(57)【要約】  【課題】  アーク制御、溶融金属制御を行うにあたり、より制御性の向上した方法を提供すること。  【解決手段】  超電導バルク体磁石により発生する磁力を溶接アークや金属溶融池、溶接ビードに作用させて、これらを制御する。超電導バルク体磁石から強力な磁力を発生させて溶接アーク等の強さや方向を制御するため、より制御性を向上させることができる。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超電導バルク体磁石により発生する磁力を荷電粒子流に作用させることにより、荷電粒子流を制御することを特徴とする、荷電粒子流の制御方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記荷電粒子流は、溶接アーク又はプラズマであることを特徴とする、溶接アークの制御方法。
【請求項３】
請求項２において、
前記超電導バルク体磁石は、被溶接物に対して溶接トーチと反対側に配置されてなることを特徴とする、溶接アークの制御方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記超電導バルク体磁石の中心が前記溶接トーチの軸心から偏心するように前記超電導バルク体磁石が配置されてなることを特徴とする、溶接アークの制御方法。
【請求項５】
超電導バルク体磁石により発生する磁力を溶接アークにより溶融した溶融金属に作用させることにより、溶融金属を制御することを特徴とする、溶融金属の制御方法。
【請求項６】
請求項５において、
前記超電導バルク体磁石は、被溶接物に対して溶接トーチと同じ側又は反対側に配置されてなることを特徴とする、溶融金属の制御方法。
【請求項７】
請求項５において、
前記超電導バルク体磁石は、溶接トーチから放射する溶接アークの放射方向と略直行する方向に磁束線が形成されるように配設されてなることを特徴とする、溶融金属の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アークやプラズマ、電子ビームなどの荷電粒子流の制御方法、溶接アーク、プラズマの制御方法、さらには溶接アークにより形成される金属溶融池や溶接ビードなどの溶融金属の制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、溶接アーク又は溶接によって発生する金属溶融池や溶融ビードを外力によって制御する技術は知られている。例えば、特許文献１には、底板と側板との界面付近の立向継手部分を溶接するにあたり、溶接トーチを下向きに１０〜４５°傾けるとともに、溶接線とアーク方向にほぼ直角であり、かつアークが上向きとなるローレンツ力を発生する直流磁界を発生させることにより、アークの方向が上向きになるようにアークの方向を制御し、これによって溶融金属が垂れ落ちるのを防止した技術が提案されている。また、特許文献２には、アークと平行な磁界を発生させて、ローレンツ力によってアークを収束させる技術が提案されている。
【特許文献１】特許第２９１２１５０号
【特許文献２】特開平０７−１０２４５８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、いずれの従来技術においても、コイル及び鉄心からなる電磁石、又は永久磁石によって生ずる磁力を利用するものであり、磁力が十分でないためにアークの制御範囲や溶融金属の制御範囲が限定され、十分なアーク制御又は溶融金属制御を行うことができなかった。
【０００４】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、アーク制御、溶融金属制御を行うにあたり、より制御性の向上した方法を提供することを、技術的課題とするものである。
【０００５】
また、上述の問題、つまり磁力が十分でないためにアークや溶融金属の制御範囲が限定されるという問題は、溶接アークの制御や溶融金属の制御に限らず、溶接以外のアークその他の荷電粒子流についてもいえる。従って、本発明は、荷電粒子流の制御を行うにあたり、より制御性の向上した方法を提供することをも、技術的課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した技術課題を解決するためになされた請求項１の発明は、
超電導バルク体磁石により発生する磁力を荷電粒子流に作用させることにより、荷電粒子流を制御することを特徴とする、荷電粒子流の制御方法とすることである。
【０００７】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、
前記荷電粒子流は、溶接アーク又はプラズマであることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項３の発明は、請求項２の発明において、
前記超電導バルク体磁石は、被溶接物に対して溶接トーチと反対側に配置されてなることを特徴としている。
【０００９】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明において、
前記超電導バルク体磁石の中心が前記溶接トーチの軸心から偏心するように前記超電導バルク体磁石が配置されてなることを特徴としている。
【００１０】
また、上記した技術的課題を解決するためになされた請求項５の発明は、
超電導バルク体磁石により発生する磁力を溶接アークにより溶融した溶融金属に作用させることにより、溶融金属を制御することを特徴とする、溶融金属の制御方法とすることである。
【００１１】
また、請求項６の発明は、請求項５の発明において、
前記超電導バルク体磁石は、被溶接物に対して溶接トーチと同じ側又は反対側に配置されてなることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項７の発明は、請求項５の発明において、
前記超電導バルク体磁石は、溶接トーチから放射する溶接アークの放射方向と直行する方向に磁束線が形成されるように配設されてなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、超電導バルク体磁石により発生する磁力を荷電粒子流に作用させて荷電粒子流の形状や強さの制御を行う。従来から使用されている電磁石、電磁コイル、永久磁石では、狭い範囲内で十分強力な磁場を発生させることは難しく、磁束密度に関しても、例えばネオジウム系磁石で０．５Ｔ程度でさほど強くないため、荷電粒子流の制御範囲が制限されてしまう。これに対し、本発明では、超電導バルク体磁石を使用するため、数Ｔ程度の非常に強い磁場を発生させることができ、荷電粒子流の制御範囲を拡大することが可能となり、制御性を向上させることができる。
【００１４】
荷電粒子流とは、荷電した粒子の流れのことであり、電流（電子流）や、イオンの流れ（イオン流）、プラズマ等を含む流れの概念である。また、本発明に適用される荷電粒子流としては、特に限定される必要はなく、例えばアーク、プラズマ、電子流（電子ビーム）、イオン流（イオンビーム）等、荷電粒子の流れを形成するものであれば良い。
【００１５】
荷電粒子流の制御とは、荷電粒子流を目的の状態とするために、その密度（強さ）、流れ方向に操作を加えることである。
【００１６】
超電導バルク体磁石とは、所謂超電導マグネットと呼ばれる超電導コイルとは異なり、バルク状に形成された超電導体のことである。超電導コイルは超電導臨界温度以下で通電して初めて強磁場を発生するが、超電導バルク体磁石は超電導臨界温度以下で着磁を行えば、通電を行わずとも強磁場を発生するものである。超電導バルク体磁石は、通常、冷凍機等の冷却装置に取り付けられて冷却され、また効率良く冷却するために、熱侵入の少ない真空チャンバ等の断熱容器（クライオスタット）に収容されることが多い。超電導バルク体磁石の材料としては、ＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ（ＲＥはＹを含む希土類金属）系の配合組成を持つ高温超電導材料が利用できる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、荷電粒子流としての溶接アークやプラズマに超電導バルク体磁石からの磁力を作用させるので、溶接アークやプラズマの形状や強さなどを幅広く制御することができる。なお、従来技術のように電磁石や電磁コイル等で磁界を発生させる場合、発生磁界がさほど強くないため、効果的に溶接アーク、プラズマ又は溶融金属を制御するために、これらに磁石を近接させなければならない。しかし、一般的に、磁性体は高温（例えば、溶接に用いるアーク温度は数千〜数万Ｋ）では磁力が低下してしまう性質があるため、アーク等に磁石を近づけすぎると磁力が低下してしまい、結局のところ、溶接アークや溶融金属に大きな磁力を作用させることができない。これに対し、本発明では、超電導バルク体磁石を用いて非常に大きな磁力を発生させることができるため、アーク等から比較的離れた位置に超電導バルク体磁石を設置しても、アーク等を十分制御することができるという利点がある。
【００１８】
請求項３の発明によれば、超電導バルク体磁石は、被溶接物に対して溶接トーチとは反対側に配置される。このように配置することにより、溶接トーチから放出されて放射状に拡がろうとするアークを収束させることができ、溶接強度を制御することが可能となる。また、アークを収束させることで、エネルギー密度を大きくすることができるので、溶接の深溶け込み化、高速溶接化が可能となる。更に、同じ量だけ通常の方法で溶接する場合と比較して、低い入熱量での溶接を行うことができ、また低歪化も達成できる。更に、従来はレーザーや電子ビームなどでしかできなかった金属穴あけ等の技術も、本発明においてアークを極度に収束させることで可能となるので、レーザーや電子ビームを使用する場合と比べて安価で同様な金属穴あけを行うことができる。なお、溶接アークが収束するのは、以下の理由によるものと推測される。即ち、溶接トーチの電極棒から放出されて放射状に広がろうとするアーク中の各電子が超電導磁石から発生する磁束の影響を受け、磁束に沿って螺旋的に回転しながら被溶接物に向かうように動作を制御されるため、収束するものと推定される。
【００１９】
また、請求項４の発明によれば、超電導バルク体磁石の中心が溶接トーチの軸心から偏心するように超電導バルク体磁石を配置する。このように配置することにより、上記請求項３の発明において説明したようにアーク中の電子が磁束に沿って流れ、超電導磁石の偏心方向に引っ張られるため、アークの方向を制御することができる。これにより、通常では溶接ができないようなところにおいても、簡単に溶接できるようになる。
【００２０】
また、請求項５の発明によれば、超電導バルク体磁石により発生する磁力を溶接アークにより溶融した溶融金属に作用させ、溶融金属を制御する。この場合において、超電導バルク体磁石により非常に強い磁場を発生することができるので、従来の方法に比べて、溶融金属の制御性が向上する。
【００２１】
溶融金属の制御とは、溶融金属を目的の状態とするために、溶融金属を流動させる操作を加えることである。例えば、溶融金属が溶接アークにより生じた金属溶融池である場合には、この金属溶融池中の溶融金属を攪拌させるような制御や、また溶融金属が溶接ビードである場合には、この溶接ビードを所望の方向に移動させるような制御が、本発明における溶融金属の例として例示できる。
【００２２】
また、請求項６の発明によれば、超電導バルク体磁石を、被溶接物に対して溶接トーチと同じ側又は反対側に配置する。このように配置することにより、溶接アークにより生じた金属溶融池を流れる電流と超電導バルク体磁石から発生する磁束がほぼ直行するため、ローレンツ力によって溶融池中の溶融金属が力を受ける。この力は溶融池の周方向に作用するため、溶融池は周方向に回転力を受けて攪拌される。この回転攪拌により、溶融池中の溶融金属が対流又は飛散して未溶融部分がアークに直接触れる機会が多くなり、金属の溶け込みが促進されて溶接の深溶け込み化が可能となる。また、同様の理由により、高速溶接化、低入熱化、低歪化、レーザーや電子ビームの代用が可能となることによる低コスト化が実現できる。
【００２３】
なお、この場合において、超電導バルク体磁石は、該バルク体磁石から生じる磁束が溶融池内の電子の流動と直行する方向成分を持つのであれば、被溶接物に対して溶接トーチと同じ側に配置しても、反対側に配置しても、どちらでも良い。ただし、同じ側に配置した場合には、装置全体のコンパクト化が図れるという利点を有する。
【００２４】
また、請求項７の発明によれば、溶接トーチから放射する溶接アークの放射方向と略直行する方向に磁束線が形成されるように超電導バルク体磁石が配設されているので、溶接アークにより形成される溶接ビードには、溶接アークの放射方向及び磁束線の形成方向の両方向に直行する方向にローレンツ力が付与される。このため溶接ビードを、例えば溶接の進行方向又は進行方向とは逆方向に移動させることができ、溶接ビードの垂れ落ち、ハンピングビードの発生などの不具合の発生を防止することができる。この場合において、超電導バルク体磁石から発生する磁力を用いているため、より効果的にこれらの不具合の発生を防止を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係わる実施の形態を図面にもとづいて説明する。
【００２６】
（第１実施形態例）
図１は、本発明の第１実施形態例である溶接アークの制御方法を示す概略図である。図に示すように、溶接トーチ１は、電極棒１ａの先端が下方向を向くように配置されてなる。溶接トーチ１の下方には、所定の空間距離を隔てて被溶接物Ａ１及びＡ２が配設される。そして、被溶接物Ａ１、Ａ２に対して溶接トーチ１と反対側に、超電導バルク体磁石２が配置される。
【００２７】
本例においては、溶接トーチ１の軸心Ｘが超電導バルク体磁石２の中心を通るように超電導バルク体磁石２が配置されているが、多少のずれは、本実施形態の方法を採用する上で問題ない。また、本例において、超電導バルク体磁石２として、約９４Ｋで超電導状態となるＳｍ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系の高温超電導体を採用した。
【００２８】
超電導バルク体磁石２は、ホルダー３によってその位置が固定されている。このホルダー３及び超電導バルク体磁石２は、超電導バルク体磁石を超電導状態としておくために、冷却されている必要がある。冷却方法としては、図に示すように、ＧＭ冷凍機やパルス管冷凍機などの蓄冷型冷凍機１０のコールドステージ１１にホルダー３を熱的結合するかまたはコールドステージ自体をホルダー３とし、ホルダー３から超電導バルク体磁石２に寒冷を伝達して超電導バルク体磁石２を冷却する方法がある。また、効率良く冷却するため、超電導バルク体磁石２、ホルダー３、コールドステージ等の低温になる部分を、真空チャンバ等の断熱容器１２に収容することが望ましい。
【００２９】
上記構成において、超電導バルク体磁石２を冷却して着磁し、超電導状態としたまま、溶接トーチ１から溶接アークを発生させる。すると、超電導バルク体磁石２から発生する磁力が溶接アーク中の電子に作用する。超電導バルク体磁石が存在しない状態では、溶接トーチから発生したアークは所定の広がりをもって被溶接物に到達するが、超電導バルク体磁石が存在する場合、アークは超電導バルク体磁石２から生ずる磁力の影響を受けて、広がりが規制され、収束した状態で被溶接物に到達する。アークが収束する理由としては、溶接トーチの電極棒から放出された電子が超電導バルク体磁石から放射状に発する磁束にＢ沿って巻きつくように運動し、拡がったアークが磁束の発生源である超電導バルク体磁石の中心に向かうように収束していくためと考えられる。
【００３０】
このように、第１実施形態例では、超電導バルク体磁石２により発生する磁力を荷電粒子流としての溶接アークに作用させることにより、溶接アークを制御するので、幅広い制御が可能となり、溶接アークの制御性が向上する。
【００３１】
また、超電導バルク体磁石２を被溶接物に対して溶接トーチ１の反対側に配置したので、被溶接物に作用するアークを収束させることができ、この収束量を制御することで、溶接強度を制御することが可能となる。また、アークを収束させることで、エネルギー密度を大きくすることができるので、溶接の深溶け込み化、高速溶接化、低入熱量化、低歪化、コストダウンを図ることができる。
【００３２】
なお、本例においては、溶接部材の溶接における例を示したが、アークを収束することによってエネルギー密度を極度に高めれば、金属板に穴あけを行うことや、切断を行うことも可能である。
【００３３】
（第２実施形態例）
図２は、本発明の第２実施形態例である溶接アークの制御方法を示す概略図である。図に示すように、溶接トーチ１は、電極棒１ａの先端が下方向を向くように配置されてなる。溶接トーチ１の下方には、被溶接物の一方である矩形配管Ａ１と、もう一方の被溶接物である平板Ａ２が配設される。矩形配管Ａ１は、矩形部分から一定距離離れた位置の外側壁に穴Ｈが開いている。一方、平板Ａ２は、上記穴Ｈを塞ぐように、矩形配管Ａ１の下部に配置している。そして、矩形配管Ａ１、平板Ａ２に対して溶接トーチ１と反対側に、超電導バルク体磁石２が配置される。なお、本例は、後述するように、矩形配管Ａ１の穴Ｈの部分と平板Ａ２とを溶接するものであるが、図に示すように穴Ｈは矩形配管Ａ１の矩形部分から一定距離離れた位置に形成されているため、通常の溶接方法では、矩形配管Ａ１の内側から穴Ｈの部分を溶接することはできない。また、矩形配管Ａ１の外側から溶接することができない状態で矩形配管Ａ１が配設されている場合においては、通常の溶接方法では、穴Ｈの部分を溶接することができない。
【００３４】
図に示すように、超電導バルク体磁石２は、その中心を通る軸線Ｙが、溶接トーチ１の軸心Ｘに対して偏心するように配置されている。また、超電導バルク体磁石２の材質は、上記第１実施形態例と同一である。
【００３５】
超電導バルク体磁石２は、ホルダー３によってその位置が固定されている。このホルダー３の構成は、上記第１実施形態例と同一である。その他、超電導バルク体磁石２を冷却するための構成も、上記第１実施形態例と同一である。
【００３６】
上記構成において、溶接トーチ１を矩形配管Ａ１の上部側から差し込む。そして、超電導バルク体磁石２を冷却して超電導状態としたまま、溶接トーチ１から溶接アークを発生させる。すると、超電導バルク体磁石２から発生する磁力によって溶接アークが引っ張られ、溶接アークの方向が変化する。この場合において、超電導バルク体磁石２と溶接トーチ１の先端とを結ぶ直線付近に穴Ｈが配置するように超電導バルク体磁石２の位置を調節しておけば、溶接アークはちょうど穴Ｈに向けて放射されるようになる。従って、このような構成で、被溶接部材Ａ１の穴Ｈの部分と被溶接部材Ａ２とを溶接することが可能となる。
【００３７】
このように、第２実施形態例では、超電導バルク体磁石２の中心が溶接トーチ１の軸心から偏心するように超電導バルク体磁石２を配置したため、溶接アーク中の電子が磁束に沿って流れ、溶接アークが超電導バルク体磁石２の偏心方向に引っ張られる。このため、アークの方向を制御することができる。これにより、通常では溶接ができないようなところにおいても、簡単に溶接できるようになる。
【００３８】
（第３実施形態例）
図３は、本発明の第３実施形態例である金属溶融池の制御方法を示す概略図である。図に示すように、アークを発生させる溶接トーチ１は、電極棒１ａの先端が下方向を向くように配置されてなる。溶接トーチ１の下方には、所定の空間距離を隔てて金属製の平板状の母材（被溶接部材）Ａが配設されている。また、溶接トーチ１の周囲には、該トーチ１を囲むように断面リング状の超電導バルク体磁石２が配置されている。従って、本例では、超電導バルク体磁石２は、母材（被溶接部材）Ａに対して溶接トーチ１と同じ側に配置していることになる。なお、超電導バルク体磁石２は、図に示すように磁束Ｂを略鉛直下方向に発生するように構成される。
【００３９】
上記構成において、超電導バルク体磁石２を冷却して超電導状態としたまま、溶接トーチ１から溶接アークを発生させる。溶接アークが母材Ａに到達すると、アーク熱によって母材表面が溶融し、金属溶融池Ｓを形成する。金属溶融池Ｓ中では、電流は、図の矢印Ｉで示すように溶融池の中心から周囲方向へと水平に流れる（尚、矢印Ｉの方向に電流が流れるのは、ＭＡＧ溶接等の、電極棒が陽極で母材が陰極の場合である。ＴＩＧ溶接等の電極棒が陰極で母材が陽極の場合は、電流の向きは逆になる）。この状態において、金属溶融池Ｓに超電導バルク体磁石２から生ずる磁力が作用する。上述したように超電導バルク体磁石２から磁束Ｂがほぼ鉛直下方向に発生しており、一方、金属溶融池中の電流は溶融池の中心から周囲方向に図の矢印Ｉで示すように（または矢印Ｉの方向とは逆方向に）水平方向に流れるので、金属溶融池Ｓの周囲付近では、電流の進行方向に対してほぼ直行方向に磁力が作用し、ローレンツ力が発生する。ここで、金属溶融池Ｓ中、図の部分Ｄの位置においては、ローレンツ力は紙面の手前から奥側に（電流の向きが逆方向の場合は、紙面の奥側から手前に）作用する。一方、図の部分Ｅの位置においては、ローレンツ力は、紙面の奥側から手前側に（電流の向きが逆方向の場合は、紙面の手前側から奥側に）作用する。これを金属溶融池Ｓの周辺全域で見てみると、ローレンツ力が金属溶融池Ｓの周方向を回転する向きに作用することになる。従って、このローレンツ力によって金属溶融池Ｓ中の溶融金属が回転攪拌することになる。この回転攪拌により、溶融池中の溶融金属が対流又は飛散して未溶融部分がアークに直接触れる機会が多くなり、金属の溶け込みが促進されて溶接の深溶け込み化が可能となる。また、同様の理由により、高速溶接化、低入熱化、低歪化、レーザーや電子ビームの代用が可能となることによる低コスト化が実現できる。
【００４０】
なお、上記例では、溶接の深溶け込みに関する例を示したが、母材Ａに穴をあける穴あけ方法としても適用できる。穴あけの原理としては、上記深溶け込みが可能となるための原理と同様である。即ち、金属溶融池の回転攪拌によって溶融金属が流動又は飛散することにより、未溶融部分（母材の新生面）が露出し、この部分がアークにより溶融し、この現象が繰り返されて、母材の掘り込みが進展して穴あけが行われる。さらに、図４に示すように、溶接トーチ１を超電導バルク体磁石２とともに矢印Ｐ方向に移動しておけば、母材Ａを切断することもできる。
【００４１】
（第４実施形態例）
図５は、本発明の第４実施形態例である金属溶融池の制御方法を示す概略図である。本例においては、図に示すように、超電導バルク体磁石２は、母材（被溶接部材）Ａに対して溶接トーチ１と反対側に配置され、かつホルダー３によって支持されている。その他の構成は、上記第３実施形態例と同一である。
【００４２】
本例においては、超電導バルク体磁石２を冷却して超電導状態としたまま、溶接トーチ１からアークを発生させると、上記第３実施形態例と同様に、金属溶融池Ｓ内の溶融金属が、周方向に回転攪拌される。この場合において、本例と上記第３実施形態例とでは、超電導バルク体磁石２から発生される磁束の方向が逆となるため、金属溶融池に作用するローレンツ力の方向も逆となる。この回転攪拌により、溶融池中の溶融金属が対流又は飛散して未溶融部分がアークに直接触れる機会が多くなり、金属の溶け込みが促進されて溶接の深溶け込み化が可能となる。また、同様の理由により、高速溶接化、低入熱化、低歪化、レーザーや電子ビームの代用が可能となることによる低コスト化が実現できる。
【００４３】
なお、上記例では、溶接の深溶け込みに関する例を示したが、母材Ａに穴をあける穴あけ方法としても適用できる。穴あけの原理としては、上記深溶け込みが可能となるための原理と同様である。さらに、図６に示すように、溶接トーチ１を超電導バルク体磁石２とともに矢印Ｐ方向に移動しておけば、母材Ａを切断することもできる。
【００４４】
また、超電導バルク体磁石から生ずる磁束の向きは、超電導バルク体磁石の着磁次第で逆方向の向きにすることもできる（Ｎ極とＳ極を逆にすることもできる）。従って、超電導バルク体磁石の着磁のやり方により、上記第３実施形態の構成で本実施形態に示した構成における磁束の向きを実現することもできるし、本実施形態の構成で上記第３実施形態に示した構成における磁束の向きを実現することもできる。
【００４５】
（第５実施形態例）
図７は、本発明の第５実施形態例である溶接ビードの制御方法を示す概略図である。図に示すように、本例においては、溶接トーチ１はその電極棒１ａの先端が下向きになるように配置され、溶接トーチ１の下方に母材（被溶接部材）Ａが配設される。そして、超電導バルク体磁石２は、母材Ａに対して溶接トーチ１と反対側に配置されてなる。また、超電導バルク体磁石２は、図示せぬ駆動装置によって、水平方向に移動可能とされている。なお、符号３はホルダーである。
【００４６】
このような構成において、溶接トーチ１から溶接アークを放出して溶接を行うと、母材Ａに溶接ビードＧが形成される。この場合において、超電導バルク体磁石２を超電導状態としたまま、図示せぬ駆動装置を駆動させて超電導バルク体磁石２を水平方向に駆動させる。すると、溶接トーチ１から発せられる溶接アークが超電導バルク体磁石２から生ずる磁力に引っ張られ、超電導バルク体磁石２の水平方向の移動に伴って溶接アークが母材Ａに放射される領域も移動する。これにより、所望の箇所の溶接が可能となる。本例は、溶接トーチ１が動かせない状況で、幅広い範囲を溶接するのに効果的である。更には、アークの偏向とその戻しを繰り返すことで、一つのトーチで複数のトーチの代替をすることや、高速溶接化を促進することもできる。また、加熱領域を長くとることができるため、ＴＩＧ溶接において予熱―溶接―後熱領域を一つのトーチで実現することができるという効果も有する。
【００４７】
（第６実施形態例）
図８は、本発明の第６実施形態例である溶接ビードの制御方法を示す概略図である。図に示すように、鉛直方向に配置した被溶接部材に対し、斜め上方から斜め下向きに溶接トーチ１を配置する。そして、超電導バルク体磁石（図示せず）を紙面に対して手前方向に配置し、この超電導バルク体磁石により、紙面の手前側から奥側に向かう磁力Ｂを発生させる。この状態で溶接アークを放出しながら溶接トーチ１を矢印Ｐ方向で示すように図示下側から上側に移動させて母材（被溶接材Ａ）を溶接する。このとき溶接ビードＧが形成されるが、溶接アークの電流Ｉと超電導バルク体磁石から発する磁力Ｂによって、図に示すように溶接ビードに上向きの力Ｆが与えられる。この上向きの力Ｆは、溶接ビードが重力によって下方に垂れ落ちるのを防止する効果を奏する。
【００４８】
（第７実施形態例）
図９は、本発明の第７実施形態例である溶接ビードの制御方法を示す概略図である。図に示すように、水平方向に配置した母材（被溶接部材）Ａに対し、上方から下向きに溶接トーチ１を配置する。そして、超電導バルク体磁石（図示せず）を紙面に対して奥側に配置し、この超電導バルク体磁石により、紙面の奥側から手前側に向かう磁力Ｂを発生させる。この状態で溶接トーチ１より溶接アークを放出して母材Ａを矢印Ｐ方向で示すように図示左側から右側に向けて溶接する。このとき溶接ビードＧが形成されるが、溶接アークの電流Ｉと超電導バルク体磁石から発する磁力Ｂによって、図に示すように溶接ビードに図示右方向への力Ｆが与えられる。この右方向の力Ｆは、溶接の進行方向（矢印Ｐ方向）と一致する方向であるので、溶接ビードＧには、溶接の進行方向に向かう力が与えられることになる。このため、後方（図示左側）への溶接ビードの流れ込みを防止することができ、高速溶接時のハンピングビードの発生が防止できる。
【００４９】
（第８実施形態例）
図１０は、本発明の第８実施形態例である溶接ビードの制御方法を示す概略図である。図に示すように、本例は、横向き姿勢の開先溶接であり、被溶接材Ａが水平方向に配置され、開先部分に沿って、溶接トーチ１が水平方向に移動して溶接するものである。この場合において、図に示すように水平方向かつ溶接の進行方向とは直行する方向に超電導バルク体磁石２より磁力Ｂを付与すると、ローレンツ力Ｆによって、溶接トーチの進行方向とは逆方向に力が与えられる。これにより、後方の溶融金属に対し、先行する溶融金属から力が加わり、金属の押し戻し効果によって、開先上部にアンダーカットのない溶接ビードが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１実施形態例における、溶接アークの強さの制御方法を示す模式図である。
【図２】本発明の第２実施形態例における、溶接アークの方向の制御方法を示す模式図である。
【図３】本発明の第３実施形態例における、金属溶融池の攪拌制御方法を示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態例における金属溶融池の攪拌制御を利用して、母材を切断する方法を示す模式図である。
【図５】本発明の第４実施形態例における、金属溶融池の攪拌制御方法を示す模式図である。
【図６】本発明の第４実施形態例における金属溶融池の攪拌制御を利用して、母材を切断する方法を示す模式図である。
【図７】本発明の第５実施形態例における、溶接ビードの移動制御方法を示す模式図である。
【図８】本発明の第６実施形態例における、溶接ビードの垂れ落ち制御方法を示す模式図である。
【図９】本発明の第７実施形態例における、溶接ビードを移動制御して高速溶接時のハンピングビードの発生を防止する方法を示す模式図である。
【図１０】本発明の第８実施形態例における、開先溶接時に溶接ビードを移動制御して開先上部のアンダーカットの発生を防止する方法を示す模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１：溶接トーチ、  １ａ：電極棒、  ２：超電導バルク体磁石、  ３：ホルダー、Ａ，Ａ１，Ａ２：被溶接材（母材）、  Ｂ：磁束（磁力線）、  Ｆ：ローレンツ力、  Ｇ：溶接ビード、  Ｉ：電流、  Ｓ：金属溶融池
【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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