JPH0211274A - ホツトワイヤ溶接装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はホットワイヤ溶接装置に係り、特にホットワイ
ヤを位置制御するのに好適なホットワイヤ溶接装置に関
する。

〔従来技術〕

第５図に、ホットワイヤ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回路構成を示す。

ＴｌＧ１接トーチの中のタングステン電極１と母材２に
直接溶接用のアーク電［３を接続し、アルゴンガス中で
タングステン電極１を負極としてアーク４を形成する。

溶接用の添加ワイヤ５は、ワイヤ送給装置６からコンジ
ット７およびそれと連結されたコンタクトチップ８を通
って、アーク発生部に導かれて母材２と接触させる。コ
ンタクトチップ８と母材２とにワイヤ加熱電［１０を接
続し、直流あるいは交流電流を添加ワイヤ５に流してジ
ュール熱を発生させ、それにより添加ワイヤ５の溶融速
度を高めている。

ところでホットワイヤＴＩＧ溶接では、溶接中における
溶接速度、アーク長、アーク電流およびワイヤ送給速度
やワイヤ電流等の変化による適正挿入位置の変化また、
ワイヤの曲がりくせによる挿入位置変化などが生じる。

このため、第５図に示すように、ワイヤ挿入位置をアジ
ャスタ１３で適正状態になるよう常時、作業者が監視し
て手動で調整をしていた。このため、無人作業化が困難
で、また溶接欠陥も発生しやすかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

溶接中、ワイヤ先端は第３図−（ａ）に示すように一次
アークプラズマ中にあると加熱し過ぎて溶断してしまい
、また、第３図−（ｄ）のように溶融池の外にあると、
ワイヤによる溶着金属はアークによるビードとは離れて
しまい、良好な溶接ビードの形成が難しくなる。

本来、ワイヤ先端は第３図−（Ｃ）に示すように二次ア
ークプラズマフレーム中ないし、その外周に接している
のが望ましい状態である。本発明の目的は、自動的にワ
イヤ先端をこのような適正溶融位置に制御することによ
り、常時、作業者が、挿入位置を監視することなく、安
定した良好な溶接を行なうことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、ワイヤ先端が間欠的に母材から離れるよう
にし、そのときのパルス電源回路の非通電期間中のワイ
ヤ端子電圧を検出し、この電圧からワイヤ挿入位置を推
測し、ワイヤ先端を常に二次アークプラズマフレーム中
ないしその外周に接するよう位置制御することにより達
成される。

〔作　用〕

第２図は、ワイヤに１ｌｌｌ電しないコールドワイヤＴ
ＩＧ溶接している時の、ワイヤ端子電圧を測定する回路
図である。これは、ワイヤが母材より離れているときに
は、ワイヤ先端がプローブとして機能し、アークプラズ
マとの接触状態で異なったワイヤ先端の電圧を検出する
。

第３図は、測定結果であるが、第３図−（ａ）はワイヤ
が母材と接触した場合はＯ■であり、第３図−（ｂ）の
ように−次アークプラズマフレーム内にワイヤが挿入さ
れている場合は低インピーダンスの一次アーク柱の電圧
を検出する。ワイヤ位置によって電圧は異なるが、母材
に近いところでは一５Ｖ〜８■を示す。

第３図−（Ｃ）は、ワイヤが二次アークプラズマ中にあ
る場合であるが、−次アークに近いところはインピーダ
ンスも比較的低く、図のような抵抗をＩＫΩ、３にΩを
並列に入れて測定すると一６Ｖ〜８■、外部に行くに従
ってインピーダンスがより高くなり、測定側のプルアッ
プ電圧に近づき一８Ｖ〜１２Ｖとなり、ワイヤ先端がア
ークプラズマ雰囲気外にある場合はプルアップ電圧とな
り、この場合−１２Ｖとなる。

このことから、ワイヤ電圧からワイヤ挿入位置が解る。

ワイヤを最適溶融位置であるアークフレームに接すると
ころでは、はぼ−１０ｖの電圧が検出されるのでワイヤ
ガイドの保持部をモータによって微動させ、検出電圧が
一１０Ｖになるように溶融池へのワイヤ挿入位置を調整
する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図に、本発明のワイヤ位置制御装置を用いたホット
ワイヤＴＩＧ溶接装置の全体構成図を示す。

アーク電源３と、このアーク電源３に接続されたタング
ステン電極２と、アーク発生部に導かれるワイヤ５とワ
イヤ５を通電加熱するワイヤ電源１０とを有するホット
ワイヤＴＩＧ？８接装置に、ワイヤ５と母材２間にプル
アップ抵抗ＩＫΩおよび３にΩを並列に接続し、ワイヤ
端子電圧測定回路１５を設けた。この、ワイヤ端子電圧
の電圧信号を受けて、ワイヤ５をアーク発生部に導くワ
イヤガイド９を適正位置に制御する位置制御装置１６を
設けた。

ワイヤは曲がり癖を付けることで、溶接進行方向の中心
線上に置くことが出来るが、アークと中心線上の挿入位
置までの適正となる距離は、いろいろなアーク状態によ
って変わるので、ワイヤ挿入位置を固定してしまい、常
に一定としてはうまく溶接ができない。そこで、第３図
に示すように最適なのはワイヤ端子電圧を一１０Ｖの位
置に制御すればよい訳である。

しかし、パルス通電中はワイヤ端子電圧を測定すること
は不可能であるが、特願６１−１２４８６９により、パ
ルス電流を斬増していって溶断すると少し低目の電流値
にして、また斬増して行くことにより、周期的に溶断を
起こすようにする。この溶断時には、母材からワイヤ先
端が離れるのでワイヤ通電が停止され、コールドワイヤ
と同様の原理となるので、このときのワイヤ電圧を測定
し、ワイヤ位置を確認する。また、ワイヤに通電開始す
るのは特開昭６２−１９２２６５号により、ワイヤを再
び母材に接触させることによりワイヤ通電を開始するこ
とができる。

つぎに、ワイヤ端子電圧よりワイヤが母材に接触してい
ることを確認した後、適正ワイヤ挿入位置をワイヤ端子
電圧により確認し、範囲内より外れていれば１パルス（
パルスの移動幅は任意に設定可能）移動させ、再度、端
子電圧を測定しワイヤ挿入位置を確認し、適正範囲内に
入るまでこれを繰り返すことにより、第３図−（Ｃ）に
示すような適正ワイヤ挿入位置までワイヤガイドの位置
を制御することができる。

これまでホットワイヤＴＩＧ溶接について説明してきた
が、本発明の他の実施例として交流ＴＩＧアークであっ
てもよく、またＭ　Ｉ　Ｇ溶接などの消耗電極アークと
ホットワイヤとの組み合せであってもよい。

また、ワイヤ位置制御は低速で微小な制御を要求される
ため位置制御モータには、低速で高トルクが発生出来る
超音波モータを利用することで、磁界や高周波に影響さ
れない高精度な制御が可能・となる。

つぎに、ワイヤを母材から周期的に分離する手段として
は、ワイヤ電流を一定のままワイヤ送給を周期的に遅ら
せ、あるいは停止させることもできる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、溶接条件が変化しても自動的にワイヤ
を溶接中に常に適正挿入位置に置くように制御できるの
で、作業者が常時挿入位置を監視する必要がなく無人運
転出来るようになる。

また、常に良好なヒート形成状態が保てるようになるの
で溶接不良の形成も少なくなり、作業効率が向上すると
いう効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になるホットワイヤ溶接装置の構成図、
第２図はコールドワイヤＴＩＧ溶接時のワイヤ端子電圧
測定回路図、第３図はワイヤ挿入位置とワイヤ端子電圧
の関係を示す説明図、第４図は従来用いられていたホッ
トワイヤＴＩＧ溶接装置の構成図、第５図は従来使用さ
れている市販型の溶接トーチ保持部の詳細図である。 ■・・・・・・・・・タングステン電極、２・・・・・
団・母材、３・・・・・・・・・アーク電源、４・・・
・・・・・・アーク、５・・・・・・・・・添加ワイヤ
、６・・・・・・・・・ワイヤ送給装置、７・・・・・
・・・・コンジット、８・・・・・・・・・コンタクト
チップ、９・・・・・・・・・ワイヤガイド、１０・・
・・・・・・・ワイヤ加熱電源、１５・・・・・・・・
・ワイヤ端子電圧測定回路、１６・・・・・・・・・位
置制御装置、１７・・・・・・・・・駆動モータ。 第１図 第３図 第４＝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アーク電源と、このアーク電源に接続されたアー
   ク電極と、添加ワイヤ送給装置と、添加ワイヤをアーク
   発生部に導くワイヤガイドと、添加ワイヤを通電加熱す
   る電源とを有するホットワイヤ溶接装置において、ワイ
   ヤ電圧を検出する回路と、間欠的にワイヤ先端が母材か
   ら離れるようにする機構と、ワイヤが母材から離れたこ
   とを検出してそのときのワイヤ電圧からワイヤ先端が一
   次アークプラズマフレーム中にあるか、二次アークプラ
   ズマフレーム中にあるか、あるいはアークプラズマ雰囲
   気外にあるかを判別する回路と、その回路の出力を受け
   、ワイヤ先端位置が二次アークプラズマフレーム中ある
   いはその外周にあるようにワイヤ挿入位置を調整する機
   構とを備えたことを特徴とするホットワイヤ溶接装置。