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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024149941
(43)【公開日】2024-10-23
(54)【発明の名称】２重シールドティグ溶接方法
(51)【国際特許分類】
B23K 9/29 20060101AFI20241016BHJP
【ＦＩ】
B23K9/29 L
B23K9/29 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023063127
(22)【出願日】2023-04-10
(71)【出願人】
【識別番号】000000262
【氏名又は名称】株式会社ダイヘン
(72)【発明者】
【氏名】今井 雄太
(72)【発明者】
【氏名】中俣 利昭
【テーマコード（参考）】
4E001
【Ｆターム（参考）】
4E001LB02
4E001LH01
4E001LH06
4E001NA01
(57)【要約】
【課題】２重シールドティグ溶接方法において、アークの硬直性を所望状態に調整すること。
【解決手段】インナーガス７を噴出させるインナーノズル４及びアウターガス９を噴出させるアウターノズル５を備えた溶接トーチＷＴを使用し、電極１と母材２との間にアーク３を発生させ溶接電流Ｉｗを通電して溶接する２重シールドティグ溶接方法において、溶接電流Ｉｗの設定値Ｉｒに応じてインナーガス７の流量Ｆｉを設定し、アーク３の硬直性を調整するための調整部Ｈ４Ｒを備え、調整部Ｈ４Ｒは設定されたインナーガス７の流量Ｆｉを増減させる。
【選択図】 図１
【解決手段】インナーガス７を噴出させるインナーノズル４及びアウターガス９を噴出させるアウターノズル５を備えた溶接トーチＷＴを使用し、電極１と母材２との間にアーク３を発生させ溶接電流Ｉｗを通電して溶接する２重シールドティグ溶接方法において、溶接電流Ｉｗの設定値Ｉｒに応じてインナーガス７の流量Ｆｉを設定し、アーク３の硬直性を調整するための調整部Ｈ４Ｒを備え、調整部Ｈ４Ｒは設定されたインナーガス７の流量Ｆｉを増減させる。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
インナーガスを噴出させるインナーノズル及びアウターガスを噴出させるアウターノズルを備えた溶接トーチを使用し、
電極と母材との間にアークを発生させ溶接電流を通電して溶接する２重シールドティグ溶接方法において、
前記溶接電流の値に応じて前記インナーガスの流量を設定し、
前記アークの硬直性を調整するための調整部を備え、
前記調整部は前記設定された前記インナーガスの流量を増減させる、
ことを特徴とする２重シールドティグ溶接方法。
電極と母材との間にアークを発生させ溶接電流を通電して溶接する２重シールドティグ溶接方法において、
前記溶接電流の値に応じて前記インナーガスの流量を設定し、
前記アークの硬直性を調整するための調整部を備え、
前記調整部は前記設定された前記インナーガスの流量を増減させる、
ことを特徴とする２重シールドティグ溶接方法。
【請求項2】
前記溶接電流の値に応じて設定された前記インナーガスの流量を、前記電極の直径及び前記母材の継手形状に応じて補正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の２重シールドティグ溶接方法。
ことを特徴とする請求項１に記載の２重シールドティグ溶接方法。
【請求項3】
前記溶接電流の値、前記電極の直径及び前記母材の継手形状の内の少なくとも一つの条件が変更されたときは、前記調整部による前記インナーガスの流量の増減値を０にリセットする、
ことを特徴とする請求項２に記載の２重シールドティグ溶接方法。
ことを特徴とする請求項２に記載の２重シールドティグ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、２重シールドティグ溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
インナーガスを噴出させるインナーノズル及びアウターガスを噴出させるアウターノズルを備えた溶接トーチを使用して溶接する２重シールドティグ溶接方法が慣用されている（例えば、特許文献１参照）。インナーガス及びアウターガスとしては、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスが使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１５０４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
２重シールドティグ溶接方法において、溶接作業者ごとに所望するアークの硬直性は異なっている。溶接作業者によっては、アークの硬直性が強い硬いアークを好む人もいるし、アークの硬直性の弱い柔らかなアークを好む人もいる。そして、アークの硬直性を溶接作業者が所望する状態に調整することができれば、溶接作業性を向上させることができる。
【0005】
そこで、本発明では、アークの硬直性を所望する状態に調整することができる２重シールドティグ溶接方法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】
【0006】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
インナーガスを噴出させるインナーノズル及びアウターガスを噴出させるアウターノズルを備えた溶接トーチを使用し、
電極と母材との間にアークを発生させ溶接電流を通電して溶接する２重シールドティグ溶接方法において、
前記溶接電流の値に応じて前記インナーガスの流量を設定し、
前記アークの硬直性を調整するための調整部を備え、
前記調整部は前記設定された前記インナーガスの流量を増減させる、
ことを特徴とする２重シールドティグ溶接方法である。
インナーガスを噴出させるインナーノズル及びアウターガスを噴出させるアウターノズルを備えた溶接トーチを使用し、
電極と母材との間にアークを発生させ溶接電流を通電して溶接する２重シールドティグ溶接方法において、
前記溶接電流の値に応じて前記インナーガスの流量を設定し、
前記アークの硬直性を調整するための調整部を備え、
前記調整部は前記設定された前記インナーガスの流量を増減させる、
ことを特徴とする２重シールドティグ溶接方法である。
【0007】
請求項２の発明は、
前記溶接電流の値に応じて設定された前記インナーガスの流量を、前記電極の直径及び前記母材の継手形状に応じて補正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の２重シールドティグ溶接方法である。
前記溶接電流の値に応じて設定された前記インナーガスの流量を、前記電極の直径及び前記母材の継手形状に応じて補正する、
ことを特徴とする請求項１に記載の２重シールドティグ溶接方法である。
【0008】
請求項３の発明は、
前記溶接電流の値、前記電極の直径及び前記母材の継手形状の内の少なくとも一つの条件が変更されたときは、前記調整部による前記インナーガスの流量の増減値を０にリセットする、
ことを特徴とする請求項２に記載の２重シールドティグ溶接方法である。
前記溶接電流の値、前記電極の直径及び前記母材の継手形状の内の少なくとも一つの条件が変更されたときは、前記調整部による前記インナーガスの流量の増減値を０にリセットする、
ことを特徴とする請求項２に記載の２重シールドティグ溶接方法である。
【発明の効果】
【0009】
本発明に係る２重シールドティグ溶接方法によれば、アークの硬直性を溶接作業者が所望する状態に調整することができるので、溶接作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の実施の形態に係る２重シールドティグ溶接方法を実施するための溶接装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0012】
図１は、本発明の実施の形態に係る２重シールドティグ溶接方法を実施するための溶接装置のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【0013】
溶接トーチＷＴは、主に電極１、それを取り囲むインナーノズル４及びそれを取り囲むアウターノズル５を備えている。電極１には、タングステン電極等が使用される。例えば、インナーノズル４の内径は５mm、であり、アウターノズル５の内径は１３mmである。
【0014】
起動スイッチＯＮは、オン状態になるとＨｉｇｈレベルとなり、オフ状態になるとＬｏｗレベルになる起動信号Ｏｎを出力する。この起動スイッチＯＮは、溶接トーチＷＴに設けられたトーチスイッチである。また、ロボット制御装置から起動信号Ｏｎが出力される場合もある。
【0015】
電流設定回路ＩＲは、予め定めた電流設定信号Ｉｒを出力する。
【0016】
電極径補正回路Ｈ１Ｒは、使用する電極１の直径を１．６mm、２．４mm又は３．２mmからいずれかを選択すると、１．６mmが選択されたときはＨ1r＝－１となり、２．４mmが選択されたときはＨ1r＝－０．５となり、３．２mmが選択されたときはＨ1r＝０となる電極径補正信号Ｈ1rを出力する。
【0017】
母材材質補正回路Ｈ２Ｒは、使用する母材２の材質を鉄鋼又はアルミニウムからいずれかを選択すると、鉄鋼が選択されたときはＨ2r＝０となり、アルミニウムが選択されたときはＨ2r＝２となる母材材質補正信号Ｈ2rを出力する。
【0018】
継手形状補正回路Ｈ３Ｒは、母材２の継手形状を突合せ継手又はすみ肉継手からいずれかを選択すると、突合せ継手が選択されたときはＨ3r＝０となり、すみ肉継手が選択されたときはＨ3r＝１となる母材継手補正信号Ｈ3rを出力する。
【0019】
インナーガス流量設定回路ＦＩＲは、上記の電流設定信号Ｉｒ、上記の電極径補正信号Ｈ1r、上記の継手形状補正信号Ｈ3r及び後述するアーク硬直性調整信号Ｈ4rを入力として、予め定めたインナーガス流量設定関数に入力して算出された値をインナーガス流量設定信号Ｆir［l/min］として出力する。インナーガス設定関数の例を以下に示す。
Ｆir＝（Ｉｒ－７５）／５０＋３．５＋Ｈ1r＋Ｈ3r＋Ｈ4r （１）式
但し、７５≦Ｉｒ≦１５０の範囲であり、Ｉｒ＜７５の場合はＩｒ＝７５と同一値であり、Ｉｒ＞１５０の場合はＩｒ＝１５０と同一値である。
Ｆir＝（Ｉｒ－７５）／５０＋３．５＋Ｈ1r＋Ｈ3r＋Ｈ4r （１）式
但し、７５≦Ｉｒ≦１５０の範囲であり、Ｉｒ＜７５の場合はＩｒ＝７５と同一値であり、Ｉｒ＞１５０の場合はＩｒ＝１５０と同一値である。
【0020】
インナーガス流量調整器ＣＩは、慣用されているマスフローコントローラであり、上記の起動信号Ｏｎ及び上記のインナーガス流量設定信号Ｆirを入力として、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルになると、インナーガスボンベ６からのインナーガス７の流量Ｆｉをインナーガス流量設定信号Ｆirによって定まる値に調整して噴出する。
【0021】
アウターガス流量設定回路ＦＯＲは、上記の電流設定信号Ｉｒ及び上記の母材材質補正信号Ｈ2rを入力として、予め定めたアウターガス流量設定関数に入力して算出された値をアウターガス流量設定信号Ｆor［l/min］として出力する。アウターガス設定関数の例を以下に示す。
Ｆor＝（Ｉｒ－７５）／５０＋５．５＋Ｈ2r （２）式
但し、７５≦Ｉｒ≦１５０の範囲であり、Ｉｒ＜７５の場合はＩｒ＝７５と同一値であり、Ｉｒ＞１５０の場合はＩｒ＝１５０と同一値である。
Ｆor＝（Ｉｒ－７５）／５０＋５．５＋Ｈ2r （２）式
但し、７５≦Ｉｒ≦１５０の範囲であり、Ｉｒ＜７５の場合はＩｒ＝７５と同一値であり、Ｉｒ＞１５０の場合はＩｒ＝１５０と同一値である。
【0022】
アウターガス流量調整器ＣＯは、慣用されているマスフローコントローラであり、上記の起動信号Ｏｎ及び上記のアウターガス流量設定信号Ｆorを入力として、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルになると、アウターガスボンベ８からのアウターガス９の流量Ｆｏをアウターガス流量設定信号Ｆorによって定まる値に調整して噴出する。
【0023】
インナーノズル４の内側の通路をインナーガス７が流れる。また、インナーノズル４の外側とアウターノズル５の内側の通路をアウターガス９が流れる。インナーガス７及びアウターガス９にはアルゴン、ヘリウム等の不活性ガスが使用される。アーク３は、電極１が負極となり、母材２が正極となって発生する。
【0024】
溶接電源ＰＳは、上記の起動信号Ｏｎ及び上記の電流設定信号Ｉｒを入力として、 起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルになると、電極１と母材２との間に高周波高電圧を印加し、アーク３が発生すると電流設定信号Ｉｒによって設定された溶接電流Ｉｗの出力を開始し、起動信号ＯｎがＬｏｗレベルになると溶接電流Ｉｗの出力を停止する。
【0025】
アーク硬直性調整回路Ｈ４Ｒは、上記の電流設定信号Ｉｒ、上記の電極径補正信号Ｈ1r及び上記の継手形状補正信号Ｈ3rを入力として、溶接電源ＰＳのフロントパネルに設けられており、増加ボタンと減少ボタンを備えており、増加ボタンが押されるごとに所定値だけ増加し、減少ボタンが押されるごとに所定値だけ減少する、アーク硬直性調整信号Ｈ4rを出力する。アーク硬直性調整信号Ｈ4rは、電流設定信号Ｉｒ、電極径補正信号Ｈ1r及び継手形状補正信号Ｈ3rのいずれかの信号の値が変化したときは０にリセットされる。例えば、所定値は０．１（l/min）である。このときに、増加ボタンが５回おされるとＨ4r＝０．５（l/min）となる。その後に、減少ボタンが２回押されるとＨ4r＝０．５－０．２＝０．３（l/min）となる。
【0026】
以下、溶接電流の値に応じてインナーガス及びアウターガスの流量を設定し、電極の直径、母材の材質及び母材の継手形状に応じて設定されたインナーガス及び／又はアウターガスの流量を補正し、さらにアーク硬直性の調整を行った場合の数値例について説明する。
（１）インナーガス流量の補正
電極径 ３．２mm→電極径補正信号Ｈ1r＝０
継手形状 突合せ継手→継手形状補正信号Ｈ3r＝０
アーク硬直性調整信号Ｈ4r＝０．３
上記の（１）式から電流設定信号Ｉｒを入力としてインナーガス流量Ｆｉは
Ｆｉ＝（Ｉｒ－７５）／５０＋３．５＋Ｈ1r＋Ｈ3r＋Ｈ4rであるので、
Ｉｒ＝７５ＡのときはＦｉ＝３．８（l/min）となり、
Ｉｒ＝１５０ＡのときはＦｉ＝５．３（l/min）となる。
ここで、電極径が２．４mmになると電極径補正信号Ｈ1r＝－０．５となるので、
インナーガス流量Ｆｉは上記のときよりも０．５（l/min）だけ小さな値となる。
電極径が１．６mmになると電極径補正信号Ｈ1r＝－１となるので、
インナーガス流量Ｆｉは上記のときよりも１（l/min）だけ小さな値となる。
継手形状がすみ肉継手になるとつぎて形状補正信号Ｈ3r＝１となるので、
インナーガス流量Ｆｉは上記のときよりも１（l/min）だけ大きな値となる。
ここで、アーク硬直性信号Ｈ4rを調整すると、自動設定された上記のインナーガス流量の値を中央値として増減させることができる。
（１）インナーガス流量の補正
電極径 ３．２mm→電極径補正信号Ｈ1r＝０
継手形状 突合せ継手→継手形状補正信号Ｈ3r＝０
アーク硬直性調整信号Ｈ4r＝０．３
上記の（１）式から電流設定信号Ｉｒを入力としてインナーガス流量Ｆｉは
Ｆｉ＝（Ｉｒ－７５）／５０＋３．５＋Ｈ1r＋Ｈ3r＋Ｈ4rであるので、
Ｉｒ＝７５ＡのときはＦｉ＝３．８（l/min）となり、
Ｉｒ＝１５０ＡのときはＦｉ＝５．３（l/min）となる。
ここで、電極径が２．４mmになると電極径補正信号Ｈ1r＝－０．５となるので、
インナーガス流量Ｆｉは上記のときよりも０．５（l/min）だけ小さな値となる。
電極径が１．６mmになると電極径補正信号Ｈ1r＝－１となるので、
インナーガス流量Ｆｉは上記のときよりも１（l/min）だけ小さな値となる。
継手形状がすみ肉継手になるとつぎて形状補正信号Ｈ3r＝１となるので、
インナーガス流量Ｆｉは上記のときよりも１（l/min）だけ大きな値となる。
ここで、アーク硬直性信号Ｈ4rを調整すると、自動設定された上記のインナーガス流量の値を中央値として増減させることができる。
【0027】
（２）アウターガス流量の補正
母材材質 鉄鋼 母材材質補正信号Ｈ2r＝０
上記の（２）式から電流設定信号Ｉｒを入力としてアウターガス流量Ｆｏは
Ｆｏ＝（Ｉｒ－７５）／５０＋５．５＋Ｈ2rであるので、
Ｉｒ＝７５ＡのときはＦｏ＝５．５（l/min）となり、
Ｉｒ＝１５０ＡのときはＦｏ＝７（l/min）となる。
ここで、母材材質がアルミニウムになると母材材質補正信号Ｈ2r＝２となるので、
アウターガス流量Ｆｏは上記のときよりも２（l/min）だけ大きな値となる。
母材材質 鉄鋼 母材材質補正信号Ｈ2r＝０
上記の（２）式から電流設定信号Ｉｒを入力としてアウターガス流量Ｆｏは
Ｆｏ＝（Ｉｒ－７５）／５０＋５．５＋Ｈ2rであるので、
Ｉｒ＝７５ＡのときはＦｏ＝５．５（l/min）となり、
Ｉｒ＝１５０ＡのときはＦｏ＝７（l/min）となる。
ここで、母材材質がアルミニウムになると母材材質補正信号Ｈ2r＝２となるので、
アウターガス流量Ｆｏは上記のときよりも２（l/min）だけ大きな値となる。
【0028】
以下、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態によれば、溶接電流の値に応じてインナーガスの流量を設定し、アークの硬直性を調整するための調整部を備え、調整部は設定されたインナーガスの流量を増減させる。溶接電流の値に応じてインナーガスの流量を適正化することによって溶接状態を良好にすることができる。その上で、溶接作業者ごとに所望するアークの硬直性は異なっている。溶接作業者によっては、アークの硬直性が強い硬いアークを好む人もいるし、アークの硬直性の弱い柔らかなアークを好む人もいる。そして、アークの硬直性を溶接作業者が所望する状態に調整することができれば、溶接作業性を向上させることができる本実施の形態では、アークの硬直性を微調整するための調整部を備えており、この調整部によって溶接電流の値に応じて設定されたインナーガスの流量を増減させることができる。インナーガスの流量を増加させるとアークの硬直性は強くなり、硬いアークとなる。インナーガスの流量を減少させるとアークの硬直性は弱くなり、柔らかなアークとなる。この結果、本実施の形態では、アークの硬直性を溶接作業者が所望する状態に調整することができるので、作業性を向上させることができる。
本実施の形態によれば、溶接電流の値に応じてインナーガスの流量を設定し、アークの硬直性を調整するための調整部を備え、調整部は設定されたインナーガスの流量を増減させる。溶接電流の値に応じてインナーガスの流量を適正化することによって溶接状態を良好にすることができる。その上で、溶接作業者ごとに所望するアークの硬直性は異なっている。溶接作業者によっては、アークの硬直性が強い硬いアークを好む人もいるし、アークの硬直性の弱い柔らかなアークを好む人もいる。そして、アークの硬直性を溶接作業者が所望する状態に調整することができれば、溶接作業性を向上させることができる本実施の形態では、アークの硬直性を微調整するための調整部を備えており、この調整部によって溶接電流の値に応じて設定されたインナーガスの流量を増減させることができる。インナーガスの流量を増加させるとアークの硬直性は強くなり、硬いアークとなる。インナーガスの流量を減少させるとアークの硬直性は弱くなり、柔らかなアークとなる。この結果、本実施の形態では、アークの硬直性を溶接作業者が所望する状態に調整することができるので、作業性を向上させることができる。
【0029】
さらに好ましくは、本実施の形態によれば、溶接電流の値に応じて設定されたインナーガスの流量を、電極の直径及び母材の継手形状に応じて補正する。このようにすると、種々の電極径及び継手形状の組み合わせに応じてインナーガスの流量が適正化されるので、溶接状態をより良好にすることができる。
【0030】
さらに好ましくは、本実施の形態によれば、溶接電流の値、電極の直径及び母材の継手形状の内の少なくとも一つの条件が変更されたときは、調整部によるインナーガスの流量の増減値を０にリセットする。溶接電流の値、電極の直径及び母材の継手形状の組み合わせ条件によって調整部の増減値が同一であってもアークの硬直性の度合いは異なっている。したがって、これらの条件の少なくとも一つが変更されたときは、増減値を０にリセットして、アークの硬直性を一旦標準状態に戻すようにしている。その上で、再び調整部によってアークの硬直性を好みの状態にするようにしている。
【符号の説明】
【0031】
１ 電極
２ 母材
３ アーク
４ インナーノズル
５ アウターノズル
６ インナーガスボンベ
７ インナーガス
８ アウターガスボンベ
９ アウターガス
ＣＩ インナーガス流量調整器
ＣＯ アウターガス流量調整器
Ｆｉ インナーガス流量
ＦＩＲ インナーガス流量設定回路
Ｆir インナーガス流量設定信号
Ｆｏ アウターガス流量
ＦＯＲ アウターガス流量設定回路
Ｆor アウターガス流量設定信号
Ｈ１Ｒ 電極径補正回路
Ｈ1r 電極径補正信号
Ｈ２Ｒ 母材材質補正回路
Ｈ2r 母材材質補正信号
Ｈ３Ｒ 継手形状補正回路
Ｈ3r 継手形状補正信号
Ｈ４Ｒ アーク硬直性調整回路
Ｈ4r アーク硬直性調整信号
ＩＲ 電流設定回路
Ｉｒ 電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＯＮ 起動スイッチ
Ｏｎ 起動信号
ＰＳ 溶接電源
ＷＴ 溶接トーチ
２ 母材
３ アーク
４ インナーノズル
５ アウターノズル
６ インナーガスボンベ
７ インナーガス
８ アウターガスボンベ
９ アウターガス
ＣＩ インナーガス流量調整器
ＣＯ アウターガス流量調整器
Ｆｉ インナーガス流量
ＦＩＲ インナーガス流量設定回路
Ｆir インナーガス流量設定信号
Ｆｏ アウターガス流量
ＦＯＲ アウターガス流量設定回路
Ｆor アウターガス流量設定信号
Ｈ１Ｒ 電極径補正回路
Ｈ1r 電極径補正信号
Ｈ２Ｒ 母材材質補正回路
Ｈ2r 母材材質補正信号
Ｈ３Ｒ 継手形状補正回路
Ｈ3r 継手形状補正信号
Ｈ４Ｒ アーク硬直性調整回路
Ｈ4r アーク硬直性調整信号
ＩＲ 電流設定回路
Ｉｒ 電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＯＮ 起動スイッチ
Ｏｎ 起動信号
ＰＳ 溶接電源
ＷＴ 溶接トーチ
【図1】