JPH039900Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は狭開先用溶接装置に係り、特にGMA
あるいはホツトワイヤTIG溶接に適用するに好適
な狭開先用溶接装置に関する。

［従来の技術］ 溶接構造物の大型化に伴なう鋼材の厚肉化及び
溶接継手の高性能化に対する要求から、開先幅を
狭くして開先断面積を大幅に縮少し、また比較的
低入熱で溶接ができるため、経済的で高品質な溶
接継手が得られる狭開先溶接法が開発され、大型
構造物の溶接に広く実用されている。

狭開先溶接の開先形状は、その幅が被溶接物の
表面において十数mmであり、開先角度は１〜３度
とほぼ矩形である。このような開先形状の制約か
ら、サブマージアーク溶接のようにスラグを使用
する溶接法ではスラグの除去に難点があり、スラ
グが不要なGMA溶接法が広く採用されている。
しかしながら、GMA溶接法で狭開先溶接する場
合においても、開先側壁面とアークとの角度が小
さいことから、開先側壁面の溶融が十分でなく、
開先側壁面の近傍に融合不良などの溶接欠陥が発
生するという問題があつた。このため、アークを
開先の幅方向に揺動させることによつて上記した
問題点を解決する手法が提案され、狭開先溶接法
が広く実用されるに致つた。

アークを幅方向に移動させる方法として、以下
のものがある。

(A) 第７図に示すように、溶接トーチ７１を、そ
の支点が開先内に位置するようにし、溶接方向
に対し左右に傾ける方法。（特開昭49−104745
号） (B) 第８図に示すように、コンタクトチユーブ７
２の先端を約15度に曲げ、コンタクトチユーブ
７２の軸を中心に反転あるいは回転させる方
法。（特開昭49−105742号） (C) 曲げロール７３で溶加ワイヤに一定方向の曲
げぐせを付け、溶加ワイヤ７４を捻転する。
（特開昭55−45577号） (D) 溶加ワイヤ７４にロール７５によつて波状の
変形を与えてコンタクトチユーブ７６に供給す
る。（特公昭58−41148号） 上記した方法において、(A)の方法は開先が深く
なる厚肉材の溶接に対してアークの揺動の幅が制
限されて実用的ではない。(B)〜(D)の方法は効果的
であり、すでに実用化されているものもある。ま
た、これらの方法は実際の溶接構造物において必
然的に生ずる開先幅の変動に対しても、例えば(B)
の方法においては反転往復する量を調整すること
によつて対応可能である。

［考案が解決しようとする問題点］ しかし、従来の狭開先用溶接装置にあつては、
作業者がアークを連続的に監視しながらアークの
揺動幅の調整を行なうほか、溶接トーチを開先の
中央に位置させる調整、溶接電源の調整、溶加ワ
イヤの送給量の調整等を必要とし、操作に熟練を
必要とする不都合がある。

特に、開先幅が第１１図のように、溶接線のあ
る位置Ｐで狭くなつている場合、同一溶接条件で
溶接すると同一の溶着量となることから、その部
分での積層高さは他よりも高くなる。厚肉材で多
層溶接を行うと、その部分の積層高さは著しく高
くなり、溶接作業に悪影響することから、溶接作
業者は開先幅の変動を確認しながら、溶接条件も
調整する必要がある。

本考案は、上記従来技術の実情に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、自動によつ
てアークを確実にかつ適正な幅だけ揺動させるこ
とのできる狭開先用溶接装置を提供するところに
ある。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するため、本考案は、GMA
またはホツトワイヤTIG溶接装置において、先端
部を所定の角度に折り曲げたコンタクトチユーブ
と、該チユーブの先端に設けられた耐熱性電気絶
縁物によるチツプと、前記コンタクトチユーブを
回転させる駆動手段と、前記コンタクトチユーブ
の先端が開先側壁面に接触したことを検知して前
記コンタクトチユーブの回転方向を反転させる制
御手段とを設けるようにしたものである。

［作用］ 上記手段によると、先端部の折り曲げられたコ
ンタクトチユーブは回転によつて開先側壁面に接
触する毎に反転するため、溶加ワイヤと被溶接物
間にアークを発生させることにより、アークは開
先の幅方向に揺動する。

［実施例］ 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図は本考案の一実施例を示す側面図であ
る。

溶接トーチ支持板１にはシールドガス供給管２
ａ及び２ｂが設けられ、その先端部は固定板３に
よつて固定されている。この固定板３を冷却する
ために冷却水供給管４が、固定板３と溶接トーチ
支持板１間に架設されている。また、溶接トーチ
支持板１及び固定板３の各々を貫通させてコンタ
クトチユーブ５が配設され、その先端部は45度に
曲げられている。

コンタクトチユーブ５の先端部は、第２図に示
すように、耐熱性電気絶縁物であるアルミナセラ
ミツクスチツプ６が嵌合されたコンタクトチツプ
５１がネジ構造で接続されている。該コンタクト
チユーブ５は下方から固定板３と溶接トーチ支持
板１に設けた穴にそう入し、溶接トーチ支持板の
上方でコンタクトチユーブ回転用ギヤ８に固定さ
れている。

ギヤ８には、モータ１０の回転軸に固定された
ギヤ９が噛合し、モータ１０の回転を減速してい
る。この場合の減速比としては、コンタクトチユ
ーブ５が１分間に十数回転の回転数となるように
設定される。

第３図はモータ１０の制御回路のブロツク図を
示し、モータ１０に直流電源を供給する直流電源
回路１２は正逆転制御回路１４によつて制御され
る。この正逆転制御回路１４はモータ１０に供給
される駆動電流を検出する駆動電流検出回路１３
によつて制御される。

第４図に示すように、コンタクトチユーブ５が
モータ１０の駆動によつて点線位置から実線位置
へ回転し、その先端が開先側壁面に接触すると、
その際の駆動電流の増大が駆動電流検出回路１３
によつて検出される。この検出に基づいて正逆転
制御回路１４はモータ１０に対する電圧磁性を逆
転させ、コンタクトチユーブ５を実線図示から点
線図示の状態へ移動させる。このように、コンタ
クトチユーブ５の先端は開先の幅方向に開先の幅
に相応して揺動する。このため、図示していない
送給ローラからコンタクトチユーブ５に送給され
た溶加ワイヤ７の先端も同様に揺動し、その結
果、溶加ワイヤと被溶接物の間にアークを発生さ
せれば、アークは開先の幅方向に揺動可能とな
る。このアークの向きは開先側壁面を向いてお
り、側壁面の溶融は十分となる。

次に、コンタクトチユーブ５の先端部の寸法形
状について説明する。

コンタクトチユーブ５の先端の曲げ角度を30度
以下にした場合、コンタクトチユーブ５と被溶接
物との電気絶縁性を確保するために10mm以上の長
いセラミツクスチツプ８が必要となり、実際の溶
接作業に耐えるチツプが得られなかつた。一方角
度を60度以上にすると、溶加ワイヤの送給が不安
定となり、30〜60度の角度が好適であることがわ
かつた。また、曲り部のチユーブ軸方向への投影
長さについては、平均開先幅の0.7以下になると、
セラミツクスチツプ８が開先側壁面に接触する前
に溶加ワイヤが開先側壁面に接触し、側壁面への
溶け込みが過度となつた。また、平均開先幅の
1.5倍以上になると、溶加ワイヤ先端は開先側壁
面に十分に近づかず、側壁面の溶融は十分でなか
つた。

第５図は溶接トーチ位置あるいは溶接条件を制
御する制御部の構成を示すブロツク図である。

抵抗体１５は溶接トーチの上方に設けられ、そ
の抵抗体面上を接触子１６がコンタクトチユーブ
５に連動して摺動する。溶接トーチが中心にある
ときの接触子１６の出力をOVとし、いずれかの
方向に溶接トーチが移動するのに応じて摺動する
摺動子１６の位置に応じた極性の電圧値が摺動子
１６より出力される。

摺動子１６には抵抗値検出回路１７が接続さ
れ、入力電圧を抵抗値に換算する。これによる抵
抗値は、溶接トーチの左右に揺動する量の偏差及
び全揺動量を表わしている。

抵抗検知回路１７には、溶接トーチ移動用モー
タ制御回路１８、溶加ワイヤ送給用モータ制御回
路１９及び溶加ワイヤ電源制御回路２０の各々が
接続されている。検出した抵抗値に基づいて、溶
接トーチを移動させ、あるいは溶加ワイヤ７を送
給させ、さらには溶加ワイヤ７に電源を供給す
る。

この第５図の制御によつて、溶接トーチの開先
の中央への位置制御と共に、開先の幅の変化に対
応した溶着量の制御を自動的に行なうことができ
る。

第６図は本考案の他の実施例を示す側面図であ
る。本実施例はホツトワイヤTIG溶接で狭開先溶
接を行なう例であり、第１図の実施例にタングス
テン電極２４を設けて構成される。

タングステン電極２４は、TIGアークを発生さ
せるためのものであり、シールドガス供給管２ａ
の先端部に固定されたタングステン電極支持板２
３によつて、その先端部が固定されている。タン
グステン電極２４の他端は、溶接トーチ支持板１
に固定されたタングステン電極支持棒２２に連結
されている。また、固定板３に代えて耐熱性電気
絶縁物固定板２２が用いられている。

さらに、溶接トーチ支持板１は、タングステン
電極２４と溶加ワイヤ部とを電気的に絶縁するた
めに、両者間に電気絶縁物２１が設けられてい
る。

第６図の構成において、溶加ワイヤ７にタング
ステン電極２４に印加するのと同一極性の加熱用
電源を接続する。これによつて、溶加ワイヤ７に
通電された電流の磁界により、タングステン電極
２４から発生したアークは、溶加ワイヤ７の方へ
偏向する。このように、溶加ワイヤ７の開先幅方
向への揺動に加え、これに同期させてアークの揺
動が可能となる。本実施例によつて得られる効果
は第１図の実施例と同様であり、したがつて、そ
の説明は省略する。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案によれば、アーク
を開先の幅方向に適正な幅を自動的に確実に揺動
させることができるため、狭開先溶接を高度の技
能者を必要とすることなく行なうことができる。

さらに、溶接トーチの位置の自動制御および開
先幅の変化に対応した溶着量の自動制御を行なう
ことができる。以上の相乗効果により、厚板構造
物に対する狭開先溶接の適用が期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す側面図、第２
図は本考案に係るコンタクトチユーブ５の先端部
の詳細を示す断面図、第３図はモータ制御系を示
すブロツク図、第４図はコンタクトチユーブ５の
揺動を説明する説明図、第５図は溶接トーチの位
置及び溶着量を制御する制御系のブロツク図、第
６図は本考案の他の実施例を示す側面図、第７図
乃至第１０図は従来の狭開先溶接法の各例を示す
説明図、第１１図は開先幅が部分的に狭くなる場
合の説明図である。 １…溶接トーチ支持板、２ａ，２ｂ…シールド
ガス供給管、３…固定板、４…冷却水供給管、５
…コンタクトチユーブ、６…耐熱性電気絶縁物チ
ツプ、７…溶加ワイヤ、８，９…ギヤ、１０…モ
ータ、１２…直流電源回路、１３…駆動電流検出
回路、１４…正逆転制御回路、１５…抵抗体、１
６…接触子、１７…抵抗値検出回路、１８…溶接
トーチ移動用モータ制御回路、１９…溶加ワイヤ
送給用モータ制御回路、２０…溶加ワイヤ電源制
御回路、２４…タングステン電極。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) GMAまたはホツトワイヤTIG溶接装置にお
   いて、先端部を所定の角度に折り曲げたコンタ
   クトチユーブと、該チユーブの先端に設けられ
   た耐熱性電気絶縁物によるチツプと、前記コン
   タクトチユーブを回転させる駆動手段と、前記
   コンタクトチユーブの先端が開先側壁面に接触
   したことを検知して前記コンタクトチユーブの
   回転方向を反転させる制御手段とを設けたこと
   を特徴とする狭開先用溶接装置。 (2) 前記コンタクトチユーブ先端の折曲げ角度を
   30度乃至60度の範囲内としたことを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第(1)項に記載の狭開先
   用溶接装置。 (3) 前記折曲げ部のチユーブ軸方向に対する投影
   長さを平均開先幅の0.7〜1.5倍に設定すること
   を特徴とする実用新案登録請求の範囲第(1)項に
   記載の狭開先用溶接装置。