(57)【要約】【課題】電極と母材間の溶着や電極と溶接ワイヤ間の溶着を発生させることなく、溶接ワイヤの供給量を多くした溶接を行うことができる溶接装置を提供する。【解決手段】ベース部２に支持されるノズル１１とノズル１１の先端に配置されたタングステン電極１２とを有するトーチ部１０と、溶接ワイヤ４をトーチ部１０の軸の斜め方向より母材３の溶接箇所に送り出すフィラーガイド部２０とを備え、トーチ部１０がベース部２に対し前記トーチ部１０の軸方向に移動自在に支持されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部（２）に支持され、母材（３）にガスを噴射するノズル（１１）と前記ノズル（１１）の先端に配置された電極（１２）とを有するトーチ部（１０，３０）と、
溶接ワイヤ（４）を前記トーチ部（１０，３０）の軸の斜め方向より前記母材（３）の溶接箇所に送り出すフィラーガイド部（２０）とを備えた溶接装置（１Ａ，１Ｂ）であって、
前記トーチ部（１０，３０）が前記ベース部（２）に対し前記トーチ部（１０，３０）の軸方向に移動自在に支持されていることを特徴とする溶接装置（１Ａ，１Ｂ）。
【請求項２】
請求項１記載の溶接装置（１Ａ，１Ｂ）であって、
前記フィラーガイド部（２０）が前記トーチ部（１０，３０）に固定され、前記フィラーガイド部（２０）と前記トーチ部（１０，３０）が一体に移動することを特徴とする溶接装置（１Ａ，１Ｂ）。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の溶接装置（１Ａ，１Ｂ）であって、
前記溶接ワイヤ（４）の送り出し方向は、前記トーチ部（１０，３０）の軸に対して４５度以内であることを特徴とする溶接装置（１Ａ，１Ｂ）。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の溶接装置（１Ａ）であって、
前記トーチ部（１０）と前記ベース部（２）との間に弾性部材（５）が介在され、
前記弾性部材（５）の収縮及び復帰によって前記トーチ部（１０）が前記ベース部（２）に移動自在に支持されていることを特徴とする溶接装置（１Ａ）。
【請求項５】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の溶接装置（１Ｂ）であって、
前記トーチ部（３０）は、前記ベース部（２）にガイド軸（３１）によって前記ベース部（２）に移動自在で、且つ、前記母材（３）の近接方向に付勢手段（３２）で付勢されることによって支持されていることを特徴とする溶接装置（１Ｂ）。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の溶接装置（１Ａ，１Ｂ）であって、
前記電極（１２）は、タングステン電極であり、
前記フィラーガイド部（２０）が前記溶接ワイヤ（４）を連続的に送り出し、且つ、前記タングステン電極（１２）と前記母材（３）との間にはパルス電流を通電することを特徴とする溶接装置（１Ａ，１Ｂ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、母材の溶接を行う溶接装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７及び図８には、アーク溶接装置の従来例が示されている。図７及び図８に示すように、アーク溶接装置１００は、ベース部１０２に固定されるトーチ部１０１と、トーチ部１０１に固定されるフィラーガイド部１１０とを備えている。トーチ部１０１は、母材１０３に不活性ガスを噴射するノズル１０４と、ノズル１０４の先端に配置された電極１０５とを有する。フィラーガイド部１１０は、溶接ワイヤ１１１をトーチ部１０１の軸の斜め方向より母材１０３の溶接箇所に送り出す。電極１０５と母材１０３との間は、溶接用電源（図示せず）によってパルス電流を通電できるよう構成されている。溶接電源からピーク電流（大電流）が通電されると、瞬間的に溶接ワイヤ１１１が溶融する。図7に示すように、例えば、母材１０３が重ね合わされた２枚の薄板１０３ａ，１０３ｂから構成され、薄板１０３ａ，１０３ｂ間に隙間が形成されている場合、溶接ワイヤ１１１の供給量が不十分であると溶融金属が不足して溶接ビードに穴が開くため、溶接ワイヤ１１１の供給量を多くする必要がある。
【０００３】
上記構成において、トーチ部１０１の電極１０５、及び母材１０３にパルス電流を通電することにより、電極１０５と母材１０３との間にアーク１０６を発生させると共に、トーチ部１０１のノズル１０４より母材１０３に不活性ガスを噴射する。この状態で溶接ワイヤ１１１をトーチ部１０１の軸の斜め方向より母材１０３の溶接箇所に送り出しつつ溶融し、不活性ガスの雰囲気中で母材１０３のアーク溶接を行なう。このとき、溶接ワイヤ１１１の供給量を多くすると、図８（ａ）に示すように、ベース電流の通電時に溶接ワイヤ１１１が溶融しきれず、母材１０３に突き当たる。そして、ベース電流の通電時に溶接ワイヤ１１１をさらに送り出すと、図８（ｂ）に示すように、溶接ワイヤ１１１の突出部分が屈曲する。次いで、図８（ｃ）に示すように、溶接電源からピーク電流を通電すると、アーク１０６の発生により溶接ワイヤ１１１の溶融できなかった部分も瞬間的に溶融し、図８（ａ）に示す当初の状態に戻る。
【０００４】
図９には、アーク溶接装置の他の従来例が示されている（特許文献1参照）。図９に示すように、アーク溶接装置１２０は、ベース部（図示せず）に固定されるトーチ部１２１と、溶接ワイヤ１３１をトーチ部１２１の軸の斜め方向より母材１２２の溶接箇所に送り出すフィラーガイド部１３０と、一端がトーチ部１２１に固定され、フィラーガイド部１３０を軸方向に移動可能に支持する支持部１４０とを備えている。トーチ部１２１は、母材１２２に不活性ガスを噴射するノズル１２３と、ノズル１２３の先端に配置された電極１２４とを有する。支持部１４０の他端には、フィラーガイド部１３０が挿通されるブッシュ部１４１が設けられている。フィラーガイド部１３０とブッシュ部１４１との間には、ブッシュ部１４１を挟んで両側に配置され、フィラーガイド部１３０を軸方向に付勢する一対の圧縮ばね１３２が設けられている。
【０００５】
上記構成において、溶接ワイヤ１３１を母材１２２の溶接箇所に送り出すと、ベース電流の通電時に溶接ワイヤ１３１が母材１２２に突き当たり、その反力でフィラーガイド部１３０が押し上げられて母材１２２から離れる方向に移動するので、溶接ワイヤ１３１の屈曲を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１５４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来例にあっては、溶接ワイヤ１１１をトーチ部１０１の軸の斜め方向より母材１０３の溶接箇所に送り出す際に、溶接ワイヤ１１１の供給量を多くすると、図８（ｂ）に示すように、ベース電流の通電時に溶接ワイヤ１１１の突出部分が母材１０３に突き当たり屈曲して電極１０５に接近し、電極１０５と溶接ワイヤ１１１間の溶着が発生する。又、トーチ部１０１がベース部１０２に固定されており、トーチ部１０１に設けられる電極１０５と母材１０３間の距離が近いため、溶接ワイヤ１１１の供給量を多くすると、溶接ワイヤ１１１により跳ね上げられた溶融金属が電極１０５に付着し、電極１０５と母材１０３間の溶着が発生する恐れがある。
【０００８】
前記他の従来例にあっては、溶接ワイヤ１３１の屈曲を防止できるが、溶接ワイヤ１３１の供給量を多くできないという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、前記した課題を解決すべくなされたものであり、電極と母材間の溶着や電極と溶接ワイヤ間の溶着を発生させることなく、溶接ワイヤの供給量を多くした溶接を行うことができる溶接装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ベース部に支持され、母材にガスを噴射するノズルと前記ノズルの先端に配置された電極とを有するトーチ部と、溶接ワイヤを前記トーチ部の軸の斜め方向より前記母材の溶接箇所に送り出すフィラーガイド部とを備えた溶接装置であって、前記トーチ部が前記ベース部に対し前記トーチ部の軸方向に移動自在に支持されていることを特徴とする溶接装置である。
【００１１】
前記フィラーガイド部が前記トーチ部に固定され、前記フィラーガイド部と前記トーチ部が一体に移動するものを含む。前記溶接ワイヤの送り出し方向は、前記トーチ部の軸に対して４５度以内であることが好ましい。前記トーチ部と前記ベース部との間に弾性部材が介在され、前記弾性部材の収縮及び復帰によって前記トーチ部が前記ベース部に移動自在に支持されているものを含む。前記トーチ部は、前記ベース部にガイド軸によって軸方向に移動自在で、且つ、前記母材の近接方向に付勢手段で付勢されることによって支持されているものを含む。前記電極は、タングステン電極であり、前記フィラーガイド部が前記溶接ワイヤを連続的に送り出し、且つ、前記タングステン電極と前記母材との間にはパルス電流を通電するものを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フィラーガイド部により溶接ワイヤをトーチ部の軸の斜め方向より母材の溶接箇所に送り出す際に、溶接ワイヤの供給量を多くする場合には、ベース部に対しトーチ部を移動して電極と母材との間の距離を確保できる。又、溶接ワイヤが電極に接近することを抑制できる。以上より、電極と母材間の溶着、及び、電極と溶接ワイヤ間の溶着を発生させることなく、母材の溶接を安定した状態で行うことができ、溶接ワイヤの供給量を多くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態を示し、アーク溶接装置の側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態を示し、（ａ）は溶接ワイヤが母材に突き当たった状態を示す正面図、（ｂ）はトーチ部とフィラーガイド部が押し上げられた状態を示す正面図、（ｃ）はピーク電流の通電時に溶接ワイヤが溶融した状態を示す正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態を示し、（ａ）は図２（ａ）の要部の拡大正面図、（ｂ）は図２（ｂ）の要部の拡大正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態を示し、溶接電源を説明する断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態を示し、溶接電源を説明する特性図である。
【図６】本発明の第２実施形態を示し、アーク溶接装置の正面図である。
【図７】従来例を示し、アーク溶接装置の側面図である。
【図８】従来例を示し、（ａ）は溶接ワイヤが母材に突き当たった状態を示す正面図、（ｂ）は溶接ワイヤがさらに送り出されて屈曲した状態を示す正面図、（ｃ）はピーク電流の通電時に溶接ワイヤが溶融した状態を示す正面図である。
【図９】他の従来例を示し、アーク溶接装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１５】
図１〜図５は本発明の第１実施形態を示す。図１〜図３に示すように、第１実施形態のアーク溶接装置（溶接装置）１Ａは、ベース部（例えばロボットアーム）２に支持されるトーチ部１０と、溶接ワイヤ４をトーチ部１０の軸の斜め方向より母材３の溶接箇所に送り出すフィラーガイド部２０とを備えている。ベース部２は、トーチ部１０及びフィラーガイド部２０を溶接方向に移動する。
【００１６】
図４に示すように、本実施形態のアーク溶接装置１Ａは、後述するタングステン電極（電極）１２を備え、タングステン電極１２と母材３との間にアーク１３を発生させてアルゴンガスなどの不活性ガス１４の雰囲気中で母材３の溶接を行うＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ・Ｉｎｅｒｔ・Ｇａｓ）アーク溶接装置である。又、図１に示すように、アーク溶接装置１Ａは、例えば、母材３である一対の半円筒状の薄板プレス部品を組み合わせた状態で接合部３ａ、３ｂを互いに溶接付けすることにより、車両用排気管（排気マニホルード）を製造する際に用いられる。一対の前記薄板プレス部品の接合部３ａ、３ｂ間には、所々に隙間が形成されている。
【００１７】
トーチ部１０は、母材３に不活性ガス１４を噴射するノズル１１と、ノズル１１の先端に配置されたタングステン電極１２とを有する。トーチ部１０は、ベース部２に軸方向に移動自在に支持されると共に、トーチ部１０には、フィラーガイド部２０が固定されている。これにより、フィラーガイド部２０とトーチ部１０が一体に移動する。トーチ部１０とベース部２との間にはスポンジなどの弾性部材５が介在され、弾性部材５の収縮及び復帰によってトーチ部１０がベース部２に移動自在に支持されている。
【００１８】
フィラーガイド部２０は、溶接ワイヤ４を連続的に送り出す。フィラーガイド部２０による溶接ワイヤ４の送り出し方向の角度θは、トーチ部１０の軸に対して４５度以内に設定されている。
【００１９】
タングステン電極１２と母材３との間には、溶接用電源６（図４に示す）よって、図５に示すようなパルス電流が通電できるよう構成されている。パルス電流は、ベース電流値Ｃ１とピーク電流値Ｃ２間で周期的に変動する。
【００２０】
上記構成において、図４に示すように、ノズル１１より母材３に不活性ガス１４を噴射すると共に、フィラーガイド部２０により溶接ワイヤ４をトーチ部１０の軸の斜め方向より母材３の溶接箇所に所定速度で送り出し、タングステン電極１２と母材３にパルス電流を通電する。すると、アーク１３の発生で溶接ワイヤ４及び母材３が溶融され、トーチ部１０直下の母材３上に溶融池（溶融金属）７が形成される。そして、トーチ部１０が溶接方向（図４の右方向）へ移動すると共に、溶融池７が冷却されることにより、母材３上に溶接ビード８が溶接方向に沿って形成される。
【００２１】
このようにして母材３の溶接を行う際に、フィラーガイド部２０からの溶接ワイヤ４の供給量を多くすると、図２（ａ）に示すように、ベース電流の通電時には溶接ワイヤ４が溶解しにくいため、母材３に突き当たる。このとき、図３（ａ）に示すように、タングステン電極１２は、母材３から所定距離Ｄ１だけ離れている。
【００２２】
ここで、母材３の薄板３ａ，ｂ間に隙間がある場合には、溶接ワイヤ１１１の供給量を多くする。すると、ベース電流の通電時に、溶接ワイヤ４の先端が母材３を押圧する。そして、図２（ｂ）に示すように、その反力によりトーチ部１０及びフィラーガイド部２０が弾性部材５の弾性力に抗して押し上げられるので、弾性部材５が収縮して、トーチ部１０及びフィラーガイド部２０が母材３から離れる方向（図２（ｂ）の上方）へ移動する。これにより、タングステン電極１２は、母材３から所定距離Ｄ２（当初の所定距離Ｄ１＋移動距離）離れる。
【００２３】
次に、図２（ｃ）に示すように、溶接電源６からのピーク電流の通電時にアーク１３の発生により瞬間的に溶接ワイヤ４が溶融するので、弾性部材５が当初の状態に復帰し、フィラーガイド部２０とトーチ部１０が図２（ａ）及び図３（ａ）に示す当初の位置に戻る。
【００２４】
以上説明したように、アーク溶接装置１Ａでは、トーチ部１０のタングステン電極１２と母材３との間の距離を確保できる。又、溶接ワイヤ４がタングステン電極１２に接近することを抑制できる。以上より、タングステン電極１２と母材３間の溶着、及びタングステン電極１２と溶接ワイヤ４間の溶着を発生させることなく、溶接ワイヤ４の供給量を多くした溶接を行うことができる。
【００２５】
本実施形態では、フィラーガイド部２０がトーチ部１０に固定され、フィラーガイド部２０とトーチ部１０が一体に移動する。従って、溶接ワイヤ４の供給量を多くした場合には、トーチ部１０のタングステン電極１２と母材３との間の距離を自動的に且つ確実に確保できる。又、溶接ワイヤ４の供給量を多くした場合にも溶接ワイヤ４が屈曲することがなく、溶接ワイヤ４の屈曲による不具合を防止できる。
【００２６】
本実施形態では、溶接ワイヤ４の供給量を多くしてピーク電流の通電時に瞬間的に溶接ワイヤ４を溶融するので、母材３の接合部３ａ、３ｂ間に十分な溶融金属を供給して溶接ビード８に穴が開くことを防止でき、隙間を有する一対の半円筒状の薄板プレス部品からなる車両用排気管などの製造に適用することができる。
【００２７】
本実施形態では、フィラーガイド部２０によりトーチ部１０の軸に対して４５度以内の方向に溶接ワイヤ４を送り出すので、溶接ワイヤ４が母材３に突き当たり、その反力がトーチ部１０及びフィラーガイド部２０に働いたとき、トーチ部１０の軸方向の分力を大きくすることができ、トーチ部１０及びフィラーガイド部２０を母材３から離れる方向へ確実に移動させることができる
図６は本発明の第２実施形態を示す。図６に示すように、第２実施形態のアーク溶接装置（溶接装置）１Ｂは、第１実施形態と比較するに、トーチ部３０がベース部２にガイド軸３１によって軸方向に移動自在で、且つ、母材３の近接方向に巻ばね（付勢手段）３２で付勢されることによって支持されている。他の構成は、第１実施形態と同様であるため、重複説明を回避するため、説明を省略する。また、図面の第１実施形態と同一構成箇所には、同一符号を付して明確化を図る。
【００２８】
上記構成において、ベース電流の通電時にフィラーガイド部２０により溶接ワイヤ４を送り出す際に、溶接ワイヤ４の供給量を多くすると、溶接ワイヤ４が溶融しきれず、溶接ワイヤ４が母材３に突き当たるので、その反力で巻ばね３２が収縮してトーチ部３０がガイド軸３１に沿って軸方向に上昇し、フィラーガイド部２０とトーチ部３０が母材３から離れることにより、タングステン電極１２と母材３との間の距離を確保できる。次に、ピーク電流の通電時に瞬間的に溶接ワイヤ４が溶融するので、巻ばね３２の付勢によりフィラーガイド部２０とトーチ部３０が図６に示す当初の位置まで下降する。
【００２９】
このように構成した本実施形態のアーク溶接装置１Ｂでも、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００３０】
また、本明細書の各実施形態としてアーク溶接装置１Ａ，１Ｂを例示しているが、本発明は、本発明の思想に基づくその他の溶接装置にも同じように適用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
１Ａ，１Ｂ  アーク溶接装置（溶接装置）
２  ベース部
３  母材
４  溶接ワイヤ
５  弾性部材
１０，３０  トーチ部
１１  ノズル
１２  タングステン電極（電極）
２０  フィラーガイド部
３１  ガイド軸
３２  巻ばね（付勢手段）
【図１】
2016007640.tif 000003
【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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