アーク溶接の開始方法
【課題】アーク溶接を開始するとき溶接母材に電気絶縁物が存在していても、アーク溶接を良好に開始することができるアーク溶接の開始方法を提供する。
【解決手段】溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間にアークを発生させて溶接を行うアーク溶接の開始方法であり、溶接動作の開始時に溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間の通電状態が検出されないとき、溶接母材Ｗに対して溶接ワイヤ１７を進退移動させることにより、溶接母材Ｗに対して溶接ワイヤ１７を接触させる。この方法によれば、溶接ワイヤ１７の進退動作によってたとえば溶接母材Ｗ上の電気絶縁物Ｉｓを除去することができるので、アーク溶接を良好に開始させることができる。
【解決手段】溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間にアークを発生させて溶接を行うアーク溶接の開始方法であり、溶接動作の開始時に溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間の通電状態が検出されないとき、溶接母材Ｗに対して溶接ワイヤ１７を進退移動させることにより、溶接母材Ｗに対して溶接ワイヤ１７を接触させる。この方法によれば、溶接ワイヤ１７の進退動作によってたとえば溶接母材Ｗ上の電気絶縁物Ｉｓを除去することができるので、アーク溶接を良好に開始させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶接の開始方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、消耗電極として溶接ワイヤを送給しながら、この溶接ワイヤと溶接母材の間にアークを発生させ溶接を行うアーク溶接方法が知られている。アーク溶接方法では、アーク溶接が開始されるとき、溶接ワイヤを溶接母材に短絡させる。その後、溶接ワイヤを溶接母材から離間させることにより、印加された溶接電圧に基づいてアークが発生される。
【０００３】
上記アーク溶接方法において、アーク溶接を開始させるとき、溶接母材の表面にたとえばスラグやペイント（塗料）などの電気絶縁物が存在していると、アークをスムーズに発生させることができないことがある。電気絶縁物が溶接母材の表面に存在すると、電気絶縁物が溶接ワイヤと溶接母材との間に介在されることになり、上記短絡状態の発生が妨げられる。そのため、アークの発生が困難になる。
【０００４】
たとえば特開昭６３−２７８６７５号公報には、溶接途中で溶接ロボットが停止した場合、溶接位置をずらして溶接を再開させる技術が開示されている。具体的には、溶接実施中の溶接ロボットが何らかの要因で停止した場合、その後、溶接線上であって溶接異常を起こし難い位置まで溶接ロボット（溶接トーチ）を後退移動させる。溶接再開時、移動された位置から溶接線に沿って溶接トーチを移動させて溶接を行う。これにより、溶接を再開させるとき、アーク切れなどの溶接異常を生じさせることを抑制することができる。
【０００５】
上記公報の技術を、アーク溶接の開始時に溶接母材上に電気絶縁物が存在するときの制御に適用することが考えられる。すなわち、アーク溶接を開始させるとき、溶接母材の表面に電気絶縁物が存在していると、それを検出する。溶接トーチを移動させ、移動させた位置からアーク溶接を開始させるようにする。
【０００６】
しかしながら、公報に開示されているように、溶接開始位置が溶接線上であってかつ溶接トーチを単に後退移動させた位置では、溶接トーチは溶接再開後、再び電気絶縁物が存在する位置を通過しなければならない。そのため、アークを発生させることが困難となる。また、電気絶縁物を回避した、溶接線上から外れた位置に溶接開始位置をずらすと、溶接ビードが溶接線から逸脱して生成されることになる。これでは、溶接ビードが外観上好ましくないものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−２７８６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、アーク溶接を開始するときたとえば溶接母材に電気絶縁物が存在していても、アーク溶接を良好に開始することができるアーク溶接の開始方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によって提供されるアーク溶接の開始方法は、溶接ワイヤと溶接母材との間にアークを発生させて溶接を行うアーク溶接の開始方法であって、上記溶接動作の開始時に上記溶接ワイヤと上記溶接母材との間の通電状態が検出されないとき、上記溶接母材に対して上記溶接ワイヤを進退移動させることにより、上記溶接母材に対して上記溶接ワイヤを接触させることを特徴としている。
【００１０】
このような方法によれば、たとえばアーク溶接を開始するときに、溶接ワイヤと溶接母材との間でたとえばスラグなどの電気絶縁物が存在していても、溶接母材に対して溶接ワイヤが進退移動されるので、溶接母材上の電気絶縁物を打ち砕いて除去することができる。そのため、溶接母材に溶接ワイヤが接触し、アーク溶接を良好にかつ確実に開始させることができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶接ワイヤが進退移動する期間には、上記アークを発生させるための溶接電圧が印加され、上記溶接母材に対する上記溶接ワイヤの進退移動は、上記通電状態が検出されなかった後、上記溶接電圧が変化するときまで行う。このような方法によれば、溶接ワイヤと溶接母材とが短絡状態になったことを確実に検出することができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶接母材に対する上記溶接ワイヤの進退移動は、上記通電状態が検出されなかった後、予め定める時間が経過するときまで行う。このような方法によれば、溶接ワイヤと溶接母材とが短絡状態になったことを、溶接電圧を印加させることなく検出することができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶接母材に対する上記溶接ワイヤの進退移動は、上記溶接ワイヤを溶接位置に導く溶接トーチを移動させることにより行う。このような方法によれば、容易に溶接ワイヤを溶接母材に接近および溶接母材から離間させることができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶接ワイヤが進退移動する期間は、上記溶接ワイヤの送給を停止する。このような方法によれば、溶接ワイヤが進退移動するときは、溶接ワイヤが送給されないので、溶接ワイヤの進退移動を安定させて行うことができる。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶接母材に対する上記溶接トーチの進退移動は、上記溶接トーチを上記溶接母材に対して接近および離間させることができるカム機構により行われる。このような方法によれば、溶接トーチの進退移動をより確実に行うことができる。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶接ワイヤの先端を上記溶接母材に対して接近させた後、上記溶接ワイヤが上記溶接母材と接触した状態で上記溶接ワイヤを上記溶接母材の面内方向に沿って移動させる。このような方法によれば、溶接母材上の電気絶縁物をより確実に除去することができる。
【００１７】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかるアーク溶接の開始方法が適用される溶接システムの構成を示す図である。
【図２】溶接トーチおよび往復動発生機構近傍の構成を示す要部拡大図である。
【図３】図２に示す往復動発生機構を示す要部拡大図である。
【図４】ドライブカムの動作を説明するための図である。
【図５】溶接システムの電気的構成を示す図である。
【図６】起動信号、溶接電圧、溶接電流、送給制御信号および往復動実行信号の変化状態と、各変化状態における溶接トーチの動作とをそれぞれ示す図である。
【図７】溶接トーチの変形例の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
図１は、本発明にかかるアーク溶接の開始方法が適用される溶接システムの構成を示す図である。この溶接システムは、溶接ロボット１、ロボット制御装置２、および溶接電源装置３を備えている。溶接ロボット１には、本実施形態特有の往復動発生機構４が備えられている。
【００２１】
溶接ロボット１は、溶接母材Ｗに対してたとえばアーク溶接を自動で行うものである。溶接ロボット１は、ベース部材１１、複数のアーム１２、複数のモータ１３、溶接トーチ１４、ワイヤ送給装置１５、およびコイルライナ１６を備えている。
【００２２】
ベース部材１１は、溶接ロボット１の他の部分を支持するものであり、フロア等の適当な箇所に固定されている。各アーム１２は、ベース部材１１に複数の軸（図略）を介して連結されている。モータ１３は、アーム１２の両端または一端に設けられている（一部図示略）。モータ１３は、ロボット制御装置２によって回転駆動される。モータ１３には、図示しないエンコーダが設けられている。このエンコーダの出力は、ロボット制御装置２に与えられる。この出力値により、ロボット制御装置２では、溶接トーチ１４の現在位置を認識するようになっている。
【００２３】
溶接トーチ１４は、溶接ロボット１の最も先端側に設けられたアーム１２ａの先端部に設けられている。溶接トーチ１４は、溶接ワイヤ１７を溶接母材Ｗに対して任意の位置に導くものである。溶接ワイヤ１７は、たとえばステンレスやアルミニウムなどからなり、直径が０．８〜１．６ｍｍ程度である。溶接トーチ１４には、たとえばアルゴンなどのシールドガスを供給するためのシールドガスノズル（図示略）が備えられている。上記モータ１３が回転駆動することにより、複数のアーム１２の移動が制御され、溶接トーチ１４が上下前後左右に自在に移動できるようになっている。
【００２４】
ワイヤ送給装置１５は、溶接トーチ１４に対して、溶接ワイヤ１７を送り出すためのものである。ワイヤ送給装置１５は、溶接ロボット１の上部に設けられている。ワイヤ送給装置１５は、送給モータ１５１、ワイヤリール（図示略）、およびワイヤプッシュ機構（図示略）を備えている。ワイヤプッシュ機構は、送給モータ１５１を駆動源として上記ワイヤリールに巻かれた溶接ワイヤ１７を溶接トーチ１４へと送り出す。
【００２５】
コイルライナ１６は、その一端がワイヤ送給装置１５に、その他端が溶接トーチ１４にそれぞれ接続されている。コイルライナ１６は、チューブ状に形成されており、その内部には、溶接ワイヤ１７が挿通されている。コイルライナ１６は、ワイヤ送給装置１５から送り出された溶接ワイヤ１７を、溶接トーチ１４に導くものである。送り出された溶接ワイヤ１７は、溶接トーチ１４から外部に突出して消耗電極として機能する。
【００２６】
図２は、溶接トーチ１４および往復動発生機構４近傍の構成を示す要部拡大図である。図３は、図２に示す往復動発生機構４の要部拡大図である。
【００２７】
溶接トーチ１４は、図２に示すように、往復動発生機構４を介してアーム１２ａに取り付けられている。往復動発生機構４は、溶接トーチ１４に比較的高速で溶接母材Ｗに対して前進および後退といった進退移動（往復移動）を繰り返し行わせるものである。往復動発生機構４は、溶接トーチ１４を往復動させることにより、溶接ワイヤ１７の先端で溶接母材Ｗの表面のスラグなどの電気絶縁物を打ち砕き除去することができる。往復動発生機構４は、図３に示すように、モータ４１、偏芯シャフト４２、ドライブカム４３、ベアリング４４ａ，４４ｂ、マウント４５、ブッシュ４６、およびシャフト４７を備えている。
【００２８】
図２に示すように、モータ４１は、アーム１２ａに固定されている。モータ４１は、図３の左右方向に延びる軸４１ａを回転軸としている。モータ４１には、図示しないエンコーダが取り付けられている。偏芯シャフト４２は、モータ４１の回転軸４１ａに固定されている。偏芯シャフト４２は、モータ４１の回転方向と同一方向に回転可能になっている。偏芯シャフト４２には、モータ４１の回転軸４１ａに対して距離Ｌだけ偏芯した位置にボルト４２ａが設けられている。
【００２９】
ドライブカム４３には、２つの孔が形成されている。ドライブカム４３は、これらの２つの孔の一方に設けられたベアリング４４ａを介して、偏芯シャフト４２の上記ボルト４２ａに連結されている。マウント４５は、上記２つの孔の他方に設けられたベアリング４４ｂを介して、ドライブカム４３に連結されている。マウント４５は、ブッシュ４６を介して、シャフト４７に連結されている。シャフト４７は、モータ４１の本体に対して固定されている。マウント４５には、溶接トーチ１４が連結されている。
【００３０】
モータ４１が回転すると、偏芯シャフト４２のボルトが偏芯回転する。ドライブカム４３は、上記偏芯回転に従って、図４に示すように、（Ｋ１）から（Ｋ４）までの一連の動作を行う。この動作により、マウント４５は、図３に示すように、シャフト４７に沿って上下方向に往復運動する。その結果、溶接トーチ１４は、図２および図３の上下方向における微小な振幅（たとえば１〜２ｍｍ）の往復移動が可能となる。なお、この場合の溶接トーチ１４の往復運動の周波数は、たとえば１０〜２０Ｈｚである。
【００３１】
ロボット制御装置２は、溶接ロボット１の動作を制御するためのものである。ロボット制御装置２は、図５に示すように、動作制御回路２１によって構成されている。
【００３２】
動作制御回路２１は、図示しないマイクロコンピュータおよびメモリを有している。このメモリには、溶接ロボット１の各種の動作が設定された作業プログラムが記憶されている。動作制御回路２１は、この作業プログラムおよび上記したエンコーダからの座標情報などに基づいて、溶接ロボット１に対して動作制御信号Ｍｃを与える。動作制御信号Ｍｃは、溶接ロボット１を動作させるための信号である。たとえば各モータ１３は、この動作制御信号Ｍｃにより回転駆動し、溶接トーチ１４を溶接母材Ｗの所定の溶接位置に移動させる。
【００３３】
動作制御回路２１は、電圧設定信号Ｖｓを出力制御回路３１に出力する。動作制御回路２１は、起動信号Ｏｎを出力制御回路３１および送給制御回路３４に出力する。動作制御回路２１は、溶接ワイヤ１７の送給速度を設定するための送給速度設定信号Ｗｓを送給制御回路３４に出力する。動作制御回路２１には、図示しない操作設定装置が接続されている。この操作設定装置は、ユーザによって各種動作を設定するためのものである。
【００３４】
溶接電源装置３は、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間に溶接電圧Ｖｗを印加するための装置であるとともに、溶接ワイヤ１７の送給を行うための装置である。溶接電源装置３は、図５に示すように、出力制御回路３１、電圧検出回路３２、短絡判別回路３３、および送給制御回路３４を備えている。
【００３５】
出力制御回路３１は、たとえば複数のトランジスタ素子からなるインバータ制御回路（図略）を有する。出力制御回路３１は、外部から入力される商用電源（たとえば３相２００Ｖ）に基づいてインバータ制御回路によって高速応答でかつ精密な溶接電流波形制御を行う。
【００３６】
出力制御回路３１の出力は、たとえば正極側が溶接トーチ１４に接続され、負極側が溶接母材Ｗに接続されている。溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間には、溶接トーチ１４の先端に設けられたコンタクトチップ（図略）を介して溶接電圧Ｖｗが印加される。これにより、溶接ワイヤ１７の先端と溶接母材Ｗとの間にアークが発生する。溶接ワイヤ１７は、このアークで生じる熱によって溶融し、溶接母材Ｗに対して溶接が施されるようになっている。
【００３７】
出力制御回路３１は、本実施形態特有の、溶接トーチ１４を往復動させるための往復動実行信号Ｕｄを動作制御回路２１に出力する。動作制御回路２１は、往復動実行信号Ｕｄに基づく動作制御信号Ｍｃを溶接ロボット１に出力することにより、上述した往復動発生機構４によって溶接トーチ１４を上下方向に往復動させる。
【００３８】
出力制御回路３１は、往復動実行信号Ｕｄを出力するタイミングを以下のようにして決定する。出力制御回路３１は、溶接電圧Ｖｗ（無負荷電圧）の印加を開始してから所定時間Ｔ１（後述）経過する間に、短絡判別回路３３からの短絡判別信号Ｓｈ（後述）が入力されないか否かを判別する。所定時間Ｔ１経過しても短絡判別信号Ｓｈが入力されない場合、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間に電気絶縁物が存在するとして、上記往復動実行信号Ｕｄを動作制御回路２１に出力する。
【００３９】
電圧検出回路３２は、出力制御回路３１の出力端の電圧である溶接電圧Ｖｗを検出する回路である。電圧検出回路３２は、溶接電圧Ｖｗに対応する電圧検出信号Ｖｄを短絡判別回路３３に出力する。
【００４０】
短絡判別回路３３は、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとが短絡したか否かを検出する回路である。短絡判別回路３３は、電圧検出回路３２からの電圧検出信号Ｖｄによって溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗが短絡していると判別したとき、短絡判別信号Ｓｈを出力制御回路３１に出力する。
【００４１】
送給制御回路３４は、動作制御回路２１からの送給速度設定信号Ｗｓに基づいて、溶接ワイヤ１７の送給を開始したり停止したりするための送給制御信号Ｆｃを送給モータ１５１に出力するものである。
【００４２】
次に、本発明にかかるアーク溶接の開始方法の一例について、図６を参照して説明する。
【００４３】
図６は、起動信号Ｏｎ、出力制御回路３１から出力される溶接電圧Ｖｗおよび溶接電流Ｉｗ、送給制御信号Ｆｃおよび往復動実行信号Ｕｄの変化状態と、各変化状態における溶接トーチ１４の動作とをそれぞれ示すものである。
【００４４】
（１）時刻ｔ１〜ｔ２の期間
まず、動作制御回路２１は、外部からの溶接開始信号Ｓｔ（図５参照）が入力されることにより、溶接ロボット１に対して動作制御信号Ｍｃを出力する。これにより、溶接トーチ１４は、（Ｈ１），（Ｈ２）に示すように、溶接母材Ｗに対する溶接開始位置Ｓｐに移動される。
【００４５】
（２）時刻ｔ２
時刻ｔ２において、動作制御回路２１は、起動信号Ｏｎを出力制御回路３１および送給制御回路３４に出力する。出力制御回路３１は、起動信号Ｏｎにより溶接電圧Ｖｗとしての無負荷電圧を溶接トーチ１４、溶接母材Ｗ間に印加する。また、送給制御回路３４は、動作制御回路２１からの送給速度設定信号Ｗｓに応じて、送給制御信号Ｆｃを送給モータ１５１に送る。溶接起動時には、溶接ワイヤ１７は、定常速度より小のスローダウン速度（たとえば１．２ｍ／分）で溶接母材Ｗに向けて送給される。
【００４６】
（３）時刻ｔ２〜ｔ４の期間
時刻ｔ２〜ｔ４の期間において、短絡判別回路３３は、電圧検出回路３２から出力される電圧検出信号Ｖｄに基づいて、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗが通電状態であるか否かを判別する。この場合、（Ｈ３）に示すように、溶接母材Ｗの表面上に電気絶縁物Ｉｓが存在していると、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとは通電状態にならない。そのため、短絡判別回路３３からは、短絡判別信号Ｓｈが出力されない。
【００４７】
一方、出力制御回路３１は、溶接電圧Ｖｗの印加を開始してから所定時間Ｔ１（図６参照）経過するまでに短絡判別回路３３から短絡判別信号Ｓｈが出力されないか否かを判別する。出力制御回路３１は、所定時間Ｔ１経過しても短絡判別信号Ｓｈが出力されない場合、溶接母材Ｗの表面上に電気絶縁物Ｉｓが存在していると想定し、往復動実行信号Ｕｄを動作制御回路２１に出力する。
【００４８】
動作制御回路２１は、この往復動実行信号Ｕｄを受け取ると、往復動実行信号Ｕｄに基づく動作制御信号Ｍｃを溶接ロボット１に出力する。また、動作制御回路２１は、往復動実行信号Ｕｄを受け取ると、送給ワイヤ１７の送給速度を０にする送給速度設定信号Ｗｓを出力する。これにより、送給制御回路３４は、送給ワイヤ１７の送給を停止させる。
【００４９】
（４）時刻ｔ４〜ｔ５の期間
時刻ｔ４において、往復動実行信号Ｕｄに基づく動作制御信号Ｍｃを受け取った溶接ロボット１は、ドライブカム４３のモータ４１を駆動させ、（Ｈ４）に示すように、往復動発生機構４によって溶接トーチ１４を上下方向に往復動させる。これにより、溶接母材Ｗ上の電気絶縁物Ｉｓは、（Ｈ５）に示すように、溶接ワイヤ１７の先端で打ち砕かれ、除去される。
【００５０】
（５）時刻ｔ５
電気絶縁物Ｉｓが溶接ワイヤ１７の先端によって打ち砕かれ除去されると、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとが接触して通電（短絡）状態になり、溶接電圧Ｖｗが瞬間的に低下する。短絡判別回路３３は、時刻ｔ５において、電圧検出回路３２で検出された溶接電圧Ｖｗの瞬間的な変化に基づいて、出力制御回路３１に短絡判別信号Ｓｈを出力する。
【００５１】
出力制御回路３１は、この短絡判別信号Ｓｈを受け取ると、無負荷電圧から定常状態のときの電圧に変更して溶接電圧Ｖｗを出力する。また、出力制御回路３１は、上記短絡判別信号Ｓｈを受け取ると、往復動実行信号Ｕｄの出力を停止する。これにより、動作制御回路２１は、溶接ロボット１における溶接トーチ１４の往復動を停止させ、その後、アークを発生させるために溶接ワイヤ１７を強制的に溶接母材Ｗから離間させる。また、動作制御回路２１は、送給制御回路３４に溶接ワイヤ１７の送給を再開させるために定常速度を示す送給速度設定信号Ｗｓを出力する。これにより、送給制御回路３４は、溶接ワイヤ１７を定常の送給速度で送給させる。
【００５２】
（６）時刻ｔ５〜ｔ６の期間
時刻ｔ６以降では、（Ｈ６）に示すように、溶接電圧Ｖｗが印加され溶接電流Ｉｗが流れることにより、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間にアークＡｃが発生する。これにより、溶接ワイヤ１７の先端は、アーク熱によって溶融し、溶接母材Ｗに対してアーク溶接が施される。以後、溶接ワイヤ１７が定常速度で送給されることにより、溶接終了位置まで溶接が行われる。
【００５３】
次に、本実施形態にかかるアーク溶接の開始方法の作用について説明する。
【００５４】
本実施形態によれば、溶接開始時に溶接母材Ｗの表面に電気絶縁物Ｉｓが存在しておれば、それを検出し、溶接トーチ１４を溶接母材Ｗに対して上下方向に往復動させる。そのため、この溶接トーチ１４の往復動により溶接ワイヤ１７の先端が電気絶縁物Ｉｓを打ち砕き除去する。これにより、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとが接触し、短絡状態となって両者の通電状態が確保される。したがって、溶接母材Ｗの表面に電気絶縁物Ｉｓが存在していても、アーク溶接を良好にかつ確実に開始させることができる。
【００５５】
溶接トーチ１４を溶接母材Ｗに対して往復運動させるためには、ドライブカム４３のモータ４１を正転させるのみでよく、ドライブカム４３のモータ４１を反転させる必要がない。そのため、送給モータ１５１のイナーシャに起因する応答遅れを生じさせることがない。
【００５６】
本発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るアーク溶接の開始方法に適用される溶接システムの具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００５７】
たとえば、上記実施形態では、溶接母材Ｗ上の電気絶縁物Ｉｓを打ち砕いた後、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの短絡状態を、溶接電圧Ｖｗが変化したことにより検出した。溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの短絡状態の検出は、これに限らず、たとえば溶接開始時に溶接電圧Ｖｗを印加しない場合には、溶接トーチ１４の往復動を予め定める時間だけ行わせてもよい。あるいは、溶接トーチ１４を所定回数だけ往復動させてもよい。さらには、出力制御回路３１から出力される溶接電流Ｉｗを検出し、溶接電流Ｉｗの検出結果により上記短絡状態を検出してもよい。あるいは、溶接電圧Ｖｗおよび溶接電流Ｉｗの両方の検出結果により、短絡状態を検出してもよい。
【００５８】
また、溶接母材Ｗ上に電気絶縁物Ｉｓが存在することの検出は、上記実施形態では、溶接電圧Ｖｗを印加してから所定時間Ｔ１経過しても短絡判別信号Ｓｈが出力されないことにより行った。これに代えて、送給モータ１５１における負荷電流が上昇したことにより行ってもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、溶接母材Ｗ上の電気絶縁物Ｉｓを検出したとき、溶接ワイヤ１７の送給を停止していたが、これに限らず、溶接ワイヤ１７の送給を継続させてもよい。
【００６０】
また、溶接トーチ１４の往復動を行う方法は、上記した往復動発生機構４を用いなくてもよい。たとえば溶接ロボット１のアーム１２を作動させることにより、溶接トーチ１４を往復動させてもよい。
【００６１】
上記実施形態では、電気絶縁物Ｉｓを打ち砕くために溶接ワイヤ１７を上下方向に往復動させた。上記のように、溶接ロボット１のアーム１２によって溶接トーチ１４を移動させる場合、溶接ワイヤ１７をさらに水平方向に移動させてもよい。たとえば、図７に示すように、溶接ワイヤ１７が往復動の最下点に達したとき（（ａ）参照）、溶接ワイヤ１７が溶接母材Ｗに接触した状態でいずれかの水平方向にたとえば１，２ｍｍ程度移動させる（（ｂ）参照）。その後、溶接ワイヤ１７の先端が往復動の開始点に戻るように制御する（（ｃ）参照）。これにより、溶接ワイヤ１７の水平方向の移動によって、電気絶縁物Ｉｓに対して水平方向の力を与えることができる。そのため、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの通電状態をより確実に確保することができる。
【００６２】
さらに、上記実施形態では、溶接母材Ｗ上の電気絶縁物Ｉｓを打ち砕く目的で溶接トーチ１４を往復動させたが、たとえば溶接後に溶接ワイヤ１７の先端近傍に残る不要物を除去する目的に本実施形態のアーク溶接の開始方法を適用してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、アーク溶接を開始させるときの動作について説明したが、アーク溶接中の動作を一旦停止し、その後再開させるときに、本実施形態のアーク溶接の開始方法を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１ 溶接ロボット
１１ ベース部材
１２，１２ａ アーム
１３ モータ
１４ 溶接トーチ
１５ ワイヤ送給装置
１５１ 送給モータ
１６ コイルライナ
１７ 溶接ワイヤ
２ ロボット制御装置
２１ 動作制御回路
３ 溶接電源装置
３１ 出力制御回路
３２ 電圧検出回路
３３ 短絡判別回路
３４ 送給制御回路
４１ モータ
４２ 偏芯シャフト
４３ ドライブカム（カム機構）
４４ａ，４４ｂ ベアリング
４５ マウント
４６ ブッシュ
４７ シャフト
Ｆｃ 送給制御信号
Ｉｓ 電気絶縁物
Ｉｗ 溶接電流
Ｍｃ 動作制御信号
Ｓｈ 短絡判別信号
Ｓｐ 溶接開始位置
Ｕｄ 往復動実行信号
Ｖｗ 溶接電圧
Ｗ 溶接母材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶接の開始方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、消耗電極として溶接ワイヤを送給しながら、この溶接ワイヤと溶接母材の間にアークを発生させ溶接を行うアーク溶接方法が知られている。アーク溶接方法では、アーク溶接が開始されるとき、溶接ワイヤを溶接母材に短絡させる。その後、溶接ワイヤを溶接母材から離間させることにより、印加された溶接電圧に基づいてアークが発生される。
【０００３】
上記アーク溶接方法において、アーク溶接を開始させるとき、溶接母材の表面にたとえばスラグやペイント（塗料）などの電気絶縁物が存在していると、アークをスムーズに発生させることができないことがある。電気絶縁物が溶接母材の表面に存在すると、電気絶縁物が溶接ワイヤと溶接母材との間に介在されることになり、上記短絡状態の発生が妨げられる。そのため、アークの発生が困難になる。
【０００４】
たとえば特開昭６３−２７８６７５号公報には、溶接途中で溶接ロボットが停止した場合、溶接位置をずらして溶接を再開させる技術が開示されている。具体的には、溶接実施中の溶接ロボットが何らかの要因で停止した場合、その後、溶接線上であって溶接異常を起こし難い位置まで溶接ロボット（溶接トーチ）を後退移動させる。溶接再開時、移動された位置から溶接線に沿って溶接トーチを移動させて溶接を行う。これにより、溶接を再開させるとき、アーク切れなどの溶接異常を生じさせることを抑制することができる。
【０００５】
上記公報の技術を、アーク溶接の開始時に溶接母材上に電気絶縁物が存在するときの制御に適用することが考えられる。すなわち、アーク溶接を開始させるとき、溶接母材の表面に電気絶縁物が存在していると、それを検出する。溶接トーチを移動させ、移動させた位置からアーク溶接を開始させるようにする。
【０００６】
しかしながら、公報に開示されているように、溶接開始位置が溶接線上であってかつ溶接トーチを単に後退移動させた位置では、溶接トーチは溶接再開後、再び電気絶縁物が存在する位置を通過しなければならない。そのため、アークを発生させることが困難となる。また、電気絶縁物を回避した、溶接線上から外れた位置に溶接開始位置をずらすと、溶接ビードが溶接線から逸脱して生成されることになる。これでは、溶接ビードが外観上好ましくないものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−２７８６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、アーク溶接を開始するときたとえば溶接母材に電気絶縁物が存在していても、アーク溶接を良好に開始することができるアーク溶接の開始方法を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によって提供されるアーク溶接の開始方法は、溶接ワイヤと溶接母材との間にアークを発生させて溶接を行うアーク溶接の開始方法であって、上記溶接動作の開始時に上記溶接ワイヤと上記溶接母材との間の通電状態が検出されないとき、上記溶接母材に対して上記溶接ワイヤを進退移動させることにより、上記溶接母材に対して上記溶接ワイヤを接触させることを特徴としている。
【００１０】
このような方法によれば、たとえばアーク溶接を開始するときに、溶接ワイヤと溶接母材との間でたとえばスラグなどの電気絶縁物が存在していても、溶接母材に対して溶接ワイヤが進退移動されるので、溶接母材上の電気絶縁物を打ち砕いて除去することができる。そのため、溶接母材に溶接ワイヤが接触し、アーク溶接を良好にかつ確実に開始させることができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶接ワイヤが進退移動する期間には、上記アークを発生させるための溶接電圧が印加され、上記溶接母材に対する上記溶接ワイヤの進退移動は、上記通電状態が検出されなかった後、上記溶接電圧が変化するときまで行う。このような方法によれば、溶接ワイヤと溶接母材とが短絡状態になったことを確実に検出することができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶接母材に対する上記溶接ワイヤの進退移動は、上記通電状態が検出されなかった後、予め定める時間が経過するときまで行う。このような方法によれば、溶接ワイヤと溶接母材とが短絡状態になったことを、溶接電圧を印加させることなく検出することができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶接母材に対する上記溶接ワイヤの進退移動は、上記溶接ワイヤを溶接位置に導く溶接トーチを移動させることにより行う。このような方法によれば、容易に溶接ワイヤを溶接母材に接近および溶接母材から離間させることができる。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶接ワイヤが進退移動する期間は、上記溶接ワイヤの送給を停止する。このような方法によれば、溶接ワイヤが進退移動するときは、溶接ワイヤが送給されないので、溶接ワイヤの進退移動を安定させて行うことができる。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶接母材に対する上記溶接トーチの進退移動は、上記溶接トーチを上記溶接母材に対して接近および離間させることができるカム機構により行われる。このような方法によれば、溶接トーチの進退移動をより確実に行うことができる。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記溶接ワイヤの先端を上記溶接母材に対して接近させた後、上記溶接ワイヤが上記溶接母材と接触した状態で上記溶接ワイヤを上記溶接母材の面内方向に沿って移動させる。このような方法によれば、溶接母材上の電気絶縁物をより確実に除去することができる。
【００１７】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかるアーク溶接の開始方法が適用される溶接システムの構成を示す図である。
【図２】溶接トーチおよび往復動発生機構近傍の構成を示す要部拡大図である。
【図３】図２に示す往復動発生機構を示す要部拡大図である。
【図４】ドライブカムの動作を説明するための図である。
【図５】溶接システムの電気的構成を示す図である。
【図６】起動信号、溶接電圧、溶接電流、送給制御信号および往復動実行信号の変化状態と、各変化状態における溶接トーチの動作とをそれぞれ示す図である。
【図７】溶接トーチの変形例の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００２０】
図１は、本発明にかかるアーク溶接の開始方法が適用される溶接システムの構成を示す図である。この溶接システムは、溶接ロボット１、ロボット制御装置２、および溶接電源装置３を備えている。溶接ロボット１には、本実施形態特有の往復動発生機構４が備えられている。
【００２１】
溶接ロボット１は、溶接母材Ｗに対してたとえばアーク溶接を自動で行うものである。溶接ロボット１は、ベース部材１１、複数のアーム１２、複数のモータ１３、溶接トーチ１４、ワイヤ送給装置１５、およびコイルライナ１６を備えている。
【００２２】
ベース部材１１は、溶接ロボット１の他の部分を支持するものであり、フロア等の適当な箇所に固定されている。各アーム１２は、ベース部材１１に複数の軸（図略）を介して連結されている。モータ１３は、アーム１２の両端または一端に設けられている（一部図示略）。モータ１３は、ロボット制御装置２によって回転駆動される。モータ１３には、図示しないエンコーダが設けられている。このエンコーダの出力は、ロボット制御装置２に与えられる。この出力値により、ロボット制御装置２では、溶接トーチ１４の現在位置を認識するようになっている。
【００２３】
溶接トーチ１４は、溶接ロボット１の最も先端側に設けられたアーム１２ａの先端部に設けられている。溶接トーチ１４は、溶接ワイヤ１７を溶接母材Ｗに対して任意の位置に導くものである。溶接ワイヤ１７は、たとえばステンレスやアルミニウムなどからなり、直径が０．８〜１．６ｍｍ程度である。溶接トーチ１４には、たとえばアルゴンなどのシールドガスを供給するためのシールドガスノズル（図示略）が備えられている。上記モータ１３が回転駆動することにより、複数のアーム１２の移動が制御され、溶接トーチ１４が上下前後左右に自在に移動できるようになっている。
【００２４】
ワイヤ送給装置１５は、溶接トーチ１４に対して、溶接ワイヤ１７を送り出すためのものである。ワイヤ送給装置１５は、溶接ロボット１の上部に設けられている。ワイヤ送給装置１５は、送給モータ１５１、ワイヤリール（図示略）、およびワイヤプッシュ機構（図示略）を備えている。ワイヤプッシュ機構は、送給モータ１５１を駆動源として上記ワイヤリールに巻かれた溶接ワイヤ１７を溶接トーチ１４へと送り出す。
【００２５】
コイルライナ１６は、その一端がワイヤ送給装置１５に、その他端が溶接トーチ１４にそれぞれ接続されている。コイルライナ１６は、チューブ状に形成されており、その内部には、溶接ワイヤ１７が挿通されている。コイルライナ１６は、ワイヤ送給装置１５から送り出された溶接ワイヤ１７を、溶接トーチ１４に導くものである。送り出された溶接ワイヤ１７は、溶接トーチ１４から外部に突出して消耗電極として機能する。
【００２６】
図２は、溶接トーチ１４および往復動発生機構４近傍の構成を示す要部拡大図である。図３は、図２に示す往復動発生機構４の要部拡大図である。
【００２７】
溶接トーチ１４は、図２に示すように、往復動発生機構４を介してアーム１２ａに取り付けられている。往復動発生機構４は、溶接トーチ１４に比較的高速で溶接母材Ｗに対して前進および後退といった進退移動（往復移動）を繰り返し行わせるものである。往復動発生機構４は、溶接トーチ１４を往復動させることにより、溶接ワイヤ１７の先端で溶接母材Ｗの表面のスラグなどの電気絶縁物を打ち砕き除去することができる。往復動発生機構４は、図３に示すように、モータ４１、偏芯シャフト４２、ドライブカム４３、ベアリング４４ａ，４４ｂ、マウント４５、ブッシュ４６、およびシャフト４７を備えている。
【００２８】
図２に示すように、モータ４１は、アーム１２ａに固定されている。モータ４１は、図３の左右方向に延びる軸４１ａを回転軸としている。モータ４１には、図示しないエンコーダが取り付けられている。偏芯シャフト４２は、モータ４１の回転軸４１ａに固定されている。偏芯シャフト４２は、モータ４１の回転方向と同一方向に回転可能になっている。偏芯シャフト４２には、モータ４１の回転軸４１ａに対して距離Ｌだけ偏芯した位置にボルト４２ａが設けられている。
【００２９】
ドライブカム４３には、２つの孔が形成されている。ドライブカム４３は、これらの２つの孔の一方に設けられたベアリング４４ａを介して、偏芯シャフト４２の上記ボルト４２ａに連結されている。マウント４５は、上記２つの孔の他方に設けられたベアリング４４ｂを介して、ドライブカム４３に連結されている。マウント４５は、ブッシュ４６を介して、シャフト４７に連結されている。シャフト４７は、モータ４１の本体に対して固定されている。マウント４５には、溶接トーチ１４が連結されている。
【００３０】
モータ４１が回転すると、偏芯シャフト４２のボルトが偏芯回転する。ドライブカム４３は、上記偏芯回転に従って、図４に示すように、（Ｋ１）から（Ｋ４）までの一連の動作を行う。この動作により、マウント４５は、図３に示すように、シャフト４７に沿って上下方向に往復運動する。その結果、溶接トーチ１４は、図２および図３の上下方向における微小な振幅（たとえば１〜２ｍｍ）の往復移動が可能となる。なお、この場合の溶接トーチ１４の往復運動の周波数は、たとえば１０〜２０Ｈｚである。
【００３１】
ロボット制御装置２は、溶接ロボット１の動作を制御するためのものである。ロボット制御装置２は、図５に示すように、動作制御回路２１によって構成されている。
【００３２】
動作制御回路２１は、図示しないマイクロコンピュータおよびメモリを有している。このメモリには、溶接ロボット１の各種の動作が設定された作業プログラムが記憶されている。動作制御回路２１は、この作業プログラムおよび上記したエンコーダからの座標情報などに基づいて、溶接ロボット１に対して動作制御信号Ｍｃを与える。動作制御信号Ｍｃは、溶接ロボット１を動作させるための信号である。たとえば各モータ１３は、この動作制御信号Ｍｃにより回転駆動し、溶接トーチ１４を溶接母材Ｗの所定の溶接位置に移動させる。
【００３３】
動作制御回路２１は、電圧設定信号Ｖｓを出力制御回路３１に出力する。動作制御回路２１は、起動信号Ｏｎを出力制御回路３１および送給制御回路３４に出力する。動作制御回路２１は、溶接ワイヤ１７の送給速度を設定するための送給速度設定信号Ｗｓを送給制御回路３４に出力する。動作制御回路２１には、図示しない操作設定装置が接続されている。この操作設定装置は、ユーザによって各種動作を設定するためのものである。
【００３４】
溶接電源装置３は、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間に溶接電圧Ｖｗを印加するための装置であるとともに、溶接ワイヤ１７の送給を行うための装置である。溶接電源装置３は、図５に示すように、出力制御回路３１、電圧検出回路３２、短絡判別回路３３、および送給制御回路３４を備えている。
【００３５】
出力制御回路３１は、たとえば複数のトランジスタ素子からなるインバータ制御回路（図略）を有する。出力制御回路３１は、外部から入力される商用電源（たとえば３相２００Ｖ）に基づいてインバータ制御回路によって高速応答でかつ精密な溶接電流波形制御を行う。
【００３６】
出力制御回路３１の出力は、たとえば正極側が溶接トーチ１４に接続され、負極側が溶接母材Ｗに接続されている。溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間には、溶接トーチ１４の先端に設けられたコンタクトチップ（図略）を介して溶接電圧Ｖｗが印加される。これにより、溶接ワイヤ１７の先端と溶接母材Ｗとの間にアークが発生する。溶接ワイヤ１７は、このアークで生じる熱によって溶融し、溶接母材Ｗに対して溶接が施されるようになっている。
【００３７】
出力制御回路３１は、本実施形態特有の、溶接トーチ１４を往復動させるための往復動実行信号Ｕｄを動作制御回路２１に出力する。動作制御回路２１は、往復動実行信号Ｕｄに基づく動作制御信号Ｍｃを溶接ロボット１に出力することにより、上述した往復動発生機構４によって溶接トーチ１４を上下方向に往復動させる。
【００３８】
出力制御回路３１は、往復動実行信号Ｕｄを出力するタイミングを以下のようにして決定する。出力制御回路３１は、溶接電圧Ｖｗ（無負荷電圧）の印加を開始してから所定時間Ｔ１（後述）経過する間に、短絡判別回路３３からの短絡判別信号Ｓｈ（後述）が入力されないか否かを判別する。所定時間Ｔ１経過しても短絡判別信号Ｓｈが入力されない場合、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間に電気絶縁物が存在するとして、上記往復動実行信号Ｕｄを動作制御回路２１に出力する。
【００３９】
電圧検出回路３２は、出力制御回路３１の出力端の電圧である溶接電圧Ｖｗを検出する回路である。電圧検出回路３２は、溶接電圧Ｖｗに対応する電圧検出信号Ｖｄを短絡判別回路３３に出力する。
【００４０】
短絡判別回路３３は、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとが短絡したか否かを検出する回路である。短絡判別回路３３は、電圧検出回路３２からの電圧検出信号Ｖｄによって溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗが短絡していると判別したとき、短絡判別信号Ｓｈを出力制御回路３１に出力する。
【００４１】
送給制御回路３４は、動作制御回路２１からの送給速度設定信号Ｗｓに基づいて、溶接ワイヤ１７の送給を開始したり停止したりするための送給制御信号Ｆｃを送給モータ１５１に出力するものである。
【００４２】
次に、本発明にかかるアーク溶接の開始方法の一例について、図６を参照して説明する。
【００４３】
図６は、起動信号Ｏｎ、出力制御回路３１から出力される溶接電圧Ｖｗおよび溶接電流Ｉｗ、送給制御信号Ｆｃおよび往復動実行信号Ｕｄの変化状態と、各変化状態における溶接トーチ１４の動作とをそれぞれ示すものである。
【００４４】
（１）時刻ｔ１〜ｔ２の期間
まず、動作制御回路２１は、外部からの溶接開始信号Ｓｔ（図５参照）が入力されることにより、溶接ロボット１に対して動作制御信号Ｍｃを出力する。これにより、溶接トーチ１４は、（Ｈ１），（Ｈ２）に示すように、溶接母材Ｗに対する溶接開始位置Ｓｐに移動される。
【００４５】
（２）時刻ｔ２
時刻ｔ２において、動作制御回路２１は、起動信号Ｏｎを出力制御回路３１および送給制御回路３４に出力する。出力制御回路３１は、起動信号Ｏｎにより溶接電圧Ｖｗとしての無負荷電圧を溶接トーチ１４、溶接母材Ｗ間に印加する。また、送給制御回路３４は、動作制御回路２１からの送給速度設定信号Ｗｓに応じて、送給制御信号Ｆｃを送給モータ１５１に送る。溶接起動時には、溶接ワイヤ１７は、定常速度より小のスローダウン速度（たとえば１．２ｍ／分）で溶接母材Ｗに向けて送給される。
【００４６】
（３）時刻ｔ２〜ｔ４の期間
時刻ｔ２〜ｔ４の期間において、短絡判別回路３３は、電圧検出回路３２から出力される電圧検出信号Ｖｄに基づいて、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗが通電状態であるか否かを判別する。この場合、（Ｈ３）に示すように、溶接母材Ｗの表面上に電気絶縁物Ｉｓが存在していると、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとは通電状態にならない。そのため、短絡判別回路３３からは、短絡判別信号Ｓｈが出力されない。
【００４７】
一方、出力制御回路３１は、溶接電圧Ｖｗの印加を開始してから所定時間Ｔ１（図６参照）経過するまでに短絡判別回路３３から短絡判別信号Ｓｈが出力されないか否かを判別する。出力制御回路３１は、所定時間Ｔ１経過しても短絡判別信号Ｓｈが出力されない場合、溶接母材Ｗの表面上に電気絶縁物Ｉｓが存在していると想定し、往復動実行信号Ｕｄを動作制御回路２１に出力する。
【００４８】
動作制御回路２１は、この往復動実行信号Ｕｄを受け取ると、往復動実行信号Ｕｄに基づく動作制御信号Ｍｃを溶接ロボット１に出力する。また、動作制御回路２１は、往復動実行信号Ｕｄを受け取ると、送給ワイヤ１７の送給速度を０にする送給速度設定信号Ｗｓを出力する。これにより、送給制御回路３４は、送給ワイヤ１７の送給を停止させる。
【００４９】
（４）時刻ｔ４〜ｔ５の期間
時刻ｔ４において、往復動実行信号Ｕｄに基づく動作制御信号Ｍｃを受け取った溶接ロボット１は、ドライブカム４３のモータ４１を駆動させ、（Ｈ４）に示すように、往復動発生機構４によって溶接トーチ１４を上下方向に往復動させる。これにより、溶接母材Ｗ上の電気絶縁物Ｉｓは、（Ｈ５）に示すように、溶接ワイヤ１７の先端で打ち砕かれ、除去される。
【００５０】
（５）時刻ｔ５
電気絶縁物Ｉｓが溶接ワイヤ１７の先端によって打ち砕かれ除去されると、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとが接触して通電（短絡）状態になり、溶接電圧Ｖｗが瞬間的に低下する。短絡判別回路３３は、時刻ｔ５において、電圧検出回路３２で検出された溶接電圧Ｖｗの瞬間的な変化に基づいて、出力制御回路３１に短絡判別信号Ｓｈを出力する。
【００５１】
出力制御回路３１は、この短絡判別信号Ｓｈを受け取ると、無負荷電圧から定常状態のときの電圧に変更して溶接電圧Ｖｗを出力する。また、出力制御回路３１は、上記短絡判別信号Ｓｈを受け取ると、往復動実行信号Ｕｄの出力を停止する。これにより、動作制御回路２１は、溶接ロボット１における溶接トーチ１４の往復動を停止させ、その後、アークを発生させるために溶接ワイヤ１７を強制的に溶接母材Ｗから離間させる。また、動作制御回路２１は、送給制御回路３４に溶接ワイヤ１７の送給を再開させるために定常速度を示す送給速度設定信号Ｗｓを出力する。これにより、送給制御回路３４は、溶接ワイヤ１７を定常の送給速度で送給させる。
【００５２】
（６）時刻ｔ５〜ｔ６の期間
時刻ｔ６以降では、（Ｈ６）に示すように、溶接電圧Ｖｗが印加され溶接電流Ｉｗが流れることにより、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間にアークＡｃが発生する。これにより、溶接ワイヤ１７の先端は、アーク熱によって溶融し、溶接母材Ｗに対してアーク溶接が施される。以後、溶接ワイヤ１７が定常速度で送給されることにより、溶接終了位置まで溶接が行われる。
【００５３】
次に、本実施形態にかかるアーク溶接の開始方法の作用について説明する。
【００５４】
本実施形態によれば、溶接開始時に溶接母材Ｗの表面に電気絶縁物Ｉｓが存在しておれば、それを検出し、溶接トーチ１４を溶接母材Ｗに対して上下方向に往復動させる。そのため、この溶接トーチ１４の往復動により溶接ワイヤ１７の先端が電気絶縁物Ｉｓを打ち砕き除去する。これにより、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとが接触し、短絡状態となって両者の通電状態が確保される。したがって、溶接母材Ｗの表面に電気絶縁物Ｉｓが存在していても、アーク溶接を良好にかつ確実に開始させることができる。
【００５５】
溶接トーチ１４を溶接母材Ｗに対して往復運動させるためには、ドライブカム４３のモータ４１を正転させるのみでよく、ドライブカム４３のモータ４１を反転させる必要がない。そのため、送給モータ１５１のイナーシャに起因する応答遅れを生じさせることがない。
【００５６】
本発明の範囲は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るアーク溶接の開始方法に適用される溶接システムの具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００５７】
たとえば、上記実施形態では、溶接母材Ｗ上の電気絶縁物Ｉｓを打ち砕いた後、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの短絡状態を、溶接電圧Ｖｗが変化したことにより検出した。溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの短絡状態の検出は、これに限らず、たとえば溶接開始時に溶接電圧Ｖｗを印加しない場合には、溶接トーチ１４の往復動を予め定める時間だけ行わせてもよい。あるいは、溶接トーチ１４を所定回数だけ往復動させてもよい。さらには、出力制御回路３１から出力される溶接電流Ｉｗを検出し、溶接電流Ｉｗの検出結果により上記短絡状態を検出してもよい。あるいは、溶接電圧Ｖｗおよび溶接電流Ｉｗの両方の検出結果により、短絡状態を検出してもよい。
【００５８】
また、溶接母材Ｗ上に電気絶縁物Ｉｓが存在することの検出は、上記実施形態では、溶接電圧Ｖｗを印加してから所定時間Ｔ１経過しても短絡判別信号Ｓｈが出力されないことにより行った。これに代えて、送給モータ１５１における負荷電流が上昇したことにより行ってもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、溶接母材Ｗ上の電気絶縁物Ｉｓを検出したとき、溶接ワイヤ１７の送給を停止していたが、これに限らず、溶接ワイヤ１７の送給を継続させてもよい。
【００６０】
また、溶接トーチ１４の往復動を行う方法は、上記した往復動発生機構４を用いなくてもよい。たとえば溶接ロボット１のアーム１２を作動させることにより、溶接トーチ１４を往復動させてもよい。
【００６１】
上記実施形態では、電気絶縁物Ｉｓを打ち砕くために溶接ワイヤ１７を上下方向に往復動させた。上記のように、溶接ロボット１のアーム１２によって溶接トーチ１４を移動させる場合、溶接ワイヤ１７をさらに水平方向に移動させてもよい。たとえば、図７に示すように、溶接ワイヤ１７が往復動の最下点に達したとき（（ａ）参照）、溶接ワイヤ１７が溶接母材Ｗに接触した状態でいずれかの水平方向にたとえば１，２ｍｍ程度移動させる（（ｂ）参照）。その後、溶接ワイヤ１７の先端が往復動の開始点に戻るように制御する（（ｃ）参照）。これにより、溶接ワイヤ１７の水平方向の移動によって、電気絶縁物Ｉｓに対して水平方向の力を与えることができる。そのため、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの通電状態をより確実に確保することができる。
【００６２】
さらに、上記実施形態では、溶接母材Ｗ上の電気絶縁物Ｉｓを打ち砕く目的で溶接トーチ１４を往復動させたが、たとえば溶接後に溶接ワイヤ１７の先端近傍に残る不要物を除去する目的に本実施形態のアーク溶接の開始方法を適用してもよい。
【００６３】
また、上記実施形態では、アーク溶接を開始させるときの動作について説明したが、アーク溶接中の動作を一旦停止し、その後再開させるときに、本実施形態のアーク溶接の開始方法を適用してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１ 溶接ロボット
１１ ベース部材
１２，１２ａ アーム
１３ モータ
１４ 溶接トーチ
１５ ワイヤ送給装置
１５１ 送給モータ
１６ コイルライナ
１７ 溶接ワイヤ
２ ロボット制御装置
２１ 動作制御回路
３ 溶接電源装置
３１ 出力制御回路
３２ 電圧検出回路
３３ 短絡判別回路
３４ 送給制御回路
４１ モータ
４２ 偏芯シャフト
４３ ドライブカム（カム機構）
４４ａ，４４ｂ ベアリング
４５ マウント
４６ ブッシュ
４７ シャフト
Ｆｃ 送給制御信号
Ｉｓ 電気絶縁物
Ｉｗ 溶接電流
Ｍｃ 動作制御信号
Ｓｈ 短絡判別信号
Ｓｐ 溶接開始位置
Ｕｄ 往復動実行信号
Ｖｗ 溶接電圧
Ｗ 溶接母材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接ワイヤと溶接母材との間にアークを発生させて溶接を行うアーク溶接の開始方法であって、
上記溶接動作の開始時に上記溶接ワイヤと上記溶接母材との間の通電状態が検出されないとき、上記溶接母材に対して上記溶接ワイヤを進退移動させることにより、上記溶接母材に対して上記溶接ワイヤを接触させることを特徴とするアーク溶接の開始方法。
【請求項２】
上記溶接ワイヤが進退移動する期間には、上記アークを発生させるための溶接電圧が印加され、
上記溶接母材に対する上記溶接ワイヤの進退移動は、
上記通電状態が検出されなかった後、上記溶接電圧が変化するときまで行う、請求項１に記載のアーク溶接の開始方法。
【請求項３】
上記溶接母材に対する上記溶接ワイヤの進退移動は、
上記通電状態が検出されなかった後、予め定める時間が経過するときまで行う、請求項１に記載のアーク溶接の開始方法。
【請求項４】
上記溶接母材に対する上記溶接ワイヤの進退移動は、
上記溶接ワイヤを溶接位置に導く溶接トーチを移動させることにより行う、請求項１ないし３のいずれかに記載のアーク溶接の開始方法。
【請求項５】
上記溶接ワイヤが進退移動する期間は、上記溶接ワイヤの送給を停止する、請求項４に記載のアーク溶接の開始方法。
【請求項６】
上記溶接母材に対する上記溶接トーチの進退移動は、
上記溶接トーチを上記溶接母材に対して接近および離間させることができるカム機構により行う、請求項４または５に記載のアーク溶接の開始方法。
【請求項７】
上記溶接ワイヤの先端を上記溶接母材に対して接近させた後、上記溶接ワイヤが上記溶接母材と接触した状態で上記溶接ワイヤを上記溶接母材の面内方向に沿って移動させる、請求項１ないし６のいずれかに記載のアーク溶接の開始方法。
【請求項１】
溶接ワイヤと溶接母材との間にアークを発生させて溶接を行うアーク溶接の開始方法であって、
上記溶接動作の開始時に上記溶接ワイヤと上記溶接母材との間の通電状態が検出されないとき、上記溶接母材に対して上記溶接ワイヤを進退移動させることにより、上記溶接母材に対して上記溶接ワイヤを接触させることを特徴とするアーク溶接の開始方法。
【請求項２】
上記溶接ワイヤが進退移動する期間には、上記アークを発生させるための溶接電圧が印加され、
上記溶接母材に対する上記溶接ワイヤの進退移動は、
上記通電状態が検出されなかった後、上記溶接電圧が変化するときまで行う、請求項１に記載のアーク溶接の開始方法。
【請求項３】
上記溶接母材に対する上記溶接ワイヤの進退移動は、
上記通電状態が検出されなかった後、予め定める時間が経過するときまで行う、請求項１に記載のアーク溶接の開始方法。
【請求項４】
上記溶接母材に対する上記溶接ワイヤの進退移動は、
上記溶接ワイヤを溶接位置に導く溶接トーチを移動させることにより行う、請求項１ないし３のいずれかに記載のアーク溶接の開始方法。
【請求項５】
上記溶接ワイヤが進退移動する期間は、上記溶接ワイヤの送給を停止する、請求項４に記載のアーク溶接の開始方法。
【請求項６】
上記溶接母材に対する上記溶接トーチの進退移動は、
上記溶接トーチを上記溶接母材に対して接近および離間させることができるカム機構により行う、請求項４または５に記載のアーク溶接の開始方法。
【請求項７】
上記溶接ワイヤの先端を上記溶接母材に対して接近させた後、上記溶接ワイヤが上記溶接母材と接触した状態で上記溶接ワイヤを上記溶接母材の面内方向に沿って移動させる、請求項１ないし６のいずれかに記載のアーク溶接の開始方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−３６８９７（Ｐ２０１１−３６８９７Ａ）
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８８３８２（Ｐ２００９−１８８３８２）
【出願日】平成２１年８月１７日（２００９．８．１７）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１７日（２００９．８．１７）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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