JPH0475779A - アーク溶接システム - Google Patents

アーク溶接システム

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JPH0475779A
JPH0475779A JP18604790A JP18604790A JPH0475779A JP H0475779 A JPH0475779 A JP H0475779A JP 18604790 A JP18604790 A JP 18604790A JP 18604790 A JP18604790 A JP 18604790A JP H0475779 A JPH0475779 A JP H0475779A
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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〉 本発明は夕、ングステン電極を用いたアーク溶接システ
ムに関1八特に小物部品の溶接に用いて好適な溶接シス
テムζこ関する。
〈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
溶接乙・二用いられている。
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9図(a、)及び(b)に示す薬剤噴射用の
ノズルlは外径及び高さが数ff1ff1程度の小物部
品であるが、次のような理由からノズル孔3 a。
を有したオリフィスブIノート3とヘース2どをそれぞ
れステラ1ノス材武こより別体で加工を八  これらを
溶接により組み立てて製作する夕・要がある。
すなわち、直径が数十ノJl11以下ここ設定されるノ
ズル孔3a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lを初めから一体物として製作したのでζば、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
オリフィスブし一ト3を作フて所定のノズル孔3aを形
成し、これをベース2に紐み付けるようにする必要があ
る。そして、噴射用のノズルから噴射される薬剤などに
は化学的にか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によ
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。しかしながら、ベー
ス2やオリフィスプレート3をステンレス化ら形成して
も、これらを半田付6ブや蝉付けする場合には単円や球
が薬剤と反応してIノよい、接着剤で接着する場合t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を溶接する必要がある。
このように、薬剤噴出用のノズ刃7?J、ベースとオリ
フィスプレートとをそれぞれステンレス材により別体で
加工(八 これらを溶接により組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しまったり、
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。
本発明は上記従来の事情に鑑みなされたもので、比較的
小さなアーク電流によって小さなアークを発生させ、こ
れによって小物部品の溶接を支障なく実現することがで
きるアーク溶接システム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システムは、先端が錐形状のタ
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システムであって、溶着検出
手段によりタングステン電極とワークとの溶着を検出し
てタングステン電極とワークとが溶着しているときには
保全手段によりタングステン電極への電力供給を待機状
態とする一方、タングステン電極とワークとが溶着して
いないときには接触検出手段とこよりタングステン電極
がワークに接触すたことを検出Llで、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をタングステ
ン電極がワークに接触した後にシャッター駆動手段より
閉じさ1t、当該シャッター機構が閉じた後に発生され
るアークをアーク検出手段により検出(7・て電極駆動
手段によりタングステン電極をワークから離隔させるご
とを特徴とする。
く作用〉 本発明のアーク溶接システ11は、先端が錐形状のタン
グステン電極を用いることで、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良好な溶接を実現
する。
また、本発明のアーク溶接システムは、タングステン電
極とワークとが溶着しているときにはタングステン電極
への電力供給系を待機状態とすることにより、無駄な電
力消費や電極をワークから引き離す修復作業での危険を
回避することができる。
また、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(へ溶接位置はタン
グステン電極を接触させた位置となることから、本発明
のアーク溶接システムは、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。
また、本発明のアーク溶接システムは、アーク発生後り
こタングステン電極をワークから離隔させることでワー
クと電極との溶着を回避している。
すなわち、本発明のアーク溶接システムは、上記のよう
な一連の作用により小物部品の溶接を支障なく実現する
尚、本発明は小物部品の溶接に用いるアーク溶接機に適
用して特に効果的であるが、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I
ノで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シ
ステムの外観構成を第1図に示す。
本実施例のアーク溶接システムはコントローラ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1
1へのアルゴンガスの供給を制御している。また、各種
のマニュアル操作な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100■電泥と接続するためのコ
ンセントである。
溶接ベン11に支持されたタングステン電極22は軸部
の直径が例えば085−1.5mmで、第2図に示すよ
うに、その先端が円錐状に形成されて尖っており(先端
角が例えば10〜20度)、電極22自体の強度を損な
うことなく、電流密度の向上により比較的小ざなアーク
電流によって小さなアークを発生させることができるよ
うになっている。
上記の溶接ベン11は、第4図に詳示するように、先端
が窄まった筒状体21ζこタングステン電極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の近傍に
供給してアークを発生さぜる。尚、27はタングステン
電極22へはアーク電流を供給し、ソ1ツノイド24へ
は駆動電流を供給するケーブルである。
ここで、小さなアークによってワークに形成される溶融
池は微少なものであることから、比較的短時間の内に冷
えて固まってしまうため、アーク発生後に作業者が電極
22をワ・−りWから離隔さゼ°るタイミングを逸する
と、第3図に示すように、電極22がワークWに溶着し
てしまうという事態が生じ易い。
そこで、この溶接ベンllにはワークとの溶着防止機構
が付設されている。ずなわぢ、タングステン電極22は
ソlツノイド24の可動子25に取り付けられており、
可動子25はスプリング26によって先端側へ付勢され
ることによりタングステン電極22は筒状体2I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1ノてソIツノイド24を作動させ、タン
グステン電極221iニスプリング26に抗lノで若干
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1ノでいる。
また、上記のように顕微鏡15を備λでいるのは小物部
品に対する細かな溶接作業をするためであり、作業者は
この顕微鏡15ζこよって溶接箇所を視認して作業を行
う。
この顕微鏡15は、第5図に詳示するように、レンズ5
0を保持した筐体51を前後動、上下動、揺動自在な支
持台52に支持1ノたものであり、筐体51内にはレン
ズ50の光路を基ぎ得るシャッター板53が設けられて
いる。シャッター板53は支持軸54を介して筐体51
内に回動自在く同図中の」1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に巻回されたバネ
55によりシャッター板53はレンズ50の光路から退
避jノた上方位置に跳ね」−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、ソレノイド43の可動子56はスプリング57に
よりソ1ツメイド内に引き込んだ位置に位置している。
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lノて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が下方へ押されてレンズ50の光
路を基ぎ、レンズ50を通して入射してくるアーク光を
遮るようになっている。
上記した7−り溶接システムの回路構成を第6図に示す
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で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m l
 00 V電源ζこ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CPU30で制御
されるザイリスタスイッチ34、電流制限抵抗35を介
してタングステン電極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3】の電極の間には放電用のスイッチ
36が設けられており、このスイ・ンチ36はCPU3
0て制御される。
ザイリスタスイッチ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レベル
検出回路38に導かれ、各種の状態が検出されてCPU
30に入力される。例えば、作業台12上に載せたワー
クにタングステン電極22を接触さぜた時には一瞬電圧
が降下するため当該状態を検出でき、また、作業台12
.hに載せたワークにタングステン電極22が溶饗して
しまった時には電圧が上昇しないため当該状態を検出で
きる。
また、上記の充電回路に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
で検出することによりアークの発生を検出し、この検出
信号をCPU30に入力する。
CPU30により制御されるソ1ツノイドドライバー4
1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1ツノイド24、ボンベ1
3から溶接ペン11へのアルゴンガス供給経路ζ5二設
け(うわ、た電磁弁ソ1.・ノイド4゜2、顕微鏡]5
のシャッター機構を駆動するソlツノイド43を駆動す
る。
尚、フットスイッチエ4からの制御信号もCPU 30
ζこ人力され、この入力に基づいて制御系のリセット等
の各秤のマS、ユアル操作がなされる。
上記構成のア・−り溶接機の作動を第7図に示ずフtコ
・−チャートを参照して説明するわまず、溶接板の主電
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、゛7クチエ・−夕・−及びバルブ類
をオフにL/て初期状態とする(ステップS1)。
次いで、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$2)、スイッチ36をオフ
させると共に売先用スイッチ32をオンざ穏てコンデン
サ31を充電する(ステップS3)。
次いで、電圧1ノベル検出回路38からの信号に基づい
てタングステン電極22がワ・−りに溶着しIていない
ことを確認する(ステップS4.)。この結果、電極2
2の溶着が生じてし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を放電さぜ(ステップS
5)、作業者がフットスイッチ14によりリセットする
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)。これにより、作業者が溶着してしまった電極
22をワークから引き離す作業をしている間、比較的高
電圧な充電用電力は供給されない状態にあり、無駄な電
力消費が防止できると共に、当該作業を安全に行うこと
ができる。
一方、電極22の溶着かないときには、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したかを
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()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)
次いて、タングステン電極22の先端がワークに接触t
ノたときζ;:は、電磁弁ソIツメイド/1.2をオン
させて溶接ベン11へのアルゴンガスを供給ずると共に
、ソレノイド々、3をオンさせて顕微鏡15の視野をシ
ャッター機構により寒ぐ(ステップ58)6そして、ソ
レノイド43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(本実施例で
はO82秒)をおき(ステップS9)、ザイリスタスイ
ッチ34、をオンさせて”アークを発生させろくステッ
プ510)。
上記のよ・うζ1ニタングステン電極22の接触ここ基
づいて顕微鏡15の視野を塞いでおり、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、
このように視野を寒いでも溶接位置は電極22の接触位
置ここ規定されているので操作上の問題はない。
次いで、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・−りが発生tノ
たかを判断しくステップ511)、この間にアークが発
生tノでいないときには、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し、ソレノイド43を
オフさせて顕微鏡15のシャッタ・−機構を開かせ、ザ
イリスタス、イッチ34をオフさせてアー・り電流の供
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。
−・方、所定時間以内ζこ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43f2オフさせて顕微鏡15の
シ寺・ツタ−機構を開かせ、ザイリスタスイッチ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5
14)。すなわち、アーク電流検出回路40の検出値を
起動タイミングとして、アーク発生後累早くソレノイド
24をオンさせてタングステン1極22をワークから離
隔させ、ア・−りによって形成された溶接部にタングス
テン電極が溶着してしまわないようにIノでいる。
そして、作業者が溶接ベン11を引いてワークから離隔
さぜるに要する時間(本実施例では0゜4秒)の遅延を
もって(ステップ515)、ソレノイド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ζこ、電磁弁ソL、/ノイド/42
をオフさせてアルゴンガスの供給を中+hb(ステップ
816)、スイッチ3Gをオンさせてコンデンサ31を
放電さ・1て(ステップ517)、」二記ステップS3
から再実行する。
」二記構成の7−ク溶接システムによる薬剤噴射用のノ
ズルの朝立作業を第8図りa、)〜(c)を参照lノで
説明するい 第8図(a、)に示ず゛ように、ベー・−ス2とノズル
孔3aを有したオリフィスブレ・−ト3とをそれぞれス
テンレス材により別体で作って用意する。
そして、回転可能な治R1こベー・ス2を支持j八この
ベース2にオリフィスブl> −) 3を賎せ、これら
を押圧部4j!″6で押さえて固定する6そして、第8
図(b)い示すように、タングステン電極22でベース
2とオリフィスブレ・−ト3どの接合部を狙ってア・−
りを飛ばし、ベース2とオリフィスブ1ノート3どにま
たがる溶接部8を形成する。このような作業を治具でワ
ークを回転させながら順次所定の時間を才5いて行い、
隣接する溶接部8同士が約5026づつ重なり合うよう
にして、ベース2とオリフィスプレート3との間に切れ
目のない溶接を施す。
そして、第8図(e)に示i°ようなノズル1を仕上げ
る。
上記の溶接作業において、タングステン電極22の先端
が尖っていることから、ワークの極く微少な範囲でアー
クが集中し、熱が拡散されて1ノまう前にワ・−りの極
く微少な範囲りこ溶融eを作ることができる。また、隣
接する溶接部8は先に形成された溶接部の熱がある程度
下がった後に形成され、溶接部8が過剰に加熱されない
ようにしている。これらのことから、上記した溶接作業
において、ワークが過剰に加熱[)てl/まう自体が回
避でき、小物部品であるワークの損傷や質の劣化を防止
することができる。
尚、」二記実施例ではステンレス材から成る薬剤噴射の
ノズルの製作に用いた例を示したが、本発明に係るア・
・−り溶接機は他の材料から成る使の小物部品(例えば
、圧カセンザ等)の製作にも用いることができ、その用
途に特別な制限はない。
また、本実施例ではソレノイド24でアーク発生後にタ
ングステン電極22をワークからM隔させる駆動手段を
構成しているが、公知の他の手段を用いてもよい。また
、アーク検出手段もアーク電流からアーク発生を検出す
るものの他、アークの発生を直接光学的に検出するもの
等公知の他の手段を用いてもよい。
また、本実施例ではソレノイド4.3でタングステン電
極接触後にシャッター板53を閉じさ2る駆動手段を構
成しているが、公知の他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
るもの等公知の他の手段を用いてもよい。
また、本実施例では充電したコンデンサ31から電極2
2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しているが、
定電圧源と電極22との間にサイリスタ、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、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ζこよれば、アーク溶接機に用いるタングステン
電極を先端が錐形状のものとIyたため、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ることが
できる。従って、薬剤噴射用のノズル等の小物部品を支
障なく溶接により組み立てることができ、性能が高く且
つ信頼性の高い小物部品を製作することができる。
また、本発明によれば、タングステン電極とワークとが
溶着しているときにはタングステン電極への電力供給系
を待機状態とするように1ノたため、無駄な電力消費を
防止し、電極をワークから引き離す修復作業での安全を
確保することができる。
また、本発明ζこよれば、タングステン電極がワークに
接触した後に作業者と溶接作業位置との間に設ムツられ
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・−りに対して作業者の目を保護する
ことができる。特に、本発明はアークな極く小さなもの
として小物部品の溶接を実現、するア・−り溶接機に適
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。
また、本発明によれば、アーク溶接機のタングステン電
極をアーク発生後にワークから自動的に離隔させるよう
にしたため、ワークと電極との溶着を確実に回避して円
滑で能率的′rJ、溶接作業を実現することができる。
特に、本発明はアークによフて形成される溶融池を極く
小さなものとして小物部品の溶接を実現するア・−り溶
接機に適用して効果が大ぎく、アーク発生後に溶接ペン
をワ・−りからlI隔さぜる作業を作業者の技能に頼ら
ずとも行えるため、電極の溶着を回避して作循の能率を
大幅に向」二させることができる。
【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システムの
全体構成を示す斜視図、第2図はタングステン電極の先
端部を示す斜視図、第3図はタングステン電極とワーク
との溶着な説明する概念図、第4図は本発明の一実施例
ここ係るアーク溶接システム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シス
テムの顕微鏡を示す断面図、第6図は本発明の一実施例
に係るア・−り溶接システムの回路構成を示すブロック
図、第7図は本発明の一実施例に係るアーク溶接システ
ムの作用を説明するフローチャート、第8図(a)= 
(e)は薬剤噴射用のノズルの組立作業を順次説明する
概念図、第9図(a9)は薬剤噴射用のノズルの斜視図
、第9図(b)は薬剤噴射用のノズルの断面図、である
。 11は溶接ペン、 12は作業台、 14はフットスイッチ、 22はタングステン電極、 24はソレノイド、 30はCP U、 31はコンデンサ、 32.36はスイッチ、 33は充電用電源、 37は抵抗、 38は電圧レベル検出回路、 40はアーク電流検出回路、 41はソレノイドドライバー 43はソレノイド、 53はシャッター板、 Wはワークである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 先端が錐形状の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システムで
    あって、溶着検出手段によりタングステン電極とワーク
    との溶着を検出してタングステン電極とワークとが溶着
    しているときには保全手段によりタングステン電極への
    電力供給を待機状態とする一方、タングステン電極とワ
    ークとが溶着していないときには接触検出手段によりタ
    ングステン電極がワークに接触したことを検出して、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
    をタングステン電極がワークに接触した後にシャッター
    駆動手段より閉じさせ、当該シャッター機構が閉じた後
    に発生されるアークをアーク検出手段により検出して電
    極駆動手段によりタングステン電極をワークから離隔さ
    せることを特徴とするアーク溶接システム。
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