双焊丝焊接的焊接开始方法

专利名称：双焊丝焊接的焊接开始方法
技术领域：
本发明涉及在一边使填充焊丝接触消耗电极电弧的熔池一边将其进给来进行的 双焊丝焊接中用于使焊接开始部的焊道良好的双焊丝焊接的焊接开始方法。
背景技术：
一边使填充焊丝接触通过消耗电极电弧而形成的熔池一边将其进给来进行的双 焊丝焊接方法由于使用了消耗电极电弧的焊接焊丝和填充焊丝这2种焊丝，因此在高速焊 接性以及高熔敷性方面有良好表现。特别是，在通过双焊丝焊接方法来进行高速焊接时，为 了防止成为凹凸不平焊道(bumping bead)，使填充焊丝从消耗电极电弧的后方与熔池接触 并进给是重要的。这是因为，若将填充焊丝进给到消耗电极电弧中来熔融，则熔池的冷却效 果变小，且也无法通过填充焊丝来抑制熔池的后半部的凸起(盛>9上力>9 )，因此，基本没 有抑制凹凸不平焊道的效果。与此相对，若使填充焊丝与电弧周缘部的熔池的后半部接触 来进给，通过熔池的热来熔融，则熔池有效率地被冷却，且通过填充焊丝抑制了熔池的后半 部，从而能抑制凹凸不平焊道的形成。在下面的说明中，将消耗电极电弧的焊丝记载为焊接 焊丝，以便与填充焊丝区分。作为使消耗电极电弧产生的焊接法，使用二氧化碳气体电弧焊 接法、MAG (熔化极活性气体保护)焊接法、MIG (熔化极惰性气体保护)焊接法、脉冲MAG焊 接法、脉冲MIG焊接法、消耗电极交流脉冲电弧焊接法等。
双焊丝焊接的焊接开始方法一般如下那样进行。从外部对焊接装置输入起动信 号后，开始焊接焊丝的进给，并在焊接焊丝和母材之间施加焊接电压。若焊接焊丝与母材 接触，则焊接电流通电并产生消耗电极电弧。产生消耗电极电弧后，焊炬开始向焊接方向 移动。另外，在从产生消耗电极电弧的时间点起延迟了第I规定期间后，开始填充焊丝的进 给。在该第I规定期间中，由于消耗电极电弧而使得熔池逐渐变大。填充焊丝与熔池接触 后，填充焊丝的前端部由于来自熔池的热而熔融，维持接触状态并移转到稳定焊接状态。在 填充焊丝中不流过电流。上述的第I规定期间是通过消耗电极电弧形成的熔池成长到包含 填充焊丝的插入位置在内的大小、且熔池的温度到达能使填充焊丝熔融的值为止的期间。 因接缝形状、母材的板厚、母材的材质等，该第I规定期间的适当值发生变化，例如为O. 4 O. 6秒程度。
填充焊丝开始进给前的填充焊丝的前端与母材的距离(下面称作初始距离)在上 次的焊接结束时被控制为大致恒定值。但是，在该填充焊丝的初始距离中存在某种程度的 偏差。若初始距离变动，则在经过第I规定期间后，从开始填充焊丝的进给起到与熔池接触 为止的期间(下面称作初始距离进给期间)也变动，其结果，从消耗电极电弧产生起到填充 焊丝与熔池接触为止的期间也变动。若能将该从产生消耗电极电弧起到填充焊丝接触熔池 为止的期间控制为没有变动，则能使填充焊丝在熔池成为上述的适当状态的瞬间时机良好 地与熔池接触。在专利文献I中，为了抑制该初始距离的变动，在开始焊接焊丝的进给前， 追加将填充焊丝进给到与母材接触为止的步骤。如此的话，初始距离成为0mm，从消耗电极 电弧的产生起到填充焊丝与熔池接触而进给为止的期间与上述第I规定期间相等。另外，在专利文献2中，在焊接焊丝的进给开始前，追加将填充焊丝进给到与母材接触，之后向反 方向进给规定距离的步骤。如此，初始距离必然与规定距离相等。将初始距离控制为规定 值的动作，在下面称作初始距离设置动作。
在上述的双焊丝焊接的焊接开始方法中，由于在第I规定期间中不进给填充焊 丝，因此仅以消耗电极电弧来进行焊道的形成。因此，焊接开始部分的焊道的堆高高度比 稳定期间低，焊道外观变差，强度也降低。为了改善该课题，考虑使第I规定期间较短来提 早填充焊丝的进给开始时机。但是，若在熔池成长到能通过来自熔池的热将填充焊丝平稳 地熔融之前就开始填充焊丝的进给，则有可能会产生填充焊丝的熔融不良从而造成焊接缺 陷。为了解决该问题，在专利文献3中，在焊接开始时间点在焊接焊丝和母材之间产生消耗 电极电弧，并在填充焊丝和母材之间产生填充焊丝电弧，经过第I规定期间后，填充焊丝电 弧消弧，并以接触状态移转到进给的状态。即，从焊接开始起的第I规定期间的期间内，也 使填充焊丝产生电弧，从而通过来自自身的电弧的热来使填充焊丝熔融。如此的话，焊接开 始部分的焊道的堆高高度与稳定期间大致相等。但是，由于在焊接开始部分接近而产生2 个电弧，因此电弧会彼此干扰，出现飞溅产生量的增加、易于产生电弧耗尽等新的课题。
专利文献
专利文献I JP特开2009-106984号公报
专利文献2 JP特开2009-106985号公报
专利文献3 JP特开2009-72809号公报
如上所述，在包含专利文献I以及专利文献2在内的现有技术中，由于需要仅通过 焊接焊丝的消耗电极电弧来形成焊道的期间，因此焊接开始部分的焊道的堆高高度比稳定 焊接部分要低，存在焊道质量变差的课题。
另外，在专利文献3中，从焊接开始时间点起的第I规定期间的期间内，通过焊接 焊丝的消耗电极电弧和填充焊丝的电弧这两个电弧来形成焊道。由此，焊接开始部分的焊 道的堆高高度与稳定焊接部分大致相同。但是，由于2个电弧彼此间的干扰，飞溅产生量增 加，易于发生电弧耗尽。发明内容
因此，在本发明中，目的在于提供提高焊接开始部分的焊道的品质，并不会产生飞 溅产生量的增加、电弧耗尽等的双焊丝焊接的焊接开始方法。
为了解决上述课题，技术方案I的发明是一种双焊丝焊接的焊接开始方法，所述 双焊丝焊接通过在焊接焊丝和母材之间产生电弧，并一边使填充焊丝与通过该电弧形成的 熔池的后半部接触一边进给来进行，该双焊丝焊接的焊接开始方法的特征在于，将所述焊 接焊丝和所述填充焊丝的焊丝间距离设定为预先确定的开始期间用焊丝间距离，开始所述 焊接焊丝的进给从而在与所述母材之间产生所述电弧，在从产生该电弧的时间点起延迟了 第I规定期间后开始所述填充焊丝的进给，在从该填充焊丝的进给开始时间点起经过了第 2规定期间的时间点，将所述焊丝间距离变化为比所述开始期间用焊丝间距离长的预先确 定的稳定期间用焊丝间距离。
技术方案2的发明是在技术方案I的基础上的双焊丝焊接的焊接开始方法，特征 在于，将所述填充焊丝的进给速度在所述第2规定期间经过前设定得比所述第2规定期间经过后低。
技术方案3的发明是在技术方案I或2的基础上的双焊丝焊接的焊接开始方法， 特征在于，在开始所述焊接焊丝的进给前，追加将所述填充焊丝进给到与所述母材接触为 止的步骤。
技术方案4的发明是在技术方案I或2的基础上的双焊丝焊接的焊接开始方法， 特征在于，在开始所述焊接焊丝的进给前，追加将所述填充焊丝进给到与所述母材接触为 止，在接触后将进给方向逆转，使所述填充焊丝的前端从所述母材离开规定距离后停止进 给的步骤。
发明的效果
根据本发明，将焊接焊丝和填充焊丝的焊丝间距离设定为预先确定的开始期间用 焊丝间距离，开始焊接焊丝的进给从而在与母材之间产生电弧，在从产生该电弧的时间点 起延迟了第I规定期间后开始填充焊丝的进给，在从该填充焊丝的进给开始时间点起经过 了第2规定期间后的时间点，将焊丝间距离变化为比上述开始期间用焊丝间距离长的预先 确定的稳定期间用焊丝间距离。在本发明中，在开始期间中，由于焊丝间距离比稳定期间 短，因此促进了填充焊丝的熔融，从而即使在熔池的大小比现有技术时小的状态下插入填 充焊丝，也能充分熔融。由此，能将第I规定期间设定为比现有技术短。因此，在本发明中， 由于能缩短从产生电弧起到开始填充焊丝的进给为止的第I规定期间，因此，能提高焊接 开始部分的焊道的质量。进而，在本发明中，由于也不会影响到电弧，因此，不会出现飞溅产 生量增加、电弧耗尽等的电弧状态成为不稳定的情况。


图1是用于实施本发明的实施方式所涉及的双焊丝焊接的焊接开始方法的焊接 装置的构成图。
图2是构成图1中所述的焊接装置的焊接电源PS的框图。
图3是用于说明本发明的实施方式所涉及的双焊丝焊接的焊接开始方法的图1 图2的各信号的时序图。
图4是表示开始期间中的图3的时刻t6 t7的期间的焊接部的图。
符号说明
Ia焊接焊丝
Ib填充焊丝
2 母材
2a 熔池
3a消耗电极电弧
4a供电芯片
4b进给导向器
5a焊接焊丝用进给辊
5b填充焊丝用进给辊
6填充焊丝移动机构
a焊接目标位置
b稳定期间用插入位置
C开始期间用插入位置
CD通电判别电路
Cd通电判别信号
DV驱动电路
Dv驱动信号
EV电压误差放大电路
Ev电压误差放大信号
FC填充焊丝进给控制电路
Fe填充焊丝进给控制信号
FIR开始期间用填充焊丝进给速度设定电路
Fir开始期间用填充焊丝进给速度设定信号
FM填充焊丝用进给电动机
Fr填充焊丝进给速度设定信号
Fs填充焊丝进给速度
FSR稳定期间用填充焊丝进给速度设定电路
Fsr稳定期间用填充焊丝进给速度设定信号
ID电流检测电路
Id电流检测信号
Iww焊接电流
LIR开始期间用焊丝间距离设定电路
Lir开始期间用焊丝间距离设定信号
LSR稳定期间用焊丝间距离设定电路
Lsr稳定期间用焊丝间距离设定信号
Lss初始距离设置信号
Lw焊丝间距离
Lwr焊丝间距离设定信号
On起动信号
PM电源主电路
PS焊接电源
RC机器人控制装置
SL距离切换电路
Sff进给切换电路
SW2第2进给切换电路
TDl第I延时(on delay)电路
Tdl第I规定期间
TD2第2延时电路
Td2第2规定期间
Tdsl第I延时信号
Tds2第2延时信号
VAV电压平均值算出电路
Vav电压平均值信号
VD电压检测电路
Vd电压检测信号
VR焊接电压设定电路
Vr焊接电压设定信号
Vww焊接电压
WC焊接焊丝进给控制电路
Wc焊接焊丝进给控制信号
WIR减速用焊接焊丝进给速度设定电路
Wir减速用焊接焊丝进给速度设定信号
WM焊接焊丝用进给电动机
Wr焊接焊丝进给速度设定信号
Ws焊接焊丝进给速度
WSR稳定期间用焊接焊丝进给速度设定电路
Wsr稳定期间用焊接焊丝进给速度设定信号
WT 焊炬具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施方式。
图1是用于实施本发明的实施方式所涉及的双焊丝焊接的焊接开始方法的焊接 装置的构成图。下面，参照图1来说明各构成物。
本焊接装置具备虚线围起的焊炬WT、焊接电源PS、机器人控制装置RC以及机器 人(省略图示)。焊炬WT具备用于为焊接焊丝Ia供电的供电芯片4a、用于将填充焊丝Ib 引导到插入位置的进给导向器4b、以及填充焊丝移动机构6。填充焊丝移动机构6是包括 将后述的焊丝间距离设定信号Lwr作为输入、按照该设定信号Lwr的值来使填充焊丝Ib的 插入位置在焊接方向的前后方向上移动从而自动调整焊丝间距离Lw的电动机的机构。作 为该机构，在现有技术中，使用通过滑件曲柄机构将电动机的旋转运动变换为直线运动的 机构、通过曲柄和摇动杆将电动机的旋转运动变换成摇动运动的机构等。从焊炬WT的前端 喷出二氧化碳气体、二氧化碳气体和氩气的混合气体等的保护气体(省略图示)。焊炬WT 由机器人(图示省略)保持，按照存储在机器人控制装置RC内的作业程序而沿着焊接线移 动。
焊接焊丝Ia通过与焊接焊丝用进给电动机WM结合的焊接焊丝用进给辊5a的旋 转而以焊接焊丝进给速度Ws在焊炬WT内被进给，并在与母材2之间产生消耗电极电弧3a。 填充焊丝Ib通过与填充焊丝用进给电动机FM结合的填充焊丝用进给辊5b的旋转而以填 充焊丝进给速度Fs在进给导向器4b内被进给，并以与熔池2a的后半部接触的状态而插入 到其中。图1的焊接部示出稳定期间的状态。关于开始期间的焊接部，在图4后述。
在焊接焊丝Ia和母材2之间施加焊接电压Vww，在消耗电极电弧3a中通电焊接电流Iww。在图1中，焊接方向成为左方向。通过先行的消耗电极电弧3a形成熔池2a。不在 填充焊丝Ib和母材2之间施加电压，也不通电电流。填充焊丝Ib以与熔池2a的后半部接 触的状态而插入到其中，通过来自熔池2a的热而熔融。填充焊丝Ib在消耗电极电弧3a的 产生部外被进给。如上所述，这是为了防止填充焊丝Ib被消耗电极电弧3a直接熔融。焊 接焊丝Ia的前进角在O 30°程度的范围，在图1中为与面相近(0° )的情况。填充焊 丝Ib的前进角为20 50°的范围。即，填充焊丝Ib在斜前方方向上插入。
用一点划线来示出表示焊接焊丝Ia的进给方向的中心线，该中心线与母材2表面 相交的点成为焊接目标位置a。填充焊丝Ib的插入位置成为稳定期间用插入位置b。该稳 定期间用插入位置b设定在消耗电极电弧3a的发生部的后方，且熔池2a的后方端部的前 方的范围内。焊接目标位置a和稳定期间用插入位置b的距离成为焊丝间距离Lw (mm)。该 焊丝间距离Lw如上所述，根据焊丝间距离设定信号Lwr来设定。
焊接电源PS是用于经由供电芯片4a在焊接焊丝Ia和母材2之间施加焊接电压 Vww来通电焊接电流Iww的电源。从焊接电源PS向焊接焊丝用进给电动机丽发送焊接焊 丝进给控制信号Wc来控制焊接焊丝进给速度Ws，并对填充焊丝用进给电动机FM发送填充 焊丝进给控制信号Fe来控制填充焊丝进给速度Fs。另外，焊接电源PS对上述的填充焊丝 移动机构6输出用于设定焊接焊丝Ia和填充焊丝Ib的焊丝间距离Lw的上述焊丝间距离 设定信号Lwr。在经由供电芯片4a从焊接电源PS来施加焊接电压Vww时,焊接焊丝Ia成 为+侧。焊接电源PS是与通常相同的恒电压特性的电源。因此，根据焊接焊丝的进给速度 Ws来确定焊接电流Iww的值。
机器人控制装置RC对焊接电源PS输出起动信号On，并从焊接电源PS输入通电判 别信号Cd。该通电判别信号Cd是通过通电焊接电流Iww来判别在焊接焊丝Ia和母材2之 间产生了消耗电极电弧3a的情况的信号。机器人控制装置RC按照所存储的作业程序使搭 载在机器人上的焊炬WT移动到焊接开始位置后停止。然后，对焊接电源PS输出起动信号 On。然后，若通电判别信号Cd成为高电平，则使焊炬WT沿着焊接线移动。在后面叙述这些 信号的详细。
图2是构成图1中所述的焊接装置的焊接电源PS的框图。下面，参照图2来说明 各方块。
电源主电路PM将3相200V等的商用电源(图示省略)作为输入，按照后述的驱 动信号Dv来进行逆变器控制等的输出控制，输出焊接电压Vww以及焊接电流Iww。该电源 主电路PM虽省略了图示，但具备对商用电源进行整流的一次整流电路、对整流后的直流 进行平滑的电容器、将平滑后的直流变换为高频交流的逆变器电路、将高频交流降压到适 于电弧焊接的电压值的倒相变压器(inverter transformater)、对降压后的高频交流进行 整流的二次整流电路、和对整流后的直流进行平滑的电抗器。焊接焊丝Ia通过与焊接焊丝 用进给电动机WM结合的焊接焊丝用进给辊5a的旋转而在供电芯片4a内一边被供电一边 被进给，在与母材2之间产生消耗电极电弧3a。填充焊丝Ib通过与填充焊丝用进给电动机 FM结合的填充焊丝用进给辊5b的旋转而在进给导向器4b内被进给，插入到熔池中。填充 焊丝移动机构6调整填充焊丝Ib的插入位置。焊炬的构造与上述图1所示，在此简单进行 图示。
电压检测电路VD检测上述的焊接电压Vww，输出电压检测信号Vd。电压平均值算出电路VAV使该电压检测信号Vd通过低通滤波器(截止频率1 10Hz程度)来平均化 (平滑化)，从而输出电压平均值信号Vav。
焊接电压设定电路VR输出预先确定的焊接电压设定信号Vr。电压误差放大电路 EV放大该焊接电压设定信号Vr和上述电压平均值信号Vav之间的误差，并输出电压误差放大信号Εν。通过该电路，焊接电源成为恒电压特性的电源。驱动电路DV将该电压误差放大信号Εν、后述的初始距离设置信号Lss、以及来自机器人控制装置RC的起动信号On作为输入，在起动信号On以及初始距离设置信号Lss都为高电平(起动且设置完成)时，基于电压误差放大信号Ev来进行脉冲宽度调制控制，输出用于驱动上述的电源主电路内的逆变器电路的驱动信号Dv。由此，焊接电源PS开始输出。
电流检测电路ID检测上述的焊接电流Iww，输出电流检测信号Id。通电判别电路 CD将该电流检测信号Id作为输入，在该值为预先确定的阈值以上时，判别为焊接电流Iww 通电，并将成为高电平的通电判别信号Cd输出给后述的进给切换电路SW、后述的第I延时电路TDl以及机器人控制装置RC。例如将阈值设定为5A程度。由此，判别消耗电极电弧 3a的产生。
减速用焊接焊丝进给速度设定电路WIR输出预先确定的减速用焊接焊丝进给速度设定信号Wir。稳定期间用焊接焊丝进给速度设定电路WSR输出预先确定的稳定期间用焊接焊丝进给速度设定信号Wsr。进给切换电路SW将上述减速用焊接焊丝进给速度设定信号Wir、上述的稳定期间用焊接焊丝进给速度设定信号Wsr、以及上述通电判别信号Cd作为输入，在通电判别信号Cd为低电平(非通电)时，将减速用焊接焊丝进给速度设定信号 Wir作为焊接焊丝进给速度设定信号Wr而输出，在高电平(通电)时，将稳定期间用焊接焊丝进给速度设定信号Wsr作为焊接焊丝进给速度设定信号Wr而输出。焊接焊丝进给控制电路WC将该焊接焊丝进给速度设定信号Wr、后述的初始距离设置信号Lss、以及来自机器人控制装置RC的起动信号On作为输入，在起动信号On以及初始距离设置信号Lss都成为高电平(起动且设置完成)时，将用于以根据焊接焊丝进给速度设定信号Wr而确定的进给速度来进给焊接焊丝Ia的焊接焊丝进给控制信号Wc输出给上述的焊接焊丝用进给电动机
第I延时电路TDl将上述的通电判别信号Cd作为输入，将通电判别信号Cd变化为高电平(通电)的时间点延时第I规定期间Tdl后，输出第I延时信号Tdsl。该第I延时信号Tdsl在从产生消耗电极电弧3a的时间点起经过了第I规定期间Tdl的时间点，从低电平变化为高电平。第2延时电路TD2将上述的第I延时信号Tdsl作为输入，将第I延时信号Tdsl变化为高电平的时间点延时第2规定期间Td2后，输出第2延时信号Tds2。该第2延时信号Tds2在从填充焊丝Ib开始用于焊接的进给的时间点起经过了第2规定期间 Td2的时间点，从低电平变化为高电平。
开始期间用焊丝间距离设定电路LIR输出预先确定的开始期间用焊丝间距离设定信号Lir。稳定期间用焊丝间距离设定电路LSR输出预先确定的稳定期间用焊丝间距离设定信号Lsr。距离切换电路SL将上述的开始期间用焊丝间距离设定信号Lir、上述的稳定期间用焊丝间距离设定信号Lsr、以及上述的第2延时信号Tds2作为输入，在第2延时信号Tds2成为低电平时，将开始期间用焊丝间距离设定信号Lir作为焊丝间距离设定信号 Lwr而输出给上述的填充焊丝移动机构6，在高电平时，将稳定期间用焊丝间距离设定信号Lsr作为焊丝间距离设定信号Lwr而输出给上述的填充焊丝移动机构6。
开始期间用填充焊丝进给速度设定电路FIR输出预先确定的开始期间用填充焊 丝进给速度设定信号Fir。稳定期间用填充焊丝进给速度设定电路FSR输出预先确定的稳 定期间用填充焊丝进给速度设定信号Fsr。第2进给切换电路SW2将上述的开始期间用填 充焊丝进给速度设定信号Fir、上述的稳定期间用填充焊丝进给速度设定信号Fsr、以及上 述的第2延时信号Tds2作为输入，在第2延时信号Tds2成为低电平时,将开始期间用填充 焊丝进给速度设定信号Fir作为填充焊丝进给速度设定信号Fr而输出，在高电平时，将稳 定期间用填充焊丝进给速度设定信号Fsr作为填充焊丝进给速度设定信号Fr而输出。
填充焊丝进给控制电路FC将来自机器人控制装置RC的起动信号On、上述的填充 焊丝进给速度设定信号Fr、以及上述的第I延时信号Tdsl作为输入，进行以下的处理，输出 初始距离设置信号Lss，并将填充焊丝进给控制信号Fe输出给上述的填充焊丝用进给电动 机FM。
I)在起动信号On变化为高电平(起动)后，移转到初始距离设置动作，开始填充 焊丝Ib的进给。若根据在填充焊丝用进给电动机FM中通电的电流值成为阈值以上的情况 而判别为填充焊丝Ib与母材2接触，则输出用于使填充焊丝Ib逆进给预先确定的逆进给 期间后停止的填充焊丝进给控制信号Fe。完成该动作时，使初始距离设置信号Lss成为高 电平并输出。该初始距离设置动作中的填充焊丝进给速度设定信号Fr的值成为根据开始 期间用填充焊丝进给速度设定信号Fir而确定的值。由于填充焊丝Ib以一定的进给速度 进行一定期间(逆进给期间)的逆进给，因此，停止进给后的初始距离成为规定距离。
2)在第I延时信号Tdsl变化为高电平后，输出用于根据填充焊丝进给速度设定信 号Fr的值来进给填充焊丝Ib的填充焊丝进给控制信号Fe。
在上述中，填充焊丝Ib与母材2接触后，电动机的扭矩增大，从而电动机的电流值 增大，利用这一点来进行接触判别。此外，还有在填充焊丝Ib和母材2之间施加接触判别 电压，根据电流的通电或电压的下降来判别接触的方法。此时，为了不在填充焊丝Ib中产 生电弧，将接触判别电压值或电流值设定为较小的值。
图3是用于说明本发明的实施方式的双焊丝焊接的焊接开始方法的图1 图2中 的各信号的时序图。图3(A)表示起动信号On的时间变化，图3(B)表示通电判别信号Cd 的时间变化，图3 (C)表示初始距离设置信号Lss的时间变化，图3⑶表示焊接电压Vww的 时间变化，图3(E)表示焊接焊丝进给速度Ws的时间变化，图3(F)表示焊接电流Iww的时 间变化，图3 (G)表示第I延时信号Tdsl的时间变化，图3 (H)表示第2延时信号Tds2的时 间变化，图3⑴表示填充焊丝进给速度Fs的时间变化，图3 (J)表示焊丝间距离Lw的时间 变化。下面参照图3来进行说明。不对填充焊丝Ib施加电压，也不通电电流。因此，不在 填充焊丝Ib中产生电弧。
(I)时刻tl t3的初始距离设置动作
在时刻tl，如图3(A)所示，在起动信号On变化为高电平时，移转到上述的初始距 离设置动作。在起动信号On变化为高电平时，如图3(1)所示，填充焊丝进给速度Fs成为 根据正的值的开始期间用填充焊丝进给速度设定信号Fir而确定的值，开始填充焊丝Ib的 进给。在时刻t2，在通过上述的方法判别为填充焊丝Ib与母材2接触时，如图3(1)所示， 填充焊丝进给速度Fs成为根据负的值的开始期间用填充焊丝进给速度设定信号Fir而确定的值，开始填充焊丝Ib的逆进给。然后，在从时刻t2起经过了预先确定的逆进给期间后 的时刻t3，如图3(1)所示，填充焊丝进给速度Fs成为0，停止进给。对此进行反应，如图 3(C)所示，初始距离设置信号Lss变化为高电平。如图3(J)所示，由于图3(H)所示的第2 延时信号Tds2为低电平，因此焊丝间距离LW成为根据开始期间用焊丝间距离设定信号Lir 而确定的值。即，成为比稳定期间短的焊丝间距离。由此，初始距离设置动作完成。在该时 刻tl t3的期间中，由于焊接电源PS处于停止输出状态，因此如图3(B)所示，通电判别 信号Cd为低电平，如图3(D)所示，焊接电压Vww为0V，如图3(E)所示，焊接焊丝进给速度 Ws为0，如图3(F)所示，焊接电流Iww为0A。另外，在该期间中，如图3(G)所示，第I延时 信号Tdsl为低电平，如图3(H)所示，第2延时信号Tds2为低电平。另外，如图3(1)所示， 时刻t3 t5的期间中的填充焊丝进给速度Fs由于是停止，因此成为O。
(2)时刻t3 t4的减速期间
在时刻t3中，如图3(C)所示，在初始距离设置信号Lss变化为高电平时，如图 3(D)所示，焊接电压Vww成为80V程度的无负载电压值，如图3(E)所示，焊接焊丝进给速 度Ws成为根据减速用焊接焊丝进给速度设定信号Wir而确定的值，例如以2m/min程度的 慢的进给速度来进给焊接焊丝la。如图3(F)所示，由于焊接电流Iww为无负载状态，因此 保持OA不变。
(3)时刻t4 t5的第I规定期间Tdl
若在时刻t4焊接焊丝Ia与母材2接触并产生消耗电极电弧3a，则如图3 (D)所 示，焊接电压Vww在短时间内降低到OV附近之后，成为20 30V程度的电弧电压值。同时， 如图3(F)所示，焊接电流Iww通电，如图3(B)所示，通电判别信号Cd变化为高电平。对此 进行反应，如图3(E)所示，焊接焊丝进给速度Ws成为根据稳定期间用焊接焊丝进给速度设 定信号Wsr而确定的值，进给速度变快。通电判别信号Cd变化为高电平后，焊炬通过机器 人而开始向焊接方向的移动。
(4)时刻t5 t7的第2规定期间Td2
在从通电判别信号Cd变化为高电平的时刻t4起经过了第I规定期间Tdl后的时 刻t5，如图3(G)所示，第I延时信号Tdsl变化为高电平。对此进行反应，如图3(1)所示， 填充焊丝进给速度Fs成为根据开始期间用填充焊丝进给速度设定信号Fir而确定的值，再 度进给填充焊丝lb。然后，在时刻t6，若填充焊丝Ib与熔池接触，则填充焊丝Ib通过来自 熔池的热，维持着接触状态不变地熔融。如图3(J)所示，由于图3(H)所示的第2延时信 号Tds2还是低电平，因此，此时的焊丝间距离Lw成为根据开始期间用焊丝间距离设定信号 Lir而决定的值。即，成为比稳定期间短的值。因此，由于靠近消耗电极电弧3a，因此促进 了填充焊丝Ib的熔融。时刻t5 t6的期间成为初始距离进给期间，例如为O. 05秒程度。
(5)时刻t7以后的稳定期间
在从第I延时信号Tdsl变化为高电平的时刻t5起经过了第2规定期间Td2的时 刻t7，如图3 (J)所示，焊丝间距离Lw变长到根据稳定期间用焊丝间距离设定信号Lsr而确 定的值。对此进行反应，如图3(1)所示，填充焊丝进给速度Fs成为根据稳定期间用填充焊 丝进给速度设定信号Fsr而确定的值，进给速度变快。由此，焊丝间距离Lw成为稳定期间 用的较长的值，用消耗电极电弧3a、和与熔池的后半部接触来进给的填充焊丝Ib进行稳定 期间的焊接。
图4是表示开始期间中的图3的时刻t6 t7的期间的焊接部的图。与上述的图1中的稳定期间中的焊接部对应。下面，参照图4来进行说明。
本期间中，焊炬WT在焊接方向上移动。焊接焊丝Ia通过与焊接焊丝用进给电动 机WM结合的焊接焊丝用进给棍5a的旋转而以焊接焊丝进给速度Ws在焊炬WT内被进给, 在与母材2之间产生消耗电极电弧3a。
填充焊丝Ib通过与填充焊丝用进给电动机FM结合的填充焊丝用进给辊5b的旋 转而以填充焊丝进给速度Fs在进给导向器4b内被进给，插入到开始期间用插入位置C。不 在填充焊丝Ib和母材2之间施加电压，也不对填充焊丝Ib通电流。填充焊丝Ib以开始期 间用的填充焊丝进给速度Fs被进给。开始期间用插入位置c被设定在比稳定期间用插入 位置b更靠近焊接目标位置a的位置(前方的位置)。焊接目标位置a与填充焊丝Ib的插 入位置的距离即焊丝间距离Lw在开始期间成为a-c间距离，在稳定期间成为a-b间距离。 因此，焊丝间距离Lw在开始期间中比稳定期间中要短。开始期间用插入位置c靠近消耗电 极电弧3a而设定。这是为了促进填充焊丝Ib的熔融。因此，填充焊丝Ib的前端成为与熔 池2a的接触状态以及/或者非接触状态。开始期间和稳定期间的最大的不同点在于焊丝 间距离Lw的长短。稳定期间中的焊丝间距离Lw例如设定为3 7mm程度，开始期间中的 焊丝间距离Lw设定为比其短例如2 3mm程度。
接下来，说明作用。时刻tl t3的期间与现有技术相同，是用于设初始距离为恒 定值的动作。使填充焊丝Ib暂时与母材2接触，之后使填充焊丝Ib逆进给规定距离。由于 初始距离成为恒定值，因此时刻t5 t6的初始距离进给期间成为恒定值。其结果，能使时 刻t4 t6的期间成为规定值。即，能使在从时刻t4产生消耗电极电弧3a之后在时刻t6 进给填充焊丝Ib来使其与熔池接触的时间点成为规定值。因此，能在熔池的大小的成长成 为最适于插入填充焊丝Ib的状态的瞬间将填充焊丝Ib插入到熔池中。上述的规定距离例 如为2 5mm程度。也可以将该规定距离设定为0mm。这种情况下，成为填充焊丝Ib的前 端与母材2的接触状态。进而，在本实施方式中，也可以省略该初始距离设置动作。如上所 述，虽然通过前一次的焊接结束控制将初始距离控制为恒定值，但是存在某种程度的偏差。 该变动幅度为10 30%程度。在该初始距离的变动不会对焊接开始部分的焊道质量带来 太大的影响的情况下，也不见得需要进行涉及时间的初始距离设置动作。在这种情况下，在 图3中，从时刻t3起就开始动作。在焊接装置中，图2的填充焊丝进给控制电路FC只要不 进行I)项说明的初始距离设置动作，从最初就以高电平输出初始距离设置信号Lss即可。
从填充焊丝的进给开始起到经过了第2规定期间Td2的时刻t7为止，与现有技术 不同，将焊丝间距离Lw设定为比稳定期间短的值。由此，能将时刻t4 t5的第I规定期 间Tdl设定得比现有技术短。其理由如下所述。由于通过将焊丝间距离Lw设定得较短能 使填充焊丝Ib靠近消耗电极电弧3a，因此能促进熔融，从而即使在熔池的大小比现有技术 时小的状态下插入填充焊丝lb，也能充分熔融。在现有技术中，将第I规定期间Tdl设定为 O. 4 O. 6秒程度，但在本实施方式中，能到O.1 O. 3秒程度而缩短O. 3秒左右。时刻t7 是即使将焊丝间距离设定为稳定期间用长也能通过来自熔池的热将填充焊丝Ib熔融的定 时，也可以称作是现有技术的填充焊丝Ib的插入时机。因此，第2规定期间Td2设定为O. 3 秒程度。能将第I规定期间Tdl和第2规定期间Td2的合计期间称做现有技术中的第I规 定期间Tdl。如此，在本实施方式中，由于能缩短从产生消耗电极电弧3a起到开始填充焊丝Ib的进给为止的期间，因此能提高焊接开始部分的焊道的质量。由于即使缩短第I规定 期间Tdl也不会影响到消耗电极电弧3a，因此也不会出现飞溅产生量增加、电弧耗尽等的 电弧状态成为不稳定的情况。将时刻t7以前的填充焊丝进给速度设定为比以后的值低速。 这是因为更容易进行第2规定期间Td2中的填充焊丝Ib的熔融。也可以在时刻t7前后不 使其变化而设为相同的值。稳定期间中的焊接焊丝进给速度Ws设定为10 20m/min程度 的范围。稳定期间中的填充焊丝进给速度Fs设定为焊接焊丝进给速度Ws的10 30%程 度。
根据上述的实施方式，将焊接焊丝和填充焊丝的焊丝间距离设定为预先确定的开 始期间用焊丝间距离，开始焊接焊丝的进给从而在与母材之间产生电弧，在从产生该电弧 的时间点起延迟了第I规定期间后开始填充焊丝的进给，在从该填充焊丝的进给开始时间 点起经过了第2规定期间后的时间点，将焊丝间距离变化为比上述开始期间用焊丝间距离 长的预先确定的稳定期间用焊丝间距离。在本实施方式中，在开始期间中，由于焊丝间距离 比稳定期间短，因此促进了焊接焊丝的熔融，从而即使在熔池的大小比现有技术时小的状 态下插入填充焊丝，也能充分熔融。由此，能将第I规定期间设定为比现有技术短。因此， 在本实施方式中，由于能缩短从产生电弧起到开始填充焊丝的进给为止的第I规定期间， 因此，能提高焊接开始部分的焊道的质量。进而，在本实施方式中，由于也不会影响到电弧， 因此，不会出现飞溅产生量增加、电弧耗尽等的电弧状态成为不稳定的情况。
权利要求
1.一种双焊丝焊接的焊接开始方法，所述双焊丝焊接通过在焊接焊丝和母材之间产生电弧，并一边使填充焊丝与通过该电弧形成的熔池的后半部接触一边进给来进行，该双焊丝焊接的焊接开始方法的特征在于， 将所述焊接焊丝和所述填充焊丝的焊丝间距离设定为预先确定的开始期间用焊丝间距离，开始所述焊接焊丝的进给从而在与所述母材之间产生所述电弧，在从产生该电弧的时间点起延迟了第I规定期间后开始所述填充焊丝的进给，在从该填充焊丝的进给开始时间点起经过了第2规定期间的时间点，将所述焊丝间距离变化为比所述开始期间用焊丝间距离长的预先确定的稳定期间用焊丝间距离。
2.根据权利要求1所述的双焊丝焊接的焊接开始方法，其特征在于， 将所述填充焊丝的进给速度在所述第2规定期间经过前设定得比所述第2规定期间经过后低。
3.根据权利要求1或2所述的双焊丝焊接的焊接开始方法，其特征在于， 在开始所述焊接焊丝的进给前，追加将所述填充焊丝进给到与所述母材接触为止的步骤。
4.根据权利要求1或2所述的双焊丝焊接的焊接开始方法，其特征在于， 在开始所述焊接焊丝的进给前，追加将所述填充焊丝进给到与所述母材接触为止，在接触后将进给方向逆转，使所述填充焊丝的前端从所述母材离开规定距离后停止进给的步骤。
全文摘要
为了在双焊丝焊接中，提高焊接开始部的焊道质量，本发明提供双焊丝焊接的焊接开始方法，该双焊丝焊接通过在焊接焊丝和母材之间产生电弧，在熔池的后半部进给填充焊丝来进行，其中，将焊丝间距离(Lw)设定为开始期间用焊丝间距离(Lir)，开始焊接焊丝的进给(Ws)(时刻t3)来使电弧产生(时刻t4)，在从产生该电弧的时间点起延迟了第1规定期间(Td1)后开始填充焊丝的进给(Fs)(时刻t5)，在从该填充焊丝的进给开始时间点起经过了第2规定期间(Td2)的时间点(t7)，将焊丝间距离Lw变化为比开始期间用焊丝间距离(Lir)长的稳定期间用焊丝间距离(Lsr)。由此，由于能将第1规定期间(Td1)设定得比现有技术短，因此能提高焊接开始部的焊道质量。
文档编号B23K9/12GK103028822SQ20121034796
公开日2013年4月10日 申请日期2012年9月18日 优先权日2011年9月30日
发明者盐崎秀男 申请人:株式会社大亨