JPH10296438A - 非消耗電極式横向きアーク溶接方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下開先壁側に対応するオシレート下端領域で
の融合不良の発生をなくし、かつ、溶融し易い上開先壁
の側に対応するオシレート上端領域でのアンダーカット
の発生をなくすこと。 【解決手段】 定アーク長制御を行う一方、開先幅方向
に非消耗電極をオシレートさせるとともに溶加材を溶接
部に送給しながら横向き姿勢にて溶接を行う非消耗電極
式横向きアーク溶接方法において、非消耗電極がオシレ
ート上端領域にあるときの溶加材送給速度値Wuに対して
オシレート下端領域にあるときの溶加材送給速度値Wdを
減少させる溶加材送給速度切替え制御と、非消耗電極が
オシレート上端領域にあるときの溶接電流値Iuに対して
オシレート下端領域にあるときの溶接電流値Idを増大さ
せる溶接電流切替え制御との少なくとも一方を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、開先幅方向に非
消耗電極をオシレートさせるとともに溶加材を溶接部に
送給しながら横向き姿勢にて溶接を行う非消耗性電極式
横向きアーク溶接方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】非消耗電極としてタングステン電極を用
い、溶加材（フィラーワイヤ）をアークで溶かしつつ溶
接を行う非消耗電極式アーク溶接法は、溶加材の送給速
度と溶接電流値とを比較的広い範囲で独立に設定できる
ことで溶接入熱の調整が容易なことから、下向き姿勢の
溶接のみならず、立向き溶接や横向き溶接などの全姿勢
での溶接が可能である一方、マグ（ＭＡＧ）溶接などの
消耗電極式アーク溶接法に比べて、母材に対する溶込み
が浅い。

【０００３】このように溶込みが浅い点は特に横向き溶
接において大きな影響があり、水平方向に延びる溶接線
と上下に交差する開先幅方向に非消耗電極をオシレート
（揺動あるいはウィービングとも言う）させながらルー
トギャップ付き開先の横向き溶接を行う場合には、裏波
を形成する初層溶接では、図９に示すように、重力の影
響により溶接ビードが下開先壁１ｂ側へ垂れ気味にな
り、前記のように溶込みが浅いことから、この垂れて下
開先壁１ｂ面を覆う厚い溶融金属のためにオシレートの
下端領域で溶込みが不足しがちになって、下側の母材１
の開先ルート部ＤＲに融合不良が多発しやすく、安定し
た裏波ビード（初層溶接ビード）も得にくい。

【０００４】なお、裏波を形成する初層溶接では、溶融
金属の母材裏面側への垂れ落ちを防ぐため例えば裏当て
銅板が使用される。また周知のように、非消耗電極式ア
ーク溶接法においては、定アーク長制御あるいは定アー
ク電圧制御と称して、母材（被溶接物）の変位量その他
の原因により母材と非消耗電極先端との間隔が変化した
とき溶接電圧（アーク電圧）が変化することを利用し
て、この溶接電圧を一定に保持するように非消耗電極を
母材に対して進退させて母材と非消耗電極との間隔を一
定に保つことが行われている。

【０００５】さて従来、非消耗電極のオシレートの両端
部で十分な母材の溶込みを得、この両端部での融合不良
をなくすとともに安定した裏波ビードを得るべく、オシ
レートの両端部又はその近傍にて、溶加材送給速度をオ
シレート中央部での値よりも小さくするようにした方法
が提案されている（特開平７−１００６４７号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし前記従来の非消
耗電極式アーク溶接方法では、これを前記の横向き溶接
に適用した場合、非消耗電極のオシレート下端又はその
近傍にて溶加材送給速度をオシレート中央部での値より
も小さくすることで下開先壁の溶込みが大きくなり、下
側母材の開先ルート部での融合不良の解消には効果があ
るものの、オシレート上端又はその近傍においても溶加
材送給速度を小さくするようにしているので、重力の影
響により表面を覆う溶融金属が少なく溶融し易い上開先
壁が溶かされすぎて、図１０に示すように、上開先壁１
ａにアンダーカットが発生する。このため、このアンダ
ーカットがあると次層の溶接でブローホールなどの欠陥
を引き起こすので、グラインダ等によるアンダーカット
部分の手直し作業が必要となり溶接作業能率が低下する
という不具合があった。

【０００７】そこでこの発明の目的は、開先幅方向に非
消耗電極をオシレートさせる非消耗電極式横向きアーク
溶接方法において、下開先壁側に対応するオシレート下
端領域での融合不良の発生をなくし、かつ、溶融し易い
上開先壁の側に対応するオシレート上端領域でのアンダ
ーカットの発生をなくすことができる非消耗電極式横向
きアーク溶接方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願請求項１の非消耗電
極式横向きアーク溶接方法は、母材と非消耗電極との間
隔を一定に保持する定アーク長制御を行う一方、溶接線
と上下に交差する開先幅方向に非消耗電極をオシレート
させるとともに溶加材を溶接部に送給しながら横向き姿
勢にて溶接を行う非消耗電極式横向きアーク溶接方法に
おいて、非消耗電極がオシレート上端領域にあるときの
溶加材送給速度値Wuに対してオシレート下端領域にある
ときの溶加材送給速度値Wdを減少させる溶加材送給速度
切替え制御と、非消耗電極がオシレート上端領域にある
ときの溶接電流値Iuに対してオシレート下端領域にある
ときの溶接電流値Idを増大させる溶接電流切替え制御と
の少なくとも一方を行うことを特徴とするものである。

【０００９】また請求項２の非消耗電極式横向きアーク
溶接方法は、前記請求項１に加えて、前記定アーク長制
御による非消耗電極の電極軸線方向の変位量もしくは位
置が予め定められた反転設定値に達するたびに非消耗電
極のオシレート方向を反転させるアーク倣い式開先倣い
制御を行うとともに、前記溶加材送給速度切替え制御と
溶接電流切替え制御との少なくとも一方を行うように構
成したものである。

【００１０】請求項３の非消耗電極式横向きアーク溶接
方法は、前記請求項１又は２に記載の横向きアーク溶接
方法において、前記溶加材送給速度切替え制御を行う場
合、Wd＝０．３Wu〜０．９Wuの関係に設定し、前記溶接
電流切替え制御を行う場合、Id＝１．１Iu〜２．０Iuの
関係に設定することを特徴とするものである。また、請
求項４の非消耗電極式横向きアーク溶接方法は、前記請
求項３に記載の横向きアーク溶接方法において、前記溶
加材送給速度切替え制御を行う場合、非消耗電極がオシ
レート幅の中央部にあるときの溶加材送給速度値をWmと
したとき、Wm＝Wu，かつWu＞Wd、又は、Wm＝Wd，かつWu
＞Wdの関係に設定し、前記溶接電流切替え制御を行う場
合、非消耗電極がオシレート幅の中央部にあるときの溶
接電流値をImとしたとき、Im＝Iu，かつIu＜Id、又は、
Im＝Id，かつIu＜Idの関係に設定することを特徴とする
ものである。

【００１１】本願請求項１の横向きアーク溶接方法と、
非消耗電極を開先に自動的に追従させ倣わせるアーク倣
い式開先倣い制御をも行う請求項２の横向きアーク溶接
方法とにおいては、溶加材送給速度切替え制御と、溶接
電流切替え制御との少なくとも一方の制御を行う。すな
わち、溶加材送給速度切替え制御では（図５（ｂ）、図
６（ｂ）参照）、非消耗電極が上開先壁に接近したオシ
レート上端領域にあるときには、アークによる熱のうち
母材の溶融に費やされる熱が溶加材の溶融によって抑制
されるように溶加材送給速度の値Wuを設定することで、
オシレート上端領域での上開先壁の溶かしすぎによるア
ンダーカットの発生を防止できる。一方、非消耗電極が
下開先壁に接近したオシレート下端領域にあるときに
は、オシレート上端領域での前記溶加材送給速度値Wuに
対して溶加材送給速度の値Wdを減少させることにより、
アークによる熱のうち溶加材の溶融よりも母材の溶融に
費やされる熱が増大して母材への溶込みが大きくなり、
オシレートの下端領域での融合不良、すなわち下開先壁
側での融合不良の発生をなくすことができ、また、ビー
ドのなじみも良くすることができる。したがって、裏波
ビードを形成する初層溶接では下側母材の開先ルート部
での融合不良をなくすことができるとともに安定した裏
波ビードを得ることができる。

【００１２】また、溶接電流切替え制御では（図５
（ｃ）、図６（ｃ）参照）、非消耗電極がオシレート上
端領域にあるときには、溶融し易い上開先壁の溶かしす
ぎによってアンダーカットが発生しないように溶接電流
の値Iuを設定する。一方、非消耗電極がオシレート下端
領域にあるときには、オシレート上端領域での前記溶接
電流値Iuに対して溶接電流の値Wdを増大させることによ
り、母材の溶融に費やされる熱が増大して母材への溶込
みが大きくなり、オシレートの下端領域での融合不良、
すなわち下開先壁側での融合不良の発生をなくすことが
でき、また、ビードのなじみも良くすることができる。
したがって、初層溶接では下側母材の開先ルート部での
融合不良をなくすことができるとともに安定した裏波ビ
ードを得ることができる。

【００１３】このように溶加材送給速度あるいは溶接電
流の切替え制御を行うことにより、非消耗電極のオシレ
ートの下端領域での融合不良の発生をなくし、かつ上端
領域でのアンダーカットの発生をなくすことができ、さ
らにこれら両方の切替え制御をともに行うことにより
（図５（ａ）、図６（ａ）参照）、前記融合不良や前記
アンダーカットの発生を確実になくして、欠陥のない極
めて良好な横向き溶接を行うことができる。

【００１４】ここで、後述の開先倣い制御を実施しない
請求項１の横向きアーク溶接方法において、オシレート
の上端領域、下端領域について説明する。この溶接方法
においては、図５（ａ）に示すように、非消耗電極はオ
シレート上端位置及び下端位置では移動動作を一時停止
し、非消耗電極がオシレート上端位置から距離Du以内に
あるときの領域をオシレート上端領域とし、一方、非消
耗電極がオシレート下端位置から距離Dd以内にあるとき
の領域をオシレート下端領域としている。なお、前記距
離Du，Ddは、溶接条件にもよるが１．０ｍｍ以下に設定
されるものである。

【００１５】請求項２の横向きアーク溶接方法では、ア
ーク倣い式開先倣い制御を行うとともに、溶加材送給速
度切替え制御と溶接電流切替え制御との少なくとも一方
の制御を行うようにしている。このアーク倣い式開先倣
い制御は、公知のものであって、溶接トーチに保持され
た非消耗電極を溶接線と交差する開先幅方向にオシレー
トさせる溶接において、前述した定アーク長制御による
非消耗電極の電極軸線方向の変位量（移動量）もしくは
位置が予め定められた反転設定値に達することで開先壁
位置を検知し、この開先壁位置を検知するたびに非消耗
電極のオシレート方向を反転させて開先倣いを行うもの
である。この開先倣い制御によると、走行台車に搭載さ
れた溶接トーチを溶接線方向へ案内する走行レールと真
の溶接線とのずれや、母材の開先幅（ルートギャップな
ど）の変動があっても、実際の開先に対して非消耗電極
（溶接トーチ）を自動的、かつ正確に追従させることが
できる。

【００１６】ところで、このようなアーク倣い式開先倣
い制御を行うと、非消耗電極が開先壁に極めて接近した
位置で反転する傾向があり、この位置は溶込みの安定化
のために非消耗電極の移動を一時停止する位置としては
適正位置とはいえないため、先に本出願人は、開先壁位
置を検知してオシレート方向を反転させた後、非消耗電
極をこのオシレート端からオシレート幅中央方向（開先
幅中央方向）へ所定距離移動させたオシレート端近傍位
置で所定時間停止させるようにした方法を先に提案して
いる（特開平８−１４１７３８号公報）。

【００１７】そこで、本願請求項２の横向きアーク溶接
方法では、アーク倣い式開先倣い制御を行うとともに、
図６（ａ）に示すように、反転したのち上開先壁側へ向
かう上進オシレート行程では、非消耗電極（溶接トー
チ）をオシレート下端からオシレート幅中央方向に所定
距離Ld移動させてこのオシレート下端領域としてのオシ
レート下端近傍位置で所定時間停止させ、下開先壁側へ
向かう下進オシレート行程では、非消耗電極をオシレー
ト上端からオシレート幅中央方向に所定距離Lu移動させ
てこのオシレート上端領域としてのオシレート上端近傍
位置で所定時間停止させるようにしながら、溶加材送給
速度切替え制御と溶接電流切替え制御との少なくとも一
方を行うようにしている。前記の距離Lu，Ldの値は、
０．５〜１．０ｍｍ程度が適正である。

【００１８】さて、本願発明による横向きアーク溶接方
法では、溶加材送給速度切替え制御を行う場合、非消耗
電極がオシレート上端領域にあるときの溶加材送給速度
値Wuに対してオシレート下端領域にあるときの溶加材送
給速度値Wdは、Wd＝０．３Wu〜０．９Wuの範囲で設定す
ることが望ましい。その理由は、Wdが０．３Wuより小さ
く溶加材供給量が少ないと、溶加材が不規則的に溶けて
溶加材の溶融プールへのスムーズな溶融移行が行えなく
なって、溶融プールが乱れて溶込みが安定せず、初層溶
接では安定した裏波ビードが得られ難くなり、一方、Wd
が０．９Wuより大きいと、前述したオシレート下端領域
での融合不良防止効果が十分でなくなるためである。

【００１９】また、溶接電流切替え制御を行う場合、非
消耗電極がオシレート上端領域にあるときの溶接電流値
Iuに対してオシレート下端領域にあるときの溶接電流値
Idは、Id＝１．１Iu〜２．０Iuの範囲で設定することが
望ましい。その理由は、Idが１．１Iuより小さいと、オ
シレート下端領域での融合不良防止効果が十分に得られ
なくなり、一方、Idが２．０Iuより大きいと、溶接電流
が過大で下開先壁側でビードにアンダーカットが発生し
易くなるためである。

【００２０】またさらに、本願発明による横向きアーク
溶接方法では、溶加材送給速度切替え制御を行う場合、
非消耗電極がオシレート幅の中央部にあるときの溶加材
送給速度値をWmとしたとき、図５の（ａ）の中段に二点
鎖線で示すように、WmをWu＞Wm＞Wd（ただし、Wd＝０．
３Wu〜０．９Wu）の関係にて設定してもよいが、制御が
簡単化されるため、Wm＝Wu，かつWu＞Wd、又は、Wm＝W
d，かつWu＞Wdの関係にて設定してもよい。同様に、溶
接電流切替え制御を行う場合、非消耗電極がオシレート
幅の中央部にあるときの溶接電流値をImとしたとき、図
５の（ａ）の下段に二点鎖線で示すように、ImをIu＜Im
＜Id（ただし、Id＝１．１Iu〜２．０Iu）の関係にて設
定してもよいが、制御が簡単化されるため、Im＝Iu，か
つIu＜Id、又は、Im＝Id，かつIu＜Idの関係にて設定し
てもよい。

【００２１】

【発明の実施の形態】図１は本願発明の横向きアーク溶
接方法を実施する横向き溶接装置の本体の斜視図、図２
は請求項１の発明に係る横向きアーク溶接方法を実施す
る溶接装置の要部ブロック図、図３は請求項１の発明に
係る横向きアーク溶接方法を実施する溶接装置の要部ブ
ロック図、図４は請求項２の発明に係る横向きアーク溶
接方法を実施する溶接装置の要部ブロック図である。

【００２２】まず、請求項１の発明に係る横向きアーク
溶接方法を実施する溶接装置について説明する。図１に
おいて、１はルートギャップ付きの開先を有する母材、
２は裏波ビードを形成する初層の溶接で用いる裏当て銅
板である。上側の母材１上に走行レール３が水平方向に
延びる溶接線に沿って取り付けられており、走行機構４
によって駆動される走行台車５が走行レール３上を移動
するようになっている。６はタングステンからなる非消
耗電極７を保持する溶接トーチ８を母材１の開先部に向
かって進退させる電極進退機構、９はこの電極進退機構
６全体を開先幅方向に動かして非消耗電極７を開先幅方
向にオシレートさせる電極揺動機構である。また、１０
は溶加材送給モータ１１を有し、溶接トーチ８と一体的
に動かされる溶加材送給チップ１０ａを介して溶加材１
２を溶接部に（アーク中に）送給するための溶加材送給
機構である。これらの電極進退機構６、電極揺動機構
９、溶加材送給機構１０及びコイル状に巻かれた溶加材
は、ともに走行台車５に搭載され、溶接線に沿って移動
する。なおこの実施例では図７に示すように、非消耗電
極７を、水平方向に延びる溶接線と直角をなす方向から
わずかに傾けた方向にて開先壁１ａ，１ｂに対してオシ
レートさせるようにしている。

【００２３】引き続き、図２及び図３を参照しながらこ
の溶接装置について説明する。前記電極進退機構６は、
スクリューシャフト及びスクリューナットからなる進退
用軸駆動部１３と、前記スクリューシャフトを回転させ
て非消耗電極７を進退させるための進退用軸駆動モータ
１４と、このモータ１４の回転量に応じてパルス信号を
出力する進退用軸パルスエンコーダ１５とにより構成さ
れている。また、オシレート用の前記電極揺動機構９
は、スクリューシャフト及びスクリューナットからなる
揺動用軸駆動部１６と、前記スクリューシャフトを回転
させて非消耗電極７を開先幅方向にオシレートさせるた
めの揺動用軸駆動モータ１７と、このモータ１７の回転
量に応じてパルス信号を出力する揺動用軸パルスエンコ
ーダ１８とにより構成されている。

【００２４】１９は前記溶接トーチ８の非消耗電極７と
母材１との間に溶接電力を供給する溶接電源であり、非
消耗電極７と母材１間の溶接電圧は溶接電圧比較部２０
によって検出されるようになっている。この溶接電圧比
較部２０は、溶接電圧検出値と溶接電圧設定部２１から
の溶接電圧設定値との差を進退用軸制御部２２に与える
ようになっており、進退用軸制御部２２は、前記差電圧
がゼロとなるように進退用軸駆動モータ１４を制御し、
溶接電圧を溶接電圧設定部２１によって設定された一定
値に保持するように非消耗電極７を母材１に対して進退
させて、母材１開先部と非消耗電極７先端との間隔を一
定に保つ定アーク長制御を行う。なおこの例ではアーク
倣い式開先倣い制御は行っていないので、進退用軸パル
スエンコーダ１５から制御部２２に入力されるパルス信
号は、非消耗電極７の電極進退方向（電極軸線方向）の
位置情報を得るためには使用されず、モータ１４自体の
速度制御用にのみ使用されている。

【００２５】２３は揺動用軸駆動モータ１７を駆動制御
して非消耗電極７を開先幅方向にオシレートさせる揺動
用軸制御部であり、オシレートの幅と速度は揺動パラメ
ータ設定部２４で設定され、オシレート上下端停止時間
は揺動用軸停止時間設定部２５で設定される。オシレー
ト時の非消耗電極７の開先幅方向の位置は揺動用軸パル
スエンコーダ１８からのパルス信号を揺動用軸パルス計
数部２６が計数することにより把握されている。また揺
動上下端領域設定部２８では、この例では図５（ａ）の
上段の電極オシレート軌跡に示すように、オシレート上
端領域を定めるための位置情報としてオシレート上端位
置からの距離Duとオシレート下端領域を定めるための位
置情報としてオシレート下端位置からの距離Ddとが設定
されている。

【００２６】そして、指令部２７は、計数部２６からの
計数値、揺動パラメータ設定部２４からのオシレート幅
情報、及び揺動上下端領域設定部２８からの前記距離D
u，Ddとから、溶加材送給速度又は／及び溶接電流の切
替え制御を行うための切替え指令を溶加材送給速度切替
部２９と溶接電流切替部３３に与える。

【００２７】すなわち、溶加材送給速度切替え制御のみ
を行う場合、この例では図５（ｂ）に示すように、溶加
材送給速度については、非消耗電極７がオシレート下端
領域にあるときには、下端領域溶加材送給速度設定部３
０と溶加材送給速度制御部３２とが接続されて溶加材１
２の送給速度の値がWdに設定され、下端領域以外の位置
にあるときには、溶加材送給速度設定部３１と送給速度
制御部３２とが接続されて溶加材送給速度の値がWu（Wu
＞Wd）に設定される。一方、溶接電流については、非消
耗電極７のオシレート位置にかかわらず、溶接電流設定
部３５と溶接電源１９とが接続されて、一定の溶接電流
値Iuが設定されるようになっている。また、溶接電流切
替え制御のみを行う場合、この例では図５（ｃ）に示す
ように、非消耗電極７がオシレート下端領域にあるとき
には、下端領域溶接電流設定部３４と溶接電源１９とが
接続されて溶接電流値がIdに設定され、下端領域以外の
位置にあるときには、溶接電流値がIu（Iu＜Id）に設定
される。一方、溶加材送給速度については、非消耗電極
７のオシレート位置にかかわらず、一定の溶加材送給速
度値Wuが設定されるようになっている。

【００２８】そして、両方の切替え制御をともに行う場
合には、この例では図５（ａ）に示すように、非消耗電
極７がオシレート上端領域にあるときには、溶加材送給
速度値Wuと溶接電流値Iuとが設定され、オシレート下端
領域にあるときには、溶加材送給速度値Wd（Wd＜Wu）と
溶接電流値Id（Id＞Iu）とが設定されるようになってい
る。

【００２９】次に、請求項２の発明に係る横向きアーク
溶接方法を実施する溶接装置について説明する。なお、
アーク倣い式開先倣い制御を行う点以外は前記溶接装置
と同一なので、共通する部分には同一の符号を付して説
明を省略し、異なる点について説明する。

【００３０】定アーク長制御されながら開先幅方向にオ
シレートされる非消耗電極７は、開先底部から開先壁に
接近すると傾斜する開先壁面に沿うように上昇する。こ
の非消耗電極７の開先底部位置からの電極軸方向の変位
量は、進退用軸パルスエンコーダ１５からのパルス信号
を進退用軸パルス計数部３６が計数することに基づいて
把握されている。３７は開先壁検出判断部であって、進
退用軸パルス計数部３６からの前記変位量に対応する計
数値と反転高さ設定部３８からの溶接ビード盛り高さに
対応する反転設定値とを比較し、計数値が反転設定値と
一致すると、非消耗電極７が開先壁近傍に到達したとし
て到達信号を指令部３９に出力するようになっている。
４０は揺動上下端領域設定部である。揺動上下端領域設
定部４０は、この例では図６（ａ）の上段の電極オシレ
ート軌跡に示すように、上進オシレート行程では、非消
耗電極７をオシレート下端からオシレート幅中央方向へ
所定距離だけ移動させた位置であってオシレート下端領
域としてのオシレート下端近傍位置を設定するための前
記所定距離Ldと、下進オシレート行程では、非消耗電極
をオシレート上端から所定距離だけ移動させた位置であ
ってオシレート上端領域としてのオシレート上端近傍位
置を設定するための前記所定距離Luとが設定される。

【００３１】そして、前記到達信号を受けて指令部３９
は、揺動用軸制御部４１に、反転指令ととともに、移動
量として上進オシレート行程では前記距離Ldを指令し下
進オシレート行程では前記距離Luを指令する。これによ
り揺動用軸制御部４１は、反転指令によって非消耗電極
７のオシレート方向を反転させ、上進オシレート行程で
は非消耗電極７をオシレート下端からオシレート幅中央
方向に距離Ldだけ移動させてこのオシレート下端近傍位
置で停止時間設定部２５による設定停止時間停止させ、
しかる後に上開先壁に向かって移動させ、同様にして、
下進オシレート行程では非消耗電極７をオシレート上端
から距離Luだけ移動させてこのオシレート上端近傍位置
で設定時間停止させ、しかる後に下開先壁に向かって移
動させるようにしている。

【００３２】そして指令部３９は、この例では、揺動用
軸パルス計数部２６からの計数値と前記距離Ldとから、
非消耗電極７の前記オシレート下端近傍位置への移動が
完了したことを確認すると、溶加材送給速度又は／及び
溶接電流の切替え制御を行うための切替え指令を前記の
溶加材送給速度切替部２９と溶接電流切替部３３に与え
る。すなわち、溶加材送給速度切替え制御のみを行う場
合には、この例では図６（ｂ）に示すような切替え制御
がなされ、また、溶接電流切替え制御のみを行う場合に
は、この例では図６（ｃ）に示すような切替え制御がな
される。さらに、両方の切替え制御をともに行う場合に
は、図６（ａ）に示すような切替え制御がなされるよう
になっている。

【００３３】

【実施例】前記溶接装置を使用して、実施例及び比較例
による横向き溶接を行った。表１に試験板及び溶加材
（フィラワイヤ）について示し、図８に試験板の開先形
状を示す。実施例１〜１１及び比較例１〜３は、図８に
示す２種類の開先形状の各々について、表２に示す溶接
条件で横向き溶接を行った。なお表２の「相当パス」の
欄において、この例ではブランクは第２層目の溶接を表
す。非消耗電極は電極径３．２ｍｍφのタングステン電
極を用い、シールドガスはアルゴンを使用した。

【００３４】表３は溶接結果の評価を示すもので、この
表３の「下開先壁側融合状態」の欄において、◎は溶込
みが極めて良好であったこと、○は溶込みが良好であっ
たこと、△は融合不良（溶込み不足）が溶接全長の一部
にあったこと、×は融合不良が溶接全長にわたってあっ
たことを示すものである。また、初層溶接における「裏
波ビードの安定」の欄において、◎は溶込みが極めて安
定しビード形状が極めてよい裏波ビードが得られたこ
と、○は溶込みが安定しビード形状がよい裏波ビードが
得られたこと、×は溶込みが悪く安定しておらずビード
形状が悪い裏波ビードであったことを示すものである。
またさらに、「ビードのなじみ状態」の欄において、◎
は極めて良好であったこと、○は良好であったこと、△
はやや不良であったこと、×はコールドラップ気味で悪
かったことを示すものである。そして「総合評価」の欄
において、優の◎と良の○とは合格であり、劣の×は不
合格である。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】

【表３】

【００３８】表２及び表３から明らかなように、比較例
１〜３の場合には、本発明に係る溶加材送給速度切替え
制御あるいは溶接電流切替え制御がなされておらず、オ
シレート下端領域に対応する下開先壁側での融合不良が
多発し、またビードのなじみ状態も悪かった。さらに、
初層溶接を行った比較例２，３での裏波ビードは、溶込
みが悪く安定しておらずビード形状が悪かった。なおこ
の比較例１〜３の条件では、オシレート上端領域に対応
する上開先壁側でのアンダーカットは発生しなかった。

【００３９】これに対して本発明の実施例１〜１１の場
合には、下開先壁側での融合状態（溶込み状態）が良
く、かつ溶融し易い上開先壁の側でのアンダーカットの
ない良好な溶接結果が得られている。また初層溶接の場
合には、溶込みが安定したビード形状がよい裏波ビード
が得られている。なお、実施例９，１０では、比率Wd／
Wuは望ました範囲から外れてはいるものの合格レベルで
あると見なせる溶接結果であった。

【００４０】

【発明の効果】以上述べたように、この発明による非消
耗性電極式横向きアーク溶接方法によると、非消耗電極
がオシレート上端領域にあるときの溶加材送給速度値に
対してオシレート下端領域にあるときの溶加材送給速度
値を減少させる溶加材送給速度切替え制御と、非消耗電
極がオシレート上端領域にあるときの溶接電流値に対し
てオシレート下端領域にあるときの溶接電流値を増大さ
せる溶接電流切替え制御との少なくとも一方を行うよう
にしたものであるから、下開先壁側に対応するオシレー
ト下端領域での融合不良の発生をなくし、かつ、溶融し
易い上開先壁の側に対応するオシレート上端領域でのア
ンダーカットの発生をなくすことができ、これにより、
ブローホールなどの欠陥を生じさせるアンダーカット部
分の手直し作業が不要となって従来に比べて溶接作業能
率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の横向きアーク溶接方法を実施する横
向き溶接装置の本体の斜視図である。

【図２】請求項１の発明に係る横向きアーク溶接方法を
実施する溶接装置の要部ブロック図である。

【図３】請求項１の発明に係る横向きアーク溶接方法を
実施する溶接装置の要部ブロック図である。

【図４】請求項２の発明に係る横向きアーク溶接方法を
実施する溶接装置の要部ブロック図である。

【図５】請求項１の発明に係る横向きアーク溶接方法を
説明するための、電極オシレート軌跡、溶加材送給速度
及び溶接電流の各パターンを示す図である。

【図６】請求項２の発明に係る横向きアーク溶接方法を
説明するための、電極オシレート軌跡、溶加材送給速度
及び溶接電流の各パターンを示す図である。

【図７】本発明の実施例における非消耗電極のオシレー
ト方向の説明図である。

【図８】本発明の実施例における試験板の開先形状を示
す図である。

【図９】融合不良が発生した様子を示す断面図である。

【図１０】アンダーカットが発生した様子を示す断面図
である。

【符号の説明】

１…母材 １ａ…上開先壁 １ｂ…下開先壁 ３…走行
レール ５…走行台車 ６…電極進退機構 ７…非消耗電極 ８…溶接トーチ
９…電極揺動機構 １０…溶加材送給機構 １３…進退用軸駆動部 １４…
進退用軸駆動モータ １６…揺動用軸駆動部 １７…揺動用軸駆動モータ １
９…溶接電源 ２０…溶接電圧比較部 ２１…溶接電圧
設定部 ２２…進退用軸制御部 ２３，４１…揺動用軸
制御部 ２４…揺動パラメータ設定部 ２５…揺動用軸
停止時間設定部 ２６…揺動用軸パルス計数部 ２７，３９…指令部 ２
８…揺動上下端領域設定部 ２９…溶加材送給速度切替
部 ３０…下端領域溶加材送給速度設定部 ３２…溶加
材送給速度制御部 ３３…溶接電流切替部 ３４…下端
領域溶接電流設定部 ３５…溶接電流設定部 ３６…進
退用軸パルス計数部 ３７…開先壁検出判断部 ３８…
反転高さ設定部 ４０…揺動上下端領域設定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｂ２３Ｋ 9/167 Ｂ２３Ｋ 9/167 Ａ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 母材と非消耗電極との間隔を一定に保持
   する定アーク長制御を行う一方、溶接線と上下に交差す
   る開先幅方向に非消耗電極をオシレートさせるとともに
   溶加材を溶接部に送給しながら横向き姿勢にて溶接を行
   う非消耗電極式横向きアーク溶接方法において、 非消耗電極がオシレート上端領域にあるときの溶加材送
   給速度値Wuに対してオシレート下端領域にあるときの溶
   加材送給速度値Wdを減少させる溶加材送給速度切替え制
   御と、非消耗電極がオシレート上端領域にあるときの溶
   接電流値Iuに対してオシレート下端領域にあるときの溶
   接電流値Idを増大させる溶接電流切替え制御との少なく
   とも一方を行うことを特徴とする非消耗電極式横向きア
   ーク溶接方法。
2. 【請求項２】 母材と非消耗電極との間隔を一定に保持
   する定アーク長制御を行う一方、溶接線と上下に交差す
   る開先幅方向に非消耗電極をオシレートさせるとともに
   溶加材を溶接部に送給しながら横向き姿勢にて溶接を行
   う非消耗電極式横向きアーク溶接方法において、 前記定アーク長制御による非消耗電極の電極軸線方向の
   変位量もしくは位置が予め定められた反転設定値に達す
   るたびに非消耗電極のオシレート方向を反転させるアー
   ク倣い式開先倣い制御を行うとともに、非消耗性電極が
   オシレート上端領域にあるときの溶加材送給速度値Wuに
   対してオシレート下端領域にあるときの溶加材送給速度
   値Wdを減少させる溶加材送給速度切替え制御と、非消耗
   電極がオシレート上端領域にあるときの溶接電流値Iuに
   対してオシレート下端領域にあるときの溶接電流値Idを
   増大させる溶接電流切替え制御との少なくとも一方を行
   うことを特徴とする非消耗電極式横向きアーク溶接方
   法。
3. 【請求項３】 前記溶加材送給速度切替え制御を行う場
   合、Wd＝０．３Wu〜０．９Wuの関係に設定し、前記溶接
   電流切替え制御を行う場合、Id＝１．１Iu〜２．０Iuの
   関係に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載
   の非消耗電極式横向きアーク溶接方法。
4. 【請求項４】 前記溶加材送給速度切替え制御を行う場
   合、非消耗電極がオシレート幅の中央部にあるときの溶
   加材送給速度値をWmとしたとき、Wm＝Wu，かつWu＞Wd、
   又は、Wm＝Wd，かつWu＞Wdの関係に設定し、前記溶接電
   流切替え制御を行う場合、非消耗電極がオシレート幅の
   中央部にあるときの溶接電流値をImとしたとき、Im＝I
   u，かつIu＜Id、又は、Im＝Id，かつIu＜Idの関係に設
   定することを特徴とする請求項３記載の非消耗電極式横
   向きアーク溶接方法。