(57)【要約】【課題】高い生産性を確保するとともに溶接箇所の外観品質を向上させることができる溶接方法及び溶接装置を提供する。【解決手段】溶接予定部２を上に向けた状態で溶接予定部２が水平面Ｈに対して所定角度αをなすように母材１を傾斜させ、溶接予定部２に沿って該溶接予定部２の上部側から下部側へ母材１に対して溶接トーチ２１を相対的に移動させて溶接予定部２をパルス溶接する。溶接予定部２が水平面に対してなす角度は６０〜９０度程度が好ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接予定部を上に向けた状態で前記溶接予定部が水平面に対して所定角度をなすように母材を傾斜させ、
前記溶接予定部に沿って該溶接予定部の上部側から下部側へ前記母材に対して溶接トーチを相対的に移動させて前記溶接予定部をパルス溶接する
ことを特徴とする溶接方法。
【請求項２】
請求項１の溶接方法において、前記溶接予定部が水平面に対してなす角度が６０〜９０度であることを特徴とする溶接方法。
【請求項３】
請求項２の溶接方法において、前記溶接予定部が水平面に対してなす角度が６０〜７５度であることを特徴とする溶接方法。
【請求項４】
請求項３の溶接方法において、溶接ビームの照射軸が、前記溶接予定部に対して直角もしくは溶接方向後退側に傾斜していることを特徴とする溶接方法。
【請求項５】
請求項４の溶接方法において、突合せ溶接であることを特徴とする溶接方法。
【請求項６】
請求項５の溶接方法において、前記母材はダンプカーの荷箱の側壁であることを特徴とする溶接方法。
【請求項７】
溶接予定部を上に向けた状態で前記溶接予定部が水平面に対して所定角度をなすように母材を傾斜させて支持する母材支持手段と、
前記溶接予定部に沿って該溶接予定部の上部側から下部側へ前記母材に対して溶接トーチを相対的に移動させて前記溶接予定部をパルス溶接するパルス溶接機と
を備えたことを特徴とする溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶接方法及び溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接方法の一つとして、炭酸ガス等を含む混合ガスを用いた混合ガス溶接が広く一般的に知られている（特許文献１等参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６９４１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、混合ガス溶接は溶着量の制御が難しいため、溶接ビードが凸状に形成され、また盛られた溶接ビードの表面にはうろこ状の縞模様が生じる傾向があることから、溶接箇所の外観品質を上げることが難しい。混合ガスの成分割合の調整で溶接ビードの高さをある程度抑制することはできるものの、平滑面に近いレベルまで抑制することは困難である。それに対し、プラズマ溶接のように溶着量を精度良く制御することで溶接ビードを比較的平滑に仕上げることができる方法もあるが、溶接作業に混合ガス溶接の２〜３倍程度の時間を要し生産性が悪い。
【０００５】
本発明は上記に鑑みなされたものであり、高い生産性を確保するとともに溶接箇所の外観品質を向上させることができる溶接方法及び溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、溶接予定部を上に向けた状態で前記溶接予定部が水平面に対して所定角度をなすように母材を傾斜させ、前記溶接予定部に沿って該溶接予定部の上部側から下部側へ前記母材に対して溶接トーチを相対的に移動させて前記溶接予定部をパルス溶接する。
【０００７】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記溶接予定部が水平面に対してなす角度が６０〜９０度である。
【０００８】
（３）上記（２）において、好ましくは、前記溶接予定部が水平面に対してなす角度が６０〜７５度である。
【０００９】
（４）上記（３）において、好ましくは、溶接ビームの照射軸が、前記溶接予定部に対して直角もしくは溶接方向後退側に傾斜している。
【００１０】
（５）上記（４）において、好ましくは、突合せ溶接である。
【００１１】
（６）上記（５）において、好ましくは、前記母材はダンプカーの荷箱の側壁である。
【００１２】
（７）上記目的を達成するために、また本発明は、溶接予定部を上に向けた状態で前記溶接予定部が水平面に対して所定角度をなすように母材を傾斜させて支持する母材支持手段と、前記溶接予定部に沿って該溶接予定部の上部側から下部側へ前記母材に対して溶接トーチを相対的に移動させて前記溶接予定部をパルス溶接するパルス溶接機とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高い生産性を確保するとともに溶接箇所の外観品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は本発明の溶接方法に用いる溶接装置の一構成例の概略図、図２は図１中のII−II断面による母材の断面図である。
【００１６】
図１及び図２に示すように、本実施の形態における溶接装置は、母材を支持する母材支持手段１０と、母材支持手段１０に支持された母材１をパルス溶接するパルス溶接機２０とを備えている。
【００１７】
母材支持手段１０は、軸１１を支点にして傾動可能なフレーム１２と、フレーム１２に設けたクランプ１３とを備えている。母材１は、溶接予定部２（図２参照）を上に向けた状態で、クランプ１３によって押さえられてフレーム１２上に固定されている。この溶接予定部２が軸１１と概ね直交するようにフレーム１２上に母材１を固定した場合、フレーム１２が軸１１を中心に傾動することで、軸１１の中心軸方向から見て母材１の溶接予定部２が水平面Ｈに対してなす角（母材傾斜角）αを所定の角度範囲（例えば０〜９０度）で調整することができる。これにより、溶接予定部２を上に向けた状態で溶接予定部２が水平面Ｈに対して所定の母材傾斜角αをなすように母材１を傾斜させて支持することができる（図１中の点線参照）。
【００１８】
なお、溶接予定部２は直線状に延びる溶接予定線であり、本例では接合する母材の突合せ部を一例として示しているが、突合せ継手に限らずＴ型継手等の他の形状の継手であっても溶接予定線が直線状に延びる継手であれば良い。図１及び図２に示した母材１は、ダンプカーの荷箱の側壁、例えばリアゲートであるが、母材１の用途、種類等はこれに限られない。
【００１９】
パルス溶接機２０は、溶接トーチ２１を保持した多軸アーム２２の他、図示省略しているが、溶接トーチ２１に給電する溶接電源、当該溶接電源へ各指令値を出力し溶接条件（電流、電圧及び速度）を制御する溶接コントローラ、多軸アーム２２の動作を制御するアームコントローラ、溶接トーチ２１へワイヤを送給するワイヤ送給装置等を備えている。溶接コントローラは、直流のバックグランド電流にパルス電流を重畳させて溶滴をスプレー移行させるスプレー移行型の溶接条件を記憶しており、当該溶接条件でパルス溶接を施工する。
【００２０】
多軸アーム２２は、ｘｙｚ軸とθ軸の４軸を有している。ｙ軸は軸１１の延伸方向、ｘ軸はフレーム１２の母材載置面Ｉと平行でｙ軸に直交する方向、z軸は母材載置面Ｉと直交する方向にそれぞれとった軸であり、θ軸は軸１１に平行な回転中心を持つ回転系である。
【００２１】
多軸アーム２２は、フレーム１２に対してｘ軸方向に移動するスライダ２３、スライダ２３上に立設されたポスト２４、ポスト２４に対してスライド可能に設けたスライドアーム２５、スライドアーム２５に設けた揺動アーム２６、揺動アーム２６の先端に取り付けた上記溶接トーチ２１を有している。スライドアーム２５はポスト２４に沿ってｚ軸方向に移動し、揺動アーム２６はスライドアーム２５に沿ってｙ軸方向に移動するとともにθ軸方向に回動する。これにより、多軸アーム２２は、溶接予定部２に対する溶接トーチ２１の角度（ビーム角度）β（図３参照）、溶接トーチ２１と溶接予定部２との距離を調節し、ｘ軸方向に走行することで、溶接予定部２に沿って溶接トーチ２１を相対的に移動させて溶接予定部２を上部側から下部側へ下り傾斜にパルス溶接することができる。
【００２２】
このとき、図３に示したように、ビーム角度βは軸１１に直交する面（溶接予定部２を通る鉛直面）内でフレーム１２の母材載置面Ｉと溶接トーチ２１のビーム照射軸Ｊとの間になされる角である。本例では、このビーム角度βを９０度以下とし、溶接予定部２を通る鉛直面内でビーム照射軸Ｊを溶接予定部２に対して直角もしくは溶接方向後退側（ビーム照射方向と逆方向に向かって溶接方向後退側）傾斜させる。また、図２に示したように、ｘ軸方向から見た母材１の表面に対するビーム照射軸Ｊの角度γは９０度程度とする。
【００２３】
本実施の形態では、このような溶接装置を用い、溶接予定部２を上に向けた状態で溶接予定部２が水平面に対して所定角度αをなすように母材１を傾斜させ、溶接予定部２に沿って該溶接予定部２の上部側から下部側へ母材１に対して溶接トーチ２１を相対的に移動させて溶接予定部２を下進パルス溶接する。
【００２４】
本実施の形態によれば、溶接予定部２を傾けて下り方向に溶接することで、溶融池の溶接方向への流動を許容するので、ビード表面がならされる。さらに、パルス溶接によりアークをスプレー状にすることで、うろこ模様の発生や溶接ビードの盛り上がりを抑制することができ、高い生産性を確保するとともに溶接箇所の外観品質をさらに向上させることができる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、図１に示したように下進溶接に対応した溶接装置を用いて溶接を施工する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。軸１１を中心に回動するフレーム１２と一体となった溶接装置でなくても、何らかの固定手段で母材１を傾斜した姿勢で保持し、溶接予定部２に合わせて溶接トーチ２１の角度や移動方向を適宜調整することができれば良い。また、溶接トーチを母材に対して移動させる構成に限らず、固定した溶接トーチに対して母材を動かして溶接トーチを溶接予定部に沿って移動させる構成、或いは両者を動かして溶接トーチを溶接予定部に沿って移動させる構成としても良い。
【００２６】
図４は母材傾斜角による溶接ビードの高さの変化を表している。各ケース１−５の値は各々の条件で１０回施工した平均値である。
【００２７】
図４に示したように、ケース１−５では、溶接電流２００Ａ、溶接電圧２０Ｖ、溶接速度９００ｍｍ／ｍｉｎを共通の溶接条件としている。この条件で母材傾斜角αを０°、４５°、６０°、７０°、７５°と変えて下進パルス溶接を施工し、その際の溶接ビードの盛り上がり（母材表面からの高さ）を計測した。溶接ビードの幅は約８ｍｍである。
【００２８】
その結果、母材傾斜角αが０°（水平）のとき１．２０ｍｍだった溶接ビードの高さが、母材傾斜角αを４５°にした場合には０．７３ｍｍに減少し、６０°ではさらに０．２５ｍｍまで減少した。母材傾斜角αが６０〜９０°の範囲では溶接ビードの高さに大きな変化は見られなかった。
【００２９】
この結果から、母材傾斜角αが６０〜９０°程度のとき特に効果が大きいことが判った。また、９０度近くまで母材１を傾斜させると、母材１が長尺物である場合は溶接施工に要する高さスペースが大きくなる、溶融池の流動が必要以上に大きくなり制御が難しくなる。これらのことを考えた場合、効果が得られる範囲で母材傾斜角αは小さい方が良い。この場合、実用上、母材傾斜角αは６０〜７５°程度、例えば６０度程度が好ましいと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の溶接方法に用いる溶接装置の一構成例の概略図である。
【図２】図１中のII−II断面による母材の断面図である。
【図３】溶接施工時の母材傾斜角、ビーム傾斜角の説明図である。
【図４】母材傾斜角による溶接ビードの高さの変化を表す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１        母材
２        溶接予定部
１０      母材支持手段
１１      軸
１２      フレーム
１３      クランプ
２０      パルス溶接機
２１      溶接トーチ
２２      多軸アーム
２３      スライダ
２４      ポスト
２５      スライドアーム
２６      揺動アーム
Ｉ        母材載置面
Ｊ        ビーム照射軸
α        母材傾斜角
β        ビーム角度
γ        角度
【図１】
2009233739.tif 000003
【図２】
2009233739.tif 000004
【図３】
2009233739.tif 000005
【図４】
2009233739.tif 000006