アーク溶接方法
【課題】消耗電極アーク溶接において、溶接の反復によって溶接トーチの温度が上昇し、溶接電流値が減少して溶接品質が悪くなることを抑制すること。
【解決手段】溶接期間Ｔａ中は溶接トーチから溶接ワイヤを溶接電流設定値Ｉｒに対応した送給速度Ｆｗで送給して溶接電流Ｉｗを通電して溶接を行い、休止期間Ｔｂ中は溶接ワイヤの送給を停止して溶接を休止し、これらの期間を繰り返して溶接を行うアーク溶接方法において、前記溶接期間Ｔａ中の前記溶接電流Ｉ１を検出し、前記溶接電流設定値Ｉｒと前記溶接電流検出値Ｉ１との偏差に応じて前記休止期間Ｔｂを設定する。これにより、溶接トーチの温度が上昇したことを前記偏差によって間接的に検出して前記休止期間を長くするので、溶接トーチの温度を低下させることができ溶接への悪影響を抑制することができる。
【解決手段】溶接期間Ｔａ中は溶接トーチから溶接ワイヤを溶接電流設定値Ｉｒに対応した送給速度Ｆｗで送給して溶接電流Ｉｗを通電して溶接を行い、休止期間Ｔｂ中は溶接ワイヤの送給を停止して溶接を休止し、これらの期間を繰り返して溶接を行うアーク溶接方法において、前記溶接期間Ｔａ中の前記溶接電流Ｉ１を検出し、前記溶接電流設定値Ｉｒと前記溶接電流検出値Ｉ１との偏差に応じて前記休止期間Ｔｂを設定する。これにより、溶接トーチの温度が上昇したことを前記偏差によって間接的に検出して前記休止期間を長くするので、溶接トーチの温度を低下させることができ溶接への悪影響を抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接トーチの温度上昇に伴う溶接品質の変化を補償することができるアーク溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、ロボットを使用した消耗電極アーク溶接装置の一般的な構成図である。以下、同図を参照して、各構成物について説明する。
【０００３】
ティーチペンダントＴＰは、ロボット制御装置ＲＣに接続され、ロボットＲＭの動作軌跡を教示すると共に、溶接条件を設定する。ロボット制御装置ＲＣは、ロボットＲＭを動作制御するための動作制御信号ＭｃをロボットＲＭに設けられた複数のサーボモータ（図示は省略）に出力する。ロボットＲＭには、送給モータＷＭ及び溶接トーチ４が搭載されている。送給モータＷＭと溶接トーチ４との間は、コンジットケーブル４ａで接続されており、溶接ワイヤ１、シールドガス（図示は省略）及び電力が溶接トーチ４に供給される。
【０００４】
溶接電源ＰＳは、アーク３を発生させるための溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力すると共に、上記の送給モータＷＭを制御するための送給制御信号Ｆｃを出力する。溶接ワイヤ１は上記の送給モータＷＭによって上記のコンジットケーブル４ａ内を通って送給速度Ｆｗ（cm/min）で送給され、母材２との間にアーク３が発生する。
【０００５】
上記のロボット制御装置ＲＣと上記の溶接電源ＰＳとの間では、インターフェース信号Ｉｆが通信されている。このインターフェース信号Ｉｆには、ロボット制御装置ＲＣから送信される溶接開始信号Ｓｔ、溶接電流設定信号Ｉｒ及び溶接電圧設定信号Ｖｒが含まれており、溶接電源ＰＳから送信される電流通電信号Ｗcrが含まれている。上記の溶接開始信号Ｓｔは、溶接電源ＰＳの出力及び溶接ワイヤ１の送給の開始／停止を制御する信号である。上記の溶接電流設定信号Ｉｒは、溶接電源ＰＳ内で送給速度設定信号Ｆｒに変換されて、溶接ワイヤ１の送給速度Ｆｗを設定する信号である。消耗電極アーク溶接では、溶接電源ＰＳの出力は定電圧制御されるために、溶接電流Ｉｗは送給速度Ｆｗによって決定される。上記の溶接電圧設定信号Ｖｒは、定電圧制御される溶接電圧Ｖｗを設定する信号である。上記の電流通電信号Ｗcrは、溶接電流Ｉｗが通電するとＨｉｇｈレベルになる信号である。溶接開始時において、この電流通電信号ＷcrがＨｉｇｈレベルになると、ロボット制御装置ＲＣはロボットＲＭを溶接線に沿って移動を開始させる。
【０００６】
図６は、反復して溶接を行っているときの上述した溶接装置における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示す。また、同図（Ｃ）に示す破線は溶接電流設定信号Ｉｒ＝Ｉr1を示している。同図は、次々と搬送されてくる１種類のワークを反復して溶接する場合である。以下、同図を参照して説明する。
【０００７】
時刻ｔ１において、ロボットＲＭは待機位置から溶接開始位置に移動して停止しており、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになる。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤ１は送給速度設定信号Ｆｒ＝Ｆr1に相当する送給速度Ｆｗで送給される。同時に、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電を開始する。溶接電流Ｉｗが通電を開始すると、図示しない電流通電信号Ｗcrが溶接電源ＰＳからロボット制御装置ＲＣに送信されるために、ロボットＲＭは予め定めた溶接速度で溶接線に沿って移動を開始して溶接が行われる。上記の送給速度設定信号Ｆr1は、上記の溶接電流設定信号Ｉr1を変換した値である。
【０００８】
時刻ｔ２において、ロボットＲＭが溶接終了位置に到達すると、ロボットＲＭは停止し、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔはＬｏｗレベルになる。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤ１の送給は停止するために、送給速度Ｆｗ＝０となる。同時に、溶接電流Ｉｗの通電が停止して、溶接が終了する。溶接電流Ｉｗの通電が終了すると、電流通電信号ＷcrはＬｏｗレベルになるために、ロボットＲＭは待機位置へと移動する。そして、溶接が終了したワークが搬出され、次のワークが搬入されて、所定位置に載置される。このワークの載置を図５に図示していないプログラム・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）等が判別すると、ロボット制御装置ＲＣに通知する。ロボット制御装置ＲＣは、この通知を受けると、ロボットＲＭを待機位置から溶接開始位置に移動させて停止させる。この時点が時刻ｔ３となる。
【０００９】
ここで、時刻ｔ１〜ｔ２の期間を溶接期間Ｔａ＝Ｔa1と呼び、時刻ｔ２〜ｔ３の期間を休止期間Ｔｂ＝Ｔb0と呼ぶことにする。溶接期間Ｔａは、ワークの溶接線の長さ（溶接長）を溶接速度で除算した時間となる。また、休止期間Ｔｂは、ロボットＲＭが待機位置への移動を開始し、ワークを交換し、ロボットＲＭが再び溶接開始位置に移動して停止するのに要する時間となる。したがって、溶接期間Ｔａ及び休止期間Ｔｂは、直接設定される値ではない。
【００１０】
時刻ｔ１〜ｔ２の溶接期間Ｔa1における溶接電流Ｉｗの変化について説明する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ１直後は破線で示す溶接電流設定信号Ｉr1と略等しいＩ11となり、時間経過と共に減少して、溶接終了時点ｔ２ではＩ12となる。電流値Ｉ12は、溶接電流設定信号Ｉr1よりも少しだけ小さな値である。そして、時刻ｔ１〜ｔ２の溶接電流Ｉｗの平均値がＩ１となる。時間経過に伴って溶接電流Ｉｗの値が次第に減少する理由は、溶接電流Ｉｗの通電及びアークからの熱によって溶接トーチ４の温度が上昇するので、その内部を送給される溶接ワイヤ１の温度も上昇するためである。溶接ワイヤ１の温度が上昇すると、溶接電流Ｉｗの値が小さくなっても同じ送給速度の溶接ワイヤ１を溶融させることができるようになる。この結果、溶接トーチ４の温度が上昇して溶接ワイヤ１の温度が上昇すると、送給速度が一定である場合には、溶接電流Ｉｗの値が減少することになる。
【００１１】
時刻ｔ３〜ｔ４の溶接期間中の動作は、上述した時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様の動作となる。すなわち、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔは、この期間中Ｈｉｇｈレベルになる。また、同図（Ｂ）に示すように、この期間中の送給速度Ｆｗは送給速度設定信号Ｆr1に相当する値となる。また、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、溶接開始直後のＩ21から次第に減少して、溶接終了時はＩ22となる。この期間中の溶接電流Ｉｗの平均値は、Ｉ２となる。ここで、時刻ｔ１〜ｔ２の期間よりもさらに溶接トーチ４の温度が上昇しているために、Ｉ21＜Ｉ11、Ｉ22＜Ｉ12及びＩ２＜Ｉ１となる。時刻ｔ４〜ｔ５の休止期間の動作は、上述した時刻ｔ２〜ｔ３の動作と同様であり、ロボットＲＭの待機位置への移動、ワークの交換、ロボットＲＭの溶接開始位置への移動が行われる。時刻ｔ３〜ｔ４の溶接期間の長さは、時刻ｔ１〜ｔ２と同一のＴa1となり、時刻ｔ４〜ｔ５の休止期間の長さは、時刻ｔ２〜ｔ３と同一のＴb0となる。
【００１２】
時刻ｔ５〜ｔ６の溶接期間中の動作は、上述した時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様の動作となる。すなわち、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔは、この期間中Ｈｉｇｈレベルになる。また、同図（Ｂ）に示すように、この期間中の送給速度Ｆｗは送給速度設定信号Ｆr1に相当する値となる。また、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、溶接開始直後のＩ31から次第に減少して、溶接終了時はＩ32となる。この期間中の溶接電流Ｉｗの平均値は、Ｉ３となる。ここで、時刻ｔ３〜ｔ４の期間よりもさらに溶接トーチ４の温度が上昇しているために、Ｉ31＜Ｉ21、Ｉ32＜Ｉ22及びＩ３＜Ｉ２となる。時刻ｔ６〜ｔ７の休止期間の動作は、上述した時刻ｔ２〜ｔ３の動作と同様であり、ロボットＲＭの待機位置への移動、ワークの交換、ロボットＲＭの溶接開始位置への移動が行われる。時刻ｔ５〜ｔ６の溶接期間の長さは、時刻ｔ１〜ｔ２と同一のＴa1となり、時刻ｔ６〜ｔ７の休止期間の長さは、時刻ｔ２〜ｔ３と同一のＴb0となる。
【００１３】
時刻ｔ７〜ｔ８の溶接期間中の動作は、上述した時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様の動作となる。すなわち、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔは、この期間中Ｈｉｇｈレベルになる。また、同図（Ｂ）に示すように、この期間中の送給速度Ｆｗは送給速度設定信号Ｆr1に相当する値となる。また、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、溶接開始直後のＩ41から次第に減少して、溶接終了時はＩ42となる。この期間中の溶接電流Ｉｗの平均値は、Ｉ４となる。ここで、時刻ｔ５〜ｔ６の期間よりもさらに溶接トーチ４の温度が上昇しているために、Ｉ41＜Ｉ31、Ｉ42＜Ｉ32及びＩ４＜Ｉ３となる。時刻ｔ８〜ｔ９の休止期間の動作は、上述した時刻ｔ２〜ｔ３の動作と同様であり、ロボットＲＭの待機位置への移動、ワークの交換、ロボットＲＭの溶接開始位置への移動が行われる。時刻ｔ７〜ｔ８の溶接期間の長さは、時刻ｔ１〜ｔ２と同一のＴa1となり、時刻ｔ８〜ｔ９の休止期間の長さは、時刻ｔ２〜ｔ３と同一のＴb0となる。
【００１４】
上述したように、溶接トーチの温度が上昇すると、溶接電流Ｉｗの値は減少することになる。溶接電流Ｉｗの値が変化すると、ビードの溶け込み、ビード幅等が変化することになり、均一な溶接品質を得ることができない。この問題に対処するためには、以下に説明する従来技術が有効である。
【００１５】
特許文献１の発明は、効率的な水冷溶接トーチを提供するものである。溶接トーチとしては、空冷のものと水冷のものとがある。空冷溶接トーチは、強制冷却は行っておらず、自然空冷の構造となっている。これに対して、水冷溶接トーチは、その内部を水が流れており、強制冷却構造となっている。溶接トーチとして水冷溶接トーチを使用すれば、溶接電流Ｉｗの通電に伴う温度上昇を抑制することができるので、溶接電流Ｉｗの減少を抑制することができ、均一な溶接品質を得ることができる。
【００１６】
特許文献２の発明は、溶接ワイヤとしてフラックス入りワイヤを用い、溶接ワイヤに略一定の溶接電流を供給すると共に、溶接電圧検出値と溶接電圧設定値との偏差が無くなるようにこの溶接電圧偏差値に応じて送給速度を増減変化させてアーク長を略一定に維持する溶接方法である。すなわち、消耗電極アーク溶接であるにも関わらず定電流制御によって一定の溶接電流を通電している。定電流制御ではアーク長制御ができないために良好な溶接を行うことはできない。このために、アーク長に相当する溶接電圧検出値と、目標値である溶接電圧設定値との偏差をフィードバック制御して送給速度を増減させることによってアーク長制御を行っている。この溶接方法では、溶接トーチの温度が上昇しても溶接電流Ｉｗの値は変化しないために、均一な溶接品質を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００２−３０１５７２号公報
【特許文献２】特開２０００−６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
溶接トーチの温度上昇に伴う溶接電流の減少によって溶接品質が変動する問題に対して、水冷溶接トーチを用いた場合には、以下のような課題がある。水冷溶接トーチは、内部に水を流す構造であるために、空冷溶接トーチに比べて、価格が高価であり、使用場所に制限があり、メンテナンス性が悪い。このために、水冷溶接トーチは溶接電流が大電流値である場合を除きあまり使用されていないのが実状である。したがって、取り扱いの容易な空冷溶接トーチを使用して、上述した問題を解決したいとする要求が強い。
【００１９】
溶接トーチの温度上昇に伴う溶接電流の減少によって溶接品質が変動する問題に対して、特許文献２の溶接方法を適用した場合には、以下のような課題がある。特許文献２の溶接方法は、溶接ワイヤにフラックス入りワイヤを使用している。これは、フラックス入りワイヤを用いたアーク溶接では、溶滴は短絡を伴うことなく粒状になって連続的に移行する。このために、外乱によるアーク長の変動の速度は比較的ゆっくりとしているので、送給速度を可変速制御することによってアーク長の変動を抑制することができる。しかしながら、ソリッドワイヤを使用する一般的な消耗電極アーク溶接では、溶滴は短絡移行、グロビュール移行等により行われるので、外乱によるアーク長の変動速度は速くなる。このために、このアーク長変動を送給速度の可変速制御によって抑制することはできない。すなわち、特許文献２の溶接方法は、ソリッドワイヤを用いる消耗電極アーク溶接には適用することができない。
【００２０】
そこで、本発明では、空冷溶接トーチを使用し、溶接トーチの温度が上昇しても溶接品質を均一に維持することができるアーク溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、溶接期間中は溶接トーチから溶接ワイヤを溶接電流設定値に対応した送給速度で送給して溶接電流を通電して溶接を行い、休止期間中は溶接ワイヤの送給を停止して溶接を休止し、これらの期間を繰り返して溶接を行うアーク溶接方法において、
前記溶接期間中の前記溶接電流を検出し、前記溶接電流設定値と前記溶接電流検出値との偏差に応じて前記休止期間を設定する、
ことを特徴とするアーク溶接方法である。
【００２２】
請求項２の発明は、前記溶接電流検出値が、前記溶接期間中の前記溶接電流の平均値である、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接方法である。
【００２３】
請求項３の発明は、前記溶接電流検出値が、前記溶接期間の終了時点における前記溶接電流の値である、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接方法である。
【００２４】
請求項４の発明は、前記休止期間中は、前記溶接トーチに外部から送風することによって強制冷却する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク溶接方法である。
【００２５】
請求項５の発明は、前記休止期間中は、前記溶接トーチを液体に漬けることによって強制冷却する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク溶接方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、溶接電流設定値と溶接電流検出値（溶接電流平均値、終了時点での溶接電流値）との偏差を算出することによって溶接トーチの温度上昇の度合いを検出し、この偏差に応じて、休止期間の長さを設定する。このために、溶接トーチが空冷であっても、溶接トーチの温度は溶接品質に影響を及ぼさない温度まで低下するので、均一な溶接品質を得ることができる。さらに、休止期間は溶接品質に影響を及ぼさない最少時間に設定されるために、生産効率の低下を必要最小限に止めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。
【図２】休止期間設定関数の一例を示す図である。
【図３】図１における各信号のタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る溶接電源のブロック図である。
【図５】従来技術におけるロボットを使用した消耗電極アーク溶接装置の構成図である。
【図６】図５の各信号のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２９】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１に係るアーク溶接方法を実施するための溶接装置の構成は、上述した図５と同一である。但し、溶接電源ＰＳを構成する回路ブロックが異なっており、後述する図１のようになる。また、これに伴い、インターフェース信号Ｉｆには新たに休止期間設定信号Ｔbrが追加され、溶接電源ＰＳからロボット制御装置ＲＣに送信される。したがって、インターフェース信号Ｉｆには、ロボット制御装置ＲＣから送信される溶接開始信号Ｓｔ、溶接電流設定信号Ｉｒ及び溶接電圧設定信号Ｖｒが含まれており、溶接電源ＰＳから送信される電流通電信号Ｗcr及び上記の休止期間設定信号Ｔbrが含まれている。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源ＰＳのブロック図である。以下、同図を参照して、各回路ブロックについて説明する。
【００３１】
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）を入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、アーク３を発生させるための溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。電源主回路ＰＭは、図示は省略するが、商用電源を整流する１次整流器、整流された直流を平滑するコンデンサ、平滑された直流を駆動信号Ｄｖに従って高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を整流する２次整流器、整流された直流を平滑するリアクトルから構成される。
【００３２】
溶接ワイヤ１は、送給モータＷＭに結合された送給ロール５によって溶接トーチ４内を通って送給され、母材２との間にアーク３が発生する。
【００３３】
インターフェース回路ＩＦは、ロボット制御装置ＲＣとの間でインターフェース信号Ｉｆを通信する。このインターフェース回路ＩＦは、溶接開始信号Ｓｔ、溶接電流設定信号Ｉｒ及び溶接電圧設定信号Ｖｒを出力し、電流通電信号Ｗcr及び休止期間設定信号Ｔbrが入力される。
【００３４】
電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。電流通電判別回路ＷＣＲは、この溶接電流検出信号Ｉｄを入力として、この値が予め定めた電流判別値以上であるときは溶接電流Ｉｗが通電していると判別してＨｉｇｈレベルになる電流通電信号Ｗcrを上記のインターフェース回路ＩＦに出力する。
【００３５】
電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記のインターフェース回路ＩＦからの溶接電圧設定信号Ｖｒと上記の溶接電圧検出信号Ｖｄとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。駆動回路ＤＶは、この電圧誤差増幅信号Ｅｖ及び上記のインターフェース回路ＩＦからの溶接開始信号Ｓｔを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときは、電圧誤差増幅信号Ｅｖに基づいてパルス幅変調制御を行い、駆動信号Ｄｖを出力する。したがって、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときは定電圧制御によって溶接電圧Ｖｗを出力し、Ｌｏｗレベルのときは出力を停止する。
【００３６】
送給速度設定回路ＦＲは、上記のインターフェース回路ＩＦからの溶接電流設定信号Ｉｒを入力として、予め定めた電流値・送給速度変換関数によって送給速度設定信号Ｆｒを算出して出力する。送給制御回路ＦＣは、この送給速度設定信号Ｆｒ及び上記のインターフェース回路ＩＦからの溶接開始信号Ｓｔを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときは送給速度設定信号Ｆｒの値に相当する送給速度Ｆｗで溶接ワイヤ１を送給するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力する。
【００３７】
溶接電流平均値算出回路ＩＡＶは、上記の溶接電流検出信号Ｉｄを入力として、１回の溶接ごとの平均値を算出して、溶接電流平均値信号Ｉavを出力する。偏差算出回路ＤＩは、上記のインターフェース回路ＩＦからの溶接電流設定信号Ｉｒとこの溶接電流平均値信号Ｉavとの偏差を算出して、偏差信号ΔＩ＝Ｉｒ−Ｉavを出力する。ここで、溶接トーチの温度上昇に伴って溶接電流Ｉｗは減少するので、偏差信号ΔＩ≧０である。休止期間設定信号ＴＢＲは、この偏差信号ΔＩを入力として、図２で後述する予め定めた休止期間設定関数によって休止期間を算出して、休止期間設定信号Ｔbrを上記のインターフェース回路ＩＦに出力する。
【００３８】
図２は、上述した休止期間設定回路ＴＢＲに内蔵されている休止期間設定関数の一例を示す図である。同図の横軸は偏差信号ΔＩ（Ａ）を示し、縦軸は休止期間設定信号Ｔbr（秒）を示す。同図の関数は、ΔＩ＝０のときＴbr＝Ｔb0となり、傾きがａの右上がりの直線となっている。したがって、直線の式は、Ｔbr＝ａ・ΔＩ＋Ｔb0となる。ここで、Ｔb0は、休止期間中にロボットを待機位置に移動させ、ワークを交換するのに必要な最少時間となる。すなわち、休止期間はこの時間Ｔb0よりも短くすることはできない。ロボットを待機位置に移動させるのに必要な時間は数百msと短いので、実質的には無視することができる。したがって、最少時間Ｔb0は、ワークを交換するのみ必要な時間となる。偏差信号ΔＩの値によって溶接トーチの温度上昇を間接的に検出していることになり、休止期間の長さを決定するようにしている。生産性を考慮して、休止期間設定信号Ｔbrの値は、溶接トーチの温度が溶接品質に影響を及ぼさない温度まで低下する最少時間になるように関数を設定している。この関数は、溶接トーチの種類、溶接ワイヤの材質、直径、送給速度、ワイヤ突出し長さ等の溶接条件に応じて、実験によって適正値に設定される。また、同図では、関数は直線として表したが、右上がりの曲線、右上がりのステップ状としても良い。
【００３９】
図３は、図１で上述した溶接電源の各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示す。また、同図（Ｃ）に示す破線は溶接電流設定信号Ｉｒ＝Ｉr1を示している。同図は、上述した図６と対応しており、次々と搬送されてくる１種類のワークを反復して溶接する場合である。以下、図６と異なる点を中心として同図を参照して説明する。
【００４０】
時刻ｔ１において、ロボットＲＭは待機位置から溶接開始位置に移動して停止しており、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになる。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤ１は送給速度設定信号Ｆｒ＝Ｆr1に相当する送給速度Ｆｗで送給される。同時に、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電を開始する。溶接電流Ｉｗが通電を開始すると、図示しない電流通電信号Ｗcrが溶接電源ＰＳからロボット制御装置ＲＣに送信されるために、ロボットＲＭは予め定めた溶接速度で溶接線に沿って移動を開始して溶接が行われる。上記の送給速度設定信号Ｆr1は、上記の溶接電流設定信号Ｉr1を変換した値である。
【００４１】
時刻ｔ１〜ｔ２の溶接期間Ｔa1における溶接電流Ｉｗの変化について説明する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ１直後は破線で示す溶接電流設定信号Ｉr1と略等しいＩ11となり、時間経過と共に減少して、溶接終了時点ｔ２ではＩ12となる。電流値Ｉ12は、溶接電流設定信号Ｉr1よりも少しだけ小さな値である。そして、時刻ｔ１〜ｔ２の溶接電流Ｉｗの平均値がＩ１となる。したがって、偏差信号ΔＩ＝Ｉr1−Ｉ１となり、図２で上述した休止期間設定関数によって休止期間設定信号Ｔbr＝Ｔb1が算出される。ここで、休止期間設定信号Ｔb1の値は、図６のＴb0よりも大きな値である。
【００４２】
時刻ｔ２において、ロボットＲＭが溶接終了位置に到達すると、ロボットＲＭは停止し、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔはＬｏｗレベルになる。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤ１の送給は停止するために、送給速度Ｆｗ＝０となる。同時に、溶接電流Ｉｗの通電が停止して、溶接が終了する。溶接電流Ｉｗの通電が終了すると、電流通電信号ＷcrはＬｏｗレベルになるために、ロボットＲＭは待機位置へと移動する。同時に、上記の休止期間設定信号Ｔbrが溶接電源ＰＳからロボット制御装置ＲＣへと送信される。そして、溶接が終了したワークが搬出され、次のワークが搬入されて、所定位置に載置される。ロボット制御装置ＲＣは、電流通電信号ＷcrがＬｏｗレベル（時刻ｔ２）になってから上記の休止期間設定信号Ｔbrによって定まる期間が経過するまでは、待機位置で停止している。そして、この設定された休止期間が経過すると、ロボット制御装置ＲＣは、ロボットＲＭを待機位置から溶接開始位置に移動させて停止させる。この時点が時刻ｔ３となる。したがって、厳密には、時刻ｔ２から休止期間設定信号Ｔbrによって定まる期間が経過するとロボットＲＭが溶接開始位置へと移動を開始することになる。しかし、ロボットＲＭが待機位置から溶接開始位置へと移動するのに要する時間は短いので、時刻ｔ２〜ｔ３の期間が、休止期間設定信号Ｔbrによって定まる期間Ｔb1であると見なすことができる。
【００４３】
このように、溶接トーチ４の温度が上昇して溶接電流Ｉｗが減少すると、その減少幅（偏差信号ΔＩ）に応じて休止期間を長くして、溶接トーチ４の温度が低下するようにしている。
【００４４】
時刻ｔ３〜ｔ４の溶接期間中の動作は、上述した時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様の動作となる。すなわち、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔは、この期間中Ｈｉｇｈレベルになる。また、同図（Ｂ）に示すように、この期間中の送給速度Ｆｗは送給速度設定信号Ｆr1に相当する値となる。また、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ１〜ｔ２と同様に、溶接開始直後のＩ11から次第に減少して、溶接終了時はＩ12となる。この期間中の溶接電流Ｉｗの平均値は、Ｉ１となる。したがって、偏差信号ΔＩの値は、時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様に、Ｉr1−Ｉ１となり、休止期間設定信号Ｔbrの値も同様にＴb1となる。時刻ｔ４〜ｔ５の休止期間の動作は、上述した時刻ｔ２〜ｔ３の動作と同様であり、電流通電信号Ｗcr＝Ｌｏｗレベル及び休止期間設定信号Ｔbrのロボット制御装置ＲＣへの送信が行われる。そして、ロボットＲＭの待機位置への移動、ワークの交換、ロボットＲＭの溶接開始位置への移動が行われる。時刻ｔ３〜ｔ４の溶接期間の長さは、時刻ｔ１〜ｔ２と同一のＴa1となり、時刻ｔ４〜ｔ５の休止期間の長さは、時刻ｔ２〜ｔ３と同一のＴb1となる。
【００４５】
時刻ｔ５〜ｔ６の溶接期間中の動作は、上述した時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様の動作となる。すなわち、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔは、この期間中Ｈｉｇｈレベルになる。また、同図（Ｂ）に示すように、この期間中の送給速度Ｆｗは送給速度設定信号Ｆr1に相当する値となる。また、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ１〜ｔ２と同様に、溶接開始直後のＩ11から次第に減少して、溶接終了時はＩ12となる。この期間中の溶接電流Ｉｗの平均値は、Ｉ１となる。したがって、偏差信号ΔＩの値は、時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様に、Ｉr1−Ｉ１となり、休止期間設定信号Ｔbrの値も同様にＴb1となる。時刻ｔ６〜ｔ７の休止期間の動作は、上述した時刻ｔ２〜ｔ３の動作と同様であり、電流通電信号Ｗcr＝Ｌｏｗレベル及び休止期間設定信号Ｔbrのロボット制御装置ＲＣへの送信が行われる。そして、ロボットＲＭの待機位置への移動、ワークの交換、ロボットＲＭの溶接開始位置への移動が行われる。時刻ｔ５〜ｔ６の溶接期間の長さは、時刻ｔ１〜ｔ２と同一のＴa1となり、時刻ｔ６〜ｔ７の休止期間の長さは、時刻ｔ２〜ｔ３と同一のＴb1となる。
【００４６】
時刻ｔ７〜ｔ８の溶接期間中の動作は、上述した時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様の動作となる。すなわち、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔは、この期間中Ｈｉｇｈレベルになる。また、同図（Ｂ）に示すように、この期間中の送給速度Ｆｗは送給速度設定信号Ｆr1に相当する値となる。また、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ１〜ｔ２と同様に、溶接開始直後のＩ11から次第に減少して、溶接終了時はＩ12となる。この期間中の溶接電流Ｉｗの平均値は、Ｉ１となる。したがって、偏差信号ΔＩの値は、時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様に、Ｉr1−Ｉ１となり、休止期間設定信号Ｔbrの値も同様にＴb1となる。時刻ｔ８〜ｔ９の休止期間の動作は、上述した時刻ｔ２〜ｔ３の動作と同様であり、電流通電信号Ｗcr＝Ｌｏｗレベル及び休止期間設定信号Ｔbrのロボット制御装置ＲＣへの送信が行われる。そして、ロボットＲＭの待機位置への移動、ワークの交換、ロボットＲＭの溶接開始位置への移動が行われる。時刻ｔ７〜ｔ８の溶接期間の長さは、時刻ｔ１〜ｔ２と同一のＴa1となり、時刻ｔ８〜ｔ９の休止期間の長さは、時刻ｔ２〜ｔ３と同一のＴb1となる。
【００４７】
上述した実施の形態１によれば、溶接電流設定値と溶接電流検出値（溶接電流平均値）との偏差を算出することによって溶接トーチの温度上昇の度合いを検出し、この偏差に応じて、休止期間の長さを設定する。このために、溶接トーチが空冷であっても、溶接トーチの温度は溶接品質に影響を及ぼさない温度まで低下するので、均一な溶接品質を得ることができる。さらに、休止期間は溶接品質に影響を及ぼさない最少時間に設定されるために、生産効率の低下を必要最小限に止めることができる。
【００４８】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２では、上述した実施の形態１と偏差信号ΔＩの算出方法が異なる。すなわち、実施の形態１では、溶接電流設定信号Ｉｒと溶接電流平均値信号Ｉavとの減算によって偏差信号ΔＩを算出していた。これに対して、実施の形態２では、溶接電流平均値信号Ｉavに代えて、各溶接期間の終了時点での溶接電流値（終了時点溶接電流値信号Ｉｅ）を使用するものである。したがって、実施の形態２においては、偏差信号ΔＩ＝Ｉｒ−Ｉｅとなる。以下、この実施の形態２について、図面を参照して説明する。
【００４９】
図４は、本発明の実施の形態２に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は、上述した図１に対応しており、図１と同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は省略する。同図は、図１の溶接電流平均値算出回路ＩＡＶを破線で示す終了時点溶接電流値検出回路ＩＥに置換し、図１の偏差算出回路ＤＩを破線で示す第２偏差算出回路ＤＩ２に置換したものである。以下、これらのブロックについて、図面を参照して説明する。
【００５０】
終了時点溶接電流値検出回路ＩＥは、溶接電流検出信号Ｉｄを入力として、各溶接期間の終了時点での溶接電流値を検出し、終了時点溶接電流値信号Ｉｅを出力する。第２偏差算出回路ＤＩ２は、溶接電流設定信号Ｉｒとこの終了時点溶接電流値信号Ｉｅとの偏差を算出して、偏差信号ΔＩ＝Ｉｒ−Ｉｅを出力する。ここで、溶接トーチの温度上昇に伴って溶接電流Ｉｗは減少するので、偏差信号ΔＩ≧０である。
【００５１】
実施の形態１における図２及び図３は、略そのまま実施の形態２にも適合するので、それらの説明は省略する。実施の形態２の効果は、実施の形態１と同様である。
【００５２】
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３は、上述した実施の形態１及び２に追加して、休止期間中に溶接トーチを外部から強制冷却するステップを設けたものである。このために、実施の形態３に対しては、実施の形態１及び２の説明はそのまま適合することができる。したがって、追加されたステップについて、以下説明する。
【００５３】
上述した図３の時刻ｔ２において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルになると、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤの送給が停止し、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗの通電が停止する。このために、電流通電信号ＷcrがＬｏｗレベルになり、溶接電源ＰＳからロボット制御装置ＲＣへと通知される。ロボット制御装置ＲＣは、この通知を受けると、ロボットＲＭを実施の形態１及び２とは異なり冷却位置に移動させる。この冷却位置において、溶接トーチは、送風機からの送風によって強制冷却される。また、別の冷却方法としては、スパッタ付着防止液等の溶接に悪影響を与えない液体に溶接トーチの先端部（ノズル部分）を漬けることによって、強制冷却するようにしても良い。この冷却中にワークの交換が行われる。そして、時刻ｔ２から設定された休止期間が経過すると、ロボット制御装置ＲＣは、ロボットＲＭを溶接開始位置へと移動させて停止させる。
【００５４】
実施の形態３においては、休止期間中に溶接トーチを強制冷却するので、温度の低下速度が速くなる。このために、上述した図２の休止期間設定関数を、強制冷却に適合するように変更する必要がある。すなわち、偏差信号ΔＩの値に対する休止期間設定信号Ｔbrの値が、実施の形態１及び２よりも小さな値となる。
【００５５】
上述した実施の形態３によれば、休止期間中に溶接トーチを外部から強制冷却するので、溶接トーチの温度の低下を迅速化することができる。このために、休止期間を短縮することができるので、実施の形態１及び２の効果に加えて、生産効率を高めることができる。
【００５６】
上述した実施の形態１〜３では、１種類のワークを反復溶接する場合を例示したが、１つのワークに複数の溶接個所がある場合にも適用することができる。また、複数のワークを混在して溶接する場合にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 溶接ワイヤ
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
４ａ コンジットケーブル
５ 送給ロール
ＤＩ 偏差算出回路
ＤＩ２ 第２偏差算出回路
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
ＩＡＶ 溶接電流平均値算出回路
Ｉav 溶接電流平均値信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
ＩＥ 終了時点溶接電流値検出回路
Ｉｅ 終了時点溶接電流値信号
ＩＦ インターフェース回路
Ｉｆ インターフェース信号
Ｉｒ 溶接電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
Ｍｃ 動作制御信号
ＰＭ 電源主回路
ＰＳ 溶接電源
ＲＣ ロボット制御装置
ＲＭ ロボット
Ｓｔ 溶接開始信号
Ｔａ 溶接期間
Ｔｂ 休止期間
ＴＢＲ 休止期間設定回路
Ｔbr 休止期間設定信号
ＴＰ ティーチペンダント
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 溶接電圧検出信号
Ｖｒ 溶接電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＣＲ 電流通電判別回路
Ｗcr 電流通電信号
ＷＭ 送給モータ
ΔＩ 偏差信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接トーチの温度上昇に伴う溶接品質の変化を補償することができるアーク溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、ロボットを使用した消耗電極アーク溶接装置の一般的な構成図である。以下、同図を参照して、各構成物について説明する。
【０００３】
ティーチペンダントＴＰは、ロボット制御装置ＲＣに接続され、ロボットＲＭの動作軌跡を教示すると共に、溶接条件を設定する。ロボット制御装置ＲＣは、ロボットＲＭを動作制御するための動作制御信号ＭｃをロボットＲＭに設けられた複数のサーボモータ（図示は省略）に出力する。ロボットＲＭには、送給モータＷＭ及び溶接トーチ４が搭載されている。送給モータＷＭと溶接トーチ４との間は、コンジットケーブル４ａで接続されており、溶接ワイヤ１、シールドガス（図示は省略）及び電力が溶接トーチ４に供給される。
【０００４】
溶接電源ＰＳは、アーク３を発生させるための溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力すると共に、上記の送給モータＷＭを制御するための送給制御信号Ｆｃを出力する。溶接ワイヤ１は上記の送給モータＷＭによって上記のコンジットケーブル４ａ内を通って送給速度Ｆｗ（cm/min）で送給され、母材２との間にアーク３が発生する。
【０００５】
上記のロボット制御装置ＲＣと上記の溶接電源ＰＳとの間では、インターフェース信号Ｉｆが通信されている。このインターフェース信号Ｉｆには、ロボット制御装置ＲＣから送信される溶接開始信号Ｓｔ、溶接電流設定信号Ｉｒ及び溶接電圧設定信号Ｖｒが含まれており、溶接電源ＰＳから送信される電流通電信号Ｗcrが含まれている。上記の溶接開始信号Ｓｔは、溶接電源ＰＳの出力及び溶接ワイヤ１の送給の開始／停止を制御する信号である。上記の溶接電流設定信号Ｉｒは、溶接電源ＰＳ内で送給速度設定信号Ｆｒに変換されて、溶接ワイヤ１の送給速度Ｆｗを設定する信号である。消耗電極アーク溶接では、溶接電源ＰＳの出力は定電圧制御されるために、溶接電流Ｉｗは送給速度Ｆｗによって決定される。上記の溶接電圧設定信号Ｖｒは、定電圧制御される溶接電圧Ｖｗを設定する信号である。上記の電流通電信号Ｗcrは、溶接電流Ｉｗが通電するとＨｉｇｈレベルになる信号である。溶接開始時において、この電流通電信号ＷcrがＨｉｇｈレベルになると、ロボット制御装置ＲＣはロボットＲＭを溶接線に沿って移動を開始させる。
【０００６】
図６は、反復して溶接を行っているときの上述した溶接装置における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示す。また、同図（Ｃ）に示す破線は溶接電流設定信号Ｉｒ＝Ｉr1を示している。同図は、次々と搬送されてくる１種類のワークを反復して溶接する場合である。以下、同図を参照して説明する。
【０００７】
時刻ｔ１において、ロボットＲＭは待機位置から溶接開始位置に移動して停止しており、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになる。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤ１は送給速度設定信号Ｆｒ＝Ｆr1に相当する送給速度Ｆｗで送給される。同時に、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電を開始する。溶接電流Ｉｗが通電を開始すると、図示しない電流通電信号Ｗcrが溶接電源ＰＳからロボット制御装置ＲＣに送信されるために、ロボットＲＭは予め定めた溶接速度で溶接線に沿って移動を開始して溶接が行われる。上記の送給速度設定信号Ｆr1は、上記の溶接電流設定信号Ｉr1を変換した値である。
【０００８】
時刻ｔ２において、ロボットＲＭが溶接終了位置に到達すると、ロボットＲＭは停止し、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔはＬｏｗレベルになる。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤ１の送給は停止するために、送給速度Ｆｗ＝０となる。同時に、溶接電流Ｉｗの通電が停止して、溶接が終了する。溶接電流Ｉｗの通電が終了すると、電流通電信号ＷcrはＬｏｗレベルになるために、ロボットＲＭは待機位置へと移動する。そして、溶接が終了したワークが搬出され、次のワークが搬入されて、所定位置に載置される。このワークの載置を図５に図示していないプログラム・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ）等が判別すると、ロボット制御装置ＲＣに通知する。ロボット制御装置ＲＣは、この通知を受けると、ロボットＲＭを待機位置から溶接開始位置に移動させて停止させる。この時点が時刻ｔ３となる。
【０００９】
ここで、時刻ｔ１〜ｔ２の期間を溶接期間Ｔａ＝Ｔa1と呼び、時刻ｔ２〜ｔ３の期間を休止期間Ｔｂ＝Ｔb0と呼ぶことにする。溶接期間Ｔａは、ワークの溶接線の長さ（溶接長）を溶接速度で除算した時間となる。また、休止期間Ｔｂは、ロボットＲＭが待機位置への移動を開始し、ワークを交換し、ロボットＲＭが再び溶接開始位置に移動して停止するのに要する時間となる。したがって、溶接期間Ｔａ及び休止期間Ｔｂは、直接設定される値ではない。
【００１０】
時刻ｔ１〜ｔ２の溶接期間Ｔa1における溶接電流Ｉｗの変化について説明する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ１直後は破線で示す溶接電流設定信号Ｉr1と略等しいＩ11となり、時間経過と共に減少して、溶接終了時点ｔ２ではＩ12となる。電流値Ｉ12は、溶接電流設定信号Ｉr1よりも少しだけ小さな値である。そして、時刻ｔ１〜ｔ２の溶接電流Ｉｗの平均値がＩ１となる。時間経過に伴って溶接電流Ｉｗの値が次第に減少する理由は、溶接電流Ｉｗの通電及びアークからの熱によって溶接トーチ４の温度が上昇するので、その内部を送給される溶接ワイヤ１の温度も上昇するためである。溶接ワイヤ１の温度が上昇すると、溶接電流Ｉｗの値が小さくなっても同じ送給速度の溶接ワイヤ１を溶融させることができるようになる。この結果、溶接トーチ４の温度が上昇して溶接ワイヤ１の温度が上昇すると、送給速度が一定である場合には、溶接電流Ｉｗの値が減少することになる。
【００１１】
時刻ｔ３〜ｔ４の溶接期間中の動作は、上述した時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様の動作となる。すなわち、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔは、この期間中Ｈｉｇｈレベルになる。また、同図（Ｂ）に示すように、この期間中の送給速度Ｆｗは送給速度設定信号Ｆr1に相当する値となる。また、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、溶接開始直後のＩ21から次第に減少して、溶接終了時はＩ22となる。この期間中の溶接電流Ｉｗの平均値は、Ｉ２となる。ここで、時刻ｔ１〜ｔ２の期間よりもさらに溶接トーチ４の温度が上昇しているために、Ｉ21＜Ｉ11、Ｉ22＜Ｉ12及びＩ２＜Ｉ１となる。時刻ｔ４〜ｔ５の休止期間の動作は、上述した時刻ｔ２〜ｔ３の動作と同様であり、ロボットＲＭの待機位置への移動、ワークの交換、ロボットＲＭの溶接開始位置への移動が行われる。時刻ｔ３〜ｔ４の溶接期間の長さは、時刻ｔ１〜ｔ２と同一のＴa1となり、時刻ｔ４〜ｔ５の休止期間の長さは、時刻ｔ２〜ｔ３と同一のＴb0となる。
【００１２】
時刻ｔ５〜ｔ６の溶接期間中の動作は、上述した時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様の動作となる。すなわち、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔは、この期間中Ｈｉｇｈレベルになる。また、同図（Ｂ）に示すように、この期間中の送給速度Ｆｗは送給速度設定信号Ｆr1に相当する値となる。また、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、溶接開始直後のＩ31から次第に減少して、溶接終了時はＩ32となる。この期間中の溶接電流Ｉｗの平均値は、Ｉ３となる。ここで、時刻ｔ３〜ｔ４の期間よりもさらに溶接トーチ４の温度が上昇しているために、Ｉ31＜Ｉ21、Ｉ32＜Ｉ22及びＩ３＜Ｉ２となる。時刻ｔ６〜ｔ７の休止期間の動作は、上述した時刻ｔ２〜ｔ３の動作と同様であり、ロボットＲＭの待機位置への移動、ワークの交換、ロボットＲＭの溶接開始位置への移動が行われる。時刻ｔ５〜ｔ６の溶接期間の長さは、時刻ｔ１〜ｔ２と同一のＴa1となり、時刻ｔ６〜ｔ７の休止期間の長さは、時刻ｔ２〜ｔ３と同一のＴb0となる。
【００１３】
時刻ｔ７〜ｔ８の溶接期間中の動作は、上述した時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様の動作となる。すなわち、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔは、この期間中Ｈｉｇｈレベルになる。また、同図（Ｂ）に示すように、この期間中の送給速度Ｆｗは送給速度設定信号Ｆr1に相当する値となる。また、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、溶接開始直後のＩ41から次第に減少して、溶接終了時はＩ42となる。この期間中の溶接電流Ｉｗの平均値は、Ｉ４となる。ここで、時刻ｔ５〜ｔ６の期間よりもさらに溶接トーチ４の温度が上昇しているために、Ｉ41＜Ｉ31、Ｉ42＜Ｉ32及びＩ４＜Ｉ３となる。時刻ｔ８〜ｔ９の休止期間の動作は、上述した時刻ｔ２〜ｔ３の動作と同様であり、ロボットＲＭの待機位置への移動、ワークの交換、ロボットＲＭの溶接開始位置への移動が行われる。時刻ｔ７〜ｔ８の溶接期間の長さは、時刻ｔ１〜ｔ２と同一のＴa1となり、時刻ｔ８〜ｔ９の休止期間の長さは、時刻ｔ２〜ｔ３と同一のＴb0となる。
【００１４】
上述したように、溶接トーチの温度が上昇すると、溶接電流Ｉｗの値は減少することになる。溶接電流Ｉｗの値が変化すると、ビードの溶け込み、ビード幅等が変化することになり、均一な溶接品質を得ることができない。この問題に対処するためには、以下に説明する従来技術が有効である。
【００１５】
特許文献１の発明は、効率的な水冷溶接トーチを提供するものである。溶接トーチとしては、空冷のものと水冷のものとがある。空冷溶接トーチは、強制冷却は行っておらず、自然空冷の構造となっている。これに対して、水冷溶接トーチは、その内部を水が流れており、強制冷却構造となっている。溶接トーチとして水冷溶接トーチを使用すれば、溶接電流Ｉｗの通電に伴う温度上昇を抑制することができるので、溶接電流Ｉｗの減少を抑制することができ、均一な溶接品質を得ることができる。
【００１６】
特許文献２の発明は、溶接ワイヤとしてフラックス入りワイヤを用い、溶接ワイヤに略一定の溶接電流を供給すると共に、溶接電圧検出値と溶接電圧設定値との偏差が無くなるようにこの溶接電圧偏差値に応じて送給速度を増減変化させてアーク長を略一定に維持する溶接方法である。すなわち、消耗電極アーク溶接であるにも関わらず定電流制御によって一定の溶接電流を通電している。定電流制御ではアーク長制御ができないために良好な溶接を行うことはできない。このために、アーク長に相当する溶接電圧検出値と、目標値である溶接電圧設定値との偏差をフィードバック制御して送給速度を増減させることによってアーク長制御を行っている。この溶接方法では、溶接トーチの温度が上昇しても溶接電流Ｉｗの値は変化しないために、均一な溶接品質を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００２−３０１５７２号公報
【特許文献２】特開２０００−６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
溶接トーチの温度上昇に伴う溶接電流の減少によって溶接品質が変動する問題に対して、水冷溶接トーチを用いた場合には、以下のような課題がある。水冷溶接トーチは、内部に水を流す構造であるために、空冷溶接トーチに比べて、価格が高価であり、使用場所に制限があり、メンテナンス性が悪い。このために、水冷溶接トーチは溶接電流が大電流値である場合を除きあまり使用されていないのが実状である。したがって、取り扱いの容易な空冷溶接トーチを使用して、上述した問題を解決したいとする要求が強い。
【００１９】
溶接トーチの温度上昇に伴う溶接電流の減少によって溶接品質が変動する問題に対して、特許文献２の溶接方法を適用した場合には、以下のような課題がある。特許文献２の溶接方法は、溶接ワイヤにフラックス入りワイヤを使用している。これは、フラックス入りワイヤを用いたアーク溶接では、溶滴は短絡を伴うことなく粒状になって連続的に移行する。このために、外乱によるアーク長の変動の速度は比較的ゆっくりとしているので、送給速度を可変速制御することによってアーク長の変動を抑制することができる。しかしながら、ソリッドワイヤを使用する一般的な消耗電極アーク溶接では、溶滴は短絡移行、グロビュール移行等により行われるので、外乱によるアーク長の変動速度は速くなる。このために、このアーク長変動を送給速度の可変速制御によって抑制することはできない。すなわち、特許文献２の溶接方法は、ソリッドワイヤを用いる消耗電極アーク溶接には適用することができない。
【００２０】
そこで、本発明では、空冷溶接トーチを使用し、溶接トーチの温度が上昇しても溶接品質を均一に維持することができるアーク溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、溶接期間中は溶接トーチから溶接ワイヤを溶接電流設定値に対応した送給速度で送給して溶接電流を通電して溶接を行い、休止期間中は溶接ワイヤの送給を停止して溶接を休止し、これらの期間を繰り返して溶接を行うアーク溶接方法において、
前記溶接期間中の前記溶接電流を検出し、前記溶接電流設定値と前記溶接電流検出値との偏差に応じて前記休止期間を設定する、
ことを特徴とするアーク溶接方法である。
【００２２】
請求項２の発明は、前記溶接電流検出値が、前記溶接期間中の前記溶接電流の平均値である、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接方法である。
【００２３】
請求項３の発明は、前記溶接電流検出値が、前記溶接期間の終了時点における前記溶接電流の値である、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接方法である。
【００２４】
請求項４の発明は、前記休止期間中は、前記溶接トーチに外部から送風することによって強制冷却する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク溶接方法である。
【００２５】
請求項５の発明は、前記休止期間中は、前記溶接トーチを液体に漬けることによって強制冷却する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク溶接方法である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、溶接電流設定値と溶接電流検出値（溶接電流平均値、終了時点での溶接電流値）との偏差を算出することによって溶接トーチの温度上昇の度合いを検出し、この偏差に応じて、休止期間の長さを設定する。このために、溶接トーチが空冷であっても、溶接トーチの温度は溶接品質に影響を及ぼさない温度まで低下するので、均一な溶接品質を得ることができる。さらに、休止期間は溶接品質に影響を及ぼさない最少時間に設定されるために、生産効率の低下を必要最小限に止めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態１に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。
【図２】休止期間設定関数の一例を示す図である。
【図３】図１における各信号のタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る溶接電源のブロック図である。
【図５】従来技術におけるロボットを使用した消耗電極アーク溶接装置の構成図である。
【図６】図５の各信号のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００２９】
［実施の形態１］
本発明の実施の形態１に係るアーク溶接方法を実施するための溶接装置の構成は、上述した図５と同一である。但し、溶接電源ＰＳを構成する回路ブロックが異なっており、後述する図１のようになる。また、これに伴い、インターフェース信号Ｉｆには新たに休止期間設定信号Ｔbrが追加され、溶接電源ＰＳからロボット制御装置ＲＣに送信される。したがって、インターフェース信号Ｉｆには、ロボット制御装置ＲＣから送信される溶接開始信号Ｓｔ、溶接電流設定信号Ｉｒ及び溶接電圧設定信号Ｖｒが含まれており、溶接電源ＰＳから送信される電流通電信号Ｗcr及び上記の休止期間設定信号Ｔbrが含まれている。
【００３０】
図１は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源ＰＳのブロック図である。以下、同図を参照して、各回路ブロックについて説明する。
【００３１】
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）を入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、アーク３を発生させるための溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。電源主回路ＰＭは、図示は省略するが、商用電源を整流する１次整流器、整流された直流を平滑するコンデンサ、平滑された直流を駆動信号Ｄｖに従って高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を整流する２次整流器、整流された直流を平滑するリアクトルから構成される。
【００３２】
溶接ワイヤ１は、送給モータＷＭに結合された送給ロール５によって溶接トーチ４内を通って送給され、母材２との間にアーク３が発生する。
【００３３】
インターフェース回路ＩＦは、ロボット制御装置ＲＣとの間でインターフェース信号Ｉｆを通信する。このインターフェース回路ＩＦは、溶接開始信号Ｓｔ、溶接電流設定信号Ｉｒ及び溶接電圧設定信号Ｖｒを出力し、電流通電信号Ｗcr及び休止期間設定信号Ｔbrが入力される。
【００３４】
電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。電流通電判別回路ＷＣＲは、この溶接電流検出信号Ｉｄを入力として、この値が予め定めた電流判別値以上であるときは溶接電流Ｉｗが通電していると判別してＨｉｇｈレベルになる電流通電信号Ｗcrを上記のインターフェース回路ＩＦに出力する。
【００３５】
電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記のインターフェース回路ＩＦからの溶接電圧設定信号Ｖｒと上記の溶接電圧検出信号Ｖｄとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。駆動回路ＤＶは、この電圧誤差増幅信号Ｅｖ及び上記のインターフェース回路ＩＦからの溶接開始信号Ｓｔを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときは、電圧誤差増幅信号Ｅｖに基づいてパルス幅変調制御を行い、駆動信号Ｄｖを出力する。したがって、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときは定電圧制御によって溶接電圧Ｖｗを出力し、Ｌｏｗレベルのときは出力を停止する。
【００３６】
送給速度設定回路ＦＲは、上記のインターフェース回路ＩＦからの溶接電流設定信号Ｉｒを入力として、予め定めた電流値・送給速度変換関数によって送給速度設定信号Ｆｒを算出して出力する。送給制御回路ＦＣは、この送給速度設定信号Ｆｒ及び上記のインターフェース回路ＩＦからの溶接開始信号Ｓｔを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときは送給速度設定信号Ｆｒの値に相当する送給速度Ｆｗで溶接ワイヤ１を送給するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力する。
【００３７】
溶接電流平均値算出回路ＩＡＶは、上記の溶接電流検出信号Ｉｄを入力として、１回の溶接ごとの平均値を算出して、溶接電流平均値信号Ｉavを出力する。偏差算出回路ＤＩは、上記のインターフェース回路ＩＦからの溶接電流設定信号Ｉｒとこの溶接電流平均値信号Ｉavとの偏差を算出して、偏差信号ΔＩ＝Ｉｒ−Ｉavを出力する。ここで、溶接トーチの温度上昇に伴って溶接電流Ｉｗは減少するので、偏差信号ΔＩ≧０である。休止期間設定信号ＴＢＲは、この偏差信号ΔＩを入力として、図２で後述する予め定めた休止期間設定関数によって休止期間を算出して、休止期間設定信号Ｔbrを上記のインターフェース回路ＩＦに出力する。
【００３８】
図２は、上述した休止期間設定回路ＴＢＲに内蔵されている休止期間設定関数の一例を示す図である。同図の横軸は偏差信号ΔＩ（Ａ）を示し、縦軸は休止期間設定信号Ｔbr（秒）を示す。同図の関数は、ΔＩ＝０のときＴbr＝Ｔb0となり、傾きがａの右上がりの直線となっている。したがって、直線の式は、Ｔbr＝ａ・ΔＩ＋Ｔb0となる。ここで、Ｔb0は、休止期間中にロボットを待機位置に移動させ、ワークを交換するのに必要な最少時間となる。すなわち、休止期間はこの時間Ｔb0よりも短くすることはできない。ロボットを待機位置に移動させるのに必要な時間は数百msと短いので、実質的には無視することができる。したがって、最少時間Ｔb0は、ワークを交換するのみ必要な時間となる。偏差信号ΔＩの値によって溶接トーチの温度上昇を間接的に検出していることになり、休止期間の長さを決定するようにしている。生産性を考慮して、休止期間設定信号Ｔbrの値は、溶接トーチの温度が溶接品質に影響を及ぼさない温度まで低下する最少時間になるように関数を設定している。この関数は、溶接トーチの種類、溶接ワイヤの材質、直径、送給速度、ワイヤ突出し長さ等の溶接条件に応じて、実験によって適正値に設定される。また、同図では、関数は直線として表したが、右上がりの曲線、右上がりのステップ状としても良い。
【００３９】
図３は、図１で上述した溶接電源の各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示す。また、同図（Ｃ）に示す破線は溶接電流設定信号Ｉｒ＝Ｉr1を示している。同図は、上述した図６と対応しており、次々と搬送されてくる１種類のワークを反復して溶接する場合である。以下、図６と異なる点を中心として同図を参照して説明する。
【００４０】
時刻ｔ１において、ロボットＲＭは待機位置から溶接開始位置に移動して停止しており、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになる。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤ１は送給速度設定信号Ｆｒ＝Ｆr1に相当する送給速度Ｆｗで送給される。同時に、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電を開始する。溶接電流Ｉｗが通電を開始すると、図示しない電流通電信号Ｗcrが溶接電源ＰＳからロボット制御装置ＲＣに送信されるために、ロボットＲＭは予め定めた溶接速度で溶接線に沿って移動を開始して溶接が行われる。上記の送給速度設定信号Ｆr1は、上記の溶接電流設定信号Ｉr1を変換した値である。
【００４１】
時刻ｔ１〜ｔ２の溶接期間Ｔa1における溶接電流Ｉｗの変化について説明する。同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ１直後は破線で示す溶接電流設定信号Ｉr1と略等しいＩ11となり、時間経過と共に減少して、溶接終了時点ｔ２ではＩ12となる。電流値Ｉ12は、溶接電流設定信号Ｉr1よりも少しだけ小さな値である。そして、時刻ｔ１〜ｔ２の溶接電流Ｉｗの平均値がＩ１となる。したがって、偏差信号ΔＩ＝Ｉr1−Ｉ１となり、図２で上述した休止期間設定関数によって休止期間設定信号Ｔbr＝Ｔb1が算出される。ここで、休止期間設定信号Ｔb1の値は、図６のＴb0よりも大きな値である。
【００４２】
時刻ｔ２において、ロボットＲＭが溶接終了位置に到達すると、ロボットＲＭは停止し、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔはＬｏｗレベルになる。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤ１の送給は停止するために、送給速度Ｆｗ＝０となる。同時に、溶接電流Ｉｗの通電が停止して、溶接が終了する。溶接電流Ｉｗの通電が終了すると、電流通電信号ＷcrはＬｏｗレベルになるために、ロボットＲＭは待機位置へと移動する。同時に、上記の休止期間設定信号Ｔbrが溶接電源ＰＳからロボット制御装置ＲＣへと送信される。そして、溶接が終了したワークが搬出され、次のワークが搬入されて、所定位置に載置される。ロボット制御装置ＲＣは、電流通電信号ＷcrがＬｏｗレベル（時刻ｔ２）になってから上記の休止期間設定信号Ｔbrによって定まる期間が経過するまでは、待機位置で停止している。そして、この設定された休止期間が経過すると、ロボット制御装置ＲＣは、ロボットＲＭを待機位置から溶接開始位置に移動させて停止させる。この時点が時刻ｔ３となる。したがって、厳密には、時刻ｔ２から休止期間設定信号Ｔbrによって定まる期間が経過するとロボットＲＭが溶接開始位置へと移動を開始することになる。しかし、ロボットＲＭが待機位置から溶接開始位置へと移動するのに要する時間は短いので、時刻ｔ２〜ｔ３の期間が、休止期間設定信号Ｔbrによって定まる期間Ｔb1であると見なすことができる。
【００４３】
このように、溶接トーチ４の温度が上昇して溶接電流Ｉｗが減少すると、その減少幅（偏差信号ΔＩ）に応じて休止期間を長くして、溶接トーチ４の温度が低下するようにしている。
【００４４】
時刻ｔ３〜ｔ４の溶接期間中の動作は、上述した時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様の動作となる。すなわち、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔは、この期間中Ｈｉｇｈレベルになる。また、同図（Ｂ）に示すように、この期間中の送給速度Ｆｗは送給速度設定信号Ｆr1に相当する値となる。また、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ１〜ｔ２と同様に、溶接開始直後のＩ11から次第に減少して、溶接終了時はＩ12となる。この期間中の溶接電流Ｉｗの平均値は、Ｉ１となる。したがって、偏差信号ΔＩの値は、時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様に、Ｉr1−Ｉ１となり、休止期間設定信号Ｔbrの値も同様にＴb1となる。時刻ｔ４〜ｔ５の休止期間の動作は、上述した時刻ｔ２〜ｔ３の動作と同様であり、電流通電信号Ｗcr＝Ｌｏｗレベル及び休止期間設定信号Ｔbrのロボット制御装置ＲＣへの送信が行われる。そして、ロボットＲＭの待機位置への移動、ワークの交換、ロボットＲＭの溶接開始位置への移動が行われる。時刻ｔ３〜ｔ４の溶接期間の長さは、時刻ｔ１〜ｔ２と同一のＴa1となり、時刻ｔ４〜ｔ５の休止期間の長さは、時刻ｔ２〜ｔ３と同一のＴb1となる。
【００４５】
時刻ｔ５〜ｔ６の溶接期間中の動作は、上述した時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様の動作となる。すなわち、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔは、この期間中Ｈｉｇｈレベルになる。また、同図（Ｂ）に示すように、この期間中の送給速度Ｆｗは送給速度設定信号Ｆr1に相当する値となる。また、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ１〜ｔ２と同様に、溶接開始直後のＩ11から次第に減少して、溶接終了時はＩ12となる。この期間中の溶接電流Ｉｗの平均値は、Ｉ１となる。したがって、偏差信号ΔＩの値は、時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様に、Ｉr1−Ｉ１となり、休止期間設定信号Ｔbrの値も同様にＴb1となる。時刻ｔ６〜ｔ７の休止期間の動作は、上述した時刻ｔ２〜ｔ３の動作と同様であり、電流通電信号Ｗcr＝Ｌｏｗレベル及び休止期間設定信号Ｔbrのロボット制御装置ＲＣへの送信が行われる。そして、ロボットＲＭの待機位置への移動、ワークの交換、ロボットＲＭの溶接開始位置への移動が行われる。時刻ｔ５〜ｔ６の溶接期間の長さは、時刻ｔ１〜ｔ２と同一のＴa1となり、時刻ｔ６〜ｔ７の休止期間の長さは、時刻ｔ２〜ｔ３と同一のＴb1となる。
【００４６】
時刻ｔ７〜ｔ８の溶接期間中の動作は、上述した時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様の動作となる。すなわち、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号Ｓｔは、この期間中Ｈｉｇｈレベルになる。また、同図（Ｂ）に示すように、この期間中の送給速度Ｆｗは送給速度設定信号Ｆr1に相当する値となる。また、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ１〜ｔ２と同様に、溶接開始直後のＩ11から次第に減少して、溶接終了時はＩ12となる。この期間中の溶接電流Ｉｗの平均値は、Ｉ１となる。したがって、偏差信号ΔＩの値は、時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様に、Ｉr1−Ｉ１となり、休止期間設定信号Ｔbrの値も同様にＴb1となる。時刻ｔ８〜ｔ９の休止期間の動作は、上述した時刻ｔ２〜ｔ３の動作と同様であり、電流通電信号Ｗcr＝Ｌｏｗレベル及び休止期間設定信号Ｔbrのロボット制御装置ＲＣへの送信が行われる。そして、ロボットＲＭの待機位置への移動、ワークの交換、ロボットＲＭの溶接開始位置への移動が行われる。時刻ｔ７〜ｔ８の溶接期間の長さは、時刻ｔ１〜ｔ２と同一のＴa1となり、時刻ｔ８〜ｔ９の休止期間の長さは、時刻ｔ２〜ｔ３と同一のＴb1となる。
【００４７】
上述した実施の形態１によれば、溶接電流設定値と溶接電流検出値（溶接電流平均値）との偏差を算出することによって溶接トーチの温度上昇の度合いを検出し、この偏差に応じて、休止期間の長さを設定する。このために、溶接トーチが空冷であっても、溶接トーチの温度は溶接品質に影響を及ぼさない温度まで低下するので、均一な溶接品質を得ることができる。さらに、休止期間は溶接品質に影響を及ぼさない最少時間に設定されるために、生産効率の低下を必要最小限に止めることができる。
【００４８】
［実施の形態２］
本発明の実施の形態２では、上述した実施の形態１と偏差信号ΔＩの算出方法が異なる。すなわち、実施の形態１では、溶接電流設定信号Ｉｒと溶接電流平均値信号Ｉavとの減算によって偏差信号ΔＩを算出していた。これに対して、実施の形態２では、溶接電流平均値信号Ｉavに代えて、各溶接期間の終了時点での溶接電流値（終了時点溶接電流値信号Ｉｅ）を使用するものである。したがって、実施の形態２においては、偏差信号ΔＩ＝Ｉｒ−Ｉｅとなる。以下、この実施の形態２について、図面を参照して説明する。
【００４９】
図４は、本発明の実施の形態２に係るアーク溶接方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は、上述した図１に対応しており、図１と同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は省略する。同図は、図１の溶接電流平均値算出回路ＩＡＶを破線で示す終了時点溶接電流値検出回路ＩＥに置換し、図１の偏差算出回路ＤＩを破線で示す第２偏差算出回路ＤＩ２に置換したものである。以下、これらのブロックについて、図面を参照して説明する。
【００５０】
終了時点溶接電流値検出回路ＩＥは、溶接電流検出信号Ｉｄを入力として、各溶接期間の終了時点での溶接電流値を検出し、終了時点溶接電流値信号Ｉｅを出力する。第２偏差算出回路ＤＩ２は、溶接電流設定信号Ｉｒとこの終了時点溶接電流値信号Ｉｅとの偏差を算出して、偏差信号ΔＩ＝Ｉｒ−Ｉｅを出力する。ここで、溶接トーチの温度上昇に伴って溶接電流Ｉｗは減少するので、偏差信号ΔＩ≧０である。
【００５１】
実施の形態１における図２及び図３は、略そのまま実施の形態２にも適合するので、それらの説明は省略する。実施の形態２の効果は、実施の形態１と同様である。
【００５２】
［実施の形態３］
本発明の実施の形態３は、上述した実施の形態１及び２に追加して、休止期間中に溶接トーチを外部から強制冷却するステップを設けたものである。このために、実施の形態３に対しては、実施の形態１及び２の説明はそのまま適合することができる。したがって、追加されたステップについて、以下説明する。
【００５３】
上述した図３の時刻ｔ２において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルになると、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤの送給が停止し、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗの通電が停止する。このために、電流通電信号ＷcrがＬｏｗレベルになり、溶接電源ＰＳからロボット制御装置ＲＣへと通知される。ロボット制御装置ＲＣは、この通知を受けると、ロボットＲＭを実施の形態１及び２とは異なり冷却位置に移動させる。この冷却位置において、溶接トーチは、送風機からの送風によって強制冷却される。また、別の冷却方法としては、スパッタ付着防止液等の溶接に悪影響を与えない液体に溶接トーチの先端部（ノズル部分）を漬けることによって、強制冷却するようにしても良い。この冷却中にワークの交換が行われる。そして、時刻ｔ２から設定された休止期間が経過すると、ロボット制御装置ＲＣは、ロボットＲＭを溶接開始位置へと移動させて停止させる。
【００５４】
実施の形態３においては、休止期間中に溶接トーチを強制冷却するので、温度の低下速度が速くなる。このために、上述した図２の休止期間設定関数を、強制冷却に適合するように変更する必要がある。すなわち、偏差信号ΔＩの値に対する休止期間設定信号Ｔbrの値が、実施の形態１及び２よりも小さな値となる。
【００５５】
上述した実施の形態３によれば、休止期間中に溶接トーチを外部から強制冷却するので、溶接トーチの温度の低下を迅速化することができる。このために、休止期間を短縮することができるので、実施の形態１及び２の効果に加えて、生産効率を高めることができる。
【００５６】
上述した実施の形態１〜３では、１種類のワークを反復溶接する場合を例示したが、１つのワークに複数の溶接個所がある場合にも適用することができる。また、複数のワークを混在して溶接する場合にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ 溶接ワイヤ
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
４ａ コンジットケーブル
５ 送給ロール
ＤＩ 偏差算出回路
ＤＩ２ 第２偏差算出回路
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
ＩＡＶ 溶接電流平均値算出回路
Ｉav 溶接電流平均値信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
ＩＥ 終了時点溶接電流値検出回路
Ｉｅ 終了時点溶接電流値信号
ＩＦ インターフェース回路
Ｉｆ インターフェース信号
Ｉｒ 溶接電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
Ｍｃ 動作制御信号
ＰＭ 電源主回路
ＰＳ 溶接電源
ＲＣ ロボット制御装置
ＲＭ ロボット
Ｓｔ 溶接開始信号
Ｔａ 溶接期間
Ｔｂ 休止期間
ＴＢＲ 休止期間設定回路
Ｔbr 休止期間設定信号
ＴＰ ティーチペンダント
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 溶接電圧検出信号
Ｖｒ 溶接電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＣＲ 電流通電判別回路
Ｗcr 電流通電信号
ＷＭ 送給モータ
ΔＩ 偏差信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接期間中は溶接トーチから溶接ワイヤを溶接電流設定値に対応した送給速度で送給して溶接電流を通電して溶接を行い、休止期間中は溶接ワイヤの送給を停止して溶接を休止し、これらの期間を繰り返して溶接を行うアーク溶接方法において、
前記溶接期間中の前記溶接電流を検出し、前記溶接電流設定値と前記溶接電流検出値との偏差に応じて前記休止期間を設定する、
ことを特徴とするアーク溶接方法。
【請求項２】
前記溶接電流検出値が、前記溶接期間中の前記溶接電流の平均値である、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接方法。
【請求項３】
前記溶接電流検出値が、前記溶接期間の終了時点における前記溶接電流の値である、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接方法。
【請求項４】
前記休止期間中は、前記溶接トーチに外部から送風することによって強制冷却する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク溶接方法。
【請求項５】
前記休止期間中は、前記溶接トーチを液体に漬けることによって強制冷却する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク溶接方法。
【請求項１】
溶接期間中は溶接トーチから溶接ワイヤを溶接電流設定値に対応した送給速度で送給して溶接電流を通電して溶接を行い、休止期間中は溶接ワイヤの送給を停止して溶接を休止し、これらの期間を繰り返して溶接を行うアーク溶接方法において、
前記溶接期間中の前記溶接電流を検出し、前記溶接電流設定値と前記溶接電流検出値との偏差に応じて前記休止期間を設定する、
ことを特徴とするアーク溶接方法。
【請求項２】
前記溶接電流検出値が、前記溶接期間中の前記溶接電流の平均値である、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接方法。
【請求項３】
前記溶接電流検出値が、前記溶接期間の終了時点における前記溶接電流の値である、
ことを特徴とする請求項１記載のアーク溶接方法。
【請求項４】
前記休止期間中は、前記溶接トーチに外部から送風することによって強制冷却する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク溶接方法。
【請求項５】
前記休止期間中は、前記溶接トーチを液体に漬けることによって強制冷却する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク溶接方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−５０９６７（Ｐ２０１１−５０９６７Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９９６３１（Ｐ２００９−１９９６３１）
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月３１日（２００９．８．３１）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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