JPS5933076A - 自動溶接における溶接条件制御方法 - 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】 本発明は自動溶接の溶接条件制御方法に関するもの□で
、特に、ＦＣＢ（’ＦｔＬＩ・ＸＣ０ＰＰ、ＥＲＢＡＣ
Ｋ、１．’Ｎ’、Ｇ）片□面自動溶接における溶接条件
を、開先のギャップ量をデータとして自動制御する方法
に関する・ものである。

□サブマージアーク溶接による片面・自動溶接法におい
ては、溶接進行中に開先状態を目視し、良好なビードが
得られるよう手動にて上記間・光状態に応じた溶接峯イ
′１の調幀を行っているのパ環状である。

しかし、坦在までのととろ、開先状態と溶接条件調整と
の間に一定の法則はなく、したがっ−（、調整の仕方に
個人差が′あり、溶接結果も安定しなかった。

本発明者は、この点に着目し、溶接作業者による観察−
判断−調整の部分を分析、データ化し、板厚や間先条イ
′トに応じた適４Ａ溶１１条ｆ’ｊ／！：両動的に維持
できるようにするために種々ｒ夫、研究を重ね本発明を
なした。。

すなわち、ＰＣＢ片面自動溶接法において□全自動制御
方式どするたあの本発明者にＪ、る研究過程では、開□
先形状の変花に対し溶接条件をどのように変化さぼれば
常に良好な溶接結果が得られる□かが問題であった。既
に、［金属材料技術研究所研究報告　第１１巻　第５号
（１９’６８　）”　Ｊ中のゴサプマ」ジアーク溶接に
お番ノる開免条件ど溶は込みとの関係５ついて」と題す
る報告書で継手容量なる概念が発表され、継手□容量は
被）容１μ、１．皐４Ａ、）、、、察、！力）すｌこめ
の熱容量と：了う膳：・、　。

ックスを溶かづだめの熱容量を含むものであること、□
相：示容：串が”ｌ’　”＆　必’開先であれば″、聞
：”免形−，□状の如何にかかわらず二定の溶、接糸（
１で適正な　　、。

裏波ビードを１ｑることかできることし、発表さ　　□
れている。

そこで本発明者は、上記の継手容量の概念を導入し１．
経験値を整理した結果、同一開先形状で・はギャップ（
イ）にのみ着目□し、条件調整を行え一′　□はよいこ
と、ギャッ・プ量の・変化に対し溶接電流、速度の変化
を１次関数で表現できること等を見い出し、□・これに
もと□づき、′Ｆ：ＣＢ片面自動溶接払に屍全自動制御
□方１（をｆｊ＾する場合に、ギャップ量にのみ着目し
、予めカンピフータに組み込Δ、　１＝溶接条イ′１を
、□検出音）とギ１ツブ昂をデータとして自動制御すれ
ば、”誉に最適溶接条件で溶接できること’ｉ）ｉ’　
Ｉろ本売嗣を−ｈした。　　″　□したがって、本発明
は、ｒ：’ＣＢｈ而自動面接法において、完全自動：制
御方式宵採用゛りる場合に、開先のギャップ量のみに着
目し、ギャップ、：ｍ、に、対応して、Ｙめ定めらねた
各板厚ｆｊｆｆ７）溶１名条件を自動制御−づ”ること
を特徴どＪるｂのであ・′：・′１′）、・ン・、・ 、　　以上、ホ５■！の７′ｉ法の実施例を図面を参照
ｌノーＣ説明する。

第１図は本発明の方法を実施づる電極とギトップセン１
ノーの配置状態を示すもので、溶接合中に取り付けられ
たギトツブセンリ−４よりた□　とえば５０ｍｍ位離れ
た進行方向後方に、順次第１、第２、第３の電極１．２
’、３を位詩さけＪ第□１と第の電極、２，３′Ｉ７！
ｌは約＋Ｏ’ｌＯ〜１５０ｍｍイ）ｌの寸法とし、第１
極目１＆″第、、２．横目２で裏波−−ドを形成さける
ようにし、第３極目３で開先断面積を埋める。ようにす
る、、。

本□発明の□方法は、開、先部のギ１［ツブ但を検出し
・ぜツアーに吟じ、て良好な溶接結果が１９らすた条イ
１を、、プロワ１礼１．これを板厚が変わるごとに行い
、各板厚にお”！ｌ’、”４ギ、ヤップ量に応じて求め
られた条イ！１か９．、電流、１．．３Ｉ度の変化を１
次関数で表現してこの肛鋒式をコ、ン、ビコータに組み
込Ｊ）、検出した。ギャップ量をデータどして入力する
こζにＪ：す、８板厚毎の適性溶接糸（ど１が保だれる
ようにする。　　　　　　　　　　　　。

詳述り０．るど、木光明者（子９オ継手容聞つ１吠念を
導入し、現在実施中の標準溶接条件（ギャップ量−〇ｌ
１ｌＩＩｌ）からギャップ量の変化１．？１′なり、ち
、継手容量の変化に対４．−るｍ場条件の変化プペき品
を締定し、こむらを実験０９．に確認した。すなわち、
１常に良好な溶接結果を得る。たりに、次の方釦にした
がって溶接条壮を、設定、　Ｔｉ、　Ｑ、、ばよいこと
を見い出した。　　：　　。

■　同じ板厚の場合、開先状態の変化のうち、。

ギャップ、量の、変化やみに着目、す楚ばよい、。

■　継手宣吊の一少に伴０１．第１極目の電流１１を下
げ、第２．横目の電流■、、２も同様に下げる。　　　
　　　、、。

ｏ）　４．．３同口の電流Ｉ３は、開先断面積の増加に
伴い、必要溶着量を得る些め、１５上昇させや。同様な
理由ア、、溶接速度、を下げる。

５− ■　電圧は標準条イ′１のＪ：まく無変化）でＪ、い。

以上の方ｒ１にしたがい、各板厚について開先。

ギャップ量の変化に対し電流、速度の変・化を１次関数
で表現り、、ンイクロ」ンピコ、−タ、に記」・　　　
　、：さゼるべき溶接・条件を確立した。　　　　　　
　　　　　“すなわち、本発明者は、開先ギャップ量、
に対応する最適溶接条件（１を得る）こめ、板厚２２．
５１１ｍについ・て溶接実験を行った。その結果、良好
な裏波じ−ドを１ｑるための第・１ｍ′目１　（、第１
図参照）の溶接電流１　口：；、継手容量の変化と−・
定の関　　　　、′：イカ、あ。５おヵ、＊　Ｆｊｌ”
ｃ：５　ｈ　７ｊ　、　Ｅｌ！　Ｍ　、　ｍ　２オ、２
　　　：□の電流１２も裏波形成に関！ゴ、して涯、す
、電流　　　　　□（”、１　、＋　　ト１．・之）ど
継、手容迅の間、にも一定の関係　　　　　□があり、
した・が、つて、電流値１１及び１２１は継手容、量の
飴から各板厚、各ギャップ量に′）いて求めることがで
きる。

□　次に、第３＃１．目３の電・□流Ｉ３及び溶接速度
Ｖは、必要量の酒肴金属を得るべく選定すればよいこと
、すなわ、ち、開先断面積の変化、に対応し電・流１３
、溶・接速度■を増減・すればよい、ことが＝６− わか２だ。　　　　、　　　　　・・ ここでは１．、簡単なため、・継手容量の旧瞳において
間先内に存在するフラックスの熱容量を省略する。又、
溶着ＬＲど開先断面積の関係の中でフラックスからの溶
着量を、知ることが困難である６１ノたがって、各開先
形状において、：１？の板厚について実験によりギャッ
プ量、に対する最適条イ〆１を）ル定し、、この結果に
Ｊ、り同−二間先形状の他のすベニの板厚について最適
条件を求めることとする。

今、板厚２２．、．５１１１ｍにａ３　＊：）る最適溶
接条件についてみると、良好な溶接結果が得られＩζ各
条件をノ〔”１ツトシ、た図を第２図として示す。横軸
にはギ１７ツ、プ量力ｊ、又縦軸・には、各溶接条件が
それぞれとってあや。この第２．図Δ　ｉ　Ｂ、、　１
．　Ｃから、ギャップ量の変化に対し、継手容量、開先
断：面積ども直線的に変化しく１次式Ｃ表゛現Ｃきる）
、、これに対する最適条件も、電流１．　＋　、、　１
２．１３、溶接速度Ｖともすべ・て直線であり、電流ｆ
＋　、１２．は継手寮量に対し、又、電流■３、溶接速
ｉｖは開先断面、積と一定・の関係にあることがね・が
る。、　１・　　・　□１１″□上記において、継手容
量のギｉ・ツブ耐に対りる変化（直線の傾斜）は、開先
形状により異なる。この関係は第３図に示１ノである。

したがって、電流Ｉｔの変化は、各開先形状で冑なる（
ぞれぞれ平行とばならない・）。□この場合、′電流値
１１は、継・手容量が同一であれば、開先形状、・ギャ
ップ量の・如何に拘らず同一となる。このごどは裏波ビ
ードがア」グの動的熱伝導により形成されることに起□
因する。□但じ、電流Ｉ２は静的熱伝導によ□り裏波ビ
ードに寄与するので同一：ではないが、一定の直・線間
・係にあることは変らない。　　　　　　、　・　。

第４図は標準条件及び板厚２２　、５　ｍｍ、ギャップ
＠０〜３’　ｍ’ｍまでの電流１’＋及び（’　Ｉ　＋
　’−ｌ−’　Ｉ　２”　）の最適値のうち、ギャップ
量Ｏのときの電流■１、■１＋１２と継手１容・量の関
係をプロン１へしたしのである。このカーブより各継□
手容量にお□ける電流１　、＋　”、”’Ｌ”２を選定
できる。　　　　□前記した第２図の０ではワイ（７の
溶ｙ　ｍが示しである。若し、この直線に７ラツクスか
らの溶着量を加えれば、開先断面積の直線とばぼ平行に
なるはずである。フラックスからの溶着端を知ることが
できれば、これから第３極の電流■１、溶接速度を算出
できる。ギャップ量に対する開先断面積の変イリ開：先
形、林によって異なる。

１ 同−開先形状であれば、電流Ｉ３、速度Ｖの傾斜（ギャ
ップ量に対する変化）は同一である。

次に、第５図は標準開先形状における溶接速度及び第３
極の電流Ｉ３をギャップ量Ｏのとぎにプ１コツ１−シた
ものである。板厚の増加に対し、電流■３は成る一定以
上より変化、・″さぜ・、ずさ速度１ゝ１ ■のみによって溶着量を得ているでとがわかる。

この方法とは別に電流■３を増加させ、溶接速度Ｖの低
下を緩やかとする方法もあると思われるが、上記の条イ
！１は長年の実績にもとづくもので、本発明ではこのま
ま使用した。但し、ギャップ量に対する条件コントロー
ルとしては前記したとおりである。

一〇− 以、にの如ぎ実験結果より得られた□ギＶツブ吊□ｍｍ
のときの溶接条件の一例を下記の表に示す。

上記表に示される溶接基本条件は、板厚１＋ｎ＋ｎ毎に
第１極目、第２極目、第３極目の電流、電圧及び溶接速
度について、ギャップａ　ｏ　ｍｍのどきの最適値とし
て求められたも□ので、この値を一□　□ 溶接基本条件どしてファイルする。・・このとき上記条
件′ｉ−ｉ！ヤップ量に対し１次式で表現でき、マイ？
、ロ、コンビ１−夕に数式・どじて絹み込んでおく！− ずな□わち、 １＋　Ｋ＋　＝　Ｉ＋　十に＋　Ｇ Ｔ　２　Ｋ２　　＝　　［２＋ＫＩ　　Ｇ１３　　Ｋ３
　　＝　　１３　　＋に３　　Ｇ１０− ＶＫＶ＝Ｖ十ＫＶＧ の式で、ギャップ量に対して適性溶接条件を求める。

式中、Ｋ＋　、Ｋ２　、Ｋ３、ＫＶはギャップｆＩ１１
ｍｍでの係数であり、たどえば、前記表において板厚２
２．５ｍｍのに１が−９０であるが、これは板厚２２．
５ｍｎ１の場合に得られた最適溶接結果をプロットシて
いる第２図において、第１極目の電流］Ｉの直線から読
み取った数値であり、ギャップｆｉｌ　Ｑ　ｎ＋ｍのと
きの電流値１２５０Δとギャップ量１ｍｍのときの電Ｗ
ｆｔ、　１１１１１１６０　Ａの差として読み取られた
値である。第１極自と第２横目では、ギャップ量が増加
するに従い溶接電流は低下するので、Ｋ＋　、Ｋ２の値
は負の値と４する。この点、第３極目の場合はギャップ
量が増加するに従い溶接電流が多くなるのぐ、Ｋ３の値
は正の値どなる。

又、Ｇはギャップ量である。

尚、：１）ヤツプ開を・直接読みとるのにセンサーを用
いる場合を示したが、これはセンサーが最適であるから
である。その叩出は、冊先幅は形状が異なるので一元化
できないし、継手容量は溶着量のコン１−ロールができ
ず一元化できす、ギ１１ツブ準をパラメータにどるのが
癩適であるからである。又、マイクロ」ンピュータによ
る溶接条件の制御は、前記の如く数式でもよく、又ユ」
〈数ミリメートル中位の階段式Ｃもよい、１０ 以七述べた如く、本発明の′１５ｄ１は、板厚’１ｍ＋
ｎ毎に第１極、第２極、第３極の電流、電圧及び溶接速
度についてギヤツブＯ酊を溶接Ｕ水糸（’１としてマイ
クロコンビコータにファイルし、ギャップ間の変化に応
じて上記溶接条件をコントロールするので、データとし
てはギャップ量のみでよく、ギレップ酷の、変化に対応
して良好な溶接結果が得られるような溶接糸ｆ１が自動
制御されて常に適正な溶接条イイ１を雑持しｉ’ＦｃＢ
片面自動溶接を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法にお（′、ｌる溶接条件どしての
ＦＣＢ３電極の例を示す概略図、第２図は板厚２２．５
１１１１１１のときの最適溶接結果件を示で“図、第３
図は開先形状と継手容量及びギャップｍに対する継手容
唯の関係図、第４図は溶接電流と継手容量どの関係図、
第５図はｍ準開先形状にＪ５ける＠接速度及び第３狽目
の電流を示す図である。 １・・・第１の電極、２・・・第２の電極、３・・・第
３の電極、４・・・ギャップセンサー。 特　　Ｋ１１　　　出　　願　　人 石川島播磨重工業株式会社 １３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）　板厚毎に各電極の溶接電流、電圧、溶接速度につ
   いての溶接基本条件□をマイクロコンピュータに組み込
   み、ギャップ量の□検出値に対応して上記板厚毎の溶接
   基本条件を自動制御し、ギャップ量毎の溶接□条件を決
   定すること□　を特徴とする自動溶接における溶接□条
   件制御方法。