JPH0380586B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜発明の目的＞ 産業上の利用分野 本発明はガスメタルアーク溶接（以下、
GMAWと呼ぶ。）用ワイヤの溶接作業性の評価
方法に係り、詳しくは、GMAWの溶接作業性の
うち、ワイヤの送給性およびアークの安定性を定
量的に評価するGMAW用ワイヤの溶接作業性の
評価方法に係る。 従来の技術 従来、GMAWにおける溶接作業性のうち、ワ
イヤの送給性、アークの安定性を定量的に評価す
る方法として、一般に、次にような方法が用いら
れてきた。 (1) ペンレコーダ等の記録計に記録される溶接電
流、アーク電圧、ワイヤ送給モータ負荷電流値
および波形 (2) 短絡時間、アーク時間（例えば実開昭55−
129569号） (3) テレビカメラ等の光学的な手法を用いてのア
ーク長、突出し長さの直接検出。 しかし、これらの方法には次のような問題があ
つた。 (1)は検出が容易なこともあり、現在最も広く用
いられている方法である。しかし、これらはトー
チ長さ、突出し長さ等の外乱の影響を受けるた
め、溶接作業性を定量的に評価する方法としては
信頼性に欠ける面がある。 (2)は溶滴の移行形態が短絡移行の場合には、評
価方法として優れているが、自由移行の場合は信
頼性が著しく低下する。 (3)は検出および解析装置が複雑で取扱い操作が
困難な上、アークとその周辺部の著顕な輝度差に
起因する画像処理精度の低さ等のため、検出精度
も低い。 発明が解決しようとする問題点 本発明はこれらの問題点の解決を目的とし、具
体的には、簡便かつ高精度でアークの安定性、ワ
イヤの送給性といつたGMAWの溶接作業性の定
量的な評価が可能な評価方法を提供することを目
的とする。 ＜発明の構成＞ 問題点を解決するための手段ならびにその作用 本発明は、ガスメタルアーク溶接において、溶
接時に溶接用ワイヤに供給する際のコンジツトチ
ユーブに伝わる振動を検出すると共に、溶接用ワ
イヤのインチング時にコンジツトチユーブに伝わ
る振動を検出し、これら両振動のパワースペクト
ルの差にもとずいて溶接用ワイヤの送給性とアー
クの安定性を定量的に評価することを特徴とす
る。 なお、この送給性や、アークの安定性とは、溶
接時の作業性を評価するものであつて、とくに、
送給性とは、溶接用ワイヤがコンジツトチユーブ
を通過する際に抵抗をいかに少なくできるか否か
を示し、また、アークの安定性とは、ワイヤの先
端と母材との間で発生するアークの形状、これら
の間の距離などが一定に保たれているかを示すも
のである。 以下、図面によつて本発明の構成ならびに作用
を説明すると、次の通りである。 第１図は本発明方法に用いたワイヤ送給装置の
振動のスペクトル解析装置の説明図であり、第２
図はワイヤ送給装置の振動のスペクトル解析結果
の一例を示すグラフである。 本発明の上記目的は、GMAW用ワイヤの送給
装置であるコンジツトチユーブ、トーチ等の振動
のスペクトルを解析することによつて達成され、
溶滴移行形態に関係なく簡便にしかも高精度で、
GMAWの溶接作業性の定量的な評価が可能であ
る。 振動スペクトルの解析に用いたワイヤ供給装置
は第１図に示すように溶接用ワイヤ２を巻取つた
スプール１とこのスプール１から溶接用ワイヤ２
を引出し送給するピンチロール３と、ピンチロー
ルから送給される溶接用ワイヤ２を母材６の所定
位置に順次案内するコンジツトチユーブ４とトー
チ５およびコンタクトチツプ８から成つている。 なお、１３はピンチロールを駆動するワイヤ送
給用モータである。 本発明においては、このワイヤ供給装置の所定
位置、例えば、コンジツトチユーブ４に振動検出
器９を取付け、この振動検出器９で、溶接時にコ
ンジツトチユーブ４に伝わる振動と、アークを発
生させないで溶接用ワイヤをコンタクトチツプ８
から少し突出するインチング時にコンジツトチユ
ーブ４に伝わる振動を検出する。 これらの振動は電気信号に変換され、増幅器１
０で増幅された後、波形解析装置１１に送られ
る。波形解析装置１１では高速フーリエ変換によ
つて時間領域のデータを周波数領域のデータに変
換し、解析結果は記録計１２に記録される。第２
図はこの溶接時（図中Ａで示す）とインチング時
（図中斜線部、Ｂで示す）のコンジツトチユーブ
の振動スペクトル解析結果の一例を示したもので
あつて、溶接時ではインチング時に較べ２〜7K
Hz付近の振動が顕著になつていることが分る。 一方、溶接作業性のうち、アークの安定性、ワ
イヤの送給性が異なることが、官能評価によつて
確められている複数のワイヤを用いて同様の実験
を行なつたところ、インチング時のスペクトルに
はそれぞれ大差はないが、溶接時のスペクトルは
アークの安定性、ワイヤの送給性の劣るワイヤほ
ど、インチング時のスペクトルに比べ、２〜7K
Hz付近の振動が特に顕著になることが明らかであ
つた。 これらのことから、溶接電流の通電に伴うコン
タクトチツプ−ワイヤ間の通電融着、アーク圧の
形成、ワイヤのジユール発熱等の現象がアークの
安定性、ワイヤの送給性のような溶接作業性に大
きな影響を及ぼしていることが推定されると同時
に、送給装置の溶接時とインチング時との振動ス
ペクトルの差異を調べることによつて、これらの
現象の影響度を推定することができ、アークの安
定性、ワイヤ送給性の定量的な評価が可能であ
る。 また、定量化の方法としては、スペクトルに明
瞭な差異が現われる２〜7KHzにおける (1) 溶接時とインチング時の振動のパワースペク
トルの最大値の差（△Ps）、 (2) 周波数、パワースペクトル平面におけるパワ
ースペクトルの積算値（面積）の溶接時とイン
チング時の差、 等を用いて行なうことができる。 実施例 以下、実施例により更に説明する。 第１図に示すワイヤ送給装置を使用し、溶接用
ワイヤはYGW17 1.2mmφのものを用い、インチ
ング時と溶接時のワイヤ送給速度は一定とした。
また、溶接は300A.R.P（逆極性）で行なつた。な
お、溶滴移行形態は自由移行であつた。記録計に
記録された解析結果（第２図参照）より、２〜
7KHzにおける溶接時とインチング時の振動のパ
ワースペクトルの最大値の差△Psを求め、アー
クの安定性、ワイヤ送給性の定量的な評価を行な
つた。 その結果は第１表に示すように、△Psの測定
によつて定量的な評価が可能であることを示して
いる。

【表】

【表】 ＜発明の効果＞ 以上説明したように、本発明はGMAWにおい
て、溶接用ワイヤ送給装置の溶接時の振動スペク
トルを解析し、インチング時の振動スペクトルと
比較することにより、アーク安定性、ワイヤ送給
性を定量的に評価することを可能とし、従来の評
価方法で問題であつた外乱の影響も少なく、自由
移行であつても信頼性の高い評価が可能であり、
しかも、取扱い操作も簡単で、データの検出、解
析精度の高い方法として広く適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に用いたワイヤ送給装置の
振動のスペクトル解析装置の説明図、第２図はワ
イヤ送給装置の振動のスペクトル解析結果の一例
を示すグラフである。 符号１……スプール、２……溶接用ワイヤ、３
……ピンチロール、４……コンジツトチユーブ、
５……トーチ、６……母材、７……アーク、８…
…コンタクトチツプ、９……振動検出器、１０…
…増幅器、１１……波形解析装置、１２……計録
計、１３……ワイヤ送給用モータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶接用ワイヤをコンジツトチユーブに押し込
   み、このコンジツトチユーブの先端のコンタクト
   チツプにより給電し、母材との間でアークを発生
   させるガスメタルアーク溶接において、溶接時に
   この溶接用ワイヤを前記コンジツトチユーブを介
   して送給する際に前記コンジツトチユーブに伝わ
   る振動を検出すると共に、前記溶接用ワイヤを前
   記コンジツトチユーブの先端から突出させるイン
   チングの際に前記コンジツトチユーブに伝わる振
   動を検出し、これら振動のパワースペクトルの差
   にもとずいて、溶接用ワイヤが前記コンジツトチ
   ユーブを通過する際の通過抵抗から成るワイヤ送
   給性と、溶接用ワイヤと母材との距離が一定であ
   るか否かを示すアーク安定性とを評価することを
   特徴とするガスメタルアーク溶接用ワイヤの溶接
   作業性の評価方法。