(57)【要約】【課題】突合せ継手を行なうＴＩＧパルス溶接において、薄板を使用したとき第１の低電流（ベース電流）を２０Ａ以下で溶接する場合がある。このとき、アークの硬直性が弱いためにアークにふらつきが生じ良好な溶接が得られない。【解決手段】フィラワイヤを予め定めた送給速度で送給し、突合せ継手を一定周期でウィービング動作し、トーチが継手の厚板を左右に移動するウィービング半周期は第１の高電流を通電すると共にフィラワイヤの送給速度を速くし、薄板を左右に移動するウィービング半周期は第１の低電流を通電すると共にフィラワイヤの送給速度を遅くし、この動作を繰り返すＴＩＧアーク溶接方法において、第２の高電流のピーク電流と第２の低電流のベース電流とからなる高周波パルス電流を第１の低電流の代わりに通電し高周波パルス電流の周期をウィービング周期よりも短く平均電流が第１の低電流と等しくなることを特徴とするＴＩＧアーク溶接方法。【選択図】　　図１
2004009115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラワイヤを予め定めた送給速度で送給し、溶接トーチが板厚の異なる２枚の突合せ継手を予め定めた一定周期でウィービング動作するＴＩＧアーク溶接であって、前記溶接トーチが突合せ継手の厚板側を左右に移動するウィービング半周期の間は予め定めた第１の高電流を通電すると共に、前記第１の高電流の値に応じて前記フィラワイヤの送給速度を速くし、前記溶接トーチが薄板側を左右に移動するウィービング半周期の間は予め定めた第１の低電流を通電すると共に、前記第１の低電流の値に応じて前記フィラワイヤの送給速度を遅くし、これらの動作を繰り返すＴＩＧアーク溶接方法において、予め定めた第２の高電流のピーク電流と第２の低電流のベース電流とからなる高周波パルス電流を前記第１の低電流の代わりに通電し、前記高周波パルス電流の周期を前記ウィービング周期よりも短く設定しかつ前記高周波パルス電流の平均値を前記第１の低電流の値と略等しくなるように設定することを特徴とするＴＩＧアーク溶接方法。
【請求項２】
ウィービング周期が０．１ｓ以上で１０ｓ以下のとき、高周波パルス電流の周期が２ｍｓ以上で１０ｍｓ以下の値であることを特徴とする請求項１のＴＩＧアーク溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＴＩＧパルス溶接において、ベース電流が低電流であっても安定したアークを得るＴＩＧアーク溶接方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来技術のＴＩＧアーク溶接方法を実施する電源装置接続図であり、図６に示すＴＩＧアーク溶接電源装置は、フィラワイヤＷＭを溶接トーチＴＨの所定の位置に送給するワイヤ送給装置ＷＦとコンジットケーブル３とを保持した溶接ロボットＷＲと、上記溶接ロボットＷＲと溶接電源装置ＰＳ１とを制御する溶接ロボット制御装置ＷＲＳ１とで形成されている。さらに、１は突合せ継手の薄板であり、２は突合せ継手の厚板であり、４はパワーケーブルであり、５は溶接ビートである。
【０００３】
図７に示す溶接電源装置ＰＳ１は、ＴＩＧパルスアーク溶接用の電源装置であり、一次整流回路ＤＳ１、平滑コンデンサＣ１、インバータ回路ＩＮＶ、主変圧器ＩＮＴ、二次整流回路ＤＲ２、直流リアクトルＤＣＬ及び電流検出回路ＩＤによって構成された溶接電源主回路ＰＳＩと、溶接電流設定信号Ｉｓｅｔの値に応じて第１の高電流設定信号ＡＩｐを設定する第１の高電流設定回路ＡＩＰと、上記溶接電流設定信号Ｉｓｅｔの値に応じて第１の低電流設定信号ＡＩｂを設定する第１の低電流設定回路ＡＩＢと、電流切換信号Ｌｐに応じて第１の高電流設定信号ＡＩｐと第１の低電流設定信号ＡＩｂとを切換えて電流制御設定信号ＡＩｓｃとして出力する第１の切換回路ＡＳＷと、上記電流制御設定信号ＡＩｓｃと電流検出信号Ｉｄとを演算して出力を制御する主制御回路ＳＣとで形成されている。
【０００４】
図８は、従来技術の電源装置接続図の動作を説明するための波形図であり、図８（Ａ）は、溶接速度制御信号Ｓｗを示し、図８（Ｂ）は、電流切換信号Ｌｐを示し、図８（Ｃ）は、第１の高電流設定信号ＡＩｐを示し、図８（Ｄ）は、第１の低電流設定信号ＡＩｂを示し、図８（Ｅ）は、電流制御設定信号ＡＩｓｃを示し、図８（Ｆ）は、ワイヤ送給制御信号Ｗｃを示す。以下、同図を参照して動作を説明する。
【０００５】
溶接待機中において、溶接ロボット制御装置ＷＲＳ１から予め定めた溶接電流設定信号Ｉｓｅｔを出力し、第１の高電流設定回路ＡＩＰ及び第１の低電流設定回路ＡＩＢは、上記溶接電流設定信号Ｉｓｅｔの値に応じて、図８（Ｃ）に示す第１の高電流設定信号ＡＩｐ及び図８（Ｄ）に示す第１の低電流設定信号ＡＩｂを出力する。
【０００６】
溶接開始とともに、溶接ロボット制御装置ＷＲＳ１から溶接ロボットＷＲに溶接速度制御信号Ｓｗを出力し、ワイヤ送給装置にワイヤ送給制御信号Ｗｃを出力し、溶接電源装置ＰＳ１に電流切換信号Ｌｐと溶接起動信号Ｔｓとを出力する。また、図８（Ｂ）に示す電流切換信号Ｌｐは、溶接速度制御信号Ｓｗによって制御する溶接トーチＴＨのウィービング周期と同一周期である。
【０００７】
図６に示す溶接トーチＴＨは溶接速度制御信号Ｓｗに応じて、板厚の異なる薄板１と厚板２の突合せ継手を左右に一定周期でウィービング動作しながら所定の方向に移動する。
【０００８】
図８に示す時刻ｔ＝ｔ１のとき、溶接速度制御信号ＳｗはＬｏｗレベルになり溶接トーチＴＨは、図６に示す突合せ継手の薄板１に移動する。
【０００９】
また、時刻ｔ＝ｔ１のとき、電流切換信号Ｌｐは上記溶接速度制御信号Ｓｗに同期してＬｏｗレベルになり、上記電流切換信号ＬｐがＬｏｗレベルになると第１の切換回路ＡＳＷはｂ側に接続されて第１の低電流設定信号ＡＩｂを電流制御設定信号ＡＩｓｃとして出力する。
【００１０】
ワイヤ送給制御信号Ｗｃは、上記第１の低電流設定信号ＡＩｂの値に応じてワイヤ送給制御信号Ｗｃの値を減少させてフィラワイヤＷＭの送りを遅くする。
【００１１】
図８（Ｂ）に示す、第１の低電流通電期間Ｔｂは、第１の低電流を通電しフィラワイヤＷＭの送りを遅くして薄板１にウィービング動作をしながらアーク溶接を行なう。
【００１２】
図８（Ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ２のとき、溶接速度制御信号ＳｗがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルになると溶接トーチＴＨは、図６に示す突合せ継手の厚板２に移動する。
【００１３】
また、時刻ｔ＝ｔ２において、電流切換信号Ｌｐが溶接速度制御信号Ｓｗに同期してＨｉｇｈレベルになり、上記電流切換信号ＬｐがＨｉｇｈレベルになると第１の切換回路ＡＳＷはａ側に接続されて第１の高電流設定信号ＡＩｐを電流制御設定信号ＡＩｓｃとして出力する。
【００１４】
ワイヤ送給制御信号Ｗｃは第１の高低電流設定信号ＡＩｐの値に応じて、ワイヤ送給制御信号Ｗｃの値を増加させてフィラワイヤＷＭの送りを速くする。
【００１５】
図８に示す、第１の高電流通電期間Ｔｐは、第１の高電流を通電しフィラワイヤＷＭの送りを速くして厚板２にウィービング動作をしながらアーク溶接を行なう。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
板厚の異なる突合せ継手をウィービング動作しながら溶接するＴＩＧパルス溶接において、板厚が薄く平均溶接電流が７０Ａ以下で溶接を行なう場合に、第１の低電流（ベース電流）を２０Ａ以下で設定して溶接する場合が生じる。このとき、上記第１の低電流では、アークの硬直性が弱いためにアークにふらつきが生じ、フィラワイヤを挿入しようとしたときに薄板にうまく溶融せず突合せ継手で溶融不良が生じて、良好な溶接が得られなかった。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
出願時請求項１の方法の発明は、フィラワイヤＷＭを予め定めた送給速度で送給し、溶接トーチＴＨが板厚の異なる２枚の突合せ継手を予め定めた一定周期でウィービング動作するＴＩＧアーク溶接であって、上記溶接トーチＴＨが突合せ継手の厚板側を左右に移動するウィービング半周期の間は予め定めた第１の高電流を通電すると共に、上記第１の高電流の値に応じて上記フィラワイヤＷＭの送給速度を速くし、上記溶接トーチＴＨが薄板側を左右に移動するウィービング半周期の間は予め定めた第１の低電流を通電すると共に、上記第１の低電流の値に応じて上記フィラワイヤＷＭの送給速度を遅くし、これらの動作を繰り返すＴＩＧアーク溶接方法において、予め定めた第２の高電流のピーク電流と第２の低電流のベース電流とからなる高周波パルス電流を上記第１の低電流の代わりに通電し、上記高周波パルス電流の周期を上記ウィービング周期よりも短く設定しかつ上記高周波パルス電流の平均値を上記第１の低電流の値と略等しくなるように設定することを特徴とするＴＩＧアーク溶接方法である。
【００１８】
出願時請求項２の方法の発明は、ウィービング周期が０．１ｓ以上で１０ｓ以下のとき、高周波パルス電流の周期が２ｍｓ以上で１０ｍｓ以下の値であることを特徴とする請求項１のＴＩＧアーク溶接方法である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明のＴＩＧアーク溶接方法を実施する電源装置接続図である。図１において、図６に示す従来技術の電源装置接続図と同一符号は、同一動作を行なうので説明は省略して相違する動作について説明する。
【００２０】
溶接ロボット制御装置ＷＲＳは、チィーチングボックスＴＢによって設定される溶接条件設定信号に応じて演算処理を行なう中央演算処理回路ＣＰＵと、上記中央演算処理回路ＣＰＵによって演算された各溶接条件の溶接電流設定値、電流切換信号、パルス電流設定値及び起動信号をレベル変換し、溶接電流設定信号Ｉｓｅｔ、電流切換信号Ｌｐ、パルス電流設定信号Ｐｓｅｔ及び溶接起動信号Ｔｓとして出力する溶接条件出力回路ＷＣＯと、中央演算処理回路ＣＰＵによって演算された各溶接条件の溶接速度設定値及びワイヤ送給設定値をレベル変換して溶接速度制御信号Ｓｗとして出力する溶接速度制御回路ＳＷとワイヤ送給制御信号Ｗｃとして出力するワイヤ送給制御回路ＷＣとによって形成されている。
【００２１】
図３に示す溶接電源装置ＰＳは、ＴＩＧパルスアーク溶接用の電源装置であり、一次整流回路ＤＳ１、平滑コンデンサＣ１、インバータ回路ＩＮＶ、主変圧器ＩＮＴ、二次整流回路ＤＲ２、直流リアクトルＤＣＬ及び電流検出回路ＩＤによって構成された溶接電源主回路ＰＳＩと、溶接電流設定信号Ｉｓｅｔの値に応じて第１の高電流設定信号ＡＩｐを設定する第１の高電流設定回路ＡＩＰと、パルス電流設定信号Ｐｓｅｔの値に応じて第２のベース電流設定信号ＢＩｂを設定する第２のベース電流設定回路ＢＩＢと、パルス電流設定信号Ｐｓｅｔの値に応じて第２のピーク電流設定信号ＢＩｐを設定する第２のピーク電流設定回路ＢＩＰと、電流切換信号Ｌｐを反転する反転回路ＩＮと、反転信号ＩｎがＨｉｇｈレベルのとき予め定めた高周波パルス信号Ｍｍを出力するモノマルチバイブレータＭＭと、高周波パルス信号Ｍｍに応じて第２のベース電流設定信号ＢＩｂと第２のピーク電流設定信号ＢＩｐとを切換えて高周波パルス電流設定信号ＢＩｓｃとして出力する第２の切換回路ＢＳＷと、電流切換信号Ｌｐに応じて第１の高電流設定信号ＡＩｐと高周波パルス電流設定信号ＢＩｓｃとを切換えて電流制御設定信号ＡＩｓｃとして出力する第１の切換回路ＡＳＷと、上記電流制御設定信号ＡＩｓｃと電流検出信号Ｉｄとを演算して出力を制御する主制御回路ＳＣとで形成されている。
【００２２】
図４は、図１に示す電源装置接続図の動作を説明するための波形図であり、図４（Ａ）は、溶接速度制御信号Ｓｗを示し、図４（Ｂ）は、電流切換信号Ｌｐを示し、図４（Ｃ）は、反転信号Ｉｎを示し、図４（Ｄ）は、第１の高電流設定信号ＡＩｐを示し、図４（Ｅ）は、高周波パルス信号Ｍｍ示す。図４（Ｆ）は、高周波パルス電流設定信号ＢＩｓｃを示し、図４（Ｇ）は、電流制御設定信号ＡＩｓｃを示し、図４（Ｈ）は、ワイヤ送給制御信号Ｗｃを示す。以下、同図を参照して動作を説明する。
【００２３】
溶接待機中において、図２に示す溶接条件出力回路ＷＣＯから予め定めた溶接電流設定信号Ｉｓｅｔを出力し、第１の高電流設定回路ＡＩＰは、上記溶接電流設定信号Ｉｓｅｔの値に応じて、図４（Ｄ）に示す第１の高電流設定信号ＡＩｐを出力する。
【００２４】
また、予め定めたパルス電流設定信号Ｐｓｅｔも出力して、第２のピーク電流設定回路ＢＩＰ及び第２のベース電流設定回路ＢＩＢはパルス電流設定信号Ｐｓｅｔの値に応じて、第２のピーク電流設定信号ＢＩｐ及び第２のベース電流設定信号ＢＩｂを出力する。
【００２５】
溶接開始とともに、溶接ロボット制御装置ＷＲＳから溶接ロボットＷＲに溶接速度制御信号Ｓｗを出力し、ワイヤ送給装置にワイヤ送給制御信号Ｗｃを出力し、溶接電源装置ＰＳ１には電流切換信号Ｌｐと溶接起動信号Ｔｓとを出力する。また、図４（Ｂ）に示す電流切換信号Ｌｐは、溶接速度制御信号Ｓｗによって制御する溶接トーチＴＨのウィービング周期と同一周期である。
【００２６】
図１に示す溶接トーチＴＨは溶接速度制御信号Ｓｗに応じて、板厚の異なる薄板１と厚板２の突合せ継手を左右に一定周期でウィービング動作しながら所定の方向に移動する。
【００２７】
図４（Ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ１のとき、溶接速度制御信号ＳｗはＬｏｗレベルになり溶接トーチＴＨは、図１又は図５に示す突合せ継手の薄板１に移動する。
【００２８】
時刻ｔ＝ｔ１のとき、図３に示す反転回路ＩＮは、電流切換信号Ｌｐを反転してＨｉｇｈレベルにし反転信号Ｉｎとして出力する。モノマルチバイブレータＭＭは図４（Ｃ）に示す反転信号ＩｎがＨｉｇｈレベルの期間中、図４（Ｅ）示す、予め定めた高周波パルス信号Ｍｍを出力する。第２の切換回路ＢＳＷは、上記高周波パルス信号Ｍｍに応じて第２のベース電流設定信号ＢＩｂと第２のピーク電流設定信号ＢＩｐとを切換えて図４（Ｆ）に示す高周波パルス電流設定信号ＢＩｓｃとして出力する。
【００２９】
図４（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ１のとき、電流切換信号ＬｐがＬｏｗレベルになると第１の切換回路ＡＳＷはｂ側に接続されて高周波パルス電流設定信号ＢＩｓｃを選択して電流制御設定信号ＡＩｓｃとして出力する。
【００３０】
ワイヤ送給制御信号Ｗｃは、上記高周波パルス電流設定信号ＢＩｓｃの値に応じてワイヤ送給制御信号Ｗｃの値を減少させてフィラワイヤＷＭの送りを遅くする。
【００３１】
図４（Ｂ）に示す、第１の低電流通電期間Ｔｂの期間中は、第１の低電流の代わりに第２の高電流ピーク電流期間ＨＴｐと第２の低電流ベース電流期間ＨＴｂからなる高周波パルス電流を通電し、フィラワイヤＷＭの送りを遅くして薄板１にウィービング動作をしながらアーク溶接を行なう。
【００３２】
図４（Ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ２のとき、溶接速度制御信号ＳｗはＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルになり溶接トーチＴＨは、図１又は図５に示す突合せ継手の厚板２に移動する。
【００３３】
時刻ｔ＝ｔ２のとき、反転回路ＩＮは電流切換信号Ｌｐを反転してＬｏｗレベルにする。モノマルチバイブレータＭＭは図４（Ｃ）に示す反転信号ＩｎかＬｏｗレベルの期間中、図４（Ｅ）示す高周波パルス信号ＭｍをＬｏｗレベルにする。第２の切換回路ＢＳＷは、上記高周波パルス信号ＭｍがＬｏｗレベルのときｂ側に接続されて第２のベース電流設定信号ＢＩｂを高周波パルス電流設定信号ＢＩｓｃとして出力する。
【００３４】
図４（Ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ２のとき、電流切換信号ＬｐがＨｉｇｈレベルになると第１の切換回路ＡＳＷはａ側に接続されて第１の高電流設定信号ＡＩｐを選択して電流制御設定信号ＡＩｓｃとして出力する。
【００３５】
ワイヤ送給制御信号Ｗｃは第１の高電流設定信号ＡＩｐの値に応じて、ワイヤ送給制御信号Ｗｃの値を増やしてフィラワイヤＷＭの送りを速くする。
【００３６】
図４（Ｂ）に示す、第１の高電流通電期間Ｔｐの期間中は、第１の高電流を通電し、フィラワイヤＷＭの送りを遅くして薄板１にウィービング動作をしながらアーク溶接を行なう。
【００３７】
溶接ロボットＷＲの高速ウィービング動作の周期は、溶接ロボットＷＲの駆動部の応答性によって制限され、０．１ｓｅｃ（周波数では１０Ｈｚ）程度が限度であり、低速ウィービング動作の周期は突合せ継手の使用される板厚によって制限され、板厚が厚くても１０ｓｅｃ（周波数では０．１Ｈｚ）以下で突合せ継手溶接が行なわれる。また、上記に示すウィービング周期が０．１ｓ以上で１０ｓ以下のとき、高周波パルス電流の周期を２ｍｓ以上で１０ｍｓ以下の値に設定すると、アークの硬直性が強くなりふらつく現象が無くなって良好な溶接が得られる。
【００３８】
なお、上記第１の高電流に溶接トーチのウィービング周期よりも短く、パルス電流の平均値が上記第１の高電流の値と略等しくなる第３の高電流のピーク電流と第３の低電流のベース電流とからなる第２の高周波パルス電流を上記第１の高電流の代わりに通電しても良好な溶接ビートが得られる。
【００３９】
【発明の効果】
板厚の異なる突合せ継手をウィービング動作しながら溶接するＴＩＧパルス溶接において、板厚が薄く平均溶接電流が７０Ａ以下で溶接を行なう場合に、第１の低電流（ベース電流）を２０Ａ以下で設定して溶接する場合が生じる。このとき、上記第１の低電流のかわりに、平均電流の値が上記第１の低電流の値と同じになる第２の高電流のピーク電流と第２の低電流のベース電流とからなる高周波パルス電流を通電することによって、アークの硬直性が強くなり、アークがふらつく現象が無くなって、フィラワイヤを挿入したときに薄板にうまく溶融して突合せ継手で良好な溶接が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＴＩＧアーク溶接方法を実施する電源装置接続図である。
【図２】図１に示す溶接ロボット制御装置ＷＲＳの詳細図である。
【図３】図１に示す溶接電源装置の電気接続図である。
【図４】図１に示す電源装置接続図の動作を説明するための波形図である。
【図５】溶接ロボットのウィビーング動作図である。
【図６】従来技術のＴＩＧアーク溶接方法を実施する電源装置接続図である。
【図７】図７に示す従来技術の溶接電源装置の電気接続図である。
【図８】図７に示す従来技術の電源装置接続図の動作を説明するための波形図である。
【符号の説明】
１　　　　　被溶接物（板厚１ｍｍの薄板）
２　　　　　被溶接物（板厚６ｍｍの厚板）
３　　　　　コンジットケーブル
４　　　　　パワーケーブル
５　　　　　溶接ビート
ＡＩＰ　　　第１の高電流設定回路
ＡＩＢ　　　第１の低電流設定回路
ＡＳＷ　　　第１の切換回路
ＢＩＢ　　　第２のベース電流設定回路
ＢＩＰ　　　第２のピーク電流設定回路
ＢＳＷ　　　第２の切換回路
ＩＤ　　　　電流検出回路
ＩＮ　　　　反転回路
ＩＮＴ　　　主変圧器
ＩＮＶ　　　インバータ回路
Ｃ１　　　　平滑コンデンサー
ＣＰＵ　　　中央演算処理回路
ＤＬ　　　　直流リアクトル
ＤＲ１　　　一次整流回路
ＤＲ２　　　二次整流回路
ＭＭ　　　　モノマルチバイブレータ
ＰＳ　　　　溶接電源装置
ＰＳ１　　　（従来技術の）溶接電源装置
ＰＳＩ　　　溶接電源主回路
ＳＣ　　　　主制御回路
Ｓｗ　　　　溶接速度制御回路
ＴＨ　　　　溶接トーチ
ＷＣＯ　　　溶接条件出力回路
ＷＣ　　　　ワイヤ送給制御回路
ＷＦ　　　　ワイヤ送給装置
ＷＭ　　　　フィラワイヤ
ＷＲ　　　　溶接ロボット
ＷＲＳ　　　溶接ロボット制御装置
ＷＲＳ１　　（従来技術の）溶接ロボット制御装置
ＡＩｂ　　　第１の低電流設定信号
ＡＩｐ　　　第１の高電流設定信号
ＡＩｓｃ　　電流制御設定信号
ＢＩｂ　　　第２のベース電流設定信号
ＢＩｐ　　　第２のピーク電流設定信号
ＢＩｓｃ　　高周波パルス電流設定信号
ＨＴｂ　　　第２の低電流ベース電流期間
ＨＴｐ　　　第２の高電流ピーク電流期間
Ｉｄ　　　　電流検出信号
Ｉｎ　　　　反転信号
Ｉｓｅｔ　　溶接電流設定信号
Ｌｐ　　　　電流切換信号
Ｍｍ　　　　高周波パルス信号
Ｐｓｅｔ　　パルス電流設定信号
Ｓｃ　　　　主制御信号
Ｓｗ　　　　溶接速度制御信号
Ｔｂ　　　　第１の低電流通電期間
Ｔｐ　　　　第１の高電流通電期間
Ｔｓ　　　　溶接起動信号
Ｗｃ　　　　ワイヤ送給制御信号
【図１】
2004009115.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004009115.tif 000005
【図４】
2004009115.tif 000006
【図５】
2004009115.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004009115.tif 000009
【図８】
2004009115.tif 000010