JPS63220979A

JPS63220979A - Ｔｉｇ溶接方法

Info

Publication number: JPS63220979A
Application number: JP4991087A
Authority: JP
Inventors: Yukio Fujimura; 藤村　幸男
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1987-03-06
Filing date: 1987-03-06
Publication date: 1988-09-14
Also published as: JPH0372387B2

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】発明の技術分野本発明は、ＴＩＧ溶接方法に関し、特に溶接過程でタン
グステン製の電極のつき出し量を所定量に規制する手段
に係る。

従来技術ＴＩＧ溶接方法では、タングステン製の棒状電極が用い
られている。この棒状の電極は、本来、消耗しないはず
であるが、長時間使用すると、先端部分で丸い球面を形
成する。この結果、アーク電圧が変化し、溶着部の仕上
がりが不均一となる。

このため、自動ＴＩＧ溶接では、アーク電圧が測定され
、その電圧の変動に基づいて、スライドベースなどを移
動させることにより、ＴｔＧ溶接用トーチと溶接材料と
の相対的な距離を調整させることが行われている。しか
し、このような調整手段によると、アーク電圧の調整範
囲でしか対応が不可能であり、またその条件外になった
ときに、手動による電極交換が必要となる。

したがって、従来の技術によると、電極位置の調整およ
びその交換が自動的に行えないため、たとえ溶接用ロボ
ットが用いられたとしても、連続的な溶接の自動化に限
界があり、またその作業効率も悪い。

発明の目的したがって、本発明の目的は、Ｔ　Ｉ　ＧＲ接用トーチ
内の電極位置を自動的に修正し、長期の連続的な使用を
可能にして、自動溶接の効率を高めることである。

発明の解決手段そこで、本発明は、ＴＩＧ溶接用トーチ内で電極を進退
自在に支持し、クランプ手段によって固定するとともに
、溶接中に電極の消耗を検出して、消耗量がある許容値
を越えたとき、溶接をいったん中断し、電極を所定量だ
けつき出し、再びクランプ手段によって固定してから、
溶接を再開するようにしている。そして、このような電
極のクランプ、アンクランプ、消耗量の測定、電極のつ
き出し量の調整などは、溶接用ロボットや溶接機、およ
びそれらの制御装置によって自動的に行われる。

したがって、本発明によると、電極のつき出し量が常に
所定の範囲に維持できこの結果、安定なＴＩＧ溶接が可
能となり、また溶接棒のつき出し量の調整も自動的に行
われるため、一連の溶接作業が効率良く自動的に進めら
れる。

溶接装置の構成。

まず、第１図は、本発明の方法を実施するための溶接装
置ｌを示している。

この溶接装置１は、ＴＩＧ溶接用トー千２に溶接方向の
運動を与えるために、例えば直交座標型の溶接用ロボッ
ト３、上記ＴＩＧ溶接用トーチ２に電気的に接続され、
ＴＩＧ溶接用トーチ２の電極４と溶接材料５との間にア
ークを発生させるための溶接機６、溶接用ロボット３の
第１原点から離れた第２原点位置に設けられ、電極４を
所定の量だけつき出すための電極つき出し装置７、およ
び溶接ａ６からの信号を人力として溶接用ロボット３お
よび電極つき出し装置７の動きを制御するための制御装
置８によって組み立てられている。

次に、第２図および第３図は、上記ＴＩＧ溶接用トーチ
２の具体的な構成を示している。このＴＩＧ溶接用トー
チ２は、本体１０によって組み立てられており、その一
部の取り付は部１１によって溶接用ロボット３のアーム
９０部分に適切な傾きで取り付けられる。そして、この
本体ｌＯは、上下方向に丸断面の収納孔１２を形成して
おり、その上端および下端部分で、ねじ込みにより固定
されたガイド１３および先細りのノズル１４を備えてい
る。上記ガイド１３は、中空状であり、その長手方向中
心位置で押し出し部材１５を軸線方向に摺動自在に保持
し、その一端を外部に突出させ、抜は止め状態で収納し
ている。また、上記本体１０は、収納孔１２の内部で中
空状のアダプター１６、例えば２つ割り型のコレット爪
３０を有するホルダー１７およびタングステン類で棒状
の電極４を同心的に保持している。上記アダプター１６
は、ナンド１８によって収納孔１２の内部に固定されて
おり、収納孔１２に対するはまり合い部分で螺旋状の冷
却溝１９を形成しており、その各溝端部は、それぞれ冷
却液２０を通過させるために、本体１０側の通路２１．
２２を介し、入口ポート２３、出口ポート２４にそれぞ
れつながっている。また、上記ホルダー１７は、本体ｌ
Ｏ側の案内孔２５と交差する位置で、角断面状の傾斜貫
通孔２６を形成しており、この部分でクランプ手段とし
て同じ傾斜のクランプ片２７に対し、滑り対偶をなして
いる。なお、前記電極４は、クランプ片２７の移動方向
の細長孔２８の内部で交差し、後端部分で押し出し部材
１５に当たる関係にあり、また先端部分でホルダー１７
のコレット爪３０に保持された状態で、ノズル１４の開
口面から所定の量だけ突出している。このホルダー１７
の内部は、ナフ）１Ｂの連通孔３１、収納孔１２の上部
空間とともに、不活性ガス通路２９を形成しており、不
活性ガス３２の接続ボート３３に達しており、またコレ
ット爪３０の隙間から、ホルダー１７の先端孔３４を経
てノズル１４の内部に達している。

一方、上記クランプ片２７はクランプ原作手段として例
えばピストン３５のピストンロッド３６と一体的に形成
されている。このピストン３５は、本体１０の一部で形
成されたエアシリンダ３７の内部で電極４に対し交差す
る方向に摺動自在に保持されている。なお、このエアシ
リンダ３７の開口端は、栓３８によって閉じられている
。もちろん、このエアシリンダ３７の内部は、２つのポ
ート３９．４０により駆動用空気４５を出し入れできる
ようになっている。

次に、前記電極つき出し装置７は、第４図に示すように
、溶接用ロボット３の第１原点から離れた位置で、その
運動域内の第２原点の位置に設けられており、この実施
例によると、電極つき出し用の駆動源として、シリンダ
４１と、これのピストンロッド４２と対向する位置に設
けられた電極受け４３によって構成されている。これら
のシリンダ４工および電極受け４３は、いずれもフレー
ム４４などに位置決め状態で固定されている。

ＴＩＧ溶接方法制御装置８は、溶接材料５の溶接位置に応じて、予めＴ
ＩＧ溶接用トーチ２の姿勢制御および運動経路制御に必
要なデータを格納しており、これを順次読み出すことに
よって、溶接用ロボット３の運動をｘ−ｙ−ｚ軸毎に制
御していく。一方、溶接機６は、ＴＩＧ溶接用トー千２
の電極４と、溶接材料５との間に所定の溶接電圧をかけ
、それらの間でアークを発生させ、溶接材料５または溶
加材を溶融できる状態に調整される。

そこで、まず、溶接に当たり、ピストン３５が駆動用空
気４５の圧力を受けて、矢印Ａの方向に前進しているた
め、クランプ片２７は、ホルダー１７を下向きの方向に
押し付けている。この結果、コレット爪３０は、先端部
分で、先端孔３４の先細り内周面に接し、縮径方向に変
形して、電極４を適当な突出量でクランプ状態としてい
る。

溶接の初１…の段階で、溶接ｍ６は、電極４に適当な溶
接電圧を印加している。そこで、制御装置８は、溶接機
６から適切な溶接電圧を確認してから、溶接用ロボット
３を駆動し、ＴＩＧ？Ｐｊ接用トーチ接金トーチ２の第
１原点位置から溶接材料５の溶接位置まで案内する。こ
のとき、ＴＩＧ溶接用トーチ２は、溶接材料５の溶接面
に対し、適切な間隔をおいて対向する。このあと、制御
装置８は、溶接プログラムを実行し、予め記憶している
ＴＩＧ溶接用トーチ２の運動経路やその姿勢制御のデー
タに基づいて、ＴＩＧ溶接用トーチ２を溶接材料５の溶
接線に沿って移動させることにより、連続的に溶接を行
うとともに、常に溶接電圧すなわち電極４と溶接材料５
とのアーク電圧を継続的に測定していく。この間に、不
活性ガス３２は、接続ボート３３から連続的に送り込ま
れ、不活性ガス通路２９、つまり電極４とホルダー１７
との隙間、さらに先端孔３４およびノズル１４の内部を
通り、溶接位置に間断な（噴射される。このようにして
、溶接中に、溶接材料５の溶接位置が不活性ガス３２に
よって包囲されるため、溶接材料５の金属は、空気中の
酸素や窒素と化合せず、錆などの発生の恐れのない状態
で溶接される。

溶接の途中で、アーク電圧が所定の範囲よりも大きくな
ると、制御装置８は、電極４の先端部分の消耗と判断し
、溶接機６に溶接の中断主旨令を発生し、溶接を一時的
に中断してから、電極調整プログラムに移り、溶接用ロ
ボット３を駆動することにより、ＴＩＧ溶接用トー千２
を第２原点位置まで移動させ、次にピストン３５を矢印
Ｂの方向に後退させることにより、ホルダー１７をアン
クランプ方向に引き上げ、コレット爪３０を開くことに
よって、電極４をアンクランプ状態として電極４のつき
出し操作に備えた後、電極つき出し装置７を動作させる
。ＴＩＧ溶接用トーチ２が第２原点位置まで案内された
とき、ＴＩＧ溶接用トーチ２のノズル１４の開口面と電
極受け４３の対向面とは一定の距離をおいて対向してい
る。そこで、電極つき出し装置７は、制御装置８から動
作指令を受けた時点で、シリンダ４１を動作させ、その
ピストンロッド４２を進出させて、押し出し部材１５を
ガイド１３の内部に押し込むことにより、アンクランプ
状態の電極４を突出させ、その先端を電極受け４３に押
し当てる。この結果、電極４は、ノズル１４の開口面か
ら所定の量だけつき出ることになる。このようにして、
電極４のつき出し操作が完了した時点で、制御装置８は
、再びピストン３５を矢印Ａの方向に移動させて、電極
４をクランプ状態とし、これを確認してから、再び残り
の溶接プログラムを実行していくことになる。

発明の変形例上記実施例は、−例として溶接用ロボット３を直交座標
型としているが、ロボットの型式は、これに限らず、例
えば多関節型のものであってもよく、また３軸以上の制
御方式でもよい。また、電極４のクランプ手段や、電極
４のつき出しのための駆動源は、エアシリンダ３７やシ
リンダ４１に限らず、その他のアクチュエータであって
ももちろん良い。

また、電極４の送り量は、実施例のように、ノズル１４
と電極受け４３との間隔に限らず、比例制御によっても
実現できる。例えば、ＴＩＧ自動電圧調整装置が溶接機
６の内部に組み込まれているとき、その出力電圧は、比
例的なアナログ量のつき出し量に変換される。そして、
このアナログ量のつき出し信号は、例えば送りモータな
どの回転量に変換され、その回転量に応じて、送りねじ
機構などを用い、電極４をつき出し方向に移動させるよ
うにしてもよい。この場合、電極４の移動量は、直接出
力電圧と関係しているため、電極受け４３は、不必要と
なる。

さらに、上記ＴＩＧ溶接用トー千２は、電極４のアンク
ランプ状態で、外部から押圧力を取り入れて、電極４を
つき出している。しかし、このつき出しのための制御は
、シャープペンシルのノック方式のように、つき出し方
向の動きをカム機構によって変換し、１回の押し出し操
作で一定の量だけ押し出すような形式のものであっても
よい。

その場合の押し出し量は、ノック数によって規制できる
ことになる。もちろん、そのノックのための手段は、第
２原点などに取り付けられている必要はなく、本体１０
の上方部分に直接取り付けられていれば足りる。

発明の効果本発明では、溶接中に電極の消耗が溶接電圧の変化など
によって間接的に検出され、必要に応じ、その電極のつ
き出し量が駆動源によって自動的に調整されるため、電
極のつき出し量の人為的な調整が必要とされず、また連
続的な制御過程でも再現性のよい溶接が効率よく継続的
に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶接装置の側面図、第２図はＴＩＧ溶接用トー
チの平面図、第３図はＴ　Ｉ　Ｇ溶接用トーチの垂直断
面図、第４図は電極つき出し装置の側面図である。１・・溶接装置、２・・’ｒ　Ｉ　Ｇ溶接用トーチ、３
・・溶接用ロボット、４・・電極、５・・溶接材料、６
・・溶接機、７・・電極つき出し装置、８・・制御装置
、１０・・本体、１４・・ノズル、１５・・押し出し部
材、１７・・ホルダー、２９・・不活性ガス通路、３０
・・コレット爪、３７・・エアシリンダ、４１・・シリ
ンダ、４３・・電極受け。特　許　出　願　人　株式会社三協精機製作所代　　　
理　　　人　弁理士　中　川　國　男第２図第４図手続ネ甫正書（自発）昭和６２年８月２１日特許庁長官　　小　　川　　邦　　夫　　殿１、事件の
表示　　　　　　　　　　　　　　■コ昭和６２年特許
願第０４９９１０号２、発明の名称　　ＴＩＧ溶接方法３、補正をする者事件との関係　特許出願人住　所　　長野県諏訪郡下諏訪町５３２９番地名　称　
　（２２３）株式会社三協精機製作所代表者　　山　１
）六　− ４、代理人■１６０氏名　（８３７７）弁理土中用國男５、補正命令の日付　な　し６、補正の対象　　明細書の発明の詳細な説明の欄７、
補正の内容（１）明細書第５頁第５行の「２つ割り」を「２つ割り
または４つ割り」と訂正する。（２）明細書第９頁第９行ないし１０行の「溶接の途中
・・大きくなると、」を「溶接の途中で、電極の消耗に
よりアーク電圧が所定の範囲よりも大きくなると、ロボ
ットの位置を補正してアーク電圧を一定にする。

Claims

【特許請求の範囲】

ＴＩＧ溶接用トーチに電極を進退自在に支持し、クラン
プ手段で電極を固定して溶接を行い、溶接中に電極の消
耗が所定量になったことを検出して溶接を中断し、駆動
源により電極を定量つき出し、クランプ手段で電極をＴ
ＩＧ溶接用トーチに固定して溶接を再開するようにした
ことを特徴とするＴＩＧ溶接方法。