(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
過渡応答性が異なる複数の送給モータの中から１つを選択し、この選択された送給モータによって溶接ワイヤを送給すると共に、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接を行う消耗電極アーク溶接の送給制御方法において、
溶接中に送給速度が加速及び減速するときは予め定めた基準変化率のスロープを有して変化するように前記選択された送給モータを制御し、
前記基準変化率は、前記複数の送給モータの中で過渡応答性が最も遅い送給モータにおける送給速度の変化率と同一値又は送給速度の変化率よりも小さな値に設定する、
ことを特徴とする消耗電極アーク溶接の送給制御方法。
【請求項２】
ティーチペンダントを備えたロボット溶接装置を用いて請求項１に記載する消耗電極アーク溶接の送給制御方法を行うときは、前記ティーチペンダントによって前記基準変化率を設定する、
ことを特徴とする消耗電極アーク溶接の送給制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過渡応答性が異なる複数の送給モータの中からどの送給モータを使用しても溶接状態を安定化することができる消耗電極アーク溶接の送給制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６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）に出力すると共に、溶接条件信号Ｗｃを溶接電源ＰＳに出力する。この溶接条件信号Ｗｃには、溶接開始信号Ｓｔ、送給速度設定信号Ｆｒ、溶接電圧設定信号Ｖｒが少なくとも含まれている。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。
【０００４】
溶接電源ＰＳは、上記の溶接条件信号Ｗｃを入力として、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によって上記の溶接トーチ４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。これ以降の説明において、送給モータと記載したときは、モータ自体、減速機、送給ロール等の送給機構全体を含めた意味で使用する。
【０００５】
図７は、上述した溶接装置を用いてアーク溶接を行ったときの溶接開始から終了までのシーケンス制御のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔを示し、同図（Ｂ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｄ）は溶接電圧Ｖｗを示す。以下、同図を参照して説明する。
【０００６】
［溶接開始時］
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（溶接開始）になると、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤは最低速度に近い値のスローダウン送給速度Ｆｉでの送給が開始される。同時に、溶接電源の出力も開始されるので、同図（Ｄ）に示すように、最大値である無負荷電圧値となる溶接電圧Ｖｗが溶接ワイヤと母材との間に印加される。この状態では、溶接ワイヤと母材との間は離れており無負荷状態であるので、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは通電しない。
【０００７】
時刻ｔ２において、上記のスローダウン送給によって溶接ワイヤ先端が母材に到達すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは定常溶接電流値よりも大きな値のホットスタート電流値Ｉｈが通電する。このホットスタート電流Ｉｈは時刻ｔ３までの予め定めたホットスタート期間Ｔｈ中通電する。また、時刻ｔ２において、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは定常溶接電圧値Ｖｔよりも大きな値のホットスタート電圧値になる。さらに、時刻ｔ２において、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは過渡応答のためにスロープを有して増加を開始し、時刻ｔ４において定常送給速度Ｆｔに収束する。このスロープは本来曲線的に増加するが記載を簡略化するために直線として記載する。このスロープの変化率は、送給モータＷＭの過渡応答性によって定まる値である。したがって、このスロープの変化率は、送給モータＷＭの種類によって大きく異なる値となる。例えば、送給モータとして一般的に使用されている直流モータは過渡応答性が遅いために変化率は小さくなり、最近使用されるようになってきたサーボモータは過渡応答性が速いために変化率は大きくなる。
【０００８】
時刻ｔ３において、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは上記のホットスタート期間Ｔｈが終了するので、定常溶接電流値Ｉｔが通電する。この定常溶接電流値Ｉｔは、定常送給速度Ｆｔによって定まる値である。これに応動して、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは上記のホットスタート電圧値から定常溶接電圧値Ｖｔになる。この値は、図６で上述した溶接条件信号Ｗｃに含まれる溶接電圧設定信号Ｖｒによって定まる値である。
【０００９】
時刻ｔ４において、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗの過渡応答が終了すると、定常送給速度Ｆｔとなる。この定常送給速度Ｆｔは、図６で上述した溶接条件信号Ｗｃに含まれる送給速度設定信号Ｆｒによって定まる値である。時刻ｔ２〜ｔ４の期間を過渡期間Ｔｋと呼ぶことにする。上記のホットスタート電流Ｉｈを通電する理由は、溶接ワイヤ先端が母材に接触した時点から大電流値のホットスタート電流Ｉｈを通電することで溶接ワイヤ先端を急激に溶融して瞬時的にアークを発生させるためである。この瞬時アーク発生から定常アークへと円滑に移行させるためには、ホットスタート電流Ｉｈの値及びホットスタート期間Ｔｈの値が適正であることが重要である。特に、瞬時アークの短いアーク長から定常アークの適正アーク長へと円滑に移行させるためには、溶接ワイヤの溶融速度と送給速度とのバランスが重要である。溶融速度はホットスタート電流値Ｉｈによって定まり、送給速度は過渡期間Ｔｋ中の送給速度Ｆｗによって定まる。したがって、ホットスタート期間Ｔｈと過渡期間Ｔｋとの時間長さが重要になる。ホットスタート期間Ｔｈは過渡期間Ｔｋよりも短い適正な値に設定する必要がある。このために、過渡期間Ｔｋが変化した場合には、ホットスタート期間Ｔｈの適正値も変化することになる。
【００１０】
［定常溶接期間］
時刻ｔ４〜ｔ５の期間は定常溶接期間になる。この期間中は、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは定常送給速度Ｆｔとなり、同図（Ｃに示すように、溶接電流Ｉｗは定常溶接電流値Ｉｔになり、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは定常溶接電圧値Ｖｔとなり、安定した溶接が行われる。
【００１１】
［溶接終了時］
時刻ｔ５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（溶接終了）になると、同図（Ｂ）に示すように、送給モータＷＭは停止制御されるが、送給速度Ｆｗは慣性による過渡期間Ｔｋ（時刻ｔ５〜ｔ６）の間にスロープを有して減速する。また、時刻ｔ５において、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは時刻ｔ８まで印加が遅延される。この時刻ｔ５〜ｔ８までの期間はアンチスティック期間Ｔａと呼ばれる。時刻ｔ５において、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは送給速度Ｆｗが減速するためにアンチスティック電流値Ｉａに変化する。また、時刻ｔ５において、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは適正値のアンチスティック電圧値Ｖａに変化する。このアンチスティック電圧値Ｖａは送給速度の過渡期間Ｔｋにおける減速の変化率と適合するように設定される。この値が大き過ぎると過渡期間Ｔｋ中のアーク長が長くなり給電チップへの溶着が生じる。逆に、この値が小さ過ぎると、アーク長が短くなり母材との多数の短絡によって多くのスパッタが発生することになる。したがって、アーク長を適正値にするために、このアンチスティック電圧値Ｖａを適正値に設定する必要がある。
【００１２】
時刻ｔ６において、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗの過渡期間Ｔｋが終了して送給が停止する。この時点では、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗはアンチスティック電流値Ｉａのまま通電が継続する。このために、時刻ｔ６〜ｔ７の期間中にアーク長が次第に長くなり、時刻ｔ７においてアークを維持することができなくなりアークが消滅する。この時刻ｔ６〜ｔ７の期間中は、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗはアーク長が長くなるのに伴い次第に上昇して、時刻ｔ７において最大値の無負荷電圧値になる。時刻ｔ７においてアークが消滅したときの溶接ワイヤ先端と母材との距離が適正値であることは重要である。この距離が適正値よりも長くなると溶接ワイヤ先端に形成される球状の粒径が大きくなり、次のアークスタート性が悪くなる。他方、この距離が短いと、溶接ワイヤ先端の粒径が小さいために絶縁物のスラグが付着しやすくなり、やはり次のアークスタート性が悪くなる。
【００１３】
時刻ｔ７において、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは通電を終了する。他方、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは無負荷電圧値となり、アンチスティック期間Ｔａが終了する時刻ｔ８まで無負荷電圧の印加は継続する。このアンチスティック期間Ｔａが時刻７よりも短く設定されると、溶接ワイヤ先端が適正な距離を有して溶接が終了することができず、母材への溶着（スティック）が発生することになる。逆に、アンチスティック期間Ｔａが長いと、無駄な時間が長くなり、タクトタイムが長くなる。
【００１４】
上述したように、溶接開始時及び溶接終了時の溶接品質を良好にするためには、以下のような点が重要である。すなわち、溶接開始に際しては、送給モータＷＭによって定まる送給速度変化時の過渡期間Ｔｋに応じて、ホットスタート電流値Ｉｈ及びホットスタート期間Ｔｈを適正値に設定する必要がある。同様に、溶接終了に際して、送給モータＷＭの送給速度変化時の過渡期間Ｔｋに応じて、アンチスティック電圧値Ｖａ及びアンチスティック期間Ｔａを適正値に設定する必要がある。上述した溶接開始時及び溶接終了時のシーケンス制御は、あくまで一例であり、種々なシーケンス制御が使用されている。しかしながら、これらのシーケンス制御においても、送給モータＷＭの過渡応答性に応じた制御パラメータの設定は良好な溶接品質を得るために重要である。
【００１５】
ところで、特許文献１には、溶接終了に際して、送給モータの電流を制御することによって送給停止時のスロープを制御することが開示されている。この方法では、送給モータの種類が変わると、モータ駆動回路も変わるために、特許文献１の技術を採用するには送給モータごとに特別なモータ駆動回路が必要になる。
【００１６】
【特許文献１】特開２００２−２８３０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
図６で上述した溶接装置において、最近では多くの種類の送給モータＷＭが使用されるようになってきている。例えば、従来の直流モータを使用した送給モータに比べて最大送給速度が高速化された送給モータを使用して、高溶着溶接を行う場合がある。また、溶接ワイヤの送給性を改善するためにプッシュ・プル方式の送給モータを使用する場合がある。また、ロボットＲＭの手首軸に小型のサーボモータを使用した送給モータを搭載することで、溶接ワイヤの前進及び後退送給を精密に制御することも行われている。このように種々な送給モータＷＭが使用されるようになってきている。
【００１８】
送給モータＷＭの種類が異なると送給速度変化時の過渡応答性が異なることになり、上述した図７における過渡期間Ｔｋの長さも異なってくる。このために、送給モータＷＭの種類を異なるものと交換したときに、ホットスタート電流値Ｉｈ、ホットスタート期間Ｔｈ、アンチスティック電圧値Ｖａ、アンチスティック期間Ｔａ等の制御パラメータをそのままにしておくと、溶接開始時及び溶接終了時の溶接品質が悪くなる。これを解決するためには、送給モータＷＭの種類ごとに制御パラメータを適正値に変化させれば良い。しかし、送給モータＷＭの種類が多いために、各送給モータＷＭごとの制御パラメータの適正値を選定することは、膨大な実験が必要になる。また、溶接電源の機種が異なると、溶接開始時及び溶接終了時のシーケンス制御がそれぞれ異なるために、溶接電源と送給モータＷＭとの組み合わせは非常に多くなり、これらの組み合わせの１つ１つに対して制御パラメータの適正値の選定を行うためには膨大な実験が必要になる。
【００１９】
そこで、本発明では膨大な実験を行うことなく、、送給モータの種類が異なっても良好な溶接開始時及び溶接終了時の溶接品質を得ることができる消耗電極アーク溶接の送給制御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】
【００２０】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、過渡応答性が異なる複数の送給モータの中から１つを選択し、この選択された送給モータによって溶接ワイヤを送給すると共に、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接を行う消耗電極アーク溶接の送給制御方法において、
溶接中に送給速度が加速及び減速するときは予め定めた基準変化率のスロープを有して変化するように前記選択された送給モータを制御し、
前記基準変化率は、前記複数の送給モータの中で過渡応答性が最も遅い送給モータにおける送給速度の変化率と同一値又は送給速度の変化率よりも小さな値に設定する、
ことを特徴とする消耗電極アーク溶接の送給制御方法である。
【００２１】
第２の発明は、ティーチペンダントを備えたロボット溶接装置を用いて第１の発明に記載する消耗電極アーク溶接の送給制御方法を行うときは、前記ティーチペンダントによって前記基準変化率を設定する、
ことを特徴とする消耗電極アーク溶接の送給制御方法である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、溶接中に送給速度が変化するときは予め定めた基準変化率のスロープを有して変化するように送給モータを制御することによって、送給モータの種類によらず溶接開始時及び溶接終了時のシーケンス制御における制御パラメータを変更することなく、良好な溶接品質を得ることができる。さらに、送給モータによらず制御パラメータは同一値のままで良いので、送給モータの種類ごとに制御パラメータを適正化するための膨大な実験の必要もない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
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。
【００２６】
［実施の形態１］
以下、送給モータの種類が第１〜第３送給モータの３つある場合について説明する。これら３つの中で、送給速度変化時の過渡応答性が最も高速であるのが第１送給モータであり、中間であるのが第２送給モータであり、最も遅いのが第３送給モータであるとする。図１は、これら３つの送給モータの過渡応答性を示す図である。同図（Ａ）は送給速度設定信号Ｆｒを示し、同図（Ｂ）は第１送給モータの送給速度ＡＦｗを示し、同図（Ｃ）は第２送給モータの送給速度ＢＦｗを示し、同図（Ｄ）は第３送給モータの送給速度ＣＦｗを示す。同図は、送給速度設定信号Ｆｒが時刻ｔ１においてステップ状に変化したときの３つの送給モータの過渡応答性を示している。以下、同図を参照して説明する。
【００２７】
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、送給速度設定信号ＦｒがＦr1からＦr2へとステップ状に上昇すると、同図（Ｂ）に示すように、第１送給モータの送給速度ＡＦｗはＦw1からスロープを有して上昇し、時刻ｔ２においてＦw2に収束する。この上昇特性は本来曲線状に上昇するが、ここでは簡略化して直線として表している。したがって、このスロープは過渡応答における時定数を表示している。また、同図（Ｃ）に示すように、第２送給モータの送給速度ＢＦｗは時刻ｔ３においてＦw2に収束し、同図（Ｄ）に示すように、第３送給モータの送給速度ＣＦｗは時刻ｔ４においてＦw2に収束する。このように、各送給モータによって過渡期間が異なっている。
【００２８】
図２は、本発明の実施の形態１に係る送給制御方法の原理を示す図である。同図は上述した図１に対応しており、同図（Ａ）〜（Ｄ）の各信号は同じである。以下、同図を参照して説明する。
【００２９】
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において送給速度設定信号Ｆｒの値をＦr1からＦr2に変化させるときに、スロープを有して変化するように生成し、時刻ｔ４においてＦr2に収束するようにする。このスロープにおける変化率（傾き）は、上述した図１（Ｄ）に示す第３送給モータの変化率と同一値にする。すなわち、送給速度設定信号Ｆｒの変化率を、もっとも過渡応答性が定速である第３送給モータの変化率に設定する。このようにすると、同図（Ｂ）に示すように、第１送給モータは時刻ｔ４においてＦw2に収束し、同図（Ｃ）に示すように、第２送給モータも時刻ｔ４においてＦw2に収束し、同図（Ｄ）に示すように、第３送給モータも時刻ｔ４においてＦw2に収束する。すなわち、全ての送給モータの過渡応答性を見かけ上同じにすることができる。このために、送給モータの種類が異なっても、溶接開始時及び溶接終了時のシーケンス制御における制御パラメータを変化させる必要がない。
【００３０】
図３は、本発明の実施の形態１に係る消耗電極アーク溶接の送給制御方法を実施するための溶接電源ＰＳのブロック図である。溶接装置全体の構成は上述した図６と同一であり、溶接電源ＰＳが同図に示すブロック図となる。以下、同図を参照して各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】
電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、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、電流検出信号Ｉｄを出力する。電流通電判別回路ＣＤは、この電流検出信号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判別信号Ｃｄを出力する。
【００３４】
インターフェース回路ＩＦは、ロボット制御装置ＲＣからの溶接条件信号Ｗｃを入力として、この信号に含まれる溶接開始信号Ｓｔ、溶接電圧設定信号Ｖｒ及び送給速度設定信号Ｆｒを出力する。起動回路ＯＮは、この溶接開始信号Ｓｔを入力として、予め定めたアンチスティック期間だけオフディレイして、起動信号Ｏｎを出力すると共に、アンチスティック期間の間Ｈｉｇｈレベルになるアンチスティック期間信号Ｔａを出力する。
【００３５】
ホットスタート電流設定回路ＩＨＲは、予め定めたホットスタート電流設定信号Ｉhrを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、このホットスタート電流設定信号Ｉhrと上記の電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。アンチスティック電圧設定回路ＶＡＲは、予め定めたアンチスティック電圧設定信号Ｖarを出力する。電圧制御設定回路ＶＣＲは、上記の溶接電圧設定信号Ｖｒ、このアンチスティック電圧設定信号Ｖar及びアンチスティック期間信号Ｔａを入力として、アンチスティック期間信号ＴａがＬｏｗレベルのときは上記の溶接電圧設定信号Ｖｒを電圧制御設定信号Ｖcrとして出力し、Ｈｉｇｈレベルのときは上記のアンチスティック電圧設定信号Ｖarを電圧制御設定信号Ｖcrとして出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、この電圧制御設定信号Ｖcrと上記の電圧検出信号Ｖｄとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。
【００３６】
ホットスタート期間タイマ回路ＴＨは、上記の電流通電判別信号Ｃｄを入力として、この信号がＨｉｇｈレベルに変化してから予め定めたホットスタート期間だけＨｉｇｈレベルとなるホットスタート期間信号Ｔｈを出力する。外部特性切換回路ＳＷは、上記の電流誤差増幅信号Ｅｉ、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖ及びこのホットスタート期間信号Ｔｈを入力として、ホットスタート期間信号ＴｈがＨｉｇｈレベルのときは上記の電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力し、Ｌｏｗレベルのときは上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。駆動回路ＤＶは、この誤差増幅信号Ｅａ及び上記の起動信号Ｏｎを入力として、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルのときは、誤差増幅信号Ｅａ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。これにより、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると定電圧特性となり溶接電圧Ｖｗの出力が開始される。溶接電流Ｉｗが通電を開始すると、定電流特性になり、ホットスタート期間Ｔｈの間はホットスタート電流Ｉｈが通電する。この期間が終了すると、定電圧特性になり、溶接電圧Ｖｗは溶接電圧設定信号Ｖｒによって定まる値になる。溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルに変化すると、この時点からアンチスティック期間の間は溶接電圧Ｖｗはアンチスティック電圧設定信号Ｖarによって定まる値になる。
【００３７】
送給速度制御設定回路ＦＣＲは、上記の溶接開始信号Ｓｔ、上記の電流通電判別信号Ｃｄ及び上記の送給速度設定信号Ｆｒを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると予め定めたスローダウン送給速度設定値となり、上記の電流通電判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベルになると上記の送給速度設定信号Ｆｒによって定まる値となり、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルになると０となる送給速度制御設定信号Ｆcrを出力する。基準変化率設定回路ＳＲは、使用される複数の送給モータの中で送給速度変化時の過渡応答性が低速であるものと略同一値の変化率を設定して、基準変化率設定信号Ｓｒを出力する。送給速度スロープ回路ＦＳＲは、上記の送給速度制御設定信号Ｆcr及びこの変化率設定信号Ｓｒを入力として、上記の送給速度制御設定信号Ｆcrが変化したときには上記の変化率設定信号Ｓｒによって定まる変化率でのスロープを有して変化するようにして、送給速度スロープ信号Ｆsrを出力する。送給制御回路ＦＣは、この送給速度スロープ信号Ｆsrを入力として、この値に相当する送給速度で溶接ワイヤ１を送給するための送給制御信号Ｆｃを送給モータＷＭに出力する。
【００３８】
図４は、本発明の実施の形態１に係る消耗電極アーク溶接の送給制御方法を説明するための、図３で上述した溶接電源ＰＳ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を示し、同図（Ｂ）は送給速度Ｆｗを示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｄ）は溶接電圧Ｖｗを示し、同図（Ｅ）は起動信号Ｏｎを示し、同図（Ｆ）は送給速度制御設定信号Ｆcrを示し、同図（Ｇ）は送給速度スロープ信号Ｆsrを示す。同図において、送給モータＷＭは第１〜第３送給モータのいずれであっても良い。また、同図は上述した図７と対応しており、基本的に同図（Ａ）〜（Ｄ）の各信号のタイミングチャートは同一である。したがって、図７と異なる点を中心として以下説明する。
【００３９】
［溶接開始時］
時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると、同図（Ｅ）に示すように、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルになるので、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗの出力が開始されて無負荷電圧になる。同時に、同図（Ｆ）に示すように、送給速度制御設定信号Ｆcrはスローダウン送給速度設定値となる。これに応動して、同図（Ｇ）に示すように、送給速度スロープ信号Ｆsrは予め定めた基準変化率で上昇してスローダウン送給速度設定値になる。このとき、スローダウン送給速度設定値は最低速度であるのでスロープ期間は短時間となる。そして、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗはスローダウン送給速度Ｆｉになる。
【００４０】
時刻ｔ２において、溶接ワイヤ先端が母材に到達すると、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電してホットスタート電流値Ｉｈになる。このホットスタート電流Ｉｈは、時刻ｔ２〜ｔ３の予め定めたホットスタート期間Ｔｈだけ通電する。同時に、同図（Ｆ）に示すように、送給速度制御設定信号Ｆcrは送給速度設定信号Ｆｒによって定まる定常送給速度設定値になり、同図（Ｇ）に示すように、送給速度スロープ信号Ｆsrは基準変化率で上昇して時刻ｔ４において定常送給速度設定値に収束する。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは基準変化率のスロープを有して上昇して、時刻ｔ４において定常送給速度Ｆｔに収束する。このように、時刻ｔ２〜ｔ３のホットスタート期間Ｔｈと時刻ｔ２〜ｔ４の過渡期間Ｔｋとが適正な関係にあるために、良好なアークスタート性を得ることができる。この両値の適正な関係は、送給モータの種類が変わっても維持することができる。
【００４１】
［定常溶接期間］
時刻ｔ４〜ｔ５の期間は定常溶接期間となる。すなわち、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは定常送給速度Ｆｔになり、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは定常溶接電流値Ｉｔになり、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは定常溶接電圧値Ｖｔになる。
【００４２】
［溶接終了時］
時刻ｔ５において、同図（Ａ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルに変化すると、同図（Ｅ）に示すように、起動信号Ｏｎは時刻ｔ８までの予め定めたアンチスティック期間Ｔａだけ遅延されてＬｏｗレベルになる。したがって、溶接電源の出力は時刻ｔ８まで継続する。同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは予め定めたアンチスティック電圧値Ｖａになる。また、同図（Ｆ）に示すように、送給速度制御設定信号Ｆcrは０になる。そして、同図（Ｇ）に示すように、送給速度スロープ信号Ｆsrは基準変化率のスロープを有して下降して時刻ｔ６において０になる。これにより、同図（Ｂ）に示すように、送給速度Ｆｗは定常送給速度Ｆｔから基準変化率で下降して時刻ｔ６において０になる。また、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは定常溶接電流値Ｉｔからアンチスティック電流値Ｉａに変化する。
【００４３】
時刻ｔ６において、溶接ワイヤの送給が停止するために、アーク長が次第に長くなり、時刻ｔ７においてアークが消滅する。この時刻ｔ６〜ｔ７の期間中は、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗはアーク長に比例して大きくなり、時刻ｔ７において無負荷電圧値になる。そして、この無負荷電圧の印加は時刻ｔ８まで継続する。また、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは時刻ｔ７まで通電する。このように、時刻ｔ５〜ｔ６の過渡期間Ｔｋと時刻ｔ５〜ｔ８のアンチスティック期間Ｔａとの関係を適正にすることができるので、溶接終了時の溶接品質が良好になる。送給モータの種類が変わっても両値の関係は適正に維持される。
【００４４】
［実施の形態２］
図５は、本発明の実施の形態２に係る送給制御方法の原理を示す図である。同図（Ａ）は送給速度設定信号Ｆｒを示し、同図（Ｂ）は第１送給モータの送給速度ＡＦｗを示し、同図（Ｃ）は第２送給モータの送給速度ＢＦｗを示し、同図（Ｄ）は第３送給モータの送給速度ＣＦｗを示す。同図は上述した図２と対応している。以下、同図を参照して説明する。
【００４５】
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において送給速度設定信号Ｆｒの値をＦr1からＦr2に変化させるときに、スロープを有して変化するように生成し、時刻ｔ５に（図２の時刻ｔ４よりも遅い時刻）おいてＦr2に収束するようにする。このスロープにおける変化率（傾き）は、上述した図１（Ｄ）に示す第３送給モータの変化率よりも小さな値の所定値にする。すなわち、送給速度設定信号Ｆｒの変化率を、もっとも過渡応答性が定速である第３送給モータの変化率よりも小さな値に設定する。このようにすると、同図（Ｂ）に示すように、第１送給モータは時刻ｔ５においてＦw2に収束し、同図（Ｃ）に示すように、第２送給モータも時刻ｔ５においてＦw2に収束し、同図（Ｄ）に示すように、第３送給モータも時刻ｔ５においてＦw2に収束する。すなわち、全ての送給モータの過渡応答性を見かけ上同じにすることができる。このために、送給モータの種類が異なっても、溶接開始時及び溶接終了時のシーケンス制御における制御パラメータを変化させる必要がない。
【００４６】
上述した実施の形態２を実施するための溶接装置は、実施の形態１と同一である。但し、上述した図３において、基準変化率設定回路ＳＲによって出力される基準変化率設定信号Ｓｒの値は、使用される複数の送給モータの中で送給速度変化時の過渡応答性が最も遅いものの変化率よりも小さな値に設定される。実施の形態２のタイミングチャートは、上述した図４と同一である。
【００４７】
上述した実施の形態１及び２において、図３に示す基準変化率設定信号Ｓｒを、ロボット制御装置ＲＣに接続されたティーチペンダントＴＰから設定するようにしても良い。また、図３において、送給速度制御設定回路ＦＣＲ、送給速度スロープ回路ＦＳＲ及び基準変化率設定回路ＳＲをロボット制御装置ＲＣ内に設けても良い。この場合は、送給速度スロープ信号Ｆsrが溶接電源ＰＳに入力されることになる。上述した溶接開始時及び溶接終了時のシーケンス制御は一例であり、本実施の形態１及び２はこれ以外のシーケンス制御にも適用することができる。
【００４８】
本実施の形態１及び２によれば、溶接中に送給速度が変化するときは予め定めた基準変化率のスロープを有して変化するように送給モータを制御することによって、送給モータの種類によらず溶接開始時及び溶接終了時のシーケンス制御における制御パラメータを変更することなく、良好な溶接品質を得ることができる。さらに、送給モータによらず制御パラメータは同一値のままで良いので、送給モータの種類ごとに制御パラメータを適正化するための膨大な実験の必要もない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る３種類の送給モータが有する過渡特性を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る送給制御方法の原理を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る送給制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。
【図４】図３の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態２に係る送給制御方法の原理を示す図である。
【図６】従来技術における溶接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７】従来技術における送給制御方法を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５０】
1            溶接ワイヤ  
2            母材    
3            アーク    
4            溶接トーチ  
5            送給ロール  
ＡＦｗ第１送給モータの    送給速度            
ＢＦｗ            第２送給モータの送給速度        
ＣＤ            電流通電判別回路            
Ｃｄ            電流通電判別信号            
ＣＦｗ            第３送給モータの送給速度        
ＤＶ            駆動回路  
Ｄｖ            駆動信号  
Ｅａ            誤差増幅信号              
ＥＩ            電流誤差増幅回路            
Ｅｉ            電流誤差増幅信号            
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              
ＦＣＲ            送給速度制御設定回路        
Ｆcr            送給速度制御設定信号        
Ｆｉ            スローダウン送給速度          
Ｆｒ            送給速度設定信号            
ＦＳＲ            送給速度スロープ回路        
Ｆsr            送給速度スロープ信号        
Ｆｔ            定常送給速度              
Ｆｗ            送給速度  
Ｉａ            アンチスティック電流値
ＩＤ            電流検出回路              
Ｉｄ            電流検出信号              
ＩＦ            インターフェース回路          
Ｉｈ            ホットスタート電流            
ＩＨＲ            ホットスタート電流設定回路      
Ｉhr            ホットスタート電流設定信号      
Ｉｔ            定常溶接電流値            
Ｉｗ            溶接電流  
Ｍｃ            動作制御信号              
ＯＮ            起動回路  
Ｏｎ            起動信号  
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  
ＳＲ            基準変化率設定回路            
Ｓｒ            基準変化率設定信号            
Ｓｔ            溶接開始信号              
ＳＷ            外部特性切換回路            
Ｔａ            アンチスティック期間（信号）
ＴＨ            ホットスタート期間タイマ回路      
Ｔｈ            ホットスタート期間（信号）
Ｔｋ            過渡期間  
ＴＰ            ティーチペンダント            
Ｖａ            アンチスティック電圧値        
ＶＡＲ            アンチスティック電圧設定回路    
Ｖar            アンチスティック電圧設定信号    
ＶＣＲ            電圧制御設定回路            
Ｖcr            電圧制御設定信号            
ＶＤ            電圧検出回路              
Ｖｄ            電圧検出信号              
Ｖｒ            溶接電圧設定信号            
Ｖｔ            定常溶接電圧値            
Ｖｗ            溶接電圧  
Ｗｃ            溶接条件信号              
ＷＭ            送給モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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