JPH08229681A - 溶接装置 - Google Patents

溶接装置

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JPH08229681A
JPH08229681A JP3974995A JP3974995A JPH08229681A JP H08229681 A JPH08229681 A JP H08229681A JP 3974995 A JP3974995 A JP 3974995A JP 3974995 A JP3974995 A JP 3974995A JP H08229681 A JPH08229681 A JP H08229681A
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JP
Japan
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welding
temperature
welded
cooling
temperature sensor
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Pending
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JP3974995A
Other languages
English (en)
Inventor
Akira Tsujimura
明 辻村
Tadashi Kamimura
正 上村
Michio Take
道男 武
Masato Motoyoshi
正人 元吉
Mitsuhiko Itaya
光彦 板屋
Yuichiro Hara
裕一郎 原
Eiji Shiotani
英爾 塩谷
Asao Koike
朝夫 小池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Isuzu Motors Ltd
Original Assignee
Isuzu Motors Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 被溶接材に熱の蓄積等があっても溶接ビード
を均一にする。 【構成】 溶接トーチ11から溶接方向A前方に適宜離
れた位置で被溶接材12を冷却する冷却手段13と、被
溶接材12の温度が所定の値となるように冷却手段13
の作動を制御する作動制御手段14とを備える。作動制
御手段14を、被溶接材12の温度を検出する温度セン
サー21と、温度センサー21による検出値Tに基づい
て温度が設定範囲内に入るようにフィードバック制御を
行うコントローラ27とを有した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶接トーチによりアー
ク溶接を行う溶接装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4に示すように、アルミ合金等の被溶
接材1に対して、比較的長い区間に亘って溶接トーチ2
を相対移動させてアーク溶接を行う場合、或いは被溶接
材1が薄板である場合は、溶接終端部3の溶接ビード4
の幅bが始端部5のビード幅aより大きくなったり(a
<b)、溶込みが次第に深くなってしまう傾向があっ
た。この現象が発生すると、溶接終端部2には溶け落
ち、窪みなどが生じ、溶接部の品質が保持できなくな
る。このため近来にあっては、ユニットパルス条件を周
期的に切り換える低周波パルスミグ溶接法により溶込み
の制御を行う、或いはシールドガスの遮蔽状態や母材の
入熱状態、表面状態等により溶接用電源をファジイ制御
する、といった技術が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来技術は、
いずれも溶接中の溶接アーク6の長さを制御し、溶接ビ
ード4の外観、幅、溶込み深さを一定にしようとするも
のである。しかしながら例えばアルミ合金は、熱に対す
る鋭敏度(熱伝導率)が鉄鋼材の3 〜5 倍であるが、こ
れに線状の肉盛り溶接を行うと、溶接アーク6の前後で
は溶接後方への熱の逃げや前方への熱の蓄積が生じてし
まう。すなわち溶接対象の条件が変化するために、溶接
アーク6の制御だけでは溶接ビードの品質管理が困難に
なるという問題があった。
【0004】そこで本発明は、被溶接材に熱の蓄積等が
あっても溶接ビードを均一にできる溶接装置を提供すべ
く創案されたものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、溶接トーチか
ら溶接方向前方に適宜離れた位置で被溶接材を冷却する
冷却手段と、被溶接材の温度が所定の値となるように冷
却手段の作動を制御する作動制御手段とを備えたもので
ある。作動制御手段は、被溶接材の温度を検出する温度
センサーと、温度センサーによる検出値に基づいて温度
が設定範囲内に入るようにフィードバック制御を行うコ
ントローラとを有したものであってよい。
【0006】
【作用】上記構成によって、温度センサーは、溶接トー
チの前方における被溶接材の温度上昇を検知し、コント
ローラにこの検出値を入力する。冷却手段はコントロー
ラの指令により作動して、溶接トーチの前方の被溶接材
を冷却し、温度上昇を抑え、溶接を行う範囲全長に亘っ
て被溶接材の温度を略同じにする。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に従って説
明する。
【0008】図1は、本発明に係わる溶接装置の一実施
例を示したものである。この溶接装置は、ミグ溶接機の
溶接トーチ11から溶接方向A前方に適宜離れた位置で
被溶接材12を冷却する冷却手段13と、被溶接材12
の温度が所定の値となるように冷却手段13の作動を制
御する作動制御手段14とにより主として構成されてい
る。
【0009】溶接トーチ11は、繰出し自在に保持され
た電極ワイヤ15と、シールドガスを噴射するためのガ
スノズル16とで成り、フレーム17により被溶接材1
2の表面から所定の高さに保持されている。フレーム1
7は、ボールネジあるいはラック・ピニオン等の移動機
構(図示せず)に連結されており、溶接トーチ11を溶
接対象の軸線である溶接線18に沿って、所定の速度で
移動させるようになっている。冷却手段13は、冷たい
空気(エア)を被溶接材12の表面に吹き付けるエアノ
ズル19で成り、前方に延出されたフレーム17によっ
て溶接線18上に保持されている。このエアノズル19
の位置は、噴射した冷気が溶接トーチ11のアーク20
に巻き込まれたり、シールドガスを乱すことのないよう
に適切な距離が隔てられている。
【0010】作動制御手段14は、被溶接材12の温度
を検出する温度センサー21と、温度センサー21の検
出によってエアノズル19を適宜作動させる駆動ユニッ
ト22とで構成されている。温度センサー21は、フレ
ーム17によって溶接トーチ11とエアノズル19との
間に保持され、アーク20による溶融池23の溶接方向
A直前の地点における被溶接材12の温度を、連続的に
測定するようになっている。この温度センサー21とし
ては、例えば非接触の赤外線温度計を使用する。
【0011】図2に示すように、駆動ユニット22は、
エア源(エアボンベ等)24からエアノズル19に冷気
を供給するための供給パイプ25と、供給パイプ25の
途中に設けられた開閉弁(ソレノイドバルブ)26と、
開閉弁26を適宜作動させるためのコントローラ27と
で構成されている。コントローラ27には、被溶接材1
2の温度の制御上限値Tu及び制御下限値(冷却開始温
度)Tdを入力設定するための設定部28と、入力部2
9を介して入力された温度センサー21の検出値と制御
範囲(Tu,Td)とを比較すると共に、検出値Tの温
度勾配を演算する演算部30とが内蔵されている。そし
て図3に示すように、検出値Tが制御下限値Tdに達し
たら、出力部31を介して開閉弁26に作動信号を送っ
て開とし、温度Tが上昇してもその最大値Tmax が制御
上限値Tuを越えないように、その開度をフィードバッ
ク制御するようになっている。
【0012】次に本実施例の作用を説明する。
【0013】アルミ合金製等の被溶接材12に溶接肉盛
りを行うに際して、まず過剰な温度上昇を制限する制御
上下限値Tu,Tdを設定して、コントローラ27に入
力する。そしてフレーム17に保持された溶接トーチ1
1を溶接開始位置(5)にセットして、溶接線18に沿
うアーク溶接を開始する。溶接トーチ11の移動に伴っ
て、被溶接材12の溶接方向A前方の温度は畜熱により
上昇するが、温度センサー21がその検出値Tをコント
ローラ27に入力させることで、エアノズル19を作動
させる。すなわちコントローラ27は、検出値Tと制御
下限値Tdとを比較し、検出値Tが制御下限値Tdを越
えた値であれば(T>Td)、開閉弁26を開としてエ
アノズル19から冷気を噴射させる。この噴射により被
溶接材12の温度上昇が抑えられ、コントローラ27は
その上昇勾配を点検して、検出値Tが上限値Tuを越え
ないようにバルブ開度を調節する。また検出値Tが下限
値Tdよりも下がったり、溶接トーチ2が溶接終端部3
に達したなら、開閉弁26を閉じて冷却を停止する。
【0014】このように、溶接トーチ11から溶接方向
A前方に適宜離れた位置にエアノズル19を設けて、温
度センサー21の検出値Tに基づいて、被溶接材12へ
の冷却エア噴射量及び時期を制御するようにしたので、
蓄熱による温度上昇を防止でき、溶接線18に沿った溶
接範囲全長に亘って、被溶接材12の温度の変化を抑え
ることができる。すなわち溶接トーチ11の電源制御内
容を変えることなく、溶接始端部5のビード32の幅e
と終端部3のビード幅fとを略同じにできる(e≒f)
と共に、溶込み深さが過大となるのを防止でき、溶接部
の品質向上が達成される。
【0015】なお本発明に対比すべき技術としては、特
開平4−81278号公報がある。ここで開示された溶
接装置は、溶融池近傍の温度により、主として溶接速度
を制御するものである。ただし単に溶接速度を制御する
のでは、ビード形状の凹凸・幅の大小が発生すると共
に、母材の希釈率が変わるといった不都合が生じる。こ
のため速度制御だけでなく、ワイヤの供給量も併せて制
御する必要があり、装置全体及び制御機構が煩雑になっ
てしまう。これに対して本発明は、被溶接材12の温度
を低下させて、溶接される側の条件を一定にするもので
あり、溶接機(溶接トーチ11)側に大幅な変更を必要
とせず、母材温度変化に伴って派生する別の制御因子も
ないので、制御が複雑化することはない。
【0016】また他の対比すべき技術として、特開平4
−288991号公報がある。ここで開示された溶接方
法は、溶接直後(溶融池の近傍)の溶着金属を直接冷却
して、溶着金属の特性改善を図ったものである。この目
的のために、溶接トーチの後方に冷却用ノズルを設けて
いるが、溶融池直後でなければ効果が少ないことから、
シールドガスへの影響を防ぐための遮蔽カバーを設けね
ばならない。そしてこの遮蔽カバーの良否は、直接溶接
品質(ブローホール発生等)に影響するため、その適用
に際しては充分な管理が必要となる。これに対して本発
明は、図示したように簡単な構造とすることができ、し
かも溶接トーチ11から充分離れた位置で被溶接材12
を冷却するため、エアの巻き込み、或いは溶接トーチ1
1のシールドを乱す等の悪影響がなく、被溶接材12の
温度を一定に保てるものである。そしてその制御因子が
限られた簡便な構成であり、溶接品質を安定して管理で
きる。
【0017】なお本実施例にあっては、温度センサー2
1及びエアノズル19を溶接トーチ11に一体的に設置
するものとしたが、別の移動機構に搭載して、溶接トー
チ11から適宜な距離を保って移動させるように構成し
てもよい。また冷却手段13として、冷たい空気を吹き
付けるエアノズル19を示したが、冷却媒体としては液
体窒素や液体アルゴン等の液化ガスを使用してもよく、
その他、被溶接材12を適宜冷却できる構成であればガ
ス噴出のノズルに限るものではない。
【0018】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、被溶接材
に熱の蓄積等があっても、溶接ビードの幅、溶込み深さ
を均一にでき、溶接部の品質向上が達成されるという優
れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる溶接装置の一実施例を示した斜
視図である。
【図2】図1の要部を示したブロック図である。
【図3】図1の作用を説明するための被溶接材温度の経
時変化図である。
【図4】従来の溶接装置を示した斜視図である。
【符号の説明】
11 溶接トーチ 12 被溶接材 13 冷却手段 14 作動制御手段 19 エアノズル 21 温度センサー 27 コントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 元吉 正人 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 板屋 光彦 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 原 裕一郎 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 塩谷 英爾 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内 (72)発明者 小池 朝夫 神奈川県藤沢市土棚8番地 株式会社い すゞ中央研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶接トーチから溶接方向前方に適宜離れ
    た位置で被溶接材を冷却する冷却手段と、上記被溶接材
    の温度が所定の値となるように上記冷却手段の作動を制
    御する作動制御手段とを備えたことを特徴とする溶接装
    置。
  2. 【請求項2】 上記作動制御手段が、上記被溶接材の温
    度を検出する温度センサーと、該温度センサーによる検
    出値に基づいて上記温度が設定範囲内に入るようにフィ
    ードバック制御を行うコントローラとを有した請求項1
    記載の溶接装置。
JP3974995A 1995-02-28 1995-02-28 溶接装置 Pending JPH08229681A (ja)

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JP3974995A JPH08229681A (ja) 1995-02-28 1995-02-28 溶接装置

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002028792A (ja) * 2000-05-03 2002-01-29 Boc Group Plc:The 熱溶接における改善
US20130264315A1 (en) * 2012-04-06 2013-10-10 Illinois Tool Works Inc. Welding torch with a temperature measurement device
US9415459B2 (en) 2012-04-06 2016-08-16 Illinois Tool Works Inc. Welding systems having non-contact temperature measurement systems

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US11504791B2 (en) 2012-04-06 2022-11-22 Illinois Tool Works Inc. Welding torch with a temperature measurement device

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