JPS62292269A - 水平開先溶接方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） この発明は水平開先溶接方法に関するものである。

（従来の技術） 第５図に示すように、水平に配置した第１母材５１に、
開先５３を形成した第２母材５２を直角に突合せ、上記
開先５３表面、第１母材５１表面及び溶着金ＷＩｋ５４
表面にて形成される略断面三角形のし形水平開先継手５
５を、ロボット溶接装置等の自動溶接装置によりて多層
盛溶接する場合には、各パスト・・１５毎に溶接トーチ
のねらい位置（溶接ワイヤ先端ねらい位置）を予め上記
自動溶接装置に教示しておく必要があるが、従来におい
ては、溶接作業者が各パスト・・１５毎に前パスのビー
ドの状況を見て、当該パスにおける溶接トーチねらい位
置を教示するようにされている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら上記のように、溶接作業者が前パスのビー
ドの状況を見て当該パスにおける溶接トーチねらい位置
を教示するのでは、その教示に時間がかかり、また連続
して溶接を行なうことができないため、作業能率を向上
することができないという欠点がある。

そこで本発明者等は、熟練溶接作業者の行なった多層盛
溶接継手の積層パターンを観察し、この積層パターンが
規則正しい一定のパターンを描くことを知見し、本発明
をなすに至ったのであり、その目的は、各パス毎の溶接
トーチねらい位置を正確にかつ自動的に設定することの
できると共に、連続して溶接を行なうことのできる水平
開先溶接方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明の水平開先溶接方法においては、水平に
配置した第１母材に、開先を形成した第２母材を略直角
に突合せ、上記開先表面、第１母材表面及び溶着金属表
面にて形成される略断面三角形のし形水平開先継手を溶
接する方法であって、上記開先継手の溶着断面積を該開
先継手の形状因子に基づいて求める一方、上記溶着断面
積を溶接電流値と溶接速度とによって定まる１パス当り
の溶着断面積にて除して上記開先継手の溶接に必要なパ
ス数を算出し、予め各種溶着層数に対応して設定したパ
ス数の中から上記必要とするパス数に近い設定パス数を
選択し、この選択した設定パス数に上記１パス当りの溶
着断面積を乗じて予想溶着断面積を求め、この予想溶着
断面積にて上記開先継手の略三角形の溶着断面と同一も
しくは相似形の予想溶着断面を設定し、この予想溶着断
面の上記開先に対応する辺を上記選択した設定パス数に
対応する溶接層数にて分割すると共に、各分割点から上
記溶着金属表面と平行な線及び水平線をそれぞれ延ばし
て、上記開先に対応する辺、第１母材に対応する辺及び
上記各線の交差点を各パスにおける上記溶接トーチのね
らい位置とするようにしである。

（作用） 上記のように、予め各種溶接層数に対応して設定したパ
ス数の中から開先継手の溶接に必要とするパス数に近い
設定パス数を選択し、この設定パス数を基準に予想溶着
断面積を求めて予想溶着断面を設定するようにすると、
以後上記のように所定の手順を経ることにより、熟練作
業者が行なうのと同様に各パス毎の溶接トーチねらい位
置を正確にかつ自動的に設定することが可能となる。し
たがって従来、溶接作業者が要していた教示のための時
間を削減して作業能率を向上することが可能となる。

（実施例） 次にこの発明の水平開先溶接方法の具体的な実施例につ
き、図面を参照しつつ詳細に説明する。

この実施例方法においては、上記第５図に示した多層盛
水平開先溶接を行なうに際し、まず次のようにして各パ
スト・・１５毎の溶接トーチねらい位置を設定する。こ
の場合、第３図に示すように、まず開先５３表面、第１
母材５１表面及び溶着金属５４表面にて形成される断面
三角形のし形水平開先継手５５の溶着断面積を求めるが
、この溶着断面積は該し形水平開先継手５５の形状因子
に基づいて求める。例えば第１母材５１の表面と第２母
材５２の表面との交点ｄと継手ルー）ａとの間の距離す
なわち開先深さＤと、上記交点ｄと溶着金属表面下端Ｃ
との間の距離すなち脚長りと、上記開先５３の開先角度
α等に基づいて求める。つまり底辺ａｃ、高さｂｄの三
角形の面積を求める訳である。なお上記脚長りは開先深
さＤ以下の適当な長さに予め設定される。次に上記によ
って求めたし形水平開先継手５５の溶着断面積を溶接電
流値及び溶接速度によって定まる１パス当りの溶着断面
積にて除して上記し形水平開先継手の溶接に必要なパス
数を算出する。そして第１表に示すように、予め各種溶
接層数に対応して設定したパス数の中から上記必要とす
るパス数と同数のものか、同数のものがなければ上記必
要とするパス数よりも多い設定パス数であって最も近い
パス数を溶接パス数として選択する。次いで選択した設
定パス数に上記１パス当りの溶着断面積を乗じて予想溶
着断面積を求める。上記において、必要とするパス数以
上の設定パス数を選択するのは、脚長が不足して継手強
度が不十分となるのを防止するためである。なお、上記
溶接層数と設定パス数との関係は、例えば熟練溶接作業
者の積層パターン等を参考にして決定する。

第１表 次に、上記予想溶着断面積にて、第１図に示すように、
し形水平開先継手５５の三角形の溶着断面と同一もしく
は相憤形の予想溶着断面を設定する。

図は第１表において溶接層数５、設定パス数１５を選択
した場合の予想溶着断面を示しているが、溶着金属５４
表面よりも予想溶着断面がはみ出して描かれているのは
、上記において算出した必要とするパス数が設定パス数
１５よりも少なかったことを示している。次に上記予想
溶着断面の上記開先５３に対応する辺を上記選択した設
定パス数に対応する溶接層数にて分割（この例では５分
割）すると共に、各分割点イ、口、ハ、二から上記溶着
金属５４表面と平行な線及び水平線をそれぞれ延ばして
、上記開先５３に対応する辺、第１母材５１に対応する
辺及び上記各線の交差点を各パスト・・１５における溶
接トーチのねらい位置５６とする。例えば第１番目のパ
ス１の場合であれば二辺の交点つまり継手ルー）ａを溶
接トーチねらい位置５６とし、第８番目のパス８の場合
であれば分割点イから水平方向に延びる線と分割点ハか
ら斜め下方に延びる線との交点を溶接トーチねらい位置
５６とし、第１５番目のパス１５であれば分割点二を溶
接トーチねらい位置５６とするのである。第２図は上記
第１表において溶接層数８、設定パス数３６を選択した
場合の予想溶着断面を示しているが、第１図との対比に
おいて明らかなように、いずれの溶接層数の場合にも、
溶接トーチねらい位置５６が幾何学的図形により、画一
的に導出されることが分かる。そこで上記のようにして
設定した各溶接トーチねらい位置に溶接トーチを位置さ
せるに際しては、第４図に示すように、タッチセンサー
等にて予め記憶した溶接線つまり上記両母材５１．５２
の表面の交点ｄを原点とし、上記各ねらい位置５６・・
５６でのＸ軸とＹ軸との座標に対応した距離だけ記憶位
置を位置修正するようにする。

次に各溶接トーチねらい位置５６における溶接トーチの
ねらい角度を設定するが、このねらい角度としては、例
えば第４図に示すように、し形水平開先継手５５に向け
て溶接トーチ５７を配置し、その先端を水平線に接触さ
せた際におけるトーチと上記水平線とのなす角度θを基
準とする。上記第１図及び第２図中のカッコ内に表示す
る数値は、開先角度５０°における各パス毎の溶接トー
チねらい角度θの一例を示しているが、これらは熟練溶
接作業者が実際に行なった作業を観察することによって
導き出したものであり、次のような特徴を有している。

すなわち第１図と第２図との比較において明らかなよう
に、いずれの場合も終りから２層目の各パス群は、それ
ぞれその溶接トーチねらい角度が前層よりも大きい角度
５５．５°に設定されると共に、最終層の各パス群の溶
接トーチねらい角度はそれぞれ上記路りから２Ｎ目の各
パス群の場合よりも小さく、かつ終りから３層目以前の
各パス群の角度よりも大きい角度５０°に設定され、ま
た上記２層における開先５３に対応する辺上の各パス１
０．１５．２８．３６の溶接トーチねらい角度は、それ
ぞれ同一層のパス群の溶接トーチねらい角度よりも小さ
い角度３３．３°、４４．４°に設定されている。また
上記開先５３に対応する辺上の他の各パス群１．３．６
．１０．１５．２１は、それぞれ最も小さい角度２７．
７°に設定されており、その他残りのパス群はそれぞれ
所定の角度４４．４゜に設定されている。上記のように
最終層における溶接トーチねらい角度が終りから２層目
における溶接トーチねらい角度よりも小さく設定されて
いるのは、ビード表面外観を向上するためであり、また
開先５３に対応する辺上の各パス群の溶接トーチねらい
角度が、他よりも小さく設定されているのは、開先角度
αによる制限を受ける等の理由によるものである。上記
のことから、いずれの予想溶着断面においても、その各
パス毎の溶接トーチねらい角度θの変化のパターンは共
通していることが明らかである。なお開先角度αの異な
るし形水平開先継手５５の溶接を行なうに際しては、θ
−ｋ・αというように開先角度αに比例して各パス毎の
溶接トーチねらい角度θを増減することにより、即座に
修正することが可能となる。なおｋはパス数による定数
を示す。

そこで上記のようにして設定した溶接トーチねらい位置
及びねらい角度に基づいてし形水平開先継手５５の自動
開先溶接を行なうが、上記実施例方法によれば、開先の
形状因子及び使用するアーク溶接電流値、溶接速度を入
力すれば、当該し形水平開先継手５５に最適の溶接トー
チねらい位置及びねらい角度を略正確にかつ自動的に設
定できることとなる。

なお、上記実施例においては溶接トーチねらい位置を設
定するに際し、設定パス数の中から必要とするパス数以
上のものを選択する例を挙げたが、これに限られるもの
ではなく、必要とするパス数以下の設定パス数を選択し
てもよい０例えば必要パス数が設定パス数を僅かに越え
ているような場合には、大幅に多い設定パス数を選択す
るより、僅かに少ない設定パス数を選択した方が経済性
等の点で優れていることがあるからである。

（発明の効果） この発明の水平開先溶接方法においては、各パス毎の溶
接トーチねらい位置を正確にかつ自動的に設定すること
ができ、この結果、連続した溶接を行なうことが可能と
なる。したがって従来、溶接作業者が要していた教示の
ための時間を削減して作業能率を向上させることが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の水平開先溶接方法の一
実施例を説明するためのもので、第１図及び第２図はそ
れぞれし形水平開先継手の予想溶着断面図、第３図及び
第４図はそれぞれし形水平開先継手部の模式図、第５図
は溶接作業者による水平開先溶接の積層パターン図であ
る。 １〜３６・・・パス、５１・・・第１母材、５２・・・
第２母材、５３・・・開先、５４・・・溶着金属、５５
・・・し形水平開先継手、５６・・・溶接トーチねらい
位置、５７・・・溶接トーチ、イ、口、ハ、二、ホ、へ
、ト・・・分割点。 特許出願人　　　　　　　　川崎重工業株式会社］ 第３図 第４図 丁　　　］ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、水平に配置した第１母材に、開先を形成した第２母
   材を略直角に突合せ、上記開先表面、第１母材表面及び
   溶着金属表面にて形成される略断面三角形のレ形水平開
   先継手を溶接する方法であって、上記開先継手の溶着断
   面積を該開先継手の形状因子に基づいて求める一方、上
   記溶着断面積を溶接電流値と溶接速度とによって定まる
   １パス当りの溶着断面積にて除して上記開先継手の溶接
   に必要なパス数を算出し、予め各種溶接層数に対応して
   設定したパス数の中から上記必要とするパス数に近い設
   定パス数を選択し、この選択した設定パス数に上記１パ
   ス当りの溶着断面積を乗じて予想溶着断面積を求め、こ
   の予想溶着断面積にて上記開先継手の略三角形の溶着断
   面と同一もしくは相似形の予想溶着断面を設定し、この
   予想溶着断面の上記開先に対応する辺を上記選択した設
   定パス数に対応する溶接層数にて分割すると共に、各分
   割点から上記溶着金属表面と平行な線及び水平線をそれ
   ぞれ延ばして、上記開先に対応する辺、第１母材に対応
   する辺及び上記各線の交差点を各パスにおける上記溶接
   トーチのねらい位置とすることを特徴とする水平開先溶
   接方法。