JPH06271B2 - パイプの円周突合せ継手の片面初層溶接におけるパルス溶接方法 - Google Patents
パイプの円周突合せ継手の片面初層溶接におけるパルス溶接方法Info
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- JPH06271B2 JPH06271B2 JP14839389A JP14839389A JPH06271B2 JP H06271 B2 JPH06271 B2 JP H06271B2 JP 14839389 A JP14839389 A JP 14839389A JP 14839389 A JP14839389 A JP 14839389A JP H06271 B2 JPH06271 B2 JP H06271B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、パイプライン敷設工事におけるパイプの円周
突合せ継手の片面初層溶接において、パルス制御により
裏ビードの形状を制御するようにしたパルス溶接方法に
関する。
突合せ継手の片面初層溶接において、パルス制御により
裏ビードの形状を制御するようにしたパルス溶接方法に
関する。
［従来の技術］ 第７図(a)，(b)に示すように、パイプの円周突合せ継手
において、ルートギャップ(G)や目違い(H)が生じること
は、現場での溶接においては避けられない。一般的には
ルートギャップについてはＭａｘ１．０mm、目違いにつ
いてはＭａｘ１．６mmまでを許容するような溶接施工が
要求されている。
において、ルートギャップ(G)や目違い(H)が生じること
は、現場での溶接においては避けられない。一般的には
ルートギャップについてはＭａｘ１．０mm、目違いにつ
いてはＭａｘ１．６mmまでを許容するような溶接施工が
要求されている。
［発明が解決しようとする課題］ このようなルートギャップや目違いのために、従来の溶
接法では次のような問題があった。
接法では次のような問題があった。
ルートギャップや目違いに対する裏ビード形状の裕度
は、溶接電流が高くなるほど低くなる。したがって、Ｍ
ａｘ１．０mmのルートギャップ、Ｍａｘ１．６mmの目違
いを想定した場合には、適用できる溶接電流、ひいては
溶接速度も制限される。
は、溶接電流が高くなるほど低くなる。したがって、Ｍ
ａｘ１．０mmのルートギャップ、Ｍａｘ１．６mmの目違
いを想定した場合には、適用できる溶接電流、ひいては
溶接速度も制限される。
また、従来の溶接技術では、溶接速度が７５cm／分と
高速のためトーチのウィービングは行っておらず、アー
クセンサによる開先自動倣いを行うことができないた
め、と同様に適用できる溶接電流、速度に制限があっ
た。
高速のためトーチのウィービングは行っておらず、アー
クセンサによる開先自動倣いを行うことができないた
め、と同様に適用できる溶接電流、速度に制限があっ
た。
上記，の要因により、従来技術では、パイプの初層
溶接の溶接電流は２００Ａ、溶接速度は７５cm／分程度
に制約されている。
溶接の溶接電流は２００Ａ、溶接速度は７５cm／分程度
に制約されている。
本発明、上記の問題点を解決するためになされたもの
で、溶接電流の向上と溶接品質の安定確保と共に裏ビー
ドの形状の制御を目的としたものである。
で、溶接電流の向上と溶接品質の安定確保と共に裏ビー
ドの形状の制御を目的としたものである。
［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するため、本発明では、アークの回転
速度Ｎを１０〜１５０Hz、アークの回転直径Ｄを１〜４
mmとした高速回転アーク溶接法を採用した。
速度Ｎを１０〜１５０Hz、アークの回転直径Ｄを１〜４
mmとした高速回転アーク溶接法を採用した。
さらに、パルス溶接法を用い、パルス電流波形のピーク
位置をアークの回転の任意の位置に同期させる制御法を
採用し、ルートギャップや目違いに対する裏ビード形状
の裕度が向上するようにパルスと回転の同期位置はパル
ス条件（ピーク電流、パルス波形）を制御することとし
たものである。
位置をアークの回転の任意の位置に同期させる制御法を
採用し、ルートギャップや目違いに対する裏ビード形状
の裕度が向上するようにパルスと回転の同期位置はパル
ス条件（ピーク電流、パルス波形）を制御することとし
たものである。
［作用］ 従来法では、トーチのウィービングを行っていないが、
本発明では高速回転アーク溶接法（Ｎ＝１０〜１５０H
z、Ｄ＝１〜４mm）を採用し、アークセンサによる開先
自動倣い制御を行うことができるため、上記の問題は
解決する。
本発明では高速回転アーク溶接法（Ｎ＝１０〜１５０H
z、Ｄ＝１〜４mm）を採用し、アークセンサによる開先
自動倣い制御を行うことができるため、上記の問題は
解決する。
さらに、パルス溶接法を用い、パルス電流波形のピーク
位置をアークの回転の任意の位置に同期させる制御法に
おいて、ルートギャップや目違いに対する裏ビード形状
の裕度が向上するようにパルスと回転の同期位置はパル
ス条件（ピーク電流、パルス波形）を制御することによ
り、上記の問題を解決する。
位置をアークの回転の任意の位置に同期させる制御法に
おいて、ルートギャップや目違いに対する裏ビード形状
の裕度が向上するようにパルスと回転の同期位置はパル
ス条件（ピーク電流、パルス波形）を制御することによ
り、上記の問題を解決する。
ところで、第３図に示すような溶接電流のパルス波形を
持つパルスアーク溶接においては、回転式アークセンサ
による開先倣い制御を正確に行うために、パルスをアー
クの回転に対して対称に出す必要がある。ピーク電流Ｉ
Ｐのパルス周期は、第４図に示すように、１分周（第４
図(a)，(b)）、２分周（第４図(c)，(d)）、４分周（第
４図(e)，(f)）の方法があり、パルス位置はアークの回
転の任意の位置に設定できる。例えば、１分周の場合、
アークの回転の溶接進行方向ＷＤの前方位置Ｃｆあるい
は後方位置Ｃｒで、２分周の場合は、Ｃｆ点とＣｒ点あ
るいはＬ点とＲ点でパルスを出すことができる。また、
４分周の場合は、Ｃｆ点、Ｃｒ点、Ｌ点及びＲ点とした
り、あるいはそれらの各点の中間点とすることができ
る。
持つパルスアーク溶接においては、回転式アークセンサ
による開先倣い制御を正確に行うために、パルスをアー
クの回転に対して対称に出す必要がある。ピーク電流Ｉ
Ｐのパルス周期は、第４図に示すように、１分周（第４
図(a)，(b)）、２分周（第４図(c)，(d)）、４分周（第
４図(e)，(f)）の方法があり、パルス位置はアークの回
転の任意の位置に設定できる。例えば、１分周の場合、
アークの回転の溶接進行方向ＷＤの前方位置Ｃｆあるい
は後方位置Ｃｒで、２分周の場合は、Ｃｆ点とＣｒ点あ
るいはＬ点とＲ点でパルスを出すことができる。また、
４分周の場合は、Ｃｆ点、Ｃｒ点、Ｌ点及びＲ点とした
り、あるいはそれらの各点の中間点とすることができ
る。
しかして、本発明のパルス溶接方法は、１分周及び２分
周器の方法で行うものであり、パルスをアークの回転位
置に同期させて出す。４分周の場合は、ピーク電流ＩＰ
の位置があまりに分散するため裏波の形状を制御するの
が困難かつ複雑になるからである。また、裏波制御の容
易性からすれば、２分周の場合でも第４図(d)の方法は
あまり適当でない。したがって、最も適当な方法は、第
４図(a)から(c)に示す方法である。
周器の方法で行うものであり、パルスをアークの回転位
置に同期させて出す。４分周の場合は、ピーク電流ＩＰ
の位置があまりに分散するため裏波の形状を制御するの
が困難かつ複雑になるからである。また、裏波制御の容
易性からすれば、２分周の場合でも第４図(d)の方法は
あまり適当でない。したがって、最も適当な方法は、第
４図(a)から(c)に示す方法である。
第３図に示す平均溶接電流Ｉａ、ピーク電流ＩＰ、ベー
ス電流ＩＢ、パルス幅ｔＰ及びパルス間隔ｔＢの値は溶
接条件により自由に変えられるが、例えば、パルス位置
を１分周のＣｆ点に設定した場合には、ベース電流ＩＢ
を下げることによりピーク電流ＩＰを高くし、その程度
は例えば、Ｃｒ点におけるアーク電圧を検出することに
より決定する。このような方法でパルスを制御すること
により裏ビードの形状を正確に制御することができる。
もちろん、高速回転式アークセンサの作用により初層の
ビード形状は平滑となり、大電流かつ高速溶接が実現で
きる。また、このようにして溶接された初層を基準とし
て引き続きフィラパス及びキャップパスを連続して溶接
することができるので、溶接時間の短縮が図れる。
ス電流ＩＢ、パルス幅ｔＰ及びパルス間隔ｔＢの値は溶
接条件により自由に変えられるが、例えば、パルス位置
を１分周のＣｆ点に設定した場合には、ベース電流ＩＢ
を下げることによりピーク電流ＩＰを高くし、その程度
は例えば、Ｃｒ点におけるアーク電圧を検出することに
より決定する。このような方法でパルスを制御すること
により裏ビードの形状を正確に制御することができる。
もちろん、高速回転式アークセンサの作用により初層の
ビード形状は平滑となり、大電流かつ高速溶接が実現で
きる。また、このようにして溶接された初層を基準とし
て引き続きフィラパス及びキャップパスを連続して溶接
することができるので、溶接時間の短縮が図れる。
［実施例］ 以下、図面を用いて本発明を説明する。
第１図はパイプの片面溶接に用いるパルス自動溶接機の
概略構成図であり、溶接機１はパイプ１０の外面に仮付
けされた円周ガイドレール１２に沿って自走するように
設置されている。この溶接機１に設けられる溶接トーチ
２はモータ３により歯車機構４を介して回転せしめられ
るとともに、開先１４の幅方向（ｘ軸）に移動可能なｘ
軸スライドブロック５とトーチ軸方向（ｙ軸）に移動可
能なｙ軸スライドブロック６を介して支持されている。
トーチ２の回転数Ｎがアークの回転数であり、回転速度
や回転位置は図示しない回転検出器により検出される。
溶接ワイヤ７はトーチ２の偏心孔を有する通電チップに
自動送給されるようになっており、この偏心距離によっ
てアークの回転直径Ｄが定まる。これにより回転アーク
溶接法を実施することができる。なお、１６は開先１４
に対向して配された銅板等の裏当材である。
概略構成図であり、溶接機１はパイプ１０の外面に仮付
けされた円周ガイドレール１２に沿って自走するように
設置されている。この溶接機１に設けられる溶接トーチ
２はモータ３により歯車機構４を介して回転せしめられ
るとともに、開先１４の幅方向（ｘ軸）に移動可能なｘ
軸スライドブロック５とトーチ軸方向（ｙ軸）に移動可
能なｙ軸スライドブロック６を介して支持されている。
トーチ２の回転数Ｎがアークの回転数であり、回転速度
や回転位置は図示しない回転検出器により検出される。
溶接ワイヤ７はトーチ２の偏心孔を有する通電チップに
自動送給されるようになっており、この偏心距離によっ
てアークの回転直径Ｄが定まる。これにより回転アーク
溶接法を実施することができる。なお、１６は開先１４
に対向して配された銅板等の裏当材である。
第２図(a)，(b)は本発明における開先形状の拡大断面図
であり、開先１４の形状は底部１４ａがＶ形を有するス
トレートな環状溝１４ｂに形成される。底部１４ａの傾
斜角度θは３０°〜６０°にされる。また、ａ寸法は１
〜２mmで、パイプの肉厚ｔが８〜２５mmのものにおい
て、溝幅ｂは７〜８mm以下にされる。なお、開先１４の
パイプ内面側に第２図(b)に示すように小さなルートフ
ェース１４ｃを設けてもよい。
であり、開先１４の形状は底部１４ａがＶ形を有するス
トレートな環状溝１４ｂに形成される。底部１４ａの傾
斜角度θは３０°〜６０°にされる。また、ａ寸法は１
〜２mmで、パイプの肉厚ｔが８〜２５mmのものにおい
て、溝幅ｂは７〜８mm以下にされる。なお、開先１４の
パイプ内面側に第２図(b)に示すように小さなルートフ
ェース１４ｃを設けてもよい。
このように開先１４の底部１４ａをＶ形に形成すること
により、第１図に示した溶接トーチ２を回転式アークセ
ンサの作用下で定アーク長のもとに底部１４ａの中心に
正確に倣わせることができ、外面ホットパスＨ（初層１
７）を全姿勢で円周溶接することができる。しかも、前
述のパルス制御によりこの初層１７の溶接と同時に裏波
１８を正常に出すことができる。
により、第１図に示した溶接トーチ２を回転式アークセ
ンサの作用下で定アーク長のもとに底部１４ａの中心に
正確に倣わせることができ、外面ホットパスＨ（初層１
７）を全姿勢で円周溶接することができる。しかも、前
述のパルス制御によりこの初層１７の溶接と同時に裏波
１８を正常に出すことができる。
第５図は本発明に用いるパルス制御回路図で、第６図は
その制御波形の動作原理を示したタイミングチャートで
ある。
その制御波形の動作原理を示したタイミングチャートで
ある。
第５図、第６図において、パルス溶接機１の溶接電流パ
ルスは設定器２１によりあらかじめ定められた分周指
令により分周器２２で例えば２分周とし、その分周波形
がパルス同期制御回路２３に入力される。
ルスは設定器２１によりあらかじめ定められた分周指
令により分周器２２で例えば２分周とし、その分周波形
がパルス同期制御回路２３に入力される。
一方、溶接トーチ２の回転位置信号及び回転数信号Ｃ
ｆは回転位置信号発生器２４とエンコーダ２５により位
相調整器２６に入力され、アーク回転パルスをパルス
同期制御回路２３に入力するが、溶接電流パルスとア
ーク回転パルスとは同期していないため、次にこれを
同期させるべく設定器２７の指令により、まず位相及び
回転数を調整した波形′と′とし、次に遅延回路な
どにより制御波形″をシフトし、ピーク電流パルス位
置とＣｆ点を位置させている。
ｆは回転位置信号発生器２４とエンコーダ２５により位
相調整器２６に入力され、アーク回転パルスをパルス
同期制御回路２３に入力するが、溶接電流パルスとア
ーク回転パルスとは同期していないため、次にこれを
同期させるべく設定器２７の指令により、まず位相及び
回転数を調整した波形′と′とし、次に遅延回路な
どにより制御波形″をシフトし、ピーク電流パルス位
置とＣｆ点を位置させている。
このようにして同期させた信号″によって回転ドライ
バ２８を制御し、回転モータ３を駆動して溶接トーチ２
の回転数Ｎを制御している。２９はモータ３の回転検出
器で、その信号は回転ドライバ２８にフィードバックさ
れる。
バ２８を制御し、回転モータ３を駆動して溶接トーチ２
の回転数Ｎを制御している。２９はモータ３の回転検出
器で、その信号は回転ドライバ２８にフィードバックさ
れる。
具体例について説明すると、０．９mmφのソリッドワイ
ヤを使用し、アーク回転数Ｎ＝５０Hz、アーク回転直径
Ｄ＝２〜３mm、平均溶接電流Ｉａ＝３００Ａ、ピーク電
流ＩＰ＝３２０Ａ、ベース電流ＩＢ＝２８０Ａとし、パ
ルス周期を２分周、溶接速度ｖ＝２．０ｍ／分とし、Ｃ
Ｏ２ガス１００％の雰囲気下で初層１７を溶接したとこ
ろ、第２図(c)に示すような良好な形状の裏波１８が得
られた。もちろん、初層１７も平滑なビード形状が得ら
れた。したがってまた、次にこの初層１７を基準にフィ
ラパスＦ及びキャップパスＣを連続して積層溶接するだ
けでよく、パイプの突合せ円周溶接を最高３００cm／分
という高速度で実施することができる。
ヤを使用し、アーク回転数Ｎ＝５０Hz、アーク回転直径
Ｄ＝２〜３mm、平均溶接電流Ｉａ＝３００Ａ、ピーク電
流ＩＰ＝３２０Ａ、ベース電流ＩＢ＝２８０Ａとし、パ
ルス周期を２分周、溶接速度ｖ＝２．０ｍ／分とし、Ｃ
Ｏ２ガス１００％の雰囲気下で初層１７を溶接したとこ
ろ、第２図(c)に示すような良好な形状の裏波１８が得
られた。もちろん、初層１７も平滑なビード形状が得ら
れた。したがってまた、次にこの初層１７を基準にフィ
ラパスＦ及びキャップパスＣを連続して積層溶接するだ
けでよく、パイプの突合せ円周溶接を最高３００cm／分
という高速度で実施することができる。
［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、パイプの外面からのみホ
ットパスを回転式アークセンサ法を用いて溶接すること
ができ、しかもその溶接と同時に裏波を正常に出すこと
ができるので、パイプライン敷設工事におけるパイプの
突合せ円周溶接を容易かつ迅速に行うことができるとい
う効果が得られる。
ットパスを回転式アークセンサ法を用いて溶接すること
ができ、しかもその溶接と同時に裏波を正常に出すこと
ができるので、パイプライン敷設工事におけるパイプの
突合せ円周溶接を容易かつ迅速に行うことができるとい
う効果が得られる。
第１図は本発明のパイプ溶接に用いる自動溶接機の概略
構成図、第２図(a)，(b)は開先形状の拡大断面図で、第
２図(c)はその開先における積層溶接の状態を示した
図、第３図は溶接電流のパルス波形図、第４図(a)〜(f)
はパルス位置とアーク回転位置の関係を示す図、第５図
は本発明の制御方法に用いるパルス同期制御回路図、第
６図は第５図の制御波形の動作を示すタイミングチャー
ト、第７図(a)，(b)は従来の開先におけるルートギャッ
プ、目違いの状態を示した説明図である。 １…パルス溶接機 ２…溶接トーチ ３…モータ ４…歯車機構 ５…ｘ軸スライドブロック ６…ｙ軸スライドブロック ７…溶接ワイヤ １０…パイプ １２…円周ガイドレール １４…開先 １６…裏当材 １７…初層 １８…裏波 ２１…設定器 ２２…分周器 ２３…パルス同期制御回路 ２４…回転位置信号発生器 ２５…エンコーダ ２６…位相調整器 ２７…設定器 ２８…回転ドライバ ２９…回転検出器
構成図、第２図(a)，(b)は開先形状の拡大断面図で、第
２図(c)はその開先における積層溶接の状態を示した
図、第３図は溶接電流のパルス波形図、第４図(a)〜(f)
はパルス位置とアーク回転位置の関係を示す図、第５図
は本発明の制御方法に用いるパルス同期制御回路図、第
６図は第５図の制御波形の動作を示すタイミングチャー
ト、第７図(a)，(b)は従来の開先におけるルートギャッ
プ、目違いの状態を示した説明図である。 １…パルス溶接機 ２…溶接トーチ ３…モータ ４…歯車機構 ５…ｘ軸スライドブロック ６…ｙ軸スライドブロック ７…溶接ワイヤ １０…パイプ １２…円周ガイドレール １４…開先 １６…裏当材 １７…初層 １８…裏波 ２１…設定器 ２２…分周器 ２３…パルス同期制御回路 ２４…回転位置信号発生器 ２５…エンコーダ ２６…位相調整器 ２７…設定器 ２８…回転ドライバ ２９…回転検出器
Claims (1)
- 【請求項１】パイプの突合せ円周溶接において、パイプ
の突合せ端面に環状溝の底部がＶ形となる形状の開先を
形成し、パイプの内面側に裏当材を配し、自動溶接機を
パイプの外面に取り付けた円周ガイドレール上を走行さ
せながら、アークの回転速度を１０〜１５０Hz、アーク
の回転直径を１〜４mmとした高速回転アーク溶接法によ
り開先自動倣い制御を行いながら、溶接電流２００〜５
００Ａ、溶接速度７５〜３００cm／分の条件でパイプの
外面から初層を全姿勢で片面溶接をする場合に、パルス
溶接法を用い、パルス電流波形のピーク位置をアークの
回転の任意の位置に同期させることにより裏波の形状を
制御することを特徴とするパイプの円周突合せ継手の片
面初層溶接におけるパルス溶接方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14839389A JPH06271B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | パイプの円周突合せ継手の片面初層溶接におけるパルス溶接方法 |
| US07/512,742 US5030812A (en) | 1989-06-13 | 1990-04-23 | Method for one-side root pass welding of a pipe joint |
| EP19900109340 EP0402648A3 (en) | 1989-06-13 | 1990-05-17 | Method for one-side root pass welding of a pipe joint |
| KR1019900007413A KR920006416B1 (ko) | 1989-06-13 | 1990-05-23 | 파이프조인트의 한쪽 루트패스 용접속도 증가방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14839389A JPH06271B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | パイプの円周突合せ継手の片面初層溶接におけるパルス溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0318477A JPH0318477A (ja) | 1991-01-28 |
| JPH06271B2 true JPH06271B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=15451774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14839389A Expired - Lifetime JPH06271B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | パイプの円周突合せ継手の片面初層溶接におけるパルス溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06271B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130001210A1 (en) * | 2011-07-01 | 2013-01-03 | Illinois Tool Works Inc. | Metal cored welding method and system |
| US9592676B2 (en) | 2013-07-11 | 2017-03-14 | Apex Microelectronics Co., Ltd. | Ink cartridge chip, ink cartridge, and ink cartridge adaptive frame |
| CN113894387A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 北京博清科技有限公司 | 机器人自动焊接工艺方法 |
-
1989
- 1989-06-13 JP JP14839389A patent/JPH06271B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0318477A (ja) | 1991-01-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080105 Year of fee payment: 14 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
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