JPH0985443A - アーク溶接装置及び溶接条件設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来ロボットメーカで作成していた溶接に関す
るプログラムに介入することなく、製品メーカが考える
製品に特有の溶接条件や良好な溶接品質を担保する溶接
条件を自動設定し得るようにする。 【解決手段】溶接電源３から出力させる電流と電圧の溶
接条件を自動設定して上記溶接電源３に出力指令する溶
接コントローラ４を設け、該溶接コントローラ４は設定
した溶接条件をロボットコントローラ５がロボット２に
送出するティーチングデータに同期して読出すための条
件呼出し信号５ａのみをロボットコントローラ５から受
信するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールドガスを使
用した消耗電極式のアーク溶接装置及び溶接条件設定方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動アーク溶接装置における基本
システムは、図１５に示すように、溶接電源１０１とロ
ボット１０２の組み合わせに対し溶接条件の指令とティ
ーチングデータに基づく駆動信号の送出を行って、溶接
電源１０１とロボット１０２の協動溶接作業を制御する
中央処理型の溶接ロボットコントローラ１０３を配設し
た構成を採る。

【０００３】ここで、溶接条件とは、電流、電圧及び溶
接速度をいい、継手毎に実験や経験によって予め決定
し、溶接ロボットコントローラ１０３にオペレータが、
溶接電源１０１の特性を補正した電流指令パラメータ及
び電圧指令パラメータとして入力する。溶接ロボットコ
ントローラ１０３は、ティーチングデータを格納したメ
モリ領域１０３ｅと、継手毎に指定される溶接条件を格
納したメモリ領域１０３ｄとからなる条件ファイル１０
３ａと、ティーチングデータをロボット１０２の各軸用
の上記駆動信号に変換する制御部１０３ｃと、ファイル
１０３ａからの上記各指令パラメータをアナログ信号に
変換するＤ／Ａ変換器１０３ｂを有し、溶接開始によっ
て読出されるティーチングデータに同期して溶接条件を
読出すものである。即ち、溶接ロボットコントローラ１
０３は、継手毎の溶接条件を格納したメモリ領域１０３
ｄの溶接プログラムと、ティーチングデータを格納した
メモリ領域１０３ｅのロボットプログラムとを同期して
読出す制御をしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近の溶接
ロボットにおけるコントローラでは、熟練経験者の不足
等の状況下、溶接条件を自動設定したり、溶接中の外乱
に応じて溶接条件を自動管理する溶接プログラムを組込
む傾向にある。このような溶接プログラムをティーチン
グデータを読込むためのロボットプログラムに組込む設
計は、通常ロボットメーカで行うことになる。

【０００５】しかし、実際の製品メーカでは、ロボット
メーカが作成した溶接プログラムを修正したり、溶接に
関する特別の機能を付加して製品独自の溶接を行いたい
と欲する場合がある。こうした場合、ロボットメーカで
作成した溶接プログラムの詳細を入手する必要がある
が、一般にはメーカプログラムは公表しないことが原則
で、製品メーカがロボットメーカの溶接プログラムを修
正したり新機能を付加することは容易でない。

【０００６】また、溶接ロボットコントローラに溶接プ
ログラムを組込むことは、溶接プログラムとロボットプ
ログラムとが通信的にリンクすることになり、特定の溶
接電源とロボットの組合わせにのみコンパチブルとなっ
て、ロボットや溶接電源が変わった場合、溶接ロボット
コントローラの溶接プログラムを修正しなければならな
くなる。

【０００７】そこで、本発明は従来ロボットメーカで作
成していた溶接プログラムに依存することなく、製品メ
ーカ独自のプログラムで溶接プロセスだけを制御するこ
とにより、ロボットや溶接電源の変更に自在に対応でき
るとともに、製品メーカが考える製品に特有の溶接条件
や良好な溶接品質を担保する溶接条件を設計図面に指示
された基本仕様を入力操作するだけで自動設定すること
ができるアーク溶接装置及びその溶接条件設定方法を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した請求
項１の発明の要旨は、（ａ）ワイヤが送給される溶接ト
ーチを保持し該溶接トーチをティーチングデータによっ
て操縦するロボットと、（ｂ）該溶接トーチに電流及び
電圧を出力する溶接電源と、（ｃ）上記溶接電源より出
力させる上記電流と電圧の各指令パラメータ及び溶接速
度からなる溶接条件を製品の継手毎に条件ファイルに格
納した溶接コントローラと、（ｄ）上記ロボットへの上
記テイーチングデータの送出及び溶接速度を示す信号を
送出するに当たって、上記溶接コントローラから上記溶
接電源へ各指令パラメータを出力するタイミングが上記
ティーチングデータの送出タイミングと同期するように
上記溶接コントローラへ条件呼出しタイミングを指令す
るロボットコントローラとからアーク溶接装置を構成
し、アーク溶接を制御する制御装置が、溶接トーチに関
した溶接プロセスを制御する溶接コントローラと、ロボ
ットの運動を制御するロボットコントローラとに分離さ
れ、溶接コントローラのみに溶接条件を設定管理するプ
ログラムを蓄積してロボットメーカに頼らない独自の溶
接を行うことができる。

【０００９】上記課題を解決した請求項２の発明の要旨
は、上記溶接コントローラとロボットコントローラとに
分離したシステムの場合と分離しないシステムの場合の
両方に適用されるもので、継手毎に入力される基本仕様
に基づいて継手毎に層数、溶接電流及び溶接電圧を設定
するとともに溶接電源より出力させる電流と電圧の各指
令パラメータ及び溶接速度を設定するものである。

【００１０】ここで、基本仕様とは、継手形状、姿勢、
溶接法（パルス、マグ溶接の場合のスプレー移行型及び
短絡移行型）、脚長、チップ母材間距離、及び板厚又は
必要な場合に溶接速度若しくはすみ肉溶接以外の溶着断
面積をいう。請求項２に従属する請求項３における溶接
条件設定方法は、基本仕様に基づいて層数を設定する方
法であって、（ａ）入力された指定脚長より溶着断面積
を演算し、（ｂ）該溶着断面積と与えられた溶接姿勢と
から溶融した溶着金属の形状良否を判断して、一層盛り
か多層盛りかを決定し、（ｂ）多層盛りに変更する場合
はそれに応じた脚長を設定してティーチングポイントの
変更を指示し、（ｄ）該多層盛りの脚長でも形状否と判
断したときは脚長オーバーの指示を行う工程からなる。
溶着金属の形状良否の判断手法は実施例に記載してい
る。

【００１１】請求項２に従属する請求項４における溶接
条件設定方法は、溶接速度が基本仕様として入力されな
い場合の溶接電流及び溶接速度を演算する方法であっ
て、（ａ）ワイヤ送給速度と溶接電流及びワイヤ送給速
度と溶接速度の各関係式に、脚長より仮に定めた溶接電
流及び溶接速度の条件を付加し、（ｂ）該仮に定めた溶
接電流及び溶接速度によるワイヤ送給速度が上記各関係
式を共に満足するときの上記溶接電流と溶接速度を設定
溶接電流及び設定溶接速度とする工程からなる。

【００１２】請求項２に従属する請求項５における溶接
条件設定方法は、基本仕様に基づいて電流指令パラメー
タを設定する方法であって、（ａ）電流指令パラメータ
を脚長と溶接速度の関数からなる幾何学的に定まる多項
式で表し、（ｂ）これを用いて上記電流指令パラメータ
を演算する工程からなる。請求項２に従属する請求項６
における溶接条件設定方法は、基本仕様に基づいて溶接
電圧を設定する方法であって、溶接電圧を溶接電流の関
数だけでなくチップ母材間距離の関数も含めた多項式で
演算する。

【００１３】請求項２に従属する請求項７における溶接
条件設定方法は、パルス溶接の場合の溶接電圧の設定方
法であって、（ａ）上記多項式をチップ母材間距離に応
じた境界電流より高電流側と低電流側の二つの演算式に
分け、（ｂ）設定溶接電流が上記境界電流より大きいと
きは上記高電流側の演算式より設定溶接電圧を演算し、
（ｃ）上記溶接電流が上記境界電流より小さいときは上
記低電流側の演算式より設定溶接電圧を演算する工程を
有する。

【００１４】請求項２に従属する請求項８における溶接
条件設定方法は、マグ溶接の場合の溶接電圧の設定方法
であって、（ａ）上記多項式をスプレー移行型溶接を行
うときの演算式と短絡移行型溶接を行うときの演算式に
分け、（ｂ）入力された基本仕様により上記各演算式を
選択する工程を有する。請求項２に従属する請求項９に
おける溶接条件設定方法は、（ａ）設定溶接電圧、設定
溶接電流及び設定溶接速度とから溶込み深さを演算し、
（ｂ）該溶込み深さが板厚に応じた上限溶込み深さと下
限溶込み深さの間の場合に上記設定溶接電圧及び設定溶
接電流から上記溶接電源への電流指令パラメータ及び電
圧指令パラメータを演算し、（ｃ）上記溶込み深さが上
記上限溶込み深さと下限溶込み深さの範囲から外れた場
合、溶接速度が基本仕様として入力されないときは上記
設定溶接電流を補正してこれに応じて溶接速度を再演算
し、（ｄ）溶接速度が基本仕様として入力されるときは
溶接速度を補正してこれに応じて溶接電流を再演算する
工程からなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のアーク溶接装置及
びその溶接条件設定方法を図面を参照して詳細に説明す
る。図１に示すように、本発明のアーク溶接装置及び溶
接条件設定方法を実現する設備は、溶接トーチ（以下、
トーチと略す）１を保持した多関節ロボット２と、出力
端子３ａ，３ｂの溶接電力出力に基づいて上記トーチ先
端のチップ１６へ給電する溶接電源３と、上記溶接電力
出力の電流Ｉと電圧Ｖを上記溶接電源３から出力させる
べく該溶接電源３へ指令する各指令パラメータＰ_I ，Ｐ
_V を自動設定してその各指令信号ｉ，ｖを送出する溶接
コントローラ４と、上記多関節ロボット２を溶接速度の
指令信号を含むティーチングデータＴＤに基づいて制御
するロボットコントローラ５と、ドラム６に充填された
消耗電極としてのワイヤ７を上記トーチ１へ送給するワ
イヤ送給装置８と、溶接品が載置される治具９とから構
成されている。なお、多関節ロボット２には、ティーチ
ングデータＴＤを溶接速度に基づいて実際のロボット軸
部を作動させる駆動信号の形式に変換する波形操作回路
が付加されているものとする。

【００１６】上記多関節ロボット２に組付けられた上記
ワイヤ送給装置８は、曲げ矯正器１１、エンコーダ１
２、ワイヤ７を挟持した一対の送給ローラ１３ａ，１３
ｂ、該ローラ１３ａ，１３ｂを駆動する回転アクチュエ
ータ１４及びワイヤ７をトーチ１にガイドするトーチケ
ーブル１ａを有し、ワイヤ７をトーチ１におけるノズル
部１５内のチップ１６より突出させるようにしている。
そして、回転アクチュエータ１４は、溶接コントローラ
４から溶接電流ｉの大きさ（平均値）に比例した送り速
度の駆動信号で制御されてワイヤ７を繰出すようになっ
ており、そのときの検出ワイヤ送給速度ＭＲ_a はエンコ
ーダ１２より溶接コントローラ４に送出される。

【００１７】しかして、溶接コントローラ４は、溶接条
件（電流、電圧及び速度）の自動設定と外乱に対する溶
接条件の自動修正とを行うもので、そのハードウエアを
概念的に表した図２に示すように、継手形状、姿勢、溶
接法（パルス、マグ溶接の場合のスプレー移行型及び短
絡移行型）、脚長Ｌ、チップ母材間距離ＥＸＴ（チップ
１６と母材間の距離）及び板厚ｔ又は必要な場合に溶接
速度若しくはすみ肉溶接以外の溶着断面積等の基本仕様
が、例えば一つの製品におけるＮ個の継手毎に入力され
る仕様入力手段４１と、該仕様入力手段４１に入力され
た基本仕様より溶接条件を演算にて決定する初期条件設
定手段４２と、該初期条件設定手段４２の演算に用いる
各演算式が格納された演算式メモリ４３と、上記初期条
件設定手段４２によって設定された溶接条件を格納する
条件ファイル４５と、上記初期条件設定手段４２で設定
した溶接条件のうち初期電流指令パラメータＰ_I 及び初
期電圧指令パラメータＰ_V を外乱に応じた修正電流指令
パラメータＰ_I ′及び修正電圧指令パラメータＰ_V ′と
する条件自動管理補正手段４４とを主体に構成される。

【００１８】デジタル信号形式の上記修正電流指令パラ
メータＰ_I ′及び修正電圧指令パラメータＰ_V ′は、Ｄ
／Ａ変換器によってアナログ形式の電流指令信号ｉ及び
電圧指令信号ｖに変換されて溶接電源３に入力され、出
力端子３ａ，３ｂより導出すべき電流及び電圧を指令す
るようになっている。また、溶接コントローラ４には、
溶接電源３から出力している電流及び電圧の検出溶接電
流Ｉ_a （パルス溶接時はパルス電流の平均電流）及び検
出溶接電圧Ｖ_a がサンプリングされるようになってい
る。

【００１９】ここで、上記初期電流指令パラメータＰ_I
及び修正電流指令パラメータＰ_I ′と溶接電流Ｉとの関
係並びに初期電圧指令パラメータＰ_V 及び修正電圧指令
パラメータＰ_V ′と溶接電圧Ｖとの関係は、溶接電源３
の特性を補正した関係に設定される。即ち、溶接コント
ローラ４内で演算した溶接電流と溶接電圧が溶接電源が
変わっても出力するように、各電流指令パラメータ
Ｐ_I ，Ｐ_I ′及び各電圧指令パラメータＰ_V ，Ｐ_V ′は
溶接電源毎に補正される。

【００２０】一方、ロボットコントローラ５は、継手毎
のティーチングデータメモリをもつ電子制御装置であ
り、実際の溶接にあたって、該ロボットコントローラ５
は各メモリのデータを順次に読出して多関節ロボット２
の各軸を駆動するとともに、一つのメモリを読出す毎に
条件呼出し信号５ａを溶接コントローラ４に送出して条
件ファイル４５をアクセスする。これにより、ティーチ
ングデータＴＤに同期して継手毎の溶接条件（Ｐ_I ，Ｐ
_V 、Ｉ，Ｖ及び溶接速度ＷＳ）が読出される。

【００２１】なお、演算式メモリ４３に格納する各演算
式の組は、実験によって予め求めている。また、本溶接
開始と停止を意味するアークＯＮ／ＯＦＦ信号は、ロボ
ットコントローラ５よりの溶接コントローラ４に送出さ
れる。本発明のアーク溶接装置は図１のように構成さ
れ、溶接コントローラ４は、ロボットコントローラ５の
ティーチングデータと協動して行う溶接プロセスに関し
たプログラムを、ロボットコントローラ５から条件呼出
し信号５ａを受信するだけで、全て初期条件設定手段４
２と条件自動管理補正手段４４で実行している。

【００２２】従って、溶接コントローラ４はロボットコ
ントローラ５に格納されたロボットプログラムとリンク
しないプログラムを設定でき、ロボットメーカに頼らな
い製品メーカ独自の溶接を行うことができる。また、上
記溶接コントローラ４をロボットコントローラ５と分離
することにより、溶接コントローラ４は一切ロボットの
運動に関する制御には関与しないので、ロボット２の種
類が変わっても、溶接コントローラ４の溶接条件を変更
する必要はなく、極めて多用途の溶接管理システムとな
る。

【００２３】次に上記溶接コントローラ４によりアーク
溶接の条件設定がいかに行われるかを図３〜図８のフロ
ーチャートと図９〜図１４の特性図を用いて説明する。
図３に示すように、全体の構成は、ステップＳ₁ 〔基本
仕様入力〕及びステップＳ₂ 〔最適溶接条件の自動設
定〕からなる準備処理と、ステップＳ₄ 〔本溶接開
始〕、ステップＳ₁₈〔条件自動管理〕及び溶接終了判断
（ステップＳ₁₄）とを含む本溶接処理とからなり、準備
処理は仕様入力手段４１及び初期条件設定手段４２が行
う処理、本溶接は条件自動管理補正手段４４が行う処理
である。ただし、上記準備処理と本溶接処理との間に
は、溶接継手にギャップ（スキ間）があるか否かの判断
ステップＳ₃ が挿入されており、ギャップが有る場合は
ステップＳ₁₇〔ギャップ部の自動管理〕に進む。なお、
このギャップが有る場合の自動管理と、本溶接における
処理とは本発明と直接関係がないため説明を省略する。

【００２４】本発明の溶接条件設定方法は、上記ステッ
プＳ₂ 、即ち、脚長設定（一層盛りか多層盛りかの決定
等）と、この後の溶接速度が自動設定（溶接速度が入力
されない場合の溶接条件設定）される場合及び溶接速度
が手動設定（溶接速度が入力される場合の溶接条件設
定）される場合のそれぞれについて、パルス溶接を行う
ときの条件設定、マグ溶接におけるスプレー移行型溶接
を行うときの条件設定及びマグ溶接における短絡移行型
の溶接を行うときの条件設定に特徴がある。

【００２５】さて、上記ステップＳ₁ の基本仕様入力
は、図４の冒頭の処理であり、継手形状、姿勢、溶接速
度ＷＳ、脚長Ｌ、チップ母材間距離ＥＸＴ、板厚ｔ、ス
ミ肉以外の溶着断面積Ａ₁ 、溶込み深さ大小の境界定数
Ｋ₈₆及び最小溶込み深さ確保定数Ｋ₈₇を入力する。この
入力はオペレータのキー操作による。脚長の設定 基本仕様入力の後、ステップＳ₂₀₁ 〔継手形状＝スミ
肉〕では継手形状がスミ肉溶接かそれ以外の溶接（例え
ば突合溶接）かを判断する。継手形状がスミ肉溶接の場
合、ステップＳ₂₀₄ 〔Ｌ≦５〕→ステップＳ₂₀₅ 〔Ｌ＝
Ｌ＋Ｋ₁₄₂ 〕→Ｓ₂₀₆ 〔スミ肉断面積Ａ＝（１／２）Ｌ
² 〕からなるスミ肉断面積の演算を行う。スミ肉断面積
の演算では、先ず指定脚長が５ｍｍ以下の場合に定数Ｋ
₁₄₂ （例えば０．５ｍｍ）を加えて、脚長を大きめとす
る補正を行っている（Ｓ₂₀₄ →Ｓ₂₀₅ ）。そして脚長を
定めると、ステップＳ₂₀₆ によりスミ肉断面積Ａを演算
する。

【００２６】溶接コントローラ４の行う次の処理は、溶
接姿勢に応じて現脚長での溶着金属の形状不良を生じな
い溶接が一層盛りで可能か多層盛り（ここでは２層盛
り）で可能か否かを演算して判断するものである。即
ち、始めにステップＳ₂₀₇ 〔姿勢＝下向き〕で溶接姿勢
が下向きか下向き以外（角度有）かを判断する。そし
て、継手姿勢が下向きの場合、ステップＳ₂₀₈ 〔Ｌ≦Ｋ
₁₃₇ 〕を実行して現脚長と定数Ｋ₁₃₇ （例えば１０ｍ
ｍ〕とを比較する。その結果、Ｌ≦Ｋ₁₃₇ の場合、現脚
長で一層盛りの形状不良を生じない溶接が可能と判断し
て次処理に進み（この段階で脚長が最終的に設定された
ことになる）、Ｌ＞Ｋ₁₃₇ の場合、ステップＳ₂₁₀ 〔Ｌ
≦Ｋ₁₃₈ 〕に進む。

【００２７】ステップＳ₂₁₀ では現脚長と定数Ｋ
₁₃₈ （例えば１５ｍｍ〕とを比較する。定数Ｋ₁₃₈ は姿
勢下向きの場合の形状不良を生じない２層盛りが可能な
脚長値である。そして、Ｌ≦Ｋ₁₃₈ の場合（現脚長で形
状不良をを生じない溶接が可能な場合）、ステップＳ
₂₁₂ 〜Ｓ₂₁₅ 〔ティーチングポイントの変更演算指令〕
に進み、Ｌ＞ Ｋ₁₃₈ の場合、現脚長では形状不良を
生じない溶接が２層盛りでも困難と判断してステップＳ
₂₁₁ で脚長オーバの表示を行う。

【００２８】ティーチングポイントの変更演算指令は、
初期のティーチングポイントが一層盛りを想定している
ので、ステップＳ₂₀₆ で演算したスミ肉断面積Ａよりの
ど厚ｒを演算し、チップ母材間距離を一定にするためこ
の値だけティーチングポイント修正をオペレータに表示
により示唆するものである。また、ステップＳ₂₀₇ で継
手姿勢が下向き以外の場合、ステップＳ₂₁₆ 〔Ｌ≦Ｋ
₁₃₅ 〕を実行し、現脚長Ｌと定数Ｋ₁₃₅ （例えば８ｍ
ｍ〕とを比較する。定数Ｋ₁₃₅ は姿勢下向き以外の場合
の形状不良を生じない一層盛りが可能な最大の脚長値で
ある。ステップＳ₂₁₆ で溶接可能であれば、次処理に進
み、形状不良を生じる場合は、ステップＳ₂₁₇ 〔Ｌ≦Ｋ
₁₃₆ 〕に進む。定数Ｋ₁₃₆ （例えば１２ｍｍ）は姿勢下
向き以外の場合の形状不良を生じない２層盛りが可能な
脚長値である。なお、各定数Ｋ₁₃₅ 〜Ｋ₁₃₈ は、スミ肉
断面積により溶融ワイヤの重量や表面張力等が関与する
ため、実験により決定している。

【００２９】上記ステップＳ₂₀₄ 〜Ｓ₂₀₆ の脚長補正及
び溶着断面積の演算並びに一層盛りか多層盛りかの判断
処理によって、オペレータにより指定された継手形状と
姿勢に対して適正脚長を確保し、溶接強度を保証した自
動設定が可能となる。ところで、継手形状がスミ肉溶接
以外の溶接の場合は、ステップＳ₂₀₂ に進んで溶着断面
積Ａを基本仕様入力時のＡ₁ とし、続くステップＳ₂₀₃
で指定脚長をＬ＝（２Ａ₁ ）^1/2 とした後、溶接速度手
動設定アルゴリズムへ進む。溶接速度手動設定アルゴリ
ズムは溶接速度ＷＳが基本仕様入力で指定された場合の
処理であるが、スミ肉溶接以外の場合はこの溶接速度手
動設定アルゴリズムへ自動的に進む。基本仕様入力で溶
接速度を指定しない場合は、後のステップＳ₂₀₉ でＷＳ
自動と判断し、更に後の処理で溶接速度を演算してい
る。

【００３０】溶接電流と溶接速度の設定 上述のごとく本溶接コントローラ４では、溶接速度を基
本仕様として指定するモードと指定しないモードがあ
り、いずれのモードかはステップＳ₂₀₉ （ＷＳ自動）で
判断している。さて、溶接速度ＷＳを指定しないモード
の場合、溶接速度と溶接電流を演算により設定する。こ
の演算は、ワイヤ送給速度ＭＲ、溶接電流Ｉ（パルス溶
接の場合平均電流Ｉ_aV）及びチップ母材間距離ＥＸＴの
関係式ＭＲ＝ｆ（Ｉ，ＥＸＴ）と、ワイヤ送給速度Ｍ
Ｒ、脚長Ｌ及び溶接速度ＷＳの関係式ＭＲ＝ｆ（Ｌ，Ｗ
Ｓ）を用いる。しかし、関係式が二つに対し未知数はＭ
Ｒ、ＷＳ及びＩの三つとなり、解くことができない。

【００３１】そこで、以下の条件を加えて解くことにす
る。先ず、脚長別のＩ_mAX （上限電流）とＷＳ_mAX （上
限速度値）とをこれまでの経験より図９及び図１０のよ
うに設定する。これよりＩ_mAX とＷＳ_mAX は次式で表す
ことができる。

【００３２】

【数１】 Ｉ_mAX ＝Ｋ₁₉・Ｌ＋Ｋ₂₀ （Ｌ≦７の場合）

【００３３】

【数２】 Ｉ_mAX ＝Ｋ₂₁・Ｌ＋Ｋ₂₂ （Ｌ＞７の場合）

【００３４】

【数３】 ＷＳ_mAX ＝−Ｋ₁₀₂ ・Ｌ＋Ｋ₁₀₃ （Ｌ≦５の
場合）

【００３５】

【数４】 ＷＳ_mAX ＝−Ｋ₂₃・Ｌ＋Ｋ₂₄（５＜Ｌ＜１０
の場合） 次にＭＲ＝ｆ（Ｉ，ＥＸＴ）に数式１又は２から定まる
Ｉ_mAX を代入し、求めたＭＲを関係式ＭＲ＝ｆ（Ｌ，Ｗ
Ｓ）に代入することにより溶接速度ＷＳを計算できる。
そして更に上記溶接速度ＷＳを数式３又は４で求められ
るＷＳ_mAX と比較し、ＷＳがＷＳ_mAX 以下ならば、その
時のＷＳとＩ_mAX が求める溶接速度と溶接電流である。
また、ＷＳ＞ＷＳ_mAX の場合には、ＷＳ≦ＷＳ_mAX とな
るまで溶接電流を減少させて演算を繰返し、同条件を満
足した時の溶接速度と溶接電流が求める解である。

【００３６】上記溶接速度と溶接電流の演算は、図４に
おける、ＷＳ自動を判断後のステップＳ₂₁₉ 〔Ｌ≦７〕
→ステップＳ₂₂₀ とステップＳ₂₁₉ →ステップＳ₂₂₁ で
上限電流値を求め、パルス溶接かマグ溶接かの判断処理
（ステップＳ₂₃₀ ）の後、パルス溶接の場合は図５のス
テップＳ₂₃₁ 〔ＭＲ＝ｆ（Ｉ，ＥＸＴ）〕→ステップＳ
₂₃₂ 〔溶接速度ＷＳの計算〕→ステップＳ₂₃₃ 〔Ｌ≦
５〕→ステップＳ₂₃₅ とステップＳ₂₃₃ →ステップＳ
₂₃₄ で、マグ溶接の場合は、図６のステップＳ₂₅₁〔Ｍ
Ｒ＝ｆ（Ｉ，ＥＸＴ）〕→ステップＳ₂₅₂ 〔溶接速度Ｗ
Ｓの計算〕→ステップＳ₂₅₃ 〔Ｌ≦５〕→ステップＳ
₂₅₄ とステップＳ₂₅₃ →ステップＳ₂₅₅ で上限速度値を
求めている。そして、求めた溶接速度がＷＳ＞ＷＳ_mAX
か否かは、パルス溶接の場合ステップＳ₂₃₆ で判断し、
マグ溶接の場合ステップＳ₂₅₆ で判断して、ＷＳ＞ＷＳ
_mAX と判断したときは、パルス溶接の場合、ステップＳ
₂₃₇ 〔Ｉ＝Ｉ−１〕で溶接電流を単位量減少させ、マグ
溶接の場合、ステップＳ₂₅₇ 〔Ｉ＝Ｉ−１〕で同様の電
流減少処理を行って、ＷＳがＷＳ_mAX 以下となるまで溶
接電流を段階的に減じて溶接速度の演算を繰り返してい
る。こうして溶接速度が入力されない場合でも溶接電流
と溶接速度を演算することができる。

【００３７】溶接電圧の設定 溶接電圧Ｖはパルス溶接とマグ溶接とで考え方が異な
る。パルス溶接の場合、「原理的にスパッタの発生量を
極めて低くできる」という特性を生かすためには、図１
１の特性図に示すように、アーク長が短い場合に多発す
る短絡型スパッタとアーク長が長い場合に発生する非短
絡型スパッタとが共に減少する短絡／非短絡の境界に、
溶接電流に対する溶接電圧のバランスを求めることが最
適である。また、このことは最大アーク長の制限にもつ
ながり、アンダーカット防止やビード外観向上に対して
も有効に作用する。

【００３８】そこで、短絡回数が数回（例えば１回／ｓ
ｅｃ）近辺となるように、各電流に対して電圧をフィー
ドバック制御して短絡／非短絡の境界における電流と電
圧の関係を求めると、図１２のようになる。この特性図
で示されるように、溶接電流の増加とともに短絡／非短
絡境界の電圧は増加していることがわかる。これは専ら
電流増加に伴うワイヤ突出し部の電圧降下Ｖ_L の増
大、電流増加に伴うプラズマ気流増加による電位傾度
（アーク長単位長さ当たりの電圧降下）の増大、電流
増加に伴いワイヤ先端の溶融先鋭化が起こり、アーク長
が増加することによるアーク電圧Ｖ_A の増大等が考えら
れる。

【００３９】また、図１２は低電流側で直線の傾きが小
さく、高電流側で傾きが大きくなっている。これは上記
の効果が高電流側で顕著になるためと考えられる。更
に、図１２はチップ母材間距離ＥＸＴが１５，２０，２
５ｍｍと増加するにつれ、各電流に対する短絡／非短絡
の境界の電圧が増加していることを示している。これ
は、ＥＸＴ増加に伴うワイヤ突出し部の電圧降下Ｖ_L の
増大と抵抗加熱増加に伴うワイヤ先端の溶融先鋭化によ
るアーク長の増大が重畳して影響するためと考えられ
る。

【００４０】以上のようにパルス溶接の場合の溶接電圧
は、短絡／非短絡の境界に存在し、これは図１２のよう
に溶接電流とＥＸＴの二つの関数で表されることがわか
った。そこで、図１２のデータを重回帰分析して溶接電
圧を溶接電流とＥＸＴの関数で表すと次式のようにな
る。

【００４１】

【数５】 高電流側：Ｖ＝Ｋ₉ ・Ｉ＋Ｋ₁₁・ＥＸＴ＋Ｋ
₁₀

【００４２】

【数６】 低電流側：Ｖ＝Ｋ₆ ・Ｉ＋Ｋ₈ ・ＥＸＴ＋Ｋ
₇ ここで、高電流側と低電流側の境界電流Ｉ_Crは、

【００４３】

【数７】 Ｉ_Cr＝Ｋ₄ −Ｋ₅ ・ＥＸＴ で表される。従って、溶接電流ＩがＩ_Crより大きい場合
数式５を使用し、小さい場合数式６を使用することによ
って溶接電圧を演算すると、溶接電流によって変動する
短絡／非短絡の境界の電圧に追従することになり、より
最適な溶接電圧として求めることができる。

【００４４】ところで、図５のステップＳ₂₃₈ は、入力
されたチップ母材間距離より上記境界電流Ｉ_Crを演算し
ており、続くステップＳ₂₃₉ は溶接電流Ｉと境界電流Ｉ
_Crとを比較している。ステップＳ₂₃₉ で高電流側と判断
すると、数式５の演算を行うステップＳ₂₄₀ に進み、低
電流側と判断すると、数式６の演算を行うステップＳ
₂₄₁ に進む。本溶接コントローラ４はこうして溶接電圧
Ｖを設定している。

【００４５】なお、アークスタート時の溶接電圧を短絡
／非短絡の境界より少し高く設定した場合と低く設定し
た場合とでそれぞれ溶接を行うと、図１３及び図１４に
示すように、アークスタート時の電圧が少し低い（図１
４）方は、溶接開始時の短絡が多く、スパッタ発生量が
かなり多い。これに対し、アークスタート時の電圧を少
し高く設定すると（図１３）、溶接開始時の短絡がほと
んどみられず、スパッタ発生を伴わない溶接開始が達成
されている。以上の理由により、溶接開始時における設
定溶接電圧は、短絡／非短絡の境界より少し高くなるよ
うにすることが好ましい。

【００４６】一方、マグ溶接の場合の溶接電圧の設定
は、先ず図６のステップ₂₅₈ 〔スプレー〕でスプレー移
行型溶接を行うか短絡移行型溶接を行うかの判断より始
まる。いずれの溶接を行うかは、基本仕様入力時にオペ
レータが継手ごとに設定する。このマグ溶接の場合も、
溶接電圧の演算式は、溶接電流とＥＸＴの多項式で表さ
れるものを用いている。スプレー移行型溶接を行う場合
はステップＳ₂₅₉ 〔Ｖ＝Ｋ₇₇・Ｉ＋Ｋ₇₈・ＥＸＴ＋
Ｋ₇₉〕に進み、短絡移行型溶接を行う場合はステップＳ
₂₆₀ 〔Ｖ＝Ｋ₇₄・Ｉ＋Ｋ₇₅・ＥＸＴ＋Ｋ₇₆〕に進む。各
演算式の違いは、主に係数項の定数Ｋ₇₉とＫ₇₆とが異な
るものであり、Ｋ₇₉＞Ｋ₇₆とする。

【００４７】溶込み深さＰによる溶接電流及び溶接電流
の補正 以上によって設定溶接電流Ｉ、設定溶接速度Ｖ及び設定
溶接電圧ＷＳの演算が一応完結するが、本発明では、パ
ルス溶接の場合もマグ溶接の場合も上記Ｉ，Ｖ，ＷＳよ
り溶込み深さＰを演算し（ステップＳ₂₄₂ ，ステップＳ
₂₆₁ ）。その結果より再度設定をし直すか否かを続くス
テップＳ₂₄₅ 〔Ｐ＜Ｋ₈₆・ｔ〕→ステップＳ₂₄₆ 〔Ｐ≧
Ｋ₈₇・ｔ〕（マグ溶接の場合、ステップＳ₂₆₄ 〔Ｐ＜Ｋ
₈₈・ｔ〕→Ｓ₂₆₅ 〔Ｐ≧Ｋ₈₉・ｔ〕）で判断している。
ここで、ステップＳ₂₄₅ のＫ₈₆・ｔはパルス溶接の場合
の板厚ｔに応じて基本仕様入力時に指定される上限溶込
み深さであり、ステップＳ₂₆₄ のＫ₈₈・ｔはマグ溶接の
場合の上限溶込み深さである。また、ステップＳ₂₄₆ の
Ｋ₈₇・ｔはパルス溶接の場合の下限溶込み深さ、ステッ
プＳ₂₆₅ のＫ₈₉・ｔはマグ溶接の場合の下限溶込み深さ
である。即ち、演算結果Ｐが上限溶込み深さと等しいか
大きい場合は、ステップＳ₂₃₇ （マグ溶接ではステップ
Ｓ₂₅₇ ）に戻って電流を単位量減少し、この減少させた
電流で溶接速度等を再演算するように更にステップＳ
₂₃₁ （マグ溶接のではステップＳ₂₅₁ ）に戻る。また、
演算結果Ｐが下限溶込み深さより小さい場合は、ステッ
プＳ₂₄₇（マグ溶接ではステップＳ₂₆₆ ）で電流を単位
量増加し、この増加させた電流と溶接速度等を再演算す
るようにステップＳ₂₃₁ （ステップＳ₂₅₁ ）に戻る。そ
して、演算結果Ｐが上限溶込み深さと下限溶込み深さの
間の場合には、ステップＳ₂₄₈ 〔Ｐ_V ＝Ｋ₁₄・Ｖ−
Ｋ₁₅〕（マグ溶接の場合ステップＳ₂₆₇ ）によって電圧
指令パラメータＰ_V を演算し、続くステップＳ₂₄₉ 〔Ｐ
_I ＝Ｋ₁₂×１０^-3・Ｌ² ・ＷＳ−Ｋ₁₃〕（マグ溶接の場
合ステップＳ₂₆₈ 〔Ｐ_I ＝Ｋ₈₀×１０^-3・Ｌ² ・ＷＳ−
Ｋ₈₁〕）によって電流指令パラメータＰ_I を演算する。

【００４８】かくして、電流Ｉ、電圧Ｖ、速度ＷＳ及び
電流指令パラメータＰ_I ，電圧指令パラメータＰ_V は、
ステップＳ₂₅₀ の設定処理によって溶接コントローラ４
内の条件ファイル４５内に格納され、各指令パラメータ
Ｐ_I ，Ｐ_V は、指令信号ｉ，ｖとして本溶接の開始とと
もに継手毎に溶接電源３へ送出される。ここで、電流指
令パラメータＰ_I を求める演算式（ステップＳ₂₄₉ 、Ｓ
₂₆₈ で用いる演算式）は、電圧指令パラメータＰ_V と同
様の形式の演算式で求めてもよいが、本溶接コントロー
ラ４では、溶接電流Ｉを用いず、脚長Ｌと溶接速度ＷＳ
を変数とする純粋に幾何学的手法から導出できる関数
（Ｐ_I ＝ａ×１０^-3・Ｌ²・ＷＳ−ｂ）で求めている。
これは、ＰＩ＝ｆ（Ｉ，ＥＸＴ）とすると、この関係を
求める時の実験誤差が入るのと、実験時と本溶接時のア
ーク長が多少でも異なると、この関係式が変化するため
に電流指令パラメータＰ_I を溶接電流Ｉとチップ母材間
距離ＥＸＴの関数として表すことは適当でないと考えた
ものである。このように本溶接コントローラ４における
電流指令パラメータＰ_I を求める演算式は、幾何学的条
件のみにより成り立っているので、目標の脚長Ｌを出す
ための厳密なワイヤ送給量が確保されることになる。

【００４９】 溶接速度Ｔが入力される場合の溶接条件設
定 以上の溶接条件設定は、基本仕様入力時にオペレータに
よって溶接速度が指定されない場合に演算によって設定
溶接速度を決定するものである。しかし、サイクルタイ
ム等の関係から溶接速度を指定する必要もあり、この場
合に本溶接コントローレ４は、ステップＳ₂₀₉ 〔ＷＳ自
動〕の判断で図７又は図８に示す溶接速度手動設定アル
ゴリズムに進む。この溶接速度手動設定アルゴリズムは
入力溶接速度に基づいて設定溶接電流Ｉ及び設定溶接電
圧Ｖを演算する。なお、本溶接コントローラ４は、スミ
肉以外の溶接のときも脚長を演算（ステップＳ₂₀₂,Ｓ
₂₀₃)の後、溶接速度手動設定アルゴリズムに進んでい
る。

【００５０】この溶接速度手動設定アルゴリズムでも、
電流指令パラメータＰ_I を求める演算式は、溶接速度が
入力されない場合と同様に、脚長Ｌと入力溶接速度ＷＳ
の幾何学的条件だけで成立する多項式（Ｐ_I ＝ａ×１０
^-3・ Ｌ² ・ＷＳ−ｂ）で求めている（ステップＳ₂₇₁
（パルス溶接）、ステップＳ₂₉₁ （マグ溶接））。次に
溶接速度手動設定アルゴリズムでは、上記電流指令パラ
メータＰ_I より設定溶接電流Ｉを算出する（ステップＳ
₂₇₂ （パルス溶接）、ステップＳ₂₉₂ （マグ溶接））。
この設定溶接電流Ｉを算出する演算式も、脚長Ｌ、入力
溶接速度ＷＳ及びチップ母材間距離ＥＸＴで表される幾
何学的条件のみにより成立する多項式を用いている。

【００５１】続くパルス溶接の場合のステップＳ
₂₇₃ 〔Ｋ₈₂≦Ｉ≦Ｋ₈₃〕→ステップＳ_{275 ー}〔Ｉ＞Ｋ₈₃〕
及びマグ溶接の場合のステップＳ₂₉₃ 〔Ｋ₈₄≦Ｉ≦
Ｋ₈₅〕→ステップＳ₂₉₅ 〔Ｉ＞Ｋ₈₅〕では、前ステップ
で求めた溶接電流が溶接電源３における電流出力範囲を
超えるか否かに応じて入力溶接速度ＷＳを補正（マグ溶
接ではステップＳ₂₇₆ 若しくはステップＳ₂₇₇ 、マグ溶
接ではステップＳ₂₉₆ 若しくはステップＳ₂₉₇ ）する
か、そのまま次処理に進むかを判断している。そして、
入力溶接速度ＷＳを補正した場合は、補正後の溶接速度
で再度溶接電流Ｉと電流指令パラメータＰ_I を再度演算
して設定溶接電流の設定を繰返す。ここに、定数Ｋ ₈₂は
パルス溶接モード時の溶接電源３における電流出力範囲
の下側値、定数Ｋ₈₃は同上側値、定数Ｋ₈₄はマグ溶接モ
ード時の溶接電源３における電流出力範囲の下側値、定
数Ｋ₈₅は同上側値である。

【００５２】次にパルス溶接の場合、溶接速度、溶接電
流及び電流指令パラメータが設定されると、溶接速度が
入力されない処理と同様にステップＳ₂₇₈ 〔Ｉ≧Ｉ_Cr〕
で高電流側の電圧演算式（数式５）を用いるか、低電流
側の電圧演算式（数式６）を用いるかを判断する。それ
ぞれの場合で溶接電圧を設定する。上記溶接電圧の設定
の後、ステップＳ₂₈₁ 〔溶込み深さＰの演算〕の演算を
行い、続くステップＳ₂₈₂ 〔Ｐ＜Ｋ₈₆・ｔ〕→ステップ
Ｓ₂₈₄ 〔Ｐ≧Ｋ₈₆・ｔ〕で溶込み深さの演算値Ｐが上限
溶込み深さと下限溶込み深さの範囲内にあるか否かを判
断する。演算値Ｐが同範囲内から外れている場合は、ス
テップＳ₂₈₃ 〔ＷＳ＝ＷＳ−１〕若しくはステップＳ
₂₈₅ 〔ＷＳ＝ＷＳ＋１〕によって溶接速度を補正し、補
正後の溶接速度で再び溶接電流と電流指令パラメータの
演算に戻り、演算値Ｐが同範囲内の場合は、ステップＳ
₂₈₆ 〔Ｐ_V ＝Ｋ₁₄・Ｖ−Ｋ₁₅〕で設定溶接電圧Ｖ（ステ
ップＳ₂₈₀ で求めた電圧）より電圧指令パラメータＰ_V
を演算する。この電圧指令パラメータの算出の後、溶接
条件Ｉ，Ｖ、ＷＳ、Ｐ_I 及びＰ_Vは、ステップＳ₂₅₀ の
設定処理によって溶接コントローラ４内の条件ファイル
４５内に格納される。そして、本溶接の開始とともに継
手毎に指令パラメータＰ_I， Ｐ_V が、指令信号ｉ，ｖ
として溶接電源３へ送出される。

【００５３】次にマグ溶接の場合、溶接速度、溶接電流
及び電流指令パラメータが設定されると、溶接速度が入
力されない処理と同様の、ステップ₂₉₄ 〔スプレー〕で
スプレー移行型溶接を行うか短絡移行型溶接を行うかを
判断し、スプレー移行型溶接の仕様入力の場合、図６の
ステップＳ₂₅₉ と同じ電圧演算式を用いるステップＳ
₂₉₉ の演算処理を行い、短絡移行型溶接を行う場合図６
のステップＳ₂₆₀ と同じ電圧演算式を用いるステップＳ
₂₉₈ の演算処理を行う。

【００５４】上記演算処理によって設定溶接電圧を決定
すると、パルス溶接の場合と同等に、ステップＳ
₃₀₀ 〔溶込み深さＰの演算〕の演算を行い、続くステッ
プＳ₃₀₁ 〔Ｐ＜Ｋ₈₈・ｔ〕→ステップＳ₃₀₃ 〔Ｐ≧Ｋ₈₉
・ｔ〕で溶込み深さの演算値Ｐを判断して、演算値Ｐが
同範囲内から外れている場合は、ステップＳ₃₀₂ 〔ＷＳ
＝ＷＳ−１〕若しくはステップＳ₃₀₄ 〔ＷＳ＝ＷＳ＋
１〕によって溶接速度を補正し、補正後の溶接速度で再
び溶接電流と電流指令パラメータの演算に戻り、演算値
Ｐが同範囲内の場合は、ステップＳ₃₀₅ 〔Ｐ_V ＝Ｋ₉₇・
Ｖ−Ｋ₉₈〕で設定溶接電圧Ｖより電圧指令パラメータＰ
_V を演算する。そして決定された溶接条件Ｉ，Ｖ、Ｗ
Ｓ、Ｐ_I 及びＰ_V は、ステップＳ₂₅₀ の設定処理によっ
て溶接コントローラ４内の条件ファイル４５内に格納さ
れる。

【００５５】他の実施例 本発明の他の実施例として、例えば溶接速度が上記基本
仕様として入力されない場合の溶接電流及び溶接速度の
設定方法は、脚長別に定まる溶接電流及び溶接速度の各
上限値を演算し、該演算した上限速度値をＭＲ＝ｆ
（Ｌ，ＷＳ）に代入して求めたワイヤ送給速度をＭＲ＝
ｆ（Ｉ，ＥＸＴ）に代入して演算溶接電流を演算し、該
演算溶接電流が上限電流値以下のとき上記上限速度値を
設定溶接速度とするとともに上記演算溶接電流を設定溶
接電流とし、上記演算溶接電流が上記上限電流値より大
きいとき上記上限速度値を減少させて該減少後の速度値
に基づいて演算溶接電流を再演算し、該演算溶接電流が
上記上限電流値以下になるまで上記演算を繰返して上記
設定溶接電流と設定溶接電流を決定するようにしてもよ
い。

【００５６】また、上記基本仕様として入力されない場
合の溶接電流及び溶接速度の設定方法として、脚長別溶
接電流及び溶接速度の上下限範囲より任意の代表値を定
め、これら代表電流値又は代表速度値で求めたワイヤ送
給速度を同様に関係式ＭＲ＝ｆ（Ｉ，ＥＸＴ）又はＭＲ
＝ｆ（Ｌ，ＷＳ）に代入することにより溶接速度と溶接
電流を設定するようにしてもよい。実施例で、上限電流
値と上限速度値を条件としたのは、例えば下限値で演算
すると演算速度に時間を要すると考えたからである。

【００５７】次に、アーク溶接装置の溶接条件設定方法
の発明は、溶接プログラムとロボットプログラムを共に
蓄積した制御装置に適用してもよい。即ち、この場合の
制御装置は、溶接トーチの制御と、ロボットの制御とを
行う溶接ロボットコントローラ（ロボットコントローラ
と溶接トーチに関した溶接プロセスを制御する溶接コン
トローラを一体とした構成）として実施する。

【００５８】更に、上記実施例で説明したように、溶接
速度が入力される場合の溶接電流の設定方法において、
演算結果の溶接電流が溶接電源における電流出力範囲か
ら外れている場合、同電流出力範囲の上側値を超えるか
否かに応じて溶接速度を補正し、補正後の溶接速度で再
度溶接電流を演算して設定溶接電流を再設定している。
これによれば、溶接電源が変わっても自動的にその溶接
電源に応じた適正な溶接電流を設定することができる。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように請求項１の発明によれ
ば、アーク溶接を制御する制御装置を、溶接プロセスを
制御する溶接コントローラと、ロボットの運動を制御す
るロボットコントローラとに分離し、溶接コントローラ
はロボットコントローラから条件呼出しのタイミングを
通信されるだけで溶接プロセスを制御できため、ロボッ
トコントローラのプムログラムに介入することなく、溶
接コントローラのみに溶接条件を設定管理するプログラ
ムを蓄積して、汎用性を重視したロボットメーカのプロ
グラムに頼ることなく、製品独自の溶接条件や品質を担
保した溶接条件を自在に設定することができる。

【００６０】また、請求項２〜請求項１０の発明によれ
ば、継手毎に入力される基本仕様に基づいて溶接条件が
自動的に演算されるので、未経験者でも設計図面に指示
された基本仕様を入力操作するだけで、適正な溶接条件
を設定することができる。とりわけ、請求項３の態様で
は、一層盛りか多層盛りかを自動的に判断するので、溶
着金属が形状不良となるのを回避でき、オペレータはテ
ィーチングポイント変更の指令や脚長オーバーの指示を
事前に（溶接前に）受けることができる。

【００６１】請求項４の態様では、溶接速度が上記基本
仕様として入力されない場合でも、ワイヤ送給速度と溶
接電流の関係式とワイヤ送給速度と溶接速度の関係式よ
り溶接電流及び溶接速度を演算することができる。請求
項５の態様では、脚長と入力溶接速度だけの純粋に幾何
学的手法から導出できる多項式を用いて電流指令パラメ
ータ及び設定溶接電流を演算しているので、アーク長の
変動にかかわらず、目標の脚長を得るための厳密なワイ
ヤ送給量が確保される。

【００６２】請求項６の態様によれば、溶接電圧を溶接
電流とチップ母材間距離の多項式で演算するようにした
ので、任意のチップ母材間距離に対して最適な溶接電圧
を設定できる。請求項７の態様によれば、パルス溶接に
おいて溶接電圧を演算する場合、上記多項式の特性が変
化するチップ母材間距離に応じた境界電流を演算し、該
境界電流より高電流側と低電流側とで上記多項式を異な
る演算式としたので、溶接電流によって変動する短絡／
Ｖ短絡の境界の電圧に追従することになり、より最適な
溶接電圧を設定することができる。

【００６３】請求項８の態様によれば、マグ溶接におい
て溶接電圧を演算する場合、上記多項式をスプレー移行
型溶接を行うときと短絡移行型溶接を行うときで異なる
演算式を用いるので、スプレー移行型溶接時及び短絡移
行型溶接時の溶接電圧を適格に設定することができる。
請求項９の態様によれば、溶込み深さが板厚に応じた上
限溶込み深さと下限溶込み深さの間になるか否かを事前
に判断し、溶込み深さが不良の場合に一旦設定した溶接
条件を補正して、適正な溶込み深さを確保することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を具体化した設備の全体を示す説明図
である。

【図２】 本発明に用いる溶接コントローラをハードウ
エアで表した場合の図１の概念図である。

【図３】 上記溶接コントローラの行う溶接条件の設定
全体のプログラムを示すフローチャートである。

【図４】 主に本発明による脚長の設定方法を示すフロ
ーチャートである。

【図５】 溶接速度が入力されない場合のパルス溶接に
おける溶接条件設定方法を示すフローチャートである。

【図６】 溶接速度が入力されない場合のマグ溶接にお
ける溶接条件設定方法を示すフローチャートである。

【図７】 溶接速度が入力される場合のパルス溶接にお
ける溶接条件設定方法を示すフローチャートである。

【図８】 溶接速度が入力される場合のマグ溶接におけ
る溶接条件設定方法を示すフローチャートである。

【図９】 脚長別上限電流値の特性を示し、縦軸は電流
値、横軸は脚長を表す。

【図１０】 脚長別上限速度値の特性を示し、縦軸は速
度値、横軸は脚長を表す。

【図１１】 パルス溶接におけるスパッタ発生量と短絡
回数の関係を示す特性図であり、点線と実線の特性を測
定したのは異なるシールドガスを用いたものである。

【図１２】 パルス溶接における溶接電圧と溶接電流の
関係を実験により求めた特性図である。

【図１３】 アークスタート時の溶接電圧を短絡／非短
絡の境界より少し高く設定した場合の短絡状況を記録し
た測定図である。

【図１４】 アークスタート時の溶接電圧を短絡／非短
絡の境界より少し低く設定した場合の短絡状況を記録し
た測定図である。

【図１５】 従来のアーク溶接装置全体を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１は溶接トーチ、２はロボット、３は溶接電源、４は溶
接コントローラ、ＥＸＴはチップ母材間距離、Ｉは溶接
電流、Ｖは溶接電圧、ＭＲはワイヤ送給速度、ＷＳは溶
接速度、ｉは電流指令信号、ｖは電圧指令信号であり、
各図において同一の要素には共通の符号を付す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 9/127 ５０９ 8315−4Ｅ Ｂ２３Ｋ 9/127 ５０９Ｄ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤが送給される溶接トーチを保持し
   該溶接トーチをティーチングデータによって操縦するロ
   ボットと、該溶接トーチに電流及び電圧を出力する溶接
   電源と、上記溶接電源より出力させる上記電流と電圧の
   各指令パラメータ及び溶接速度からなる溶接条件を製品
   の継手毎に条件ファイルに格納した溶接コントローラ
   と、上記ロボットへの上記テイーチングデータの送出及
   び溶接速度を示す信号を送出するに当たって、上記溶接
   コントローラから上記溶接電源へ各指令パラメータを出
   力するタイミングが上記ティーチングデータの送出タイ
   ミングと同期するように上記溶接コントローラへ条件呼
   出しタイミングを指令するロボットコントローラとを具
   備したことを特徴とするアーク溶接装置。
2. 【請求項２】 ワイヤが送給される溶接トーチを保持し
   たロボットにティーチングデータと溶接速度を示す信号
   を送出し、かつ上記溶接トーチに給電する溶接電源に電
   流と電圧の各指令パラメータを指令するため、該各指令
   パラメータ及び上記溶接速度からなる溶接条件を製品の
   継手毎に設定する溶接条件設定方法であって、 継手毎に入力される基本仕様に基づいて継手毎に層数、
   溶接電流及び溶接電圧を設定するとともに上記電流と電
   圧の各指令パラメータを設定することを特徴とするアー
   ク溶接装置の溶接条件設定方法。
3. 【請求項３】 上記基本仕様に基づいて層数を設定する
   方法は、入力された指定脚長より溶着断面積を演算し、
   該溶着断面積と与えられた溶接姿勢とから溶融した溶着
   金属の形状良否を判断し、形状良と判断したときは上記
   指定脚長による一層盛りを設定し、形状否と判断したと
   きは、多層盛りの脚長を設定してティーチングポイント
   の変更を指示し、該多層盛りの脚長でも形状否と判断し
   たときは脚長オーバーの指示を行うことを特徴とする請
   求項２記載のアーク溶接装置の溶接条件設定方法。
4. 【請求項４】 溶接速度が上記基本仕様として入力され
   ない場合、上記基本仕様に基づいて溶接電流及び溶接速
   度を設定する方法は、ワイヤ送給速度と溶接電流及びワ
   イヤ送給速度と溶接速度の各関係式に、脚長より仮に定
   めた溶接電流及び溶接速度の条件を付加し、該仮に定め
   た溶接電流及び溶接速度によるワイヤ送給速度が上記各
   関係式を共に満足するときの上記溶接電流と溶接速度を
   設定溶接電流及び設定溶接速度とすることを特徴とする
   請求項２記載のアーク溶接装置の溶接条件設定方法。
5. 【請求項５】 上記基本仕様に基づいて電流指令パラメ
   ータを設定する方法は、脚長と溶接速度の関数からなる
   多項式を用いて上記電流指令パラメータを演算すること
   を特徴とする請求項２記載のアーク溶接装置の溶接条件
   設定方法。
6. 【請求項６】 上記基本仕様に基づいて溶接電圧を設定
   する方法は、溶接電圧を溶接電流とチップ母材間距離の
   関数からなる多項式で演算し、該多項式に基づいて設定
   溶接電圧を演算することを特徴とする請求項２記載のア
   ーク溶接装置の溶接条件設定方法。
7. 【請求項７】 パルス溶接の場合、上記多項式をチップ
   母材間距離に応じた境界電流より高電流側と低電流側の
   二つの演算式に分け、設定溶接電流が上記境界電流より
   大きいときは上記高電流側の演算式より設定溶接電圧を
   演算し、上記溶接電流が上記境界電流より小さいときは
   上記低電流側の演算式より設定溶接電圧を演算すること
   を特徴とする請求項６記載のアーク溶接装置の溶接条件
   設定方法。
8. 【請求項８】 マグ溶接の場合、上記多項式をスプレー
   移行型溶接を行うときの演算式と短絡移行型溶接を行う
   ときの演算式に分け、入力された基本仕様により上記各
   演算式を選択することを特徴とする請求項６記載のアー
   ク溶接装置の溶接条件設定方法。
9. 【請求項９】 上記設定溶接電圧、設定溶接電流及び設
   定溶接速度とから溶込み深さを演算し、該溶込み深さが
   板厚に応じた上限溶込み深さと下限溶込み深さの間の場
   合に上記設定溶接電圧及び設定溶接電流から上記溶接電
   源への電流指令パラメータ及び電圧指令パラメータを演
   算し、上記溶込み深さが上記上限溶込み深さと下限溶込
   み深さの範囲から外れた場合、溶接速度が基本仕様とし
   て入力されないときは上記設定溶接電流を補正し、溶接
   速度が基本仕様として入力されるときは溶接速度を補正
   することを特徴とする請求項２又は６記載のアーク溶接
   装置の溶接条件設定方法。