JPS594229B2 - タングステン電極溶着防止制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、溶接中に発生するタングステン電極と溶着金
属あるいは母材開先面との溶着を未然に防止するための
タングステン電極溶着防止制御装置に関する。

ＴＩＧ溶接法は、アーク溶接方法の中ではスパ１０ ツ
タの発生が無く、ピーク外観が良好であることや溶接電
流、電圧、速度、溶加ワイヤ量を任意独立に設定可能で
あわ、また、近年、アーク電圧を検出してアーク長を一
定に保持するアーク長制御（ＡＶＣ制御）との組合せが
普及するなど、自動１５溶接方法として優れた特性を有
している。

ＴＩＧ自動溶接において、溶接中にタングステン電極と
溶着金属あるいは母材開先面との溶着が生じると、溶接
を中断させるとともに溶着したタングステン電極の開先
面からの除去及びタングス２０ チッが溶融した溶着金
属の除去、さらに溶接の再スタートのためのビード゛整
形等の繁雑な作業を要する。これらの作業には、グライ
ンダ加工やガウジング加工を要するが、溶接部がこれら
の工具を使用するのに狭すぎる場合や、作業に際して発
生２５する粉塵の処理に注意を要する溶接箇所の場合、
更にはビード手直し作業を皆無にするためには、溶着を
未然に防止することが必要となる。本発明は上記事情に
鑑みてなされたものであり、その目的は、ＴＩＧ自動溶
接装置において、溶接３０中のアーク電圧を検出し、ア
ーク電圧値が使用電流により定まる適正電圧値以下とな
つた時に溶接を停止するように制御することにより、Ｔ
ＩＧ自動溶接装置の誤動作や、何らかの外乱によつて発
生するタングステン電極と溶着金属あるいは母材３５開
先面との溶着を未然に防止することで、ＴＩＧ自動溶接
の無監視溶接化を一歩進めることができるタングステン
電極溶着防止制御装置を提供することである。

ＴＩＧ自動溶接における溶接条件パラメータとしては、
アーク電流、電圧及び溶加ワイヤ量等があるが、本発明
者が検討した結果、タングステン電極の溶着に関係する
パラメータはアーク電圧値であつた。

すなわち、ＡＶＣ制御が組み合されたＴＩＧ自動溶接装
置を用いて試験を行うと、５０〜１００アンペアの低い
溶接電流範囲では約９ボルトの適正アーク電圧値に対し
て、アーク電圧を約８．５ボルト以下に低下させると、
アークの電流電圧平衡特性から外れるために、ＡＶＣ制
御の効果で溶接トーチはＡＶＣ制御用スライダの上でハ
ンチングを始め、ハンチングが続くとタングステン電極
は溶融クレータと溶着する。

１００〜４００アンペアの高い電流範囲では１１〜１３
ボルトの適正電圧値に対してアーク電圧を約１０ボルト
以下に低下させると、同様にして溶接トーチのハンチン
グが起り、ハンチングが続くとタングステン電極は溶融
クレータと溶着する。

また、溶接トーチのハンチングが始まると、それにとも
なつてアーク電圧値はより大きく振れた。更に検討を加
え、１０ボルトの適正アーク電圧値より約１ボルト低い
９ボルトの電圧値となつた時に、溶接停止信号を発生す
る制御を行なつて、溶着再現試験を実施した結果、タン
グステン電極が溶融金属や開先面に異常に接近した場合
や、溶接トーチがハンチングを起した場合には瞬時に溶
接停止動作が実行され、タングステン電極と溶着金属ま
たは母材開先面との溶着が未然に防止されることを確認
した。

一般に、適正アーク電圧は使用電流によつて異なる。

これは同一アーク長であつても、電流が増大すればアー
ク電圧が上昇するためである。第１図にタングステン電
極と母材との間隔すなわちアーク長ケパラメータとした
アーク電圧とアーク電流との関係を示すが、ここで、ア
ーク長０ｍｍは計算によつて求めたものである。このア
ーク長０ｍｍに相当する曲線はアーク電圧をＶ、アーク
電流をＩとすると、Ｖ＝０．００３１１１１＋８．８２
７・・・・・・（１）なる直線に近似できる。

上述の関係を用いると、アーク電流を検出することによ
つて、適正電圧の設定を自動的に行なうことができる。

以下、本発明によるタングステン電極溶着防止制御装置
の一実施例について、図面にもとづいて説明する。

第２図に示すように、溶接電源１とタングステン電極２
とが接続され、また、溶接電源１と母材３とが電流検出
器４を介して接続される。

タングステン電極２と母材３との間に比較器５が接続さ
れ、電流検出器４は関数発生器６に接続され、関数発生
器６は比較器５に接続され、さらに、比較器５には出力
リレー７が接続される。また、第３図に示すシーケンス
制御回路に卦いて、常時開である溶接開始押釦スイツチ
８と直列に常時閉である溶接停止押釦スイツチ９が接続
され、さらに、溶接停止押釦スイツチ９と直列にリレー
１０が接続され、このリレー１０と並列にタイマー１１
が接続される。

また、溶接開始押釦スイツチ８と並列にリレー１０のＡ
接点１０ａと上記出力リレー７のＢ接点７ａとの直列回
路が接続され、また、Ｂ接点７ａと並列にタイマー１１
のオンデイレ一Ｂ接点１１ａが接続される。いま、溶接
開始押釦スイツチ８を押すと、リレー一１０が励磁虹れ
てリレー１０のＡ接点１０ａが閉じ、また、このときＢ
接点１１ａが閉じているのでリレー１０は自己保持され
、ここで溶接が開始される。

また、リレー１０が励磁されると同時にタイマー１１が
動作を開始し、タイマー１１のアンディレーＢ接点１１
ａはアーク発生後の一定時間後に開く。溶接が開始され
て、タングステン電極２と母材３の間にアークが発生す
るぎ、アークが発生すると比較器５の出力リレー７はオ
フ状態となわ、そのＢ接点７ａは閉じ、この接点を介し
てリレー１０の自己保持が続く。なお、タイマー１１は
、溶接開始時のアーク電圧の過渡的な変動によつて、比
較器５が動作して出力リレー７が励磁され、そのＢ接点
７ａが開いてリレー１０がオフとなつて溶接が停止岱れ
るのを溶接開始から一定時間防止するために設けられる
。いま、タングステン電極２と母材３との間にアークが
発生すると、このアーク電流を電流検出器４によつて検
出し、この電流値が関数発生器６に入力され、式（１）
の演算が行なわれて適正アーク電圧設定値ＶＲＯ，が出
力されてこれが比較器５に入力される。

比較器５に訃いて、タングステン電極２と母材３との間
のアーク電圧Ｖａとアーク電圧設定値Ｖ３８ｆとが比較
され、Ｖａ＞ＶＲ８ｆならば出力カレー７がオフ状態を
保つて第３図に示す回路によつて溶接が続行され、Ｖａ
＜ＶＲｅｆになると出力リレー７がオン状態となつて溶
接が停止される。例えば、アーク電流１が２００Ａの場
合、式（１）よりアーク電圧設定ＲＯｆは、ＶＲｅｆ＝
０．０３１１１×２００＋８．８２７＝９．４４９Ｍす
なわち、アーク電圧Ｖａが約９．５Ｖ以下になると比較
器５が動作し、出力リレー７がオン状態となつて溶接が
停止される。

以上説明したように、本発明によるタングステン電極溶
着防止制御装置においては、アーク電流を検出して、関
数発生器を用いてこのアーク電流に対する適正アーク電
圧を算出し、これを設定値として実際のアーク電圧と比
較して、実際のアーク電圧が設定電圧よりも小さくなる
と、溶接を停止するようにしたから、溶接条件を変更し
た場合でも、適正電圧値の設定力迫動的に行なえ、ＡＣ
Ｖ制御が組み合されたＴＩＣ自動溶接装置に訃いて、ア
ーク電圧低下によるハンチングによつて起るタングステ
ン電極と開先面との溶着を防止することができ、また、
ＡＶＣ制御が組み合されていないＴＩＧ自動溶接装置に
卦いても、本発明を用いるとタングステン電極と溶接部
の異常な接近を検出して溶接停止動作を実行でき、電極
と開先との溶着を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアーク電圧とアーク電流との関係を示すグラフ
、第２図は本発明の一実施例を示すプロツク図、第３図
は本発明の一実施例を示す回路図である。 ２・・・・・・タングステン電極、３・・・・・・母材
、４・・・・・・電流検出器、５・・・・・・比較器、
６・・・・・・関数発生器、７・・・・・・出力リレー
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ タングステン電極と被溶接材との間にアークを発生
   させて被溶接材を溶接するＴＩＧ自動溶接装置において
   、タングステン電極と被溶接材との間のアーク電圧を検
   出するアーク電圧検出部と、アーク電流を検出するアー
   ク電流検出部と、このアーク電流検出部からの信号に応
   じた適正なアーク電圧を所定の演算式により算出する演
   算部と、算出したアーク電圧を設定電圧として設定する
   電圧設定部と、上記検出されたアーク電圧と上記設定電
   圧とを比較して、アーク電圧が設定電圧よりも低い場合
   に溶接を停止するための信号を出力する比較部とを備え
   たことを特徴とするタングステン電極溶着防止制御装置
   。