JPS605388B2 - 自動溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は主として柱体の相貫体の相交わる柱面と柱面に
より形成されるような接合線、例えば第１図に示す母管
に枝管が直交して生ずる鞍形等の３次元曲線からなる接
合線を溶接線とする場合等のならい自動熔接に関する。

近時熟練溶接工の補充の困難、環境衛生上の要請等から
、何の産業においても溶接作業の自動化、省力化が溶接
現場の当面する最大の課題となり、アーク溶接の分野に
おいては、所謂ロボット溶接技術の開発が俄かに脚光を
浴びるに至った。本発明の対象である３次元の複雑な曲
線からなる溶接線をトーチが自動的にならい溶接する機
構、方法については、既にいくつかの提案がなされてい
る。例えば前出第１図にこの種用途のロボットの基本的
な轍機構が例示されている。すなわち、トーチ４全体の
上下動を司り、例えば被溶接線鞍形の上下方向形状に追
随するＺ軸。

Ｚ軸に支持され鞍形の左右方向形状に追随する×軸。Ｘ
軸に支持され鞍形の前後方向形状に追随するＹ軸、およ
びＺ軸と平行にＹ軸端より垂下し、この髄に先端位置を
一致させたトーチをこの敵中心に可回転に支持するが軸
より構成される。前記×軸とＹ軸の運動によってトーチ
４の支管２柱面に沿った円運動が可能であるとともに、
さらにＺ軸の脇動によって母管１の柱面との接合線に沿
った運動が可能となる。またジ軸の回転によってトーチ
４が自転してノズル方向を常に溶接点にむけて溶接線に
沿って循環するならい運動が可能となる。ならい制御の
方法には、コンピューター方式、あるいはセンサーによ
る電気的乃至は機械的な公知の方法等、適宜選択するこ
とができるが、問題は、溶接線が水平面に対して傾斜す
る上り勾配、下り勾配をもった３次元の複雑な曲線より
なる場合であって、この場合は溶接線に対するトーチの
方向、姿勢を変えるか、あるいは溶接速度を変更するか
しなければ、アークが不安定となって良好な熔接が得ら
れないことは周知の通りである。

しかるに自動ならい溶接でもつて溶接線の上下傾斜条件
に応じトーチの方向を自動的に変更制御する機構を導入
することは容易でなく、実現しても複雑なメカニズムと
コスト高を招き、しかも耐久性や動作の確実性は期待し
難い。これに対し、自動ならい溶接に溶接線の条件に応
じた速度制御方式を導入することは比較的容易である。

しかしこの方式では、前記鞍形のような溶接線の上下の
傾きが大きい場合には、速度変化だけで十分均一な溶接
部を得ることができない欠点がある。本発明の目的は、
上記の欠点を排除し、水平面に対して傾斜する３次元の
曲線からなりしかも水平に対する傾きの大きい熔接線に
対しても、ロボット方式等のならい自動溶接で、溶接線
全域にわたり均一な溶接が得られる方法を提供するにあ
る。

さらに従来の自動ならいアーク熔接装置にそのま〉追加
して、あるいは僅かな改造だけで容易に実施でき、均一
な溶接が得られる自動溶接方法を提供することもまた本
発明の目的である。

発明者等は、ならい装置における前記理由から、ならい
熔接中、熔接線の投影線に対するトーチの関係角度が変
らないことを前提として、溶接線の水平面に対する上り
下りの傾斜部分でのアークの不安定、ビードの変化を可
及的に小ならしめ、均一な溶接が得られる方法を求めて
研究、実験の結果、上り勾配では溶接線の傾き程度に応
じ溶接電流・電圧を低くしアークを弱め、金属溶融池を
小ならしめることによって、溶融金属をアークが上り方
向へ吸引する力が増加され、従って上り傾斜での溶融金
属の後方への流下が抑止されて良好なビード形状が得ら
れること。

また反応に下り勾配では熔接線の水平面に対する傾きに
応じて熔接電流・電圧を高くしアークを強めることによ
って、恰もトーチの姿勢を傾けてアークの方向で溶融金
属の流下を支えたと同様、下り傾斜での溶融金属の先行
が阻止され、アークが不安定となるのを防止でき、ビー
ド形状が良好になることが判明した。本発明は上記知見
に基くものであって、自動ならし、ア−ク溶接において
、溶接速度一定とした場合でも、例えば鞍形溶綾線の如
き上下傾斜の大きい溶接線に対しその傾斜に応じ熔接電
流・電圧を連続的に変化させ調節する方法によって、そ
れだけで十分均一な溶接部が得られるのである。

また勿論、溶接速度の調節可能な従来の自動ならいアー
ク溶接装置において、上記本発明方法をこれと併用した
場合「従来不可能であった上下傾斜度の大きい溶接線条
件の場合もよく奏効して均一な溶接部を得ることができ
る。以下本発明を第１図に掲げた実施例に塞いてさらに
詳細に説明する。

同図において５はトーチ４を取付けたが軸に設けた回転
角センサーであり、このセンサー５でならい溶接中のト
ーチ４の自転角を検知する。

トーチ４は前述したとおり支管２の周囲を溶接線に沿っ
て１回公転する間に？軸を中心に１回目転し、溶接線３
の投影線に対するノズルの関係角度が変らないよう設け
られているから、例えば第２図に示すように、溶接線３
上に任意に基準点○を設定し、トーチ４の○点における
自転角をｏｏとして回転を追跡すれば自転角からトーチ
４の公転角が検出できる。トーチ４の公転角が検出され
ると、次にこの公転角からトーチ４の溶接線上におげる
現在位置が検知され、当該部分における溶接線の水平面
に対する傾斜に応じた熔接電流・電圧が溶接ワイヤ（図
示せず）に流れるよう与えられる。具体的には例えば第
２図に示すように溶接線３を溶接方向に細分し、各溶接
弧３，，３２・・・・・・・・・…・・・に適当なコー
ド１，０を付し、第１図の制御器６に記憶させておく。

そうして次に制御器６に前記トーチ４の公転角を入力し
、入力信号を記憶コード１，０…・・…・・・・・・・
の各内容と比較してトーチ４の現在の熔接線上の位置に
該当する溶接弧のコードを選び出す。

最後にこのコードを第１図のデコーダー７に入力し、入
力信号を解読して各コード１，ロ・・・・・・・・・…
・・・に対応して設けたりレー８１，８２．．・．．・
．．・．．・・・・を付勢する。リレー８，，８２・…
…・・……の接点は熔接電流および溶接電圧の各設定器
９，１０内にあってそれぞれ前記各溶接弧３，，３２・
・・…・・・・・・・・・の水平面に対する傾斜角に応
じ最適値に設定されたポテンショメータ９１，９２……
……・・・，１０・，１０２・・……・・・・・・・と
直列に接続されており、これら各接点８，，８２・・・
・…・・・・・…をトーチ４の公転に追随して自動的に
付勢することにより、溶接線３の各部でその勾配に応じ
た溶接条件の電圧・電流がワイヤに送られアークは安定
し、良好な溶接が行われるのである。実施例として母管
径９１０が、枝管径２１０ジの第１図に示す鞍形溶接に
おいて、溶接線３を第２図に示す６×２区分の溶接弧に
細分し、同図の基準点○から熔接方向に第１区分２００
、第０区分３５０、第ｍ区分２０ｏ、弟Ｗ区分３０ｏ「
第Ｖ区分４５０、第の区分３００として次表に示す溶接
電流・電圧条件を付与し、溶接速度は３０仇′ｍｉｎコ
ンスタントとして自動ならい溶接を行ったところ、熔接
線各部にわたり均一で良好な溶接部を得ることができた
。

第３図は同熔接試験において水平面に対し上り約７ｏの
熔接線部分におけるビード断面図であって、急な上り勾
配部に拘らず水平部と殆んど変らないビード形状を示し
ている。なお上記溶接電流・電圧条件は云うまでもなく
、母管、支管の組合せ等によって溶接線の前記水平面に
対する傾斜角が変ってくれば当然変化数を変更せられる
べきものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の原理図、第２図は第１図の溶接線
の枝管に直角な平面の投影図。 第３図は本発明方法により溶接線の上り煩斜部で得られ
たピード形状を示す断面図である。１：母管、２：枝管
、３三溶接線、４：トーチ、５：回転角センサー、６：
制御器、７：デコーダー、８，，８２……………：リレ
ー、９：溶接電流設定器、９，，９２：溶接電流設定器
のポテンショメータ、１０：溶接電圧設定器、１０１，
１０２・・・・・・・・・・・・・・・：溶接電圧設定
器のポテンシヨメータ。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 水平に置かれた母管１に枝管２が直交して生ずる鞍
   形等の３次元曲線からなる溶接線３のならい溶接におい
   て、枝管２の周囲を１回公転する間に１回自転するトー
   チ４からの自転角検出信号よりトーチ４の公転角を連続
   的に検出し、該公転角に対応する溶接線３部が水平面に
   対して上り傾斜のときは溶接電流、電圧を低くしてアー
   クを弱め、下り傾斜のときは溶接電流、電圧を高くして
   アークを高める制御を行うことを特徴とする全溶接線に
   わたり均一な溶接部を得る自動溶接方法。