JP2002205169A - ロボットアーク溶接のアークスタート制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接ワイヤ１を被溶接物２へ前進送給して接
触すると小電流値の初期電流Ｉｓを通電すると共に溶接
ワイヤ１を後退送給し、この後退送給によって溶接ワイ
ヤ１が被溶接物２から離れて初期アーク３ａが発生する
と、溶接ワイヤ１を再び前進送給すると共に定常の溶接
電流Ｉｃを通電するアークスタート制御方法において、
上記の前進送給から後退送給への切換時及び後退送給か
ら再前進送給への切換時の応答遅れ時間によってアーク
スタート不良が発生する。 【解決手段】 ロボットアーク溶接において、上記の前
進送給に代えて送給を停止したままでマニュピュレータ
を前進移動させてワイヤ先端を被溶接物へ近づけ、か
つ、上記の後退送給に代えてマニュピュレータを後退移
動させてワイヤ先端を被溶接物から遠ざけることによっ
て上記の応答遅れ時間を大幅に短くすることができるの
で、良好なアークスタートを行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶接ワイヤを被溶
接物へ近づけて接触させた後に、反転して溶接ワイヤを
被溶接物から離して初期アークを発生させ、再び溶接ワ
イヤを被溶接物へ近づける方向に送給して定常のアーク
へと移行させるロボットアーク溶接のアークスタート制
御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶接電源装置によって溶接電圧を印加し
て溶接ワイヤと被溶接物との間にアークを発生させると
共に、溶接ロボットのマニュピュレータに取り付けられ
た溶接トーチを移動させて溶接する消耗電極式のロボッ
トアーク溶接において、溶接開始信号が外部から入力さ
れると、マニュピュレータを移動させることによって溶
接トーチを予め教示された溶接開始位置Ｓｐまで移動さ
せた後に停止状態のままで、ワイヤ送給モータを正回転
させて溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給し、続けて溶接
ワイヤが被溶接物に接触したことを判別するとワイヤ送
給モータを逆回転させて溶接ワイヤを後退送給し、同時
に小電流値の初期電流Ｉｓを通電し、続けて後退送給に
よって溶接ワイヤが被溶接物から離れて初期アークが発
生すると溶接ワイヤを定常の送給速度Ｗｓで再び前進送
給すると共に定常の溶接電流Ｉｃを通電し、同時に溶接
トーチを上記の停止状態から予め教示された溶接方向へ
の移動に切り換えることによって定常のアークに移行さ
せるアークスタート制御方法が従来から知られている。
以下、この従来技術のアークスタート制御方法につい
て、図面を参照して説明する。

【０００３】図２は、従来技術のロボットアーク溶接装
置の構成図である。以下、同図を参照して説明する。ロ
ボット制御装置ＲＣは、溶接開始信号Ｓｔが外部から入
力されると、マニュピュレータＲＭの動作制御を行う動
作制御信号Ｍｃを出力すると共に、図３で後述する電圧
設定信号Ｖｓ、定常の送給速度設定信号Ｗｓ及び出力開
始信号Ｏｎによって形成されるインターフェース信号Ｉ
ｆを溶接電源装置ＰＳへ送信する。マニュピュレータＲ
Ｍは、ワイヤ送給モータＷＭ及び溶接トーチ４を搭載し
て、上記の動作制御信号Ｍｃに従って溶接トーチ４の先
端位置（ＴＣＰ）を予め教示された動作軌跡に沿って移
動させる。溶接ワイヤ１は、上記のワイヤ送給モータＷ
Ｍと上記の溶接トーチ４の本体との間をつなぐ長さ１．
５［ｍ］程度のコイルライナ４ａの中を通って送給され
る。

【０００４】溶接電源装置ＰＳは、上記のインターフェ
ース信号Ｉｆを受信して、溶接トーチ４の先端に装着さ
れたコンタクトチップを介して溶接ワイヤ１に溶接電圧
Ｖｗを給電して、溶接ワイヤ１と被溶接物２との間にア
ーク３を発生させて溶接電流Ｉｗを通電する。同様に、
この溶接電源装置ＰＳは、送給制御信号Ｆｃを出力し
て、上記のワイヤ送給モータＷＭの回転方向及び回転速
度を制御する。溶接ワイヤ１の先端と被溶接物２との距
離がワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗ［mm］であり、し
たがってこのワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗはアーク
発生中はアーク長と同一になる。

【０００５】図３は、図２で上述したロボット制御装置
ＲＣ及び溶接電源装置ＰＳのブロック図である。以下、
同図を参照して、各回路ブロックについて説明する。ロ
ボット制御装置ＲＣは、以下の回路ブロックから構成さ
れてる。動作制御回路ＭＣは、溶接開始信号Ｓｔが入力
されると、マニュピュレータＲＭを予め教示された動作
軌跡に沿って移動させる動作制御信号Ｍｃをマニュピュ
レータＲＭの各軸のモータへ出力する。同時に、この動
作制御回路ＭＣは、電圧設定信号Ｖｓ、定常の送給速度
設定信号Ｗｓ及び出力開始信号Ｏｎをロボットインター
フェース回路ＩＦＲへ出力する。ロボットインターフェ
ース回路ＩＦＲは、上記の３つの信号から形成されるイ
ンターフェース信号Ｉｆを溶接電源装置ＰＳへ送信す
る。

【０００６】他方、溶接電源装置ＰＳは、以下の回路ブ
ロックから構成される。電圧検出回路ＶＤは、溶接電圧
Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。短絡／
アーク判別回路ＳＡは、上記の電圧検出信号Ｖｄを入力
として、溶接ワイヤと被溶接物との間が接触状態のとき
は短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）を、アーク発生状態のと
きはアーク発生信号（Ｌｏｗレベル）を、短絡／アーク
判別信号Ｓａとして出力する。遅延回路ＤＴは、初期ア
ーク発生後に再び前進送給へと切り換えるタイミングを
遅延するために、上記の短絡／アーク判別信号Ｓａが短
絡信号からアーク発生信号に変化した時点から予め定め
た遅延時間Ｔｄの間だけＨｉｇｈレベルとなる遅延信号
Ｄｔを出力する。

【０００７】溶接電源インターフェース回路ＩＦＰは、
上記のインターフェース信号Ｉｆを受信して、電圧設定
信号Ｖｓ、定常の送給速度設定信号Ｗｓ及び出力開始信
号Ｏｎを出力する。正逆送給制御回路ＲＦＣは、上記の
出力開始信号Ｏｎが入力（Ｈｉｇｈレベル）されると、
溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給し、続けて上記の短絡
／アーク判別信号Ｓａが短絡信号になると溶接ワイヤを
被溶接物から後退送給し、続けて上記の遅延信号Ｄｔが
ＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへ変化すると再び溶接
ワイヤを被溶接物へ上記の定常の送給速度設定信号Ｗｓ
に相当する送給速度で前進送給するための送給制御信号
Ｆｃを出力する。ワイヤ送給モータＷＭは、上記の送給
制御信号Ｆｃに従って溶接ワイヤを前進送給又は後退送
給する。

【０００８】出力制御回路ＩＮＶは、商用電源（通常は
３相２００Ｖ）を入力として、インバータ制御、サイリ
スタ位相制御等によって、アークを安定に維持するため
に適した溶接電圧及び溶接電流を出力する。この出力制
御回路ＩＮＶは、上記の出力開始信号Ｏｎが入力された
時点から上記の遅延信号ＤｔがＨｉｇｈレベルからＬｏ
ｗレベルへ変化する時点までの間は予め定めた小電流値
の初期電流Ｉｓを通電する定電流特性又は垂下特性を形
成して出力し、それ以降は上記の定常の送給速度設定信
号Ｗｓに対応した定常の溶接電流Ｉｃを通電するための
上記の電圧設定信号Ｖｓに対応した定電圧特性を形成し
て出力する。

【０００９】図４は、図３で上述したロボット制御装置
ＲＣ及び溶接電源装置ＰＳの各信号のタイミングチャー
トである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を
示し、同図（Ｂ）は出力開始信号Ｏｎの時間変化を示
し、同図（Ｃ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化を示し、
同図（Ｄ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間変化を示
し、同図（Ｅ）は遅延信号Ｄｔの時間変化を示し、同図
（Ｆ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｇ）は
ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗの時間変化を示し、同
図（Ｈ１）〜（Ｈ５）は各時刻における溶接ワイヤ１の
送給状態を示す。以下、同図を参照して説明する。

【００１０】 時刻ｔ１〜ｔ２の期間 時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始
信号Ｓｔが外部から入力（Ｈｉｇｈレベル）されると、
マニュピュレータに取り付けられた溶接トーチ４を移動
させて、時刻ｔ２において溶接トーチ４は予め教示され
た溶接開始位置Ｓｐに到着して停止する。

【００１１】 時刻ｔ２〜ｔ３の期間 時刻ｔ２において、溶接トーチ４が溶接開始位置Ｓｐに
到着すると、同図（Ｂ）に示すように、前述した動作制
御回路Ｍｃから出力開始信号Ｏｎが出力（Ｈｉｇｈレベ
ル）される。これに応じて、同図（Ｃ）に示すように、
送給制御信号Ｆｃは予め定めた正の値の初期送給速度設
定値Ｗｉとなり、同図（Ｈ１）に示すように、溶接ワイ
ヤ１は被溶接物２へ初期送給速度で前進送給される。な
お、送給制御信号Ｆｃが正の値のときは前進送給とな
り、負の値のときは後退送給となる。同時に、前述した
出力制御回路ＩＮＶは定電流特性又は垂下特性を形成し
て出力しているが、この期間中は溶接ワイヤ１と被溶接
物２とは離れており無負荷状態にあるために、無負荷電
圧が印加する。また、時刻ｔ２〜ｔ３の期間中は、上記
の前進送給によって、同図（Ｇ）に示すように、ワイヤ
先端・被溶接物間距離Ｌｗは徐々に短くなる。

【００１２】 時刻ｔ３〜ｔ４の期間 時刻ｔ３において、同図（Ｈ２）に示すように、上記
項の前進送給によって溶接ワイヤ１が被溶接物２に接触
すると、同図（Ｄ）に示すように、短絡／アーク判別信
号Ｓａが短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）に変化する。これ
に応じて、同図（Ｃ）に示すように、送給制御信号Ｆｃ
は予め定めた負の値の後退送給速度設定値Ｗｒとなり、
溶接ワイヤ１は被溶接物２から後退送給速度で後退送給
される。同時に、同図（Ｆ）に示すように、項で上述
した定電流特性又は垂下特性によって小電流値の初期電
流Ｉｓが通電する。この初期電流Ｉｓの値は、数［Ａ］
〜数十［Ａ］程度の小電流値に設定される。また、時刻
ｔ３〜ｔ４の期間中は、前述したワイヤ送給モータＷＭ
が正回転（前進送給）から逆回転（後退送給）へ反転す
るためのモータ応答遅れ時間が発生する。さらに、前述
したコイルライナの曲がりによる遊び分を後退送給によ
ってキャンセルするための遊び分応答遅れ時間も発生す
る。このために、この期間中は、溶接ワイヤ１と被溶接
物２とは接触状態のままであり、同図（Ｇ）に示すよう
に、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは０［mm］のまま
である。

【００１３】 時刻ｔ４〜ｔ５の期間 時刻ｔ４直後において、同図（Ｈ３）に示すように、上
記項の後退送給によって溶接ワイヤ１と被溶接物２と
が離れると、上記の初期電流Ｉｓが通電する初期アーク
３ａが発生する。また、初期アーク３ａが発生した時刻
ｔ４から前述した遅延時間Ｔｄが経過する時刻ｔ５まで
の間は、同図（Ｅ）に示すように、遅延信号ＤｔはＨｉ
ｇｈレベルのままである。そして、この間は、同図（Ｈ
４）に示すように、上記の初期アーク発生状態３ａを維
持したままで後退送給を継続する。したがって、同図
（Ｇ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗ
は徐々に長くなる。

【００１４】 時刻ｔ５以降の期間 時刻ｔ５において、同図（Ｅ）に示すように、遅延信号
ＤｔがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルへ変化すると、
同図（Ｃ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは正の値の
定常の送給速度設定信号Ｗｓとなり、溶接ワイヤ１は被
溶接物２へ定常の送給速度で再び前進送給される。同時
に、前述した出力制御回路ＩＮＶは電圧設定信号Ｖｓに
対応する定電圧特性を形成するので、図示しない溶接電
圧は上記の電圧設定信号Ｖｓに相当する値となると共
に、同図（Ｆ）に示すように、上記の定常の送給速度Ｗ
ｓに対応した大電流値の定常の溶接電流Ｉｃが通電す
る。同時に、溶接トーチ４を停止状態から予め教示され
た溶接方向への移動に切り換える。

【００１５】しかしながら、この時刻ｔ５においても、
前述した時刻ｔ３〜ｔ４期間中と同様に、モータ応答遅
れ時間及び遊び分応答遅れ時間が発生する（時刻ｔ５〜
ｔ６）。したがって、同図（Ｇ）に示すように、ワイヤ
先端・被溶接物間距離Ｌｗは、時刻ｔ６において定常の
アーク長に収束し、同図（Ｈ４）に示す時刻ｔ５の初期
アーク３ａから同図（Ｈ５）に示す時刻ｔ６の定常のア
ーク３ｂへと移行する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】図５は、従来技術の解
決課題を説明するための前述した図４に相当するタイミ
ングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの
時間変化を示し、同図（Ｂ）は出力開始信号Ｏｎの時間
変化を示し、同図（Ｃ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化
を示し、同図（Ｄ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間
変化を示し、同図（Ｅ）は遅延信号Ｄｔの時間変化を示
し、同図（Ｆ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図
（Ｇ）はワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗの時間変化を
示し、同図（Ｈ１）〜（Ｈ５）は各時刻における溶接ワ
イヤ１の送給状態を示す。同図において、時刻ｔ３〜ｔ
４及び時刻ｔ５〜ｔ６以外の期間の動作は、前述した図
４のときと同様であるのでその説明は省略する。以下、
同図の時刻ｔ３〜ｔ４及び時刻ｔ５〜ｔ６の両期間につ
いて、同図を参照して説明する。

【００１７】 時刻ｔ３〜ｔ４の期間（第１の応答遅
れ時間Ｔ１） 図４の説明の項で前述したように、時刻ｔ３において、
同図（Ｈ２）に示すように、溶接ワイヤ１と被溶接物２
とが接触すると、同図（Ｄ）に示すように、短絡／アー
ク判別信号Ｓａが短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）に変化し
て、溶接ワイヤ１は前進送給から反転して後退送給に切
り換わる。このときに、図３に示すワイヤ送給モータＷ
Ｍが、前進送給の正回転から後退送給の逆回転に切り換
わるためのモータ応答遅れ時間が発生する。さらに、前
述したように、ワイヤ送給モータＷＭと溶接トーチ本体
とをつなぐコイルライナの曲がりによる遊び分を後退送
給によってキャンセルするための遊び分応答遅れ時間が
発生する。この遊び分応答遅れ時間は、コイルライナの
長さ、種々の溶接姿勢に起因するコイルライナの曲がり
の程度等によってその時間長さは大きく変化する。上記
のモータ応答遅れ時間と遊び分応答遅れ時間とが加算さ
れて第１の応答遅れ時間Ｔ１となる。この第１の応答遅
れ時間Ｔ１経過後の時刻ｔ４の直後において、同図（Ｈ
３）に示すように、本来の後退送給によって溶接ワイヤ
１と被溶接物２とが離れて初期アーク３ａが発生し、同
図（Ｇ）に示すように、それ以降ワイヤ先端・被溶接物
間距離Ｌｗが徐々に長くなる。通常、上記の第１の応答
遅れ時間Ｔ１は３００〜５００［ms］程度である。

【００１８】 時刻ｔ５〜ｔ６の期間（第２の応答遅
れ時間Ｔ２） 時刻ｔ５において、同図（Ｈ４）に示すように、初期ア
ーク発生状態を維持したままで、同図（Ｅ）に示すよう
に、遅延信号ＤｔがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに
変化すると、溶接ワイヤ１は後退送給から反転して前進
送給に切り換わる。このときも上記項と同様に、ワイ
ヤ送給モータＷＭが後退送給の逆回転から前進送給の正
回転に切り換わるためのモータ応答遅れ時間が発生す
る。さらに、コイルライナの曲がりによる遊び分を前進
送給によってキャンセルするための遊び分応答遅れ時間
が発生する。上記のモータ応答遅れ時間と遊び分応答遅
れ時間とが加算されて第２の応答遅れ時間Ｔ２となる。
通常、この第２の応答遅れ時間Ｔ２も３００〜５００
［ms］程度である。

【００１９】第１の解決課題は、以下のとおりである。
上記の時刻ｔ５〜ｔ６の第２の応答遅れ時間Ｔ２期間中
は、同図（Ｆ）に示すように、初期電流Ｉｓよりも大き
な電流値の定常の溶接電流Ｉｃが通電しているが、他
方、溶接ワイヤの送給速度は上記の応答遅れ時間によっ
て定常値よりも小さな過渡的な値となっている。このた
めに、定常の溶接電流Ｉｃによる溶融速度が過渡的な送
給速度よりも大きくなるために、同図（Ｇ）に示すよう
に、アーク長（ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗ）が時
刻ｔ５以後も長くなり、同図（Ｈ５）に示すように、過
大なアーク長のアーク３ｃによって溶け落ち、ビード不
良等の溶接欠陥が生じる。以下、この第１の解決課題
を、応答遅れ時間中のアーク長増長による溶接不良とい
う。

【００２０】さらに、第２の解決課題は、以下のとおり
である。上述した第１の応答遅れ時間Ｔ１と第２の応答
遅れ時間Ｔ２との加算値の応答遅れ時間Ｔ１＋Ｔ２は、
６００〜１０００［ms］となる。この不要な時間がアー
クスタート毎に必要となる。一般的に、機械部品、自動
車部品等の溶接においては、数秒程度の短時間だけアー
クを発生させる溶接を多数個所行う場合が多い。このよ
うな短時間多数回溶接において、アークスタート毎に６
００〜１０００［ms］も余分な時間が必要なことは、生
産性が悪くなる。以下、この解決課題を、応答遅れ時間
による生産性の低下という。

【００２１】そこで、本発明では、上述した応答遅れ時
間中のアーク長増長による溶接不良の発生を防止し、か
つ、応答遅れ時間による生産性の低下も防止し、かつ、
良好なアークスタートを実現することができるロボット
アーク溶接のアークスタート制御方法を提供する。

【００２２】

【課題を解決するための手段】出願時の請求項１の発明
は、図６〜７に示すように、溶接電源装置ＰＳによって
溶接電圧Ｖｗを印加して溶接ワイヤ１と被溶接物２との
間にアークを発生させると共に、溶接ロボットのマニュ
ピュレータＲＭに取り付けられた溶接トーチ４を移動さ
せて溶接する消耗電極式のロボットアーク溶接におい
て、溶接開始信号Ｓｔが入力されると上記溶接トーチ４
を予め教示された溶接開始位置Ｓｐに移動させて、上記
溶接開始位置Ｓｐに到達後は上記溶接トーチ４を略溶接
ワイヤの送給方向に移動させてワイヤ先端を上記被溶接
物２に近づけていき、上記ワイヤ先端が上記被溶接物２
に接触したことを判別すると予め定めた小電流値の初期
電流Ｉｓを上記溶接電源装置ＰＳから通電すると共に上
記溶接トーチ４を略溶接ワイヤの送給方向とは逆方向に
移動させて上記ワイヤ先端を上記被溶接物２から遠ざけ
る後退移動を行い、上記後退移動によって上記ワイヤ先
端と上記被溶接物２とが離れると上記初期電流Ｉｓが通
電する初期アーク３ａが発生して、上記初期アーク発生
状態３ａを維持したままで上記後退移動を継続し上記溶
接トーチ４が上記溶接開始位置Ｓｐに復帰すると上記後
退移動から予め教示された溶接方向への移動に切り換え
て、同時に上記溶接ワイヤ１の送給を開始すると共に定
常の溶接電流Ｉｃを通電することによって上記初期アー
ク発生状態３ａから定常のアーク発生状態３ｂへと円滑
に移行させるロボットアーク溶接のアークスタート制御
方法である。

【００２３】出願時の請求項２の発明は、図８〜９に示
すように、溶接電源装置ＰＳによって溶接電圧Ｖｗを印
加して溶接ワイヤ１と被溶接物２との間にアークを発生
させると共に、溶接ロボットのマニュピュレータＲＭに
取り付けられた溶接トーチ４を移動させて溶接する消耗
電極式のロボットアーク溶接において、溶接開始信号Ｓ
ｔが入力されると上記溶接トーチ４を予め教示された溶
接開始位置Ｓｐに移動させて、上記溶接開始位置Ｓｐに
到達後は上記溶接トーチ４を略溶接ワイヤの送給方向に
移動させてワイヤ先端を上記被溶接物２に近づけてい
き、上記ワイヤ先端が上記被溶接物２に接触したことを
判別すると予め定めた小電流値の初期電流Ｉｓを上記溶
接電源装置ＰＳから通電すると共に上記溶接トーチ４を
略溶接ワイヤの送給方向とは逆方向に移動させて上記ワ
イヤ先端を上記被溶接物２から遠ざける後退移動を行
い、上記後退移動によって上記ワイヤ先端と上記被溶接
物２とが離れると上記初期電流Ｉｓが通電する初期アー
ク３ａが発生して、上記初期アーク発生状態３ａを維持
したままで上記後退移動を継続しワイヤ先端・被溶接物
間距離Ｌｗが予め定めた後退距離設定値Ｌｓに達すると
上記後退移動から上記溶接開始位置Ｓｐへの復帰移動に
切り換えて、同時に上記溶接ワイヤ１の送給を開始する
と共に定常の溶接電流Ｉｃを通電して、上記溶接開始位
置Ｓｐに復帰後は上記溶接トーチ４を予め教示された溶
接方向へと移動させることによって上記初期アーク発生
状態３ａから定常のアーク発生状態３ｂへと円滑に移行
させるロボットアーク溶接のアークスタート制御方法で
ある。

【００２４】出願時の請求項３の発明は、図１０に示す
ように、出願時の請求項２に記載する溶接ワイヤ１の送
給開始及び定常の溶接電流Ｉｃの通電開始を、復帰移動
によって溶接トーチ４が溶接開始位置Ｓｐに復帰した時
点から行う出願時の請求項２のアークスタート制御方法
である。

【００２５】出願時の請求項４の発明は、図１１〜１２
に示すように、出願時の請求項２に記載する復帰移動が
ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗを短くする方向への移
動であるときは、上記復帰移動期間Ｔｂ中は定常の溶接
電流Ｉｃよりも大きな電流値の移行電流Ｉb1を通電する
出願時の請求項２のアークスタート制御方法である。

【００２６】出願時の請求項５の発明は、図１３〜１４
に示すように、出願時の請求項２に記載する復帰移動が
ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗを短くする方向への移
動であるときは、上記復帰移動期間Ｔｂ中は溶接ワイヤ
１の送給を停止したままで上記復帰移動の速度に対応し
て予め定めた移行電流Ｉb2を通電し、溶接トーチ４が溶
接開始位置Ｓｐに復帰後は上記溶接ワイヤ１の送給を開
始すると共に定常の溶接電流Ｉｃを通電する出願時の請
求項２のアークスタート制御方法である。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一例は、図
１（図７と同一の図）に示すように、同図（Ａ）に示す
ように、外部から溶接開始信号Ｓｔが入力されると、溶
接トーチ４を予め教示された溶接開始位置Ｓｐに移動さ
せて、上記溶接開始位置Ｓｐに到達後（時刻ｔ２）は、
上記溶接トーチ４を略溶接ワイヤの送給方向に移動させ
てワイヤ先端を被溶接物２に近づけていき、同図（Ｄ）
に示すように、ワイヤ先端が被溶接物２に接触したこと
を判別（時刻ｔ３）すると、予め定めた小電流値の初期
電流Ｉｓを通電すると共に、上記溶接トーチ４を略溶接
ワイヤの送給方向とは逆方向に移動させてワイヤ先端を
被溶接物２から遠ざける後退移動を行い、上記後退移動
によってワイヤ先端と被溶接物２とが離れると（時刻ｔ
４）、同図（Ｈ３）に示すように、上記初期電流Ｉｓが
通電する初期アーク３ａが発生して、上記初期アーク発
生状態３ａを維持したままで上記後退移動を継続し、上
記溶接トーチ４が上記溶接開始位置Ｓｐに復帰すると
（時刻ｔ５）、上記後退移動から予め教示された溶接方
向への移動に切り換えて、同時に溶接ワイヤ１の送給を
開始すると共に、定常の溶接電流Ｉｃを通電することに
よって、同図（Ｈ４）に示す初期アーク発生状態３ａか
ら同図（Ｈ５）に示す定常のアーク発生状態３ｂへと円
滑に移行させるロボットアーク溶接のアークスタート制
御方法である。

【００２８】

【実施例】［実施例１］以下に説明する実施例１の発明
は、出願時の請求項１の発明に対応する。実施例１の発
明は、ロボットアーク溶接において、 溶接開始信号が入力されると、溶接トーチを予め教
示された溶接開始位置Ｓｐに移動させた後に、 溶接トーチを略溶接ワイヤの送給方向に移動させて
ワイヤ先端を被溶接物に近づけていき、 ワイヤ先端が被溶接物に接触すると、予め定めた小
電流値の初期電流Ｉｓを通電すると共に、溶接トーチを
略溶接ワイヤの送給方向とは逆方向に移動させてワイヤ
先端を被溶接物から遠ざける後退移動を行い、 上記後退移動によってワイヤ先端と被溶接物とが離
れると、上記初期電流Ｉｓが通電する初期アークが発生
して、上記初期アーク発生状態を維持したままで上記後
退移動を継続して、 溶接トーチが上記溶接開始位置Ｓｐに復帰すると、
上記後退移動から予め教示された溶接方向への移動に切
り換えて、同時に、溶接ワイヤの送給を開始すると共に
定常の溶接電流Ｉｃを通電するアークスタート制御方法
である。以下、実施例１の発明について、図面を参照し
て説明する。

【００２９】図６は、実施例１のアークスタート制御方
法を実施するためのロボット制御装置ＲＣ及び溶接電源
装置ＰＳのブロック図である。同図において、前述した
図３と同一の回路ブロックには同一符号を付し、それら
の説明は省略する。以下、点線で囲んだ図３とは異なる
回路ブロックである、動作同期動作制御回路ＳＭＣ、動
作同期ロボットインターフェース回路ＳＩＦＲ、動作同
期溶接電源インターフェース回路ＳＩＦＰ、動作同期送
給制御回路ＳＦＣ及び動作同期出力制御回路ＳＩＮＶに
ついて説明する。

【００３０】動作同期動作制御回路ＳＭＣは、溶接開始
信号Ｓｔが外部から入力されると、予め定めた電圧設定
信号Ｖｓ及び定常の送給速度設定信号Ｗｓを出力すると
共に、マニュピュレータＲＭ（溶接トーチ４）を溶接開
始位置Ｓｐに移動させ、溶接開始位置Ｓｐに到着後する
と、出力開始信号Ｏｎを出力すると共にマニュピュレー
タＲＭを略送給方向に移動させ、短絡／アーク判別信号
Ｓａが短絡信号になると、マニュピュレータＲＭを後退
移動させ、溶接開始位置Ｓｐに復帰すると、復帰信号Ｒ
ｐを出力すると共にマニュピュレータＲＭを教示された
溶接方向に移動させる動作制御信号Ｍｃを出力する。

【００３１】動作同期ロボットインターフェース回路Ｓ
ＩＦＲは、上記の電圧設定信号Ｖｓ、定常の送給速度設
定信号Ｗｓ、出力開始信号Ｏｎ、短絡／アーク判別信号
Ｓａ及び復帰信号Ｒｐの５つの信号から形成されるイン
ターフェース信号Ｉｆを溶接電源装置ＰＳとの間で通信
する。

【００３２】動作同期溶接電源インターフェース回路Ｓ
ＩＦＰは、上記の５つの信号から形成されるインターフ
ェース信号Ｉｆをロボット制御装置ＲＣとの間で通信す
る。動作同期送給制御回路ＳＦＣは、上記の復帰信号Ｒ
ｐが入力されると、上記の定常の送給速度設定信号Ｗｓ
に相当する送給速度で溶接ワイヤを前進送給する送給制
御信号Ｆｃを出力する。動作同期出力制御回路ＳＩＮＶ
は、上記の出力開始信号Ｏｎが入力された時点から上記
の復帰信号Ｒｐが入力される時点までの間は予め定めた
小電流値の初期電流Ｉｓを通電する定電流特性又は垂下
特性を形成して出力し、それ以降は上記の定常の送給速
度設定信号Ｗｓに対応した定常の溶接電流Ｉｃを通電す
るための上記の電圧設定信号Ｖｓに対応した定電圧特性
を形成して出力する。

【００３３】図７は、図６で上述した実施例１のロボッ
ト制御装置ＲＣ及び溶接電源装置ＰＳの各信号のタイミ
ングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの
時間変化を示し、同図（Ｂ）は出力開始信号Ｏｎの時間
変化を示し、同図（Ｃ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化
を示し、同図（Ｄ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間
変化を示し、同図（Ｅ）は復帰信号Ｒｐの時間変化を示
し、同図（Ｆ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図
（Ｇ）はワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗの時間変化を
示し、同図（Ｈ１）〜（Ｈ５）は各時刻における溶接ワ
イヤ１の送給状態を示す。同図においては、前述した図
３（Ｅ）及び図４（Ｅ）の遅延信号Ｄｔが復帰信号Ｒｐ
に代わっている。以下、同図を参照して説明する。

【００３４】 時刻ｔ１〜ｔ２の期間 時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始
信号Ｓｔが外部から入力（Ｈｉｇｈレベル）されると、
マニュピュレータに搭載された溶接トーチ４を移動させ
て、同図（Ｈ１）に示すように、時刻ｔ２において溶接
トーチ４は予め教示された溶接開始位置Ｓｐへ到着して
停止する。

【００３５】 時刻ｔ２〜ｔ３の期間 時刻ｔ２において、溶接トーチ４が溶接開始位置Ｓｐに
到着すると、同図（Ｂ）に示すように、前述した動作同
期動作制御回路ＳＭＣから出力開始信号Ｏｎが出力（Ｈ
ｉｇｈレベル）される。これに応じて、、溶接ワイヤ１
の送給を停止したままで、前述した動作同期出力制御回
路ＳＩＮＶは定電流特性又は垂下特性を形成して出力す
るが、この期間中は溶接ワイヤ１と被溶接物２とは離れ
ており無負荷状態にあるために、無負荷電圧が印加す
る。同時に、溶接トーチ４を略溶接ワイヤの送給方向に
移動させてワイヤ先端を被溶接物２へ近づけていく。し
たがって、同図（Ｇ）に示すように、ワイヤ先端・被溶
接物間距離Ｌｗは徐々に短くなる。

【００３６】 時刻ｔ３〜ｔ４の期間 時刻ｔ３において、同図（Ｈ２）に示すように、上記
項の溶接トーチ４の移動によってワイヤ先端が被溶接物
２に接触すると、同図（Ｄ）に示すように、短絡／アー
ク判別信号Ｓａが短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）に変化す
る。この変化に応じて、溶接トーチ４は略溶接ワイヤの
送給方向とは逆方向に後退移動される。同時に、同図
（Ｆ）に示すように、項で上述した定電流特性又は垂
下特性によって小電流値の初期電流Ｉｓが通電する。ま
た、時刻ｔ３〜ｔ４の期間中、溶接トーチ４は後退移動
されているが、マニュピュレータのモータの応答遅れ時
間による第１の応答遅れ時間Ｔ11によって、溶接ワイヤ
１と被溶接物２とは接触状態のままである。したがっ
て、同図（Ｇ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間
距離Ｌｗは０［mm］のままである。しかしながら、上記
の第１の応答遅れ時間Ｔ11は、図５の説明の項で前述し
たモータ応答遅れ時間と遊び分応答遅れ時間の加算値で
ある第１の応答遅れ時間Ｔ１よりも短い時間であり、通
常、その値は１００［ms］以下程度である。

【００３７】 時刻ｔ４〜ｔ５の期間 時刻ｔ４において、同図（Ｈ３）に示すように、上記
項の後退移動によって、ワイヤ先端と被溶接物２とが離
れると、上記の初期電流Ｉｓが通電する初期アーク３ａ
が発生する。また、初期アーク３ａが発生した時刻ｔ４
から溶接トーチ４が溶接開始位置Ｓｐに復帰する時刻ｔ
５までの間は、上記の後退移動を継続する。したがっ
て、同図（Ｇ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間
距離Ｌｗは徐々に長くなる。

【００３８】 時刻ｔ５以降の期間 時刻ｔ５において、上記項の後退移動によって溶接ト
ーチ４が溶接開始位置Ｓｐに復帰すると、同図（Ｅ）に
示すように、復帰信号Ｒｐが出力（Ｈｉｇｈレベル）さ
れる。これに応じて、同図（Ｃ）に示すように、送給制
御信号Ｆｃは正の値の定常の送給速度設定信号Ｗｓとな
り、溶接ワイヤ１は被溶接物２へ前進送給される。同時
に、前述した動作同期出力制御回路ＳＩＮＶは、電圧設
定信号Ｖｓに対応する定電圧特性を形成するので、図示
しない溶接電圧Ｖｗは上記の電圧設定信号Ｖｓに相当す
る値となると共に、同図（Ｆ）に示すように、上記の定
常の送給速度Ｗｓに対応した大電流値の定常の溶接電流
Ｉｃが通電する。同時に、溶接トーチ４は予め教示され
た溶接方向に移動を開始鶴する。

【００３９】時刻ｔ５において、溶接トーチ４を後退移
動から溶接方向への移動に切り換えるためのマニュピュ
レータのモータの応答遅れ時間と、ワイヤ送給モータの
応答遅れ時間とが発生する。しかしながら、マニュピュ
レータは移動方向が変化するだけであるので、これによ
る応答遅れ時間は短い。他方、ワイヤ送給モータは、従
来技術のように逆回転から正回転への反転ではなく、正
回転の開始のみであるので、これによる応答遅れ時間は
短い。したがって、上記の加算値である本発明の第２の
応答遅れ時間Ｔ21は、従来技術の第２の応答遅れ時間Ｔ
２よりも短くなり、通常、その値は１００［ms］以下で
ある。このために、時刻ｔ５〜ｔ６の短い期間Ｔ21の経
過後に、同図（Ｈ４）に示す初期アーク３ａから同図
（Ｈ５）に示す定常のアーク３ｂへと円滑に移行するの
で、前述した応答遅れ時間中のアーク長増長による溶接
不良は発生しない。さらに、本発明の合計の応答遅れ時
間Ｔ11＋Ｔ21は、従来技術の応答遅れ時間Ｔ１＋Ｔ２に
比べて１／３〜１／５以下の時間であるので、応答遅れ
時間による生産性の低下も防止することができる。

【００４０】［実施例２］以下に説明する実施例２の発
明は、出願時の請求項２の発明に対応する。実施例２の
発明は、 実施例１の発明における初期アーク発生状態を維持
したままでの溶接トーチの後退移動によって、ワイヤ先
端・被溶接物間距離Ｌｗが予め定めた後退距離設定値Ｌ
ｓに達すると、上記の後退移動から溶接開始位置Ｓｐへ
の復帰移動に切り換えて、同時に溶接ワイヤの送給を開
始すると共に定常の溶接電流Ｉｃを通電し、 溶接トーチが溶接開始位置Ｓｐに復帰すると、上記
の復帰移動から予め教示された溶接方向への移動に切り
換えるアークスタート制御方法である。以下、実施例２
の発明について、図面を参照して説明する。

【００４１】図８は、実施例２のアークスタート制御方
法を実施するためのロボット制御装置ＲＣ及び溶接電源
装置ＰＳのブロック図である。同図において、前述した
図６と同一の回路ブロックには同一符号を付し、それら
の説明は省略する。以下、点線で囲んだ図６とは異なる
回路ブロックである、動作同期動作制御回路ＳＭＣ、動
作同期ロボットインターフェース回路ＳＩＦＲ、動作同
期溶接電源インターフェース回路ＳＩＦＰ、動作同期送
給制御回路ＳＦＣ及び動作同期出力制御回路ＳＩＮＶに
ついて説明する。

【００４２】実施例２の動作同期動作制御回路ＳＭＣ
は、溶接開始信号Ｓｔが外部から入力されると、予め定
めた電圧設定信号Ｖｓ及び定常の送給速度設定信号Ｗｓ
を出力すると共に、マニュピュレータＲＭ（溶接トーチ
４）を溶接開始位置Ｓｐに移動させ、溶接開始位置Ｓｐ
に到着すると、出力開始信号Ｏｎを出力すると共にマニ
ュピュレータＲＭを略送給方向に移動させ、短絡／アー
ク判別信号Ｓａが短絡信号になると、マニュピュレータ
ＲＭを後退移動させ、実施例１とは異なり上記の後退移
動によってワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが予め定め
た後退距離設定値Ｌｓに達すると、後退距離一致信号Ｌ
ｐを出力すると共にマニュピュレータＲＭを上記の溶接
開始位置Ｓｐに復帰移動させ、溶接開始位置Ｓｐに復帰
後は教示された溶接方向に移動させる動作制御信号Ｍｃ
を出力する。

【００４３】実施例２の動作同期ロボットインターフェ
ース回路ＳＩＦＲは、上記の電圧設定信号Ｖｓ、定常の
送給速度設定信号Ｗｓ、出力開始信号Ｏｎ、短絡／アー
ク判別信号Ｓａ及び実施例１とは異なる後退距離一致信
号Ｌｐの５つの信号から形成されるインターフェース信
号Ｉｆを溶接電源装置ＰＳとの間で通信する。

【００４４】実施例２の動作同期溶接電源インターフェ
ース回路ＳＩＦＰは、上記の５つの信号から形成される
インターフェース信号Ｉｆをロボット制御装置ＲＣとの
間で通信する。実施例２の動作同期送給制御回路ＳＦＣ
は、上記の後退距離一致信号Ｌｐが入力されると、上記
の定常の送給速度設定信号Ｗｓに相当する送給速度で溶
接ワイヤを前進送給する送給制御信号Ｆｃを出力する。
実施例２の動作同期出力制御回路ＳＩＮＶは、上記の出
力開始信号Ｏｎが入力された時点から上記の後退距離一
致信号Ｌｐが入力される時点までの間は予め定めた小電
流値の初期電流Ｉｓを通電する定電流特性又は垂下特性
を形成して出力し、それ以降は上記の定常の送給速度設
定信号Ｗｓに対応した定常の溶接電流Ｉｃを通電するた
めの上記の電圧設定信号Ｖｓに対応した定電圧特性を形
成して出力する。

【００４５】図９は、図８で上述した実施例２のロボッ
ト制御装置ＲＣ及び溶接電源装置ＰＳの各信号のタイミ
ングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの
時間変化を示し、同図（Ｂ）は出力開始信号Ｏｎの時間
変化を示し、同図（Ｃ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化
を示し、同図（Ｄ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間
変化を示し、実施例１とは異なり同図（Ｅ）は後退距離
一致信号Ｌｐの時間変化を示し、同図（Ｆ）は溶接電流
Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｇ）はワイヤ先端・被溶
接物間距離Ｌｗの時間変化を示し、同図（Ｈ１）〜（Ｈ
５）は各時刻における溶接ワイヤ１の送給状態を示す。
同図においては、実施例２の独自の効果を示すために、
溶接トーチ４が最初に溶接開始位置Ｓｐに到達したとき
のワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが、約３［mm］未満
又は０［mm］（接触）と非常に短い場合である。以下、
同図を参照して説明する。

【００４６】 時刻ｔ１〜ｔ２の期間 時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始
信号Ｓｔが外部から入力（Ｈｉｇｈレベル）されると、
マニュピュレータに搭載された溶接トーチ４を移動させ
て、同図（Ｈ１）に示すように、時刻ｔ２において溶接
トーチ４は予め教示された溶接開始位置Ｓｐへ到着して
停止する。

【００４７】 時刻ｔ２〜ｔ３の期間 時刻ｔ２において、溶接トーチ４が溶接開始位置Ｓｐに
到着すると、同図（Ｂ）に示すように、前述した動作同
期動作制御回路ＳＭＣから出力開始信号Ｏｎが出力（Ｈ
ｉｇｈレベル）される。これに応じて、溶接ワイヤ１の
送給を停止したままで、前述した動作同期出力制御回路
ＳＩＮＶは定電流特性又は垂下特性を形成して出力する
が、この期間中は溶接ワイヤ１と被溶接物２とは離れて
おり無負荷状態にあるために、無負荷電圧が印加する。
同時に、溶接トーチ４を略溶接ワイヤの送給方向に移動
させてワイヤ先端を被溶接物２へ近づけていく。このと
き、前述したように、時刻ｔ２のワイヤ先端・被溶接物
間距離Ｌｗは非常に短いために、同図（Ｇ）に示すよう
に、短時間で０［mm］になる。

【００４８】 時刻ｔ３〜ｔ４の期間 時刻ｔ３において、同図（Ｈ２）に示すように、上記
項の溶接トーチ４の移動によってワイヤ先端が被溶接物
２に接触すると、同図（Ｄ）に示すように、短絡／アー
ク判別信号Ｓａが短絡信号（Ｈｉｇｈレベル）に変化す
る。この変化に応じて、溶接トーチ４は略溶接ワイヤの
送給方向とは逆方向に後退移動される。同時に、同図
（Ｆ）に示すように、項で上述した定電流特性又は垂
下特性によって小電流値の初期電流Ｉｓが通電する。ま
た、時刻ｔ３〜ｔ４の期間中、溶接トーチ４は後退移動
されているが、マニュピュレータのモータの応答遅れ時
間による第１の応答遅れ時間Ｔ11によって、溶接ワイヤ
１と被溶接物２とは接触状態のままである。したがっ
て、同図（Ｇ）に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間
距離Ｌｗは０［mm］のままである。しかしながら、実施
例１と同様に、上記の第１の応答遅れ時間Ｔ11は、図５
の説明の項で前述したモータ応答遅れ時間と遊び分応答
遅れ時間の加算値である第１の応答遅れ時間Ｔ１よりも
短い時間であり、通常、その値は１００［ms］以下程度
である。

【００４９】 時刻ｔ４〜ｔ５の期間 時刻ｔ４において、同図（Ｈ３）に示すように、上記
項の後退移動によってワイヤ先端と被溶接物２とが離れ
ると、上記の初期電流Ｉｓが通電する初期アーク３ａが
発生する。また、初期アーク３ａが発生した時刻ｔ４か
らワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗが予め定めた後退距
離設定値Ｌｓに達する時刻ｔ５までの間は、上記の後退
移動を継続する。したがって、同図（Ｇ）に示すよう
に、ワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗは徐々に長くな
り、時刻ｔ５において後退距離設定値Ｌｓと等しくな
る。

【００５０】 時刻ｔ５以降の期間 時刻ｔ５において、上記項の後退移動によってワイヤ
先端・被溶接物間距離Ｌｗが後退距離設定値Ｌｓに達す
ると、同図（Ｅ）に示すように、後退距一致信号Ｌｐが
出力（Ｈｉｇｈレベル）される。これに応じて、同図
（Ｃ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは正の値の定常
の送給速度設定信号Ｗｓとなり、溶接ワイヤ１は被溶接
物２へ前進送給される。同時に、前述した動作同期出力
制御回路ＳＩＮＶは電圧設定信号Ｖｓに対応する定電圧
特性を形成するので、図示しない溶接電圧Ｖｗは上記の
電圧設定信号Ｖｓに相当する値となると共に、同図
（Ｆ）に示すように、上記の定常の送給速度Ｗｓに対応
した大電流値の定常の溶接電流Ｉｃが通電する。同時
に、溶接トーチ４を溶接開始位置Ｓｐへ復帰移動させ、
時刻ｔ５１に復帰した後に予め教示された溶接方向に移
動を開始鶴する。

【００５１】実施例１と同様に、時刻ｔ５において、溶
接トーチ４を後退移動かた溶接開始位置Ｓｐへの復帰移
動を経て溶接方向への移動に切り換えるためのマニュピ
ュレータのモータの応答遅れ時間と、ワイヤ送給モータ
の応答遅れ時間とが発生する。しかしながら、マニュピ
ュレータは移動方向が変化するだけであるので、これに
よるモータ応答遅れ時間は短い。他方、ワイヤ送給モー
タは、従来技術のように逆回転から正回転へと反転する
のではなく、正回転の開始のみであるので、これによる
応答遅れ時間は短い。したがって、上記の加算値である
本発明の第２の応答遅れ時間Ｔ21は、従来技術の第２の
応答遅れ時間Ｔ２よりも短くなり、通常、その値は１０
０［ms］以下である。このために、時刻ｔ５〜ｔ６の短
い期間Ｔ21の経過後に、同図（Ｈ４）に示す初期アーク
３ａから同図（Ｈ５）に示す定常のアーク３ｂへと円滑
に移行するので、前述した応答遅れ時間中のアーク長増
長による溶接不良は発生しない。さらに、本発明の合計
の応答遅れ時間Ｔ11＋Ｔ21は、従来技術の応答遅れ時間
Ｔ１＋Ｔ２に比べて１／３〜１／５以下の時間であるの
で、応答遅れ時間による生産性の低下も防止することが
できる。

【００５２】さらに、実施例１では、後退移動は溶接開
始位置Ｓｐに復帰するまで継続する。このために、最初
に溶接開始位置Ｓｐに到着したときのワイヤ先端・被溶
接物間距離Ｌｗが非常に短い場合又は接触している場合
には、適正な距離の後退移動を行うことができないため
に、初期アーク３ａが全く発生しない現象又は発生して
も再接触によって消滅する現象が生じて、不良なアーク
スタートとなる場合がある。他方、実施例２では、最初
に溶接開始位置Ｓｐに到着したときのワイヤ先端・被溶
接物間距離Ｌｗが非常に短い場合ても又は接触している
場合ても、適正な後退距離設定値Ｌｓに達するまで確実
に後退移動が継続されるので、上記のような問題は生じ
ない。

【００５３】［実施例３］以下に説明する実施例３の発
明は、出願時の請求項３の発明に対応する。実施例３の
発明は、上述した実施例２の発明における溶接ワイヤの
送給開始及び定常の溶接電流Ｉｃの通電開始を、復帰移
動によって溶接トーチが溶接開始位置Ｓｐに復帰した時
点から行うアークスタート制御方法である。以下、実施
例３の発明について、図面を参照して説明する。

【００５４】実施例３のアークスタート制御方法を実施
するためのロボット制御装置ＲＣ及び溶接電源装置ＰＳ
のブロック図は、前述した図６において動作同期動作制
御回路ＳＭＣを以下のように変更した構成となり、それ
以外は同一である。以下、実施例３の動作同期動作制御
回路ＳＭＣについて説明する。実施例３の動作同期動作
制御回路ＳＭＣは、溶接開始信号Ｓｔが入力されると、
予め定めた電圧設定信号Ｖｓ及び送給速度設定信号Ｗｓ
を出力すると共に、マニュピュレータＲＭ（溶接トーチ
４）を溶接開始位置Ｓｐに移動させ、溶接開始位置Ｓｐ
に到着後すると、出力開始信号Ｏｎを出力すると共にマ
ニュピュレータＲＭを略送給方向に移動させ、短絡／ア
ーク判別信号Ｓａが短絡信号になると、マニュピュレー
タＲＭを後退移動させ、上記の後退移動によってワイヤ
先端・被溶接物間距離Ｌｗが予め定めた後退距離設定値
Ｌｓに達すると、マニュピュレータＲＭを上記の溶接開
始位置Ｓｐに復帰移動させ、溶接開始位置Ｓｐに復帰す
ると、復帰信号Ｒｐを出力すると共に、マニュピュレー
タを教示された溶接方向に移動させる動作制御信号Ｍｃ
を出力する。

【００５５】図１０は、上述した実施例３のロボット制
御装置ＲＣ及び溶接電源装置ＰＳの各信号のタイミング
チャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間
変化を示し、同図（Ｂ）は出力開始信号Ｏｎの時間変化
を示し、同図（Ｃ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化を示
し、同図（Ｄ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間変化
を示し、実施例２とは異なり同図（Ｅ）は復帰信号Ｒｐ
の時間変化を示し、同図（Ｆ）は溶接電流Ｉｗの時間変
化を示し、同図（Ｇ）はワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌ
ｗの時間変化を示し、同図（Ｈ１）〜（Ｈ５）は各時刻
における溶接ワイヤ１の送給状態を示す。同図におい
て、時刻ｔ５以前の動作は前述した図９のときと同様で
あるので、それらの期間の説明は省略する。以下、図９
とは異なる時刻ｔ５以降の期間について説明する。

【００５６】時刻ｔ５以降の期間 時刻ｔ５において、後退移動によってワイヤ先端・被溶
接物間距離Ｌｗが後退距離設定値Ｌｓに達すると、溶接
トーチ４を溶接開始位置Ｓｐへ復帰移動させ、時刻ｔ５
１において溶接開始位置Ｓｐに復帰すると、同図（Ｅ）
に示すように、復帰信号Ｒｐが出力（Ｈｉｇｈレベル）
される。これに応じて、同図（Ｃ）に示すように、送給
制御信号Ｆｃは正の値の定常の送給速度設定信号Ｗｓと
なり、溶接ワイヤ１は被溶接物２へ前進送給される。同
時に、前述した動作同期出力制御回路ＳＩＮＶは、電圧
設定信号Ｖｓに対応する定電圧特性を形成するので、図
示しない溶接電圧Ｖｗは上記の電圧設定信号Ｖｓに相当
する値となると共に、同図（Ｆ）に示すように、上記の
定常の送給速度Ｗｓに対応した大電流値の定常の溶接電
流Ｉｃが通電する。

【００５７】［実施例４］以下に説明する実施例４の発
明は、出願時の請求項４の発明に対応する。実施例４の
発明は、実施例２の発明における復帰移動がワイヤ先端
・被溶接物間距離Ｌｗを短くする方向への移動であると
きは、この復帰移動期間Ｔｂ中は定常の溶接電流Ｉｃよ
りも大きな電流値の移行電流Ｉb1を通電するアークスタ
ート制御方法である。以下、実施例４の発明について、
図面を参照して説明する。

【００５８】図１１は、実施例４のアークスタート制御
方法を実施するためのロボット制御装置ＲＣ及び溶接電
源装置ＰＳのブロック図である。同図において、前述し
た図８と同一の回路ブロックには同一符号を付し、それ
らの説明は省略する。以下、点線で囲んだ図８とは異な
る回路ブロックである、動作同期動作制御回路ＳＭＣ、
動作同期ロボットインターフェース回路ＳＩＦＲ、動作
同期溶接電源インターフェース回路ＳＩＦＰ及び動作同
期出力制御回路ＳＩＮＶについて説明する。

【００５９】実施例４の動作同期動作制御回路ＳＭＣ
は、溶接開始信号Ｓｔが入力されると、予め定めた電圧
設定信号Ｖｓ、定常の送給速度設定信号Ｗｓ及び実施例
２にはない初期電流設定信号Ｉｓを出力すると共に、マ
ニュピュレータＲＭ（溶接トーチ４）を溶接開始位置Ｓ
ｐに移動させ、溶接開始位置Ｓｐに到着後すると、出力
開始信号Ｏｎを出力すると共にマニュピュレータＲＭを
略送給方向に移動させ、短絡／アーク判別信号Ｓａが短
絡信号になると、マニュピュレータＲＭを後退移動さ
せ、上記の後退移動によってワイヤ先端・被溶接物間距
離Ｌｗが予め定めた後退距離設定値Ｌｓに達すると、後
退距離一致信号Ｌｐを出力すると共に、溶接開始位置Ｓ
ｐへの復帰移動がワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗを短
くする方向への移動であるときは上記の初期電流設定信
号Ｉｓの値を予め定めた移行電流値Ｉｂに修正して出力
し、同時にマニュピュレータＲＭを上記の溶接開始位置
Ｓｐに復帰移動させ、溶接開始位置Ｓｐに復帰すると、
復帰信号Ｒｐを出力し、それ以降はマニュピュレータＲ
Ｍを教示された溶接方向に移動させる動作制御信号Ｍｃ
を出力する。

【００６０】実施例４の動作同期ロボットインターフェ
ース回路ＳＩＦＲは、上記の電圧設定信号Ｖｓ、定常の
送給速度設定信号Ｗｓ、出力開始信号Ｏｎ、短絡／アー
ク判別信号Ｓａ、後退距離一致信号Ｌｐ、実施例２とは
異なる初期電流設定信号Ｉｓ及び復帰信号Ｒｐの７つの
信号から形成されるインターフェース信号Ｉｆを溶接電
源装置ＰＳとの間で通信する。

【００６１】実施例４の動作同期溶接電源インターフェ
ース回路ＳＩＦＰは、上記の７つの信号から形成される
インターフェース信号Ｉｆをロボット制御装置ＲＣとの
間で通信する。実施例４の動作同期出力制御回路ＳＩＮ
Ｖは、上記の出力開始信号Ｏｎが入力された時点から上
記の復帰信号Ｒｐが入力される時点までの間は上記の初
期電流設定信号Ｉｓに相当する電流を通電する定電流特
性又は垂下特性を形成して出力し、それ以降は上記の定
常の送給速度設定信号Ｗｓに対応した定常の溶接電流Ｉ
ｃを通電するための上記の電圧設定信号Ｖｓに対応した
定電圧特性を形成して出力する。

【００６２】図１２は、上述した実施例４のロボット制
御装置ＲＣ及び溶接電源装置ＰＳの各信号のタイミング
チャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間
変化を示し、同図（Ｂ）は出力開始信号Ｏｎの時間変化
を示し、同図（Ｃ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化を示
し、同図（Ｄ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間変化
を示し、同図（Ｅ）は後退距一致信号Ｌｐの時間変化を
示し、実施例２とは異なり同図（Ｆ）は復帰信号Ｒｐの
時間変化を示し、同図（Ｇ）は溶接電流Ｉｗの時間変化
を示し、同図（Ｈ）はワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗ
の時間変化を示し、同図（Ｉ１）〜（Ｉ５）は各時刻に
おける溶接ワイヤ１の送給状態を示す。同図において、
時刻ｔ５以前の動作は前述した図９のときと同様である
ので、それらの期間の説明は省略する。以下、図９とは
異なる時刻ｔ５以降の期間について説明する。

【００６３】時刻ｔ５以降の期間 時刻ｔ５において、後退移動によってワイヤ先端・被溶
接物間距離Ｌｗが後退距離設定値Ｌｓに達すると、同図
（Ｅ）に示すように、後退距一致信号Ｌｐが出力（Ｈｉ
ｇｈレベル）される。これに応じて、同図（Ｃ）に示す
ように、送給制御信号Ｆｃは正の値の定常の送給速度設
定信号Ｗｓとなり溶接ワイヤ１は被溶接物２へ前進送給
されると共に、同図（Ｇ）に示すように、溶接電流Ｉｗ
は初期電流Ｉｓから移行電流Ｉb1へ変化する。同時に、
溶接トーチ４を溶接開始位置Ｓｐへ復帰移動させ、時刻
ｔ５１において溶接開始位置Ｓｐに復帰すると、同図
（Ｆ）に示すように、復帰信号Ｒｐが出力（Ｈｉｇｈレ
ベル）される。これに応じて、前述した動作同期出力制
御回路ＳＩＮＶは電圧設定信号Ｖｓに対応する定電圧特
性を形成するので、図示しない溶接電圧は上記の電圧設
定信号Ｖｓに相当する値となると共に、同図（Ｇ）に示
すように、上記の定常の送給速度Ｗｓに対応した大電流
値の定常の溶接電流Ｉｃが通電する。

【００６４】時刻ｔ５〜ｔ５１の復帰移動期間Ｔｂ中
は、定常の送給速度Ｗｓによる前進送給及びワイヤ先端
・被溶接物間距離Ｌｗを短くする方向への復帰移動の加
算によって、ワイヤ先端は定常の送給速度Ｗｓよりも速
い速度で被溶接物に近づく。このために、定常の溶接電
流Ｉｃよりも大きな値に予め定めた移行電流Ｉn2を通電
することによって、ワイヤ先端が被溶接物へ突っ込んで
接触し不良なアークスタートになることを防止すること
ができる。

【００６５】［実施例５］以下に説明する実施例５の発
明は、出願時の請求項５の発明に対応する。実施例５の
発明は、実施例２の発明における復帰移動がワイヤ先端
・被溶接物間距離Ｌｗを短くする方向への移動であると
きは、上記の復帰移動期間Ｔｂ中は溶接ワイヤの送給を
停止したままで復帰移動速度に対応して予め定めた移行
電流Ｉb2を通電し、溶接トーチが溶接開始位置Ｓｐに復
帰後は、溶接ワイヤの送給を開始すると共に定常の溶接
電流Ｉｃを通電するアークスタート制御方法である。以
下、実施例５の発明について、図面を参照して説明す
る。

【００６６】図１３は、実施例５のアークスタート制御
方法を実施するためのロボット制御装置ＲＣ及び溶接電
源装置ＰＳのブロック図である。同図において、前述し
た図１１と同一の回路ブロックには同一符号を付し、そ
れらの説明は省略する。以下、点線で囲んだ図１１とは
異なる回路ブロックである、動作同期送給制御回路ＳＦ
Ｃについて説明する。

【００６７】実施例５の動作同期送給制御回路ＳＦＣ
は、復帰信号Ｒｐが入力されると、定常の送給速度設定
信号Ｗｓに相当する送給速度で溶接ワイヤを前進送給す
る送給制御信号Ｆｃを出力する。

【００６８】図１４は、上述した実施例５のロボット制
御装置ＲＣ及び溶接電源装置ＰＳの各信号のタイミング
チャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間
変化を示し、同図（Ｂ）は出力開始信号Ｏｎの時間変化
を示し、同図（Ｃ）は送給制御信号Ｆｃの時間変化を示
し、同図（Ｄ）は短絡／アーク判別信号Ｓａの時間変化
を示し、同図（Ｅ）は後退距一致信号Ｌｐの時間変化を
示し、実施例２とは異なり同図（Ｆ）は復帰信号Ｒｐの
時間変化を示し、同図（Ｇ）は溶接電流Ｉｗの時間変化
を示し、同図（Ｈ）はワイヤ先端・被溶接物間距離Ｌｗ
の時間変化を示し、同図（Ｉ１）〜（Ｉ５）は各時刻に
おける溶接ワイヤ１の送給状態を示す。同図において、
時刻ｔ５以前の動作は前述した図９のときと同様である
ので、それらの期間の説明は省略する。以下、図９とは
異なる時刻ｔ５以降の期間について説明する。

【００６９】時刻ｔ５以降の期間 時刻ｔ５において、後退移動によってワイヤ先端・被溶
接物間距離Ｌｗが後退距離設定値Ｌｓに達すると、同図
（Ｅ）に示すように、後退距一致信号Ｌｐが出力（Ｈｉ
ｇｈレベル）される。これに応じて、同図（Ｇ）に示す
ように、溶接電流Ｉｗは初期電流Ｉｓから移行電流Ｉb2
へ変化する。同時に、溶接トーチ４を溶接開始位置Ｓｐ
へ復帰移動させ、時刻ｔ５１において溶接開始位置Ｓｐ
に復帰すると、同図（Ｆ）に示すように、復帰信号Ｒｐ
が出力（Ｈｉｇｈレベル）される。これに応じて、同図
（Ｃ）に示すように、送給制御信号Ｆｃは正の値の定常
の送給速度設定信号Ｗｓとなり、溶接ワイヤ１は被溶接
物２へ前進送給されると共に、前述したように動作同期
出力制御回路ＳＩＮＶは電圧設定信号Ｖｓに対応する定
電圧特性を形成するので、図示しない溶接電圧は電圧設
定信号Ｖｓに相当する値となり、同図（Ｇ）に示すよう
に、上記の定送給速度Ｗｓに対応した大電流値の定常の
溶接電流Ｉｃが通電する。

【００７０】時刻ｔ５〜ｔ５１の復帰移動期間Ｔｂ中
は、溶接ワイヤの送給は停止したままであるが、ワイヤ
先端・被溶接物間距離Ｌｗを短くする方向への復帰移動
によって、ワイヤ先端は被溶接物に近づく。このため
に、この復帰移動の速度に対応して予め定めた移行電流
Ｉb2を通電することによって、ワイヤ先端が被溶接物へ
突っ込んで接触し不良なアークスタートになることを防
止することができる。

【００７１】上述した実施例においては、溶接トーチの
移動手段として溶接ロボットのマニュピュレータを使用
する場合について説明した。しかし、略溶接ワイヤの送
給方向の上下方向及び溶接方向の左右方向に、溶接トー
チ又は被溶接物又はそれら両方を移動させることが可能
な自動台車、ＮＣ加工機に使用されるＸ−Ｙテーブル等
を使用して、本発明を実施することもできる。

【００７２】

【発明の効果】本発明のアークスタート制御方法では、
溶接トーチの後退移動開始時の第１の応答遅れ時間Ｔ11
及び溶接ワイヤの前進送給開始時の第２の応答遅れ時間
Ｔ21を短縮することができるので、応答遅れ時間中のア
ーク長増長による溶接不良及び応答遅れ時間による生産
性の低下を防止することができると共に、常に良好なア
ークスタートを行うことができる。さらに、実施例２及
び３の発明では、上記の効果に加えて、最初に溶接トー
チが溶接開始位置Ｓｐに到着したときのワイヤ先端・被
溶接物間距離Ｌｗが非常に短い場合又は接触している場
合でも、適正な後退距離設定値Ｌｓに達するまで後退移
動が継続されるので、後退距離が短いことによって生じ
る初期アークの不発生及び発生直後の消滅によるアーク
スタート不良を防止することができる。さらに、実施例
４及び５の発明では、上記の両効果に加えて、復帰移動
期間Ｔｂ中のワイヤ先端が被溶接物へ近づく速度に対応
し適正な移行電流Ｉｂを通電することによって、ワイヤ
先端の被溶接物への突っ込みによるアークスタート不良
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を例示するロボットアーク
溶接装置のタイミングチャート

【図２】従来技術のロボットアーク溶接装置の構成図

【図３】従来装置のブロック図

【図４】従来装置の各信号のタイミングチャート

【図５】従来技術の解決課題を示すタイミングチャート

【図６】実施例１のブロック図

【図７】実施例１の各信号のタイミングチャート

【図８】実施例２のブロック図

【図９】実施例２の各信号のタイミングチャート

【図１０】実施例３の各信号のタイミングチャート

【図１１】実施例４のブロック図

【図１２】実施例４の各信号のタイミングチャート

【図１３】実施例５のブロック図

【図１４】実施例５の各信号のタイミングチャート

【符号の説明】

１ 溶接ワイヤ ２ 被溶接物 ３ アーク ３ａ 初期アーク（発生状態） ３ｂ 定常のアーク（発生状態） ３ｃ 過大なアーク長のアーク ４ 溶接トーチ ４ａ コイルライナ ＤＴ 遅延回路 Ｄｔ 遅延信号 Ｆｃ 送給制御信号 Ｉｂ、Ｉb1、Ｉb2 移行電流 Ｉｆ インターフェース信号 ＩＦＰ 溶接電源インターフェース回路 ＩＦＲ ロボットインターフェース回路 ＩＮＶ 出力制御回路 Ｉｓ 初期電流（設定信号） Ｉｗ 溶接電流 Ｌｐ 後退距一致信号 Ｌｓ 後退距離設定値 Ｌｗ ワイヤ先端・被溶接物間距離 ＭＣ 動作制御回路 Ｍｃ 動作制御信号 Ｏｎ 出力開始信号 ＰＳ 溶接電源装置 ＲＣ ロボット制御装置 ＲＦＣ 正逆送給制御回路 ＲＭ マニュピュレータ Ｒｐ 復帰信号 ＳＡ 短絡／アーク判別回路 Ｓａ 短絡／アーク判別信号 ＳＦＣ 動作同期送給制御回路 ＳＩＦＰ 動作同期溶接電源インターフェース回路 ＳＩＦＲ 動作同期ロボットインターフェース回路 ＳＩＮＶ 動作同期出力制御回路 Ｓｐ 溶接開始位置 Ｓｔ 溶接開始信号 Ｔ１、Ｔ11 第１の応答遅れ時間 Ｔ２、Ｔ21 第２の応答遅れ時間 Ｔｂ 復帰移動期間 Ｔｄ 遅延時間 ＶＤ 電圧検出回路 Ｖｄ 電圧検出信号 Ｖｓ 電圧設定信号 Ｖｗ 溶接電圧 Ｗｉ 初期送給速度設定値 ＷＭ ワイヤ送給モータ Ｗｒ 後退送給速度設定値 Ｗｓ 定常の送給速度（設定信号）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接電源装置によって溶接電圧を印加し
   て溶接ワイヤと被溶接物との間にアークを発生させると
   共に、溶接ロボットのマニュピュレータに取り付けられ
   た溶接トーチを移動させて溶接する消耗電極式のロボッ
   トアーク溶接において、 溶接開始信号が入力されると前記溶接トーチを予め教示
   された溶接開始位置に移動させて、前記溶接開始位置に
   到達後は前記溶接トーチを略溶接ワイヤの送給方向に移
   動させてワイヤ先端を前記被溶接物に近づけていき、前
   記ワイヤ先端が前記被溶接物に接触したことを判別する
   と予め定めた小電流値の初期電流を前記溶接電源装置か
   ら通電すると共に前記溶接トーチを略溶接ワイヤの送給
   方向とは逆方向に移動させて前記ワイヤ先端を前記被溶
   接物から遠ざける後退移動を行い、前記後退移動によっ
   て前記ワイヤ先端と前記被溶接物とが離れると前記初期
   電流が通電する初期アークが発生して、前記初期アーク
   発生状態を維持したままで前記後退移動を継続し前記溶
   接トーチが前記溶接開始位置に復帰すると前記後退移動
   から予め教示された溶接方向への移動に切り換えて、同
   時に前記溶接ワイヤの送給を開始すると共に定常の溶接
   電流を通電することによって前記初期アーク発生状態か
   ら定常のアーク発生状態へと円滑に移行させるロボット
   アーク溶接のアークスタート制御方法。
2. 【請求項２】 溶接電源装置によって溶接電圧を印加し
   て溶接ワイヤと被溶接物との間にアークを発生させると
   共に、溶接ロボットのマニュピュレータに取り付けられ
   た溶接トーチを移動させて溶接する消耗電極式のロボッ
   トアーク溶接において、 溶接開始信号が入力されると前記溶接トーチを予め教示
   された溶接開始位置に移動させて、前記溶接開始位置に
   到達後は前記溶接トーチを略溶接ワイヤの送給方向に移
   動させてワイヤ先端を前記被溶接物に近づけていき、前
   記ワイヤ先端が前記被溶接物に接触したことを判別する
   と予め定めた小電流値の初期電流を前記溶接電源装置か
   ら通電すると共に前記溶接トーチを略溶接ワイヤの送給
   方向とは逆方向に移動させて前記ワイヤ先端を前記被溶
   接物から遠ざける後退移動を行い、前記後退移動によっ
   て前記ワイヤ先端と前記被溶接物とが離れると前記初期
   電流が通電する初期アークが発生して、前記初期アーク
   発生状態を維持したままで前記後退移動を継続しワイヤ
   先端・被溶接物間距離が予め定めた後退距離設定値に達
   すると前記後退移動から前記溶接開始位置への復帰移動
   に切り換えて、同時に前記溶接ワイヤの送給を開始する
   と共に定常の溶接電流を通電して、前記溶接開始位置に
   復帰後は前記溶接トーチを予め教示された溶接方向へと
   移動させることによって前記初期アーク発生状態から定
   常のアーク発生状態へと円滑に移行させるロボットアー
   ク溶接のアークスタート制御方法。
3. 【請求項３】 溶接ワイヤの送給開始及び定常の溶接電
   流の通電開始を、復帰移動によって溶接トーチが溶接開
   始位置に復帰した時点から行う請求項２のアークスター
   ト制御方法。
4. 【請求項４】 復帰移動がワイヤ先端・被溶接物間距離
   を短くする方向への移動であるときは、前記復帰移動期
   間中は定常の溶接電流よりも大きな電流値の移行電流を
   通電する請求項２のアークスタート制御方法。
5. 【請求項５】 復帰移動がワイヤ先端・被溶接物間距離
   を短くする方向への移動であるときは、前記復帰移動期
   間中は溶接ワイヤの送給を停止したままで前記復帰移動
   の速度に対応して予め定めた移行電流を通電し、溶接ト
   ーチが溶接開始位置に復帰後は前記溶接ワイヤの送給を
   開始すると共に定常の溶接電流を通電する請求項２のア
   ークスタート制御方法。