JPH0790364B2 - 消耗電極式ア−ク溶接方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は金属の消耗電極式アーク溶接に適用される消耗
電極式アーム溶接方法に関する。

〔従来の技術〕 従来の例である第４図は一つの溶接ワイヤを用いる消耗
電極式アーム溶接方法の代表例であるガスシールドアー
ク溶接方法を示すものであり、01は、溶接電源、025は
導管018によってシールドガス019を導き、溶接アーク02
2及び溶接金属023を大気から保護するためのシールドノ
ズル、025aは溶接ワイヤ010を溶接部へ導くためにその
中心に貫通孔が明けられ、かつ溶接電流を導く良導体の
ガイド、024は溶接ワイヤ010に給電し、かつ溶接ワイヤ
010を溶接部へ導くためのコンタクト・チップ、016はコ
イル状に巻かれたワイヤリール、017は溶接電源01の電
圧、又は電流を変化する調整器、021は被溶接物、026は
溶接ワイヤ010を送給するモータ、014、015は溶接ワイ
ヤ010の送給ローラから構成される。

第４図のように、一つのコンタクトチップ024から、一
つの溶接ワイヤ010を送給して溶接アーク022を発生させ
る方法で、ワンチップワンアーク方式であり、高速溶接
を行うときは溶接ワイヤ送給速度を大きくして、使用す
る溶接ワイヤ径に対して高電流、すなわち高電流密度で
溶接を行う必要があり、この結果、アーク力が大きくな
りアンダカットビードや不規則ビードが生じやすい。

さらに、溶着量を増加するために溶接ワイヤ送給速度を
大きくすると溶接アークが不安定になり、良好な溶接ビ
ードが形成できないのでシングル溶接アークでは溶接速
度の上限が低くなり、例えば、すみ肉溶接においてはφ
1.2mmの溶接ワイヤを使用すると溶接速度800〜900mm/mi
nが上限である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

消耗電極式アーク溶接においては、溶接速度を上げよう
とすると、単位長さ当りに必要な溶着金属量を確保する
ためには必然的に溶接ワイヤの送給量、すなわち溶接電
流の増加が必要であることや、溶接電流が増加するとア
ーク力が強くなり、溶接アーク直下の溶融部を深く掘下
げると共に溶融金属の流れが不規則になるもので、この
結果か高速溶接ではアンダカットビードや不規則ビード
が形成されるなどの問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために溶接トーチに取付
けた給電用コンタクトチップの断面に同一円周上に略等
間隔、かつ同心的に明けた溶接ワイヤ送給孔から溶接ワ
イヤ送給速度をパルス状に変化させ、かつ該パルス送給
に位相差を設けた溶接方法である。すなわち、溶接ワイ
ヤを送給して溶接する消耗電極式アーク溶接装置におい
て、複数の溶接ワイヤを送給する系と、断面に同一円周
上でほぼ等間隔、かつ同心的に複数の前記溶接ワイヤ送
給孔を明けた給電用コンタクトチップを一体化した溶接
トーチを介して溶接アーク空間に、複数の前記溶接ワイ
ヤを送給する系でパルス送給を行うとともに、該パルス
送給には各々の溶接ワイヤの送給に位相差を設けて溶接
することを特徴とする消耗電極式アーク溶接方法を提供
するものである。

〔作 用〕

本発明の消耗電極式アーク溶接方法は上記のような溶接
方法となるので、溶接ワイヤからなる電極を同一円周上
に略等間隔、かつ同心的に配置して溶接アークによる入
熱及びアーク力を分散させ、又、同一電源による並列ア
ークでは、各溶接ワイヤからなる電極に流れる電流は溶
接ワイヤ送給量に略比例することで、各電極の溶接アー
ク間に働く電磁力を小さくするため各溶接ワイヤからな
る電極をパルス送給し、更にパルス送給した電極に位相
差を設けて溶接することにより多量に発生するスパッタ
を抑制し、高速溶接時のアンダカットビードや不規則ビ
ードの形成を防止することが可能となるものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説
明する。第１図は本発明の一実施例に係る消耗電極式ア
ーク溶接装置を適用した溶接状態を示す斜視図、第２図
は本実施例に係る消耗電極式アーク溶接装置の溶接トー
チに組込まれたコンタクトチップの（ａ）図は斜視図、
同（ｂ）図は（ａ）図Ｄ−Ｄ′矢視の断面図、第３図は
本実施例に係るモータ速度位相制御の波形図例である。

本発明の実施例として、同一円周上に配置した３極の溶
接ワイヤを用いる方法を示したが、これに局限すること
なく中心に１個かつ同心円周上に３個、又はそれ以上の
溶接ワイヤが配置する方法も本発明の中に含まれるもの
である。

第１図において、１は溶接電源、２は溶接トーチで、以
下の各部から構成されている。

３は電気の良導体の管で、これにシールドガス19を導く
管18及び溶接電源１からのケーブルを接続するターミナ
ル20が取付けられている。４は電気絶縁物の管で、溶接
トーチ２を図示していない走行台車の支持金具に取付け
るためのものであり、管３及びシールドノズル５と管４
とは螺合している。この結果、シールドノズル５は溶接
電源１の＋極から電気的に絶縁されている。６は、溶接
ワイヤ10を導きターミナル20とコンタクトチップ７とを
電気的に接続するための管、８は管６とチップ７とを結
合するためのナットであり、ナット８と管６とは螺合し
ている。

以上の各部で構成された物の総称が溶接トーチ２であ
る。９はコンジットケーブルでモータ11、12、13とロー
ラ14、15でコイル状に巻かれたワイヤリール16を溶接ト
ーチ２に送給するときにこの中を溶接ワイヤ10が通過す
る。17は溶接電源１の電圧、又は電流の調整器、21は被
溶接物、22は溶接アーク、23は溶接金属、24はモータ1
1、12、13の回転速度、すなわち溶接ワイヤ10の送給速
度制御器である。第１図中でＡ、Ｂ、Ｃはモータ11、1
2、13及び制御器24が各々の記号同志で接続されている
ことを示すもので消耗電極式アーク溶接装置を構成す
る。

第２図には溶接トーチ２の内部において、３極の溶接ワ
イヤ10を同軸心方向に小孔Ｅを通して導き、かつターミ
ナル20を外周に取付けた電導管３を介して溶接ワイヤ10
に導電する管６とナットで前記３極の小孔Ｅを合致せし
めて一体的に取付けられたコンタクトチップ７であり、
この各小孔Ｅより溶接ワイヤ10を位相制御されたモータ
11、12、13により被溶接物21上面に送給されて溶接アー
ク22を発して溶接を行う溶接ワイヤ10の案内でもある。

第３図は制御器24からモータ11、12、13への出力信号
で、Hi、Li（ｉ＝１、２、３）は各モータの速度レベル
である。

Hiはハイレベル、Liはロウレベルを表す。T₁₁はモータ1
1のハイレベル期間、T₁₂はモータ12のハイレベル期間、
T₁₃はモータ13のハイレベル期間であり、T₁₁≒T₁₂≒T₁₃
である。又、T₁₁＋T₁₂＋T₁₃＝ＴでＴはパルス周期であ
る。

次に適用例を詳細に説明すると、３本の溶接ワイヤ10は
コイル状に巻かれたワイヤリール16からモータ11、12、
13とローラ14、15によってコンジットケーブル９の中を
通過して溶接トーチ２へ導かれ、管６及びコンタクトチ
ップ７を通過後に溶接アーク22へ至る。この３本の溶接
ワイヤは共に同一種類である必要はなく、溶接の施工に
応じて溶接ワイヤの種類、及び溶接ワイヤ径が選択され
る。

３個の溶接アーク22は溶接電源１から電力が供給され
る。第２図でも示すコンタクトチップ７には同一円周上
にほゞ等間隔に３個の小孔Ｅが明けられているために、
溶接アーク22は溶接ワイヤ10の先端と被溶接物21との間
にコンタクトチップ７に明けられた小孔Ｅと同じ配置で
発生する。

溶接ワイヤ10の送給速度が各電極とも同じであれば、各
電極に流れる溶接電流はほゞ同じになる。このとき各電
極に流れる電流の方向は同じであるから、各溶接アーク
は常に大きな力で中心方向に力を受ける。これが並列溶
接アークにおけるスパッタ発生の原因の一つになってい
る。

第３図に示すように各電極へ溶接ワイヤ10を送給するモ
ータ11、12、13の回転速度を変化すると、各電極へ流れ
る溶接電流もこれと同じ変化を生じている。このとき、
各モータのHi、Li（ｉ＝１〜３）レベルは、パルス送り
しないときの速度に、その平均速度がなるように選ばれ
る。前述の結果、一つの電極の溶接電流がハイレベルの
ときに他の二つはロウレベルにあるため、各電極のアー
ク相互に働く電磁力は平均的に見ると小さくなることか
ら電磁力に起因するスパッタが減少する。

次に、３個の複数溶接アークと同じ電流を単一溶接アー
クに流した場合とを比較すると、複数溶接アーク（実施
例では３個）の個々の溶接アークは単一溶接アークの電
流よりも小さいため、アーク力による溶融部の掘下げ、
及び溶融金属への作用が小さくなる。

又、電極配置を適宜選択すると３個の溶接アークはあた
かも大きな単一溶接アークと見なされる。この結果から
実質的な溶接アーク柱断面積の増加、及び溶融金属の撹
拌の減少により、高速溶接においてもアンダカットを生
じない規則的な溶接ビードが形成しやすくなる。このよ
うに単一溶接アークと複数溶接アークのアーク力を同一
電流で比較すると複数溶接アークの方が小さく、複数溶
接アークの方が単一溶接アークに比較してソフトな溶接
アークが形成されるため、高速溶接においては溶接欠陥
が生じない溶接ビードが得られる。

〔発明の効果〕

以上、具体的に説明したように本発明は1.5〜2m/minの
高速溶接においても不規則ビード、アンダカットビード
等の欠陥ビードが生じない。又、複数の溶接ワイヤを各
々にフレキシブルなコンジットケーブル中を送給できる
ため、ロボット溶接に要求される溶接トーチおよび溶接
ワイヤ送給機構をフレキシブルな構成にすることができ
るとともに、溶接ワイヤ送給にパルス位相制御を用いる
ことにより、並列溶接アークで発生するスパッタを減少
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消耗電極式アーク溶接
装置を適用した溶接状態を示す斜視図、第２図は本実施
例に係る消耗電極式アーク溶接装置の溶接トーチに組込
まれたコンタクトチップの（ａ）図は斜視図、同（ｂ）
図は（ａ）図Ｄ−Ｄ′矢視の断面図、第３図は本実施例
に係るモータ速度位相制御図例、第４図は従来の溶接状
態を示す斜視図である。 １……溶接電源、２……溶接トーチ、３……電導管、４
……電気絶縁管、５……シールドノズル、６……管、７
……コンタクトチップ、８……ナット、９……コンジッ
トケーブル、10……溶接ワイヤ、11、12、13……モー
タ、14、15……送給ローラ、16……ワイヤリール、17…
…電流調整器、18……導管、19……シールドガス、20…
…ターミナル、21……被溶接物、22……溶接アーク、23
……溶接金属、24……モータ速度制御器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶接ワイヤを送給して溶接する消耗電極式
   アーク溶接装置において、複数の溶接ワイヤを送給する
   系と、断面に同一円周上でほぼ等間隔、かつ同心的に複
   数の前記溶接ワイヤ送給孔を明けた給電用コンタクトチ
   ップを一体化した溶接トーチを介して溶接アーク空間
   に、複数の前記溶接ワイヤを送給する系でパルス送給を
   行うとともに、該パルス送給には各々の溶接ワイヤの送
   給に位相差を設けて溶接することを特徴とする消耗電極
   式アーク溶接方法。