(57)【要約】  アーク溶接方法は、ステッチパルス溶接処理と、非ステッチパルス溶接処理と、を備え、ステッチパルス溶接処理から非ステッチパルス溶接処理へ切り替えるとき、非ステッチパルス溶接処理が溶接トーチのウィービング動作を伴うか否かに基づいて、ステッチパルス溶接処理から非ステッチパルス溶接処理への切替タイミングを変更する。ステッチパルス溶接処理は、所定周期で順次反復される溶接電流立上げ工程、溶接電流印加工程、溶接電流立下げ工程、および溶接電流オフ工程を有し、ウィービング動作を伴う非ステッチパルス溶接処理への切替要求が発生した時点で実行していた工程に基づいて、切替タイミングを変更する。
2019181209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステッチパルス溶接処理と、
非ステッチパルス溶接処理と、を備え、
前記ステッチパルス溶接処理から前記非ステッチパルス溶接処理へ切り替えるとき、前記非ステッチパルス溶接処理が溶接トーチのウィービング動作を伴うか否かに基づいて、前記ステッチパルス溶接処理から前記非ステッチパルス溶接処理への切替タイミングを変更する、アーク溶接方法。
【請求項２】
前記ステッチパルス溶接処理は、所定周期で順次反復される溶接電流立上げ工程、溶接電流印加工程、溶接電流立下げ工程、および溶接電流オフ工程を有し、
ｉ）前記ウィービング動作を伴う前記非ステッチパルス溶接処理への切替要求が、前記溶接電流立上げ工程または前記溶接電流印加工程を実行している間に発生した場合、直ちに前記溶接電流立下げ工程を実行して所定時間経過した後、前記非ステッチパルス溶接処理を実行し、
ii）前記ウィービング動作を伴う前記非ステッチパルス溶接処理への切替要求が、前記溶接電流立下げ工程または前記溶接電流オフ工程を実行している間に発生した場合、少なくとも前記溶接電流立下げ工程が完了してから所定時間経過した後、前記非ステッチパルス溶接処理を実行する、請求項１に記載のアーク溶接方法。
【請求項３】
前記ステッチパルス溶接処理は、所定周期で順次反復される溶接電流立上げ工程、溶接電流印加工程、溶接電流立下げ工程、および溶接電流オフ工程を有し、
iii)前記ウィービング動作を伴わない前記非ステッチパルス溶接処理への切替要求が、前記溶接電流印加工程を実行している間に発生した場合、その後の溶接電流立下げ工程を完了して所定時間経過した後、前記非ステッチパルス溶接処理を実行し、
iv）前記ウィービング動作を伴わない前記非ステッチパルス溶接処理への切替要求が、前記溶接電流立上げ工程、前記溶接電流立下げ工程、または前記溶接電流オフ工程を実行している間に発生した場合、次の前記ステッチパルス溶接処理の溶接電流立上げ工程、溶接電流印加工程、溶接電流立下げ工程、および溶接電流オフ工程を完了して所定時間経過した後、前記非ステッチパルス溶接処理を実行する、請求項１に記載のアーク溶接方法。
【請求項４】
消耗電極が送給される溶接トーチと、前記溶接トーチに溶接電流を印加する溶接電源装置と、前記溶接トーチを溶接個所に移動させるマニピュレータと、前記マニピュレータを制御するロボット制御装置とを備えたアーク溶接システムであって、
前記ロボット制御装置は、予め設定されたティーチング情報に基づいて前記溶接トーチを移動させるように前記マニピュレータを制御するとともに、ステッチパルス溶接処理と非ステッチパルス溶接処理との間の切替要求を前記溶接電源装置に出力するように構成され、
前記溶接電源装置は、前記ステッチパルス溶接処理から前記非ステッチパルス溶接処理への切替要求が前記ロボット制御装置から入力されると、前記非ステッチパルス溶接処理が溶接トーチのウィービング動作を伴うか否かに基づいて、前記ステッチパルス溶接処理から前記非ステッチパルス溶接処理への切替タイミングを変更するように構成された、アーク溶接システム。
【請求項５】
前記ステッチパルス溶接処理は、所定周期で順次反復される溶接電流立上げ工程、溶接電流印加工程、溶接電流立下げ工程、および溶接電流オフ工程を有し、
前記溶接電源装置は、
ｉ）前記ウィービング動作を伴う前記非ステッチパルス溶接処理への切替要求が、前記溶接電流立上げ工程または前記溶接電流印加工程を実行している間に入力された場合、直ちに前記溶接電流立下げ工程を実行して所定時間経過した後、前記非ステッチパルス溶接処理を実行し、
ii）前記ウィービング動作を伴う前記非ステッチパルス溶接処理への切替要求が、前記溶接電流立下げ工程または前記溶接電流オフ工程を実行している間に入力された場合、少なくとも前記溶接電流立下げ工程が完了してから所定時間経過した後、前記非ステッチパルス溶接処理を実行するように構成された、請求項４に記載のアーク溶接システム。
【請求項６】
前記ステッチパルス溶接処理は、所定周期で順次反復される溶接電流立上げ工程、溶接電流印加工程、溶接電流立下げ工程、および溶接電流オフ工程を有し、
前記溶接電源装置は、
iii)前記ウィービング動作を伴わない前記非ステッチパルス溶接処理への切替要求が、前記溶接電流印加工程を実行している間に入力された場合、その後の溶接電流立下げ工程を完了して所定時間経過した後、前記非ステッチパルス溶接処理を実行し、
iv）前記ウィービング動作を伴わない前記非ステッチパルス溶接処理への切替要求が、前記溶接電流立上げ工程、前記溶接電流立下げ工程、または前記溶接電流オフ工程を実行している間に入力された場合、次の前記ステッチパルス溶接処理の溶接電流立上げ工程、溶接電流印加工程、溶接電流立下げ工程、および溶接電流オフ工程を完了して所定時間経過した後、前記非ステッチパルス溶接処理を実行するように構成された、請求項４に記載のアーク溶接システム。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアーク溶接方法を実行するように構成された溶接電源装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１８年３月２０日付けで提出された日本特許出願第２０１８−０５３５３３を基礎とする優先権を主張するとともに、これに開示されたすべての内容は、参考として本願に一体のものとして統合する。【０００２】
（技術分野）
本発明は、アーク溶接方法、アーク溶接システム、および溶接電源装置の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
アーク溶接システムは、概略、消耗電極（ワイヤ）が送給される溶接トーチと、溶接トーチに溶接電流を印加する溶接電源装置と、溶接トーチを溶接個所に移動させるマニピュレータと、マニピュレータを制御するロボット制御装置を備えている。【０００４】
特許文献１には、ガスシールドアーク溶接装置に用いられる溶接トーチを溶接母材（ワーク）に対して移動させるロボット本体と、このロボット本体の溶接動作を制御する制御装置とを備え、母材溶融部（母材の溶融池）にシールドガスを供給した状態で溶接トーチの電極と溶接母材との間にアーク放電を発生させるように構成された溶接ロボットが提案されている。【０００５】
この溶接ロボットは、厳格な精度で溶接条件を設定したり、高い形状精度を有する溶接母材を要求することなく薄板を溶接できるように、溶接トーチを停止させた状態で予め定めた時間だけアーク放電を発生させて溶接母材を溶融させ、その設定時間が経過した後に、アーク放電を停止させかつ溶接トーチを溶融部の外周側のアーク再開始点に移動させる間欠溶接手段を設けた制御装置を備えている。【０００６】
本明細書では、このように溶接トーチの間欠的な移動に同期してアーク放電を間欠的に発生させて溶接するもののみならず、溶接トーチを連続的に移動させながらアーク放電を間欠的に発生させて溶接を行なうような溶接処理を含めてステッチパルス溶接処理という。ステッチパルス溶接処理に基づく溶接法は、溶接時の入熱と冷却をコントロールすることにより、溶接母材に与える熱影響を抑制可能な溶接法であり、消耗電極と溶接母材との間に流れるアーク電流の溶接電流立上げ工程、溶接電流印加工程、溶接電流立下げ工程、溶接電流オフ工程の順に各工程を所定周期で繰り返し実行することにより、溶接歪み量が低減されるとともに、ビードが鱗模様となる美しい溶接外観が得られる。【０００７】
また、ステッチパルス溶接処理とは異なる従来の連続的な溶接処理を非ステッチパルス溶接処理といい、非ステッチパルス溶接処理は、十分な溶接強度で溶接できるという利点を有するが、例えば薄板同士の溶接などの際に入熱量の調整が難しく、孔開き、または強度低下の原因となるアンダーカットが生じやすいといった課題も有する。【０００８】
特許文献２には、ステッチパルス溶接処理を用いて、より美しい鱗状のビード外観を得るためのアーク溶接方法、具体的には、溶接開始点から溶接終了点まで等間隔で溶接ビードを形成するために改良されたアーク溶接方法が提案されている。【０００９】
当該アーク溶接方法は、ステッチパルス溶接を行なう溶接区間において、溶接区間の距離を算出する第１のステップと、第１のステップで算出した距離をあらかじめ設定されたステッチパルス溶接の移動ピッチで除することでステッチパルス溶接の分割数を算出する第２のステップと、第１のステップで算出した距離を第２のステップで算出した分割数で除することで補正移動ピッチを算出する第３のステップを備え、ステッチパルス溶接を第３のステップで算出した補正移動ピッチにて行うことで溶接開始点と溶接終了点とその区間を等間隔で溶接ビードを形成するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０６−５５２６８号公報
【特許文献２】特開２０１４−８７８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したようにステッチパルス溶接法は、溶接母材に与える熱影響を抑制しつつ、美しい鱗模様の溶接外観が得られる溶接法であるが、すべてのワークに用いられる万能な溶接法ではなく、溶接対象のワークによっては、ステッチパルス溶接法と非ステッチパルス溶接法とを部分的に切り替えて溶接処理する場合も多くある。【００１２】
また、非ステッチパルス溶接法を使用する場合、溶接部を単に直線状に溶接するのではなく、ステッチパルス溶接法と同様のビード外観を得るために、螺旋ウィービングというウィービング手法を併用することもある。【００１３】
ステッチパルス溶接法を用いた溶接処理と非ステッチパルス溶接法を用いた溶接処理との間で溶接処理を切り替える場合、ロボット制御装置は、予め設定されたティーチング情報に基づいて溶接トーチの移動を制御するとともに、必要に応じて溶接電源装置をステッチパルス溶接処理から非ステッチパルス溶接処理、または非ステッチパルス溶接処理からステッチパルス溶接処理に切り替えるように要求する。【００１４】
しかし、ロボット制御装置から出力されたステッチパルス溶接処理から非ステッチパルス溶接処理への切替要求に応答して、溶接電源装置が直ちに非ステッチパルス溶接処理に対応した溶接電流を溶接トーチへ印加すると、切替点でビードの形状が不連続となって美観を損ねたり、ピットなどの溶接不良が発生したりする虞があった。【００１５】
ステッチパルス溶接処理は、溶接トーチへの溶接電流の印加と停止を所定時間ごとに繰り返しながら溶接する処理であるため、溶接トーチへの溶接電流の印加時に切替える場合と溶接電流の停止時に切替える場合とで、切替点で形成されるビード形状が異なるだけでなく、非ステッチパルス溶接処理がウィービングを伴うか否かによってもビード形状が異なる場合があった。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の一態様は、アーク溶接方法に関し、このアーク溶接方法は、ステッチパルス溶接処理と、非ステッチパルス溶接処理と、を備え、前記ステッチパルス溶接処理から前記非ステッチパルス溶接処理へ切り替えるとき、前記非ステッチパルス溶接処理がウィービングを伴うか否かに基づいて、前記ステッチパルス溶接処理から前記非ステッチパルス溶接処理への切替タイミングを変更する。【００１７】
本発明の別の態様は、アーク溶接システムに関し、消耗電極が送給される溶接トーチと、前記溶接トーチに溶接電流を印加する溶接電源装置と、前記溶接トーチを溶接個所に移動するマニピュレータと、前記マニピュレータを制御するロボット制御装置とを備える。前記ロボット制御装置は、予め設定されたティーチング情報に基づいて前記溶接トーチの移動を制御するとともに、前記溶接電源装置にステッチパルス溶接処理から非ステッチパルス溶接処理への切替要求、または、前記非ステッチパルス溶接処理から前記ステッチパルス溶接処理への切替要求を出力するように構成され、前記溶接電源装置は、前記ステッチパルス溶接処理から前記非ステッチパルス溶接処理への切替要求が前記ロボット制御装置から入力されると、前記非ステッチパルス溶接処理がウィービングを伴うか否かに基づいて、前記ステッチパルス溶接処理から前記非ステッチパルス溶接処理への切替タイミングを変更するように構成される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ステッチパルス溶接処理から非ステッチパルス溶接処理への切替要求の発生時期にかかわらず、ビード形状の美観を損ねたり、溶接不良が発生したりすることなく良好に切り替えることができるアーク溶接方法、アーク溶接システム、および溶接電源装置の制御装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係るアーク溶接システムを示す概略図である。
【図２】（ａ）はステッチパルス溶接処理の電流波形を示すタイミングチャートであり、（ｂ）はビード形状を示す平面図である。
【図３】実施形態に係るロボット制御のフローチャートである。
【図４】実施形態に係る溶接制御のフローチャートである。
【図５】（ａ）およびは（ｂ）はそれぞれ、ステッチパルス溶接処理から非ステッチパルス溶接処理（ウィービングを伴わない場合）へ移行するときの第１および第２の具体例のビード形状および電流波形を示すタイミングチャートを示す平面図である。
【図６】（ａ）およびは（ｂ）はそれぞれ、ステッチパルス溶接処理から非ステッチパルス溶接処理（ウィービングを伴う場合）へ移行するときの第１および第２の具体例のビード形状および電流波形を示すタイミングチャートを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を適用したアーク溶接方法、アーク溶接システム、および溶接電源装置の制御装置の実施形態を、図面を参照して以下説明する。
【００２１】
［アーク溶接方法の基本的態様］
本発明の実施形態に係るアーク溶接方法は、ステッチパルス溶接処理と、非ステッチパルス溶接処理と、を備え、ステッチパルス溶接処理から非ステッチパルス溶接処理へ切り替えるとき、非ステッチパルス溶接処理が溶接トーチのウィービング動作を伴うか否かに基づいて、ステッチパルス溶接処理から非ステッチパルス溶接処理への切替タイミングを変更するように構成されている。
【００２２】
ステッチパルス溶接処理から非ステッチパルス溶接処理へ切り替えるように切替要求が発生したとき、切替要求されて直ちに非ステッチパルス溶接処理に切り替えると、ステッチパルス溶接処理で形成されていたビードの形状が変動して美観を損ない、また溶接強度が大きく変動する虞がある。
【００２３】
しかし、上述した構成を採用すれば、非ステッチパルス溶接処理がウィービングを伴う場合には、ビードの形状の変動の抑制より溶接不良のような溶接強度の大きな変動を抑制することを重視した処理を行なうことができ、非ステッチパルス溶接処理がウィービングを伴わない場合には、溶接強度の大きな変動のみならずビードの形状の変動の抑制も重視した処理を行なうことができる。
【００２４】
ステッチパルス溶接処理は、所定周期で順次反復される溶接電流立上げ工程、溶接電流印加工程、溶接電流立下げ工程、および溶接電流オフ工程を有する。そして本実施形態に係るアーク溶接方法は、ｉ）ウィービング動作を伴う非ステッチパルス溶接処理への切替要求が、溶接電流立上げ工程または溶接電流印加工程を実行している間に発生した場合、直ちに溶接電流立下げ工程を実行して所定時間経過した後、非ステッチパルス溶接処理を実行し、ii）ウィービング動作を伴う非ステッチパルス溶接処理への切替要求が、溶接電流立下げ工程または溶接電流オフ工程を実行している間に発生した場合、少なくとも溶接電流立下げ工程が完了してから所定時間経過した後、非ステッチパルス溶接処理を実行するように構成されている。
【００２５】
ウィービング動作を伴う非ステッチパルス溶接処理への切替要求が発生すると直ちに溶接トーチがウィービング動作するため、それに対応して速やかにステッチパルス溶接処理を終了し、非ステッチパルス溶接処理に対応した溶接条件に切替える必要がある。
【００２６】
そのため、切替要求発生時のステッチパルス溶接処理が、ｉ）溶接電流立上げ工程または溶接電流印加工程の実行中であれば、速やかに溶接電流立下げ工程に移行して、その後所定時間経過すると、非ステッチパルス溶接処理が開始され、ii）溶接電流立下げ工程または溶接電流オフ工程の実行中であれば、少なくとも溶接電流立下げ工程が完了してから所定時間経過した後、非ステッチパルス溶接処理が開始される。
【００２７】
また、本実施形態に係るアーク溶接方法は、iii)ウィービング動作を伴わない非ステッチパルス溶接処理への切替要求が、溶接電流印加工程を実行している間に発生した場合、その後の溶接電流立下げ工程を完了して所定時間経過した後、非ステッチパルス溶接処理を実行し、iv）ウィービング動作を伴わない非ステッチパルス溶接処理への切替要求が、溶接電流立上げ工程、溶接電流立下げ工程、または溶接電流オフ工程を実行している間に発生した場合、次のステッチパルス溶接処理の溶接電流立上げ工程、溶接電流印加工程、溶接電流立下げ工程、および溶接電流オフ工程を完了して所定時間経過した後、非ステッチパルス溶接処理を実行するように構成されている。
【００２８】
ウィービングを伴わない非ステッチパルス溶接処理への切替要求が発生すると、溶接トーチはそれまでの溶接線に沿ってその後も移動する。そのような場合に、直ちに非ステッチパルス溶接処理に対応した溶接条件に切替えると、溶接条件が急激に変化することによってビード形状の美観を損ねたり溶接不良が発生したりする虞がある。
【００２９】
そのような場合でも、切替要求の発生時のステッチパルス溶接処理が、溶接電流印加工程を実行中であれば、その後の溶接電流立下げ工程を完了して所定時間経過した後、非ステッチパルス溶接処理を開始することで、ステッチパルス溶接処理によるビード形状から美観を損なうことなく非ステッチパルス溶接処理によるビード形状が得られるようになる。
【００３０】
また、切替要求の発生時のステッチパルス溶接処理が、溶接電流立上げ工程、溶接電流立下げ工程、溶接電流オフ工程の何れかを実行中であれば、次のステッチパルス溶接処理の各工程を完了して所定時間経過した後、非ステッチパルス溶接処理を開始することで、同様にステッチパルス溶接処理によるビード形状から美観を損なうことなく非ステッチパルス溶接処理によるビード形状が得られるようになる。
【００３１】
［アーク溶接システムの構成］
図１に示すように、本実施形態に係るアーク溶接システム１は、概略、ロボット装置１０と溶接装置２０を備える。
ロボット装置１０は、複数のリンクがそれぞれジョイントを介して回動可能に結合された多関節型アームを具備するマニピュレータ１１と、マニピュレータ１１に組み込まれたジョイントなどを制御してマニピュレータ１１の先端部に取り付けられた溶接トーチ２１を所期の溶接計画位置に（プログラムされた溶接経路に沿って）移動させるように制御するロボット制御装置１２と、ロボット制御装置１２と通信可能に接続されたティーチペンダント３０（リモートコントローラー）などを備えている。
【００３２】
溶接装置２０は、マニピュレータ１１の遠位リンクに固定された溶接トーチ２１と、マニピュレータ１１に固定され、消耗電極２２である溶接ワイヤ２３Ａを溶接トーチ２１に送給するワイヤ送給部２３と、溶接トーチ２１に溶接電流を印加して消耗電極２２を溶融する溶接電源装置２４などを備えている。
【００３３】
溶接トーチ２１の遠位端には、コンタクトチップ２２Ａとガスノズル２２Ｂが取り付けられている。コンタクトチップ２２Ａは溶接ワイヤ２３Ａを案内する円筒状の導体であり、溶接ワイヤ２３Ａはコンタクトチップ２２Ａに溶接電源装置２４から溶接電流が印加されることにより溶融されて、溶接のための消耗電極２２として機能する。
【００３４】
ガスノズル２２Ｂは、コンタクトチップ２２Ａを包囲するように配され、溶接部位にアルゴンなどのシールドガスを供給する。なおガスノズル２２Ｂには、シールドガスが充填されたガスボンベからレギュレータを介して供給されるガス供給管が接続されているが、図１には省略されている。
【００３５】
溶接電源装置２４は、コンタクトチップ２２Ａに印加する溶接電圧を生成する高圧発生回路２４Ａと、高圧発生回路２４Ａを制御する電源制御装置２４Ｂを備えている。電源制御装置２４Ｂは、ＣＰＵおよびメモリを備えた演算回路を備え、ロボット制御装置１２からの指令に基づいて、所望のタイミングで所望の高圧電圧を発生させるとともに、ワイヤ送給部２３を制御してコンタクトチップ２２Ａへの溶接ワイヤ２３Ａの送給量（または送給レート）を調整する。
【００３６】
高圧発生回路２４Ａで生成された高圧電圧を溶接トーチ２１と溶接対象物４０との間に印加すると、アーク放電が発生し、これにより溶接ワイヤ２３Ａが溶融して溶接対象物４０の溶接処理が行われる。なお、このとき溶接対象物４０は接地電位を有する。
【００３７】
ワイヤ送給部２３は、ガイドローラ付きの送給モータと、送給モータによる溶接ワイヤ２３Ａの送給量を検出するエンコーダを備え、電源制御装置２４Ｂは、溶接ワイヤ２３Ａの必要な送給量が溶接トーチ２１に送給されるようにワイヤ送給部２３を制御する。
【００３８】
ロボット制御装置１２は、ＣＰＵおよびメモリを備え、マニピュレータ制御部および溶接条件指令部として機能する演算部１２０、ティーチペンダント３０との通信インタフェース回路１２１、電源制御装置２４Ｂとの通信インタフェース回路１２２などを備えて構成されている。ロボット制御装置１２はティーチペンダント３０からの指令に基づいてマニピュレータ１１の動作を制御するとともに（マニピュレータ制御部）、溶接電流などの溶接条件を電源制御装置２４Ｂに指令する（溶接条件指令部）。
【００３９】
ティーチペンダント３０は、ロボット制御装置１２との通信インタフェース回路３１、各種の情報を表示するための表示部３２、溶接条件の設定等を行うためのデータ設定部３３などを備える。
【００４０】
オペレータまたは教示者は、ティーチペンダント３０のデータ設定部３３を操作して、マニピュレータ１１の動作パラメータおよび溶接装置２０の溶接条件などの教示データを入力する。入力された教示データの集合体（ティーチング情報）は、通信インタフェース回路３１を介してティーチペンダント３０からロボット制御装置１２に送信され、ロボット制御装置１２のメモリに記憶される。
【００４１】
ロボット制御装置１２は、溶接処理を行う前にメモリから読み出したティーチング情報に基づいて演算部１２０で必要な演算処理を実行し、マニピュレータ１１に必要な動作を実行させる指令信号（以下、「動作指令」ともいう。）を出力するとともに、電源制御装置２４Ｂに溶接条件に対応する指令信号（以下、「条件指令」ともいう。）を出力する。ロボット制御装置１２が溶接処理の進捗に伴ってマニピュレータ１１および電源制御装置２４Ｂに必要な指令信号を適宜更新して出力することにより、教示データ通りにマニピュレータ１１と溶接電源装置２４が制御される。
【００４２】
ロボット制御装置１２からマニピュレータ１１に出力される動作指令には、溶接トーチ２１を所定の移動経路および速度で移動させるために必要な各ジョイントに対する回転方向および回転速度を指令する信号が含まれる。他方、ロボット制御装置１２から電源制御装置２４Ｂに出力される条件指令には、ステッチパルス溶接処理または非ステッチパルス溶接処理を指定するステッチ信号、非ステッチパルス溶接処理を指定する場合には、非ステッチパルス溶接処理が溶接トーチ２１のウィービング動作を伴うか否かを指定するウィービング信号、指定された溶接処理に対応した溶接電流および電圧などの電気的パラメータを示すパラメータ信号が含まれ、溶接指令ともいう。
【００４３】
［ロボット制御装置および溶接電源装置の詳細動作］
ロボット制御装置１２は、予め設定されたティーチング情報に基づいて、溶接トーチ２１が溶接計画線に沿って所定の速度で移動するようにマニピュレータ１１を制御するとともに、当該ティーチング情報に基づいて溶接電源装置２４にステッチパルス溶接処理から非ステッチパルス溶接処理への切替を要求する信号、または非ステッチパルス溶接処理からステッチパルス溶接処理への切替を要求する信号（以下、ともに「切替要求」という。）を出力する。
【００４４】
既に説明したが、ステッチパルス溶接処理とは、溶接トーチ２１の移動状態にかかわらずアーク放電を間欠的に発生させて間欠的に溶接する処理、つまり予め定めた時間だけアークを発生させて消耗電極である溶接ワイヤ２３Ａを溶融させた後、アーク放電を中断させる一連のサイクルを反復して行う溶接処理である。
【００４５】
図２（ａ）に示すように、ステッチパルス溶接処理は、順次、ａ）溶接電流立上げ工程、ｂ）溶接電流印加工程、ｃ）溶接電流立下げ工程、およびｄ）溶接電流オフ工程を所定周期Ｔで繰り返し実行する処理である。
【００４６】
ａ）溶接電流立上げ工程は、マニピュレータ１１によって溶接開始位置に位置決めされた溶接トーチ２１に電圧を印加して消耗電極２２と溶接対象物４０との間にアーク放電を発生させて溶接を開始する工程である。電圧印加後、消耗電極２２と溶接対象物４０との間にアーク放電が生じて電流値が急上昇し、消耗電極２２を構成する溶接ワイヤ２３Ａが溶けて溶接対象物４０上に溶融池が形成される。
【００４７】
ｂ）溶接電流印加工程は、予め設定された時間アーク放電が継続されるように溶融池に溶接ワイヤ２３Ａを供給して溶接を行なう工程であり、ｃ）溶接電流立下げ工程は、溶融池への溶接ワイヤ２３Ａの供給を停止して、消耗電極２２と溶接対象物４０との短絡状態を停止することにより溶接電流を立下げる工程であり、ｄ）溶接電流オフ工程は、溶接トーチ２１を次の溶接対象位置に移動させるために必要な時間、溶接電流をオフした状態を維持する工程である。
【００４８】
図２（ｂ）には、周期Ｔで繰り返される上述した各工程を経て形成された鱗状のビード形状が示されている。
【００４９】
非ステッチパルス溶接処理は、溶接電流を常時印加する工程で、ａ）溶接電流立上げ工程でアーク放電を形成した後に溶接終了時までｂ）溶接電流印加工程が継続される。
【００５０】
図３のロボット制御のフローチャートに示すように、ロボット制御装置１２は、溶接処理を開始すると、ティーチング情報に基づいて先ず溶接トーチ２１を溶接始点に移動させて（ＳＡ１）、条件指令がステッチパルス溶接処理または非ステッチパルス溶接処理を指定するものであるかを判定し（ＳＡ２）、ステッチパルス溶接処理を指定するものであれば溶接電源装置２４の電源制御装置２４Ｂ（以下、単に「溶接電源装置２４」ともいう。）にステッチパルス溶接指令を出力し（ＳＡ３）、非ステッチパルス溶接を指定するものであれば溶接電源装置２４に非ステッチパルス溶接指令を出力する（ＳＡ５）。
【００５１】
ロボット制御装置１２は、ステッチパルス溶接指令を出力した後に（ＳＡ３）、ティーチング情報に基づく溶接計画線（事前にプログラムされた溶接経路）に沿って溶接トーチ２１を所定速度で所定距離移動させ（ＳＡ４）、溶接処理が終了するまでステップＳＡ２からＳＡ４の処理を繰り返す（ＳＡ９）。
【００５２】
ロボット制御装置１２は、ステップＳＡ２において、ティーチング情報に基づきステッチパルス溶接から非ステッチパルス溶接に切り替わると判断すると（ＳＡ２）、溶接トーチ２１の螺旋ウィービングの動作の有無を含む非ステッチパルス溶接指令を溶接電源装置２４に出力し（ＳＡ５）、非ステッチパルス溶接処理に螺旋ウィービング動作が伴うか否かを判定し（ＳＡ６）、螺旋ウィービング動作が必要な場合にはウィービング動作を開始し（ＳＡ７）、螺旋ウィービング動作が不要な場合には直線移動を開始する（ＳＡ８）。
【００５３】
所定の溶接処理が終了したか否かの判定を行ない（ＳＡ９）、未終了であれば、ステップＳＡ２に戻って同様の処理を繰り返し、終了すれば溶接電源装置２４に溶接終了指令を出力して溶接動作を終了する。
【００５４】
図４の溶接制御のフローチャートに示すように、溶接電源装置２４は、ロボット制御装置１２から溶接指令が送信されるまでの間（ＳＢ１，Ｎ）、溶接電流をオフして待機し（ＳＢ２）、溶接指令が送信されると（ＳＢ１，Ｙ）、当該溶接指令がステッチパルス溶接指令または非ステッチパルス溶接処理であるかを判定する（ＳＢ３）。ステッチパルス溶接であれば、対応する溶接条件を溶接条件記憶部に格納して、予め設定されたタイムスケジュールに従って図２（ａ）に示すａ）溶接電流立上げ工程、ｂ）溶接電流印加工程、ｃ）溶接電流立下げ工程、ｄ）溶接電流オフ工程の各工程を実行する（ＳＢ４）。溶接電源装置２４は、ステップＳＢ４の後にステップＳＢ１に戻って、所定のステッチパルス溶接処理が完結するまで、一連のステップＳＢ１、ＳＢ３，ＳＢ４を繰り返す。このとき溶接電源装置２４は、溶接条件記憶部に格納された溶接条件に基づいてステップＳＢ４の各工程を実行する。
【００５５】
溶接電源装置２４は、非ステッチパルス初期処理として、溶接指令がステッチパルス溶接指令から非ステッチパルス溶接指令に切り替えられたか否かを判定する（ＳＢ５）。また溶接電源装置２４は、非ステッチパルス溶接指令に切り替えられたと判定した時（溶接切替要求時、ＳＢ５，Ｙ）、非ステッチパルス溶接処理が溶接トーチ２１の螺旋ウィービング動作を伴うか否かをさらに判定する（ＳＢ６）。溶接電源装置２４は、非ステッチパルス溶接処理が螺旋ウィービング動作を伴う場合には（ＳＢ６，有）、速やかにステッチパルス溶接処理を終了するために、溶接条件記憶部に記憶されている溶接条件を非ステッチパルス溶接処理のものに更新する。
【００５６】
このとき溶接電源装置２４は、溶接切替要求時に、依然としてステッチパルス溶接処理のａ）溶接電流立上げ工程またはｂ）溶接電流印加工程を実行している場合、直ちにｃ）溶接電流立下げ工程を実行する。そして所定時間経過後、溶接電源装置２４は、溶接電流立上げ工程（ＳＢ８）および溶接電流印加工程（ＳＢ９）を実行して、速やかに非ステッチパルス溶接処理を開始する。
【００５７】
また溶接電源装置２４は、溶接切替要求時に、依然としてステッチパルス溶接処理のその他の工程を実行している場合、少なくともｃ）溶接電流立下げ工程後から所定時間経過した時に、溶接電流立上げ工程（ＳＢ８）および溶接電流印加工程（ＳＢ９）を実行して、速やかに非ステッチパルス溶接処理を開始する。
【００５８】
ここで、溶接電流立下げ工程後の上記「所定時間」は、溶接電流オフ工程に要する時間と同じ時間であってもよいし、異なる時間であってもよい。上記「所定時間」は、速やかに非ステッチパルス溶接処理に移行するためには、溶接電流オフ工程に要する時間よりも短い時間であることが好ましい。
【００５９】
一方、ステップＳＢ６において、溶接電源装置２４は、非ステッチパルス溶接処理が螺旋ウィービング動作を伴わないと判定した場合には（ＳＢ６，無）、溶接条件記憶部に記憶されている溶接条件を維持した状態でステッチパルス溶接処理の終了工程を実行し（ＳＢ７）、その後に溶接条件記憶部に記憶されている溶接条件を新たな非ステッチパルス溶接処理の溶接条件に更新して、溶接電流立上げ工程（ＳＢ８）および溶接電流印加工程（ＳＢ９）を実行する。
【００６０】
ステップＳＢ７のステッチパルス処理終了工程において、溶接電源装置２４は、ステッチパルス溶接処理がｂ）溶接電流印加工程を実行している場合、その後にｃ）溶接電流立下げ工程を実行する。また溶接電源装置２４は、ステッチパルス溶接処理がａ）溶接電流立上げ工程、ｃ）溶接電流立下げ工程、またはｄ）溶接電流オフ工程を実行している場合、各工程に続くｂ）溶接電流印加工程を実行した後にｃ）溶接電流立下げ工程を実行する。
【００６１】
ステップＳＢ７のｃ）溶接電流立下げ工程の後、所定時間経過すると、溶接電源装置２４は、溶接電流立上げ工程（ＳＢ８）および溶接電流印加工程（ＳＢ９）を実行して、速やかに非ステッチパルス溶接処理を開始する。この場合も上記「所定時間」は、溶接電流オフ工程に要する時間と同じ時間であってもよいし、異なる時間であってもよい。速やかに非ステッチパルス溶接処理に移行するためには、上記「所定時間」は、溶接電流オフ工程に要する時間よりも短い時間であることが好ましい。
【００６２】
その後ステップＳＢ１に戻り、溶接電源装置２４は、非ステッチパルス溶接処理を継続するとき（ＳＢ３，非ステッチパルス）、ステップＳＢ９において、溶接指令が非ステッチパルス溶接指令で維持されるため（ＳＢ５，Ｎ）、ステップＳＢ９に進み、溶接電流印加工程を継続して実行する。
他方、溶接電源装置２４は、ステップＳＢ３で非ステッチパルス溶接処理からステッチパルス溶接処理に切り替わったと判定した場合には、直ちに非ステッチパルス溶接処理を終了するために、溶接電流立下げ工程を実行し、所定時間経過後にステッチパルス溶接処理を実行する。この場合も上記「所定時間」は、溶接電流オフ工程に要する時間と同じ時間であってもよいし、異なる時間であってもよい。
【００６３】
図５（ａ），（ｂ）には、ステッチパルス溶接処理の実行中にウィービング動作を伴わない非ステッチパルス溶接処理への切替指令（溶接切替要求）がロボット制御装置１２から溶接電源装置２４に出力された場合に形成されるビード形状および電流波形が示されている。
【００６４】
図５（ａ）は、ｄ）溶接電流オフ工程の実行中に切替指令（溶接切替要求）が発生した場合のビード形状および電流波形の具体例を示す。溶接電源装置２４は、ｄ）溶接電流オフ工程が経過し、さらに次のサイクルのａ）溶接電流立上げ工程、ｂ）溶接電流印加工程、ｃ）溶接電流立下げ工程の後、所定時間ｔ１経過後に非ステッチパルス溶接を実行する。このように構成された本実施形態に係るアーク溶接システム１は、ｄ）溶接電流オフ工程の実行中に切替指令（溶接切替要求）が発生した場合であっても、ビード形状の大きな変動（ビード形状の不連続性）を抑制することができる。
【００６５】
図５（ｂ）は、ｂ）溶接電流印加工程の実行中に切替指令（溶接切替要求）が発生した場合のビード形状および電流波形の具体例を示す。溶接電源装置２４は、そのサイクルのｃ）溶接電流立下げ工程の後、所定時間ｔ１経過後に非ステッチパルス溶接を実行する。このように構成された本実施形態に係るアーク溶接システム１は、ｂ）溶接電流印加工程の実行中に切替指令（溶接切替要求）が発生した場合であっても、同様にビード形状の大きな変動（ビード形状の不連続性）を抑制することができる。また所定時間ｔ１をより短くすることにより、ビード形状の連続性をさらに向上させることができる。なお、非ステッチパルス溶接処理で生じるビードの上下幅は、溶接条件によって定まり、ステッチパルス溶接で生じるビードの上下幅と異なる場合もある。
【００６６】
図６（ａ），（ｂ）には、ステッチパルス溶接処理の実行中にウィービング動作を伴う非ステッチパルス溶接処理への切替指令（溶接切替要求）がロボット制御装置１２から溶接電源装置２４に出力された場合に形成されるビード形状および電流波形が示されている。
【００６７】
図６（ａ）は、ｄ）溶接電流オフ工程の実行中に切替指令（溶接切替要求）が発生した場合のビード形状および電流波形の具体例を示す。溶接電源装置２４は、切替指令から所定の短い時間ｔ１経過後に螺旋ウィービング動作を伴う非ステッチパルス溶接を実行する。このように構成された本実施形態に係るアーク溶接システム１によれば、ビード形状の変動（ビード形状の不連続性）よりも溶接強度の大きな変動の抑制が優先される。
【００６８】
図６（ｂ）は、ｂ）溶接電流印加工程の実行中に切替指令（溶接切替要求）が発生した場合のビード形状および電流波形の具体例を示す。溶接電源装置２４は、切替指令後直ちにｃ）溶接電流立下げ工程を実行し、さらに所定時間ｔ１経過後に非ステッチパルス溶接を実行する。このように構成された本実施形態に係るアーク溶接システム１は、同様にビード形状の変動（ビード形状の不連続性）よりも溶接強度の大きな変動の抑制が優先される。ただし、所定時間ｔ１をより短くすることにより、ステッチパルス溶接処理によって最後に形成されたビード上の溶接母材に対して螺旋ウィービング動作を伴う非ステッチパルス溶接処理を重複して実行することができるので、ビード形状の大きな変動（ビード形状の不連続性）も実質的に抑制することができる。
【００６９】
上述した実施形態では、ロボット制御装置１２と電源制御装置２４Ｂとが個別に構成された例を説明したが、ロボット制御装置１２と電源制御装置２４Ｂとが一体に構成されていてもよい。
【００７０】
上述した実施形態では、ステッチパルス溶接処理が、ａ）溶接電流立上げ工程と、ｂ）溶接電流印加工程と、ｃ）溶接電流立下げ工程と、ｄ）溶接電流オフ工程とを、順次所定周期Ｔで繰り返し実行する処理として説明したが、ａ）溶接電流立上げ工程と、ｂ）溶接電流印加工程と、ｃ）溶接電流立下げ工程を一括して溶接電流オン工程と位置付けることも可能である。
【００７１】
ここで上述した実施形態を要約すると、本実施形態に係るアーク溶接システム１は、螺旋ウィービング動作を伴わない非ステッチパルス溶接処理への切替要求の発生時に、ステッチパルス溶接処理が溶接電流オン工程を実行中であれば、当該溶接電流オン工程の後の所定時間経過後に非ステッチパルス溶接処理を開始し、ステッチパルス溶接処理が溶接電流オフ工程を実行中であれば、次の溶接電流オン工程を実行し、その後所定時間経過すると非ステッチパルス溶接処理を開始するように構成すればよい。
【００７２】
なお、上述した実施形態では、ウィービング動作として螺旋形状を描くように溶接トーチ２１を移動させて連続溶接する螺旋ウィービング動作を説明したが、ウィービング動作は螺旋形状に限らず、溶接トーチ２１を例えばジグザグ形状を描くように移動させてもよく、溶接計画線に対して交差する方向に移動させてもよい。このとき、ウィービング動作のピッチおよび振幅は適宜適切な値に設定される。
【００７３】
上述した実施形態では、本発明によるアーク溶接方法を適用するのに好ましいステッチパルス溶接処理の態様として、溶接トーチを連続的に移動させながらアーク放電を間欠的に発生させて溶接を行なうような溶接処理である場合を例に説明したが、溶接トーチの間欠的な移動に同期してアーク放電を間欠的に発生させて溶接する溶接処理にも適用可能である。
【００７４】
上述した実施形態では、シールドガスとしてアルゴンガスを用いる例を説明したが、シールドガスはアルゴンガス以外にヘリウムガスなどの不活性ガスや炭酸ガスなどを用いることができる。
【００７５】
上述した実施形態は本発明の一例に過ぎず、各部の具体的な構成は上述した具体例に限定されるものではなく、本発明の作用効果が得られる範囲内で適宜、変更または設計することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明によれば、ステッチパルス溶接から非ステッチパルス溶接に切り替わる際に、溶接トーチのウィービング動作の有無に応じて所望のビードが形成可能なアーク溶接システムを提供することができるようになる。
【符号の説明】
【００７７】
１：アーク溶接システム
１０：ロボット装置
１１：マニピュレータ
１２：ロボット制御装置
１２０：演算部
１２１：ティーチペンダントとの通信インタフェース回路
１２２：電源制御装置との通信インタフェース回路
２０：溶接装置
２１：溶接トーチ
２２：消耗電極（ワイヤ）
２３：ワイヤ送給部
２３Ａ：溶接ワイヤ
２４：溶接電源装置
２４Ａ：高圧発生回路
２４Ｂ：電源制御装置
３０：ティーチペンダント
３１：通信インタフェース回路
３２：表示部
３３：データ設定部
４０：溶接対象物（溶接母材、ワーク）
【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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【国際調査報告】
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