JP5863365B2 - ２ワイヤ溶接のクレータ制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、消耗電極アークによる溶融池にフィラーワイヤを送給して行う２ワイヤ溶接のクレータ制御方法に関するものである。

消耗電極アークによって形成された溶融池に、フィラーワイヤを接触させながら送給して行う２ワイヤ溶接方法は、消耗電極アークの溶接ワイヤとフィラーワイヤとの２つのワイヤを使用するために高速溶接性及び高溶着性に優れている。特に、２ワイヤ溶接方法によって高速溶接を行うときには、ハンピングビードになるのを防止するために、フィラーワイヤを消耗電極アークよりも後方から溶融池に接触させて送給することが重要である。これは、フィラーワイヤを消耗電極アークの発生部内に送給して溶融すると、溶融池の冷却効果が小さくなり、かつ、フィラーワイヤによって溶融池の後半部の盛り上がりを抑えることもできないためにハンピングビードを抑制する効果はほとんどないからである。これに対して、フィラーワイヤをアークの発生部外の溶融池の後半部に接触させて送給し、溶融池の熱によって溶融するようにすれば溶融池が効率よく冷却され、かつ、フィラーワイヤによって溶融池後半部が抑えられてハンピングビードの形成を抑制することができる。以下の説明においては、消耗電極アークのワイヤを溶接ワイヤと記載し、フィラーワイヤとは区別することにする。消耗電極アークを発生させる溶接法としては、炭酸ガスアーク溶接法、マグ溶接法、ミグ溶接法、パルスマグ溶接法、パルスミグ溶接法、消耗電極交流パルスアーク溶接法等が使用される。

２ワイヤ溶接の溶接終了時は、溶接トーチを停止させた状態で、フィラーワイヤの送給を停止して消耗電極アークによってクレータ処理を行う。クレータ期間中にフィラーワイヤの送給を停止する理由は、以下のとおりである。クレータ期間中は、健全なクレータ部を形成するために、溶接ワイヤの送給速度を定常期間よりも４０〜７０％程度に遅くする。この結果、消耗電極アークを通電する溶接電流の値も小さくなるので、溶融池の温度も定常期間よりも低下する。このために、クレータ期間中にフィラーワイヤを溶融池に送給すると充分に溶融することができずに、溶融不良となってしまう場合があるからである。したがって、２ワイヤ溶接では、クレータ期間中はフィラーワイヤの送給を停止して、消耗電極アークのみによってクレータ処理を行うのが一般的であった（例えば、特許文献１参照）。ここで、クレータ処理とは、溶接終了位置に溶接トーチが到達して停止した状態で、アークによって窪んだ状態にある溶融池に溶接ワイヤを充填して健全なビード部を形成することである。

特開２００９−１５４１７３号公報

上述したように、従来技術の２ワイヤ溶接では、クレータ期間中はフィラーワイヤの送給を停止して、溶接ワイヤによる消耗電極アークのみによってクレータ処理を行っていた。このように、溶接ワイヤのみによってクレータ処理を行うと、窪んだクレータ部に溶融金属を充填して健全なビードを形成するのに時間がかかっていた。２ワイヤ溶接は高速溶接を行うことが可能であり、生産効率が高いことに特徴がある。この特質をさらに向上させるためには、クレータ処理に要する時間を短縮する必要がある。

そこで、本発明では、２ワイヤ溶接において、クレータ処理に要する時間を短縮することができる２ワイヤ溶接のクレータ制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
定常期間中は、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させると共に、このアークによって形成された溶融池にフィラーワイヤを送給して行う２ワイヤ溶接のクレータ制御方法において、
クレータ期間中は、前記アークの発生及び前記フィラーワイヤの送給を継続したままで、前記溶接ワイヤと前記フィラーワイヤとのワイヤ間距離を前記定常期間中よりも短くしてクレータ処理を行い、
前記クレータ期間中の前記溶接ワイヤの送給速度を前記定常期間中の送給速度よりも遅くし、前記クレータ期間中の前記フィラーワイヤの送給速度を前記定常期間中の送給速度よりも遅くし、前記クレータ期間中の前記フィラーワイヤの送給速度を前記クレータ期間中の前記溶接ワイヤの送給速度よりも遅くする、
ことを特徴とする２ワイヤ溶接のクレータ制御方法である。

本発明によれば、クレータ期間中は、アークの発生及びフィラーワイヤの送給を継続したままで、溶接ワイヤとフィラーワイヤとのワイヤ間距離を定常期間中よりも短くしてクレータ処理を行う。これにより、クレータ処理のためにアークを通電する溶接電流の値が小さくなり溶融池の温度が低下しても、フィラーワイヤをアークによって直接溶融することができるので、クレータ期間中もフィラーワイヤの送給が可能となり、クレータ処理に要する時間を短縮することができる。この結果、生産効率が向上する。

本発明の実施の形態に係る２ワイヤ溶接のクレータ制御方法を実施するための溶接装置の構成図である。 図１で上述した溶接装置を構成する溶接電源ＰＳのブロック図である。 本発明の実施の形態に係る２ワイヤ溶接のクレータ制御方法を説明するための図１〜図２における各信号のタイミングチャートである。 クレータ期間中の溶接部を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る２ワイヤ溶接のクレータ制御方法を実施するための溶接装置の構成図である。以下、同図を参照して、各構成物について説明する。

本溶接装置は、破線で囲まれた溶接トーチＷＴ、溶接電源ＰＳ、ロボット制御装置ＲＣ及びロボット（図示は省略）を備えている。溶接トーチＷＴは、溶接ワイヤ１ａに給電するための給電チップ４ａ、フィラーワイヤ１ｂを挿入位置にガイドするための送給ガイド４ｂ及びフィラーワイヤ移動機構６を備えている。フィラーワイヤ移動機構６は、後述するワイや間距離設定信号Ｌwrを入力として、フィラーワイヤ１ｂの挿入位置をこの設定信号Ｌwrの値に応じて溶接方向の前後方向に移動させてワイヤ間距離Ｌｗを自動的に調整するモータを含む機構である。この機構としては、従来から、モータの回転運動を滑子クランク機構により直線運動に変換する機構、モータの回転運動をクランクと揺動梃により揺動運動に変換する機構等が用いられている。溶接トーチＷＴの先端からは炭酸ガス、炭酸ガスとアルゴンガスとの混合ガス等のシールドガス（図示は省略）が噴出している。溶接トーチＷＴは、ロボット（図示は省略）によって保持されて、ロボット制御装置ＲＣ内に記憶されている作業プログラムに従って、溶接線に沿って移動される。

溶接ワイヤ１ａは、溶接ワイヤ用送給モータＷＭに結合された溶接ワイヤ用送給ロール５ａの回転によって溶接トーチＷＴ内を溶接ワイヤ送給速度Ｗｓで送給されて、母材２との間で消耗電極アーク３ａが発生する。フィラーワイヤ１ｂは、フィラーワイヤ用送給モータＦＭに結合されたフィラーワイヤ用送給ロール５ｂの回転によって送給ガイド４ｂ内をフィラーワイヤ送給速度Ｆｓで送給されて、溶融池２ａの後半部に接触された状態で挿入される。同図の溶接部は、定常期間の状態を示している。クレータ期間の溶接部については、図４で後述する。

溶接ワイヤ１ａと母材２との間には溶接電圧Ｖwwが印加されており、消耗電極アーク３ａ中を溶接電流Ｉwwが通電している。同図では、溶接方向は左方向となっている。先行する消耗電極アーク３ａによって溶融池２ａが形成される。フィラーワイヤ１ｂと母材２との間には電圧は印加されておらず、電流も通電していない。フィラーワイヤ１ｂは、溶融池２ａの後半部に接触した状態で挿入されており、溶融池２ａからの熱によって溶融される。フィラーワイヤ１ｂは、消耗電極アーク３ａの発生部外を送給される。これは、上述したように、フィラーワイヤ１ｂが消耗電極アーク３ａによって直接溶融されることを防止するためである。溶接ワイヤ１ａの前進角は、０〜３０°程度の範囲であり、同図では面直（０°）の場合である。フィラーワイヤ１ｂの前進角は、２０〜５０°の範囲である。すなわち、フィラーワイヤ１ｂは、斜め前方方向に挿入されることになる。

溶接ワイヤ１ａの送給方向を示す中心線を一点鎖線で示しており、この中心線が母材２表面と交わる点が、溶接狙い位置ａとなる。フィラーワイヤ１ｂの挿入位置は、定常期間用挿入位置ｂとなっている。この定常期間用挿入位置ｂは、消耗電極アーク３ａの発生部よりも後方で、かつ、溶融池２ａの後方端部よりも前方となる範囲に設定される。溶接狙い位置ａと定常期間用挿入位置ｂとの距離がワイヤ間距離Ｌｗ（mm）となる。このワイヤ間距離Ｌｗは、上述したように、ワイヤ間距離設定信号Ｌwrによって設定される。

溶接電源ＰＳは、給電チップ４ａを介して溶接ワイヤ１ａと母材２との間に、溶接電圧Ｖwwを印加することにより、溶接電流Ｉwwを通電するための電源である。溶接電源ＰＳからは、溶接ワイヤ用送給モータＷＭに対して溶接ワイヤ送給制御信号Ｗｃが送られ、溶接ワイヤ送給速度Ｗｓが制御されると共に、フィラーワイヤ用送給モータＦＭに対してフィラーワイヤ送給制御信号Ｆｃが送られ、フィラーワイヤ送給速度Ｆｓが制御される。また、溶接電源ＰＳは、溶接ワイヤ１ａとフィラーワイヤ１ｂとのワイヤ間距離Ｌｗを設定するための上記のワイヤ間距離設定信号Ｌwrを上記のフィラーワイヤ移動機構６に出力する。溶接電源ＰＳから給電チップ４ａを介して溶接電圧Ｖwwが印加されるときは、溶接ワイヤ１ａが＋側とされる。溶接電源ＰＳは、通常と同様に定電圧特性の電源である。したがって、溶接電流Ｉwwは、溶接ワイヤ送給速度Ｗｓによってその値が定まる。

ロボット制御装置ＲＣは、起動信号Ｏｎ及びクレータ期間信号Ｔcsを上記の溶接電源ＰＳに出力する。起動信号Ｏｎは、定常期間及びクレータ期間の間Ｈｉｇｈレベルになり、溶接電源の出力及び送給を制御する。溶接トーチＷＴが溶接開始位置に到達すると、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルになり、溶接電源ＰＳの出力が開始されると共に、溶接ワイヤ１ａ及びフィラーワイヤ１ｂの送給が開始されて、定常期間の溶接が開始される。溶接トーチＷＴがクレータ処理位置（溶接終了位置）に到達すると、予め定めたクレータ期間の間、クレータ期間信号ＴcsがＨｉｇｈレベルになる。これに応動して、溶接電源ＰＳの出力は継続されて消耗電極アーク３ａが発生した状態で、溶接ワイヤ１ａの送給速度はクレータ期間用の送給速度に変化する。同時に、フィラーワイヤ１ｂの送給速度もクレータ期間用の送給速度に変化する。クレータ期間中のワイヤ間距離Ｌｗは、定常期間中よりも短くなるように設定される。これにより、クレータ期間中のフィラーワイヤの挿入位置は、消耗電極アーク３ａの発生部の内部となり、フィラーワイヤ１ｂは消耗電極アーク３ａによって直接溶融される。起動信号ＯｎがＬｏｗレベルに変化すると、溶接電源ＰＳの出力は停止して消耗電極アーク３ａが消弧し、溶接ワイヤ１ａ及びフィラーワイヤ１ｂの送給も停止する。これにより、溶接は終了する。上記のクレータ期間は、ロボット制御装置ＲＣに記憶される作業プログラムによって設定される。クレータ期間中は、溶接トーチＷＴは停止状態にある。ロボット制御装置ＲＣは、作業プログラムに従ってロボット（図示は省略）の動作制御を行う。

図２は、図１で上述した溶接装置を構成する溶接電源ＰＳのブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。

電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）を入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、溶接電圧Ｖww及び溶接電流Ｉwwを出力する。この電源主回路ＰＭは、図示は省略するが、商用電源を整流する１次整流回路と、整流された直流を平滑するコンデンサと、平滑された直流を高周波交流に変換するインバータ回路と、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値に降圧するインバータトランスと、降圧された高周波交流を整流する２次整流回路と、整流された直流を平滑するリアクトルと、を備えている。溶接ワイヤ１ａは、溶接ワイヤ用送給モータＷＭに結合された溶接ワイヤ用送給ロール５ａの回転によって給電チップ４ａ内を給電されながら送給されて、母材２との間に消耗電極アーク３ａが発生する。フィラーワイヤ１ｂは、フィラーワイヤ用送給モータＦＭに結合されたフィラーワイヤ用送給ロール５ｂの回転によって送給ガイド４ｂ内を送給されて、溶融池に挿入される。フィラーワイヤ移動機構６は、フィラーワイヤ１ｂの挿入位置を調整する。溶接トーチの構造は上述した図１のとおりであるが、ここでは簡略化して図示している。

電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖwwを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。電圧平均値算出回路ＶＡＶは、この電圧検出信号Ｖｄをローパスフィルタ（カットオフ周波数１〜１０Ｈｚ程度）に通すことによって平均化（平滑化）して、電圧平均値信号Ｖavを出力する。

定常期間用溶接電圧設定回路ＶＳＲは、予め定めた定常期間用溶接電圧設定信号Ｖsrを出力する。クレータ期間用溶接電圧設定回路ＶＣＲは、予め定めたクレータ期間用溶接電圧設定信号Ｖcrを出力する。電圧切換回路ＳＶは、上記の定常期間用溶接電圧設定信号Ｖsr、上記のクレータ期間用溶接電圧設定信号Ｖcr及びロボット制御装置ＲＣからのクレータ期間信号Ｔcsを入力として、クレータ期間信号ＴcsがＬｏｗレベル（定常期間）のときは定常期間用溶接電圧設定信号Ｖsrを溶接電圧設定信号Ｖｒとして出力し、Ｈｉｇｈレベル（クレータ期間）のときはクレータ期間用溶接電圧設定信号Ｖcrを溶接電圧設定信号Ｖｒとして出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、この溶接電圧設定信号Ｖｒと上記の電圧平均値信号Ｖavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。この回路によって、溶接電源は定電圧特性の電源となる。駆動回路ＤＶは、この電圧誤差増幅信号Ｅｖ及びロボット制御装置ＲＣからの起動信号Ｏｎを入力として、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベル（起動）であるとき（定常期間＋クレータ期間）は、電圧誤差増幅信号Ｅｖに基づいてパルス幅変調制御を行い、上記の電源主回路内のインバータ回路を駆動するための駆動信号Ｄｖを出力する。この回路により、溶接電源ＰＳは、定常期間及びクレータ期間中出力される。

定常期間用溶接ワイヤ送給速度設定回路ＷＳＲは、予め定めた定常期間用溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗsrを出力する。クレータ期間用溶接ワイヤ送給速度設定回路ＷＣＲは、予め定めたクレータ期間用溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗcrを出力する。送給切換回路ＳＷは、上記の定常期間用溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗsr、上記のクレータ期間用溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗcr及びロボット制御装置ＲＣからのクレータ期間信号Ｔcsを入力として、クレータ期間信号ＴcsがＬｏｗレベル（定常期間）のときは定常期間用溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗsrを溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗｒとして出力し、Ｈｉｇｈレベル（クレータ期間）のときはクレータ期間用溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗcrを溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗｒとして出力する。溶接ワイヤ送給制御回路ＷＣは、この溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗｒ及びロボット制御装置ＲＣからの起動信号Ｏｎを入力として、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベル（起動）のときは、溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗｒによって定まる送給速度で溶接ワイヤ１ａを送給するための溶接ワイヤ送給制御信号Ｗｃを上記の溶接ワイヤ用送給モータＷＭに出力する。

定常期間用フィラーワイヤ送給速度設定回路ＦＳＲは、予め定めた定常期間用フィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆsrを出力する。クレータ期間用フィラーワイヤ送給速度設定回路ＦＣＲは、予め定めたクレータ期間用フィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆcrを出力する。第２送給切換回路ＳＷ２は、上記の定常期間用フィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆsr、上記のクレータ期間用フィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆcr及びロボット制御装置ＲＣからのクレータ期間信号Ｔcsを入力として、クレータ期間信号ＴcsがＬｏｗレベル（定常期間）のときは定常期間用フィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆsrをフィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆｒとして出力し、Ｈｉｇｈレベル（クレータ期間）のときはクレータ期間用フィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆcrをフィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆｒとして出力する。フィラーワイヤ送給制御回路ＦＣは、このフィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆｒ及びロボット制御装置ＲＣからの起動信号Ｏｎを入力として、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベル（起動）のときは、フィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆｒによって定まる送給速度でフィラーワイヤ１ｂを送給するためのフィラーワイヤ送給制御信号Ｆｃを上記のフィラーワイヤ用送給モータＦＭに出力する。

定常期間用ワイヤ間距離設定回路ＬＳＲは、予め定めた定常期間用ワイヤ間距離設定信号Ｌsrを出力する。クレータ期間用ワイヤ間距離設定回路ＬＣＲは、予め定めたクレータ期間用ワイヤ間距離設定信号Ｌcrを出力する。距離切換回路ＳＬは、上記の定常期間用ワイヤ間距離設定信号Ｌsr、上記のクレータ期間用ワイヤ間距離設定信号Ｌcr及びロボット制御装置ＲＣからのクレータ期間信号Ｔcsを入力として、クレータ期間信号ＴcsがＬｏｗレベル（定常期間）のときは定常期間用ワイヤ間距離設定信号Ｌsrをワイヤ間距離設定信号Ｌwrとして上記のフィラーワイヤ移動機構６に出力し、Ｈｉｇｈレベル（クレータ期間）のときはクレータ期間用ワイヤ間距離設定信号Ｌcrをワイヤ間距離設定信号Ｌwrとして上記のフィラーワイヤ移動機構６に出力する。

図３は、本発明の実施の形態に係る２ワイヤ溶接のクレータ制御方法を説明するための図１〜図２における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は起動信号Ｏｎの時間変化を示し、同図（Ｂ）はクレータ期間信号Ｔcsの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖwwの時間変化を示し、同図（Ｄ）は溶接ワイヤ送給速度Ｗｓの時間変化を示し、同図（Ｅ）は溶接電流Ｉwwの時間変化を示し、同図（Ｆ）はフィラーワイヤ送給速度Ｆｓの時間変化を示し、同図（Ｇ）はワイヤ間距離Ｌｗの時間変化を示す。フィラーワイヤ１ｂには、定常期間及びクレータ期間の両期間共に電圧は印加しておらず、電流も通電していない。以下、同図を参照して説明する。

同図において、時刻ｔ１以前は定常期間であり、溶接トーチＷＴは予め定めた溶接速度で溶接線に沿って移動しながら、後述するように定常溶接が行われる。時刻ｔ１〜ｔ２の期間が、予め定めたクレータ期間Ｔｃであり、溶接トーチＷＴが停止した状態で、後述するようにクレータ処理が行われる。クレータ期間Ｔｃは、継手形状、溶接ワイヤの種類、母材の材質等におうじて０．３〜３．０秒程度に設定される。時刻ｔ２の後に、溶接ワイヤの溶着を防止するための５０ms程度の短いアンチスティック処理を行う期間があるが、このアンチスティック処理については従来と同様であり、本発明とは関係しないので、ここでは省略している。

（１）時刻ｔ１以前の定常期間
時刻ｔ１以前の定常期間中は、溶接トーチＷＴは予め定めた溶接速度で溶接線に沿って移動している。定常期間中は、同図（Ａ）に示すように、起動信号ＯｎはＨｉｇｈレベル（起動）になっており、同図（Ｂ）に示すように、クレータ期間信号ＴcsはＬｏｗレベル（定常期間）になっている。起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルであり、かつ、クレータ期間信号ＴcsがＬｏｗレベルであるので、同図（Ｃ）に示すように、溶接電源ＰＳからは定常期間用溶接電圧設定信号Ｖsrによって設定された値の溶接電圧Ｖwwが出力されている。起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルであり、かつ、クレータ期間信号ＴcsがＬｏｗレベルであるので、同図（Ｄ）に示すように、溶接ワイヤ送給速度Ｗｓは定常期間用溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗsrによって設定された値となる。同図（Ｅ）に示すように、溶接ワイヤ１ａを通電する溶接電流Ｉwwは上記の溶接ワイヤ送給速度Ｗｓに対応する値となる。すなわち、定常期間中は、定常期間用の溶接電圧Ｖwwが印加し、定常期間用の溶接電流Ｉwwが通電する定常期間用の消耗電極アーク３ａが溶接ワイヤ１ａと母材２との間に発生している。他方、定常期間中は起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルであり、かつ、クレータ期間信号ＴcsがＬｏｗレベルであるので、同図（Ｆ）に示すように、フィラーワイヤ送給速度Ｆｓは定常期間用フィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆsrによって設定された値となる。すなわち、フィラーワイヤ１ｂは、溶融池２ａの後半部に接触した状態で送給される。定常期間中のフィラーワイヤ送給速度Ｆｓは、溶接ワイヤ送給速度Ｗｓの１０〜３０％程度に設定される。定常期間中の溶接電圧Ｖwwの値（定常期間用溶接電圧設定信号Ｖsrの値）は、溶接ワイヤ送給速度Ｗｓに対応して消耗電極アーク３ａが安定して発生するように設定される。また、クレータ期間信号ＴcsがＬｏｗレベルであるので、同図（Ｇ）に示すように、ワイヤ間距離Ｌｗは、定常期間用ワイヤ間距離設定信号Ｌsrによって設定された値となる。この定常期間用ワイヤ間距離設定信号Ｌsrの値は、クレータ期間用ワイヤ間距離設定信号Ｌcrの値よりも長く設定される。すなわち、ワイヤ間距離Ｌｗは、定常期間よりもクレータ期間の方が短くなるようにフィラーワイヤ移動機構６によって自動調整される。

（２）クレータ期間Ｔｃ
時刻ｔ１において、溶接トーチＷＴがクレータ処理位置（溶接終了位置）に到達すると移動を停止し、時刻ｔ１〜ｔ２の所定期間の間はクレータ期間Ｔｃとなる。クレータ期間Ｔｃ中は、同図（Ａ）に示すように、起動信号ＯｎはＨｉｇｈレベルになっており、同図（Ｂ）に示すように、クレータ期間信号ＴcsはＨｉｇｈレベルになっている。起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルであり、かつ、クレータ期間信号ＴcsがＨｉｇｈレベルであるので、同図（Ｃ）に示すように、溶接電源ＰＳからはクレータ期間用溶接電圧設定信号Ｖcrによって設定された値の溶接電圧Ｖwwが出力されている。起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルであり、かつ、クレータ期間信号ＴcsがＨｉｇｈレベルであるので、同図（Ｄ）に示すように、溶接ワイヤ送給速度Ｗｓはクレータ期間用溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗcrによって設定された値となり、定常期間よりも遅い速度となる。同図（Ｅ）に示すように、溶接ワイヤ１ａを通電する溶接電流Ｉwwは上記の溶接ワイヤ送給速度Ｗｓに対応する値となり、定常期間よりも小さな値となる。すなわち、クレータ期間Ｔｃ中は、クレータ期間用の溶接電圧Ｖwwが印加し、クレータ期間用の溶接電流Ｉwwが通電し、クレータ期間用の消耗電極アーク３ａが溶接ワイヤ１ａと母材２との間に発生している。他方、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルであり、かつ、クレータ期間信号ＴcsがＨｉｇｈレベルであるので、同図（Ｆ）に示すように、フィラーワイヤ送給速度Ｆｓは、クレータ期間用フィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆcrによって設定された値となり、定常期間よりも遅い速度となる。また、クレータ期間信号ＴcsがＨｉｇｈレベルであるので、同図（Ｇ）に示すように、ワイヤ間距離Ｌｗは、クレータ期間用ワイヤ間距離設定信号Ｌcrによって設定された値となり、定常期間よりも短くなる。すなわち、ワイヤ間距離Ｌｗが短くなり、フィラーワイヤ１ｂの挿入位置が消耗電極アーク３ａの発生部の内部になるので、フィラーワイヤ１ｂは消耗電極アーク３ａによって溶融して溶融池に挿入される。したがって、クレータ期間Ｔｃ中は、クレータ期間用の消耗電極アーク３ａと、ワイヤ間距離Ｌｗが短くなりアークによって溶融されるフィラーワイヤ１ｂの挿入とによってクレータ処理が行われる。定常期間とクレータ期間Ｔｃとの最も大きな相違点は、ワイヤ間距離Ｌｗの長短であり、フィラーワイヤ１ｂがアークによって溶融するか、しないかである。定常期間中のワイヤ間距離Ｌｗは、３〜７mm程度に設定され、クレータ期間中のワイヤ間距離Ｌｗはそれよりも２〜３mm程度短くなるように設定される。ワイヤ間距離Ｌｗは、溶接法、溶接速度、継手形状、溶接ワイヤ送給速度Ｆｓ等に応じて適正値に設定される。クレータ期間Ｔｃ中の溶接ワイヤ送給速度Ｗｓは定常期間中の４０〜７０％程度である。そして、クレータ期間Ｔｃ中のフィラーワイヤ送給速度Ｆｓは、クレータ期間Ｔｃ中の溶接ワイヤ送給速度Ｗｓの２０〜５０％程度である。したがって、クレータ期間Ｔｃ中の溶接ワイヤ送給速度Ｗｓは、定常期間中よりも遅くなる。クレータ期間Ｔｃ中のフィラーワイヤ送給速度Ｆｓは、定常期間よりも遅くなる。さらに、クレータ期間Ｔｃ中のフィラーワイヤ送給速度Ｆｓは、クレータ期間Ｔｃ中の溶接ワイヤ送給速度Ｗｓよりも遅くなる。クレータ期間Ｔｃ中の溶接電圧Ｖwwの値（クレータ期間用溶接電圧設定信号Ｖcrの値）は、溶接ワイヤ送給速度Ｗｓに対応して消耗電極アーク３ａが安定して発生するように設定される。

時刻ｔ２において、クレータ期間Ｔｃが終了すると、上述したようにアンチスティック処理期間は省略しているので、同図（Ａ）に示すように、起動信号ＯｎはＬｏｗレベル（停止）となる。同図（Ｂ）に示すように、クレータ期間信号ＴcsはＬｏｗレベルになる。起動信号ＯｎがＬｏｗレベルになるので、溶接電源ＰＳからの出力は停止状態となり、溶接ワイヤ１ａ及びフィラーワイヤ１ｂの送給も停止する。この結果、消耗電極アーク３ａが消弧する。これにより、溶接が終了する。そして、時刻ｔ２以降はクレータ期間信号ＴcsがＬｏｗレベルに戻るので、同図（Ｇ）に示すように、ワイヤ間距離Ｌｗは定常期間用ワイヤ間距離設定信号Ｌsrによって設定された値（時刻ｔ１以前の値）に戻る。

図４は、クレータ期間中の溶接部を示す図である。同ずは、上述した図１における定常期間中の溶接部と対応している。以下、同図を参照して説明する。

クレータ期間中は、溶接トーチＷＴは停止している。溶接ワイヤ１ａは、溶接ワイヤ用送給モータＷＭに結合された溶接ワイヤ用送給ロール５ａの回転によって溶接トーチＷＴ内を溶接ワイヤ送給速度Ｗｓで送給されて、母材２との間で消耗電極アーク３ａが発生している。上述したように、溶接ワイヤ１ａと母材２との間にはクレータ期間用の溶接電圧Ｖwwが印加し、溶接ワイヤ１ａはクレータ期間用の溶接ワイヤ送給速度Ｗｓで送給されてクレータ期間用の溶接電流Ｉwwが通電し、クレータ期間用の消耗電極アーク３ａが発生している。

フィラーワイヤ１ｂは、フィラーワイヤ用送給モータＦＭに結合されたフィラーワイヤ用送給ロール５ｂの回転によって送給ガイド４ｂ内をフィラーワイヤ送給速度Ｆｓで送給されて、クレータ期間用挿入位置ｃに挿入されている。フィラーワイヤ１ｂと母材２との間には電圧は印加されておらず、フィラーワイヤ１ｂには電流も通電していない。フィラーワイヤ１ｂは、クレータ期間用のフィラーワイヤ送給速度Ｆｓで送給されている。クレータ期間用挿入位置ｃは、定常期間用挿入位置ｂよりも溶接狙い位置ａに近い位置（前方の位置）に設定される。溶接狙い位置ａとフィラーワイヤ１ｂの挿入位置との距離であるワイヤ間距離Ｌｗは、クレータ期間はａ−ｃ間距離となり、定常期間はａ−ｂ間距離となる。したがって、ワイヤ間距離Ｌｗは、クレータ期間中が定常期間中よりも短くなる。クレータ期間用挿入位置ｃは、消耗電極３ａの発生部の内部に挿入されるように設定される。これは、フィラーワイヤ１ｂを消耗電極アーク３ａによって直接溶融するためである。このために、フィラーワイヤ１ｂの先端は、溶融池２ａと接触状態及び／又は非接触状態となる。

本実施の形態では、定常期間中は、フィラーワイヤを、消耗電極アークの発生部よりも後方であり、かつ、溶融池の端部よりも前方である定常期間用挿入位置に接触状態で挿入する。したがって、上述したように、本実施の形態では、溶融池が効率よく冷却され、かつ、フィラーワイヤによって溶融池後半部が抑えられてハンピングビードの形成を抑制することができる。この効果を保持したままで、本実施の形態では、クレータ期間中は、フィラーワイヤを、定常期間用挿入位置よりも前方であり、消耗電極アークの内部であるクレータ期間用挿入位置に挿入する。これにより、クレータ処理のために溶接電流の値が小さくなり溶融池の温度が低下しても、フィラーワイヤを充分に溶融することができるので、クレータ期間中もフィラーワイヤの送給が可能となり、クレータ処理時間を短縮することができる。

上述した実施の形態によれば、クレータ期間中は、アークの発生及びフィラーワイヤの送給を継続したままで、溶接ワイヤとフィラーワイヤとのワイヤ間距離を定常期間中よりも短くしてクレータ処理を行う。これにより、クレータ処理のためにアークに通電する溶接電流の値が小さくなり溶融池の温度が低下しても、フィラーワイヤをアークによって直接溶融することができるので、クレータ期間中もフィラーワイヤの送給が可能となり、クレータ処理に要する時間を短縮することができる。この結果、生産効率が向上する。

１ａ 溶接ワイヤ
１ｂ フィラーワイヤ
２ 母材
２ａ 溶融池
３ａ 消耗電極アーク
４ａ 給電チップ
４ｂ 送給ガイド
５ａ 溶接ワイヤ用送給ロール
５ｂ フィラーワイヤ用送給ロール
６ フィラーワイヤ移動機構
ａ 溶接狙い位置
ｂ 定常期間用挿入位置
ｃ クレータ期間用挿入位置
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
ＦＣ フィラーワイヤ送給制御回路
Ｆｃ フィラーワイヤ送給制御信号
ＦＣＲ クレータ期間用フィラーワイヤ送給速度設定回路
Ｆcr クレータ期間用フィラーワイヤ送給速度設定信号
ＦＭ フィラーワイヤ用送給モータ
Ｆｒ フィラーワイヤ送給速度設定信号
Ｆｓ フィラーワイヤ送給速度
ＦＳＲ 定常期間用フィラーワイヤ送給速度設定回路
Ｆsr 定常期間用フィラーワイヤ送給速度設定信号
Ｉww 溶接電流
ＬＣＲ クレータ期間用ワイヤ間距離設定回路
Ｌcr クレータ期間用ワイヤ間距離設定信号
ＬＳＲ 定常期間用ワイヤ間距離設定回路
Ｌsr 定常期間用ワイヤ間距離設定信号
Ｌｗ ワイヤ間距離
Ｌwr ワイヤ間距離設定信号
Ｏｎ 起動信号
ＰＭ 電源主回路
ＰＳ 溶接電源
ＲＣ ロボット制御装置
ＳＬ 距離切換回路
ＳＶ 電圧切換回路
ＳＷ 送給切換回路
ＳＷ２ 第２送給切換回路
Ｔｃ クレータ期間
Ｔcs クレータ期間信号
ＶＡＶ 電圧平均値算出回路
Ｖav 電圧平均値信号
ＶＣＲ クレータ期間用溶接電圧設定回路
Ｖcr クレータ期間用溶接電圧設定信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
Ｖｒ 溶接電圧設定信号
ＶＳＲ 定常期間用溶接電圧設定回路
Ｖsr 定常期間用溶接電圧設定信号
Ｖww 溶接電圧
ＷＣ 溶接ワイヤ送給制御回路
Ｗｃ 溶接ワイヤ送給制御信号
ＷＣＲ クレータ期間用溶接ワイヤ送給速度設定回路
Ｗcr クレータ期間用溶接ワイヤ送給速度設定信号
ＷＭ 溶接ワイヤ用送給モータ
Ｗｒ 溶接ワイヤ送給速度設定信号
Ｗｓ 溶接ワイヤ送給速度
ＷＳＲ 定常期間用溶接ワイヤ送給速度設定回路
Ｗsr 定常期間用溶接ワイヤ送給速度設定信号
ＷＴ 溶接トーチ

Claims (1)

1. 定常期間中は、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させると共に、このアークによって形成された溶融池にフィラーワイヤを送給して行う２ワイヤ溶接のクレータ制御方法において、
   クレータ期間中は、前記アークの発生及び前記フィラーワイヤの送給を継続したままで、前記溶接ワイヤと前記フィラーワイヤとのワイヤ間距離を前記定常期間中よりも短くしてクレータ処理を行い、
   前記クレータ期間中の前記溶接ワイヤの送給速度を前記定常期間中の送給速度よりも遅くし、前記クレータ期間中の前記フィラーワイヤの送給速度を前記定常期間中の送給速度よりも遅くし、前記クレータ期間中の前記フィラーワイヤの送給速度を前記クレータ期間中の前記溶接ワイヤの送給速度よりも遅くする、
   ことを特徴とする２ワイヤ溶接のクレータ制御方法。

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