JP6104081B2 - アーク溶接方法および溶接装置 - Google Patents

Description

この発明は、アーク溶接方法および溶接装置に関し、特に、電極で発生させたアークにより母材とフィラーワイヤとを溶融させて溶接対象物を溶接するアーク溶接方法およびそのアーク溶接方法を実行する溶接装置に関する。

電極で発生させたアークにより母材と溶接ワイヤとを溶融させて溶接対象物を溶接するアーク溶接の開始および終了方法が特開２００９−１０６９８５号公報（特許文献１）および特開２００９−１５４１７３号公報（特許文献２）に開示されている。

特開２００９−１０６９８５号公報には、電極として消耗電極ワイヤを用い、消耗電極ワイヤの後方に２本目の溶接ワイヤであるフィラーワイヤを送給する２ワイヤ溶接の溶接開始方法が記載されている。

図９は、特開２００９−１０６９８５号公報に記載された従来の２ワイヤ溶接の溶接開始方法を説明するための図である。図９を参照して、まず、時刻ｔ０において、フィラーワイヤＷＢと母材Ｐとの間に検出電圧Ｖｔを印加する。次いで時刻ｔ１において、図９（Ｇ１）に示すようにワイヤ送給装置ＷＦＢによりフィラーワイヤＷＢの送給を開始する。

次に、時刻ｔ２において、図９（Ｇ２）に示すようにフィラーワイヤＷＢが母材に接触すると、検出電流Ｉｔが流れ、検出電圧Ｖｔが短絡電圧に低下する。検出電流Ｉｔが流れたことを検出すると、ワイヤ送給装置によってフィラーワイヤＷＢが時刻ｔ１から時刻ｔ２における送給方向とは逆の方向に引き上げられ始める（図９（Ｇ２’））。時刻ｔ３には、フィラーワイヤＷＢが母材Ｐから離れることにより、検出電流Ｉｔが０となり、検出電圧Ｖｔが上昇すると、ワイヤ送給装置は、フィラーワイヤＷＢを停止させる。この時点で、フィラーワイヤＷＢは、母材Ｐから所定距離おいた状態に保たれる。この距離は、後述する溶融池Ｍｐの周囲から隆起する溶融金属の高さより小さいものとしておく。検出電圧Ｖｔは、印加状態としておく。

また、時刻ｔ３においてワイヤＷＡと母材Ｐとの間に溶接電圧Ｖｗを印加するとともに、図９（Ｇ３）に示すようにワイヤＷＡの送給を開始する。このときの送給速度Ｆｗａは、定常溶接時よりも遅い速度としておく。

ワイヤＷＡが母材Ｐに接触すると、時刻ｔ４において図９（Ｇ４）に示すように、アーク２００が点弧し、溶接電流Ｉｗが流れ始める。アーク２００によって母材Ｐには溶融池Ｍｐが形成され始める。また、溶接電流Ｉｗが流れ始めたことをもって、溶接トーチは母材Ｐに対して溶接速度Ｆで移動開始され、ワイヤＷＡの送給速度Ｆｗａは定常溶接時の速度に増速される。

時刻ｔ４においては、フィラーワイヤＷＢはいまだ溶融池Ｍｐに到達していない。溶融池Ｍｐは、溶融金属が溶接方向後方に隆起した格好となっている。溶接トーチＢの進行に伴い、時刻ｔ５において、図９（Ｇ５）に示すように隆起した溶融金属にフィラーワイヤＷＢの先端が接触する。フィラーワイヤＷＢと母材Ｐとの間に検出電流Ｉｔが再び流れると、フィラーワイヤＷＢの送給が再開される。

時刻ｔ６以降においては、図９（Ｇ６）に示すように２ワイヤ溶接の定常状態への移行が完了し、溶接ビードＷｐが連続的に形成される。

上記従来技術では、２ワイヤ溶接の溶接開始部において、溶接ビード開始端の溶接欠陥を防止するため、アーク点弧前にフィラーワイヤを正送給して母材と接触させ、その後、逆送給させてフィラーワイヤと母材間の距離を一定に保つ。これにより、アーク点弧後、フィラーワイヤが溶融プールに確実に送給され、座屈や折損、溶接ビード開始端部の極端な肉痩せが防止される。

特開２００９−１０６９８５号公報 特開２００９−１５４１７３号公報

特開２００９−１０６９８５号公報に記載の溶接開始方法を使用すると、溶接ビード開始端の溶接欠陥を防止することができる。しかし、複数回の溶接を行なう場合に、溶接する毎に、毎回フィラーワイヤの突き出し長さの調整動作（フィラーワイヤを正送給し、母材との接触を検知し、逆送給する）を行なうと、生産効率が低下する。

本発明の目的は、生産効率が向上した、電極で発生させたアークにより母材とフィラーワイヤとを溶融させるアーク溶接方法および溶接装置を提供することである。

この発明は、要約すると、電極で発生させたアークにより母材とフィラーワイヤとを溶融させて溶接対象物を溶接するアーク溶接方法であって、溶接開始時に、初回の溶接である場合にはフィラーワイヤの先端位置の調整処理を実行し、２回目以降の溶接である場合には調整処理を実行せずに、フィラーワイヤの先端位置を決定するステップと、電極と母材との間にアークを発生させ母材に溶融池を生成させ、フィラーワイヤの先端を溶融池に送給し、溶接箇所の溶接を実行するステップと、溶接終了時に、フィラーワイヤを溶融池から引き戻すステップとを備える。

好ましくは、フィラーワイヤの先端位置を決定するステップは、溶接開始しようとする溶接箇所が、初回の溶接箇所であるか否かを判断するステップと、溶接箇所が初回の溶接箇所であると判断された場合に、調整処理を実行するステップとを含む。調整処理は、電極に溶接電圧を印加する前に、フィラーワイヤの先端が溶接対象物に接触するまでフィラーワイヤを送給し、フィラーワイヤの先端が溶接対象物に接触してから、フィラーワイヤの先端を所定長だけ引き戻す処理である。

より好ましくは、溶接対象物は、複数の溶接箇所を有する。アーク溶接方法は、複数の溶接箇所のうちの第１の溶接箇所の溶接が終了すると、第１の溶接箇所の次に溶接される溶接対象物の第２の溶接箇所に溶接トーチを移動させるステップをさらに備える。フィラーワイヤを溶融池から引き戻すステップは、溶接トーチを移動させた後に第２の溶接箇所における母材からのフィラーワイヤの先端の位置が所定長と略等しくなるように、調整された長さだけフィラーワイヤを引き戻す。

さらに好ましくは、アーク溶接方法は、１つ目の溶接対象物の溶接時には、すべての溶接箇所において溶接開始時にフィラーワイヤの先端位置の調整処理を実行し、溶接箇所における前記フィラーワイヤの送給量と溶接箇所におけるフィラーワイヤの先端の引き戻し量とに関するデータであって調整された長さを決定するためのデータを蓄積するステップをさらに備える。

好ましくは、電極は、消耗電極ワイヤであり、フィラーワイヤは、消耗電極ワイヤの溶接方向の後方に配置される。

この発明は、他の局面では、上記いずれかに記載のアーク溶接方法を制御装置に実行させて溶接を行なう溶接装置である。

本発明によれば、溶接開始時に、調整動作を毎回行わなくてもアーク開始時のフィラーワイヤの先端部と母材との距離を適切な距離にすることができる。これにより、溶接開始予備動作を短縮してもフィラーワイヤの先端部が、電極によって形成された溶融池にいつも同じタイミングで挿入される。この結果、溶接ビードの開始端に溶接欠陥が生じることを防止することと、溶接時間を短縮することとが両立できる。

実施の形態に共通する溶接装置のブロック図である。 トーチ移動機構の一例である溶接ロボットに溶接トーチおよびワイヤ送給装置が装着された具体的な形状を説明するための図である。 フィラーワイヤの先端部の母材からの距離Ｄを説明するための図である。 実施の形態１のアーク溶接方法における制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態１のアーク溶接方法の動作を説明するための波形図である。 実施の形態２のアーク溶接方法における制御を説明するためのフローチャートである。 実施の形態２のアーク溶接方法の動作を説明するための波形図である。 実施の形態３のアーク溶接方法における制御を説明するためのフローチャートである。 従来の２ワイヤ溶接の溶接開始方法を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、実施の形態に共通する溶接装置のブロック図である。なお、図１は、溶接装置が２ワイヤ溶接を行なう例を示すが、これには限定されない。たとえば、電極が消耗電極ワイヤでない溶接装置（たとえば、ＴＩＧ溶接装置）などにも本発明は適用することができる。

図１を参照して、溶接装置１００は、溶接トーチ１４と、ワイヤ送給装置２５，２６と、電源装置２２と、トーチ移動機構（ロボット）２１と、制御装置２７とを含む。溶接装置１００は、消耗電極ワイヤ３と、フィラーワイヤ４とを用いた２ワイヤ溶接を行なう。

溶接トーチ１４は、トーチ移動機構２１に装着されている。トーチ移動機構２１は、一般的にはロボットアームなどが使用されるが、他の機構であっても良い。溶接トーチ１４は、コンタクトチップ１，２を有している。コンタクトチップ１には、消耗電極ワイヤ３が挿通可能な貫通孔が設けられている。コンタクトチップ２には、フィラーワイヤ４が挿通可能な貫通孔が設けられている。

２ワイヤ溶接においては、消耗電極ワイヤ３が図１中の矢印で示す溶接方向の前方に位置し、フィラーワイヤ４が溶接方向の後方に位置した状態で、溶接トーチ１４がトーチ移動機構２１よって溶接方向に移動される。

電源装置２２は、溶接用電源２３と、検出用電源２４とを含む。溶接用電源２３は、消耗電極ワイヤ３にアークを発生させるための電源であり、設定された溶接電圧および溶接電流に基づいてコンタクトチップ１に溶接電流および溶接電圧を供給する。コンタクトチップ１は、消耗電極ワイヤ３と導通している。したがって、消耗電極ワイヤ３には、コンタクトチップ１を経由して溶接用電源２３から溶接電圧および溶接電流が供給される。

検出用電源２４は、フィラーワイヤ４が母材８に接触したことを検出するための電源である。コンタクトチップ２は、フィラーワイヤ４と導通している。したがって、フィラーワイヤ４には、コンタクトチップ２を経由して検出用電源２４から検出電圧および検出電流が供給される。検出用電源２４は、フィラーワイヤ４と母材８との間に検出電圧Ｖｔを印加する。検出電圧Ｖｔが印加された状態でフィラーワイヤ４と母材８とが接触すると、検出電流Ｉｔが流れる。検出電流Ｉｔが流れると検出電圧Ｖｔが変化する。検出用電源２４は検出電圧Ｖｔの変化を検出するとフィラーワイヤ４が母材８に接触したと判断する。検出用電源２４は検出電流Ｉｔを検出してフィラーワイヤ４が母材８に接触したと判断することもできる。

制御装置２７は、ワイヤ送給装置２５，２６と、電源装置２２とトーチ移動機構２１とを制御する。なお、制御装置２７は、電源装置２２とトーチ移動機構２１に分割配置されても良く、複数のコンピュータが相互通信して実現されるものであっても良い。

図２は、トーチ移動機構の一例である溶接ロボットに溶接トーチおよびワイヤ送給装置が装着された具体的な形状を説明するための図である。

図２を参照して、トーチ移動機構２１（以下、ロボット２１と称する）のアームの先端に溶接トーチ１４が装着される。また、ワイヤ送給装置２５，２６は、アーム上腕部の関節付近に装着される。

ワイヤ送給装置２５は、消耗電極ワイヤ３を送給する。ワイヤ送給装置２６は、フィラーワイヤ４を送給する。ワイヤ送給装置２５，２６は、各々が、モータなどの駆動源を有しており、消耗電極ワイヤ３とフィラーワイヤ４とを個別に送給することが可能である。

図３は、フィラーワイヤの先端部の母材からの距離Ｄを説明するための図である。図３を参照して、フィラーワイヤ４が送給されると母材と接触する点を点Ｐとすると、点Ｐとフィラーワイヤ４の先端との間の距離を距離Ｄとする。溶接開始時に距離Ｄが短すぎると、送給開始タイミングが早すぎることになり、溶融池が形成されていない母材８にフィラーワイヤ４が衝突してしまう。これは、フィラーワイヤ４の座屈や折損を生じるおそれがある。一方、溶接開始時に距離Ｄが長すぎると、フィラーワイヤ４の送給開始タイミングが遅すぎることになり、溶融池が形成されたにもかかわらずフィラーワイヤ４が供給されない箇所ができてしまう。この箇所に形成された溶接ビードは極端に肉痩せすることとなり、溶接割れなどの溶接欠陥の原因となってしまう。したがって、溶接開始時に距離Ｄを適切な値にしておくことが重要である。

しかし、最初にフィラーワイヤ４のコンタクトチップ２からの突き出し長さがわかっていなければ距離Ｄがいくらになっているのか不明である。したがって、少なくとも初回の溶接時には、フィラーワイヤ４を母材８に接触するまで送給し、接触した時点を距離Ｄがゼロであるとして、これを基準に所定長さだけ引き戻して距離Ｄを適切な値に設定する。

ただし、毎回の溶接開始時にこの調整処理を行なうのでは、溶接回数が多い場合には時間がかかる。したがって、溶接開始時の調整処理は行なわないで済めばその方が好ましい。

［実施の形態１］
実施の形態１のアーク溶接方法は、初回の溶接時にのみ開始時のフィラーワイヤ長の調整処理を行ない、２回目以降は省略する。これにより、溶接対象物の溶接加工時間を短縮することができる。

図４は、実施の形態１のアーク溶接方法における制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、図１および図２の制御装置２７で実行される。

図４を参照して、まずこのフローチャートの処理が開始されると、初回の溶接時であるので、ステップＳ１において溶接実行済みフラグＦ＝ＯＦＦに設定される。つまり溶接実行済みフラグＦが初期化され、初回の溶接であることが示される。

ここで、初回の溶接とは、その溶接対象物において１箇所目の溶接である場合を示す。なお、ユーザが溶接システムを起動してから初回の加工であっても良い。

また、初回とは、複数の同じ形状の溶接対象物を順次加工する場合の１個目の溶接対象物を加工する場合であっても良い。また、溶接対象物の種類を変更した場合には、変更後の溶接初回であっても良い。

続いて、ステップＳ２においては、溶接開始命令の有無が判断される。溶接開始命令は、溶接対象物が加工台にセットされた状態で、溶接トーチが溶接開始点に移動完了すると、発令される。溶接開始命令は、ユーザがあらかじめ制御装置２７にロボットおよび溶接電源の動作をプログラミングしておくことで、制御装置２７が自動的に発生するものであっても良い。

ステップＳ２において、溶接開始命令有りと判断された場合には、ステップＳ３に処理が進められる。ステップＳ３では、溶接実行済みフラグＦ＝ＯＦＦであるか否かが判断される。すなわち、その溶接箇所の溶接が初回の溶接であるか否かが判断される。

ステップＳ３で、溶接実行済みフラグＦ＝ＯＦＦであった場合、すなわち、その溶接が初回の溶接であった場合には、ステップＳ４に処理が進められ、図３で説明したフィラーワイヤ４の長さ調整が実行され、その後ステップＳ５において溶接が開始される。一方で、ステップＳ３で、溶接実行済みフラグＦ＝ＯＮであった場合、すなわち、その溶接が初回の溶接ではなかった場合には、ステップＳ４が実行されずにステップＳ５に処理が進められ溶接が開始される。

ステップＳ５の溶接開始処理には、消耗電極ワイヤ３の送給、溶接電圧の供給、アークの発生等の処理を含む。ステップＳ５の溶接開始がされた場合には、溶接電流の供給、消耗電極ワイヤ３およびフィラーワイヤ４の送給など、溶接が継続される状態が維持され、再びステップＳ２に処理が戻される。

続いて、ステップＳ２で溶接開始命令無しと判断された場合について説明する。この場合には、ステップＳ６に処理が進められる。ステップＳ６では、溶接終了命令の有無が判断される。溶接終了命令は、溶接対象物が加工台にセットされ、溶接実行中の状態で、溶接トーチが溶接終了点に移動完了すると、発令される。

ステップＳ６において、溶接終了命令有りと判断された場合には、ステップＳ７に処理が進められる。ステップＳ７では、フィラーワイヤ４のリトラクトすなわち引き戻し処理が実行される。このリトラクト処理を適切に行なうことにより、次回の溶接のフィラーワイヤ４の長さ調整処理を省略することができる。

ステップＳ７に続き、ステップＳ８において、溶接実行済みフラグＦ＝ＯＮに設定され、ステップＳ９において溶接が終了される。なお、ステップＳ７，Ｓ８，Ｓ９の順序は適宜入れ替えても良い。そして、ステップＳ９の溶接終了の後には、再びステップＳ２に処理が戻される。

続いて、ステップＳ６で溶接終了命令無しと判断された場合について説明する。この場合には、ステップＳ１０に処理が進められる。ステップＳ１０では、作業完了であるか否かが判断される。たとえば、溶接対象物の最後の溶接箇所が終了した場合や、すべての溶接対象物の溶接が完了した場合に、作業完了と判断される。

ステップＳ１０で作業完了ではない場合には、ステップＳ１１に処理が進み、各命令に応じた処理が実行される。ステップＳ１１では、たとえば、一か所の溶接が終了し、次の溶接箇所へ溶接トーチを移動するような処理が実行される。ステップＳ１１の処理が終了すると、再びステップＳ２に処理が戻される。一方、ステップＳ１０で作業完了であった場合には、ステップＳ１２に処理が進められ、このフローチャートの処理は終了する。

図５は、実施の形態１のアーク溶接方法の動作を説明するための波形図である。図５には、上から溶接起動信号Ｓｗ、フィラーワイヤ４と母材８の間の検出電圧Ｖｔ、フィラーワイヤ４の送給速度Ｆｗが示されている。時刻ｔ０〜ｔ１２に示されるのは、１箇所めの溶接開始から終了までの波形であり、時刻ｔ２４〜ｔ３２に示されるのは、２箇所めの溶接開始から終了までの波形である。

図１、図５を参照して、時刻ｔ０〜ｔ１においては、溶接起動信号ＳｗがＯＦＦ状態において、検出電圧Ｖｔがフィラーワイヤ４に印加された状態で、フィラーワイヤ４の送給がワイヤ送給装置２６によって行なわれる。

時刻ｔ１において、フィラーワイヤ４が母材８に接触すると、検出電流Ｉｔが流れ、検出電圧Ｖｔの低下が検出される。これにより制御装置２７は、ワイヤ送給装置２６に送給を停止させ、時刻ｔ２からはリトラクト（逆方向の送給）を行なわせる。逆送給が行なわれた結果、フィラーワイヤ４の先端が時刻ｔ３で母材８から離れたことによって、再び検出電圧Ｖｔが上昇する。

そして、時刻ｔ２〜ｔ４の間、フィラーワイヤ４の逆送給が実行され、この逆送給の速度と時間で定まる距離が図３に示した距離Ｄとなる。

時刻ｔ５では溶接起動信号Ｓｗがオン状態に変更され、これに応じて消耗電極ワイヤ３の送給および溶接電圧の印加、アークの発生が行なわれる。そして、あらかじめ定められたタイミングに相当する時刻ｔ６において、フィラーワイヤ４の送給が行なわれ、時刻ｔ７において、溶融池にフィラーワイヤ４が接触することによって検出電圧Ｖｔが低下する。以降時刻ｔ８まで溶接が実行される。

溶接終了時点の時刻ｔ１２から所定の時間だけ前の時刻ｔ８において、フィラーワイヤ４の送給が停止され、その後、時刻ｔ９〜ｔ１１においてフィラーワイヤ４の逆送給が行なわれる。その間、時刻ｔ１０において、フィラーワイヤ４の先端が溶融池から離れることによって検出電圧Ｖｔが増加している。したがって、時刻ｔ１０〜ｔ１１の時間とその時の逆送給速度との積によってフィラーワイヤ４のリトラクト量が定まる。

この溶接終了時のフィラーワイヤ４のリトラクト量としてあらかじめ適切な値を選定しておけば、次の溶接開始時に時刻ｔ０〜ｔ４で実行したフィラーワイヤ４の先端位置の調整処理を省略することができる。

したがって、時刻ｔ２４〜ｔ３２に示した２回目の溶接においては、時刻ｔ０〜ｔ４に相当する時間が短縮されている。時刻ｔ２４〜ｔ３２での動作は、それぞれ時刻ｔ４〜ｔ１２での動作と同様であるので、説明は繰返さない。なお、３回目以降の溶接においても２回目の溶接時と同様にフィラーワイヤ４の先端位置の調整処理が省略される。

実施の形態１のアーク溶接方法および溶接装置は、２回目以降の溶接において、溶接開始時のフィラーワイヤ４の先端位置の調整処理を省略するので、溶接対象物の溶接加工時間が短縮され、生産効率が向上する。

［実施の形態２］
実施の形態１では、２ワイヤ溶接の溶接終了部において、フィラーワイヤを逆送給すると共に、フィラーワイヤと溶融池の接触状態を検出し、非接触状態となるまで、フィラーワイヤを逆送給させる。そして、溶接終了部において、フィラーワイヤが溶着することを回避し、生産性の低下を防ぐことができる。しかし、溶接終了部においてフィラーワイヤを逆送給することによって調整された突き出し長さＤは、必ずしも次の溶接開始部で最適な長さになっているとは限らない。例えば、溶接終了位置・姿勢と次の溶接開始位置・姿勢が大きく異なるために、送給経路上の遊びにより、フィラーワイヤが突き出されることがある。

実施の形態２では、調整が必要な溶接箇所は溶接開始時に調整を行なうが、調整が不要な溶接箇所は溶接開始時に調整を省略する。なお、この場合、同じ溶接箇所を有する溶接対象物を複数個溶接するものとする。

図６は、実施の形態２のアーク溶接方法における制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、図１および図２の制御装置２７で実行される。

図１、図６を参照して、このフローチャートの処理が開始されると、まずステップＳ１０１において、ワーク（溶接対象物）は、１個目のワークであるか否かが判断される。後述するように、２個目のワークである場合には、同じ溶接箇所を有しておりその溶接箇所がフィラーワイヤ４の長さ調整が必要であるか否かが１個目のワークで分かっている。

ステップＳ１０１において、ワークが１個目であると判断された場合には、ステップＳ１０２に処理が進められ、制御装置２７は、溶接開始点に溶接トーチ１４を移動する。

そしてステップＳ１０３において、溶接開始時のフィラーワイヤ４の長さ調整が実行される。そして、ステップＳ１０４において、送給長さｄ１と逆送給長さｄ２の大きさが比較され、ｄ１とｄ２が略等しいか否かが判断される。

図７は、実施の形態２のアーク溶接方法の動作を説明するための波形図である。図７において、時刻ｔ５０〜ｔ６２の波形は、図５の時刻ｔ０〜ｔ１２の波形と同一であるので詳細な説明は繰返さない。また時刻ｔ７０〜ｔ８２の波形は、多少時間のずれはあるが、図５の時刻ｔ０〜ｔ１２の波形に相当するので詳細な説明は繰返さない。

ここで、時刻ｔ７０〜ｔ７１の送給長さｄ１と、時刻ｔ７２〜ｔ７４の逆送給長さｄ２とが、図６のステップＳ１０４で比較される。それぞれの送給長は、送給速度と時間の積によって求められる。

ステップＳ１０４において、ｄ１とｄ２が略等しければ、次のワークにおいて、対応する溶接箇所では溶接開始時のフィラーワイヤ４の長さ調整を省略することができることが分かる。ｄ１とｄ２が略等しいか否かは、｜ｄ１−ｄ２｜がしきい値以下であるか否かで判断することができる。この場合ステップＳ１０５に処理が進められ、その溶接箇所は、溶接開始時にフィラーワイヤ４のワイヤ長の調整が不要な溶接箇所として、記憶される。

ｄ１とｄ２が略等しいと言えない場合には、ワークの表面形状や、溶接トーチの姿勢の変化などによって、溶接トーチを溶接開始点に移動した後のフィラーワイヤ４の先端位置が調整が必要な位置に変化している。したがって、ｄ１とｄ２が略等しいと言えない場合には、次のワークにおいても、溶接開始点において、フィラーワイヤ４の先端位置を調整する処理を実行する。この場合ステップＳ１０６に処理が進められ、その溶接箇所は、溶接開始時にフィラーワイヤ４のワイヤ長の調整が必要な溶接箇所として、記憶される。

ステップＳ１０５またはステップＳ１０６の処理が終了すると、ステップＳ１０７において溶接箇所の溶接が実行される。そしてステップＳ１０７の溶接が終了すると、ステップＳ１０８において、溶接終了時のフィラーワイヤ４のリトラクト（引き戻し）処理が行なわれる。続いて、ステップＳ１０９において、その溶接箇所が最後の溶接箇所であったか、言い換えると、そのワークにおいて次の溶接箇所がまだ有るか否かが判断される。

ステップＳ１０９において、最後の溶接箇所でなかった場合には、ステップＳ１１０に処理が進められ、制御装置２７はトーチ移動機構２１に次の溶接箇所に溶接トーチ１４を移動させる。溶接トーチ１４の移動が完了すると、再びステップＳ１０３以降の処理が実行される。

ステップＳ１０９において、溶接箇所が最後の溶接箇所であった場合には、ステップＳ１１１に処理が進められ、制御装置２７は、溶接プログラムの更新を行ない、その後ステップＳ１１３に処理が進められこのフローチャートの処理は終了する。

ステップＳ１０１において、ワークが１個目で無かった場合にはステップＳ１１２に処理が進められ、ステップＳ１１１で更新されたプログラムによって溶接が実行される。更新プログラムは、ステップＳ１０５で調整不要箇所として登録された溶接箇所は溶接開始時のフィラーワイヤ４の長さ調整処理を省略する。そしてステップＳ１０６において調整必要箇所として登録された溶接箇所についてのみ溶接開始時のフィラーワイヤ４の長さ調整処理を実行する。ステップＳ１１２の次にはステップＳ１１３に処理が進められこのフローチャートの処理は終了する。

したがって、２回目以降はワークの加工時間が短縮されるとともに、どのワークにおいてもすべての溶接箇所において溶接開始時に適切な位置にフィラーワイヤ４の先端の位置がくるようになり、溶接品質が改善される。

［実施の形態３］
実施の形態２では、１個目のワーク加工時に、溶接開始時にフィラーワイヤ４の長さ調整が不要と判断された溶接箇所については、２個目以降のワーク加工時に調整を行なわないことによって加工時間の短縮を図った。

しかし、ワークの形状が複雑で溶接トーチの姿勢を頻繁に変える必要がある場合や、大きなワークで溶接トーチの移動距離が長い場合などでは、調整不要箇所と判断される溶接箇所が少なく、加工時間の短縮が思うようにいかない場合も考えられる。

実施の形態３では、溶接終了時のリトラクト量や、溶接開始時の送給開始遅延時間を溶接箇所ごとに調整することにより、実施の形態２よりもさらに溶接開始時の調整処理の不要箇所を減らし、さらなる加工時間の短縮を図る。

図８は、実施の形態３のアーク溶接方法における制御を説明するためのフローチャートである。このフローチャートの処理は、図１および図２の制御装置２７で実行される。

図８のフローチャートの処理は、図６のフローチャートの処理に置いてステップＳ１０６に代えてステップＳ２０１〜２０３が実行され、ステップＳ１１２の処理に代えてステップＳ２０４の処理が実行される。他の同じ符号のステップの処理については、図６で説明しているのでここでは説明は繰返さない。

図８を参照して、ステップＳ１０４において、ｄ１とｄ２が略等しいとは言えないと判断された場合には、ステップＳ２０１に処理が進められる。ステップＳ２０１では制御装置２７は、前回の溶接箇所での溶接終了時のリトラクト量の増減で溶接開始時のフィラーワイヤ４の長さ調整処理を省略することができるか否かを判断する。

具体的には、図７の時刻ｔ７０からｔ７４において、ｄ１＞ｄ２となっているが、これは、溶接トーチ１４の移動後に溶接トーチ１４の姿勢の変化や溶接箇所の形状の違いによって、フィラーワイヤ４の溶接トーチ１４の先端からの突き出し長さが短くなったことを意味する。具体的には、図２に示すように、ワイヤ送給装置２６は溶接トーチ１４から少し離れた位置に設けられているので、送給装置２６の部分でフィラーワイヤ４が固定されていてもロボットアームの姿勢の変化によって、フィラーワイヤ４の先端位置が多少変化する場合がある。

この場合、時刻ｔ６０〜ｔ６１の時間と逆送給速度の積によって定まるリトラクト量ｄ０を少なくすることによって、ｄ１＝ｄ２にすることが可能である。ｄ１＝ｄ２とすることができれば次のワークの溶接においてその溶接箇所の溶接開始時の長さ調整処理を省略することができる。したがって、標準値ｄ０に対してｄ１−ｄ２だけ短くなるように次回溶接時に時刻ｔ６０〜ｔ６１の期間を短くすればよい。

ただし、時刻ｔ６０〜ｔ６１の期間を短くしすぎると、溶融池からフィラーワイヤ４の先端が引き上げられず、溶接終了時にフィラーワイヤ４の先端が母材８に溶着してしまう。したがって、図８のステップＳ２０１では、ｄ１−ｄ２が標準値ｄ０を減らせる範囲内であるか否かによって、前回溶接箇所でのリトラクト量で調整可能であるか否かを判断する。

ステップＳ２０１において、前回溶接箇所でのリトラクト量で調整可能であると判断された場合には、ステップＳ２０２に処理が進められ、前回溶接箇所の溶接終了時のフィラーワイヤ４のリトラクト量を変更するように記憶される。一方、前回溶接箇所でのリトラクト量で調整不可能であると判断された場合には、ステップＳ２０３に処理が進められる。

ステップＳ２０３では、溶接開始時の送給開始遅延時間を補正する処理が行なわれる。図７において、時刻ｔ７５の溶接開始指令ＯＮ時点から時刻ｔ７６のフィラーワイヤ４の送給開始時点までの時間Ｔｘを送給開始遅延時間という。この時間Ｔｘを長くする（ｔ７６のタイミングを遅らせる）ことは、図３の距離Ｄを長くとるのと同様な効果を生じさせる。したがって、ステップＳ２０３では、ｄ１＞ｄ２の場合には、時間Ｔｘを短くするように時刻ｔ７６のタイミングを早める。逆にｄ１＜ｄ２の場合には、時間Ｔｘを長くするように時刻ｔ７６のタイミングを遅らせる。

ステップＳ２０２またはステップＳ２０３の処理が終了すると、実施の形態２と同様にステップＳ１０７以降の処理が実行される。

そして、ステップＳ１０１においてワークが２個目以降であると判断された場合には、ステップＳ２０４に処理が進められ、更新後プログラムによって、補正された溶接終了時リトラクト量または溶接開始時の送給開始遅延時間を適用して、溶接を実行する。この場合には、溶接開始時のフィラーワイヤ４の長さ調整処理はほとんどの箇所で省略することができる。

なお、実施の形態３では、溶接終了時リトラクト量と、溶接開始時の送給開始遅延時間のいずれか一方を補正する例を示したが、これらを両方とも補正することによって、溶接開始時のフィラーワイヤ４の長さ調整処理を省略しても良い。またこれらの補正で対応不可能な場所については、実施の形態２で示したように調整必要箇所として溶接開始時のフィラーワイヤ４の長さ調整処理を選択的に実行するようにしても良い。

最後に、再び図１等を参照して本実施の形態について総括する。実施の形態に記載された溶接方法は、電極（消耗電極ワイヤ３）で発生させたアークにより母材（８）とフィラーワイヤ（４）とを溶融させて溶接対象物を溶接するアーク溶接方法であって、溶接開始時に、初回の溶接である場合にはフィラーワイヤ（４）の先端位置の調整処理を実行し、２回目以降の溶接である場合には調整処理を実行せずに、フィラーワイヤ（４）の先端位置を決定するステップ（図４、ステップＳ３，Ｓ４）と、電極と母材との間にアークを発生させ母材に溶融池を生成させ、フィラーワイヤ（４）の先端を溶融池に送給し、溶接箇所の溶接を実行するステップ（ステップＳ５）と、溶接終了時にフィラーワイヤ（４）を溶融池から引き戻すステップ（ステップＳ７）とを備える。

このアーク溶接方法によれば、２回目以降の溶接において溶接時間が短縮され、ワークの加工時間が短縮される。

好ましくは、フィラーワイヤ（４）の先端位置を決定するステップは、溶接開始しようとする溶接箇所が、初回の溶接箇所であるか否かを判断するステップ（ステップＳ３）と、溶接箇所が初回の溶接箇所であると判断された場合に、調整処理を実行するステップ（ステップＳ４）とを含む。調整処理は、電極（消耗電極ワイヤ３）に溶接電圧を印加する前に、フィラーワイヤ（４）の先端が溶接対象物に接触するまでフィラーワイヤ（４）を送給し、フィラーワイヤ（４）の先端が溶接対象物に接触してから、フィラーワイヤ（４）の先端を図３に示す所定長Ｄだけ引き戻す処理である。

より好ましくは、溶接対象物は、複数の溶接箇所を有する。アーク溶接方法は、複数の溶接箇所のうちの第１の溶接箇所の溶接が終了すると、第１の溶接箇所の次に溶接される溶接対象物の第２の溶接箇所に溶接トーチを移動させるステップ（ステップＳ１１）をさらに備える。フィラーワイヤを溶融池から引き戻すステップは、溶接トーチ１４を移動させた後に第２の溶接箇所における母材からのフィラーワイヤ（４）の先端の位置が所定長と略等しくなるように、調整された長さ（図８のステップＳ２０２で記憶された長さ）だけフィラーワイヤ（４）を引き戻す。

さらに好ましくは、アーク溶接方法は、１つ目の溶接対象物の溶接時には、すべての溶接箇所において溶接開始時にフィラーワイヤの先端位置の調整処理を実行し、溶接箇所におけるフィラーワイヤの送給量（ｄ１）と溶接箇所におけるフィラーワイヤの先端の引き戻し量（ｄ２）とに関するデータであって調整された長さを決定するためのデータを蓄積するステップ（ステップＳ２０２）をさらに備える。

調整された長さだけ溶接終了時にフィラーワイヤ４を引き戻すことによって、２回目以降の溶接である場合には調整処理を実行せずにすむ溶接箇所が増えるので、さらなる時間短縮を図ることができる。

好ましくは、電極は、消耗電極ワイヤであり、フィラーワイヤは、消耗電極ワイヤの溶接方向の後方に配置される。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，２ コンタクトチップ、３ 消耗電極ワイヤ、４ フィラーワイヤ、８ 母材、１４ 溶接トーチ、２１ トーチ移動機構（ロボット）、２２ 電源装置、２３ 溶接用電源、２４ 検出用電源、２５，２６ ワイヤ送給装置、２７ 制御装置、１００ 溶接装置。

Claims (6)

1. 電極で発生させたアークにより母材とフィラーワイヤとを溶融させて溶接対象物を溶接するアーク溶接方法であって、
   溶接開始時に、初回の溶接である場合には前記フィラーワイヤの先端位置の調整処理を実行し、２回目以降の溶接である場合には前記調整処理を実行せずに、前記フィラーワイヤの先端位置を決定するステップと、
   前記電極と前記母材との間にアークを発生させ前記母材に溶融池を生成させ、前記フィラーワイヤの先端を前記溶融池に送給し、溶接箇所の溶接を実行するステップと、
   溶接終了時に、前記フィラーワイヤを溶融池から引き戻すステップとを備える、アーク溶接方法。
2. 前記フィラーワイヤの先端位置を決定するステップは、
   溶接開始しようとする溶接箇所が、初回の溶接箇所であるか否かを判断するステップと、
   前記溶接箇所が初回の溶接箇所であると判断された場合に、前記調整処理を実行するステップとを含み、
   前記調整処理は、前記電極に溶接電圧を印加する前に、前記フィラーワイヤの先端が前記溶接対象物に接触するまで前記フィラーワイヤを送給し、前記フィラーワイヤの先端が前記溶接対象物に接触してから、前記フィラーワイヤの先端を所定長だけ引き戻す処理である、請求項１に記載のアーク溶接方法。
3. 前記溶接対象物は、複数の溶接箇所を有し、
   前記アーク溶接方法は、
   前記複数の溶接箇所のうちの第１の溶接箇所の溶接が終了すると、前記第１の溶接箇所の次に溶接される前記溶接対象物の第２の溶接箇所に溶接トーチを移動させるステップをさらに備え、
   溶接終了時に前記フィラーワイヤを溶融池から引き戻すステップは、前記溶接トーチを移動させた後に前記第２の溶接箇所における前記母材からの前記フィラーワイヤの先端の位置が前記所定長と略等しくなるように、調整された長さだけ前記フィラーワイヤを引き戻す、請求項２に記載のアーク溶接方法。
4. １つ目の溶接対象物の溶接時には、すべての溶接箇所において溶接開始時に前記フィラーワイヤの先端位置の調整処理を実行し、溶接箇所における前記フィラーワイヤの送給量と前記溶接箇所における前記フィラーワイヤの先端の引き戻し量とに関するデータであって前記調整された長さを決定するためのデータを蓄積するステップをさらに備える、請求項３に記載のアーク溶接方法。
5. 前記電極は、消耗電極ワイヤであり、
   前記フィラーワイヤは、前記消耗電極ワイヤの溶接方向の後方に配置される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のアーク溶接方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のアーク溶接方法を制御装置に実行させて溶接を行なう溶接装置。