JPS6036345B2 - 狭開先溶接方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は狭開先溶接方法および装置、特に狭開先内でワ
イヤ先端を左右に揺動させる方法とその装置に関する。

厚板の突合せ溶接では、Ｖ形またはし形などに開先を加
工せず、単に両厚板の側緑を１仇肋内外の狭間隙で対向
させて１形の開先を作り、該開先を溶融金属で満して両
厚板を熔着する、つまり狭開先（ナローギャップ）溶接
することが多い。かかる狭開先を自動溶接する装置には
既に幾つかの形式のものが提案されている。第１図はそ
れをワイヤ先端の軌跡で示すもので、ａはワイヤ先端を
開先幅Ｗ方向で円弧状等速往復運動させ、これにトーチ
の開先長さＬ方向の直線運動を加えて得られる軌跡であ
り、アーク発生点はこの軌跡に沿って開先内を移動し、
溶接が行なわれてゆく。ｂはワイヤ先端を連続円運動さ
せ、それにトーチの直線運動を加えて得られる軌跡であ
り、ｃはワイヤ先端を単振動させ、それにトーチ直線運
動を加えて得られる軌跡である。ｄは後述の本発明に依
る軌跡である。ところでｂの軌跡は左右対称でないとい
う欠点がある。この点ａの軌跡は左右対称であり、開先
両側での揺動停止も容易に行なえるが、機構がや）複雑
である。即ちａの軌跡は第２図ａの機構によって発生さ
せるが、ワイヤリール１０、ワイヤ送り機構１２、トー
チ１４の間に、曲げぐせ付与機構１６、ループ機構１８
、それを矢印方向に揺動させるモータ２０などが必要で
ある。なお２２，２４はシールドガスノズル、２６，２
８は母材、３０は当金である。熔接ワイヤ３２を曲げぐ
せ付与機構１６において小曲率半径で強く曲げて該ワイ
ヤに湾曲形状の塑性変形を与え、次いで支持板１８ｃに
取付けられた大回転円板１８ａとその周囲に多数配設さ
れた小回転円板との間を通してループを画かせたのちノ
ズル１４に通すと、該ノズル先端から突出するワイヤ端
部３２ａは図示の如く湾曲し、揺動モータ２０‘こより
支持板１８ｃを矢印方向に往復回動させるとワイヤ端部
３２ａも同方向に回動し、全体の前進運動が加わると第
１図ａの如き軌跡を画く。この装置ではワイヤ送り機構
１２以後はワイヤは押し出されて前進する（ブッシュ方
式）ので大回転円板１８ａにワイヤを巻き付けただけで
はワイヤをその状態に保持することが難しく、ワイヤル
ープ状態を保持するには多数の４・回転円板１８ｂが必
要であるなど、機構複雑である。また溶接中に飛び散っ
た溶融金属の付着など何らかの原因でワイヤの回転運動
が一時停止されたりすると、ワイヤ先端軌跡は例えば第
１図ａの点線Ｐ，−Ｐ２の如くなり、母材近僕まで延び
なくて母村面の溶け込み不良を起す恐れがある。第２図
ｂは第１図ｂの軌跡を発生する機構であるが、この機構
は二蓮矯正ローラ４０，４２、ワイヤ塑性変形付加機構
４４、ワイヤ送り機構１２、トーチ１４、シールドガス
ノズル２２などからなる。

リールから取出したワイヤ３２を矯正ローラ４０，４２
に通して曲げぐせを一旦除去したのち機構４４に通し、
こ）でジグザグ配置のローラ４４ａ〜４４ｃにより図示
形状に曲げて塑性変形を与え、かつこれらのローラの支
持板４４ｄを矢印で示すように回転させ、然るのちワイ
ヤ送り機構１２を通してノズル１４先端からワイヤを突
出させると、該ワイヤは螺線状をしており、先端がアー
ク発生で消耗するにつれてそして全体の直進運動が加わ
ることにより、該先端３２ａは第１図ｂに示す如き軌跡
を画くことになる。この機構は比較的簡単であるが、ワ
イヤ揺動、駆動部の全長が大になり、また前述の如くワ
イヤ先端軌跡が左，右非対称、従って関先両側の一対の
母材面の溶け込みが不等であるという難がある。第２図
ｃは第１図ｃの軌跡を発生する機構を示す。この装置で
はワイヤ送り機構を１２ａ，１２ｂの２つ使用し、ブッ
シュプル方式をとっている。そしてプル機構１２ｂの直
前でワイヤ揺動機構の腕２０ａによりワイヤ３２を左，
右に振動させる。この装置は構造が簡単であるがウイー
ビング形状も単純であり、ウイービング軌跡として広く
採用される第１図ａの如き、前進後退を繰り返しつ）前
進するという軌跡は得られない。またワイヤの運動を一
時的に阻止する障害物が発生したような場合は第１図ａ
と同機な結果になる。本発明は機構が比較的簡単であり
、前進後退を繰り返すウイービングパターンが得られ、
そしてワイヤのウイービング運動を一時的に阻害する障
害が発生してもほゞ予定のウイービングパターンを続行
して溶け込み不良などを起すことが少ないワイヤ揺動方
法およびその機構を提供しようとするものである。次に
本発明を先ずそのワイヤ先端のウイービング軌跡につき
、次いでウイービング機構につき説明する。第１図ｄに
本発明のウイービング軌跡を示す。

この図に示すように本ウイービング軌跡は１８０ｏより
大３６０ｏより小の往復回動運動に直線運動を組合せた
ものである。この軌跡によれば関先両側の母材面（詳し
くはその直近）Ｆ，，Ｆ２はワイヤ先端の発弧点により
往復的に走査され、母材面溶込みが確実になる。また障
害物により揺動運動が一時的に停止した場合も、そのと
きは例えば軌跡が点Ｐ，からＰ２に飛ぶだけでは）、予
定の軌跡が保たれ、溶け込み不良が回避される。勿論、
部分Ｐ３へワイヤ先端が移動することはないが、その近
傍の点Ｐ４をワイヤ先端が戻り行程で通り、Ｐ３〜Ｐ４
部分の母材面溶け込みを確保する。つまりこのウィ−ビ
ング軌跡は重複部分が充分あるので一時的な障害に対し
強い回復性を有する。また重複部分があると、ワイヤに
製造時の又はリールに巻かれていたことによる巻きぐせ
があってトーチ先端から突出したワイヤ端部の湾曲形状
が予定のものでない場合にも、予定のウイービング軌跡
をほ）、保持できる利点がある。また母材面近傍はワイ
ヤ先端がＰ，，Ｐ３，Ｐ２，Ｐ５，Ｐ４，Ｐ６と往復的
にそして比較的長い時間を費して移動するようにされる
のでこの間に、ワイヤ引つ掛りなどの一時的な障害は無
くなることが期待でき、この面からも確実な溶接を期待
できる。第３図は第１図ｄの軌跡を発生する機構の要部
つまりワイヤ塑性変形付与および揺動装置を示す。この
装置５０のワイヤ３２入側には図示しないがワイヤ送り
機構、ワイヤ矯正機構、コンジツトケーブルおよびワイ
ヤリールが設けられる。ワィャ出側のトーチ１４部分は
第２図ａと同様であり、シールドガスノズル２２などが
設けられる。これらのトーチ１４、ノズル２２は狭関先
内に入るように、断面がその縦辺（開先幅方向の辺）が
横辺より可成り短い矩形の環状をなしている。５２は装
置５０の匡体であり、この塗体内に３対のローラ群５４
ａ、５４ｂ、５４ｃを支持する支持板５４等が設けられ
る。

これらのローラ群のうち、両端のローラ対５４ａ、５４
ｃは支持板５４に取付位置不変にかつ回転自在に取付け
られているが、中央のローラ対５４ｂは最孔５４ｄに沿
って横移動可能にかつ回転自在に取付けられている。こ
の横移動はつまみ５６により行なわれ、ローラ対間に挟
持されるワイヤ３２をく字状に折曲する。支持板５４の
両端には中空管（ワイヤノズル）５８，６０が固着され
、これらの中空管は軸受６２，６４により蔭体５２に回
転自在に支持される。中空管５８の中間部には歯車９７
が固着され、中空管６０の下端にはワイヤガイド６６が
取付けられる。ワイヤガイド６６はトーチ１４の中央部
を通り、そしてトーチ１４の上端は軸受ブッシュ６８に
螺合され、かっこの部分にはアース端子板７０がナット
７２，７４により取付けられる。７６は揺動モータであ
って、外萱５０の１側壁部に取付けられ、その出力軸に
はフランジ７８が固着され、該フランジの周緑にローラ
８０が軸８２により取付けられる。

８４はスライダであって外篭５２に両端を支持された一
対の軸８６，８８に鮫合し、かつ内部に図面上下方向に
延びる長孔を有して該長孔にローラ８０が鉄合するので
、モータ７６が回転するとき藤８６，８８方向（図面前
後方向）に単振動する。

このスラィダ８４にはラック９０が取付けられ、このラ
ックは２段歯車９２の小径歯車部と噛合う。該歯車９２
の大蓬部歯車は中空管５８の歯車９７と噛合う。９４は
歯車９２の支持軸であり、９６は軸受ブッシュである。

溶接ワイヤ３２は軸受ブッシュ、中空管５８、ローラ対
５４ａ〜５４ｃ、中空管６０の経路で装置５０を貫通す
る。この装置でモータ７６が回転するとスラィダ８４が
単振動し、ラック９０を介して歯車９２，９７が回転し
、支持板５４が中空軸５８，６０を中心にして往復回動
する。

この回動範囲は、モータ出力軸からのローラ８０の位置
ずれ量によって定まるスラィダ８４の単振動振幅、歯車
９０，９２，９７の歯車比によって決まるので、これら
を適当に設定して１８０ｏより大、３６００より小の範
囲例えば３２００にする。フランジ７８上の軸８２の位
置を、例えば図示しないが該軸８２を駒に取付け、ナッ
ト状の該駒を送りねじにより移動させる等の手段により
可調整にすれば支持板５４の回動範囲は随時調節可能で
ある。この支持板５４の往復回動は、ローラ対５４ａ〜
５４ｃで〈字状に折曲されたワイヤ３２を、その両端部
を結ぶ線を中心に回動させる、従ってワイヤをその直線
部の中心線を中心に回動させることになり、そして該ワ
イヤはｏーラ対で〈字状に折曲されて曲げぐせを付与さ
れていてトーチ先端より突出した状態では湾曲している
ので、該トーチ先端より突出したワイヤ先端は円弧を画
くことになり、これにトーチ等の前進運動が加わると第
１図ｄの軌跡を画くことになる。ワイヤ先端の往復円弧
運動の範囲Ｑ‘ま支持板５４の往復円弧運動の範囲に等
しく、前記の例では３２００である。この第１図ｄのウ
イービング軌跡は開先中心線ｉに対して左右対称である
が、場合によっては往復回動範囲をＱ′の如く時計方向
または反時計方向にシフトして左右非対称にしたい場合
もあるが、この場合はモータ７６の外錘５２への取付け
部を最溝にしておいてその取付け位置を第３図で紙面前
後方向へずらせばよい。このワイヤ先端ウイービング機
構は構造が簡単であり、全長も短くて済むなどの利点が
ある。なお、上記の本発明装置は狭開先溶接についての
例であるがこれに限ることなく、他の溶接についても充
分その効果を有するものである。又、ワイヤ先端の往復
円弧運動の回動範囲が１８０ｏ より小さい溶接にも適
用することができる。以上説明したように本発明によれ
ば、溶込み不良などを生じ難く、機構も簡単で低廉に製
作できる、特に狭関先溶接に好適なウイービングパター
ンおよびその発生機構を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はウイービング軌跡の説明図、第２図ａ〜ｃは従
来のウイービング機構の説明図、第３図は本発明のウイ
ービング機構の要部断面図である。 図面で５４は支持板、３２はワイヤ、５４ａ〜５４ｂは
３対のロール、１２はワイヤ供給機構、１４はトーチ、
７６，８０，８２，８４，９０，９２，６２，５８，６
０は揺動機構である。 第１図第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ワイヤに曲げぐせを付けてトーチ先端から突出する
   該ワイヤの端部を湾曲させ、かつ該ワイヤをワイヤ直線
   部における中心軸線を中心として１８０°より大きくそ
   して３６０°より小さい角範囲で往復回動させながら、
   狭開先に沿つてトーチを進行させて該開先をガスシール
   ドアーク溶接することを特徴とする狭開先溶接方法。 ２ 回動可能な支持板および該支持板に取付けられてワ
   イヤを挾持し該ワイヤをく字状に折曲する少なく共３対
   のロールを有する曲げぐせを付加機構と、該機構へワイ
   ヤを供給する機構および曲げぐせ付加機構から曲げぐせ
   の付いたワイヤを供給され先端からワイヤ端部を突出さ
   せるトーチと、揺動モータの回転をラツク・ピニオンを
   介して伝達し前記支持板を１８０°より大きく３６０°
   より小さい角範囲で往復回動させてワイヤをその直線部
   における中心軸線を中心として往復回動させる揺動機構
   とを備えることを特徴とする狭開先溶接装置。