JP5974984B2 - アーク溶接装置、アーク溶接システム及びアーク溶接方法 - Google Patents

Description

本発明は、アーク溶接装置、アーク溶接システム及びアーク溶接方法に関する。

様々な製品の生産において、短絡状態及びアーク状態を繰り返し発生させながら溶接を行うアーク溶接装置が用いられている。生産性向上のために、アーク溶接工程には、スパッタの低減が求められる。スパッタを低減させるためには、アーク状態への移行時に、ワークと溶接材との間の電流を低下させることが有効である。例えば特許文献１には、アーク状態の開始直前に発生する溶接材のくびれを、ワークと溶接材との間の電圧上昇に基づいて検出し、これに応じて電流を低下させるアーク溶接装置が開示されている。

特開２０１１−９８３７５号公報

上述したアーク溶接装置によれば、くびれ検出に応じて電流を低下させることで、アーク状態の開始に先立って電流を低下させ、スパッタを低減させることが期待される。しかしながら、電圧変化の不規則性等に起因して、くびれ検出の精度にはばらつきが生じる。このため、くびれ検出後に電流を低下させたとしても、電流の低下がアーク状態の開始に間に合わないおそれがある。このような場合、スパッタを期待通りに低減できない。

そこで本発明は、スパッタを低減できるアーク溶接装置、アーク溶接システム及びアーク溶接方法を提供することを目的とする。

本発明に係るアーク溶接装置は、短絡状態及びアーク状態を繰り返し発生させながら溶接を行う装置であって、ワークに対し溶接材を前進及び後退させる駆動部と、ワークと溶接材との間の電圧に基づいて短絡状態及びアーク状態の開始を検知する状態検知部と、短絡状態の継続予測時間より短い時間を基準時間として、短絡状態の開始時からの経過時間が基準時間に達したことを検知する時間検知部と、経過時間が基準時間に達するのに応じて、ワークと溶接材との間の電流を低下させ、アーク状態の開始後に電流を上昇させる電力制御部とを備える。

本発明に係るアーク溶接システムは、上記アーク溶接装置と、駆動部を保持して移動させる溶接ロボットとを備える。

本発明に係るアーク溶接方法は、短絡状態及びアーク状態を繰り返し発生させながら溶接を行うアーク溶接装置により実行される方法であって、ワークに対し溶接材を前進及び後退させ、ワークと溶接材との間の電圧に基づいて短絡状態及びアーク状態の開始を検知し、短絡状態の継続予測時間より短い時間を基準時間として、短絡状態の開始時からの経過時間が基準時間に達したことを検知し、経過時間が基準時間に達するのに応じて、ワークと溶接材との間の電流を低下させ、アーク状態の開始後に電流を上昇させる。

本発明によれば、スパッタを低減できる。

第１実施形態に係るアーク溶接装置を備えるアーク溶接システムの概略図である。 アーク溶接装置の構成を示す模式図である。 アーク溶接装置の機能的な構成を示すブロック図である。 溶接中の電流、電圧及びワイヤ送給速度を示すグラフである。 第２実施形態に係るアーク溶接装置の機能的な構成を示すブロック図である。 溶接中の電流、電圧、電圧上昇率及びワイヤ送給速度を示すグラフである。 図６において、短絡状態の継続期間が短くなった場合を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、アーク溶接システム１は、ロボット装置Ａ０と、アーク溶接装置Ａ１とを備える。ロボット装置Ａ０は、ロボット２と、ロボットコントローラ３とを有する。ロボット２は、例えばシリアルリンク型のロボットアームであり、先端部にツール装着部２ａを有する。ロボット２のツール装着部２ａには、後述の溶接トーチ４が装着される。ロボットコントローラ３は、溶接トーチ４を溶接対象部分に沿って移動させるように、ロボット２のアクチュエータを制御する。

アーク溶接装置Ａ１は、ワークＷに対して溶接ワイヤ（溶接材）４４を繰り返し前進及び後退させながら溶接ワイヤ４４とワークＷとの間に電力を供給することで、短絡状態及びアーク状態を繰り返し発生させる。アーク溶接装置Ａ１は、溶接トーチ４と、外部コントローラ６と、溶接電源５とを有する。

溶接トーチ４は、上述のようにロボット２のツール装着部２ａに装着される。溶接トーチ４には、コンジットケーブル４６を介してペールパック４２が接続されると共に、ガスホース４５を介してガスボンベ４３が接続される。ペールパック４２は、コイル状に巻かれた溶接ワイヤ４４を収容し、コンジットケーブル４６を通して溶接トーチ４に供給する。溶接ワイヤ４４は、溶接トーチ４の先端から送出される。ガスボンベ４３は、シールドガスを収容し、ガスホース４５を介して溶接トーチ４に供給する。シールドガスとしては、二酸化炭素、アルゴン又はこれらの混合ガスが挙げられる。

溶接トーチ４は、送給機構４１を有する。送給機構４１は、例えばサーボモータ等のアクチュエータを動力源として、溶接ワイヤ４４の正送及び逆送を行う。正送とは、溶接ワイヤ４４の先端がワークＷに近付くよう溶接ワイヤ４４を前進させることを意味する。逆送とは、溶接ワイヤ４４の先端がワークＷから離れるよう溶接ワイヤ４４を後退させることを意味する。すなわち、送給機構４１は、ワークＷに対し溶接ワイヤ４４を前進及び後退させる駆動部に相当する。また、溶接トーチ４が装着されたロボット２は、駆動部を保持して移動させる溶接ロボットに相当する。

外部コントローラ６は、ロボットコントローラ３に内蔵されている。図２に示すように、外部コントローラ６は、電流・電圧指令部６０と、外部軸制御回路６１とを有する。電流・電圧指令部６０は、キーボード又はタッチパネル等の入力部（不図示）から電流及び電圧の設定値を取得し、その設定値をアナログ又はデジタル信号として出力する。外部軸制御回路６１は、例えばツール装着部２ａに装着されるツールのアクチュエータ等、ロボット２のアクチュエータ以外のアクチュエータを制御するためにロボットコントローラ３に設けられた回路であり、本実施形態においては送給機構４１のアクチュエータを制御する。

溶接電源５は、一次整流回路５０と、スイッチング回路５１と、変圧器５２と、二次整流回路５３と、遮断回路５４と、リアクトル５５と、電流計５６と、電圧計５７と、溶接制御部５８と、記憶部５９とを備え、溶接トーチ４及びワークＷに溶接用の電力を供給する。

一次整流回路５０は、商用の交流電源ＰＳに接続され、交流を整流する。スイッチング回路５１は、ＰＷＭにより、溶接トーチ４への供給電力を調節する。変圧器５２は、スイッチング回路５１からの出力の変圧を行うと共に、入力側と出力側とを絶縁する。二次整流回路５３は、変圧器５２からの出力を更に整流する。遮断回路５４は、例えば半導体により構成され、遮断指令に応じて溶接トーチ４への供給電力を遮断する。リアクトル５５は、溶接トーチ４への供給電力を平滑化する。電流計５６は、溶接トーチ４とワークＷとの間の電流（以下、「出力電流」という。）を計測する。電圧計５７は、溶接トーチ４とワークＷとの間の電圧（以下、「出力電圧」という。）を計測する。

溶接制御部５８は、送給機構４１及びスイッチング回路５１を制御して本実施形態に係るアーク溶接方法を実行するコンピュータである。記憶部５９は、例えば不揮発メモリであり、溶接ワイヤ４４の送給、出力電流及び出力電圧の制御パターンや後述する各種の値等を記憶する。

図３に示すように、溶接制御部５８は、基本パターン設定部Ｕ１と、状態検知部Ｕ２と、時間検知部Ｕ３と、送給制御部Ｕ４と、電力制御部Ｕ５とを有する。図示は省略するが、溶接制御部５８の各部は記憶部５９に記憶された各種の値等を参照可能に構成されている。基本パターン設定部Ｕ１は、電流・電圧指令部６０から電流及び電圧の設定値を取得し、その設定値に適した制御パターン（以下、この制御パターンを「基本パターン」という。）を設定する。具体的には、記憶部５９に記憶された制御パターンの中で、電流及び電圧の設定値に適したものを基本パターンとして選択する。

状態検知部Ｕ２は、出力電圧の上昇に基づいてアーク状態の開始を検知し、出力電圧の下降に基づいて短絡状態の開始を検知する。時間検知部Ｕ３は、短絡状態ごとに、短絡状態の開始時を基準とした経過時間を計測し、その経過時間が所定の基準時間に達したことを検知する。基準時間は、短絡状態の継続予測時間より短い時間である。短絡状態の継続時間は、例えば予め実験等で求められ、記憶部５９に記憶された値である。短絡時間の継続時間は、溶接ワイヤ４４の送給速度等に基づいて予測され、記憶部５９に記憶された値であってもよい。

送給制御部Ｕ４は、送給速度の目標値を外部軸制御回路６１に出力して送給機構４１を制御する。電力制御部Ｕ５は、出力電流及び出力電圧が目標値に近付くようにスイッチング回路５１を駆動する。図４を参照し、送給制御部Ｕ４及び電力制御部Ｕ５が行う制御の具体例について説明する。

図４（ａ）は、出力電流の波形を示すグラフである。図４（ａ）の横軸は時間を示し、縦軸は出力電流値を示す。図４（ｂ）は、出力電圧の波形を示すグラフである。図４（ｂ）の横軸は時間を示し、縦軸は出力電圧値を示す。図４（ｃ）は、送給速度の波形を示すグラフである。図４（ｃ）の横軸は時間を示す。図４（ｃ）の縦軸は、正送側を正とし、逆送側を負とした送給速度を示す。なお、図４（ｃ）は台形波状の送給速度を示しているがこれに限られない。送給速度は正弦波状、矩形波状又は三角波状であってもよい。後述する図６（ｄ）及び図７（ｄ）についても同様である。

送給制御部Ｕ４は、基本パターン設定部Ｕ１から送給速度の基本パターンを取得し、基本パターンに従って溶接ワイヤ４４の正送及び逆送を繰り返すように送給機構４１を制御する。送給速度の基本パターンは、正送及び逆送を周期Ｔ０で繰り返すように設定されている（図４（ｃ）参照）。なお、本実施形態では、送給機構４１による溶接ワイヤ４４の正送及び逆送は、ロボット２による溶接トーチ４の移送に並行して行われる。

溶接ワイヤ４４が正送されると、その途中で溶接ワイヤ４４の溶融部とワークＷとが接触し、短絡状態が開始される。溶接ワイヤ４４が逆送されると、その途中で溶接ワイヤ４４とワークＷとが離間し、アーク状態が開始される。このように、短絡状態とアーク状態とは、溶接ワイヤ４４の正送及び逆送に応じて繰り返される。このため、短絡状態の継続時間（以下、「短絡期間」という。）Ｔｓと、アーク状態の継続時間（以下、「アーク期間」という。）Ｔａとの和は、周期Ｔ０に略一致する。

電力制御部Ｕ５は、基本パターン設定部Ｕ１から出力電流及び出力電圧の基本パターンを取得し、電流計５６及び電圧計５７から出力電流値及び出力電圧値をそれぞれ取得する。電力制御部Ｕ５は、出力電流及び出力電圧が基本パターンに従って推移するように、スイッチング回路５１を駆動する。出力電流及び出力電圧の基本パターンは、短絡期間Ｔｓ及びアーク期間Ｔａごとに、同一波形を繰り返すように設定されている。

出力電圧は、短絡状態からアーク状態に移行する際に急上昇する（図４（ｂ）参照）。この急上昇に基づいて、状態検知部Ｕ２によりアーク状態の開始が検知される。出力電圧は、アーク状態から短絡状態に移行する際に急降下する。この急降下に基づいて、状態検知部Ｕ２により短絡状態の開始が検知される。

短絡期間Ｔｓにおける出力電流の波形は、低電流の状態（以下、この状態を「遮断状態」という。）を保った後、経過時間に応じて徐々に大きくなるように設定されている（図４（ａ）参照）。経過時間に対する出力電流の上昇率は、時間ｔ１を境にして切り替えられる。時間ｔ１以降における出力電流の上昇率は、時間ｔ１以前における出力電流の上昇率に比べ緩やかである。アーク期間Ｔａにおける出力電流の基本パターンは、略一定値を保った後、経過時間に応じて徐々に小さくなるように設定されている。

電力制御部Ｕ５は、基本パターンに従った制御に加え、短絡状態からアーク状態に移行するのに先立って出力電流を低下させる制御を行う。詳しくは、短絡期間Ｔｓにおいて、経過時間が基準時間ｔ２に達したことが時間検知部Ｕ３により検知されると、電力制御部Ｕ５は、経過時間に応じて出力電流を徐々に低下させるようにスイッチング回路５１を駆動し、短絡期間Ｔｓ以内に遮断状態にする。その後、アーク状態が開始されると、電力制御部Ｕ５は、出力電流を上昇させるようにスイッチング回路５１を駆動する。

このように、アーク溶接装置Ａ１によれば、経過時間が基準時間に達するのに応じて電流が低下させられる。これにより、電圧変化の不規則性の影響を受けることなく、アーク状態の開始に先立って電流を低下させることができる。従って、スパッタを低減できる。なお、短絡状態及びアーク状態は、溶接ワイヤ４４の正送及び逆送により強制的に切り替えられる。このため、短絡状態及びアーク状態がランダムに切り替わるのに比べ、短絡状態の継続時間を高精度に予測できる。このことが、電流を低下させるタイミングを経過時間に基づいて判断することを可能としている。

電力制御部Ｕ５は、経過時間が基準時間ｔ２に達した後に、出力電流を経過時間に応じて徐々に低下させる。このため、基準時間ｔ２の経過後においても、電流を低下させながら電力の供給を継続できる。また、短絡期間Ｔｓのばらつきにより出力電流の低下途中で短絡状態が終了する場合にも、その時までの電流低下により短絡終了時の電流は抑制される。従って、より十分な電力を供給しつつ、スパッタを低減できる。

なお、電力制御部Ｕ５は、短絡期間Ｔｓにおいて、経過時間に応じて徐々に出力電流を上昇させている。これを利用し、時間検知部Ｕ３は、基準時間ｔ２に対応する基準電流値ｃ２に出力電流が達したことにより、経過時間が基準時間ｔ２に達したことを検知してもよい。

＜第２実施形態＞
第２実施形態に係るアーク溶接装置Ａ２は、アーク溶接装置Ａ１に比べ溶接制御部５８の機能的な構成が異なる。図５に示すように、アーク溶接装置Ａ２の溶接制御部５８は、基本パターン設定部Ｕ１、状態検知部Ｕ２、時間検知部Ｕ３、送給制御部Ｕ４及び電力制御部Ｕ５に加え、上昇率算出部Ｕ６及び上昇検知部Ｕ７を更に備える。

上昇率算出部Ｕ６は、電圧計５７から出力電圧値を取得し、経過時間に対する出力電圧の上昇率（以下、「電圧上昇率」という。）を算出する。上昇検知部Ｕ７は、電圧上昇率が第１基準上昇率に達したこと及び電圧上昇率が第２基準上昇率に達したことを検知する。ここで、短絡状態からアーク状態に移行する直前には、溶接ワイヤ４４の溶融部にくびれが生じ、これに伴って電圧上昇率が大きくなる。第１基準上昇率は、くびれが生じるときの電圧上昇率であり、第２基準上昇率は第１基準上昇率より小さい上昇率である。

アーク溶接装置Ａ２における時間検知部Ｕ３は、経過時間が基準時間に達したことを検知するのに加え、基準時間より短い時間を予備時間として、経過時間が予備時間に達したことをも検知する。

アーク溶接装置Ａ２においても、送給制御部Ｕ４は、送給速度の目標値を外部軸制御回路６１に出力して送給機構４１を制御する。電力制御部Ｕ５は、出力電流及び出力電圧が目標値に近付くようにスイッチング回路５１を駆動する。図６及び図７を参照し、アーク溶接装置Ａ２において送給制御部Ｕ４及び電力制御部Ｕ５が行う制御の具体例について説明する。

図６（ａ）及び図７（ａ）は、出力電流の波形を示すグラフである。図６（ａ）及び図７（ａ）の横軸は時間を示し、縦軸は出力電流値を示す。図６（ｂ）及び図７（ｂ）は、出力電圧の波形を示すグラフである。図６（ｂ）及び図７（ｂ）の横軸は時間を示し、縦軸は出力電圧値を示す。図６（ｃ）及び図７（ｃ）は、電圧上昇率の波形を示すグラフである。図６（ｃ）及び図７（ｃ）の横軸は時間を示し、縦軸は電圧上昇率を示す。図６（ｄ）及び図７（ｄ）は、送給速度の波形を示すグラフである。図６（ｄ）及び図７（ｄ）の横軸は時間を示し、縦軸は、正送側を正とし、逆送側を負とした送給速度を示す。

送給制御部Ｕ４は、アーク溶接装置Ａ１の送給制御部Ｕ４と同様に、溶接ワイヤ４４の正送及び逆送を周期Ｔ０で繰り返すように送給機構４１を制御する（図６（ｄ）参照）。

電力制御部Ｕ５は、基本パターン設定部Ｕ１から出力電流及び出力電圧の基本パターンを取得し、電流計５６及び電圧計５７から出力電流値及び出力電圧値をそれぞれ取得する。電力制御部Ｕ５は、出力電流及び出力電圧が基本パターンに従って推移するように、スイッチング回路５１を駆動する。出力電流及び出力電圧の基本パターンは、短絡期間Ｔｓ及びアーク期間Ｔａごとに、同一波形を繰り返すように設定されている。

出力電圧は、短絡状態からアーク状態に移行する際に急上昇する（図６（ｂ）参照）。この急上昇に基づいて、状態検知部Ｕ２によりアーク状態の開始が検知される。出力電圧は、アーク状態から短絡状態に移行する際に急降下する。この急降下に基づいて、状態検知部Ｕ２により短絡状態の開始が検知される。

短絡期間Ｔｓにおける出力電流の波形は、遮断状態を保った後、経過時間に応じて徐々に大きくなるように設定されている（図６（ａ）参照）。経過時間に対する出力電流の上昇率は、時間ｔ１を境にして切り替えられる。時間ｔ１以降における出力電流の上昇率は、時間ｔ１以前における出力電流の上昇率に比べ緩やかである。アーク期間Ｔａにおける出力電流の基本パターンは、略一定値を保った後、経過時間に応じて徐々に小さくなるように設定されている。

電力制御部Ｕ５は、基本パターンに従った制御に加え、短絡状態からアーク状態に移行するのに先立って出力電流を低下させる制御を行う。詳しくは、短絡期間Ｔｓにおいて、経過時間が基準時間ｔ３に達したことが時間検知部Ｕ３により検知されると、電力制御部Ｕ５は、経過時間に応じて出力電流を徐々に低下させるようにスイッチング回路５１を駆動し、出力電流を第１電流値ｃ３に低下させる。基準時間ｔ３は、アーク溶接装置Ａ１における基準時間ｔ２に比べ小さく設定されている。

その後、電圧上昇率が第２基準上昇率ｒ２に達したことが上昇検知部Ｕ７により検知されると、電力制御部Ｕ５は、経過時間に応じて出力電流を徐々に低下させるようにスイッチング回路５１を駆動し、出力電流を第２電流値ｃ４に低下させる。第２電流値ｃ４は、第１電流値ｃ３より小さい値である。一例として、第２電流値ｃ４は、上述した低電流の状態の値であり、出力電流が第２電流値ｃ４になることは遮断状態になることに相当する。

出力電流を第２電流値ｃ４に低下させる途中において、電圧上昇率が第１基準上昇率ｒ１に達したことが上昇検知部Ｕ７により検知されると、電力制御部Ｕ５は、遮断回路５４により出力電流を遮断する。これにより、電圧上昇率が第１基準上昇率ｒ１に達する以前に比べ、出力電流は急降下する。すなわち、電力制御部Ｕ５は、電圧上昇率が第１基準上昇率ｒ１に達すると、出力電流の下降率を高める。

なお、短絡状態とアーク状態との間の移行の不規則性により、経過時間が基準時間ｔ３に達するのに先立って、電圧上昇率が第２基準上昇率ｒ２に達する可能性がある。図７の右側部分は、基準時間ｔ３に先立つ時間ｔ４において、電圧上昇率が第２基準上昇率ｒ２に達した場合を例示している。このような場合、電力制御部Ｕ５は、経過時間が基準時間ｔ３に達するのを待つことなく、経過時間に応じて出力電流を徐々に低下させるようにスイッチング回路５１を駆動し、出力電流を第２電流値ｃ４に低下させる。

ただし、電力制御部Ｕ５は、経過時間が予備時間に達したことが時間検知部Ｕ３により検知されるまでは、電圧上昇率が第２基準上昇率に達したことを無視する。予備時間は、例えば出力電流の上昇率が切り替わるｔ１であってもよい。

出力電流を第２電流値ｃ４に低下させる途中において、電圧上昇率が第１基準上昇率ｒ１に達したことが上昇検知部Ｕ７により検知されると、電力制御部Ｕ５は、遮断回路５４により出力電流を遮断する。

電力制御部Ｕ５が出力電流を低下させた後、アーク状態の開始が状態検知部Ｕ２により検知されると、電力制御部Ｕ５は、出力電流を上昇させるようにスイッチング回路５１を駆動する。

このように、アーク溶接装置Ａ２における電力制御部Ｕ５は、経過時間が基準時間ｔ３に達するのに応じて出力電流を第１電流値ｃ３に低下させた後に、電圧上昇率が第２基準上昇率ｒ２に達するのに応じて出力電流を第１電流値ｃ３より小さい第２電流値ｃ４に低下させる。基準時間ｔ３の経過時に電流が第１電流値ｃ３に低下させられるので、電圧変化の不規則性の影響を受けることなく、アーク状態の開始に先立って出力電流を低下させることができる。一方、基準時間ｔ３の経過後においても、電圧上昇率が第２基準上昇率ｒ２に達するまでは、第１電流値ｃ３での電力供給を継続できる。従って、より十分な電力を供給しつつ、スパッタを低減できる。

電力制御部Ｕ５は、電圧上昇率が第２基準上昇率ｒ２に達した後に、出力電流を経過時間に応じて徐々に低下させる。このため、電圧上昇率が第２基準上昇率に達した後においても、電流を低下させながら電力の供給を継続できる。また、短絡期間Ｔｓのばらつきにより出力電流の低下途中で短絡状態が終了する場合にも、その時までの電流低下により短絡終了時の電流は抑制される。従って、より十分な電力を供給しつつ、スパッタを低減できる。

電力制御部Ｕ５は、出力電流を第２電流値ｃ４に低下させる途中で電圧上昇率が第１基準上昇率ｒ１に達すると、出力電流の下降率を高める。これにより、短絡終了時の電流をより確実に抑制できるので、より確実にスパッタを低減できる。

電力制御部Ｕ５は、経過時間が基準時間ｔ３に達する前に電圧上昇率が第２基準上昇率ｒ２に達したときにも、出力電流を第２電流値ｃ４に低下させる。このため、短絡期間Ｔｓがばらつきにより基準時間ｔ３より短くなった場合にも、電圧上昇率が第２基準上昇率ｒ２に達するのに応じて電流を低下させることができる。従って、より確実に、アーク状態の開始に先立って電流を低下させ、スパッタを低減できる。

電力制御部Ｕ５は、経過時間が予備時間に達するまでは、電圧上昇率が第２基準上昇率ｒ２に達したことを無視する。電圧上昇率は、電圧変化の不規則性等に起因して、アーク状態への移行時以外にも第２基準上昇率ｒ２に達する可能性がある。このような場合にも出力電流を低下させてしまうと、不要な電力低下を生じさせることとなる。経過時間が予備時間に達するまで、電圧上昇率が第２基準上昇率ｒ２に達したことを無視することにより、不要な電力低下を抑制できる。

なお、電力制御部Ｕ５は、短絡期間Ｔｓにおいて、出力電流を経過時間に応じて徐々に上昇させている。これを利用し、時間検知部は、予備時間に対応する予備電流値に出力電流が達したことにより、経過時間が予備時間に達したことを検知してもよい。例えば、図６及び図７において予備時間をｔ１とする場合、予備電流値はｃ１である。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、外部コントローラ６は、必ずしもロボットコントローラ３に内蔵されていなくてよい。外部コントローラ６は、独立した１ユニットであってもよいし、溶接電源５と一体化されていてもよい。

１…アーク溶接システム、２…ロボット（溶接ロボット）、４１…送給機構（駆動部）、４４…溶接ワイヤ（溶接材）、Ａ１，Ａ２…アーク溶接装置、ｃ２…基準電流値、ｃ３…第１電流値、ｃ４…第２電流値、ｒ１…第１基準上昇率、ｒ２…第２基準上昇率、ｔ２，ｔ３…基準時間、Ｕ２…状態検知部、Ｕ３…時間検知部、Ｕ５…電力制御部、Ｕ６…上昇率算出部、Ｕ７…上昇検知部、Ｗ…ワーク。

Claims (9)

1. ワークに対し溶接材を前進させることにより短絡状態を発生させるとともに、前記ワークに対し前記溶接材を後退させることによりアーク状態を発生させることにより、前記短絡状態及び前記アーク状態を繰り返し発生させながら溶接を行う装置であって、
   前記ワークに対し前記溶接材を前進及び後退させる駆動部と、
   前記ワークと前記溶接材との間の電圧に基づいて前記短絡状態及び前記アーク状態の開始を検知する状態検知部と、
   前記短絡状態の継続予測時間より短い時間を基準時間として、前記短絡状態の開始時からの経過時間が前記基準時間に達したことを検知する時間検知部と、
   前記経過時間が前記基準時間に達するのに応じて、前記ワークと前記溶接材との間の電流を低下させ、前記アーク状態の開始後に前記電流を上昇させる電力制御部と、
   前記ワークと前記溶接材との間の電圧上昇率を算出する上昇率算出部と、
   前記アーク状態の開始前において、前記溶接材にくびれが発生するときの前記電圧上昇率を第１基準上昇率とし、前記第１基準上昇率より小さい上昇率を第２基準上昇率として、前記電圧上昇率が前記第２基準上昇率に達したことを検知する上昇検知部と、を備え、
   前記電力制御部は、前記経過時間が前記基準時間に達するのに応じて前記電流を第１電流値に低下させた後に、前記電圧上昇率が前記第２基準上昇率に達するのに応じて前記電流を前記第１電流値より小さい第２電流値に低下させ、前記アーク状態の開始後に上昇させるアーク溶接装置。
2. 前記電力制御部は、前記短絡状態の開始後に、前記電流を前記経過時間に応じて徐々に上昇させ、
   前記時間検知部は、前記基準時間に対応する基準電流値に前記電流が達したことにより、前記経過時間が前記基準時間に達したことを検知する、請求項１記載のアーク溶接装置。
3. 前記電力制御部は、前記経過時間が前記基準時間に達した後に、前記電流を前記経過時間に応じて徐々に低下させる、請求項１又は２記載のアーク溶接装置。
4. 前記電力制御部は、前記経過時間が前記基準時間に達する前に前記電圧上昇率が前記第２基準上昇率に達したときにも、前記電流を前記第２電流値に低下させ、前記アーク状態の開始後に上昇させる、請求項１記載のアーク溶接装置。
5. 前記時間検知部は、前記基準時間より短い時間を予備時間として、前記経過時間が前記予備時間に達したことをも検知し、
   前記電力制御部は、前記経過時間が前記予備時間に達するまでは、前記電圧上昇率が前記第２基準上昇率に達したことを無視する、請求項４記載のアーク溶接装置。
6. 前記電力制御部は、前記短絡状態の開始後に、前記電流を前記経過時間に応じて徐々に上昇させ、
   前記時間検知部は、前記予備時間に対応する予備電流値に前記電流が達したことにより、前記経過時間が前記予備時間に達したことを検知する、請求項５記載のアーク溶接装置。
7. 前記電力制御部は、前記電圧上昇率が前記第２基準上昇率に達した後に、前記電流を経過時間に応じて徐々に低下させる、請求項１〜６のいずれか一項記載のアーク溶接装置。
8. 前記上昇検知部は、前記電圧上昇率が前記第１基準上昇率に達したことをも検知し、
   前記電力制御部は、前記電流を前記第２電流値に低下させる途中で前記電圧上昇率が前記第１基準上昇率に達すると、前記電流の下降率を高める、請求項７記載のアーク溶接装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項記載のアーク溶接装置と、前記駆動部を保持して移動させる溶接ロボットと、を備える、アーク溶接システム。

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