JPS6324794B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶解しない補助電極と環状隆起溶接
継手線との間の平面内を移動するアークを用い
た、とくに閉じた輪郭における磁気移動式アーク
溶接に使用される電磁コイルに関するものであ
る。

磁気的に移動するアークを用いた溶接方法（以
下、磁気移動式アーク溶接方法と呼ぶ）は、これ
に基づいてすでに最初の全自動製造機械が作動
し、この機械の作業能力も立証済みの方法であ
る。この溶接方法はフラツシユバツト溶接、突合
せ溶接、ロール溶接、ウイグ溶接、ミグ溶接、マ
グ溶接および摩擦突合せ溶接の有意義な補足手段
となつており、多くの場合、管材、または管状ソ
ケツトを有する加工材料の溶接に使用される。し
かしながら、その際これらの部材は回転対称であ
る必要はない。

経済的利益が大きく、負担が極小で、かつ、最
適な投資という目的は、前記の新規の方法が前述
の他の溶接技術に組み入れられている場合にのみ
達成され得るものである。

磁気移動式アーク溶接方法の長所は明確であ
る。この方法は経済的であるとともに、溶接技術
の本質に沿つているものであり、また、抵抗溶
接、アーク溶接および摩擦溶接の既知の長所を総
合するものである。

磁気移動式アーク溶接方法においては基本的に
下記の２方式の装置が可能である。

(イ) 連結される両加工材料間を自ら移動するアー
クを用いた溶接、 (ロ) 溶解しない補助電極と、加工材料との間を自
ら移動するアークを用いた溶接。

加工材料前面の回りのアークの移動、乃至は回
転に関する物理的基礎は電気工学の根本法則に見
いだされる。これによれば、いかなる電流にも或
る磁場が附随しており、円形導体においては対称
の原理に基づき、同心円状の磁力線が形成され
る。アーク中に電流の場合には、このアークを近
似的に円形導体と見なし得る。アークが付加定常
磁場内にある場合には、この定常磁場の磁力線が
前記アークの磁力線と重量する。前記両磁力線が
エネルギ的理由により短かくなろうとし、また、
他方において前記付加定常磁場が場所的に固定し
ているので、前記アークに磁力が作用する。この
磁力の方向はいわゆる左手の法則により見いだし
得る。

磁気的に移動するアーク、より詳細には、溶解
しない補助電極と、加工材料との間を移動するア
ークを用いた溶接の原理を第１図に示す。加工材
料１と補助電極２との間にアークが点弧された後
に、アーク電流I_Lと磁場B_Lとの間の相互作用によ
り、前記アークの回転R_Lを引き起す力F_Lが生じ
る。

前記定磁場を発生させるためには、西ドイツ特
許公報第2321070号に記載されているように、溶
接面内に複数個の同極性個別磁石を配置する。ま
た、前記特許公報において公知となつているよう
に、前記個別磁石の磁場は、閉じている溶接継手
線を囲む、磁化され得るリング内に合致させられ
る。この磁場発生の様式と方法とは前述の両原理
的装置に使用され得る。しかしながら、相互に連
結される両加工材料間を移動するアークを用いた
溶接においては、その際必要な磁場の方向に基づ
いて実効的な磁場の強さが充分であるのに対し、
磁気移動式アーク溶接方法用に公知な電磁コイル
装置を用いて達成される磁場は、(ロ)項に記載の装
置においては不充分である。公知の電磁コイルに
よつてはアークに垂直な磁場が比較的弱く、これ
が漂遊磁界成分であるので、必要な程度まで増大
され得ない。したがつて公知の装置は、溶接電流
が比較的小さく（約200アンペアまで）、したがつ
て、溶接される加工材料の厚さが薄い場合のみ使
用され得る。溶接電流がより大きい場合には、ア
ークを必要な程度だけ、必要な精度を持つて移動
させるには磁場が充分でない。

本発明の目的は、補助電極と環状隆起溶接継手
線との間を移動するアークを用いた、磁気移動式
アーク溶接が肉厚な加工材料においても可能であ
るところの電磁コイルを提供することである。

前記電磁コイルの特徴は、形状と寸法との観点
で溶接される加工材料に相応したコイル心が備わ
つており、また、この電磁コイルがアーク平面に
垂直で直接、この平面に近接し得るよう、かつ、
この平面に垂直な磁場が発生するように前記コイ
ル心が巻線を有していることである。

次に本発明の電磁コイルを第２図を用いてより
詳細に説明する。

本発明の電磁コイルの基本的なこの配置図には
２個の金属管３と４とがあり、このそれぞれが管
端において半径方向に包囲する環状隆起耳５を有
する。この両管は前記耳５において相互に平坦に
接触しており、したがつて、この接触面領域内で
溶接継手線が形成される。この溶接継手線は溶解
しない補助電極６に対置しており、この補助電極
６は前記金属管の何れか一方と同様に、電源９の
何れか一方の極に連結されている。したがつて、
前記補助電極６と前記溶接継手線との間には電場
が存在し、アークの点弧後、このアークを維持す
る。

アークを溶接継手線に沿つた軌道上に強制する
ために、磁場B_Lが作用するが、この磁場の方向
は前記補助電極と前記溶接継手線との間隙の平面
に垂直である。前記磁場はコイル心７とこの上に
取付けられた巻線８とから構成されるところの、
本発明の電磁コイルによつて発生させられ、その
際、前記巻線は前記コイル心に対して、このコイ
ル心が前記アーク内平面の近傍に回転体状に案内
され得るように配置されている。巻線８は、コイ
ル心７が実際上棒磁石として作用し、この棒磁石
の何れか一方の極が前記アーク平面上に正確に作
用を及ぼすようにこのコイル心７の周囲に案内さ
れている。当然のことながら、前記コイル心の極
側面が前記補助電極と前記溶接継手線との間隙に
寸法が合つていればいるほど、前記磁場の作用も
良好となる。

場合によつては、前記磁場を強めるために、第
２図において破線で示すように、さらに他の本発
明の電磁コイルがアーク軌道に近傍して配置され
ていることも可能である。この場合、共同作用を
なすこの両電磁コイルは当然のことながら、この
両磁場がアーク面内に加算的に重畳するように巻
線され、かつ、そのように電流が流れていなけれ
ばならない。いずれにせよ、加工材料（例えば管
部材）と前記電磁コイルとが同心配置であり、ま
た、これに相応して前記巻線の構造も同心状をな
るので、アーク上に正確に垂直に作用する磁場が
発生する。

本発明の電磁コイルの第２図に示す基本構成図
に基づき、多くの実施例が考え得る。

そこで例えば、本発明の電磁コイルを用いて内
面溶接を実施することも可能であり、その際に
は、中心部の補助電極がヘリ継手によつて半径方
向に関して包囲される。形状的には前記補助電極
と加工材料との間の環状間隙に寸法が合うように
設計された本発明の電磁コイルは、前記環状間隙
上に配置され、この環状間隙の平面に垂直な磁場
を発生する。

さらに他の実施態様は、管部材上へのフランジ
の溶接に関する。この場合も、本発明の電磁コイ
ルは欠点のない、確実な溶接を可能にする。

すなわち、本発明の電磁コイルを用いると、(ロ)
項に記載の基本装置に関する磁気移動式アーク溶
接方法の利用範囲は著しく拡大するのである。

以上の説明からも明らかな通り、本発明によれ
ば、コイル心に巻線を巻回することによつて電磁
コイルを構成し、かつ、コイル心の極側面形状
を、アークの移動範囲の形状に対応する形状とし
たから、前記巻線への通電時には、前記アークの
移動範囲全体にわたつて均一の強さの磁場を発生
させることが可能となる。そして、単にコイル心
の極側面形状を変更するのみで均一の磁治場が得
られるからアーク生成用ギヤツプの形状が単なる
環状のものに限らず、複数な形状を呈していても
本発明の適用は容易であり、生成されたアークは
この磁場の働きにより、アーク生成用ギヤツプに
沿つて確実に回転駆動されることになる。

しかも、このようにして発生させられた磁場
は、生成されたアークの平面に対して、確実に垂
直を成しているから、この磁場のアーク駆動力は
極めて大きく、これにより肉厚の加工材料に対し
ても、短時間で確実なアーク溶接が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは溶解しない補助電極と加工材料との
間を移動するアークを用いた溶接の原理を示す側
面図、ｂはａの正面図、第２図は本発明の電磁コ
イルの基本的な配置図である。 ４……加工材料、５……環状隆起溶接継手、６
……補助電極、７……コイル心、８……巻線、９
……電源、R_L……アークの回転。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 加工材料の隆起溶接継手線を一定間隔をおい
   て囲繞する位置に配設された溶解しない補助電極
   と前記隆起溶接継手線付近との間に発生したアー
   クを、前記隆起溶接継手線に沿つて移動させるた
   めの磁気移動式アーク溶接装置において、前記加
   工材料を一定間隔をおいて囲繞する位置に配設さ
   れるコイル心と該コイル心に巻回された巻線とに
   よつて電磁コイルを構成し、前記コイル心の極側
   面形状を前記隆起溶接継手線と前記補助電極との
   間に形成された空隙の形状に対応する形状に形成
   し、前記巻線は通電時に前記隆起溶接継手線と前
   記補助電極との間に形成される前記アークの平面
   に垂直な磁場を発生する方向に巻回されることを
   特徴とする磁気移動式アーク溶接装置。