パルスMIG溶接における溶融池現象のCCDカメラによる観察と適応制御に関する研究

1988 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 61550540
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 大嶋 健司 埼玉大学, 工学部, 教授 (70026087)
• 研究分担者: 佐藤 勇一 埼玉大学, 工学部, 助教授 (30134828)
• キーワード: パルスMIG溶接 / ルートギャップの検出 / 溶込み形状 / 冷却速度 / ワイヤ溶着量 / 母板溶融量 / パラメタ同定型適応制御 / 板厚の変動

研究概要

アーク溶接の自動化の基礎研究として、外乱あるいは開先の変動、母板支持物への熱伝導などのパラメータの変動に対して溶融池形状を制御する問題は一つの重要な課題である。ここではパルスMIG溶接において低電流期間にCCDシャッターカメラを用いて溶融池を観察しながらパルス電流波形によって溶融池を制御する。
1.母板支持物への熱伝導が変動した場合の溶込み深さの制御
この場合の溶融池現象を観察し、溶融池各部の幅を計測制御することによって溶込み深さ(裏ビード)を制御する。
2.ルートギャップが変動した場合の溶込み形状の制御
溶接品質を高めるためには、溶込み形状および冷却速度を制御する必要がある。溶接速度一定の場合、溶込み形状および冷却速度を必要な一定値に制御するためには、ルートギャップの変動にかかわらず、溶融池形状(幅および深さ)を制御する必要がある。そのためには、ギャップの変動に適応してワイヤー溶着量および母板溶融量を制御しなければならない。これには次の制御方法が考えられる。
(1)ワイヤー突出し長と電流波形(パルス幅、ベース電流)の制御
(2)交流パルス電流の極性比率制御突出し長さを制御する方法では、ギャップに必要な溶着量を得るためのトーチ高さ制御と板厚に必要な一定溶融池幅と溶込み深さを得るための電流波形制御を同時に行う。ここではルートギャップが0.4mmから1.0mmに変動する場合ギャップに適応した突出し長および電流のパルス幅制御を行って一定の溶融池幅と安定した裏ビードが得られた。
3.今後の課題(パラメタ同定型適応制御)
板厚が変動する場合、溶融池形状を観察し板厚を推定しながら、それに必要な溶込み形状を得ることである。

研究成果

• [文献書誌] Mitsuyoshi,Yamamoto Yasuyoshi,Kaneko;Kazuo,Fujii;Teruaki,Kumazawa;Kenji.Ohshima;Guillermo,Alzamora: Conference Record of the 1988 IEEE Industry Applications Society. 88CH2565. 1381-1386 (1988)
• [文献書誌] 大嶋健司,森泰親,金子裕良,三村昭弘,熊沢輝昭,近藤嘉洋,窪田武文: 溶接学会 第93回溶接アーク物理研究委員会資料. 89-701. (1989)
• [文献書誌] 大嶋健司,金子裕良,森泰親,G.Alzamora,窪田武文: 溶接学会全国大会講演概要. 第44集. (1989)