JP2009119494A - 溶接装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】生産性向上のため溶接の高速度化や母材の薄板化の傾向が高まっている。この場合、溶接始端部は定常溶接期間と同条件では入熱不足となり溶け込み不足が発生しまう。また、溶接終端部のビード幅及びビード高さを確保しクレータの発生を軽減して溶接品質を確保するためには溶接条件の設定が困難である。
【解決手段】溶接トーチと、溶接トーチを移動させるアクチュエータと、ワイヤと母材との間に電力を供給する溶接電源部と、定常溶接電流と初期溶接電流もしくはクレータ溶接電流とを対応付けた溶接条件を複数記憶する溶接条件記憶部と、定常溶接電流を入力するための定常溶接入力部と、定常溶接条件入力部により入力された定常溶接電流値に基づいて溶接条件入力部に記憶された溶接条件の中から1つの溶接条件を選択して溶接電源部を制御する制御部を備え、制御部が選択した溶接条件で溶接を行う。
【選択図】図2

Description

本発明は、消耗電極である溶接ワイヤを送給しながらアーク溶接を行う溶接装置に関するものである。
従来のアーク溶接において、溶接の初期期間では、被溶接部に供給する溶接電圧や溶接ワイヤ送給速度を定常溶接時の設定レベルと同じ設定レベルで行っている。そして、溶接のエンド期間では、クレータ発生を抑制するクレータ処理を目的として、クレータ処理期間内に被溶接部に供給する溶接電圧を定常時の設定レベルからクレータ処理設定レベルまで減少させると共に、溶接ワイヤの送給速度を前記溶接電圧の変化に応じて減少させるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開平1−107968号公報
上記従来のアーク溶接では、図5に示すように、溶接始端部103では溶接電圧と溶接ワイヤ送給信号が定常溶接期間TNと同条件となっているので、被溶接物102を溶接する場合、溶接始端部103の付近では入熱不足となり溶け込み不足が発生してしまうことがある。そして、ビード幅が狭く、ビード高さが高く、溶け込みが浅く、ビードのなじみがないビード外観になってしまうことがある。
また、従来のアーク溶接において、溶接終端部におけるクレータ101の発生を軽減することは、溶接電圧Vとワイヤ送給信号WFを制御することにより可能である。しかし、定常溶接期間TNの溶接電圧V1とワイヤ送給信号WF1から、溶接エンド期間TEの溶接終了位置にかけて溶接電圧V3とワイヤ送給速度WF3になるように調整するだけでは、クレータ状態を安定して形成することができない場合がある。その例としては、溶接エンド期間TEにおいて定常溶接期間TNと同じ溶接速度(溶接トーチを溶接方向に移動させる速度)で溶接ワイヤを溶接方向に移動させる場合であり、溶接速度が変わっていないにも係わらず溶接ワイヤの送給する速度をワイヤ送給信号WF1からワイヤ送給速度WF3に減速すると、実質的に溶接ワイヤの供給量が減少し、故にビード幅が細くなり、クレータ状態を安定して形成することができない。
従って、従来のアーク溶接では、溶接始端部から溶接終端部に至る全溶接長において溶接品質を確保できないおそれがある。
上記課題を解決するために、本発明の溶接装置は、溶接トーチと、消耗電極と溶接対象物との間に電力を供給する溶接電源部と、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度と少なくとも初期溶接電流とを対応付けた溶接条件を複数記憶する溶接条件記憶部と、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度を入力するための定常溶接条件入力部と、前記定常溶接条件入力部により入力された定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に基づいて前記溶接条件記憶部に記憶された複数の溶接条件の中から1つの溶接条件を選択して前記溶接電源部を制御する制御部を設けたものである。
また、本発明の溶接装置は上記に加えて、溶接条件記憶部に記憶する溶接条件は、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に対応付けられた、初期溶接電流から定常溶接電流に移行するまでの時間および/または前記初期溶接電流から前記定常溶接電流に移行するまでの単位時間当たりの電流増減量をさらに含むものである。
また、本発明の溶接装置は上記に加えて、溶接トーチを移動させるアクチュエータをさらに備え、溶接条件記憶部に記憶する溶接条件は、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に対応付けられた、初期溶接電流から定常溶接電流に移行するまでの溶接トーチの移動速度の単位時間当たりの変化量をさらに含み、制御部は、選択した溶接条件によりアクチュエータを制御して溶接を行うものである。
また、本発明の溶接装置は、溶接トーチと、消耗電極と溶接対象物との間に電力を供給する溶接電源部と、定常溶接電流と少なくともクレータ処理を行うクレータ溶接電流とを対応付けた溶接条件を複数記憶する溶接条件記憶部と、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度を入力するための定常溶接条件入力部と、前記定常溶接条件入力部により入力された定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に基づいて前記溶接条件記憶部に記憶された複数の溶接条件の中から1つの溶接条件を選択して前記溶接電源部を制御する制御部を設けたものである。
また、本発明の溶接装置は上記に加えて、溶接条件記憶部に記憶する溶接条件は、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に対応付けられた、定常溶接電流からクレータ溶接電流に移行するまでの時間および/または前記定常溶接電流から前記クレータ溶接電流に移行するまでの単位時間当たりの電流増減量をさらに含むものである。
また、本発明の溶接装置は上記に加えて、溶接トーチを移動させるアクチュエータをさらに備え、溶接条件記憶部に記憶する溶接条件は、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に対応付けられた、前記定常溶接電流からクレータ溶接電流に移行するまでの溶接トーチの移動速度の単位時間当たりの変化量をさらに含み、制御部は、選択した溶接条件によりアクチュエータを制御して溶接を行うものである。
また、本発明の溶接装置は、溶接トーチと、消耗電極と溶接対象物との間に電力を供給する溶接電源部と、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度と少なくとも初期溶接電流およびクレータ処理を行うクレータ溶接電流とを対応付けた溶接条件を複数記憶する溶接条件記憶部と、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度を入力するための定常溶接条件入力部と、前記定常溶接条件入力部により入力された定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に基づいて前記溶接条件記憶部に記憶された複数の溶接条件の中から1つの溶接条件を選択して前記溶接電源部を制御する制御部を設けたものである。
また、本発明の溶接装置は上記に加えて、溶接条件記憶部に記憶する溶接条件は、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に対応付けられた、初期溶接電流から定常溶接電流に移行するまでの時間および/または前記初期溶接電流から前記定常溶接電流に移行するまでの単位時間当たりの電流増減量と、前記定常溶接電流に対応付けられた前記定常溶接電流からクレータ溶接電流に移行するまでの時間および/または前記定常溶接電流から前記クレータ溶接電流に移行するまでの単位時間当たりの電流増減量をさらに含むものである。
また、本発明の溶接装置は上記に加えて、溶接トーチを移動させるアクチュエータをさらに備え、溶接条件記憶部に記憶する溶接条件は、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に対応付けられた、初期溶接電流から定常溶接電流に移行するまでの溶接トーチの移動速度変化情報と、前記定常溶接電流に対応付けられた前記定常溶接電流からクレータ溶接電流に移行するまでの溶接トーチの移動速度の単位時間当たりの変化量をさらに含み、制御部は、選択した溶接条件によりアクチュエータを制御して溶接を行うものである。
以上のように、本発明の溶接装置によれば、溶接初期期間および/または溶接エンド期間において、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に基づいて、溶接電流や溶接速度といった溶接条件を決定して制御を行うことにより、溶接始端部および/または溶接終端部において均質な溶接品質を実現することができる。
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態について、図1と図2を用いて説明する。
図1は、本実施の形態におけるアーク溶接装置の概略構成を示している。また、図2は本実施の形態における溶接条件等の時間変化を示しており、図2(a)は溶接状態(側断面図)、図2(b)は溶接電圧、図2(c)は溶接電流、図2(d)はワイヤ送給速度、図2(e)は溶接速度(溶接トーチの移動速度)を示している。
図1は溶接装置の一例である本実施の形態におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図である。アーク溶接装置は主に、溶接ワイヤ14と被溶接物17との間に電力を供給する溶接電源部20と、溶接トーチ15を移動させるロボット22とから構成される。
溶接電源部20において、入力電源1からの電力は1次整流部2で整流され、スイッチング素子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、溶接ワイヤ14と被溶接物17との間に印加される。溶接電源20の出力の一方は溶接トーチ15を介して溶接ワイヤ14に印加され、出力のもう一方は被溶接物17に印加され、溶接ワイヤ14と被溶接物17との間でアーク16が発生する。
また、溶接電源部20は、スイッチング素子3を制御する出力制御部7と、出力制御部7に対して溶接出力を制御する制御信号を出力する制御部8と、ワイヤ送給装置13を制御するためのワイヤ送給速度制御部11と、溶接条件を記憶するための溶接条件記憶部9とを備えている。なお、溶接条件記憶部9には、定常溶接電流と、この定常溶接電流に対応付けられた第1の初期期間T2における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度、この定常溶接電流に対応付けられた第2の初期期間T3における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度、定常溶接期間T1における定常溶接電圧と定常ワイヤ送給速度と定常溶接速度とを含む溶接条件の組が複数記憶されている。また、前記溶接条件には、第1の初期期間T2の時間と第2の初期期間T3の時間も含まれている。なお、第2の初期期間T3における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度は、第2の初期期間T3の終了時点での到達目標値である。溶接条件の一例を表1に示す。
また、溶接条件を入力するための溶接条件入力部21は、入力された情報をロボット制御部10を介して制御部8に送るものである。この溶接条件入力部21の例としては、例えば、ロボットの動作を教示するための教示装置等が挙げられる。なお、この溶接条件入力部21を溶接電源部20に設け、ロボット制御部10を介さずに溶接条件入力部21から制御部8に情報を送るようにしても良い。
図1において、作業者等によって溶接条件入力部21により定常溶接電流の値が入力されると、制御部8は、この入力された定常溶接電流に基づいて溶接条件記憶部9に記憶されている複数の溶接条件中から第1の初期期間T2における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度、第2の初期期間T3における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度、定常溶接期間T1における定常溶接電圧と定常ワイヤ送給速度と定常溶接速度を抽出し、これらの情報を出力制御部7とロボット制御部10とワイヤ送給制御部11に送信する。
また、ロボット22は主に、アクチュエータ12とロボット制御部10とから構成されている。そして、アクチュエータ12には、溶接ワイヤ14を被溶接物17に対して送給するためのワイヤ送給装置13や溶接トーチ15が取り付けられている。そして、ロボット制御部10は、制御部8からの情報に基づいてアクチュエータ12を制御することで、溶接速度、すなわち、溶接ワイヤ14の被溶接物17の溶接方向に対する移動速度を制御する。なお、アクチュエータ12の例としては、例えば、産業用ロボットとして使用される垂直多関節型のマニピュレータ等が挙げられる。
また、ワイヤ送給制御部11は、制御部8からの情報に基づいてワイヤ送給装置13を制御することで溶接ワイヤ14の送給速度を制御する。
なお、アーク溶接装置を構成する各構成部は、必要に応じ、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2を用いて、定常溶接期間T1の前の溶接初期期間である第1の初期期間T2および第2の初期期間T3における、溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度の制御の例について説明する。
ここで、溶接が開始されると、制御部8は、上記で抽出した溶接電流と溶接電圧Vとワイヤ送給速度と溶接速度を、出力制御部7とロボット制御部10とワイヤ送給制御部11に出力して制御を行う。制御部8は、溶接電流と溶接電圧の情報を出力制御部7に出力することで溶接電流と溶接電圧を制御し、ワイヤ送給速度の情報をワイヤ送給制御部11に出力することでワイヤ送給装置13によりワイヤ送給速度を制御し、溶接速度の情報をロボット制御部10に出力することで溶接トーチ15が溶接線に沿って移動する速度である溶接速度を制御する。
図2において、溶接開始位置P0で溶接が開始されると、第1の初期期間T2の間は、定常溶接電流I1に対応付けられた初期の溶接電圧V2と初期の溶接電流I2と初期のワイヤ送給速度WF2と初期の溶接速度WS2になるように制御される。
第2の初期期間T3では、溶接電圧は、初期の溶接電圧V2から定常溶接電圧V1になるように一定の割合で徐々に低減するように制御される。また、溶接電流も、初期の溶接電流I2から定常溶接電流I1になるように一定の割合で徐々に低減するように制御される。また、ワイヤ送給速度も、初期のワイヤ送給速度WF2から定常溶接ワイヤ送給信号WF1になるように一定の割合で徐々に低減するように制御される。また、溶接速度は、初期の溶接速度WS2から定常溶接速度WS1になるように一定の割合で徐々に増加するよう制御される。なお、このように溶接速度を徐々に増加させることで、急激に増加させる場合に比べて溶接状態が安定し、ビード外観をよくすることができる。
なお、上記のように、第2の初期期間T3の間で初期の条件から定常溶接期間の条件に変化するように制御してもよいし、各条件の変化の傾き(単位時間当たりの増減量,変化量)も溶接条件記憶部9に記憶しておき、第2の初期期間T3の時間ではなく、前記各条件の変化の傾き(単位時間当たりの増減量,変化量)に基づいて各条件を初期の条件から定常時の条件に変化するように制御してもよい。また、溶接速度についても、変化の傾き(単位時間当たりの増減量,変化量)も溶接条件記憶部9に記憶しておき、第2の初期期間T3の時間ではなく、溶接速度の変化の傾き(単位時間当たりの増減量,変化量)に基づいて初期の条件から定常時の条件に変化するように制御してもよい。
溶接初期期間である第1の初期期間T2と第2の初期期間T3において、上記のように定常溶接電流I1により対応付けされた、溶接電圧や溶接電流やワイヤ送給速度や溶接速度となるように制御することで、母材である被溶接物17に急峻に熱を入れることができ、母材が加熱され、母材の溶融が進行され、十分溶け込みを得ることができる。
以上のように、本実施の形態によれば、定常溶接電流I1と溶接初期期間における溶接電流と溶接電圧とワイヤ送給速度と溶接速度とを対応付けて溶接条件記憶部9に記憶しておき、溶接作業者が溶接条件入力部21により定常溶接電流を入力するとその定常溶接電流に対応した溶接電流と溶接電圧とワイヤ送給速度と溶接速度を抽出し、これら抽出した溶接条件により溶接を行うことができる。従って、溶接作業者が自ら種々の溶接条件等について試行錯誤を繰り返しながら溶接条件を探るといったことなしに、定常溶接電流を設定するだけで、ビード幅が広く、ビード高さが低く、溶け込みが深く、ビードのなじみが出るビード形成状態を確保することができる。
また、上記では、溶接条件入力部21により定常溶接電流I1を設定することで溶接条件を抽出する例を示したが、定常溶接電流I1のかわりにワイヤ送給速度WF1を溶接条件入力部21により設定することで、第1の初期期間T2や第2の初期期間T3と定常溶接期間T1における溶接条件を抽出するようにしても良い。
また、上記した定常溶接電流に対応付けられた複数の溶接条件の組は、被溶接物17の状態や溶接法等に基づき実験等により予め求めておくものである。
また、本実施の形態では、初期期間における溶接電流、溶接電圧、ワイヤ送給速度が定常時よりも高く、初期期間における溶接速度が定常時よりも低い場合の例を示したが、被溶接物17の材質や厚さ等の状態によっては、初期期間における溶接電流、溶接電圧、ワイヤ送給速度が定常時より低く、初期期間における溶接速度が定常時よりも高くなるように制御してもよい。例えば、アルミ等の熱伝達率が高い材質を溶接する場合には前者のように制御することが好ましく、鉄等のアルミ等に比べて熱伝達率が低い材質を溶接する場合は後者のように制御されことが好ましい。
(実施の形態2)
本実施の形態について図3を用いて説明する。本実施の形態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。実施の形態1と異なるのは、定常溶接電流に基づいて溶接エンド期間の溶接条件を決定して溶接を行うようにした点である。
本実施の形態において、アーク溶接装置の溶接条件記憶部9には、定常溶接電流に対応付けられた定常溶接期間における溶接電圧とワイヤ送給速度と溶接速度と、この定常溶接電流に対応付けられた溶接エンド期間T4における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度とを含む溶接条件の組が複数記憶されている。また、前記溶接条件には、溶接エンド期間T4の時間も含まれている。溶接条件の一例を表2に示す。
そして、作業者等によって溶接条件入力部21により定常溶接電流の値が入力されると、制御部8は、この入力された定常溶接電流に基づいて溶接条件記憶部9に記憶されている複数の溶接条件中から定常溶接期間T1における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度、溶接エンド期間T4における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度を抽出し、これらの情報を出力制御部7とロボット制御部10とワイヤ送給制御部11に送る。
ここで、溶接が開始されると、制御部8は、上記で抽出した溶接電流と溶接電圧Vとワイヤ送給速度と溶接速度を、出力制御部7とロボット制御部10とワイヤ送給制御部11に出力して制御を行う。制御部8は、溶接電流と溶接電圧の情報を出力制御部7に出力することで溶接電流と溶接電圧を制御し、ワイヤ送給速度の情報をワイヤ送給制御部11に出力することでワイヤ送給装置13によりワイヤ送給速度を制御し、溶接速度の情報をロボット制御部10に出力することで溶接トーチ15が溶接線に沿って移動する速度である溶接速度を制御する。
図3を用いて、溶接エンド期間T4における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度の制御の例について説明する。
図3において、溶接開始位置P0で溶接が開始されると、定常溶接期間T1では、溶接電流は定常溶接電流I1になるように制御される。また、定常溶接期間T1では、溶接電圧は定常溶接電圧V1になるように制御される。また、定常溶接期間T1では、溶接ワイヤ速度は定常溶接ワイヤ送給速度WF1になるように制御される。また、定常溶接期間T1では、溶接速度は定常溶接速度WS1になるように制御される。
溶接エンド期間T4では、クレータ状態を安定して形成するためのクレータ処理を行う。その溶接電圧は、定常溶接電圧V1からクレータ電圧V3になるように一定の割合で徐々に低減するように制御される。また、溶接電流も、定常溶接電流I1からクレータ電流I3になるように一定の割合で徐々に低減するように制御される。また、ワイヤ送給速度も、定常溶接ワイヤ送給速度WF1からクレータ処理のワイヤ送給速度WF3になるように一定の割合で徐々に低減するように制御される。また、溶接速度は、定常溶接速度WS1からクレータ処理の溶接速度WS3になるように一定の割合で徐々に低減するよう制御される。また、溶接速度については、変化の傾き(単位時間当たりの増減量,変化量)も溶接条件記憶部9に記憶しておき、溶接エンド期間T4の時間ではなく、溶接速度の変化の傾き(単位時間当たりの増減量,変化量)に基づいて定常溶接期間T1における条件から溶接エンド期間T4における値に変化するように制御してもよい。そして、このような制御を行うことにより、母材である被溶接物17への入熱を徐々に低減させ、定常溶接期間T1と同等のビード幅を維持しながら溶け込みを浅くし、クレータ中央部の掘れ込みを抑制することができる。
以上のように、本実施の形態によれば、定常溶接電流I1と溶接エンド期間T4における溶接電流と溶接電圧とワイヤ送給速度と溶接速度とを対応付けて溶接条件記憶部9に記憶しておき、溶接作業者が溶接条件入力部21により定常溶接電流を入力するとその定常溶接電流に対応した定常溶接期間T1と溶接エンド期間T4における溶接電流と溶接電圧とワイヤ送給速度と溶接速度を抽出し、これら抽出した溶接条件により溶接を行うことができる。従って、溶接作業者が自ら種々の溶接条件等について試行錯誤を繰り返しながら溶接条件を探るといったことなしに、定常溶接電流を設定するだけで、溶接終了部において被溶接物17に対して過度な入熱を抑えることができ、ビード幅を広く維持したまま、クレータ中央部の掘れ込みを抑制することができる。
また、上記では、溶接条件入力部21により定常溶接電流I1を設定することで溶接条件を抽出する例を示したが、定常溶接電流I1のかわりにワイヤ送給速度WF1を溶接条件入力部21により設定することで、定常溶接期間T1と溶接エンド期間T4における溶接条件を抽出するようにしても良い。
また、上記した定常溶接電流に対応付けられた複数の溶接条件の組は、被溶接物17の状態や溶接法等に基づき実験等により予め求めておくものである。
(実施の形態3)
本実施の形態について図4を用いて説明する。本実施の形態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。実施の形態1や実施の形態2と異なるのは、定常溶接電流に基づいて溶接初期期間と溶接エンド期間の両方の期間における溶接条件を決定して溶接を行うようにした点である。
本実施の形態において、アーク溶接装置の溶接条件記憶部9には、定常溶接電流に対応付けられた定常溶接期間における溶接電圧とワイヤ送給速度と溶接速度と、この定常溶接電流に対応付けられた溶接初期期間である第1の初期期間T2と第2の初期期間T3における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度と、この定常溶接電流に対応付けられた溶接エンド期間T4における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度とを含む溶接条件の組が複数記憶されている。また、前記溶接条件には、第1の初期期間T2の時間と、第2の初期期間T3の時間と、溶接エンド期間T4の時間も含まれている。
そして、作業者等によって溶接条件入力部21により定常溶接電流の値が入力されると、制御部8は、この入力された定常溶接電流に基づいて溶接条件記憶部9に記憶されている複数の溶接条件中から定常溶接期間T1における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度、第1の初期期間T2における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度、第2の初期期間T3における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度、溶接エンド期間T4における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度を抽出し、これらの情報を出力制御部7とロボット制御部10とワイヤ送給制御部11に送信する。
ここで、溶接が開始されると、制御部8は、上記で抽出した溶接電流と溶接電圧Vとワイヤ送給速度と溶接速度を、出力制御部7とロボット制御部10とワイヤ送給制御部11に出力して制御を行う。制御部8は、溶接電流と溶接電圧の情報を出力制御部7に出力することで溶接電流と溶接電圧を制御し、ワイヤ送給速度の情報をワイヤ送給制御部11に出力することでワイヤ送給装置13によりワイヤ送給速度を制御し、溶接速度の情報をロボット制御部10に出力することで溶接トーチ15が溶接線に沿って移動する速度である溶接速度を制御する。
図4を用いて、第1の初期期間T2と、第2の初期期間T3と、溶接エンド期間T4における溶接電圧と溶接電流とワイヤ送給速度と溶接速度の制御の例について説明する。
図4において、溶接開始位置P0で溶接が開始されると、第1の初期期間T2の間は、定常溶接電流I1により対応付けられた初期の溶接電圧V2と初期の溶接電流I2と初期のワイヤ送給速度WF2と初期の溶接速度WS2になるように制御される。
第2の初期期間T3では、溶接電圧は、初期の溶接電圧V2から定常溶接電圧V1になるように一定の割合で徐々に低減するように制御される。また、溶接電流も、初期の溶接電流I2から定常溶接電流I1になるように一定の割合で徐々に低減するように制御される。また、ワイヤ送給速度も、初期のワイヤ送給速度WF2から定常溶接ワイヤ送給信号WF1になるように一定の割合で徐々に低減するように制御される。また、溶接速度は、初期の溶接速度WS2から定常溶接速度WS1になるように一定の割合で徐々に増加するよう制御される。
定常溶接期間T1では、溶接電流は定常溶接電流I1になるように制御される。また、定常溶接期間T1では、溶接電圧は定常溶接電圧V1になるように制御される。また、定常溶接期間T1では、溶接ワイヤ送給速度は定常溶接ワイヤ送給速度WF1になるように制御される。また、定常溶接期間T1では、溶接速度は定常溶接速度WS1になるように制御される。
溶接エンド期間T4では、溶接電圧は、定常溶接電圧V1からクレータ電圧V3になるように一定の割合で徐々に低減するように制御される。また、溶接電流も、定常溶接電流I1からクレータ電流I3になるように一定の割合で徐々に低減するように制御される。また、ワイヤ送給速度も、定常溶接ワイヤ送給信号WF1からクレータ処理のワイヤ送給速度WF3になるように一定の割合で徐々に低減するように制御される。また、溶接速度は、定常溶接速度WS1からクレータ処理の溶接速度WS3になるように一定の割合で徐々に低減するよう制御される。
以上のように、本実施の形態によれば、定常溶接電流I1と第1の初期期間T2および第2の初期期間T3および溶接エンド期間T4における溶接電流と溶接電圧とワイヤ送給速度と溶接速度とを対応付けて溶接条件記憶部9に記憶しておき、溶接作業者が溶接条件入力部21により定常溶接電流を入力するとその定常溶接電流に対応した定常溶接期間T1と第1の初期期間T2と第2の初期期間T3と溶接エンド期間T4における溶接電流と溶接電圧とワイヤ送給速度と溶接速度を抽出し、これら抽出した溶接条件により溶接を行うことができる。従って、溶接作業者が自ら種々の溶接条件等について試行錯誤を繰り返しながら溶接条件を探るといったことなしに、定常溶接電流を設定するだけで、溶接始端部から溶接終端部に至る全溶接長において均質な溶接品質を容易に実現することができる。
また、上記では、溶接条件入力部21により定常溶接電流I1を設定することで溶接条件を抽出する例を示したが、定常溶接電流I1のかわりにワイヤ送給速度WF1を溶接条件入力部21により設定することで、第1の初期期間T2や第2の初期期間T3と定常溶接期間T1と溶接エンド期間T4における溶接条件を抽出するようにしても良い。
また、上記した定常溶接電流に対応付けられた複数の溶接条件の組は、被溶接物17の状態や溶接法等に基づき実験等により予め求めておくものである。
本発明の溶接装置は、溶接長全般に亘って均質な溶接品質を実現でき、消耗電極である溶接ワイヤを用いて溶接を行う溶接装置として産業上有用である。
実施の形態1から3におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図 (a)実施の形態1における溶接状態(側断面)を示す図、(b)実施の形態1における溶接位置に関する溶接電圧の変化を示す図、(c)実施の形態1における溶接位置に関する溶接電流の変化を示す図、(d)実施の形態1における溶接位置に関するワイヤ送給速度の変化を示す図、(e)実施の形態1における溶接位置に関する溶接速度の変化を示す図 (a)実施の形態2における溶接状態(側断面)を示す図、(b)実施の形態2における溶接位置に関する溶接電圧の変化を示す図、(c)実施の形態2における溶接位置に関する溶接電流の変化を示す図、(d)実施の形態2における溶接位置に関するワイヤ送給速度の変化を示す図、(e)実施の形態2における溶接位置に関する溶接速度の変化を示す図 (a)実施の形態3における溶接状態(側断面)を示す図、(b)実施の形態3における溶接位置に関する溶接電圧の変化を示す図、(c)実施の形態3における溶接位置に関する溶接電流の変化を示す図、(d)実施の形態3における溶接位置に関するワイヤ送給速度の変化を示す図、(e)実施の形態3における溶接位置に関する溶接速度の変化を示す図 (a)従来のアーク溶接における溶接状態(側断面)を示す図、(b)従来のアーク溶接における溶接位置に関する溶接電圧の変化を示す図、(c)従来のアーク溶接における溶接位置に関する溶接電流の変化を示す図、(d)従来のアーク溶接における溶接位置に関するワイヤ送給信号の変化を示す図、(e)従来例における溶接位置に関する溶接速度の変化を示す図
符号の説明
TN 定常溶接期間
TE 溶接エンド期間
T1 定常溶接期間
T2 第1の初期期間
T3 第2の初期期間
T4 溶接エンド期間
I1 定常溶接電流(定常溶接期間)
I2 初期の溶接電流(初期期間)
I3 クレータ電流(溶接エンド期間)
V1 定常溶接電圧(定常溶接期間)
V2 初期の溶接電圧(初期期間)
V3 クレータ電圧(溶接エンド期間)
WF1 定常溶接ワイヤ送給信号(定常溶接期間)
WF2 初期のワイヤ送給速度(初期期間)
WF3 ワイヤ送給速度(溶接エンド期間)
WS1 定常溶接速度(定常溶接期間)
WS2 初期の溶接速度(初期期間)
WS3 溶接速度(溶接エンド期間)
P0 溶接開始位置
P1 溶接終了位置
P2、P3,P4 溶接位置
1 入力電源
2 1次整流部
3 スイッチング素子
4 トランス
5 2次整流部
6 DCL(インダクタンス,コイル)
7 出力制御部
8 制御部
9 溶接条件記憶部
10 ロボット制御部
11 ワイヤ送給制御部
12 アクチュエータ
13 ワイヤ送給装置
14 溶接ワイヤ(消耗電極)
15 溶接トーチ
16 アーク
17 被溶接物
20 溶接電源部(溶接機)
21 溶接条件入力部
22 ロボット
101 クレータ(溶接終端部)
102 被溶接物(母材)
103 溶接始端部

Claims (9)

  1. 溶接トーチと、
    消耗電極と溶接対象物との間に電力を供給する溶接電源部と、
    定常溶接電流または定常消耗電極送給速度と少なくとも初期溶接電流とを対応付けた溶接条件を複数記憶する溶接条件記憶部と、
    定常溶接電流または定常消耗電極送給速度を入力するための定常溶接条件入力部と、
    前記定常溶接条件入力部により入力された定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に基づいて前記溶接条件記憶部に記憶された複数の溶接条件の中から1つの溶接条件を選択して前記溶接電源部を制御する制御部を設けた溶接装置。
  2. 溶接条件記憶部に記憶する溶接条件は、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に対応付けられた、初期溶接電流から定常溶接電流に移行するまでの時間および/または前記初期溶接電流から前記定常溶接電流に移行するまでの単位時間当たりの電流増減量をさらに含む請求項1記載の溶接装置。
  3. 溶接トーチを移動させるアクチュエータをさらに備え、
    溶接条件記憶部に記憶する溶接条件は、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に対応付けられた、初期溶接電流から定常溶接電流に移行するまでの溶接トーチの移動速度の単位時間当たりの変化量をさらに含み、
    制御部は、選択した溶接条件によりアクチュエータを制御して溶接を行う請求項1または2記載の溶接装置。
  4. 溶接トーチと、
    消耗電極と溶接対象物との間に電力を供給する溶接電源部と、
    定常溶接電流と少なくともクレータ処理を行うクレータ溶接電流とを対応付けた溶接条件を複数記憶する溶接条件記憶部と、
    定常溶接電流または定常消耗電極送給速度を入力するための定常溶接条件入力部と、
    前記定常溶接条件入力部により入力された定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に基づいて前記溶接条件記憶部に記憶された複数の溶接条件の中から1つの溶接条件を選択して前記溶接電源部を制御する制御部を設けた溶接装置。
  5. 溶接条件記憶部に記憶する溶接条件は、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に対応付けられた、定常溶接電流からクレータ溶接電流に移行するまでの時間および/または前記定常溶接電流から前記クレータ溶接電流に移行するまでの単位時間当たりの電流増減量をさらに含む請求項4記載の溶接装置。
  6. 溶接トーチを移動させるアクチュエータをさらに備え、
    溶接条件記憶部に記憶する溶接条件は、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に対応付けられた、前記定常溶接電流からクレータ溶接電流に移行するまでの溶接トーチの移動速度の単位時間当たりの変化量をさらに含み、
    制御部は、選択した溶接条件によりアクチュエータを制御して溶接を行う請求項4または5記載の溶接装置。
  7. 溶接トーチと、
    消耗電極と溶接対象物との間に電力を供給する溶接電源部と、
    定常溶接電流または定常消耗電極送給速度と少なくとも初期溶接電流およびクレータ処理を行うクレータ溶接電流とを対応付けた溶接条件を複数記憶する溶接条件記憶部と、
    定常溶接電流または定常消耗電極送給速度を入力するための定常溶接条件入力部と、
    前記定常溶接条件入力部により入力された定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に基づいて前記溶接条件記憶部に記憶された複数の溶接条件の中から1つの溶接条件を選択して前記溶接電源部を制御する制御部を設けた溶接装置。
  8. 溶接条件記憶部に記憶する溶接条件は、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に対応付けられた、初期溶接電流から定常溶接電流に移行するまでの時間および/または前記初期溶接電流から前記定常溶接電流に移行するまでの単位時間当たりの電流増減量と、前記定常溶接電流に対応付けられた前記定常溶接電流からクレータ溶接電流に移行するまでの時間および/または前記定常溶接電流から前記クレータ溶接電流に移行するまでの単位時間当たりの電流増減量をさらに含む請求項7記載の溶接装置。
  9. 溶接トーチを移動させるアクチュエータをさらに備え、
    溶接条件記憶部に記憶する溶接条件は、定常溶接電流または定常消耗電極送給速度に対応付けられた、初期溶接電流から定常溶接電流に移行するまでの溶接トーチの移動速度変化情報と、前記定常溶接電流に対応付けられた前記定常溶接電流からクレータ溶接電流に移行するまでの溶接トーチの移動速度の単位時間当たりの変化量をさらに含み、
    制御部は、選択した溶接条件によりアクチュエータを制御して溶接を行う請求項7または8記載の溶接装置。
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