ＴＩＧ溶接装置
【課題】アークの発生方向にタングステン電極が振動することにり、アーク圧が制御できて高溶着、高速溶接可能な安定したＴＩＧ溶接装置である。
【解決手段】ホットワイヤＴＩＧアーク溶接において、タングステン電極（１）の先端を、１０Ｈｚ以上の周波数でアーク発生方向に振動させて溶接することを特徴とし、また、タングステン電極（２）を先端に取り付けたトーチボディー（１）の外側をブッシュ（３）で支えたトーチボディー（１）全体をアーク発生方向に振動させて溶接するものであり、トーチボディー（１）をカム軸（６）と連結させ、モータ（７）でカム軸（６）を回転させることにより、１０Ｈｚ以上の周波数でアーク発生方向に、タングステン電極（２）を振動させることを特徴とするＴＩＧ溶接装置である。
【解決手段】ホットワイヤＴＩＧアーク溶接において、タングステン電極（１）の先端を、１０Ｈｚ以上の周波数でアーク発生方向に振動させて溶接することを特徴とし、また、タングステン電極（２）を先端に取り付けたトーチボディー（１）の外側をブッシュ（３）で支えたトーチボディー（１）全体をアーク発生方向に振動させて溶接するものであり、トーチボディー（１）をカム軸（６）と連結させ、モータ（７）でカム軸（６）を回転させることにより、１０Ｈｚ以上の周波数でアーク発生方向に、タングステン電極（２）を振動させることを特徴とするＴＩＧ溶接装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＴＩＧ（ティグ）アーク溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、イナートガスアーク溶接は、溶接部およびその周囲を化学変化を起こさせないガス、例えばアルゴンで包み、空気を排除して溶接する方法であり、この溶接法はティグ溶接とミグ溶接とに分けられる。そして、ＴＩＧ（ティグ）溶接は、電極にほとんど消耗しないタングステン棒などが使用されている。
【０００３】
そして、ＴＩＧ溶接により、隅肉溶接、または、あまり厚くない板部材の突き合わせ溶接を高能率に行う場合、通常のＴＩＧトーチでアークを発生し、横から溶接ワイヤに通常加熱しながら溶着金属を高能率に形成する，ホットワイヤＴＩＧ溶接がしばしば用いられている。
【０００４】
しかし、ホットワイヤＴＩＧアーク溶接にするとワイヤ電流を高めることによって溶着速度は半ば無制限に高められるが、高速溶接で溶接するにはアークで母材を高速に溶融していくことが必要になる。
【０００５】
母材溶融能力を高めるにはアーク電流を高くすることが必要になるが、単にアーク電流を高くして溶接速度を増すと、アーク力が強くなるので、図６に示すように母材（Ｘ）を局部的に深く堀り込み、その後、溶融金属で埋めることが出きず、ビード（Ｙ）の下に長い連続した空洞（Ｚ）を形成する，いわゆるトンネルビードやビードが繋がらないハンピングビードになりやすくなるという欠点があった。
【０００６】
この欠陥ビードの防止対策としては、タングステン電極を溶接進行方向に直角方向に高速に揺動することが有効であることが知られている。具体的な装置としては、下記に示すタングステン電極を先端に取り付けたトーチの一部を支点としてタングステン電極を揺動させて溶接するＴＩＧ溶接装置がある。例えば、特許文献１のように。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２３９８７８号公報
【０００８】
しかし、このＴＩＧ溶接装置では、ホットワイヤ溶接法を用いて任意の溶着量を得ながら１．５ｍ／ｍｉｎなどの高速溶接を達成するためアーク電流を上げて溶接すると、アーク圧が強くなりトンネルビードやハンピングビードのような欠陥ビードが発生しやすいという欠点があった。
【０００９】
さらに、隅肉溶接で任意な脚長を得て１ｍ／ｍｉｎなどの高速溶接を行うとコーナ部の溶接不良が発生しやすいという欠点もあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、この発明は、これらの上記の各欠点を解決しようとする発明であって、具体的にはアークの発生方向にタングステン電極が振動することにり、アーク圧が制御できて高溶着、高速溶接可能な安定したＴＩＧ溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明による課題を解決するための手段としては、タングステン電極を取り付けたトーチボディーの一部が、ブッシュに添って揺動するＴＩＧ溶接装置であって、前記トーチボディーのカム軸と連結部で連結してカム軸をモータで回転することにより１０Ｈｚ以上の周波数で、アークの発生方向にタングステン電極を振動させることであり、さらに、ブラケットを傾斜させることにより、タングステン電極の振動幅を調整するＴＩＧ溶接装置を提供して解決しようとするものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によると、
１） タングステン電極（２）をアーク発生方向に振動させることによりアーク圧が可変できる。
２） また、タングステン電極位置に合わせアーク電流を可変することによりアーク圧制御ができる。
３） また、タングステン電極位置に合わせアーク電圧をサンプリングすることにより上下倣い制御ができる。
４） さらに、タングステン電極位置に合わせワイヤ送給量、ワイヤ加熱電流を制御することにより任意なビード形状が形成できる。
等の極めて有益なる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の一実施例を示す溶接トーチの断面図である。
【図２】この発明の一実施例を示す溶接トーチの正面図である。
【図３】この発明の一実施例を示す溶接トーチの側面図である。
【図４】この発明の一実施例を示すシステム構成を示す説明図である。
【図５】この発明の一実施例を示すシステム構成を示す説明図である。
【図６】トンネルビードを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明は、タングステン電極がアーク発生方向に振動することにより、高溶着、高速で安定したアーク溶接におけるＴＩＧ溶接方法およびその装置を提供するものであり、図１は、この発明の実施形態に係る溶接トーチ２０の主要構成部を示す断面図であり、図２は、その正面図であり、図３は、その側面図である。
【実施例】
【００１５】
この発明の第１の発明の一実施例を図１，図２そして図３に基づいて詳細に説明すると、 ホットワイヤＴＩＧアーク溶接装置において、タングステン電極（１）を先端に取り付けたトーチボディーを設け、該トーチボディーの外側をブッシュ（３）で支えると共に、該トーチボディーをカム軸（６）と連結させ、該カム軸をモータ（７）で回転を可変させて１０Ｈｚ以上の周波数でタングステン電極（１）をアーク発生方向に振動させることを特徴とするＴＩＧ溶接装置から構成される。
【００１６】
また、この発明は、タングステン電極（１）の振動周波数は、モータ（７）の回転数を可変することにより調整可能とするものである。
【００１７】
さらに、この発明は、図２に示すように、タングステン電極（１）の振動幅は、カム軸（６）とモータ（７）取り付け姿勢を変更することにより、上下振動幅を調整するものである。
【００１８】
また、この発明は、タングステン電極（１）の振動の上、下死点位置を検出するセンサ（Ｃ）を設け、該センサから得られた振動周期信号に基づいてタングステン電極（２）位置を求め、タングステン電極（２）振動位置と関連付けてアーク電流を制御するようにしたものである。
【００１９】
さらに、この発明は、図５に示すように、タングステン電極（１）の振動の上、下死点位置を検出するセンサ（Ｃ）を設け、該センサから得られた振動周期信号に基づいてタングステン電極（１）位置を求め、タングステン電極振動位置と関連付けて溶接ワイヤの送給量、ワイヤ加熱電流、アーク電流を制御するようにしたことを特徴とするＴＩＧ溶接装置である。
【００２０】
タングステン電極（１）の振動の上、下死点位置を検出するセンサ（Ｃ）を設け、該センサから得られた振動周期信号に基づいてタングステン電極（１）位置を求め、タングステン電極（１）振動位置と関連付けてアーク電圧をサンプリングして溶接中のトーチ位置を制御するようにしたものである。
【００２１】
さらに、この発明は、タングステン電極（１）の振動の上、下死点位置を検出するセンサ（Ｂ）を設け、該センサから得られた振動周期信号に基づいてタングステン電極位置を求め、タングステン電極振動位置と関連付けて溶接ワイヤの送給量、ワイヤ加熱電流を制御するようにしたＴＩＧ溶接方法である。
【００２２】
次に、この発明の装置について詳述すると、ホットワイヤＴＩＧ溶接装置において、タングステン電極（２）を先端に取り付けたトーチボディー（１）の外側をブッシュ（３）で支えたトーチボディー（１）全体をアーク発生方向に振動させて溶接するものであり、トーチボディー（１）をカム軸（６）と連結させ、モータ（７）でカム軸（６）を回転させることにより、１０Ｈｚ以上の周波数でアーク発生方向に、タングステン電極（２）を振動させることを特徴とするＴＩＧ溶接装置である。
【００２３】
尚、（４）は、溶接トーチ（（２０）の先端部付近に位置するトーチフレームであり、（５）は、カム軸（６）との連結部であり、（８）は、該カム軸（６）を覆うブラケット（１１）とハンドル（１０）とを連結するカップリング、（９）は、ブラケット内に位置する連結軸、（１２）は回転軸、（１３）は、固定ボルト、（２４）は、ＴＩＧアーク、（３１）は、母材、（３２）は、ビードである。
【００２４】
また、ブラケット（１１）を傾斜させることにより、タングステン電極（２）の振動幅を調整するものである。
【００２５】
尚、これら上記の方法および装置に用いる熱源は、母材溶融能力を高めるためアーク電流を用いているが、これに替えてレーザであってもよいものである。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
この発明は、ホットワイヤＴＩＧアーク溶接における溶接装置の技術を確立し、実施することにより、産業上利用できるものである。
【符号の説明】
【００２７】
１ トーチボディ
２ タングステン電極
３ ブッシュ
４ トーチフレーム
５ 連結部
６ カム軸
７ モータ
７ａ モータエンコーダ
８ カップリング
９ 連結軸
10 ハンドル
11 ブラケット
12 回転軸
13 固定ボルト
20 溶接トーチ
21 ＡＶＣユニット
22 溶接電源
23 制御装置
24 ＴＩＧアーク
31 母材
31 ビード
Ｃ センサー
Ｘ 下死点位置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ＴＩＧ（ティグ）アーク溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、イナートガスアーク溶接は、溶接部およびその周囲を化学変化を起こさせないガス、例えばアルゴンで包み、空気を排除して溶接する方法であり、この溶接法はティグ溶接とミグ溶接とに分けられる。そして、ＴＩＧ（ティグ）溶接は、電極にほとんど消耗しないタングステン棒などが使用されている。
【０００３】
そして、ＴＩＧ溶接により、隅肉溶接、または、あまり厚くない板部材の突き合わせ溶接を高能率に行う場合、通常のＴＩＧトーチでアークを発生し、横から溶接ワイヤに通常加熱しながら溶着金属を高能率に形成する，ホットワイヤＴＩＧ溶接がしばしば用いられている。
【０００４】
しかし、ホットワイヤＴＩＧアーク溶接にするとワイヤ電流を高めることによって溶着速度は半ば無制限に高められるが、高速溶接で溶接するにはアークで母材を高速に溶融していくことが必要になる。
【０００５】
母材溶融能力を高めるにはアーク電流を高くすることが必要になるが、単にアーク電流を高くして溶接速度を増すと、アーク力が強くなるので、図６に示すように母材（Ｘ）を局部的に深く堀り込み、その後、溶融金属で埋めることが出きず、ビード（Ｙ）の下に長い連続した空洞（Ｚ）を形成する，いわゆるトンネルビードやビードが繋がらないハンピングビードになりやすくなるという欠点があった。
【０００６】
この欠陥ビードの防止対策としては、タングステン電極を溶接進行方向に直角方向に高速に揺動することが有効であることが知られている。具体的な装置としては、下記に示すタングステン電極を先端に取り付けたトーチの一部を支点としてタングステン電極を揺動させて溶接するＴＩＧ溶接装置がある。例えば、特許文献１のように。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−２３９８７８号公報
【０００８】
しかし、このＴＩＧ溶接装置では、ホットワイヤ溶接法を用いて任意の溶着量を得ながら１．５ｍ／ｍｉｎなどの高速溶接を達成するためアーク電流を上げて溶接すると、アーク圧が強くなりトンネルビードやハンピングビードのような欠陥ビードが発生しやすいという欠点があった。
【０００９】
さらに、隅肉溶接で任意な脚長を得て１ｍ／ｍｉｎなどの高速溶接を行うとコーナ部の溶接不良が発生しやすいという欠点もあった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、この発明は、これらの上記の各欠点を解決しようとする発明であって、具体的にはアークの発生方向にタングステン電極が振動することにり、アーク圧が制御できて高溶着、高速溶接可能な安定したＴＩＧ溶接装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明による課題を解決するための手段としては、タングステン電極を取り付けたトーチボディーの一部が、ブッシュに添って揺動するＴＩＧ溶接装置であって、前記トーチボディーのカム軸と連結部で連結してカム軸をモータで回転することにより１０Ｈｚ以上の周波数で、アークの発生方向にタングステン電極を振動させることであり、さらに、ブラケットを傾斜させることにより、タングステン電極の振動幅を調整するＴＩＧ溶接装置を提供して解決しようとするものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によると、
１） タングステン電極（２）をアーク発生方向に振動させることによりアーク圧が可変できる。
２） また、タングステン電極位置に合わせアーク電流を可変することによりアーク圧制御ができる。
３） また、タングステン電極位置に合わせアーク電圧をサンプリングすることにより上下倣い制御ができる。
４） さらに、タングステン電極位置に合わせワイヤ送給量、ワイヤ加熱電流を制御することにより任意なビード形状が形成できる。
等の極めて有益なる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の一実施例を示す溶接トーチの断面図である。
【図２】この発明の一実施例を示す溶接トーチの正面図である。
【図３】この発明の一実施例を示す溶接トーチの側面図である。
【図４】この発明の一実施例を示すシステム構成を示す説明図である。
【図５】この発明の一実施例を示すシステム構成を示す説明図である。
【図６】トンネルビードを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明は、タングステン電極がアーク発生方向に振動することにより、高溶着、高速で安定したアーク溶接におけるＴＩＧ溶接方法およびその装置を提供するものであり、図１は、この発明の実施形態に係る溶接トーチ２０の主要構成部を示す断面図であり、図２は、その正面図であり、図３は、その側面図である。
【実施例】
【００１５】
この発明の第１の発明の一実施例を図１，図２そして図３に基づいて詳細に説明すると、 ホットワイヤＴＩＧアーク溶接装置において、タングステン電極（１）を先端に取り付けたトーチボディーを設け、該トーチボディーの外側をブッシュ（３）で支えると共に、該トーチボディーをカム軸（６）と連結させ、該カム軸をモータ（７）で回転を可変させて１０Ｈｚ以上の周波数でタングステン電極（１）をアーク発生方向に振動させることを特徴とするＴＩＧ溶接装置から構成される。
【００１６】
また、この発明は、タングステン電極（１）の振動周波数は、モータ（７）の回転数を可変することにより調整可能とするものである。
【００１７】
さらに、この発明は、図２に示すように、タングステン電極（１）の振動幅は、カム軸（６）とモータ（７）取り付け姿勢を変更することにより、上下振動幅を調整するものである。
【００１８】
また、この発明は、タングステン電極（１）の振動の上、下死点位置を検出するセンサ（Ｃ）を設け、該センサから得られた振動周期信号に基づいてタングステン電極（２）位置を求め、タングステン電極（２）振動位置と関連付けてアーク電流を制御するようにしたものである。
【００１９】
さらに、この発明は、図５に示すように、タングステン電極（１）の振動の上、下死点位置を検出するセンサ（Ｃ）を設け、該センサから得られた振動周期信号に基づいてタングステン電極（１）位置を求め、タングステン電極振動位置と関連付けて溶接ワイヤの送給量、ワイヤ加熱電流、アーク電流を制御するようにしたことを特徴とするＴＩＧ溶接装置である。
【００２０】
タングステン電極（１）の振動の上、下死点位置を検出するセンサ（Ｃ）を設け、該センサから得られた振動周期信号に基づいてタングステン電極（１）位置を求め、タングステン電極（１）振動位置と関連付けてアーク電圧をサンプリングして溶接中のトーチ位置を制御するようにしたものである。
【００２１】
さらに、この発明は、タングステン電極（１）の振動の上、下死点位置を検出するセンサ（Ｂ）を設け、該センサから得られた振動周期信号に基づいてタングステン電極位置を求め、タングステン電極振動位置と関連付けて溶接ワイヤの送給量、ワイヤ加熱電流を制御するようにしたＴＩＧ溶接方法である。
【００２２】
次に、この発明の装置について詳述すると、ホットワイヤＴＩＧ溶接装置において、タングステン電極（２）を先端に取り付けたトーチボディー（１）の外側をブッシュ（３）で支えたトーチボディー（１）全体をアーク発生方向に振動させて溶接するものであり、トーチボディー（１）をカム軸（６）と連結させ、モータ（７）でカム軸（６）を回転させることにより、１０Ｈｚ以上の周波数でアーク発生方向に、タングステン電極（２）を振動させることを特徴とするＴＩＧ溶接装置である。
【００２３】
尚、（４）は、溶接トーチ（（２０）の先端部付近に位置するトーチフレームであり、（５）は、カム軸（６）との連結部であり、（８）は、該カム軸（６）を覆うブラケット（１１）とハンドル（１０）とを連結するカップリング、（９）は、ブラケット内に位置する連結軸、（１２）は回転軸、（１３）は、固定ボルト、（２４）は、ＴＩＧアーク、（３１）は、母材、（３２）は、ビードである。
【００２４】
また、ブラケット（１１）を傾斜させることにより、タングステン電極（２）の振動幅を調整するものである。
【００２５】
尚、これら上記の方法および装置に用いる熱源は、母材溶融能力を高めるためアーク電流を用いているが、これに替えてレーザであってもよいものである。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
この発明は、ホットワイヤＴＩＧアーク溶接における溶接装置の技術を確立し、実施することにより、産業上利用できるものである。
【符号の説明】
【００２７】
１ トーチボディ
２ タングステン電極
３ ブッシュ
４ トーチフレーム
５ 連結部
６ カム軸
７ モータ
７ａ モータエンコーダ
８ カップリング
９ 連結軸
10 ハンドル
11 ブラケット
12 回転軸
13 固定ボルト
20 溶接トーチ
21 ＡＶＣユニット
22 溶接電源
23 制御装置
24 ＴＩＧアーク
31 母材
31 ビード
Ｃ センサー
Ｘ 下死点位置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホットワイヤＴＩＧアーク溶接装置において、タングステン電極を先端に取り付けたトーチボディーを設け、該トーチボディーの外側をブッシュで支えると共に、該トーチボディーをカム軸と連結させ、該カム軸をモータで回転を可変させて１０Ｈｚ以上の周波数でタングステン電極をアーク発生方向に振動させることを特徴とするＴＩＧ溶接装置。
【請求項２】
タングステン電極の振動の上、下死点位置を検出するセンサを設け、該センサから得られた振動周期信号に基づいてタングステン電極位置を求め、タングステン電極振動位置と関連付けて溶接ワイヤの送給量、ワイヤ加熱電流、アーク電流を制御するようにしたことを特徴とするＴＩＧ溶接装置。
【請求項１】
ホットワイヤＴＩＧアーク溶接装置において、タングステン電極を先端に取り付けたトーチボディーを設け、該トーチボディーの外側をブッシュで支えると共に、該トーチボディーをカム軸と連結させ、該カム軸をモータで回転を可変させて１０Ｈｚ以上の周波数でタングステン電極をアーク発生方向に振動させることを特徴とするＴＩＧ溶接装置。
【請求項２】
タングステン電極の振動の上、下死点位置を検出するセンサを設け、該センサから得られた振動周期信号に基づいてタングステン電極位置を求め、タングステン電極振動位置と関連付けて溶接ワイヤの送給量、ワイヤ加熱電流、アーク電流を制御するようにしたことを特徴とするＴＩＧ溶接装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２５３５３３（Ｐ２０１０−２５３５３３Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０９０２４（Ｐ２００９−１０９０２４）
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（３９１０１８６３９）バブ日立工業株式会社 (38)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２８日（２００９．４．２８）
【出願人】（３９１０１８６３９）バブ日立工業株式会社 (38)
【Ｆターム（参考）】
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