JPH0479749B2 - - Google Patents

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JPH0479749B2
JPH0479749B2 JP62171195A JP17119587A JPH0479749B2 JP H0479749 B2 JPH0479749 B2 JP H0479749B2 JP 62171195 A JP62171195 A JP 62171195A JP 17119587 A JP17119587 A JP 17119587A JP H0479749 B2 JPH0479749 B2 JP H0479749B2
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JP
Japan
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welding
control method
sided automatic
bead control
current
Prior art date
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JP62171195A
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JPS6415279A (en
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Juji Sugitani
Yoshikazu Sato
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JFE Engineering Corp
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Nippon Kokan Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、片面自動溶接におけるビード制御
方法、特に裏ビードと表ビードの同時制御に関す
るものである。
[従来の技術] 片面自動溶接方法は、母材を反転することなく
母材の表側よりアーク溶接を行い、母材の裏側に
良好な溶接ビードを形成できるという利点を有し
ているため、大型構造物など反転できない構造物
の溶接に広く利用されている。然しながら、溶接
ビードの形状は開先ギヤツプの精度に左右され
る。従つて、溶接線の全域に渡つて適正なビード
形状を得るには、溶接中に刻々と変化する開先ギ
ヤツプのずれに対し、溶接パラメーターの自動修
正を行う制御方法が必要となる。
従来、この種の制御方法としては、例えば出願
人が特開昭61−56775号、特開昭61−137676号、
特開昭61−180677号等で提案した「片面溶接にお
ける裏ビード制御方法」があつた。また、この種
の制御方法に用いる裏当材として出願人が特願昭
62−92092号で提案した「片面溶接用裏当材」が
あつた。
これらの方法は開先ギヤツプの精度によらず裏
ビード幅を一定に形成するものである。
第4図にその原理図を示す。図に示した片面溶
接において、電極ワイヤ4a,4bは溶接電源5
から電力を供給され、矢印方向へ溶接を行うが、
溶接線に沿つたアークの移動は、図示しない走行
台車により自動的に行われるものとする。
また、母材1の裏面には裏当金属板(例えば銅
板)3により片面溶接用裏当材2が当てがわれて
いる。この片面溶接用裏当材2は、上記特願昭62
−92092号に開示されたものであつて、例えばフ
ラツクスやグラスフアイバーテープ等の無機材2
aからなり、その長手方向には金属条材2bが埋
設されている。この金属条材2bは電気信号を検
出するためのものであり、母材1と同様な材質の
金属箔テープ、或は金網や針金などの線材等から
なる。
溶接開始時には金属条材2bと母材1とは無機
材2aを介しているため電気的接触がなく、溶接
開始時の金属条材2bと母材1間の電圧は零とな
つている。溶接開始後、裏ビードが良好に出てい
る時は、電極ワイヤ4aから発するアークが母材
1の間を漏れ無機材2aを通して金属条材2bに
達し、母材1と金属条材2b間に電圧Vを生じ
る。
この母材1と金属条材2b間の電圧V(検出電
圧Vd)と裏ビード幅との関係を第5図のグラフ
に示す。このグラフは縦軸に検出電圧Vd[V]、
横軸に裏ビード幅[mm]を採つてある。母材1と
金属条材2b間の電圧Vdとは第5図のグラフに
示す如く良い相関を示しており、この相関を利用
すると、所定の裏ビード幅を形成し得る基準電圧
V0を設定でき、片面自動溶接の裏ビード幅の制
御がオンラインで行える。
この片面溶接における裏ビード制御方法に使用
する制御系の構成例を第6図に示す。図において
変換器7は電圧計6で検出した母材1と金属条材
2b間の検出電圧Vdを直流信号に変換する。こ
の変換器7は溶接電源5として交流電源を使用し
た場合に必要であるが、溶接電源5が直流電源の
場合は不要である。変換器7から出力された電圧
信号はフイルタ8によりノイズを除去されて比較
器9に入力する。比較器9に入力した電圧信号
は、第5図に示した裏ビード幅及び母材1と金属
条材2b間の検出電圧Vdとの相関により、所定
の裏ビード幅に応じてあらかじめ設定された基準
電圧信号10と比較される。比較器9は上記両電
圧信号の偏差信号を積分器11を介して溶接電源
5に入力し、溶接電源5は入力信号に応じた溶接
電流を出力する。即ち、母材1と金属条材2b間
の電圧信号と基準電圧信号10が常に一致するよ
う制御する。
なお、この例では溶接中における母材1と金属
条材2b間の電圧Vを直接検出したが、電極4a
と母材1間の電圧すなわちアーク電圧と電極4a
と金属条材2b間の電圧を測定し、両電圧間の差
を求め、この両電圧の差を一定に制御しても上記
説明と同様に裏ビード幅を均一に制御することも
できる。
また、この例では検出電気信号及び基準信号と
して電圧を用いているが、電流を用いてもよく、
制御すべき溶接パラメーターは裏ビード形成に有
効で検出信号を制御できるものであればアーク電
圧、溶接電流、溶接速度、ワイヤ突出長など何れ
でもよい。検出信号の発生源も溶接電源に限るも
のではなく、特別に信号発生器(溶接電源とは異
る周波数、電流、電圧特性を有するもの)を用い
てもよい。
従来の片面自動溶接法は上記のように構成さ
れ、検出信号が常に基準信号に一致するように溶
接パラメータを制御することにより、この基準信
号に応じた一定幅の裏ビード幅を形成できるよう
になつている。
[発明が解決しようとする問題点] 上記のような従来の片面自動溶接では、裏ビー
ド幅は開先ギヤツプの精度によらず一定に形成で
きるものの、表ビードに関しては、開先ギヤツプ
の精度によりビード高が不均一となり、特に開先
ギヤツプが広くなると余盛不足を生じるという問
題点があつた。
この発明は、かかる問題点を解決するためにな
されたもので、開先ギヤツプの精度によらず裏ビ
ード幅を一定に形成するとともに、表ビードの高
さも一定に形成しうる片面溶接におけるビード制
御方法を得ることを目的とするものである。
[問題点を解決するための手段] この発明に係る片面溶接におけるビード制御方
法は、無機材からなる裏当材の長手方向に金属条
材を埋設して母材の裏側に当てがい、溶接中に前
記母材と金属条材の間に発生する電圧または電流
の電気信号を検出し、この検出信号が予め設定さ
れた基準信号に一致するように溶接電流を制御す
る片面自動溶接におけるビード制御方法におい
て、 前記制御された溶接電流を検出し、この検出電
流を下式、 V1=V0・IL/IL0 (但し、V1は制御すべき溶接速度、V0は溶接速
度の初期値、ILは検出溶接電流、IL0は予め設定さ
れた基準溶接電流) により演算処理し、その演算結果に基き溶接速度
Vを制御することにより上記問題点を解決したも
のである。
なお、本発明の一つの実施態様では、前記アー
ク溶接が先行及び後行電極により行なわれ、この
場合、前記溶接電流の制御と検出は先行電極に対
して行なわれる。
[作用] 本発明は裏ビード幅を一定に形成するととも
に、表ビード高さをも一定に形成する制御方法を
得ることを目的とするものである。ここで裏ビー
ド幅の制御に関しては、上記従来技術の片面溶接
用裏当材による裏ビード制御方法を行えばよい。
但し、本発明に用いる片面溶接用裏当材による
裏ビード制御方法は、制御対象として溶接電流を
含む方法を採るものとする。
なお、一般的に片面自動溶接は二電極以上の多
電極溶接で行われることが多いが、本発明をこの
ような多電極溶接に適用する場合、制御対象の溶
接電流は先行電極の溶接電流とし、以下の説明で
は特にことわらない限り制御された先行溶接電流
(IL)であるものとする。
次に、第3図に示す開先ナゲツトの断面図を参
照して表ビード高さの制御について説明する。
図において、上記従来技術の母材〜金属条材間
の検出信号に基いて溶接電流を制御する裏ビード
制御を行うと、裏ビード幅WBは一定になる。こ
こでビード高さHLも一定にするには、裏ビード
制御時の溶接電流ILと溶接速度vとの比IL/vが
一定となるように溶接速度vを変化させればよ
い。
何故ならば、IL/vが一定であれば入熱一定に
なるから、先行電極によるナゲツト面積SLは一定
になる。ここでナゲツト形状はほぼ矩型であり、
裏ビード幅WBは一定であるから、ビード高さHL
も一定になる。
一方、経験により標準開先において所定のビー
ド高さを形成しうる基準溶接電流IL0を定めるこ
とができるから、ビード高さHLを一定にする溶
接速度v1は、溶接速度の初期値をv0とすると、 v1=v0・IL/IL0 () として求められる。
従つて、上記従来技術の片面溶接用裏当材によ
る裏ビード制御(溶接電流制御)を行うに際し、
この()式に基いて溶接速度を制御すれば、裏
ビード幅を一定に形成するとともに、表ビード高
さも一定に形成できる。例えば、基準溶接電流
IL0が1450A、溶接速度の初期値v0が60cm/minで
裏ビード制御を行なつた際、先行溶接電流IL
1200Aになつたとすると、 v1=v0・IL/IL0 =60・1200/1450 ≒49.8 であるから、溶接速度を49.8cm/minとすればよ
い。
[実施例] 以下、本発明の好ましい実施列について添付図
面を参照して詳細に説明する。
本発明は「片面溶接用裏当材」を用いて溶接電
流制御により裏ビード制御を行うに際し、上記
()式に基いて溶接速度を制御するものである。
第2a,b図に本発明の方法による溶接実験例
を示す。この実験例は、三電極サブマージアーク
溶接により試験片の開先ギヤツプを0〜5mmのテ
ーパ形状として行つたものである。
第2a図のグラフは開先ギヤツプgの変化に対
する検出電圧Vdと先行溶接電流IL及び溶接速度v1
の関係を示す。ここで溶接速度v1の制御は()
式に基いて手動調整にて行つた。
また、溶接条件は下記の通りである。
溶接電流 電圧 先行電極 自動制御 36V 中間電極 900A 42V 後行電極 1000A 45V 実験の結果、第2b図の測定に示す如く、開先
ギヤツプ0〜約4.5mmの範囲では均一な表ビード
高さ(母材表面からの高さ)が得られた。この範
囲では、裏ビード幅と表ビード高さを共に均一に
形成できることが解る。
上記の開先ギヤツプ条件では、溶接速度を一定
とした場合、開先ギヤツプ3mm付近から表ビード
の余盛不足が生じる。しかし、本発明の方法によ
る速度制御を行えば、第2b図の測定表に示すよ
うに均一な表ビード高さを形成できる。
なお、この実施例では溶接速度は手動調整とし
たが、勿論、実施に際しては自動調整が可能であ
る。
この発明に用いる制御系の一実施例を第1図に
示す。
図において、裏ビード幅一定制御による先行溶
接電流ILは、検出器12により検出され、変換器
13で直流信号に変換される。但し、この変換器
13は溶接電源として直流電源を用いた場合は不
要である。変換器13から出力された直流信号は
フイルター14によりノイズを除去されて演算制
御器15に入力する。演算制御器15は()式
による演算処理を行い、所定の表ビード高さを形
成し得る溶接速度v1を求め、この溶接速度v1に対
応する速度指令を走行台車17の駆動モーター系
16に発し、実際の溶接速度がv1となるように制
御する。
なお、裏ビード幅の制御系に関して例えば上記
従来技術で第6図に示したものを用いればよい。
上記のように構成された片面自動溶接における
ビード制御方法においては、溶接電流を制御して
裏ビード幅を一定に形成するとともに、この制御
された溶接電流に基き溶接速度を制御することに
より一定の表ビード高さで片面溶接を行うことが
できる。
[発明の効果] この発明は以上説明したとおり、溶接中の母材
と金属条材間の電気信号を検出し、この検出信号
が所定の裏ビード幅を形成し得る予め設定された
基準信号に一致するように溶接電流である溶接パ
ラメータを制御することにより裏ビード幅を一定
に形成するとともに、制御された溶接電流を検出
して演算処理し、その演算結果に基き溶接速度を
制御することにより一定の高さで表ビードを形成
するから、開先ギヤツプの精度によらず裏ビード
幅と表ビード高さの均一な溶接が同時制御によつ
て行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例に使用する制御系のブ
ロツク図、第2a図は本発明の方法による溶接パ
ラメータの測定グラフ、第2b図はビード幅と高
さの測定表、第3図は開先ナゲツトの断面図、第
4図は従来のビード制御方法を示す部分断面図付
側面図、第5図は検出電圧−裏ビード幅の特性
図、第6図は従来の裏ビード制御方法に使用する
制御系のブロツク図である。 図中、1は母材、2は片面溶接用裏当材、2a
は無機材、2aは金属条材、3は裏当金属板、4
aは先行電極、4bは後行電極、5は溶接電源、
12は検出器、13は変換器、14はフイルタ
ー、15は演算制御器、16は駆動モーター系、
17は走行台車を示す。なお、各図中同一符号は
同一または相当部分を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 無機材からなる裏当材の長手方向に金属条材
    を埋設して母材の裏側に当てがい、溶接中に前記
    母材と金属条材の間に発生する電圧または電流の
    電気信号を検出し、この検出信号が予め設定され
    た基準信号に一致するように溶接電流を制御する
    片面自動溶接におけるビード制御方法において、 前記制御された溶接電流を検出し、この検出電
    流を下式、 V1=V0・IL/IL0 (但し、V1は制御すべき溶接速度、V0は溶接速
    度の初期値、ILは検出溶接電流、IL0は予め設定さ
    れた基準溶接電流) により演算処理し、その演算結果に基き溶接速度
    Vを制御する処理し、その演算結果に基づき溶接
    速度Vを制御することを特徴とする片面自動溶接
    におけるビード制御方法。 2 前記アーク溶接を先行及び後行電極により行
    い、前記溶接電流の制御と検出を先行電極に対し
    て行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項に
    記載の片面自動溶接におけるビード制御方法。 3 前記無機材が、フラツクスであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の片面自動溶接
    におけるビード制御方法。 4 前記無機材が、グラスフアイバーテープであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    片面自動溶接におけるビード制御方法。 5 前記金属条材が、金属箔テープであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の片面自動
    溶接におけるビード制御方法。 6 前記金属条材が、金網や針金等の線材である
    ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の片
    面自動溶接におけるビード制御方法。 7 前記電気信号と基準信号とが、電流信号であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の片面自動溶接におけるビード制御方法。 8 前記電気信号と基準信号とが、電圧信号であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の片面自動溶接におけるビード制御方法。 9 前記電気信号の供給源が、溶接電源であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項、第5項ま
    たは第6項に記載の片面自動溶接におけるビード
    制御方法。 10 前記電気信号の供給源が、溶接電源とは異
    る周波数、電流、電圧特性を有する信号発生器で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項、第
    5項または第6項に記載の片面自動溶接における
    ビード制御方法。
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JP2012135793A (ja) * 2010-12-27 2012-07-19 Ihi Corp 突き合わせ溶接方法及び突き合わせ溶接装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61137676A (ja) * 1984-12-07 1986-06-25 Nippon Kokan Kk <Nkk> 片面溶接における裏ビ−ド制御方法

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JPS61137676A (ja) * 1984-12-07 1986-06-25 Nippon Kokan Kk <Nkk> 片面溶接における裏ビ−ド制御方法

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