JPH1015664A - 全姿勢自動溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接母材に対する溶接電極の電極角度を溶接
電極の位置に応じて適正な値に調整すること。 【解決手段】 固定管１０の全周に亘ってレール１４上
を移動する台車１６に傾動軸４４を傾動自在に固定する
とともにトーチ４６を傾動軸４４に固定し、トーチ４６
内に電極４８を収納する。台車１６が固定管１０の周囲
を移動するときに、電極４８の軸心を通る仮想電極中心
線Ｄが常に仮想偏心点Ｑを通るように、台車１６の位置
に応じて電極４８の電極角度θｙを調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、全姿勢自動溶接装
置に係り、特に、固定管等環状の溶接母材の外周面に沿
って移動しながら溶接母材全周を溶接するに好適な全姿
勢自動溶接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】送電線路を敷設するに際して、送電線に
印加する電圧を高くするために、円形の固定管中に送電
線を挿入するとともに、固定管内に５気圧のＳＦ₆ガス
を満たして固定管を密閉する方式が採用されている。こ
の固定管の長さはほぼ数１０メートルであるため、ガス
絶縁送電線路（ＧＩＬ）を構成するには、各固定管の軸
方向端面を順次溶接しながら固定管を接続することが行
なわれている。

【０００３】固定管を溶接母材とした場合、溶接電極と
溶接母材との間に発生するアークのうち固定管のアーク
点における接線を示すＹ軸と溶接電極とのなす角度を電
極角度とし、Ｙ軸と直交するＸ軸と溶接電極とのなす角
度を接触角度とし、アーク点から溶接電極先端までのＺ
軸方向に沿った距離をアーク長とし、これらの値を適正
な値に制御すること行なわれている。

【０００４】例えば、電極角度を適正な値に制御するも
のとしては、特開昭５９−１０１２７９号公報、特開昭
５７−３２８７６号公報、特開昭４８−１８１４０号公
報、特開昭５４−４８３６号公報、特開昭６１−５２９
９０号公報、特開昭和６１−４９７７５号公報、特開平
６−８７０７５号公報に記載されているものが知られて
いる。

【０００５】従来技術では、アーク点における曲率が変
化した場合、プログラム、センサまたは治具等を用いて
電極の角度を一定に回復制御したり、接触角度とアーク
長を一定に制御したりする方法が採用されている。

【０００６】ところで、固定管の外周面を全周に亘って
溶接するに際しては、溶接時の電極の姿勢として全姿勢
溶接が存在し、溶接電極の電極角度として姿勢ごとに適
正な電極角度が存在する。このため、溶接電極を自走台
車に取付けて、自走台車を固定管に沿って時計回りに回
転させた場合、０時（固定管頂部の位置）から６時（固
定管底部の位置）の範囲では、溶接進行方向に電極を傾
ける方法（以下、後進溶接と称する。）にしたがった電
極角度を採用し、６時から１２時の範囲では、溶接進行
方向とは逆方向に電極を傾ける方法（以下、前進溶接と
称する。）にしたがった電極角度を採用し、０時および
６時を通る垂直線に対して後進溶接と前進溶接では互い
に反対の電極角度を採用することが望ましい。

【０００７】しかし、０時と６時を結ぶ垂直線を境に電
極角度を単に反対に変更する方法では、アーク点の急激
な移動が起こり、アークが断絶して溶接が中断すること
がある。このため、従来技術では、溶接の中断を防止し
ながら、電極角度を一定に制御する方法が採用されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、固定管
等の環状の溶接母材の外周面に溶接を施す場合、電極角
度を一定に制御しているため、以下のような問題点が生
じる。

【０００９】電極角度を９０度に固定すると、溶接電極
を０時から６時の位置まで移動させる場合、０時前後の
下向き姿勢から３時前後の立向下進姿勢さらに６時前後
の姿勢になるに従い、溶接電流や溶接速度等の基本的な
溶接条件の許容範囲が変化し、許容範囲を狭くすること
が余儀なくされる。

【００１０】さらに、立向下進姿勢の位置（３時前後の
位置）では、重力の作用により溶融金属に「垂れ下が
り」現象が生じる。「垂れ下がり」現象が生じたままで
も外観上は溶接を行なうことができるが、「垂れ下が
り」現象が生じたまま溶接を継続すると、「垂れ下が
り」の部分をアークでたたくので、溶接金属が更に加熱
され、溶接金属内部に微小な割れ、ブローホール、融合
不良、溶け込み不足等の重大な欠陥を残すことになる。
すなわち健全な溶接条件を保つことができなくなる。

【００１１】また溶接母材として、アルミニウム合金の
ように活性度の高い材料を用いた場合は、溶接原理とし
てアーク雰囲気中のイオンガスにより溶接直前の母材表
面の酸化フィルムを除去するクリーニング作用を活用し
ている。しかし、溶融金属に「垂れ下がり」現象が生じ
たときには、この「垂れ下がり」現象がクリーニング作
用を阻害することになり、健全な溶接品質を得られなく
なる。

【００１２】このように、電極角度を一定に制御する方
法では、溶接金属の「垂れ下がり」が生じ、溶接金属の
異常過熱による内部欠陥が発生し、アルミニウム合金で
は基本的なクリーニング作用が阻害され、健全な溶接部
が得られなくなる。

【００１３】健全な溶接部が得られないと、溶接を中止
して補修加工を行なうことが余儀なくされ、溶接品質の
信頼性が低下するとともに作業環境が劣化し、経済性が
低下することになり、自動溶接の意味がなくなる。

【００１４】本発明の目的は、溶接母材に対する溶接電
極の電極角度を電極の位置に応じて適正な値に調整して
溶接母材全周に亘って連続して溶接することができる全
姿勢自動溶接装置を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、環状の溶接母材の軸心と平行な傾動軸に
傾動自在に配置されて溶接母材の外周に沿って円運動し
ながら移動する溶接電極の軸心と溶接母材の溶接アーク
点における接線とのなす角度を電極角度とするととも
に、溶接母材の仮想中心点を通る仮想鉛直線のうち仮想
鉛直線と溶接母材外周上部との交点と溶接母材の仮想中
心点との間の点を仮想偏心点として、溶接電極の軸心を
通る仮想電極中心線が仮想偏心点を通るときの電極角度
を溶接母材全周に亘る溶接電極の移動位置に対応づけて
設定し、溶接電極の移動に応じて溶接電極の電極角度を
設定した電極角度に調整しながら溶接電極を溶接母材全
周に亘って移動させてなる全姿勢自動溶接装置を構成し
たものである。

【００１６】前記全自動溶接装置を構成するに際して
は、電極角度を溶接母材全周に亘る溶接電極の移動位置
に対応づけて設定する代わりに、電極角度を溶接母材全
周に亘る溶接電極の位置に応じて算出し、溶接電極の位
置に応じて溶接電極の電極角度を算出した電極角度に調
整しながら溶接電極を溶接母材全周に亘って移動させる
構成とすることもできる。

【００１７】また本発明は、環状の溶接母材の軸心と平
行な傾動軸に傾動自在に配置されて溶接母材の外周に沿
って円運動しながら移動する溶接電極の軸心と溶接母材
の溶接アーク点における接線とのなす角度を電極角度と
するとともに、溶接母材の仮想中心点を通る仮想鉛直線
のうち仮想鉛直線と溶接母材外周上部との交点と溶接母
材の仮想中心点との間の点を仮想偏心点とし、さらに溶
接電極の軸心および傾動軸の中心と仮想偏心点とを結ぶ
仮想電極中心線と溶接母材の仮想中心点と傾動軸の中心
とを結ぶ回転半径とのなす角度を傾動角度として、この
傾動角度を溶接母材全周に亘る溶接電極の移動位置に対
応づけて設定し、溶接電極の移動に応じて溶接電極の傾
動角度を設定した傾動角度に調整しながら溶接電極を溶
接母材全周に亘って移動させてなる全姿勢自動溶接装置
を構成したものである。

【００１８】前記全姿勢自動溶接装置を構成するに際し
ては、傾動角度を溶接母材全周に亘る溶接電極の移動位
置に対応づけて設定する代わりに、この傾動角度を溶接
母材全周に亘る溶接電極の位置に応じて算出し、溶接電
極の移動に応じて溶接電極の傾動角度を算出した傾動角
度に調整しながら溶接電極を溶接母材全周に亘って移動
させる構成とすることもできる。この場合、溶接電極が
溶接母材の周囲を移動するときに形成される電極角度と
傾動角度との和は常に９０度またはπ／２ラジアンとす
ることが望ましい。

【００１９】また本発明は、円環状の溶接母材の外周面
に沿って円運動しながら移動する移動手段と、溶接母材
の軸心と平行に配置されて移動手段に傾動自在に固定さ
れた傾動軸と、傾動軸の中心を回転中心として傾動軸に
固定されて溶接母材の外周面とアーク長を保って配置さ
れた溶接電極と、溶接母材の仮想中心点を通る仮想鉛直
線のうち仮想鉛直線と溶接母材外周上部との交点と溶接
母材の仮想中心点との間の点を仮想偏心点とし、さらに
溶接電極の軸心および傾動軸の中心と仮想偏心点とを結
ぶ仮想電極中心線と溶接母材の仮想中心点と傾動軸の中
心とを結ぶ回転半径とのなす角度を傾動角度として、こ
の傾動角度に関する情報を溶接母材全周に亘る溶接電極
の移動位置に対応づけて記憶する記憶手段と、溶接電極
の移動位置に応じて記憶手段から傾動角度の情報を入力
し入力した情報に従って傾動軸を傾動する傾動手段とを
備えている全姿勢自動溶接装置を構成したものである。

【００２０】前記全姿勢自動溶接装置を構成するに際し
ては、記憶手段の代わりに、傾動角度を溶接母材全周に
亘る溶接電極の移動位置に対応づけて算出する算出手段
を設け、傾動手段により、溶接電極の移動位置に応じて
算出手段の算出による傾動角度にしたがって傾動軸を傾
動させる構成を採用することもできる。

【００２１】前記した手段によれば、溶接母材外周に沿
って溶接電極が円運動しながら移動するときに、溶接電
極の軸心を通る仮想電極中心線が常に仮想偏心点を通る
よう電極角度が溶接電極の位置に応じて調整されるた
め、アーク点の途切れを生じさせることなくまた溶融金
属に垂れ下がり現象が生じることなく溶接部剤全周に亘
って連続して溶接を行なうことができる。この場合仮想
鉛直線と溶接母材外周との交点を示す０度、１８０度、
３６０度における位置においては、垂直溶接に適した下
向姿勢または上向姿勢が取られる。また０度から１８０
度の範囲においては、電極角度が溶接の進行方向に対し
てプラスの角度で傾けられ、傾動角度がプラスの値を示
し、立向下進の姿勢に適した後進溶接が行なわれる。ま
た１８０度から３６０の範囲においては、溶接電極が溶
接の進行方向に対してマイナスの角度で傾けられ、傾動
角度がマイナスの値を示し、立向上進の姿勢に適した前
進溶接が行なわれる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に基づいて説明する。

【００２３】図１は本発明の一実施の形態を示す全姿勢
自動溶接装置の全体構成を示す斜視図、図２（ａ）は図
１に示す要部側面図、（ｂ）は図１に示す装置の要部正
面図である。

【００２４】図１および図２において、固定管１０は、
環状の溶接母材としてアルミニウムで構成されており、
各固定管１０の軸方向端面が継手１２として配置されて
いる。この継手１２には後述する溶接装置の溶接によっ
て円形形状の溶接線が形成されることになる。固定管１
０の外周側には円環状のレール１４が配置されており、
レール１４には台車１６が移動可能に固定されている。
台車１６は箱型の本体１８と平板状のブラケット２０を
備えており、本体１８の両側面にはそれぞれアーム２２
とケーブル／ホース２４が配設されている。ブラケット
２０の上面には駆動モータ２６、溶接ワイヤ供給器２８
が固定されており、ブラケット２０の下面側には一対の
車輪３０がレール１４に当接する状態で固定されてい
る。各車輪３０は駆動モータ２６の駆動によって回転
し、駆動モータ２６の回転に伴ってレール１４に沿って
回転するようになっている。すなわち台車１６は駆動モ
ータ２６、車輪３０とともに固定管１０の外周面に沿っ
て固定管１０の全周に亘って円運動しながら移動する移
動手段を構成するようになっている。

【００２５】アーム２２は固定管１０の軸心とほぼ平行
になって本体１８に固定されており、アーム２２の先端
側には接触角度調整器３２が摺動自在に固定されてい
る。この接触角度調整器３２は、レバー３４を操作する
ことで、後述するトーチ４６の角度を固定管１０の軸心
に対して９０度に調整できるようになっている。そして
接触角度調整器３２に連結された支持板３６にはアーク
長調整器３８が固定されている。アーク長調整器３８は
摺動部４０を備えており、摺動部４０にトーチ傾動器４
２が昇降自在に収納されている。すなわちトーチ傾動器
４２を昇降移動させることで、溶接電極４８のアーク長
を調整できるようになっている。またトーチ傾動器４２
は駆動モータを内蔵しており、この駆動モータの回転軸
が傾動軸４４に連結されている。傾動軸４４は固定管１
０の軸心と平行となるように配置されており、傾動軸４
４の外周面にはトーチ４６が固定されている。トーチ４
６はほぼ筒型に構成され、傾動軸４４の軸心を回転中心
として傾動軸４４とともに回転する電極ホルダとして構
成されている。そしてトーチ４６の先端側には電極（溶
接電極）４８が収納されている。

【００２６】この電極４８は固定管１０の外周面と指定
のアーク長を保った状態で配置されており、電極４８に
よって固定管１０に溶接を行なうときには、溶接ワイヤ
供給器２８から溶接ワイヤ、例えば、アルミニウムで構
成された線材が順次供給されるようになっている。さら
に電極４８にはケーブル／ホース２４を介して溶接電源
５０から電源（電力）が供給されるとともに、アルゴン
ガス供給器５２からアルゴンガスが供給されるようにな
っている。すなわちケーブル／ホース２４は、コンピュ
ータ５４を備えた制御装置５６に接続されており、制御
ボタン５８が操作されることに伴って、溶接電源５０の
電源が電極４８に供給されるとともにアルゴンガス供給
器５２内のアルゴンガスが電極４８に供給されるように
なっている。また駆動モータ２６やトーチ傾動器４２に
内蔵された駆動モータの電源も溶接電源５０から供給さ
れるようになっている。

【００２７】ここで、本実施の形態においては、制御装
置５６の制御によって電極４８の姿勢を固定管１０の全
周に亘って制御するに際して、以下に示すような定義に
したがってデータを生成することとしている。

【００２８】まず、図３に示すように、電極４８と固定
管１０との間に発生するアークのうち固定管１０のアー
ク点Ａにおける接線を、溶接線を示すＹ軸とし、Ｙ軸と
電極（電極の軸心）４８とのなす角度を電極角度θｙと
し、Ｙ軸に直交するＸ軸と電極４８とのなす角度を接触
角度（オフセット角度）θｘとし、アーク点ＡからＺ軸
に沿った距離のうちアーク点Ａから電極４８先端部まで
の距離をアーク長Ｌｚと定義している。

【００２９】さらに、図４に示すように、固定管１０の
仮想中心点Ｏを通る仮想鉛直線Ｈのうち仮想鉛直線Ｈと
固定管１０外周との交点Ｃ１と仮想中心点Ｏとの間の点
を仮想偏心点Ｑとし、仮想中心点Ｏと仮想偏心点Ｑとの
距離を偏心距離Ｌと定義している。さらに傾動軸４４の
中心と仮想中心点Ｏとを結ぶ線分を回転半径Ｒとし、傾
動軸４４の中心、電極４８の軸心、アーク点Ａ、仮想偏
心点Ｑを結ぶ直線を仮想電極中心線Ｄとしている。また
回転半径Ｒと仮想鉛直線Ｈとのなす角度を台車１６の位
置、すなわち傾動軸４４の中心の位置を示す位置角度θ
とし、回転半径Ｒと仮想電極中心線Ｄとのなす角度を傾
動角度αとしている。

【００３０】θは、台車１６が仮想鉛直線Ｈとレール１
４との交点Ｈ１の位置を示す０時から時計方向に移動し
た場合、０度〜３６０度の範囲で変化する。このため０
時の位置をスタート点として、駆動モータ２６に供給す
る駆動パルスを計測することで、台車１６の移動に合わ
せて角度θの値を度またはラジアンで求めることができ
る。

【００３１】またアーク点Ａにおける接線と平行となる
直線Ｅと仮想電極中心線Ｄとのなす角度は電極角度θｙ
を示し、回転半径Ｒの延長線と仮想電極中心線Ｄの延長
線とのなす角度は傾動角度αを示す。そしてαとθｙと
の間には次の関係が成立する。 θｙ＋α＝９０度（ま
たはπ／２ラジアン）……（１） すなわち、電極角度θｙと傾動角度αとの和は常に９０
度である。

【００３２】また傾度軸４４の中心と仮想偏心点Ｑおよ
び仮想中心点Ｏを結ぶ三角形に着目すると、位置角度θ
と傾動角度αとの間には三角関数の余弦定理が成立す
る。

【００３３】すなわち、傾動角度αは、θ、ＲおよびＬ
を用いて次の（２）式で表わすことができる。

【００３４】 α＝ｔａｎ−¹〔Ｌｓｉｎθ／（Ｒ−ＬＣＯＳθ）〕……（２） （１）式、（２）式から、電極角度θｙを直接求めるこ
となく、αを求め、このαにしたがって傾動軸４４を傾
動することで、電極４８の電極角度θｙを指定の値に調
整することができる。

【００３５】この場合、αの値と電極角度θｙおよび位
置角度θとを対応づけたデータをあらかじめ生成し、こ
のデータを制御装置５６のメモリ（記憶手段）に記憶
し、台車１６の移動に合わせてメモリからデータを読み
出すことで電極４８の電極角度θｙを電極４８の位置に
応じて調整することができる。またαの値を台車１６の
移動に合わせてコンピュータ（算出手段）５４で算出
し、この算出値に応じて電極４８の電極角度θｙを調整
することもできる。

【００３６】また角度αが最大値になるときの台車１６
の位置角度θは（２）式を微分して、ｄα／ｄθ＝０と
したときの値であり、次の（３）式で表わされる。

【００３７】θ＝ｃｏｓ−¹（Ｌ／Ｒ）……（３） ここで、具体的な数値として、Ｒ＝６００ｍｍ、＝１２
０ｍｍの値を（２）式に代入してαを求めると、θ、
α、θｙとの関係は次の表１で表わされる。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１では、煩雑さを避けるために、３０度
ピッチで計算した数値を示してあるが、実際には、１度
未満の微小角度単位で求めることができる。

【００４０】表１から、θの値が０度から１８０度まで
はαの値が＋の値を示し、溶接進行方向に対して電極４
８を傾ける方法、すなわち、後進溶接に対応しているこ
とが分かる。

【００４１】一方、θの値が１８０度を超え３６０度ま
でのαの値は−の値を示しており、溶接進行方向とは逆
方向に電極４８を傾ける方法すなわち前進溶接に対応す
ることが分かる。

【００４２】また表１からは、０度、１８０度、３６０
度におけるθの値は、１８０度の値を基準に左右で鏡面
対称となる値を示しており、θとαの値は電極角度とは
正反対の値を示す関係になっている。

【００４３】また角度αの最大値とそのときの台車１６
の位置角度θを（２）式、（３）式に代入して求める
と、θ＝７８、５度、α＝１１、５度となる。

【００４４】次に、図１に示す装置の作用を図５および
図６にしたがって説明する。

【００４５】固定管１０の継手１２に沿って溶接を行な
うに際して、図５（ａ）に示すように、電極４８の先端
側を、仮想鉛直線Ｈとレール１４との交点Ｈ１を示す０
時の位置にセットする。そして０時の位置をスタート地
点として駆動モータ２６に駆動パルスを与えて台車１６
を時計方向に移動させるとともに、台車１６の移動に伴
う位置角度θに対応したαを算出し、このαにしたがっ
て、トーチ駆動器４２に内蔵された駆動モータを駆動し
傾動軸４４を位置角度θに応じて順次傾動させる。この
とき電極４８には溶接電源５０からの電源が供給され、
固定管１０と電極４８との間にアークが生じ、溶接ワイ
ヤの溶融によって固定管１０の外周面に溶接が施され
る。また、電極４８の周囲にはアルゴンガス供給器５２
からのアルゴンガスが噴射され、アーク点Ａ近傍の領域
に酸素や窒素等が侵入するのが阻止される。

【００４６】図５（ａ）に示す０時の位置では、図６
（ａ）に示すように、α＝０度（θｙ＝９０度）として
下向姿勢による垂直溶接が行なわれる。そして台車１６
が０時の位置から３時の位置を介して６時の位置に移動
する過程では、図６（ｂ）に示すように、電極４８を溶
接進行方向に対してプラスの角度に傾ける後進溶接が実
行される。この場合αは０より大きいプラスの値を示す
ため、電極４８は立向下進の姿勢を示すことになる。さ
らに、この場合、電極４８は進行方向に対して角度αだ
け傾斜した状態で移動するため、アーク６０の電磁力に
よる吹き付け力の作用で溶融金属６２を支え、溶融金属
６２を電極４８の後方に押しやることができる。このた
め溶融金属６２に「垂れ下がり」現象が生じるのを防止
することができ、クリーニング作用を活用することがで
きる。

【００４７】また溶融金属６２が異常に盛り上がる部分
をアーク６０でたたくことで、溶融金属６２の異常過熱
や飛散を未然に防止することができ、溶接電流や溶接速
度等の基本的な溶接条件の範囲を比較的広く採用するこ
とができる。

【００４８】溶接条件の範囲が広くできるということ
は、結果的に健全な溶接品質が得られ易いことになる。
しかも、固定管１０全周に亘る微小角度ごとの基本的な
溶接条件が広くなるので、溶接条件を細かく考慮しなく
ても、溶接管１０全周に亘って同じ条件で連続的に溶接
を行なうことができる。

【００４９】一方、図５（ｃ）に示す６時の位置では、
α＝０として上向き姿勢による垂直溶接が実行される。
この場合溶融金属６２の重力による垂れ下がりをアーク
６０の吹き付け力で支えることができる。

【００５０】次に、図５（ｃ）、（ｄ）、（ａ）に示す
ように、６時の位置から９時の位置を経て０時の位置に
移動する過程では、図６（ｃ）に示すように、電極４８
を溶接進行方向（矢印）に対してマイナスの角度で傾け
る前進溶接が実行される。

【００５１】前進溶接においては電極４８は立向上進姿
勢となり、この前進溶接においても電極４８は溶接進行
方向に対して角度α傾いた状態で移動するため、アーク
６０の電磁力による吹き付け力により、溶融金属６２の
垂れ下がりを防止することができる。

【００５２】このように、本実施の形態によれば、後進
溶接および前進溶接を行なうときに、溶接進行方向に対
して電極４８を角度αだけ、その位置に応じて傾けた状
態で溶接を行なうようにしたため、アーク６０の電磁力
による吹き付け力の作用で溶融金属６２の垂れ下がりを
防止することができ、固定管１０表面の酸化皮膜を除去
するクリーニング作用を活用することができ、アーク点
の途切れを生じさせることなく、固定管１０外周を全周
に亘って連続的に溶接することができる。

【００５３】この結果、各姿勢ごとの溶接の電流、電
圧、速度等、基本的な溶接条件の許容範囲を広くするこ
とができ、安定した溶接が可能となる。またさらに、ア
ルミニウム合金等における立向姿勢のように、溶融金属
の「垂れ下がり」現象によって溶接性が阻害されるのを
防止することができ、溶接品質の確保、経済性の改善を
図ることができる。

【００５４】また前記実施の形態においては、台車１６
を時計方向に移動させる場合について述べたが、０時の
位置をスタート地点としてデータを生成しているため、
台車１６を反時計方向に移動させる場合でも、制御プロ
グラムやデータに何ら変更を加えることなく、回転方向
を逆方向に切替る操作を行なうのみで、時計方向に回転
させるときと同様な効果を得ることができる。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
傾動軸の中心と溶接電極の軸心を結ぶ仮想電極中心線が
常に仮想偏心点を通るように、電極の位置に応じて電極
角度を可変に制御するようにしたため、溶接母材に対し
て垂直溶接の他に前進溶接および後進溶接を施しても、
アーク点の途切れを生じさせることなく、溶接母材全周
に亘って連続的に溶接を行なうことができ、溶接品質の
向上に寄与することができるとともに、溶接の基本条件
の許容範囲の拡大に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す全姿勢自動溶接装
置の斜視図である。

【図２】（ａ）は図１に示す装置の要部側面図、（ｂ）
は図１に示す装置の要部正面図である。

【図３】電極角度、接触角度およびアーク長のそれぞれ
の関係を説明するための図である。

【図４】位置角度θ、傾度角度αおよび電極角度θｙの
それぞれの関係を説明するための図である。

【図５】図１に示す装置の溶接方法を説明するための図
である。

【図６】図１に示す装置の溶接方法を説明するための要
部断面図である。

【符号の説明】

１０ 固定管 １４ レール １６ 台車 ２６ 駆動モータ ４２ トーチ傾動器 ４４ 傾動軸 ４６ トーチ ４８ 電極 ５０ 溶接電源 ５６ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大賀 基美雄 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 環状の溶接母材の軸心と平行な傾動軸に
   傾動自在に配置されて溶接母材の外周に沿って円運動し
   ながら移動する溶接電極の軸心と溶接母材の溶接アーク
   点における接線とのなす角度を電極角度とするととも
   に、溶接母材の仮想中心点を通る仮想鉛直線のうち仮想
   鉛直線と溶接母材外周上部との交点と溶接母材の仮想中
   心点との間の点を仮想偏心点として、溶接電極の軸心を
   通る仮想電極中心線が仮想偏心点を通るときの電極角度
   を溶接母材全周に亘る溶接電極の移動位置に対応づけて
   設定し、溶接電極の移動に応じて溶接電極の電極角度を
   設定した電極角度に調整しながら溶接電極を溶接母材全
   周に亘って移動させてなる全姿勢自動溶接装置。
2. 【請求項２】 環状の溶接母材の軸心と平行な傾動軸に
   傾動自在に配置されて溶接母材の外周に沿って円運動し
   ながら移動する溶接電極の軸心と溶接母材の溶接アーク
   点における接線とのなす角度を電極角度とするととも
   に、溶接母材の仮想中心点を通る仮想鉛直線のうち仮想
   鉛直線と溶接母材外周上部との交点と溶接母材の仮想中
   心点との間の点を仮想偏心点として、溶接電極の軸心を
   通る仮想電極中心線が仮想偏心点を通るときの電極角度
   を溶接母材全周に亘る溶接電極の位置に応じて算出し、
   溶接電極の移動に応じて溶接電極の電極角度を算出した
   電極角度に調整しながら溶接電極を溶接母材全周に亘っ
   て移動させてなる全姿勢自動溶接装置。
3. 【請求項３】 環状の溶接母材の軸心と平行な傾動軸に
   傾動自在に配置されて溶接母材の外周に沿って円運動し
   ながら移動する溶接電極の軸心と溶接母材の溶接アーク
   点における接線とのなす角度を電極角度とするととも
   に、溶接母材の仮想中心点を通る仮想鉛直線のうち仮想
   鉛直線と溶接母材外周上部との交点と溶接母材の仮想中
   心点との間の点を仮想偏心点とし、さらに溶接電極の軸
   心および傾動軸の中心と仮想偏心点とを結ぶ仮想電極中
   心線と溶接母材の仮想中心点と傾動軸の中心とを結ぶ回
   転半径とのなす角度を傾動角度として、この傾動角度を
   溶接母材全周に亘る溶接電極の移動位置に対応づけて設
   定し、溶接電極の移動に応じて溶接電極の傾動角度を設
   定した傾動角度に調整しながら溶接電極を溶接母材全周
   に亘って移動させてなる全姿勢自動溶接装置。
4. 【請求項４】 環状の溶接母材の軸心と平行な傾動軸に
   傾動自在に配置されて溶接母材の外周に沿って円運動し
   ながら移動する溶接電極の軸心と溶接母材の溶接アーク
   点における接線とのなす角度を電極角度とするととも
   に、溶接母材の仮想中心点を通る仮想鉛直線のうち仮想
   鉛直線と溶接母材外周上部との交点と溶接母材の仮想中
   心点との間の点を仮想偏心点とし、さらに溶接電極の軸
   心および傾動軸の中心と仮想偏心点とを結ぶ仮想電極中
   心線と溶接母材の仮想中心点と傾動軸の中心とを結ぶ回
   転半径とのなす角度を傾動角度として、この傾動角度を
   溶接母材全周に亘る溶接電極の位置に応じて算出し、溶
   接電極の移動に応じて溶接電極の傾動角度を算出した傾
   動角度に調整しながら溶接電極を溶接母材全周に亘って
   移動させてなる全姿勢自動溶接装置。
5. 【請求項５】 溶接電極が溶接母材の周囲を移動すると
   きに形成される電極角度と傾動角度との和は常に９０度
   またはπ／２ラジアンである請求項３または４記載の全
   姿勢自動溶接装置。
6. 【請求項６】 円環状の溶接母材の外周面に沿って円運
   動しながら移動する移動手段と、 溶接母材の軸心と平行に配置されて移動手段に傾動自在
   に固定された傾動軸と、 傾動軸の中心を回転中心として傾動軸に固定されて溶接
   母材の外周面とアーク長を保って配置された溶接電極
   と、 溶接母材の仮想中心点を通る仮想鉛直線のうち仮想鉛直
   線と溶接母材外周上部との交点と溶接母材の仮想中心点
   との間の点を仮想偏心点とし、さらに溶接電極の軸心お
   よび傾動軸の中心と仮想偏心点とを結ぶ仮想電極中心線
   と溶接母材の仮想中心点と傾動軸の中心とを結ぶ回転半
   径とのなす角度を傾動角度として、この傾動角度に関す
   る情報を溶接母材全周に亘る溶接電極の移動位置に対応
   づけて記憶する記憶手段と、 溶接電極の移動位置に応じて記憶手段から傾動角度の情
   報を入力し入力した情報に従って傾動軸を傾動する傾動
   手段とを備えている全姿勢自動溶接装置。
7. 【請求項７】 円環状の溶接母材の外周面に沿って円運
   動しながら移動する移動手段と、 溶接母材の軸心と平行に配置されて移動手段に傾動自在
   に固定された傾動軸と、 傾動軸の中心を回転中心として傾動軸に固定されて溶接
   母材の外周面とアーク長を保って配置された溶接電極
   と、 溶接母材の仮想中心点を通る仮想鉛直線のうち仮想鉛直
   線と溶接母材外周上部との交点と溶接母材の仮想中心点
   との間の点を仮想偏心点とし、さらに溶接電極の軸心お
   よび傾動軸の中心と仮想偏心点とを結ぶ仮想電極中心線
   と溶接母材の仮想中心点と傾動軸の中心とを結ぶ回転半
   径とのなす角度を傾動角度として、この傾動角度を溶接
   母材全周に亘る溶接電極の移動位置に対応づけて算出す
   る算出手段と、 溶接電極の移動位置に応じて算出手段の算出による傾動
   角度に従って傾動軸を傾動する傾動手段とを備えている
   全姿勢自動溶接装置。