电弧焊接方法以及电弧焊接系统的制作方法

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6是表示现有的焊接系统的一例的图。该图中的焊接系统91使用所谓的合缝 脉冲焊接法(stitch pulse welding)进行焊接。所谓的合缝脉冲焊接法是通过控制焊接 时的热输入和冷却，从而容易抑制对母材的热影响的焊接方法。当使用该合缝脉冲焊接法 时，与现有的薄板焊接相比，能提高焊接外观，降低焊接变形量(例如参照专利文献1)。
操作器9M对工件9W自动地进行电弧焊接，该操作器9M由上臂93、下臂94以及手 腕部95、用于对这些进行旋转驱动的多个伺服电动机(未图示)构成。
电弧焊矩9T安装于操作器9M的手腕部95的前端部分，用于将缠绕于焊丝卷轴96 上的直径Imm左右的焊丝97导出至工件9W中指示的焊接位置。焊接电源9WP在电弧焊矩 9T与工件9W之间提供焊接电压。对工件9W进行焊接时，在将焊丝97以希望的伸出长度从 电弧焊矩9T的前端伸出的状态下进行。
电缆导管92具有用于在内部对焊丝97进行导向的线圈导线装置(coilliner) (未图示)，该电缆导管92连接于电弧焊矩9T。再有，电缆导管92将来自焊接电源9WP的 电力以及来自气体容器98的保护气体也都提供给电弧焊矩9T。
作为操作单元的垂控器(teacher pendant)9TP是所谓的可移动式操作盘，用于设 定操作器9M的动作、进行合缝脉冲焊接所需要的条件等。
自动装置控制装置9RC用于使操作器9M执行焊接动作的控制，在其内部具有主控 制部、动作控制部以及伺服驱动器(都未图示)等。并且，基于操作者通过垂控器9TP而指 示的作业程序，从伺服驱动器对操作器9M的各伺服电动机输出动作控制信号，分别使操作 器9M的多个轴进行转动。自动装置控制装置9RC由于通过来自操作器9M的伺服电动机中 具有的编码器(并未图示)的输出来识别当前位置，因此能够控制电弧焊矩9T的前端位 置。并且，在焊接部中，反复进行以下所说明的焊接、移动、冷却的同时进行合缝脉冲焊接。
图7是用于说明进行合缝脉冲焊接时的状态的图。焊丝97从电弧焊矩9T的前端 伸出。保护气体G从焊接开始时至焊接结束时总以恒定的流量从电弧焊矩9T吹出。以下， 对合缝脉冲焊接时的各状态进行说明。
该图(a)表示电弧发生时的情况。基于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之间发生电弧a，焊丝97熔化从而在工件9w上形成熔化池Y。发生电 弧a之后，经过所指示的焊接时间后停止电弧a。
该图(b)表示电弧停止后的情况。电弧停止后直至经过所设定的冷却时间，将保 持焊接后的状态。也就是说，操作器9M以及电弧焊矩9T在与焊接时的状态同样地停止的 状态下，只是从电弧焊矩9T吹出保护气体G，因此，熔化池Y实质上被保护气体G冷却从而 凝固。
该图(c)表示使电弧焊矩9T移动至下一个焊接位置的情况。冷却时间经过后，使电弧焊矩9T在焊接行进方向移动至相隔预先设定的移动间距Mp的位置即电弧再次开始地 点。此时的移动速度是被设定的移动速度。移动间距Mp是被调整后的距离，如该图(c)所 示使得焊丝97位于熔化池Y凝固之后的焊接痕迹Y’的外周侧。
该图(d)是表示在电弧再次开始地点使电弧a再次发生的情况。在焊接痕迹Y’ 的前端部重新形成熔化池Y从而进行焊接。这样，在合缝脉冲焊接系统91中，交替反复发 生电弧从而进行焊接的状态、和进行冷却及移动的状态。于是，以焊接痕迹即鳞片重叠的方 式形成焊道。
图8是用于说明焊接施工后形成的焊道的图。如该图所示，在首个电弧开始地点 Pl形成焊接痕迹&，在朝向焊接行进方向Dr间隔了移动间距Mp的电弧再次开始地点P2 也形成同样的焊接痕迹&。在电弧再次开始地点P3以后进一步顺序形成焊接痕迹&。这 样，以重叠的方式形成作为焊接痕迹&的鳞片，其结果是形成了鳞片状的焊道B。
在上述的方法中，如图7 (b)、图7 (c)等所示，反复进行使电弧a停止、之后再次使 电弧a再发生的步骤。要想使电弧a再次发生，需要时间。因此，在上述方法中，存在焊接 时间较长的问题。因而，如图9所示，提出了一种不使电弧a停止进而就不需要电弧a再次 发生的焊接方法(例如参照专利文献2)。
如图9(b)、图9(c)所示，与图7(b)、图7(c)所示的情况不同，在冷却熔化池Y时 也不使电弧a停止，保持电弧a持续发生的状态。由此，可实现焊接时间的缩短。
但是，如图9 (b)、图9 (C)所示，在冷却熔化池Y时，为了防止熔滴移动而需要使焊 接电流极其小。如果焊接电流变小，则在冷却熔化池Y时有可能发生电弧中断。发生电弧 中断的情况下，通常若发生电弧中断则立即再次发生电弧a。在该电弧a的再次发生时有可 能发生飞溅，从而引起鳞片状的焊道外观的恶化。
[专利文献1]JP特开平6-55268号公报
[专利文献2]JP特开平1H67839号公报发明内容
本发明是考虑上述情况而进行的，其目的是提供一种能形成更加完美的鳞片状焊 道的电弧焊接方法、以及电弧焊接装置。
根据本发明的第1方面所提供的电弧焊接方法具有第1步骤，通过在消耗电极 与母材之间流过焊接电流，使得其绝对值的平均值为第1值，从而发生电弧同时使其进行 熔滴转移；以及第2步骤，使所述焊接电流的绝对值的平均值是比所述第1值小的第2值， 并使上述电弧发生的状态持续，反复进行所述第1步骤和所述第2步骤，所述电弧焊接方法 的特征在于，还具有在所述第2步骤中所述电弧消灭的情况下，直至该第2步骤的之后的 (下一个)所述第1步骤开始为止，维持所述电弧消灭的状态的步骤。
根据这种结构，直至下一个所述第1步骤开始时不需要再次发生所述电弧。因此， 能够避免直至下一个所述第1步骤开始时再次发生所述电弧时产生的焊道外观的恶化。由 此，能够形成更加完美的鳞片状焊道。
在本发明优选的实施方式中，还具有通过检测所述焊接电流的通电已停止，来检 测所述电弧消灭的步骤。在所述消耗电极与所述母材分离的状态下所述电弧消灭时，停止 所述焊接电流的通电。因此，本结构适用于检测所述电弧的消灭。
在本发明优选的实施方式中，在维持所述电弧消灭的状态的步骤中，使所述消耗 电极朝向所述母材的面内方向之中的焊接行进方向，相对于所述母材一直相对移动。在这 种结构中，维持所述电弧消灭状态的步骤中并不使所述消耗电极向着与所述焊接行进方向 相反的方向移动、或者使其停止。因此，能够使所述消耗电极更快地向开始下一个所述第1 步骤的位置移动。由此，能够缩短所述电弧焊接中所需的时间。
在本发明优选的实施方式中，还具有将所述消耗电极以规定送给速度向所述母 材送给，在维持所述电弧消灭状态的步骤中，使所述送给速度降低的步骤。
在本发明优选的实施方式中，在维持所述电弧消灭的状态的步骤中，降低在所述 消耗电极与所述母材之间流过所述焊接电流的电流控制单元的输出。
在本发明优选的实施方式中，通过采用收缩开始方法，开始接在维持所述电弧消 灭的状态的步骤之后的所述第1步骤，所述收缩开始方法使所述消耗电极与所述母材接触 之后再使所述消耗电极从所述母材上离开。根据这种结构，能抑制下一个所述第1步骤开 始时发生溅射。
在本发明优选的实施方式中，还具有如下的步骤在所述第2步骤中所述电弧消 灭的情况下，使所述第2值变化至比所述电弧消灭时以前的值大的值。根据这种结构，在进 行了所述使其变化的步骤之后，在所述第2步骤中所述电弧不易消灭。由此，减少了再次发 生所述电弧的必要性。因此，能够进一步抑制飞溅的发生。其结果能够使所述母材上形成 的焊道外观更加完美。
根据本发明第2方面所提供的电弧焊接系统，通过在消耗电极与母材之间流过焊 接电流，来发生电弧进行焊接，其特征在于，具有电流控制单元，反复发生第1期间和第2 期间，所述第1期间将所述焊接电流的绝对值的平均值设定为第1值，所述第2期间将所述 焊接电流的绝对值的平均值设定为比第1值小的第2值；以及检测单元，其检测所述电弧的 消灭，在所述第2期间中所述检测单元判断出所述电弧已消灭的情况下，直至该第2期间之 后的所述第1期间开始为止，维持所述电弧消灭的状态。
这种电弧焊接系统适合使用本发明的第1方面所提供的电弧焊接方法。
在本发明优选的实施方式中，所述检测单元通过检测所述焊接电流停止通电，来 检测所述电弧的消灭。
在本发明优选的实施方式中，还具有消耗电极移动单元，在维持所述电弧消灭的 状态的期间，使所述消耗电极朝向所述母材的面内方向之中焊接行进方向，相对于所述母 材一直相对移动。
在本发明优选的实施方式中，还具有送给控制单元，以规定的送给速度向所述母 材送给所述消耗电极，所述送给控制单元在维持所述电弧消灭的状态的期间降低所述送给 速度。
在本发明优选的实施方式中，在维持所述电弧消灭的状态的期间，所述电流控制 单元降低用于在所述消耗电极与所述母材之间流过所述焊接电流的输出。
在本发明优选的实施方式中，通过采用收缩开始方法，开始接在维持所述电弧消 灭的状态之后的所述第1期间，所述收缩开始方法使所述消耗电极与所述母材接触之后再 使所述消耗电极从所述母材上离开。
在本发明优选的实施方式中，所述检测单元，在所述第1期间中所述电弧消灭的情况下，从所述电弧消灭时起经过第1延迟时间之后判断为所述电弧已消灭，并且，在所述 第2期间中所述电弧消灭的情况下，从所述电弧消灭时起经过比所述第1延迟时间短的第 2延迟时间之后判断为所述电弧已消灭。
在本发明优选的实施方式中，在所述检测单元判断为在所述第2期间所述电弧已 消灭的情况下，所述电流控制单元使所述第2值变化至比所述电弧消灭时以前的值大的值。
本发明的其他特征以及优点通过以下参照附图进行的详细说明可进一步明确。


图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的焊接系统的一例的结构图。
图2是表示图1所示的焊接系统的内部结构图。
图3是表示第1实施方式所涉及的焊接系统的各信号等的时序图。
图4是表示熔滴转移期间的焊接电流的变化的图。
图5是表示第2实施方式所涉及的焊接系统的各信号等的时序图。
图6是表示现有的一例焊接系统的结构图。
图7是说明进行合缝脉冲焊接时的状态的图。
图8是用于说明焊接施工后形成的焊道的图。
图9是用于说明进行合缝脉冲焊接时的状态的图。
图中
A-焊接系统
I-焊接自动装置
11-基座部件
12-臂
12a-手腕部
13-电动机
14-焊矩
15-焊丝(消耗电极)
16-焊丝送给装置
161-送给电动机
2-自动装置控制装置
21-动作控制电路(消耗电极移动单元)
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-电弧消灭检测电路(检测单元)
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-电弧消灭信号
Ws-送给速度设定信号
Mc-动作控制信号
Fc-送给控制信号
VR-自动装置移动速度
Iw, Iwl、Iw2-焊接电流
iwl-电流值(第1值)
Vw-焊接电压
Tl-熔滴转移期间(第1期间)
T2-电弧持续期间(第2期间)
I印-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
Is-电流设定信号
isl、is2-电流值(第 2 值)
dtl-(第1)延迟时间
dt2_(第2)延迟时间
Fw-送给速度具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行具体说明。
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的焊接系统的一例的结构图。
图1所示的焊接系统A具有焊接自动装置1、自动装置控制装置2、以及焊接电源 装置3。焊接自动装置1自动地对焊接母材W进行例如电弧焊接。焊接自动装置1具有 基座部件11、多个臂12、多个电动机13、焊矩14、焊丝送给装置16、以及线圈导向装置19。
基座部件11固定在地面等合适的位置。各臂12经由轴连结于基座部件11。
焊矩14设置于手臂部12a的前端部，该手臂部1 设置于焊接自动装置1的最前 端。焊矩14将作为消耗电极的例如直径Imm左右的焊丝15引导至焊接母材W近旁的规定 位置。在焊矩14具有用于提供Ar等保护气体的保护气体喷嘴(省略图示)。电动机13设 置于臂12的两端或者一端(省略一部分图示)。电动机13通过自动装置控制装置2进行 旋转驱动。通过该旋转驱动来控制多个臂12的移动，能够使焊矩14在上下前后左右自由 地移动。
在电动机13设有并未图示的编码器。该编码器的输出提供给自动装置控制装置 2。根据该输出值，在自动装置控制装置2中可识别焊矩14的当前位置。
焊丝送给装置16设置在焊接自动装置1的上部。焊丝送给装置16用于对焊矩14 送出焊丝15。焊丝送给装置16具有送给电动机161、焊丝卷轴(省略图示)、以及焊丝推 送单元(省略图示)。将送给电动机161作为驱动源，上述焊丝推送单元将缠绕于上述焊丝 卷轴的焊丝15送出至焊矩14。
线圈导向装置19其一端连接于焊丝送给装置16，另一端连接于焊矩14。线圈导 向装置19形成为管状，在其内部插入焊丝15。线圈导向装置19将从焊丝送给装置16送 出的焊丝15导向至焊矩14。被送出的焊丝15从焊矩14往外部伸出作为消耗电极发挥功 能。
图2是表示图1所示的焊接系统A的内部结构的图。
图1、图2所示的自动装置控制装置2用于控制焊接自动装置1的动作。如图2所 示，自动装置控制装置2由动作控制电路21、接口电路22构成。
动作控制电路21，具有并未图示的微型计算机以及存储器。该存储器中存储着设 定焊接自动装置1的各种动作的作业程序。此外，动作控制电路21设定后述的自动装置移 动速度VR。动作控制电路21根据上述作业程序、来自上述编码器的坐标信息、以及自动装 置移动速度VR等，对焊接自动装置1提供动作控制信号Mc。通过该动作控制信号Mc，各电 动机13进行旋转驱动，使焊矩14移动至焊接母材W的规定焊接开始位置，或使其沿着焊接 母材W的面内方向移动。
动作控制电路21连接并未图示的操作设定装置。该操作设定装置用于由使用者 来设定各种动作。
接口电路22用于与焊接电源装置3交换各种信号。接口电路22中，被从动作控 制电路21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对动作控制电路21送出电弧消灭信号Μ。
焊接电源装置3是用于在焊丝15与焊接母材W之间施加焊接电压Vw、从而流过焊 接电流Iw的装置，并且是用于进行焊丝15的送给的装置。如图2所示，焊接电源装置3具 有输出控制电路31、电流检测电路32、电弧消灭检测电路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用于与自动装置控制装置2交换各种信号。具体而言，从接口电路22 对接口电路35送出电流设定信号Is、输出开始信号On、以及送给速度设定信号Ws。此外， 从接口电路35对接口电路22送出电弧消灭信号Μ。
输出控制电路31具有由多个晶体管元件构成的变换器控制电路。输出控制电路 31中，通过变换器控制电路以高速响应来对外部输入的商用电源(例如三相200V)进行精 密的焊接电流波形控制。
输出控制电路31的输出其一端连接于焊矩14，另一端连接于焊接母材W。输出控 制电路31经由设置于焊矩14的前端的接触片，对焊丝15与焊接母材W之间施加焊接电压 Vw，流过焊接电流Iw。由此，在焊丝15的前端与焊接母材W之间发生电弧a。由该电弧a 引起的热量使焊丝15熔化。并且，对焊接母材W实施焊接。
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0η，被经由接口电路35,22送出到输出控制电路31。
电流检测电路32用于检测焊丝15中流过的焊接电流Iw。电流检测电路32输出 与焊接电流Iw相对应的电流检测信号Id。
电弧消灭检测电路33是检测电弧a消灭的电路。电弧消灭检测电路33中输入电 流检测信号Iw。电弧消灭检测电路33根据输入的电流检测信号Id判断出焊接电流Iw为 0的情况下，判断电弧a已消灭。此时，电弧消灭检测电路33对输出控制电路31输出电弧 消灭信号Μ。此外，电弧消灭检测电路33经由接口电路35、22将电弧消灭信号M输出至 动作控制电路21。
电弧消灭检测电路33并不是接收到焊接电流Iw为0的电流检测信号Id时立即 判断为电弧a已消灭。电弧消灭检测电路33从输入焊接电流Iw为0的电流检测信号Id 时经过规定的延迟时间之后，仍接收到焊接电流Iw为0的电流检测信号Id的情况下，判断 为电弧a已消灭。此外，也可以使电流检测电路32也具有利用该延迟时间的判断功能。
电压检测电路36用于检测作为输出控制电路31的输出端电压的焊接电压Vw。电 压检测电路36将对应焊接电压Vw的电压检测信号Vd输出至输出控制电压31。
送给控制电路34将用于送给焊丝15的送给控制信号Fc输出至送给电动机161。 送给控制信号Fc是表示焊丝15的送给速度Fw的信号。此外，从动作控制电路21经由接 口电路35、22对送给控制电路34送出输出开始信号On、以及送给速度设定信号Ws。
接下来，利用图3对本实施方式所涉及的电弧焊接方法的一例进行说明。
该图(a)表示自动装置移动速度VR的变化状态，(b)表示电流设定信号Is的变 化状态，(c)表示焊接电流Iw的变化状态，(d)表示送给速度Fw的变化状态。自动装置移 动速度VR是焊矩14沿着焊接母材W的面内方向之中规定的焊接行进方向(对应图8所示 的现有技术的焊接行进方向Dr)的移动速度。
首先，通过输入来自外部的焊接开始信号M (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在焊丝15与焊接母材W之间施加焊接电 压Vw。由此，形成电弧a。并且，如图3所示，通过反复进行熔滴转移期间Tl和电弧持续期 间T2来进行焊接。在熔滴转移期间Tl中，通过流过焊接电流Iwl进行熔滴转移，并形成熔 化池。另一方面，在电弧持续期间T2中，通过流过焊接电流Iw2，几乎不进行熔滴转移，并且 维持电弧a的同时使焊矩14移动。以下进行具体说明。
(1)熔滴转移期间Tl (时刻tl t2)
在熔滴转移期间Tl中，进行如现有技术的说明中图7(a)、图9(a)所示的熔化池Y 的处理。在熔滴转移期间Tl中，如图3(a)所示，将自动装置移动速度VR设定为0。因此， 焊矩14相对于焊接母材W处于停止状态。如该图(c)所示，作为焊接电流Iw，流过绝对值 的平均值为电流值iwl的交流脉冲焊接电流1 1。在熔滴转移期间Tl中，进行恒电压控制。 在恒电压控制中，如果由焊丝15的材质、直径、焊丝15的伸出长度、电极极性等焊接条件决 定，则焊接电流Iw可根据该图(d)所示的焊丝15的送给速度Fw确定。也就是说，焊接电 流Iwl由设定送给速度Fw的送给速度设定信号Ws设定。在熔滴转移期间Tl中，焊丝15 以fwl的送给速度Fw被送给。fwl例如是650 lOOOcm/min。此外，熔滴转移期间Tl例 如是 0. 4 ~ 0. 5sec。
图4是详细表示焊接电流Iwl的时间变化的图。在图3中，虽然为了便于理解简 略表示了焊接电流Iwl，但是实际上焊接电流Iwl是图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中的时间刻度与图3中的时间刻度相比非常 小。在图4中，表示焊接电流Iw的纵轴，将焊丝15为阳极时流过的电流作为“正”。
根据本图可知，焊接电流Iwl在周期Te中各有一个电极正极性电流Iep和电极负 极性电流Ien。周期Te例如是20ms左右。电极正极性电流I印是焊丝15为阳极、焊接母 材W为阴极的状态下流过的电流。电极正极性电流I印包括正极性峰值电流Ipp、正极性 基础电流Ipb。正极性峰值电流Ipp在电极正极性期间Tpp流过。电极正极性期间Tpp例 如是ansec。正极性峰值电流Ipp的绝对值I印ρ例如是300 350A。另一方面，正极性基 础电流Ipb在电极正极性期间Tpb流过。电极正极性期间Tpb例如是Hmsec。正极性基础 电流Ipb的绝对值例如是50 100A。
电极负极性电流Ien是焊丝15为阴极、焊接母材W为阳极的状态下流过的电 流。电流负极性电流Ien在电极负极性期间Ten流过。电极负极性期间Ten例如是3. 0 4. Omsec0电极负极性电流Ien的绝对值Ienp例如是50 IOOA0
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设定为规定值。在电极正极性期间Tpb进行反馈控制，使得 焊接电压的平均值与预先规定的焊接电压设定值相等。通过该控制将电弧a的长度设定为 合适值。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 进行时间平均得到的值与电流值iwl —致。电流值iwl例如是90A。
(2)电弧持续期间T2 (时刻t2 t3)
在图3所示的电弧持续期间T2中，进行如现有技术的说明中图9(b)、(c)所示的 冷却熔化池Y的处理，同时使电弧a持续。电弧持续期间T2例如是0. 2 0. 3sec。
(i)电弧持续期间T2的开始 至电弧a消灭的期间(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，将自动装置移动速度VR 设定为V2。由此，焊矩14沿着规定的焊接行进方向开始移动。V2例如是lOOcm/min。与 熔滴转移期间Tl不同，在电弧持续期间T2中进行恒电流控制。如该图(b)所示，电流设定 信号Is被设定为作为焊接电流Iw流过电流值为isl的恒电流(即，绝对值的平均值为电 流值isl)。因此，如该图(c)所示，作为焊接电流Iw流过电流值为isl的恒定的焊接电流 Iw2。
电流值isl例如是15 20A左右。电流值isl是程度小到难以进行熔滴转移的 值。此外，焊接电流Iw2是焊丝15为阳极、焊接母材W为阴极的状态下流过的、所谓电极正 极性电流。如该图(d)所示，以fw2的送给速度Fw来送给焊丝15。fw2比fwl小，例如是 70cm/mino
(ii)电弧a消灭 至下一个熔滴转移期间Tl开始时的期间(时刻tvl t3)
在时刻tvl，由于意外的原因电弧a消灭。于是，如该图(C)所示，焊接电流Iw变 为O。图2的电流检测电路32将焊接电流Iw为O的电流检测信号Id输出至电弧消灭检测 电路33。电弧消灭检测电路33根据输入的电流检测信号Id判断焊接电流Iw为O。然后， 电弧消灭检测电路33判断出电弧a已消灭。于是，电弧消灭检测电路33将电弧消灭信号 M输出至输出控制电路31以及动作控制电路21。
如上所述，电弧消灭检测电路33当接收到焊接电流Iw为0的电流检测信号Id时， 并不立即判断为电弧a已消灭。在从输入焊接电流Iw为0的电流检测信号Id时起经过了 规定延迟时间之后，电弧消灭检测电路33仍接收到焊接电流Iw为0的电流检测信号Id的 情况下，判断为电弧a消灭。优选电弧持续期间T2中的延迟时间dt2比熔滴转移期间Tl 中的延迟时间dtl短。例如将延迟时间dt2设定为20 50ms，例如将延迟时间dt2设定为 100ms。
当动作控制电路21接收到电弧消灭检测信号Μ时，改变送给速度设定信号Ws， 使得送给速度Fw为0。由此，如该图(d)所示，送给速度Fw为0，停止焊丝15的送给。另 一方面，当输出控制电路31接收到电弧消灭信号Μ时，使输出变化至关闭(OFF)状态。停 止焊丝15的送给、或将输出控制电路31的输出改变至关闭状态的这种步骤，是为了维持电 弧a消灭的状态而进行的。要维持电弧a消灭的状态，未必使焊丝15的送给完全停止，并 且不需要使输出控制电路31的输出变化至关闭状态。也可以以能够维持电弧a消灭的状 态的程度，持续送给焊丝15，并且将输出控制电路31的输出维持为开启状态。如该图(a) 所示，在时刻tvl 时刻t3，自动装置移动速度VR也始终维持在V2。因此，即使在tvl t3中，焊矩14也不停止，而沿着规定的焊接行进方向进行移动。
(iii)下一个熔滴转移期间Tl (时刻t3 t4)
如该图(a)所示，在时刻t3将自动装置移动速度VR设定为0，停止焊矩14的移 动。此外，如该图⑷所示，将送给速度Fw设定为比fwl小的fw3，开始焊丝15的送给。然 后，通过使输出控制电路31的输出处于开启(ON)状态，使电弧a再次发生。为了使电弧a 再次发生，可采用各种电弧开始方法。作为这种电弧开始方法例如能够采用使焊丝15接触 焊接母材W之后将焊丝15从焊接母材W分离的收缩开始方法。也可以使再次发生电弧a 时的电弧开始条件、与电弧a消灭的时刻tvl之前进行的电弧焊接中发生电弧a时的电弧 开始条件不同。作为这种电弧开始条件例如是开始电流的大小或流过开始电流的时间。并 且，在电弧a发生之后，如该图(d)所示，使送给速度Fw变化至fwl。进而再次进行电弧焊 接。
接下来，对本实施方式的作用进行说明。
根据本实施方式，在不消灭电弧a而顺序地反复进行熔滴转移期间Tl和电弧持续 期间T2的情况下，能够形成完美的鳞片状焊道。进而，根据本实施方式，即便在电弧持续期 间T2的时刻tvl电弧a偶尔消灭的情况下，也不需要从时刻tvl至再次开始熔滴转移期间 Tl的t3之前再次发生电弧a。因此，能够避免在时刻tvl至t3之前再次发生电弧a时产 生的焊道外观的恶化。由此，能够形成更加完美的鳞片状焊道。
根据本实施方式，如图3(a)所示，在熔滴转移期间Tl中，使焊矩14相对于焊接母 材W停止，仅在电弧持续期间T2中，使焊矩14相对于焊接母材W移动。这正适合于形成外 观更加完美的焊道。
此外，即使在时刻tvl t3中，焊矩14也不停止，而沿着规定的焊接行进方向移 动。因此，能够将上述焊矩14更快地移动至开始熔滴转移期间Tl的位置。由此，能够缩短 焊接中所需的时间。
如该图(c)所示，在时刻tvl焊丝15与焊接母材W分离的状态下电弧a消灭，焊 接电流Iw变为0，电流检测电路33检测出焊接电流Iw变为0。这种结构适合于检测电弧a消灭。
此外，在将电弧持续期间T2中的延迟时间dt2设定得比熔滴转移期间Tl中的延 迟时间dtl短的情况下，能够更加迅速地停止送给焊丝15，或将输出控制电路31的输出改 变至关闭状态。因此，通过将电弧持续期间T2中的延迟时间dt2设定得比熔滴转移期间Tl 中的延迟时间dtl短，能够进一步迅速地停止焊丝15向焊接母材W接近。由此，能够进一 步可靠地维持电弧a消灭的状态。
当在时刻tvl电弧a消灭时，完全停止焊丝15的送给。此外，当在时刻tvl电弧 a消灭时，将输出控制电路31的输出改变至关闭状态。因此，在电弧a消灭之后焊丝15不 易接近焊接母材W。也就是说，本实施方式所涉及的结构适合于维持电弧a消灭的状态。
在本实施方式中，在电弧持续期间T2不再次发生电弧a，而在熔滴转移期间Tl开 始时再次发生电弧a。因此，为了再次发生电弧a，能够采用各种电弧开始方法。由此，作为 用于再次发生电弧a的电弧开始方法，能够采用例如收缩开始方法等的更加难以发生飞溅 的方法。
如图4所示，焊接电流Iwl是交流脉冲电流。因此，能够抑制熔滴转移期间Tl中 对焊接母材W的输入热量。这适合于焊接母材W例如是由铝构成的薄板的情况。
此外，焊接电流Iw2是所谓的电极正极性的电流。焊接电流Iw2如果是焊丝15为 阴极、焊接母材W为阳极的状态下流过的电极负极性电流，则焊丝15的熔化量较多，这样便 容易产生熔滴易落在焊接母材W上的问题。不过，在本实施方式中，由于焊接电流Iw2不是 电极负极性电流而是电极正极性电流，因此可抑制这种问题的产生。
此外，也可以在焊接母材W相对于水平方向倾斜的状态下使用本发明所涉及的方 法。这样一来，熔滴不易落在焊接母材W上。其结果能够形成更加完美的焊道。
图5表示本发明的第2实施方式。此外，在该图中，对于与上述实施方式相同或者 类似的要素附于与上述相同的符号。本实施方式在电弧a消灭之后的时刻t4，使电流设定 信号Is从电流值isl上升至电流值is2，在这一点上与第1实施方式不同。
在时刻tvl输入了电弧消灭信号M的图2的动作控制电路21，通过在时刻t4使 电流设定信号Is从电流值isl上升至is2，从而进行使电流设定信号Is上升的步骤。动作 控制电路21将从电流值isl上升至电流值is2之后的电流设定信号Is输出至输出控制电 路31。当输入上升至电流值is2的电流设定信号Is时，输出控制电路31如该图(c)所示 那样，以电流值is2流过焊接电流Iw2。
另外，电流值is2与电流值isl相比，例如大1 IOA左右。此外，也可以在时刻 t4以后电弧a再次消灭的情况下，进一步使电流设定信号Is上升。
根据本实施方式，在时刻t4以后的电弧持续期间T2中，焊接电流Iw2以电流值 is2流过。因此，在时刻t4以后的电弧持续期间T2中，电弧a不易消灭。由此，在时刻t4 以后使电弧a再次发生的必要性减少。因而，能够抑制焊接母材W上发生飞溅。其结果，根 据本实施方式能够使焊接母材W上形成的鳞片状焊道的外观更加完美。
此外，本实施方式也具有与第1实施方式相同的优点。
在本实施方式中，虽然表示了在时刻tvl仅有一次电弧a消灭就使电流设定信号 Is上升的例子，但是也可以仅在电弧a多次消灭的情况下使电流设定信号Is上升。通过 仅在电弧a多次消灭的情况下使电流设定信号Is上升，从而能够抑制焊接电流Iw2过度变大。由此，能够抑制在电弧持续期间T2中焊丝15或焊接母材W发生熔化。
只要根据电弧a已消灭来使电流设定信号Is上升即可，未必在时刻t4使电流设 定信号Is上升。例如，也可以在电弧持续期间T2的过程中使电流设定信号Is上升。或者 也可以在时刻t6使电流设定信号Is上升。
本发明的范围并不限定于上述实施方式。本发明的具体结构可以自由地进行各种 设计上的变更。在上述实施方式中，虽然通过以焊接电流为0来检测电弧已消灭，但例如也 可以对拍摄了电弧发生的部分的图像或者影像的变化进行解析，进而检测电弧的消灭。或 者，通过在电弧持续期间T2设定比焊接电压Vw通常可取得的值大的阈值电压(例如是比 无负载电压略小的值)，在焊接电压Vw超过该阈值电压的情况下，判断为电弧已消灭，进而 检测电弧的消灭。
此外，虽然为了形成更加完美的焊道外观，优选在熔滴转移期间Tl将自动装置移 动速度VR设定为0，但是本发明并不限于此。例如，也可以将熔滴转移期间Tl中的自动装 置移动速度VR设定为比电弧持续期间T2中的自动装置移动速度VR(V2)小且比0大的值。 并且，也可以根据自动装置移动速度VR对熔滴转移期间Tl和电弧持续期间T2进行适当调 整 ο
在上述中，虽然表示了焊接电流Iwl为交流脉冲电流的例子，但是本发明并不限 于此，焊接电流Iwl也可以是直流的恒定电流等。当然，对于焊接电流也同样。
权利要求
1.一种电弧焊接方法，具有第1步骤，通过在消耗电极与母材之间流过绝对值的平均值为第1值的焊接电流，从而 在发生电弧的同时进行熔滴转移；以及第2步骤，使所述焊接电流的绝对值的平均值是比所述第1值小的第2值，并使上述电 弧发生的状态持续，反复进行所述第1步骤和所述第2步骤，所述电弧焊接方法的特征在于，还具有在所述第2步骤中所述电弧消灭的情况下，直至该第2步骤之后的所述第1步骤开始 为止，维持所述电弧消灭的状态的步骤。
2.根据权利要求1所述的电弧焊接方法，其特征在于，还具有通过检测所述焊接电流的通电已停止，来检测所述电弧消灭的步骤。
3.根据权利要求1或者2所述的电弧焊接方法，其特征在于，在维持所述电弧消灭的状态的步骤中，使所述消耗电极朝向所述母材的面内方向之中 的焊接行进方向，相对于所述母材一直相对移动。
4.根据权利要求1至3的任意一项所述的电弧焊接方法，其特征在于，还具有将所述消耗电极以规定的送给速度向所述母材送给，在维持所述电弧消灭状态的步骤中，使所述送给速度降低的步骤。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的电弧焊接方法，其特征在于，在维持所述电弧消灭的状态的步骤中，降低在所述消耗电极与所述母材之间流过所述 焊接电流的电流控制单元的输出。
6.根据权利要求1至5的任意一项所述的电弧焊接方法，其特征在于，通过采用收缩开始方法，开始接在维持所述电弧消灭的状态的步骤之后的所述第1步 骤，所述收缩开始方法使所述消耗电极与所述母材接触之后再使所述消耗电极从所述母材 上1 开。
7.根据权利要求1至6的任意一项所述的电弧焊接方法，其特征在于，还具有如下的步骤在所述第2步骤中所述电弧消灭的情况下，使所述第2值变化至比所述电弧消灭时以 前的值大的值。
8.一种电弧焊接系统，通过在消耗电极与母材之间流过焊接电流，来发生电弧进行焊 接，其特征在于，具有电流控制单元，反复发生第1期间和第2期间，所述第1期间将所述焊接电流的绝对值 的平均值设定为第1值，所述第2期间将所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；以及检测单元，其检测所述电弧的消灭，在所述第2期间中所述检测单元判断出所述电弧已消灭的情况下，直至该第2期间之 后所述第1期间开始为止，维持所述电弧消灭的状态。
9.根据权利要求8所述的电弧焊接系统，其特征在于，所述检测单元通过检测所述焊接电流停止通电，来检测所述电弧的消灭。
10.根据权利要求8或者9所述的电弧焊接系统，其特征在于，还具有消耗电极移动单元，在维持所述电弧消灭的状态的期间，使所述消耗电极朝向 所述母材的面内方向之中焊接行进方向，相对于所述母材一直相对移动。
11.根据权利要求8至10的任意一项所述的电弧焊接系统，其特征在于，还具有送给控制单元，以规定的送给速度向所述母材送给所述消耗电极，所述送给控制单元在维持所述电弧消灭的状态的期间，降低所述送给速度。
12.根据权利要求8至11的任意一项所述的电弧焊接系统，其特征在于，在维持所述电弧消灭的状态的期间，所述电流控制单元降低用于在所述消耗电极与所 述母材之间流过所述焊接电流的输出。
13.根据权利要求8至12的任意一项所述的电弧焊接系统，其特征在于，通过采用收缩开始方法，开始接在维持所述电弧消灭的状态之后的所述第1期间，所 述收缩开始方法使所述消耗电极与所述母材接触之后再使所述消耗电极从所述母材上离 开。
14.根据权利要求8至13的任意一项所述的电弧焊接系统，其特征在于，所述检测单元，在所述第1期间中所述电弧消灭的情况下，从所述电弧消灭时起经过 第1延迟时间之后判断为所述电弧已消灭，并且，在所述第2期间中所述电弧消灭的情况 下，从所述电弧消灭时起经过比所述第1延迟时间短的第2延迟时间之后判断为所述电弧 已消灭。
15.根据权利要求8至14的任意一项所述的电弧焊接系统，其特征在于，在所述检测单元判断为在所述第2期间所述电弧已消灭的情况下，所述电流控制单元 使所述第2值变化至比所述电弧消灭时以前的值大的值。
全文摘要
本发明提供一种电弧焊接方法，能形成更加完美的鳞片状焊道，具有第1步骤，通过在焊丝(15)与焊接母材W之间流过绝对值的平均值为电流值iw1的焊接电流Iw，来发生电弧a同时进行熔滴转移；以及第2步骤，流过焊接电流Iw，使得其绝对值的平均值是比电流值iw1小的电流值is1来发生电弧(a)，反复进行第1步骤和第2步骤。还具有在上述第2步骤的时刻tv1电弧(a)消灭的情况下，直至该第2步骤的下一个第1步骤开始时的时刻t3，维持电弧(a)消灭的状态的步骤。根据该结构，直至时刻t3不需要再次发生电弧(a)。因此，能够避免时刻t3之前再次发生电弧(a)时所产生的焊道外观的恶化，能够形成更加完美的焊道。
文档编号B23K9/095GK102029456SQ201010292348
公开日2011年4月27日 申请日期2010年9月25日 优先权日2009年9月29日
发明者中川慎一郎, 广田周吾, 藤井督士, 高桥宪人 申请人:株式会社大亨