JPH0318477A - パイプの円周突合せ継手の片面初層溶接におけるパルス溶接方法 - Google Patents
パイプの円周突合せ継手の片面初層溶接におけるパルス溶接方法Info
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- JPH0318477A JPH0318477A JP1148393A JP14839389A JPH0318477A JP H0318477 A JPH0318477 A JP H0318477A JP 1148393 A JP1148393 A JP 1148393A JP 14839389 A JP14839389 A JP 14839389A JP H0318477 A JPH0318477 A JP H0318477A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、パイプライン敷設工事におけるパイプの円周
突合せ継手の片面初層溶接において、パルス制御により
裏ビードの形状を制御するようにしたパルス溶接方法に
関する。
突合せ継手の片面初層溶接において、パルス制御により
裏ビードの形状を制御するようにしたパルス溶接方法に
関する。
［従来の技術］
第７図（ａ）． （ｂ）に示すように、パイプの円周
突合せ継手において、ルートギャップ（Ｇ）や目違い（
Ｈ）が生じることは、現場での溶接においては避けられ
ない。一般的にはルートギャップについてはＭａｘ１．
０關，目違いについてはＭａｘ１．６ｍｍまでを許容す
るような溶接施工が要求されている。
突合せ継手において、ルートギャップ（Ｇ）や目違い（
Ｈ）が生じることは、現場での溶接においては避けられ
ない。一般的にはルートギャップについてはＭａｘ１．
０關，目違いについてはＭａｘ１．６ｍｍまでを許容す
るような溶接施工が要求されている。
［発明が解決しようとする課題］
このようなルートギャップや目違いのために、従来の溶
接法では次のような問題があった。
接法では次のような問題があった。
■ルートギャップや目違いに対する裏ビード形状の裕度
は、溶接電流が高くなるほど低くなる。したがって、Ｍ
ａ−ｘｌ．ｏｍｍのルートギャップ、Ｍａｘｉ，６ｍｍ
の目違いを想定した場合には、適用できる溶接電流、ひ
いては溶接速度も制限される。
は、溶接電流が高くなるほど低くなる。したがって、Ｍ
ａ−ｘｌ．ｏｍｍのルートギャップ、Ｍａｘｉ，６ｍｍ
の目違いを想定した場合には、適用できる溶接電流、ひ
いては溶接速度も制限される。
■また、従来の溶接技術では、溶接速度が７５ｃｍ／分
と高速のためトーチのウィービングは行っておらず、ア
ークセンサによる開先自動倣いを行うことができないた
め、■と同様に適用できる溶接電流、速度に制限があっ
た。
と高速のためトーチのウィービングは行っておらず、ア
ークセンサによる開先自動倣いを行うことができないた
め、■と同様に適用できる溶接電流、速度に制限があっ
た。
上記■，■の要因により、従来技術では、パイプの初層
溶接の溶接電流は２０ＯＡ，溶接速度は７５ｃｍ／分程
度に制約されている。
溶接の溶接電流は２０ＯＡ，溶接速度は７５ｃｍ／分程
度に制約されている。
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもの
で、溶接電流の向上と溶接品質の安定確保と共に裏ビー
ドの形状の制御を目的としたものである。
で、溶接電流の向上と溶接品質の安定確保と共に裏ビー
ドの形状の制御を目的としたものである。
［課題を解決するための手段］
上記の目的を達或するため、本発明では、アークの回転
速度Ｎを１０〜１５０Ｈｚ，アークの回転直径Ｄを１〜
４ ｍｍとした高速回転アーク溶接法を採用した。
速度Ｎを１０〜１５０Ｈｚ，アークの回転直径Ｄを１〜
４ ｍｍとした高速回転アーク溶接法を採用した。
さらに、パルス溶接広を用い、パルス電流波形のピーク
位置をアークの回転の任意の位置に同期させる制御法を
採用し、ルートギャップや目違いに対する裏ビード形状
の裕度が向上するようにパルスと回転の同期位置はパル
ス条件（ピーク電流、パルス波形）を制御することとし
たものである。
位置をアークの回転の任意の位置に同期させる制御法を
採用し、ルートギャップや目違いに対する裏ビード形状
の裕度が向上するようにパルスと回転の同期位置はパル
ス条件（ピーク電流、パルス波形）を制御することとし
たものである。
［作 用］
従来法では、トーチのウィービングを行っていないが、
本発明では高速回転アーク溶接法（Ｎ−１０〜１５０Ｈ
ｚ，Ｄ＝１〜４ｍｍ）を採用し、アークセンサによる開
先自動倣い制御を行うことができるため、上記■の問題
は解決する。
本発明では高速回転アーク溶接法（Ｎ−１０〜１５０Ｈ
ｚ，Ｄ＝１〜４ｍｍ）を採用し、アークセンサによる開
先自動倣い制御を行うことができるため、上記■の問題
は解決する。
さらに、パルス溶接法を用い、パルス電流波形のピーク
位置をアークの回転の任意の位置に同期させる制御法に
おいて、ルートギャップや目違いに対する裏ビード形状
の裕度が向上するようにパルスと回転の同期位置はパル
ス条件（ピーク電流、パルス波形）を制御することによ
り、上記■の問題を解決する。
位置をアークの回転の任意の位置に同期させる制御法に
おいて、ルートギャップや目違いに対する裏ビード形状
の裕度が向上するようにパルスと回転の同期位置はパル
ス条件（ピーク電流、パルス波形）を制御することによ
り、上記■の問題を解決する。
ところで、第３図に示すような溶接電流のバルス波形を
持つバルスアーク溶接においては、回転式アークセンサ
による開先倣い制御を正確に行うために、パルスをアー
クの回転に対して対称に出す必要がある。ピーク電流１
ｐのパルス周期は、第４図に示すように、１分周（第４
図（ａ），（ｂ））．２分周（第４図（ｃ），（ｄ））
．４分周（第４図（ｅ），（ｆ））の方法があり、バル
ス位置はアークの回転の任意の位置に設定できる。例え
ば、１分周の場合、アークの回耘の溶接進行方向ＷＤの
前方位置Ｃｒあるいは後方位置Ｃ で、２分周の場合は
、Ｃｒ点とＣｒ点あるい『 はＬ点とＲ点でパルスを出すことができる。また、４分
周の場合は、Ｃ，点、Ｃｒ点、Ｌ点及びＲ点としたり、
あるいはそれらの各点の中間点とすることができる。
持つバルスアーク溶接においては、回転式アークセンサ
による開先倣い制御を正確に行うために、パルスをアー
クの回転に対して対称に出す必要がある。ピーク電流１
ｐのパルス周期は、第４図に示すように、１分周（第４
図（ａ），（ｂ））．２分周（第４図（ｃ），（ｄ））
．４分周（第４図（ｅ），（ｆ））の方法があり、バル
ス位置はアークの回転の任意の位置に設定できる。例え
ば、１分周の場合、アークの回耘の溶接進行方向ＷＤの
前方位置Ｃｒあるいは後方位置Ｃ で、２分周の場合は
、Ｃｒ点とＣｒ点あるい『 はＬ点とＲ点でパルスを出すことができる。また、４分
周の場合は、Ｃ，点、Ｃｒ点、Ｌ点及びＲ点としたり、
あるいはそれらの各点の中間点とすることができる。
しかして、本発明のパルス溶接方法は、１分周及び２分
周の方法で行うものであり、パルスをアークの回転位置
に同期させて出す。４分周の場合は、ピーク電流１ｐの
位置があまりに分散するため裏波の形状を制御するのが
困難かつ複雑になるからである。また、裏波制御の容易
性からすれば、２分周の場合でも第４図（ｄ）の方法は
あまり適当でない。したがって、最も適当な方法は、第
４図（ａ）から（ｃ）に示す方法である。
周の方法で行うものであり、パルスをアークの回転位置
に同期させて出す。４分周の場合は、ピーク電流１ｐの
位置があまりに分散するため裏波の形状を制御するのが
困難かつ複雑になるからである。また、裏波制御の容易
性からすれば、２分周の場合でも第４図（ｄ）の方法は
あまり適当でない。したがって、最も適当な方法は、第
４図（ａ）から（ｃ）に示す方法である。
第３図に示す平均溶接電流■ ，ピーク電流ａ
ｌＰ，ベース電流！ ，パルス幅ｔｐ及びパルスＢ
間隔ｔＢの値は溶接条件により自由に変えられるが、例
えば、パルス位置を１分周のＣｒ点に設定した場合には
、ベース電流１，を下げることによリビーク電流Ｉ，を
高くし、その程度は例えば、Ｃ 点におけるアーク電圧
を検出することによりｒ 決定する。このような方法でパルスを制御することによ
り裏ビードの形状を正確に制御することができる。もち
ろん、高速回転式アークセンサの作用により初層のビー
ド形状は平滑となり、大電流かつ高速溶接が実現できる
。また、このようにして溶接された初層を基準として引
き続きフィラバス及びキャップバスを連続して溶接する
ことかできるので、溶接時間の短縮が図れる。
えば、パルス位置を１分周のＣｒ点に設定した場合には
、ベース電流１，を下げることによリビーク電流Ｉ，を
高くし、その程度は例えば、Ｃ 点におけるアーク電圧
を検出することによりｒ 決定する。このような方法でパルスを制御することによ
り裏ビードの形状を正確に制御することができる。もち
ろん、高速回転式アークセンサの作用により初層のビー
ド形状は平滑となり、大電流かつ高速溶接が実現できる
。また、このようにして溶接された初層を基準として引
き続きフィラバス及びキャップバスを連続して溶接する
ことかできるので、溶接時間の短縮が図れる。
［実施例］
以下、図面を用いて本発明を説明する。
第１図はパイプの片面溶接に用いるパルス自動溶接機の
概略構或図であり、溶接機１はパイプ１０の外面に仮付
けされた円周ガイドレール１２に沿って自走するように
設置されている。この溶接機１に設けられる溶接トーチ
２はモータ３により歯車機構４を介して回転せしめられ
るとともに、開先１４の幅方向（Ｘ軸）に移動可能なＸ
軸スライドブロック５とトーチや由方向（ｙ軸）に移動
可能なｙ軸スライドブロック６を介して支持されている
。トーチ２の回転数Ｎがアークの回転数であり、回転速
度や回転位置は図示しない回転検出器により検出される
。溶接ワイヤ７はトーチ２の偏心孔を有する通電チップ
に自動送給されるようになっており、この偏心距離によ
ってアークの回転直径Ｄが定まる。これにより回転アー
ク溶接法を実施することができる。なお、１６は開先１
４に対向して配された銅仮等の裏当材である。
概略構或図であり、溶接機１はパイプ１０の外面に仮付
けされた円周ガイドレール１２に沿って自走するように
設置されている。この溶接機１に設けられる溶接トーチ
２はモータ３により歯車機構４を介して回転せしめられ
るとともに、開先１４の幅方向（Ｘ軸）に移動可能なＸ
軸スライドブロック５とトーチや由方向（ｙ軸）に移動
可能なｙ軸スライドブロック６を介して支持されている
。トーチ２の回転数Ｎがアークの回転数であり、回転速
度や回転位置は図示しない回転検出器により検出される
。溶接ワイヤ７はトーチ２の偏心孔を有する通電チップ
に自動送給されるようになっており、この偏心距離によ
ってアークの回転直径Ｄが定まる。これにより回転アー
ク溶接法を実施することができる。なお、１６は開先１
４に対向して配された銅仮等の裏当材である。
第２図（ａ），（ｂ）は本発明における開先形状の拡大
断面図であり、開先１４の形状は底部１４ａがＶ形を有
するストレートな環状溝１４ｂに形成される。底部１４
ａの傾斜角度θは３０″〜６０°にされる。また、ａ寸
法は１〜２ｍｌで、パイプの肉厚ｔが８〜２５關のもの
において、溝幅ｂは７〜８ ｍｍ以下にされる。なお、
開先１４のパイプ内面側に第２図（ｂ）に示すように小
さなルートフェース１４ｃを設けてもよい。
断面図であり、開先１４の形状は底部１４ａがＶ形を有
するストレートな環状溝１４ｂに形成される。底部１４
ａの傾斜角度θは３０″〜６０°にされる。また、ａ寸
法は１〜２ｍｌで、パイプの肉厚ｔが８〜２５關のもの
において、溝幅ｂは７〜８ ｍｍ以下にされる。なお、
開先１４のパイプ内面側に第２図（ｂ）に示すように小
さなルートフェース１４ｃを設けてもよい。
このように開先１４の底部１４ａをＶ形に形或すること
により、第１図に示した溶接トーチ２を回転式アークセ
ンサの作用下で定アーク長のもとに底部１４ａの中心に
正確に倣わせることができ、外面ホットバスＨ（初層１
７）を全姿勢で円周溶接することができる。しかも、前
述のパルス制御によりこの初層１７の溶接と同時に裏波
１８を正宿に出すことができる。
により、第１図に示した溶接トーチ２を回転式アークセ
ンサの作用下で定アーク長のもとに底部１４ａの中心に
正確に倣わせることができ、外面ホットバスＨ（初層１
７）を全姿勢で円周溶接することができる。しかも、前
述のパルス制御によりこの初層１７の溶接と同時に裏波
１８を正宿に出すことができる。
第５図は本発明に用いるパルス制御回路図で、第６図は
その制御波形の動作原理を示したタイミングチャートで
ある。
その制御波形の動作原理を示したタイミングチャートで
ある。
第５図、第６図において、パルス溶接機１の溶接電流バ
ルス■は設定器２１によりあらかじめ定められた分周指
令により分周器２２で例えば２分周とし、その分周波形
■がパルス同期制御回路２３に人力される。
ルス■は設定器２１によりあらかじめ定められた分周指
令により分周器２２で例えば２分周とし、その分周波形
■がパルス同期制御回路２３に人力される。
一方、溶接トーチ２の回転位置信号■及び回転数信号Ｃ
，は回転位置信号発生器２４とエンコーダ２５により位
相調整器２６に人力され、アーク回転バルス■をバルス
同期制御回路２３に人ノノするが、溶接電流パルスのと
アーク回転バルス■とは同期していないため、次にこれ
を同期させるべく設定器２７の指令により、まず位相及
び回転数を調整した波形■′と■′とし、次に遅延回路
などにより制御波形■″をシフトし、ピーク電流パルス
位置とＣｒ点を一致させている。
，は回転位置信号発生器２４とエンコーダ２５により位
相調整器２６に人力され、アーク回転バルス■をバルス
同期制御回路２３に人ノノするが、溶接電流パルスのと
アーク回転バルス■とは同期していないため、次にこれ
を同期させるべく設定器２７の指令により、まず位相及
び回転数を調整した波形■′と■′とし、次に遅延回路
などにより制御波形■″をシフトし、ピーク電流パルス
位置とＣｒ点を一致させている。
このようにして同期させた信号■１によって回転ドライ
バ２８を制御し、回転モータ３を駆動して溶接トーチ２
の回転数Ｎを制御している。２９はモータ３の回転検出
器で、その信号は回転ドライバ２８にフィードバックさ
れる。
バ２８を制御し、回転モータ３を駆動して溶接トーチ２
の回転数Ｎを制御している。２９はモータ３の回転検出
器で、その信号は回転ドライバ２８にフィードバックさ
れる。
具体例について説明すると、０．９ｍｍφのソリッドワ
イヤを使用し、アーク回転数Ｎ−５０Ｈｚ，アーク回転
直径Ｄ−２〜３ｍ１，平均溶接電流Ｉａ一３００Ａ，
ピーク電流ＩＰ−３２ＯＡ，ベース電流ＩＢ−２８０
Ａとし、パルス周期を２分周、溶接速度ｖ＝２．０ｍ／
分とし、Ｃ ０ ２ガス１００％の雰囲気下で初層１７
を溶接したところ、第２図（Ｃ｝に示すような良好な形
状の裏波１８が得られた。もちろん、初層１７も平滑な
ビード形状が得られた。したがってまた、次にこの初層
１７を基準にフィラバスＦ及びキャップパスＣを連続し
て積層溶接するだけでよく、パイプの突合せ円周溶接を
最高３００ｃｍ／分という高速度で実施することができ
る。
イヤを使用し、アーク回転数Ｎ−５０Ｈｚ，アーク回転
直径Ｄ−２〜３ｍ１，平均溶接電流Ｉａ一３００Ａ，
ピーク電流ＩＰ−３２ＯＡ，ベース電流ＩＢ−２８０
Ａとし、パルス周期を２分周、溶接速度ｖ＝２．０ｍ／
分とし、Ｃ ０ ２ガス１００％の雰囲気下で初層１７
を溶接したところ、第２図（Ｃ｝に示すような良好な形
状の裏波１８が得られた。もちろん、初層１７も平滑な
ビード形状が得られた。したがってまた、次にこの初層
１７を基準にフィラバスＦ及びキャップパスＣを連続し
て積層溶接するだけでよく、パイプの突合せ円周溶接を
最高３００ｃｍ／分という高速度で実施することができ
る。
［発明の効果］
以上のように本発明によれば、パイプの外面からのみホ
ットパスを回転式アークセンサ法を用いて溶接すること
ができ、しかもその溶接と同時に裏波を正常に出すこと
ができるので、パイプライン敷設工事におけるパイプの
突合せ円周溶接を容易かつ迅速に行うことができるとい
う効果が得られる。
ットパスを回転式アークセンサ法を用いて溶接すること
ができ、しかもその溶接と同時に裏波を正常に出すこと
ができるので、パイプライン敷設工事におけるパイプの
突合せ円周溶接を容易かつ迅速に行うことができるとい
う効果が得られる。
第１図は本発明のパイプ溶接に用いる自動溶接機の概略
構成図、第２図（ａ），（ｂ）は開先形状の拡大断面図
で、第２図（Ｃ）はその開先における積層溶接の状態を
示した図、第３図は溶接電流のパルス波形図、第４図（
ａ）〜（ｆ）はパルス位置とアーク回転位置の関係を示
す図、第５図は本発明の制御方法に用いるパルス同期制
御回路図、第６図は第５図の制御波形の動作を示すタイ
ミングチャート、第７図（ａ），（ｂ）は従来の開先に
おけるルートギャップ、目違いの状態を示した説明図で
ある。 １・・・パルス溶接機 ２・・・溶接トーチ ３・・・モータ ４・・・歯車機構 ５・・・Ｘ軸スライドブロック ６・・・ｙ軸スライドブロック ７・・・溶接ワイヤ １０・・・パイプ １２・・・円周ガイドレール １４・・・開先 １６・・・裏当材 １７・・・初層 １８・・・裏波 ２１・・・設定器 ２２・・・分周器 ２３・・・パルス同期制御回路 ２４・・・回転位置信号発生器 ２５・・・エンコーダ ２６・・・位相調整器 ２７・・・設定器 ２８・・・回転ドライバ ２９・・・回転検出器
構成図、第２図（ａ），（ｂ）は開先形状の拡大断面図
で、第２図（Ｃ）はその開先における積層溶接の状態を
示した図、第３図は溶接電流のパルス波形図、第４図（
ａ）〜（ｆ）はパルス位置とアーク回転位置の関係を示
す図、第５図は本発明の制御方法に用いるパルス同期制
御回路図、第６図は第５図の制御波形の動作を示すタイ
ミングチャート、第７図（ａ），（ｂ）は従来の開先に
おけるルートギャップ、目違いの状態を示した説明図で
ある。 １・・・パルス溶接機 ２・・・溶接トーチ ３・・・モータ ４・・・歯車機構 ５・・・Ｘ軸スライドブロック ６・・・ｙ軸スライドブロック ７・・・溶接ワイヤ １０・・・パイプ １２・・・円周ガイドレール １４・・・開先 １６・・・裏当材 １７・・・初層 １８・・・裏波 ２１・・・設定器 ２２・・・分周器 ２３・・・パルス同期制御回路 ２４・・・回転位置信号発生器 ２５・・・エンコーダ ２６・・・位相調整器 ２７・・・設定器 ２８・・・回転ドライバ ２９・・・回転検出器
Claims (1)
- パイプの突合せ円周溶接において、パイプの突合せ端面
に環状溝の底部がＶ形となる形状の開先を形成し、パイ
プの内面側に裏当材を配し、自動溶接機をパイプの外面
に取り付けた円周ガイドレール上を走行させながら、ア
ークの回転速度を１０〜１５０Ｈｚ、アークの回転直径
を１〜４ｍｍとした高速回転アーク溶接法により開先自
動倣い制御を行いながら、溶接電流２００〜５００Ａ、
溶接速度７５〜３００ｃｍ／分の条件でパイプの外面か
ら初層を全姿勢で片面溶接をする場合に、パルス溶接法
を用い、パルス電流波形のピーク位置をアークの回転の
任意の位置に同期させることにより裏波の形状を制御す
ることを特徴とするパイプの円周突合せ継手の片面初層
溶接におけるパルス溶接方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14839389A JPH06271B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | パイプの円周突合せ継手の片面初層溶接におけるパルス溶接方法 |
| US07/512,742 US5030812A (en) | 1989-06-13 | 1990-04-23 | Method for one-side root pass welding of a pipe joint |
| EP19900109340 EP0402648A3 (en) | 1989-06-13 | 1990-05-17 | Method for one-side root pass welding of a pipe joint |
| KR1019900007413A KR920006416B1 (ko) | 1989-06-13 | 1990-05-23 | 파이프조인트의 한쪽 루트패스 용접속도 증가방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14839389A JPH06271B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | パイプの円周突合せ継手の片面初層溶接におけるパルス溶接方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0318477A true JPH0318477A (ja) | 1991-01-28 |
| JPH06271B2 JPH06271B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=15451774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14839389A Expired - Lifetime JPH06271B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | パイプの円周突合せ継手の片面初層溶接におけるパルス溶接方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06271B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014518163A (ja) * | 2011-07-01 | 2014-07-28 | イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド | メタルコア溶接方法およびシステム |
| US10005285B2 (en) | 2013-07-11 | 2018-06-26 | Apex Microelectronics Co., Ltd. | Ink cartridge chip applied in ink cartridge, ink cartridge, and ink cartridge adapter |
| CN113894387A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 北京博清科技有限公司 | 机器人自动焊接工艺方法 |
-
1989
- 1989-06-13 JP JP14839389A patent/JPH06271B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014518163A (ja) * | 2011-07-01 | 2014-07-28 | イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド | メタルコア溶接方法およびシステム |
| US10005285B2 (en) | 2013-07-11 | 2018-06-26 | Apex Microelectronics Co., Ltd. | Ink cartridge chip applied in ink cartridge, ink cartridge, and ink cartridge adapter |
| CN113894387A (zh) * | 2021-09-30 | 2022-01-07 | 北京博清科技有限公司 | 机器人自动焊接工艺方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06271B2 (ja) | 1994-01-05 |
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