JP2009119494A

JP2009119494A - 溶接装置

Info

Publication number: JP2009119494A
Application number: JP2007296531A
Authority: JP
Inventors: Akira Nakagawa; 晶中川; Atsuhiro Kawamoto; 篤寛川本; Junji Fujiwara; 潤司藤原
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2009-06-04
Anticipated expiration: 2027-11-15
Also published as: JP5145888B2

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。

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。

（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。

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。

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
２１次整流部
３スイッチング素子
４トランス
５２次整流部
６ＤＣＬ（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

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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。