JPH0241390B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は開先倣い制御をしつつアークを揺動さ
せて行なうアーク溶接法に関する。

特公昭57−3462号公報などに開示されたアーク
自身をセンサに利用してトーチの高さ方向の変位
（母材とトーチとの間隔距離）を検出する開先倣
い制御によるアーク溶接では、トーチを開先内で
揺動させることが必須である。この場合、初層溶
接時に特に上向姿勢であると溶接裏ビードのへこ
みが生じることがあり、これに対して倣いによつ
て検出された開先中心位置で溶接電流にパルス電
流を重畳し、アーク力のパルス状の変化でへこみ
の生じるのを防止する方式が先に提案されている
（特願昭57−71253号（特公昭61−28434号公報参
照））。この方式は検出された開先中心位置におい
て一定時間だけ揺動を止め、或る短い長さの区間
だけ高電流で直線溶接させるものであるが、溶接
条件によつては前記へこみを完全に無くすには充
分ではない。

本発明は溶接電流の制御によらずに上向姿勢等
での溶接裏ビードのへこみ防止が可能な、そして
好ましくは前記溶接電流をパルス状に変化させる
方式と組合せて一層効果の大きい方法を提供しよ
うとするものである。

すなわち本発明では溶接アークに周囲からガス
を吹付けるとアークが収縮して掘り下げ作用が増
加するという性質を利用したもので、開先倣い制
御で検出した開先中心位置にアークが位置したと
き、同時にアークを収縮させるためのガスをパル
ス状に与えるようにしたものである。

本発明において、前記ガスをパルス状に与える
には、アークをシールドしているアルゴンなどの
シールドガスの流量をパルス状に変化させたり、
或いはシールドガスとは別系統で溶接電極に沿つ
てシールドガス内で該電極を囲むようにパルス状
にガスを流してもよい。このガスのパルス状の吹
付けに際して溶接電流は一定であつてもよく、ま
た溶接電流をガスと同期してパルス状に変化させ
るようにしてもよい。

さらに、前記ガスをパルス状に与える期間中、
アークの揺動を一時的に停止し、アークを開先中
心位置に保持するようにするとよい。

以下に本発明の実施例として溶接電流と同期し
てガスをパルス状に吹付ける場合を説明すれば、
第１図は本発明のアーク溶接法を行なうための制
御ブロツク図、第２図は動作波形図、第３図は本
発明に好適なトーチの構造例を示す模式断面図で
ある。

第１図において、１，１′は互いに対向して配
置された母材で、開先２内に位置させた、電極３
を有するトーチ４を、開先２内の幅方向（図面に
おける左右方向）に揺動させると、電極３と母材
１または１′との間の間隔の変化は、例えばアー
ク電圧検出計５によりアーク電圧信号として検知
される。このアーク電圧信号と基準電圧設定器６
からの基準電圧信号とは、差動増幅器７で演算さ
れ、その偏差値が一定となるように、トーチ４を
ネジ軸１０を介して高さ方向に移動させるため
の、Ｙ軸トーチブロツク８に設けられたＹ軸モー
タ９を、Ｙ軸モータ制御器１１を介して駆動させ
る。この結果、電極３と母材１，１′との間隔は
一定に保たれる。

１２は、上記により電極３と母材１，１′との
間隔を制御したときのトーチ４の高さ方向の変化
量を検出するＹ軸ポテンシヨメータで、Ｙ軸ポテ
ンシヨメータ１２から出力されたトーチ４の高さ
方向における変化量は、比較器１３に与えられ、
比較器１３でトーチ４の反転位置の高さに相当し
た信号を発生する反転位置基準設定器１４からの
信号と比較される。そして、両者の値が一致した
ときに、Ｘ軸モータ制御器１５を介して、Ｙ軸ト
ーチブロツク８を開先幅方向に移動させるための
Ｘ軸モータ１６の駆動が制御され、かくしてトー
チ４の揺動が反転される。

１７はＹ軸トーチブロツク８を支持するＸ軸ブ
ロツクで、Ｘ軸モータ１６に連結されたネジ軸１
８により、Ｙ軸トーチブロツク８を横移動させ
る。１９はＸ軸ブロツク１７を支持する溶接台車
で、溶接台車１９は、溶接の進行につれて溶接線
方向に移動する。

Ｙ軸トーチブロツク８の開先幅方向（Ｘ軸方
向）の移動値は、Ｘ軸ポテンシヨメータ２０の出
力値２１として時々刻々出力される。そしてトー
チ４が反転したときの信号２２がＸ軸モータ制御
器１５から出力されると、その信号２２によりＹ
軸トーチブロツク８即ちトーチ４のＸ軸上の揺動
反転位置がアナログメモリ２３に記憶され、同時
にアナログメモリ２３で、トーチ４の揺動中心位
置の値が演算される。この揺動中心位置の値は、
トーチ４が開先２の右端で反転したときのＸ軸ポ
テンシヨメータ２０の値と、トーチ４が開先２の
左端で反転したときのＸ軸ポテンシヨメータ２０
の値とを加算して２等分することにより簡単に求
めることができる。

トーチ４の揺動中心位置の値２４とトーチ４の
現在のＸ軸位置の値２１とは、比較器２５で比較
され、両者の値が一致したとき、即ちトーチ４が
揺動中心に位置したときに信号発生器２６に信号
を与え、この信号発生器２６からの出力によつて
電流切換回路２８を作動させて、図示されていな
い溶接電源の溶接電流を高い値に変化させる。

この信号発生器２６の出力はまた電磁弁３３を
開動作させ、ボンベ３４からのアルゴン等不活性
ガスを配管３５を介してトーチ４の電極３の周囲
から吹出させアークを収縮させる。２７は、信号
発生器２６の出力の継続時間、すなわち溶接電流
を高い値に変化させ且つガスを吹付ける時間を設
定するための時間設定器である。２９は信号発生
器２６からの別の出力で、この信号出力２９によ
りスイツチ３０を作動させ、Ｘ軸モータ移動速度
設定器３２からの信号をOFFとし、Ｘ軸モータ
１６の駆動を一時的に停止させる。更に出力２９
でスイツチ３１を作動させ、差動増幅器７からの
信号をOFFとなし、Ｙ軸モータ９の駆動も一時
的に停止させる。

次いで、時間設定器２７で設定された時間が経
過すると、信号発生器２６からの電流切換回路２
８および電磁弁３３に対する信号は０となり、電
磁弁３３が閉鎖してガス吹付けが止まり、電流切
換回路２８は、図示されていない溶接電源に元の
低い溶接電流値に戻す信号を送る。そして、これ
と同時に信号発生器２６からのスイツチ３０，３
１に対する出力２９も０となり、これによつてス
イツチ３０，３１はONになつて、Ｘ軸モータ移
動速度設定器３２の信号によりＸ軸モータ１６は
駆動を開始し、また同時にＹ軸モータ９の駆動も
開始される。

このようにして開先２内を幅方向に揺動するト
ーチ４が揺動中心に位置したときは、トーチ４の
揺動は停止すると同時に、溶接電流は高い値に変
化する。

第２図のイはこのときのトーチ４の揺動波形
を、またロはシールドガスの流量を、ハは本発明
で行なうパルス状吹付ガスの流量変化を、ニは溶
接電流波形を示している。これらの波形図に示す
通り、トーチ４が揺動を１往復する毎に溶接電流
をパルス状に高くし、そしてガスをパルス状に吹
付けている。倣い制御による開先中心の検出に対
してこの動作は１回置きであるが、これは毎回で
も或いは他の任意回数置きでもよく、種々設定可
能である。

配管３５によるパルス状吹付ガスは通常のトー
チのシールドガス送入口にシールドガスと共に送
り込むようにしてもよいが、特に第３図に示すよ
うにシールドガスノズル４０内の溶接電極４１の
周囲に別のノズル４２を同軸配置したトーチ構造
にすると一層効果的であり、この場合、シールド
ガスノズル４０からのシールドガス流の芯として
パルス状吹付ガスのガス流が形成されるようにす
る。

以上のように本発明では開先中心位置でアーク
にガスをパルス状に吹付けるので、開先中心での
掘り下げ作用が増加し、これにより上向姿勢等で
の裏ビードのへこみが効果的に防止され、溶接電
流をパルス状に変える方式と容易に組み合わすこ
とができてその効果を相乗的に増すことが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアーク溶接法を行なうための
制御ブロツク図、第２図は動作波形図、第３図は
本発明に好適なトーチ構造例を示す模式断面図で
ある。 １，１′：母材、２：開先、３：溶接電極、
４：トーチ、４０：シールドガスノズル、４１：
溶接電極、４２：別のノズル、２６：信号発生
器、３３：電磁弁、３４：ガスボンベ、３５：配
管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 開先倣い制御をしつつアークを揺動させて行
   うアーク溶接法において、 開先倣い制御によつて検出した開先中心位置に
   アークが位置したとき、同時にアークを収縮させ
   るためのガスをパルス状に与えることを特徴とす
   るアーク溶接法。 ２ 前記ガスをパルス状に与える期間中、アーク
   の揺動を一時的に停止し、アークを開先中心位置
   に保持することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のアーク溶接法。 ３ 前記ガスとして、シールドガスをパルス状に
   流量変化させて与えることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項または第２項に記載のアーク溶接
   法。 ４ 前記ガスとして、溶接電極に沿つて該電極を
   囲むようにシールドガスとは別にパルス状のガス
   を溶接部へ向つて吹付けることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項または第２項に記載のアーク溶
   接法。