JP2005271064A - アーク溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 接合部分に隙間がある場合の隙間埋め溶接を複数回のパスに分けることなく１パスで行う手段を有したアーク溶接装置を提供する。
【解決手段】 ２つの消耗電極１、２が溶接進行方向に対して前後するように配置して、その一方の先行する消耗電極１でのアーク溶接が生成する溶接ビードで部材３と４の間の隙間に対する壁を形成し、残る他方の後行する消耗電極２でのアーク溶接は、先行する消耗電極１によって生成した溶接ビードによる壁を利用して隙間を埋めるビードを形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は消耗性の溶接ワイヤを用いたアーク溶接装置に関するものである。

近年、アーク溶接装置は、溶接ロボットや溶接専用機に搭載され、これまで自動化されていなかった部位の溶接の自動化を進めるために重要となっている。

このような従来のアーク溶接装置では、溶接対象となる接合部分を構成する部材と部材の間に隙間があると、溶接時に抜け落ちが発生する、あるいは、抜け落ちないまでも必要な脚長を確保できないという問題が生じるため、前工程として隙間埋めを行う必要があった。

この隙間埋めは、溶接ロボットや溶接専用機による自動溶接工程の前工程として人手により実施されることが多いが、溶接ロボットなどで自動的に隙間埋め溶接を行うとしても、例えば、一旦溶接対象継手の裏側から隙間に溶接ビードを形成して隙間をある程度塞ぎ、続いて開先側から本来の溶接するというように、ワークの姿勢を変えて複数回のパスに分けて隙間を埋め溶接を行う必要があった（例えば特許文献１参照）。
特開２００１−７１１４１号公報

しかし、上述のように複数回のパスに分けて隙間埋め溶接を行うと、その部位の溶接に要する時間か長くなるうえ、ワークの姿勢を変えるための段取り時間が必要となるため、効率の良い自動化溶接を実現することが出来ないという課題があった。

本発明は、接合部分に隙間がある場合の隙間埋め溶接を１パスで行う手段を有したアーク溶接装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のアーク溶接装置は、２つの消耗電極を溶接進行方向に対して前後するように配置して、その先行する消耗電極でのアーク溶接が生成する溶接ビードで、後行する消耗電極でのアーク溶接にとっては隙間に対する壁となるようにこれを形成し、後行する消耗電極でのアーク溶接はその壁を利用して隙間を埋めるビードを形成するよう、両消耗電極の溶接条件を制御しながら溶接する。そして、この構成により１パスで隙間を埋める溶接を行うことが可能となる。

以上のように、本発明は隙間のある溶接部位に対する溶接手段を設けたことにより、隙間のある接合部分も自動溶接が可能となり、その結果、複数の部材を組み合わせて構成するためにその個々の部材の寸法誤差や組みえて誤差の累積のために接合部に隙間が発生してしまうような構造物に対する自動化率を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図１から図４を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は、先行する消耗電極１と後行する消耗電極２を用いて２電極ガスシールドアーク溶接による本発明の実施の形態例をモデル的に示したものである。

図１において、３と４は溶接対象接合部を構成する部材であり、５は先行する消耗電極１のアーク溶接による溶接ビード、６は後行する消耗電極２のアーク溶接による溶接ビードである。なお、部材３と４の接合部には隙間がある様子を示している。

先行する消耗電極１は、後行する消耗電極２のアーク溶接にとっての壁となる溶接ビードを形成するよう溶接を行う。このとき、先行する消耗電極１のアーク溶接は、壁を形成するに適度な溶接電流、溶接電圧等の溶接条件をあらかじめ設定しておき、その条件で溶接されるように制御される。

図２は、この様子をモデル的に示したもので、部材３と４の間の隙間に先行する消耗電極１による溶接ビード５が形成されていることを示している。

後行する消耗電極２は、先行する消耗電極１のアーク溶接によって形成された溶接ビード５を壁として利用しながら隙間を埋めるアーク溶接を行う。このとき、後行する消耗電極２のアーク溶接は、突き抜けを起こすことなく溶接ビードを形成するよう適度な溶接電流、溶接電圧等の溶接条件をあらかじめ設定しておき、その条件で溶接されるように制御される。

図３は、この様子をモデル的に示したもので、部材３と４の間に形成された先行する消耗電極１のアーク溶接による溶接ビード５の上に、後行する消耗電極２のアーク溶接による溶接ビード６が形成されて隙間を埋めている。

なお、継手の形状・材質、使用する溶接ワイヤの材質・径、シールドガスの種類、隙間の広さ等に依存して両消耗電極で行う溶接の最適な溶接条件は異なるものであり、それぞれの条件において適宜選択するようにしている。

以上のように、本実施の形態によれば消耗電極１が溶接線に対して先行し消耗電極２が溶接線に対して後行して進行しながら、同時にアーク溶接を行うことにより、隙間を埋める溶接を１パスで行うことを可能にしており、溶接工程の作業効率を向土することができるうえ、この形態によれば溶接口ボットや溶接専用機での溶接を行う場合に、従来なら前工程として人手による隙間埋め溶接を行う必要があったものを、隙間埋め溶接工程自体も自動化することか可能となり溶接工程の省人化、自動化を進めることができる。

（実施の形態２）
本実施の形態において実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図４において、７は２つの消耗電極を１つのトーチの中に構成したタンデムトーチを使用した場合のモデルを示している。実施の形態１と異なるのは、このタンデムトーチを用いる点であり、本実施の形態における動作も実施の形態１と同様である。

本実施の形態によれば、実施の形態１で述べたことに加えて、タンデムトーチ７を使用することにより、取扱が容易となり、自動化機器への適用か容易となる点である。

（実施の形態３）
本実施の形態は、ロボットや溶接自動機により運棒動作が行われる場合を想定し、実施の形態１および２に加えて、溶接線方向の進行動作にウイービング動作も加えて溶接を行うものである。

図５にウイービングのパターン例を示す。図５（ａ）は、基本となる等辺の三角波形のウイービングパターンである。図５（ｂ）（ｃ）は、おのおの図５（ａ）の三角波形を進行方向および進行方向の逆方向に傾けた形の三角波形ウイービングを示す。各端点では必要に応じて設定された任意の値で各々別個にタイマ停止させる。ウイービングには、２つの消耗電極を同時にウイービングさせる方法と、片側のみをウイービングさせる方法とがあるが、それは、形成する溶接ビードに対して最も適切な溶接条件としてあらかじめ決定して設定することになる。

本実施の形態によれば、実施の形態１および２で述べたことに加えて、ウイービング動作させながら進行させることにより、隙間の幅が広い場合にも対応することが容易となる。

本発明のアーク溶接装置は、隙間のある溶接部位に対する溶接手段を設けたことにより、隙間のある接合部分も自動溶接が可能となり、その結果、複数の部材を組み合わせて構成するためにその個々の部材の寸法誤差や組みえて誤差の累積のために接合部に隙間が発生してしまうような構造物に対する自動化率を向上することができ、例えば溶接ロボットや溶接専用機による自動溶接工程に用いると特に有用である。

本発明の実施の形態１における溶接接合部とアーク溶接装置構成品の関係をモデル的に示した図 本発明の実施の形態１における先行する消耗電極により形成されるビードと溶接接合部の隙間の関係を溶接線方向から見た断面でモデル的に示した図 本発明の実施の形態１における２つの消耗電極により形成されるビードと溶接接合部の隙間の関係を溶接線方向から見た断面でモデル的に示した図 本発明の実施の形態２における溶接接合部とアーク溶接装置構成品の関係をモデル的に示した図 本発明の実施の形態３におけるウィービングパターン例を示した図

符号の説明

１ 先行する消耗電極
２ 後行する消耗電極
３ 部材
４ 部材
５ 先行する消耗電極が形成する溶接ビード
６ 後行する消耗電極が形成する溶接ビード
７ タンデムトーチ

Claims (1)

1. 隣接した２つの消耗電極と母材の間に同時にアークを発生させて溶接を行うアーク溶接手段を有し、この２つの消耗電極を溶接進行方向に対して一方の消耗電極を先行し他方の消耗電極を後行するよう配置し、先行する消耗電極のアーク溶接で生成する溶接ビードで後行する消耗電極のアーク溶接のビード形成を補助するための壁を形成し、後行する消耗電極のアーク溶接にて所望の溶接ビードを形成させるよう両消耗電極の行うアーク溶接の条件を各々に制御する手段を設けたアーク溶接装置。