JP2010253533A

JP2010253533A - Ｔｉｇ溶接装置

Info

Publication number: JP2010253533A
Application number: JP2009109024A
Authority: JP
Inventors: Tatsunori Kanazawa; 辰徳金沢; Toshiji Nagashima; 利治永島; Jin Arashin; 仁荒新
Original assignee: Bab Hitachi Industrial Co
Current assignee: Mitsubishi Power Industries Ltd
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2010-11-11
Anticipated expiration: 2029-04-28
Also published as: JP5581008B2

Abstract

【課題】アークの発生方向にタングステン電極が振動することにり、アーク圧が制御できて高溶着、高速溶接可能な安定したＴＩＧ溶接装置である。
【解決手段】ホットワイヤＴＩＧアーク溶接において、タングステン電極（１）の先端を、１０Ｈｚ以上の周波数でアーク発生方向に振動させて溶接することを特徴とし、また、タングステン電極（２）を先端に取り付けたトーチボディー（１）の外側をブッシュ（３）で支えたトーチボディー（１）全体をアーク発生方向に振動させて溶接するものであり、トーチボディー（１）をカム軸（６）と連結させ、モータ（７）でカム軸（６）を回転させることにより、１０Ｈｚ以上の周波数でアーク発生方向に、タングステン電極（２）を振動させることを特徴とするＴＩＧ溶接装置である。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＴＩＧ（ティグ）アーク溶接装置に関するものである。

従来、イナートガスアーク溶接は、溶接部およびその周囲を化学変化を起こさせないガス、例えばアルゴンで包み、空気を排除して溶接する方法であり、この溶接法はティグ溶接とミグ溶接とに分けられる。そして、ＴＩＧ（ティグ）溶接は、電極にほとんど消耗しないタングステン棒などが使用されている。

そして、ＴＩＧ溶接により、隅肉溶接、または、あまり厚くない板部材の突き合わせ溶接を高能率に行う場合、通常のＴＩＧトーチでアークを発生し、横から溶接ワイヤに通常加熱しながら溶着金属を高能率に形成する，ホットワイヤＴＩＧ溶接がしばしば用いられている。

しかし、ホットワイヤＴＩＧアーク溶接にするとワイヤ電流を高めることによって溶着速度は半ば無制限に高められるが、高速溶接で溶接するにはアークで母材を高速に溶融していくことが必要になる。

母材溶融能力を高めるにはアーク電流を高くすることが必要になるが、単にアーク電流を高くして溶接速度を増すと、アーク力が強くなるので、図６に示すように母材（Ｘ）を局部的に深く堀り込み、その後、溶融金属で埋めることが出きず、ビード（Ｙ）の下に長い連続した空洞（Ｚ）を形成する，いわゆるトンネルビードやビードが繋がらないハンピングビードになりやすくなるという欠点があった。

この欠陥ビードの防止対策としては、タングステン電極を溶接進行方向に直角方向に高速に揺動することが有効であることが知られている。具体的な装置としては、下記に示すタングステン電極を先端に取り付けたトーチの一部を支点としてタングステン電極を揺動させて溶接するＴＩＧ溶接装置がある。例えば、特許文献１のように。

特開平１１−２３９８７８号公報

しかし、このＴＩＧ溶接装置では、ホットワイヤ溶接法を用いて任意の溶着量を得ながら１．５ｍ／ｍｉｎなどの高速溶接を達成するためアーク電流を上げて溶接すると、アーク圧が強くなりトンネルビードやハンピングビードのような欠陥ビードが発生しやすいという欠点があった。

さらに、隅肉溶接で任意な脚長を得て１ｍ／ｍｉｎなどの高速溶接を行うとコーナ部の溶接不良が発生しやすいという欠点もあった。

そこで、この発明は、これらの上記の各欠点を解決しようとする発明であって、具体的にはアークの発生方向にタングステン電極が振動することにり、アーク圧が制御できて高溶着、高速溶接可能な安定したＴＩＧ溶接装置を提供することにある。

この発明による課題を解決するための手段としては、タングステン電極を取り付けたトーチボディーの一部が、ブッシュに添って揺動するＴＩＧ溶接装置であって、前記トーチボディーのカム軸と連結部で連結してカム軸をモータで回転することにより１０Ｈｚ以上の周波数で、アークの発生方向にタングステン電極を振動させることであり、さらに、ブラケットを傾斜させることにより、タングステン電極の振動幅を調整するＴＩＧ溶接装置を提供して解決しようとするものである。

この発明によると、
１）タングステン電極（２）をアーク発生方向に振動させることによりアーク圧が可変できる。
２）また、タングステン電極位置に合わせアーク電流を可変することによりアーク圧制御ができる。
３）また、タングステン電極位置に合わせアーク電圧をサンプリングすることにより上下倣い制御ができる。
４）さらに、タングステン電極位置に合わせワイヤ送給量、ワイヤ加熱電流を制御することにより任意なビード形状が形成できる。
等の極めて有益なる効果を奏するものである。

この発明の一実施例を示す溶接トーチの断面図である。この発明の一実施例を示す溶接トーチの正面図である。この発明の一実施例を示す溶接トーチの側面図である。この発明の一実施例を示すシステム構成を示す説明図である。この発明の一実施例を示すシステム構成を示す説明図である。トンネルビードを示す断面図である。

この発明は、タングステン電極がアーク発生方向に振動することにより、高溶着、高速で安定したアーク溶接におけるＴＩＧ溶接方法およびその装置を提供するものであり、図１は、この発明の実施形態に係る溶接トーチ２０の主要構成部を示す断面図であり、図２は、その正面図であり、図３は、その側面図である。

この発明の第１の発明の一実施例を図１，図２そして図３に基づいて詳細に説明すると、ホットワイヤＴＩＧアーク溶接装置において、タングステン電極（１）を先端に取り付けたトーチボディーを設け、該トーチボディーの外側をブッシュ（３）で支えると共に、該トーチボディーをカム軸（６）と連結させ、該カム軸をモータ（７）で回転を可変させて１０Ｈｚ以上の周波数でタングステン電極（１）をアーク発生方向に振動させることを特徴とするＴＩＧ溶接装置から構成される。

また、この発明は、タングステン電極（１）の振動周波数は、モータ（７）の回転数を可変することにより調整可能とするものである。

さらに、この発明は、図２に示すように、タングステン電極（１）の振動幅は、カム軸（６）とモータ（７）取り付け姿勢を変更することにより、上下振動幅を調整するものである。

また、この発明は、タングステン電極（１）の振動の上、下死点位置を検出するセンサ（Ｃ）を設け、該センサから得られた振動周期信号に基づいてタングステン電極（２）位置を求め、タングステン電極（２）振動位置と関連付けてアーク電流を制御するようにしたものである。

さらに、この発明は、図５に示すように、タングステン電極（１）の振動の上、下死点位置を検出するセンサ（Ｃ）を設け、該センサから得られた振動周期信号に基づいてタングステン電極（１）位置を求め、タングステン電極振動位置と関連付けて溶接ワイヤの送給量、ワイヤ加熱電流、アーク電流を制御するようにしたことを特徴とするＴＩＧ溶接装置である。

タングステン電極（１）の振動の上、下死点位置を検出するセンサ（Ｃ）を設け、該センサから得られた振動周期信号に基づいてタングステン電極（１）位置を求め、タングステン電極（１）振動位置と関連付けてアーク電圧をサンプリングして溶接中のトーチ位置を制御するようにしたものである。

さらに、この発明は、タングステン電極（１）の振動の上、下死点位置を検出するセンサ（Ｂ）を設け、該センサから得られた振動周期信号に基づいてタングステン電極位置を求め、タングステン電極振動位置と関連付けて溶接ワイヤの送給量、ワイヤ加熱電流を制御するようにしたＴＩＧ溶接方法である。

次に、この発明の装置について詳述すると、ホットワイヤＴＩＧ溶接装置において、タングステン電極（２）を先端に取り付けたトーチボディー（１）の外側をブッシュ（３）で支えたトーチボディー（１）全体をアーク発生方向に振動させて溶接するものであり、トーチボディー（１）をカム軸（６）と連結させ、モータ（７）でカム軸（６）を回転させることにより、１０Ｈｚ以上の周波数でアーク発生方向に、タングステン電極（２）を振動させることを特徴とするＴＩＧ溶接装置である。

尚、（４）は、溶接トーチ（（２０）の先端部付近に位置するトーチフレームであり、（５）は、カム軸（６）との連結部であり、（８）は、該カム軸（６）を覆うブラケット（１１）とハンドル（１０）とを連結するカップリング、（９）は、ブラケット内に位置する連結軸、（１２）は回転軸、（１３）は、固定ボルト、（２４）は、ＴＩＧアーク、（３１）は、母材、（３２）は、ビードである。

また、ブラケット（１１）を傾斜させることにより、タングステン電極（２）の振動幅を調整するものである。

尚、これら上記の方法および装置に用いる熱源は、母材溶融能力を高めるためアーク電流を用いているが、これに替えてレーザであってもよいものである。

この発明は、ホットワイヤＴＩＧアーク溶接における溶接装置の技術を確立し、実施することにより、産業上利用できるものである。

１トーチボディ
２タングステン電極
３ブッシュ
４トーチフレーム
５連結部
６カム軸
７モータ
７ａモータエンコーダ
８カップリング
９連結軸
10 ハンドル
11 ブラケット
12 回転軸
13 固定ボルト
20 溶接トーチ
21 ＡＶＣユニット
22 溶接電源
23 制御装置
24 ＴＩＧアーク
31 母材
31 ビード
Ｃセンサー
Ｘ下死点位置

Claims

ホットワイヤＴＩＧアーク溶接装置において、タングステン電極を先端に取り付けたトーチボディーを設け、該トーチボディーの外側をブッシュで支えると共に、該トーチボディーをカム軸と連結させ、該カム軸をモータで回転を可変させて１０Ｈｚ以上の周波数でタングステン電極をアーク発生方向に振動させることを特徴とするＴＩＧ溶接装置。
タングステン電極の振動の上、下死点位置を検出するセンサを設け、該センサから得られた振動周期信号に基づいてタングステン電極位置を求め、タングステン電極振動位置と関連付けて溶接ワイヤの送給量、ワイヤ加熱電流、アーク電流を制御するようにしたことを特徴とするＴＩＧ溶接装置。