JPS6114914B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、非消耗性電極アーク溶接において、
トーチ位置制御からアーク電圧制御に円滑に移行
させることができる非消耗性電極アーク溶接方法
に関するものである。

通常、非消耗性電極アーク溶接においては、溶
接開始時に非消耗性電極と被溶接物間にアークを
発生させるために、高周波電圧が印加されるが、
高周波火花に引き続いて容易にアークを発生させ
るために、電極の先端と被溶接物の表面との間隔
を小さくするように、トーチ位置の制御が行なわ
れる。つぎに、アーク発生後のアーク不安定期間
が経過した後に、被溶接物の表面に凹凸があつて
も電極の先端と被溶接物の表面間の間隔が一定に
なるように、被溶接物の表面に対して略直角方向
にトーチを移動させてアーク電圧を一定に保持す
るアーク電圧制御が行われる。このように溶接開
始時にトーチ位置制御からアーク電圧制御に切り
かえる場合に、アーク電圧設定器の設定値が大き
すぎるとアーク長が大となり、アーク電圧の増加
による過大な入熱によつて被溶接物等の溶け落ち
を生じ、逆に設定値が小さすぎると、電極の先端
が溶接池に突込み、電極先端が汚損されたり溶接
欠陥を生じたりする。さらに次のような場合に
は、溶接中においてもトーチ位置制御からアーク
電圧制御への切り換えを行うことがある。すなわ
ち、被溶接物の表示が一定の勾配で傾斜している
ような場合には、アーク電圧制御によつて良好な
溶接結果が得られる。しかし、一般には、被溶接
物の接合線を均一に前加工することが実際上困難
であること、仮付け溶接個所が存在すること、溶
接姿勢が変化すること、溶接終了時に入熱の減少
特にクレータの発生を防止するための操作が必要
であること、などの理由から被溶接物の溶接条件
は一定していない。このような場合に、溶接開始
後から溶接終了時までの間で、アーク電圧の一定
値を維持するアーク電圧制御を中断して、積極的
にアーク長を変化させるトーチの位置制御を行う
ことが必要となる。たとえば、溶接線方向にも被
溶接物が突き合わされており、かつ、突き合わせ
面で段違いがある場合や仮付け個所がある場合な
どには、それらの個所で一時的にアーク電圧制御
を中断してトーチの位置制御に移し、電極の先端
と被溶接物の表面との間隔を積極的に大にしてア
ーク熱の増加又はアークの広がりの拡大によつて
溶融池を拡大して被溶接物を十分に溶接する必要
が生じる。逆に、ルートギヤツプが大なる場合や
溶接終了位置に近ずいた場合などには、それらの
個所でアーク電圧制御を中断してトーチの位置制
御に移しアーク熱入力を減少させるか又はアーク
の広がりを縮小させることによつて溶融池を縮小
させる必要がある。このような場合に、トーチ位
置制御をした後で、再びアーク電圧制御に復帰さ
せるが、そのときのアーク電圧設定器の設定値が
適切な設定値でないときも、前述した溶接開始時
と同様の欠陥が発生する。

つぎに、本発明の溶接方法について説明する前
に従来の非消耗性電極アーク溶接方法を第１図を
参照して説明する。同図において１は溶接電源、
２はトーチ、３は非消耗性電極、４は被溶接物、
５はトーチ支持棒、１０は被溶接物４の表面と略
垂直方向にトーチの位置すなわち被溶接物４の表
面に対する電極３の先端の位置を調整する駆動機
構であつて、この駆動機構は例えばラツク歯車
６、ウオーム歯車７、軸棒８及び電動機９より成
る。１１及び１２はそれぞれトーチを上方及び下
方に移動させるトーチ位置設定器としての押ボタ
ンスイツチ、１４及び１５は互に極性の異なる制
御電源である。１３は切換スイツチであつて、手
動又は自動で溶接休止期間又は溶接中の任意の期
間において図示の「Ａ」接点に接続され、溶接期
間中は「Ａ」接点に接続されている期間を除い
て、図示の「Ｂ」接点に接続される。１６はアー
ク電圧をそのまま又はアーク電圧に対応した信号
Eaを出力するアーク電圧検出器である。１７は
制御電源、１８はアーク電圧設定器であつて、例
えば可変抵抗器の摺動端子１８ａと接地端子ｅ間
に信号Ebを出力する。１９は加算器であつて、
この加算器にはアーク電圧検出器１６の出力信号
Eaとアーク電圧設定器１８の出力信号Ebとが互
に逆極性で入力されて比較され、この比較信号が
増幅器Ampへと出力される。

この第１図に示す装置を用いて行なう従来の溶
接方法において溶接開始前には切換スイツチ１３
を「Ａ」接点に接続しておく。この状態で押ボタ
ンスイツチ１１を押すと制御電源１４が電動機９
に接続され、トーチ２は被溶接物４より離れる。
また押ボタンスイツチ１２を押すと制御電源１５
が電動機９に接続されトーチ２は被溶接物４に近
づく。これらの押ボタンスイツチ１１及び１２に
より溶接開始前に高周波によるアークスタートが
容易なようにトーチ２の位置を調整する。このよ
うにトーチの位置を調整して出力を発生させた後
に、適切なアーク電圧になるように再度押ボタン
スイツチ１１または１２を押すことによりトーチ
２を上下させて電極の先端と被溶接物の表面との
間隔を調整する。つぎに、アーク電圧設定器１８
を適切なアーク長が得られると思われる位置に設
定し、その後に切換スイツチ１３を動または自動
で「Ｂ」接点に接続するとアーク長の自動制御が
開始され、加算器１９にはアーク電圧検出器１６
の出力信号Eaとアーク電圧設定器１８の出力信
号Ebとが逆極性で加わり、加算器１９の出力信
号（EaとEbの比較信号）は増幅器Ampで増幅さ
れて電動機９に供給される。以後、被溶接物の表
面の凹凸によつて電極の先端と被溶接物の表面と
の間隔が変化してもアーク電圧は自動的に一定値
になるように制御される。

すなわち、電極の先端と被溶接物との間隔が小
になつて出力信号Ebが出力信号Eaよりも大きく
なると電極の先端と被溶接物の表面との間隔を増
加させ、逆に間隔が大になつて出力信号Eaが出
力信号Ebよりも大きくなると電極の先端を被溶
接物の表面に近づける。その結果、電極の先端と
被溶接物の表面との間隔はアーク電圧検出器１６
の出力信号Eaと出力電圧設定器１８の出力信号
Ebとがほぼ等しくなつたときに一定値になる。
また、溶接中に、被溶接物の溶接条件に変化が生
じたときには、切換スイツチ１３を「Ｂ」接点か
ら「Ａ」接点に切換えてトーチ位置制御をした後
に、上記の溶接開始時の場合と同様に、アーク電
圧設定器１８を適切なアーク長が得られると思わ
れる位置に設定し、次いで再び切換スイツチ１３
を「Ｂ」接点に切りかえるとアーク長制御に移行
する。しかし、このような従来の装置において
は、切換スイツチ１３を「Ａ」接点から「Ｂ」接
点に切換えることによりトーチ位置制御からアー
ク電圧制御に切換える前に、アーク電圧設定器１
８を適切なアーク長が得られると思われる位置に
設定しておく必要があり、この設定が適当にされ
ていないと、アーク長が大きすぎて、過大なアー
ク電圧となつたり、逆に出力長が小さすぎて電極
先端が溶融池に接触したりして、溶接欠陥を生ず
る。

本発明は、このような従来の欠点を改良して円
滑にトーチ位置制御からアーク電圧制御に移行す
ることができる非消耗性電極アーク溶接装置を提
供したものである。

以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に
説明する。第２図は本発明の方法で用いる装置の
一例を示したもので、第１図と同一構成部分には
同一符号を付してある。この実施例においては、
加算器１９の出力端子に表示器２０たとえば電圧
計Ｖが接鮮されている。

この装置において、切換スイツチ１３が「Ａ」
接点に接続されており、アーク発生中に、押ボタ
ンスイツチ１４又は１５によつてトーチ２の位置
が設定できるトーチ位置制御が行われている状態
においては、アーク電圧検出器１６は、押ボタン
スイツチ１１及び１２の操作によつて定まつたト
ーチ２の電極の先端と被溶接物の表面との間隔に
対応した信号Eaを出力している。このときに、
アーク電圧設定器１８の摺動端子１８ａの位置
を、加算器１９の出力信号を入力とする電圧計Ｖ
の指示が零になるように調整した後に、切換スイ
ツチ１３を「Ｂ」接点に切換える。この切換え時
には、加算器１９の出力信号（比較信号）が略零
であつて駆動機構１０には入力がなく、トーチ２
は、切換スイツチを切換える直前の位置に保持さ
れるので、従来のようにアーク長が過大または過
小になつて、溶接欠陥を生じることがない。この
後アーク電圧を適正値にするようにアーク電圧設
定器１８を調整する。その他の動作については、
第１図の場合と同様であるので省略する。

尚上記の説明では、トーチ位置制御からアーク
電圧制御に切換える際に、加算器１９の出力側に
得られる比較信号を略零にするとしたが、実際に
は駆動機構１０が支えるトーチ２の重量を見込ん
でトーチ２を上方に移動させる方向の極性の信号
を僅かに残留させるように調整した方がよい場合
もある。またトーチ位置制御で設定したトーチの
位置とアーク電圧制御でアーク電圧を所定値に設
定した場合のトーチ位置との間に大きな差が生じ
ないことが判つている場合には、この差に対応す
る信号値に表示器２０の表示値を調整するように
してもよい。

第３図は、本発明の他の実施例を示す。同図に
おいて、第２図と同一構成部分は同一符号を付し
てある。この第３図の実施例においては、トーチ
位置制御を正確、円滑、迅速に行うために、押ボ
タンスイツチ１１，１２及び制御電源１４，１５
のかわりに、被溶接物４の表面に対する略垂直方
向のトーチの位置を検出するトーチ位置検出器２
５と、被溶接物の表面に対して略垂直方向にトー
チ位置を設定するトーチ位置設定器２６と、トー
チ位置検出器２５の出力信号Ec及びトーチ位置
設定器２６の出力信号Edを入力とする加算器２
４とが使用されている。トーチ位置検出器２５
は、例えば可変抵抗器であつて、その両端子は制
御電源２７に接続され、摺動端子２５ａは、電動
機９、すなわちトーチ２の動きと連動している。
またトーチ位置設定器２６は、例えば可変抵抗器
であつて、その両端子は制御電源２８に接続され
ている。これらの検出器２５と設定器２６との各
摺動端子２５ａ及び２６ａと接地端子ｅ間には、
互いに逆極性の信号Ec及びEdが発生し、各々の
出力信号は加算器２４に供給されて比較される。

この装置において、切換スイツチ１３が「Ａ」
接点に接続されてトーチ位置制御が行なわれてい
るときは、トーチ位置設定器２６の摺動端子２６
ａを移動させるとこの設定器２６の出力信号Ed
と検出器２５の出力信号Ecとの大きさが等しく
なるまで加算器２４が比較信号を増幅器Ampを
通じて電動機９に供給し、トーチ位置の調整が行
なわれる。アークが発生していると、アーク電圧
検出器１６は、トーチ位置設定器２６の設定値に
よつて定まつたトーチ２の電極の先端と被溶接物
の表面との間隔に対応した信号Eaを出力してい
る。ここでアーク電圧制御に切換えるに当つて
は、先ずアーク電圧設定器１８の摺動端子１８ａ
の位置を、加算器１９の出力信号を入力とする電
圧計Ｖの指示が零になるように調整し、次いで切
換スイツチ１３を「Ｂ」接点に切換える。このよ
うにすればトーチ２はその切換えの直前の位置に
保持されるので、従来のように溶接欠陥を生じる
ことはない。この切換え後に、アーク電圧設定器
１８を図示しない別のアーク電圧計の指示又は実
際のアークを見ながら適正値に調整する。その他
の動作については第１図の場合と同様であるので
省略する。

第４図は、本発明の更に他の実施例を示す。同
図において、第３図と同一構成部分には同一符号
を付してある。第３図と異なる個所は、第３図に
おいて加算器１９の出力端子に接続された表示器
２０、例えば電圧計Ｖのかわりに、電流を表示す
る表示器２０′（例えば電流計mA）が用いら
れ、アーク電圧検出器１６の出力信号Ea及びア
ーク電圧設定器１８の出力信号Ebがそれぞれ抵
抗器２９及び３０を通して表示器２０′に入力さ
れている。この表示器２０′は信号Ea及びEbの比
較信号に対応した電流値を表示する。この第４図
の場合も、第２図又は第３図の場合と同様にアー
ク発生中にトーチ位置制御からアーク電圧制御に
切換える際に先ず電流計mAの指示が略零になる
ようにアーク電圧設定器１８を設定し、次いで切
換スイツチ１３を「Ｂ」接点へ切換えれば円滑に
アーク電圧制御に移行させることができる。

上記の実施例では、表示器２０または２０′と
して指示計器を用いたが、デジタル式の電圧また
は電流表示器を用いてもよく、制御回路がパルス
化されていて加算器１９の出力信号がパルスであ
る場合には、このパルスを計数するカウンタを用
いてもよい。また表示器としてランプや発光ダイ
オード等の表示手段を用いて、トーチ位置制御か
らアーク電圧制御への切換えの際に例えばランプ
を消灯させるようにアーク電圧設定器を調整する
ようにしてもよい。この場合、比較信号の極性に
応じて２つのランプまたは発光ダイオード等を点
灯させるようにすればアーク電圧設定器の調整方
向が判るので調整が容易となる。

以上のように、本発明によると、アーク発生中
のトーチ位置制御をしている間、そのトーチ位置
によつて定まるアーク電圧検出器の出力信号とア
ーク電圧設定器に設定された出力信号との比較信
号を表示器に表示させて、その表示器の表示内容
に応じてアーク電圧設定器を設定した後に、アー
ク電圧制御に移行させているので、トーチ位置制
御からアーク電圧制御に切換えたときに、トーチ
の位置が大きく移動することがない。従つてアー
ク長が過大又は過小になつて溶接欠陥を発生した
り、トーチを破損するようなことがなく実益が大
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の非消耗性電極アーク溶接方法を
実施する装置の構成図、第２図乃至第４図は、本
発明の非消耗性電極アーク溶接方法を実施する装
置の構成図である。 ２…トーチ、３…非消耗性電極、４…被溶接
物、１０…駆動機構、１６…アーク電圧検出器、
１８…アーク電圧設定器、２５…トーチ位置検出
器、１１，１２，２６…トーチ位置設定器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被溶接物の表面に対して略垂直な方向にトー
   チの位置を調整する駆動機構をトーチ位置設定器
   により制御してトーチの位置を適宜に設定するト
   ーチ位置制御と、アーク電圧検出器の出力信号と
   アーク電圧設定器の出力信号との比較信号により
   アーク電圧を設定値に保つようにトーチの位置を
   自動的に制御するアーク電圧制御とを選択的に行
   なう非消耗性電極アーク溶接方法において、前記
   比較信号を表示する表示器を設け、前記トーチ位
   置制御からアーク電圧制御に切換える際に、先ず
   前記表示器の表示内容に応じて前記アーク電圧設
   定器を設定し、次いで前記比較信号を前記駆動機
   構に供給してアーク電圧制御を行なわせることを
   特徴とする非消耗性電極アーク溶接方法。