(57)【要約】【課題】一定の肉盛り量を早期に確保し、溶け落ちの防止と生産効率の向上を既存の設備で実現する。  【解決手段】アークトーチ４から供給したワイヤ３’を被溶接部（突き合わせ部Ｐ）に対して予め配設するワイヤ供給工程と、前記ワイヤ供給工程でワイヤ３’が配設された部位に対して、上記ワイヤ供給工程と同じアークトーチ４によりアーク溶接を施すアーク溶接工程とを順に行う。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アークトーチから供給したワイヤを被溶接部に対して配設するワイヤ供給工程と、前記ワイヤ供給工程でワイヤが配設された部位に対して、前記アークトーチによりアーク溶接を施すアーク溶接工程とを有するアーク溶接方法。
【請求項２】
前記ワイヤ供給工程は、前記アークトーチにより被溶接部に対してワイヤ先端部を溶接するステップと、前記先端部が被溶接部に溶接された状態で、前記アークトーチからワイヤを供給しながら前記アークトーチを被溶接部に沿って移動させることで、被溶接部に沿ってワイヤを配設するステップと、被溶接部に配設したワイヤの後端部を溶接するステップとを有する請求項１に記載のアーク溶接方法。
【請求項３】
ワイヤ供給工程の前に、溶接部位の隙間の大きさを検出し、この隙間の大きさに応じてワイヤ供給工程を設けるか否かを判定する供給判定工程を有する請求項１に記載のアーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のボディー鋼板等の薄板同士をアーク溶接する場合の溶け落ちを防止し、溶接作業速度を上げることのできるアーク溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
周知のとおり、自動車車体は、複数の鋼板を溶接により接合することで構成されている。溶接工法は、コスト面や生産性の観点から、スポット溶接が一般的に採用されており、大部分の溶接部がこのスポット溶接により形成されている。ところが、スポット溶接は、一対の電極により鋼板を挟持することで溶接部を形成する工法であるため、鋼板を挟持できない部位については溶接を施すことができず、溶接部を形成する部位に多少の制限がある。そのため、このような部位については、スポット溶接に代わってアーク溶接が用いられている。アーク溶接は、鋼板と電極との間に発生させたアークによりもたらせられる高熱で鋼板や電極棒としてのワイヤを溶融させて接合を施す工法である。
【０００３】
ところで、自動車車体を構成する板厚数ミリ程度の薄板鋼板にアークを施すと、溶接時にアーク熱で鋼板の一部が溶け落ちてしまうことがある。このような溶け落ちが発生すると、作業員が手作業で溶接を行って手直しをしなければならず、自動化ラインの存在意義が損なわれるという問題があった。溶け落ちは、溶接電流を上げるとアーク熱がより高温になって発生し易くなる。そのため、電流値を下げて溶接を行うことになり、溶接速度が低下し、作業性を悪くするという問題もあった。
【０００４】
そこで、従来にあっては、特許文献１及び２に示すような技術が提案されている。特許文献１に示す技術は、アルゴンガス、ヘリウムガス及び酸素ガスを特定の配合割合で混合したシールドガスを用いることで、溶接電流・溶接電圧を上げて溶接が行えるようにしている。そして、特殊ガスによるアークの拡大と、溶接電流を上げることによる溶着量の増加、溶接電圧を上げることによるアーク長を延ばすことにより、溶け落ちを発生させることなく、ビード幅を広げるようにし、確実な溶接を実現するようにしている。
【０００５】
一方、特許文献２にあっては、細径ワイヤを用いることで小電流でも安定した溶接が行え、アーク熱を弱くし、母材の溶け落ちを防止するようにしている。ところが細径ワイヤは、座屈しやすく、狙い位置が狂いやすく、溶接トーチ先端のコンタクトチップへの溶着が発生しやすいため、自動化ラインには適さないという問題があった。特許文献２では、細径ワイヤを安定にコントロールすることにより、自動化ラインへの使用を実現するようにしている。細径ワイヤを安定してコントロールする手段として、細径ワイヤをトーチに送給するプル式ワイヤ送給装置と、前記ワイヤをトーチ先端に繰出すセラミックガイド付きコンタクトチップと、トーチ先端から繰り出されたワイヤにエアーを吹き付けるためのエアーブロー式トーチキャップとを設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２９１０４０号公報
【特許文献２】特開平１１−０１０３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように特許文献１及び２では、母材の溶け落ちを防止することで、アーク溶接の自動化ラインを実現しているが、それぞれ以下に示すような解決すべき課題があった。特許文献１では、特殊な混合ガスを製造し、準備する必要がある。また特許文献２では、プル式ワイヤ送給装置やセラミックガイド付きコンタクトチップ並びにエアーブロー式トーチキャップ等の特殊の器具・装置が必要であった。
【０００８】
本発明は、従来の前記問題点に鑑みてこれを改良除去したものであって、一定の肉盛り量を早期に確保し、溶け落ちの防止と溶接速度の向上とを既存の設備で実現することのできるアーク溶接方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題の解決は、アークトーチから供給したワイヤを被溶接部に対して予め配設するワイヤ供給工程と、前記ワイヤ供給工程でワイヤが配設された部位に対して、前記アークトーチによりアーク溶接を施すアーク溶接工程との二工程を経てアーク溶接を行うことで達成される。
【００１０】
このように、本発明のアーク溶接方法では、予め被溶接部にワイヤを配設した上で、アーク溶接作業を行っている。この場合、アーク溶接作業を行うと、予め配設しておいたワイヤ自体が溶融し、母材と融合することで隙間を穴埋めし、溶接の肉盛り量自体も増加することになる。またアーク溶接時にトーチから繰り出されて溶融するワイヤも一緒に融合することになり、肉盛り量は更に増加し、隙間を埋めるのに十分な溶融金属の確保が直ぐにできるようになる。従来では、一定の肉盛り量を確保するためには、トーチから繰り出されるワイヤが溶ける量を増やさなければならず、ゆっくりした溶接しかできなかったために、一部の母材が高温になり過ぎて溶け落ちの問題があったが、本発明ではこのようなことはなくなる。その結果、一定以上の肉盛り量を確保する場合に溶接速度を上げて溶接作業を進めることができ、作業効率に優れたアーク溶接を実現することができる。また、予め被溶接部にワイヤを配設するワイヤ供給工程と、ワイヤが配設された部位に対してアーク溶接を施すアーク溶接工程とを、同じアークトーチを用いて行うことで、既存のアーク溶接設備を用いて行うことができる。
【００１１】
ワイヤ供給工程は、例えば、アークトーチにより被溶接部に対してワイヤの先端部を溶接するステップと、ワイヤの先端部が被溶接部に溶接された状態で、アークトーチからワイヤをさらに供給しながらアークトーチを被溶接部に沿って移動させることで、被溶接部に沿ってワイヤを配設するステップと、被溶接部に配設したワイヤの後端部を溶接するステップとを有する構成とすることができる。このようにワイヤの先端部及び後端部を被溶接部に溶接することにより、被溶接部に対して配設した所定量のワイヤが移動しないように固定した状態でアーク溶接が行えるようになり、安定した溶接作業を実現することが可能である。
【００１２】
更に、ワイヤ供給工程の前に、溶接部位の隙間の大きさを検出し、この隙間の大きさに応じてワイヤ供給工程を設けるか否かを判定してもよい。隙間が大きい場合は、予めワイヤを配設してからアーク溶接を施すことにより、隙間を埋めて肉盛りを実現することが容易である。隙間が少ないか又は無い部分については、溶接時にトーチから繰り出されて溶融するワイヤによる肉盛りだけであるため、ワイヤ供給工程を行わずにアーク溶接工程のみを行うことが可能である。ワイヤ供給工程が不要な部分があれば、それだけ溶接作業時間を短縮することが可能であり、予めワイヤを供給するか否かを判断し、必要な部位についてのみ、ワイヤを供給することで全体として生産効率の良いアーク溶接作業を実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、溶接を行うトーチにより、予めワイヤを配設して溶接作業を行うことで、溶け落ちの防止と溶接速度の向上とを既存の設備で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のアーク溶接方法の一実施形態に係るアーク溶接方法のワイヤ供給工程を示す、薄板鋼板同士の突き合わせ部の縦断面正面図である。
【図２】上記ワイヤ供給工程を示す、薄板鋼板同士の突き合わせ部の縦断面側面図である。
【図３】上記ワイヤ供給が完了した状態を示す、薄板鋼板同士の突き合わせ部の縦断面側面図である。
【図４】上記アーク溶接方法のアーク溶接工程を示す、薄板鋼板同士の突き合わせ部の縦断面正面図である。
【図５】上記アーク溶接方法により溶接された状態を示す、薄板鋼板同士の突き合わせ部の縦断面正面図である。
【図６】本発明のアーク溶接方法の他の実施形態に係るワイヤ供給工程を示す、薄板鋼板同士の溶接部の縦断面正面図である。
【図７】本発明のアーク溶接方法のさらに他の実施形態に係るアーク溶接工程を示す、薄板鋼板同士の溶接部の縦断面側面図である。
【図８】本発明のアーク溶接方法のさらに他の実施形態に係るアーク溶接工程を示す、薄板鋼板同士の溶接部の縦断面側面図である。
【図９】図８の平面図である。
【図１０】本発明のアーク溶接方法のさらに他の実施形態に係る薄板鋼板とパイプとの溶接部を示す正面図である。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ線における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明のアーク溶接方法の一実施の形態を図１〜４に基づいて説明する。この実施の形態は、図１に示すように薄板１と薄板２とをＴ字状に突き合わせた突き合わせ部Ｐに溶接する場合を示す。本発明のアーク溶接方法は、「ワイヤ供給工程」と、「アーク溶接工程」の二工程から成る。
【００１６】
先ず、「ワイヤ供給工程」においては、薄板１の端部１ａと薄板２の面部２ａとの被突き合わせ部Ｐ（被溶接部）に沿ってワイヤ（溶接棒）３を配設する。本実施形態では、突き合わせ部Ｐの一方側（図１の右側）のコーナー部の全長に亘ってワイヤ３を配設する。ワイヤ３は、溶接器具としての既存のアークトーチ４から繰り出して供給すればよく、別途専用の機械器具装置を必要とするものではない。つまり、設備の大型化を招来するものではない。尚、ワイヤ供給工程でトーチ４から供給されるワイヤは、説明の都合上、符号３’を付して示す。
【００１７】
ワイヤ供給工程を具体的に説明すると、まず、図１に示すように、トーチ４から繰り出したワイヤ３’の先端部３ａ’を突き合わせ部Ｐのコーナー部に当接させ、この状態でトーチ４から弱い電流を流して、供給したワイヤ３’の先端３ａ’と薄板１及び２とを溶接して固定する（ワイヤ先端部３ａ’の溶接部をＱ１で示す）。この場合の電流値は、ワイヤ３’が薄板１及び２との間で動かないように仮止めするだけのものであり、ワイヤ３’と薄板１及び２とを溶融する必要はないので、アーク溶接を施すときよりも弱い電流で十分である。
【００１８】
次に、図２に示すように、トーチ４からワイヤ３’を繰り出しながら、トーチ４を突き合わせ部Ｐに沿って移動させる。これにより、先端部３ａ’が突き合わせ部Ｐに固定されたワイヤ３を、突き合わせ部Ｐに沿って配設することができる。そして、ワイヤ３’が突き合わせ部Ｐの全長に亘って配設されたら、先端部３ａ’の場合と同じようにトーチ４から弱い電流を流してワイヤ３’と薄板１及び２とを溶接固定し、適宜の位置でワイヤ３’を切断する。これにより、図３に示すように、突き合わせ部Ｐに沿ってワイヤ３’が配設され、その先端部３ａ’及び後端部３ｂ’が薄板１及び２に溶接される（ワイヤ後端部３ｂ’の溶接部をＱ２で示す）。なお、必要であれば、ワイヤ３’の先端部３ａ’と後端部３ｂ’の中間部の一か所又は数か所において、上記と同様の手法で仮止めの溶接を行えばよい。これにより、薄板鋼板１及び２同士がＴ字状に衝合する部位の全体に亘ってワイヤ３’を配設することが可能であり、次に行われるアーク溶接時にワイヤ３’が位置ズレを起こすことがない。
【００１９】
然る後は、図４に示す溶接工程へ移行する。溶接は、上記ワイヤ供給工程で使用したトーチ４からワイヤ３を繰り出し、ワイヤ３と薄板１及び２との間に高電圧を加えてこれらの間にアークを発生させながら行う。これにより、予め配設したワイヤ３’と、薄板１及び２と、トーチ４から繰り出されるワイヤ３とが融合して一体となった合金６が得られる（図５参照）。アーク溶接では一定以上の肉盛りが必要であるが、本実施の形態では予めワイヤ３’を配設し、融合させているので、溶接に必要な一定以上の肉盛り量を短時間で生成することができる。そのため、単位部分におけるアークの時間を短くすることができ、溶け落ちの防止が得られると共に、溶接速度を上げることが可能である。
【００２０】
本発明は上記の実施形態に限られない。例えば、自動車のボディー等の薄板鋼板１及び２同士の突き合わせ端面部においては、隙間が形成されることが多い。この場合、図６に示すように、ワイヤ供給工程にて、薄板１と薄板２との間の隙間５にワイヤ３’を配設してもよい。図４は、隙間がワイヤ３’の直径と同じ場合を示している。この場合は供給されたワイヤ３’は隙間の中へ入り込むような状態で配設されることになる。ワイヤ供給工程後のアーク溶接工程では、図５の場合と同じように、ワイヤ３’と、薄板１及び２と、トーチ４から供給されるワイヤ３とが融合して一体的な合金６が得られる。
【００２１】
尚、組み付けの進行などに伴い、鋼板間の隙間の大きさ等にバラツキが生じることがある。例えば、図７及び図８に誇張して示すように、鋼板２が湾曲すると、隙間５の大きさが場所によって変動する。この場合、薄板１及び２の間の隙間５を検出する検出部を設け（図示省略）、ワイヤ供給工程の前に検出部で隙間５の大きさを検出し、隙間５の大きさがある一定以上である部位についてのみワイヤ３’を配設するようにしてもよい（図７参照）。あるいは、図８及び図９に示すように、突き合わせ部Ｐの全長に亘ってワイヤ３’を配設し、隙間５の大きさがワイヤ３’の直径より大きい場所では隙間５にワイヤ３’を入り込ませ、隙間５の大きさがワイヤ３’の直径以下の場所では薄板１及び２の突き合わせ部Ｐのコーナーにワイヤ３’を配設するようにしてもよい。この場合、図９のＡ−Ａにおける断面は図６で示す実施形態と同様となり、図９のＢ−Ｂにおける断面は図４で示す実施形態と同様となる。
【００２２】
隙間が大きい場合は、ワイヤ３を溶かして所定量の肉盛りを形成することが必要であるが、予めワイヤ３’を配設することにより、このワイヤ３’で隙間を埋めて肉盛りを早期に実現することが容易である。また隙間が少ないか又は無い部分については、溶接時にトーチ４から繰り出されて溶融するワイヤ３による肉盛りだけで十分なアーク溶接を実現することが可能である。ワイヤ供給工程が不要な部分があれば、それだけ溶接作業時間を短縮することが可能であり、予めワイヤ３’を供給するか否かを判断し、必要な部位についてのみ、ワイヤ３’を供給することで全体として生産効率の良いアーク溶接作業を実現することができる。
【００２３】
図１０に示す実施形態は、薄板鋼板７とパイプ８とをアーク溶接する場合を示す。この場合の溶接部位は、パイプ８の外周面と薄板鋼板７とが衝合する部位であり、ワイヤ供給工程において、薄板鋼板７の端部とパイプ８の外周面との突き合わせ部Ｐに沿って、ワイヤ３’が配設される（図１１参照）。その他のワイヤ供給工程やアーク溶接工程の手順は上記の実施形態と同様である。
【００２４】
また、上記の実施形態では、薄板１及び２をＴ字状（一方の薄板鋼板２に対して薄板１が９０度方向で起立）に溶接する場合を示したが、９０度以外のその他の角度での突き合わせ溶接であってもよい。
【符号の説明】
【００２５】
１    薄板鋼板
２    薄板鋼板
３    ワイヤ
３’  予め配設したワイヤ
４    アークトーチ
５    隙間
６    合金
Ｐ    突き合わせ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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