New Reportリリース!! “TIG溶接におけるロボット活用のポイントを徹底解説!!”

板金溶接業における人手不足や職人技術の技術継承(属人化)は中小板金溶接加工業にとって優先して解決すべき課題の筆頭であると考えます。
今回はその中でもTIG溶接にポイントを絞って解説していきます。
本コラムの内容をより詳しく解説したダウンロードレポートをご用意しております。
是非最後までお読みください!!

 
 

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1.TIG溶接とは

TIG(ティグ)溶接は、Tungsten Inert Gas(タングステン不活性ガス)溶接を略したもので、アーク溶接法の一種です。そのアーク溶接法の中でも、タングステンを電極に用いた非溶極式に分類され、溶接部をアルゴンなどの不活性ガスでシールドしながら、必要に応じて溶加材を溶かし込んで溶接する方式です。
アーク溶接は、母材を溶かすと共に、電極を溶かし溶加材としても用いる溶極式と、消耗しない電極を用い、別に溶加材を添加する非溶極式に分けられます。

TIG(ティグ)溶接は、非溶極式のアーク溶接法で、融点が3380℃と金属の中で最も高融点のタングステン、もしくはタングステン合金を電極として使用します。

アルミニウムやマグネシウムをTIG(ティグ)溶接する場合は、アーク放電のクリーニング作用を活かすことができる交流が主に使用されています。
TIG(ティグ)溶接では通常、電極が陰極、母材が陽極の正極性で、直流を流して溶接を行います。これは、電子を放出する電極に比べ、電子が衝突する母材側がより加熱されることを理由とします。
一方、電極が陽極、母材が陰極の逆極性では、電子が衝突する電極が消耗すると同時に、電子を放出する母材表面の酸化物が還元され、酸化物が取り除かれるクリーニング作用が生じます。逆極性での溶接は、電極の消耗により長時間の溶接ができないという欠点があるものの、酸化膜の融点が2000℃超と高く、正極性での溶接が困難なアルミニウムやマグネシウムなどでは極めて有効です。
そこで、アルミニウムやマグネシウムには、クリーニング作用を活かすと共に電極の消耗も抑制した交流TIG(ティグ)溶接が用いられています。
※参考:Mitsuri https://mitsu-ri.net/articles/tig-welding

2.TIG溶接におけるロボット活用の課題

中小板金溶接加工業におけるTIG溶接工程は、多くの場合多品種かつ少量生産です。
さらに、特定の作業者でなければ出来ない製品や、部品点数が多く作業時間が掛かる製品が多く、ボトルネック工程となり生産能力不足や残業時間発生の原因となっています。
特にアルミ材の多層溶接は難易度が高く、このような作業こそ熟練の手作業で行い、簡単な溶接はロボットにより自動化していく必要があります。

ある企業を例に挙げると、TIG溶接工程で常時3名の技能者が溶接を行っていました。
溶接と研磨の工程を掛け持ちしており、慢性的な生産能力の不足と残業対応が続いており労働環境が悪化している状態でした。
加工品目が多く、点付けを複数個所付ける簡単なものから寸法要求が厳しく特定の技術者でないと出来ないモノまで幅広くあり、技能者には高いレベルを要求されるが簡単な溶接にも工数を割かれている、という状況です。

3.TIG溶接におけるロボット活用成功のポイント

以上のような現状から、この企業では以下の2つのポイントでロボット導入を進めました。

  1. ロボットを活用して溶接工程の生産能力の底上げと残業時間の低減を図りたい
  2. そして属人的な作業からの脱却と品質の安定を図りたい

ロボットシステムに求めたポイントと必要なスペックとしては以下があげられます。

  • 薄板TIG溶接が可能である事
  • SUS・鉄系材料で共用出来る事
  • 多品種対応出来る事
  • 溶接技能の持たない人材でも生産が出来る事
  • 一度に複数個の溶接が出来る事
  • シンプルな構成にして出来るだけ投資コストを下げる事

以上のように“ロボットに求める効果”“ロボットに求めるスペック”を明確にすることがTIG溶接におけるロボット活用成功のポイントです。

4.成功事例から学ぶロボット活用におけるポイント

TIG溶接のみならず、中小製造業の成功事例から学ぶロボット活用におけるポイントを以下にまとめます。

①業務分析から自社に最適なソリューションを見つける
・将来を見据えた自動化への投資判断
・適格な費用対効果試算
・複数の構想から最適なシステム選択
②スモールスタートでも、まずやってみる
・自社でロボット技術者をしっかりと育成し将来的にロボット化を拡大させる
・ロボットというものを知ってから改良をして課題を克服すれば良い
・補助金活用で初期費用負担軽減
③ロボット担当者をバックアップする体制作り
・ロボット担当者の工数確保(特にロボット導入初期)
・溶接未経験でも溶接の知見者と協力すれば自動化出来る
④日々のロボット教示活動と生産を持続させる仕組み
・担当者任せにせず、関係者全員がリアルタイムの状況を把握し高い関心を持つ
・加工条件の記録とデータ(知見)を積み重ねる
・教示が終わった品種は、しっかりと標準作業として文章で残し誰でも出来る様にする

5.おわりに

以下のダウンロードレポートでは、今回のコラムでご紹介した成功事例をより詳しく解説しています。
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