JP3294080B2 - 消耗電極ガスシールドアーク溶接装置 - Google Patents

消耗電極ガスシールドアーク溶接装置

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    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/32Accessories
    • B23K9/328Cleaning of weld torches, i.e. removing weld-spatter; Preventing weld-spatter, e.g. applying anti-adhesives

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  • Arc Welding Control (AREA)
  • Arc Welding In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は消耗電極ガスシール
ドアーク溶接装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、消耗電極ガスシールドアーク溶接
により溶接を施工するにあたっては、図5模式図に示
すように、被溶接材1に溶接電源2を接続するととも
に、溶接トーチ3を被溶接材1に対向させ、その先端の
チップ4から消耗電極式のワイヤ5を突出させてワイヤ
先端と被溶接材1との間にアーク6が発生するよう
にし、更に溶接台車又はロボットの支持アーム7に固
定された溶接トーチ3の基端に接続したコンジットケー
ブル8を通して、ワイヤリール9から送給モーター10
駆動の送給ローラー11でワイヤ5を送給するようにし
ている。
【0003】このような装置構成により、図示しない
ールドガス供給パイプからシールドガスをチップ4の周
辺に供給し、溶接電源2から被溶接材1及びチップ4に
電圧を印加すると、ワイヤ5の先端にはアーク6が発生
し、ワイヤ5先端は溶融して溶滴を形成する。この際
溶滴が被溶接材1側に移行する量だけ送給ローラー1
1を回転させてワイヤ5を一定速度で送給することで、
アーク6は安定してワイヤ5先端と被溶接材1の間
で発生することができ、例えばワイヤ径1.2mmのソ
リッドワイヤを使用して溶接電を200〜300アン
ペアとし、シールドガスに炭素ガス25 l/min を
供給した場合には、ワイヤ送給速度は30〜40 m
/min の一定送給となる。一方ワイヤ5の先端に形
成される溶滴が被溶接材1側へ移行する状況は図6
明図に示す通りとなり、すなわち図6(a)で溶滴23
が形成されはじめ、図6(b),図6(c)と溶滴23
が成長していき、このときシールドガスが炭酸ガスであ
るとアーク6は被溶接材1の表面と溶滴23の下との間
に発生するため、溶滴23はアーク力で押し上げられて
なかなか被溶接材1側へ移行することができず、溶滴
23の重量がアーク力に打ち勝つまで図6(c)のよう
な状態となり、図6(d)で移行する際には大粒の溶滴
23が飛行することとなる。そしてこのような大粒の溶
滴23飛行が被溶接材1の溶融池以外の個所へ向かう
とスパッターとなり、被溶接材1表面にはスパッター
それも大粒のスパッターが付着することとなり、その結
果スパッター除去作業に時間を要するばかりでなく、ワ
イヤ5からの溶着効率を低下してワイヤ5の消耗が大き
くなり、溶接効率も低下することになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
事情に鑑みて提案されたもので、スパッターの少ない溶
接が可能となり、ワイヤの消耗が減り経済的メリットが
あるとともに、スパッター除去作業が軽減され、ひい
ては溶接効率が向上する消耗電極ガスシールドアーク溶
接装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】そのために本発明の消耗
電極ガスシールドアーク溶接装置は、トーチ基部の先端
に可撓部材を介し取付けられたワイヤ供給ノズルと、上
記ワイヤ供給ノズルの対向側面に配設された1対の磁性
体鉄心と、上記磁性体鉄心の周りにそれぞれ配設された
1対の電磁コイルと、上記1対の電磁コイルに交互に直
流電圧を印加する電圧発生器と、上記電圧発生器の電圧
印加タイミングを溶接電源に伝えるタイミング回路とか
らなり、上記電磁コイルに磁場を発生させ上記磁性体鉄
心に引力を作用させることにより上記ワイヤ供給ノズル
を揺動させてワイヤのパルス的高速送給を行うととも
に、上記ワイヤのパルス的高速送給のタイミングに合わ
せて溶接電流を変えるようにしたことを特徴としてい
る。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明消耗電極ガスシールドア
ーク溶接装置の実施の形態を図面について説明すると、
図1は本発明の溶接装置の模式図、図2は同上における
溶接トーチの縦断面図、図3は本発明の溶接装置におけ
るワイヤのパルス的高速送給の要領を示す説明図、図4
は本発明の溶接装置における溶滴の移行状況を示す説明
図である。まず図1,図2において、符号 I〜IIは
図5と同一部材を示しており、溶接トーチ3のトーチ基
部12にはシールドガス供給パイプ13から送られる炭
酸ガスを噴出するシールドガス噴孔14が穿設されてお
り、このトーチ基部12の先端にスプリング15を介
してワイヤ供給ノズル16が取付けられるとともに、そ
の先に若干の間隔を存してチップ固定具17が配設さ
れ、そこに固定されたチップ4の先端からワイヤ5が突
出している。
【0007】また上記ワイヤ供給ノズル16の対向側面
に1対の磁性体鉄心18A,18Bがそれぞれ固定され
るとともに、この1対の磁性体鉄心18A,18Bの周
りに1対の電磁コイル19A,19Bがそれぞれ配設さ
れている。そしてこの1対の電磁コイル19A,19B
にそれぞれ直流電圧発生器20A,20Bが接続される
とともに、両直流電圧発生器20A,20Bには両者の
作動タイミングを調整する電圧発生調整器21が接続さ
れ、更にこの電圧発生調整器21には、ワイヤ5のパル
ス的高速送給に合わせパルス溶接電流の発生タイミング
を調整するタイミング回路22が接続され、その出力端
が溶接電源2に接続されている。
【0008】このような装置構成により、ワイヤ5のパ
ルス的高速送給にパルス溶接電流を重畳させて溶接する
要領を、図3及び図4を参照して説明すると、まず図3
において、直流電圧発生器20A,20Bから、電圧発
生調整器21で調整した電圧波形パターンA,Bの周期
で電磁コイル19A,19Bに、例えば0Vと24Vの
パルスパターンの直流電圧を印加する。この直流電圧の
印加により電磁コイル19A,19Bには電磁力が働
き、磁性体鉄心18A,18Bには電磁力が発生してい
るコイル側に引力が働くようになる。するとこの引力の
作用によりワイヤ供給ノズル16はスプリング15を中
心に電磁力が働いているコイル側に揺動され、その結果
溶接トーチ3先端のワイヤ5は一瞬のうちに飛び出る
ような現象を示す。
【0009】すなわち電圧波形パターンAの24Vが電
磁コイル19Aに印加された場合には、図3(A)のよ
うに、磁性体鉄心18Aに引力が発生してワイヤ供給ノ
ズル16は電磁コイル19Aの側に揺動された状態とな
り、ワイヤ5はワイヤ供給ノズル16とチップ固定具1
の間で屈曲した形になる。次いでこの状態から電磁
コイル19Aの印加電圧が0Vとなり、これと同時に電
磁コイル19Bに電圧波形パターンBの24Vが印加さ
れると、図3(B)のように、磁性体鉄心18Bの方に
引力が発生してワイヤ供給ノズル16は電磁コイル19
Bの方へ揺動される。この際図3(A)において屈曲
していたワイヤ5は、図3(C)のようにワイヤ供給ノ
ズル16とチップ固定具17の間で真直となり、前者
の状態で屈曲していた分l(エル)だけチップ4から飛
び出るように送給速度は一瞬だけ高速送給となり、更に
図3(B)の状態になると、今度はワイヤ5がチップ4
から引っ込むようになる。よって、このようなワイヤ送
給ノズル16の揺動作用を周期的に繰り返すことによっ
て、ワイヤ5はパルス的に高速送給されることとなる。
【0010】次に図4において、このワイヤ5のパルス
的高速送給の周期に合わせてパルス溶接電流を重畳させ
溶滴の短絡移行を行わせる状況について説明すると、図
4中の波形パターンvはパルス状のワイヤ送給速度を示
し、波形パターンA,Bは図3と同じ印加電圧を示し、
波形パターンIはパルス状の溶接電流を示しており、ワ
イヤ送給が高速送給される直前に溶接電流をピーク電流
からベース電流へと変化させ、更にワイヤ送給が高速送
給された直後に溶接電流をベース電流からピーク電流へ
と変化させ、この場合アーク6が急激に発生するのを抑
えるため徐々に増加させる。そして溶接電流は波形パタ
ーンIの周期Tを繰り返すことになり、この溶接電流の
タイミング制御はタイミング回路22で溶接電源2をコ
ントロールすることにより行われる。
【0011】このようなワイヤ5のパルス的高速送給と
パルス溶接電流の重畳により、図4(a)においては、
高い溶接電流により溶滴23が大きく成長し、次いで溶
接電流はベース電流へと変化するのでアーク6の力も
弱まり、その後図4(b)においては、ワイヤ5を高速
送給すると、溶滴23はアーク力の影響を受けることな
く円滑に被溶接材1側へ短絡移行し、図4(c)のよう
に確実な溶接が施される。更にその後図4(d)におい
ては、ワイヤ送給速度は一定となり、溶接電流も徐々に
ピーク電流へ移行して再び溶滴23が成長して大きくな
り、図4(e)では図4(b)と同じ作用が繰り返され
ることになる。かくしてワイヤ5のパルス的高速送給と
パルス溶接電流を重畳させることにより、スパッターの
発生要因となる溶滴23の移行を規則的かつ確実に被溶
接材1へ行うことができ、スパッター発生の少ないガス
シールドアーク溶接を施工することができる。
【0012】以下に実施例を説明すると、ワイヤ径1.
2mmのソリッドワイヤを用い、シールドガスに炭酸ガ
ス25 l/minを供給し、被溶接材−チップ間距離;
20mm, 溶接速度;30 cm/minとし、ワイヤ
送給速度;30〜40 m/min,パルスワイヤ送給
周期;50〜60Hz,ピーク溶接電流;500アンペ
ア,ベース溶接電流;50アンペアで溶接したところ、
スパッターのない良好な溶接が実施できた。
【0013】
【発明の効果】要するに本発明の消耗電極ガスシールド
アーク溶接装置によれば、トーチ基部の先端に可撓部材
を介し取付けられたワイヤ供給ノズルと、上記ワイヤ供
給ノズルの対向側面に配設された1対の磁性体鉄心と、
上記磁性体鉄心の周りにそれぞれ配設された1対の電磁
コイルと、上記1対の電磁コイルに交互に直流電圧を印
加する電圧発生器と、上記電圧発生器の電圧印加タイミ
ングを溶接電源に伝えるタイミング回路とからなり、上
記電磁コイルに磁場を発生させ上記磁性体鉄心に引力を
作用させることにより上記ワイヤ供給ノズルを揺動させ
てワイヤのパルス的高速送給を行うとともに、上記ワイ
ヤのパルス的高速送給のタイミングに合わせて溶接電流
を変えるようにしたことにより、スパッターの少ない溶
接が可能となり、ワイヤの消耗が減り経済的メリットが
あるとともに、スパッター除去作業が軽減され、ひいて
は溶接効率が向上する消耗電極ガスシールドアーク溶接
装置を得るから、本発明は産業上極めて有益なものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明消耗電極ガスシールドアーク溶接装置の
模式図である。
【図2】同上における溶接トーチの縦断面図である。
【図3】本発明消耗電極ガスシールドアーク溶接装置
おけるワイヤのパルス的高速送給の要領を示す説明図で
ある。
【図4】本発明消耗電極ガスシールドアーク溶接装置
おける溶滴の移行状況を示す説明図である。
【図5】従来の溶接装置を示す模式図である。
【図6】同上における溶滴の移行状況を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1 被溶接材 2 溶接電源 3 溶接トーチ 4 チップ 5 ワイヤ 6 アーク 7 支持アーム 8 コンジットケーブル 9 ワイヤリール 10 送給モーター 11 送給ローラー 12 トーチ基部 13 シールドガス供給パイプ 14 シールドガス噴孔 15 スプリング 16 ワイヤ供給ノズル 17 チップ固定具 18A,18B 磁性体鉄心 19A,19B 電磁コイル 20A,20B 直流電圧発生器 21 電圧発生調整器 22 タイミング回路 23 溶滴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23K 9/073 B23K 9/08 B23K 9/09 B23K 9/12 B23K 9/173

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トーチ基部の先端に可撓部材を介し取付
    けられたワイヤ供給ノズルと、上記ワイヤ供給ノズルの
    対向側面に配設された1対の磁性体鉄心と、上記磁性体
    鉄心の周りにそれぞれ配設された1対の電磁コイルと、
    上記1対の電磁コイルに交互に直流電圧を印加する電圧
    発生器と、上記電圧発生器の電圧印加タイミングを溶接
    電源に伝えるタイミング回路とからなり、上記電磁コイ
    ルに磁場を発生させ上記磁性体鉄心に引力を作用させる
    ことにより上記ワイヤ供給ノズルを揺動させてワイヤの
    パルス的高速送給を行うとともに、上記ワイヤのパルス
    的高速送給のタイミングに合わせて溶接電流を変えるよ
    うにしたことを特徴とする、消耗電極ガスシールドアー
    ク溶接装置。
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