特許 7271893 溶接装置及び溶接方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-01

(45)【発行日】2023-05-12

(54)【発明の名称】溶接装置及び溶接方法

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/073 20060101AFI20230502BHJP

   B23K 9/09 20060101ALI20230502BHJP

   B23K 9/173 20060101ALI20230502BHJP

【ＦＩ】

B23K9/073 530

B23K9/09

B23K9/173 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2018183589

(22)【出願日】2018-09-28

(65)【公開番号】P2020049534

(43)【公開日】2020-04-02

【審査請求日】2021-04-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100171099

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】村上 真史

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 史紀

【審査官】岩見 勤

(56)【参考文献】

【文献】登録実用新案第３２０３２５０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１２－０９６２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０７５９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２３４４４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】上山 智之、田中 学他，交流および直流パルスミグ溶接のアーク安定化制御方法，溶接学会論文集，日本，溶接学会，2005年12月12日，第２３巻、第１号，５３－６４，https://www.jstage.jst.go.jp/article/qjjws/23/1/23_1_53/_pdf

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／０７３

Ｂ２３Ｋ ９／０９

Ｂ２３Ｋ ９／１７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

消耗電極と溶接対象物との間に電流を出力する溶接電源と、
前記溶接対象物を正極としてピーク電流を出力し、前記消耗電極において溶滴を成長させる正極ピーク期間と、前記溶接対象物を正極としてベース電流を出力する正極ベース期間と、前記溶接対象物を負極としてベース電流を出力する負極ベース期間と、前記溶接対象物を負極としてピーク電流を出力する負極ピーク期間と、前記負極ベース期間と、前記正極ベース期間とを順に含むパターンを繰り返すように前記溶接電源を制御する交流パルス制御部と、
前記負極ピーク期間の終了から前記正極ピーク期間の開始までの間において、前記負極ベース期間を前記正極ベース期間よりも長くして、前記負極ベース期間に前記消耗電極から前記溶接対象物に前記溶滴を移行させるように極性の切り替えタイミングを設定する切替タイミング設定部と、
を備える溶接装置。

【請求項2】

前記切替タイミング設定部は、前記正極ピーク期間の終了から前記負極ピーク期間の開始までの間において、前記正極ベース期間を前記負極ベース期間よりも長くするように極性の切り替えタイミングを設定する、請求項１記載の溶接装置。

【請求項3】

目標電流に基づいて前記正極ピーク期間の終了から前記負極ピーク期間の開始までの長さ、及び前記負極ピーク期間の終了から前記正極ピーク期間の開始までの長さを設定する期間設定部を更に備える、請求項１又は２記載の溶接装置。

【請求項4】

前記極性を変えずに前記正極ピーク期間を繰り返す正極回数と、前記極性を変えずに前記負極ピーク期間を繰り返す負極回数とを目標入熱に基づいて設定する回数設定部を更に備え、
前記交流パルス制御部は、前記正極ベース期間を介して前記正極回数の前記正極ピーク期間を繰り返す正極期間と、前記正極ベース期間と、前記負極ベース期間と、前記負極ベース期間を介して前記負極回数の前記負極ピーク期間を繰り返す負極期間と、前記負極ベース期間と、前記正極ベース期間と順に含む前記パターンを繰り返すように前記溶接電源を制御する、請求項１～３のいずれか一項記載の溶接装置。

【請求項5】

消耗電極と溶接対象物との間に溶接電源により電流を出力することと、
前記消耗電極と前記溶接対象物との間に前記溶接対象物を正極としてピーク電流を出力し、前記消耗電極において溶滴を成長させる正極ピーク期間と、前記溶接対象物を正極としてベース電流を出力する正極ベース期間と、前記溶接対象物を負極としてベース電流を出力する負極ベース期間と、前記消耗電極と前記溶接対象物との間に前記溶接対象物を負極としてピーク電流を出力する負極ピーク期間と、前記負極ベース期間と、前記正極ベース期間とを順に含むパターンを繰り返すように前記溶接電源を制御することと、
前記負極ピーク期間の終了から前記正極ピーク期間の開始までの間において、前記負極ベース期間を前記正極ベース期間よりも長して、前記負極ベース期間に前記消耗電極から前記溶接対象物に前記溶滴を移行させるように極性の切り替えタイミングを設定することと、
を含む溶接方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、溶接装置及び溶接方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、消耗電極と溶接対象物との間に正極性電流と逆極性電流とを交互に印加する交流パルスアーク溶接装置が開示されている。この装置は、逆極性でパルス電流を出力する第１ステップを実行し、その後逆極性でベース電流を出力して短絡を発生させる第２ステップを実行し、その後正極性でパルス電流を出力する第３ステップを実行し、その後正極性でベース電流を出力する第４ステップを実行する制御手段を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００９－２８５７０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、溶接品質の向上に有効な溶接装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一側面に係る溶接装置は、消耗電極と溶接対象物との間に電流を出力する溶接電源と、溶接対象物を正極としてピーク電流を出力する正極ピーク期間と、溶接対象物を負極としてピーク電流を出力する負極ピーク期間とを、ベース電流を出力するベース期間を介して交互に繰り返すように溶接電源を制御する交流パルス制御部と、を備え、交流パルス制御部は、正極ピーク期間の後、溶接対象物を正極としてベース電流を出力する正極ベース期間と、溶接対象物を負極としてベース電流を出力する負極ベース期間とを順に経て負極ピーク期間に移行するように溶接電源を制御する。

【0006】

本開示の他の側面に係る溶接方法は、消耗電極と溶接対象物との間に溶接電源により電流を出力することと、消耗電極と溶接対象物との間に溶接対象物を正極としてピーク電流を出力する正極ピーク期間と、消耗電極と溶接対象物との間に溶接対象物を負極としてピーク電流を出力する負極ピーク期間とを、ベース電流を出力するベース期間を介して交互に繰り返すように溶接電源を制御することと、を含み、正極ピーク期間の後、溶接対象物を正極としてベース電流を出力する正極ベース期間と、溶接対象物を負極としてベース電流を出力する負極ベース期間とを順に経て負極ピーク期間に移行するように溶接電源を制御する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、溶接品質の向上に有効な溶接装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】溶接システムの構成を例示する模式図である。

【図2】溶接装置の構成を例示する模式図である。

【図3】溶接コントローラの機能的な構成を例示するブロック図である。

【図4】電流波形を例示するグラフである。

【図5】電流波形の変形例を示すグラフである。

【図6】ロボットコントローラ及び溶接コントローラのハードウェア構成を例示するブロック図である。

【図7】溶接の詳細条件の設定手順を例示するフローチャートである。

【図8】溶接電源の制御手順を例示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0010】

〔溶接システム〕
図１に示す溶接システム１は、溶接対象物（以下、「ワークＷ」という。）のアーク溶接作業の少なくとも一部を自動実行するためのシステムである。溶接システム１は、溶接装置１０と、ロボットシステム３０とを備える。

【0011】

ロボットシステム３０は、ロボット４０と、ロボット４０を制御するロボットコントローラ２００とを有する。ロボット４０は、溶接対象位置に溶接用のツール（例えば溶接トーチ１１）を配置する。例えばロボット４０は、６軸の垂直多関節ロボットであり、基部４１と、ツール保持部４２と、多関節アーム５０とを有する。基部４１は、ロボット４０の作業エリアにおいて例えば床面に設置されている。なお、基部４１が台車等の可動部に設置される場合もある。

【0012】

多関節アーム５０は、基部４１とツール保持部４２とを接続し、基部４１に対するツール保持部４２の位置及び姿勢を変更する。多関節アーム５０は、例えばシリアルリンク型であり、旋回部５１と、第一アーム５２と、第二アーム５３と、手首部５４と、アクチュエータ７１，７２，７３，７４，７５，７６とを有する。

【0013】

旋回部５１は、鉛直な軸線Ａｘ１まわりに旋回可能となるように、基部４１の上部に設けられている。すなわち多関節アーム５０は、軸線Ａｘ１まわりに旋回部５１を旋回可能とする関節６１を有する。第一アーム５２は、軸線Ａｘ１に交差（例えば直交）する軸線Ａｘ２まわりに揺動可能となるように基部４１に接続されている。すなわち多関節アーム５０は、軸線Ａｘ２まわりに第一アーム５２を揺動可能とする関節６２を有する。なお、ここでの交差とは、所謂立体交差のように、互いにねじれの関係にある場合も含む。以下においても同様である。第二アーム５３は、軸線Ａｘ１に交差する軸線Ａｘ３まわりに揺動可能となるように、第一アーム５２の端部に接続されている。すなわち多関節アーム５０は、軸線Ａｘ３まわりに第二アーム５３を揺動可能とする関節６３を有する。軸線Ａｘ３は軸線Ａｘ２に平行であってもよい。

【0014】

手首部５４は、旋回アーム５５及び揺動アーム５６を有する。旋回アーム５５は、第二アーム５３の中心に沿って第二アーム５３の端部から延出しており、第二アーム５３の中心に沿う軸線Ａｘ４まわりに旋回可能である。すなわち多関節アーム５０は、軸線Ａｘ４まわりに旋回アーム５５を旋回可能とする関節６４を有する。揺動アーム５６は、軸線Ａｘ４に交差（例えば直交）する軸線Ａｘ５まわりに揺動可能となるように旋回アーム５５の端部に接続されている。すなわち多関節アーム５０は、軸線Ａｘ５まわりに揺動アーム５６を揺動可能とする関節６５を有する。

【0015】

ツール保持部４２は、揺動アーム５６の中心に沿う軸線Ａｘ６まわりに旋回可能となるように、揺動アーム５６の端部に接続されている。すなわち多関節アーム５０は、軸線Ａｘ６まわりにツール保持部４２を旋回可能とする関節６６を有する。

【0016】

アクチュエータ７１，７２，７３，７４，７５，７６は、例えば電動モータを動力源とし、多関節アーム５０の複数の関節６１，６２，６３，６４，６５，６６をそれぞれ駆動する。例えばアクチュエータ７１は、軸線Ａｘ１まわりに旋回部５１を旋回させ、アクチュエータ７２は軸線Ａｘ２まわりに第一アーム５２を揺動させ、アクチュエータ７３は軸線Ａｘ３まわりに第二アーム５３を揺動させ、アクチュエータ７４は軸線Ａｘ４まわりに旋回アーム５５を旋回させ、アクチュエータ７５は軸線Ａｘ５まわりに揺動アーム５６を揺動させ、アクチュエータ７６は軸線Ａｘ６まわりにツール保持部４２を旋回させる。

【0017】

上述したロボット４０の構成はあくまで一例である。ロボット４０は、基部４１に対するツール保持部４２の位置及び姿勢を多関節アーム５０により変更する限りいかに構成されていてもよい。例えばロボット４０は、上記６軸の垂直多関節ロボットに冗長軸を追加した７軸のロボットであってもよい。

【0018】

溶接装置１０は、溶接個所に消耗電極を供給し、消耗電極とワークＷとの間に溶接用の電力を供給する装置である。消耗電極とは、溶接材として溶融し、消耗する電極である。例えば溶接装置１０は、溶接トーチ１１と、ペールパック１２と、ガスボンベ１３と、送給装置１４と、溶接電源２０と、溶接電源２０を制御する溶接コントローラ１００とを有する。なお、図において溶接コントローラ１００は溶接電源２０と別になっているが、溶接電源２０に内蔵されていてもよい。

【0019】

溶接トーチ１１は、上述のようにツール保持部４２により保持され、溶接個所まで消耗電極（例えば溶接ワイヤ１６）を案内する。ペールパック１２は、溶接トーチ１１に溶接ワイヤ１６を供給する。例えばペールパック１２は、コイル状に巻かれた溶接ワイヤ１６を収容し、コンジットケーブル１５を介して溶接トーチ１１に接続されている。

【0020】

ガスボンベ１３は、溶接トーチ１１にシールドガスを供給する。シールドガスとしては、二酸化炭素、アルゴン又はこれらの混合ガス等が挙げられる。例えばガスボンベ１３は、ガスホース１７を介して溶接トーチ１１に接続されている。

【0021】

送給装置１４は、溶接トーチ１１に供給された溶接ワイヤ１６をワークＷ側に送る。例えば送給装置１４は、溶接トーチ１１に設けられており、サーボモータ等のアクチュエータを動力源として溶接ワイヤ１６の正送および逆送を行う。正送とは、溶接ワイヤ１６の先端がワークＷに近付くように溶接ワイヤ１６を前進させることを意味する。逆送とは、溶接ワイヤ１６の先端がワークＷから遠ざかるように溶接ワイヤ１６を後退させることを意味する。

【0022】

溶接電源２０は、溶接ワイヤ１６とワークＷとの間に電流を出力する。図２に示すように、例えば溶接電源２０は、一次整流回路２１と、インバータ回路２２と、変圧器２３と、二次整流回路２４と、極性切替部２８と、リアクトル２５と、電流センサ２６と、電圧センサ２７とを有する。

【0023】

一次整流回路２１は、商用電源ＰＳの交流電力を直流化する。インバータ回路２２は、一次整流回路２１により直流化された直流電力を制御指令に従った振幅・周波数の交流電力に変換する。変圧器２３は、一次側（インバータ回路２２側）と二次側とを絶縁しつつ、一次側の電圧及び電流を変更して二次側に出力する。二次整流回路２４は、変圧器２３の二次側の交流電力を直流化して溶接ワイヤ１６とワークＷとの間に出力する。極性切替部２８は、二次整流回路２４から出力される電力の極性を切り替える。具体的に、極性切替部２８は、ワークＷが正極となる正極性出力と、ワークＷが負極となる負極性出力とを切り替える。リアクトル２５は、二次整流回路２４からの出力電力（例えば二次整流回路２４から極性切替部２８への出力電力）を平滑化する。電流センサ２６は、二次整流回路２４からの出力電流を検出する。電圧センサ２７は、二次整流回路２４からの出力電圧を検出する。なお、極性切替部２８は必ずしも溶接電源２０に内蔵されていなくてもよい。極性切替部２８は、溶接電源２０とは別のユニットとして構成され、溶接電源２０と、溶接ワイヤ１６及びワークＷとの間に介在していてもよい。

【0024】

（溶接コントローラ）
溶接コントローラ１００は、予め設定された溶接条件に従って、溶接ワイヤ１６の供給と、溶接ワイヤ１６への電力出力（溶接ワイヤ１６とワークＷとの間への電力出力）とを行うように送給装置１４及び溶接電源２０を制御する。例えば溶接コントローラ１００は、ワークＷを正極としてピーク電流を出力する正極ピーク期間と、ワークＷを負極としてピーク電流を出力する負極ピーク期間とを、ベース電流を出力するベース期間を介して交互に繰り返すように溶接電源２０を制御し、正極ピーク期間の後、ワークＷを正極としてベース電流を出力する正極ベース期間と、ワークＷを負極としてベース電流を出力する負極ベース期間とを順に経て負極ピーク期間に移行するように溶接電源２０を制御する。

【0025】

ピーク電流は、例えば発熱により溶接ワイヤ１６の溶融を進行させる大きさに設定されている。ベース電流は、ピーク電流より小さく設定されており、例えば溶接ワイヤ１６の溶融を進行させないが、溶接ワイヤ１６とワークＷとの間のアークを維持する大きさに設定されている。溶接コントローラ１００は、負極ピーク期間の後、負極ベース期間と正極ベース期間とを順に経て正極ピーク期間に移行するように溶接電源２０を制御してもよい。

【0026】

図３に示すように、例えば溶接コントローラ１００は、機能上の構成（以下、「機能モジュール」という。）として、交流パルス制御部１１１と、溶接指令取得部１１２と、期間設定部１１３と、切替タイミング設定部１１４と、送給制御部１１５とを有する。

【0027】

交流パルス制御部１１１は、上記正極ピーク期間と、上記負極ピーク期間とを、ベース期間を介して交互に繰り返すように溶接電源２０を制御する。図４は、交流パルス制御部１１１による制御に従って溶接電源２０が出力する電流の波形を例示するグラフである。図４の横軸は経過時間を示している。図４の縦軸は溶接ワイヤ１６からワークＷ側へ向かう方向を正とする電流値を示している。このため、図４においては、正極ピーク期間Ｐ１０が負側に図示され、負極ピーク期間Ｐ２０が正側に図示されている。

【0028】

図４に示すように、交流パルス制御部１１１は、正極ピーク期間Ｐ１０と、負極ピーク期間Ｐ２０とを、ベース期間Ｐ３０を介して交互に繰り返すように溶接電源２０を制御する。より具体的に、交流パルス制御部１１１は、ベース期間Ｐ３０を介して正極ピーク期間Ｐ１０と負極ピーク期間Ｐ２０とを交互に繰り返すパターンに電流値（例えば電流センサ２６により検出される電流値）を追従させるようにインバータ回路２２を制御する。交互に繰り返すとは、一つの正極ピーク期間Ｐ１０と一つの負極ピーク期間Ｐ２０とを交互に繰り返す場合の他、複数の正極ピーク期間Ｐ１０と複数の負極ピーク期間Ｐ２０とを交互に繰り返す場合も含む。

【0029】

交流パルス制御部１１１は、正極ピーク期間Ｐ１０の後、正極ベース期間Ｐ３１と負極ベース期間Ｐ３２とを順に経て負極ピーク期間Ｐ２０に移行するように溶接電源２０を制御し、負極ピーク期間Ｐ２０の後、負極ベース期間Ｐ３２と正極ベース期間Ｐ３１とを順に経て正極ピーク期間Ｐ１０に移行するように溶接電源２０を制御する。なお、負極ピーク期間Ｐ２０の後、負極ベース期間Ｐ３２と正極ベース期間Ｐ３１とを順に経て正極ピーク期間Ｐ１０に移行することは必須ではない。交流パルス制御部１１１は、負極ピーク期間Ｐ２０の後、負極ベース期間Ｐ３２のみを経て正極ピーク期間Ｐ１０に移行するように溶接電源２０を制御してもよいし、正極ベース期間Ｐ３１のみを経て正極ピーク期間Ｐ１０に移行するように溶接電源２０を制御してもよいし、正極ベース期間Ｐ３１と負極ベース期間Ｐ３２とを順に経て正極ピーク期間Ｐ１０に移行してもよい。

【0030】

溶接指令取得部１１２は、他のコントローラ（例えばロボットコントローラ２００）から溶接指令を取得する。溶接指令取得部１１２は、ロボットコントローラ２００からの指令取得に代えて、操作パネル等へのユーザの入力に基づいて溶接指令を取得してもよい。溶接指令は、溶接の開始及び終了の指令と、溶接条件とを含む。溶接条件は、目標ビード幅、目標溶け込み深さ、ワークの厚さ、目標電流、目標電圧、及び溶接ワイヤ１６の目標送給速度の少なくとも一つを含む。目標電流は、例えば電流の大きさの平均値に対する目標である。目標電圧は、例えば電圧の大きさの平均値に対する目標である。

【0031】

期間設定部１１３は、目標電流に基づいて、少なくともベース期間Ｐ３０の長さを設定する。例えば期間設定部１１３は、溶接電源２０が出力する電流の大きさの平均値が目標電流に一致するように、ベース期間Ｐ３０の長さを設定する。期間設定部１１３は、正極ピーク期間Ｐ１０及び負極ピーク期間Ｐ２０の長さを固定してベース期間Ｐ３０の長さを変更してもよいし、正極ピーク期間Ｐ１０及び負極ピーク期間Ｐ２０の長さと、ベース期間Ｐ３０の長さとの両方を変更してもよい。

【0032】

切替タイミング設定部１１４は、負極ピーク期間Ｐ２０の終了から正極ピーク期間Ｐ１０の開始までの間において、負極ベース期間Ｐ３２を正極ベース期間Ｐ３１よりも長くするように極性の切り替えタイミングを設定する。切替タイミング設定部１１４は、正極ピーク期間Ｐ１０の終了から負極ピーク期間Ｐ２０の開始までの間において、正極ベース期間Ｐ３１を負極ベース期間Ｐ３２よりも長くするように極性の切り替えタイミングを設定してもよい。

【0033】

例えば切替タイミング設定部１１４は、期間設定部１１３により設定されたベース期間Ｐ３０の完了時から所定時間（以下、「オフセット時間」という。）前のタイミングを切り替えタイミングとする。オフセット時間は、期間設定部１１３によるベース期間Ｐ３０の可変範囲における最短期間の半分未満となるように予め設定されている。切替タイミング設定部１１４は、期間設定部１１３により設定されたベース期間Ｐ３０において、極性切り替えの前後の期間の比率が所定値となるように切り替えタイミングを設定してもよい。

【0034】

送給制御部１１５は、目標送給速度に従って溶接ワイヤ１６をワークＷ側に送るように送給装置１４を制御する。なお、送給装置１４の制御には、送給装置１４のアクチュエータを駆動するためのドライバ回路が必要となる。このドライバ回路として、例えばロボットコントローラ２００の外部軸用ドライバ回路（ロボット４０のアクチュエータ７１，７２，７３，７４，７５，７６以外のアクチュエータ用のドライバ回路）を利用可能である。この場合、送給制御部１１５は、ロボットコントローラ２００を介して送給装置１４を制御することとなる。

【0035】

溶接コントローラ１００は、目標入熱設定部１１６と回数設定部１１７とを更に有してもよい。目標入熱設定部１１６は、目標ビード幅、目標溶け込み深さ、ワークの厚さ、目標電流、目標電圧及び目標送給速度の少なくとも一つに基づいて目標入熱を算出する。入熱は、単位時間あたりに溶接部に与える平均熱量である。例えば目標入熱設定部１１６は、目標ビード幅、目標溶け込み深さ又はワークの厚さが大きくなるのに応じて目標入熱を大きくする。

【0036】

回数設定部１１７は、正極ベース期間を介して正極ピーク期間を繰り返す正極回数と、負極ベース期間を介して負極ピーク期間を繰り返す負極回数とを目標入熱に基づいて設定する。例えば回数設定部１１７は、目標入熱が大きくなるのに応じて正極期間に対する負極期間の比率が大きくなるように正極回数及び負極回数を設定する。

【0037】

溶接コントローラ１００が目標入熱設定部１１６及び回数設定部１１７を有する場合、交流パルス制御部１１１は、図５に示すように、正極ベース期間Ｐ３１を介して正極回数の正極ピーク期間Ｐ１０を繰り返す正極期間Ｐ１と、負極ベース期間Ｐ３２を介して負極回数の負極ピーク期間Ｐ２０を繰り返す負極期間Ｐ２とを、ベース期間Ｐ３０を介して交互に繰り返すように溶接電源２０を制御してもよい。

【0038】

（コントローラのハードウェア構成）
図６は、ロボットコントローラ及び溶接コントローラのハードウェア構成を例示するブロック図である。溶接コントローラ１００は、回路１２０を含む。回路１２０は、少なくとも一つのプロセッサ１２１と、メモリ１２２と、ストレージ１２３と、入出力ポート１２４と、ドライバ回路１２６と、通信ポート１２５とを含む。ストレージ１２３は、コンピュータによって読み取り可能な不揮発型の記憶媒体（例えばフラッシュメモリ）である。例えばストレージ１２３は、ベース期間を介して正極ピーク期間と負極ピーク期間とを交互に繰り返すように溶接電源２０を制御し、正極ピーク期間の後、正極ベース期間と負極ベース期間とを順に経て負極ピーク期間に移行するように溶接電源２０を制御することを溶接コントローラ１００に実行させるためのプログラムを記憶している。一例として、ストレージ１２３は、溶接コントローラ１００内に上述の各種機能モジュールを構成するためのプログラムを記憶している。

【0039】

メモリ１２２は、ストレージ１２３からロードしたプログラム及びプロセッサ１２１による演算結果等を一時的に記憶する。プロセッサ１２１は、メモリ１２２と協働して上記プログラムを実行することで、溶接コントローラ１００の各機能モジュールを構成する。ドライバ回路１２６は、プロセッサ１２１からの指令に従って、送給装置１４のアクチュエータを駆動する。入出力ポート１２４は、プロセッサ１２１からの指令に応じてインバータ回路２２、電流センサ２６、電圧センサ２７及び極性切替部２８との間で電気信号の入出力を行う。通信ポート１２５は、プロセッサ１２１からの指令に応じ、ロボットコントローラ２００との間でネットワーク通信を行う。例えば通信ポート１２５は、上記溶接指令取得部１１２による溶接指令の取得に用いられる。

【0040】

ロボットコントローラ２００は、コントローラ本体２０１と、表示デバイス２０２と、入力デバイス２０３とを有する。表示デバイス２０２及び入力デバイス２０３は、ロボットコントローラ２００のユーザインタフェースとして機能する。表示デバイス２０２は、例えば液晶モニタ等を含み、ユーザに対する情報表示に用いられる。入力デバイス２０３は、例えばフットスイッチ又はキーボード等であり、ユーザによる入力情報を取得する。表示デバイス２０２及び入力デバイス２０３は、所謂タッチパネルとして一体化されていてもよい。表示デバイス２０２及び入力デバイス２０３は、ロボット４０に対する操作入力に用いられる。表示デバイス２０２及び入力デバイス２０３は、ユーザによる溶接条件の入力にも用いられる。

【0041】

コントローラ本体２０１は、回路２２０を含む。回路２２０は、少なくとも一つのプロセッサ２２１と、メモリ２２２と、ストレージ２２３と、入出力ポート２２４と、複数のドライバ回路２２５と、通信ポート２２７とを含む。ストレージ２２３は、コンピュータによって読み取り可能な不揮発型の記憶媒体（例えばフラッシュメモリ）である。例えばストレージ２２３は、ロボットコントローラ２００にロボット４０の制御を実行させるためのプログラムを記憶している。

【0042】

メモリ２２２は、ストレージ２２３からロードしたプログラム及びプロセッサ２２１による演算結果等を一時的に記憶する。プロセッサ２２１は、メモリ２２２と協働して上記プログラムを実行することで、ロボット４０の制御を実行する。複数のドライバ回路２２５は、プロセッサ２２１からの指令に従って、ロボット４０のアクチュエータ７１，７２，７３，７４，７５，７６をそれぞれ駆動する。入出力ポート２２４は、プロセッサ２２１からの指令に応じて表示デバイス２０２及び入力デバイス２０３との間で電気信号の入出力を行う。通信ポート２２７は、プロセッサ２２１からの指令に応じ、溶接コントローラ１００との間でネットワーク通信を行う。

【0043】

〔溶接方法〕
続いて、溶接方法の一例として、溶接システム１が実行する溶接手順を例示する。この溶接手順は、溶接ワイヤ１６とワークＷとの間に溶接電源２０により電流を出力することと、ベース期間を介して正極ピーク期間と負極ピーク期間とを交互に繰り返すように溶接電源２０を制御することと、を含み、正極ピーク期間の後、正極ベース期間と負極ベース期間とを順に経て負極ピーク期間に移行するように溶接電源２０を制御する。以下、溶接の詳細条件の設定手順と、溶接電源の制御手順とに分けて、溶接手順を具体的に例示する。

【0044】

（溶接の詳細条件の設定手順）
図７に示すように、溶接コントローラ１００は、まず、ステップＳ０１，Ｓ０２，Ｓ０３を実行する。ステップＳ０１では、溶接指令取得部１１２が、ロボットコントローラ２００から上記溶接条件を取得する。ステップＳ０２では、期間設定部１１３が、目標電流に基づいて正極ピーク期間Ｐ１０、負極ピーク期間Ｐ２０及びベース期間Ｐ３０の長さを設定する。ステップＳ０３では、切替タイミング設定部１１４がワークＷ及び溶接ワイヤ１６の極性の切り替えタイミングを設定する。切替タイミング設定部１１４は、負極ピーク期間Ｐ２０の終了から正極ピーク期間Ｐ１０の開始までの間において、負極ベース期間Ｐ３２を正極ベース期間Ｐ３１よりも長くするように極性の切り替えタイミングを設定する。切替タイミング設定部１１４は、正極ピーク期間Ｐ１０の終了から負極ピーク期間Ｐ２０の開始までの間において、正極ベース期間Ｐ３１を負極ベース期間Ｐ３２よりも長くするように極性の切り替えタイミングを設定してもよい。

【0045】

次に、溶接コントローラ１００は、ステップＳ０４，Ｓ０５を実行する。ステップＳ０４では、目標入熱設定部１１６が、目標ビード幅、目標溶け込み深さ、ワークＷの厚さ、目標電流、目標電圧及び目標送給速度の少なくとも一つに基づいて目標入熱を算出する。例えば目標入熱設定部１１６は、目標ビード幅、目標溶け込み深さ又はワークの厚さが大きくなるのに応じて目標入熱を大きくする。ステップＳ０５では、回数設定部１１７が、正極ベース期間を介して正極ピーク期間を繰り返す正極回数と、負極ベース期間を介して負極ピーク期間を繰り返す負極回数とを目標入熱に基づいて設定する。以上で溶接の詳細条件の設定手順が完了する。なお、ステップＳ０２～Ｓ０５の実行順序は適宜変更可能である。例えばステップＳ０２，Ｓ０３をステップＳ０４，Ｓ０５の後に実行してもよい。

【0046】

（溶接電源の制御手順）
図８に示すように、溶接コントローラ１００は、まずステップＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を実行する。ステップＳ１１では、溶接指令取得部１１２が、ロボットコントローラ２００からの溶接開始指令の取得を待機する。ステップＳ１２では、交流パルス制御部１１１が、ワークＷを正極又は負極とし、ピーク電流の出力を開始するように溶接電源２０を制御する。ステップＳ１３では、交流パルス制御部１１１が、ピーク期間（正極ピーク期間又は負極ピーク期間）の経過を待機する。

【0047】

次に、溶接コントローラ１００は、ステップＳ１４，Ｓ１５を実行する。ステップＳ１４では、交流パルス制御部１１１が、一つ前のピーク期間と同じ極性にてベース電流の出力を開始するように溶接電源２０を制御する。ステップＳ１５では、交流パルス制御部１１１が、極性の切り替え要否を判定する。交流パルス制御部１１１は、次のピーク期間の極性が一つ前のピーク期間の極性と異なっている場合には極性の切り替えが必要と判定し、次のピーク期間の極性が一つ前のピーク期間の極性と同じである場合には極性の切り替えが不要と判定する。

【0048】

ステップＳ１５において極性の切り替えが必要と判定した場合、溶接コントローラ１００は、ステップＳ１６，Ｓ１７を実行する。ステップＳ１６では、交流パルス制御部１１１が、極性の切り替えタイミングを待機する。ステップＳ１７では、交流パルス制御部１１１が、ワークＷの極性を切り替える。換言すると、交流パルス制御部１１１は、ワークＷと溶接ワイヤ１６との極性を逆転させる。

【0049】

次に、溶接コントローラ１００は、ステップＳ１８，Ｓ１９を実行する。ステップＳ１５において極性の切り替えが不要と判定した場合、溶接コントローラ１００は、ステップＳ１６，Ｓ１７を実行せずにステップＳ１８，Ｓ１９を実行する。ステップＳ１８では、交流パルス制御部１１１が、ベース電流の出力開始からベース期間が経過するのを待機する。ステップＳ１９では、溶接指令取得部１１２が、ロボットコントローラ２００からの溶接停止指令の有無を確認する。

【0050】

ステップＳ１９において溶接停止指令がないと判定した場合、溶接コントローラ１００は処理をステップＳ１２に戻す。以後、ロボットコントローラ２００から溶接停止指令を取得するまでは、極性を切り替えながらピーク電流及びベース電流の出力が繰り返される。

【0051】

ステップＳ１９において溶接停止指令があると判定した場合、溶接コントローラ１００はステップＳ２１を実行する。ステップＳ２１では、交流パルス制御部１１１が、ピーク電流及びベース電流の出力を停止するように溶接電源２０を制御する。以上で溶接電源２０の制御手順が完了する。

【0052】

〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、溶接装置１０は、消耗電極とワークＷとの間に電流を出力する溶接電源２０と、ワークＷを正極としてピーク電流を出力する正極ピーク期間Ｐ１０と、ワークＷを負極としてピーク電流を出力する負極ピーク期間Ｐ２０とを、ベース電流を出力するベース期間Ｐ３０を介して交互に繰り返すように溶接電源２０を制御する交流パルス制御部１１１と、を備え、交流パルス制御部１１１は、正極ピーク期間Ｐ１０の後、ワークＷを正極としてベース電流を出力する正極ベース期間Ｐ３１と、ワークＷを負極としてベース電流を出力する負極ベース期間Ｐ３２とを順に経て負極ピーク期間Ｐ２０に移行するように溶接電源２０を制御する。

【0053】

正極ピーク期間Ｐ１０の終了から負極ピーク期間Ｐ２０の開始までの間に、ワークＷ側を正極とするベース期間（以下、「正極ベース期間Ｐ３１」という。）と、ワークＷ側を負極とするベース期間（以下、「負極ベース期間Ｐ３２」という。）との二段階の移行期間を介在させることによって、正極ピーク期間Ｐ１０で成長した溶滴の飛散を抑制することができる。従って、溶接品質の向上に有効である。

【0054】

交流パルス制御部１１１は、負極ピーク期間Ｐ２０の後、負極ベース期間Ｐ３２と正極ベース期間Ｐ３１とを順に経て正極ピーク期間に移行するように溶接電源２０を制御してもよい。この場合、負極ベース期間Ｐ３２の終了から正極ピーク期間Ｐ１０の開始までの間に正極ベース期間Ｐ３１が介在することによって、負極ベース期間Ｐ３２の終了時に消耗電極に残存している溶滴の飛散を抑制することができる。従って、溶接品質の向上に更に有効である。

【0055】

溶接装置１０は、負極ピーク期間Ｐ２０の終了から正極ピーク期間Ｐ１０の開始までの間において、負極ベース期間Ｐ３２を正極ベース期間Ｐ３１よりも長くするように極性の切り替えタイミングを設定する切替タイミング設定部１１４を更に備えていてもよい。この場合、負極ピーク期間Ｐ２０の終了から正極ピーク期間Ｐ１０の開始までの前において、負極ベース期間Ｐ３２を正極ベース期間Ｐ３１より長くすることで、負極ベース期間Ｐ３２の間に消耗電極からワークＷに溶滴をしっかりと移行させることができる。これにより、負極ベース期間Ｐ３２から正極ベース期間Ｐ３１への移行時における溶滴の飛散をより確実に抑制することができる。従って、溶接品質の向上に更に有効である。

【0056】

切替タイミング設定部１１４は、正極ピーク期間Ｐ１０の終了から負極ピーク期間Ｐ２０の開始までの間において、正極ベース期間Ｐ３１を負極ベース期間Ｐ３２よりも長くするように極性の切り替えタイミングを設定してもよい。この場合、正極ピーク期間Ｐ１０で成長した溶滴の飛散をより確実に抑制することができる。従って、溶接品質の向上に更に有効である。

【0057】

溶接装置１０は、目標電流に基づいてベース期間Ｐ３０の長さを設定する期間設定部１１３を更に備えていてもよい。この場合、目標電流への追従と、溶滴の飛散の抑制との両立を図ることができる。従って、溶接品質の向上に更に有効である。

【0058】

溶接装置１０は、ベース期間Ｐ３０を介して正極ピーク期間Ｐ１０を繰り返す正極回数と、ベース期間Ｐ３０を介して負極ピーク期間Ｐ２０を繰り返す負極回数とを目標入熱に基づいて設定する回数設定部１１７を更に備え、交流パルス制御部１１１は、正極ベース期間Ｐ３１を介して正極回数の正極ピーク期間Ｐ１０を繰り返す正極期間と、負極ベース期間Ｐ３２を介して負極回数の負極ピーク期間Ｐ２０を繰り返す負極期間とを、ベース期間Ｐ３０を介して交互に繰り返すように溶接電源２０を制御してもよい。この場合、目標入熱への追従と、溶滴の飛散の抑制との両立を図ることができる。従って、溶接品質の向上に更に有効である。

【0059】

以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

【符号の説明】

【0060】

１０…溶接装置、２０…溶接電源、１１１…交流パルス制御部、１１３…期間設定部、１１４…切替タイミング設定部、Ｐ１０…正極ピーク期間、Ｐ２０…負極ピーク期間、Ｐ３０…ベース期間、Ｐ３１…正極ベース期間、Ｐ３２…負極ベース期間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】