JPH0523856A - 回転アーク溶接方法 - Google Patents
回転アーク溶接方法Info
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- JPH0523856A JPH0523856A JP18476891A JP18476891A JPH0523856A JP H0523856 A JPH0523856 A JP H0523856A JP 18476891 A JP18476891 A JP 18476891A JP 18476891 A JP18476891 A JP 18476891A JP H0523856 A JPH0523856 A JP H0523856A
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- arc
- welding
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- groove
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 開先幅の変動に対し回転アークにより良好に
溶接する。 【構成】 回転径可変の溶接トーチ１５を使用し、アー
クセンサにより検出されたアーク電圧波形から積分して
求めた開先壁側におけるアーク電圧積分値の和（ＳL ＋
ＳR ）が設定値Ｓ0 と等しくなるように溶接トーチの回
転径変更装置１４を制御する。
溶接する。 【構成】 回転径可変の溶接トーチ１５を使用し、アー
クセンサにより検出されたアーク電圧波形から積分して
求めた開先壁側におけるアーク電圧積分値の和（ＳL ＋
ＳR ）が設定値Ｓ0 と等しくなるように溶接トーチの回
転径変更装置１４を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アークを回転させ、ア
ークセンサ方式による開先倣い制御のもとで溶接する回
転アーク溶接方法、特に狭開先溶接において開先幅が変
動する場合の制御方法に関する。
ークセンサ方式による開先倣い制御のもとで溶接する回
転アーク溶接方法、特に狭開先溶接において開先幅が変
動する場合の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の回転アーク溶接方法はアークを一
定の半径で回転させ、アークセンサ方式で開先倣い制御
を行いながら溶接するものであり、溶接中アークの回転
径（溶接ワイヤ先端の回転径をいう）を変更することは
できないので、あらかじめ開先幅に応じた回転径を選定
して溶接する（特公昭６３−３９３４６号、特開昭５７
−９１８７７号、特開昭６２−２４８５７１号）。しか
しながら開先幅は必ずしも一定ではなく溶接熱の影響等
により変動するものであり、特に狭開先溶接においては
パス回数が多いため上層部にいくに従って開先幅が次第
に狭まる。そのためアークの回転径が一定であると、開
先幅が狭くなった場合にはアークが乱れ、広くなった場
合には開先の側壁に溶込み不足を生じるなどの問題があ
る。
定の半径で回転させ、アークセンサ方式で開先倣い制御
を行いながら溶接するものであり、溶接中アークの回転
径（溶接ワイヤ先端の回転径をいう）を変更することは
できないので、あらかじめ開先幅に応じた回転径を選定
して溶接する（特公昭６３−３９３４６号、特開昭５７
−９１８７７号、特開昭６２−２４８５７１号）。しか
しながら開先幅は必ずしも一定ではなく溶接熱の影響等
により変動するものであり、特に狭開先溶接においては
パス回数が多いため上層部にいくに従って開先幅が次第
に狭まる。そのためアークの回転径が一定であると、開
先幅が狭くなった場合にはアークが乱れ、広くなった場
合には開先の側壁に溶込み不足を生じるなどの問題があ
る。
【０００３】このような開先幅の変動に対する対応策と
しては、例えば特公平１−３９８７４号公報に示される
ようにアークの回転径を一定に保持しつつ開先幅方向に
一定の周期で揺動させる方法がある。この場合アークセ
ンサ方式による開先倣い制御も同時に行われる。また他
の方法としては、特開昭６０−１７４２６８号公報に示
されるように開先幅に応じて電極の揺動幅を変更するも
のがある。
しては、例えば特公平１−３９８７４号公報に示される
ようにアークの回転径を一定に保持しつつ開先幅方向に
一定の周期で揺動させる方法がある。この場合アークセ
ンサ方式による開先倣い制御も同時に行われる。また他
の方法としては、特開昭６０−１７４２６８号公報に示
されるように開先幅に応じて電極の揺動幅を変更するも
のがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
いずれの方法も電極を開先幅方向に揺動させるものであ
るから、狭開先溶接においては電極が開先壁に接触する
おそれがあり、また揺動速度を上げることは機構的に困
難であるので回転アークの持つ高速溶接性やビード形状
の良好性の利点を減殺することにもなりかねない。さら
に開先幅が変化した場合にも各層のビード高さは一定で
あることが溶接品質上望ましいわけであるが、これに対
する手段は講じられていない。
いずれの方法も電極を開先幅方向に揺動させるものであ
るから、狭開先溶接においては電極が開先壁に接触する
おそれがあり、また揺動速度を上げることは機構的に困
難であるので回転アークの持つ高速溶接性やビード形状
の良好性の利点を減殺することにもなりかねない。さら
に開先幅が変化した場合にも各層のビード高さは一定で
あることが溶接品質上望ましいわけであるが、これに対
する手段は講じられていない。
【０００５】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、溶接中アークの回転径を自動調節
できる溶接トーチを使用して開先幅の変動に対処しよう
とする回転アーク溶接方法を提供することを目的とす
る。
めになされたもので、溶接中アークの回転径を自動調節
できる溶接トーチを使用して開先幅の変動に対処しよう
とする回転アーク溶接方法を提供することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る回転アーク溶接方法は、アークを回転
させ、アークセンサ方式による開先倣い制御を行いなが
ら溶接するものにおいて、アークの回転径が自動可変の
溶接トーチを使用し、またアーク電圧を検出し、この検
出されたアーク電圧波形から開先壁側に当るアーク回転
位置の左側及び右側位置の所定領域についてそれぞれ積
分し、これらの積分値の和が設定値と等しくなるように
溶接トーチの回転径変更装置を制御し、開先幅の変動に
対応してアークの回転径を調整するものである。
め、本発明に係る回転アーク溶接方法は、アークを回転
させ、アークセンサ方式による開先倣い制御を行いなが
ら溶接するものにおいて、アークの回転径が自動可変の
溶接トーチを使用し、またアーク電圧を検出し、この検
出されたアーク電圧波形から開先壁側に当るアーク回転
位置の左側及び右側位置の所定領域についてそれぞれ積
分し、これらの積分値の和が設定値と等しくなるように
溶接トーチの回転径変更装置を制御し、開先幅の変動に
対応してアークの回転径を調整するものである。
【０００７】また、上記のように制御されたアークの回
転径より開先幅を検知し、その開先幅の基準開先幅に対
する比でもって溶接速度を制御し、開先幅の変動下にお
いてもビード高さを一定に制御するものである。
転径より開先幅を検知し、その開先幅の基準開先幅に対
する比でもって溶接速度を制御し、開先幅の変動下にお
いてもビード高さを一定に制御するものである。
【０００８】
【作用】図１により本発明の作用を説明する。同図の
（ａ），（ｂ）は開先を上から見た図であり、（ａ）は
開先幅が狭い場合、（ｂ）は開先幅が広い場合を示して
いる。それぞれの開先１においてアーク回転位置
（Ｃf ，Ｒ，Ｃr ，Ｌ）に対応するアーク電圧波形が同
図の（ｃ），（ｄ）に示されている。開先壁２，３に当
るアーク回転位置はＬとＲである。図中、４は溶融池、
５は溶接ビードである。いま、アークが一定の回転径で
回転しているものとすると、開先幅が狭くなればＬとＲ
におけるアーク電圧は（ｃ）に示すように低くなり、逆
に開先幅が広くなればアーク電圧は（ｄ）に示すように
高くなる。そこで、アーク電圧を検出し、その波形から
ＬとＲにおける所定領域（それぞれＬ，Ｒ点を中心とす
る回転角が±４５°以内の領域）についてアーク電圧を
積分し、それぞれ積分値ＳL ，ＳR を求め、このＳL と
ＳR の和（ＳL ＋ＳR ）とあらかじめ設定された設定値
Ｓ0 とを比較し、（ＳL ＋ＳR ）がＳ0 と等しくなるよ
うにアークの回転径を制御すれば、開先幅の変動に対し
ても良好な開先壁の溶け込みを確保できることになる。
この制御のためにアークの回転径を溶接中自動調節でき
る溶接トーチを使用する。また、溶接は公知のアークセ
ンサ方式により開先倣い制御のもとで行う。この開先倣
い制御は上記のＳL とＳR を比較する方法によって行う
ことができる。
（ａ），（ｂ）は開先を上から見た図であり、（ａ）は
開先幅が狭い場合、（ｂ）は開先幅が広い場合を示して
いる。それぞれの開先１においてアーク回転位置
（Ｃf ，Ｒ，Ｃr ，Ｌ）に対応するアーク電圧波形が同
図の（ｃ），（ｄ）に示されている。開先壁２，３に当
るアーク回転位置はＬとＲである。図中、４は溶融池、
５は溶接ビードである。いま、アークが一定の回転径で
回転しているものとすると、開先幅が狭くなればＬとＲ
におけるアーク電圧は（ｃ）に示すように低くなり、逆
に開先幅が広くなればアーク電圧は（ｄ）に示すように
高くなる。そこで、アーク電圧を検出し、その波形から
ＬとＲにおける所定領域（それぞれＬ，Ｒ点を中心とす
る回転角が±４５°以内の領域）についてアーク電圧を
積分し、それぞれ積分値ＳL ，ＳR を求め、このＳL と
ＳR の和（ＳL ＋ＳR ）とあらかじめ設定された設定値
Ｓ0 とを比較し、（ＳL ＋ＳR ）がＳ0 と等しくなるよ
うにアークの回転径を制御すれば、開先幅の変動に対し
ても良好な開先壁の溶け込みを確保できることになる。
この制御のためにアークの回転径を溶接中自動調節でき
る溶接トーチを使用する。また、溶接は公知のアークセ
ンサ方式により開先倣い制御のもとで行う。この開先倣
い制御は上記のＳL とＳR を比較する方法によって行う
ことができる。
【０００９】また、上記のようにアークの回転径を制御
することにより、そのときの回転径から開先幅を検知
し、この開先幅の基準開先幅に対する比でもって溶接速
度を制御すれば、開先幅の変動に対応する溶接速度とな
り、したがってビード高さが一定になる。
することにより、そのときの回転径から開先幅を検知
し、この開先幅の基準開先幅に対する比でもって溶接速
度を制御すれば、開先幅の変動に対応する溶接速度とな
り、したがってビード高さが一定になる。
【００１０】
【実施例】図２は本発明におけるアーク回転径の制御系
の概略ブロック図であり、アークセンサによりアークの
１回転ごとにアーク電圧を検出し、その検出されたアー
ク電圧波形から、図示しない制御装置の演算器１１によ
り最終的に前記ＳL とＳR の和（ＳL ＋ＳR ）を算出
し、これを比較器１３に入力して、設定器１２によりあ
らかじめ設定された設定値Ｓ0 と比較する。そして（Ｓ
L ＋ＳR ）とＳ0 の差が零になるように回転径可変の溶
接トーチ１５を回転径変更装置１４で制御しつつアーク
溶接を行うものである。アークの回転径を自動調節する
ためには、例えば図３に示すような溶接トーチを使用す
る。図３はこの溶接トーチの概略構成図、図４はこの溶
接トーチの回転径変更装置の説明図である。図におい
て、１５は回転径可変の溶接トーチ、１６は溶接ワイ
ヤ、１７は電極ノズル、１８は電極ノズル１７の先端に
取り付けられた偏心チップであり、この偏心チップ１８
により電極ノズル１７の中心を通る溶接ワイヤ１６の先
端１６ａの位置が軸芯より所定の距離だけ偏倚せしめら
れる。１９は電極ノズル１７の上端部を支持する自動調
心ベアリングで、ギヤボックス２０に取り付けられてい
る。２１は電極ノズル１７の中間部を支持する自動調心
ベアリングで、偏心回転筒体２２の偏心位置に取り付け
られており、偏心回転筒体２２はベアリング２３を介し
てギヤボックス２０に回転自在に支持されている。２４
は上記回転径変更装置１４の一方を構成する回転機構
で、モータＭ1 によりギヤ２５，２６を介して電極ノズ
ル１７を回転駆動する。２７は回転径変更装置１４の他
方を構成する回転機構で、モータＭ2 によりギヤ２８，
２９を介して偏心回転筒体２２を回転駆動する。これに
よって電極ノズル１７は上部の自動調心ベアリング１９
を支点とする歳差運動をする。
の概略ブロック図であり、アークセンサによりアークの
１回転ごとにアーク電圧を検出し、その検出されたアー
ク電圧波形から、図示しない制御装置の演算器１１によ
り最終的に前記ＳL とＳR の和（ＳL ＋ＳR ）を算出
し、これを比較器１３に入力して、設定器１２によりあ
らかじめ設定された設定値Ｓ0 と比較する。そして（Ｓ
L ＋ＳR ）とＳ0 の差が零になるように回転径可変の溶
接トーチ１５を回転径変更装置１４で制御しつつアーク
溶接を行うものである。アークの回転径を自動調節する
ためには、例えば図３に示すような溶接トーチを使用す
る。図３はこの溶接トーチの概略構成図、図４はこの溶
接トーチの回転径変更装置の説明図である。図におい
て、１５は回転径可変の溶接トーチ、１６は溶接ワイ
ヤ、１７は電極ノズル、１８は電極ノズル１７の先端に
取り付けられた偏心チップであり、この偏心チップ１８
により電極ノズル１７の中心を通る溶接ワイヤ１６の先
端１６ａの位置が軸芯より所定の距離だけ偏倚せしめら
れる。１９は電極ノズル１７の上端部を支持する自動調
心ベアリングで、ギヤボックス２０に取り付けられてい
る。２１は電極ノズル１７の中間部を支持する自動調心
ベアリングで、偏心回転筒体２２の偏心位置に取り付け
られており、偏心回転筒体２２はベアリング２３を介し
てギヤボックス２０に回転自在に支持されている。２４
は上記回転径変更装置１４の一方を構成する回転機構
で、モータＭ1 によりギヤ２５，２６を介して電極ノズ
ル１７を回転駆動する。２７は回転径変更装置１４の他
方を構成する回転機構で、モータＭ2 によりギヤ２８，
２９を介して偏心回転筒体２２を回転駆動する。これに
よって電極ノズル１７は上部の自動調心ベアリング１９
を支点とする歳差運動をする。
【００１１】この溶接トーチ１５においては、モータＭ
1 及びＭ2 を同速度で回転させると、溶接ワイヤ１６の
先端１６ａの偏心量は偏心チップ１８による偏心量ベク
トルと偏心回転筒体２２における偏心量ベクトルの和と
なるから、偏心チップ１８と偏心回転筒体２２の両者の
偏心量ベクトルの位相角次第で溶接ワイヤ１６の先端１
６ａの偏心量を任意に変えることができ、したがってア
ークの回転径を任意に変更することができる。
1 及びＭ2 を同速度で回転させると、溶接ワイヤ１６の
先端１６ａの偏心量は偏心チップ１８による偏心量ベク
トルと偏心回転筒体２２における偏心量ベクトルの和と
なるから、偏心チップ１８と偏心回転筒体２２の両者の
偏心量ベクトルの位相角次第で溶接ワイヤ１６の先端１
６ａの偏心量を任意に変えることができ、したがってア
ークの回転径を任意に変更することができる。
【００１２】次に、図５は本発明においてビード高さを
一定に制御する場合のブロック図であり、モータＭ1 ，
Ｍ2 の回転位置をエンコーダなどで検出することにより
両者の位相角を検出し、変更時のアーク回転径を制御装
置の演算器３１で求めることができる。この時の回転径
より次式により開先幅Ｇを演算器３２で算出する。 Ｇ＝Ｇ0 ＋Ｄ−Ｄ0 ただし、Ｇ ：開先幅計算値 Ｇ0 ：基準開先幅 Ｄ ：回転直径検出値 Ｄ0 ：Ｇ0 時の基準回転直径 したがって、この時の溶接速度ｖはＧ0 時の基準溶接速
度をｖ0とすると、 ｖ＝ｖ0 ・Ｇ0 ／Ｇ となる。よって、上式による溶接速度ｖとなるように溶
接速度制御装置３３を制御すれば、開先幅が変動しても
ビード高さは常に一定となる。つまり、開先幅が狭くな
れば溶接速度ｖを基準時の溶接速度ｖ0 より速くし、開
先幅が広くなれば遅くなるように制御するものである。
一定に制御する場合のブロック図であり、モータＭ1 ，
Ｍ2 の回転位置をエンコーダなどで検出することにより
両者の位相角を検出し、変更時のアーク回転径を制御装
置の演算器３１で求めることができる。この時の回転径
より次式により開先幅Ｇを演算器３２で算出する。 Ｇ＝Ｇ0 ＋Ｄ−Ｄ0 ただし、Ｇ ：開先幅計算値 Ｇ0 ：基準開先幅 Ｄ ：回転直径検出値 Ｄ0 ：Ｇ0 時の基準回転直径 したがって、この時の溶接速度ｖはＧ0 時の基準溶接速
度をｖ0とすると、 ｖ＝ｖ0 ・Ｇ0 ／Ｇ となる。よって、上式による溶接速度ｖとなるように溶
接速度制御装置３３を制御すれば、開先幅が変動しても
ビード高さは常に一定となる。つまり、開先幅が狭くな
れば溶接速度ｖを基準時の溶接速度ｖ0 より速くし、開
先幅が広くなれば遅くなるように制御するものである。
【００１３】図６は本発明方法によって溶接した溶接部
の断面図であり、同図の（ａ）は狭開先溶接の場合、
（ｂ）はＶ開先溶接の場合である。本発明では開先幅の
変動に対して回転径可変の溶接トーチ１５を用いてアー
クを回転させるだけで溶接するので、高速度の回転アー
ク溶接とすることができ、開先壁の溶け込みが良好なも
のとなっている。また各層１パスで溶接でき、ビード高
さを一定にすることができる。
の断面図であり、同図の（ａ）は狭開先溶接の場合、
（ｂ）はＶ開先溶接の場合である。本発明では開先幅の
変動に対して回転径可変の溶接トーチ１５を用いてアー
クを回転させるだけで溶接するので、高速度の回転アー
ク溶接とすることができ、開先壁の溶け込みが良好なも
のとなっている。また各層１パスで溶接でき、ビード高
さを一定にすることができる。
【００１４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、開先幅の
変動に対してアークの回転径が自動可変の溶接トーチを
用いて回転径を制御することにしたので、回転アークの
特長を損なうことがなく、かつ、良好な開先壁の溶け込
みが得られる。また狭開先溶接の場合でも溶接トーチが
開先壁に接触するおそれがなく、高速溶接及び高品質の
溶接を実現できる。さらに各層１パスで、しかもビード
高さが一定の溶接ができ、能率、品質ともに向上する。
変動に対してアークの回転径が自動可変の溶接トーチを
用いて回転径を制御することにしたので、回転アークの
特長を損なうことがなく、かつ、良好な開先壁の溶け込
みが得られる。また狭開先溶接の場合でも溶接トーチが
開先壁に接触するおそれがなく、高速溶接及び高品質の
溶接を実現できる。さらに各層１パスで、しかもビード
高さが一定の溶接ができ、能率、品質ともに向上する。
【図１】本発明において開先幅の変動に対するアーク電
圧の変化を示す説明図である。
圧の変化を示す説明図である。
【図２】本発明のアーク回転径制御系のブロック図であ
る。
る。
【図３】本発明で使用する回転径可変の溶接トーチの概
略構成図である。
略構成図である。
【図４】上記溶接トーチの回転径変更装置の説明図であ
る。
る。
【図５】本発明のビード高さ一定制御系のブロック図で
ある。
ある。
【図６】本発明による溶接部の断面図である。
１ 開先
２，３ 開先壁
４ 溶融池
５ 溶接ビード
１１ （ＳL ＋ＳR ）演算器
１２ Ｓ0 設定器
１３ 比較器
１４ 回転径変更装置
１５ 溶接トーチ
３１ 回転径演算器
３２ 開先幅演算器
３３ 溶接速度制御装置
Claims (2)
- 【請求項１】 アークを回転させ、アークセンサ方式に
よる開先倣い制御のもとで溶接する回転アーク溶接方法
において、 アークの回転径を自動調節できる溶接トーチを使用し、
アーク電圧を検出し、該アーク電圧の波形から開先壁側
に当るアーク回転位置の左側及び右側位置の所定領域に
ついてそれぞれ積分し、これらの積分値の和が設定値と
等しくなるように前記溶接トーチの回転径変更装置を制
御することを特徴とする回転アーク溶接方法。 - 【請求項２】 前記の制御されたアークの回転径より開
先幅を検知し、その開先幅の基準開先幅に対する比でも
って溶接速度を制御することによりビード高さを一定に
制御することを特徴とする請求項１記載の回転アーク溶
接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18476891A JPH0523856A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 回転アーク溶接方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18476891A JPH0523856A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 回転アーク溶接方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0523856A true JPH0523856A (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16158987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18476891A Pending JPH0523856A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | 回転アーク溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0523856A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102091854A (zh) * | 2011-01-14 | 2011-06-15 | 湘潭大学 | 无级可调偏心的旋转电弧传感器 |
| CN102319938A (zh) * | 2011-09-05 | 2012-01-18 | 湘潭大学 | 双驱旋转搅拌埋弧堆焊传感器 |
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-
1991
- 1991-07-24 JP JP18476891A patent/JPH0523856A/ja active Pending
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