JP6356990B2 - 工業製品の製造方法、スポット溶接システム - Google Patents
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本発明は、工業製品の製造方法と、スポット溶接システムと、に関する。
従来から、アークスポット溶接が知られている（たとえば特許文献１参照）。同文献に開示の方法においては、ワイヤ状の溶接電極を溶融させつつ、各板材の溶接を行う。従来の方法では、溶け込みの深さが限定される。そのため、板材の厚さが厚い場合に溶接を行うことが困難である。
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、母材が厚い場合であっても溶接することが可能である工業製品の製造方法を提供することをその主たる課題とする。
本発明の第１の側面によると、非消耗電極および母材の間に発生したプラズマアークによって、前記母材における第１主面から凹む穴を形成する工程と、消耗電極および前記母材の間に発生した溶接アークによって形成された、前記消耗電極に由来する溶融金属を、前記穴に充填し、溶接部を形成する工程と、を備える、工業製品の製造方法が提供される。
好ましくは、前記溶接部を形成する工程の前に、前記消耗電極および前記母材の間に前記溶接アークを発生させる工程を更に備え、前記溶接アークを発生させる工程においては、前記穴の深さが前記母材全体の厚さの８０％以上となっている時点で、前記溶接アークを発生させる。
好ましくは、前記溶接アークを発生させる工程においては、前記穴が前記母材全体を貫通している状態で、前記溶接アークを発生させる。
好ましくは、前記穴を形成する工程においては、前記母材における、前記第１主面とは反対側の第２主面に、前記穴に通じる開口を形成し、前記溶接アークを発生させる工程においては、前記開口の直径が前記消耗電極の直径よりも小さい状態で、前記溶接アークを発生させる。
好ましくは、前記溶接アークを発生させる工程は、前記消耗電極を前記母材に接触させることにより、開始する。
好ましくは、前記溶接部を形成する工程においては、前記プラズマアークを消弧させておく。
好ましくは、前記穴を形成する工程が終了した後に、前記消耗電極の先端を、前記穴の深さ方向視において前記穴と重なる位置に位置させる工程を更に備える。
好ましくは、アークスポット溶接として行われる。
好ましくは、前記消耗電極および前記母材の間に前記溶接アークを発生させる工程を更に備え、前記溶接アークを発生させる工程は、前記プラズマアークを介して、前記消耗電極および前記母材の間に溶接アーク電流を流し始めることにより、開始する。
好ましくは、前記溶接アークを発生させる工程は、前記消耗電極および前記母材の間に無負荷電圧を印加しつつ、前記消耗電極を前記プラズマアークに接触させる工程を含む。
好ましくは、前記溶接アークを発生させる工程の前に、前記非消耗電極および前記母材の間に流れるプラズマアーク電流の電流値を、前記穴を形成する工程における値よりも小さいプラズマアーク維持電流値に減少させる工程を更に備える。
好ましくは、前記プラズマアーク維持電流値は、２０〜５０Ａである。
好ましくは、前記溶接アークを発生させる工程は、前記母材から前記非消耗電極を離間させる工程を含む。
好ましくは、前記母材から前記非消耗電極を離間させる工程を終えた時点において、第１仮想線と第２仮想線との交点が、前記第１主面に対して、前記第１主面の向く方向とは反対側に位置しており、前記第１仮想線は、前記非消耗電極の軸線に沿って延びる線であり、前記第２仮想線は、前記消耗電極の軸線に沿って延びる線である。
好ましくは、前記溶接アークを発生させる工程は、前記非消耗電極を離間させる工程と並行して、前記母材から、前記消耗電極を保持する保持部材を離間させる工程を含む。
好ましくは、前記溶接アークを発生させる工程の後に、前記プラズマアークを消弧させる工程を更に備える。
好ましくは、前記プラズマアークを消弧させる工程においては、前記溶接アークが発生した時刻よりも、０．１〜０．３Ｓｅｃ後の時刻にて、前記プラズマアークを消弧させる。
好ましくは、前記溶接アークを発生させる工程の後に、前記母材に対し、前記消耗電極を保持する保持部材を接近させる工程を更に備える。
好ましくは、アークスポット溶接として行われる。
本発明の第２の側面によると、本発明の第１の側面によって提供される工業製品の製造方法に用いるスポット溶接システムであって、非消耗電極および母材の間にプラズマアーク電流を流すプラズマアーク電源回路と、消耗電極および前記母材の間に溶接アーク電流を流す溶接アーク電源回路と、を備え、前記溶接アーク電源回路は、前記プラズマアーク電流の通電を開始した後に、前記溶接アーク電流の通電を開始する、スポット溶接システムが提供される。
好ましくは、トーチを更に備え、前記トーチは、前記非消耗電極を囲むプラズマノズルと、前記消耗電極を保持する保持部材と、を含む。
好ましくは、前記トーチは、前記プラズマノズルと前記保持部材とを囲む外側ノズルを含む。
好ましくは、前記トーチを前記母材に対して移動させるマニピュレータを更に備える。
本発明の第３の側面によると、本発明の第１の側面によって提供される工業製品の製造方法において、母材情報に基づき溶接部形成情報を算出する工程を更に備え、溶接部を形成する工程においては、前記消耗電極および前記母材の間に溶接アーク電流を流し、前記母材情報は、前記母材に関する情報であり、前記溶接部形成情報は、前記溶接部を形成する工程において流す前記溶接アーク電流に関する情報であり、前記溶接部を形成する工程においては、前記溶接部形成情報に基づいて前記溶接アーク電流を流す。
好ましくは、前記溶接部形成情報は、前記溶接部を形成する工程において、前記溶接アーク電流を流す通電時間の情報を含む。
好ましくは、前記非消耗電極および前記母材の間の電圧値に基づき、前記母材情報を算出する工程を更に備え、前記溶接部形成情報を算出する工程においては、前記母材情報を算出する工程にて算出された母材情報に基づき、前記溶接部形成情報を算出する。
好ましくは、前記母材情報は、前記穴が前記母材を貫通するのに要した時間の情報を含む。
好ましくは、前記溶接部形成情報を算出する工程においては、前記母材全体の厚さと前記通電時間とが正の相関を有するように、前記通電時間の情報を算出する。
好ましくは、前記溶接部形成情報は、前記溶接部を形成する工程における、前記溶接アーク電流の電流値の情報を含む。
本発明の第４の側面によると、本発明の第１の側面によって提供される工業製品の製造方法に用いるスポット溶接システムであって、非消耗電極および母材の間にプラズマアーク電流を流すプラズマアーク電源回路と、消耗電極および前記母材の間に溶接アーク電流を流す溶接アーク電源回路と、母材情報に基づき溶接部形成情報を算出する溶接部形成情報算出回路と、を備え、前記母材情報は、前記母材に関する情報であり、前記溶接部形成情報は、前記溶接部を形成する工程において流す前記溶接アーク電流に関する情報であり、前記溶接アーク電源回路は、前記溶接部形成情報に基づいて前記溶接アーク電流を流す、スポット溶接システムが提供される。
好ましくは、前記溶接部形成情報は、前記溶接部を形成する工程において、前記溶接アーク電流を流す通電時間の情報を含む。
好ましくは、前記非消耗電極および前記母材の間の電圧値に基づき、前記母材情報を算出する母材情報算出回路を更に備え、前記溶接部形成情報算出回路は、前記母材情報算出回路に算出された母材情報に基づき、前記溶接部形成情報を算出する。
好ましくは、前記母材情報は、前記穴が前記母材を貫通するのに要した時間の情報を含む。
好ましくは、前記溶接部形成情報算出回路は、前記母材全体の厚さと前記通電時間とが正の相関を有するように、前記通電時間の情報を算出する。
好ましくは、前記溶接部形成情報は、前記溶接部を形成する工程における、前記溶接アーク電流の電流値の情報を含む。
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
＜第１実施形態＞
図１〜図７を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。
図１〜図７を用いて、本発明の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態にかかるスポット溶接システムを示すブロック図である。
同図に示すスポット溶接システムＡ１は、ロボット１と、動作制御回路２と、パイロットアーク電源回路３１と、プラズマアーク電源回路４１と、貫通検出回路４６と、制御部５と、溶接アーク電源回路６１と、送給制御回路６８と、を備える。
ロボット１は、母材Ｗに対してスポット溶接を自動で行うものである。ロボット１は、マニピュレータ１１と、トーチ１２と、送給装置１６と、を含む。
マニピュレータ１１は、たとえば多関節ロボットである。トーチ１２は、マニピュレータ１１の駆動により、上下前後左右に自在に移動できる。
図２は、本発明の第１実施形態にかかるスポット溶接システムにおけるトーチを示す拡大断面図である。
図２によく表れているように、トーチ１２は、非消耗電極１２１と、プラズマノズル１２２と、保持部材１２６と、外側ノズル１２９とを有する。
非消耗電極１２１は、たとえばタングステンからなる金属棒である。
プラズマノズル１２２は筒状の部材である。プラズマノズル１２２は導電材料よりなる。プラズマノズル１２２は非消耗電極１２１を囲んでいる。プラズマノズル１２２は、非消耗電極１２１の先端の位置する側とは反対側に開放している。プラズマノズル１２２内をプラズマガスＰＧが流れる。プラズマガスＰＧを媒体として、プラズマノズル１２２と非消耗電極１２１との間にパイロットアークａ１が発生する。パイロットアークａ１が発生している際、プラズマノズル１２２と非消耗電極１２１との間には、パイロットアーク電流Ｉｐが流れる。なお、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値とは、特に断りのない限り、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値の絶対値の時間平均値のことを意味する。非消耗電極１２１とプラズマノズル１２２との間には、パイロットアーク電圧Ｖｐが印加される。
非消耗電極１２１と母材Ｗとの間には、プラズマアークａ２が発生する。プラズマアークａ２は、プラズマノズル１２２のノズル開口に拘束される。プラズマアークａ２が発生している際、非消耗電極１２１と母材Ｗとの間には、プラズマアーク電流Ｉｍが流れる。プラズマアーク電流Ｉｍは、母材Ｗの材質に応じて、直流もしくは交流いずれかが選択される。プラズマアーク電流Ｉｍは、直流のパルス電流である場合もあるし、交流のパルス電流である場合もある。なお、プラズマアーク電流Ｉｍの電流値とは、特に断りのない限り、プラズマアーク電流Ｉｍの電流値の絶対値の時間平均値のことを意味する。非消耗電極１２１と母材Ｗとの間には、プラズマアーク電圧Ｖｍが印加される。
保持部材１２６は、消耗電極１５を保持するためのものである。保持部材１２６は導電材料よりなる。消耗電極１５は導電性のワイヤである。保持部材１２６は、消耗電極１５に接触することにより、溶接アーク電源回路６１からの電力を消耗電極１５に供給する。保持部材１２６は、たとえば溶接チップである。
消耗電極１５と母材Ｗとの間には、溶接アークａ３が発生する。溶接アークａ３が発生している際、消耗電極１５と母材Ｗとの間には、溶接アーク電流Ｉａが流れる。溶接アーク電流Ｉａは、母材Ｗの材質に応じて、直流もしくは交流いずれかが選択される。溶接アーク電流Ｉａは、直流のパルス電流である場合もあるし、交流のパルス電流である場合もある。なお、溶接アーク電流Ｉａの電流値とは、特に断りのない限り、溶接アーク電流Ｉａの電流値の絶対値の時間平均値のことを意味する。消耗電極１５と母材Ｗとの間には、溶接アーク電圧Ｖａが印加される。
外側ノズル１２９は筒状の部材である。外側ノズル１２９は、プラズマノズル１２２と保持部材１２６とを囲んでいる。外側ノズル１２９とプラズマノズル１２２との間を、シールドガスＳＧが流れる。
送給装置１６は、トーチ１２（本実施形態では保持部材１２６）に消耗電極１５を送り出すためのものである。送給装置１６は、モータを駆動源として、ワイヤリールに巻かれた消耗電極１５をトーチ１２へと送り出す。
動作制御回路２は、マイクロコンピュータおよびメモリ（ともに図示略）を有している。このメモリには、ロボット１の各種の動作が設定された作業プログラムが記憶されている。動作制御回路２はロボット移動速度Ｖｒを制御する。ロボット移動速度Ｖｒは、母材Ｗの面内方向における、母材Ｗに対するトーチ１２の速度である。動作制御回路２は、上記作業プログラム、ロボット１におけるエンコーダからの座標情報、およびロボット移動速度Ｖｒ等に基づき、ロボット１に対して動作制御信号Ｍｓを送る。ロボット１は動作制御信号Ｍｓを受け、マニピュレータ１１を駆動させ、トーチ１２が、母材Ｗにおける所定の溶接開始位置に移動したり、母材Ｗの面内方向に沿って移動したりする。
パイロットアーク電源回路３１は、たとえば２００Ｖ等の商用電源を整流し抵抗器を直列に挿入した回路である。パイロットアーク電源回路３１は、非消耗電極１２１とプラズマノズル１２２との間にパイロットアーク電流Ｉｐを流す。本実施形態では、パイロットアーク電源回路３１は、パイロットアーク電流Ｉｐの電流値を、設定された値となるように制御する。すなわち、パイロットアーク電源回路３１は、定電流制御を行う。本実施形態とは異なり、パイロットアーク電源回路３１は、定電圧制御を行なってもよい。パイロットアーク電源回路３１が定電圧制御を行う場合、パイロットアーク電源回路３１は、パイロットアーク電圧Ｖｐの電圧値を設定された値となるように制御する。
プラズマアーク電源回路４１は、たとえば３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、インバータ制御、サイリスタ位相制御等の出力制御を行う。プラズマアーク電源回路４１は、非消耗電極１２１および母材Ｗの間にプラズマアーク電流Ｉｍを流す。プラズマアーク電源回路４１は、プラズマアーク電流Ｉｍの電流値を、設定された値となるように制御する。
貫通検出回路４６は、穴７１（図５〜図７参照）が母材Ｗを貫通したことを検出するためのものである。本実施形態では、非消耗電極１２１と母材Ｗとの間のプラズマアーク電圧Ｖｍの電圧値に基づき、母材Ｗを穴７１が貫通したことを検出する。貫通検出回路４６は、穴７１が母材Ｗを貫通したことを検出すると、制御部５およびプラズマアーク電源回路４１に貫通検出信号Ｓｔを送る。
制御部５は、動作制御回路２と、パイロットアーク電源回路３１と、プラズマアーク電源回路４１と、溶接アーク電源回路６１と、送給制御回路６８の作動状態を制御する。制御部５は、貫通検出回路４６から、貫通検出信号Ｓｔを受ける。また、制御部５は、プラズマアーク電源回路４１に第１工程指示信号Ｓｓ１を送り、動作制御回路２に第１移動指示信号Ｓｍ１および第２移動指示信号Ｓｍ２を送る。制御部５は、溶接アーク電源回路６１および送給制御回路６８に第２工程指示信号Ｓｓ２を送る。
溶接アーク電源回路６１は、たとえば３相２００Ｖ等の商用電源を入力として、インバータ制御、サイリスタ位相制御等の出力制御を行う。これにより、溶接アーク電源回路６１は、消耗電極１５と母材Ｗとの間に溶接アーク電流Ｉａを流す。本実施形態では、溶接アーク電源回路６１は、溶接アーク電圧Ｖａの電圧値を設定された値となるように制御する。溶接アーク電源回路６１は、定電圧制御を行う。
送給制御回路６８は、保持部材１２６から消耗電極１５を送り出す速度（送給速度Ｆｗ）を制御するためのものである。送給制御回路６８は、送給速度Ｆｗを指示するための送給速度制御信号Ｆｃを送給装置１６に送る。これにより送給装置１６は、指示された速度で消耗電極１５を送給する。
次に、図３を更に用いて、スポット溶接システムＡ１を用いたアークスポット溶接方法（工業製品の製造方法）について説明する。
図３は、スポット溶接システムＡ１を用いたアークスポット溶接方法における各信号等のタイミングチャートである。同図では、（ａ）はパイロットアーク電流Ｉｐの電流値、（ｂ）はプラズマアーク電流Ｉｍの電流値、（ｃ）は第１工程指示信号Ｓｓ１、（ｄ）は貫通検出信号Ｓｔ、（ｅ）は溶接アーク電圧Ｖａの電圧値、（ｆ）は溶接アーク電流Ｉａの電流値、（ｇ）は第２工程指示信号Ｓｓ２、（ｈ）は第１移動指示信号Ｓｍ１、（ｉ）は第２移動指示信号Ｓｍ２、（ｊ）はロボット移動速度Ｖｒ、（ｋ）は送給速度Ｆｗのそれぞれの変化状態を示す。
＜時刻ｔ１以前（図４）＞
まず、図４に示す母材Ｗを用意する。本実施形態では母材Ｗは、第１部材Ｗ１および第２部材Ｗ２を含む。第１部材Ｗ１および第２部材Ｗ２は、互いに重ねられている。本実施形態では、第１部材Ｗ１の厚さおよび第２部材Ｗ２の厚さは、それぞれ、たとえば、１．０〜４．０ｍｍである。なお、本実施形態とは異なり、第１部材Ｗ１および第２部材Ｗ２の厚さは、１．０ｍｍ以下であってもよい。第１部材Ｗ１は、トーチ１２の位置する側を向く第１主面Ｗ１１を有する。第２部材Ｗ２は、第１主面Ｗ１１の向く側とは反対側を向く第２主面Ｗ２１を有する。また、プラズマノズル１２２の開口を、母材Ｗの平面視において、スポット溶接すべき箇所と重なる位置に位置させておく。
まず、図４に示す母材Ｗを用意する。本実施形態では母材Ｗは、第１部材Ｗ１および第２部材Ｗ２を含む。第１部材Ｗ１および第２部材Ｗ２は、互いに重ねられている。本実施形態では、第１部材Ｗ１の厚さおよび第２部材Ｗ２の厚さは、それぞれ、たとえば、１．０〜４．０ｍｍである。なお、本実施形態とは異なり、第１部材Ｗ１および第２部材Ｗ２の厚さは、１．０ｍｍ以下であってもよい。第１部材Ｗ１は、トーチ１２の位置する側を向く第１主面Ｗ１１を有する。第２部材Ｗ２は、第１主面Ｗ１１の向く側とは反対側を向く第２主面Ｗ２１を有する。また、プラズマノズル１２２の開口を、母材Ｗの平面視において、スポット溶接すべき箇所と重なる位置に位置させておく。
＜時刻ｔ１〜時刻ｔ２（図４）＞
時刻ｔ１において、パイロットアーク電源回路３１にパイロットアーク電流通電開始信号（図示略）が送られることにより、非消耗電極１２１とプラズマノズル１２２との間に、パイロットアークａ１が発生する。これにより、同図（ａ）に示すように、パイロットアーク電流Ｉｐの通電が開始する。時刻ｔ１から流れるパイロットアーク電流Ｉｐの電流値は、たとえば１〜２０Ａであり、好ましくは５〜２０Ａである。なお、パイロットアークａ１の発生（すなわちパイロットアーク電流Ｉｐの通電の開始）は、非消耗電極１２１とプラズマノズル１２２との間に、高周波であり且つ非常に高い電圧を印加することにより行う。パイロットアークａ１を発生させるための当該電圧の周波数は、たとえば１〜１０ＭＨｚである。パイロットアークａ１を発生させるための当該電圧の電圧値は、たとえば１〜１０ｋＶである。また、図３には示していないが、時刻ｔ１において、プラズマガスＰＧが流れ始める。本実施形態とは異なり、時刻ｔ１以前に、プラズマガスＰＧが流れ始めてもよい。
時刻ｔ１において、パイロットアーク電源回路３１にパイロットアーク電流通電開始信号（図示略）が送られることにより、非消耗電極１２１とプラズマノズル１２２との間に、パイロットアークａ１が発生する。これにより、同図（ａ）に示すように、パイロットアーク電流Ｉｐの通電が開始する。時刻ｔ１から流れるパイロットアーク電流Ｉｐの電流値は、たとえば１〜２０Ａであり、好ましくは５〜２０Ａである。なお、パイロットアークａ１の発生（すなわちパイロットアーク電流Ｉｐの通電の開始）は、非消耗電極１２１とプラズマノズル１２２との間に、高周波であり且つ非常に高い電圧を印加することにより行う。パイロットアークａ１を発生させるための当該電圧の周波数は、たとえば１〜１０ＭＨｚである。パイロットアークａ１を発生させるための当該電圧の電圧値は、たとえば１〜１０ｋＶである。また、図３には示していないが、時刻ｔ１において、プラズマガスＰＧが流れ始める。本実施形態とは異なり、時刻ｔ１以前に、プラズマガスＰＧが流れ始めてもよい。
＜時刻ｔ２〜時刻ｔ３（図５）＞
図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ２において、制御部５は、第１工程指示信号Ｓｓ１をプラズマアーク電源回路４１に送る。第１工程指示信号Ｓｓ１を受けると、プラズマアーク電源回路４１は、非消耗電極１２１と母材Ｗとの間にプラズマアーク電圧Ｖｍを印加する。このプラズマアーク電圧Ｖｍの電圧値は、たとえば、２０〜４０Ｖである。非消耗電極１２１の先端近傍の空間には、パイロットアークａ１によってプラズマ雰囲気が形成されている。そのため、図５に示すように、パイロットアークａ１に誘発されて、プラズマアークａ２が非消耗電極１２１と母材Ｗとの間に発生する。これにより、図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ２において、プラズマアーク電流Ｉｍの通電が開始する。プラズマアーク電流Ｉｍの電流値は、たとえば、１５０〜２５０Ａである。プラズマアークａ２の熱により母材Ｗが溶融し、母材Ｗには、第１主面Ｗ１１から凹む穴７１が形成される。穴７１の深さＤ１は徐々に深くなる。このように、時刻ｔ２〜時刻ｔ３においては、プラズマアークａ２によって、母材Ｗにおける第１主面Ｗ１１から凹む穴７１（本実施形態ではキーホール）が形成される。時刻ｔ２〜時刻ｔ３は、たとえば、０．３〜５Ｓｅｃである。
図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ２において、制御部５は、第１工程指示信号Ｓｓ１をプラズマアーク電源回路４１に送る。第１工程指示信号Ｓｓ１を受けると、プラズマアーク電源回路４１は、非消耗電極１２１と母材Ｗとの間にプラズマアーク電圧Ｖｍを印加する。このプラズマアーク電圧Ｖｍの電圧値は、たとえば、２０〜４０Ｖである。非消耗電極１２１の先端近傍の空間には、パイロットアークａ１によってプラズマ雰囲気が形成されている。そのため、図５に示すように、パイロットアークａ１に誘発されて、プラズマアークａ２が非消耗電極１２１と母材Ｗとの間に発生する。これにより、図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ２において、プラズマアーク電流Ｉｍの通電が開始する。プラズマアーク電流Ｉｍの電流値は、たとえば、１５０〜２５０Ａである。プラズマアークａ２の熱により母材Ｗが溶融し、母材Ｗには、第１主面Ｗ１１から凹む穴７１が形成される。穴７１の深さＤ１は徐々に深くなる。このように、時刻ｔ２〜時刻ｔ３においては、プラズマアークａ２によって、母材Ｗにおける第１主面Ｗ１１から凹む穴７１（本実施形態ではキーホール）が形成される。時刻ｔ２〜時刻ｔ３は、たとえば、０．３〜５Ｓｅｃである。
＜時刻ｔ３〜時刻ｔ４＞
時刻ｔ３において、穴７１が母材Ｗを貫通する。これにより、母材Ｗにおける第２主面Ｗ２１に、穴７１に通じる開口７１２が形成される。穴７１が母材Ｗを貫通したことは、貫通検出回路４６が検出する。貫通検出回路４６は、たとえば、プラズマアーク電圧Ｖｍの電圧値が急激に上昇した場合に、穴７１が母材Ｗを貫通したと判断する。貫通検出回路４６が穴７１の貫通を検出すると、図３（ｄ）に示すように、貫通検出信号Ｓｔをプラズマアーク電源回路４１と制御部５とに送る。なお、時刻ｔ２〜時刻ｔ３は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要する時間Ｔ１１である。
時刻ｔ３において、穴７１が母材Ｗを貫通する。これにより、母材Ｗにおける第２主面Ｗ２１に、穴７１に通じる開口７１２が形成される。穴７１が母材Ｗを貫通したことは、貫通検出回路４６が検出する。貫通検出回路４６は、たとえば、プラズマアーク電圧Ｖｍの電圧値が急激に上昇した場合に、穴７１が母材Ｗを貫通したと判断する。貫通検出回路４６が穴７１の貫通を検出すると、図３（ｄ）に示すように、貫通検出信号Ｓｔをプラズマアーク電源回路４１と制御部５とに送る。なお、時刻ｔ２〜時刻ｔ３は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要する時間Ｔ１１である。
プラズマアーク電源回路４１は貫通検出信号Ｓｔを受けると、プラズマアーク電源回路４１は出力を停止する。これにより、図３（ｂ）に示すようにプラズマアーク電流Ｉｍの通電を停止し、プラズマアーク電圧Ｖｍが０となる。その結果、プラズマアークａ２が消弧する。
制御部５は、貫通検出信号Ｓｔを受けると、動作制御回路２に第１移動指示信号Ｓｍ１を送る。動作制御回路２は、第１移動指示信号Ｓｍ１を受けると、トーチ１２を移動させるための動作制御信号Ｍｓをロボット１に送る。これにより、図３（ｊ）に示すように、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間、トーチ１２が母材Ｗに対して移動する。そして、時刻ｔ４においては、消耗電極１５の先端が、穴７１の深さＤ１方向視（母材Ｗの平面視）において穴７１と重なる位置に位置している。
＜時刻ｔ４〜時刻ｔ５（図６）＞
図３（ｇ）に示すように、時刻ｔ４において、制御部５は第２工程指示信号Ｓｓ２を、溶接アーク電源回路６１と、送給制御回路６８と、に送る。
図３（ｇ）に示すように、時刻ｔ４において、制御部５は第２工程指示信号Ｓｓ２を、溶接アーク電源回路６１と、送給制御回路６８と、に送る。
溶接アーク電源回路６１は、第２工程指示信号Ｓｓ２を受けると、同図（ｅ）に示すように、消耗電極１５と母材Ｗとの間に溶接アーク電圧Ｖａの印加を開始する。一方、送給制御回路６８は第２工程指示信号Ｓｓ２を受けると、消耗電極１５を送給するための送給速度制御信号Ｆｃを送給装置１６に送る。これにより、同図（ｋ）に示すように、消耗電極１５が、送給速度Ｆｗで送給され始める。送給速度Ｆｗは、トーチ１２から母材Ｗに向かう方向が正である。
＜時刻ｔ５〜時刻ｔ６（図６）＞
時刻ｔ５において、消耗電極１５の先端が母材Ｗに接触した後、消耗電極１５をリトラクトすることによって（図３（ｋ）では図示は省略）、消耗電極１５と母材Ｗとの間に溶接アークａ３が発生する。消耗電極１５と母材Ｗとの間に溶接アークａ３が発生すると、同図（ｆ）に示すように、消耗電極１５と母材Ｗとの間に、溶接アーク電流Ｉａが流れ始める。これにより、消耗電極１５および母材Ｗの間に発生した溶接アークａ３によって形成された、消耗電極１５に由来する溶融金属８６９が、穴７１に充填される。時刻ｔ６まで溶接アークａ３が発生している状態を継続することにより、図７に示す溶接部８６が形成される。本実施形態では、時刻ｔ３にてプラズマアークａ２を消弧している。そのため、溶接部８６を形成する期間（時刻ｔ５〜時刻ｔ６）においては、プラズマアークａ２を消弧させている。時刻ｔ５〜時刻ｔ６は、たとえば、０．３〜５Ｓｅｃである。
時刻ｔ５において、消耗電極１５の先端が母材Ｗに接触した後、消耗電極１５をリトラクトすることによって（図３（ｋ）では図示は省略）、消耗電極１５と母材Ｗとの間に溶接アークａ３が発生する。消耗電極１５と母材Ｗとの間に溶接アークａ３が発生すると、同図（ｆ）に示すように、消耗電極１５と母材Ｗとの間に、溶接アーク電流Ｉａが流れ始める。これにより、消耗電極１５および母材Ｗの間に発生した溶接アークａ３によって形成された、消耗電極１５に由来する溶融金属８６９が、穴７１に充填される。時刻ｔ６まで溶接アークａ３が発生している状態を継続することにより、図７に示す溶接部８６が形成される。本実施形態では、時刻ｔ３にてプラズマアークａ２を消弧している。そのため、溶接部８６を形成する期間（時刻ｔ５〜時刻ｔ６）においては、プラズマアークａ２を消弧させている。時刻ｔ５〜時刻ｔ６は、たとえば、０．３〜５Ｓｅｃである。
溶接アークａ３を発生させる工程においては、穴７１の深さＤ１が母材Ｗ全体の厚さＴ１の８０％以上となっている時点で、溶接アークａ３を発生させることが好ましい。更に好ましくは、穴７１の深さＤ１が母材Ｗ全体の厚さＴ１の９０％以上となっている時点で、溶接アークａ３を発生させる。更に好ましくは、穴７１の深さＤ１が母材Ｗ全体の厚さＴ１の９５％以上となっている時点で、溶接アークａ３を発生させる。本実施形態では、上述のように穴７１が母材Ｗを貫通した後に、溶接アークａ３を発生させている。よって、穴７１が母材Ｗ全体を貫通している状態（すなわち、穴７１の深さＤ１が、母材Ｗ全体の厚さＴ１の１００％となっている状態）で、溶接アークａ３を発生させている。また、開口７１２の直径Ｄ２が消耗電極１５の直径Ｄ５よりも小さい状態で、溶接アークａ３を発生させるとよい。
なお、穴７１の深さＤ１が母材Ｗ全体の厚さＴ１の８０％や、９０％や、９５％となっている時点で、溶接アークａ３を発生させる場合、穴７１が母材Ｗを貫通していない時点で、溶接アークａ３を発生させていることとなる。この場合、時刻ｔ２から所定の時間が経過した場合に、プラズマアークａ２を消弧し、トーチ１２の移動を開始するとよい。
そして、図７に示すように、時刻ｔ５〜時刻ｔ６にて、溶接部８６を形成することにより、第１主面Ｗ１１から盛り上がるビード８６１と、第２主面Ｗ２１から盛り上がるビード８６２が形成される。なお、時刻ｔ５〜時刻ｔ６は、溶接アーク電流Ｉａを流す通電時間Ｔ１２である。
＜時刻ｔ６〜時刻ｔ７＞
時刻ｔ６において、溶接アーク電源回路６１は出力を停止する。これにより、図３（ｅ），（ｆ）に示すように、溶接アーク電流Ｉａの通電は停止し、溶接アーク電圧Ｖａは０となる。その結果、溶接アークａ３が消弧する。また、図３（ｋ）に示すように、時刻ｔ６において送給速度Ｆｗは０となる。
時刻ｔ６において、溶接アーク電源回路６１は出力を停止する。これにより、図３（ｅ），（ｆ）に示すように、溶接アーク電流Ｉａの通電は停止し、溶接アーク電圧Ｖａは０となる。その結果、溶接アークａ３が消弧する。また、図３（ｋ）に示すように、時刻ｔ６において送給速度Ｆｗは０となる。
時刻ｔ６において、制御部５は、動作制御回路２に第２移動指示信号Ｓｍ２を送る。動作制御回路２は、第２移動指示信号Ｓｍ２を受けると、トーチ１２を移動させるための動作制御信号Ｍｓをロボット１に送る。これにより、図３（ｊ）に示すように、時刻ｔ６〜時刻ｔ７の間、トーチ１２が母材Ｗに対して移動する。そして、時刻ｔ７においては、プラズマノズル１２２の開口が、母材Ｗの平面視において、次のスポット溶接すべき箇所と重なる位置に位置している。
＜時刻ｔ７以降＞
時刻ｔ７以降は、時刻ｔ２〜時刻ｔ７にて行った工程と同様の工程を１または複数回繰り返す。以上のように、母材Ｗにおける複数の箇所に対し、スポット溶接を行う。
時刻ｔ７以降は、時刻ｔ２〜時刻ｔ７にて行った工程と同様の工程を１または複数回繰り返す。以上のように、母材Ｗにおける複数の箇所に対し、スポット溶接を行う。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態においては、消耗電極１５および母材Ｗの間に発生した溶接アークａ３によって形成された、消耗電極１５に由来する溶融金属８６９を、穴７１に充填し、溶接部８６を形成する。このような構成によると、溶接部８６を、より第２主面Ｗ２１側に形成することが可能である。このことにより、母材Ｗが厚い場合であっても、適切に溶接を行うことができる。
本実施形態においては、穴７１の深さＤ１が母材Ｗ全体の厚さＴ１の８０％以上となっている時点で、溶接アークａ３を発生させる。このような構成によると、溶融金属８６９を、より第２主面Ｗ２１側に至らせることが可能である。このことにより、更に適切に溶接を行うことができる。
本実施形態においては、開口７１２の直径が消耗電極１５の直径よりも小さい状態で、溶接アークａ３を発生させる。このような構成によると、消耗電極１５が開口７１２から突出することを防止できる。これにより、溶け落ちの発生を防止できる。また、溶接アークａ３を発生させる際に、消耗電極１５と母材Ｗとを確実に接触させることが可能である。よって、より確実に溶接アークａ３を発生させることができる。
なお、穴７１の深さＤ１が母材Ｗ全体の厚さＴ１の８０％や、９０％や、９５％となっている時点で、溶接アークａ３を発生させる場合であっても、溶け落ちの発生を防止できる。また、溶接アークａ３を発生させる際に、消耗電極１５と母材Ｗとを確実に接触させることが可能である。よって、より確実に溶接アークａ３を発生させることができる。
また、本実施形態においては、溶接部８６を形成する工程においては、プラズマアークａ２を消弧させておく。このような構成によると、プラズマアークａ２によって消耗電極１５を溶融させる場合と比べて、効率的に消耗電極１５を溶融させることができる。これは、スポット溶接システムＡ１の消費電力の削減に寄与する。
上述の第１実施形態とは異なり、非消耗電極１２１と消耗電極１５とが同一のノズル（外側ノズル１２９）に囲まれている必要はない。また、たとえば非消耗電極１２１および消耗電極１５が別のアームに保持されていてもよい。
＜第２実施形態＞
図８〜図１４を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。
図８〜図１４を用いて、本発明の第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の第２実施形態にかかるスポット溶接システムを示すブロック図である。図９は、本発明の第２実施形態にかかるスポット溶接システムにおけるプラズマノズルおよび保持部材等を示す拡大断面図である。
図８に示すスポット溶接システムＡ２は、ロボット１と、動作制御回路２と、パイロットアーク電源回路３１と、プラズマアーク電源回路４１と、貫通検出回路４６と、制御部５と、溶接アーク電源回路６１と、送給制御回路６８と、に加え、溶接アーク点弧検出回路５６を備える。
ロボット１は、以下の点を除き、第１実施形態にて述べたのと略同様である。
本実施形態では、外側ノズル１２９が設けられていない。プラズマノズル１２２および保持部材１２６は各々、別個のマニピュレータ１１におけるアームによって移動させられる。保持部材１２６は溶接ノズル（図示略）に包囲されている。そして当該溶接ノズル内を不活性ガスが流れる。
なお、本実施形態とは異なり、第１実施形態のように、外側ノズル１２９を含むトーチ１２を用いても構わない。
動作制御回路２、パイロットアーク電源回路３１、プラズマアーク電源回路４１、貫通検出回路４６、溶接アーク電源回路６１、および、送給制御回路６８は、第１実施形態の説明を適用できるから、本実施形態では説明を省略する。
溶接アーク点弧検出回路５６は、溶接アークａ３が点弧したことを検出するためのものである。本実施形態では、消耗電極１５と母材Ｗとの間の溶接アーク電流Ｉａの電流値に基づき、溶接アークａ３が点弧したことを検出する。溶接アーク点弧検出回路５６は、溶接アークａ３が点弧したことを検出すると、制御部５およびプラズマアーク電源回路４１に溶接アーク点弧検出信号Ｓａを送る。
制御部５は、動作制御回路２と、パイロットアーク電源回路３１と、プラズマアーク電源回路４１と、溶接アーク電源回路６１と、送給制御回路６８の作動状態を制御する。制御部５は、貫通検出回路４６から貫通検出信号Ｓｔを受け、溶接アーク点弧検出回路５６から溶接アーク点弧検出信号Ｓａを受ける。また、制御部５は、プラズマアーク電源回路４１に第１工程指示信号Ｓｓ１を送り、動作制御回路２に動作指示信号Ｓｍ１１および移動指示信号Ｓｍ１２を送る。制御部５は、溶接アーク電源回路６１および送給制御回路６８に、第２工程指示信号Ｓｓ２を送る。
次に、図１０、図１１を更に用いて、スポット溶接システムＡ２を用いたアークスポット溶接方法（工業製品の製造方法）について説明する。
図１０、図１１は、スポット溶接システムＡ２を用いたアークスポット溶接方法における各信号等のタイミングチャートである。
図１０では、（ａ）はパイロットアーク電流Ｉｐの電流値、（ｂ）はプラズマアーク電流Ｉｍの電流値、（ｃ）は第１工程指示信号Ｓｓ１、（ｄ）は貫通検出信号Ｓｔ、（ｅ）は溶接アーク電圧Ｖａの電圧値、（ｆ）は溶接アーク電流Ｉａの電流値、（ｇ）は第２工程指示信号Ｓｓ２、（ｈ）は動作指示信号Ｓｍ１１、（ｉ）は移動指示信号Ｓｍ１２、（ｋ）は送給速度Ｆｗのそれぞれの変化状態を示す。図１０は、図３に対応する。図１０では、図３とは異なり、（ｊ）ロボット移動速度Ｖｒの図示はしていない。また、図１０では、図３とは異なり、（ｈ）では、第１移動指示信号Ｓｍ１ではなく動作指示信号Ｓｍ１１の変化状態を示しており、（ｉ）では、第２移動指示信号Ｓｍ２ではなく移動指示信号Ｓｍ１２の変化状態を示している。
図１１（ａ）は、母材Ｗの厚さ方向における、非消耗電極１２１の先端の位置、（ｂ）は、母材Ｗの厚さ方向における、保持部材１２６の先端の位置、（ｃ）は、溶接アーク点弧検出信号Ｓａのそれぞれの変化状態を示す。非消耗電極１２１の先端の位置および保持部材１２６の先端の位置は、図９の上方向を正としている。
＜時刻ｔ１１以前（図９）＞
まず、図９に示す母材Ｗを用意する。そして、プラズマノズル１２２の開口を、母材Ｗの平面視において、スポット溶接すべき箇所と重なる位置に位置させておく。母材Ｗについては、第１実施形態の説明を適用できるため、本実施形態では説明を省略する。図９に示す場合、プラズマノズル１２２の開口と第１主面Ｗ１１との距離は、たとえば、３〜５ｍｍである。
まず、図９に示す母材Ｗを用意する。そして、プラズマノズル１２２の開口を、母材Ｗの平面視において、スポット溶接すべき箇所と重なる位置に位置させておく。母材Ｗについては、第１実施形態の説明を適用できるため、本実施形態では説明を省略する。図９に示す場合、プラズマノズル１２２の開口と第１主面Ｗ１１との距離は、たとえば、３〜５ｍｍである。
図９に示すように、非消耗電極１２１の軸線に沿って延びる線を、第１仮想線Ｌ１としている。消耗電極１５の軸線に沿って延びる線を、第２仮想線Ｌ２としている。第１仮想線Ｌ１および第２仮想線Ｌ２は互いに交差している。本実施形態では、第１仮想線Ｌ１が第１主面Ｗ１１に直交しており、すなわち、非消耗電極１２１が第１主面Ｗ１１に直交している。一方、第２仮想線Ｌ２は、第１主面Ｗ１１に直交する方向に対し傾斜している。第２仮想線Ｌ２の、第１主面Ｗ１１に直交する方向に対する傾斜角は、たとえば３０度である。第２仮想線Ｌ２と第１主面Ｗ１１とが交差する点Ｃ２と、第１仮想線Ｌ１および第２仮想線Ｌ２の交点Ｃ１と、の母材Ｗの面内方向における距離は、たとえば、４ｍｍ以上である。
＜時刻ｔ１１〜時刻ｔ１３（図１２）＞
時刻ｔ１１〜時刻ｔ１３における工程は、第１実施形態の時刻ｔ１〜時刻ｔ３における工程と同様であるから、説明を省略する。本実施形態においても、図１２に示すように、プラズマアークａ２の熱により母材Ｗが溶融し、母材Ｗには、第１主面Ｗ１１から凹む穴７１が形成される。穴７１の深さＤ１は徐々に深くなる。このように、時刻ｔ１２〜時刻ｔ１３において、プラズマアークａ２によって、母材Ｗにおける第１主面Ｗ１１から凹む穴７１（本実施形態ではキーホール）が形成される。
時刻ｔ１１〜時刻ｔ１３における工程は、第１実施形態の時刻ｔ１〜時刻ｔ３における工程と同様であるから、説明を省略する。本実施形態においても、図１２に示すように、プラズマアークａ２の熱により母材Ｗが溶融し、母材Ｗには、第１主面Ｗ１１から凹む穴７１が形成される。穴７１の深さＤ１は徐々に深くなる。このように、時刻ｔ１２〜時刻ｔ１３において、プラズマアークａ２によって、母材Ｗにおける第１主面Ｗ１１から凹む穴７１（本実施形態ではキーホール）が形成される。
＜時刻ｔ１３〜時刻ｔ１４（図１２）＞
時刻ｔ１３において、穴７１が母材Ｗを貫通する。これにより、母材Ｗにおける第２主面Ｗ２１に、穴７１に通じる開口７１２が形成される。穴７１が母材Ｗを貫通したことは、貫通検出回路４６が検出する。貫通検出回路４６は、たとえば、プラズマアーク電圧Ｖｍの電圧値が急激に上昇した場合に、穴７１が母材Ｗを貫通したと判断する。貫通検出回路４６が穴７１の貫通を検出すると、図１０（ｄ）に示すように、貫通検出信号Ｓｔをプラズマアーク電源回路４１と制御部５とに送る。なお、時刻ｔ１２〜時刻ｔ１３は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要する時間Ｔ１１である。
時刻ｔ１３において、穴７１が母材Ｗを貫通する。これにより、母材Ｗにおける第２主面Ｗ２１に、穴７１に通じる開口７１２が形成される。穴７１が母材Ｗを貫通したことは、貫通検出回路４６が検出する。貫通検出回路４６は、たとえば、プラズマアーク電圧Ｖｍの電圧値が急激に上昇した場合に、穴７１が母材Ｗを貫通したと判断する。貫通検出回路４６が穴７１の貫通を検出すると、図１０（ｄ）に示すように、貫通検出信号Ｓｔをプラズマアーク電源回路４１と制御部５とに送る。なお、時刻ｔ１２〜時刻ｔ１３は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要する時間Ｔ１１である。
図１０（ｂ）に示すように、時刻ｔ１３において、プラズマアーク電源回路４１は貫通検出信号Ｓｔを受けると、プラズマアーク電源回路４１は、プラズマアーク電流Ｉｍの電流値を、穴７１を形成する工程における値（時刻ｔ１２〜時刻ｔ１３における値）よりも小さいプラズマアーク維持電流値ｉｍ１に減少させる。プラズマアーク維持電流値ｉｍ１は、たとえば、２０〜５０Ａである。なお、時刻ｔ１３において、プラズマガスＰＧの流量を減少させてもよい。
制御部５は、時刻ｔ１４において貫通検出信号Ｓｔを受けると、図１０（ｇ）に示すように、第２工程指示信号Ｓｓ２を、溶接アーク電源回路６１と、送給制御回路６８と、に送る。溶接アーク電源回路６１は、第２工程指示信号Ｓｓ２を受けると、同図（ｅ）に示すように、消耗電極１５と母材Ｗとの間に溶接アーク電圧Ｖａ（無負荷電圧）の印加を開始する。一方、送給制御回路６８は第２工程指示信号Ｓｓ２を受けると、消耗電極１５を送給するための送給速度制御信号Ｆｃを送給装置１６に送る。これにより、同図（ｋ）に示すように、消耗電極１５が、送給速度Ｆｗで送給され始める。送給速度Ｆｗは、トーチ１２から母材Ｗに向かう方向が正である。
制御部５は、貫通検出信号Ｓｔを受けると、動作制御回路２に動作指示信号Ｓｍ１１を送る。動作制御回路２は、動作指示信号Ｓｍ１１を受けると、プラズマノズル１２２および保持部材１２６を移動させるための動作制御信号Ｍｓをロボット１に送る。これにより、図１１（ａ）に示すように、非消耗電極１２１（およびプラズマノズル１２２）が、母材Ｗから徐々に離間する。同様に、同図（ｂ）に示すように、消耗電極１５を保持する保持部材１２６が、母材Ｗから徐々に離間する。
＜時刻ｔ１４〜時刻ｔ１５（図１３）＞
消耗電極１５の送給が開始した後、消耗電極１５の先端がプラズマアークａ２に接触する。プラズマアークａ２の電気抵抗は空気よりも小さい。そのため、図１０（ｆ）、図１３に示すように、時刻ｔ１４において、プラズマアークａ２を介して、消耗電極１５および母材Ｗの間に溶接アーク電流Ｉａが流れ始める。これにより、消耗電極１５および母材Ｗの間に溶接アークａ３が発生する。
消耗電極１５の送給が開始した後、消耗電極１５の先端がプラズマアークａ２に接触する。プラズマアークａ２の電気抵抗は空気よりも小さい。そのため、図１０（ｆ）、図１３に示すように、時刻ｔ１４において、プラズマアークａ２を介して、消耗電極１５および母材Ｗの間に溶接アーク電流Ｉａが流れ始める。これにより、消耗電極１５および母材Ｗの間に溶接アークａ３が発生する。
本実施形態においても、穴７１の深さＤ１が母材Ｗ全体の厚さＴ１の８０％以上となっている時点で、溶接アークａ３を発生させることが好ましい。更に好ましくは、穴７１の深さＤ１が母材Ｗ全体の厚さＴ１の９０％以上となっている時点で、溶接アークａ３を発生させる。更に好ましくは、穴７１の深さＤ１が母材Ｗ全体の厚さＴ１の９５％以上となっている時点で、溶接アークａ３を発生させる。本実施形態では、上述のように穴７１が母材Ｗを貫通した後に、溶接アークａ３を発生させている。よって、穴７１が母材Ｗ全体を貫通している状態（すなわち、穴７１の深さＤ１が、母材Ｗ全体の厚さＴ１の１００％となっている状態）で、溶接アークａ３を発生させている。
なお、穴７１の深さＤ１が母材Ｗ全体の厚さＴ１の８０％や、９０％や、９５％となっている時点で、溶接アークａ３を発生させる場合、穴７１が母材Ｗを貫通していない時点で、溶接アークａ３を発生させていることとなる。この場合、時刻ｔ１２から所定の時間が経過した場合に、溶接アークａ３を発生させる工程を開始するとよい。
溶接アークａ３が発生したことは、溶接アーク点弧検出回路５６が検出する。溶接アーク点弧検出回路５６は、たとえば、溶接アーク電流Ｉａの電流値があるしきい値を超えた場合に、溶接アークａ３が発生したと判断する。溶接アーク点弧検出回路５６が溶接アークａ３の発生を検出すると、図１１（ｃ）に示すように、溶接アーク点弧検出信号Ｓａを制御部５およびプラズマアーク電源回路４１に送る。
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、時刻ｔ１４〜時刻ｔ１５の間にて、母材Ｗに対する、非消耗電極１２１および保持部材１２６の離間移動が停止する。本実施形態では、母材Ｗから非消耗電極１２１を離間させる工程を終えた時点において、第１仮想線Ｌ１と第２仮想線Ｌ２との交点Ｃ１が、第１主面Ｗ１１に対して、第１主面Ｗ１１の向く方向とは反対側（すなわち図１３等では、第１主面Ｗ１１の下側）に位置している。
＜時刻ｔ１５〜時刻ｔ１６（図１４）＞
時刻ｔ１５において、プラズマアーク電源回路４１は、出力を停止する。これにより、図１０（ｂ）に示すようにプラズマアーク電流Ｉｍの通電が停止し、プラズマアーク電圧Ｖｍが０となる。その結果、プラズマアークａ２が消弧する。時刻ｔ１４〜時刻ｔ１５は、たとえば、０．１〜０．３Ｓｅｃである。時刻ｔ１４〜時刻ｔ１５は、溶接アークａ３を安定させるための時間である。なお、プラズマアーク電源回路４１は、溶接アーク点弧検出信号Ｓａを受けた時刻に基づき、プラズマアーク電流Ｉｍの通電を停止する時刻を決定するとよい。
時刻ｔ１５において、プラズマアーク電源回路４１は、出力を停止する。これにより、図１０（ｂ）に示すようにプラズマアーク電流Ｉｍの通電が停止し、プラズマアーク電圧Ｖｍが０となる。その結果、プラズマアークａ２が消弧する。時刻ｔ１４〜時刻ｔ１５は、たとえば、０．１〜０．３Ｓｅｃである。時刻ｔ１４〜時刻ｔ１５は、溶接アークａ３を安定させるための時間である。なお、プラズマアーク電源回路４１は、溶接アーク点弧検出信号Ｓａを受けた時刻に基づき、プラズマアーク電流Ｉｍの通電を停止する時刻を決定するとよい。
時刻ｔ１５にてプラズマアークａ２が消弧すると、プラズマノズル１２２を図１４の左方へ移動させ、図１１（ｂ）に示すように、保持部材１２６（および図示しない溶接ノズル）を、母材Ｗに対し接近させる。
本実施形態では、時刻ｔ１４以降、消耗電極１５および母材Ｗの間に発生した溶接アークａ３によって形成された、消耗電極１５に由来する溶融金属８６９が、穴７１に充填される。時刻ｔ１６まで溶接アークａ３が発生している状態を継続することにより、図７に示した溶接部８６が形成される。本実施形態では、時刻ｔ１５にてプラズマアークａ２を消弧している。そのため、溶接部８６を形成する期間（時刻ｔ１４〜時刻ｔ１６）のうち、時刻ｔ１５〜時刻ｔ１６においては、プラズマアークａ２を消弧させている。時刻ｔ１５〜時刻ｔ１６は、たとえば、０．３〜５Ｓｅｃである。なお、時刻ｔ１４〜時刻ｔ１６は、溶接アーク電流Ｉａを流す通電時間Ｔ１２である。
＜時刻ｔ１６〜時刻ｔ１７（図１４）＞
時刻ｔ１６において、溶接アーク電源回路６１は出力を停止する。これにより、図１０（ｅ）、（ｆ）に示すように、溶接アーク電流Ｉａの通電は停止し、溶接アーク電圧Ｖａは０となる。その結果、溶接アークａ３が消弧する。また、図１０（ｋ）に示すように、時刻ｔ１６において送給速度Ｆｗは０となる。
時刻ｔ１６において、溶接アーク電源回路６１は出力を停止する。これにより、図１０（ｅ）、（ｆ）に示すように、溶接アーク電流Ｉａの通電は停止し、溶接アーク電圧Ｖａは０となる。その結果、溶接アークａ３が消弧する。また、図１０（ｋ）に示すように、時刻ｔ１６において送給速度Ｆｗは０となる。
時刻ｔ１６において、制御部５は、動作制御回路２に移動指示信号Ｓｍ１２を送る。動作制御回路２は、移動指示信号Ｓｍ１２を受けると、非消耗電極１２１および保持部材１２６を移動させるための動作制御信号Ｍｓをロボット１に送る。これにより、非消耗電極１２１および保持部材１２６が母材Ｗに対して移動する。そして、時刻ｔ１７においては、プラズマノズル１２２の開口が、母材Ｗの平面視において、次のスポット溶接すべき箇所と重なる位置に位置している。
＜時刻ｔ１７以降＞
時刻ｔ１７以降は、時刻ｔ１２〜時刻ｔ１７にて行った工程と同様の工程を１または複数回繰り返す。以上のように、母材Ｗにおける複数の箇所に対し、スポット溶接を行う。
時刻ｔ１７以降は、時刻ｔ１２〜時刻ｔ１７にて行った工程と同様の工程を１または複数回繰り返す。以上のように、母材Ｗにおける複数の箇所に対し、スポット溶接を行う。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態においては、消耗電極１５および母材Ｗの間に発生した溶接アークａ３によって形成された、消耗電極１５に由来する溶融金属８６９を、穴７１に充填し、溶接部８６を形成する。このような構成によると、溶接部８６を、より第２主面Ｗ２１側に形成することが可能である。このことにより、母材Ｗが厚い場合であっても、適切に溶接を行うことができる。
本実施形態においては、穴７１の深さＤ１が母材Ｗ全体の厚さＴ１の８０％以上となっている時点で、溶接アークａ３を発生させる。このような構成によると、溶融金属８６９を、より第２主面Ｗ２１側に至らせることが可能である。このことにより、更に適切に溶接を行うことができる。
本実施形態においては、溶接アークａ３を発生させる工程は、プラズマアークａ２を介して、消耗電極１５および母材Ｗの間に溶接アーク電流Ｉａを流し始めることにより、開始する。このような構成によると、溶接アークａ３を発生させる際に、消耗電極１５を母材Ｗに接触させる必要がない。そのため、消耗電極１５と母材Ｗとを接触させて溶接アークａ３を発生させる方法に起因するスパッタの発生を、防止できる。これにより、より綺麗なスポット溶接を行うことができる。
本実施形態においては、溶接アークａ３を発生させる工程は、消耗電極１５および母材Ｗの間に無負荷電圧を印加しつつ、消耗電極１５をプラズマアークａ２に接触させる工程を含む。この方法は、消耗電極１５がプラズマアークａ２に接触した後に、消耗電極１５および母材Ｗの間に無負荷電圧を印加するのではない。このことは、より早く、溶接アークａ３を発生するのに適する。
本実施形態においては、溶接アークａ３を発生させる工程の前に、非消耗電極１２１および母材Ｗの間に流れるプラズマアーク電流Ｉｍの電流値を、穴７１を形成する工程における値よりも小さいプラズマアーク維持電流値ｉｍ１に減少させる。このような構成によると、溶接アークａ３を発生させる工程において、母材Ｗが過度に溶融することにより穴７１が大きくなることを、防止できる。これにより、溶け落ちの発生を防止できる。
本実施形態においては、溶接アークａ３を発生させる工程は、母材Ｗから非消耗電極１２１を離間させる工程を含む。このような構成によると、プラズマアークａ２の長さを長くすることが可能である。これにより、消耗電極１５をプラズマアークａ２に接触させやすくなる。その結果、プラズマアークａ２を好適に発生させることができる。
本実施形態においては、溶接アークａ３を発生させる工程の後に、母材Ｗに対し、消耗電極１５を保持する保持部材１２６を接近させる。このような構成によると、ワイヤ突き出し長さを、標準の長さ（たとえば１５ｍｍ）に戻すことができる。これにより、スパッタの発生を抑制でき、溶け込み深さも確保できる。
また、本実施形態においては、溶接部８６を形成する工程においては、プラズマアークａ２を消弧させておく。このような構成によると、プラズマアークａ２によって消耗電極１５を溶融させる場合と比べて、効率的に消耗電極１５を溶融させることができる。これは、スポット溶接システムＡ２の消費電力の削減に寄与する。
＜第３実施形態＞
図１５、図１６を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。
図１５、図１６を用いて、本発明の第３実施形態について説明する。
図１５は、本発明の第３実施形態にかかるスポット溶接システムを示すブロック図である。
図１５に示すスポット溶接システムＡ３は、ロボット１と、動作制御回路２と、パイロットアーク電源回路３１と、プラズマアーク電源回路４１と、貫通検出回路４６と、制御部５と、溶接アーク電源回路６１と、送給制御回路６８と、に加え、電圧検出回路４４と、母材情報算出回路５２と、溶接部形成情報算出回路５４と、を備える。
貫通検出回路４６を除き、ロボット１と、動作制御回路２と、パイロットアーク電源回路３１と、プラズマアーク電源回路４１と、制御部５と、溶接アーク電源回路６１と、送給制御回路６８と、については、第１実施形態における説明を適用できるから、本実施形態では説明を省略する。
電圧検出回路４４は、消耗電極１５と母材Ｗとの間に印加されるプラズマアーク電圧Ｖｍの値を検出するためのものである。電圧検出回路４４は、貫通検出回路４６および母材情報算出回路５２に、プラズマアーク電圧Ｖｍに対応する電圧検出信号Ｖｄを送る。
本実施形態においても、貫通検出回路４６は、非消耗電極１２１と母材Ｗとの間のプラズマアーク電圧Ｖｍの電圧値に基づき、母材Ｗを穴７１が貫通したことを検出する。具体的には、電圧検出回路４４からの電圧検出信号Ｖｄに基づき、母材Ｗを穴７１が貫通したことを検出する。その他の点については、第１実施形態における説明を適用できるから、本実施形態では説明を省略する。
母材情報算出回路５２は、非消耗電極１２１および母材Ｗの間のプラズマアーク電圧Ｖｍに基づき、母材情報Ｉｎｆ１を算出する。具体的には、母材情報算出回路５２は、電圧検出回路４４からの電圧検出信号Ｖｄに基づき母材情報Ｉｎｆ１を算出する。母材情報Ｉｎｆ１は、母材Ｗに関する情報である。本実施形態では、母材情報Ｉｎｆ１は母材Ｗの厚さＴ１に関する情報を含む。母材Ｗの厚さＴ１に関する情報としては、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１（図３参照）の情報が挙げられる。母材情報算出回路５２は、算出した母材情報Ｉｎｆ１を、溶接部形成情報算出回路５４に送る。
穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１は、たとえば、母材Ｗに穴７１が形成され始めた時刻から母材Ｗに穴７１が貫通した時刻までの時間であってもよいし、あるいは、プラズマアーク電流Ｉｍの通電開始時刻から母材Ｗに穴７１が貫通した時刻までの時間であってもよい。
母材Ｗに穴７１が形成され始めた時刻をより正確に求めるために、電圧検出信号Ｖｄの微分値を求める微分回路を、母材情報算出回路５２が備えていてもよい。この場合、電圧検出信号Ｖｄの微分値が所定のしきい値よりも小さくなった場合に、母材Ｗに穴７１が形成され始めた時刻と判断するとよい。また、プラズマアーク電圧Ｖｍが交流である場合には、電圧検出信号Ｖｄの絶対値を求める絶対値回路を、母材情報算出回路５２が備えていてもよい。また、プラズマアーク電圧Ｖｍがパルス波形を示す場合には、電圧検出信号Ｖｄの高周波成分を除去するローパスフィルタを、母材情報算出回路５２が備えていてもよい。
溶接部形成情報算出回路５４は、母材情報Ｉｎｆ１に基づき溶接部形成情報Ｉｎｆ２を算出する。溶接部形成情報Ｉｎｆ２は、溶接部８６を形成する工程において流す溶接アーク電流Ｉａに関する情報である。本実施形態においては、溶接部形成情報算出回路５４は、母材情報算出回路５２に算出された母材情報Ｉｎｆ１に基づき、溶接部形成情報Ｉｎｆ２を算出する。一例としては、溶接部形成情報算出回路５４は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１に基づいて、溶接部形成情報Ｉｎｆ２を算出するとよい。溶接部形成情報Ｉｎｆ２としては、溶接部８６を形成する工程において、溶接アーク電流Ｉａを流す通電時間Ｔ１２（図３参照）の情報が挙げられる。溶接部形成情報算出回路５４は、溶接部形成情報Ｉｎｆ２を算出するために、たとえば、母材情報Ｉｎｆ１と溶接部形成情報Ｉｎｆ２との関係を示すテーブルを用いるとよい。
溶接部形成情報算出回路５４は、たとえば、次のように、通電時間Ｔ１２の情報を算出する。図１６は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１と、溶接アーク電流Ｉａの通電時間Ｔ１２との関係を示すグラフである。同図では、横軸が穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１を示し、縦軸が通電時間Ｔ１２を示している。同図に示すように、溶接部形成情報算出回路５４は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１（すなわち、母材Ｗ全体の厚さＴ１に対応する）と通電時間Ｔ１２とが正の相関を有するように、通電時間Ｔ１２の情報を算出する。図１６では、溶接アーク電流Ｉａの電流値が電流値ｉａ１１の場合と電流値ｉａ１２の場合の２つの場合の関係について示している。なお、電流値ｉａ１１よりも電流値ｉａ１２の方が大きい。
そして、溶接部形成情報算出回路５４は、算出した溶接部形成情報Ｉｎｆ２（本実施形態では、通電時間Ｔ１２の情報）を溶接アーク電源回路６１に送る。そして、溶接アーク電源回路６１は、溶接部形成情報Ｉｎｆ２に基づいて溶接アーク電流Ｉａを流す。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態によると、第１実施形態で述べた作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
本実施形態によると、スポット溶接システムＡ３は、母材情報Ｉｎｆ１に基づき溶接部形成情報Ｉｎｆ２を算出する溶接部形成情報算出回路５４を備える。母材情報Ｉｎｆ１は、母材Ｗに関する情報であり、溶接部形成情報Ｉｎｆ２は、溶接部８６を形成する工程において流す溶接アーク電流Ｉａに関する情報である。溶接アーク電源回路６１は、溶接部形成情報Ｉｎｆ２に基づいて溶接アーク電流Ｉａを流す。このような構成によると、溶接アーク電流Ｉａに関する設定を、母材Ｗに応じたより適切なものとすることができる。これにより、溶接アーク電流Ｉａに関する設定を行う作業者の負担を軽減できるとともに、より適切なスポット溶接を行うことができる。
本実施形態によると、溶接部形成情報Ｉｎｆ２は、溶接部８６を形成する工程において、溶接アーク電流Ｉａを流す通電時間Ｔ１２に関する情報を含む。このような構成によると、溶接部８６を形成する工程において穴７１に充填される溶融金属の量を、適切な量とすることができる。これにより、各ビード８６１の形状を均一にすることができ、また、必要な溶接強度を保つことができる。
本実施形態によると、母材情報Ｉｎｆ１は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１に関する情報を含む。穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１は、母材Ｗ全体の厚さＴ１を反映している。そのため、本実施形態によると、母材Ｗ全体の厚さＴ１に応じて、溶接アーク電流Ｉａに関する設定を行うことができる。これにより、更に適切なスポット溶接を行うことが可能となる。
なお、母材情報算出回路５２がスポット溶接システムに設けられている必要は、必ずしもない。たとえば、作業者が入力した母材情報Ｉｎｆ１（たとえば母材Ｗの厚さＴ１）に基づき、溶接部形成情報算出回路５４は溶接部形成情報Ｉｎｆ２を算出してもよい。
また、母材情報算出回路５２や溶接部形成情報算出回路５４を設ける構成は、第１実施形態にかかるスポット溶接システムＡ１を基にして説明したが、第２実施形態にかかるスポット溶接システムＡ２に母材情報算出回路５２や溶接部形成情報算出回路５４を設けてもよい。
＜第３実施形態の第１変形例＞
図１７、図１８を用いて、本発明の第３実施形態の第１変形例について説明する。
図１７、図１８を用いて、本発明の第３実施形態の第１変形例について説明する。
本変形例では、溶接部形成情報算出回路５４による溶接部形成情報Ｉｎｆ２の算出方法が、上述のものとは異なっている。本変形例では、溶接部形成情報算出回路５４は、溶接部形成情報Ｉｎｆ２として、溶接部８６を形成する工程における、溶接アーク電流Ｉａの電流値の情報も算出する。そして、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１に応じて、溶接部８６を形成する工程における、溶接アーク電流Ｉａの電流値を異ならせる。
図１７は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１と、溶接アーク電流Ｉａの通電時間Ｔ１２との関係を示すグラフである。図１８は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１と、溶接アーク電流Ｉａの電流値との関係を示すグラフである。
図１７においては、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１を示し、縦軸が通電時間Ｔ１２を示している。また、図１８においては、横軸が穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１を示し、縦軸が溶接部８６を形成する工程における溶接アーク電流Ｉａの電流値を示している。
本変形例においては、溶接部形成情報算出回路５４は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１が、範囲Ｒ１１にある場合には、図１８に示すように、溶接部８６を形成する工程における、溶接アーク電流Ｉａの電流値を、電流値ｉａ２１と算出する。そして、図１７に示す関係に従って、溶接部形成情報算出回路５４は、通電時間Ｔ１２を算出する。穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１が範囲Ｒ１１内にある場合、溶接部形成情報算出回路５４は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１（すなわち、母材Ｗ全体の厚さＴ１に対応する）と通電時間Ｔ１２とが正の相関を有するように、通電時間Ｔ１２の情報を算出する。
同様に、溶接部形成情報算出回路５４は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１が、範囲Ｒ１１における値よりも大きい値を包含する範囲Ｒ１２にある場合には、図１８に示すように、溶接部８６を形成する工程における、溶接アーク電流Ｉａの電流値を、電流値ｉａ２１より大きい電流値ｉａ２２と算出する。そして、図１７に示す関係に従って、溶接部形成情報算出回路５４は、通電時間Ｔ１２を算出する。穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１が範囲Ｒ１２内にある場合、溶接部形成情報算出回路５４は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１（すなわち、母材Ｗ全体の厚さＴ１に対応する）と通電時間Ｔ１２とが正の相関を有するように、通電時間Ｔ１２の情報を算出する。
同様に、溶接部形成情報算出回路５４は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１が、範囲Ｒ１２における値よりも大きい値を包含する範囲Ｒ１３にある場合には、図１８に示すように、溶接部８６を形成する工程における、溶接アーク電流Ｉａの電流値を、電流値ｉａ２２より大きい電流値ｉａ２３と算出する。そして、図１７に示す関係に従って、溶接部形成情報算出回路５４は、通電時間Ｔ１２を算出する。穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１が範囲Ｒ１３内にある場合、溶接部形成情報算出回路５４は、穴７１が母材Ｗを貫通するのに要した時間Ｔ１１（すなわち、母材Ｗ全体の厚さＴ１に対応する）と通電時間Ｔ１２とが正の相関を有するように、通電時間Ｔ１２の情報を算出する。
本変形例によると、第３実施形態で述べた作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、母材Ｗ全体の厚さＴ１が比較的薄い場合（たとえば時間Ｔ１１が、範囲Ｒ１１にある場合）には、溶接部８６を形成する工程においては、溶接アーク電流Ｉａが比較的低い電流値ｉａ２１で流される。これにより、母材Ｗ全体の厚さＴ１が薄い場合に溶け落ちが発生することを防止できる。一方、母材Ｗ全体の厚さＴ１が比較的厚い場合（たとえば時間Ｔ１１が、範囲Ｒ１３にある場合）には、溶接部８６を形成する工程においては、溶接アーク電流Ｉａが比較的高い電流値ｉａ２３で流される。これにより、通電時間Ｔ１２を短くすることができる。このことは、穴７１を充填するのに要する時間の短縮が可能であることを意味する。このように本変形例によると、母材Ｗの厚さＴ１に応じて、適切なスポット溶接を効率的に行うことが可能となる。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
１ ロボット
１１ マニピュレータ
１２ トーチ
１２１ 非消耗電極
１２２ プラズマノズル
１２６ 保持部材
１２９ 外側ノズル
１５ 消耗電極
１６ 送給装置
２ 動作制御回路
３１ パイロットアーク電源回路
４１ プラズマアーク電源回路
４６ 貫通検出回路
５ 制御部
５６ 溶接アーク点弧検出回路
６１ 溶接アーク電源回路
６８ 送給制御回路
７１ 穴
７１２ 開口
８６ 溶接部
８６１，８６２ ビード
８６９ 溶融金属
Ａ１，Ａ２，Ａ３ スポット溶接システム
ａ１ パイロットアーク
ａ２ プラズマアーク
ａ３ 溶接アーク
Ｃ１ 交点
Ｃ２ 点
Ｄ１ 深さ
Ｄ２，Ｄ５ 直径
Ｆｃ 送給速度制御信号
Ｆｗ 送給速度
Ｉａ 溶接アーク電流
Ｉｍ プラズマアーク電流
ｉｍ１ プラズマアーク維持電流値
Ｉｐ パイロットアーク電流
Ｌ１ 第１仮想線
Ｌ２ 第２仮想線
Ｍｓ 動作制御信号
ＰＧ プラズマガス
Ｓａ 溶接アーク点弧検出信号
ＳＧ シールドガス
Ｓｍ１ 第１移動指示信号
Ｓｍ２ 第２移動指示信号
Ｓｍ１１ 動作指示信号
Ｓｍ１２ 移動指示信号
Ｓｓ１ 第１工程指示信号
Ｓｓ２ 第２工程指示信号
Ｓｔ 貫通検出信号
Ｔ１ 厚さ
ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６，ｔ７，ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３，ｔ１４，ｔ１５，ｔ１６，ｔ１７ 時刻
Ｖａ 溶接アーク電圧
Ｖｍ プラズマアーク電圧
Ｖｐ パイロットアーク電圧
Ｖｒ ロボット移動速度
Ｗ 母材
Ｗ１ 第１部材
Ｗ１１ 第１主面
Ｗ２ 第２部材
Ｗ２１ 第２主面
４４ 電圧検出回路
５２ 母材情報算出回路
５４ 溶接部形成情報算出回路
Ｉｎｆ１ 母材情報
Ｉｎｆ２ 溶接部形成情報
ｉａ１１，ｉａ１２，ｉａ２１，ｉａ２２，ｉａ２３ 電流値
Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３ 範囲
Ｔ１１ 時間
Ｔ１２ 通電時間
Ｖｄ 電圧検出信号
１１ マニピュレータ
１２ トーチ
１２１ 非消耗電極
１２２ プラズマノズル
１２６ 保持部材
１２９ 外側ノズル
１５ 消耗電極
１６ 送給装置
２ 動作制御回路
３１ パイロットアーク電源回路
４１ プラズマアーク電源回路
４６ 貫通検出回路
５ 制御部
５６ 溶接アーク点弧検出回路
６１ 溶接アーク電源回路
６８ 送給制御回路
７１ 穴
７１２ 開口
８６ 溶接部
８６１，８６２ ビード
８６９ 溶融金属
Ａ１，Ａ２，Ａ３ スポット溶接システム
ａ１ パイロットアーク
ａ２ プラズマアーク
ａ３ 溶接アーク
Ｃ１ 交点
Ｃ２ 点
Ｄ１ 深さ
Ｄ２，Ｄ５ 直径
Ｆｃ 送給速度制御信号
Ｆｗ 送給速度
Ｉａ 溶接アーク電流
Ｉｍ プラズマアーク電流
ｉｍ１ プラズマアーク維持電流値
Ｉｐ パイロットアーク電流
Ｌ１ 第１仮想線
Ｌ２ 第２仮想線
Ｍｓ 動作制御信号
ＰＧ プラズマガス
Ｓａ 溶接アーク点弧検出信号
ＳＧ シールドガス
Ｓｍ１ 第１移動指示信号
Ｓｍ２ 第２移動指示信号
Ｓｍ１１ 動作指示信号
Ｓｍ１２ 移動指示信号
Ｓｓ１ 第１工程指示信号
Ｓｓ２ 第２工程指示信号
Ｓｔ 貫通検出信号
Ｔ１ 厚さ
ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４，ｔ５，ｔ６，ｔ７，ｔ１１，ｔ１２，ｔ１３，ｔ１４，ｔ１５，ｔ１６，ｔ１７ 時刻
Ｖａ 溶接アーク電圧
Ｖｍ プラズマアーク電圧
Ｖｐ パイロットアーク電圧
Ｖｒ ロボット移動速度
Ｗ 母材
Ｗ１ 第１部材
Ｗ１１ 第１主面
Ｗ２ 第２部材
Ｗ２１ 第２主面
４４ 電圧検出回路
５２ 母材情報算出回路
５４ 溶接部形成情報算出回路
Ｉｎｆ１ 母材情報
Ｉｎｆ２ 溶接部形成情報
ｉａ１１，ｉａ１２，ｉａ２１，ｉａ２２，ｉａ２３ 電流値
Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３ 範囲
Ｔ１１ 時間
Ｔ１２ 通電時間
Ｖｄ 電圧検出信号
Claims (10)
- 非消耗電極および母材の間に発生したプラズマアークによって、前記母材における第１主面から凹む穴を形成する工程と、
消耗電極および前記母材の間に発生した溶接アークによって形成された、前記消耗電極に由来する溶融金属を、前記穴に充填し、溶接部を形成する工程と、
前記溶接部を形成する工程の前に、前記消耗電極および前記母材の間に前記溶接アークを発生させる工程と、を備え、
前記穴を形成する工程においては、前記母材における、前記第１主面とは反対側の第２主面に、前記穴に通じる開口を形成し、
前記溶接アークを発生させる工程においては、前記穴が前記母材全体を貫通している状態で、前記溶接アークを発生させ、
前記溶接アークを発生させる工程は、前記開口の直径が前記消耗電極の直径よりも小さい状態で、前記消耗電極を前記母材に接触させることにより、開始する、工業製品の製造方法。 - 非消耗電極および母材の間に発生したプラズマアークによって、前記母材における第１主面から凹む穴を形成する工程と、
消耗電極および前記母材の間に発生した溶接アークによって形成された、前記消耗電極に由来する溶融金属を、前記穴に充填し、溶接部を形成する工程と、
前記溶接部を形成する工程の前に、前記消耗電極および前記母材の間に前記溶接アークを発生させる工程と、を備え、
前記溶接アークを発生させる工程は、前記穴からの溶け落ちの発生を抑制するべく、前記母材に前記穴が貫通していない状態で、前記消耗電極を前記母材に接触させることにより、開始する、工業製品の製造方法。 - 前記溶接アークを発生させる工程においては、前記穴の深さが前記母材全体の厚さの８０％以上となっている時点で、前記溶接アークを発生させる、請求項２に記載の工業製品の製造方法。
- 前記溶接部を形成する工程においては、前記プラズマアークを消弧させておき、
前記穴を形成する工程が終了した後に、前記消耗電極の先端を、前記穴の深さ方向視において前記穴と重なる位置に位置させる工程を更に備え、
アークスポット溶接として行われる、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の工業製品の製造方法。 - 非消耗電極および母材の間に発生したプラズマアークによって、前記母材における第１主面から凹む穴を形成する工程と、
消耗電極および前記母材の間に発生した溶接アークによって形成された、前記消耗電極に由来する溶融金属を、前記穴に充填し、溶接部を形成する工程と、
前記消耗電極および前記母材の間に前記溶接アークを発生させる工程と、を備え、
前記溶接アークを発生させる工程は、前記プラズマアークを介して、前記消耗電極および前記母材の間に溶接アーク電流を流し始めることにより、開始し、
前記溶接アークを発生させる工程の前に、前記非消耗電極および前記母材の間に流れるプラズマアーク電流の電流値を、前記穴を形成する工程における値よりも小さいプラズマアーク維持電流値に減少させる工程を更に備える、工業製品の製造方法。 - 前記溶接アークを発生させる工程は、前記消耗電極および前記母材の間に無負荷電圧を印加しつつ、前記消耗電極を前記プラズマアークに接触させる工程を含む、請求項５に記載の工業製品の製造方法。
- 非消耗電極および母材の間に発生したプラズマアークによって、前記母材における第１主面から凹む穴を形成する工程と、
消耗電極および前記母材の間に発生した溶接アークによって形成された、前記消耗電極に由来する溶融金属を、前記穴に充填し、溶接部を形成する工程と、
前記消耗電極および前記母材の間に前記溶接アークを発生させる工程と、を備え、
前記溶接アークを発生させる工程は、前記プラズマアークを介して、前記消耗電極および前記母材の間に溶接アーク電流を流し始めることにより、開始し、
前記溶接アークを発生させる工程は、前記母材から前記非消耗電極を離間させる工程を含む、工業製品の製造方法。 - 前記母材から前記非消耗電極を離間させる工程を終えた時点において、第１仮想線と第２仮想線との交点が、前記第１主面に対して、前記第１主面の向く方向とは反対側に位置しており、
前記第１仮想線は、前記非消耗電極の軸線に沿って延びる線であり、前記第２仮想線は、前記消耗電極の軸線に沿って延びる線である、請求項７に記載の工業製品の製造方法。 - 前記溶接アークを発生させる工程は、前記非消耗電極を離間させる工程と並行して、前記母材から、前記消耗電極を保持する保持部材を離間させる工程を含む、請求項７に記載の工業製品の製造方法。
- 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の工業製品の製造方法に用いるスポット溶接システムであって、
非消耗電極および母材の間にプラズマアーク電流を流すプラズマアーク電源回路と、
消耗電極および前記母材の間に溶接アーク電流を流す溶接アーク電源回路と、を備え、
前記溶接アーク電源回路は、前記プラズマアーク電流の通電を開始した後に、前記溶接アーク電流の通電を開始する、スポット溶接システム。
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