JPH0475787A - 形鋼または鋼管溶接の入熱制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、高周波抵抗溶接におむ１ろ形鋼または鋼管溶
接の入熱制御方法、特に予め実験で求めておいた「溶接
速度−溶接設定電圧」の関係曲線に基づいて所要溶接電
力を求め、実際の溶接仕上り状況から」−配所要溶接電
力を手動で補正Ｚ７て、自動的に新Ｌ７い関係曲線で溶
接を行う、形鋼または鋼管溶接の入熱制御方法である。

（従来の技術） 形鋼またｔＪ網管（例：溶接形鋼あるいは溶接網管のよ
うに溶接によって製造する形鋼あるいはＭ管）を溶接に
よ、てＶ造する際に溶接品質に最も大きな影響を与える
のは、溶接入熱であるが高１’Ｒ１波溶接の効率、すな
オー）ち実際溶接部に加わる溶接入熱／溶接電力（−発
振管出力ＥｐＸＩｐ）は、５０へ−７０％程度であり、
機器の整備状況、溶接条件によるバラツキが大きい。し
かも現在までのとこ７）、発振管での出力から溶接入熱
までの損失を直接計測する技術、溶接部に加わる溶接入
熱を直接計測する技術が硼立されていないため、溶接部
に加わる溶接入熱の多寡を、結果として表れてくる溶接
ビーｔの形状、温度等を捉えて判断し、それに基づいて
経験的に発振管のプレート電圧（Ｅｐ）を変えて溶接入
熱を管理づるのが最も確実な方法であった。

また、特開昭６２　２９６９７４号公報には、予め求め
ておいた通正人熱と緒特性との関係に基づいて、素材の
厚み、送り速度等ｒ応して溶接電力を制御し、適正入熱
量を得る技術が開示されている。

しかしながら、このような従来法にあっては、変動の大
きい溶接電力［発振管出力（ＥｐＸＩｐ）］を制制御子
として溶接品質（適正人熱蓋）を得ようとするものであ
るため実際に熔接部乙こ加わる、溶接部熱量が変動し適
正入熱量を得ることは困雛である。

したがって、本発明の目的は、十込の従来技術の問題点
を解消した形鋼または鋼管溶接の入熱制御方法を掃供す
ることである。

（ｉｉ題を解決するための手段） そこで、本発明者らは、上述の問題を解決すべく種々検
討を重ね、■従来法にあってはいずれも溶接部熱つまり
溶接電圧と溶接結果とを直接対比していたのであるが、
比重的短時間における定常状態ではそれには一定の相関
が見られ十分なのであるが、高周波溶接の効率に変動が
あると、その都度その相関関係が変わるため連続１−で
制御ができないおそれがあること、■実際の溶接作業で
は高周波溶接の効率の変動は常に生していること、そし
て■所要溶接電力は素材の厚みおよび溶接速度によって
大幅に変わり、ある一定の相関がみられること、■溶接
速度と所要溶接電力つまり溶接電圧との関係を予め求め
ておくことによって、実際の溶接作業中に溶接速度を変
更させても連続的に制御可能となり、溶接ビート外観、
からの判断から溶接入熱の多寡が判断される場合にのみ
手動で補正するだけで溶接品質が大幅乙こ改良される、
−とを知り、本発明を完成した。

つまり、本発明は、あらかじめ素材の標準板厚毎に溶接
速度別に最適人熱獣が得られる溶接電力を求めて「溶接
速度〜溶接設定電圧」の関係曲線を作成してコンピュー
タに記憶させ、この関係曲線の溶接設定電圧で間接的に
溶接電力（ＥｐＸＩｐ’）を変更して溶接を行い、効率
の変動に対１．では、経験的に得られた溶接ビードの形
状、溶接ビ〜１・の温度あるいは溶接部の品質管理等の
検査結果から適宜手動で介入し、て溶接設定電圧を修正
し、基本となる上述の［溶接速度−溶接設定電圧」の関
係曲線を自動釣に補正し、新しい関係曲線で順次、溶接
制御を行う方法である。

本発明にかかる制御方法１こよって、前述のような従来
技術の問題は解消し、より効果的な溶接部熱制御が行わ
れる。

（作用） 次に、添イ」図面によって本発明Ｃ１′１かかる溶接部
熱制御方法の具体的態様を形鋼の溶接を例、！＝シて説
明する。なお、鋼管の溶接にも同様に適用されることは
以下の説明からも当業者には明らかであろう。

第１図は、形鋼の素材の厚み（ウェブ厚）に対する、溶
接速度と所要溶接電力の関係を示１〜たグラフである。

形鋼の溶接においては、所要溶接電力はフランジの厚み
には関係なく、ウェブ厚乙こよって左右されることが公
知である。

第２図は、代表的素材の厚みとしてウェブ厚３゜２＋ｍ
ｓのときの１溶接部度−溶接電力」の基本関係を示した
グラフである。以下、これらのグラフを関係曲線という
。

図示関係曲線より下側の部分では溶接入熱が不足してお
り溶接不良が発生（−やすい。また関係曲線より上側の
部分では、溶接入熱が過多でおり、ビード形状が悪化す
る。したが。て、溶接は！常、この中間で行われるがそ
の良好な品質が得られる許容範囲は比較的広く、経験に
よれば１０％前後である。この場合の最ｉｌ！「溶接速
度−溶接電力」は、例えばその中間である実線？管理す
るのが良い。

ムお、本例の場合「溶接速度−溶接電力ゴの間係は、 ａ：係数 Ｅｐ：発振管プレー１−電圧（ＫＶ） Ｉ、　　　　　　　　電流（Ａ） ＥｐＸＩｐ＋溶接電力　（ＫＶＡ） Ｓｐ：溶接速度（ｍ／分） Ｔ、）：溶接形鋼のウェブ厚（ｌｌｌ１Ｍ）で近似でき
た。

このＪ：うな溶接速度−溶接設定電圧の関係曲線をつｊ
−ブ厚毎に作成してｊンビコ、−夕に記憶させておくの
である。

第２図は短時間の間で得られたデータであるが、同じサ
イズであっても、時間の経過、製造チャンス等によって
、適正な「溶接速度−溶接電力」の関係が変化してくる
ことがわかった。例えば、高周波溶接法では、コンタク
トチップによって直接素材に溶接電力を供給し゛ている
が、コンタクトチップの摩耗ムニともなって、同しビー
ド形状を得るための溶接電力は小さくなり、Ｊ：たコン
タクトチップを取り付けているアダプターの整備状況、
微少な溶接条件の変化があるため、同一素材の中ζ６′
：おいても最適入熱を得るための必要な溶接電力（εｐ
ｘ＋ｐ）が変化することがわかった。

−例を第３図および第４図に、それぞれチンブ摩耗によ
る溶接電力の変化例お９Ｌび製造ロント・毎の溶接速度
と消費電力との変化例をグラフで示す。

これらの効率のｉＭを計測すること、つまり実際、溶接
部に加わる溶接入力を計測することば現在の技術では不
可能であり、したがって、完全な溶接入熱制御はできず
、手動で介入して最適溶接入熱を得ることが必要となっ
てくる。このときの変動幅は経験的には±１０％前後で
あっ“ζ１、−わは手動で制御できる範囲である。

したがって、本発明の好適態様によれば、ウェブ厚毎に
最適ビード形状が得られる溶接速度毎の溶接設定電圧を
実験で求めてそれらの間の関係曲線を作成し、その関係
曲線すこ基づいて行った溶接によって得られた溶接ｈ’
−ドの形状、溶接品質等の検査結果から、手動介入にて
溶接電圧を補正し７新たな「溶接速度−溶接設定電圧」
の関係曲線を得、今度はそのようにして得られた新たな
「溶接速度−溶接表定電圧」の関係曲線に基づいて溶接
を続けるＬ−＋とを特１救々する、形鋼また１、才創管
溶接の入熱制御方法である。

なお、溶接ビードの形状、溶接品質等の検査結平から、
手動介入にて溶接電圧は補正するＬきの定量的間係につ
いてはまだ数式化されていないが、例えば、具体的にｔ
、Ｌ次にようにして補正するのであるわ まず、総合的溶接品質を例えば３段階ムこ分り、それぞ
れについて溶接ビードの形状、温度、ならびに溶接品質
をさらに５段階に分け、それらを数ｆ化し、そのよ）に
して得られた散髪が溶接入熱と一次的に相関する々して
実験によりあらがしめそれらの間の相関関係を求め、そ
れに応し５で手動介入するのである。

第５図乙、：本発明の入熱制御を行う溶接装置の制御系
の−・例を概念図で示１−２だ。

予め実験によって求められた溶接速度−溶接設定電圧の
関係曲線は、素材のウェブ毎にコンピュータ１０に記憶
されており、それら複数個の関係曲線の中からその時の
製ｉｉａザイズに応１１てサイズ設定器１１からの信号
によって製造サイズのウェブ厚の関係曲線を選択できる
ようになっている。

溶接電圧は、電圧設定器１２で変更できるよう（、、”
−なっており、切り換え機構１３によって自動回路の中
に手動で削り込みできる位置に配置しである。

ミル連接′設定器１４を用いることにより、手帖で任意
の速度を設定し変更できる。

溶接開始にあたって、起動ボタンを押すとミルモータ１
８が回転し、自動的に加速してミル速度設定器１４で設
定１．た設定速度に達する。一方、起動ボタンを押すと
同時に発振管に電湧４が流れ、溶接がスタートする、ミ
ル速度が上昇するにつわてモタに直結している回転計２
０でモータの回転数（−ミル速度）を検出し５、この信
号がコンピュータ１０に入力される、このミル速度の値
乙、゛よって、コンビ−１，−ター内に記憶さＨ４゛で
いる［溶接速度溶接設定電圧」の関係曲線によってミル
速度に応じた溶接設定電圧の指令が（、（イリスタ２２
に印加され、発振管２４のブＬ・−［電圧（Ｅｐ）を変
化さゼることによって、溶接電力（ＥｐＸＩｐ）が変化
しトランス２５および給電７′−２６を通１，２で溶接
部へ溶接入熱が自（Ｊ的に供給される。なお、溶接操作
それ自体は従来のそれであってもよく、特に制限されな
い。

第５図には一部拡大して鋼管を溶接する場合の結線状態
をも別途示１ｏし１中、矢印方向に溶接１−べき銅管が
送られ、その間に溶接が行われる。

この状態で、実除乙こ溶接部へ供給された溶接入熱の適
否を、経験的に得られた溶接ビードの形状、溶接ビード
の温度あるいは品質管理指梗の溶接試Ｍ結果等を得て、
判断する。例えば実際、溶接部へ供給さｉた溶接入熱が
低いと判断した時には、溶接電圧設定器３０を調整して
、溶接設定量Ｊ：ｆ二を上げるとその５１だけ、「溶接
速度−溶接設定電圧］の関係曲綜乙におも！−る「溶接
設定電圧−］のみが上がる、二とになり（トイリスタ２
２を制御ｊ、て溶接電圧Ｅｐが変更され、溶接電力（Ｅ
ｐＸＩｐ）が変化して溶接部へ供給される溶接入熱が上
がることになる、方、溶接入熱が高いと判断した時Ｑこ
は、逆の操作で最適溶接入熱が得られる。なお、このと
きの補正量と溶接品質との相関は前述のようにし７て実
験によって定量化ｊ−７でもよい。

このようにして、溶接速度１．二庁４、した２容接電力
の自動化を創り、かつ効率の変１ｊに対して、適宜手動
で補正するこ、！：ｌこよって新たな［溶接速度−溶接
電力］の関係曲線を得て、常に最適な溶接入熱を得るこ
とができる。

次に、このような制御系を使用して実際に溶接形鋼の〜
種で左）る１１形釧を製造したときの制御結果を次に示
す。

本例の「溶接速度−溶接設定電圧Ｊの例は第６図に示し
た。溶接開始に当たっては、この関係曲綿乙こよって制
御され、手動によって補正される毎にそれぞれ新しくｆ
溶接速度−溶接設定電圧」の関係曲線が決定され、それ
に従−７て順次溶接を続けるのである。

第７図は本Ｐ、明の実施結果を示したグラフである、グ
ラフは、溶接開始から溶接速度を士昇さゼ、また途中で
速度を変化させた時の溶接電力（ＥｐＸＩｐ）の変化を
示したものである。溶接速度を変化させただけで、溶接
電力が自動的に追従し、速度に対応ｊ７た溶接電力が得
られるのが分かる。

また、途中でｆＯＪにより溶接設定電圧を変化させて、
溶接電力（ＥｐＸＩｐ）を変化さゼた時にば、新たに決
定されたｒ溶接速度−溶接電力Ｊの関係曲線にしたがっ
て溶接量ツノが追従＋−５最適溶接人熱を維持１．“て
いる。

第８１は、そイア、それ同（２食）および（Ｉ））にお
いて、本発明および従来法の手動による「溶接速度−溶
（は電力」の追従状況を示したグラフである。

本発明にかかる制御法乙こよりば、第８図（ａ）に示す
ように、溶接速度を設定するだけで、自動的に溶接電力
が追従し、１２．かも急激な溶接速度変化１１、二対ｊ
−でも充分に追従し７ている。溶接速度の変化の時点２
書容接電力の変化の時点とが実質−１同時に見られる。

こ１１に対し、第８図（１））に示すように、従来法Ｃ
よる子軸制御では一人′７′速度および溶接電力の調整
を同Ｕわこｊ〒うたぬ、段階をふん７−調整しなければ
ならず、調整までに時間を要すると同時に溶接電力のバ
ラツキもあり常に適止な溶接電力を維持することは困難
である。

（発明の効果） 以−］二説明１−７だとおり、本発明によっ−でσ）ラ
イン起動から、速度変艷、停止に至る間、全長ムーわた
って、速度変更も二応して自動的♂こ入熱が変更され、
しかも追従応答性が極めて良い。

■製造条件の変動に対して任意に補正でき、しかも補正
した新しい関係曲線での自動溶接入熱制御が可能となっ
た。

ことから ■溶接品質が向上ｊ７、歩留が向Ｊ、する。

■溶接速度を度が変更されると、自動的に新ｚ２．い速
度での入熱に変更するため入熱を同時Ｃ１こ変更させる
必要がなく、操作が簡小部こなる。

■溶接品質の許容範囲は比較的広く、製造条件の変動に
対する補正の頻度は少ないため、常時監視する必要がな
く、入熱管理の王数節沖ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、高周波溶接Ｈ形銅の溶接に吐１−１てみられ
る溶接速度と溶接電力との相関をつＪブ厚さ毎に示すグ
ラフ； 第２図は、ウェブ厚さ３．２１のときの溶接速度と溶接
電力との相関を示すグラフ： 第３図（Ｊｌ、千ツブ摩耗による溶接電力の変化を示す
グラフ： 第４図は、製造ロット毎ムー溶接速度と溶接電力との相
関が異なることを示すグフフ： 第５図ｊよ、本発明乙こかかる制御系を示す概念図；第
６図は、実施例１４丁よる溶接速度−溶接設定電圧の相
関を示すグラフ； 第７図は、本発明の実施例１４丁おける溶接速度り溶接
電力との追従状況を示すグラフ； 第８図は、本発明により制御系における溶接速度の２．
変化にＸ・ｉする溶接電力の追従例を従来法のそれ占比
較して示すグラフである、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）形鋼または鋼管を溶接する際に、あらかじめ実験
   で、溶接素材の標準厚み毎に任意の溶接速度に対する所
   要溶接電力量の関係式を求めて基本となる「溶接速度−
   溶接設定電圧」の関係曲線を作成してコンピュータに記
   憶させること、検出された溶接速度に基づいて、この関
   係曲線から所要溶接電圧を求め、次いでこれに基づいて
   間接的に溶接電力を変更して実際の溶接操作を行うこと
   、得られた溶接部の検査結果から、手動介入にて溶接電
   圧を補正して新たな「溶接速度−溶接設定電圧」の関係
   曲線を得ること、およびそのようにして得られた新たな
   「溶接速度−溶接設定電圧」の関係曲線に基づいて溶接
   を続けることを特徴とする、形鋼または鋼管溶接の入熱
   制御方法。
2. （２）溶接すべき形鋼または鋼管の標準厚みが変更され
   たときには、その厚みに応じてあらかじめ求められ、コ
   ンピュータに記憶されている前記「溶接速度−溶接設定
   電圧」の関係曲線を使用して請求項１記載の操作順序を
   繰り返すことを特徴とする、形鋼または鋼管溶接の入熱
   制御方法。