JP2915300B2 - 鋼棒の突き合わせ溶接方法及び装置 - Google Patents
鋼棒の突き合わせ溶接方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一対の異形鉄筋等の棒
状鋼材を、細径ワイヤーを用いてガスシールド溶接にて
長手方向に接続するロボット溶接技術の方法及びその装
置に関するものである。
状鋼材を、細径ワイヤーを用いてガスシールド溶接にて
長手方向に接続するロボット溶接技術の方法及びその装
置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の鋼棒継ぎ自動溶接方法は、例えば
特公平６−６１６１５号公報に開示されているように、
カム機構により開先の上下方向及び左右水平方向に一定
の角度をもって、首振り揺動する溶接装置で行ってい
た。
特公平６−６１６１５号公報に開示されているように、
カム機構により開先の上下方向及び左右水平方向に一定
の角度をもって、首振り揺動する溶接装置で行ってい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現場で
の鉄筋工事特に垂直鉄筋においては、上下鉄筋の間の開
先幅は一定の開先形状ではなく、継手毎に変動するのが
普通である。従って常に一定の角度で揺動すれば、開先
の広くなった所では開先上下に融合不良等の欠陥が発生
する。また逆に開先が狭くなると、ワイヤー及び溶接チ
ップ先端が開先壁にタッチし、溶接が中断することにな
る。また、垂直鉄筋では上下開先壁をアークで十分に溶
け込ますため、トーチ角度を積極的に開先壁に向ける必
要があり、通常レ型開先を採用する。しかし従来法のよ
うな一定角度での揺動では、順次上下振り幅を大きくす
る必要のあるレ型開先溶接ができない。また横向き溶接
では開先表面層での仕上げパスで、上部に生じたアンダ
ーカットを防止するためのアンダーカット部の化粧盛り
溶接を行うが、従来法ではそれができないという問題が
あった。
の鉄筋工事特に垂直鉄筋においては、上下鉄筋の間の開
先幅は一定の開先形状ではなく、継手毎に変動するのが
普通である。従って常に一定の角度で揺動すれば、開先
の広くなった所では開先上下に融合不良等の欠陥が発生
する。また逆に開先が狭くなると、ワイヤー及び溶接チ
ップ先端が開先壁にタッチし、溶接が中断することにな
る。また、垂直鉄筋では上下開先壁をアークで十分に溶
け込ますため、トーチ角度を積極的に開先壁に向ける必
要があり、通常レ型開先を採用する。しかし従来法のよ
うな一定角度での揺動では、順次上下振り幅を大きくす
る必要のあるレ型開先溶接ができない。また横向き溶接
では開先表面層での仕上げパスで、上部に生じたアンダ
ーカットを防止するためのアンダーカット部の化粧盛り
溶接を行うが、従来法ではそれができないという問題が
あった。
【０００４】本発明はこのような問題点を解決するもの
であって、溶接ワイヤーの動きを開先条件によって細か
く制御することにより、自動的に高品質な溶接が行える
鋼棒の自動溶接方法及び装置を提供することを目的とす
る。
であって、溶接ワイヤーの動きを開先条件によって細か
く制御することにより、自動的に高品質な溶接が行える
鋼棒の自動溶接方法及び装置を提供することを目的とす
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る溶接方法
は、一対の鋼棒を長手方向に突き合わせ溶接するに際
し、相対する前記鋼棒の端部の開先面内に所定の開先空
間を設けてクランプし、該開先面を長手方向に２分割さ
れた円筒状をなし、一方の半円筒の中央部近傍に開口部
を設け、他方の半円筒の銅製裏当て材の内側の一部を切
り欠き、セラミックスを挿入した複合型裏当て材で包
み、溶接ワイヤーを溶接トーチにより前記開口部から前
記開先面内に挿入して該開先空間の奥部においてアーク
を発生させた後、溶接ワイヤーを該開先空間の奥部から
引き上げる過程で、該溶接ワイヤーに引き上げ方向の位
置に応じた該開先面の鋼棒直径方向と開先幅方向の幅に
比例して順次揺動幅を変化させるとともに、該開先面の
鋼棒直径方向と開先幅方向の前記溶接ワイヤーの移動
を、８の字型、ジグザグ型及び矩形型の１種または２種
以上からなる揺動パターンを使って溶接を行うことを特
徴とする。
は、一対の鋼棒を長手方向に突き合わせ溶接するに際
し、相対する前記鋼棒の端部の開先面内に所定の開先空
間を設けてクランプし、該開先面を長手方向に２分割さ
れた円筒状をなし、一方の半円筒の中央部近傍に開口部
を設け、他方の半円筒の銅製裏当て材の内側の一部を切
り欠き、セラミックスを挿入した複合型裏当て材で包
み、溶接ワイヤーを溶接トーチにより前記開口部から前
記開先面内に挿入して該開先空間の奥部においてアーク
を発生させた後、溶接ワイヤーを該開先空間の奥部から
引き上げる過程で、該溶接ワイヤーに引き上げ方向の位
置に応じた該開先面の鋼棒直径方向と開先幅方向の幅に
比例して順次揺動幅を変化させるとともに、該開先面の
鋼棒直径方向と開先幅方向の前記溶接ワイヤーの移動
を、８の字型、ジグザグ型及び矩形型の１種または２種
以上からなる揺動パターンを使って溶接を行うことを特
徴とする。
【０００６】また本発明に係る溶接装置は、突き合わせ
溶接される一対の鋼棒を支持するクランプ装置と、相対
する前記鋼棒の開先面近傍を包囲する銅板の内面中央部
を切り欠きセラミックスを挿入した複合型裏当て材と、
該裏当て材の上部に設けた開口部に溶接ワイヤーを送り
込む溶接トーチと、該溶接トーチをサーボモーターにて
前記開先面の鋼棒直径方向に円弧状に揺動する揺動機構
と、トーチ先端部近傍に支点を設け開先幅方向に揺動す
る揺動機構と、開先深さ方向に移動する揺動機構を設け
たことを特徴とする。ここで鋼棒直径方向とは図１にお
けるＲ方向、開先幅方向とは同図のＲ方向に直角なＹ方
向と定義する。
溶接される一対の鋼棒を支持するクランプ装置と、相対
する前記鋼棒の開先面近傍を包囲する銅板の内面中央部
を切り欠きセラミックスを挿入した複合型裏当て材と、
該裏当て材の上部に設けた開口部に溶接ワイヤーを送り
込む溶接トーチと、該溶接トーチをサーボモーターにて
前記開先面の鋼棒直径方向に円弧状に揺動する揺動機構
と、トーチ先端部近傍に支点を設け開先幅方向に揺動す
る揺動機構と、開先深さ方向に移動する揺動機構を設け
たことを特徴とする。ここで鋼棒直径方向とは図１にお
けるＲ方向、開先幅方向とは同図のＲ方向に直角なＹ方
向と定義する。
【０００７】
【作用】本発明は、開先空間の奥部から引き上げながら
溶接するに際し、前記溶接ワイヤーに引き上げ運動と開
先面の鋼棒直径方向の円弧状の揺動運動、開先幅方向の
揺動運動の３軸を開先状況に応じて組み合わせ、８の字
型、ジグザグ型、又は矩形型等の揺動パターンを行いな
がら、プログラムに従って前記３軸の揺動幅及び揺動速
度を変化させながら開先空間を溶接する。これによって
ビード形状が良くなり、最も難しいとされる垂直鉄筋の
横向き溶接でも融合不良等の欠陥のない、外観形状が良
い高品質な自動溶接を行うことができる。
溶接するに際し、前記溶接ワイヤーに引き上げ運動と開
先面の鋼棒直径方向の円弧状の揺動運動、開先幅方向の
揺動運動の３軸を開先状況に応じて組み合わせ、８の字
型、ジグザグ型、又は矩形型等の揺動パターンを行いな
がら、プログラムに従って前記３軸の揺動幅及び揺動速
度を変化させながら開先空間を溶接する。これによって
ビード形状が良くなり、最も難しいとされる垂直鉄筋の
横向き溶接でも融合不良等の欠陥のない、外観形状が良
い高品質な自動溶接を行うことができる。
【０００８】更に本発明は、上記溶接を行うにあたり全
工程を好ましくは７期に分け、各工程での中央部及び両
端停止位置における溶接電流、溶接電圧を設定し、溶融
金属の垂れ落ちを防止し、溶接入熱を調整する。また各
期終りで設定電流に対する実電流値を測定し、溶融池が
所定の位置まで達していることを検知して次工程に歩進
すると共に、その期毎の時間を標準時間と比較して、溶
接時間が標準時間より長ければ開先幅が広いと判断して
開先幅方向の振幅を次工程で増やし、また逆に溶接時間
が標準時間より短い場合は次工程で振幅を減らすように
制御する。このようにして、開先幅の変動に柔軟に対応
することができる。工期は７期だけでなく８期以上の工
程に分割してもよく、６期以下でもよい。工期が多い程
良い結果が得られる傾向がある。
工程を好ましくは７期に分け、各工程での中央部及び両
端停止位置における溶接電流、溶接電圧を設定し、溶融
金属の垂れ落ちを防止し、溶接入熱を調整する。また各
期終りで設定電流に対する実電流値を測定し、溶融池が
所定の位置まで達していることを検知して次工程に歩進
すると共に、その期毎の時間を標準時間と比較して、溶
接時間が標準時間より長ければ開先幅が広いと判断して
開先幅方向の振幅を次工程で増やし、また逆に溶接時間
が標準時間より短い場合は次工程で振幅を減らすように
制御する。このようにして、開先幅の変動に柔軟に対応
することができる。工期は７期だけでなく８期以上の工
程に分割してもよく、６期以下でもよい。工期が多い程
良い結果が得られる傾向がある。
【０００９】裏当て材として銅とセラミックスの複合型
裏当て材を使う理由は、 １）銅板単体より外観形状が良い。２）銅の噛込みによ
る欠陥が入らない。３）銅板の損傷が少ない。４）セラ
ミックスだけよりコストが格段に安くできる。５）セラ
ミックス単体では割れやすく壊れやすい。６）セラミッ
クス単体では熱伝導性が悪く冷却速度が遅い。銅板と複
合型にすることにより銅板の冷却効果を有効に利用で
き、継手品質も安定する。などの効果があるからであ
る。また裏当て材を２分割にする理由は、先に鉄筋等の
鋼棒をセットした後から裏当て材を装着できるからであ
る。
裏当て材を使う理由は、 １）銅板単体より外観形状が良い。２）銅の噛込みによ
る欠陥が入らない。３）銅板の損傷が少ない。４）セラ
ミックスだけよりコストが格段に安くできる。５）セラ
ミックス単体では割れやすく壊れやすい。６）セラミッ
クス単体では熱伝導性が悪く冷却速度が遅い。銅板と複
合型にすることにより銅板の冷却効果を有効に利用で
き、継手品質も安定する。などの効果があるからであ
る。また裏当て材を２分割にする理由は、先に鉄筋等の
鋼棒をセットした後から裏当て材を装着できるからであ
る。
【００１０】鉄筋等の鋼棒は突き合わせると必ず上下、
左右に目違いが生ずるし、また開先間隔も変動する。従
って何らかの矯正装置が必要であり、後述のクランプ装
置はこれらを矯正するのに有効である。
左右に目違いが生ずるし、また開先間隔も変動する。従
って何らかの矯正装置が必要であり、後述のクランプ装
置はこれらを矯正するのに有効である。
【００１１】
【実施例】図１は本願発明の斜視図である。この図にお
いて、まず、被溶接材の鋼棒１Ａ、１Ｂは一定の間隔を
あけてクランプ３Ａ及び３Ｂにホールドされる。クラン
プは保持用パイプ２に連結されており、３Ａはつまみ７
により開先幅を増減する方向に動くと共に開先左右方向
ネジ５により調整できる。またクランプ３Ｂは調整ネジ
６により上下に調整可能な構造になっている。
いて、まず、被溶接材の鋼棒１Ａ、１Ｂは一定の間隔を
あけてクランプ３Ａ及び３Ｂにホールドされる。クラン
プは保持用パイプ２に連結されており、３Ａはつまみ７
により開先幅を増減する方向に動くと共に開先左右方向
ネジ５により調整できる。またクランプ３Ｂは調整ネジ
６により上下に調整可能な構造になっている。
【００１２】鋼棒突き合わせ部の開先３１には、鋼棒長
手方向に２分割された裏当て材４Ａ、４Ｂが被せられて
いる。トーチ側の裏当て材はトーチを挿入する窓があい
ており、この窓から溶接トーチを介して溶接ワイヤーが
供給される。溶接ワイヤーは図示しないワイヤー送給装
置からコンジットチューブ１１を経て、２軸の矯直機９
を経てトーチ８に送られる。溶接ワイヤーはリールに巻
かれた巻き癖、コンジットケーブルの曲げ癖などが付い
ており、これを直線に矯正するため上記２軸の矯正機は
必要である。溶接トーチは開先面の鋼棒直径方向（以後
Ｒ軸と記す）、開先幅方向（以後Ｙ軸と記す）、トーチ
引き上げ方向（以後Ｚ軸と記す）に動かすことができ
る。
手方向に２分割された裏当て材４Ａ、４Ｂが被せられて
いる。トーチ側の裏当て材はトーチを挿入する窓があい
ており、この窓から溶接トーチを介して溶接ワイヤーが
供給される。溶接ワイヤーは図示しないワイヤー送給装
置からコンジットチューブ１１を経て、２軸の矯直機９
を経てトーチ８に送られる。溶接ワイヤーはリールに巻
かれた巻き癖、コンジットケーブルの曲げ癖などが付い
ており、これを直線に矯正するため上記２軸の矯正機は
必要である。溶接トーチは開先面の鋼棒直径方向（以後
Ｒ軸と記す）、開先幅方向（以後Ｙ軸と記す）、トーチ
引き上げ方向（以後Ｚ軸と記す）に動かすことができ
る。
【００１３】Ｒ軸の揺動は、トーチホルダー２４がケー
ス１２の中でモータ１０によりタイミングベルトを介し
て矢印のＲ方向に回転揺動する。Ｚ軸はモータ１７によ
り支持板１９の中で、移動ブロック２１がネジにより駆
動されＹ軸支持板２０に取り付けられたＬ型金具１４、
Ｙ軸揺動金具１５、ケース１２などを経て図示のＺ方向
に移動する。また、Ｙ軸はＬ型金具１４の鋼棒表面側の
先端部に取り付けた支点１３を中心に回転するＹ軸揺動
金具１５が、Ｙ軸揺動モータ１８により揺動される。そ
の揺動機構は、Ｙ軸揺動モータに連結されたネジにより
移動するブロック２３に回転と、長手方向に摺動自在に
取り付けた金具２２が移動することにより達成される。
この支点１３は溶接トーチの先端チップが開先に接触し
ないように鋼棒表面に近づけることが望ましく、鋼棒表
面から５０mm以内にしている。
ス１２の中でモータ１０によりタイミングベルトを介し
て矢印のＲ方向に回転揺動する。Ｚ軸はモータ１７によ
り支持板１９の中で、移動ブロック２１がネジにより駆
動されＹ軸支持板２０に取り付けられたＬ型金具１４、
Ｙ軸揺動金具１５、ケース１２などを経て図示のＺ方向
に移動する。また、Ｙ軸はＬ型金具１４の鋼棒表面側の
先端部に取り付けた支点１３を中心に回転するＹ軸揺動
金具１５が、Ｙ軸揺動モータ１８により揺動される。そ
の揺動機構は、Ｙ軸揺動モータに連結されたネジにより
移動するブロック２３に回転と、長手方向に摺動自在に
取り付けた金具２２が移動することにより達成される。
この支点１３は溶接トーチの先端チップが開先に接触し
ないように鋼棒表面に近づけることが望ましく、鋼棒表
面から５０mm以内にしている。
【００１４】次に図２に基づいて裏当て材について説明
する。裏当て材は鋼棒の長手方向に２分割された銅板４
Ａ、４Ｂから成り立っている。この銅板４Ａはトーチ側
のもので窓３１があいている。この窓は開先表面のＹ軸
方向の開先幅より若干大きくあけることが望ましい。ま
た内面側には不燃性の布フェルト、石綿、ガラステープ
などが巻かれている。また、裏側の銅板４Ｂには中央部
の溶融金属の当たる位置に銅板の一部をくりぬき、セラ
ミックス製の半円型裏当て材が脱着自在に挿入されてい
る。このセラミックス材はコストが安くなるように幅５
〜１０mm、厚さ３〜５mmのもので、当然固形フラックス
でも良い。この複合型裏当て金の内面にも隙間を塞ぎ溶
融プールが垂れ落ちないようにフェルト３０を敷き、そ
の上にアークスタートが容易なように板厚０．５〜１．
６mmの鉄板が敷かれている。
する。裏当て材は鋼棒の長手方向に２分割された銅板４
Ａ、４Ｂから成り立っている。この銅板４Ａはトーチ側
のもので窓３１があいている。この窓は開先表面のＹ軸
方向の開先幅より若干大きくあけることが望ましい。ま
た内面側には不燃性の布フェルト、石綿、ガラステープ
などが巻かれている。また、裏側の銅板４Ｂには中央部
の溶融金属の当たる位置に銅板の一部をくりぬき、セラ
ミックス製の半円型裏当て材が脱着自在に挿入されてい
る。このセラミックス材はコストが安くなるように幅５
〜１０mm、厚さ３〜５mmのもので、当然固形フラックス
でも良い。この複合型裏当て金の内面にも隙間を塞ぎ溶
融プールが垂れ落ちないようにフェルト３０を敷き、そ
の上にアークスタートが容易なように板厚０．５〜１．
６mmの鉄板が敷かれている。
【００１５】次に、上記装置を用いて行う溶接方法につ
いて説明する。まず、鋼棒１Ａ、１Ｂを開先空間３１を
構成するように配置し、鋼棒クランプ装置３Ａ、３Ｂに
固定する。続いて裏当て材４Ａ、４Ｂを開先空間３１の
周囲に被せ、図示しない金具で固定する。このようにし
て溶接準備ができたところで、溶接トーチを開先３１の
上部に配置する。続いて溶接電源から電流を流し、溶接
ワイヤーの先端とアークスタート用鉄板との間にアーク
を発生させ、開先奥部からトーチ側にかけて順次プログ
ラムに従って溶接を行っていく。
いて説明する。まず、鋼棒１Ａ、１Ｂを開先空間３１を
構成するように配置し、鋼棒クランプ装置３Ａ、３Ｂに
固定する。続いて裏当て材４Ａ、４Ｂを開先空間３１の
周囲に被せ、図示しない金具で固定する。このようにし
て溶接準備ができたところで、溶接トーチを開先３１の
上部に配置する。続いて溶接電源から電流を流し、溶接
ワイヤーの先端とアークスタート用鉄板との間にアーク
を発生させ、開先奥部からトーチ側にかけて順次プログ
ラムに従って溶接を行っていく。
【００１６】ここで上記溶接方法を自動的に行う場合に
ついて説明する。例えば溶接過程を図４、図８に示すよ
うに１期〜７期に分割し、安定アークを得るため各期毎
に最適な電流、電圧などを設定しておく。即ち、 （イ）１期でのＲ軸方向振幅Ｗ１→Ｗ２、Ｙ軸振幅Ｙ
１、引き上げ量Ｚ１ （ロ）２期でのＲ軸方向振幅Ｗ２→Ｗ３、Ｙ軸振幅Ｙ
２、引き上げ量Ｚ２ （ハ）３期でのＲ軸方向振幅Ｗ３→Ｗ４、Ｙ軸振幅Ｙ
３、引き上げ量Ｚ３ （ニ）４期でのＲ軸方向振幅Ｗ４→Ｗ５、Ｙ軸振幅Ｙ
４、引き上げ量Ｚ４ （ホ）５期でのＲ軸方向振幅Ｗ５→Ｗ６、Ｙ軸振幅Ｙ
５、引き上げ量Ｚ５ （ヘ）６期でのＲ軸方向振幅Ｗ６→Ｗ７、Ｙ軸振幅Ｙ
６、引き上げ量Ｚ６ （ト）７期でのＲ軸方向振幅Ｗ７ 、Ｙ軸振幅Ｙ
７、引き上げ量Ｚ７ とし、各過程では以下の項目をそれぞれ各期毎に設定
し、コンピュータに記憶せしめる。
ついて説明する。例えば溶接過程を図４、図８に示すよ
うに１期〜７期に分割し、安定アークを得るため各期毎
に最適な電流、電圧などを設定しておく。即ち、 （イ）１期でのＲ軸方向振幅Ｗ１→Ｗ２、Ｙ軸振幅Ｙ
１、引き上げ量Ｚ１ （ロ）２期でのＲ軸方向振幅Ｗ２→Ｗ３、Ｙ軸振幅Ｙ
２、引き上げ量Ｚ２ （ハ）３期でのＲ軸方向振幅Ｗ３→Ｗ４、Ｙ軸振幅Ｙ
３、引き上げ量Ｚ３ （ニ）４期でのＲ軸方向振幅Ｗ４→Ｗ５、Ｙ軸振幅Ｙ
４、引き上げ量Ｚ４ （ホ）５期でのＲ軸方向振幅Ｗ５→Ｗ６、Ｙ軸振幅Ｙ
５、引き上げ量Ｚ５ （ヘ）６期でのＲ軸方向振幅Ｗ６→Ｗ７、Ｙ軸振幅Ｙ
６、引き上げ量Ｚ６ （ト）７期でのＲ軸方向振幅Ｗ７ 、Ｙ軸振幅Ｙ
７、引き上げ量Ｚ７ とし、各過程では以下の項目をそれぞれ各期毎に設定
し、コンピュータに記憶せしめる。
【００１７】Ｐ ：揺動運動パターン（Ｒ、Ｙ軸でのト
ーチ先端運動軌跡） Ｉ１：両端以外の電流値 Ｉ２：両端停止における
電流値 Ｖ１：両端以外の電圧値 Ｖ２：両端停止における
電圧値 Ｔ１：中央部の停止時間 Ｔ２：両端停止時間 ｖ１：Ｒ軸揺動速度 ｖ２：Ｙ軸揺動速度 Ｗ ：Ｒ軸振り幅 ｗ ：Ｙ軸振り幅 Ｚ ：引き上げ量 Ｎ ：振り回数 溶接ワイヤーの揺動運動パターンＰは、Ｒ軸及びＹ軸の
動きを組み合わせ図５のような８の字型、図６のような
ジグザグ型、図７（ａ），（ｂ）のような矩形型などを
各期毎に切り替えて使用する。例えば１〜２期までは８
の字型、３〜５期までジグザグ型、６期は矩形型
（ａ）、７期は矩形型（ｂ）のようにして切り替える。
ここで具体的な溶接手段を述べる。
ーチ先端運動軌跡） Ｉ１：両端以外の電流値 Ｉ２：両端停止における
電流値 Ｖ１：両端以外の電圧値 Ｖ２：両端停止における
電圧値 Ｔ１：中央部の停止時間 Ｔ２：両端停止時間 ｖ１：Ｒ軸揺動速度 ｖ２：Ｙ軸揺動速度 Ｗ ：Ｒ軸振り幅 ｗ ：Ｙ軸振り幅 Ｚ ：引き上げ量 Ｎ ：振り回数 溶接ワイヤーの揺動運動パターンＰは、Ｒ軸及びＹ軸の
動きを組み合わせ図５のような８の字型、図６のような
ジグザグ型、図７（ａ），（ｂ）のような矩形型などを
各期毎に切り替えて使用する。例えば１〜２期までは８
の字型、３〜５期までジグザグ型、６期は矩形型
（ａ）、７期は矩形型（ｂ）のようにして切り替える。
ここで具体的な溶接手段を述べる。
【００１８】（イ）アークスタート 開先空間底部中央部か、又は底部端部でアークをスター
トする。 （ロ）溶融作業 図９を参照して１期における作業を説明すると、開先空
間底部中央部Ａでアークをスタートし、電流Ｉ１、電圧
Ｖ１を与えた状態の溶接ワイヤーをＲ軸揺動幅の 1/2の
距離だけ右側に速度ｖ１で振り、開先縁部Ｂ１で停止す
る。ここで溶接ワイヤーに電流Ｉ２、電圧Ｖ２を与え
て、時間Ｔ２の間保持し溶融を進める。所定時間経過
後、溶接ワイヤーを速度ｖ１で開先中央部Ｃ１まで振
り、この点で時間Ｔ１の間保持し溶融を進める。この場
合、溶接ワイヤーは点Ａから点Ｃ１に引き上げられてい
る。Ｃ１点までの移行時及びＣ１点では溶接ワイヤーに
電流Ｉ１、電圧Ｖ１が与えられる。中央部での所望の溶
融が終了したとき、溶接ワイヤーを約 1/2＋α（Ｒ軸振
幅増加分）の距離だけ左側に速度ｖ１で振り、開先部縁
部Ｄ１点で停止する。ここで溶接ワイヤーに電流Ｉ２、
電圧Ｖ２を与えて、時間Ｔ２の間保持し、溶融を進め
る。
トする。 （ロ）溶融作業 図９を参照して１期における作業を説明すると、開先空
間底部中央部Ａでアークをスタートし、電流Ｉ１、電圧
Ｖ１を与えた状態の溶接ワイヤーをＲ軸揺動幅の 1/2の
距離だけ右側に速度ｖ１で振り、開先縁部Ｂ１で停止す
る。ここで溶接ワイヤーに電流Ｉ２、電圧Ｖ２を与え
て、時間Ｔ２の間保持し溶融を進める。所定時間経過
後、溶接ワイヤーを速度ｖ１で開先中央部Ｃ１まで振
り、この点で時間Ｔ１の間保持し溶融を進める。この場
合、溶接ワイヤーは点Ａから点Ｃ１に引き上げられてい
る。Ｃ１点までの移行時及びＣ１点では溶接ワイヤーに
電流Ｉ１、電圧Ｖ１が与えられる。中央部での所望の溶
融が終了したとき、溶接ワイヤーを約 1/2＋α（Ｒ軸振
幅増加分）の距離だけ左側に速度ｖ１で振り、開先部縁
部Ｄ１点で停止する。ここで溶接ワイヤーに電流Ｉ２、
電圧Ｖ２を与えて、時間Ｔ２の間保持し、溶融を進め
る。
【００１９】このように、開先面縁部と中央部の溶融を
２〜３回（Ｎ回）繰り返したのち、振り幅Ｗ２、引き上
げ量Ｚ１で１期の作業を終了する。しかし開先幅（Ｙ方
向の幅）が変動した場合は、図１０、図１１のように溶
融値の位置（高さ）が変わるので、Ｙ軸の振り幅を増減
したり、振り回数を増減せねばならない。これを実現す
るために実際のアーク電流を検出して、設定の電流と比
較して制御する。
２〜３回（Ｎ回）繰り返したのち、振り幅Ｗ２、引き上
げ量Ｚ１で１期の作業を終了する。しかし開先幅（Ｙ方
向の幅）が変動した場合は、図１０、図１１のように溶
融値の位置（高さ）が変わるので、Ｙ軸の振り幅を増減
したり、振り回数を増減せねばならない。これを実現す
るために実際のアーク電流を検出して、設定の電流と比
較して制御する。
【００２０】例えばＩ型開先で標準開先８mm、ワイヤー
突き出し長さ３０mm、設定溶接電流３００Ａであったと
き、図１０は開先幅が広い（１０mm）状況を示したもの
であり、溶融プールは低くなりワイヤーの突き出し長さ
は３２mmと長くなる。この結果、実際のアーク電流は設
定電流よりも低くなる（約２８０Ａ）。従って次の期の
振り回数を増やし、Ｙ軸振り幅を大きくするように制御
している。また逆に図１１は開先幅が狭くなった（６m
m）状態を示したものであるが、電流値は高くなる（３
２０Ａ）ので振り回数は減らし、振り幅を小さくするよ
うに制御している。このようにして開先幅の変動に対応
させている。
突き出し長さ３０mm、設定溶接電流３００Ａであったと
き、図１０は開先幅が広い（１０mm）状況を示したもの
であり、溶融プールは低くなりワイヤーの突き出し長さ
は３２mmと長くなる。この結果、実際のアーク電流は設
定電流よりも低くなる（約２８０Ａ）。従って次の期の
振り回数を増やし、Ｙ軸振り幅を大きくするように制御
している。また逆に図１１は開先幅が狭くなった（６m
m）状態を示したものであるが、電流値は高くなる（３
２０Ａ）ので振り回数は減らし、振り幅を小さくするよ
うに制御している。このようにして開先幅の変動に対応
させている。
【００２１】以上の作業条件をプログラミングしてコン
ピューターに記憶せしめ、かかるコンピューターを内蔵
した制御部門（図示せず）からの指令によってプログラ
ムどおりの溶接を行う。
ピューターに記憶せしめ、かかるコンピューターを内蔵
した制御部門（図示せず）からの指令によってプログラ
ムどおりの溶接を行う。
【００２２】
【発明の効果】本発明は、溶接ワイヤーの動きを自動化
することに成功したので、鉄筋などの鋼棒同士の接合を
自動的にかつ高品質で行うことができるようになり、こ
れにより作業環境を著しく改善することができた。従っ
て本発明は高層建築物、海洋構造物などの鉄筋の溶接施
工に極めて有益である。
することに成功したので、鉄筋などの鋼棒同士の接合を
自動的にかつ高品質で行うことができるようになり、こ
れにより作業環境を著しく改善することができた。従っ
て本発明は高層建築物、海洋構造物などの鉄筋の溶接施
工に極めて有益である。
【図１】本発明の一実施例を示す概略斜視図。
【図２】裏当て材の説明図。
【図３】軸方向の説明図。
【図４】プログラム例を示す図。
【図５】ワイヤーの揺動パターンを示す図。
【図６】ワイヤーの他の例の揺動パターンを示す図。
【図７】ワイヤーの更に他の例の揺動パターンを示す
図。
図。
【図８】垂直鋼棒の積層法とＹ軸移動幅の説明図（断面
図）。
図）。
【図９】溶接トーチの揺動軌跡を説明する図表。
【図１０】電流判定による品質管理の説明図。
【図１１】図１０の他の例の説明図。
１Ａ，１Ｂ：鋼棒 ２ ：保持
用パイプ ３Ａ，３Ｂ：クランプ ４Ａ，４Ｂ：裏当
て材 ５ ：左右方向調整ネジ ６ ：上下
方向調整ネジ ７ ：開先幅調整つまみ ８ ：溶接
トーチ ９ ：２軸矯直機 １０ ：Ｒ軸
モータ １１ ：コンジットケーブル １２ ：Ｒ軸
ケース １３ ：Ｙ軸支点 １４ ：Ｌ型
金具 １５ ：Ｙ軸揺動金具 １６ ：本体
ケース １７ ：Ｚ軸モータ １８ ：Ｙ軸
モータ １９ ：Ｚ軸支持板 ２０ ：Ｙ軸
支持板 ２１ ：Ｚ軸移動ブロック ２２ ：金具 ２３ ：Ｙ軸移動ブロック ２４ ：トー
チホルダー ２５ ：Ｚ本体連結板 ３０ ：フェ
ルト ３１ ：ワイヤー挿入窓 ３２ ：セラ
ミックス裏当て板 ３３ ：鉄板
用パイプ ３Ａ，３Ｂ：クランプ ４Ａ，４Ｂ：裏当
て材 ５ ：左右方向調整ネジ ６ ：上下
方向調整ネジ ７ ：開先幅調整つまみ ８ ：溶接
トーチ ９ ：２軸矯直機 １０ ：Ｒ軸
モータ １１ ：コンジットケーブル １２ ：Ｒ軸
ケース １３ ：Ｙ軸支点 １４ ：Ｌ型
金具 １５ ：Ｙ軸揺動金具 １６ ：本体
ケース １７ ：Ｚ軸モータ １８ ：Ｙ軸
モータ １９ ：Ｚ軸支持板 ２０ ：Ｙ軸
支持板 ２１ ：Ｚ軸移動ブロック ２２ ：金具 ２３ ：Ｙ軸移動ブロック ２４ ：トー
チホルダー ２５ ：Ｚ本体連結板 ３０ ：フェ
ルト ３１ ：ワイヤー挿入窓 ３２ ：セラ
ミックス裏当て板 ３３ ：鉄板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小畑 三四郎 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日 本製鐵株式会社内 (56)参考文献 特開 昭49−79341（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−251370（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−284937（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−144272（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B23K 9/038 B23K 37/053 B23K 37/06 301
Claims (11)
- 【請求項１】 一対の鋼棒を長手方向に突き合わせ溶接
するに際し、相対する前記鋼棒の端部の開先面内に所定
の開先空間を設けてクランプし、該開先面を長手方向に
２分割された円筒状をなし、一方の半円筒の中央部近傍
に開口部を設け、他方の半円筒の銅製裏当て材の内側の
一部を切り欠き、セラミックスを挿入した複合型裏当て
材で包み、溶接ワイヤーを溶接トーチにより前記開口部
から前記開先面内に挿入して該開先空間の奥部において
アークを発生させた後、溶接ワイヤーを該開先空間の奥
部から引き上げる過程で、該溶接ワイヤーに引き上げ方
向の位置に応じた該開先面の鋼棒直径方向と開先幅方向
の幅に比例して順次揺動幅を変化させるとともに、該開
先面の鋼棒直径方向と開先幅方向の前記溶接ワイヤーの
移動を、８の字型、ジグザグ型及び矩形型の１種または
２種以上からなる揺動パターンを使って溶接を行うこと
を特徴とする鋼棒の突き合わせ溶接方法。 - 【請求項２】 前記開先面を形成するに際し、開先幅方
向と開先上下、左右方向に移動するクランプを用いる請
求項１記載の溶接方法。 - 【請求項３】 一対の鋼棒を突き合わせ溶接するに際
し、溶接工程を複数期に分け、各期における溶接ワイヤ
ーの前記揺動パターン、開先面の鋼棒直径方向の振幅、
開先幅方向の振幅、引き上げ量、揺動運動両端停止位置
と中央部停止位置、揺動運動の振り速度、各停止位置に
おける停止時間及び溶接電流と溶接電圧、並びに移動中
の溶接電流と溶接電圧を設定し、各期の上記値をプログ
ラム制御しつつ溶接を行う請求項１または２記載の溶接
方法。 - 【請求項４】 各期の工程終了は溶接電流が設定電流に
達したことを検出して次工程に歩進する請求項３記載の
溶接方法。 - 【請求項５】 溶接部を包む裏当て材は鋼棒長手方向に
２分割された銅板製とし、溶融金属の当たる内面中央部
のみにセラミックスの部材をはめ込み、その上にフェル
トまたはガラステープ製の不燃物を敷く複合型裏当て材
を使う請求項１〜４のいずれか１項に記載の溶接方法。 - 【請求項６】 前記開先空間の奥部にアークスタート用
の鉄板またはスチールウールを挿入して溶接する請求項
１〜５のいずれか１項に記載の溶接方法。 - 【請求項７】 前記溶接開先は垂直鋼棒の接合において
上側の鋼棒の開先角度を５から１０度の範囲でレ型開先
とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の溶接方法。 - 【請求項８】 鋼棒を突き合わせ溶接する装置におい
て、突き合わせ溶接される一対の鋼棒を支持するクラン
プ装置と、相対する前記鋼棒の開先面近傍を包囲する銅
板の内面中央部を切り欠きセラミックスを挿入した複合
型裏当て材と、該裏当て材の上部に設けた開口部に溶接
ワイヤーを送り込む溶接トーチと、該溶接トーチをサー
ボモーターにて前記開先面の鋼棒直径方向に円弧状に揺
動する揺動機構と、トーチ先端部近傍に支点を設け開先
幅方向に揺動する揺動機構と、開先深さ方向に移動する
揺動機構を設けたことを特徴とする鋼棒の突き合わせ溶
接装置。 - 【請求項９】 前記開先幅揺動機構は鋼棒表面から５０
mm以内に支点を設けて揺動する請求項８記載の溶接装
置。 - 【請求項１０】 前記溶接トーチ揺動機構として、溶接
トーチに上下動運動を付与するネジ構造を設けた請求項
８または９記載の溶接装置。 - 【請求項１１】 前記溶接トーチは２軸のワイヤー矯直
機構を連結している請求項８〜１０のいずれか１項に記
載の溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25099694A JP2915300B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 鋼棒の突き合わせ溶接方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25099694A JP2915300B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 鋼棒の突き合わせ溶接方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08118011A JPH08118011A (ja) | 1996-05-14 |
| JP2915300B2 true JP2915300B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=17216107
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25099694A Expired - Fee Related JP2915300B2 (ja) | 1994-10-17 | 1994-10-17 | 鋼棒の突き合わせ溶接方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2915300B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1102476C (zh) * | 1996-08-27 | 2003-03-05 | 石家庄建工集团公司 | 一种水平向钢筋焊接方法及模具 |
| CN100464935C (zh) * | 2003-05-15 | 2009-03-04 | 梁满堂 | 异型棒钢气体保护焊接夹具 |
| US7910855B2 (en) * | 2005-09-23 | 2011-03-22 | Lasx Industries, Inc. | No gap laser welding of coated steel |
| JP2009195920A (ja) * | 2008-02-19 | 2009-09-03 | Takano Giken:Kk | 自動溶接装置 |
| JP2011025290A (ja) * | 2009-07-27 | 2011-02-10 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | 溶接装置 |
| KR102427413B1 (ko) * | 2021-03-24 | 2022-08-01 | 한국곡가공(주) | 곡 가공 장치 |
| KR102661338B1 (ko) * | 2022-04-26 | 2024-04-30 | 현대제철 주식회사 | 일렉트로 가스 아크 용접 장치 및 이를 이용한 용접방법 |
-
1994
- 1994-10-17 JP JP25099694A patent/JP2915300B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08118011A (ja) | 1996-05-14 |
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