JP4704502B1 - アーク溶接方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 よりきれいなビードを形成できるアーク溶接方法を提供すること。
【解決手段】 教示された移動ピッチＭｐごとに配置された複数の停止位置のいずれかに溶接トーチを停止させ、母材と溶接トーチに保持された消耗電極との間にアークを発生させることにより、溶滴移行させる第１工程Ｔ１と、上記母材と上記消耗電極との間にアークを発生させつつ上記母材に形成される溶融池を冷却し、かつ、上記溶接トーチを上記移動ピッチだけ動かして次の上記停止位置へ移動させる第２工程Ｔ２とを交互に繰り返すアーク溶接方法であって、教示された溶接終了予定位置Ｐｓからの距離が移動ピッチＭｐ以内である停止位置Ｐ（ｎ）において最後の第１工程Ｔ１を行った後に、溶接を終了させる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ステッチパルス溶接法を用いたアーク溶接方法に関する。

図９は、従来の溶接システムの一例を示す図である。同図における溶接システム９１は、いわゆるステッチパルス溶接法を用いて溶接を行う。ステッチパルス溶接法とは、溶接時の入熱と冷却をコントロールすることにより、母材に与える熱影響を抑えやすい溶接法である。このステッチパルス溶接法を用いると、従来の薄板溶接に比べ、溶接外観を向上させ、溶接歪み量を低減させることができるとされている（たとえば特許文献１参照）。

マニピュレータ９Ｍは、母材９Ｗに対してアーク溶接を自動で行うものであり、上アーム９３、下アーム９４及び手首部９５と、これらを回転駆動するための複数のサーボモータ（図示せず）とによって構成されている。

アーク溶接トーチ９Ｔは、マニピュレータ９Ｍの手首部９５の先端部分に取り付けられており、ワイヤリール９６に巻回された直径１ｍｍ程度の溶接ワイヤ９７を母材９Ｗの教示された溶接位置に導くためのものである。溶接電源９ＷＰは、アーク溶接トーチ９Ｔと母材９Ｗとの間に溶接電圧を供給する。母材９Ｗに溶接を行う際は、溶接ワイヤ９７をアーク溶接トーチ９Ｔの先端から所望の突き出し長だけ突き出した状態で行われる。

コイルライナ９２は、溶接ワイヤ９７を案内するためのものであり、アーク溶接トーチ９Ｔに接続されている。

操作手段としてのティーチペンダント９ＴＰは、いわゆる可搬式操作盤であって、マニピュレータ９Ｍの動作、ステッチパルス溶接を行わせるために必要な条件等を設定するためのものである。

ロボット制御装置９ＲＣは、マニピュレータ９Ｍに溶接動作の制御を実行させるためのものであり、内部に主制御部、動作制御部およびサーボドライバ（いずれも図示せず）等を備えている。そして、作業者がティーチペンダント９ＴＰによって教示した作業プログラムに基づき、サーボドライバからマニピュレータ９Ｍの各サーボモータに動作制御信号を出力し、マニピュレータ９Ｍの複数の軸をそれぞれ回転させる。ロボット制御装置９ＲＣは、マニピュレータ９Ｍのサーボモータに備えられたエンコーダ（図示せず）からの出力によって現在位置を認識しているのでアーク溶接トーチ９Ｔの先端位置を制御することができる。そして溶接部においては、以下に説明する溶接、移動、冷却を繰り返しながらステッチパルス溶接を行う。

図１０は、ステッチパルス溶接を行っているときの状態を説明するための図である。溶接ワイヤ９７はアーク溶接トーチ９Ｔの先端から突出している。シールドガスＧは、溶接開始時から溶接終了時まで常に一定の流量でアーク溶接トーチ９Ｔから吹き出される。以下、ステッチパルス溶接時の各状態について説明する。

同図（ａ）は、アーク発生時の様子を示している。設定された溶接電流および溶接電圧に基づいて、溶接ワイヤ９７の先端と母材９Ｗとの間にアークａが発生し、溶接ワイヤ９７と母材９Ｗが溶融して母材９Ｗに溶融池Ｙが形成される。アークａが発生してから、教示された溶接時間が経過した後に、アークａを停止する。

同図（ｂ）は、アーク停止後の様子を示している。アーク停止後は、設定された冷却時間が経過するまで溶接後の状態を維持させる。すなわち、マニピュレータ９Ｍおよびアーク溶接トーチ９Ｔは溶接時の状態と同様に停止した状態で、アーク溶接トーチ９ＴからシールドガスＧが吹き出されるだけとなるので、溶融池ＹがシールドガスＧによって実質的に冷却されて凝固する。

同図（ｃ）は、アーク溶接トーチ９Ｔを次の溶接位置に移動させる様子を示している。冷却時間の経過後は、アーク溶接トーチ９Ｔを溶接進行方向に予め設定された移動ピッチＭｐだけ離間した位置であるアーク再開始点に移動させる。このときの移動速度は、設定された移動速度である。移動ピッチＭｐは、同図（ｃ）で示すように溶融池Ｙが凝固した後の溶接痕Ｙ’の外周側に溶接ワイヤ９７を位置づけるように調整された距離である。

同図（ｄ）は、アーク再開始点においてアークａを再発生する様子を示している。溶接痕Ｙ’の前端部に新たに溶融池Ｙが形成されて溶接が行われるようになる。このように、ステッチパルス溶接システム９１では、アークを発生させて溶接を行っている状態と、冷却、移動を行っている状態とが交互に繰り返されることになる。そして、溶接痕であるウロコが重ね合わさるように溶接ビードが形成される。

図１１は、溶接施工後に形成される溶接ビードを説明するための図である。同図に示すように、最初のアーク開始点Ｐ１において溶接痕Ｓｃが形成され、溶接進行方向Ｄｒに向けて移動ピッチＭｐだけ離間した再アーク開始点Ｐ２においても同様の溶接痕Ｓｃが形成される。再アーク開始点Ｐ３以降においてもさらなる溶接痕Ｓｃが順次形成されていく。このように、溶接痕Ｓｃであるウロコが重なり合うように形成された結果、ウロコ状の溶接ビードＢが形成されるのである。

上述した方法では、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）等に示したように、アークａを停止させ、その後アークａを再発生させる工程を繰り返している。アークａを再発生させるたびに、スパッタが発生し、溶接ビードＢの外観が悪化するといった問題があった。そこで、図１２に示すように、アークａを停止させずアークａの再発生を不要にする溶接法が提案されている（たとえば特許文献２参照）。

図１２（ｂ）、図１２（ｃ）によく表れているように、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）に示した場合と異なり、溶融池Ｙを冷却する際にもアークａを停止させておらず、アークａが発生している状態を保っている。アークａを再発生させる必要がなくなっているため、スパッタの発生を抑制することが可能になっている。この場合、たとえば、溶接を行う際には交流パルス電流を用い、冷却、移動を行う際には微弱な直流電流を用いる方法が知られている。

このような、ステッチパルス溶接においても、溶接終端部における欠陥を防ぐために、クレータ処理を行う場合がある。クレータ処理は、たとえば、溶融池Ｙに凹みが生じにくくなるように、通常よりも弱い溶接電流および溶接電圧で行われる溶接処理である。このようなクレータ処理を行うことで、溶接終端部が薄くなるのを防ぐことができ、溶接終端部に欠陥が生じにくくなる。

また、このようなアーク溶接方法では、たとえばティーチペンダント９ＴＰによって任意の位置が溶接終了予定位置として教示され得る。上述したクレータ処理は、その教示された溶接終了予定位置で行われることになる。しかしながら、溶接終了予定位置が、アーク溶接トーチ９Ｔが溶接を行うために停止している位置と重ならない場合がある。すなわち、溶接トーチ９Ｔが、ある停止位置から移動ピッチＭｐだけ離れた次の停止位置に移動する途中に溶接終了予定位置に到着してしまうことがあり得る。このとき、溶接終了予定位置でクレータ処理を行うと、それまでの溶接痕Ｓｃの間隔とは異なる間隔でウロコが形成されることになり、溶接ビードＢの外観が悪化するといった問題があった。

特開平６−５５２６８号公報 特開平１１−２６７８３９号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、よりきれいなビードを形成できるアーク溶接方法を提供することをその課題とする。

本発明によって提供されるアーク溶接方法は、教示された移動ピッチごとに位置する複数の停止位置のいずれかに溶接トーチを停止させ、母材と上記溶接トーチに保持された消耗電極との間にアークを発生させることにより、溶滴移行させる第１工程と、上記母材と上記消耗電極との間にアークを発生させつつ上記母材に形成される溶融池を冷却し、かつ、上記溶接トーチを上記移動ピッチだけ動かして次の上記停止位置へ移動させる第２工程とを交互に繰り返すアーク溶接方法であって、上記溶接トーチが停止している間に、上記溶接トーチが停止している上記停止位置と教示された溶接終了予定位置との距離を算出する算出工程と、上記算出工程で算出された距離と、上記移動ピッチとを比較する工程と、を備えており、上記算出工程で算出された距離が０より大きく、上記移動ピッチよりも小さいときに、上記停止位置において最後の第１工程を行った後に、溶接を終了させることを特徴とする。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記算出工程で算出された距離が０より大きく、上記移動ピッチよりも小さいときに、溶接の進行方向において、教示された上記溶接終了予定位置よりも溶接開始位置に近い位置にある上記停止位置において溶接を終了させる。

本発明のより好ましい実施の形態においては、上記最後の第１工程を除く他の第１工程は、上記母材と上記消耗電極との間にアーク溶接電流を流すことによって行われ、上記最後の第１工程は、上記母材と上記消耗電極との間に上記アーク溶接電流を流すことによって行われる。

本発明のより好ましい別の実施の形態においては、上記最後の第１工程を除く他の第１工程は、上記母材と上記消耗電極との間にアーク溶接電流を流すことによって行われ、上記最後の第１工程は、上記母材と上記消耗電極との間に、絶対値が上記アーク溶接電流よりも小さなクレータ処理電流を流すことによって行われる。

本発明のより好ましい別の実施の形態においては、上記最後の第１工程を除く他の第１工程は、上記母材と上記消耗電極との間にアーク溶接電流を流すことによって行われ、上記最後の第１工程は、上記母材と上記消耗電極との間に、上記アーク溶接電流を流した後に、絶対値が上記アーク溶接電流よりも小さなクレータ処理電流を流すことによって行われる。

本発明のより好ましい実施の形態においては、上記最後の第１工程を行って溶接を終了させた後に、上記溶接トーチを上記第２工程における移動速度よりも速い移動速度で移動させる工程を有している。

本発明によるアーク溶接方法では、上記溶接終了予定位置が、上記複数の停止位置と一致しないときであっても、上記最後の第１工程を行った上記停止位置で溶接を終了させる。このため、溶接終了前にクレータ処理を行う場合、クレータ処理は上記停止位置で行われことになる。従って、本発明のアーク溶接方法によると、たとえばクレータ処理などにより溶接終端部分に形成される溶接痕が、それ以前に形成されたウロコ状ビードの間隔を乱すことなく形成されるため、きれいな溶接ビードを形成することができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明にかかるアーク溶接方法を行うための溶接システムの一例の構成を示す図である。 図１に示した溶接システムの内部構成を示す図である。 図１に示した溶接システムの溶接条件値の変化状態を示す図である。 本発明にかかるアーク溶接方法の第１実施形態を示すフローチャートである。 図４に示すアーク溶接方法による溶接終了時の溶接条件値の変化状態を示す図である。 本発明にかかるアーク溶接方法の第２実施形態を示すフローチャートである。 図６に示すアーク溶接方法において、クレータ処理を行った場合の溶接終了時の溶接条件値の変化状態を示す図である。 図６に示すアーク溶接方法において、通常の交流パルス出力を行った後にクレータ処理を行った場合の溶接終了時の溶接条件値の変化状態を示す図である。 従来の溶接システムの一例の構成を示す図である。 ステッチパルス溶接を行っているときの状態を説明する図である。 溶接施工後に形成される溶接ビードを説明するための図である。 ステッチパルス溶接を行っているときの状態を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明にかかるアーク溶接方法を実施するのに適した溶接システムの一例の構成を示す図である。図１に示された溶接システムＡは、溶接ロボット１、ロボット制御装置２、および溶接電源装置３を備える。溶接ロボット１は、母材Ｗに対してたとえばアーク溶接を自動で行うものである。溶接ロボット１は、ベース部材１１、複数のアーム１２、複数のモータ１３、溶接トーチ１４、ワイヤ送給装置１６、およびコイルライナ１９を備える。

ベース部材１１は、フロア等の適当な箇所に固定される。各アーム１２は、ベース部材１１に軸を介して連結されている。

溶接トーチ１４は、溶接ロボット１の最も先端側に設けられた手首部１２ａの先端部に設けられている。溶接トーチ１４は、消耗電極としてのたとえば直径１ｍｍ程度の溶接ワイヤ１５を、母材Ｗ近傍の所定の位置に導くものである。溶接トーチ１４には、Ａｒなどのシールドガスを供給するためのシールドガスノズル（図示略）が備えられている。モータ１３は、アーム１２の両端または一端に設けられている（一部図示略）。モータ１３は、ロボット制御装置２により回転駆動する。この回転駆動により、複数のアーム１２の移動が制御され、溶接トーチ１４が上下前後左右に自在に移動できるようになっている。

モータ１３には、図示しないエンコーダが設けられている。このエンコーダの出力は、ロボット制御装置２に与えられる。この出力値により、ロボット制御装置２では、溶接トーチ１４の現在位置を認識するようになっている。

ワイヤ送給装置１６は、溶接ロボット１における上部に設けられている。ワイヤ送給装置１６は、溶接トーチ１４に対して、溶接ワイヤ１５を送り出すためのものである。ワイヤ送給装置１６は、送給モータ１６１、ワイヤリール（図示略）、およびワイヤプッシュ手段（図示略）、を備えている。送給モータ１６１を駆動源として、上記ワイヤプッシュ手段が、上記ワイヤリールに巻かれた溶接ワイヤ１５を溶接トーチ１４へと送り出す。

コイルライナ１９は、その一端がワイヤ送給装置１６に、その他端が溶接トーチ１４に、それぞれ接続されている。コイルライナ１９は、チューブ状に形成されており、その内部には、溶接ワイヤ１５が挿通されている。コイルライナ１９は、ワイヤ送給装置１６から送り出された溶接ワイヤ１５を、溶接トーチ１４に導くものである。送り出された溶接ワイヤ１５は、溶接トーチ１４から外部に突出して消耗電極として機能する。

図２は、図１に示した溶接システムＡの内部構成を示す図である。

図１、図２に示したロボット制御装置２は、溶接ロボット１の動作を制御するためのものである。図２に示すように、ロボット制御装置２は、動作制御回路２１、インターフェイス回路２２、演算部２３、およびティーチペンダントＴＰを備える。

動作制御回路２１は、図示しないマイクロコンピュータおよびメモリを有している。このメモリには、溶接ロボット１の各種の動作が設定された作業プログラムが記憶されている。また動作制御回路２１は、後述のロボット移動速度ＶＲを設定する。動作制御回路２１は、上記作業プログラム、上記エンコーダからの座標情報、およびロボット移動速度ＶＲ等に基づいて、溶接ロボット１に対して動作制御信号Ｍｃを与える。この動作制御信号Ｍｃにより、各モータ１３は回転駆動し、溶接トーチ１４を母材Ｗの所定の溶接開始位置に移動させたり、母材Ｗの面内方向に沿って移動させたりする。

ティーチペンダントＴＰは、動作制御回路２１および演算部２３に接続されている。ティーチペンダントＴＰは、ユーザによって各種動作を設定するためのものである。

演算部２３には、ティーチペンダントＴＰから、ティーチペンダントＴＰにおいてユーザが入力した設定値が送られる。演算部２３は、当該設定値について演算し、その結果を動作制御回路２１に送る。

インターフェイス回路２２は、溶接電源装置３と各種信号をやり取りするためのものである。インターフェイス回路２２には、動作制御回路２１から、電流設定信号Ｉｓ、出力開始信号Ｏｎ、および送給速度設定信号Ｗｓが送られる。

溶接電源装置３は、溶接ワイヤ１５と母材Ｗとの間に、溶接電圧Ｖｗを印加し、溶接電流Ｉｗを流すための装置であるとともに、溶接ワイヤ１５の送給を行うための装置である。図２に示すように、溶接電源装置３は、出力制御回路３１、電流検出回路３２、送給制御回路３４、インターフェイス回路３５、および電圧検出回路３６を備えている。

インターフェイス回路３５は、ロボット制御装置２と各種信号をやり取りするためのものである。具体的には、インターフェイス回路３５には、インターフェイス回路２２から、電流設定信号Ｉｓ、出力開始信号Ｏｎ、および送給速度設定信号Ｗｓが送られる。

出力制御回路３１は、複数のトランジスタ素子からなるインバータ制御回路を有する。出力制御回路３１は外部から入力される商用電源（たとえば３相２００Ｖ）をインバータ制御回路によって高速応答で精密な溶接電流波形制御を行う。

出力制御回路３１の出力は、一端が溶接トーチ１４に接続され、他端が母材Ｗに接続されている。出力制御回路３１は、溶接トーチ１４の先端に設けられたコンタクトチップを介して、溶接ワイヤ１５と母材Ｗとの間に溶接電圧Ｖｗを印加し、溶接電流Ｉｗを流す。これにより、溶接ワイヤ１５の先端と母材Ｗとの間にアークａが発生する。このアークａによりもたらされる熱で溶接ワイヤ１５と母材Ｗが溶融する。そして、母材Ｗに対して溶接が施されるようになっている。

出力制御回路３１には、インターフェイス回路３５，２２を介して、動作制御回路２１からの電流設定信号Ｉｓ、および出力開始信号Ｏｎが送られる。

電流検出回路３２は、溶接ワイヤ１５に流れる溶接電流Ｉｗを検出するためのものである。電流検出回路３２は、溶接電流Ｉｗに対応する電流検出信号Ｉｄを、出力制御回路３１、および動作制御回路２１に出力する。

電圧検出回路３６は、出力制御回路３１の出力端の電圧である溶接電圧Ｖｗを検出するためのものである。電圧検出回路３６は、溶接電圧Ｖｗに対応する電圧検出信号Ｖｄを出力制御回路３１に出力する。

送給制御回路３４は、溶接ワイヤ１５の送給を行うための送給制御信号Ｆｃを送給モータ１６１に出力するものである。送給制御信号Ｆｃは、溶接ワイヤ１５の送給速度Ｆｖを示す信号である。また、送給制御回路３４には、インターフェイス回路３５，２２を介して、動作制御回路２１からの出力開始信号Ｏｎ、および送給速度設定信号Ｗｓが送られる。

次に、溶接システムＡを用いたアーク溶接方法について説明する。以下では、まずステッチパルス溶接の一般的な方法について説明する。その後に、本発明の第１実施形態におけるアーク溶接方法について具体的に説明する。

まず図３を用いて、ステッチパルス溶接の一般的な溶接方法について説明する。同図（ａ）はロボット移動速度ＶＲの変化状態を示し、（ｂ）は溶接電圧Ｖｗの変化状態を示し、（ｃ）は溶接ワイヤ１５の送給速度Ｆｖの変化状態を示し、（ｄ）は溶接電流Ｉｗの絶対値の時間平均値の変化状態を示す。ロボット移動速度ＶＲは、母材Ｗの面内方向のうちの所定の溶接進行方向（図１１に示した溶接進行方向Ｄｒに対応する）に沿った溶接トーチ１４の移動速度である。

まず、ティーチペンダントＴＰからの溶接開始信号Ｓｔ（図２参照）が入力されることにより、一般的には、過渡的な溶接開始処理が行われる。溶接開始処理においては、動作制御回路２１は、出力開始信号Ｏｎを出力制御回路３１および送給制御回路３４に出力する。出力制御回路３１は、溶接ワイヤ１５と母材Ｗとの間に溶接電圧Ｖｗを印加する。これにより、アークａが点弧される。そして、図３に示すように、溶滴移行期間Ｔ１とアーク継続期間Ｔ２とを含む単位溶接期間Ｔαを繰り返すことにより溶接を行う。溶滴移行期間Ｔ１においては、溶接電圧Ｖｗ１を印加し、溶接電流Ｉｗ１を流すことにより溶滴移行を行い、溶融池を形成する。一方、アーク継続期間Ｔ２においては、溶接電圧Ｖｗ２を印加し、溶接電流Ｉｗ２を流すことにより、溶滴移行をほとんどさせることなく、且つ、アークａを維持しつつ溶接トーチ１４を移動させる。以下、詳細に説明する。

（１）溶滴移行期間Ｔ１（時刻ｔ１〜ｔ２）
溶滴移行期間Ｔ１では、従来技術の説明において図１０（ａ）、図１２（ａ）で示した、溶融池Ｙを形成する処理を行う。本発明における第１工程は、この溶滴移行期間Ｔ１に行われる工程である。溶滴移行期間Ｔ１においては、図３（ａ）に示すように、ロボット移動速度ＶＲを０に設定する。そのため溶接トーチ１４は母材Ｗに対して停止している。同図（ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗとして、絶対値の時間平均値が電圧値ｖｗ１である溶接電圧Ｖｗ１が、印加されている。同図（ｃ）に示すように、溶接ワイヤ１５の送給速度Ｆｖは送給速度ｆｖ１となっている。同図（ｄ）に示すように、溶接電流Ｉｗとして、パルス電流Ｉｗ１が流れている。パルス電流Ｉｗ１は、たとえば最大値が電流値ｉｗ１となるように振幅している。溶滴移行期間Ｔ１においては、定電圧制御がなされている。定電圧制御では、溶接電流Ｉｗは、溶接ワイヤ１５の材質、直径、溶接ワイヤ１５の突出し長さ、電極極性等の溶接条件が決定されれば、溶接ワイヤ１５の送給速度Ｆｖにより定まる。すなわち、パルス電流Ｉｗ１は、送給速度設定信号Ｗｓにより設定される。パルス電流Ｉｗ１は、本発明におけるアーク溶接電流の一例である。

（２）アーク継続期間Ｔ２（時刻ｔ２〜ｔ３）
図３に示すアーク継続期間Ｔ２では、従来技術の説明において図１２（ｂ），（ｃ）で示した、溶融池Ｙを冷却する処理を、アークａを継続させつつ行う。本発明における第２工程は、このアーク継続期間Ｔ２に行われる工程である。

図３（ａ）に示すように、アーク継続期間Ｔ２の開始時である時刻ｔ２において、ロボット移動速度ＶＲをＶ２に設定する。これにより溶接トーチ１４は、所定の溶接進行方向(Ｄｒ)に沿って移動を開始する。このとき、溶接トーチ１４を移動させる距離は移動ピッチＭｐである。この移動ピッチＭｐは、ティーチペンダントＴＰを通してユーザによって教示される値である。同図（ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗとして、絶対値の時間平均値がｖｗ２である溶接電圧Ｖｗ２が、印加されている。アーク継続期間Ｔ２においては、溶滴移行期間Ｔ１と異なり、定電流制御がなされている。溶接電流Ｉｗとして、絶対値の時間平均値が電流値ｉｗ２である一定の溶接電流Ｉｗ２が流れている。電流値ｉｗ２は、溶滴移行が行われにくい程度の小さい値である。また、溶接電流Ｉｗ２は、溶接ワイヤ１５が陽極、母材Ｗが陰極となった状態で流れる、いわゆる電極プラス極性電流である。溶接ワイヤ１５は、母材Ｗに向かって送給速度ｆｖ１より小さな送給速度ｆｖ２で送給されている。

その後、時刻ｔ３からは、再度、溶滴移行期間Ｔ１が開始する。このようにして、溶滴移行期間Ｔ１とアーク継続期間Ｔ２とを含む単位溶接期間Ｔαが繰り返される。溶接トーチ１４は、溶滴移行期間Ｔ１においては移動せず、アーク継続期間Ｔ２において移動ピッチＭｐだけ移動するため、単位溶接期間Ｔαの間には移動ピッチＭｐだけ移動する。すなわち、溶接トーチ１４は、所定の溶接進行方向(Ｄｒ)に沿って移動ピッチＭｐごとに配置された複数の停止位置に順次停止する。各停止位置において溶滴移行期間Ｔ１の間パルス電流Ｉｗ１が流されて、溶接作業が行われる。

一般的なステッチパルス溶接は上述のように行う。次に、このようなステッチパルス溶接の好ましい終了方法について具体的に説明する。

溶接を行っている最中または溶接開始前の設定時に、溶接終了予定位置Ｐｓ（図５参照）がティーチペンダントＴＰを通してユーザによって教示される。動作制御回路２１は、この溶接終了予定位置Ｐｓを基準として以下の溶接の終了処理を行う。

溶接終了予定位置Ｐｓが教示されているとき、ロボット制御装置２は図４に示すフローチャート図に従って制御を行う。上述した手順でアークをスタート（Ｓ１）させて溶滴移行期間Ｔ１を開始する（Ｓ２）。溶滴移行期間Ｔ１が経過したことを確認する工程（Ｓ３）を行い、たとえば教示された時間だけ経過した後に、算出工程（Ｓ４）に移行する。算出工程（Ｓ４）では、溶接トーチ１４の現在位置と溶接終了予定位置Ｐｓとの距離Ｄを算出する。

次に、距離Ｄと移動ピッチＭｐとを比較する工程（Ｓ５）を行う。距離Ｄが移動ピッチＭｐよりも小さい場合には、溶接トーチ１４を移動させる前に、溶接電流Ｉｗ、溶接電圧Ｖｗ、および送給速度Ｆｖを０にしてアークａを停止させて溶接を終了させる。溶接の終了後に、溶接トーチ１４を移動速度Ｖ２よりも速い速度で移動させ、たとえば、別の溶接を開始する位置へ移動させる。距離Ｄが移動ピッチＭｐより大きい場合には、アーク継続期間Ｔ２を開始し（Ｓ６）、移動ピッチＭｐだけ溶接トーチ１４を移動させる（Ｓ７）。その後再び、溶滴移行期間Ｔ１を開始する。

図５を用いて溶接を終了させる際の状況について説明する。同図（ａ）はロボット移動速度ＶＲの変化状態を示し、（ｂ）は溶接ワイヤ１５の送給速度Ｆｖの変化状態を示し、（ｃ）は溶接電流Ｉｗの絶対値の時間平均値の変化状態を示している。図５では、さらに、溶接進行方向Ｄｒに沿って配列された複数の停止位置Ｐ（ｎ），Ｐ（ｎ−１），Ｐ（ｎ−２）および溶接終了予定位置Ｐｓを示している。図５に示す停止位置Ｐ（ｎ）は、溶接進行方向Ｄｒにおいて溶接終了予定位置Ｐｓよりも手前にあり、かつ、溶接終了予定位置Ｐｓからの距離Ｄが移動ピッチＭｐよりも小さくなっている停止位置である。

図４に示した手順で溶接を行っていくと、溶接トーチ１４が停止位置Ｐ（ｎ）で溶滴移行期間Ｔ１を行った後の算出工程（Ｓ４）で算出される距離Ｄは、移動ピッチＭｐよりも小さな値となる。このため、溶接トーチ１４を停止位置Ｐ（ｎ）に停止させた状態で溶接が終了する。従って、実際の溶接終了位置は停止位置Ｐ（ｎ）となる。本発明における最後の第１工程は、この停止位置Ｐ（ｎ）で行われる溶滴移行期間Ｔ１の工程である。

このような溶接終了方法を用いると、溶接終了予定位置Ｐｓが移動ピッチＭｐごとに配置された複数の停止位置と重ならない場合であっても、実際の溶接終了位置は移動ピッチＭｐごとに配置された複数の停止位置のいずれかとなる。このため、溶接終了位置において、溶接痕のピッチが乱れることがない。従って、本実施形態の溶接方法によれば、よりきれいなビードを形成することができる。

さらに、本実施形態によると、溶接終了予定位置Ｐｓの手前にある停止位置Ｐ（ｎ）でアークａを停止させており、停止位置Ｐ（ｎ）から溶接トーチ１４を移動速度Ｖ２よりも速い速度で移動させることができる。このため、停止位置Ｐ（ｎ）において溶滴移行期間Ｔ１からアーク継続期間Ｔ２に切り替えて溶接トーチ１４を移動させる場合と比較してより短い時間で溶接トーチ１４を次の溶接開始位置へ移動させることが可能となっている。従って、本実施形態の溶接方法によれば、溶接時間の短縮を図ることが可能であり、より効率的な溶接作業を行うことができる。

以下に、本発明の他の実施形態について説明する。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には上記実施形態と同一の符号を付しており、適宜説明を省略する。

本発明の第２実施形態におけるアーク溶接方法では、溶接終了予定位置Ｐｓが教示されているとき、ロボット制御装置２が図６に示すフローチャート図に従って制御を行う。図６に示すアーク溶接方法は、図４に示すアーク溶接方法と同様に溶接システムＡを用いて行われる。

まず、溶接を開始し、アークａをスタート（Ｓ１１）させ、溶接トーチ１４の現在位置と終了予定位置Ｐｓとの距離Ｄを算出する工程（Ｓ１２）を行う。次に距離Ｄと移動ピッチＭｐとを比較する工程（Ｓ１３）を行う。この工程（Ｓ１３）において、距離Ｄが移動ピッチＭｐ以上である場合と未満である場合とで分岐する。

距離Ｄが移動ピッチＭｐ以上のとき（Ｓ１３＝ＮＯ）には、溶滴移行期間Ｔ１を開始し（Ｓ１４）、教示された時間が経過すれば溶滴移行期間Ｔ１を終了させる（Ｓ１５）。その後、アーク継続期間Ｔ２を開始し（Ｓ１６）、溶接トーチ１４を移動ピッチＭｐだけ移動させてから、アーク継続期間Ｔ２を終了させる（Ｓ１７＝ＹＥＳ）。その後は、再度工程（Ｓ１２）を行う。

距離Ｄが移動ピッチＭｐ未満であるとき(Ｓ１３＝ＹＥＳ)には、さらに、クレータ処理を行うか否かで分岐する（Ｓ１８）。クレータ処理を行うかどうかは、たとえば、開始する前に予めティーチペンダントＴＰを介して設定されている。

クレータ処理を行わない場合には、溶滴移行期間Ｔ１を開始し（Ｓ１９）、教示された時間が経過すれば溶滴移行期間Ｔ１を終了させる（Ｓ２０＝ＹＥＳ）。その後、溶接電流Ｉｗ、溶接電圧Ｖｗ、および送給速度Ｆｖを０にしてアークａを停止させて溶接を終了させる。

クレータ処理を行う場合には、さらに、溶滴移行期間Ｔ１を行うかどうかで分岐する（Ｓ２１）。ここで溶滴移行期間Ｔ１を行うかどうかは、たとえば、開始する前に予めティーチペンダントＴＰを介して設定されている。溶滴移行期間Ｔ１を行う場合には、溶滴移行期間Ｔ１を開始し（Ｓ２２）、教示された時間が経過すれば溶滴移行期間Ｔ１を終了させる（Ｓ２３＝ＹＥＳ）。その後に、クレータ処理を行う（Ｓ２４）。溶滴移行期間Ｔ１を行わない場合には、そのままクレータ処理を行う（Ｓ２４）。クレータ処理を行う工程（Ｓ２４）の後に、溶接電流Ｉｗ、溶接電圧Ｖｗ、および送給速度Ｆｖを０にしてアークａを停止させて溶接を終了させる。

溶滴移行期間Ｔ１を行わずにクレータ処理を行って溶接を終了させる場合、図７に示すように、停止位置Ｐ（ｎ）においてクレータ処理が行われる。本実施形態で行われるクレータ処理は、たとえば教示されたクレータ処理期間Ｔｃだけ、最大値が電流値ｉｗ１よりも小さいパルス電流を流す処理である。このパルス電流は、本発明におけるクレータ処理電流の一例である。図６に示す手順に従って溶接を行うと、停止位置Ｐ（ｎ）でクレータ処理が行われる。なお、このとき、本発明における最後の第１工程は、この停止位置Ｐ（ｎ）で行われるクレータ処理である。このように溶滴移行期間Ｔ１を行わずにクレータ処理を行うのは、たとえば、パイプに対して円周溶接を行う場合である。円周溶接において溶接痕がラップするときに、溶滴移行期間Ｔ１を行わずにクレータ処理を行うことで溶接痕の高さを均一にすることができる。

溶滴移行期間Ｔ１を行った後にクレータ処理を行って溶接を終了させる場合、図８に示すように、停止位置Ｐ（ｎ）で溶滴移行期間Ｔ１を行った後、クレータ処理が行われる。なお、このとき、本発明における最後の第１工程は、この停止位置Ｐ（ｎ）で行われる溶滴移行期間Ｔ１の工程およびクレータ処理である。

このようなアーク溶接方法によれば、必要に応じてクレータ処理を行うことが可能であり、溶接終端部における欠陥を予防することができる。さらに、停止位置Ｐ（ｎ）においてクレータ処理が行われるため、クレータ処理を行うことで溶接痕のピッチを乱すことがなくなっている。このため、クレータ処理を行った場合、溶接終了位置においてもよりきれいなビードを形成することができる。

なお、本実施形態では、クレータ処理を実行するかどうかを選択可能としているが、クレータ処理を実行するように固定してあっても構わない。さらに、溶滴移行期間Ｔ１を行ってからクレータ処理を実行するか、溶滴移行期間Ｔ１を行わずにクレータ処理を実行するか、選択可能であるが、一方に固定されていても構わない。

なお、パルス電流Ｉｗ１、および、クレータ処理におけるパルス電流は、直流パルス電流と交流パルス電流のいずれであっても構わない。

本発明の範囲は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明で用いる溶接システムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在であり、本発明によるアーク溶接方法の細部も適宜変更可能である。たとえば、上記実施形態では、溶接進行方向Ｄｒにおいて溶接終了予定位置Ｐｓよりも手前にある停止位置Ｐ（ｎ）で溶接の終了を行うようにしている。予め母材Ｗの長さに余裕を持たせている場合には、それに限定されずに、実際の溶接終了位置が、溶接進行方向Ｄｒにおいて溶接終了予定位置Ｐｓよりも前方となるようにしてもよい。すなわち、図５、図７、および、図８に示す、停止位置Ｐ（ｎ）から移動ピッチＭｐだけ離れた停止位置Ｐ（ｎ＋１）において溶接の終了を行うようにしても構わない。

また、上記実施形態では、アーク溶接電流およびクレータ処理電流の一例としてパルス電流を示しているが、パルスは直流でも交流でもよい。また、本発明におけるアーク溶接電流およびクレータ処理電流はパルス電流に限定されず、パルス無しの電流であっても構わない。

Ａ 溶接システム
１ 溶接ロボット
１１ ベース部材
１２ アーム
１２ａ 手首部
１３ モータ
１４ 溶接トーチ
１５ 溶接ワイヤ（消耗電極）
１６ ワイヤ送給装置
１６１ 送給モータ
２ ロボット制御装置
２１ 動作制御回路
２２ インターフェイス回路
２３ 演算部
３ 溶接電源装置
３１ 出力制御回路
３２ 電流検出回路
３４ 送給制御回路
３５ インターフェイス回路
３６ 電圧検出回路
Ｄ 距離
Ｆｃ 送給制御信号
Ｆｖ 送給速度
ｆｖ１，ｆｖ２ 送給速度
Ｉｓ 電流設定信号
Ｉｗ，Ｉｗ１，Ｉｗ２ 溶接電流
ｉｗ１，ｉｗ２ 電流値
Ｍｃ 動作制御信号
Ｍｐ 移動ピッチ
Ｏｎ 出力開始信号
Ｐ（ｎ），Ｐ（ｎ−１），Ｐ（ｎ−２） 停止位置
Ｐｓ 溶接終了予定位置
Ｓｔ 溶接開始信号
Ｔ１ 溶滴移行期間
Ｔ２ アーク継続期間
Ｔｃ クレータ処理期間
ＴＰ ティーチペンダント
Ｔα 単位溶接期間
ＶＲ ロボット移動速度
Ｖｗ，Ｖｗ１，Ｖｗ２ 溶接電圧
ｖｗ１，ｖｗ２ 電圧値
Ｗ 母材
Ｗｓ 送給速度設定信号

Claims (6)

1. 教示された移動ピッチごとに位置する複数の停止位置のいずれかに溶接トーチを停止させ、母材と上記溶接トーチに保持された消耗電極との間にアークを発生させることにより、溶滴移行させる第１工程と、
   上記母材と上記消耗電極との間にアークを発生させつつ上記母材に形成される溶融池を冷却し、かつ、上記溶接トーチを上記移動ピッチだけ動かして次の上記停止位置へ移動させる第２工程とを交互に繰り返すアーク溶接方法であって、
   上記溶接トーチが停止している間に、上記溶接トーチが停止している上記停止位置と教示された溶接終了予定位置との距離を算出する算出工程と、
   上記算出工程で算出された距離と、上記移動ピッチとを比較する工程と、
   を備えており、
   上記算出工程で算出された距離が０より大きく、上記移動ピッチよりも小さいときに、上記停止位置において最後の第１工程を行った後に、溶接を終了させることを特徴とする、アーク溶接方法。
2. 上記算出工程で算出された距離が０より大きく、上記移動ピッチよりも小さいときに、溶接の進行方向において、教示された上記溶接終了予定位置よりも溶接開始位置に近い位置にある上記停止位置において溶接を終了させる、請求項１に記載のアーク溶接方法。
3. 上記最後の第１工程を除く他の第１工程は、上記母材と上記消耗電極との間にアーク溶接電流を流すことによって行われ、
   上記最後の第１工程は、上記母材と上記消耗電極との間に上記アーク溶接電流を流すことによって行われる、請求項１または２に記載のアーク溶接方法。
4. 上記最後の第１工程を除く他の第１工程は、上記母材と上記消耗電極との間にアーク溶接電流を流すことによって行われ、
   上記最後の第１工程は、上記母材と上記消耗電極との間に、絶対値が上記アーク溶接電流よりも小さなクレータ処理電流を流すことによって行われる、請求項１または２に記載のアーク溶接方法。
5. 上記最後の第１工程を除く他の第１工程は、上記母材と上記消耗電極との間にアーク溶接電流を流すことによって行われ、
   上記最後の第１工程は、上記母材と上記消耗電極との間に、上記アーク溶接電流を流した後に、絶対値が上記アーク溶接電流よりも小さなクレータ処理電流を流すことによって行われる、請求項１または２に記載のアーク溶接方法。
6. 上記最後の第１工程を行って溶接を終了させた後に、上記溶接トーチを上記第２工程における移動速度よりも速い移動速度で移動させる工程を有している、請求項１ないし５のいずれかに記載のアーク溶接方法。

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