JP5444805B2

JP5444805B2 - アーク溶接装置

Info

Publication number: JP5444805B2
Application number: JP2009100534A
Authority: JP
Inventors: 英樹井原; 憲和大崎; 芳行田畑
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2009-04-17
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2029-04-17
Also published as: JP2010247197A

Description

本発明は、電極と母材との間にアークを発生させて溶接を行うアーク溶接装置に関するものである。

アーク溶接装置は、例えばＴＩＧ（ＴｕｎｇｓｔｅｎＩｎｅｒｔＧａｓ）アーク溶接等に使用される溶接装置である。

従来のアーク溶接装置では、図３に示すような反復溶接が行われている。ここで、反復溶接とは、初期電流指令値Ｉｓと本溶接電流指令値（定常溶接電流指令値）Ｉｍとクレータ電流指令値Ｉｃをトーチスイッチシーケンスに応じて出力する。そして、図３に示すように、初期電流指令値Ｉｓから本溶接電流指令値Ｉｍに移行するまでの期間Ｔ１において電流指令値増加のスロープを設け、また、本溶接電流指令値Ｉｍからクレータ電流指令値Ｉｃに移行するまでの期間Ｔ２において電流指令値減少のスロープを設ける場合もある。

従来のアーク溶接装置の概略構成を図４に示す。なお、図４では、溶接制御に関する部分のみ記載しており、溶接出力部分等アーク溶接に必要な構成については一般的なものと同様であり、省略している。

以上のように構成されたアーク溶接装置について、その動作を説明する。

１はトーチスイッチであり、図示を省略したトーチに配置され、マイコン等で構成された出力制御器２に接続されている。切替スイッチ３は、例えば接点ａ，ｂ，ｃを備え、接点ａからｃを切り替えることにより、３つの溶接シーケンスを切り替えることができる。なお、３つの溶接シーケンスとは、例えば、クレータ処理無しの溶接と、クレータ処理有りの溶接と、反復溶接である。ここで、反復溶接については後述する。４は初期電流指令値Ｉｓから本溶接電流指令値Ｉｍに切り替わるスロープ時間を設定するアップスロープ設定器である。５は本溶接電流指令値Ｉｍからクレータ電流指令値Ｉｃに切り替わるスロープ時間を設定するダウンスロープ設定器である。６は初期電流指令値Ｉｓを設定する初期電流設定器、７は本溶接電流指令値Ｉｍを設定する本電流設定器、８はクレータ電流指令値Ｉｃを設定するクレータ電流設定器であり、それぞれの設定器は出力制御器２に接続されている。

トーチスイッチ１と電流指令値との関係は、先ず溶接開始でトーチスイッチ１を閉じると、初期電流指令値Ｉｓが出力制御器２に出力される。なお、トーチスイッチ１が閉じられている間は継続して初期電流指令値Ｉｓが出力される。その後トーチスイッチ１が開かれると期間Ｔ１のアップスロープを経て本溶接電流指令値Ｉｍが出力される。トーチスイッチ１が開かれている間は継続して本溶接電流指令値Ｉｍが出力される。そして、本溶接電流指令値Ｉｍの出力中にトーチスイッチ１を閉じると、期間Ｔ２のダウンスロープを経てクレータ電流指令値Ｉｃが出力される。なお、トーチスイッチ１が閉じられている間は継続してクレータ電流指令値Ｉｃが出力される。その後再びトーチスイッチ１が開かれると期間Ｔ１のアップスロープを経て本溶接電流指令値Ｉｍが出力される。以下その繰り返しとなる。

以上は、従来より広く知られた溶接シーケンスの１つである（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−２１８３６７号公報

被溶接物は様々である。そして、同仕様としていても加工バラツキにより、被溶接物各々には違いがある。故に、被溶接物毎に溶接中に微妙に溶接電流を変えてやる必要がある。従来の方法でも、設定器等を用いて事前に本溶接電流指令値Ｉｍやクレータ電流指令値Ｉｃを設定することは可能である。しかし、溶接中に本溶接電流指令値Ｉｍやクレータ電流指令値Ｉｃを変更することはできなかった。

上記問題を解決するため、本発明のアーク溶接装置は、トーチスイッチを有する溶接トーチを備えたアーク溶接装置であって、前記トーチスイッチが操作されると予め設定された初期電流指令値を出力し、その後前記トーチスイッチが操作されると前記初期電流指令値から前記初期電流指令値よりも大きい予め設定された本溶接電流指令値に向かって前記本溶接電流指令値まで電流指令値を増加し、前記本溶接電流指令値に達すると前記本溶接電流指令値を維持し、その後前記トーチスイッチが操作されると前記本溶接電流指令値から前記本溶接電流指令値よりも小さい予め設定されたクレータ電流指令値に向かって前記クレータ電流指令値まで電流指令値を減少し、前記クレータ電流指令値に達すると前記クレータ電流指令値を維持する第１のモードと、前記トーチスイッチが操作されると前記初期電流指令値を出力し、その後前記トーチスイッチが操作されると前記初期電流指令値から前記本溶接電流指令値に向かって電流指令値を増加し、この電流指令値の増加中に前記トーチスイッチが操作されると電流指令値の増加を停止してそのときの電流指令値を維持し、その後前記トーチスイッチが操作されると電流指令を増加するあるいは減少する第２のモードとを有し、前記１のモードと前記第２のモードを切り替える切替部を備え、前記切替部により選択したモードの電流指令値に基づいて溶接を行うものである。

また、本発明のアーク溶接装置は、上記に加えて、第２のモードが選択された場合の初期電流指令値の後の電流指令値の上限値は前記初期電流指令値よりも大きい予め設定された本溶接電流指令値であり、下限値は前記本溶接電流指令値よりも小さい予め設定されたクレータ電流指令値としたものである。

また、本発明のアーク溶接装置は、上記に加えて、記憶部を備え、第２のモードを選択した場合の初期電流指令値の後の電流指令値を記憶し、第１のモードを選択した場合には、前記初期電流指令値よりも大きい予め設定された本溶接電流指令値の替わりに前記記憶部に記憶した電流指令値を用いるものである。

以上のように、本発明のアーク溶接装置によれば、作業者は溶接中に溶接状態を見ながら必要に応じて、本溶接電流やクレータ電流を変更することができる。

本発明の実施の形態１におけるアーク溶接装置の概略構成を示す図本発明の実施の形態１における電流指令値とトーチスイッチの状態を示す図従来のアーク溶接装置における電流指令値とトーチスイッチの状態を示す図従来のアーク溶接装置の概略構成を示す図

（実施の形態１）
図１において、１は溶接出力を起動するトーチスイッチ、２はマイコン等で構成された出力制御器、３は溶接シーケンスを切り替える切替スイッチ、４は初期電流指令値Ｉｓから本溶接電流指令値Ｉｍに切り替わるスロープ期間Ｔ１を設定するアップスロープ設定器、５は本溶接電流指令値Ｉｍからクレータ電流指令値Ｉｃに切り替わるスロープ期間Ｔ２を設定するダウンスロープ設定器である。６は初期電流指令値Ｉｓを設定する初期電流設定器、７は本溶接電流指令値Ｉｍを設定する本溶接電流設定器、８はクレータ電流指令値Ｉｃを設定するクレータ電流設定器である。なお、設定器それぞれは出力制御器２に接続されている。９は通常の反復溶接と可変反復溶接を切り替える可変反復切替スイッチであり、この可変反復切替スイッチ９を設けた点が、背景技術で説明した従来のアーク溶接装置の構造と異なる主な点である。

なお、本実施の形態において、可変反復溶接とは、詳細は後述するが、電流指令値が背景技術でも説明した本溶接電流指令値Ｉｍやクレータ電流指令値Ｉｃといった固定の電流指令値のみになるといったものではなく、本溶接期間において本溶接電流指令値Ｉｍ以下の電流指令値となるようにトーチスイッチ１の操作に基づいて電流指令値を変更可能とし、また、クレータ処理期間においてクレータ電流指令値Ｉｃ以上の電流指令値となるようにトーチスイッチ１の操作に基づいて電流指令値を変更可能とした溶接をいう。

また、図２では、溶接制御に関する構成のみ記載しており、溶接出力部分等アーク溶接に必要な他の構成については一般的なものと同様であり、省略している。

以上のように構成されたアーク溶接装置について、その動作を説明する。なお、始めに、可変反復切替スイッチ９で反復溶接を選択した時の動作について説明し、次に、可変反復切替スイッチ９で可変反復溶接を選択した時の動作について説明する。また、切替スイッチ３は背景技術で説明したものと同様であり、３つの溶接シーケンスである、クレータ処理無しの溶接と、クレータ処理有りの溶接と、反復溶接を選択するものである。そして、切替スイッチ３で反復溶接を選択しておき、その状態で反復切替スイッチ９により反復溶接か可変反復溶接かを選択する。

切替スイッチ３で反復溶接が選択され、可変反復切替スイッチ９がＯＦＦであり反復溶接が選択される場合、背景技術でも説明したように、トーチスイッチ１の操作に基づき、図３に示すように一般的に知られている反復溶接出力が行われる。すなわち、トーチスイッチ１のＯＮにより溶接初期期間では初期電流設定器６で設定された初期電流指令値Ｉｓが指令され、その後トーチスイッチ１をＯＦＦすると、溶接初期期間の後の本溶接期間（定常溶接期間）では、初期電流指令値Ｉｓから本溶接電流設定器７で設定された本溶接電流指令値Ｉｍまで電流指令値が増加して維持され、その後トーチスイッチ１をＯＮすると本溶接期間の後のクレータ処理期間では、本溶接電流指令値Ｉｍからクレータ電流指令値Ｉｃまで減少してクレータ電流指令値Ｉｃ維持される。

一方、切替スイッチ３で反復溶接が選択され、可変反復切替スイッチ９がＯＮであり可変反復溶接が選択される場合、可変反復溶接出力が行われる。この可変反復溶接出力について、図２を用いて説明する。

図２に示すように、先ずトーチスイッチ１のＯＮによって初期電流指令値Ｉｓが出力される。初期電流指令値Ｉｓは、トーチスイッチ１のＯＮを継続している間は継続して出力される。その後、トーチスイッチ１を、図２に示す期間Ｔｓ１以上の間継続してＯＦＦすると、アップスロープに移行して電流指令値が増加する。なお、アップスロープ期間中、トーチスイッチ１をＴｓ２時間未満継続してＯＮ（例えばトーチスイッチ１をＴｓ２時間未満で１回クリック）するとアップスロープが停止し、その時の溶接電流指令値が一定に継続して出力される（図２における電流指令値がＩｍ０の期間）。そして、電流指令がＩｍ０が維持されている状態から再びトーチスイッチをＴｓ２時間未満継続してＯＮ（例えばトーチスイッチ１をＴｓ２時間未満で１回クリック）すると再びアップスロープが開始される。

一方、一定の溶接電流指令値が継続して出力されている状態で、トーチスイッチ１をＴｓ３時間以上ＯＮし続けると、ダウンスロープに移行する。ダウンスロープ期間中、トーチスイッチ１をＯＦＦするとダウンスロープが停止し、その時の溶接電流指令値が継続して出力される（図２における電流指令値がＩｃ０の期間）。そして、電流指令値Ｉｃ０が継続されている状態で、トーチスイッチ１をＴｓ２時間未満ＯＮすると、再びアップスロープが開始される。そして、図示しないが、Ｔｓ３時間以上トーチスイッチ１をＯＮすると、再びダウンスロープが開始される。

なお、アップスロープの傾きは、本溶接電流指令値Ｉｍから初期電流指令値Ｉｓを減じて時間Ｔ１で割ったものであり、例えば本溶接電流指令値Ｉｍが１００Ａ、初期電流指令値Ｉｓが５０Ａ、時間Ｔ１が５秒とし、制御周期を１ｍｓとすると（１００−５０）／５０００となり０．０１Ａ／ｍｓで電流が上昇するとなる。このアップスロープ（電流指令の増加）は、電流指令値が本電流指令値Ｉｍに到達するまでは、何度でも繰り返し行うことができる。なお、時間Ｔ１は、図３におけるアップスロープの時間である。

また、ダウンスロープの傾きは、例えば本溶接電流指令値Ｉｍが１００Ａ、クレータ電流指令値Ｉｃが５０Ａ、時間Ｔ２を５秒とし、制御周期と１ｍｓとすると（５０−１００）／５０００となり、−０．０１Ａ／ｍｓで電流が下降することとなる。このダウンスロープは、電流指令値がクレータ電流指令値Ｉｃに到達するまでは、何度でも繰り返し行うことができる。なお、時間Ｔ２は、図３におけるダウンスロープの時間である。

なお、図示しないが出力制御器２に記憶装置を接続し、電流指令値がＩｍ０の期間、電流指令値がＩｃ０期間の電流指令値をそれぞれ記憶装置に記憶し、次回の溶接において、本溶接電流指令値Ｉｍを電流指令値Ｉｍ０に置き換え、クレータ電流指令値Ｉｃを電流指令値Ｉｃ０に置き換えることもできる。

以上により、溶接作業者は、溶接中に溶接状態を見ながら必要に応じて、本溶接電流指令値Ｉｍやクレータ電流指令値Ｉｃを容易に変更して溶接を行うことができる。

また、本溶接期間の電流指令値の上限は本溶接電流指令値Ｉｍであり、クレータ処理期間の電流指令値の下限はクレータ電流指令値Ｉｃである。そして、可変反復切替スイッチ９で可変反復溶接を選択した場合であっても、初期電流指令値Ｉｓの状態からトーチスイッチ１をＯＦＦすると電流指令値はスロープ状に増加し、本電流指令値Ｉｍに達するまでにトーチスイッチ１を操作しなければ本電流指令値Ｉｍとなり、また、本電流指令値Ｉｍの状態からトーチスイッチ１をＴｓ３時間以上ＯＮすると電流指令値はスロープ状に減少し、クレータ電流指令値Ｉｃに達するまでにトーチスイッチ１を操作しなければクレータ電流指令値Ｉｃとなる。従って、可変反復溶接を選択した場合であっても、反復溶接と同様の溶接を実現することもできる。

以上のように、本実施の形態のアーク溶接装置は、反復溶接と可変反復溶接の２つの溶接を行うことができ、２つの溶接を可変反復切替スイッチ９により切り替えることができる。

そして、可変反復切替スイッチ９により可変反復溶接を選択した場合、作業者がトーチスイッチ１を操作することにより、反復溶接を選択した場合の本溶接電流指令値Ｉｍやクレータ電流指令値Ｉｃといった固定の指令値だけではなく、本溶接電流指令値Ｉｍより低い電流指令値やクレータ電流指令値Ｉｃよりも高い電流指令値を指令することができる。

このように、溶接を行っている作業者が、溶接中において、溶接状態を確認しながら電流指令値を変更することができるので、各々被溶接物に適した溶接を行うことができ、溶接品質を高めることができる。

なお、アーク溶接装置に図示しない記憶部を設け、可変反復切替スイッチ９により可変反復溶接を選択した場合の溶接作業者によるトーチスイッチ１の操作による電流指令値の変化を記憶し、可変反復切替スイッチ９により反復溶接を選択した場合には、この記憶部に記憶した電流指令値の変化となるようにしても良い。

本発明のアーク溶接装置によれば、作業者は溶接中に溶接状態を見ながら必要に応じて電流指令を変更することができ、例えば、ワークのバラツキがある場合に用いる溶接装置として産業上有用である。

１トーチスイッチ
２出力制御器
３切替スイッチ
４アップスロープ設定器
５ダウンスロープ設定器
６初期電流設定器
７本電流設定器
８クレータ設定器
９可変反復切替スイッチ

Claims

トーチスイッチを有する溶接トーチを備えたアーク溶接装置であって、
前記トーチスイッチが操作されると予め設定された初期電流指令値を出力し、その後前記トーチスイッチが操作されると前記初期電流指令値から前記初期電流指令値よりも大きい予め設定された本溶接電流指令値に向かって前記本溶接電流指令値まで電流指令値を増加し、前記本溶接電流指令値に達すると前記本溶接電流指令値を維持し、その後前記トーチスイッチが操作されると前記本溶接電流指令値から前記本溶接電流指令値よりも小さい予め設定されたクレータ電流指令値に向かって前記クレータ電流指令値まで電流指令値を減少し、前記クレータ電流指令値に達すると前記クレータ電流指令値を維持する第１のモードと、
前記トーチスイッチが操作されると前記初期電流指令値を出力し、その後前記トーチスイッチが操作されると前記初期電流指令値から前記本溶接電流指令値に向かって電流指令値を増加し、この電流指令値の増加中に前記トーチスイッチが操作されると電流指令値の増加を停止してそのときの電流指令値を維持し、その後前記トーチスイッチが操作されると電流指令を増加するあるいは減少する第２のモードとを有し、
前記第１のモードと前記第２のモードを切り替える切替部を備え、
前記切替部により選択したモードの電流指令値に基づいて溶接を行うアーク溶接装置。
第２のモードが選択された場合の初期電流指令値の後の電流指令値の上限値は前記初期電流指令値よりも大きい予め設定された本溶接電流指令値であり、下限値は前記本溶接電流指令値よりも小さい予め設定されたクレータ電流指令値である請求項１記載のアーク溶接装置。
記憶部を備え、第２のモードを選択した場合の初期電流指令値の後の電流指令値を記憶し、第１のモードを選択した場合には、前記初期電流指令値よりも大きい予め設定された本溶接電流指令値の替わりに前記記憶部に記憶した電流指令値を用いる請求項１または２記載のアーク溶接装置。