WO2018193896A1 - アーク溶接装置及びアーク溶接方法 - Google Patents

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WO2018193896A1
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arc
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groove
torch
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勇人 馬塲
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株式会社ダイヘン
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    • B23K9/173—Arc welding or cutting making use of shielding gas and of a consumable electrode

Definitions

  • the present invention relates to an arc welding apparatus and an arc welding method.
  • the gas shielded arc welding method is a technique in which an arc is generated between the welding wire fed to the welded part of the base material and the base material, and the base material is welded by the heat of the arc. In order to prevent oxidation of the base metal, welding is performed while injecting an inert gas around the weld. If it is a thin plate of about 5 mm, the butt joint of the base material can be welded in one pass.
  • the base material cannot be welded in one pass with the conventional arc welding apparatus. For this reason, thick plates are welded by multilayer welding in which a plurality of welding operations are repeated. However, in multi-layer welding, an increase in the number of welding steps becomes a problem. In addition, the amount of heat input becomes large, and deformation of the base material and embrittlement of the welded part become problems.
  • one-pass welding of a thick plate can be realized by feeding a welding wire at about 5 to 100 m / min and supplying a large current of 300 A or more.
  • a concave melted portion is formed in the base material by the heat of the arc, and the tip of the welding wire enters a space surrounded by the melted portion.
  • a buried arc an arc generated between the tip of the welding wire that has entered the space surrounded by the melted portion and the base material or the melted portion.
  • a state where the tip of the welding wire has entered the space surrounded by the melted portion is referred to as a buried state, and a state where the tip of the welding wire is removed from the space is referred to as a non-buried state.
  • arc sensor technology for correcting the position of the welding torch by weaving the welding torch in the groove of the base metal, detecting the position of the tip of the welding wire with respect to the groove from the fluctuation amount of the welding current. It is used (for example, patent document 1).
  • the tip of the welding wire reciprocates so as to cross the groove of the base material, and the welding current fluctuates due to the change in arc length.
  • the arc sensor detects a change in the welding current due to weaving, and detects a deviation amount of the welding center position with respect to the groove of the base material.
  • the welding robot corrects the position of the welding torch based on the detected amount of deviation.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an arc welding apparatus and an arc welding method capable of correcting the position of a welding torch using an arc sensor even in buried arc welding. It is in.
  • An arc welding apparatus includes a welding power source that supplies power between a welding wire fed to a welding torch and a base material having a groove, and the welding while weaving along the groove.
  • a welding robot that moves the torch, and an arc is generated between the tip of the welding wire and the base material by the supplied electric power, and the space surrounded by the concave melted portion formed in the base material
  • a consumable electrode type arc welding apparatus that welds the base metal by causing the tip of a welding wire to enter, and a predetermined time during which the tip of the welding wire can cross the groove by weaving of the welding torch
  • a transition control unit that temporarily transitions to a non-buried state in which the tip of the welding wire does not enter the space, and a welding current that flows between the welding wire and the base material.
  • An acquisition unit that acquires a detection result of the deviation amount at least in the non-buried state from an arc sensor that detects a deviation amount of the welding center position with respect to the position of the groove based on the arc sensor, and the arc sensor in the non-buried state And a correction control unit that corrects the position of the welding torch with respect to the groove based on the detection result.
  • the transition control unit temporarily transitions from the buried state in which the tip of the welding wire has entered the molten portion to the non-buried state.
  • the positional relationship between the groove of the base metal and the tip of the welding wire is reflected as a change in the welding current, and the arc sensor calculates the deviation of the weld center position relative to the position of the base metal groove. It becomes possible to detect.
  • the acquisition unit acquires a detection result related to the deviation amount of the welding center position with respect to the groove from the arc sensor in the non-buried state, and the correction control unit determines a welding torch for the groove of the base material based on the detection result. Correct the position of. Therefore, the position of the welding torch can be corrected using the arc sensor even in buried arc welding.
  • the arc welding apparatus preferably has a configuration in which the set voltage of the welding power source is raised to make a transition to the non-buried state.
  • the arc welding apparatus preferably has a configuration in which the welding torch is moved to the non-buried state by moving the welding torch in a direction away from the base material.
  • the arc welding apparatus preferably has a configuration in which a transition to the non-buried state is performed by changing a moving speed of the welding torch moving along the groove.
  • the arc welding apparatus preferably has a configuration in which the welding wire is changed to the non-buried state by changing a feeding speed of the welding wire.
  • the arc welding apparatus corrects the position of the welding torch with respect to the groove based on the detection result of the arc sensor in the period of transition to the non-buried state, and the welding torch of the welding torch in other periods.
  • a configuration in which position correction is not performed is preferable.
  • the position correction of the welding torch by the arc sensor is performed in the non-buried state, and the position correction of the welding torch by the arc sensor is not performed in the buried state where the detection of the deviation amount may be inaccurate. Therefore, it is possible to correct the position of the welding torch more accurately than in the case where the position correction of the welding torch is always performed.
  • the arc welding method includes a welding power source that supplies power between a welding wire fed to a welding torch and a base material having a groove, and the welding while weaving along the groove.
  • a welding robot that moves the torch, and an arc is generated between the tip of the welding wire and the base material by the supplied electric power, and the space surrounded by the concave melted portion formed in the base material
  • An arc welding method for controlling the operation of a consumable electrode type arc welding apparatus that welds the base metal by causing the tip of a welding wire to enter, wherein the tip of the welding wire is moved by the weaving of the welding torch.
  • the tip of the welding wire is temporarily shifted to a non-buried state in which it does not enter the space, and the welding wire and the base material From the arc sensor that detects the deviation amount of the welding center position with respect to the position of the groove based on the welding current flowing in the arc, the deviation amount detection result is acquired at least in the non-embedded state, and the arc in the non-buried state is obtained. Based on the detection result of the sensor, the position of the welding torch with respect to the groove is corrected.
  • the arc welding method of this aspect it is possible to accurately correct the position of the welding torch using an arc sensor even in buried arc welding.
  • the position of the welding torch can be corrected using the arc sensor even in buried arc welding.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows one structural example of the arc welding apparatus which concerns on this Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows one structural example of a welding power supply. It is a schematic diagram which shows one structural example of an arc sensor. It is a block diagram which shows the example of 1 structure of a control apparatus. 4 is a flowchart showing a procedure for position correction of buried arc welding and a welding torch according to the first embodiment. It is a perspective view which shows operation
  • FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for position correction of a buried arc welding and a welding torch according to a second embodiment. 6 is a flowchart showing a procedure for position correction of a buried arc welding and a welding torch according to a second embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of an arc welding apparatus according to the first embodiment.
  • the arc welding apparatus according to the first embodiment is a consumable electrode type gas shielded arc welding machine capable of high current buried arc welding of 300 A or more, and a welding robot 1 to which a welding torch 11 and a wire feeding unit 12 are attached.
  • a teach pendant 4 a is connected to the control device 4.
  • the control device 4 outputs an operation control signal to the welding robot 1 based on an operation signal output from the teach pendant 4a, and outputs a welding control signal to the welding power source 2 at a predetermined timing. And the operation of the welding power source 2 is controlled.
  • the arc welding method according to the first embodiment enables accurate position correction of the welding torch 11 using the arc sensor 3 even in buried arc welding.
  • the welding robot 1 includes a base 13 that is fixed to an appropriate location on the floor surface.
  • a plurality of arms 14 are rotatably connected to the base portion 13 via a shaft portion.
  • a welding torch 11 is held at the distal end portion of the arm 14 connected to the distal end side.
  • a servo motor is provided at the connecting portion of the arm 14, and each arm 14 is rotated around the shaft portion by the rotational driving force of the servo motor.
  • the rotation of the servo motor is controlled by the control device 4.
  • the control device 4 can move the welding torch 11 up, down, front, back, left and right with respect to the base material 5 by rotating each arm 14.
  • An encoder that outputs a signal indicating the rotation position of the arm 14 to the control device 4 is provided at a connection portion of each arm 14, and the control device 4 performs welding torch 11 based on the signal output from the encoder. Recognize the position of The control device 4 communicates with the welding power source 2 to control the feeding of the welding wire 6 and the supply of the welding current Iw.
  • the welding torch 11 is made of a conductive material such as a copper alloy, and guides the welding wire 6 to the welded portion of the base material 5 and supplies a welding current Iw necessary for generating the arc 8 (see FIG. 9A). It has a shaped contact tip. The contact tip contacts the welding wire 6 inserted through the contact tip and supplies the welding current Iw to the welding wire 6.
  • the welding torch 11 has a hollow cylindrical shape surrounding the contact tip, and has a nozzle for injecting a shielding gas to the welded portion.
  • the shield gas is for preventing the base material 5 and the welding wire 6 melted by the arc 8 from being oxidized.
  • the shield gas is, for example, carbon dioxide, a mixed gas of carbon dioxide and argon, an inert gas such as argon, or the like.
  • the welding wire 6 is, for example, a solid wire and has a diameter of 0.9 mm to 1.6 mm and functions as a consumable electrode.
  • the welding wire 6 is, for example, a pack wire housed in a pail pack in a spirally wound state, or a reel wire wound around a wire reel.
  • the wire feeding unit 12 includes a feeding roller that feeds the welding wire 6 to the welding torch 11 and a motor that rotates the feeding roller.
  • the wire feeding unit 12 rotates the feeding roller, pulls out the welding wire 6 from a wire supply source such as a wire reel, and supplies the drawn welding wire 6 to the welding torch 11.
  • a wire supply source such as a wire reel
  • the feeding method of the welding wire 6 is an example, and is not particularly limited.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of the welding power source 2.
  • the welding power source 2 is connected to the contact tip of the welding torch 11 and the base material 5 through a power supply cable, and a power supply unit 21 that supplies a welding current Iw and a feed rate control that controls the feed rate of the welding wire 6. Part 22.
  • the power supply unit 21 and the feeding speed control unit 22 may be configured separately.
  • the power supply unit 21 is a power supply having a constant voltage characteristic, and includes a power supply circuit 21a that outputs a PWM-controlled DC current, an output voltage setting circuit 21b, a frequency setting circuit 21c, a current amplitude setting circuit 21d, an average current setting circuit 21e, a voltage A detection unit 21f, a current detection unit 21g, and a comparison circuit 21h are provided.
  • the voltage detection unit 21f detects the welding voltage Vw and outputs a voltage value signal Ed indicating the detected voltage value to the comparison circuit 21h.
  • the current detector 21g detects, for example, a welding current Iw that is supplied from the welding power source 2 to the welding wire 6 via the welding torch 11 and flows through the arc 8, and sets a current value signal Id indicating the detected current value as an output voltage. Output to the circuit 21b.
  • the frequency setting circuit 21c outputs to the output voltage setting circuit 21b a frequency setting signal for setting a frequency for periodically changing the welding voltage Vw and the welding current Iw between the base material 5 and the welding wire 6.
  • the purpose of changing the welding voltage Vw and the welding current Iw is to accurately correct the position of the welding torch 11 by the arc welding method according to the first embodiment and to stabilize the molten metal.
  • the control device 4 controls the fluctuation of the setting voltage E for correcting the position of the welding torch 11 each time, and the frequency set by the frequency setting circuit 21c stabilizes the molten metal. Shall be.
  • the frequency setting circuit 21c may be configured to output a frequency setting signal indicating a frequency of 10 Hz to 1000 Hz, preferably a frequency of 50 Hz to 300 Hz, more preferably a frequency of 80 Hz to 200 Hz. .
  • changing the welding current Iw is not an essential welding condition for performing buried arc welding.
  • the frequency setting circuit 21c is, for example, a cycle several times to a dozen times the weaving cycle, preferably the weaving cycle 1
  • the frequency setting signal may be output to the output voltage setting circuit 21b so that the setting voltage E rises for a period longer than the period.
  • the current amplitude setting circuit 21d outputs an amplitude setting signal for setting the amplitude of the periodically changing welding current Iw to the output voltage setting circuit 21b.
  • the current amplitude setting circuit 21d exhibits a current amplitude of 50A or more, preferably a current amplitude of 100A or more and 500A or less, more preferably a current amplitude of 200A or more and 400A or less.
  • the average current setting circuit 21e outputs an average current setting signal for setting the average current of the welding current Iw that varies periodically to the output voltage setting circuit 21b and the feed speed control unit 22.
  • the average current setting circuit 21e has an average current of 300A or more, preferably an average current of 300A or more and 1000A or less, more preferably an average current of 500A or more and 800A or less.
  • An average current setting signal indicating is output.
  • the output voltage setting circuit 21b Based on the current value signal Id, the frequency setting signal, the amplitude setting signal, and the average current setting signal output from each unit, the output voltage setting circuit 21b sets the welding current Iw to the target frequency, current amplitude, and average current. For example, an output voltage setting signal Ecr indicating a target voltage having an arbitrary waveform such as a rectangular wave shape or a triangular wave shape is generated, and the generated output voltage setting signal Ecr is output to the comparison circuit 21h.
  • the comparison circuit 21h compares the voltage value signal Ed output from the voltage detection unit 21f with the output voltage setting signal Ecr output from the output voltage setting circuit 21b, and sends a difference signal Ev indicating the difference to the power supply circuit 21a. Output.
  • the power supply circuit 21a includes an AC-DC converter for AC / DC conversion of commercial AC, an inverter circuit for converting AC / DC converted DC into required AC by switching, a rectifier circuit for rectifying the converted AC, and the like.
  • the power supply circuit 21a performs PWM control on the inverter according to the difference signal Ev output from the comparison circuit 21h, and outputs a voltage to the welding wire 6.
  • a periodically changing welding voltage Vw is applied between the base material 5 and the welding wire 6, and the welding current Iw is energized.
  • the welding power source 2 is configured to receive a welding control signal from the control device 4 via the control communication line, and the power source unit 21 supplies the welding current Iw to the power source circuit 21a based on the welding control signal. Start supplying.
  • the feeding speed control unit 22 controls the feeding of the welding wire 6 by the wire feeding unit 12 based on the average current setting signal.
  • the power supply part 21 of the welding power supply 2 has a constant voltage characteristic.
  • the power supply unit 21 has an external characteristic in which a decrease in the welding voltage Vw with respect to an increase in the welding current Iw of 100 A is 2 V or more and 20 V or less.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the arc sensor 3.
  • the arc sensor 3 includes an arc current detection unit 31, an amplifier 32, an A / D converter 33, an arithmetic processing unit 34, an input / output unit 35, a main storage circuit 36, an auxiliary storage circuit 37, and the like.
  • the arc current detection unit 31 is attached to the torch side power supply cable L and detects the welding current Iw. Specifically, the arc current detection unit 31 detects a magnetic core that surrounds the torch side power supply cable L, a magnetic field generated in the magnetic body core by a welding current Iw flowing through the torch side power supply cable L, and A Hall element that outputs a signal corresponding to the direction is included.
  • the amplifier 32 amplifies the signal output from the arc current detector 31 and outputs the amplified signal to the A / D converter 33.
  • the A / D converter 33 converts the analog signal output from the amplifier 32 into a digital signal, and outputs the digitally converted welding current Iw to the arithmetic processing unit 34.
  • the input / output unit 35 is an interface through which signals are input / output with the control device 4.
  • the main memory circuit 36 is a memory element that temporarily stores various data generated by the arithmetic processing.
  • the auxiliary storage circuit 37 is a ROM such as an EEPROM, and the weaving information indicating the welding current Iw detected by the arc current detector 31 and the weaving period, amplitude, phase, etc. input from the controller 4 to the input / output unit 35.
  • the arithmetic processing unit 34 acquires the welding current Iw output from the A / D converter 33 and the weaving information input to the input / output unit 35, and based on the acquired welding current Iw and the weaving information, the base material The amount of deviation of the tip 6a of the welding wire 6 with respect to the groove 5a is detected. In other words, the deviation amount of the weaving center point with respect to the groove 5a is calculated. Specifically, the arithmetic processing unit 34 determines the direction in which the welding torch 11 is swung based on the weaving information, and the welding torch 11 is swung to the right with respect to the traveling direction of the welding torch 11.
  • the arithmetic processing unit 34 calculates a difference value between the calculated integral values, converts the difference value into a bias amount, and outputs the deviation value to the welding robot 1 via the input / output unit 35.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the control device 4.
  • the control device 4 includes a CPU 41.
  • a RAM 42 that stores various data generated by arithmetic processing
  • a nonvolatile storage unit 43 that stores a control program 48
  • first to fourth input / output units 44, 45, and 46 are stored. 47 are connected.
  • the control device 4 constitutes a computer.
  • the control program 48 is a computer program for accurately executing the position correction of the welding torch 11 using the arc sensor 3 in the buried arc welding by being executed by the CPU 41.
  • the control program 48 according to the first embodiment may be recorded on the recording medium 49 so as to be readable by a computer.
  • the storage unit 43 stores a control program 48 read from the recording medium 49 by a reading device (not shown).
  • the recording medium 49 is an optical disc such as a CD (Compact Disc) -ROM, a DVD (Digital Versatile Disc) -ROM, a BD (Blu-ray (registered trademark) Disc), a magnetic disc such as a flexible disc, a hard disc, a magnetic optical disc, and a semiconductor memory.
  • the control program 48 according to the first embodiment may be downloaded from an external computer (not shown) connected to a communication network (not shown) and stored in the storage unit 43.
  • the teach pendant 4 a is a portable teaching operation device, and is connected to the first input / output unit 44.
  • the operator inputs a plurality of teaching points indicating the position and posture of the welding torch 11 using the teach pendant 4a.
  • the teaching point includes, for example, a welding start point, a welding end point, an intermediate point, and the like.
  • the CPU 41 acquires a teaching point at the first input / output unit 44 to create a welding program, and stores the created welding program in the storage unit 43.
  • the arc sensor 3 is connected to the second input / output unit 45, and the CPU 41 acquires the amount of deviation detected by the arc sensor 3.
  • CPU41 can grasp
  • the welding robot 1 and the welding power source 2 are connected to the third input / output unit 46 and the fourth input / output unit 47.
  • the CPU 41 interprets the welding program stored in the storage unit 43, generates an operation control signal for operating the welding robot 1 by driving the servo motor of the welding robot 1, and outputs the generated operation control signal to the welding robot 1.
  • the welding robot 1 that has received the operation control signal moves the welding torch 11 along a teaching line defined by a plurality of teaching points.
  • the welding robot 1 performs a weaving operation that reciprocates so that the welding torch 11 repeatedly crosses the teaching line.
  • the CPU 41 generates a welding control signal indicating a welding start instruction or stop instruction, a set voltage E, a welding current Iw, and the like, and outputs the generated welding control signal to the welding power source 2.
  • the welding power source 2 that has received the welding control signal supplies power between the welding wire 6 and the base material 5 at a required set voltage E and current according to the welding control signal.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a procedure for correcting the position of the buried arc welding and welding torch 11 according to the first embodiment
  • FIG. 6 is a perspective view showing the operation of weaving welding
  • FIG. 7 temporarily increases the set voltage E. It is a timing chart which shows the transition to the non-buried state by doing.
  • the control device 4 in which the base material 5 is prepared and the welding start operation is performed moves the welding torch 11 to the welding start point by outputting an operation control signal to the welding robot 1 (step S11), and welding.
  • a control signal is output to the welding power source 2 to start buried arc welding (step S12).
  • the control apparatus 4 makes the welding robot 1 start weaving, as shown by the solid line arrow in FIG. 6 (step S13).
  • control device 4 outputs a deviation amount detection start command of the welding wire 6 to the arc sensor 3 (step S14), and moves the welding torch 11 along the welding line as indicated by the white arrow in FIG. (Step S15). Moreover, the control apparatus 4 outputs weaving information to the arc sensor 3 (step S16).
  • the weaving information includes at least information indicating the weaving position or phase.
  • the arc sensor 3 that has received the start command detects the deviation of the position of the welding center point with respect to the groove 5a of the base material 5, and outputs the deviation amount indicating the magnitude and direction of the deviation to the control device 4.
  • the processing procedure on the arc sensor 3 side will be described.
  • the arc sensor 3 monitors the signal output from the control device 4 and determines whether or not a deviation amount detection start command has been received (step S31). If it is determined that the start command has not been received (step S31: NO), the arc sensor 3 returns the process to step S31 and stands by. When it is determined that the start signal has been received (step S31: YES), the following processing for detecting the deviation amount of the welding torch 11 with respect to the groove 5a is executed until the deviation amount detection stop command is received.
  • the arc sensor 3 receives and stores the weaving information output from the control device 4 (step S32). Further, the welding current Iw is detected by the arc current detection unit 31, and the detected welding current Iw is stored (step S33). Next, the arc sensor 3 calculates an integral value of the welding current Iw detected when the welding torch 11 moves rightward with respect to the welding direction from the teaching point which is the welding center position (step S34). Further, the arc sensor 3 calculates an integral value of the welding current Iw detected when the welding torch 11 moves to the left from the teaching point (step S35). Next, the arc sensor 3 calculates the difference between the integral values of the welding current Iw (step S36), and calculates the deviation amount of the welding torch 11 based on the difference value (step S37). Then, the arc sensor 3 outputs the calculated amount of deviation to the control device 4 (step S38).
  • the control device 4 acquires the deviation amount output from the arc sensor 3, and corrects the position of the welding torch 11 based on the obtained deviation amount (step S17).
  • the position correction process of the welding torch 11 is always performed while buried arc welding is performed. Since the amount of deviation detected when in the buried state is normally a value close to zero, there is no problem even if the position of the welding torch 11 is corrected in the buried state.
  • the control device 4 determines whether or not it is a predetermined detection start timing for making a transition to a state suitable for detecting the deviation amount (step S18).
  • the detection start timing is, for example, a point in time that arrives at a cycle several times to several tens of times the weaving cycle.
  • the control apparatus 4 outputs a welding control signal to the welding power supply 2, and raises the setting voltage E of welding, and is from a buried state to a non-buried state. (Step S19).
  • the set voltage E rises, melting of the welding wire 6 proceeds, and the welding wire 6 is removed from the buried state and shifted to the non-buried state.
  • step S20 determines whether it is a predetermined detection end timing.
  • the detection end timing is the time when a predetermined time corresponding to one cycle or several cycles of weaving has elapsed from the detection start timing.
  • step S20: YES the control apparatus 4 outputs a welding control signal to the welding power supply 2, and reduces the welding setting voltage E to the original voltage, and is a non-buried state. To the buried state (step S21).
  • the control device 4 By executing the processing from step S18 to step S19, the control device 4 periodically shifts to the non-buried state as shown in FIG. 7 during the execution of the buried arc welding. For example, every time weaving is performed ten times, it can be brought into a non-buried state for a period of one weaving cycle. In the non-buried state, it becomes possible to accurately detect the deviation amount of the welding torch 11 with respect to the groove 5a. That is, it becomes possible to accurately correct the deviation of the welding torch 11 periodically.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the weaving path and the positions of the buried state and the non-buried state.
  • the solid line indicates the weaving path.
  • the black elongated ellipse portion periodically drawn along the groove 5 a indicates a portion where welding has been performed by transitioning to the buried state, and the portion where the elongated ellipse portion is interrupted is not buried. It shows a portion where welding has been performed after transitioning to.
  • the elongated ellipse portion does not indicate a portion where a bead is formed.
  • the weaving path crosses the groove 5a at the place where welding is performed in a non-buried state, and the welding center point with respect to the groove 5a can be detected.
  • FIG. 9A and 9B are cross-sectional views showing a buried state and a non-buried state.
  • FIG. 9A shows a buried state
  • FIG. 9B shows a non-buried state.
  • FIG. 10A, 10B and 10C are side sectional views showing transitions between the buried state and the non-buried state by changing the set voltage E in the buried arc welding process.
  • FIG. 10A shows the buried state
  • FIG. 10B shows the state transitioned to the non-buried state
  • FIG. 10C shows the state transitioned to the buried state again.
  • the welding torch 11 continues to move. Therefore, as shown in FIG. 10B, there is a portion where the buried arc welding is not performed temporarily. It is generated and can be removed from the buried state. However, when the buried arc welding is resumed, the melted portion 7 is again spread and formed as shown in FIG.
  • step S20 determines whether or not the welding torch 11 has reached the welding end point.
  • step S22 determines whether or not the welding torch 11 has reached the welding end point.
  • step S23 determines whether or not the welding end point has been reached.
  • step S24 outputs the deviation amount detection stop command to the arc sensor 3 (step S24), and complete
  • the arc sensor 3 that detects the deviation amount monitors the signal output from the control device 4 and determines whether or not a deviation amount detection stop command has been received (step S39). If it is determined that the stop command has not been received (step S39: NO), the arc sensor 3 returns the process to step S32. If it is determined that the end signal has been received (step S39: YES), the processing relating to the detection of the bias amount is ended.
  • An example of welding conditions that enables position correction of the welding torch 11 using the arc sensor 3 in buried arc welding is as follows.
  • the thickness of the base material 5 is 19 mm
  • the wire diameter of the welding wire 6 is 1.4 mm
  • the feeding speed of the welding wire 6 is 23 m / min
  • the welding current Iw is 600 A
  • the arc voltage is 48 V
  • Welding is preferably performed under welding conditions in which the moving speed of the welding torch 11 is about 30 cm / min
  • the weaving width, that is, the weaving amplitude is ⁇ 3 mm
  • the weaving frequency is 0.5 to 3 Hz.
  • it changes to a non-buried state by raising the welding setting voltage E to 51 V in a cycle once per 10 rounds of weaving.
  • the period of transition to the non-buried state is not particularly limited, but the period may be set so that the period in the buried state is longer than the period in the non-buried state.
  • the position correction of the welding torch 11 using the arc sensor 3 is accurately performed even in the buried arc welding. be able to. Specifically, by raising the set voltage E of the welding power source 2, the position of the welding torch 11 using the arc sensor 3 can be accurately corrected by temporarily transitioning from the buried state to the non-buried state. .
  • the non-buried state continues for one or more cycles of the weaving, and the tip of the welding wire 6 is caused by the weaving of the welding torch 11. 6a surely crosses the groove 5a of the base material 5. Therefore, the deviation amount of the welding center point with respect to the groove 5a can be reliably detected, and the position of the welding torch 11 can be corrected.
  • the welding power source 2 may periodically change the set voltage E in accordance with an instruction from the control device 4. That is, in order to perform the arc welding method according to the first embodiment, that is, the position correction of the welding torch 11, the frequency setting circuit 21c is, for example, a cycle several times to a dozen times the weaving cycle, preferably the weaving cycle 1
  • the frequency setting signal may be output to the output voltage setting circuit 21b so that the setting voltage E rises for a period longer than the period.
  • the example in which the set voltage E is raised to change from the buried state to the non-buried state has been described.
  • the method for making the transition to the non-buried state is not particularly limited, and various modifications are possible. Is possible.
  • Modification 1 is a configuration example in which the welding torch 11 is moved in a direction away from the base material 5 to shift to a non-buried state.
  • FIG. 11A, FIG. 11B, and FIG. 11C are side cross-sectional views showing the transition between the buried state and the non-buried state by changing the height of the welding torch 11 in the buried arc welding process.
  • 11A shows the buried state
  • FIG. 11B shows the state transitioned to the non-buried state
  • FIG. 11C shows the state transitioned to the buried state again.
  • the control device 4 outputs an operation control signal to the welding robot 1 and pulls up the welding torch 11 to make a transition from the buried state shown in FIG. 11A to the non-buried state as shown in FIG. 11B. Further, the control device 4 can resume the buried arc welding as shown in FIG. 11C by outputting an operation control signal to the welding robot 1 and returning the height of the welding torch 11 to the original state.
  • Modification 2 is a configuration example in which the welding torch 11 is changed to a non-buried state by changing the moving speed at which the welding torch 11 moves along the weld line.
  • 12A, 12B, and 12C are side sectional views showing transitions between the buried state and the non-buried state by changing the moving speed of the welding torch 11 in the buried arc welding process.
  • FIG. 12A shows the buried state
  • FIG. 12B shows the state transitioned to the non-buried state
  • FIG. 12C shows the state transitioned to the buried state again.
  • the control device 4 outputs an operation control signal to the welding robot 1 and causes the welding torch 11 to accelerate in the welding direction, thereby transitioning from the buried state shown in FIG. 12A to the non-buried state as shown in FIG. 12B. it can. Further, the control device 4 can resume the buried arc welding as shown in FIG. 11C by outputting an operation control signal to the welding robot 1 and reducing the moving speed of the welding torch 11 to the original speed.
  • Modification 3 is a configuration example in which the welding wire 6 is changed to a non-buried state by changing the feeding speed of the welding wire 6 with respect to the melting speed of the welding wire 6.
  • the control device 4 can transition from the buried state to the non-buried state by outputting a welding control signal to the welding power source 2 and decelerating the feeding speed of the welding wire 6. For example, by changing the welding current Iw, the feeding speed of the welding wire 6 with respect to the melting speed of the welding wire 6 can be reduced. When the welding current Iw increases and the melting speed of the welding wire 6 increases, the welding wire 6 is pulled up from the melting portion 7 and transitions to a non-buried state. Further, the control device 4 can restart the buried arc welding by outputting a welding control signal to the welding power source 2 and changing the feeding speed of the welding wire 6 to the original speed.
  • FIGS. 13 and 14 are flow charts showing the procedure of position correction of the buried arc welding and welding torch 11 according to the second embodiment. Since the processing procedure on the arc sensor 3 side is the same as that of the first embodiment, the illustration is omitted.
  • the control device 4 moves the welding torch 11 to the welding start point (step S71) and starts the buried arc welding (step S72) by executing the same processing as step S11 to step S13 of the first embodiment. Weaving is started (step S73). And the control apparatus 4 moves the welding torch 11 along a welding line (step S74).
  • step S75 determines whether or not the welding torch 11 has reached the welding end point. If it is determined that the welding end point has been reached (step S75: YES), the control device 4 stops the welding robot 1 and the welding power source 2 and ends the welding (step S76). If it is determined that the welding end point has not been reached (step S75: NO), the control device 4 determines whether it is the detection start timing (step S77). When it determines with it not being a detection start timing (step S77: NO), the control apparatus 4 returns a process to step S74.
  • step S77 When it determines with it being a detection start timing (step S77: YES), the control apparatus 4 outputs a welding control signal to the welding power supply 2, and raises the setting voltage E of welding, and changes from a buried state to a non-buried state. A transition is made (step S78). And the control apparatus 4 outputs the deviation amount detection start command of the welding wire 6 to the arc sensor 3 (step S79), and outputs weaving information to the arc sensor 3 (step S80).
  • control device 4 moves the welding torch 11 along the welding line (step S81). And the control apparatus 4 acquires the deviation
  • step S83 determines whether or not the welding torch 11 has reached the welding end point. If it is determined that the welding end point has been reached (step S83: YES), the control device 4 stops the welding robot 1 and the welding power source 2 and ends the welding (step S84). When it determines with not having reached the welding end point (step S83: NO), the control apparatus 4 determines whether it is a detection end timing (step S85). If it is determined that it is not the detection end timing (step S85: NO), the control device 4 returns the process to step S80.
  • step S85 When it is determined that it is the detection end timing (step S85: YES), the control device 4 outputs a welding control signal to the welding power source 2 to reduce the welding set voltage E to the original voltage, thereby not being buried. To the buried state (step S86). And the control apparatus 4 outputs the deviation amount detection stop command to the arc sensor 3 (step S87), and returns a process to step S74.
  • the position of the welding torch 11 is corrected by the arc sensor 3 in the non-buried state, and the deviation amount is detected.
  • the position of the welding torch 11 is not corrected by the arc sensor 3. Therefore, it is possible to correct the welding position more accurately than in the case where the welding position is always corrected.

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Abstract

消耗電極式のアーク溶接装置は、溶接ワイヤ（６）及び母材（５）間に電力を供給する溶接電源と、開先（５ａ）に沿ってウィービングさせながら溶接トーチ（１１）を移動させる溶接ロボットとを備え、アークによって母材（５）に形成された溶融部分（７）に溶接ワイヤ（６）の先端部を進入させて母材（５）を溶接する。アーク溶接装置は、所定時間の間、一時的に溶接ワイヤ（６）の先端部が空間に進入しない非埋もれ状態へ遷移させ、溶接ワイヤ（６）及び母材（５）間に流れる溶接電流に基づいて開先（５ａ）の位置に対する溶接中心位置の偏倚量を検知するアークセンサから、少なくとも非埋もれ状態にて偏倚量の検知結果を取得し、非埋もれ状態におけるアークセンサの検知結果に基づいて、開先（５ａ）に対する溶接トーチ（１１）の位置を補正する。

Description

アーク溶接装置及びアーク溶接方法
　本発明は、アーク溶接装置及びアーク溶接方法に関する。
　溶接方法の一つに、消耗電極式のガスシールドアーク溶接法がある。ガスシールドアーク溶接法は、母材の被溶接部に送給された溶接ワイヤと、母材との間にアークを発生させ、アークの熱によって母材を溶接する手法であり、特に高温になった母材の酸化を防ぐために、不活性ガスを溶接部周辺に噴射しながら溶接を行うものである。５ｍｍ程度の薄板であれば、母材の突き合わせ継手を１パスで溶接することもできる。
　ところが、９～３０ｍｍの厚板になると、従来のアーク溶接装置では１パスで母材を溶接することができない。このため、複数回の溶接操作を繰り返し行う多層溶接によって、厚板の溶接が行われている。しかし、多層溶接においては、溶接工数の増大が問題となる。また、入熱量が大きくなり、母材の変形、溶接部分の脆化が問題となる。
　本願発明者等は、かかる問題を解決すべく鋭意検討した結果、一般的なアーク溶接装置に比して、高速で溶接ワイヤの送給を行い、大電流を供給することによって、厚板の１パス溶接を実現することができるという知見を得た。具体的には、溶接ワイヤを約５～１００ｍ／分で送給し、３００Ａ以上の大電流を供給することによって、厚板の１パス溶接を実現することができる。溶接ワイヤの高速送給及び大電流供給を行うと、アークの熱によって母材に凹状の溶融部分が形成され、溶接ワイヤの先端部が溶融部分によって囲まれる空間に進入する。溶接ワイヤの先端部が母材表面より深部に進入することによって、溶融部分が母材の厚み方向裏面側にまで貫通し、１パス溶接が可能になる。以下、溶融部分によって囲まれる空間に進入した溶接ワイヤの先端部と、母材又は溶融部分との間に発生するアークを、適宜、埋もれアークと呼ぶ。また、溶融部分によって囲まれる空間に溶接ワイヤの先端部が侵入した状態を埋もれ状態、溶接ワイヤの先端部が上記空間から脱した状態を非埋もれ状態と呼ぶ。
　一方、ウィービング溶接においては、母材の開先内で溶接トーチをウィービングさせ、溶接電流の変動量から開先に対する溶接ワイヤ先端部の位置を検知し、溶接トーチの位置を補正するアークセンサ技術が用いられている（例えば特許文献１）。溶接トーチをウィービングさせると、溶接ワイヤの先端部が母材の開先を横切るように往復移動し、アーク長の変化によって溶接電流が変動する。アークセンサは、ウィービングによる溶接電流の変化を検出し、母材の開先に対する溶接中心位置の偏倚量を検知する。具体的には、ウィービングによって溶接ワイヤが開先から右方へ振れたときの溶接電流の積分値と、開先の左方へ振れたときの溶接電流の積分値の差分値を算出することによって、偏倚量を検知する。溶接中心位置と、開先の位置とが一致している場合、差分値の大きさが閾値未満となり、一方へ偏っている場合、差分値の大きさが閾値以上となる。溶接ロボットは検知された偏倚量に基づいて、溶接トーチの位置を補正する。
特開２０１０－１２００４２号公報
　しかしながら、埋もれアークを用いたウィービング溶接においては、溶接ワイヤの先端部が溶融部分に囲まれた状態にあるため、開先に対する溶接ワイヤの位置が溶接電流に反映されず、溶接トーチの位置補正を精度良く行うことができないという問題があった。
　本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、埋もれアーク溶接においてもアークセンサを用いて溶接トーチの位置を補正することができるアーク溶接装置及びアーク溶接方法を提供することにある。
　本発明の一態様に係るアーク溶接装置は、溶接トーチへ送給された溶接ワイヤ、及び開先を有する母材間に電力を供給する溶接電源と、前記開先に沿ってウィービングさせながら前記溶接トーチを移動させる溶接ロボットとを備え、供給された前記電力により前記溶接ワイヤの先端部及び前記母材間にアークが発生し、前記母材に形成された凹状の溶融部分によって囲まれる空間に前記溶接ワイヤの先端部を進入させて前記母材を溶接する消耗電極式のアーク溶接装置であって、前記溶接トーチのウィービングによって前記溶接ワイヤの先端部が前記開先を横切ることが可能な所定時間の間、一時的に前記溶接ワイヤの先端部が前記空間に進入しない非埋もれ状態へ遷移させる遷移制御部と、前記溶接ワイヤ及び前記母材間に流れる溶接電流に基づいて前記開先の位置に対する溶接中心位置の偏倚量を検知するアークセンサから、少なくとも前記非埋もれ状態にて前記偏倚量の検知結果を取得する取得部と、前記非埋もれ状態における前記アークセンサの検知結果に基づいて、前記開先に対する前記溶接トーチの位置を補正する補正制御部とを備える。
　本態様によれば、埋もれアーク溶接において、遷移制御部は、溶融部分に溶接ワイヤの先端部を進入させた埋もれ状態から、一時的に非埋もれ状態へ遷移させる。非埋もれ状態においては、母材の開先と、溶接ワイヤの先端部との位置関係が、溶接電流の変化として反映され、アークセンサによって母材の開先の位置に対する溶接中心位置の偏倚量を検知することが可能になる。取得部は、上記非埋もれ状態にて、アークセンサから、開先に対する溶接中心位置の偏倚量に係る検知結果を取得し、補正制御部は、検知結果に基づいて母材の開先に対する溶接トーチの位置を補正する。
　従って、埋もれアーク溶接においてもアークセンサを用いて溶接トーチの位置を補正することができる。
　本態様に係るアーク溶接装置は、前記溶接電源の設定電圧を上昇させることによって、前記非埋もれ状態へ遷移させる構成が好ましい。
　溶接電源の設定電圧を上昇させることによって、一時的に埋もれ状態から非埋もれ状態へ遷移させることができ、埋もれアーク溶接においてもアークセンサを用いた溶接トーチの正確な位置補正が可能になる。
　本態様に係るアーク溶接装置は、前記溶接トーチが前記母材から離隔する方向へ前記溶接トーチを移動させることによって、前記非埋もれ状態へ遷移させる構成が好ましい。
　母材から離隔する方向へ溶接トーチを移動させることによって、一時的に埋もれ状態から非埋もれ状態へ遷移させることができ、埋もれアーク溶接においてもアークセンサを用いた溶接トーチの正確な位置補正が可能になる。
　本態様に係るアーク溶接装置は、前記開先に沿って移動する前記溶接トーチの移動速度を変動させることによって、前記非埋もれ状態へ遷移させる構成が好ましい。
　開先に沿って移動する記溶接トーチの移動速度を加速させることによって、一時的に埋もれ状態から非埋もれ状態へ遷移させることができ、埋もれアーク溶接においてもアークセンサを用いた溶接トーチの正確な位置補正が可能になる。
　本態様に係るアーク溶接装置は、前記溶接ワイヤの送給速度を変動させることによって、前記非埋もれ状態へ遷移させる構成が好ましい。
　溶接ワイヤの溶融速度に対する溶接ワイヤの送給速度を減速させることによって、一時的に埋もれ状態から非埋もれ状態へ遷移させることができ、埋もれアーク溶接においてもアークセンサを用いた溶接トーチの正確な位置補正が可能になる。
　本態様に係るアーク溶接装置は、前記非埋もれ状態へ遷移する期間においては前記アークセンサの検知結果に基づいて前記開先に対する前記溶接トーチの位置を補正し、他の期間においては前記溶接トーチの位置の補正を行わない構成が好ましい。
　非埋もれ状態時にアークセンサによる溶接トーチの位置補正を行い、偏倚量の検知が不正確になる可能性がある埋もれ状態時においてはアークセンサによる溶接トーチの位置補正を行わない。
　従って、常時、溶接トーチの位置補正を行う場合に比べて、より正確に溶接トーチの位置を補正することができる。
　本発明の一態様に係るアーク溶接方法は、溶接トーチへ送給された溶接ワイヤ、及び開先を有する母材間に電力を供給する溶接電源と、前記開先に沿ってウィービングさせながら前記溶接トーチを移動させる溶接ロボットとを備え、供給された前記電力により前記溶接ワイヤの先端部及び前記母材間にアークが発生し、前記母材に形成された凹状の溶融部分によって囲まれる空間に前記溶接ワイヤの先端部を進入させて前記母材を溶接する消耗電極式のアーク溶接装置の動作を制御するアーク溶接方法であって、前記溶接トーチのウィービングによって前記溶接ワイヤの先端部が前記開先を横切ることが可能な所定時間の間、一時的に前記溶接ワイヤの先端部が前記空間に進入しない非埋もれ状態へ遷移させ、前記溶接ワイヤ及び前記母材間に流れる溶接電流に基づいて前記開先の位置に対する溶接中心位置の偏倚量を検知するアークセンサから、少なくとも前記非埋もれ状態にて前記偏倚量の検知結果を取得し、前記非埋もれ状態における前記アークセンサの検知結果に基づいて、前記開先に対する前記溶接トーチの位置を補正する。
　本態様のアーク溶接方法によれば、埋もれアーク溶接においてもアークセンサを用いた溶接トーチの正確な位置補正が可能になる。
　本発明によれば、埋もれアーク溶接においてもアークセンサを用いて溶接トーチの位置を補正することができる。
本実施形態１に係るアーク溶接装置の一構成例を示す模式図である。 溶接電源の一構成例を示す模式図である。 アークセンサの一構成例を示す模式図である。 制御装置の一構成例を示すブロック図である。 実施形態１に係る埋もれアーク溶接及び溶接トーチの位置補正の手順を示すフローチャートである。 ウィービング溶接の動作を示す斜視図である。 設定電圧を一時的に上昇させることによる非埋もれ状態への遷移を示すタイミングチャートである。 ウィービング経路並びに埋もれ状態及び非埋もれ状態の位置を示す模式図である。 埋もれ状態及び非埋もれ状態を示す断面図である。 埋もれ状態及び非埋もれ状態を示す断面図である。 埋もれアーク溶接過程で設定電圧を変動させることによる埋もれ状態及び非埋もれ状態間の遷移を示す側断面図である。 埋もれアーク溶接過程で設定電圧を変動させることによる埋もれ状態及び非埋もれ状態間の遷移を示す側断面図である。 埋もれアーク溶接過程で設定電圧を変動させることによる埋もれ状態及び非埋もれ状態間の遷移を示す側断面図である。 埋もれアーク溶接過程で溶接トーチの高さを変動させることによる埋もれ状態及び非埋もれ状態間の遷移を示す側断面図である。 埋もれアーク溶接過程で溶接トーチの高さを変動させることによる埋もれ状態及び非埋もれ状態間の遷移を示す側断面図である。 埋もれアーク溶接過程で溶接トーチの高さを変動させることによる埋もれ状態及び非埋もれ状態間の遷移を示す側断面図である。 埋もれアーク溶接過程で溶接トーチの移動速度を変化させることによる埋もれ状態及び非埋もれ状態間の遷移を示す側断面図である。 埋もれアーク溶接過程で溶接トーチの移動速度を変化させることによる埋もれ状態及び非埋もれ状態間の遷移を示す側断面図である。 埋もれアーク溶接過程で溶接トーチの移動速度を変化させることによる埋もれ状態及び非埋もれ状態間の遷移を示す側断面図である。 実施形態２に係る埋もれアーク溶接及び溶接トーチの位置補正の手順を示すフローチャートである。 実施形態２に係る埋もれアーク溶接及び溶接トーチの位置補正の手順を示すフローチャートである。
　以下、本発明をその実施形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施形態１）
　図１は、本実施形態１に係るアーク溶接装置の一構成例を示す模式図である。本実施形態１に係るアーク溶接装置は、３００Ａ以上の大電流埋もれアーク溶接が可能な消耗電極式のガスシールドアーク溶接機であり、溶接トーチ１１及びワイヤ送給部１２が取り付けられた溶接ロボット１、溶接電源２、アークセンサ３及び制御装置４を備える。制御装置４にはティーチペンダント４ａが接続されている。制御装置４は、ティーチペンダント４ａから出力される操作信号に基づいて、動作制御信号を溶接ロボット１へ出力すると共に、所定のタイミングで溶接制御信号を溶接電源２へ出力することによって、溶接ロボット１及び溶接電源２の動作を制御する。特に本実施形態１に係るアーク溶接方法は、埋もれアーク溶接においてもアークセンサ３を用いた溶接トーチ１１の正確な位置補正を可能にするものである。
　溶接ロボット１は、床面の適宜箇所に固定される基部１３を備える。基部１３には、複数のアーム１４が軸部を介して回動可能に連結している。先端側に連結されたアーム１４の先端部位には、溶接トーチ１１が保持されている。アーム１４の連結部分にはサーボモータが設けられており、サーボモータの回転駆動力によって軸部を中心に各アーム１４が回動する。サーボモータの回転は制御装置４によって制御されている。制御装置４は、各アーム１４を回動させることによって、母材５に対して溶接トーチ１１を上下前後左右に移動させることができる。各アーム１４の連結部分には、アーム１４の回動位置を示す信号を制御装置４へ出力するエンコーダが設けられており、制御装置４は、エンコーダから出力された信号に基づいて、溶接トーチ１１の位置を認識する。また、制御装置４は溶接電源２と通信を行い、溶接ワイヤ６の送給及び溶接電流Ｉｗの供給を制御する。
　溶接トーチ１１は、銅合金等の導電性材料からなり、母材５の被溶接部へ溶接ワイヤ６を案内すると共に、アーク８（図９Ａ参照）の発生に必要な溶接電流Ｉｗを供給する円筒形状のコンタクトチップを有する。コンタクトチップは、その内部を挿通する溶接ワイヤ６に接触し、溶接電流Ｉｗを溶接ワイヤ６に供給する。また、溶接トーチ１１は、コンタクトチップを囲繞する中空円筒形状をなし、被溶接部へシールドガスを噴射するノズルを有する。シールドガスは、アーク８によって溶融した母材５及び溶接ワイヤ６の酸化を防止するためのものである。シールドガスは、例えば炭酸ガス、炭酸ガス及びアルゴンガスの混合ガス、アルゴン等の不活性ガス等である。
　溶接ワイヤ６は、例えばソリッドワイヤであり、その直径は０．９ｍｍ以上１．６ｍｍ以下であり、消耗電極として機能する。溶接ワイヤ６は、例えば、螺旋状に巻かれた状態でペールパックに収容されたパックワイヤ、あるいはワイヤリールに巻回されたリールワイヤである。
　ワイヤ送給部１２は、溶接ワイヤ６を溶接トーチ１１へ送給する送給ローラと、当該送給ローラを回転させるモータとを有する。ワイヤ送給部１２は、送給ローラを回転させることによって、ワイヤリール等のワイヤ供給源から溶接ワイヤ６を引き出し、引き出された溶接ワイヤ６を溶接トーチ１１へ供給する。なお、かかる溶接ワイヤ６の送給方式は一例であり、特に限定されるものでは無い。
　図２は、溶接電源２の一構成例を示す模式図である。溶接電源２は、給電ケーブルを介して、溶接トーチ１１のコンタクトチップ及び母材５に接続され、溶接電流Ｉｗを供給する電源部２１と、溶接ワイヤ６の送給速度を制御する送給速度制御部２２とを備える。なお、電源部２１及び送給速度制御部２２を別体で構成しても良い。電源部２１は、定電圧特性の電源であり、ＰＷＭ制御された直流電流を出力する電源回路２１ａ、出力電圧設定回路２１ｂ、周波数設定回路２１ｃ、電流振幅設定回路２１ｄ、平均電流設定回路２１ｅ、電圧検出部２１ｆ、電流検出部２１ｇ及び比較回路２１ｈを備える。
　電圧検出部２１ｆは、溶接電圧Ｖｗを検出し、検出した電圧値を示す電圧値信号Ｅｄを比較回路２１ｈへ出力する。
　電流検出部２１ｇは、例えば、溶接電源２から溶接トーチ１１を介して溶接ワイヤ６へ供給され、アーク８を流れる溶接電流Ｉｗを検出し、検出した電流値を示す電流値信号Ｉｄを出力電圧設定回路２１ｂへ出力する。
　周波数設定回路２１ｃは、母材５及び溶接ワイヤ６間の溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを周期的に変動させる周波数を設定するための周波数設定信号を出力電圧設定回路２１ｂへ出力する。
　溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを変動させる目的としては、本実施形態１に係るアーク溶接方法にて溶接トーチ１１の位置補正を正確に行うことと、溶融金属を安定化させることがある。本実施形態１においては、溶接トーチ１１の位置補正を行うための設定電圧Ｅの変動は制御装置４が都度制御し、周波数設定回路２１ｃにて設定される周波数は、溶融金属を安定化させるためのものとする。具体的には周波数設定回路２１ｃは、１０Ｈｚ以上１０００Ｈｚ以下の周波数、好ましくは５０Ｈｚ以上３００Ｈｚ以下の周波数、より好ましくは８０Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下の周波数を示す周波数設定信号を出力するように構成しても良い。なお、溶接電流Ｉｗを変動させることそれ自体は、埋もれアーク溶接を実施する必須の溶接条件では無い。
　なお、本実施形態１に係るアーク溶接方法、即ち溶接トーチ１１の位置補正を実施するために、周波数設定回路２１ｃが、例えばウィービング周期の数倍ないし十数倍の周期で、好ましくはウィービング周期１周期以上の期間、設定電圧Ｅが上昇するように、周波数設定信号を出力電圧設定回路２１ｂへ出力するように構成しても良い。
　電流振幅設定回路２１ｄは、周期的に変動する溶接電流Ｉｗの振幅を設定するための振幅設定信号を出力電圧設定回路２１ｂへ出力する。本実施形態１に係るアーク溶接方法を実施する場合、電流振幅設定回路２１ｄは、５０Ａ以上の電流振幅、好ましくは、１００Ａ以上５００Ａ以下の電流振幅、より好ましくは２００Ａ以上４００Ａ以下の電流振幅を示す振幅設定信号を出力する。
　平均電流設定回路２１ｅは、周期的に変動する溶接電流Ｉｗの平均電流を設定するための平均電流設定信号を出力電圧設定回路２１ｂ及び送給速度制御部２２へ出力する。本実施形態１に係るアーク溶接方法を実施する場合、平均電流設定回路２１ｅは、３００Ａ以上の平均電流、好ましくは平均電流を３００Ａ以上１０００Ａ以下の平均電流、より好ましくは５００Ａ以上８００Ａ以下の平均電流を示す平均電流設定信号を出力する。
　出力電圧設定回路２１ｂは、各部から出力された電流値信号Ｉｄ、周波数設定信号、振幅設定信号、平均電流設定信号に基づいて、溶接電流Ｉｗが目標とする周波数、電流振幅及び平均電流となるように、例えば、矩形波状又は三角波状等の任意波形の目標電圧を示す出力電圧設定信号Ｅｃｒを生成し、生成した出力電圧設定信号Ｅｃｒを比較回路２１ｈへ出力する。
　比較回路２１ｈは、電圧検出部２１ｆから出力された電圧値信号Ｅｄと、出力電圧設定回路２１ｂから出力された出力電圧設定信号Ｅｃｒとを比較し、その差分を示す差分信号Ｅｖを電源回路２１ａへ出力する。
　電源回路２１ａは、商用交流を交直変換するＡＣ－ＤＣコンバータ、交直変換された直流をスイッチングにより所要の交流に変換するインバータ回路、変換された交流を整流する整流回路等を備える。電源回路２１ａは、比較回路２１ｈから出力された差分信号Ｅｖに従って、インバータをＰＷＭ制御し、電圧を溶接ワイヤ６へ出力する。その結果、母材５及び溶接ワイヤ６間に、周期的に変動する溶接電圧Ｖｗが印加され、溶接電流Ｉｗが通電する。なお、溶接電源２には、制御通信線を介して制御装置４から溶接制御信号が入力されるように構成されており、電源部２１は、溶接制御信号に基づいて電源回路２１ａに溶接電流Ｉｗの供給を開始させる。
　送給速度制御部２２は、平均電流設定信号に基づいてワイヤ送給部１２による溶接ワイヤ６の送給を制御する。本実施形態１に係るアーク溶接方法を実施する場合、約５ｍ～１００ｍ／分で溶接ワイヤ６が送給されるように制御すると良い。
　なお、溶接電源２の電源部２１は、定電圧特性を有する。例えば、電源部２１は、１００Ａの溶接電流Ｉｗの増加に対する溶接電圧Ｖｗの低下が２Ｖ以上２０Ｖ以下となる外部特性を有する。電源部２１の外部特性をこのように設定することにより、埋もれアーク状態を維持することが容易となる。
　図３は、アークセンサ３の一構成例を示す模式図である。アークセンサ３は、アーク電流検出部３１、増幅器３２、Ａ／Ｄ変換器３３、演算処理部３４、入出力部３５、主記憶回路３６、補助記憶回路３７等を備える。
　アーク電流検出部３１は、トーチ側給電ケーブルＬに取り付けられ、溶接電流Ｉｗを検出する。具体的には、アーク電流検出部３１は、トーチ側給電ケーブルＬを囲繞する磁性体コア、トーチ側給電ケーブルＬに流れる溶接電流Ｉｗによって磁性体コアに生ずる磁場を検出し、電流の大きさ及び向きに応じた信号を出力するホール素子等を有する。増幅器３２は、アーク電流検出部３１から出力された信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換器３３へ出力する。Ａ／Ｄ変換器３３は、増幅器３２から出力されたアナログの信号をデジタル信号に変換し、デジタル変換された溶接電流Ｉｗを演算処理部３４へ出力する。入出力部３５は、制御装置４との間で信号が入出力されるインタフェースである。主記憶回路３６は、演算処理によって生ずる各種データを一時記憶する記憶素子である。補助記憶回路３７は、ＥＥＰＲＯＭ等のＲＯＭであり、アーク電流検出部３１にて検出された溶接電流Ｉｗ、制御装置４から入出力部３５に入力されたウィービング周期、振幅、位相等を示すウィービング情報等を記憶する。
　演算処理部３４は、Ａ／Ｄ変換器３３から出力された溶接電流Ｉｗと、入出力部３５に入力されたウィービング情報とを取得し、取得した溶接電流Ｉｗ及びウィービング情報に基づいて、母材５の開先５ａに対する溶接ワイヤ６の先端部６ａの偏倚量を検知する。言い換えると、開先５ａに対するウィービング中心点の偏倚量を算出する。
　具体的には、演算処理部３４は、ウィービング情報に基づいて溶接トーチ１１が振れている方向を判断し、溶接トーチ１１の進行方向に対して、当該溶接トーチ１１が右側に振れているときの溶接電流Ｉｗの積分値と、左側に振れているときの溶接電流Ｉｗの積分値とを算出する。そして、演算処理部３４は、算出された各積分値の差分値を演算し、当該差分値を偏倚量に換算し、入出力部３５を介して溶接ロボット１へ出力する。
　図４は、制御装置４の一構成例を示すブロック図である。制御装置４は、ＣＰＵ４１を備え、ＣＰＵ４１には、演算処理によって生ずる各種データを記憶するＲＡＭ４２、制御プログラム４８を記憶する不揮発性の記憶部４３、第１乃至第４入出力部４４、４５、４６、４７が接続されている。制御装置４はコンピュータを構成している。制御プログラム４８は、ＣＰＵ４１に実行させることによって、埋もれアーク溶接におけるアークセンサ３を用いた溶接トーチ１１の位置補正を正確に実施するためのコンピュータプログラムである。
　なお、本実施形態１に係る制御プログラム４８は、記録媒体４９にコンピュータ読み取り可能に記録された態様でも良い。記憶部４３は、図示しない読出装置によって記録媒体４９から読み出された制御プログラム４８を記憶する。記録媒体４９はＣＤ（Compact Disc）－ＲＯＭ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）－ＲＯＭ、ＢＤ（Blu-ray(登録商標) Disc）等の光ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク等の磁気ディスク、磁気光ディスク、半導体メモリ等である。また、図示しない通信網に接続されている図示しない外部コンピュータから本実施形態１に係る制御プログラム４８をダウンロードし、記憶部４３に記憶させても良い。
　ティーチペンダント４ａは可搬式の教示操作装置であり、第１入出力部４４に接続されている。作業者は、ティーチペンダント４ａを用いて溶接トーチ１１の位置及び姿勢を示した複数の教示点を入力する。教示点は、例えば溶接開始点、溶接終了点、中間点等を含む。ＣＰＵ４１は、第１入出力部４４にて教示点を取得して溶接プログラムを作成し、作成された溶接プログラムを記憶部４３に記憶する。
　第２入出力部４５にはアークセンサ３が接続されており、ＣＰＵ４１は、アークセンサ３にて検知された偏倚量を取得する。ＣＰＵ４１は、取得した偏倚量に基づいて、母材５の開先５ａの位置と、溶接中心位置とのずれ量、即ち開先５ａの位置に対するウィービング中心点のずれ量を把握することができる。
　第３入出力部４６及び第４入出力部４７には溶接ロボット１及び溶接電源２が接続されている。ＣＰＵ４１は、記憶部４３が記憶する溶接プログラムを解釈し、溶接ロボット１のサーボモータを駆動して溶接ロボット１を動作させるため動作制御信号を生成し、生成した動作制御信号を溶接ロボット１へ出力する。動作制御信号を受信した溶接ロボット１は、複数の教示点によって定められる教示線に沿って溶接トーチ１１を移動させる。特に本実施形態１においては、溶接ロボット１は、溶接トーチ１１が教示線を繰り返し横切るように往復運動するするウィービング動作を行う。
　また、ＣＰＵ４１は、溶接の開始指示又は停止指示、設定電圧Ｅ、溶接電流Ｉｗ等を示す溶接制御信号を生成し、生成した溶接制御信号を溶接電源２へ出力する。溶接制御信号を受信した溶接電源２は、溶接制御信号に従って、所要の設定電圧Ｅ及び電流にて溶接ワイヤ６及び母材５間に電力を供給する。
　図５は、実施形態１に係る埋もれアーク溶接及び溶接トーチ１１の位置補正の手順を示すフローチャート、図６は、ウィービング溶接の動作を示す斜視図、図７は、設定電圧Ｅを一時的に上昇させることによる非埋もれ状態への遷移を示すタイミングチャートである。まず、アーク溶接を開始する前に、Ｙ型の開先５ａが形成された第１母材５１及び第２母材５２を図６に示すように突き合わせて配置する。
　母材５が用意され、溶接の開始操作が行われた制御装置４は、動作制御信号を溶接ロボット１へ出力することによって、溶接トーチ１１を溶接開始点へ移動させると共に（ステップＳ１１）、溶接制御信号を溶接電源２へ出力して埋もれアーク溶接を開始させる（ステップＳ１２）。また、制御装置４は、図６中実線矢印で示すように、溶接ロボット１にウィービングを開始させる（ステップＳ１３）。
　次いで、制御装置４は、溶接ワイヤ６の偏倚量検知開始命令をアークセンサ３へ出力し（ステップＳ１４）、図６中白抜き矢印で示すように、溶接トーチ１１を溶接線に沿って移動させる（ステップＳ１５）。また、制御装置４は、ウィービング情報をアークセンサ３へ出力する（ステップＳ１６）。ウィービング情報は、少なくともウィービング位置又は位相を示す情報を含む。
　開始命令を受信したアークセンサ３は、母材５の開先５ａに対する溶接中心点位置の偏倚を検知し、当該偏倚の大きさ及び偏倚方向を示した偏倚量を制御装置４へ出力する。以下、アークセンサ３側の処理手順を説明する。
　アークセンサ３は、制御装置４から出力される信号を監視しており、偏倚量検知開始命令を受信したか否かを判定する（ステップＳ３１）。開始命令を受信していないと判定した場合（ステップＳ３１：ＮＯ）、アークセンサ３は処理をステップＳ３１へ戻し、待機する。開始信号を受信したと判定した場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、偏倚量検知停止命令を受信するまでの間、開先５ａに対する溶接トーチ１１の偏倚量を検知する以下の処理を実行する。
　アークセンサ３は、制御装置４から出力されるウィービング情報を受信し、記憶する（ステップＳ３２）。また、アーク電流検出部３１にて溶接電流Ｉｗを検出し、検出された溶接電流Ｉｗを記憶する（ステップＳ３３）。次いで、アークセンサ３は、溶接中心位置である教示点から溶接方向に対して右方へ溶接トーチ１１が移動したときに検出される溶接電流Ｉｗの積分値を算出する（ステップＳ３４）。また、アークセンサ３は、教示点から左方へ溶接トーチ１１が移動したときに検出される溶接電流Ｉｗの積分値を算出する（ステップＳ３５）。次いで、アークセンサ３は、溶接電流Ｉｗの積分値の差分を算出し（ステップＳ３６）、差分値に基づいて、溶接トーチ１１の偏倚量を算出する（ステップＳ３７）。そして、アークセンサ３は算出した偏倚量を制御装置４へ出力する（ステップＳ３８）。
　制御装置４は、アークセンサ３から出力される偏倚量を取得し、取得した偏倚量に基づいて溶接トーチ１１の位置を補正する（ステップＳ１７）。溶接トーチ１１の位置補正処理は、埋もれアーク溶接が行われている間、常時行われる。埋もれ状態にあるときに検知される偏倚量は通常はゼロに近い値であるため、埋もれ状態で溶接トーチ１１の位置を補正しても問題にはならない。
　次いで、制御装置４は、偏倚量の検知に適した状態へ遷移させる所定の検知開始タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１８）。検知開始タイミングは、例えば、ウィービング周期の数倍ないし十数倍の周期で到来する時点である。所定の検知タイミングであると判定した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、制御装置４は、溶接制御信号を溶接電源２へ出力して溶接の設定電圧Ｅを上昇させることにより、埋もれ状態から非埋もれ状態へ遷移させる（ステップＳ１９）。設定電圧Ｅが上昇すると、溶接ワイヤ６の溶融が進行し、埋もれ状態から脱し、非埋もれ状態へ移行する。
　検知開始タイミングで無いと判定した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、又はステップＳ１９の処理を終えた場合、制御装置４は、所定の検知終了タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ２０）。検知終了タイミングは、検知開始タイミングからウィービング１周期又は数周期に相当する所定時間が経過した時点である。検知終了タイミングであると判定した場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、制御装置４は、溶接制御信号を溶接電源２へ出力して溶接の設定電圧Ｅを元の電圧に低下させることにより、非埋もれ状態から埋もれ状態へ遷移させる（ステップＳ２１）。
　ステップＳ１８～ステップＳ１９の処理を実行することによって、制御装置４は、埋もれアーク溶接の実行中、図７に示すように定期的に非埋もれ状態に遷移させる。例えば、ウィービングを１０回行う毎に、ウィービング周期１周期の期間だけ非埋もれ状態にすることができる。非埋もれ状態においては、開先５ａに対する溶接トーチ１１の偏倚量を正確に検知することが可能になる。つまり、定期的に溶接トーチ１１の偏倚を正確に補正することが可能な状態となる。
　図８は、ウィービング経路並びに埋もれ状態及び非埋もれ状態の位置を示す模式図である。図８中、実線はウィービング経路を示している。図８中、開先５ａに沿って周期的に描かれた黒塗りの細長楕円部分は埋もれ状態に遷移して溶接が行われた部分を示し、細長楕円部分が途切れている部分は非埋もれ状態へ遷移して溶接が行われた部分を示している。なお、細長楕円部分は、ビードが形成される部位を示したものでは無い。ウィービング経路は非埋もれ状態で溶接が行われた箇所で開先５ａを横切っており、開先５ａに対する溶接中心点の検知が可能である。
　図９Ａ及び図９Ｂは、埋もれ状態及び非埋もれ状態を示す断面図である。図９Ａは埋もれ状態、図９Ｂは非埋もれ状態を示している。埋もれアーク溶接が行われている場合、図９Ａに示すように、溶接ワイヤ６の先端部６ａ及び母材５間に発生したアーク８の熱によって溶融した母材５及び溶接ワイヤ６の溶融金属からなる凹状の溶融部分７が母材５に形成され、溶接ワイヤ６の先端部６ａが溶融部分７に囲まれた空間７ａに侵入する。溶接ワイヤ６は溶融部分７に囲まれているため、溶接トーチ１１がウィービングしても、開先５ａに対する溶接ワイヤ６の位置が溶接電流Ｉｗの変化として反映されない。
　一方、設定電圧Ｅが上昇して埋もれ状態を脱した場合、図９Ｂに示すように、開先５ａに対する溶接ワイヤ６の位置が溶接電流Ｉｗの変化として反映される状態になる。
　図１０Ａ、図１０Ｂ及び図１０Ｃは、埋もれアーク溶接過程で設定電圧Ｅを変動させることによる埋もれ状態及び非埋もれ状態間の遷移を示す側断面図である。図１０Ａは埋もれ状態を示し、図１０Ｂは非埋もれ状態に遷移した状態を示し、図１０Ｃは再び埋もれ状態に遷移した状態を示している。設定電圧Ｅが上昇して非埋もれ状態になった場合であっても、溶接トーチ１１は継続して移動しているため、図１０Ｂに示すように一時的に埋もれアーク溶接が行われない部分が生じ、埋もれ状態を脱することができる。しかし、埋もれアーク溶接が再開されると、図１０Ｃに示すように再び溶融部分７が広がって形成されるため、埋もれアーク溶接を連続的に行ったときと何ら変わらないビードが形成される。つまり、一時的に溶融部分７が形成されなかった部分にまで溶融部分７が広がり、埋もれアーク溶接が再開される。
　図５に戻り、ステップＳ２０以降の処理を説明する。ステップＳ２０において検知終了タイミングで無いと判定した場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、又はステップＳ２１の処理を終えた場合、制御装置４は、溶接トーチ１１が溶接終了点に到達したか否かを判定する（ステップＳ２２）。溶接終了点に到達していないと判定した場合（ステップＳ２２：ＮＯ）、制御装置４は処理をステップＳ１５へ戻す。溶接終了点に到達したと判定した場合（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、制御装置４は、溶接ロボット１及び溶接電源２を停止させ、溶接を終了させる（ステップＳ２３）。そして、制御装置４は、偏倚量検知停止命令をアークセンサ３へ出力し（ステップＳ２４）、処理を終える。
　偏倚量の検知を行っているアークセンサ３は、制御装置４から出力される信号を監視しており、偏倚量検知停止命令を受信したか否かを判定する（ステップＳ３９）。停止命令を受信していないと判定した場合（ステップＳ３９：ＮＯ）、アークセンサ３は処理をステップＳ３２へ戻す。終了信号を受信したと判定した場合（ステップＳ３９：ＹＥＳ）、偏倚量の検知に係る処理を終える。
　埋もれアーク溶接においてもアークセンサ３を用いた溶接トーチ１１の位置補正が可能になる溶接条件の一例は次の通りである。例えば、母材５の板厚が１９ｍｍ、溶接ワイヤ６のワイヤ径が１．４ｍｍ、溶接ワイヤ６の送給速度が２３ｍ／分、溶接電流Ｉｗが６００Ａ、アーク電圧が４８Ｖ、溶接線に沿った溶接トーチ１１の移動速度が約３０ｃｍ／分、ウィービング幅、即ちウィービングの振幅が±３ｍｍ、ウィービング周波数が０．５～３Ｈｚの溶接条件で溶接を行うと良い。そして、ウィービング１０往復につき１回の周期で、溶接の設定電圧Ｅを５１Ｖまで上昇させることにより非埋もれ状態へ遷移させる。溶接トーチ１１の位置を溶接電流Ｉｗに反映させやすい状態にすることにより、アークセンサ３の検知精度を向上させることができ、正確に溶接トーチ１１の位置を補正することができる。
　非埋もれ状態へ遷移させる期間は特に限定されるものでは無いが、当該期間は、非埋もれ状態にある期間よりも埋もれ状態にある期間の方が長くなるように設定すると良い。
　以上の通り、本実施形態１に係る制御装置４、アーク溶接装置、アーク溶接方法及び制御プログラム４８によれば、埋もれアーク溶接においてもアークセンサ３を用いた溶接トーチ１１の位置補正を正確に行うことができる。具体的には、溶接電源２の設定電圧Ｅを上昇させることによって、一時的に埋もれ状態から非埋もれ状態へ遷移させ、アークセンサ３を用いた溶接トーチ１１の位置補正を正確に行うことができる。
　また、ウィービング１周期以上の所定時間の間、一時的に非埋もれ状態に遷移させる構成であるため、非埋もれ状態がウィービング１周期以上継続し、溶接トーチ１１のウィービングによって、溶接ワイヤ６の先端部６ａは確実に母材５の開先５ａを横切る。従って、開先５ａに対する溶接中心点の偏倚量を確実に検知し、溶接トーチ１１の位置を補正することができる。
　なお、本実施形態１においては、制御装置４が設定電圧Ｅを都度制御する例を説明したが、制御装置４の命令に従って、溶接電源２が設定電圧Ｅを周期的に変動させても良い。つまり、本実施形態１に係るアーク溶接方法、即ち溶接トーチ１１の位置補正を実施するために、周波数設定回路２１ｃが、例えばウィービング周期の数倍ないし十数倍の周期で、好ましくはウィービング周期１周期以上の期間、設定電圧Ｅが上昇するように、周波数設定信号を出力電圧設定回路２１ｂへ出力するように構成しても良い。
　また、上記実施形態１では、設定電圧Ｅを上昇させることによって埋もれ状態から非埋もれ状態へ遷移させる例を説明したが、非埋もれ状態へ遷移させる方法は特に限定されるものでは無く、種々の変形が可能である。
（変形例１）
　変形例１は、母材５から離隔する方向へ溶接トーチ１１を移動させることによって、非埋もれ状態へ遷移させる構成例である。
　図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃは、埋もれアーク溶接過程で溶接トーチ１１の高さを変動させることによる埋もれ状態及び非埋もれ状態間の遷移を示す側断面図である。図１１Ａは埋もれ状態を示し、図１１Ｂは非埋もれ状態に遷移した状態を示し、図１１Ｃは再び埋もれ状態に遷移した状態を示している。制御装置４は、動作制御信号を溶接ロボット１へ出力し、溶接トーチ１１を引き上げることによって、図１１Ａに示した埋もれ状態から図１１Ｂに示すように非埋もれ状態へ遷移させることができる。また、制御装置４は、動作制御信号を溶接ロボット１へ出力し、溶接トーチ１１の高さを元に戻すことによって、図１１Ｃに示すように埋もれアーク溶接を再開させることができる。
（変形例２）
　変形例２は、溶接トーチ１１が溶接線に沿って移動する移動速度を変動させることによって、非埋もれ状態へ遷移させる構成例である。
　図１２Ａ、図１２Ｂ及び図１２Ｃは、埋もれアーク溶接過程で溶接トーチ１１の移動速度を変化させることによる埋もれ状態及び非埋もれ状態間の遷移を示す側断面図である。
　図１２Ａは埋もれ状態を示し、図１２Ｂは非埋もれ状態に遷移した状態を示し、図１２Ｃは再び埋もれ状態に遷移した状態を示している。制御装置４は、動作制御信号を溶接ロボット１へ出力し、溶接トーチ１１を溶接方向へ加速させることによって、図１２Ａに示した埋もれ状態から図１２Ｂに示すように非埋もれ状態へ遷移させることができる。また、制御装置４は、動作制御信号を溶接ロボット１へ出力し、溶接トーチ１１の移動速度を元の速度に減速させることによって、図１１Ｃに示すように埋もれアーク溶接を再開させることができる。
（変形例３）
　変形例３は、溶接ワイヤ６の溶融速度に対する溶接ワイヤ６の送給速度を変動させることによって、非埋もれ状態へ遷移させる構成例である。制御装置４は、溶接制御信号を溶接電源２へ出力し、溶接ワイヤ６の送給速度を減速させることによって、埋もれ状態から非埋もれ状態へ遷移させることができる。例えば溶接電流Ｉｗを変動させることによって、溶接ワイヤ６の溶融速度に対する溶接ワイヤ６の送給速度を減速させることができる。溶接電流Ｉｗが増加し、溶接ワイヤ６の溶融速度が上昇すると、溶接ワイヤ６が溶融部分７から引き上げられ、非埋もれ状態へ遷移する。また、制御装置４は、溶接制御信号を溶接電源２へ出力し、溶接ワイヤ６の送給速度を元の速度に変動させることによって埋もれアーク溶接を再開させることができる。
（実施形態２）
　実施形態２に係るアーク溶接装置は、非埋もれ状態へ遷移させたときのみ、溶接トーチ１１の位置補正を行う点が実施形態１と異なるため、以下では主に上記相違点を説明する。その他の構成及び作用効果は実施形態と同様であるため、対応する箇所には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
　図１３及び図１４は、実施形態２に係る埋もれアーク溶接及び溶接トーチ１１の位置補正の手順を示すフローチャートである。アークセンサ３側の処理手順は実施形態１と同様であるため図示を省略する。制御装置４は、実施形態１のステップＳ１１～ステップＳ１３と同様の処理を実行することによって、溶接トーチ１１を溶接開始点へ移動させ（ステップＳ７１）、埋もれアーク溶接を開始させ（ステップＳ７２）、ウィービングを開始させる（ステップＳ７３）。そして、制御装置４は、溶接トーチ１１を溶接線に沿って移動させる（ステップＳ７４）。
　次いで、制御装置４は、溶接トーチ１１が溶接終了点に到達したか否かを判定する（ステップＳ７５）。溶接終了点に到達したと判定した場合（ステップＳ７５：ＹＥＳ）、制御装置４は、溶接ロボット１及び溶接電源２を停止させ、溶接を終了させる（ステップＳ７６）。溶接終了点に到達していないと判定した場合（ステップＳ７５：ＮＯ）、制御装置４は検知開始タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ７７）。検知開始タイミングで無いと判定した場合（ステップＳ７７：ＮＯ）、制御装置４は処理をステップＳ７４へ戻す。
　検知開始タイミングであると判定した場合（ステップＳ７７：ＹＥＳ）、制御装置４は、溶接制御信号を溶接電源２へ出力して溶接の設定電圧Ｅを上昇させることにより、埋もれ状態から非埋もれ状態へ遷移させる（ステップＳ７８）。そして、制御装置４は、溶接ワイヤ６の偏倚量検知開始命令をアークセンサ３へ出力し（ステップＳ７９）、ウィービング情報をアークセンサ３へ出力する（ステップＳ８０）。
　次いで、制御装置４は、溶接トーチ１１を溶接線に沿って移動させる（ステップＳ８１）。そして、制御装置４は、非埋もれ状態においてアークセンサ３から出力される偏倚量を取得し、取得した偏倚量に基づいて溶接トーチ１１の位置を補正する（ステップＳ８２）。
　次いで、制御装置４は、溶接トーチ１１が溶接終了点に到達したか否かを判定する（ステップＳ８３）。溶接終了点に到達したと判定した場合（ステップＳ８３：ＹＥＳ）、制御装置４は、溶接ロボット１及び溶接電源２を停止させ、溶接を終了させる（ステップＳ８４）。溶接終了点に到達していないと判定した場合（ステップＳ８３：ＮＯ）、制御装置４は検知終了タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ８５）。検知終了タイミングで無いと判定した場合（ステップＳ８５：ＮＯ）、制御装置４は処理をステップＳ８０へ戻す。
　検知終了タイミングであると判定した場合（ステップＳ８５：ＹＥＳ）、制御装置４は、溶接制御信号を溶接電源２へ出力して溶接の設定電圧Ｅを元の電圧に低下させることにより、非埋もれ状態から埋もれ状態へ遷移させる（ステップＳ８６）。そして、制御装置４は、偏倚量検知停止命令をアークセンサ３へ出力し（ステップＳ８７）、処理をステップＳ７４へ戻す。
　以上の通り、本実施形態２に係る制御装置４、アーク溶接装置、アーク溶接方法及び制御プログラム４８によれば、非埋もれ状態時にアークセンサ３による溶接トーチ１１の位置補正を行い、偏倚量の検知が不正確になる可能性がある埋もれ状態時においてはアークセンサ３による溶接トーチ１１の位置補正を行わない。従って、常時、溶接位置の補正を行う場合に比べて、より正確に溶接位置を補正することができる。
　なお、設定電圧Ｅを上昇させることによって埋もれ状態から非埋もれ状態へ遷移させる例を説明したが、上記変形例１～３のように非埋もれ状態へ遷移させる方法は特に限定されるものでは無い。
　今回開示された実施形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１　溶接ロボット
　２　溶接電源
　３　アークセンサ
　４　制御装置
　４ａ　ティーチペンダント
　５　母材
　５ａ　開先
　６　溶接ワイヤ
　６ａ　先端部
　７　溶融部分
　７ａ　空間
　８　アーク
　１１　溶接トーチ
　１２　ワイヤ送給部
　１３　基部
　１４　アーム
　２１　電源部
　２１ａ　電源回路
　２１ｂ　出力電圧設定回路
　２１ｃ　周波数設定回路
　２１ｄ　電流振幅設定回路
　２１ｅ　平均電流設定回路
　２１ｆ　電圧検出部
　２１ｇ　電流検出部
　２１ｈ　比較回路
　２２　送給速度制御部
　３１　アーク電流検出部
　３２　増幅器
　３３　Ａ／Ｄ変換器
　３４　演算処理部
　３５　入出力部
　３６　主記憶回路
　３７　補助記憶回路
　４１　ＣＰＵ
　４２　ＲＡＭ
　４３　記憶部
　４４　第１入出力部
　４５　第２入出力部
　４６　第３入出力部
　４７　第４入出力部
　４８　制御プログラム
　４９　記録媒体
　５１　第１母材
　５２　第２母材
　Ｖｗ　溶接電圧
　Ｉｗ　溶接電流
　Ｅｃｒ　出力電圧設定信号
　Ｅｄ　電圧値信号
　Ｉｄ　電流値信号
　Ｅｖ　差分信号
　Ｅ　　設定電圧
 

Claims (7)

  1. 　溶接トーチへ送給された溶接ワイヤ、及び開先を有する母材間に電力を供給する溶接電源と、前記開先に沿ってウィービングさせながら前記溶接トーチを移動させる溶接ロボットとを備え、供給された前記電力により前記溶接ワイヤの先端部及び前記母材間にアークが発生し、前記母材に形成された凹状の溶融部分によって囲まれる空間に前記溶接ワイヤの先端部を進入させて前記母材を溶接する消耗電極式のアーク溶接装置であって、
    　前記溶接トーチのウィービングによって前記溶接ワイヤの先端部が前記開先を横切ることが可能な所定時間の間、一時的に前記溶接ワイヤの先端部が前記空間に進入しない非埋もれ状態へ遷移させる遷移制御部と、
    　前記溶接ワイヤ及び前記母材間に流れる溶接電流に基づいて前記開先の位置に対する溶接中心位置の偏倚量を検知するアークセンサから、少なくとも前記非埋もれ状態にて前記偏倚量の検知結果を取得する取得部と、
    　前記非埋もれ状態における前記アークセンサの検知結果に基づいて、前記開先に対する前記溶接トーチの位置を補正する補正制御部と
    　を備えるアーク溶接装置。
  2. 　前記溶接電源の設定電圧を上昇させることによって、前記非埋もれ状態へ遷移させる
    　請求項１に記載のアーク溶接装置。
  3. 　前記溶接トーチが前記母材から離隔する方向へ前記溶接トーチを移動させることによって、前記非埋もれ状態へ遷移させる
    　請求項１又は請求項２に記載のアーク溶接装置。
  4. 　前記開先に沿って移動する前記溶接トーチの移動速度を変動させることによって、前記非埋もれ状態へ遷移させる
    　請求項１～請求項３までのいずれか一項に記載のアーク溶接装置。
  5. 　前記溶接ワイヤの送給速度を変動させることによって、前記非埋もれ状態へ遷移させる
    　請求項１～請求項４までのいずれか一項に記載のアーク溶接装置。
  6. 　前記非埋もれ状態へ遷移する期間においては前記アークセンサの検知結果に基づいて前記開先に対する前記溶接トーチの位置を補正し、他の期間においては前記溶接トーチの位置の補正を行わない
    　請求項１～請求項５までのいずれか一項に記載のアーク溶接装置。
  7. 　溶接トーチへ送給された溶接ワイヤ、及び開先を有する母材間に電力を供給する溶接電源と、前記開先に沿ってウィービングさせながら前記溶接トーチを移動させる溶接ロボットとを備え、供給された前記電力により前記溶接ワイヤの先端部及び前記母材間にアークが発生し、前記母材に形成された凹状の溶融部分によって囲まれる空間に前記溶接ワイヤの先端部を進入させて前記母材を溶接する消耗電極式のアーク溶接装置の動作を制御するアーク溶接方法であって、
    　前記溶接トーチのウィービングによって前記溶接ワイヤの先端部が前記開先を横切ることが可能な所定時間の間、一時的に前記溶接ワイヤの先端部が前記空間に進入しない非埋もれ状態へ遷移させ、
    　前記溶接ワイヤ及び前記母材間に流れる溶接電流に基づいて前記開先の位置に対する溶接中心位置の偏倚量を検知するアークセンサから、少なくとも前記非埋もれ状態にて前記偏倚量の検知結果を取得し、
    　前記非埋もれ状態における前記アークセンサの検知結果に基づいて、前記開先に対する前記溶接トーチの位置を補正する
    　アーク溶接方法。
     
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