(57)【要約】【課題】２つの被溶接物の接合箇所を周方向に全周にわたって複数台のロボットを用いて同時にアーク溶接を行う場合に、ラップ部にブローホールが生じる場合がある。【解決手段】各々のロボットに取り付けられた溶接トーチから被溶接物に対して送給される溶接ワイヤの突き出し長さを調整するステップと、各々の溶接トーチから溶接ワイヤを被溶接物に対して送給するステップと、溶接ワイヤと被溶接物との接触を検出するステップと、一番初めの溶接ワイヤと被溶接物との接触を検出すると外部軸装置を動作させるステップと、外部軸装置を動作させて前記被溶接物を回転させながら溶接を行うステップを有し、１つのロボットの溶接トーチから送給される溶接ワイヤの突き出し長さをその他全てのロボットの溶接トーチから送給される溶接ワイヤの突き出し長さよりも長くなるように調整する。【選択図】図１
2009034704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置物を回転させる外部軸装置に重ねて載置された２つの別々の被溶接物に対して、前記２つの被溶接物を接合する接合箇所を周方向に全周にわたって複数台のロボットを用いて同時にアーク溶接を行い、１つのロボットで行う溶接の溶接開始ビードの上に他のロボットで行う溶接の溶接終了ビードをラップさせるアーク溶接方法であって、
各々のロボットに取り付けられた溶接トーチから前記被溶接物に対して送給される溶接ワイヤの突き出し長さを調整するステップと、
各々の溶接トーチから溶接ワイヤを前記被溶接物に対して送給するステップと、
溶接ワイヤと前記被溶接物との接触を検出するステップと、
一番初めに生じる溶接ワイヤと前記被溶接物との接触を検出すると前記外部軸装置を動作させるステップと、
前記外部軸装置を動作させて前記被溶接物を回転させながら溶接を行うステップを有し、
１つのロボットの溶接トーチから送給される溶接ワイヤの突き出し長さを、その他全てのロボットの溶接トーチから送給される溶接ワイヤの突き出し長さよりも長くなるように調整することを特徴とするアーク溶接方法。
【請求項２】
載置物を回転させる外部軸装置に重ねて載置された２つの別々の被溶接物に対して、前記２つの被溶接物を接合する接合箇所を周方向に全周にわたって複数台のロボットを用いて同時にアーク溶接を行い、１つのロボットで行う溶接の溶接開始ビードの上に他のロボットで行う溶接の溶接終了ビードをラップさせるアーク溶接方法であって、
各々のロボットに取り付けられた溶接トーチから前記被溶接物に対して送給される溶接ワイヤの突き出し長さを調整するステップと、
各々の溶接トーチから溶接ワイヤを被溶接物に対して送給するステップと、
溶接ワイヤと前記被溶接物との接触を検出するステップと、
一番初めに生じる溶接ワイヤと前記被溶接物との接触を検出すると前記外部軸装置を動作させるステップと、
前記外部軸装置を動作させて前記被溶接物を回転させながら溶接を行うステップを有し、
全てのロボットの溶接トーチから送給される溶接ワイヤの突き出し長さを同じ長さに調整することを特徴とするアーク溶接方法。
【請求項３】
載置物を回転させる外部軸装置に重ねて載置された２つの別々の被溶接物に対して、前記２つの被溶接物を接合する接合箇所を周方向に全周にわたって複数台のロボットを用いて同時にアーク溶接を行い、１つのロボットで行う溶接の溶接開始ビードの上に他のロボットで行う溶接の溶接終了ビードをラップさせるアーク溶接方法であって、
各々のロボットに取り付けられた溶接トーチから前記被溶接物に対して送給される溶接ワイヤの突き出し長さを調整するステップと、
前記外部軸装置を動作させるステップと、
各々の溶接トーチから溶接ワイヤを被溶接物に対して送給するステップと、
前記外部軸装置の動作により前記被溶接物を回転させながら溶接を行うステップを有し、
全てのロボットの溶接トーチから送給される溶接ワイヤの突き出し長さを同じ長さに調整することを特徴とするアーク溶接方法。
【請求項４】
前記その他全てのロボットの溶接トーチから送給される溶接ワイヤの突き出し長さを同じ長さにする請求項１記載のアーク溶接方法。
【請求項５】
溶接ワイヤの突き出し長さを調整する際に、前記溶接ワイヤを送給するワイヤ送給モータの回転方向を全てのロボットで同一方向とする請求項１から４のいずれか１項に記載のアーク溶接装置。
【請求項６】
溶接ワイヤの突き出し長さを調整する際に、前記溶接ワイヤを送給するワイヤ送給モータの回転方向を前記溶接ワイヤが被溶接物方向に向かって送給される方向とする請求項５記載のアーク溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に消耗電極である溶接ワイヤを送給しながらアーク溶接を行うアーク溶接方法であって、例えばポジショナーなどの外部軸装置と複数台のロボットを用いて複数台のロボットにより被溶接物の周方向全周にわたって溶接を行い、１つのロボットによる溶接の溶接開始部分と他のロボットによる溶接の溶接終了部分とのラップ部が複数箇所形成される溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のアーク溶接方法は、例えば、互いに別々の２つの部分を組み合わせ、周方向に全周にわたってアーク溶接を施すとともに、溶接最終ビードを初期溶接ビード上にラップさせるようにしたホイールの溶接方法において、初期溶接ビードの溶接電流を初期溶接ビードに続く一般溶接部の溶接電流よりも小に設定し、溶接最終ビードの溶接電流をラップ直前から溶接終了まで前記一般溶接部の溶接電流よりも大に設定したホイール溶接方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記従来のアーク溶接方法においては、図８に示すように、溶接電流パターンは少なくとも３段階に制御される。すなわち、周方向溶接の溶接初期ビードの溶接電流は、一般溶接部（初期ビード部とラップ部を除いた部分）の溶接電流よりも小さく設定されている。例えば、一般溶接部の溶接電流をａ１Ａ（電圧は従来同様）とすると、溶接初期ビード部の溶接電流はａ０Ａ（ａ０≒０．６ａ１）に設定されており、溶接初期ビード部の時間（長さ）はｔ１秒程度（周方向溶接長で２ｌ程度）とされている。
【０００４】
また、図８からわかるように、周方向溶接最終段階の溶接電流は溶接初期ビード上へのラップ開始直前に、一般溶接部の溶接電流より増大され、この増大された電流が周方向溶接終了時まで続く。例えば、一般溶接部の溶接電流が上記のようにａ１Ａの場合に、ラップ開始直前から周方向溶接終了までの溶接電流をａ２Ａ（ａ２＞ａ１）にするといった具合である。この溶接電流の大きさは、溶接初期ビードを溶かし、ラップ部の溶接溶け込みが被溶接物にまで達する大きさに設定される。
【０００５】
また、最終段階の増量された電流（ａ２Ａ）の持続時間は溶接初期ビード時間（ｔ１秒）よりも長く設定され、たとえばｔ２秒（周方向溶接長で４ｌ）に設定される。したがって、図９に示すように、ラップ部１０の初期は溶接初期ビード１１上にラップし、ラップ部１２の後期は一般溶接部１３上にラップする。
【特許文献１】特開平６−２７７８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来のアーク溶接方法は、図８に示すように溶接初期ビードの溶接電流を小とし、ラップ直前で溶接電流を増大することでラップ時の溶接電流を大としている。従って、溶接初期ビードの容積が小さくなるとともに、溶接最終ビードの入熱量が増加してラップビードで既に凝固していた溶接初期ビードを再溶融し溶け込みが被溶接物にまで達する。そして、ラップ部の溶接初期ビードの完全溶け込みを図るとともに、ラップ部のブローホールを抜き、ブローホールを起因とするエア漏れ（以下、リーク）を防止することができる。
【０００７】
しかし、従来の溶接方法では、溶接電流をコントロールすることで効果を発揮することはできるが、ポジショナーなどの外部軸装置によるロボット複数台での溶接時には後述の理由で適用できない場合がある。外部軸装置によるロボット複数台同時溶接では、後述するように、複数台のロボットを適切にコントロールしなければラップ部の溶け込みを被溶接物まで到達させることができず、ブローホールを起因とするリークも防止することができないおそれがある。
【０００８】
図１０に示すように、例えば、ポジショナーなどの外部軸装置に載置された２つの部分からなる被溶接物に対して３台のロボットにより２つの被溶接物の接合箇所を周方向に全周にわたって３分割して同時にアーク溶接を行う場合、外部軸装置を回転動作させて被溶接物を回転移動させることにより３台のロボットは溶接トーチを動かさずに１／３の長さ＋ラップ長さをそれぞれ溶接するといった例がある。
【０００９】
図１１には、図１０に示す溶接の例において、３台のロボットに溶接開始指令を与える溶接トーチＯＮ信号と、溶接ワイヤと被溶接物との間に電圧を印加した状態で溶接ワイヤが被溶接物に接触した場合に出力されるロボットＡ，ロボットＢ，ロボットＣの電流検出信号（ＯＮが電流検出）と、前記電流検出信号を受けて外部軸装置を駆動させるための外部軸装置への外部起動信号の時間変化が示されている。また、あわせて、ロボットＡ，ロボットＢ，ロボットＣにより行われる溶接のビード形成状態（上面）とビード断面が記載されている。
【００１０】
次に、例えば、ロボットＢの溶接ワイヤ４が被溶接物１と接触することにより電流検出信号がＯＮし、これに基づいて外部軸装置を起動させる外部起動信号がＯＮされて外部軸装置が回転を始める場合について、ロボットＡとロボットＣが行う溶接の初期溶接ビードについて説明する。
【００１１】
まず、ロボットＣについては、ロボットＢよりも電流検出信号ＯＮが遅いため、外部軸装置が回転動作している状態、すなわち、被溶接物が回転している状態で溶接を開始することになるので、ロボットＣによる溶接の溶接初期ビードは容積を小さくできる。
【００１２】
しかし、ロボットＡについては、ロボットＢより電流検出信号ＯＮが早く、外部軸装置への外部起動信号がＯＮされるまでは外部軸装置が停止しているので、溶接開始点で停止したまま溶接を行う状態となり、ロボットＡが行う溶接の溶接初期ビードの容積は大きくなってしまう。
【００１３】
そのため、図１２に示すように、ロボットＡの溶接による初期溶接ビードとロボットＣによる溶接溶接最終ビードがラップしても、既に凝固していた容積の大きいロボットＡの溶接による溶接初期ビードをロボットＣによる溶接により再溶融して溶け込みを被溶接物まで到達させることができず、ブローホールを起因とするリークも防止することができなくなる。
【００１４】
なお、上記のように、３台のロボットに同時に溶接トーチＯＮ信号を送った場合でも、３台のロボットで電流検出信号を出力するタイミングがばらつく、すなわち、溶接ワイヤと被溶接物との接触タイミングが異なる理由としては、一つ前に行った溶接の溶接終了時の状態（ワイヤ先端表面状態：スラグ付着やワイヤ突き出し量など）がそれぞれ異なることや、各々のロボットで行う溶接に使用する各々のトーチケーブル内の溶接ワイヤの遊び量が異なることなどが挙げられる。
【００１５】
図１３は、実際にアーク溶接を行ったラップ部の結果であり、溶接初期ビードのビード外観写真と、溶接終了ビードをラップさせたビード外観写真と、ラップ部のビード断面マクロ写真を示している。図１３の写真（ａ）は、溶接開始点で溶接を開始して直ちに外部軸装置が動作して溶接初期ビードの容積が小さく形成されたものに溶接終了ビードをラップさせた状態を示す。図１３の写真（ｂ）は、溶接開始点で溶接を開始してから０．５ｓ経過後に外部軸装置を動作させて溶接初期ビードの容積が大きく形成されたものに溶接終了ビードをラップさせた状態を示す。
【００１６】
図１３の写真（ｂ）より、溶接初期ビードの容積が大きく形成されたラップ部のビード断面マクロ写真では、大きめのブローホールが数個発生していることがわかる。一方、図１３に写真（ａ）より、溶接初期ビードの容積が小さく形成されたラップ部のビード断面マクロ写真では、ブローホールは確認されない。
【００１７】
ここで、溶接初期ビードの容積の大きさがブローホールを起因とするリークの主要因であることが確認されている。そして、この溶接初期ビードの容積が大きいことによるブローホール発生メカニズムは以下のように考えられる。
【００１８】
図１４に示すように、溶接が開始されてからポジショナーなどの外部軸装置が遅れて起動する場合、溶接が開始されても、外部軸装置が停止した状態であるため、溶融金属が蓄積されて盛り上がる。そして、溶融プールから外側へ溶融金属が垂れ下がってしまい、被溶接物の表面上に乗っかる状態になることがある。このように、溶融金属が被溶接物表面に単に乗っかった状態だけでは溶融金属と被溶接物表面とは一体化していないので、ブローホールが発生しやすいと考えられる。
【００１９】
また、溶融金属が盛り上がってしまうため、溶接ワイヤ先端と被溶接物上の盛り上がった溶融金属との間で短絡が発生しやすくなる。この短絡による爆発現象（短絡の開放）により溶融金属が溶融プール外へ弾き出され、この弾き出された溶融金属が被溶接物表面に単に乗っかった状態となることによりブローホールが発生することも考えられる。
【００２０】
一方、溶接初期ビードの容積が小さいと、溶融金属の垂れ下がりがなく、溶接ワイヤ先端と被溶接物上の盛り上がった溶融金属との短絡も発生しにくいため、短絡による爆発現象により溶融金属が溶融プール外へ弾き出されるといった状態が起こりにくくなり、ブローホールの発生も抑制されると考えられる。
【００２１】
従って、従来のアーク溶接方法においては、ロボット複数台による溶接時には、複数台のロボットを適切に制御しなければ、溶接電流のコントロールだけではラップ部の溶け込み不良およびブローホールを起因とするリークを防止することができないといった課題がある。
【００２２】
また、溶接初期ビード上に溶接終了ビードをラップさせて全周ビードを形成してリーク防止を必要とする製品の溶接箇所では、溶接を行った後に後工程として補修作業が発生しているのが現状であり、そのための時間やコストを要してしまう。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明のアーク溶接方法は、載置物を回転させる外部軸装置に重ねて載置された２つの別々の被溶接物に対して、前記２つの被溶接物を接合する接合箇所を周方向に全周にわたって複数台のロボットを用いて同時にアーク溶接を行い、１つのロボットで行う溶接の溶接開始ビードの上に他のロボットで行う溶接の溶接終了ビードをラップさせるアーク溶接方法であって、各々のロボットに取り付けられた溶接トーチから前記被溶接物に対して送給される溶接ワイヤの突き出し長さを調整するステップと、各々の溶接トーチから溶接ワイヤを被溶接物に対して送給するステップと、溶接ワイヤと前記被溶接物との接触を検出するステップと、一番初めの溶接ワイヤと前記被溶接物との接触を検出すると前記外部軸装置を動作させるステップと、前記外部軸装置を動作させて前記被溶接物を回転させながら溶接を行うステップを有し、１つのロボットの溶接トーチから送給される溶接ワイヤの突き出し長さをその他全てのロボットの溶接トーチから送給される溶接ワイヤの突き出し長さよりも長くなるように調整することを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明のアーク溶接方法は、載置物を回転させる外部軸装置に重ねて載置された２つの別々の被溶接物に対して、前記２つの被溶接物を接合する接合箇所を周方向に全周にわたって複数台のロボットを用いて同時にアーク溶接を行い、１つのロボットで行う溶接の溶接開始ビードの上に他のロボットで行う溶接の溶接終了ビードをラップさせるアーク溶接方法であって、各々のロボットに取り付けられた溶接トーチから前記被溶接物に対して送給される溶接ワイヤの突き出し長さを調整するステップと、各々の溶接トーチから溶接ワイヤを被溶接物に対して送給するステップと、溶接ワイヤと前記被溶接物との接触を検出するステップと、一番初めの溶接ワイヤと前記被溶接物との接触を検出すると前記外部軸装置を動作させるステップと、前記外部軸装置を動作させて前記被溶接物を回転させながら溶接を行うステップを有し、全てのロボットの溶接トーチから送給される溶接ワイヤの突き出し長さを同じ長さに調整することを特徴とするものである。
【００２５】
また、本発明のアーク溶接方法は、載置物を回転させる外部軸装置に重ねて載置された２つの別々の被溶接物に対して、前記２つの被溶接物を接合する接合箇所を周方向に全周にわたって複数台のロボットを用いて同時にアーク溶接を行い、１つのロボットで行う溶接の溶接開始ビードの上に他のロボットで行う溶接の溶接終了ビードをラップさせるアーク溶接方法であって、各々のロボットに取り付けられた溶接トーチから前記被溶接物に対して送給される溶接ワイヤの突き出し長さを調整するステップと、前記外部軸装置を動作させるステップと、各々の溶接トーチから溶接ワイヤを被溶接物に対して送給するステップと、前記外部軸装置の動作により前記被溶接物を回転させながら溶接を行うステップを有し、全てのロボットの溶接トーチから送給される溶接ワイヤの突き出し長さを同じ長さに調整することを特徴とするものである。
【００２６】
また、本発明のアーク溶接方法は、上記のアーク溶接方法において、溶接ワイヤの突き出し長さを調整する際に、前記溶接ワイヤを送給するワイヤ送給モータの回転方向を全てのロボットで同一方向とするものである。
【００２７】
また、本発明のアーク溶接方法は、上記のアーク溶接方法において、溶接ワイヤの突き出し長さを調整する際に、前記溶接ワイヤを送給するワイヤ送給モータの回転方向を前記溶接ワイヤが被溶接物方向に向かって送給される方向とするものである。
【発明の効果】
【００２８】
以上のように、本発明によれば、溶接初期ビードの容積を小さくすることができ、溶接最終ビードがラップすることで既に凝固していた溶接初期ビードを再溶融し溶け込みを被溶接物にまで達することができ、ラップ部の溶接初期ビードの完全溶け込みを図ることができる。そして、ラップ部のブローホールを抜き、ブローホールを起因とするリークを防止することができ、ラップ部の溶接品質を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図７を用いて説明する。
【００３０】
（実施の形態１）
本実施の形態では、図１０を用いて前述したように、ポジショナーなどの外部軸装置に重ねて載置された２つの別々の被溶接物に対して、３台のロボットにより２つの被溶接物の接合箇所を周方向に全周にわたって３分割して同時にアーク溶接を行い、外部軸装置を動作させて被溶接物を回転移動させることにより３台のロボットは溶接トーチを動かさずに全周の３分の１の長さ＋ラップ長さをそれぞれ溶接する場合を例として説明する。
【００３１】
なお、ロボットは、溶接トーチを保持するマニピュレータとこのマニピュレータの動作を制御する制御装置とから構成される。そして、マニピュレータには、溶接トーチと、溶接ワイヤを送給するためのワイヤ送給装置が取り付けられている。また、溶接ワイヤと被溶接物との間には、溶接電源装置により電力が加えられる。この溶接電源装置は、制御装置内に内蔵される構造であっても良いし、制御装置とは別体であっても良い。
【００３２】
図１は、３台のロボットに対して溶接開始指令を与える溶接トーチＯＮ信号と、溶接ワイヤと被溶接物１との間に電圧を印加した状態で溶接ワイヤが被溶接物１に接触した場合に出力されるロボットＡ，ロボットＢ，ロボットＣの電流検出信号（ＯＮが電流検出）と、前記電流検出信号を受けて外部軸装置を駆動させるための外部軸装置への外部起動信号の時間変化を示している。また、あわせて、ロボットＡ，ロボットＢ，ロボットＣにより行われる溶接のビード形成状態（上面図）とビード断面図を示している。なお、例えば、電流検出は溶接電源装置で行われ、電流検出信号が制御装置に送られて外部軸装置に対して外部起動信号が送られて外部軸装置が動作を開始する。また、例えば、溶接開始指令は、制御装置に設けられた溶接開始スイッチにより溶接電源装置に与えられる。
【００３３】
まず、ロボット３台全てに対してトーチＯＮ信号が出力された後、ロボットＡが溶接ワイヤと被溶接物１が接触して電流検出信号をＯＮし、被溶接物を回転させるための外部軸装置を起動させる外部起動信号をＯＮし、溶接を開始する（Ｔ１）。その後、外部軸装置が動作している状態でロボットＢとロボットＣの溶接ワイヤが被溶接物１に接触し電流検出信号をＯＮし、外部軸装置が回転している状態、すなわち、被溶接物１が回転している状態で溶接を開始する（ランニングスタート）する（Ｔ２）。
【００３４】
このように最初に電流検出信号をＯＮしたロボットＡにより外部軸装置の動作を開始させる外部起動信号をＯＮする構成とすることで、必ず３台のロボットで行う溶接の各溶接初期ビード２の容積を小さくすることができる。
【００３５】
そして、図２に、この溶接初期ビード２の上にラップする溶接終了ビード３を溶接した場合のビードの形成状態（上面）とビード断面図を示す。図１に示すように溶接初期ビード２の容積を小さくできていることで、溶接終了ビード３の形成時に既に凝固していた溶接初期ビード２を再溶融して溶け込みが被溶接物１まで到達することができる。そして、ラップ部の溶接初期ビード２の完全溶け込みを図るとともにラップ部のブローホールを抜き、ブローホールを起因とするリークを防止することができる。
【００３６】
但し、ロボット複数台の内、決められたロボットが電流検出信号をＯＮした場合には適応できない場合がある。すなわち、外部軸装置を起動させる外部起動信号がＯＮされるまでの外部軸装置が停止した状態で溶接を開始するロボットが存在してしまうと、このロボットによる溶接の溶接初期ビード２の容積が大きくなる。
【００３７】
そこで、ロボット３台の内のいずれかが電流検出信号をＯＮすれば外部軸装置を起動させる外部起動信号をＯＮして溶接を行うこととすれば、溶接初期ビード２の容積が大きくなることはない。しかしながら、どのロボットが一番目に電流検出信号ＯＮするかはランダムであること、また、１つ前の溶接が終了した際の溶接ワイヤの突き出し長さが各々異なり毎回ラップ部の長さがばらつくことなどから、この方法による溶接では溶接結果がばらつくことになる。
【００３８】
このような状態を解消する方法として、図３に示すように、溶接開始前の準備として溶接ワイヤの突き出し量を所定の長さに調整しておくことが考えられる。なお、一つ前に行った溶接の溶接終了時や、溶接開始前に、溶接ワイヤの突き出し量を調整すれば良い。
【００３９】
溶接ワイヤ突き出し量の調整方法としては、例えば、被溶接物１付近に３台のロボットそれぞれのためのワイヤ突き出し量調整台９を設ける。そして、ロボットそれぞれがワイヤ突き出し量調整台９の所定の場所にトーチ本体６を移動させる。例えば通常溶接時の突き出し量を１５ｍｍとする場合には、ロボットＡでは、溶接チップ５とワイヤ突き出し量調整台９との距離Ｅｘ１を１２ｍｍに設定し、この距離になる位置にトーチ本体６を移動させる。また、ロボットＢとロボットＣでは、溶接チップ５とワイヤ突き出し量調整台９との距離Ｅｘ２を１０ｍｍに設定し、この距離になる位置にトーチ本体６を移動する。
【００４０】
その後、各ロボットにおいて、ワイヤ送給装置８によりごく低いワイヤ送給速度で溶接ワイヤ４をワイヤ突き出し量調整台９の方向へ送り、溶接ワイヤ４がワイヤ突き出し量調整台９に接触したらワイヤの送給を停止する。そして、このワイヤ突き出し量を維持した状態でそれぞれのロボットは被溶接物の溶接開始位置にトーチ本体６を移動する。なお、それぞれのロボットに取り付けられたトーチ本体６の溶接チップ５と被溶接物１との距離が同一になるようにそれぞれのロボットは溶接開始位置にトーチ本体６を移動する。また、ごく低いワイヤ送給速度は、例えば、０．５ｍ／ｍｉｎ以下である。また、溶接ワイヤ４とワイヤ突き出し量調整台９との接触は、これらの間に溶接電源装置により電圧を印加して電流を検出することで行う。
【００４１】
この状態でロボット３台に対して同時にトーチＯＮの信号を送ると、それぞれのロボットにおいて、溶接ワイヤ４を被溶接物１の方向に送給する。そして、図３に示すようにロボットＡの溶接ワイヤの先端と被溶接物１との距離Ｅｘ１１が最も短いので、ロボットＡの溶接ワイヤが最初に被溶接物１と接触し、図１に示すように電流検出信号がＯＮとなり、外部軸装置を起動させる外部起動信号もＯＮして外部軸装置が回転する。そして、外部軸装置が回転動作を開始した後に、溶接ワイヤの先端と被溶接物１との距離Ｅｘ１２が同じであり溶接ワイヤの先端と被溶接物１との距離Ｅｘ１１より長いロボットＢとロボットＣにおいて、ほぼ同時に溶接ワイヤ４が被溶接物１に接触し、ランニングスタートの状態で溶接を開始する。
【００４２】
従って、３台のロボットの溶接開始ビード２の容量を小さくでき、溶接初期ビード２の上にラップする溶接終了ビード３を形成する際に、既に凝固していた溶接初期ビード２を再溶融して溶け込みが被溶接物１まで到達することができ、ラップ部の溶接初期ビード２の完全溶け込みを図るとともにラップ部のブローホールを抜き、ブローホールを起因とするリークを防止することができる。また、どのロボットが一番目に電流検出信号ＯＮするかを特定でき、ラップ部の長さがばらつくことを防ぐことができるので、溶接結果のばらつきを抑制することができる。
【００４３】
ここで、溶接ワイヤ４のワイヤ突き出し長さを規定長さに調整する際の重要なポイントとしては、溶接ワイヤ４をごく低いワイヤ送給速度でワイヤ送給装置８を構成する溶接ワイヤ送給モータの正回転で送り、ワイヤ突き出し量調整台９に溶接ワイヤ４が接触すると送給モータを停止させ、送給モータを逆回転させない点が挙げられる。その理由は以下である。
【００４４】
溶接ワイヤ送給モータが正回転の状態でワイヤ停止させると、図４に示すように、湾曲したトーチケーブルのライナー内を溶接ワイヤ４が湾曲の外側を遠回りで通った状態となる。一方、溶接ワイヤ送給モータを逆回転させると、図４に示すように、ライナー内を溶接ワイヤ４が湾曲の内側を近回りで通った状態となる。逆回転でワイヤ突き出し長さを規定長さに調整しても、次の溶接開始時には正回転して溶接ワイヤを被溶接物１の方向に送給することとなり、逆回転された状態から正回転することで溶接ワイヤ４がライナー内を近回りで通る状態から遠回りで通る状態に変わるため、ライナー内の遊び分で溶接ワイヤ４が被溶接物１に接触するタイミングが異なってしまうおそれがあるためである。
【００４５】
本実施の形態の溶接方法のように、ロボットＡのワイヤ突き出し長さを最も長く調整することで、必ず最初に溶接ワイヤ４が被溶接物１に接するロボットＡが外部軸装置を起動させる外部起動信号をＯＮすることができるので、ロボットＡの電流検出信号ＯＮを外部起動信号として外部軸装置を動作させるようにしておけば良い。
【００４６】
また、本実施の形態の溶接方法のように、各ロボットのワイヤ突き出し長さを調整することで、複数のロボットの内いずれかのロボットが電流検出信号をＯＮし、これにより外部軸装置を起動させる外部起動信号をＯＮする場合でも、上記のような決まったロボットの電流検出信号ＯＮにより外部起動信号をＯＮする場合と同じく安定したラップ部の溶接ビードを形成することができる。
【００４７】
以上のように、最初に溶接ワイヤ４が被溶接物１に接触して電流検出信号がＯＮとなり、外部軸装置を起動させる外部起動信号をＯＮできるアーク溶接方法とすることで、ラップ部の良好なビード溶接品質を実現することができる。
【００４８】
なお、本実施の形態ではロボット３台を使用する例を示したが、これに限るものではなく、２台以上の複数のロボットを用いて行う溶接に適用することができる。
【００４９】
また、本実施の形態では、ロボットＢとロボットＣの溶接ワイヤ突き出し長さを同じ長さに調整する例を示したが、これらは異なる長さに調整するようにしても良い。しかし、ラップ部の長さをできるだけ同じにするために、ロボットＢとロボットＣの溶接ワイヤ突き出し長さは同じ長さにすることが望ましい。
【００５０】
また、溶接ワイヤ４の突き出し長さの調整を被溶接物１の交換中に行うことで、タクトロスを抑制することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
本実施の形態において、実施の形態１と同様の箇所については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１と異なる主な点は、３台のロボットにおける溶接ワイヤ４の突き出し長さを同じ長さに調整して溶接を行う点と、トーチＯＮ信号を受けて外部軸装置を起動させるようにした点である。
【００５２】
図５は、３台のロボットに対して溶接開始指令を与える溶接トーチＯＮ信号と、溶接ワイヤ４と被溶接物１との間に電圧を印加した状態で溶接ワイヤ４が被溶接物１に接触した場合に出力されるロボットＡ，ロボットＢ，ロボットＣの電流検出信号（ＯＮが電流検出）と、前記溶接トーチＯＮ信号を受けて外部軸装置を駆動させるための外部軸装置への外部起動信号の時間変化を示しており、あわせて、ロボットＡ，ロボットＢ，ロボットＣにより行われる溶接のビード形成状態（上面）とビード断面を示している。
【００５３】
まず、溶接開始信号であるトーチＯＮ信号がＯＮされ、ロボット３台全てに対して同時にトーチＯＮ信号が出力される。そして、トーチＯＮ信号を受けて外部軸装置を起動させる外部起動信号がＯＮされて外部軸装置が回転を始める。これと同時に、ロボット３台は溶接ワイヤを被溶接物１に向けて溶接ワイヤ４を送給し始める。溶接ワイヤ４が被溶接物１に接触して電流検出信号ＯＮした時（Ｔ１）には、被溶接物１は既に回転動作を始めているため、ランニングスタートによる溶接開始となる。
【００５４】
従って、ランニングスタートにより溶接を開始することで、３台のロボットによる溶接の各溶接初期ビード２の容積を小さくすることができ、ブローホールの発生を防止することができる。
【００５５】
この溶接初期ビード２上にラップする溶接終了ビード３を溶接した場合のビード形成状態とビード断面を図６に示す。図５や図６に示すように、３台のロボットによる溶接の各溶接初期ビード２の容積を決まった箇所で安定して小さくできているので、図６に示すように既に凝固していた溶接初期ビード２を再溶融して溶け込みが被溶接物１まで到達することができ、ラップ部の溶接初期ビード２の完全溶け込みを図るとともに、ラップ部のブローホールを抜き、ブローホールを起因とするリークを防止することができる。
【００５６】
なお、３台のロボットにおいて溶接ワイヤ４の突き出し長さを同一とすることにより、ロボット３台の内決められたロボットが電流検出信号をＯＮして外部軸装置を動作させて溶接を行う場合や、ロボット３台のいずれかが電流検出信号をＯＮして外部軸装置を動作させて溶接を行う場合などに関係なく、毎回ラップ部長さがばらつくことなく、溶接結果を安定させることができる。
【００５７】
３台の溶接ロボットにおける溶接ワイヤの突き出し長さを調整しなければ、各ロボットの溶接による溶接初期ビード２が形成され始める箇所がばらつくが（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３とばらつく）、一つ前に行った溶接終了時または溶接開始前にワイヤ突き出し長さを同一規定長さに調整しておくことで、３台のロボットはほとんど同時に溶接を開始することができ、溶接初期ビード２が形成され始める箇所（Ｔ１）を安定させることができる。
【００５８】
このような安定したラップ部状態を維持する方法として、図７に示すように、溶接開始前の準備として溶接ワイヤ４の突き出し量を所定の長さに調整しておくことが考えられる。なお、一つ前に行った溶接の溶接終了時や次に行う溶接開始前に溶接ワイヤの突き出し量を調整する。
【００５９】
溶接ワイヤ突き出し量の調整方法としては、例えば、被溶接物１付近に３台のロボットそれぞれのためのワイヤ突き出し量調整台９を設ける。そして、ロボットそれぞれがワイヤ突き出し量調整台９の所定の場所にトーチ本体６を移動させる。例えば通常溶接時の突き出し量を１５ｍｍとする場合には、ロボットＡとロボットＢとロボットＣでは、溶接チップ５とワイヤ突き出し量調整台９との距離Ｅｘ１を１２ｍｍに設定し、この距離になる位置にトーチ本体６を移動する。
【００６０】
その後、各ロボットにおいて、ワイヤ送給装置８によりごく低いワイヤ送給速度で溶接ワイヤ４をワイヤ突き出し量調整台９の方向へ送り、溶接ワイヤ４がワイヤ突き出し量調整台９に接触したら溶接ワイヤ４の送給を停止する。そして、このワイヤ突き出し量を維持した状態でそれぞれのロボットはトーチ本体６を被溶接物１の溶接開始位置に移動する。なお、それぞれのロボットに取り付けられたトーチ本体６の溶接チップ５と被溶接物１との距離が同一になるようにそれぞれのロボットは溶接開始位置に移動する。この状態で、ロボット３台ともほとんど同じ長さ１２ｍｍにワイヤ突き出し量が調整されており、ロボット３台とも溶接ワイヤ４先端と被溶接物１との距離Ｅｘ１１が同じである。
【００６１】
この状態でトーチＯＮ信号をＯＮとすると外部軸装置が回転動作を開始し、また、あわせてロボット３台に対して同時にトーチＯＮの信号が送れ、各ロボットは溶接ワイヤ４を被溶接物１に向けて送給を開始し、ほとんど同時に各溶接ワイヤ４が被溶接物１に接触し、ランニングスタートの状態で溶接を開始する。
【００６２】
このワイヤ突き出し量を規定量に調整する際の重要なポイントは、実施の形態１と同じく、溶接ワイヤ４をごく低いワイヤ送給速度でワイヤ送給装置８を構成する溶接ワイヤ送給モータの正回転で送り、ワイヤ突き出し量調整台９に溶接ワイヤ４が接触したら停止させ、溶接ワイヤ送給モータを逆回転などはさせない点が挙げられる。
【００６３】
以上のように、３台のロボットの溶接ワイヤ４の突き出し長さを同一に調整し、トーチＯＮ信号を受けて外部軸装置を起動させてランニングスタートにより溶接開始させるアーク溶接方法とすることで、ラップ部の良好なビードを形成して良好な溶接品質を実現することができる。
【００６４】
また、３台のロボットの溶接ワイヤの突き出し長さを同一に調整することで、いずれかのロボットが電流検出信号をＯＮした場合に外部軸装置の動作を開始させる場合でも、決まったロボットが電流検出信号をＯＮした場合に外部軸装置の動作を開始させる場合でも、安定したラップ部の溶接ビードを形成することができる。
【００６５】
なお、本実施の形態においては、トーチＯＮ信号がＯＮになって同時に外部軸装置が回転動作を開始する例を示したが、トーチＯＮ信号をＯＮしてから所定時間後に外部軸装置が回転動作を開始するようにしても良く、この場合の所定時間は、トーチＯＮ信号がＯＮになってからいずれかのロボットのうち最初に溶接ワイヤ４が被溶接物１に接触するまでの時間以下であればよい。
【００６６】
また、本実施の形態においては、トーチＯＮ信号がＯＮになって同時に外部軸装置が回転動作を開始する例を示したが、各ロボットにおいて溶接ワイヤ４の突き出し長さを同一の長さに調整し、トーチＯＮ信号に基づいて同時に溶接ワイヤ４の送給を開始し、ロボット３台の内のいずれかが電流検出信号をＯＮすれば外部軸装置を起動させる外部起動信号をＯＮして溶接を行うようにしても良く、各ロボットにおいて溶接ワイヤ４の突き出し長さが同一なので、３つのラップ部のばらつきを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明のアーク溶接方法は、２つの別々の部品を組み合わせてロボット複数台で周方向に全周にわたって分割同時アーク溶接を行い、溶接開始と溶接終了で数ビードによるラップ部が形成されるアーク溶接方法において、ラップ部のリークを防止することができるので、特に、気密性を求める製品の溶接品質向上のための溶接方法として産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施の形態１における溶接初期ビード形成時の信号波形と溶接初期ビードを示す図
【図２】実施の形態１における溶接終了ビードをラップさせたラップ部を示す図
【図３】実施の形態１におけるワイヤ突き出し長さの調整を示す図
【図４】実施の形態１におけるトーチケーブル内の溶接ワイヤの状態を示す図
【図５】実施の形態２における溶接初期ビード形成時の信号波形と溶接初期ビードを示す図
【図６】実施の形態２における溶接終了ビードをラップさせたラップ部を示す図
【図７】実施の形態２におけるワイヤ突き出し長さの調整を示す図
【図８】従来のアーク溶接方法における電流パターンを示す図
【図９】従来のアーク溶接方法におけるラップ部のビード断面を示す図
【図１０】外部軸装置と複数のロボットを用いて被溶接物の全周溶接を行う例を示す図
【図１１】従来のアーク溶接方法における溶接初期ビード形成時の信号波形と溶接初期ビードを示す図
【図１２】従来のアーク溶接方法における溶接終了ビード形成時の信号波形と溶接初期ビードを示す図
【図１３】ラップ部のビード例を示す図
【図１４】溶接初期ビードのブローホール発生メカニズムを示す図
【符号の説明】
【００６９】
Ｅｘ１  溶接チップと調整台との距離（長く調整）
Ｅｘ２  溶接チップと調整台との距離（短く調整）
Ｅｘ１１  溶接ワイヤの先端と被溶接物との距離（スタート時の隙間が短い状態）
Ｅｘ１２  溶接ワイヤの先端と被溶接物との距離（スタート時の隙間が長い状態）
１    被溶接物
２    溶接初期ビード
３    溶接終了ビード
４    溶接ワイヤ
５    溶接チップ
６    トーチ本体
７    ロボット
８    ワイヤ送給装置
９    ワイヤ突き出し量調整台調整台
１０  ラップ部
１１  溶接初期ビード
１２  ラップ部
１３  一般溶接部
１４  被溶接物
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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