JP2973711B2

JP2973711B2 - 自動アーク溶接方法

Info

Publication number: JP2973711B2
Application number: JP4165037A
Authority: JP
Inventors: 伸二小山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-06-23
Filing date: 1992-06-23
Publication date: 1999-11-08
Anticipated expiration: 2014-11-08
Also published as: JPH06641A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動アーク溶接方法に係
り、特にアーク発生確認信号に基づいて、放電状態を推
定しながらアーク溶接を行う自動アーク溶接方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ロボット等を用いてアーク溶
接を自動で行う方法が知られている。このような自動ア
ーク溶接方法では、アーク放電の開始・停止と、溶接ト
ーチ等の移動・停止とを互いに同期させて行う必要があ
る。

【０００３】ここで、溶接トーチ等の移動・停止及びア
ーク放電の停止についてはそれらを制御する制御信号と
ほぼ同期しているため問題はない。しかし、アーク放電
の開始については、制御系から放電開始の指令があって
から、放電系において実際に放電が形成されるまでに若
干の時間を必要とし、ワークの状態等により放電がされ
ない場合がある。このため、アーク放電の開始について
は、その制御信号を直接溶接トーチ等を制御するための
同期信号として使うことができない。

【０００４】このため、一般にアーク放電の開始につい
ては、実際になされたアーク放電の検知信号であるアー
ク発生確認信号（ＷＣＲ信号）を、溶接トーチ等との同
期信号として使用している。

【０００５】図８は、一般的な自動アーク溶接方法にお
ける放電系及び制御系が送受する信号のタイムチャート
を示す。以下同図沿って、従来の自動アーク溶接方法に
ついて詳しく説明する。

【０００６】同図（Ａ）は制御系から放電系に向けて送
信されるアーク放電指令信号を示す。この信号はアーク
放電の開始・終了を指令する信号で、ハイレベルが放
電、ローレベルが放電停止の指令である。従って、同図
中、時刻ｔ₁において信号がローレベルからハイレベル
に切り替わると、放電系はこれを受けてアーク放電を開
始しようとし、時刻ｔ₄においてローレベルになると放
電を停止する。

【０００７】同図（Ｂ）は、アーク放電が開始されたこ
とを放電系から制御系に知らせるためのＷＣＲ信号を示
す。

【０００８】放電系は、時刻ｔ₁にアーク放電開始の指
令をうけると、アーク放電を開始するため、溶接トーチ
から溶接棒に相当するワイヤを送り出し、所定の電位差
が与えられているワークと短絡させる。

【０００９】その後ワイヤとワークが離間すると、この
ワイヤとワークの間にアーク放電が生じ、その熱のため
溶接が行われる。このとき、アーク放電の熱のためにワ
イヤは溶融してワークに溶着するため、これを補給する
ため溶接トーチから順次ワイヤが送りだされる。

【００１０】上記したように、溶接開始時においては、
アーク放電が開始されたことを検知する必要がある。こ
のため、放電系は、ワイヤを流れるアーク電流をピック
アップコイルで検出して、所定の電流が発生したら、ア
ーク放電が開始されたことを知らせるための信号を送信
する。

【００１１】同図（Ｂ）に示すＷＣＲ信号は、このアー
ク放電の開始を知らせるための信号で、時刻ｔ₁にアー
ク放電指令が出されてから、トーチがワイヤを送り出
し、ワークと短絡すると、ワイヤを流れる電流を検出
し、所定のディレイタイム（オンディレイ）の後時刻ｔ
₂にハイレベル信号を制御系に送信している。また、同
様に時刻ｔ₄でアーク放電が停止した後、所定のディレ
イタイム（オフディレイ）の後時刻ｔ₅においてローレ
ベル信号を送信している。

【００１２】尚、一般に、オンディレイは２２〜２６ｍ
ｓ、オフディレイは１７０〜２３０ｍｓである。これ
は、アーク放電の開始は、ＷＣＲ信号から検知する必要
があるのに対して、アーク放電の停止は、アーク放電を
制御する信号からでも検知することが可能であり、かつ
ＷＣＲ信号がアーク電流の変化に対して敏感にオフを検
知しすぎると、アーク電流の僅かな変動に対してＷＣＲ
信号が変動して、制御に使用しにくい信号となるためで
ある。

【００１３】すなわち、オンディレイは、高速性が要求
されるため、アーク電流を検出してＷＣＲ信号に変換す
るのに要する最短時間に設定してあり、オフディレイ
は、ＷＣＲ信号が、アーク電流の僅かな変動によりロー
レベルに切り替わらないように長時間に設定してある。

【００１４】同図（Ｃ）は、制御系内に設けられている
開始時アーク切れ検知のタイマを示す。

【００１５】制御系は、時刻ｔ₁においてアーク放電開
始指令を出すと同時にこのタイマのカウントを始める。
このタイマは、アーク放電の発生を知らせるＷＣＲ信号
によりクリアされるタイマで、Ｔ₁秒以内にクリアされ
ない場合、制御系は、開始時アーク切れ異常が生じたと
判断して異常信号を出力する。

【００１６】同図（Ｄ）は、一旦アーク放電が開始され
て、途中でアークが切れた場合を検知する途中アーク切
れ検知回路の動作状態を表す。この回路は、放電系から
ハイレベルのＷＣＲ信号が送信されると（同図中、時刻
ｔ₂）、これを受けて動作を開始し、アーク放電停止指
令がでるまで（同図（Ａ）中、時刻ｔ₄）常時ＷＲＣ信
号を監視する。この監視期間中に、ＷＣＲ信号がローレ
ベルとなった場合、放電系において途中アークが切れ異
常が生じたと判断して異常信号を出力する。

【００１７】また、同図（Ｅ）はアーク発生記憶の状態
を示す。同図にように、放電系からハイレベルのＷＣＲ
信号が入力されると（同図中、時刻ｔ₂）制御系内にお
いて、アーク放電の発生が記憶され、加工終了を示すア
ーク放電停止指令が生じるまで（同図（Ａ）中、時刻ｔ
₄）記憶が保持される。

【００１８】同図（Ｆ）は、溶接トーチ等を保持するキ
ャリジの移送を制御するキャリジスタート信号を示す。

【００１９】この信号は、制御系からキャリジに送信さ
れる信号で、上記のアーク発生記憶と同期している。す
なわち、時刻ｔ₂においてアーク発生が記憶されると、
これを受けて、まずキャリジスタート信号のタイマが作
動する。

【００２０】このタイマは安定したアーク放電が形成さ
れるまでに要するであろう予想時間で、一般に０．１〜
０．３秒とされている。このタイマの設定時間経過後、
制御部はワークの溶接を行うため、キャリジスタート信
号を送信して、加工が終了する時刻ｔ₄までキャリジを
移送させる。

【００２１】このように、溶接トーチ等はキャリジによ
り、ワイヤとワーク間にアーク放電が確実に形成されて
から移送され、加工開始点から確実に溶接ビードが形成
された良好な溶接品質が維持される。また、仮に放電が
されなかったり、加工途中で途切れてしまった場合で
も、これらを異常として検知するため、不良品が流通す
ることがない。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の自
動溶接方法では、アーク放電発生の確認をワイヤを流れ
るアーク電流より検出しており、これが所定電流に達し
ていればＷＣＲ信号が送信される。このため、アーク放
電を開始させるため上記したようにワイヤとワークを短
絡させた際、ワイヤに電流が流れたことにより制御系に
対してＷＣＲ信号が送信され、何らかの原因によりアー
クが生じなかった場合でもＷＣＲ信号が送信されること
になる。

【００２３】アーク放電が生じない現象の代表例として
スティック現象がある。これは、放電回路の接地不良や
ワイヤへの給電不良等により発生し、アーク溶接におい
ては、比較的頻繁に起こる現象である。このスティック
現象においては、一般に、ワイヤとワークの短絡時に５
０〜７０ｍｓの間電流が流れ、その後溶接トーチに送り
出されたワイヤが再びワークに接触して短絡するまでの
時間が１００〜１５０ｍｓかかり、この間は電流が流れ
ない。

【００２４】一方、上記したように従来の方法では、ワ
イヤが再びワークに接触して短絡するまでの時間が１０
０〜１５０ｍｓかかるのに対してＷＣＲ信号のオフディ
レイ時間は長く、１７０〜２３０ｍｓに設定されてい
る。このため、従来の方法では、スティック現象が生じ
た場合でもＷＣＲ信号は連続信号として送信され、制御
系は放電系の異常を検知することができない。

【００２５】従って、キャリジは、アーク放電が正常に
行われているものとして溶接トーチを移送し、溶接不良
を引き起こしていた。同様に、加工途中でワーク環境が
急激に変化したり溶接トーチのチップ給電ポイントが変
化した場合には、正常放電状態からスティック現象に移
行する。このような場合にもＷＣＲ信号は正常な場合と
同様に送信され、自動で異常を検知することができな
い。このため、溶接不良のワークが正常品として流通す
る危険があり、従来これに対する外観検査を必要として
いた。

【００２６】本発明は、上述の点に鑑みてなされたもの
であり、アーク発生確認信号のオフディレイを適正な範
囲に設定して、スティック現象発生時には、これを異常
として検知する自動アーク溶接方法を提供することを目
的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、溶接棒と
溶接すべきワークとの間に流れる電流が所定のしきい値
以上である場合、アーク発生確認信号をオンとし、該ア
ーク発生確認信号がオンである場合に前記溶接棒を移送
するキャリジを溶接終了位置に向けて動かす自動アーク
溶接方法において、図１の原理図に示すように、前記溶
接棒と前記ワークとの間に流れる電流と前記所定のしき
い値との比較を行う第１の処理１と、前記電流が前記所
定のしきい値以上から所定のしきい値未満に変化したと
きに、スティック現象の際に前記電流が前記所定のしき
い値未満に保持される時間より短くかつ前記電流の変動
周期より長い所定の時間の経過後に、前記アーク発生確
認信号をオンからオフに切り替える第２の処理２と、前
記アーク放電確認信号の継続性を判断する第３の処理３
と、前記アーク発生確認信号に基づいて前記キャリジを
動かす第４の処理４とを有する構成とすることにより解
決される。

【００２８】

【作用】上記の構成によれば、前記第１の処理１では前
記溶接棒と前記ワーク間にアーク放電に必要な電流が存
在しているか否かが判別される。このため、正常にアー
ク放電が形成されている場合の他に、溶接棒とワークが
短絡している場合にも、前記電流は前記しきい値以上で
あるとされる。

【００２９】前記第２処理において、前記アーク発生確
認信号は、オンからオフに切り替わるのに前記電流の変
動周期より長い時間を要するため、前記電流の変動によ
ってはオンからオフに切り替わららない。また、前記ア
ーク発生確認信号は、スティック現象発生時には前記電
流が前記しきい値より小さくなった後、前記電流が再び
前記しきい値以上となるまでにオンからオフに切り替わ
る。従って、前記溶接棒と前記ワークとの間に正常なア
ーク放電が形成されていれば、アーク発生確認信号は継
続したオンとなり、スティック現象が起きている場合に
は、オン、オフが繰り返される。

【００３０】前記第３工程では、このアーク発生確認信
号の継続性から、前記溶接棒と前記ワークとの間に、正
常なアーク放電が形成されているか、スティック現象が
起きているかが判断される。

【００３１】前記第４工程では、スティック現象が起き
ている限りキャリジは動かない。すなわち、ワークの溶
接は、アーク発生確認信号が所定時間継続してオンとな
る程度に安定したアーク放電で行われる。

【００３２】

【実施例】図２は、本発明に係る自動アーク溶接方法に
より溶接を行う装置の一実施例の構成図を示す。

【００３３】同図において、符号１０はキャリジで、溶
接トーチ１１を保持している。キャリジ１０はモータで
駆動されるリードスクリューにより溶接トーチ１１を高
精度に所定方向に移送させることができる。

【００３４】溶接トーチ１１は先端部に溶接棒に相当す
るワイヤを備えており、必要に応じてこのワイヤを送り
出すことができる。また、ワイヤ１２は、溶接トーチ１
１を介して溶接電源１３の正極端子１３ａと接続されて
おり、ワイヤ１２の先端部は溶接電源１３の正極端子１
３ａと等電位に保たれている。

【００３５】また、溶接電源１３の負極端子１３ｂは、
被溶接物であるワーク１４に接続されて、負極端子１３
ｂとワーク１４は等電位に保たれている。このため、ワ
イヤ１２の先端部とワーク１４との間には、正極端子１
３ａと負極端子１３ｂとの間の電位差が生じている。

【００３６】同図中、符号１５は制御盤で、キャリジ１
０及び溶接電源１３と接続されている。溶接電源１３は
制御盤１５の指令を受けて、ワイヤ１２とワーク１４間
のアーク放電を開始または停止させる。

【００３７】また、溶接電源１３は、ワイヤ１２を流れ
る電流をピックアップコイル等で検出して、第１の工程
に相当する電流値比較を行い、その結果に応じて第２の
工程に相当するＷＣＲ信号の切り換えを行う。このた
め、ワイヤ１２とワーク１４との間を流れる電流が所定
のしきい値以上である場合にはそれらの間にアーク放電
が形成していると判断して、制御盤１５にＷＣＲオン信
号を送信する。制御盤１５は、このＷＣＲ信号を同期信
号として、溶接トーチ１１を移動または停止させる指令
をキャリジ１０に送信する。

【００３８】図３、図４はそれぞれ上記実施例装置のタ
イムチャート及び制御盤１５内で行われる処理のフロー
チャートを示す。以下、各図に沿って本実施例装置の動
作について説明する。

【００３９】本実施例装置において、図４に示すルーチ
ンが起動すると、まず、アーク放電がすでに開始されて
いるか否かを表すアーク開始済フラグをみる（ステップ
１００）。今回が初回の処理であるとすると、まだアー
ク放電が開始されておらずこのフラグはセットされてい
ない。従って、まだアーク放電は開始されていないと判
別され、制御盤１５から溶接電源１３に向けてアーク放
電開始指令を送信するためのリレーがオンとされる（図
３（Ａ）時刻ｔ₁、図４ステップ１０１）。

【００４０】このアーク放電開始指令に対して、所定時
間内にアークが形成されるかどうかを監視するために、
開始時アーク切れタイマのカウントを開始し（図３
（Ｃ）時刻ｔ₁、図４ステップ１０２）、次いで溶接電
源１３から送信されるＷＣＲ信号を監視する（ステップ
１０３）。

【００４１】溶接電源１３から送信されるＷＣＲ信号が
オンとなっていない場合、まだアークが形成されていな
いと判断して、開始時アーク切れタイマが所定時間Ｔ₁
に達しているか否かを判別する（ステップ１０４）。ま
だＴ₁に達していない場合は開始時アーク切れの検査途
中であるため、そのまま処理を終了し、ＷＣＲ信号がオ
ンとなるか、開始時アーク切れタイマがカウントアップ
されるまで上記のステップを繰り返し実行する。

【００４２】所定時間Ｔ₁の間にＷＣＲ信号がオンとな
らず、開始時アーク切れタイマがカウントアップされた
場合（ステップ１０４）、ワイヤ１２とワーク１４間に
所望のアーク放電が形成されていないと判断して、開始
時アーク切れ異常を出力後（ステップ１０５）、処理を
終了する。

【００４３】一方、溶接電源１３が、ワイヤ１２を流れ
る電流からアーク放電の発生を認め、ＷＣＲ信号をオン
として送信してきた場合（図３（Ｂ）時刻ｔ₂）、開始
時アーク切れタイマをクリアすると共に、アーク開始済
フラグを“開始済”にセットする（ステップ１０６）。
このため、以後このルーチンが起動すると、ステップ１
００でアーク放電が開始済であると判別し、ステップ１
０１〜１０６をジャンプする。

【００４４】以上でアーク放電の開始とアーク放電の開
始時異常とが制御される。これらのステップにおいて、
アーク放電が正常に開始されたと判別された場合、溶接
加工を進めるために、今度は溶接トーチ１１の移送制御
を行う。

【００４５】溶接トーチ１１の移送制御においては、ま
ずキャリジ１０が原位置であるか否かをみる（ステップ
１０７）。今回の処理においては、キャリジ１０はまだ
溶接トーチ１１の移送を開始していないため原位置にあ
る。従って、このまま先に進み、アーク発生記憶用タイ
マのカウントを開始する（図３（Ｅ）時刻ｔ₂、ステッ
プ１０８）。

【００４６】このアーク発生記憶用タイマは所定時間Ｔ
₂をカウントするタイマで、ＷＣＲ信号が継続して所定
時間Ｔ₂の間オンであるかを監視し、所定時間Ｔ₂の間
継続してオンとなるまで、後述のアーク発生記憶用リレ
ーをオンにしないためのタイマである。尚、本実施例装
置においては、Ｔ₂を０．３秒としている。

【００４７】すなわち、ステップ１０８でアーク発生記
憶用タイマをカウントした後、まず、ＷＣＲ信号がオン
であるかをみる（ステップ１０９）。ＷＣＲ信号がオフ
となっている場合、まだ安定したアークが発生していな
いと判断して、このタイマをリセットした後処理を終了
する（ステップ１１０）。以後、上記のステップ１０
０、１０７、１０８及び１０９を繰り返し実行して、Ｗ
ＣＲ信号がＴ₂時間以上オンとなるまで続ける。

【００４８】ＷＣＲ信号がオンである場合は、アーク発
生記憶用タイマがカウントアップしているか否かをみる
（ステップ１１１）。タイマがカウントアップしていな
い場合は、まだアーク放電の安定性の検査中であるた
め、一旦処理を終了して所定時間Ｔ₂が経過するまで上
記のステップ１００、１０７〜１０９を繰り返し実行す
る。

【００４９】従って、本実施例装置においては所定時間
Ｔ₂の間ＷＣＲ信号が継続してオンとなるまで、上記の
ステップを繰り返すことになる。上記のステップ１０８
〜１１１は第３の工程に相当し、ＷＣＲ信号の継続性を
判断することにより、アーク放電の安定性を監視してい
る。

【００５０】ステップ１１１でアーク発生記憶用タイマ
がカウントアップしていると判別された場合、所定時間
Ｔ₂の間ＷＣＲ信号が継続したことになり、ワイヤ１２
とワーク１４との間に安定したアーク放電形成されたと
判断できる。従って、次には、第４の工程に相当するキ
ャリジ１０の移動を行うため、アーク発生記憶用のリレ
ーをオンとする（図３（Ｆ）時刻ｔ₃、ステップ１１
２）。

【００５１】このアーク発生記憶用リレーは、制御盤１
５からキャリジ１０にむけてキャリジスタートの指令を
出すためのリレーである。このため、アーク発生記憶用
リレーがオンとなるとキャリジスタート指令（キャリジ
移動命令）がオンとなり（ステップ１１３）、図３
（Ｆ）（Ｇ）に示すようにアーク発生記憶用リレーがオ
ンである期間中、キャリジ１０に対してキャリジスター
ト指令が出され続ける。

【００５２】図５は、従来の方法によりアーク溶接され
たワークの斜視図を示す。同図（Ａ）は、正常に溶接が
行われた場合のワーク１４を示し、その表面には、溶接
開始位置から終了位置に至るまで均一なビード１４ａが
形成されている。

【００５３】同図（Ｂ）は、開始時アーク切れ異常が生
じた場合のワーク１４を示し、溶接開始位置近傍に、不
良ビード１４ｂが形成されている。

【００５４】また、同図（Ｃ）は溶接の途中でアーク放
電が一旦切れる、途中アーク切れ異常が生じた場合のワ
ーク１４を示し、ビード１４ａの途中に不良ビード１４
ｃが形成されている。

【００５５】上記したように、本実施例装置によれば、
従来の方法を使用する装置と異なり、ＷＣＲ信号が所定
時間Ｔ₂間継続してオンとならない限り、キャリジ１０
が動きだすことはない。このため、アーク放電開始初期
において放電が不安定であるような場合でも、放電が安
定するまで溶接トーチ１１が移送されることがなく、図
５（Ｂ）に示すような溶接不良を引き起こすことがな
い。

【００５６】更に、本実施例装置においては、アーク放
電開始指令の直後に、安定したアーク放電が得られず、
ＷＣＲ信号がオン・オフを繰り返すような場合でも、ア
ーク発生記憶のリレーがこれにつられてオン・オフする
ことがない。従って、アーク発生記憶用リレーを長寿命
化することができる。

【００５７】また、上記図４のステップ１０９〜１１１
において安定したと判別されたＷＣＲ信号が、何らかの
原因でオフになると、図５（Ｃ）に示す途中アーク切れ
異常による溶接不良が生じるため、これを検知する必要
がある。このために、本実施例装置では、途中アーク切
れ検出回路を設けて、ステップ１１４でこの回路をオン
としている（図３（Ｄ）時刻ｔ₃）。

【００５８】次いで、この回路がＷＣＲ信号のオフ信号
を検出しているか否かを判別して（ステップ１１５）、
溶接途中でオフを検出した場合には、途中アーク切れで
あると判断して異常を出力している（ステップ１１
６）。

【００５９】また、ステップ１１３で送信が開始された
キャリジスタート指令は、溶接トーチ１１が溶接終了位
置に達して、進行端信号を送信してくるまでオン状態が
保持される。このため、溶接途中におけるＷＣＲ信号の
正常、異常にかかわらず、溶接トーチ１１が溶接終了位
置に達したか否かをみて（ステップ１１７）、溶接終了
位置に達するまで上記のステップを繰り返し実行する。

【００６０】尚、キャリジ１０はこの移動により原位置
から外れるため、以後この処理の起動時には、ステップ
１０７でキャリジ１０は原位置ではないと判別されて、
ステップ１０８〜１１４はジャンプされる。

【００６１】ステップ１１７でキャリジ１０が溶接終了
位置に達したと判別された場合、溶接を終了するため、
溶接電源１３及びキャリジ１０に溶接終了指令を送信す
る（ステップ１１８）。

【００６２】この溶接終了指令において、溶接電源１３
に対してはアーク放電を停止する指令を（図３（Ａ）時
刻ｔ₄）、キャリジ１０に対しては移送停止及び原点復
帰等の指令が送信される（図３（Ｇ）時刻ｔ₄）。

【００６３】また、これと同時に、次回以降の溶接加工
に備えるため、制御盤１５内でも途中アーク切れ監視回
路用リレーやアーク発生記憶用リレーがオフとされたり
（図３（Ｄ）（Ｆ）時刻ｔ₄）、フラグクリアが実行さ
れる。

【００６４】一方、溶接電源１３においては、時刻ｔ₄
にアーク放電が消滅すると、図３（Ｂ）に示すように、
ＷＣＲ信号が所定のオフディレイの後、時刻ｔ₅にオフ
となる。本実施例装置においては、このＷＣＲ信号のオ
フディレイを従来の方法を使用する場合に比べて短く設
定してある。

【００６５】図６及び図７はワイヤ電流等とＷＣＲ信号
との関係を表す図を示す。以下各図に沿って、本実施例
の要部であるＷＣＲ信号の説明をする。尚、各図におい
て（Ａ）は溶接電源１３の正極端子１３ａに接続された
ワイヤ１２に流れる電流波形を、（Ｂ）はワイヤ１２と
ワーク１４にかかる電圧波形を、（Ｃ）は従来の方法に
よるＷＣＲ信号波形を、また（Ｄ）は本実施例の方法に
よるＷＣＲ信号波形を示す。

【００６６】図６は、アーク放電開始の指令に対して正
常にアーク放電が開始された場合の波形を示す。同図中
時刻ｔ₁は、アーク放電開始指令に対して溶接トーチ１
１から送りだされたがワイヤ１２と、ワーク１４とが短
絡した時刻である。

【００６７】このため、同図（Ａ）（Ｂ）に示すよう
に、時刻ｔ₁においてワイヤ電流は急増して、ワイヤ電
圧はほぼ０Ｖまで急減している。その後、ワイヤ１２が
ワーク１４から離間すると、それらの間にアークが形成
する。正常にアークが形成する場合は、ワイヤ１２とワ
ーク１４との間隔が離れるにつれて、同図（Ａ）に示す
ようにワイヤ電流は徐々に減少して、所定のベース電流
値となる（時刻ｔ₄）。

【００６８】尚、本実施例装置は、公知のパルスアーク
溶接を行うため同図に示すように、５ｍＳ〜１０ｍＳ周
期のパルス電流をベース電流に重畳させている。このた
め、アーク放電時において、ワイヤ１２端部の溶融部は
パルス電流によるピンチ効果のために微粒子化されてワ
ーク１４上に付着し、良好なビードが得られる。ここ
で、同図（Ｂ）に示すワイヤ電圧は、放電ギャップが一
定であるため、パルス電流の重畳にかかわらずほぼ一定
の電圧となっている。

【００６９】また、同図（Ａ）中、時刻ｔ₅におけるワ
イヤ電流の変化は、溶接途中にスティック現象が発生し
てアーク放電切れが生じた場合を示し、この場合一般に
１００ｍＳ〜１５０ｍＳの間ワイヤ電流はほぼ０Ａとな
る。

【００７０】一方、同図（Ｃ）に示すように、従来の自
動アーク溶接方法におけるＷＣＲ信号は、ワイヤ電流が
ＷＣＲ信号オン設定電流を超えてから（時刻ｔ₁）、所
定のオンディレイが経過した後（時刻ｔ₂）オンとな
る。

【００７１】また、上記したように従来のＷＣＲ信号の
オフディレイは、１７０ｍＳ〜２３０ｍＳであり、これ
より短い時間のアーク放電切れによってはオフしない。
このため、スティック現象によりアーク放電切れが生じ
ても、従来のＷＣＲ信号はオフとならず、スティック現
象が生じていることを検知することができなかった。

【００７２】これに反して、本実施例の方法ではＷＣＲ
信号のオフディレイを、パルス電流の周期より大きく、
かつスティック現象によるアーク放電切れ時間より短い
９０ｍＳ程度に設定してある。このため、パルス電流が
正常に発生している場合はＷＣＲ信号は継続してオンと
なり、スティック現象によりワイヤ電流が０Ａになった
時（時刻ｔ₅）には、同図（Ｄ）に示すように、オフデ
ィレイ（９０ｍＳ）が経過した後ＷＣＲ信号がオフとな
る（時刻ｔ₆）。

【００７３】このようにオフディレイを短くすると、ア
ーク放電を形成させるためにワイヤ１２とワーク１４と
を短絡させて、次いで離間させる際に、ワイヤ電流が、
ＷＣＲ信号をオンとする設定電流より小さくなる辺り
で、一旦オンとなったＷＣＲ信号がオフとなることがあ
る。

【００７４】また、ＷＣＲ信号が無用にオン・オフを繰
り返すと、ＷＣＲ信号を制御盤１５に送信するためのリ
レーが早く劣化する。このため、本実施例の方法におい
ては、同図（Ｄ）に示すように、アーク放電開始指令に
よりワイヤ１２に電流が流れ始めてから（時刻ｔ₁）所
定の時間が経過するまで（時刻ｔ₃）は、その電流を無
視することとしている。

【００７５】このため、本実施例装置では、アーク放電
を開始する際に必ず生じる短絡電流により、ＷＣＲ信号
送信用のリレーがオン・オフすることがない。従って、
オフディレイを短くしたことによる、このリレーの短寿
命化が防止される。

【００７６】図７は、アーク放電開始時にスティック現
象が生じた場合の波形を示す。同図（Ａ）中、時刻ｔ₁
において、ワイヤ１２に５０ｍＳ〜７０ｍＳの短絡電流
が生じた場合、従来のＷＣＲ信号は、同図（Ｃ）に示す
ように所定のオンディレイを経過した後オンとなる。

【００７７】一方、上記したように本実施例の方法によ
るＷＣＲ信号は、アーク放電開始指令後ワイヤ電流が流
れ始めてから（時刻ｔ₁）所定の時間が経過するまで
（時刻ｔ₂）はオンとならない。このため、本実施例の
ＷＣＲ信号は、少なくとも時刻ｔ₂まではオンとならな
い。

【００７８】同図（Ｄ）に示すように、スティック現象
のため時刻ｔ₂においてワイヤ電流が切れている場合、
再度ワイヤ電流がＷＣＲ信号の設定電流を超えるまでＷ
ＣＲ信号のリレーが駆動されない。時刻ｔ₃においてワ
イヤ電流が再び流れると、この時点からリレーが駆動さ
れ始めて、所定のオンディレイの後ＷＣＲ信号がオンと
なる。

【００７９】同図（Ａ）に示すように、まだスティック
現象は収まっていないため、時刻ｔ ₄において再びワイ
ヤ電流が途切れると、同図（Ｄ）に示すように所定のオ
フディレイの後（時刻ｔ₅）ＷＣＲ信号はオフとなる。

【００８０】尚、本実施例装置において、スティック現
象中にＷＣＲ信号がオフとなる時間（電流が“０”とな
る時間）は、１２０ｍＳｅｃ〜１４０ｍＳｅｃ程度であ
る。一方、上記したように１５内には、ＷＣＲ信号の継
続性を監視するためのアーク発生記憶用タイマが設けら
れており、０．３Ｓｅｃ以上継続してＷＣＲ信号がオン
とならない限り、キャリジ１０が動きだすことはない。

【００８１】従って、本実施例装置によれば、アーク放
電開始時においては、スティック現象が収まって安定し
たアーク放電が形成された後（時刻ｔ₆）、ＷＣＲ信号
のオンディレイ及びアーク発生記憶用タイマの設定時間
が経過して始めてキャリジ１０が移動を開始する。

【００８２】このように、本実施例装置によれば、常に
安定したアーク放電が形成されてから、溶接トーチ１１
の移送が開始されるため、開始時アーク切れによるビー
ド長不足を防止することができる。

【００８３】更に、本実施例装置は、上記したように溶
接の開始後キャリジ１０が溶接終了位置に達するまでＷ
ＣＲ信号を継続して監視し、その信号がオフとなった場
合、途中アーク切れ異常を表示する構成であるため、従
来検出できなかった途中アーク切れ異常を自動で検知す
ることができる。

【００８４】このため、本実施例の自動アーク溶接方法
によれば、開始時アーク切れ異常による不良を無くし、
かつ途中アーク切れ異常を確実に表示することができ
る。従って、確実な溶接品質が確保できることに加え
て、溶接品質の検査工程の廃止等による完全自動化が可
能となる。

【００８５】尚、本実施例装置においては、途中アーク
切れ異常が生じた場合、異常表示を行いキャリジ１０は
溶接終了位置まで動かす構成としたが、これに限るもの
ではなく、例えば、途中アーク切れ異常発生時には、キ
ャリジ１０をその場で停止させ、不良ワークを除去した
後再び自動運転を再開させる構成としてもよい。

【００８６】

【発明の効果】上述の如く、本発明によれば、アーク放
電開始時においてスティック現象が起こった場合でも、
これを検知することができ、所定時間安定したアーク電
流が得られるまで、キャリジが移動しない。このため、
溶接ビード長不足や溶接開始部の溶け込み不足等、アー
ク放電開始時における放電不良による溶接不良を無くす
ことができる。従って、従来の方法に比べて溶接品質が
向上すると共に歩留りを向上させることができる。

【００８７】また、本発明の方法では、従来の方法と違
って、スティック現象によりアーク放電が途切れた場
合、これに伴ってＷＣＲ信号がオフとなる。このため、
一旦アーク放電が形成されたあと、溶接の途中でアーク
放電が途切れた場合にも、これを異常として検知するこ
とができる。

【００８８】従来の方法は、溶接品質を溶接長全体にわ
たって検査する必要があった。これに反して、本発明の
方法では上記したように溶接不良が自動で検知されるた
め、検査工程の廃止が可能であり、全自動化による省人
化及び生産効率の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る自動アーク溶接方法の原理図であ
る。

【図２】本発明に係る自動アーク溶接方法を使用する自
動アーク溶接装置の一実施例の構成図である。

【図３】本実施例装置のタイムチャートである。

【図４】本実施例装置の制御に用いる処理の一例のフロ
ーチャートである。

【図５】自動アーク溶接装置により溶接したワークの溶
接部を表す斜視図である。

【図６】自動アーク溶接装置において正常にアーク放電
が形成された場合、及び溶接途中でスティック現象が起
きた場合の電流波形等を表す図である。

【図７】自動アーク溶接装置においてアーク放電開始時
にスティック現象が起きた場合の電流波形等を表す図で
ある。

【図８】従来の自動アーク溶接装置のタイムチャートで
ある。

【符号の説明】

１第１の処理２第２の処理３第３の処理４第４の処理１０キャリジ１１溶接トーチ１２ワイヤ１３溶接電源１４ワーク１５制御盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 9/095 B23K 9/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶接棒と溶接すべきワークとの間に流れ
る電流を測定し、該電流値が所定のしきい値以上である
場合アーク発生確認信号をオンとし、該アーク発生確認
信号がオンである場合前記溶接棒を移送するキャリジを
溶接終了位置に向けて動かす自動アーク溶接方法におい
て、前記溶接棒と前記ワークとの間に流れる電流が前記所定
のしきい値未満に変化したときに前記アーク発生確認信
号がオンからオフに切り替わる際の遅れ時間を、スティ
ック現象の際に前記電流が前記所定のしきい値未満に保
持される時間より短く、かつ前記電流の変動周期より長
い時間に設定し、前記遅れ時間中に前記電流が前記所定のしきい値以上に
変化しない場合に、スティック異常として前記キャリジ
を停止させることを特徴とする自動アーク溶接方法。