(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と第２電極の２本の電極を並列させて有する多電極ＴＩＧ溶接トーチによる母材の溶接時に、上記２本の電極への設定電圧に基づいて母材との間に放つアークの長さを保つようにする多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御方法において、上記２本の電極の設定電圧からの変動値をそれぞれ求めて加算し、次に、この加算値に補正定数を掛けて補正値を算出し、該補正値を基に、上記溶接トーチを母材に対し近接、離反させてアーク長を制御することを特徴とする多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御方法。
【請求項２】
第１電極と第２電極の２本の電極を並列させて有する多電極ＴＩＧ溶接トーチの上記２本の電極の電圧を設定する電圧制御器と、該電圧制御器による設定電圧に基づきトーチ移動ユニットへ駆動指令を与えて母材との間に放つアークの長さを保つようにしてある演算指令器とを備えた多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御装置において、上記第１電極の電圧を測定する第１電圧測定器、上記第２電極の電圧を測定する第２電圧測定器、上記第１電圧測定器の測定値と設定電圧との差を求める第１変動値測定器、上記第２電圧測定器の測定値と設定電圧との差を求める第２変動値測定器、上記第１変動値測定器による変動値と第２変動値測定器による変動値とを加算する加算器、該加算器により得られた加算値に補正定数を掛けて得られた補正値を上記演算指令器を送る補正器を備えてなる構成を有することを特徴とする多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御装置。
【請求項３】
電圧制御器に、第１電極、第２電極単独の動作モードを付加し、且つ第１変動値測定器、第２変動値測定器にて測定した変動値を補正値として演算指令器に送る機能を具備させた請求項２記載の多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は大電流溶接が可能な多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
板材の如き部材を突き合わせて開先溶接を行う際に用いるＴＩＧ溶接トーチにおいて、近年、大電流を流せるようにして高速溶接を行うことができるように、電極を多電極構造としたものが開発されている。
【０００３】
上記多電極構造としたＴＩＧ溶接トーチのうち、狭開先用として開発されたものは、図５（イ）（ロ）に一例を示す如く、細長平板状の絶縁板１の両側面部に、平溝２ａ，２ｂをそれぞれ長手方向に沿い設けると共に、これら平溝２ａと２ｂに、それぞれ別電源に接続されていて帯板状に形成されたタングステン製の第１電極３ａと第２電極３ｂを並列状態に嵌入して、該２本の電極３ａと３ｂにより絶縁板１を挟持させるようにし、且つ上記絶縁板１の後端面と該後端面に当接配置した絶縁体製のワイヤガイド１ａとの境界部に溶接ワイヤ４を挿通させるようにしてなる扁平断面形状の電極構造体５を構成し、該電極構造体５を、給電コレット６を介してトーチ本体７に支持させると共に、該電極構造体５の先端部を、シールドガス８を噴出させるガスカップ９の先端から所要長さ突出させるようにしたＴＩＧ溶接トーチ１０としてある。
【０００４】
ところで、単電極構造のＴＩＧ溶接トーチでは、通常、ＡＶＣ（ａｒｃ  ｖｏｌｔａｇｅ  ｃｏｎｔｒｏｌ）と称するアーク長制御が行われている。これは、設定電圧に応じて、トーチを母材に対し自動的に近接、離反させることで、電極と母材との間に放つアークの長さを一定に保つようにするものであり、これにより、安定した溶接が可能となり、平滑なビードが形成できる等、溶接精度を高めることができるものである。したがって、かかるアーク長制御方式を上記の多電極ＴＩＧ溶接トーチ１０に適用することが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、単電極構造のＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御方式を多電極構造のＴＩＧ溶接トーチ１０に適用すると、一方の電極３ａ又は３ｂの電圧に基づいて制御が行われるため、アーク長が過大になったり、電極が短絡してしまうことが想定される。
【０００６】
詳述すると、上記多電極構造のＴＩＧ溶接トーチ１０を用いて、たとえば、図６に示す如き厚板１１間に形成された横向き開先１２を横向きに溶接する場合は、両電極３ａ，３ｂが上下に並ぶようにＴＩＧ溶接トーチ１０全体を横向きに配置して、横向き開先１２内に電極構造体５の先端部を挿入し、両電極３ａ，３ｂに電圧を印加して横向き開先１２に沿わせて移動させていくことになるが、横向き開先１２の溶接では、溶融金属１３に重力が作用することから、１層１パスの場合、開先１２の下壁１２ａ側に溶融金属１３の垂れ下がりによるオーバーラップ部１４が生じることになる。
【０００７】
この際、たとえば、上側に位置する第１電極３ａを基にアーク長制御を行うと、下側に位置する第２電極３ｂが上記オーバーラップ部１４に接することにより第２電極３ｂが短絡してしまう可能性があり、一方、下側に位置する第２電極３ｂを基にアーク長制御を行うと、上側に位置する第１電極３ａのアーク長が過大となって、開先１２の上壁１２ｂ側にアンダーカット部１５が生じてしまう虞がある。
【０００８】
そこで、本発明は、２本の電極の電圧変動を同時に監視して、電極の短絡現像やアーク長過大現像が発生しないよう電圧を調整してアーク長を適切に制御することができるような多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御方法及び装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、第１電極と第２電極の２本の電極を並列させて有する多電極ＴＩＧ溶接トーチによる母材の溶接時に、上記２本の電極への設定電圧に基づいて母材との間に放つアークの長さを保つようにする多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御方法において、上記２本の電極の設定電圧からの変動値をそれぞれ求めて加算し、次に、この加算値に補正定数を掛けて補正値を算出し、該補正値を基に、上記溶接トーチを母材に対し近接、離反させてアーク長を制御する多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御方法とし、又、第１電極と第２電極の２本の電極を並列させて有する多電極ＴＩＧ溶接トーチの上記２本の電極の電圧を設定する電圧制御器と、該電圧制御器による設定電圧に基づきトーチ移動ユニットへ駆動指令を与えて母材との間に放つアークの長さを保つようにしてある演算指令器とを備えた多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御装置において、上記第１電極の電圧を測定する第１電圧測定器、上記第２電極の電圧を測定する第２電圧測定器、上記第１電圧測定器の測定値と設定電圧との差を求める第１変動値測定器、上記第２電圧測定器の測定値と設定電圧との差を求める第２変動値測定器、上記第１変動値測定器による変動値と第２変動値測定器による変動値とを加算する加算器、該加算器により得られた加算値に補正定数を掛けて得られた補正値を上記演算指令器を送る補正器を備えてなる構成を有する多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御装置とする。
【００１０】
溶接時に、第１電極と第２電極の設定電圧からの変動値を求めて加算し、この加算値に、たとえば、補正定数として１／２を掛けて補正値を算出し、この補正値を基に溶接トーチを母材に対して近接又は離反させることによって、母材に対して両電極とも適切なアーク長に制御される。したがって、横向き溶接であっても、オーバーラップ部やアンダーカット部が生じないようにすることができる。
【００１１】
又、電圧制御器に、第１電極、第２電極単独の動作モードを付加し、且つ第１変動値測定器、第２変動値測定器にて測定した変動値を補正値として演算指令器に送る機能を具備させた構成とした場合は、モード選択によって第１電極又は第２電極いずれか一方の電圧変動値を基準にアーク長が制御されることになる。したがって、下向き溶接に適用して有利となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は本発明の多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御装置の実施の一形態を示すもので、図５（イ）（ロ）に示したと同様な構成としてある多電極ＴＩＧ溶接トーチ１０の２本の電極３ａ，３ｂへの印加電圧を設定する電圧制御器１６と、該電圧制御器１６による設定電圧に基づきトーチ移動ユニット１７へ駆動指令を与えて上記溶接トーチ１０を母材に対し近接、離反させることによりアーク長を一定に保つようにしてある演算指令器１８とを備えた多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御装置において、第１電極３ａの電圧を測定する第１電圧測定器１９ａ、第２電極３ｂの電圧を測定する第２電圧測定器１９ｂ、上記第１電圧測定器１９ａによる測定値と設定値との差としての変動値を求める第１変動値測定器２０ａ、上記第２電圧測定器１９ｂによる測定値と設定電圧との差としての変動値を求める第２変動値測定器２０ｂ、上記第１変動値測定器２０ａで求めた変動値と上記第２変動値測定器２０ｂで求めた変動値とを加算する加算器２１、該加算器２１で得られた加算値に補正定数を掛けて得られた補正値を上記演算指令器１８へ送る補正器２２を備えた構成とする。
【００１４】
かかる構成としたアーク長制御装置により、ＴＩＧ溶接トーチ１０のアーク長を制御しながら、たとえば、図６に示す如き厚板１１間に形成された横向き開先１２を溶接する場合は、２本の電極３ａ，３ｂの設定電圧からの変動値をそれぞれ求めて加算し、この加算値に補正定数を掛けて補正値を算出し、該補正値を基に、母材となる厚板１１の横向き開先に対しＴＩＧ溶接トーチ１０を近接、離反させるようにする。
【００１５】
図１及び図２のフローを参照して詳述すると、まず、電圧制御器１６で第１電極３ａと第２電極３ｂの設定電圧Ｓ１とＳ２を設定して溶接を開始すると、アーク長制御が開始される。この場合、たとえば、第１電極３ａの設定電圧Ｓ１と第２電極３ｂの設定電圧Ｓ２との平均値Ｓが演算指令器１８に送られ、アーク長制御の基準とされる。
【００１６】
溶接が開始されると、溶接作業中の第１電極３ａの電圧が第１電圧測定器１９ａにより測定され、第２電極３ｂの電圧が第２電圧測定器１９ｂにより測定される。次に、第１変動値測定器２０ａにて、第１電圧測定器１９ａによる測定値Ｓ１′と設定電圧Ｓ１とが比較されることによりその差としての変動値ΔＳ１が求められ、一方、第２変動値測定器２０ｂにて、同様に、第２電圧測定器１９ｂによる測定値Ｓ２′と設定電圧Ｓ２とが比較されることによりその差としての変動値ΔＳ２が求められる。
【００１７】
次いで、求められた変動値ΔＳ１とΔＳ２が加算器２１に入れられて加算され、この加算値ΔＳが許容範囲内であれば、そのままのアーク長で溶接が続行される。一方、図６に示す如く、横向き開先１２内にオーバーラップ部１４やアンダーカット部１５が生じると、変動値ΔＳ１やΔＳ２は大きくなるので、加算器２１にて加算された加算値ΔＳは許容範囲を越えることになる。したがって、このような場合は、加算値ΔＳが補正器２２に送られ、ここで、たとえば、補正定数としての１／２が掛けられることにより補正値ΔＳ′が算出され、この補正値ΔＳ′が演算指令器１８へ送られることにより設定電圧Ｓが補正される。したがって、演算指令器１８からトーチ移動ユニット１７へ送られる駆動指令が修正される結果、ＴＩＧ溶接トーチ１０は横向き開先１２に対し近接、又離反させられることになり、アーク長が適切な長さに制御されることになる。これにより、第１電極３ａと第２電極３ｂは母材側と短絡してしまうようなことはなく、又、アーク長が過大になってしまうようなことを未然に防ぐことができる。
【００１８】
次に、図３は本発明の他の実施の形態を示すもので、図１に示したものと同様な構成において、電圧制御器１６に、第１電極３ａ、第２電極３ｂのみの単独の動作モードを付加し、且つ第１変動値測定器２０ａ、第２変動値測定器２０ｂで測定した変動値ΔＳ１、ΔＳ２が許容範囲を越えているときに、これら変動値ΔＳ１、ΔＳ２を演算指令器１８へ補正値として直接送る機能を具備させたものである。
【００１９】
図３に示すようにアーク長制御装置を構成した場合は、図４のフローに示す如く、電圧制御器１６にて、アーク長を制御すべき電極として、第１電極３ａと第２電極３ｂの組み合わせ、又は第１電極３ａのみ、あるいは第２電極３ｂのみを選択することができ、第１電極３ａのみ又は第２電極３ｂのみのモードを選択した場合には、図４のフローにおいて、変動値測定後は破線で示す経路にて制御が行われる。したがって、横向き溶接時には上記実施の形態の如く、電極３ａと３ｂの両電圧変動値を基に、又、下向き溶接時には、電極３ａ又は３ｂのみの電圧変動値を基にアーク長制御を行うなど、開先の形状やトーチ姿勢に応じて多電極制御を選択したり単電極制御を選択して使用することができる。
【００２０】
なお、実施の形態では、補正器２２の補正定数として１／２を用いた場合を示したが、母材や溶融池の形状等に応じて任意の数値を選定し得ること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御方法及び装置によれば、第１電極と第２電極の２本の電極を並列させて有する多電極ＴＩＧ溶接トーチによる母材の溶接時に、電圧制御器で設定した上記２本の電極への設定電圧に基づいて母材との間に放つアークの長さを保つようにする多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御方法及び装置において、上記２本の電極の設定電圧からの変動値を変動値測定器にて求めて加算器にて加算し、該加算値に補正器にて補正定数を掛けて補正値を算出し、該補正値を演算指令器に送ることによりＴＩＧ溶接トーチを母材に対し近接、離反させてアーク長を制御するようにしてあるので、２本の電極の短絡やアークの過大現像を未然に防ぐことができ、又、第１電極、第２電極単独の動作モードを付加し、第１電極又は第２電極の電圧変動値を補正値とする機能を具備させることにより、アーク長制御を種々のモードで実施でき、母材の形状等に合わせた制御を行うことができる、等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多電極ＴＩＧ溶接トーチのアーク長制御装置の実施の一形態を示すブロック図である。
【図２】図１のブロック図に基づくフローである。
【図３】本発明の他の実施の形態を示すブロック図である。
【図４】図３のブロック図に基づくフローである。
【図５】ＴＩＧ溶接トーチの一例を示すもので、（イ）は概略側面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ方向拡大矢視図である。
【図６】図５に示すＴＩＧ溶接トーチの使用状態の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
３ａ  第１電極
３ｂ  第２電極
１０  ＴＩＧ溶接トーチ
１６  電圧制御器
１７  トーチ移動ユニット
１８  演算指令器
１９ａ  第１電圧測定器
１９ｂ  第２電圧測定器
２０ａ  第１変動値測定器
２０ｂ  第２変動値測定器
２１  加算器
２２  補正器
【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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