(57)【要約】【課題】  フィラーワイヤの挿入方向に応じて送給速度を適正化することができるティグ溶接装置を提供すること。【解決手段】電極１と母材２との間に予め定めた溶接電流Ｉｗを通電してアーク３を発生させ、ワイヤ４を予め定めた送給速度でアーク発生部に挿入しながら溶接を行うためのティグ溶接装置において、ワイヤ４を溶接方向に対してアーク前方方向から挿入するか又は後方方向から挿入するかを設定するためのワイヤ挿入方向設定信号Ｈｒを出力するワイヤ挿入方向設定部ＨＲと、溶接電流Ｉｗを設定するための溶接電流設定信号Ｉｒを出力する溶接電流設定部と、前記ワイヤ挿入方向設定信号Ｈｒ及び前記溶接電流設定信号Ｉｒを入力として予め定めた関数によって前記送給速度を設定するための送給速度設定信号Ｆｒを出力する送給速度設定部ＦＲと、を備えている。【選択図】図１
2009262211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極と母材との間に予め定めた溶接電流を通電してアークを発生させ、ワイヤを予め定めた送給速度で前記アーク発生部に挿入しながら溶接を行うためのティグ溶接装置において、
前記ワイヤを溶接方向に対して前記アーク前方方向から挿入するか又は後方方向から挿入するかを設定するためのワイヤ挿入方向設定信号を出力するワイヤ挿入方向設定部と、
前記溶接電流を設定するための溶接電流設定信号を出力する溶接電流設定部と、
前記ワイヤ挿入方向設定信号及び前記溶接電流設定信号を入力として予め定めた関数によって前記送給速度を設定するための送給速度設定信号を出力する送給速度設定部と、
を備えたことを特徴とするティグ溶接装置。
【請求項２】
電極と母材との間に予め定めた溶接電流を通電してアークを発生させ、ワイヤを予め定めた送給速度で前記アーク発生部に挿入しながら溶接を行うためのティグ溶接装置において、
前記ワイヤを溶接方向に対して前記アーク前方方向から挿入するか又は後方方向から挿入するかを設定するためのワイヤ挿入方向設定信号を出力するワイヤ挿入方向設定部と、
前記溶接電流を設定するための溶接電流設定信号を出力する溶接電流設定部と、
前記ワイヤ挿入方向設定信号及び前記溶接電流設定信号を入力として前記送給速度の適正範囲を設定する送給速度適正範囲設定部と、
前記送給速度が前記適正範囲から外れているときは警報を発する警報部と、
を備えたことを特徴とするティグ溶接装置。
【請求項３】
溶接トーチを搭載したロボットと、
前記ロボットを動作プログラムに従って動作させるロボット制御装置と、
前記ワイヤ挿入方向設定部は前記動作プログラムからワイヤ挿入方向を判別して前記ワイヤ挿入方向設定信号を自動設定する、
ことを特徴とする請求項１又は２記載のティグ溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラーワイヤの挿入方向に応じて送給速度を適正化することができるティグ溶接装置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ティグ溶接装置のブロック図の一例である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【０００３】
溶接電源ＰＳは、ロボット制御装置ＲＣからの溶接条件設定信号Ｗｓを入力として、アーク３を発生させるための溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを出力すると共に、送給モータＷＭの回転を制御するための送給制御信号Ｆｃを出力する。この溶接条件設定信号Ｗｓには、溶接開始信号、溶接電流設定信号、送給速度設定信号等が含まれている。上記の溶接電源ＰＳは、ティグ溶接用であるので、定電流特性を有しており、上記の溶接電流Ｉｗが所定値に制御される。
【０００４】
ロボット制御装置ＲＣは、上記の溶接条件設定信号Ｗｓを出力すると共に、予め定めた動作プログラムに従ってロボットＲＭのサーボモータ（図示は省略）を制御するための動作制御信号Ｍｃを出力する。
【０００５】
溶接トーチ５の先端には非消耗電極１（以下、電極１という）が取り付けられており、この電極１と母材２との間にはアーク３が発生する。フィラーワイヤ４（以下、ワイヤ４という）は、上記の送給モータＷＭによって送給されて、上記の溶接トーチ５の先端部に設けられたワイヤ挿入機構６によってアーク３の発生部の所定位置に挿入される。上記の溶接トーチ５及び上記の送給モータＷＭは上記のロボットＲＭに搭載されている。
【０００６】
上述したように、ワイヤ４を挿入しながら行うティグ溶接においては、溶接電流Ｉｗとワイヤ４の送給速度とが適正な関係にあることが良好な溶接を行うために必要不可欠な要件となる。すなわち、溶接電流Ｉｗは溶融速度を決定するので、この溶融速度と送給速度とがアンバランスになると溶接状態は不安定になる。溶融速度（溶接電流Ｉｗ）が送給速度に比べて早いときはワイヤ４は燃え上がってしまい、逆に遅いときはワイヤ４が母材２に突き当たってしまう。このために、溶融速度（溶接電流Ｉｗ）と送給速度とのバランスをとることが重要である。
【０００７】
特許文献１の発明では、アーク長を溶接電圧Ｖｗによって検出してワイヤの送給速度を自動調整することが開示されている。アーク長によって送給速度を変化させることによって、開先の加工精度が悪い場合でも溶け落ちを抑制することができ良好な溶接品質を得ることができる。
【０００８】
【特許文献１】特開昭５５−８３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図６は、本発明の課題を説明するためのアーク発生部の模式図である。同図（Ａ）はワイヤ４がアーク前方方向から挿入される場合であり、同図（Ｂ）は後方方向から挿入される場合である。以下、同図を参照して説明する。
【００１０】
同図（Ａ）において、電極１と母材２との間にはアーク３が発生している。溶接方向は矢印で示すように右方向である。ワイヤ４は溶接方向に対してアーク３の前方方向から挿入されている。他方、同図（Ｂ）においては、ワイヤ４は溶接方向に対してアーク３の後方方向から挿入されている。このように、ワイヤ４の挿入方向が異なると、同一の溶接電流値であっても溶融速度が異なる。このために、ワイヤ４の送給速度が一定値である場合、ワイヤ挿入方向が変化するとバランスを崩すことになり、溶接状態は不安定になる。
【００１１】
従来技術において、溶接電流を設定すると、それに応じてワイヤ４の送給速度が適正値に自動調整される機能が慣用されていた。また、従来技術において、溶接電流及び送給速度を各々設定すると、両値の関係が適正範囲にあるかを判別して、適正範囲から外れているときは警報（表示灯の点灯、警報音の発生、外部への警報信号の出力等）を発する機能が慣用されていた。しかし、これらの機能はワイヤ挿入方向を判別していないために、ワイヤ挿入方向が変化すると使用することができない。すなわち、従来技術の送給速度自動調整機能では、ワイヤ挿入方向が変化すると溶接電流による溶融速度と送給速度とのバランスが崩れることになり、溶接状態が不安定になる。また、従来技術の警報機能では、ワイヤ挿入方向が変化すると、溶接電流による溶融速度と送給速度との適正な関係が変化するために、適正範囲から外れていても警報を発することができない場合が生じることになる。
【００１２】
そこで、本発明では、ワイヤ挿入方向が変化しても、送給速度の自動調整機能及び警報機能を正常に動作させることができるティグ溶接装置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】
【００１３】
上述した課題を解決するために、第１の発明は、
電極と母材との間に予め定めた溶接電流を通電してアークを発生させ、ワイヤを予め定めた送給速度で前記アーク発生部に挿入しながら溶接を行うためのティグ溶接装置において、
前記ワイヤを溶接方向に対して前記アーク前方方向から挿入するか又は後方方向から挿入するかを設定するためのワイヤ挿入方向設定信号を出力するワイヤ挿入方向設定部と、
前記溶接電流を設定するための溶接電流設定信号を出力する溶接電流設定部と、
前記ワイヤ挿入方向設定信号及び前記溶接電流設定信号を入力として予め定めた関数によって前記送給速度を設定するための送給速度設定信号を出力する送給速度設定部と、
を備えたことを特徴とするティグ溶接装置である。
【００１４】
第２の発明は、電極と母材との間に予め定めた溶接電流を通電してアークを発生させ、ワイヤを予め定めた送給速度で前記アーク発生部に挿入しながら溶接を行うためのティグ溶接装置において、
前記ワイヤを溶接方向に対して前記アーク前方方向から挿入するか又は後方方向から挿入するかを設定するためのワイヤ挿入方向設定信号を出力するワイヤ挿入方向設定部と、
前記溶接電流を設定するための溶接電流設定信号を出力する溶接電流設定部と、
前記ワイヤ挿入方向設定信号及び前記溶接電流設定信号を入力として前記送給速度の適正範囲を設定する送給速度適正範囲設定部と、
前記送給速度が前記適正範囲から外れているときは警報を発する警報部と、
を備えたことを特徴とするティグ溶接装置である。
【００１５】
第３の発明は、溶接トーチを搭載したロボットと、
前記ロボットを動作プログラムに従って動作させるロボット制御装置と、
前記ワイヤ挿入方向設定部は前記動作プログラムからワイヤ挿入方向を判別して前記ワイヤ挿入方向設定信号を自動設定する、
ことを特徴とする第１又は第２の発明記載のティグ溶接装置である。
【発明の効果】
【００１６】
上記第１の発明によれば、溶接電流設定信号及びワイヤ挿入方向設定信号を入力として予め定めた関数によって適正な送給速度設定信号を自動的に設定することができる。このために、ワイヤのアーク発生部への挿入方向が前方方向又は後方方向であっても、ワイヤは適正な送給速度で送給されるので、安定した溶接状態を得ることができる。
【００１７】
上記第２の発明によれば、送給速度設定信号の値が、溶接電流設定信号及びワイヤ挿入方向設定信号によって設定される適正範囲から外れているときは警報を発することができる。このために、溶接状態が不安定になるときに警報が発せられるので、溶接品質の管理を正確に行うことができる。
【００１８】
上記第３の発明によれば、ワイヤ挿入方向設定信号をロボットの動作プログラムから自動設定することができる。このために、溶接個所ごとにワイヤ挿入方向が変化してもワイヤ挿入方向設定信号を手動で切り換える必要がなく、生産効率が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るティグ溶接装置を構成する溶接電源ＰＳのブロック図である。ティグ溶接装置の構成は、上述した図５と同一である。従来技術とは溶接電源ＰＳのブロック図が異なっている。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
【００２１】
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による出力制御を行い、アーク３を発生させるための溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを出力する。この電源主回路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、平滑された直流を上記の駆動信号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。
【００２２】
溶接トーチ５の先端に取り付けられた電極１と母材２との間にはアーク３が発生する。ワイヤ４は、送給モータＷＭの回転によって送給され、溶接トーチ５の先端部に設けられたワイヤ挿入機構６によってアーク３の発生部に前方方向又は後方方向から挿入される。
【００２３】
溶接電流検出回路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。外部のロボット制御装置ＲＣから溶接電流Ｉｗを設定するための溶接電流設定信号Ｉｒが入力される。したがって、溶接電流設定回路はロボット制御装置ＲＣの内部に設けられていることになる。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の溶接電流設定信号Ｉｒと上記の溶接電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。駆動回路ＤＶは、この電流誤差増幅信号Ｅｉを入力として、パルス幅変調制御を行い、この結果に基づいて上記の電源主回路ＰＭのインバータ回路を形成するスイッチング素子を駆動するための駆動信号Ｄｖを出力する。これらの構成によって、溶接装置は定電流特性となる。
【００２４】
ワイヤ挿入方向設定回路ＨＲは、ワイヤ４をアーク３の前方方向から挿入するときはＨｉｇｈレベルになり、後方方向から挿入するときはＬｏｗレベルになるワイヤ挿入方向設定信号Ｈｒを出力する。このワイヤ挿入方向設定回路ＨＲは、例えば溶接装置のパネル部に設けられたスイッチが対応し、スイッチのオン又はオフによってＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとを切り換えるようにしても良い。送給速度設定回路ＦＲは、上記の溶接電流設定信号Ｉｒ及び上記のワイヤ挿入方向設定信号Ｈｒを入力として、図２で後述する送給速度設定関数によって送給速度を算出し、送給速度設定信号Ｆｒを出力する。送給制御回路ＦＣは、この送給速度設定信号Ｆｒを入力としてワイヤ４の送給を制御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。
【００２５】
図２は、上述した送給速度設定回路ＦＲに内蔵されている送給速度設定関数の一例を示す図である。同図は、ワイヤ４の材質が鉄であり、その直径が1.0mmのときである。同図の横軸は溶接電流設定信号Ｉｒ（Ａ）を示し、縦軸は送給速度設定信号Ｆｒ（cｍ/分）を示す。関数ｆ１はワイヤ挿入方向設定信号ＨｒがＨｉｇｈレベル（前方方向からの挿入）のときであり、関数ｆ２はワイヤ挿入方向設定信号ＨｒがＬｏｗレベル（後方方向からの挿入）のときである。同一の溶接電流設定値に対して、関数ｆ１で示す前方方向からの挿入のときの方が送給速度設定値は小さくなる。これは、前方方向からの挿入の方が後方方向からの挿入に比べて、同一溶接電流値による溶融速度が遅くなるためである。
【００２６】
上述した実施の形態１によれば、溶接電流設定信号及びワイヤ挿入方向設定信号を入力として予め定めた関数によって適正な送給速度設定信号を設定することができる。このために、ワイヤのアーク発生部への挿入方向が前方方向又は後方方向であっても、ワイヤは適正な送給速度で送給されるので、安定した溶接状態を得ることができる。
【００２７】
［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２に係るティグ溶接装置を構成する溶接電源ＰＳのブロック図である。ティグ溶接装置の構成は、上述した図５と同一である。同図において上述した図１と同一の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。以下、図１とは異なる破線で示すブロックについて同図を参照して説明する。
【００２８】
送給速度微調整回路ＦＢＲは、図１の送給速度設定回路ＦＲと送給制御回路ＦＣとの間に挿入され、送給速度設定信号Ｆｒを入力としてその値を微調整して、送給速度微調整信号Ｆbrを出力する。適正範囲設定回路ＴＲは、上記の送給速度設定信号Ｆｒを入力として、予め定めた適正幅ΔＦｒによって上限値信号Ｆjr＝Ｆｒ＋ΔＦｒ及び下限値信号Ｆkr＝Ｆｒ−ΔＦｒを出力する。警報回路ＡＲは、これら上限値信号Ｆjr、下限値信号Ｆkr及び上記の送給速度微調整信号Ｆbrを入力として、Ｆbr＞Ｆjr又はＦbr＜Ｆkrであるときは適性範囲から外れていると判別して、警報を発する。この警報としては、表示灯の点灯、警報音の出力、警報信号の外部への出力等がある。また、上記の適正幅ΔＦｒは、上限値を算出するときと下限値を算出するときとでその値を変えても良い。さらに、適正幅ΔＦｒは溶接電流設定信号Ｉｒの値の関数ΔＦｒ＝ｇ（Ｉｒ）としても良い。上記において、適正範囲設定回路ＴＲは、送給速度設定信号Ｆｒを入力としており、この送給速度設定信号Ｆｒは送給速度設定回路ＦＲによって溶接電流設定信号Ｉｒ及びワイヤ挿入方向設定信号Ｈｒを入力として算出される。したがって、この適正範囲設定回路ＴＲは、溶接電流設定信号Ｉｒ及びワイヤ挿入方向設定信号Ｈｒを入力として設定されるということができる。
【００２９】
上述した実施の形態２によれば、送給速度を設定するための送給速度微調整信号Ｆbrが、溶接電流設定信号Ｉｒ及びワイヤ挿入方向設定信号Ｈｒによって設定される適正範囲から外れているときは警報を発することができる。このために、溶接状態が不安定になるときに警報が発せられるので、溶接品質の管理を正確に行うことができる。
【００３０】
［実施の形態３］
図４は、本発明の実施の形態３に係るティグ溶接装置のブロック図である。同図は上述した図５と対応しており、図５と同一の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。同図はロボット制御装置ＲＣの内部ブロックが図５と異なっているので、この点について同図を参照して説明する。
【００３１】
ロボット制御装置ＲＣの内部ブロック図は以下のようになっている。動作プログラム記憶回路ＭＭは、予め教示された動作プログラムを記憶しており、動作プログラムを出力する。動作制御回路ＭＣは、この動作プログラムに従ってロボットＲＭを動作させるための動作制御信号Ｍｃを出力すると共に、動作プログラムに含まれる溶接電流設定信号Ｉｒをインターフェース回路ＩＦに出力する。ワイヤ挿入方向設定回路ＨＲは、上記の動作プログラムからワイヤ挿入方向を判別して、前方方向からの挿入のときはＨｉｇｈレベルとなり後方方向からの挿入のときはＬｏｗレベルになるワイヤ挿入方向設定信号Ｈｒを上記のインターフェース回路ＩＦに出力する。このインターフェース回路ＩＦは、上記の溶接電流設定信号Ｉｒ及び上記のワイヤ挿入方向設定信号Ｈｒを含む溶接条件設定信号Ｗｓを溶接電源ＰＳに出力する。溶接電源ＰＳの内部ブロック図は、上述した図１又は図３と同一である。但し、ワイヤ挿入方向設定回路ＨＲは溶接電源ＰＳの内部からロボット制御装置ＲＣに移動している。したがって、溶接電源ＰＳには、上記の溶接電流設定信号Ｉｒ及びワイヤ挿入方向設定信号Ｈｒがロボット制御装置ＲＣから入力される。
【００３２】
上述した実施の形態３によれば、ワイヤ挿入方向設定信号をロボットの動作プログラムから自動設定することができるので、溶接個所ごとにワイヤ挿入方向が変化してもワイヤ挿入方向設定スイッチ等を切り換える必要がなく、生産効率が向上する。
【００３３】
上述した実施の形態３において、ワイヤ挿入方向を動作プログラムから自動判別する代わりに、動作プログラム上にワイヤ挿入方向を溶接条件の１つとして教示するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１に係るティグ溶接装置を構成する溶接電源ＰＳのブロック図である。
【図２】図１における送給速度設定回路ＦＲに内蔵されている送給速度設定関数の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るティグ溶接装置を構成する溶接電源ＰＳのブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態３に係るティグ溶接装置のブロック図である。
【図５】従来技術におけるティグ溶接装置のブロック図である。
【図６】課題を説明するためのアーク発生部の模式図である。
【符号の説明】
【００３５】
１            電極
２            母材
３            アーク
４            ワイヤ
５            溶接トーチ
６            ワイヤ挿入機構
ＤＶ            駆動回路
Ｄｖ            駆動信号
ＥＩ            電流誤差増幅回路
Ｅｉ            電流誤差増幅信号
ｆ１、ｆ２        関数
ＦＢＲ            送給速度微調整回路
Ｆbr            送給速度微調整信号
ＦＣ            送給制御回路
Ｆｃ            送給制御信号
Ｆjr            上限値信号
Ｆkr            下限値信号
ＦＲ            送給速度設定回路
Ｆｒ            送給速度設定信号
ＨＲ            ワイヤ挿入方向設定回路
Ｈｒ            ワイヤ挿入方向設定信号
ＩＤ            溶接電流検出回路
Ｉｄ            溶接電流検出信号
ＩＦ            インターフェース回路
Ｉｒ            溶接電流設定信号
Ｉｗ            溶接電流
ＭＣ            動作制御回路
Ｍｃ            動作制御信号
ＭＭ            動作プログラム記憶回路
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
ＴＲ            適正範囲設定回路
Ｖｗ            溶接電圧
ＷＭ            送給モータ
Ｗｓ            溶接条件設定信号
ΔＦｒ            適正幅
【図１】
2009262211.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009262211.tif 000005
【図４】
2009262211.tif 000006
【図５】
2009262211.tif 000007
【図６】
2009262211.tif 000008