JPH10328829A - オシレート溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上側開先壁４０ａにおけるアンダーカット５
２の発生および下側開先壁４０ｂにおける融合不良の発
生を防止する。 【解決手段】 上側開先壁４０ａおよび下側開先壁４０
ｂを上下に位置させた横向き姿勢の母材４に対してトー
チ１を周期的に揺動させながらアーク溶接を行うもので
ある。上側開先壁４０ａおよび下側開先壁４０ｂを溶接
電流や溶接電圧等の溶接要素により検出しながら開先幅
方向にトーチ１を移動させ、上側開先壁４０ａまたは下
側開先壁４０ｂを検出したときに、所定距離だけ開先４
０の中央側に下側方向や上側方向に反転移動させて停止
し、所定時間の経過後に反転移動方向の移動を再開する
動作を繰り返すことによって、トーチ１を周期的に揺動
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トーチを周期的に
揺動させながらアーク溶接を行うオシレート溶接方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アーク溶接により突き合わせ溶接や隅肉
溶接を行う場合には、溶接金属を平坦に形成して欠陥を
少なくするため、通常、溶接電極を備えたトーチを周期
的に揺動させながら溶接するオシレート溶接方法が採用
される。このオシレート溶接方法において、開先を自動
的に倣う従来の自動溶接技術では、溶接電圧等の溶接要
素を基にして一方側の開先壁を検出したときのトーチの
位置を揺動の最終端とし、最終端における開先壁の溶け
込みを確保するために、最終端に到達したときに揺動を
停止し、開先壁の溶け込みが十分に行われたと考えられ
る所定時間の経過後に揺動を再開するように動作手順が
設定されることによって、融合不良の発生の防止が図ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のように、最終端で揺動を停止しながら開先壁の溶け
込みを行う方法では、開先壁を上下に位置させた横向き
姿勢で溶接する場合、溶融金属に働く重力の影響により
下記の問題が生じることになる。

【０００４】即ち、図１０に示すように、上側の開先壁
５１ａにおいては、開先壁５１ａの溶融した部分が溶け
落ちてアンダーカット５２が発生することになる。ま
た、下側の開先壁５１ｂにおいては、アーク力および重
力により溶融金属の垂れが促進されることによって、ア
ークが開先壁５１ｂへ届き難くなり、開先壁５１ｂの溶
け込みが不十分になって融合不良が発生することにな
る。

【０００５】従って、本発明は、上側の開先壁５１ａに
おけるアンダーカット５２の発生および下側の開先壁５
１ｂにおける融合不良の発生を防止することができるオ
シレート溶接方法を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、開先壁を上下に位置させた横向
き姿勢の母材に対してトーチを周期的に揺動させながら
アーク溶接を行うオシレート溶接方法であって、前記開
先壁を溶接要素により検出しながら開先幅方向に前記ト
ーチを移動させ、前記開先壁を検出したときに、所定距
離だけ開先中央側に反転移動させて停止し、所定時間の
経過後に前記反転移動方向の移動を再開する動作を繰り
返すことによって、前記トーチを周期的に揺動させるこ
とを特徴としている。

【０００７】これにより、上側の開先壁において、開先
壁を検出した直後にトーチを開先中央側に反転移動させ
るため、開先壁を検出した位置で溶接する場合よりも、
開先壁のアークによる溶融量を減少させることができ
る。また、トーチを溶融金属の端部よりも下側に停止さ
せた状態で溶接を行うため、トーチよりも上側に存在す
る溶融金属をアーク力により持ち上げることができる。
従って、開先壁のアークによる溶融量の減少に加えて、
この溶融金属の溶け落ちをアーク力により防止すること
ができるため、上側の開先壁におけるアンダーカットの
発生を防止することが可能になる。また、下側の開先壁
において、開先中央側に反転移動された位置での溶接と
なるため、開先内の溶融金属の垂れを防止することがで
きる。従って、アークを下側の開先壁に十分に届かせて
深い溶け込みを得ることが可能になるため、下側の開先
壁における融合不良の発生を防止することが可能にな
る。

【０００８】請求項２の発明は、請求項１記載のオシレ
ート溶接方法であって、前記アーク溶接時に溶接電圧を
一定とするように前記トーチを前記母材の板厚方向に移
動させる自動電圧制御を行っており、前記開先壁を検出
したときに、前記自動電圧制御を停止し、前記所定時間
の経過後に前記自動電圧制御を再開することを特徴とし
ている。

【０００９】これにより、トーチを開先中央側に反転移
動させる際に、自動電圧制御を継続していれば、開先壁
付近でアーク長が一瞬長くなり、溶接電流が一定で溶接
電圧が瞬間的に増大するという現象が生じることによっ
て、開先壁への入熱量の急激な増加により溶融金属の溶
融量を増大させることになるが、自動電圧制御が停止さ
れていると、このような現象を生じることがない。従っ
て、開先壁の溶融量の増大が防止されることによって、
下側の開先壁においては溶融金属の垂れを防止すること
が可能になり、上側の開先壁においてはアンダーカット
の発生や拡大を防止することが可能になる。

【００１０】請求項３の発明は、請求項１または２記載
のオシレート溶接方法であって、前記トーチが下側の開
先壁の検出後に停止した期間中、前記アーク溶接の溶接
電流を増大させることを特徴としている。

【００１１】これにより、溶接電流を増大させて一層深
い溶け込みを得ることによって、下側の開先壁における
融合不良の発生を一層確実に防止することが可能にな
る。

【００１２】請求項４の発明は、請求項１ないし３のい
ずれか１項に記載のオシレート溶接方法であって、フィ
ラワイヤを送給しながら溶融させる非消耗電極式のアー
ク溶接を行うものであり、前記トーチが下側の開先壁の
検出後に停止した期間中、前記フィラワイヤの送給量を
減少させることを特徴としている。

【００１３】これにより、フィラワイヤの送給量の減少
によりフィラワイヤを溶融させるのに要する熱量を減少
させることによって、深い溶け込みを得て融合不良の発
生を確実に防止することが可能になると共に、フィラワ
イヤの送給量の減少によって、溶融金属の垂れを確実に
低減させることが可能になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１ないし
図９に基づいて以下に説明する。本実施の形態に係るオ
シレート溶接方法は、図１に示すように、上側開先壁４
０ａおよび下側開先壁４０ｂの開先４０を有するように
横向き姿勢に設定された母材４に対してアーク溶接する
非消耗電極式のオシレート溶接装置において実施される
ようになっている。オシレート溶接装置は、装置本体４
１と制御装置４２とを有している。装置本体４１は、母
材４との間でアーク２を生成する溶接電極を備えたトー
チ１を有している。トーチ１は、板厚方向トーチ駆動機
構２３に設けられており、板厚方向トーチ駆動機構２３
は、トーチ位置検出器を内蔵した板厚方向駆動モータ５
を有している。そして、板厚方向駆動モータ５は、板厚
方向トーチ駆動機構２３を駆動することによって、トー
チ１を母材４の板厚方向に進退移動させるようになって
いると共に、所定の進退移動量ごとに位置検出パルスを
出力するようになっている。

【００１５】また、板厚方向トーチ駆動機構２３は、開
先幅方向トーチ駆動機構２４に支持されている。開先幅
方向トーチ駆動機構２４は、図２に示すように、先端部
に板厚方向トーチ駆動機構２３が接続され、開先幅方向
に対して傾斜された進退移動部材９を有している。進退
移動部材９の後端部には、トーチ位置検出器を内蔵した
開先幅方向駆動モータ６が設けられている。そして、開
先幅方向駆動モータ６は、進退移動部材９を駆動するこ
とによって、板厚方向トーチ駆動機構２３を介してトー
チ１を開先幅方向に所定の角度で進退移動させるように
なっていると共に、所定の進退移動量ごとに位置検出パ
ルスを出力するようになっている。

【００１６】上記の開先幅方向トーチ駆動機構２４は、
図１に示すように、走行台車８に設けられている。走行
台車８は、開先方向に対して並行に配置されたレール７
に移動自在に設けられている。レール７の下端には、ラ
ックギヤ７ａが設けられており、ラックギヤ７ａには、
走行台車８に設けられた走行モータ１９の図示しない走
行ギヤが噛合されている。そして、走行台車８は、走行
モータ１９の回転によりレール７に沿いながら移動する
ことによって、トーチ駆動機構２４・２３を介してトー
チ１を開先方向（溶接方向）に移動させるようになって
いる。

【００１７】また、走行台車８には、フィラワイヤ２０
を繰り出し可能なフィラワイヤ送給機構３７が設けられ
ている。フィラワイヤ送給機構３７は、フィラワイヤ２
０の送給方向をトーチ１の先端方向に設定する送給部材
３７ａと、送給信号に応じた送給速度でフィラワイヤ２
０を繰り出す繰り出し部材３７ｂとを有している。

【００１８】上記のように構成された装置本体４１は、
制御装置４２に接続されている。制御装置４２は、電源
部４３と送給部４４と開先幅位置制御部４５と開先壁検
出部４６と板厚位置制御部４７とを有している。電源部
４３は、トーチ１の溶接電極に対して電力を供給する溶
接電源部３１と、溶接電源部３１に対して通常の溶接電
流を設定する溶接電流設定部３２と、溶接電流設定部３
２の溶接電流以上の溶接電流を溶接電源部３１に設定す
る下側停止時溶接電流設定部３３と、これらの電流設定
部３２・３３と溶接電源部３１とを切り換え可能に接続
する第１切換部３４ａとを有している。そして、電源部
４３は、後述の開先方向トーチ位置制御部２２からの切
換信号により第１切換部３４ａの接続状態が切り換えら
れることによって、開先４０の下側でトーチ１が停止し
たときに、下側停止時溶接電流設定部３３による溶接電
流を溶接電源部３１から出力させるようになっていると
共に、それ以外のときに、溶接電流設定部３２による溶
接電流を溶接電源部３１から出力させるようになってい
る。

【００１９】また、送給部４４は、上述のフィラワイヤ
送給機構３７における繰り出し部材３７ｂに対して送給
信号を出力するフィラワイヤ送給制御部２８と、フィラ
ワイヤ送給制御部２８に対して通常の送給速度を設定す
る送給速度設定部２９と、送給速度設定部２９の送給速
度以下の送給速度をフィラワイヤ送給制御部２８に設定
する下側停止時送給速度設定部３０と、これらの速度設
定部２９・３０とフィラワイヤ送給制御部２８とを切り
換え可能に接続する第２切換部３４ｂとを有している。
そして、送給部４４は、後述の開先方向トーチ位置制御
部２２からの切換信号により第２切換部３４ｂの接続状
態が切り換えられることによって、開先４０の下側でト
ーチ１が停止したときに、下側停止時送給速度設定部３
０による送給速度の送給信号を溶接電源部３１から出力
させるようになっていると共に、それ以外のときに、送
給速度設定部２９による送給速度の送給信号をフィラワ
イヤ送給制御部２８から出力させるようになっている。

【００２０】また、開先幅位置制御部４５は、開先幅方
向駆動モータ６を作動させる開先幅方向トーチ位置制御
部２２を有している。開先幅方向トーチ位置制御部２２
には、トーチ１が上側開先壁４０ａを検出してから開先
中央側へ反転する際の戻し距離を有した上側戻し距離設
定部１５と、トーチ１が下側開先壁４０ｂを検出してか
ら開先中央側へ反転する際の戻し距離を有した下側戻し
距離設定部１６と、上側開先壁４０ａにおける停止時間
を有した上側停止時間設定部１７と、下側開先壁４０ｂ
における停止時間を有した下側停止時間設定部１８とが
接続されている。尚、上記の戻し距離は、開先角度や溶
接電流、溶接電圧等の条件により異なるが、０．４〜
２．０ｍｍの範囲である。また、停止時間は、開先幅方
向の揺動幅や揺動速度、溶接速度により異なるが、０．
１〜１．０秒の範囲である。

【００２１】また、開先壁検出部４６は、開先幅方向駆
動モータ６からの位置検出パルスを計数する開先幅方向
トーチ位置計数部１２と、板厚方向駆動モータ５からの
位置検出パルスを計数する板厚方向トーチ位置計数部１
１と、上側判定値および下側判定値を記憶した開先壁検
出位置記憶部１４と、開先壁検出判断部１３とを有して
いる。そして、開先壁検出判断部１３は、両計数部１２
・１１における計数値と判定値とを基にして上側開先壁
４０ａおよび下側開先壁４０ｂに到達したか否かを判定
し、判定結果を開先幅方向トーチ位置制御部２２に出力
するようになっている。

【００２２】また、板厚位置制御部４７は、トーチ１お
よび母材４間の溶接電圧を検出する溶接電圧検出部２５
と、電圧設定値を有した溶接電圧設定部２６と、溶接電
圧検出値と電圧設定値とを比較して差分を出力する溶接
電圧比較部２７と、板厚方向トーチ位置制御部２１とを
有している。そして、板厚方向トーチ位置制御部２１
は、溶接電圧比較部２７における差分を解消するように
板厚方向駆動モータ５を駆動することによって、トーチ
１を母材４の板厚方向に移動させる自動電圧制御を行う
ようになっていると共に、開先幅方向トーチ位置制御部
２２から停止信号が入力されたときに、再開信号が入力
されるまで自動電圧制御を停止するようになっている。

【００２３】上記の構成において、オシレート溶接装置
の図３のオシレート溶接動作を通じてオシレート溶接方
法について説明する。

【００２４】先ず、母材４が横向き姿勢にセットされ、
裏面側に裏当て銅板３６が当接される。この後、開先幅
方向トーチ位置制御部２２から第１および第２切換部３
４ａ・３４ｂに対して切換信号が送信され、溶接電源部
３１と溶接電流設定部３２とが接続状態にされると共
に、フィラワイヤ送給制御部２８と送給速度設定部２９
とが接続状態にされる。また、開先幅方向トーチ位置制
御部２２から再開信号が送信され、板厚方向トーチ位置
制御部２１が動作状態に設定される。そして、このよう
な各種の設定が行われることによって、アーク２による
フィラワイヤ２０の溶融が開始されると、レール７に沿
った走行が開始されると同時に、開先幅方向トーチ駆動
機構２４によるトーチ１の下側方向への移動が開始され
る（Ｓ１）。

【００２５】開先幅方向駆動モータ６の駆動によりトー
チ１が下側方向に移動すると、開先幅方向駆動モータ６
に内蔵されたトーチ位置検出器から位置検出パルスが出
力され、開先幅方向トーチ位置計数部１２に入力され
る。そして、開先幅方向トーチ位置計数部１２において
計数された位置検出パルスの計数値が開先方向位置Ｗ
（ｔ）として開先壁検出判断部１３に出力される。

【００２６】また、トーチ１の移動中においては、トー
チ１および母材４間の溶接電圧が溶接電圧検出部２５に
より検出されている。溶接電圧検出部２５が検出した溶
接電圧検出値は、溶接電圧比較部２７に入力され、溶接
電圧設定部２６の溶接電圧設定値と比較される。そし
て、溶接電圧検出値と電圧設定値との差分が板厚方向ト
ーチ位置制御部２１に出力されることによって、板厚方
向トーチ位置制御部２１が差分を解消するように、板厚
方向駆動モータ５を駆動してトーチ１を板幅方向に移動
させる自動電圧制御が行われる。具体的には、溶接電圧
検出値が電圧設定値よりも小さな状態の差分であれば、
トーチ１を母材４から遠ざける方向に移動させる一方、
溶接電圧検出値が電圧設定値よりも大きな状態の差分で
あれば、トーチ１を母材４に近づける方向に移動させ
る。そして、このようにして板厚方向駆動モータ５が駆
動されて自動電圧制御が行われると、板厚方向駆動モー
タ５に内蔵されたトーチ位置検出器から位置検出パルス
が板厚方向トーチ位置計数部１１に入力されることによ
って、位置検出パルスの計数値が板厚方向位置Ｈ（ｔ）
として開先壁検出判断部１３に出力される。

【００２７】上記のようにして開先幅方向トーチ位置計
数部１２および板厚方向トーチ位置計数部１１から開先
方向位置Ｗ（ｔ）および板厚方向位置Ｈ（ｔ）がそれぞ
れ開先壁検出判断部１３に入力されると、板厚方向位置
の増分ｄＨ（ｔ）を開先方向位置の増分ｄＷ（ｔ）によ
り除算して除算値ｄＨ（ｔ）／ｄＷ（ｔ）が算出された
後、この除算値ｄＨ（ｔ）／ｄＷ（ｔ）が開先壁検出位
置記憶部１４の下側判定値Ａｄよりも大きな値であるか
否かが判定される（Ｓ３）。除算値ｄＨ（ｔ）／ｄＷ
（ｔ）が下側判定値Ａｄ以下であれば（Ｓ３，ＮＯ）、
上述のＳ２を再実行し、新たな除算値ｄＨ（ｔ）／ｄＷ
（ｔ）が下側判定値Ａｄと比較される。一方、除算値ｄ
Ｈ（ｔ）／ｄＷ（ｔ）が下側判定値Ａｄよりも大きな値
であれば（Ｓ３，ＹＥＳ）、下側開先壁４０ｂを検出し
たとしてトーチ１の移動が停止される（Ｓ４）。そし
て、開先幅方向トーチ位置制御部２２から板厚方向トー
チ位置制御部２１に停止信号が出力されることによっ
て、自動電圧制御が一時的に停止される（Ｓ５）。

【００２８】この後、下側戻し距離設定部１６で設定さ
れた下側戻し距離だけトーチ１が開先４０の中央側に反
転移動される。この際、図４に示すように、自動電圧制
御を継続していれば、下側開先壁４０ｂ付近でアーク長
が一瞬長くなり、溶接電流が一定で溶接電圧が瞬間的に
増大するという現象が生じることによって、下側開先壁
４０ｂへの入熱量の急激な増加により溶融量が増大して
溶融金属３の垂れを助長することになるが、図５に示す
ように、自動電圧制御が停止されていると、このような
現象を生じることがない。従って、下側開先壁４０ｂの
溶融量の増大が防止されることによって、溶融金属３の
垂れが防止されることになる。

【００２９】また、図６に示すように、開先４０の中央
側の位置で溶接が継続されると、下側開先壁４０ｂに対
するアーク２の照射角度が反転移動される前よりも直角
に近づくため、電流密度の増加により深い溶け込みが得
られることになる。また、フィラワイヤ２０を溶融する
位置が中央側となって溶融金属３の垂れが防止されるた
め、アークが下側開先壁４０ｂに十分に届いて深い溶け
込みが得られることになる。そして、これらの動作で得
られた深い溶け込みによって、融合不良の発生が防止さ
れることになり、特に初層において安定した裏波溶接を
可能にさせることになる（Ｓ６）。

【００３０】次に、フィラワイヤ２０の送給速度が下側
停止時送給速度設定部３０により通常の送給速度以下の
速度に設定されると共に、溶接電流が下側停止時溶接電
流設定部３３により通常の溶接電流以上の電流に設定さ
れる。これにより、フィラワイヤ２０の送給量の減少に
よりフィラワイヤ２０の溶融に必要な熱量が減少される
と共に、溶接電流が増大されることによって、一層深い
溶け込みが得られることになる。さらに、フィラワイヤ
２０の送給量の減少によって、溶融金属３の垂れが一層
低減されることになる（Ｓ７）。

【００３１】この後、下側停止時間設定部１８で設定さ
れた所定時間が経過すると（Ｓ８）、開先幅方向トーチ
位置制御部２２から再開信号が板厚方向トーチ位置制御
部２１に送信され、自動電圧制御が再開される（Ｓ
９）。そして、フィラワイヤ２０の送給速度が送給速度
設定部２９により通常の送給速度に設定されると共に、
溶接電流が溶接電流設定部３２により通常の溶接電流に
設定された後（Ｓ１０）、トーチ１の上側方向（反転移
動方向）への移動が開始される（Ｓ１１）。

【００３２】トーチ１が上側方向に移動すると、上述の
Ｓ２における動作と同様の動作によって、開先幅方向ト
ーチ位置計数部１２および板厚方向トーチ位置計数部１
１から開先方向位置Ｗ（ｔ）および板厚方向位置Ｈ
（ｔ）がそれぞれ開先壁検出判断部１３に入力される
（Ｓ１２）。そして、板厚方向位置の増分ｄＨ（ｔ）を
開先方向位置の増分ｄＷ（ｔ）により除算した除算値ｄ
Ｈ（ｔ）／ｄＷ（ｔ）が開先壁検出位置記憶部１４の上
側判定値Ａｕよりも大きな値であるか否かが判定される
（Ｓ１３）。除算値ｄＨ（ｔ）／ｄＷ（ｔ）が上側判定
値Ａｕ以下であれば（Ｓ１３，ＹＥＳ）、上述のＳ１３
を再実行し、新たな除算値ｄＨ（ｔ）／ｄＷ（ｔ）が上
側判定値Ａｕと比較される。一方、除算値ｄＨ（ｔ）／
ｄＷ（ｔ）が上側判定値Ａｕよりも大きな値であれば
（Ｓ１３，ＹＥＳ）、上側開先壁４０ａを検出したとし
てトーチ１の移動が停止される（Ｓ１４）。そして、開
先幅方向トーチ位置制御部２２から板厚方向トーチ位置
制御部２１に停止信号が出力されることによって、自動
電圧制御が停止される（Ｓ１５）。

【００３３】この後、図７に示すように、上側戻し距離
設定部１５で設定された上側戻し距離だけトーチ１が開
先４０の中央側に反転移動される。これにより、トーチ
１が溶融金属３の端部３ａよりも下側に停止された状態
で溶接が行われるため、トーチ１よりも上側に存在する
溶融金属３がアーク力により持ち上げられて溶け落ちが
防止され、アンダーカットの発生が防止されることにな
る。また、上側開先壁４０ａを検出した直後にトーチ１
が中央側に反転移動されるため、上側開先壁４０ａを検
出した位置で溶接する場合よりも、上側開先壁４０ａの
アーク２による溶融量が減少したものになる。さらに、
図８に示すように、自動電圧制御を継続していれば、溶
接電流が一定で溶接電圧が瞬間的に増大するという現象
が生じることによって、上側開先壁４０ａへの入熱量の
急激な増加により溶融を促進させることになるが、図７
に示すように、自動電圧制御が停止されていると、この
ような現象を生じることがないため、上側開先壁４０ａ
の溶融量が確実に減少したものになる。従って、トーチ
１の上側に存在する溶融金属３が少ないため、溶融金属
３の溶け落ちが十分に防止されると共に、たとえ溶け落
ちが生じた場合であっても、アンダーカットが最小限の
大きさに低減されることになる（Ｓ１６）。

【００３４】この後、上側停止時間設定部１７で設定さ
れた所定時間が経過すると（Ｓ１７）、開先幅方向トー
チ位置制御部２２から再開信号が板厚方向トーチ位置制
御部２１に送信され、板厚方向トーチ位置制御部２１に
おける駆動制御が再開される（Ｓ１８）。そして、上述
のＳ１が再実行されることによって、トーチ１の下側方
向の移動が開始されることになり、このようなＳ１〜Ｓ
１８の一連の動作が繰り返されることによって、図９に
示すオシレート軌跡でもって溶接が行われることにな
る。

【００３５】以上のように、本実施形態のオシレート溶
接方法は、図１に示すように、上側開先壁４０ａおよび
下側開先壁４０ｂを上下に位置させた横向き姿勢の母材
４に対してトーチ１を周期的に揺動させながらアーク溶
接を行うものであって、これら上側開先壁４０ａおよび
下側開先壁４０ｂを溶接電流や溶接電圧等の溶接要素に
より検出しながら開先幅方向にトーチ１を移動させ、上
側開先壁４０ａまたは下側開先壁４０ｂを検出したとき
に、所定距離だけ開先４０の中央側（開先中央側）に下
側方向や上側方向に反転移動させて停止し、所定時間の
経過後に反転移動方向（下側方向や上側方向）の移動を
再開する動作を繰り返すことによって、トーチ１を周期
的に揺動させる構成にされている。

【００３６】これにより、上側開先壁４０ａにおいて、
検出直後にトーチ１を開先４０の中央側に反転移動させ
るため、上側開先壁４０ａを検出した位置で溶接する場
合よりも、上側開先壁４０ａのアーク２による溶融量を
減少させることができる。また、図７に示すように、ト
ーチ１を溶融金属３の端部３ａよりも下側に停止させた
状態で溶接を行うため、トーチ１よりも上側に存在する
溶融金属３をアーク力により持ち上げることができる。
従って、上側開先壁４０ａのアーク２による溶融量の減
少に加えて、この溶融金属３の溶け落ちをアーク力によ
り防止することができるため、上側開先壁４０ａにおけ
るアンダーカットの発生を防止することが可能になる。

【００３７】また、下側開先壁４０ｂにおいては、図６
に示すように、開先４０の中央側に反転移動された位置
での溶接とすることによって、溶融金属３の垂れを防止
するができると共に、アーク２を下側開先壁４０ｂに十
分に届かせて深い溶け込みを得て融合不良の発生を防止
することができる。

【００３８】また、本実施形態においては、アーク溶接
時に溶接電圧を一定とするようにトーチ１を母材４の板
厚方向に移動させる自動電圧制御を行っており、上側開
先壁４０ａや下側開先壁４０ｂを検出したときに、自動
電圧制御を停止し、所定時間の経過後に自動電圧制御を
再開する構成にされている。

【００３９】これにより、図４に示すように、トーチ１
を開先４０の中央側に反転移動させる際に、自動電圧制
御を継続していれば、開先壁４０ａ・４０ｂ付近でアー
ク長が一瞬長くなり、溶接電流が一定で溶接電圧が瞬間
的に増大するという現象が生じることによって、開先壁
４０ａ・４０ｂへの入熱量の急激な増加により溶融金属
の溶融量を増大させることになるが、自動電圧制御が停
止されていると、このような現象を生じることがない。
従って、開先壁４０ａ・４０ｂの溶融量の増大が防止さ
れることによって、下側開先壁４０ｂにおいては溶融金
属の垂れを防止することが可能になり、上側開先壁４０
ａにおいてはアンダーカットの発生や拡大を防止するこ
とが可能になる。

【００４０】また、本実施形態においては、トーチ１が
下側開先壁４０ｂの検出後に停止した期間中、アーク溶
接の溶接電流を増大させる構成にされている。これによ
り、溶接電流を増大させて一層深い溶け込みを得ること
によって、下側開先壁４０ｂにおける融合不良の発生を
一層確実に防止することが可能になる。

【００４１】また、本実施形態においては、フィラワイ
ヤ２０を送給しながら溶融させる非消耗電極式のアーク
溶接を行うものであり、トーチ１が下側開先壁４０ｂの
検出後に停止した期間中、フィラワイヤ２０の送給量を
減少させる構成にされている。これにより、フィラワイ
ヤ２０の送給量の減少によりフィラワイヤ２０を溶融さ
せるのに要する熱量を減少させることによって、深い溶
け込みを得て融合不良の発生を確実に防止することが可
能になると共に、フィラワイヤ２０の送給量の減少によ
って、溶融金属３の垂れを確実に低減させることが可能
になる。

【００４２】尚、本実施形態におけるオシレート溶接方
法は、非消耗電極式のアーク溶接に適用した場合につい
て説明しているが、これに限定されるものではなく、消
耗電極式のアーク溶接に適用することもできる。また、
本実施形態においては、制御装置４２の各機能をブロッ
ク化してハードウエア的に構成した場合について説明し
ているが、開先幅方向トーチ位置制御部２２や開先壁検
出判断部１３のような演算処理を行う機能をプログラム
中のステップに置き換えることによって、ソフトウエア
的に構成することもできる。

【００４３】

【発明の効果】請求項１の発明は、開先壁を上下に位置
させた横向き姿勢の母材に対してトーチを周期的に揺動
させながらアーク溶接を行うオシレート溶接方法であっ
て、前記開先壁を溶接要素により検出しながら開先幅方
向に前記トーチを移動させ、前記開先壁を検出したとき
に、所定距離だけ開先中央側に反転移動させて停止し、
所定時間の経過後に前記反転移動方向の移動を再開する
動作を繰り返すことによって、前記トーチを周期的に揺
動させる構成である。

【００４４】これにより、上側の開先壁において、開先
壁を検出した直後にトーチを開先中央側に反転移動させ
るため、開先壁を検出した位置で溶接する場合よりも、
開先壁のアークによる溶融量を減少させることができ
る。また、トーチを溶融金属の端部よりも下側に停止さ
せた状態で溶接を行うため、トーチよりも上側に存在す
る溶融金属をアーク力により持ち上げることができる。
従って、開先壁のアークによる溶融量の減少に加えて、
この溶融金属の溶け落ちをアーク力により防止すること
ができるため、上側の開先壁におけるアンダーカットの
発生を防止することが可能になる。また、下側の開先壁
において、開先中央側に反転移動された位置での溶接と
なるため、開先内の溶融金属の垂れを防止することがで
きる。従って、アークを下側の開先壁に十分に届かせて
深い溶け込みを得ることが可能になるため、下側の開先
壁における融合不良の発生を防止することが可能になる
という効果を奏する。

【００４５】請求項２の発明は、請求項１記載のオシレ
ート溶接方法であって、前記アーク溶接時に溶接電圧を
一定とするように前記トーチを前記母材の板厚方向に移
動させる自動電圧制御を行っており、前記開先壁を検出
したときに、前記自動電圧制御を停止し、前記所定時間
の経過後に前記自動電圧制御を再開する構成である。

【００４６】これにより、トーチを開先中央側に反転移
動させる際に、自動電圧制御を継続していれば、開先壁
付近でアーク長が一瞬長くなり、溶接電流が一定で溶接
電圧が瞬間的に増大するという現象が生じることによっ
て、開先壁への入熱量の急激な増加により溶融金属の溶
融量を増大させることになるが、自動電圧制御が停止さ
れていると、このような現象を生じることがない。従っ
て、開先壁の溶融量の増大が防止されることによって、
下側の開先壁においては溶融金属の垂れを防止すること
が可能になり、上側の開先壁においてはアンダーカット
の発生や拡大を防止することが可能になるという効果を
奏する。

【００４７】請求項３の発明は、請求項１または２記載
のオシレート溶接方法であって、前記トーチが下側の開
先壁の検出後に停止した期間中、前記アーク溶接の溶接
電流を増大させる構成である。

【００４８】これにより、溶接電流を増大させて一層深
い溶け込みを得ることによって、下側の開先壁における
融合不良の発生を一層確実に防止することが可能になる
という効果を奏する。

【００４９】請求項４の発明は、請求項１ないし３のい
ずれか１項に記載のオシレート溶接方法であって、フィ
ラワイヤを送給しながら溶融させる非消耗電極式のアー
ク溶接を行うものであり、前記トーチが下側の開先壁の
検出後に停止した期間中、前記フィラワイヤの送給量を
減少させる構成である。

【００５０】これにより、フィラワイヤの送給量の減少
によりフィラワイヤを溶融させるのに要する熱量を減少
させることによって、深い溶け込みを得て融合不良の発
生を確実に防止することが可能になると共に、フィラワ
イヤの送給量の減少によって、溶融金属の垂れを確実に
低減させることが可能になるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】オシレート溶接装置のブロック図である。

【図２】開先幅方向トーチ駆動機構の配設状態を示す説
明図である。

【図３】オシレート溶接動作の手順を示すフローチャー
トである。

【図４】アーク溶接の状態を示す説明図である。

【図５】アーク溶接の状態を示す説明図である。

【図６】アーク溶接の状態を示す説明図である。

【図７】アーク溶接の状態を示す説明図である。

【図８】アーク溶接の状態を示す説明図である。

【図９】オシレート軌跡を示す説明図である。

【図１０】従来のオシレート溶接方法による溶接状態を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ トーチ ２ アーク ４ 母材 ２０ フィラワイヤ ２２ 開先幅方向トーチ位置制御部 ２３ 板厚方向トーチ駆動機構 ２４ 開先幅方向トーチ駆動機構 ４０ 開先 ４０ａ 上側開先壁 ４０ｂ 下側開先壁 ４１ 装置本体 ４２ 制御装置 ４３ 電源部 ４４ 送給部 ４５ 開先幅位置制御部 ４６ 開先壁検出部 ４７ 板厚位置制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 輿石 房樹 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内 (72)発明者 内山 肇 神奈川県藤沢市宮前字裏河内100番１ 株 式会社神戸製鋼所藤沢事業所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開先壁を上下に位置させた横向き姿勢の
   母材に対してトーチを周期的に揺動させながらアーク溶
   接を行うオシレート溶接方法であって、 前記開先壁を溶接要素により検出しながら開先幅方向に
   前記トーチを移動させ、前記開先壁を検出したときに、
   所定距離だけ開先中央側に反転移動させて停止し、所定
   時間の経過後に前記反転移動方向の移動を再開する動作
   を繰り返すことによって、前記トーチを周期的に揺動さ
   せることを特徴とするオシレート溶接方法。
2. 【請求項２】 前記アーク溶接時に溶接電圧を一定とす
   るように前記トーチを前記母材の板厚方向に移動させる
   自動電圧制御を行っており、 前記開先壁を検出したときに、前記自動電圧制御を停止
   し、前記所定時間の経過後に前記自動電圧制御を再開す
   ることを特徴とする請求項１記載のオシレート溶接方
   法。
3. 【請求項３】 前記トーチが下側の開先壁の検出後に停
   止した期間中、前記アーク溶接の溶接電流を増大させる
   ことを特徴とする請求項１または２記載のオシレート溶
   接方法。
4. 【請求項４】 フィラワイヤを送給しながら溶融させる
   非消耗電極式のアーク溶接を行うものであり、 前記トーチが下側の開先壁の検出後に停止した期間中、
   前記フィラワイヤの送給量を減少させることを特徴とす
   る請求項１ないし３のいずれか１項に記載のオシレート
   溶接方法。