JP6643813B2 - 水平すみ肉溶接方法、水平すみ肉溶接システム及びプログラム - Google Patents

水平すみ肉溶接方法、水平すみ肉溶接システム及びプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP6643813B2
JP6643813B2 JP2015093672A JP2015093672A JP6643813B2 JP 6643813 B2 JP6643813 B2 JP 6643813B2 JP 2015093672 A JP2015093672 A JP 2015093672A JP 2015093672 A JP2015093672 A JP 2015093672A JP 6643813 B2 JP6643813 B2 JP 6643813B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plate side
voltage value
weaving
welding
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015093672A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2016209891A (ja
Inventor
勝之 辻
勝之 辻
重吉　正之
正之 重吉
敦史 福永
敦史 福永
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP2015093672A priority Critical patent/JP6643813B2/ja
Priority to KR1020177031101A priority patent/KR101991607B1/ko
Priority to EP16786433.9A priority patent/EP3290145A4/en
Priority to PCT/JP2016/062850 priority patent/WO2016175156A1/ja
Priority to CN201680024761.8A priority patent/CN107530811B/zh
Priority to US15/568,495 priority patent/US10406620B2/en
Publication of JP2016209891A publication Critical patent/JP2016209891A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6643813B2 publication Critical patent/JP6643813B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/0216—Seam profiling, e.g. weaving, multilayer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/025—Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/025—Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams
    • B23K9/0256—Seam welding; Backing means; Inserts for rectilinear seams for welding ribs on plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/028—Seam welding; Backing means; Inserts for curved planar seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/02—Seam welding; Backing means; Inserts
    • B23K9/032—Seam welding; Backing means; Inserts for three-dimensional seams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/095—Monitoring or automatic control of welding parameters
    • B23K9/0953—Monitoring or automatic control of welding parameters using computing means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/16—Arc welding or cutting making use of shielding gas
    • B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Description

本発明は、水平すみ肉溶接方法、水平すみ肉溶接システム及びプログラムに関する。
消耗電極式のアーク溶接方法を用いて、中または厚板（以下、中厚板）の水平すみ肉溶接を行う際には、脚長が大きく（以下、大脚長と称する）、広い幅のビードを確保することが求められる。大脚長や広い幅のビードを確保するためには、溶接電流の増加、もしくは溶接速度を低下するなどして、単位溶接長当たりの溶着量を増加させる必要がある。しかし、溶接電流を一定とし、溶接速度を低下させることで溶着量を増加させる場合は、生産効率が悪く、かつ適正な溶込みが得られない場合がある。一方、溶接速度を一定とし、溶接電流を上げて溶着量を増加させる場合は、溶融池の温度が高くなり粘性が低下する場合がある。この場合には、増加した溶着量と溶融池の粘性低下によって、立板側の溶融池が重力の影響で下板側に垂れるため、立板側と下板側の脚長が狙い通りと異なるといったようなビード外観不良や、母材にビードの端部が溶着せずに単に重なっただけの状態になるオーバーラップなどの溶接欠陥が発生することがあった。尚、一般的にすみ肉溶接とは、重ね継手、Ｔ字継手、角継手等においてほぼ直交する二つの面を溶接する三角形状溶接を指し、水平すみ肉溶接は、下向き水平姿勢にて行ったすみ溶接となる。
また、生産効率を上げるため、一般的には高溶接速度による溶接が行われるが、溶接速度を高めるに従って、単位溶接長当たりの溶着量を維持するために、溶接電流を増加させる必要がある。しかし、溶接電流を増加させる程、溶融池にかかるアーク力が大きくなり、アーク直下の溶融池が後方へ押し出された状態となり、立板側でアークによって掘られた溝に溶融金属が供給されず溝となって残るアンダーカットが発生したり、凝固後のビード形状が凸状の外観不良になったりする場合があった。
このように、すみ肉溶接における大脚長及び高速溶接では、ビード外観不良が発生したり、アンダーカットやオーバーラップといった溶接欠陥が発生したりする問題があった。
このような問題を解決するために、一般的には、アーク電圧を高く設定し、アーク長を広げることでアーク力を低減させ、ビード外観の改善を図る方法が用いられる。また、例えば、特許文献１には、ウィービングの両端で、アンダーカットが発生しない電流値まで溶接電流を落とし、ウィービング中央部を高電流にすることにより溶接速度を高速にする、あるいは、ウィービングの両端で溶接電流を上げることにより開先壁の溶込みを改善する技術が開示されている。
ここで、ウィービングとは、溶接トーチの先端を母材の溶接線を中心に揺動させる動作を指す。図１２は、水平すみ肉溶接における従来のウィービング動作の一例を説明するための図である。図１２に示す例では、下板を水平に配置すると共に、その上表面に立板の端面を当てて配置し、立板と下板とを突き合わせた突合せ部（図１２の例では、突合せ部の接合角度ａ＝９０度）に対してすみ肉溶接が行われる。図示のように、従来のウィービング動作では、溶接トーチ１０１の先端に設けられた電極が溶接進行方向に対してほぼ直角に交互に移動するように前進させて、溶接が行われることとなる。このように、従来のウィービング動作において、溶接トーチ１０１は、立板側のウィービング端及び下板側のウィービング端へ移動する動作を繰り返し、常に溶接進行方向の前方に向かって揺動する。
特開２００２−３２１０５５号公報
ビード外観の改善を図るためにアーク電圧を高く設定した場合、溶込不良やシールド性劣化による溶接欠陥が発生する。また、ウィービングの両端で溶接電流を調整しても、中厚板の水平すみ肉溶接を想定した大脚長かつ高速な溶接を行う場合においては、溶着量を増加させる必要があり、立板側の溶融金属が重力の影響で下板側に垂れることによって引き起こされる下板側のオーバーラップや立板側のアンダーカット等の溶接欠陥が抑制されるわけではない。
本発明は、水平すみ肉溶接において、ビード外観不良及び溶接欠陥の発生を抑制することを目的とする。
かかる目的のもと、本発明は、立板と下板とを突き合わせた突合せ部を溶接線として、電極を、溶接線を中心にウィービングさせて、溶接線に沿って溶接を行う水平すみ肉溶接方法であって、電極が立板側及び下板側を移動する際のアーク電圧が、立板側のウィービング端での電圧値、溶接線中心位置での電圧値、下板側のウィービング端での電圧値の３つの電圧値によってステップ的に変化するとともに、立板側のウィービング端での電圧値が、下板側のウィービング端での電圧値よりも低くなるように制御し、ウィービングにおいて、電極の位置と立板側のウィービング端との距離が、立板側のウィービング端と溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、立板側のウィービング端での電圧値として、溶接線中心位置の電圧値より低い一の電圧値になるようにアーク電圧を制御し、電極の位置と下板側のウィービング端との距離が、下板側のウィービング端と溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、下板側のウィービング端での電圧値として、溶接線中心位置の電圧値より高い他の電圧値になるようにアーク電圧を制御することを特徴とする水平すみ肉溶接方法を提供する。
ここで、立板側のウィービング端での電圧値は、溶接線中心位置の電圧値に対して８５％以上１００％より低い範囲内の値とし、下板側のウィービング端での電圧値は、溶接線中心位置の電圧値に対して１００％より高く１２５％以下の範囲内の値とする、ものであってよい。
また、本発明は、立板と下板とを突き合わせた突合せ部を溶接線として、電極を、溶接線を中心にウィービングさせて、溶接線に沿って溶接を行う水平すみ肉溶接装置と、電極が立板側及び下板側を移動する際のアーク電圧が、立板側のウィービング端での電圧値、溶接線中心位置での電圧値、下板側のウィービング端での電圧値の３つの電圧値によってステップ的に変化するとともに、立板側のウィービング端での電圧値が、下板側のウィービング端での電圧値よりも低くなるように制御し、ウィービングにおいて、電極の位置と立板側のウィービング端との距離が、立板側のウィービング端と溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、立板側のウィービング端での電圧値として、溶接線中心位置の電圧値より低い一の電圧値になるようにアーク電圧を制御し、電極の位置と下板側のウィービング端との距離が、下板側のウィービング端と溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、下板側のウィービング端での電圧値として、溶接線中心位置の電圧値より高い他の電圧値になるようにアーク電圧を制御する、水平すみ肉溶接装置を制御する制御装置とを備える水平すみ肉溶接システムも提供する。
そして、本発明は、立板と下板とを突き合わせた突合せ部を溶接線として、電極を、溶接線を中心にウィービングさせて、溶接線に沿って溶接を行う水平すみ肉溶接システムであって、溶接条件を定めたティーチングデータに基づいて、電極をウィービングさせる位置を指令するウィービング位置指令手段と、ウィービング位置指令手段の指令により移動した電極の位置情報を生成する位置情報生成手段と、位置情報生成手段により生成された位置情報をもとに電極のウィービング動作に同期した電圧制御を行い、電極が立板側及び下板側を移動する際のアーク電圧が、立板側のウィービング端での電圧値、溶接線中心位置での電圧値、下板側のウィービング端での電圧値の３つの電圧値によってステップ的に変化するとともに、立板側のウィービング端での電圧値が、下板側のウィービング端での電圧値よりも低くなるように制御し、ウィービングにおいて、電極の位置と立板側のウィービング端との距離が、立板側のウィービング端と溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、立板側のウィービング端での電圧値として、溶接線中心位置の電圧値より低い一の電圧値になるようにアーク電圧を制御し、電極の位置と下板側のウィービング端との距離が、下板側のウィービング端と溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、下板側のウィービング端での電圧値として、溶接線中心位置の電圧値より高い他の電圧値になるようにアーク電圧を制御するアーク電圧制御手段とを備える水平すみ肉溶接システムも提供する。
ここで、位置情報生成手段は、電極の位置情報として、ウィービング位置指令手段の指令と、指令を行ってから実際に電極が指令位置へ到着するまでの時間とをもとに、電極が実際に存在する位置を示す情報を生成する、ものであってよい。
また、本発明は、立板と下板とを突き合わせた突合せ部を溶接線として、電極を、溶接線を中心にウィービングさせて、溶接線に沿って溶接を行う水平すみ肉溶接システムに用いられるプログラムであって、電極が立板側及び下板側を移動する際のアーク電圧が、立板側のウィービング端での電圧値、溶接線中心位置での電圧値、下板側のウィービング端での電圧値の３つの電圧値によってステップ的に変化するとともに、立板側のウィービング端での電圧値が、下板側のウィービング端での電圧値よりも低くなるように制御し、ウィービングにおいて、電極の位置と立板側のウィービング端との距離が、立板側のウィービング端と溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、立板側のウィービング端での電圧値として、溶接線中心位置の電圧値より低い一の電圧値になるようにアーク電圧を制御し、電極の位置と下板側のウィービング端との距離が、下板側のウィービング端と溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、下板側のウィービング端での電圧値として、溶接線中心位置の電圧値より高い他の電圧値になるようにアーク電圧を制御する機能を、水平すみ肉溶接システムに実現させるためのプログラムも提供する。
本発明によれば、水平すみ肉溶接において、ビード外観不良及び溶接欠陥の発生を抑制することができる。
本実施の形態に係る溶接システムの概略構成の一例を示す図である。 本実施の形態に係る水平すみ肉溶接について溶接進行方向から見た概略図である。 本実施の形態に係るロボットコントローラの機能構成例を示すブロック図である。 ウィービングにおける電極の振幅の一例を説明するための図である。 ウィービングの軌跡に合わせて制御されるアーク電圧の一例を説明するための図である。 ウィービングの軌跡に合わせて制御されるアーク電圧の一例を説明するための図である。 ウィービングの軌跡に合わせて制御されるアーク電圧の一例を説明するための図である。 ウィービングの軌跡に合わせてアーク電圧が直線的かつステップ的に変化するように制御する場合の一例を説明するための図である。 ウィービング端付近のアーク電圧に応じて分類される波形パターンの一例を説明するための図である。 ウィービング端付近のアーク電圧に応じて分類される波形パターンの一例を説明するための図である。 ウィービング端付近のアーク電圧に応じて分類される波形パターンの一例を説明するための図である。 ロボットコントローラがアーク電圧を制御する手順の一例を示すフローチャートである。 実施例及び比較例における試験結果を示す図である。 フランク角度を説明するための図である。 ロボットコントローラのハードウェア構成例を示す図である。 水平すみ肉溶接における従来のウィービング動作の一例を説明するための図である。
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜システム構成＞
まず、本実施の形態に係る溶接システム１について説明する。図１は、本実施の形態に係る溶接システム１の概略構成の一例を示す図である。
図１に示すように、本実施の形態に係る溶接システム１は、溶接ロボット１０と、ロボットコントローラ２０と、溶接電源３０と、送給装置４０とを備えている。溶接電源３０はプラスのパワーケーブル（１）を介して電極側に接続され、マイナスのパワーケーブル（２）を介して、ワークＷと接続されている。また、図中のパワーケーブル（３）は溶接電源３０と溶接ワイヤの送給装置４０とを接続し、溶接ワイヤの送り速度を制御する。そして、溶接システム１は、立板と下板とをＴ字に突き合わせた突合せ部周辺の任意の位置を溶接線として、溶接線に沿って水平すみ肉溶接を行う。なお、突合せ部周辺とは、例えば、突合せ部から下板側に３０ｍｍ、立板側に３０ｍｍの範囲とする。本実施の形態では、水平すみ肉溶接装置の一例として、溶接ロボット１０が用いられる。また、制御装置の一例として、ロボットコントローラ２０が用いられる。
溶接ロボット１０は、電極からアークを出し、その熱で溶接の対象であるワークＷ（母材、即ち、立板及び下板）を溶接する。ここで、溶接ロボット１０は、電極を保持する溶接トーチとして、溶接トーチ１１を有している。そして、溶接ロボット１０は、溶接線を中心として溶接トーチ１１の先端に設けられた電極をウィービングさせて、溶接線に沿って（溶接進行方向に沿って）溶接を行う。
溶接トーチ１１の先端では、電極である溶接材料（以降溶接ワイヤと称する）を、コンタクトチップと呼ばれる円筒形の導体の先端から一定の突出し長さを保持する。なお、本実施の形態で適用した溶接方法は、コンタクトチップと溶接ワイヤとが接触し、アーク電圧を印加して通電することで、ワークＷと溶接ワイヤ先端との間にアークが発生し、溶接ワイヤを溶融させて行う消耗電極式となる。また、溶接時における電極の突出し長さは、上限を４０ｍｍ、下限を１５ｍｍとすることが好ましい。突出し長さが４０ｍｍを上回ると、溶接線上の溶込みが十分に得られなくなったり、シールド性劣化により溶接欠陥が発生する可能性が高まる。また、突出し長さが１５ｍｍを下回ると、溶接電流が大きくなり、ウィービング端で溶接欠陥が発生し易くなる。
さらに、溶接トーチ１１は、シールドガスノズル（シールドガスを噴出する機構）を備える。シールドガスとしては、例えば、１００％ＣＯ２、１００％Ａｒ、ＡｒにＣＯ２を混合させたもの等を用いればよい。特に、１００％ＣＯ２を用いた場合には溶込み効果が大きく好ましい。また、シールドガス不良を防止する観点から、ガス流量の上限は４０リットル／ｍｉｎ、下限は１５リットル／ｍｉｎであることが好ましい。
ロボットコントローラ２０は、溶接ロボット１０の動作を制御する。ここで、ロボットコントローラ２０は、予め溶接ロボット１０の動作パターン、溶接開始位置、溶接終了位置、溶接条件等を定めたティーチングデータを保持し、溶接ロボット１０に対してこれらを指示して溶接ロボット１０の動作を制御する。また、ロボットコントローラ２０は、溶接作業中、ティーチングデータに従って、溶接電源３０に電源を制御する指令を行う。
溶接電源３０は、ロボットコントローラ２０からの指令により、電極及びワークＷに電力を供給することで、電極とワークＷとの間にアークを発生させる。また、溶接電源３０は、ロボットコントローラ２０からの指令により、送給装置４０に電力を供給する。なお、溶接作業時の電流は、直流または交流であっても良く、その波形は特に問わないが、矩形波や三角波などのパルスであっても良い。
送給装置４０は、溶接作業の進行に合わせて溶接トーチ１１に溶接ワイヤを送る。送給装置４０により送られる溶接ワイヤは、特に限定されず、ワークＷの性質や溶接形態等によって選択され、例えば、ソリッドワイヤやフラックス入りワイヤが使用される。また、溶接ワイヤの材質も問わず、例えば、軟鋼でも良いし、ステンレスやアルミニウム、チタンといった材質でも良い。さらに、溶接ワイヤの径も特に問わないが、本実施の形態において好ましくは、上限は１．６ｍｍ、下限は１．０ｍｍである。
図２は、本実施の形態に係る水平すみ肉溶接について溶接進行方向から見た概略図である。図示のように、下板を水平に配置すると共に、その上表面に立板の端面を当てて配置し、立板と下板とを突き合わせた突合せ部（図２の例では、突合せ部の接合角度ａ＝９０度）に対してすみ肉溶接が行われる。ここで、溶接は、紙面に垂直な方向に進行するものとする。また、溶接トーチ１１は、例えば、図１２に示すような従来のウィービングのように、矢印に示す方向、即ち、下板へ向かう方向と立板へ向かう方向との交互にウィービングする。さらに、下板と電極とのなす角度（以下、トーチ傾斜角度θと称する）が例えば４５度となるように、溶接トーチ１１を傾けて溶接が行われる。また、溶接線中心位置は、下板側のウィービング端と立板側のウィービング端との間の溶接線上の位置を示している。
なお、本実施の形態では、電極が、図１２に示すような従来のウィービングのように動作するものとして説明するが、電極のウィービング動作としてはこのような構成に限られるものではない。電極の動作としては、水平すみ肉溶接にて立板側と下板側に交互に移動するウィービングが行われれば良い。例えば、電極が溶接進行方向の前方へ向かって下板側のウィービング端まで移動し、下板側のウィービング端に到着すると、溶接進行方向に対して後方へ向かって立板側のウィービング端まで移動するようなウィービング動作であっても良い。
＜ロボットコントローラの機能構成＞
次に、ロボットコントローラ２０の機能構成について説明する。図３は、本実施の形態に係るロボットコントローラ２０の機能構成例を示すブロック図である。
図３に示すように、ロボットコントローラ２０は、予め作成されたティーチングデータを格納するティーチングデータ格納部２１と、ティーチングデータを解釈するティーチングデータ解釈処理部２２と、溶接ロボット１０の各軸を制御するサーボドライバへ指令を行うためのサーボ指令情報を生成するロボット軌跡計画処理部２３と、電極の位置に合わせてアーク電圧を設定するための指令情報を生成して溶接電源３０に出力する溶接電源インタフェース処理部（以下、溶接電源Ｉ／Ｆ処理部と表記する）２４とを備える。
また、溶接電源Ｉ／Ｆ処理部２４は、ウィービング位置情報遅延補正部２４ａと、電圧指令生成処理部２４ｂとを有する。
ティーチングデータ格納部２１は、溶接ロボット１０の動作パターン等を定めたティーチングデータを格納する。ティーチングデータは、作業者により予め作成される。
ティーチングデータ解釈処理部２２は、例えば溶接開始の操作が行われたことを契機として、ティーチングデータ格納部２１からティーチングデータを呼び込み、ティーチングデータを解釈する。このティーチングデータの解釈により、ティーチング軌跡情報及び電圧指令情報が生成される。ティーチング軌跡情報は、溶接作業における溶接ロボット１０の軌跡を定めた情報である。また、電圧指令情報は、溶接作業におけるアーク電圧に関する指令を行うための情報であり、アークＯＮ／ＯＦＦの指令や、アーク電圧の制御指令などが含まれる。そして、ティーチングデータ解釈処理部２２は、生成したティーチング軌跡情報をロボット軌跡計画処理部２３に出力する。また、ティーチングデータ解釈処理部２２は、生成した電圧指令情報を、溶接電源Ｉ／Ｆ処理部２４の電圧指令生成処理部２４ｂに出力する。
ロボット軌跡計画処理部２３は、ティーチングデータ解釈処理部２２から入力されたティーチング軌跡情報をもとに、溶接ロボット１０の目標位置を計算し、溶接ロボット１０の各軸を制御するためのサーボ指令情報を生成する。そして、ロボット軌跡計画処理部２３は、生成したサーボ指令情報を溶接ロボット１０へ出力する。サーボ指令情報により、溶接ロボット１０がティーチングデータに基づく動作を行う。
また、サーボ指令情報には、電極をウィービングさせる位置を指令するためのウィービング位置指令情報が含まれており、ロボット軌跡計画処理部２３は、ウィービング位置指令情報を溶接電源Ｉ／Ｆ処理部２４のウィービング位置情報遅延補正部２４ａに出力する。本実施の形態では、ウィービング位置指令手段の一例として、ロボット軌跡計画処理部２３が用いられる。
さらに、ロボット軌跡計画処理部２３は、サーボ指令情報を溶接ロボット１０へ出力してから実際に溶接ロボット１０が指令された位置へ到着するまでの時間（以下、ウィービング遅延時間と称する）を計算する。このウィービング遅延時間の計算方法は問わないが、例えば、サーボドライバの制御ゲインから計算される。そして、ロボット軌跡計画処理部２３は、計算したウィービング遅延時間を、溶接電源Ｉ／Ｆ処理部２４のウィービング位置情報遅延補正部２４ａに出力する。
溶接電源Ｉ／Ｆ処理部２４は、電極の位置に合わせてアーク電圧を設定するための指令情報を生成し、生成した指令情報を溶接電源３０に出力する。
ここで、溶接電源Ｉ／Ｆ処理部２４のウィービング位置情報遅延補正部２４ａは、ロボット軌跡計画処理部２３からウィービング位置指令情報、及びウィービング遅延時間の情報を取得する。そして、ウィービング位置情報遅延補正部２４ａは、ウィービング遅延時間を考慮してウィービングによる電極の位置を補正し、電極が実際に存在している位置を示す情報（以下、実ウィービング位置情報と称する）を生成する。ウィービング位置情報遅延補正部２４ａは、生成した実ウィービング位置情報を、電圧指令生成処理部２４ｂに出力する。本実施の形態では、位置情報生成手段の一例として、ウィービング位置情報遅延補正部２４ａが用いられる。
電圧指令生成処理部２４ｂは、ティーチングデータ解釈処理部２２から電圧指令情報を取得し、また、ウィービング位置情報遅延補正部２４ａから実ウィービング位置情報を取得する。そして、電圧指令生成処理部２４ｂは、取得した電圧指令情報及び実ウィービング位置情報をもとに、電極のウィービング動作に同期させてアーク電圧を設定するための指令情報を生成し、生成した指令情報を溶接電源３０に出力する。アーク電圧の指令情報により、溶接電源３０は、ウィービングでの電極の位置に合わせてアーク電圧を供給する。本実施の形態では、アーク電圧制御手段の一例として、電圧指令生成処理部２４ｂが用いられる。
＜アーク電圧＞
次に、本実施の形態におけるアーク電圧について、詳細に説明する。上述したように、本実施の形態において、アーク電圧は、ウィービングでの電極の位置に合わせて制御されるが、アーク電圧の増減はアーク力に影響するため、溶込み深さやビード形状に影響する。すみ肉溶接の場合、溶接線上では溶込みを確保できるアーク電圧とし、ウィービングの両端ではアンダーカットやオーバーラップを防止できるアーク電圧とすることが好ましい。立板側のウィービング端では、アーク力により溶融池が後方へ押し出され、また溶融池が重力の影響で下板側に垂れるため、アンダーカットが発生し易い。一方、下板側のウィービング端では、立板側の溶融池が垂れて母材に融合せずに重なることで、オーバーラップが発生し易い。
ここで、アーク形状は一般的に釣鐘状となり、電極先端から母材側に広がるように発生する。そのため、アーク電圧を高くする、つまりアーク長を長くするほど、母材側におけるアークはより広がる。
したがって、立板側ではアーク電圧を高くすると、広がったアークにより母材を削ってしまい、アンダーカットが発生しやすくなる。よって、立板側のアーク電圧は低く設定する必要がある。また、下板側ではアーク電圧を高く設定することで、下板側の溶融金属をより押し広げられ、オーバーラップが抑制される。
そこで、本実施の形態では、電極が立板側のウィービング端を移動する際のアーク電圧（以下、立板側電圧と称する）が、電極が溶接線中心位置を移動する際のアーク電圧（以下、溶接線中心電圧と称する）以下の値を示し、電極が下板側のウィービング端を移動する際のアーク電圧（以下、下板側電圧と称する）が、溶接線中心電圧以上の値を示すように制御し、かつ、立板側電圧が下板側電圧よりも低くなるように（即ち、下板側電圧が立板側電圧よりも高くなるように）制御する。付言すると、立板側電圧は、アンダーカットを抑制する電圧に設定され、下板側電圧は、オーバーラップを抑制する電圧に設定される。
このように、本実施の形態では、立板側と下板側とのアーク電圧に高低差を設けることにより、アンダーカットやオーバーラップといった溶接欠陥がより抑制されて、ビード外観が良好になる。
また、アーク電圧については、電極のウィービング動作に同期して、直線的、ステップ的、または曲線的に変化するように制御することが好ましい。図４は、ウィービングにおける電極の振幅の一例を説明するための図である。また、図５−１〜図５−３は、ウィービングの軌跡に合わせて制御されるアーク電圧の一例を説明するための図である。図４に示す例では、１周期分のウィービング動作について示されており、電極は、立板側のウィービング端、及び下板側のウィービング端へ移動する。
そして、図５−１に示す例では、図４に示すウィービングの軌跡に合わせて、アーク電圧が直線的に変化している。ここで、ＶHは高い方の電圧、ＶLは低い方の電圧であり、ＶLowerは下板側電圧を示し、ＶUpperは立板側電圧を示す。そして、電極が溶接線に対して立板側にいる場合には、アーク電圧は、溶接線中心電圧（ＶO）よりも低く設定されている。一方、電極が溶接線に対して下板側にいる場合には、アーク電圧は、溶接線中心電圧ＶOよりも高く設定されている。
また、図５−２に示す例では、図４に示すウィービングの軌跡に合わせて、アーク電圧がステップ的に変化している。そして、電極が溶接線に対して立板側にいる場合には、アーク電圧は、ＶOよりも低く設定され、電極が溶接線に対して下板側にいる場合には、アーク電圧は、ＶOよりも高く設定されている。さらに、図５−３に示す例では、図４に示すウィービングの軌跡に合わせて、アーク電圧が曲線的に変化している。そして、電極が溶接線に対して立板側にいる場合には、アーク電圧は、ＶOよりも低く設定され、電極が溶接線に対して下板側にいる場合には、アーク電圧は、ＶOよりも高く設定されている。
このように、ウィービングの軌跡に合わせて、直線的、ステップ的、または曲線的にアーク電圧を制御することにより、溶接線上の溶込みを確保しつつ、良好なビード外観が確保される。
さらに、アーク電圧について、直線的、ステップ的、及び曲線的の３つのうちの２以上（例えば、直線的及びステップ的、直線的及び曲線的など）を組み合わせて変化するように制御しても良い。図６は、ウィービングの軌跡に合わせてアーク電圧が直線的かつステップ的に変化するように制御する場合の一例を説明するための図である。図６に示す例では、まず電極が溶接線中心位置から立板側のウィービング端に移動する際、アーク電圧は直線的に変化するが、途中からステップ的に変化する。また、電極が立板側のウィービング端に到着した後、溶接線中心位置から下板側のウィービング端に移動する際、アーク電圧は直線的に変化するが、途中からはステップ的に変化する。
また、上述したように、立板側電圧が下板側電圧よりも低くなることが好ましいが、立板側電圧は、溶接線中心位置のアーク電圧値（溶接線上のアーク電圧値）に対して、８５％（パーセント）以上１００％以下の範囲とし、下板側電圧は、溶接線中心位置のアーク電圧値に対して、１００％以上１２５％以下の範囲に設定することがより好ましい。
立板側電圧が溶接線中心電圧の値に対して８５％を下回ると、立板側のウィービング端でスパッタが発生する恐れがある。また、立板側電圧が溶接線中心電圧の値に対して１００％を上回ると、アンダーカットの防止効果が現れにくい。
一方、下板側電圧が溶接線中心電圧の値に対して１００％を下回ると、オーバーラップの防止効果が現れにくい。また、下板側電圧が溶接線中心電圧の値に対して１２５％を上回ると、アーク長が過大になり、溶込み不足やアーク切れが発生する可能性がある。
さらに、ロボットコントローラ２０がウィービング端位置及びウィービング端の近傍でアーク電圧の増減制御を行うと、アーク電圧の増減変化に起因するアーク長変動が発生し、ウィービング端位置においてアーク不安定によるスパッタ発生や溶接欠陥の発生、または溶融金属の馴染みが悪くなる（例えば、後述するフランク角度が悪くなる）可能性がある。
そのため、ウィービング端位置及びウィービング端の近傍でのアーク電圧の増減が大きくならないように制御することがより好ましい。付言すると、ウィービング中の電極の位置と立板側のウィービング端との距離が、立板側のウィービング端と溶接線中心位置との間の距離の１／４の範囲内である場合には、立板側のウィービング端での電圧として予め定められた範囲内の値になるように、アーク電圧を制御することがより好ましい。また、ウィービング中の電極の位置と下板側のウィービング端との距離が、下板側のウィービング端と溶接線中心位置との間の距離の１／４の範囲内である場合には、下板側のウィービング端での電圧として予め定められた範囲内の値になるように、アーク電圧を制御することがより好ましい。
具体的には、立板側のウィービング端での電圧として予め定められた範囲内の値とは、溶接線中心電圧の値に対して８５％以上１００％以下の範囲内であって、例えば、溶接線中心電圧の値に対して９０％以上９５％以下の範囲内の値、のように定められる。また、例えば、溶接線中心電圧の値に対して９２％の値、のように固定値として定めても良い。
同様に、下板側のウィービング端での電圧として予め定められた範囲内の値とは、溶接線中心電圧の値に対して１００％以上１２５％以下の範囲内であって、例えば、溶接線中心電圧の値に対して１１５％以上１２０％以下の範囲内の値、のように定められる。また、例えば、溶接線中心電圧の値に対して１１８％の値、のように固定値として定めても良い。
図７−１〜図７−３は、ウィービング端付近のアーク電圧に応じて分類される波形パターンの一例を説明するための図である。図７−１〜図７−３に示す例では、アーク電圧がステップ的に変化する場合について説明するが、アーク電圧が、例えば、直線的、曲線的に変化する場合も同様に分類されるものとする。
図７−１〜図７−３に示す例では、アーク電圧は、ウィービングの軌跡に合わせてステップ的に変化するが、ウィービング端付近では予め定められた範囲内の値になるように制御されている。立板側のウィービング端付近では、アーク電圧が固定のＶUpperになるように制御され（即ち、立板側のウィービング端での電圧として予め定められた範囲内の値をＶUpperとして制御する）、下板側のウィービング端付近では、アーク電圧が固定のＶLowerになるように制御される（即ち、立板側のウィービング端での電圧として予め定められた範囲内の値をＶUpperとして制御する）ものとする。
ここで、立板側のウィービング端と溶接線中心位置との間の距離をｄ（下板側のウィービング端と溶接線中心位置との間の距離もｄ）とすると、図７−１に示す例では、電極の位置と下板側のウィービング端との間の距離がｄ／２の範囲内である場合に、アーク電圧がＶLowerになるように制御される。また、電極の位置と立板側のウィービング端との間の距離がｄ／２の範囲内である場合に、アーク電圧がＶUpperになるように制御される。また、図７−２に示す例では、電極の位置と下板側のウィービング端との間の距離がｄ／４の範囲内である場合に、アーク電圧がＶLowerになるように制御される。また、電極の位置と立板側のウィービング端との間の距離がｄ／４の範囲内である場合に、アーク電圧がＶUpperになるように制御される。
即ち、電極の位置が各ウィービング端からｄ／４の範囲にある場合に、アーク電圧が予め定められた範囲内の値に制御されており、ウィービング端位置及びウィービング端の近傍でのアーク電圧の制御として、スパッタ発生や溶接欠陥の発生、溶融金属の馴染みの悪化等を抑制するためのより好ましい制御が行われているといえる。
一方、図７−３に示す例では、電極の位置と下板側のウィービング端との間の距離がｄ／８の範囲内である場合には、アーク電圧がＶLowerになるように制御されるが、電極の位置と下板側のウィービング端との間の距離がｄ／８を超えると、アーク電圧がＶLowerより小さくなるように制御される。また、電極の位置と立板側のウィービング端との間の距離がｄ／８の範囲内である場合には、アーク電圧がＶUpperになるように制御されるが、電極の位置と下板側のウィービング端との距離がｄ／８を超えるとアーク電圧がＶUpperより大きくなるように制御される。
そのため、図７−３に示す場合は、図７−１及び図７−２に示す場合とは異なり、ウィービング端位置及びウィービング端の近傍でのアーク電圧の制御として、より好ましい制御が行われているとはいえない。
＜アーク電圧の制御手順＞
次に、ロボットコントローラ２０がアーク電圧を制御する手順について説明する。図８は、ロボットコントローラ２０がアーク電圧を制御する手順の一例を示すフローチャートである。
まず、作業者により溶接開始の操作が行われると、ティーチングデータ解釈処理部２２は、ティーチングデータ格納部２１からティーチングデータを呼び込み、ティーチングデータを解釈してティーチング軌跡情報及び電圧指令情報を生成する（ステップ１０１）。生成されたティーチング軌跡情報はロボット軌跡計画処理部２３へ出力され、電圧指令情報は電圧電源Ｉ／Ｆ処理部２４の電圧指令生成処理部２４ｂへ出力される。
次に、ロボット軌跡計画処理部２３は、ティーチングデータ解釈処理部２２から入力されたティーチング軌跡情報をもとに、溶接ロボット１０の目標位置を計算し、サーボ指令情報を生成する（ステップ１０２）。そして、ロボット軌跡計画処理部２３、生成したサーボ指令情報を溶接ロボット１０へ出力し、また、ウィービング位置指令情報を電圧電源Ｉ／Ｆ処理部２４のウィービング位置情報遅延補正部２４ａへ出力する。
さらに、ロボット軌跡計画処理部２３は、ウィービング遅延時間を計算し（ステップ１０３）、計算したウィービング遅延時間の情報を電圧電源Ｉ／Ｆ処理部２４のウィービング位置情報遅延補正部２４ａへ出力する。
次に、ウィービング位置情報遅延補正部２４ａは、ロボット軌跡計画処理部２３からウィービング位置指令情報、及びウィービング遅延時間の情報を取得し、ウィービング遅延時間を考慮してウィービングによる電極の位置を補正し、実ウィービング位置情報を生成する（ステップ１０４）。生成された実ウィービング位置情報は、電圧電源Ｉ／Ｆ処理部２４の電圧指令生成処理部２４ｂに出力される。
次に、電圧指令生成処理部２４ｂは、ティーチングデータ解釈処理部２２から電圧指令情報を取得し、また、ウィービング位置情報遅延補正部２４ａから実ウィービング位置情報を取得し、電極のウィービング動作に同期させてアーク電圧を設定するための指令情報を生成する（ステップ１０５）。生成された指令情報は、溶接電源３０に出力される。この指令情報をもとに、溶接電源３０は、ウィービングでの電極の位置に合わせてアーク電圧を供給する。そして、本処理フローは終了する。
＜実施例＞
次に、本発明の実施例について、本発明の範囲から外れる比較例と対比して説明する。尚、この実施例及び比較例は、上述した数値限定などの根拠を与えるものでもある。
まず、実施例及び比較例において溶接を行う際の溶接条件について説明する。ただし、ここで説明する溶接条件は一例であり、本実施の形態では、以下の溶接条件に限定されるものではない。
狙い脚長は６ｍｍとし、溶接電流は４００アンペア（電流の単位：Ａ）、電極の溶接電流に対応する平均のアーク電圧は約３０ボルト（電圧の単位：Ｖ）以上３５Ｖ以下の範囲で設定された。ここで、アーク電圧は、電極のウィービングの軌跡に合わせてステップ状に変化させた。また、溶接トーチ１１が動作する際の速度である溶接速度は５０ｃｍ／ｍｉｎ、ウィービングの周波数は２．５Ｈｚに設定された。さらに、ウィービング幅（下板側のウィービング端から立板側のウィービング端までの距離）は３ｍｍに設定された。
また、溶接ワイヤとしては、軟鋼のソリッドワイヤで、径が１．２ｍｍのものが用いられた。立板及び下板としては、板厚が１２ｍｍの一般構造用圧延鋼材（ＳＳ４００）が用いられた。シールドガスとしてはＡｒ−２０％ＣＯ２が用いられた。
次に、実施例及び比較例における試験結果について説明する。図９は、実施例及び比較例における試験結果を示す図である。図９に示す例では、実施例としてＮｏ．１〜１２が示されており、比較例としてＮｏ．１３〜１５が示されている。
また、図９では、溶接条件のうち、ウィービング動作時のアーク電圧について示しており、アーク電圧として、「アーク電圧の波形パターン」、「平均電圧」、「アーク電圧ＶO」、「アーク電圧ＶLower」、「アーク電圧ＶUpper」のそれぞれの項目について設定されたものを示している。
「アーク電圧の波形パターン」は、ウィービング動作時のアーク電圧の波形パターンを示す。ここで、図７−１に示す波形をパターンＡ、図７−２に示す波形をパターンＢ、図７−３に示す波形をパターンＣとする。「平均電圧」は、溶接中のアーク電圧の平均値を示す。
「アーク電圧ＶO」は、溶接線中心位置におけるアーク電圧値（即ち、溶接線中心電圧の値）を示す。「アーク電圧ＶLower」は、下板側のウィービング端におけるアーク電圧値（即ち、下板側電圧の値）を示す。また、アーク電圧ＶOに対する割合（アーク電圧ＶLower／アーク電圧ＶO）をパーセントで示している。「アーク電圧ＶUpper」は、立板側のウィービング端におけるアーク電圧値（即ち、立板側電圧の値）を示す。また、アーク電圧ＶOに対する割合（アーク電圧ＶUpper／アーク電圧ＶO）をパーセントで示している。
そして、実施例、比較例では、これらのアーク電圧について、上述したように約３０Ｖ以上３５Ｖ以下の範囲で変化させて試験を行った。
また、評価結果としては、溶接後の状態について、「フランク角度」、「スパッタ付着による外観不良」、「溶接欠陥」の３項目で評価された結果について示している。
「フランク角度」は、溶接止端部（母材の面と溶接ビードの表面とが交わる部分）の形状を評価する指標の一つであるフランク角度をもとに評価した結果を示す。図１０は、フランク角度を説明するための図である。図示のように、フランク角度とは、溶接止端部からのビードの立ち上がり角度をいう。本実施例では下板側のフランク角度を測定し、評価した。一般的にフランク角度が大きい程なめらかで良好なビード形状となる。そのため、フランク角度が９０度を下回る場合はオーバーラップ、フランク角度が１５０度を超える場合にはのど厚（溶融金属の断面の厚さ）の不足となるため、「×」と評価し、フランク角度が９０度以上１５０度以下の場合は「○」と評価した。さらに、フランク角度が１１０度以上１３５度以下の場合は、より良好な止端形状であるとして「◎」と評価した。
「スパッタ付着による外観不良」は、溶接長５０ｍｍ、溶接線から下板側２５ｍｍ、立板側２５ｍｍの範囲に対し、付着しているスパッタが１．０ｍｍ以下の場合は「◎」、１．０ｍｍを上回るスパッタが１個以上５個以下の付着の場合は「○」、さらに、１．０ｍｍを上回るスパッタが５個を超える場合はスパッタ付着による外観不良が著しいものとして「×」とした。
「溶接欠陥」は、試験実施者が溶接終了後のビードを目視で確認するとともに、マクロ断面を観察した結果を示す。ビード外観の確認やマクロ断面観察により、アンダーカット、オーバーラップなどの溶接欠陥が発生している場合は「×」と評価し、溶接欠陥が発生しておらず正常な場合は「○」と評価した。
そして、実施例であるＮｏ．１〜１２では、アーク電圧の溶接条件として、波形はパターンＡ〜Ｃのいずれかであり、アーク電圧ＶUpperはアーク電圧ＶO以下、アーク電圧ＶLowerはアーク電圧ＶO以上、アーク電圧ＶUpper＜アーク電圧ＶLowerである。その結果、良好なフランク角度であり、スパッタの付着も少量で外観が良く、また溶接欠陥の無い良好なビード形状となった。即ち、Ｎｏ．１〜１２の評価結果では、「フランク角度」、「スパッタ付着による外観不良」、「溶接欠陥」の項目について、全て「○」または「◎」となり、良好な結果を示している。
特に、Ｎｏ．１〜４では、アーク電圧ＶLower／アーク電圧ＶOが１００％以上１２５％以下の範囲にあり、アーク電圧ＶUpper／アーク電圧ＶOが８５％以上１００％以下の範囲にある。さらに、アーク電圧の波形がパターンＡである。その結果、フランク角度がより適正な範囲になり「◎」と評価され、スパッタの付着量も少なく「◎」と評価されており、より良好な結果を示した。
また、Ｎｏ．５でも、アーク電圧ＶLower／アーク電圧ＶOが１００％以上１２５％以下の範囲にあり、アーク電圧ＶUpper／アーク電圧ＶOが８５％以上１００％以下の範囲にある。また、アーク電圧の波形はパターンＢである。この場合も、フランク角度がより適正な範囲になり「◎」と評価され、スパッタの付着量も少なく「◎」と評価されており、より良好な結果を示した。
Ｎｏ．６〜９では、アーク電圧ＶLower／アーク電圧ＶOが１００％以上１２５％以下の範囲にあり、アーク電圧ＶUpper／アーク電圧ＶOが８５％以上１００％以下の範囲にある。付言すると、Ｎｏ．６では、アーク電圧ＶLower／アーク電圧ＶOの値が、より好ましい範囲の上限値（１２５％）であり、Ｎｏ．７では、アーク電圧ＶLower／アーク電圧ＶOの値が、より好ましい範囲の下限値（１００％）である。また、Ｎｏ．８では、アーク電圧ＶUpper／アーク電圧ＶOの値が、より好ましい範囲の下限値（８５％）であり、Ｎｏ．９では、アーク電圧ＶUpper／アーク電圧ＶOの値が、より好ましい範囲の上限値（１００％）である。一方で、Ｎｏ．６〜９におけるアーク電圧の波形は、パターンＡ及びパターンＢのどちらでもなく、パターンＣである。その結果、フランク角度はより適正な範囲になり「◎」と評価されたが、外観不良の評価結果は「○」となった。
Ｎｏ．１０では、アーク電圧ＶLower／アーク電圧ＶOの値は１２８％であり、１００％以上１２５％以下のより好ましい範囲から外れている。また、Ｎｏ．１１では、アーク電圧ＶUpper／アーク電圧ＶOの値は８０％であり、８５％以上１００％以下のより好ましい範囲から外れている。さらに、Ｎｏ．１２では、アーク電圧ＶLower／アーク電圧ＶＯの値は１２７％であり、１００％以上１２５％以下のより好ましい範囲から外れており、またアーク電圧ＶUpper／アーク電圧ＶOの値は８２％であり、８５％以上１００％以下のより好ましい範囲から外れている。さらに、Ｎｏ．１０〜１２におけるアーク電圧の波形は、パターンＡ及びパターンＢのどちらでもなく、パターンＣである。その結果、フランク角度の評価結果が「○」となり、外観不良の評価結果も「○」となった。
また、比較例について、Ｎｏ．１３では、アーク電圧を変化させる制御が行われておらずほぼ一定の値を示し、アーク電圧ＶLower、アーク電圧ＶUpper、アーク電圧ＶOが同じ値である。即ち、アーク電圧ＶUpperはアーク電圧ＶO以下、アーク電圧ＶLowerはアーク電圧ＶＯ以上といえるが、アーク電圧ＶUpper＜アーク電圧ＶLowerという条件が満たされていない。その結果、「フランク角度」、「スパッタ付着による外観不良」が「×」となり、さらに下板側でオーバーラップが発生した。
Ｎｏ．１４では、アーク電圧ＶUpper／アーク電圧ＶOの値は１００％であり、アーク電圧ＶUpperはアーク電圧ＶO以下といえる。一方、アーク電圧ＶLower／アーク電圧ＶOの値は８８％であり、アーク電圧ＶLowerがアーク電圧ＶO以上、及びアーク電圧ＶUpper＜アーク電圧ＶLowerという条件が満たされていない。その結果、「フランク角度」、「スパッタ付着による外観不良」が「×」となり、さらに下板側でオーバーラップが発生した。
Ｎｏ．１５では、アーク電圧ＶLower／アーク電圧ＶOの値は９４％、アーク電圧ＶUpper／アーク電圧ＶOの値は１１２％である。即ち、アーク電圧ＶLowerがアーク電圧ＶO以上、アーク電圧ＶUpperがアーク電圧ＶO以下、及びアーク電圧ＶUpper＜アーク電圧ＶLowerという条件が満たされていない。その結果、「スパッタ付着による外観不良」が「×」となり、さらに上板側でアンダーカットが発生した。
このように、溶接条件としてアーク電圧ＶLowerをアーク電圧ＶO以上、アーク電圧ＶUpperをアーク電圧ＶO以下、及びアーク電圧ＶUpper＜アーク電圧ＶLowerとすることにより、フランク角度が良好になり、またスパッタ付着による外観不良が抑制され、さらにオーバーラップやアンダーカットといった溶接欠陥が抑制されることが確認された。さらに、アーク電圧ＶLower及びアーク電圧ＶUpperの値を調整したり、波形パターンをパターンＡまたはパターンＢに設定したりすることにより、フランク角度がより良好な結果になること、スパッタ付着が抑制されてビード外観がより良好な結果になることが確認された。
＜ロボットコントローラのハードウェア構成＞
最後に、ロボットコントローラ２０のハードウェア構成について説明する。図１１は、ロボットコントローラ２０のハードウェア構成例を示す図である。
図１１に示すように、ロボットコントローラ２０は、演算手段であるＣＰＵ２０１と、記憶領域である揮発性メモリ２０２、不揮発性メモリ２０３とを備える。ここで、ＣＰＵ２０１は、ＯＳ（Operating System）やアプリケーションソフトウェア等の各種プログラムを実行し、ロボットコントローラ２０の各機能を実現する。また、揮発性メモリ２０２は、各種プログラムやその実行に用いるデータ等を記憶する記憶領域であり、不揮発性メモリ２０３は、各種プログラムに対する入力データや各種プログラムからの出力データ等を記憶する記憶領域である。
また、ロボットコントローラ２０は、外部との通信を行うための通信インタフェース（以下、通信Ｉ／Ｆと表記する）２０４と、記憶媒体に対してデータの読み書きを行うためのドライバ２０５とを備える。
そして、例えば、ＣＰＵ２０１がＯＳやアプリケーションソフトウェア等の各種プログラムを実行することにより、ロボットコントローラ２０の機能が実現され、上述したアーク電圧の制御などが行われる。
ただし、図１１はハードウェアの構成例に過ぎず、ロボットコントローラ２０は図示の構成に限定されない。なお、本発明の実施の形態を実現するプログラムは、磁気ディスクや光ディスク、半導体メモリ、その他の記録媒体に格納して配布したり、ネットワークを介して配信したりすることにより、提供することができる。
以上説明したように、本実施の形態に係る溶接システム１は、立板側のウィービング端でのアーク電圧ＶUpperが溶接線中心位置のアーク電圧ＶO以下で、下板側のウィービング端でのアーク電圧ＶLowerが溶接線中心位置のアーク電圧ＶO以上になり、さらに、アーク電圧ＶUpperがアーク電圧ＶLowerよりも低くなるようにアーク電圧を制御する。このような構成により、例えば、立板側と下板側とのアーク電圧に高低差を設けないような構成と比較して、ビード外観不良が抑制されるとともに、立板側でのアンダーカットや下板側でのオーバーラップといった溶接欠陥の発生が抑制される。
なお、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態には限定されない。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々に変更したり代替態様を採用したりすることが可能なことは、当業者に明らかである。
１…溶接システム、１０…溶接ロボット、１１…溶接トーチ、２０…ロボットコントローラ、２１…ティーチングデータ格納部、２２…ティーチングデータ解釈処理部、２３…ロボット軌跡計画処理部、２４…溶接電源Ｉ／Ｆ処理部、２４ａ…ウィービング位置情報遅延補正部、２４ｂ…電圧指令生成処理部、３０…溶接電源、４０…送給装置

Claims (6)

  1. 立板と下板とを突き合わせた突合せ部を溶接線として、電極を、当該溶接線を中心にウィービングさせて、当該溶接線に沿って溶接を行う水平すみ肉溶接方法であって、
    前記電極が前記立板側及び前記下板側を移動する際のアーク電圧が、当該立板側のウィービング端での電圧値、溶接線中心位置での電圧値、当該下板側のウィービング端での電圧値の３つの電圧値によってステップ的に変化するとともに、当該立板側のウィービング端での電圧値が、当該下板側のウィービング端での電圧値よりも低くなるように制御し、
    前記ウィービングにおいて、前記電極の位置と前記立板側のウィービング端との距離が、当該立板側のウィービング端と前記溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、当該立板側のウィービング端での電圧値として、当該溶接線中心位置の電圧値より低い一の電圧値になるようにアーク電圧を制御し、当該電極の位置と前記下板側のウィービング端との距離が、当該下板側のウィービング端と当該溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、当該下板側のウィービング端での電圧値として、当該溶接線中心位置の電圧値より高い他の電圧値になるようにアーク電圧を制御すること
    を特徴とする水平すみ肉溶接方法。
  2. 前記立板側のウィービング端での電圧値は、前記溶接線中心位置の電圧値に対して８５％以上１００％より低い範囲内の値とし、前記下板側のウィービング端での電圧値は、当該溶接線中心位置の電圧値に対して１００％より高く１２５％以下の範囲内の値とすること
    を特徴とする請求項１に記載の水平すみ肉溶接方法。
  3. 立板と下板とを突き合わせた突合せ部を溶接線として、電極を、当該溶接線を中心にウィービングさせて、当該溶接線に沿って溶接を行う水平すみ肉溶接装置と、
    前記電極が前記立板側及び前記下板側を移動する際のアーク電圧が、当該立板側のウィービング端での電圧値、溶接線中心位置での電圧値、当該下板側のウィービング端での電圧値の３つの電圧値によってステップ的に変化するとともに、当該立板側のウィービング端での電圧値が、当該下板側のウィービング端での電圧値よりも低くなるように制御し、前記ウィービングにおいて、当該電極の位置と当該立板側のウィービング端との距離が、当該立板側のウィービング端と当該溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、当該立板側のウィービング端での電圧値として、当該溶接線中心位置の電圧値より低い一の電圧値になるようにアーク電圧を制御し、当該電極の位置と当該下板側のウィービング端との距離が、当該下板側のウィービング端と当該溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、当該下板側のウィービング端での電圧値として、当該溶接線中心位置の電圧値より高い他の電圧値になるようにアーク電圧を制御する、前記水平すみ肉溶接装置を制御する制御装置と
    を備える水平すみ肉溶接システム。
  4. 立板と下板とを突き合わせた突合せ部を溶接線として、電極を、当該溶接線を中心にウィービングさせて、当該溶接線に沿って溶接を行う水平すみ肉溶接システムであって、
    溶接条件を定めたティーチングデータに基づいて、前記電極をウィービングさせる位置を指令するウィービング位置指令手段と、
    前記ウィービング位置指令手段の指令により移動した電極の位置情報を生成する位置情報生成手段と、
    前記位置情報生成手段により生成された前記位置情報をもとに前記電極のウィービング動作に同期した電圧制御を行い、当該電極が前記立板側及び前記下板側を移動する際のアーク電圧が、当該立板側のウィービング端での電圧値、溶接線中心位置での電圧値、当該下板側のウィービング端での電圧値の３つの電圧値によってステップ的に変化するとともに、当該立板側のウィービング端での電圧値が、当該下板側のウィービング端での電圧値よりも低くなるように制御し、前記ウィービングにおいて、当該電極の位置と当該立板側のウィービング端との距離が、当該立板側のウィービング端と当該溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、当該立板側のウィービング端での電圧値として、当該溶接線中心位置の電圧値より低い一の電圧値になるようにアーク電圧を制御し、当該電極の位置と当該下板側のウィービング端との距離が、当該下板側のウィービング端と当該溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、当該下板側のウィービング端での電圧値として、当該溶接線中心位置の電圧値より高い他の電圧値になるようにアーク電圧を制御するアーク電圧制御手段と
    を備える水平すみ肉溶接システム。
  5. 前記位置情報生成手段は、前記電極の位置情報として、前記ウィービング位置指令手段の指令と、当該指令を行ってから実際に当該電極が指令位置へ到着するまでの時間とをもとに、当該電極が実際に存在する位置を示す情報を生成すること
    を特徴とする請求項４に記載の水平すみ肉溶接システム。
  6. 立板と下板とを突き合わせた突合せ部を溶接線として、電極を、当該溶接線を中心にウィービングさせて、当該溶接線に沿って溶接を行う水平すみ肉溶接システムに用いられるプログラムであって、
    前記電極が前記立板側及び前記下板側を移動する際のアーク電圧が、当該立板側のウィービング端での電圧値、溶接線中心位置での電圧値、当該下板側のウィービング端での電圧値の３つの電圧値によってステップ的に変化するとともに、当該立板側のウィービング端での電圧値が、当該下板側のウィービング端での電圧値よりも低くなるように制御し、前記ウィービングにおいて、当該電極の位置と当該立板側のウィービング端との距離が、当該立板側のウィービング端と前記溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、当該立板側のウィービング端での電圧値として、当該溶接線中心位置の電圧値より低い一の電圧値になるようにアーク電圧を制御し、当該電極の位置と当該下板側のウィービング端との距離が、当該下板側のウィービング端と当該溶接線中心位置との距離の１／４の範囲内である場合に、当該下板側のウィービング端での電圧値として、当該溶接線中心位置の電圧値より高い他の電圧値になるようにアーク電圧を制御する機能を、前記水平すみ肉溶接システムに実現させるためのプログラム。
JP2015093672A 2015-04-30 2015-04-30 水平すみ肉溶接方法、水平すみ肉溶接システム及びプログラム Active JP6643813B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015093672A JP6643813B2 (ja) 2015-04-30 2015-04-30 水平すみ肉溶接方法、水平すみ肉溶接システム及びプログラム
KR1020177031101A KR101991607B1 (ko) 2015-04-30 2016-04-22 수평 필렛 용접 방법, 수평 필렛 용접 시스템 및 프로그램
EP16786433.9A EP3290145A4 (en) 2015-04-30 2016-04-22 PROCESS FOR WELDING A HORIZONTAL KEHLNAT, SYSTEM FOR WELDING A HORIZONTAL KEHLNAT AND PROGRAM
PCT/JP2016/062850 WO2016175156A1 (ja) 2015-04-30 2016-04-22 水平すみ肉溶接方法、水平すみ肉溶接システム及びプログラム
CN201680024761.8A CN107530811B (zh) 2015-04-30 2016-04-22 水平角焊方法、水平角焊系统以及记录介质
US15/568,495 US10406620B2 (en) 2015-04-30 2016-04-22 Horizontal fillet welding method, horizontal fillet welding system, and program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015093672A JP6643813B2 (ja) 2015-04-30 2015-04-30 水平すみ肉溶接方法、水平すみ肉溶接システム及びプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016209891A JP2016209891A (ja) 2016-12-15
JP6643813B2 true JP6643813B2 (ja) 2020-02-12

Family

ID=57198952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015093672A Active JP6643813B2 (ja) 2015-04-30 2015-04-30 水平すみ肉溶接方法、水平すみ肉溶接システム及びプログラム

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10406620B2 (ja)
EP (1) EP3290145A4 (ja)
JP (1) JP6643813B2 (ja)
KR (1) KR101991607B1 (ja)
CN (1) CN107530811B (ja)
WO (1) WO2016175156A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6692124B2 (ja) * 2015-04-30 2020-05-13 株式会社神戸製鋼所 水平すみ肉溶接方法、水平すみ肉溶接システム及びプログラム
EP3299112A1 (en) * 2016-09-21 2018-03-28 Etxe-Tar, S.A. Method of and system for welding using an energy beam scanned repeatedly in two dimensions
US11311958B1 (en) * 2019-05-13 2022-04-26 Airgas, Inc. Digital welding and cutting efficiency analysis, process evaluation and response feedback system for process optimization
JP6744958B1 (ja) * 2019-06-26 2020-08-19 株式会社フジクラ 溶接方法
CN111992856B (zh) * 2020-08-26 2022-04-05 上海外高桥造船有限公司 一种船舶小组立焊接机器人使用有缝药芯焊丝的焊接方法
EP4104961A1 (en) * 2021-06-16 2022-12-21 Linde GmbH Low emission arc with corgon 18 penetration

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5136231B2 (ja) * 1972-06-29 1976-10-07
AT321068B (de) * 1972-07-10 1975-03-10 Kobe Steel Ltd Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Lichtbogenschweißen mit pulsierendem Strom
JPS5165052A (ja) * 1974-12-03 1976-06-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd Yokomukijidoyosetsuho
JPS62279080A (ja) * 1986-05-26 1987-12-03 Nippon Steel Corp ウイ−ビング時における溶接条件の制御方法
JPS63268573A (ja) * 1987-04-23 1988-11-07 Fanuc Ltd 自動溶接機の経路補正方法とその装置
JPS63268568A (ja) * 1987-04-24 1988-11-07 Hitachi Ltd 自動溶接装置
US4843210A (en) * 1988-06-10 1989-06-27 Church John G Downward gas-metal-arc welding process
KR0124988B1 (ko) * 1994-09-28 1997-12-26 김준성 자동 용접기의 용접선 경로 보정방법
US5603853A (en) * 1995-02-28 1997-02-18 The Twentyfirst Century Corporation Method of high energy density radiation beam lap welding
US5780808A (en) * 1997-02-28 1998-07-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Arc sensing method in automated welding
JP3579237B2 (ja) * 1997-12-24 2004-10-20 東京瓦斯株式会社 溶接機におけるデータサンプリング方法
US7005607B2 (en) * 2001-02-19 2006-02-28 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Welding method, welding device, welded joint, and welded structure
JP2002321055A (ja) 2001-04-24 2002-11-05 Tokyo Gas Co Ltd 自動溶接方法及び溶接構造物
US9095929B2 (en) * 2006-07-14 2015-08-04 Lincoln Global, Inc. Dual fillet welding methods and systems
JP2010094697A (ja) * 2008-10-15 2010-04-30 Komatsu Ltd 溶接ロボットの制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP3290145A4 (en) 2019-01-23
CN107530811B (zh) 2020-06-19
KR20170129265A (ko) 2017-11-24
KR101991607B1 (ko) 2019-06-20
US20180141146A1 (en) 2018-05-24
EP3290145A1 (en) 2018-03-07
WO2016175156A1 (ja) 2016-11-03
US10406620B2 (en) 2019-09-10
JP2016209891A (ja) 2016-12-15
CN107530811A (zh) 2018-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6643813B2 (ja) 水平すみ肉溶接方法、水平すみ肉溶接システム及びプログラム
JP6692124B2 (ja) 水平すみ肉溶接方法、水平すみ肉溶接システム及びプログラム
US7397015B2 (en) Metal cored electrode for open root pass welding
CN109982802B (zh) 免清根全熔透焊接方法和焊接接头
US20170334011A1 (en) Method and system to use combination filler wire feed and high intensity energy source for welding and arc suppression of a variable polarity hot-wire
CN111655417B (zh) 摆动控制方法以及摆动控制系统
JP2014518163A (ja) メタルコア溶接方法およびシステム
JP4058099B2 (ja) ２電極アーク溶接終了方法
JP2015150572A (ja) 多電極片面サブマージアーク溶接方法、溶接物の製造方法
JP6792196B2 (ja) 溶接装置及び溶接方法
CN104646831A (zh) 用于空间偏移部件的复合焊接设备、系统和方法
JP6258161B2 (ja) タンデムアーク溶接方法、タンデムアーク溶接装置およびタンデムアーク溶接システム
JP7000790B2 (ja) Ｍｉｇ溶接方法及びｍｉｇ溶接装置
US20200215636A1 (en) Method and system for hot-wire strip wire deposition and cladding
JP5681568B2 (ja) 裏置きビード溶接法
JP2018083234A (ja) 多電極片面サブマージアーク溶接方法、溶接物の製造方法
JP2005271064A (ja) アーク溶接装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170901

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181113

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181227

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190604

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20191224

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200107

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6643813

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150