JP2003010970A

JP2003010970A - 溶接トーチ

Info

Publication number: JP2003010970A
Application number: JP2001192733A
Authority: JP
Inventors: Katsu Kodama; 児玉　　克; Hiroshi Iwabuchi; 寛岩渕; Hiroshi Fujimura; 浩史藤村
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2001-06-26
Publication date: 2003-01-15

Abstract

(57)【要約】【課題】消耗電極式ガスシールドアーク溶接等におけ
る溶接トーチにおいて、より簡便な装置で、より適切に
作動させて溶滴移行を確実に行うようにした、実用化可
能のものを提供することを課題とする。【解決手段】溶接トーチ本体内に設けられて溶接ワイ
ヤを案内するワイヤガイドを、これに連結した駆動装置
により揺動させ、溶接トーチ本体出口において溶接ワイ
ヤをその軸線方向に往復動させる様に構成したことによ
り、駆動装置で揺動されるものはワイヤガイドに特定さ
れてその重量が大幅に限定されることとなり、小さな駆
動力で対処可能にすると共に、高サイクルでの往復運動
に対応し、溶接ワイヤを適切に往復動させ、確実な溶滴
移行を実行することが出来るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は消耗電極式ガスシー
ルドアーク溶接等における溶接トーチに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】複数の板状体等を接合する際に採用され
ている、消耗電極式ガスシールドアーク溶接の概要につ
いて、図９及び図１０に基づいて説明する。加えて、溶
接時に生じるスパッダの軽減のために溶接ワイヤに対し
軸方向に振動を加える状況と、この様な振動を加える装
置の概要について、図１１及び図１２に基づいて説明す
る。

【０００３】図９は、消耗電極式ガスシールドアーク溶
接において、溶接トーチを走行台車に取り付けて自動溶
接を行う場合を示す説明図、図１０は、図９の溶接トー
チの先端部でのアーク現象を拡大し、時間経過に伴う変
化をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に示す説明図である。

【０００４】また、図１１は図１０と同様、溶接トーチ
本体の先端部でのアーク現象を拡大し、時間経過に伴う
変化をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に示す説明図、図１２は溶接
ワイヤに軸方向の振動を加える消耗電極式ガスシールド
アーク溶接の一例を示す説明図である。

【０００５】図９において、１は溶接トーチ本体、２は
ワイヤ、３は走行台車、３１は走行台車３の一部で、溶
接トーチ本体１を保持するアーム、３２は走行台車３の
走行をガイドするレール、４はワイヤ送給装置、４１は
ワイヤ送給装置４から溶接トーチ本体１まで溶接ワイヤ
２を誘導すると共に、電力、ガスを供給するコンジット
ケーブル、５は溶接電源、５１はアース線、５２はキャ
ブタイヤケーブル、６はガスボンベ、６１はガスホー
ス、７は被溶接物、７１は溶接ビード、８は被溶接物７
が載置され、また、アース線５１がアースされた定盤、
９は溶接アークである。

【０００６】溶接ワイヤ２は、ワイヤ送給装置４にセッ
トされているワイヤリール４２から繰り出され、同じく
内蔵されている図示省略の送給モータにより、コンジッ
トケーブル４１を介して溶接トーチ本体１に送給され、
さらに、被溶接物７の溶接部に向かって突き出される。

【０００７】溶接電源５はアース線５１、定盤８を通じ
て被溶接物７に、また、キャブタイヤケーブル５２、コ
ンジットケーブル４１、溶接トーチ本体１を通じて溶接
ワイヤ２にそれぞれ電気的に結合されているので、溶接
ワイヤ２と被溶接物７との間に電圧がかかり、溶接アー
ク９が発生する。

【０００８】また、ガスボンベ６に貯蔵されている不活
性ガス、炭酸ガスあるいはこれらの混合ガスが、ガスホ
ース６１、コンジットケーブル４１を通じて溶接トーチ
本体１先端から放出され、溶接アーク９周辺の金属を溶
接中の酸化から防止する。

【０００９】この状態で、溶接線（図９で紙面に鉛直方
向に延びている）と平行に敷設されたガイドレール３２
に沿って走行台車３を移動させることにより、所期の溶
接が完遂する。

【００１０】しかし、ここで溶接トーチ本体１先端部及
び同先端部で生じるアーク現象を拡大し、時間経過に伴
いＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと段階的に変化する状態を示す図１０
を用いて、この消耗電極式ガスシールドアーク溶接にお
いて発生の可能性がある問題点を説明する。なお、図１
０において、２は溶接ワイヤ、２１は溶融ワイヤ、２２
は溶滴、７は被溶接物、７１は溶接ビード、９は溶接ア
ークを示している。

【００１１】図９により説明したように、溶接ワイヤ２
と被溶接物７との間には電圧がかかっているので、溶接
アーク９が発生し、溶接ワイヤ２の先端が溶融して溶融
ワイヤ２１が形成され（図１０中Ａの段階）、これが被
溶接物７表面に移行すると共に、被溶接物７も溶接アー
ク９に曝される部分は溶融して溶接ビード７１を形成す
る。

【００１２】ところが、溶融ワイヤ２１は常に順調に移
行するとは限らず、時としてこの移行に失敗し、溶接ワ
イヤ２の先端に大量の溶融ワイヤ２１が残留することが
あり（図１０中Ｂの段階）、さらに溶融ワイヤ２１から
溶接アーク９が発生する事態になると、電流経路と磁界
の関係によって、溶融ワイヤ２１に対して異常な方向に
力が働き、溶融ワイヤ２１が吹き飛ばされて（図１０中
Ｃの段階）、溶接ビード７１とは異なる所に落下付着す
る（図１０中Ｄの段階）。

【００１３】これがいわゆるスパッタと呼ばれるものの
発生原因の一つで、特にシールドガスとして炭酸ガスを
使用する場合には、大量のスパッタが発生し、溶接部の
美観を著しく損ねると同時に、溶接トーチ本体１先端部
のシールドノズルに付着堆積すると、シールド状態が悪
化し、遂にはブローホールなどの溶接欠陥を誘発するに
到る。

【００１４】従って、このスパッタ発生を防止すること
は消耗電極式ガスシールドアーク溶接技術において長年
の念願であり、同スパッタを軽減する一方法として、図
１１及び図１２に示すように、溶接ワイヤを軸方向に振
動することが考えられるに至った。

【００１５】すなわち図１１は、図１０と同様に溶接ト
ーチ本体１先端部及び同先端部に生じるアーク現象を拡
大してＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄと時間経過に伴う変化を示す説明
図で、溶接ワイヤ２の中心軸方向往復運動の運動方向を
矢印Ｙ１、同溶接ワイヤ２の先端の位置変化を矢印Ｙ
２、そして同溶接ワイヤ２の先端の位置変化を破線Ｗで
それぞれ示している。

【００１６】溶接ワイヤ２の先端は常に溶融しており、
その溶融速度は溶接アーク長さや電源特性に影響される
ので、溶接アーク周辺部の寸法変化は正確には往復運動
のみにはよらないが、ここでは、溶融速度変化は無視し
て描いている。

【００１７】これらの現象を説明すると、まず図１１中
Ａの段階では、図１０で説明したように、溶接ワイヤ２
と被溶接物７との間には電圧がかかっているので、溶接
アーク９が発生し、溶接ワイヤ２先端が溶融して溶融ワ
イヤ２１が形成される。

【００１８】この溶融ワイヤ２１は時間と共に成長する
が、この時溶接ワイヤ２が被溶接物７の方向（矢印Ｙ
１）に動くと、溶融ワイヤ２１に被溶接物７方向の慣性
力が与えられる（図１１中Ｂの段階）。

【００１９】次に溶接ワイヤ２が停止するかあるいは被
溶接物７から離れる方向（矢印Ｙ２）に動くと、溶融ワ
イヤ２１はすでに与えられている慣性力によって溶接ワ
イヤ２先端から容易に離脱し、溶接ビード７１に到達
（図１１中Ｃの段階）し、溶接ビード７１と一体化する
（図１１中Ｄの段階）。

【００２０】ここで溶接ワイヤ２の溶融速度と往復運動
の適切な組み合わせを選べば、溶融ワイヤ２１は、確実
に溶接ワイヤ２先端から溶接ビード７１に移行し、スパ
ッタの発生を防ぐことが出来る。

【００２１】従ってこのメカニズムを利用すべく、従来
から種々の方法で溶接ワイヤの軸方向に往復運動を与え
る試みがなされてきたが、その典型的な一例を図１２に
より説明する。なお、説明が冗長とならないように、先
に説明した図９と同一の部位については図中に同一符号
を付して示し、重複する説明を省略する。

【００２２】３１ａは溶接トーチ本体１の全体を支える
アーム、３３はアーム３１ａと一体化している直動駒、
３４は走行台車３に固定され、前記直動駒３３を案内す
る直動ガイド、３５は駆動モータ、３６はベルト、３７
はブーリと一体化したクランク、３８はクランク３７と
アーム３１ａを連結する連結棒、１９は駆動モータ３５
等を制御する制御ボックスである。

【００２３】ここで溶接トーチ本体１はアーム３１ａの
一端に連結して保持されているが、このアーム３１ａは
他端で直動駒３３と一体化しており、直動駒３３は溶接
トーチ本体１の中心軸と平行に走行台車３上に固定され
た直動ガイド３４に沿って直動可能な構造である為に、
結局、溶接トーチ本体１はその中心軸に沿って直線運動
が可能である。

【００２４】そして、アーム３１ａはその中央位置に連
結された連結棒３８を介してクランク３７と連結されて
おり、クランク３７はベルト３６を介して駆動モータ３
５により回転される機構になっている。

【００２５】従って制御ボックス１９の制御により駆動
モータ３５が回転すると、ベルト３６、クランク３７、
連結棒３８を経てアーム３１ａが直動ガイド３４に沿っ
て移動し、溶接トーチ本体１がその中心軸と平行に往復
運動をすることになる。

【００２６】他方、溶接ワイヤ２は溶接トーチ本体１の
中心軸に沿って送給されているので、溶接ワイヤ２は溶
接トーチ本体１と共にその中心軸に沿って往復運動をす
ることになり、先に述べたスパッタ防止の効果を期待す
ることが出来る。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たように従来のものにおいては、溶接ワイヤがその中心
軸に沿って往復運動させることが可能であるが、溶接ト
ーチ本体の全体を往復運動させるものであるために、溶
接トーチ本体の重量によっては、溶滴移行に適した周波
数で往復運動させることが困難であった。

【００２８】つまり、通常のガスシールドアーク溶接ト
ーチの重量は数百グラムから数キログラムあるが、通常
の溶接条件下での溶滴移行回数は１秒間に５０回から１
００回といわれており、このような高周波数（高サイク
ル）で往復運動させるのは機構の容量寸法、振動、耐久
性などの点で機構上非常に困難であり、実用に到ってい
ないのが実状である。

【００２９】本発明はこのような従来のものにおける問
題点を解消し、より簡便な装置で、より適切に作動させ
て溶滴移行を確実に行うようにした、実用化可能の溶接
トーチを提供することを課題とするものである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した課題を
解決すべくなされたもので、その第１の手段として、溶
接トーチ本体内に溶接ワイヤを案内するワイヤガイドを
設け、同ワイヤガイドに連結した駆動装置により同ワイ
ヤガイドを揺動させ、溶接トーチ本体出口で溶接ワイヤ
をその軸線方向に往復動させるように構成した溶接トー
チを提供するものである。

【００３１】すなわち同第１の手段によれば、溶接トー
チ本体内に設けられて溶接ワイヤを案内するワイヤガイ
ドを、これに連結した駆動装置により揺動させることに
より、溶接トーチ本体出口において溶接ワイヤをその軸
線方向に往復動させる様にしているので、駆動装置で揺
動されるものはワイヤガイドに特定されてその重量が大
幅に限定されることとなり、小さな駆動力で対処可能に
すると共に、高サイクルでの往復運動に対応し、溶接ワ
イヤを適切に往復動させ、確実な溶滴移行を実行するこ
とが出来るようにしたものである。

【００３２】また、第２の手段として、前記第１の手段
において、前記駆動装置は、駆動モータと、同駆動モー
タの回転運動を往復運動に変換するクランク機構を備え
て構成した溶接トーチを提供するものである。

【００３３】すなわち同第２の手段によれば、前記第１
の手段において説明した溶接トーチ本体内に設けられた
ワイヤガイドを揺動させるための駆動装置は、これを駆
動モータと、同駆動モータの回転運動を往復運動に変換
するクランク機構を備えて構成しているので、回転運動
を直線状の運動に変換する簡便で基本的なメカニズムの
採用により、作動の正確性、安定性を確保して、溶接ワ
イヤの往復運動を適切に行い、確実な溶滴移行を実行す
ることが出来るようにしたものである。

【００３４】また、第３の手段として、前記第１の手段
において、前記駆動装置は、前記ワイヤガイドを揺動の
一方向に向けて吸着する電磁石と、他方向に向けて復帰
させるバイアスバネで構成した溶接トーチを提供するも
のである。

【００３５】すなわち同第３の手段によれば、前記第１
の手段において説明した溶接トーチ本体内に設けられた
ワイヤガイドを揺動させるための駆動装置は、これをワ
イヤガイドを揺動の一方向に向けて吸着する電磁石と、
他方向に向けて復帰させるバイアスバネで構成している
ので、極めて簡便、簡素な構造の採用により、作動の正
確性、安定性を確保して、溶接ワイヤの往復運動を適切
に行い、確実な溶滴移行を実行することが出来るように
したものである。

【００３６】また、第４の手段として、前記第１乃至第
３の手段の何れかにおいて、前記駆動装置の動作を制御
する装置を設け、溶接電源における溶接電流増減に基づ
くパルス電流と同期して前記駆動装置を作動するように
構成した溶接トーチを提供するものである。

【００３７】すなわち同第４の手段によれば、前記第１
乃至第３の手段の何れかにおける駆動装置は、その動作
を制御するいわゆる制御装置により制御され、溶接電源
における溶接電流増減に基づくパルス電流と同期して作
動されるので、駆動装置による溶接ワイヤの往復運動に
起因する溶滴移行のタイミングをパルス電流のピンチ効
果と重畳させることにより、溶滴移行をより一層適切に
実行することが出来るようにしたものである。

【００３８】更にまた、第５の手段として、前記第４の
手段において、前記溶接電源における溶接電流増減に代
えて、溶接トーチ本体の近傍に配置した電流量検知セン
サで溶接電流増減を検知し、パルス電流と同期して前記
駆動装置を作動するように構成した溶接トーチを提供す
るものである。

【００３９】すなわち同第５の手段によれば、前記溶接
電流増減に基づくパルス電流は、溶接電源から得ること
に代えて、これを溶接トーチ本体の近傍に配置した電流
量検知センサから得る様にしているので、溶接ワイヤを
往復動させるための基本的な動作を行う溶接トーチ本体
により近い距離で必要なシグナルを得、同シグナルの交
信過程に介在する距離、外乱を極力少なくして、ワイヤ
の往復運動による溶滴移行のタイミングにパルス電流の
ピンチ効果を重畳させることができ、簡便な装置構成に
よる作動の安定性確保の下で、溶滴移行を適切に実行す
ることが出来るようにしたものである。

【００４０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の第１形態につい
て、図１及び図２に基づいて説明する。図１は本実施の
形態における溶接トーチを含む消耗電極式ガスシールド
アーク溶接の全体構成を概略的に示す説明図、図２は図
１の要部の溶接トーチ部を拡大して示す拡大図である。

【００４１】なお、説明が冗長とならない様に、前記図
９、図１２等で説明したものと対応する部位について
は、図中同一の符号を付して示すことにより重複する説
明を省略し、本実施の形態に特有の点を重点的に説明す
る。

【００４２】すなわち、本実施の形態において、１は溶
接トーチ本体、１１は支持台、１２はヒンジ、１３はワ
イヤガイド、１３ａは揺動した後のワイヤガイド、１４
は給電チップ、１５は駆動モータ、１６はベルト、１７
はクランク、１８は連結棒である。

【００４３】溶接トーチ本体１は走行台車３に設けられ
たアーム３１で保持され、ワイヤ送給装置４、コンジッ
トケーブル４１を介して、ガスボンベ６からのシールド
ガス、溶接電源５からの電力、およびワイヤリール４２
からの溶接ワイヤ２が供給されている。

【００４４】溶接トーチ本体１の内部には、溶接トーチ
本体１の一部である支持台１１が設けられ、同支持台１
１に設置されたヒンジ１２によってワイヤガイド１３が
揺動自在に固定されている。

【００４５】溶接トーチ本体１には、駆動モータ１５、
ベルト１６、クランク１７等で構成される駆動装置が固
定されており、駆動モータ１５の回転は、ベルト１６に
よってクランク１７に伝えられる。

【００４６】クランク１７が回転すると、連結棒１８に
よって回転運動は直線状の往復運動に変換されてワイヤ
ガイド１３に伝えられ、同ワイヤガイド１３がヒンジ１
２を中心とした揺動運動をする。

【００４７】また、給電チップ１４が溶接トーチ本体１
内に固定されており、コンジットケーブル４１を介して
供給された溶接ワイヤ２はワイヤガイド１３、給電チッ
プ１４を通じて被溶接物７に向かって送給される。

【００４８】同じく、コンジットケーブル４１を介して
供給された電力は、溶接トーチ本体１、給電チップ１４
を通じて溶接ワイヤ２に給電される。また、コンジット
ケーブル４１を介して供給されたシールドガスは、溶接
トーチ本体１内を通過し、給電チップ１４に設けた通気
孔を通って溶接トーチ本体１先端のノズルから放出され
る。

【００４９】前記の様に構成された本実施の形態におい
て、制御ボックス１９からの指令で駆動モータ１５が回
転すると、ベルト１６を介してクランク１７が回転し、
連結棒１８で連結されているワイヤガイド１３がヒンジ
１２を中心に揺動する。

【００５０】一方、溶接ワイヤ２はワイヤガイド１３内
を通過した後、さらに給電チップ１４を通過して溶接ビ
ード７１に向かって送給されるが、前記したようにワイ
ヤガイド１３が揺動するために、同ワイヤガイド１３の
揺動により溶接ワイヤ２はその軸方向に往復運動をする
ことになる。

【００５１】このワイヤガイド１３の揺動による溶接ワ
イヤ２の軸方向への往復運動により、図１１及び図１２
により説明したと同様に、溶融ワイヤ２１の慣性方向の
動きと溶接ワイヤ２の往復動の相対関係により、溶融ワ
イヤ２１は溶接ワイヤ２先端から容易に離脱し、溶接ビ
ード７１に到達することとなる。

【００５２】すなわち本実施の形態によれば、溶接トー
チ本体１が全体としてその中心軸と平行に往復運動をす
るものではなく、溶接トーチ本体１内に一部分の構成と
して設けられたワイヤガイド１３のみを揺動すれば足り
るので、駆動装置で揺動される重量が大幅に限定されて
小さな駆動力で対処可能にすると共に、高サイクルでの
往復運動に対応可能となり、溶接ワイヤを適切に往復動
させ、確実な溶滴移行を実行することが出来、スパッタ
の少ないガスシールドアーク溶接を実現することが出来
る。

【００５３】しかも、前記駆動装置によるワイヤガイド
１３の揺動は、駆動モータ１５の動きをベルト１６でク
ランク１７に伝え、連結棒１８でワイヤガイド１３を揺
動するという簡便で基本的なメカニズムの採用であり、
これにより作動の正確性、安定性を確保して、低コスト
で確実に作動する好適な装置を得ることが出来たもので
ある。

【００５４】次に本発明の実施の第２形態について図３
及び図４に基づいて説明する。図３は本実施の形態にお
ける溶接トーチを含む消耗電極式ガスシールドアーク溶
接の全体構成を概略的に示す説明図、図４は図３の要部
の溶接トーチ部を拡大して示す拡大図である。

【００５５】なお、説明が冗長とならない様に、前記図
９、図１２、更に実施の第１形態として図１、図２等で
説明したものと対応する部位については、図中同一の符
号を付して示すことにより重複する説明を極力省略し、
本実施の形態に特有の点を重点的に説明する。

【００５６】すなわち、本実施の形態において、１は溶
接トーチ本体、１１は支持台、１２はヒンジ、１３はワ
イヤガイド、１４は給電チップ、１０１は電磁石、１０
２はバイアスバネ、１０３は吸着鉄片である。

【００５７】溶接トーチ本体１は走行台車３に設けられ
たアーム３１で保持され、ワイヤ送給装置４、コンジッ
トケーブル４１を介して、ガスボンベ６からのシールド
ガス、溶接電源５からの電力、およびワイヤリール４２
からの溶接ワイヤ２が供給されている。

【００５８】溶接トーチ本体１はその中央部で約４５度
折れ曲がっており、その内部の端部には、溶接トーチ本
体１の一部である支持台１１が設けられ、同支持台１１
に設置されたヒンジ１２によってワイヤガイド１３が揺
動自在に連結されている。

【００５９】ワイヤガイド１３にはその背中側（図４で
左側）には吸着鉄片１０３が固定され、また、腹部側
（図４で右側）にはバイアスバネ１０２が設けられて、
常時は同バイアスバネ１０２で溶接トーチ本体１の内面
に引き付けられている。また、吸着鉄片１０３に相対す
る溶接トーチ本体１の内面には電磁石１０１が固定され
ている。

【００６０】更に、給電チップ１４が溶接トーチ本体１
内に固定されており、コンジットケーブル４１を介して
供給された溶接ワイヤ２はワイヤガイド１３、給電チッ
プ１４を通って被溶接物７に向かって送給される。

【００６１】同じく、コンジットケーブル４１を介して
供給された電力は、溶接トーチ本体１、給電チップ１４
を通って溶接ワイヤ２に給電される。また、コンジット
ケーブル４１を介して供給されたシールドガスは、溶接
トーチ本体１内を通過し、給電チップ１４に設けた通気
孔を通って溶接トーチ本体１先端のノズルから放出され
る。

【００６２】前記の様に構成された本実施の形態におい
て、制御ボックス１９からの指令で電磁石１０１に電流
が流れると、吸着鉄片１０３が引き付けられる為に、ワ
イヤガイド１３はバイアスバネ１０２の引張り力に逆ら
って図４で左方向に移動するが、電流が切れるとバイア
スバネ１０２によって図４で右方向に引き付けられて復
帰する。

【００６３】このように、電磁石１０１を流れる電流を
断続することによって、ワイヤガイド１３が左右に揺動
するが、このとき溶接ワイヤ２の経路長さが変化する為
に、給電チップ１４から先の溶接ワイヤはその軸方向に
往復運動をすることになり、結果的に、図１１等で説明
したようにスパッタを低減することが出来る。

【００６４】なお、本実施の形態では、溶接トーチ本体
１が中央部で約４５度折れ曲がった例を示したが、溶接
トーチ本体１を折れ曲げさせることの目的は、ワイヤガ
イド１３揺動時に、溶接ワイヤ２の経路長さを変化させ
ることにあり、折り曲げ角度は必ずしも４５度に限定さ
れるものではない。

【００６５】また、ワイヤガイド１３を揺動するいわゆ
る駆動装置として、電磁石１０１による吸着とバイアス
バネ１０２による復帰による方式を示したが、これに限
定されず、例えばバイアスバネ１０２の代わりに別の電
磁石を設け、前記電磁石１０１と交互に電流を断続させ
る方法や、ワイヤガイド１３と一体化している吸着鉄片
を永久磁石に換え、電磁石を流れる電流の方向を反転さ
せることによって吸着、反発を行わせる方法などで代え
ることも出来る。

【００６６】次に本発明の実施の第３形態について図５
及び図６に基づいて説明する。図５は本実施の形態にお
ける溶接トーチを含む消耗電極式ガスシールドアーク溶
接の全体構成を概略的に示す説明図、図６は時間の経過
と共に変化する２つの状態変化を対比して示す説明図
で、（ａ）は溶接電流の時間変化の説明図、（ｂ）は溶
接トーチ本体の先端部でのアーク現象を拡大し、時間経
過に伴う変化をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に示す説明図であ
る。

【００６７】なお、説明が冗長とならない様に、前記図
９、図１２、実施の第１形態に関する図１、図２、ま
た、実施の第２形態に関する図３、図４等で説明したも
のと対応する部位については、図中同一の符号を付して
示すことにより重複する説明を極力省略し、本実施の形
態に特有の点を重点的に説明する。

【００６８】図６（ｂ）に示すように、一般に、消耗電
極式ガスシールドアーク溶接の溶融ワイヤ２１の移行
は、溶融ワイヤ２１の重力が表面張力よりも大きくなっ
た場合に移行するが、溶融ワイヤ２１が比較的細く、電
流密度が高い場合には、電流のピンチ効果がより大きく
寄与すると云われている。

【００６９】つまり、溶融ワイヤ２１中を流れる電流は
その電磁気的特性のため互いに引き付けあうが、その結
果として溶融ワイヤ２１を縊り出すことになり、これが
ピンチ効果とよばれ、当然溶接電流が大きいほどその効
果も大きくなる。

【００７０】消耗電極式ガスシールドアーク溶接では、
溶融ワイヤ２１の移行を安定化するために、このピンチ
効果を積極的に利用する場合があり、一般にパルス電流
溶接とかパルスアーク溶接とか呼ばれている。具体的に
は、溶融ワイヤ２１の量が適当に大きくなった時点を見
計らって瞬間的に溶接電流を大きくして強制的に溶融ワ
イヤ２１を離脱させようとするものである。

【００７１】本実施の形態は、前記実施の第１形態、及
び第２形態において、溶接ワイヤ２をその軸方向に揺動
させる事によって溶融ワイヤ２１の移行を安定化させた
ものを基調とし、これにパルス電流溶接のピンチ効果を
重畳させる事によって、溶融ワイヤ２１の移行をさらに
安定化させようとするものである。

【００７２】すなわち、図６に示すように、溶融ワイヤ
２１が時間と共に成長し、この時溶接ワイヤ２が被溶接
物７の方向（矢印Ｙ１）に動くと、溶融ワイヤ２１に被
溶接物７方向の慣性力が与えられる（Ｂ段階）。

【００７３】次に溶接ワイヤ２が被溶接物７から離れる
方向（矢印Ｙ２）に動くと、溶融ワイヤ２１はすでに与
えられている慣性力によって溶接ワイヤ２先端から離脱
しようとする。

【００７４】一方、溶接電流はベースとしてはワイヤ溶
融に十分な程度の電流値が流れているが、この溶融ワイ
ヤ２１が適当に成長したワイヤ揺動の折り返し点である
Ｄ段階にタイミングを合せて溶接電流を大きくすればピ
ンチ効果とあいまって溶滴移行を確実にする事が出来
る。

【００７５】従って本実施の形態においては、図５に示
す様に、制御ボックス１９からの出力を、ワイヤガイド
１３を揺動駆動する駆動装置である電磁石１０１に伝え
る動力線１９１と、溶接電源５からの溶接電流制御信号
を制御ボックス１９に伝える信号線１９２を新たに設け
ている。

【００７６】すなわち、溶接電源５でパルス制御機能を
持つものは、いずれの場合も、内蔵した制御回路によ
り、溶接電流増減の為の信号を発生させているので、こ
の信号を取り出し、信号線１９２で制御ボックス１９に
伝える。

【００７７】制御ボックス１９では、伝達された溶接電
流増減信号を基準に、図示省略のタイマーによるタイマ
ー機能と、電磁石１０１に対する電力の供給とを組み合
わせる事によって、図６（ａ）、（ｂ）に示した様にパ
ルス電流に同期させて溶接ワイヤ２を揺動させる。

【００７８】かくして本実施の形態によれば、電磁石１
０１等により揺動駆動され、軸方向に往復動する溶接ワ
イヤが、この往復運動に起因して溶滴移行を行うタイミ
ングに前記ピンチ効果が重畳され、より安定な溶融ワイ
ヤ２１の移行を実現する事が出来る。

【００７９】なお、ここでは駆動装置として、前記実施
の第２形態に当たる電磁石１０１等を用いる例として説
明したが、同駆動装置は前記実施の第１形態に相当する
駆動モータ１５等を用いることが出来ることは勿論であ
る。

【００８０】次に本発明の実施の第４形態について図７
及び図８に基づいて説明する。図７は本実施の形態にお
ける溶接トーチを含む消耗電極式ガスシールドアーク溶
接の全体構成を概略的に示す説明図、図８は図７の要部
の溶接トーチ部を拡大して示す拡大図である。

【００８１】本実施の形態は、前記実施の第３形態にお
いて、溶接電流制御信号を溶接電源５から供給されてい
たのに代えて、これを他の箇所から得るようにしたもの
であり、その余については前記実施の第３形態と同一で
ある。

【００８２】従って、説明が冗長とならない様に、前記
実施の第３形態に関する図５、図６等に基づく説明で同
一部分は全面的に援用し、同一構造部位については、図
中同一の符号を付して示すことにより重複する説明を極
力省略し、本実施の形態に特有の点を重点的に説明す
る。

【００８３】本実施の形態において、１０４は例えば磁
気センサーなどで構成され、溶接トーチ本体１に隣接し
て設けられた電流量検知センサー、１９３は電流量検知
センサー１０４の情報を制御ボックス１９に伝える信号
線である。

【００８４】電流量検知センサー１０４は例えば磁気セ
ンサーなどによって溶接電流の増減を検知し、信号線１
９３によって制御ボックス１９に情報を伝達すれば、制
御ボックス１９は前記実施の第３形態と同様に電磁石１
０１を制御し、結果としてパルス電流に同期して溶接ワ
イヤ２を軸方向に往復動するので溶融ワイヤ２１の移行
を安定化できる。

【００８５】前記実施の第３形態では溶接電流の増減情
報を溶接電源５からもらう為、長尺な信号線１９２を必
要とし、さらには溶接電源５の型式に応じて信号の受け
取り方法を合せなおす必要があったが、本実施の形態で
は自前の電流量検知センサー１０４によりこれらの煩雑
さを避ける事が出来る。

【００８６】すなわち、本実施の形態によれば、溶接ト
ーチ本体１により近い距離で必要なシグナルを得るの
で、信号線１９３は短く、シグナルの交信過程に介在す
る距離、外乱を極力少なくした簡便な装置構成により作
動の安定性を確保して、溶滴移行を適切に実行すること
が出来るようにしたものである。

【００８７】なお、本実施の形態においても前記実施の
第３形態と同様に駆動装置として実施の第２形態に当た
る電磁石１０１等を用いる例として説明したが、同駆動
装置は前記実施の第１形態に相当する駆動モータ１５等
を用いることが出来ることは勿論である。

【００８８】以上、本発明を図示の実施の形態について
説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、
本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えて
よいことはいうまでもない。

【００８９】

【発明の効果】以上、本出願の請求項１に記載の発明に
よれば、溶接トーチ本体内に溶接ワイヤを案内するワイ
ヤガイドを設け、同ワイヤガイドに連結した駆動装置に
より同ワイヤガイドを揺動させ、溶接トーチ本体出口で
溶接ワイヤをその軸線方向に往復動させるようにして溶
接トーチを構成しているので、駆動装置で揺動されるも
のはワイヤガイドに特定されてその重量が大幅に限定さ
れることとなり、小さな駆動力で対処可能にすると共
に、高サイクルでの往復運動に対応し、溶接ワイヤを適
切に往復動させ、確実な溶滴移行を実行することが出
来、実用化可能な好適な溶接トーチを得ることが出来た
ものである。

【００９０】また、請求項２に記載の発明によれば、前
記請求項１に記載の発明において、前記駆動装置は、駆
動モータと、同駆動モータの回転運動を往復運動に変換
するクランク機構を備えて溶接トーチを構成しているの
で、回転運動を直線状の運動に変換する簡便で基本的な
メカニズムの採用により、作動の正確性、安定性を確保
して、溶接ワイヤの往復運動を適切に行い、確実な溶滴
移行を実行することが出来、実用化可能な好適な溶接ト
ーチを得ることが出来たものである。

【００９１】また、請求項３に記載の発明によれば、前
記請求項１に記載の発明において、前記駆動装置は、前
記ワイヤガイドを揺動の一方向に向けて吸着する電磁石
と、他方向に向けて復帰させるバイアスバネで溶接トー
チを構成しているので、極めて簡便、簡素な構造の採用
により、作動の正確性、安定性を確保して、溶接ワイヤ
の往復運動を適切に行い、確実な溶滴移行を実行するこ
とが出来、実用化可能な好適な溶接トーチを得ることが
出来たものである。

【００９２】また、請求項４に記載の発明によれば、前
記請求項１乃至３の何れかに記載の発明において、前記
駆動装置の動作を制御する装置を設け、溶接電源におけ
る溶接電流増減に基づくパルス電流と同期して前記駆動
装置を作動するように溶接トーチを構成しているので、
駆動装置による溶接ワイヤの往復運動に起因する溶滴移
行のタイミングをパルス電流のピンチ効果と重畳させる
ことにより、溶滴移行をより一層適切に実行することが
出来、実用化可能な好適な溶接トーチを得ることが出来
たものである。

【００９３】更にまた、請求項５に記載の発明によれ
ば、前記請求項４に記載の発明において、前記溶接電源
における溶接電流増減に代えて、溶接トーチ本体の近傍
に配置した電流量検知センサで溶接電流増減を検知し、
パルス電流と同期して前記駆動装置を作動するように溶
接トーチを構成しているので、溶接ワイヤを往復動させ
るための基本的な動作を行う溶接トーチ本体により近い
距離で必要なシグナルを得、同シグナルの交信過程に介
在する距離、外乱を極力少なくして、ワイヤの往復運動
による溶滴移行のタイミングにパルス電流のピンチ効果
を重畳させることができ、簡便な装置構成による作動の
安定性確保の下で、溶滴移行を適切に実行することが出
来、実用化可能な好適な溶接トーチを得ることが出来た
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の第１形態に係る溶接トーチ含む
消耗電極式ガスシールドアーク溶接の全体構成を概略的
に示す説明図である。

【図２】図１の要部の溶接トーチ部を拡大して示す拡大
図である。

【図３】本発明の実施の第２形態に係る溶接トーチを含
む消耗電極式ガスシールドアーク溶接の全体構成を概略
的に示す説明図である。

【図４】図３の要部の溶接トーチ部を拡大して示す拡大
図である。

【図５】本発明の実施の第３形態に係る溶接トーチを含
む消耗電極式ガスシールドアーク溶接の全体構成を概略
的に示す説明図である。

【図６】時間の経過と共に変化する２つの状態変化を対
比して示す説明図で、（ａ）は溶接電流の時間変化の説
明図、（ｂ）は溶接トーチ本体の先端部でのアーク現象
を拡大し、時間経過に伴う変化をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に
示す説明図である。

【図７】本発明の実施の第４形態に係る溶接トーチを含
む消耗電極式ガスシールドアーク溶接の全体構成を概略
的に示す説明図である。

【図８】図７の要部の溶接トーチ部を拡大して示す拡大
図である。

【図９】消耗電極式ガスシールドアーク溶接において、
溶接トーチを走行台車に取り付けて自動溶接を行う場合
を示す説明図である。

【図１０】図９の溶接トーチの先端部でのアーク現象を
拡大し、時間経過に伴う変化をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に示
す説明図である。

【図１１】溶接トーチ本体の先端部でのアーク現象を拡
大し、時間経過に伴う変化をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に示す
説明図である。

【図１２】溶接ワイヤに軸方向の振動を加える消耗電極
式ガスシールドアーク溶接の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１溶接トーチ本体２溶接ワイヤ３走行台車４ワイヤ送給装置５溶接電源６ガスボンベ７被溶接物７ａ被溶接物８定盤９溶接アーク１１支持台１２ヒンジ１３ワイヤガイド１３ａワイヤガイド１４給電チップ１５駆動モータ１６ベルト１７クランク１８連結棒１９制御ボックス２１溶融ワイヤ２２溶滴３１アーム３１ａアーム３２ガイドレール３３直動駒３４直動ガイド３５駆動モータ３６ベルト３７クランク３８連結棒４１コンジットケーブル４２ワイヤリール５１アース線５２キャブタイヤケーブル６１ガスホース７１溶接ビード１０１電磁石１０２バイアスバネ１０３吸着鉄片１０４電流量検知センサー１９１動力線１９２信号線１９３信号線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤村浩史長崎市深堀町五丁目717番地１長菱エンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 4E001 AA04 DE04 LD20 MB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接トーチ本体内に溶接ワイヤを案内す
るワイヤガイドを設け、同ワイヤガイドに連結した駆動
装置により同ワイヤガイドを揺動させ、溶接トーチ本体
出口で溶接ワイヤをその軸線方向に往復動させるように
構成したことを特徴とする溶接トーチ。
【請求項２】前記駆動装置は、駆動モータと、同駆動
モータの回転運動を往復運動に変換するクランク機構を
備えて構成したことを特徴とする請求項１に記載の溶接
トーチ。
【請求項３】前記駆動装置は、前記ワイヤガイドを揺
動の一方向に向けて吸着する電磁石と、他方向に向けて
復帰させるバイアスバネで構成したことを特徴とする請
求項１に記載の溶接トーチ。
【請求項４】前記駆動装置の動作を制御する装置を設
け、溶接電源における溶接電流増減に基づくパルス電流
と同期して前記駆動装置を作動するように構成したこと
を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の溶接トー
チ。
【請求項５】前記溶接電源における溶接電流増減に代
えて、溶接トーチ本体の近傍に配置した電流量検知セン
サで溶接電流増減を検知し、パルス電流と同期して前記
駆動装置を作動するように構成したことを特徴とする請
求項４に記載の溶接トーチ。