保護氣體控制裝置和焊接裝置的製作方法

2023-10-23 09:58:32 1

專利名稱：保護氣體控制裝置和焊接裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及控制對焊接機提供的保護氣體的流量的保護氣體控制裝置和焊接裝置。
背景技術：
電弧焊接是利用電放電現象(電弧放電)，並相互連接相同的金屬之間的焊接方 法。在電弧焊接的開始時產生電弧，從而電極的溫度急劇上升，在電弧焊接的結束之後消 弧，所以電極的溫度緩慢下降。這樣，由於從電弧焊接的開始時到結束，電極為高溫，所以 存在電極氧化從而導致焊接的質量下降或者產生焊接缺陷的可能性。因此，為了保護電極 和防止焊接缺陷，普及著如下的氣體保護電弧焊接在從電弧焊接的開始之前的提前送氣 (pre flow)開始時到電弧滅弧之後的事後送氣(after flow)結束時為止，用氬等的惰性氣 體(稱為保護氣體(shield gas))將電極或焊接面從空氣屏蔽(隔斷)。在氣體保護電弧 焊接中，存在TIG焊接、MIG焊接、以及MAG焊接等。說明以往的氣體保護電弧焊接器的結構以及定時圖。圖1A是包括本發明的實施 方式的氣體控制裝置的焊接系統的連接圖，圖1B是用於說明以往的焊接裝置的動作的定 時圖。在圖1中，作為一例而表示了 TIG焊接裝置。如圖1A所示那樣，焊接裝置2由焊炬(TIG焊炬)3和焊接機5構成，並從儲氣瓶 7接受惰性氣體(保護氣體)的提供。在儲氣瓶7中蓄積的保護氣體(例如，氬氣)經由氣體軟管23而提供給焊接機5 的氣塞54。焊接機5通過氣閥(第1氣閥)56來控制氣體的提供。此外，焊接機5從氣塞 55經由氣體軟管18而對焊炬3的氣塞35提供保護氣體。焊接機5的電源端子51和焊炬開關的端子34通過電纜11而連接。焊接機5的 電源端子53和母材4通過電纜21而連接。通過這樣的連接，從焊接機5的焊接電源57對 焊炬3的電極32和母材4施加電壓，在焊接時能夠在電極32和母材4之間流過電流從而 產生電弧。若按鈕被按壓，則焊炬3的焊炬開關31輸出信號，若按鈕被釋放，則停止信號。該 信號從端子33經由電纜22而輸入到焊接機5的端子52。如圖1B所示那樣，焊接機5在開始焊接時，若焊炬開關31被操作，從而輸入用於 指示氣閥56打開的信號，則控制單元58輸出控制信號，打開氣閥56 (開始提前送氣)，並通 過定時器電路(未圖示)對提前送氣期間進行計時。然後，若計時結束，則從焊接電源57 對焊炬3的電極32提供焊接電流。此外，焊接機5若被輸入用於指示氣閥56關閉的信號， 則停止從焊接電源57提供的焊接電流，為了在事後送氣結束時停止保護氣體，所以通過定 時器電路(未圖示)計時一定時間之後，關閉氣閥56。在進行圖1A所示的氣體保護電弧焊接的焊接裝置中，以往，從提前送氣開始時到 事後送氣結束時為止，將一定量的保護氣體提供給焊炬。但是，無需將保護氣體的提供量始終設為一定，沒有能夠有效地利用資源。此外，由於浪費地使用保護氣體，所以成本上升。針對這樣的問題，以往，提出了在事後送氣時提供比焊接時更少量的氣體的結構 (例如，參照專利文獻1)。專利文獻1 (日本)特開昭52-015454號公報在專利文獻1中記載的發明是通過檢測焊炬開關的操作而延遲電磁閥的關閉，從 而抑制對於焊炬的保護氣體的提供量。但是，在這個結構中，在從提前送氣開始時到事後送 氣結束時為止的期間中，除了事後送氣期間以外的其他期間或多個期間，難以綜合性地抑 制保護氣體的消耗量。此外，在以往的方法中，由於與焊炬開關的操作聯動地提供保護氣 體，所以儘管對焊炬開關等進行操作也由於故障等的某種原因而沒有流過焊接電流的情況 下，不能削減保護氣體的消耗量。

發明內容
因此，本發明的目的在於，提供一種在多個期間綜合性地抑制保護氣體的消耗量 的保護氣體控制裝置和焊接裝置。(1)在本發明中，在氣體流路中，包括第2氣閥，與焊接裝置的第1氣閥串聯地設 置在氣體提供源側；以及氣體流量調整部件，與第2氣閥並聯地配置，並且被調整為比所述 第2氣閥打開時還少的氣體流量。此外，包括電流檢測部件，檢測對焊接裝置的焊炬的電 極提供的電流；以及控制部件，開關第2氣閥，從而控制保護氣體的流量。焊接裝置的第1 氣閥在輸入焊接開始信號時打開，在輸入所述焊接停止信號時在一定時間之後關閉。在所 述電流檢測部件檢測出焊接電流為止的期間以及焊接停止信號輸入之後的期間，控制部件 關閉第2氣閥。此外，在電流檢測部件檢測焊接電流的期間，打開第2氣閥。通過這樣的結 構，在提前送氣期間和事後送氣期間，對焊炬提供通過氣體流量調整部件而被調整為比第2 氣閥打開時還少的氣體流量的保護氣體。因此，在提前送氣期間和事後送氣期間能夠抑制 保護氣體的消耗量。此外，由於氣體流量通過氣體流量調整部件被抑制，所以能夠降低焊接 之後在氣體流路中蓄積的保護氣體的壓力，能夠抑制在焊接開始時產生的突然放出的氣體 的產生量。(2)在本發明中，在從輸入焊接開始信號開始到電流檢測部件檢測出焊接電流為 止的期間、以及從輸入焊接停止信號開始到經過一定時間為止的期間，控制部件根據電流 檢測部件檢測出的電流值，設定氣體流量調整部件的氣體流量。根據要焊接的金屬的種類 或焊接電流而決定焊接時的合適的氣體流量，可根據焊接電流的值而決定在提前送氣期間 和事後送氣期間提供的保護氣體的流量。因此，能夠將在提前送氣期間和事後送氣期間提 供的保護氣體的流量設為合適的值。(3)在本發明中，在從輸入焊接停止信號開始到經過一定時間為止的期間，控制部 件根據所述電流檢測部件檢測出的電流值變化，變更氣體流量調整部件的氣體流量。由於 在孤坑期間提供比焊接電流小的電流值，所以可根據該孤坑電流而抑制孤坑期間的保護氣 體消耗量。(4)在本發明中，還包括延遲部件，延遲關閉第2氣閥的定時。由於關閉第2氣 閥是在焊接電流的提供之後，但是在焊接之後的瞬間電極是加熱的，所以在用保護氣體來 冷卻電極時，優選氣體流量多。在這個結構中，焊接電流成為0時不會馬上關閉第2氣閥而
5將保護氣體的流量變更為與事後送氣期間對應的流量，能夠延遲保護氣體的減量的開始時 間。此外，在焊接結束之後的瞬間某種程度量的保護氣體接觸到電極，所以能夠冷卻電極， 進而在之後減少保護氣體的流量從而能夠抑制消耗量。(5)在本發明中，延遲部件根據電極的直徑或者焊接電流的值，延遲關閉所述第2 氣閥的定時。在焊接電極比標準值粗時或者焊接電流比標準值大時，電極的溫度也上升，需 要將冷卻時間延長若干。在這個結構中，根據電極的直徑或者焊接電流的值來延遲保護氣 體的減量的開始時間，所以能夠可靠地冷卻電極，此外，之後還能夠減少保護氣體的流量從 而抑制消耗量。(6)在本發明中，在從輸入焊接停止信號開始到經過一定時間為止的期間，控制部 件隨著時間的經過逐漸減少氣體流量調整部件的氣體流量。在焊接電流被停止之後的瞬 間，焊炬3的電極是高溫的，但是由於通過保護氣體來冷卻所以溫度緩慢地降低，所以可據 此來減少保護氣體的流量。在這個結構中，通過逐漸減少氣體流量，能夠有效地進行電極的 冷卻和保護氣體的消耗量的抑制。(7)在本發明中，包括顯示器，用於顯示通過了第2氣閥的氣體的流量、或者累計 了該氣體的流量的值。通過具有這樣的顯示器，可以一邊看著顯示器的顯示，一邊容易地調 整氣體流量。此外，通過顯示當前的氣體流量和累計使用量，保護氣體的節約意識能夠提
尚o(8)在本發明中，連接儲氣瓶和焊炬之間的氣體流路的直徑為1mm至4mm。將氣體 流路的內徑通過比標準的內徑6mm還小的內徑1mm 4mm的氣體流路來連接儲氣瓶和焊炬 之間，從而能夠減少在氣體流路中蓄積的保護氣體的壓力，因此能夠抑制突然放出的氣體
的產生量。根據本發明，能夠在多個期間中綜合性地抑制保護氣體的消耗量。


圖1A是包括本發明的實施方式的氣體控制裝置的焊接系統的連接圖、圖1B是用 於說明以往的焊接裝置的動作的定時圖。圖2是包括本發明的實施方式的氣體控制裝置的焊接系統的連接圖。圖3是氣體控制裝置的控制系統的方框圖。圖4是用於說明焊接系統的動作的定時圖。圖5A D是表示了氣體流量的經時變化的曲線圖。圖6A是表示直流TIG焊接時的一般的焊接電流和氬氣的流量、提前送氣期間和事 後送氣期間的氬氣的流量的關係的曲線圖，圖6B是從提前送氣時到事後送氣時的定時圖。圖7是表示孤坑時以及事後送氣時的氣體流量的變化的定時圖。圖8A是表示延遲電路的設置位置的方框圖，圖8B是關閉氣閥的情況的定時圖。圖9是在事後送氣時逐漸減少保護氣體時的定時圖。圖10是表示包括氣體控制裝置的功能的焊接機的結構的圖。標號說明1......焊接系統、2......焊接裝置、3......焊炬、5......焊接機、7......儲
氣瓶、9......氣體控制裝置
具體實施例方式本發明適用於進行氣體保護電弧焊接，並作為保護氣體而使用惰性氣體的焊接 機、以及連接到該焊接機的氣體控制裝置。以下的說明中，將進行TIG焊接的裝置為一個例 子進行說明。圖2是包括本發明的實施方式的保護氣體控制裝置的焊接系統的連接圖。焊接系統1是在圖1A所示的焊接裝置2連接了保護氣體控制裝置(以下，簡稱為 氣體控制裝置)9的系統。焊接系統1包括由焊炬3和焊接機5構成的焊接裝置2、作為 惰性氣體提供源的儲氣瓶7、以及氣體控制裝置9。焊接機5的電源端子51和焊炬開關的端子34通過電纜11而連接。焊接機5的 電源端子53和氣體控制裝置9的端子91通過電纜12而連接。氣體控制裝置9的端子92 和母材4通過電纜13而連接。通過這樣的連接，從焊接機5的焊接電源57對焊炬3的電 極32和母材4施加電壓，在焊接時能夠在電極32和母材4之間產生電弧。焊炬3的焊炬開關31是如下所述那樣的開關若按鈕被按壓，則開關關閉從而產 生信號，若按鈕被釋放，則開關打開從而停止信號的產生。焊炬開關31輸出對應於操作的 信號，該信號從端子33經由電纜14而輸入到氣體控制裝置9的端子94。氣體控制裝置9 的控制電路105進行與輸入到端子94的信號對應的處理，並且從端子93輸出該信號。從 端子93輸出的信號經由電纜15而輸入到焊接機5的端子52。在焊接機5，根據從端子52 輸入的信號，控制單元58對氣閥56進行開關。存儲在儲氣瓶7的保護氣體(例如，氬氣)經由氣體軟管16而提供給氣體控制裝 置9的氣塞(gas plug)96。氣體控制裝置9將通過氣閥107或氣體流量調整器108調整了 流量的保護氣體，從氣塞97經由氣體軟管17而提供給焊接機5的氣塞54。焊接機5通過 氣閥56(相當於第1氣閥)控制氣體的提供。此外，焊接機5從氣塞55經由氣體軟管18 而對焊炬3的氣塞35提供保護氣體。另外，氣體控制裝置9的端子95是用於與外部電源(例如，AC220V電源)連接的端子。接著，說明氣體控制裝置9的控制系統的結構。圖3是氣體控制裝置的控制系統 的方框圖。氣體控制裝置9包括電源開關101、濾波器102、指示燈103、變壓器104、控制電 路(相當於控制部件)105、電流檢測器(相當於電流檢測部件)106、氣閥107 (相當於第2 氣閥)、氣體流量調整器108、分支接頭109、分支接頭110、氣體量顯示器115、以及氣體檢查 開關117。若電源開關101關閉，則從連接到端子95 (端子95A和端子95B)的外部電源(未 圖示)提供電力，並經由變壓器104對控制電路105提供電力。另外，端子95E是接地端子。在控制電路105中，輸入從焊炬開關31經由端子94(端子94A和端子94B)而輸 入的信號(0N/0FF信號)，或者對流過焊炬3和母材4的電流進行檢測後由電流檢測器106 輸出的信號(電壓值)。控制電路105根據輸入的信號，對氣閥107進行開關，或者通過對 氣體流量調整器108進行控制從而調整保護氣體的流量。控制電路105將從焊炬開關31 經由端子94(端子94A和端子94B)而輸入的信號(0N/0FF信號)，經由連接到端子93的電纜15而輸出到焊接機5。氣塞96和氣塞97通過氣管(氣體流路)111連接。在氣塞96和氣塞97之間設 置了分支接頭109和分支接頭110，兩接頭之間被分支為兩個流路(氣管112和氣管113)。 此外，在氣管112中設置了氣閥107，在氣管113中氣體流量調整器(相當於氣體流量調整 部件)108與氣閥107並聯地設置。氣體流量調整器108不會關閉而被開放使得始終能夠通過保護氣體。此外，氣體 流量調整器108被預先調整為比氣閥107開放時還少的氣體流量。另外，焊接機5的氣閥56和氣體控制裝置9的氣閥107是電磁閥，根據控制信號 進行開關。氣體量顯示器115顯示在氣管111內的保護氣體的當前的流量、或者從復位開始 的保護氣體的流量的累積值。氣體檢查開關117是將氣閥107和焊接機5的氣閥56打開的開關。在後面敘述 細節。接著，說明氣體控制裝置9的動作。圖4是用於說明焊接系統的動作的定時圖。在焊接系統1中，氣體控制裝置9檢測焊炬開關31的ON信號/OFF信號(焊接開 始信號和焊接停止信號)，從而對焊接機5的氣閥56 (第1氣閥)和氣體控制裝置9的氣閥 107(第2氣閥)的開關進行控制。如圖4所示，若焊接系統的用戶U為了開始焊接而按下焊炬開關31的按鈕，則作 為指示焊接的開始的ON信號(焊接開始信號)被送到氣體控制裝置9。該焊接開始信號經 由氣體控制裝置9還送到焊接機5。若被輸入信號(焊接開始信號)，則焊接機5打開氣閥56。此外焊接機5通過定 時器電路(未圖示)對提前送氣期間進行計時，若計時結束則開始通電，從焊接電源57將 焊接電流提供給焊炬3。在焊接開始之前到提前送氣結束為止的期間，氣體控制裝置9關閉氣閥107。氣體 流量調整器108被調整(限制)為比氣閥107的開放時還少的氣體流量並且在提前送氣期 間需要的氣體流量。若氣閥56打開，則保護氣體以通過氣體流量調整器108而被限制的氣體流量，從 儲氣瓶7提供給焊炬3。若從焊炬開關31輸入焊接開始信號，則控制電路105開始從電流檢測器106輸入 的信號(電壓)的監視。若從電流檢測器106輸入的信號(電壓)成為相當於焊接電流的電壓，則控制電 路105輸出控制信號而打開氣閥107。這樣，由於沒有氣體流量調整器108對於氣體流量的 限制，從而以焊接時需要的流量對焊炬3提供保護氣體。另外，氣閥56和氣閥107的氣體 流量在使用開始前被預先調整。若焊接系統的用戶U為了停止焊接而釋放焊炬開關31的按鈕，則作為指示焊接的 停止的信號的OFF信號(焊接停止信號)被送到氣體控制裝置9。該焊接停止信號經由氣 體控制裝置9還送到焊接機5。 若被輸入OFF信號(焊接停止信號)，則焊接機5停止從焊接電源57對焊炬3和 母材4提供的焊接電流(停止通電)。此外，開始啟動定時器電路(未圖示)，對預先設定的一定時間(事後送氣期間)進行計時。若被輸入來自焊炬開關31的焊接停止信號，則控制電路105輸出控制信號而關閉 氣閥107。這樣，氣體流量調整器108的氣體流量被限制，從而以事後送氣期間需要的流量 對焊炬3提供保護氣體。此外，若在定時器電路中的一定時間的計時結束(事後送氣結束)，則焊接機5關 閉氣閥56，所以對焊炬3的保護氣體的提供被停止。這樣，在焊接系統1中，與沒有設置氣體控制裝置9的情況相比，能夠限制在提前 送氣期間和事後送氣期間中保護氣體的消耗量。由於在提前送氣期間和事後送氣期間以比 焊接時少的流量提供保護氣體也沒有問題，所以能夠防止保護氣體的浪費的消耗，實現保 護氣體的有效利用。此外，在焊接系統1中，通過如上那樣構成，能夠抑制突然放出的氣體的產生量。在圖1所示的以往的焊接機中，由於焊接結束之後在氣體的管道內以高壓的狀態 殘留氣體，所以在焊接開始時的幾秒間會浪費地放出設定流量的多倍的氣體。以下，將其稱 為突然放出的氣體。由於該突然放出的氣體的影響，焊接開始時的起弧被阻礙，產生電弧為 止花費時間，其對焊接面帶來不好的影響，存在導致焊接質量的惡化的顧慮。但是在焊接系統1中，在氣體流路中，在氣閥56的儲氣瓶7 (氣體提供源)側將氣 閥107與氣閥56串聯地設置，將氣閥107和氣體流量調整器108並聯地配置。這樣，在關 閉了氣閥56之後，能夠降低在氣閥56和氣體流量調整器108之間儲存的保護氣體的壓力。 因此，與以往的焊接機相比，能夠抑制突然放出的氣體的產生量。此外，通過將連接焊接機5和氣體控制裝置9的氣體軟管17的內徑設為比一般使 用的內徑小，從而能夠進一步抑制突然放出的氣體的量。以下，說明其測量結果。突然放出的氣體的測定是按照以下的條件進行。首先，焊接條件如下所述。將焊接電流設為DC50A，焊接時間為5秒，沒有提前送 氣。將焊接時的氣體流量設為7升/分鐘，將在氣體控制裝置9中的事後送氣期間的氣體 流量設為3升/分鐘，將事後送氣期間設為5秒，將焊接的停止時間設為7秒。在焊炬中使 用水冷式8m的TIG焊炬。此外，用於流量比較的條件如下所述。1. 「僅焊接機的以往結構」作為氣體的流路的氣體軟管使用了標準上使用的內徑6mm的塑料軟管。從儲氣瓶 到焊炬為止的氣體軟管的長度的合計為5m。2. 「在焊接機連接了氣體控制裝置的結構」作為氣體的流路的氣體軟管使用了標準上使用的內徑6mm的塑料軟管。從儲氣瓶 到焊炬為止的氣體軟管的長度的合計為5m。3. 「在焊接機連接了氣體控制裝置的結構中變更管徑」作為氣體的流路的氣體軟管使用了標準上使用的內徑6mm的塑料軟管。從儲氣瓶 到焊炬為止的氣體軟管的長度的合計為5m。在上述1 3的條件中，對突然放出的氣體測量了 25次的累積流量如下。條件1 40升，條件2 32升，條件3 27升。因此，通過對焊接機連接氣體控制裝置，與沒有連接的 情況相比，能夠抑制8升(20%)保護氣體的突然放出。此外，通過對焊接機連接氣體控制裝置，減小氣體軟管的內徑，從而與沒有對焊接機連接氣體控制裝置並且沒有變更氣體軟 管的內徑的情況相比，能夠抑制13升(32% )保護氣體的突然放出。這從表示了氣體流量的經時變化的曲線圖也能夠獲知。圖5是表示了氣體流量的經時變化的曲線圖。圖5A表示條件2時，圖5B與圖5D 表示條件1時，圖5C表示條件3時。此外，各個曲線圖表示一次量的氣體流量的經時變化。 根據圖5A和圖5B，可知通過對焊接機連接氣體控制裝置，從而與沒有連接的情況相比，能 夠抑制保護氣體的突然放出的量。即，雖然氣閥打開之後瞬間的突然放出的量沒有變化，但 之後的突然放出的量驟減。用圖5B所示的虛線包圍的區域表示突然放出的氣體的抑制量。此外，根據圖5C和圖5D，可知通過對焊接機連接氣體控制裝置，減小氣體軟管的 內徑，與沒有對焊接機連接氣體控制裝置，並且不變更氣體軟管的內徑的情況相比，能夠抑 制保護氣體的突然放出的量。雖然氣閥打開之後瞬間的突然放出的量沒有變化，但之後的 突然放出的量驟減。用圖5D所示的虛線包圍的區域表示突然放出的氣體的抑制量。這樣，通過對焊接機連接氣體控制裝置，減小氣體軟管的內徑，從而在抑制保護氣 體的突然放出的量的方面存在較大效果，能夠提高焊接的質量。此外，在上述的實驗結果中，表示了氣體軟管的內徑為6mm和4mm的情況，但實驗 的結果確認了在使用了氣體軟管的內徑為1mm 4mm的氣體軟管的情況下，與使用了氣體 軟管的內徑為6mm的氣體軟管的情況相比，能夠抑制突然放出的氣體的產生量。因此，在連 接從儲氣瓶7到焊炬3為止的氣體軟管中，與標準上使用的內徑6mm的氣體軟管相比，優選 使用內徑1mm 內徑4mm的氣體軟管。接著，在氣體控制裝置9中，可根據焊接電流值設定在提前送氣期間和事後送氣 期間提供的保護氣體的流量。圖6A是表示直流TIG焊接時的一般的焊接電流和氬氣的流量、提前送氣期間和事 後送氣期間的氬氣的流量的關係的曲線圖。圖6B是從提前送氣時到事後送氣時的定時圖。如圖6A所示，焊接時的合適的氣體流量是根據要焊接的金屬的種類和焊接電流 而決定。此外，根據焊接電流而決定產生的電弧的大小和電極的溫度。因此，在提前送氣期 間和事後送氣期間提供的保護氣體的流量也能夠如圖6A所示那樣根據焊接電流決定。在氣體控制裝置9中，在事後送氣期間，控制電路105根據通過電流檢測器106檢 測的焊接電流值，設定氣體流量調整器108的氣體流量，使得控制電路105中成為如圖6A 的曲線所示的氣體流量。這樣，如圖6B所示那樣，能夠根據焊接電流的大小，將在事後送氣 期間提供的保護氣體的流量設為合適的值。此外，在氣體控制裝置9中，預先輸入焊接電流的設定值，或者從焊接機5取得焊 接電流的設定值的信息。這樣，如圖6B所示，即使在提前送氣期間中，也能夠將提供的保護 氣體的流量設為合適的值。此外，通過第一次的焊接而取得焊接電流值，從而在第二次以後 的焊接中，即使在提前送氣期間，也能夠將提供的保護氣體的流量設為合適的值。接著，若在焊接結束時母材的溫度急劇地變化，則母材急劇溶化從而產生孤坑 (crater)狀的焊接缺陷。為了防止產生該孤坑狀的焊接缺陷，在焊接機中存在如下的焊接 機在焊接結束之後，將焊接電流下降至孤坑電流( <焊接電流)，能夠進行在電弧消弧之 後將電流設為零的孤坑控制。在焊接機中，設定為進行該孤坑控制的情況下，將氣體控制裝 置9也設定為根據孤坑控制而動作，從而氣體控制裝置9根據該孤坑電流值來控制氣體流量。另外，將提供孤坑電流的期間稱為孤坑期間。圖7是表示孤坑時和事後送氣時的氣體流量的變化的定時圖。在沒有設定孤坑控制的情況下，若從焊炬開關31輸入ON信號，則焊接機5通過定 時器電路(未圖示)對提前送氣期間進行計時，若計時結束，則提供焊接電流，若輸入OFF 信號，則停止(切斷)電流。在設定了孤坑控制的情況下，若從焊炬開關31輸入ON信號，則焊接機5提供初 始電流，打開氣閥56。或者，若輸入OFF信號，則提供焊接電流。此外，若再次輸入0N信號 (焊接停止信號)，則提供孤坑電流，若再次輸入OFF信號，則停止(切斷)電流。此外，啟 動定時器電路(未圖示)對預先設定的一定時間(事後送氣期間)進行計時。若定時器電 路的計時完成，則焊接機5關閉氣閥56。在從焊炬開關31輸入0N信號之後輸入OFF信號，則氣體控制裝置9的控制電路 105打開氣閥107。若檢測出焊炬開關31被操作從而從焊炬開關31再次輸入0N信號(焊 接停止信號)的情況，則控制電路105輸出控制信號，從而關上氣閥107。此外，若從焊炬開 關31輸入焊接停止信號，則控制電路105開始從電流檢測器106輸入的信號(電壓)的監 視。若從電流檢測器106輸入的信號(電壓)成為相當於孤坑電流的電壓，則控制電 路105輸出控制信號從而將氣體流量調整器108的氣體流量變更為孤坑時的氣體流量。此外，若從電流檢測器106輸入的信號(電壓)成為相當於電流被停止的值(零) 的電壓，則控制電路105輸出控制信號從而將氣體流量調整器108的氣體流量變更為事後 送氣時的氣體流量。這樣，不僅是提前送氣期間和事後送氣期間，還能夠抑制孤坑期間的保護氣體消 耗量。另外，孤坑電流被設定為100A以下的電流值的情況較多，由於孤坑電流為這樣的小 電流，所以還能夠將孤坑期間的氣體流量與事後送氣期間的氣體流量設為相同。但是，這樣 在每個期間變更氣體流量，從而將孤坑焊接時的保護氣體流量設定為3升/分鐘 7升/ 分鐘左右，則能夠沒有問題地抑制保護氣體消耗量。接著，氣體控制裝置9能夠延遲將氣閥關閉的定時。圖8是表示延遲電路的設置 位置的方框圖和將氣閥關閉的情況的定時圖。如圖8A所示那樣，在氣體控制裝置9中，在焊接結束之後關閉氣閥107的控制電 路105和氣閥107之間設置延遲電路(相當於延遲部件)119，或者設定為將控制電路105 對氣閥107輸出控制信號的定時延遲。這樣，如圖8B所示那樣，若焊接電流成為零，則不立 即將保護氣體的流量變更為對應於事後送氣期間的流量，能夠延遲保護氣體的減量的開始 時間。此外，由於在焊接結束之後的瞬間某種程度量的保護氣體接觸到電極，所以能夠冷卻 電極，進而在之後減少保護氣體的流量從而能夠抑制消耗量。這樣，在電極的直徑或焊接電流大的情況下將保護氣體的減量的開始時間延遲特 別有效。在焊接電極比標準值還粗時或者焊接電流比標準值還大時，電極的溫度也上升，需 要將冷卻時間延長若干。在這樣的情況下，通過將保護氣體的減量的開始時間延遲，從而能 夠可靠地冷卻電極，此外，之後還能夠減少保護氣體的流量從而抑制消耗量。根據電極的直 徑或者焊接電流的值，延遲時間例如被設定為0. 2秒 8秒左右較好。
接著，在氣體控制裝置9中，能夠構成為在事後送氣時，對氣體流量調整器108緩 慢地減少氣體流量。圖9是在事後送氣時逐漸減少保護氣體的情況的定時圖。如圖9所示，控制電路105對氣體流量調整器108輸出控制信號，從而將氣體流量 調整器108的氣體流量緩慢地減少(逐漸減少)(參照圖9D)，或者階段性地減少(逐漸減 少)(參照圖9E)。在焊接電流成為零之後的瞬間，焊炬3的電極是高溫的，但是由於根據保 護氣體來冷卻所以溫度緩慢地降低，所以能夠伴隨它來減少保護氣體的流量(參照圖9G、 圖9H)。通過這樣控制氣體流量，能夠高效率地進行電極的冷卻和保護氣體的消耗量的抑 制。接著，如上所述那樣，在氣體控制裝置9中包括用於顯示通過了氣閥107的氣體的 流量、或者累計了該氣體的流量的值的氣體量顯示器115。氣體量顯示器115根據來自外部 的操作，能夠將顯示內容選擇為當前的氣體流量和從復位開始的氣體流量的累積值的任一 個。此外，氣體流量的累積值能夠復位。通過具有這樣的顯示器，可以一邊看著顯示器的顯示，一邊容易地調整氣體流量。 此外，通過顯示當前的氣體流量和累計使用量，保護氣體的節約意識能夠提高。接著，如基於圖3說明的那樣，氣體控制裝置9包括氣體檢查開關117 (相當於操 作部件)。若被切換為0N，則氣體檢查開關117對控制電路105輸出信號。該信號相當於 用於指示對電極提供的保護氣體的調整的信號。若被輸入該信號，則控制電路105對氣閥 107、焊接機5的氣閥56輸出控制信號，打開兩個氣閥。此時，用戶U能夠手動或者操作操 作單元來調整氣閥107或者氣閥56的氣體流量。此外，若被切換為OFF，則氣體檢查開關 117對控制電路105輸出信號。該信號相當於用於指示對電極提供的保護氣體的調整結束 的信號。若被輸入該信號，則控制電路105對氣閥107、焊接機5的氣閥56輸出控制信號， 關閉兩個氣閥。根據室內和室外的不同或風較強的天氣等的進行焊接的環境，即使設定相同的焊 接電流，所需的氣體量也會變化。例如，在風較強的狀態下，還存在氣體流動從而電極接觸 到空氣的顧慮，需要提供更多的氣體。在圖1所示的以往的結構中，由於在焊炬開關31為OFF的狀態下，焊接機5的氣 閥56成為關閉的狀態，所以不會流過氣體。因此，為了調整氣體流量，將焊炬開關ON來調 整氣體流量。焊接機包括為了防止危險而在焊炬開關成為ON之後經過一定時間(例如， 3秒)就停止電源的安全機構。因此，需要在該一定時間內進行氣體流量的調整。但是，在 高處進行焊接作業的情況等，存在即使產生電弧安全的地方和儲氣瓶之間的距離較遠的情 況，確認氣體量煩雜。此外，存在儘管根據情況而不能充分地確認氣體量，也會超過一定時 間的情況，必需將該作業重複數次。此外，存在在強風之中等環境比較惡劣的地方不能進行 焊接本身，所以在氣體流量的調整時保護氣體或電費或時間被浪費的情況。針對這樣的問題，如上所述那樣，氣體控制裝置9包括氣體檢查開關117，所以能 夠容易進行氣體量的調整。此外，在環境惡劣的情況下，用戶U能夠立即判斷不能進行焊接 本身，所以能夠防止保護氣體或電費或時間被浪費。氣體檢查開關117可以設置在氣體控制裝置9的主體，也可以設置在遠程控制器 中從而能夠遠程操作。此外，氣閥56或氣閥107或氣體流量調整器108的氣體流量也可以 通過遠程控制器來調整。遠程控制器和氣體控制裝置9主體可以通過紅外線或電波進行通
12信。通過這樣構成，即使在焊接開始時不移動到氣體控制裝置9所放置的地方，也能夠容易 進行氣體流量的調整。 在以上的說明中，說明了焊接機5和氣體控制裝置9為不同體的情況，但兩個裝置 可以構成為一體。圖10是表示包括氣體控制裝置的功能的焊接機的結構的圖。如在圖10 中所示的焊接機201那樣，一體構成為焊接機具有氣體控制裝置的功能，從而能夠減少氣 體軟管和電纜的使用。此外，能夠用一個控制電路來控制裝置整體。此外，由於裝置成為一 個，所以容易處理。
權利要求
一種保護氣體控制裝置，控制對焊接裝置提供的保護氣體的流量，所述焊接裝置包括焊炬，具有輸出用於指示焊接的開始的焊接開始信號和指示焊接的停止的焊接停止信號的焊炬開關、以及從氣體提供源被提供保護氣體的電極；焊接電源，對所述電極提供電流，使得若輸入所述焊接開始信號則開始通電而使電流上升到焊接電流值為止，以及若輸入所述焊接停止信號則降低電流值而停止通電；以及第1氣閥，在連接所述焊炬和所述氣體提供源之間的氣體流路中設置，在輸入所述焊接開始信號時打開，在輸入所述焊接停止信號時在一定時間之後關閉，所述保護氣體控制裝置包括第2氣閥，在所述氣體流路中，在所述第1氣閥的所述氣體提供源側串聯地設置；氣體流量調整部件，在所述氣體流路中，與所述第2氣閥並聯地設置，並且被調整為比所述第2氣閥打開時還少的氣體流量；電流檢測部件，檢測對所述焊炬的電極提供的電流；以及控制部件，開關所述第2氣閥，從而控制所述保護氣體的流量，在所述電流檢測部件檢測出焊接電流為止的期間以及焊接停止信號輸入之後的期間，所述控制部件關閉所述第2氣閥，在所述電流檢測部件檢測焊接電流的期間，所述控制部件打開所述第2氣閥。
2.如權利要求1所述的保護氣體控制裝置，在輸入焊接開始信號開始到所述電流檢測部件檢測出焊接電流為止的期間、以及輸入 焊接停止信號開始到經過一定時間為止的期間，所述控制部件根據所述電流檢測部件檢測 出的電流值，設定所述氣體流量調整部件的氣體流量。
3.如權利要求1所述的保護氣體控制裝置，在從輸入焊接停止信號開始到經過一定時間為止的期間，所述控制部件根據所述電流 檢測部件檢測出的電流值變化，逐漸減少所述氣體流量調整部件的氣體流量。
4.如權利要求1所述的保護氣體控制裝置，還包括 延遲部件，延遲關閉所述第2氣閥的定時。
5.如權利要求4所述的保護氣體控制裝置，所述延遲部件根據電極的直徑或者焊接電流的值，延遲關閉所述第2氣閥的定時。
6.如權利要求1所述的保護氣體控制裝置，在從輸入焊接停止信號開始到經過一定時間為止的期間，所述控制部件隨著時間的經 過而變更所述氣體流量調整部件的氣體流量。
7.如權利要求1所述的保護氣體控制裝置，包括顯示器，用於顯示通過了所述第2氣閥的氣體的流量、或者累計了該氣體的流量的值。
8.如權利要求1所述的保護氣體控制裝置，連接所述氣體提供源和所述焊炬之間的氣體流路的直徑為Imm至4mm。
9.一種焊接裝置，包括焊炬，具有輸出用於指示焊接的開始的焊接開始信號和指示焊接的停止的焊接停止信 號的焊炬開關、以及從氣體提供源被提供保護氣體的電極；焊接電源，對所述電極提供電流，使得若輸入所述焊接開始信號則開始通電而使電流上升到焊接電流值為止，若輸入所述焊接停止信號則降低電流值而停止通電； 第1氣閥，在連接所述焊炬和所述氣體提供源之間的氣體流路中設置； 第2氣閥，在所述氣體流路中，在第1氣閥的所述氣體提供源側串聯地設置； 氣體流量調整部件，在所述氣體流路中，與所述第2氣閥並聯地設置，並且被調整為比 所述第2氣閥打開時還少的氣體流量； 電流檢測部件，檢測對所述焊炬的電極提供的電流；以及 控制部件，開關所述第1氣閥和所述第2氣閥，從而控制所述保護氣體的流量， 在輸入焊接開始信號為止的期間、以及從輸入焊接停止信號開始到經過一定時間之後 的期間，所述控制部件關閉所述第1氣閥和所述第2氣閥，在從輸入焊接開始信號開始到所述電流檢測部件檢測出焊接電流為止的期間、以及從 輸入焊接停止信號開始到經過一定時間為止的期間，所述控制部件打開所述第1氣閥並關 閉所述第2氣閥，在所述電流檢測部件檢測焊接電流的期間，所述控制部件打開所述第1氣閥和所述第 2氣閥。
全文摘要
提供一種保護氣體控制裝置和焊接裝置，在多個期間綜合性地抑制保護氣體的消耗量。在連接儲氣瓶(7)和焊炬(3)的保護氣體的氣體流路中，串聯地連接焊接機的氣閥(56)和氣體控制裝置(9)的氣閥(107)。此外，與氣閥(107)並聯地連接被調整為比氣閥(107)打開時還少的氣體流量的氣體流量調整器(108)。並且，進行以下控制在提前送氣之前的期間和事後送氣之後的期間，關閉氣閥(56)和氣閥(107)，在提前送氣期間和孤坑期間以及事後送氣期間，打開氣閥(56)並關閉氣閥(107)，在進行焊接的期間(提供焊接電流的期間)，打開氣閥(56)和氣閥(107)。這樣，在提前送氣期間和事後送氣期間，能夠抑制保護氣體的消耗量。
文檔編號G05D7/06GK101850458SQ20091014530
公開日2010年10月6日 申請日期2009年6月1日 優先權日2009年3月31日
發明者大橋正博, 森本猛 申請人:株式會社三社電機製作所