电弧焊接方法、电弧焊接装置及电弧焊接的磁场强度调整方法

摘要

通过仅使电弧的前端侧向行进方向前方弯曲，能够在降低喷嘴前端部的损耗的同时确保对工件的必要的热输入量，从而提高焊接速度。此外，提供既能够避免成本的增加和装置的大型化又能够调整焊接部的磁场强度的技术。在工件W的内部生成相对于等离子焊枪10所行进的接合方向正交的方向上的磁场B，通过由在等离子焊枪10与工件W之间流过的电流I和磁场B引起的洛伦兹力F，使电弧A的前端侧向等离子焊枪10的行进方向前方弯曲并进行焊接。在该情况下，优选在将工件W固定在非磁性体的压板34及基座32上的状态下实施电弧焊接。此外，通过改变等离子焊枪10与工件W的对接部的相对位置来调整焊接部的磁场强度。

说明书

技术领域

本发明涉及电弧焊接方法、电弧焊接装置及电弧焊接的磁场强度 调整方法。详细地说，涉及等离子弧焊接方法、等离子弧焊接装置及 等离子弧焊接的磁场强度调整方法。

背景技术

一直以来，公知有电弧焊接。在电弧焊接中，若电弧焊枪的进给 速度快，则电弧会向电弧焊枪的行进方向后方流动，从而产生工件没 有受热的现象。在该情况下，工件在没有充分预热的状态下就被进行 焊接，成为导致焊接不良的原因。

为了消除上述现象，例如图27及图28所示，提出了如下技术： 针对从电弧焊枪100的喷嘴的前端向工件W延伸的电弧A作用与接 合方向正交方向的磁场(在图28中用B示出)，由此产生洛伦兹力 F(在图28中用F示出)，利用该洛伦兹力F使电弧A偏向电弧焊 枪100的行进方向前方(参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开昭61-206566号公报

但是，在专利文献1记载的技术中，如图28所示，由于洛伦兹 力F作用于从电弧A的上端到下端的整个区域，所以电弧A从根部 侧开始就向行进方向前方弯曲。

这样，该弯曲的电弧A会烧到喷嘴自身，导致喷嘴的前端部损耗， 因此，前端部吹管嘴的更换频率增加。

此外，由于电弧A从根部侧开始就向行进方向前方弯曲，所以， 电弧A从工件W浮起，热输入区域变浅，因此，最终导致热输入量 低。

另外，偏向行进方向前方的电弧A的量根据电弧焊枪100的进给 速度变化。因此，为了使工件W充分预热，需要根据电弧焊枪100 的进给速度来调整焊接部的磁场强度。例如，在电弧焊枪100的进给 速度快的情况下，由于偏向行进方向前方的电弧A的量减少，所以需 要提高焊接部的磁场强度。

此外，在对板厚不同的工件之间进行对接焊的情况下，根据其板 厚差，泄漏到工件W的对接部的表面上的磁通量变化，偏向行进方 向前方的电弧A的量变化。因此，需要根据板厚差来调整焊接部的磁 场强度。例如，在板厚差变小的情况下，由于泄漏到对接部的表面上 的磁通量减少，所以需要提高焊接部的磁场强度。

此外，根据工件W的板厚，熔融所需要的焊接电流不同，根据 焊接电流的大小，偏向行进方向前方的工件A的量会变化。因此，需 要根据工件W的板厚调整焊接部的磁场强度。例如，在工件W的板 厚厚的情况下，由于焊接电流变大，所以需要提高焊接部的磁场强度。

作为调整磁场强度的方法，一般的方法是：设置电磁铁、电源及 控制器等，并调整励磁电流。但是，通过该方法，除了成本增加以外， 还存在装置大型化的问题。特别是在将这些附设于电弧焊枪的情况 下，存在加工部大型化无法以小半径旋转的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种电弧焊接方法及电弧焊接装置，其通过 仅使电弧的前端侧向行进方向前方弯曲来降低喷嘴前端部的损耗并 确保对工件的必要的热输入量，从而能够提高焊接速度。

本发明目的在于提供一种在利用磁场的电弧焊接中既能够避免 成本的增加、装置的大型化又能够调整焊接部的磁场强度的技术。

本发明的电弧焊接方法是利用电弧焊枪(例如后述的等离子焊枪 10、40)对工件(例如后述的工件W)实施电弧焊接的工件焊接方法， 其中，在所述工件的内部生成相对于所述电弧焊枪所行进的接合方向 大致正交的方向上的磁场(例如后述的磁场B)，通过由在所述电弧 焊枪与所述工件之间流过的电流(例如后述的电流I)和所述磁场引 起的洛伦兹力(例如后述的洛伦兹力F)，使电弧(例如后述的电弧A) 的前端侧向所述电弧焊枪的行进方向前方弯曲而进行焊接。

根据该发明，由于在工件的内部生成磁场，所以磁场最强的部位 是工件的内部，随着从工件远离磁场变弱。因此，使电弧弯曲的洛伦 兹力越是靠近工件越强，越是靠近电弧焊枪越弱。因此，能够仅使电 弧的前端侧向电弧焊枪的行进方向前方弯曲，从而能够在降低喷嘴前 端部的损耗的同时，确保向工件足够的热输入量，从而能够提高焊接 速度。

在该情况下，优选的是，在所述工件的接合线的两侧，在磁力对 所述工件内部施加的影响比对电弧施加的影响大的位置配置磁铁(例 如后述的电磁铁21、电磁铁22、永磁铁23)，由此生成所述磁场。

根据该发明，能够在工件的内部有效地生成磁场。

在该情况下，优选的是，在将所述工件固定在非磁性体的夹具(例 如后述的压板34及基座32)上的状态下，实施所述电弧焊接。

根据该发明，通过将工件固定在非磁性体的夹具上，能够使在工 件的内部产生的磁场的磁通的流动集中于作为磁性体的工件上。即， 由于能够防止在工件的内部产生的磁场的磁通逃逸到工件以外的地 方，所以能够有效率地提高在工件内流动的磁通的磁通密度。

在该情况下，优选所述工件的焊接部以超过居里点的温度进行加 工。

根据本发明，由于工件的焊接部以超过居里点的温度进行加工， 所以焊接部分变为非磁性体，磁通很难通过。因此，在工件的内部产 生的磁场的磁通向由于没有达到居里点而是磁性体的焊接部前方部 分迂回，从而磁通集中。因此，在工件的内部产生的磁场的磁通可以 更少。

本发明的电弧焊接装置(例如后述的等离子弧焊接装置1～6)具 有：对工件(例如后述的工件W)实施电弧焊接的电弧焊枪(例如后 述的电弧焊枪10、40)；和磁场生成机构(例如后述的磁场生成部件 20、电磁铁22、永磁体23)，其在所述工件的内部生成磁场，所述磁 场是相对于所述电弧焊枪所行进的接合方向大致正交的方向上的磁 场(例如后述的磁场B)，通过由该磁场和在所述电弧焊枪与所述工 件之间流过的电流(例如后述的电流I)引起的洛伦兹力(例如后述 的洛伦兹力F)，使电弧(例如后述电弧A)的前端侧向所述电弧焊枪 的行进方向前方弯曲。

此外，在该情况下，优选还具有固定所述工件的非磁性体的夹具 (例如后述的压板34及基座32)。

根据本发明能够得到与上述的电弧焊接方法同样的效果。

此外，在本发明中，提供一种磁场强度调整方法，在通过电弧焊 枪(例如后述的电弧焊枪10、40)对对接的工件(例如后述的工件W) 进行焊接的电弧焊接(例如后述的由等离子弧焊接装置5、6进行的等 离子弧焊接)中，在所述工件的内部生成相对于所述电弧焊枪所行进 的接合方向大致正交的方向上的磁场(例如后述的磁场B)，通过由 在所述电弧焊枪与所述工件之间流过的电流(例如后述的电流I)和 所述磁场引起的洛伦兹力(例如后述的洛伦兹力F)，使电弧(例如 后述的电弧A)的前端侧向所述电弧焊枪的行进方向前方弯曲而进行 电弧焊接，所述磁场强度调整方法是此时对焊接部的磁场强度进行调 整的方法。本发明的电弧焊接的磁场强度调整方法通过改变所述电弧 焊枪与所述工件的对接部之间的相对位置来调整所述焊接部的磁场 强度。

在本发明中，在利用了磁场的电弧焊接中，通过改变电弧焊枪与 工件的对接部之间的相对位置来调整焊接部的磁场强度。即，由于不 进行原磁通的调整，所以不必设置电磁铁、电源及控制器，能够取代 这些来使用小型且便宜的永磁体。因此，根据本发明，既能够避免成 本的增加和装置的大型化，又能够通过仅变更电弧焊枪与工件的对接 部之间的相对位置来容易地调整电弧焊接部的磁场强度。

此外，由于只是变更电弧焊枪与工件的对接部之间的相对位置， 所以，根据工件的板厚及板组成、焊接速度等，能够容易地调整焊接 部的磁场强度，从而能够进行良好的焊接。

此外，本发明的磁场强度调整方法对于焊缝宽度大且板宽方向上 的电弧焊枪的目标位置具有余量的等离子弧焊接来说，特别优选适 用。

发明效果

根据本发明，通过仅使电弧的前端侧向行进方向前方弯曲，能够 在降低喷嘴前端部的损耗的同时确保对工件的必要的热输入量，从而 能够提高焊接速度。尤其是在采用非磁性体的夹具的情况下，能够以 更少的磁通得到该效果。

此外，根据本发明，在利用了磁场的电弧焊接中，既能够避免成 本的增加和装置的大型化，又能够调整焊接部的磁场强度。

附图说明

图1是第一实施方式的等离子弧焊接装置的立体图。

图2是概略地示出第一实施方式的等离子弧焊接装置的主视图。

图3是图2所示等离子弧焊接装置的右视图。

图4是第二实施方式的等离子弧焊接装置的立体图。

图5是第二实施方式的等离子弧焊接装置中的等离子焊枪的剖视 图。

图6是第二实施方式的等离子弧焊接装置中的等离子焊枪的第一 喷嘴的立体图。

图7是用于说明第二实施方式的等离子弧焊接装置中的等离子焊 枪的动作的立体图。

图8是用于说明第二实施方式的等离子弧焊接装置中的等离子焊 枪的动作的俯视图。

图9是概略性地示出第二实施方式的等离子弧焊接装置的主视 图。

图10是图9所示的等离子弧焊接装置的右视图。

图11是第三实施方式的等离子弧焊接装置的立体图。

图12是概略性地示出图11所示等离子弧焊接装置的主视图。

图13是概略性地示出采用了磁性体夹具情况下的、第三实施方 式的等离子弧焊接装置的主视图。

图14是工件W的俯视图。

图15是示出采用了磁性体夹具情况下的、第三实施方式的等离 子弧焊接装置进行电弧焊接前后的透过工件W的磁通密度的图。

图16是示出采用了磁性体夹具情况下的、第三实施方式的等离 子弧焊接装置正在进行电弧焊接时的工件状态的图。

图17是概略性地示出采用了非磁性体夹具情况下的、第三实施 方式的等离子弧焊接装置的主视图。

图18是示出采用了非磁性体夹具情况下的、第三实施方式的等 离子弧焊接装置进行电弧焊接前后的透过工件的磁通密度的图。

图19是示出采用了非磁性体夹具情况下的、第三实施方式的等 离子弧焊接装置正在进行电弧焊接时的工件状态的图。

图20是第四实施方式的等离子弧焊接装置的立体图。

图21是概略地示出第四实施方式的等离子弧焊接装置的主视图。

图22是第五实施方式的等离子弧焊接装置的立体图。

图23是示出厚板与薄板对接而成的工件的板宽方向及接合方向 的磁通密度的图。

图24是示出厚板与薄板对接而成的工件的接合方向中央部处的 板宽方向的磁通密度的图。

图25是示出板厚方向上的等离子弧的目标位置的图。

图26是第六实施方式的等离子弧焊接装置的立体图。

图27是以往的等离子弧焊接装置的概略性主视图。

图28是图27所示的等离子弧焊接装置的右视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在第二本 实施方式及其以后的说明中，对于与已说明的实施方式的等离子弧焊 接装置同样的构成，标注相同的附图标记，并省略重复的说明。

<第1实施方式>

图1是作为本发明的第1实施方式的电弧焊接装置的等离子弧焊 接装置1的立体图。

等离子弧焊接装置1通过对工件W进行对接焊而形成拼焊板材。 在图1中示出了板厚比较薄的工件W(1)与板厚比工件W(1)厚 的工件W(2)的对接焊。

即，工件W(1)与工件W(2)的对接部由等离子弧焊接装置1 焊接。因此，以下将该对接部中被焊接的部位适当地称为“焊接部”。

如图1所示，等离子弧焊接装置1具有作为电弧焊枪的等离子焊 枪10、作为磁场生成机构的磁场生成部件20、和支承架30。

图2是概略性地示出等离子弧焊接装置1的主视图。

如图2所示，等离子焊枪10具有：棒状的电极11；围着该电极 11设置且用于喷出等离子气体的圆筒形状的第1喷嘴12、围着该第1 喷嘴12设置且用于喷出保护气体的圆筒形状的第2喷嘴14。

在第1喷嘴12的前端形成有圆形状的第1喷出口13，通过该第 1喷出口13喷出等离子气体。

在第2喷嘴14的前端形成有圆环形状的第2喷出口15，通过该 第2喷出口15喷出保护气体。

第2喷嘴14的第2喷出口15与第1喷嘴12的第1喷出口13相 比，位于电极11的轴方向的前端侧。

返回到图1，磁场生成部件20在工件W的内部生成使电弧A的 前端侧向等离子焊枪10的行进方向前方弯曲的磁场B。

磁场生成部件20在工件W的内部生成的磁场B是相对于等离子 焊枪10的行进方向(接合方向)正交方向的磁场。如等离子弧焊接 装置1的右视图、即图3所示，通过由磁场B和在等离子焊枪10与 工件W之间流过的电流I引起的洛伦兹力F，电弧A的前端侧向等离 子焊枪10的行进方向前方弯曲。

返回到图1，磁场生成部件20在下端部具有作为磁铁的4个电磁 铁21。这些电磁铁21以位于对工件W(1)和工件W(2)进行对接 焊的对接部的正上方的等离子焊枪10为中心且以围绕等离子焊枪10 的方式配置在俯视时的前后、左右。

即，朝着等离子焊枪10的行进方向(接合方向)，在对接部的 一侧(例如左侧)，在接合方向的前后配置有两个N极的电磁铁21 (N)。

朝着等离子焊枪10的行进方向(接合方向)，在对接部的另一 侧(例如右侧)，在接合方向的前后配置有两个S极的电磁铁21(S)。

接合方向前方的电磁铁21(N)和电磁铁21(S)在与对接部的 延伸方向(接合线)正交的平面内彼此相对配置。因此，从接合方向 前方的电磁铁21(N)朝向电磁铁21(S)的磁场B的方向与对接部 的延伸方向(接合线)正交。

同样地，接合方向后方的电磁铁21(N)和电磁铁21(S)在与 对接部的延伸方向(接合线)正交的平面内彼此相对配置。因此，从 接合方向后方的电磁铁21(N)朝向电磁铁21(S)的磁场B的方向 与对接部的延伸方向(接合线)正交。

支承架30具有对工件W的上表面进行保持的压板(clamp)31。 支承架30在与压板31之间支承磁场生成部件20的4个电磁铁21、 以及位于这些电磁铁21的中心的等离子焊枪10。

即，通过支承架30，4个电磁铁21被支承在其下端面与压板31 的上表面之间隔开微小间隙的高度处。

通过支承架30，等离子焊枪10被支承在从其下端延伸的电弧A 对工件W的对接部进行焊接的规定的高度处。

各电磁铁21与等离子焊枪10之间的距离、以及各电磁铁21与 压板31之间的间隔被设定成：从各电磁铁21产生的磁力不会对等离 子焊枪10的电弧A产生实质性影响而是隔着压板31使工件W励磁。

接下来，一边参照图2及图3，一边对采用了等离子弧焊接装置 1的等离子弧焊接进行说明。

首先，对4个电磁铁21通电，产生从接合方向前方的电磁铁21 (N)朝向电磁铁21(S)的磁场，并产生从接合方向后方的电磁铁 21(N)朝向电磁铁21(S)的磁场。关于该磁场B的方向(参照图 1)，在图2中沿纸面从左向右，在图3中与纸面正交并从纸面的背 后朝向近前。

此外，一边从第1喷嘴12的第1喷出口13喷出等离子气体，一 边对电极11与工件W(1)、W(2)之间施加电压以产生电弧A。 此外，从第2喷嘴14的第2喷出口15喷出包围在电弧A的周围的保 护气体。

于是，通过由在电弧A中流过的电流I的方向(参照图1)和从 工件W的对接部泄漏的磁场B的方向(图1参照)引起的洛伦兹力 F(参照图1)，电弧A的前端侧向等离子焊枪10的行进方向前方弯 曲。

在该状态下，若使等离子焊枪10、即电弧A沿接合方向移动， 则能够一边形成确保了足够的焊透深度的熔池P，一边进行良好的焊 接。

根据本实施方式，具有以下的效果。

(1-1)由于在工件W的内部生成磁场B，所以磁场B最强的部 位是工件W的内部，随着从工件W离开，磁场B变弱。因此，使电 弧A弯曲的洛伦兹力F越是靠近工件W就越强，越是靠近等离子焊 枪10就越弱。因此，能够仅使电弧A的前端侧向接合方向前方弯曲。

(1-2)由于能够仅使电弧A的前端侧向接合方向前方弯曲，所 以，不会像例如电弧A从根部侧弯曲的情况那样，电弧A从工件W 浮起，因此能够获得深的热输入区域。因此，能够确保足够的焊透深 度。

(1-3)由于仅使电弧A的前端侧向接合方向前方弯曲，而且能 够确保足够的焊透深度，所以能够在电弧A的接合方向前方确保足够 的热输入量。因此能够提高焊接速度。

(1-4)由于能够仅使电弧A的前端侧向接合方向前方弯曲，所 以，不会像例如电弧A从根部侧弯曲的情况那样，弯曲的电弧A烧 到喷嘴自身，从而不会给喷嘴带来损伤。因此，能够降低喷嘴前端部 的损耗。

<第2实施方式>

图4是作为本发明的第2实施方式的电弧焊接装置的等离子弧焊 接装置2的立体图。

等离子弧焊接装置2具有作为电弧焊枪的等离子焊枪40、作为磁 场生成机构的磁场生成部件20、和支承架30。

图5是等离子弧焊接装置2中的等离子焊枪40的剖视图。

如图5所示，等离子焊枪40具有：棒状的电极41；围着该电极 41设置且用于喷出等离子气体的圆筒形状的第1喷嘴42；围着该第1 喷嘴42设置且用于喷出保护气体的圆筒形状的第2喷嘴47。

在第1喷嘴42的前端形成有圆形状的第1喷出口43，通过该第 1喷出口43喷出等离子气体。

该第1喷嘴42具有筒状的内筒部44、围着该内筒部44设置的外 筒部45。

图6是第1喷嘴42的外筒部45的立体图。

外筒部45的前端部分是越朝向前端越变细的大致圆锥形状，在 该外筒部45的前端部分的外周面上形成有相对于电极41的轴方向倾 斜的多个槽部46。该槽部46延伸到外筒部45的前端。

返回到图5，在第2喷嘴47的前端形成有圆环形状的第2喷出口 48，通过该第2喷出口48喷出保护气体。

第2喷嘴47的第2喷出口48朝着从电极41离开的方向。此外， 第2喷嘴47的第2喷出口48与第1喷嘴42的第1喷出口43相比位 于电极41的轴方向的基端侧。

此外，上述的第1喷嘴42的槽部46延伸到第2喷嘴47的第2 喷出口48。

接下来，一边参照图7～图10一边对采用了等离子弧焊接装置2 的等离子弧焊接进行说明。

具体来说，等离子弧焊接装置2对厚度薄的板材、即工件W(1) 和厚度比工件W(1)厚的板材、即工件W(2)进行对接焊而形成 拼焊板材。

首先，对4个电磁铁21通电，产生从接合方向前方的电磁铁21 (N)朝向电磁铁21(S)的磁场，并且产生从接合方向后方的电磁 铁21(N)朝向电磁铁21(S)的磁场。关于该磁场B的方向(参照 图4)，在图9中是沿着纸面从左向右、在图10中是与纸面正交并从 纸面的背后朝向近前。

此外，一边从第1喷嘴42的第1喷出口43喷出等离子气体，一 边对电极41与工件W(1)、W(2)之间施加电压从而产生电弧A。 此外，从第2喷嘴47的第2喷出口48喷出围绕在电弧A的周围的保 护气体。

于是，保护气体沿着多个槽部46向图7中空心箭头的方向流动 并从第2喷出口48喷出。该喷出的保护气体一边向从电弧A离开的 方向扩散，一边沿着电弧A的表面以螺旋状流动，从而沿着以电弧A 为旋转中心旋转的方向、即沿着图7中黑箭头方向吹向熔池P的表面。

具体来说，如图8所示，保护气体吹在工件W(1)、W(2)的 8个部位上，在各部位的保护气体的流动方向如图8中黑箭头所示。

此外，通过由在电弧A中流过的电流I的方向(参照图4)和从 工件W的对接部泄漏的磁场B引起的洛伦兹力F，电弧A的前端侧 向等离子焊枪40的行进方向前方弯曲。

在该状态下，若使等离子焊枪40、即电弧A沿接合方向移动， 则如图8所示，熔池P向着俯视时电弧A的前方及后方延伸。因此， 通过吹来的保护气体，电弧A的行进方向后侧的图8中虚线所围区域 中的熔融金属被从厚板的工件W(2)推向薄板的工件W(1)而移 动。由此，通过该移动的熔融金属，薄板的工件W(1)的母材的凹 陷部分被填埋，同时能够进行良好的焊接。

根据本实施方式，除了上述的第1实施方式的效果以外，还具有 以下的效果。

(2-1)在对厚度不同的工件W(1)、W(2)进行焊接的情况 下，将以螺旋状流动的保护气体吹向熔池P的表面，从而能够使电弧 A的行进方向后侧的熔融金属向着薄板的工件W(1)移动。由此， 能够通过该移动的熔融金属填埋薄板的工件W(1)的母材的凹陷部 分。其结果是，能够抑制薄板的工件W(1)的板厚因下陷而变薄的 情况，从而能够确保焊接后的工件W的强度。

(2-2)由于第2喷嘴47的第2喷出口48朝着从电极41离开的 方向，所以，当从该第2喷嘴47喷出保护气体时，所喷射的保护气 体在从电弧A离开的方向上扩散。因此，由于保护气体没有直接吹抵 在电弧A上，所以能够防止电弧A紊乱，从而焊接稳定。

(2-3)由于槽部46延伸到第2喷嘴47的第2喷出口48，所以， 即使减少保护气体的流量，也能够一边使等离子气体稳定一边使熔融 金属可靠地移动。

(2-4)由于第2喷嘴47的第2喷出口48与第1喷嘴42的第1 喷出口43相比位于电极41的轴方向的基端侧，所以，能够防止保护 气体直接吹抵在电弧A上，能够防止电弧A紊乱。

<第3实施方式>

图11是作为本发明的第3实施方式电弧焊接装置的等离子弧焊 接装置3的立体图。

等离子弧焊接装置3具有：作为电弧焊枪的等离子焊枪10；作为 磁场生成机构的4个电磁铁22N1、22N2、22S1、22S2；支承架30； 压板34；和基座32。

在不需要将电磁铁22N1、22N2一个个区分开的情况下，将这些 统称为“电磁铁22N”。同样地，在不需要将电磁铁22S1、22S2一 个个区分开的情况下，将这些统称为“电磁铁22S”。进一步，在不 需要将电磁铁22N1、22N2、22S1、22S2一个个区分开的情况下，将 这些统称为“电磁铁22”。

图12是概略性地示出等离子弧焊接装置3的主视图。图12所示 的等离子弧焊接装置3的右视图与第1实施方式的等离子弧焊接装置 1的右视图(图3)是一样的。

电磁铁22N、22S在工件W的内部生成相对于等离子焊枪10的 行进方向(接合方向)正交方向上的磁场B。

于是，通过因该磁场B和在等离子焊枪10与工件W之间流动的 电流I而产生的洛伦兹力F，电弧A的前端侧向等离子焊枪10的行 进方向前方弯曲(参照图3)。

返回到图11，4个电磁铁22以位于焊接部的上方的等离子焊枪 10为中心且以围绕该等离子焊枪10的方式分别配置在俯视时的前后 左右。

即，向着等离子焊枪10的行进方向(接合方向)，在对接部的 一侧(在本例中是左侧)，在接合方向的前后分别配置下端为N极的 电磁铁22N1、22N2。

向着等离子焊枪10的行进方向(接合方向)，在对接部的另一 侧(在本例中为右侧)，在接合方向的前后分别配置下端为S极的电 磁铁22S1、22S2。

接合方向前方的电磁铁22N和电磁铁22S在与对接部的延伸方向 (接合线)正交的平面内彼此相对配置。因此，从接合方向前方的电 磁铁22N1朝向电磁铁22S1的磁场B的方向与对接部的延伸方向(接 合线)正交。

同样地，接合方向后方的电磁铁22N2和电磁铁22S2在与对接部 的延伸方向(接合线)正交的平面内彼此相对配置。因此，从接合方 向后方的电磁铁22N2朝向电磁铁22S2的磁场B的方向与对接部的 延伸方向(接合线)正交。

一对压板34分别在对接部侧具有沿接合方向延伸设置的贯通槽 33。贯通槽33以比圆柱状的电磁铁22N、22S的直径大的宽度形成。

支承架30支承4个电磁铁22及等离子焊枪10。

一对压板34对工件W(工件W(1)及工件W(2))的上表面 进行保持。4个电磁铁22分别通过贯通槽33被支承架30支承，并使 得在4个电磁铁22的下端面与工件W的上表面之间形成微小的间隙。

等离子焊枪10被支承架30支承，并使得从等离子焊枪10的下 端延伸的电弧A位于能够对工件W的对接部进行焊接的规定的高度 处。

基座32对工件W的下表面进行保持。即，基座32与压板34一 起作为将工件W夹入固定的夹具发挥作用。

4个电磁铁22与等离子焊枪10之间的距离、及4个电磁铁22 与工件W之间的间隔被分别设定成既能够避免磁场作用到电弧A的 基端侧而导致电弧A从基端开始向行进方向前方弯曲的情况，又能够 使工件W充分磁化从而在对接部的表面产生大的泄漏磁场。

另外，支承架30具有使等离子焊枪10上升或下降的未图示的第 1升降机构、和使等离子焊枪10在接合方向上水平移动的未图示的第 1移动机构。

此外，支承架30具有使4个电磁铁22上升或下降的未图示的第 2升降机构、和使4个电磁铁22在接合方向上水平移动的未图示的第 2移动机构。通过第2移动机构，4个电磁铁22沿着贯通槽33移动。

此外，支承架30还具有使压板34配置在工件W的上表面上的 未图示的压板驱动机构。

接下来，一边参照图12及图3一边对等离子弧焊接装置3进行 等离子弧焊接时的动作进行说明。

具体来说，是说明等离子弧焊接装置3对厚度薄的板材、即工件 W(1)和厚度比工件W(1)厚的板材、即工件W(2)进行对接焊 并直到形成拼焊板材的动作。

首先，在工件W的下表面被保持在基座32上的状态下，第2移 动机构及第2升降机构将4个电磁铁22配置在与焊接开始端对应的 位置。此时，4个电磁铁22通过贯通槽33并被配置成在4个电磁铁 22的下端面与工件W的上表面之间形成有微小的间隙。

在该状态下，未图示的电磁铁控制部以相对于电磁铁22N使得下 端成为N极、相对于电磁铁22S使得下端成为S极的方式，分别使 电流流过。于是，产生从电磁铁22N朝向电磁铁22S的磁场B。

此外，第1移动机构及第1升降机构将等离子焊枪10配置在对 接部的焊接开始端上的规定的高度位置处，并且，压板驱动机构将压 板34配置在工件W的上表面。由此，工件W由压板34和基座32 固定。

在该状态下，未图示的气体喷出部从第1喷嘴12的第1喷出口 13喷出等离子气体，同时，未图示的电源部对电极11与工件W之间 施加电压，由此产生电弧A。此外，未图示的气体喷出部从第2喷嘴 14的第2喷出口15喷出包围在电弧A的周围的保护气体。

于是，通过由在电弧A中流过的电流I的方向(参照图11)和 从工件W的对接部泄漏的磁场B的方向(参照图11)引起的洛伦兹 力F(参照图11)，电弧A的前端侧向等离子焊枪10的行进方向前 方弯曲。

在该状态下，通过第1移动机构使等离子焊枪10在接合方向上 水平移动，并且通过第2移动机构使4个电磁铁22沿着贯通槽33在 接合方向上水平移动。由此，能够形成确保了足够的焊透深度的熔池 P，从而能够进行良好的焊接。

接下来，对能够执行以上动作的等离子弧焊接装置3中的、作为 固定工件W的夹具的压板34及基座32的材质进行说明する。

[采用磁性体基座及磁性体压板的情况]

首先，参照图13～图16，作为压板34及基座32的材质，对采 用了铁等磁性体的情况进行说明。

此处，作为说明压板34及基座32的材质的前提，需要关于居里 温度的知识。因此，以下说明居里温度。

一般，原子的磁距在低温下沿同一方向排列，但是，若温度上升， 则在热量的影响下，其方向开始摆动。因此，整体的磁距(自发磁化) 一点点地减少。若温度进一步上升，则自发磁化的减少急激地进行， 原子的磁距在某一温度以上时完全变成杂乱的方向，自发磁化为0。 这样，将自发磁化为0的温度称为居里温度或居里点。

即，即使在不足居里温度时是磁性体的物体，在变为居里温度以 上时，也变成非磁性体。

因此，在工件W为铁的情况下，其居里温度约为770℃，由于电 弧焊接中的熔融部具有超过居里温度(约770℃)的温度，所以是非 磁性体。

图13是概略性地示出作为压板34及基座32的材质采用铁等磁 性体时的、第3实施方式的等离子弧焊接装置的主视图。

作为电磁铁22N朝向22S的磁通量的路径(以下称为“磁通路 径”)，有磁通量Bm在工件W内通过的磁通路径、和从工件W泄 漏的磁通量Be在压板34和基座32中通过的磁通路径存在。

另外，从工件W泄漏的磁通量Be在图13中被图示成仅通过基 座32，但这是为了便于说明，实际上，有时也通过一部分压板34。

此处，在通过工件W的磁通路径中，有工件W(1)与工件W (2)的对接部D存在。

图14是工件W的俯视图。具体来说，图14(A)是电弧焊接前 的工件W的俯视图，图14(B)是电弧焊接中的工件W的俯视图。

在电弧焊接前，由于工件W在任何地方都是不足居里点的温度， 所以，磁通量Bm在工件W内通过的磁通路径中的磁阻抗在任何地 方都大致均匀。因此，如图14(A)所示，磁通量Bm从电磁铁22N 朝向电磁铁22S，并且在工件W内的任何地方都是大致相同的磁通密 度。

但是，在电弧焊接中，对接部D中的实施了电弧焊接的焊接部成 为超过居里点的熔池P，变为非磁性，磁阻抗增大。因此，如图14 (B)所示，磁通量Bm从电磁铁22N朝向电磁铁22S，几乎不通过 成为非磁性体的熔池P，从熔池P看去，通过等离子焊枪10的行进 方向(接合方向)的前方的磁性体的部分(由于不足居里点)，或是 成为泄漏磁通量Be通过作为磁性体的基座32和压板34。

如图13所示，该泄漏磁通量Be大，其结果是，整体的磁通量 Bm低，因此，洛伦兹力F也低，无法使电弧A弯曲。该状态如图15 及图16所示。

图15示出了采用铁等磁性体作为压板34及基座32的材质的情 况下、第3实施方式的等离子弧焊接装置进行电弧焊接前后的、通过 工件W的磁通密度Bm。

在图15中，横轴示出了接合方向(等离子焊枪10的行进方向) 上的、距等离子焊枪10的距离(mm)。即，在横轴中、0mm表示 等离子焊枪10的位置，右侧的正方向表示接合方向，左侧的负方向 表示接合方向的反方向。

纵轴表示通过工件W的磁通密度Bm中的各位置处的磁通密度。

此外，虚线表示电弧焊接前的工件W的磁通密度Bm的分布， 实线表示电弧焊接中的工件W的磁通密度Bm的分布。

如图15的虚线所示，可知电弧焊接前的工件W的磁通密度Bm 的分布大体均匀。此处，电弧焊接前的工件W的磁通密度Bm是用 于产生使电弧A向前方弯曲的洛伦兹力F所必需的磁通量。即，在此 处，作为初始状态，形成用于产生使电弧A向前方弯曲的洛伦兹力F 所必需的磁通量。另外，该情况下的4个电磁铁22各自的励磁电流 的大小约为30A。

然后，若在保持4个电磁铁22各自的励磁电流的大小为约30A 的状态下进行电弧焊接，则工件W的磁通密度Bm变成如图15的实 线所示。

即，如图15的实线所示，等离子焊枪10的后方的位置-25mm～ 0mm的工件W的部分相当于图14的熔池P，超过居里点而成为非磁 性体，因此可知，磁通密度变得比初始状态(虚线)低。

另一方面，如图15的实线所示，等离子焊枪10的前方的0mm～ 25mm的工件W的部分虽然通过电弧A而处于加热中，但是是不足 居里点的磁性体，因此，磁通量比后方的-25mm～0mm的非磁性体 的高，但比初始状态低一些。

但是，对图15的虚线与实线进行比较就能够容易地知晓，由于 在磁性体的压板34和基座32中有泄漏磁通量Be通过，所以，磁通 量Bm以相应的量减少。

因此，不能产生足够的洛伦兹力F，如图16所示、电弧A不会 向接合方向(等离子焊枪10的行进方向)充分地弯曲。

图16是示出了采用铁等磁性体来作为压板34及基座32的材质 的情况下、第3实施方式的等离子弧焊接装置正在进行电弧焊接时的 电弧A的状态的图。

图16的横轴与图15的横轴一样，即表示接合方向(等离子焊枪 10的行进方向)上的距等离子焊枪10的距离(mm)。

纵轴表示距等离子焊枪10的前端的距离(mm)。即，在纵轴中、 0mm表示等离子焊枪10的前端的位置，下侧的负方向表示朝着工件 W的下方，上侧的正方向表示上方。

如图16所示，可知电弧A没有向接合方向(等离子焊枪10的行 进方向)充分地弯曲。

这样，在采用铁等磁性体作为压板34及基座32的材质的情况下， 产生了大量的泄漏磁通量Be，从而通过工件W的整体的磁通量Bm 低。

因此，在采用铁等磁性体作为压板34及基座32的情况下，会产 生以下第1～第3问题点。

第1问题点是，为了产生用于使电弧A向接合方向(等离子焊枪 10的行进方向)弯曲的大小的洛伦兹力F，考虑到泄漏磁通量Be， 不得不增大电磁铁22的励磁电流(在本例中不得不在30A以上)。

第2问题点是，考虑到泄漏磁通量Be，难以控制电弧A前方的 工件W内的磁通量Bm。

第3问题点是，由于伴随着压板34及基座32的连续使用而出现 的磁化，更加难以控制工件W内的磁通量Bm。

[采用非磁性体基座及非磁性体压板的情况]

本发明的发明人发现，若想解决上述第1～第3问题点中的至少 一个，使压板34及基座32的材料为不锈钢等非磁性体是十分优选的。

因此，以下参照图17～图19，对采用不锈钢等非磁性体来作为 压板34及基座32的材质的情况进行说明。

图17是概略性地示出采用不锈钢等非磁性体来作为压板34及基 座32的材质的情况下、第3实施方式的等离子弧焊接装置的主视图。

作为从电磁铁22N朝向22S的磁通路径，有磁通量Bm在工件W 内通过的磁通路径、和从工件W泄漏的磁通量Be在压板34和基座 32中通过的磁通路径存在。

不过，如对图13和图17进行比较而容易知晓的那样，在压板34 和基座32中通过的泄漏磁通量Be在采用非磁性体的情况(图17的 情况)下比采用磁性体的情况(图13的情况)下小得多。

其结果是，在工件W中通过的整体的磁通量Bm几乎不降低。 不过，参照图14如上所述，磁通量Bm由于难以通过超过了居里点 的熔池P，所以在其前方(电弧A的前方)集中而升高。由此，能够 产生足够大小的洛伦兹力F，从而电弧A向接合方向(等离子焊枪10 的行进方向)能够充分地弯曲。该状态如图18及图19所示。

图18表示采用不锈钢等非磁性体来作为压板34及基座32的材 质的情况下、第3实施方式的等离子弧焊接装置进行电弧焊接前后的、 通过工件W的磁通密度Bm。

在图18中，横轴与图15的横轴相同，即表示接合方向(等离子 焊枪10的行进方向)上的距等离子焊枪10的距离(mm)。纵轴也 与图15的纵轴相同，即表示通过工件W的磁通密度Bm中的各位置 处的磁通密度。

此外，虚线表示电弧焊接前的工件W的磁通密度Bm的分布， 实线表示电弧焊接中的工件W的磁通密度Bm的分布。

如图18的虚线所示，可知电弧焊接前的工件W的磁通密度Bm 的分布大致是均匀的。

不过，此处应该引起注意的，是为了使电弧焊接前的工件W各 位置的磁通量与图15的初始状态(虚线)大致相同而必需的电磁铁 22的励磁电流。即，在采用磁性体来作为压板34及基座32的材质的 情况(图15的情况)下，30A是必需的，而在采用非磁性体来作为 压板34及基座32的材质的情况(图18的情况)下，5A即可，这一 点是应该引起注意的。

然后，若在将4个电磁铁22各自的励磁电流的大小保持在约为 5A的状态下进行电弧焊接，则工件W的磁通密度Bm如图18的实 线所示。

即，如图18的实线所示，等离子焊枪10的前方的0mm～25mm 的工件W的部分虽然通过电弧A而处于加热中，但是，是不足居里 点的磁性体，所以，磁通量比后方的-25mm～0mm的非磁性体的高， 也远高于初始状态(虚线)。即，与采用磁性体来作为压板34及基 座32的材质的情况(图15的情况)下的约5.5m T(图15的实线) 相比，在采用非磁性体来作为压板34及基座32的材质的情况(图18 的情况)下远高于它。

因此，能够产生足够的洛伦兹力F，从而如图19所示，电弧A 向接合方向(等离子焊枪10的行进方向)能够充分地弯曲。

图19是示出采用不锈钢等非磁性体来作为压板34及基座32的 材质的情况下、第3实施方式的等离子弧焊接装置正在进行电弧焊接 时的、电弧A的状态的图。

图19的横轴与图16的横轴相同，即表示接合方向(等离子焊枪 10的行进方向)上的距等离子焊枪10的距离(mm)。图19的纵轴 也与图16的纵轴相同，即表示距等离子焊枪10的前端的距离(mm)。

对图16和图19进行比较可知，与采用磁性体来作为压板34及 基座32的材质的情况(图16的情况)相比，在采用非磁性体来作为 压板34及基座32的材质的情况(图19的情况)下，电弧A向接合 方向(等离子焊枪10的行进方向)更远地弯曲。

这样，在采用不锈钢等非磁性体来作为压板34及基座32的材质 的情况下，由于几乎不产生泄漏磁通量Be，所以，即使保持小的电 磁铁22的励磁电流，也能够将通过工件W的整体的磁通量Bm维持 得很高。

因此，在采用铁等磁性体来作为压板34及基座32的材质的情况 下产生的上述第1～第3问题点均能够解决。

换言之，根据采用了不锈钢等非磁性体作为压板34及基座32的 材质的本实施方式的等离子弧焊接装置3，除了上述的第1实施方式 的效果以外，还能够实现以下的(3-1)～(3-4)所示的效果。

(3-1)通过采用非磁性体的压板34及基座32，与采用磁性体 的情况相比，能够减少泄漏磁通量Be，因此，能够在保持小的对电 磁铁22的励磁电流的状态下，增大在工件W中流过的磁通密度Bm。

(3-2)通过采用非磁性体的压板34及基座32，与采用磁性体 的情况相比，能够减少泄漏磁通量Be，因此，从等离子焊枪10看去， 向接合方向(等离子焊枪10的行进方向)的前方磁通量Bm的集中 度高，因此磁通量Bm的控制容易。

(3-3)通过采用非磁性体的压板34及基座32，压板34及基座 32不会被磁化，因此，对压板34及基座32的管理容易，而且对磁通 量Bm的控制更容易。

(3-4)由于工件的焊接部在超过居里点的温度下被加工，所以， 焊接部分成为非磁性体，磁通量很难通过。由磁场生成机构生成的磁 场中的磁通量绕到因尚未达到居里点而还是磁性体的焊接部前方部 分，并且磁通量集中在该部分，因此，由磁场生成机构生成的磁场中 的磁通量可以进一步减少。

<第4实施方式>

图20是作为本发明的第4实施方式的电弧焊接装置的等离子弧 焊接装置4的立体图。

等离子弧焊接装置4具有：作为电弧焊枪的等离子焊枪40；作为 磁场生成机构的4个电磁铁22N1、22N2、22S1、22S2；压板34；基 座32；和支承架30。

在不需要将电磁铁22N1、22N2一个个区分开的情况下，将这些 统称为“电磁铁22N”。同样地，在不需要将电磁铁22S1、22S2一 个个区分开的情况下，将这些统称为“电磁铁22S”。进一步，在不 需要将电磁铁22N1、22N2、22S1、22S2一个个区分开的情况下，将 这些统称为“电磁铁22”，这与第3实施方式相同。

本实施方式的等离子焊枪40的结构与第2实施方式的等离子焊 枪40相同，因此，参照图7、图8、图21及图10对使用了等离子弧 焊接装置4的等离子弧焊接进行说明。

首先，对图20所示的4个电磁铁22N1、22N2、22S1、22S2通 电，从而产生从接合方向前方的电磁铁22N1朝向电磁铁22S1的磁场， 并且产生从接合方向后方的电磁铁22N2朝向电磁铁22S2的磁场。该 磁场B的方向(参照图20)在图21中是沿纸面从左向右，在图10 中，如上所述，与纸面正交并从纸面的背后朝向近前。

此外，一边从第1喷嘴42的第1喷出口43喷出等离子气体，一 边对电极41与工件W(1)、W(2)之间施加电压而产生电弧A。 此外，从第2喷嘴47的第2喷出口48以使保护气体围绕在电弧A的 周围的方式喷出保护气体。

于是，保护气体沿着多个槽部46向着图7中的空心箭头的方向 流动，并从第2喷出口48喷出。该喷出的保护气体一边向远离电弧 A的方向扩散，一边沿着电弧A的表面以螺旋状流动，从而相对于熔 池P的表面，沿着以电弧A为旋转中心旋转的方向、即图7中黑箭头 方向吹拂。

具体地说，如图8所示，相对于工件W(1)、W(2)的8个部 位吹拂保护气体，从在各部位处的保护气体的流动方向如图8中黑箭 头所示。

在该状态下，若使等离子焊枪40、即电弧A沿接合方向移动， 则如图8所示，熔池P向着俯视时电弧A的前方及后方延伸。因此， 通过所吹拂的保护气体，电弧A的行进方向后侧的、在图8中由虚线 围成的区域中的熔融金属向着薄的工件W(1)被推动着移动。然后， 由该移动的熔融金属来填埋薄的工件W(1)的母材的凹陷部分。

根据本实施方式，具有与上述的第1实施方式～第3实施方式的 效果同样的效果。

<第5实施方式>

图22是采用了本发明的磁场强度调整方法的第5实施方式的等 离子弧焊接装置5的立体图。

等离子弧焊接装置5通过对工件W进行对接焊而形成拼焊板材。 在图22中示出了板厚比较薄的工件W(1)与板厚比工件W(1)厚 的工件W(2)的对接焊。

如图22所示，等离子弧焊接装置5具有作为电弧焊枪的等离子 焊枪10、作为生成磁场的磁场生成机构的永磁体23S、23N、支承架 30、压板34、基座32。永磁体23S，23N也统称为永磁体23。

永磁体23S、23N在工件W的内部生成使电弧A的前端侧向等 离子焊枪10的行进方向前方弯曲的磁场B。

通过永磁体23S、23N而在工件W的内部生成的磁场B是相对 于等离子焊枪10的行进方向(接合方向)正交的方向上的磁场。通 过由磁场B和在等离子焊枪10与工件W之间流过的电流I引起的洛 伦兹力F，电弧A的前端侧向等离子焊枪10的行进方向前方弯曲。

永磁体23S、23N以位于焊接部上方的等离子焊枪10为中心，以 围绕等离子焊枪10的方式配置在俯视时的前后、左右。

即，向着等离子焊枪10的行进方向(接合方向)前方，在对接 部的一侧(例如左侧)，在接合方向的前后配置有2个N极的永磁体 23N。

向着等离子焊枪10的行进方向(接合方向)，在对接部的另一 侧(例如右侧)，在接合方向的前后配置有两个S极的永磁体23S。

接合方向前方的永磁体23N和永磁体23S在与对接部的延伸方向 (接合线)正交的平面内彼此相对地配置。因此，从接合方向前方的 永磁体23N朝向永磁体23S的磁场B的方向与对接部的延伸方向(接 合线)正交。

同样地，接合方向后方的永磁体23N和永磁体23S与对接部的延 伸方向(接合线)正交的平面内彼此相对地配置。因此，从接合方向 后方的永磁体23N朝向永磁体23S的磁场B的方向与对接部的延伸 方向(接合线)正交。

支承架30具有对工件W的上表面进行保持的一对压板34。一对 压板34分别在对接部侧具有沿着接合方向延伸设置的贯通槽33。贯 通槽33以比圆柱状的永磁体23S、23N的直径大的宽度形成。

支承架30对永磁体23S、23N及位于它们的中心的等离子焊枪 10进行支承。

等离子焊枪10被支承架30支承，并使得从等离子焊枪10的下 端延伸的电弧A位于能够对工件W的对接部进行焊接的规定的高度 处。

永磁体23S、23N分别通过贯通槽33并由支承架30支承，并使 得这些永磁体的下端面与工件W的上表面之间形成有微小的间隙。

永磁体23S、23N与等离子焊枪10的距离、以及永磁体23S、23N 与工件W的间隔分别被设定成：一边避免磁场B作用到电弧A的基 端侧而导致电弧A从基端向行进方向前方弯曲，一边使工件W充分 磁化从而在对接部的表面生成大的泄漏磁场。

另外，支承架30具有：使等离子焊枪10上升或下降的未图示的 第1升降机构；和使等离子焊枪10水平移动的未图示的第1移动机 构。

此外，支承架30具有：使永磁体23S、23N上升或下降的未图示 的第2升降机构；和使永磁体23S、23N水平移动的未图示的第2移 动机构。

此处，一边参照图23～图25，一边对在由等离子弧焊接装置5 进行的等离子弧焊接中调整焊接部的磁场强度的方法进行说明。另 外，在本说明书中，所谓焊接部的磁场强度是指，在等离子焊枪10 的正下方且与电弧A相对的部分的磁场强度。

图23是表示在将薄板的工件W(1)和厚板的工件W(2)对接 而成的工件W中使工件W的内部生成相对于接合方向正交的方向上 的磁场B时的、与接合方向正交的板宽方向和接合方向的磁通密度 (距工件的上表面2mm的高度位置的磁通密度)的图。

另外，在图23中，以对接部为板宽方向的基准点(0)，厚板侧 的距基准点的距离用正数表示，薄板侧的距离基准点的距离用负数表 示。此外，以接合方向的中央部为接合方向的基准点(0)，起始端 侧的距离基准点的距离用正数表示，终端侧的距离基准点的距离用负 数表示。

如图23所示，在板宽方向，对接部处的磁通密度最高，随着从 对接部远离，磁通密度降低。这是因为，由于板厚差而从厚板侧的对 接面产生大的泄漏磁场。而在接合方向上，磁通密度大致恒定。

此外，图24是表示接合方向的中央部处的板宽方向上的磁通密 度的图。从该图24明确可知，对接部处的磁通密度最高，随着从对 接部远离，磁通密度降低。

这样，在将薄板的工件W(1)和厚板的工件W(2)对接而成 的工件W中，在使工件W的内部生成相对于接合方向正交的方向上 的磁场B的情况下，具有在板宽方向上产生磁通密度差的特性。该特 性在无板厚差的对接工件中同样被确认，但有板厚差的对接工件更显 著。

因此，本实施方式的磁场强度调整方法利用该特性，根据所需要 的磁通密度调整板宽方向上的等离子焊枪10的目标位置。即，通过 改变等离子焊枪10与工件W的对接部的相对位置来调整焊接部的磁 场强度。

关于本实施方式的磁场强度调整方法，下面举出具体例子来详细 说明。

例如，根据等离子焊枪10的进给速度(焊接速度)，偏向行进 方向前方的电弧A的量会变化。因此，为了对工件W充分地进行预 热，需要根据等离子焊枪10的进给速度来调整焊接部的磁场强度。

因此，在本实施方式的磁场强度调整方法中，在等离子焊枪10 的进给速度快的情况下，将板宽方向上的等离子焊枪10的目标位置 变更到更接近对接部从而磁通密度高的位置。例如图25所示，通常 情况下，板宽方向上的等离子焊枪10的目标位置是从对接部向厚板 侧偏离0.5mm的位置(图25的P2)，在使进给速度变快20％的情 况下，则变更到磁通密度最高的对接部(图25的P1)。由此，由于 焊接部的磁场强度升高，所以能够抑制因使等离子焊枪10的进给速 度加快而导致的偏向行进方向前方的电弧A的量减少的情况。

另一方面，在使等离子焊枪10的进给速度变慢的情况下，将板 宽方向上的等离子焊枪10的目标位置变更到从对接部进一步远离的、 磁通密度低的位置。例如图25所示，在使进给速度变慢10％的情况 下，变更到比通常的位置(图25的P2)还向厚板侧远离0.5mm位置 (图25的P3)。由此，由于焊接部的磁场强度降低，所以能够抑制 因使等离子焊枪10的进给速度变慢而导致的偏向行进方向前方的电 弧A的量过多的情况。

此外，在例如对板厚不同的工件之间进行对接焊的时候，根据其 板厚差，在工件W的表面泄漏的磁通量会变化，偏向行进方向前方 的电弧A的量会变化。因此，需要根据板厚差来调整焊接部的磁场强 度。

因此，在本实施方式的磁场强度调整方法中，在板厚差小的情况 下，将板宽方向上的等离子焊枪10的目标位置变更到更接近对接部 从而磁通密度高的位置。由此，由于焊接部的磁场强度升高，所以能 够抑制因板厚差小而导致的偏向行进方向前方的电弧A的量减少的 情况。

另一方面，在板厚差大的情况下，将板宽方向上的等离子焊枪10 的目标位置变更到从对接部进一步远离的、磁通密度低的位置。由此， 由于焊接部的磁场强度降低，所以能够抑制因板厚差大而导致的偏向 行进方向前方的电弧A的量过多的情况。

此外，根据例如工件W的板厚，熔融所需要的焊接电流是不同 的，根据焊接电流的大小，偏向行进方向前方的电弧A的量会变化。 因此，需要根据工件W的板厚来调整焊接部的磁场强度。

因此，在本实施方式的磁场强度调整方法中，在工件W的板厚 厚的情况下，将板宽方向上的等离子焊枪10的目标位置变更到更接 近对接部从而磁通密度高的位置。由此，由于焊接部的磁场强度升高， 所以能够抑制因板厚变厚而导致的焊接电流增大从而偏向行进方向 前方的电弧A的量减少的情况。

另一方面，在工件W的板厚薄的情况下，将板宽方向上的等离 子焊枪10的目标位置变更到从对接部进一步远离的、磁通密度低的 位置。由此，由于焊接部的磁场强度降低，所以能够抑制因板厚变薄 而导致的焊接电流变小从而偏向行进方向前方的电弧A的量过多。

一边参照图22一边对应用了本实施方式的磁场强度调整方法を 的等离子弧焊接装置5的动作进行说明。

首先，依照本实施方式的磁场强度调整方法，根据工件W的板 厚、板厚差及焊接速度等来确定在工件W的板宽方向上的等离子焊 枪10的目标位置。确定后，通过一对压板34来夹压工件W，并使得 所确定的目标位置配置在由支承架30支承的等离子焊枪10的正下 方。

接下来，通过第2移动机构及第2升降机构，将永磁体23S、23N 配置在与焊接开始端相对应的位置处。此时，永磁体23S、23N通过 贯通槽33并以在它们的下端面与工件W的上表面之间形成微小间隙 的方式被配置。由此，形成从N极的永磁体23N通过工件W并朝向 S极的永磁体23S的磁场B，并且焊接部的磁场强度被设定为所希望 的强度。

接下来，通过第1移动机构及第1升降机构，将等离子焊枪10 配置在焊接开始端上的规定的高度位置处。

接着，一边从第1喷嘴12的第1喷出口13喷出等离子气体，一 边对电极11与工件W之间施加电压而产生电弧A。此外，从第2喷 嘴14的第2喷出口15喷出包围在电弧A的周围的保护气体。

于是，通过因电弧A中流过的电流I的方向(参照图22)与从 工件W的对接部泄漏的磁场B引起的洛伦兹力F，电弧A的前端侧 向等离子焊枪10的行进方向前方弯曲。

在该状态下，通过第1移动机构使等离子焊枪10向接合方向水 平移动。此外，通过第2移动机构使永磁体23S、23N沿着贯通槽33 而向接合方向水平移动。由此，能够形成确保了足够的焊透深度的熔 池P，从而能够进行良好的焊接。

根据本实施方式，除了上述的第1实施方式及第3实施方式的效 果外，还能够实现以下的效果。

(5-1)通过改变等离子焊枪10与工件W的对接部的相对位置， 能够调整焊接部的磁场强度。即，由于不进行原磁通量的调整，所以 不必设置电磁铁、电源及控制器，能够采用小型且便宜的永磁体23S、 23N。因此，既能够避免成本的增加和装置的大型化，又能够通过只 改变等离子焊枪10与工件W的对接部的相对位置来容易地调整焊接 部的磁场强度。

(5-2)此外，由于只是改变等离子焊枪10与工件W的对接部 的相对位置，所以，根据工件W的板厚和板组成、焊接速度等，能 够容易地调整焊接部的磁场强度，从而能够进行良好的焊接。

(5-3)此外，在等离子弧焊接装置5进行的等离子弧焊接中， 由于焊缝宽度大，对于在工件W的板宽方向上的等离子焊枪10的目 标位置来说有余量，所以，特别优选应用本实施方式的磁场强度调整 方法。

<第6实施方式>

图26是应用了本发明的磁场强度调整方法的第6实施方式的等 离子弧焊接装置6的立体图。

如图26所示、等离子弧焊接装置6是将第5实施方式的等离子 弧焊接装置5的等离子焊枪10变更为等离子焊枪40而成的，其他构 成与等离子弧焊接装置5相同。

在等离子弧焊接装置6进行的等离子弧焊接中，与第5实施方式 同样地应用上述的磁场强度调整方法。

以下，对应用了上述的磁场强度调整方法的等离子弧焊接装置6 的动作进行说明。另外，本实施方式的等离子焊枪40的构成与第2 实施方式的等离子焊枪40相同，因此参照图7、图8及图26来说明 等离子弧焊接装置6的动作。

首先，依照上述的磁场强度调整方法，根据工件W的板厚、板 厚差及焊接速度等来确定在工件W的板宽方向上的等离子焊枪40的 目标位置。确定后，通过一对压板34来夹压工件W，并使得所确定 的目标位置配置在由支承架30支承的等离子焊枪40的正下方。

接下来，通过第2移动机构及第2升降机构，将永磁体23S、23N 配置在与焊接开始端相对应的位置。此时，永磁体23S、23N通过贯 通槽33并以在它们的下端面与工件W的上表面之间形成微小的间隙 的方式被配置。由此，形成从N极的永磁体23N通过工件W并朝向 S极的永磁体23S的磁场B，并且，焊接部的磁场强度被设定为所希 望的强度。

接下来，通过第1移动机构及第1升降机构，将等离子焊枪40 配置在焊接开始端上的规定的高度位置处。

接着，一边从第1喷嘴42的第1喷出口43喷出等离子气体，一 边在电极41与工件W之间施加电压而产生电弧A。此外，从第2喷 嘴47的第2喷出口48喷出包围在电弧A的周围的保护气体。

于是，保护气体沿着多个槽部46向图7中空心箭头的方向流动， 并从第2喷出口48喷出。该喷出的保护气体一边向从电弧A远离的 方向扩散，一边沿着电弧A的表面以螺旋状流动，从而相对于熔池P 的表面，沿着以电弧A为旋转中心旋转的方向、即图7中黑箭头方向 吹拂。

具体的说，如图8所示，相对于工件W(1)及工件W(2)的8 个部位吹拂保护气体，在各部位处的保护气体的流动方向如图8中黑 箭头所示。

此外，通过由在电弧A中流过的电流I的方向(参照图26)和 从工件W的对接部泄漏的磁场B引起的洛伦兹力F，电弧A的前端 侧向等离子焊枪10的行进方向前方弯曲。

在该状态下，通过第1移动机构使等离子焊枪40向接合方向水 平移动。此外，通过第2移动机构使永磁体23S、23N沿着贯通槽33 向接合方向水平移动。于是，确保了足够的焊透深度的熔池P如图8 所示，以在俯视时向着电弧A的前方及后方延伸的方式形成。

此外，通过所吹拂的保护气体，电弧A的行进方向后方侧的、在 图8中由虚线围成的区域中的熔融金属从厚板的工件W(2)向着薄 板的工件W(1)被推动而移动。由此，通过该移动的熔融金属来填 埋薄板的工件W(1)的母材的凹陷部分，同时能够进行良好的焊接。

根据本实施方式，除了上述的第1实施方式～第5实施方式的效 果以外，还能够实现以下的效果。

(6-1)根据本实施方式，通过从第2喷嘴47的第2喷出口48 喷出并以螺旋状流动的保护气体，焊缝宽度能够进一步变宽，从而对 于板宽方向上的等离子焊枪40的目标位置来说更有余量，更加优选 应用上述的磁场强度调整方法。

另外，本发明并不限于上述的各实施方式，在能够达成本发明目 的的范围内的变形、改良等均包括在本发明中。

例如，作为在工件内生成磁场的磁场生成机构，可以采用电磁铁 及永磁体中的任意一种，也可以对这些进行适当的变更。

此外，作为电弧焊接的种类，并不限于等离子弧焊接，例如也可 以是TIG弧焊接。

此外，在第5实施方式及第6实施方式中，通过偏移工件的压夹 位置来调整焊接部的磁场强度，但是并不限于此。也可以通过第1移 动机构来使等离子焊枪的位置相对于压夹的工件在板宽方向上偏移 来调整焊接部的磁场强度。

附图标记的说明

1～6 等离子弧焊接装置(电弧焊接装置)

10，40 等离子焊枪(电弧焊枪)

20 磁场生成部件(磁场生成机构)

22N1，22N2，22S1，22S2 电磁铁(磁场生成机构)

23N，23S 永磁体(磁场生成机构)

32 基座(夹具)

34 压板(夹具)

A 电弧

B 磁场

I 电流

F 洛伦兹力

W 工件