特開 2024-17020 ２重シールドＴＩＧ溶接装置

(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】P2024017020

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】２重シールドＴＩＧ溶接装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/29 20060101AFI20240201BHJP

【ＦＩ】

B23K9/29 L

B23K9/29 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022119375

(22)【出願日】2022-07-27

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西野 晋太朗

(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

4E001LH04

4E001LH06

(57)【要約】

【課題】溶け落ちのリスクが低減されるとともに、アークの乱れが抑制された２重シールドＴＩＧ溶接が可能な２重シールドＴＩＧ溶接装置を提供する。
【解決手段】２重シールドＴＩＧ溶接装置が搭載する制御装置は、時刻ｔ２における溶接電流の供給開始から時刻ｔ７における供給停止までの間に、予め定めた本溶接電流Ｉｗを本溶接電流Ｉｗよりも小さいクレータ電流Ｉｃに切り替える場合には、インナーガスの流量を第１流量Ｆｉｗから、第１流量Ｆｉｗよりも少ない第２流量Ｆｉｃに切り替えるように、電源回路および流量調整装置を制御する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

非消耗電極と、ガスノズルとを有する溶接トーチと、
前記非消耗電極に溶接電流を供給する電源回路と、
前記ガスノズルに供給するガスの流量を調整する流量調整装置と、
前記電源回路と前記流量調整装置とを制御する制御装置とを備え、
前記ガスノズルは、
前記非消耗電極の径方向外側に配置された筒状の第１ノズルと、
前記第１ノズルの径方向外側に配置された筒状の第２ノズルとを含み、
前記流量調整装置は、第１不活性ガスを前記第１ノズルと前記非消耗電極との間の第１ガス流路に供給し、第２不活性ガスを前記第１ノズルと前記第２ノズルとの間の第２ガス流路に供給するように構成され、
前記制御装置は、溶接開始指示に応じて、前記第１不活性ガスおよび前記第２不活性ガスの前記ガスノズルへの供給を開始するとともに、前記溶接電流の前記非消耗電極への供給を開始するように前記電源回路および前記流量調整装置を制御し、
前記制御装置は、溶接停止指示に応じて、前記溶接電流の前記非消耗電極への供給を停止するとともに、前記第１不活性ガスおよび前記第２不活性ガスの前記ガスノズルへの供給を停止するように前記電源回路および前記流量調整装置を制御し、
前記制御装置は、前記溶接電流の供給開始から供給停止までの間に、予め定めた本溶接電流を前記本溶接電流よりも小さいクレータ電流に切り替える場合には、前記第１不活性ガスの流量を第１流量から、前記第１流量よりも少ない第２流量に切り替えるように、前記電源回路および前記流量調整装置を制御する、２重シールドＴＩＧ溶接装置。

【請求項2】

ユーザが前記溶接開始指示、前記溶接停止指示を前記制御装置に与えるためのトーチスイッチをさらに備え、
前記制御装置は、前記溶接電流として前記本溶接電流が供給されており、かつ、前記トーチスイッチのＯＮ時間が判定時間よりも短い特定のスイッチ操作を検出した場合には、前記溶接電流を前記本溶接電流から前記クレータ電流に切り替えるように前記電源回路を制御するとともに、前記第１不活性ガスの流量を前記第１流量から前記第２流量に切り替えるように前記流量調整装置を制御する、請求項１に記載の２重シールドＴＩＧ溶接装置。

【請求項3】

前記制御装置は、前記溶接電流として前記クレータ電流が供給されており、かつ、前記特定のスイッチ操作を検出した場合には、前記溶接電流を前記クレータ電流から前記本溶接電流に切り替えるように前記電源回路を制御するとともに、前記第１不活性ガスの流量を前記第２流量から前記第１流量に切り替えるように前記流量調整装置を制御する、請求項２に記載の２重シールドＴＩＧ溶接装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記溶接電流の供給開始から供給停止までの間に、予め定められた周期で溶接電流を前記本溶接電流と前記クレータ電流を交互に流すように前記電源回路を制御するとともに、前記溶接電流の切り替えタイミングに同期させて前記第１流量と前記第２流量との間で前記第１不活性ガスの流量を交互に切り替えるように前記流量調整装置を制御する、請求項１に記載の２重シールドＴＩＧ溶接装置。

【請求項5】

前記流量調整装置は、
前記第２不活性ガスの流量を設定するガス流量調整器と、
前記制御装置からの制御信号に応じて前記ガス流量調整器から前記第２ガス流路への前記第２不活性ガスの供給と遮断とを切り替える電磁弁と、
前記第１不活性ガスの圧力を設定するガス圧力調整器と、
前記制御装置からの制御信号に応じて前記ガス圧力調整器から前記第１ガス流路への前記第１不活性ガスの流量を増減させるマスフローコントローラとを含む、請求項１に記載の２重シールドＴＩＧ溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、非消耗電極の周囲にシールドガスを供給するガスノズルを有する２重シールドＴＩＧ溶接装置に関する。

【背景技術】

【0002】

非消耗電極を備えた溶接トーチを用いて行なう溶接では、通常、タングステンで形成された電極と被溶接物との間にアークを発生させ、そのアークの熱で被溶接物を溶融させる。ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接法では、ガスノズルと電極との間にシールドガスを流す。

【0003】

このようなＴＩＧ溶接の従来技術として、高電流と低電流をトーチスイッチ操作によって切り替える溶接方法が、特開２００３－６２６６７号公報（特許文献１）に開示されている。このような溶接の手法は、クレータ反復動作と呼ばれる。クレータ反復動作は、たとえば、厚板の開先にギャップがある継ぎ手などにおいて開先内のギャップを埋める溶接に用いられる。クレータ反復動作では、溶接ワークを溶かしつつ溶加棒を挿入し肉を盛るときに高電流を流し、金属溶融部を冷却するときに低電流に切り替えるという操作を繰り返す。

【0004】

また、特開２０２０－１５０４８号公報（特許文献２）には、タングステン電極とワークとの間に発生したアークの周囲にシールドガスを放出するシールドノズルと、シールドノズルの内側に設けられ、シールドガスよりも高速でガスを噴射させる狭窄ノズルとを備えるＴＩＧ溶接用トーチが開示されている。このような２重ノズルを搭載するトーチを用いる溶接もＴＩＧ溶接法の一種である。２重ノズルのうちの内側のノズルに流れるガス（以下、インナーガスと呼称）は、ノズルの断面積が小さいため、通常のＴＩＧ溶接と比較して少ないガス流量でありながら速いガスの流速が得られる。速いガスの流速によって、ガスの冷却作用によりアークが緊縮され、集中したアークが得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３－６２６６７号公報

【特許文献2】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】

【0006】

さて、特開２０２０－１５０４８号公報（特許文献２）に開示された２重のシールドガスノズルを用いるＴＩＧ溶接では、インナーガスによりアークの集中性を向上させることができるが、アークの集中により直下方向へのアーク力が高くなる。すなわち、アークのエネルギー密度が高くなった分トーチ進行方向下向きに溶融池に働く力が強くなる。ここで、高電流と低電流を繰り返し加えるクレータ反復動作を行った場合に開先部の溶融金属を凝固させるのは低電流時である。しかし、低電流時には、一重のシールドガスノズルを用いるＴＩＧ溶接と比較した場合、同一電流であってもインナーガスによって溶融池に働く力が大きくなるので溶融金属の凝固が遅くなるとともに溶け落ちが発生しやすくなる。

【0007】

また、アークの硬直性は電流が大きい方が高くなるため、低電流時にはアークの硬直性が弱まり、同じインナーガス流量では大電流時よりもアークに乱れが生じる場合がある。

【0008】

本開示は、このような課題を解決するものであって、溶け落ちのリスクが低減されるとともに、アークの乱れが抑制された２重シールドＴＩＧ溶接が可能な２重シールドＴＩＧ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】

【0009】

本開示は、２重シールドＴＩＧ溶接装置に関する。２重シールドＴＩＧ溶接装置は、非消耗電極と、ガスノズルとを有する溶接トーチと、非消耗電極に溶接電流を供給する電源回路と、ガスノズルに供給するガスの流量を調整する流量調整装置と、電源回路と流量調整装置とを制御する制御装置とを備える。ガスノズルは、非消耗電極の径方向外側に配置された筒状の第１ノズルと、第１ノズルの径方向外側に配置された筒状の第２ノズルとを含む。流量調整装置は、第１不活性ガスを第１ノズルと非消耗電極との間の第１ガス流路に供給し、第２不活性ガスを第１ノズルと第２ノズルとの間の第２ガス流路に供給するように構成される。制御装置は、溶接開始指示に応じて、第１不活性ガスおよび第２不活性ガスのガスノズルへの供給を開始するとともに、溶接電流の非消耗電極への供給を開始するように電源回路および流量調整装置を制御する。制御装置は、溶接停止指示に応じて、溶接電流の非消耗電極への供給を停止するとともに、第１不活性ガスおよび第２不活性ガスのガスノズルへの供給を停止するように電源回路および流量調整装置を制御する。制御装置は、溶接電流の供給開始から供給停止までの間に、予め定めた本溶接電流を本溶接電流よりも小さいクレータ電流に切り替える場合には、第１不活性ガスの流量を第１流量から、第１流量よりも少ない第２流量に切り替えるように、電源回路および流量調整装置を制御する。

【発明の効果】

【0010】

本開示の２重シールドＴＩＧ溶接装置によれば、溶接時の溶け落ちが抑制され、アークの乱れも低減されるので、溶接の作業性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施の形態の２重シールドＴＩＧ溶接装置の構成図である。

【図2】反復動作時の溶接電流とシールドガスの制御を説明するための波形図である。

【図3】制御装置が実行するガス流量の制御について説明するためのフローチャートである。

【図4】変形例の溶接電流とシールドガスの制御を説明するための波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、複数の実施の形態について説明するが、各実施の形態で説明された構成を適宜組み合わせることは出願当初から予定されている。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

【0013】

図１は、本実施の形態の２重シールドＴＩＧ溶接装置の構成図である。図１に示す２重シールドＴＩＧ溶接装置１０００は、溶接トーチ１と、電源回路２１と、制御装置（ＣＰＵ２２）とを備える。

【0014】

溶接トーチ１は、非消耗電極１１とガスノズル１２とを有する。電源回路２１は、非消耗電極１１に溶接電流を供給する。流量調整装置３は、ガスノズル１２に供給するガスの流量を調整する。制御装置（ＣＰＵ２２）は、電源回路２１と流量調整装置３とを制御する。

【0015】

２重シールドＴＩＧ溶接装置１０００は、溶接開始指示および溶接停止指示を制御装置（ＣＰＵ２２）に与えるためのトーチスイッチ２４をさらに備える。トーチスイッチ２４は、溶接トーチ１に設けられ手で操作するものであっても、溶接トーチ１と別に設けられる足踏み式のものであっても良い。

【0016】

電源回路２１と、制御装置（ＣＰＵ２２）と、操作パネル２３は、直流溶接電源２に搭載されている。制御装置（ＣＰＵ２２）は、作業者が操作するトーチスイッチ２４からのＯＮ／ＯＦＦ信号と操作パネル２３の設定とに基づいて、電源回路２１と流量調整装置３とを制御する。

【0017】

電源回路２１は、インバータ回路１０１と、整流回路１０２と、平滑コンデンサ１０４と、カップリング１０５と、高周波回路１０３とを含む。直流溶接電源２のマイナス端子１０６は、ケーブルによって非消耗電極１１に接続される。直流溶接電源２のプラス端子１０７は、ケーブルによって母材６に接続される。

【0018】

図１に示す２重シールドＴＩＧ溶接装置１０００は、２重ガスシールドのＴＩＧ溶接装置である。非消耗電極１１は、タングステン電極である。

【0019】

ガスノズル１２は、筒状の第１ノズル１３と、筒状の第２ノズル１４とを含む。第１ノズル１３は、非消耗電極１１の径方向外側に配置される。第２ノズル１４は、第１ノズル１３の径方向外側に配置される。

【0020】

ガスノズル１２は、タングステン電極を中心として同心円上に２つノズルが配置された２重ガスシールドノズルである。溶接期間中は、内側に流れるシールドガス（以下、インナーガスと呼称）は、流速（＝流量／配管内断面積）が速くなるようインナーガス流量が３～６（Ｌ／ｍｉｎ）程度に設定される。通常のＴＩＧ溶接と比較して、配管内断面積が小さいので少ないガス流量でありながら、速いガスの流速が得られる。ガス流速を速くする効果は、ガスの冷却作用によりアークが緊縮することであり、集中したアークが得られる。また、外側のシールドガス（以下、アウターガスと呼称）は、通常のＴＩＧ溶接で用いられるようにアークがシールドガス雰囲気下に入るように５～１０（Ｌ／ｍｉｎ）程度に設定される。

【0021】

ガスノズル１２には、それぞれ独立したガスボンベ４，５およびガス配管からアルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）などの不活性なアウターガスおよびインナーガスが供給される。流量調整装置３は、第１不活性ガス（インナーガス）を第１ノズル１３と非消耗電極１１との間の第１ガス流路Ｇ１に供給し、第２不活性ガス（アウターガス）を第１ノズル１３と第２ノズル１４との間の第２ガス流路Ｇ２に供給するように構成される。

【0022】

第１不活性ガスと第２不活性ガスは同じガスであっても良いし、異なるガスであっても良い。たとえば、図１に示されるように第１不活性ガスと第２不活性ガスをいずれもＡｒガスとしても良い。またたとえば、第１不活性ガス（インナーガス）としてＨｅガスを用い、第２不活性ガス（アウターガス）としてＡｒガスを用いるように、二種類のガスを組み合わせて用いても良い。

【0023】

流量調整装置３は、ガス流量調整器３１と、電磁弁３２と、ガス圧力調整器３３と、マスフローコントローラ３４とを含む。

【0024】

ガス流量調整器３１は、ガスボンベ４から供給される第２不活性ガス（アウターガス）の流量Ｆｏを設定する。たとえば、作業者が操作する流量バルブによって、ガス流量調整器３１はガス流量Ｆｏを増減することができる。電磁弁３２は、制御装置（ＣＰＵ２２）からの制御信号に応じてガス流量調整器３１から第２ガス流路Ｇ２への第２不活性ガス（アウターガス）の供給と遮断とを切り替える。

【0025】

ガス圧力調整器３３は、第１不活性ガス（インナーガス）の圧力を設定する。

【0026】

マスフローコントローラ３４は、制御装置（ＣＰＵ２２）からの制御信号に応じてガス圧力調整器３３から第１ガス流路Ｇ１への第１不活性ガス（インナーガス）の流量Ｆｉを増減させる。マスフローコントローラ３４は、流体の質量流量を計測し流量制御を行なう機器であり、高精度な流量計測および制御を要求されるプロセスに用いられる。

【0027】

図１に示すようにアウターガスの流量Ｆｏは、ガス流量調整器３１（残量メータ、フローメータを内蔵）で一定となるよう設定されている。電磁弁３２を介してアウターガスの供給のＯＮ／ＯＦＦのみをＣＰＵ２２が制御する。一方、インナーガスについては、ガス圧力調整器３３の後にマスフローコントローラ３４が設けられており、ＣＰＵ２２からの信号により、ガス供給のＯＮ／ＯＦＦ制御とガス流量Ｆｉの調整が可能である。

【0028】

通常のＴＩＧ溶接では、流量を手動で変えるので、溶接電流が変化するタイミングに合わせて流量を変えることは難しい。本実施の形態では、インナーガスに対してマスフローコントローラ３４を導入してガス流量を溶接電流が変化するタイミングに同期させて制御する。これによって、２重シールドＴＩＧ溶接におけるガス流量を細かく調整することができ、低電流時における溶融池の溶け落ちおよびアークの乱れを抑制することができる。

【0029】

以下に、波形図を参照して高電流と低電流を繰り返すクレータ反復動作時のガス流量の制御について説明する。図２は、反復動作時の溶接電流とシールドガスの制御を説明するための波形図である。図２の横軸は経過時間を示し、上から順にトーチスイッチの開閉信号、溶接電流、アウターガス流量、インナーガス流量の各時間変化を示す。

【0030】

まず、作業者が溶接装置のトーチスイッチ２４をＯＮにすると、まず溶接開始前に予め不活性ガスを流すプリフロー期間Ｔｐが設定される（たとえば１秒）。

【0031】

図２に示すように、制御装置（ＣＰＵ２２）は、溶接開始指示に応じて、第１時刻ｔ１において第１不活性ガス（インナーガス）および第２不活性ガス（アウターガス）のガスノズル１２への供給を開始する。このときのインナーガス流量Ｆｉは、予め定められた流量Ｆｉｓである。

【0032】

制御装置（ＣＰＵ２２）はまた、溶接開始指示に応じて、溶接電流の非消耗電極１１への供給を開始するように電源回路２１および流量調整装置３を制御する。すなわち、その後制御装置（ＣＰＵ２２）は、第１時刻ｔ１から予め定められたプリフロー期間Ｔｐ経過後の第２時刻ｔ２において、予め定めた初期電流Ｉｓが非消耗電極１１に対して供給開始されるように電源回路２１および流量調整装置３を制御する。

【0033】

さらに、制御装置（ＣＰＵ２２）は、溶接停止指示に応じて、溶接電流の非消耗電極１１への供給を停止するとともに、第１不活性ガス（インナーガス）および第２不活性ガス（アウターガス）のガスノズル１２への供給を停止するように電源回路２１および流量調整装置３を制御する。溶接停止指示は、作業者がトーチスイッチ２４をＯＮにした後に、予め定めた操作判定時間Ｔｔよりも長い時間Ｔｅが経過してからＯＦＦにすることによって与えられる。図２では、時刻ｔ７において制御装置（ＣＰＵ２２）は、溶接終了指示を受けたと認識する。

【0034】

制御装置（ＣＰＵ２２）は、時刻ｔ２における溶接電流の供給開始から時刻ｔ７における供給停止までの間に、予め定めた本溶接電流Ｉｗを本溶接電流Ｉｗよりも小さいクレータ電流Ｉｃに切り替える場合には、第１不活性ガス（インナーガス）の流量を第１流量Ｆｉｗから、第１流量Ｆｉｗよりも少ない第２流量Ｆｉｃに切り替えるように、電源回路２１および流量調整装置３を制御する。

【0035】

時刻ｔ４，ｔ６に示されているように、制御装置（ＣＰＵ２２）は、溶接電流として本溶接電流Ｉｗが供給されており、かつ、トーチスイッチ２４のＯＮ時間が判定時間Ｔｔよりも短い特定のスイッチ操作（以下、トグル操作と称する）を検出した場合には、溶接電流を本溶接電流Ｉｗからクレータ電流Ｉｃに切り替えるように電源回路２１を制御するとともに、第１不活性ガス（インナーガス）の流量を第１流量Ｆｉｗから第２流量Ｆｉｃに切り替えるように流量調整装置３を制御する。

【0036】

時刻ｔ５に示されているように、制御装置（ＣＰＵ２２）は、溶接電流としてクレータ電流Ｉｃが供給されており、かつ、トグル操作を検出した場合には、溶接電流をクレータ電流Ｉｃから本溶接電流Ｉｗに切り替えるように電源回路２１を制御するとともに、第１不活性ガス（インナーガス）の流量を第２流量Ｆｉｃから第１流量Ｆｉｗに切り替えるように流量調整装置３を制御する。

【0037】

以下に時刻ｔ３以降の制御について順を追って説明する。時刻ｔ３において、作業者がトーチスイッチ２４をＯＦＦにすると、制御装置（ＣＰＵ２２）は、アークを発生させ溶接電流Ｉｗが流れるように電源回路２１を制御するとともに、インナーガス流量を流量Ｆｉｓから流量Ｆｉｗに増加させるように流量調整装置３を制御する。

【0038】

続いて、作業者がトーチスイッチ２４をＯＮにしてから予め定めた操作判定時間Ｔｔが経過する以前にＯＦＦにする（トグル操作）。これに応じて時刻ｔ４において、制御装置（ＣＰＵ２２）は、溶接電流Ｉｗからクレータ電流Ｉｃに電流を減少させるとともに、インナーガス流量を流量Ｆｉｗから流量Ｆｉｃに減少させるように、電源回路２１および流量調整装置３を制御する。インナーガス流量を減少させることによって、低電流時において溶融池の凝固が促進され溶け落ちが防止される。

【0039】

その後、作業者がトーチスイッチ２４をＯＮにした後に、予め定めた操作判定時間Ｔｔが経過する以前にＯＦＦにする（トグル操作）。すると、時刻ｔ５において、制御装置（ＣＰＵ２２）は、クレータ電流Ｉｃから溶接電流Ｉｗに電流を増加させるとともに、インナーガス流量を流量ＦｉｃからＦｉｗに増加させるように、電源回路２１および流量調整装置３を制御する。

【0040】

同様にして、作業者がトーチスイッチ２４をＯＮにした後に、予め定めた操作判定時間Ｔｔが経過する以前にＯＦＦにする（トグル操作）。これに応じて時刻ｔ６において、制御装置（ＣＰＵ２２）は、溶接電流Ｉｗからクレータ電流Ｉｃに電流を減少させるとともに、インナーガス流量を流量ＦｉｗからＦｉｃに減少させるように、電源回路２１および流量調整装置３を制御する。インナーガス流量を減少させることによって、低電流時において溶融池の凝固が促進され溶け落ちが防止される。

【0041】

最後に、作業者がトーチスイッチ２４をＯＮにした後に、予め定めた操作判定時間Ｔｔよりも長い時間Ｔｅが経過してからＯＦＦにする。これに応じて時刻ｔ７において制御装置（ＣＰＵ２２）は、溶接終了指示を受けたと認識する。そして、制御装置（ＣＰＵ２２）は、クレータ電流Ｉｃの供給を停止するように電源回路２１を制御する。このとき、溶接電流がゼロとなった時刻ｔ７からその後予め設定されたアフターフロー期間Ｔａ（たとえば７秒）中は、アウターガスおよびインナーガスを流し続けるように、制御装置（ＣＰＵ２２）は、流量調整装置３を制御する。

【0042】

制御装置（ＣＰＵ２２）は、時刻ｔ７から予め定められたアフターフロー期間Ｔａ経過後の時刻ｔ８において、第１不活性ガス（インナーガス）および第２不活性ガス（アウターガス）のガスノズル１２への供給を停止するように流量調整装置３を制御する。

【0043】

図２に示した溶接電流およびガス流量は、たとえば、以下のように設定することができる。
初期電流Ｉｓ＝４０～８０Ａ
本電流Ｉｗ＝５０～１５０Ａ
クレータ電流Ｉｃ＝５～３０Ａ
初期条件インナーガス流量Ｆｉｓ＝０．５～４Ｌ／ｍｉｎ
本条件インナーガス流量Ｆｉｗ＝３～６Ｌ／ｍｉｎ
クレータ条件インナーガス流量Ｆｉｃ＝０．５～４Ｌ／ｍｉｎ
図３は、制御装置が実行するガス流量の制御について説明するためのフローチャートである。

【0044】

最初に、ステップＳ１において、制御装置（ＣＰＵ２２）は、トーチスイッチ２４がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化するか否かを監視する。トーチスイッチ２４がＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化した場合（Ｓ１でＹＥＳ）、ステップＳ２において、制御装置（ＣＰＵ２２）は、溶接開始処理を実行する。溶接開始処理は、図２の時刻ｔ１～ｔ２に示すようにプリフロー期間において、アウターガスＦｏおよびインナーガスＦｉｓを流し、プリフロー期間Ｔｐ経過後に溶接電流Ｉｓを流すように、電源回路２１と流量調整装置３とを制御することである。

【0045】

その後、ステップＳ３において、制御装置（ＣＰＵ２２）は、トーチスイッチ２４がＯＮ状態からＯＦＦ状態に変化するか否かを監視する。トーチスイッチ２４の状態変化が検出されない場合、ステップＳ２の溶接開始処理が継続される。

【0046】

ステップＳ３において、トーチスイッチ２４のＯＮからＯＦＦへの状態変化が検出された場合（Ｓ３でＹＥＳ）、ステップＳ４において、制御装置（ＣＰＵ２２）は、溶接電流とインナーガス流量を溶接条件１に設定する。溶接条件１は溶接電流Ｉ＝Ｉｗ、かつインナーガス流量Ｆｉ＝Ｆｉｗである。

【0047】

その後、ステップＳ５において、制御装置（ＣＰＵ２２）は、トーチスイッチ２４がトグル操作されたか否かを判断する。トグル操作は、作業者がトーチスイッチ２４をＯＮ状態としてから、予め定めた操作判定時間Ｔｔが経過する以前にＯＦＦ状態に戻す操作であり、これにより、溶接電流がＩｗであったときはＩｃに変化し、溶接電流がＩｃであったときはＩｗに変化するように電源回路２１が制御される。また、溶接電流が変更された場合には、これに対応するようにインナーガス流量も変更される。

【0048】

トーチスイッチ２４の操作がトグル操作ではない場合（Ｓ５でＮＯ）、ステップＳ６において、制御装置（ＣＰＵ２２）は、トーチスイッチ２４がエンド操作されたか否かを判断する。エンド操作は、作業者がトーチスイッチ２４をＯＮ状態としてから、予め定めた操作判定時間Ｔｔよりも長い時間Ｔｅが経過してからＯＦＦ状態に戻す操作であり、これにより、溶接電流の供給を停止するように電源回路２１が制御される。

【0049】

ステップＳ６において、トーチスイッチ２４の操作がエンド操作でない場合（Ｓ６でＮＯ）、ステップＳ４に処理が戻り、制御装置（ＣＰＵ２２）は、溶接条件１の溶接電流およびシールドガスの供給を継続するように、電源回路２１および流量調整装置３を制御する。

【0050】

ステップＳ５において、トーチスイッチ２４のトグル操作が検出された場合（Ｓ５でＹＥＳ）、ステップＳ７において、制御装置（ＣＰＵ２２）は、溶接電流とインナーガス流量を溶接条件２に設定する。溶接条件２は溶接電流Ｉ＝Ｉｃ、かつインナーガス流量Ｆｉ＝Ｆｉｃである。

【0051】

その後、ステップＳ８において、制御装置（ＣＰＵ２２）は、トーチスイッチ２４がトグル操作されたか否かを判断する。トーチスイッチ２４の操作がトグル操作であった場合（Ｓ８でＹＥＳ）、ステップＳ４に処理が戻り、制御装置（ＣＰＵ２２）は、再び溶接電流およびインナーガス流量が溶接条件１になるように、電源回路２１および流量調整装置３を制御する。一方で、トーチスイッチ２４の操作がトグル操作ではない場合（Ｓ８でＮＯ）、ステップＳ９において、制御装置（ＣＰＵ２２）は、トーチスイッチ２４がエンド操作されたか否かを判断する。

【0052】

ステップＳ９において、トーチスイッチ２４の操作がエンド操作でない場合（Ｓ９でＮＯ）、ステップＳ７に処理が戻り、制御装置（ＣＰＵ２２）は、溶接条件２の溶接電流およびシールドガスの供給を継続するように、電源回路２１および流量調整装置３を制御する。

【0053】

ステップＳ６または、ステップＳ９においてトーチスイッチ２４のエンド操作が検出された場合には、制御装置（ＣＰＵ２２）は、ステップＳ１０において溶接終了処理を実行する。

【0054】

溶接終了処理は、図２の時刻ｔ７～ｔ８に示すように、溶接電流の供給を停止し、その後アフターフロー期間Ｔａが経過してからアウターガスとインナーガスの供給を停止するように、電源回路２１および流量調整装置３を制御する処理である。

【0055】

以上説明したように、本実施の形態の２重シールドＴＩＧ溶接装置によれば、２重シールドＴＩＧ溶接のクレータ反復動作において、トーチ操作による電流切り替えに応じてインナーガス流量を自動的に変化させることができる。これにより、溶接の溶け落ちが防止されかつ溶接時の作業性を向上させることができる。

【0056】

［変形例］
図２に示した例では、トーチスイッチ操作を伴うクレータ反復機能を説明した。しかし、トーチスイッチ操作を伴わない低周期（０．１～２Ｈｚ程度）のＴＩＧパルス溶接においてもシールドガスの流量制御を適用することができる。

【0057】

図４は、変形例の溶接電流とシールドガスの制御を説明するための波形図である。図２の横軸は経過時間を示し、上から順にトーチスイッチの開閉信号、溶接電流、アウターガス流量、インナーガス流量の各時間変化を示す。

【0058】

図４に示した波形図では、トーチスイッチ２４は、時刻ｔ１でＯＦＦ状態からＯＮ状態に変化し、時刻ｔ１～ｔ７ではＯＮ状態に維持され、時刻ｔ７においてＯＮ状態からＯＦＦ状態に変化している。溶接電流、アウターガス流量、インナーガス流量の変化については、図２に示した例と同じである。

【0059】

制御装置（ＣＰＵ２２）は、溶接電流の供給開始（時刻ｔ２）から供給停止（時刻ｔ７）までの間に、予め定められた周期（Ｔｗ＋Ｔｃ）で溶接電流を本溶接電流Ｉｗとクレータ電流Ｉｃを交互に流すように電源回路２１を制御するとともに、溶接電流の切り替えタイミングに同期させて第１流量Ｆｉｗと第２流量Ｆｉｃとの間で第１不活性ガス（インナーガス）の流量を交互に切り替えるように流量調整装置３を制御する。

【0060】

図２のように、作業者がトーチスイッチ２４のトグル操作によって、溶接電流の切り替えの指示を与えなくても、本溶接期間Ｔｗ、クレータ溶接期間Ｔｃを制御装置（ＣＰＵ２２）に記憶させておくことによって、溶接電流とインナーガス流量の制御を同様に行なうことが可能である。

【0061】

このようにすれば、パルス溶接においても、通常のＴＩＧ溶接よりもリップルの明瞭なうろこビードが形成でき、溶接品質が向上する。

【0062】

以上説明したように、本実施の形態では、２重ノズルでシールドガスを供給するＴＩＧ溶接のクレータ反復動作において、電流の増加減と連動してマスフローメータがインナーガス流量を増加減する。これにより、電流切り替えに同期させてインナーガス流量を変化させることができ、溶接時の作業性を向上させることができる。

【0063】

上述した実施の形態では、手動溶接の場合について説明したが、溶接ロボットを使用する場合にも適用することができる。溶接ロボットを使用する場合には、初期電流、本電流、クレータ電流等の溶接電流の設定・制御並びに第１不活性ガスおよび第２不活性ガスの流量の設定をロボット制御装置によって行なう。

【0064】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0065】

１ 溶接トーチ、２ 直流溶接電源、３ 流量調整装置、１１ 非消耗電極、１２ ガスノズル、１３ 第１ノズル、１４ 第２ノズル、２１ 電源回路、２４ トーチスイッチ、３１ ガス流量調整器、３２ 電磁弁、３３ ガス圧力調整器、３４ マスフローコントローラ、１０００ ２重シールドＴＩＧ溶接装置、Ｇ１，Ｇ２ 流路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】