JPH0230378A - ホットワイヤｔｉｇ溶接装置 - Google Patents
ホットワイヤｔｉｇ溶接装置Info
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- JPH0230378A JPH0230378A JP29278687A JP29278687A JPH0230378A JP H0230378 A JPH0230378 A JP H0230378A JP 29278687 A JP29278687 A JP 29278687A JP 29278687 A JP29278687 A JP 29278687A JP H0230378 A JPH0230378 A JP H0230378A
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- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 14
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
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- Arc Welding In General (AREA)
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。
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ＴＩＧ溶接装置に係り、特にパル
ス通電式アーク電源を用いて高速又は大溶着量の溶接を
行うのに好適なホットワイヤＴＩＧ′ｆＪ接装置に関す
る。
ス通電式アーク電源を用いて高速又は大溶着量の溶接を
行うのに好適なホットワイヤＴＩＧ′ｆＪ接装置に関す
る。
従来のホットワイヤＴ Ｉ Ｇ （Ｔｕｎｇｕｓｔｅｎ
ＩｎｅｒｔＧａｓ ）溶接装置として、例えば、第４
図に示すものがある。
ＩｎｅｒｔＧａｓ ）溶接装置として、例えば、第４
図に示すものがある。
第４図において、１は溶接対象の母材、２はパルス通電
式アーク電源、３はＴＩＣトーチ、４はＴＩＧトーチ３
に支持されたタングステン電極、５は溶接中タングステ
ン電極４と母材１との間に発生するアーク、６はアーク
電流を制御するアーク電流信号制御回路である。７はア
ーク５の発生部に送られるワイヤ＃８はワイヤ７のコン
タクトチップ、９はワイヤ７を巻いたリール、１０はリ
ール９からワイヤ７を送りだすワイヤ供給装置、１１は
ワイヤ加熱電源、１２はトランスである。
式アーク電源、３はＴＩＣトーチ、４はＴＩＧトーチ３
に支持されたタングステン電極、５は溶接中タングステ
ン電極４と母材１との間に発生するアーク、６はアーク
電流を制御するアーク電流信号制御回路である。７はア
ーク５の発生部に送られるワイヤ＃８はワイヤ７のコン
タクトチップ、９はワイヤ７を巻いたリール、１０はリ
ール９からワイヤ７を送りだすワイヤ供給装置、１１は
ワイヤ加熱電源、１２はトランスである。
１３は交流電源１５とトランス１２との間に接続さた双
方向性三端子サイリスタ（以下、双方向サイリスタと略
す）、１４は双方向サイリスタ１３のゲートを制御する
ゲート制御回路である。１５は１００Ｖ、２００Ｖ等の
交流電導、１６はワイヤ加熱電源１１の出力端子、１７
はトランス１２の二次側の両端に接続された整流用のダ
イオード、１８はコンジットケーブルである。
方向性三端子サイリスタ（以下、双方向サイリスタと略
す）、１４は双方向サイリスタ１３のゲートを制御する
ゲート制御回路である。１５は１００Ｖ、２００Ｖ等の
交流電導、１６はワイヤ加熱電源１１の出力端子、１７
はトランス１２の二次側の両端に接続された整流用のダ
イオード、１８はコンジットケーブルである。
以上の構成において、溶接に際してはゲート制御回路Ｉ
４によってゲート信号を双方向サイリスタ１３に与え、
双方向サイリスタ１３の通電量を制御し、出力端子１６
の出力電流を可変する。ゲート制御回路１４は、位相角
φ１とφ２のゲート信号を発生し、これに応じて双方向
サイリスタ１３は位相角φ、〜π、φ２〜２πの期間で
導通し、他の期間では遮断される。
４によってゲート信号を双方向サイリスタ１３に与え、
双方向サイリスタ１３の通電量を制御し、出力端子１６
の出力電流を可変する。ゲート制御回路１４は、位相角
φ１とφ２のゲート信号を発生し、これに応じて双方向
サイリスタ１３は位相角φ、〜π、φ２〜２πの期間で
導通し、他の期間では遮断される。
このような制御により、ワイヤ７と母材１間には、双方
向サイリスタ１３の導通期間すなわち半周期毎（π〜φ
１）の期間のみ電流が供給される。
向サイリスタ１３の導通期間すなわち半周期毎（π〜φ
１）の期間のみ電流が供給される。
一方、ＴＩＧトーチ３にはアーク電源２によってＴＩＣ
電流が供給され、タングステン電極４と母材１間にアー
ク５が形成される。同時にアーク５の形成部に不活性ガ
スが供給され、溶接対象部が外気に触れるのを防止する
。
電流が供給され、タングステン電極４と母材１間にアー
ク５が形成される。同時にアーク５の形成部に不活性ガ
スが供給され、溶接対象部が外気に触れるのを防止する
。
ゲート制御回路１４に対しては、アーク電流信号制御回
路６から制御信号が与えられる。この制御信号はアーク
電流がピーク電流にある期間はワイヤ加熱電源１１の出
力を阻止し、アーク電流がベース電流にある期間は、ワ
イヤ加熱電源１１から所定の電力が出力されるように制
御する。
路６から制御信号が与えられる。この制御信号はアーク
電流がピーク電流にある期間はワイヤ加熱電源１１の出
力を阻止し、アーク電流がベース電流にある期間は、ワ
イヤ加熱電源１１から所定の電力が出力されるように制
御する。
第５図（ａ）はタングステン電極４に流れるＴＩＧ電流
波形を示し、第５図（ｂ）はワイヤ７におけるワイヤ加
熱電力を示している。ＴＩＧ電流はピーク期間とベース
期間を有するパルス波形を持ち、このベース期間におい
てのみワイヤ電流が流れるようにされている。
波形を示し、第５図（ｂ）はワイヤ７におけるワイヤ加
熱電力を示している。ＴＩＧ電流はピーク期間とベース
期間を有するパルス波形を持ち、このベース期間におい
てのみワイヤ電流が流れるようにされている。
第４図に示す構成のホットワイヤＴＩＧ溶接装置を第６
図に示すようなテストピース回転装置に装着して溶接を
行った結果を示したのが第１表である。テストピース回
転装置は、ポジショナ２０と、このポジショナ２０に装
着されてテストピース１９を把持しながら回転ぎせる回
転部２１とより構成されている。なお、１８はワイヤ送
給ケーブルである。また、テストピース１９として、１
０１．６ｍｍφＸ１５ｍｍｔで５ＵＳ３０４の材質のも
のを用いている。このデータによるテストピース１９を
５ＵＳ３０Ｂ系の１．２ｍｍ−のワイヤで溶接し、その
溶着量を５ｇ／ｍｉｎ〜４０ｇ／ｍｉｎまで５ｇ／ｍｉ
ｎごとに変化させながら最適溶接条件で突合わせ溶接し
、溶接部をＸ線撮影して得た結果が後記する第１表であ
る。
図に示すようなテストピース回転装置に装着して溶接を
行った結果を示したのが第１表である。テストピース回
転装置は、ポジショナ２０と、このポジショナ２０に装
着されてテストピース１９を把持しながら回転ぎせる回
転部２１とより構成されている。なお、１８はワイヤ送
給ケーブルである。また、テストピース１９として、１
０１．６ｍｍφＸ１５ｍｍｔで５ＵＳ３０４の材質のも
のを用いている。このデータによるテストピース１９を
５ＵＳ３０Ｂ系の１．２ｍｍ−のワイヤで溶接し、その
溶着量を５ｇ／ｍｉｎ〜４０ｇ／ｍｉｎまで５ｇ／ｍｉ
ｎごとに変化させながら最適溶接条件で突合わせ溶接し
、溶接部をＸ線撮影して得た結果が後記する第１表であ
る。
第１表より明らかなように、溶着量に比例してＴＩＧ電
流及びワイヤ加熱電力が増大する。
流及びワイヤ加熱電力が増大する。
しかし、従来のホットワイヤＴＩＧ溶接装置にあっては
、第１表より明らかなように、２５ｇ／ｍｉｎ以上の溶
着量ではワイヤ７に通電する電力も大となり、又アーク
５のベース、ピークも大となるため、アーク電流のベー
ス時とピーク時でアークの引かれる方向が変化する。つ
まりアーク状態がベース時とピーク時で大幅に変化する
。
、第１表より明らかなように、２５ｇ／ｍｉｎ以上の溶
着量ではワイヤ７に通電する電力も大となり、又アーク
５のベース、ピークも大となるため、アーク電流のベー
ス時とピーク時でアークの引かれる方向が変化する。つ
まりアーク状態がベース時とピーク時で大幅に変化する
。
第７図に示すように、ＴＩＣ電流（Ａ）／ワイヤ電力（
ＫＷ）５００を超える時（溶着量２０ｇ／ ｍ ｉ ｎ
以下の時）ワイヤ電力０（ＴＩＧアーク電流ピーク時）
となっても、溶接に影響を及ぼさないが、５００以下で
は（ＴＩＧアーク電流ベース時）と、ワイヤ電力０（Ｔ
ＩＧアーク電流ピーク時）とで溶接に影響を及ぼす磁場
状態となる。
ＫＷ）５００を超える時（溶着量２０ｇ／ ｍ ｉ ｎ
以下の時）ワイヤ電力０（ＴＩＧアーク電流ピーク時）
となっても、溶接に影響を及ぼさないが、５００以下で
は（ＴＩＧアーク電流ベース時）と、ワイヤ電力０（Ｔ
ＩＧアーク電流ピーク時）とで溶接に影響を及ぼす磁場
状態となる。
従・うて第１表のように溶接金属中に欠陥が生じるもの
と考えられる。また、２０ｇ／ｍｉｎ以下に、おいても
アーク長の許容安定範囲が２〜３ｍｍと狭くなり、溶接
中の監視に神経を費やさねばならない不都合があった。
と考えられる。また、２０ｇ／ｍｉｎ以下に、おいても
アーク長の許容安定範囲が２〜３ｍｍと狭くなり、溶接
中の監視に神経を費やさねばならない不都合があった。
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消し、
溶着量を大きくしても溶接金属中に欠陥を生じないよう
にすることができるホットワイヤＴＩＧ溶接装置を提供
することにある。
溶着量を大きくしても溶接金属中に欠陥を生じないよう
にすることができるホットワイヤＴＩＧ溶接装置を提供
することにある。
上記目的を達成するために本発明は、ＴｆＧアーク電流
のピーク期間にベース期間時の数分の１の電流を通電す
るようにしたものである。
のピーク期間にベース期間時の数分の１の電流を通電す
るようにしたものである。
ワイ亨電力をＴＩＧアーク電流ピーク時に、ＴＩＧアー
ク電流ベース時より減じて供給することにより、ＴＩＧ
アーク電流のベース期間とピーク期間で磁場の状態が大
幅に変化することがないため、アークの振らつきも少な
く、欠陥なくローパルスＴＩＧ溶接とワイヤ加熱方式を
組み合わせた溶接が可能になる。
ク電流ベース時より減じて供給することにより、ＴＩＧ
アーク電流のベース期間とピーク期間で磁場の状態が大
幅に変化することがないため、アークの振らつきも少な
く、欠陥なくローパルスＴＩＧ溶接とワイヤ加熱方式を
組み合わせた溶接が可能になる。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図である。
第１図においては、第４図と同一であるものには同一引
用数字を用いたので重複する説明を省略する。
用数字を用いたので重複する説明を省略する。
第１図に示すように、本発明は、アーク電源２より出力
されるＴＩＧ電流（即ち、アーク電流）を検出するアー
ク電流検出センサ２２、出力端子１６におけるワイヤ電
圧検出信号２７及びワイヤ電流検出信号２日に基づいて
ワイヤ加熱電力を算出するワイヤ加熱電力検出器２４、
センサ２２の検出信号に基づいてベース期間かピーク期
間かを判定する期間判定回路２６、ピーク時出力調整器
２９、期間判定回路２６より出力される開閉指令に基づ
いてオン・オフ動作をし、オン時にピーク時出力調整器
２９の出力信号をゲート制御回路１４へ通過させるスイ
ッチ３１の各々を付加すると共に、電流信号制御回路６
を除去して構成される。
されるＴＩＧ電流（即ち、アーク電流）を検出するアー
ク電流検出センサ２２、出力端子１６におけるワイヤ電
圧検出信号２７及びワイヤ電流検出信号２日に基づいて
ワイヤ加熱電力を算出するワイヤ加熱電力検出器２４、
センサ２２の検出信号に基づいてベース期間かピーク期
間かを判定する期間判定回路２６、ピーク時出力調整器
２９、期間判定回路２６より出力される開閉指令に基づ
いてオン・オフ動作をし、オン時にピーク時出力調整器
２９の出力信号をゲート制御回路１４へ通過させるスイ
ッチ３１の各々を付加すると共に、電流信号制御回路６
を除去して構成される。
なお、ゲート制御回路１４にはワイヤ加熱電力検出器２
４及びスイッチ３１の各出力信号のほか、ワイヤ送給装
置１０より送り出されるワイヤ７の送給速度の指示電圧
２５が印加され、これらに基づいてゲート制御回路１４
は双方向サイリスタ１３の位相角を制御する。
４及びスイッチ３１の各出力信号のほか、ワイヤ送給装
置１０より送り出されるワイヤ７の送給速度の指示電圧
２５が印加され、これらに基づいてゲート制御回路１４
は双方向サイリスタ１３の位相角を制御する。
次に、以上の構成による実施例の動作について説明する
。
。
第２図（ａ）のようなＴＩＧ溶接中のアーク電流はアー
ク電流検出センサ２２によって常時監視され、その検出
信号によって期間判定回路２６４Ｌその検出レベルから
ピーク期間にあるかベース期間にあるかを判定する。検
出レベルが成る値以上であることをもってピーク期間の
判定し、それ以下のレベルであるときにはベース期間で
あると判定する。ベース期間であると判定されたときに
はスイッチ３１オフにするような指令３０をスイッチ３
１へ送出し、また、ピーク期間であることが判定さたと
きにはスイッチ３１をオンにする指令３０を期間判定回
路２６よ出力する。
ク電流検出センサ２２によって常時監視され、その検出
信号によって期間判定回路２６４Ｌその検出レベルから
ピーク期間にあるかベース期間にあるかを判定する。検
出レベルが成る値以上であることをもってピーク期間の
判定し、それ以下のレベルであるときにはベース期間で
あると判定する。ベース期間であると判定されたときに
はスイッチ３１オフにするような指令３０をスイッチ３
１へ送出し、また、ピーク期間であることが判定さたと
きにはスイッチ３１をオンにする指令３０を期間判定回
路２６よ出力する。
ゲート制御回路１４はスイッチ３１のオン時にセンサ２
２の検出信号をピーク時電力調整器２９で調整したピー
ク時電力調整信号に基づいたＴＩＧ電流がワイヤ７に流
れるように双方向サイリスタ１３を制御する。
２の検出信号をピーク時電力調整器２９で調整したピー
ク時電力調整信号に基づいたＴＩＧ電流がワイヤ７に流
れるように双方向サイリスタ１３を制御する。
一方、ベース期間が判定された場合、指令３０はゲート
制御回路１４には与えられず、ワイヤ送給速度支持電圧
２５とワイヤ加熱電力検出信号３３とに基づいてゲート
制御回路１４は双方向サイリスタ１３を制御する。ゲー
ト制御回路１４は検出信号３３（電圧値Ｖａ）と指示電
圧２５（電圧値ｖｂ）とがＶａ−Ｖ ｂとなるように演
算し、更にＶａ−Ｖｃ−Ｖｄ（但し、Ｖｃはスイッチ３
１の出力電圧）に対応した第２図（ｂ）のような電力が
ワイヤ７に供給されるように双方向サイリスタ１３を制
御する。ピーク時電力調整器２９によるＶｃの可変範囲
は、実用上、ベース期間に供給されるアーク電力の約１
／３〜２／３に設定するのが望ましい、１／３以下では
、ＴＩＧアーク電流ベース期間とピーク期間との間で磁
気状態の差が大となり・、従来例と同様に欠陥発生の原
因となる。また２／３以上では磁気吹きの影響が大とな
り、溶接中に欠陥を生じ易くなる。この方式の回路で溶
接した場合の溶接条件、および第３図に示す如きテスト
ピースに対する溶接後のＸ線撮影結果を第２表に示す。
制御回路１４には与えられず、ワイヤ送給速度支持電圧
２５とワイヤ加熱電力検出信号３３とに基づいてゲート
制御回路１４は双方向サイリスタ１３を制御する。ゲー
ト制御回路１４は検出信号３３（電圧値Ｖａ）と指示電
圧２５（電圧値ｖｂ）とがＶａ−Ｖ ｂとなるように演
算し、更にＶａ−Ｖｃ−Ｖｄ（但し、Ｖｃはスイッチ３
１の出力電圧）に対応した第２図（ｂ）のような電力が
ワイヤ７に供給されるように双方向サイリスタ１３を制
御する。ピーク時電力調整器２９によるＶｃの可変範囲
は、実用上、ベース期間に供給されるアーク電力の約１
／３〜２／３に設定するのが望ましい、１／３以下では
、ＴＩＧアーク電流ベース期間とピーク期間との間で磁
気状態の差が大となり・、従来例と同様に欠陥発生の原
因となる。また２／３以上では磁気吹きの影響が大とな
り、溶接中に欠陥を生じ易くなる。この方式の回路で溶
接した場合の溶接条件、および第３図に示す如きテスト
ピースに対する溶接後のＸ線撮影結果を第２表に示す。
第２表より明らかなように溶着量４０ｇ／ｍｉｎまで欠
陥なく溶接でき、アーク長の変動に対しても５〜６ｍｍ
の許容範囲があり従来の約２倍の許容度が得られた。
陥なく溶接でき、アーク長の変動に対しても５〜６ｍｍ
の許容範囲があり従来の約２倍の許容度が得られた。
以上示した実施例によれば、従来構成の装置においては
、溶着量２５ｇ／ｍｉｎ以上では欠陥なしの溶接ができ
なかったものが、本発明においては４０ｇ／ｍｉｎにお
いても磁気の影響なくホットワイヤＴＩＧ溶接でき、裏
波溶接やビード整形に大きな威力を発揮し、ローパルス
ＴＩＧ溶接の能率向上を図ることができる。
、溶着量２５ｇ／ｍｉｎ以上では欠陥なしの溶接ができ
なかったものが、本発明においては４０ｇ／ｍｉｎにお
いても磁気の影響なくホットワイヤＴＩＧ溶接でき、裏
波溶接やビード整形に大きな威力を発揮し、ローパルス
ＴＩＧ溶接の能率向上を図ることができる。
以上のように本発明によれば、ピーク期間においても所
定のアーク電力を供給するようにしたので、溶着量を大
きくしても溶接に欠陥を生じさせることがない。
定のアーク電力を供給するようにしたので、溶着量を大
きくしても溶接に欠陥を生じさせることがない。
第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図（ａ）
、（ｂ）は第１図の実施例におけるＴＩＧ電流およびア
ーク電力の波形図、第３図（ａ）、（ｂ）は本発明の実
施例の試験のために用いたテストピースの平面図及び断
面図、第４図は従来のホットワイヤＴＩＧ溶接装置を示
す回路図、第５図（ａ）、（ｂ）は第４図の装置におけ
るＴＩＧ電流およびアーク電力の波形図、第６図はテス
トピースを回転させるためのテストピース回転装置の一
例を示す斜視図、第７図はアーク発生特性図である。 １・・・・・・母材、２・・・・・・アーク電源、３・
・・・・・ＴＩＧトーチ、４・・・・・・タングステン
電極、５・・・・・・アーク、７・・・・・・ワイヤ、
１３・・・・・・双方向性３端子サイリスタ（双方向サ
イリスタ）、１４・・・・・・ゲート制御回路、１７・
・・・・・ダイオード、２２・・・・・・アーク電流検
出センサ、２４・・・・・・ワイヤ加熱電力検出器、２
６・・・・・・期間判定回路、２９・・・・・・ピーク
時電力調整法３１・・・・・・スイッチ。
、（ｂ）は第１図の実施例におけるＴＩＧ電流およびア
ーク電力の波形図、第３図（ａ）、（ｂ）は本発明の実
施例の試験のために用いたテストピースの平面図及び断
面図、第４図は従来のホットワイヤＴＩＧ溶接装置を示
す回路図、第５図（ａ）、（ｂ）は第４図の装置におけ
るＴＩＧ電流およびアーク電力の波形図、第６図はテス
トピースを回転させるためのテストピース回転装置の一
例を示す斜視図、第７図はアーク発生特性図である。 １・・・・・・母材、２・・・・・・アーク電源、３・
・・・・・ＴＩＧトーチ、４・・・・・・タングステン
電極、５・・・・・・アーク、７・・・・・・ワイヤ、
１３・・・・・・双方向性３端子サイリスタ（双方向サ
イリスタ）、１４・・・・・・ゲート制御回路、１７・
・・・・・ダイオード、２２・・・・・・アーク電流検
出センサ、２４・・・・・・ワイヤ加熱電力検出器、２
６・・・・・・期間判定回路、２９・・・・・・ピーク
時電力調整法３１・・・・・・スイッチ。
Claims (2)
- （１）ピーク期間とベース期間を有するパルス電流をＴ
ＩＧトーチの電極と母材間に供給すると共に、前記母材
とワイヤ間にＴＩＧ電流を前記ベース期間中に通電させ
てＴＩＧ溶接を行うホットワイヤＴＩＧ溶接装置におい
て、前記ＴＩＧ電流の数分の１のＴＩＧ電流を前記ピー
ク期間中に通電させるアーク電力供給手段を設けたこと
を特徴とするホットワイヤＴＩＧ溶接装置。 - （２）前記ピーク期間中のＴＩＧ電流を、前記ベース期
間中のＴＩＧ電流に対し１／３〜２／３に設定したこと
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載ホットワイ
ヤＴＩＧ溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29278687A JPH0230378A (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | ホットワイヤｔｉｇ溶接装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29278687A JPH0230378A (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | ホットワイヤｔｉｇ溶接装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0230378A true JPH0230378A (ja) | 1990-01-31 |
Family
ID=17786320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29278687A Pending JPH0230378A (ja) | 1987-11-19 | 1987-11-19 | ホットワイヤｔｉｇ溶接装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0230378A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2380691A3 (en) * | 2010-04-26 | 2011-11-09 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Method of and system for pulsed consumable-electrode gas-shield arc welding |
| WO2014140745A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Lincoln Global, Inc. | Tandem hot-wire systems |
-
1987
- 1987-11-19 JP JP29278687A patent/JPH0230378A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2380691A3 (en) * | 2010-04-26 | 2011-11-09 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Method of and system for pulsed consumable-electrode gas-shield arc welding |
| US9018563B2 (en) | 2010-04-26 | 2015-04-28 | Kobe Steel, Ltd. | Consumable-electrode gas-shield arc welding method and consumable-electrode gas-shield arc welding system |
| WO2014140745A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Lincoln Global, Inc. | Tandem hot-wire systems |
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