JPH0475777A - アーク溶接機 - 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〉 本発明はタングステン電極を用いたアーク溶接機に関し
、特に、ワークと電極との溶着を防止した溶接機に間す
る。

〈従来の技術〉 タングステン電極を用いたアーク溶接は従来から広く知
られているが、従来のアーク溶接は比較的大きな部品の
溶接に用いられている。

ここに、小物部品を溶接により組み立てる必要が生じる
場合がある。

例えば、第５図（＆）及び（ｂ）に示す薬剤噴射用のノ
ズル１は外径及び高さが数ｆｆ１ｌｉ１程度の小物部品
であるが、次のような理由からノズル孔３ａを有したオ
リフィスプレート３とベース２とをそれぞれステンレス
材により別体で加工し、これらを溶接により組み立てて
製作づ−る必要がある。

すなわち、直径が数十μｍ以下に設定されるノズル孔３
ａは、射出させた薬剤を良好な噴射状態とするために、
孔の長さも精度良く設定する必要があり、ノズル１を初
めから一体物として製作したのではこのようなノズル孔
３ａの精度を実現できないため、板材でオリフィスプレ
−ト３を作って所定のノズル孔３ａを形成し、これをベ
ース２に絹み付けるようにする必要がある。そして、噴
射用ノズルから噴射される薬剤などは化学的にかなり活
性なものもあり、銅、アルミニウム、鉛等の金属と反応
して薬剤の変質や結晶物の生成によるノズルの目詰まり
等を発生させてしまうため、ノズル１をステンレス化す
る必要がある。しかしながら、ベース２やオリフィスプ
レート３をステンレスから形成しても、これらを半田付
けや蝋付けする場合には半田や蝋が薬剤と反応してしま
い、接着剤で接着する場合には使用耐久性上の信頼性に
欠けるという問題があり、ベース２とオリフィスプレー
ト３を溶接する必要がある。

このように、薬剤噴射用のノズルはべ・−スとオリフィ
スプレートとをそれぞれステンレス材により別体で加工
し、これらを溶接により組み立てて製作する必要がある
が、この溶接に従来からあるアーク溶接機を用いること
はできなかった。すなわち、従来のアーク溶接機は比較
的大物部品の溶接を対象としていることからそのアーク
電流値が大きく、これを小物部品の溶接ｔこもちいると
過大なアークにより部品が破壊されてｌノよったり、あ
るいは、部品が吹き飛んでしまう。一方、従来のアーク
溶接機においてアーク電流値を小さく抑える場合には、
アークを発生させることができない。

上記のような峯情から、小物部品を支障なく溶接するこ
とができるアーク溶接機の実現が強く望まれていた。

そこで、本願出願人は、第６図に示すようにタングステ
ン電極２２の先端を錐形に尖らせることにより（例えば
、軸部の直径０．　５〜１．５ｍｍ、先端角１０度程度
）、小さなアーク電流によりでも微少な範囲で小さなア
ークを発生させることができ、小物部品の微少な範囲を
溶融させて溶接組立を実現することができるアーク溶接
機を提案し、既に実用に供している。

しかしながら、第７図に示すように、ワークＷと電極２
２との溶着という新たな不具合が生じて（）まっていた
。これは、アークによってワークＷに形成される溶融池
は微少なものであることから比較的短時間の内に冷えて
固まって（）まうたぬ、アーク発生後に作業者が電極２
２をワークＷから離隔さぜるタイミングを逸すると、ｌ
に己のような電極の溶着が発生Ｉノでしまフていた。−
瞬の内ここ溶融池が冷却固化して１ノようものではない
が、支障なく溶接作業を行うためにはかなりの熟練を要
していた。

本発明は上記従来の１情に鑑みなされたもので、作業者
の技量に頼ることなく支障なく溶接作業を行うことがで
きるアーク溶接機を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明に係るアーク溶接機は、タングステン電極を用い
てワークとの間にアークを発生させて溶接を行うアーク
溶接機において、アークの発生を検出するアーク検出手
段と、アーク検出手段からの信号によりアーク発生後に
タングステン電極をワークから離隔させる駆動手段とを
備えたことを特徴とする。

〈作用〉 本発明のアーク溶接機は、アーク発生後εこタングステ
ン電極をワークから離隔させることで、ワークと電極と
の溶着を回避している。

尚、本発明は小物部品の溶接に用いるアーク溶接機に適
用して特に効果的であるが、比較的大きな部品の溶接に
用いられている従来より一般的なアーク溶接機に適用し
ても同様な効果を得ることができる。

〈実施例〉 本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

本発明の一実施例に係る小物部品溶接用のアーク溶接機
の外観構成を第２図に示す。

本実施例のアーク溶接機はコントローラ１０を備えてお
り、このコントローラ１０により溶接ベン１１や作業台
１２への電流の供給、ボンベ１３から溶接ペン１１への
アルゴンガスの供給を制御している。また、各種のマニ
ュアル操作を行うためのフットスイッチ１４、アークに
対して作業者の目を保護するためのシャッター機構を有
する顕微鏡１５がコントローラ１０に接続されている。

このように顕微鏡１５を備えているのは小物部品に対す
る細かな溶接作業をするためであり、作業者はこの顕微
鏡１５によって溶接箇所を視認して作業を行う。

尚、１６は交流１００Ｖ電源と接続するためのコンセン
トである。

溶接ベン１１は、第１図に詳示するように、先端が窄ま
った筒状体２１に第６図に示したタングステン電極２２
を支持させたものであり、チコーブ２３より筒状体２１
内に供給されるアルゴンガスをタングステン電極２２の
近傍に供給（）てアークを発生させる。尚、２７はタン
グステン電極２２へはアーク電流を供給ｌへソＩツノイ
ド２４へは駆動電流を供給するケーブルである。

この溶接ベン１１にはワークとの溶着防止機構が付設さ
れている。すなわち、タングステン電極２２はソレノイ
ド２４の可動子２５に取り付けられており、可動子２５
はスプリング２６によって先端側へ付勢されることによ
りタングステン電極２２は筒状体２１の先端から所定量
突出した状態に保持されているが、溶接作業においてア
ークな発生させると、これを後述する検出手段により検
知してソｌツノイド２４を作動させ、タングステン電極
２２をスプリング２６に抗して若干引き込めることによ
りワークとタングステン電極２２との溶着な防止（）て
いる。

上記したアーク溶接機の回路構成を第３図に示す。

同図において、３０は中央演算装置（ＣＰ　ｔＪ　’）
であり、コントローラ１０て自動溶接制御の中心を担っ
ている。

３１は：：１ンデンサてあり、このコンデンサ３１はＣ
ＰＵ３０で制御される充電用スイッチ３２を介して交流
１００Ｖ電源に接続された充電用電源３３で充電される
。コンデンサ３１の一方の電極はＣＰＵ３０で制御され
るサイリスクスイッチ３４、電流制限抵抗３５を介１．
てタングステン電極２２に接続され、コンデンサ３１の
他方の電極は作業台１２に接続されている。そ（）て、
これらコンデンサ３１の電極の間には放電用のスイッチ
３６が設けられており、このスイッチ３６はＣＰＵ；３
０で制御される。

サイリスタスイッチ３４をバイパスして微少電流を流ず
抵抗３７が設げられており、この微少電流が電圧レベル
検出回路３８に導かれ、各種の状態が検出されてＣＰＵ
３０に入力される。例えば、作業台１２上に載せたワー
クにタングステン電極２２を接触させた時には一瞬電圧
が降下するため当該状態を検出でき、また、作業台１２
上に載せたワークにタングステン電極２２が溶着しノで
しまった時には電圧が上昇しないため当該状態を検出で
きる。

また、上記の充電回路にはアーク電流検出用のトランス
３９が設けられており、このアーク電流を検出回路４０
で検出することによりアークの発生を検出し、この検出
信号をＣＰＵ３０に入力する。すなわち、トランス３９
、検出回路４ＱＳＣＰＵ３０がアークの発生を検出する
アーク検出手段を構成している。

ＣＰＵ３０により制御されるソレノイドドライバー４１
が設けられており、このドライバ・−／１．１によりタ
ングステン電極２２を駆動するソ１ツノイド２４、ボン
ベ１３から溶接へン１１へのアルゴンガス供給経路に設
けられた電磁弁ソ１ツノイド４２、顕微鏡１５のシャッ
ター機構を駆動するソレノイド４３を駆動する。すなわ
ち、ＣＰＵ３０、ソレノイドドライバー４１、ソ１ツノ
イド２４がアーク検出手段からの信号によりアーク発生
後にタングステン電極をワークから離隔させる駆動手段
を構成している。

尚、フットスイッチ１４からの制御信号もＣＰＯ３０に
入力され、この入力に基づいて制御系のりセット等の各
種のマニコ、アル操作がなされる。

上記構成のアーク溶接機の作動を第４図に示すフローチ
ャートを参照して説明する。

まず、溶接機の主電源が投入されて回路が起動されると
、溶接機の備えられた全てのスイッチ、アクチエーター
及びバルブ類をオフにして初期状態とする（ステップＳ
ｌ）。

次いで、スイッチ３６をオンさせてコンデンサ３１を一
旦放電させた後（ステップＳ２）、スイッヂ３６をオフ
ざぜると共に充電用スイッチ３２をオンさせてコンデン
サ３１を充電する（ステップＳ３）。

次いで、電圧レベル検出回路３８からの信号に基づいて
タングステン電極２２がワークに溶着していないことを
確認するくステップＳ４）、　　この結果、ＩＥ極２２
の溶着が生じて（）まっているときには、スイッチ３２
をオフさせて充電用電力を切ると共に、スイッチ３６を
オンさせて一旦コンデンザ３１を放電さぜ（ステップＳ
５）、作業者がフットスイッチ１４によりリセットする
まで電極２２への電力供給系を待機状態とする（ステッ
プ一方、電極２２の溶着かないとぎには、作業者が操作
してタングステン電極２２の先端がワークに接触したか
を電圧レベル検出回路３８からの信号に基づいて判断し
、作業者により電極２２がワークの溶接しようとする箇
所に当てられるまで待機状態とする（ステップＳ７）。

次いで、タングステン電極２２の先端がワークに接触し
たときには、電磁弁ソレノイド４２をオンさせて溶接へ
ン１１へのアルゴンガスな供給すると共に、ソレノイド
４３をオンさせて顕微鏡１５の視野をシャッター機構に
より塞ぐ（ステップＳ８）、そｌノで、ソレノイド４３
の作動遅れを考慮して羅実にシャッターが閉じた状態と
するため、多少の遅延時間（本実施例では０６２秒）を
おき（ステップＳ９）、サイリスクスイッチ３４をオン
させてアークを発生させる（ステップ５１０）。

上記のようζこタングステン電極２２の接触に基づいて
顕微鏡１５の視野を基ぐのは続いて発生されるアークか
ら作業者の目を保護するためであり、このように視野を
寒いでも溶接位置は電極２２の接触位置に規定されてい
るので操作上の問題ζＪ、ない。

次いて、アーク電流検出回路４０の検出値に基づいて所
定時間（本実施例では２秒）以内にアークが発生したか
を判断しくステップ５ｌｌ）、この間にアークが発生し
ていないときには、電磁弁ソレノイド４２をオフさせて
アルゴンガスの供給を中止し、ソレノイド４３をオフさ
せて顕微鏡１５のシャッター機構を開かせ、サイリスク
スイッチ３４をオフさせてアーク電流の供給を中止しく
ステップＳ　１２　）　、スイッチ３６をオンさせてコ
ンデンサ３１を放電させて（ステップ５１３）、上記ス
テップＳ３゛から再実行する。

一方、所定時間以内にアークが発生したときには、ソレ
ノイド２４をオンさせてタングステン電極２２を引き込
ませ、ソレノイド４３をオフさせて顕微鏡１５のシャッ
タ・−機構を開かせ、サイリスタスイッチ３４をオフさ
せてアーク電流の供給を中止させる（ステップ５１４）
。すなわち、アーク電流検出回路４、Ｏの検出値を起動
タイミングとして、アーク発生後）早くソ１ツノイド２
４、をオンさせてタングステン電極２２をワ・−りから
離隔させ、アークによフて形成された溶接部にタングス
テン電極が溶着してしまわないようにしている。

そして、作業者が溶接ベン１１を引いてワークから離隔
さぜるに要する時間（本実施例では０゜４秒）の遅延を
もって（ステップ５１５）、ソ１ツノイド２４をオフさ
せてタングステン電極２２をスプリング２６により元の
位置に復帰させると共に、電磁弁ソレノイド４２をオフ
させてアルゴンガスの供給を申止しくステップＳ　１６
）、スイッチ３６をオンさせてコンデンサ３１を放電さ
せて（ステップ５１７）、上記ステップＳ３から再実行
する。

尚、本実施例ではソ１ツノイド２４てアーク発生後むこ
タングステン電極２２をワークから離隔させる駆動手段
を構成しているが、公知の他の手段を用いてもよい。ま
た、アーク検出手段もアーク電流からアーク発生を検出
するものの他、アークの発生を直接光学的に検出するも
の等公知の他の手段を用いてもよい。また、充電したコ
ンデンサ３１から電極２２へ電力を供給することにより
、アークの発生を短時間に抑えて小物部品たるワークの
損傷を防止Ｌ／ているが、定電圧源と電極２２との間に
ザイリスタ、トランジスタ等の電子的スイッチを設け、
このスイッチをＣＰＵで制御して短時間だけオンさせ、
アークの発生時間を制御するようζ４二１ノでもよい。

〈発明の効果〉 本発明によれば、アーク溶接機のタングステン電極をア
ーク発生徒にワークから自動的に離隔させるように１ノ
たため、ワークと電極との溶着な確実に回避して円滑で
能率的な溶接作業を実現することができる。特に、本発
明はアークによって形成される溶融池を極く小さなもの
とｂて小物部品の溶接を実現するアーク溶接機ここ適用
して効果が大きく、アーク発生後に溶接ペンをワークか
ら離隔させる作業を作業者の技能に頼らずとも行えるた
め、電極の溶着を回避［１１１て作業の能率を大幅に向
上させることができる。

溶接機の回路構成を示すブロック図、第４図は本発明の
一実施例に係るアーク溶接機の作用を説明する）ａ−チ
ャート、第５図（ａ、）は薬剤噴射用のノズルの斜視図
、第５図（ｂ）は薬剤噴射用のノズルの断面図、第６図
はタングステン電極の先端部を示す斜視図、第７図はタ
ングステン電極とワークとの溶着な説明する概念図であ
る。

ＩＪは溶接ペン、 ２２はタングステン電極、 ２４はソｌ／ノイド、 ３０はＣＰＵ、 ４０はア・−り電流検出回路、 ４．１はソ１ノ、ノイドドライバー Ｗはワークである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るアーク溶接機の溶接ペ
ンの構成を示す断面図、第２図は本発明の一実施例乙こ
係るアーク溶接機の全体構成を示す斜視図、第３図は本
発明の一実施例に係るアーク特許出願人　　　　凸版印
刷株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タングステン電極を用いてワークとの間にアークを発生
   させて溶接を行うアーク溶接機において、アークの発生
   を検出するアーク検出手段と、アーク検出手段からの信
   号によりアーク発生後にタングステン電極をワークから
   離隔させる駆動手段とを備えたことを特徴とするアーク
   溶接機。