JPS58132371A - 溶接ア−ク位置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本尭明は溶接アーク位置の制御方法に関する。

ＴＩＧ溶接、ＷＩＧ＠接ならびにＣＯ重アーク溶接等に
おいては、開先内におけるアークの狙い位置の制御を誤
まるとアンダーカットや融合不良等の溶接欠陥が生じる
という間鵬がある。

才た、ＴＩＧ溶接においてはアク電圧が変化した場合、
ＭＩＧ溶接においては通電チップ先端から母材（被溶接
材）までの距離が変化した場合に、溶接の際の浴込み量
や浴着量等に壺影響を生じるという問題がある。

第１図（Ａ）　、　（Ｂｌは狭開先ＧＭＡ溶接（ガスメ
タルアーク溶接）＃こおいて先しる前者の問題を示す説
明図である。これらの図１こおいて、１およある。この
通電チップ３の内部番こは、該通電チップ３により通電
されているｆ＃接クワイヤ４貫通して配設されている。

溶接ワイヤ４の先端からはアーク５が発生し、該アーク
５により′ｔＩ接ワビワイヤ４び母材１，２が溶けて溶
融池６が形成される。そして、この溶融池６が固化した
溶接ビード１により母材１，２間の接合が達成される。

ところで、第１図（Ａｌのようにアーク５の中心が開先
中心４！０−０′とほぼ一致した状態であれば正常な溶
接が行なわれるが、例えば同１１１（Ｂ）のようにアー
ク５の中心が開先中心０−ＯＩからΔＸだけ左部にずれ
たりすると前記の間融が生じる。卸も、この場合、開先
左側では母材１がアーク１に近接しすぎてアンダーカッ
ト部分ａが発生すると共に、アーク５から離間された開
先右側では入熱不足により融合不良部分すが形成される
ことになる。この間融は狭開先溶接法においては％番こ
顕著であり、前記アーク５の位置ずれΔＸが数−程度で
あっても上記問題を生じる。

第２１ｋ（ＡＪ　、　（Ｂｌ　、　（Ｃｌハ第１図と同
じ狭開先ＧＭＡＳ＊において生じる前記他の問題、即ち
、溶込量および溶着量の間−を示す欧明図である０図示
のように、通電チップ３から母材（ビードも會む）まで
の距＊（以下、突出長という）ｌがｊ１〜ｊ、まで変化
すると、鋼のように熱伝導の悪い材料ではジュール熱の
効果により、突出長が長くなると低４滝でもＳ＊ワイヤ
４が溶断される。つまり、第２図（Ｃ１のように突出長
ｌが長くなれば電流は減少し、逆に同図（ａ）のように
突出長ｊが短かくなれば電流は増加する。従って、突出
長ノが変化すると、この電流変化により溶込量や溶着量
が変化してしまうという間融が生じる。

そこで、現状の自動溶接法においては、溶接作業者がア
ークの狙い位置、アーク長および突出長を常時１視して
これを調整することにより、上記問題の発生を回避して
いる。しかしながら、このような方法では作業効率を向
上することが極めて困難であるため、自動的にこれらを
適正状態に維持する制御方法が強＜１１Ｍされていた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、溶接アーク
の狙い位置および突出長を自動的に適正状態に維持する
ことができる溶接アーク位置の制御方法を提供するもの
である。

即ち、本発明は、開先内のアーク位置付近をアーク監視
装置の画面に硬し出すと共に、前記−面に映し出された
正常位置にあるアーク偉の内部および外匈のｉｊ１面上
に、夫々前記アーク偉の中心＠にこ対して対称位置に配
置された一対の光センサー１４個を設け、これら個々の
光センサーにおける受光量変化あるいは受光色相の変化
によりアーク位置が適正位置からずれたことを検知する
と１司時に、この元センサーからの検知信号によりアー
ク位置ｖＩ４整用電動スライドを動作させ、前記元セン
サーの受光量あるいは受光色相が元の状ａｔこ復元する
ようにアーク位置を移動させることを％車とする溶接ア
ーク位置の制御方法である。

以下、第３図〜第８図を参照して本発明を詳＃ｌに説明
する。

第３図は本発明の実施６ご用いる狭開先ＧＭム＊＊装置
の一例とその使用状態を示す説明図である。同図におい
て、１１は溶接ヘッドである。

該溶接ヘッド１１の下４ｓ１こはｆ！接トーチ１２が取
り付けられ、更にこのｓｉトーチ１２の下端には通電チ
ップ１３が設けられている。これら溶接ヘッド１１、溶
接トーチ１２、通電チップＩＪの内部には、通電チップ
１３により通電された＊ｍワイヤ１４が貫通して設けら
れ、該溶接ワイヤ１４はその消耗に伴って連続的に繰り
出されるよう番こなっている。溶接はこの溶接ワイヤ１
４の完膚からアーク１５を発生して行なわれる。前記溶
接ヘッド１１は、饋溶接ヘッドを開先の幅方向に移動さ
せる幅方向電動スライド１６が取り付けられている。ま
た、この幅方向電動スライド１６は溶接ヘッド１１を上
下方向に移動させる上下方向電動スライド１７に固定さ
れて支持されている。また、前記溶接ヘッド１１／には
アーク監視装置用の支持アーム１ｇが取り付けられ、該
支持アーム１８の完膚にはカメラ１９およびブラウン管
ｊＯからなるアーク監視装置が固定されている。カメラ
１＃は前記通電チップ１２の先ａｍ分、溶接ワイヤ１４
およびアーク１５を撮影できる向きｌこ固定されており
、ブラウン管２０の一面にはカメラ１−による撮影儂が
拡大されて映し出されるようになっている。図中の１３
’、１４’および１５′は、夫々ブラウン管２０の画面
に映し出された通電チップ１３、溶接ワイヤ１４および
アーク１５の映像である。

上記溶接装置により図中想像−で示す母材３０．３１の
狭開先溶接を行なうに際しては、母材３０，３１間の開
先に溶接トーチ１ｚを挿入し、アーク監視装置のブラウ
ン管２０に映し出された映像によりアーク１５の位置を
監視しながら溶接を行なう。図中３２は溶接番こより形
成された溶接ビードである。

次ｌこ、上述の狭開先ＧＭＡ浴接に２ける本発明の詳細
な説明する。

第４図〜第８図は前記アーク監視装置におけるブラウン
管２０の画面に映し出された映像と、−面上に設置され
た元センサーおよびその付属品を示す平面図である。ま
ず第４図について説明すると、同図において１５′は正
常位置にあるアーク１５の映像である。そして、１２′
および１４′は夫々このききの通電チップ１２および溶
接ワイヤ１４の映像である。才た、１１０’、３１’は
母材３Ｇ、３７の映像、３２′は＃ＨＩビート３ｊの映
倫、ａｓ’はアークにより形成された溶融池の映像であ
る。アーク位置が正常であるから、図示のようにアーク
ｇ１１５’の中心は開先中心Ｏ−θ′に一歇している。

他方、この正常位置にあるアーク９１１１５’の輪郭の
左右両外側の画面上には、該アーク＠１１’の中心線に
関して対称な位置に光センサー２１．２２が設けられて
いる。

また、紡記アーク像１５′の左右両内側にも、該アーク
儂１５′の中心線に関して対称な位置に光センサー２３
．２４が設けられている。これら計４個の光センサー２
１，１２，２３．２４は、夫々図示しない信号ケーブル
を介して前記幅方向および上下方向の電動スライド１６
．１７！の動作を制御する制御盤（図示せず）に接続さ
れている。

元センサー２１，２２，２３．２４はアーク＠１５’か
らの元を受光し、その受光量あるいは色相によりアーク
＠１５’の位置を検知するための検知素子である。従っ
て、これら元センサー１１〜２４の検知感度を高めるた
めに、例えば各党センサー２１〜２４を設置する部分以
外を纒で感電の布で櫟うことにより、アーク＄１５’以
外の映像からの光が元センサーに入射しないようにする
のが望才しい。あるいは、ｌｃ　ｓ図に示すように、右
側の光センサー２１．２３を該党センサ部分にスリット
を用けた筒体２５で徨い、また左側の元センサー２４．
２５もこの光センサ部分にスリットを有する同様の筒体
２６で槍っても同様の効果が得られ、しかもこの場合に
は肉眼によるアーク位置の監視も可能である（黒布で積
った場合には肉眼による監視はできない）。なお、アー
ク１５は図示のように使用電流値−こより略一定の寸法
形状で、広がっているが、溶接アークを開先の幅方向ζ
こ一定の範囲でオシレートさせる溶接法にあっては、そ
のオシレート状態でのアークの最大広がり寸法および形
状を一つのアークとみなして前記元センサー２１〜２４
を設置する。

ところで、本発明においては前記元センサー２１〜２４
に受光されるアーク儂からの光の受光量変化または色相
変化によりアーク位置の変位を検知するものであるが、
例えば元センサー２１〜２４をこれらがアーク儂と重な
った場合にオンとなりそれ以外の場合はオフとなる光ス
ィッチで構成したとして、本発明の詳細な説明すれば次
の通りである。

この場合、第４図のようにアーク＠ＩＳ’が正常位置に
あり、従って適正なアーク溶接が行なわれているとき、
光センサ−ｘ１．ｘｉはオフ状態、光センサー２１．１
４はオン状態である。

もし、第６図に示すようにアーク位置の開先幅方向の変
位ｌこ伴ってアーク俸１５′がΔＸだけ左側にずれ、ア
ーク＊ＪＪ’が光センサ−２１に重なったとすると、ア
ーク位置が正常ならばオフ状態であるはずの光センサ−
２ノがオン状態となり、この信号が電動スライド１６．
１１の制御盤に入力される。該制御盤はこの変化から第
６■の状態を検知し、幅方向電動スライド１＃を動作さ
せてアークＩＪの中心が開先中心〇−〇Ｉと一致するよ
うに前記溶接ヘッド１１を開先幅方向に移動させる０そ
して、これによりアーク＠１８’が第４ＷＡの位置に戻
ると、元センサー２１は再びオフ状態に戻り、この信号
を受けて前記制御盤は幅方向電動スライドＩＣの動作を
゛停止する。逆に、アークｍｉｓ’が右側に移動して党
センサー２２に重なった場合には、オフ状態であった光
センサ−２２がオン状態となり、この変化が制御盤によ
り検知されてアークＩＪは上記と同様の手順で第４図の
正常位置に復元される。

他方、もしアークが上方に変位して突出長が短かくなる
と、第７図に示すようにアーク像Ｊ　Ｊ’は上方に移動
して元センサー１１．１２の両者に重なるようになる。

この結果、正常な状態ではオフ状態であった光センサ−
ｓ１．ｘｘの両方がオン状態に叢化し、光センサ−２１
〜２４の接続されている前記制御盤はこの変化から第７
図の状態を検知する。そして、前記上下方向電動スライ
ド１８を動作させてアークを正常位置に変化させる。逆
に、突出長が長くなってアークが下方に変位すると、ア
ークｇ１１５′は第８図に示すように元センサー２３．
２４の下方に移動して何れの光センサーにも重ならなく
なるから、正常な状態ではオン状態であった光センサ−
Ｉｌｌ、２４がオフ状態に変化する。そして、制御盤は
この変化を検知し、上下方向電動スライド１１を動作さ
せてアークを正常位置に復元する。

このように、アーク監視装置の画面上に設けた４備の光
センサ−２１〜２４のオン−オフパターンによってアー
クが正常位置にあるか否か、および正常位置から倒れの
方向に変位しているかを検知することができ、この検知
信号に従ってアーク位置を自動的に正常な位置に制御す
ることができる。従って、アンダーカットや融合不良、
並びに突出長の変化による溶込量や溶着量が変化すると
いった間艷の発生を防止できると共に、溶接作業の遠隔
操作および１人で数台のＳ＊鋏装を操作することも可能
になり、溶接作業の効率化を達成することができる。

なお、上記の例では受光量の増減によりオンまたはオフ
ｅｌｌとなる元センサーを用いたが、アーク像１５から
の光は該アーク像１５′からの距離により色相が変化す
るから、受光する色の色＠変化によりオンまたはオフ状
態となる党センサを用いた場合にも同様に本発明を実施
することができる。また、本発明は狭開先ＧＭＡ溶接だ
けでなく、狭開先ＭＩＧ溶接、あるいは一般のＭＩＧ＠
＠、ＴＩＧ＠接にも適用することができる。

以上詳述したように、本発明によれば、４個の党センサ
ーを用いた簡単なシステムによりアークを正常な位置に
制御し得る［１ア一ク位置の制御方法を提供できるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図囚、偉）および第２図ＣＡＩ　、町、（Ｃ）は狭
開先Ｓ＊において、了−り位置が正常位置からすれるこ
とによって生じる不都合を示す説明図、第３図は本発明
の実施に用いる狭開先ＧＭム溶接装置の一例とその使用
状態を示す説明図、第４図〜第８図は第３図の溶接装置
を用いた狭開先溶接に対する本発明の適用例を示す説明
図である。 １１・・・溶接ヘッド、１２・・・溶接トーチ、１１・
・・通電トーチ、１３′・・・通電トーチ儂、１４・・
・溶接ワイヤ、１４′・・・溶接ワイヤ儂、１５・・・
アーク、Ｊ　５’・・・アーク像、１６・・・幅方向電
動スライド、１１・・・上下方向電動スライド、１８・
・・支持アーム、１９・・・カメラ、１０・・・ブラウ
ン管、２１゜２２．２３．１４・・・光センサ−，２５
，２６・・・筒体、３０．３１・・・被溶接材、ｊ　Ｏ
’、　３１’・・・被溶接付備、３２・・・溶接ビード
、３２′・・・溶接ビード儂、３３′・・・溶融池像。 出願人復代理人　弁理士　鈴　江　武　彦蔵　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　閣−〜 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 開先内のアーク位置付近をアーク監視装置の一面に唆し
   出すと共に、前記−面に映し出された正常位置にあるア
   ーク像の内儒および外側の１１１ｍ上に、夫々前記アー
   ク像の中心線ｌこ対して対称位置に配置された一対の光
   センサー計４個を設け、これら個々の光センサ−ｌこお
   ける受光量変化あるいは受光色相の変化によりアーク位
   置が適正位置からずれたことを検知すると同時に、この
   光センサーからの検知信号によりアーク位置調整用電動
   スライドを動作させ、前記光センサーの受光量あるいは
   受光色相が元の状態に復元するよう基こアーク位置を移
   動させることを特徴とするＳ＊アーク位置の制御方法。