JPH0475778A - アーク溶接機 - 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〉 本発明はタングステン電極を用いたアーク溶接機に間し
・、特に、アークに対する作業者の目の保護Ｉ！楕を備
えた溶接機に関する。

〈従来の技術〉 タングステン電極を用いたアーク溶接は従来から広く知
られているが、従来のアーク溶接は比較的大きな部品の
溶接に用いられている。

ここに、小物部品を溶接により組み立てる必要が生じる
場合がある。

例えば、第７図（ａ）及び（ｂ）に示す薬剤噴射用のノ
ズル１は外径及び高さが数關稈度の小物部品であるが、
次のような理由からノズル孔３ａを有ｌノたオリフィス
ブ１ノート３とベース２とをそれぞれステンレス材によ
り別体で加工し、これらを溶接により組み立てで製作す
る必要がある。

すなわち、直径が数十〃ｍ以下に設定されるノズル孔３
ａは、射出させた薬剤を良好な噴射状態とするためここ
、孔の長さも精度良く設定する必要があり、ノズル１を
初めから一体物と１ノで製作したのではこのようなノズ
ル孔３ａの精度を実現できないため、板材でオリフィス
ブトート３を作って所定のノズル孔３　ａ、を形成し、
これをベース２に鞘み（−ｉけるようにする必要がある
。そして、噴射用ノズルから噴出される薬剤などには化
学的に力）なり活性なものもあり、銅、アルミニウム、
鉛等の金属と反応して薬剤の変質や結晶物の生成ここよ
るノズルの目詰まり等を発生させてしまうため、ノズル
１をステンレス化する必要がある。しか【ノながら、ベ
ース２やオリフィスプレート３をステンレスから形成し
ても、これらを半田付けや蝋付けする場合には半田や蛎
が薬剤と反応してしまい、接着剤で接着する場合ここは
使用耐久性上の信頼性に欠けるという問題があり、ベー
ス２とオリフィスプレート３を溶接フる必要がある。

このように、薬剤噴射用のノズルはベースとオリフィス
プレートとをそれぞれステンレス化により別体で加工（
八　これらを溶接により納み立てて製作する必要がある
が、この溶接に従来からあるアーク溶接機を用いること
はできなかった。すなわち、従来のアーク溶接機は比較
的大物部品の溶接を対象としていることからそのアーク
電流値が大きく、これを小物部品の溶接にもちいると過
大なアークにより部品が破壊されて（〕まったり、ある
いは、部品が吹き飛んでしまう。一方、従来のアーク溶
接機においてアーク電流値を小さく抑える場合には、ア
ークを発生させることができない。

上記のような事情から、小物部品を支障なく溶接するこ
とができるアーク溶接機の実現が強く望まれていた。

そこで、本願出願人は、第６図に示すようにタングステ
ン電極２２の先端を錐形に尖らせることにより（例えば
、軸部の直径０．　５〜１．　５ｎ＋ｍ、先端角１０度
程度）、小さなアーク電流によっても微少な範囲で小さ
なアークを発生させることができ、小物部品の微少な範
囲を溶融させて溶接組立を実現することができるアーク
溶接機を提案し、既に実用に供している。

しかしながら、発生するアークが小さいことから、作業
者の目を保護する必要が生じていた。これは、溶接作業
中に作業者は小さなアークを凝視することとなるので、
従来より一般的なアーク溶接機の比較的大きなアークよ
り、このような小さなアークのほうが作業者に与える影
響が大きいからである。また、小物部品に対する細かな
溶接作業をすることから顕微鏡等により溶接部を拡大し
て視認する必要もあるため、アークζこよる影響はかな
り大きなものとなる。

本発明は上記従来の事情に鑑みなされたもので、溶接作
業を行うに際して作業者の目を保護することができるア
ーク溶接機を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明に係るアーク溶接機は１．タングステン電極を用
いてワークとの間にアークを発生させて溶接を行うアー
ク溶接機において、作業者と溶接作業位置どの間に設け
られるシャッター機構と、タングステン電極がワークに
接触ｊノたことを検出する接触検出手段と、接触検出手
段からの信号によりタングステン電極がワークに接触し
た後にシャッター機構を閉じさせる駆動手段とを備えた
ことを特徴とする。

〈作用〉 タングステン電極をワークに接触させることによりワー
クの接触部が加熱されて自動的にアークが発生し、この
アークにより当該接触部が溶融され゛Ｃ溶接がなされる
。すなわぢ、アークはタングステン電極をワークに接触
させた後に微少時間をおいて自動的に発生し、また、溶
接位置はタングステン電極を接触させた位置となる。

そこで、本発明のアーク溶接機は、タングステン電極が
ワークに接触した後にシャッター機構を閉じさせること
で、アークに対して作業者の目を保護しつつ所定の位置
への溶接作業を実現している。

尚、本発明は小物部品の溶接に用いるアーク溶接機に適
用１．て特ξこ効果的であるが、比較的大きな部品の溶
接に用いられている従来より一般的なアーク溶接機に適
用し、作業者がかふる溶接マスクにシャッター機構を設
けるようにしても同様な効果を得ることができる。

〈実施例〉 本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

本発明の一実施例に係る小物部品溶接用のアーク溶接機
の外観構成を第２図に示す。

本実施例のアーク溶接機はコントローラ１０を備えてお
り、このコントローラ１０により溶接ベン１１や作業台
１２への電流の供給、ボンベ１３から溶接ベン１１への
アルゴンガスの供給を制御している。また、各種のマニ
ュアル操作を行うためのフットスイッチ１４、アークに
対して作業者の目を保護するためのシャッター機構を有
する顕微鏡１５がコントローラ１０に接続されている。

尚、１６は交流ｉ　ｏ　ｏ　ｖ電源と接続するためのコ
ンセントである。

」−記のように顕微鏡１５を備えているのは小物部品に
対する細かな溶接作業をするためてあり、作業者はこの
顕微＠１５によって溶接箇所を視認（）て作業を行う。

この顕微鏡１５は、第１図に許示するように、１ノンズ
５０を保持ＩＪた筐体５１を前後動、上下動、揺動自在
な支持台５２に支持１．たものてあり、筐体５１内には
１ノンズ５０の光路を寒ぎ得るシャッター板５３が設げ
られている。シャッター板５３は支持軸５４を介して筐
体５１内に回動自在（同図中の上下方向）に取り付けら
れており、通常時においては、支持軸５４に巻回された
へネ５５によりシャッター板５３はレンズ５０の光路か
ら退避した上方位置に跳ね」−げられている。筐体５１
にはソレノイド４３が取り付けられており、通常時にお
いては、ソ１ツメイド４３の可動子５６はスプリング５
７によりソ１ツノイト内に引き込んだ位置に位置ｌノで
いる。すなわち、この顕微鏡１５によれば、通常時にお
いてはレンズ５０を通１ノでワークの溶接位置を拡大し
て視認することができ、後述のようにタングステン電極
２２に接触によりソレノイド４３が起動すると、可動子
５６によりシャッター板５３が下方へ押されて１ノンズ
５０の光路を塞ぎ、レンズ５０を通して入射１．＝てく
るアーク光を遮るようになっている。

また、上記の溶接ベン１１は、第４図に詳示するように
、先端が窄ま−）た筒状体２１に第６図に示したタング
ステン電極２２を支持させたものであり、チューブ２３
より筒状体２１内に供給されるアルゴンガスをタングス
テン電極２２の近傍ｔこ供給してアークを発生させる。

尚、２７はタングステン電極２２へはアーク電流を供給
を八　　ソ１ノ、ノイド２４へは駆動電流を供給するケ
ーブルである。

この溶接ベン１１にはワークとの溶着防止機構が付設さ
れている。すなわち、タングステン電極２２はソレノイ
ド２４の可動子２５に取り付けられており、可動子２６
はスプリング２６によって先端側へ付勢されることζ：
二よりタングステン電極２２は筒状体２１の先端から所
定量突出した状態に保持されているが、溶接作業におい
てアークを発生させると、これを後述する検出手段によ
り検知してソレノイド２４を作動させ、タングステン電
極２２をスプリング２６に抗すて若干引き込めることに
よりワークとタングステン電極２２との溶着を防止して
いる。

上記したアーク溶接機の回路構成を第３図ζこ示す。

同図において、３０は中央演算装置（ＣＰＵ）であり、
コントローラ１０て自動溶接制御の中心を担っている。

３１はコンデンサであり、このコンデンサ３１はＣＰＵ
３０で制御される充電用スイッチ３２を介して交流１０
０ｖ電源に接続された充電用電源３３で充電される。コ
ンデンサ３１の一方の電極はＣＰ　ＩＪ　３０で制御さ
れるサイリスタスイッチ３４、電流制限抵抗３５を介Ｉ
ノでタングステン電極２２に接続され、コンデンサ３１
の他方の電極は作業台１２に接続されている。そして、
これらコンデンサ３１の電極の間には放電用のス、イツ
チ３６が設けられており、このスイッチ３６はＣＰＵ３
０で制御される。

サイリスクスイッチ３４をバイパスして微少電流を流す
抵抗３７が設けられており、この微少電流が電圧１ノベ
ル検出回路３８に導かれ、各種の状態が検出されてＣＰ
Ｕ３０に入力される。例えば、作業台１２上に載せたワ
・−りにタングステン電極２２を接触させた時には一瞬
電圧が降１′：′するため当該状態を検出でき、また、
作業台１２上に載せたワークにタングステン電極２２が
溶着してｌノよった時には電圧が」−昇しないため当該
状態を検出てきる。

また、上記の充電回路ｊ１こはアーク電流検出用のトラ
ンス３９が設けられており、このアーク電流を検出回路
４０て検出することによりアークの発生を検出（八　こ
の検出信号をＣＰＵ３０に入力する。

ＣＰＵ３０により制御されるソレノイドドライバー４１
が設けられており、このドライバー４１によりタングス
テン電極２２を駆動するソｌ／ノイド２４、ボンベ２３
から溶接ベン１１へのアルゴンガス供給経路に設けられ
た電磁弁ソレノイド４２、顕微鏡１５のシャッター機構
を駆動するソレノイド４３を駆動する。

尚、フットスイッチ１４からの制御信号もＣＰＩＪ　３
０に入力され、この入力に基づいて制御系のリセット等
の各種のマニュアル操作がなされる。

上記構成のアーク溶接機の作動を第５図に示すフローチ
ャートを参照して説明する。

まず、溶接機の主電源が投入されて回路が起動されると
、溶接機の備えられた全てのスイッチ、アクチエーター
及びバルブ類をオフに（〕て初期状態とする（ステップ
Ｓｌ）。

次いて、スイッチ３６をオンさせてコンデンサ３１を一
旦放電させた後（ステップＳ２）、スイッチ３６をオフ
させると共に充電用スイッチ３２をオンさせてコンデン
サ３１を充電する（ステップＳ　３　）。

次いで、電圧レベル検出回路３８からの信号に基づいて
タングステン電極２２がワークに溶着していないことを
確認する（ステップ５４）６　この結果、電極２２の溶
着が生じてｌノまりでいるときには、スイッチ３２をオ
フさせて充電用電力を切ると共に、スイッチ３６をオン
させて一旦コンデンザ３１を放電させ（ステップＳ　５
）、作業者がフットスイッチ１４によりリセツＩ・する
まで電極２２への電力供給系を待機状態とする（ステッ
プＳ６）。

一方、電極２２の溶着かないどきには、作業者が操作し
てタングステン電極２２の先端がワークに接触（）たか
を電圧１ノベル検出回路３８からの信号に基づいて判断
し、作業者により電極２２がワークの溶接しようとする
箇所に当てられるまで待機状態とする（ステップＳ７）
。

次いで、タングステン電極２２の先端がワークに接触（
）たときには、電磁弁ソレノイド４２をオンさせて溶接
ベン１１へのアルゴンガスを供給すると共に、ソレノイ
ド４３をオフさせて顕微鏡１５の視野をシャッター機構
により塞ぐ（ステップ５８）６そ１ノで、ソレノイド４
３の作動遅れを考慮して確実にシャッタ・−が閉じた状
態とするため、多少の遅延時間（本実施例″′Ｖは０，
２秒）をおき（ステップＳ９）、サイリスタスイツｙ−
３４をオンさせてアークを発生さぜる（ステップ５１０
）。

」−記のようにタングステン電極２２の接触に基づいて
顕微鏡１５の視野を塞いており、続いて発生されるアー
クから作業者の目を保護することができる。尚、このよ
うに視野を塞いでも溶接位置は電極２２の接触位置に規
定されているので操作上の問題はない。

次いて、アーク電流検出回路４０の検出値に基づいて所
定時間（本実施例では２秒）以内にアークが発生したか
を判断しくステップ５ｌｌ）、この間にアークが発生し
ていないときには、電磁弁ソレノイド４２をオフさせて
アルゴンガスの供給を中止を八　　ソレノイド４３をオ
フさせて顕微鏡１５のシャッター機構を開かせ、サイリ
スクスイッチ３４をオフさせてアーク電流の供給を中止
しくステップ５１２）、スイッチ３６をオンさせてコン
デンサ３１を放電させて（ステップ５１３）、上記ステ
ップＳ３から再実行する。

一方、所定時間以内にアークが発生したときには、ソレ
ノイド２４をオンさせてタングステン電極２２を引き込
ませ、ソレノイド４３をオフさせて顕微鏡１５のシャッ
ター機構を開かせ、サイリスクスイッチ３４をオフさせ
てアーク電流の供給を中止させる（ステップ５１４）、
　すなわち、ア−り電流検出回路４Ｑの検出値を起動タ
イミングとＩノで、アーク発生後素〒くソレノイド２４
をオンさせてタングステン電極２２をワークから雌陪さ
せ、アークによりで形成された溶接部にタングステン電
極が溶着ｌノでｌノまわないようにしている。

そして、作業者が溶接ベン１１を引いてワークから離隔
させるに要する時間（本実施例では０゜４秒）の遅延を
もつで（ステップ５１５）、ソＩツノイド２４をオフさ
せてタングステン電極２２をスプリング２６により元の
位置に復帰させると共に、電磁弁ソ１！ノイド４２をオ
フさせてアルゴンガスの供給を中止ｂ　（ステップ５１
６）、スイッチ３６をオンさせてコンデンづ３１を放電
させて（ステップ５１７）、」−記ステップＳ３から再
実行する。

尚、本実施例ではソ１ツメイド４３でタングステン電極
接触後にシャッター板５３を閉じさせる駆動手段を構成
しでいるが、公知の仙の手段を用いてもよい。また、タ
ングステン電極の接触検出手段もアーク電流から検出す
るものの他、タングステン電極を直接光学的に検出する
もの等公知の仙の手段を用いてもよい。また、充電ｌノ
たコンデンサ３１から電極２２へ電力を供給することに
より、アークの発生を短時間に抑えて小物部品たるワー
クの損傷を防止Ｌ／ているが、定電圧源と電極２２との
間にザイリスタ、トランジスタ等の電子的スイッチを設
け、このスイッチなｃｐｕて制御して短時間だけオンさ
せることにより、アークの発生時間を制御するようにし
てもよい。

〈発明の効果〉 本発明によれば、タングステン電極がワークに接触すた
後に作業者と溶接作業位置との間に設けられたシャッタ
ー機構を閉じさせるようにしたため、溶接作業に支障な
くアーク乙こ対１．て作業者の目を保護することができ
る。特ここ、本発明はアークを柵く小さなものと（Ｊて
小物部品の溶接を実現するアーク溶接機に適用して効果
が大きく、このように目に与える影響が甚大なアークに
対し・て作業者の目を確実に保護することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るアーク溶接機の顕微鏡
を示す断面図、第２図は本発明の一実施例に係るアーク
溶接機の全体構成を示す斜視図、第３図は本発明の一実
施例に係るアーク溶接機の回路構成を示すブロック図、
第４図は本発明の一実施例に係るアーク溶接機の溶接ペ
ンの構成を示す断面図、第５図は本発明の一実施例に係
るアーク溶接機の作用を説明するフローチャート、第６
図はタングステン電極の先端部を示す斜視図、第７図（
ａ）は薬剤噴射用のノズルの斜視図、第７図（ｂ）は薬
剤噴射用のノズルの断面図であろつ２２はタングステン
電極、 ３８は電圧１ノベル検出回路、 ４１はソ１ツノイドドライバー ４３はソ１ツノイド、 ５３はシャッター板、 Ｗはワークである。 第１図 ｉｅｕ 第４図 第７図 （υ） 第７ 図（ｂ） １　：３３８ 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タングステン電極を用いてワークとの間にアークを発生
   させて溶接を行うアーク溶接機において、作業者と溶接
   作業位置との間に設けられるシャッター機構と、タング
   ステン電極がワークに接触したことを検出する接触検出
   手段と、接触検出手段からの信号によりタングステン電
   極がワークに接触した後にシャッター機構を閉じさせる
   駆動手段とを備えたことを特徴とするアーク溶接機。