JP2013119087A - アーク溶接制御方法およびアーク溶接装置 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接開始点付近を逆極性で溶接する方法では、板厚１．０ｍｍ程度未満の薄板において、例えばギャップが板厚以上に空いている溶接対象物を溶接すると、溶接開始点付近の逆極性区間において溶け落ちが生じてしまう。
【解決手段】消耗電極として溶接ワイヤを用いるアーク溶接制御方法およびアーク溶接装置であって、溶接の開始を指示した後に前記溶接ワイヤと溶接対象物との接触を検出してから所定時間の間は、正極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性の比率が５０％より大きい交流溶接を行い、前記所定時間の後は、逆極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性比率が５０％以下の交流溶接を行うことで溶接対象物の溶け落ちを抑制する。
【選択図】図２

Description

本発明は、消耗性電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行う消耗性電極式ガスシールドアーク溶接を行い、特に溶接スタート時に、消耗性電極を負極とし溶接対象物を正極とした正極性溶接、または、正極性比率の高い交流溶接を行う、アーク溶接制御方法およびアーク溶接装置に関する。

消耗性電極と溶接対象物との間にアークを発生させて溶接を行う消耗性電極式ガスシールドアーク溶接方法では、一般に、消耗性電極を正極とし溶接対象物を負極として、両極間において逆極性で溶接を行っている。但し、薄鋼板を重ね合わせ、重ね合わせ端部を溶接する場合のように、いわゆる溶け落ちが発生し易い場合には、消耗性電極を負極とし溶接対象物を正極として、正極性で溶接を行うこともある。

このように、正極性で溶接を行う消耗性電極式ガスシールドアーク溶接方法は、薄鋼板のギャップ裕度を大幅に拡大させることができる。

なお、一般的に、溶け落ちが発生し易い条件は、薄板でギャップが存在する場合である。

ギャップが存在する場合には、双方の溶接対象物をブリッジする溶融プールを形成し、この溶融プール上にアークを発生させることで、ギャップが有っても溶け落ちせずに溶接を行うことができる。つまり、溶接対象物間をブリッジする溶融プールを形成させることができれば、ギャップ対応は可能となる。

しかし、溶接開始時の溶融プールが形成されていない箇所では、溶接入熱が溶接対象物の一方に集中してしまうので、溶け落ちが発生する場合が多い。

また、正極性では、溶接開始点付近のビードにおいて溶け込みが不十分なため、融合不良が生じるとして、溶接開始時は逆極性で溶接を行う方法が知られている（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。

特公昭６２−１９２６７号公報 特公平３−４９６６５号公報

例えば特許文献１や特許文献２に記載されているような溶接開始点付近を逆極性の溶接出力で溶接を行う方法では、板厚１．０ｍｍ程度未満の薄板において、例えばギャップが板厚以上に空いている溶接対象物を溶接すると、溶接開始点付近の逆極性区間において、逆極性のためワイヤの溶融量が少なく、溶接対象物間をワイヤの溶滴（溶融プール）がブリッジせず、一方の溶接対象物に溶接入熱が集中するため、溶け落ちが発生してしまうといった課題がある。

上記課題を解決するために、本発明のアーク溶接制御方法は、消耗電極として溶接ワイヤを用いるアーク溶接制御方法であって、溶接の開始を指示した後に前記溶接ワイヤと溶接対象物との接触を検出してから所定時間の間は、正極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性の比率が５０％より大きい交流溶接を行い、前記所定時間の後は、逆極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性比率が５０％以下の交流溶接を行うものである。

また、本発明のアーク溶接制御方法は、消耗電極として溶接ワイヤを用い、溶接用トーチを備えた溶接ロボットを使用して溶接を行うアーク溶接制御方法であって、溶接を開始するために教示された溶接開始ポイントから、溶接出力の制御を切り替えるために教示された所定の溶接ポイントまで、前記溶接用トーチが移動される間は、正極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性の比率が５０％より大きい交流溶接を行い、前記溶接用トーチの移動が前記所定の溶接ポイントを過ぎると、逆極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性比率が５０％以下の交流溶接を行うものである。

また、本発明のアーク溶接制御方法は、上記に加えて、溶接ワイヤの送給を、溶接対象物の方向に行う正送と前記正送とは逆方向に行う逆送とに、所定の周期と所定の振幅で周期的に変化させるものである。

また、本発明のアーク溶接装置は、アークスタート期間において、消耗電極であるワイヤと溶接対象物との間に電圧を印加した状態で前記ワイヤを前記溶接対象物に接触させてアークスタートを行うアーク溶接装置であって、溶接電流を検出する溶接電流検出部と、前記溶接電流検出部の出力に基づいて前記ワイヤと前記溶接対象物との接触を検出する接触検出部と、前記接触検出部からの信号に基づいて前記ワイヤと前記溶接対象物とが接触した時点からの経過時間をカウントするカウンタ部と、前記カウンタ部からの信号に基づいて所定時間が経過すると溶接出力の制御を切り替える信号を出力する制御切替制御部と、前記制御切替制御部からの信号に基づいて溶接出力を切り替える制御切替スイッチング部とを備え、溶接の開始を指示した後に前記溶接ワイヤと前記溶接対象物との接触を検出してから前記所定時間の間は、正極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性の比率が５０％より大きい交流溶接を行い、前記所定時間の後は、逆極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性比率が５０％以下の交流溶接を行うものである。

また、本発明のアーク溶接装置は、アークスタート期間において、消耗電極であるワイヤと溶接対象物との間に電圧を印加した状態で前記ワイヤを前記溶接対象物に接触させてアークスタートを行うアーク溶接装置であって、溶接用トーチを備えた溶接ロボットと、溶接経路上の溶接ポイントを教示するための教示部と、前記溶接ロボットの動作プログラムや前記教示部を用いて教示された教示ポイントを記憶する記憶部と、前記動作プログラムに基づいて前記溶接ロボットを制御するロボット制御部とを備え、溶接を開始するために教示された溶接開始ポイントから、溶接出力の制御を切り替えるために教示された所定の溶接ポイントまで、前記溶接用トーチが移動される間は、正極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性の比率が５０％より大きい交流溶接を行い、前記溶接用トーチの移動が前記所定の溶接ポイントを過ぎると、逆極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性比率が５０％以下の交流溶接を行うものである。

また、本発明のアーク溶接装置は、上記に加えて、ワイヤの送給を制御するワイヤ送給部を備え、前記ワイヤの送給を、溶接対象物の方向に行う正送と前記正送とは逆方向に行う逆送とに、所定の周期と所定の振幅で周期的に変化させるものである。

以上のように、本発明によれば、溶接開始時に正極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性の比率が５０％より大きい交流溶接を行うことで、溶接開始時に逆極性を用いる場合と比べて溶着量を増やすことができ、溶接対象物間をワイヤの溶滴（溶融プール）でブリッジさせることができ、これにより、溶接対象物の溶け落ちが発生し難く、ギャップ裕度が高い溶接が可能となる。

本発明の実施の形態１におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図 本発明の実施の形態１における制御切替信号の時間変化と所定時間経過までは正極性一定の直流溶接を行いその後は逆極性一定の直流溶接を行う場合の溶接電流の時間変化を示す図 本発明の実施の形態１における制御切替信号の時間変化と所定時間経過までは正極性一定の直流溶接を行いその後は正極性比率が５０％以下の交流溶接を行う場合の溶接電流の時間変化を示す図 本発明の実施の形態１における制御切替信号の時間変化と所定時間経過までは正極性比率が５０％より高い交流溶接を行いその後は逆極性一定の直流溶接を行う場合の溶接電流の時間変化を示す図 本発明の実施の形態１における制御切替信号の時間変化と所定時間経過までは正極性比率が５０％より高い交流溶接を行いその後は正極性比率が５０％以下の交流溶接を行う場合の溶接電流の時間変化を示す図 本発明の実施の形態２におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図 本発明の実施の形態３におけるワイヤ送給速度の時間変化を示す図

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１から図５を用いて説明する。図１は、本実施の形態１におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図である。図２は、本実施の形態１における制御切替信号の時間変化と所定時間経過までは正極性一定の直流溶接を行いその後は逆極性一定の直流溶接を行う場合の溶接電流の時間変化を示す図である。図３は、本実施の形態１における制御切替信号の時間変化と所定時間経過までは正極性一定の直流溶接を行いその後は正極性比率が５０％以下の交流溶接を行う場合の溶接電流の時間変化を示す図である。図４は、本実施の形態１における制御切替信号の時間変化と所定時間経過までは正極性比率が５０％より高い交流溶接を行いその後は逆極性一定の直流溶接を行う場合の溶接電流の時間変化を示す図である。図５は、本実施の形態１における制御切替信号の時間変化と所定時間経過までは正極性比率が５０％より高い交流溶接を行いその後は正極性比率が５０％以下の交流溶接を行う場合の溶接電流の時間変化を示す図である。

図１において、アーク溶接装置は主に、消耗性電極であるワイヤ１２と溶接対象物１５との間に電力を供給する溶接電源部１６と、溶接トーチ１３と、ワイヤ１２を送給するワイヤ送給部１１から構成される。

なお、溶接トーチ１３は、例えば図示しない溶接ロボットに取り付けられ、溶接ロボットにより溶接が行われる。あるいは、溶接トーチ１３は、例えば作業者に把持され、作業者により溶接が行われる。

溶接電源部１６において、交流電力を出力する入力電源１から入力した電力は、１次整流部２で整流され、スイッチング部３により交流に変換され、トランス４により降圧され、２次整流部５及びＤＣＬ（インダクタンス）６により整流され、ワイヤ１２と溶接対象物１５との間に印加される。そして、ワイヤ１２と溶接対象物１５との間で溶接アーク１４が発生して溶接が行われる。

また、溶接電源部１６は、溶接電流を検出する溶接電流検出部７と、溶接電流検出部７の出力に基づいて、ワイヤ１２と溶接対象物１５との接触を検出するとともに、接触を検出した時点からの経過時間をカウントするカウンタ部８と、カウンタ部８の出力を入力し、ワイヤ１２と溶接対象物１５との接触を検出した時点から所定時間経過後に、溶接出力の制御を切り替えるための信号を出力する制御切替制御部９と、制御切替制御部９の出力に基づいて溶接出力の制御を切り替える制御切替スイッチング部１０と、溶接条件等を設定するための設定部１７を備えている。

なお、カウンタ部８は、溶接トーチ１３に設けられた図示しないトーチスイッチが操作される、あるいは、溶接ロボットの動作プログラムが実行されることにより、溶接の開始が指示された後に、最初に生じるワイヤ１２と溶接対象物１５との接触を検出して時間のカウントを行う。また、設定部１７は、溶接を行うために設定する設定溶接電流や、溶接を行うために設定する設定溶接電圧や、ワイヤ１２の送給速度や、シールドガスの種類や、ワイヤ１２の材質や、ワイヤ１２の径や、パルス溶接等の溶接法等を設定するためのものである。

なお、溶接電源部１６を構成する各構成部は、必要に応じて各々単独に構成してもよいし、複数の構成部を複合して構成するようにしてもよい。

次に、図１と図２を用いて、アーク溶接装置のアークスタート時の制御切替の例について説明する。

図１において、例えば作業者が溶接トーチ１３を把持して溶接を行う場合、溶接トーチ１３に設けられた図示しない起動スイッチを操作して溶接起動信号をＯＮとする。ワイヤ送給部１１は溶接起動信号がＯＮされたことを示す信号を入力し、ワイヤ１２を溶接対象物１５に向かって送給し始める。このとき、溶接電源部１６により、ワイヤ１２と溶接対象物１５との間には、無負荷電圧が印加されている。

無負荷電圧が印加された状態でワイヤ１２が溶接対象物１５に接触すると、ワイヤ１２と溶接対象物１５を介して溶接電源部１６内にも溶接電流が流れ、この溶接電流は溶接電流検出部７により検出される。

図２に示す時点Ｔ１で溶接電流が検出されたとすると、図２に示すように時点Ｔ１で制御切替制御部９が出力する極性切替信号がＯＮとなり、制御切替スイッチング部１０の動作により、溶接電源部１６からは、正極性一定の溶接電流が出力されることとなる。

なお、カウンタ部８は、溶接電流検出部７から溶接電流を検出したことを示す信号を受信すると、溶接電流を検出した時点からの経過時間を計時する。また、制御切替制御部９は、設定部１７からの入力に基づいて時間経過の判定基準値となる所定時間を算出して保持している。そして、制御切替制御部９は、カウンタ部８から経過時間を示す信号を入力し、保持している所定時間と比較を行う。制御切替制御部９は、カウンタ部８から入力した経過時間が保持している所定時間になると、図２において時点Ｔ２で示すように、溶接出力の制御を切り替える信号、すなわち、制御切替信号がＯＦＦであることを示す信号を制御切替スイッチング部１０へ出力する。そして、制御切替スイッチング部１０の動作により溶接出力の制御が切り替えられ、溶接電源部１６から逆極性一定の溶接電流が出力される。なお、制御切替スイッチング部１０は、例えば、複数のスイッチング素子からなるフルブリッジ回路等から構成される。

また、所定時間（時点Ｔ１から時点Ｔ２までの期間）は、例えば５０ｍｓ〜２０００ｍｓ程度である。この時間は、実験等から求めた固定値として設定部１７を用いて設定するようにしても良いし、上述したように、設定部１７により設定される設定溶接電流や、設定溶接電圧や、ワイヤ送給速度や、シールドガス種類や、ワイヤ材質や、ワイヤ径や、溶接法等に基づいて、制御切替制御部９により決定された値としてもよい。

以上のように、溶接の開始を指示してワイヤ１２と溶接対象物１５とが接触してから所定時間の間（時点Ｔ１から時点Ｔ２までの期間）では、正極性一定の直流溶接が行われ、所定時間が経過すると逆極性一定の直流溶接が行われる。

このように、溶接を開始して所定時間は、正極性一定の直流溶接が行われることで、逆極性の直流溶接を行う場合に比べ、溶接対象物１５を同一の板厚とした場合、正極性の方が、溶接対象物に対する入熱が少なく、ワイヤ１２が溶け易いので、同じ溶込みを得ようとした場合、ワイヤ１２の送給量を高めることができ、それに伴って溶着量を多くすることができる。すなわち、溶着量が多いことで、溶接開始時点で確実に２つの溶接対象物１５間をワイヤ１２の溶滴（溶融プール）でブリッジさせることができ、溶接対象物１５の溶け落ちを抑制することができる。そして、所定時間後は逆極性一定の直流溶接が行われることで、適切な溶け込みの溶接を行うことができる。すなわち、所定時間における正極性一定の直流溶接は、溶接開始時に溶接対象物１５間を溶滴（溶融プール）でブリッジさせて溶接対象物１５の溶け落ちを抑制するための制御である。

なお、所定時間後の溶接制御は、図２に示すように逆極性一定の直流溶接ではなく、図３に示すように正極性比率が５０％以下の交流溶接を行うようにしてもよい。そして、溶接対象物１５の板厚や材質等々の溶接条件に適するように、図２の制御を行うようにしてもよいし、図３の制御を行うようにしてもよい。なお、深い溶け込みを得たい場合には、図２に示すように逆極性一定の直流溶接を行うことが望ましい。また、図３に示す正極性比率が５０％以下の交流溶接に関し、正極性比率を変更することで、溶け込みを調整することができる。

次に、図４を用いて、所定時間の間（時点Ｔ１から時点Ｔ２までの期間）は、正極性の比率が高い交流溶接を行う場合の例について説明する。なお、基本的な動作について図２を用いて説明した動作と同様なので、図２と異なる点について説明する。図２と異なる点は、図２に示すように所定時間の間に正極性一定の直流溶接を行うのではなく、図４に示すように所定時間の間は正極性の比率が高い交流溶接を行う点である。

溶接の開始指示が行われた後、図４に示す時点Ｔ１でワイヤ１２と溶接対象物１５とが接触したことにより流れる溶接電流が溶接電流検出部７で検出されると、図４に示すように時点Ｔ１で制御切替信号がＯＮとなり、溶接電源部１６からは正極性の比率が高い、例えば正極性の比率が５０％より大きい交流が出力される。

なお、カウンタ部８は、溶接電流検出部７から溶接電流を検出したことを示す信号を受信すると、溶接電流を検出した時点からの経過時間を計時する。制御切替制御部９は、設定部１７からの入力に基づいて時間経過の判定基準値となる所定時間を算出して保持している。そして、制御切替制御部９は、カウンタ部８から経過時間を示す信号を入力し、保持している所定時間と比較を行う。制御切替制御部９は、カウンタ部８から入力した経過時間が保持している所定時間になると、図４において時点Ｔ２で示すように、溶接出力の制御を切り替える信号、すなわち、極性切替信号がＯＦＦであることを示す信号を制御切替スイッチング部１０へ出力する。そして、制御切替スイッチング部１０の動作により溶接出力の制御が切り替えられ、溶接電源部１６から逆極性一定の溶接出力が出力される。

以上のように、溶接の開始を指示してワイヤ１２と溶接対象物１５とが接触してから所定時間の間（時点Ｔ１から時点Ｔ２までの期間）では、正極性の比率が５０％より大きい交流溶接が行われ、所定時間が経過すると逆極性一定の直流溶接が行われる。

このように、溶接を開始して所定時間の間は、正極性の比率が５０％より大きい交流溶接が行われることで、逆極性一定の場合に比べ、溶接対象物１５を同一の板厚とした場合、正極性の方が、ワイヤ１２が溶け易いことから、ワイヤ１２の送給量を高めることができ、それに伴ってワイヤ１２の溶着量を多くすることができる。すなわち、溶着量が多いことで、溶接開始時点で確実に２つの溶接対象物１５間をワイヤ１２の溶滴（溶融プール）でブリッジさせることができ、溶接対象物１５の溶け落ちを抑制することができる。そして、所定時間後は逆極性一定の直流溶接が行われることで、適切な溶け込みの溶接を行うことができる。すなわち、所定時間における正極性の比率が５０％より大きい交流溶接は、溶接開始時に溶接対象物１５間を溶滴（溶融プール）でブリッジさせて溶接対象物１５の溶け落ちを抑制するための制御である。

ここで、正極性比率が高ければ、溶接対象物１５の溶け落ちを防ぐことができるので、所定時間の間の正極性比率は５０％より大きいことが望ましい。

また、所定時間の間の制御に関し、図２のように、正極性一定の直流溶接を行うか、図４のように正極性比率が５０％より大きい交流溶接を行うかは、溶接条件に基づいて決定すればよい。なお、溶接対象物１５間のギャップが大きい場合には、図２に示すように正極性一定の直流溶接を行うことが望ましい。また、図４に示す正極性比率が５０％以下の交流溶接に関し、正極性比率を変更することで、小さなギャップから大きなギャップに対応することができる。

なお、所定時間後の溶接制御は、図４に示すように逆極性一定の直流溶接ではなく、図５に示すように正極性比率が５０％以下の交流溶接を行うようにしてもよい。そして、溶接条件に適するように、図４の制御を行うようにしてもよいし、図５の制御を行うようにしてもよい。なお、深い溶け込みを得たい場合には、図４に示すように逆極性一定の直流溶接を行うことが望ましい。また、図４に示す正極性比率が５０％以下の交流溶接に関し、正極性比率を変更することで、溶け込みを調整することができる。

（実施の形態２）
本実施の形態２において、実施の形態１と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。図６は、本実施の形態２におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図である。

図６において、ロボット制御装置１８は、マニピュレータ１９の動作を制御するものである。なお、溶接トーチ１３は、マニピュレータ１９に取り付けられるものである。また、ロボット制御装置１８は、動作プログラムや教示部２０により入力された教示情報等を記憶する記憶部２１と、記憶部２１に記憶されている情報等に基づいてマニピュレータ１９の動作の制御等を行うロボット制御部２２を備えている。また、ロボット制御部２２は溶接電源部１６と情報の通信を行う機能を有しており、後述のように、溶接電源部１６の制御切替制御部９に対して溶接出力の制御信号を出力する機能も有している。

なお、実施の形態１と異なる主な点は、マニピュレータ１９により溶接トーチ１３が教示された溶接開始ポイントに移動してきたときに制御切替信号をＯＮにして溶接出力を行い、マニピュレータ１９により溶接トーチ１３が教示された所定の溶接ポイントに移動してきたときに制御切替信号をＯＦＦにして溶接出力を切り替えるようにした点である。すなわち、時間ではなく、教示されたポイントにより溶接出力を切り替えるようにした点である。

図６において、ロボット制御装置１８のロボット制御部２２は、記憶部２１に記憶されている動作プログラムに基づいてマニピュレータ１９の動作を制御する。そして、動作プログラムに含まれ、教示部２０で教示された溶接開始ポイントに移動する命令を実行すると、マニピュレータ１９の動作を制御することで溶接トーチ１３を溶接開始ポイントに移動させる。そして、溶接トーチ１３を溶接開始ポイントに移動させると、ロボット制御部２２は、制御切替制御部９に溶接トーチ１３が溶接開始ポイントに移動したことを示す信号を出力する。ロボット制御部２２からの信号を受信した制御切替制御部９は、出力する極性切替信号がＯＮとなり（時点Ｔ１に相当）、制御切替スイッチング部１０の動作により、溶接電源部１６からは、図２に示すように、正極性一定の溶接電流が出力されることとなる。さらに、動作プログラムが実行され、溶接トーチ１３が教示部２０により教示された所定の溶接ポイントに移動すると、ロボット制御部２２は、制御切替制御部９に溶接トーチ１３が所定の溶接ポイントに移動したことを示す信号を出力する。ロボット制御部２２からの信号を受信した制御切替制御部９は、出力する極性切替信号がＯＦＦとなり（時点Ｔ２に相当）、制御切替スイッチング部１０の動作により、溶接電源部１６からは、図２に示すように、逆極性一定の溶接電流が出力されることとなる。

以上のように、教示された溶接開始ポイントおよび所定の溶接ポイントにより溶接制御を切り替えるようにしてもよい。このようにすることで、実施の形態１と同様に、溶接開始時点で確実に２つの溶接対象物１５間をワイヤ１２の溶滴（溶融プール）でブリッジさせることができ、溶接対象物１５の溶け落ちを抑制することができる。そして、所定の溶接ポイントを過ぎると逆極性一定の直流溶接が行われることで、適切な溶け込みの溶接を行うことができる。

なお、実施の形態１と同様に、溶接制御は、図２から図５に示す制御を溶接条件等に基づいて適切に使い分けるようにすればよい。

また、溶接開始ポイントから所定の溶接ポイントまでの距離は、例えば、０．５ｍｍから２０ｍｍ程度である。

なお、溶接の開始時だけでなく、溶接の途中においても、制御切替信号をＯＮにして正極性一定の直流溶接や正極性比率が５０％より大きい交流溶接を行うようにしてもよい。例えば、溶接経路の途中に大きなギャップが存在する場合、そのギャップの始めのポイントと終了のポイントを予め教示しておき、始めのポイントにおいて制御切替信号をＯＮにして正極性一定の直流溶接や正極性比率が５０％より大きい交流溶接を行い、終了のポイントにおいて制御切替信号をＯＦＦにして制御信号をＯＮする前の溶接制御に戻すようにしてもよい。そして、ギャップのポイントは確認が比較的容易であり、教示を行い易いので、実施の形態１のように所定時間で溶接制御を切り替えるのではなく、本実施の形態２のように溶接ポイントで溶接制御を切り替えるようにした方が、対応が容易である。

（実施の形態３）
本実施の形態３において、実施の形態１や実施の形態２と同様の箇所については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施の形態３では、図７に示すように、ワイヤ１２の送給を、溶接対象物１５の方向に行う正送とこの正送とは逆方向に行う逆送とに、所定の周期と所定の振幅で周期的に変化させるものである。

ワイヤ１２を周期的に正送および逆送させる短絡移行溶接では、ワイヤ１２が正送する場合に短絡状態を形成し、逆送する場合にはワイヤ１２を引き上げるので短絡状態が開放してアーク状態を形成する溶接法となる。この場合、短絡の時間比率は、一般的な短絡移行溶接の場合の比率である約１５〜３０％に比べ、３０〜５０％と高くなる。そのため、一般的な短絡移行溶接より入熱が低くなり、溶接対象物１５の溶け落ちを抑制することが可能となる。このため、溶接開始の指示後に溶接電流を検出した時点である時点Ｔ１から所定時間後であり制御の切り替え指示を行う時点Ｔ２までの間を、溶け落ちを抑制する区間とする溶接法として、ワイヤ１２を周期的に正送および逆送する短絡移行溶接を実施することで、さらに溶け落ちを防止する効果が高まる。

なお、ワイヤ１２の送給は、図７に示すように正弦波状でもよいし、あるいは台形波状でもよく、周期的であることが望ましい。

本発明のアーク溶接制御方法およびアーク溶接装置は、溶接開始時に溶け落ちが発生し難く、またギャップ裕度が高く、溶接条件調整を容易にするため条件調整時間を短縮することが可能となり、溶接対象物間にギャップがある場合に用いるアーク溶接制御方法およびアーク溶接装置として産業上有用である。

１ 入力電源
２ １次整流部
３ スイッチング部
４ トランス
５ ２次整流部
６ ＤＣＬ（インダクタンス）
７ 溶接電流検出部
８ カウンタ部
９ 制御切替制御部
１０ 制御切替スイッチング部
１１ ワイヤ送給部
１２ ワイヤ
１３ 溶接トーチ
１４ 溶接アーク
１５ 溶接対象物
１６ 溶接電源部
１７ 設定部
１８ ロボット制御装置
１９ マニピュレータ
２０ 教示部
２１ 記憶部
２２ ロボット制御部

Claims (6)

1. 消耗電極として溶接ワイヤを用いるアーク溶接制御方法であって、
   溶接の開始を指示した後に前記溶接ワイヤと溶接対象物との接触を検出してから所定時間の間は、正極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性の比率が５０％より大きい交流溶接を行い、前記所定時間の後は、逆極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性比率が５０％以下の交流溶接を行うアーク溶接制御方法。
2. 消耗電極として溶接ワイヤを用い、溶接用トーチを備えた溶接ロボットを使用して溶接を行うアーク溶接制御方法であって、
   溶接を開始するために教示された溶接開始ポイントから、溶接出力の制御を切り替えるために教示された所定の溶接ポイントまで、前記溶接用トーチが移動される間は、正極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性の比率が５０％より大きい交流溶接を行い、前記溶接用トーチの移動が前記所定の溶接ポイントを過ぎると、逆極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性比率が５０％以下の交流溶接を行うアーク溶接制御方法。
3. 溶接ワイヤの送給を、溶接対象物の方向に行う正送と前記正送とは逆方向に行う逆送とに、所定の周期と所定の振幅で周期的に変化させる請求項１または２に記載のアーク溶接制御方法。
4. アークスタート期間において、消耗電極であるワイヤと溶接対象物との間に電圧を印加した状態で前記ワイヤを前記溶接対象物に接触させてアークスタートを行うアーク溶接装置であって、
   溶接電流を検出する溶接電流検出部と、
   前記溶接電流検出部の出力に基づいて前記ワイヤと前記溶接対象物との接触を検出する接触検出部と、
   前記接触検出部からの信号に基づいて前記ワイヤと前記溶接対象物とが接触した時点からの経過時間をカウントするカウンタ部と、
   前記カウンタ部からの信号に基づいて所定時間が経過すると溶接出力の制御を切り替える信号を出力する制御切替制御部と、
   前記制御切替制御部からの信号に基づいて溶接出力を切り替える制御切替スイッチング部とを備え、
   溶接の開始を指示した後に前記溶接ワイヤと前記溶接対象物との接触を検出してから前記所定時間の間は、正極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性の比率が５０％より大きい交流溶接を行い、前記所定時間の後は、逆極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性比率が５０％以下の交流溶接を行うアーク溶接装置。
5. アークスタート期間において、消耗電極であるワイヤと溶接対象物との間に電圧を印加した状態で前記ワイヤを前記溶接対象物に接触させてアークスタートを行うアーク溶接装置であって、
   溶接用トーチを備えた溶接ロボットと、
   溶接経路上の溶接ポイントを教示するための教示部と、
   前記溶接ロボットの動作プログラムや前記教示部を用いて教示された教示ポイントを記憶する記憶部と、
   前記動作プログラムに基づいて前記溶接ロボットを制御するロボット制御部とを備え、
   溶接を開始するために教示された溶接開始ポイントから、溶接出力の制御を切り替えるために教示された所定の溶接ポイントまで、前記溶接用トーチが移動される間は、正極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性の比率が５０％より大きい交流溶接を行い、前記溶接用トーチの移動が前記所定の溶接ポイントを過ぎると、逆極性一定の直流溶接を行う、あるいは、正極性比率が５０％以下の交流溶接を行うアーク溶接装置。
6. ワイヤの送給を制御するワイヤ送給部を備え、前記ワイヤの送給を、溶接対象物の方向に行う正送と前記正送とは逆方向に行う逆送とに、所定の周期と所定の振幅で周期的に変化させる請求項４または５に記載のアーク溶接装置。

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