MIG溶接の基礎知識とロボット導入による自動化

MIG（Metal Inert Gas）溶接は、ガスを用いたアーク溶接の一種で、ステンレスやアルミニウムなど非鉄金属の結合に使用されることが多いです。MIG溶接では、溶接トーチから送り出される溶接ワイヤが電極となり、ワイヤとワークの間にアークを生成して溶融し、金属部分を接合します。接合中に金属が大気と接触しないよう、シールドガスとして不活性ガスを使用するためMIG溶接と呼ばれています。この不活性ガスには、通常アルゴンやヘリウムなどが用いられます。

MIG溶接のメリットとして、スパッタの発生が少ないため、継ぎ目が滑らかできれいに仕上がることが挙げられます。また活性ガスを用いないため、ステンレスやアルミのような非鉄金属にも対応できます。一方、不活性ガスの影響でアークが広がりやすいため、溶接強度が低くなってしまいます。また日本国内では不活性ガスが高価なことがデメリットですが、欧米では安価なため使用されることが多いです。

一般的なMIG溶接は、電極として長い溶接ワイヤを使用しており、ワイヤ送給装置から自動的に溶接トーチまで送られます。溶接トーチ自体の操作は作業者が手で行うため、「半自動溶接」と呼ばれています。ワイヤの送給だけでなく、溶接トーチの操作や溶接条件の制御も機械で自動化したものを「自動溶接」と呼び、自動溶接機や溶接ロボットを使用します。

半自動溶接は、ワイヤの送給を自動化しているものの、溶接トーチの操作は人手で行っているため、作業者の力量によって品質のばらつきが生じやすいことがデメリットです。一方で、自動溶接を用いると一定の品質を維持しながら作業ができるため、よりきれいな外観となります。さらに、溶接速度が向上するほど作業を効率化でき、生産コストの削減につながります。

ただし自動溶接機を用いた場合は、溶接面が直線もしくは直線に近い曲線に限られたり、溶接時の姿勢が下向きや水平、横向きに限られたりなどの制約があります。一方、協働ロボットを用いた自動溶接では、溶接形状や姿勢に関する制約がなくなるため、より柔軟な溶接作業が可能です。

協働ロボットを用いたMIG溶接に必要な設備として、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挙げられます。溶接電源やワイヤ送給装置、溶接トーチは溶接方法や溶接する部材に対応したものを選定しなければなりません。例えば、MIG溶接でよく用いられるアルミニウムは鉄よりも柔らかいため、使用するワイヤ送給装置や溶接トーチの種類が異なります。

ロボットで溶接作業を行うには、事前に作業手順をティーチングする必要があります。溶接開始点と終了点、溶接トーチの軌道を指示し、周辺の部材に干渉しないかなど確認します。また実際に溶接をしながら、溶接トーチの角度やロボットを動かす速度、電源の設定などの条件を確認します。溶接する部材や使用する機器が変われば各条件も変わるため、個別に検討する必要があります。

協働ロボットはティーチング作業を補助する機能が備わっていますが、精度の高い溶接作業をするには何度も試行錯誤する必要があるでしょう。ただ、一度設定すれば同じ品質の溶接作業を連続的に実施できるようになります。MIG溶接の自動化を考えている方は、協働ロボットの活用を検討してはいかがでしょうか。