JPS6246273B2 - - Google Patents
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- JPS6246273B2 JPS6246273B2 JP58005189A JP518983A JPS6246273B2 JP S6246273 B2 JPS6246273 B2 JP S6246273B2 JP 58005189 A JP58005189 A JP 58005189A JP 518983 A JP518983 A JP 518983A JP S6246273 B2 JPS6246273 B2 JP S6246273B2
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- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 claims 1
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K9/00—Arc welding or cutting
- B23K9/12—Automatic feeding or moving of electrodes or work for spot or seam welding or cutting
- B23K9/133—Means for feeding electrodes, e.g. drums, rolls, motors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
- Arc Welding In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアーク溶接法に関し、特に突合継手を
下向姿勢でアーク溶接する場合の溶込深さとビー
ト高さの自動制御に関するもので、溶接中、開先
のルートギヤツプの変動により生ずる溶込深さと
ビード高さの変化を、溶接現象の基本的な関係を
用いることにより、間接的に検出し、これら２つ
のビード形状値を均一に自動制御することを目的
としたものである。
下向姿勢でアーク溶接する場合の溶込深さとビー
ト高さの自動制御に関するもので、溶接中、開先
のルートギヤツプの変動により生ずる溶込深さと
ビード高さの変化を、溶接現象の基本的な関係を
用いることにより、間接的に検出し、これら２つ
のビード形状値を均一に自動制御することを目的
としたものである。
下向姿勢の突合溶接では、高電流として高い溶
着速度の得られる消耗電極型溶接、すなわちサブ
マージアーク溶接、MIG、CO2溶接が用いられる
のが一般的である。
着速度の得られる消耗電極型溶接、すなわちサブ
マージアーク溶接、MIG、CO2溶接が用いられる
のが一般的である。
このような高電流溶接法で突合継手を溶接する
ときに問題となるのは、開発のルートギヤツプの
わずかな変動によつて溶込深さ、あるいはビード
高さが影響を受けることである。すなわち、ギヤ
ツプの増加は溶込深さを増加させ、ビード高さを
減少させる。これら２つのビード形状値は溶接継
手に要求される品質のうち前提となるものであ
る。従来は、このために予じめ種々のルートギヤ
ツプに対して所望の溶込深さ、ビード高さの得ら
れる溶接条件を試行錯誤的に実験で求めておき、
溶接前にルートギヤツプを計測して、溶接条件を
調整していた。
ときに問題となるのは、開発のルートギヤツプの
わずかな変動によつて溶込深さ、あるいはビード
高さが影響を受けることである。すなわち、ギヤ
ツプの増加は溶込深さを増加させ、ビード高さを
減少させる。これら２つのビード形状値は溶接継
手に要求される品質のうち前提となるものであ
る。従来は、このために予じめ種々のルートギヤ
ツプに対して所望の溶込深さ、ビード高さの得ら
れる溶接条件を試行錯誤的に実験で求めておき、
溶接前にルートギヤツプを計測して、溶接条件を
調整していた。
最近では、溶込深さを、母板裏面の温度や幅射
熱として検出したり、あるいは片面溶接におい
て、母板裏面よりアーク光を検出するなどして、
溶接条件を自動的に制御している例などのいわゆ
る溶接プロセスの適応制御法が幾例がみられてき
ている。しかしながら、これらの先行技術例で
は、何れも母板裏面側より温度や光を検出するこ
とを前提としているので、適用範囲として、開先
ルート部と母板裏面の厚さがある値以下でないと
いけないとか、母板裏面側に温度や光の検出装置
を配置するスペースが必要であるなどの実施上の
制約を受ける。
熱として検出したり、あるいは片面溶接におい
て、母板裏面よりアーク光を検出するなどして、
溶接条件を自動的に制御している例などのいわゆ
る溶接プロセスの適応制御法が幾例がみられてき
ている。しかしながら、これらの先行技術例で
は、何れも母板裏面側より温度や光を検出するこ
とを前提としているので、適用範囲として、開先
ルート部と母板裏面の厚さがある値以下でないと
いけないとか、母板裏面側に温度や光の検出装置
を配置するスペースが必要であるなどの実施上の
制約を受ける。
本発明の目的は、溶込深さの検出を母板裏面か
ら温度やアーク光を検出するのでなく、溶接現象
の基本的な関係を用いることにより間接的に検出
し、フイラワイヤの送給速度を調節することによ
り、溶込深さと、さらにビード高さをも同時に均
一に制御しようとするものである。
ら温度やアーク光を検出するのでなく、溶接現象
の基本的な関係を用いることにより間接的に検出
し、フイラワイヤの送給速度を調節することによ
り、溶込深さと、さらにビード高さをも同時に均
一に制御しようとするものである。
以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明の基本理念を説明するための溶
接部断面を示す模式図で、ここではＶ開先の場合
を例にとつている。
接部断面を示す模式図で、ここではＶ開先の場合
を例にとつている。
第１図において、溶接電流はＩ、アーク電圧
Ｅ、溶接速度Ｖの一定条件で下向突合溶接が行な
われると、実線で示す正規の（ルートギヤツプが
ゼロ）Ｖ開先形状から破線で示すようなギヤツプ
ｇの開いた開先形状に変化すると、溶接ビードの
断面は、実線Ｂで示す断面から破線B′で示すよう
に変化する。第１図でhmは溶接金属の全高さで
ある。この場合、溶接入熱（ＩΓＥ／Ｖ）が一定
ならば、ギヤツプの増加に対し溶込深さは増加
し、ビード高さは減少するが、ビード幅及びビー
ドの全断面積は変化しない。このような現象は文
献（岡田；「片面溶接における最適溶接条件の選
定方法」溶接アーク物理委員会資料、79−423、
54年11月29日）などですでに指摘されているとこ
ろで、第２図はそこからの引用であるが、ルート
ギヤツプの増加に対して溶込深さは増加するもの
の、ビード幅、ビード断面積は変化しない。
Ｅ、溶接速度Ｖの一定条件で下向突合溶接が行な
われると、実線で示す正規の（ルートギヤツプが
ゼロ）Ｖ開先形状から破線で示すようなギヤツプ
ｇの開いた開先形状に変化すると、溶接ビードの
断面は、実線Ｂで示す断面から破線B′で示すよう
に変化する。第１図でhmは溶接金属の全高さで
ある。この場合、溶接入熱（ＩΓＥ／Ｖ）が一定
ならば、ギヤツプの増加に対し溶込深さは増加
し、ビード高さは減少するが、ビード幅及びビー
ドの全断面積は変化しない。このような現象は文
献（岡田；「片面溶接における最適溶接条件の選
定方法」溶接アーク物理委員会資料、79−423、
54年11月29日）などですでに指摘されているとこ
ろで、第２図はそこからの引用であるが、ルート
ギヤツプの増加に対して溶込深さは増加するもの
の、ビード幅、ビード断面積は変化しない。
第３図は発明者らがＶ開先継手のサブマージア
ーク溶接で行なつた実験結果で、溶接条件は
1400A、40V50cm／minとし、軟鋼ワイヤ（4.8
φ）で行なつた。図はギヤツプの変化に対するビ
ード形状寸法（単位mm）の変化を示しており、開
先のルート部をゼロ位置として溶込の位置
（Ｐ）、ビード表面の位置(h)を、さらにビード全高
hmとビード幅（Ｗ）が示してある。図から明ら
かに、ギヤツプ(g)の増加に対しｐとｈは平行的に
降下し、一方、hmとＷはほぼ一定値を保つてい
る。
ーク溶接で行なつた実験結果で、溶接条件は
1400A、40V50cm／minとし、軟鋼ワイヤ（4.8
φ）で行なつた。図はギヤツプの変化に対するビ
ード形状寸法（単位mm）の変化を示しており、開
先のルート部をゼロ位置として溶込の位置
（Ｐ）、ビード表面の位置(h)を、さらにビード全高
hmとビード幅（Ｗ）が示してある。図から明ら
かに、ギヤツプ(g)の増加に対しｐとｈは平行的に
降下し、一方、hmとＷはほぼ一定値を保つてい
る。
この場合にＸ線透視により溶接中のワイヤ先端
位置(e)を観察し、図にプロツトしているが、ｐと
ｈの変化と平行的に変化している。このような現
象は、Ｖ開先に限らず、Ｉ開先、Ｖ型開先でも同
ようであつた。
位置(e)を観察し、図にプロツトしているが、ｐと
ｈの変化と平行的に変化している。このような現
象は、Ｖ開先に限らず、Ｉ開先、Ｖ型開先でも同
ようであつた。
すなわち、溶接入熱（Ｉ・Ｅ／Ｖ）が一定であ
れば開先のギヤツプの増加に対し、溶込深さ
（ｐ）とビード表面の高さ(h)は平行的関係で変化
し、かつこの時のワイヤ先端の位置(e)もp.hと平
行的に変化する。従つて、ワイヤ先端の位置(e)を
何らかの方法で検出すれば溶込深さとビード表面
の高さの変化が検出できる。
れば開先のギヤツプの増加に対し、溶込深さ
（ｐ）とビード表面の高さ(h)は平行的関係で変化
し、かつこの時のワイヤ先端の位置(e)もp.hと平
行的に変化する。従つて、ワイヤ先端の位置(e)を
何らかの方法で検出すれば溶込深さとビード表面
の高さの変化が検出できる。
そこで本発明ではこのワイヤ先端位置の検出
を、アーク電圧が一定となるようにトーチ高さを
移動制御する定アーク長制御法におけるトーチ高
さの移動変位（△ｙ）で間接的に検出するもので
ある。
を、アーク電圧が一定となるようにトーチ高さを
移動制御する定アーク長制御法におけるトーチ高
さの移動変位（△ｙ）で間接的に検出するもので
ある。
第４図は、第１図の状態を溶接電流Ｉ、電ワイ
ヤ２の送給速度（Vf）を一定として、アーク電
圧Ｅが一定となるように、図示しないトーチ高さ
駆動装置にて定アーク長制御を行なつた場合の溶
融金属の形状と電極チツプ１の移動状態を側面か
ら模式的に示している。図で実線がギヤツプ０の
場合、破線はギヤツプ量ｇと過大になつた場合で
ある。ここで電極ワイヤ２は非消耗電極でも本発
明の目的は同ようになり立つ。すなわち定アーク
長制御を行なえば、トーチ高さの変位（△ｙ）
は、電極先端の移動量に等しく、従つて溶込深さ
の変化△ｐ、ビード表面の高さ変化（△ｈ）とも
等しい。
ヤ２の送給速度（Vf）を一定として、アーク電
圧Ｅが一定となるように、図示しないトーチ高さ
駆動装置にて定アーク長制御を行なつた場合の溶
融金属の形状と電極チツプ１の移動状態を側面か
ら模式的に示している。図で実線がギヤツプ０の
場合、破線はギヤツプ量ｇと過大になつた場合で
ある。ここで電極ワイヤ２は非消耗電極でも本発
明の目的は同ようになり立つ。すなわち定アーク
長制御を行なえば、トーチ高さの変位（△ｙ）
は、電極先端の移動量に等しく、従つて溶込深さ
の変化△ｐ、ビード表面の高さ変化（△ｈ）とも
等しい。
そこで図の破線（過大ギヤツプｇ）の状態で、
図示のように溶接電流、溶接速度など他の溶接条
件を一定としてフイラーワイヤの送給速度
（Vf）を増加して行くと、第１図の開先内の溶着
金属量が増加し、一方、入熱（Ｉ・Ｅ／Ｖ）が一
定であるので、前記した通りビードの全断面積、
ビード高さ、ビード幅が変らず、溶込の深さ位置
とビード表面位置が上昇していき、実線で示すも
との位置に戻すことができる。なお第４図におい
てアーク直下の溶鋼面とビード表面間の溶鋼ヘツ
ド（hp）は、溶接電流に対応関係にあり、溶接
電流Ｉが一定であればhpも常に一定であること
が前記のＸ線透視にて同ように確認されている。
図示のように溶接電流、溶接速度など他の溶接条
件を一定としてフイラーワイヤの送給速度
（Vf）を増加して行くと、第１図の開先内の溶着
金属量が増加し、一方、入熱（Ｉ・Ｅ／Ｖ）が一
定であるので、前記した通りビードの全断面積、
ビード高さ、ビード幅が変らず、溶込の深さ位置
とビード表面位置が上昇していき、実線で示すも
との位置に戻すことができる。なお第４図におい
てアーク直下の溶鋼面とビード表面間の溶鋼ヘツ
ド（hp）は、溶接電流に対応関係にあり、溶接
電流Ｉが一定であればhpも常に一定であること
が前記のＸ線透視にて同ように確認されている。
第５図は、本発明を実施するための溶接機構と
制御系の一例を示すブロツク図で単電極溶接の場
合で示しているが多電極溶接であつても適用でき
ることはいうまでもない。また図で１２は一定速
度で送給される消耗電極ワイヤであるが非消耗性
の電極を用いてもよい。２４は、本発明の主目的
たる溶込み、ビード高さの制御に用いる別個のフ
イラーワイヤである。
制御系の一例を示すブロツク図で単電極溶接の場
合で示しているが多電極溶接であつても適用でき
ることはいうまでもない。また図で１２は一定速
度で送給される消耗電極ワイヤであるが非消耗性
の電極を用いてもよい。２４は、本発明の主目的
たる溶込み、ビード高さの制御に用いる別個のフ
イラーワイヤである。
第５図において１０は溶線母材であり、トーチ
チツプ１１との間に溶接電源１３が接続されてい
る。主溶接ワイヤ１２は一定速度Vfで送給さ
れ、チツプ１１を介して通電を受けつつ、チツプ
１１下端から一定の突出長Exで突出してアーク
長laが保たれるように定アーク長制御されてい
る。この定アーク長制御の系はこの図ではアーク
電圧検出器１４によるアーク電圧Ｅと、設定器１
５による設定電圧Eoとを差動増幅器１６で比較
して、その差が常に零となるようにドライバ１７
を介してトーチ昇降モータ１８を制御するものと
なつており、このトーチ１１の昇降を検出するた
めにポテンシヨメータ１９が付加されている。こ
こでこのポテンヨメータ１９は前述の△ｙを検出
するためのものであり、勿論別の均等手段に置き
換えてもよい。
チツプ１１との間に溶接電源１３が接続されてい
る。主溶接ワイヤ１２は一定速度Vfで送給さ
れ、チツプ１１を介して通電を受けつつ、チツプ
１１下端から一定の突出長Exで突出してアーク
長laが保たれるように定アーク長制御されてい
る。この定アーク長制御の系はこの図ではアーク
電圧検出器１４によるアーク電圧Ｅと、設定器１
５による設定電圧Eoとを差動増幅器１６で比較
して、その差が常に零となるようにドライバ１７
を介してトーチ昇降モータ１８を制御するものと
なつており、このトーチ１１の昇降を検出するた
めにポテンシヨメータ１９が付加されている。こ
こでこのポテンヨメータ１９は前述の△ｙを検出
するためのものであり、勿論別の均等手段に置き
換えてもよい。
さて本発明で行なうフイラーワイヤ２４の送給
速度vfの制御系は、前記ポテンシヨメータ１９の
出力ｙと、ポテンシヨメータの基準値yoを与え
る基準設定器２０と、これらの値の差△ｙを計算
する差動増幅器２１と、その出力△ｙの値に対応
してフイラーワイヤ２４の送給モータ２３を駆動
する制御器２２とを備えており、駆動制御器２２
は図の位置関係の場合でいうと、△ｙ＜０すなわ
ちｙ＜yoいい換えればトーチ高さが基準位置よ
りも下降しているとき、△ｙに比例した加速度で
モータ２３を増速し、△ｙ＝０となつたとき、増
速がやみ、その時点でのモータの送給速度vfを保
つ。逆に△ｙ＞０（＞yo）の場合（これは例え
ば仮付ビードがあつた場合などに起る）は減速
し、△ｙ＝０となるように制御する。ここでトー
チ高さの基準設定器２０による基準値設定には、
標準の開先状態でのポテンシヨメータ１９の値を
記憶する記憶器を設定器として用いるようにして
もよい。
速度vfの制御系は、前記ポテンシヨメータ１９の
出力ｙと、ポテンシヨメータの基準値yoを与え
る基準設定器２０と、これらの値の差△ｙを計算
する差動増幅器２１と、その出力△ｙの値に対応
してフイラーワイヤ２４の送給モータ２３を駆動
する制御器２２とを備えており、駆動制御器２２
は図の位置関係の場合でいうと、△ｙ＜０すなわ
ちｙ＜yoいい換えればトーチ高さが基準位置よ
りも下降しているとき、△ｙに比例した加速度で
モータ２３を増速し、△ｙ＝０となつたとき、増
速がやみ、その時点でのモータの送給速度vfを保
つ。逆に△ｙ＞０（＞yo）の場合（これは例え
ば仮付ビードがあつた場合などに起る）は減速
し、△ｙ＝０となるように制御する。ここでトー
チ高さの基準設定器２０による基準値設定には、
標準の開先状態でのポテンシヨメータ１９の値を
記憶する記憶器を設定器として用いるようにして
もよい。
以上、本発明によれば、下向姿勢で行なう突合
溶接において、開先のルートギヤツプの変化に関
係なく母板の板厚に対応した溶込深さ、ビード高
さを一定とすることができ、その実用的効果が極
めて大きい。
溶接において、開先のルートギヤツプの変化に関
係なく母板の板厚に対応した溶込深さ、ビード高
さを一定とすることができ、その実用的効果が極
めて大きい。
第１図はアーク溶接による溶接部断面を示す模
式図、第２図はルート間隙を変えたときのビード
幅、ビード断面積および溶込深さの変化を示すグ
ラフ、第３図はルート間隙を変えた時の溶込深
さ、ビード高さ、ビード幅、ビードの全高、及び
電極先端位置を示すグラフ、第４図は開先ギヤツ
プ変化による溶込深さ、ビード高さの変化する様
子を溶接部のルートに沿つた縦断面で示す模式
図、第５図は本発明の一実施例に係る制御系のブ
ロツク図である。 １０：母材、１１：トーチチツプ、１２：溶接
ワイヤ、１３：溶接電源、１４：アーク電圧検出
器、１８：トーチ昇降モータ、１９：ポテンシヨ
メータ、２０：設定器、２１：増幅器、２２：ド
ライバ、２３：フイラワイヤ送給モータ、２４：
フイラワイヤ。
式図、第２図はルート間隙を変えたときのビード
幅、ビード断面積および溶込深さの変化を示すグ
ラフ、第３図はルート間隙を変えた時の溶込深
さ、ビード高さ、ビード幅、ビードの全高、及び
電極先端位置を示すグラフ、第４図は開先ギヤツ
プ変化による溶込深さ、ビード高さの変化する様
子を溶接部のルートに沿つた縦断面で示す模式
図、第５図は本発明の一実施例に係る制御系のブ
ロツク図である。 １０：母材、１１：トーチチツプ、１２：溶接
ワイヤ、１３：溶接電源、１４：アーク電圧検出
器、１８：トーチ昇降モータ、１９：ポテンシヨ
メータ、２０：設定器、２１：増幅器、２２：ド
ライバ、２３：フイラワイヤ送給モータ、２４：
フイラワイヤ。
Claims (1)
- １ ワイヤを定速送給する消耗電極型もしくは非
消耗電極型のアーク溶接によつて、電極とは別個
に消耗金属をアーク柱もしくは溶融池に連続的に
供給し、Ｉ型もしくはＶ型の開先を下向姿勢で溶
接するに際し、アーク電圧を検出し、この検出値
が所定の基準アーク電圧と一致するように電極高
さ方向移動装置により上記電極と上記別個の消耗
金属の供給装置を一体的に瞬時的に移動修正し、
上記電極の高さ方向の位置を検出し、この検出さ
れた値が、予じめ定めた所定の基準値となるよう
に溶接電流、溶接速度など他の溶接条件を一定と
して上記別個の消耗金属の供給速度を増減させる
ことを特徴とするアーク溶接方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP518983A JPS59130682A (ja) | 1983-01-18 | 1983-01-18 | ア−ク溶接法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP518983A JPS59130682A (ja) | 1983-01-18 | 1983-01-18 | ア−ク溶接法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59130682A JPS59130682A (ja) | 1984-07-27 |
| JPS6246273B2 true JPS6246273B2 (ja) | 1987-10-01 |
Family
ID=11604269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP518983A Granted JPS59130682A (ja) | 1983-01-18 | 1983-01-18 | ア−ク溶接法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59130682A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11577256B2 (en) | 2019-05-22 | 2023-02-14 | Doosan Enerbility Co., Ltd. | Horizontal electrostatic precipitator and electrostatic precipitation method using the same |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61286065A (ja) * | 1985-06-11 | 1986-12-16 | Toshiba Corp | テイ−チングプレイバツク型配管溶接装置 |
| JPS63104782A (ja) * | 1986-10-20 | 1988-05-10 | Nkk Corp | ア−ク溶接の溶込制御方法 |
| JP6525625B2 (ja) * | 2015-02-10 | 2019-06-05 | 株式会社ダイヘン | ２ワイヤ溶接制御方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5419443A (en) * | 1977-07-13 | 1979-02-14 | Hitachi Ltd | Bead welding method |
-
1983
- 1983-01-18 JP JP518983A patent/JPS59130682A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5419443A (en) * | 1977-07-13 | 1979-02-14 | Hitachi Ltd | Bead welding method |
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| US11577256B2 (en) | 2019-05-22 | 2023-02-14 | Doosan Enerbility Co., Ltd. | Horizontal electrostatic precipitator and electrostatic precipitation method using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59130682A (ja) | 1984-07-27 |
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