JP2018027562A - 初層裏波溶接装置およびその方法 - Google Patents

初層裏波溶接装置およびその方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2018027562A
JP2018027562A JP2016160692A JP2016160692A JP2018027562A JP 2018027562 A JP2018027562 A JP 2018027562A JP 2016160692 A JP2016160692 A JP 2016160692A JP 2016160692 A JP2016160692 A JP 2016160692A JP 2018027562 A JP2018027562 A JP 2018027562A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
welding
displacement amount
execution part
execution
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016160692A
Other languages
English (en)
Inventor
大輝 田中
Daiki Tanaka
大輝 田中
加藤 剛
Takeshi Kato
剛 加藤
小川 剛史
Takashi Ogawa
剛史 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Energy Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2016160692A priority Critical patent/JP2018027562A/ja
Publication of JP2018027562A publication Critical patent/JP2018027562A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Arc Welding In General (AREA)

Abstract

【課題】初層溶接溶接が適正かを可能とする初層裏波溶接装置およびその方法を提供する
こと。
【解決手段】
本発明の実施形態によれば、溶接部材を溶接する溶接実施部と、前記溶接部の位置を移
動する駆動装置と、前記溶接実施部と、溶接部材の溶接面との間隔を制御し、前記溶接実
施部の入力電流を制御する制御装置と、を備え、前記駆動装置は、前記制御装置により前
記溶接部材が移動した際の変位量の平均値である平均変位量を測定する変位測定部を具備
し、前記制御装置は、あらかじめ類似する溶接部材に対して溶接を行い、溶け落ちが生じ
る直前の前記溶接実施部と前記類似する溶接部材の溶接面との間隔の変位量に基づいて閾
値変位量を算出し、前記平均変位量と前記閾値変位量とを比較して入力電流を制御する。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、初層裏波溶接装置およびその方法に関する。
従来、発電プラント等の現地工程の短縮を目的として、直管と曲管との溶接の一部が工
場で行われている。近年、人材不足等の問題から、工場での溶接は自動溶接の適用が推進
されている。
自動溶接は、積層に応じて溶接条件を変更して初層から溶接を施工する。特に、初層溶
接では裏波溶接を行う必要があるが、裏波溶接は溶接部を目視で確認して溶接条件を変更
することから溶接士の技量に大きく左右され、自動溶接による適正化のためには多くの課
題を抱えている。そこで、初層裏波溶接が適正かを判断する手法が求められている。
特許第3000164号 特許第2977435号
本発明が解決しようとする課題は、初層裏波溶接が適正かを判断する初層裏波溶接装置
およびその方法を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の実施形態によれば、溶接部材を溶接する溶接実
施部と、前記溶接部の位置を移動する駆動装置と、前記溶接実施部と、溶接部材の溶接面
との間隔を制御し、前記溶接実施部の入力電流を制御する制御装置と、を備え、前記駆動
装置は、前記制御装置により前記溶接部材が移動した際の変位量の平均値である平均変位
量を測定する変位測定部を具備し、前記制御装置は、あらかじめ類似する溶接部材に対し
て溶接を行い、溶け落ちが生じる直前の前記溶接実施部と前記類似する溶接部材の溶接面
との間隔の変位量に基づいて閾値変位量を算出し、前記平均変位量と前記閾値変位量とを
比較して入力電流を制御する。
実施形態に係る初層裏波溶接装置の概要図である。 実施形態に係る溶接部材の溶接領域を拡大した断面図である。 実施形態に係る制御装置のブロック図である。 実施形態に係る入力電流のパルス波形と測定方法との関係を表す図である。 実施形態に係る入力電流制御方法を表すフローチャートである。 実施形態に係る溶接部材の溶接領域を拡大した断面図と閾値変位量との関係を表す図である。
以下、一実施形態に係る初層裏波溶接の溶接装置および溶接方法について説明する。
図1は、実施形態に係る初層裏波溶接装置の概要図である。初層裏波溶接装置10は、
溶接実施部20と、駆動装置30と、制御装置50から構成される。
溶接実施部20は、溶接トーチ21と、電極22と、溶接金属供給部23から構成され
、溶接部材40の表面を溶接可能とする方向に配置される。溶接実施部20は、溶接部材
40と電極22間に電圧を印加してアーク放電を引き起こす。アークにより発生する熱を
利用して溶接部材40と溶接金属供給部23から供給される溶接金属を溶融し、開先41
を溶接して接合する。
駆動装置30は、z軸変位測定装置31から構成され、x軸方向、y軸方向、z軸方向
に駆動できる。z軸変位測定装置31は、溶接実施部20のz軸方向の変位を測定する。
本実施形態においては、溶接部材40を溶接部材回転軸を中心に回転させ、溶接装置10
がy軸方向に溶接を行う。なお、溶接部材40を溶接部材回転軸を中心に回転させず、溶
接装置10が回転してもよい。溶接部材40は中空円筒部材だけでなく、板状部材や中空
多角形部材、曲管部材でもよい。z軸変位測定装置31は、開先平坦部に対して垂直な方
向を測定すればよい。
制御装置50は、溶接部材40と電極22間に電圧や溶接を行う際の条件を制御するよ
う信号を送信する。
図2は、実施形態に係る溶接部材の溶接領域を拡大した断面図である。溶接部材40の
開先41は、開先平坦部42を有する。電極22と開先平坦部42との間隔は、高さ方向
をz軸方向と設定し、電極22先端のz軸方向の座標を基準高さz0nとする。制御装置
50によって、印加電圧が一定となるよう制御することで、電極22と開先平坦部42と
の間隔が一定に保たれる。溶接金属の熱または重量によって開先平坦部42が変形すると
、溶融池43となる。図2では簡単のため、溶融池43は曲線で描かれているが、実際は
溶融金属を供給するため、凹凸のある曲線になる。また、溶接部材の下端面は溶接実施後
も直線で描かれているが、実際は溶接金属の供給により曲線状になる。
電極22と溶融池43との間隔は、開先平坦部42が変形した分だけ変化するため、制御
装置50を介して印加電圧が一定となるよう電極22の高さzが制御される。なお、基準
高さz0nは、電極22の先端に限定されず、溶接実施部20の他の位置におけるz軸方
向座標を用いて設定してもよい。また、基準高さz0nは、開先平坦部に対して垂直な方
向を設定すればよい。
図3は、実施形態に係る制御装置のブロック図である。制御装置50は、変位記憶部5
1と、溶接条件記憶部52と、演算処理部53と、溶接条件制御部54から構成される。
変位記憶部51は、z軸変位測定装置31の測定結果を記憶する。溶接条件記憶部52は
、あらかじめ類似する溶接部材に対して行った、複数の溶接の溶接条件を記憶する。演算
処理部53は、変位記憶部51および溶接条件記憶部52から受信した情報をもとに演算
処理を行う。溶接条件制御部54は、溶接条件の制御を行う。溶接条件とは、電極22に
印加する印加電圧や、溶接を行う際の入力電流、電極22と、開先平坦部42または溶融
池43との間隔などの条件を表す。
次に、制御装置50の制御方法を説明する。本実施形態において、溶接開始後に変位記
憶部51と、溶接条件記憶部52に記憶された溶接条件の結果とを演算処理部53へ送信
する。演算処理部53は、z軸変位測定装置31の測定結果をもとに演算処理または類似
する溶接部材の溶接条件との比較を行い、適切に溶接が行われているか判断する。溶接条
件制御部54は、演算処理部53での判断結果に基づいて溶接条件を制御する。なお、変
位記憶部51の測定方向は、z軸変位測定装置31の測定方向に基づけばよいため、記憶
する変位量はx軸方向やy軸方向でもよく、回転座標系になることもある。
図4は、実施形態に係る入力電流のパルス波形と測定方法との関係を表す図である。電
流値がHighとLowの組み合わせを一周期とし、周期番号はm(mは自然数)と定義
する。一周期内を一定時間ごとに区切り、ピーク開始位置をn=0として、測定位置n(
nは0以上の整数)を定義する。本実施形態においては、周期を600[ms]とし、一
周期内を10[ms]ごとに区切った。なお、入力電流の最初のHighの開始時間t=
0は、溶接金属供給部23からの溶接金属供給開始から2[s]後とした。
図5は実施形態に係る入力電流制御方法を表すフローチャートであり、図6は実施形態
に係る溶接部材の溶接領域を拡大した断面図である。図6に示すように、あらかじめ類似
する溶接部材に対して溶接を行い、電極22の基準高さz0nと溶け落ちが発生する直前
の高さz2nを測定する。溶け落ちが発生する直前の高さz2nは、溶け落ちが発生する
手前に測定した実際高さを使用する。なお、過去に類似する溶接部材の測定を行っている
場合は、あらかじめ溶接を行わなくてもよい。測定結果から、電極22の閾値変位量H=
0n−z2nを算出する。算出した閾値変位量Hを溶接条件記憶部52にて記憶する。
溶接開始後、すべての周期番号mにおいて、測定位置n=0〜29での電極22の基準
高さz0nを決定する(ステップS1)。その後、溶接後の実際高さz1nを測定する(
ステップS2)。測定位置n=0〜29としたが、測定位置の数は多くても少なくてもよ
い。測定結果から、電極22の変位量Δz=z0n−z1nを算出する(ステップS3
)。なお、本実施形態において電極22の基準高さz0nは、開先平坦部42から5mm
上方の位置と定義する。
電極22の基準高さz0nは、一周期番号m内での溶接中に溶接条件が変化した場合や
、溶接部材40の形状に凹凸がある場合などにより変化する。そこで、以下の方法によっ
て電極22の基準高さz0nを補正する。
一周期番号m内での溶接中に溶接条件が変化した場合、電極22と溶融池43との間隔
は制御電圧に応じて一定値に保たれるため、間隔を一定に保つよう高さが変化する要因と
は別に、溶接条件の変化に応じて実際高さz1nが変化する。実際高さz1nが変化した
後の基準高さz0nは、溶接条件記憶部52にてあらかじめ記憶された溶接条件に基づい
て、電極22と溶融池43との間隔の変位量を補正する。
溶接部材40の形状に凹凸がある場合にも、すでに基準高さz0nを測定しているため
、基準高さz0nに基づいて電極22と溶融池43との間隔の変位量を補正する。
ステップS3により得られた電極22の変位量Δzを用いて、一周期番号mにおける
測定位置n=20〜29での平均変位量Δza1を算出する。条件1では、平均変位量Δ
a1と、閾値変位量Hとを比較する。また、異なる周期番号m−5〜mでのそれぞれの
平均変位量Δza2の変化率に基づいて、周期番号m+1での平均変位量Δza3を予測
する。条件2では、Δza3と、閾値変位量Hとを比較する(ステップS4)。条件1ま
たは条件2の少なくとも1つに当てはまる場合は、入力電流を10A下げるよう溶接制御
部50dから信号を発信する。
条件1または条件2にあてはまらない場合は、基準電流と測定電流とを比較する。測定
電流は、溶接を行っている際の電流の測定値を表す。測定電流が基準電流よりも20A下
回る場合は、入力電流を10A上げるよう溶接条件制御部54から信号を発信する(ステ
ップS5)。なお、入力電流の変化量を10Aとした理由およびステップS5にて基準電
流値より20A高い値を比較対象とした理由は、あらかじめ類似する溶接部材に対して測
定を行い、適切な条件としてこれらの値を決定したからである。これらの値は溶接条件に
基づいて適切な値を用いればよい。また、測定電流の測定方法については、たとえば制御
装置50に測定電流測定記憶部を設けることが好ましい。
表1は、実施形態に係る初層裏波溶接方法と従来の初層裏波溶接方法との溶接試験の比
較を表す表である。表中の記号(大中小)は統一した値に対応しており、溶接方法による
違いはない。また、三角記号は、溶接後の非破壊検査では溶け落ちや溶け残りが検出され
なかったが、目視による検査では、溶け残りと思われる箇所が検出されたことを表す。実
施形態に係る初層裏波溶接方法では、溶け落ちや溶け残りが検出されなかった。一方、従
来の初層裏波溶接方法では、ピーク電流が実施形態に係る初層裏波溶接方法で用いた値よ
り低い条件であっても、溶け落ちや溶け残りが検出された。したがって、実施形態に係る
初層裏波溶接は、従来では溶け落ちや溶け残りが検出される溶接条件においても適切な溶
接を可能とする。なお、本実施形態において溶接電流は、あらかじめ類似する溶接部材に
対して測定を行い、適切な条件として決定した。
Figure 2018027562
以上説明した一実施形態によれば、溶接実施部と、溶接部材の開先平坦部または溶融池
との間隔制御により初層裏波溶接が適正かを判断することが可能となる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したも
のであり、発明の範囲を限定することは意図していない、これら新規な実施形態は、その
他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の
省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や
要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる
10.初層裏波溶接装置
20.溶接実施部
21.溶接トーチ
22.電極
23.溶接金属供給部
30.駆動装置
31.z軸変位測定装置
40.溶接部材
41.開先
42.開先平坦部
43.溶融池
50.制御装置
51.変位記憶部
52.溶接条件記憶部
53.演算処理部
54.溶接条件制御部

Claims (4)

  1. 溶接部材を溶接する溶接実施部と、
    前記溶接実施部の位置を移動する駆動装置と、
    前記溶接実施部と前記溶接部材の溶接面との間隔を制御するよう前記駆動装置へ信号を送
    信する制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、前記溶接実施部の基準位置と溶接開始後の前記溶接実施部の位置との変
    位量を算出し、類似する溶接部材に対して溶接した際の溶接実施部の基準位置と溶け落ち
    が生じる直前の位置との差分である閾値変位量と前記変位量との大小を比較する演算処理
    部と、前記演算処理部の結果に基づいて前記溶接実施部の入力電流を制御する溶接条件制
    御部と、を具備する初層裏波溶接装置。
  2. 前記溶接条件制御部は、前記溶接実施部と前記溶接面との間の溶接電圧および溶接電流
    の少なくとも一方が変化した場合に、前記溶接条件に基づいて前記基準位置を変化させる
    請求項1記載の初層裏波溶接装置。
  3. 前記溶接条件制御部は、前記演算処理部の結果に基づいて前記変位量が大きくなる場合
    および複数の前記変位量の変化率に基づいて算出した算出変位量が前記閾値変位量より大
    きくなる場合の少なくとも一つ以上にあてはまる際に、前記入力電流を制御する請求項1
    または2に記載の初層裏波溶接装置。
  4. 溶接部材を溶接する溶接実施部と、
    前記溶接実施部の位置を移動する駆動装置と、
    前記溶接実施部と前記溶接部材の溶接面との間隔を制御するよう前記駆動装置へ信号を送
    信する制御装置と、
    を備えた初層裏波溶接装置の溶接方法において、
    前記溶接実施部の基準位置と溶接開始後の前記溶接実施部の位置との変位量を算出し、
    類似する溶接部材に対して溶接した際の溶接実施部の基準位置と溶け落ちが生じる直前の
    位置との差分である閾値変位量と前記変位量との大小を比較し、
    前記演算処理部の結果に基づいて前記溶接実施部の入力電流を制御する初層裏波溶接装置
    の溶接方法。
JP2016160692A 2016-08-18 2016-08-18 初層裏波溶接装置およびその方法 Pending JP2018027562A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016160692A JP2018027562A (ja) 2016-08-18 2016-08-18 初層裏波溶接装置およびその方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016160692A JP2018027562A (ja) 2016-08-18 2016-08-18 初層裏波溶接装置およびその方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2018027562A true JP2018027562A (ja) 2018-02-22

Family

ID=61248808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016160692A Pending JP2018027562A (ja) 2016-08-18 2016-08-18 初層裏波溶接装置およびその方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2018027562A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6505715B2 (ja) Tig溶接システム
US11498144B2 (en) Horizontal fillet welding method, horizontal fillet welding system, and program
KR100243084B1 (ko) 용접로봇제어방법 및 그 제어장치
CN102834212A (zh) 焊接条件决定方法及焊接装置
JP6303673B2 (ja) 金型表面への肉盛溶接方法
US6518545B1 (en) Welding arc penetrating power real-time detection system
JP2009066612A (ja) スパッタ検出手段を備えたスポット溶接装置
US20220250181A2 (en) Method and Device for Making a Workpiece Surface of a Metal Workpiece
JP2014100724A (ja) 溶接方法、溶接ユニット、および、溶接ロボットの設置方法
JP2018027562A (ja) 初層裏波溶接装置およびその方法
KR100823551B1 (ko) 파이프 자동용접장치 및 그 용접방법
EP2781293A1 (en) Plasma arc welding method and plasma arc welding device
JP2015131327A (ja) 抵抗スポット溶接における電流波形決定方法及び抵抗スポット溶接方法
KR101221052B1 (ko) 저항 점 용접방법
JP5358235B2 (ja) コンデンサ放電型スタッド溶接機の溶接良否判定方法及び判定装置
JP2004050202A (ja) 消耗電極式アークスポット溶接方法および消耗電極式アーク溶接装置
JP2010082674A (ja) ロボットアーク溶接装置およびロボットアーク溶接装置の溶接運転方法
JPH0839252A (ja) 溶接ワイヤ位置の制御方法及び装置
JP2005074442A (ja) 多電極円周エレクトロガスアーク溶接方法
JP5981735B2 (ja) プラズマキーホール溶接システム、および、プラズマキーホール溶接方法
JP6230410B2 (ja) アーク溶接方法および溶接装置
JP2012187621A (ja) 抵抗溶接制御装置
JP2010172953A (ja) アークスタート制御方法および溶接ロボットシステム
KR102041445B1 (ko) 자동 용접 방법
JP6180259B2 (ja) アーク溶接開始方法および溶接装置

Legal Events

Date Code Title Description
RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20170220

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20171128

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20171128

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20180831