JPS63126677A - ア−ク溶接装置 - 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】 （技術分野） 本発明はアーク溶接装置に係り、特に溶接ワイヤの溶接
電流給電前における予熱が効果的に行なわれ得、それに
よって溶接速度の向上や溶込み量の減少等が極めて有利
に且つ安定して図られ得るガスシールドアーク溶接装置
に関するものである。

（背景技術） 従来から、溶接トーチ先端から所定の速度で送出される
溶接ワイヤに溶接電流を給電して、該ワイヤと所定の母
材との間にアークを発生させると共に、かかる溶接トー
チ先端から母材の溶接個所に向かって、炭酸ガス（ＣＯ
ｚ）やアルゴン（Ａｒ）＋ＣＯ２の混合ガス等のシール
ドガスを噴出せしめて、そのようなシールドガスの被包
下において母材を溶接するようにしたガスシールドアー
ク溶接は、高い信頼性を有し、また操作が簡便であるこ
と等から広く用いられているが、特に近年においては、
その溶接速度向上の要求が、ますます強くなってきてい
る。

ところで、かかる溶接速度向上のための手段としては、
先ず、溶接電流、または溶接ワイヤにおけるトーチ先端
部に配された溶接電流給電用のチップからの突出し長さ
、若しくはそれらの双方を増大させることによって、溶
接電流による抵抗発熱にて予熱される溶接ワイヤの熱容
量を上げ、その溶着量を増大させることが考えられるが
、良く知られているように、溶接電流が太き（なると、
電磁アーク力が増大するために溶込み深さが増し、薄肉
の溶接物（母材）の場合には溶は落ちてしまうといった
問題が惹起されることとなるのであり、一方溶接ワイヤ
の突出し長さが長くなると、溶接作業中にワイヤに曲が
りが生じて、溶接ビードが蛇行し易くなると共に、アー
ク不安定を生じ易くなるために、溶接品質が悪くなると
いった問題が惹起されるのである。

そこで、他の手段として、かかる溶接ワイヤに対して予
熱電流を給電せしめて、該溶接ワイヤを溶接電流の給電
前に通電加熱（予熱）せしめることにより、溶接ワイヤ
の熱容量を上げ、その溶着量を増大させることが考えら
れる。

しかしながら、このような溶接ワイヤの予熱を行なうに
際しては、溶接トーチに送給される溶接ワイヤの送給速
度が、溶接トーチの動きやワイヤ送給系の乱れ、或いは
溶接の際に発生するスパッタの溶接トーチへの付着など
によってかなり頷繁に変動することから、予熱電流の大
きさの設定が難しく、特にワイヤの送出速度に対して予
熱電流が過大となった場合には、過大予熱によってワイ
ヤの溶断やトーチ内への溶着などの不具合が発生し、溶
接作業が中断されることとなるのである。

そして、特に過大な予熱電流の給電や溶接の際に発生す
るスパッタなどによって、溶接ワイヤのトーチ先端部に
対する溶着が発生し、その送出が行なわれなくなった場
合に、該トーチ内に送給される溶接ワイヤに予熱電流を
給電し続けると、それらの溶接ワイヤがトーチ内部に鋳
込まれてしまい、取れなくなってしまうといった問題を
も惹起されることとなる。

このように、溶接ワイヤに予熱電流を給電せしめること
により、溶接電流の給電前に予熱を行なうようにしたア
ーク溶接装置にあっては、効果的な予熱電流の制御が極
めて難しく、所期の目的とするところの溶接速度の向上
が有効に達成され得なかったのであり、それ故このよう
な手法は未だ実用段階に至っていないのが現状であった
。

（解決手段） ここにおいて、本発明は、上述の如き事情を背景として
為されたちのあって、その特徴とするところは、トーチ
先端から所定の速度で送出される溶接ワイヤに溶接電流
を給電して、該ワイヤと所定の母材との間にアークを発
生させると共に、前記トーチ先端から該母材の溶接個所
に向かってシールドガスを噴出せしめて、かかるシール
ドガスの被包下において前記アークにて母材を溶接する
ようにした、前述の如きガスシールドアーク溶接装置に
おいて、（ａ）前記溶接ワイヤに対する溶接電流の給電
に先立って、該溶接ワイヤに予熱電流を給電せしめるこ
とにより、該溶接ワイヤを通電加熱せしめる予熱電流給
電手段と、（ｂ）前記溶接ワイヤの送給速度を連続的に
検出するワイヤ送給速度検出手段と、（ｃ）該ワイヤ送
給速度検出手段にて検出されたワイヤ送給速度に応じて
、前記予熱電流給電手段にて溶接ワイヤに給電される予
熱電流を制御する予熱電流制御手段とを、設けたことに
ある。

（実施例） 以下、本発明を更に具体的に明らかにするために、本発
明の一実施例について、図面を参照しつつ、詳細に説明
することとする。

先ず、第１図には、本発明に従うガスシールドアーク溶
接装置の構造を示す概略図が示されている。この図にお
いて、１０は、アーク溶接トーチであって、該溶接トー
チ１０に対して、リール１２にて巻き取られた溶接ワイ
ヤ１４が、ワイヤ送給装置１６によって、予め設定され
た所定の速度をもって送給され、その先端部から連続的
に送出せしめられるようになっている。

詳細には、かかる溶接トーチ１０は、第２図に示されて
いるように、その先端部において、それぞれワイヤ送出
孔１８が軸心方向に貫設された基部２０と先端部２２と
が、同心的に且つ取り外し可能に螺合されることにより
構成された、溶接用給電チップ２４を備えている。

そして、この溶接用給電チップ２４の基部側には、ワイ
ヤ給送孔２６を有する略厚肉円筒形状の絶縁ブツシュ２
８と、同じくワイヤ給送孔３０を有する略厚肉円筒形状
の予熱用給電チップ３２とが、それぞれのワイヤ送出孔
乃至は給送孔１８．２６．３０が連通せしめられてなる
状態で、直列形態をもって順次配列、接続されている。

なお、ここで用いられる絶縁ブツシュ２８にあっては、
溶接の際に予熱された溶接ワイヤ或いはアークなどによ
って相当な熱及び熱衝撃を受けると共に、その給送孔２
６内を溶接ワイヤが連続的に給送されることとなり、優
れた耐熱性、耐熱衝撃性及び耐摩耗性が要求されるとこ
ろから、その形成材料としては、セラミックスの中でも
特にＳ　１　：Ｉ　Ｎ４を主成分とするものが好適に採
用されることとなる。

また、図示はされていないが、本実施例における溶接ト
ーチ１０にあっては、溶接用給電チップ２４のワイヤ送
出孔１８が、中心部から所定距離偏心した位置に貫設さ
れていることによって、絶縁ブツシュ２８のワイヤ給送
孔２６に対して所定距離偏心した状態で連通されており
、それによって該絶縁ブツシュ２８のワイヤ給送孔２６
内を経て給送される溶接ワイヤにおける、溶接用給電チ
ップ２４のワイヤ送出孔１８内周面に対する接触が、安
定して行なわれるようになっている。

一方、予熱用給電チップ３２は、導電性材料にて形成さ
れており、そのワイヤ給送孔３０が前記絶縁ブツシュ２
８のワイヤ給送孔２６と同心的に接続されている。また
、この予熱用給電チップ３２には、その基部側端部に対
して第一の給電スリーブ３４が螺合されている。この第
一の給電スリーブ３４は、図示されているように、成る
程度の長さをもってトーチ基部側に延びており、その内
孔３６が予熱用給電チップ３２のワイヤ給送孔３０に対
して直列に且つ同心的に接続されている。

さらに、この第一の給電スリーブ３４の基部側端部には
、トーチの後部本体を構成する厚肉円筒形状の筒体３８
が一体的に取り付けられている。

この筒体３８には、その外周面上に第一の電極端子４０
が設けられており、該第−の電極端子４０から入力され
る電流が、上記第一の給電スリーブ３４を通じて前記予
熱用給電チップ３２に導かれるようになっている。また
、その内孔４２が第一の給電スリーブ３４の内孔３６に
連通されていることによって、前記ワイヤ送給装置１６
にて溶接トーチ１０に送給される溶接ワイヤ１４が、該
筒体３８及び第一の給電スリーブ３４の内孔４２．３６
、更に予熱用給電チップ３２及び絶縁ブツシュ２８のワ
イヤ給送孔３０．２６を介して、溶接用給電チップ２４
に導かれ、そのワイヤ送出孔１８から連続的に送出せし
められるようになっているのである。

更にまた、第一の給電スリーブ３４の径方向外方には、
その全外周面を覆うように配された絶縁スリーブ４４を
介して、第二の給電スリーブ４６が同心的に配されてい
る。この第二の給電スリーブ４６は、その先端側端部が
、前記溶接用給電チップ２４の基部側端部に螺合されて
いると共に、その基部側の外周面上には、外周面に第二
の電極端子４８を備えた外筒５０が固着されており、該
外筒５０の第二の電極端子４８から入力される電流が、
該第二の給電スリーブ４６を通じて前記溶接用給電チッ
プ２４に導かれるようになっている。

一方、これら第二の給電スリーブ４６と外筒５０との間
には、円筒状の密閉空間５２が形成されていると共に、
かかる外筒５０の基部側には、ニップル５４が設けられ
ており、このニップル５４を通じて、該密閉空間５２内
に所定のシールドガスが供給されるようになっている。

また、かかる外筒５０の外周面には、絶縁物たるインシ
ュレータ５６を介して、取付筒体５８が止ねじ６０によ
って固着されており、更にこの取付筒体５８の先端部に
ノズル筒体６２が螺着されていることによって、外筒５
０の先端側部分及び前記第二の給電スリーブ４６の径方
向外方において、溶接用給電チップ２４の周囲にて開口
する筒状空間６４が形成されている。そして、外筒５０
の筒壁部先端には、前記密閉空間５２をこの筒状空間６
４に連通せしめる連通孔６６が、複数個設けられており
、それによって密閉空間５２内に供給されるシールドガ
スが、該連通孔６６及び筒状空間６４を介して、ノズル
筒体６２の先端部から、所定の溶接母材の溶接個所に向
かって噴出されるようになっているのである。なお、第
１図中、６８は、シールドガス通路の気密性を確保する
ための０−リングである。

そして、このような構造とされた溶接用トーチ１０にあ
っては、第１図及び第２図に示されているように、その
第一の電極端子４０と第二の電極端子４８とに対して予
熱電源７０が接続せしめられるのであり、それによって
トーチ内部を給送せしめられる溶接ワイヤエ４が、予熱
用給電チップ３２と溶接用給電チップ２４との間におい
て通電加熱（予熱）せしめられることとなる。

また、溶接用トーチ１０の第二の電掘端子４８と溶接母
材７４には、溶接電源７２が接続されており、それによ
って前記予熱された溶接ワイヤ１４が溶接用給電チップ
２４に接触されることによって溶接電流が給電されるこ
ととなり、以て該溶接用給電チップ２４から突出せしめ
られた溶接ワイヤ１４と溶接母材７４との間に発生され
るアークによって、前記筒状空間６４から噴出されるシ
ールドガスの被包下において母材７４の溶接が行なわれ
ることとなるのである。

ところで、ここにおいて、本実施例における溶接装置に
あっては、かかる溶接ワイヤ１４を予熱するための予熱
電源７０が、溶接トーチ１０に対して送給される溶接ワ
イヤ１４の送給速度に応じて制御せしめられるようにな
っている。

具体的には、第１図に示されているように、かかる溶接
装置にあっては、リール１２とワイヤ送給装置１６との
間において、ワイヤ１４の送給速度を連続的に検出する
、タコジェネレータなどの速度検出装置７６が設けられ
ており、該速度検出装置７６にて検出されたワイヤ送給
速度の信号が、予熱電源７０の電流量を制御する予熱電
流制御装置７８に人力されるようになっている。そして
、それによって溶接ワイヤ１４に給電される予熱電流の
大きさが、溶接トーチ１０に送給される溶接ワイヤの送
給速度に応じて制御せしめられるようになっているので
ある。

すなわち、かかる溶接装置を用いて母材７４に溶接を施
す際には、先ずワイヤ送給装置１６にて送給される溶接
ワイヤ１４の送給速度を設定し、そしてその溶接ワイヤ
１４に対して予熱電源７０から給電せしめられる予熱電
流量を、予熱電流制御装置７８にて、かかる送給速度に
適応した大きさに設定せしめることにより行なわれるこ
ととなるのであり、そしてその溶接作業に際して、予熱
電源７０にて給電される予熱電流が、ワイヤの送給速度
が低下した場合には予熱電流の大きさも低下される如く
、予熱電流制御装置７８にて連続的に制御せしめられる
こととなるのである。

なお、図示はされていないが、溶接電源７２にて給電せ
しめられる溶接電流の大きさにあっても、公知の如く、
溶接ワイヤ１４の送給速度などに応じて制御することが
望ましく、特に本実施例にあっては、予熱電流制御装置
７８にて制御される、予熱電源７０にて給電される予熱
電流の大きさに応じて制御せしめるようにすることも可
能である。

従って、上述の如き構造とされたアーク溶接装置にあっ
ては、溶接作業の際に、溶接トーチ１０の動きやワイヤ
送給系の乱れ、或いは溶接の際に発生するスパッタの溶
接トーチ１０への付着などによって、溶接トーチ１０か
ら送出される溶接ワイヤ１４の速度、即ち該溶接トーチ
１０に送給される溶接ワイヤ１４の送給速度に変動が生
じた際においても、該溶接ワイヤ１４に対して、その送
給速度に応じた大きさの予熱電流を給電せしめることが
可能となり、またその予熱電流の制御が極めて速やかに
行なわれ得るところから、過大な予熱電流の給電に起因
する溶接ワイヤ１４の溶断や溶接トーチ１０内への溶着
などの不具合が極めて有効に防止され得るのであり、そ
れによって溶接ワイヤ１４の溶接電流給電前における予
熱が効果的に行なわれ得ることとなるのである。

そして、かかる溶接ワイヤ１４の送給速度が、成る速度
以下に低下した場合には、溶接電流の給電を停止せしめ
るようにすることによって、過大な予熱電流の給電や溶
接の際に発生するスパッタなどによって、溶接ワイヤ１
４の溶接トーチ１０先端部に対する溶着が発生し、その
送出が行なわれな（なった場合においても、溶接ワイヤ
１４が溶接トーチ１０内部に鋳込まれることが有効に防
止され得ることとなるのである。

このように、本実施例における溶接装置にあっては、予
熱電流の制御が効果的に行なわれて、溶接ワイヤの予熱
が極めて有利に為され得るところから、所期の目的とす
るところの溶接速度の向上が有効に且つ安定して達成さ
れ得るのであり、実際の溶接作業に良好に供され得るの
である。

以上、本発明に従う構造とされたアーク溶接装置の一実
施例について詳述してきたが、これは文字通りの例示で
あって、本発明は、かかる具体例にのみ限定して解釈さ
れるものではない。

例えば、前記実施例における溶接装置において用いられ
ている溶接トーチ１０は、−具体例であって、本発明に
用いられる溶接トーチが、かかる具体例の構造によって
何等限定されるものではない。

また、速度検出装置７６にあっても、溶接トーチ１０に
送給される溶接ワイヤ１４の送給速度を連続的に検出し
得るものであればよく、その構造や配設位置は、特に限
定されるものでないことは勿論である。

その他、−々列挙はしないが、本発明は当業者の知識に
基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様にお
いて実施され得るものであり、そのような実施態様が本
発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、何れも本発明の
範囲内に含まれるものであることは、言うまでもないと
ころである。

（発明の効果） 従って、このような本発明に従う構造とされたアーク溶
接装置にあっては、溶接ワイヤに対して給電される予熱
電流が、該溶接ワイヤのトーチに対する送給速度の変動
に応じて極めて速やかに制御され得るのであり、それに
よってワイヤの過大予熱に起因する溶断や溶着などの障
害が有効に防止され得、ワイヤの溶接電流給電前におけ
る予熱を効果的に行なうことが可能となるのである。

そして、それによって溶接ワイヤの熱容量を上げ、その
溶着量を増大させることが可能となるのであり、溶接品
質の低下を招くことなく、溶接速度の向上が有利に且つ
安定して達成され得ることとなるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのアーク溶接装置の構
造を示す概略図であり、第２図はかかるアーク？容接装
置に用いられるｔ容接トーチの一具体例を示す縦断面図
である。 １０：？容接トーチ　　　１２：リール１４：溶接ワイ
ヤ　　　１６：ワイヤ送給装置１８：ワイヤ送出孔　　
２４；溶接用給電チップ３２：予熱用給電チップ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 トーチ先端から所定の速度で送出される溶接ワイヤに、
   溶接電流を給電して、該ワイヤと所定の母材との間にア
   ークを発生させると共に、前記トーチ先端から該母材の
   溶接個所に向かってシールドガスを噴出せしめて、かか
   るシールドガスの被包下において前記アークにて母材を
   溶接するようにしたガスシールドアーク溶接装置におい
   て、前記溶接ワイヤに対する溶接電流の給電に先立って
   、該溶接ワイヤに予熱電流を給電せしめることにより、
   該溶接ワイヤを通電加熱せしめる予熱電流給電手段と、 前記溶接ワイヤの送給速度を連続的に検出するワイヤ送
   給速度検出手段と、 該ワイヤ送給速度検出手段にて検出されたワイヤ送給速
   度に応じて、前記予熱電流給電手段にて溶接ワイヤに給
   電される予熱電流を制御する予熱電流制御手段と を設けたことを特徴とするアーク溶接装置。