JPH046468B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アーク溶接方法に関し、一層詳細に
は自動アーク溶接機において電極棒あるいは溶接
棒をロボツト等により所定の屈曲・蛇行移動パタ
ーンに沿つて溶接領域内部乃至近傍を移動させ溶
接を行う自動アークスポツト溶接方法に関する。

一般にアーク溶接機においては、溶接棒と呼ば
れる電極と被溶接材との間に電圧を印加してアー
クを発生させ、被溶接材の溶接部を加熱すると共
にアーク熱で溶解した溶接棒先端を溶接部に流し
込んで溶接を行つている。さらに、自動アーク溶
接機では、溶接棒をリールに巻回されたワイヤ状
にしてモータにより自動的に繰り出すと共に溶接
棒の電極端をロボツトで所定の溶接個所に移動さ
せ、人手を全く介さずに溶接作業を行う方式が広
く採用されるようになつてきた。これらのアーク
溶接機の中、ミグ溶接機は電極棒を囲繞するガス
ノズルから不活性ガスを噴出させて溶接個所を前
記ガスによりシールドするものであり溶接の品質
および溶接能率に優れているため広く普及してい
る。

例えば、自動車を構成する板材を相互に溶接す
る場合もミグ溶接機をロボツトに搭載して溶接個
所を自動的に溶接することが行われている。この
場合、予め溶接個所をプログラムで教示するとロ
ボツトはこのプログラムに従い溶接個所を順次溶
接していく。

然しながら、このような方式では自動車のボデ
イのような大型ワークの場合には溶接個所の位置
を正確にプログラムすることは困難であり教示個
所と実際に溶接すべき個所の間に位置ずれが生じ
易い。この結果、溶接不良が屡々発生する。この
ような溶接不良は電極棒が溶接個所に対し横向き
または上向きに位置している場合に特に頻繁に発
生する。また、被溶接板材が両者とも薄板でしか
もこれらの間に間隙が存在する場合には僅かな溶
接位置の誤差が直接溶接不良に繋がつてしまう。

そこで、本発明者は鋭意考究を重ねた結果、電
極棒をロボツトで移動させるに際し、スポツト溶
接領域において溶接点を複数個設定し、前記電極
棒を前記溶接点に沿い屈曲乃至蛇行パターンに従
つて移動させれば溶接教示位置に多少の誤差があ
つてもスポツト溶接すべき領域はこのパターンに
より実質的に包被され、従つて、上述の従来の溶
接方式の不都合をすべて解消した理想的な自動ア
ーク溶接方法が得られることが判明した。

従つて、本発明の目的は、ロボツト等による溶
接において、設定された溶接点に移動する電極棒
にある程度の位置的誤差が存在しても溶接品質が
実質的に一定に保持される自動アーク方式を提供
することにある。特に、被溶接材が大寸法である
場合、また被溶接材が２枚の薄板よりなりしかも
両者の間に間隙が存在するような場合においても
一定の溶接品質を実質的に保持することが可能な
自動アーク溶接方法を提供することを目的とす
る。

前記の目的を達成するために、本発明は、電極
棒と積層された薄板状の第１と第２の被溶接材と
の間に電圧を印加してアークを発生させ、前記第
１被溶接材と第２被溶接材の溶接個所をアークス
ポツト溶接するアーク溶接方法において、第１被
溶接材に溶接領域を特定するための孔部を形成
し、前記電極棒の先端を前記孔部に臨ませ、予め
設定されたプログラムに従い第１の所定の屈曲乃
至蛇行するパターンに沿つて移動させて前記孔部
内部の溶接領域の所定部位に指向して前記第１被
溶接材と第２被溶接材に対し第１回目のスポツト
溶接を行つた後、所定時間溶接を休止し、さらに
電極棒の先端を前記孔部内部において予め設定さ
れたプログラムに従い前記溶接領域の所定部位の
周辺部に指向した第２の屈曲乃至蛇行する所定パ
ターンに沿つて移動させて第１回目のスポツト溶
接よりも短時間で且つ大なる溶接電流で第２回目
のスポツト溶接を行うことを特徴とする。

次に、本発明について好適な実施例を挙げ添付
の図面を参照しながら以下詳細に説明する。

先ず、始めに第１乃至第４図を参照しながら本
発明の方法を薄板のプラグ溶接に適用した場合の
実施例について説明する。

第１図において、ミグ溶接機の電極を形成する
溶接棒１０はワイヤ状であつて、図示しない巻枠
からモータ（図示せず）により自動的に巻出され
る。この溶接棒１０の先端部近くはガスノズル１
２に収納され、前記ガスノズル１２および溶接棒
１０はロボツト等の自動移動機構（（図示せず）
により一体的に移動する。

一方、被溶接ワークは第１の被溶接材である上
部薄板１４およびこれに間隙１６を介して一部重
畳された第２の溶接材である下部薄板１８よりな
る。前記上部薄板１４には円形孔１４ａが穿設さ
れ、溶接領域を画成する（第２図参照）。

次に、第１図および第２図のプラグ溶接の場合
の本発明の方法に従う動作について説明する。

第１図に示された位置関係において、溶接棒１
０とワーク１４，１８の間に電圧が印加される
と、アークＡが発生し、アーク熱により溶接棒１
０の先端およびワーク１４，１８のアーク部分が
加熱されその部分を溶融する。このように加熱・
溶融された溶接棒先端は微粒子となつてワーク１
４，１８の溶接個所にスプレーされて移行し、溶
接肉盛り２０（第４図参照）を形成していく。こ
の際、アルゴン、炭酸ガス等の不活性ガスがガス
ノズル１２より矢印Ｂ方向に噴出する。従つて、
溶接個所は周囲の空気から遮断され不活性ガス雰
囲気の中で溶接が行われていく。

第３ａ図は、上述のような溶接を行う際の溶接
棒１０の先端の本発明に従う移動パターンを示し
たものである。また、第３ｂ図は第３ａ図のパタ
ーンに従う移動動作の時間と溶接電流値の関係を
示すグラフである。

そこで、溶接棒１０の先端は自動移動機構（図
示せず）により円形孔１４ａで画成されたスポツ
ト溶接領域内の一点Ｃに移動する。ここで溶接棒
１０とワーク１４，１８の間に、例えば、15.2V
の電圧が印加され、上述の溶接動作が溶接電流値
Iaのもとで開始される。この電流値Iaは、例え
ば、100Aが好適である。こうして溶接棒１０の
先端はT1秒間点Ｃに停止して溶接を行う。その
後、溶接棒１０先端は屈曲線Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆに沿
つて移動する。その際、溶接電流値はIaに保持さ
れ且つ溶接棒１０は各区間Ｃ−Ｄ、Ｄ−Ｅ、Ｅ−
Ｆを夫々T2、T3、T4秒間で移動する。次いで、
点ＦでT5秒間溶接を行つた後、点Ｆで溶接電流
が遮断されて第１回目の溶接動作を終了する。円
形孔１４ａの径が５mmの場合の前記各溶接時間
T1、T2、T4、T5は、例えば、0.2秒間、また、
T3は0.4秒間程度とするのが好適である。このよ
うにして第１回目の溶接動作は比較的長い時間
T1〜T5をかけてやや弱い溶接電流Iaにて行われ
徐々に溶接個所を加熱すると共に主に溶接領域の
中心部を溶接する。

ここで、例えば、0.8秒間程度の所定時間T6の
間溶接動作を休止し、この間に溶接棒１０先端は
破線Ｆ−Ｇに沿つて点Ｆから点Ｇへと移動する。

次に、点Ｇにおいて溶接棒１０とワーク１４，
１８の間に再び電圧が印加される。この電圧値は
第１回目の溶接の場合と同一であるが溶接電流値
Ibは第１回目の溶接電流値Iaよりやや大きく、例
えば、137Aとする。溶接棒１０先端は屈曲線Ｇ
−Ｈ−Ｉ−Ｊ−Ｋ−Ｌに沿つて移動し、第２回目
の溶接動作を終了する。その際、区間Ｇ−Ｈ、Ｈ
−Ｉ、Ｉ−Ｊ、Ｊ−Ｋ、Ｋ−Ｌの移動溶接時間
T7、T8、T9、T10、T11は夫々0.1秒間程度とし
最後に溶接領域の中心点Ｌにおいて時間T12、例
えば0.2秒間、溶接棒１０先端を停止して溶接を
終了する。このように第２回目の溶接は比較的短
い時間T7〜T12でやや強い溶接電流値Ibにて溶
接領域の周辺部を中心に行われる。

この結果、上部薄板１４と下部薄板１８を結合
する溶接肉盛り２０が形成される（第４図参照）。
この後、必要に応じ肉盛り２０の突出部２０ａを
破線位置まで切削加工等により除去し、上部薄板
１４の表面と肉盛り２０上面とを同一面とする。

なお、上述の溶接棒１０およびガスノズル１２
の移動動作は全てロボツトによりしかも予め設定
されたプログラムに従つて行わせるのが好適であ
る。

なお、以上の説明においてはスポツト状の溶接
領域をミグ溶接機により溶接する場合の実施例に
ついてのみ説明したが、テイグ溶接機の場合のよ
うに電極の他に溶加棒を用いる溶接機にも本発明
の方式が適用できる。

本発明によれば、以上のようにロボツト等によ
り溶接棒先端をスポツト溶接領域内において屈曲
乃至蛇行移動パターンに沿つて移動させながら溶
接動作を行うことにしたので、ロボツトに対する
溶接教示位置が実際に溶接すべき個所から多少外
れていても溶接領域は前記移動パターンにより実
質的に包被され、従つて、溶接品質に影響を与え
ない。また、溶接動作を休止期間を挟む前後２回
の動作に分割したので溶接はより確実に行われ、
またピンホールやクレータ割れ等の発生も防止で
きる。この結果、本発明によればワークが大寸法
の薄板である場合においても、高度の溶接品質を
保持しながら自動的にアーク溶接が行える。

以上、本発明につき好適な実施例を挙げて説明
したが、本発明は、この実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て種々の改良並びに設計変更が可能なことは勿論
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法に従う溶接動作中にお
ける溶接機の溶接棒電極近傍およびワークの断面
を示す説明図、第２図は、第１図のワークの平面
図、第３ａ図は、第２図のワークの溶接領域内に
おける溶接機の溶接棒先端の移動パターンを示す
説明図、第３ｂ図は、第３ａ図の移動動作におけ
る移動、停止時間および溶接電流値を示す説明
図、第４図は、第１図乃至第３ｂ図に示された溶
接動作により形成した溶接肉盛りを示す第１図お
よび第２図のワークの断面図である。 １０……溶接棒、１２……ガスノズル、１４…
…上部薄板、１４ａ……円形孔、１６……間隙、
１８……下部薄板、２０……溶接肉盛り、２０ａ
……突出部、２２……溶込み部分。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電極棒と積層された薄板状の第１と第２の被
   溶接材との間に電圧を印加してアークを発生さ
   せ、前記第１被溶接材と第２被溶接材の溶接個所
   をアークスポツト溶接するアーク溶接方法におい
   て、第１被溶接材に溶接領域を特定するための孔
   部を形成し、前記電極棒の先端を前記孔部に臨ま
   せ、予め設定されたプログラムに従い第１の所定
   の屈曲乃至蛇行するパターンに沿つて移動させて
   前記孔部内部の溶接領域の所定部位に指向して前
   記第１被溶接材と第２被溶接材に対し第１回目の
   スポツト溶接を行つた後、所定時間溶接を休止
   し、さらに電極棒の先端を前記孔部内部において
   予め設定されたプログラムに従い前記溶接領域の
   所定部位の周辺部に指向した第２の屈曲乃至蛇行
   する所定パターンに沿つて移動させて第１回目の
   スポツト溶接よりも短時間で且つ大なる溶接電流
   で第２回目のスポツト溶接を行うことを特徴とす
   る自動アーク溶接方法。