專利名稱：電弧焊接方法以及電弧焊接系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電弧焊接方法以及電弧焊接系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
圖6是表示現(xiàn)有的焊接系統(tǒng)的一例的圖。該圖中的焊接系統(tǒng)91使用所謂的合縫 脈沖焊接法(stitch pulse welding)進(jìn)行焊接。所謂的合縫脈沖焊接法是通過控制焊接 時的熱輸入和冷卻，從而容易抑制對母材的熱影響的焊接方法。當(dāng)使用該合縫脈沖焊接法 時，與現(xiàn)有的薄板焊接相比，能提高焊接外觀，降低焊接變形量(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
操作器9M對工件9W自動地進(jìn)行電弧焊接，該操作器9M由上臂93、下臂94以及手 腕部95、用于對這些進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的多個伺服電動機(jī)(未圖示)構(gòu)成。
電弧焊矩9T安裝于操作器9M的手腕部95的前端部分，用于將纏繞于焊絲卷軸96 上的直徑Imm左右的焊絲97導(dǎo)出至工件9W中指示的焊接位置。焊接電源9WP在電弧焊矩 9T與工件9W之間提供焊接電壓。對工件9W進(jìn)行焊接時，在將焊絲97以希望的伸出長度從 電弧焊矩9T的前端伸出的狀態(tài)下進(jìn)行。
電纜導(dǎo)管92具有用于在內(nèi)部對焊絲97進(jìn)行導(dǎo)向的線圈導(dǎo)線裝置(coilliner) (未圖示)，該電纜導(dǎo)管92連接于電弧焊矩9T。再有，電纜導(dǎo)管92將來自焊接電源9WP的 電力以及來自氣體容器98的保護(hù)氣體也都提供給電弧焊矩9T。
作為操作單元的垂控器(teacher pendant)9TP是所謂的可移動式操作盤，用于設(shè) 定操作器9M的動作、進(jìn)行合縫脈沖焊接所需要的條件等。
自動裝置控制裝置9RC用于使操作器9M執(zhí)行焊接動作的控制，在其內(nèi)部具有主控 制部、動作控制部以及伺服驅(qū)動器(都未圖示)等。并且，基于操作者通過垂控器9TP而指 示的作業(yè)程序，從伺服驅(qū)動器對操作器9M的各伺服電動機(jī)輸出動作控制信號，分別使操作 器9M的多個軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動。自動裝置控制裝置9RC由于通過來自操作器9M的伺服電動機(jī)中 具有的編碼器(并未圖示)的輸出來識別當(dāng)前位置，因此能夠控制電弧焊矩9T的前端位 置。并且，在焊接部中，反復(fù)進(jìn)行以下所說明的焊接、移動、冷卻的同時進(jìn)行合縫脈沖焊接。
圖7是用于說明進(jìn)行合縫脈沖焊接時的狀態(tài)的圖。焊絲97從電弧焊矩9T的前端 伸出。保護(hù)氣體G從焊接開始時至焊接結(jié)束時總以恒定的流量從電弧焊矩9T吹出。以下， 對合縫脈沖焊接時的各狀態(tài)進(jìn)行說明。
該圖(a)表示電弧發(fā)生時的情況?；谒O(shè)定的焊接電流以及焊接電壓，在焊絲 97的前端與工件9W之間發(fā)生電弧a，焊絲97熔化從而在工件9w上形成熔化池Y。發(fā)生電 弧a之后，經(jīng)過所指示的焊接時間后停止電弧a。
該圖(b)表示電弧停止后的情況。電弧停止后直至經(jīng)過所設(shè)定的冷卻時間，將保 持焊接后的狀態(tài)。也就是說，操作器9M以及電弧焊矩9T在與焊接時的狀態(tài)同樣地停止的 狀態(tài)下，只是從電弧焊矩9T吹出保護(hù)氣體G，因此，熔化池Y實質(zhì)上被保護(hù)氣體G冷卻從而 凝固。
該圖(c)表示使電弧焊矩9T移動至下一個焊接位置的情況。冷卻時間經(jīng)過后，使電弧焊矩9T在焊接行進(jìn)方向移動至相隔預(yù)先設(shè)定的移動間距Mp的位置即電弧再次開始地 點。此時的移動速度是被設(shè)定的移動速度。移動間距Mp是被調(diào)整后的距離，如該圖(c)所 示使得焊絲97位于熔化池Y凝固之后的焊接痕跡Y’的外周側(cè)。
該圖(d)是表示在電弧再次開始地點使電弧a再次發(fā)生的情況。在焊接痕跡Y’ 的前端部重新形成熔化池Y從而進(jìn)行焊接。這樣，在合縫脈沖焊接系統(tǒng)91中，交替反復(fù)發(fā) 生電弧從而進(jìn)行焊接的狀態(tài)、和進(jìn)行冷卻及移動的狀態(tài)。于是，以焊接痕跡即鱗片重疊的方 式形成焊道。
圖8是用于說明焊接施工后形成的焊道的圖。如該圖所示，在首個電弧開始地點 Pl形成焊接痕跡&，在朝向焊接行進(jìn)方向Dr間隔了移動間距Mp的電弧再次開始地點P2 也形成同樣的焊接痕跡&。在電弧再次開始地點P3以后進(jìn)一步順序形成焊接痕跡&。這 樣，以重疊的方式形成作為焊接痕跡&的鱗片，其結(jié)果是形成了鱗片狀的焊道B。
在上述的方法中，如圖7 (b)、圖7 (c)等所示，反復(fù)進(jìn)行使電弧a停止、之后再次使 電弧a再發(fā)生的步驟。要想使電弧a再次發(fā)生，需要時間。因此，在上述方法中，存在焊接 時間較長的問題。因而，如圖9所示，提出了一種不使電弧a停止進(jìn)而就不需要電弧a再次 發(fā)生的焊接方法(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
如圖9(b)、圖9(c)所示，與圖7(b)、圖7(c)所示的情況不同，在冷卻熔化池Y時 也不使電弧a停止，保持電弧a持續(xù)發(fā)生的狀態(tài)。由此，可實現(xiàn)焊接時間的縮短。
但是，如圖9 (b)、圖9 (C)所示，在冷卻熔化池Y時，為了防止熔滴移動而需要使焊 接電流極其小。如果焊接電流變小，則在冷卻熔化池Y時有可能發(fā)生電弧中斷。發(fā)生電弧 中斷的情況下，通常若發(fā)生電弧中斷則立即再次發(fā)生電弧a。在該電弧a的再次發(fā)生時有可 能發(fā)生飛濺，從而引起鱗片狀的焊道外觀的惡化。
[專利文獻(xiàn)1]JP特開平6-55268號公報
[專利文獻(xiàn)2]JP特開平1H67839號公報發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮上述情況而進(jìn)行的，其目的是提供一種能形成更加完美的鱗片狀焊 道的電弧焊接方法、以及電弧焊接裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第1方面所提供的電弧焊接方法具有第1步驟，通過在消耗電極 與母材之間流過焊接電流，使得其絕對值的平均值為第1值，從而發(fā)生電弧同時使其進(jìn)行 熔滴轉(zhuǎn)移；以及第2步驟，使所述焊接電流的絕對值的平均值是比所述第1值小的第2值， 并使上述電弧發(fā)生的狀態(tài)持續(xù)，反復(fù)進(jìn)行所述第1步驟和所述第2步驟，所述電弧焊接方法 的特征在于，還具有在所述第2步驟中所述電弧消滅的情況下，直至該第2步驟的之后的 (下一個)所述第1步驟開始為止，維持所述電弧消滅的狀態(tài)的步驟。
根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，直至下一個所述第1步驟開始時不需要再次發(fā)生所述電弧。因此， 能夠避免直至下一個所述第1步驟開始時再次發(fā)生所述電弧時產(chǎn)生的焊道外觀的惡化。由 此，能夠形成更加完美的鱗片狀焊道。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，還具有通過檢測所述焊接電流的通電已停止，來檢 測所述電弧消滅的步驟。在所述消耗電極與所述母材分離的狀態(tài)下所述電弧消滅時，停止 所述焊接電流的通電。因此，本結(jié)構(gòu)適用于檢測所述電弧的消滅。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，在維持所述電弧消滅的狀態(tài)的步驟中，使所述消耗 電極朝向所述母材的面內(nèi)方向之中的焊接行進(jìn)方向，相對于所述母材一直相對移動。在這 種結(jié)構(gòu)中，維持所述電弧消滅狀態(tài)的步驟中并不使所述消耗電極向著與所述焊接行進(jìn)方向 相反的方向移動、或者使其停止。因此，能夠使所述消耗電極更快地向開始下一個所述第1 步驟的位置移動。由此，能夠縮短所述電弧焊接中所需的時間。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，還具有將所述消耗電極以規(guī)定送給速度向所述母 材送給，在維持所述電弧消滅狀態(tài)的步驟中，使所述送給速度降低的步驟。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，在維持所述電弧消滅的狀態(tài)的步驟中，降低在所述 消耗電極與所述母材之間流過所述焊接電流的電流控制單元的輸出。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，通過采用收縮開始方法，開始接在維持所述電弧消 滅的狀態(tài)的步驟之后的所述第1步驟，所述收縮開始方法使所述消耗電極與所述母材接觸 之后再使所述消耗電極從所述母材上離開。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能抑制下一個所述第1步驟開 始時發(fā)生濺射。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，還具有如下的步驟在所述第2步驟中所述電弧消 滅的情況下，使所述第2值變化至比所述電弧消滅時以前的值大的值。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，在進(jìn) 行了所述使其變化的步驟之后，在所述第2步驟中所述電弧不易消滅。由此，減少了再次發(fā) 生所述電弧的必要性。因此，能夠進(jìn)一步抑制飛濺的發(fā)生。其結(jié)果能夠使所述母材上形成 的焊道外觀更加完美。
根據(jù)本發(fā)明第2方面所提供的電弧焊接系統(tǒng)，通過在消耗電極與母材之間流過焊 接電流，來發(fā)生電弧進(jìn)行焊接，其特征在于，具有電流控制單元，反復(fù)發(fā)生第1期間和第2 期間，所述第1期間將所述焊接電流的絕對值的平均值設(shè)定為第1值，所述第2期間將所述 焊接電流的絕對值的平均值設(shè)定為比第1值小的第2值；以及檢測單元，其檢測所述電弧的 消滅，在所述第2期間中所述檢測單元判斷出所述電弧已消滅的情況下，直至該第2期間之 后的所述第1期間開始為止，維持所述電弧消滅的狀態(tài)。
這種電弧焊接系統(tǒng)適合使用本發(fā)明的第1方面所提供的電弧焊接方法。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，所述檢測單元通過檢測所述焊接電流停止通電，來 檢測所述電弧的消滅。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，還具有消耗電極移動單元，在維持所述電弧消滅的 狀態(tài)的期間，使所述消耗電極朝向所述母材的面內(nèi)方向之中焊接行進(jìn)方向，相對于所述母 材一直相對移動。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，還具有送給控制單元，以規(guī)定的送給速度向所述母 材送給所述消耗電極，所述送給控制單元在維持所述電弧消滅的狀態(tài)的期間降低所述送給 速度。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，在維持所述電弧消滅的狀態(tài)的期間，所述電流控制 單元降低用于在所述消耗電極與所述母材之間流過所述焊接電流的輸出。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，通過采用收縮開始方法，開始接在維持所述電弧消 滅的狀態(tài)之后的所述第1期間，所述收縮開始方法使所述消耗電極與所述母材接觸之后再 使所述消耗電極從所述母材上離開。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，所述檢測單元，在所述第1期間中所述電弧消滅的情況下，從所述電弧消滅時起經(jīng)過第1延遲時間之后判斷為所述電弧已消滅，并且，在所述 第2期間中所述電弧消滅的情況下，從所述電弧消滅時起經(jīng)過比所述第1延遲時間短的第 2延遲時間之后判斷為所述電弧已消滅。
在本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中，在所述檢測單元判斷為在所述第2期間所述電弧已 消滅的情況下，所述電流控制單元使所述第2值變化至比所述電弧消滅時以前的值大的值。
本發(fā)明的其他特征以及優(yōu)點通過以下參照附圖進(jìn)行的詳細(xì)說明可進(jìn)一步明確。


圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式所涉及的焊接系統(tǒng)的一例的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示圖1所示的焊接系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示第1實施方式所涉及的焊接系統(tǒng)的各信號等的時序圖。
圖4是表示熔滴轉(zhuǎn)移期間的焊接電流的變化的圖。
圖5是表示第2實施方式所涉及的焊接系統(tǒng)的各信號等的時序圖。
圖6是表示現(xiàn)有的一例焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是說明進(jìn)行合縫脈沖焊接時的狀態(tài)的圖。
圖8是用于說明焊接施工后形成的焊道的圖。
圖9是用于說明進(jìn)行合縫脈沖焊接時的狀態(tài)的圖。
圖中
A-焊接系統(tǒng)
I-焊接自動裝置
11-基座部件
12-臂
12a-手腕部
13-電動機(jī)
14-焊矩
15-焊絲(消耗電極)
16-焊絲送給裝置
161-送給電動機(jī)
2-自動裝置控制裝置
21-動作控制電路(消耗電極移動單元)
22-接 口 電路
3-焊接電源裝置
31-輸出控制電路(電流控制單元)
32-電流檢測電路
33-電弧消滅檢測電路(檢測單元)
34-送給控制電路
35-接 口 電路
36-電壓檢測電路
W-焊接母材(母材)
St-焊接開始信號
On-輸出開始信號
Sa-電弧消滅信號
Ws-送給速度設(shè)定信號
Mc-動作控制信號
Fc-送給控制信號
VR-自動裝置移動速度
Iw, Iwl、Iw2-焊接電流
iwl-電流值(第1值)
Vw-焊接電壓
Tl-熔滴轉(zhuǎn)移期間(第1期間)
T2-電弧持續(xù)期間(第2期間)
I印-電極正極性電流
Ien-電極負(fù)極性電流
Ipp-正極性峰值電流
Ipb-正極性基礎(chǔ)電流
Te-周期
Tpp、Tpb-電極正極性期間
Ten-電極負(fù)極性期間
Is-電流設(shè)定信號
isl、is2-電流值(第 2 值)
dtl-(第1)延遲時間
dt2_(第2)延遲時間
Fw-送給速度具體實施方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行具體說明。
圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式所涉及的焊接系統(tǒng)的一例的結(jié)構(gòu)圖。
圖1所示的焊接系統(tǒng)A具有焊接自動裝置1、自動裝置控制裝置2、以及焊接電源 裝置3。焊接自動裝置1自動地對焊接母材W進(jìn)行例如電弧焊接。焊接自動裝置1具有 基座部件11、多個臂12、多個電動機(jī)13、焊矩14、焊絲送給裝置16、以及線圈導(dǎo)向裝置19。
基座部件11固定在地面等合適的位置。各臂12經(jīng)由軸連結(jié)于基座部件11。
焊矩14設(shè)置于手臂部12a的前端部，該手臂部1 設(shè)置于焊接自動裝置1的最前 端。焊矩14將作為消耗電極的例如直徑Imm左右的焊絲15引導(dǎo)至焊接母材W近旁的規(guī)定 位置。在焊矩14具有用于提供Ar等保護(hù)氣體的保護(hù)氣體噴嘴(省略圖示)。電動機(jī)13設(shè) 置于臂12的兩端或者一端(省略一部分圖示)。電動機(jī)13通過自動裝置控制裝置2進(jìn)行 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。通過該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動來控制多個臂12的移動，能夠使焊矩14在上下前后左右自由 地移動。
在電動機(jī)13設(shè)有并未圖示的編碼器。該編碼器的輸出提供給自動裝置控制裝置 2。根據(jù)該輸出值，在自動裝置控制裝置2中可識別焊矩14的當(dāng)前位置。
焊絲送給裝置16設(shè)置在焊接自動裝置1的上部。焊絲送給裝置16用于對焊矩14 送出焊絲15。焊絲送給裝置16具有送給電動機(jī)161、焊絲卷軸(省略圖示)、以及焊絲推 送單元(省略圖示)。將送給電動機(jī)161作為驅(qū)動源，上述焊絲推送單元將纏繞于上述焊絲 卷軸的焊絲15送出至焊矩14。
線圈導(dǎo)向裝置19其一端連接于焊絲送給裝置16，另一端連接于焊矩14。線圈導(dǎo) 向裝置19形成為管狀，在其內(nèi)部插入焊絲15。線圈導(dǎo)向裝置19將從焊絲送給裝置16送 出的焊絲15導(dǎo)向至焊矩14。被送出的焊絲15從焊矩14往外部伸出作為消耗電極發(fā)揮功 能。
圖2是表示圖1所示的焊接系統(tǒng)A的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。
圖1、圖2所示的自動裝置控制裝置2用于控制焊接自動裝置1的動作。如圖2所 示，自動裝置控制裝置2由動作控制電路21、接口電路22構(gòu)成。
動作控制電路21，具有并未圖示的微型計算機(jī)以及存儲器。該存儲器中存儲著設(shè) 定焊接自動裝置1的各種動作的作業(yè)程序。此外，動作控制電路21設(shè)定后述的自動裝置移 動速度VR。動作控制電路21根據(jù)上述作業(yè)程序、來自上述編碼器的坐標(biāo)信息、以及自動裝 置移動速度VR等，對焊接自動裝置1提供動作控制信號Mc。通過該動作控制信號Mc，各電 動機(jī)13進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，使焊矩14移動至焊接母材W的規(guī)定焊接開始位置，或使其沿著焊接 母材W的面內(nèi)方向移動。
動作控制電路21連接并未圖示的操作設(shè)定裝置。該操作設(shè)定裝置用于由使用者 來設(shè)定各種動作。
接口電路22用于與焊接電源裝置3交換各種信號。接口電路22中，被從動作控 制電路21發(fā)送電流設(shè)定信號Is、輸出開始信號On、以及送給速度設(shè)定信號Ws。從接口電路 22對動作控制電路21送出電弧消滅信號Μ。
焊接電源裝置3是用于在焊絲15與焊接母材W之間施加焊接電壓Vw、從而流過焊 接電流Iw的裝置，并且是用于進(jìn)行焊絲15的送給的裝置。如圖2所示，焊接電源裝置3具 有輸出控制電路31、電流檢測電路32、電弧消滅檢測電路33、送給控制電路34、接口電路 35、以及電壓檢測電路36。
接口電路35用于與自動裝置控制裝置2交換各種信號。具體而言，從接口電路22 對接口電路35送出電流設(shè)定信號Is、輸出開始信號On、以及送給速度設(shè)定信號Ws。此外， 從接口電路35對接口電路22送出電弧消滅信號Μ。
輸出控制電路31具有由多個晶體管元件構(gòu)成的變換器控制電路。輸出控制電路 31中，通過變換器控制電路以高速響應(yīng)來對外部輸入的商用電源(例如三相200V)進(jìn)行精 密的焊接電流波形控制。
輸出控制電路31的輸出其一端連接于焊矩14，另一端連接于焊接母材W。輸出控 制電路31經(jīng)由設(shè)置于焊矩14的前端的接觸片，對焊絲15與焊接母材W之間施加焊接電壓 Vw，流過焊接電流Iw。由此，在焊絲15的前端與焊接母材W之間發(fā)生電弧a。由該電弧a 引起的熱量使焊絲15熔化。并且，對焊接母材W實施焊接。
來自動作控制電路21的電流設(shè)定信號Is、以及輸出開始信號0η，被經(jīng)由接口電路35,22送出到輸出控制電路31。
電流檢測電路32用于檢測焊絲15中流過的焊接電流Iw。電流檢測電路32輸出 與焊接電流Iw相對應(yīng)的電流檢測信號Id。
電弧消滅檢測電路33是檢測電弧a消滅的電路。電弧消滅檢測電路33中輸入電 流檢測信號Iw。電弧消滅檢測電路33根據(jù)輸入的電流檢測信號Id判斷出焊接電流Iw為 0的情況下，判斷電弧a已消滅。此時，電弧消滅檢測電路33對輸出控制電路31輸出電弧 消滅信號Μ。此外，電弧消滅檢測電路33經(jīng)由接口電路35、22將電弧消滅信號M輸出至 動作控制電路21。
電弧消滅檢測電路33并不是接收到焊接電流Iw為0的電流檢測信號Id時立即 判斷為電弧a已消滅。電弧消滅檢測電路33從輸入焊接電流Iw為0的電流檢測信號Id 時經(jīng)過規(guī)定的延遲時間之后，仍接收到焊接電流Iw為0的電流檢測信號Id的情況下，判斷 為電弧a已消滅。此外，也可以使電流檢測電路32也具有利用該延遲時間的判斷功能。
電壓檢測電路36用于檢測作為輸出控制電路31的輸出端電壓的焊接電壓Vw。電 壓檢測電路36將對應(yīng)焊接電壓Vw的電壓檢測信號Vd輸出至輸出控制電壓31。
送給控制電路34將用于送給焊絲15的送給控制信號Fc輸出至送給電動機(jī)161。 送給控制信號Fc是表示焊絲15的送給速度Fw的信號。此外，從動作控制電路21經(jīng)由接 口電路35、22對送給控制電路34送出輸出開始信號On、以及送給速度設(shè)定信號Ws。
接下來，利用圖3對本實施方式所涉及的電弧焊接方法的一例進(jìn)行說明。
該圖(a)表示自動裝置移動速度VR的變化狀態(tài)，(b)表示電流設(shè)定信號Is的變 化狀態(tài)，(c)表示焊接電流Iw的變化狀態(tài)，(d)表示送給速度Fw的變化狀態(tài)。自動裝置移 動速度VR是焊矩14沿著焊接母材W的面內(nèi)方向之中規(guī)定的焊接行進(jìn)方向(對應(yīng)圖8所示 的現(xiàn)有技術(shù)的焊接行進(jìn)方向Dr)的移動速度。
首先，通過輸入來自外部的焊接開始信號M (參照圖2)，一般情況下進(jìn)行過渡的 焊接開始處理。在焊接開始處理中，動作控制電路21將輸出開始信號On輸出至輸出控制 電路31以及送給控制電路34。輸出控制電路31在焊絲15與焊接母材W之間施加焊接電 壓Vw。由此，形成電弧a。并且，如圖3所示，通過反復(fù)進(jìn)行熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl和電弧持續(xù)期 間T2來進(jìn)行焊接。在熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl中，通過流過焊接電流Iwl進(jìn)行熔滴轉(zhuǎn)移，并形成熔 化池。另一方面，在電弧持續(xù)期間T2中，通過流過焊接電流Iw2，幾乎不進(jìn)行熔滴轉(zhuǎn)移，并且 維持電弧a的同時使焊矩14移動。以下進(jìn)行具體說明。
(1)熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl (時刻tl t2)
在熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl中，進(jìn)行如現(xiàn)有技術(shù)的說明中圖7(a)、圖9(a)所示的熔化池Y 的處理。在熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl中，如圖3(a)所示，將自動裝置移動速度VR設(shè)定為0。因此， 焊矩14相對于焊接母材W處于停止?fàn)顟B(tài)。如該圖(c)所示，作為焊接電流Iw，流過絕對值 的平均值為電流值iwl的交流脈沖焊接電流1 1。在熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl中，進(jìn)行恒電壓控制。 在恒電壓控制中，如果由焊絲15的材質(zhì)、直徑、焊絲15的伸出長度、電極極性等焊接條件決 定，則焊接電流Iw可根據(jù)該圖(d)所示的焊絲15的送給速度Fw確定。也就是說，焊接電 流Iwl由設(shè)定送給速度Fw的送給速度設(shè)定信號Ws設(shè)定。在熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl中，焊絲15 以fwl的送給速度Fw被送給。fwl例如是650 lOOOcm/min。此外，熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl例 如是 0. 4 ~ 0. 5sec。
圖4是詳細(xì)表示焊接電流Iwl的時間變化的圖。在圖3中，雖然為了便于理解簡 略表示了焊接電流Iwl，但是實際上焊接電流Iwl是圖4所示的交流脈沖電流。圖4中的 電流值iwl與圖3中的電流值iwl —致。圖4中的時間刻度與圖3中的時間刻度相比非常 小。在圖4中，表示焊接電流Iw的縱軸，將焊絲15為陽極時流過的電流作為“正”。
根據(jù)本圖可知，焊接電流Iwl在周期Te中各有一個電極正極性電流Iep和電極負(fù) 極性電流Ien。周期Te例如是20ms左右。電極正極性電流I印是焊絲15為陽極、焊接母 材W為陰極的狀態(tài)下流過的電流。電極正極性電流I印包括正極性峰值電流Ipp、正極性 基礎(chǔ)電流Ipb。正極性峰值電流Ipp在電極正極性期間Tpp流過。電極正極性期間Tpp例 如是ansec。正極性峰值電流Ipp的絕對值I印ρ例如是300 350A。另一方面，正極性基 礎(chǔ)電流Ipb在電極正極性期間Tpb流過。電極正極性期間Tpb例如是Hmsec。正極性基礎(chǔ) 電流Ipb的絕對值例如是50 100A。
電極負(fù)極性電流Ien是焊絲15為陰極、焊接母材W為陽極的狀態(tài)下流過的電 流。電流負(fù)極性電流Ien在電極負(fù)極性期間Ten流過。電極負(fù)極性期間Ten例如是3. 0 4. Omsec0電極負(fù)極性電流Ien的絕對值Ienp例如是50 IOOA0
正極性峰值電流Ipp、正極性基礎(chǔ)電流Ipb、電極負(fù)極性電流Ien、電極正極性期間 Tpp>以及電極負(fù)極性期間Ten設(shè)定為規(guī)定值。在電極正極性期間Tpb進(jìn)行反饋控制，使得 焊接電壓的平均值與預(yù)先規(guī)定的焊接電壓設(shè)定值相等。通過該控制將電弧a的長度設(shè)定為 合適值。對正極性峰值電流Ipp、正極性基礎(chǔ)電流Ipb、以及電極負(fù)極性電流Ien的絕對值 進(jìn)行時間平均得到的值與電流值iwl —致。電流值iwl例如是90A。
(2)電弧持續(xù)期間T2 (時刻t2 t3)
在圖3所示的電弧持續(xù)期間T2中，進(jìn)行如現(xiàn)有技術(shù)的說明中圖9(b)、(c)所示的 冷卻熔化池Y的處理，同時使電弧a持續(xù)。電弧持續(xù)期間T2例如是0. 2 0. 3sec。
(i)電弧持續(xù)期間T2的開始 至電弧a消滅的期間(時刻t2 tvl)
如圖3(a)所示，在電弧持續(xù)期間T2的開始時即時刻t2，將自動裝置移動速度VR 設(shè)定為V2。由此，焊矩14沿著規(guī)定的焊接行進(jìn)方向開始移動。V2例如是lOOcm/min。與 熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl不同，在電弧持續(xù)期間T2中進(jìn)行恒電流控制。如該圖(b)所示，電流設(shè)定 信號Is被設(shè)定為作為焊接電流Iw流過電流值為isl的恒電流(即，絕對值的平均值為電 流值isl)。因此，如該圖(c)所示，作為焊接電流Iw流過電流值為isl的恒定的焊接電流 Iw2。
電流值isl例如是15 20A左右。電流值isl是程度小到難以進(jìn)行熔滴轉(zhuǎn)移的 值。此外，焊接電流Iw2是焊絲15為陽極、焊接母材W為陰極的狀態(tài)下流過的、所謂電極正 極性電流。如該圖(d)所示，以fw2的送給速度Fw來送給焊絲15。fw2比fwl小，例如是 70cm/mino
(ii)電弧a消滅 至下一個熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl開始時的期間(時刻tvl t3)
在時刻tvl，由于意外的原因電弧a消滅。于是，如該圖(C)所示，焊接電流Iw變 為O。圖2的電流檢測電路32將焊接電流Iw為O的電流檢測信號Id輸出至電弧消滅檢測 電路33。電弧消滅檢測電路33根據(jù)輸入的電流檢測信號Id判斷焊接電流Iw為O。然后， 電弧消滅檢測電路33判斷出電弧a已消滅。于是，電弧消滅檢測電路33將電弧消滅信號 M輸出至輸出控制電路31以及動作控制電路21。
如上所述，電弧消滅檢測電路33當(dāng)接收到焊接電流Iw為0的電流檢測信號Id時， 并不立即判斷為電弧a已消滅。在從輸入焊接電流Iw為0的電流檢測信號Id時起經(jīng)過了 規(guī)定延遲時間之后，電弧消滅檢測電路33仍接收到焊接電流Iw為0的電流檢測信號Id的 情況下，判斷為電弧a消滅。優(yōu)選電弧持續(xù)期間T2中的延遲時間dt2比熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl 中的延遲時間dtl短。例如將延遲時間dt2設(shè)定為20 50ms，例如將延遲時間dt2設(shè)定為 100ms。
當(dāng)動作控制電路21接收到電弧消滅檢測信號Μ時，改變送給速度設(shè)定信號Ws， 使得送給速度Fw為0。由此，如該圖(d)所示，送給速度Fw為0，停止焊絲15的送給。另 一方面，當(dāng)輸出控制電路31接收到電弧消滅信號Μ時，使輸出變化至關(guān)閉(OFF)狀態(tài)。停 止焊絲15的送給、或?qū)⑤敵隹刂齐娐?1的輸出改變至關(guān)閉狀態(tài)的這種步驟，是為了維持電 弧a消滅的狀態(tài)而進(jìn)行的。要維持電弧a消滅的狀態(tài)，未必使焊絲15的送給完全停止，并 且不需要使輸出控制電路31的輸出變化至關(guān)閉狀態(tài)。也可以以能夠維持電弧a消滅的狀 態(tài)的程度，持續(xù)送給焊絲15，并且將輸出控制電路31的輸出維持為開啟狀態(tài)。如該圖(a) 所示，在時刻tvl 時刻t3，自動裝置移動速度VR也始終維持在V2。因此，即使在tvl t3中，焊矩14也不停止，而沿著規(guī)定的焊接行進(jìn)方向進(jìn)行移動。
(iii)下一個熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl (時刻t3 t4)
如該圖(a)所示，在時刻t3將自動裝置移動速度VR設(shè)定為0，停止焊矩14的移 動。此外，如該圖⑷所示，將送給速度Fw設(shè)定為比fwl小的fw3，開始焊絲15的送給。然 后，通過使輸出控制電路31的輸出處于開啟(ON)狀態(tài)，使電弧a再次發(fā)生。為了使電弧a 再次發(fā)生，可采用各種電弧開始方法。作為這種電弧開始方法例如能夠采用使焊絲15接觸 焊接母材W之后將焊絲15從焊接母材W分離的收縮開始方法。也可以使再次發(fā)生電弧a 時的電弧開始條件、與電弧a消滅的時刻tvl之前進(jìn)行的電弧焊接中發(fā)生電弧a時的電弧 開始條件不同。作為這種電弧開始條件例如是開始電流的大小或流過開始電流的時間。并 且，在電弧a發(fā)生之后，如該圖(d)所示，使送給速度Fw變化至fwl。進(jìn)而再次進(jìn)行電弧焊 接。
接下來，對本實施方式的作用進(jìn)行說明。
根據(jù)本實施方式，在不消滅電弧a而順序地反復(fù)進(jìn)行熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl和電弧持續(xù) 期間T2的情況下，能夠形成完美的鱗片狀焊道。進(jìn)而，根據(jù)本實施方式，即便在電弧持續(xù)期 間T2的時刻tvl電弧a偶爾消滅的情況下，也不需要從時刻tvl至再次開始熔滴轉(zhuǎn)移期間 Tl的t3之前再次發(fā)生電弧a。因此，能夠避免在時刻tvl至t3之前再次發(fā)生電弧a時產(chǎn) 生的焊道外觀的惡化。由此，能夠形成更加完美的鱗片狀焊道。
根據(jù)本實施方式，如圖3(a)所示，在熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl中，使焊矩14相對于焊接母 材W停止，僅在電弧持續(xù)期間T2中，使焊矩14相對于焊接母材W移動。這正適合于形成外 觀更加完美的焊道。
此外，即使在時刻tvl t3中，焊矩14也不停止，而沿著規(guī)定的焊接行進(jìn)方向移 動。因此，能夠?qū)⑸鲜龊妇?4更快地移動至開始熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl的位置。由此，能夠縮短 焊接中所需的時間。
如該圖(c)所示，在時刻tvl焊絲15與焊接母材W分離的狀態(tài)下電弧a消滅，焊 接電流Iw變?yōu)?，電流檢測電路33檢測出焊接電流Iw變?yōu)?。這種結(jié)構(gòu)適合于檢測電弧a消滅。
此外，在將電弧持續(xù)期間T2中的延遲時間dt2設(shè)定得比熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl中的延 遲時間dtl短的情況下，能夠更加迅速地停止送給焊絲15，或?qū)⑤敵隹刂齐娐?1的輸出改 變至關(guān)閉狀態(tài)。因此，通過將電弧持續(xù)期間T2中的延遲時間dt2設(shè)定得比熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl 中的延遲時間dtl短，能夠進(jìn)一步迅速地停止焊絲15向焊接母材W接近。由此，能夠進(jìn)一 步可靠地維持電弧a消滅的狀態(tài)。
當(dāng)在時刻tvl電弧a消滅時，完全停止焊絲15的送給。此外，當(dāng)在時刻tvl電弧 a消滅時，將輸出控制電路31的輸出改變至關(guān)閉狀態(tài)。因此，在電弧a消滅之后焊絲15不 易接近焊接母材W。也就是說，本實施方式所涉及的結(jié)構(gòu)適合于維持電弧a消滅的狀態(tài)。
在本實施方式中，在電弧持續(xù)期間T2不再次發(fā)生電弧a，而在熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl開 始時再次發(fā)生電弧a。因此，為了再次發(fā)生電弧a，能夠采用各種電弧開始方法。由此，作為 用于再次發(fā)生電弧a的電弧開始方法，能夠采用例如收縮開始方法等的更加難以發(fā)生飛濺 的方法。
如圖4所示，焊接電流Iwl是交流脈沖電流。因此，能夠抑制熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl中 對焊接母材W的輸入熱量。這適合于焊接母材W例如是由鋁構(gòu)成的薄板的情況。
此外，焊接電流Iw2是所謂的電極正極性的電流。焊接電流Iw2如果是焊絲15為 陰極、焊接母材W為陽極的狀態(tài)下流過的電極負(fù)極性電流，則焊絲15的熔化量較多，這樣便 容易產(chǎn)生熔滴易落在焊接母材W上的問題。不過，在本實施方式中，由于焊接電流Iw2不是 電極負(fù)極性電流而是電極正極性電流，因此可抑制這種問題的產(chǎn)生。
此外，也可以在焊接母材W相對于水平方向傾斜的狀態(tài)下使用本發(fā)明所涉及的方 法。這樣一來，熔滴不易落在焊接母材W上。其結(jié)果能夠形成更加完美的焊道。
圖5表示本發(fā)明的第2實施方式。此外，在該圖中，對于與上述實施方式相同或者 類似的要素附于與上述相同的符號。本實施方式在電弧a消滅之后的時刻t4，使電流設(shè)定 信號Is從電流值isl上升至電流值is2，在這一點上與第1實施方式不同。
在時刻tvl輸入了電弧消滅信號M的圖2的動作控制電路21，通過在時刻t4使 電流設(shè)定信號Is從電流值isl上升至is2，從而進(jìn)行使電流設(shè)定信號Is上升的步驟。動作 控制電路21將從電流值isl上升至電流值is2之后的電流設(shè)定信號Is輸出至輸出控制電 路31。當(dāng)輸入上升至電流值is2的電流設(shè)定信號Is時，輸出控制電路31如該圖(c)所示 那樣，以電流值is2流過焊接電流Iw2。
另外，電流值is2與電流值isl相比，例如大1 IOA左右。此外，也可以在時刻 t4以后電弧a再次消滅的情況下，進(jìn)一步使電流設(shè)定信號Is上升。
根據(jù)本實施方式，在時刻t4以后的電弧持續(xù)期間T2中，焊接電流Iw2以電流值 is2流過。因此，在時刻t4以后的電弧持續(xù)期間T2中，電弧a不易消滅。由此，在時刻t4 以后使電弧a再次發(fā)生的必要性減少。因而，能夠抑制焊接母材W上發(fā)生飛濺。其結(jié)果，根 據(jù)本實施方式能夠使焊接母材W上形成的鱗片狀焊道的外觀更加完美。
此外，本實施方式也具有與第1實施方式相同的優(yōu)點。
在本實施方式中，雖然表示了在時刻tvl僅有一次電弧a消滅就使電流設(shè)定信號 Is上升的例子，但是也可以僅在電弧a多次消滅的情況下使電流設(shè)定信號Is上升。通過 僅在電弧a多次消滅的情況下使電流設(shè)定信號Is上升，從而能夠抑制焊接電流Iw2過度變大。由此，能夠抑制在電弧持續(xù)期間T2中焊絲15或焊接母材W發(fā)生熔化。
只要根據(jù)電弧a已消滅來使電流設(shè)定信號Is上升即可，未必在時刻t4使電流設(shè) 定信號Is上升。例如，也可以在電弧持續(xù)期間T2的過程中使電流設(shè)定信號Is上升?；蛘?也可以在時刻t6使電流設(shè)定信號Is上升。
本發(fā)明的范圍并不限定于上述實施方式。本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)可以自由地進(jìn)行各種 設(shè)計上的變更。在上述實施方式中，雖然通過以焊接電流為0來檢測電弧已消滅，但例如也 可以對拍攝了電弧發(fā)生的部分的圖像或者影像的變化進(jìn)行解析，進(jìn)而檢測電弧的消滅?；?者，通過在電弧持續(xù)期間T2設(shè)定比焊接電壓Vw通?？扇〉玫闹荡蟮拈撝惦妷?例如是比 無負(fù)載電壓略小的值)，在焊接電壓Vw超過該閾值電壓的情況下，判斷為電弧已消滅，進(jìn)而 檢測電弧的消滅。
此外，雖然為了形成更加完美的焊道外觀，優(yōu)選在熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl將自動裝置移 動速度VR設(shè)定為0，但是本發(fā)明并不限于此。例如，也可以將熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl中的自動裝 置移動速度VR設(shè)定為比電弧持續(xù)期間T2中的自動裝置移動速度VR(V2)小且比0大的值。 并且，也可以根據(jù)自動裝置移動速度VR對熔滴轉(zhuǎn)移期間Tl和電弧持續(xù)期間T2進(jìn)行適當(dāng)調(diào) 整 ο
在上述中，雖然表示了焊接電流Iwl為交流脈沖電流的例子，但是本發(fā)明并不限 于此，焊接電流Iwl也可以是直流的恒定電流等。當(dāng)然，對于焊接電流也同樣。
權(quán)利要求
1.一種電弧焊接方法，具有第1步驟，通過在消耗電極與母材之間流過絕對值的平均值為第1值的焊接電流，從而 在發(fā)生電弧的同時進(jìn)行熔滴轉(zhuǎn)移；以及第2步驟，使所述焊接電流的絕對值的平均值是比所述第1值小的第2值，并使上述電 弧發(fā)生的狀態(tài)持續(xù)，反復(fù)進(jìn)行所述第1步驟和所述第2步驟，所述電弧焊接方法的特征在于，還具有在所述第2步驟中所述電弧消滅的情況下，直至該第2步驟之后的所述第1步驟開始 為止，維持所述電弧消滅的狀態(tài)的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧焊接方法，其特征在于，還具有通過檢測所述焊接電流的通電已停止，來檢測所述電弧消滅的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的電弧焊接方法，其特征在于，在維持所述電弧消滅的狀態(tài)的步驟中，使所述消耗電極朝向所述母材的面內(nèi)方向之中 的焊接行進(jìn)方向，相對于所述母材一直相對移動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任意一項所述的電弧焊接方法，其特征在于，還具有將所述消耗電極以規(guī)定的送給速度向所述母材送給，在維持所述電弧消滅狀態(tài)的步驟中，使所述送給速度降低的步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4的任意一項所述的電弧焊接方法，其特征在于，在維持所述電弧消滅的狀態(tài)的步驟中，降低在所述消耗電極與所述母材之間流過所述 焊接電流的電流控制單元的輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5的任意一項所述的電弧焊接方法，其特征在于，通過采用收縮開始方法，開始接在維持所述電弧消滅的狀態(tài)的步驟之后的所述第1步 驟，所述收縮開始方法使所述消耗電極與所述母材接觸之后再使所述消耗電極從所述母材 上1 開。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6的任意一項所述的電弧焊接方法，其特征在于，還具有如下的步驟在所述第2步驟中所述電弧消滅的情況下，使所述第2值變化至比所述電弧消滅時以 前的值大的值。
8.一種電弧焊接系統(tǒng)，通過在消耗電極與母材之間流過焊接電流，來發(fā)生電弧進(jìn)行焊 接，其特征在于，具有電流控制單元，反復(fù)發(fā)生第1期間和第2期間，所述第1期間將所述焊接電流的絕對值 的平均值設(shè)定為第1值，所述第2期間將所述焊接電流的絕對值的平均值設(shè)定為比第1值 小的第2值；以及檢測單元，其檢測所述電弧的消滅，在所述第2期間中所述檢測單元判斷出所述電弧已消滅的情況下，直至該第2期間之 后所述第1期間開始為止，維持所述電弧消滅的狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電弧焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測單元通過檢測所述焊接電流停止通電，來檢測所述電弧的消滅。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或者9所述的電弧焊接系統(tǒng)，其特征在于，還具有消耗電極移動單元，在維持所述電弧消滅的狀態(tài)的期間，使所述消耗電極朝向 所述母材的面內(nèi)方向之中焊接行進(jìn)方向，相對于所述母材一直相對移動。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10的任意一項所述的電弧焊接系統(tǒng)，其特征在于，還具有送給控制單元，以規(guī)定的送給速度向所述母材送給所述消耗電極，所述送給控制單元在維持所述電弧消滅的狀態(tài)的期間，降低所述送給速度。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11的任意一項所述的電弧焊接系統(tǒng)，其特征在于，在維持所述電弧消滅的狀態(tài)的期間，所述電流控制單元降低用于在所述消耗電極與所 述母材之間流過所述焊接電流的輸出。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12的任意一項所述的電弧焊接系統(tǒng)，其特征在于，通過采用收縮開始方法，開始接在維持所述電弧消滅的狀態(tài)之后的所述第1期間，所 述收縮開始方法使所述消耗電極與所述母材接觸之后再使所述消耗電極從所述母材上離 開。
14.根據(jù)權(quán)利要求8至13的任意一項所述的電弧焊接系統(tǒng)，其特征在于，所述檢測單元，在所述第1期間中所述電弧消滅的情況下，從所述電弧消滅時起經(jīng)過 第1延遲時間之后判斷為所述電弧已消滅，并且，在所述第2期間中所述電弧消滅的情況 下，從所述電弧消滅時起經(jīng)過比所述第1延遲時間短的第2延遲時間之后判斷為所述電弧 已消滅。
15.根據(jù)權(quán)利要求8至14的任意一項所述的電弧焊接系統(tǒng)，其特征在于，在所述檢測單元判斷為在所述第2期間所述電弧已消滅的情況下，所述電流控制單元 使所述第2值變化至比所述電弧消滅時以前的值大的值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電弧焊接方法，能形成更加完美的鱗片狀焊道，具有第1步驟，通過在焊絲(15)與焊接母材W之間流過絕對值的平均值為電流值iw1的焊接電流Iw，來發(fā)生電弧a同時進(jìn)行熔滴轉(zhuǎn)移；以及第2步驟，流過焊接電流Iw，使得其絕對值的平均值是比電流值iw1小的電流值is1來發(fā)生電弧(a)，反復(fù)進(jìn)行第1步驟和第2步驟。還具有在上述第2步驟的時刻tv1電弧(a)消滅的情況下，直至該第2步驟的下一個第1步驟開始時的時刻t3，維持電弧(a)消滅的狀態(tài)的步驟。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，直至?xí)r刻t3不需要再次發(fā)生電弧(a)。因此，能夠避免時刻t3之前再次發(fā)生電弧(a)時所產(chǎn)生的焊道外觀的惡化，能夠形成更加完美的焊道。
文檔編號B23K9/095GK102029456SQ201010292348
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者中川慎一郎, 廣田周吾, 藤井督士, 高橋憲人 申請人:株式會社大亨