JPS6366634B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は立向エレクトロガス溶接装置に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、立向自動溶接法として、エレクトロガス
溶接，エレクトロスラグ溶接及びガスシールドト
ーチ揺動溶接が、造船，円筒形貯油タンクをはじ
め鉄骨，橋梁，重電機器，製鉄機械等に主として
用いられている。

前者は高能率であるが、高張力鋼の溶接には溶
接入熱量が大きいために溶着金属や母材熱影響部
等の切欠靭性を劣化させる要因となる。又後者は
溶接部の品質向上を目標にしているため溶接能率
を犠牲にしたところがあると同時に、多層溶接の
ため各累層間の溶接欠陥発生率は高いと云える。

特に最近高張力鋼を使用した大形貯油タンクの
建造が相次いでいる中で、熱影響部の健全性を保
つために低入熱溶接が強く要求される傾向にあ
り、このような要求に対して、細径フラツクス入
りワイヤを用い板厚方向に高速振動でアーク点を
移動させるエレクトロガス溶接は、開先断面積を
極力小さくした狭開先溶接を低入熱で高能率にお
こなえるため、それらの溶接に適している。

このようなエレクトロガス溶接を行なう装置の
概略を説明すると、被溶接物開先裏面にガラステ
ープを介して自然空冷あるいは水冷の銅当金を固
定し、被溶接物開先裏面は水冷の摺動銅当金を当
てて囲まれ形成された開先内に溶接用扁平カーブ
ドチツプを挿入し、板厚方向に高速振動させなが
ら細径フラツクス入りワイヤを供給して溶接を行
なう。溶接トーチ，振動装置および摺動銅当金
は、溶接の進行に伴つて自動的に高速，低速に切
換り速度制御されながら上昇する溶接台車に搭載
されている。シールドガスは炭酸ガスを使用し、
摺動銅当金の上部に設けられたノズルより送り込
み、溶接トーチは50〜200回／分のサイクルで振
動させる。このようにして狭開先を陥なく溶接す
ると同時に、高速振動と細径フラツクス入りワイ
ヤの相乗効果によつて波形の非常に細かい美しい
ビード外観が得られる。

このような溶接装置の操作法の概略を説明する
と、先ず第一の溶接電流を決定する基準溶接電流
値を設定する。次に溶接台車の高速走行速度，低
速走行速度それぞれを設定する。そして振動速度
を設定した後、溶接スイツチを入れると、溶接ワ
イヤが送られ該溶接ワイヤと被溶接物との間に溶
接電圧が印加され、アークが発生して溶接電流が
流れて溶接が開始される。溶接台車は溶接電流を
検出し、基準溶接電流と比較して溶接電流が基準
溶接電流より低いと低速度で走行し、溶接電流が
基準溶接電流より高いと高速度で走行するよう自
動制御される。

このような溶接装置では、摺動銅当金の上部に
設けられているシールドガスノズルに溶融メタル
が入り込むことは避けなければならず、摺動銅当
金に対する溶融プールの位置は常にシールドガス
ノズル下面より下にあることが必要である。摺動
銅当金に対する溶融プールの位置を前記のような
状態に保つためには摺動銅当金と溶接チツプとの
距離を一定に保ち、且つ、ワイヤの突出し長さを
一定に保つようにすればよい。具体的には、摺動
銅当金と溶接チツプとの距離を一定に保つて保持
し、溶接電流を検出して該溶接電流と別に設定さ
れた基準溶接電流値とを比較して溶接台車の走行
速度を切換えて実際の溶接電流が基準溶接電流値
を保つようにすればよい。

こうすれば溶融プール面の上昇速度と溶接台車
の平均の走行速度とが一致し、該溶接台車に搭載
された摺動銅当金も同時に上昇することになつて
摺動銅当金に対する溶融プールの位置は一定に保
たれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら実際には、溶接電流値に対応して
ワイヤの送給速度を設定する必要があり、基準溶
接電流値の設定とワイヤの送給速度の設定とを
夫々個別に設定することは甚だめんどうである
し、設定を間違えると摺動銅当金の上部に設けた
シールドガスノズル内に溶接メタルが入り込んだ
り、逆にシールドガスノズルより溶融メタルが大
きく下にさがつてシールド効果を悪くする。

又、溶接開始直後は溶接アークが安定せず、良
好な溶込みおよびビード外観が得にくく、このよ
うな状態で溶接台車を走行させると不良による手
直し部分がどうしても長くなる。

本発明の目的は、このような欠点をなくし、操
作性のすぐれた能率の良い、しかも溶接開始直後
の不良部が低減する。エレクトロガス溶接装置を
提供することである。

〔課題を解決する手段〕

基準電流設定手段、溶接電流検出手段、溶接電
流が基準溶接電流以上が否かを検出する比較手
段、該比較手段が基準溶接電流以上を検出してい
る間高速で、否を検出している間低速で、台車を
駆動する台車走行制御装置および設定速度でワイ
ヤを送り出すワイヤ送給制御装置を備える従来の
立向エレクトロガス自動溶接装置において、本発
明により、前記ワイヤ送給制御装置に、前記基準
電流設定手段の基準電流の設定に連動して該基準
電流に対応したワイヤ送給速度を設定するワイヤ
送給速度設定手段と、該ワイヤ送給速度設定手段
が設定したワイヤ送給速度を調整するワイヤ送給
速度調整手段を備えると共に、更に、前記台車走
行制御装置に、溶接電流が設定値以上か否かを検
出する比較手段が設定値以上を検出したときに台
車駆動モータへの給電を開始する開始手段を備え
る。

〔作用〕

従来と同様に、比較手段が、溶接電流検出手段
が検出した溶接電流が基準電流設定手段で設定さ
れた基準溶接電流以上か否かを検出し、台車走行
制御装置が、比較手段が基準溶接電流以上を検出
している間高速で、否を検出している間低速で、
台車を駆動する。そしてワイヤ送給制御装置が設
定速度でワイヤを送り出す。

これに加えて、本発明の立向エレクトロガス自
動溶接装置では、基準電流設定手段が基準溶接電
流を設定するときに、ワイヤ送給速度設定手段が
これに連動して基準電流に対応したワイヤ送給速
度を設定するので、従来の、基準電流とワイヤ送
給速度の夫々の個別の設定が、実質上基準電流の
設定という１作業となり、基準電流およびワイヤ
送給速度の操作性が高い。基準電流に対するワイ
ヤ送給速度の関係を変更又は調整したいときに
は、ワイヤ送給速度調整手段でこれを行ない得る
ので、ワイヤ送給速度の最適な調整が可能であ
る。

本発明の立向エレクトロガス自動溶接装置では
また、開始手段が、溶接電流が設定値以上か否か
を検出する比較手段が設定値以上を検出したとき
に台車駆動モータへの給電を開始するので、該設
定値に達するまで台車は駆動されず、したがつて
溶接開始直後の不良部が低減する。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照し
た以下の実施例の説明より明らかになろう。

〔実施例〕

第３図に本発明の一実施例の機構主要部を示
し、第４図に該実施例の電気回路要素を示す。第
１図は、第３図に示す被溶接物開先５の拡大縦断
面を示すもので、細径ワイヤ１０を開先５内で板
厚方向に高速振動させながら立向エレクトロガス
溶接を実施する場合の開先５に対する表裏面側で
当て金１３，１５と溶接トーチ１４の状態を示
す。第２図は第３図に示す被溶接物開先５の拡大
横断面を示す。

これらの図面を参照すると、溶接台車１には、
振動装置８，摺動銅当金押当て装置７ｂ，操作箱
１９等が塔載され、前記振動装置８にはトーチホ
ルダー９によつて溶接トーチ１４が挾持され、前
記摺動銅当金押当て装置７ｂには摺動銅当金１３
が取り付けられている。

第４図において、溶接電源２５の二次側出力
（プラス）端子に溶接ケーブルが接続され分流器
２３を通つて溶接トーチ１４に接続されている。
溶接電流２５の二次側出力（マイナス）端子は、
アースケーブルを通して被溶接物４に接続され
る。又溶接電流２５には溶接開始の信号を入力す
る開閉器２８ａ及び溶接電圧を調整する溶接電圧
設定器２７が接続されている。

実際の溶接電流を検出する分流器２３の出力
は、比較回路２２に入力される。比較回路２２
は、実際の溶接電流を、基準溶接電流設定器２２
ａの設定電流値と比較して、実際の溶接電流が基
準溶接電流より高い場合にはリレー２４を付勢し
低い場合にはリレー２４を消勢する。リレー２４
は、付勢されるとリレー接片２４ａおよび２４ｂ
を閉とし、消勢されるとリレー接片２４ａおよび
２４ｂを開とする。

ワイヤ送給速度設定器２０ａの信号はワイヤ送
給制御装置２０に入力され、ワイヤ送給制御回路
２０は、溶接開始用の連動開閉器２８ａ〜２８ｃ
の２８ｃが閉じると、ワイヤ送給モータ２１を駆
動する。このときモータ２１の回転数は、ワイヤ
送給速度設定器２０ａの設定値およびワイヤ送給
速度微調整設定器２０ｂ，２０ｃの設定値に対応
したものとなる。ワイヤ送給速度微調整設定器２
０ｄおよび２０ｃは連動であり、これを操作する
ことにより、ワイヤ送給速度設定器２０ａの設定
速度に対して一定の割合で回転数の微調整が行な
える。

連動開閉器２８ａ，２８ｂおよび２８ｃは、溶
接を開始する開閉器である。連動開閉器２８ａ
は、閉になると溶接電源をオンとし、連動開閉器
２８ｂは、閉になるとリレー接片２４ｂを電源に
接続する。連動開閉器２８ｃは、閉になるとワイ
ヤ送給モータ２１をワイヤ送給制御回路２０に接
続する。

連動開閉器２８ａ〜２８ｃの操作子（図示せ
ず）をオン操作（溶接スタート指示）すると、連
動開閉器２８ａ〜２８ｃが閉となり、ワイヤ送給
制御装置２００においては、ワイヤ送給制御回路
２０が、ワイヤ送給速度設定器２０ａの設定値と
ワイヤ送給速度微調整設定器２０ｂ，２０ｃの設
定値で定まる速度でワイヤ送給モータ２１を駆動
し、これによりワイヤ１０が送給されると共に、
溶接電源２５の出力がオンとなつてトーチ１４と
被溶接物４との間に電圧が印加されて溶接トーチ
から被溶接物４に溶接電流が流れる。

該溶接電流を検出している分流器２３の出力電
圧が基準溶接電流設定器２２ａで設定された基準
溶接電流値を越えると、リレー２４が付勢され、
台車走行制御装置２６０の常開接片２４ａおよび
２４ｂが閉じる。常開接片２４ｂは、溶接開始開
閉器２８ｂとリレー２９の間に介挿されており、
この常開接片２４ｂの閉により、リレー２９が付
勢される。該リレー２９が付勢されると、常開接
片２９ｂが閉じて台車モータ１ａが台車速度制御
回路２６に接続されて通電を受けて回転を始めて
台車１の駆動が開始すると共に、前記リレー２４
の常開接片２４ｂと並列に接続されたリレー２９
の常開接片２９ａが閉じ、その結果常開接片２９
ａを通してもリレー２９が通電される。すなわち
リレー２９が自己保持され、その後連動開閉器２
８ｂが開になるまでは、リレー２４の消勢（実際
の溶接電流が基準溶接電流未満）になつて接片２
４ｂが開になつても、台車１の駆動が継続する。

台車走行制御回路２６は、常開接片２４ａが閉
であるので、台車速度設定器２６ａで設定された
高い速度で台車モータ１ａを駆動する。なお、そ
の後実際の溶接電流が基準溶接電流未満になつた
ときには、リレー２４が消勢となつて常開接片２
４ａが開になり、低い速度で台車モータ１ａを駆
動する。固定抵抗器２６ｂの抵抗値を変えること
により台車モータ１ａによつて駆動される溶接台
車速度の、高速度に対する低速度の比を変えるこ
とができる。

振動開始開閉器３１を閉じることにより振動モ
ータ８ａが駆動され、振動回数設定器３０ａを調
整することにより振動速度が調整される。

以上の動作を要約すると、基準溶接電流設定器
２２ａによつて基準溶接電流を設定し、連動開閉
器２８ａ〜２８ｃを閉にすると、比較回路２２
が、該基準溶接電流値と実際の溶接電流を検出す
る分流器２３により検出した実際の溶接電流値と
を比較して、基準溶接電流値に対して実際の溶接
電流値が高い場合にはリレー２４を付勢してリレ
ー２４の常開接点２４ａ，２４ｂを閉じ、溶接台
車のモータ１ａが高速回転で回転を始める。実際
の溶接電流値が低くなると、比較回路２２がリレ
ー２４を消勢する。これによりリレー２４の常開
接点２４ａ，２４ｂが開き、溶接台車のモータ１
ａが低速回転となる（溶接台車の速度は低速度と
なる）が、リレー接片２９ａが閉であるので、リ
レー２９の付勢は継続し、台車１の駆動が継続す
る。基準溶接電流値に対して実際の溶接電流値が
高くなると比較回路２２がリレー２４を付勢し、
リレー２４の常開接点２４ａ，２４ｂが閉じ、溶
接台車のモータ１ａが高速回転となる。

このように台車１を溶接電流に対応して速度制
御しながら、振動モータ８ａにより細径フラツク
ス入りワイヤ１０を被溶接物開先５内で板厚方向
に高速振動しながらエレクトロガス溶接法により
立向溶接を行なう。この場合基準溶接電流の設定
器２２ａとワイヤ送給速度設定器２０ａは、二連
式可変抵抗器であり、１つのつまみで両者が同時
に設定できるように構成されており、基準溶接電
流値とワイヤ送給速度とはあらかじめ定められた
関係で同時に設定されるようになつている。従つ
て、従来基準溶接電流の設定とワイヤ送給速度の
設定とを夫々個別に設定しなければならない欠点
が改善されている。又、溶接台車１の高速，低速
の速度設定は、従来夫々個別に設定でき、溶接施
工者の判断によつて高速，低速の速度比は（例え
ば３：１または２：１）自由に変えられる利点が
ある半面、実際には高速，低速両者を夫々設定し
なければならずどうしても経験にたよらざる得な
い欠点があつたが、上記実施例では、高速，低速
の速度設定については台車速度設定器２６ａと固
定抵抗器２６ｂとリレー２４の常開接点２４ａと
により高速，低速を設定することとして一つの設
定器２６ａによつて高速，低速の両者の設定が行
なえるようにして操作をより簡略化している。

更に、溶接開始直後は溶接アークが安定せず良
好な溶込みおよびビード外観等が得にくく、この
ような状態で溶接台車を走行させると不良手直し
部分が長く（50mm）なるため、上記実施例では、
溶接開始直後はリレー２４の常開接点２４ｂによ
り溶接電流が基準溶接電流設定器２２ａによつて
設定された基準溶接電流値に達するまで溶接台車
を停止させておき、溶接電流が該基準溶接電流値
に達したときはじめて溶接台車の走行を開始する
ようにしている。これにより、溶込み不足および
ビード外観の不良等による手直し部分を非常に短
かく（20mm）することが可能となつた。

基準溶接電流の設定と該基準溶接電流に対した
ワイヤ送給速度の連動設定を広い範囲に亘つて連
続的に完全に１対１の、最良の関係に固定するこ
とは非常に難しい。そこで上記実施例では、同時
に調整される２ケのワイヤ送給速度微調整設定器
２０ｂ，２０ｃをワイヤ送給速度設定器２０ａの
上限および下限にそれぞれひとつづつ設けるこに
よつて基準溶接電流値に対応して設定されたワイ
ヤ送給速度を微調整できるようにしてワイヤの突
出し長さが調整できるようにしている。

〔発明の効果〕

以上の通り本発明の立向エレクトロガス自動溶
接装置では、基準電流設定手段２２ａが基準溶接
電流を設定するときに、ワイヤ送給速度設定手段
２０ａがこれに連動して基準電流に対応したワイ
ヤ送給速度を設定するので、従来の、基準電流と
ワイヤ送給速度の夫々の個別の設定が、実質上基
準電流の設定という１作業となり、基準電流およ
びワイヤ送給速度の操作性が高い。基準電流に対
するワイヤ送給速度の関係を変更又は調整したい
ときには、ワイヤ送給速度調整手段２０ｂ，２０
ｃでこれを行ない得るので、ワイヤ送給速度の最
適な調整が可能である。

本発明の立向エレクトロガス自動溶接装置では
また、開始手段２９，２９ａ，２９ｂが、溶接電
流が設定値以上か否かを検出する比較手段２２が
設定値以上を検出したときに、台車駆動モータ１
ａへの給電を開始するので、該設定値に達するま
で台車１は駆動されず溶接開始直後の不良部の長
さが低減する。

以上のように本発明のエレクトロガス溶接装置
によれば、操作性，作業能率が良く、しかも溶接
開始不良部の長さが低減した溶接が行なわれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は細径フラツクス入りワイヤを被溶接物
開先内で板厚方向に高速振動しながら立向エレク
トロガス溶接を実施する場合の被溶接物開先に対
する表裏面側の当て金と溶接トーチの状態を示す
側断面図、第２図は第１図の平面図、第３図は本
発明の一実施例機構部を示す正面図、第４図はそ
の制御回路を示す回路図である。 １：溶接台車、１ａ：台車モータ、２：レー
ル、２ａ：ラツク、３：クラツチ、４，４ａ，４
ｂ：被溶接物、５：被溶接物開先、６ａ：トーチ
左右調整装置、６ｂ：トーチ前後調整装置、６
ｃ：トーチ上下調整装置、７ａ：摺動銅当金左右
調整装置、７ｂ：摺動銅当金押当て装置、８：ト
ーチ振動装置、８ａ：振動モータ、９：トーチホ
ルダー、１０：溶接ワイヤ、１１：コンジツト、
１２：水冷用ホース、１３：摺動銅当金、１３
ａ：シールドガスノズル、１４：溶接トーチ、１
４ａ：溶接チツプ、１５：固定銅当金、１６：水
冷ケーブル、１７：シールドガスホース、１８：
水冷用ホース、１９：操作箱、２０：ワイヤ送給
制御回路、２０ａ：ワイヤ送給速度設定器（ワイ
ヤ送給速度設定手段）、２０ｂ，２０ｃ：ワイヤ
送給速度調整設定器（ワイヤ送給速度調整手段）、
２１：ワイヤ送給モータ、２２：比較回路（比較
手段）、２２ａ：基準溶接電流設定器（基準電流
設定手段）、２３：分流器（溶接電流検出手段）、
２４：リレー、２４ａ，２４ｂ：常開接片、２
５：溶接電源、２６：台車速度制御回路、２６
ａ：台車速度設定器、２６ｂ：固定抵抗器、２
７：溶接電圧設定器、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ：
連動開閉器、２９：リレー、２９ａ，２９ｂ：常
開接片、（２９，２９ａ，２９ｂ：開始手段）、３
０：振動制御回路、３０ａ：振動速度設定器、３
１：振動開始開閉器、３２：溶接ビード、３３：
制御ケーブル、２００：ワイヤ送給制御装置（ワ
イヤ送給制御装置）、２６０：台車走行制御装置
（台車走行制御装置）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基準電流設定手段、溶接電流検出手段、溶接
   電流が基準溶接電流以上か否かを検出する比較手
   段、該比較手段が基準溶接電流以上を検出してい
   る間高速で、否を検出している間低速で、台車を
   駆動する台車走行制御装置および設定速度でワイ
   ヤを送り出すワイヤ送給制御装置を備える立向エ
   レクトロガス自動溶接装置において、 前記ワイヤ送給制御装置は、前記基準電流設定
   手段の基準電流の設定に連動して該基準電流に対
   応したワイヤ送給速度を設定するワイヤ送給速度
   設定手段と、該ワイヤ送給速度設定手段が設定し
   たワイヤ送給速度を調整するワイヤ送給速度調整
   手段を備え、 前記台車走行制御装置は、溶接電流が設定値以
   上か否かを検出する比較手段が設定値以上を検出
   したときに台車駆動モータへの給電を開始する開
   始手段を備える、 ことを特徴とする立向エレクトロガス自動溶接装
   置。