JP4745453B1 - アーク溶接装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 消耗電極15を送り出すワイヤプッシュ装置162と、消耗電極15を保持する溶接トーチ14と、消耗電極15のうち、消耗電極15の軸線方向におけるワイヤプッシュ装置162から溶接トーチ14に至る長さ(送給経路長La)を変化させる送給経路長変化装置17と、を備える。このような構成によれば、消耗電極15の前進送給と後退送給とを高速で切り換える場合であっても、応答性よく、消耗電極15を送給することができる。その結果、安定した溶接を行うことができる。
【選択図】 図6
Description
図1に示すアーク溶接システムA1は、アーク溶接装置1と、ロボット制御装置2と、電源装置3とを備える。
次に、図8をさらに用いて、アーク溶接システムA1を用いたアーク溶接方法について説明する。図8は、本実施形態のアーク溶接方法の溶接定常状態における、各信号等を示すタイミングチャートである。
θ(t)=(2π/Tw)・(t−nTw)
((n−1)Tw≦t<nTw) (nは整数) ・・・・(1)
V1(t)=Va・cos(θ(t))・・・・(2)
(2)式においてVaは振幅であり、一定の値である。このように、変化量V1(t)は周期的に変化する。
V2(t)=Vf+Va・cos(θ(t))・・・・(3)
アーク発生期間Taは、アークa1を発生させ母材Wを加熱するための期間である。図8(g)に示すように、アーク発生期間Taのほぼ全期間(時刻t1〜時刻t3)において、電源特性切替信号SwはHighレベルとなっている。そのため、時刻t1〜時刻t3において、電源回路31の電源特性は定電圧特性となっている。また、同図(c)に示すように、時刻t2において、消耗電極15が後退送給される状態から前進送給される状態に変化する。
<時刻t3〜時刻t4>
短絡期間Tsは、消耗電極15の先端を母材Wに接触させ消耗電極15の一部を母材Wに移行させるための期間である。消耗電極15が前進送給されることにより、時刻t3において、消耗電極15と母材Wとが接触し消耗電極15と母材Wとが短絡する。これにより、図8(d)に示すように、時刻t3において、溶接電圧Vwの値が急激に低下する。この溶接電圧Vwの値の低下に基づき、アーク状態検出回路36は、アークa1が消滅したと判断する。そしてアーク状態検出回路36は、アークa1が消滅していることを示すアーク状態信号Asdを、電流制御回路32に送る。一方、時刻t3〜時刻t4において、ジュール熱により消耗電極15が溶融し、消耗電極15と母材Wとの接触面積が徐々に大きくなる。これにより、消耗電極15から母材Wに流れる溶接電流Iwの抵抗値が小さくなり、溶接電流Iwの値が徐々に上昇する。図8(c)に示すように、時刻t3〜時刻4においては、消耗電極15は前進送給されている。しかし、時刻t3〜時刻t4においては、消耗電極15は、上述のように溶融し軟化しているため座屈しにくくなっている。
図8(g)に示すように、電流制御回路32は、時刻t4において、電源特性切替信号SwをHighレベルからLowレベルに変化させる。これにより、電源回路31の電源特性が定電流特性に変化する。一方、同図(e)に示すように、電流制御回路32は、溶接電流Iwを比較的小さなアーク発生電流値ir1で通電させるための電流制御信号Irを電源回路31(本実施形態においては、電流誤差計算回路EI)に送っている。そのため、同図(f)に示すように、時刻t4からは、溶接電流Iwがアーク発生電流値ir1で流れる。アーク発生電流値ir1は、たとえば30〜60Aであり比較的小さい。なお、時刻t4の決定方法は後述する。また、同図(c)に示すように、時刻t5において、消耗電極15が前進送給される状態から後退送給される状態に変化する。
時刻t6において、消耗電極15と母材Wとが離間し、アークa1が発生する。時刻t6において溶接電流Iwは、比較的小さいアーク発生電流値ir1で流れているから、アークa1の発生時に生じうるスパッタの発生を抑制できる。図8(d)に示すように、時刻t6において、アークa1の発生により溶接電圧Vwの値が急激に上昇する。この溶接電圧Vwの上昇に基づき、アーク状態検出回路36は、アークa1が発生したと判断する。そしてアーク状態検出回路36は、アークa1が発生していることを示すアーク状態信号Asdを、電流制御回路32に送る。電流制御回路32は、アークa1が発生していることを示すアーク状態信号Asdを受けた時刻からある一定時間が経過した時刻t7において、電源特性切替信号SwをLowレベルからHighレベルに変化させる。これにより、電源回路31の電源特性が定電圧特性へと変化する。すると、同図(f)に示すように、溶接電流Iwが母材Wを熱するのに十分な値にまで上昇し、上述と同様の工程が再び行われる。
1 アーク溶接装置
11 ベース部材
12 アーム
13 モータ
14 溶接トーチ
141 コンタクトチップ
142 ノズル
15 消耗電極
16 ワイヤ送給装置
161 送給モータ
17 送給経路長変化装置
171 モータ
172 偏芯シャフト
173 カム機構
174a,174b ベアリング
175 マウント
176 ブッシュ
177 シャフト
19 コンジットケーブル
191 コイルライナ
192 被覆チューブ
2 ロボット制御装置
21 動作制御回路
23 ティーチペンダント
3 電源装置
31 電源回路
32 電流制御回路
33 アーク発生電流値記憶回路
34 設定時間記憶回路
35 電圧制御回路
36 アーク状態検出回路
37 送給経路長制御回路
38 送給制御回路
Asd アーク状態信号
Ea 誤差信号
EI 電流誤差計算回路
Ei 電流誤差信号
EV 電圧誤差計算回路
Ev 電圧誤差信号
Fc 送給速度制御信号
Fw 送給速度
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
Ir 電流設定信号
Iw 溶接電流
La 送給経路長
MC 電力発生回路
Ms 動作制御信号
Sw 電源特性切替信号
Sθ 回転角信号
St 溶接開始信号
V1(t) 変化量
V2(t) 速度
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
Vr 電圧設定信号
VR ロボット移動速度
Vw 溶接電圧
W 母材
Wc 回転速度信号
θ(t) 回転角
Claims (3)
- 消耗電極を送り出すワイヤプッシュ装置と、
上記消耗電極を保持する溶接トーチと、
上記消耗電極のうち、上記消耗電極の軸線方向における上記ワイヤプッシュ装置から上記溶接トーチに至る長さを変化させる送給経路長変化装置と、
上記消耗電極を挿通し、且つ、上記消耗電極を上記溶接トーチへ導くコンジットケーブルと、を備え、
上記コンジットケーブルは、上記消耗電極を囲むコイルライナと、上記コイルライナを囲む被覆チューブとを含み、上記送給経路長変化装置は、上記軸線方向に沿って、上記溶接トーチに対し上記コンジットケーブルを直線往復動させ、且つ、上記溶接トーチと上記コイルライナとに固定されている、アーク溶接装置。 - 上記消耗電極のうち上記溶接トーチに囲まれた部位の、上記溶接トーチから母材へ向かう速度が正の値である前進送給期間と、上記速度が負の値である後退送給期間と、からなる単位期間を繰り返し発生させる電源装置を更に備え、
上記速度を一周期が上記単位期間である周期関数として、上記消耗電極は送給され、上記各前進送給期間において上記消耗電極が上記母材に短絡し、上記各後退送給期間のある時点で上記消耗電極と上記母材との短絡が開放される、請求項1に記載のアーク溶接装置。 - 上記電源装置は、
上記短絡の開放が生じた第1短絡開放時刻に関する第1短絡開放時情報に基づき、上記第1短絡開放時刻の後における、上記短絡の開放が生じる第2短絡開放時刻に関する第2短絡開放時情報を求める処理と、
上記第2短絡開放時情報に基づき、上記第2短絡開放時刻より設定時間前において、上記消耗電極から上記母材へ流れる溶接電流の値を減少させる処理と、を行う、請求項2に記載のアーク溶接装置。
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