JPS6012150B2 - 溶接方法および溶接装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、非消耗性電極を用いたＴＩＧ溶接と消耗性
電極を用いたＭＩＧ溶接とを同期させ、同一の被溶接物
上に実施する溶接方法とその溶接装置に関する。

従来、非消耗性電極による直流ＴＩＧ溶接法および直流
パルスＴに溶接法は、消耗性電極によるＭＩＧ溶接法を
はじめとする他の溶接法に〈らべて、アーク状態に独立
してワイヤ送給を制御できるという特徴を有する反面、
溶融効率（電力効率）が３０〜５０％と低く、また溶接
速度が遅い。

そのため、ＴＩＣ溶接法はもっぱら薄板溶接や特定の金
属の溶接などに使用されているに過ぎず、厚板溶接への
適用や前記のワイヤ独立制御という観点から最適と考え
られる自動熔接用への適用には、不十分な点が多い現状
である。この発明は、前記のような問題点に留意し、Ｔ
ＩＧ熔接において、非消耗電極と被溶接物間に発生する
アーク中に送給する溶接用ワイヤにも給電することによ
り、非消耗性電極からのアークと送給ワイヤからのアー
クを同期ごせたパルスアークを発生させるものであり、
溶融効率を大きくして溶接速度の向上を計るものであり
、つぎにこの発明を、その実施例を示した図面とともに
詳細に説明する。

まず、従来、実施されているパルスＴＩＣ溶接装置を示
した第１図について説明する。

同図において、１は３相全波整流回路と平滑回路で構成
された直流電源、２はタングステンあるいはトリウム入
りタングステンの非消耗性電極、３は被溶接物、４は溶
接用送給ワイヤ、５は送給ワイヤ４の送給用ローラ、６
は半導体素子などによるスイッチ回路、７は抵抗器など
による限流素子であり、直流電源１と溶接ギャップとの
接続回路に、スイッチ回路と限流素子７とが直列援線さ
れ、直流電源１の出力が、スイッチ回路６でスイッチン
グされ、また限流素子７によって限流された電流の値が
定まり、この定電流性のパルス電流が溶接ギャップに供
給される。そして、スイッチ回路６は「パルス発振回路
８および駆動回路９により設定されたパルス幅および周
期に従ってスイッチングされる。そのスイッチングによ
る溶接パルス電流波形を第２図に示す。第３図はこの発
明の溶接方法を示し、第４図および第５図は、この溶接
方法を実施するための溶接装置および動作原理を示す。

前記のように、ＴＩＣ熔接法は、電力効率が悪く溶接速
度が遅いために、送給ワイヤにも給電しＴＩＧ−ＭＩＧ
同時熔接法を行なうと、著しく溶接速度の向上がみられ
る。

しかし、この方法は、直流ＴＩＧと直流ＭＩＧであれば
薄板溶接などの低電流溶接には適用しがたく、またショ
ートアークの発生により溶け込み不足あるいはアークの
不安定が生じる。そこで「 この発明は、定電流性のパ
ルス電力を非消耗性電極に供給し、また送給ワイヤに定
電圧性のパルス電力を供給し、第３図に示すように、そ
れぞれ同期させて熔接するパルスＭに−Ｔに溶接法であ
る。

なお、第３図は、溶接ギャップ電流波形を示し、斜線部
は、定電圧性電源による送給ワイヤを流れる電流であり
、白抜き部は、定電流性電源による非消耗性電極を流れ
る電流である。したがって、この発明の溶嬢方法による
と、従来のＴＩＧ熔接法より格段に速い溶接速度を呈す
ることは元より、薄板熔接などの低電流溶接においても
十分な溶け込みを得るとともに、スプレーアークの発生
により安定した溶接が実施できる。さらに、前記溶接は
パルス溶接であるため、溶融効率を高めるとともに、電
磁的ピンチ力が格段に大きくなり、この結果、磁気吹き
あるいはアークの干渉が防止でき、アーク集中できる。
また、厚板熔接への適用も可能であり、さらに、自動熔
接用電源として幅広い用途が挙げられる。つぎに「 こ
の発明を実施するための溶接装置について説明する。

同装置は、第４図に示すように、第１および第２の直流
電源１０および１１を備え「第１の直流電源量０の一方
の出力端子は、第２の直流電源を軍からの流れ込みを阻
止する第１の逆流阻止回路１２を介して非消耗性電極１
３に接続され、他方の出力端子は、トランジスタやＳＣ
Ｒなどの半導体による第１のスイッチ回路亀４と抵抗な
どによる第１の限流素子１５を介して被熔接物１６に穣
銃されている。

また、第２の直流電源１８の一方の出力端子は、第１の
直流電源１０からの流れ込みを阻止する第２の逆流阻止
回路１７を介して送給ワイヤ１８に接続され、他方の出
力端子は、被溶援物１６に接続され、両出力端子間に、
半導体による第２のスイッチ回路８９と抵抗による第２
の限流素子２０が直列接続されて構成された短絡回路が
接続されている。ここで「前記逆流阻止回路１２，１７
は、各電源１亀，亀０からの電流の流れ込みを阻止する
とともに、パルス発生時のスイッチング波形を単極性に
保つ機能をもたせている。

すなわち、送給ワイヤ１８の供給機構のトラブルなどに
より送給ワイヤ奪８と非消耗性電極翼３とが接触した場
合における直流電源軍１，１０相互の電流流れ込みを逆
流阻止回路１２，１７により阻止しており、さらに「
スイッチングによるパルス発生時には、回路のィンダク
タンス等によるパルス波形の乱れ、特にパルスＯＦＦ時
に交流振動が生じ「単極性とならす、非消耗性電極１３
を劣化させてしまう不都合が生じるが、逆流阻止回路亀
２，１ＴＩこより単極性を確保している。そして、それ
ぞれのスイッチ回路１４および１９は、パルス発振回路
２８と駆動回路２２および符号反転回路２３により設定
されたパルス幅ｔ，および周期Ｔに従ってスイッチング
する。

そして、駆動回路２２の出力信号Ｖｐは、第１のスイッ
チ回路１４に直接入力し、符号反転回路２３により反転
された反転信号Ｖｊがト第２のスイッチ回路１９に入力
している。なお、両者を入れ換えても動作原理は同じで
あることは言うまでもない。また「送給ワイヤ１８は送
給用ローラ２４により送給される。そして「動作原理は
第５図に示す通りであり、同図ａは駆動回路２２の出力
信号Ｖｐであり、ｂは符号反転回路２３の反転信号Ｖｉ
であり、ｃは第１のスイッチ回路１４のスイッチ動作Ｏ
Ｎ−ＯＦＦを示し「 ｄは第２のスイッチ回路１９のス
イッチ動作ＯＮ−ＯＦＦを示すものである。ここで、第
１のスイッチ回路１４がＯＮ時には、非消耗性電極１３
と被溶接物１６との溶接ギャップに定電流性のアークが
発生し、また第２のスイッチ回路１９がＯＦＦ時に送給
ワイヤ１８と被溶接物９６間に定電圧性のアークが発生
する。ｅおよびｆは、それぞれの電流波形を示し、ｇは
両者の合成した溶接ギャップ電流波形である。なお、前
記実施例では、非消耗性電極１３と消耗性電極の送給ワ
イヤ１８との極性を同一としているが、これを逆にする
ことも可能である。

すなわち、非消耗性電極１３は電極消耗の関係から正極
性であるが、消耗性電極は被溶接機によっては逆極性に
する必要がある場合がある。以上のように、この発明の
溶接方法およびその実施するための溶接装置によると、
効率の高いパルス入熱を与えると共に、送給ワイヤおよ
び被溶接物の熔融速度を格段に向上することができ、ま
た十分な溶け込みを得るために厚板熔接への適用や、パ
ルス溶接と送給ワイヤを独立して制御できるという特徴
から、全姿勢溶接用および自動溶接用として幅広い用途
を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はＴＩＧ熔接装置のブロック図、第２図は第１図
のパルス電流波形図、第３図以下の図面は、この発明の
実施例を示し、第３図は溶接電流波形図、第４図は溶接
装置のブロック図、第５図は動作原理図であり、ａは駆
動回路の出力信号、ｂは符号反転回路の反転信号、ｃお
よびｄはそれぞれ第１および第２のスイッチ回路の動作
図、ｅおよびｆはそれぞれ第１および第２の直流電源に
よる電流波形図、ｇはｅ、ｆを合成した溶接ギャップ電
流波形図である。 １０，１１・…・・直流電源、１２，１７・・・・・・
逆流阻止回路、１３……非消耗性電極、１４，１９・・
・…スイッチ回路、１５，２０・・・・・・限流素子、
１６・・・・・・被溶接物、１８・・・・・・送給ワイ
ヤ「 ２１・・・・・・パルス発振回路、２２・・・・
・・駆動回路、２３……符号反転回路。 舞〆図 鰭Ｚ図 ※Ｊ図 欝々図 簾ふ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 直流定電流性電力を用いた非消耗性電極によるパル
   スＴＩＧ溶接と直流定電圧性電力を用いた消耗性電極に
   よるパルスＭＩＧ溶接をそれぞれ同期させて溶接を実施
   することを特徴とする溶接方法。 ２ 非消耗性電極と被溶接物間に溶接アークを発生させ
   る第１の直流電源と、前記第１の直流電源と溶接ギヤツ
   プとの接続回路に直列に接続された第１の限流素子と第
   １のスイツチ回路と第１の逆流阻止回路とを備えた装置
   と、消耗性電極と前記被溶接物間に溶接アークを発生さ
   せる第２の直流電源と、前記第２の直流電源と前記溶接
   ギヤツプとの接続回路に並列に接続された第２の限流素
   子と第２のスイツチ回路および直列に接続された第２の
   逆流阻止回路とを備えた装置と、前記第１および第２の
   スイツチ回路を交互に切り換えて駆動させるパルス発振
   回路と駆動回路と符号反転回路を備えた装置とで構成さ
   れたことを特徴とする溶接装置。