JP2022152070A - 溶接装置および溶接装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接箇所終端を適切に処理する。【解決手段】溶接装置１００は、溶接箇所にレーザを照射するレーザ発振器２０と、ワイヤ材を供給するワイヤフィーダ１０と、ワイヤ材の供給量を検出するローラエンコーダ１２と、溶接箇所またはワイヤ材を移動するロボット３０と、コントローラ１０ａ，３０ａとを備える。コントローラ１０ａ，３０ａは、供給を停止するようにワイヤフィーダ１０を制御するステップと、その後、照射を停止するようにレーザ発振器２０を制御するステップと、その後、溶接箇所とワイヤ材とが相対的に離間するようにロボット３０を制御するステップと、移動ステップで検出されるワイヤ材の供給量に基づいて母材へのワイヤ材の溶着が発生したか否かを判定する溶着判定を行うステップと、溶着判定で溶着が発生したと判定されると、レーザを照射するようにレーザ発振器２０を制御するステップとを実行する。【選択図】図３

Description

本発明は、レーザブレーズ溶接を行う溶接装置および溶接装置の制御方法に関する。

母材の隙間にフィラーワイヤを連続供給してレーザ溶接を行うようにしたレーザ溶接方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の方法では、母材の隙間の大きさと、フィラーワイヤを供給するモータの負荷電圧値とに応じたフィラーワイヤの供給量を予め段階的に設定し、溶接中におけるモータの負荷電圧値を検出し、その検出値に応じてフィラーワイヤの供給量を段階的に切り換える。

特開２００６-１５９２３４号公報

上記特許文献１記載の方法では、単に溶接中のモータ負荷に応じてフィラーワイヤの供給量が調整されるため、溶接箇所終端を適切に処理できない場合がある。

本発明の一態様は、レーザにより溶融させたワイヤ材を介して母材を溶接する溶接装置である。溶接装置は、溶接箇所にレーザを照射する照射部と、溶接箇所にワイヤ材を供給する供給部と、供給部に設けられ、ワイヤ材の供給量またはワイヤ材からの反力を検出する検出部と、溶接箇所またはワイヤ材を移動する移動部と、照射部と供給部と移動部とをそれぞれ制御する制御部と、を備える。制御部は、溶接箇所へのワイヤ材の供給を停止するように供給部を制御する供給停止ステップと、供給停止ステップの後、溶接箇所へのレーザの照射を停止するように照射部を制御する照射停止ステップと、照射停止ステップの後、溶接箇所とワイヤ材とが相対的に離間するように移動部を制御する移動ステップと、移動ステップで検出部により検出されるワイヤ材の供給量またはワイヤ材からの反力に基づいて母材へのワイヤ材の溶着が発生したか否かを判定する溶着判定を行う溶着判定ステップと、溶着判定ステップでワイヤ材の溶着が発生したと判定されると、レーザを照射するように照射部を制御する照射ステップと、を実行する。

本発明の別の態様は、レーザにより溶融させたワイヤ材を介して母材を溶接する溶接装置の制御方法である。溶接装置は、溶接箇所にレーザを照射する照射部と、溶接箇所にワイヤ材を供給する供給部と、供給部に設けられ、ワイヤ材の供給量またはワイヤ材からの反力を検出する検出部と、溶接箇所またはワイヤ材を移動する移動部と、を備える。溶接装置の制御方法は、溶接箇所へのワイヤ材の供給を停止するように供給部を制御する供給停止ステップと、供給停止ステップの後、溶接箇所へのレーザの照射を停止するように照射部を制御する照射停止ステップと、照射停止ステップの後、溶接箇所とワイヤ材とが相対的に離間するように移動部を制御する移動ステップと、移動ステップで検出部により検出されるワイヤ材の供給量またはワイヤ材からの反力に基づいて母材へのワイヤ材の溶着が発生したか否かを判定する溶着判定を行う溶着判定ステップと、溶着判定ステップでワイヤ材の溶着が発生したと判定されると、レーザを照射するように照射部を制御する照射ステップと、を含む。

本発明によれば、溶接箇所終端を適切に処理することができる。

本発明の実施形態に係る溶接装置が適用されるレーザブレーズ溶接工程を例示する斜視図。 図１のワイヤフィーダの内部構成を例示する側面図。 本発明の実施形態に係る溶接装置の要部構成を例示するブロック図。 溶接箇所終端が正常となる場合の、図１のワイヤフィーダおよびレーザ発振器の動作を例示するタイムチャート。 正常な溶接箇所終端を例示する斜視図。 溶接箇所終端にワイヤ材が溶着する場合の、図１のワイヤフィーダおよびレーザ発振器の動作を例示するタイムチャート。 ワイヤ材が溶着した溶接箇所終端を例示する斜視図。 溶接箇所終端で母材が溶融する場合の、図１のワイヤフィーダおよびレーザ発振器の動作を例示するタイムチャート。 通常モードでの、図３のロボット用コントローラおよびワイヤフィーダ用コントローラの動作を説明するブロック図。 終端モードでの、図３のロボット用コントローラおよびワイヤフィーダ用コントローラの動作を説明するブロック図。 本発明の実施形態に係る溶接装置により実行される処理の一例を示すフローチャート。 本発明の実施形態に係る溶接装置の動作の一例を示すタイムチャート。 本発明の実施形態に係る溶接装置の動作の別の例を示すタイムチャート。

以下、図１～図１１Ｂを参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る溶接装置１００が適用される溶接工程を例示する斜視図であり、一例としてレーザにより溶融させたワイヤ材１を介して母材２である自動車のルーフパネル２ａと左右のサイドパネル２ｂとを接合するレーザブレーズ溶接工程を示す。

レーザブレーズ溶接では、母材２よりも低融点のワイヤ材１をろう材としてレーザにより溶融させるため、母材から電極に放電することで母材自体が高温となるアーク溶接に比し、母材２に歪みを生じにくい。このため、ルーフパネルなどの薄い鋼板を母材とする溶接工程に適する。また、レーザブレーズ溶接の加工速度（１００ｍｍ／秒程度）はアーク溶接の加工速度（５～１０ｍｍ／秒程度）に比して速いため、自動車の量産など、順次行われる溶接加工にも適する。

図１に示すように、溶接装置１００は、溶接箇所にワイヤ材１を送給するワイヤフィーダ１０と、溶接箇所にレーザを照射するレーザ発振器２０と、ワイヤフィーダ１０およびレーザ発振器２０を移動するロボット３０とを有する。ワイヤフィーダ１０は、内部に送給ローラ１１（図２）を有し、リール状のワイヤ材１を繰り出して溶接箇所に送給する。レーザ発振器２０は、照射ヘッド２０ａを介して溶接箇所にレーザを照射する。ロボット３０は、ルーフパネル２ａとサイドパネル２ｂとの接合部（溶接箇所）に沿ってワイヤフィーダ１０およびレーザ発振器２０を移動する。ワイヤフィーダ１０から溶接箇所に送給されたワイヤ材１が、レーザ発振器２０から溶接箇所に照射されたレーザのエネルギを受けて溶融し、その後、冷却凝固することでビード１ａが形成され、これによりルーフパネル２ａとサイドパネル２ｂとが接合される。

図２は、ワイヤフィーダ１０の内部構成を例示する側面図である。図２に示すように、ワイヤフィーダ１０は、ワイヤ材１を送給する送給ローラ１１と、ワイヤ材１の送給速度（単位時間あたりの送給量）を検出するローラエンコーダ１２とを有する。送給ローラ１１は、不図示のモータにより駆動されて回転する駆動ローラ１１ａと、駆動ローラ１１ａに向けてワイヤ材１を押圧する従動ローラ１１ｂとを有し、モータの駆動により、駆動ローラ１１ａと従動ローラ１１ｂとの間に挿通されたワイヤ材１を送給する。ローラエンコーダ１２は、回転面がワイヤ材１に接触するように配置され、回転速度に基づき、ワイヤ材１の送給方向への送給速度を検出する。

図３は、本発明の実施形態に係る溶接装置１００の要部構成を例示するブロック図である。図３に示すように、溶接装置１００は、ワイヤフィーダ１０に設けられ、ワイヤフィーダ１０を制御するワイヤフィーダ用コントローラ１０ａと、ロボット３０に設けられ、ロボット３０を制御するロボット用コントローラ３０ａとをさらに有する。ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａおよびロボット用コントローラ３０ａは、マイクロコンピュータおよびその周辺回路などを含んで構成される。ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａとロボット用コントローラ３０ａとは、互いに通信可能に接続されるとともに、それぞれレーザ発振器２０に接続される。ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａには、送給ローラ１１とローラエンコーダ１２とが接続される。

図４は、溶接箇所終端が正常となる場合の、ワイヤフィーダ１０およびレーザ発振器２０の動作を例示するタイムチャートであり、図５は、正常な溶接箇所終端１ｂを例示する斜視図である。図４に示すように、溶接箇所に沿って移動するロボット３０が溶接箇所終端に近づくと、ロボット用コントローラ３０ａからワイヤフィーダ用コントローラ１０ａにワイヤ材１の送給停止を指令する信号が送信される（時刻ｔ１）。また、ロボット用コントローラ３０ａからレーザ発振器２０にレーザの照射停止を指令する信号が送信される（時刻ｔ２）。

ロボット用コントローラ３０ａからワイヤ停止指令を受信したワイヤフィーダ用コントローラ１０ａが、送給ローラ１１が停止するようにワイヤフィーダ１０を制御すると、送給ローラ１１が停止し、溶接箇所へのワイヤ材１の送給が停止する（時刻ｔ３）。また、レーザ発振器２０がロボット用コントローラ３０ａからレーザ停止指令を受信すると、レーザ発振器２０から溶接箇所へのレーザの照射が停止する（時刻ｔ４）。

溶接箇所へのワイヤ材１の送給が停止するタイミングには、通信の遅延やモータの慣性、ワイヤ材１のたわみの状態などに起因して、ばらつきが生じる。図４に示すように、ワイヤフィーダ１０およびレーザ発振器２０を移動するロボット３０が溶接箇所終端に到達する時刻ｔ３に溶接箇所へのワイヤ材１の送給が停止し、その後の時刻ｔ４に溶接箇所へのレーザの照射が停止すると、溶接箇所終端が正常となる。

すなわち、図５に示すように、溶接箇所終端１ｂでは、レーザのエネルギを受けてワイヤ材１が溶融し、冷却凝固する前のビード１ａが溶融池を形成する。このような状態で送給が停止されたワイヤ材１先端がロボット３０に従動して溶接箇所から離間するように移動すると、ワイヤ材１先端がビード１ａ先端の溶融池から切り離され、ビード１ａ先端が母材２の表面になじむように冷却凝固する。

図６は、溶接箇所終端１ｂにワイヤ材１が溶着する場合の、ワイヤフィーダ１０およびレーザ発振器２０の動作を例示するタイムチャートであり、図７は、ワイヤ材１が溶着した溶接箇所終端１ｂを例示する斜視図である。図６の例では、時刻ｔ５で溶接箇所へのレーザの照射が停止した後も、時刻ｔ６まで溶接箇所にワイヤ材１が送給される。この場合、図７に示すように、溶接箇所終端１ｂのビード１ａ先端に切り離されないままのワイヤ材１先端が残った状態でビード１ａが冷却凝固し、母材２へのワイヤ材１の溶着が発生する。

このようにワイヤ材１が母材２に溶着した状態でロボット３０が溶接箇所から離間するように移動し続けると、時刻ｔ７で、母材２に引っ張られたワイヤ材１がワイヤフィーダ１０から繰り出される。この場合、母材やモータを損傷するおそれがある。このようなワイヤ材１の繰り出しは、ローラエンコーダ１２（図２）により、あるいは送給ローラ１１にかかる負荷を測定することで、検出することができる。また、溶着したワイヤ材１は、レーザを照射することで母材２から切り離すことができる。

図８は、溶接箇所終端１ｂで母材２が溶融する場合の、ワイヤフィーダ１０およびレーザ発振器２０の動作を例示するタイムチャートである。図８の例では、時刻ｔ９でロボット３０が溶接箇所終端に到達する前に、時刻ｔ８で溶接箇所へのワイヤ材１の送給が停止する。この場合、母材２に直接レーザが照射されることで母材２が溶融し、歪みなどの不具合が発生する。このように母材２が溶融する不具合は、その後のレーザ照射などで解消することが難しいため、ワイヤの送給停止やレーザの照射停止は、図６に示すようなワイヤ溶着寄りのタイミングで指令される。

本実施形態では、溶接箇所終端１ｂを適切に処理できるよう、以下のように溶接装置１００を構成する。図９Ａおよび図９Ｂは、ロボット用コントローラ３０ａおよびワイヤフィーダ用コントローラ１０ａの動作を説明するブロック図である。図９Ａは、溶接箇所終端１ｂ以外を溶接するときの通常モードでの動作を示し、図９Ｂは、溶接箇所終端１ｂを溶接するときの終端モードでの動作を示す。

図９Ａの通常モードでは、ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａは、ロボット用コントローラ３０ａからの指令に応じて送給ローラ１１を制御するとともに、ローラエンコーダ１２からの信号に基づいてワイヤ材１の送給状態を監視する（通常モードでの溶着判定）。ワイヤ材１の送給状態に異常が発生すると、ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａからロボット用コントローラ３０ａに異常が報知され、ロボット用コントローラ３０ａがロボット３０などを停止させることで、溶接工程が中断される。

このような通常モードでの溶着判定は、ワイヤ材１の溶着に起因するワイヤフィーダ１０の損傷を防止する目的で行われ、溶接工程の中断を伴うことから、正確を期すため、比較的長時間（例えば、１００ｍｓ程度）の監視結果に基づいて判定が行われる。なお、通常モードでは、レーザ発振器２０は、ロボット用コントローラ３０ａからの指令に応じて定格出力（例えば、４５００Ｗ程度）のレーザを溶接箇所に照射する。

図９Ｂの終端モードでも、ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａは、ロボット用コントローラ３０ａからの指令に応じて送給ローラ１１を制御するとともに、ローラエンコーダ１２からの信号に基づいてワイヤ材１の送給状態を監視する（終端モードでの溶着判定）。上記した通常モードでの溶着判定では、溶着が発生してから異常が判定されるまでに長時間を要する（例えば、１００ｍｓ程度）。さらに、ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａからロボット用コントローラ３０ａに異常が報知され、ロボット用コントローラ３０ａからレーザ発振器２０に溶着したワイヤ材１を切り離すためのレーザの照射が指令される通信時間も要する（例えば、４ｍｓ程度）。ロボット３０は、この間も移動を継続するため、切り離し用のレーザが照射されるまでに照射位置が溶接箇所終端１ｂから離れ、ワイヤ材１が切り離された後も、すでに冷却凝固したビード１ａ先端が溶接箇所終端１ｂから突出し、品質を損なう可能性がある。

終端モードでの溶着判定は、ワイヤ材１の溶着に起因するワイヤフィーダ１０の損傷を防止するだけでなく、このような品質上の問題を防止する目的で行われ、迅速を期すため、比較的短時間（例えば、１ｍｓ程度）の監視結果に基づいて判定が行われる。より具体的には、送給停止後、ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａの制御周期ごとに、ローラエンコーダ１２により検出されたワイヤ材１の送給速度を閾値（例えば、"０"）と比較し、閾値を超えるとワイヤ材１の溶着が発生したと判定する。

さらに、ワイヤ材１の溶着が発生したと判定されると直ちに、ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａから、ロボット用コントローラ３０ａを介さずに直接、レーザ発振器２０に溶着したワイヤ材１を切り離すためのレーザ（カットレーザ）の照射が指令される。カットレーザは、ローラエンコーダ１２により検出されたワイヤ材１の送給速度が閾値を下回り、溶着したワイヤ材１が切り離されたと判定されるまで継続して照射される。なお、本実施形態のワイヤフィーダ用コントローラ１０ａには、ディスクリート回路などの専用演算処理回路１０ａ１が設けられる。専用演算処理回路１０ａ１は、ローラエンコーダ１２からの信号を処理するエンコーダカウンタ、処理結果に基づきワイヤ材１の溶着判定を行うＣＰＵ、判定結果を出力するＤ／Ａ変換機またはデジタルＩ／Ｏを有する。専用演算処理回路１０ａ１により、ワイヤ材１の溶着判定およびレーザ発振器２０へのカットレーザの照射指令を行うことで、ワイヤ材１の溶着判定からカットレーザの照射指令までにかかる時間を、例えば、１ｍｓ程度まで短縮することができる。

より具体的には、カットレーザは、その出力が、通常モードの定格出力（例えば、４５００Ｗ程度）の半分以下の最大出力（例えば、２０００Ｗ程度）まで所定時間（例えば、５０ｍｓ程度）をかけて徐々に増加するように照射される。例えば、送給停止を指令した後のワイヤ材１の送給量（繰り出し量）に応じて徐々に増加するように照射される。あるいは、通常モードの定格出力（例えば、４５００Ｗ程度）の半分以下の出力（例えば、２０００Ｗ程度）のパルスとして照射される。このように、カットレーザの出力を通常モードの定格出力の半分以下とし、溶着箇所の単位面積あたりに入力されるレーザのエネルギを制限することで、溶接箇所終端１ｂの母材２に損傷を与えることを防止することができる。

終端モードでは、溶着判定が比較的短時間で行われ、カットレーザが溶接箇所終端１ｂ付近に照射されるため、ワイヤ材１が切り離された後、ビード１ａ先端の溶融池が母材２の表面に沿ってなじんで冷却凝固し、品質を損なうことがない。このように、溶着したワイヤ材１が切り離され、溶着が解消したか否かは、ローラエンコーダ１２により検出されるワイヤ材１の送給速度（繰り出し速度）を閾値（例えば、"０"）と比較することで、確認することができる。

図１０は、本発明の実施形態に係る溶接装置により実行される処理の一例を示すフローチャートである。図１０のフローチャートに示す処理は、溶接箇所に沿って移動するロボット３０が溶接箇所終端１ｂに近づき、例えば溶接箇所終端１ｂに到達すると開始される。図１０に示すように、先ずステップＳ１で、ロボット用コントローラ３０ａがロボット３０に移動停止を指令する。次いでステップＳ２で、ロボット用コントローラ３０ａがワイヤフィーダ用コントローラ１０ａにワイヤ材１の送給停止を指令する。次いでステップＳ３で、ロボット用コントローラ３０ａがレーザ発振器２０に定格出力のレーザの照射停止を指令する。

次いでステップＳ４で、ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａによる溶着判定を通常モードから終端モードに切り替える。次いでステップＳ５で、ロボット用コントローラ３０ａがロボット３０に移動再開を指令する。次いでステップＳ６で、ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａがローラエンコーダ１２からの信号に基づいてワイヤ材１の溶着が発生したか否かを判定する。ステップＳ６で否定されるとステップＳ７に進み、所定時間（例えば、１ｓ程度）が経過したか否かを判定する。ステップＳ７で否定されると、ステップＳ６に戻って終端モードでの溶着判定を継続し、肯定されると、ステップＳ１０に進む。

一方、ステップＳ６で肯定されるとステップＳ８に進み、ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａがレーザ発振器２０にカットレーザの照射を指令する。次いでステップＳ９で、ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａがローラエンコーダ１２からの信号に基づいてワイヤ材１の溶着が解消したか否かを判定する。ステップＳ９は肯定されるまで繰り返される。次いでステップＳ１０で、ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａによる溶着判定を終端モードから通常モードに切り替え、処理を終了する。

図１１Ａおよび図１１Ｂは、本発明の実施形態に係る溶接装置１００の動作の一例を示すタイムチャートである。図１１Ａに示すように、時刻ｔ１０でロボット３０が溶接箇所終端１ｂに到達すると、ロボット３０の移動停止、ワイヤ材１の送給停止、定格出力のレーザの照射停止が順次指令される（図１０のステップＳ１～Ｓ３）。時刻ｔ１１でロボット３０の移動が停止し、時刻ｔ１２で定格出力のレーザの照射が停止した後、時刻ｔ１３でワイヤ材１の送給が停止すると、溶接箇所終端１ｂにワイヤ材１の溶着が発生する。

時刻ｔ１４でロボット３０の移動が再開すると、ロボット３０の移動に伴って溶接箇所終端１ｂに先端が溶着した状態のワイヤ材１が引っ張られる。その後、ワイヤ材１のたわみがなくなると、時刻ｔ１５でワイヤ材１がワイヤフィーダ１０から繰り出され、ワイヤ材１の溶着が発生したと判定され、カットレーザが照射される（ステップＳ４～Ｓ８）。カットレーザのエネルギによりワイヤ材１先端が溶融し、時刻ｔ１６で溶接箇所終端１ｂから切り離されると、ワイヤフィーダ１０からのワイヤ材１の繰り出しが停止し、溶着が解消したと判定され、カットレーザの照射が停止される（ステップＳ９～Ｓ１０）。

図１１Ａでは、時刻ｔ１５～ｔ１６において、カットレーザは、時刻ｔ１０までの通常モードの定格出力の半分以下の最大出力まで、ワイヤ材１の繰り出し量に応じて徐々に増加するように照射される。一方、図１１Ｂでは、時刻ｔ１５～ｔ１６において、カットレーザは、時刻ｔ１０までの通常モードの定格出力の半分以下の出力のパルスとして照射される。

このように、ワイヤ材１の送給停止後に繰り出しが生じるとワイヤ溶着が発生したと判定し、直ちにカットレーザを照射するため、溶接箇所終端１ｂの溶融池が冷却凝固する前に、低出力のカットレーザで溶着を解消することができる。また、ワイヤ溶着が検知されてもロボット３０の移動が停止されないため、溶接サイクル全体の所要時間を短縮することができる。

本発明の実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）溶接装置１００は、レーザにより溶融させたワイヤ材１を介して母材２を溶接する。溶接装置１００は、溶接箇所にレーザを照射するレーザ発振器２０と、溶接箇所にワイヤ材１を送給するワイヤフィーダ１０と、ワイヤフィーダ１０に設けられ、ワイヤ材１の送給速度を検出するローラエンコーダ１２と、溶接箇所またはワイヤ材１を移動するロボット３０と、レーザ発振器２０およびワイヤフィーダ１０とロボット３０とをそれぞれ制御するコントローラ１０ａ，３０ａと、を備える（図１～図３）。

コントローラ１０ａ，３０ａは、溶接箇所へのワイヤ材１の送給を停止するようにワイヤフィーダ１０を制御する送給停止ステップＳ２と、送給停止ステップＳ２の後、溶接箇所へのレーザの照射を停止するようにレーザ発振器２０を制御する照射停止ステップＳ３と、照射停止ステップＳ３の後、溶接箇所とワイヤ材１とが相対的に離間するようにロボット３０を制御する移動再開ステップＳ５と、移動再開ステップＳ５でローラエンコーダ１２により検出されるワイヤ材１の送給速度に基づいて母材２へのワイヤ材１の溶着が発生したか否かを判定する終端モードでの溶着判定ステップＳ６と、終端モードでの溶着判定ステップＳ６でワイヤ材１の溶着が発生したと判定されると、カットレーザを照射するようにレーザ発振器２０を制御するカットレーザ照射ステップＳ８とを実行する（図１０）。

すなわち、ワイヤ材１の送給停止を指令した後、ローラエンコーダ１２によりワイヤ材１の送給（繰り出し）を示す方向の回転が検出された場合は、溶接箇所終端１ｂでワイヤ材１の溶着が発生したと判定する。そして直ちに溶着したワイヤ材１を切り離すためのカットレーザを照射する。これにより、溶接箇所終端１ｂの溶融池が冷却凝固する前に、通常の溶接時よりも低い出力のカットレーザで溶接箇所終端１ｂの溶融池からワイヤ材１を切り離すことができる。このため、溶接箇所終端１ｂに溶着したままロボット３０に従動するワイヤ材１によって母材２やワイヤフィーダ１０が引っ張られ、損傷することを防止できる。

（２）終端モードでの溶着判定は、比較的短時間（例えば、１ｍｓ程度）ごとに行う。コントローラ１０ａ，３０ａは、照射停止ステップＳ３までは、比較的長時間（例えば、１００ｍｓ程度）ごとにローラエンコーダ１２により検出されるワイヤ材１の送給速度に基づいて母材２へのワイヤ材１の溶着が発生したか否かを判定する通常モードでの溶着判定を行う。すなわち、終端モードでは、通常モードよりも短い周期でワイヤ材１の溶着を検知するため、溶着を早期に検知することができる。

（３）コントローラ１０ａ，３０ａは、ロボット３０に設けられたロボット用コントローラ３０ａと、ワイヤフィーダ１０に設けられたワイヤフィーダ用コントローラ１０ａとを含む（図３）。ロボット用コントローラ３０ａは、送給停止ステップＳ２と照射停止ステップＳ３と移動再開ステップＳ５とを実行する（図９Ｂ、図１０）。ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａは、終端モードでの溶着判定ステップＳ６とカットレーザ照射ステップＳ８とを実行する（図９Ｂ、図１０）。すなわち、ワイヤフィーダ用コントローラ１０ａから、ロボット用コントローラ３０ａを介さずに直接、レーザ発振器２０にカットレーザの照射を指令するため、溶着の検知後速やかにカットレーザを照射することができる。

（４）ロボット３０は、レーザ発振器２０とワイヤフィーダ１０とを移動する（図１）。コントローラ１０ａ，３０ａは、レーザ発振器２０とワイヤフィーダ１０とが溶接箇所から離間するようにロボット３０を制御することで移動再開ステップＳ５を実行するとともに、ロボット３０が停止するように制御することなくカットレーザ照射ステップＳ８を実行する。溶着が検知されてもロボット３０の移動が停止されないため、溶接サイクル全体の所要時間を短縮することができる。

（５）コントローラ１０ａ，３０ａは、カットレーザ照射ステップＳ８を実行するとき、ローラエンコーダ１２により検出されるワイヤ材１の送給速度に基づいて溶接箇所へのカットレーザの照射を停止するようにレーザ発振器２０を制御する。これにより、溶接箇所の過剰な加熱を抑制し、品質悪化を防止することができる。また、溶着が誤検知された場合でも短時間でカットレーザを停止することができる。

（６）コントローラ１０ａ，３０ａは、カットレーザ照射ステップＳ８を実行するとき、移動再開ステップＳ５でローラエンコーダ１２により検出されるワイヤ材１の送給速度に応じた出力のレーザ、または、照射停止ステップＳ３で溶接箇所への照射が停止されたレーザの出力の半分以下の出力のレーザパルスを、溶接箇所に照射するようにレーザ発振器２０を制御する。このように、溶着箇所の単位面積あたりに入力されるレーザのエネルギを制限することで、溶接箇所終端１ｂの母材２に損傷を与えることを防止することができる。

上記実施形態では、図１などで溶接装置１００の具体的な構成を例示したが、溶接装置は、レーザにより溶融させたワイヤ材を介して母材を溶接するものであれば、どのようなものでもよい。例えば、母材を予熱するためのレーザ照射を行う２ビーム方式の装置などであってもよい。また、ロボット３０がワイヤフィーダ１０およびレーザ発振器２０を移動する例を説明したが、溶接箇所またはワイヤ材を移動する移動部は、このようなものに限らない。例えば、溶接箇所を含む母材を移動するものでもよく、母材とワイヤ材の双方を移動するものでもよい。

上記実施形態では、ローラエンコーダ１２により検出されたワイヤ材１の繰り出し速度（単位時間あたりの送給量）に基づいてワイヤ溶着を検出する例を説明したが、供給部に設けられ、ワイヤ材の供給量またはワイヤ材からの反力を検出する検出部は、このようなものに限らない。例えば、送給ローラ１１のモータにかかる負荷を測定することでワイヤ材１が引っ張られて繰り出されたときの反力を検出し、ワイヤ溶着を検出してもよい。

以上では、本発明を溶接装置１００として説明したが、本発明は、レーザにより溶融させたワイヤ材１を介して母材２を溶接する溶接装置１００の制御方法として用いることもできる。すなわち、溶接装置の制御方法は、溶接箇所へのワイヤ材１の送給を停止するようにワイヤフィーダ１０を制御する送給停止ステップＳ２と、送給停止ステップＳ２の後、溶接箇所へのレーザの照射を停止するようにレーザ発振器２０を制御する照射停止ステップＳ３と、照射停止ステップＳ３の後、溶接箇所とワイヤ材１とが相対的に離間するようにロボット３０を制御する移動再開ステップＳ５と、移動再開ステップＳ５でローラエンコーダ１２により検出されるワイヤ材１の送給速度に基づいて母材２へのワイヤ材１の溶着が発生したか否かを判定する溶着判定を行う終端モードでの溶着判定ステップＳ６と、終端モードでの溶着判定ステップＳ６でワイヤ材１の溶着が発生したと判定されると、カットレーザを照射するようにレーザ発振器２０を制御するカットレーザ照射ステップＳ８とを含む（図１０）。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

１ ワイヤ材、１ａ ビード、１ｂ 溶接箇所終端、２ 母材、２ａ ルーフパネル、２ｂ サイドパネル、１０ ワイヤフィーダ、１０ａ ワイヤフィーダ用コントローラ、１１ 送給ローラ、１１ａ 駆動ローラ、１１ｂ 従動ローラ、１２ ローラエンコーダ、２０ レーザ発振器、２０ａ 照射ヘッド、３０ ロボット、３０ａ ロボット用コントローラ、１００ 溶接装置

Claims (7)

1. レーザにより溶融させたワイヤ材を介して母材を溶接する溶接装置であって、
   溶接箇所にレーザを照射する照射部と、
   前記溶接箇所に前記ワイヤ材を供給する供給部と、
   前記供給部に設けられ、前記ワイヤ材の供給量または前記ワイヤ材からの反力を検出する検出部と、
   前記溶接箇所または前記ワイヤ材を移動する移動部と、
   前記照射部と前記供給部と前記移動部とをそれぞれ制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記溶接箇所への前記ワイヤ材の供給を停止するように前記供給部を制御する供給停止ステップと、
   前記供給停止ステップの後、前記溶接箇所へのレーザの照射を停止するように前記照射部を制御する照射停止ステップと、
   前記照射停止ステップの後、前記溶接箇所と前記ワイヤ材とが相対的に離間するように前記移動部を制御する移動ステップと、
   前記移動ステップで前記検出部により検出される前記ワイヤ材の供給量または前記ワイヤ材からの反力に基づいて前記母材への前記ワイヤ材の溶着が発生したか否かを判定する溶着判定を行う溶着判定ステップと、
   前記溶着判定ステップで前記ワイヤ材の溶着が発生したと判定されると、レーザを照射するように前記照射部を制御する照射ステップと、を実行することを特徴とする溶接装置。
2. 請求項１に記載の溶接装置において、
   前記溶着判定は、第１周期ごとに行う第１溶着判定であり、
   前記制御部は、前記照射停止ステップまでは、前記第１周期より長い第２周期ごとに前記検出部により検出される前記ワイヤ材の供給量または前記ワイヤ材からの反力に基づいて前記母材への前記ワイヤ材の溶着が発生したか否かを判定する第２判定を行うことを特徴とする溶接装置。
3. 請求項１または２に記載の溶接装置において、
   前記制御部は、
   前記移動部に設けられた第１制御部と、
   前記供給部に設けられた第２制御部と、を含み、
   前記第１制御部は、前記供給停止ステップと前記照射停止ステップと前記移動ステップとを実行し、
   前記第２制御部は、前記溶着判定ステップと前記照射ステップとを実行することを特徴とする溶接装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の溶接装置において、
   前記移動部は、前記照射部と前記供給部とを移動するロボットであり、
   前記制御部は、前記照射部と前記供給部とが前記溶接箇所から離間するように前記ロボットを制御することで前記移動ステップを実行するとともに、前記ロボットが停止するように制御することなく前記照射ステップを実行することを特徴とする溶接装置。
5. 請求項４に記載の溶接装置において、
   前記制御部は、前記照射ステップを実行するとき、前記検出部により検出される前記ワイヤ材の供給量または前記ワイヤ材からの反力に基づいて前記溶接箇所へのレーザの照射を停止するように前記照射部を制御することを特徴とする溶接装置。
6. 請求項１～５のいずれか１項に記載の溶接装置において、
   前記制御部は、前記照射ステップを実行するとき、前記移動ステップで前記検出部により検出される前記ワイヤ材の供給量または前記ワイヤ材からの反力に応じた出力のレーザ、または、前記照射停止ステップで前記溶接箇所への照射が停止されたレーザの出力の半分以下の出力のレーザパルスを、前記溶接箇所に照射するように前記照射部を制御することを特徴とする溶接装置。
7. レーザにより溶融させたワイヤ材を介して母材を溶接する溶接装置の制御方法であって、
   前記溶接装置は、溶接箇所にレーザを照射する照射部と、前記溶接箇所に前記ワイヤ材を供給する供給部と、前記供給部に設けられ、前記ワイヤ材の供給量または前記ワイヤ材からの反力を検出する検出部と、前記溶接箇所または前記ワイヤ材を移動する移動部と、を備え、
   前記溶接箇所への前記ワイヤ材の供給を停止するように前記供給部を制御する供給停止ステップと、
   前記供給停止ステップの後、前記溶接箇所へのレーザの照射を停止するように前記照射部を制御する照射停止ステップと、
   前記照射停止ステップの後、前記溶接箇所と前記ワイヤ材とが相対的に離間するように前記移動部を制御する移動ステップと、
   前記移動ステップで前記検出部により検出される前記ワイヤ材の供給量または前記ワイヤ材からの反力に基づいて前記母材への前記ワイヤ材の溶着が発生したか否かを判定する溶着判定を行う溶着判定ステップと、
   前記溶着判定ステップで前記ワイヤ材の溶着が発生したと判定されると、レーザを照射するように前記照射部を制御する照射ステップと、を含むことを特徴とする溶接装置の制御方法。

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