JPH0584571A - アーク発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アーク電極に供給する電流を音声信号で変調
した場合の低音域の周波数特性を改善するとともに、パ
ルス信号で変調した場合にアークが狭い範囲に集中する
ことを避けて溶接能率を向上させる。 【構成】 陰極１が発生するアーク柱３に直交する方向
に交流磁場を加えるべく鉄芯６及びコイル７を配し、Ｂ
方向の交流磁場によってアーク柱３にはたらく電磁力に
よって、アーク柱３をＡ方向に振動させて陽極２側での
アークの広がり幅ｗ₂ を大きくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音声信号，パルス信号
によって変調した電流をアーク電極に供給するアーク発
生装置に関し、さらに詳述すればアークを振動体として
音を発生する装置又はパルス信号を印加して溶融池の溶
込み深さを制御するパルスアーク溶接装置に用いられる
アーク発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】非消耗式電極を用いた直流 TIG溶接装
置, 直流プラズマアーク装置等の直流アーク機器におい
て、アーク電流をラジオ放送, コンパクトディスク等の
音声信号によって変調し、アークの広がり幅を音声信号
に応じて伸縮させて音を発するアーク発生装置が開示さ
れている（特開平２−11271 号）。

【０００３】アーク柱は、従来から用いられているスピ
ーカの振動体と比べて慣性が小さいため、入力信号の急
激な変化に対しても高い忠実度でアークの広がり幅が伸
縮する。従来のアーク発生装置では音声周波数の中でも
特に中高音域（300Hz以上）の周波数特性が良好であ
る。

【０００４】また、裏波溶接では、数10Hz以下のパルス
信号によってアーク電流値を周期的に変化させ、パルス
の大電流により溶融池を対流させて溶接材のギャップに
おける溶込み深さを制御して裏波ビードを安定化させて
いる。

【０００５】図１は従来のアーク発生装置のアーク電極
部分の模式図である。図中１は棒状のタングステンの先
端を尖らせた陰極、２は水冷銅板等を用いた陽極であっ
て、陰極１の先端を放電端として陽極２との間にアーク
柱３を発生させる。アーク柱３は陽極２側で幅ｗ₁ に広
がる。

【０００６】アーク電流を音声信号によって変調すると
アーク柱３は音声信号の振幅に応じて、図１に実線及び
点線で示すように伸縮して周囲の空気を振動させて音を
発する。

【０００７】また、アーク電流をパルス信号によって変
調するとアーク柱３は点線で示す幅から実線で示す幅に
膨張する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、入力信号の周
波数が 300Hzより低い領域ではアーク柱は伸縮するが、
低音は比較的音圧が高くないと人の耳には聴こえないの
で、アーク柱の伸縮幅が小さくてまわりの空気があまり
振動しない場合、アークによって発せられる音声は低音
域が抜けて高音域のみ強調された聴きづらい音声とな
る。

【０００９】また、数10Hz以下のパルス信号を入力して
溶融池を制御する場合にアーク柱の広がり幅が狭い範囲
に制限されていると、パルスアーク溶接のような高アー
ク電流の溶接条件下では、狭い範囲に過剰に集中したア
ークの衝撃力によって溶落ちが発生するので溶接能率が
低い。

【００１０】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであって、陽極側でのアークの広がり幅
を大きくすることにより、アークを振動体として音声を
発するアーク発生装置の低音域での周波数特性を改善
し、一方、パルスアーク溶接における溶接能率を高める
アーク発生装置の提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のアーク発生装置
は、変調した電流をアーク電極に供給するアーク発生装
置において、 15kHz以上、１MHz以下の周波数でアーク
に直交する方向に交流磁場を加える手段を設けてなるこ
とを特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明のアーク発生装置は、アークに直交する
方向の交流磁場でアークを偏向させて陽極側でのアーク
の広がり幅を大きくする。従って、より広い領域の空気
を振動させるので 300Hz以下の低音域の周波数特性が良
好であり、また、高アーク電流の溶接条件下でもパルス
印加時に狭い範囲へのアークの集中が避けられるので溶
落ち等が発生しない。

【００１３】

【実施例】以下、本発明をその実施例を示す図に基づい
て説明する。図２は本発明のアーク発生装置（以下、本
発明装置という）のアーク電極近傍の構成及びその作用
を示す模式図であって、(a) は側断面図である。図中１
は棒状のタングステンの先端を尖らせた陰極、２は水冷
銅板等を用いた陽極であって、陰極１の先端を放電端と
して陽極２との間にアーク柱３を発生させる。アーク柱
３は陽極２側で幅ｗ₂ に広がる。

【００１４】また図２(b) は、陽極２側からの正面図で
あって、陰極１と陰極２との間には、アーク柱３に直交
する方向に交流磁場を加えるべく鉄芯６及びコイル７が
配され、コイル７は交流電源５に接続される。

【００１５】次に、本発明装置の動作について説明す
る。コイル７に交流電流が流れると、矢印Ｂ方向に交互
に向きが変化する磁界が発生する。この交流磁場によっ
てアーク柱３に電磁力がはたらき、アーク柱３は矢印Ａ
方向に振動する。

【００１６】従って、交流電源５の周波数を高くしてア
ーク柱３の振動を十分速くすれば、アークの広がり幅ｗ
₂ は大きくなる。

【００１７】

【表１】

【００１８】表１は本発明装置による実施例と従来例と
を比較したものである。なお、陰極には４mmφのタング
ステン電極、陽極には水冷鋼板を用い、陰極を陽極に10
mmの距離で対向させ、また音声入力は 100Hzの正弦波を
用いてアーク電流の振幅が 100Ａ_P-P となるように調整
し、さらに、アルゴンガス雰囲気にて、アークから50cm
離れた位置での音の強さで低音域の周波数特性を評価し
た。

【００１９】本発明による実施例 No.１と No.２とでは
100Hzでの音の強さが90ないし 100dBと、従来例 No.５
の60dBと比較して大幅に大きくなり、低音域での周波数
特性が改善される。

【００２０】比較例 No.３では交流磁場の周波数が可聴
周波数帯域内の 14kHzと低いため、磁場によるアークの
振動で雑音が発生して実用にならない。また、比較例 N
o.４では交流磁場の周波数が高すぎるためアークが広が
らず改善効果が小さい。

【００２１】即ち、交流磁場の周波数が 15kHzより低い
と磁場によるアークの振動が雑音となって聴こえてしま
うため拡声装置として実用にならず、また、交流磁場の
周波数が１MHz よりも高いと、アークが磁場の変化に追
従できずにアークの広がり幅ｗ₂ が広がらないため改善
効果が小さい。

【００２２】

【表２】

【００２３】表２に本発明によるパルスアーク溶接の実
施例を従来例と比較して示す。陰極には４mmφのタング
ステン電極を用い、板厚 1.4mmのステンレス鋼板（SUS3
04）をＩ開先、ギャップ１mmで２Hzのパルスを入力して
突き合わせ溶接を実施した。

【００２４】本発明による実施例 No.１と No.２とでは
溶落ちを生じることなく良好な溶接ビードが得られた
が、従来例では、溶接電流を高めて高速条件で溶接した
実施例No.４で溶落ちを生じた。

【００２５】また、パルスアーク溶接においても、アー
クの広がり幅ｗ₂ が従来法よりも大きくなるため、溶接
電流が高くなっても狭い範囲でのアークの集中を避ける
ことができるので、溶接能率が改善される。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明装置は、陽極側で
のアークの広がり幅が大きくなるので、拡声装置として
用いた場合、低音域も良好に再生して周波数特性が改善
され、またパルスアーク溶接装置に用いた場合、パルス
アーク溶接の能率が高いという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のアーク発生装置の要部構成を示す模式図
である。

【図２】本発明装置の要部構成を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 陰極 ２ 陽極 ３ アーク柱 ５ 交流電源 ６ 鉄芯 ７ コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変調した電流をアーク電極に供給する
   アーク発生装置において、 15kHz以上、１MHz 以下の周
   波数でアークに直交する方向に交流磁場を加える手段を
   設けてなることを特徴とするアーク発生装置。