(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接すべき両被溶接材を同軸線上で突き合わせ、次いで両被溶接材の接合部の周囲を不活性ガス雰囲気にして、両被溶接材を軸方向に加圧しながら、両被溶接材間に電流を通してその接合部を溶融する直前まで加熱した後、前記不活性ガス雰囲気中で両被溶接材の接合部にアークを放電して両被溶接材を接合するようにした溶接方法。
【請求項２】
前記アーク放電を、被溶接材との間でアークを発生するタングステン電極によって行わせるようにした請求項１に記載の溶接方法。
【請求項３】
両被溶接材の接合部の周囲を外気と遮断して不活性ガス雰囲気を形成するようにした請求項１または２に記載の溶接方法。
【請求項４】
溶接すべき両被溶接材の突き合わせ位置を挟んで被溶接材長手方向両側に固定台及び可動台を配設し、これら固定台及び可動台の各々に溶接電流供給用電極を介して被溶接材をクランプするクランプ機構を設け、両被溶接材の接合部に向けて不活性ガスを供給して上記接合部の周囲を不活性ガス雰囲気にすると共に両被溶接材の接合部にアークを放電するためのトーチを設け、前記可動台を固定台に近づく方向に押圧して両被溶接材を軸方向に加圧する加圧機構と、この加圧機構の押圧による可動台の移動を制限するための位置調整可能なストッパーと、溶接用電源とを備えてなる溶接装置。
【請求項５】
前記固定台側及び可動台側の各電極は、それぞれ被溶接材が嵌合する被溶接材嵌合溝を形成して縦に二分割された上下一対の半割体からなるチップ電極を含み、各チップ電極の被溶接材嵌合溝は、その内周面の長手方向両端部のみ被溶接材と接触するよう中間部が深溝に形成されてなる請求項４に記載の溶接装置。
【請求項６】
前記両被溶接材の接合部を囲繞して外気を遮断するフードを固定台側の電極と可動台側の電極との対向端部に取り付けてなる請求項４または５に記載の溶接装置。
【請求項７】
前記フードは、前記各チップ電極に外嵌可能な筒状に形成されると共に、縦に二分割された一対の半割体からなり、両半割体のそれぞれの一端部は、固定台側チップ電極の半割体の先端部にそれぞれ嵌合されて固定され、両半割体のそれぞれの他端部は可動台側チップ電極の半割体の先端部に軸方向スライド可能に嵌合されてなる請求項６に記載の溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄、ステンレス、アルミニウム、真鍮等の線材や棒材（被溶接材）を突き合わせ状態で溶接する方法及び溶接装置に関するもので、複数本の被溶接材を直線状に接合する場合の他、環状に曲成した１本の被溶接材の両端部を接合してリングを形成する場合にも利用される。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような被溶接材を突き合わせ状態で溶接するのに、ガスシールドアーク溶接方法としてのティグ溶接が近年広く使用されている。この溶接方法は、不活性ガス（アルゴンガス、ヘリウムガス）の雰囲気中においてタングステン電極と被溶接材との間でアーク放電を行わせ、このアーク熱により被溶接材を溶融させる方法である。また、同様に被溶接材を突き合わせ状態で溶接する方法として、バット溶接（突き合わせ抵抗溶接）が知られている。このバット溶接は、両被溶接材を強く突き合わせ、これに大電流を通じ、接合部付近を抵抗発熱によって加熱し、適当な高温度に達したときに、両被溶接材を軸方向に加圧してアプセットする方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のティグ溶接では、被溶接材の接合部の溶け込みが浅く、内部まで十分に融合し難いため、内部欠陥を発生する傾向があり、また接合部の放電側は溶け易いが、その反対側では溶け込みが悪く、溶接が不均一となって、溶接部の強度が低下する。また、特にティグ溶接では、溶接すべき両被溶接材を定位置に固定したまま放電を行うため、各被溶接材の突き合わせ端面が凹凸状を呈していたり、傾斜面状であると（実際に、被溶接材の端面は凹凸状を呈していることが多い）、両被溶接材の端面を突き合わせたときに両端面間に空隙ができ、しかして両被溶接材接合部の溶け込み量が少なくなって、接合部の周面部に図９の（Ａ）に示すような引け（凹陥部）Ｍを形成し、このため外観、見栄えも悪くなるだけでなく、溶接部の強度が著しく低下する。また、バット溶接にあっては、被溶接材の接合部が溶融状態で加圧されるため、図９の（Ｂ）に示すように被溶接材の径に対して可成り大きなバリＮが形成され、従って溶接後にこのバリＮを除去する作業に非常な手間と時間を要する。
【０００４】
本発明は、上記のような従来の溶接方法の問題点に鑑み、従来のティグ溶接に見られる引けや内部欠陥の発生を無くし、溶接強度の増大を図ることができると共に、従来のバット溶接によるバリの発生を極力無くするようにした溶接方法及び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】
本発明の請求項１に係る溶接方法は、溶接すべき両被溶接材Ｗ，Ｗを同軸線上で突き合わせ、次いで両被溶接材Ｗ，Ｗの接合部の周囲を不活性ガス雰囲気にして、両被溶接材Ｗ，Ｗを軸方向に加圧しながら、両被溶接材Ｗ，Ｗ間に電流を通してその接合部を溶融する直前まで加熱した後、前記不活性ガス雰囲気中で両被溶接材Ｗ，Ｗの接合部にアークを放電して両被溶接材Ｗ，Ｗを接合するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２は、アーク放電は、請求項１に記載の溶接方法において、被溶接材Ｗとの間でアークを発生するタングステン電極２７によって行わせることを特徴とする。
【０００７】
請求項３は、請求項１または２に記載の溶接方法において、両被溶接材Ｗ，Ｗの接合部の周囲を外気と遮断して不活性ガス雰囲気を形成するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に係る溶接装置は、溶接すべき両被溶接材Ｗ，Ｗの突き合わせ位置Ｐを挟んで被溶接材長手方向両側に固定台２及び可動台３を配設し、これら固定台２及び可動台３の各々に溶接電流供給用の電極８，９を介して被溶接材Ｗ，Ｗをクランプするクランプ機構１０，１１を設け、両被溶接材Ｗ，Ｗの接合部に向けて不活性ガスを供給して上記接合部の周囲を不活性ガス雰囲気にすると共に両被溶接材Ｗ，Ｗの接合部にアークを放電するためのトーチ２６を設け、前記可動台３を固定台２に近づく方向に押圧して両被溶接材Ｗ，Ｗを軸方向に加圧する加圧機構４と、この加圧機構４の押圧による可動台３の移動を制限するストッパー４２と、溶接用電源４６とを備えてなるもので、前記ストッパー４２の位置及び加圧時間を調整すると共に、被溶接材Ｗ，Ｗの接合部に通電される電流の強さと通電時間、及び前記接合部に放電されるアーク放電の強さと放電時間を、それぞれ所望に調整することによって、バリ及び引けの無い極めて良好な溶接を行うことができる。
【０００９】
請求項５は、請求項４に記載の溶接装置において、固定台２側及び可動台３側の各電極８，９は、それぞれ被溶接材Ｗが嵌合する被溶接材嵌合溝１２を形成して縦に二分割された上下一対の半割体１３ａ，１３ｂ、１８ａ，１８ｂからなるチップ電極１３，１８を含み、各チップ電極１３，１８の被溶接材嵌合溝１２は、その内周面の長手方向両端部のみ被溶接材Ｗと接触するよう中間部が深溝部１２ａを形成してなることを特徴とする。
【００１０】
請求項６は、請求項４または５に記載の溶接装置において、前記両被溶接材Ｗ，Ｗの接合部を囲繞して外気を遮断するフード２４を固定台２側の電極８と可動台３側の電極９との対向端部に取り付けてなることを特徴とする。
【００１１】
請求項７は、請求項６に記載の溶接装置において、フード２４は、各チップ電極１３，１８に外嵌可能な筒状に形成されると共に、縦に二分割された一対の半割体２４ａ，２４ｂからなり、両半割体２４ａ，２４ｂのそれぞれの一端部は、固定台２側チップ電極１３の半割体２４ａ，２４ｂの先端部にそれぞれ嵌合されて固定され、両半割体２４ａ，２４ｂのそれぞれの他端部は可動台３側チップ電極１８の半割体２４ａ，２４ｂの先端部に軸方向スライド可能に嵌合されてなることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施例について図面を参照して説明すると、図１は、本発明に係る溶接方法を実施するための溶接装置の主要部を正面図で示し、図２は図１のＸ−Ｘ線断面図、図３は図１のＹ−Ｙ線断面図を示したものである。これらの図において、１は左右方向に長い装置基板で、図１から明らかなように、この装置基板１の右側には、溶接すべき両被溶接材の突き合わせ位置Ｐを挟んでその左右方向（被溶接材長手方向）両側に固定台２（右側）及び可動台３（左側）が配設され、装置基板１の左側には可動台３を固定台２に近づく方向（右方）に加圧する加圧機構４が設けられている。
【００１３】
固定台２及び可動台３は、装置基板１に設けられた左右方向に延びる上下のガイドレール５，６に係合支持され、固定台２は、両ガイドレール５，６の所定位置に常時固定されているが、必要に応じて移動調整できるようになっており、可動台３は、両ガイドレール５，６に沿ってスライド可能となっている。下部側のガイドレール６は、その中央部分、即ち溶接すべき両被溶接材の突き合わせ位置Ｐを含む所要長さ部分が切除され、そして装置基板１の前記ガイドレール切除部分に対応する部分が下向きＵ字状に切欠されており、そのＵ字状切欠部分を図１に７で示す。
【００１４】
また、固定台２及び可動台３には、それぞれ溶接電流供給用の電極８，９を介して各被溶接材Ｗをクランプするクランプ機構１０，１１が設けられている。固定台２側の電極８は、図４及び図５に示すように、被溶接材Ｗが嵌合する断面半円形の被溶接材嵌合溝１２，１２を形成して縦に二分割された上下一対の半割体１３ａ，１３ｂからなるチップ電極１３と、チップ電極１３の各半割体１３ａ，１３ｂのそれぞれ外側に固着された上下の外部電極片１４，１５とから構成され、下側の外部電極片１５は、図１及び図２に示すように固定台２に固定されている。固定台２側のクランプ機構１０は、上下一対の半割体１３ａ，１３ｂからなるチップ電極１３を介して被溶接材Ｗをクランプするもので、チップ電極１３の上下両半割体１３ａ，１３ｂと、固定台２にブラケット１６により取付けられて上側の外部電極片１４を昇降駆動し、それによって上部の半割体１３ａを下部の半割体に対し開閉するクランプシリンダ１７（エアシリンダ）とからなる。
【００１５】
可動台３側の電極９は、図６及び図５に示すように、被溶接材Ｗが嵌合する断面半円形の被溶接材嵌合溝１２，１２を形成して縦に二分割された上下一対の半割体１８ａ，１８ｂからなるチップ電極１８と、チップ電極１８の各半割体１８ａ，１８ｂのそれぞれ外側に固着された上下の外部電極片１９，２０とから構成され、下側の外部電極片２０は、図１に示すように可動台３に固定されている。また、可動台３側のクランプ機構１１は、上下一対の半割体１８ａ，１８ｂからなるチップ電極１８を介して被溶接材Ｗをクランプするもので、このチップ電極１８の上下両半割体１８ａ，１８ｂと、可動台３にブラケット２１により取付けられて上側の外部電極片１９を昇降駆動し、それによって上部の半割体１８ａを下部の半割体１８ｂに対し開閉するクランプシリンダ２２（エアシリンダ）と、からなる。
【００１６】
図１には、固定台２側及び可動台３側の両クランプ機構１０，１１がクランプ位置にある状態を実線で示し、また両クランプ機構１０，１１がクランプ解除された状態を仮想線で示している。
【００１７】
また、図５に示すように、固定台２側及び可動台３側の各チップ電極１３を構成する半割体１３ａ，１３ｂ、１８ａ，１８ｂのそれぞれの被溶接材嵌合溝１２は、その内周面の長手方向両端部のみが被溶接材Ｗと接触するよう中間部が深溝に形成されており、その深溝部を１２ａで示す。このような深溝部１２ａを深溝部１２ａを形成することによって、各チップ電極１３，１８からの電流が、各チップ電極１３，１８の先端部から各被溶接材Ｗに流れ、それにより電流を各被溶接材Ｗの接合端部に集中して効率良く流すことができると共に、各チップ電極１３，１８の損傷を防止することができる。また、各外部電極片１４，１５、１９，２０には、内部に冷却水を通して当該外部電極片を冷却するための冷却水流路２３がそれぞれ設けてある。
【００１８】
固定台２側のチップ電極１３及び可動台３側のチップ電極１８の互いに対向する端部間には、溶接すべき両被溶接材Ｗ，Ｗの接合部を囲繞して外気を遮断する筒状のフード２４が介装されている。このフード２４は、電気絶縁性を有し且つ耐熱性に優れた材料によって各チップ電極１３，１８に外嵌可能な筒状に形成されると共に、各チップ電極１３，１８と同様に縦に二分割された一対の半割体２４ａ，２４ａからなるもので、図４から明らかなのように、両半割体２４ａ，２４ａのそれぞれの一端部が、固定台２側チップ電極１３の半割体１３ａ１３ｂの先端部にそれぞれ嵌合されてビス２５で固定され、両半割体２４ａ，２４ａのそれぞれの他端部は、図１に示すように可動台３側チップ電極１８の半割体半割体１８ａ，１８ｂの先端部に軸方向摺動可能に嵌合される。
【００１９】
また、図２において２６は、前記フード２４内にアルゴンガスやヘリウムガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給部（図示省略）、及び両被溶接材Ｗ、Ｗの接合部にアークを放電するためのタングステン電極２７を備えた放電用のトーチで、被溶接材Ｗと直交するように配設され、トーチ２６先端部がフード２４の開口部２８（図２及び図４参照）に突入嵌合している。このトーチ２６は、従来のティグ溶接用トーチを使用することができる。このトーチ２６は、図２に示すように、装置基板１に設けてあるＵ字状切欠部分７より挿入されて、所定の姿勢でこの装置基板１に固定される。
【００２０】
前記加圧機構４を図１及び図３を参照して説明すると、この加圧機構４は、ネジ軸からなる加圧駆動軸２９を、装置基板１に固定された左右一対の縦板３０，３１にそれらの貫通孔３０ａ，３１ａを介して水平に支持すると共に、加圧駆動軸２９の中間所要部に螺嵌されたバネ圧調整部材３２と、前記左側の縦板３０との間に加圧用コイルバネ３３を介装して、加圧駆動軸２９の先端面が可動台３に取付けた鋼球３４を介して当該可動台３を押圧付勢するようにし、前記バネ圧調整部材３２と前記右側の縦板３１との間には、矩形体状のカムローラー取付台３５を螺嵌すると共に、当該取付台３５下面を装置基板１に固定された水平ガイド板３６の上面に摺動可能に載置し、この取付台３５の両側部にカムローラー３７，３７を軸支し、これらカムローラー３７，３７と前記縦板３１との間には、装置基板１上に設置されたエアシリンダ３８により昇降駆動される加圧用のカム板３９を、そのカム面３９ａが前記カムローラー３７，３７と係合し且つ反対側の側面３９ｂが前記縦板３１と摺接するように介装してなるものである。エアシリンダ３８はブラケット４０を介して装置基板１に取付けられる。尚、４１は、カムローラー取付台３５を加圧駆動軸２９の定位置に固定するロックナットである。
【００２１】
上記の構成よりなる加圧機構４の作動において、通常時は、可動台３に押圧力がかからないようにエアシリンダ３８によってカム板３９が図１の実線図示のような位置まで降下している。しかして、溶接に際し被溶接材Ｗを軸方向に加圧する時には、エアシリンダ３８を図１の実線図示位置から所定ストローク収縮作動させることにより、カム板３９が例えば同図の仮想線図示位置まで上動すると、このカム板３９の上動に伴い、カム面３９ａに圧接しているカムローラー３７，３７が水平変移し、同時にカムローラー取付台３５が水平ガイド板３６上を摺動して、加圧駆動軸２９が前記鋼球３４を介して可動台３を、固定台２に近づく方向（右方向）に所要量だけ押圧して移動させ、これによりこの可動台３側のクランプ機構１１でクランプされている被溶接材Ｗと、固定台２側のクランプ機構１０でクランプされている被溶接材Ｗとが互いに軸方向に加圧される。
【００２２】
図１及び図２において４２は、加圧機構４の押圧作動による可動台３の移動を制限するストッパーで、装置基板１側に設けてある。このストッパー４２は、図１及び図２に示すように、装置基板１に固定したブラケットｂにストッパー取付台ｃを水平方向移動調整可能に取り付け、このストッパー取付台ｃにボルトからなるストッパー片ａを水平方向移動調整可能に螺装してなるもので、このストッパー片ａの先端に可動台３の端面を当接させて可動台３の移動量（即ち、加圧量）を制限するようにしている。この場合、ストッパー取付台ｃは、これに長穴ｄを設けてこの長穴ｄからブラケットｂにボルトｅを螺入することによってブラケットｂに水平方向移動調整可能に取り付けることができる。
【００２３】
従って、ストッパー４２の位置調整は、ストッパー取付台ｃによって比較的大幅に行うことできると共に、ストッパー取付台ｃに螺合されたストッパー片ａを適宜に回転させることによって微調整することができる。尚、この実施例の加圧機構４では、ストッパー４２の位置調整を手動で行うようにしているが、例えばボールねじをモーターで回転駆動させる方式を採用するなどして自動的に行わせることができるものである。また、この加圧機構４において、加圧力（押圧力）の調整は、加圧駆動軸２９に螺嵌されたバネ圧調整部材３２を適宜回転させてコイルバネ３３のバネ圧を調整することにより行う。
【００２４】
また、図４〜図６に示すチップ電極１３，１８は、溶接すべき両被溶接材Ｗ，Ｗを直線状に接合する場合の構造を示したものであるが、例えば弯曲状に形成された両被溶接材Ｗ′，Ｗ′を溶接する場合、あるいは弯曲状に形成された１本の被溶接材Ｗ′の両端部を溶接する場合には、図１０の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、各チップ電極１３，１８の各半割体１３ａ，１３ｂ、１８ａ，１８ｂには、弯曲状被溶接材Ｗ′の形状に対応する平面視弯曲状の断面半円形嵌合溝４２を形成すればよい。
【００２５】
尚、この溶接装置では、両被溶接材Ｗ，Ｗの接合部の周囲を外気と遮断するためにフード２４を固定台２側の電極８と可動台３側の電極９との対向端部に取り付けているが、このようなフード２４を使用する代わりに、両被溶接材Ｗ，Ｗの突き合わせ位置Ｐを挟んでトーチ２６の反対側に耐熱性及び電気絶縁性の反射板を設けたり、あるいは複数本、例えば３〜４本のトーチ２６を両被溶接材Ｗ，Ｗの突き合わせ位置Ｐの周りに放射状に配設するようにしてもよい。この実施例のようなフード２４を使用すれば、両被溶接材Ｗ，Ｗの接合部の周囲を確実に外気と遮断することができ、また取付けが簡単且つ容易となる。
【００２６】
図１１は、上述した溶接装置全体の概略構成とその電気回路を示したもので、この図において、４３は加熱トランス、ＭＳは加熱用のスイッチ、４４はティグ溶接用の高周波発生装置、４５は制御装置、４６は溶接用電源である。図１３は、制御装置４５のシーケンス回路を示したものである。
【００２７】
次に、上記溶接装置の使用による直線状被溶接材Ｗの溶接方法について、図７の溶接工程図、図１３のシーケンス回路及び図１２のシーケンスタイムチャートを参照して説明する。
【００２８】
先ず、固定台２側及び可動台３側の両クランプ機構１０，１１が開放（クランプ解除）された状態で、図７の（Ａ）に示すように、固定台２側及び可動台３側のチップ電極１３，１８内に両方の被溶接材Ｗ，Ｗを配置して、それらの対向端面を突き合わせる。次に、図１３に示すように、押しボタンＰＢ１（例えばフットスイッチ）を押すと、リレーコイルＣＲ１が励磁されてその接点が閉じ、クランプ機構１０のクランプシリンダ１７がクランプ作動し、タイマーＴ１により一定時間経過後にクランプシリンダ１７をロックし、固定台２側のチップ電極１３を介して右側の被溶接材Ｗがクランプされる。そして、押しボタンＰＢ２を押すと、リレーコイルＣＲ２が励磁されてその接点が閉じ、可動台３側（図１の左側）のクランプ機構１１のクランプシリンダ２２がクランプ作動し、タイマーＴ２により一定時間経過後にクランプシリンダ２２をロックし、可動台３側のチップ電極１８を介して左側の被溶接材Ｗがクランプされる。両被溶接材Ｗ，Ｗのクランプ状態を図７の（Ｂ）に示す。
【００２９】
タイマーＴ２によりリレーコイルＣＲ３が励磁されてその接点が閉じ、そしてタイマーＴ３の作動で一定時間経過後に不活性ガスが放出されて、トーチ２６を通じフード２４内に供給され、フード２４内の空気が追い出される。引続き、タイマーＴ３によりリレーコイルＣＲ４が励磁されてその接点が閉じ、タイマーＴ４の作動で一定時間経過後に加圧機構４が作動して、可動台３、クランプ機構１１を介して両被溶接材Ｗ，Ｗが対向方向に加圧され、その加圧状態を図７の（Ｃ）に示す。
【００３０】
次いで、一定時間後にタイマーＴ４が作動して、リレーコイルＣＲ５とタイマーＴ５とタイマーＴ６とが励磁され、リレーコイルＣＲ５の通電により加熱用のスイッチＭＳが閉じ、加熱が開始される。即ち、外部電極片１４，１５、１９，２０及びチップ電極１３，１８を介して被溶接材Ｗ，Ｗの接合部に電流（例えば２０Ａ／mm2 ）が通され、その抵抗発熱によって接合部の加熱が開始される。そして、一定時間後にタイマーＴ５の作動によりリレーコイルＣＲ６が励磁されてその接点が閉じ、これにより加熱が終了する。この加熱が終了した時点（あるいは終了する直前でもよい）で、タイマーＴ６によってリレーコイルＣＲ７とタイマーＴ７が励磁され、またリレーコイルＣＲ１０が励磁されて放電が開始される。そして、一定時間後にタイマーＴ７によってリレーコイルＣＲ８が消磁され、リレーコイルＣＲ１０の接点が開き、放電が停止される。これと同時に、タイマーＴ７によりタイマーＴ８が励磁され、一定時間後にリレーコイルＣＲ９が励磁されてその接点が開き、溶接が終了し、リレー回路は元の状態に復帰する。
【００３１】
上述した一連の溶接工程における各動作時間の具体例は、図１２のシーケンスタイムチャートに示す通りである。この図において、残熱時間とあるのは、溶接終了後の保持時間（例えば３秒）である。
【００３２】
以上説明したように、この溶接方法は、両被溶接材Ｗ，Ｗを同軸線上で軽く突き合わせた後、両被溶接材Ｗ，Ｗの接合部の周囲をフード２４で覆って不活性ガス雰囲気にした状態で、両被溶接材Ｗ，Ｗを軸方向に加圧しながら、両被溶接材Ｗ，Ｗ間に電流を通してその接合部を溶融する直前まで加熱し、しかる後、不活性ガス雰囲気中で両被溶接材Ｗ，Ｗの接合部にアークを放電して両被溶接材を接合する方法であるから、従来のティグ溶接のように溶接部に引け（凹陥部）ができない。即ち、本発明方法によれば、各被溶接材Ｗの突き合わせ端面が凹凸状や傾斜面状を呈していて突き合わせ端面間に空隙ができている場合であっても、両被溶接材Ｗ，Ｗの接合部が溶融する直前まで加熱しつつ両被溶接材Ｗ，Ｗを軸方向に一定量加圧し、しかも加熱後に接合部にアークを放電させることによって、突き合わせ端面の凹凸状部や傾斜状部が当該突き合わせ端面間の空隙を埋めるように自然に押し潰された状態となり、このためティグ溶接に見られるような引けができず、図８に示すように被溶接材Ｗ，Ｗの接合端部が被溶接材Ｗの径と殆ど同径となる。この場合に両被溶接材Ｗ，Ｗを軸方向に加圧する加圧量は、両被溶接材Ｗの突き合わせ端面の形態に応じて前記ストッパー４２の位置を調整することによって適宜に設定することができる。即ち、両被溶接材Ｗ，Ｗの突き合わせ端面間の空隙部が多ければば、それだけ加圧量、即ち可動台３の移動量を大きくすればよく、また上記空隙部が少ないときは、その可動台３の移動量を小さくすればよい。これによって、被溶接材Ｗの凹凸や傾斜状態に応じて溶け込み量を所望に調整できて、引けやバリのない極めて良好な溶接を行うことができる。
【００３３】
また、この溶接方法によれば、従来のティグ溶接で問題とされる溶け込み不良、内部欠陥の発生がなくなる。即ち、両被溶接材Ｗ，Ｗの接合部の周囲を不活性ガス雰囲気にした状態で、両被溶接材Ｗ，Ｗを軸方向に加圧しながら、抵抗発熱により非溶融状態まで加熱した後、この非溶融状態の接合部にアークを放電し、接合部の溶け込みが良く、内部まで完全に融合することができ、またその溶け込みは、トーチによる放電側のみに偏らず接合部の全周に均一になされることになり、従って溶接部全体が均質となり、溶接部の強度を増大させることができ、しかも上記加熱及びアーク放電をともに不活性ガス雰囲気中で行うから、溶接部の酸化が防止され、変色や変質もなく良好な溶接が得られることになる。
【００３４】
また、この溶接方法は、上記のように両被溶接材Ｗ，Ｗを軸方向に定量加圧しながら、両被溶接材Ｗ，Ｗ間に電流を通してその接合部を溶融する直前まで加熱した後、アークを放電して溶接するため、従来のバット溶接に見られるようなバリが発生せず、図８に示すように、溶接部には若干の隆起部は見られるものの、被溶接材Ｗの径と殆ど変わりなく、良好な溶接部が形成される。
【００３５】
また、上述した溶接装置には、図示は省略するが、両被溶接材Ｗ，Ｗの接合部が溶融する直前まで通電するために電流の強さと通電時間を調整するための装置、及びアーク放電の強さ及び放電時間を調整するための装置を具備している。従って、この溶接装置によれば、前記ストッパー４２の位置を調整すると共に、被溶接材Ｗ，Ｗの接合部に通電される電流の強さと通電時間、及び前記接合部に放電されるアーク放電の強さと放電時間を、それぞれ所望に調整することによって、引けやバリの発生の無い極めて良好な溶接を行うことができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明の請求項１に係る溶接方法によれば、両被溶接材の接合部が溶融する直前まで加熱しつつ両被溶接材を軸方向に一定量加圧し、しかも加熱後に接合部にアークを放電させるようにするため、各被溶接材の突き合わせ端面が凹凸状や傾斜面状を呈していて突き合わせ端面間に空隙ができている場合であっても、突き合わせ端面の凹凸状部や傾斜状部が当該突き合わせ端面間の空隙を埋めるように自然に溶け込んで接合部が均一に融合し、このためティグ溶接に見られるような引けができず、被溶接材の接合端部が被溶接材の径と殆ど同径の良好な溶接を行うことができる。
【００３７】
また、従来のティグ溶接で問題とされる溶け込み不良、内部欠陥の発生がなくなる。即ち、両被溶接材の接合部を軸方向に加圧しながら、アーク放電に先立って予め抵抗発熱により非溶融状態まで加熱し、しかる後この非溶融状態の接合部にアークを放電するから、接合部の溶け込みが良く、内部まで完全に融合することができ、またその溶け込みは、放電側のみに偏らず接合部の全周に均一になされる、従って溶接部全体が均質となり、溶接部の強度を増大させることができる。しかも、上記加熱及びアーク放電をともに不活性ガス雰囲気中で行うから、加熱及びアーク放電中での溶接部の酸化が防止され、変色や変質のない良好が溶接が得られる。
【００３８】
更に、両被溶接材を軸方向に加圧しながら、両被溶接材の接合部を溶融する直前まで加熱した後、アークを放電して溶接するため、従来のバット溶接に見られるようなバリが発生せず、被溶接材Ｗの径と殆ど変わりなく、良好な溶接部が形成され、従って溶接部の強度が増大する上に、外観、見栄えも良くなる。
【００３９】
請求項２によれば、アーク放電を、被溶接材との間でアークを発生するタングステン電極によって行わせることにより、高温のアーク熱によっても、電極の消耗が少なく、アークの安定性が良好となる。
【００４０】
請求項３によれば、両被溶接材の接合部の周囲を外気と遮断して不活性ガス雰囲気を形成することによって、アーク放電が極めて効果的に行える。
【００４１】
請求項４に係る溶接装置によれば、請求項１に係る溶接方法を有効に実施することができ、それによって請求項１で述べたような効果を奏することができる。特に、この溶接装置では、加圧機構の押圧による可動台の移動を制限するストッパーを備えているから、このストッパーの位置を両被溶接材の突き合わせ端面の形態や被溶接材の径の大きさ等に応じて調整することにより、両被溶接材を軸方向に加圧する加圧量を調整し、それによって溶け込み量を所望に調整でき、しかしてこのストッパーの位置調整と共に、被溶接材接合部に通電される電流の強さと通電時間、及び前記接合部に放電されるアーク放電の強さと放電時間を、それぞれ所望に調整することによって、引け及びバリの無いきわめて良好な溶接を行うことができる。
【００４２】
請求項５によれば、チップ電極からの電流が、各チップ電極の先端部から各被溶接材に流れ、それにより電流を各被溶接材の接合端部に集中して効率良く流すことができると共に、各チップ電極の損傷を防止することができる。
【００４３】
請求項６によれば、両被溶接材の接合部を囲繞して外気を遮断するフードを固定台側の電極と可動台側の電極との対向端部に取り付けることによって、両被溶接材の接合部の周囲を確実に外気と遮断することができる。
【００４４】
請求項７によれば、チップ電極へのフードの取付けが簡単容易であると共に、可動台の加圧移動時に可動台側のチップ電極が移動しても何ら支障を来すことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る溶接装置を示す全体正面図である。
【図２】  図１のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】  図１のＹ−Ｙ線断面図である。
【図４】  （Ａ）は固定台側の電極を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＺ−Ｚ線断面図である。
【図５】  チップ電極を示す分解斜視図である。
【図６】  （Ａ）は可動台側の電極を示す正面図、（Ｂ）は（Ａ）の右側面図である。
【図７】  （Ａ）〜（Ｄ）は溶接工程を示す説明図である。
【図８】  本発明方法により溶接された被溶接材を示す正面図である。
【図９】  （Ａ）は従来のティグ溶接により溶接された被溶接材の正面図、（Ｂ）は従来のバット溶接により溶接された被溶接材の正面図である。
【図１０】  （Ａ）は弯曲状被溶接材をチップ電極にセットした状態を示す斜視図、（Ｂ）はチップ電極の片方の半割体を取り外した状態での平面図である。
【図１１】  本発明に係る溶接装置の全体概略構成図である。
【図１２】  同上の溶接装置の使用による溶接におけるシーケンスタイムチャートである。
【図１３】  同上の溶接装置におけるシーケンス回路図である。
【符号の説明】
Ｗ        被溶接材
１        装置基板
２        固定台
３        可動台
４        加圧機構
５        ガイドレール
６        ガイドレール
８        固定台側の電極
９        可動台側の電極
１０      固定台側のクランプ機構
１１      可動台側のクランプ機構
１２      被溶接材嵌合溝
１２ａ    深溝部
１３      固定台側のチップ電極
１８      可動台側のチップ電極
２４      フード
２４ａ    半割体
２６      トーチ
２７      タングステン電極
４２      ストッパー
４５      制御装置
４６      溶接電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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