JPH07266038A - ３点停止揺動溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な手段で内部欠陥がなく、しかも平滑な
ビード形状を得る。 【構成】 固定管の突合せ円周溶接において、トーチを
溶接線に沿って進行させると共に、開先幅方向に揺動さ
せ、揺動幅の両端及び中央の３点でトーチの揺動を一時
的に停止させる。図１にこれを示す。（ａ）のように、
トーチを開先幅（Ｂ）の左端（Ｂ₁）から右端（Ｂ₂）の
間で揺動させる際、揺動幅の左右両端（Ｂ₁，Ｂ₂）およ
び中央部（Ｂ₀）でトーチの揺動を一時的に停止させ
る。（ｂ），（ｃ）に示すように、揺動時（Ｌ）は低電
流（Ｌ_I），低電圧（Ｌｖ）をベースとして、揺動幅両
端及び中央の停止時間帯（Ｈｌ，Ｈｒ，Ｈｃ）では高電
流（Ｈｒ），高電圧（Ｈｖ）を与え、溶込みを改善す
る。揺動幅両端及び中央の一時的な停止時間の長さを変
えることにより、積層厚をコントロールする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、管端間を溶接して連続
管とする２つの管を固定して、管端間のリング状開先に
倣わせるように、溶接ヘッドを管外周面に沿って周回走
行させて溶接する全姿勢溶接方法において、比較的厚肉
管に適用して高品質のビードを得ることが可能な溶接方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の溶接では、一定の溶接電
流，電圧条件で溶接トーチを開先幅方向（管軸と平行な
方向）に揺動しながら管の上下左右の溶接姿勢に応じて
溶接するか、又は溶接電流を揺動時に低電流，揺動両端
の停止時に高電流と変化させて両端の溶込みを改善しな
がら行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、管厚が増大
するに従い、多層盛溶接における上層部の溶接になる
と、開先幅が広くなって、従来法の溶接では特に上向姿
勢位置のビード中央部が図５に示すように凹形状となる
欠点があった。これを改善するため溶接電流を上昇する
と図６に示すように中央部が凸形状になりやすく、また
内部欠陥１９の発生要因にもなっている。

【０００４】これらの課題を解消して内部欠陥がなく、
しかも平滑なビード形状を得るためには、溶接電流，電
圧に加えてトーチの揺動速度，両端の停止時間等の条件
を適正値として組合せる必要があった。

【０００５】本発明は、前述の従来溶接方法の中で、特
に上向姿勢溶接において簡易な手段で内部欠陥がなく、
しかも平滑なビード形状を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明では前述の従来溶
接方法の課題を解消する手段として以下の通りとする。
即ち、厚肉管の多層盛溶接における上層部における開先
幅の広い上向姿勢位置でトーチを揺動するとき、溶接電
流，電圧を揺動時に低電流，低電圧とし、揺動幅の両端
および中央の３点で揺動を一時的に停止して、溶込みを
改善するため高電流，高電圧とする。

【０００７】

【作用】図１はこの関係を時間軸（横軸）に沿って示し
たものである。図１の（ａ）はトーチの揺動軌跡を示す
もので、トーチを開先幅（Ｂ）の左端（Ｂ₁）から右端
（Ｂ₂）の間で揺動させる際、揺動幅の左右両端（Ｂ₁，
Ｂ₂）および中央部（Ｂ₀）でトーチの揺動を一時的に停
止させる。図１の（ｂ），（ｃ）は溶接電流，電圧の波
形を示すもので、揺動時（Ｌ）は低電流（Ｌ_I），低電
圧（Ｌv）をべースとして、揺動幅両端及び中央の停止
時間帯（Ｈｌ，Ｈｒ，Ｈｃ）では高電流（Ｈ_I）、高電
圧（Ｈｖ）を与え、溶込みを改善する。

【０００８】なお、揺動幅両端及び中央の一時的な停止
時間の長さを変えることにより、積層厚をコントロール
することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を示す。図２は本発明
の溶接方法を適用するシステム構成の一例であって、そ
れぞれの機能は下記の通りである：１は、溶接条件作成
器で、図１に示す溶接電流，電圧（Ｈ_I，Ｌ_I，Ｈｖ，Ｌ
ｖ）および揺動停止時間（Ｈｌ，Ｈｃ，Ｈｒ），揺動速
度（Ｌ），揺動幅（Ｂ）の各条件を作成する。２は１で
作成した溶接条件に基づき溶接機器を制御するプログラ
ムロジックコントローラ（以下ＰＬＣ）である。トーチ
の揺動および溶接条件は、ＰＬＣ２からデジタル信号で
出力され、ディジタル／アナログ変換器（以下Ｄ／Ａ）
４ａでアナログ信号に変換し、揺動用アンプ５ａを介し
て揺動用駆動モータ６を駆動する。

【００１０】７はタコジェネレータでモータ６の回転速
度に比例する周波数の電気パルス（速度同期パルス）を
発生し、これを周波数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換して、揺動
速度を表わすアナログ信号（速度フィ−ドバック信号）
を出力する。Ｄ／Ａ ４ａの出力アナログ信号が速度目
標信号であり、目標速度に対する検出速度（フィ−ドバ
ック信号）の偏差を表わすエラ−信号が揺動用アンプ５
ａに与えられ、揺動用駆動モ−タ６の通電電流値が、検
出速度が目標速度になるように制御され、これにより揺
動速度がＰＬＣ２から与えられた揺動速度（指令値）と
なる。

【００１１】３は揺動検出器であって、トーチの揺動位
置を検出し、ＰＬＣ２で位置を読み取り、揺動の左端，
中央及び右端を正確に割り出す。４ｂはＰＬＣ２より出
力されるワイヤー送給速度（溶接電流を制御）のＤ／Ａ
変換器であり、送られた信号はワイヤー送給アンプ５ｂ
を介してワイヤー送給用駆動モータ８を制御する。９は
タコジェネレータでモータ８の回転速度に比例する周波
数の電気パルス（速度同期パルス）を発生し、これを周
波数／電圧（Ｆ／Ｖ）変換して、ワイヤ−送給速度を表
わすアナログ信号（速度フィ−ドバック信号）を出力す
る。Ｄ／Ａ ４ｂの出力アナログ信号が速度目標信号で
あり、目標速度に対する検出速度（フィ−ドバック信
号）の偏差を表わすエラ−信号がワイヤ−送給用アンプ
５ｂに与えられ、ワイヤ−送給用駆動モ−タ８の通電電
流値が、検出速度が目標速度になるように制御され、こ
れによりワイヤ−送給速度がＰＬＣ２から与えられたワ
イヤ−速度（指令値）となる。

【００１２】４ｃはＰＬＣ２より出力される溶接電圧の
Ｄ／Ａ変換器で、その出力アナログ信号は溶接電圧（目
標値）を指示する。この目標値に対するト−チ１１の溶
接電圧の偏差が溶接電源１０に与えられ、溶接電源１０
の出力電圧が、ト−チ１１の溶接電圧が目標値（Ｄ／Ａ
４ｃの出力）になるように自動調整される。

【００１３】図３および図４は、管厚ｔ＝19mm、開先幅
Ｂ＝24mmの管突合わせ溶接に本発明を実施して得られた
溶接ビード形状を示す、管軸方向に沿って切断した縦断
面であり、細部は誇張して示す。図３は目違いＦ＝0.5m
m、図４は目違いＦ＝1.5mmとしたものである。使用した
ワイヤーはφ0.9を用い、その他の溶接条件は次の表１
に示す通りである。

【００１４】

【表１】

【００１５】いずれも最終層のビード１５（図３），１
６（図４）の余盛高さＨは、1.5〜2.5mm以内の適正範囲
が得られ、内部欠陥もなく、しかも平滑な形状が得られ
た。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、溶接電流，電圧，揺動
速度及び両端停止時間等の多様な条件を特性値として厳
密に管理する必要なく、トーチ揺動幅の両端及び中央に
おける停止時間を設定するのみの容易な操作で、平滑で
内部欠陥のない高品質で、しかも美れいな溶接ビード形
状が得られる。さらに、目違いＦがあっても実質上影響
がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の３点揺動溶接方法における揺動軌
跡，溶接電流および電圧波形を示すタイムチャ−トであ
る。

【図２】 本発明の溶接方法を実施するシステム構成図
の一例を示すブロック図である。。

【図３】 本発明の一実施例による溶接結果を示す図面
であり、管軸に平行に溶接管を切断した縦断面図であ
る。

【図４】 本発明の一実施例によるもう１つの溶接結果
を示す図面であり、管軸に平行に溶接管を切断した縦断
面図である。

【図５】 従来の溶接方法による溶接結果を示す図面で
あり、管軸に平行に溶接管を切断した縦断面図である。

【図６】 従来の溶接方法によるもう１つの溶接結果を
示す図面であり、管軸に平行に溶接管を切断した縦断面
図である。

【符号の説明】

１：溶接条件作成器 ２：プログラムロジックコントローラ（ＰＬＣ） ３：揺動検出器 ４ａ〜４ｃ：ディジタル／アナログ変換器（Ｄ／Ａ） ５ａ：揺動用アンプ ５ｂ：ワイヤー送
給用アンプ ６：揺動用駆動モータ ７：揺動用タコジ
ェネレータ ８：ワイヤー送給用駆動モータ ９：ワイヤー送給
用タコジェネレータ １０：溶接電源 １１：溶接トーチ １２：溶接ワイヤー １３：溶接母材 １４：管 １５，１６：本発
明による溶接部 Ｆ：目違い Ｂ：ビード幅 Ｈ：余盛り高さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 副 島 幸 二 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 帆 足 薫 千葉県習志野市東習志野７丁目６番１号 日鐵溶接工業株式会社機器事業部内 (72)発明者 杉 田 良 介 千葉県習志野市東習志野７丁目６番１号 日鐵溶接工業株式会社機器事業部内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定管の突合せ円周溶接において、トー
   チを溶接線に沿って進行させると共に、開先幅方向に揺
   動させ、揺動幅の両端及び中央の３点でトーチの揺動を
   一時的に停止させることを特徴とする３点停止揺動溶接
   方法。