする。

【００３７】図８は、第二実施形態に係る溶接施工の状
況を示す説明図である。溶接形態そのものは、図５と同
様上向きＭＡＧ溶接であるが、これら図８及び図５から
明らかなように、本第二実施形態においては、添加ワイ
ヤ１１の位置が図５とは異なり、それを溶接トーチ１の
進行方向に配するのではなく、その逆に溶接トーチ１の
後方に配するような構成となっている。なお、添加ワイ
ヤ１１が順次繰り送られるようになっているのは第一実
施形態における場合と同様である。また、この添加ワイ
ヤ１１の供給速度としては、例えば５m/min程度とする
ことが適当な条件の一例であると考えられる。

【００３８】このような場合においては、以下のような
作用及び効果を得ることができる。すなわち、この場
合、添加ワイヤ１１の挿入により、溶融金属の温度が低
下することとなって、その粘性が増大するような作用が
得られることになる。これは、図８に示すところから明
らかなように、添加ワイヤ１１が、アーク１００に接触
するようなところではなく溶融池１０１の後方に挿入さ
れるようになっていることにより、当該添加ワイヤ１１
が積極的に（又はアーク１００によって）溶融されるよ
うな状況とされていないことによる。ここが図５におけ
る添加ワイヤ１０とは大きく異なる点である。したがっ
て、この場合における添加ワイヤ１１は、自らが溶融す
ることによって、溶融池１０１の熱を奪う作用を主に担
っていることになり、その結果、上記した溶融池１０１
の温度低下、粘性増大の作用を得ることが可能となって
いるのである。そして、この作用の結果、重力によって
落下しようとする溶融池１０１を、その表面張力の増大
によって開先Ｕの底部（今の場合、上方）に留まらせる
ことが可能となるものである。

【００３９】つまり、本第二実施形態においては、上向
き溶接において重力の作用により落下しようとする溶融
池１０１に対して、添加ワイヤ１１を挿入することによ
って、当該溶融池１０１の温度を低下、粘性を増大させ
ることにより、その表面張力を増大させて開先Ｕの底部
に留まらせることを可能とし、安定した溶接を実施する
ことができるものである。

【００４０】次に、第三の実施形態について説明する。
図９は、第三実施形態に係る溶接施工の状況を示す説明
図である。なお、この場合においても、上向きＭＡＧ溶
接を想定して説明することとする。本第三実施形態にお
いては、図６と同様に添加ワイヤ１２が、溶接トーチ１
後方に配されている。ただし、図９においては、この添
加ワイヤ１２に対して、溶接電源から分流した電流が供
給されるようになっている。このことにより、溶接ワイ
ヤＷの先端に発生しているアーク１００から溶融池１０
１内部に挿入された添加ワイヤ１２の先端部分の間にお
いては、その方向に整流化された一方向電流Ｉが流れる
ことになる。

【００４１】一方、本第三実施形態においては、開先Ｕ
を跨ぐようにして被溶接材上面に磁場発生手段１６が設
置されている。これは開先Ｕ両側壁を貫くような磁場
を、前記溶融池１０１内に形成させるもので、図９にお
いては、図面手前側から図面奥側へと貫く磁場Ｂが発生
するようになっている。ちなみに、上記電流Ｉ及び磁場
Ｂの具体的な条件としては、例えば、電流Ｉを150Ａ、
磁場Ｂを0.03Ｔ程度とするのが適当であると考えられ
る。また、添加ワイヤ１２の送給速度は、第二実施形態
と同様、５m/min程度とすることが適当な一例である。

【００４２】このような場合においては、以下のような
作用及び効果を得ることができる。すなわち、溶融池１
０１においては一方向電流Ｉが流れると同時に、当該溶
融池１０１内には開先Ｕ側壁間を貫く磁場Ｂが付与され
ていることから、これらの系においてはローレンツ力Ｆ
が働くことになる。そして、このローレンツ力Ｆの方向
は、上で説明したことによって、また図９における電流
Ｉ及び磁場Ｂの矢印の向きを考慮することによって、フ
レミングの左手の法則により「上向き」となることがわ
かる。つまり、溶融池１０１に対して、上向きの力が作
用することになる。この力はすなわち、溶融池１０１が
重力により落下しようとすることに対する抵抗力として
働くことになる。したがって、この場合においても、上
記第二実施形態と同様、溶融池１０１を開先Ｕ底部に留
まらせることが可能となる。

【００４３】つまり、本第三実施形態においては、上向
き溶接において重力の作用により落下しようとする溶融
池１０１に対して、適当な方向となる一方向電流Ｉを流
すとともに、やはり適当な方向となる磁場Ｂを付与する
ことによって、当該溶融池１０１に対して上向きのロー
レンツ力Ｆを作用させることにより、これを開先Ｕの底
部に留まらせることを可能とし、安定した溶接を実施す
ることができるものである。

【００４４】なおこの第三実施形態に関しては次の事項
を補足しておく。すなわち、本実施形態による初層溶接
においては、図７に示したような添加ワイヤ１２を特に
設ける必要がない。というのは、上で説明したように添
加ワイヤ１２は、溶融池１０１内において電流を整流化
させる作用の発揮を担っているものであるが、初層溶接
時においては、溶接トーチ１の進行方向には未だ溶接ビ
ード２０が形成されておらず、したがって電気的に絶縁
状態にあって、溶接電流は自発的にアーク１００と既に
形成された溶接ビード２０との間に流れ、整流されるこ
とになるからである。したがって、初層溶接時において
は、添加ワイヤ１２を設ける必要はない。ただし、添加
ワイヤ１２により充填金属に特別な成分を付与し、溶接
ビード２０の冶金的性質を向上させようとする等、特別
な事情がある場合はこの限りでない。

【００４５】また、上記のような初層溶接時において
は、図１１に示すように、開先裏面に裏あて材３０を設
けることが通常なされているが、本第三実施形態におい
ては、この裏あて材３０と磁場発生手段１６の梁部分１
６ａとの間に適当な弾性体３１を備えることによって、
磁場発生手段１６の被溶接材への吸着力を利用し、当該
裏あて材３０を被溶接材に対して密に接するような状態
を現出させることが可能となる。このようにすると、従
来、裏あて材３０の取付を粘着テープ等で行っていた場
合に比べ、裏あて材３０の被溶接材に対する固定を確実
ならしめることが可能となる。したがって、このような
手段によれば、良好な裏波溶接を実施することができ、
初層溶接の安定化を実現することができる。

【００４６】以下では、上記各実施形態における補足事
項について説明する。まず、本発明は上記したＭＡＧ溶
接の他、ＭＩＧ溶接等の別形態となる消耗電極式溶接法
に適用可能なことは言うまでもない。また、溶接姿勢に
関しても「上向き」に限定する必然性は特にはなく、横
向き、立向き、又は下向きであっても本発明の適用は可
能である。さらに、場合によっては、ＴＩＧ溶接等の非
消耗電極式形態となる溶接法においても、本発明を適用
することが可能である。すなわち、この場合において
は、非消耗電極を開先内において鉛直方向からある角度
θをもって傾かせるとともに、これを回動するような構
成となる溶接装置を考えることができる。またこのとき
添加されるワイヤは、この非消耗電極先端部から発生し
回動するアークに追随するような工夫がなされていれば
よい。要は、開先内におけるアークが回動するような溶
接装置の構成及び溶接方法であれば、いかなる溶接形態
であっても、本発明の概念内にあるものと認識される。

【００４７】また、本発明は、溶接電流、溶接電圧、添
加ワイヤ送給速度等の溶接条件について、上に記した具
体的記述に限定されるものではない。すなわち、上記し
た溶接条件を変更するのみ又はその具体的な数値のみを
変更するのみで、上記した様な溶接施工を実施する場合
には、それは本発明の概念内にあるものである。なぜな
らば、溶接条件は、様々な状況等を勘案し時宜に応じ
て、その都度適当な値が選択、設定されるのが通常であ
るからである。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の溶
接装置は、回動される部材が溶接トーチ及び溶接電極と
され、比較的重量物である給電ケーブルはその対象とさ
れていないことから、駆動機構に設置するモータ等の容
量は小さなものを用意すれば事足りる。またこのことか
ら、溶接装置全体の小型化が図れることになる。さらに
このことは、溶接電極の回動がより安定した状態で行わ
れうることを意味するから、溶接施工の安定化にも寄与
する。

【００４９】また、請求項２記載の溶接装置は、前記摺
動部を溶接トーチに密接させるための弾性構造体を備え
ていることから、溶接トーチ及び溶接電極に対する電力
供給は、常に安定した状態で実現されることになる。し
たがって、アークの放電状態は常に安定しており、高品
質な溶接施工を実施することができる。

【００５０】また、請求項３記載の溶接方法は、上記し
た請求項１に記載した溶接装置を使用する溶接方法にあ
って、アークの進行方向に添加ワイヤを挿入し、該添加
ワイヤを前記アークの熱により溶融させることから、高
効率な溶接性向を実施することができる。

【００５１】また、請求項４記載の溶接方法は、前記ア
ークの進行方向後方かつ前記アーク下に形成される溶融
池に添加ワイヤを挿入することから、当該添加ワイヤの
溶融により、溶融池における温度低下、粘性増大作用を
もたらすことになる。したがって、例えば、上向き溶接
等のいわゆる難姿勢溶接において、その溶融池が重力に
より落下するような事態を回避することができる。すな
わち、安定した溶接施工を実現できる。

【００５２】また、請求項５記載の溶接方法は、溶融池
に対して重力と反対方向のローレンツ力を作用させるこ
とにより、前記と同様、難姿勢溶接における溶接施工に
おいて、その溶融池が重力により落下等することを回避
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る溶接装置の溶接ヘッド周りに関
する構成を示す概要図である。

【図２】 図１に示す溶接ヘッドにおいて、その溶接チ
ップ周りの部位を示す説明図である。

【図３】 図１に示す溶接ヘッドにおいて、その給電部
周りの部位を示す平面図である。

【図４】 図３に示す給電部において、そのスプリング
プランジャを断面視して示す平面図である。

【図５】 図１に示す溶接ヘッドを用いた溶接施工の様
子を示す説明図である。

【図６】 開先内における溶接ワイヤの動作を示す説明
図である。

【図７】 溶接トーチ進行方向における溶接ワイヤ先端
の軌跡を示す説明図である。

【図８】 図５に示す溶接態様とは別の溶接施工の様子
を示す説明図である。

【図９】 図５及び図６に示す溶接態様とは別の溶接施
工の様子を示す説明図である。

【図１０】 図９に示す溶接態様において、被溶接材に
対する裏あて材の固定の様子を示す説明図である。

【図１１】 従来の溶接施工時の様子を示す説明図であ
る。

【図１２】 図１１とは異なる従来の溶接施工時の様子
を示す説明図である。

【図１３】 図１２に示す溶接トーチに接続される給電
ケーブルの状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 溶接トーチ ２ 溶接チップ １０、１１、１２ 添加ワイヤ ５１ 特殊カーボンシュー（摺動部） ５３ スプリングプランジャ（弾性構造体） １００ アーク １０１ 溶融池 Ｗ 溶接ワイヤ（溶接電極） Ｉ 電流 Ｂ 磁場 Ｆ ローレンツ力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｋ 9/32 Ｂ２３Ｋ 9/32 Ｃ (72)発明者 真鍋 幸男 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 村上 憲明 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 (72)発明者 堂本 正憲 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島製作所内 Ｆターム(参考） 4E001 AA03 BB06 CC04 DF04 DF06 DF09 DG05 EA10 LF02 LH07 NB09 PB03 PB06 QA01 4E081 YM10 YX02 YX08 YX13 YX15 YX17 YY07 YY19 4E082 AA01 AA04 AA11 EF01 EF05 EF21 HA03

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接トーチと、 該溶接トーチの中心軸から所定の角度θをもって突出す
   る溶接電極と、 前記溶接トーチと前記溶接電極とを前記中心軸を中心と
   して回動させる駆動機構と、 前記溶接トーチの外形面に接触し給電ケーブルから前記
   溶接トーチ及び前記溶接電極に電力を供給する摺動部と
   を備えていることを特徴とする溶接装置。
2. 【請求項２】 前記摺動部を前記溶接トーチに密接させ
   るための弾性構造体を備えていることを特徴とする請求
   項１記載の溶接装置。
3. 【請求項３】 溶接トーチと、該溶接トーチの中心軸か
   ら所定の角度θをもって突出する溶接電極と、前記溶接
   トーチと前記溶接電極とを前記中心軸を中心として回動
   させる駆動機構と、前記溶接トーチの外形面に接触し給
   電ケーブルから前記溶接トーチ及び前記溶接電極に電力
   を供給する摺動部とを備えた溶接装置を使用する溶接方
   法にあって、 アークの進行方向に添加ワイヤを挿入し、該添加ワイヤ
   を前記アークの熱により溶融させることを特徴とする溶
   接方法。
4. 【請求項４】 溶接トーチと、該溶接トーチの中心軸か
   ら所定の角度θをもって突出する溶接電極と、前記溶接
   トーチと前記溶接電極とを前記中心軸を中心として回動
   させる駆動機構と、前記溶接トーチの外形面に接触し給
   電ケーブルから前記溶接トーチ及び前記溶接電極に電力
   を供給する摺動部とを備えた溶接装置を使用する溶接方
   法にあって、 アークの進行方向後方かつ該アーク下に形成される溶融
   池に添加ワイヤを挿入することを特徴とする溶接方法。
5. 【請求項５】 溶接トーチと、該溶接トーチの中心軸か
   ら所定の角度θをもって突出する溶接電極と、前記溶接
   トーチと前記溶接電極とを前記中心軸を中心として回動
   させる駆動機構と、前記溶接トーチの外形面に接触し給
   電ケーブルから前記溶接トーチ及び前記溶接電極に電力
   を供給する摺動部とを備えた溶接装置を使用する溶接方
   法にあって、 アークの進行方向後方かつ該アーク下に形成される溶融
   池に添加ワイヤを挿入し、該添加ワイヤと前記アーク間
   における前記溶融池内に整流化された電流を流すととも
   に、前記溶融池に磁場を付与することにより、前記溶融
   池に対して重力と反対方向のローレンツ力を作用させる
   ことを特徴とする溶接方法。