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JP3264741B2 - フィラワイヤ供給tig溶接装置 - Google Patents

フィラワイヤ供給tig溶接装置

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JP3264741B2
JP3264741B2 JP18820893A JP18820893A JP3264741B2 JP 3264741 B2 JP3264741 B2 JP 3264741B2 JP 18820893 A JP18820893 A JP 18820893A JP 18820893 A JP18820893 A JP 18820893A JP 3264741 B2 JP3264741 B2 JP 3264741B2
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JP
Japan
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filler wire
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arc
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power supply
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JPH0740045A (ja
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雅弘 角田
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はフィラワイヤ供給TIG
溶接装置に係り、特に、電源部やフィラワイヤ送給部の
起動及び停止等を制御する制御部の構成に関する。
【0002】
【従来の技術】図6に、従来より知られているフィラワ
イヤ供給TIG溶接装置の構成例を示す。この図から明
らかなように、本例の溶接装置は、TIGアーク電流を
供給する電源部1と、電源部1の出力端に接続されたア
ークパワーケーブル2及び溶接アースケーブル3と、ア
ークパワーケーブル2に接続されたTIGトーチ4と、
溶接アースケーブル3に接続された被溶接物である母材
5と、TIGトーチ4に保持されたタングステン電極6
と、溶接部(アーク7の発生部)に供給されるフィラワ
イヤ8と、フィラワイヤ8を送給するフィラワイヤ送給
部9と、送給部9によるフィラワイヤ8の送り量を制御
するワイヤ送り制御部10と、電源部1の起動/停止の
タイミングやTIGアーク電流量の制御、それにワイヤ
送り制御部10の起動/停止のタイミングやフィラワイ
ヤ8の送り量を制御する溶接制御部11とからなってい
る。
【0003】本例の溶接装置は、アークスタート時、母
材5とタングステン電極6との間に高電圧を印加してこ
れら両者間に火花放電を起こさせ、これに誘発されたア
ーク7を発生させて、溶接を行う。このとき、電源部1
より供給されたTIGアーク電流は、溶接アースケーブ
ル3、母材5、アーク7、タングステン電極6、TIG
トーチ4、アークパワーケーブル2という経路を流れ
る。
【0004】ところで、かかる構成の溶接装置において
は、アークスタート直前に母材5にフィラワイヤ8が接
触していると、母材5とフィラワイヤ8とが同電位にな
るため、母材5とタングステン電極6との間に印加した
高電圧による火花放電は、タングステン電極6と母材5
との間、又はタングステン電極6とフィラワイヤ8との
間のうち、距離が近い方に発生する。
【0005】通常のフィラワイヤ供給TIG溶接装置に
おいては、タングステン電極6から母材5までの距離よ
り、タングステン電極6からフィラワイヤ8までの距離
の方が大きく設定されるので、仮にアークスタート直前
に母材5にフィラワイヤ8が接触していたとしても、火
花放電及びそれに続くアークは、タングステン電極6と
母材5との間に発生し、タングステン電極6とフィラワ
イヤ8との間に発生することはない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ロボット等
に搭載されるこの種の溶接装置においては、TIGトー
チ4及びワイヤ送給部9を小型化するためにTIGトー
チ4とフィラワイヤ8とを接近させる必要があり、図7
に示すようにフィラワイヤ8をTIGトーチ4内に入
れ、タングステン電極6とフィラワイヤ8とを接近させ
た一体型のTIGトーチも提案されている。かかる一体
型のTIGトーチをもつ溶接装置では、タングステン電
極6からフィラワイヤ8までの距離が、タングステン電
極6から母材5までの距離よりも小さくなるため、フィ
ラワイヤ8が母材5に接触した状態で溶接制御部11内
に備えられたアークスタートスイッチを切り換えてアー
クスタートすると、タングステン電極6とフィラワイヤ
8との間に火花放電及びアークが発生する。その結果、
フィラワイヤ8が急激に加熱され、溶断されたフィラワ
イヤ8が細かく分断されて周囲に飛散し、母材5やタン
グステン電極6に付着するといった不都合を生じやす
い。飛散したフィラワイヤ8がタングステン電極6の先
端付近に付着すると、アークの挙動に悪影響を与え、溶
接部の品質を悪くする原因ともなる。なお、一体型のT
IGトーチをもつ溶接装置以外であっても、タングステ
ン電極6からフィラワイヤ8までの距離を小さくした溶
接装置においては、同様の不都合が発生する。
【0007】本発明は、かかる技術的課題を解決するた
めになされたものであって、その目的は、タングステン
電極とフィラワイヤとを接近して配置することができ、
かつ良好な溶接品質を得ることができるフィラワイヤ供
給TIG溶接装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は前記の目的を達
成するため、第1に、TIGアーク電流を供給する電源
部と、フィラワイヤを送給するフィラワイヤ送給部と、
これら電源部及びフィラワイヤ送給部を制御する制御部
とを備えたフィラワイヤ供給TIG溶接装置において、
前記フィラワイヤが母材に接触しているか否かを検出す
る接触検出回路を設け、アークスタート直前に前記フィ
ラワイヤが母材に接触しているときは、前記制御部によ
りアークスタートを中止するように前記電源部を制御す
る構成にした。
【0009】また第2に、前記と同様のフィラワイヤ供
給TIG溶接装置において、前記フィラワイヤが母材に
接触しているか否かを検出する接触検出回路を設け、ア
ークスタート直前にフィラワイヤが母材に接触している
ときは、前記フィラワイヤ送給部を逆転駆動してフィラ
ワイヤを母材から離し、しかる後にアークスタートする
ように前記電源部及びフィラワイヤ送給部を制御する構
成にした。
【0010】
【作用】フィラワイヤが母材に接触しているか否かは、
これらフィラワイヤと母材との間の電位差を測定するこ
とによって検出でき、フィラワイヤと母材とが同電位で
ある場合には両者が接触状態にあると判定でき、同電位
でなければ両者が非接触状態にあると判定できる。ま
た、電源部及びフィラワイヤ送給部の起動/停止、それ
にフィラワイヤの送り方向等は、接触検出回路からの信
号に応じて制御部の制御プログラムを切り換えることに
よって行うことができる。
【0011】アークスタート直前にフィラワイヤが母材
に接触していると判定されたとき、制御部によりアーク
スタートを中止するように電源部を制御すると、タング
ステン電極とフィラワイヤとの間に火花放電が発生する
のを防止できるので、フィラワイヤの溶断及び飛散に伴
う不都合の発生を未然に防止できる。また同様の場合
に、まずフィラワイヤ送給部を逆転駆動してフィラワイ
ヤを母材から離し、しかる後に電源部及びフィラワイヤ
送給部を起動してアークスタートするようにすると、タ
ングステン電極からフィラワイヤまでの距離よりもタン
グステン電極から母材までの距離が小さくなって、タン
グステン電極と母材との間に火花放電及びアークを正し
く発生させることができるので、フィラワイヤの溶断、
飛散が防止され、良好な溶接部を得ることができる。ま
たこのようにすると、フィラワイヤが母材に接触してい
るか否かに関係なく溶接作業を続行することができるの
で、作業性の低下を防止できる。
【0012】
【実施例】第1実施例に係るフィラワイヤ供給TIG溶
接装置を、図1〜図4に基づいて説明する。図1は本例
に係る溶接装置の構成図、図2は接触検出回路のブロッ
ク図、図3及び図4は本例に係る溶接装置の動作説明図
である。
【0013】図1において、20は接触検出回路を示
し、その他、前出の図6及び図7に示された装置と対応
する部分には、同一の符号が表示されている。すなわ
ち、本例のフィラワイヤ供給TIG溶接装置は、図6及
び図7に示された溶接装置に接触検出回路20を付設
し、母材とフィラワイヤとの接触状態の有無に応じてア
ークスタートを制御するようにしたことを特徴とする。
したがって、接触検出回路20以外の部分については、
重複を避けるため説明を省略する。
【0014】接触検出回路20は、母材5とフィラワイ
ヤ8との間の電位、すなわちワイヤ端子電圧Vwを検出
し、Vwが同電位である場合、すなわち母材5にフィラ
ワイヤ8が接触している場合には接触信号“L”を溶接
制御部11に入力し、Vwが同電位でない場合、すなわ
ち母材5からフィラワイヤ8が離れている場合には非接
触信号“H”を溶接制御部11に入力する。
【0015】図2に、接触検出回路20の一例を示す。
本例の接触検出回路20は、母材5にパルス状のTIG
アーク電流を印加する溶接装置に適するものであって、
サンプルホールド回路(S/H)21と、ゼロクロス信
号形成回路22と、参照電圧設定回路23と、比較回路
24とからなる。
【0016】サンプルホールド回路21は、ワイヤ端子
電圧Vwとゼロクロス信号形成回路22からの商用電源
電圧のゼロクロス信号を入力し、TIGアーク電流の非
通電期間のワイヤ端子電圧Vwをサンプルホールドす
る。該サンプルホールド回路21からの出力電圧値(V
w)は、フィラワイヤ8が母材5に接触している場合に
は母材5と同電位となり、フィラワイヤ8が母材5から
離れている場合には、母材5と同電位にはならない。参
照電圧設定回路23には、フィラワイヤ8が母材5に接
触している場合の出力電圧値以上で、フィラワイヤ8が
母材5から離れている場合の出力電圧値以下の基準電圧
Vrが設定されている。比較回路24は、この基準電圧
Vrと前記サンプルホールド回路21からの出力電圧値
Vwとを比較し、Vr>Vwである場合には例えばロー
レベルの接触信号“L”を出力し、Vr<Vwである場
合には例えばハイレベルの非接触信号“H”を出力す
る。
【0017】なお、ホットワイヤTIG溶接装置におい
ては、特願昭61−30649号の明細書に添付された
図面の第1図に記載されたワイヤ加熱電源制御回路に組
み込まれた接触検出回路を用いることもできる。
【0018】溶接制御部11は、接触信号“L”を受け
たとき、内蔵されたアークスタートスイッチを切り換え
て電源部1を停止し、装置全体を溶接中止状態にするこ
とができる。このようにすれば、タングステン電極6と
フィラワイヤ8との間に火花放電が発生するのを未然に
防止できるので、フィラワイヤ8の溶断及び飛散に伴う
不都合の発生を未然に防止できる。また溶接制御部11
は、接触信号“L”に応じて、ワイヤ送り制御部10を
介してワイヤ送給部9を逆転駆動し、フィラワイヤ8を
母材5から離した後に、電源部1を起動してアークスタ
ートするようにすることも可能である。このようにすれ
ば、フィラワイヤ8が母材5に接触しているか否かに関
係なく溶接作業を続行することができるので作業性の低
下が防止でき、かつタングステン電極と母材との間に火
花放電及びアークを正しく発生させることができるの
で、フィラワイヤの溶断、飛散を発生することがなく、
良好な品質の溶接部を得ることができる。
【0019】以下、上記のように構成されたフィラワイ
ヤ供給TIG溶接装置の動作を、図3及び図4に基づい
て説明する。
【0020】図3は、アークスタート直前にフィラワイ
ヤ8が母材5から離れている場合の動作説明図である。
この場合には、図3(a)の左側に示すように、ワイヤ
端子電圧Vwは0V以上の値になっている。かかる状態
が接触検出回路20によって検出された場合、溶接制御
部11は、図3(b)の左側に示すように、電源部1を
起動して母材5とタングステン電極6との間にTIGア
ーク電流を印加し、アークスタートする。次いで、溶接
制御部11は、図3(c)の左側に示すようにワイヤ送
り制御部10を介してワイヤ送給部9を起動し、溶接部
へのフィラワイヤ8の供給を開始する。これによって溶
接作業が開始される。溶接作業開始以降は、フィラワイ
ヤ8が母材5に接触するので、図3(a)の中間部に示
すようにワイヤ端子電圧Vwが0Vになる。溶接を終了
する際には、まず図3(c)の右側に示すように、ワイ
ヤ送給部9が停止される。これによってフィラワイヤ8
の先端部が母材5から離れ、図3(a)の右側に示すよ
うに、ワイヤ端子電圧Vwが0V以上の値になる。接触
検出回路20によってこれが検知されると、溶接制御部
11は電源部1を停止し、図3(b)の右側に示すよう
に、TIGアーク電流の印加を停止する。
【0021】図4は、アークスタート直前にフィラワイ
ヤ8が母材5に接触している場合の動作説明図である。
この場合には、図4(a)の左側に示すように、ワイヤ
端子電圧Vwは0Vになっている。かかる状態が接触検
出回路20によって検出された場合、溶接制御部11
は、電源部1を停止し、溶接作業を中止することもでき
るし、ワイヤ送給部9を逆転してフィラワイヤ8を母材
5から離し、しかる後に溶接作業を続行するようにする
こともできる。溶接作業を続行する場合には、図3
(c)の中央部に示すようにワイヤ送給部9を逆転駆動
し、母材5からフィラワイヤ8を離す。フィラワイヤ8
が母材5から所定量離れた段階でワイヤ送給部9を停止
する。これによって、図4(a)の中央部に示すよう
に、ワイヤ端子電圧Vwが0V以上の値になる。溶接制
御部11は、接触検出回路20からの信号によってこれ
を検知し、図4(b)の右側に示すようにアークスター
トする。次いで、溶接制御部11は、図4(c)の右側
に示すように溶接部へのフィラワイヤ8の供給を開始す
る。これによって溶接作業が開始される。溶接作業開始
以降は、フィラワイヤ8が母材5に接触するので、図4
(a)の右側に示すようにワイヤ端子電圧Vwが0Vに
なる。
【0022】なお、前記実施例においては、いわゆる一
体型のTIGトーチを備えた溶接装置を例にとって説明
したが、図5に示すように、フィラワイヤ8を案内する
ためのコンタクトチップ22がTIGトーチ4と別体に
構成された溶接装置についても、同様に実施することが
できる。
【0023】また、本発明は、ホットワイヤTIG溶接
装置のみならず、コールドワイヤTIG溶接装置にも応
用できることは勿論である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、接
触検出回路によってアークスタート直前において母材と
フィラワイヤとが接触状態にあることが検出された場
合、電源部を停止して装置全体を溶接中止状態にするの
で、タングステン電極とフィラワイヤとの間に火花放電
が発生することがなく、フィラワイヤの溶断及び飛散に
伴う不都合の発生を未然に防止できる。また、同様の状
況において、ワイヤ送給部を逆転駆動し、フィラワイヤ
を母材から離した後に電源部を起動してアークスタート
するようにした場合には、フィラワイヤが母材に接触し
ているか否かに関係なく溶接作業を続行することができ
るので作業性の低下が防止でき、かつタングステン電極
と母材との間に火花放電及びアークを正しく発生させる
ことができるので、フィラワイヤの溶断、飛散を発生す
ることがなく、良好な品質の溶接部を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係る溶接装置の構成図である。
【図2】接触検出回路のブロック図である。
【図3】実施例に係る溶接装置の動作説明図である。
【図4】実施例に係る溶接装置の動作説明図である。
【図5】他の実施例に係る溶接装置の構成図である。
【図6】従来例に係る溶接装置の構成図である。
【図7】従来例に係る溶接装置の他の例を示す要部断面
図である。
【符号の説明】
1 電源部 4 TIGトーチ 5 母材 6 タングステン電極 7 アーク 8 フィラワイヤ 9 ワイヤ送給部 10 ワイヤ送り制御部 11 溶接制御部 20 接触検出回路

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 TIGアーク電流を供給する電源部と、
    フィラワイヤを送給するフィラワイヤ送給部と、これら
    電源部及びフィラワイヤ送給部を制御する制御部とを備
    えたフィラワイヤ供給TIG溶接装置において、前記フ
    ィラワイヤが母材に接触しているか否かを検出する接触
    検出回路を設け、アークスタート直前に前記フィラワイ
    ヤが母材に接触しているときは、前記制御部によりアー
    クスタートを中止するように前記電源部を制御すること
    を特徴とするフィラワイヤ供給TIG溶接装置。
  2. 【請求項2】 TIGアーク電流を供給する電源部と、
    フィラワイヤを送給するフィラワイヤ送給部と、これら
    電源部及びフィラワイヤ送給部を制御する制御部とを備
    えたフィラワイヤ供給TIG溶接装置において、前記フ
    ィラワイヤが母材に接触しているか否かを検出する接触
    検出回路を設け、アークスタート直前にフィラワイヤが
    母材に接触しているときは、前記フィラワイヤ送給部を
    逆転駆動してフィラワイヤを母材から離し、しかる後に
    アークスタートするように前記電源部及びフィラワイヤ
    送給部を制御することを特徴とするフィラワイヤ供給T
    IG溶接装置。
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