(57)【要約】【課題】溶接開始時における配管内の空気や残存するガスによる影響を排除するとともに、溶接開始時に適したシールドガスと溶接安定後に適したシールドガスとの切り替えを安定的に行うようにした溶接装置を提供する。【解決手段】溶接機１と、ワイヤ送給装置２と、溶接トーチ３と、シールドガス供給装置４とを有する、シールドガスを使用するアーク溶接の溶接装置１００であって、シールドガス供給装置４は、溶接トーチ３の近傍に接続された第１のシールドガス供給装置２０と、第１のシールドガス供給装置２０よりも上流側に接続された第２のシールドガス供給装置３０とから構成される。第１のシールドガス供給装置２０から供給されるシールドガスがアルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガスであり、第２のシールドガス供給装置３０から供給されるシールドガスが炭酸ガスである。【選択図】図１
0003209619.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
溶接機と、ワイヤ送給装置と、溶接トーチと、シールドガス供給装置とを有する、シールドガスを使用するアーク溶接の溶接装置であって、
前記シールドガス供給装置は、前記溶接トーチの近傍に接続された第１のシールドガス供給装置と、前記第１のシールドガス供給装置よりも上流側に接続された第２のシールドガス供給装置とから構成されていることを特徴とする溶接装置。
【請求項２】
前記第１のシールドガス供給装置から供給されるシールドガスがアルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガスであり、前記第２のシールドガス供給装置から供給されるシールドガスが炭酸ガスであることを特徴とする請求項１に記載の溶接装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、シールドガスとして炭酸ガス、混合ガスあるいはイナートガスを使用するアーク溶接の溶接装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼材料の溶接において、炭酸ガス、混合ガスあるいはイナートガスをシールドガスとして使用するアーク溶接方法が広く普及している。この溶接方法の利点は、溶接部の機械的性質が低水素系被覆アーク溶接棒による溶接方法と同程度に優秀であること、高効率であること、溶込みが大きいこと、全姿勢の溶接が可能であること、可視アークであること等である。
【０００３】
シールドガスとして使用される炭酸ガスは、アルゴンあるいはヘリウムのイナートガスあるいは混合ガスと比較して非常に安価であることに特徴があるが、溶接性能に不充分な点がある。混合ガスは、炭酸ガスにアルゴンガスを混合したもの、酸素ガスを混合したもの、一酸化炭素ガスを混合したもの、アルゴンガス及び酸素ガスを混合したもの等であり、炭酸ガス単独の場合と比較して、高価ではあるがイナートガスよりは安価であるとともに、溶接性能を改良されている。例えば、炭酸ガスとアルゴンガスとの混合ガスでは、ビードの形状が改良され、スパッタの発生量が減少し、アーク温度が上昇して溶込み量が増加する。炭酸ガスと酸素ガスとの混合ガスでは、アーク温度が上昇し、ワイヤの溶融速度が大きくなって溶込み量が増加する。
【０００４】
従来のシールドガスを使用するアーク溶接の溶接装置は、溶接機、ワイヤ送給装置、溶接トーチ及びシールドガス供給装置を主要構成機器として構成されており、シールドガスとして、溶接対象物の材質、形状あるいは溶接条件により炭酸ガス、混合ガス及びイナートガスの中から最適の１種類のガスを選択していた。しかしながら、このような溶接装置は、終始１種類のシールドガスを使用するとともに溶接開始時の供給量のシールドガスを常時供給するものであるため、溶接開始時点の溶接性能やシールドガスの消費量に関して課題があった。
【０００５】
これに対して、特許文献１には、シールドガスとして炭酸ガス、混合ガスあるいはイナートガスを使用するアーク溶接において、溶接開始時点の溶接性能を向上させるとともに、シールドガスの消費量を低減するようにした溶接装置が提案されている。
【０００６】
図３は、特許文献１に記載された従来例に係る溶接装置を示す全体構成図である。図３において、溶接装置２００は、溶接機１、ワイヤ送給装置２、溶接トーチ３及びシールドガス供給装置４０を主要構成機器として構成されている。溶接機１は、シールドガス供給装置４０から接続管７ａを介してシールドガスを供給され、接続管７ｂを介して溶接トーチ３へシールドガスを供給するように配管接続されている。また、溶接機１は、電源ケーブル５ａを介して溶接トーチ３へ、電源ケーブル５ｂを介して被溶接物１０へ、溶接電流を供給するように接続されている。ワイヤ送給装置２はワイヤリール２ａを備え、溶接ワイヤ６を溶接トーチ３へ供給する。
【０００７】
シールドガス供給装置４０は、さらに、２種類のシールドガス供給源すなわち溶接性能が良好な炭酸ガスとアルゴンガスとの混合ガスを高圧力で充填した混合ガスボンベ（シールドガス供給源）４１ａ及び安価な炭酸ガスを高圧力で充填した炭酸ガスボンベ（シールドガス供給源）４１ｂ、１組の切替装置４４、切替装置４４とガスボンベ４１ａ、４１ｂとを接続する接続管４３ａ、接続管４５ａ、接続管４３ｂ、接続管４５ｂ及びその途中に設けられたレギュレータ４２ａ、レギュレータ４２ｂにより構成されている。切替装置４４は、さらに、それぞれの一端が接続管４５ａまたは接続管４５ｂと接続され、他端がともに接続管７ａと接続された電磁弁４４ａ及び電磁弁４４ｂにより構成されている。
【０００８】
溶接装置２００により溶接を行う場合、まず溶接開始時に必要な混合ガスの供給量をレギュレータ４２ａで、定常の溶接時に必要な炭酸ガスの供給量をレギュレータ４２ｂで、それぞれ設定する。次に、切替装置４４の電磁弁４４ａを開状態とし（電磁弁４４ｂは閉状態）、混合ガスボンベ４１ａから溶接機１へ混合ガスを供給する。次に、溶接機１を操作し、溶接トーチ３へ混合ガス及び溶接電流を供給開始するとともに、ワイヤ送給装置２から溶接トーチ３へ溶接ワイヤ６を供給開始し、被溶接物１０の溶接を開始する。このようにして開始される溶接のアークの形成条件が不安定な状態においても、シールドガスが溶接性能の良好な混合ガスであることにより、溶込みが充分であり、ビード形状が良好であり、スパッタの発生量が少なく、良好な溶接が行われる。
【０００９】
溶接を開始した後、アークの形成条件及び形成されたアークの状態が安定した時点で切替装置４４を操作し、溶接を継続しながらシールドガスを混合ガスから炭酸ガスへ切替える。すなわち、炭酸ガスボンベ４１ｂ側から溶接機１へ炭酸ガスを供給する。切替えに際しては、シールドガスの供給がとぎれないように、電磁弁４４ｂを開とした後電磁弁４４ａを閉とし、２種類のシールドガスを一時的に同時供給する。以後この状態で、必要量の炭酸ガスをシールドガスとして供給し、溶接を継続する。
【００１０】
このように溶接装置２００は、溶接性能の劣る溶接開始時点の短時間にのみ溶接性能の良好な高価なシールドガスを供給し、溶接性能が良好な安定状態のその後は、安価なシールドガスを供給するようになっている。これにより、溶接開始時点の溶接性能を向上させるとともに、シールドガスの消費量を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】登録実用新案第３０３５００５号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記の溶接装置２００には、次のような問題があった。
（１）溶接の開始時には、配管内に空気が存在しており、配管内をシールドガスでパージする考慮がされていなかった。
（２）混合ガス（溶接開始時に適したシールドガス）と炭酸ガス（溶接安定後に適したシールドガス）との切り替えに安定性がなかった。
（３）溶接の終了時には、配管内に炭酸ガス（溶接安定後に適したシールドガス）が残存しており、次の溶接の開始時に残存した炭酸ガス（溶接安定後に適したシールドガス）が溶接トーチに供給されてしまい、溶接開始時点の溶接性能に影響していた。
【００１３】
本考案は、上記従来の課題を解決するものであり、溶接開始時における配管内の空気や残存するガスによる影響を排除するとともに、溶接開始時に適したシールドガスと溶接安定後に適したシールドガスとの切り替えを安定的に行うようにした溶接装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本考案の溶接装置は、溶接機と、ワイヤ送給装置と、溶接トーチと、シールドガス供給装置とを有する、シールドガスを使用するアーク溶接の溶接装置であって、前記シールドガス供給装置は、前記溶接トーチの近傍に接続された第１のシールドガス供給装置と、前記第１のシールドガス供給装置よりも上流側に接続された第２のシールドガス供給装置とから構成されていることを特徴とする。
【００１５】
また好ましくは、前記第１のシールドガス供給装置から供給されるシールドガスがアルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガスであり、前記第２のシールドガス供給装置から供給されるシールドガスが炭酸ガスであることを特徴とする。
【考案の効果】
【００１６】
本考案の溶接装置は、溶接機と、ワイヤ送給装置と、溶接トーチと、シールドガス供給装置とを有する、シールドガスを使用するアーク溶接の溶接装置である。そして、シールドガス供給装置は、溶接トーチの近傍に接続された第１のシールドガス供給装置と、第１のシールドガス供給装置よりも上流側に接続された第２のシールドガス供給装置とから構成されている。従って、溶接開始時には、第１のシールドガス供給装置からのシールドガスを優先的に溶接トーチに供給することができ、また溶接安定後には、第２のシールドガス供給装置からのシールドガス供給に切り替えることができる。
【００１７】
第１のシールドガス供給装置に溶接開始時に適したシールドガスを充填し、第２のシールドガス供給装置に溶接安定後に適したシールドガスを充填しておけば、溶接開始時には、溶接開始時に適したシールドガスにより溶接トーチ近傍の配管内の空気や残存するガスをパージしてその影響を排除することができるとともに、溶接安定後には、溶接安定後に適したシールドガスによる溶接することができる。
【００１８】
第１のシールドガス供給装置から供給されるシールドガスとしては、アルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガスが好適であり、第２のシールドガス供給装置から供給されるシールドガスとしては、炭酸ガスが好適である。
【００１９】
また、第１のシールドガス供給装置から第２のシールドガス供給装置への切り替え時に、各々からの供給をオーバーラップさせることで、切り替えを安定的に行うことができる。
【００２０】
以上、本考案によれば、溶接開始時における配管内の空気や残存するガスによる影響を排除するとともに、溶接開始時に適したシールドガスと溶接安定後に適したシールドガスとの切り替えを安定的に行うようにした溶接装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本考案の実施形態に係る溶接装置の全体構成図である。
【図２】溶接装置の使用時における切替方法の説明図である。
【図３】従来例に係る溶接装置の全体構成図である。
【考案を実施するための形態】
【００２２】
次に、図１及び図２を参照して、本考案の実施形態に係る溶接装置について説明する。図１は、本考案の実施形態に係る溶接装置１００の全体構成図である。なお、従来例と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明する。
【００２３】
溶接装置１００は、溶接機１、ワイヤ送給装置２、溶接トーチ３及びシールドガス供給装置４を主要構成機器として構成されている。さらに、シールドガス供給装置４は、シールドガス供給装置２０（第１のシールドガス供給装置）及びシールドガス供給装置３０（第２のシールドガス供給装置）の２つの装置から構成されている。
【００２４】
溶接機１は、シールドガス供給装置３０から接続管７ａを介してシールドガスを供給され、接続管７ｂを介して溶接トーチ３へシールドガスを供給するように配管接続されている。また、溶接機１は、電源ケーブル５ａを介して溶接トーチ３へ、電源ケーブル５ｂを介して被溶接物１０へ、溶接電流を供給するように接続されている。ワイヤ送給装置２はワイヤリール２ａを備え、溶接ワイヤ６を溶接トーチ３へ供給する。
【００２５】
シールドガス供給装置２０は、上流から下流（シールドガスが流れる方向）に向かって順に、溶接性能が良好なアルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガスを高圧力で充填した混合ガスボンベ（シールドガス供給源）２１、接続管２３、レギュレータ２２、接続管２５及び電磁弁２４から構成されており、電磁弁２４に接続された接続管８及びアダプタ９を介して溶接トーチ３の近傍に接続されている。
【００２６】
シールドガス供給装置３０は、上流から下流（シールドガスが流れる方向）に向かって順に、安価な炭酸ガスを高圧力で充填した炭酸ガスボンベ（シールドガス供給源）３１、接続管３３、レギュレータ３２、接続管３５及び電磁弁３４から構成されており、電磁弁３４に接続された接続管７ａを介して溶接機１に接続されている。
【００２７】
このように、シールドガス供給装置４は、溶接トーチ３の近傍に接続された第１のシールドガス供給装置２０と、第１のシールドガス供給装置２０よりも上流側に接続された第２のシールドガス供給装置３０とから構成されている。従って、第１のシールドガス供給装置２０の方が溶接トーチ３に近く、溶接トーチ３へのガス供給を先に（優先的に）行うことができる。
【００２８】
シールドガス供給装置２０からのガス供給量はレギュレータ２２で設定され、供給開始・供給停止は電磁弁２４の開閉により行われる。同様に、シールドガス供給装置３０からのガス供給量はレギュレータ３２で設定され、供給開始・供給停止は電磁弁３４の開閉により行われる。シールドガス供給装置２０及びシールドガス供給装置３０からのガス供給は、それぞれ独立して制御できるようになっている。
【００２９】
次に、溶接装置１００の使用方法について説明する。溶接装置１００により溶接を行う場合、まず溶接開始時に必要な混合ガスの供給量をレギュレータ２２で、溶接安定後（定常の溶接時）に必要な炭酸ガスの供給量をレギュレータ３２で、それぞれ設定する。図２は、溶接装置の使用時における切替方法の説明図である。図２における上段、中段、下段はそれぞれ、溶接ワイヤの供給、混合ガスの供給、炭酸ガスの供給を示している。
【００３０】
まず、電磁弁２４を開状態とし（電磁弁３４は閉状態）、混合ガスボンベ２１から溶接トーチ３へ混合ガスを供給する。次に、溶接機１を操作して溶接電流の供給を開始するとともに、ワイヤ送給装置２から溶接トーチ３へ溶接ワイヤ６の供給を開始する。このとき、混合ガスボンベ２１からの混合ガス供給を開始した後、所定の時間経過後に溶接ワイヤを供給をする（図２のＴ１）。時間Ｔ１は、溶接を開始する前に、配管内に存在する空気や、前回の溶接終了時に配管内に残存した炭酸ガスを、混合ガスによりパージするためのものである。時間Ｔ１を設けることにより、溶接開始時に配管内の空気や残存する炭酸ガスをパージしてその影響を排除することができる。特に、第１のシールドガス供給装置２０は溶接トーチ３の近傍に接続されているので、短時間でパージすることができる。
【００３１】
次に、所定の時間経過後に溶接アークが安定すると（図２のＴ２）、電磁弁３４を開状態とし、炭酸ガスボンベ３１から溶接機１を介して溶接トーチ３へ炭酸ガスを供給する。このとき、電磁弁２４も引き続き開状態であり、所定の時間が経過するまで（図２のＴ３）混合ガスと炭酸ガスとが両方供給される（オーバーラップ）。これにより、混合ガスと炭酸ガスとの切り替えを安定的に行うことができる。
【００３２】
次に、所定の時間経過後に溶接アークが安定すると（図２のＴ３）、電磁弁２４を閉状態とし、混合ガスボンベ２１から溶接トーチ３への混合ガスの供給を停止する。以降は、炭酸ガスのみが供給されて最後まで溶接が行われる。
【００３３】
溶接ワイヤの供給、混合ガスの供給、炭酸ガスの供給についての切替制御は、シーケンス制御により自動的に行われる。なお、上記の説明における切替時間は、具体的な装置の構成により適宜設定されるものであるが、例えば、Ｔ１＝０．６秒、Ｔ２＝１．０秒、Ｔ３＝０．６秒とすることができる。
【００３４】
上記説明において、２種類のシールドガスとして、炭酸ガスとアルゴンガスとの混合ガスと、炭酸ガスとを使用する場合について述べたが、本考案の技術はこれら以外の混合ガス、例えば炭酸ガスに、酸素ガスを混合したもの、一酸化炭素ガスを混合したもの、アルゴンガス及び酸素ガスを混合したもの、あるいはアルゴンガス、ヘリウムガス等（イナートガス）をシールドガスとして使用する場合についても同様に適用可能である。
【００３５】
本実施形態に係る溶接装置１００は、溶接機１と、ワイヤ送給装置２と、溶接トーチ３と、シールドガス供給装置４とを有する、シールドガスを使用するアーク溶接の溶接装置である。そして、シールドガス供給装置４は、溶接トーチ３の近傍に接続された第１のシールドガス供給装置２０と、第１のシールドガス供給装置２０よりも上流側に接続された第２のシールドガス供給装置３０とから構成されている。従って、溶接開始時には、第１のシールドガス供給装置２０からのシールドガスを優先的に溶接トーチ３に供給することができ、また溶接安定後には、第２のシールドガス供給装置３０からのシールドガス供給に切り替えることができる。
【００３６】
第１のシールドガス供給装置２０に溶接開始時に適したシールドガスを充填し、第２のシールドガス供給装置３０に溶接安定後に適したシールドガスを充填しておけば、溶接開始時には、溶接開始時に適したシールドガスにより溶接トーチ３近傍の配管内の空気や残存するガスをパージしてその影響を排除することができるとともに、溶接安定後には、溶接安定後に適したシールドガスによる溶接することができる。
【００３７】
第１のシールドガス供給装置２０から供給されるシールドガスとしては、アルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガスが好適であり、第２のシールドガス供給装置３０から供給されるシールドガスとしては、炭酸ガスが好適である。
【００３８】
また、第１のシールドガス供給装置２０から第２のシールドガス供給装置３０への切り替え時に、各々からの供給をオーバーラップさせることで、切り替えを安定的に行うことができる。
【００３９】
以上、本実施形態に係る溶接装置１００によれば、溶接開始時における配管内の空気や残存するガスによる影響を排除するとともに、溶接開始時に適したシールドガスと溶接安定後に適したシールドガスとの切り替えを安定的に行うことができる。
【符号の説明】
【００４０】
１    溶接機
２    ワイヤ送給装置
３    溶接トーチ
４    シールドガス供給装置
５ａ  電源ケーブル
５ｂ  電源ケーブル
６    溶接ワイヤ
７ａ  接続管
７ｂ  接続管
８    接続管
９    アダプタ
１０    被溶接物
２０    シールドガス供給装置
２１    シールドガス供給源（ガスボンベ）
２２    レギュレータ
２３    接続管
２４    電磁弁
２５    接続管
３０    シールドガス供給装置
３１    シールドガス供給源（ガスボンベ）
３２    レギュレータ
３３    接続管
３４    電磁弁
３５    接続管
４０    シールドガス供給装置
４１ａ  シールドガス供給源（ガスボンベ）
４１ｂ  シールドガス供給源（ガスボンベ）
４２ａ  レギュレータ
４２ｂ  レギュレータ
４３ａ  接続管
４３ｂ  接続管
４４    切替装置
４４ａ  電磁弁
４４ｂ  電磁弁
４５ａ  接続管
４５ｂ  接続管
１００    溶接装置
２００    溶接装置
【図１】
0003209619.tif 000003
【図２】
0003209619.tif 000004
【図３】
0003209619.tif 000005