JP2791400B2 - 消耗電極式のアーク溶接方法及びアーク溶接装置 - Google Patents

消耗電極式のアーク溶接方法及びアーク溶接装置

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    • B23K9/1274—Using non-contact, optical means, e.g. laser means

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、溶接ギャップが
存する母材の溶接を行う消耗電極式のアーク溶接方法及
びアーク溶接装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１０は、従来例の消耗電極式のアーク
溶接装置による溶接を説明するための模式図である。同
図において１は上下に延設された第１母材であり、また
２は、第１母材１の中途部に上端が位置し、第１母材に
沿わせるように配置された第２母材である。これら第１
母材１及び第２母材２は板厚ｔが約２．８ｍｍの薄板で
構成されている。また第１母材１と第２母材２の上端部
との間には溶接ギャップＧが形成されているが、この溶
接ギャップＧは、両母材１、２の板金工程あるいはプレ
ス工程において生ずることとなるものである。
【０００３】また同図において３３は、溶接トーチ（図
示せず）内のコンタクトチップ（図示せず）を通過し、
ワイヤ送給装置（図示せず）によって母材１、２に向け
て送給される溶接ワイヤである。そして図の矢印は、こ
の溶接ワイヤ３３の狙い位置を示し、それは、第２母材
２の上端面の延長と第１母材１の表面とが交差する位置
である。
【０００４】上記溶接においては、一般的には溶接ワイ
ヤ３３に溶接電源（図示せず）の正極を接続し、第１母
材１及び第２母材２に上記溶接電源の負極を接続する。
そして溶接ワイヤ３３を図に示す矢印の方向に送給しな
がら、この溶接ワイヤ３３の先端部と母材１、２との間
にアークを発生させる。発生したアークによって溶接ワ
イヤ３３の先端側を溶融し、これによって母材１、２間
に溶接金属を形成して溶接ギャップＧを埋めるように溶
接を行う。そしてこのような方法により、２〜３ｍｍ程
度までの溶接ギャップＧであれば、比較的安定して溶接
ができるようになっていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のア
ーク溶接装置及びアーク溶接方法によれば、２〜３ｍｍ
程度までの溶接ギャップＧについて比較的安定した溶接
が可能となっていた。ところが溶接の対象物によって
は、母材１、２の板厚が約２．８ｍｍであるのに対し、
６〜７ｍｍ程度の大きな溶接ギャップＧが生じることが
ある。このような大きな溶接ギャップＧに対しては多量
の溶接金属を形成する必要があり、そのためには溶接電
流を大きくするか、あるいは溶接速度を遅くすることが
考えられる。しかしながらこのようにすると、母材１、
２に対するアーク入熱が大きくなって第１母材１にバー
ンスルーが生じたり、第２母材２の上端部が溶け落ち易
くなり、そのため両母材１、２間に安定したビードを形
成するのが困難になるという問題があった。
【０００６】ところでこのような問題を解決するために
なされたものとして、特開昭５６─８０３７６号公報又
は特開昭５６─８０３７７号公報を挙げることができ
る。しかしながらこれら両公報記載のものは、短絡電流
による溶接ワイヤの溶断を数回に亘って繰り返した後に
定常アークによる溶接を行うというものであるため、第
２母材２の溶け落ちは防止できても溶接速度が遅くなっ
てしまうという問題があった。
【０００７】一方、上記溶接ギャップＧは母材１、２の
板金工程あるいはプレス工程で生じるものであるため、
その大きさは溶接線に沿って一定ではなく、様々に変化
しているのが通常である。溶接線に沿った溶接経路を自
動的に生成して溶接を行うものとして特開昭５８─１２
２１７９号公報や特開昭６０─５４０１１号公報を挙げ
ることができるが、さらに、溶接線に沿って変化する溶
接ギャップＧの大きさに従って溶接条件を自動的に変化
させ、安定した溶接を可能にしたいという要請に応える
必要もあった。
【０００８】この発明は、上記従来の欠点を解決するた
めになされたものであって、その目的は、母材の板厚よ
りも大きい溶接ギャップ等に対しても高速かつ安定な溶
接が可能であり、しかも溶接線に沿って変化する溶接ギ
ャップの大きさに従って自動的に溶接条件を変化させて
安定した溶接をすることが可能な消耗電極式のアーク溶
接方法及びアーク溶接装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そこで請求項１の消耗電
極式のアーク溶接方法は、上下に延設された第１母材１
と、この第１母材１の中途部に上端が位置し、第１母材
１に沿わせるように配置された薄板の第２母材２とを溶
接する消耗電極式のアーク溶接方法において、上記第２
母材２の上端部に向けて反第１母材側の斜め上方からア
ークを発生させ、その上端から所定高さＬの第２母材２
を溶融させてこれを溶接金属の一部とすると共に、上記
第１母材１と第２母材２上端部との間の溶接ギャップＧ
を検知して、この溶接ギャップＧが大きいほど第２母材
２を溶融させる上記所定高さＬを高くすることを特徴と
している。
【００１０】また請求項１０の消耗電極式アーク溶接装
置は、上下に延設された第１母材１と、この第１母材１
の中途部に上端が位置し、第１母材１に沿わせるように
配置された薄板の第２母材２とを溶接する消耗電極式の
アーク溶接装置において、上記第２母材２の上端部に向
けて反第１母材側の斜め上方からアークを発生させ、そ
の上端から所定高さＬの第２母材２を溶融させてこれを
溶接金属の一部とするアーク発生手段４、８と、上記第
１母材１と第２母材２上端部との間の溶接ギャップＧを
検知する検知手段５と、上記溶接ギャップＧが大きいほ
ど第２母材２を溶融させる上記所定高さＬが高くなるよ
うアーク発生手段４、８を制御する制御手段７とを設け
たことを特徴としている。
【００１１】上記請求項１の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１０の消耗電極式のアーク溶接装置では、
第２母材２を溶融させてこれを溶接金属の一部としてい
るので、同じ溶接電流に対しても溶接金属量を増加させ
ることができる。また第２母材２の上端から所定高さＬ
を溶融させているから、第１母材１への入熱が制限さ
れ、第１母材１のバーンスルーの発生を抑制できる。ま
たアーク力が第２母材２の溶融部に斜め下方、つまり第
１母材１側に作用するため第２母材２の溶け落ちによる
不具合も回避できる。従って第２母材２の板厚よりも大
きな溶接ギャップＧに対しても安定した溶接を行うこと
が可能となる。
【００１２】請求項２の消耗電極式のアーク溶接方法
は、第２母材２を溶融させる上記所定高さＬは、溶接電
流を変化させることによって増減することを特徴として
いる。
【００１３】請求項１１の消耗電極式のアーク溶接装置
は、上記制御手段７は、溶接電流を変化させることによ
って、第２母材２を溶融させる上記所定高さＬが増減す
るようアーク発生手段４、８を制御することを特徴とし
ている。
【００１４】上記請求項２の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１１の消耗電極式のアーク溶接装置では、
溶接電流によって第２母材２の溶融量を増減させている
ので、溶接速度を維持し、安定な溶接を高速で行うこと
が可能となり、また溶接ギャップＧに応じて溶接電流を
変化させることにより、自動的に溶接条件を変化させて
安定した溶接をすることが可能となる。
【００１５】請求項３の消耗電極式のアーク溶接方法
は、第２母材２を溶融させる上記所定高さＬは、溶接速
度を変化させて増減することを特徴としている。
【００１６】請求項１２の消耗電極式のアーク溶接装置
は、上記制御手段７は、溶接速度を変化させることによ
って第２母材２を溶融させる上記所定高さＬを増減する
ようアーク発生手段４、８を制御することを特徴として
いる。
【００１７】上記請求項３の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１２の消耗電極式のアーク溶接装置では、
より大きな溶接ギャップＧに対しても安定した溶接を確
実に行うことが可能となる。
【００１８】請求項４の消耗電極式のアーク溶接方法
は、溶接ギャップＧが所定値以上であるときは、溶接ギ
ャップＧが大きいほど、溶接電流をより小さな値で制限
することを特徴としている。
【００１９】請求項１３の消耗電極式のアーク溶接装置
は、上記制御手段７は、溶接ギャップＧが所定値以上で
あるときは、溶接ギャップＧが大きいほど、溶接電流を
より小さな値で制限するようにしたことを特徴としてい
る。
【００２０】上記請求項４の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１３の消耗電極式のアーク溶接装置では、
より大きな溶接ギャップＧに対しても、アンダーカット
や溶け落ちを生じさせることなく、確実な溶接が可能と
なる。
【００２１】請求項５の消耗電極式のアーク溶接方法
は、溶接ギャップＧが所定の基準値以上であるときは、
発生させたアークを溶接線と直交する方向への振動成分
を有するように揺動することを特徴としている。
【００２２】請求項１４の消耗電極式のアーク溶接装置
は、上記制御手段７は、溶接ギャップＧが所定の基準値
以上であるときは、発生させたアークが溶接線と直交す
る方向への振動成分を有して揺動するよう上記アーク発
生手段４、８を制御することを特徴としている。
【００２３】上記請求項５の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１４の消耗電極式のアーク溶接装置では、
アークを揺動させているので幅広のビードを安定して形
成でき、そのため大きな溶接ギャップＧに対して安定し
た溶接を行うことが可能となる。
【００２４】請求項６の消耗電極式のアーク溶接方法
は、溶接ギャップＧが大きいほど、その振幅が大きくな
るようアークを揺動することを特徴としている。
【００２５】請求項１５の消耗電極式のアーク溶接装置
は、上記制御手段７は、溶接ギャップＧが大きいほど、
揺動するアークの振幅が大きくなるようアーク発生手段
４、８を制御することを特徴としている。
【００２６】上記請求項６の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１５の消耗電極式のアーク溶接装置では、
溶接ギャップＧの大きさに対応して揺動の振幅が変化す
るようにしているので、溶接ギャップＧに対応して自動
的に溶接条件を変化させ、大きな溶接ギャップＧに対し
ても安定した溶接を行うことが可能となる。
【００２７】請求項７の消耗電極式のアーク溶接方法
は、揺動するアークの振幅が大きくなるほど溶接速度を
遅くすることを特徴としている。
【００２８】請求項１６の消耗電極式のアーク溶接装置
は、上記制御手段７は、揺動するアークの振幅が大きく
なるほど溶接速度が遅くなるようアーク発生手段４、８
を制御することを特徴としている。
【００２９】上記請求項７の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１６の消耗電極式のアーク溶接装置では、
大きな溶接ギャップＧに対してより一層安定した溶接を
行うことが可能となる。
【００３０】請求項８の消耗電極式のアーク溶接方法
は、上記アークは、第２母材２の上端における反第１母
材側のコーナ近傍に向けて発生させることを特徴として
いる。
【００３１】請求項１７の消耗電極式のアーク溶接装置
は、上記アーク発生手段４、８は、第２母材２の上端に
おける反第１母材側のコーナ近傍に向けてアークを発生
させることを特徴としている。
【００３２】上記請求項８の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１７の消耗電極式のアーク溶接装置では、
安定した溶接を確実に行うことが可能となる。
【００３３】請求項９の消耗電極式のアーク溶接方法
は、約２．４〜３．２ｍｍの板厚ｔの第２母材２に対
し、直径約１．２〜１．４ｍｍの溶接ワイヤ３を用いる
と共に、上記アークは、上記コーナを中心に、第１母材
１側への距離ｍが約１ｍｍの上端面上の位置と、下方へ
の距離ｎが約１ｍｍの反第１母材側面上の位置との間に
形成される領域に向けて、水平を成す角度αが約２５〜
５０°となるように発生させることを特徴としている。
【００３４】請求項１８の消耗電極式のアーク溶接装置
は、約２．４〜３．２ｍｍの板厚ｔの第２母材２に対
し、直径約１．２〜１．４ｍｍの溶接ワイヤ３を用いる
と共に、上記アーク発生手段４、８は、上記コーナを中
心に、第１母材１側への距離ｍが約１ｍｍの上端面上の
位置と、下方への距離ｎが約１ｍｍの反第１母材側面上
の位置との間に形成される領域に向けて、水平を成す角
度αが約２５〜５０°となるようにアークを発生させる
ことを特徴としている。
【００３５】上記請求項９の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１８の消耗電極式のアーク溶接装置では、
安定した溶接を一段と確実に行うことが可能となる。
【００３６】
【発明の実施の形態】次にこの発明の消耗電極式のアー
ク溶接装置の具体的な実施の形態について、消耗電極式
のアーク溶接方法の実施の形態と共に図面を参照しつつ
詳細に説明する。
【００３７】図３は、上記アーク溶接装置の概略システ
ム図である。同図において５はレーザセンサ（検知手
段）であり、溶接ギャップＧの大きさや、溶接線の位置
等を検知するためのものである。そしてこのレーザセン
サ５の出力信号は、センサコントローラ６で増幅、加工
され、ＲＳ２３２Ｃの通信線を介してコントローラ（制
御手段）７に送信される。また同図に示す４は溶接トー
チであり、８は、溶接電源や溶接ワイヤ送給装置を備え
たアーク制御部８ｂ及び上記溶接トーチ４の移動を行う
ロボットアーム８ａ等を備えた溶接制御部である。そし
てこの溶接制御部８と溶接トーチ４とでアーク発生手段
を構成し、溶接電源から与えられた電力により、溶接ト
ーチ４から溶接線上の母材に向けて送給される直径約
１．２〜１．４ｍｍの溶接ワイヤ３と母材との間にアー
クを発生させるようになっている。
【００３８】図４は、上記アーク溶接装置の制御動作を
説明するブロック図である。レーザセンサ５からは母材
に向けてレーザ光が出射され、その反射光に基づく出力
信号がセンサコントローラ６に送られる。このセンサコ
ントローラ６では上述のように信号の増幅、加工等が行
われ、センサ座標系で計算した溶接位置、ギャップ幅等
をコントローラ７に送信する。そしてこのコントローラ
７は、マイクロコンピュータの機能を含む集積回路を用
いて構成されたものであって、受信した信号に対して座
標変換７ａを行い、溶接ワイヤ３の狙い位置及び溶接ギ
ャップＧの大きさを、ロボット座標系で把握する。そし
てこの結果を用いて適応制御テーブル７ｄから必要な制
御値を読み出し、アーク制御部８ｂの電流、電圧等を制
御する一方、ロボットアーム８ａの軌跡修正７ｃを行
う。また同図における７ｂは、センサコントローラ６か
らコントローラ７への伝送に要する時間等を考慮し、適
切な軌跡修正７ｃを可能とするためのむだ時間処理であ
る。
【００３９】次に上記のようなアーク溶接装置の動作に
ついて説明する。図１は、溶接母材と溶接ワイヤ３の狙
い位置とを説明する図である。溶接母材は上下に延設さ
れた第１母材１と、この第１母材１の中途部に上端が位
置し、第１母材１に沿わせるように配置された第２母材
２とから成り、両母材１、２間には約０〜７ｍｍ程度の
溶接ギャップＧが形成されている。また両母材１、２は
共に板厚ｔが約２．８ｍｍの薄板であり、その材質は圧
延鋼板である。このような溶接母材に対し、上記レーザ
センサ５で第２母材２の上端位置を検知すると、これに
基づいてコントローラ７がロボットアーム８ａを制御す
る。そして溶接ワイヤ３の狙い位置を、上記第２母材２
の上端における反第１母材側のコーナを中心に、第１母
材１側への距離ｍが約１ｍｍの上端面上の位置と、下方
への距離ｎが約１ｍｍの反第１母材側面上の位置との間
に形成される領域内とする。そして上記溶接ワイヤ３
は、この狙い位置に対し、水平となす角度が約２５〜５
０°のトーチ角度αをもって反第１母材側の斜め上方か
ら送給されるようにする。もっともこれらの狙い位置及
びトーチ角度の範囲は、この発明の効果を確実に得るこ
とができる範囲であって、これを逸脱したからといって
本発明の効果が全く得られなくなる訳ではない。
【００４０】図２は、上記のようなアーク溶接装置によ
る溶接を説明する図である。図１を用いて説明したよう
に溶接ワイヤ３が送給されると、アークは第２母材２の
上端部に対して反第１母材側の斜め上方から発生するこ
とになる。するとこのアークによって第２母材２が溶融
し、その上端から所定高さＬ分がアーク圧力によって第
１母材１側に流出して溶接ギャップＧを架橋する溶接金
属の一部となる。この第２母材２の溶融量は溶接電流の
増加に応じて増大するため、図７に示すように全体とし
ての溶接金属量は、略溶接ワイヤ３の溶融のみによって
溶接金属を生成している従来のアーク溶接装置と比較し
て、溶接電流が増加するとより一層増大することにな
る。そこでレーザセンサ５で検知した溶接ギャップＧの
大きさに応じて溶接電流を制御し、これによって溶接金
属量を増減する。すなわち、溶接ギャップＧが大きいほ
ど溶接金属量を増加させるのである。但し溶接ワイヤ３
の送給速度には限界があるため、この限界を超えて溶接
金属量を増加させる場合には、ロボットアーム８ａを制
御して溶接速度を低下させて行う。また上記溶接電流の
適正制御範囲は、図９の斜線で示す領域である。領域Ａ
ではハンピングビードが生じ、また領域Ｂではアンダー
カットや溶け落ちが生じ、領域Ｃでは溶接ワイヤ３の送
給速度が上限を超えるからである。従って溶接ギャップ
Ｇが大きい場合には、動作点が領域Ｂに入らないよう逆
に溶接電流を低下させ、その分を溶接速度の低下で補う
ようにしている。上記アーク溶接装置においては、以上
のように検知した溶接ギャップＧの大きさに応じて第２
母材２の溶融量を増減するのであるが、このときの溶接
ギャップＧの大きさと第２母材２を溶融させる上記所定
高さＬとの関係は、表１に示す通りである。
【００４１】
【表１】
【００４２】さらに溶接ギャップＧが３．５ｍｍ以上に
なると、上記溶接装置では高速回転アークによる溶接を
行う。これは、図５にその機構を示すように、回転モー
タ１１と自動調心ベアリングを備えた偏心ギア１２との
働きによって溶接ワイヤ３の先端を高速に回転させるも
のであり、その回転周波数は例えば溶接ギャップＧが
３．５ｍｍ前後のときに約６０Ｈｚ、６〜７ｍｍのとき
に約１００Ｈｚとなるようにして、溶接ギャップＧの増
大とともにその回転を高速にする。さらに溶接ギャップ
Ｇが５．２ｍｍ以上になると、溶接ワイヤ３のウィービ
ングをも加えて行う。つまりロボットアーム８ａ等のト
ーチ移動機構を駆動することにより、発生させたアーク
を溶接線と直交する方向への振動成分を有するように揺
動するのである。そしてその振幅は溶接ギャップＧの増
大とともに大きくなるようにし、例えば溶接ギャップＧ
が５．２ｍｍのときに約１．０ｍｍの振幅、また溶接ギ
ャップＧが６〜７ｍｍのときには約１．５ｍｍの振幅と
なるようにしている。以上のような回転アークとウィー
ビングとを行ったときのアークの軌跡を、図６に模式的
に示している。またウィービングを行うとアークの移動
に溶接線と直交する成分が含まれるようになるため、そ
の振幅に応じて溶接速度を遅くするようにしている。
【００４３】上記のように構成されたアーク溶接装置及
びこのアーク溶接装置を用いて行うアーク溶接方法で
は、第２母材２を溶融させてこれを溶接金属の一部とし
ている。従って溶接金属量は従来よりも増大し、大きな
溶接ギャップＧでも安定した溶接をすることができる。
また上記では、アークの狙い位置によって入熱の分散を
制御し、安定な溶接をすることができる。すなわち、ア
ークの狙い位置を第２母材２の上端部コーナ近傍とし、
これに斜め上方からアークを発生させるようにしたの
で、第１母材１に与える入熱を減少させ、その溶け落ち
等を防止できるのである。さらに第２母材２は、その上
端から所定高さＬを溶融させると共に、第１母材１の方
向へとアーク力を作用させ、溶融させなかった部分にお
いて第１母材１との間にビードを形成している。従って
第２母材２が溶け落ちて溶接が不安定になるという従来
の問題点を解消することができる。そして第２母材２の
溶融量は、レーザセンサ５で検知した溶接ギャップＧの
大きさに応じて溶接電流により増減させている。従って
溶接ギャップＧに応じて自動的に溶接条件を変化させ、
必要な量だけ第２母材２を溶融させて安定したビードが
形成でき、しかも溶接速度を高速に維持することができ
る。また溶接ワイヤ３の送給速度が上限になると溶接速
度を遅くすることによって溶接金属量を増加させ、さら
に図９に示す領域Ｂに突入することのないよう所定値以
上の溶接ギャップＧに対しては溶接電流を制限してい
る。従ってより大きな溶接ギャップＧに対しても、アン
ダーカットや溶け落ちを生じさせることなく、確実な溶
接ができる。
【００４４】また上記では溶接ギャップＧが３．５ｍｍ
以上になると回転アークによる溶接を行うようにしてい
る。このようにするとアーク圧力やアーク熱等が溶融池
に対して均一に分散されるので、溶接金属の溶け込み形
状が中央集中型から周辺分散型に変化すると共にビード
表面も平滑化される。さらに溶接ギャップＧが５．２ｍ
ｍ以上になるとウィービングを行っている。従ってビー
ド幅を増加させても安定した溶接ができる。そして検知
した溶接ギャップＧの幅に応じてウィービングの振幅を
増減させ、しかもそれに対応して溶接速度を制御してい
る。そのためレーザセンサ５によって検出した溶接ギャ
ップＧの大きさに応じて、板厚ｔが２．８ｍｍの母材
１、２に対し、約６〜７ｍｍの溶接ギャップＧまで安定
した溶接をすることができる。またウィービングと回転
アークとを併用することにより、アーク力の見かけ上の
低下等によって高速限界のハンピングが発生しにくくな
り、溶接速度の高速化を図ることができる。
【００４５】ところで溶接線は、溶接を行う対象物の形
状等に従って曲折しているのが通常である。従って母材
１、２に対するトーチの角度、すなわち前進角、後退
角、下り坂あるいはトーチ角度α等が種々に変化したと
きにおける溶接の安定性は重要である。上記においては
第２母材２を溶接金属の一部としているので十分な溶接
金属量を確保することができ、そのためトーチの角度が
種々に変化した場合にも十分な溶接の安定性を確保する
ことができる。
【００４６】以上にこの発明の具体的な実施の形態につ
いて説明したが、この発明は上記形態に限定されるもの
ではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施するこ
とができる。上記では溶接ギャップＧが大きい場合にウ
ィービングと回転アークとを併用したが、図８に示すよ
うに溶接ギャップＧが３．５ｍｍ以上でウィービングの
みを行うようにしてもよい。ウィービングはロボットア
ーム８ａで行うものであるから、このようにすると図５
に示す機構が不要となり、安定した溶接を可能としつつ
装置の簡素化を図ることができる。また上記では板厚ｔ
が約２．８ｍｍの薄板を用いたが、この板厚ｔに限ら
ず、約２．４〜３．２ｍｍの板厚ｔを有する薄板に対し
てこの発明を適用し、同様の効果を得ることができる。
もっともこの板厚の範囲にしても、本発明の効果を確実
に得ることができる範囲ということであって、これを少
しで逸脱すれば本発明の効果が得られないということで
はない。
【００４７】
【発明の効果】上記請求項１の消耗電極式のアーク溶接
方法又は請求項１０の消耗電極式のアーク溶接装置で
は、第２母材を溶融させてこれを溶接金属の一部として
いるので、同じ溶接電流に対しても溶接金属量を増加さ
せることができる。また第２母材の上端から所定高さを
溶融させているから、第１母材への入熱が制限され、第
１母材のバーンスルーの発生を抑制できる。またアーク
力が第２母材の溶融部に斜め下方、つまり第１母材側に
作用するため第２母材の溶け落ちによる不具合も回避で
きる。従って第２母材の板厚よりも大きな溶接ギャップ
に対しても安定した溶接を行うことが可能となる。
【００４８】上記請求項２の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１１の消耗電極式のアーク溶接装置では、
溶接電流によって第２母材の溶融量を増減させているの
で、溶接速度を維持し、安定な溶接を高速で行うことが
可能となり、また溶接ギャップに応じて溶接電流を変化
させることにより、自動的に溶接条件を変化させて安定
した溶接をすることが可能となる。
【００４９】上記請求項３の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１２の消耗電極式のアーク溶接装置では、
より大きな溶接ギャップに対しても安定した溶接を確実
に行うことが可能となる。
【００５０】上記請求項４の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１３の消耗電極式のアーク溶接装置では、
より大きな溶接ギャップに対しても、アンダーカットや
溶け落ちを生じさせることなく、確実な溶接が可能とな
る。
【００５１】上記請求項５の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１４の消耗電極式のアーク溶接装置では、
アークを揺動させているので、幅広のビードを安定して
形成でき、そのため大きな溶接ギャップに対して安定し
た溶接を行うことが可能となる。
【００５２】上記請求項６の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１５の消耗電極式のアーク溶接装置では、
溶接ギャップの大きさに対応して揺動の振幅が変化する
ようにしているので、溶接ギャップに対応して自動的に
溶接条件を変化させ、大きな溶接ギャップに対しても安
定した溶接を行うことが可能となる。
【００５３】上記請求項７の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１６の消耗電極式のアーク溶接装置では、
大きな溶接ギャップに対してより一層安定した溶接を行
うことが可能となる。
【００５４】上記請求項８の消耗電極式のアーク溶接方
法又は請求項１７の消耗電極式のアーク溶接装置では、
安定した溶接を確実に行うことが可能となる。
【００５５】上記請求項９の消耗電極式のアーク溶接方
法又は、請求項１８の消耗電極式のアーク溶接装置で
は、安定した溶接を一段と確実に行うことが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のアーク溶接方法又はアーク溶接装置
における溶接を説明する模式図である。
【図２】上記溶接方法の一例を説明する模式図である。
【図３】上記アーク溶接装置の一例の概略システム図で
ある。
【図４】上記アーク溶接装置の制御動作を説明するブロ
ック図である。
【図５】回転アークを行う機構を示す斜視図である。
【図６】アークの軌跡を示す説明図である。
【図７】溶接金属量と溶接電流との関係を示すグラフで
ある。
【図８】アークの軌跡を示す説明図である。
【図９】溶接電流の適正制御領域を示すグラフである。
【図１０】従来例の溶接を説明する模式図である。
【符号の説明】
１ 第１母材 ２ 第２母材 ３ 溶接ワイヤ ４ 溶接トーチ ５ レーザセンサ ６ センサコントローラ ７ コントローラ ８ 溶接制御部 Ｌ 所定高さ Ｇ 溶接ギャップ ｔ 板厚 α トーチ角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 二薮 秀喜 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石工場内 (56)参考文献 特開 昭63−192562（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−27775（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 9/173 B23K 9/095 510 B23K 33/00

Claims (18)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 上下に延設された第１母材（１）と、こ
    の第１母材（１）の中途部に上端が位置し、第１母材
    （１）に沿わせるように配置された薄板の第２母材
    （２）とを溶接する消耗電極式のアーク溶接方法におい
    て、上記第２母材（２）の上端部に向けて反第１母材側
    の斜め上方からアークを発生させ、その上端から所定高
    さ（Ｌ）の第２母材（２）を溶融させてこれを溶接金属
    の一部とすると共に、上記第１母材（１）と第２母材
    （２）上端部との間の溶接ギャップ（Ｇ）を検知して、
    この溶接ギャップ（Ｇ）が大きいほど第２母材（２）を
    溶融させる上記所定高さ（Ｌ）を高くすることを特徴と
    する消耗電極式のアーク溶接方法。
  2. 【請求項２】 第２母材（２）を溶融させる上記所定高
    さ（Ｌ）は、溶接電流を変化させることによって増減す
    ることを特徴とする請求項１の消耗電極式のアーク溶接
    方法。
  3. 【請求項３】 第２母材（２）を溶融させる上記所定高
    さ（Ｌ）は、溶接速度を変化させて増減することを特徴
    とする請求項２の消耗電極式のアーク溶接方法。
  4. 【請求項４】 溶接ギャップ（Ｇ）が所定値以上である
    ときは、溶接ギャップ（Ｇ）が大きいほど、溶接電流を
    より小さな値で制限することを特徴とする請求項３の消
    耗電極式のアーク溶接方法。
  5. 【請求項５】 溶接ギャップ（Ｇ）が所定の基準値以上
    であるときは、発生させたアークを溶接線と直交する方
    向への振動成分を有するように揺動することを特徴とす
    る請求項１〜請求項４のいずれかの消耗電極式のアーク
    溶接方法。
  6. 【請求項６】 溶接ギャップ（Ｇ）が大きいほど、その
    振幅が大きくなるようアークを揺動することを特徴とす
    る請求項５の消耗電極式のアーク溶接方法。
  7. 【請求項７】 揺動するアークの振幅が大きくなるほど
    溶接速度を遅くすることを特徴とする請求項６の消耗電
    極式のアーク溶接方法。
  8. 【請求項８】 上記アークは、第２母材（２）の上端に
    おける反第１母材側のコーナ近傍に向けて発生させるこ
    とを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかの消耗電
    極式のアーク溶接方法。
  9. 【請求項９】 約２．４〜３．２ｍｍの板厚（ｔ）の第
    ２母材（２）に対し、直径約１．２〜１．４ｍｍの溶接
    ワイヤ（３）を用いると共に、上記アークは、上記コー
    ナを中心に、第１母材（１）側への距離（ｍ）が約１ｍ
    ｍの上端面上の位置と、下方への距離（ｎ）が約１ｍｍ
    の反第１母材側面上の位置との間に形成される領域に向
    けて、水平と成す角度（α）が約２５〜５０°となるよ
    うに発生させることを特徴とする請求項８の消耗電極式
    のアーク溶接方法。
  10. 【請求項１０】 上下に延設された第１母材（１）と、
    この第１母材（１）の中途部に上端が位置し、第１母材
    （１）に沿わせるように配置された薄板の第２母材
    （２）とを溶接する消耗電極式のアーク溶接装置におい
    て、上記第２母材（２）の上端部に向けて反第１母材側
    の斜め上方からアークを発生させ、その上端から所定高
    さ（Ｌ）の第２母材（２）を溶融させてこれを溶接金属
    の一部とするアーク発生手段（４）（８）と、上記第１
    母材（１）と第２母材（２）上端部との間の溶接ギャッ
    プ（Ｇ）を検知する検知手段（５）と、上記溶接ギャッ
    プ（Ｇ）が大きいほど第２母材（２）を溶融させる上記
    所定高さ（Ｌ）が高くなるようアーク発生手段（４）
    （８）を制御する制御手段（７）とを設けたことを特徴
    とする消耗電極式のアーク溶接装置。
  11. 【請求項１１】 上記制御手段（７）は、溶接電流を変
    化させることによって、第２母材（２）を溶融させる上
    記所定高さ（Ｌ）が増減するようアーク発生手段（４）
    （８）を制御することを特徴とする請求項１０の消耗電
    極式のアーク溶接装置。
  12. 【請求項１２】 上記制御手段（７）は、溶接速度を変
    化させることによって第２母材（２）を溶融させる上記
    所定高さ（Ｌ）を増減するようアーク発生手段（４）
    （８）を制御することを特徴とする請求項１１の消耗電
    極式のアーク溶接装置。
  13. 【請求項１３】 上記制御手段（７）は、溶接ギャップ
    （Ｇ）が所定値以上であるときは、溶接ギャップ（Ｇ）
    が大きいほど、溶接電流をより小さな値で制限するよう
    にしたことを特徴とする請求項１２の消耗電極式のアー
    ク溶接装置。
  14. 【請求項１４】 上記制御手段（７）は、溶接ギャップ
    （Ｇ）が所定の基準値以上であるときは、発生させたア
    ークが溶接線と直交する方向への振動成分を有して揺動
    するよう上記アーク発生手段（４）（８）を制御するこ
    とを特徴とする請求項１０〜請求項１３のいずれかの消
    耗電極式のアーク溶接装置。
  15. 【請求項１５】 上記制御手段（７）は、溶接ギャップ
    （Ｇ）が大きいほど、揺動するアークの振幅が大きくな
    るようアーク発生手段（４）（８）を制御することを特
    徴とする請求項１４の消耗電極式のアーク溶接装置。
  16. 【請求項１６】 上記制御手段（７）は、揺動するアー
    クの振幅が大きくなるほど溶接速度が遅くなるようアー
    ク発生手段（４）（８）を制御することを特徴とする請
    求項１５の消耗電極式のアーク溶接装置。
  17. 【請求項１７】 上記アーク発生手段（４）（８）は、
    第２母材（２）の上端における反第１母材側のコーナ近
    傍に向けてアークを発生させることを特徴とする請求項
    １０〜請求項１６のいずれかの消耗電極式のアーク溶接
    装置。
  18. 【請求項１８】 約２．４〜３．２ｍｍの板厚（ｔ）の
    第２母材（２）に対し、直径約１．２〜１．４ｍｍの溶
    接ワイヤ（３）を用いると共に、上記アーク発生手段
    （４）（８）は、上記コーナを中心に、第１母材（１）
    側への距離（ｍ）が約１ｍｍの上端面上の位置と、下方
    への距離（ｎ）が約１ｍｍの反第１母材側面上の位置と
    の間に形成される領域に向けて、水平と成す角度（α）
    が約２５〜５０°となるようにアークを発生させること
    を特徴とする請求項１７の消耗電極式のアーク溶接装
    置。
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