アルミ溶接を自動化する協働ロボットとは

アルミ溶接が難しい一因は、鉄やステンレスなど他の工業用金属と比較して低い融点を持つためです。さらに、アルミの熱伝導率が高いため加えた熱が部材全体に広がりやすく、溶接部分がすぐに溶けてしまいます。溶接時には適切な温度管理が必要で、アルミが溶けてしまう前に溶接が終わるようスピーディーな作業が求められます。

またアルミニウムは酸素との親和性が強いため、アルミを放置していると表面に薄い酸化被膜が形成されてしまいます。アルミの融点が660℃であるのに対し、酸化被膜の主成分である酸化アルミニウムの融点は約2000℃と非常に高く、溶接時には被膜の除去を考えなければなりません。

アーク溶接では溶接する金属と空気との接触を断つため、シールドガスが用いられます。二酸化炭素や酸素のガスは低コストですが、これらの活性ガスはアルミ溶接に利用できません。活性ガスはアルミと化学反応を起こしてしまうため、アルミ溶接にはアルゴンやヘリウムのような不活性ガスを使用する必要があります。

一般的に、アルミの溶接にはTIG（Tungsten Inert Gas）溶接やMIG（Metal Inert Gas）溶接を用います。TIG溶接はアークを放電する電極にタングステンを使用し、溶加材を横から差し込んで溶かすことで母材を溶接します。一方で、MIG溶接はアークを放電する電極自身が溶けて母材を溶接します。いずれの溶接もアルゴンやヘリウムなどの不活性ガスを使用するため、アルミの溶接に利用できます。

溶接を自動化するには、自動溶接機や協働ロボットを使用して溶接トーチの操作や溶接条件を自動制御できるようにします。あらかじめ設定した条件に従って作業を行うため、常に一定の品質で溶接できることがメリットです。高精度な温度管理や高速な作業が求められるアルミ溶接では、自動化によって得られる効果は大きいでしょう。

自動溶接機は溶接トーチの移動方向や姿勢に制約がありますが、協働ロボットは溶接トーチの操作の自由度が高く、より柔軟な溶接作業が可能です。また協働ロボットは溶接対象に合わせた条件の変更が容易であるため、作業内容が頻繁に変わる職場でも導入しやすいという利点があります。

協働ロボットを用いてTIG溶接やMIG溶接などのアーク溶接を行う場合、協働ロボットの手先に溶接用のトーチを取り付けて作業をします。溶接に必要な設備を具体的に挙げると、協働ロボット本体と制御装置、ティーチングペンダント、溶接電源、ワイヤ送給装置、溶接トーチ、ロボット用の架台などがあります。

ワイヤ送給装置、溶接トーチは溶接方法に対応したものを選定します。また、アルミを溶接する際は表面の酸化膜を除去しながら溶接しなければなりません。そのため、交流電圧やパルス電圧を印加できる溶接電源が必要で、電極から放電するアークによって酸化膜を破壊します。

一般的なTIG溶接やMIG溶接でアルミ溶接を行う場合、高品質な作業を実現するためには熟練の作業者が必要となります。しかし、協働ロボットを用いた自動化の導入により、最初のティーチング作業に手間をかけるだけで、その後の作業は協働ロボットに任せられます。生産効率と品質が向上するだけでなく、作業者を別の業務に割り当てるなど人材活用の効率化にもつながります。アルミ溶接にお悩みの方は、協働ロボットの活用を検討してはいかがでしょうか。