JPS6289570A - プラズマキ−ホ−ル溶接におけるア−クフレ−ムの偏向角検出装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、プラズマキーホール溶接におけるアークフ
レームの偏向角検出装置に関するものである。

【従来技術とその問題点〕

プラズマキーホール溶接は、本来溶接能率が高く且つ高
品質な溶接部が得られることから、ステンレス鋼管の縦
シームを溶接する場合等に用いられている。しかし、安
定な溶接を行なうための溶接条件範囲は非常に狭いため
に、オペレータが溶接部を絶えず監視しながら、勘にた
よって溶接条件を微調整しているのが現状である。

例えば、溶接中に溶接部に形成されたキーホールからア
ークフレームが正常に出ているか否かを肉眼によって確
認しながら溶接を行なっていた。

このようなことから、プラズマキーホール溶接が本来有
する、高能率で溶接できるという利点を充分に発揮する
ことができなかった。高能率および高稼動率が要求され
るＵＯＥ管の溶接にプラズマキ−ホール溶接が普及しな
いのは、上述した理由により、溶接の自動化が困難なた
めである。

〔発明の目的〕

従って、この発明の目的は、プラズマキーホール溶接の
自動化を図る際に使用する、プラズマキーホール溶接に
おけるアークフレームの偏向角検出装置を提供すること
にある。

（発明の概要〕 この発明は、所定位置にプラズマ溶接トーチを垂直に固
定し、被溶接物と前記溶接トーチとの間にプラズマアー
クを発生させ、前記被溶接物を所定速度で連続的に移動
させて前記被溶接物をプラズマキーホール溶接する際に
使用される、前記被溶接物の下面に溶接線を跨いで前記
溶接線にそって当てかわれるパークシールド治具と、前
記パックシールド治具の底部に前記溶接線にそって設け
られた複数個の受光素子と、前記受光素子の出力信号に
基づいて偏向角を演算するための手段とから７とること
に特徴を有するものである。

（発明の構成〕 本願発明者等は、プラズマキーホール溶接の自動化を図
るべく鋭意研究を重ねた。この結果、次のような知見を
得た。

第１図に示すように、プラズマ溶接トーチ１（以下、溶
接トーチという）と被溶接物２との間にプラズマアーク
３を発生させ、被溶接物２を図中矢印方向に連続的に移
動させて、被溶接物２を溶接する場合、プラズマアーク
３によって被溶接物２の裏面には、キーホール４が形成
され、キーホール４からアークフレーム５が出る。

上記アークフレーム５は、溶接進行方向に対して後方に
角度（θ）だけ偏向することに着目し、前記偏向角（θ
）と溶接速度（？）との関係を調べた。この結果、これ
らの間には、第２図に示すような関係があることがわか
った。また、溶接速度（１Ｐ）以外の溶接条件、例えば
、溶接電流等によっても前記偏向角（θ）は、溶接速度
（？）におけるとほぼ同様に変化することもわかった。

従って、最適溶接条件下における最適偏向角（θ。）を
予め求めておき、偏向角（のが常に最適偏向角（θ。）
と等しくなるように、上述した溶接条件を調整すれば、
プラズマキーホール溶接の自動化を図ることができる。

この発明は、上述した知見に基づいてなされたものであ
り、以下に、この発明の一実施態様を図面を参照しなが
ら説明する。

第３図は、この発明の一実施態様の偏向角検出装置によ
って、アークフレーム５の偏向角（のを検出している状
態を示す断面図である。

第３図において、図中矢印方向に連続的に移動する被溶
接物２は、所定位置に垂直に固定された溶接トーチｌと
被溶接物２との間に発生するプラズマアーク３によって
溶接される。被溶接物２の裏面には、その溶接線を跨い
で溶接線方向にそってコ字形のパックシールド治具６が
水平に摺動部材マを介して当てかわれている。パックシ
ールド治具６の底には、溶接線方向にそって複数個の受
されている。即ち、溶接線Ｕ）を中心として左右１対の
受光素子８ａ　、　８’ａ　、　８ｂ　、　８’ｂ　、
・・・が溶接線方向に等間隔をあけて配列されている。

１対の受光素子８ａ　、　８’ａ　、　８ｂ　、　８’
ｂ・・・の出力信号は、対ごとに平均化され、受光素子
出力／偏向角変換器（図示せず）に送られる。パックシ
ールド治具６内には、アルゴンガス等の不活性ガスが供
給される。

なお、１対の受光素子８ａ　、ぎａ、８ｂ、８’ｂ・・
・の出力信号を対ごとに平均化するのは、アークフレー
ム５が溶接線＠）からずれた場合の偏向角（θ）の検出
誤差をなくすためである。

上述のように構成されている偏向角検出装置において、
アークフレーム５が、例えば、受光素子８ｃ　、　８’
ｃの溶接線Ｕ）上にあるとすると、第５図に示すように
、受光素子８ｃ　、　８’ｃの出力信号が最大となり、
そこから遠ざかる受光素子の出力信号ｅ１ど小さくなる
。従って、このことから逆に出力信号が最大となる受光
素子の位置を検出すれば、この位置にアークフレームが
到達していることがわかる。

対ごとに平均化された受光素子８ａ　、　８’ａ　、　
８ｂ。

８’ｂ・・・の出力信号が、受光素子出力／偏向角変換
器に送られると、ここで、偏向角（θ）が演算される。

このようにして演算された偏向角（θ）は、制御器（図
示せず）に予め設定された最適偏向角（θ０）と比較さ
れ、そして、偏向角（θ）が最適偏向角（θ。）と等し
くなるように、溶接速度の溶接条件が制御される。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、最適溶接条件
で溶接されているか否かの判定要素であるアークフレー
ムの偏向角を自動的に検出することができるので、プラ
ズマキーホール溶接の自動化を図ることができるといっ
たきわめて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、プラズマキーホール溶接の説明図、第２図は
、偏向角と溶接速度との関係を示すグラフ、第３図は、
この発明の一実施態様の偏向角検出装置によって偏向角
を検出している状態を示す断面図、第４図は、第３図の
Ａ−Ａ線断面図、第５図は、受光素子の出力と受光素子
の位置との関係を示すグラフである。図面において、１
・・・溶接トーチ、　　　　２・・・被溶接物、３・・
・プラズマアーク、　４・・・キーホール、５・・・ア
ークフレーム、　　６・・・パックシールド治具、７・
・・摺動部材、　　　　　８・・・受光素子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 所定位置にプラズマ溶接トーチを垂直に固定し、被溶接
   物と前記溶接トーチとの間にプラズマアークを発生させ
   、前記被溶接物を所定速度で連続的に移動させて前記被
   溶接物をプラズマキーホール溶接する際に使用される、
   前記被溶接物の下面に溶接線を跨いで前記溶接線にそつ
   て当てがわれるパークシールド治具と、前記パックシー
   ルド治具の底部に前記溶接線にそつて設けられた複数個
   の受光素子と、前記受光素子の出力信号に基づいて偏向
   角を演算するための手段とからなることを特徴とする、
   プラズマキーホール溶接におけるアークフレームの偏向
   角検出装置。