(57)【要約】【課題】  低コストを維持しつつ溶接品質を低下させないで溶接速度を速め得るＴＩＧ溶接装置を提供する。【解決手段】  アーク長が０．５〜１．０ｍｍとなるように支持され、狭窄ノズルを備えたＴＩＧ溶接トーチと、ＴＩＧ溶接トーチを溶接線方向、溶接幅方向、及び前記両方向に直交する上下方向の３軸直交方向にボール螺子機構を介して其々位置制御する３つの制御モータと、前記制御モータの前記３軸直交方向の位置決め用パラメータを入力する位置決めパラメータ入力手段と、前記制御モータの少なくとも一つを往復回転させることによりＴＩＧ溶接トーチを前記３軸直交方向の少なくとも一方向に振幅０．０１〜０．２５ｍｍ及び振動数１〜１０Ｈｚの範囲内で微振動させる振動パラメータを入力する振動パラメータ入力手段と、を備える。【選択図】    図３
2016059955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク長が０．５〜１．０ｍｍとなるように支持され、シールドガスを外側と内側に分け且つ内側のシールドガスを外側のシールドガスより高速で噴出させるように外側ノズルの内側に狭窄ノズルを備えたＴＩＧ溶接トーチと、
前記ＴＩＧ溶接トーチを溶接線方向、溶接幅方向、及び前記両方向に直交する上下方向の３軸直交方向にボール螺子機構を介して其々位置制御する３つの制御モータと、
前記制御モータの前記３軸直交方向の位置決め用パラメータを入力する位置決めパラメータ入力手段と、
前記制御モータの少なくとも一つを往復回転させることによりＴＩＧ溶接トーチを前記３軸直交方向の少なくとも一方向に振幅０．０１〜０．２５ｍｍ及び振動数１〜１０Ｈｚの範囲内で微振動させる振動パラメータを入力する振動パラメータ入力手段と、
前記位置決めパラメータ入力手段により入力された位置決め用パラメータに基づいて前記制御モータの回転位置を制御して前記ＴＩＧ溶接トーチを位置決めした後に、前記ＴＩＧ溶接トーチによる溶接時に前記振動パラメータ入力手段により入力された振動パラメータに基づいて前記制御モータの往復回転を制御して前記ＴＩＧ溶接トーチを微振動させる制御装置と、
を備えることを特徴とするＴＩＧ溶接装置。
【請求項２】
前記ＴＩＧ溶接トーチを、溶接線方向及び溶接幅方向の２方向に同時に微振動させることを特徴とする請求項１に記載のＴＩＧ溶接装置。
【請求項３】
前記ＴＩＧ溶接トーチを、上下方向に微振動させることを特徴とする請求項１に記載のＴＩＧ溶接装置。
【請求項４】
前記ＴＩＧ溶接トーチを、前記３軸直交方向に同時に微振動させることを特徴とする請求項１に記載のＴＩＧ溶接装置。
【請求項５】
前記制御モータを往復回転させることによりＴＩＧ溶接トーチを上下方向に振幅０．０１〜０．２５ｍｍの範囲内で微振動させる前記振動パラメータが、アーク電圧制御の設定電圧の上限値と下限値であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のＴＩＧ溶接装置。
【請求項６】
シールドガスを外側と内側に分流し且つ内側のシールドガスを外側のシールドガスより高速で噴出させるように外側ノズルの内側に狭窄ノズルを備えたＴＩＧ溶接トーチを用いて溶接する溶接方法であって、
アーク長を０．５〜１．０ｍｍに保持し、
前記ＴＩＧ溶接トーチを溶接線方向、溶接幅方向、及び前記両方向に直交する上下方向の３軸直交方向にボール螺子機構を介して其々位置制御する３つの制御モータを制御して、前記ＴＩＧ溶接トーチを前記３軸直交方向の所定位置に位置決めするステップと、
前記ＴＩＧ溶接トーチによる溶接時に、前記制御モータの少なくとも一つを往復回転させることによりＴＩＧ溶接トーチを前記３軸直交方向の少なくとも一方向に振幅０．０１〜０．２５ｍｍ及び振動数１〜１０Ｈｚの範囲内で微振動させるステップと、
を含むことを特徴とするＴＩＧ溶接方法。
【請求項７】
前記ＴＩＧ溶接トーチを、溶接線方向及び溶接幅方向の２方向に同時に微振動させることを特徴とする請求項６に記載のＴＩＧ溶接方法。
【請求項８】
前記ＴＩＧ溶接トーチを、上下方向に微振動させることを特徴とする請求項６に記載のＴＩＧ溶接方法。
【請求項９】
前記ＴＩＧ溶接トーチを、前記３軸直交方向に同時に微振動させることを特徴とする請求項６に記載のＴＩＧ溶接方法。
【請求項１０】
アーク電圧制御の設定電圧を上限値と下限値とで設定し、設定された上限値と下限値の間で溶接トーチが上下に微振動するようにアーク電圧を制御することを特徴とする請求項６〜９の何れかに記載のＴＩＧ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、狭窄ノズルを用いたＴＩＧ溶接方法及びＴＩＧ溶接装置に係り、特に厚さ３ｍｍ以下の薄板溶接に好適なＴＩＧ溶接装置及びＴＩＧ溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接装置として、例えば、円筒状に曲げ加工した金属板製のワークの円周方向両端を突合せ溶接して筒体を作製する水平型自動溶接装置が知られている（例えば、特許文献１〜４）。
【０００３】
前記水平型自動溶接装置は、図示しないが、フレームに支持され、円筒状に曲げ加工したワークを支持する水平姿勢のマンドレルと、マンドレルの上面に設けた長尺状のバックバーと、マンドレルに設けられ、ワークの円周方向両端がバックバー上で突合されるようにワークの端面の位置決めを行うセンター位置決め機構と、マンドレルの上方位置に配設され、ワークＷの円周方向両端を突合せた状態でバックバー上へ押圧固定するクランプ機構と、マンドレルの上方位置に配設され、ワークの突合せ部を突合せ溶接するＴＩＧ溶接用トーチを備えた溶接装置とから構成されており、マンドレルにセットしたワークの円周方向両端をセンター位置決め機構により位置決めすると共に、位置決めされたワークの円周方向両端部をクランプ機構によりバックバー上で突合せ固定し、その突合せ部をＴＩＧ溶接装置により突合せ溶接して接合するようにしたものである。
【０００４】
また、本発明者により、狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接トーチが開発されており、この狭窄ノズルを備えたＴＩＧ溶接トーチは、アーク周囲に高速整流ガスを流してプラズマ気流の流れを速め、アークに作用する電磁力及び磁界を強化してアークのエネルギー密度、アークの指向性及び硬直性を高めて高速溶接を行えるようにしている（特許文献５、６等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５１５３１号公報
【特許文献２】特開２００７−０２１５６６号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３７２６７号公報
【特許文献４】特開２０１２−０６６２９４号公報
【特許文献５】特開２０１２−１３９７０４号公報
【特許文献６】国際公開第２０１３／１５７０３６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のこの種のＴＩＧ溶接装置においては、溶接時、すなわち、ＴＩＧ溶接用トーチをワークの突合せ部に沿って走行させながらワークの突合せ部を突合せ溶接する時、あるいは、円周溶接の場合にはワークを回転させてワークの突合せ部を突合せ溶接する時に、ワークの突合せ部に沿ってただ単に一定速度で一直線状にトーチを走行させるか、トーチは固定しておいてワークを一定速度で回転させている。
【０００７】
一般に、ＴＩＧ溶接は、レーザー溶接やプラズマ溶接と比較すると、低コストであるが、溶接速度や品質が劣ると言われている。そのため、ＴＩＧ溶接では、溶接速度を速めることが望まれているが、溶接速度を上げすぎると、母材（ワーク）の予熱不足が原因となって母材（ワーク）と溶着金属との間に融合不良を生じる。本発明者による狭窄ノズルを用いたＴＩＧ溶接トーチは、熱集中性を高めて溶接速度の向上に貢献しているが、溶接速度の更なる向上が望まれる。
【０００８】
そこで、本発明は、低コストを維持しつつ溶接品質を低下させないで溶接速度を速め得るＴＩＧ溶接装置およびＴＩＧ溶接方法を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明者は、鋭意研究の結果、ＴＩＧ溶接トーチの溶接中に、ある範囲の微振動を溶接トーチに与えることで、溶接品質を低下させずに溶接速度を速め得ることを見出した。
【００１０】
すなわち、上記目的を達成するための本発明に係るＴＩＧ溶接装置は、溶接時にアーク長が０．５〜１．０ｍｍとなるように支持され、シールドガスを外側と内側に分け且つ内側のシールドガスを外側のシールドガスより高速で噴出させるように外側ノズルの内側に狭窄ノズルを備えたＴＩＧ溶接トーチと、前記ＴＩＧ溶接トーチを溶接線方向、溶接幅方向、及び前記両方向に直交する上下方向の３軸直交方向にボール螺子機構を介して其々位置制御する３つの制御モータと、前記制御モータの前記３軸直交方向の位置決め用パラメータを入力する位置決めパラメータ入力手段と、前記制御モータの少なくとも一つを往復回転させることによりＴＩＧ溶接トーチを前記３軸直交方向の少なくとも一方向に振幅０．０１〜０．２５ｍｍ及び振動数１〜１０Ｈｚの範囲内で微振動させる振動パラメータを入力する振動パラメータ入力手段と、前記位置決めパラメータ入力手段により入力された位置決め用パラメータに基づいて前記制御モータの回転位置を制御して前記ＴＩＧ溶接トーチを位置決めした後に、前記ＴＩＧ溶接トーチによる溶接時に前記振動パラメータ入力手段により入力された振動パラメータに基づいて前記制御モータの往復回転を制御して前記ＴＩＧ溶接トーチを微振動させる制御装置と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るＴＩＧ溶接装置の一態様において、前記ＴＩＧ溶接トーチは、溶接線方向及び溶接幅方向の２方向に同時に微振動する。
【００１２】
本発明に係るＴＩＧ溶接装置の一態様において、前記ＴＩＧ溶接トーチは、上下方向に微振動する。
【００１３】
本発明に係るＴＩＧ溶接装置の一態様において、前記ＴＩＧ溶接トーチは、前記３軸直交方向に同時に微振動する。
【００１４】
本発明に係るＴＩＧ溶接装置の一態様において、前記制御モータを往復回転させることによりＴＩＧ溶接トーチを上下方向に振幅０．０１〜０．２５ｍｍの範囲内で微振動させる前記振動パラメータは、アーク電圧制御の設定電圧の上限値と下限値である。
【００１５】
また、本発明に係るＴＩＧ溶接方法は、シールドガスを外側と内側に分流し且つ内側のシールドガスを外側のシールドガスより高速で噴出させるように外側ノズルの内側に狭窄ノズルを備えたＴＩＧ溶接トーチを用いて溶接する溶接方法であって、溶接時にアーク長を０．５〜１．０ｍｍに保持し、前記ＴＩＧ溶接トーチを溶接線方向、溶接幅方向、及び前記両方向に直交する上下方向の３軸直交方向にボール螺子機構を介して其々位置制御する３つの制御モータを制御して、前記ＴＩＧ溶接トーチを前記３軸直交方向の所定位置に位置決めするステップと、前記ＴＩＧ溶接トーチによる溶接時に、前記制御モータの少なくとも一つを往復回転させることによりＴＩＧ溶接トーチを前記３軸直交方向の少なくとも一方向に振幅０．０１〜０．２５ｍｍ及び振動数１〜１０Ｈｚの範囲内で微振動させるステップと、を含む。
【００１６】
本発明に係るＴＩＧ溶接方法の一態様においては、前記ＴＩＧ溶接トーチを、溶接線方向及び溶接幅方向の２方向に同時に微振動させる。
【００１７】
本発明に係るＴＩＧ溶接方法の一態様においては、前記ＴＩＧ溶接トーチを、上下方向に微振動させる。
【００１８】
本発明に係るＴＩＧ溶接方法の一態様においては、前記ＴＩＧ溶接トーチを、前記３軸直交方向に同時に微振動させる。
【００１９】
本発明に係るＴＩＧ溶接方法の一態様においては、アーク電圧制御の設定電圧を上限値と下限値とで設定し、設定された上限値と下限値の間で溶接トーチが上下に微振動するようにアーク電圧を制御する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、溶接中に、ＴＩＧ溶接トーチを溶接線方向、溶接幅方向、及び前記両方向に直交する上下方向の３軸直交方向の少なくとも一方向に幅０．０１〜０．２５ｍｍ及び振動数１〜１０Ｈｚの範囲内で微振動させることにより、溶接品質を低下させずに溶接速度を速め得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係るＴＩＧ溶接装置の外観を示す側面図である。
【図２】図１のＴＩＧ溶接装置の正面図である。
【図３】図１のＴＩＧ溶接装置に搭載されるトーチ位置決めユニットの斜視図である。
【図４】図３のトーチ位置決めユニットの部分断面側面図である。
【図５】狭窄ノズルを備えるＴＩＧ溶接トーチの縦断面正面図である。
【図６】図１のＴＩＧ溶接装置の操作パネルの操作画面図である。
【図７】本発明実施例と比較例のＴＩＧ溶接装置による溶接ビードの外観写真である。
【図８】狭窄ノズルを備える溶接トーチのアーク長と温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係るＴＩＧ溶接装置の実施形態について、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、従来技術を含めて、全図を通し、同一又は類似の構成部分には同符号を付している。
【００２３】
図１は、本発明に係るＴＩＧ溶接装置の一実施形態として、薄板突合せ自動円筒溶接装置の側面図を示している。この種の自動円筒溶接装置は、洗濯機の回転ドラム、電気温水器の内外槽、配管設備用のベローズ管などの薄板金属の端面同士を突き合わせ溶接するのに用いられる。溶接される板厚は、一般には０．２ｍｍ〜３ｍｍ程度である。ワークは、図外のロール成形機等で金属シートをロール成形される。
【００２４】
ＴＩＧ溶接装置１は、図１〜図４に示すように、昇降自在に支持されたワーク受け台２、片持ち支持されたマンドレル３、マンドレル３と平行に延びて走行レール４を備える上部フレーム５、走行レール４上を往復走行可能に支持されたトーチ走行台６、走行台６に取り付けられたトーチ位置決めユニット７、トーチ位置決めユニット７に取り付けられたＴＩＧ溶接トーチ８、操作パネル９等を備えている。ワークＷは、ワーク受け台２に載置され、ワークの溶接されるべき突合せ部がマンドレルの上面にその長さ方向に延びるようにして、マンドレル３に挿入され、マンドレル３と上部フレーム５との間で図示しないクランプ機構でクランプされてセットされる。なお、ワーク受け台２、マンドレル３、上部フレーム５、トーチ走行台６は、従来の公知の装置（上記特許文献３，４等）と同様の構造であるので、詳細な説明を省略する。
【００２５】
トーチ位置決めユニット７は、トーチ走行台６に取り付けられ、ＴＩＧ溶接トーチ８を、溶接線方向Ｘ、溶接幅方向Ｙ、及び上下方向Ｚの３軸直交方向ＸＹＺに位置決めするユニットであり、３軸直交方向に回転軸が向けられた３つの制御モータ１０、１１、１２と、これらの制御モータ１０、１１、１２にそれぞれ駆動連結されたボール螺子機構１３、１４、１５を備えている。
【００２６】
図示例において、ＴＩＧ溶接トーチ８が固定される上下スライダー１６が左右スライダー１７に上下摺動自在に取り付けられ、左右スライダー１７が前後スライダー１８に溶接幅方向（左右方向）に摺動自在に取り付けられ、前後スライダー１８がスライドベース１９に溶接線方向（前後方向）に摺動自在に取り付けられている。スライドベース１９は、トーチ走行台６に取り付けられる。左右スライダー１７には上下リニアガイド２０が取り付けられ、前後スライダー１８は左右リニアガイド２１が取り付けられ、スライドベース１９には前後リニアガイド２２が取り付けられている。こうして、ＴＩＧ溶接トーチ８は、前記３軸直交方向に摺動自在に支持されている。
【００２７】
上下スライダー１６は、左右スライダー１７上に固定された上下制御モータ１２と上下ボール螺子機構１５を介して連結されている。左右スライダー１７は、前後スライダー１８に固定された左右制御モータ１１と左右ボール螺子機構１４を介して連結されている。前後スライダー１８は、スライドベース１９に固定された前後制御モータ１０と前後ボール螺子機構１３を介して連結されている。こうして、ＴＩＧ溶接トーチ８は、上下、左右、前後制御モータ１０〜１２を正逆回転させることにより、上下、左右、前後ボール螺子機構１３〜１４を介して、前記３軸直交方向に往復移動させられる。
【００２８】
ＴＩＧ溶接トーチ８は、図５に断面図で示すように、外側ノズル８ａの内側に狭窄ノズル８ｂを備える。狭窄ノズル８ｂにタングステン電極８ｃを挿通されており、シールドガスＧを狭窄ノズル８ｂの外側と内側に分け且つ狭窄ノズル８ｂの内側のシールドガスＧ１を狭窄ノズル８ｂの外側のシールドガスＧ２より高速で噴出させるようになっている。図５に示すような狭窄ノズル８ｂを備えるＴＩＧ溶接トーチは、上記特許文献５，６により公知であるので詳細な説明を省略する。
【００２９】
狭窄ノズル８ｂとタングステン電極８ｃとの隙間は、外側ノズル８ａと狭窄ノズル８ｂとの隙間に比べてかなり狭くなっていて、狭窄ノズル８ｂから噴出するシールドガスＧ１が、外側ノズル８ａと狭窄ノズル８ｂとの間の間隙から噴出するシールドガスＧ２の数倍の流速で噴出するようになっている。ＴＩＧ溶接トーチ８は、狭窄ノズル８ｂの内側を流れるシールドガスＧ２が全シールドガスＧ（Ｇ１＋Ｇ２）の２０〜６０％となるように構成されていることが好ましい。
【００３０】
操作パネル９は、タッチパネル式とすることができ、図６に示すように、前後、左右、上下の制御モータ１０、１１、１２の３軸直交方向（ＸＹＺ方向）の位置決め用パラメータとして例えば原点位置からの距離をＸ軸位置（溶接線方向の位置）、Ｙ軸位置（溶接幅方向の位置）、アーク長（Ｚ軸方向（上下方向）の位置）として其々の画面入力領域３０ｘ、３０ｙ、３０ｚをタッチし、タッチテンキー３１で数値入力する位置決めパラメータ入力手段３０を備えている。
【００３１】
また、操作パネル９は、前後、左右、上下の制御モータ１０、１１、１２を往復回転させることによりＴＩＧ溶接トーチ８を３軸直交方向（ＸＹＺ方向）の其々の方向に振幅０．０１〜０．２５ｍｍ及び振動数１〜１０Ｈｚの範囲内で微振動させる振動パラメータとして、Ｘ軸振幅、Ｙ軸振幅、ＡＶＣ設定電圧（上限値）、ＡＶＣ設定電圧（下限値）、及び、Ｘ軸振動数、Ｙ軸振動数、Ｚ軸振動数として其々の画面入力領域３４、３５、３６ａ、３６ｂ、３７、３８、３９にタッチテンキー３１で数値入力する振動パラメータ入力手段４０を備えている。
【００３２】
ＡＶＣ設定電圧は、アーク電圧制御（Ａｒｃ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）の設定電圧である。
【００３３】
ＴＩＧ溶接では、アーク長さが変化すると、アーク電圧も変化し溶接結果に影響を与えることから、一般には、アーク電圧制御（ＡＶＣ）により、溶接トーチの上下方向の位置制御を行ってアーク長さを一定に保つことが行われる。
【００３４】
本発明では、溶接トーチ８を上下に微振動させるため、ＡＶＣ設定値は、上限値と下限値とにより所定範囲の電圧値を設定することができ、指定されたＺ軸振動数（３９）により、ＡＶＣ設定電圧（上限値）とＡＶＣ設定電圧（下限値）との間で、溶接トーチ８が上下に微振動するように上下制御モータ１２を制御する。従って、ＡＶＣ設定電圧（上限値）とＡＶＣ設定電圧（下限値）とは、溶接トーチ８の上下方向の振幅に関する振動パラメータに相当する。この場合、ＡＶＣ設定電圧（上限値）とＡＶＣ設定電圧（下限値）とは、アーク長が０．５〜１．０ｍｍの範囲で、振幅０．０１〜０．２５ｍｍとなるように電圧設定可能である。
【００３５】
ＡＶＣ設定電圧（上限値）及びＡＶＣ設定電圧（下限値）に代えて、Ｚ軸振幅（ｍｍ）を入力する画面入力領域としてもよい。また、振動数（Ｈｚ）の入力領域に代えて、第１〜第３制御モータ１０〜１２の回転速度（ｍｍ／ｍｉｎ等）を入力する入力領域（図示せず）として、回転速度を設定することにより振動数を設定するようにしてもよい。
【００３６】
なお、本発明に関して「微振動」とは、振幅０．０１〜０．２５ｍｍ及び振動数１〜１０Ｈｚの範囲内の微振動を意味するものとして用いている。ここで、振幅とは、振動している溶接トーチが振動の中心位置から最大の変位まで移動する距離のことであり、振動の全幅の半分である。
【００３７】
位置決めパラメータ入力手段３０及び振動パラメータ入力手段４０は、操作パネル９のタッチ入力に限らず、他の公知の入力手段を採用し得る。
【００３８】
図示しない制御装置により、位置決めパラメータ入力手段３０により入力された位置決め用パラメータに基づいて、対応する制御モータ１０〜１２の回転位置を制御してＴＩＧ溶接トーチ８を位置決めした後に、ＴＩＧ溶接トーチ８による溶接時、即ち図示例では溶接トーチ８をトーチ走行台６に沿って走行させてアーク溶接している最中に、振動パラメータ入力手段４０により入力された振動パラメータに基づいて対応する制御モータ１０〜１２の往復回転を制御してＴＩＧ溶接トーチ８を微振動させる。
【００３９】
図示例の水平自動溶接装置を用いて、厚さ１．５ｍｍのＳＵＳ３０４製薄板を、溶接トーチ８に前後方向及び／又は左右方向に微振動を与えて溶接した場合と、振動を与えないで溶接した場合の比較試験結果を下の表１に示している。溶接条件は、下記の通りとした。
【００４０】
・アーク電圧：１１．５０Ｖ      ・使用ガス      ：Ａｒ
・ピーク電流：１６０Ａ          ・トーチガス    ：１０リットル／分
・ベース電流：１４０Ａ          ・バックガス    ：１５リットル／分
・電源周波数：５００Ｈｚ        ・アフターガス  ：１５リットル／分
・溶接速度  ：６５０ｍｍ／分    ・電極先端角    ：３０°
【００４１】
【表１】
2016059955.tif 000003
【００４２】
表１の実施例１〜３の振動数は、５Ｈｚとした。表１において、例えばトーチ左右振幅±０．１ｍｍは、右方向への振幅が０．１ｍｍであって左方向への振幅が０．１ｍｍであることを意味する。同様に、前後振幅±０．１ｍｍは、前方向への振幅が０．１ｍｍであって後方向への振幅が０．１ｍｍであることを意味している。
【００４３】
比較例１、実施例１〜３の其々のビード外観を撮影した写真を、図７の表に示す。
【００４４】
表１から、溶接中にトーチに前後・左右方向の微振動を加えた実施例２，３が、微振動を加えない比較例１に比べて、ビード幅が狭くなっていることが分かる。このことは、本発明の微振動（振幅０．０１〜０．２５ｍｍ、振動数１〜１０Ｈｚ）が、ビード幅を広げるために用いられる従来のいわゆるウィービングとは異なることを意味する。本発明では、溶接中にトーチに左右方向（溶接幅方向）の微振動を加えることで、磁気吹き等によるアークの左右の振れが抑えられ、指向性や集中性が向上しているものと考えられる。なお、振幅が０．２５ｍｍより大きいとビードが波打つ等の不具合が発生し始める一方、０．０１ｍｍより小さいと微振動による効果があまり期待できない。
【００４５】
そして、溶接中にトーチに微振動を加えたビードは、図７を参照すれば、光沢があることが分かる。図７の写真は白黒のため不明確であるが、実施のカラー写真では、実施例のビードは母材と同じ銀色を呈しているのに対し、比較例のビードは赤茶けた色を呈していた。また、光沢が現れたこれら実施例１〜３のビードを手で触ると表面が滑らかであるのに対し、比較例１のビードの表面はザラザラとした触感であった。表面が滑らかなビードは、表面がザラザラのビードに比べて、表面の凹凸が少なく亀裂の起点が生じにくいため、耐疲労破壊性が向上しているものと考えられる。ビード表面に光沢が出て滑らかになったのは、トーチに与えた振動エネルギーがアークに伝えられ、金属原子の運動を活発にし、原子構造（結晶構造）の欠陥を補正したものと推察される。特に溶接トーチに上下方向の微振動を付加した場合は、アーク圧力が変化することによって、溶融金属中の金属原子の運動を活発にすると考えられる。
【００４６】
溶接速度に関しては、従来のＴＩＧ溶接装置では５００ｍｍ／分程度迄であるが、本発明では、狭窄ノズルの併用により６５０ｍｍ／分でも良好な溶接ビードが得られており、更なる高速化も可能である。
【００４７】
図８は、アーク長とアーク中心付近の温度分布との関係を示すグラフである。このグラフから、アーク長が０．５ｍｍ〜１ｍｍの範囲が、溶接に適した温度範囲である。従って、溶接トーチ８を上下に微振動させる場合は、溶接時のアーク長が０．５〜１ｍｍの範囲内で微振動させる。
【００４８】
上記実施形態では、溶接時にＴＩＧ溶接トーチが溶接線に沿って走行することにより管の軸方向の接合部を溶接する水平自動溶接装置を例に説明したが、本発明は、管の周方向の接合部を溶接するＴＩＧ溶接装置にも適用することができ、その場合は、溶接時には、ＴＩＧ溶接トーチが溶接線に沿って走行するのではなく、ＴＩＧ溶接トーチは微振動のみしてワークが軸線周り回転させられる。よって、本発明において「溶接時」とは、ＴＩＧ溶接トーチが溶接線に沿って走行する場合と、ＴＩＧ溶接トーチが溶接線に沿って走行するのではなく、ＴＩＧ溶接トーチは微振動のみしてワークが軸線周り回転させられる場合とを含む。
【００４９】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１  ＴＩＧ溶接装置
８  ＴＩＧ溶接トーチ
１０，１１，１２  制御モータ
１３，１４，１５  ボール螺子機構
３０  位置決めパラメータ入力手段
４０  振動パラメータ入力手段
【図１】
2016059955.tif 000004
【図２】
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【図３】
2016059955.tif 000006
【図４】
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【図５】
2016059955.tif 000008
【図６】
2016059955.tif 000009
【図８】
2016059955.tif 000010
【図７】
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