JP4986480B2

JP4986480B2 - Ｔｉｇ溶接方法及びその装置

Info

Publication number: JP4986480B2
Application number: JP2006063587A
Authority: JP
Inventors: 広幸下川; 利洋高宗
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-03-09
Filing date: 2006-03-09
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2026-03-09
Also published as: JP2007237243A

Description

本発明は、厚さの異なるアルミ板などのワークを不活性雰囲気中で溶接するＴＩＧ溶接方法及びその装置に関する。

従来、厚さの異なるアルミ板をＴＩＧ溶接する方法としては、複数のフィラワイヤをワイヤガイド部で支持すると共に、これらのフィラワイヤの供給位置を固定した状態で複数のフィラワイヤを不活性雰囲気中に供給して溶接するＴＩＧ溶接方法が知られている。
また、複数のフィラワイヤを支持したワイヤガイド部を、ＴＩＧトーチの周りに旋回自在に、且つＴＩＧトーチの軸線方向たるＺ軸方向とこれに直行するＹ軸方向（横方向）に移動自在に設けると共に、これらのフィラワイヤの供給速度を個々独立に制御可能にしたＴＩＧ溶接装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２２４８３０号公報

しかし、フィラワイヤの供給位置を固定した状態でＴＩＧ溶接する方法においては、アルミ板の薄い方が、トーチ熱が逃げ切れなくて溶解速度が速く、溶湯が先に流れ落ちて溶け落ちによるホールができ、これにより溶接部にウロコ形状が均一に形成されず、外観品質上大きな問題となっていた。
また、特許文献１に記載されたＴＩＧ溶接装置においは、複数のフィラワイヤを支持したワイヤガイド部を、ＴＩＧトーチの軸線方向たるＺ軸方向とこれに直行するＹ軸方向（横方向）に移動自在に設けているものの、これでは複数のフィラワイヤの供給位置を別個独立に制御することができないため、ワークによっては所望の品質を得ることができない場合があるという問題があった。

本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、厚さの異なるアルミ板などのワークをＴＩＧ溶接する際に、薄板側の溶湯の先行溶け落ちによるホールなどが生じないＴＩＧ溶接方法及びその装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、ＴＩＧトーチとワークの間に形成される不活性雰囲気中に２本のフィラワイヤを供給しながら厚さの異なるワークを重ね合せて下向き溶接するＴＩＧ溶接方法において、ワークとして薄板を上に厚板を下に重ね、平面視で薄板の縁は厚板の上面に配置され、平面視した状態でＴＩＧトーチの電極を薄板の縁から厚板の上面側にずらして臨ませ、前記２本のフィラワイヤの供給位置を個別に制御して、一方のフィラワイヤの供給位置を薄板の縁近傍で薄板上に設定し、他方のフィラワイヤの供給位置を電極近傍に設定し、平面視した状態で、一方のフィラワイヤの供給位置とＴＩＧトーチの電極との距離を、他方のフィラワイヤの供給位置とＴＩＧトーチの電極との距離よりも長くするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１記載のＴＩＧ溶接方法において、前記複数のフィラワイヤの供給位置は、ロボットによる溶接経路の教示点毎に設定され、これらの教示点に基づいて前記複数のフィラワイヤの供給位置が再生されて溶接がなされるものである。

請求項３に係る発明は、ＴＩＧトーチとワークの間に形成される不活性雰囲気中に２本のフィラワイヤを供給しながら厚さの異なるワークを重ね合せて下向き溶接するＴＩＧ溶接装置において、前記２本のフィラワイヤを各々支持するガイド部を回動させて、各フィラワイヤの供給位置を別個独立に制御する駆動手段を設け、ワークとして薄板を上に厚板を下に重ね、平面視で薄板の縁は厚板の上面に配置され、平面視した状態でＴＩＧトーチの電極を薄板の縁から厚板の上面側にずらして臨ませ、一方のフィラワイヤの供給位置を薄板の縁近傍で薄板上に設定し、他方のフィラワイヤの供給位置を電極近傍に設定し、平面視した状態で、一方のフィラワイヤの供給位置とＴＩＧトーチの電極との距離を、他方のフィラワイヤの供給位置とＴＩＧトーチの電極との距離よりも長くするものである。

請求項４に係る発明は、請求項３記載のＴＩＧ溶接装置において、前記複数のフィラワイヤの供給位置は、ロボットによる溶接経路の教示点毎に設定され、これらの教示点に基づいて前記駆動手段により前記複数のフィラワイヤの供給位置が再生されて溶接がなされるものである。

請求項１に係る発明によれば、複数のフィラワイヤの供給位置を個別に制御することにより、薄板側の最も溶解速度が速い位置にフィラワイヤを供給することができるので、薄板側の速い温度上昇を抑えることが可能になり、溶湯の溶け落ちによるホールが発生しない。
また、フィラワイヤを溶湯の流れ不足部分に供給することができるので、溶接部に均一な肉盛が形成され、所望な製品強度を得ることができる。
更に、溶接部に均一なウロコ形状の肉盛が形成されるので、外観品質の向上に寄与する。

請求項２に係る発明によれば、ロボットによる溶接経路の教示点毎に、フィラワイヤの供給位置が設定され、これらの教示点に基づいてＴＩＧ溶接されるので、更なる溶接品質の向上が図れる。

請求項３に係る発明によれば、複数のフィラワイヤを各々支持するガイド部を駆動手段により回動させ、複数のフィラワイヤの供給位置を個別に制御して薄板側の最も溶解速度が速い位置にフィラワイヤを供給することができるので、薄板側の速い温度上昇を抑えることが可能になり、溶湯の溶け落ちによるホールが発生しない。
また、フィラワイヤを溶湯の流れ不足部分に供給することができるので、溶接部に均一な肉盛が形成され、所望な製品強度を得ることができる。
更に、溶接部に均一なウロコ形状の肉盛が形成されるので、外観品質の向上に寄与する。

請求項４に係る発明によれば、ロボットによる溶接経路の教示点毎に、フィラワイヤの供給位置が設定され、これらの教示点に基づいて駆動手段により複数のフィラワイヤの供給位置が再生されてＴＩＧ溶接されるので、更なる溶接品質の向上が図れる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係るＴＩＧ溶接装置の側面図、図２は同じく正面図、図３は図１の矢印Ａ方向から見た概要図、図４はフィラワイヤの供給位置の説明図である。

本発明に係るＴＩＧ溶接装置は、図１乃至図３に示すように、ロボットアーム１の先端に取付ブラケット２を介して装着されている。このＴＩＧ溶接装置は、ＴＩＧトーチ３、２本のフィラワイヤ４，５を夫々支持するガイド部６，７、ガイド部６，７を回動させるサーボモータ８，９、不活性雰囲気１０中に臨むフィラワイヤ４，５の姿勢を決定するガイドパイプ６ａ，７ａ、フィラワイヤ４，５を挿通するチューブ１１，１２、フィラワイヤ４，５を供給するワイヤ供給装置（不図示）などを備えてなる。なお、サーボモータ８，９には位置検出器（不図示）が備えられている。

サーボモータ８，９は、取付ブラケット２に固定されたベース部材１３に取り付けられ、それらの回転軸８ａ，９ａの向きは、ＴＩＧトーチ３の軸３ａの向きとほぼ同じである。そして、サーボモータ８を駆動させることにより、ガイド部６が回動し、ガイド部６に固定したガイドパイプ６ａに挿通するフィラワイヤ４の先端部４ａとＴＩＧトーチ３の電極３ｂとの距離が調整される。同様に、サーボモータ９を駆動させることにより、ガイド部７が回動し、ガイド部７に固定したガイドパイプ７ａに挿通するフィラワイヤ５の先端部５ａとＴＩＧトーチ３の電極３ｂとの距離が調整される。

このように、フィラワイヤ４の先端部４ａとＴＩＧトーチ３の電極３ｂとの距離（フィラワイヤ４の供給位置）、フィラワイヤ５の先端部５ａとＴＩＧトーチ３の電極３ｂとの距離（フィラワイヤ５の供給位置）は、夫々サーボモータ８，９の回転量を個別に設定することにより独立して制御することができる。フィラワイヤ４，５の供給位置は、ロボットアーム１を備える溶接ロボットにＴＩＧ溶接作業をティーチングする際に、溶接経路の教示点毎にロボットの外部軸を用いて設定することができる。また、フィラワイヤ４，５の供給速度は、溶接条件切り替えポイント毎に、個別に設定することができる。

以上のように構成された本発明に係るＴＩＧ溶接装置の動作及びＴＩＧ溶接方法について説明する。図４に示すように、アルミの薄板Ｗａとアルミの厚板ＷｂをＴＩＧ溶接する場合には、先ず溶接ロボットにＴＩＧ溶接作業をティーチングする。ティーチングにおいて、ＴＩＧトーチ３の電極３ｂを薄板Ｗａの縁部から厚板Ｗｂ側にずらした位置に臨ませ、一方のフィラワイヤ４の供給位置１６を薄板Ｗａの縁部近傍で薄板Ｗａ上に設定し、他方のフィラワイヤ５の供給位置１７を電極３ｂ近傍に設定する。

このように、フィラワイヤ４とＴＩＧトーチ３の電極３ｂとの距離を、フィラワイヤ５とＴＩＧトーチ３の電極３ｂとの距離よりも長くすることで、溶解温度を制御し薄板Ｗａの溶け落ちを防止している。フィラワイヤ４，５の供給位置１６，１７の設定作業は、アルミの薄板Ｗａとアルミの厚板Ｗｂの溶接部に沿って行われるロボットの教示点毎に行われる。また、フィラワイヤ４，５の供給速度は、溶接条件切り替えポイント毎に、個別に設定される。そして、溶接ロボットに対するＴＩＧ溶接作業のティーチングが終了する。

次いで、溶接ロボットに対するＴＩＧ溶接作業のティーチングが終了した後に、アルミの薄板Ｗａとアルミの厚板Ｗｂに対してティーチングされたＴＩＧ溶接作業がプレイバックされ、ＴＩＧ溶接が設定条件（溶接経路、フィラワイヤ４，５の供給位置、フィラワイヤ４，５の供給速度など）に基づいて行われる。すると、アルミの薄板Ｗａとアルミの厚板Ｗｂの溶接部にウロコ形状の均一な肉盛が形成され、溶接部にホールなどの溶接不良が発生することなく良好な溶接品質が得られる。図４に示す１５は溶湯形状を表わす。

このような良好な溶接品質は、ＴＩＧトーチ３の電極３ｂを薄板Ｗａの縁部から厚板Ｗｂ側にずらした位置に臨ませ、一方のフィラワイヤ４の供給位置を薄板Ｗａの縁部近傍で薄板Ｗａ上に設定し、他方のフィラワイヤ５の供給位置を電極３ｂ近傍に設定したことによるもので、薄板Ｗａ側のギャップ、材質、板厚の変化などから生じる熱容量の差に随時対応して、トーチ熱による薄板Ｗａの溶解温度が急激に上昇するのを抑えることができた結果である。また、フィラワイヤ４が、薄板Ｗａの最も溶解速度の速い位置に供給されるため、溶湯の流れ落ちによる溶湯不足に対しても、溶湯量を適切に保つことができ、溶接部のホール発生を防止することができた。

本発明は、厚さの異なるアルミ板などをＴＩＧ溶接する場合に、複数のフィラワイヤの供給位置を個別に制御することにより、薄板側の最も溶解速度が速い位置にフィラワイヤを供給することができるので、薄板側の速い温度上昇を抑えることが可能になり、溶湯の溶け落ちによるホールなどの溶接不良が発生しない良好な溶接品質を提供できる。

本発明に係るＴＩＧ溶接装置の側面図本発明に係るＴＩＧ溶接装置の正面図図１の矢印Ａ方向から見た概要図フィラワイヤの供給位置の説明図で、（ａ）はワークとフィラワイヤの位置関係を示す図、（ｂ）は図４（ａ）の矢印Ｂ方向から見た図

符号の説明

１…ロボットアーム、３…ＴＩＧトーチ、３ｂ…電極、４，５…フィラワイヤ、６，７…ガイド部、８，９…サーボモータ、１０…不活性雰囲気、１６，１７…フィラワイヤの供給位置、Ｗａ…薄板、Ｗｂ…厚板。

Claims

ＴＩＧトーチとワークの間に形成される不活性雰囲気中に２本のフィラワイヤを供給しながら厚さの異なるワークを重ね合せて下向き溶接するＴＩＧ溶接方法において、ワークとして薄板を上に厚板を下に重ね、平面視で薄板の縁は厚板の上面に配置され、平面視した状態でＴＩＧトーチの電極を薄板の縁から厚板の上面側にずらして臨ませ、前記２本のフィラワイヤの供給位置を個別に制御して、一方のフィラワイヤの供給位置を薄板の縁近傍で薄板上に設定し、他方のフィラワイヤの供給位置を電極近傍に設定し、平面視した状態で、一方のフィラワイヤの供給位置とＴＩＧトーチの電極との距離を、他方のフィラワイヤの供給位置とＴＩＧトーチの電極との距離よりも長くすることを特徴とするＴＩＧ溶接方法。
前記複数のフィラワイヤの供給位置は、ロボットによる溶接経路の教示点毎に設定され、これらの教示点に基づいて前記複数のフィラワイヤの供給位置が再生されて溶接がなされる請求項１記載のＴＩＧ溶接方法。
ＴＩＧトーチとワークの間に形成される不活性雰囲気中に２本のフィラワイヤを供給しながら厚さの異なるワークを重ね合せて下向き溶接するＴＩＧ溶接装置において、前記２本のフィラワイヤを各々支持するガイド部を回動させて、各フィラワイヤの供給位置を別個独立に制御する駆動手段を設け、ワークとして薄板を上に厚板を下に重ね、平面視で薄板の縁は厚板の上面に配置され、平面視した状態でＴＩＧトーチの電極を薄板の縁から厚板の上面側にずらして臨ませ、一方のフィラワイヤの供給位置を薄板の縁近傍で薄板上に設定し、他方のフィラワイヤの供給位置を電極近傍に設定し、平面視した状態で、一方のフィラワイヤの供給位置とＴＩＧトーチの電極との距離を、他方のフィラワイヤの供給位置とＴＩＧトーチの電極との距離よりも長くすることを特徴とするＴＩＧ溶接装置。
前記複数のフィラワイヤの供給位置は、ロボットによる溶接経路の教示点毎に設定され、これらの教示点に基づいて前記駆動手段により前記複数のフィラワイヤの供給位置が再生されて溶接がなされる請求項３記載のＴＩＧ溶接装置。