专利名称：电弧焊接方法以及电弧焊接系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电弧焊接方法以及电弧焊接系统。
背景技术：
图8是示出现有焊接系统的一例的图。该图中的焊接系统91采用所谓的断续 (stitch)脉冲焊接法进行焊接。所谓断续脉冲焊接法就是通过控制焊接时的加热和冷却来 简单地抑制对母材给与的热影响的焊接法。当采用该断续脉冲焊接法时，与现有的薄板焊 接相比，能够使焊接外观改善，并降低焊接变形量(例如参照专利文献1)。机械手9M是对工件9W自动进行电弧焊接的设备，由上臂93、下臂94以及手腕部 95和用于旋转驱动它们的多个伺服电机(未图示)构成。电弧焊炬9T被安装在机械手9M的手腕部95的前端部分，用于将缠绕在焊丝盘 (wire reel)96上的直径1mm左右的焊丝97引导至工件9W的被指示焊接位置。焊接电源 9WP对电弧焊炬9T与工件9W之间提供焊接电压。在对工件9W进行焊接时，使焊丝97在从 电弧焊炬9T的前端突出期望突出长度的状态下进行焊接。导管(conduit)电缆92具有用于将焊丝97向内部引导的线圈套管(coilliner) (未图示)，并与电弧焊炬9T连接。此外，导管电缆92还向电弧焊炬9T提供来自焊接电源 9WP的电力以及来自气泵98的保护气体。作为操作单元的指示盘9TP是所谓的可移动式操作盘，其用于设定为了进行机械 手9M的动作、断续脉冲焊接所需的条件等。机器人控制装置9RC用于使机械手9M执行焊接动作的控制，在内部具有主控制 部、动作控制部以及伺服驱动器(都未图示)等。并且，作业者根据指示盘9TP所指示的作 业程序，从伺服驱动器向机械手9M的各伺服电机输出动作控制信号，使机械手9M的多个轴 各自旋转。机器人控制装置9RC可通过来自机械手9M的伺服电机所具备的编码器(未图 示)的输出来识别当前位置，所以能够控制电弧焊炬9T的前端位置。并且在焊接部中，一 边反复以下说明的焊接、移动、冷却，一边进行断续脉冲焊接。图9是用于说明进行断续脉冲焊接时的状态的图。焊丝97从电弧焊炬9T的前端 突出。保护气体G从焊接开始时到焊接结束时，始终以固定的流量从电弧焊炬9T吹出。以 下，对断续脉冲焊接时的各个状态进行说明。该图(a)示出电弧产生时的状况。根据所设定的焊接电流以及焊接电压，在焊丝 97的前端与工件9W之间产生电弧a，焊丝97熔融，在工件9W上形成熔融池Y。从产生电弧 a开始在经过所指示的焊接时间之后，停止电弧a。该图(b)示出电弧停止后的状况。在电弧停止后经过所设定的冷却时间之前维持 焊接后的状态。即，机械手9M以及电弧焊炬9T在与焊接时的状态同样停止的状态下，从电 弧焊炬9T吹出保护气体G，所以可通过保护气体G来实质性地冷却凝固熔融池Y。该图(c)示出使电弧焊炬9T向下一焊接位置移动的状况。在经过冷却时间之后， 使电弧焊炬9T移动至在焊接行进方向上相距预先设定的移动间距MP的位置即电弧重新开始点。此时的移动速度是已设定的移动速度。上述移动间距如该图(c)所示是调整为使焊 丝97位于熔融池Y凝固后的焊接痕r的外周侧的距离。该图(d)示出在电弧再开始点再次产生电弧a的状况。在焊接痕Y’的前端部重 新形成熔融池Y来进行焊接。这样，在断续脉冲焊接系统91中，交替反复产生电弧进行焊 接的状态和进行冷却、移动的状态。并且，形成焊接焊道(bead)，使作为焊接痕的鳞痕(勺 口 二 )重合。图10是用于说明在焊接施工后形成的焊接焊道的图。如该图所示，在最初的电弧 开始点P1中形成焊接痕Sc，即使在朝着焊接行进方向Dr相距移动间距Mp的电弧再次开始 点P2中也形成同样的焊接痕Sc。在电弧再次开始点P3以后也依次形成焊接痕Sc。这样， 形成为焊接痕Sc即鳞痕重合的结果是，形成鳞状的焊接焊道B。在上述的方法中，如图9 (b)、图9 (c)等所示，反复使电弧a停止、之后重新产生电 弧a的工序。为了重新产生电弧a需要时间。因此，在上述的方法中，产生焊接时间变长这 样的问题。另外，每当再次产生电弧a时，产生溅射，从而还具有焊接焊道B的外观恶化这样 的问题。因此，如图11所示，提出了不使电弧a停止、不需要再次产生电弧a的焊接法(例 如参照专利文献2)。图11(b)、图11(c)所示的情况与图9(b)、图9(c)所示的情况不同，在冷却熔融池 Y时不使电弧a停止，保持产生电弧a的状态。由此，实现焊接时间的缩短。另外，因为不需 要再次产生电弧a，所以能够抑制溅射的产生。但是，如图11(b)、图11(c)所示，在冷却熔融池Y时，为了防止熔滴过渡而需要焊 接电流极小。如果焊接电流变小，则在冷却熔融池Y时频发电弧中断。当频发电弧中断时， 导致焊接焊道B的外观恶化。这样，图11所示的方法在防止焊接焊道B的外观恶化方面是 不充分的。专利文献1日本特开平6-55268号公报专利文献2日本特开平11-267839号公报
发明内容
本发明是以上述情况为基础而想到的，其课题是提供可形成更美观的鳞状焊道的 电弧焊接方法以及电弧焊接装置。本发明的第1方面所提供的电弧焊接方法具有第1工序，通过在自耗电极与母材 之间，按照绝对值的平均值为第1值的方式流动焊接电流，来一边产生电弧一边熔滴过渡； 以及第2工序，按照绝对值的平均值为小于上述第1值的第2值的方式流动上述焊接电流， 使产生上述电弧的状态持续；并反复上述第1工序和上述第2工序，该电弧焊接方法的特征 在于，还具有在上述第2工序中在上述电弧熄灭的情况下，使上述第2值向比上述电弧熄 灭时以前的值大的值变化的工序；以及在上述自耗电极与上述母材之间再次产生上述电弧 的工序。根据这样的结构，在进行上述变化的工序之后，在上述第2工序中上述电弧难以 熄灭。由此，能够抑制上述母材中的溅射产生。结果，能够使上述母材上所形成的焊道外观 更美观。在本发明的优选实施方式中，在上述变化的工序之后，执行再次产生上述电弧的
5工序。根据这样的结构，在再次产生上述电弧时上述第2值已经变大。因此，从再次产生上 述电弧时起，可成为上述电弧难以熄灭的状态。在本发明的优选实施方式中，仅在上述电弧多次熄灭的情况下执行上述变化的工 序。根据这样的结构，不会根据上述电弧仅熄灭一次就进行上述变化的工序。因此，能够抑 制上述第2值过大。由此，在上述第2工序中能够抑制上述自耗电极或上述母材熔融。在本发明的优选实施方式中，仅在从上述电弧熄灭时起一定时间内上述电弧熄灭 规定次数的情况下执行上述变化的工序。根据这样的结构，可根据在上述一定时间内上述 电弧熄灭的次数、即上述电弧熄灭的频率来执行上述变化的工序。因此，在上述频率不那么 大的情况下，不需要执行上述变化的工序。由此，能够抑制上述第2值过大。本发明的第2方面所提供的电弧焊接方法具有第1工序，通过在自耗电极与母材 之间，按照绝对值的平均值为第1值的方式流动焊接电流，来一边产生电弧一边熔滴过渡； 以及第2工序，按照绝对值的平均值为小于上述第1值的第2值的方式流动上述焊接电流， 使产生上述电弧的状态持续；并反复上述第1工序和上述第2工序，该电弧焊接方法的特征 在于，还具有在上述第2工序中在检知到上述电弧熄灭的征兆的情况下，使上述第2值向 比检知到上述征兆时以前的值大的值变化的工序。根据这样的结构，在进行上述变化的工序之后，在上述第2工序中上述电弧难以 熄灭。由此，能够抑制上述母材中的溅射产生。结果，能够使上述母材上所形成的焊道外观 更美观。在本发明的优选实施方式中，在上述第1工序中，上述自耗电极沿着上述母材的 面内方向相对于上述母材以第1速度进行相对移动，在上述第2工序中，上述自耗电极沿着 上述面内方向相对于上述母材以比上述第1速度大的第2速度进行相对移动。在本发明的优选实施方式中，上述第1速度是0。在本发明的优选实施方式中，上述第1工序中的上述焊接电流是交流脉冲电流。 根据这样的结构，能够抑制对上述第1工序中的上述母材的加热。这适合上述母材是薄板 的情况。本发明的第3方面所提供的电弧焊接系统，通过在自耗电极与母材之间流动焊接 电流，来产生电弧进行焊接，其特征在于，具有电流控制单元，其反复产生将上述焊接电流 的绝对值的平均值设定为第1值的第1期间、和将上述焊接电流的绝对值的平均值设定为 比第1值小的第2值的第2期间；以及检知单元，其检知上述电弧的熄灭；上述电流控制单 元在上述检知单元判断为上述电弧在上述第2期间熄灭的情况下，使上述第2值变化为比 上述电弧熄灭时以前的值大的值。这样的电弧焊接系统适合使用上述第1方面所提供的电弧焊接方法。在本发明的优选实施方式中，上述电流控制单元仅在上述检知单元检知到上述电 弧熄灭多次的情况下，使上述第2值变化为比上述电弧熄灭时以前大的值。在本发明的优选实施方式中还具有自耗电极移动单元，其在上述第1期间内，沿 着上述母材的面内方向，使上述自耗电极相对于上述母材以第1速度进行相对移动，在上 述第2期间内，沿着上述面内方向，使上述自耗电极相对于上述母材以比上述第1速度大的 第2速度进行相对移动。参照附图，通过以下进行的详细说明，本发明的其它特征以及优点会变得更清楚。
图1是示出本发明第1实施方式的焊接系统一例的结构的图。
图2是示出图1所示的焊接系统的内部结构的图。
图3是示出第1实施方式的焊接系统的各信号等的时序图。
图4是示出电弧持续期间中的焊接电流变化的图。
图5是示出第2实施方式的焊接系统的各信号等的时序图。
图6是示出第3实施方式的焊接系统的各信号等的时序图。
图7是示出第4实施方式的焊接系统的各信号等的时序图。
图8是示出现有焊接系统的一例的结构的图。
图9是说明进行断续脉冲焊接时的状态的图。
图10是用于说明在焊接施工后形成的焊接焊道的图。
图11是用于说明进行断续脉冲焊接时的状态的图。
符号说明
A焊接系统
1焊接机器人
11基础部件
12臂
12a手腕部
13电机
14焊炬
15焊丝(自耗电极)
16送丝装置
161送给电机
2机器人控制装置
21动作控制电路(自耗电极移动单元)
22接口电路
3焊接电源装置
31输出控制电路(电流控制单元)
32电流检测电路
33灭弧检测电路(检知单元)
34送给控制电路
35接口电路
36电压检测电路
W焊接母材(母材)
St焊接开始信号
On输出开始信号
Sa灭弧检测信号
Ws送给速度设定信号
Mc动作控制信号Fc送给控制信号VR机器人移动速度Iw、Iwl、Iw2 焊接电流iwl电流值(第1值)Vw焊接电压Vth 阈值T1熔滴过渡期间(第1期间)T2电弧持续期间(第2期间)Ti计时器Iep电极正极性电流Ien电极负极性电流Ipp正极性峰值电流Ipb正极性基础电流Te 周期Tpp、Tpb电极正极性期间Ten电极负极性期间AT 期间Is电流设定信号isl、is2 电流值(第 2 值)
具体实施例方式以下，参照附图对本发明的实施方式进行具体说明。图1是示出本发明第1实施方式的焊接系统一例的结构图。图1所示的焊接系统A具备焊接机器人1、机器人控制装置2以及焊接电源装置3。 焊接机器人1针对焊接母材W自动进行例如电弧焊接。焊接机器人1具备基础部件11、 多个臂12、多个电机13、焊炬14、送丝装置16以及线圈套管19。基础部件11固定在地板等的适当的位置上。各臂12经由轴与基础部件11连结。焊炬14被设置在焊接机器人1的最前端侧所设置的手腕部12a的前端部上。焊 炬14将作为自耗电极的例如直径1mm左右的焊丝15引导至焊接母材W附近的规定位置。 在焊炬14上具有用于提供Ar等保护气体的保护气体喷嘴(省略图示)。在臂12的两端或 一端上设有电机13 (省略一部分图示)。电机13由机器人控制装置2进行旋转驱动。通过 该旋转驱动来控制多个臂12的移动，使焊炬14能够上下前后左右自由移动。在电机13上设有未图示的编码器。向机器人控制装置2给与该编码器的输出。在 机器人控制装置2中利用该输出值来识别焊炬14的当前位置。送丝装置16设置在焊接机器人1的上部。送丝装置16用于对焊炬14送出焊丝 15。送丝装置16具有送给电机161、焊丝盘(省略图示)以及丝推进单元(省略图示)。将 送给电机161作为驱动源，上述丝推进单元向焊炬14送出缠绕在上述焊丝盘上的焊丝15。线圈套管19的一端与送丝装置16连接，另一端与焊炬14连接。线圈套管19形成为管状，其内部插通有焊丝15。线圈套管19将从送丝装置16送出的焊丝15引导至焊炬 14。所送出的焊丝15从焊炬14向外部突出，作为自耗电极发挥功能。图2是示出图1所示的焊接系统A的内部结构的图。图1、图2所示的机器人控制装置2用于控制焊接机器人1的动作。如图2所示， 机器人控制装置2由动作控制电路21和接口电路22构成。动作控制电路21具有未图示的微型计算机以及存储器。在该存储器中存储有设 定焊接机器人1的各种动作的作业程序。另外，动作控制电路21设定后述的机器人移动速 度VR。动作控制电路21根据上述作业程序、来自上述编码器的座标信息以及机器人移动速 度VR等，对焊接机器人1赋予动作控制信号Mc。各电机13利用该动作控制信号Mc来旋转 驱动，使焊炬14向焊接母材W的规定焊接开始位置移动，或者沿着焊接母材W的面内方向 移动。动作控制电路21与未图示的操作设定装置连接。该操作设定装置用于由用户设 定各种动作。接口电路22用于与焊接电源装置3交换各种信号。从动作控制电路21向接口电 路22发送电流设定信号Is、输出开始信号On以及送给速度设定信号Ws。从接口电路22 向动作控制电路21发送灭弧信号Sa。焊接电源装置3是用于对焊丝15与焊接母材W之间施加焊接电压Vw并流过焊接 电流Iw的装置，并且是用于进行焊丝15送给的装置。如图2所示，焊接电源装置3具备 输出控制电路31、电流检测电路32、灭弧检测电路33、送给控制电路34、接口电路35以及 电压检测电路36。接口电路35用于与机器人控制装置2交换各种信号。具体地说，从接口电路22 向接口电路35发送电流设定信号Is、输出开始信号On以及送给速度设定信号Ws。另外， 从接口电路35向接口电路22发送灭弧信号Sa。输出控制电路31具有由多个晶体管元件构成的变换控制电路。输出控制电路31 将从外部输入的商用电源(例如3相200V)通过变换控制电路以高速应答的方式进行精密 的焊接电流波形控制。输出控制电路31的输出，一端与焊炬14连接，另一端与焊接母材W连接。输出控 制电路31经由设置在焊炬14前端的接触片，对焊丝15与焊接母材W之间施加焊接电压 Vw，并流过焊接电流Iw。由此，在焊丝15的前端与焊接母材W之间产生电弧a。利用该电 弧a所产生的热来熔融焊丝15。然后，对焊接母材W实施焊接。经由接口电路35、22，向输出控制电路31发送来自动作控制电路21的电流设定信 号Is以及输出开始信号On。电流检测电路32用于检测流向焊丝15的焊接电流Iw。电流检测电路32输出与 焊接电流对应的电流检测信号Id。灭弧检测电路33是检测电弧a熄灭的情况的电路。对灭弧检测电路33输入电流 检测信号Id。灭弧检测电路33在通过所输入的电流检测信号Id判断为焊接电流Iw是0 的情况下，判断为电弧a已熄灭。此时，灭弧检测电路33将灭弧信号Sa向输出控制电路31 输出。另外，灭弧检测电路33还经由接口电路35、22，将灭弧信号Sa向动作控制电路21输
出o
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电压检测电路36用于检测输出控制电路31的输出端电压即焊接电压Vw。电压检 测电路36将与焊接电压Vw对应的电压检测信号Vd向输出控制电路31输出。送给控制电路34将用于送给焊丝15的送给控制信号Fc向送给电机161输出。送 给控制信号Fc是表示焊丝15的送给速度的信号。另外，经由接口电路35、22，向送给控制 电路34发送来自动作控制电路21的输出开始信号On以及送给速度设定信号Ws。接着，参照图3，对本发明的电弧焊接方法的一例进行说明。该图(a)示出机器人移动速度VR的变化状态，(b)示出电流设定信号Is的变化状 态，(c)示出焊接电流Iw的变化状态。机器人移动速度VR是沿着焊接母材W的面内方向 中的规定焊接行进方向(与图10所示的现有技术的焊接行进方向Dr对应)的焊炬14的 移动速度。首先，通过输入来自外部的焊接开始信号St(参照图2)，一般情况下，进行过渡的 焊接开始处理。在焊接开始处理中，动作控制电路21将输出开始信号On输出至输出控制 电路31以及送给控制电路34。输出控制电路31对焊丝15与焊接母材W之间施加焊接电 压Vw。由此，产生电弧a。然后，如图3所示，通过反复熔滴过渡期间T1与电弧持续期间T2 来进行焊接。在熔滴过渡期间T1中，通过流入焊接电流Iwl来进行熔滴过渡，并形成熔融 池。另一方面，在电弧持续期间T2中，通过流过焊接电流Iw2，几乎不产生熔滴过渡，而且一 边维持电弧a —边使焊炬14移动。以下进行具体说明。(1)熔滴过渡期间T1 (时刻tl t2)在熔滴过渡期间Tl内，进行在现有技术的说明中用图9(a)、图11(a)所示的形成 熔融池Y的处理。在熔滴过渡期间T1中，如图3(a)所示将机器人移动速度VR设定为0。 因此，焊炬14相对于焊接母材W停止。熔滴过渡期间T1中的机器人移动速度VR相当于本 发明的第1速度的一例。如该图(c)所示，作为焊接电流Iw，流入绝对值的平均值是电流 值iwl的交流脉冲的焊接电流1 1。在熔滴过渡期间T1中，进行恒定电压控制。在恒定电 压控制中，只要决定焊丝15的材质、直径、焊丝15的突出长度、电极极性等焊接条件，就能 够利用焊丝15的送给速度来决定焊接电流Iw。即，利用送给速度设定信号Ws来设定焊接 电流Iwl。焊丝15的送给速度例如是650 lOOOcm/min。另外，熔滴过渡期间T1例如是 0. 4 ~ 0. 5sec。图4是详细示出焊接电流Iwl的时间变化的图。在图3中，为了便于理解而简略 地示出焊接电流1 1，不过焊接电流Iwl是如图4所示的交流脉冲电流。图4中的电流值 iwl与图3中的电流值iwl —致。图4中的时间标尺(scale)与图3中的时间标尺相比极 小。在图4中，表示焊接电流Iw的纵轴，将在焊丝15为阳极时流动的电流设为正。从本图可知，焊接电流Iwl在周期Te中每次取一次电极正极性电流I印和电极负 极性电流Ien。周期Te例如是20msec左右。电极正极性电流I印是在焊丝15为阳极、焊 接母材W为阴极的状态下流动的电流。电极正极性电流I印包含正极性峰值电流Ipp和正 极性基础电流Ipb。在电极正极性期间Tpp中，流动正极性峰值电流Ipp。电极正极性期间 Tpp例如是2msec。正极性峰值电流Ipp的绝对值I印p例如是300 350A。另一方面，在 电极正极性期间Tpb中，流动正极性基础电流Ipb。电极正极性期间Tpb例如是14msec。正 极性基础电流Ipb的绝对值I印b例如是50 100A。电极负极性电流Ien是在焊丝15为阴极、焊接母材W为阳极的状态下流动的电流。在电极负极性期间Ten中流动电极负极性电流Ien。电极负极性期间Ten例如是3. 0 4. 0msec。电极负极性电流Ien的绝对值Ienp例如是50 100A。正极性峰值电流Ipp、正极性基础电流Ipb、电极负极性电流Ien、电极正极性期间 Tpp以及电极负极性期间Ten被设定为规定值。在电极正极性期间Tpb，被反馈控制为焊接 电压的平均值与预定的焊接电压设定值相等。通过该控制将电弧a的长度控制为适当值。 对正极性峰值电流Ipp、正极性基础电流Ipb以及电极负极性电流Ien的绝对值进行了时间 平均之后的值与电流值iwl —致。电流值iwl例如是90A。(2)电弧持续期间T2 (时刻t2 tl)在图3所示的电弧持续期间T2内，一边使电弧a继续一边进行在现有技术的说明 中由图11 (b)、(c)所示的冷却熔融池Y的处理。电弧持续期间T2例如是0. 2 0. 3sec。(A)电弧持续期间T2的开始 电弧a熄灭的期间(时刻t2 tvl)如图3(a)所示，在电弧持续期间T2的开始时即时刻t2中，将机器人移动速度VR 设定为V2。由此，焊炬14沿着规定的焊接行进方向开始移动。V2例如是lOOcm/min。电弧 持续期间T2中的机器人移动速度VR相当于本发明的第2速度的一例。在电弧持续期间T2 中，与熔滴过渡期间T1不同，进行恒流控制。如该图(b)所示，将电流设定信号Is设定成 将作为电流值isl的恒流(即，绝对值的平均值是电流值isl)作为焊接电流Iw流动。因 此如该图(c)所示，作为焊接电流Iw，以电流值isl流动恒定的焊接电流Iw2。电流值isl 例如是15 20A左右。电流值isl是难以进行熔滴过渡程度的小值。另外，焊接电流Iw2 是在焊丝15为阳极、焊接母材W为阴极的状态下流动的所谓电极正极性电流。此外，向焊 接母材W以比熔滴过渡期间T1中的值小的值的送给速度来送给焊丝15(省略图示)。该送 给速度例如是70cm/min。(B)电弧a熄灭 再次产生电弧a的期间(时刻tvl trl)在时刻tvl，电弧a熄灭。并且，如该图(c)所示，焊接电流Iw为0。图2的电流 检测电路32将设为焊接电流Iw是0的电流检测信号Id输出至灭弧检测电路33。灭弧检 测电路33根据所输入的电流检测信号Id，判断为焊接电流Iw是0。然后，灭弧检测电路33 判断为电弧a已熄灭。然后，灭弧检测电路33将灭弧信号Sa输出至输出控制电路31以及 动作控制电路21。(C)电弧a再次产生 电弧持续期间T2结束时的期间(时刻trl tl)当图2的动作控制电路21输入灭弧信号Sa时，如图3(b)所示，使电流设定信号 Is从电流值isl向电流值is2稍微上升。电流值is2比电流值isl大例如1 10A左右。 与此同时，所送给的焊丝15与焊接母材W接触，再次产生电弧a。这样，如该图(c)所示，焊 接电流Iw2以电流值is2开始流动。此外，使电流设定信号Is从电流值isl向电流值is2 上升，在本发明中相当于使第2值变化为比电弧熄灭时以前的值大的值的一例。然后，从时刻tl起，再次开始熔滴过渡期间T1。这样，反复熔滴过渡期间T1和电 弧持续期间T2。以后，焊接电流Iw2以电流值is2流动。此外，在电弧a再次熄灭时，可再 次进行上述工序。接着，对本实施方式的作用进行说明。根据本实施方式，在时刻trl以后，焊接电流Iw2以比电流值isl大的电流值is2 流动。因此，在时刻trl以后，在电弧持续期间T2中电弧a难以熄灭。由此，能够抑制焊接母材W中的溅射的产生。结果，能够使焊接母材W所形成的鳞状焊道外观更美观。另外，当再次产生电弧a时，使电流设定信号Is上升。因此，从电弧a再次产生时 起，可成为电弧a难以熄灭的状态。结果，从电弧a再次产生时起，能够抑制溅射的产生，此 外，还能够期待焊道外观变得美观。根据本实施方式，如图3 (a)所示，在熔滴过渡期间T1中，使焊炬14相对于焊接母 材W停止，仅在电弧持续期间T2中，使焊炬14相对于焊接母材W移动。这适合形成更美观 的外观的焊道。如图4所示，焊接电流Iwl是交流脉冲电流。因此，能够抑制向熔滴过渡期间T1 内的焊接母材W的加热。这适合焊接母材W例如是由铝构成的薄板的情况。另外，焊接电流Iw2是所谓的电极正极性的电流。焊接电流Iw2如果是以焊丝15 为阴极、焊接母材W为阳极的状态流动的电极负极性电流，则容易产生焊丝15的熔融量多、 熔滴容易落到焊接母材W上这样的不便。但是，在本实施方式中，焊接电流Iw2不是电极负 极性电流而是电极正极性电流，因此难以产生这样的不便。另外，可在焊接母材W相对于水平方向倾斜的状态下，使用本实施方式的方法。这 样，熔滴难以落到焊接母材W上。结果，能够形成更美观的焊道。此外，在上述实施方式中，示出了仅熄灭一次电弧a就使电流设定信号Is上升的 例子，但本发明不限于此。例如，可仅在多次熄灭电弧a的情况下，使电流设定信号Is上升。图5示出本发明的第2实施方式。此外，在此图中，对与上述实施方式相同或类似 的要素标注与上述实施方式相同的符号。该图(d)示出计时器Ti的时间变化。本实施方 式与第1实施方式不同的点是，在电弧a熄灭一次后在规定时间内再次熄灭电弧a时，使电 流设定信号Is上升。以下，具体进行说明。这里，因为熔滴过渡期间T1中的工序与第1实 施方式相同，所以省略说明，并对电弧持续期间T2中的工序进行说明。(A)电弧持续期间T2的开始 最初的电弧a熄灭的期间(时刻t2 tvl)如该图(a)所示，在时刻t2，与第1实施方式相同，将机器人移动速度VR设定为 V2。由此，焊炬14沿着规定的焊接行进方向开始移动。如该图(b)所示，电流设定信号Is 被设定成使作为电流值isl的恒流作为焊接电流Iw2流动。因此如该图(c)所示，作为焊 接电流Iw，作为电流值isl的恒定的焊接电流Iw2流动。(B)最初的电弧a熄灭 电弧a再次产生的期间(时刻tvl trl)在时刻tvl，电弧a熄灭。这样，如该图(c)所示，焊接电流Iw为0。图2的灭弧 检测电路33根据所输入的电流检测信号Id，判断为电弧a熄灭。并且，灭弧检测电路33将 灭弧信号Sa输出至输出控制电路31以及动作控制电路21。虽然在图5中没有示出，但在 电弧a熄灭的期间(例如时刻tvl trl的期间)，始终输出灭弧信号Sa。(C)再次产生电弧a 电弧a再次熄灭的期间(时刻trl tv2)在时刻trl中，所送给的焊丝15与焊接母材W接触，再次产生电弧a。这样，图2 的灭弧检测电路33停止灭弧信号Sa的输出。并且，当灭弧信号Sa的输入停止时，在动作 控制电路21中，如图5(d)所示，使计时器Ti成为On状态。计时器Ti在从时刻trl起经 过期间A T之前，为On状态。期间A T例如是20 100msec。(D)电弧a再次熄灭 再次产生电弧a的期间(时刻tv2 tr2)在时刻tv2电弧a再次熄灭。这样，如图5(c)所示与时刻tvl的情况相同，焊接
12电流Iw为0。并且向图2的动作控制电路21输入灭弧信号Sa。然后在动作控制电路21 中执行下一过程。即，动作控制电路21在计时器Ti为On的情况下再次输入灭弧信号Sa 时，使电流设定信号Is上升。另一方面，动作控制电路21再次输入灭弧信号Sa，但在计时 器Ti为Off的情况下，不使电流设定信号Is上升。如图5所示，在本实施方式中，在将灭 弧信号Sa再次输入至动作控制电路21的时刻tv2，计时器Ti为On。因此，如该图(b)所 示，使电流设定信号Is从电流值isl向电流值is2上升。(E)电弧a的再次产生 电弧持续期间T2结束时的期间(时刻tr2 tl)在时刻tr2，再次产生电弧a。如上所述因为使电流设定信号Is从电流值isl向 电流值is2上升，所以焊接电流Iw2以电流值is2流动。然后从时刻tl开始，反复熔滴过渡期间T1和电弧持续期间T2。此外，当电弧a再 次熄灭时，可进一步进行上述工序。接着，对本实施方式的作用进行说明。根据本实施方式，在时刻tr2以后，焊接电流Iw2以比电流值isl大的电流值is2 流动。因此，在时刻tr2以后，在电弧持续期间T2，难以熄灭电弧a。由此，能够抑制焊接母 材W中的溅射产生。结果，能够使焊接母材W所形成的鳞状焊道外观更美观。在本实施方式中，存在电弧a仅熄灭一次的情况，从而不使电流设定信号Is上升。 因此，能够抑制焊接电流Iw2变得过大。由此，能够抑制在电弧持续期间T2焊丝15或焊接 母材W熔融。在本实施方式中，当在期间AT电弧a再次熄灭时，使电流设定信号Is上升。艮口， 在本实施方式中，当在期间AT电弧a熄灭的频率比电弧a熄灭一次程度的频率大时，使电 流设定信号Is上升。因此能够成为如下这样的处理通过将期间AT调整为适当值，在电 弧a熄灭的频率不那么大时不使电流设定信号Is上升。由此，能够进一步抑制焊接电流 Iw2过度变大。结果，在电弧持续期间T2，能够进一步抑制焊丝15或焊接母材W熔融。此外，在本实施方式中，示出了仅仅在期间AT内电弧a熄灭一次就使电流设定信 号Is上升的例子，但本发明不限于此。例如，仅在期间AT内电弧a熄灭2次或3次的情 况下，可使电流设定信号Is上升。另外，在本实施方式中，从电弧a熄灭的时刻trl起，期 间AT开始，但本发明不限于此。例如，期间AT可从时刻t2开始。并且，可以使期间AT 与电弧持续期间T2 —致。另外，还具有与第1实施方式所述的其它优点同样的优点。图6示出本发明的第3实施方式。此外，在该图中，对与上述实施方式相同或类似 的要素标注与上述实施方式相同的符号。在该图中，将电弧a熄灭的电弧持续期间T2作为 电弧持续期间T2a。将继电弧持续期间T2a之后的电弧持续期间T2作为电弧持续期间T2b。 将电弧持续期间T2b的开始时刻作为时刻t2b。本实施方式与第1实施方式不同的点是，在 电弧a已熄灭的电弧持续期间T2a，不使电流设定信号Is上升至电流值is2，从电弧持续期 间T2b开始，使电流设定信号Is上升至电流值is2。根据这样的结构，在时刻t2b以后，在电弧持续期间T2，电弧a难以熄灭。由此，能 够抑制焊接母材W中的溅射的产生。结果，即使通过本实施方式，也能够使焊接母材W所形 成的鳞状的焊道外观更美观。图7示出本发明的第4实施方式。此外在该图中，对与上述实施方式相同或类似的要素标注与上述实施方式相同的符号。图7除了(a)机器人移动速度、(b)电流设定信 号Is、(c)焊接电流Iw还示出(e)焊接电压Vw的变化状态。在图7中仅记载了电弧持续 期间T2的各变化状态，因为熔滴过渡期间T1的各变化状态与上述实施方式相同，所以省略记载。本实施方式与上述实施方式不同的点为，不是在电弧a熄灭之后使电流设定信号 Is上升，而是检测电弧a熄灭的征兆来使电流设定信号Is上升。在本实施方式中着眼于在 电弧a即将熄灭之前焊接电压Vw过度上升的情况，来检测电弧a熄灭的征兆。以下进行具 体说明。如图7(b)、图7(c)所示，将电流设定信号Is设定为电流值isl，当流动电流值isl 的焊接电流时，如该图(e)所示，在时刻tul，焊接电压Vw超过阈值Vth。这是电弧a 熄灭的征兆。向图2的输出控制电路31输入与焊接电压Vw对应的电压检测信号Vd。并 且，通过电压检测信号Vd的输入，输出控制电路31判断为焊接电压Vw超过阈值Vth。当判 断为焊接电压Vw超过阈值Vth时，输出控制电路31如图7(b)所示，在时刻tu2使电流设 定信号Is从电流值isl向电流值is2上升。然后，如该图(c)所示，焊接电流Iw以电流值 is2流动。根据本实施方式，与上述实施方式同样，在使电流设定信号Is上升之后，在电弧 持续期间T2，电弧a难以熄灭。由此，能够抑制焊接母材W中的溅射的产生。结果，能够使 焊接母材W所形成的焊道外观更美观。此外，根据电弧a熄灭的征兆即焊接电压Vw的上升，来形成电流设定信号Is的上 升。因此，在电弧a熄灭之前，通过使电流设定信号Is上升，能够防止电弧a的熄灭。由此， 能够使焊接母材W所形成的焊道外观更加美观。但这不是将结果上电弧a熄灭的情况从本 发明的技术范围内除外的主旨。在本实施方式中示出了通过焊接电压Vw超过阈值Vth的情况来检测电弧a熄灭 的征兆的例子，但也可以通过焊接电压Vw的每单位时间的变化量dVw/dt超过阈值dVth的 情况来检测电弧a熄灭的征兆。当这样检测到电弧a熄灭的征兆时，如上所述，只要使电流 设定信号Is从电流值isl上升至电流值is2既可。本发明的范围不限于上述实施方式。本发明的具体结构在设计上可进行各种自由 变更。在上述实施方式中，由于焊接电流为0，从而检知电弧已熄灭，但本发明不限于此。例 如，可通过分析对电弧产生的部分进行摄影的图像或影像的变化，来检知电弧的熄灭。另外，为了形成更美观的焊道外观，优选在熔滴过渡期间T1使机器人移动速度VR 为0，但本发明不限于此。例如，可将熔滴过渡期间T1中的机器人移动速度VR设定为比电 弧持续期间T2中的机器人移动速度VR(V2)小且比0大的值。并且，可根据机器人移动速 度VR，来适当调整熔滴过渡期间T1和电弧持续期间T2。上述示出了焊接电流Iwl是交流的脉冲电流的例子，但本发明不限于此，焊接电 流Iwl可以是直流的恒流等。当然，即使针对焊接电流Iw2也是同样的情况。
权利要求
1.一种电弧焊接方法，具有第1工序，通过在自耗电极与母材之间，按照绝对值的平均值为第1值的方式流动焊接 电流，来一边产生电弧一边熔滴过渡；以及第2工序，按照绝对值的平均值为小于上述第1值的第2值的方式流动上述焊接电流， 使产生上述电弧的状态持续，并反复上述第1工序和上述第2工序，该电弧焊接方法的特征在于，还具有 在上述第2工序中，在上述电弧熄灭的情况下，使上述第2值向比上述电弧熄灭时以前 的值大的值变化的工序；以及在上述自耗电极与上述母材之间再次产生上述电弧的工序。
2.根据权利要求1所述的电弧焊接方法，其特征在于， 在上述变化的工序之后，执行再次产生上述电弧的工序。
3.根据权利要求1或2所述的电弧焊接方法，其特征在于， 上述变化的工序仅在上述电弧多次熄灭的情况下执行。
4.根据权利要求1 3中任意一项所述的电弧焊接方法，其特征在于，上述变化的工序仅在从上述电弧熄灭时起一定时间内上述电弧熄灭规定次数的情况 下执行。
5.一种电弧焊接方法，具有第1工序，通过在自耗电极与母材之间，按照绝对值的平均值为第1值的方式流动焊接 电流，来一边产生电弧一边熔滴过渡；以及第2工序，按照绝对值的平均值为小于上述第1值的第2值的方式流动上述焊接电流， 使产生上述电弧的状态持续，并反复上述第1工序和上述第2工序，该电弧焊接方法的特征在于，还具有 在上述第2工序中在检知到上述电弧熄灭的征兆的情况下，使上述第2值向比检知到 上述征兆时以前的值大的值变化的工序。
6.根据权利要求1 5中任意一项所述的电弧焊接方法，其特征在于，在上述第1工序中，上述自耗电极沿着上述母材的面内方向，相对于上述母材以第1速 度进行相对移动，在上述第2工序中，上述自耗电极沿着上述面内方向，相对于上述母材以比上述第1速 度大的第2速度进行相对移动。
7.根据权利要求6所述的电弧焊接方法，其特征在于， 上述第1速度是0。
8.根据权利要求1 7中任意一项所述的电弧焊接方法，其特征在于， 上述第1工序中的上述焊接电流是交流脉冲电流。
9.一种电弧焊接系统，通过在自耗电极与母材之间流动焊接电流，来产生电弧进行焊 接，其特征在于，具有电流控制单元，其反复产生将上述焊接电流的绝对值的平均值设定为第1值的第1期 间、和将上述焊接电流的绝对值的平均值设定为比第1值小的第2值的第2期间；以及 检知单元，其检知上述电弧的熄灭，上述电流控制单元在上述检知单元判断为上述电弧在上述第2期间熄灭的情况下，使上述第2值变化为比上述电弧熄灭时以前的值大的值。
10.根据权利要求9所述的电弧焊接系统，其特征在于，上述电流控制单元仅在上述检知单元检知到上述电弧多次熄灭的情况下，使上述第2 值变化为比上述电弧熄灭时以前大的值。
11.根据权利要求9或10所述的电弧焊接系统，其特征在于，还具有自耗电极移动单元，其在上述第1期间中，沿着上述母材的面内方向，使上述自 耗电极相对于上述母材以第1速度进行相对移动，在上述第2期间中，沿着上述面内方向， 使上述自耗电极相对于上述母材以比上述第1速度大的第2速度进行相对移动。
全文摘要
本发明提供电弧焊接方法以及电弧焊接系统，可形成更美观的鳞状焊道。电弧焊接方法具备通过在自耗电极(15)与焊接母材W之间，按照绝对值的平均值为电流值iw1的方式流动焊接电流Iw1，来一边产生电弧a一边进行熔滴过渡的工序；以及使焊接电流Iw2作为绝对值的平均值比电流值iw1小的电流值is1流动，使产生电弧a的状态持续的工序；并反复这些工序，其中还具有在时刻tv1电弧a熄灭的情况下，使焊接电流Iw2的绝对值的平均值变化为比电流值is1大的电流值is2的工序；以及在自耗电极a与焊接母材W之间再次产生电弧a的工序。由此，在时刻tr1以后电弧a难以熄灭。结果，能够使焊接母材W上形成的焊道的外观更美观。
文档编号B23K9/09GK101992335SQ20101024679
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月4日 优先权日2009年8月7日
发明者上山智之, 广田周吾, 藤井督士, 高桥宪人 申请人:株式会社大亨