JPH0952175A - アルミニウムのアーク溶接方法及び装置 - Google Patents
アルミニウムのアーク溶接方法及び装置Info
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- JPH0952175A JPH0952175A JP20359195A JP20359195A JPH0952175A JP H0952175 A JPH0952175 A JP H0952175A JP 20359195 A JP20359195 A JP 20359195A JP 20359195 A JP20359195 A JP 20359195A JP H0952175 A JPH0952175 A JP H0952175A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 比較的小さいトーチ回り構造でＴＩＧとＭＩ
Ｇアークを発生できるようにする。 【構成】 アークスタート時にはタングステン電極３先
端よりもＭＩＧ用ワイヤ２２の先端を母材７から遠く離
しておいて、初めにＴＩＧアークを形成して母材溶融を
十分進行させる第１の過程と、タングステン電極を母材
から離すようにトーチ２４を移動しながら、ワイヤ送給
を開始してワイヤ２２を母材７に接触させる第２の過程
と、ワイヤ２２が母材７に接触したと同時にアーク電源
の外部出力特性をＴＩＧアーク用の特性からＭＩＧアー
ク用の特性に切り換えて、以後はＭＩＧ溶接する第３の
過程とを有する。
Ｇアークを発生できるようにする。 【構成】 アークスタート時にはタングステン電極３先
端よりもＭＩＧ用ワイヤ２２の先端を母材７から遠く離
しておいて、初めにＴＩＧアークを形成して母材溶融を
十分進行させる第１の過程と、タングステン電極を母材
から離すようにトーチ２４を移動しながら、ワイヤ送給
を開始してワイヤ２２を母材７に接触させる第２の過程
と、ワイヤ２２が母材７に接触したと同時にアーク電源
の外部出力特性をＴＩＧアーク用の特性からＭＩＧアー
ク用の特性に切り換えて、以後はＭＩＧ溶接する第３の
過程とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアーク溶接方法及び装置
に係わり、殊にワイヤを用いてアルミニウムを自動溶接
するのに好適なＭＩＧ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｅｒｔ Ｇａ
ｓ）アーク溶接方法及び装置に関する。
に係わり、殊にワイヤを用いてアルミニウムを自動溶接
するのに好適なＭＩＧ（Ｍｅｔａｌ Ｉｎｅｒｔ Ｇａ
ｓ）アーク溶接方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】アルミニウムのアーク溶接としては、よ
り高能率で経済的という観点から、シールドガスにアル
ゴンなど純不活性ガスを用いるＭＩＧ溶接法が一般に用
いられている。その場合、直流アーク電源を用い、ＤＣ
ＥＰ（直流ワイヤプラス）で定電圧特性とすることが多
いが、直流定電流特性が使われることもある。
り高能率で経済的という観点から、シールドガスにアル
ゴンなど純不活性ガスを用いるＭＩＧ溶接法が一般に用
いられている。その場合、直流アーク電源を用い、ＤＣ
ＥＰ（直流ワイヤプラス）で定電圧特性とすることが多
いが、直流定電流特性が使われることもある。
【０００３】また、シールドガスにアルゴンなど純不活
性ガスを用いるＴＩＧ溶接法も、薄板を中心によく用い
られている。その場合、電源としては殆どの場合は交流
定電流特性が用いられる。ＴＩＧ溶接で溶着金属が必要
な場合には添加ワイヤが挿入される。その場合、添加ワ
イヤは通常、トーチ横から挿入されるためにトーチ回り
の構造が大きくなり、狭い場所での溶接などが難しくな
る。
性ガスを用いるＴＩＧ溶接法も、薄板を中心によく用い
られている。その場合、電源としては殆どの場合は交流
定電流特性が用いられる。ＴＩＧ溶接で溶着金属が必要
な場合には添加ワイヤが挿入される。その場合、添加ワ
イヤは通常、トーチ横から挿入されるためにトーチ回り
の構造が大きくなり、狭い場所での溶接などが難しくな
る。
【０００４】そこで、本発明者らは図８に示すように、
ＴＩＧトーチ１を構成し、添加ワイヤ２とタングステン
電極３との間はセラミックガイド４を用いて、電気的に
短絡しないようにしながら添加ワイヤ２にも通電して、
タングステン電極３に沿って、かつワイヤ２を極めてタ
ングステン電極３に近接して挿入する方法を提案（特開
平３−２９７５７４号公報及び特開平５−３２９６４７
号公報）し、トーチ回りを小さくすることに付いてかな
りの改善を行った。
ＴＩＧトーチ１を構成し、添加ワイヤ２とタングステン
電極３との間はセラミックガイド４を用いて、電気的に
短絡しないようにしながら添加ワイヤ２にも通電して、
タングステン電極３に沿って、かつワイヤ２を極めてタ
ングステン電極３に近接して挿入する方法を提案（特開
平３−２９７５７４号公報及び特開平５−３２９６４７
号公報）し、トーチ回りを小さくすることに付いてかな
りの改善を行った。
【０００５】なお図８で、冷却水が出入りする２重管か
らなる水冷銅管５の先端に給電チップ６を取り付けタン
グステン電極３を固定しているが、ＴＩＧ電源のトーチ
側端子はこの水冷銅管５に接続されており、アーク電流
は銅管５−チップ６を介してタングステン電極２に入
り、母材７との間にアーク８を形成してＴＩＧ電源に戻
る。
らなる水冷銅管５の先端に給電チップ６を取り付けタン
グステン電極３を固定しているが、ＴＩＧ電源のトーチ
側端子はこの水冷銅管５に接続されており、アーク電流
は銅管５−チップ６を介してタングステン電極２に入
り、母材７との間にアーク８を形成してＴＩＧ電源に戻
る。
【０００６】また、添加ワイヤ２の加熱電源からの出力
端子は、銅管からなるワイヤガイド９に接続され、ワイ
ヤ加熱電流はワイヤガイド９とその先端の通電チップ１
０を介してワイヤ２に通電しており、セラミックガイド
４でアーク電流の経路とは絶縁されている。
端子は、銅管からなるワイヤガイド９に接続され、ワイ
ヤ加熱電流はワイヤガイド９とその先端の通電チップ１
０を介してワイヤ２に通電しており、セラミックガイド
４でアーク電流の経路とは絶縁されている。
【０００７】なお、１１はシールドノズルである。アー
ク電源（図示していない）とワイヤ加熱電源（図示して
いない）は原理的には別個の回路で構成されている。
ク電源（図示していない）とワイヤ加熱電源（図示して
いない）は原理的には別個の回路で構成されている。
【０００８】この他、高熱伝導率の銅合金の溶接で母材
溶け込みを改善し、ＭＩＧの作業能率をさらに向上する
方法として、添加ワイヤなしのＴＩＧ溶接トーチとＭＩ
Ｇ溶接トーチとをタンデムに並べ、ＴＩＧアークを先行
させて母材を予熱的にアーク加熱し、その直後をＭＩＧ
溶接する方法が知られている。
溶け込みを改善し、ＭＩＧの作業能率をさらに向上する
方法として、添加ワイヤなしのＴＩＧ溶接トーチとＭＩ
Ｇ溶接トーチとをタンデムに並べ、ＴＩＧアークを先行
させて母材を予熱的にアーク加熱し、その直後をＭＩＧ
溶接する方法が知られている。
【０００９】この方法においては、ＴＩＧアークとＭＩ
Ｇアークは原理的には同時に発生しており、２式の溶接
装置を単に並べた構成とも言える。装置が大掛かりで、
かつ溶接進行方向に関して方向性がある。
Ｇアークは原理的には同時に発生しており、２式の溶接
装置を単に並べた構成とも言える。装置が大掛かりで、
かつ溶接進行方向に関して方向性がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のＭＩＧ
溶接のアークスタートは通常、電源オンして電圧を印加
したままワイヤを送給開始し、ワイヤが母材７に接触し
てスパークさせることによって行われている。アーク８
によって母材７が溶融されるが、同時にワイヤ溶融も進
行して、母材７上に溶着金属がどんどん滞積される。
溶接のアークスタートは通常、電源オンして電圧を印加
したままワイヤを送給開始し、ワイヤが母材７に接触し
てスパークさせることによって行われている。アーク８
によって母材７が溶融されるが、同時にワイヤ溶融も進
行して、母材７上に溶着金属がどんどん滞積される。
【００１１】ステンレス鋼など熱伝導率が悪い母材７の
場合にはそれでも母材７の溶融が進行しあまり問題を生
じないが、殊にアルミニウムのように熱伝導率が高い場
合にはアークスタート時に母材７の溶融が進まない内に
溶着金属が母材７上に滞積される。
場合にはそれでも母材７の溶融が進行しあまり問題を生
じないが、殊にアルミニウムのように熱伝導率が高い場
合にはアークスタート時に母材７の溶融が進まない内に
溶着金属が母材７上に滞積される。
【００１２】図９はＭＩＧ溶接ビード１２の縦断面の溶
け込み状況を示す図である。
け込み状況を示す図である。
【００１３】母材溶け込み線１３で示されているよう
に、ビードのスタート部近傍は母材溶け込みが殆どない
ことが通常である。なお、図９で破線は元の母材表面１
４の位置を示している。
に、ビードのスタート部近傍は母材溶け込みが殆どない
ことが通常である。なお、図９で破線は元の母材表面１
４の位置を示している。
【００１４】この溶融不良部の存在が切り欠きや接合面
積不足として問題になる場合には図１０に示すように、
母材７の溶接開先１５の両端部に同一材種のエンドタブ
１６，１７を付け、溶接開始点及び終了点をそれらタブ
１６，１７の上に置き、溶接終了後にタブ１６，１７を
除去することが行われている。
積不足として問題になる場合には図１０に示すように、
母材７の溶接開先１５の両端部に同一材種のエンドタブ
１６，１７を付け、溶接開始点及び終了点をそれらタブ
１６，１７の上に置き、溶接終了後にタブ１６，１７を
除去することが行われている。
【００１５】しかし、溶接線が短い場合には溶接部より
タブ部材の方が大きくなったりして実際的でない。ま
た、円周継手ではこのようなタブが取り付けられないの
で、母材の上に置いたスタート用タブ板でアークスター
トし、溶け込みが安定する状態になった後、ビードを連
続したまま母材部に入れ、円周をアークが１回りして来
るまでにスタート用タブ板を切り離すことが行わなけれ
ばならず、難しく非常に手間の掛かる作業が必要であっ
た。
タブ部材の方が大きくなったりして実際的でない。ま
た、円周継手ではこのようなタブが取り付けられないの
で、母材の上に置いたスタート用タブ板でアークスター
トし、溶け込みが安定する状態になった後、ビードを連
続したまま母材部に入れ、円周をアークが１回りして来
るまでにスタート用タブ板を切り離すことが行わなけれ
ばならず、難しく非常に手間の掛かる作業が必要であっ
た。
【００１６】一方、ＴＩＧ溶接の場合にはアークスター
トして十分に母材を溶融してからワイヤ送給開始できる
ので、ＭＩＧ溶接のビードスタート部に溶け込み不良部
が残存するような問題は発生しない。
トして十分に母材を溶融してからワイヤ送給開始できる
ので、ＭＩＧ溶接のビードスタート部に溶け込み不良部
が残存するような問題は発生しない。
【００１７】しかし、一般にＴＩＧ溶接はＭＩＧ溶接に
比べ溶接部の品質は良好であるが、トーチ回りの構造が
大きくなること、ワイヤ溶融速度が低く作業能率が悪い
こと、また溶接速度が遅いことなどの問題がある。
比べ溶接部の品質は良好であるが、トーチ回りの構造が
大きくなること、ワイヤ溶融速度が低く作業能率が悪い
こと、また溶接速度が遅いことなどの問題がある。
【００１８】なお、図８に示した本発明者らによる特開
平５−３２９６４７号公報の技術はＴＩＧ溶接であり、
作業能率がＭＩＧ溶接の場合より低いという問題は基本
的には解決できていない。
平５−３２９６４７号公報の技術はＴＩＧ溶接であり、
作業能率がＭＩＧ溶接の場合より低いという問題は基本
的には解決できていない。
【００１９】本発明の目的は、比較的小さいトーチ回り
構造でＴＩＧとＭＩＧアークを発生できるようにするこ
とにあり、また、初めにＴＩＧアークで母材溶融した
後、ＭＩＧアークに切り換えることによって、ビードス
タート部の溶け込み不良部の発生なく実質的に高能率の
アルミニウムのＭＩＧ溶接ができるようにすることにあ
る。
構造でＴＩＧとＭＩＧアークを発生できるようにするこ
とにあり、また、初めにＴＩＧアークで母材溶融した
後、ＭＩＧアークに切り換えることによって、ビードス
タート部の溶け込み不良部の発生なく実質的に高能率の
アルミニウムのＭＩＧ溶接ができるようにすることにあ
る。
【００２０】本発明の他の目的は、ＴＩＧ溶接中にＭＩ
Ｇ用のワイヤ先端が母材に接触することをワイヤ電圧の
変化から検知して、瞬時にアーク電源をＴＩＧ用の電源
特性からＭＩＧ用の電源特性に切り換えることにある。
Ｇ用のワイヤ先端が母材に接触することをワイヤ電圧の
変化から検知して、瞬時にアーク電源をＴＩＧ用の電源
特性からＭＩＧ用の電源特性に切り換えることにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記目的は、１つのシー
ルドノズル内にタングステン電極とほぼ並行にＭＩＧ用
ワイヤ電極を配置したトーチ構造を採用し、アークスタ
ート時にはＭＩＧワイヤはタングステン電極よりシール
ドノズル側に引き込めておき、タングステン電極からま
ずアークを形成するように配置し、そのＴＩＧアーク発
生中にトーチを母材から１０ｍｍ程度引き離しながらＭ
ＩＧワイヤを送給開始し、ＭＩＧ溶接に切り換えるよう
に溶接シーケンスを構成することにより達成される。
ルドノズル内にタングステン電極とほぼ並行にＭＩＧ用
ワイヤ電極を配置したトーチ構造を採用し、アークスタ
ート時にはＭＩＧワイヤはタングステン電極よりシール
ドノズル側に引き込めておき、タングステン電極からま
ずアークを形成するように配置し、そのＴＩＧアーク発
生中にトーチを母材から１０ｍｍ程度引き離しながらＭ
ＩＧワイヤを送給開始し、ＭＩＧ溶接に切り換えるよう
に溶接シーケンスを構成することにより達成される。
【００２２】また、上記目的は、タングステン電極保持
具と、ＭＩＧ溶接用コンタクトチップとを電気的に短絡
している構造とすることによって達成される。
具と、ＭＩＧ溶接用コンタクトチップとを電気的に短絡
している構造とすることによって達成される。
【００２３】また、上記目的は、インバータ式直流電源
にＨブリッジ回路を付加し、かつ出力電流と出力電圧を
検知して外部出力特性を交流定電流特性あるいは直流定
電圧あるいは定電流特性になるように構成し、さらにＴ
ＩＧ溶接時の出力端子電圧変化を検知して、ＴＩＧから
ＭＩＧ溶接用の電源特性に切り換えることによって達成
される。
にＨブリッジ回路を付加し、かつ出力電流と出力電圧を
検知して外部出力特性を交流定電流特性あるいは直流定
電圧あるいは定電流特性になるように構成し、さらにＴ
ＩＧ溶接時の出力端子電圧変化を検知して、ＴＩＧから
ＭＩＧ溶接用の電源特性に切り換えることによって達成
される。
【００２４】
【作用】はじめにアーク電源を交流定電流特性にし、タ
ングステン電極を母材に接近させ、ＭＩＧ電極用ワイヤ
先端は母材から遠くに離しておいてＴＩＧアークを発生
し、アークスタート部の母材を十分に溶融する。適正サ
イズの溶融池が形成されると、タングステン電極先端を
母材から多少遠ざけながら、ＭＩＧ溶接用ワイヤの送給
を開始する。
ングステン電極を母材に接近させ、ＭＩＧ電極用ワイヤ
先端は母材から遠くに離しておいてＴＩＧアークを発生
し、アークスタート部の母材を十分に溶融する。適正サ
イズの溶融池が形成されると、タングステン電極先端を
母材から多少遠ざけながら、ＭＩＧ溶接用ワイヤの送給
を開始する。
【００２５】コンタクトチップと母材間電圧はＴＩＧア
ーク発生時にはＴＩＧ電圧の８〜１４Ｖであるが、ワイ
ヤ先端が母材に接触すると電流の殆どがワイヤ側を流れ
て消孤し、０Ｖ近くの低い短絡電圧となる。この電圧変
化からワイヤの接触を検知し、アーク電源の出力特性を
ワイヤ＋の直流定電圧特性に切り換える。するとワイヤ
電流が急増し、ワイヤを加熱溶断してＭＩＧアークを形
成する。以後は通常のＭＩＧ溶接を行う。
ーク発生時にはＴＩＧ電圧の８〜１４Ｖであるが、ワイ
ヤ先端が母材に接触すると電流の殆どがワイヤ側を流れ
て消孤し、０Ｖ近くの低い短絡電圧となる。この電圧変
化からワイヤの接触を検知し、アーク電源の出力特性を
ワイヤ＋の直流定電圧特性に切り換える。するとワイヤ
電流が急増し、ワイヤを加熱溶断してＭＩＧアークを形
成する。以後は通常のＭＩＧ溶接を行う。
【００２６】このＴＩＧからＭＩＧアークへの切り換え
は略瞬時に行われ、従って、ビードのスタート部は母材
が十分に溶融されたままＭＩＧ溶接を開始できるので、
ＭＩＧ溶接の作業能率を確保したまま、ビードスタート
部の融合不良が発生することがない。
は略瞬時に行われ、従って、ビードのスタート部は母材
が十分に溶融されたままＭＩＧ溶接を開始できるので、
ＭＩＧ溶接の作業能率を確保したまま、ビードスタート
部の融合不良が発生することがない。
【００２７】
【実施例】図１は本発明の溶接装置の原理について説明
するための模式図である。
するための模式図である。
【００２８】２０は溶接電源で、その一方の出力端子は
母材７に、他方の出力端子は１つのシールドノズル２１
内に配置されているタングステン電極３とＭＩＧワイヤ
２２用のコンタクトチップ２３とに接続されている。こ
のシールドノズル２１はトーチ２４（上部は省略して図
示されていない）先端に配置されているもので、純アル
ゴンガスがシールドガスとして流出される。
母材７に、他方の出力端子は１つのシールドノズル２１
内に配置されているタングステン電極３とＭＩＧワイヤ
２２用のコンタクトチップ２３とに接続されている。こ
のシールドノズル２１はトーチ２４（上部は省略して図
示されていない）先端に配置されているもので、純アル
ゴンガスがシールドガスとして流出される。
【００２９】トーチ２４は多間接溶接ロボットなどのト
ーチサポート機器（図示されていない）で保持されてい
る。ＭＩＧワイヤ２２はワイヤ送給装置２５から供給さ
れるが、ＭＩＧワイヤ２２の先端は最初はタングステン
電極３の先端よりトーチ内側にあるようにセットし、ま
た溶接電源２０はＴＩＧ用に交流定電流特性出力に切り
換えておく。
ーチサポート機器（図示されていない）で保持されてい
る。ＭＩＧワイヤ２２はワイヤ送給装置２５から供給さ
れるが、ＭＩＧワイヤ２２の先端は最初はタングステン
電極３の先端よりトーチ内側にあるようにセットし、ま
た溶接電源２０はＴＩＧ用に交流定電流特性出力に切り
換えておく。
【００３０】この状態でタングステン電極３の先端が母
材７に接近するようにサポート機器が動き、溶接電源２
０が機能してアークスタート用の高周波を発生すると、
タングステン電極先端からアーク８が発生する。
材７に接近するようにサポート機器が動き、溶接電源２
０が機能してアークスタート用の高周波を発生すると、
タングステン電極先端からアーク８が発生する。
【００３１】母材７の一点でアーク８を発生し、母材７
が加熱されて溶融開始するころを見計らって、サポート
機器によって、図２に示すように、トーチ２４を母材７
から１０ｍｍ程度遠ざけながらＭＩＧワイヤ２２の送給
を開始する。ＭＩＧワイヤ２２が母材７に到達した瞬間
に、溶接電源２０をＤＣＥＰ（直流ワイヤプラス）の定
電圧特性に切り換える。
が加熱されて溶融開始するころを見計らって、サポート
機器によって、図２に示すように、トーチ２４を母材７
から１０ｍｍ程度遠ざけながらＭＩＧワイヤ２２の送給
を開始する。ＭＩＧワイヤ２２が母材７に到達した瞬間
に、溶接電源２０をＤＣＥＰ（直流ワイヤプラス）の定
電圧特性に切り換える。
【００３２】すると、大きな短絡電流が流れてＭＩＧワ
イヤ２２が溶断し、通常のようにＭＩＧアーク８が形成
される。このときタングステン電極３をＭＩＧワイヤ２
２の先端に比べて十分母材７から離れた位置に置くよう
にすると、タングステン電極３からはＴＩＧアーク８が
発生することがない。
イヤ２２が溶断し、通常のようにＭＩＧアーク８が形成
される。このときタングステン電極３をＭＩＧワイヤ２
２の先端に比べて十分母材７から離れた位置に置くよう
にすると、タングステン電極３からはＴＩＧアーク８が
発生することがない。
【００３３】このようにしてから、開先に沿って溶接の
ための移動を開始する。溶接終了時には、ＭＩＧワイヤ
２２の送給を停止すると同時に溶接電源２０からの出力
を一旦止め、ＭＩＧワイヤ２２の送りを逆転して、ＭＩ
Ｇワイヤ２２の先端をシールドノズル２１内に引き込め
る。
ための移動を開始する。溶接終了時には、ＭＩＧワイヤ
２２の送給を停止すると同時に溶接電源２０からの出力
を一旦止め、ＭＩＧワイヤ２２の送りを逆転して、ＭＩ
Ｇワイヤ２２の先端をシールドノズル２１内に引き込め
る。
【００３４】そして、サーポート機器を稼動して、タン
グステン電極３を母材７に近づけ、再びＴＩＧアーク８
を発生してクレータ部を再溶融して、クレータ処理をＴ
ＩＧ溶接で行う。
グステン電極３を母材７に近づけ、再びＴＩＧアーク８
を発生してクレータ部を再溶融して、クレータ処理をＴ
ＩＧ溶接で行う。
【００３５】図３及び図４は本発明の一実施例のトーチ
２４の構造を示す図で、図３は正面断面図、図４は側面
断面図であり、また図５は本発明の一実施例のアーク電
源回路の原理を示すものである。
２４の構造を示す図で、図３は正面断面図、図４は側面
断面図であり、また図５は本発明の一実施例のアーク電
源回路の原理を示すものである。
【００３６】図３、図４において、アーク電流はトーチ
の通電端子２６から銅製のＭＩＧワイヤガイドチューブ
２７を介して銅製のボディ２８に入る。タングステン電
極３はボディ２８の中に設けられた孔２９に挿入され、
かつ横方向からボールプランジャ（図示されていない）
でタングステン電極３をボディ２８に押し付け、通電と
タングステン電極３の冷却を図っている。
の通電端子２６から銅製のＭＩＧワイヤガイドチューブ
２７を介して銅製のボディ２８に入る。タングステン電
極３はボディ２８の中に設けられた孔２９に挿入され、
かつ横方向からボールプランジャ（図示されていない）
でタングステン電極３をボディ２８に押し付け、通電と
タングステン電極３の冷却を図っている。
【００３７】ＭＩＧワイヤ２２のコンタクトチップ２３
は、ねじでボディ２８に取り付けられている。ＭＩＧワ
イヤ２２はワイヤ送給装置２５からライナ（図示されて
いない）を介してトーチ２４のガイドチューブ２７に入
ってボディ２８に至り、コンタクトチップ２３を通って
シールドノズル２１内に先端が出てくる。
は、ねじでボディ２８に取り付けられている。ＭＩＧワ
イヤ２２はワイヤ送給装置２５からライナ（図示されて
いない）を介してトーチ２４のガイドチューブ２７に入
ってボディ２８に至り、コンタクトチップ２３を通って
シールドノズル２１内に先端が出てくる。
【００３８】２重管構造の冷却水管３０はボディ２８を
水冷するものである。シールドガス管３１はシールドガ
スをトーチ２４内に入れ、ボディ２８のガス分散孔３２
を通ってシールドノズル２１内に至り、アーク溶接部周
辺をシールドする。３３はトーチ部品の取り付け、被覆
また保持しやすくするための絶縁性のトーチカバーであ
る。
水冷するものである。シールドガス管３１はシールドガ
スをトーチ２４内に入れ、ボディ２８のガス分散孔３２
を通ってシールドノズル２１内に至り、アーク溶接部周
辺をシールドする。３３はトーチ部品の取り付け、被覆
また保持しやすくするための絶縁性のトーチカバーであ
る。
【００３９】図５はアーク電源２０となるインバータ式
交直両用電源の回路原理を示すものである。
交直両用電源の回路原理を示すものである。
【００４０】この回路は、商用の３相交流電源を一次整
流器４０で整流して、一次トランジスタブリッジ４１で
１０〜２０ｋＨｚの交流に変換し、高周波トランス４２
を介して２次側に出力して２次整流器４３で整流し、リ
アクトル４４で平滑した後、２次トランジスタＨブリッ
ジ４５を通過して電源２０の出力端子４６，４７から出
力するようになっている。
流器４０で整流して、一次トランジスタブリッジ４１で
１０〜２０ｋＨｚの交流に変換し、高周波トランス４２
を介して２次側に出力して２次整流器４３で整流し、リ
アクトル４４で平滑した後、２次トランジスタＨブリッ
ジ４５を通過して電源２０の出力端子４６，４７から出
力するようになっている。
【００４１】出力制御回路４８は、アーク電流センサ４
９及び出力端子電圧検出器５０からの信号を受けてフィ
ードバック制御しながら、定電流特性や定電圧特性など
に電源２０の外部出力特性を制御するものである。
９及び出力端子電圧検出器５０からの信号を受けてフィ
ードバック制御しながら、定電流特性や定電圧特性など
に電源２０の外部出力特性を制御するものである。
【００４２】極性変換制御回路５１は、２次トランジス
タＨブリッジ４５に入ってくる直流電流を、ＡＣ，ＤＣ
ＥＮあるいはＤＣＥＰに出力極性を変える信号を２次ト
ラジスタＨブリッジ４５に出力するものである。
タＨブリッジ４５に入ってくる直流電流を、ＡＣ，ＤＣ
ＥＮあるいはＤＣＥＰに出力極性を変える信号を２次ト
ラジスタＨブリッジ４５に出力するものである。
【００４３】本発明になるタッチ検出回路５２は、出力
端子電圧検出器５０からの信号を入力し、端子電圧が４
Ｖ以下になったかどうかを比較回路判別して、４Ｖ以下
になったときにはタッチしたものとしてタッチ信号を出
力する。
端子電圧検出器５０からの信号を入力し、端子電圧が４
Ｖ以下になったかどうかを比較回路判別して、４Ｖ以下
になったときにはタッチしたものとしてタッチ信号を出
力する。
【００４４】溶接シーケンス制御回路５３は、ここでは
高周波発生器５４などに指示してＴＩＧ溶接でアークス
タートし、一定時間経過後に各種の外部機器５５の１つ
であるトーチサポート機器に向けてトーチ２４を母材７
から引き離すように指示する信号を送り、併せて外部の
ＭＩＧワイヤ送給装置２５にも信号を送ってワイヤ送給
を開始させる。
高周波発生器５４などに指示してＴＩＧ溶接でアークス
タートし、一定時間経過後に各種の外部機器５５の１つ
であるトーチサポート機器に向けてトーチ２４を母材７
から引き離すように指示する信号を送り、併せて外部の
ＭＩＧワイヤ送給装置２５にも信号を送ってワイヤ送給
を開始させる。
【００４５】そのような状況下で、タッチ検出回路５２
からタッチ信号が来ると、出力制御回路４８に出力をＭ
ＩＧ溶接用に定電圧特性に切り換えるように指示し、ま
た極性変換制御回路５１にＤＣＥＰ極性に切り換えるよ
うに指示する。
からタッチ信号が来ると、出力制御回路４８に出力をＭ
ＩＧ溶接用に定電圧特性に切り換えるように指示し、ま
た極性変換制御回路５１にＤＣＥＰ極性に切り換えるよ
うに指示する。
【００４６】トーチ２４及び電源２０はこのように構成
されているので、図１において説明したように機能す
る。
されているので、図１において説明したように機能す
る。
【００４７】なお、本発明では、タングステン電極３と
ＭＩＧ用のコンタクトチップ２３とを同電位にしなが
ら、基本的には常に１アークとなるように配慮した結
果、本来別々に構成されるＴＩＧトーチとＭＩＧトーチ
を同体化でき、トーチをより小形に構成することが可能
になった。
ＭＩＧ用のコンタクトチップ２３とを同電位にしなが
ら、基本的には常に１アークとなるように配慮した結
果、本来別々に構成されるＴＩＧトーチとＭＩＧトーチ
を同体化でき、トーチをより小形に構成することが可能
になった。
【００４８】図７は本発明の装置を用いた溶接条件の一
例を示す図表であり、図６はその溶接ビードの縦断面を
示したものである。
例を示す図表であり、図６はその溶接ビードの縦断面を
示したものである。
【００４９】前述した従来の図９で見られたような、ア
ークスタート部の溶け込み不良は全く発生しなくなっ
た。さらに、アークスタート部が比較的速い速度で冷却
されるために発生しやすかったブローホールの発生も減
少する効果が生じた。溶接終了時にＴＩＧ溶接に戻して
クレータ処理したところ、クレータ割れや形状不良など
を無くすことがより容易にできるようになった。
ークスタート部の溶け込み不良は全く発生しなくなっ
た。さらに、アークスタート部が比較的速い速度で冷却
されるために発生しやすかったブローホールの発生も減
少する効果が生じた。溶接終了時にＴＩＧ溶接に戻して
クレータ処理したところ、クレータ割れや形状不良など
を無くすことがより容易にできるようになった。
【００５０】アークスタート時のＴＩＧアークは、母材
表面の酸化物を除去するクリーニング作用を利用するた
めに通常は交流が用いられるが、アークスタート時のＴ
ＩＧ溶接はＤＣＥＮの極性で行うこともできた。ＴＩＧ
溶接は、溶融直前ないし直後までの母材加熱が主目的で
あるが、加熱能力の点からはＤＣＥＮが好ましい。
表面の酸化物を除去するクリーニング作用を利用するた
めに通常は交流が用いられるが、アークスタート時のＴ
ＩＧ溶接はＤＣＥＮの極性で行うこともできた。ＴＩＧ
溶接は、溶融直前ないし直後までの母材加熱が主目的で
あるが、加熱能力の点からはＤＣＥＮが好ましい。
【００５１】また、交流の場合、そのＥＰ半波の期間に
タングステン電極が過熱されて電極が損傷しやすい問題
を避ける意味もある。ＤＣＥＮのＴＩＧアークでは母材
表面の酸化物は除去されないが、その後のＭＩＧ溶接で
はＤＣＥＰであり、クリーニング作用が強く作用するの
で、実質的に問題にならない。
タングステン電極が過熱されて電極が損傷しやすい問題
を避ける意味もある。ＤＣＥＮのＴＩＧアークでは母材
表面の酸化物は除去されないが、その後のＭＩＧ溶接で
はＤＣＥＰであり、クリーニング作用が強く作用するの
で、実質的に問題にならない。
【００５２】このようにすると、アーク電源は直流アー
クの極性を瞬時に切り換えられるようにするだけでよく
なり、交流アークでは電流０の位相に発生しやすかった
アーク切れの問題がなくなってよりアークの安定性が増
し、また電源の制御回路の構成がより簡単になるなどの
効果があった。
クの極性を瞬時に切り換えられるようにするだけでよく
なり、交流アークでは電流０の位相に発生しやすかった
アーク切れの問題がなくなってよりアークの安定性が増
し、また電源の制御回路の構成がより簡単になるなどの
効果があった。
【００５３】本発明の実施例によれば、アークスタート
部が比較的速い速度で冷却されるために発生しやすかっ
たブローホールの発生も減少する効果が生じた。またク
レータ部もＴＩＧアークで再クレータ処理することによ
って、クレータ割れや形状不良などもなくすことが容易
にできるようになった。殊に、円筒状物体の周溶接など
で問題になるスタート重ね部での溶接欠陥の発生が基本
的になくなることも併せ、ＭＩＧ溶接の信頼性が著しく
改善された。
部が比較的速い速度で冷却されるために発生しやすかっ
たブローホールの発生も減少する効果が生じた。またク
レータ部もＴＩＧアークで再クレータ処理することによ
って、クレータ割れや形状不良などもなくすことが容易
にできるようになった。殊に、円筒状物体の周溶接など
で問題になるスタート重ね部での溶接欠陥の発生が基本
的になくなることも併せ、ＭＩＧ溶接の信頼性が著しく
改善された。
【００５４】さらに、トーチは比較的小形に構成でき、
かつ原理的には１アークなので、溶接進行方向に対する
トーチの方向性はなく、そのことも寄与して多間接ロボ
ットに搭載して溶接を行うことも容易にできる。
かつ原理的には１アークなので、溶接進行方向に対する
トーチの方向性はなく、そのことも寄与して多間接ロボ
ットに搭載して溶接を行うことも容易にできる。
【００５５】
【発明の効果】本発明によれば、ビードスタート部に溶
融不良を形成しないで、アルミニウムのＭＩＧ溶接を高
能率で行うことができる。従って、アルミニウムのＭＩ
Ｇ溶接で溶融不良の発生を嫌う場合に、これまで必要と
されていたアークスタート用のタブやクレータ除去用の
タブが不要となり、タブの製作と取り付け、取り外し及
びその後の仕上げ処理などが不要となる。
融不良を形成しないで、アルミニウムのＭＩＧ溶接を高
能率で行うことができる。従って、アルミニウムのＭＩ
Ｇ溶接で溶融不良の発生を嫌う場合に、これまで必要と
されていたアークスタート用のタブやクレータ除去用の
タブが不要となり、タブの製作と取り付け、取り外し及
びその後の仕上げ処理などが不要となる。
【００５６】また、そのような作業を嫌ってＭＩＧ溶接
できるところをＴＩＧ溶接で代替していた場合と比較す
ると、高能率かつ高溶接速度で溶接できるようになっ
た。
できるところをＴＩＧ溶接で代替していた場合と比較す
ると、高能率かつ高溶接速度で溶接できるようになっ
た。
【図１】本発明の実施例に係る溶接装置の全体構成図で
ある。
ある。
【図２】その要部拡大図である。
【図３】本発明の実施例に係る溶接トーチの正面断面図
である。
である。
【図４】同、側面断面図である。
【図５】本発明の実施例に係るアーク電源回路の構成図
である。
である。
【図６】本発明の溶接方法で溶接したビードの縦断面図
である。
である。
【図７】本発明における溶接条件の一例を示す図表であ
る。
る。
【図８】従来のＴＩＧトーチの断面図である。
【図９】従来の方法でＭＩＧ溶接したビードの縦断面図
である。
である。
【図１０】従来の方法でＭＩＧ溶接する場合の説明図で
ある。
ある。
３ タングステン電極 ７ 母材 ８ アーク ２０ 溶接電源 ２１ シールドノズル ２２ ＭＩＧワイヤ ２３ コンタクトチップ ２４ トーチ ２５ ワイヤ送給装置 ２６ 通電端子 ２７ ワイヤガイドチューブ ２８ ボディ ３０ 冷却水管 ３１ シールドガス管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 9/127 ５０１ 8315−4Ｅ Ｂ２３Ｋ 9/127 ５０１Ｂ ５１０ 8315−4Ｅ ５１０Ｚ 9/173 8315−4Ｅ 9/173 Ｅ 9/29 8315−4Ｅ 9/29 Ｂ 8315−4Ｅ Ｅ Ｈ０２Ｍ 9/00 Ｈ０２Ｍ 9/00 Ｂ // Ｂ２３Ｋ 103:10 (72)発明者 中澤 信雄 広島県呉市宝町３番36号 バブコツク日立 株式会社呉研究所内
Claims (6)
- 【請求項１】 １つのシールドノズル内にタングステン
電極とＭＩＧワイヤ通電用チップとを設けたアルミニウ
ムのアーク溶接方法において、 アークスタート時にはタングステン電極先端よりもＭＩ
Ｇ用ワイヤの先端を母材から遠く離しておいて、初めに
ＴＩＧアークを形成して母材溶融を十分進行させる第１
の過程と、 タングステン電極を母材から離すようにトーチを移動し
ながら、ワイヤ送給を開始してワイヤを母材に接触させ
る第２の過程と、 ワイヤが母材に接触したと同時にアーク電源の外部出力
特性をＴＩＧアーク用の特性からＭＩＧアーク用の特性
に切り換えて、以後はＭＩＧ溶接する第３の過程と、 を有することを特徴とするアルミニウムのアーク溶接方
法。 - 【請求項２】 １つのシールドノズル内にタングステン
電極とＭＩＧワイヤ通電用チップとを設けたアルミニウ
ムのアーク溶接装置において、 タングステン電極と母材間のＴＩＧアークにより母材が
溶融したことを検知する第１の手段と、 第１の手段の検知出力によりタングステン電極を母材か
ら離すようにトーチを移動しながらワイヤ送給を開始す
る第２の手段と、 ワイヤが母材に接触したことを検知する第３の手段と、 第３の手段の検知出力により、アーク電源の外部出力特
性をＴＩＧアーク用の特性からＭＩＧアーク用の特性に
切り換える第４の手段と、 を備えたことを特徴とするアルミニウムのアーク溶接装
置。 - 【請求項３】 請求項２記載において、ＴＩＧ溶接時に
はＡＣアーク、ＭＩＧ溶接時にはＤＣＥＰアークにする
ことを特徴とするアルミニウムのアーク溶接装置。 - 【請求項４】 請求項２記載において、ＴＩＧ溶接時に
はＤＣＥＮアーク、ＭＩＧ溶接時にはＤＣＥＰアークに
することを特徴とするアルミニウムのアーク溶接装置。 - 【請求項５】 請求項２ないし４記載において、溶接ト
ーチ内でＴＩＧ溶接時にタングステン電極に通電する部
材とＭＩＧ溶接用チップに通電する部材とを同電位に構
成したことを特徴とするアルミニウムのアーク溶接装
置。 - 【請求項６】 請求項２ないし４記載において、アーク
発生中に１電源で出力極性をＡＣ、ＤＣＥＮ、ＤＣＥＰ
に切り換え可能な制御回路と、外部特性を定電圧、定電
流特性に切り換え可能にするアーク電源を備えたことを
特徴とするアルミニウムのアーク溶接装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20359195A JPH0952175A (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | アルミニウムのアーク溶接方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20359195A JPH0952175A (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | アルミニウムのアーク溶接方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0952175A true JPH0952175A (ja) | 1997-02-25 |
Family
ID=16476611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20359195A Pending JPH0952175A (ja) | 1995-08-09 | 1995-08-09 | アルミニウムのアーク溶接方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0952175A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7297900B2 (en) * | 2006-04-12 | 2007-11-20 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Bypass weld torch |
| JP2014014828A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Mitsubishi Electric Corp | 溶接方法および溶接装置 |
| CN108857218A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-11-23 | 福建省马尾造船股份有限公司 | 一种金属拼板的连接辅助结构和金属拼板的连接方法 |
-
1995
- 1995-08-09 JP JP20359195A patent/JPH0952175A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7297900B2 (en) * | 2006-04-12 | 2007-11-20 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Bypass weld torch |
| JP2014014828A (ja) * | 2012-07-06 | 2014-01-30 | Mitsubishi Electric Corp | 溶接方法および溶接装置 |
| CN108857218A (zh) * | 2018-07-09 | 2018-11-23 | 福建省马尾造船股份有限公司 | 一种金属拼板的连接辅助结构和金属拼板的连接方法 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040409 |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040518 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20041005 |