JP5154056B2 - 溶接ワイヤのリトラクトの制御方法及び溶接ワイヤリトラクト制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、溶接ワイヤのリトラクトの制御方法及び溶接ワイヤリトラクト制御装置に関するものである。

アーク溶接のアークスタート制御方法の一つとして、ワイヤ送給装置によって、溶接ワイヤを被溶接物（母材）から引き上げてアークを発生させるワイヤリトラクトスタートが公知である（特許文献１）。ワイヤリトラクトスタートは、まず、マニピュレータに把持される溶接トーチをマニピュレータの動きにより予め教示された溶接開始位置まで移動させ、トーチを該溶接開始位置で停止させる。次に、ワイヤ送給モータを正回転させて溶接ワイヤを被溶接物へ前進送給させる。続いて、溶接ワイヤが被溶接物に接触したことを判断すると、ワイヤ送給モータを逆回転させて溶接ワイヤを被溶接物から後退送給させつつ、同時に小電流値の初期電流を通電する。次に、後退送給により溶接ワイヤが被溶接物から離れて初期アークが発生すると、溶接ワイヤを定常の送給速度で再び前進送給するとともに定常の溶接電流を通電し、同時に停止していた溶接トーチを予め教示しておいた溶接方向への移動へ切り替えることにより、定常のアーク移行させるというものである。

一方、溶接ワイヤの送給経路の距離が長い場合や、送給経路が複雑でカーブが多い場合には溶接ワイヤの送給抵抗が増え、安定して溶接ワイヤを送給できないことがある。このような場合には、溶接ワイヤの送給経路上に、主送給装置の他に補助送給装置を設置して溶接ワイヤの送給性を改善している。この補助送給装置は、安価なインダクションモータ等を送給モータとして用い、溶接ワイヤの速度制御は行わず、一定のトルクでワイヤ送給を補助するだけの簡単な制御系で実現されている（特許文献２）。

ここで、図６及び図５を参照して、上記主送給装置及び補助送給装置を備えたアーク溶接装置の概要及び従来のワイヤリトラクトスタート方法を説明する。
図６に示すように、アーク溶接装置は、溶接トーチ１１０を備えたマニピュレータ１２０、該マニピュレータ１２０の動きを予め教示するなどのために使用されるティーチペンダントを介して入力された教示データをもとにしてマニピュレータ１２０の再現動作などを制御するロボット制御装置ＲＣ、及び溶接電源装置ＰＳ等を備える。

溶接ワイヤ１４０の送給系はプッシュプル方式が適用されている。送給系は、マニピュレータ１２０の上腕部のアームに装着されたプル側送給装置としての主送給装置１３０と、溶接ワイヤ１４０を巻回する図示しないワイヤリールの近傍に設けられ、プッシュ側送給装置としての補助送給装置１５０からなる。前記ワイヤリールから繰り出された溶接ワイヤ１４０は、補助送給装置１５０からマニピュレータ１２０に至るコンジット１６０Ａやマニピュレータ１２０上を移行させるコンジット１６０Ｂを経て、溶接トーチ１１０に送給される。

このようなアーク溶接装置における送給系の主送給装置１３０は溶接ワイヤ１４０の送りを速度制御し、プッシュ側の補助送給装置１５０はトルク制御によってワイヤを一定の力で押すだけの機能を発揮する。

主送給装置１３０は、溶接ワイヤ１４０を挟圧するために送給ロール１３２と加圧ロール１３４とを備えている。送給ロール１３２は、ＡＣサーボモータ等からなるモータ１３６により正逆回転可能に駆動される。又、加圧ロール１３４は、送給ロール１３２の回転により移行する溶接ワイヤ１４０に伴われて従動回転するとともに、図示しない弾性部材により送給ロール１３２側に付勢されている。又、補助送給装置１５０は、溶接ワイヤ１４０を挟圧するために送給ロール１５２と加圧ロール１５４とを備えている。送給ロール１５２は、インダクションモータ等からなる送給モータ１５６により正回転可能に駆動される。又、加圧ロール１５４は、送給ロール１５２の回転により移行する溶接ワイヤ１４０に伴われて従動回転するとともに、加圧解除機構１５４ａに設けられた図示しない弾性部材により送給ロール１５２側に付勢されるとともにソレノイド等の駆動源１５８により駆動されて加圧解除機構１５４ａを介して送給ロール１５２から離反可能とされている。

図５は上述した図６のアーク溶接装置によって従来技術のワイヤリトラクトスタートを行ったときのタイミングチャートである。同図において、（Ａ）はガス制御信号Ｇｃの、（Ｂ）は溶接指令信号Ｓｔの、（Ｃ）は主送給装置１３０のモータ１３６のオン／オフ、（Ｄ）は補助送給装置１５０の送給モータ１５６のオン／オフ、（Ｅ）は主送給装置１３０のリトラクト制御信号Ｒｍ、（Ｆ）は補助送給装置リトラクト信号Ｒｓの時間変化を示す。又、図５において、（Ｇ）はワイヤ送給速度指令Ｆｃの、（Ｈ）は主送給装置１３０のトルクの、及び（Ｉ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。

（１）時刻ｔ１〜ｔ２のプリフロー時間Ｔｐ
時刻ｔ１において、ロボット制御装置ＲＣから開弁指令が溶接電源装置ＰＳに入力されると、図５において、（Ａ）に示すように溶接電源装置ＰＳからガス電磁弁１１２にガス制御信号Ｇｃ（Ｈｉｇｈレベル）が出力され、ガス電磁弁１１２が開状態となってシールドガスの噴出が開始される。

なお、時刻ｔ１以前、及びプリフロー時間Ｔｐ中は、補助送給装置１５０の送給モータ１５６はオンとなって正転（前進送給の回転）しているが、主送給装置１３０のモータ１３６はオフされて停止されている、この状態では、溶接ワイヤ１４０は前進送給できないようにトルクが設定されているため、溶接ワイヤ１４０が前進送給されることはない。

（２）時刻ｔ２〜ｔ３の初期送給時間Ｔｆ
時刻ｔ２において、予め定めたプリフロー時間Ｔｐが経過すると、ロボット制御装置ＲＣから溶接電源装置ＰＳに対して溶接開始のための溶接指令信号Ｓｔ（Ｈｉｇｈレベル）が出力される。これに応じて、溶接電源装置ＰＳは、ワイヤ送給速度指令Ｆｃを出力して、主送給装置１３０のモータ１３６をオンするとともに初期ワイヤ送給速度Ｆｉとなるように速度制御する。この結果、溶接ワイヤ１４０は被溶接物２００（母材）へ初期ワイヤ送給速度Ｆｉで前進送給され、該溶接ワイヤ先端、被溶接物２００間の距離が次第に短くなる。なお、ワイヤ送給速度指令Ｆｃが正の値のときは前進送給となり、負の値のときは後退送給となる。又、溶接電源装置ＰＳは定電流特性又は垂下特性を形成して、図示はしないが無負荷電圧が溶接電圧として印加する。

（３）時刻ｔ３〜ｔ４の時間Ｔｅ
時刻ｔ３において、ワイヤ先端が被溶接物２００（母材）に接触すると、ワイヤ先端・被溶接物２００間距離は零となり、溶接電圧は数Ｖ程度の短絡電圧値に変化し、同図５（Ｉ）に示すように、溶接電流Ｉｗは数十Ａの小電流値の初期電流Ｉｉとなる。

このときに、溶接電源装置ＰＳは溶接電圧が予め定めた基準電圧値以下に変化したことを検出して溶接ワイヤ１４０と被溶接物２００との接触を判別する。溶接電源装置ＰＳはこの判別により、ワイヤ送給速度指令Ｆｃが図５の（Ｇ）に示すように負の値の後退送給速度Ｆｒとなり後退送給が開始される。

なお、時刻ｔ３〜ｔ４の時間Ｔｅにおいて初期の時間には、モータ１３６が正回転から逆回転に反転する遅れ時間及び溶接トーチ１１０内の溶接ワイヤ１４０の遊び分を後退送給するのに必要な遅れ時間によって、ワイヤ先端が被溶接物２００と接触したままの時間（接触時間）を含む。この接触時間は、ワイヤ送給モータの種類、溶接トーチの長さ等によって変化するが、通常は５０ｍｓ程度である。

又、溶接電源装置ＰＳによる溶接ワイヤ１４０と被溶接物２００との接触の判別結果は、ロボット制御装置ＲＣに送信され、ロボット制御装置ＲＣはこの判別結果に応じて補助送給装置リトラクト信号Ｒｓ（Ｈｉｇｈレベル）を出力して駆動源１５８を励磁し、図示しない弾性部材に抗して加圧解除機構１５４ａを介して加圧ロール１５４を開放する。

そして、溶接ワイヤ１４０の後退により、溶接ワイヤ先端が被溶接物２００から離れると、前記初期電流Ｉｉが通電する初期アークが発生する。初期アークが発生すると、溶接電圧は数十Ｖのアーク電圧値となり上前記基準電圧値を超える値となる。この時点から予め定めた遅延時間の間、後退送給が継続される。遅延時間を設ける理由は、初期アーク発生直後に後退送給から再前進送給に切り換えると、アーク長が非常に短いために再び接触状態になるおそれがあるためにこれを防止するためである。

（４） 時刻ｔ４以降の期間
時刻ｔ４において、上記の遅延時間が経過すると、図５の（Ｇ）に示すように、ワイヤ送給速度指令Ｆｃの値が正の値である定常送給速度設定値Ｆｓｃとなり、溶接ワイヤ１４０の再進送給が開始される。

又、溶接電源装置ＰＳから、上記遅延時間が経過したことが通知されることにより、ロボット制御装置ＲＣは補助送給装置リトラクト信号Ｒｓ（Ｌｏｗレベル）を出力して駆動源１５８を消磁し、図示しない弾性部材の付勢力により加圧解除機構１５４ａを介して加圧ロール１５４を送給ロール１５２側に付勢する。

又、同時に、溶接電源装置ＰＳにより溶接電圧は予め定めた電圧設定値に一致するように定電圧制御され、定常送給速度に応じた定常の溶接電流Ｉｃが通電する。そして、初期アーク発生状態から定常アーク長の定常アーク状態へと円滑に移行する。

なお、特許文献３には、トルク伝達カップリングが記載されている。
特開２００２−１７８１４５号公報 特開２００４−１６７５１４号公報 特開２００１−２６２３１０号公報

ところで、主送給装置１３０には制御性・応答性が高いＡＣサーボモータを用い、補助送給装置１５０には安価なインダクションモータ等を用いて、ワイヤリトラクトスタートを行う場合、ワイヤリトラクト制御中の図５の時刻ｔ３〜ｔ４の期間において、主送給装置１３０による後退送給と補助送給装置１５０による前進送給との競合が発生する。

上述した従来例（特許文献２）においても、リトラクト信号（補助送給装置リトラクト信号Ｒｓ）を補助送給装置１５０に与えることにより、機械的に送給ロール１５２の加圧を開放し、主送給装置１３０のみで溶接ワイヤ１４０をリトラクトさせることが可能である。

しかし、ワイヤリトラクトスタート中におけるリトラクト時間は、通常数十ｍｓｅｃ程度であり、機械的な機構で加圧ロール１５４を開放している従来技術では、補助送給装置１５０の送給ロール１５２の加圧開放が間に合わず、補助送給装置１５０はこの間も前進送給を行ってしまうことがある。

主送給装置による後退送給と補助送給装置による前進送給が競合すると、溶接ワイヤが所望の速度で所望の長さだけ後退送給できず、次のような現象が発生してしまう。
まず、溶接ワイヤと被溶接物（母材）とが離れず、アークが発生するまでに時間がかかる問題がある。又、最悪の場合、規定時間以内にアークが発生せず、アークスタート不良となる問題がある。さらに、初期アーク発生直後に再短絡が生じ、スパッタが発生したり、所望のアーク長にならない問題がある。

なお、これらは、補助送給装置の送給トルクを調整することにより回避できる場合もある。この場合、補助送給装置のトルクを、主送給装置の後退送給トルクよりは弱いが、溶接ワイヤの前進送給中には送給不良が発生しない程度で補助できるトルクに調整する。しかし、補助送給装置では、送給トルクは予め調整・設定された一定値に機械的に固定されており、動作中に変更することはできない。実際の溶接施工においては、溶接部位によってマニピュレータの位置・姿勢が大きく変化し、それに応じて送給経路も変化する。このため、すべての溶接箇所で補助送給装置の送給トルクが上述した最適となるように調整することは、事実上不可能である。

上記のように主送給装置による後退送給と補助送給装置による前進送給が競合する問題は、ワイヤリトラクトスタートの場合で説明したが、アークが発生しなかった場合に行うリトライ処理中のリトラクトや、オペレータの操作によるリトラクトにおいても、同様に生ずる。

本発明の目的は、安価なインダクションモータ等を用いて簡単な制御系で実現されている補助送給装置を使用してリトラクトを行う場合、主送給装置による後退送給と補助送給装置による前進送給が競合することなく、ワイヤリトラクトを行うことができる溶接ワイヤのリトラクトの制御方法及び溶接ワイヤリトラクト制御装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、溶接ワイヤの送りを速度制御する第１送給モータを含む主送給装置と、第２送給モータを含むとともに該第２送給モータの出力をトルク制御してコンジット内で発生する摩擦抵抗に抗した送給力を溶接ワイヤに与える補助送給装置とを用いて、溶接ワイヤを溶接トーチまでプッシュプル送給し、前記主送給装置による逆送りによって溶接ワイヤをリトラクトさせる溶接ワイヤのリトラクトの制御方法において、前記リトラクトが開始される以前において前記補助送給装置の第２送給モータを停止するとともに前記リトラクトの期間中まで該第２送給モータの停止を継続して行う制御を行うことを特徴とする溶接ワイヤのリトラクトの制御方法を要旨とするものである。

なお、本発明において、所定時間とは、リトラクト全時間や、リトラクト開始時に主送給装置の第１送給モータが後退送給（逆送り）した時のトルクのピーク時を経過した時間を含む趣旨である。

請求項２の発明は、溶接ワイヤの送りを速度制御する第１送給モータを含む主送給装置と、第２送給モータを含むとともに該第２送給モータの出力をトルク制御してコンジット内で発生する摩擦抵抗に抗した送給力を溶接ワイヤに与える補助送給装置とを制御して、溶接ワイヤを溶接トーチまでプッシュプル送給し、前記主送給装置による逆送りの制御によって溶接ワイヤをリトラクトさせる溶接ワイヤリトラクト制御装置において、
前記リトラクトが開始される以前において前記補助送給装置の第２送給モータを停止するとともに前記リトラクトの期間中まで該第２送給モータの停止を継続して行う制御手段を備えたことを特徴とする溶接ワイヤリトラクト制御装置を要旨としている。

請求項３の発明は、請求項２において、リトラクトする以前の期間には、シールドガスの噴出が開始されるプリフロー時間を含み、前記制御手段が、前記補助送給装置の第２送給モータを前記プリフロー時間の開始時刻から停止して前記リトラクトの期間中まで継続して行うことを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２において、リトラクトする以前の期間には、シールドガスの噴出が開始されるプリフロー時間を含み、前記制御手段は、主送給装置の溶接ワイヤに送りを付与する第１送給モータに対して、前記プリフロー時間が終了した時刻に前進送給のためにオン作動させ、その後、リトラクト時間中は後退送給制御して、リトラクト経過後は前進送給させ、又、前記制御手段は、前記プリフロー時間が終了した時刻に前進送給のためにオン作動させた前記第１送給モータが、そのトルクのピークを過ぎてから、補助送給装置の第２送給モータを停止するとともに、さらに、前記制御手段は、前記後退送給制御により前記第１送給モータが後退送給を開始した時から前記第１送給モータのトルクのピークを過ぎるまでの時間を前記所定時間として、第２送給モータを停止し、その後、補助送給装置の第２送給モータをオン作動することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項２乃至請求項４のうちいずれか１項において、前記制御手段は、単一の制御手段にて構成されていることを特徴とする。

請求項１の方法によれば、安価なインダクションモータ等を用いワイヤの速度制御は行わず、一定のトルクでワイヤ送給を補助するだけの簡単な制御系で実現されている補助送給装置を使用してリトラクトを行う場合、主送給装置による後退送給と補助送給装置による前進送給が競合することなく、ワイヤリトラクトを行うことができる。

また、補助送給装置の送給モータをオフにしてから、そのトルクが低下するまでには時間差があるため、送給モータの停止をリトラクト以前から停止しておけば、送給モータのトルク低下が十分に行われ、或いは、送給モータを完全停止した状態でリトラクトを行うことができる。

請求項３の発明によれば、補助送給装置の送給モータをオフにしてから、そのトルクが低下するまでには時間差があるため、送給モータの停止をリトラクト以前であるプリフロー時間の開始時刻から停止しておけば、送給モータのトルク低下が十分に行われ、或いは、送給モータを完全停止した状態でリトラクトを行うことができる。

請求項４の発明によれば、プリフロー時間が終了した時刻にオン作動した主送給装置の第１送給モータにおけるトルクのピークを過ぎてから補助送給装置の第２送給モータを停止することにより、前進送給開始時の第１送給モータのトルク不足を防ぐことができる。又、後退送給制御により第１送給モータが後退送給を開始した時から第１送給モータのトルクのピークを過ぎるまでの時間を前記所定時間として、第２送給モータを停止し、その後、補助送給装置の第２送給モータをオン作動することにより、リトラクト経過後に第１送給モータが前進送給へ切換えされた時の第１送給モータのトルク不足を防ぐことができる。

請求項５の発明によれば、制御手段が単一の制御手段にて構成されていることにより、主送給装置及び補助送給装置をそれぞれ個別に制御する制御手段を備えた場合に比較して、主送給装置及び補助送給装置の双方の機器の制御に時間差が発生することなく、各機器の制御による遅れが生ずることがない。すなわち、主送給装置及び補助送給装置をそれぞれ個別に制御する制御手段を備える場合は、両制御手段間は通信を行うことによって、各機器を同期等の処理を行うが、この通信時間を要することにより、各機器の制御に時間差が生ずることがあるが、単一の制御手段で各機器を制御する場合は、このようなことはなくなる。

（参考例）
まず、図１及び図２で参考例を説明した後、本発明の実施形態を説明する。実施形態の構成は、参考例とハード的に同じであるため、参考例と同じ構成に付した符号を使用するものとする。
参考例の溶接ワイヤリトラクト制御装置は、主送給装置及び補助送給装置を備えたアーク溶接装置に含まれる溶接電源装置ＰＳに具体化したものであり、参考例を図１及び図２を参照して説明する。

図１に示すように、アーク溶接装置は、溶接トーチ１０を備えたマニピュレータ２０、該マニピュレータ２０の動きを予め教示するなどのために使用されるティーチペンダント（図示しない）を介して入力された教示データをもとにしてマニピュレータ２０の再現動作などを制御するロボット制御装置ＲＣ、及び溶接電源装置ＰＳ等を備える。

溶接ワイヤ４０の送給系はプッシュプル方式が適用されている。送給系は、マニピュレータ２０の上腕部のアームに装着されたプル側送給装置としての主送給装置３０と、溶接ワイヤ４０を巻回する図示しないワイヤリールの近傍に設けられ、プッシュ側送給装置としての補助送給装置５０からなる。前記ワイヤリールから繰り出された溶接ワイヤ４０は、補助送給装置５０からマニピュレータ２０に至るコンジット６０Ａやマニピュレータ２０上を移行させるコンジット６０Ｂを経て、溶接トーチ１０に送給される。

このようなアーク溶接装置における送給系の主送給装置３０は溶接ワイヤ４０の送りを速度制御し、プッシュ側の補助送給装置５０はトルク制御によってワイヤを一定の力で押すだけの機能を発揮する。

主送給装置３０は、溶接ワイヤ４０を挟圧するために送給ロール３２と加圧ロール３４とを備えている。送給ロール３２は、モータ３６により正逆回転可能に駆動される。前記モータ３６は、制御精度が高く応答性に優れたＡＣサーボモータからなり、コンタクトチップ１０ａからの出代分を保つべく一定の速度で溶接ワイヤ４０を引き出すように、それに装着された送給ロール３２を駆動する。モータ３６は、後に説明する実施形態では第１送給モータに相当する。又、加圧ロール３４は、送給ロール３２の回転により移行する溶接ワイヤ４０に伴われて従動回転するとともに、図示しない弾性部材により送給ロール３２側に付勢されている。

又、補助送給装置５０は、送給ロール５２、送給モータ５６と、送給モータ５６のトルクを送給ロール５２に伝達するトルク伝達カップリング５６ａと、送給ロール５２と協働して溶接ワイヤ４０を挟圧するための加圧ロール５４とを備えている。送給モータ５６のトルクはトルク伝達カップリング５６ａ及び送給ロール５２を介して、コンジット６０Ａ，６０Ｂ内を移行している溶接ワイヤ４０に摩擦抵抗に抗した力を与えるもので、ワイヤ送給に必要な力の大部分を加担する。送給ロール５２は、送給モータ５６により正回転可能に駆動される。送給モータ５６は本参考例ではインダクションモータにて構成されている。送給モータ５６は後述する実施形態では第２送給モータに相当する。

なお、補助送給装置５０に使用されるモータはインダクションモータに限られるものではなく、直流モータ、同期モータ、ステップモータ等の上記した主送給装置３０で使用されるＡＣサーボモータよりは安価なモータが使用される（以下、インダクションモータを含めこれらのモータを「インダクションモータ等」という）。ちなみに、トルク伝達カップリング（トルクリミッタ）の構造の一例は特許文献３に記載されているので、ここでは詳細な説明を省く。

又、加圧ロール５４は、送給ロール５２の回転により移行する溶接ワイヤ４０に伴われて従動回転するとともに、加圧解除機構５４ａに設けられた図示しない弾性部材により送給ロール５２側に付勢されるとともにソレノイド等の駆動源５８により駆動されて加圧解除機構５４ａを介して送給ロール５２から離反可能とされている。

なお、本参考例において、補助送給装置５０の加圧解除機構５４ａは、操作者による外部操作入力によって操作指示された際、溶接電源装置ＰＳから出力される補助送給装置リトラクト信号Ｒｓによって、加圧解除動作するためのものである。このことによって、後述するワイヤリトラクトスタート時のリトラクト時間よりも長時間の溶接ワイヤ４０のリトラクトが可能である。

なお、図６で示した従来構成では、補助送給装置１５０の各種制御（モータ１５６のオンオフ制御、及び駆動源１５８の消励磁制御）はロボット制御装置ＲＣで行った。それに対して、本参考例では主送給装置３０及び補助送給装置５０の制御は全て溶接電源装置ＰＳが行うため、主送給装置３０のモータ３６、補助送給装置５０の送給モータ５６及び駆動源５８は溶接電源装置ＰＳに電気的に接続されている。そして、溶接電源装置ＰＳは、図示はしないが、ＣＰＵ（中央処理装置）や、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えたコンピュータから構成されている。溶接電源装置ＰＳは、制御手段に相当する。

さて、本参考例において、ワイヤリトラクトスタートの方法を図２を参照して説明する。
図２は上述した図１のアーク溶接装置によってワイヤリトラクトスタートを行ったときのタイミングチャートである。なお、図２において、（Ａ）〜（Ｉ）は図５の（Ａ）〜（Ｉ）と同じである。

（１）時刻ｔ１〜ｔ２のプリフロー時間Ｔｐ
時刻ｔ１において、ロボット制御装置ＲＣから溶接電源装置ＰＳに対して開弁指令が溶接電源装置ＰＳに入力されると、図２において、（Ａ）に示すように溶接電源装置ＰＳからガス電磁弁１２にガス制御信号Ｇｃ（Ｈｉｇｈレベル）が出力され、ガス電磁弁１２が開状態となってシールドガスの噴出が開始される。

なお、時刻ｔ１以前、及びプリフロー時間Ｔｐ中は、補助送給装置５０の送給モータ５６はオンとなって正転（前進送給の回転）しているが、主送給装置３０のモータ３６はオフされて停止されている、この状態では、溶接ワイヤ４０は前進送給できないようにトルクが設定されているため、溶接ワイヤ４０が前進送給されることはない。

ここで、プリフロー時間とは、シールドガスが噴出された時刻から、主送給装置３０のモータ３６がオンするまでの時間である。従って、プリフロー時間の終了時刻は、主送給装置３０のモータ３６がオン作動する時刻と一致する。

（２）時刻ｔ２〜ｔ３の初期送給時間Ｔｆ
時刻ｔ２において、予め定めたプリフロー時間Ｔｐが経過すると、ロボット制御装置ＲＣから溶接電源装置ＰＳに対して溶接開始のための溶接指令信号Ｓｔ（Ｈｉｇｈレベル）が出力される。これに応じて、溶接電源装置ＰＳは、ワイヤ送給速度指令Ｆｃを出力して、主送給装置３０のモータ３６をオンするとともに初期ワイヤ送給速度Ｆｉとなるように速度制御する。この結果、溶接ワイヤ４０は被溶接物１００（母材）へ初期ワイヤ送給速度Ｆｉで前進送給され、該溶接ワイヤ先端、被溶接物１００間の距離が次第に短くなる。なお、ワイヤ送給速度指令Ｆｃが正の値のときは前進送給となり、負の値のときは後退送給となる。又、溶接電源装置ＰＳは定電流特性又は垂下特性を形成して、図示はしないが無負荷電圧が溶接電圧として印加する。

（３）時刻ｔ３〜ｔ４の時間Ｔｅ
時刻ｔ３において、ワイヤ先端が被溶接物１００（母材）に接触すると、ワイヤ先端・被溶接物１００間距離は零となり、溶接電圧は数Ｖ程度の短絡電圧値に変化し、図２において、（Ｉ）に示すように、溶接電流Ｉｗは数十Ａの小電流値の初期電流Ｉｉとなる。

このときに、溶接電源装置ＰＳは溶接電圧が予め定めた基準電圧値以下に変化したことを検出して溶接ワイヤ４０と被溶接物１００との接触を判別する。溶接電源装置ＰＳはこの判別により、ワイヤ送給速度指令Ｆｃが図２の（Ｇ）に示すように負の値の後退送給速度Ｆｒとなり後退送給が開始される。

なお、時刻ｔ３〜ｔ４の時間Ｔｅにおいて初期の時間には、モータ３６が正回転から逆回転に反転する遅れ時間及び溶接トーチ１０内の溶接ワイヤ４０の遊び分を後退送給するのに必要な遅れ時間によって、ワイヤ先端が被溶接物１００と接触したままの時間（接触時間）を含む。この接触時間は、ワイヤ送給モータの種類、溶接トーチの長さ等によって変化するが、通常は５０ｍｓ程度である。

又、溶接電源装置ＰＳによる溶接ワイヤ４０と被溶接物１００との接触の判別結果に基づいて溶接電源装置ＰＳは、補助送給装置５０の送給モータ５６をオフ作動して停止させる。

そして、溶接ワイヤ４０の後退により、溶接ワイヤ先端が被溶接物１００から離れると、前記初期電流Ｉｉが通電する初期アークが発生する。初期アークが発生すると、溶接電圧は数十Ｖのアーク電圧値となり上前記基準電圧値を超える値となる。この時点から予め定めた遅延時間の間、後退送給が継続される。遅延時間を設ける理由は、初期アーク発生直後に後退送給から再前進送給に切り換えると、アーク長が非常に短いために再び接触状態になるおそれがあるためにこれを防止するためである。

（４） 時刻ｔ４以降の期間
時刻ｔ４において、上記の遅延時間が経過すると、溶接ワイヤ４０がリトラクトされて引き上げされることにより所望のアーク長になるため、図２の（Ｇ）に示すように、溶接電源装置ＰＳはワイヤ送給速度指令Ｆｃの値を正の値である定常送給速度設定値Ｆｓｃにし、溶接ワイヤ４０の再進送給を開始する。

又、上記の遅延時間が経過すると同時に、溶接電源装置ＰＳは補助送給装置５０の送給モータ５６をオン作動して送給ロール５２に前進送給のための回転を付与する。なお、このとき、加圧ロール５４は図示しない弾性部材により加圧付勢されたままである。

又、同時に、溶接電源装置ＰＳにより溶接電圧は予め定めた電圧設定値に一致するように定電圧制御され、定常送給速度に応じた定常の溶接電流Ｉｃが通電する。そして、初期アーク発生状態から定常アーク長の定常アーク状態へと円滑に移行する。

このように、溶接電源装置ＰＳにより制御することにより、主送給装置３０
の溶接ワイヤ４０の後退送給と補助送給装置５０の前進送給とが競合することが防止される。

さて、参考例は、以下のような特徴がある。

（１） 本参考例の溶接電源装置ＰＳは、溶接ワイヤ４０の送りを速度制御するモータ３６（第１送給モータ）を含む主送給装置３０と、送給モータ５６（第２送給モータ）の出力をトルク制御してコンジット６０Ａ，６０Ｂ内で発生する摩擦抵抗に抗した送給力を溶接ワイヤに与える補助送給装置５０とを制御するようにした。

この結果、主送給装置３０及び補助送給装置５０をそれぞれ個別に制御する制御手段を備えた場合に比較して、主送給装置３０及び補助送給装置５０の双方の機器の制御に時間差が発生することなく、各機器の制御による遅れが生ずることがない。

（２） 本参考例では、ワイヤリトラクトスタートができるように、上記（１）に記載のリトラクト方法及び溶接電源装置ＰＳを構成した。
この結果、本参考例では、溶接ワイヤ４０と被溶接物１００（母材）とが離れないといったことが生ずることがなく、従って、アークが発生するまでに時間がかかるという問題は発生しない。又、規定時間以内にアークが発生しないということがないため、アークスタート不良となることもない。又、本参考例によれば、初期アーク発生直後に再短絡が生じたり、スパッタが発生することもなく、所望のアーク長にならないということを防止することができる。

（第１実施形態）
第１実施形態のハード構成は前記参考例のハード構成と同一構成となっているため、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
前記参考例では、補助送給装置５０の送給モータ５６を時刻ｔ３でオフしてから、補助送給装置５０のトルクが低下するまでには時間差がある。これに対して、本実施形態では、図３に示すように、溶接電源装置ＰＳは、時刻ｔ１のプリフローを開始するタイミングで、補助送給装置５０の送給モータ５６をオフにする。

このようにすると、補助送給装置５０の送給モータ５６をオフにしてから、そのトルクが低下するまでには時間差があるため、送給モータ５６の停止をリトラクト以前から停止しておけば、送給モータ５６のトルク低下が十分に行われ、或いは、送給モータ５６を完全停止した状態でリトラクトを行うことができる。

なお、プリフロー時間中の任意の時刻から、或いは、プリフロー時間が終了した時刻からリトラクト開始時刻の間の任意の時刻に補助送給装置５０の送給モータ５６を停止するようにしてもよい。

（第２実施形態）
第２実施形態のハード構成は前記参考例のハード構成、と同一構成となっているため、同一構成については同一符号を付して説明を省略する。
前述した図２の参考例、及び図３の実施形態においては、溶接ワイヤ４０の送給開始時（時刻ｔ２）や、後退送給から前進送給の切換時（時刻ｔ４）には、定常送給時よりも大きな送給トルクが必要となる。しかし、図２と図３の時刻ｔ４においては、補助送給装置５０の送給モータ５６をオンにしてから、実際に必要とされるトルクが発生するまでには時間差があり、時刻ｔ４時点では必要とされるトルクに到達していない場合がある。

また、図３の実施形態においては、時刻ｔ２では、補助送給装置５０の送給モータ５６がＯＮになっていないため、補助送給装置５０側では前進送給のためのトルクが発生していない。

そこで、第２実施形態では、溶接電源装置ＰＳにおいては、主送給装置３０のトルク（モータ３６のトルク）を、モータ電流に基づいて監視し、前進開始時のトルクのピークを過ぎてから、補助送給装置５０の送給モータ５６のオン／オフを行う（図４参照）ようにする。具体的には、図４に示すように時刻ｔ２'で補助送給装置５０の送給モータ５６をオフすることで前進送給開始時のトルク不足を防ぎ、時刻ｔ３'又は時刻ｔ３'から予め設定しておいた遅延時間が経過した後、早めに補助送給装置５０の送給モータ５６をオンすることで、時刻ｔ４の前進送給への切換り時のトルク不足を防止する。

なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 第２実施形態の変形例を説明する。
アーク溶接装置は、溶接部位毎にマニピュレータ２０の位置・姿勢が変わるため、送給経路の曲がりも変化する。これにより、溶接ワイヤ４０の送給抵抗も変化する。従って、第２実施形態では、これから溶接しようとする位置・姿勢において、補助送給装置５０のトルクと送給抵抗がどの程度相殺されているのかを主送給装置３０のトルクを監視して判断するようにしてもよい。具体的には、溶接電源装置ＰＳが、時刻ｔ１もしくは時刻ｔ２までの溶接ワイヤ４０の送給停止期間中に、主送給装置３０にかかるトルク（モータ３６のトルク）を、モータ電流に基づいて監視しておく。

そして、この間に検出されたトルクが、溶接ワイヤ４０の後退送給方向への一定以上のトルクであった場合には、補助送給装置５０のトルクが強く、主送給装置３０によって溶接ワイヤ４０が前進送給されるのを止めている状態である。この状態では、主送給装置３０での溶接ワイヤ４０の後退送給が行い難いので、溶接電源装置ＰＳは補助送給装置５０の送給モータ５６のオフ制御を行う。そうでない場合には、補助送給装置５０の送給モータ５６のオン／オフ制御は行わないようにしてもよい。

○ 補助送給装置５０の送給モータ５６のオン／オフタイミングは、単に時刻ｔ１〜ｔ４までの各事象から予め定めておいた遅延時間を持たせてもよい。

○ 補助送給装置５０の送給モータ５６をオフして溶接ワイヤ４０の逆送給を行うのは、ワイヤリトラクトスタート中でなくてもよく、例えば、アークが発生しなかった場合に行うリトライ処理中のリトラクトや、オペレータの操作によるリトラクトでもよい。この場合には、リトラクト信号を補助送給装置５０に接続しなくてもよく、また補助送給装置５０の加圧ロール５４の加圧解除機構５４ａはなくてもよい。

○ 前記各実施形態では、溶接電源装置ＰＳで、主送給装置３０と補助送給装置５０の各機器のオン／オフを行った。これに代えて、主送給装置３０のモータ３６のオン／オフ、リトラクトオン／オフ、ワイヤ送給速度指令Ｆｃの各信号と、補助送給装置５０のモータオン／オフ、リトラクトオン／オフの各信号は、共にロボット制御装置ＲＣから出力制御するようにしてもよい。

○ 図３で説明した実施形態では、プリフローが開始される時刻から、補助送給装置の送給モータを停止するようにしたが、プリフロー時間中の任意の時刻から、或いは、プリフロー時間が終了した時刻からリトラクト開始時刻の間の任意の時刻に補助送給装置の送給モータを停止するようにしてもよい。

参考例のアーク溶接装置及び送給系の概略図。 参考例のタイミングチャート。 第１実施形態のタイミングチャート。 第２実施形態のタイミングチャート。 従来のタイミングチャート。 従来のアーク溶接装置及び送給系の概略図。

符号の説明

１０…溶接トーチ、２０…マニピュレータ、３０…主送給装置、
３２…送給ロール、３６…モータ（第１送給モータ）、４０…溶接ワイヤ、
５０…補助送給装置、５２…送給ロール、５４…加圧ロール、
５４ａ…加圧解除機構、５６…送給モータ（第２送給モータ）、
６０Ａ，６０Ｂ…コンジット、ＰＳ…溶接電源装置（制御手段）。

Claims (5)

1. 溶接ワイヤの送りを速度制御する第１送給モータを含む主送給装置と、第２送給モータを含むとともに該第２送給モータの出力をトルク制御してコンジット内で発生する摩擦抵抗に抗した送給力を溶接ワイヤに与える補助送給装置とを用いて、溶接ワイヤを溶接トーチまでプッシュプル送給し、前記主送給装置による逆送りによって溶接ワイヤをリトラクトさせる溶接ワイヤのリトラクトの制御方法において、
   前記リトラクトが開始される以前において前記補助送給装置の第２送給モータを停止するとともに前記リトラクトの期間中まで該第２送給モータの停止を継続して行う制御を行うことを特徴とする溶接ワイヤのリトラクトの制御方法。
2. 溶接ワイヤの送りを速度制御する第１送給モータを含む主送給装置と、第２送給モータを含むとともに該第２送給モータの出力をトルク制御してコンジット内で発生する摩擦抵抗に抗した送給力を溶接ワイヤに与える補助送給装置とを制御して、溶接ワイヤを溶接トーチまでプッシュプル送給し、前記主送給装置による逆送りの制御によって溶接ワイヤをリトラクトさせる溶接ワイヤリトラクト制御装置において、
   前記リトラクトが開始される以前において前記補助送給装置の第２送給モータを停止するとともに前記リトラクトの期間中まで該第２送給モータの停止を継続して行う制御手段を備えたことを特徴とする溶接ワイヤリトラクト制御装置。
3. リトラクトする以前の期間には、シールドガスの噴出が開始されるプリフロー時間を含み、
   前記制御手段が、前記補助送給装置の第２送給モータを前記プリフロー時間の開始時刻から停止して前記リトラクトの期間中まで継続して行うことを特徴とする請求項２に記載の溶接ワイヤリトラクト制御装置。
4. リトラクトする以前の期間には、シールドガスの噴出が開始されるプリフロー時間を含み、
   前記制御手段は、
   主送給装置の溶接ワイヤに送りを付与する第１送給モータに対して、前記プリフロー時間が終了した時刻に前進送給のためにオン作動させ、その後、リトラクト時間中は後退送給制御して、リトラクト経過後は前進送給させ、
   又、前記制御手段は、
   前記プリフロー時間が終了した時刻に前進送給のためにオン作動させた前記第１送給モータが、そのトルクのピークを過ぎてから、補助送給装置の第２送給モータを停止するとともに、
   さらに、前記制御手段は、
   前記後退送給制御により前記第１送給モータが後退送給を開始した時から前記第１送給モータのトルクのピークを過ぎるまでの時間を前記所定時間として、第２送給モータを停止し、その後、補助送給装置の第２送給モータをオン作動することを特徴とする請求項２に記載の溶接ワイヤリトラクト制御装置。
5. 前記制御手段は、単一の制御手段にて構成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の溶接ワイヤリトラクト制御装置。

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