JP3229014B2 - AC non-consumable electrode arc welding apparatus and method - Google Patents

AC non-consumable electrode arc welding apparatus and method

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JP3229014B2
JP3229014B2 JP13467492A JP13467492A JP3229014B2 JP 3229014 B2 JP3229014 B2 JP 3229014B2 JP 13467492 A JP13467492 A JP 13467492A JP 13467492 A JP13467492 A JP 13467492A JP 3229014 B2 JP3229014 B2 JP 3229014B2
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勝義 堀
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はアーク溶接装置に係わ
り、ことに添加ワイヤを用いてアルミニウムを自動溶接
するのに好適な交流TIGアーク溶接装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arc welding apparatus, and more particularly to an AC TIG arc welding apparatus suitable for automatically welding aluminum using an additive wire.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6に、アルミニウムおよびアルミニウ
ム合金等の交流TIG溶接法として従来から一般的に用
いられている溶接装置の構成を示す。TIG溶接トーチ
31の中のタングステン電極32とアルミニウム系の母
材33に交流アーク電源34を接続し、アルゴン・シー
ルドガス中でタングステン電極32と母材33間に交流
アーク35を形成する。溶接用の添加ワイヤ36はワイ
ヤ送給装置37からコンジット38およびそれと連結さ
れたコンタクトチップ39を通って、TIGトーチ31
の先端にあるガスシールドノズル41の外側から母材3
3上の溶融池42に向けて挿入され、母材33と接触さ
せている。
2. Description of the Related Art FIG. 6 shows a configuration of a welding apparatus generally used conventionally as an AC TIG welding method for aluminum and aluminum alloys. An AC arc power supply 34 is connected to the tungsten electrode 32 and the aluminum-based base material 33 in the TIG welding torch 31, and an AC arc 35 is formed between the tungsten electrode 32 and the base material 33 in an argon shielding gas. A welding wire 36 for welding is fed from a wire feeder 37 through a conduit 38 and a contact tip 39 connected to the conduit 38, and then to the TIG torch 31.
From the outside of the gas shield nozzle 41 at the tip of the base material 3
3 and is inserted toward the molten pool 42 and is in contact with the base material 33.

【0003】ところでコールドワイヤを用いてTIG溶
接する時に、図7に示す様に、添加ワイヤ36がアーク
35を形成するタングステン電極32に対して表面間の
距離で3mm以内程度に離れてほぼ平行に溶融池に向か
って送給するようにシールドノズル41を持つTIGト
ーチ31を構成すると、コンタクトチップ39などワイ
ヤ案内部も含めたトーチ31全体の大きさが非常にコン
パクトにまとめられる。しかし、この様にすると、従来
の手法ではワイヤ36の先端が母材33上の溶融池42
に接触しているため、ワイヤ36は母材電位に等しくな
るので、たまたまタングステン電極32と母材33間の
距離を5mmなど多少長くした時に、アーク35は母材
33からワイヤ36に沿って這い上がって最短距離のワ
イヤ36部分から出るようになり、アーク35およびワ
イヤ36の溶融の安定性を著しく損じ、しばしば溶融し
たワイヤ36がタングステン電極32に接触して電極3
2を汚染して溶接作業の続行を不能にする。
By the way, when performing TIG welding using a cold wire, as shown in FIG. 7, an additional wire 36 is separated from a tungsten electrode 32 forming an arc 35 by a distance of approximately 3 mm or less between surfaces and is substantially parallel to the tungsten electrode 32. When the TIG torch 31 having the shield nozzle 41 is configured to be fed toward the molten pool, the entire size of the torch 31 including the wire guides such as the contact tip 39 is very compact. However, in this case, in the conventional method, the tip of the wire 36 is
Since the wire 36 is equal to the base material potential, the arc 35 crawls from the base material 33 along the wire 36 when the distance between the tungsten electrode 32 and the base material 33 happens to be slightly longer such as 5 mm. As a result, the arc 35 and the melting stability of the wire 36 are significantly impaired, and the molten wire 36 often comes into contact with the tungsten electrode 32 to form the electrode 3.
2 contaminates and makes it impossible to continue the welding operation.

【0004】交流アークではタングステン電極32がプ
ラスの時に、アーク35の陰極点が熱電子放出しやすい
酸化物を求めて母材33やワイヤ36の表面を走り回
る、いわゆるクリーニング作用があり、このアーク35
がワイヤ36に這い上がる現象が顕著に発生するので、
タングステン電極32がマイナスに限定されている直流
アークの場合に比較して、遥かにアーク35の持続が難
しい。その理由は直流TIGアークでは、タングステン
電極32がマイナスとなる極性でアーク35を形成する
が、タングステン電極32は熱電子放出能が優れた熱陰
極なので、アーク35の陰極点はタングステン電極32
上に安定して形成される。
In the AC arc, when the tungsten electrode 32 is positive, the cathode spot of the arc 35 runs around the surface of the base material 33 and the wire 36 in search of an oxide which easily emits thermionic electrons.
Crawling up on the wire 36 occurs remarkably,
It is much more difficult to maintain the arc 35 than in the case of a DC arc where the tungsten electrode 32 is limited to minus. The reason is that in the DC TIG arc, the arc 35 is formed with the polarity that the tungsten electrode 32 becomes negative. However, since the tungsten electrode 32 is a hot cathode having excellent thermoelectron emission ability, the cathode point of the arc 35 is
Formed stably on top.

【0005】またワイヤ送給速度が遅い場合には、図8
の様にワイヤ36の先端が母材33から離れてアークプ
ラズマ中で溶融を進行して大きな溶滴44がタングステ
ン電極32と接触して、タングステン電極32を汚染、
損傷し、溶接不能になる場合もある。
[0005] When the wire feeding speed is slow, FIG.
As described above, the tip of the wire 36 is separated from the base material 33 and melts in the arc plasma, and a large droplet 44 comes into contact with the tungsten electrode 32 to contaminate the tungsten electrode 32.
In some cases, it may be damaged, making welding impossible.

【0006】従って、従来はこの様な状態を避けるため
に、出来るだけワイヤ36をタングステン電極32から
離して、かつワイヤ36の先端を母材33上の溶融池4
2に挿入していた。例えば図6に示すように、ワイヤ挿
入角度θは60度以下にせざるを得ず、そのために通常
はトーチ31のガスシールドノズル41の外側からワイ
ヤ36を挿入するようになり、結局トーチ回りの構成が
大きくなってしまっていた。そのため狭隘部での溶接が
難しいという問題があった。またトーチ31が母材33
に対して多少上下すると、ワイヤ36の挿入位置が大き
く変化する問題があった。これらの問題のために、多関
節溶接ロボットに対して添加ワイヤ付きのTIG溶接ト
ーチを搭載して溶接することは、ほとんど実用されてい
なかった。
Therefore, conventionally, in order to avoid such a state, the wire 36 is separated from the tungsten electrode 32 as much as possible, and the tip of the wire 36 is connected to the molten pool 4 on the base material 33.
2 had been inserted. For example, as shown in FIG. 6, the wire insertion angle θ must be 60 degrees or less, and therefore, the wire 36 is usually inserted from outside the gas shield nozzle 41 of the torch 31, and eventually the configuration around the torch is completed. Was getting bigger. Therefore, there was a problem that welding in a narrow part was difficult. The torch 31 is a base material 33
There is a problem that when the wire 36 is slightly moved up and down, the insertion position of the wire 36 greatly changes. Due to these problems, it has not been practically used to mount and weld a TIG welding torch with an addition wire to an articulated welding robot.

【0007】なお、直流TIG溶接についてであるが、
図7に示すようにワイヤ36をタングステン電極32と
近接してかつ平行方向から挿入しながら溶接することを
可能にする技術については、本出願人の発明になる特許
出願(特開昭63−180736号)がある。この特許
出願発明では、ワイヤ36が母材33と接触していると
きにはアーク通電を停止し、ワイヤ36が母材33と離
れている期間中にのみアーク通電するようにして、タン
グステン電極32からワイヤ36側に向けてアーク35
が発生することを防止している。
[0007] Regarding DC TIG welding,
As shown in FIG. 7, a technique for enabling welding while inserting the wire 36 close to and in parallel with the tungsten electrode 32 is disclosed in a patent application (Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-180736) filed by the present applicant. No.). In this patent application invention, when the wire 36 is in contact with the base material 33, the arc current is stopped, and the arc current is applied only while the wire 36 is separated from the base material 33. Arc 35 toward 36 side
Is prevented from occurring.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】前述のように図6に示
す溶接装置は構成が大きくなり、しかも、トーチ31が
母材33に対して多少上下すると、ワイヤ36の挿入位
置が大きく変化する問題があったため、多関節溶接ロボ
ット等には、ほとんど実用されていなかった。また、本
発明者らの前記特許出願はコンパクトであり、溶接進行
方向を任意の方向に選べ、溶接ロボット搭載に適したも
のであるが、直流TIG溶接装置用であるので、その使
用範囲が限定されていた。すなわち、アルミニウムの交
流TIG溶接時には、アーク電流の極性が変わる度にア
ークは一旦消弧し、再点弧しなければならない。このた
めアークは不安定になりがちで、前記特許出願の方法で
はアークの持続が難しい。従って、交流TIGを用いる
アルミニウムの溶接には適用困難という問題点がある。
As described above, the welding apparatus shown in FIG. 6 has a large structure, and when the torch 31 is slightly moved up and down with respect to the base material 33, the insertion position of the wire 36 is greatly changed. Therefore, it has not been practically used in articulated welding robots and the like. In addition, the patent application of the present inventors is compact, and the welding progress direction can be selected in any direction, and is suitable for mounting on a welding robot. However, since it is for a DC TIG welding device, its use range is limited. It had been. That is, during the AC TIG welding of aluminum, the arc must be extinguished and re-ignited every time the polarity of the arc current changes. For this reason, the arc tends to be unstable, and it is difficult to maintain the arc by the method of the patent application. Therefore, there is a problem that it is difficult to apply to welding of aluminum using AC TIG.

【0009】本発明の目的は、交流を用いて安定なアー
クを形成し、しかもトーチ回りを小さくでき、狭隘部の
溶接もより容易にできるようにし、また多関節溶接ロボ
ット搭載に適した添加ワイヤ付きのTIG溶接が行える
装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to form a stable arc using an alternating current, to reduce the size of the torch, to make it easier to weld a narrow part, and to provide an additional wire suitable for mounting on an articulated welding robot. It is an object of the present invention to provide a device capable of performing TIG welding with a mark.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は次の
構成によって達成される。すなわち、溶接母材と非消耗
電極およびそれらと接続され交流アークを形成する交流
アーク電源の電流制御手段と、アーク発生部に向けて送
給される添加ワイヤおよびワイヤ通電用交流電源とを備
えた交流非消耗電極アーク溶接装置において、交流アー
ク電源と同期をとり、非消耗電極がマイナス極の半波時
(EN)にはワイヤは母材に対してプラス極、非消耗電
極がプラス極の半波時(EP)にはワイヤは母材に対し
てマイナス極となる交流定電流をワイヤに通電するワイ
ヤ通電電流制御手段を備えている交流非消耗電極アーク
溶接装置である。また、本発明の前記交流非消耗電極ア
ーク溶接装置は、前記構成に、添加ワイヤの先端が溶接
母材に接触しているか否かを検知するワイヤ接触検知手
段を加えて、また、前記ワイヤ通電電流制御手段は、ワ
イヤ接触検知手段からのワイヤ接触信号にもとづいて、
ワイヤが溶接母材と接触しているときにはワイヤ通電
し、ワイヤが母材から分離しているときにはワイヤ通電
を休止し、かつ、前記ワイヤが溶接母材と接触している
時のワイヤ通電は、交流アーク電源と同期をとり、非消
耗電極がマイナス極の半波時にはワイヤは母材に対して
プラス極、非消耗電極がプラス極の半波時にはワイヤは
母材に対してマイナス極となる交流定電流をワイヤに通
電する構成としても良い。
The above object of the present invention is achieved by the following constitution. That is, the welding base metal and the non-consumable electrode and a current control means of an AC arc power supply connected to them and forming an AC arc, and an additional wire fed to the arc generating portion and an AC power supply for wire conduction were provided. In an AC non-consumable electrode arc welding apparatus, the wire is synchronized with the AC arc power source, and when the non-consumable electrode is a half-wave with a negative pole (EN), the wire is positive with respect to the base material and the non-consumable electrode is with a half of the positive pole. This is an AC non-consumable electrode arc welding apparatus provided with a wire energizing current control means for energizing the wire with an AC constant current which becomes a negative pole with respect to the base material when the wave is in the wave (EP) . Further, the AC non-consumable electrode electrode of the present invention.
In the above configuration, the tip of the additive wire is welded to the above configuration.
Wire contact detection hand that detects whether it is in contact with the base material
In addition to the steps, the wire current control means may be
Based on the wire contact signal from the ear contact detection means,
Wire conduction when the wire is in contact with the base metal
Wire when the wire is separated from the base material.
And the wire is in contact with the welding base material
When the wire is energized, it is synchronized with the AC
When the wear electrode is a half-wave with a negative pole, the wire
When the positive electrode and non-consumable electrode are half-wave of positive electrode, the wire
Pass a constant negative current through the wire
It is good also as a structure which supplies electricity.

【0011】ここで、前記アーク電源の電流制御手段は
ワイヤ接触検知手段によるワイヤの母材接触検知時には
180A以上の高アーク電流を、ワイヤが母材から分離
しているときには180A以下の低アーク電流となるよ
うにアーク電流を制御し、ワイヤ通電電流制御手段は2
0Aから80Aの交流定電流をワイヤに通電することが
できる。また、前記アーク電源の電流制御手段は、平均
アーク電流が設定値になるよう、ワイヤ接触検知手段に
よるワイヤの母材接触検知期間中のアーク電流を制御す
るようにしてもよい。
Here, the current control means of the arc power supply detects a high arc current of 180 A or more when the wire contact detection means detects the contact of the base material of the wire, and a low arc current of 180 A or less when the wire is separated from the base material. The arc current is controlled so that
An AC constant current of 0 A to 80 A can be supplied to the wire. Also, the current control means of the arc power supply may control the arc current during the detection of the base metal contact of the wire by the wire contact detection means so that the average arc current becomes a set value.

【0012】また、前記ワイヤ接触検知手段は、ワイヤ
通電チップと母材間の電圧を検出し、非消耗電極がマイ
ナスのときにはマイナス電圧で、非消耗電極がプラスの
ときにはプラスの電圧で高抵抗を介してプルアップした
信号電圧を印加しており、検出した電圧の絶対値が3V
以下のときにはワイヤが母材と接触していると判別する
ことができる。
The wire contact detecting means detects a voltage between the wire energizing tip and the base material. When the non-consumable electrode is negative, a negative voltage is applied. When the non-consumable electrode is positive, a high voltage is applied by a positive voltage. Signal voltage that is pulled up through the circuit, and the absolute value of the detected voltage is 3 V
In the following cases, it can be determined that the wire is in contact with the base material.

【0013】さらに、直流電源を交流電源に変換するH
ブリッジを備え、飽和状態でスイッチングするトランジ
スタ2ケが直列に接続されて構成された2組のアームか
ら構成されているワイヤ通電電流制御手段を備えた構
成、直流電源を交流電源に変換するHブリッジとを備
え、該Hブリッジは順方向のダイオードと飽和状態でス
イッチングするトランジスタが直列に接続されて構成さ
れる4組の回路要素から構成されているワイヤ通電電流
制御手段を備えた構成、または直流電源を交流電源に変
換するHブリッジとを備え、そのHブリッジは順方向の
ダイオード、飽和状態でスイッチングするトランジス
タ、不飽和状態で定電流制御するトランジスタが直列に
接続されて構成された2組のアームから構成されている
ワイヤ通電電流制御手段を備えた構成とすることができ
る。
Further, H for converting a DC power supply to an AC power supply.
An H-bridge for converting a DC power supply to an AC power supply, comprising a wire conduction current control means comprising two sets of arms comprising a bridge and two transistors which switch in a saturated state connected in series; The H-bridge is provided with a wire conduction current control means composed of four sets of circuit elements in which a forward diode and a transistor switching in a saturated state are connected in series, or An H-bridge for converting a power supply into an AC power supply. The H-bridge is composed of two sets of a forward diode, a transistor that switches in a saturated state, and a transistor that controls a constant current in an unsaturated state, which are connected in series. It is possible to adopt a configuration provided with a wire conduction current control means composed of an arm.

【0014】また、前記添加ワイヤは非消耗電極にほぼ
平行に、かつ非消耗電極とワイヤの表面間の距離が3m
m以内になるよう近接して配置された構成とすることが
できる。
The additive wire is substantially parallel to the non-consumable electrode and the distance between the non-consumable electrode and the surface of the wire is 3 m.
m may be arranged close to each other.

【0015】本発明の上記目的は次の構成によっても達
成される。すなわち、溶接母材と非消耗電極間の交流ア
ーク形成部に添加ワイヤを送給して、母材を溶接する交
流非消耗電極アーク溶接方法において、ワイヤ通電電流
と交流アーク電源電流は互いに逆方向の同期した電流を
通電する交流非消耗電極アーク溶接方法、または、ワイ
ヤ通電電流と交流アーク電源電流は互いに逆方向の同期
電流を通電し、ワイヤが母材から離れているときはワイ
ヤ通電を停止し、同時にアーク電流を設定値より低く
し、また、ワイヤが母材に接触しているときはワイヤ通
電を行い、同時にアーク電流を設定値以上とする交流非
消耗電極アーク溶接方法である。
The above object of the present invention is also achieved by the following constitution. That is, in the AC non-consumable electrode arc welding method of feeding an additional wire to the AC arc forming portion between the welding base material and the non-consumable electrode and welding the base material, the current flowing through the wire and the current flowing through the AC arc power supply are opposite to each other. AC non-consumable electrode arc welding method for applying a synchronized current, or the wire conduction current and the AC arc power supply current conduct synchronous currents in opposite directions, and stop the wire conduction when the wire is separated from the base material. This is an AC non-consumable electrode arc welding method in which the arc current is made lower than a set value at the same time, and the wire is energized when the wire is in contact with the base material, and at the same time, the arc current is equal to or more than the set value.

【0016】[0016]

【作用】一般にアークの磁気吹き現象として知られてい
るように、ワイヤ電流とアーク電流の通電方向が同じ場
合には、両者間の電磁力によってアークはワイヤ側に引
き寄せられ、ワイヤ電流とアーク電流の通電方向が逆の
場合には、アークはワイヤから離れるように電磁力が作
用する。従って、アークがEN半波の場合には、アーク
の陽極点がワイヤに這い上がって来ない程度にアークが
遠ざけられ、アークがEP半波の場合には、アークの陰
極点が酸化物を求めてワイヤに這い上がろうとするのを
抑制するので、多少の這い上がりを認められてもその滞
在時間が短くなるなどして、ワイヤ溶融が進行して溶滴
を形成するには至らない。
As generally known as a magnetic blowing phenomenon of an arc, when the direction of current flow between the wire current and the arc current is the same, the arc is drawn to the wire side by the electromagnetic force between the two, and the wire current and the arc current When the direction of the current is reversed, the electromagnetic force acts to move the arc away from the wire. Therefore, when the arc is EN half-wave, the arc is moved away to the extent that the anode point of the arc does not crawl on the wire, and when the arc is EP half-wave, the cathode point of the arc determines oxide. Therefore, even if slight climbing is recognized, the staying time is shortened, and the melting of the wire progresses, and droplets are not formed.

【0017】このように、ワイヤが母材と接触している
ときには、ワイヤにはアーク電流と逆方向の電流を通電
しているので、アークはワイヤから離れる方向に磁気吹
きで吹かれるので、ワイヤからアークが発生しにくくな
る。また、ワイヤが母材から離れた時にはワイヤ通電を
停止し、またアーク電流を低くするので、ワイヤの先端
の溶融の進行が遅くなり、ワイヤ先端の球状化が進まな
いうちに、ワイヤが母材に接触するようになり、その結
果、ワイヤ先端の溶滴が非消耗電極に接触することは避
けられる。この様な効果を発揮するためには、平均アー
ク電流180A〜350Aの交流アークに対して、ワイ
ヤ電流は20A〜80Aであれば良かった。
As described above, when the wire is in contact with the base material, an electric current in a direction opposite to the arc current is applied to the wire, so that the arc is blown magnetically in a direction away from the wire. Arcing is less likely to occur. Also, when the wire is separated from the base material, the current supply to the wire is stopped, and the arc current is reduced. As a result, it is possible to prevent the droplet at the tip of the wire from contacting the non-consumable electrode. In order to exhibit such an effect, it is sufficient that the wire current is 20 A to 80 A for an AC arc having an average arc current of 180 A to 350 A.

【0018】本発明をアルミニウムやアルミニウム合金
等の溶接に適用する場合にはワイヤ通電電流はあまり高
くする必要がない。すなわち本発明でのワイヤ通電の主
目的は、抵抗発熱でワイヤの高速溶融を図るホットワイ
ヤの考え方ではなく、ワイヤ電流の電磁力でアークをワ
イヤから遠ざけるために通電することにある。ワイヤ電
流をもっと高めると、溶融ないしは軟化してワイヤが電
磁力によって吹き飛ばされる現象が起きてくるので、前
記平均アーク電流値の場合にはワイヤ電流の上限は80
A程度であった。ワイヤ電流を20A以下にすると、ア
ークをワイヤから遠ざける効果が少なくなって溶滴を形
成しやすくなり、溶接作業を持続できなくなる。
When the present invention is applied to welding of aluminum, aluminum alloy, or the like, it is not necessary to increase the wire current. That is, the main purpose of the wire energization in the present invention is not the concept of a hot wire that melts the wire at high speed by resistance heating, but the energization to keep the arc away from the wire by the electromagnetic force of the wire current. If the wire current is further increased, a phenomenon occurs in which the wire is melted or softened and the wire is blown off by the electromagnetic force. Therefore, in the case of the average arc current value, the upper limit of the wire current is 80.
It was about A. When the wire current is set to 20 A or less, the effect of keeping the arc away from the wire is reduced, so that a droplet is easily formed and the welding operation cannot be continued.

【0019】また、ワイヤ送給速度が遅いときには、ア
ークプラズマから輻射熱などを受けてワイヤ溶融が進行
し、ワイヤの先端が母材から分離してアークプラズマ中
に浮かび、そこで溶滴がどんどん大きく成長する。しか
しアーク電流が所定値(例えば、180A以下)であれ
ば、この溶融の成長は相当に遅く、ワイヤ速度が所定速
度以上では、ワイヤの先端の溶滴が余り成長しないうち
に、ワイヤが再び母材に接触するようになる。一方、ア
ーク電流を高くしたままワイヤ速度を遅くすると、ワイ
ヤが母材から分離して溶滴が成長してたちまち非消耗電
極に接触して、溶接不能にする。そこで、本発明では、
高電流アーク発生中にも、ワイヤの先端が母材から分離
すると、アーク電流を直ちに所定値(例えば180A以
下)の値に下げるので、溶滴は大きく成長する以前に母
材に接触するようになり、非消耗電極に溶滴が接触する
事態の発生を防止できる。
When the wire feeding speed is low, the wire melts due to radiant heat from the arc plasma, and the tip of the wire separates from the base material and floats in the arc plasma, where droplets grow more and more. I do. However, when the arc current is a predetermined value (for example, 180 A or less), the growth of this melting is considerably slow. When the wire speed is higher than the predetermined speed, the wire is again formed before the droplet at the tip of the wire grows too much. It comes into contact with the material. On the other hand, if the wire speed is reduced while the arc current is kept high, the wire separates from the base material and a droplet grows, and immediately contacts the non-consumable electrode to make welding impossible. Therefore, in the present invention,
Even when a high-current arc is generated, if the tip of the wire separates from the base material, the arc current is immediately reduced to a predetermined value (for example, 180 A or less), so that the droplet contacts the base material before it grows large. Therefore, it is possible to prevent a situation in which the droplet contacts the non-consumable electrode.

【0020】[0020]

【実施例】図1は本発明の一実施例を示すものである。
ワイヤ6は図示していないワイヤ送給装置からTIGト
ーチ12に送出され、TIGトーチ12のシールドノズ
ル10内から直径1.6mmのアルミニウムの添加ワイ
ヤ6が直径3.2mmのタングステン電極2とほぼ平行
に、かつそれらの表面間距離が1〜3mmと近接した位
置から溶融池11に挿入される。ワイヤ電源14の一方
の出力端子はトーチ12内のコンタクトチップ9を介し
て添加ワイヤ6に接続され、他方の出力端子は母材3に
接続されている。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
The wire 6 is sent from a wire feeder (not shown) to the TIG torch 12, and a 1.6 mm diameter aluminum addition wire 6 from the inside of the shield nozzle 10 of the TIG torch 12 is substantially parallel to the 3.2 mm diameter tungsten electrode 2. And into the molten pool 11 from a position where the distance between the surfaces is close to 1 to 3 mm. One output terminal of the wire power supply 14 is connected to the additional wire 6 via the contact tip 9 in the torch 12, and the other output terminal is connected to the base material 3.

【0021】交流定電流特性のアーク電源15の一方の
出力端子はトーチ12内のタングステン電極2に接続さ
れ、他方の端子は母材3に接続され、タングステン電極
2と母材3間に交流アーク5を形成する。なお、トーチ
12内ではタングステン電極2とワイヤ6との間は十分
絶縁されていて、それらの間でアークを発生することは
無いように配慮されている。
One output terminal of the arc power supply 15 having the AC constant current characteristic is connected to the tungsten electrode 2 in the torch 12, the other terminal is connected to the base material 3, and an AC arc is provided between the tungsten electrode 2 and the base material 3. 5 is formed. In the torch 12, the tungsten electrode 2 and the wire 6 are sufficiently insulated from each other so that no arc is generated between them.

【0022】ワイヤ電源14は定電流制御されたインバ
ータ式電源の出力トランスTの二次側にダイオードD
5、D6を置いて構成されている直流電源部の後に、4
組のスイッチング・トランジスタTR1〜4で構成した
Hブリッジ16を組み込んで、方形波の交流電流を出力
するように構成されている。なお、ダイオードD1〜4
はトランジスタTR1〜4を保護するための逆方向電流
バイパス用のものである。ホール素子からなる電流セン
サ17を用いたアーク電流検出回路18で交流アークの
電流形波を検出し、極性判別回路19でタングステン電
極2がプラスの半波の極性(EP)か、マイナスの半波
(EN)かを判別し、その出力信号に基づいて、Hブリ
ッジ16を構成するトランジスタTR1〜4用の駆動回
路20を制御して、アーク電流と常に逆の方向の電流が
ワイヤ6に流れるようにする。
The wire power supply 14 has a diode D on the secondary side of an output transformer T of an inverter type power supply controlled by a constant current.
5, after the DC power supply unit configured with D6
An H-bridge 16 constituted by a set of switching transistors TR1 to TR4 is incorporated to output a square wave alternating current. Note that diodes D1 to D4
Is for reverse current bypass for protecting the transistors TR1 to TR4. An arc current detection circuit 18 using a current sensor 17 composed of a Hall element detects a current waveform of an AC arc, and a polarity discrimination circuit 19 detects whether the tungsten electrode 2 has a positive half-wave polarity (EP) or a negative half-wave. (EN), and based on the output signal, controls the drive circuit 20 for the transistors TR1 to TR4 constituting the H bridge 16 so that a current always in the opposite direction to the arc current flows through the wire 6. To

【0023】また、ワイヤ6の先端が母材3と接触して
いるかどうかを判断するために、コンタクトチップ9と
母材3間の電圧Vwを検出し、その絶対値が3Vより高
いか、低いかをタッチ検出回路21で判断する。すなわ
ち、3Vより低い時にはワイヤ6の先端は母材3と接触
していると判断して、Hブリッジ16を構成するトラン
ジスタTR1とTR4の組とTR3とTR2の組のトラ
ンジスタを交互にONして交流電流を出力するが、3V
より高いときにはワイヤ6の先端は母材3から離れたと
解釈して、Hブリッジ16を構成するトランジスタTR
1〜TR4を全てオフし、ワイヤ電流の通電を休止す
る。
In order to determine whether the tip of the wire 6 is in contact with the base material 3, a voltage Vw between the contact tip 9 and the base material 3 is detected, and its absolute value is higher or lower than 3V. Is determined by the touch detection circuit 21. That is, when the voltage is lower than 3 V, it is determined that the tip of the wire 6 is in contact with the base material 3, and the transistors of the set of transistors TR1 and TR4 and the set of transistors TR3 and TR2 constituting the H bridge 16 are turned on alternately. Outputs AC current, but 3V
When it is higher, the tip of the wire 6 is interpreted as being separated from the base material 3 and the transistor TR forming the H bridge 16 is interpreted.
1 to TR4 are all turned off, and the supply of the wire current is stopped.

【0024】なお、コンタクトチップ9と母材3間の電
圧Vwの検出に当たっては、プルアップ電圧回路22を
設け、コンタクトチップ9側にアーク電圧と常に同方向
の極性になる±15Vの交流のプルアップ電圧を抵抗R
1を介して印加している。
In detecting the voltage Vw between the contact chip 9 and the base material 3, a pull-up voltage circuit 22 is provided, and an AC pull of ± 15 V which always has the same polarity as the arc voltage is provided on the contact chip 9 side. Up voltage with resistance R
1 is applied.

【0025】このタッチ検出回路21の出力信号は、ア
ーク電流制御回路23にも伝えられ、ワイヤ6が母材3
にタッチしているときには300Aなど180A以上の
大アーク電流とし、ワイヤ6が母材3から分離している
ときにはアーク電流を160Aなど180A以下の一定
の低電流に制御する。
The output signal of the touch detection circuit 21 is also transmitted to the arc current control circuit 23, and the wire 6
Is touched, a large arc current of 180 A or more, such as 300 A, is controlled. When the wire 6 is separated from the base material 3, the arc current is controlled to a constant low current of 180 A or less, such as 160 A.

【0026】一方、母材3の溶融はアーク電流に大きく
影響されるので、アーク電流を検出して、平均アーク電
流が一定になるよう平均電流制御回路24でワイヤ6が
母材3へタッチしている時のアーク電流を制御する信号
を形成する。ワイヤ電流は例えば平均アーク電流が23
0A程度の時には30A、平均アーク電流が300A程
度の時には60Aの交流定電流を通電している。
On the other hand, since the melting of the base material 3 is greatly affected by the arc current, the arc current is detected, and the wire 6 touches the base material 3 by the average current control circuit 24 so that the average arc current becomes constant. To form a signal that controls the arc current when it is running. The wire current is, for example, an average arc current of 23.
A constant current of 30 A is supplied when the current is about 0 A, and a constant current of 60 A is supplied when the average arc current is about 300 A.

【0027】図2は図1の装置を用いて溶接中のアーク
電流、ワイヤ電流およびワイヤ接触状態との関係を説明
する図である。アルミニウム合金A5083の母材上
に、60Hzの方形波交流アーク電源を用い、平均アー
ク電流を300Aに設定し、ワイヤ電流60A、直径
1.6mmのA5356アルミニウムワイヤを4m/m
inで送給してビード置きしている時の状態を模擬して
示している。
FIG. 2 is a view for explaining the relationship among the arc current, the wire current, and the wire contact state during welding using the apparatus of FIG. On a base material of aluminum alloy A5083, a 60 Hz square-wave AC arc power supply was used, the average arc current was set to 300 A, and a wire current of 60 A and A5356 aluminum wire having a diameter of 1.6 mm were converted to 4 m / m.
The state in which the beads are fed by feeding in and placed is simulated.

【0028】本実施例の溶接装置は上記のような構成な
ので、次のように作用する。アルミニウムの溶接の場合
は、アーク電極がプラス(EP)のときは、アーク5の
陰極点は基本的には母材3表面の酸化物から発生する。
これはアルミニウムの場合、熱電子を放出し易く、アー
ク5の陰極点を形成しやすいためである。しかし、アー
ク5が発生すると酸化物はすぐ熱で分解されてなくな
り、アーク5は別の酸化物を求めて移り、こうして溶接
が進行する。ワイヤ6が母材3に接触しているときは、
ワイヤ6はほぼ母材3と同電位となり、ワイヤ6の表面
に酸化物があると、そこからアーク5が発生する。しか
し、アーク電流と逆方向のワイヤ電流が流れていると、
電磁力の反発作用を受けて、ワイヤ6の上方まで、アー
ク5が陰極点を求めてはい上がると言う傾向が抑制され
る。
Since the welding apparatus of this embodiment has the above-described configuration, it operates as follows. In the case of aluminum welding, when the arc electrode is positive (EP), the cathode spot of the arc 5 is basically generated from the oxide on the surface of the base material 3.
This is because aluminum easily emits thermoelectrons and easily forms a cathode spot of the arc 5. However, when the arc 5 is generated, the oxide is immediately decomposed by heat and disappears, and the arc 5 moves for another oxide, and thus the welding proceeds. When the wire 6 is in contact with the base material 3,
The wire 6 has substantially the same potential as the base material 3, and if there is an oxide on the surface of the wire 6, an arc 5 is generated therefrom. However, if a wire current flows in the opposite direction to the arc current,
Due to the repulsion of the electromagnetic force, the tendency that the arc 5 goes up to the position above the wire 6 in search of the cathode point is suppressed.

【0029】従って、アーク5がEN半波の場合には、
アーク5の陽極点がワイヤ6に這い上がって来ない程度
にアーク5が遠ざけられ、アーク5がEP半波の場合に
は、アーク5の陰極点が酸化物を求めてワイヤ6に這い
上がろうとするのを制御するので、ワイヤ溶融が進行し
て溶滴13(図3参照)を形成するには至らない。この
様な効果を発揮するためには、平均アーク電流180A
〜350Aの交流アークに対して、ワイヤ電流は20A
〜80Aであれば良かった。
Therefore, when the arc 5 is an EN half-wave,
The arc 5 is so far away that the anode point of the arc 5 does not creep up on the wire 6, and when the arc 5 is an EP half-wave, the cathode point of the arc 5 crawls on the wire 6 in search of oxide. Since the attempt is made to control, the melting of the wire does not proceed to form droplets 13 (see FIG. 3). In order to exhibit such an effect, an average arc current of 180 A
For an AC arc of ~ 350A, the wire current is 20A
It was good if it was ~ 80A.

【0030】つぎに、ワイヤ送給速度が遅いときには、
アークプラズマから輻射熱などを受けてワイヤ溶融が進
行し、ワイヤ6の先端が母材3から分離してアークプラ
ズマ中に浮かび、そこで溶滴13(図3参照)がどんど
ん大きく成長する。しかしアーク電流を180A以下と
することで、この溶融13の成長を遅くする。例えば、
ワイヤ速度1m/min以上では、ワイヤ6の先端の溶
滴13が余り成長しないうちに、ワイヤ6が再び母材3
に接触するようになる。一方、300Aなどアーク電流
を高くしたままワイヤ速度を遅くすると、ワイヤ6が母
材3から分離して溶滴13が成長してたちまちタングス
テン電極2に接触して、溶接不能にする。本実施例で
は、350Aのアーク発生中にも、ワイヤ6の先端が母
材3から分離すると、アーク電流を直ちに160Aなど
に下げているので、溶滴13は大きく成長する以前に母
材3に接触するようになり、タングステン電極2に溶滴
13が接触する事態の発生を防止している。
Next, when the wire feeding speed is low,
The wire melts by receiving radiant heat or the like from the arc plasma, and the tip of the wire 6 separates from the base material 3 and floats in the arc plasma, where the droplet 13 (see FIG. 3) grows more and more. However, the growth of the melt 13 is slowed by setting the arc current to 180 A or less. For example,
At a wire speed of 1 m / min or more, before the droplet 13 at the tip of the wire 6 grows too much, the wire 6 is re-formed to the base metal 3.
Comes into contact with On the other hand, if the wire speed is reduced while the arc current is kept high, such as 300 A, the wire 6 separates from the base material 3 and the droplets 13 grow and immediately contact the tungsten electrode 2 to make welding impossible. In this embodiment, when the tip of the wire 6 separates from the base material 3 even during the generation of an arc of 350 A, the arc current is immediately reduced to 160 A or the like. As a result, the contact between the droplet 13 and the tungsten electrode 2 is prevented.

【0031】ところで、ワイヤ6の先端が母材3から分
離したときに何等かのミスでワイヤ通電を継続している
と、例えば、図3に示すようにアーク電源15からの電
流のほとんどが、EP半波の場合には、破線で示す経路
すなわちアーク電源15→タングステン電極2→アーク
5→ワイヤ6→TR4→D2→母材3→アーク電源15
の経路で流れ、EN半波の場合には経路は図示していな
いが、アーク電源15→母材3→D1→TR3→ワイヤ
6→アーク5→タングステン電極2→アーク電極15の
経路で流れるので、タングステン電極2とワイヤ6の先
端間にアーク5を形成し、ワイヤ6の先端にたちまち大
きな溶滴13を形成する。
By the way, if the wire conduction is continued due to some mistake when the tip of the wire 6 separates from the base material 3, for example, as shown in FIG. In the case of the EP half-wave, the path indicated by the broken line, that is, the arc power supply 15 → the tungsten electrode 2 → the arc 5 → the wire 6 → TR4 → D2 → the base material 3 → the arc power supply 15
Although the path is not shown in the case of EN half-wave, it flows along the path of arc power supply 15 → base metal 3 → D1 → TR3 → wire 6 → arc 5 → tungsten electrode 2 → arc electrode 15. An arc 5 is formed between the tungsten electrode 2 and the tip of the wire 6, and a large droplet 13 is formed immediately at the tip of the wire 6.

【0032】しかし、ワイヤ6の先端が母材3から分離
した途端に、Hブリッジを構成するトランジスタTR1
〜4をすべてオフにすると、ワイヤ6は電気的に浮いた
形になるのでアーク電流がワイヤ電源14に回り込め
ず、ワイヤ6とタングステン電極2間にアーク5を形成
することはない。
However, as soon as the tip of the wire 6 is separated from the base material 3, the transistor TR1 forming the H bridge
When all of .about.4 are turned off, the wire 6 becomes an electrically floating form, so that the arc current does not flow to the wire power supply 14, and the arc 5 is not formed between the wire 6 and the tungsten electrode 2.

【0033】図4および図5は、本発明の他の実施例の
ワイヤ電源14の電力回路原理を示すもので、ワイヤ6
と母材3の分離・接触を正しく検知できなかった時に
も、アーク電流がワイヤ電源に流入することをできるだ
け低く押さえる機能を備えている。
FIGS. 4 and 5 show the principle of the power circuit of the wire power supply 14 according to another embodiment of the present invention.
When the separation / contact between the wire and the base material 3 cannot be correctly detected, the function of suppressing the arc current from flowing into the wire power supply as low as possible is provided.

【0034】図4のワイヤ電源25の回路は、図3で説
明したアーク電流がワイヤ電源14に流入する経路を、
各トランジスTR1〜4に直列に順方向のダイオードD
7〜10を入れることで遮断している。これによって、
ワイヤ電源25に流入するアーク電流は大幅に低減され
た。しかし、ワイヤ通電しているとき、すなわちTR1
〜4のいずれかが導通しているときには、例えば図4の
破線で示すように、電源トランスTおよび整流ダイオー
ドD5・D6を経由して流れることが時折発生した。
The circuit of the wire power supply 25 shown in FIG. 4 provides a path through which the arc current described with reference to FIG.
A forward diode D is connected in series with each of the transistors TR1 to TR4.
It shuts off by putting in 7-10. by this,
The arc current flowing into the wire power supply 25 has been greatly reduced. However, when the wire is energized, that is, TR1
When any one of .about.4 is conducting, it sometimes flows through the power transformer T and the rectifier diodes D5 and D6 as shown by a broken line in FIG. 4, for example.

【0035】図5のワイヤ電源26の回路は、Hブリッ
ジを4組のFETトランジスタで構成し、FET1とF
ET3は飽和状態でスイッチング、FET2とFET4
はゲート電圧を制御して不飽和領域で定電流制御するも
のである。また、Hブリッジの各アームにはダイオード
D7、D8が直列に入っている。
In the circuit of the wire power supply 26 shown in FIG. 5, the H bridge is constituted by four sets of FET transistors, and FET1 and F
ET3 switches in saturation, FET2 and FET4
Is to control the gate voltage to control the constant current in the unsaturated region. Diodes D7 and D8 are connected in series to each arm of the H-bridge.

【0036】この実施例の効果としては、タッチ検出回
路21(図1参照)が旨く機能せず、ワイヤ6が母材3
から分離したときにも接触していると誤って判別してワ
イヤ6を通電する事態が発生しても、FET2とFET
4が定電流制御しているので、アーク電流は設定された
ワイヤ電流分しかワイヤ6には流れ込まないことが挙げ
られる。例えば、350Aのアーク電流であっても、ワ
イヤ電流を一定値(60A)に設定しているときには、
ワイヤ6が母材3から分離してタングステン電極2とワ
イヤ6間にアーク5が発生しても、それは60Aのアー
ク電流がワイヤ6に入り込むだけであり、溶滴13の成
長は350Aのアークが全てワイヤ6に入り込む場合に
比べて相当遅く、溶滴13がタングステン電極2に接触
することがそれだけ発生しにくくなる。
The effect of this embodiment is that the touch detection circuit 21 (see FIG. 1) does not function well and the wire 6
Even if the wire 6 is energized by being erroneously determined to be in contact even when separated from the
4 is that the constant current control is performed, so that only the set wire current flows into the wire 6 for the arc current. For example, even if the arc current is 350 A, when the wire current is set to a constant value (60 A),
Even if the wire 6 is separated from the base material 3 and an arc 5 is generated between the tungsten electrode 2 and the wire 6, only an arc current of 60 A enters the wire 6, and the growth of the droplet 13 is caused by an arc of 350 A. It is much slower than the case where all of the droplets 13 enter the wire 6, and the contact of the droplet 13 with the tungsten electrode 2 is less likely to occur.

【0037】なお、FET1とFET3は飽和状態でス
イッチングしているので定電流に制御する機能はない。
このため、もしタングステン電極2がプラスでワイヤ6
がマイナスの極性の状態のときにワイヤ6が母材3から
分離すると、ダイオードD7、D8が無い場合には、全
アーク電流がタングステン電極2→アーク5→ワイヤ6
→DF3→FET1→母材3の経路で流れ得る。そこで
本実施例ではHブリッジの各アークにダイオードD7、
D8を入れ、この経路を遮断している。同時に図5の破
線で示すようなタングステン電極2→アーク5→ワイヤ
6→FET4→DF2→母材3の経路も形成されるが、
この経路にはFET4が入っているので、そこで定ワイ
ヤ電流に制御される。
Since the FET 1 and the FET 3 are switched in a saturated state, there is no function of controlling the current to a constant current.
Therefore, if the tungsten electrode 2 is positive and the wire 6
When the wire 6 is separated from the base material 3 when the negative polarity is in the state, the total arc current is increased from the tungsten electrode 2 to the arc 5 to the wire 6 when there are no diodes D7 and D8.
→ DF3 → FET1 → base material 3 can flow. Therefore, in this embodiment, a diode D7 is provided for each arc of the H bridge.
D8 is inserted to block this path. At the same time, the path of the tungsten electrode 2 → arc 5 → wire 6 → FET4 → DF2 → base material 3 as shown by the broken line in FIG.
Since this path contains the FET 4, the current is controlled to a constant wire current there.

【0038】前述のようにワイヤ6が母材3と分離して
いるか、接触しているかの判別は重要な役割をしている
が、例えば直径1.6mmアルミニウム系のワイヤ6を
用い、ワイヤ6のエクステンションが75mmでワイヤ
電流を80Aで通電している時のコンタクトチップ9と
母材間3の電圧は0.3V以下に保たれる。一方、ワイ
ヤ6が母材3から分離してワイヤ先端がアーク5中に浮
かんだときには、ワイヤ6の先端近傍のプラズマ電位±
4〜12Vが検知されるので、アルミニウムやアルミニ
ウム合金など低抵抗のワイヤの場合には、ワイヤ通電中
のワイヤ電圧を監視することによって、例えばそれが3
V以上ならワイヤ6が母材3から分離し、3V以下なら
ワイヤ6が母材3と接触していると判別できる。なお、
直径1.2mmの軟鋼ワイヤを用いた軟鋼のホットワイ
ヤTIGなどの場合には、ワイヤ6の抵抗が高いので、
接触通電中のワイヤ加熱部における電圧降下が5Vなど
大きくなることがあり、ワイヤ通電中のワイヤ電圧から
的確にワイヤ分離を検知することはできない。また、ワ
イヤ6がアーク5から遠く離れてそのプラズマ外に出た
ときには、アーク5からの電圧は印加されなくなるので
0Vになり、接触との区別が出来なくなる。そこで図1
に示すように、プルアップ電圧形成回路22で形成した
プルアップ電圧を1kΩなど高抵抗R1を介して印加し
ておくと、ワイヤ6がアーク5のプラズマの外に出たと
きにはプルアップ電圧が検知され、接触と識別可能にな
る。
As described above, it is important to determine whether the wire 6 is separated from or in contact with the base material 3. For example, a 1.6 mm diameter aluminum-based wire 6 is used. The voltage between the contact chip 9 and the base material 3 when the extension is 75 mm and the wire current is applied at 80 A is maintained at 0.3 V or less. On the other hand, when the wire 6 separates from the base material 3 and the wire tip floats in the arc 5, the plasma potential near the tip of the wire 6 ±
Since a voltage of 4 to 12 V is detected, in the case of a low-resistance wire such as aluminum or an aluminum alloy, by monitoring the wire voltage while the wire is energized, for example, 3
If it is V or more, the wire 6 is separated from the base material 3, and if it is 3 V or less, it can be determined that the wire 6 is in contact with the base material 3. In addition,
In the case of a mild steel hot wire TIG using a mild steel wire having a diameter of 1.2 mm, since the resistance of the wire 6 is high,
The voltage drop in the wire heating section during contact energization may be as large as 5 V, and it is not possible to accurately detect wire separation from the wire voltage during wire energization. Also, when the wire 6 is far away from the arc 5 and goes out of the plasma, the voltage from the arc 5 is not applied, so that the voltage becomes 0 V, so that it is impossible to distinguish from the contact. So Figure 1
As shown in (2), when the pull-up voltage formed by the pull-up voltage forming circuit 22 is applied through a high resistance R1 such as 1 kΩ, the pull-up voltage is detected when the wire 6 goes out of the plasma of the arc 5. And become identifiable from contact.

【0039】なお、このプルアップ電圧がタングステン
電極2と逆の極性になっていると、ワイヤ6の先端位置
によっては接触しているプラズマ電位とのバランスから
検出電圧が0V近くになることがあり、誤って接触して
いると判別することがあった。しかし、本実施例ではプ
ルアップ電圧がタングステン電極2と常に同じ極性にし
ているので、検出電圧が0V側には近付かない方向に作
用し、判別を誤ることは無い。
If the pull-up voltage has a polarity opposite to that of the tungsten electrode 2, the detection voltage may be close to 0 V depending on the position of the tip of the wire 6 due to the balance with the contacting plasma potential. In some cases, it was determined that the contact was inadvertent. However, in this embodiment, since the pull-up voltage is always the same polarity as that of the tungsten electrode 2, the detection voltage acts in a direction that does not approach the 0V side, so that there is no erroneous determination.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明によれば、交流TIGアークでも
添加ワイヤを非消耗電極とほぼ平行にかつ近接して送給
できるようになったので、小さなトーチ構造でアルミニ
ウムやアルミニウム合金等の金属のTIG溶接ができる
ようになった。そして、多関節溶接ロボットに搭載し
て、添加ワイヤ付きのアルミニウムやアルミニウム合金
等の金属のTIG溶接が容易にできるようになり、自動
化が促進され、製品の品質も安定するようになった。
According to the present invention, even in an AC TIG arc, the additive wire can be fed almost parallel to and close to the non-consumable electrode, so that a small torch structure can be used for metal such as aluminum or aluminum alloy. TIG welding can now be performed. Then, it is mounted on a multi-joint welding robot, so that TIG welding of a metal such as aluminum or aluminum alloy with an addition wire can be easily performed, automation is promoted, and the quality of the product is stabilized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施例になる交流TIG溶接装置
の回路原理の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a circuit principle of an AC TIG welding apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図2】 図1の装置の動作を説明する図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the device of FIG.

【図3】 図1の装置の回路の動作を説明する図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the circuit of the device of FIG. 1;

【図4】 本発明の一実施例になる交流TIG溶接装置
の回路原理の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the circuit principle of the AC TIG welding apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の一実施例になる交流TIG溶接装置
の回路原理の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the circuit principle of the AC TIG welding apparatus according to one embodiment of the present invention.

【図6】 従来使用されてきたTIG溶接装置の説明図
である。
FIG. 6 is an explanatory view of a conventionally used TIG welding apparatus.

【図7】 TIG溶接での問題点の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a problem in TIG welding.

【図8】 TIG溶接での問題点の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a problem in TIG welding.

【符号の説明】 2…タングステン電極、3…母材、5…アーク、6…ワ
イヤ、9…コンタクトチップ、10…シールドノズル、
11…溶融池、12…TIGトーチ、13…溶滴、14
…ワイヤ電源、15…アーク電源、16…Hブリッジ、
17…電流センサ、18…電流検出回路、19…極性判
別回路、20…トランジスタ駆動回路、21…タッチ検
出回路、22…プルアップ電圧形成回路、23…アーク
電流制御回路、24…平均電流制御回路、25、26…
ワイヤ電源、T…トランス、TR1〜4…トランジス
タ、FET1〜4…FETトランジスタ、D1〜6、D
F1〜4…ダイオード
[Description of Signs] 2 ... Tungsten electrode, 3 ... Base material, 5 ... Arc, 6 ... Wire, 9 ... Contact tip, 10 ... Shield nozzle,
11 ... molten pool, 12 ... TIG torch, 13 ... droplet, 14
... wire power supply, 15 ... arc power supply, 16 ... H bridge,
17 current sensor, 18 current detection circuit, 19 polarity discrimination circuit, 20 transistor drive circuit, 21 touch detection circuit, 22 pull-up voltage forming circuit, 23 arc current control circuit, 24 average current control circuit , 25, 26 ...
Wire power supply, T transformer, TR1-4 transistor, FET1-4 FET transistor, D1-6, D
F1-4: Diode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角田 雅弘 神奈川県横浜市磯子区磯子一丁目2番10 号 バブコック日立株式会社 呉工場横 浜エンジニアリングセンタ内 (72)発明者 木峰 保 広島県呉市宝町5番3号 バブ日立工業 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−131071(JP,A) 特開 平4−123873(JP,A) 特開 平3−52768(JP,A) 特開 平3−238172(JP,A) 特開 昭61−144273(JP,A) 特開 平2−280966(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 9/167 B23K 9/073 B23K 9/127 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Masahiro Tsunoda 1-2-1-10 Isogo, Isogo-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside the Bubcock Hitachi Co., Ltd. Kure Factory Yokohama Engineering Center (72) Inventor Tamotsu Kimine Kure-shi, Hiroshima 5-3 Takaracho Bab Hitachi Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-56-131071 (JP, A) JP-A-4-123873 (JP, A) JP-A-3-52768 (JP, A) JP-A-3-238172 (JP, A) JP-A-61-144273 (JP, A) JP-A-2-280966 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B23K 9 / 167 B23K 9/073 B23K 9/127

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 溶接母材と非消耗電極およびそれらと接
続され交流アークを形成する交流アーク電源の電流制御
手段と、アーク発生部に向けて送給される添加ワイヤお
よびワイヤ通電用交流電源とを備えた交流非消耗電極ア
ーク溶接装置において、 交流アーク電源と同期をとり、非消耗電極がマイナス極
の半波時にはワイヤは母材に対してプラス極、非消耗電
極がプラス極の半波時にはワイヤは母材に対してマイナ
ス極となる交流定電流をワイヤに通電するワイヤ通電電
流制御手段を備えていることを特徴とする交流非消耗
電極アーク溶接装置。
A current control means for an AC arc power supply connected to the welding base metal and the non-consumable electrode and for forming an AC arc; an additional wire fed to the arc generating portion and an AC power supply for energizing the wire; In an AC non-consumable electrode arc welding device equipped with a, the wire is synchronized with the AC arc power supply, and when the non-consumable electrode is a negative half-wave, the wire is positive with respect to the base material, and when the non-consumable electrode is a positive half-wave, An AC non-consumable electrode arc welding apparatus, comprising: a wire energizing current control means for applying an AC constant current, which is a negative pole to the base material, to the wire.
【請求項2】 添加ワイヤの先端が溶接母材に接触して
いるか否かを検知するワイヤ接触検知手段と、 該ワイヤ接触検知手段からのワイヤ接触信号にもとづい
て、ワイヤが溶接母材と接触しているときにはワイヤ通
電し、ワイヤが母材から分離しているときにはワイヤ通
電を休止し、かつ、前記ワイヤが溶接母材と接触してい
る時のワイヤ通電は、交流アーク電源と同期をとり、非
消耗電極がマイナス極の半波時にはワイヤは母材に対し
てプラス極、非消耗電極がプラス極の半波時にはワイヤ
は母材に対してマイナス極となる交流定電流をワイヤに
通電するワイヤ通電電流制御手段とを備えていることを
特徴とする請求項1記載の交流非消耗電極アーク溶接装
置。
2. A wire contact detecting means for detecting whether or not the tip of an additional wire is in contact with a welding base material; and a wire contacting the welding base material based on a wire contact signal from the wire contact detecting means. When the wire is separated from the base metal , the wire current is stopped, and when the wire is separated from the base metal, the wire is in contact with the base metal.
When the wire is energized, it is synchronized with the AC arc power supply.When the non-consumable electrode has a negative half-wave, the wire is positive with respect to the base material, and when the non-consumable electrode has a positive half-wave, the wire is connected to the base metal. The AC non-consumable electrode arc welding apparatus according to claim 1, further comprising a wire conduction current control means for supplying an AC constant current, which is a negative pole to the wire, to the wire.
【請求項3】 アーク電源の電流制御手段はワイヤ接触
検知手段によるワイヤの母材接触検知時には180A以
上の高アーク電流を、ワイヤが母材から分離していると
きには180A以下の低アーク電流となるようにアーク
電流を制御し、 ワイヤ通電電流制御手段は20Aから80Aの交流定電
流をワイヤに通電することを特徴とする請求項2記載の
交流非消耗電極アーク溶接装置。
3. The current control means of the arc power supply has a high arc current of 180 A or more when wire contact is detected by the wire contact detection means, and a low arc current of 180 A or less when the wire is separated from the base material. 3. The AC non-consumable electrode arc welding apparatus according to claim 2, wherein the arc current is controlled as described above, and the wire energizing current control means applies an AC constant current of 20 A to 80 A to the wire.
【請求項4】 ワイヤ接触検知手段は、ワイヤ通電チッ
プと母材間の電圧を検出し、非消耗電極がマイナスのと
きにはマイナス電圧で、非消耗電極がプラスのときには
プラスの電圧で高抵抗を介してプルアップした信号電圧
を印加しており、検出した電圧の絶対値が3V以下のと
きにはワイヤが母材と接触していると判別することを特
徴とする請求項2記載の交流非消耗電極アーク溶接装
置。
4. The wire contact detecting means detects a voltage between the wire energizing tip and the base material, and outputs a negative voltage when the non-consumable electrode is negative and a positive voltage when the non-consumable electrode is positive via a high resistance. The AC non-consumable electrode arc according to claim 2, wherein a signal voltage that is pulled up is applied to the wire, and when the absolute value of the detected voltage is 3 V or less, it is determined that the wire is in contact with the base material. Welding equipment.
【請求項5】 アーク電源の電流制御手段は、平均アー
ク電流が設定値になるよう、ワイヤ接触検知手段による
ワイヤの母材接触検知期間中のアーク電流を制御するこ
とを特徴とする請求項3記載の交流非消耗電極アーク溶
接装置。
5. The current control means of the arc power supply controls an arc current during a period in which the wire contact detection means detects a base material contact of the wire such that the average arc current becomes a set value. An AC non-consumable electrode arc welding apparatus as described.
【請求項6】 直流電源を交流電源に変換するHブリッ
ジを備え、飽和状態でスイッチングするトランジスタ2
ケが直列に接続されて構成された2組のアームから構成
されているワイヤ通電電流制御手段とを備えていること
を特徴とする請求項1記載の交流非消耗電極アーク溶接
装置。
6. A transistor 2 having an H-bridge for converting a DC power supply to an AC power supply and switching in a saturated state.
Ke is claim 1 Symbol mounting, characterized in that it comprises a wire energization current control means which is composed of two pairs of arms which are connected in series AC non-consumable electrode arc welding device.
【請求項7】 直流電源を交流電源に変換するHブリッ
ジとを備え、該Hブリッジは順方向のダイオードと飽和
状態でスイッチングするトランジスタが直列に接続され
て構成される4組の回路要素から構成されているワイヤ
通電電流制御手段とを備えていることを特徴とする請求
1記載の交流非消耗電極アーク溶接装置。
7. An H-bridge for converting a DC power supply to an AC power supply, the H-bridge comprising four sets of circuit elements formed by connecting a forward diode and a transistor switching in a saturated state in series. It has been that the wire energization current control means and alternating non-consumable electrode arc welding apparatus according to claim 1 Symbol mounting, characterized in that it comprises a.
【請求項8】 直流電源を交流電源に変換するHブリッ
ジとを備え、そのHブリッジは順方向のダイオード、飽
和状態でスイッチングするトランジスタ、不飽和状態で
定電流制御するトランジスタが直列に接続されて構成さ
れた2組のアームから構成されているワイヤ通電電流制
御手段を備えていることを特徴とする請求項1記載の交
流非消耗電流アーク溶接装置。
8. An H-bridge for converting a DC power supply to an AC power supply, wherein the H-bridge has a forward diode, a transistor that switches in a saturated state, and a transistor that controls a constant current in an unsaturated state, connected in series. things claim 1 Symbol mounting, characterized in that comprises a wire energization current control means which is composed of two pairs of arms that are configured alternating non-consumable current arc welding apparatus.
【請求項9】 添加ワイヤは非消耗電極にほぼ平行に、
かつ非消耗電極とワイヤの表面間の距離が3mm以内に
なるよう近接して配置されていることを特徴とする請求
1記載の交流非消耗電極アーク溶接装置。
9. The doping wire is substantially parallel to the non-consumable electrode,
And non-consumable electrode and the distance between the surface of the wire of claim 1 Symbol mounting, characterized in that it is arranged close to be within 3mm alternating non-consumable electrode arc welding device.
【請求項10】 溶接母材と非消耗電極間の交流アーク
形成部に添加ワイヤを送給して、母材を溶接する交流非
消耗電極アーク溶接方法において、 ワイヤ通電電流と交流アーク電源電流は互いに逆方向の
同期した電流を通電することを特徴とする交流非消耗電
極アーク溶接方法。
10. An AC non-consumable electrode arc welding method in which an additional wire is fed to an AC arc forming portion between a welding base material and a non-consumable electrode to weld the base material. An AC non-consumable electrode arc welding method, characterized in that synchronous currents in opposite directions are supplied.
【請求項11】 溶接母材と非消耗電極間の交流アーク
形成部に添加ワイヤを送給して、母材を溶接する交流非
消耗電極アーク溶接方法において、 ワイヤ通電電流と交流アーク電源電流は互いに逆方向の
同期電流を通電し、ワイヤが母材から離れているときは
ワイヤ通電を停止し、同時にアーク電流を設定値より低
くし、また、ワイヤが母材に接触しているときはワイヤ
通電を行い、同時にアーク電流を設定値以上とすること
を特徴とする交流非消耗電極アーク溶接方法。
11. An AC non-consumable electrode arc welding method in which an additional wire is fed to an AC arc forming portion between a welding base material and a non-consumable electrode to weld the base material, Synchronous currents in opposite directions are applied.When the wire is separated from the base material, the current is stopped.At the same time, the arc current is reduced below the set value.When the wire is in contact with the base material, the wire is turned off. An AC non-consumable electrode arc welding method, characterized by energizing and simultaneously setting an arc current to a set value or more.
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