アーク溶接方法
【課題】たとえば溶接ワイヤの送給動作の変動によって短絡状態が継続しても、スパッタの発生を適切に抑制することができるアーク溶接方法を提供する。
【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方法であって、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとが短絡している短絡状態からアークが発生しているアーク発生状態に移行される際、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間の橋絡部に生じるくびれを検出する工程を含み、この工程の経過中にくびれが検出されないとき、溶接ワイヤ１７を溶接母材Ｗから離間させ短絡状態を解放する。このような方法によれば、たとえば溶接ワイヤ１７の送給動作の変動によって短絡状態が継続したとしても、スパッタの発生を確実に抑制することができる。
【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方法であって、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとが短絡している短絡状態からアークが発生しているアーク発生状態に移行される際、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間の橋絡部に生じるくびれを検出する工程を含み、この工程の経過中にくびれが検出されないとき、溶接ワイヤ１７を溶接母材Ｗから離間させ短絡状態を解放する。このような方法によれば、たとえば溶接ワイヤ１７の送給動作の変動によって短絡状態が継続したとしても、スパッタの発生を確実に抑制することができる。
【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。このようなアーク溶接の工程においては、溶接ワイヤおよび溶接母材が短絡している短絡状態と、短絡状態が解放されアークが発生するアーク発生状態とが繰り返される。
【０００３】
短絡状態からアーク発生状態に移行する際には、溶接ワイヤと溶接母材との間の溶融橋絡部にくびれが生じる。すなわち、くびれは、短絡状態からアーク発生状態への移行の兆候を示すものである。また、短絡状態からアーク発生状態に移行する際には、通電によるジュール熱によって溶接ワイヤが溶断し、大量のスパッタが発生する。スパッタは塗装欠陥などの原因となり、溶接品質に悪影響を与える。
【０００４】
そこで、スパッタの発生を抑制する方法として、たとえば特許文献１に示す方法が提案されている。特許文献１に示す方法においては、短絡状態からアーク発生状態に移行する際に生じるくびれを検出し、このくびれの検出に基づいて溶接ワイヤに通電する溶接電流を低下させている。溶接電流を低下させると、アークが発生するときに溶接母材に対するアークの圧力を低減できるので、スパッタの発生を抑制することができる。
【０００５】
しかしながら、たとえば溶接ワイヤの送給動作が瞬間的に変動することなどに起因して、溶接ワイヤの先端部に生じる溶滴が必要以上に肥大化し、不当な短絡形態を生じさせることがある。そのため、上記したくびれが生じないまま長期的に短絡状態が継続することが生じる。短絡状態が継続してしまうと、上記した特許文献１に示す方法では、くびれの発生を検出することができない。したがって、溶接電流を低下させることができず、スパッタの発生を抑制することが困難となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１１４０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、たとえば溶接ワイヤの送給動作の変動によって短絡状態が継続しても、スパッタの発生を適切に抑制することができるアーク溶接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】
【０００８】
本発明によって提供されるアーク溶接方法は、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方法であって、上記溶接ワイヤと溶接母材とが短絡している短絡状態から上記アークが発生しているアーク発生状態に移行される際、上記溶接ワイヤと上記溶接母材との間の橋絡部に生じるくびれを検出する工程を含み、上記工程の経過中に上記くびれが検出されないとき、上記溶接ワイヤを上記溶接母材から離間させ上記短絡状態を解放することを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、短絡状態からアーク発生状態に移行される際、短絡状態が継続されてくびれが検出されない場合、溶接ワイヤを溶接母材から強制的に離間させる。これにより短絡状態が解放され、アークを発生させることができる。この場合、溶接ワイヤの溶断は伴わないので、アーク発生状態に移行したときのスパッタの発生を抑制することができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記工程の経過中に上記くびれが検出されないとき、上記溶接ワイヤから上記溶接母材に流れる溶接電流を低下させる。このような構成によれば、より効果的にスパッタの発生を抑制することができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記くびれが検出されないことの判別は、上記短絡状態になってから所定時間が経過した後に、上記溶接ワイヤと上記溶接母材との間に供給する溶接電圧の単位時間当たりの変化量が所定の閾値以下であることにより行う。また、上記くびれが検出されないことの判別は、上記短絡状態になってから所定時間が経過したことにより行ってもよい。このような構成によれば、くびれが検出されないことの判別を確実に行うことができる。
【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離間移動は、上記溶接ワイヤを所定の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。このような構成によれば、容易に溶接ワイヤを溶接母材から離間させることができる。
【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トーチの離間移動は、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。
【００１４】
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】
【００１５】
【図１】本発明にかかるアーク溶接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】溶接電圧および溶接電流の変化状態と、各変化状態における溶接トーチの動作と、カムシャフトの状態とをそれぞれ示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１は、本発明にかかるアーク溶接方法の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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、たとえば直径１ｍｍ程度の溶接ワイヤ１７を溶接母材Ｗ近傍の所定の位置に導くものである。溶接トーチ１４には、Ａｒ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。
【００２１】
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、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、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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を溶接母材Ｗに対して離間させ、かつ接近させるためのものである。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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の上下方向において微小に移動可能である。
【００２８】
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とインターフェイス回路２２とによって構成されている。
【００２９】
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複数の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、教示された溶接方向に溶接トーチ１４を移動させるための信号である。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の所定の溶接開始位置に移動させる。また、動作制御信号Ｍｃには、本実施形態特有の溶接トーチ１４を上下動させるための信号が含まれている。モータ４１は、当該信号により回転駆動し、溶接トーチ１４を上下動させる。
【００３０】
インターフェイス回路２２は、溶接電源装置３と各種信号をやり取りするためのものである。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。
【００３１】
動作制御回路２１は、電圧設定信号Ｖｓをインターフェイス回路２２およびインターフェイス回路３５（後述）を介して出力制御回路３１に出力する。動作制御回路２１は、出力開始信号Ｏｎおよび復帰信号Ｒｐ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、送給速度設定信号Ｗｓをインターフェイス回路２２を介して送給制御回路３４に出力する。
【００３２】
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、くびれ検出回路３３、送給制御回路３４、およびインターフェイス回路３５を備えている。インターフェイス回路３５は、ロボット制御装置２と各種信号をやり取りするためものである。
【００３３】
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）をインバータ制御回路によって高速応答で精密な溶接電流波形制御を行う。
【００３４】
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。
【００３５】
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を検出するためのものである。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をくびれ検出回路３３に出力する。
【００３６】
くびれ検出回路３３は、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間の溶接橋絡部に生じるくびれの発生を検出する回路である。くびれは、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間が短絡状態からアーク発生状態へと移行するときの兆候となるものである。このくびれを検出する処理は、たとえば溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間に供給される溶接電圧Ｖｗの単位時間当たりの変化量（微分値ｄＶ／ｄｔ）が所定の閾値を超えたことにより行う。くびれ検出回路３３は、くびれ発生信号Ｎｄを出力制御回路３１に出力するとともに、インターフェイス回路３５，２２を介して動作制御回路２１に出力する。
【００３７】
本実施形態にかかるくびれ検出回路３３は、くびれを検出することに加えて、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとが短絡状態になったときから所定時間Ｔｓ（図６参照）経過後に、溶接電圧Ｖｗの単位時間当たりの変化量（微分値ｄＶ／ｄｔ、図６に示す波形の傾きＣに相当）が所定の閾値以下であるか否かを検出する。すなわち、くびれ検出回路３３は、上記したくびれが生じないまま長期的に短絡状態が継続している状態を検出する。
【００３８】
くびれ検出回路３３は、この状態を検出すると、くびれ発生信号Ｎｄとは別に、短絡状態が継続している状態を検出した旨の信号（以下、「短絡継続信号」という）を、インターフェイス回路３５，２２を介して動作制御回路２１に出力する。動作制御回路２１は、短絡継続信号を受け取ると、動作制御信号Ｍｃとして溶接トーチ１４を上下動させるための信号を溶接ロボット１に出力する。
【００３９】
送給制御回路３４は、溶接ワイヤ１７の送給を行う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。送給制御信号Ｆｃは、溶接ワイヤ１７の送給速度を示す信号である。
【００４０】
次に、本発明にかかるアーク溶接方法の一例について、図６を参照して説明する。
【００４１】
図６は、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、カムシャフト４３の状態とをそれぞれ示すものである。特に、図６は、通常の溶接動作に比べ、長期的に短絡状態が継続している場合を示している。なお、同図に示すカムシャフト４３の状態（Ｋ１）〜（Ｋ４）は、図４に示した（Ｋ１）〜（Ｋ４）に対応している。
【００４２】
（１）時刻ｔ１以前の期間
まず、過渡的な溶接開始処理を経た後に、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、一般的には、定常溶接処理が開始される。定常溶接処理においては、動作制御回路２１は、出力開始信号Ｏｎを出力制御回路３１および送給制御回路３４に出力するとともに、動作制御信号Ｍｃを溶接ロボット１に出力する。これにより、溶接トーチ１４は溶接開始位置Ｓｐに移動される。また、送給制御回路３４は、送給制御信号Ｆｃを送給モータ１５１に送る。これにより、溶接ワイヤ１７は、溶接母材Ｗに向かって定常速度で送給される。これら定常溶接処理によって、時刻ｔ１以前の期間においては、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間には、アークが発生される。
【００４３】
（２）時刻ｔ１〜ｔ２の期間
出力制御回路３１からの溶接電圧Ｖｗおよび溶接電流Ｉｗによって溶接ワイヤ１７の先端部に溶滴５１が形成される。時刻ｔ１においては、（Ｈ１）に示すように、上記溶滴５１と溶接母材Ｗの溶融池５２とが接触し、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間が短絡状態となる。このとき、出力制御回路３１は、溶接電流Ｉｗを一旦低下させる。これにより、アーク発生状態から短絡状態に移行したときのスパッタの発生を抑制する。その後、溶滴５１は、溶融池５２へと移行する（（Ｈ２）参照）。
【００４４】
（３）時刻ｔ２〜ｔ３の期間
出力制御回路３１は、時刻ｔ２〜ｔ３において溶接電流Ｉｗを増加させる。この溶接電流Ｉｗの増加は、溶滴５１の溶融池５２への移行を促進するとともに、その移行の後にくびれを生じさせるために行われる。くびれ検出回路３３は、通常、時刻ｔ２〜ｔ３の期間において、くびれを検出し、出力制御回路３１にくびれ検出信号Ｎｄを出力する。図６に示す溶接電圧Ｖｗおよび溶接電流Ｉｗの波形は、長期的に短絡状態が継続し、くびれ検出回路３３がくびれを長期間検出できない場合を示している。
【００４５】
（４）時刻ｔ４
溶接ワイヤ１７送給時の瞬間的な変動などに起因して、くびれを生じさせることができずに、短絡状態が継続する場合には（（Ｈ３）参照）、所定時間Ｔｓ経過後においても溶接電圧Ｖｗの単位時間当たりの変化量が所定の閾値以下である。くびれ検出回路３３は、時刻ｔ４において、その状態を検出し、短絡継続信号を出力制御回路３１に出力する。
【００４６】
動作制御回路２１は、短絡継続信号を受け取ると、溶接トーチ１４を溶接母材Ｗから離間させる動作制御信号Ｍｃを、ドライブカム４３のモータ４１に出力する。これにより、（Ｋ２），（Ｋ３）に示すようにドライブカム４３が動作し、溶接トーチ１４は、（Ｈ４）に示すように、溶接母材Ｗから離間する方向への移動を開始する。この溶接トーチ１４の移動を開始することは、本発明における短絡状態を解消する工程を開始することに相当する。
【００４７】
（５）時刻ｔ４〜ｔ５の期間
溶接トーチ１４の移動がなされることにより、時刻ｔ４〜ｔ５において、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの短絡状態が解放され、（Ｈ５）に示すように、アーク５３が発生される。この状態において、出力制御回路３１は、溶接電流Ｉｗを低下させる。これにより、アーク５３が発生したときの溶融池５２に加えられる圧力が弱められる。したがって、スパッタの発生を
抑制することができる。
【００４８】
（６）時刻ｔ６
時刻ｔ６において、動作制御回路２１は、復帰信号Ｒｐを出力制御回路３１および送給制御回路３４に出力する。これにより、（Ｋ４），（Ｋ１）に示すようにドライブカム４３が移動し、（Ｈ６）に示すように溶接トーチ１４が溶接開始位置Ｓｐに移動される。
【００４９】
その後、動作制御回路２１は、溶接トーチ１４を教示された溶接方向に移動させる動作制御信号Ｍｃを、溶接ロボット１に出力する。溶接ワイヤ１７の先端部に溶滴５１が形成され、溶接ワイヤ１７が送給されることにより、再び、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとが短絡状態となる（（Ｈ１）参照）。以後、溶接終了まで、このようなステップが繰り返される。
【００５０】
次に、本実施形態にかかるアーク溶接方法の作用について説明する。
【００５１】
本実施形態によれば、通常、溶接トーチ１４と溶接母材Ｗとの間の溶融橋絡部に形成されるくびれが、短絡状態が長期的に継続し形成されない場合、その状態を検出して、溶接トーチ１４を強制的に離間移動させる。そのため、短絡状態が即座に解放され、この場合、溶接ワイヤ１７の溶断は伴わない。また、溶接電流を低下させるので、アーク５３の溶融池５２に対する圧力が弱められる。したがって、短絡状態が継続しくびれが形成されない場合においても、短絡状態からアーク発生状態に移行したときのスパッタの発生を抑制することができる。
【００５２】
溶接トーチ１４を溶接母材Ｗから離間させ、もしくは溶接母材Ｗに対して接近させるためには、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１３のイナーシャに起因する応答遅れがない。これにより、上記短絡状態とアーク発生状態の反復周期が大きくなっても、不都合無く、本実施形態にかかる方法を用いることができる。
【００５３】
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方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、短絡状態が継続していることの検出は、短絡状態が開始してから所定時間内に上記した方法以外の方法でくびれが検出されないことにより行ってもよい。また、図６の溶接電圧と時間との関係を示す図において、短絡状態が開始されてから溶接電圧Ｖｗが予め定める閾値電圧Ｖｔに到達したときまでを所定時間Ｔｓ′とし、この所定時間Ｔｓ′に達した時点で、溶接トーチ１４を強制的に離間移動させてもよい。あるいは、この方法と、上述した、所定時間Ｔｓ経過後に溶接電圧Ｖｗの単位時間当たりの変化量が所定の閾値以下であるとき、短絡状態が継続していると判別する方法とを組み合わせてもよい。
【００５４】
また、溶接トーチ１４の離間移動を行う方法は、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、アーム１２を作動させ溶接トーチ１４を移動させればよい。あるいは、ワイヤ送給装置１５の送給モータ１５１を反転させて、溶接ワイヤ１７を後退させるようにしてもよい。
【００５５】
また、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの短絡状態の検出は、たとえばロボット制御装置２に備えられたワイヤタッチ検出回路（図示略）によって検出するようにしてもよい。また、上記短絡状態においても送給制御信号Ｆｃが継続して出力されている方が好ましいが、本発明は必ずしもこれに限られず、溶接ワイヤ１７の送給を停止させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
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
２２ インターフェイス回路
３ 溶接電源装置
３１ 出力制御回路
３２ 電圧検出回路
３３ くびれ検出回路
３４ 送給制御回路
３５ インターフェイス回路
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
Ｉｗ 溶接電流
Ｍｃ 動作制御信号
Ｎｄ くびれ検出信号
Ｒｐ 復帰信号
Ｓｐ 溶接開始位置
Ｖｔ 閾値電圧
Ｖｗ 溶接電圧
Ｗ 溶接母材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アーク溶接方法に関する。
【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。このようなアーク溶接の工程においては、溶接ワイヤおよび溶接母材が短絡している短絡状態と、短絡状態が解放されアークが発生するアーク発生状態とが繰り返される。
【０００３】
短絡状態からアーク発生状態に移行する際には、溶接ワイヤと溶接母材との間の溶融橋絡部にくびれが生じる。すなわち、くびれは、短絡状態からアーク発生状態への移行の兆候を示すものである。また、短絡状態からアーク発生状態に移行する際には、通電によるジュール熱によって溶接ワイヤが溶断し、大量のスパッタが発生する。スパッタは塗装欠陥などの原因となり、溶接品質に悪影響を与える。
【０００４】
そこで、スパッタの発生を抑制する方法として、たとえば特許文献１に示す方法が提案されている。特許文献１に示す方法においては、短絡状態からアーク発生状態に移行する際に生じるくびれを検出し、このくびれの検出に基づいて溶接ワイヤに通電する溶接電流を低下させている。溶接電流を低下させると、アークが発生するときに溶接母材に対するアークの圧力を低減できるので、スパッタの発生を抑制することができる。
【０００５】
しかしながら、たとえば溶接ワイヤの送給動作が瞬間的に変動することなどに起因して、溶接ワイヤの先端部に生じる溶滴が必要以上に肥大化し、不当な短絡形態を生じさせることがある。そのため、上記したくびれが生じないまま長期的に短絡状態が継続することが生じる。短絡状態が継続してしまうと、上記した特許文献１に示す方法では、くびれの発生を検出することができない。したがって、溶接電流を低下させることができず、スパッタの発生を抑制することが困難となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１１４０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、たとえば溶接ワイヤの送給動作の変動によって短絡状態が継続しても、スパッタの発生を適切に抑制することができるアーク溶接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】
【０００８】
本発明によって提供されるアーク溶接方法は、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方法であって、上記溶接ワイヤと溶接母材とが短絡している短絡状態から上記アークが発生しているアーク発生状態に移行される際、上記溶接ワイヤと上記溶接母材との間の橋絡部に生じるくびれを検出する工程を含み、上記工程の経過中に上記くびれが検出されないとき、上記溶接ワイヤを上記溶接母材から離間させ上記短絡状態を解放することを特徴としている。
【０００９】
このような構成によれば、短絡状態からアーク発生状態に移行される際、短絡状態が継続されてくびれが検出されない場合、溶接ワイヤを溶接母材から強制的に離間させる。これにより短絡状態が解放され、アークを発生させることができる。この場合、溶接ワイヤの溶断は伴わないので、アーク発生状態に移行したときのスパッタの発生を抑制することができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記工程の経過中に上記くびれが検出されないとき、上記溶接ワイヤから上記溶接母材に流れる溶接電流を低下させる。このような構成によれば、より効果的にスパッタの発生を抑制することができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記くびれが検出されないことの判別は、上記短絡状態になってから所定時間が経過した後に、上記溶接ワイヤと上記溶接母材との間に供給する溶接電圧の単位時間当たりの変化量が所定の閾値以下であることにより行う。また、上記くびれが検出されないことの判別は、上記短絡状態になってから所定時間が経過したことにより行ってもよい。このような構成によれば、くびれが検出されないことの判別を確実に行うことができる。
【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離間移動は、上記溶接ワイヤを所定の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。このような構成によれば、容易に溶接ワイヤを溶接母材から離間させることができる。
【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トーチの離間移動は、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。
【００１４】
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】
【００１５】
【図１】本発明にかかるアーク溶接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】溶接電圧および溶接電流の変化状態と、各変化状態における溶接トーチの動作と、カムシャフトの状態とをそれぞれ示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１は、本発明にかかるアーク溶接方法の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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、たとえば直径１ｍｍ程度の溶接ワイヤ１７を溶接母材Ｗ近傍の所定の位置に導くものである。溶接トーチ１４には、Ａｒ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。
【００２１】
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、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、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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を溶接母材Ｗに対して離間させ、かつ接近させるためのものである。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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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の上下方向において微小に移動可能である。
【００２８】
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とインターフェイス回路２２とによって構成されている。
【００２９】
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複数の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、教示された溶接方向に溶接トーチ１４を移動させるための信号である。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の所定の溶接開始位置に移動させる。また、動作制御信号Ｍｃには、本実施形態特有の溶接トーチ１４を上下動させるための信号が含まれている。モータ４１は、当該信号により回転駆動し、溶接トーチ１４を上下動させる。
【００３０】
インターフェイス回路２２は、溶接電源装置３と各種信号をやり取りするためのものである。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。
【００３１】
動作制御回路２１は、電圧設定信号Ｖｓをインターフェイス回路２２およびインターフェイス回路３５（後述）を介して出力制御回路３１に出力する。動作制御回路２１は、出力開始信号Ｏｎおよび復帰信号Ｒｐ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、送給速度設定信号Ｗｓをインターフェイス回路２２を介して送給制御回路３４に出力する。
【００３２】
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、くびれ検出回路３３、送給制御回路３４、およびインターフェイス回路３５を備えている。インターフェイス回路３５は、ロボット制御装置２と各種信号をやり取りするためものである。
【００３３】
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）をインバータ制御回路によって高速応答で精密な溶接電流波形制御を行う。
【００３４】
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。
【００３５】
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を検出するためのものである。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をくびれ検出回路３３に出力する。
【００３６】
くびれ検出回路３３は、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間の溶接橋絡部に生じるくびれの発生を検出する回路である。くびれは、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間が短絡状態からアーク発生状態へと移行するときの兆候となるものである。このくびれを検出する処理は、たとえば溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間に供給される溶接電圧Ｖｗの単位時間当たりの変化量（微分値ｄＶ／ｄｔ）が所定の閾値を超えたことにより行う。くびれ検出回路３３は、くびれ発生信号Ｎｄを出力制御回路３１に出力するとともに、インターフェイス回路３５，２２を介して動作制御回路２１に出力する。
【００３７】
本実施形態にかかるくびれ検出回路３３は、くびれを検出することに加えて、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとが短絡状態になったときから所定時間Ｔｓ（図６参照）経過後に、溶接電圧Ｖｗの単位時間当たりの変化量（微分値ｄＶ／ｄｔ、図６に示す波形の傾きＣに相当）が所定の閾値以下であるか否かを検出する。すなわち、くびれ検出回路３３は、上記したくびれが生じないまま長期的に短絡状態が継続している状態を検出する。
【００３８】
くびれ検出回路３３は、この状態を検出すると、くびれ発生信号Ｎｄとは別に、短絡状態が継続している状態を検出した旨の信号（以下、「短絡継続信号」という）を、インターフェイス回路３５，２２を介して動作制御回路２１に出力する。動作制御回路２１は、短絡継続信号を受け取ると、動作制御信号Ｍｃとして溶接トーチ１４を上下動させるための信号を溶接ロボット１に出力する。
【００３９】
送給制御回路３４は、溶接ワイヤ１７の送給を行う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。送給制御信号Ｆｃは、溶接ワイヤ１７の送給速度を示す信号である。
【００４０】
次に、本発明にかかるアーク溶接方法の一例について、図６を参照して説明する。
【００４１】
図６は、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、カムシャフト４３の状態とをそれぞれ示すものである。特に、図６は、通常の溶接動作に比べ、長期的に短絡状態が継続している場合を示している。なお、同図に示すカムシャフト４３の状態（Ｋ１）〜（Ｋ４）は、図４に示した（Ｋ１）〜（Ｋ４）に対応している。
【００４２】
（１）時刻ｔ１以前の期間
まず、過渡的な溶接開始処理を経た後に、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、一般的には、定常溶接処理が開始される。定常溶接処理においては、動作制御回路２１は、出力開始信号Ｏｎを出力制御回路３１および送給制御回路３４に出力するとともに、動作制御信号Ｍｃを溶接ロボット１に出力する。これにより、溶接トーチ１４は溶接開始位置Ｓｐに移動される。また、送給制御回路３４は、送給制御信号Ｆｃを送給モータ１５１に送る。これにより、溶接ワイヤ１７は、溶接母材Ｗに向かって定常速度で送給される。これら定常溶接処理によって、時刻ｔ１以前の期間においては、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間には、アークが発生される。
【００４３】
（２）時刻ｔ１〜ｔ２の期間
出力制御回路３１からの溶接電圧Ｖｗおよび溶接電流Ｉｗによって溶接ワイヤ１７の先端部に溶滴５１が形成される。時刻ｔ１においては、（Ｈ１）に示すように、上記溶滴５１と溶接母材Ｗの溶融池５２とが接触し、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの間が短絡状態となる。このとき、出力制御回路３１は、溶接電流Ｉｗを一旦低下させる。これにより、アーク発生状態から短絡状態に移行したときのスパッタの発生を抑制する。その後、溶滴５１は、溶融池５２へと移行する（（Ｈ２）参照）。
【００４４】
（３）時刻ｔ２〜ｔ３の期間
出力制御回路３１は、時刻ｔ２〜ｔ３において溶接電流Ｉｗを増加させる。この溶接電流Ｉｗの増加は、溶滴５１の溶融池５２への移行を促進するとともに、その移行の後にくびれを生じさせるために行われる。くびれ検出回路３３は、通常、時刻ｔ２〜ｔ３の期間において、くびれを検出し、出力制御回路３１にくびれ検出信号Ｎｄを出力する。図６に示す溶接電圧Ｖｗおよび溶接電流Ｉｗの波形は、長期的に短絡状態が継続し、くびれ検出回路３３がくびれを長期間検出できない場合を示している。
【００４５】
（４）時刻ｔ４
溶接ワイヤ１７送給時の瞬間的な変動などに起因して、くびれを生じさせることができずに、短絡状態が継続する場合には（（Ｈ３）参照）、所定時間Ｔｓ経過後においても溶接電圧Ｖｗの単位時間当たりの変化量が所定の閾値以下である。くびれ検出回路３３は、時刻ｔ４において、その状態を検出し、短絡継続信号を出力制御回路３１に出力する。
【００４６】
動作制御回路２１は、短絡継続信号を受け取ると、溶接トーチ１４を溶接母材Ｗから離間させる動作制御信号Ｍｃを、ドライブカム４３のモータ４１に出力する。これにより、（Ｋ２），（Ｋ３）に示すようにドライブカム４３が動作し、溶接トーチ１４は、（Ｈ４）に示すように、溶接母材Ｗから離間する方向への移動を開始する。この溶接トーチ１４の移動を開始することは、本発明における短絡状態を解消する工程を開始することに相当する。
【００４７】
（５）時刻ｔ４〜ｔ５の期間
溶接トーチ１４の移動がなされることにより、時刻ｔ４〜ｔ５において、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの短絡状態が解放され、（Ｈ５）に示すように、アーク５３が発生される。この状態において、出力制御回路３１は、溶接電流Ｉｗを低下させる。これにより、アーク５３が発生したときの溶融池５２に加えられる圧力が弱められる。したがって、スパッタの発生を
抑制することができる。
【００４８】
（６）時刻ｔ６
時刻ｔ６において、動作制御回路２１は、復帰信号Ｒｐを出力制御回路３１および送給制御回路３４に出力する。これにより、（Ｋ４），（Ｋ１）に示すようにドライブカム４３が移動し、（Ｈ６）に示すように溶接トーチ１４が溶接開始位置Ｓｐに移動される。
【００４９】
その後、動作制御回路２１は、溶接トーチ１４を教示された溶接方向に移動させる動作制御信号Ｍｃを、溶接ロボット１に出力する。溶接ワイヤ１７の先端部に溶滴５１が形成され、溶接ワイヤ１７が送給されることにより、再び、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとが短絡状態となる（（Ｈ１）参照）。以後、溶接終了まで、このようなステップが繰り返される。
【００５０】
次に、本実施形態にかかるアーク溶接方法の作用について説明する。
【００５１】
本実施形態によれば、通常、溶接トーチ１４と溶接母材Ｗとの間の溶融橋絡部に形成されるくびれが、短絡状態が長期的に継続し形成されない場合、その状態を検出して、溶接トーチ１４を強制的に離間移動させる。そのため、短絡状態が即座に解放され、この場合、溶接ワイヤ１７の溶断は伴わない。また、溶接電流を低下させるので、アーク５３の溶融池５２に対する圧力が弱められる。したがって、短絡状態が継続しくびれが形成されない場合においても、短絡状態からアーク発生状態に移行したときのスパッタの発生を抑制することができる。
【００５２】
溶接トーチ１４を溶接母材Ｗから離間させ、もしくは溶接母材Ｗに対して接近させるためには、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１３のイナーシャに起因する応答遅れがない。これにより、上記短絡状態とアーク発生状態の反復周期が大きくなっても、不都合無く、本実施形態にかかる方法を用いることができる。
【００５３】
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方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、短絡状態が継続していることの検出は、短絡状態が開始してから所定時間内に上記した方法以外の方法でくびれが検出されないことにより行ってもよい。また、図６の溶接電圧と時間との関係を示す図において、短絡状態が開始されてから溶接電圧Ｖｗが予め定める閾値電圧Ｖｔに到達したときまでを所定時間Ｔｓ′とし、この所定時間Ｔｓ′に達した時点で、溶接トーチ１４を強制的に離間移動させてもよい。あるいは、この方法と、上述した、所定時間Ｔｓ経過後に溶接電圧Ｖｗの単位時間当たりの変化量が所定の閾値以下であるとき、短絡状態が継続していると判別する方法とを組み合わせてもよい。
【００５４】
また、溶接トーチ１４の離間移動を行う方法は、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、アーム１２を作動させ溶接トーチ１４を移動させればよい。あるいは、ワイヤ送給装置１５の送給モータ１５１を反転させて、溶接ワイヤ１７を後退させるようにしてもよい。
【００５５】
また、溶接ワイヤ１７と溶接母材Ｗとの短絡状態の検出は、たとえばロボット制御装置２に備えられたワイヤタッチ検出回路（図示略）によって検出するようにしてもよい。また、上記短絡状態においても送給制御信号Ｆｃが継続して出力されている方が好ましいが、本発明は必ずしもこれに限られず、溶接ワイヤ１７の送給を停止させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５６】
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
２２ インターフェイス回路
３ 溶接電源装置
３１ 出力制御回路
３２ 電圧検出回路
３３ くびれ検出回路
３４ 送給制御回路
３５ インターフェイス回路
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
Ｉｗ 溶接電流
Ｍｃ 動作制御信号
Ｎｄ くびれ検出信号
Ｒｐ 復帰信号
Ｓｐ 溶接開始位置
Ｖｔ 閾値電圧
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方法であって、
上記溶接ワイヤと溶接母材とが短絡している短絡状態から上記アークが発生しているアーク発生状態に移行される際、上記溶接ワイヤと上記溶接母材との間の橋絡部に生じるくびれを検出する工程を含み、
上記工程の経過中に上記くびれが検出されないとき、上記溶接ワイヤを上記溶接母材から離間させ上記短絡状態を解放することを特徴とするアーク溶接方法。
【請求項２】
上記工程の経過中に上記くびれが検出されないとき、上記溶接ワイヤから上記溶接母材に流れる溶接電流を低下させる、請求項１に記載のアーク溶接方法。
【請求項３】
上記くびれが検出されないことの判別は、
上記短絡状態になってから所定時間が経過した後に、上記溶接ワイヤと上記溶接母材との間に供給する溶接電圧の単位時間当たりの変化量が所定の閾値以下であることにより行う、請求項１または２に記載のアーク溶接方法。
【請求項４】
上記くびれが検出されないことの判別は、
上記短絡状態になってから所定時間が経過したことにより行う、請求項１または２に記載のアーク溶接方法。
【請求項５】
上記溶接母材に対する上記溶接ワイヤの離間移動は、
上記溶接ワイヤを所定の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４のいずれかに記載のアーク溶接方法。
【請求項６】
上記溶接母材に対する上記溶接トーチの離間移動は、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、請求項５に記載のアーク溶接方法。
【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方法であって、
上記溶接ワイヤと溶接母材とが短絡している短絡状態から上記アークが発生しているアーク発生状態に移行される際、上記溶接ワイヤと上記溶接母材との間の橋絡部に生じるくびれを検出する工程を含み、
上記工程の経過中に上記くびれが検出されないとき、上記溶接ワイヤを上記溶接母材から離間させ上記短絡状態を解放することを特徴とするアーク溶接方法。
【請求項２】
上記工程の経過中に上記くびれが検出されないとき、上記溶接ワイヤから上記溶接母材に流れる溶接電流を低下させる、請求項１に記載のアーク溶接方法。
【請求項３】
上記くびれが検出されないことの判別は、
上記短絡状態になってから所定時間が経過した後に、上記溶接ワイヤと上記溶接母材との間に供給する溶接電圧の単位時間当たりの変化量が所定の閾値以下であることにより行う、請求項１または２に記載のアーク溶接方法。
【請求項４】
上記くびれが検出されないことの判別は、
上記短絡状態になってから所定時間が経過したことにより行う、請求項１または２に記載のアーク溶接方法。
【請求項５】
上記溶接母材に対する上記溶接ワイヤの離間移動は、
上記溶接ワイヤを所定の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４のいずれかに記載のアーク溶接方法。
【請求項６】
上記溶接母材に対する上記溶接トーチの離間移動は、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、請求項５に記載のアーク溶接方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２１４３９９（Ｐ２０１０−２１４３９９Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６２４５７（Ｐ２００９−６２４５７）
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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