JP2897063B2 - TIG arc welding torch and welding equipment - Google Patents
TIG arc welding torch and welding equipmentInfo
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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アーク溶接トーチ及び溶接装置に係り、
特にTIGアーク溶接またはホットワイヤTIGアーク溶接を
操作性よく行うのに好適な溶接トーチ及び溶接装置に関
する。The present invention relates to a TIG arc welding torch and a welding apparatus,
Particularly, the present invention relates to a welding torch and a welding device suitable for performing TIG arc welding or hot wire TIG arc welding with good operability.
TIGアーク溶接法、またはホットワイヤTIGアーク溶接
法は不活性ガスを供給しながら、非消耗性タングステン
電極と被溶接物の間にアークを発生させ、添加ワイヤを
供給する溶接法である。この溶接方法は、アークの安定
性が非常に良く、またシールドガスとして不活性ガスを
用いるため、スパッタのない高品質な溶接が行えること
から広く普及した溶接方法である。TIG arc welding or hot wire TIG arc welding is a welding method in which an arc is generated between a non-consumable tungsten electrode and a workpiece while an inert gas is supplied, and an additional wire is supplied. This welding method is a widely used welding method because the arc stability is very good, and an inert gas is used as a shielding gas, so that high-quality welding without spatter can be performed.
従来のTIGアーク溶接トーチは、第9図に示されるよ
うに、トーチボティ20,キャップ21,ノズル1a,タングス
テン電極2a等から構成されるアークトーチと、アークト
ーチと分離した添加ワイヤトーチ24と、溶接部への添加
ワイヤ4aの挿入位置を調整する上下スライダ22,左右ス
ライダ23と、角度調整治具25からなる添加ワイヤトーチ
保持具との3つの要素から構成される。なお、手動溶接
を行う場合は、添加ワイヤトーチを分離させ、片手にア
ークトーチ、他の手にワイヤトーチを持って溶接を行
う。As shown in FIG. 9, a conventional TIG arc welding torch includes an arc torch composed of a torch body 20, a cap 21, a nozzle 1a, a tungsten electrode 2a, and the like, an additional wire torch 24 separated from the arc torch, and a welding portion. The upper and lower sliders 22, the right and left sliders 23 for adjusting the insertion position of the addition wire 4a into the addition wire 4a; When performing manual welding, the additional wire torch is separated, and welding is performed with an arc torch in one hand and a wire torch in the other hand.
また、TIGアーク溶接を高能率に行うために、添加ワ
イヤトーチ24と被溶接物8aとの間の添加ワイヤ4aを通電
加熱するホットワイヤTIGアーク溶接でも上記トーチが
使用される。Further, in order to perform TIG arc welding with high efficiency, the torch is also used in hot wire TIG arc welding in which the additive wire 4a between the additive wire torch 24 and the workpiece 8a is electrically heated.
次にアークトーチの詳細を第10図により説明する。タ
ングステン電極2aは先端にスリットが形成されたコレッ
ト30に挟持され、内部の底がテーパー状に形成されたコ
レットホルダ31に収納され、上部のキャップ21を絞め
て、ノズル1aより突き出す状態で固定される。Next, details of the arc torch will be described with reference to FIG. The tungsten electrode 2a is sandwiched by a collet 30 having a slit formed at the tip, housed in a collet holder 31 having a tapered inner bottom, fixed in a state where the upper cap 21 is squeezed and protrudes from the nozzle 1a. You.
不活性ガス(例えば、アルゴンガス)をアルゴンガス
入口28より、コレットホルダ31内部,ノズル1a内部を通
してノズル先端より流し、タングステン電極2a先端を不
活性雰囲気にする。外部からの給電部32,コレットホル
ダ31及びタングステン電極2aに通電し、タングステン電
極2aと被溶接物との間に電圧がかかりアークが発生す
る。タングステン電極2aはアーク発生中高温になるた
め、冷却水入口26,冷却水出口27を介して給電部32を水
冷し冷却する構造になっている。An inert gas (eg, argon gas) flows from the nozzle tip through the inside of the collet holder 31 and the inside of the nozzle 1a from the argon gas inlet 28 to make the tip of the tungsten electrode 2a an inert atmosphere. Electric power is supplied to the power supply unit 32, the collet holder 31, and the tungsten electrode 2a from the outside, and a voltage is applied between the tungsten electrode 2a and the workpiece to generate an arc. Since the temperature of the tungsten electrode 2a becomes high during the generation of the arc, the power supply unit 32 is cooled with water through the cooling water inlet 26 and the cooling water outlet 27.
上記した従来溶接トーチでは次のような問題があっ
た。The conventional welding torch described above has the following problems.
(a)通常のTIGアーク溶接では、アーク熱により被溶
接物8aと添加ワイヤ4aを溶融することより、溶接進行方
向の前方より被溶接物8aに対して10〜45°の角度で添加
ワイヤ4aを溶接部に挿入する。添加ワイヤ4aを通電加熱
するホットワイヤTIGアーク溶接では、通常ワイヤ通電
の安定化のため溶融池の広い後方より添加ワイヤ4aを挿
入する。この場合もアークトーチのノズル外部より添加
ワイヤ4aを挿入するため、被溶接物に対して10〜60°の
角度で添加ワイヤを挿入している。(A) In normal TIG arc welding, the welding wire 8a and the additional wire 4a are melted by arc heat, so that the additional wire 4a is formed at an angle of 10 to 45 ° with respect to the workpiece 8a from the front in the welding progress direction. Into the weld. In hot wire TIG arc welding in which the additive wire 4a is electrically heated, the additive wire 4a is inserted from a wide rear of the molten pool in order to stabilize the wire current. Also in this case, in order to insert the addition wire 4a from outside the nozzle of the arc torch, the addition wire is inserted at an angle of 10 to 60 ° with respect to the workpiece.
このため、従来のTIGアーク溶接では、溶接進行方向
の前後どちらか一方より添加ワイヤ4aを挿入する必要が
あり、トーチの方向性に問題があった。For this reason, in the conventional TIG arc welding, it is necessary to insert the additional wire 4a from either the front or the rear in the welding progress direction, and there is a problem in the directionality of the torch.
(b)ワイヤトーチ24がアークトーチの側面部に設けら
れているため、狭溢部の施工ができなかった。(B) Since the wire torch 24 is provided on the side surface of the arc torch, the narrow overflow portion cannot be constructed.
(c)鉛直方向に配置されたタングステン電極2aに対
し、添加ワイヤ4aを斜めより挿入しているので、アーク
長い変化するとワイヤ挿入位置が大きく変わるため、ア
ーク長の精確な制御が必要になる。(C) Since the addition wire 4a is obliquely inserted into the tungsten electrode 2a arranged in the vertical direction, the wire insertion position changes greatly when the arc length changes, so that precise control of the arc length is required.
本発明の目的は、添加ワイヤの挿入方向に無関係に溶
接方向を選択でき、狭溢部の施工が行え、アーク長の裕
度があるTIGアーク溶接トーチ及びその溶接トーチを備
えた溶接装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a TIG arc welding torch capable of selecting a welding direction irrespective of an insertion direction of an additive wire, performing a narrow overflow portion, and having a margin of an arc length, and a welding apparatus having the welding torch. Is to do.
上記した目的は、ノズル先端内部に給電チップを設
け、この給電チップからタングステン電極を突出させ、
かつノズル内部に配設された添加ワイヤガイドに連通す
る添加ワイヤ絶縁ガイドを給電チップに設置し、添加ワ
イヤ絶縁ガイドから送給される添加ワイヤをタングステ
ン電極に対して、ほぼ平行に近い状態で角度を有するよ
うに設置することによって達成される。The above-described object is to provide a power supply tip inside the nozzle tip, and make a tungsten electrode protrude from this power supply tip,
In addition, an addition wire insulation guide communicating with the addition wire guide disposed inside the nozzle is installed on the power supply tip, and the addition wire fed from the addition wire insulation guide is angled in a state substantially parallel to the tungsten electrode with respect to the tungsten electrode. It is achieved by setting to have.
また、望ましくは、ノズル内部に導電性を有する水冷
導管を設けて、給電チップの冷却と通電を行うようにす
る。さらに、給電チップの先端部側をシールドガス流路
に露出するように配置する。Preferably, a water-cooling conduit having conductivity is provided inside the nozzle to cool and supply electricity to the power supply tip. Further, the power supply tip is disposed such that the tip end side is exposed to the shield gas flow path.
次に本発明の溶接装置は、前記のTIGアーク溶接トー
チを、そのタングステン電極を軸として、トーチを回転
駆動させる機構と、添加ワイヤを通電加熱すると共にア
ーク熱と独立して添加ワイヤを加熱溶融させるための制
御機構と、備えている。Next, the welding apparatus of the present invention comprises a TIG arc welding torch, a mechanism for rotating and driving the torch around its tungsten electrode, a heating and melting of the addition wire independently of the arc heat while energizing and heating the addition wire. And a control mechanism for causing the
ノズル先端に設けた給電チップにタングステン電極
と、添加ワイヤを送給する添加ワイヤ絶縁ガイドを設け
ているから、添加ワイヤはタングステン電極とほぼ平行
に、かつタングステン電極近傍よりアーチ直下に挿入さ
れる。Since a tungsten electrode and an additional wire insulation guide for feeding the additional wire are provided on the power supply tip provided at the tip of the nozzle, the additional wire is inserted substantially parallel to the tungsten electrode and directly below the arch from near the tungsten electrode.
添加ワイヤの挿入方向の影響が少なくなり、添加ワイ
ヤの挿入方向にかかわらず、溶接進行が可能な全方向性
の溶接が行われる。The influence of the insertion direction of the addition wire is reduced, and omnidirectional welding is performed, which allows welding to proceed regardless of the insertion direction of the addition wire.
ノズル内部に添加ワイヤガイドが設けられ、ワイヤト
ーチとアークトーチが一体化されており、トーチ全体が
コンパクトな構造であるために、狭溢部に対しても溶接
施工が容易となる。The addition wire guide is provided inside the nozzle, the wire torch and the arc torch are integrated, and the entire torch has a compact structure, so that welding can be easily performed even on a narrow overflow portion.
タングステン電極と添加ワイヤが近傍すると、溶接操
作上支障が生じる場合、制御装置により溶接電源を制御
し、アーク電流とワイヤ電流のスイッチングを行い、前
記支障を生じることなく溶接施工が可能となる。When a trouble occurs in the welding operation when the tungsten electrode and the additional wire are close to each other, a welding power source is controlled by the control device to switch between the arc current and the wire current, so that welding can be performed without the trouble.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明のTIGアーク溶接トーチの一実施例を
示す正面断面図、第2図は第1図の側面図である。FIG. 1 is a front sectional view showing one embodiment of a TIG arc welding torch of the present invention, and FIG. 2 is a side view of FIG.
このTIGアーク溶接トーチは、中空のトーチボティ14
の先端に取り付けられた給電チップ3にタングステン電
極2と添加ワイヤ絶縁ガイド6が交換可能な機構により
設置されている。This TIG arc welding torch is a hollow torch
The tungsten electrode 2 and the additional wire insulation guide 6 are installed on a power supply tip 3 attached to the tip of the device by a replaceable mechanism.
この交換機構としては、例えば、給電チップ3の先端
部側からタングステン電極2と添加ワイヤ絶縁ガイド6
を差し込み式とし、ねじ止め又はバネにより固定する機
構とすることができる。The exchange mechanism includes, for example, the tungsten electrode 2 and the additional wire insulation guide 6 from the tip end side of the power supply tip 3.
May be a plug-in type, and may be a mechanism for fixing with a screw or a spring.
また、セラミックス等により製作されたノズル1がト
ーチボティ14の先端外周に嵌合されており、このトーチ
ボティ14に絶縁カバー13が嵌合されている。さらにトー
チボティ14の内部には、不活性ガスとしてのアルゴンを
流動させるための流路14aが形成され、ノズル1の先端
内周部に吹き出すようになっている。Further, a nozzle 1 made of ceramics or the like is fitted on the outer periphery of the tip of the torch body 14, and an insulating cover 13 is fitted on the torch body 14. Further, inside the torch body 14, a flow path 14a for flowing argon as an inert gas is formed, and blows out to the inner peripheral portion of the tip of the nozzle 1.
中空のトーチボティ14の内部には、銅等の導電性を有
する水冷導管9が設けられ、この水冷導管9の先端部
は、給電チップ3に形成された溝3aに連結されている。
したがって、水冷導管9は、冷却水により給電チップ3
を冷却すると同時に、導電性を有することから、給電チ
ップ3及びタングステン電極2にそれぞれ通電し、タン
グステン電極2と被溶接物8との間にアークを発生でき
るようになっている。Inside the hollow torch body 14, a water-cooled conduit 9 having conductivity such as copper is provided, and the tip of the water-cooled conduit 9 is connected to a groove 3a formed in the power supply chip 3.
Therefore, the water cooling conduit 9 is connected to the power supply chip 3 by the cooling water.
Is cooled, and at the same time, since it has conductivity, current is supplied to the power supply tip 3 and the tungsten electrode 2 so that an arc can be generated between the tungsten electrode 2 and the workpiece 8.
水冷導管9は、第4図及び第5図に示すように、2重
管構造からなる水冷導管9a、内部に仕切板を有し管軸方
向に沿って2つの流路が形成された水冷導管9b等からな
っている。As shown in FIGS. 4 and 5, the water-cooling conduit 9 is a water-cooling conduit 9a having a double pipe structure, and a water-cooling conduit having a partition plate therein and having two flow paths formed along the pipe axis direction. 9b etc.
また、ノズル14の内部には、添加ワイヤガイド5がノ
ズルの軸方向に沿って配設され、その下端部はノズルの
軸方向に対して、タングステン電極2側に傾斜した添加
ワイヤ給電チップ12となって給電チップ3内に固定され
た添加ワイヤ絶縁ガイド6に接続されている。トーチの
上部には、ワイヤ送給モータ11により駆動されるワイヤ
送給ローラ10が設置され、このワイヤ送給ローラ10を介
して、添加ワイヤ4が添加ワイヤガイド5、添加ワイヤ
給電チップ12及び添加ワイヤ絶縁ガイド6を経て、タン
グステン電極2の直下の溶接部に添加ワイヤ4を送給す
るようになっている。An additional wire guide 5 is provided inside the nozzle 14 along the axial direction of the nozzle, and the lower end thereof is connected to the additional wire feed tip 12 inclined toward the tungsten electrode 2 with respect to the axial direction of the nozzle. And is connected to an additional wire insulation guide 6 fixed in the power supply chip 3. A wire feed roller 10 driven by a wire feed motor 11 is installed on the upper part of the torch. Through the wire feed roller 10, the addition wire 4 is connected to the addition wire guide 5, the addition wire feed tip 12 and the addition wire. The additional wire 4 is fed to the weld immediately below the tungsten electrode 2 via the wire insulation guide 6.
次にトーチ先端の詳細を第3図に基に説明する。 Next, the torch tip will be described in detail with reference to FIG.
本発明のTIGアーク溶接トーチにおいては、添加ワイ
ヤ4をできるだけ、アーク直下に送給することが望まし
く、アーク長はほぼ3mm程度となる。この場合、タング
ステン電極2と添加ワイヤ4とが近接しすぎると、高
周波スタート時の高周波が、ワイヤに飛んでスタートで
きない事態が生じる、また、ワイヤ先端が母材より離
れて溶融し、玉状になったとき、これがタングステン電
極2に接触し、溶接作業が続行不可能となる。In the TIG arc welding torch of the present invention, it is desirable to feed the additional wire 4 directly below the arc as much as possible, and the arc length is approximately 3 mm. In this case, if the tungsten electrode 2 and the additional wire 4 are too close to each other, a situation may occur in which the high frequency at the time of the high frequency starts flying to the wire and the wire cannot be started. When this happens, it comes into contact with the tungsten electrode 2 and the welding operation cannot be continued.
したがって、及びの状態を回避する点からは、タ
ングステン電極2と添加ワイヤ4との最短距離(r)
は、0.5mm以上離間されていることが望ましい。ただ
し、トーチの方向性を向上させるためには、タングステ
ン電極2と添加ワイヤ4との最短距離(r)は、2mm以
内とすることが望ましく、特に1mm程度が好適である。Therefore, from the viewpoint of avoiding the above conditions, the shortest distance (r) between the tungsten electrode 2 and the additional wire 4
Are preferably separated by 0.5 mm or more. However, in order to improve the directionality of the torch, the shortest distance (r) between the tungsten electrode 2 and the additional wire 4 is desirably within 2 mm, particularly preferably about 1 mm.
さらにノズル1の内部に位置した給電チップ3に垂直
に取り付けられたタングステン電極2と、添加ワイヤ絶
縁ガイド6内部から送給される添加ワイヤとの角度
(θ)は、及びを考慮すると、2.5°以上が望まし
い。ただし、トーチの方向性を考慮すると、角度(θ)
は15°以内とすることが望ましく、特に8°が好適であ
る。Further, the angle (θ) between the tungsten electrode 2 vertically mounted on the power supply tip 3 located inside the nozzle 1 and the additional wire fed from the inside of the additional wire insulation guide 6 is 2.5 ° The above is desirable. However, considering the directionality of the torch, the angle (θ)
Is preferably within 15 °, and particularly preferably 8 °.
次に第6図は、本発明のTIGアーク溶接トーチの他の
実施例を示す断面図であり、このTIGアーク溶接トーチ
は、ノズル1と給電チップ3cとの間に環状の多孔体35を
配設されている点において、前記実施例のトーチと異な
っている。Next, FIG. 6 is a sectional view showing another embodiment of the TIG arc welding torch of the present invention. In this TIG arc welding torch, an annular porous body 35 is arranged between the nozzle 1 and the power supply tip 3c. It differs from the torch of the embodiment in that it is provided.
通常のトーチでは、シールド性を高めるために、ノズ
ル内の空間部を大きくしてシールドガスを一度空間に吹
き出させ、ノズル先端からガスを層流状にする手段、あ
るいは金網で作製されたガスレンズをノズル内に入れて
ガスを層流状にしてノズル先端から吹き出させる手段が
採られている。In a normal torch, in order to enhance the shielding performance, the space inside the nozzle is enlarged and the shielding gas is blown into the space once, and the gas is made laminar from the nozzle tip, or a gas lens made of wire mesh Is introduced into the nozzle to make the gas flow laminar and blown out from the tip of the nozzle.
第6図に示すTIGアーク溶接トーチの場合、ガスの層
流化が極めて有効に行われ、このため、多孔体35の厚み
を薄くしても層流化が可能であるので、ノズル先端の外
径を小さくできるから、ノズルの小型化を寄与すること
になる。In the case of the TIG arc welding torch shown in FIG. 6, laminarization of gas is extremely effectively performed. Therefore, laminarization is possible even if the thickness of the porous body 35 is reduced. Since the diameter can be reduced, the size of the nozzle can be reduced.
次に上記のように構成されるTIGアーク溶接トーチの
作用について図1、図2に基づいて説明する。Next, the operation of the TIG arc welding torch configured as described above will be described with reference to FIGS.
不活性ガスとしてのアルゴンを、トーチボティ14の内
部に形成されたガス流路14aを介してノズル1の先端部
から流し、タングステン電極2の先端部を不活性ガス雰
囲気とする。Argon as an inert gas is caused to flow from the tip of the nozzle 1 through a gas flow path 14a formed inside the torch body 14, so that the tip of the tungsten electrode 2 is in an inert gas atmosphere.
また、水冷導管9により給電チップ9を冷却すると共
に給電チップ3とタングステン電極2に通電し、タング
ステン電極2と被溶接物8との間でアーク7を発生させ
る。添加ワイヤ4は、トーチ上部のワイヤ送給モータ11
とワイヤ送給ローラ10で構成されるプル式ワイヤ送給機
構によって添加ワイヤガイド5、添加ワイヤ給電チップ
12、添加ワイヤ絶縁ガイド6を通ってタングステン電極
2の直下の溶接部に供給される。In addition, the power supply tip 9 is cooled by the water-cooled conduit 9, and power is supplied to the power supply tip 3 and the tungsten electrode 2 to generate an arc 7 between the tungsten electrode 2 and the workpiece 8. The addition wire 4 is connected to a wire feed motor 11 above the torch.
Wire addition mechanism 5 and an addition wire power supply tip by a pull-type wire feeding mechanism composed of
12, is supplied to the welded portion immediately below the tungsten electrode 2 through the additional wire insulation guide 6.
このような溶接操作において、給電チップ3にタング
ステン電極2と添加ワイヤ4を供給する添加ワイヤ絶縁
ガイド6を設けており、添加ワイヤ4をアーク7の直下
に送給することによりワイヤ挿入方向に影響されること
なく、いずれの方向に対しても溶接進行できる全方向性
TIG溶接が可能となる。In such a welding operation, an additional wire insulating guide 6 for supplying the tungsten electrode 2 and the additional wire 4 to the power supply tip 3 is provided, and by feeding the additional wire 4 directly below the arc 7, the wire insertion direction is affected. Omnidirectional that allows welding to proceed in any direction without being performed
TIG welding becomes possible.
特に、給電チップ3は、トーチの先端部に設けられて
いるために、添加ワイヤ絶縁ガイド6をタングステン電
極2に対し、2.5°〜15°の角度を有する状態で設置す
る場合、給電チップ3をノズル内部に設置する場合と比
較して、添加ワイヤ絶縁ガイド6とタングステン電極2
との離間距離が小さくなり、ノズルの小型化に有効とな
る。また、給電チップ3の先端部側は、シールドガスの
流路に露出するようにして突出しているので、水冷導管
9による冷却と同時にシールドガスによる冷却作用によ
り効率的に冷却することができる。In particular, since the power supply tip 3 is provided at the tip of the torch, when the additional wire insulation guide 6 is installed at an angle of 2.5 ° to 15 ° with respect to the tungsten electrode 2, the power supply tip 3 Compared to the case where it is installed inside the nozzle, the added wire insulation guide 6 and the tungsten electrode 2
Is small, which is effective for reducing the size of the nozzle. In addition, since the tip end side of the power supply chip 3 projects so as to be exposed to the flow path of the shield gas, the cooling by the water cooling conduit 9 and the cooling operation by the shield gas can be efficiently performed at the same time.
また、ワイヤトーチとアークトーチが一体化されコン
パクトな構造となっており、溶接トーチをロボットに搭
載するときに問題となる溶接の方向性と狭溢箇所への溶
接に対処することが可能となる。さらに添加ワイヤをタ
ングステン電極2にほぼ平行挿入することによってアー
ク長の変化に対するワイヤ挿入位置の裕度も広くなる。
また、作業者が片手で溶接施工を行う片手半自動溶接も
容易に行うことが可能となる。Further, the wire torch and the arc torch are integrated to form a compact structure, and it is possible to cope with the welding directionality and the welding to a narrow overflow portion, which are problems when the welding torch is mounted on the robot. Further, by inserting the additional wire substantially in parallel with the tungsten electrode 2, the tolerance of the wire insertion position with respect to the change in the arc length is increased.
In addition, one-handed semi-automatic welding, in which an operator performs welding with one hand, can be easily performed.
次に添加ワイヤ4をタングステン電極2に対してほぼ
平行に挿入する場合、添加ワイヤ4の送給ムラが生じる
と、アークプラズマ中で添加ワイヤ4が玉状になる現象
が生じる。この現象を防ぐためにトーチ上部にワイヤ送
給モータ11とワイヤ送給ローラ10により構成されるプル
式ワイヤ送給機構を設けて添加ワイヤ4の送給ムラを防
止している。Next, when the additional wire 4 is inserted substantially parallel to the tungsten electrode 2, when the feeding unevenness of the additional wire 4 occurs, a phenomenon occurs in which the additional wire 4 becomes beaded in the arc plasma. In order to prevent this phenomenon, a pull-type wire feeding mechanism including a wire feeding motor 11 and a wire feeding roller 10 is provided above the torch to prevent uneven feeding of the addition wire 4.
また、添加ワイヤガイド5の先端の添加ワイヤ絶縁ガ
イド6とタングステン電極2との角度に合わせて添加ワ
イヤ4を送給できるため、添加ワイヤ4に曲げくせがあ
る場合にも、添加ワイヤ絶縁ガイド6で添加ワイヤ4を
溶接部に強制的に変向させるため狙い位置を一定にする
ことができる。Further, since the addition wire 4 can be fed in accordance with the angle between the addition wire insulation guide 6 at the tip of the addition wire guide 5 and the tungsten electrode 2, even when the addition wire 4 is bent, the addition wire insulation guide 6 can be used. Thus, since the addition wire 4 is forcibly turned to the welded portion, the target position can be made constant.
さらに、添加ワイヤガイド5の先端に添加ワイヤ給電
チップ12を取り付け、添加ワイヤガイド5を絶縁材で覆
い、添加ワイヤガイド上部より給電すると、添加ワイヤ
給電チップ12と被溶接物8との間で添加ワイヤ4に対し
ワイヤ加熱電流が流れ、ホットワイヤ溶接が施工可能と
なる。Further, an addition wire feeding tip 12 is attached to the tip of the addition wire guide 5, and the addition wire guide 5 is covered with an insulating material. When power is supplied from above the addition wire guide, the addition wire feeding tip 12 and the workpiece 8 are connected. A wire heating current flows to the wire 4, and hot wire welding can be performed.
第7図は、前記したTIGアーク溶接トーチを備えた溶
接装置の全体概略的構成図である。この溶接装置におい
ては、ロボット制御装置は、ロボットにそのアームを動
作させるためのアーム動作制御信号を出力させるように
なっている。また、ロボット制御装置は、前記アーム動
作制御信号にタイミングを合わせて制御装置にトーチ動
作制御信号を出力させるようになっている。FIG. 7 is an overall schematic configuration diagram of a welding apparatus provided with the above-described TIG arc welding torch. In this welding device, the robot control device causes the robot to output an arm operation control signal for operating the arm. Further, the robot controller causes the controller to output a torch operation control signal in synchronization with the arm operation control signal.
前記制御装置は、前記トーチ駆動制御信号に基づいて
アーク電源を起動させて該アーク電源によってトーチと
被溶接物との間にアーク電流を流すようになっている。
また、前記制御装置は、前記トーチ駆動制御信号に基づ
いてワイヤ加熱電源を起動させて該ワイヤ加熱電源によ
ってトーチと被溶接物との間にワイヤ加熱電流を流すよ
うになっている。The control device activates an arc power supply based on the torch drive control signal, and causes the arc power supply to flow an arc current between the torch and the workpiece.
Further, the control device activates a wire heating power supply based on the torch drive control signal, and causes a wire heating current to flow between the torch and the workpiece by the wire heating power supply.
このような構成において、前記添加ワイヤ動作と、ト
ーチと被溶接物との間に流れるアーク電流及びワイヤ電
流の供給とのタイミングを第8図に示す。FIG. 8 shows the timing of the operation of the addition wire and the supply of the arc current and the wire current flowing between the torch and the workpiece in such a configuration.
第8図(A)においては、添加ワイヤが被溶接物に接
触したときに添加ワイヤに通電し高速加熱溶断させ、添
加ワイヤが被溶接物から離れた期間だけにアーク通電す
るワイヤ分離ホットワイヤスイッチングTIG溶接(以
後、ワイヤ分離HSTと略す)を適用する。In FIG. 8 (A), when the additive wire comes into contact with the workpiece, the additive wire is energized to cause rapid heating and fusing, and the arc is applied only during a period in which the additive wire is separated from the workpiece. Apply TIG welding (hereinafter abbreviated as wire separation HST).
第8図(B)においては、アーク電流とワイヤ加熱電
流をパルス制御し、アーク電流のベース期間(アーク電
流を0A又は数十Aの値にする)に添加ワイヤを通電加熱
するホットワイヤスイッチングTIG溶接(以後、HSTと略
す)を適用する。In FIG. 8 (B), a hot wire switching TIG in which the arc current and the wire heating current are pulse-controlled and the additional wire is electrically heated during the base period of the arc current (the arc current is set to a value of 0 A or several tens of A). Welding (hereinafter abbreviated as HST) is applied.
第8図(C)においては、添加ワイヤを正極性,被溶
接物を負極性にして添加ワイヤをパルス通電加熱(以
後、パルス通電加熱と略す)する。In FIG. 8 (C), the additive wire is made to have a positive polarity and the work to be welded is made to have a negative polarity, and the additive wire is subjected to pulsed electric heating (hereinafter abbreviated as pulse electric heating).
ここで、添加ワイヤをタングステン電極に近接させて
溶接部に挿入した場合の問題点を挙げる。Here, the problem when the additional wire is inserted into the welded portion in the vicinity of the tungsten electrode will be described.
(d)通常のTIGアーク溶接では、第11図に示すように
アーク7bの熱により添加ワイヤ4bを溶融させるため、添
加ワイヤ4bをタングステン電極2bにほぼ平行挿入した場
合、アーク熱による添加ワイヤ4bの溶融能力が低下し、
添加ワイヤ4bを多くすると被溶接物8bをつつく現象が起
こる。つまり、添加ワイヤの送給量の範囲が非常に狭く
なる。(D) In ordinary TIG arc welding, as shown in FIG. 11, the additional wire 4b is melted by the heat of the arc 7b. Therefore, when the additional wire 4b is inserted almost in parallel with the tungsten electrode 2b, the additional wire 4b Melting ability of
When the number of the additional wires 4b is increased, a phenomenon of pecking the work 8b occurs. That is, the range of the supply amount of the additive wire becomes very narrow.
(e)添加ワイヤ量が少ない場合、第12図に示すように
添加ワイヤ4b先端がアーク7bのプラズマ内で球状化し
て、タングステン電極2bと接触し、溶接続行不可能にな
る。(E) When the amount of the added wire is small, as shown in FIG. 12, the tip of the added wire 4b becomes spherical in the plasma of the arc 7b, comes into contact with the tungsten electrode 2b, and it becomes impossible to continue welding.
(f)添加ワイヤ4bが被溶接物8bに接触状態にある場
合、被溶接物8bと添加ワイヤ4bが同電位になり、添加ワ
イヤ4bとタングステン電極2b間にアークが形成し易くな
り、被溶接物8bおよび添加ワイヤ4bの溶融状態が不安定
となり被溶接物の溶融能力が減少する。(F) When the additional wire 4b is in contact with the workpiece 8b, the workpiece 8b and the additional wire 4b have the same potential, and an arc is easily formed between the additional wire 4b and the tungsten electrode 2b, and The melting state of the object 8b and the addition wire 4b becomes unstable, and the melting ability of the object to be welded decreases.
このような現象は、第8図に示す手段により解消でき
る。すなわち、上記3つの手段〔第8図(A)、
(B)、(C)〕とも添加ワイヤを通電加熱するホット
ワイヤ溶接法であり、アーク熱とは独立して添加ワイヤ
を溶融できるため、添加ワイヤ量を多くしても被溶接物
をつつく現象はなくなる。Such a phenomenon can be eliminated by the means shown in FIG. That is, the above three means (FIG. 8 (A),
(B) and (C)] are both hot wire welding methods in which the additive wire is heated by energization, and the additive wire can be melted independently of the arc heat. Is gone.
また、第8図(A)のワイヤ分離HSTでは、添加ワイ
ヤが被溶接物より離れた期間だけアーク通電する方式
で、アーク電流がパルス状になり入熱量コントロールさ
れ添加ワイヤがプラズマ柱内で球状化しにくい。また、
添加ワイヤが被溶接物に接触しているときにアークが切
れた状態のため、添加ワイヤとタングステン電極との間
にアークが形成することがなくなる。Also, in the wire separation HST of FIG. 8 (A), the arc current is pulsed and the heat input is controlled by a method in which the arc is applied only during a period in which the additive wire is separated from the workpiece, and the additive wire is spherical in the plasma column. It is hard to turn. Also,
Since the arc is cut off when the addition wire is in contact with the workpiece, an arc is not formed between the addition wire and the tungsten electrode.
次に第8図(B)のHSTではアーク電流がパルス電流
になっているため、前記と同様に添加ワイヤがプラズマ
柱内で球状化しにくい。また、HSTの場合、パルス電流
アークのピーク値とベース値の差が大きいため、アーク
の硬直性が高く、添加ワイヤとタングステン電極との間
にアークが形成することが少ない。Next, in the HST of FIG. 8 (B), since the arc current is a pulse current, the additive wire is unlikely to be spherical in the plasma column as described above. In the case of HST, since the difference between the peak value and the base value of the pulse current arc is large, the rigidity of the arc is high, and the arc is rarely formed between the added wire and the tungsten electrode.
第8図(C)のパルス加熱では、添加ワイヤを正極
性,被溶接物を負極性にし添加ワイヤをパルス通電加熱
することにより、ワイヤ通電中はアークは磁気吹きで添
加ワイヤから遠ざかる。この現象により、添加ワイヤが
プラズマ柱内で球状化しにくく、また、添加ワイヤとタ
ングステン電極間にアークが形成することがなくなる。In the pulse heating shown in FIG. 8 (C), the addition wire is made to have a positive polarity, the work to be welded is made to have a negative polarity, and the addition wire is heated by a pulse current. Due to this phenomenon, the additive wire is less likely to be spherical in the plasma column, and no arc is formed between the additive wire and the tungsten electrode.
上記の第8図(A)、(B)、(C)の手段により
(d)、(e)、(d)の問題が解決され、添加ワイヤ
をタングステン電極とほぼ平行に可能なだけ近接してア
ーク直下に挿入しても安定した溶接施工を行うことがで
きることになる。The problems (d), (e) and (d) are solved by means of the above-mentioned FIGS. 8 (A), (B) and (C), and the additive wire is placed as close as possible almost in parallel with the tungsten electrode. Therefore, stable welding can be performed even if the welding is performed just below the arc.
本発明によれば、添加ワイヤの挿入位置にかかわら
ず、溶接進行方向を選択できるので、ロボット搭載時に
特に問題となる添加ワイヤの挿入位置による溶接可能範
囲の限定がなくなり、またティーチング時に添加ワイヤ
の挿入方向にかかわらずティーチングが行えるのでティ
ーチング時間を短縮できる。According to the present invention, since the welding progress direction can be selected regardless of the insertion position of the addition wire, there is no limitation on the weldable range depending on the insertion position of the addition wire, which is particularly problematic when the robot is mounted. Teaching can be performed regardless of the insertion direction, so teaching time can be reduced.
ワイヤトーチとアークトーチを一体化し、アークトー
チのみになるので、従来ワイヤトーチが邪魔して溶接施
行できなかった狭溢箇所部の溶接が可能になった。Since the wire torch and the arc torch are integrated and only the arc torch is used, it is possible to weld a narrow overflow portion, which could not be welded by the conventional wire torch.
TIG溶接で問題となるアーク長の変化に対する裕度が
広がり被溶接物の溶接中の歪等による変形も防止でき
る。The tolerance to the change in arc length, which is a problem in TIG welding, is increased, and deformation of the work piece due to distortion during welding can be prevented.
以上のことから、特にロボット搭載時に溶接施行範囲
が広がり、ティーチング時間も短縮することができ、ラ
フなティーチングで施行が可能になることよりスパッタ
のない高品質な溶接が行えると共にTIG溶接ロボットの
適用範囲を広げる効果がある。From the above, the welding range can be expanded, especially when the robot is mounted, the teaching time can be shortened, and high quality welding without spatter can be performed because rough teaching can be performed, and the TIG welding robot can be applied. This has the effect of expanding the range.
第1図は本発明のTIGアーク溶接トーチの一実施例を示
す正面断面図、第2図は第1図の側面図、第3図は第1
図の要部拡大断面図、第4図及び第5図は第1図におけ
る水冷導管の構造を示す横断面図、第6図は本発明のTI
Gアーク溶接トーチにおけるトーチ先端部の他の実施例
を示す断面図、第7図は本発明の溶接装置の概略的構成
図、第8図(A)、(B)、(C)は第7図に示す溶接
装置の動作タイミング図、第9図は従来のTIGアーク溶
接トーチの概略的構成図、第10図は第9図の要部拡大断
面図、第11図及び第12図はアーク溶接の状況図である。 1……ノズル、2……タングステン電極、3……給電チ
ップ、4……添加ワイヤ、5……添加ワイヤガイド、6
……添加ワイヤ絶縁ガイド、7……アーク、8……被溶
接物、9……水冷導管、10……ワイヤ送給ローラ、11…
…ワイヤ送給モータ、12……添加ワイヤ給電チップ、13
……絶縁カバー、14……トーチボディ、35……多孔体。FIG. 1 is a front sectional view showing an embodiment of a TIG arc welding torch of the present invention, FIG. 2 is a side view of FIG. 1, and FIG.
4 and 5 are transverse sectional views showing the structure of the water-cooled conduit in FIG. 1, and FIG. 6 is a TI of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing another embodiment of the tip of the torch in the G arc welding torch, FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the welding apparatus of the present invention, and FIGS. FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a conventional TIG arc welding torch, FIG. 10 is an enlarged sectional view of a main part of FIG. 9, and FIGS. 11 and 12 are arc welding. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Nozzle, 2 ... Tungsten electrode, 3 ... Feeding tip, 4 ... Addition wire, 5 ... Addition wire guide, 6
... Additional wire insulation guide, 7 ... Arc, 8 ... Workpiece to be welded, 9 ... Water-cooled conduit, 10 ... Wire feeding roller, 11 ...
… Wire feeding motor, 12 …… Additional wire feeding tip, 13
…… Insulation cover, 14 …… Torch body, 35 …… Porous body.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−98648(JP,A) 特開 昭51−31650(JP,A) 特開 昭63−180376(JP,A) 特開 昭61−186172(JP,A) 特開 昭58−138569(JP,A) 特開 昭52−58039(JP,A) 実開 昭48−112822(JP,U) 実開 昭52−113838(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23K 9/12,9/167,9/26 B23K 9/29 Continuation of the front page (56) References JP-A-52-98648 (JP, A) JP-A-51-31650 (JP, A) JP-A-63-180376 (JP, A) JP-A-61-186172 (JP, A) JP-A-58-138569 (JP, A) JP-A-52-58039 (JP, A) JP-A-48-112822 (JP, U) JP-A-52-113838 (JP, U) (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) B23K 9 / 12,9 / 167,9 / 26 B23K 9/29
Claims (10)
ズルの先端部から突出する非消耗性タングステン電極を
鉛直方向に嵌挿した状態で保持し、該水冷導管と連結さ
れて該水冷導管を介して冷却及び通電される給電チップ
と、該給電チップの外周側に環状に形成されたシールド
ガス供給流路と、前記ノズルの内部に設けられた添加ワ
イヤガイドと、前記給電チップ内に配設され、絶縁材に
よって形成された添加ワイヤ絶縁ガイドと、を備え、前
記非消耗性タングステン電極に対し、前記添加ワイヤ絶
縁ガイドからの添加ワイヤの送給方向が角度を有するよ
うにしたことを特徴とするTIGアーク溶接トーチ。1. A non-consumable tungsten electrode protruding from a tip of a nozzle provided with a water-cooling conduit having conductivity therein is held in a vertically fitted state, and is connected to the water-cooling conduit to be connected to the water-cooling conduit. A power supply tip that is cooled and energized via the power supply tip, an annular shield gas supply flow path formed on the outer peripheral side of the power supply tip, an addition wire guide provided inside the nozzle, and a power supply tip. And an additional wire insulation guide formed of an insulating material, wherein a direction in which the additional wire is supplied from the additional wire insulation guide has an angle with respect to the non-consumable tungsten electrode. And TIG arc welding torch.
ヤ絶縁ガイド内部から送給される添加ワイヤとの角度を
2.5°〜15°としたことを特徴とする請求項(1)記載
のTIGアーク溶接トーチ。2. The angle between the non-consumable tungsten electrode and the additional wire fed from the inside of the additional wire insulation guide.
The TIG arc welding torch according to claim 1, wherein the angle is 2.5 ° to 15 °.
シールドガス供給流露に露出するように突出しているこ
とを特徴とする請求項(1)記載のTIGアーク溶接トー
チ。3. The TIG arc welding torch according to claim 1, wherein a nozzle tip side of the power supply tip projects so as to be exposed to the shield gas supply flow dew.
部材からなり、前記給電チップと被溶接物との間の添加
ワイヤを通電加熱するようにしたことを特徴とする請求
項(1)記載のTIGアーク溶接トーチ。4. The addition wire guide according to claim 1, wherein the addition wire guide is made of a conductive member, and the addition wire between the power supply tip and the workpiece is electrically heated. TIG arc welding torch.
面によって管内に2つの流路が形成され、一方の流路側
から冷却水が導入され、前記給電チップに到達後、他方
の流路から排出される構造を有することを特徴とする請
求項(3)記載のTIGアーク溶接トーチ。5. The water-cooled conduit has two flow paths formed in the pipe by a partition surface along the axial direction, cooling water is introduced from one flow path side, and after reaching the power supply chip, the other flow path is formed. The TIG arc welding torch according to claim 3, wherein the torch has a structure that is discharged from a road.
設置されていることを特徴とする請求項(1)記載のTI
Gアーク溶接トーチ。6. The TI according to claim 1, wherein a pull-type wire feeding mechanism is provided above the torch.
G arc welding torch.
記載のTIGアーク溶接トーチを備えてなり、添加ワイヤ
を通電加熱すると共にアーク熱と独立して添加ワイヤを
加熱溶融させるための制御機構を、備えたことを特徴と
する溶接装置。7. A TIG arc welding torch according to any one of claims (1) to (6), wherein the TIG arc welding torch is electrically heated to melt the addition wire independently of arc heat. A welding apparatus, comprising:
期間のみにパルス状にアーク通電する制御機構を備えた
ことを特徴とする請求項(7)記載の溶接装置。8. The welding apparatus according to claim 7, further comprising a control mechanism for energizing the arc in a pulsed manner only during a period in which the additive wire is separated from the workpiece.
ス電流アークのベース時に対応して添加ワイヤをパルス
通電する制御機構を備えたことを特徴とする請求項
(7)記載の溶接装置。9. The welding apparatus according to claim 7, further comprising a control mechanism for energizing the arc in a pulsed manner and for energizing the additional wire in response to the base of the pulsed current arc.
とし、添加ワイヤをパルス通電加熱する制御機構を備え
たことを特徴とする請求項(7)記載の溶接装置。10. The welding apparatus according to claim 7, wherein the addition wire has a positive polarity, the work to be welded has a negative polarity, and a control mechanism for heating the addition wire with a pulse current is provided.
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JPH03297574A JPH03297574A (en) | 1991-12-27 |
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