JP2522114B2 - 鉄骨部材の仕口溶接方法 - Google Patents
鉄骨部材の仕口溶接方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速回転アーク溶接法
を利用し、アークセンサによる開先倣い制御のもとで狭
開先継手を溶接するようにした鉄骨部材の仕口溶接方法
に関する。
を利用し、アークセンサによる開先倣い制御のもとで狭
開先継手を溶接するようにした鉄骨部材の仕口溶接方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】建築構造物の柱と梁を接合する部分には
仕口コアと呼ばれるものが使用される。図４は従来の仕
口コア１０の構成を示すものであり、角コラム１１とそ
の上下端に溶接されたダイヤフラム１２とから構成され
ている。そして、上下のダイヤフラム１２の面には角パ
イプの柱２０が隅肉溶接され、ダイヤフラム１２の端面
にはＨ型鋼の梁３０のフランジ３１が突合せ溶接され
る。３２は梁３０のウェブである。ダイヤフラム１２は
梁３０の応力伝達部材として作用する。
仕口コアと呼ばれるものが使用される。図４は従来の仕
口コア１０の構成を示すものであり、角コラム１１とそ
の上下端に溶接されたダイヤフラム１２とから構成され
ている。そして、上下のダイヤフラム１２の面には角パ
イプの柱２０が隅肉溶接され、ダイヤフラム１２の端面
にはＨ型鋼の梁３０のフランジ３１が突合せ溶接され
る。３２は梁３０のウェブである。ダイヤフラム１２は
梁３０の応力伝達部材として作用する。
【０００３】ここで、仕口溶接の対象となる仕口部はダ
イヤフラム１２と梁３０のフランジ３１との継手１３，
及び角コラム１１とダイヤフラム１２との継手１４であ
る。以下の説明ではダイヤフラム１２とフランジ３１と
の継手１３を例にとって述べる。
イヤフラム１２と梁３０のフランジ３１との継手１３，
及び角コラム１１とダイヤフラム１２との継手１４であ
る。以下の説明ではダイヤフラム１２とフランジ３１と
の継手１３を例にとって述べる。
【０００４】図５は従来の継手１３の開先形状を示すも
のである。すなわち、従来はレ型開先１５であり、その
寸法関係は次のように設計されていた。
のである。すなわち、従来はレ型開先１５であり、その
寸法関係は次のように設計されていた。
【０００５】板厚ｔ＝９〜２５mm ルートギャップＧ＝６〜７mm 開先角度θ＝４５°（ｔ＝９〜１２mmのとき） θ＝３５°（ｔ＝１４〜２５mmのとき） ルートフェイスＦ＝１mm以下このようなレ型開先継手１
３を１．２mmφワイヤを用い、溶接電流Ｉa ＝２５０〜
３２０Ａで多層盛り溶接をしていた（図６参照）。な
お、１６は裏当材である。
３を１．２mmφワイヤを用い、溶接電流Ｉa ＝２５０〜
３２０Ａで多層盛り溶接をしていた（図６参照）。な
お、１６は裏当材である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来はレ
型開先継手のため、図６に示すように溶接パスの回数が
多くなり、溶着金属量が増え、溶接の高能率化をはかる
ことができなかった。また梁のフランジの開先加工が必
要なため多くの時間がかかった。
型開先継手のため、図６に示すように溶接パスの回数が
多くなり、溶着金属量が増え、溶接の高能率化をはかる
ことができなかった。また梁のフランジの開先加工が必
要なため多くの時間がかかった。
【０００７】またレ型開先を狭開先に変えても、従来の
アーク溶接ではアークが回転するものではないため、図
７に示すように狭開先１７の隅部１８で溶込み不足が生
じ、溶接欠陥が発生し、さらにビード１９の形状が凸状
になるので、適用することができない。
アーク溶接ではアークが回転するものではないため、図
７に示すように狭開先１７の隅部１８で溶込み不足が生
じ、溶接欠陥が発生し、さらにビード１９の形状が凸状
になるので、適用することができない。
【０００８】一方、狭開先の溶接法で好結果を得るもの
として高速回転アーク溶接法が知られており（特公昭６
３−３９３４６号）、またかかる回転アーク溶接のもと
でトーチの狙い位置を開先の中心に倣わせるアークセン
サ方式の開先倣い制御方法が知られている（特開昭６２
−２４８５７１号）。
として高速回転アーク溶接法が知られており（特公昭６
３−３９３４６号）、またかかる回転アーク溶接のもと
でトーチの狙い位置を開先の中心に倣わせるアークセン
サ方式の開先倣い制御方法が知られている（特開昭６２
−２４８５７１号）。
【０００９】このアークセンサ方式の開先倣い制御方法
は、図８に示すようにアーク電圧波形とアーク回転位置
（Ｃf ，Ｒ，ＣR ，Ｌ）を検出し、溶接進行方向前方の
Ｃf 点を中心に、左右同一の位相角φ（５°≦φ≦９０
°）の範囲で、アーク電圧波形の面積を積分し（ＳL ，
ＳR ）、その差（ＳL −ＳR ）が零になるように開先幅
方向（Ｘ軸）のトーチ位置ずれを修正するものである。
また、トーチ高さ方向（Ｙ軸）については、アークの１
回転ごとに溶接電流波形の面積が一定になるように制御
している。つまり、アーク長一定制御である。
は、図８に示すようにアーク電圧波形とアーク回転位置
（Ｃf ，Ｒ，ＣR ，Ｌ）を検出し、溶接進行方向前方の
Ｃf 点を中心に、左右同一の位相角φ（５°≦φ≦９０
°）の範囲で、アーク電圧波形の面積を積分し（ＳL ，
ＳR ）、その差（ＳL −ＳR ）が零になるように開先幅
方向（Ｘ軸）のトーチ位置ずれを修正するものである。
また、トーチ高さ方向（Ｙ軸）については、アークの１
回転ごとに溶接電流波形の面積が一定になるように制御
している。つまり、アーク長一定制御である。
【００１０】そこで本発明は、この公知の高速回転アー
ク溶接法とアークセンサ方式の開先倣い制御方法を組み
合わせて上記の鉄骨部材の仕口溶接に適用することによ
り上記従来の課題を解決しようとするものであり、高能
率、高品質の溶接が可能な鉄骨部材の仕口溶接方法を提
供することを目的とする。
ク溶接法とアークセンサ方式の開先倣い制御方法を組み
合わせて上記の鉄骨部材の仕口溶接に適用することによ
り上記従来の課題を解決しようとするものであり、高能
率、高品質の溶接が可能な鉄骨部材の仕口溶接方法を提
供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る鉄骨部材の仕口溶接方法は、仕口部の
開先形状を板厚８〜５０mmにおいてルートギャップ４〜
１０mmとする狭開先形状とし、溶接電流Ｉa を１．２mm
径ワイヤのときＩａ＝３００〜５００Ａ，１．６mm径ワ
イヤのときＩａ＝４００〜６００Ａとし、アーク回転速
度３０〜１００Ｈｚ，アーク回転直径２〜６mmの条件で
高速回転アーク溶接法を適用し、かつ、アークセンサに
よる開先倣い制御のもとで仕口部の多層盛り溶接を行
い、さらに最終層を溶接するときは溶接制御装置のメモ
リに記憶しておいた前回層溶接時の溶接進行方向位置に
対応する開先幅方向（Ｘ軸）のトーチ位置データを溶接
進行方向位置に応じて前記メモリから読み出して、現在
のトーチ位置データが前回層の前記トーチ位置データと
一致するようにＸ軸方向のトーチ位置を制御しながら溶
接することを特徴とするものである。
め、本発明に係る鉄骨部材の仕口溶接方法は、仕口部の
開先形状を板厚８〜５０mmにおいてルートギャップ４〜
１０mmとする狭開先形状とし、溶接電流Ｉa を１．２mm
径ワイヤのときＩａ＝３００〜５００Ａ，１．６mm径ワ
イヤのときＩａ＝４００〜６００Ａとし、アーク回転速
度３０〜１００Ｈｚ，アーク回転直径２〜６mmの条件で
高速回転アーク溶接法を適用し、かつ、アークセンサに
よる開先倣い制御のもとで仕口部の多層盛り溶接を行
い、さらに最終層を溶接するときは溶接制御装置のメモ
リに記憶しておいた前回層溶接時の溶接進行方向位置に
対応する開先幅方向（Ｘ軸）のトーチ位置データを溶接
進行方向位置に応じて前記メモリから読み出して、現在
のトーチ位置データが前回層の前記トーチ位置データと
一致するようにＸ軸方向のトーチ位置を制御しながら溶
接することを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】鉄骨部材の板厚は普通８〜５０mmであり、この
範囲の板厚に適する狭開先の寸法は、トーチノズルの外
径、アークの回転直径、さらに多層盛り溶接を図３に示
すように各層１パスで行うことを考慮し、ルートギャプ
を４〜１０mmとする。
範囲の板厚に適する狭開先の寸法は、トーチノズルの外
径、アークの回転直径、さらに多層盛り溶接を図３に示
すように各層１パスで行うことを考慮し、ルートギャプ
を４〜１０mmとする。
【００１３】このような狭開先に対し高速回転アーク溶
接法を適用し、かつ、アークセンサ方式の開先倣い制御
方法を用いて多層盛り溶接を行う。このときアーク回転
速度は３０〜１００Ｈｚ，アーク回転直径は２〜６mmと
し、さらに溶接電流Ｉa は１．２mm径ワイヤのときＩa
＝３００〜５００Ａ，１．６mm径ワイヤのときＩa ＝４
００〜６００Ａとする。高速回転アーク溶接法なので、
通常のアーク回転しない溶接法よりも大電流を用いるこ
とができ、アーク直下の溶融池に回転作用を生じさせる
ので、図２，図３に示すように隅部の溶込みが十分に行
われ、かつ、良好なビード形状が得られる。
接法を適用し、かつ、アークセンサ方式の開先倣い制御
方法を用いて多層盛り溶接を行う。このときアーク回転
速度は３０〜１００Ｈｚ，アーク回転直径は２〜６mmと
し、さらに溶接電流Ｉa は１．２mm径ワイヤのときＩa
＝３００〜５００Ａ，１．６mm径ワイヤのときＩa ＝４
００〜６００Ａとする。高速回転アーク溶接法なので、
通常のアーク回転しない溶接法よりも大電流を用いるこ
とができ、アーク直下の溶融池に回転作用を生じさせる
ので、図２，図３に示すように隅部の溶込みが十分に行
われ、かつ、良好なビード形状が得られる。
【００１４】また溶接の省力化、自動化のため溶接ロボ
ットを使用するのでアークセンサ方式の開先倣い制御に
て溶接線の自動倣い動作を行わせる。この場合、多層盛
り溶接の最終層は開先倣い制御ができないので、その前
の層の溶接時に用いた溶接進行方向位置に対応するＸ軸
位置データ（Ｘ軸方向のトーチ位置データ）を溶接制御
装置のメモリに記憶しておき、そのＸ軸位置データを溶
接進行方向位置に応じて再現する方法で溶接することに
より、すなわち、最終層を溶接するときは、メモリに記
憶されている前回層のトーチ位置データを読み出して、
現在のトーチ位置データが前回層のトーチ位置データと
一致するようにＸ軸方向のトーチ位置を制御しながら溶
接することにより、仕口部の狭開先溶接が完全なものと
なる。
ットを使用するのでアークセンサ方式の開先倣い制御に
て溶接線の自動倣い動作を行わせる。この場合、多層盛
り溶接の最終層は開先倣い制御ができないので、その前
の層の溶接時に用いた溶接進行方向位置に対応するＸ軸
位置データ（Ｘ軸方向のトーチ位置データ）を溶接制御
装置のメモリに記憶しておき、そのＸ軸位置データを溶
接進行方向位置に応じて再現する方法で溶接することに
より、すなわち、最終層を溶接するときは、メモリに記
憶されている前回層のトーチ位置データを読み出して、
現在のトーチ位置データが前回層のトーチ位置データと
一致するようにＸ軸方向のトーチ位置を制御しながら溶
接することにより、仕口部の狭開先溶接が完全なものと
なる。
【００１５】
【実施例】図１は本発明方法の対象となる仕口部の狭開
先形状を示すものである。図１は仕口コア１０のダイヤ
フラム１２と梁３０のフランジ３１との継手１３（図４
参照）を成す狭開先１７を示しているが、ダイヤフラム
１２と角コラム１１との継手１４も同様に狭開先に形成
される。これらの狭開先の溶接では溶接ロボット（図示
せず）の使用が可能だからである。継手１３の溶接時に
は溶接ロボットを梁３０またはその近傍の足場等に設置
して行えばよい。継手１４は仕口コア１０を工場生産と
するのでその時に仕口コア１０を回転台（図示せず）等
で回転させながら溶接する。
先形状を示すものである。図１は仕口コア１０のダイヤ
フラム１２と梁３０のフランジ３１との継手１３（図４
参照）を成す狭開先１７を示しているが、ダイヤフラム
１２と角コラム１１との継手１４も同様に狭開先に形成
される。これらの狭開先の溶接では溶接ロボット（図示
せず）の使用が可能だからである。継手１３の溶接時に
は溶接ロボットを梁３０またはその近傍の足場等に設置
して行えばよい。継手１４は仕口コア１０を工場生産と
するのでその時に仕口コア１０を回転台（図示せず）等
で回転させながら溶接する。
【００１６】この狭開先１７の寸法は、板厚ｔ＝８〜５
０mmにおいてルートギャップＧ＝４〜１０mmとする。ル
ートギャップが４mmより狭くなるとトーチノズル先端を
挿入できなくなり、１０mmより広くなると各層１パスで
溶接するには不都合が生じ、溶接欠陥が発生し易くなる
からである。
０mmにおいてルートギャップＧ＝４〜１０mmとする。ル
ートギャップが４mmより狭くなるとトーチノズル先端を
挿入できなくなり、１０mmより広くなると各層１パスで
溶接するには不都合が生じ、溶接欠陥が発生し易くなる
からである。
【００１７】梁３０のウエブ３２にはスカラップ３３を
設け、このスカラップ３３の空間を利用して狭開先１７
の裏側に裏当材１６を当てる。そしてこの狭開先１７に
高速回転アーク溶接法を適用して多層盛り溶接をする。
設け、このスカラップ３３の空間を利用して狭開先１７
の裏側に裏当材１６を当てる。そしてこの狭開先１７に
高速回転アーク溶接法を適用して多層盛り溶接をする。
【００１８】このとき溶接条件は溶接電流Ｉa ＝３００
〜５００Ａ（１．２mm径ワイヤのとき）またはＩa ＝４
００〜６００Ａ（１．６mm径ワイヤのとき）とし、回転
アークの条件はアーク回転速度３０〜１００Ｈｚ，アー
ク回転直径２〜６mmとする。またアークセンサ方式の開
先倣い制御方法を用いて溶接ロボットの溶接トーチの狙
い位置を自動的に狭開先１７の中心に制御する。アーク
の回転直径は狭開先１７のルートギャップの寸法より定
まる。またアークセンサの制御応答性を良くするにはア
ーク回転速度が３０Ｈｚ以上とするのが適当であり、ま
た開先側壁の溶込み、ビード表面の湾曲度（図２参照）
等の見地からアーク回転速度の最大値は１００Ｈｚとす
るのが適当である。図２において、１は溶接トーチ、２
は溶接ワイヤ、３はアーク、４はビードである。
〜５００Ａ（１．２mm径ワイヤのとき）またはＩa ＝４
００〜６００Ａ（１．６mm径ワイヤのとき）とし、回転
アークの条件はアーク回転速度３０〜１００Ｈｚ，アー
ク回転直径２〜６mmとする。またアークセンサ方式の開
先倣い制御方法を用いて溶接ロボットの溶接トーチの狙
い位置を自動的に狭開先１７の中心に制御する。アーク
の回転直径は狭開先１７のルートギャップの寸法より定
まる。またアークセンサの制御応答性を良くするにはア
ーク回転速度が３０Ｈｚ以上とするのが適当であり、ま
た開先側壁の溶込み、ビード表面の湾曲度（図２参照）
等の見地からアーク回転速度の最大値は１００Ｈｚとす
るのが適当である。図２において、１は溶接トーチ、２
は溶接ワイヤ、３はアーク、４はビードである。
【００１９】なお、回転アークを得る方式としては、偏
心チップ方式（特公昭６３−３９３４６号）と偏心回転
機構方式（特開昭６２−１０４６８４号）とがあるが、
ここでは偏心チップ方式で示してあり、溶接トーチ１の
先端に溶接ワイヤ２への給電をする偏心チップ５を設
け、溶接ワイヤ２の先端がトーチ軸心より偏心するよう
に送給している。
心チップ方式（特公昭６３−３９３４６号）と偏心回転
機構方式（特開昭６２−１０４６８４号）とがあるが、
ここでは偏心チップ方式で示してあり、溶接トーチ１の
先端に溶接ワイヤ２への給電をする偏心チップ５を設
け、溶接ワイヤ２の先端がトーチ軸心より偏心するよう
に送給している。
【００２０】上記のような高速回転アーク溶接法とする
と、アーク力がアーク直下で分散されるので、ビード４
の表面が凹状に平滑になり、溶融池の回転作用で開先側
壁の溶込みも十分に行われる。
と、アーク力がアーク直下で分散されるので、ビード４
の表面が凹状に平滑になり、溶融池の回転作用で開先側
壁の溶込みも十分に行われる。
【００２１】狭開先１７の多層盛り溶接は、図３に示す
ように通常５パス位で行われるが、１パス目から４パス
目までは上記アークセンサ方式の開先倣い制御方法を用
いて制御できるが、最終層の５パス目はトーチ高さ方向
（Ｙ軸）の制御はアークセンサ方式とすることができる
が、開先幅方向（Ｘ軸）は開先形状が不明瞭となるため
アークセンサ方式の開先倣い制御が正確にできない。そ
こで、５パス目の溶接のときは４パス目のＸ軸位置デー
タを溶接進行方向位置に対応してロボットコントローラ
（図示せず）で記憶しておき、その記憶されているＸ軸
位置データを溶接進行方向位置に応じて再現する方法で
溶接する。
ように通常５パス位で行われるが、１パス目から４パス
目までは上記アークセンサ方式の開先倣い制御方法を用
いて制御できるが、最終層の５パス目はトーチ高さ方向
（Ｙ軸）の制御はアークセンサ方式とすることができる
が、開先幅方向（Ｘ軸）は開先形状が不明瞭となるため
アークセンサ方式の開先倣い制御が正確にできない。そ
こで、５パス目の溶接のときは４パス目のＸ軸位置デー
タを溶接進行方向位置に対応してロボットコントローラ
（図示せず）で記憶しておき、その記憶されているＸ軸
位置データを溶接進行方向位置に応じて再現する方法で
溶接する。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、高速回転
アーク溶接法によるアークセンサ方式の開先倣い制御方
法とすることで鉄骨部材の仕口部の狭開先溶接が可能と
なり、高能率、高品質の仕口溶接が実現できる。
アーク溶接法によるアークセンサ方式の開先倣い制御方
法とすることで鉄骨部材の仕口部の狭開先溶接が可能と
なり、高能率、高品質の仕口溶接が実現できる。
【図１】本発明方法の対象となる狭開先の形状を示す仕
口部の断面図である。
口部の断面図である。
【図２】狭開先での高速回転アーク溶接法を示す模式図
である。
である。
【図３】狭開先の多層盛り溶接を示す模式図である。
【図４】従来の仕口部の構成を示す斜視図である。
【図５】従来のレ型開先の形状を示す断面図である。
【図６】従来のレ型開先の多層盛り溶接を示す模式図で
ある。
ある。
【図７】従来の狭開先の溶接を示す模式図である。
【図８】従来のアークセンサ方式の開先倣い制御方法を
示す説明図である。
示す説明図である。
１０ 仕口コア １１ 角コラム １２ ダイヤフラム １３ 継手 １４ 継手 １７ 狭開先 ３０ 梁 ３１ フランジ
Claims (1)
- 【請求項１】 仕口部の開先を板厚８〜５０mmにおいて
ルートギャップ４〜１０mmの狭開先に形成し、 溶接電流Ｉa を１．２mm径ワイヤのときＩａ＝３００〜
５００Ａ，１．６mm径ワイヤのときＩａ＝４００〜６０
０Ａとし、 アーク回転速度３０〜１００Ｈｚ，アーク回転直径２〜
６mmの条件で高速回転アーク溶接法を適用し、かつ、ア
ークセンサによる開先倣い制御のもとで前記仕口部の多
層盛り溶接を行い、 最終層を溶接するときは溶接制御装置のメモリに記憶し
ておいた前回層溶接時の溶接進行方向位置に対応する開
先幅方向（Ｘ軸）のトーチ位置データを溶接進行方向位
置に応じて前記メモリから読み出して、現在のトーチ位
置データが前回層の前記トーチ位置データと一致するよ
うにＸ軸方向のトーチ位置を制御しながら溶接すること
を特徴とする鉄骨部材の仕口溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2408045A JP2522114B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 鉄骨部材の仕口溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2408045A JP2522114B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 鉄骨部材の仕口溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04228262A JPH04228262A (ja) | 1992-08-18 |
| JP2522114B2 true JP2522114B2 (ja) | 1996-08-07 |
Family
ID=18517551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2408045A Expired - Lifetime JP2522114B2 (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | 鉄骨部材の仕口溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2522114B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6202496B2 (ja) * | 2013-10-23 | 2017-09-27 | 譲二 山下 | 溶接補助部材及び溶接補助部材を利用した溶接工法 |
| JP6763818B2 (ja) * | 2017-04-20 | 2020-09-30 | 株式会社ダイヘン | アーク溶接装置及びアーク溶接方法 |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP2408045A patent/JP2522114B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04228262A (ja) | 1992-08-18 |
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