JPS62230476A - 消耗電極式ア−ク溶接方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は消耗ＩＩ極式アーク溶接方法に係り、待に開先
ならいとビード高さの制御方法に関するものである。

（従来の技術） 従来より、溶接工程はコストの低減および品質の安定化
の目的で自動化、省力化が強く望まれ、多種の自動溶接
機が開発され利用されている。しかし、自動溶接機とい
えども溶接状態を人間が判断し、操作しなければならな
いのが現状である。

人間が行りている判断、操作は主に溶接線の変動に対す
る激論と開先幅変動に対する溶接ビード高さ制御である
。

この溶接線および開先幅の変動は次の２つに分類するこ
とができ、その１つは、あらかじめ設定された溶接トー
チの軌道および開先幅と実際の溶接物の組立誤差による
溶接線および開先幅の変動であシ、もう１つは溶接の熱
による鋼板の変形によって発生する溶接線や開先幅の変
動である。

溶接を自動制御するにはこれらの変動をまず正確に検出
しなければならない。１現在検出には多くの方法が提案
されているが大きく２つに分類することができる。その
１つは例えば「アーク溶接用センサの現状」（溶接技術
１９８３年８月号２８頁）に示されるように溶接前に検
出子により開先線の位置と開先幅を検出し、記憶させ、
溶接時その記憶情報から溶接トーチの軌道や開先幅を算
出し制御する方法であり、もう一つは例えば「アーク溶
接用センサの現状」（溶接技術１９８３年８月号２７〜
２８頁）に示されるように溶接中にアーク発生点の位置
またはその前方に配置した検出子により、開先線シエび
開先幅を検出しながらトーチの軌道や開先幅を逐次算出
し制御する方法である。

この２つを比較した場合、前者は溶接中に発生する熱に
よる銅板の変形で発生する開先線や開先幅の変動に対応
することはできない。後者の検出方法はアーク発生点の
近傍を検出しているため熱による鋼板の変形で発生する
溶接線や開先幅の変動に逐次対応することが可能と考え
られる。しかし、後者の検出方法は検出子を溶接トーチ
の近くに取シ付けねばならないが、溶接トーチ付近はア
一り溶接特有の間熱、ヒーーム、スパッタ、光などの悪
条件のため検出子の取付けは非常に困難である。

このような問題を解決する有力な方法として溶接アーク
現象を利用する方法が提案されている。

この種の溶接現象を利用し九制御方法は、例えば特開昭
５４−１０６０４９号公報に示されるように、ウイビン
グ振幅の左端および右端の溶接電流を比較し、左端また
は右端が大きい場合、ウイビング振幅の中心を右または
左に移動し、ならい制御を行う方法である。しかし、ウ
イビング振幅に対する溶接電流はウイビング振幅の両端
で特に変化が大きい。即ち、第２図はウイビング振幅に
対する溶接電流の変化を示す図であシ、１がルート幅ｒ
＝１０鰭の溝付鋼板、８が溶接トーチ、７が溶接ワイヤ
であるが、同図に見られるようにウイビング振幅の両端
における溶接電流の変化が太き込ことが後述するＳＬお
よびＳＲの形状かられかる。したがって、溶接電流値を
採取するわずかな誤差により溶接電流値は大きく変動す
るためウイビングの両端の溶接電流値を比較する従来の
制御方法は誤動作が多く、安定した溶接が困難であった
。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は溶接アーク現象を利用した制御方法の問題点で
あったデータのバラツキによる制御の不安定を解決し倣
い誤差の小さ−溶接ビード高さが一定になる溶接制御方
法を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明はこのような問題に着目し、これを解決した全く
新しい溶接制御方法であシ、その要旨は溶接トーチを左
右にウイビングさせながら溶接線に倣って溶接を行う消
耗電極式アーク溶接方法において、ウイビング振幅期間
で溶接トーチが中央から左端へ移動する過程の溶接電流
積算値ＩＬ１　％中央から右端へ移動する過程の溶接電
流積算値ＩＲ１、溶接トーチが左端から中央へ移動する
過程の溶接電流積算値’Ｌ２、右端から中央へ移動する
過程の溶接電流積算値ＩＲ２としたとき、ＩＬ２に対す
るＩＬｌの差をＳＬ　（＝Ｉ１、１　　”Ｌ２　）とし
、ＩＲ□に対する工Ｒ１の差を５ＦＬ（＝ＩＢ、−ＩＲ
２）として八に対するＳＬの差５Ａ（＝ＳＬ−８Ｒ）の
値に応じて、溶接トーチのウイビング振幅中心位置を移
動制御すること、マタはさうＶｃＳＬとＳ、（７）加算
値ｓ、（＝ｓ、＋ｓ、）に応じて溶接ビード高さが一定
になるように制御する方法とウイビングの左端の位置を
Ｐ、。、左端から３順内側の位置をＰｌとしＰＬｏから
ＰＬｒｎの範囲内で九。とＰＬｒｎに等しくない任意の
１点または２点以上の位置をＰＬまたはＰＬ１、ＰＬ２
．・・・、ＰＬｎ（ｎは２以上の整数）とし、同じく、
ウイビング゛　振幅の中心からＰＬまたはＰＬ１、ＰＬ
２．・・・、ＰＬｎまでの距触と等しい、ウイビング振
幅の右側の点をＰ８またはＰＲ−ＩＬ２）としＩＲＰＲ
□、・・・、　ｐｉＬ、とし、ウイビング振幅期間で溶
接トーチが中央から左端へ移動する過程でＰＬまたはＰ
ＬＩＲＰＬ２”・・、ＰＬｎＫおける溶接電流値を’Ｌ
Ｐまたは’ＬＦ１＊’ＬＦ２１・・・＃’ＬＦｒ１、溶
接トーチが左端から中央へ移動する過程でＰＬまたはＰ
Ｌ１＃ＰＬ２’・・・、ＰＬｎにおける溶接電流値をｉ
Ｌ８または’ＬＩＲ１　’Ｌ８２’・・・ＩｊＬ８ｎ、
溶接トーチが中央から右端へ移動する過程でＰＲ筐たは
ＰＲＩＲＰｌ２１・・・。

Ｐ８ｎにおける溶接電流値を１０または輸ＦＩＲ’ＲＦ
□。

・・・、輸１．右端から中央へ移動する過程でＰＲまた
はＰＲｌ　ｔｐＨ２１・・・、ＰＲｎにおける溶接電流
値をｉ　または’Ｒ８ＩＲ輸、２・・・・＃　’ａｓｈ
としてｉＬｓに対ｓ する’ＬＰの差をＳＬ　（＝’Ｌ）ｌ”　Ｌ８　）また
は’１．ｌ１ｌｉＬ８２１　’・・ｌ　’Ｌ８ｆｉの加
算値に対する’ＬＦ１”ＬＰ０１・・・。

れＩ’Ｈの加算値の差をＳＬ（＝ｉＬＦ１＋１ＬＦ２＋
・・・＋１ＬＦｎ−’ＬＩＩＲ　　’Ｌ８２−・・・−
１Ｌ８ｎ）、１Ｂ８Ｖｃ対する’ＲＦの差？５Ｒ（＝輸
Ｆ　　’Ｒ８）または’！１ＢＩＲ’ＲＩＲ２１・・・
ｔ　ｉＩＲ！ｌｉの加算値に対する’ＲＦ［ｌ輸Ｆ２１
・・、、輸、の加算値の差をＳＲ（””ＲＦＩ＋輸、２
＋・・・＋１ＲＦｎ−（□１−　’Ｒ８２−・・・−’
ＲＩＲｆｉ　）としたとき、ＳＲに対するＳＬの差５Ａ
（＝ＳＬ−８Ｒ）の値に応じて溶接トーチのウイビング
振幅中心位ｋを移動制御すること、または、さらに、Ｓ
ＬとＳＲノ加算値Ｓｓ　（＝ＳＬ＋ＳＲ）　ＩＩＣ応ｅ
て溶接ビード高さが一定になるように制御することを軸
傾とする消耗１［、極式アーク溶接方法である。

以下、添付図面を参照しながら本発明をよシ具体的に説
明する。

（作用） 第１図は定電圧型直流電源２を用いてＶ溝開先の付いた
鋼板ｌを左右方向にウイビングしながら紙面に垂直方向
に溶接トーチ８を用いて溶接を行った時、その溶接電流
がウイビングの振幅に対しどのように変化するか観察で
きるようにした実験装置で溶接電流はシャント４によシ
検出し、その信号をシンクロスコープ９の垂直軸（Ｙ軸
）に入力し、また、ウイビングの振幅はポテンシ第５と
電池６によシミ圧に変換して、シンクロスコープ９の水
平軸（Ｘ軸）Ｋ入力している。なお３はワイヤ送給装置
、７は溶接ワイヤである。

この実験装置を用りて、下記の溶接条件にて下向溶接を
行いウイビング振幅を変化させた時のウイビング振幅に
対する溶接電流の変化をあられすシンクロスコープ画面
および制御性評価、ビード外観評価を第２図に示す。

鋼　板　　　　　：　ＪＩＳ　Ｇ３１０１相当溶接構造
用鋼溶接ワイヤ　　　：　ＪＩＳ　ｚ３３１２相当鋼ワ
イヤ　１．６φシールドガス　　：　Ａｒ　８０’Ａ　
　Ｃ０２２０％開先角度　　：４０゜ ルート＠　　　＝５鵡 ウイビング振幅　；４聾、６鵡ＩＲ３ＩＲＩＲウイビン
グ周期　二０．５　ｓｅｃ 溶接電流　　：３５０Ａ 溶接電圧　　＝３１ｖ 溶接速反　　：３５ｍ／分 さらにこの実験装置を用いて下記の溶接条件にて下向溶
接を行員ルート幅ｒを変化させ、さらにウイビング振幅
の中心を開先中心から２Ｍ変動させた時のウイビング振
幅に対する溶接電流の変化をあられすシンクロスコープ
画面と開先に対するウイビング振幅時のトーチおよび溶
接ワイヤ位置を第５図に示す。

鋼　板　　　　　：　ＪＩＳ　Ｇ３１０１相当溶接構造
用鋼溶接ワイヤ　　　　：　ＪＩＳ　ｚ３３１２相当溶
接ワイヤ　１．６φシールドガス　　　：　Ａｒ　　８
０％　　、ＣＯ２２０％開先角度　　：　５０’ ルー）＠　　　：８．１０．１２ｍｍ ２ｍｍウイビング振幅０゜ ウイビング周期　：　１　ｓｅｃ 溶接電流　　：４０ＯＡ 溶接電圧　　：３３ｖ 溶接速度　　：３０個／分 ウイビング振幅に対する溶接電流は、第２図のような変
化が生じるが、ウイビング振幅１周期間の溶接電流の変
化過程を概念的に説明したものが第３図および第４図で
、第３図に示すように溶接ワイヤの先端が鋼板１の開先
の左端Ｔ、から中央Ｔ１を通シ右端Ｔ２に至る過程の溶
接電流２１８ＩＲ８２と、第４図に示すように溶接ワイ
ヤ７の先端が鋼板１の開先の右端Ｔ　から中央Ｔから左
端Ｔ、に至る過程の溶接電流ｉ２．ｉ、、ｉ４で、溶接
中このような溶接電流変化が〈シかえされる。第３図お
よび第４図かられかるようＫＭ接ワイヤ７の先端が鋼板
ｌの開先の中央Ｔ、から左端Ｔ３へ至る過程の溶接電流
は左端Ｔ３から中央Ｔ、へ至る過程の溶接電流に比べ大
きく、また同様に中央Ｔ１から右端Ｔ２へ至る過程の溶
接電流は右端Ｔ２から中央で、へ至る過程の溶接電流に
比べ大きい傾向がある。したがって、溶接ワイヤ７の先
端が鋼板１の開先の中央Ｔ、から左端Ｔ、に至る過程の
溶接電流積算値ＴＬ１　（第４図のＴＩ’３’４．Ｒ３
によって囲まれる面積）と、左端Ｔ３から中央Ｔ１に至
る過程の溶接電流積算値ＩＬ２　（第３図のＴＩＬＴ５
１’４’ｌによって囲まれる面積）は等しくなくＩＬｌ
−ＩＬ２〉０の傾向がある。この差を示したのが第２図
のＳＬである。また、溶接ワイヤ７の先端が鋼板１の開
先の中央Ｔ、から右端Ｔに至る過程の溶接電流積算値工
１．（第３図の”１”２’２’１で囲まれる面積）と右
端Ｔ２から中央Ｔ１に至る過程の溶接電流積算値■Ｒ２
（第４図のＴＩ　、Ｔ２１　’２１　’３によって囲ま
れる面積）は等しくなく、ｌＲ１−ＩＬ□〉０の傾向が
あることがわかる。この差を示したのが第２図のＳｎで
ある。

ここで注目すべきことは溶接電流の変化はチップ・母材
間の距離の変化によシ変動しているものと考えられてい
たが、実際には溶接ワイヤ７の先端が鋼板１の開先の左
端または右端に近ずく過程、つまりチップ・母材間の距
離が小さくなる過程は、溶接ワイヤ７の先端が開先中央
に近づく過程つま９チップ母材間の距離が大きくなる過
程に比べ溶接電流が高くなシ、チップ母材間距離だけで
ないことがわかった。

この現象の理由は必ずしも明らかでないが一定速度のワ
イヤ送給にチップ母材間距離が小さくなる速度が加えら
れた場合、見かけ上ワイヤ送給速度が大きくなり、また
、同様にチップ母材間距離が大きくなる速度が加えられ
た場合は見かけ上ワイヤ送給速度が小さくなると考えら
れる。一般にワイヤ送給速度が大きくなると溶接電流は
大きくなる傾向がある。したがって、ウイビング振幅の
中央Ｔ１から左端Ｔ３または右端Ｔ２に近づく過程の溶
接電流積算値ＩＬ１またはＩＲｌは開先の左端Ｔ３また
は右端Ｔ２から中央Ｔ１へ近づく過程の溶接電流積算値
ＩＬ２または”Ｒ２より大きくなるものと考えられる。

さて、ＳＬとＳＲを比較したとき、第５図（ａ）　、　
（ｅ）　。

（・）のように開先の中央にウイビング振幅の中心があ
る場合はＳＬとＳ８はほぼ等しい。しかし、第５図（ｂ
）　、　（ｄ）　、　（ｆ）のようにウイビング振幅の
中心が開先の左側に移動したときはＳＬ＞ＳＲとなる。

同様にウイビング振幅の中心が開先の右側に移動したと
きはＳＬ＜八となる。したがって、ＳＲに対するＳＬの
差ＳＡがＳＡ＞Ｏまたは５Ａ（ＯＫよってウイビング振
幅の中心を右側または左側に移動制御することにより溶
接線のならｂ制御ができる。溶接施工条件によってはウ
イビング中央部でトーチが左右に移動する過程での電流
値の差はほとんどないので、前記のようにウイビング全
幅にわたって溶接電流積算値を必しも測定し彦〈てもウ
イビング両端から３ｍｎ＋以内の電流値を比較するだけ
でも溶接線ならい制御ができる。すなわち、溶接ワイヤ
７の先端が鋼板１の開先の中央Ｔ１から左端Ｔｓに至る
過程のＰＬまたはＰＬｌ”Ｌ２’・・・、ＰＬｎの位置
での溶接電流値’ＬＰまたは稲Ｆ１”ＬＦ□、・・・Ｉ
　’１．Ｆｆｉと左端Ｔ３から中央Ｔ、に至る過程の九
またはＰＬ、。

ＰＬ２．・・・ｌ　ＰＬｎの位置での溶接電流値’ＬＩ
Ｒまたは’ＬＩＲ’Ｌ８２１・・・＃　’Ｌ８ｎは等し
くなくｉＬＦ　’１４＞０または１ＬＦ１　　’Ｌ８１
　＞０＃　’ＬＦ２　　’Ｌ８□〉０．・・・。

’ｔ、ｒｎ’Ｌ８ｎ＞０の傾向がある。また、溶接ワイ
ヤ７の先端が鋼＆１の開先の中央Ｔ１から右端Ｔ２に至
る過程のＰＲまたはＰＲＩＲＰＲ２”・・・、ＰＲｎの
位置での溶接′ｌＬｌ＃、値ＩＲまたはれ２１．輸、２
．・１．、ｉ□。

と右端Ｔ２から中央Ｔ、に至る過程のＰ、またはＰＢＩ
ＲＰＲ２ｔ　”’　ａ　ＰＩｌｆｉの位置での溶接ａｍ
値’Ｒ８または’ＲＩＲＩＲ’１Ｌ８２’・・・＃　’
Ｒ８ｆｉは等しくなく　’ＲＦ−礼８〉０または輸Ｆ１
　　’Ｂ８１　）ｏ　Ｉ　’ＲＦ２　　’Ｒ８２＞ＯＩ
・・・’ＲＦｆｉ　　’Ｒ１ｌ１ｌ＞０の傾向がある。

以上の手段によシ開先ならい制御が可能であるが、さら
にルート幅が変動することにより溶接ビード高さの変動
が大きくなりこれを制御する必要が生ずる場合には次の
よってしてビード高さの制御を行うことができる。まず
、第５図の（ａ）と（ｃ）または（Ｃ）と（ｅ）を比較
すればルート幅ｒが大きくなるとＳＬおよびＳ３が小さ
くなり、したがって、ｓＸ。

とＳ８の加算値Ｓ、は小さくなる。筐た、ルート幅ｒが
小さくなるとＳＬおよびＳＲが大きくなり、したがって
Ｓ、は大きくなる。工つて、ウイビング振幅を一定に保
ち溶接した場合Ｓ、の変動からルート幅の変化を検出す
ることが可能であることがわかる。

筐た、前述の第２図はルート幅がｒ＝５咽の一定でウイ
ビング振幅を変化させたときのウイビング振幅に対する
溶接を流の変化であるが、ウイビング振幅を８閣にした
ときは、ＳＬおよび八は大きくなシ制御性は良好である
がビード外観が不良となる。また、ウイビング振幅を４
閣にしたとき、ＳＬおよびＳ３は小さくなり制御性は不
良になるがビード外観は良好になる。したがって制御性
およびビード外観の両方を満足する最適のウイビング振
幅は第２図の場合は６ｔｔｒｓで、各ルート幅ｒに対し
最適のウイビング振幅が存在し、その時のＳＬとへの加
算値Ｓ、の値をルート幅ｒに対するウイビング振幅のし
きい値ＳＫとして、実験的にもとめることができる。

したがってＳ、の値がしきい値ＳＫより大きくなったと
き、ルート＠ｒは小さくなったと判断でき、溶接速度を
大きくするかま九はワイヤ送給速度を小さくし、単位長
さ当りの溶着金属量を小さくするとともにウイビング振
幅を小さくすることにより、ビード高さ一定になるよう
に制御できる。また、Ｓ、が前記のしきい値Ｓｌ工り小
さいときは、ルート幅ｒが大きくなったと判断できるた
め、溶接速度を小さくするかまたは、ワイヤ送給速度を
大きくし単位長さ当りの溶着金属量を大きくするととも
にウイビング振幅を大きくすることにより、ビード高さ
一定になるように制御することができる。

上述の制御においても、溶接施工条件によってはウイビ
ング両端よｐ３ｍｓ＋以内での電流値の測定にもとづい
て、すなわちＳＬとＳｌの和ＳＢの値に従ってビード高
さ一定になるように制御することはできる。

次に讃６図は本発明方法を具現化するための溶接装置の
一態様を示す構成図で鋼板ＩＫ設置されたレールＩＲの
上を走行する速度制御可能な定行台車１０とウイビング
周期、振幅およびならい制御機能の付いた溶接トーチ８
とを制御する制御器１６から構成されている。制御器１
６は溶接電源２と溶接トーチ８０間に配置されたシャン
ト４の出力と′ｈ接トーチ位置検出器１５の出力からの
信号を受け、スライダモータ１２、ウイビングモータ１
３、台車モータ１４ｔ−制御し、ウイビングのならり、
ウイビング周期・振幅、溶接速度を自動的に適正に調整
する装置である。

溶接時の制御動作は、溶接開始と同時にシャント４から
入力された溶接電流信号をアンプ２４を通して適当に増
幅し、検出器２５へ入力する。

一方、溶接トーチ位置検出器１５より入力される溶接ト
ーチ位置データと、ウイビング振幅設定値（最初は溶接
開始前にマニュアル入力器２０でウイビング周期、振幅
設定器２２に設定したウイビング振幅設定値）をタイミ
ング発生器２３に入力し、溶接電流検出のタイミング信
号を発生させ、検出器２５へ入力する。検出器２５では
このタイミングにて溶接電流を検出し、記憶器２６へ入
力する。記憶器２６ではこの溶接電流値がウイビング振
幅過程のどの位置の溶接電流値なのかをタイミング発生
器からの信号により分類し所定の場所に記憶する。ウイ
ビング１周期分のデータが記憶されたら、各データを演
算器２９に出力し、演算器２９はＳＬ、ＲＲ，ＳＡ　或
いはさらにＳＩｌを算出する。演算器２９は演算結果の
ＳＡをスライダ位置設定器２７に出力し、スライダ位置
設定器２７ではＳＡに応じてモータコントａ−ラ１８に
ならい制御方向と制御量を出力しスライダモータ１２を
駆動し、ならい制御を行う。また、溶接ビード高さを制
御する場合はウイビング周期、振幅設定器２２および溶
接速度設定器２８において溶接開始前にマニーアル入力
器２０．２１で設定された各設定値を演算器２９より出
力されたＳ、に応じて修正し、モータコントローラ１７
および１９を通してウイビングモータ１３および台車モ
ータ１４を制御し、溶接ビード高さ一定で良好なビード
形状となるようにウイビング周期、振幅および定行台車
速度を調整する。

以上の動作をくりかえすことにより溶接線のならいおよ
びさらに必要があれば溶接ビード高さ一定になるように
自動制御を行うことができる。

なお、特に図示はしないがシャント４とアンプ２４の間
に溶接電流信号の周波数の低す成分を選択的に通過させ
るローノぐスフィルタを接続することＫより溶接電源３
の整流時に発生するリップルや溶接のスノクツタ発生時
の溶接電流変動によるノイズが減少できさらに安定した
溶接線のならい或すはさらに溶接ビード高さが一定にな
るＬう自動制御を行うことができる。

次に本発明の実施例について説明する。

（実施例） クイピング振幅の中心が溶接線からはずれ、ならいが変
動する場合と、開先幅が変動する場合について、本発明
方法と従来方法で溶接を行い比較し九。

実験装置は第６図に示す装置を用い、本発明方法ではタ
イミング発生器２３を調整し、クイピング振幅の中央か
ら左端または中央から右端へ至る過程において、中央と
左端または中央と右端を含め等距離に８点の溶接電流値
（１゜〜％　ｔ、ｙまたはｈ０〜輸、を採取し、これら
の加算値を溶接電流積算値ｌＬ、または−１（ＩＬ１＝
’Ｌ。＋’Ｌ１＋イＬ２”ＬｉＳ　”イ＋イ　＋ｉ　　
＋ｉ　　　、Ｉ　　＝ｉ　　＋ｉ　　＋ｉ　　＋ｉ　　
＋Ｌ４　　　　Ｌ５　　　　Ｌ６　　　　Ｌ７　　　　
　ＲＩＲｏ　　　　Ｒ１Ｒ２ｍｓ輸、十輸、十輸、＋４
．）とした。同様にクイピング振幅の左端から中央また
は右端から中央へ至る過程の左端と中央または右端と中
央を含め等距離に８点の溶接電流値ｉ　〜ｉ　　または
（８８〜輸、５Ｊ　　　　　Ｌｌ５ を採取し、この加算値を溶接電流積算値工、２または！
、□（ＩＬ□””　’Ｌ８”Ｌ９”Ｌｌ。＋’ＬＩＲ　
＋’Ｌ１２”Ｌｌ５”　’Ｌ１４　＋’Ｌ１５１　工Ｒ
２＝’Ｒ８＋４．十輸、。＋４ＩＲ”Ｒ１２＋４１ｉＳ
　＋’ＩＲ４十輸、５）とした。このＩＬ１　’　”Ｒ
１’Ｉｔ、２　＊　Ｉｎ２からＳＡおよびＳＲを算出し
、ＳＡＯ値に応じて、クイピング振幅の中心位置の制御
を行い、Ｓ、の値に応じてクイピング振幅および溶接速
度ま九は溶接電流の制御を行った。

さらに、タイミング発生器２３を調整し、クイピング振
幅の左端から１鶴内側に九を、または左端から０．２，
０．４．０．６．０．８，１．０，１．２，１．４，１
．６關内側にＰＬ、・ＰＬ２・ＰＬＳ・ＰＬ４・ＰＬ５
１　ＰＬ６・ＰＬ７・ＰＬ８を設定した。同様にクイピ
ング振幅の右端から１禦鳳内側にｐＩｌを、または、右
端から０．２　、０．４　、０．６゜０．８　、１．０
　、１．２　、１．４　、１．６ｉｍ内側にＰ　ＲＩＲ
Ｐ　ＩＲ２　、ＰＨ１’ＰＩＲ４１　Ｐ２Ｓ５　ＰＲ４
＃　Ｐｉ１７＃　ＰＨ１’ｊ−設定した。Ｐ、またはＰ
Ｘ、１・ＰＬ２”　Ｌｌ１　ＰＬ４１　ＰＬ５．　ＰＬ
６・ＰＬ７１　ＰＬ８の位置におけるクイピング振幅の
中央から左端へ至る過程の溶接電流値ｉ　またはｉ　　
　ｉ　　　ｉ。

ＬＰ　　　　　　　　　　ＬＦ１’　　　Ｌｌ２’　　
　ＬＦ５１Ｌ、４・れ、５・Ｓ　ｂ　ｙ　ｂ　ｅれＦ７
’れ、８をクイピング振幅の左端から中央に至る過程の
溶接電流値’Ｌ８または％　Ｌｌ　１・’−ＩＬ２）と
しＩＲＩＲ２”Ｌｌ１３”　Ｌｌ１４”Ｌｌ１５’稲８
６Ｍ　’Ｌ！＋７’１ＬＩＲ８を採取した。同様に、Ｐ
Ｒ’ｔたはＰＩＬ、Ｉ　Ｐ、□。

ＰＲｌ”　Ｒ４”　Ｒ５”　１６”　１７”　１８の位
置におけるウイビング振幅Ｑ中央から右端へ至る過程の
溶接電流値輸、または’ＩＩＦ、・輸、２・輸２．・（
−ＩＬ２）としＩＲ４・峠、５・’ＲＦ６”　ｌＩＦ７
”　ＲＦＢをクイピング振幅の右端から中央に至る過程
の溶接電流値輸、または輸、１．輸、２゜’Ｒ８３・輸
、４・輸、５・ｉ□６・１□７．輸、８を採取した・こ
れらの溶接電流値から、演算器２９によりＳＬおよびＳ
Ｒを算出しくＳＬ＝’ＬＦ−’Ｌａまたは５Ｘ、＝４．
、。

十’Ｌｔ２＋稲Ｆｉ５　”　’ＩＪ４　”　’ＬＦ５　
”　’ＩＬＦＡ　＋’ＬＦ７”　’ＬＦ８−’Ｌ８１−
　’Ｌ８□−’ＬＢ３−　’−ＩＬ２）としＩＲＩＲ４
−稲１５−　’Ｌｆ１４−　’Ｌ８７−イ、３８および
ｓ、＝輸、−ｉ□ま九はＳ、＝輸Ｆ１＋輸Ｆ２　”　’
ＲＬ５＋４Ｆ４＋４Ｆ５＋４１４　”　’０７　”　’
ｌＦ８−　’ＩＩＮ　　’ＩＲ２−’Ｒ８３−’ＲｊＪ
−輸！１５−　’ＩＲ１６　　’ＩＲ１７−　’１８８
　’）　’さらにＳＡおよびＳ、を算出しく５Ａ＝ＳＬ
−８ＩｌおよびＳ、；ＳＬ＋５ＩＬ）、ＳＡの値に応じ
てクイピング振幅の中心位置の制御を行い、Ｓ、の値に
応じてクイピング振幅および溶接速度または溶接電流の
制御を行った。

また、従来方法はタイミング発生器２３を調整し、また
演算器２９のグミグラムを変更してクイピング振幅の左
端および右端の溶接電流ＩＬお工び工、を採取し、■、
に対するＩＬの差に応じてクイピング振幅の中心位置の
制御を行った。

溶接に用いた鋼材はＪＩＳ　Ｇ３１０１相当溶接構造用
鋼で第７図は、開先の長さ方向の１５０〜３５０■の区
間で開先の中心位置を１０ｍ＋変化させたもので、第８
図は開先の長さ方向の１５０〜３５０一区間でルートｆ
ｌＡ　ｒを５ｍ＋から１０鴫へ変化させたものである。

また溶接は下記の条件にて行りた。

溶接ワイヤ：　ＪＩＳ　Ｚ３３１２相当鋼ワイヤ　１．
６φシールドガス　：　　４００Ａ 溶接電圧　：３３ｖ 溶接姿勢　：下向 評価は、溶接ビードの幅方向および高さ方向の変動の平
均値で判断し、その結果をｉ＠１表に示す。第１表に示
すように本発明方法で溶接したとき開先の中心位置を変
化させ次第７図およびルート輪を変化させた第８図の開
先では溶接ビードの幅方向及び高さ方向のｆｖＪが小さ
く、安定した溶接ビードが得られ良好であった。

しかし、従来方法で溶接したとき、第７図の開先では溶
接ビードの幅方向の変動が大きく不安定な溶接ビードと
なり、また、第８図の開先では、溶接ビードの高さ方向
の変動が大きかったため、ともに不良であった。

（発明の効果ン 以上の実施例から明らかなように本発明はウイビング溶
接時の溶接電流変化特性に着目し、それに基づいてウイ
ビング振幅の中心位置の移動と溶接ビード高さを制御で
き、従来の溶接制御方法に比べ溶接制御が一段と安定し
、よシ良好な品質の溶接を行うことができるようになる
という効果をもたらすものであ）産業の発展に貢献する
ところ極めて大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はウイビング振幅に対する溶接電流の変化を観察
する実験装置の構成図、第２図はウイビング振幅を変化
させたとき、ジンクロスコーグで観察されたウイビング
ｔｉ暢に対する溶接電流の変化と開先に対する溶接トー
チおよび溶接ワイヤ位置と、制御性評価とビード外観評
価を示す説明図、第３図はウイビング振幅の左端から右
端に至る過程の溶接電流変化を示す説明図、第４図はウ
イビング振幅の右端から左端だ至る過程の溶接電流変化
を示す説明図、第５図はならい変動し次場合と開先幅変
動した場合の溶接電流変化を示す説明図。 第６図は本発明を適用した溶接装置の概略図、第７図お
よび第８図は実施例に用いられた鋼板および開先の寸法
形状を示す説明図である。 １・・・Ｖ溝付鋼板、２・・・溶接電源、３・・・ワイ
ヤ送給装置、４・・・シャント、５・・・ポテンシオ、
６・・・電池、７・・・溶接ワイヤ、８・・・溶接トー
チ、９・・・シンクロスコープ、Ｔ、・・・ウイビング
振幅の中央、Ｔ２・・・ウイビング振幅の右端、Ｔ３・
・・ウイビング振幅の左端、１、・・・ウイビング振幅
の左端Ｔ３から右端Ｔ２へ至る過程の中央Ｔ、における
溶接電流、１□・・・ウイビング振幅の右端Ｔ２におけ
る溶接電流、１３・・・ウイビング振幅の右端で２から
左端Ｔ、へ至る過程の中央Ｔ、における溶接電流、１４
・・・ウイビング振幅の左端Ｔ、における溶接’ｆ！流
、ＩＬ・・・ウイビングＳ＠の中央から左端に移動する
過程の溶接電流積算値、ＩＲｌ・・・ウイビング振幅の
中央から右端に移動する過程の溶接電流積算値、ＩＢ・
・・ウイビング振幅の左端から中央に移動する過程の溶
接電流積算値、工、□・・・ウイビング掻幅の右端から
中央に移動する過程の溶接電流積算値、 ＳＬ・・・ＩＬ□に対するＩＬ、の差またはｉＬ８に対
する’ＬＰの差または’Ｌａ、ｔ　’Ｌａ□ｍ　””　
ｍ　＄Ｌ、ｎの加算値に対する’ＬＦＩ　Ｉ　’ＬＦ２
９・・・Ｉ　’ＬＦｎの加算値の差、 Ｓ　・・・Ｉ　に対するｌｉｔの差または’１ｇに対す
るＲ　　　　　　１２ １　の差または輸□＃　’８８２　”・・・、輸、のＦ 加算値に対する輸、ＩＲ輸、□、・・・、輸、の加算値
の差、 １０・・・走行台車、ＩＲ・・・レール、１２・・・ス
ライダモータ、１３・・・ウイビングモータ、１４・・
・台車モータ、１５・・・溶接トーチ位置検出器、１６
・・・制御器、１７・・・モータコントローラ−ＩＬ２
）としＩＲ１８・・・モータコントローラ２．１９・・
・モータコントローラ３．２０・・・マニュアル入力器
１．２１・・・マニュアル入力器２，２２・・・ウイビ
ング周期、振幅設定器、２３・・・タイミング発生器、
２４・・・アンプ、２５・・・検出器、２６・・・記憶
器、２７・・・スライダ位置設定器、２８・・・溶接速
度設定器、２９・・・演算器、ｒ・・・ルート幅。 第１図 第２図 第５図 第７図 草花ｍｍ 第８図 単イ立　７７７ｍ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）溶接トーチを左右にウイビングさせながら溶接線
   に倣って溶接を行う消耗電極式アーク溶接において、ウ
   イビング振幅期間で溶接トーチが中央から左端へ移動す
   る過程の溶接電流積算値Ｉ＿Ｌ＿１、中央から右端へ移
   動する過程の溶接電流積算値Ｉ＿Ｒ＿１、溶接トーチが
   左端から中央へ移動する過程の溶接電流積算値Ｉ＿Ｌ＿
   ２、右端から中央へ移動する過程の溶接電流積算値Ｉ＿
   Ｒ＿２としたときＩ＿Ｌ＿２に対するＩ＿Ｌ＿１の差を
   Ｓ＿Ｌ（＝Ｉ＿Ｌ＿１−Ｉ＿Ｌ＿２）とし、Ｉ＿Ｒ＿２
   に対するＩ＿Ｒ＿１の差をＳ＿Ｒ（＝Ｉ＿Ｒ＿１−Ｉ＿
   Ｒ＿２）としてＳ＿Ｒに対するＳ＿Ｌの差のＳ＿Ａ（＝
   Ｓ＿Ｌ−Ｓ＿Ｒ）の値に応じて、溶接トーチのウイビン
   グ振幅中心位置を移動制御することを特徴とする消耗電
   極式アーク溶接方法。
2. （２）溶接トーチを左右にウイビングさせながら溶接線
   に倣って溶接を行う消耗電極式アーク溶接において、ウ
   イビング振幅期間で溶接トーチが中央から左端へ移動す
   る過程の溶接電流積算値Ｉ＿Ｌ＿１、中央から右端へ移
   動する過程の溶接電流積算値Ｉ＿Ｒ＿１、溶接トーチが
   左端から中央へ移動する過程の溶接電流積算値Ｉ＿Ｌ＿
   ２、右端から中央へ移動する過程の溶接電流積算値Ｉ＿
   Ｒ＿２としたときＩ＿Ｌ＿２に対するＩ＿Ｌ＿１の差を
   Ｓ＿Ｌ（＝Ｉ＿Ｌ＿１−Ｉ＿Ｌ＿２）としＩ＿Ｒ＿２に
   対するＩ＿Ｒ＿１の差をＳ＿Ｒ（＝Ｉ＿Ｒ＿１−Ｉ＿Ｒ
   ＿２）としてＳ＿Ｒに対するＳ＿Ｌの差のＳ＿Ａ（＝Ｓ
   ＿Ｌ−Ｓ＿Ｒ）の値に応じて、溶接トーチのウイビング
   振幅中心位置を移動制御すると共に、さらにＳ＿ＬとＳ
   ＿Ｒの加算値Ｓ＿Ｂ（＝Ｓ＿Ｌ＋Ｓ＿Ｒ）に応じて溶接
   ビード高さが一定となるように制御することを特徴とす
   る消耗電極式アーク溶接方法。
3. （３）溶接トーチを左右にウイビングさせながら溶接線
   に倣って溶接を行う消耗電極式アーク溶接においてウイ
   ビングの左端の位置をＰ＿Ｌ＿ｏ、左端から３ｍｍ内側
   の位置をＰ＿Ｌ＿ｍとしＰ＿Ｌ＿ｏからＰ＿Ｌ＿ｍの範
   囲内でＰ＿Ｌ＿ｏとＰ＿Ｌ＿ｍに等しくない任意の１点
   または２点以上の位置をＰ＿ＬまたはＰ＿Ｌ＿１、Ｐ＿
   Ｌ＿２、・・・、Ｐ＿Ｌ＿ｎ（ｎは２以上の整数）とし
   、同じくウイビング振幅の中心からＰ＿ＬまたはＰ＿Ｌ
   ＿１、Ｐ＿Ｌ＿２、・・・、Ｐ＿Ｌ＿ｎまでの距離と等
   しいウイビング振幅の右側の点をＰ＿ＲまたはＰ＿Ｒ＿
   １、Ｐ＿Ｒ＿２、・・・、Ｐ＿Ｒ＿ｎとし、ウイビング
   振幅期間で溶接トーチが中央から左端へ移動する過程で
   Ｐ＿ＬまたはＰ＿Ｌ＿１、Ｐ＿Ｌ＿２、・・・、Ｐ＿Ｌ
   ＿ｎにおける溶接電流値をｉ＿Ｌ＿Ｆまたはｉ＿Ｌ＿Ｆ
   ＿１、ｉ＿Ｌ＿Ｆ＿２、・・・、ｉ＿Ｌ＿Ｆ＿ｎ、溶接
   トーチが左端から中央へ移動する過程でＰ＿ＬまたはＰ
   ＿Ｌ＿１、Ｐ＿Ｌ＿２、・・・、Ｐ＿Ｌ＿ｎにおける溶
   接電流値をｉ＿Ｌ＿Ｓまたはｉ＿Ｌ＿Ｓ＿１、ｉ＿Ｌ＿
   Ｓ＿２、・・・、ｉ＿Ｌ＿Ｓ＿ｎ、溶接トーチが中央か
   ら右端へ移動する過程でＰ＿ＲまたはＰ＿Ｒ＿１、Ｐ＿
   Ｒ＿２、・・・、Ｐ＿Ｒ＿ｎにおける溶接電流値をｉ＿
   Ｒ＿Ｆまたはｉ＿Ｒ＿Ｆ＿１、ｉ＿Ｒ＿Ｆ＿２、・・・
   、ｉ＿Ｒ＿Ｆ＿ｎ、右端から中央へ移動する過程でＰ＿
   ＲまたはＰ＿Ｒ＿１、Ｐ＿Ｒ＿２、・・・、Ｐ＿Ｒ＿ｎ
   における溶接電流値をｉ＿Ｒ＿Ｓまたはｉ＿Ｒ＿Ｓ＿１
   、ｉ＿Ｒ＿Ｓ＿２、・・・、ｉ＿Ｒ＿Ｓ＿ｎとしｉ＿Ｌ
   ＿Ｓに対するｉ＿Ｌ＿Ｆの差をＳ＿Ｌ（＝ｉ＿Ｌ＿Ｆ−
   ｉ＿Ｌ＿Ｓ）またはｉ＿Ｌ＿Ｓ＿１、ｉ＿Ｌ＿Ｓ＿２、
   ・・・、ｉ＿Ｌ＿Ｓ＿ｎの加算値に対するｉ＿Ｌ＿Ｆ＿
   １、ｉ＿Ｌ＿Ｆ＿２、・・・、ｉ＿ｉ＿Ｆ＿ｎの加算値
   の差をＳ＿Ｌ（＝ｉ＿Ｌ＿Ｆ＿１＋ｉ＿Ｌ＿Ｆ＿２＋・
   ・・＋ｉ＿Ｌ＿Ｆ＿ｎ−ｉ＿ｉ＿Ｓ＿１−ｉ＿Ｌ＿Ｓ＿
   ２−・・・−ｉ＿Ｌ＿Ｓ＿ｎ）ｉ＿Ｒ＿Ｓに対するｉ＿
   Ｒ＿Ｆの差をＳ＿Ｒ（＝ｉ＿Ｒ＿Ｆ−ｉ＿Ｒ＿Ｓ）また
   はｉ＿Ｒ＿Ｓ＿１、ｉ＿Ｒ＿Ｓ＿２、・・・、ｉ＿Ｒ＿
   Ｓ＿ｎの加算値に対するｉ＿Ｒ＿Ｆ＿１、ｉ＿Ｒ＿Ｆ＿
   ２、・・・ｉ＿Ｒ＿Ｆ＿ｎの加算値の差をＳ＿Ｒ（＝ｉ
   ＿Ｒ＿Ｆ＿１＋ｉ＿Ｒ＿Ｆ＿２＋・・・＋ｉ＿Ｒ＿Ｆ＿
   ｎ−ｉ＿Ｒ＿Ｓ＿２−ｉ＿Ｒ＿Ｓ＿２−・・・−ｉ＿Ｒ
   ＿Ｓ＿ｎ）としたとき、Ｓ＿Ｒに対するＳ＿Ｌの差Ｓ＿
   Ａ（＝Ｓ＿Ｌ−Ｓ＿Ｒ）の値に応じて溶接トーチのウイ
   ビング振幅中心位置を移動制御することを特徴とする消
   耗電極式アーク溶接方法。
4. （４）溶接トーチを左右にウイビングさせながら溶接線
   に倣って溶接を行う消耗電極式アーク溶接において、ウ
   イビングの左端の位置をＰ＿Ｌ＿ｏ、左端から３ｍｍ内
   側の位置をＰ＿Ｌ＿ｍとしＰ＿Ｌ＿ｏからＰ＿Ｌ＿ｍの
   範囲内でＰ＿Ｌ＿ｏとＰ＿Ｌ＿ｍに等しくない任意の１
   点または２点以上の位置をＰ＿ＬまたはＰ＿Ｌ＿１、Ｐ
   ＿Ｌ＿２、・・・、Ｐ＿Ｌ＿ｎ（ｎは２以上の整数）と
   し、同じく、ウイビング振幅の中心からＰ＿ＬまたはＰ
   ＿Ｌ＿１、Ｐ＿Ｌ＿２、・・・、Ｐ＿Ｌ＿ｎまでの距離
   と等しい、ウイビング振幅の右側の点をＰ＿ＲまたはＰ
   ＿Ｒ＿１、Ｐ＿Ｒ＿２、・・・、Ｐ＿Ｒ＿ｎとしウイビ
   ング振幅期間で溶接トーチが中央から左端へ移動する過
   程でＰ＿ＬまたはＰ＿Ｌ＿１、Ｐ＿Ｌ＿２、・・・、Ｐ
   ＿Ｌ＿ｎにおける溶接電流値をｉ＿Ｌ＿Ｆまたはｉ＿Ｌ
   ＿Ｆ＿１、ｉ＿Ｌ＿Ｆ＿２、・・・、ｉ＿Ｌ＿Ｆ＿ｎ、
   溶接トーチが左端から中央へ移動する過程でＰ＿Ｌまた
   はＰ＿Ｌ＿１、Ｐ＿Ｌ＿２、・・・、Ｐ＿Ｌ＿ｎにおけ
   る溶接電流値をｉ＿Ｌ＿Ｓまたはｉ＿Ｌ＿Ｓ＿１、ｉ＿
   Ｌ＿Ｓ＿２、・・・、ｉ＿Ｌ＿Ｓ＿ｎ、溶接トーチが中
   央から右端へ移動する過程でＰ＿ＲまたはＰ＿Ｒ＿１、
   Ｐ＿Ｒ＿２、・・・、Ｐ＿Ｒ＿ｎにおける溶接電流値を
   ｉ＿Ｒ＿Ｆまたはｉ＿Ｒ＿Ｆ＿１、ｉ＿Ｒ＿Ｆ＿２、・
   ・・、ｉ＿Ｒ＿Ｆ＿ｎ、右端から中央へ移動する過程で
   Ｐ＿ＲまたはＰ＿Ｒ＿１、Ｐ＿Ｒ＿２、・・・、Ｐ＿Ｒ
   ＿ｎにおける溶接電流値をｉ＿Ｒ＿Ｓまたはｉ＿Ｒ＿Ｓ
   ＿１、ｉ＿Ｒ＿Ｓ＿２、・・・、ｉ＿Ｒ＿Ｓ＿ｎとしｉ
   ＿Ｌ＿Ｓに対するｉ＿Ｌ＿Ｆの差をＳ＿Ｌ（＝ｉ＿Ｌ＿
   Ｆ−ｉ＿Ｌ＿Ｓ）またはｉ＿Ｌ＿Ｓ＿１、ｉ＿Ｌ＿Ｓ＿
   ２、・・・、ｉ＿Ｌ＿Ｓ＿ｎの加算値に対するｉ＿Ｌ＿
   Ｆ＿１、ｉ＿Ｌ＿Ｆ＿２、・・・、ｉ＿Ｌ＿Ｆ＿ｎの加
   算値の差をＳ＿Ｌ（＝ｉ＿Ｌ＿Ｆ＿１＋ｉ＿Ｌ＿Ｆ＿２
   ＋・・・＋ｉ＿Ｌ＿Ｆ＿ｎ−ｉ＿Ｌ＿Ｓ＿１−ｉ＿Ｌ＿
   Ｓ＿２−・・・−ｉ＿Ｌ＿Ｓ＿ｎ）ｉ＿Ｒ＿Ｓに対する
   ｉ＿Ｒ＿Ｆの差をＳ＿Ｒ（＝ｉ＿Ｒ＿Ｆ−ｉ＿Ｒ＿Ｓ）
   またはｉ＿Ｒ＿Ｓ＿１、ｉ＿Ｒ＿Ｓ＿２、・・・、ｉ＿
   Ｒ＿Ｓ＿ｎの加算値に対するｉ＿Ｒ＿Ｆ＿１、ｉ＿Ｒ＿
   Ｆ＿２、・・・、ｉ＿Ｒ＿Ｆ＿ｎの加算値の差をＳ＿Ｒ
   （＝ｉ＿Ｒ＿Ｆ＿１＋ｉ＿Ｒ＿Ｆ＿２＋・・・＋ｉ＿Ｒ
   ＿Ｆ＿ｎ−ｉ＿Ｒ＿Ｓ＿１−ｉ＿Ｒ＿Ｓ＿２−・・・−
   ｉ＿Ｒ＿Ｓ＿ｎ）としたとき、Ｓ＿Ｒに対するＳ＿Ｌの
   差Ｓ＿Ａ（＝Ｓ＿Ｌ−Ｓ＿Ｒ）の値に応じて溶接トーチ
   のウイビング振幅中心位置を移動制御すると共にさらに
   Ｓ＿ＬとＳ＿Ｒの加算値Ｓ＿Ｂ（＝Ｓ＿Ｌ＋Ｓ＿Ｒ）に
   応じて溶接ビード高さが一定となるように制御すること
   を特徴とする消耗電極式アーク溶接方法。