【ジェットト−チを用いた低コストアルミＭＩＧロボットシステム】 （株）神戸製鋼所アルミ・銅カンパニ− １．はじめに ワ イヤ送給装 置 Wire feeder 神戸製鋼所アルミ・銅カンパニーではアルミＭＩＧ溶接の課 溶接 ワイヤ Welding wire 題であるワイヤの送給性改善に関し、高丸工業（株） （尼崎市） スプール Spool が鋼の高速溶接用に開発した後付型サ−ボ式プルト−チ（ジェ ットト−チと称す）をアルミ用に展開し、かつ、鋼用電源を流 ロ ボット トーチ Robot Torch 用できるアルミ溶接ロボットシステムを完成させました。 溶接継 手 鋼用 溶 接電源 Weld joint Power source for aluminum アルミ溶接のトラブルはワイヤ送給に係わるものが多く、鋼 サーボ式プルトーチがアルミ溶接の普及に貢献するとの予測か ロボ ット 制御盤 ポジショナ Positioner に比べて軟かいワイヤを確実に安定して送給することが可能な Robot controller Fig.1 一般的な鋼用溶接ロボットシステム ら、神戸製鋼所アルミ・銅カンパニーではサーボ式プルトーチ 溶 接ワイ ヤ 搭載のロボットシステムにて溶接組立技術の開発を進めてきま Welding wire ワイヤ 送給 モータ Wire feeding motor センサ Sensor した。しかし、サ−ボ式プルト−チ搭載のロボットシステムパ ッケ−ジは高価であり、アルミ溶接の普及に直結した効果をも たらすものではありませんでした。そこで、既設または中古の スプ ール サー ボ プ ルモ ータ Servo motor Pull motor controller ロボットを有効活用できれば設備コストを低減できるという発 ト ーチ ロボ ット Robot Torch 溶接 継手 想のもと、後付型であるジェットトーチによるアルミ溶接の開 鋼用 溶接 電源 Weld joint Power source for aluminum 発に着手し、その結果、既設および鋼用溶接電源が備わったロ ロボッ ト 制 御盤 ポジ ショナ Positioner ボットシステムにて実用的なアルミ溶接を実現することに成功 しました。 Spool プ ルモ ータ 制御 盤 Robot controller Fig.2 後付型サ−ボ式プルト−チシステム ２．本システムの特徴 Fig.1 に一般的な鋼用溶接ロボットシステムを、Fig.2 に 後付型サ−ボ式プルト−チシステム、Fig.3 に実際に構 築した設備構成例を示します。 本システムは以下２点の特徴があります。 （１）既設ロボット、または中古ロボットおよび鋼用溶接電源の組合せにプル式サ−ボト−チの後付が可能であ り、安価な設備投資でアルミ溶接が実施できます。 （２）プル式のワイヤ送給方式の採用で 4000 系合金など軟質のワイヤでも安定した溶接が可能となります。 既設鋼用溶接電源 ３．アルミ溶接への適用について 鋼用の直流溶接電源（パルス無）が結線 された既設の溶接ロボットに、プル式サ− ボト−チを後付したアルミＭＩＧロボット システム（Fig.3)にて、アルミ溶接を実施し 既設ロボット た結果を以下に示します。なお、溶接ワイ ヤはφ 1.2mm の A4047WY を使用しました。 プル式サーボトーチ Fig.3 インターフェース 構築した設備構成例 ３．１．溶接電流範囲 鋼用の直流溶接電源（パルス無）を流用してアルミ溶接を行う場合、アルミ用直流パルス溶接電源に比べて溶 接電流範囲が狭められるものの適用可能範囲は 120 〜 200(A)と確保されていることが判ります(Fig.4)。 -1- ３．２ 適用板厚 ○：溶接可能 ●：上限電流 ▲：ビ−ド 形状悪化 △：ア−ク不 安定・ビ −ド不良 ３０ ０ 重ねすみ肉継手（重ね代 20mm）における ▲ 板厚と溶接速度の関係を Fig.5 に示します ○ ● △ す。適用最小板厚が 2mm で 200cpm を超え る速度で溶接でき、100cpm にて板厚 2 〜 △ ２００ ● ２０ ０ 4mm の範囲で溶接可能なことが判ります。 △ × △ 継手性能 A6N01-T5 の角パイプ（3mmt × 50mm □） のＩ形突合せ周溶接（１層仕上げ、余盛有） △ の継手性能を Fig.6 に示す。鋼用の溶接電源 １０ ０ ● ○ アルミ用 DCパルス の継手強度特性（部材結合効率：母材比破 壊荷重）が得られることが判ります。 鋼用 パルス無 ０ ２ １ ３ ４ 溶接電流範囲 板厚と溶接速度の関係 Fig.5 １０ ０ A5454-O、全長 500mm）を重ねすみ肉溶接 引張 破断部 HAZ ↓ Bond ↓ Depo により閉断面化した構造物への適用例を示 破断部 HAZ します。そのビード外観や断面マクロから 実用的なアルミ溶接が行われていることが ５０ ５０ ５０ ３ｔ 形材 Ａ 溶接 部 ３５０ 判ります。 ４．おわりに 形材Ｂ 本システムは溶接条件範囲に制約が生じ るものの、実用的なアルミ溶接をご提供で ０ アルミ用 DCパル ス きることをご理解いただけたと思います。 鋼用 パルス無 引張 溶接電源の種類 既に鋼用溶接ロボットシステムをお持ちで Fig.6 あれば、ジェットトーチを後付することで 試験体形状 継手強度特性 アルミ溶接を行うことが可能となります． お問合せ先 ５００ 高丸工業株式会社 閉断面部材 ホ−ムペ−ジＵＦＲＬ： http://www.takamaru.com ＴＥＬ：06-6483-3445 ＦＡＸ：06-6483-3445 溶接ビード 〒 660-0805 1mm Fig.7 兵庫県尼崎市西長洲町 1 丁目 6 番 30 号 開発協力：株式会社神戸製鋼所アルミ･銅カンパニー 断面マクロ 適用構造の一例 -2- ５ 板厚，mm 構造物への適用 Fig.4 ○○○ ０ 溶接電源の種類 Fig.7 に プ レ ス 加 工 部 材 （ 3.5mmt の ● △ ○ △ でも、アルミ用直流パルス電源とほぼ同等 ３．４ ● ○ １ ００ ３ ５０ ３．３ ○：溶接可能 ●：上限電流 △：穴状欠陥 ×：貫通 △ ３ ００
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