JPH0475780A - 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」−の利用分野〉 本発明はタングステン電極どワ・−りとの間に自動的に
アークを発生させて溶接を行・うアーク溶接機に関１八
特に、タングステン電極がワークに溶着して１ノよった
ときに、これに対処する手段を有〈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（ａ）及び（ｂ）に示す薬剤噴射用のノ
ズルｌは外径及び高さが数＋ｎｍ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１ノたオリ
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１八　これらを溶接により朝み立てて
製作する必要がある。

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ｌ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３　ａ、を形成し、これ
をベース２に紐み付けるようにする必要がある。そして
、噴射用のノズルから噴射される薬剤には化学的にかな
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ここよるノズルの目
詰まり等を発生させてしまうため、ノズルｌをステンレ
ス化する必要がある。しかｂ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
半田付けや撞例けする場合には半田や蝋が薬剤と反応し
て（）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ベースとオリフィス
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。すなわぢ、従来のアーク溶接機は比較的
大物部品の溶接を対象と］ノで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にもちいると過
大なアークにより部品が破壊されてしまったり、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。

上記のような事情から、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．　５〜１．５ｍ＋ｎ、先端角１０度程
度）、小さなアーク電流によって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ｌへ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しまっていた。

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がら比較的短時間の内に冷えて固
まってｊノまうたぬ、アーク発生後に作業者が電極２２
をワ〜りＷから離隔ざぜるタイミングを逸すると、」−
記のような電極の溶着が頻繁に発生してしまっていた。

電極２２がワークＷに溶着してしまった状態では、吹の
溶接作業を進めることはできす、このため、電極２２に
供給する電力を蓄λることひ、無駄となるばかりか、電
極２２をワークＷから引ぎ離す修復作業を行う上で危険
であった。

本発明は上記従来の事情ζこ鑑みなされたもので、タン
グステン電極かり・−りに溶着１ノでしまったときに、
これに対処する手段を有したアーク溶接機を提供するこ
とを目的とする。

〈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、タングステン電極がワー
クに接触したことを検知して、当該タングステン電極と
ワークとの間に自動的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、タングステン電極とワークとの
溶着な検出する溶着検出手段と、タングステン電極とワ
ークとが溶若しでいるときにはタングステン電極への電
力供給系を待機状態とする保全手段とを備えたことを特
徴とする。

〈作用〉 本発明のア・−り溶接機は、タングステン電極とワーク
とが溶着しているときにはタングステン電極への電力供
給系を待機状態とすることここより、無駄な電力消費や
電極２２をワークＷから引き離す修復作業での危険を回
避することができる７尚、本発明は電極の溶着が生じ易
い小物部品の溶接に用いるアーク溶接機に適用（）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Ｌ／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アーク溶接機の外観構成を第１
図に示す。

本実施例のアーク溶接機はコントローラ１ｏを備えてお
り、このコントローラ１０によりｉｔ！ペン１１や作業
台１２への電流の供給、ボンベ１３から溶接ベシ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に接続されてぃ本
このように顕微鏡１５を愉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Ｉ５によフて溶接箇所を視認して作業を行う。

尚、１６は交流１ｏｏｖ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３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、チューブ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（）てアークを発生ざぜる。尚、２７はタン
グステン電極２２へはアーク電流を供給Ｕｓ　ソレノイ
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１−ｊ
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によフて先端側へ付勢されること
ｔこ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
いてアークを発生させると、これを後述する検出手段ζ
こより検知してソレノイド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との溶着を防止
している。

」−記したアーク溶接機の回路構成を第２図に示す。

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

３１はコンデンサであり、このコンデンサ３１はＣＰＵ
３Ｏで制御される充電用スイッチ３２を介ｉノて交流１
００Ｖ電源ζ・″、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’Ｆ制
御されるサイリスクスイッチ３４、電流制限抵抗３５を
介してタングステン電極２２に接続され、コンデンサ３
Ｉの他方の電極は作業台１２に接続されている。そして
、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ＣＰＵ３
０で制御される。

サイリスクスイッチ３４をバイパスして微少電流を流す
抵抗３７が設けられており、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ＣＰ　
［、Ｊ　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を接触ざぜた時には
一瞬電圧が降下するため当該状態を検出てき、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
着して（〕まった時には電圧が」−昇１ノないため当該
状態を検出できる。１″なわぢ、抵抗３７、電圧１ノベ
ル検出回路３８、ＣＰＵ３０がタングステン電極とワー
クとの溶着を検出する溶着検出手段を構成ｔノでいる。

また、上記したようにＣＰＵ３０で制御されるスイッチ
３２．３６がタングステン電極２２とワークとが溶着し
ているときにタングステン電極２２への電力供給系を待
機状態とする保全手段を構成している。

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、この検出信号な
ＣＰ　Ｕ　３０に入力する。

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、このドライバー４１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
から溶接ベン１１へのアルゴンガス供給経路に設けられ
た電磁弁ソレノイドｑ２、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。

尚、フットスイッチ１４、からの制御信号もＣＰＵ３０
に入力され５、　この入力に基づいて制御系のリセット
等の各種のマニュ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）、スイッチ３６をオフ
させ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１ノベル検出回路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（ステップＳ４）。この結果、電極２２の溶
着が生してしまっているときζこはスイッチ３２をオフ
させて充電用電力を切るると共にスイッチ３６をオンさ
せて一旦コンデンサ３１を放電さ＠（ステップＳ５）、
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Ｓ６
）。従って、作業者が溶着してしまった電極２２をワー
クから引き離す作業をしている間、比較的高電圧な充電
用電力は供給されない状態にあり、無駄な電力消費が防
止されると共に、当該作業を安全に行うことができる。

一方、電極２２の溶着かないときには、作業者が操作し
てタングステン電極２２の先端かり・−りに接触すたか
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）。

次いて、タングステン電極２２の先端かり・−りに接触
したとき乙こは、電磁弁ソレノイド４２をオンさせて溶
接ベン１１へのアルゴンガスな供給すると共に、ソ１ツ
メイド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・ツブＳ８）。そｌノて、ソＩツ
ノイト４３の作動遅れを考慮して確実ζこシャッターが
閉じた状態とするため、多少の遅延時間（本実施例では
０．　２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５
１０）。

上記のようにタングステン電極２２の接触に基づいて顕
微鏡１５の視野を寒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」二の問題はない。

次いで、アーク電流検出回路４０の検出値に基づいて所
定時開（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Ｓｉ　１）、この間にアークが発生
していないときには、電磁弁ソ１ツノイド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４．３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１ｔてアーク電流の供給を
中Ｘ）＝　ｔノ（ステップ５１２）、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、所定時間以内も：昌′−りが発生Ｌ／たとさには
、ソ１ツノイド２／１．をオンさせてタングステン電極
２２を引き込まぜ、ソＩツメイド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させる（ステ
ップ５１４）６すなわち、アーク電流検出回路４０の検
出値を起動タイミングとして、アーク発生後素早くソ１
ツノイド２４をオンさせてタングステン電極２２をワー
クから離隔させ、アークによって形成された溶接部にタ
ングステン電極が溶着（）で（）まねないようにしてい
る。

そして、作業者が溶接ベン１１を引いてワーイ７から超
隔させるに要する時間（本実施例ではＯ３４秒）の遅延
をもって（ステップ５１５）、ソレノイド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中止１ノ（ステップ５１６
）、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９．１７）、上記ステップＳ３から再実
行する。

」−記のように本実施例では、溶接部にダンゲステン電
極２２が溶着Ｉノてしまわないようにしているが、これ
によってもなお溶着が生じてしまった場合には、上述し
たステップＳ４〜ステツプＳ６の処理により不測の不具
合の発生を未然に防止している。

尚、上記実施例では充電したコンデンサ３１から電極２
２へ電力を供給することζこより、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しているが
、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ＣＰ　Ｕ
で制御して短時間だけオンさせることにより、アークの
発生時間を制御するようにしてもよい。

また、溶着検出手段も、ザイリスタスイッチをバイパス
して流す微少電流から溶着を検出するものの他、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。

〈発明の効果〉 本発明によれば、タングステン電極とワークとが溶着し
ているときにはタングステン電極への電力供給系を待機
状態とするようにしたため、無駄な電力消費を防止し、
電極２２をワークＷから引き離す修復作業での安全を確
保することができる。

【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全体構
成を示す斜視図、第２図は本発明の一実施例に係るアー
ク溶接機の回路構成を示すブロック図、第３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
の作用を説明するフローチャート、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。 １１は溶接ペン、 １４はフットスイッチ、 ２２はタングステン電極、 ３０はＣＰ　Ｕ。 ３１はコンデンサ、 ３２．３６はスイッチ、 ３３は充電用電源 ３７は抵抗、 ３８は電圧レベル検出回路、 Ｗはワークである。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. タングステン電極がワークに接触したことを検知して、
   当該タングステン電極とワークとの間に自動的にアーク
   を発生させて溶接を行うアーク溶接機において、タング
   ステン電極とワークとの溶着を検出する溶着検出手段と
   、タングステン電極とワークとが溶着しているときには
   タングステン電極への電力供給系を待機状態とする保全
   手段とを備えたことを特徴とするアーク溶接機。