JPH058032A - 自動溶接装置 - Google Patents

自動溶接装置

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JPH058032A
JPH058032A JP3258256A JP25825691A JPH058032A JP H058032 A JPH058032 A JP H058032A JP 3258256 A JP3258256 A JP 3258256A JP 25825691 A JP25825691 A JP 25825691A JP H058032 A JPH058032 A JP H058032A
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英樹 柏村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は非消耗式アーク溶接及び消耗式アー
ク溶接における溶融池のたれ落ち現象を防止し、生産能
力を高め高生産性を維持することを目的とするものであ
る。 【構成】 本発明における自動溶接装置は、非消耗式ア
ーク溶接において、従前のワイヤーとは別の第２のワイ
ヤーを溶融池に挿入し、かつ前記第２のワイヤーが溶接
トーチ及び前記ワイヤーの振動と同期をとり、更にその
位置が溶接線と直角方向軸において相対する位置で振動
する機構を有すること，消耗式アーク溶接において、従
前のワイヤーとは別の第２のワイヤーを溶融池に挿入
し、かつ前記ワイヤーが溶接トーチの振動と同期をと
り、更にその位置が溶接線と直角方向軸において相対す
る位置で振動する機構を有することからなるものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は非消耗式アーク溶接（Ｔ
ＩＧ溶接、移行式プラズマ溶接）及び消耗式アーク溶接
（ガス・メタル・アーク溶接）による各種金属材料のパ
イプ及び大型構造物の自動溶接装置に関する発明であ
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、非消耗式アーク源としてＴＩＧや
プラズマがあるが、これを利用して従来の溶接装置では
フイラー・メタル・ワイヤー１本で溶接することが一般
に行われている。消耗式アーク溶接におけるガス・メタ
ル・アーク溶接においても同様に行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし従来の非消耗式
アーク溶接装置及び消耗式アーク溶接装置においては、
高品質な溶接は得られるものの生産能力に問題があり、
とくに溶接姿勢が変化する場合において品質と生産能率
を確保する点で問題があった。
【０００４】特に溶接姿勢が下向きの場合は問題はない
が、姿勢が変化する（たとえば上向き）固定されたパイ
プや大型構造物の溶接では溶融池（溶融プール）が大き
くなり、たれ落ち現象が発生し生産能力の面で改善でき
ないでいる。そこで本発明は、このたれ落ち現象を防止
し生産能力を高め高生産性を維持することを目的として
なされたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明の自動溶接装置にあっては、溶接線と直角方向に
溶接トーチ及びワイヤー（以下第１のワイヤーとい
う。）をあらかじめ決められた幅と時間で振動（オシレ
ート）させながら溶接する非消耗式アーク溶接におい
て、溶接時に溶接線と同軸（同一方向）で前記第１のワ
イヤーと反対側から前記第１のワイヤーとは別の第２の
ワイヤーを溶融池に挿入し、かつ前記第２のワイヤーが
溶接トーチ及び前記第１のワイヤーの振動と同期をとり
ながら、さらにその位置が溶接線と直角方向軸において
相対する位置で前記第２のワイヤーを振動させる機構を
有し、又溶接トーチを溶接線と直角にあらかじめ決めら
れた幅と時間で振動（オシレート）させながらワイヤー
（以下第１のワイヤーという。）を連続して送給しなが
ら溶接する消耗式アーク溶接において、溶接時に溶接線
と同軸（同一方向）から前記第１のワイヤーとは別の第
２のワイヤーを溶融池に挿入し、かつ前記第２のワイヤ
ーが溶接トーチの振動と同期をとりながら、さらにその
位置が溶接線と直角方向軸において相対する位置で前記
第２のワイヤーを振動（オシレート）させる機構を有す
るものからなるものである。
【０００６】
【作用】非消耗式アーク溶接において、第２のワイヤー
を溶融池に供給し溶融池（溶融プール）の持つ潜エネル
ギー即ち高温の熱を利用して前記第２のワイヤーを溶か
す。しかしてこの前記第２のワイヤーを溶かす際には、
溶融池の持つ潜エネルギー即ち熱が失われることになり
溶融池が冷却されることになる。又消耗式アーク溶接で
も第２のワイヤーを溶融池に供給し、溶融池（溶融プー
ル）の持つ潜エネルギー即ち高温の熱を利用して前記第
２のワイヤーを溶かす。しかして、この前記第２のワイ
ヤーを溶かす際には溶融池の持つ潜エネルギー即ち熱が
失われることになり、溶融池が冷却されることになる。
【０００７】さらに溶接トーチと非消耗式アーク溶接に
おける第２のワイヤー及び消耗式アーク溶接における第
２のワイヤーの同期をとって振動（オシレート）させる
ことで溶接歪みによる内部応力を減らすことが出来る。
【０００８】したがって溶融池のたれ落ち現象を防止す
ることが出来、生産能力を高め高生産性を維持すること
が出来るのである。特に溶接施行材が熱伝導率の低い金
属、たとえばインコネル、ステンレスではこの効果が非
常に大きくあらわれることになる。
【０００９】
【実施例】実施例について図面を参照して説明する。図
１は従来の非消耗式アーク自動溶接装置に本発明の第２
のワイヤー（フイラー・メタル・ワイヤー）を組み込ん
だ自動溶接装置の全体図である。従来の自動溶接装置は
走行台車１がレール７上を矢印の進行方向へ向かって溶
接している時、溶接トーチ２及び第１フイラー・メタル
・ワイヤー・ノズル３は第１オシレート機構４により、
ある決められた幅５で溶接線と直角方向に振動（オシレ
ート）させるものであった。
【００１０】したがってこの動きを支えるための第１フ
イラー・メタル・ワイヤー８を第１フイラー・メタル・
ワイヤー・送給モーター９で送給ライナー１０を通して
第１フイラー・メタル・ワイヤー・ノズル３からアーク
下に送り溶融し、なおかつ溶接トーチ２と共に第１オシ
レートモーター１１で駆動される第１オシレート機構４
で振動させ、あらかじめ決められた幅を検証する第１オ
シレート幅検出機１２で振幅を検出させ補正するように
制御するものである。
【００１１】そして従来の溶接制御システムは図２の矢
印で区切られた下の部分に示す通りである。横軸は時間
軸である。第１オシレートの動きに対する溶接電流、溶
接電圧及び、第１フイラー・メタル・ワイヤー速度は同
期がとられ第１オシレートの溶接トーチ位置によって異
なった値が制御されることを示している。
【００１２】即ち溶接開先の両側（左壁、右壁）では高
い溶接電流、高い溶接電圧及びより高速でフイラー・メ
タル・ワイヤー送給を施行し、溶接開先を横切るときに
低い溶接電流、低い溶接電圧及びより低い低速でフイラ
ー・メタル・ワイヤー送給を制御するようになってい
る。この制御の目的は溶接電流、溶接電圧、フイラー・
メタル・ワイヤー送給速度の関係を常に一定にすること
により溶接エネルギーを一定とし、溶融池（溶融プー
ル）が溶接開先の幅全体に広がるようにすることであ
る。しかしこの従来の溶接制御では、冷却が思うように
制御されずたれ落ち現象を発生させていた。
【００１３】これら従来の制御方法では溶融池の冷却に
限度があり、したがってフイラー・メタル・ワイヤーの
送給速度、即ち溶着速度は最大２０ｇ／分といわれてい
た。
【００１４】本発明の特徴は図１及び図２の矢印で区切
られた上の部分に示すとおり第２フイラー・メタル・ワ
イヤー１３と第２オシレート機構１４を前記従来の制御
方法に追加して行うことにある。
【００１５】図１に示すとおり第１オシレート機構４上
に組付けてある第２オシレート機構１４は、第１オシレ
ート機構４が例えば左側に移動する信号では全く逆の右
方向へ移動するように、第２オシレートモーター１５に
指令が加えられ駆動するようになっている。
【００１６】そしてあらかじめ決められた幅１６で振動
（オシレート）し、第２オシレート幅検出器１７で正確
に検出され補正され、第２フイラー・メタル・ワイヤー
・ノズル１８の位置制御を行い、第２フイラー・メタル
・ワイヤー送給モーター１９で第２フイラー・メタル・
ワイヤー１３を溶融池に挿入する。これらの現象は立体
的に図３に示してある。
【００１７】又時間軸制御は図２に示す通りである。即
ち溶接トーチ２と第１フイラー・メタル・ワイヤー８が
左側から右側へ移動する時に、いまだ冷却されず溶融し
ている溶融池に第２オシレート機構１４により左側へ移
動してくる第２フイラー・メタル・ワイヤー１３を挿入
し、この第２フイラー・メタル・ワイヤー１３を溶融す
るときに溶融池の潜エネルギー（熱）が奪われること
で、溶融池の冷却を促進せしめるということである。更
に本発明においては、従来の溶接トーチ２及び第１フイ
ラー・メタル・ワイヤー８の動きにたいして第２フイラ
ー・メタル・ワイヤー１３が同期をとり、溶接線の直角
軸で正反対の動きをするということである。
【００１８】図４は溶接電流による溶着速度の速度変化
を示している。横軸は溶接電流を示し、縦軸は溶着速度
を示しているが、この図４により本発明においては、従
来のものより溶着速度が３倍になったことが理解でき
る。即ち従来の溶着速度２０ｇ／分に対し本発明では６
０ｇ／分まで高めることが出来るものである。
【００１９】以上の説明は非消耗式アーク溶接に関して
であるが、消耗式アーク溶接でも同様のことがいえるも
のである。そして、図５に本発明による消耗式アーク溶
接の時間軸制御の一例を示してある。
【００２０】従来の消耗式アーク溶接ではフイラー・メ
タル・ワイヤー送給速度の変化で溶接電流を制御される
ものであるから、溶融池の冷却制御は非消耗式アーク溶
接に比較して更に難しい。
【００２１】しかし本発明によれば、第２フイラー・メ
タル・ワイヤーを溶融池に挿入し、溶融池の冷却制御を
充分行うことで、本来の消耗式アーク溶接法の持つ高い
生産性を溶接姿勢の変化があっても維持することがで
き、パイプや大型構造物の溶接施行を大幅に短縮するこ
とができるというものである。
【００２２】本発明は以上の構成を有するので、姿勢が
変化する場合（上向き）の重力と溶融池の表面張力のバ
ランスの破れによる溶融池のたれ落ち現象を防止するこ
とができ、更に溶接トーチの振動と同期を取ることで溶
接歪みによる内部応力を減らし、生産能力を高めること
ができ、健全な溶接継手を確保することができるもので
ある。そして、特に溶接施行材が熱伝導率の低い金属た
とえばインコネル、ステンレスでは、この効果が非常に
大きくあらわれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の非消耗式アーク自動溶接装置に本発明の
第２フイラー・メタル・ワイヤーを組み込んだ自動溶接
装置の全体図である。
【図２】従来の溶接制御方法と本発明の溶接制御方法と
の比較を示した図である。
【図３】本発明の実施例を表す立体図である。
【図４】溶接電流による本発明の溶着速度と従来の溶着
速度の変化を示す図である。
【図５】本発明による消耗式アーク溶接の時間軸制御を
示す図である。
【符号の説明】
１・・・走行台車 ２・・・溶接トーチ ３・・・第１フイラー・メタル・ワイヤー・ノズル ４・・・第１オシレート機構 ５・・・第１オシレート幅 ６・・・溶接線 ７・・・レール ８・・・第１フイラー・メタル・ワイヤー ９・・・第１フイラー・メタル・ワイヤー送給モーター １０・・送給ライナー １１・・第１オシレートモーター １２・・第１オシレート幅検出器 １３・・第２フイラー・メタル・ワイヤー １４・・第２オシレート機構 １５・・第２オシレートモーター １６・・第２オシレート幅 １７・・第２オシレート幅検出器 １８・・第２フイラー・メタル・ワイヤー・ノズル １９・・第２フイラー・メタル・ワイヤー送給モーター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 秀秋 東京都品川区北品川５丁目５番12号 愛知 産業株式会社内 (72)発明者 村上 泰雄 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内 (72)発明者 柏村 英樹 山口県光市大字島田3434番地 新日本製鐵 株式会社光製鐵所内 (72)発明者 片山 喜一 東京都千代田区大手町２丁目６番３号 新 日本製鐵株式会社本社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 溶接線と直角方向に溶接トーチ及びワイ
    ヤー（以下第１のワイヤーという。）をあらかじめ決め
    られた幅と時間でオシレートさせながら溶接する非消耗
    式アーク溶接において、溶接時に溶接線と同軸で、前記
    第１のワイヤーと反対側から前記第１のワイヤーとは別
    の第２のワイヤーを溶融池に挿入し、かつ前記第２のワ
    イヤーが溶接トーチ及び前記第１のワイヤーの振動と同
    期を取りながら、さらにその位置が溶接線と直角方向軸
    において相対する位置で前記第２のワイヤーをオシレー
    トさせる機構を有することを特徴とする自動溶接装置。
  2. 【請求項２】 溶接トーチを溶接線と直角にあらかじめ
    決められた幅と時間でオシレートさせながら、ワイヤー
    （以下第１のワイヤーという。）を連続して送給しなが
    ら溶接する消耗式アーク溶接において、溶接時に溶接線
    と同軸から前記第１のワイヤーとは別の第２のワイヤー
    を溶融池に挿入し、かつ前記第２のワイヤーが溶接トー
    チの振動と同期を取りながら、さらにその位置が溶接線
    と直角方向において相対する位置で前記第２のワイヤー
    をオシレートさせる機構を有する自動溶接装置。
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