JPH0632851B2 - すみ肉溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、造船や橋梁等の大型構造物における主材に
ステイフナ等を溶接する場合に用いる補強材のすみ肉溶
接法に関する。

〔従来の技術〕

造船や橋梁等の大型構造物では、長大な主材にステイフ
ナ等の補強材を溶接する。例えば、橋梁では、主材（Ｉ
型鋼材）にその長手方向の横補強材（Ｈステイフナ）と
該横補強材に直角向きの縦補強材（Ｖステイフナ）とを
一定の配列パターンで溶着して上記主材を補強するが、
これらの補強材の溶着は、一般に、主材に当接する縁部
（すみ部）の両側にすみ肉溶接を施し、端部に角巻き溶
接を施して行う。この場合、溶接装置としては、２本の
溶接トーチを有するツイントーチ型の溶接装置を用い、
該２本の溶接トーチが補強材の厚さ方向中心に対して対
称になるように位置・姿勢を制御して、上記縁部の両側
対称位置を同時溶接するようにしている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この縁部両側対称位置を２本の溶接トー
チで同時溶接する方法では、溶接時に発生するガスが溶
融池外部に逃げきれず、ブローホール、ピツト等が発生
しやすいという欠点がある。これは、被溶接材の表面に
油や錆が付着している場合や表面塗装が施されている場
合に特に顕著である。この欠点を解消するためには、
(1)溶接速度を遅くするか、(2)或いは、アーク電圧・電
流等を高めることにより入熱を大きくし、溶融池の凝固
を遅らせて、上記ガスを溶融池外部へ早く放出させれば
よいが、前者では作業能率が上がらないという問題があ
り、後者の場合には経済面から見て問題がある。

これらの問題は、例えば、特開昭５４−１１７３４３号
公報に示されている如く、２本の溶接トーチを相互にシ
フトさせた状態で、即ち、一方が先行し他方が後行する
状態で移動させるようにすれば解消することができる
が、シフト量が固定されているので、前記したように、
補強材の始終端に角巻き溶接を施す必要がある場合に
は、２本の溶接トーチを同時にスタートさせるか、或い
は、溶融池が固まらないうちに他方の溶接トーチをスタ
ートさせなくてはならないので、シフト量が限定され、
充分なシフト量を取ることが難しく、溶接トーチを互い
にシフトさせたことの利点が生かされない。また、溶接
終端側に必ず溶接残しがでるので、装置を再セットして
溶接終端部に終端側から溶接を行わなくてはならないと
いう面倒さがあり、更に、必ずビード継ぎ部が出るので
溶接品質上の問題がでてくる。

この発明は上記した問題を解消するためになされたもの
で、始端角巻き溶接から終端角巻き溶接までの全径路の
溶接をビード継ぎを必要とせず、従来に比して良好に能
率よく行うことができるすみ肉溶接方法を提供すること
を目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

この発明では、２つの溶接トーチを、互いに平行をなす
向きに往復動可能な副軸駆動機構にそれぞれ支持させた
うえ溶接台車を含む主軸駆動機構に支持させて、溶接始
終端の角巻き溶接位置では上記両溶接トーチを溶接線方
向同一位置で対向させ、すみ肉溶接時には、上記両溶接
トーチに速度差を持たせて一方の溶接トーチに対して他
方の溶接トーチを先行もしくは後行させつつ溶接を行わ
せる構成としたものである。

〔作用〕

この発明では、対をなす溶接トーチの相互シフト量を可
変とし、全溶接径路を区画して各区画域に応じて変更・
修正するので、始端角巻き溶接から終端角巻き溶接まで
の全過程の溶接を良好に能率よく行うことができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図面を参照しながら説明す
る。

第１図は、大型構造物の主材１に補強材２を、本実施例
の方法により水平すみ肉溶接する場合の対をなす溶接ト
ーチ３Ａ、３Ｂの動作を説明するための図であつて、２
Ｆは補強材２の始端、２Ｒは補強材２の終端を示し、７
Ａ、７Ｂは溶接線を示している。

第２図はこの実施例のすみ肉溶接の実施に適用される溶
接ロボツトの本体部分の一例を示したものでる。第２図
において、１０は門型の溶接台車であつて、図示しない
Ｘ軸駆動機構により駆動制御されつつレール１１上を走
行する。この走行方向をＸ軸方向とする。２０はトーチ
台車であつて、図示しないＹ軸駆動機構により駆動制御
されて溶接台車１０の横桁１０Ａ上のレール１２上を走
行する。この走行方向は上記Ｘ軸方向に対して直交する
方向であつて、この走行方向をＹ軸とする。３０は中空
のトーチ支持軸であつて、図示しないＺ軸駆動機構にラ
ツク・ピニオン係合を介して連結されるとともにトーチ
台車２０により上下動可能にガイドされており（この上
下方向をＺ軸方向とする）、下端部でトーチ旋回機構
（θ軸）４０を保持している。以上のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸
及びθ軸を総称して主軸と云い、１０、２０、３０及び
４０は主軸系を構成する。上記トーチ旋回機構４０は互
いに平行するスライダ機構５０Ａ（第１の副軸駆動機
構）、５０Ｂ（第２の副軸駆動機構）を有しており、溶
接トーチ３Ａと３Ｂはスライダ機構５０Ａ、５０Ｂのス
ライダ部に垂直軸５１Ａ、５１Ｂを介して連結されてい
る。スライダ機構５０Ａ、５０Ｂのスライド方向をＴ１
軸、Ｔ２軸とする。なお、この溶接ロボツトの制御部６
０は、ＮＣデータを格納したバブルカセツトからＮＣデ
ータを読み込んで主軸系、副軸系の関連データを信号に
変換して各軸のサーボ系を制御するＮＣ制御装置、対応
するサーボ系により制御される各軸のモータ、上記サー
ボ系に位置データをフイードバツクするエンコーダ等の
位置検出器等を備え、上記各軸、溶接電源装置から溶接
トーチに供給される電圧・電流の制御を司る。また、こ
の溶接ロボツトはウイービング機構を有していないが、
ウイービング機構を設ける場合は垂直軸５１Ａ、５１Ｂ
の下端に連結すればよい。

次に、この実施例によるすみ肉溶接を第３図を参照しつ
つ説明する。

(1)始端角巻き溶接（第３図区間Ａ） 溶接トーチ３Ａと３Ｂを溶接始点座標ＬsaとＬsbに位置
制御する。この溶接始点座標ＬsaとＬsbは補強材始端２
Ａから距離ａだけ前方の溶接線７Ａと７Ｂの延長線上に
ある。このａの値としては補強材の板厚にもよるが２〜
３mmが適当である。始端角巻き溶接は溶接トーチ３Ａと
３Ｂとの間の相対的なシフト量を０に維持したままスラ
イダ５０Ａ、５０Ｂをともに同一速度で作動させること
により溶接トーチ３Ａ、３ＢをそれぞれＴ１軸、Ｔ２軸
方向に距離ａだけ前進移動させて終了する。

(2)すみ肉溶接（第３図区間Ｂ〜Ｄ） 始端角巻き溶接が終わると、溶接台車１０を走行させる
が、この時、一方の溶接トーチ３Ａを基準とし該基準と
なる溶接トーチ３Ａは溶接台車１０の走行速度Ｖｘで移
動させ、相手溶接トーチ３Ｂは両溶接トーチのシフト量
が予め設定してある所定値Ｓになるまで走行速度Ｖ
_ｔ（＜Ｖ_ｘ）で移動させる。この速度Ｖ_ｔはスライダ５
０Ｂのスライダ部を溶接台車１０の走行方向とは逆方向
に定速度でΔＶ_ｘ（＝Ｖ_ｘ−Ｖ_ｔ）で移動させて得る。
シフト量Ｓが得られるまでの距離を_１、時間をｔ_１と
すると、Ｖ_ｔ＝Ｓ／ｔ_１、ｔ_１＝_１／Ｖ_ｘの関係が成
立し、Ｖ_ｔはＶｘの１５％程度が好ましい。溶接トーチ
３Ａと３Ｂ間のシフト量が所定値Ｓになつた位置Ｌmaと
Lmbでスライダ５０Ｂの上記逆行を停止させ、以後は両
溶接トーチを台車速度Ｖｘで移動させる。

溶接トーチ３Ａと３Ｂが溶接線７Ａ、７Ｂに沿つてすみ
肉溶接を行いつつ終端２Ｒ側へ移動し、該終端２Ｒより
所定距離手前の位置Ｌpa、Ｌpb（この座標位置は予め設
定されている）に到達すると、溶接終点Ｌea＝Ｌebにお
いてシフト量を０にするため、スライダ機構５０Ｂのス
ライダ部を溶接台車１０の走行方向に定速度で移動させ
て、溶接トーチ３Ｂの移動速度を溶接トーチ３Ａの移動
速度Ｖ_ｘより増速する。位置Ｌpaから溶接終点Ｌraまで
の距離を_３とすると、Ｖ_ｔ＝Ｓ／ｔ_３、ｔ_３＝_３／
Ｖ_ｘが成立する。この動作によつて、両溶接トーチ３
Ａ、３Ｂは補強材終端２Ｒにてシフト量が零となる。

(3)終端角巻き溶接（第３図区間Ｅ） 両溶接トーチ３Ａ、３Ｂが補強材終端２Ｒに到達した
後、終角巻き溶接を開始し、スライダ機構によりＬea＝
Ｌebに移動する。Ｌea＝Ｌebは補強材２の終端２Ｒに対
して距離ｂの位置にある。この距離ｂは補強材２の板厚
にもよるが２〜３mmが好ましい。

溶接トーチ３Ａ、３Ｂが上記溶接終点Ｌea、Ｌebに到達
すると溶接台車１０の走行向きを反転させ、溶接電流を
減少させて溶接トーチ３Ａ、３Ｂをシフト量０で図示の
位置Ｌqa＝Ｌqbまで後退させ溶接を終了する。

このように、本実施例では、始端角巻き溶接時は両溶接
トーチ３Ａと３Ｂは相互にシフトさせることなく対称状
態で移動させるので良好な角巻き溶接を、ビード継ぎを
作ることなく得ることができる。すみ肉溶接時には溶接
トーチをシフトさせるが、充分なシフト量を取ることが
できるので、先行する溶接トーチにより被溶接材の不純
物を完全に燃焼させて外部に逃すことができ、ブローホ
ール、ピツト等の発生を防止することができる。また、
上記所定量のシフトを確立するまでの間、また、シフト
を解消するまでの間においても、溶融池の凝固時間がシ
フトを取らない場合に比して長くなるので、溶接の全径
路において所望の良好な溶接を行うことができる。

また、全径路において、上記した区間Ａ〜Ｅ毎に適切な
溶接速度を選択するようにすれば、従来に比して高速溶
接が可能となる。

なお、上記実施例では、一方の溶接トーチ３Ａを基準と
してその速度を一定とし他方の溶接トーチ３Ｂの速度を
変更して所要シフトの確保・シフトの解消を行つている
が、一方の溶接トーチの増速、他方の溶接トーチの減速
等により所要シフトの確保・シフトの解消を行つてもよ
いことは明白である。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した通り、対をなす溶接トーチを相
互にシフトさせてすみ肉溶接を行うが、始終端の角巻き
溶接時にはシフト量を０とするので、溶接の全径路にお
いて良好な溶接を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を説明するための補強材と特
徴となる溶接位置との関係を示す図、第２図はこの発明
を実施するのに使用される溶接装置の例を示す斜視図、
第３図は上記実施例を説明するためのタイムチャートで
ある。 １……主材、２……補強材、３Ａ、３Ｂ……溶接トー
チ、７Ａ、７Ｂ……溶接、１０……溶接台車、２０……
トーチ台車、３０……トーチ支持軸、４０……トーチ旋
回機構、５０Ａ、５０Ｂ……スライダ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主材上に立てられた補強材の主材当接部左
   右すみ部を、それぞれのすみ部に向けて姿勢制御されつ
   つ溶接線に沿つて移動する２本の溶接トーチにより溶接
   するすみ肉溶接方法において、上記２つの溶接トーチが
   互いに平行をなす向きに往復動可能な副軸駆動機構にそ
   れぞれ支持されたうえ溶接台車を含む主軸駆動機構に支
   持され、溶接始終端の角巻き溶接時には上記両溶接トー
   チを溶接線方向同一位置で対向させ、すみ肉溶接時に
   は、上記両溶接トーチに速度差を持たせて一方の溶接ト
   ーチに対して他方の溶接トーチを先行もしくは後行させ
   つつ溶接を行わせることを特徴とするすみ肉溶接方法。
2. 【請求項２】補強材始端から所定距離が経過するまでは
   上記両溶接トーチに所定の速度差を持たせ、補強材終端
   から所定距離手前の位置に達すると再び両溶接トーチに
   所定の速度差を持たせることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のすみ肉溶接方法。