JP6741547B2 - Welding method - Google Patents
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Description
本発明は、溶接方法に関し、例えばMIG溶接等のアーク溶接に適用して好適な溶接方法に関する。 The present invention relates to a welding method, for example, a welding method suitable for application to arc welding such as MIG welding.
従来、アーク溶接方法として、例えば特許文献1記載のアーク溶接方法がある。この方法は、非消耗電極を溶接進行方向の左右方向にウィービングさせつつ溶加材を送給して行う非消耗電極式アーク溶接方法(TIG溶接方法)であって、非消耗電極の上記左右方向への往復移動と、左右に往復移動せずにウィービングの中心線上を溶接進行方向に進行する移動とを繰り返し行う。そして、非消耗電極の上記左右方向への往復移動中に、溶接電流値及び溶加材送給速度のうちの少なくとも一方を増大させるようにしている。なお、トーチのウィービング軌跡としては、特許文献1の図3に示す軌跡や、特許文献2の図7等が挙げられる。
Conventionally, as an arc welding method, for example, there is an arc welding method described in
ところで、特許文献1記載のアーク溶接方法は、いわゆるTIG溶接方法である。TIG溶接方法は、スパッタの発生がほとんどなく、ビード外観がフラットで美しく、内部欠陥もほとんど発生しにくいというメリットがある。
By the way, the arc welding method described in
しかし、TIG溶接方法は、溶接速度が遅く、溶着効率も低いという問題がある。また、溶接ワイヤの挿入角等、セッティングパラメータが多いため、自動化にコストがかかるという問題もある。 However, the TIG welding method has problems that the welding speed is slow and the welding efficiency is low. Further, since there are many setting parameters such as the insertion angle of the welding wire, there is a problem in that automation requires a high cost.
一方、自動送給される溶接ワイヤ(溶接トーチ)と母材との間にアークを発生させて、母材と一緒に溶接ワイヤを溶かして、開先部に溶接ビードを形成するMIG溶接方法がある。このMIG溶接方法は、溶接速度が速く、溶着効率が高いというメリットがあり、しかも、セッティングパラメータが少ないため、自動化が容易であるというメリットもある。 On the other hand, there is a MIG welding method in which an arc is generated between a welding wire (welding torch) that is automatically fed and a base material, the welding wire is melted together with the base material, and a welding bead is formed in the groove. is there. This MIG welding method has the advantages that the welding speed is fast and the welding efficiency is high, and furthermore, there are also the advantages that the automation is easy because there are few setting parameters.
しかし、MIG溶接方法は、スパッタが発生しやすく、凸状ビードになり易く、内部欠陥が発生し易いという問題がある。 However, the MIG welding method has a problem that spatter is likely to occur, a convex bead is likely to occur, and an internal defect is likely to occur.
本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、TIG溶接方法のメリットとMIG溶接方法のメリットを得ることができる溶接方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a welding method that can obtain the advantages of the TIG welding method and the advantages of the MIG welding method.
[1] 本発明に係る溶接方法は、第1の被溶接部材と、前記第1の被溶接部材より板厚の小さい第2の被溶接部材と、の開先部に沿う溶接方向に、溶接トーチを相対移動しながら、前記第1、第2の被溶接部材のアーク溶接を行う溶接方法であって、前記第1および第2の被溶接部材の開先部に対する前記溶接トーチの動作軌道は、それぞれ円弧状の動作軌道であって、前記開先部の中央より前記第1の被溶接部材寄りの位置を境として、前記第1の被溶接部材側の動作軌道の振幅が、それ以外の動作軌道の振幅より小さく、前記位置と前記第1の被溶接部材の稜線までの間隔が、前記第1の被溶接部材の稜線と前記第2の被溶接部材の稜線との間隔の3/10以上4/10以下であることを特徴とする。 [1] A welding method according to the present invention comprises welding a first welded member and a second welded member having a smaller plate thickness than the first welded member in a welding direction along a groove portion. A welding method of performing arc welding of the first and second members to be welded while relatively moving the torch, wherein an operation trajectory of the welding torch with respect to a groove portion of the first and second members to be welded is , Each of which is an arcuate motion trajectory, and the amplitude of the motion trajectory on the side of the first welded member is other than that with the position closer to the first welded member from the center of the groove portion as a boundary. The distance between the position and the ridgeline of the first welded member is smaller than the amplitude of the motion trajectory, and the distance between the ridgeline of the first welded member and the ridgeline of the second welded member is 3/10. It is characterized in that it is 4/10 or less.
本発明は、例えば2つの被溶接部材に対してアーク溶接を行う溶接トーチと、溶接トーチを作動する溶接ロボットと、ワイヤ送給装置と溶接ロボットの動作及び電流と電圧を制御する制御装置とを備えた溶接装置、例えばMIG溶接装置に適用して好適である。 The present invention includes, for example, a welding torch that performs arc welding on two members to be welded, a welding robot that operates the welding torch, a wire feeding device, and a control device that controls the operation and current and voltage of the welding robot. It is suitable to be applied to a welding device provided, for example, a MIG welding device.
そして、本発明は、それぞれ板厚が異なる2つの被溶接部材の開先部に対し、溶接トーチによってアーク溶接を行う。この場合、前記板厚に応じて、少なくとも2つの被溶接部材の開先部へのアーク並びに2つの被溶接部材の開先部に対する溶接トーチの動作軌道をそれぞれ異ならせて溶接を行う。 Then, according to the present invention, arc welding is performed by a welding torch on the groove portions of two members to be welded having different plate thicknesses. In this case, welding is performed by changing the arcs to the groove portions of at least two members to be welded and the operation trajectories of the welding torch to the groove portions of the two members to be welded, respectively, depending on the plate thickness.
これにより、2つの被溶接部材の開先部の大きさに応じた溶着部材(溶接ビード)の溶着体積を得ることができ、ビード形状の品質の向上、溶接強度の向上を図ることができる。しかも、MIG溶接の方式で溶接を行うことができるため、MIG溶接のメリット、すなわち、溶接速度が速く、溶込み深さが深く、溶着効率が高く、自動化が容易であるというメリットを享受することができる。
板厚の大きい被溶接部材に対する溶接トーチの動作軌道は、大きい板厚に対応した小さい振幅の動作軌道が割り当てられ、板厚の小さい被溶接部材に対する溶接トーチの動作軌道は、小さい板厚に対応した大きい振幅の動作軌道が割り当てられる。
これにより、板厚の大きい被溶接部材に対しては曲率の大きい例えば円弧状の動作軌道が割り当てられ、板厚の小さい被溶接部材に対しては曲率の小さい例えば円弧状の動作軌道が割り当てられる。
その結果、2つの被溶接部材の開先部に対して、外観の良好なうろこ形状のビードを形成することができる。これは、溶接強度の向上につながる。良好な外観とは、(1)各うろこ形状が2/3以上のラップ率であって、且つ、ラップ率がほぼ均等、(2)各うろこ形状のビード幅がほぼ均等、(3)ビードの蛇行幅が1mm以内等に溶接されたビード形状であれば好ましい。
Thereby, the welding volume of the welding member (welding bead) can be obtained according to the size of the groove of the two members to be welded, and the quality of the bead shape and the welding strength can be improved. Moreover, since the welding can be performed by the MIG welding method, the advantages of the MIG welding, that is, the welding speed is fast, the penetration depth is deep, the welding efficiency is high, and the automation is easy, are enjoyed. You can
The movement trajectory of the welding torch for the workpiece with a large thickness is assigned a small amplitude trajectory corresponding to the large thickness, and the trajectory of the welding torch for a workpiece with a small thickness corresponds to the small thickness. A large orbital motion trajectory is assigned.
As a result, for example, an arcuate motion trajectory having a large curvature is assigned to a welded member having a large plate thickness, and an arcuate motion trajectory having a small curvature is assigned to a welded member having a small plate thickness. ..
As a result, a scale-shaped bead having a good appearance can be formed on the groove portions of the two members to be welded. This leads to improvement in welding strength. Good appearance means (1) each scale shape has a wrap rate of 2/3 or more, and the wrap rate is substantially uniform, (2) bead width of each scale shape is substantially uniform, and (3) bead It is preferable that the bead shape is welded with a meandering width of 1 mm or less.
[2] 本発明において、前記溶接トーチを通じて供給される溶接ワイヤの径を選定し、前記2つの被溶接部材の開先部の断面積に応じた前記溶接ワイヤの供給量(送給量)の設定の幅を広げて、溶接を行う。 [2] In the present invention, the diameter of the welding wire supplied through the welding torch is selected, and the supply amount (supply amount) of the welding wire according to the cross-sectional areas of the groove portions of the two members to be welded is determined. Widen the setting range and perform welding.
これにより、2つの被溶接部材の開先部の断面積に応じた溶接ワイヤの最適な送給量を設定することができ、開先部に形成されるビードの形状品質、溶接強度等を向上させることができる。 As a result, it is possible to set the optimum feed amount of the welding wire according to the cross-sectional areas of the groove portions of the two members to be welded, and improve the shape quality of the beads formed in the groove portions, welding strength, etc. Can be made.
[3] 本発明において、前記2つの被溶接部材のうち、板厚の大きい被溶接部材へのアークを大きく、板厚の小さい被溶接部材へのアークを小さくして溶接を行うことが好ましい。 [3] In the present invention, it is preferable that, of the two members to be welded, the arc to a member to be welded having a large plate thickness is large and the arc to a member to be welded having a small plate thickness is small to perform welding.
2つの被溶接部材へのアークは、溶接ワイヤの送給量の選定にもつながる。板厚の大きい被溶接部材へのアークを大きく、板厚の小さい被溶接部材へのアークを小さくすることで、溶接ワイヤの供給量(送給量)の設定の幅を広げることが可能となり、開先部に形成されるビードの形状品質、溶接強度等を向上させることができる。しかも、2つの被溶接部材に共に大きなアークを流す必要がなくなるため、母材が溶け落ちることがない。 The arc to the two members to be welded also leads to the selection of the feed amount of the welding wire. By increasing the arc to the member to be welded with a large plate thickness and reducing the arc to the member to be welded with a small plate thickness, it becomes possible to widen the range of setting the supply amount (feed amount) of the welding wire. It is possible to improve the shape quality of the beads formed in the groove portion, the welding strength, and the like. Moreover, since it is not necessary to apply a large arc to the two members to be welded, the base material does not melt down.
[4] この場合、板厚の大きい被溶接部材に対する前記動作軌道は、円形状の周の一部(円弧状)に沿った軌道であり、板厚の小さい被溶接部材に対する前記動作軌道は、楕円形状の周の一部(楕円状と記す)に沿った軌道であることが好ましい。
[ 4 ] In this case, the movement trajectory for the welded member having a large plate thickness is a trajectory along a part of a circular circumference (arc shape), and the movement trajectory for the welded member having a small plate thickness is It is preferable that the trajectory is along a part of the circumference of the elliptical shape (described as an elliptical shape).
これにより、板厚の大きい被溶接部材に対してはピッチの小さな円弧状の動作軌道が割り当てられ、板厚の小さい被溶接部材に対してはピッチの大きな楕円状の動作軌道が割り当てられる。その結果、2つの被溶接部材の開先部に対して、外観の良好なうろこ形状のビードを形成することができる。これは、溶接強度の向上につながる。 As a result, an arcuate motion trajectory with a small pitch is assigned to a member to be welded with a large plate thickness, and an elliptical motion trajectory with a large pitch is assigned to a member to be welded with a small plate thickness. As a result, a scale-shaped bead having a good appearance can be formed on the groove portions of the two members to be welded. This leads to improvement in welding strength.
[5] 本発明において、前記2つの被溶接部材の開先部の断面積に応じて、少なくとも前記溶接ワイヤの供給量、前記2つの被溶接部材の開先部へのアーク及び前記溶接トーチの動作軌道を設定して溶接を行うことが好ましい。
[ 5 ] In the present invention, depending on the cross-sectional areas of the groove portions of the two members to be welded, at least the supply amount of the welding wire, the arc to the groove portions of the two members to be welded, and the welding torch. It is preferable to set a motion trajectory and perform welding.
これにより、母材に対して必要以上に大きな電流を供給することなく、開先部に対して溶接に必要な量の溶接ワイヤを供給することができ、しかも、開先部に対して、外観の良好なビードを形成することができる。 With this, it is possible to supply the welding wire in an amount necessary for welding to the groove portion without supplying an unnecessarily large current to the base metal, and to the appearance of the groove portion. It is possible to form good beads.
[6] 本発明において、前記2つの被溶接部材の継手に機械加工を実施しない状態で、前記2つの被溶接部材の開先部への1層目の溶接で前記アーク溶接を完了させることが好ましい。
[ 6 ] In the present invention, the arc welding may be completed by welding the first layer to the groove portion of the two members to be welded in a state where the joint between the members to be welded is not machined. preferable.
これにより、継手に機械加工を実施せず、2層目の溶接を実施しないため、サイクルタイムを大幅に低減することができる。しかも、開先部に対して、外観の良好なビードを形成することができる。 As a result, since the joint is not machined and the second layer is not welded, the cycle time can be significantly reduced. Moreover, a bead having a good appearance can be formed on the groove portion.
[7] 本発明において、前記溶接ワイヤがMIG溶接で使用される溶接ワイヤであることが好ましい。
[ 7 ] In the present invention, the welding wire is preferably a welding wire used in MIG welding.
MIG溶接の方式で溶接を行うことができるため、MIG溶接のメリット、すなわち、溶接速度が速く、溶込み深さが深く、溶着効率が高く、自動化が容易であるというメリットを享受することができる。 Since the welding can be performed by the MIG welding method, the advantages of the MIG welding, that is, the welding speed is high, the penetration depth is deep, the welding efficiency is high, and the automation is easy can be enjoyed. ..
[8] 本発明において、前記2つの被溶接部材のうち、基準側の前記被溶接部材のティーチングを基に、前記溶接トーチの動作軌道の中心線を設定することが好ましい。これにより、開先部に対するビードの肉盛りの過不足が発生することなく、外観の良好なビードを形成することができる。
[ 8 ] In the present invention, it is preferable to set the center line of the operation trajectory of the welding torch based on the teaching of the reference side welded member among the two welded members. As a result, a bead having a good appearance can be formed without causing excess or deficiency of build-up of the bead on the groove portion.
本発明に係る溶接方法によれば、以下のように、TIG溶接方法のメリットとMIG溶接方法のメリットを得ることができる。
(i) スパッタがほとんど発生しない。
(ii) ビードの外観がフラットで美しい。
(iii) 溶接速度が速い。
(iv) 溶着効率が高い。
(v) セッティングパラメータが少ないため、自動化が容易である。
According to the welding method of the present invention, the advantages of the TIG welding method and the advantages of the MIG welding method can be obtained as follows.
(I) Spatter hardly occurs.
(Ii) The appearance of the bead is flat and beautiful.
(Iii) The welding speed is fast.
(Iv) The welding efficiency is high.
(V) Since there are few setting parameters, automation is easy.
以下、本発明に係る溶接方法の実施の形態例を図1〜図10を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the welding method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10.
先ず、本実施の形態に係る溶接方法は、図1に示すように、それぞれ板厚が異なる2つの被溶接部材(第1被溶接部材12A及び第2被溶接部材12B)に対してアーク溶接を行う。なお、第1被溶接部材12A及び第2被溶接部材12Bを総称してワーク10と称し、第1被溶接部材12Aを第1ワーク部分12A、第2被溶接部材12Bを第2ワーク部分12Bと称する場合がある。
First, in the welding method according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, arc welding is performed on two members to be welded (first welded
ワーク10は、例えばアルミニウムや鉄等にて構成され、端部同士が相互に溶接される第1ワーク部分12A及び第2ワーク部分12Bを有する。第1ワーク部分12A及び第2ワーク部分12Bの相互に隣接する端部に沿った溶接線に沿って幾何学量が測定される。ワーク10としては、例えばオートバイのフレームが該当する。以下の説明で使用されるXYZ座標系は、溶接方向がX軸の正方向であり、Y軸の正方向が溶接方向(正方向)に対して右方向であり、Z軸の正方向がX軸及びY軸に直交する方向である。なお、Z軸の正方向としては、上下方向、水平方向、斜め方向等、様々な方向が想定される。この明細書では、説明を簡単にするために、Z軸の正方向を上方向としているが、それに限定されない。
The
図2は、ワーク10を溶接線に垂直な面(YZ平面)で切断して示す断面図である。ここで、第1ワーク部分12Aの平均板厚taは、第2ワーク部分12Bの平均板厚tbよりも大きい(ta>tb)。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the
板厚の大きい第1ワーク部分12Aは、図2に示すように、板厚の大きい第1部位14aと、該第1部位14aの先端に一体に設けられた板厚の小さい第2部位14bとを有する。第2ワーク部分12Bは、厚みがほぼ一定とされた平板状を有する。
As shown in FIG. 2, the
そして、板厚の小さい第2ワーク部分12Bが上記第1ワーク部分12Aの第2部位14bに重ねられることで、第1ワーク部分12Aの第1部位14aの側面16(斜面)、第2部位14bの上面18及び第2ワーク部分12Bの側面20(斜面)にて区画された開先部22が形成される。開先部22の断面形状は、台形状あるいは三角形状とされている。図2において、開先部22の寸法としては、例えば上側の隙間Waが5〜14mm、下側の隙間Wbが0〜3mm、高さhが5mmとされている。これらの寸法はあくまでも一例であり、アーク溶接において好適な種々の寸法を採用することができる。
The
第1ワーク部分12Aの第1部位14aの側面16と第2部位14bの上面18との境界24と、第2ワーク部分12Bの端縁26(第1ワーク部分12Aの第1部位14aの斜面16に向かう端縁)との間のY軸方向の距離として、第1ギャップGaが形成されている。第1ギャップGaは、開先部22の下側の隙間Wbと同じである。また、第2ワーク部分12Bの下面28と、第1ワーク部分12Aの第2部位14bの上面18との間のZ軸方向の距離として、第2ギャップGbが形成されている。
The
そして、本実施の形態に係る溶接方法を実現する溶接装置100は、図3A及び図3Bに示すように、溶接装置100の各部を制御する制御部102と、制御部102に指示を与えるための操作部104と、ワーク10に対して溶接を行うための溶接トーチ108と、溶接トーチ108に溶接ワイヤ112を供給するワイヤ供給部114と、溶接トーチ108にシールドガスを供給するガス供給部116と、溶接トーチ108を保持して動かす溶接ロボット118と、溶接ロボット118に溶接電流を供給する溶接電源119と、を備える。
Then, as shown in FIGS. 3A and 3B,
溶接ロボット118は、ロボット本体120(1台)とポジショナー122(1台)により構成される。ポジショナー122によりワーク10が直接又は治具を介して保持され、位置決めされる。また、ロボット本体120により、溶接トーチ108が操作される。すなわち、制御部102は、ロボット本体120とポジショナー122を制御し、協調させて溶接作業を行う。
The
図4は、制御部102により実行される溶接処理の一部を示すフローチャートである。この溶接処理は、ワーク10の溶接対象部位である開先部22にMIG溶接によって溶接ビード124(図3B参照)を形成しながら第1ワーク部分12Aと第2ワーク部分12Bとを溶接する。特に、溶接ビード124の外観を良好にした状態でMIG溶接を行う。
FIG. 4 is a flowchart showing a part of the welding process executed by the
すなわち、図4のステップS1において、制御部102は、溶接対象部位である開先部22にMIG溶接を行うための溶接条件を設定する。溶接条件には、溶接トーチ108の動作軌道(パス)の設定等が含まれる。そして、ステップS2において、設定された溶接条件に従い、開先部22に対してMIG溶接を行う。
That is, in step S1 of FIG. 4, the
開先部22は、基準側(固定側)のワーク部分の開先部22を基準にティーチングを行って開先部22の溶接条件を設定する。
The
例えば図5Aに示すように、第1ワーク部分12Aが基準側(固定側)で、第2ワーク部分12Bが差し込み側(合わせ部品側)であれば、基準側である第1ワーク部分12Aの開先部22を基準としてティーチングを行って、開先部22の溶接条件を設定する。第1ワーク部分12Aの開先部22を構成する稜線を第1稜線126aという。
For example, as shown in FIG. 5A, when the
また、例えば図6Aに示すように、第2ワーク部分12Bが基準側(固定側)で、第1ワーク部分12Aが差し込み側(合わせ部品側)であれば、基準側である第2ワーク部分12Bの開先部22を基準としてティーチングを行って、開先部22の溶接条件を設定する。第2ワーク部分12Bの開先部22を構成する稜線を第2稜線126bという。
Further, for example, as shown in FIG. 6A, if the
特に、本実施の形態に係る溶接方法では、ワーク10の板厚に応じて、少なくとも第1ワーク部分12A及び第2ワーク部分12Bへのアーク並びに第1ワーク部分12A及び第2ワーク部分12Bに対する溶接トーチ108の動作軌道をそれぞれ異ならせて溶接を行う。
Particularly, in the welding method according to the present embodiment, at least the arc to the
本実施の形態では、具体的に、以下の方式(A)〜(F)にてMIG溶接を行う。 In the present embodiment, specifically, MIG welding is performed by the following methods (A) to (F).
(A) 図3Bに示すように、溶接トーチ108を通じて供給される溶接ワイヤ112の径Dw(直径)を変更し、第1ワーク部分12A及び第2ワーク部分12Bの開先部22の断面積に応じた溶接ワイヤ112の供給量(送給量)の選択の幅を広げて、溶接を行う。これにより、第1ワーク部分12A及び第2ワーク部分12Bの開先部22の断面積に応じた溶接ワイヤ112の最適な送給量を設定することができ、開先部22に形成されるビード124の形状品質、溶接強度等を向上させることができる。
(A) As shown in FIG. 3B, the diameter Dw (diameter) of the
(B) 板厚の大きい第1ワーク部分12Aへのアークを大きく、板厚の小さい第2ワーク部分12Bへのアークを小さくして溶接を行う。
(B) Welding is performed with a large arc to the
第1ワーク部分12A及び第2ワーク部分12Bへのアークは、溶接ワイヤ112の送給量の設定にもつながる。板厚の大きい第1ワーク部分12Aへのアークを大きく、板厚の小さい第2ワーク部分12Bへのアークを小さくすることで、溶接ワイヤ112の供給量(送給量)の設定の幅を広げることが可能となり、開先部22に形成されるビード124の形状品質、溶接強度等を向上させることができる。しかも、第1ワーク部分12A及び第2ワーク部分12Bへのアークを共に大きくする必要がなくなるため、ワーク10の母材が溶け落ちることがない。
The arc to the
(C) 例えば図5B及び図6Bに示すように、第1ワーク部分12Aと第2ワーク部分12B間の開先部22に対する溶接トーチ108(図5A及び図6A参照)の動作軌道128を、それぞれ円弧状の動作軌道128とする。この場合、開先部22の中央よりも第1ワーク部分12A寄りの位置Pa(溶接トーチ108の動作軌道の中心線)を境として、第1ワーク部分12A側の第1動作軌道128aの振幅Aaを、第2ワーク部分12B側の第2動作軌道128bの振幅Abより小さくする。
(C) For example, as shown in FIGS. 5B and 6B, the
例えば図5Aに示すように、第1ワーク部分12Aが基準側(固定側)の場合、第1ワーク部分12Aの第1稜線126aと第2ワーク部分12Bの第2稜線126bとの間隔をLとしたとき、以下の関係を有する位置を位置Paとする。
(a) 第1稜線126aから位置Paまでの間隔がA×L
(b) 第2稜線126bから位置Paまでの間隔がB×L
(c) B>A、A+B=1
(d) A=3/10〜4/10、B=6/10〜7/10
好ましくは、A=4/10、B=6/10
For example, as shown in FIG. 5A, when the
(A) The distance from the
(B) The distance from the
(C) B>A, A+B=1
(D) A=3/10 to 4/10, B=6/10 to 7/10
Preferably, A=4/10, B=6/10
これにより、図5Bに示すように、板厚の大きい第1ワーク部分12Aに対しては、大きい板厚に対応した小さい振幅Aaの第1動作軌道128aが割り当てられ、板厚の小さい第2ワーク部分12Bに対しては、小さい板厚に対応した大きい振幅Abの第2動作軌道128bが割り当てられる。
As a result, as shown in FIG. 5B, the
また、例えば図6Aに示すように、第2ワーク部分12Bが基準側(固定側)の場合、第1ワーク部分12Aの第1稜線126aと第2ワーク部分12Bの第2稜線126bとの間隔をLとしたとき、以下の関係を有する位置を位置Paとする。
(e) 第1稜線126aから位置Paまでの間隔がC×L
(f) 第2稜線126bから位置Paまでの間隔がD×L
(g) D>C、C+D=1
(h) C=3/10〜4/10、B=6/10〜7/10
好ましくは、C=4/10、D=6/10
Further, for example, as shown in FIG. 6A, when the
(E) The distance from the
(F) The distance from the
(G) D>C, C+D=1
(H) C=3/10 to 4/10, B=6/10 to 7/10
Preferably, C=4/10, D=6/10
これにより、図6Bに示すように、板厚の大きい第1ワーク部分12Aに対しては、大きい板厚に対応した小さい振幅Aaの第1動作軌道128aが割り当てられ、板厚の小さい第2ワーク部分12Bに対しては、小さい板厚に対応した大きい振幅Abの第2動作軌道128bが割り当てられる。
As a result, as shown in FIG. 6B, the
換言すれば、開先部22のうち、該開先部22の中央よりも第1ワーク部分12A寄りの位置Paを境として、第1ワーク部分12Aの第1部位14a側(図2参照)に対しては曲率の大きい円弧状の動作軌道が割り当てられ、それ以外の部分(第2部位14bの上面18及び第2ワーク部分12Bの側面20)に対しては、曲率の小さい円弧状の動作軌道が割り当てられる。
In other words, of the
その結果、開先部22に対して、図7Aに示すように、多数のうろこ形状124aが溶接方向(例えばX方向)にそれぞれ一部が重畳(ラップ)した状態で配列された形状のビード124が形成され、特に、開先部22に対するビード124の肉盛りの過不足が発生することなく、外観の良好なビード124を形成することができる。これは、溶接強度の向上につながる。良好な外観とは、例えば以下のような条件を満足することをいう。
As a result, as shown in FIG. 7A, the
(1)例えば図7Bに示すように、各うろこ形状124aのラップ率(うろこ形状のラップ長La/うろこ形状の径Da)が4/6以上、5/6以下であることが好ましい。
(1) For example, as shown in FIG. 7B, it is preferable that the wrap ratio of each
(2)例えば図7Cに示すように、ビード124の蛇行幅Wtが1mm以内であることが好ましい。
(2) For example, as shown in FIG. 7C, the meandering width Wt of the
(D) 図8A及び図8Bに示すように、開先部22のうち、該開先部22の中央よりも第1ワーク部分12A寄りの位置Paを境として、第1ワーク部分12Aの第1部位14a側に対する第3動作軌道128cは、円形状の周の一部(半円状や円弧状)に沿った軌道であり、それ以外の部分の第4動作軌道128dは、楕円形状の周の一部(半楕円状や楕円弧状)に沿った軌道である。
(D) As shown in FIGS. 8A and 8B, in the
例えば図8Bに示すように、開先部22のうち、該開先部22の中央よりも第1ワーク部分12A寄りの位置Paを境として、第1ワーク部分12Aの第1部位14a側に対しては、小さい振幅Aaの半円状や円弧状の第3動作軌道128cが割り当てられ、それ以外の部分に対しては、大きい振幅Abの半楕円状や楕円弧状の第4動作軌道128dが割り当てられる。
For example, as shown in FIG. 8B, in the
そして、溶接トーチ108の動作は、例えば図8Aの(1)→(2)→(3)→(4)→(5)の順番で示すように、第3動作軌道128cから第4動作軌道128dへの動作でもよいし、(4)→(3)→(2)→(1)→(5)の順番で示すように、第4動作軌道128dから第3動作軌道128cへの動作でもよい。もちろん、その他の順番でもよい。
The operation of the
その結果、開先部22に対して、上述した外観の良好なうろこ形状のビード124を形成することができる。これは、上記(c)と同様に、溶接強度の向上につながる。
As a result, the scale-shaped
(E) 図9Aに示すように、上記(C)及び(D)に示す動作軌道を、ワーク10に形成された開先部22のうち、最大の隙間幅Wmaxを有する開先部22に基づいて設定する。
(E) As shown in FIG. 9A, the motion trajectory shown in (C) and (D) above is based on the
図9Bに示すように、狭い隙間幅Wcの開先部22に基づいて動作軌道を設定した場合、図9Cに示すように、それよりも広い隙間幅Wdの開先部22に対して溶接を行うと、ビード124の側部が開先部22に落ち込む等、ビード124の偏り等の不具合が生じるおそれがある。
As shown in FIG. 9B, when the operation trajectory is set based on the
しかし、上述したように、動作軌道を、ワーク10に形成された開先部22のうち、最大の隙間幅Wmaxを有する開先部22に基づいて設定することで、狭い隙間幅Wcの開先部22や最大の隙間幅Wmaxの開先部22に関わらず、ビード124の側部が落ち込むことなく、ビード124の幅を開先部22の全体にわたってほぼ均等にすることが可能となり、ビード124の外観品質を向上させることができる。
However, as described above, by setting the motion trajectory based on the
(F) 第1ワーク部分12A及び第2ワーク部分12B間の開先部22の断面積に応じて、少なくとも溶接ワイヤ112(図3B参照)の供給量、第1ワーク部分12A及び第2ワーク部分12Bへのアーク及び溶接トーチ108の動作軌道を設定して溶接を行う。
(F) According to the cross-sectional area of the
ここで、開先部22の断面積とは、図10(断面図)に示すように、開先部22をYZ平面、すなわち、溶接方向(X方向)に直交する平面で切断した形状の面積をいう。図10の例では、開先部22の断面形状は上底が下方、下底が上方に配置された台形状である場合を示す。
Here, the cross-sectional area of the
これにより、ワーク10の母材に対して必要以上に大きな電流を供給することなく、開先部22に対して溶接に必要な量の溶接ワイヤ112を供給することができ、しかも、開先部22に対して、外観の良好なビード124を形成することができる。
This makes it possible to supply the
上述した(A)〜(F)を満足することで、第1ワーク部分12A及び第2ワーク部分12Bの継手に機械加工を実施しない状態で、第1ワーク部分12A及び第2ワーク部分12B間の開先部22への1層目の溶接だけでアーク溶接を完了させることができる。
By satisfying the above-mentioned (A) to (F), between the
すなわち、事前の継手への機械加工を実施せず、2層目の溶接を実施しないため、サイクルタイムを大幅に低減することができる。しかも、開先部22に対して、TIG溶接で形成したビード124と外観品質がほとんど変わらない外観の良好なビード124を形成することができる。
That is, since the joint is not machined in advance and the second layer is not welded, the cycle time can be significantly reduced. Moreover, it is possible to form, on the
しかも、本実施の形態に係る溶接方法では、溶接装置100を使用して、MIG溶接によって上述したアーク溶接を行うようにしたので、MIG溶接のメリット、すなわち、溶接速度が速く、溶込み深さが深く、溶着効率が高く、自動化が容易であるというメリットを享受することができる。
Moreover, in the welding method according to the present embodiment, the above-described arc welding is performed by MIG welding using the
このように、本実施の形態に係る溶接方法においては、以下のように、TIG溶接方法のメリットとMIG溶接方法のメリットを得ることができる。 As described above, in the welding method according to the present embodiment, the merits of the TIG welding method and the merits of the MIG welding method can be obtained as follows.
(i) スパッタがほとんど発生しない。
(ii) ビードの外観がフラットで美しい。
(iii) 溶接速度が速い。
(iv) 溶着効率が高い。
(v) セッティングパラメータが少ないため、自動化が容易である。
(I) Spatter hardly occurs.
(Ii) The appearance of the bead is flat and beautiful.
(Iii) The welding speed is fast.
(Iv) The welding efficiency is high.
(V) Since there are few setting parameters, automation is easy.
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that the present invention can be freely modified without departing from the spirit of the present invention.
10…ワーク 12A…第1ワーク部分
12B…第2ワーク部分 22…開先部
100…溶接装置 108…溶接トーチ
112…溶接ワイヤ 118…溶接ロボット
124…ビード 124a…うろこ形状
128a〜128d…第1動作軌道〜第4動作軌道
10...
Claims (8)
前記第1および第2の被溶接部材の開先部に対する前記溶接トーチの動作軌道は、それぞれ円弧状の動作軌道であって、
前記開先部の中央より前記第1の被溶接部材寄りの位置を境として、前記第1の被溶接部材側の動作軌道の振幅が、それ以外の動作軌道の振幅より小さく、
前記位置と前記第1の被溶接部材の稜線までの間隔が、前記第1の被溶接部材の稜線と前記第2の被溶接部材の稜線との間隔の3/10以上4/10以下であることを特徴とする溶接方法。 While relatively moving the welding torch in the welding direction along the groove portion of the first member to be welded and the second member to be welded having a smaller plate thickness than the first member to be welded, the first, A welding method for performing arc welding of a second member to be welded,
The movement trajectories of the welding torch with respect to the groove portions of the first and second members to be welded are arc-shaped movement trajectories, respectively.
With a position closer to the first member to be welded from the center of the groove portion as a boundary, the amplitude of the operation track on the side of the first member to be welded is smaller than the amplitudes of the other operation tracks,
The distance between the position and the ridgeline of the first welded member is 3/10 or more and 4/10 or less of the distance between the ridgeline of the first welded member and the ridgeline of the second welded member. A welding method characterized by the above.
前記溶接トーチを通じて供給される溶接ワイヤの径を選定し、
前記2つの被溶接部材の開先部の断面積に応じた前記溶接ワイヤの供給量の設定の幅を広げて、溶接を行うことを特徴とする溶接方法。 The welding method according to claim 1,
Select the diameter of the welding wire supplied through the welding torch,
A welding method, characterized in that welding is performed by widening a setting range of a supply amount of the welding wire according to a cross-sectional area of a groove portion of the two members to be welded.
前記2つの被溶接部材のうち、板厚の大きい被溶接部材へのアークを大きく、板厚の小さい被溶接部材へのアークを小さくして溶接を行うことを特徴とする溶接方法。 The welding method according to claim 1 or 2,
Among the two members to be welded, the welding is performed by increasing the arc to the member to be welded having a large plate thickness and reducing the arc to the member to be welded having a small plate thickness.
板厚の大きい被溶接部材に対する前記動作軌道は、円形状の周の一部(円弧状)に沿った軌道であり、
板厚の小さい被溶接部材に対する前記動作軌道は、楕円形状の周の一部(楕円状と記す)に沿った軌道であることを特徴とする溶接方法。 The welding method according to any one of claims 1 to 3,
The movement trajectory for the welded member having a large plate thickness is a trajectory along a part of a circular circumference (arc shape),
The welding method, wherein the motion trajectory for a member to be welded having a small plate thickness is a trajectory along a part of an elliptical circumference (referred to as an ellipse).
前記2つの被溶接部材の開先部の断面積に応じて、少なくとも前記溶接ワイヤの供給量、前記2つの被溶接部材の開先部へのアーク及び前記溶接トーチの動作軌道を設定して溶接を行うことを特徴とする溶接方法。 The welding method according to any one of claims 1 to 4,
Depending on the cross-sectional areas of the groove portions of the two members to be welded, welding is performed by setting at least the supply amount of the welding wire, the arc to the groove portions of the two members to be welded, and the operation trajectory of the welding torch. Welding method characterized by performing.
前記2つの被溶接部材の継手に機械加工を実施しない状態で、前記2つの被溶接部材の開先部への1層目の溶接で前記アーク溶接を完了させることを特徴とする溶接方法。 The welding method according to any one of claims 1 to 5,
A welding method, wherein the arc welding is completed by welding the first layer to the groove portion of the two members to be welded in a state where the joint between the two members to be welded is not machined.
前記溶接ワイヤがMIG溶接で使用される溶接ワイヤであることを特徴とする溶接方法。 The welding method according to any one of claims 1 to 6,
A welding method, wherein the welding wire is a welding wire used in MIG welding.
前記2つの被溶接部材のうち、基準側の前記被溶接部材のティーチングを基に、前記溶接トーチの動作軌道の中心線を設定することを特徴とする溶接方法。 The welding method according to any one of claims 1 to 7,
Of the two members to be welded, a welding method is characterized in that the center line of the operation trajectory of the welding torch is set based on the teaching of the member to be welded on the reference side.
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