JPH03210969A - ホットワイヤ式ｔｉｇ溶接装置 - Google Patents

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、電流を供給して抵抗発熱により予熱された溶
加材（以下ワイヤと呼ぶ）を溶接部に供給しながらアー
ク溶接を行うホットワイヤ式ＴＩＧ溶接装置に関するも
のである。

従来の技術 イナートガス雰囲気中でタングステン電極棒などの非消
耗性電極と母材との間にアークを発生させて溶接を行う
ＴＩＧ溶接法（ｉｎｅｒｔ−ｇａｓ　ｔｕｎｇｓｔｅｎ
−ａｒｃ　ｗｅｌｄｉｎｇ）は、高い溶接品質が得られ
るという長所をもった反面、溶接速度が遅く、且つワイ
ヤの溶着能率が低いという短所をもっている。

このＴＩＧ溶接法の溶接速度および溶着能率を向上させ
る手段として溶接部に供給するワイヤを予め熱しておく
ホットワイヤ式ＴＩＧ溶接法が使用されている。

その原理を第２図により説明する。第２図においてｌは
溶接用電源であり、一般に直流定電圧特性のものが用い
られる。溶接用電源１のプラス側出力は母材３へ、マイ
ナス側出力は非消耗性電極２へ接続され、母材と非消耗
性電極間にＴＩＧ溶接電流を流しＴＩＧ溶接アーク（以
下アークという）４を継続して発生させる。一方ワイヤ
５は送給用ローラ６をワイヤ送給用電動機（以下電動機
という）７により回転させることによりアーク内の溶接
部に供給される。８は加熱用電極で、ワイヤ５の先端近
傍に設けられている。９はワイヤ加熱用パルス電源（以
下加熱電源という）で、前記加熱用電極８と母材３との
間に直流パルス状の加熱電流を流しワイヤ５を予熱する
。なお、加熱電源９は変圧器９ａと、前記変圧器９ａの
出力を整流する整流器９ｂと変圧器９ａの入力側に接続
し、変圧器９ａの入力をスイッチング制御するトライア
ック９ｃにより構成されている。また、上記電動機７の
回転速度は電動機制御回路１ｏにより制御されている。

上記のように従来の溶接装置は、アーク４中の溶接部に
パルス電力によって加熱されたワイヤ５を電動機７およ
び送給ローラ６によって送給し、ＴＴＧ溶接の溶接速度
および能率を向上したもので、ワイヤ加熱用電力として
パルス電力を用いる理由はワイヤに通電する時に生ずる
磁気吹の時間を最小限にするとともに、磁気吹の生じな
い時間を確保することにより溶接の作業性を良好にする
ためである。

そして、ワイヤ５の先端が固体状態で安定して母材３の
表面に接触しながら溶接部に供給されるよう電動機７の
回転速度を設定している。

発明が解決しようとする課題 しかし、前記従来例における電動機の回転速度の設定余
裕度は極めて狭く、アーク４のアーク長変動や、ワイヤ
５の巻癖によるワイヤ挿入位置の変化により安定挿入状
態を維持できなくなることが多い。すなわち、アーク長
が長くなるか、またはワイヤの巻癖によりワイヤ先端が
アーク４の中心部に入りすぎた場合、ワイヤは過溶融状
態となって球部で母材３へ移行するようになり、ワイヤ
先端は母材３から離れる。このようにワイヤ先端が母材
３から離れた場合ワイヤの溶融が不規則となり溶接品質
面からも好ましくないが、またこのことは加熱電源９の
故障を引き起す要因にもなる。すなわち、ワイヤ先端が
母材３から離れた部分は、アーク４のプラズマ気中に浮
いた状態となり、その電位は陽極である母材３と陰極で
ある非消耗性電極２の中間的な電位となるが、この時溶
接用電源ｌから出力されるＴＩＧ溶接電流の一部が加熱
電源側に分流する。

第３図はこのような状態の詳細を説明するものであり、
ワイヤ先端５ａが固体状態で安定して母材３に接触して
いる時は溶接用電源ｌのプラス側端子１ａから流出した
ＴＩＧ溶接電流１２は母材３、ＴＩＧアーク４、非消耗
性電極２を順に経由して溶接用電源１のマイナス側端子
１ｂに戻るが、ワイヤ先端５ａがＴＩＧアーク４のプラ
ズマ気中に浮いた状態ではＴＩＧ溶接電流１２の一部Ｉ
３は母材３、加熱電源９内の出力端子の一端９ｄ、変圧
器９ａの２次巻線、整流機９ｂ、出力端子の他端９ｅを
経て加熱用電極８、ワイヤ先端５ａ、アーク４、非消耗
性電極２を順に経由して分流する。このような経路で溶
接用電源ｌの直流出力電流が加熱電源９内の変圧器９ａ
の２次巻線に分流するが、この時変圧器９ａの２次巻線
の一方！４を流れる分流電流と他方１５を流れる分流電
流の値が異なると、変圧器９ａは直流励磁される。この
直流励磁量が許容限度量をこえると変圧器９ａは磁気飽
和状態となり１次電流が異常に増加しその値は定常時の
数倍にもなることがある。このような変圧器９ａの１次
電流の異常な増加によって加熱電源９内の変圧器９ａが
焼損したり、スイッチング制御用トライアック９Ｃが破
壊するなど加熱電源の故障がしばしば発生することにな
る。

本発明の目的は上記のような欠点を解決し、変圧器が焼
損したり、トライアックなどのスイッチング制御素子を
破壊するなどの故障がないホットワイヤ式ＴＩＧ溶接装
置を提供しようとするものである。

課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するため、非消耗性電極および
母材に接続される溶接用電源と、ワイヤ送給用電動機お
よび送給ローラによって供給される溶加材と、この溶加
材の加熱用電極および母材に接続されるワイヤ加熱用パ
ルス電源とを備え、前記ワイヤ加熱用パルス電源の出力
端の一端にコンデンサを接続し、このコンデンサの他端
を母材と加熱用電極に接続したホットワイヤ式ＴＩＧ溶
接装置とした。

作用 本発明の構成により、加熱電源の出力側に接続したコン
デンサのインピーダンス２は、Ｚ＝１／２ｚｆＣ（Ω）
・・・・・・（１）で表わすことができる。但しく１）
式においてｆはコンデンサに印加する電圧の周波数、Ｃ
はコンデンサの容量、πは円周率である。（１）式によ
って示されるようにコンデンサは直流電圧成分に対して
は非常に大きなインピーダンスとして作用し電流を遮断
するが、交流またはパルス電圧成分に対しては、その周
波数ｆに応じ、（１１式によって算出される値のインピ
ーダンスを持ちながら電流を通過させる。従って、溶接
用電源から加熱電源に分流する直流電流をコンデンサに
より遮断しながら、加熱電源より出力するパルス状の加
熱電流を円滑に流すことができるようになった。

実施例 以下、本発明の一実施例であるホットワイヤ式ＴＩＧ溶
接装置を第１図により説明する。

１は溶接用電源、２は非消耗性電極、３は母材、４はＴ
ＩＧ溶接アーク、５はワイヤ、６は送給用ローラ、７は
電動機、８は加熱用電極、９は加熱電源であること、第
２図と同一である。加熱電源９は変圧器９ａ、整流器９
ｂおよびトライアック９ｃから構成されている。

本発明の実施例が第２図と異なる点は、加熱電源（パル
ス電源）９の出力側の一端にコンデンサ１１を接続した
点である。このコンデンサ１１の作用により、溶接用電
源から加熱電源に分流する直流電流を遮断しながら、加
熱電源より出力するパルス状の加熱電流を円滑に流すこ
とができるように構成されている。

発明の効果 本発明は上記のような構成をとったので、ＴＩＧ電流の
直流分が加熱電源内に分流して流れることを防止できる
ため、加熱電源内の変圧器の焼損やトライアックなどの
スイッチング制御素子の破壊その他の機器の故障をなく
すことができ、信頼性の高いホットワイヤ式ＴＩＧ溶接
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるホットワイヤ式ＴＩＧ溶接装置の
回路図、第２図は従来のホ・ソトワイヤ式ｉ’　Ｉ　Ｇ
溶接装置の回路図、第３図はＴＩＧ溶接電流の分流状態
を示す説明図である。 ｌ・・・溶接用電源　　２・・・非消耗性電極３・・・
ｆｉｌ材　　５・・・溶加材　　６・・・送給ローラ７
・・・ワイＡ・送給用電動機　　８・・・加熱用電極９
・・・ワイヤ加熱用パルス電源 ＩＩ・・・コンデンサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非消耗性電極および母材に接続される溶接用電源と、ワ
   イヤ送給用電動機および送給ローラによって供給される
   溶加材と、この溶加材の加熱用電極および母材に接続さ
   れるワイヤ加熱用パルス電源とを備え、前記ワイヤ加熱
   用パルス電源の出力端の一端にコンデンサを接続し、こ
   のコンデンサの他端を母材と加熱用電極に接続したこと
   を特徴とするホットワイヤ式ＴＩＧ溶接装置。