(57)【要約】【課題】本発明のエレクトロガスアーク溶接方法は、融合不良を抑制しながら熱影響部の靱性の向上を図ることができる。【解決手段】エレクトロガスアーク溶接方法は、複数の溶接トーチを第一方向に向かって移動させる第一移動工程と、前記第一方向に移動した前記複数の溶接トーチを第二方向に向かって移動させる第二移動工程とを有する。第一移動工程は、第一方向に移動する前記複数の溶接トーチのうち先頭の第一トーチ１にアーク３１を発生させ、第一トーチ１よりも第一方向の後方に配置された第二トーチ２にアーク３１を発生させずに第一トーチ１によって形成された溶融池３０を通過するように移動させる。前記第二移動工程は、第二トーチ２にアーク３１を発生させて前記第二方向の先頭を移動させ、第一トーチ１にアーク３１を発生させずに第二トーチ２によって形成された溶融池３０を通過するように移動させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被溶接部材の開先内で複数の溶接トーチを移動させながら溶接を行うエレクトロガスアーク溶接方法において、
前記複数の溶接トーチを第一方向に向かって移動させる第一移動工程と、
前記第一方向に移動した前記複数の溶接トーチを前記第一方向とは異なる第二方向に向かって移動させる第二移動工程とを有し、
前記第一移動工程は、
前記第一方向に移動する前記複数の溶接トーチのうち、少なくとも先頭の第一トーチにアークを発生させ、前記第一トーチよりも前記第一方向の後方に配置された第二トーチにアークを発生させずに前記第一トーチによって形成された溶融池を通過するように移動させ、
前記第二移動工程は、
アークを発生させる溶接トーチを切り替えて、前記第二トーチにアークを発生させて前記第二方向の先頭を移動させ、前記第一トーチにアークを発生させずに前記第二トーチによって形成された溶融池を通過するように前記第二トーチよりも前記第二方向の後方を移動させるエレクトロガスアーク溶接方法。
【請求項２】
前記第二移動工程は、アークを発生させる溶接トーチを切り替える際に、予め定めた所定時間にわたって前記第一トーチ及び前記第二トーチの両方にアークを発生させる請求項１に記載のエレクトロガスアーク溶接方法。
【請求項３】
前記複数の溶接トーチは、前記第一トーチ及び前記第二トーチのみによって構成されている請求項１または請求項２のいずれか一項に記載のエレクトロガスアーク溶接方法。
【請求項４】
前記第一トーチ及び前記第二トーチの少なくとも一方は、ＲＥＭ入りワイヤが使用されて溶接電源の陰極に接続される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のエレクトロガスアーク溶接方法。
【請求項５】
前記第一移動工程及び前記第二移動工程の少なくとも一方は、前記溶融池を攪拌させながら前記複数の溶接トーチを移動させる請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のエレクトロガスアーク溶接方法。
【請求項６】
被溶接部材の開先内で複数の溶接トーチを移動させながら溶接を行うエレクトロガスアーク溶接システムにおいて、
前記複数の溶接トーチを制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記複数の溶接トーチを第一方向に向かって移動させるよう前記複数の溶接トーチの移動する移動方向を調整する第一移動制御部と、
前記第一方向に移動した前記複数の溶接トーチを前記第一方向とは異なる第二方向に移動させるよう前記移動方向を調整する第二移動制御整部とを有し、
前記第一移動制御部は、
前記第一方向に移動する前記複数の溶接トーチのうち、少なくとも先頭の第一トーチにアークを発生させ、前記第一トーチよりも前記第一方向の後方に配置された第二トーチにアークを発生させずに前記第一トーチによって形成された溶融池を通過するように移動させ、
前記第二移動制御部は、
アークを発生させる溶接トーチを切り替えて、前記第二トーチにアークを発生させて前記第二方向の先頭を移動させ、前記第一トーチにアークを発生させずに前記第二トーチによって形成された溶融池を通過するように前記第二トーチよりも前記第二方向の後方を移動させるエレクトロガスアーク溶接システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロガスアーク溶接方法及びエレクトロガスアーク溶接システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロガスアーク溶接方法は、立向き溶接の一種で、溶融金属の垂落ちを当て金で防止しながら溶接を行う方法である。エレクトロガスアーク溶接方法では、開先の裏面側に固定式の水冷銅当て金又は耐火性固形フラックス、あるいは摺動式の水冷銅当て金を配置し、開先の表面側に摺動式の水冷銅当て金材を配置する。エレクトロガスアーク溶接方法は、裏面側と表面側の当て金又は固形フラックスに囲まれた開先内に形成された溶融池をガスによってシールドしながら、溶接ワイヤを送給して連続送給しながら立向き方向に一パスで仕上げるアーク溶接方法である。
【０００３】
このようなエレクトロガスアーク溶接方法として、例えば、フラックス入りワイヤである溶接ワイヤと、フィラーワイヤとを溶融池に供給する方法が特許文献１に開示されている。特許文献１に記載のエレクトロガスアーク溶接では、溶接ワイヤから発生したアークによって生じた溶融池にフィラーワイヤを供給することで、溶融池の温度を低下させ、溶接熱影響部の靱性を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７-０３００１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の特許文献１に記載のエレクトロガスアーク溶接では、溶接ワイヤとフラーワイヤとの位置が固定されたまま板厚方向にオシレートされる。そのため、溶融池のなかで、フィラーワイヤが配置された板厚方向の一方側の温度が常に下げられたまま溶接される。
【０００６】
しかしながら、溶融池の温度が下がることで熱影響部の靱性の向上が図られる一方で、溶融池の温度が下がり過ぎてしまうと融合不良が生じるおそれがある。
【０００７】
本発明は、上記要望を解決するためになされたものであって、融合不良を抑制しながら熱影響部の靱性の向上を図ることが可能なエレクトロガスアーク溶接方法及びエレクトロガスアーク溶接システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明の第一の態様に係るエレクトロガスアーク溶接方法は、被溶接部材の開先内で複数の溶接トーチを移動させながら溶接を行うエレクトロガスアーク溶接方法において、前記複数の溶接トーチを第一方向に向かって移動させる第一移動工程と、前記第一方向に移動した前記複数の溶接トーチを前記第一方向とは異なる第二方向に向かって移動させる第二移動工程とを有し、前記第一移動工程は、前記第一方向に移動する前記複数の溶接トーチのうち、少なくとも先頭の第一トーチにアークを発生させ、前記第一トーチよりも前記第一方向の後方に配置された第二トーチにアークを発生させずに前記第一トーチによって形成された溶融池を通過するように移動させ、前記第二移動工程は、アークを発生させる溶接トーチを切り替えて、前記第二トーチにアークを発生させて前記第二方向の先頭を移動させ、前記第一トーチにアークを発生させずに前記第二トーチによって形成された溶融池を通過するように前記第二トーチよりも前記第二方向の後方を移動させる。
【０００９】
このような構成によれば、第一方向に向かって溶接する際に、先頭の第一トーチにアークを発生させることで溶融池を形成して溶接しながら、この溶融池に第二トーチを通過させることで、必要以上に高くなってしまう前に溶融池の温度を低減することができる。また、第二方向に向かって溶接する際に、アークを発生させる溶接トーチを切り替えて、先頭の第二トーチにアークを発生させることで溶融池を形成して溶接しながら、この溶融池に第一トーチを通過させることで、必要以上に高くなってしまう前に溶融池の温度を低減することができる。つまり、第一方向及び第二方向のいずれの方向に溶接トーチが移動する場合も、常に先頭の溶接トーチにアークを発生させて溶融池を形成しつつ、後方のアークの発生していない溶接トーチを溶融池に曝すことができる。したがって、後方の溶接トーチで必要以上に高くなってしまう前に溶融池の入熱量を低減しながら、アークを発生させられている先頭の溶接トーチによって、開先の最も表面側と、最も裏面側との両方にアークの発生している溶接トーチを直接当てることができる。
【００１０】
また、上記エレクトロガスアーク溶接方法では、前記第二移動工程は、アークを発生させる溶接トーチを切り替える際に、予め定めた所定時間にわたって前記第一トーチ及び前記第二トーチの両方にアークを発生させてもよい。
【００１１】
このような構成によれば、アークを発生させる溶接トーチを切り替える際に、所定時間にわたって第一トーチ及び第二トーチの両方からアークを発生させることで、全ての溶接トーチからアークが発生してない状態で溶接トーチが移動してしまうことを防ぐことができる。したがって、開先の端部で、溶接トーチからアークが発生せずに、融合不良が生じてしまうことを高い精度で抑制することができる。
【００１２】
また、上記エレクトロガスアーク溶接方法では前記複数の溶接トーチは、前記第一トーチ及び前記第二トーチのみによって構成されていてもよい。
【００１３】
このような構成によれば、溶接トーチを第一トーチ及び第二トーチのみとすることで、開先に挿入する溶接トーチの本数を最低限とすることができる。したがって、厚みの薄い被溶接部材に対しても、融合不良を抑制しながら熱影響部の靱性の向上を図るように溶接することができる。
【００１４】
また、上記エレクトロガスアーク溶接方法では、前記第一トーチ及び前記第二トーチの少なくとも一方は、ＲＥＭ入りワイヤが使用されて溶接電源の陰極に接続されてもよい。
【００１５】
このような構成によれば、ＲＥＭ入りワイヤが使用されて溶接電源の陰極に接続された溶接トーチを用いることで、発生させるアークの安定性を確保しつつ、溶接電流を増加させることなくワイヤ溶融速度を高めることができるため、入熱量低減効果が期待できる。
【００１６】
また、上記エレクトロガスアーク溶接方法では、前記第一移動工程及び前記第二移動工程の少なくとも一方は、前記溶融池を攪拌させながら前記複数の溶接トーチを移動させていてもよい。
【００１７】
このような構成によれば、溶融池を攪拌させながら溶接トーチを移動させることで、開先における溶融池の濡れ性を向上させることができる。
【００１８】
また、本発明の第二の態様に係るエレクトロガスアーク溶接システムは、被溶接部材の開先内で複数の溶接トーチを移動させながら溶接を行うエレクトロガスアーク溶接システムにおいて、前記複数の溶接トーチを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記複数の溶接トーチを第一方向に向かって移動させるよう前記複数の溶接トーチの移動する移動方向を調整する第一移動制御部と、前記第一方向に移動した前記複数の溶接トーチを前記第一方向とは異なる第二方向に移動させるよう前記移動方向を調整する第二移動制御整部とを有し、前記第一移動制御部は、前記第一方向に移動する前記複数の溶接トーチのうち、少なくとも先頭の第一トーチにアークを発生させ、前記第一トーチよりも前記第一方向の後方に配置された第二トーチにアークを発生させずに前記第一トーチによって形成された溶融池を通過するように移動させ、前記第二移動制御部は、アークを発生させる溶接トーチを切り替えて、前記第二トーチにアークを発生させて前記第二方向の先頭を移動させ、前記第一トーチにアークを発生させずに前記第二トーチによって形成された溶融池を通過するように前記第二トーチよりも前記第二方向の後方を移動させる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、常に移動方向の先頭の溶接トーチにアークを発生させ、アークを発生させない公報の溶接トーチによって溶融池の温度を低下させることができ、融合不良を抑制しながら熱影響部の靱性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態におけるエレクトロガスアーク溶接方法を説明するフロー図である。
【図２】本発明の実施形態におけるエレクトロガスアーク溶接方法を説明する図であって、同図（ａ）は第一移動工程を説明する図であり、同図（ｂ）は第二移動工程を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態におけるエレクトロガスアーク溶接システムを説明するブロック図である。
【図４】本発明の実施形態における第一トーチ及び第二トーチの位置と、第一トーチ及び第二トーチに供給する電流値との関係を説明する図であって、同図（ａ）は時間経過に伴う第一トーチ及び第二トーチの位置を示す図であり、同図（ｂ）は時間経過に伴う第一トーチに供給する電流値を示す図であり、同図（ｃ）は時間経過に伴う第二トーチに供給する電流値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る第一実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
エレクトロガスアーク溶接方法Ｓ１は、厚肉の被溶接部材４の開先４０内で複数の溶接トーチを移動させながら溶接を行う。エレクトロガスアーク溶接方法Ｓ１は、低温用鋼や二層ステンレス鋼等で構成された二つの被溶接部材４の間に形成された立向きの開先４０を鉛直方向の下方から上方に向かって１パスで溶接する。即ち、本実施形態のエレクトロガスアーク溶接方法Ｓ１の溶接方向は、鉛直方向の下方から上方に向かう方向である。エレクトロガスアーク溶接方法Ｓ１は、第一トーチ１及び第二トーチ２の二本の溶接トーチを被溶接部材４の板厚方向にオシレートしながら溶接するエレクトロガスアーク溶接システム１００によって実施される。ここで、本実施形態における被溶接部材４の板厚方向とは、溶接方向と直交する方向である水平方向とする。
【００２２】
本実施形態のエレクトロガスアーク溶接方法Ｓ１は、図１に示すように、複数の溶接トーチを第一方向Ｄ１に向かって移動させる第一移動工程Ｓ１０と、第一方向Ｄ１に移動した複数の溶接トーチを第一方向Ｄ１とは異なる第二方向Ｄ２に向かって移動させる第二移動工程Ｓ２０と、を有している。エレクトロガスアーク溶接方法Ｓ１は、第一移動工程Ｓ１０と第二移動工程Ｓ２０とを複数回にわたって繰り返し実施する。
【００２３】
ここで、第一方向Ｄ１とは、開先４０内で溶接トーチをオシレートする際の移動方向であって、図２（ａ）に示すように、板厚方向の一方側である被溶接部材４の裏面４２側から、他方側である被溶接部材４の表面４１側に向かう方向である。また、第二方向Ｄ２とは、第一方向Ｄ１とは反対向きのオシレートする際の移動方向であって、図２（ｂ）に示すように、板厚方向の表面４１側から裏面４２側に向かう方向である。
【００２４】
溶接トーチは、所定の電流が供給されることで、送り出す溶接ワイヤ３の先端からアーク３１を発生させる。溶接トーチは、図２（ａ）に示すように、複数の溶接トーチを第一方向Ｄ１に向かって移動させる際に先頭に配置される第一トーチ１と、複数の溶接トーチを第二方向Ｄ２に向かって移動させる際に先頭に配置される第一トーチ１とは異なる第二トーチ２とを有する。即ち、本実施形態の溶接トーチは、第一トーチ１及び第二トーチ２の二本のみによって構成されている。第一トーチ１は、開先４０内で第二トーチ２よりも被溶接部材４の表面４１側に配置されている。第一トーチ１は、第二トーチ２に対して、予め定めた間隔ｄだけ離間して配置されている。第一トーチ１及び第二トーチ２は、溶接ワイヤ３としてＲＥＭ（希土類金属、Ｃｅ、Ｌａ、Ｙ）入りワイヤが用いられている。
【００２５】
第一移動工程Ｓ１０は、第一方向Ｄ１に移動する複数の溶接トーチのうち、先頭の第一トーチ１にアーク３１を発生させて第一方向Ｄ１の先頭を移動させ、第一トーチ１よりも第一方向Ｄ１の後方に配置された第二トーチ２にアーク３１を発生させずに移動させる。第一移動工程Ｓ１０は、後述する第二移動工程Ｓ２０を実施後のように、第一トーチ１にアーク３１が発生しておらず、第二トーチ２にアーク３１が発生している場合には、所定の条件に基づいてアーク３１を発生させる溶接トーチを切り替える。これにより、第一移動工程Ｓ１０では、第一トーチ１にアーク３１を発生させ、第二トーチ２にアーク３１を発生させない。本実施形態の第一移動工程Ｓ１０は、図２（ａ）に示すように、第一方向Ｄ１に移動させる際には、第一トーチ１を先頭に移動させ、第二トーチ２を第一トーチ１によって形成された溶融池３０を通過するように移動させる。第一移動工程Ｓ１０では、第一トーチ１及び第二トーチ２を振動させながら移動させる。つまり、第一移動工程Ｓ１０では、第二トーチ２が溶融池３０を攪拌しながら移動する。
【００２６】
第二移動工程Ｓ２０は、第二移動工程Ｓ２０を実施後に、第二トーチ２にアーク３１を発生させて第二方向Ｄ２の先頭を移動させ、第一トーチ１にアーク３１を発生させずに第二トーチ２よりも第二方向Ｄ２の後方を移動させる。第二移動工程Ｓ２０は、第一移動工程Ｓ１０後のように、第二トーチ２にアーク３１が発生しておらず、第一トーチ１にアーク３１が発生している場合には、所定の条件に基づいてアーク３１を発生させる溶接トーチを切り替える。これにより、第二移動工程Ｓ２０では、第二トーチ２にアーク３１を発生させ、第一トーチ１にアーク３１を発生させない。本実施形態の第二移動工程Ｓ２０は、図２（ｂ）に示すように、第二方向Ｄ２に移動させる際には、第二トーチ２を先頭に移動させ、第一トーチ１を第二トーチ２によって形成された溶融池３０を通過するように移動させる。第二移動工程Ｓ２０では、第一移動工程Ｓ１０と同様に、第一トーチ１及び第二トーチ２を振動させながら移動させる。つまり、第二移動工程Ｓ２０では、第一トーチ１が溶融池３０を攪拌しながら移動する。
【００２７】
本実施形態のエレクトロガスアーク溶接方法Ｓ１は、第二移動工程Ｓ２０を実施後に再び第一移動工程Ｓ１０を行い、オシレートする回数に合わせて複数回にわたって繰り返し第一移動工程Ｓ１０及び第二移動工程Ｓ２０を実施した後に終了する。
【００２８】
ここで、本実施形態の第一移動工程Ｓ１０及び第二移動工程Ｓ２０における所定の条件とは、アーク３１を発生させる溶接トーチを切り替える際に、予め定めた所定時間にわたって、第一トーチ１及び第二トーチ２の両方からアーク３１を発生させることである。所定時間は、第一トーチ１と第二トーチ２との間隔や、確実に溶融池３０を形成するために必要な時間や、被溶接対象の大きさや、装置の大きさ等の各種溶接条件によって予め設定されればよい。
【００２９】
また、本実施形態のエレクトロガスアーク溶接方法Ｓ１を実施するエレクトロガスアーク溶接システム１００は、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、被溶接部材４の裏面４２側に配置される固定式の裏当て材５と、表面４１側に配置される摺動式の表当て金６とを備えている。即ち、エレクトロガスアーク溶接システム１００は、片面摺動銅当て金方式の溶接システムである。
【００３０】
裏当て材５は、固定式の水冷銅当て金又は耐火性固形フラックスによって形成されている。裏当て材５が、被溶接部材４の裏面４２に接触した状態で、開先４０を裏面４２側から塞ぐように配置されている。
【００３１】
表当て金６は、水冷銅当て金によって形成されている。表当て金６は、被溶接部材４の表面４１で摺接可能な状態で、開先４０を表面４１側から塞ぐように配置されている。表当て金６は、開先４０に向かってガスＧを噴出可能とされたガスノズル６１が設けられている。また、表当て金６は、内部に冷却水Ｗが流通されて溶接時に冷却されている。
【００３２】
本実施形態のエレクトロガスアーク溶接システム１００は、図３に示すように、第一トーチ１及び第二トーチ２の二本の溶接トーチと、溶接トーチの位置を測定する位置測定部１１０と、溶接トーチに電流を供給する電源部１３０と、溶接トーチを移動させる移動調整部１２０と、電源部１３０及び移動調整部１２０を介して溶接トーチを制御する制御部１４０とを備えている。
【００３３】
位置測定部１１０は、開先４０における複数の溶接トーチの位置を測定して、制御部１４０に信号を送る。本実施形態の位置測定部１１０は、複数の溶接トーチのうち、先頭の溶接トーチが開先４０の最も裏面４２側に到達した場合に、後述する制御部１４０の第一移動制御部１４１に信号を送る。位置測定部１１０は、複数の溶接トーチのうち、先頭の溶接トーチが開先４０の最も表面４１側に到達した場合に、後述する制御部１４０の第二移動制御部１４２に信号を送る。つまり、本実施形態の位置測定部１１０は、第二トーチ２が裏面４２側に到達した場合に第一移動制御部１４１に信号を送り、第一トーチ１が表面４１側に到達した場合に第二移動制御部１４２に信号を送る。位置測定部１１０としては、例えば、ウィーバーを使用する。
【００３４】
電源部１３０は、制御部１４０からの信号に応じて第一トーチ１及び第二トーチ２にアーク３１を発生させるために必要な所定の電流を供給する。本実施形態の電源部１３０は、第一トーチ１に接続される第一電源部１３１と、第二トーチ２に接続される第二電源部１３２とを有している。
【００３５】
第一電源部１３１は、アーク３１を発生させるために必要な規定の電流を第一トーチ１に供給可能をとされている。第一電源部１３１は、溶接電源の陰極が第一トーチ１に接続され、陽極が被溶接部材４に接続されている（正極性）。第一電源部１３１は、制御部１４０によって供給する電流値が調整される。本実施形態の第一電源部１３１は、ＯＮ状態とされることで、第一トーチ１に供給する電流値をＩＡとし、ＯＦＦ状態とされることで、第一トーチ１に供給する電流値を０とする。
【００３６】
第二電源部１３２は、第一電源部１３１と同様に、アーク３１を発生させるために必要な規定の電流を第二トーチ２に供給可能をとされている。第二電源部１３２は、溶接電源の陰極が第二トーチ２に接続され、陽極が被溶接部材４に接続されている（正極性）。第二電源部１３２は、制御部１４０によって供給する電流値が調整される。本実施形態の第二電源部１３２は、ＯＮ状態とされることで、第二トーチ２に供給する電流値をＩＢとし、ＯＦＦ状態とされることで、第二トーチ２に供給する電流値を０とする。
【００３７】
移動調整部１２０は、制御部１４０からの信号に応じて複数の溶接トーチを同時に移動させる。本実施形態の移動調整部１２０は、第一トーチ１及び第二トーチ２の動きを同期させて、第一トーチ１及び第二トーチ２同時に板厚方向にオシレートさせる。移動調整部１２０は、図２（ａ）に示すように、第一方向Ｄ１に移動させる際には、第一トーチ１を先頭に移動させ、第二トーチ２を第一トーチ１によって形成された溶融池３０を通過するように移動させる。移動調整部１２０は、図２（ｂ）に示すように、第二方向Ｄ２に移動させる際には、第二トーチ２を先頭に移動させ、第一トーチ１を第二トーチ２によって形成された溶融池３０を通過するように移動させる。即ち、溶融池３０を通過するように移動させる際には、溶接ワイヤ３の先端が溶融池３０に浸かりながら移動するよう溶接方向に対する第一トーチ１及び第二トーチ２の位置を調整する。移動調整部１２０は、例えば、オシレートの条件を１０〜６０回／ｍｉｎとして溶接トーチを移動させる。移動調整部１２０は、第一トーチ１及び第二トーチ２を振動させながら移動させる。
【００３８】
制御部１４０は、位置測定部１１０からの信号に応じて、溶接トーチに移動方向に応じて電源部１３０及び移動調整部１２０に信号を送る。本実施形態の制御部１４０は、複数の溶接トーチを第一方向Ｄ１に向かって移動させるよう複数の溶接トーチの移動する移動方向を調整する第一移動制御部１４１と、第一方向Ｄ１に移動した複数の溶接トーチを第一方向Ｄ１とは異なる第二方向Ｄ２に移動させるよう移動方向を調整する第二移動制御部１４２とを有する。
【００３９】
第一移動制御部１４１は、位置測定部１１０からの信号を受けることで、第一移動工程Ｓ１０を実施する。本実施形態の第一移動制御部１４１は、位置測定部１１０からの信号を受けることで、第一トーチ１及び第二トーチ２を第一方向Ｄ１に移動させるよう移動調整部１２０に信号を送る。第一移動制御部１４１は、第一方向Ｄ１に移動する複数の溶接トーチのうち、少なくとも先頭の第一トーチ１にアーク３１を発生させるよう第一電源部１３１に信号を送るとともに、第二トーチ２にアーク３１を発生させないように第二電源部１３２に信号を送る。第一移動制御部１４１は、第一トーチ１にアーク３１が発生しておらず、第二トーチ２にアーク３１が発生している場合には、所定の条件に基づいてアーク３１を発生させる溶接トーチを切り替える。
【００４０】
第二移動制御部１４２は、位置測定部１１０からの信号を受けることで、第二移動工程Ｓ２０を実施する。本実施形態の第二移動制御部１４２は、位置測定部１１０からの信号を受けることで、第一トーチ１及び第二トーチ２を第二方向Ｄ２に移動させるよう移動調整部１２０に信号を送る。第二移動制御部１４２は、複数の溶接トーチのうち、少なくとも第二トーチ２にアーク３１を発生させるよう第二電源部１３２に信号を送るとともに、第一トーチ１にアーク３１を発生させないように第一電源部１３１に信号を送る。第二移動制御部１４２は、第二トーチ２にアーク３１が発生しておらず、第一トーチ１にアーク３１が発生している場合には、所定の条件に基づいてアーク３１を発生させる溶接トーチを切り替える。
【００４１】
ここで、上記エレクトロガスアーク溶接システム１００を用いたエレクトロガスアーク溶接方法Ｓ１について、具体的に説明する。
【００４２】
図４（ａ）に示すように、第一トーチ１及び第二トーチ２は、移動調整部１２０によって開先４０を板厚方向にオシレートされている。具体的には、時間ｔ１においては第一トーチ１及び第二トーチ２は間隔ｄだけ離れた状態で表面４１側に位置している。そのため、時間ｔ１で、位置測定部１１０から第二移動制御部１４２に信号が送られ、時間ｔ１から時間ｔ３にかけて第二移動工程Ｓ２０が実施される。
【００４３】
第二移動制御部１４２は、所定時間にわたって、第一トーチ１にアーク３１を発生させるよう第一電源部１３１に信号を送るとともに、第二トーチ２にアーク３１を発生させるように第二電源部１３２に信号を送る。本実施形態では、所定時間として、時間ｔ１から時間ｔ２までの間、第一トーチ１及び第二トーチ２にアーク３１を発生させる。したがって、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、時間ｔ１から時間ｔ２までの間は、第一電源部１３１及び第二電源部１３２がＯＮ状態となっており、第一トーチ１及び第二トーチ２にアーク３１を発生させるために必要な電流ＩＡ、ＩＢがそれぞれ供給される。
【００４４】
その後、第二移動制御部１４２は、第一トーチ１にアーク３１を発生させないよう第一電源部１３１に信号を送る。したがって、時間ｔ２から時間ｔ３までの間は、第一電源部１３１がＯＦＦ状態とされ、第二電源部１３２のみがＯＮ状態となる。その結果、第一トーチ１からのアーク３１の発生が停止され、第二トーチ２のみからアーク３１が発生した状態となる。
【００４５】
また、第二移動制御部１４２が移動調整部１２０にも信号を送ることで、移動調整部１２０によって第一トーチ１及び第二トーチ２が表面４１側から裏面４２側に向けて第二方向Ｄ２へ移動される。これにより、移動調整部１２０によって第一トーチ１及び第二トーチ２は裏面４２側に向かって移動され、時間ｔ３において裏面４２側に到達する。
【００４６】
次に、時間ｔ３においては第一トーチ１及び第二トーチ２は裏面４２側に位置することで、位置測定部１１０から第一移動制御部１４１に信号が送られ、時間ｔ３から時間ｔ５にかけて第一移動工程Ｓ１０が実施される。
【００４７】
第一移動制御部１４１は、所定時間にわたって、第二トーチ２にアーク３１を発生させるよう第二電源部１３２に信号を送るとともに、第一トーチ１にアーク３１を発生させるように第一電源部１３１に信号を送る。本実施形態では、所定時間として、時間ｔ３から時間ｔ４までの間、第一トーチ１及び第二トーチ２にアーク３１を発生させる。
【００４８】
なお、本実施形態における第一移動制御部１４１での所定時間である時間ｔ３から時間ｔ４までの時間と、第二移動制御部１４２での所定時間である時間ｔ１から時間ｔ２までの時間は同じ長さとする。
【００４９】
したがって、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すように、時間ｔ３から時間ｔ４までの間は、第一電源部１３１及び第二電源部１３２がＯＮ状態となっており、第一トーチ１及び第二トーチ２にアーク３１を発生させるために必要な電流が供給される。
【００５０】
その後、第一移動制御部１４１は、第二トーチ２にアーク３１を発生させないよう第二電源部１３２に信号を送る。したがって、時間ｔ４から時間ｔ５までの間は、第二電源部１３２がＯＦＦ状態とされ、第一電源部１３１のみがＯＮ状態となる。その結果、第二トーチ２からのアーク３１の発生が停止され、第一トーチ１のみからアーク３１が発生した状態となる。
【００５１】
また、第一移動制御部１４１は、移動調整部１２０にも信号を送ることで、第一トーチ１及び第二トーチ２を裏面４２側から表面４１側に向けて第一方向Ｄ１に移動される。これにより、移動調整部１２０によって第一トーチ１及び第二トーチ２は表面４１側に向かって移動され、時間ｔ５において表面４１側に到達する。
【００５２】
上記のように位置測定部１１０からの信号に基づいて、第一移動制御部１４１及び第二移動制御部１４２が繰り返し、第一トーチ１及び第二トーチ２を制御することで、第一移動工程Ｓ１０及び第二移動工程Ｓ２０が繰り返し実施される。
【００５３】
上記のようなエレクトロガスアーク溶接方法Ｓ１及びエレクトロガスアーク溶接方法Ｓ１によれば、第一方向Ｄ１に向かって溶接する際に、先頭の第一トーチ１にアーク３１を発生させることで溶融池３０を形成して溶接しながら、この溶融池３０に第二トーチ２を通過させている。そのため、第二トーチ２によって、開先４０を溶接するために必要な温度以上に高くなってしまう前に溶融池３０の温度を低減することができる。また、第二方向Ｄ２に向かって溶接する際に、アーク３１を発生させる溶接トーチを切り替えて、先頭の第二トーチ２にアーク３１を発生させることで溶融池３０を形成して溶接しながら、この溶融池３０に第一トーチ１を通過させている。そのため、第一トーチ１によって、開先４０を溶接するために必要な温度以上に高くなってしまう前に溶融池３０の温度を低減することができる。つまり、第一方向Ｄ１及び第二方向Ｄ２のいずれの方向に溶接トーチが移動する場合も、常に先頭の溶接トーチにアーク３１を発生させて溶融池３０を形成しつつ、後方のアーク３１の発生していない溶接トーチを溶融池３０に曝すことができる。そのため、後方の溶接トーチで必要以上に高くなってしまう前に溶融池３０の入熱量を低減しながら、アーク３１を発生させられている先頭の溶接トーチによって、開先４０の最も表面４１側と、最も裏面４２側との両方にアーク３１の発生している溶接トーチを直接当てることができる。したがって、十分溶け合うために必要な温度を開先４０の端部でも確保することができ、開先４０の最も表面４１側と、最も裏面４２側との両方に融合不良が生じてしまうことを抑制して溶接することができる。これにより、溶融池３０の温度が低下し過ぎて融合不良が生じてしまうことを抑制しながら、溶接を行う場合に開先４０の近傍に溶けないまでも高熱に曝される領域である熱影響部の靱性の向上を図ることができる。
【００５４】
また、第一移動工程Ｓ１０及び第二移動工程Ｓ２０において、アーク３１を発生させる溶接トーチを切り替える際に、所定時間にわたって第一トーチ１及び第二トーチ２の両方からアーク３１を発生させている。そのため、アーク３１を発生させる溶接トーチを切り替える際に、全ての溶接トーチからアーク３１が発生してない状態で溶接トーチが移動してしまうことを防ぐことができる。したがって、開先４０の最も表面４１側や最も裏面４２側のような開先４０の端部で、溶接トーチからアーク３１が発生せずに融合不良が生じてしまうことを高い精度で抑制することができる。
【００５５】
また、溶接トーチを第一トーチ１及び第二トーチ２の二本のみとすることで、開先４０に挿入する溶接トーチの本数を最低限とすることができる。したがって、厚みの薄い被溶接部材４に対しても、融合不良を抑制しながら熱影響部の靱性の向上を図るように溶接することができる。
【００５６】
また、ＲＥＭ入りワイヤが使用されて溶接電源の陰極に接続された第一トーチ１及び第二トーチ２を用いることで、第一移動工程Ｓ１０及び第二移動工程Ｓ２０を実施時に、第一トーチ１及び第二トーチ２から発生させるアーク３１の安定性を確保しつつ、溶接電流を増加させることなくワイヤ溶融速度を高めることができる。したがって、入熱量低減効果が期待でき、融合不良が生じてしまうことをより高い精度で抑制することができる。
【００５７】
また、第一トーチ１及び第二トーチ２を振動させることで、溶融池３０を攪拌させながら移動させることができる。これにより、開先４０における溶融池３０の濡れ性を向上させることができる。したがって、融合不良が生じてしまうことをより一層高い精度で抑制することができる。
【００５８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００５９】
なお、複数の溶接トーチは、第一トーチ１及び第二トーチ２の二つのみの構成に限定されるものではなく、三つ以上であってもよい。この際、第三のトーチを第一トーチ１と第二トーチ２との間に配置することが好ましい。
【００６０】
また、本実施形態では、第一トーチ１と第二トーチ２に電流を供給する電源部１３０をそれぞれ設ける構成としたが、このような構成に限定されるものではない。例えば、一つの電源のみを有しており、制御部１４０によって電流の供給先を切り替えるように制御してもよい。
【００６１】
また、本実施形態では、溶融池３０を攪拌するために、溶接トーチ自体を振動させたが、このような構造に限定されるものではなく、溶融池３０を攪拌することができればよい。例えば、磁気コイルを表当て金６等に取り付けて、被溶接部材４の外部から電磁力により溶融池３０自体を磁気攪拌しても良い。
【符号の説明】
【００６２】
Ｓ１…エレクトロガスアーク溶接方法  Ｓ１０…第一移動工程  Ｓ２０…第二移動工程  ４…被溶接部材  ４０…開先  ４１…表面  ４２…裏面  １…第一トーチ  ２…第二トーチ  ３…溶接ワイヤ  ３１…アーク  ３０…溶融池  １００…エレクトロガスアーク溶接システム  ５…裏当て材  ６…表当て金  ６１…ガスノズル  Ｇ…ガス  Ｗ…冷却水  １１０…位置測定部  １２０…移動調整部  １３０…電源部  １３１…第一電源部  １３２…第二電源部  １４０…制御部  １４１…第一移動制御部  １４２…第二移動制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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