JPS61186171A - Tigア−ク溶接装置の制御方法 - Google Patents

Tigア−ク溶接装置の制御方法

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JPS61186171A
JPS61186171A JP60024428A JP2442885A JPS61186171A JP S61186171 A JPS61186171 A JP S61186171A JP 60024428 A JP60024428 A JP 60024428A JP 2442885 A JP2442885 A JP 2442885A JP S61186171 A JPS61186171 A JP S61186171A
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tig welding
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Katsuyoshi Hori
勝義 堀
Toshiharu Akega
明賀 俊治
Eiji Watanabe
英二 渡辺
Kazuyoshi Kusano
草野 和喜
Toshiaki Takuwa
田桑 俊明
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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アーク溶接装置の制御方法に係り、特に
半自動ホットワイヤTIC(タングステン・イナート・
ガス)アーク溶接を行なうのに好適なワイヤ送給方法に
関する。
(従来の技術) 第6図は、従来技術による自動TIG溶接の一例を示す
図で、添加ワイヤを通電加熱しながら送給するホットワ
イヤTIG溶接装置の構成を示したものである。タング
ステン電極1と母材2に直流溶接用のアーク電源3を接
続し、アルゴン・シールド・ガス中でタングステン電橋
1を負極としてアーク4を形成する。添加ワイヤ5はワ
イヤ送給装置6からコンジット7およびそれと連結され
たコンタクトチップ8などからなるワイヤガイド9を通
って、アーク発生部に導かれて母材2と接触する。この
場合、コンタクトチップ8と母材2間にワイヤ電源10
を接続し、直流あるいは交流電流を添加ワイヤ5に流し
てジュール発熱させ、それにより添加ワイヤ5の熔融速
度を高めている。
ところで、通常の手動TIG溶接においては、添加棒(
直径2 m、長さ600 wなど)を左手に持ち、右手
にTIGトーチを持って、手で溶着させる金属を供給し
ながら、あるいは添加金属なしで溶接している。一方、
通常の自動TIG溶接ではモータを用いてワイヤを自動
送りするワイヤ送給装置により添加金属の供給を行なう
が、このワイヤのガイドおよびTIGアーク・トーチと
もスタンドなどで固定的に保持し、それを溶接台車に搭
載するなどして溶接を行なっている。
この両者の中間を行くものとして、半自動TIG熔接溶
接られている。第7図は、市販の半自動TIG溶接トー
チを示したものである。これは、手持ち用のTIG)−
チ本体11にワイヤガイド9を半固定的に取付けたもの
で、ワイヤ5は図示されていないワイヤ送給装置によっ
て所定の速度で自動送給される。ワイヤ5の先端はアー
ク4によって形成された溶融池12の中の正しい位置に
添加する必要があるので、TIGトーチ本体11にはワ
イヤ添加位置を微調整するためのアジャスタ13が設け
られている。作業者はこのようなトーチ14を右手に持
ち、トーチ位置を調整しながら、左手でワイヤ送給装置
の遠隔制御ボックスのつまみを操作してワイヤ送給速度
を調整する。ワイヤ5に通電加熱をしないで送給するコ
ールド・ワイヤ法の場合は、通常、第6図のように溶接
進行方向側からワイヤ5を送給するが、ワイヤ5を通電
加熱するホントワイヤ法では、溶接進行方向に対して後
方からワイヤ5を添加するのが通常である。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、このような溶接方法において、溶接中に溶接
進行方向を変えようとするときには、ワイヤ添加位置も
変える必要がある。これは、左手でアジャスタ13を調
整してワイヤ5の添加位置を調整できればよいのである
が、微妙なアーク長コントロールも必要なTIGアーク
4に対して、同時にそれらの操作を実行することは至難
の技であり、結局、溶接中にはアジャスタ13を使うこ
とはできず、溶接トーチェ4全体の向きを変えて、溶接
進行方向を変えるようにトーチ操作せざるを得なかった
。このようにしてトーチ本体11にワイヤ・ガイドを固
定した半自動TIG熔接溶接いては、結局トーチ14に
方向性を生じ、溶接操作の自在さを著しく損なうものと
なってしまっている。
そこでトーチ本体11を右手に持ち、左手にワイヤガイ
ド9を持って溶接しようとしても、添加ワイヤ5の送給
速度の調整やアーク電流の調整などの遠隔操作を行なう
ことは困難である。また、手で添加棒をもって溶接する
ときには添加棒の溶融を自在に調整できるが、添加ワイ
ヤ5が定められた一定の速度で自動送給される半自動溶
接では添加ワイヤ5が突っ張る形となって、実際にワイ
ヤが溶融する速度とバランスが取りにくくなり、その結
果、次第にワイヤガイド9の先端と母材間の距離、すな
わちエクステンションeが大きくなってしまい、溶接の
持続が困難になる。
更に通常のホットワイヤTIG溶接の場合には、添加ワ
イヤ5に流れるワイヤ加熱電流によってアーク4は磁気
吹きを生じるので、トーチ本体11とワイヤガイド9と
がばらばらに動くと磁気吹きの状況も定まらず、安定し
た溶接結果が期待できないという問題が追加される。
これらの理由によって、半自動TIG溶接は大きな需要
がありながら、結果的には広く採用されるには至ってい
ない。
本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、ワイヤが自動
送給されるTIG熔接溶接いて、片手でワイヤの送給ガ
イドを持ち、他方の手でTIGアーク・トーチを持って
容易に溶接できるようにしたTIG熔接溶接の制御方法
を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 要するに本発明は、ワイヤを添加するTIG熔接溶接い
て、ワイヤのエクステンションの大きさをエクステンシ
ョン部におけるワイヤの抵抗値から求め、エクステンシ
ョンの大きさに対応してワイヤ送給速度を変化させ、半
自動TIG溶接を可能にしたものである。
具体的には、本発明は、ホットワイヤTIG溶接におい
て、ワイヤのエクステンションの大きさをエクステンシ
ョン部の抵抗値から求め、ホットワイヤのエクステンシ
ョンが大になるとワイヤ送給速度を遅(し、逆にエクス
テンションが小になるとワイヤ送給速度を速くするよう
にしたものである。
本発明は、片手でワイヤ送給用トーチを、および他の手
でアーク用トーチを持って溶接する半自動ホットワイヤ
・スイッチングTIG溶接に好適に使用される。
以下、本発明を図面によりさらに詳細に説明する。
(実施例) 第1図は、本発明が好適に使用される半自動ホットワイ
ヤ・スイッチングTIG溶接における溶接電源の機能を
説明するものである。すなわち、ホットワイヤ・スイッ
チングTIG溶接法においては、パルス・アークが用い
られ、第1図に示すようにアークのピーク電流期間Tp
にはワイヤ電流は流さず、一方、アーク電流を非常に低
くしたベース電流期間Tb中にワイヤ電流を通電する。
このような操作により、ホットワイヤTIG溶接で非常
に問題となるアークの磁気吹きを実質的になくすること
ができる。ワイヤ加熱電流の制御については、ワイヤ通
電期間Twを制御することにより、ワイヤ送給速度に見
合ったワイヤ加熱電力を供給することができる。
第2図は、第1図の電源を用いた本発明の実施例を示す
装置の作動工程のフローチャートである。
以下、本フローチャートを参照して本発明を説明する。
先ず溶接士はアーク電流、パルス周期などを対象溶接物
に通した任意の値に指定し、第7図に示すようにTIG
)−千本体11を右手に持ち、添加ワイヤ5を自動送給
してくるワイヤガイド9を左手に持ってアーク・スター
トする。母材2の溶融が進み溶融池12が形成されると
、ワイヤガイド9を近づけ添加ワイヤ5の先端を溶融池
12の中に挿入する。このとき、ワイヤ5と母材2との
間が接触状態となるので、これを検知し、ワイヤ送給を
開始するよう指令信号が発せられる。一方、第1図のよ
うな方式で周期的にワイヤ通電が行なわれるが、ここで
ワイヤ電流波形およびコンタクトチップ8と母材2間に
生じるワイヤ電圧波形を検出し、割算回路に入れてコン
タクトチップ8と母材2間の添加ワイヤ5の長さくエク
ステンションと呼ぶ)における抵抗値が求められる。こ
の通電加熱中の°ホントワイヤの抵抗値とエクステンシ
ョンとの間には、ワイヤ送給速度、ワイヤ電流のピーク
値、パルス周期などとは関係なく、第3図に示すように
両対数方眼紙上に幅広い範囲でほぼ直線的な関係が成立
することが、実験的に確馳された(軟鋼、線径1.2鰭
のワイヤ使用)。
そこで、第4図に示すように、実際の操作に合わせてエ
クステンションが401s以上のときワイヤ送給速度を
0、エクステンションが10鶴以下のときワイヤ送給速
度を40 g / m i nとし、その間を直線で結
んだ形の折れ線関係を形成し、エクステンションに対応
してワイヤ送給速度が定められるようにした。一方、ア
ークのない状態でワイヤを通電加熱したときのワイヤ加
熱電力とワイヤ熔融速度との関係は、第5図のように直
線関係にあることが実験的に認められた。しかし、実際
のアーク溶接時には、アークからの放射熱、溶融池から
の熱伝達およびアーク・プラズマとの接触等によりワイ
ヤに通電しない、いわゆるコールド・ワイヤの状態でも
ワイヤは少量ではあるが溶融する。またこの状態で適正
に溶融される最大の溶融速度は、アーク電流値の他、ワ
イヤの挿入位置や方向によってもかなり変化する。そし
て、ホットワイヤの場合には、ワイヤ溶融速度が太き(
なるに従って、第5図の値に近づくことが認められた。
これらの実験結果をもとにして V  (g/m i n)  =0.0 S P  (
W)+o、o 5 1  a m  (A)すなわち、 P (W)=20V (g/mi n)+ I am 
(A)なる実験式に従ってワイヤ加熱電力を決定するよ
うに制御回路を構成した。ここで、■はワイヤの溶融速
度、Pはワイヤ加熱のための印加電力、Iamは平均ア
ーク電流である。そして実際に検出したワイヤ電流波形
とワイヤ電圧波形の積として求めた実際のワイヤ加熱電
力の時間的な平均値と藤気の実験式による加熱電力を比
較し、ワイヤ通電時間を増減する形で、ワイヤ印加電力
をフィードバック制御するようにした。
また、ワイヤ通電を指示している期間内であってもワイ
ヤ電流が0のとき、すなわち、母材2とワイヤ5が接触
していない状態が頻繁に生じるが、そのような場合には
1秒間は元のワイヤ送給速度を保つようにし、それでも
ワイヤ通電しないときには、ワイヤ送給を停止するよう
に回路を構成した。
上記実施例によれば、エクステンション部のワイヤの抵
抗値からエクステンションを求め、このエクステンショ
ンに好適なワイヤ溶解速度になるようにワイヤ加熱電力
が制御されるので、溶接士は通常の添加棒を持ってTI
G溶接するのと全く同様な感覚でワイヤ送給速度を制御
しながら、容易に半自動TIG溶接を行なうことができ
る。
本発明は、ホットワイヤ・スイッチングTIG溶接への
適用に限らず、通常のホットワイヤTIG溶接において
も、ワイヤ電流が比較的低い場合に十分に適用すること
ができる。更に、ワイヤには加熱を目的と廿ず、エクス
テンション部の抵抗値を検知するためだけのごく低い電
流を流し、実質的にコールド・ワイヤによる半自動TI
G熔接溶接なうこともできる。
(発明の効果) 本発明によれば、これまで困難であった半自動TIG溶
接を、非常に容易に行なうことができる。
このため、高品質でどのような姿勢の溶接作業にも通用
することができる。またTIG溶接の作業能率が大幅に
改善され、TIG溶接の適用分野を著しく拡張すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に採用した溶接電源の出力電流の説明
図、第2図は、本発明のTIGアーク熔接溶接御系統を
説明するブロック図、第3図および第5図は、それぞれ
本発明に用いた実験データを示す図、第4図は、本発明
におけるエクステンションとワイヤ溶融速度との関係を
示す図、第6図は、一般に用いられているホットワイヤ
TIG溶接装置の機器構成を示す図、第7図は、従来の
半自動TIG溶接用のトーチを示す図である。 代理人 弁理士 川 北 武 長 第3図 エクステンシヨン(mm)     。 エクステンション(mm) 第5図 第6図 2−−−−一母材 4−−−−−アーク 8−−−−−コンタクトチップ 9−−−−−ワイヤガイド 11−−−−一トーチ本体 12−−−−一溶W1池 13−−−−−アジャスタ 14−−−−一トーチ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)添加ワイヤを通電加熱しながら送給するTIGア
    ーク溶接装置において、ワイヤのエクステンションの大
    きさをエクステンション部におけるワイヤの抵抗値から
    求め、該エクステンションの大きさに対応してワイヤ送
    給速度を制御することを特徴とするTIGアーク溶接装
    置の制御方法。
  2. (2)特許請求の範囲第1項において、ワイヤ加熱電力
    を下式によって求め、 P(W)=20V(g/min)+Iam(A)(ここ
    でPはワイヤ加熱のための印加電力、Vはワイヤの熔融
    速度、Iamは平均アーク電流)実際に検出したワイヤ
    電流波形およびワイヤ電圧波形の積として求めたワイヤ
    加熱電力の時間的な平均値と比較し、ワイヤ通電時間を
    増減する形でワイヤ印加電力をフィードバック制御する
    ことを特徴とするTIGアーク溶接装置の制御方法。
  3. (3)クレーム1または2において、溶接装置が片手で
    ワイヤ送給用トーチを、および他の手でアーク用トーチ
    を持って溶接する半自動ホットワイヤ・スイッチングT
    IG溶接装置であるTIGアーク溶接装置の制御方法。
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KR1019860000886A KR900001671B1 (ko) 1985-02-13 1986-02-08 반자동 열선 tig 용접장치
EP86300876A EP0194045B1 (en) 1985-02-13 1986-02-10 Semi-automatic hot wire tig welding equipment
DE8686300876T DE3668569D1 (de) 1985-02-13 1986-02-10 Halbautomatische tig-schweissvorrichtung mit heissem draht.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0803309A1 (en) * 1996-04-26 1997-10-29 Aichi Sangyo Co., Ltd. Semi-automatic tig welding apparatus
CN101374626A (zh) * 2007-03-07 2009-02-25 松下电器产业株式会社 焊接装置
JP2019107698A (ja) * 2017-12-19 2019-07-04 リンカーン グローバル,インコーポレイテッド 付加製造のための位置フィードバックを提供するシステムおよび方法

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