JP2006175458A - 消耗電極式アーク溶接方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 フィラワイヤの送給開始時における送給速度を制御することにより、溶接作業全体の作業性を向上させ、良好な溶接品質を確保できるようにする。
【解決手段】 消耗電極ワイヤ７の先端を母材１１に近接させ、消耗電極ワイヤ７の先端から母材１１の表面に向けたアークを発生させる。そして、このアークによる発熱で母材１１の溶接部位に溶融池１２を形成する。次に、溶融池１２に向けてフィラワイヤ１０を送給し始めるときに、フィラワイヤ１０の送給速度を最初は遅い速度に抑え、その後に正規の速度まで段階的に増速させる。このため、フィラワイヤ１０の先端部が溶融池１２の底部に接触するよりも十分に早い段階で、送給速度の遅いフィラワイヤ１０内にフィラ電流を流すことができ、このときの通電加熱によりフィラワイヤ１０の加熱温度を高めるようにする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、例えば消耗電極ワイヤとフィラワイヤとを用いて溶接作業を行うようにした消耗電極式アーク溶接方法及びその装置に関する。

一般に、消耗電極ワイヤとフィラワイヤとからなる２本の溶接ワイヤを用いて溶接作業を行うようにした消耗電極式アーク溶接方法及びその装置は知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

この種の従来技術による消耗電極式アーク溶接装置では、まず、溶接作業を開始するときに消耗電極ワイヤと溶接対象物との間に大きな電流を流してアークを発生させ、このアークにより溶接対象物を消耗電極ワイヤの先端側と共に溶融させて溶接対象物上に溶融池を形成する。

そして、その後（作業開始の数秒後に）は、この溶融池に向けてフィラワイヤ供給装置からフィラワイヤを送給し、該フィラワイヤの先端側を溶融池内で溶融させることにより溶融金属量を増加させ、高速、高効率な溶接作業を実現するものである。

このため、前記消耗電極ワイヤとフィラワイヤとを用いた溶接作業は、例えば消耗電極ワイヤのみを用いた溶接作業に比較してワイヤの溶融速度を速めることができ、溶接時の作業性を向上することができるという利点がある。

一方、他の溶接方法として非消耗電極を用いるアーク溶接方法も知られている。この溶接方法は、非消耗電極と溶接対象物との間のアーク形成部にフィラワイヤを送給し、これに同期した電流を非消耗電極に流すことにより前記アーク形成部にアークを形成しつつ、このアークにより溶接対象物をフィラワイヤの先端側と共に溶融させて溶接作業を行うものである（例えば、特許文献３参照）。

そして、この非消耗電極式アーク溶接方法では、最初のフィラワイヤ供給時に先端が溶接対象物に一旦接触すると、フィラワイヤの送給を停止させ、非消耗電極への通電によりアークを発生させてフィラワイヤの先端部を溶融した後に、実際の溶接作業のためにフィラワイヤを正規の送給速度でアーク形成部に向けて送給するようにしている。

特開２００４−１４８３７０号公報 特開２００４−１４８３７１号公報 特開平５−２００５５５号公報

ところで、上述した従来技術（特許文献１，２）では、溶接作業の開始時にフィラワイヤを溶接対象物の溶融池に向けて送給するときに、このフィラワイヤは加熱が不十分なままの状態で送給され、フィラワイヤの先端部は、加熱によって軟化、溶融される前に溶融池内へと導かれることがある。

そして、このような場合のフィラワイヤは、その先端部が溶融池の底部に直に接触し、このときにフィラワイヤ内を流れるフィラ電流の起電力による磁束等の影響を受けて座屈され、さらにはせん断される。このため、せん断されたフィラワイヤの一部は、破片となって溶接ビート上に残ったり、溶接ノズルの先端に付着したりする等の不具合が発生する。

そして、せん断されたフィラワイヤの破片が溶接ビート上に残った場合には、溶接部の外観が悪くなるので、この破片を取除く作業が必要となる。このために、結果として作業工数が増加することになり、溶接作業全体の作業性を向上させることができないという問題がある。

また、せん断されたフィラワイヤの破片が溶接ノズルの先端に付着した場合には、溶接ノズルへのスパッタ付着を助長し、シールドガスによるシールド性が低下する原因となり、溶接欠陥が発生し易くなる等、溶接品質の低下を招くという問題がある。

一方、他の従来技術（特許文献３）による非消耗電極式アーク溶接方法では、最初のフィラワイヤ供給時に先端が溶接対象物に接触すると、フィラワイヤの送給を一旦停止させるようにし、これによって、フィラワイヤの先端部が座屈されたり、せん断されたりするのを防止するようにしている。

しかし、消耗電極ワイヤとフィラワイヤとからなる２本の溶接ワイヤを用いて溶接作業を行う場合には、前述の如く非消耗電極を用いたアーク溶接に比較して溶接速度が速く、単位時間当たりの溶融金属量も大きく増大するものである。

このため、他の従来技術によるフィラワイヤの送給方法を、消耗電極式アーク溶接方法に適用したとしても、溶接開始時にフィラワイヤの送給を一旦停止させた状態で、フィラワイヤの先端部が座屈されたり、せん断される等の問題が生じる虞れがある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、フィラワイヤの送給開始時における送給速度を制御することにより、溶接作業全体の作業性を向上でき、良好な溶接品質を確保することができるようにした消耗電極式アーク溶接方法及びその装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、溶接対象物と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させて該電極ワイヤと溶接対象物を溶融させつつ、フィラワイヤ供給手段から前記溶接対象物の溶融池に向けてフィラワイヤを送給してなる消耗電極式アーク溶接方法に適用される。

そして、請求項１の発明が採用する溶接方法の特徴は、前記溶融池に対する前記フィラワイヤの送給を開始するときに該フィラワイヤの送給速度を、予め決められた所定の送給速度まで段階的に増速させるようにしたことにある。

また、請求項２の発明によると、前記フィラワイヤ供給手段は、前記フィラワイヤを溶融池に向けて送給するフィラ供給モータを有し、前記溶融池に対するフィラワイヤの送給開始時には、前記フィラ供給モータへの駆動信号を段階的に制御することによって、前記フィラワイヤの送給速度を段階的に増速させるようにしている。

一方、請求項３の発明が採用する溶接方法の特徴は、前記溶融池に対する前記フィラワイヤの送給を開始するときに該フィラワイヤの送給速度を、予め決められた所定の送給速度まで徐々に増速させるようにしたことにある。

また、請求項４の発明によると、前記フィラワイヤ供給手段は、前記フィラワイヤを溶融池に向けて送給するフィラ供給モータを有し、前記溶融池に対するフィラワイヤの送給開始時には、前記フィラ供給モータへの駆動信号を漸次増大させることによって、前記フィラワイヤの送給速度を徐々に増速させるようにしている。

一方、請求項５の発明は、溶接対象物と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させて該電極ワイヤと溶接対象物を溶融させつつ、フィラワイヤ供給手段から前記溶接対象物の溶融池に向けてフィラワイヤを送給してなる消耗電極式アーク溶接装置において、前記フィラワイヤ供給手段には、前記溶融池に対する前記フィラワイヤの送給を開始するときに該フィラワイヤの送給速度を、予め決められた所定の送給速度まで段階的に増速させる手段を設ける構成としたことにある。

また、請求項６の発明は、溶接対象物と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させて該電極ワイヤと溶接対象物を溶融させつつ、フィラワイヤ供給手段から前記溶接対象物の溶融池に向けてフィラワイヤを送給してなる消耗電極式アーク溶接装置において、前記フィラワイヤ供給手段には、前記溶融池に対する前記フィラワイヤの送給を開始するときに該フィラワイヤの送給速度を、予め決められた所定の送給速度まで徐々に増速させる手段を設ける構成としたことにある。

上述の如く、請求項１に記載の発明によれば、フィラワイヤを溶接対象物の溶融池に向けて送給し始めるときに、フィラワイヤの送給速度を、予め決められた所定の送給速度まで段階的に増速させるため、フィラワイヤの先端部を前記溶融池に送給した段階でフィラワイヤの加熱温度を良好に高めることができ、フィラワイヤの先端部を加熱によって軟化させ、溶融池内でフィラワイヤの先端部を溶融可能な状態に保つことができる。

このため、フィラワイヤの送給開始時に該フィラワイヤの先端部が座屈されたり、せん断されたりするのを防ぐことができ、前記溶融池に向けてフィラワイヤを円滑に送給し続けることができる。これにより、溶接作業全体の作業性を向上でき、良好な溶接品質を確保することができる。

また、請求項２に記載の発明によると、フィラワイヤ供給手段は、溶融池に対するフィラワイヤの送給開始時にフィラ供給モータへの駆動信号を段階的に制御することにより、前記溶融池に向けて送給するフィラワイヤの送給速度を、例えば１段、２段または３段階以上で段階的に増速させることができる。

一方、請求項３に記載の発明は、フィラワイヤを溶接対象物の溶融池に向けて送給し始めるときに、フィラワイヤの送給速度を、予め決められた所定の送給速度まで徐々に増速させることにより、フィラワイヤの先端部を前記溶融池に送給した段階でフィラワイヤを加熱した状態におくことができ、フィラワイヤの先端部を加熱によって軟化させ、溶融池内でフィラワイヤの先端部を溶融可能な状態に保つことができる。この結果、フィラワイヤの送給開始時に該フィラワイヤの先端部が座屈したり、せん断したりするのを防ぐことができ、前記溶融池に向けてフィラワイヤを円滑に送給し続けることができる。

また、請求項４に記載の発明によると、フィラワイヤ供給手段は、溶融池に対するフィラワイヤの送給開始時にフィラ供給モータへの駆動信号を漸次増大させることにより、前記溶融池に向けて送給するフィラワイヤの送給速度を徐々に増速させることができる。

一方、請求項５に記載の消耗電極式アーク溶接装置においても、請求項１に記載の発明とほぼ同様に、溶接作業全体の作業性を向上でき、良好な溶接品質を確保することができる。また、請求項６に記載の消耗電極式アーク溶接装置においても、請求項３に記載の発明とほぼ同様に、溶接作業全体の作業性を向上でき、良好な溶接品質を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態による消耗電極式アーク溶接方法及びその装置を、添付図面に従って詳細に説明する。

ここで、図１ないし図７は本発明の第１の実施の形態を示している。図中、１は消耗電極式アーク溶接装置の溶接トーチを構成する溶接ノズルで、該溶接ノズル１は、例えば溶接ロボットのアーム（図示せず）等により矢示Ｗ方向に移動され、後述の母材１１に対する溶接作業を行うものである。

２は溶接ノズル１内に設けられたチップボディを示し、該チップボディ２は、導電性材料により中空の筒状体として形成されている。また、チップボディ２の下部側には、導電性の筒体からなる通電チップ３が一体に設けられている。そして、チップボディ２と通電チップ３の内周側には、後述の消耗電極ワイヤ７が母材１１側に向けて移動可能に挿通されている。

４は溶接ノズル１内に設けられた他の通電チップで、該通電チップ４は、図２に示す溶接方向（矢示Ｗ方向）に関してチップボディ２（通電チップ３）の後側となる位置に配置され、両者は溶接方向の前，後に寸法Ｌだけ離間している。また、通電チップ４の下側には、電気絶縁性材料からなる筒状のガイドチップ５が一体に設けられている。

そして、この通電チップ４内には、ガイドチップ５内に向けて後述のフィラワイヤ１０が挿通され、このフィラワイヤ１０は、ガイドチップ５の先端側から後述する母材１１の溶融池１２に向けて、例えば図３中の矢示Ｆ方向に送給されるものである。

また、溶接ノズル１には、例えばチップボディ２の周方向に複数のガス噴出孔（図示せず）が設けられ、これらのガス噴出孔から溶接部位に向けてシールドガス（例えば、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス）を噴出させる。そして、このシールドガスは、溶接欠陥の原因となる水素、酸素等が後述する溶融池１２の周囲に侵入するのを防ぐものである。

６は消耗電極ワイヤ供給手段としてのワイヤ供給モータで、該ワイヤ供給モータ６は、モータ制御回路（図示せず）から駆動信号が出力されることにより回転駆動され、消耗電極ワイヤ７を図１に示す如くチップボディ２、通電チップ３を介して母材１１側へと送給するものである。また、消耗電極ワイヤ７は、ワイヤ供給モータ６に付設のワイヤ供給ドラム（図示せず）等に予め巻回され、ワイヤ供給モータ６の回転駆動により先端側がチップボディ２側に向けて送給される。

この場合、消耗電極ワイヤ７は、その先端側が図３、図４に示す如く母材１１の表面側に近付けられ、この位置で母材１１の溶接部位に向けてアークを発生させる。そして、消耗電極ワイヤ７は、このときのアークによる発熱で先端側から溶融され、後述の溶融池１２を母材１１の溶接部位に形成すると共に、先端側の溶融速度に対応した送給速度をもって消耗電極ワイヤ７は、図１に示すワイヤ供給モータ６から連続的に送出されるものである。

８はフィラ供給制御装置で、該フィラ供給制御装置８は、後述のフィラ供給モータ９と共にフィラワイヤ供給手段を構成している。そして、フィラ供給制御装置８は、図７に例示する駆動信号をフィラ供給モータ９に出力し、フィラ供給モータ９の回転速度等を可変に制御するものである。

９はフィラ供給制御装置８と共にフィラワイヤ供給手段を構成するフィラ供給モータで、図１に示す如くフィラ供給制御装置８から駆動信号が出力されることにより回転駆動され、フィラワイヤ１０を通電チップ４、ガイドチップ５を介して後述の溶融池１２側へと送給するものである。また、フィラワイヤ１０は、フィラ供給モータ９に付設のワイヤ供給ドラム（図示せず）等に予め巻回され、フィラ供給モータ９の回転駆動により通電チップ４側に向けて送給される。

この場合、フィラワイヤ１０の送給速度は、フィラ供給モータ９の回転速度に応じて増減され、フィラ供給モータ９の回転速度は、前記フィラ供給制御装置８からの駆動信号に応じて可変に制御される。そして、フィラワイヤ１０は、フィラ供給モータ９から通電チップ４、ガイドチップ５を介して溶融池１２内へと送給され、溶融池１２内で加熱溶融されることにより、その溶融金属量を増大させるものである。

１１は溶接対象物としての母材で、該母材１１の溶接部位となる表面側は、消耗電極ワイヤ７からのアークによる発熱で溶融され、図３、図４に示すように溶融池１２が形成される。そして、この溶融池１２内には、消耗電極ワイヤ７による溶融金属とフィラワイヤ１０による溶融金属とが、母材１１からの溶融金属と一緒に溜められる。

１３は母材１１の溶接部位に形成される溶着金属で、該溶着金属１３は、一般に溶接ビートと呼ばれ、母材１１の表面側で溶融池１２内の溶融金属が徐々に固化（冷却）されることにより形成されるものである。即ち、母材１１に対する溶接作業時には、溶接ノズル１が溶接ロボットのアーム等により矢示Ｗ方向に移動され、これに伴って溶融池１２も同方向に移動する。このため、溶融池１２の後方となる位置には冷却、固化された溶着金属１３が、図５、図６に示すように溶接ビートとなって残されるものである。

１４は消耗電極ワイヤ７に通電を行う溶接電源装置で、この溶接電源装置１４は、図１に示す如くプラス側の端子がリード線１５を介してチップボディ２、通電チップ３に接続され、マイナス側の端子がリード線１６を介して母材１１に接続されている。

そして、溶接電源装置１４は、チップボディ２側から通電チップ３を介して消耗電極ワイヤ７に矢示Ａ方向の通電を行い、例えば電流値が３００〜５００Ａ（アンペア）、電圧値が２０〜５０Ｖ（ボルト）の電力を電極ワイヤ７と母材１１との間に給電する。これにより、電極ワイヤ７の先端には、図３、図４中に点線で示す如く母材１１の表面に向けたアークが発生し、このアークによる発熱で母材１１の溶接部位に溶融池１２が形成されるものである。

１７はフィラワイヤ１０に通電を行うフィラ用電源で、このフィラ用電源１７は、図１に示すようにプラス側の端子がリード線１８を介して母材１１に接続され、マイナス側の端子がリード線１９を介して通電チップ４に接続されている。そして、フィラ用電源１７は、フィラワイヤ１０が溶融池１２内に送給（浸漬）された段階で母材１１側からフィラワイヤ１０に向け通電チップ３を介して矢示Ｂ方向にフィラ電流を流すものである。

この場合、フィラ用電源１７は、例えば電流値が８０〜１２０Ａ、電圧値が８〜２０Ｖの電力を母材１１側からフィラワイヤ１０内へと給電する。この結果、フィラワイヤ１０は、内部抵抗による発熱で加熱（抵抗加熱）され、この通電による加熱と溶融池１２からの熱とによって、フィラワイヤ１０は先端側から溶融されるものである。

また、フィラワイヤ１０内には矢示Ｂ方向にフィラ電流が流れ、電極ワイヤ７内を流れる電流の向き（矢示Ａ方向）とは逆向きになっているので、両ワイヤ７，１０に発生する磁束は互いに反発し合う関係となる。このため、消耗電極ワイヤ７の先端から母材１１の表面に向けて発生するアークには、フィラワイヤ１０から遠ざかる方向の力（電磁気的な力）を作用させることができ、図２に示すワイヤ７，１０間の寸法Ｌ（通電チップ３，４間の離間寸法）を小さくできるものである。

本実施の形態による消耗電極式アーク溶接装置は、上述の如き構成を有するもので、次に、その溶接方法について図３、図４等を参照して説明する。

まず、溶接ロボットのアーム等を用いて溶接ノズル１を、溶接対象物となる母材１１の表面側に移送して溶接開始位置に配置する。そして、この状態で消耗電極ワイヤ７用のワイヤ供給モータ６を駆動し、消耗電極ワイヤ７をチップボディ２、通電チップ３を介して母材１１側へと送給する。

また、このときに溶接電源装置１４を作動させ、チップボディ２側から通電チップ３を介して消耗電極ワイヤ７に矢示Ａ方向の通電を行う。そして、電極ワイヤ７の先端が母材１１の表面側に近接した段階で、電極ワイヤ７の先端から母材１１の表面に向けたアークを図３中に点線で示す如く発生させる。

このため、母材１１の表面側は発生したアークによる発熱で溶融され、母材１１のアーク照射位置（溶接部位）には溶融池１２が形成される。また、消耗電極ワイヤ７も、このときのアークによる発熱で先端側から溶融され、この溶融金属は母材１１の溶融池１２内に溜められる。そして、この消耗電極ワイヤ７は、先端側の溶融速度に対応した送給速度をもって図１に示すワイヤ供給モータ６から連続的に送出される。

一方、母材１１上に溶融池１２を形成した段階で、フィラ供給制御装置８からフィラ供給モータ９に駆動信号を出力し、フィラ供給モータ９の回転駆動を開始する。これにより、フィラワイヤ１０の先端側を通電チップ４、ガイドチップ５側から溶融池１２に向けて送給することができる。また、フィラワイヤ１０の先端側が溶融池１２の表面に接触した段階では、フィラ用電源１７から母材１１を介してフィラワイヤ１０に向け矢示Ｂ方向にフィラ電流が流れる。

このため、フィラワイヤ１０の先端側を、フィラ電流による通電加熱と溶融池１２から発生する熱とによって加熱溶融することができ、溶融池１２内の溶融金属量をフィラワイヤ１０からの溶融金属により増大させることができる。

このようにして、母材１１に対する溶接作業が開始され、溶接ロボット等により溶接ノズル１を矢示Ｗ方向に連続的に移動させる。そして、母材１１上の溶融池１２は、これに伴って矢示Ｗ方向に移動するため、溶融池１２の後方となる位置には冷却、固化された溶着金属１３が、図４ないし図６に示すように溶接ビートとなって残される。

また、このような溶接作業を実行している間は、フィラワイヤ１０内に矢示Ｂ方向のフィラ電流が流れ、電極ワイヤ７内を流れる矢示Ａ方向の電流とは互いに逆向きになっている。このため、両ワイヤ７，１０に発生する磁束を、互いに反発し合うような関係とすることができ、消耗電極ワイヤ７の先端から母材１１の表面に向けて発生するアークには、フィラワイヤ１０から遠ざかる方向の力を作用させることができる。

この結果、図２に示すワイヤ７，１０間の寸法Ｌ（通電チップ３，４間の離間寸法）が小さくなるように、フィラワイヤ１０を消耗電極ワイヤ７に近接させて配置した場合でも、フィラワイヤ１０がアークによって吹き飛ばされるのを防止でき、フィラワイヤ１０を溶融池１２に向けて円滑に送給し続けることできる。

かくして、このような溶接方法を採用することにより、溶接対象の母材１１が炭素鋼、合金鋼、アルミニウム等の金属材料であっても、溶接速度を速くすることができ、高速、高能率で、作業性の良い溶接作業を行うことができる。また、前述の如くフィラワイヤ１０を溶融池１２内に送給することにより、溶融池１２の温度が過剰に高くなるのを抑えることができる。

これにより、溶接ビートの乱れを生じさせるパッカリング現象の発生を抑制できると共に、溶接部への酸化物の付着（黒粉付着）を抑えることができ、凝固割れ等の発生も良好に抑えることができる。

ところで、上述の如き溶接作業を高速で行う場合には、単位時間当たりの溶着金属量を増加させる上でフィラワイヤ１０の送給速度を速くすることが望ましい。しかし、フィラワイヤ１０の送給速度を速くした場合には、フィラ送給開始直後の段階でフィラワイヤ１０の通電による加熱が不十分になり易く、下記のような不具合が生じる。

即ち、消耗電極ワイヤ７の先端から母材１１の表面に向けて図３中に点線で示す如くアークを発生させて溶接作業を開始し、例えば２秒程度が経過した時間ｔ1 の時点で図７中に二点鎖線で示す特性線２０のように、フィラワイヤ１０の送給速度を速度Ｖ2 （例えば、５ｍ／分）まで速くした場合、フィラワイヤ１０の先端部は、加熱によって軟化、溶融される前に溶融池１２内へと導かれることになる。

そして、このような場合のフィラワイヤ１０は、その先端部が溶融池１２の底部に直に接触し、このときにフィラワイヤ１０内を流れるフィラ電流の起電力による磁束等の影響を受けて、図８に示す比較例のようにフィラワイヤ１０の先端側が座屈されることがある。そして、このままの状態で溶接作業を続けると、図９に例示するようにフィラワイヤ１０の先端側は、せん断または破断されてしまう。

このため、せん断されたフィラワイヤ１０の破片１０′は、図１０、図１１に例示するように溶着金属１３（溶接ビート）上に残ってしまい、溶接部の外観を悪くする。また、場合によっては、せん断されたフィラワイヤ１０の破片１０′が、図１２に例示するように溶接ノズル１の先端に付着することもある。

そこで、本実施の形態では、このような不具合の発生を防ぐために、図７中に実線で示す特性線２１の如く、時間ｔ1 でフィラワイヤ１０の送給を開始するときに、フィラ供給制御装置８からフィラ供給モータ９に出力する駆動信号を２段階で制御し、時間ｔ1 〜ｔ2 の間は駆動信号を低い信号値Ｓ1 に抑え、時間ｔ2 （例えば、溶接を開始して５秒後）に達した段階で正規の信号値Ｓ2 まで増加させる構成としている。

これにより、フィラワイヤ１０の送給速度を、図７中に実線で示す特性線２２の如くフィラワイヤ１０の送給開始時には、例えば２ｍ／分程度の遅い速度Ｖ1 に抑え、その後に時間ｔ2 に達した段階で予め決められた正規の速度Ｖ2 （例えば、５ｍ／分）まで増速させるものである。

この結果、フィラワイヤ１０の送給開始時には、時間ｔ1 〜ｔ2 の間にわたりフィラワイヤ１０の送給速度を低い速度Ｖ1 に抑えることができ、この間にフィラワイヤ１０の先端部は溶融池１２内に接触し、図７中の特性線２３の如くフィラ電流Ｉが流れることになる。

このため、フィラワイヤ１０の先端部が溶融池１２の底部に接触するよりも十分に早い段階で、送給速度の遅いフィラワイヤ１０内にフィラ電流Ｉを確実に流すことができ、このときの通電加熱によりフィラワイヤ１０の加熱温度を良好に高めることができる。

従って、フィラワイヤ１０の先端部を時間ｔ1 〜ｔ2 （図７参照）の間に十分に加熱して軟化させることができ、溶融池１２内でフィラワイヤ１０の先端部を溶融可能な状態に保つことができる。このため、フィラワイヤ１０の送給開始時に該フィラワイヤ１０の先端部が座屈したり、せん断したりするのを防ぐことができる。

そして、時間ｔ2 の経過後には、図７中の特性線２２の如くフィラワイヤ１０の送給速度を正規の速度Ｖ2 まで増速させるので、フィラワイヤ１０を溶融池１２に向けて円滑に送給し続けることができる。このため、従来技術で述べたように図１０ないし図１２に例示した破片１０′の除去作業等を不要にすることができ、溶接作業全体の作業性を向上できると共に、その溶接品質を確実に高めることができる。

次に、図１３は本発明の第２の実施の形態を示し、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。しかし、本実施の形態の特徴は、フィラワイヤ１０の送給開始時に、該フィラワイヤ１０の送給速度を徐々に増速させる構成としたことにある。

即ち、本実施の形態にあっては、フィラワイヤ１０の送給を開始するときに、フィラ供給制御装置８からフィラ供給モータ９に出力する駆動信号を、図１３中に示す特性線３１の如く時間ｔ1 〜ｔ2 の間で直線的に漸増させるように制御し、その後に時間ｔ2 （例えば、溶接を開始して５秒後）以降では正規の信号値Ｓ2 に制御するものである。

これにより、フィラワイヤ１０の送給速度は、特性線３２に示すように時間ｔ1 〜ｔ2 の間では直線的に徐々に増速され、時間ｔ2 に達した以降は予め決められた正規の速度Ｖ2 に保たれるものである。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、フィラワイヤ１０の送給開始時に、その送給速度を直線的に増速させるようにしている。

このため、フィラワイヤ１０の先端部を溶融池１２に送給するときに、その送給速度がまだ遅い段階においてフィラワイヤ１０を加熱することができ、フィラワイヤ１０の先端部を加熱によって軟化させ、溶融池１２内でフィラワイヤ１０の先端部を溶融可能な状態に保つことができる。

次に、図１４は本発明の第３の実施の形態を示し、本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。しかし、本実施の形態の特徴は、フィラワイヤ１０の送給開始時に、該フィラワイヤ１０の送給速度を曲線的に漸増させる構成としたことにある。

即ち、本実施の形態にあっては、フィラワイヤ１０の送給を開始するときに、フィラ供給制御装置８からフィラ供給モータ９に出力する駆動信号を、図１４中に示す特性線４１の如く時間ｔ1 〜ｔ2 の間で凸湾曲状に漸増させるように制御し、その後に時間ｔ2 （例えば、溶接を開始して５秒後）以降では正規の信号値Ｓ2 に制御するものである。

これにより、フィラワイヤ１０の送給速度は、特性線４２に示すように時間ｔ1 〜ｔ2 の間では曲線的に徐々に増速され、時間ｔ2 に達した以降は予め決められた正規の速度Ｖ2 に保たれるものである。

かくして、このように構成される本実施の形態でも、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、フィラワイヤ１０の送給開始時に、その送給速度を曲線的に増速させるので、フィラワイヤ１０の先端部を溶融池１２に送給した段階で、フィラワイヤ１０を加熱した状態に保つことができ、フィラワイヤ１０の先端部を加熱によって軟化させ、溶融池１２内でフィラワイヤ１０の先端部を溶融させることができる。

なお、前記第１の実施の形態では、フィラワイヤ１０を溶融池１２に向けて送給し始めるときに、フィラ送給速度を図７中に示す特性線２２の如く、遅い速度Ｖ1 と正規の速度Ｖ2 との２段階で制御する場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば３段階以上でフィラ送給速度を変化させるようにしてもよい。

また、前記第３の実施の形態では、フィラワイヤ１０を溶融池１２に向けて送給し始めるときに、フィラ送給速度を図１４中に示す特性線４２の如く、凸湾曲状に漸増させる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、例えば凹湾曲状にフィラ送給速度を漸増させるようにしてもよいものである。

本発明の第１の実施の形態による消耗電極式アーク溶接装置を示す全体構成図である。 図１中の溶接ノズルを拡大して示す要部拡大図である。 図２の溶接ノズルを用いて母材に対する溶接作業を開始した状態を示す部分断面図である。 図３中の溶融池内にフィラワイヤを送給した状態を示す部分断面図である。 母材上に溶着金属からなる溶接ビートを形成した状態を示す平面図である。 図５中の矢示VI−VI方向からみた断面図である。 第１の実施の形態によるフィラ供給モータへの駆動信号、フィラ送給速度およびフィラ電流の特性を示す特性線図である。 比較例によるフィラワイヤが座屈した状態を示す部分断面図である。 比較例によるフィラワイヤの先端側がせん断された状態を示す部分断面図である。 比較例による母材上の溶接ビート等を示す平面図である。 図１０中の矢示XI−XI方向からみた断面図である。 比較例によるフィラワイヤの破片が溶接ノズルに付着した状態を示す要部拡大図である。 第２の実施の形態によるフィラ供給モータへの駆動信号、フィラ送給速度およびフィラ電流の特性を示す特性線図である。 第３の実施の形態によるフィラ供給モータへの駆動信号、フィラ送給速度およびフィラ電流の特性を示す特性線図である。

符号の説明

１ 溶接ノズル
３，４ 通電チップ
６ ワイヤ供給モータ
７ 消耗電極ワイヤ
８ フィラ供給制御装置（フィラワイヤ供給手段）
９ フィラ供給モータ
１０ フィラワイヤ
１１ 母材（溶接対象物）
１２ 溶融池
１３ 溶着金属（溶接ビート）
１４ 溶接電源装置
１７ フィラ用電源

Claims (6)

1. 溶接対象物と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させて該消耗電極ワイヤと溶接対象物を溶融させつつ、フィラワイヤ供給手段から前記溶接対象物の溶融池に向けてフィラワイヤを送給してなる消耗電極式アーク溶接方法において、
   前記溶融池に対する前記フィラワイヤの送給を開始するときに該フィラワイヤの送給速度を、予め決められた所定の送給速度まで段階的に増速させることを特徴とした消耗電極式アーク溶接方法。
2. 前記フィラワイヤ供給手段は、前記フィラワイヤを溶融池に向けて送給するフィラ供給モータを有し、前記溶融池に対するフィラワイヤの送給開始時には、前記フィラ供給モータへの駆動信号を段階的に制御することによって、前記フィラワイヤの送給速度を段階的に増速させてなる請求項１に記載の消耗電極式アーク溶接方法。
3. 溶接対象物と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させて該電極ワイヤと溶接対象物を溶融させつつ、フィラワイヤ供給手段から前記溶接対象物の溶融池に向けてフィラワイヤを送給してなる消耗電極式アーク溶接方法において、
   前記溶融池に対する前記フィラワイヤの送給を開始するときに該フィラワイヤの送給速度を、予め決められた所定の送給速度まで徐々に増速させることを特徴とした消耗電極式アーク溶接方法。
4. 前記フィラワイヤ供給手段は、前記フィラワイヤを溶融池に向けて送給するフィラ供給モータを有し、前記溶融池に対するフィラワイヤの送給開始時には、前記フィラ供給モータへの駆動信号を漸次増大させることによって、前記フィラワイヤの送給速度を徐々に増速させてなる請求項３に記載の消耗電極式アーク溶接方法。
5. 溶接対象物と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させて該消耗電極ワイヤと溶接対象物を溶融させつつ、フィラワイヤ供給手段から前記溶接対象物の溶融池に向けてフィラワイヤを送給してなる消耗電極式アーク溶接装置において、
   前記フィラワイヤ供給手段には、前記溶融池に対する前記フィラワイヤの送給を開始するときに該フィラワイヤの送給速度を、予め決められた所定の送給速度まで段階的に増速させる手段を設ける構成としたことを特徴とする消耗電極式アーク溶接装置。
6. 溶接対象物と消耗電極ワイヤとの間にアークを発生させて該電極ワイヤと溶接対象物を溶融させつつ、フィラワイヤ供給手段から前記溶接対象物の溶融池に向けてフィラワイヤを送給してなる消耗電極式アーク溶接装置において、
   前記フィラワイヤ供給手段には、前記溶融池に対する前記フィラワイヤの送給を開始するときに該フィラワイヤの送給速度を、予め決められた所定の送給速度まで徐々に増速させる手段を設ける構成としたことを特徴とする消耗電極式アーク溶接装置。

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