JPH09122917A - エレクトロガス溶接のトーチ位置自動調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、エレクトロガス溶接における溶接
トーチ位置のずれを調整する方法を提供する。 【解決手段】 被溶接材の溶接部を跨いで保持体を設
け、該保持体の複数個の脚部を、被溶接材に絶えず接触
させておくと共に、該保持体にて溶接トーチ、トーチ位
置検出器、トーチ位置移動器をそれぞれ保持し、溶接ト
ーチの動きをトーチ位置検出器で検知し、その検知信号
に基づきトーチ位置移動器でその値を修正し、溶接トー
チを常時所定位置へ保持せしめることおよび溶接ワイヤ
ー供給装置のワイヤー案内具で、ワイヤーをガイドし、
その後矯正機でワイヤーの曲がりを矯正して溶接トーチ
へ送り込むことをそれぞれ特徴とするエレクトロガス溶
接のトーチ位置自動調整方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エレクトロガス溶
接における溶接トーチ位置のずれを調整する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から溶接業界において、鋼材溶接部
の強度安定化が強く望まれており、それに対処した技術
手法が種々開発されている。しかし、一般にアーク溶接
においての立向き溶接は下向き溶接に比べ、その作業は
困難であり、手溶接にあっては特殊な技量を必要とされ
ている。また、自動溶接機においてもさらに問題が多
く、溶接の作業性をあげるために多くの対策が要求され
ている。

【０００３】従来のエレクトロガス溶接法の１例を図で
示すと、図５は母材と水冷された銅当金の中で、炭酸ガ
スアーク溶接を行う単層立向溶接法を示したものであ
る。この溶接は比較的薄い鋼板（約３０ｍｍ以下）の溶
接に適し、開先断面も小さくできるので、溶接速度を早
めることができる利点がある。しかし、このような溶接
方法においては、種々の原因によって溶接トーチの位置
ずれの問題が絶えず発生していた。

【０００４】このようなトーチ位置のずれを確認する手
段として、従来では表裏の水冷銅当金から排出される冷
却水の温度差を、一つの目安とするという考え方があ
り、その温度差に応じ、ずれ量を推定し、トーチ位置が
正確に所定位置になるように位置調整用ノブを手動で操
作、調整していた。しかし、この方法ではトーチの位置
ずれによって発生する、冷却水温度の変化が遅いため、
どうしてもトーチ位置の修復操作も遅れ勝ちとなり、溶
接ビード形状にばらつきが生じていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにエレクト
ロガス溶接では、鋼板の反りや、溶接中の変形等でトー
チ（溶接供給部）位置がずれ、溶接の長手方向で溶接金
属の溶け込み状況（ビード形状）が変化することが多か
った。このビード形状がバラツクと溶接部の強度に与え
る影響も大きく、また溶接部の評価も適切に行うことが
できなかった。そこで、本発明は簡易な手段により、溶
接トーチ位置ずれの修正を行うことを目的とし、それに
適した方法を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは上記課題を解決するためになされたものであり、そ
の方法は、被溶接材の溶接部を跨いで保持体を設け、
該保持体の複数個の脚部を、被溶接材に絶えず接触させ
ておくと共に、該保持体にて溶接トーチ、トーチ位置検
出器、トーチ位置移動器をそれぞれ保持し、溶接トーチ
の動きをトーチ位置検出器で検知し、その検知信号に基
づきトーチ位置移動器でその値を修正し、溶接トーチを
常時所定位置へ保持せしめることを特徴とし、また、
溶接ワイヤー供給装置のワイヤー案内具で、ワイヤーを
ガイドし、その後矯正機でワイヤーの曲がりを矯正して
溶接トーチへ送り込むことを特徴とするエレクトロガス
溶接のトーチ位置自動調整方法にある。

【０００７】

【作用】溶接トーチ位置のずれを適確に把握するため、
本発明者らは溶接トーチ位置検出器を溶接トーチと直結
し、トーチ位置を該位置検出器で直接測定し、そのずれ
が許容範囲を超えたときに、その値を修正する方向に働
くよう設定した溶接時のトーチ位置自動調整方法を開発
した。

【０００８】以下、模式的に示した図１〜２を基に本発
明を詳細に説明する。図１は溶接部を正面からみた１部
切欠き断面であり、母材１ａに母材１ｂを溶接するに当
り、溶接トーチ２へ溶接ワイヤー３を供給しながら、母
材１の溶融金属４との間でアークを発生させ、溶接を続
行していく。この時、溶接トーチ２は種々の原因によっ
て、一定位置を保持することが難しく、絶えず前後（板
の厚み方向）にずれ（振れ）を生ずる。

【０００９】この溶接トーチの位置ずれを把握しその位
置を修正するため、溶接トーチに接続してアーム６を設
け、該アーム６を溶接位置検出器に直結せしめ、アーム
６が溶接トーチの動きに従い前後にずれた場合、トーチ
位置がどちら側にいくらずれたかを把握し、そのずれの
信号に基づいてトーチ位置移動器にその信号を送り、そ
の送られた信号に基づきトーチ位置移動器にて溶接トー
チを所定の方向へ動かし、溶接トーチを所定位置に復帰
せしめる。この動作を溶接トーチがずれる都度繰り返す
ことにより、溶接トーチ位置を所定位置に絶えず確実に
保持しておくことができる。

【００１０】これら、溶接トーチ２、トーチ位置検出器
７、トーチ位置移動器８は被溶接材の溶接部を跨いだ保
持体５によって支えられ、一体的に構成されるが、各パ
ーツはそれぞれ取り外し可能な状態になっている。特
に、トーチ位置検出器は、狭隘な場所での取り付け、異
常事態時の取り外しに即対応できるようにワンタッチに
て脱着可能な機構としている。一方、トーチ位置自動調
整装置９はこれとは別個に設けられ、各パーツと電気的
に接続しているので、これらのパーツから適当に離れた
位置に設定して置くことができる。

【００１１】この場合溶接トーチ位置のずれを検知する
検出器７としては、ダイヤルゲージ方式を用いると応答
が速く、即時にその対応が可能となるので、溶接トーチ
位置を所定位置に確保するのに適する。また、被溶接材
に接触するトーチ位置検出器のスピンドル部を、できる
だけ長くし、さらに、スピンドル部を防熱カバーするこ
とにより、トーチ位置検出器の集積回路部を溶接中の熱
影響から保護することができ、溶接部からの溶融金属の
溢流という非常事態でもトーチ位置検出器を守ることが
でき好ましい。

【００１２】さらに、溶接トーチ移動量を修正するため
のトーチ位置移動器８としては、パルスモータを用いる
ことができる。トーチ位置検出器７、トーチ位置自動調
整装置９を介してパルスモータへの指示量に従い、パル
スモータの回転数や回転方向を溶接トーチ２に直結した
トーチ駆動装置８ａに伝達し、トーチ駆動装置８ａを移
動せしめることにより、溶接トーチ２を所定位置に復帰
させてやることができる。またここで、トーチ位置検出
器７からの信号を処理するのに、トーチ位置自動調整装
置９を用い、トーチずれの許容範囲を所定の基準値とし
て設定しておくことによって、正確にずれた量を把握
し、基準範囲外になったときに初めて、トーチ位置移動
器８へ外れた量を修正する信号を送り、トーチ位置自動
調整装置９からの指示量に従い、トーチ位置移動器８を
作動せしめてその量の修正を行うとオーバーアクション
を行うことがなく好都合である。

【００１３】一方、溶接トーチの位置ずれの原因とし
て、供給する溶接ワイヤーのブレが考えられる。本溶接
に使用するフラックス入りワイヤーは、非常に軟らかい
がために矯正しにくい。本発明者らは安定したワイヤー
供給をするために図３に示すような方法を考え出した。
すなわち図３に示す如く、コイル状に巻かれたワイヤー
を案内具１２でガイドし、２個の歯車からなる送給ロー
ル１４を通過させることにより、ワイヤーにテンション
がかかるようにした。このため、コイル状に巻かれたワ
イヤーの巻きもどしがスムーズになり、ワイヤー送給中
に、たわみやねじれの発生を防止することができる。こ
のため矯正ロール１３では、ワイヤーの巻きぐせを矯正
することが容易となり、ワイヤーのブレを防止すること
ができるので、溶接トーチの位置ずれを防ぐことが可能
となった。

【００１４】また、本発明者らは、作業の進行にともな
い変化するコイル状に巻かれたワイヤー１１の巻き径に
対して、矯正ロールの加圧量を変える必要があることに
着眼した。ワイヤーの巻き径に応じて矯正に必要な加圧
量を予め測定しておき、矯正ロールのロール受け金具に
取り付けたゲージ２２を見ながら加圧調整用ノブ２３を
操作することで、ワイヤーは、常時適正加圧で矯正され
るためワイヤーのブレを防止できるので、作業中は常に
トーチの位置ずれを防止することが可能となった。

【００１５】また、トーチ先端から突出せしめる溶接ワ
イヤー長さとしては、本発明者らの経験によれば、３０
〜５０ｍｍの範囲内が良好で４０ｍｍ前後が最適であ
り、その値より大きくとも、小さくともワイヤー３にブ
レが生じ、溶接トーチ２のずれにも影響を及ぼすことが
判った。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例を比較例と共に以下に示す。
鋼組成Ｃ：０．０５〜０．１６％，Ｓｉ：０．１５〜
０．３％，Ｍｎ：１．０〜１．６％，Ｐ：０．００５〜
０．０１５％，Ｓ：０．００１〜０．００５％の普通鋼
で板厚２０〜４０ｍｍの鋼板３１個について、溶接長さ
１２００ｍｍ間での溶接状況を調査した。実施例につい
ては、ｎ数３１個、比較例についてはｎ数１１０個で両
者間の比較を行ったが、実施例では全数ビード形状の異
常は発生せず成功裏に終った。これに対し、比較例では
１１０個中３５個に異常が発生し、３２％の不良が発生
し、再溶接の処置を取らざるを得なかった。

【００１７】また、水冷銅当金の損傷、チップの取替、
板反りの矯正もそれぞれ３１回、２０回、１０体を必要
とし、作業の煩雑化および作業時間の延長等、作業性を
阻害する事柄がしばしば発生した。本実施例では、これ
らのことは全くその発生をみず良好に推移した。図４に
溶接ビード幅の変化状況の１例を実施例と比較例につい
て示したが、図で認められるように本実施例では、ビー
ド幅の変動量がほぼ±１ｍｍの範囲内に収っており、そ
の良好性が明らかである。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、エレクトロガス溶接に
おいて、溶接トーチのずれを防止することができるた
め、作業者間のバラツキも少なく、溶接後のビード形状
が安定化した。また、水冷銅当金の損傷も少なく、溶接
板の反りもなくなったので、溶接板の矯正作業も行う必
要がなくなった。さらに従来、溶接中に溶接トーチを監
視するための人員を要していたが、その作業が不必要に
なったため、人員削減にも寄与し、溶接作業上極めて優
れた効果を発揮できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエレクトロガス溶接の１例を示す全体
概略図

【図２】本発明の保持体の斜視図

【図３】溶接ワイヤー供給装置を示す図

【図４】溶接ビード幅の変化状況を示す図

【図５】従来のエレクトロガス溶接の例を示す図

【符号の説明】

１ 母材 ２ 溶接トーチ ３ 溶接ワイヤー ４ 溶融金属 ５ 保持体 ６ アーム ７ トーチ位置検出器 ８ トーチ位置移動器 ９ トーチ位置自動調整装置 １０ トーチ位置検出器保持具 １１ コイル状ワイヤー １２ 案内具 １３ 矯正ロール １４ 送給ロール １６ 裏水冷銅当金 １８ チェンブロック １９ 案内ローラー ２０ 支持ローラー ２２ 加圧調整ゲージ ２３ 加圧調整用ノブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢田 辰男 大分県大分市大字西ノ洲１番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内 (72)発明者 吉田 治彦 大分県大分市大字西ノ洲１番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被溶接材の溶接部を跨いで保持体を設
   け、該保持体の複数個の脚部を、被溶接材に絶えず接触
   させておくと共に、該保持体にて溶接トーチ、トーチ位
   置検出器、トーチ位置移動器をそれぞれ保持し、溶接ト
   ーチの動きをトーチ位置検出器で検知し、その検知信号
   に基づきトーチ位置移動器でその値を修正し、溶接トー
   チを常時所定位置へ保持せしめることを特徴とするエレ
   クトロガス溶接のトーチ位置自動調整方法。
2. 【請求項２】 溶接トーチ位置検出器がダイヤルゲージ
   であることを特徴とする請求項１記載のエレクトロガス
   溶接のトーチ位置自動調整方法。
3. 【請求項３】 溶接トーチ位置移動器がパルスモータで
   あることを特徴とする請求項１または２記載のエレクト
   ロガス溶接のトーチ位置自動調整方法。
4. 【請求項４】 溶接トーチ位置検出器からの信号を、ト
   ーチ位置自動調整装置へ入力し、トーチ位置移動量を演
   算して溶接トーチ位置移動器へ、その修正量を出力する
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の
   エレクトロガス溶接のトーチ位置自動調整方法。
5. 【請求項５】 溶接ワイヤー供給装置のワイヤー案内具
   で、ワイヤーをガイドし、その後矯正機でワイヤーの曲
   がりを矯正して溶接トーチへ送り込むことを特徴とする
   請求項１記載のエレクトロガス溶接のトーチ位置自動調
   整方法。
6. 【請求項６】 溶接トーチへ送り込まれたワイヤーが、
   溶接トーチ先端部より突出する長さを、３０〜５０ｍｍ
   の範囲内に保持せしめることを特徴とする請求項５記載
   のエレクトロガス溶接のトーチ位置自動調整方法。