(57)【要約】【課題】安定的な溶接を実現できる多電極溶接装置の制御方法及び装置を得る。【解決手段】本発明に係る多電極溶接装置の制御装置は、複数のトーチ電極を有し、これら複数のトーチ電極を選択的に稼動させると共に前記複数のトーチ電極のアース電気経路が共通経路を有している多電極溶接装置であって、稼動しているトーチ電極を検知する稼動電極検出手段１３と、稼動電極検出手段１３の検出値を入力して該入力値に応じて予め設定された演算式に基づいて電圧補正量を演算する電圧補正量演算手段１５と、電圧補正量演算手段１５によって演算された電圧補正量に基づいて制御電圧を設定する制御電圧設定手段１７とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のトーチ電極を有し、これら複数のトーチ電極を選択的に稼動させると共に前記複数のトーチ電極のアース電気経路が共通経路を有している多電極溶接装置の制御方法であって、
稼動しているトーチ電極数に応じて予め定めた補正電圧を加味した電圧によって溶接するようにしたことを特徴とする多電極溶接装置の制御方法。
【請求項２】
複数のトーチ電極を有し、これら複数のトーチ電極を選択的に稼動させると共に前記複数のトーチ電極のアース電気経路が共通経路を有している多電極溶接装置の制御装置であって、
稼動しているトーチ電極を検知する稼動電極検出手段と、該稼動電極検出手段の検出値を入力して該入力値に応じて予め設定された演算式に基づいて電圧補正量を演算する電圧補正量演算手段と、該電圧補正量演算手段によって演算された電圧補正量に基づいて制御電圧を設定する制御電圧設定手段とを備えたことを特徴とする多電極溶接装置の制御装置。
【請求項３】
前記電圧補正量Ｖhを演算する演算式が下式であることを特徴とする請求項２記載の多電極溶接装置の制御装置。
Ｖh＝Ｖ1×Ｔn
但し、Ｖ1は予め設定された１電極あたりの電圧補正量
Ｔnは、稼動している電極数
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のトーチ電極を同時に使用できるようにした多電極溶接装置の制御方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
板材にリブ材を突き合わせて開先溶接を行う場合に、一つの板材に対して複数のリブ材を同時に溶接するため、複数のトーチ電極を同時に使用できるようにした多電極溶接装置が知られている。
このような多電極溶接装置においても通常の単電極溶接装置と同様にアーク電圧の管理が重要である。アーク電圧は、ビード形状や、溶け込み深さなどを左右する重要な要因であるからである。それ故に、アーク電圧を一定に保つことが必要であり、従来からアーク電圧を一定に保つための方法が種々提案されている（例えば特許文献１参照）。
特許文献１にも示されるように、従来のアーク電圧の制御方法は、フィードバックによるものが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５２−８５０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図４は、多電極溶接装置を説明する説明図であり、鋼板５（母材）に３本のリブ２１を溶接する場合を示している。
図４に示された多電極溶接装置は、リブ２１の両側に一対のトーチ電極を配置し、これらをレール２３を走行する門型装置２５に搭載してリブ２１に沿って移動できるようにしている。この例では、３組の前方配置されたトーチ電極［（Ｆ１Ａ）（Ｆ１Ｂ）］、［（Ｆ２Ａ）（Ｆ２Ｂ）］、［（Ｆ３Ａ）（Ｆ３Ｂ）］、２組の後方に配置されたトーチ電極［（Ｂ１Ａ）（Ｂ１Ｂ）］、［（Ｂ２Ａ）（Ｂ２Ｂ）］の合計１０電極を有し、そのうちの前方の６電極を稼動させる場合である。
【０００５】
図４に示されるような多電極溶接装置によって溶接を行うと、鋼板５が熱によって湾曲するので、予め熱による湾曲と反対方向に湾曲するような力を鋼板５の下面に作用させている。そして、このような力を作用させる押し当て板に押当てアース２７を複数設置し、各押当てアース２７からアース集電板７に結線されている。また、電源装置２９はアース集電板７と結線されると共に各トーチ電極と電気的に接続されている。
【０００６】
上記のように構成された多電極溶接装置においては、門型装置２５をレール２３上を移動させることによって、リブ２１の溶接が行われる。
溶接に際しては、熱影響を少なくするため、リブ２１を挟んだ一対のトーチ電極は進行方向に前後でずらして溶接する。
【０００７】
このような多電極溶接装置においては、予め設定された電圧によって溶接が行なわれるか、もしくはフィードバック制御によって電圧を所定値に補正しながら溶接が行われる。フィードバック制御を行う場合、制御に必要なアーク電圧はトーチ電極と母材との間で検出されるのが最適であるが、ワークの移動や設置等によって配線が接触して損傷するおそれがある。この解決策として、可動しない部分、すなわちアース集電板もしくは溶接電源と母材との間でアーク電圧を検出するのが一般的である。
このような多電極溶接装置では、ビード形状や、溶け込み深さなどが安定しない状況が見られるが、その原因が不明であった。
【０００８】
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、安定的な溶接を実現できる多電極溶接方法及び装置を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者は上記課題を解決するため、多電極溶接装置におけるアーク電圧変動の原因を探るべく実験を行った。図２は実験の装置の説明図であり、図４に示したものと同一部分には同一の符号を付してある。この実験装置においては、トーチ電極［Ｆ２Ａ、Ｆ２Ｂ、Ｆ３Ｂ］を対象として、鋼板５（母材）とアース集電板７との間に電圧測定器３１を設置し、溶接の進行状況に応じたアーク電圧を測定した。図３はこの電圧波形と電圧降下を示す図である。
【００１０】
図３からわかるように、使用している電極数と生ずる電圧降下には対応関係がある。これは、アース電流の経路が全てのトーチ電極で共通しているため、使用しているトーチ電極数が多い場合には熱の影響等によって抵抗が増して電圧降下が大きくなるものと推察される。
図３を基にして使用電極数に応じた電圧降下を調査したところ、表１に示す結果が得られた。
【００１１】
【表１】
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【００１２】
表１から分かるように、稼動させるトーチ電極数が１つ増すごとに0.1Vの電圧降下が生じている。このようにアース集電板７と押当てアース（母材）との間では使用しているトーチ電極数に応じた電圧降下が生じているが、溶接装置において設定している電圧値は一定値であるため、使用しているトーチ電極数に応じたアース集電板と押当てアース（母材）間で生ずる電圧降下が無視されている。
また、フィードバック制御を行った場合であっても、フィードバック制御で用いられる電圧はアース集電板で検出されるため、使用しているトーチ電極数に応じたアース集電板と押当てアース（母材）間で生ずる電圧降下が無視されることになる。
発明者はこの発見により、この電圧降下を予め想定して、使用している電極数と関連づけて補正すれば簡易な構成で使用電極数の影響によるアーク電圧の変動の影響を回避できるとの知見を得た。
【００１３】
本発明はかかる知見に基づくものであり、具体的には以下の構成を備えている。
【００１４】
（１）本発明に係る多電極溶接装置の制御方法は、複数のトーチ電極を有し、これら複数のトーチ電極を選択的に稼動させると共に前記複数のトーチ電極のアース電気経路が共通経路を有している多電極溶接装置の制御方法であって、
稼動しているトーチ電極数に応じて予め定めた補正電圧を加味した電圧によって溶接するようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
（２）本発明に係る多電極溶接装置の制御装置は、複数のトーチ電極を有し、これら複数のトーチ電極を選択的に稼動させると共に前記複数のトーチ電極のアース電気経路が共通経路を有している多電極溶接装置の制御装置であって、
稼動しているトーチ電極を検知する稼動電極検出手段と、該稼動電極検出手段の検出値を入力して該入力値に応じて予め設定された演算式に基づいて電圧補正量を演算する電圧補正量演算手段と、該電圧補正量演算手段によって演算された電圧補正量に基づいて制御電圧を設定する制御電圧設定手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
（３）また、上記（２）に記載のものにおいて、電圧補正量Ｖhを演算する演算式が下式であることを特徴とするものである。
Ｖh＝Ｖ1×Ｔn
但し、Ｖ1は予め設定された１電極あたりの電圧補正量
Ｔnは、稼動している電極数
【発明の効果】
【００１７】
本発明においては、稼動しているトーチ電極数に応じて予め定めた補正電圧を加味した電圧によって溶接するようにしたので、複雑な制御にすることなく、安定的な溶接を実現できる多電極溶接方法及び装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る多電極溶接装置の説明図である。
【図２】課題を解決するための手段を説明する説明図であり、実験に用いた装置の説明図である。
【図３】実験結果の説明図であり、電圧波形を示す図である。
【図４】多電極溶接装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は本発明の一実施の形態に係る多電極溶接装置の説明図である。本実施の形態に係る多電極溶接装置は、Ａロボ溶接機１ＡとＢロボ溶接機１Ｂからなる一対の溶接機を有し、各溶接機がそれぞれトーチ電極３Ａ、３Ｂを有し、これら各トーチ電極３Ａ、３Ｂを選択的に稼動させるものであり、複数のトーチ電極のアース電気経路について、母材５（鋼板）とアース集電板７との間の第１経路９及びアース集電板７と各溶接機１Ａ、１Ｂの電源との間の第２経路１１が共通経路となっている。
【００２０】
また、本実施の形態に係る多電極溶接装置は、稼動しているトーチ電極を検知する稼動電極検出手段１３と、稼動電極検出手段１３の検出値を入力して該入力値に応じて予め設定された演算式に基づいて電圧補正量を演算する電圧補正量演算手段１５と、該電圧補正量演算手段１５によって演算された電圧補正量を入力して制御電圧を設定する制御電圧設定手段１７とを備えている。なお、アース側の電圧検出部１９がアース電気経路を集合させるアース集電板７に設けられている。
各構成要素をさらに詳細に説明する。
【００２１】
＜稼動電極検出手段＞
稼動電極検出手段１３は、稼動している電極数を検出するものであり、溶接電流値または溶接電圧値を検出することによって稼動電極数を検出する。
【００２２】
＜電圧補正量演算手段＞
電圧補正量演算手段１５は、稼動電極検出手段１３の検出値を入力して該入力値に応じて予め設定された演算式に基づいて電圧補正量Ｖhを演算する。予め設定された演算式としては、例えば下式（１）が挙げられる。
電圧補正量：Ｖh＝Ｖa+Ｖp    ・・・・    （１）
ここで、Ｖaは、第１経路９が共通経路になっていることに基づく電圧降下を補正するものであり、Ｖaは下式によって定められる。
Ｖa＝Ｖ1×Ｔn
Ｖ1：１電極あたりの電圧補正量（例えば稼動電極数１個あたり+0.1Ｖ）
Ｔn：稼動電極数
また、Ｖpは、第２経路１１が共通経路になっていることに基づく電圧降下を補正するものであり、Ａロボ溶接機１ＡとＢロボ溶接機１Ｂの両方が稼動しているか、それとも片方が稼動しているかによって補正電圧量を変化させる。例えば、Ａロボ溶接機１ＡとＢロボ溶接機１Ｂの両方が稼動して入る場合には補正値を０とし、Ａロボ溶接機１ＡとＢロボ溶接機１Ｂのいずれかが稼動していない場合には、-1Ｖとする。
【００２３】
＜制御電圧設定手段＞
制御電圧設定手段１７は電圧補正量演算手段１５によって演算された電圧補正量を入力して制御電圧を設定する。例えば、６電極稼動時の設定電圧値が36Ｖであった場合に、電圧補正量演算手段１５によって演算された電圧補正量が＋0.6Ｖであれば、制御電圧設定手段１７は制御電圧として36.6Ｖを設定する。
【００２４】
＜電圧検出部＞
電圧検出部１９は、アース集電板７における電圧を検出して制御電圧設定手段１７に出力している。本実施の形態においては、電圧検出部１９で検出された電圧値に基づいてフィードバック制御を行っていないが、行うようにしてもよい。その場合であっても、電圧検出部１９がアース集電板７に設けられていた場合には、第１経路９での電圧降下を考慮できないので、制御電圧設定手段１７による電圧補正量に基づく制御電圧の設定が必要である。
【００２５】
次に上記のように構成された本実施の形態の動作を説明する。例えば、図２に示した母材５（鋼板）に３本のリブ２１を溶接する場合で、図２に示す状態から溶接が進行する場合を例に挙げて説明する。図２に示す状態では、６電極全てが稼動中で、かつ一対の電極の両方とも稼動状態であるため、この状態での電圧補正量：Ｖhは以下のようになる。
Ｖh＝0.1V×6+0＝0.6V
したがって、基本設定電圧が36Ｖであったとすると、この状態では制御電圧設定手段１７によって設定される各電極の電圧は36.6Vとなる。
【００２６】
溶接が進行すると、まず電極［Ｆ２Ａ］と電極［Ｆ３Ａ］による溶接が終了してこれらの稼動が停止され、稼動電極は電極［Ｆ２Ｂ］、電極［Ｆ３Ｂ］、電極［Ｂ２Ａ］、電極［Ｂ２Ｂ］の４個となる。稼動電極数が稼動電極検出手段１３で検出され、その旨が電圧補正量演算手段１５に出力される。電圧補正量演算手段１５では、稼動電極数が４個であること、電極［Ｆ２Ｂ］及び電極［Ｆ３Ｂ］については、一対の電極のうちの一方の稼動が停止されていることから各電極に対する電圧補正量：Ｖhは以下のようになる。
電極［Ｆ２Ｂ］及び電極［Ｆ３Ｂ］：Ｖh＝0.1V×4-1V＝-0.6V
電極［Ｂ２Ａ］、電極［Ｂ２Ｂ］  ：Ｖh＝0.1V×4＝0.4V
したがって、この状態では制御電圧設定手段１７によって設定される電圧は、電極［Ｆ２Ｂ］及び電極［Ｆ３Ｂ］では36V-0.6V=35.4V、電極［Ｂ２Ａ］、電極［Ｂ２Ｂ］では36V+0.4V=36.4Vに設定される。
【００２７】
さらに溶接が進行して、電極［Ｆ２Ｂ］と電極［Ｆ３Ｂ］の稼動が停止されると、この状態では稼動電極数は電極［Ｂ２Ａ］と電極［Ｂ２Ｂ］の２個となる。
この場合の電圧補正量：Ｖhは以下のようになる。
Ｖh＝0.1V×2=0.2V
したがって、この状態では電極［Ｂ２Ａ］及び電極［Ｂ２Ｂ］に対する設定電圧は、制御電圧設定手段１７によって36V+0.2V=36.2Vに設定される。
【００２８】
また、さらに溶接が進行して電極［Ｂ２Ａ］の稼動が停止されると、この状態では稼動電極数は電極［Ｂ２Ｂ］のみの１個となる。また、一対の電極の片側のみの稼動であることから、この場合の電圧補正量：Ｖhは以下のようになる。
Ｖh＝0.1V×1-1V=-0.9V
したがって、この状態では制御電圧設定手段１７によって電圧は36V-0.9V=35.1Vに設定される。
【００２９】
以上のように、本実施の形態によれば、稼動している電極数に応じて制御電圧を予め定めた演算式に基づいて設定するようにしたので、簡単な制御によって稼動電極数の変化に起因する電圧変動の悪影響を防止して安定した溶接を実現できる。
【００３０】
なお、上記の実施の形態においては、稼動電極に応じた電圧補正量を0.1Vまたは-1Vにした例を示したが、本発明はこれに限られるものではなく、これらの補正量は使用するトーチ電極、母材等によって予め調査のうえで設定するようにすればよい。
【符号の説明】
【００３１】
１Ａ  Ａロボ溶接機
１Ｂ  Ｂロボ溶接機
３Ａ、３Ｂ  トーチ電極
５  母材
７  アース集電板
９  第１経路
１１  第２経路
１３  稼動電極検出手段
１５  電圧補正量演算手段
１７  制御電圧設定手段
１９  電圧検出部
２１  リブ
２３  レール
２５  門型装置
２７  押当てアース
２９  電源装置
３１  電圧測定器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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