JP2015089552A - アーク溶接装置及びアーク溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アース極を接続したチャックで母材を挟持するアーク溶接装置において、よりシンプルな構造でアークの揺らぎを適切に防止することができるアーク溶接装置及びアーク溶接方法を提供する。【解決手段】溶接対象の２つの母材５０Ａ、５０Ｂを挟持する一対のチャック３０、４０と、母材との間でアークＡＫを発生させるトーチ電極６１と、を有するアーク溶接装置において、チャック３０、４０と母材５０Ａ、５０Ｂとトーチ電極６１との間に電流が流されてアークＡＫが発生され、一方のチャック３０に流される電流ＩＲが、他方のチャック４０に流される電流ＩＬよりも多くなるように、一対のチャック３０、４０が構成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、アーク溶接装置及びアーク溶接方法に関する。

従来より、２つの母材（金属）を接合する場合、アーク溶接が用いられる場合が比較的多い。
アーク溶接では、母材にアース極を接続してこのアース極に溶接電源から溶接電流を流し、２つの母材を近接させた溶接対象個所と、溶接対象個所から所定距離だけ離れた位置に配置した溶接トーチと、の間でアーク放電を発生させ、アークを熱源として母材（または母材と溶加棒）を溶融させて、溶接対象個所を接合する。ここで、アーク放電を発生させるには大電流が必要であり、この電流によって発生する磁界からの力によって、溶接トーチの先端からのアークの方向が揺らぐ場合がある。このアークの揺らぎが発生すると、母材における溶接対象個所から離れた位置にアークが発生する場合があり、溶接対象個所から離れた位置で溶融が発生する場合があるので好ましくない。

例えば特許文献１には、アーク溶接時における溶接トーチからのアークの方向が不安定に揺らぐことを防止するために、溶接トーチを貫通する電極を流れる電流による磁気を吸収する一対の磁性体脚を溶接トーチに装着したアーク溶接装置が記載されている。
また特許文献２には、第１の母材と第２の母材のそれぞれを、それぞれ別々の能動素子（トランジスタ等）を介したそれぞれの配線にて溶接電源に接続し、アークが常に溶接電極（溶接トーチ）の中心軸の方向へ発生するように、それぞれの能動素子を制御して、第１の母材と第２の母材のそれぞれに流す溶接電流の比率を変化させる、アーク溶接方法が記載されている。

特許第３６０４１１３号公報 特開昭６２−１４４８７９号公報

例えば溶接対象の母材が比較的微小な母材である場合、母材にアース極を接続することが困難であるので、一対のチャックで２つの母材を挟持し、当該チャックにアース極を接続し、挟持したチャックから母材へと電流を流し、そして母材から溶接トーチのトーチ電極へとアークを発生させている。
特許文献１に記載のアーク溶接装置では、溶接トーチに一対の磁性体脚を取り付けなければならず、アーク溶接装置の部品点数が増加してアーク溶接装置の構造が複雑化するとともに溶接トーチの先端部が大型化してしまうので、母材が比較的微小な場合ではあまり好ましくない。
また特許文献２に記載のアーク溶接方法では、大電流を制御するためのそれぞれの能動素子が必要であり、部品点数が増加するとともにアーク溶接装置が複雑化する。また、アークが常に溶接電極の中心軸の方向に発生するように前記能動素子を制御するのは困難である。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、アース極を接続したチャックで母材を挟持するアーク溶接装置において、よりシンプルな構造でアークの揺らぎを適切に防止することができるアーク溶接装置及びアーク溶接方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るアーク溶接装置及びアーク溶接方法は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、溶接対象の２つの母材を挟持する一対のチャックと、前記母材との間でアークを発生させるトーチ電極と、を有するアーク溶接装置において、前記チャックと前記母材と前記トーチ電極との間に電流が流されて前記アークが発生され、一方のチャックに流される電流が、他方のチャックに流される電流よりも多くなるように、一対の前記チャックが構成されている。

この第１の発明では、一方のチャックに流される電流が、他方のチャックに流される電流よりも多くなるように、一対のチャックが構成されている。
これにより、一方のチャックに流される大電流による（大）磁界を、他方のチャックに流される小電流による（小）磁界よりも安定的に大きくすることができる。
アークは、主に大電流が流されるチャックによる（大）磁界からの力によって方向が曲げられるが、（大）磁界によって方向が曲げられたアークは、その方向が比較的安定しているので、アークの「揺らぎ」を適切に防止することができる（アークの方向は曲げられるが、アークの揺らぎは防止されている）。
なお、一方のチャックに流される電流が、他方のチャックに流される電流よりも多くなるようにするには、例えば一対のチャックのそれぞれの電気抵抗値を異なる値にするだけでよいので、よりシンプルな構造で、アークの揺らぎを適切に防止することができる。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るアーク溶接装置であって、前記トーチ電極の先端の位置が、２つの前記母材が近接している溶接対象個所に対して、より多く電流が流される一方のチャックの側にオフセットされている。

この第２の発明では、アークの方向は、電流がより少なく流されるチャックの側に安定的に曲げられるので、溶接対象個所に対して適切にオフセットした位置にトーチ電極の先端の位置を位置決めする。
これにより、揺らぎが防止されて安定的に方向が曲げられたアークを、溶接対象個所に適切に発生させ、確実に溶接対象個所の母材を溶融させて接合することができる。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に記載のアーク溶接装置であって、一対の前記チャックのそれぞれは、異なる電気抵抗値の材質で構成されている、または少なくとも一方の表面及び表面から所定深さまでの内部に表面改質層を有する表面改質処理が施されていることで異なる電気抵抗値となるように構成されている。

この第３の発明では、それぞれのチャックの電気抵抗値が異なる値となるように、それぞれのチャックを構成する。
これにより、よりシンプルな構造にて、部品点数を増加させることもなく、一方のチャックに流す電流が、他方のチャックに流す電流よりも多くなるように、それぞれのチャックを構成することができる。

次に、本発明の第４の発明は、上記第３の発明に係るアーク溶接装置であって、一対のチャックの少なくとも一方に前記表面改質処理が施されている場合、表面に電流が集中する表皮効果が現れる深さである表皮深さよりも厚い前記所定深さまでの前記表面改質処理が施されている。

この第４の発明では、少なくとも一方のチャックに表面改質処理が施されている場合、表皮効果が現れる表皮深さよりも厚い所定深さまでの表面改質処理が施されている。
これにより、それぞれのチャックの電気抵抗値の違いを表面改質処理で実現する場合、過不足なく有効な深さまで、表面改質処理を適切に施すことができる。

次に、本発明の第５の発明は、上記第３の発明または第４の発明に係るアーク溶接装置であって、前記表面改質処理は、低温黒色クロム処理である。

電気的絶縁性能を得るために実用化されている母材（この場合、チャック）の表面改質処理の１つとして、先行文献（特開２０１１−２０１２８５）に代表されるレイデント処理（登録商標）がある。この表面改質処理は、０［℃］以下の冷間電気鍍金によって母材（この場合、チャック）内の拡散層に元素の析出を伴う鍍金層を生成することを特徴としている。前記拡散層は合金化可能なアモルファス化された組織構造のため、各種元素や化合物などを前記拡散層に含浸させることが可能であり、合金化された拡散層を持つ鍍金層を生成することができる。そして前記鍍金層は、全体として１［μｍ］〜数十［μｍ］オーダーの表面改質層として生成される。特に、クロムを用いた場合では、クロムにより表面が黒ずんだ色に見える合金化層が生成されるので、低温黒色クロム処理と称されることもある。
本願の第５の発明では、この低温で行われる表面改質処理を行うことで、より耐久性の高い表面改質処理にて、それぞれのチャックの電気抵抗値の違いを表面改質処理で実現できることが確認できた。
また、既存のアーク溶接装置の一方のチャックに低温黒色クロム処理を施すだけでよいので、既存のアーク溶接装置への適用も容易である。

次に、本発明の第６の発明は、上記第１の発明〜第５の発明のいずれか１つに係るアーク溶接装置を用いたアーク溶接方法であって、溶接対象の２つの母材のうちの一方の母材において、チャックとの当接部に高熱が印加されることを所望しない場合、前記一方の母材を、電流がより少なく流される他方のチャックの側に配置し、電流がより少なく流される他方のチャックにおける前記一方の母材との当接部の幅であって、前記トーチ電極が母材に対向する方向に直交する方向の幅であるとともに一対の前記チャックにて挟持する方向に直交する方向の幅である低電流側チャック幅を、前記一方の母材における前記低電流側チャック幅と同じ方向の幅よりも小さく設定する、アーク溶接方法である。

この第６の発明では、一方の母材におけるチャックとの当接部に高熱を印加することを所望しない場合、一方の母材を他方のチャックの側に配置し、他方のチャックと一方の母材との当接部におけるチャックの幅（低電流側チャック幅）を、一方の母材の幅よりも小さくする。
このように、他方のチャックと一方の母材との当接部を、トーチ電極の先端に対して一方の母材で適切に覆い、当該当接部にアークが達することを防止して、当該当接部が高温になることを防止することができる。

アーク溶接装置の全体構成を説明するブロック図である。 （Ａ）は一対のチャックで母材を挟持する前の状態を示す図であり、（Ｂ）は一対のチャックで母材を挟持して溶接対象個所に対してトーチ電極の位置をオフセットさせた状態を示す図である。 （Ａ）は一方のチャックに流れる電流と他方のチャックに流れる電流がほぼ同じである場合における電流の流れとアークの方向を説明する図であり、（Ｂ）は一方のチャックに電流がより多く流れる場合における電流の流れとアークの方向を説明する図であり、（Ｃ）は他方のチャックに電流がより多く流れる場合における電流の流れとアークの方向を説明する図である。 本発明のアーク溶接装置を用いてアーク溶接を行った際の電流の流れとアークの方向が曲げられる様子を説明する図である。 低電流側チャック幅を、母材の幅よりも小さくした状態を説明する図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。なお各図において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の記載がある場合、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸は互いに直交しており、Ｚ軸は鉛直方向を示しており、Ｘ軸とＹ軸は水平方向を示している。またＸ軸方向は一対のチャックで
挟持する方向を示している。
●［アーク溶接装置１の全体構成（図１）］
図１のブロック図を用いてアーク溶接装置１の全体構成について説明する。なお本実施の形態の説明では、またアーク溶接装置の１つであるＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）溶接装置を例として説明する。
アーク溶接装置１は、溶接電源１０、高周波発生装置１１、溶接コントローラ２０、溶接制御装置２１、チャック３０、４０、溶接トーチ６０、シールドガス供給装置７１等にて構成されている。なお、チャック３０、４０、溶接トーチ６０、母材５０（第１母材５０Ａ、第２母材５０Ｂ）は、概略形状を斜視図で示している。

溶接電源１０は、アーク溶接のための電源である。
高周波発生装置１１は、アーク溶接に必要な高周波電圧を発生させる装置である。
溶接コントローラ２０は、アークのオン、オフ等のアークの出力制御を行うためのパワースイッチング素子を有している。そして溶接コントローラ２０の＋端子２０Ｐ（アース極）は、接地されているとともにチャック３０、４０に接続されている。また溶接コントローラ２０の−端子２０Ｍは、溶接電源１０を経由して溶接トーチ６０のトーチ電極６１に接続されている。
溶接制御装置２１は、例えばパーソナルコンピュータであり、溶接コントローラ２０及びチャック３０、４０を含むアーク溶接装置の各構成要素の動作を制御する。
チャック３０、４０は一対で構成され、溶接対象の母材の挟持と開放を行うように動作する。

溶接トーチ６０は、筒状のケース６３と、タングステンで形成されたトーチ電極６１（ＴＩＧ溶接装置の場合）と、を有している。
そしてケース６３には、シールドガス供給装置７１からアルゴンやヘリウム等の不活性ガスが供給され、供給されたシールドガスは、ケース下端の吐出口６２から吐出されてトーチ電極６１及び溶接対象個所Ｐをシールドし、トーチ電極６１の酸化や窒化を防止し、溶接対象個所Ｐ（溶融個所）に酸素や窒素が混入することを防止する。

また本実施の形態の説明では、第１母材５０Ａがモータコイル用の端子電極、第２母材５０Ｂがモータコイルの端部の例であって、この第１母材５０Ａと第２母材５０Ｂをアーク溶接する例を説明する。

●［チャック３０、４０による母材の挟持とトーチ電極６１の位置（図２）、及び電流の流れとアークが曲げられる方向（図３、図４）］
図２（Ａ）は、第１母材５０Ａと第２母材５０Ｂを、一対のチャック３０、４０で挟持する前の状態を示している。
そして図２（Ａ）の状態からチャック３０、４０を動作させて第１母材５０Ａと第２母材５０Ｂをチャック３０、４０にて挟持した状態を図２（Ｂ）に示す。図２（Ｂ）に示した状態において溶接対象個所Ｐとトーチ電極６１の先端との間にアークを発生させて、溶接対象個所Ｐを溶融させて第１母材５０Ａと第２母材５０Ｂとを接合する。

なお本実施の形態にて説明するアーク溶接装置１では、図１に示すようにチャック３０、４０の双方が溶接コントローラ２０の＋端子２０Ｐ（アース極）に接続されているので、アーク溶接の際に、電流はチャック３０、４０の双方から母材５０に流れ込み、母材５０の溶接対象個所Ｐからトーチ電極６１の先端へとアークが発生する。
例えば図３（Ａ）は、一方のチャック１３０から母材５０に流れ込む電流ＩＲの大きさと、他方のチャック１４０から母材５０に流れ込む電流をＩＬの大きさと、がほぼ同等である場合の例を示している。
この場合、アークＡＫには、一方のチャック１３０に流れる電流ＩＲによって発生する磁界ＢＲから図３（Ａ）中において左方向に向かう力ＦＲが働く。またアークＡＫには、他方のチャック１４０に流れる電流ＩＬによって発生する磁界ＢＬから図３（Ａ）中において右方向に向かう力ＦＬが働く。そして電流ＩＲと電流ＩＬとがほぼ同等であるので、力ＦＲと力ＦＬの大きさもほぼ同等であり釣り合っている。
従って、この場合アークＡＫの方向を曲げる力ＦＲ、ＦＬが釣り合っているので、アークＡＫの方向は曲げられず、母材５０からまっすぐ（この場合、Ｚ軸方向に平行に）トーチ電極１６１の先端に向けてアークＡＫが発生する。

しかし、安定的に電流ＩＲと電流ＩＬとがほぼ同等な状態を維持できることは稀であり、種々の要因で、電流ＩＲ＞電流ＩＬという状態や、電流ＩＲ＜電流ＩＬという状態になることが多い。
例えば図３（Ｂ）は、一方のチャック１３０から母材５０に流れ込む電流ＩＲのほうが、他方のチャック１４０から母材５０に流れ込む電流ＩＬよりも大きい場合の例を示している（電流ＩＲ＞電流ＩＬの例を示している）。
この場合、アークＡＫには、電流ＩＲによって発生する磁界ＢＲから左方向に向かう力ＦＲと、電流ＩＬによって発生する磁界ＢＬから右方向に向かう力ＦＬと、が働くが、力ＦＲのほうが力ＦＬよりも大きいので、アークＡＫの方向は力ＦＲの方向に曲げられる。
また、例えば図３（Ｃ）は、一方のチャック１３０から母材５０に流れ込む電流ＩＲのほうが、他方のチャック１４０から母材５０に流れ込む電流ＩＬよりも小さい場合の例を示している（電流ＩＲ＜電流ＩＬの例を示している）。
この場合、アークＡＫには、電流ＩＲによって発生する磁界ＢＲから左方向に向かう力ＦＲと、電流ＩＬによって発生する磁界ＢＬから右方向に向かう力ＦＬと、が働くが、力ＦＬのほうが力ＦＲよりも大きいので、アークＡＫの方向は力ＦＬの方向に曲げられる。

また、不規則な周期で、電流ＩＲ＞電流ＩＬの状態と、電流ＩＲ＜電流ＩＬの状態を交互に繰り返す場合もあるので、この場合は図３（Ｂ）に示す状態と、図３（Ｃ）に示す状態が交互に繰り返され、アークＡＫの方向が不安定に揺らぐことになる。例えばチャック１３０に大電流が流れるとチャック１３０の温度上昇によって電気抵抗値が上昇して電流が流れにくくなり、温度が低く相対的に電気抵抗値が低くなったチャック１４０に大電流が流れ易くなる。そしてチャック１４０に大電流が流れると、チャック１３０では電流が減少して温度と抵抗値が徐々に下がり、チャック１４０では温度と抵抗値が上昇する、という動作が交互に繰り返されてアークＡＫの方向が揺らぐ。

なお、図３（Ａ）に示す状態（電流ＩＲと電流ＩＬとがほぼ同等の状態）は、安定度が低く、種々の要因で図３（Ｂ）の状態（電流ＩＲ＞電流ＩＬの状態）や図３（Ｃ）の状態（電流ＩＲ＜電流ＩＬの状態）へと変化し易い。
そこで、本実施の形態では、このアークＡＫの方向の揺らぎを防止するために、図３（Ａ）に示す状態（電流ＩＲと電流ＩＬとがほぼ同等の状態）は不安定であるので維持することが困難であるため、あえて図３（Ｂ）に示す状態を安定的に維持する。これによってアークＡＫの方向は曲げられてしまうが、アークＡＫの揺らぎを適切に防止することができる。
従って、本実施の形態のアーク溶接装置１では、一方のチャック３０（大電流側チャック）に流れる電流のほうが、他方のチャック４０（小電流側チャック）に流れる電流よりも（安定的に）多くなるように、チャック３０、４０が構成されている。
このため、アークＡＫの方向が他方のチャック４０の側に曲げられるので、図２（Ｂ）に示すように、トーチ電極６１の先端の位置は、第１母材５０Ａと第２母材５０Ｂが近接している溶接対象個所Ｐ（接触位置ＰＣ）に対して、当該接触位置ＰＣ上よりも一方のチャック３０（より多くの電流が流れる側のチャック）の側に距離ΔＯＦだけオフセットされている。

例えば、一方のチャック３０に流れる電流を、他方のチャック４０に流れる電流よりも、安定的に多くするための構成として、電気抵抗値を異なる値とする。なお、一方のチャック３０のみに溶接コントローラ２０の＋端子２０Ｐを接続することが可能であれば、一方のチャック３０のみに溶接コントローラ２０の＋端子２０Ｐを接続するようにしてもよい。
以下では、一方のチャック３０と他方のチャック４０の双方に＋端子２０Ｐを接続し、一方のチャック３０と他方のチャック４０のそれぞれの電気抵抗値を異なる値とする場合について説明する。
例えば、一方のチャック３０を、より小さな電気抵抗値の材質の金属で構成し、他方のチャック４０を、より大きな電気抵抗値の材質の金属で構成する。
あるいは、少なくとも一方のチャックの表面及び表面から所定深さまでの内部に表面改質層を有する表面改質処理を施すことで、他方のチャック４０の電気抵抗値を、一方のチャック３０の電気抵抗値よりも大きくする。
電気的絶縁性能を得るために実用化されている母材（この場合、チャック）の表面改質処理の１つとして、先行文献（特開２０１１−２０１２８５）に代表されるレイデント処理（登録商標）がある。この表面改質処理は、０［℃］以下の冷間電気鍍金によって母材（この場合、チャック）内の拡散層に元素の析出を伴う鍍金層を生成することを特徴としている。前記拡散層は合金化可能なアモルファス化された組織構造のため、各種元素や化合物などを前記拡散層に含浸させることが可能であり、合金化された拡散層を持つ鍍金層を生成することができる。そして前記鍍金層は、全体として１［μｍ］〜数十［μｍ］オーダーの表面改質層として生成される。特に、クロムを用いた場合では、クロムにより表面が黒ずんだ色に見える合金化層が生成されるので、低温黒色クロム処理と称されることもある。
例えば、他方のチャック４０に低温黒色クロム処理（例えばレイデント処理（登録商標））の表面改質処理を施すことで、他方のチャック４０の電気抵抗値を大きくする。なお、表面改質処理を施す際、表面改質処理の膜厚（表面からの深さ）が薄過ぎると所望する電気抵抗値が得られないので、表面に電流が集中する表皮効果が現れる深さ（厚さ）である表皮深さよりも厚い所定深さまで表面改質処理を施す。なお、この表皮深さは、材質（アルミ、銅等）と、高周波電圧の周波数に応じて異なる値となることが判っており、他方のチャック４０の材質と、アーク溶接の際の高周波電圧の周波数に応じて、適切な表皮深さが選定される。

図４は、他方のチャック４０に、表皮効果が表れる表皮深さよりも厚い（深い）低温黒色クロム処理の表面改質処理を施した場合における、電流の流れとアークＡＫが曲げられる様子を説明する図である。
例えばチャック４０に表皮効果が現れる表皮深さよりも厚い（深い）低温黒色クロム処理を施した場合、チャック３０の電気抵抗値＜＜チャック４０の電気抵抗値となるので、溶接コントローラ２０の＋端子２０Ｐから流れ出した電流のほとんどが一方のチャック３０へと流れ込み、わずかな電流が他方のチャック４０へと流れ込む。そしてアークＡＫには、一方のチャック３０に流れる電流ＩＲによって発生する磁界ＢＲからの力ＦＲと、他方のチャック４０に流れる電流ＩＬによって発生する磁界ＢＬからの力ＦＬが働くが、力ＦＲ＞＞力ＦＬであるので、アークＡＫの方向は他方のチャック４０の側へと曲げられる。
なお、アークＡＫは、トーチ電極６１の先端と母材５０との間で発生し、アークＡＫの一方端はトーチ電極６１の先端をとおり、アークＡＫの他方端は、トーチ電極６１と対向する母材５０の表面のいずれかの位置をとおる。この場合、アークＡＫの方向は他方のチャック４０の側へと曲げられるので、図４に示すように、アークＡＫの方向は傾斜角度θにて他方のチャック４０の側へと曲げられる。そしてアークＡＫと母材５０の接点が、第１母材５０Ａと第２母材５０Ｂの接触位置ＰＣの近傍となるように、トーチ電極６１の先端の位置がオフセットされている（位置が調整されている）。

この場合、チャック３０の電気抵抗値＜＜チャック４０の電気抵抗値であるので、電流のほとんどを安定的にチャック３０に流すことができる。また、チャック３０が大電流で加熱されて電気抵抗値が上昇した場合であっても、温度による電気抵抗値の上昇程度では、チャック３０の電気抵抗値＜＜チャック４０の電気抵抗値の関係に影響は無いので、電流のほとんどを安定的にチャック３０に流すことができる。
従って、図４中においてアークＡＫの方向は傾斜角度θで他方のチャック４０の側に曲げられるが、この傾斜角度θは安定的に維持され、アークＡＫの揺らぎは適切に防止される。

●［一方の母材とチャックとの当接部への高熱の印加を所望しない場合（図５）］
次に図５を用いて、溶接対象の２つの母材のうちの一方の母材において、チャックとの当接部に高熱が印加されることを所望しない場合におけるアーク溶接方法について説明する。
図５において、第１母材５０Ａが、チャックとの当接部に高熱が印加されることを所望しない一方の母材である。
この場合、第１母材５０Ａ（一方の母材に相当）を、電流がより少なく流される他方のチャック４０の側に配置する。
そして、電流がより少なく流される他方のチャック４０における第１母材５０Ａとの当接部（図５中における当接面４０Ｔ）の幅であって、トーチ電極６１が母材５０に対向する方向（図５におけるＺ軸方向）に直交する方向（図５におけるＸＹ平面）の幅であるとともに一対のチャック３０、４０にて挟持する方向（図５におけるＸ軸方向）に直交する方向（図５におけるＹＺ平面）の幅である低電流側チャック幅４０Ｗ（図５におけるＹ軸方向の幅）を、第１母材５０Ａにおける低電流側チャック幅４０Ｗと同じ方向の幅である母材幅５０Ｗよりも小さく設定する。

このアーク溶接方法により、チャック４０の部位であってアークＡＫに最も近い部位である当接面４０Ｔを、第１母材５０Ａで覆うことができるので、アークＡＫがチャック４０の当接面４０Ｔに達することを防止することができる。従って、チャック４０の当接面４０Ｔに当接している第１母材５０Ａの面に高熱が印加されることを適切に防止することができる。

以上、本実施の形態にて説明したアーク溶接装置は、アース極（＋端子２０Ｐ）を接続したチャック３０、４０で母材５０を挟持するアーク溶接装置において、よりシンプルな構造で（部品点数を増加させることもなく）、アークの揺らぎを適切に防止することができる。
また、チャック４０に低温黒色クロム処理等の所定の表面改質処理を施すだけでよいので、既存のアーク溶接装置への適用も容易である。

本発明のアーク溶接装置１の構成、構造、外観、形状等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、本実施の形態の説明では、ＴＩＧタイプのアーク溶接装置を例として説明したが、直流タイプのＴＩＧ、交流タイプのＴＩＧのどちらにも適用可能である。また、ＴＩＧタイプに限らず、アース極を接続したチャックで母材を挟持する種々のアーク溶接装置に適用することが可能である。
また本実施の形態の説明では、他方のチャック４０に所定の表面改質処理を施すことで、一方のチャック３０の電気抵抗値＜＜他方のチャック４０の電気抵抗値として、一方のチャック３０に流される電流のほうが他方のチャック４０に流される電流よりも多くなる構成としたが、他方のチャック４０を絶縁体で構成してもよい。

１ アーク溶接装置
１０ 溶接電源
１１ 高周波発生装置
２０ 溶接コントローラ
２０Ｍ −端子
２０Ｐ ＋端子（アース極）
２１ 溶接制御装置
３０ チャック（大電流側チャック）
４０ チャック（小電流側チャック）
４０Ｔ 当接面
４０Ｗ 低電流側チャック幅
５０ 母材
５０Ａ 第１母材
５０Ｂ 第２母材
６０ 溶接トーチ
６１ トーチ電極
６３ ケース
７１ シールドガス供給装置
ＡＫ アーク
ＩＬ、ＩＲ、ＩＹ 電流
ＢＬ、ＢＲ 磁界
Ｐ 溶接対象個所

Claims (6)

1. 溶接対象の２つの母材を挟持する一対のチャックと、
   前記母材との間でアークを発生させるトーチ電極と、を有するアーク溶接装置において、
   前記チャックと前記母材と前記トーチ電極との間に電流が流されて前記アークが発生され、
   一方のチャックに流される電流が、他方のチャックに流される電流よりも多くなるように、一対の前記チャックが構成されている、
   アーク溶接装置。
2. 請求項１に記載のアーク溶接装置であって、
   前記トーチ電極の先端の位置が、２つの前記母材が近接している溶接対象個所に対して、より多く電流が流される一方のチャックの側にオフセットされている、
   アーク溶接装置。
3. 請求項１または２に記載のアーク溶接装置であって、
   一対の前記チャックのそれぞれは、異なる電気抵抗値の材質で構成されている、または少なくとも一方の表面及び表面から所定深さまでの内部に表面改質層を有する表面改質処理が施されていることで異なる電気抵抗値となるように構成されている、
   アーク溶接装置。
4. 請求項３に記載のアーク溶接装置であって、
   一対のチャックの少なくとも一方に前記表面改質処理が施されている場合、表面に電流が集中する表皮効果が現れる深さである表皮深さよりも厚い前記所定深さまでの前記表面改質処理が施されている、
   アーク溶接装置。
5. 請求項３または４に記載のアーク溶接装置であって、
   前記表面改質処理は、低温黒色クロム処理である、
   アーク溶接装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載のアーク溶接装置を用いたアーク溶接方法であって、
   溶接対象の２つの母材のうちの一方の母材において、チャックとの当接部に高熱が印加されることを所望しない場合、
   前記一方の母材を、電流がより少なく流される他方のチャックの側に配置し、
   電流がより少なく流される他方のチャックにおける前記一方の母材との当接部の幅であって、前記トーチ電極が母材に対向する方向に直交する方向の幅であるとともに一対の前記チャックにて挟持する方向に直交する方向の幅である低電流側チャック幅を、前記一方の母材における前記低電流側チャック幅と同じ方向の幅よりも小さく設定する、
   アーク溶接方法。
   
   

Images