KR20160147056A

KR20160147056A - 소모 전극식 아크 용접의 아크 스타트 제어 방법, 용접 장치

Info

Publication number: KR20160147056A
Application number: KR1020167034071A
Authority: KR
Inventors: 쇼고 나카츠카사; 에이지 사토; 아츠시 후쿠나가
Original assignee: 가부시키가이샤 고베 세이코쇼
Priority date: 2014-06-06
Filing date: 2015-05-11
Publication date: 2016-12-21
Also published as: CN106413966B; CN106413966A; WO2015186474A1; JP6320851B2; JP2015229187A; KR101960151B1

Abstract

본 발명은, 아크 스타트의 기간 중에 있어서의 와이어 용단 및 와이어 용단에 따른 스패터의 발생을 억제하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에서는, 제 1 시각(t1)에 있어서 용접 와이어를 피용접물을 향하여 송급하고, 송급되는 용접 와이어가 피용접물에 접촉함으로써 용접 와이어와 피용접물에 용접 전류(I)를 흘리고, 용접 전류(I)로 아크를 발생시키는 것에 의해 용접을 개시하는 소모 전극식 아크 용접의 아크 스타트 제어 방법에 있어서, 제 2 시각(t2)에 있어서 용접 와이어와 피용접물이 접촉했을 때에, 용접 전류(I)로서 초기 용접 전류(Ia)를 공급하고, 초기 용접 전류(Ia)의 공급을 개시하고 나서 사전결정된 설정 기간(T)이 경과한 후, 용접 전류(I)로서 초기 용접 전류(Ia)보다 큰 정상 용접 전류(Ir)를 공급한다.

Description

소모 전극식 아크 용접의 아크 스타트 제어 방법, 용접 장치{ARC START CONTROL METHOD FOR CONSUMABLE ELECTRODE TYPE ARC WELDING, AND WELDING DEVICE}

본 발명은 소모 전극식 아크 용접의 아크 스타트 제어 방법, 용접 장치에 관한 것이다.

예를 들면 소모 전극식을 채용한 가스 실드 아크 용접에서는, 용접 동작을 개시할 때에, 용접 와이어와 피용접물 사이에 전압을 인가한 상태에서 양자를 접촉시키는 것에 의해 단락 전류를 흘리고, 이러한 단락 전류로 용접 와이어를 용단(溶斷)시켜 양자 간에 아크를 발생시킴으로써, 아크 스타트를 실행한다.

공보에 기재된 종래 기술로서, 용접 와이어와 피용접물이 접촉하면 용접 와이어의 송급을 정지하는 동시에 용접 전원 장치로부터 사전결정된 대전류의 초기 단락 전류를 통전시키고, 초기 단락 전류의 통전에 의해 용접 와이어의 선단부가 용단되어 아크가 발생하고, 이러한 아크 발생 시점에서 용접 와이어를 사전결정된 정상의 송급 속도로 송급을 개시하는 동시에 정상의 용접 전류를 통전시키는 아크 스타트 제어 방법에 있어서, 초기 단락 전류의 통전에 의해 용접 와이어의 선단부가 용단되어 아크가 발생한 시점에서, 사전결정된 타오름 억제 기간을 마련하고, 타오름 억제 기간 중에는 용접 와이어의 송급을 정지한 채로 사전결정된 소전류의 타오름 억제 전류를 통전하고, 타오름 억제 기간 종료 후에 정상의 용접 전류를 통전하는 것이 존재한다(특허문헌 1 참조).

또한, 다른 공보에 기재된 종래 기술로서, 아크 스타트로부터 부하 전류가 안정되게 정상 상태에 도달할 때까지의 초기 기간에 있어서, 부하 전류의 최대값을 400A 이하로 억제하는 동시에, 단락의 발생 간격을 50msec 이하로 하는 초기 제어를 실행하는 것이 존재한다(특허문헌 2 참조).

또한, 다른 공보에 기재된 종래 기술로서, 용접 개시시에, 용접 토치로부터 송급되는 용접 와이어를 피용접물에 접촉시켜 초기 전류를 통전하고, 그 후에 용접 와이어를 떼어놓는 것에 의해 초기 아크를 발생시킨 후에 정상 아크로 이행시키는 소모 전극 아크 용접의 아크 스타트 제어 방법에 있어서, 초기 전류의 상승으로 경사를 주는 것이 존재한다(특허문헌 3 참조).

게다가 또한, 다른 공보에 기재된 종래 기술로서, 아크 스타트 기간에 있어서, 와이어 송급 속도와 용접 전압의 변화를 동기하도록 연속적으로 제어하고, 또한 와이어 송급 속도에 대응된 용접 전압을 소정 시간의 길이만큼 인가하는 것이 존재한다(특허문헌 4 참조).

또한, 다른 공보에 기재된 종래 기술로서 아크 스타트시에 용접 전류를 검출하고 그 검출 결과에 근거하여 용접 로봇에 장착된 용접용 토치를 이동시키는 용접 로봇의 아크 스타트 제어 방법이 존재한다. 이러한 종래 기술은, 용접 전류가 소정 시간 연속하여 흐르지 않는 경우에는 용접 로봇의 동작에 의한 용접용 토치의 용접선 방향으로의 이동을 정지한 상태가 된다. 한편, 용접 전류가 소정 시간 연속하여 흐른 경우에는 용접 로봇의 동작에 의한 용접용 토치의 용접선 방향으로의 이동을 개시한다(특허문헌 5 참조).

일본 특허 공개 제 2004-25265 호 공보 일본 특허 공개 제 2008-12580 호 공보 일본 특허 공개 제 2008-149361 호 공보 일본 특허 공개 제 2009-101370 호 공보 일본 특허 공개 제 2010-172953 호 공보

아크 스타트의 기간 중에서는, 아크가 발생한 직후부터 정상 상태로 이행하는 동안, 용접 와이어에 용접 전류가 너무 과도하게 흐르면, 용접 와이어가 적열(赤熱)하고, 이에 수반하여 용접 와이어가 용단되는 와이어 용단이라 불리는 현상이 생긴다. 그리고, 이러한 와이어 용단이 생기면, 아크 끊김에 따른 스패터나, 용단된 용접 와이어의 주변으로의 비산 등이 발생한다.

본 발명은 아크 스타트의 기간 중에 있어서의 와이어 용단 및 와이어 용단에 따른 스패터의 발생을 억제하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 용접 와이어를 피용접물을 향하여 송급하고, 송급되는 해당 용접 와이어가 해당 피용접물에 접촉하는 것에 의해 해당 용접 와이어와 해당 피용접물에 용접 전류를 흘리고, 해당 용접 전류로 아크를 발생시킴으로써 용접을 개시하는 소모 전극식 아크 용접의 아크 스타트 제어 방법에 있어서, 상기 용접 와이어와 상기 피용접물이 접촉했을 때에, 상기 용접 전류로서 초기 용접 전류를 공급하는 공정과, 상기 초기 용접 전류의 공급을 개시하고 나서 사전결정된 설정 기간이 경과한 후, 상기 용접 전류로서 해당 초기 용접 전류보다 큰 정상 용접 전류를 공급하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.

이러한 소모 전극식 아크 용접의 아크 스타트 제어 방법에 있어서, 상기 초기 용접 전류의 크기가 100(A) 이상 또한 300(A) 이하가 되는 범위로부터 선택되며, 상기 정상 용접 전류의 크기가 350(A) 이상 또한 550(A) 이하가 되는 범위로부터 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 설정 기간이 25(msec) 이상 또한 700(msec) 미만이 되는 범위로부터 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 초기 용접 전류를 공급하는 공정과 상기 정상 용접 전류를 공급하는 공정 사이에, 상승 경사를 마련하는 공정을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.

게다가 또한, 상기 상승 경사를 마련하는 공정에서는, 해당 상승 경사를1500(A/100msec) 이하로 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 다른 관점에서 파악하면, 본 발명의 용접 장치는, 용접 와이어를 거쳐서 피용접물에 용접 전류를 공급하는 전원부와, 상기 피용접물을 향하여 송급되는 상기 용접 와이어가 해당 피용접물에 접촉했을 때에, 상기 용접 전류로서 초기 용접 전류를 상기 전원부로부터 공급시키고, 해당 초기 용접 전류의 공급을 개시하고 나서 사전결정된 설정 기간이 경과한 후, 해당 용접 전류로서 해당 초기 용접 전류보다 큰 정상 용접 전류를 해당 전원부로부터 공급시키는 전류 제어부를 포함하고 있다.

이러한 용접 장치에 있어서, 상기 피용접물에 대한 용접 작업을 제어하는 제어 장치와, 상기 용접 와이어 및 상기 피용접물에 상기 초기 용접 전류가 흐른 것을 검지하는 판정부와, 상기 전원부를 구동하는 전원 구동부를 더 구비하고, 상기 제어 장치는, 상기 판정부에 의해 상기 용접 와이어 및 상기 피용접물에 상기 초기 용접 전류가 흘렀다고 판정되고, 또한 사전결정된 설정 시간이 경과한 후에, 상기 전원 구동부에 대하여 상기 전원부로부터 상기 정상 용접 전류를 공급시키는 전류 설정 신호를 출력하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 아크 스타트의 기간 중에 있어서의 와이어 용단 및 와이어 용단에 따른 스패터의 발생을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 용접 시스템의 개략 구성을 도시하는 도면,
도 2는 용접 시스템에 마련된 전원 제어 수단의 구성을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 실시형태의 용접 시스템에 있어서의 아크 스타트 순서를 설명하기 위한 흐름도,
도 4는 본 실시형태의 용접 시스템에 있어서의 아크 스타트 순서의 일 예를 설명하기 위한 타이밍 차트,
도 5는 본 실시형태의 용접 시스템에 있어서의 아크 스타트 순서의 변형예를 설명하기 위한 타이밍 차트,
도 6은 용접 시스템에 마련된 전원 제어 수단의 다른 구성예를 설명하기 위한 도면.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 용접 시스템(1)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 이 용접 시스템(1)은, 소모 전극식(용극식)의 가스 실드 아크 용접법 중, 탄산 가스를 실드 가스로서 이용하는 탄산 가스 아크 용접법에 의해, 피용접물(200)의 용접을 실행하는 것이다.

용접 장치의 일 예로서의 용접 시스템(1)은, 용접 와이어(100)를 이용하여 피용접물(200)을 용접하는 용접 토치(10)와, 용접 토치(10)를 보지하는 동시에 용접 토치(10)의 위치나 자세를 설정하는 로봇 아암(20)과, 용접 토치(10)에 용접 와이어(100)를 송급하는 와이어 송급 장치(30)와, 용접 토치(10)에 실드 가스(여기에서는 탄산 가스)를 공급하는 실드 가스 공급 장치(40)와, 용접 토치(10)를 거쳐서 용접 와이어(100)에 용접 전류를 공급하는 동시에, 용접 전류, 송급 속도 및 용접 속도 등의 제어를 실행하는 전원 장치(50)를 구비한다.

또한, 이러한 용접 시스템(1)은, 용접 토치(10) 및 로봇 아암(20)에 의한 피용접물(200)에 대한 용접 작업을 제어하는 제어 장치의 일 예로서, 로봇 아암(20)을 제어하기 위한 로봇 제어 장치(60)를 구비한다. 로봇 제어 장치(60)에 의해, 로봇 아암(20)에 마련된 용접 토치(10)(용접 와이어(100))의 이동 및 그 속도(용접 속도)가 제어된다. 또한, 로봇 제어 장치(60)와 전원 장치(50)는 데이터나 제어 신호의 송수신이 가능한 구성으로 할 수 있다.

이 용접 시스템(1)에서 이용하는 용접 와이어(100)로서는, 플럭스를 포함하지 않는 솔리드 와이어 혹은 플럭스를 포함하는 플럭스 코어드 와이어 중 어느 것이어도 좋다.

또한, 이 용접 시스템(1)에서 이용하는 용접 전류로서는, 직류 및 교류 중 어느 것이어도 좋다.

도 2는 도 1에 도시하는 용접 시스템(1)에 마련된 전원 제어 수단의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

전원 제어 수단으로서의 전원 장치(50)는, 작업자에 의한 용접 개시의 지시를 받는 스위치(51)와, 용접 와이어(100)에 공급하는 용접 전류를 설정하는 용접 전류 설정부(52)와, 와이어 송급 장치(30)를 이용한 용접 와이어(100)의 송급 속도를 설정하는 송급 속도 설정부(53)와, 용접 전류 설정부(52)에 의해 설정된 용접 전류의 설정값을 송급 속도 설정부(53)에 있어서의 송급 속도의 설정값으로 변환하는 용접 전류/송급 속도 변환부(54)를 구비한다. 또한, 전원 장치(50)는, 용접 토치(10)(용접 와이어(100))와 피용접물(200) 사이에 용접 전류를 공급하는 전원부(55)와, 용접 전류 설정부(52)에 의한 설정에 근거하여 전원부(55)를 구동하는 전원 구동부(56)와, 용접 토치(10)로부터 용접 와이어(100)를 거쳐서 피용접물(200)에 흐르는 용접 전류를 검지하는 용접 전류 검지부(57)를 구비한다. 또한, 전원 장치(50)는, 용접 전류 검지부(57)에 의한 용접 전류의 검지 결과에 근거하여 용접 전류가 흐른 것을 판정하고, 그 판정 결과(전류 검지 결과)를 출력하는 전류 판정부(58)와, 전류 판정부(58)에 의한 판정 결과에 근거하여 용접 전류를 사전결정된 시간만큼 흐른 것을 판정하고, 그 판정 결과(통전 판정 결과)를 출력하는 통전 판정부(59)를 구비한다. 또한, 본 실시형태에서는, 용접 전류 설정부(52)가 전류 제어부로서의 기능을 갖고 있다.

다음에, 본 실시형태의 용접 시스템(1)을 이용한 용접 방법에 있어서의 아크 스타트 순서에 대하여 설명을 실행한다.

도 3은 본 실시형태의 용접 시스템(1)에 있어서의 아크 스타트 순서를 설명하기 위한 흐름도이다. 또한, 도 4는 본 실시형태의 용접 시스템(1)에 있어서의 아크 스타트 순서의 일 예를 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

여기서, 도 4는, 스위치(51)로부터 용접 전류 설정부(52), 송급 속도 설정부(53) 및 전원 구동부(56)에 입력되는 용접 개시 신호(S)와, 송급 속도 설정부(53)가 와이어 송급 장치(30)로 출력하는 송급 속도 설정 신호(F)와, 송급 속도 설정 신호(F)에 근거하여 와이어 송급 장치(30)가 송급을 실행하는 용접 와이어(100)의 실제의 송급 속도(V)와, 용접 전류 설정부(52)가 용접 전류/송급 속도 변환부(54) 및 전원 구동부(56)로 출력하는 용접 전류 설정 신호(C)와, 용접 전류 설정 신호(C)에 근거하여 용접 와이어(100)에 실제로 흐르는 용접 전류(I)와, 용접 전류 검지부(57)에 의한 용접 전류(I)의 검지에 근거하여 전류 판정부(58)가 송급 속도 설정부(53) 및 통전 판정부(59)로 출력하는 전류 검지 신호(D)와, 전류 판정부(58)에 의한 전류 검지 신호(D)의 출력에 근거하여 통전 판정부(59)가 용접 전류 설정부(52)로 출력하는 통전 판정 신호(J)의 관계를 나타내고 있다. 여기서, 용접 개시 신호(S), 전류 검지 신호(D) 및 통전 판정 신호(J)는 각각 로우 레벨(L) 및 하이 레벨(H)의 2개의 상태를 취할 수 있다.

또한, 아크 스타트 전의 초기 상태에 있어서, 용접 개시 신호(S), 전류 검지 신호(D) 및 통전 판정 신호(J)는 "L"로, 송급 속도 설정 신호(F) 및 용접 전류 설정 신호(C)는 "0"으로, 각각 설정되어 있어야 한다. 또한, 그 결과적으로, 송급 속도(V) 및 용접 전류(I)도 각각 "0"으로 되어 있어야 한다. 또한, 아크 스타트 전의 초기 상태에 있어서, 용접 토치(10)에 보지된 용접 와이어(100)의 선단은 피용접물(200)에 대하여 사전결정된 거리만큼 떨어진 위치에 배치되어 있어야 한다.

그러면, 도 3을 참조하면서, 아크 스타트에 있어서의 처리 순서에 대하여 설명을 실행한다.

우선, 스위치(51)로부터 입력되는 용접 개시 신호(S)가 "L"인지 "H"인지의 식별을 실행한다(단계(10)). 단계(10)에 있어서 용접 개시 신호(S)가 "L"인 경우(아니오)는 단계(10)에서 처리를 속행한다.

한편, 단계(10)에 있어서 용접 개시 신호(S)가 "H"인 경우(예), 용접 전류 설정부(52)는 용접 전류 설정 신호(C)를 "0"으로부터 "초기 용접 전류 설정값(Ca)"으로 변경한다(단계(20)). 또한, 송급 속도 설정부(53)는 송급 속도 설정 신호(F)를 "0"으로부터 "개시시 송급 속도 설정값(Fi)"으로 변경한다(단계(30)).

다음에, 전류 판정부(58)로부터 입력되는 전류 검지 신호(D)가 "L"인지 "H"인지의 판별을 실행한다(단계(40)). 단계(40)에 있어서 전류 검지 신호(D)가 "L"인 경우(아니오)는 단계(40)로 되돌아와 처리를 속행한다.

한편, 단계(40)에 있어서 전류 검지 신호(D)가 "H"인 경우(예), 송급 속도 설정부(53)는, 송급 속도 설정 신호(F)를 "개시시 송급 속도 설정값(Fi)"으로부터 "초기 송급 속도 설정값(Fa)"으로 변경한다(단계(50)).

이어서, 통전 판정부(59)로부터 입력되는 통전 판정 신호(J)가 "L"인지 "H"인지의 식별을 실행한다(단계(60)). 단계(60)에 있어서 통전 판정 신호(J)가 "L"인 경우(아니오)는 단계(60)로 되돌아와서 처리를 속행한다.

한편, 단계(60)에 있어서 통전 판정 신호(J)가 "H"인 경우(예), 용접 전류 설정부(52)는 용접 전류 설정 신호(C)를 "초기 용접 전류 설정값(Ca)"으로부터 "정상 용접 전류 설정값(Cr)"으로 변경한다(단계(70)). 또한, 송급 속도 설정부(53)는 송급 속도 설정 신호(F)를 "초기 송급 속도 설정값(Fa)"으로부터 "정상 송급 속도 설정값(Fr)"으로 변경한다(단계(80)). 이에 의해, 아크 스타트가 완료된다.

그러면, 상술한 아크 스타트 순서를, 도 4에 도시하는 타이밍 차트를 참조하면서 구체적으로 설명한다.

제 1 시각(t1)에 있어서, 스위치(51)가 "오프(off)"로부터 "온(on)"으로 전환되면, 용접 개시 신호(S)가 "L"로부터 "H"로 변경된다(단계(10)에서 예). 용접 개시 신호(S)가 "L"로부터 "H"로 변경됨에 따라서, 용접 전류 설정부(52)는 용접 전류 설정 신호(C)를 "0"으로부터 "초기 용접 전류 설정값(Ca)"으로 변경하고(단계(20) : 0＜Ca), 또한 송급 속도 설정부(53)는 송급 속도 설정 신호(F)를 "0"으로부터 "개시시 송급 속도 설정값 (Fi)"으로 변경한다(단계(30) : 0＜Fi).

제 1 시각(t1)에 있어서, 용접 전류 설정 신호(C)가 초기 용접 전류 설정값 (Ca)으로 설정된다. 이에 따라, 전원부(55)는 초기 용접 전류 설정값(Ca)에 따른 용접 전압을 용접 와이어(100)와 피용접물(200) 사이에 인가한다. 단, 이러한 시점에서는, 용접 와이어(100)의 송급이 막 개시되었으며, 피용접물(200)에 용접 와이어(100)의 선단이 도달하고 있지 않다. 이 때문에, 이러한 시점에 있어서, 용접 전류(I)는 "0"을 유지한 상태로 되어 있으며, 전류 검지 신호(D) 및 통전 판정 신호(J)도 "L"인 채이다.

또한, 제 1 시각(t1)에 있어서, 송급 속도 설정 신호(F)가 개시시 송급 속도 설정값(Fi)으로 설정되는 것에 의해, 와이어 송급 장치(30)는 용접 와이어(100)의 송급을 개시한다. 단, 송급 속도(V)는, 0으로부터, 개시시 송급 속도 설정값(Fi)에 따른 개시시 송급 속도(Vi)에 즉시 도달하는 것이 아니라, 가속에 시간을 필요로 하기 때문에, 약간의 지연(래그(lag))을 수반하여 개시시 송급 속도(Vi)에 도달한다.

다음에, 제 1 시각(t1)으로부터 시간이 경과한 제 2 시각(t2)에서, 송급에 따라서 용접 와이어(100)의 선단이 피용접물(200)에 도달(접촉)하면, 초기 용접 전류 설정값(Ca)에 따라서 설정된 용접 전압에 의해, 용접 와이어(100) 및 피용접물(200)에 용접 전류(I)로서 초기 용접 전류(Ia)가 흐르기 시작한다. 또한, 용접 와이어(100)에 초기 용접 전류(Ia)가 흐르는 것에 따라서 용접 와이어(100)의 선단측이 용융되고, 용접 와이어(100)와 피용접물(200) 사이에 아크(미도시)가 발생한다.

이와 같이 하여 용접 전류(I)(초기 용접 전류(Ia))가 흐르기 시작한 것은 용접 전류 검지부(57)에 의해 검지되고, 그 검지 결과가 전류 판정부(58)로 출력된다. 이것을 받은 전류 판정부(58)는 출력하는 전류 검지 신호(D)를 "L"로부터 "H"로 변경한다(단계(40)에서 예). 전류 검지 신호(D)가 "L"로부터 "H"로 변경됨에 따라서, 송급 속도 설정부(53)는 송급 속도 설정 신호(F)를 "개시시 송급 속도 설정값(Fi)"으로부터 "초기 송급 속도 설정값(Fa)"으로 변경한다(단계(50) : Fi＜Fa).

제 2 시각(t2)에 있어서, 송급 속도 설정 신호(F)가 초기 송급 속도 설정값 (Fa)으로 설정되는 것에 의해, 와이어 송급 장치(30)는 용접 와이어(100)의 송급 속도(V)의 변경을 개시한다. 단, 송급 속도(V)는, 개시시 송급 속도(Vi)로부터, 초기 송급 속도 설정값(Fa)에 따른 초기 송급 속도(Va)에 즉시 도달하는 것이 아니라, 가속에 시간을 필요로 하기 때문에, 약간의 지연(래그)을 수반하여 초기 송급 속도(Va)에 도달한다.

또한, 제 2 시각(t2)에 있어서 전류 검지 신호(D)가 "L"로부터 "H"로 변경됨에 따라서, 통전 판정부(59)는 계시(計時)를 개시한다.

그 후, 제 2 시각(t2)으로부터, 계시 시간이 사전결정된 설정 기간(T)을 경과한 제 3 시각(t3)에 도달하면, 통전 판정부(59)는 출력하는 통전 판정 신호(J)를 "L"로부터 "H"로 변경한다(단계(60)에서 예). 통전 판정 신호(J)가 "L"로부터 "H"로 변경됨에 따라서, 용접 전류 설정부(52)는 용접 전류 설정 신호(C)를 "초기 용접 전류 설정값(Ca)"으로부터 "정상 용접 전류 설정값(Cr)"으로 변경하고(단계(70) : Ca＜Cr), 또한 송급 속도 설정부(53)는 송급 속도 설정 신호(F)를 "초기 송급 속도 설정값(Fa)"으로부터 "정상 송급 속도 설정값(Fr)"으로 변경한다(단계(80) : Fa＜Fr).

제 3 시각(t3)에 있어서, 용접 전류 설정 신호(C)가 정상 용접 전류 설정값(Cr)으로 설정되는 것에 의해, 용접 와이어(100)에 흐르는 용접 전류(I)는, 초기 용접 전류(Ia)로부터 정상 용접 전류(Ir)로 이행한다(Ia＜Ir).

또한, 제 3 시각(t3)에 있어서, 송급 속도 설정 신호(F)가 정상 송급 속도 설정값(Fr)으로 설정되는 것에 의해, 와이어 송급 장치(30)는 용접 와이어(100)의 송급 속도(V)의 변경을 개시한다. 단, 송급 속도(V)는, 초기 송급 속도(Va)로부터, 정상 송급 속도 설정값(Fr)에 따른 정상 송급 속도(Vr)에 즉시 도달하는 것이 아니라, 가속에 시간을 필요로 하기 때문에, 약간의 지연(래그)을 수반하여 정상 송급 속도(Vr)에 도달한다.

이에 의해, 아크 스타트가 완료된다.

또한, 도 4에 도시한 예에서는, 제 3 시각(t3)에 있어서, 용접 전류 설정 신호(C)를 초기 용접 전류 설정값(Ca)으로부터 정상 용접 전류 설정값(Cr)으로 순간적으로 전환하는 것에 의해, 용접 전류(I)를 초기 용접 전류(Ia)로부터 정상 용접 전류(Ir)로 순간적으로 전환하도록 했다. 그러나, 용접 전류(I)를 초기 용접 전류(Ia)로부터 정상 용접 전류(Ir)로 전환할 때의 방식은 이에 한정되는 것은 아니다.

도 5는 본 실시형태의 용접 시스템(1)에 있어서의 아크 스타트 순서의 변형 예를 설명하기 위한 타이밍 차트이다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 제 3 시각(t3)에 있어서, 용접 전류 설정 신호(C)를 초기 용접 전류 설정값(Ca)으로부터 정상 용접 전류 설정값(Cr)으로 전환할 때의 용접 전류 설정 신호(C)에 경사 설정값(Cs)을 마련하고, 제 3 시각(t3)으로부터 소정의 시간이 경과한 제 4 시각(t4)에 있어서, 정상 용접 전류 설정값(Cr)에 도달시키도록 하여도 좋다. 이러한 경우에는, 제 3 시각(t3)에 있어서 초기 용접 전류(Ia)로 되어 있는 용접 전류(I)가 제 3 시각(t3)으로부터 제 4 시각(t4)을 향하여 상승 경사(Is)로 점차 증가되며, 제 4 시각(t4)에 있어서 정상 용접 전류(Ir)에 도달하게 된다. 또한, 이러한 예에 있어서는, 용접 전류 설정 신호(C)에 경사 설정값(Cs)이 마련되는 것에 따라서, 송급 속도 설정 신호(F)에도 경사 설정값(Fs)이 설정되게 되고, 결과적으로, 송급 속도(V)에도 상승 경사(Vs)가 설정되게 된다.

본 실시형태의 용접 시스템(1)에서는, 피용접물(200)과 용접 와이어(100)가 접촉할 때에, 용접 전류(I)로서 정상 용접 전류(Ir)보다 작은 초기 용접 전류(Ia)를 흘리는 동시에, 초기 용접 전류(Ia)를 사전결정된 설정 기간(T) 동안만큼 흘린 후에, 초기 용접 전류(Ia)를 목적으로 하는 정상 용접 전류(Ir)로 전환하도록 했다.

이에 의해, 아크 스타트 직후의 용접 전류(I)에 의해 생기는 용접 와이어(100)의 용단(와이어 용단), 및 와이어 용단에 따른 스패터의 증가를 억제할 수 있다.

또한, 본 실시형태의 용접 시스템(1)에 있어서의 도 5에 도시한 예에서는, 초기 용접 전류(Ia)로부터 정상 용접 전류(Ir)로의 전환시에 상승 경사(Is)를 마련했다.

초기 용접 전류(Ia)로부터 정상 용접 전류(Ir)로의 전환시에서는, 용접 와이어(100)에 공급되는 전류량이 일시적으로 많아진다. 이에 따라서, 전환시에 있어서는, 용접 와이어(100)의 적열이 커짐으로써, 용접 와이어(100)가 연화되기 쉬워지는 동시에, 와이어 용단이 생기기 쉬워진다.

이 때문에, 상승 경사(Is)를 마련하는 것에 의해, 용접 와이어(100)의 급준한 적열을 억제할 수 있다. 그 결과, 특히 정상 용접 전류(Ir)가 높게 설정되는 경우에 있어서는, 와이어 용단 및 이에 따른 번 백(burn back)을 억제하는 것이 가능해지고, 스패터의 증가도 억제하는 것이 가능하게 된다.

그러면 여기서, 본 실시형태의 용접 시스템(1)을 이용한 가스 실드 아크 용접의 아크 스타트 제어 방법에 있어서의 각종 조건의 특징에 대하여 설명을 실행해 둔다.

＜초기 용접 전류(Ia)＞

초기 용접 전류(Ia)를 흘리는 기간은 정상 용접 전류(Ir)에 도달하기 전에 아크를 안정시키기 위해서 마련된다. 용접 전류(I)가 작을수록, 용접 와이어(100)에 생기는 줄 열이 작고, 또한 안정된 용적 이행이 되기 때문에, 하한은 규정하지 않는다. 단, 용접 전류(I)가 350(A)을 초과하면, 용접 와이어(100)에 발생하는 줄열이 높아져 와이어 용단이 생기기 쉬워지고, 또한 용적 이행도 와이어 바로 아래의 용적이 커지는 글로뷸(globule) 이행 용접이 되기 때문에, 와이어 용단이 발생하기 쉬워져 스패터도 증가하기 쉬워진다. 따라서, 초기 용접 전류(Ia)는 300(A) 이하로 하는 것이 바람직하다. 부가하여, 단락 이행은, 용접 전류(I)가 100(A) 내지 250(A)가 되는 범위 내에서 가장 아크가 안정되므로, 초기 용접 전류(Ia)의 보다 바람직한 범위는 100(A) 내지 250(A)가 된다. 또한, 초기 용접 전류(Ia)는 0(A)를 포함하지 않는다.

＜정상 용접 전류(Ir)＞

초기 용접 전류(Ia)로부터 이행하는 정상 용접 전류(Ir)의 값에 따라, 와이어 용단의 빈도가 바뀌어, 정상 용접 전류(Ir)가 높아질수록, 적열 효과에 의한 와이어 용단이 생기기 쉬운 경향이 된다. 여기서, 정상 용접 전류(Ir)가 350(A)를 하회하는 경우에 있어서는, 적열이 생기기 어렵기 때문에, 본 발명의 효과가 나타나기 어렵다. 한편, 정상 용접 전류(Ir)가 600(A)를 초과하는 경우에는, 용접이 안정되지 않는다. 따라서, 정상 용접 전류(Ir)의 범위는 350(A) 내지 600(A)로 규정한다. 더욱이, 안정된 용접을 실행하려면, 350(A) 내지 550(A)인 것이 보다 바람직하다.

＜설정 기간(T)＞

설정 기간(T)을 20(msec) 이상으로 한 경우, 초기 용접 전류(Ia)를 흘리고 있는 동안에 아크가 안정되므로, 초기 용접 전류(Ia)로부터 정상 용접 전류(Ir)로 이행할 때의 와이어 용단을 보다 억제하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 설정 기간(T)은 20(msec) 이상으로 하는 것이 바람직하며, 50msec 이상으로 하면, 보다 아크가 안정되기 때문에, 보다 바람직하다. 단, 초기 용접 전류(Ia)를 흘리는 설정 기간(T)을 너무 길게 하여도, 효율의 저하를 초래하기 때문에, 설정 기간(T)에 대해서는, 700(msec) 미만으로 하는 것이 바람직하다.

＜상승 경사(Is)＞

정상 용접 전류(Ir)와 초기 용접 전류(Ia)에 차이가 있는 경우는, 용접 와이어(100)가 적열되기 쉬워지며, 양자의 전류 차이가 클수록, 용접 와이어(100)가 적열에 의해 연화되기 쉬워진다. 이에 따라, 초기 용접 전류(Ia)로부터 정상 용접 전류(Ir)로 이행할 때에 와이어 용단이 발생하기 쉬워지기 때문에, 초기 용접 전류(Ia)로부터 정상 용접 전류(Ir)로의 이행에 있어서, 1500(A/100msec) 이하의 상승 경사(Is)를 마련하는 것이 바람직하다. 이러한 상승 경사(Is)를 주는 것에 의해, 급준한 와이어의 적열을 억제할 수 있기 때문에, 50(A/100msec) 이상의 경사를 마련하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상승 경사(Is)는, 도 5에 도시한 바와 같은 직선적이고 연속한 값(시간의 일차 함수)일 필요는 없으며, 곡선 형상, 계단 형상 등이어도 좋다.

또한, 상술한 설명에 있어서는, 아크 스타트에 있어서의 용접 속도의 설정에 대해서는, 특별히 상세하게 설명하지 않았다. 단, 비드 시단부의 용착량을 맞추기 위해서, 초기 용접 전류(Ia)를 공급하고 있는 기간과 정상 용접 전류(Ir)를 공급하고 있는 기간에, 용접 속도를 변화시키는 제어를 실행하여도 좋다. 예를 들면, 초기 용접 전류(Ia)를 공급하고 있는 기간의 용접 속도를, 정상 용접 전류(Ir)를 공급하고 있는 기간의 용접 속도(본 조건의 용접 속도) 이하로 한다. 이에 의해, 초기 용접 전류(Ia)를 공급하고 있는 기간과 정상 용접 전류(Ir)를 공급하고 있는 기간에 용착량을 정합시키는 것이 가능해져, 스타트부의 비드 형상이 안정되게 된다.

예로서, 정상 송급 속도(Vr)가 20(mpm) 또한 초기 송급 속도(Va)가 10(mpm)인 경우에, 정상 용접 전류(Ir)를 공급하고 있는 기간의 용접 속도(본 조건의 용접 속도)가 0.6(mpm)일 때, 초기 용접 전류(Ia)를 공급하고 있는 기간의 용접 속도는 0.3(mpm)으로 제어된다.

또한, 상술한 설명에 있어서는, 정상 용접 전류(Ir)를 일정값으로 제어하고 있었지만, 이것에 한정되는 것이 아니며, 베이스 전류에 대하여 피크 전류를 어느 일정한 주파수로 반복하여 인가하는 펄스 전류로 하여도 상관없다.

다음에, 본 실시형태에 있어서의 용접 시스템(1)의 다른 구성예에 대해 설명한다.

도 2에 도시한 구성예에서는, 전원 장치(50)에 마련된 기능에 따라, 본 실시형태에 의한 아크 스타트의 제어를 실현했다. 이에 대하여, 본 실시형태에 의한 아크 스타트의 제어를 실현하는 기능의 일부를 로봇 제어 장치(60)에서 담당하는 구성으로 할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 실시형태에 따른 용접 시스템(1)에 마련된 전원 제어 수단의 다른 구성예를 설명하기 위한 도면이다.

도 6에 도시하는 구성예에서는, 도 2에 도시한 구성예에서 전원 장치(50)에 마련되어 있던 스위치(51), 용접 전류 설정부(52) 및 통전 판정부(59)가 로봇 제어 장치(60)에 마련되어 있다. 또한, 전원 장치(50)는 로봇 제어 장치(60)와의 사이에서 각종 신호의 수수를 실행하기 위한 전원 장치 인터페이스부(501)를 구비하고 있으며, 로봇 제어 장치(60)는 전원 장치(50)와의 사이에서 각종 신호의 수수를 실행하기 위한 제어 장치 인터페이스부(601)를 구비하고 있다.

여기서, 도 6에 도시하는 로봇 제어 장치(60)에 마련된 스위치(51), 용접 전류 설정부(52) 및 통전 판정부(59)의 각각이 갖는 기능은, 도 2에 도시하는 전원 장치(50)에 마련되어 있던 것과 기본적으로 동일하기 때문에, 여기에서는, 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 도 6에 도시하는 예에 있어서는, 전원 장치(50)와 로봇 제어 장치(60) 사이에서, 용접 개시 신호(S), 용접 전류 설정 신호(C) 및 전류 검지 신호(D)의 수수가 실행된다.

또한, 본 실시형태에 있어서의 용접 전류 설정부(52)나 송급 속도 설정부(53)의 기능은 아날로그 회로나 디지털 회로로 실현되는 것이 가능하다. 여기에서, 용접 전류 설정부(52)나 송급 속도 설정부(53)를 디지털 회로로 실현하는 경우, 예를 들면, 도 3 및 도 4에 근거하여 설명한 각 타이밍에 있어서의 각 제어 신호의 출력 순서를 기술한 프로그램을 용접 전류 설정부(52)나 송급 속도 설정부(53)에 마련되는 메모리에 저장하는 것에 의해, 본 실시형태의 기능을 실장할 수 있다. 그리고, 용접 전류 설정부(52)나 송급 속도 설정부(53)에 마련되는 CPU가 메모리에 저장된 프로그램을 실행하는 것에 의해, 각 기능이 실현된다.

(실시예)

이하, 실시예에 근거하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 그 요지를 벗어나지 않는 한, 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

＜아크 끊김 조사＞

본 발명자는, 도 1에 도시하는 용접 시스템(1)을 이용하여, 용접 조건으로서, 용접 와이어(100)의 종별, 용접 와이어(100)의 선경, 용접 와이어(100)에 공급하는 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir), 설정 기간(T), 상승 경사(Is)를 여러 가지 상이하게 하여 피용접물(200)을 용접하는 실험을 실행하여, 아크 스타트시에 있어서의 아크 끊김의 발생 상태에 대하여 평가를 실행했다.

또한, 이 실험에서는, 용접 와이어(100)의 종별(와이어 종류)로서, 플럭스를 포함하지 않는 솔리드 와이어와, 플럭스를 포함하는 플럭스 코어드 와이어를 이용했다.

또한, 이 실험에서는, 용접 와이어(100)의 선경으로서 φ1.2(mm), φ1.4(mm)의 것을 이용했다.

또한, 이 실험에서는, 실드 가스로서 탄산 가스(100%CO₂)를 이용했다.

게다가 또한, 이 실험에서는, 용접 대상이 되는 피용접물(200)로서, JIS G3106 SM490A로 규정되는 강판을 이용했다.

또한, 이 실험에서는, 100(A) 이상 550(A) 이하의 범위로부터, 초기 용접 전류(Ia)를 선택했다.

또한, 이 실험에서는, 250(A) 이상 550(A) 이하의 범위로부터, 정상 용접 전류(Ir)를 선택했다.

게다가 또한, 이 실험에서는, 0(msec) 이상 800(msec) 이하의 범위로부터, 설정 기간(T)을 선택했다.

그리고, 이 실험에서는, 경사 없음에서 1500(A/100msec) 이하의 범위로부터, 상승 경사(Is)를 선택했다.

또한, 이 실험에서는, 각 조건에 대하여, 비드온 플레이트(bead-on plate)의 하향 용접으로 용접 길이 10㎝의 용접을 30회씩 실행하고, 30회 중에서 생긴 아크 끊김의 횟수를 카운트하여, 아크 끊김 발생률(아크 끊김 횟수/30회×100%)을 구했다. 그리고, 아크 끊김 발생률이 0%가 된 것을 양호로 하여 평가 "◎"로 하고, 아크 끊김 발생률이 20% 이하가 된 것을 가능으로 하여 평가 "○"로 하고, 아크 끊김 발생률이 20% 초과가 된 것을 불가로 하여 평가 "×"로 했다.

이하에 나타내는 표 1 내지 표 17은 이 실험에서 이용한 336개(No.1 내지 No.336)의 용접 조건과 얻어진 평가 결과의 관계를 나타내는 것이다. 또한, 표 1 내지 표 17에 있어서는, 솔리드 와이어를 "Solid"라 표기하고, 플럭스 코어드 와이어를 "Cored"라 표기했다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

[표 4]

[표 5]

[표 6]

[표 7]

[표 8]

[표 9]

[표 10]

[표 11]

[표 12]

[표 13]

[표 14]

[표 15]

[표 16]

[표 17]

여기서, No.1 내지 No.50(표 1 내지 표 5)은 본 발명의 비교예를 나타내고 있으며, 나머지가 본 발명의 실시예를 나타내고 있다.

우선, 표 1 내지 표 4에 대하여 설명을 실행한다.

표 1은, 용접 와이어(100)로서 φ1.2의 솔리드 와이어를 이용하고, 종래의 아크 스타트법인 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir)를 동일한 크기로 한 경우(Ia=Ir)를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 250(A) 내지 500(A)로 했다.

또한, 표 2는, 용접 와이어(100)로서 φ1.2의 플럭스 코어드 와이어를 이용하고, 종래의 아크 스타트법인 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir)를 동일한 크기로 한 경우(Ia=Ir)를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 250(A) 내지 500(A)로 했다.

또한, 표 3은, 용접 와이어(100)로서 φ1.4의 솔리드 와이어를 이용하고, 종래의 아크 스타트법인 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir)를 동일한 크기로 한 경우(Ia=Ir)를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 250(A) 내지 550(A)로 했다.

게다가 또한, 표 4는, 용접 와이어(100)로서 φ1.4의 플럭스 코어드 와이어를 이용하고, 종래의 아크 스타트법인 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir)를 동일한 크기로 한 경우(Ia=Ir)를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 250(A) 내지 550(A)로 했다.

이와 같이, 표 1과 표 2에서는, 선경이 동일하지만 와이어 종류가 상이하며, 표 1과 표 3에서는, 와이어 종류가 동일하지만 선경이 상이하다. 또한, 표 2와 표 4에서는, 와이어 종류가 동일하지만 선경이 상이하며, 표 3과 표 4에서는, 선경이 동일하지만 와이어 종류가 상이하다. 또한, 표 1 내지 표 4에서는, 종래의 아크 스타트법으로서, 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir)가 동일한 크기가 되므로, 필연적으로, 설정 기간(T)은 "0"이 되고, 상승 경사(Is)는 "없음"이 된다.

다음에, 표 5에 대하여 설명을 실행한다.

표 5는, 용접 와이어(100)로서 φ1.2의 솔리드 와이어를 이용하고, 정상 용접 전류(Ir)에 비해 초기 용접 전류(Ia)를 작게 한 경우(Ia＜Ir)를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 500(A)로 하고, 초기 용접 전류(Ia)의 크기는 100(A)로 했다.

이와 같이, 표 1과 표 5에서는, 와이어 종류 및 선경이 동일하지만, 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir)의 대소 관계가 상이하다. 또한, 표 5에서는, 설정 기간(T)을 700(msec) 내지 800(msec)로 하고, 상승 경사(Is)를 1500(A/100msec)로 했다.

이어서, 표 6 내지 표 8에 대하여 설명을 실행한다.

표 6은, 용접 와이어(100)로서 φ1.2의 솔리드 와이어를 이용하고, 정상 용접 전류(Ir)에 비해 초기 용접 전류(Ia)를 작게 하는(Ia＜Ir) 동시에, 초기 용접 전류(Ia)를 100(A)로 고정한 경우를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 350(A) 내지 500(A)로 했다.

또한, 표 7은, 용접 와이어(100)로서 φ1.2의 솔리드 와이어를 이용하고, 정상 용접 전류(Ir)에 비해 초기 용접 전류(Ia)를 작게 하는(Ia＜Ir) 동시에, 초기 용접 전류(Ia)를 200(A)로 고정한 경우를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 350(A) 내지 500(A)로 했다.

또한, 표 8은, 용접 와이어(100)로서 φ1.2의 솔리드 와이어를 이용하고, 정상 용접 전류(Ir)에 비해 초기 용접 전류(Ia)를 작게 하는(Ia＜Ir) 동시에, 초기 용접 전류(Ia)를 300(A)로 고정한 경우를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 350(A) 내지 500(A)로 했다.

이와 같이, 표 1과 표 6 내지 표 8에서는, 와이어 종류 및 선경이 동일하지만, 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir)의 대소 관계가 상이하다. 또한, 표 6 내지 표 8에서는, 와이어 종류 및 선경이 동일하지만, 초기 용접 전류(Ia)의 크기가 상이하다. 또한, 표 6에서는, 설정 기간(T)을 0(msec) 내지 650(msec)로 하고, 상승 경사(Is)를 150(A/100msec) 내지 1500(A/100msec)로 했다. 또한, 표 7에서는, 설정 기간(T)을 0(msec) 내지 350(msec)로 하고, 상승 경사(Is)를 100(A/100msec) 내지 1000(A/100msec)로 했다. 또한, 표 8에서는, 설정 기간(T)을 0(msec) 내지 250(msec)로 하고, 상승 경사(Is)를 50(A/100msec) 내지 1000(A/100msec)로 했다.

이어서, 표 9 내지 표 11에 대하여 설명을 실행한다.

표 9는, 용접 와이어(100)로서 φ1.2의 플럭스 코어드 와이어를 이용하고, 정상 용접 전류(Ir)에 비해 초기 용접 전류(Ia)를 작게 하는(Ia＜Ir) 동시에, 초기 용접 전류(Ia)를 100(A)로 고정한 경우를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 정상 용접 전류(Ir)의 크기는, 350(A) 내지 500(A)로 했다.

또한, 표 10은, 용접 와이어(100)로서 φ1.2의 플럭스 코어드 와이어를 이용하여 정상 용접 전류(Ir)에 비하여 초기 용접 전류(Ia)를 작게 하는(Ia＜Ir) 동시에, 초기 용접 전류(Ia)를 200(A)로 고정한 경우를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 350(A) 내지 500(A)로 했다.

또한, 표 11은, 용접 와이어(100)로서 φ1.2의 플럭스 코어드 와이어를 이용하고, 정상 용접 전류(Ir)에 비해 초기 용접 전류(Ia)를 작게 하는(Ia＜Ir) 동시에, 초기 용접 전류(Ia)를 300(A)로 고정한 경우를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 350(A) 내지 500(A)로 했다.

이와 같이, 표 2와 표 9 내지 표 11에서는, 와이어 종류 및 선경이 동일하지만, 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir)의 대소 관계가 상이하다. 또한, 표 6 내지 표 8과 표 9 내지 표 11에서는, 선경이 동일하지만 와이어 종류가 상이하다. 또한, 표 9 내지 표 11에서는, 와이어 종류 및 선경이 동일하지만, 초기 용접 전류(Ia)의 크기가 상이하다. 또한, 표 9에서는, 설정 기간(T)을 0(msec) 내지 250(msec)로 하고, 상승 경사(Is)를 50(A/100msec) 내지 1500(A/100msec)로 했다. 또한, 표 10에서는, 설정 기간(T)을 0(msec) 내지 325(msec)로 하고, 상승 경사(s)를 100(A/100msec) 내지 1500(A/100msec)로 했다. 또한, 표 11에서는, 설정 기간(T)을 0(msec) 내지 175(msec)로 하고, 상승 경사(Is)를 50(A/100msec) 내지 1500(A/100msec)로 했다.

이번에는, 표 12 내지 표 14에 대하여 설명을 실행한다.

표 12는, 용접 와이어(100)로서 φ1.4의 솔리드 와이어를 이용하고, 정상 용접 전류(Ir)에 비하여 초기 용접 전류(Ia)를 작게 하는(Ia＜Ir) 동시에, 초기 용접 전류(Ia)를 100(A)로 고정한 경우를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 400(A) 내지 550(A)로 했다.

또한, 표 13은, 용접 와이어(100)로서 φ1.4의 솔리드 와이어를 이용하고, 정상 용접 전류(Ir)에 비하여 초기 용접 전류(Ia)를 작게 하는(Ia＜Ir) 동시에, 초기 용접 전류(Ia)를 200(A)로 고정한 경우를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 400(A) 내지 550(A)로 했다.

또한, 표 14는, 용접 와이어(100)로서 φ1.4의 솔리드 와이어를 이용하고, 정상 용접 전류(Ir)에 비해 초기 용접 전류(Ia)를 작게 하는(Ia＜Ir) 동시에, 초기 용접 전류(Ia)를 300(A)로 고정한 경우를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 400(A) 내지 550(A)로 했다.

이와 같이, 표 3과 표 12 내지 표 14에서는, 와이어 종류 및 선경이 동일하지만, 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir)의 대소 관계가 상이하다. 또한, 표 6 내지 표 8과 표 12 내지 표 14에서는, 와이어 종류가 동일하지만 선경이 상이하다. 또한, 표 12 내지 표 14에서는, 와이어 종류 및 선경이 동일하지만, 초기 용접 전류(Ia)의 크기가 상이하다. 또한, 표 12에서는, 설정 기간(T)을 0(msec) 내지 275(msec)로 하고, 상승 경사(Is)를 250(A/100msec) 내지 1500(A/100msec)로 했다. 또한, 표 13에서는, 설정 기간(T)을 0(msec) 내지 225(msec)로 하고, 상승 경사(Is)를 200(A/100msec) 내지 1500(A/100msec)로 했다. 또한, 표 14에서는, 설정 기간(T)을 0(msec) 내지 225(msec)로 하고, 상승 경사(Is)를 200(A/100msec) 내지 1500(A/100msec)로 했다.

마지막으로, 표 15 내지 표 17에 대하여 설명을 실행한다.

표 15는, 용접 와이어(100)로서 φ1.4의 플럭스 코어드 와이어를 이용하고, 정상 용접 전류(Ir)에 비하여 초기 용접 전류(Ia)를 작게 하는(Ia＜Ir) 동시에, 초기 용접 전류(Ia)를 100(A)로 고정한 경우를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 400(A) 내지 550(A)로 했다.

또한, 표 16은, 용접 와이어(100)로서 φ1.4의 플럭스 코어드 와이어를 이용하고, 정상 용접 전류(Ir)에 비해 초기 용접 전류(Ia)를 작게 하는(Ia＜Ir) 동시에, 초기 용접 전류(Ia)를 200(A)로 고정한 경우를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 400(A) 내지 550(A)로 했다.

또한, 표 17은, 용접 와이어(100)로서 φ1.4의 플럭스 코어드 와이어를 이용하고, 정상 용접 전류(Ir)에 비해 초기 용접 전류(Ia)를 작게 하는(Ia＜Ir) 동시에, 초기 용접 전류(Ia)를 300(A)로 고정한 경우를 나타내고 있다. 또한, 이 때의 정상 용접 전류(Ir)의 크기는 400(A) 내지 550(A)로 했다.

이와 같이, 표 4와 표 15 내지 표 17에서는, 와이어 종류 및 선경이 동일하지만, 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir)의 대소 관계가 상이하다. 또한, 표 9 내지 표 11과 표 15 내지 표 17에서는, 와이어 종류가 동일하지만 선경이 상이하다. 또한, 표 15 내지 표 17에서는, 와이어 종류 및 선경이 동일하지만, 초기 용접 전류(Ia)의 크기가 상이하다. 또한, 표 15에서는, 설정 기간(T)을 0(msec) 내지 175(msec)로 하고, 상승 경사(Is)를 250(A/100msec) 내지 1500(A/100msec)로 했다. 또한, 표 16에서는, 설정 기간(T)을 0(msec) 내지 125(msec)로 하고, 상승 경사(Is)를 250(A/100msec) 내지 1500(A/100msec)로 했다. 또한, 표 17에서는, 설정 기간(T)을 0(msec) 내지 200(msec)로 하고, 상승 경사(Is)를 150(A/100msec) 내지 1500(A/100msec)로 했다.

다음에, 결과에 대해서 설명을 실행한다.

표 1 내지 표 4로부터 명확한 바와 같이, 정상 용접 전류(Ir)가 비교적 작은 조건(선경 φ1.2의 경우에는 Ir≤300(A), 선경 φ1.4의 경우에는 Ir≤325(A))에서는, 아크 스타트에 있어서의 아크 끊김 발생률이 저하(양화)된다. 단, 이러한 범위는 본 발명에 따른 과제의 범위 외가 된다. 한편, 정상 용접 전류(Ir)가 비교적 큰 조건(선경 φ1.2의 경우에는 Ir≥325(A), 선경φ1.4의 경우에는 Ir≥350(A))에서는, 아크 스타트에 있어서의 아크 끊김 발생률이 상승(악화)한다.

표 5로부터 명확한 바와 같이, 정상 용접 전류(Ir)에 비해 초기 용접 전류(Ia)를 작게 한 경우라도, 설정 기간(T)이 비교적 긴 조건에서는, 아크 스타트에 있어서의 아크 끊김 발생률이 상승(악화)한다.

표 6 내지 표 8로부터 명확한 바와 같이, 전체 조건에 있어서, 아크 스타트에 있어서의 아크 끊김 발생률이 저하(양화)한다.

표 9 내지 표 11로부터 명확한 바와 같이, 전체 조건에 있어서, 아크 스타트에 있어서의 아크 끊김 발생률이 저하(양화)한다.

표 12 내지 표 14로부터 명확한 바와 같이, 전체 조건에 있어서, 아크 스타트에 있어서의 아크 끊김 발생률이 저하(양화)한다.

표 15 내지 표 17로부터 명확한 바와 같이, 전체 조건에 있어서, 아크 스타트에 있어서의 아크 끊김 발생률이 저하(양화)한다.

＜비산물 조사＞

본 발명자는, 도 1에 도시하는 용접 시스템(1)을 이용하고, 용접 조건으로서, 용접 와이어(100)의 종별, 용접 와이어(100)의 선경, 용접 와이어(100)에 공급하는 초기 용접 전류(Ia) 및 정상 용접 전류(Ir), 설정 기간(T), 상승 경사(Is)를 여러 가지 상이하게 하여 피용접물(200)을 용접하는 실험을 실행하고, 아크 스타트시에 있어서의 비산물의 발생 상태에 대하여 평가를 실행했다. 여기서, 비산물은, 용접의 시작부터 종료까지 발생하는 스패터나 와이어 용단시에 비산하는 용접 와이어(100)의 와이어편 등을 가리킨다.

또한, 이 실험에서는, 용접 와이어(100)의 종별(와이어 종류)로서, 플럭스를 포함하지 않는 솔리드 와이어를 이용했다.

또한, 이 실험에서는, 용접 와이어(100)의 선경으로서, φ1.2mm의 것을 이용했다.

또한, 이 실험에서는, 250(A) 이상 500(A) 이하의 범위로부터, 초기 용접 전류(Ia)를 선택했다.

또한, 이 실험에서는, 350(A) 이상 500(A) 이하의 범위로부터, 정상 용접 전류(Ir)를 선택했다.

게다가 또한, 이 실험에서는, 0(msec) 이상 50(msec) 이하의 범위로부터, 설정 기간(T)을 선택했다.

그리고, 이 실험에서는, 경사 없음에서 200(A/100msec) 이하의 범위로부터, 상승 경사(Is)를 선택했다.

그리고, 이 실험에서는, 각 조건에 대하여, 비드온 플레이트의 하향 용접으로 용접 길이 10㎝의 용접을 30회씩 실행하고, 30회 중에서 생긴 φ0.72mm 이상의 비산물의 수를 카운트하여, 정상 용접 전류(Ir)를 동일한 크기로 설정한 종래의 아크 스타트법을 이용한 경우에 대한 감소율을 구했다. 그리고, 감소율이 80% 이상이 된 것을 양호로 하여 평가 "◎"로 하고, 감소율이 30% 이상이 된 것을 가능으로 하여 평가 "○"로 하고, 감소율이 30% 미만이 된 것을 불가로 하여 평가 "×"로 했다.

이하에 나타내는 표 18 및 표 19는, 이 실험에서 이용한 8개(No.337 내지 No.344)의 용접 조건과 얻어진 평가 결과의 관계를 나타내는 것이다. 또한, 표 18에 나타내는 No.337 내지 No.340의 용접 조건은 표 1에 나타낸 No.5, No.7, No.9, No.11의 각각에 대응하고 있다. 또한, 표 19에 나타내는 No.341의 감소율은 표 18에 나타내는 No.337의 결과에 근거하여 정해지고, 표 19에 나타내는 No.342의 감소율은 표 18에 나타내는 No.338의 결과에 근거하여 정해지고, 표 19에 나타내는 No.343의 감소율은 표 18에 나타내는 No.339의 결과에 근거하여 정해지고, 표 19에 나타내는 No.344의 감소율은 표 18에 나타내는 No.340의 결과에 근거하여 정해진다.

[표 18]

[표 19]

다음에, 결과에 대하여 설명을 실행한다.

표 18 및 표 19에서 명확한 바와 같이, 정상 용접 전류(Ir)보다 초기 용접 전류(Ia)를 작게 설정하고, 또한 초기 용접 전류(Ia)로부터 정상 용접 전류(Ir)로의 이행에 있어서 상승 경사(Is)를 마련하는 것에 의해, 아크 스타트 중에 있어서의 비산물의 양이 감소하는 것이 이해된다. 또한, 정상 용접 전류(Ir)와 초기 용접 전류(Ia)의 차이가 큰 경우에, 비산물의 감소율이 보다 커지는 것을 알 수 있다.

1 : 용접 시스템, 10 : 용접 토치, 20 : 로봇 아암, 30 : 와이어 송급 장치, 40 : 실드 가스 공급 장치, 50 : 전원 장치, 51 : 스위치, 52 : 용접 전류 설정부, 53 : 송급 속도 설정부, 54 : 용접 전류/송급 속도 변환부, 55 : 전원부, 56 : 전원 구동부, 57 : 용접 전류 검지부, 58 : 전류 판정부, 59 : 통전 판정부, 60 : 로봇 제어 장치, 100 : 용접 와이어, 200 : 피용접물

Claims

용접 와이어를 피용접물을 향하여 송급하고, 송급되는 상기 용접 와이어가 상기 피용접물에 접촉함으로써 상기 용접 와이어와 상기 피용접물에 용접 전류를 흘리고, 상기 용접 전류로 아크를 발생시키는 것에 의해 용접을 개시하는 소모 전극식 아크 용접의 아크 스타트 제어 방법에 있어서,
상기 용접 와이어와 상기 피용접물이 접촉했을 때에, 상기 용접 전류로서 초기 용접 전류를 공급하는 공정과,
상기 초기 용접 전류의 공급을 개시하고 나서 사전결정된 설정 기간이 경과한 후, 상기 용접 전류로서 상기 초기 용접 전류보다 큰 정상 용접 전류를 공급하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는
소모 전극식 아크 용접의 아크 스타트 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 초기 용접 전류의 크기가 100(A) 이상 또한 300(A) 이하가 되는 범위로부터 선택되며,
상기 정상 용접 전류의 크기가 350(A) 이상 또한 550(A) 이하가 되는 범위로부터 선택되는 것을 특징으로 하는
소모 전극식 아크 용접의 아크 스타트 제어 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 설정 기간이 25(msec) 이상 또한 700(msec) 미만이 되는 범위로부터 선택되는 것을 특징으로 하는
소모 전극식 아크 용접의 아크 스타트 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 초기 용접 전류를 공급하는 공정과 상기 정상 용접 전류를 공급하는 공정 사이에, 상승 경사를 마련하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는
소모 전극식 아크 용접의 아크 스타트 제어 방법.
제 4 항에 있어서,
상기 상승 경사를 마련하는 공정에서는, 상기 상승 경사를 1500(A/100msec) 이하로 설정하는 것을 특징으로 하는
소모 전극식 아크 용접의 아크 스타트 제어 방법.
용접 와이어를 거쳐서 피용접물에 용접 전류를 공급하는 전원부와,
상기 피용접물을 향하여 송급되는 상기 용접 와이어가 상기 피용접물에 접촉했을 때에, 상기 용접 전류로서 초기 용접 전류를 상기 전원부로부터 공급시키고, 상기 초기 용접 전류의 공급을 개시하고 나서 사전결정된 설정 기간이 경과한 후, 상기 용접 전류로서 상기 초기 용접 전류보다 큰 정상 용접 전류를 상기 전원부로부터 공급시키는 전류 제어부를 포함하는
용접 장치.
제 6 항에 있어서,
상기 피용접물에 대한 용접 작업을 제어하는 제어 장치와,
상기 용접 와이어 및 상기 피용접물에 상기 초기 용접 전류가 흐른 것을 검지하는 판정부와,
상기 전원부를 구동하는 전원 구동부를 더 구비하고,
상기 제어 장치는, 상기 판정부에 의해 상기 용접 와이어 및 상기 피용접물에 상기 초기 용접 전류가 흘렀다고 판정되고, 또한 사전결정된 설정 시간이 경과한 후에, 상기 전원 구동부에 대하여 상기 전원부로부터 상기 정상 용접 전류를 공급시키는 전류 설정 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는
용접 장치.