JPH0481275A - Ｔｉｇアーク溶接方法 - 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ＴＩＧアーク溶接方法に関するものであり、特
にアークの起動性を改善した方法を提案するものである
。

〈従来の技術〉 非消耗電極と被溶接物との間にアークを点じて溶接を行
うＴＩＧアーク溶接においては、アークの起動または再
点弧を電極を被溶接物に接触させることなく行うために
、高電圧を印加して、電極と被溶接物との間の絶縁を破
壊し、これによって生じた小電流アークによって主アー
クを誘発する方法が行われる。この場合、供給する高電
圧は作業者の感電事故を防止するために数Ｍ　Ｈｚの高
周波が用いられ、また装置を簡単にするために火花ギャ
ップとコンデンサとを直列に接続した弛張発振器が用い
られる。またこの高周波電圧を溶接電源出力に重畳して
電極と被溶接物とに供給するためにカップリングコイル
が用いられる。

第３図は、従来のアーク溶接方法を行うための装置の例
を示す接続図である。同図において１は溶接電源、２は
タングステンからなる非消耗電極、３は被溶接物である
。４は補助電源、Ｒは抵抗器、５はスイッチ、Ｃ１はコ
ンデンサ、Ｇは火花ギャップ、６はカップリングコイル
、Ｃ２は高周波バイパス用コンデンサである。

同図においてスイッチ５が閉じられるとコンデンサＣ１
は補助電源４によって抵抗器Ｒを通して充電されてその
端子電圧が上昇してゆく。コンデンサＣ１の端子電圧が
上昇して火花ギャップＧの放電開始電圧に達するとコン
デンサＣ１に充電された電荷は火花ギャップＧとカップ
リングコイル６の一次側を通して放電される。このとき
の放電回路の定数を振動条件を満足するように選定して
おくとカップリングコイル６には振動電流が流れること
になる。この振動電流によってカップリングコイル６の
二次側には高周波高電圧が誘起し、この誘起電圧はコン
デンサＣ２を通して電極２と被溶接物３との間に印加さ
れる。

電極２と被溶接物３との間の絶縁はこの高電圧によって
破壊されて小電流アークが発生する。この小電流アーク
によって溶接電源１の出力も同時に印加されている電極
２と被溶接物３との間に溶接用の主アークが誘発されて
溶接が開始される。

このとき、溶接電源１が直流出力のものであるときには
スイッチ５はアークの起動時のみ一時的に閉じればよく
、溶接電源１が交流出力のものであるときには、溶接電
流の極性が反転してアークが一旦消滅するたびに一時閉
じるようにすればよい。

上記のようなアーク起動手段を設けたＴＩＧア−り溶接
においては、アークの起動の良否は溶接電源１の出力極
性によって大差が生じることが知られている。即ち、ア
ーク起動前で非消耗電極２の温度が低いときには電子放
出は冷陰極放電と同様に電界放出によるものがほとんど
であり、このために酸化物の少ない非消耗電極よりも酸
化物に覆われている被溶接物の方が電子放出が容易であ
る。このために電極側がマイナスとなる極性よりも電極
がプラスとなる極性の方がアークの起動が容易である。

そして−旦アークが点弧するとこれによって電極の先端
が加熱されてアークを持続するのに十分な熱電子放出が
行われ、逆に被溶接物の方は溶融するために電極よりも
温度が低く、このためにアーク起動後も表面の酸化物か
らの電子放出の占める割合が大きく、アークは酸化物を
求めて被溶接物上を走りまわる現象がみられる。

このために従来は、直流溶接電源を用いて電極マイナス
の極性で溶接を行うとき、または交流溶接電源を用いて
溶接を行うときには、高周波電圧を印加してアークが点
弧し安定するまでは電極プづ ラスの直流電源から電力を供給し、アークが安定してか
ら電極マイナスの極性の直流溶接電源や交流溶接電源に
切替える方式のものが提案されていた。（例えば特公昭
４０−２５２４１号公報、特開昭５２−２２５５０号公
報） 〈発明が解決しようとする問題点〉 上記従来装置においては、アーク起動後に極性を切替え
るための大容量の切替手段が必要であり、このために装
置が大形で高価となるばかりでなく、極性の切替時によ
うやく安定しかけているアークが一旦消滅することにな
り、これの再点弧のために再び高周波電圧を印加するこ
とが必要であった。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、従来は無視されていた高周波電圧の極性に着
目し、溶接電源の極性は切替えず、アーク起動用に溶接
電源の出力に重畳する高周波高電圧を電極プラスの極性
から始まる波形として上記従来装置の問題点を解決した
ものである。即ち、従来はアークが消滅して絶縁状態に
ある電極と被溶接物との間の絶縁を単に破壊する目的の
ためだけに高周波高電圧が供給されており、適当な電圧
値の高周波電圧を供給しさえすればアークは起動するも
のであると考えられていた。そしてこの高周波発生回路
に関する工夫はどちらかといえばこれらによって発生す
る高周波電磁誘導ノイズの低減に関するものが多く提案
されており、その極性効果についてはアーク起動の難易
には無関係と考えられて、無視されていた。本発明は、
この高周波電圧の極性とアークの起動性とを比較検討し
た結果完成されたものである。

〈実施例〉 第１図に本発明の溶接方法を実施する装置の例を示す。

同図において、７はアーク起動検出器であり、溶接電流
または溶接電圧の変化によってアークの起動を検知する
公知の検出器である。８は溶接開始指令用件ボタンスイ
ッチ、９は押ボタンスイッチ８が押されたときに溶接起
動、信号を溶接電源１に送り、出力を開始させるととも
にスイッチ５を閉じて高周波電圧の重畳を開始させる起
動回路である。この起動回路９はまたアーク起動検山型
７の出力を受けて直ちに、または若干の時間遅れの後に
スイッチ５を開き、高周波の供給を停止するものである
。高周波電圧はカップリングコイル６を介して電極２と
被溶接物３に供給されるが、このカップリングコイル６
は図中に・印で示した通りの極性に定められている。そ
の他は第３図の従来装置と同機能のものに同符号を付し
ているが、補助電源４としては本発明においては直流電
源が用いられてカップリングコイル６の極性とともに高
周波電圧の始まる極性を決定するものである。

同図の装置において、押ボタンスイッチ８を押すと起動
回路９が動作し、溶接電源１はこれによって出力を電極
２と被溶接物３とに供給する。起動回路９はまた同時に
スイッチ５を閉じ、これによって直流電源４は抵抗器Ｒ
を通してコンデンサＣＩを充電し始める。このコンデン
サＣ１の端子電圧が火花ギャップＧの放電開始電圧に達
するとコンデンサＣ１の充電電荷は火花ギャップＧとカ
ップリングコイル６の一次側を通して放電し、このコン
デンサＣ１の容量とカップリングコイル６のインダクタ
ンスによって定まる高周波の振動電流が流れる。この振
動電流によってカップリングコイル６の二次側に高周波
電圧が誘起され、電極２と被溶接物３との間に溶接電源
１の出力電圧に重畳して印加される。このとき、前述の
ようにカップリングコイル６の極性が定められているの
で、高周波電圧は必らず電極２側がプラスの半波から印
加開始されることになる。この高周波電圧によって電極
２と被溶接物３との間の絶縁が破壊されると、同時に印
加されている溶接電源１の出力によって溶接アークが起
動する。溶接アークが起動するとアーク起動検出器７は
これを検出し、起動回路９はスイッチ５を開放し、高周
波の供給を停止し、アーク起動は完了する。

ここで高周波の発生状況について考察する。スイッチ５
が閉じられると、コンデンサＣ１が直流電源４によって
充電され、このコンデンサＣ１の端子電圧が火花ギャッ
プＧの放電開始電圧に達するとカップリングコイル６の
一次側を通して放電する。この結果、コンデンサＣ１の
容量とカップリングコイル６のインダクタンスとによっ
て定まる周波数の減衰振動が始まる。この減衰振動はコ
ンデンサＣＩに充電されたエネルギーが消費されて火花
ギャップＧの放電開始電圧以下になると停止し、コンデ
ンサＣ１が直流電源４によって再び充電されることによ
って再開する。この減衰振動の周波数はコンデンサＣ１
の容量とカップリングコイル６のインダクタンスによっ
て定まり、また減衰振動の開始、停止の周期は直流電源
４の出力電圧、抵抗器Ｒの抵抗値、コンデンサＣＩの容
量および火花ギャップＧの放電開始電圧によって定まる
。その様子を第２図に示しである。

第２図においては減衰振動が高周波の２サイクル程度で
停止し、わずかの期間の後に再起動するように各定数を
定めたときの様子を示しており、必らず電極プラスの半
波から発振か開始する減衰振動がくりかえされるもので
ある。なお、第２図においては、理解を助けるために時
間軸を拡大して、かつ減衰振動の様子を誇張して示しで
あるが、実用的には高周波の発振周波数は無線通信に対
する障害防止の関係から数Ｍ　Ｈｚ程度であり、また減
衰振動は高周波の１サイクル程度以下に設定されること
が多い。

次に最もアークの起動が困難な電極マイナスの極性に直
流溶接電源を接続したときの高周波の極性の効果につい
て実験した結果を次表に示す。

上記のように最もアークスタートの困難な電極マイナス
の極性に直流溶接電源を接続したときにおいてほぼ完全
なアークスタートが得られている。

〈発明の効果〉 上記のように本発明の溶接方法によるときは、従来アー
クスタートに際して溶接電源を一時的に電極プラスの極
性とし、アーク起動後、電極マイナスの極性または交流
出力に切替えていたものに対して、これらの切替えが全
く不要となるので簡単な装置で確実なアーク起動が実現
できることになる。またアークの起動が確実に行われる
ので自動溶接装置、特にロボット等のように無人化を目
的とした自動装置に安心して採用することができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の溶接方法を実施する装置の例を示す
接続図、第２図は第１図の装置における高周波電圧の波
形を示す図、第３図は従来の溶接方法を行う装置の例を
示す接続図である。 １・・・溶接電源、２・・・電極、３・・・被溶接物、
４・・・補助電源、 ・・スイッチ、 ６・・・カップリングコイル Ｇ・・・火花ギャップ、 ・・・コンデンサ、 Ｒ・・・抵抗 器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、非消耗電極と被溶接物との間に高周波高電圧を印加
   してアークの起動を行うＴＩＧアーク溶接方法において
   、前記高周波高電圧を前記非消耗電極が前記被溶接物に
   対して正電位となる極性から始まる波形として溶接電源
   の出力に重畳して供給するＴＩＧアーク溶接方法。