JP2001138054A - 交流tig溶接方法 - Google Patents
交流tig溶接方法Info
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Abstract
難い継ぎ手においても、十分な溶け込み深さと十分な幅
と美観を有するウロコビードを得られる交流TIG溶接
方法を提供する。 【解決手段】逆極性電流期間と正極性電流期間の比率の
変更が可能な交流アーク溶接電源3と、溶接トーチ5を
その先端に取り付けたロボット2を用いる交流TIG溶
接方法において、逆極性電流期間と正極性電流期間の前
記比率を、前記ロボット2による溶接トーチ5の動作に
同期して変更するものである。
Description
ガスアーク溶接(以後TIG溶接という)を用いたアル
ミニウムまたはアルミニウム合金(以後アルミニウム等
という)の溶接方法に関するものである。
は、良好な溶着部を得るために表面の酸化皮膜を破壊す
る(クリーニング)する手段として、電極側を正電位と
する逆極性の成分を含む交流アーク溶接電源が用いられ
る。TIG溶接の交流アーク溶接では、逆極性(電極側
が正電位)の場合にはアークが広がり溶け込みが浅くな
り、正極性(電極側が負電位)の場合にはアークが絞ら
れ溶け込みが深くなるという現象が知られている。とこ
ろで、人手作業によるアルミニウム等のTIG溶接で
は、ウロコを1枚1枚重ねたようなビード(以後ウロコ
ビードという)が形成されるが、自動2輪車の業界で
は、このウロコビードが需要者に好まれるため、産業用
ロボットでTIG溶接を行う場合でも、意識的にウロコ
ビードを形成することが求められている。ウロコビード
を美しく形成するためには、一枚一枚のウロコを十分に
冷却する必要があるが、十分に冷却すると溶け込みが不
足する場合がある。図7は、背切りと呼ばれる突き合わ
せ溶接継ぎ手(以後背切り継ぎ手という)を示す断面図
である、背切り継ぎ手は母材Aの端部を階段状に折り曲
げて、母材Bの端部と重ねた継ぎ手である。このような
背切り継ぎ手においては、溶け込みを得るのが非常に困
難な場合がある。本発明者は、背切り継ぎ手で、美しい
ウロコビードと深い溶け込みを得るために、電極を溶接
対象のワークに対して上下方向にウィービングさせ、こ
のウィービングに同期して、フィラワイヤの送給速度お
よび溶接電流を変化させる交流TIG溶接方法を採用し
た。電極がワークに接近した位置にある時に、高い電流
で溶け込みを確保し、電極がワークから離れた位置にあ
る時に、低い電流で冷却し、ウロコビードを得ることを
目的としている。
IG溶接方法では次のような問題があった。溶接対象の
ワークが鋳物のように溶けにくい材質の場合は、正極性
電流の期間の比率を大きくして溶け込み深さを確保する
ようにすると、アーク幅が狭くなることにより、ウロコ
ビード幅が狭くなるという問題があった。またクリーニ
ング量が少なくなり、ビードに光沢が無くなるという問
題もあった。逆に、ウロコビード幅を広げてビードの光
沢を得るために、正極性電流の期間の比率を小さくする
と、今度は溶け込み深さが得られないと言う問題があっ
た。そこで、本発明は背切り継ぎ手のように十分な溶け
込み深さが得難い継ぎ手においても、十分な溶け込み深
さと十分な幅と美観を有するウロコビードを得られる交
流TIG溶接方法を提供することを目的とする。
めに、本発明は逆極性電流期間と正極性電流期間の比率
の変更が可能な交流アーク溶接電源と、溶接トーチをそ
の先端に取り付けたロボットを用いる交流TIG溶接方
法において、逆極性電流期間と正極性電流期間の前記比
率を、前記ロボットによる前記溶接トーチの動作に同期
して変更するものである。また、前記溶接トーチの動作
が溶接対象のワークに対して上下方向のウィービング動
作であり、前記溶接トーチが前記ワークに接近した位置
にある時は正極性電流期間の比率が高く、前記溶接トー
チが前記ワークから遠ざかった位置にある時は逆極性電
流期間の比率が高くなるように変更するものである。ま
た、フィラワイヤの送給速度を前記溶接トーチの動作に
同期して変更するものである。また、前記溶接トーチが
前記ワークに接近した位置にあり、かつフィラワイヤの
送給が停止している時に正極性電流期間の比率を高くす
るものである。
て説明する。図1は本発明の実施に使用する溶接装置の
構成図であり、図2は図1に示す溶接装置の制御ブロッ
ク図である。図において1はロボットコントローラであ
り、2はロボットであり、3は交流TIG溶接電源であ
り、4はフィラワイヤ送給装置であり、5はロボット2
の先端に取り付けられたTIG溶接トーチである。ロボ
ットコントローラ1はロボット2に電力と制御信号を送
り、ロボット2を所定の動作プログラムにしたがって動
作させるともに、交流TIG溶接装置3に溶接電流のO
N/OFFと溶接電流の大小を制御する溶接電流指令と
溶接電流の正極性の期間と逆極性の期間の比率つまり電
源EN(=electrode negative) 比率を変更する電源E
N比率指令を交流TIG溶接電源3に送って交流TIG
溶接電源3を制御する。またロボットコントローラ1は
フィラワイヤ送給装置4にワイヤ送給速度指令を送っ
て、TIG溶接トーチ5に送給するフィラワイヤの送給
速度の緩急を制御する。交流TIG溶接電源3はロボッ
トコントローラ1から前記溶接電流指令と前記電源EN
比率指令に応じてTIG溶接トーチ5に溶接電流を送
る。
図3は電源EN比率の大小を説明する電流波形を示す図
であり、上が電源EN比率大の時の電流波形であり、中
央が電源EN比率小の時の電流波形であり、下が電源E
N比率中の時の電流波形である。図においてENはTI
G溶接トーチ5の電極が負電位の状態つまり正極性の状
態であり、EPはelectrode positiveつまり逆極性の状
態を示している。交流溶接電源の電流は一定周期で正極
性と逆極性が切り替り、正極性の期間と逆極性の期間の
合計は前記周期に一致するので一定である。電源EN比
率大の状態では正極性の電流が流れる期間が長く、電源
EN比率小の状態では逆極性の電流が流れる期間が長
い。
TIG溶接方法を説明するタイムチャートであり、上か
らTIG溶接トーチ5の電極の位置、溶接電流の大小、
フィラワイヤの送給速度および電源EN比率の変化を時
間軸を揃えて示している。TIG溶接トーチ5はロボッ
ト2の動作によって、一定周期で上下にウィービング動
作する。ここで、上下とは溶接対象のワークに対して上
下の意味であり、上とはTIG溶接トーチ5が前記ワー
クに対して離間した位置であり、下とは前記ワークに接
近した位置のことである。また、TIG溶接トーチ5は
前記ウィービング動作の上端と下端に達すると、所定の
時間の間、動作を止めて一定の高さ(つまり、母材と距
離)を保っている。溶接電流はTIG溶接トーチ5が
下、つまり前記ワークに接近した位置にある時は大き
く、上に来た時は小さくなるように制御される。溶融金
属を周期的に冷却してウロコビードを作るためである。
フィラワイヤ送給速度はTIG溶接トーチ5が下、つま
り前記ワークに接近した位置にある時は送給され、上に
来た時は停止するようにに制御される。電源EN比率は
TIG溶接トーチ5が下、つまり前記ワークに接近した
位置にある時は大きく、上に来た時は小さくなるように
制御される。溶接電流大、フィラワイヤ送給速度大およ
び電源EN比率大となるタイミングはそれぞれ異なる。
溶接電流が大になる時間は最も長く、TIG溶接トーチ
5が上から下に向かう途中で小から大になり、下から上
にたどり付いた時点で小にもどる。フィラワイヤ送給速
度大および電源EN比率大の時間はほぼ同じである。電
源EN比率大となる期間はTIG溶接トーチ5が下にあ
る期間と一致する。フィラワイヤ送給速度大となるタイ
ミングは電源EN比率大となるタイミングに対して所定
時間遅れる。これは、フィラワイヤの送給を開始するタ
イミングが早いと、フィラワイヤが背切り継ぎ手の底に
当たり、フィラワイヤがアークを浴びる状態になり、母
材に直接アークが届かず、溶け込みが浅くなるためであ
る。そのため、前記所定時間の間はTIG溶接トーチ5
が下にあって、フィラワイヤ送給が停止して、かつ電源
EN比率が大となって母材を溶かしているわけである。
TIG溶接方法を説明するタイムチャートである。前記
第1の実施例では溶接電流の大小を矩形のパターンで変
化させていたので、溶融金属の冷却が急速に行われ、そ
のためにウロコビードの表面に光沢が出ない場合があ
る。この第2の実施例はこの点を改善するものであり、
溶接電流を小から大へ移行する時は急勾配で立ち上げ、
大から小へ移行する時は緩い勾配で下げてゆき、溶融金
属が緩やかに冷却するようにしたところにその特徴があ
る。また溶け込みを、より確実に得るために電源EN比
率を大中小の3段階に変化させている点も特徴である。
電源EN比率が大で、かつ溶接電流大の状態が連続する
とトータルの入熱量が過大になるので、これを防ぐため
である。なお、必要な溶け込み深さを得るために、完全
な正極性つまり電源EN比率100%の電流を与える場
合もある。
TIG溶接方法を説明するタイムチャートである。前記
第1および第2の実施例ではフィラワイヤの送給速度を
単純な矩形のパターンで変化させていたので、フィラワ
イヤの送給に対して溶融が間に合わずフィラワイヤが母
材を突き破る場合がある。この第3の実施例はこの点を
改善するものであり、フィラワイヤを高速で送給した
後、送給速度を非常に低速にしてフィラワイヤを確実に
溶融して、その後送給速度を中速にするところにその特
徴がある。また、前記第1および第2の実施例に比べて
フィラワイヤ送給開始のタイミングを早めにして、フィ
ラワイヤと母材の融合不良の防止を図っているところに
も特徴がある。このように構成されているので、本発明
の交流TIG溶接方法では、 TIG溶接トーチ5が下
の位置にある時は、高い溶接電流と大きなEN比率によ
り、母材に十分な溶け込みが得られ、逆にTIG溶接ト
ーチ5が上の位置にある時に、溶接電流をベースとし、
電源のEN率を小として、低い電流でウロコビードの冷
却を行いながら、クリーニングを効かせ、美しいウロコ
ビードが得られる。
発明により、アルミニウム等のTIG溶接において、背
切り継ぎ手のように溶け込みを得るのが困難な継ぎ手に
対しても、十分な溶け込みを確保しながら、美しいウロ
コビードを得ることが可能となった。
る。
図である。
法を説明するタイムチャートである。
法を説明するタイムチャートである。
法を説明するタイムチャートである。
IG溶接電源 4:フィラワイヤ送給装置 5:TIG溶接トーチ
Claims (4)
- 【請求項1】 逆極性電流期間と正極性電流期間の比率
の変更が可能な交流アーク溶接電源と、溶接トーチをそ
の先端に取り付けたロボットを用いる交流TIG溶接方
法において逆極性電流期間と正極性電流期間の前記比率
を、前記ロボットによる前記溶接トーチの動作に同期し
て変更することを特徴とする交流TIG溶接方法。 - 【請求項2】 前記溶接トーチの動作が溶接対象のワー
クに対して上下方向のウィービング動作であり、前記溶
接トーチが前記ワークに接近した位置にある時は正極性
電流期間の比率が高く、前記溶接トーチが前記ワークか
ら遠ざかった位置にある時は逆極性電流期間の比率が高
くなるように変更することを特徴とする請求項1に記載
の交流TIG溶接方法。 - 【請求項3】 フィラワイヤの送給速度を前記溶接トー
チの動作に同期して変更することを特徴とする請求項1
または請求項2に記載の交流TIG溶接方法。 - 【請求項4】 前記溶接トーチが前記ワークに接近した
位置にあり、かつフィラワイヤの送給が停止している時
に正極性電流期間の比率を高くすることを特徴とする請
求項1から請求項3のいずれかに記載の交流TIG溶接
方法。
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JP31883299A JP4029310B2 (ja) | 1999-11-09 | 1999-11-09 | 交流tig溶接方法 |
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002361421A (ja) * | 2001-06-05 | 2002-12-18 | Yaskawa Electric Corp | ワイヤ送給装置、交流tig溶接装置及び交流tig溶接方法 |
US7291807B2 (en) | 2002-05-13 | 2007-11-06 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | TIG welding equipment and TIG welding method |
JP2010253533A (ja) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Bab-Hitachi Industrial Co | Tig溶接装置 |
CN102689085A (zh) * | 2012-06-07 | 2012-09-26 | 中国东方电气集团有限公司 | 一种用于大型精密设备焊接的自主移动式抖动热丝tig焊机器人系统 |
CN105710510A (zh) * | 2014-12-04 | 2016-06-29 | 中国核工业二四建设有限公司 | 一种适用于不锈钢板对接焊缝的焊接系统 |
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-
1999
- 1999-11-09 JP JP31883299A patent/JP4029310B2/ja not_active Expired - Fee Related
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