| 研究課題/領域番号 |
16560626
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
材料加工・処理
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| 研究機関 | 埼玉大学 |
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研究代表者 |
山根 敏 埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (10191363)
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| 研究期間 (年度) |
2004 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2005年度: 1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2004年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
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| キーワード | スイッチバック溶接 / 片面裏ビード溶接 / 突出し長さ推定 / CCDカメラ / ニューラルネットワーク / 高速度ビデオカメラ観察 / 溶接ロボット / パルス溶接 / アーク長推定 |
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| 研究概要 |
厚板溶接において、良好な結果を得るためには、安定に裏ビードを形成することが重要である。一般に、裏当金あるいは裏当材を設置し、溶接が行われている。しかし、裏当金が十分に溶融できなかった場合、強い力がワークに作用したとき、そこから亀裂が生じる場合がある。これを防ぐためには、溶融池制御が重要である。これを行うために、突出し長さおよびアーク長制御が必要となる。また、ワイヤ突出し長さおよびアーク長の応答は非線形であるので、微分方程式を用いて記述することは困難である。そこで、熟練技術者の知識と経験を用いて行われた基礎実験データを用いて、ワイヤ突出し長さおよびアーク長を出力するニューラルネットワークモデルを構築する。これを行うために、平板上でパルス溶接電流を用いて、基礎実験を行った。同時に、高速度ビデオカメラを設置し、溶接電流、電圧およびワイヤ送給速度を計測した。これをニューラルネットワークの学習データとした。パルス溶接では、電流値が変化する。ワイヤ溶融は熱に比例するので、電流および電圧の実効値が関係する。そこで、パルス電流波形の各周期毎の実効値をニューラルネットワークの入力として用いた。すなわち、電極ワイヤの溶融現象は電流(陽極点の電圧降下との積の効果)、ワイヤ突出し長さ、ジュール熱(電流の2乗項)の効果、ワイヤ送給速度が影響する。これに基づき、突出し長さを推定するニューラルネットワークの学習データを構築した。サンプリング周期を10m sとし、50m s間のデータを用いて、学習を行った。このため、入力層は20とし、出力層は1とした。つまり、50m s間の電流、電圧およびワイヤ送給速度から、突出し長さを推定した。また、裏当て材を用いずに、安定な裏ビード溶接を行うために、45度開先を持つ板厚12mmの母材を用いて、種々のルートギャップにおいてスイッチバック溶接の基礎実験を行った。この結果を用いて溶接溶融池が適正に制御できるように、溶接条件を適応制御した。
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