JPH10193108A - 半自動ｔｉｇ溶接用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トーチスイッチ１個でアーク電流の制御と、
ワイヤ送給・停止制御を行える制御装置を提供し、トー
チスイッチ操作によるトーチ６の手振れを少なくしよう
とするもの。 【解決手段】 アーク電流のオン・オフと添加ワイヤ９
の送給開始・停止とをトーチ６に備えたスイッチで操作
する半自動ＴＩＧ溶接用トーチの制御装置において、単
一のトーチスイッチ２０を設け、前記単一のトーチスイ
ッチ２０の操作によるオン期間が、設定された所定期間
（例、０．５秒）より長いか短いかを判別し、前記長短
の内の短いときは、前記添加ワイヤ９の送給制御用のス
イッチ信号であると識別し、前記長短の内の長いとき
は、前記アーク電流制御用のスイッチ信号であると識別
するように制御する半自動ＴＩＧ溶接用制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は片手にトーチを持っ
て半自動ＴＩＧ溶接する装置に係り、特にトーチスイッ
チでアーク電流とワイヤ送給を制御する半自動ＴＩＧ溶
接装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４に、従来から知られている、片手に
ＴＩＧトーチを持って半自動溶接するための代表的な溶
接装置の構成を示す。

【０００３】ＴＩＧアーク電源１とその遠隔操作箱２、
添加ワイヤ送給装置３とその添加ワイヤ送給制御装置４
およびその遠隔操作箱５、ＴＩＧトーチ６などから半自
動ＴＩＧ溶接装置が構成されている。前記添加ワイヤ送
給装置３は、ここでは図示していない送給モータ、送給
ロール、添加ワイヤリールなどから構成され、コンジッ
ト８を通して添加ワイヤ９をＴＩＧトーチ６に送給す
る。

【０００４】ＴＩＧトーチ６は、タングステン電極１
０、シールドノズル１１、トーチ本体部１２、添加ワイ
ヤガイド１３とそれをＴＩＧトーチ６の外側に取り付け
る取り付け部材１４、アーク１７や添加ワイヤ送給のオ
ン・オフを行うためのトーチスイッチ１５、アーク電源
側とアーク電流ケーブル、シールドガスホース、冷却水
入出用のホース、トーチスイッチ１５などの信号ケーブ
ルを一括してまとめたケーブルシース１６などから構成
されている。

【０００５】アーク電源１と母材７の間はケーブル１８
で接続されている。同図では冷却水系統やシールドガス
系統の図示を省略している。

【０００６】ＴＩＧ溶接トーチ６の中のタングステン電
極１０と母材７に直流溶接用のアーク電源１を接続し、
アルゴンシールドガス中でタングステン電極１０を負極
とし、母材７を陽極としてアーク１７を形成する。添加
ワイヤガイド１３は取り付け部材１４を介してＴＩＧト
ーチ６と一体になって動く。

【０００７】この半自動ＴＩＧ溶接装置の通常の溶接シ
ーケンスを、図５で説明する。作業者はまずｔ１でトー
チスイッチ１５を押し、アークスタート用の高周波を発
生させ、同時にアーク電圧が掛ってアークスタートし、
スタート電流を流す。ｔ２でトーチスイッチ１５を離す
と、アーク電流は漸増していって溶接電流として設定し
ていた値になる。同時に添加ワイヤ速度（１）に示すよ
うに、添加ワイヤの送給が開始される。

【０００８】このようにして溶接が進行するが、ｔ３で
トーチスイッチ１５を押すと、添加ワイヤの送給が停止
され、アーク電流はクレータ電流として設定されていた
値に漸減していき、次いでｔ４でスイッチ１５を離すと
アーク電流の供給が停止されて消弧する。なお、溶接電
流や添加ワイヤ速度は、遠隔操作箱２，５にあるボリュ
ウムで溶接前あるいは溶接中に設定あるいは変更する。

【０００９】通常はこのようにして１個のトーチスイッ
チ１５の操作で図５に示すシーケンスを辿るので、溶接
中にはワイヤ送給を中断したり再開することはできな
い。しかし半自動ＴＩＧ溶接では、溶着金属量を少なく
して深い溶け込みを得たいところ、多量の溶着金属を得
たいところなど、自在にワイヤ添加量を調節できるよ
う、添加ワイヤの送給・停止がアーク発生中に容易にで
きることが望まれる。そのため、添加ワイヤ送給・停止
用にもう１個のトーチスイッチ１９（図４中に併せて示
した）を設けることも行われる。

【００１０】図６はその様な場合のシーケンスの一例を
示すものである。トーチスイッチ（アーク電流制御用）
１５は、図４の場合と同様にして、ただしアーク電流の
制御だけを行う。トーチスイッチ（ワイヤ送給用）１９
を任意の時点でチョン押し操作して、そのたびに添加ワ
イヤの送給開始あるいは送給停止を行うことができる。
実際には一本の指で２つのトーチスイッチを操作するの
で、トーチスイッチ１５を押しながらトーチスイッチ１
９をオン・オフするのは難しく、トーチスイッチ１５か
ら手を離したｔ２とｔ３間の期間中にトーチスイッチ１
９を操作することになる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】通常の半自動ＴＩＧト
ーチは図４に示すように、添加ワイヤ９はＴＩＧトーチ
６の外側でトーチ６の斜め横からなるべく母材７の表面
に沿う形で挿入している。横方向から挿入しているため
に、アーク長が変わると添加ワイヤ９の先端位置が大き
くずれ、溶接状態を一定に保つ事が難しくなる。従って
アーク長を一定に保ち続けることが要求されている。

【００１２】ところが、アーク電流と添加ワイヤ送給と
を区別して制御するために、２個のトーチスイッチ１
５，１９を押し分ける操作は、指を大きく動かすことが
必要であり、それに伴ってトーチ６を持つ手の振れが大
きくなり、トーチ６の先端即ちタングステン電極１７の
先端を大きく動かしてしまい、アーク長を一定に保つ事
が難しくなり、添加ワイヤ９の挿入位置がずれたりし
て、溶接操作が不安定になる。このため頻繁にトーチス
イッチ１５，１９を操作することは実用的でなく、結
局、トーチスイッチ２個を設けたトーチ６はほとんど実
用されておらず、そして半自動ＴＩＧ溶接自体もほとん
ど実用されない実態を生じている。

【００１３】本発明の目的は、アーク発生中に頻繁にワ
イヤの送給・停止を手振れ少なく容易に行えるようにす
ることにある。すなわち、本発明はトーチスイッチ１個
でアーク電流のシーケンス制御と、溶接電流でアークを
発生している期間中の任意の時点でのワイヤ送給・停止
制御を行える制御装置を提供し、トーチスイッチ操作に
よるトーチ６の手振れを少なくしようとするものであ
る。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、アーク電流
のオン・オフと添加ワイヤ送給の開始・停止とをトーチ
に備えたスイッチで操作する半自動ＴＩＧ溶接用の制御
装置において、単一のトーチスイッチのオン期間の時間
が所定時間より短い時と長い時とを判別し、短い時はワ
イヤ送給制御用のスイッチ信号と解釈し、長い時はアー
ク制御用のスイッチ信号と解釈する制御を構成すること
により、達成される。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図１〜図３に
基づいて説明する。図１は、本発明の半自動ＴＩＧ溶接
装置の溶接シーケンスを説明するためのタイミングチャ
ートである。図２は、本発明における半自動ＴＩＧ溶接
装置の実施形態を説明するための機器の概略構成図であ
る。図３は、図１のシーケンスを構成するための信号処
理回路２２に内蔵されている制御用マイコンのプログラ
ムの中のトーチスイッチ２０の信号処理用のサブルーチ
ンを説明するフローチャートである。

【００１６】図２において、図４で説明した従来の半自
動ＴＩＧ溶接装置と同様の構成部分には同じ番号を付し
た。ここにおいて、１はＴＩＧアーク電源、２，５は遠
隔操作箱、３は添加ワイヤ送給装置、４は添加ワイヤ送
給制御装置、６はＴＩＧトーチ、７は母材、８はコンジ
ット８、９は添加ワイヤ、１０はタングステン電極、１
１はシールドノズル、１２はトーチ本体部、１３は添加
ワイヤガイド、１４は取り付け部材、１６はケーブルシ
ーズ、１７はアーク、２０は単一のトーチスイッチ、２
１はワイヤ送給制御装置、２２は信号処理回路、をそれ
ぞれ表わす。

【００１７】図２の構成が図４の従来技術と特に異なる
点は、トーチ６には単一のトーチスイッチ２０だけを備
えており、そのスイッチ信号は添加ワイヤ送給制御装置
２１に内蔵されたトーチスイッチ信号処理回路２２に接
続されていて、そのトーチスイッチ信号処理回路２２に
は図示されていない制御用のマイコンがあり、そのマイ
コンには図３のフローチャートで示されるプログラムが
入っていて、その結果、トーチスイッチ信号処理回路２
２からはアーク電源制御用のアークスイッチ信号とワイ
ヤ送給装置のワイヤ送給停止信号とが出力されるように
なっている。

【００１８】先ず、図１にて本発明の特徴を説明する。
トーチスイッチ２０のオンオフ信号で、ｔ５の時点でト
ーチスイッチ２０がオンしているが、０．５秒経過した
ｔ６の時点でもそのままオン状態を継続しているので、
これはアーク制御用のスイッチ信号であると判断し、ｔ
６の時点でアーク電源のシーケンスに入り、先ずスター
ト期間中のアーク電流を通電する。ｔ７の時点でトーチ
スイッチ２０をオフすると、ただちに、これはアークス
イッチ信号がオフになったと判断し、アーク電源側のシ
ーケンス回路の働きでアーク電流は漸増していき遠隔操
作箱２で設定していた溶接電流に達して保持される。

【００１９】この後、トーチスイッチ２０がオンしたｔ
８から０．５秒以内のｔ９の時点でトーチスイッチがオ
フされると、それはワイヤ送給スイッチ用の信号と解釈
し、ワイヤ送給スイッチ信号を反転し、この場合は添加
ワイヤ9の送給を開始する。次にトーチスイッチ２０が
オンしたｔ１０から０．５秒以内のｔ１１の時点でトー
チスイッチがオフされると、それはワイヤ送給スイッチ
用の信号と解釈し、ワイヤ送給スイッチ信号を反転し、
この場合は送給を停止する。

【００２０】この様に、トーチスイッチ２０がオンして
から０．５秒以内にオフした場合はいずれの場合でもワ
イヤ送給スイッチ信号と解釈してワイヤ送給スイッチ信
号を送給から停止に、あるいは停止から送給にと反転す
る。

【００２１】トーチスイッチ２０がオンしてから０．５
秒以上経過する時は、０．５秒経過した時点でアーク電
流制御用の信号と解釈してアーク電流スイッチ信号をオ
ンし、トーチスイッチ２０がオフするとただちにアーク
電流スイッチ信号をオフ状態にする。アーク溶接電源は
このアーク電流スイッチ信号を受けて通常のシーケンス
でアーク電流制御を行う。その間に、ワイヤ送給制御装
置２１は図１に示すように、溶接中に添加ワイヤ９を任
意の時点で送給開始あるいは停止できる。

【００２２】図３はその様な制御を行うマイコンプログ
ラムのフローチャートである。プログラムの主ルーチン
中に図３に示すトーチスイッチ処理のサブルーチンを組
み込み、微小期間内に繰り返しこのサブルーチンを通過
するようにプログラムを構成して、トーチスイッチ２０
を常時監視している。

【００２３】トーチスイッチ２０がオンになって最初に
このサブルーチンを通過する際には、フラッグＦＳＷが
０になっているので該マイコンに内蔵されているタイマ
を起動し、またトーチスイッチ２０がオンであったこと
を記憶するフラッグＦＳＷを１にする（図３の中央ルー
ト）。次にこのサブルーチンに入った際には、スイッチ
２０がオンで、ＦＳＷが１のルート（図３の右ルート）
を通り、タイマが０．５秒経過したかどうかをチェック
し、経過前ならそのまま通過し、経過していたなら、ア
ークスイッチ用信号をオンにする。

【００２４】一方、トーチスイッチ２０がオフしている
ときには、先ずフラッグＦＳＷをチェックして、ＦＳＷ
が１であったなら、スイッチ２０がオフしてから初めて
このサブルーチンに入った場合であり、タイマが０．５
秒経過しているかどうかをチェックし、経過していたな
らアークスイッチ信号をオフにしてアーク電流を漸増さ
せ（ｔ７とｔ８の期間）、経過していないならワイヤス
イッチ信号を反転し、いずれの場合もその後タイマを停
止し、フラッグＦＳＷを０にする。

【００２５】次にこのサブルーチンに入ったときにスイ
ッチがオフでＦＳＷが０のときには、そのままサブルー
チンを抜ける。この様な論理構成によって、１個のトー
チスイッチ２０のオンオフ信号からアークスイッチ信号
とワイヤ送給スイッチ信号とを識別して形成している。

【００２６】図１のｔ８からｔ１１までの期間における
動作を図３のフローチャートで以下説明する。ｔ８以前
においては、フラッグＦＳＷは０でありタイマは停止し
ている。ｔ８でトーチスイッチ２０を微小時間だけ押圧
すると、前記スイッチ２０がオンとなりＦＳＷが０であ
るので、タイマが起動し且つＦＳＷを１とする。

【００２７】ｔ９においてスイッチ２０がオフとなる
と、ＦＳＷが１であって且つ０．５秒経過していないの
で、ワイヤスイッチを反転し図１のようにワイヤ速度を
上昇させる。その後、ｔ１０の直前まで同一状態が継続
し、ｔ１０でスイッチ２０を微小時間だけ押圧してｔ１
１でオフすると、タイマ起動後０．５秒以内であるので
あるので、ワイヤスイッチが反転し、ワイヤ速度が０に
戻ることとなる。

【００２８】本実施形態では、トーチスイッチをオンし
てから０．５秒を基準にしてワイヤ信号とアーク信号を
識別した。この識別の基準時間が余り長いとトーチスイ
ッチ２０を押してからアーク７や添加ワイヤ９が応答す
るまでの遅れが目立って溶接操作上で支障を生じるこ
と、余り短いとトーチスイッチ２０を微小時間だけ押圧
（チョン押し）で信号を作成するのが難しいことなどが
あり、結局、適正値として、０．３秒から最大で１秒、
実際には０．５秒を最適値として選んだものである。

【００２９】本実施形態ではトーチスイッチ２０を基準
時間より長く押すとアークスイッチ信号、短く押すとワ
イヤ送給スイッチ信号と識別するようにしたが、逆に、
基準時間より長く押すとワイヤ送給スイッチ信号、短く
押すとアークスイッチ信号として識別して処理すること
もできる。

【００３０】なお、図１、図５および図６では、発明の
特徴を簡明に説明するためにワイヤ速度の変化を単純化
して表示した。実際には、添加ワイヤ９の送給開始時に
は０から漸増していくアップスロープ処理、また送給停
止時には添加ワイヤ６の先端を溶接池から引き離すため
に送給モータを逆転する戻し処理など行っている。

【００３１】

【発明の効果】通常の半自動ＴＩＧトーチは、アーク長
が変わるとワイヤ先端位置が大きくずれ、溶接状態を一
定に保てなくなるので、アーク長を一定に保ち続けるこ
とが要求されている。本発明の半自動ＴＩＧ溶接装置に
よれば、トーチスイッチが１個であり、アーク電流とワ
イヤ送給とを区別して制御するために２個のスイッチを
押し分けるなどの操作は不要となる。

【００３２】このため、トーチを持つ手の振れがトーチ
スイッチ２個の場合に比較して極めて少なくなり、実質
上手振れ問題が無くなった。このため頻繁にトーチスイ
ッチを操作してワイヤの断続送給するなどの難しい操作
も、容易にできるようになった。

【００３３】また、通常２個であったトーチスイッチが
１個で済み、その信号線も少なくなるので、トーチはよ
り軽量になり、構造が単純になった。

【００３４】本発明の装置は、半自動ＴＩＧ溶接操作を
非常に容易にし、より好ましいビードを形成でき、溶接
欠陥の発生をより少なくする効果をもたらしている。

【００３５】このように半自動ＴＩＧ溶接の実質性能を
著しく向上させており、工業上の効果が多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半自動ＴＩＧ溶接装置の溶接シーケン
ス説明図である。

【図２】本実施形態の半自動ＴＩＧ溶接装置の機器構成
図である。

【図３】本実施形態の制御プログラムを説明するフロー
チャートである。

【図４】従来例に係る半自動ＴＩＧ溶接装置の機器構成
図である。

【図５】図４の装置でトーチスイッチが１個の場合の溶
接シーケンスの説明図である。

【図６】図４の装置でトーチスイッチが２個の場合の溶
接シーケンスの説明図である。

【符号の説明】

１ ＴＩＧアーク電源 ２，５ 遠隔操作箱 ３ 添加ワイヤ送給装置 ４ 添加ワイヤ送給制御装置 ６ ＴＩＧトーチ ７ 母材 ８ コンジット ９ 添加ワイヤ １０ タングステン電極 １１ シールドノズル １２ トーチ本体部 １３ 添加ワイヤガイド １４ 取り付け部材 １６ ケーブルシーズ １７ アーク ２０ 単一のトーチスイッチ ２１ ワイヤ送給制御装置 ２２ 信号処理回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺田 哲司 広島県呉市宝町６番９号 バブ日立工業株 式会社内 (72)発明者 細野 幸男 広島県呉市宝町６番９号 バブ日立工業株 式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アーク電流のオン・オフと添加ワイヤ送
   給の開始・停止とをトーチに備えたスイッチで操作する
   半自動ＴＩＧ溶接用トーチの制御装置において、 単一のトーチスイッチを設け、 前記単一のトーチスイッチの操作によるオン期間が、設
   定された所定期間より長いか短いかを判別し、 前記長短の内の一方であるときは、前記添加ワイヤの送
   給制御用のスイッチ信号であると識別し、 前記長短の内の他方であるときは、前記アーク電流制御
   用のスイッチ信号であると識別するように制御すること
   を特徴とする半自動ＴＩＧ溶接用制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の半自動ＴＩＧ溶接用制
   御装置において、 前記長短の内の短いときは、前記添加ワイヤの送給制御
   用のスイッチ信号であると識別し、 前記長短の内の長いときは、前記アーク電流制御用のス
   イッチ信号であると識別するように制御することを特徴
   とする半自動ＴＩＧ溶接用制御装置。