JPH049096Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この考案はタングステンイナートガス溶接
（TIG溶接）の構造に係り、特に電極が移動する
ように構成した自動溶接装置に関する。

〈従来の技術及びその問題点〉 TIG溶接は高品質な溶接部が得られることか
ら、高級鋼やアルミニウム，チタンなどの非鉄金
属の溶接に広く使用されている。従来、溶加ワイ
ヤの溶融速度が遅く、溶着効率が悪いという欠点
があつたが、溶加ワイヤを通電加熱しながら溶接
を実施するホツトワイヤ方式のTIG溶接法の出現
によりこの欠点は解消され、その適用範囲はます
ます拡大される方向にある。

一方、省力化及び一定品質の溶接部を得るため
に溶接の自動化が進められており、溶接ロボツト
の開発も盛んに実施されている。TIG溶接の自動
化に関して、溶接方向が直線状の溶接であれば問
題はなく、例えば管の周溶接継手の自動TIG溶接
は広く普級し、実用化している。しかし、溶接の
途中で進行方向が変化する溶接に対してTIG溶接
を適用する場合は次のような問題点がある。一般
にTIG溶接の場合、第８図に示すようにタングス
テン電極２と溶加ワイヤ３の位置関係は、溶接進
行方向に対してタングステン電極２が前方、溶加
ワイヤ３が後方あるいはその逆というように溶接
方向に対し直線上に配置されている。このため第
９図に示すように溶接方向が途中で変化する場
合、進路変更点１２で装置そのものを方向転換す
るか、あるいは溶加ワイヤを方向転換しなければ
ならず、それらを回転させる制御装置系が必要と
なつてくる。

しかも、装置または添加ワイヤを方向転換して
いる間は溶接トーチは停止しており、アークを連
続して発生させているとビード外観を損なうだけ
でなく、高温割れなどの溶接欠陥が発生する可能
性がある。これを解決するためには溶加ワイヤの
供給を方向転換時に一但停止する方法があるが、
そのための制御装置が更に必要となる。また、方
向転換のための装置あるいは溶加ワイヤの回転時
にアークそのものを停止する方法もあるが、この
場合にもそのための制御装置が必要となり、か
つ、進路変更点が溶接終端始端部となることか
ら、クレータ割れなどの欠陥が発生する恐れがあ
る。

〈考案の目的〉 本考案の目的は、上記した従来技術の欠点をな
くし、自動TIG溶接において容易に方向転換がで
き、かつ、高品質な溶接部が得られるTIG溶接ト
ーチを提供することにある。

〈手段の概要〉 要するにこの考案は、供給するワイヤの軸心を
中心とする円周上に同ピツチ間隔に３個以上のタ
ングステン電極を対称に配置し、その電極のアー
ク形成と消滅を順次周方向に回転移動させる電流
供給手段を設けたことを特徴とする回転電極TIG
溶接装置である。

〈実施例１〉 本考案に係るTIG溶接トーチの一実施例につい
て、以下図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本考案に係るTIG溶接トーチを有した
TIG溶接装置にて溶接を実施している状況を示し
たものである。第１図において１は開先を設けた
被溶接物である。TIG溶接装置は３本のタングス
テン電極２，２′，２″を有しており、溶接トーチ
１０に支持固定されている。これら３本のタング
ステン電極の中央には図示していない送給ローラ
により、コンタクトチツプ４を介して溶加ワイヤ
３が送給されるようになつている。タングステン
電極と溶加ワイヤの位置関係を明確に示したのが
第２図である。タングステン電極２，２′，２″は
三角形を形成しており溶加ワイヤ３は３本の電極
の中央に供給されるようになつている。なお、そ
れぞれのタングステン電極２，２′，２″と溶加ワ
イヤ３の距離は約３mmであるが溶融池を一つにす
る目的からこの距離は１〜５mmの範囲が適正であ
る。タングステン電極２，２′，２″と被溶接物１
との間にはタングステン電極が陰極、被溶接物が
陽極となるようにアーク電源６が接続されてお
り、また溶加ワイヤ３と被溶接物１の間には溶加
ワイヤが陽極，タングステン電極が陰極となるよ
うにワイヤ電源７が接続されている。更にタング
ステン電極２，２′，２″が順番にアークを発生で
きるようにゲートターンオフサイリスタ（以下
GTOと記す）５，５′，５″を設けている。

以上、本考案にかゝるTIG溶接トーチの構成に
ついて述べてきたが、次に溶接時の電流制御につ
いて述べる。

第３図は、本装置による溶接時の電流波形を示
している。区間ａではGTO５だけがONの状態に
なつており、従つてタングステン電極２からだけ
アークが発生している。同様に区間ｂ，ｃではそ
れぞれGTO（ゲートターンオフサイリスタ）５
’，５”だけがONの状態であり、それぞれGTO
５′，５″に対応したタングステン電極２’，２”
からアークが発生する。すなわち、３本のタング
ステン電極に順番にアークが発生するような制御
を行つている。なお第３図では１つのタングステ
ン電極にアークが発生している間、他の電極に流
れる電流値が０になつているが、これは必ずしも
０になる必要はなく、アークの点火を容易にする
ため、若干の電流を流しておいても良い。また、
ワイヤ電流は常にアーク電流とは逆方向の電流で
ある。このため、アーク電流とワイヤ電流は反発
し、アークは外側に偏向する。これは例えば隅肉
溶接のように側壁への溶け込みが必要な場合には
効果的な現象であるが、ワイヤ電流が大きくなり
過ぎると３本の電極から順番に発生するアークで
１つの溶融池が得られなくなり、ビード外観を損
なうだけでなく、溶接欠陥の原因となり得る。ま
た、作業性が悪くなるという欠点もある。従つて
適正なワイヤ電流値が存在する。これは溶加ワイ
ヤ３とそれぞれのタングステン電極２，２’，
２”との距離にも関係するが、この装置で設定し
た３mmの距離で検討した結果、ワイヤ電流値はア
ーク電流値の1/3〜2/3が適正であつた。

以上のようにして３本のタングステン電極２，
２’，２”に順番にアークを発生させ、いかにも
アークが溶加ワイヤ３のまわりを回転しているよ
うな現象を起こすことにより、溶接進行方向に対
する電極の方向性をなくしている。このことから
第４図に示すような溶接線を有する被溶接物１の
溶接に際して、進路変更点１２では溶接方向を転
換する制御だけを行えば良く、装置あるいは溶加
ワイヤを方向転換する必要はない。従つて従来の
ように進路変更点１２で一坦速度を落とさず、ほ
とんど一定速度で溶接するため、滑らかなビード
が形成された。また、アークを順番に発生させる
ため、パルスアーク状になり、これによる効果も
発生する。すなわちパルスアークになり、しかも
アークが回転するように順番に発生するため、溶
融池が十分にかくはんされ、凝固組織の結晶粒が
微細化した。

なお、アーク電流を３本のタングステン電極に
順番に流すわけであるが、その周波数には適正範
囲が存在した。単に溶接が可能な範囲は数ヘルツ
から数百ヘルツまでと範囲は広いが、特に作業
性，ビード外観などから10ヘルツから100ヘルツ
の間が最も適正であつた。

本実施例においては、ワイヤ電流の方向をアー
ク電流の方向とは逆方向としたが、ビード巾を狭
くしたい場合にはワイヤ電流はアーク電流と同一
とすればよいことは当然である。

本考案の要点は、溶加ワイヤを中央にし、その
まわりをアークが回転、あるいはいかにも回転し
ているような現象を発生させることである。従つ
て、第５図に示すように４電極の構造にして３電
極の場合と同様にアークを順番に発生させるよう
な制御をすれば良い。この場合の特有の効果とし
ては次のようなものがある。３電極の場合には最
も頻度の高いと考えられる直角に方向転換した時
には進行方向に対する電極の位置関係が第６図に
示すように変化する。アークはそれぞれの電極に
順番に発生し溶融池が一つとなつているため、ほ
とんど影響はないが、若干ビード形状が変化す
る。しかし４電極の場合には方向転換後も進行方
向に対し全く同じ電極位置になるため、全く同じ
位置でアークが発生している。すなわち、方向性
が４電極の方が３電極よりも小さくなる。更に４
電極より多電極にすることも可能である。

〈考案の効果〉 本考案からなるTIG溶接トーチを使用した溶接
によれば溶接方向に対する電極の方向性がなくな
り、溶接線が直線的でない場合にも、装置あるい
は溶加ワイヤを方向転換する等の手段をとること
なしに溶接の方向転換が可能となりしかも連続し
た良好な溶接部が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案にかゝるTIG溶接装置の一実施
例を示す斜視図、第２図はその溶接トーチ部分を
下から見た底面図、第３図はそのアーク及びワイ
ヤ電流波形を示した図面、第４図はこの装置を使
用して溶接を実施した平板の平面図、第５図は４
電柱の場合の溶接トーチの底面図、第６図は本底
案になる溶接トーチについての方向転換による電
極の位置を示した底面図、Ａ，Ｂは３電極、Ｃ，
Ｄは４電極の場合を示す図面、第７図は通常の
TIG溶接における電極と溶加ワイヤの位置関係を
示す模式図、第８図は溶接方向が途中で変化する
開先をもつ平板の平面図である。 １……被溶接物、３……溶加ワイヤ、５，５，
５……ゲートターンオフサイリスタ、６……アー
ク電源、７……ワイヤ電源、１０……溶接トー
チ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 供給するワイヤの軸心を中心とする円周上に
   同ピツチ間隔に３個以上のタングステン電極を
   対称に配置し、その電極のアーク形成と削滅を
   順次周方向に回転移動させる電流供給手段を設
   けたことを特徴とする回転電極TIG溶接装置。 ２ 実用新案登録請求の範囲第１項記載の回転電
   極TIG溶接装置において、前記アーク電流の回
   転移動供給をゲートターンオフサイリスタによ
   りすることを特徴とする回転電極TIG溶接装
   置。 ３ 実用新案登録請求の範囲第１項または第２項
   記載の回転電極TIG溶接装置において、アーク
   形成と削滅動作を、アーク形成と小電流供給動
   作ににすることを特徴とする回転電極TIG溶接
   装置。 ４ 実用新案登録請求の範囲第１項乃至第３項の
   いずれかに記載の回転電極TIG溶接装置におい
   て、ワイヤ電流値はアーク電流値の1/3乃至2/3
   であることを特徴とする回転電極TIG溶接装
   置。