JP3323784B2 - ビード継ぎ重ね溶接の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は消耗性の溶接ワイヤ
を電極とするアーク溶接法におけるビード継ぎ溶接に係
わり、特に、既存溶接ビードの始端部又は終端部とのビ
ード継ぎ、或いは既存溶接ビードの始端部及び終端部の
両方とのビード継ぎが必要な部材から成る管状部品や建
設機械部品や自動車部品や船舶部品などの溶接を良好に
行うのに好適なビード継ぎ重ね溶接の制御方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】既存溶接ビードの始端部や終端部のある
継手の溶接においては、その始端部や終端部と接続する
ためのビード継ぎ重ね溶接が必要となる。この場合、溶
接始終端の組合せとしては、始端部と始端部の合わせ、
始端部と終端部の合わせ、終端部と始端部の合わせ、終
端部と終端部の合わせの４種類がある。このビード継ぎ
重ね溶接は普通の継手溶接と異なって形状が凹凸変化し
ており、融合不良や溶け込み不足や余盛り過剰などの溶
接欠陥が生じないように平滑で良好に溶接することが非
常に難しく、このため、ビード継ぎ部に欠陥のない良好
な溶接を如何にして行うかが重要な課題である。

【０００３】熟練溶接員が手作業で行う場合、例えばア
ークガウジング法やグラインダ加工法により事前にビー
ド始終端部の溶接金属を除去加工してから、アーク溶接
法により溶融金属を埋めるようにしてビード継ぎ溶接を
行うことが多い。さらに、溶接結果のでき具合によって
はグラインダでビード継ぎ溶接部の仕上げ加工を施すこ
とになる。なお、この手作業による溶接は高度な技能を
持った熟練溶接員でないとできない。

【０００４】このため、溶接作業工数の低減、生産性の
向上、省力化などの観点よりこの溶接作業の自動化が求
められており、従来からビード継ぎ溶接に関する処理法
が幾つか提案されている。例えば、特開平３ー４２１７
９号公報に記載の溶接始終端処理方法(公知例)では、
円周方向に溶接が進行して溶接始端の手前の位置に到達
した時に、溶接トーチの向きを溶接始端側に傾斜移動さ
せると同時に電流を増加させて始端形状を滑らかに修正
し、溶接トーチの向きを基に戻した後に定常作業により
溶接終端を溶接始端に重ねるようにすることが開示され
ている。

【０００５】また、特開平８ー１５５６３８号公報に記
載の固定管の片面突合せ溶接方法(公知例)では、左半
周と右半周の溶接を各々受け持つ２本の溶接トーチを配
置して、溶接の開始時と終了時に各溶接トーチを傾動及
び溶融プールを一体化させてビード始端継ぎ及びビード
終端継ぎを行うことが開示されている。

【０００６】また、特願平５ー３１８１２２号公報に記
載のビード端部の検出方法及び装置(公知例)は、高速
回転アーク溶接法におけるビード端部の検出に関するも
ので、アーク電圧波形又は溶接電流波形の積分値の差で
ある偏差信号から求められる積算値の所定時間当りの変
化量が、所定のしきい値を越えた時に溶接トーチが既設
ビード端に到達したと判定して、既設ビードと新設ビー
ドの所定の継ぎ処理を行うようにすることが開示されて
いる。なお、ビード継ぎの処理方法については記載され
ていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の公知例で
は溶接条件の制御図が記載され、かつ、良好な溶接始終
端部を得るための工夫がされており、一応の目的を達成
し得る方法であると言える。しかしながら、溶接始端の
手前の位置で溶接トーチの向きを前方に傾斜移動及び電
流を増加させると、アーク長の変化及び溶融金属の増加
による不具合が生じる可能性がある。また、溶接トーチ
の向きを基に戻した後に定常作業により溶接終端を溶接
始端に重ねるようにしているが、溶接トーチの速度制御
は行われていないために溶接終了部のビード形状に不具
合が生じる可能性がある。

【０００８】また、従来技術の公知例では、左半周と
右半周の振り分け溶接におけるビード始端継ぎ及びビー
ド終端継ぎを良好に行うための工夫がされている。しか
しながら、２つの溶接トーチを溶接開始時と終了時に傾
動させて各々のアーク及び溶融プールを一体化させよう
とすると、電磁場の発生に伴うアーク同士の干渉や多重
の溶融金属によるビード盛上がりなどの不具合が生じる
可能性がある。また、初層溶接だけでなく多層盛溶接に
も適用できると記載されているが、溶接パス毎のビード
始端継ぎ及びビード終端継ぎの位置が特定箇所に集中す
ると、そのビード継ぎ部に溶着金属の盛上がりや溶接欠
陥が生じる可能性がある。さらに、各溶接トーチを駆動
制御する２組の溶接走行台車が必要であり、装置の大型
化及び複雑な制御を要するという課題がある。

【０００９】さらに、従来技術の公知例ではビード端
部を検出する方法が具体的に記載されており、高速回転
アーク溶接法における独自のビード継ぎ溶接が可能にな
ると言える。しかしながら、既設ビードとのビード継ぎ
溶接は容易ではなく、如何にしてビード継ぎ部を良好に
処理するかが最も重要であり、その処理方法や処理条件
が実施例には全く記載されておらず不明である。既設ビ
ード端の検出及び位置ずれの修正ができても、或いは既
設ビード端の位置が事前に分かっている場合でも、ビー
ド継ぎ溶接の処理方法が明確でなければその溶接を実施
することができず、また、既設ビードとのビード継ぎの
処理条件が不適であれば、ビード継ぎ部に融合不良やビ
ード盛上がりなどの溶接欠陥が生じる結果となる。さら
に、溶接ビードの始端部と終端部では形状が異なるた
め、両者のビード端を区別して検出する必要があるばか
りでなく、両者のビード端に各々適した処理条件でビー
ド継ぎ溶接を行わなければ、良好な溶接結果を得ること
ができないはずである。上記の公知例にはビード継ぎ
溶接を良好に行うための重要な処理方法及び処理条件が
開示されておらず、高速回転アーク溶接法と異なる普通
のアーク溶接法によるビード継ぎ溶接への応用は全くで
きないものと推定される。

【００１０】そこで、本発明は上記の問題に鑑みてなし
たもので、その目的は、既存溶接ビードの始端部又は終
端部とのビード継ぎ、或いは既存溶接ビードの始端部及
び終端部の両方とのビード継ぎが必要な部材から成る管
状部品や建設機械部品や自動車部品や船舶部品などの溶
接継手に対して、そのビード継ぎ部に欠陥のない平滑で
良好な溶接ビードが形成できる信頼性の高い溶接を行わ
せ得るビード継ぎ重ね溶接の制御方法を提供することに
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、以下のビ
ード継ぎ重ね溶接の制御方法によって達成される。すな
わち、（１）既存溶接ビードの始端部および／または終
端部とのビード継ぎが必要な部材から成る部品のアーク
溶接法を用いてビード継ぎ重ね溶接を行う制御方法にお
いて、既存溶接のビード終端部には重ね溶接のビード始
端部を合わせ、また、既存溶接のビード始端部には重ね
溶接のビード終端部を合わせるビード継ぎの組合せを事
前に決め、かつ、ビード継ぎ重ね溶接の開始側では、既
存溶接のビード終端部の凹み始めた位置より小電流・電
圧のアークを発生させると共に溶接トーチを走行させた
後に、その小電流アークから定常溶接の高電流・高電圧
のアークに移行させると共に溶接速度を一旦高速に切り
換え、その後、高速から低速の定常速度に移行させてア
ーク溶接するようにし、また、既存溶接のビード始端部
に対するビード継ぎ重ね溶接の終了側では、溶接トーチ
がそのビード始端境界位置に到達して所定距離走行後
に、アーク溶接の電流・電圧を減少及び溶接トーチの走
行を一時停止させ、その後、小電流のアークを持続した
状態のままで溶接トーチを再び走行させて終点へ到達後
にそのアーク溶接を終了するようにしたビード継ぎ重ね
溶接の制御方法である。

【００１２】（２）既存溶接のビード終端部には重ね溶
接のビード始端部を合わせ、また、既存溶接のビード始
端部には重ね溶接のビード終端部を合わせるビード継ぎ
の組合せを事前に決め、かつ、ビード継ぎ重ね溶接の開
始側では、既存溶接のビード終端部の凹み始めた位置よ
り小電流・電圧のアークを発生させると共に溶接トーチ
を走行させた後に、その小電流アークから定常溶接の高
電流・高電圧のアークに移行させると共に溶接速度を一
旦高速に切り換え、さらに、この高速への切り換えと同
時に溶接トーチをウィービングさせ、或いは高速から低
速の定常速度に移行させると同時に溶接トーチをウィー
ビングさせながらアーク溶接するようにし、また、既存
溶接のビード始端部に対するビード継ぎ重ね溶接の終了
側では、溶接トーチがそのビード始端境界位置に到達し
て所定距離走行後に、ウィービングを止めると共にアー
ク溶接の電流・電圧を減少及び溶接トーチの走行を一時
停止させ、その後、小電流のアークを持続した状態のま
まで溶接トーチを再び走行させて終点へ到達後にアーク
溶接を終了するようにしたビード継ぎ重ね溶接の制御方
法である。

【００１３】（３）ビード継ぎ重ね溶接のアーク発生時
の電流は定常の溶接電流の０.３倍から０.６倍までの範
囲とし、また、定常速度への移行前に一旦高速に切り換
える速度は定常速度の２倍から４倍までの範囲とし、か
つ、その走行距離は前工程溶接のビード終端長さの０.
３倍から０.８倍までの範囲に設定した（１）または
（２）に記載のビード継ぎ重ね溶接の制御方法である。

【００１４】（４）既存溶接のビード終端部をその溶接
終了時に予め凹み型の形状にしておき、次のビード継ぎ
重ね溶接の開始側でこの凹み型のビード終端部を埋める
ようにビード始端合わせの溶接を行う（１）乃至（３）
のいずれかに記載のビード継ぎ重ね溶接の制御方法であ
る。

【００１５】（５）ビード継ぎ重ね溶接の終了側で、既
存溶接のビード始端部への重ねに必要なビード始端境界
からの走行距離はビード幅の０.５倍から２倍の範囲ま
でとし、また、溶接走行の一時停止と同時に減少させる
時の電流は定常溶接電流の０.３倍から０.６倍までの範
囲とし、溶接走行の一時停止時間は０.３秒から２秒の
範囲までとし、また、その一時停止後に再走行する距離
はビード幅の０.５倍から２倍の範囲までに設定した
（１）または（２）に記載のビード継ぎ重ね溶接の制御
方法である。

【００１６】（６）既存溶接のビード始端部をその溶接
開始時に予め傾斜の緩やかな形状にしておき、次のビー
ド継ぎ重ね溶接の終了側でこの緩やかな形状のビード始
端部を平らに埋めるようにビード終端合わせの溶接を行
う（１）、（２）、（５）のいずれかに記載のビード継
ぎ重ね溶接の制御方法である。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の内容を実施例に基
づいて説明する。図１は本発明に係わるビード継ぎが必
要な建設機械部品(例えば油圧ショベル用ブーム)におけ
る溶接継手の一部を示すビード継ぎ溶接部の概略図であ
る。この建設機械部品では事前に各々組立られたブロッ
クワーク１０とブロックワーク２０とをドッキング溶接
することになっており、突き合わせ開先継手１７ａ，１
７ｂの溶接(例えばブロックワーク外周面の４箇所)を行
うと共に、ブロックワーク１０側の既存溶接ビード１と
ブロックワーク２０側の既存溶接ビード２とを接続する
ためのビード継ぎ重ね溶接３(例えば表側に２箇所、裏
側に２箇所)を行う必要がある。ここでは突き合わせ開
先継手１７ａ，１７ｂの溶接を先に行った後に、既存溶
接ビード１、２とのビード継ぎ重ね溶接３を各々行うよ
うにしている。ビード継ぎが必要な溶接始終端の組合せ
としては、始端部と始端部の合わせ、始端部と終端部の
合わせ、終端部と始端部の合わせ、終端部と終端部の合
わせの４種類がある。ビード継ぎ溶接の実験によれば、
この４種類の中から既存溶接のビード始端部に重ね溶接
のビード終端部を合わせ、既存溶接のビード終端部に重
ね溶接のビード始端部を合わせる組合せが最も良いこと
が分かり採用している。なお、ここには図示していない
が、ブロックワーク１０、２０は回転・昇降・移動が可
能な２組のワーク位置決め装置に固定され、かつ、溶接
時には指定の溶接箇所が下向き姿勢になるようにブロッ
クワークを回転移動及び位置決めすると共に、ロボット
手首に設置の溶接トーチを駆動制御する溶接ロボット及
び溶接教示プログラムの実行によって各溶接箇所を所定
の順序で適切に溶接することができるようになってい
る。また、溶接法は溶接ワイヤに給電する消耗電極式の
アーク溶接法を用いている。

【００１８】次に図２及び図３の実施例を用いて本発明
のビード継ぎ重ね溶接の手順及び制御方法を具体的に説
明する。図２は既存溶接ビードの始端部及び終端部との
ビード継ぎ重ね溶接を示すビード断面図であり、また、
図３はビード継ぎ重ね溶接の制御方法を示す条件制御ブ
ロック線図である。ここでは図２に示したように、既存
溶接ビード２のビード終端部２ａ側からビード継ぎの重
ね溶接を開始してビード始端部３ａを重ね合わせ、そし
て、溶接トーチ４が他方の既存溶接ビード１のビード始
端境界位置Ｋ1を通過後に、重ね溶接のビード終端部３
ｂが既存溶接ビードのビード始端部１ａ側へ重ね合うよ
うに溶接の終了処理を行っている。なお、既存溶接ビー
ド２のビード終端部２ａは、その溶接終了時に予め凹み
型の形状にしておくのが良い。また、既存溶接ビード１
のビード始端部１ａは、その溶接開始時に予め傾斜の緩
やかな形状にしておくのが良い。

【００１９】このビード継ぎ重ね溶接では図３に示した
ように、溶接ワイヤとワークの間に給電する電流、その
電流に適した電圧、溶接トーチを左右に揺動させるウィ
ービング、溶接トーチを走行させる速度などの溶接条件
を適切に制御するようにしている。すなわち、ビード継
ぎ重ね溶接の開始側では、既存溶接ビード終端部２ａの
凹み始めた位置(ビード凹み開始位置Ｋ3から距離Ｌ0＝
０〜５ｍｍだけ内側の位置)より小電流Ｉs・電圧Ｅsの
アークを発生させ、その電流検出信号により溶接トーチ
を初期速度Ｖsで走行(距離Ｌ1＝３〜８ｍｍ程度)させ
る。そして、その小電流のアークから定常溶接の高電流
Ｉa・高電圧Ｅaのアークに移行させると共に、速度を一
旦高速Ｖcに切り換えて走行(距離Ｌ2)させた後に、この
高速から低速の定常速度Ｖaに移行させると同時に溶接
トーチをウィービングさせながらアーク溶接するように
している。溶接トーチをウィービングさせる動作は溶接
の速度を高速に切り換えるのと同時に開始しても良い。
小電流でアークスタート、その電流検出後に溶接トーチ
を走行させることにより、アークスタートミスやアーク
切れスタートなどを防止することができる。アーク発生
時の電流Ｉsは定常溶接の電流値Ｉaの約０．３倍から
０．６倍の範囲に設定すると良い。さらに、電圧の方は
通常より数ボルト高めにするとビード形状の平滑化に有
効である。なお、電流Ｉsが低過ぎるとアークスタート
が不安定で溶け込み不足を招き易く、反対に高過ぎると
溶接ワイヤの溶断やアーク切れが発生したり、溶着金属
が過剰に成り易い。また、溶接の速度は一定ではなく、
定常の速度Ｖaに移行する前に一時増大(高速に切り換え
る速度Ｖcは定常速度Ｖaの２倍から４倍の範囲で上げる
と良い)することにより、重ね溶接ビードが盛り上がる
ことなく、既存溶接ビード終端部を埋めるための溶着金
属を適正に減少及び密着させることができる。この時の
走行距離Ｌ2は既存溶接のビード終端長さの約０．３倍
から０．８倍の範囲に設定すると良い。短過ぎると溶着
金属が過剰なビードとなり、反対に長過ぎると溶着金属
が不足のビードに成り易い。このように溶接条件を制御
することによって既存溶接のビード終端部とのビード継
ぎ部に欠陥のない平滑で良好な溶接ビードを形成するこ
とができる。

【００２０】一方、ビード継ぎ重ね溶接の終了側では、
溶接トーチが既存溶接ビード１の始端境界位置Ｋ1に到
達して所定の距離Ｌ4だけ走行後に、ウィービングを止
めると共にアーク溶接の電流・電圧を減少(Ｉa→Ｉe，
Ｅa→Ｅe)及び溶接トーチの走行を一時停止させ、その
後、小電流のアークを持続した状態のままで溶接トーチ
を再び走行させて終点に到達後にアーク溶接を終了する
ようにしている。既存溶接ビードの始端境界位置Ｋ1か
ら所定距離走行(走行距離Ｌ4はビード幅の約０．５倍か
ら２倍の範囲に設定すると良い)後に電流・電圧の減少
と同時に走行を一時停止(停止時間ｔe1は約０．３秒か
ら２秒の範囲に設定すると良い)することにより、Ｋ1点
近傍の溶接金属との融合及び溶融プールを緩やかに縮小
していくことができる。なお、ビード始端境界位置Ｋ1
からの走行距離Ｌ4が短過ぎると溶着金属の不足及び融
合不良を招き易く、反対に長過ぎると溶着金属がダレた
り盛り上がり易くなる。小電流のアークを持続した状態
のままで溶接トーチを再び走行(一時停止後の走行距離
Ｌ5はビード幅の約０．５倍から２倍の範囲に設定する
と良い)することにより、重ね溶接ビードが盛り上がる
ことなく、ビード終端部の形状をより平滑に仕上げるこ
とができる。この時の電流Ｉeは定常溶接の電流値の約
０．３倍から０．６倍の範囲に設定すると良い。この電
流が低過ぎると既存溶接ビードとの融合及び馴染みが低
下し易く、反対に高過ぎると溶着金属の余剰によって重
ね溶接ビードが盛り上がり易くなる。このように終了側
で溶接条件を制御することによって既存溶接のビード始
端部とのビード継ぎ部に欠陥のない平滑で良好な溶接ビ
ードを形成することができる。

【００２１】なお、溶接ワーク位置や溶接ラインのセン
シングについては、例えば既存技術のワイヤタッチセン
サを使用して、溶接トーチのワイヤ先端を立板と横板に
各々数点タッチ(印加電圧の変化を検知)させて両板の平
面が接する交点を求め、ビード継ぎの溶接ライン及びワ
ークの位置ずれを算出すれば良い。このワイヤタッチセ
ンサの代わりにスリットレーザ式センサ又は揺動式のス
ポットレーザ変位計を使用しても良い。ビード始端境界
位置及びビード終端境界位置のセンシングについては、
例えばスリットレーザ式センサを使用することが有効で
ある。この場合には、レーザ投光器からスリットレーザ
光をビード境界部(ビード始端側及びビード終端側の２
箇所)に溶接ラインと平行方向に、かつ溶接ワーク面に
対して垂直方向に照射し、溶接ビード近傍の表面に生じ
る光切断画像を干渉フィルターを介してＣＣＤカメラで
撮像して画像処理装置に送り、この光切断画像に特定の
画像処理を施してビード境界位置の検出を行えば良い。
そして、次のビード継ぎ重ね溶接の動作では、上記のセ
ンサで検出した情報を基にして溶接トーチ位置の修正制
御と溶接条件制御を行うようにすると良い。

【００２２】図４は本発明に係わるビード継ぎ溶接が必
要な船舶部品における溶接継手の一部を示すビード継ぎ
溶接部の概略図であり、また、図５はこの船舶部品にお
ける床板材１１と立板材１２とのすみ肉溶接の実施状況
を示す。この実施例では、長尺の床板材１１と立板材１
２とのすみ肉部に形成された既存溶接ビード１、２を接
続するためにビード継ぎ重ね溶接３を行う必要がある。
また、図６及び図７は管状部品の一部を示す主管６と枝
管７ａとのビード継ぎ溶接の実施例である。この実施例
では、長い枝管７ａの外周を溶接トーチが１周できない
ために２分割の溶接となり、前半に溶接した既存溶接ビ
ード１の始端部及び終端部とを接続するための後半のビ
ード継ぎ重ね溶接が必要である。これらの溶接対象製品
においても、図３に示したようにビード継ぎ重ね溶接の
条件制御を行うことにより、ビード継ぎ部に欠陥のない
平滑で良好な溶接ビードを形成することができる。

【００２３】さらに、図８は本発明のビード継ぎ重ね溶
接に係わる既存溶接の制御動作を示す条件制御ブロック
線図であり、また、図９は、図８に示した制御動作です
み肉溶接(図５を参照)を行った時の始端部及び終端部の
ビード形状を示す説明図である。まず、溶接の開始側で
は小電流・小電圧のアークを発生させ、その電流検出で
溶接トーチを所定距離(Ｌ３＝５〜１０ｍｍ程度)走行さ
せた後に、定常溶接の高電流・高電圧のアークに移行す
ることにより、安定なアークスタートで、かつ、傾斜の
緩やかな形状を有するビード始端部が得られ、次のビー
ド継ぎ重ね溶接の時に平滑に埋めて仕上げることが容易
に可能となる。また、溶接の終了側では電流を大きく減
少及び短時間(ｔe2＝２秒以下)でアーク停止するか、或
いは電流を下げずにアークをそのまま停止(ｔe2＝０)す
ることにより、凹み型の形状を有するビード終端部が得
られ、次のビード継ぎ重ね溶接の時に平滑に埋めて仕上
げることが容易に可能となる。図１０及び図１１は溶接
速度及び電流を変化させてすみ肉溶接を行った時のビー
ド終端部の寸法と溶接断面積の測定結果の一例を示す。
このすみ肉溶接の実験では１.４ｍｍ径の溶接ワイヤ、
ワイヤ突き出し長２５ｍｍ、シールドガス２５Ｌ／分の
ＭＡＧガスを用いて図５、図８及び図９に示した方法で
行った。ビード終端長ＣＬとビード幅ＣＷは、図１０に
示したように溶接速度が早く、電流が低くほど小さくな
ることが分かる。また、溶接断面積Ａｓについても図１
１に示したように溶接速度が早く、電流が低くほど小さ
くなっていくことが分かる。したがって、これらの結果
を基に、各々の溶接対象製品で要求されるすみ肉継手部
の溶接断面積(又は溶接脚長)を各々満たすように適正な
電流や速度などの溶接条件を決定することができる。さ
らに、同時に既存溶接におけるビード幅やビード終端長
などの寸法予測、既存溶接ビードの終端部や始端部との
接続を良好に行うための適切なビード継ぎ重ね溶接の制
御条件を設定することが可能となる。

【００２４】図１２及び図１３は本発明に係わる他のビ
ード継ぎが必要な配管継手とそのビード継ぎ溶接状況を
示す実施例である。この実施例では、水平に固定された
管ワーク１４と管ワーク１５との突き合わせ開先継手１
６に対して、溶接制御ヘッド(省略)に搭載の溶接トーチ
４を走行駆動制御しながら円周溶接を行っており、既存
溶接ビード１のビード始端部１ａと、溶接トーチ４が１
回転後に形成する重ね溶接ビード３のビード終端部３ｂ
との重ね合わせが必要である。図１４はこのビード継ぎ
溶接の制御方法を示す条件制御ブロック線図である。こ
こでは図１４(２)(３)に示したように、溶接開始側のビ
ード始端部１ａを傾斜の緩やかな形状にするために、小
電流・小電圧のアークを発生させ、その電流検出信号で
溶接トーチを所定距離Ｌ３走行させた後に、定常溶接の
高電流・高電圧のアークに移行させて溶接を行う。そし
て、図１４(１)に示したように１周後の溶接終了側で
は、溶接トーチがビード始端境界位置Ｋ1に到達して所
定の距離Ｌ4だけ通過後に、アーク溶接の電流・電圧を
減少及び溶接トーチの走行を一時停止(停止時間ｔe1)さ
せ、その後、小電流のアークを持続した状態のままで溶
接トーチを再び走行(距離Ｌ5)させて終点に到達後にア
ーク溶接を終了するようにしている。さらに、２パス目
以降の溶接を行う場合には、例えば前パスの終点位置か
ら次パス溶接を開始するようにすれば、層毎の溶接始終
端部が移動し特定箇所への集中を回避することが可能と
なる。このように溶接の条件制御を行うことにより、ビ
ード始端部とビード終端部との継ぎ部に欠陥のない良好
な溶接結果を得ることができる。

【００２５】この他、ビード継ぎが必要な部材から成る
自動車部品や建造部品などの溶接継手においても、本発
明のビード継ぎ溶接の制御方法が適用できることは言う
までもない。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ビー
ド継ぎ重ね溶接の開始側では、既存溶接のビード終端部
の凹み始めた位置よりアークを発生及びトーチ走行後
に、そのアークの電流・電圧及びトーチ走行速度の増減
制御を行うことにより、既存溶接のビード終端部とのビ
ード継ぎ部に欠陥のない平滑で良好な溶接ビードが形成
できるという効果がある。また、ビード継ぎ重ね溶接の
終了側では、既存溶接のビード始端部に重ねた直後に電
流・電圧の減少及びトーチ一時停止の走行制御を行うこ
とにより、既存溶接のビード始端部とのビード継ぎ部に
も欠陥のない平滑で良好な溶接ビードが形成できる信頼
性の高い結果を得るという効果がある。

【００２７】したがって、既存溶接ビードの始端部又は
終端部とのビード継ぎ溶接、或いは既存溶接ビードの始
端部及び終端部の両方とのビード継ぎ溶接が必要な部材
から成る管状部品や建設機械部品や自動車部品や船舶部
品などの溶接を自動化することができ、これらの溶接作
業工数の低減、生産性の向上、省力化などに寄与できる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるビード継ぎ溶接が必要な建設機
械部品における溶接継手の一部を示すビード継ぎ溶接部
の概略図である。

【図２】本発明に係わる既存溶接ビードの始終端部との
ビード継ぎ重ね溶接を示すビード断面図である。

【図３】本発明の一実施例であるビード継ぎ重ね溶接の
制御方法を示す条件制御ブロック線図である。

【図４】本発明に係わるビード継ぎ溶接が必要な船舶部
品における溶接継手の一部を示すビード継ぎ溶接部の概
略図である。

【図５】すみ肉溶接の実施状況を示す説明図である。

【図６】本発明に係わるビード継ぎ溶接が必要な管状部
品の一部を示す主管と枝管との溶接継手である。

【図７】図６に示した溶接継手のビード継ぎ溶接部の拡
大図である。

【図８】本発明のビード継ぎ重ね溶接に係わる既存溶接
の制御動作を示す条件制御ブロック線図である。

【図９】図８に示した制御動作ですみ肉溶接を行った時
の始端部及び終端部のビード形状を示す説明図である。

【図１０】溶接速度及び電流とビード終端寸法の関係を
示す説明図である。

【図１１】溶接速度及び電流と溶接断面積の関係を示す
説明図である。

【図１２】本発明に係わるビード継ぎ溶接が必要な配管
継手を示す説明図である。

【図１３】図１２に示した配管継手におけるビード継ぎ
溶接の状況を示す説明図である。

【図１４】本発明の他の一実施例であり、図１３に示し
た配管継手におけるビード継ぎ溶接の制御方法を示す条
件制御ブロック線図である。

【符号の説明】

１，２…既存溶接ビード、３…重ね溶接ビード、１ａ，
３ａ…ビード始端部、２ａ，３ｂ…ビード終端部、４…
溶接トーチ、５…溶接方向、６…主管、７ａ，７ｂ…枝
管、８…溶接箇所、９…アーク、１０，２０…ブロック
ワーク １０ａ…ワーク１０の下材、２０ａ…ワーク２０の下
材、１１…床板材、１２…立板材、１３…仕切り板，１
４，１５…管ワーク、１６…開先継手、１７ａ，１７ｂ
…突き合わせ開先継手溶接、２１…溶接電流、２２…溶
接電圧、２３…ウィービング、２４…溶接速度、Ｋ１…
ビード始端境界位置、Ｋ２…ビード終端境界位置、Ｋ３
…ビード凹み開始位置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 信雄 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 鳴瀬 聖剛 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (72)発明者 相馬 修二 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (72)発明者 宇田川 次男 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭59−156580（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−277832（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−25459（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−267073（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23K 9/095 B23K 9/00 B23K 9/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】既存溶接ビードの始端部および／または終
   端部とのビード継ぎが必要な部材から成る部品のアーク
   溶接法を用いてビード継ぎ重ね溶接を行う制御方法にお
   いて、 前記既存溶接のビード終端部には重ね溶接のビード始端
   部を合わせ、また、前記既存溶接のビード始端部には重
   ね溶接のビード終端部を合わせるビード継ぎの組合せを
   事前に決め、かつ、ビード継ぎ重ね溶接の開始側では、
   前記既存溶接のビード終端部の凹み始めた位置より小電
   流・電圧のアークを発生させると共に溶接トーチを走行
   させた後に、その小電流アークから定常溶接の高電流・
   高電圧のアークに移行させると共に溶接速度を一旦高速
   に切り換え、その後、高速から低速の定常速度に移行さ
   せてアーク溶接するようにし、また、前記既存溶接のビ
   ード始端部に対するビード継ぎ重ね溶接の終了側では、
   溶接トーチがそのビード始端境界位置に到達して所定距
   離走行後に、アーク溶接の電流・電圧を減少及び溶接ト
   ーチの走行を一時停止させ、その後、小電流のアークを
   持続した状態のままで溶接トーチを再び走行させて終点
   へ到達後にそのアーク溶接を終了するようにしたことを
   特徴とするビード継ぎ重ね溶接の制御方法。
2. 【請求項２】既存溶接ビードの始端部および／または終
   端部とのビード継ぎが必要な部材から成る部品のアーク
   溶接法を用いてビード継ぎ重ね溶接を行う制御方法にお
   いて、 前記既存溶接のビード終端部には重ね溶接のビード始端
   部を合わせ、また、前記既存溶接のビード始端部には重
   ね溶接のビード終端部を合わせるビード継ぎの組合せを
   事前に決め、かつ、ビード継ぎ重ね溶接の開始側では、
   前記既存溶接のビード終端部の凹み始めた位置より小電
   流・電圧のアークを発生させると共に溶接トーチを走行
   させた後に、その小電流アークから定常溶接の高電流・
   高電圧のアークに移行させると共に溶接速度を一旦高速
   に切り換え、さらに、この高速への切り換えと同時に溶
   接トーチをウィービングさせ、或いは高速から低速の定
   常速度に移行させると同時に溶接トーチをウィービング
   させながらアーク溶接するようにし、また、前記既存溶
   接のビード始端部に対するビード継ぎ重ね溶接の終了側
   では、溶接トーチがそのビード始端境界位置に到達して
   所定距離走行後に、ウィービングを止めると共にアーク
   溶接の電流・電圧を減少及び溶接トーチの走行を一時停
   止させ、その後、小電流のアークを持続した状態のまま
   で溶接トーチを再び走行させて終点へ到達後にアーク溶
   接を終了するようにしたことを特徴とするビード継ぎ重
   ね溶接の制御方法。
3. 【請求項３】前記ビード継ぎ重ね溶接のアーク発生時の
   電流は定常の溶接電流の０．３倍から０．６倍までの範
   囲とし、また、前記一旦高速に切り換える速度は定常速
   度の２倍から４倍までの範囲とし、かつ、その走行距離
   は既存溶接のビード終端長さの０．３倍から０．８倍ま
   での範囲に設定したことを特徴とする請求項１または２
   に記載のビード継ぎ重ね溶接の制御方法。
4. 【請求項４】前記既存溶接のビード終端部をその溶接終
   了時に予め凹み型の形状にしておき、次のビード継ぎ重
   ね溶接の開始側でこの凹み型のビード終端部を埋めるよ
   うにビード始端合わせの溶接を行うことを特徴とする請
   求項１乃至３のいずれかに記載のビード継ぎ重ね溶接の
   制御方法。
5. 【請求項５】前記ビード継ぎ重ね溶接の終了側で、前記
   既存溶接のビード始端部への重ねに必要なビード始端境
   界からの走行距離はビード幅の０．５倍から２倍の範囲
   までとし、また、前記溶接トーチ走行の一時停止と同時
   に減少させる時の電流は定常の溶接電流の０．３倍から
   ０．６倍までの範囲とし、前記溶接トーチ走行の一時停
   止時間は０．３秒から２秒の範囲までとし、また、その
   一時停止後に再走行する距離はビード幅の０．５倍から
   ２倍の範囲までに設定したことを特徴とする請求項１ま
   たは２に記載のビード継ぎ重ね溶接の制御方法。
6. 【請求項６】前記既存溶接のビード始端部をその溶接開
   始時に予め傾斜の緩やかな形状にしておき、次のビード
   継ぎ重ね溶接の終了側でこの緩やかな形状のビード始端
   部を平らに埋めるようにビード終端合わせの溶接を行う
   ことを特徴とする請求項１、２、５のいずれかに記載の
   ビード継ぎ重ね溶接の制御方法。