JP2666439B2 - Tig溶接方法並びにtig溶接設備 - Google Patents

Tig溶接方法並びにtig溶接設備

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JP2666439B2 JP63308432A JP30843288A JP2666439B2 JP 2666439 B2 JP2666439 B2 JP 2666439B2 JP 63308432 A JP63308432 A JP 63308432A JP 30843288 A JP30843288 A JP 30843288A JP 2666439 B2 JP2666439 B2 JP 2666439B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はTIG溶接方法並びにTIG溶接設備に関するもの
である。
[従来の技術] 従来、第4図及び第5図に示すように、溶接電流が15
0A以上になるTIG溶接装置では、多管チューブ1を用い
て溶接トーチ2に電力、シールドガス、冷却水を供給し
ている。
多管チューブ1はゴム等の屈曲性を有する絶縁体で形
成されており、その内部には冷却水給水管路3と、冷却
水排水管路4と、シールドガス供給管路5とが並列に設
けられ、冷却水排水管路4内には給電用のパワーケーブ
ル6が配設されている。
溶接作業を行う際には、多管チューブ1の各管路3,4,
5が溶接トーチ2の冷却水入口7、冷却水出口兼電力供
給口8、シールガス入口9のそれぞれに対応するように
多管チューブ1と溶接トーチ2とを接続して、電力、冷
却水、シールドガスを溶接電源10、水道11、ガスボンベ
12から分配器13及び多管チューブ1を介して溶接トーチ
2に供給して、電極14に溶接アーク15を発生させるとと
もに、フィラーワイヤ(図示せず)を送り出し、溶接ア
ーク15をシールトガスにより外気から遮蔽して、シール
ドガス遮蔽幕16内で前記溶接アーク15によってフィラー
ワイヤを溶融させ、母材17aと母材17bを溶接している。
多管チューブ1の冷却水給水管路3から溶接トーチ2
に供給される冷却水はトーチブロック18及びトーチカッ
プ19内を流通することによって溶接アーク15を発生させ
る電極14を冷却して該電極14の消耗を防止し、また、冷
却水出口兼電力供給口8から多管チューブ1の冷却水配
水管路4に戻った際に、該冷却水排水管路4内に配設さ
れたパワーケーブル6を冷却して、連続して溶接作業を
する際のパワーケーブル6の溶断を防止している。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、第4図及び第5図に示すTIG溶接装置
に適用されている多管チューブ1では、その内部に冷却
水給水管路3と、冷却水排水管路4と、シールドガス供
給管路5とが形成されているため、多管チューブ1の外
寸が大きくなりすぎるとともに、多感チューブ1内を流
通する冷却水によって溶接作業時に多管チューブ1の重
量が増加して、溶接トーチ2の操作がしにくく、また多
管チューブ1のシールドガス供給管路5が流通するシー
ルドガスのガス中のO2濃度について管理がなされておら
ず、O2濃度が高くなって溶接不良が発生することがあ
る。
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、TIG溶
接において、溶接用チューブの外寸を小型化し且つ溶接
不良の発生及びパワーケーブルの溶断を防止することを
目的としている。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明のTIG溶接方法で
は、溶接トーチに供給するシールドガスをガス冷却器に
よって予め冷却し、冷却されたシールドガスを溶接トー
チの電極に電力を供給するパワーケーブルの外周面と該
パワーケーブルを取り囲む屈曲性を有する中空の紐状体
との間に流通させてパワーケーブルを冷却し、シールド
ガスを溶接トーチから噴出させて該溶接トーチの電極の
周囲にシールドガス遮蔽幕を形成するとともに、ガス冷
却器によって予め冷却したシールドガスのガス中のO2
度及びガス温度を検出し、検出したガス中のO2濃度が予
め設定したO2濃度よりも高くなったときに、溶接トーチ
の電極に対する電力の供給を停止し、また、検出したガ
ス温度が予め設定したガス温度よりも高くなったとき
に、シールドガスの温度が低くなるようにガス冷却器を
制御する。
本発明のTIG溶接設備では、パワーケーブルの周囲に
シールドガス供給通路が形成されるようにパワーケーブ
ルを屈曲性を有する中空の紐状体によって取り囲んだ溶
接用チューブと、該溶接用チューブの基端部に接続され
且つシールドガス供給通路へ流通させるべきシールドガ
スを冷却するガス冷却器と、パワーケーブルに対して電
力を給電し得るように溶接用チューブの基端部に接続し
た溶接電源と、パワーケーブルから電力が給電される電
極を有し且つシールドガス供給通路からのシールドガス
によるシールドガス遮蔽幕が電極の周囲に形成され得る
ように溶接用チューブに先端部に装着した溶接トーチ
と、シールドガス供給流路を流通するシールドガスのガ
ス中のO2濃度を検出するO2濃度検出センサと、シールド
ガス供給通路を流通するシールドガスの温度を検出する
ガス温度検出センサと、O2濃度検出センサの検出値が所
定値を超過した際に溶接電源を停止させ且つガス温度検
出器の検出値が所定値を超過した際にシールドガスの温
度が低くなるようにガス冷却器を制御する冷却器制御装
置とを備えている。
[作用] 本発明のTIG溶接方法においては、パワーケーブルの
外周面と該パワーケーブルを取り囲む屈曲性を有する中
空の紐状体との間に、ガス冷却器により予め冷却された
シールドガスを流通させて、溶接用チューブの外寸を小
型化し且つパワーケーブルを冷却する。
また、ガス冷却器から溶接トーチに供給されるシール
ドガスのガス中のO2濃度を検出し、O2濃度が高くなった
ときに、溶接トーチの電極に対する電力の供給を停止し
て、溶接不良の発生を防止する。
更に、ガス冷却器から溶接トーチに供給されるシール
ドガスのガス温度を検出し、ガス温度が高くなったとき
に、シールドガスの温度が低くなるようにガス冷却器を
制御して、パワーケーブルの溶断を未然に防止する。
本発明のTIG溶接設備においては、パワーケーブルの
周囲にシールドガス供給通路が形成されるようにパワー
ケーブルを屈曲性を有する中空の紐状体によって取り囲
んで、溶接用チューブの外寸を小型化し、ガス冷却器に
より予め冷却されたシールドガスをシールドガス供給通
路に流通させて、パワーケーブルを冷却する。
また、O2濃度検出センサにより検出されるシールドガ
スのガス中のO2濃度が高くなったとき、冷却器制御装置
が溶接電源を停止させ、溶接不良の発生を防止する。
更に、ガス検出器により検出されるシールドガスのガ
ス温度が高くなったときに、冷却器制御装置がシールド
ガスの温度が低くなるようにガス冷却器を制御し、パワ
ーケーブルの溶断を未然に防止する。
[実 施 例] 以下、本発明の実施例の図面を参照しつつ説明する。
第1図から第3図は本発明のTIG溶接設備の一実施例
を示すものであり、所要の断面形状を有する紐状体20内
部に、該紐状体20の長手方向に貫通するシールドガス供
給通路21を形成し、該シールドガス供給通路21内に電力
容量が溶接アーク発生電流値を確保し得るパワーケーブ
ル22を配設して溶接用チューブ23を形成する。
紐状体20はゴム等の屈曲性を有する絶縁体で形成され
ている。
電極24を着脱自在に支持した溶接トーチ25に、電極24
に導通可能に且つトーチカップ26に設けたガス噴出口
(図示せず)と連通するシールドガス入口兼電力供給口
27を設け、該シールドガス入口兼電力供給口27に前記溶
接用チューブ23の一旦を接続し、該溶接用チューブ23の
他端をガス冷却器28の出口に接続する。
ガス冷却器28は該ガス冷却器28の入口より流入したシ
ールドガスを冷却し得るように形成されており、ガス冷
却器28の入口にはシールドガスを充填したガスボンベ29
が接続され、更に、ガス冷却器28の出口には、溶接電源
30の(−)側端子に接続した端子(図示せず)が溶接用
チューブ23のパワーケーブル22に接続可能に形成されて
いる。
なお、溶接電源の(+)側端子は、溶接母材31a,31b
に接続されている。
前記ガス冷却器28の出口側にシールドガス中のO2濃度
を検出し得るO2濃度検出センサ32とシールドガスの温度
を検出し得るガス温度検出センサ33とを設け、該O2濃度
検出センサ32及びガス温度検出センサ33の検出値を冷却
器制御装置34に入力するようにする。
冷却器制御装置34は前記O2濃度検出センサ32及びガス
温度検出センサ33の検出値と、予め冷却器制御装置34に
設定入力されたO2濃度及びガス温度とを比較して、溶接
電源30とガス冷却器28とを制御し得るように形成されて
いる。
第2図は冷却器制御装置34の制御ブロック図であり、
該冷却器制御装置34はO2濃度制御系ブロック35とガス温
度制御系ブロック36とから構成されている。
O2濃度制御系ブロック35は、O2濃度検出センサ32の検
出信号c1と、予めO2濃度設定器37に設定入力された設定
信号c2とを、それぞれ増幅器38,39を介して比較器40に
入力するようにし、該比較器40が演算した前記検出信号
c1及び設定信号c2に基づく比較値c3を出力アンプ41を介
して緊急停止回路42に入力するようになっている。
緊急停止回路42は検出信号c1が設定信号c2より大きい
値になった場合、すなわち、比較値c3が負になった場合
に溶接電源30を停止させるようになっている。
また、ガス温度制御系ブロック36は、ガス温度検出セ
ンサ33の検出信号t1と、予めガス温度設定器43に設定入
力された設定信号t2とを、それぞれ増幅器44,45を介し
て比較器46に入力するようにし、該比較器46が演算した
前記検出信号t1及び設定信号t2に基づく比較値t3を出力
アンプ47を介してガス温度調整回路48に入力するように
なっており、該ガス温度調整回路48は前記比較値t3が所
定の値よりも小さくなった場合、すなわち、ガス冷却器
28出口側におけるシールドガスの温度が所定の温度以上
になった場合には、ガス冷却器28の出力を上昇させてシ
ールドガスの温度が所定の温度以下になるようにしてい
る。
また、前記比較値t3が限界値よりも小さくなった場合
は緊急停止回路42を介して溶接電源30を停止させるよう
になっている。
上述の構成において、溶接作業を行う際には、電力、
シールドガスを溶接電源30、ガスボンベ29からガス冷却
器28及び溶接用チューブ23を介して溶接トーチ25に供給
し、電極24にて溶接アーク15を発生させ、トーチカップ
26のガス噴出口(図示せず)よりシールドガスを噴出さ
せるとともに、フィラーワイヤ(図示せず)を送り出
し、溶接アーク15をシールドガスにより外気から遮断し
て、シールドガス遮蔽幕16内で前記溶接アーク5によっ
てフイラーワイヤを溶融させ、母材31aと31bとを溶接す
る。
溶接用チューブ23は、シールドガス供給管路21内にパ
ワーケーブル22を配設しているので、従来の多管チュー
ブに比べ外寸を小型化することができ、溶接トーチ25の
操作が容易になる。
このとき、ガスボンベ29からガス冷却器28及び溶接用
チューブ23のシールドガス供給通路21を介して溶接トー
チ25に供給されるシールドガスは、ガス冷却器28によっ
て所定の温度以下に冷却されているため、シールドガス
供給通路21内を流通する際に、該シールドガス供給通路
21内に配設されたパワーケーブル22を冷却し、パワーケ
ーブル22の溶断を防ぐ。
更に、前記ガス冷却器28によって冷却されたシールド
ガスは溶接トーチ25のトーチブロック18及びトーチカッ
プ26内を流通する際に溶接アーク15を発生させる電極24
を冷却して該電極24の消耗を防止する。
また、溶接アーク15の周囲にシールドガス遮蔽幕16を
形成しつつ流れるシールドガスは冷却されているので、
該シールドガスによって溶接アーク15が収束するピッチ
効果が増大して従来のTIG溶接に比べて溶け込み深さが
大きくなり溶接速度の向上を図ることができる。
また、パワーケーブル22及び電極24の冷却にシールド
ガスを用いているので、溶接作業時における溶接用チュ
ーブ23の重量は、従来の、冷却に水を用いる多管チュー
ブに比べてはるかに軽くなるので、溶接作業を容易に行
うことができる。
一方、溶接作業中、O2濃度検出センサ32及びガス温度
検出センサ33は、ガス冷却器28出口側におけるシールド
ガス中のO2濃度とシールドガスの温度を検出している。
たとえば、ガスボンベ29からガス冷却器28までの間の
管路が損傷を受けたり、管路の接合が適切に行われず、
ガス冷却器28に流入するシールドガスに大気中のO2が混
入して、O2濃度検出センサ32の検出信号c1が予めO2濃度
設定器37に設定入力された許容されるO2濃度設定信号c2
よりも大きくなると、緊急停止回路42は直ちに溶接電源
30を停止させる。
このため、シールドガス中にO2が許容される設定値以
上になった時点で溶接作業は中断され、シールドガスに
O2が混入することにより生じる溶接不良の発生を未然に
防ぐことができる。
また、ガス冷却器28出口側において、該ガス冷却器28
によって所定の温度以下に冷却されているはずのシール
ドガスの温度が上昇し、ガス温度検出センサ32の検出信
号t1が予めガス温度設定器に設定入力された許容される
シールドガス温度設定信号t2よりも大きくなると、ガス
温度調整管路48は直ちにガス冷却器28の出力を上昇させ
てガス冷却器28出口側におけるシールドガスの温度が所
定の温度以下になるようにする。
更に、ガス冷却器28の出力を上昇させたにもかから
ず、シールドガスの温度が下がらない場合には、ガス温
度調整回路48は、緊急停止回路42を介して溶接電源30を
停止させる。
このため、ガス冷却器28出口側において、該ガス冷却
器28の冷却能力を越えてシールドガスの温度が上昇した
時点で溶接作業は中断され、冷却能力の不足により生じ
るパワーケーブル22の溶断の発生を未然に防ぐことがで
きる。
なお、本発明のTIG溶接方法並びにTIG溶接設備は、上
述の実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること
は勿論である。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明のTIG溶接方法並びにTIG
溶接設備によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し
得る。
(1) パワーケーブルの外周面と該パワーケーブルを
取り囲む屈曲性を有する中空の紐状体との間に、ガス冷
却器により予め冷却されたシールドガスを流通させるの
で、溶接用チューブの外寸が小さくなって、溶接トーチ
の操作がしやすくなり、狭隘個所におる溶接作業を容易
に行うことができる。
(2) パワーケーブル及び溶接トーチの電極の冷却に
シールドガスを用いるため、溶接作業時における溶接用
チューブの重量が、冷却に水を用いる従来の多管チュー
ブに比べてはるかに軽くなるので、溶接作業を軽減する
ことができる。
(3) 冷却されたシールドガスにより形成されるシー
ルドガス遮蔽幕で、溶接トーチの電極から発生する溶接
アークを外気から遮断するため、溶接アークが収束する
ピンチ効果が増大して、従来のTIG溶接に比べて溶け込
み深さが大きくなり、溶接速度の向上を図ることができ
る。
(4) ガス冷却器から溶接トーチに供給されるシール
ドガスのガス中のO2濃度を検出し、O2濃度が高くなった
ときに、溶接トーチの電極に対する電力の供給を停止す
るので、溶接不良の発生を防止することができる。
(5) ガス冷却器から溶接トーチに供給されるシール
ドガスのガス温度を検出し、ガス温度が高くなったとき
に、シールドガスの温度が低くなるようにガス冷却器を
制御するので、パワーケーブルの溶断を未然に防止する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のTIG溶接設備の一実施例を示す概念
図、第2図は本発明のTIG溶接設備の一実施例における
制御ブロック図、第3図は本発明のTIG溶接設備の一実
施例における溶接用チューブの断面図、第4図は従来の
多管チューブの断面図、第5図は従来のTIG溶接装置の
一例を示す概念図である。 図中、15は溶接アーク、16はシールドガス遮蔽幕、20は
紐状体、21はシールドガス供給通路、22はパワーケーブ
ル、23は溶接用チューブ、24は電極、25は溶接トーチ、
28はガス冷却器、29はガスボンベ、30は溶接電源、32は
O2濃度検出センサ、33はガス温度検出センサ、34は冷却
器制御装置、37はO2濃度設定器、42は緊急停止回路、43
はガス温度設定器、48はガス温度調整回路を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷岡 慎一 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 奥井 信之 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭52−45564(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】溶接トーチに供給するシールドガスをガス
    冷却器によって予め冷却し、冷却されたシールドガスを
    溶接トーチの電極に電力を供給するパワーケーブルの外
    周面と該パワーケーブルを取り囲む屈曲性を有する中空
    の紐状体との間に流通させてパワーケーブルを冷却し、
    シールドガスを溶接トーチから噴出させて該溶接トーチ
    の電極の周囲にシールドガス遮蔽幕を形成するととも
    に、ガス冷却器によって予め冷却したシールドガスのガ
    ス中のO2濃度及びガス温度を検出し、検出したガス中の
    O2濃度が予め設定したO2濃度よりも高くなったときに、
    溶接トーチの電極に対する電力の供給を停止し、また、
    検出したガス温度が予め設定したガス温度よりも高くな
    ったときに、シールドガスの温度が低くなるようにガス
    冷却器を制御することを特徴とするTIG溶接方法。
  2. 【請求項2】パワーケーブルの周囲にシールドガス供給
    通路が形成されるようにパワーケーブルを屈曲性を有す
    る中空の紐状体によって取り囲んだ溶接用チューブと、
    該溶接用チューブの基端部に接続され且つシールドガス
    供給通路へ流通させるべきシールドガスを冷却するガス
    冷却器と、パワーケーブルに対して電力を給電し得るよ
    うに溶接用チューブの基端部に接続した溶接電源と、パ
    ワーケーブルから電力が給電される電極を有し且つシー
    ルドガス供給通路からのシールドガスによるシールドガ
    ス遮蔽幕が電極の周囲に形成され得るように溶接用チュ
    ーブに先端部に装着した溶接トーチと、シールドガス供
    給流路を流通するシールドガスのガス中のO2濃度を検出
    するO2濃度検出センサと、シールドガス供給通路を流通
    するシールドガスの温度を検出するガス温度検出センサ
    と、O2濃度検出センサの検出値が所定値を超過した際に
    溶接電源を停止させ且つガス温度検出器の検出値が所定
    値を超過した際にシールドガスの温度が低くなるように
    ガス冷却器を制御する冷却器制御装置とを備えてなるこ
    とを特徴とするTIG溶接設備。
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