電弧焊接方法以及電弧焊接系統的製作方法

2023-05-18 09:13:11

專利名稱：電弧焊接方法以及電弧焊接系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及ー種電弧焊接方法以及電弧焊接系統。
背景技術：
現有技術中，對熔滴過渡期間和冷卻期間進行反覆的焊接方法是公知的(例如參照專利文獻1)。在該焊接方法中，在熔滴過渡期間中使熔滴從消耗電極過渡到母材。在熔滴過渡期間中，使保持消耗電極的焊炬相對於母材停止。由此，在熔滴過渡期間中形成俯視下為圓形的熔池。另ー方面，在冷卻期間中，使熔滴不會從消耗電極過渡到母材那樣程度的微弱的焊接電流從消耗電極流向母材。另外，在冷卻期間中，使上述焊炬移動到母材上的開始下一次熔滴過渡期間的地點。在冷卻期間中，上述熔池成為凝固的焊痕。反覆以上那樣的熔滴過渡期間和冷卻期間。由此，形成圓形的焊痕在ー個方向上相連的鱗狀的焊道。在現有焊接方法中，焊接機器人或焊接電源裝置進行著控制，使得各熔滴過渡期間的長度為某恆定的長度。在這樣的方法中，各熔滴過渡期間的長度難以成為恆定的長度， 經常會產生偏差。若各熔滴過渡期間的長度產生偏差，則圓形焊痕的大小會產生偏差。如此，焊道的寬度不均勻，從而導致焊道外觀的惡化。專利文獻專利文獻1 JP特開平11467839號公報

發明內容
本發明基於上述事實而提出，其課題是提供ー種能形成寬度均勻的焊道的電弧焊接方法以及電弧焊接系統。由本發明的第1側面提供的電弧焊接方法，使熔滴過渡期間和冷卻期間反覆，其中在所述溶滴過渡期間，ー邊在消耗電極和母材之間產生電弧，一邊使熔滴從所述消耗電極過渡到母材，在所述冷卻期間，冷卻形成於所述母材上的熔池，所述電弧焊接方法具備 在各所述熔滴過渡期間中，使包含以峰值流過電流的峰值期間和以小於所述峰值的基值流過電流的基值期間的単位脈衝波形的電流從所述消耗電極反覆流向所述母材的エ序；在各所述冷卻期間中，在焊接行進方向上，使所述消耗電極相對於所述母材沿所述母材移動的 エ序；和當各所述熔滴過渡期間中的所述峰值期間的次數達到設定數吋，結束該熔滴過渡期間的エ序。在本發明的優選實施方式中，所述使電流反覆流向母材的エ序包括在各所述熔滴過渡期間中反覆生成脈衝生成指示信號的エ序；和每當生成所述脈衝生成指示信號時生成単位脈衝波形的エ序，結束所述熔滴過渡期間的エ序包括基於生成了所述脈衝生成指示信號的次數，測量所述峰值期間的次數的エ序。在本發明的優選實施方式中，結束所述熔滴過渡期間的エ序包括基於在所述消耗電極和所述母材之間流過的電流的值，測量所述峰值期間的次數的エ序。在本發明的優選實施方式中，所述電弧焊接方法還具備在各所述熔滴過渡期間中的所述峰值期間的次數超過設定數吋，使所述消耗電極沿著所述母材相對於所述母材開始相對移動的エ序。在本發明的優選實施方式中，在所述使電流反覆流向母材的エ序中，使從所述消耗電極流向所述母材的電流按照絕對值的時間平均值為第1值的方式流動，在使所述消耗電極移動的エ序中，使從所述消耗電極流向所述母材的電流按照絕對值的時間平均值為小於第1值的第2值的方式流動，所述第2值為5 20A。在本發明的優選實施方式中，在所述使電流反覆流向母材的エ序中，使從所述消耗電極流向所述母材的電流按照絕對值的時間平均值為第1值的方式流動，在使所述消耗電極移動的エ序中，使從所述消耗電極流向所述母材的電流按照絕對值的時間平均值為小於第1值的第2值的方式流動，所述第2值為OA。由本發明的第2側面提供的電弧焊接系統，具備輸出電路，其對使脈衝電流從消耗電極流向母材的熔滴過渡期間和冷卻形成於所述母材上的熔池的冷卻期間進行交替反覆，所述脈衝電流的波形是對包含以峰值流過電流的峰值期間和以小於所述峰值的基值流過電流的基值期間的単位脈衝波形進行反覆的形狀，所述電弧焊接系統具備設定數存儲部，其存儲設定數；和結束判斷電路，其在各所述熔滴過渡期間中的所述峰值期間的次數達到所述設定數吋，發送結束指示信號，所述輸出電路在接收到所述結束指示信號吋，結束各所述熔滴過渡期間。在本發明的優選實施方式中，所述輸出電路包括信號生成電路，其在各所述熔滴過渡期間中反覆生成脈衝生成指示信號；和電流波形生成電路，其每當接收所述脈衝生成指示信號吋，生成所述單位脈衝波形，所述結束判斷電路包括測量電路，其基於生成了所述脈衝生成指示信號的次數，測量所述峰值期間的次數。在本發明的優選實施方式中，所述結束判斷電路包括電流檢測電路，其檢測在所述消耗電極和所述母材之間流過的電流；和測量電路，其基於由所述電流檢測電路檢測出的電流的值，測量所述峰值期間的次數。在本發明的優選實施方式中，所述電弧焊接系統還具備焊接機器人，其保持所述消耗電極；和動作控制電路，其對所述焊接機器人發送動作控制信號，所述動作控制電路在接收到所述結束指示信號吋，作為所述動作控制信號，發送使所述消耗電極沿著所述母材相對於所述母材相對移動的信號。根據這樣的構成，能使在各熔滴過渡期間形成於母材的各焊痕的大小均勻。因此， 能形成寬度均勻的美觀的焊道。本發明的其他特徵以及優點通過以下參照附圖所進行的詳細說明而更加明確。


圖1是表示本發明的第1實施方式的電弧焊接系統的構成的圖。圖2是表示圖1所示的電弧焊接系統的內部構成的圖。圖3是表示圖2的電流波形生成電路的一例的框圖。圖4是表示本發明的第1實施方式的焊接方法中的信號等的時序圖。圖5是詳細表示圖4所示的時序圖的圖。圖6(a)是表示本發明的第1實施方式的焊接方法的熔滴過渡期間中的電弧等的
5狀態的圖。(b)是表示本發明的第1實施方式的焊接方法的冷卻期間的開始時的電弧等的狀態的圖。(C)是表示本發明的第1實施方式的焊接方法的冷卻期間的結束時的電弧等的狀態的圖。(d)是表示本發明的第1實施方式的焊接方法的熔滴過渡期間的再次開始時的電弧等的狀態的圖。圖7是表示通過本發明的第1實施方式的焊接方法而形成的焊道的形狀的俯視圖。圖8是表示本發明的第2實施方式的電弧焊接系統的內部構成的圖。圖9是表示本發明的第3實施方式的電弧焊接系統的內部構成的圖。圖10是本發明的第3實施方式的焊接方法中的信號等的時序圖。圖11是詳細表示圖10所示的時序圖的圖。圖12是表示本發明的第4實施方式的電弧焊接系統的內部構成的圖。(符號說明)Al A4電弧焊接系統1焊接機器人11基底構件12 臂13電動機14 焊炬15消耗電極151 熔滴16焊絲進給裝置161進給機構19線圈襯套2機器人控制裝置21動作控制電路23示教器3焊接電源裝置31輸出電路311電源電路312電流檢測電路313電流切換電路314電流控制電路315電流波形生成電路316信號生成電路317電壓檢測電路318電壓控制電路33電流值存儲部34結束判斷電路341測量電路
342比較電路
35設定數存儲部
37電流值存儲部
38進給控制電路
EI電流誤差計算電路
Ei電流誤差信號
EV電壓誤差計算電路
Ev電壓誤差信號
Es結束指示信號
Fc進給速度控制信號
Fw進給速度
IB基值電流存儲部
ib基值電流值
IBR電流控制電路
ibr電流設定信號
Id電流檢測信號
IP峰值電流存儲部
ip峰值電流值
IPR電流控制電路
ipr電流設定信號
Ir, Irl，Ir2電流設定信號
irl弟1值
ir2第2值
Iw焊接電流
TO電弧產生期間
Tl熔滴過渡期間
T2冷卻期間
TB基值期間存儲部
TD減少期間存儲部
Td減少期間
TM定時電路
TP峰值期間存儲部
Tp峰值期間
tss期間信號
Ts期間
TU増加期間存儲部
Tu増加期間
Ms動作控制信號
Nb設定數
Ns 次數Ps脈衝生成指示信號k熔滴過渡開始信號SW切換電路Vd電壓檢測信號VR機器人移動速度Vr電壓設定信號Vw焊接電壓W 母材
具體實施例方式以下，參照附圖，具體說明本發明的實施方式。圖1是表示本發明的第1實施方式的電弧焊接系統的構成的圖。圖1所示的電弧焊接系統Al具備焊接機器人1、機器人控制裝置2、以及焊接電源裝置3。焊接機器人1對母材W自動進行電弧焊接。焊接機器人1包括基底構件11、多個臂12、多個電動機13、焊炬14、焊絲進給裝置16、以及線圈襯套(coil liner) 19。基底構件11固定於地板等適當的場所。各臂12經由軸與基底構件11連結。焊炬14將消耗電極15 (焊絲)導入到母材W附近的規定的位置。在焊炬14設置有保護氣體噴嘴(省略圖示)。保護氣體噴嘴用於提供氬氣等保護氣體。電動機13是移動機構，由機器人控制裝置2旋轉驅動。通過該旋轉驅動來控制各臂12的移動，從而焊炬14能上下前後左右地自由移動。在電動機13設置有編碼器(省略圖示)。將編碼器的輸出送往機器人控制裝置 2。焊絲進給裝置16設置於焊接機器人1的上部。焊絲進給裝置16用於將消耗電極15送出到焊炬14。焊絲進給裝置16包括進給機構161 (電動機WM)、焊絲盤(省略圖示)、以及焊絲推絲裝置(省略圖示)。以進給機構161為驅動源，上述焊絲推絲裝置將卷繞於上述焊絲盤的消耗電極15向焊接14送出。線圈襯套19的一端與焊絲進給裝置16連接，另一端與焊炬14連接。線圈襯套19 呈管狀，在其內部插通有消耗電極15。線圈襯套19將從焊絲進給裝置16送出的消耗電極 15引導到焊炬14。所送出的消耗電極15從焊炬14伸出。圖2是表示圖1所示的電弧焊接系統Al的內部構成的圖。機器人控制裝置2包括動作控制電路21、以及示教器23。機器人控制裝置2用於控制焊接機器人1的動作。動作控制電路21具有未圖示的微機以及存儲器。在該存儲器中存儲有設定了焊接機器人1的各種動作的作業程序。動作控制電路21設定機器人移動速度VR。機器人移動速度VR是在母材W的面內方向上的、焊炬14相對於母材W的速度。動作控制電路21基於上述作業程序、來自上述編碼器的坐標信息、以及機器人移動速度VR等，對焊接機器人1 發送動作控制信號Ms。焊接機器人1接受動作控制信號Ms，使各電動機13旋轉驅動。通過各電動機13的旋轉驅動，焊炬14時而移動到母材W上的規定的焊接開始位置，時而沿母材W的面內方向移動。動作控制電路21發送熔滴過渡開始信號な。
示教器23與動作控制電路21連接。示教器23用於由電弧焊接系統Al的用戶來設定在執行焊接時的參數等。焊接電源裝置3包括輸出電路31、電流值存儲部33、結束判斷電路34、設定數存儲部35、以及進給控制電路38。焊接電源裝置3不僅是用於在消耗電極15和母材W之間施加焊接電壓Vw的同時流過焊接電流Iw的裝置，還是用於進行消耗電極15的進給的裝置。電流值存儲部33存儲第2值ir2。設定數存儲部35存儲設定數Nb。第2值ir2 以及設定數Nb的各值例如從示教器ぬ輸入，並經由動作控制電路21而存儲到各存儲部。輸出電路31具有電源電路311、電流檢測電路312、電流誤差計算電路EI、電流切換電路313、電流控制電路314、電流波形生成電路315、信號生成電路316、電壓檢測電路 317、電壓誤差計算電路EV、以及電壓控制電路318。輸出電路31用於在消耗電極15和母材W之間以所指示的值施加焊接電壓Vw，或者以所指示的值使焊接電流Iw從消耗電極15 流向母材W。電源電路311例如以3相200V等商用電源作為輸入，進行逆變器控制、晶閘管相位控制等輸出控制，並輸出焊接電壓Vw以及焊接電流Iw。電流檢測電路312用於檢測消耗電極15和母材W之間流過的焊接電流Iw的值。 電流檢測電路312發送與焊接電流Iw的值對應的電流檢測信號Id。電流誤差計算電路EI 用於計算實際流過的焊接電流Iw的值與所設定的焊接電流的值之間的差△〗《。電流誤差計算電路EI接受電流檢測信號Id、以及與所設定的焊接電流的值對應的後述的電流設定信號Ir，並將與差AIw對應的電流誤差信號Ei送往電源電路311。此外，電流誤差計算電路EI也可以發送與放大了差Δ Iw的值對應的信號作為電流誤差信號Ei。電壓檢測電路317用於在檢測消耗電極15和母材W之間施加的焊接電壓Vw的值。電壓檢測電路317發送與焊接電壓Vw的值對應的電壓檢測信號Vd。在本實施方式中， 電壓檢測電路317發送與焊接電壓Vw的時間平均值對應的電壓檢測信號Vd。電壓控制電路318用於設定在檢測消耗電極15和母材W之間施加的焊接電壓Vw的值。電壓控制電路 318基於存儲於未圖示的存儲部中的設定電壓值，發送用於指示焊接電壓Vw的值的電壓設定信號Vr。電壓誤差計算電路EV用於計算實際施加的焊接電壓Vw的值與所設定的焊接電壓的值之間的差ΔΑ%。電壓誤差計算電路EV接受電壓檢測信號Vd、以及與所設定的焊接電壓的值對應的電壓設定信號Vr，並發送與差Δ Vw對應的電壓誤差信號Εν。此外，電壓誤差計算電路EV也可以發送與放大了差AVw的值對應的信號作為電壓誤差信號Εν。信號生成電路316用於使脈衝生成指示信號I^s反覆產生。在本實施方式中，信號生成電路316是電壓頻率變換電路。因此，信號生成電路316接收電壓誤差信號Εν，將差 AVw變換成與差AVw成正比的頻率(Ι/Tf)，並每隔期間Tf發送用於短期間內變化成高 (High)電平的脈衝生成指示信號!^。此外，由於頻率(Ι/Tf)與差AVw成正比，因此，期間 Tf不是恆定的值而多少會產生偏差。電流波形生成電路315用於生成後述的熔滴過渡期間Tl中的焊接電流Iw的波形。具體而言，電流波形生成電路315在毎次接收脈衝生成指示信號む吋，生成単位脈衝波形(圖5(c)的期間Tf中的焊接電流Iw的波形)。電流波形生成電路315發送與生成的波形的電流對應的電流設定信號Irl。圖3是表示電流波形生成電路315的一例的框圖。此タト，圖3所示的電流波形生成電路315的框圖用於生成圖5(c)所示的単位脈衝波形，若単位脈衝波形與圖5(c)所示的波形不同，則電流波形生成電路315的框圖也成為與圖3不同的框圖。如圖3所示，電流波形生成電路315具有定時電路TM、切換電路SW、電流控制電路IPR，IBR、増加期間存儲部TU、峰值期間存儲部TP、減少期間存儲部TD、峰值電流存儲部 IP、以及基值電流存儲部IB。増加期間存儲部TU存儲增加期間Tu，峰值期間存儲部TP存儲峰值期間Tp，減少期間存儲部TD存儲減少期間Td，峰值電流存儲部IP存儲峰值電流值ip，基值電流存儲部 IB存儲基值電流值ib。定時電路TM接收脈衝生成指示信號Ps，並發送期間信號tss。期間信號tss從脈衝生成指示信號む變化成高電平的時間點起，在預先設定的期間Ts (參照圖5 (c))的期間成為高電平。電流控制電路II3R接受期間信號tss，並發送電流設定信號ipr。電流控制電路PR與増加期間存儲部TU、峰值期間存儲部TP、減少期間存儲部TD、峰值電流存儲部IP 連接。電流控制電路IPR從期間信號tss成為高電平的時刻(在圖5中，ta(l))起，生成用於使焊接電流Iw成為圖5所示的期間Ts中的波形的電流設定信號ipr。電流控制電路 IBR與基值電流存儲部IB連接。電流控制電路IBR生成用於使焊接電流Iw成為基值電流值ib的電流設定信號ibr。切換電路SW接受期間信號tss、以及電流設定信號ipr，ibr，並發送電流設定信號 Irl0在期間信號tss為高電平的期間，切換電路SW將電流設定信號ipr作為電流設定信號Irl送往電流切換電路313。另ー方面，在期間信號tss為低電平的期間，切換電路SW將電流設定信號ibr作為電流設定信號Irl送往電流切換電路313。按照以上方式，電流波形生成電路315生成圖5(c)所示的単位脈衝波形，並發送電流設定信號Irl.圖2所示的電流控制電路314用於設定在後述的冷卻期間T2中的、在消耗電極15 和母材W之間流過的焊接電流Iw的值。電流控制電路314發送用於以第2值ir2流過焊接電流Iw的電流設定信號Ir2。電流切換電路313切換輸出電路31的電源特性(恆壓特性或恆流特性)。在輸出電路31的電源特性是恆壓特性的情況下，控制輸出電路31的輸出，使得焊接電壓Vw的值成為所設定的值。另ー方面，在輸出電路31的電源特性是恆流特性的情況下，控制輸出電路31的輸出，使得焊接電流Iw的值成為所設定的值。更具體的如下所述。電流切換電路313接受電流設定信號Irl、Ir2、後述的熔滴過渡開始信號k、以及後述的結束指示信號 Es。電流切換電路313接受到熔滴過渡開始信號k後，電流切換電路313中的開關與圖2 的a側連接。在此情況下，輸出電路31的電源特性是恆壓特性。即，電流切換電路313將電流設定信號Irl作為電流設定信號Ir送往電流誤差計算電路EI，焊接電壓Vw成為由電壓控制電路318設定了的值。另ー方面，電流切換電路313接受到結束指示信號Es後，電流切換電路313中的開關與圖2的b側連接。在此情況下，輸出電路31的電源特性成為恆流特性。即，電流切換電路313將電流設定信號Ir2作為電流設定信號Ir送往電流誤差計算電路EI，焊接電流Iw成為由電流控制電路314設定的值。結束判斷電路34用於判斷是否結束熔滴過渡期間Tl。結束判斷電路34具有測量電路341和比較電路342。測量電路341用於測量在各熔滴過渡期間Tl中的峰值期間Tp 的次數Ns ( S卩，在各熔滴過渡期間Tl中的焊接電流Iw的単位脈衝波形的數目)。在本實施方式中，測量電路341基於生成了脈衝生成指示信號I^s的次數來測量峰值期間Tp的次數 Ns。若各熔滴過渡期間Tl中的峰值期間Tp的次數Ns達到存儲於設定數存儲部35中的設定數Nb，則比較電路342將結束指示信號h送往輸出電路31 (在本實施方式中，電流切換電路313)和動作控制電路21。進給控制電路38用於控制從焊炬14送出消耗電極15的速度(進給速度Fw)。進給控制電路38將用於指示進給速度Fw的進給速度控制信號Fc送往進給機構161。接下來，進而使用圖4、圖5來說明使用了電弧焊接系統Al的電弧焊接方法。圖4 是使用了電弧焊接系統Al的電弧焊接方法中的各信號等的時序圖。圖4 (a)表示機器人移動速度VR的變化狀態，(b)表示電流切換電路313中的開關Sw的連接狀態(電源特性的變化狀態)，(c)表示焊接電流Iw的變化狀態，(d)表示焊接電壓Vw的變化狀態，(e)表示進給速度Fw的變化狀態，(f)表示熔滴過渡開始信號k的變化狀態，(g)表示結束指示信號h的變化狀態，(h)表示脈衝生成指示信號!^的變化狀態。在圖4(b)中，高電平表示電流切換電路313的開關Sw與a側連接，低(Low)電平表示開關Sw與b側連接。在使用了電弧焊接系統Al的電弧焊接方法中，交替反覆熔滴過渡期間Tl和冷卻期間T2。熔滴過渡期間Tl例如是0. 1 0. 5秒。冷卻期間T2例如是0. 1 0. 5秒。圖5 是詳細表示圖4的熔滴過渡期間Tl中的各信號等的變化狀態的時序圖。〈熔滴過渡期間Tl(時刻ta(l) 時刻ta(n+l))>熔滴過渡期間Tl是用於ー邊在消耗電極15和母材W之間產生電弧al，一邊使熔滴從消耗電極15向母材W過渡的期間。在圖4(a)、圖5(a)所示的時刻ta(l)，動作控制電路21將用於使機器人移動速度VR為速度vl的動作控制信號Ms送往焊接機器人1。由此，保持消耗電極15的焊炬14的、相對於母材的速度VR成為vl。在本實施方式中，vl = 0。因此，熔滴過渡期間Tl中，焊炬14在母材W的面內方向上相對於母材W停止。如圖4、 5(f)所示，在時刻ta(l)，動作控制電路21將熔滴過渡開始信號k送往進給控制電路38、 輸出電路31的電流切換電路313、以及結束判斷電路34的測量電路341。進給控制電路38 接受到熔滴過渡開始信號な後，將用於使進給速度Fw為速度fVl的進給速度控制信號Fc 送往進給機構161。由此，如圖5(e)所示，以進給速度Fw為速度fwl來開始進給消耗電極 15。進給速度Fw從焊炬14朝向母材W的方向為正。速度fwl例如是100 300cm/min。 如圖5(h)所示，在時刻ta(l)，脈衝生成指示信號!^變化成高電平。由此，電流波形生成電路315將用於使流過單位脈衝波形的焊接電流Iw的電流設定信號Irl送往電流切換電路 313。另外，如圖5(b)所示，若電流切換電路313接收到熔滴過渡開始信號Ss，則電流切換電路313中的開關Sw與a側連接。因此，從時刻ta(l)起，具有圖5(c)所示的単位脈衝波形的焊接電流Iw流過。如圖5(c)所示，単位脈衝波形的焊接電流Iw流過的期間Tf由増加期間Tu、峰值期間Tp、減少期間Td、以及基值期間Tb構成。在増加期間Tu中，焊接電流Iw増加到峰值電流值ip。在峰值期間Tp的期間，焊接電流Iw以峰值電流值ip流過。在減少期間Td中， 焊接電流Iw從峰值電流值Ip減少到基值電流值ib。在基值期間Tb的期間，焊接電流Iw 以基值電流值ib流過。在本實施方式中，調整基值期間Tb的長度，使得焊接電壓Vw的時間平均值成為預先設定的電壓值vrl。由此，將電弧al的長度保持為適當值。而且，焊接電流Iw將以絕對值的時間平均值為第1值irl而流過。另外，在峰值期間Tp中，在消耗電極15的前端生長出的熔滴151受電磁收縮カ的影響。而且，熔滴151在峰值期間Tp或減少期間Td中，從消耗電極15脫離而落下到母材W。如此，在期間Tf的期間，ー個熔滴151 過渡到母材W。如圖5(h)所示，在時刻ta O)，脈衝生成指示信號!^再次變化成高電平。由此， 電流波形生成電路315將用於流過單位脈衝波形的焊接電流Iw的電流設定信號Irl送往電流切換電路313。另外，如圖5(b)所示，電流切換電路313中的開關Sw與a側連接。因此，從時刻taO)起，具有圖5(c)所示的単位脈衝波形的焊接電流Iw流過。同樣，從時刻切(3)，切(4レ"切(11)(11為整數)起，具有単位脈衝波形的焊接電流Iw流過。即，在熔滴過渡期間Tl中，具有多次反覆單位脈衝波形反覆的形狀的脈衝電流流過。如圖6(a)所示，在熔滴過渡期間Tl中，熔滴向母材W過渡，從而在母材W上形成熔池881。在熔滴過渡期間Tl中，將脈衝生成指示信號I^s送往結束判斷電路34中的測量電路341。另外，如上所述，在熔滴過渡期間Tl的開始時刻即時刻ta(l)，將熔滴過渡開始信號k送往測量電路341。測量電路341在接受到熔滴開始信號k的時刻以後，測量接受到脈衝生成指示信號I3S的次數。由此，測量電路341測量各熔滴過渡期間Tl中的峰值期間Tp的次數Ns。而且，若次數Ns達到設定數Nb，則比較電路342將結束指示信號&送往輸出電路31中的電流切換電路313、進給控制電路38以及動作控制電路21。在本實施方式中，在從判斷為次數Ns已達到設定數Nb的時刻(時刻ta(n))起經過期間Tf後的時刻 (時刻ta(n+l))，比較電路342發送結束指示信號&。但比較電路342發送結束指示信號 Es的時刻不需要非得是時刻ta(n+l)，也可以比時刻ta(n+l)提前。例如，比較電路342發送結束指示信號&的時刻可以是從判斷為次數Ns已達到設定數Nb的時刻(時刻ta(n)) 起經過期間Ts後的時刻。設定數Nb例如是15 18。〈冷卻期間T2>冷卻期間Τ2是用於冷卻形成於母材W上的熔池881的期間。若電流切換電路313 在時刻ta(n+l)接受到結束指示信號Es，則如圖4(b)、圖5(b)所示，電流切換電路313中的開關Sw與b側連接。由此，熔滴過渡期間Tl結束，冷卻期間T2開始。如圖4、5(c)所示， 若電流切換電路313中的開關Sw與b側連接，則從時刻ta(n+l)起，焊接電流Iw以絕對值的時間平均值為第2值ir2而流過。在本實施方式中，第2值ir2是直流。第2值ir2比第1值irl小。第2值是熔滴不會從消耗電極15過渡到母材W那樣程度的極小的值，例如為5 20A。在本實施方式中，在冷卻期間T2中，持續著產生電弧al的狀態。因此，在開始下ー個熔滴過渡期間Tl時，不需要再次產生電弧al。另ー方面，如圖4(a)、圖5(a)所示， 若在時刻ta(n+l)動作控制電路21接受到結束指示信號Es，則將用於使機器人移動速度 VR為速度v2的動作控制信號Ms送往焊接機器人1。由此，保持消耗電極15的焊炬14在母材W的面內方向，沿著圖6(b)、圖7的焊接行進方向Dr，相對於母材W以速度v2開始移動。速度v2比速度vl大。速度v2例如是50 150cm/min。各冷卻期間T2中的焊接行進方向Dr彼此通用。如圖4(e)所示，進給控制電路38接受到結束指示信號Es後，將用於使進給速度Fw為速度fw2的進給速度控制信號Fc送往進給機構161。由此，從焊炬14朝向母材W，以速度fw2開始進給消耗電極15。速度fw2比速度fwl小，例如是70cm/min。如圖 6(c)所示，在冷卻期間T2中，熔池881因冷卻而固化，形成俯視下為圓形的焊痕882(參照圖7)。而且，若焊炬14達到母材W的規定的位置，則如圖6(d)所示，再次開始熔滴過渡期間Tl。按照以上方式，通過反覆熔滴過渡期間Tl和冷卻期間T2來進行焊接。由此，如圖 7所示，形成圓形的多個焊痕882沿焊接行進方向Dr相連的鱗狀的焊道。接下來，說明本實施方式的作用效果。在本實施方式中，當各熔滴過渡期間Tl中的峰值期間Tp的次數Ns (焊接電流Iw 的単位脈衝波形的數目)達到設定數Nb吋，結束該熔滴過渡期間Tl。在ー個單位脈衝波形的焊接電流Iw流過的期間Tf的期間，ー個熔滴151從消耗電極15向母材W過渡。由此， 能使在各熔滴過渡期間Tl中過渡的熔滴151的數目均勻。另外，在各期間Tf中過渡的熔滴151的體積大致相等。由此，能使在各熔滴過渡期間Tl中形成於母材W上的各焊痕882 的大小均勻。因此，根據本實施方式，能形成寬度均勻的美觀的焊道。一般而言，由作為電壓頻率變換電路的信號生成電路316發送的脈衝生成指示信號!3s的周期即期間Tf不是恆定的值而多少會產生偏差。因此，在使用定時電路來進行控制以使熔滴過渡期間Tl為恆定的長度的情況下，存在各熔滴過渡期間Tl中的次數Ns每隔各熔滴過渡期間Tl會產生偏差的隱憂。若各熔滴過渡期間Tl中的次數Ns產生偏差，則在各熔滴過渡期間Tl中過渡的熔滴151的數目會產生偏差。如此，在各熔滴過渡期間Tl中形成於母材W上的各焊痕882的大小會產生偏差，從而不能形成寬度均勻的美觀的焊道。 與此對比，根據本實施方式，如上所述，通過測量在各熔滴過渡期間Tl中的峰值期間Tp的次數Ns，來結束該熔滴過渡期間Tl。由此，各熔滴過渡期間Tl中的次數Ns不會產生偏差。 若在各熔滴過渡期間Tl中的次數Ns不產生偏差，則如上所述，能使在各熔滴過渡期間Tl 中形成於母材W上的各焊痕882的大小均勻。因此，本實施方式適合於形成寬度均勻的美觀的焊道。接下來，使用圖8來說明本發明的第2實施方式。圖8是表示本實施方式的電弧焊接系統的內部構成的圖。圖8所示的電弧焊接系統A2具備焊接機器人1、機器人控制裝置2、以及焊接電源裝置3。電弧焊接系統A2與上述電弧焊接系統Al相比，測量電路341測量次數Ns的方法不同，而其他點均相同。測量電路341不是基於生成了脈衝生成指示信號!^的次數來測量峰值期間Tp的次數Ns，而是基於由電流檢測電路312檢測出的焊接電流Iw的值來測量次數Ns。因此，在本實施方式中，將電流檢測信號Id從電流檢測電路312送往測量電路 341。測量電路341例如將焊接電流Iw的值超過某閾值的次數作為次數Ns採用。根據本實施方式，由幹與第1實施方式所述相同的理由，能形成寬度均勻的美觀的焊道。接下來，使用圖9 圖11來說明本發明的第3實施方式。圖9是表示本實施方式的電弧焊接系統的內部構成的圖。圖10是本實施方式的焊接方法中的信號等的時序圖。圖11是詳細表示圖10的熔滴過渡期間Tl中的各信號等的變化狀態的時序圖。本實施方式，如圖10、圖11所示，與第1實施方式不同之處在幹，在冷卻期間T2 中，以使電弧al消弧了的狀態來使焊炬14相對於母材W移動。圖9所示的電弧焊接系統 A3具備焊接機器人1、機器人控制裝置2、以及焊接電源裝置3。電弧焊接系統A3中的焊接機器人1以及機器人控制裝置2與第1實施方式的電弧焊接系統Al相同，因此省略說明。焊接電源裝置3包括輸出電路31、電流值存儲部37、結束判斷電路34、設定數存儲部 35、以及進給控制電路38。焊接電源裝置3的各構成除了輸出電路31和電流值存儲部37 之外，與第1實施方式中的構成幾乎相同，因此省略說明。電流值存儲部37存儲第3值ir3。第3值ir3的值例如從示教器23輸入，並經由動作控制電路21存儲於存儲部。輸出電路31具有電源電路311、電流檢測電路312、電流誤差計算電路EI、電流切換電路313、電流控制電路319、電流波形生成電路315、信號生成電路316、電壓檢測電路 317、電壓誤差計算電路EV、以及電壓控制電路318。輸出電路31的各構成除了電流控制電路319之外，與第1實施方式中的構成大致相同，因此省略說明。電流控制電路319用於設定在後述的電弧產生期間TO流過的焊接電流Iw的值。電流控制電路319將用於使焊接電流Iw以第3值ir3流過的電流設定信號Ir3送往電流切換電路313。接下來，進而使用圖10、圖11來說明使用了焊接系統A3的電弧焊接方法。在本實施方式的方法中，對電弧產生期間TO、熔滴過渡期間Tl、以及冷卻期間T2進行反覆。[時刻tgl 時刻tg2]在時刻tgl，電弧產生期間TO開始。如圖11(e)所示，在時刻tgl，進給控制電路 38將使進給速度Fw為值fw3 (減速進給速度)的信號作為進給速度控制信號Fc送往焊接機器人1的進給機構161。由此，以進給速度Fw為值fw3來從焊炬14進給消耗電極15。 此外，值fw3例如是100 300cm/min。在時刻tgl，消耗電極15和母材W分離，因此如圖 11(c)所示，在從時刻tgl起的一段期間(在本實施方式中，時刻tgl 時刻tg2)中，在消耗電極15和母材W之間不流過焊接電流Iw。另ー方面，如圖11(d)所示，在從時刻tgl起至時刻tg2，在消耗電極15和母材W之間施加例如80V程度的空載電壓VO來作為焊接電壓Vw。電流控制電路319將電流設定信號Ir3送往電流切換電路313。在時刻tgl 時刻 ta⑴的期間，電流切換電路313的開關與b側連接。因此，在時刻tgl 時刻ta⑴的期間，將電流設定信號Ir3作為電流設定信號Ir從電流切換電路313送往電流誤差計算電路 EI。此外，如圖11(a)所示，在電弧產生期間T0，機器人移動速度VR為0，從而焊炬14 不會沿母材W移動。[時刻tg2 時刻tg3]消耗電極15從焊炬14進給，向著母材W不斷接近，在時刻tg2，消耗電極15和母材W接觸。如此，如圖11(d)所示，施加到消耗電極15和母材W之間的焊接電壓Vw急劇減少。另外，如圖11(c)所示，從消耗電極15到母材W的焊接電流Iw的通電開始。如上所述， 將電流設定信號Ir3作為電流設定信號Ir從電流切換電路313送往電流誤差計算電路EI。 因此，焊接電流Iw的值按照成為第3值ri3的方式急劇增加。[時刻tg3 時刻tg4]如圖11(c)所示，在時刻tg3，焊接電流Iw的值達到第3值ir3。然後，在從時刻 t3起一段時間內，焊接電流Iw以第3值ir3流過。在從時刻tg3起的極短的期間(在本實施方式中，時刻tg3 時刻tg4)之內，將持續消耗電極15和母材W接觸的狀態。在消耗電極15和母材W接觸的期間，消耗電極15中與母材W接近的部分因焦耳熱而熔化。
[時刻tg4 時刻 ta(l)]在時刻tg4，消耗電極15中與母材W接近的部分熔化，在消耗電極15和母材W之間產生電弧al。如圖11(d)所示，在時刻tg4附近，在消耗電極15和母材W之間所施加的焊接電壓Vw急劇增加。在時刻tg4 時刻ta(l)，保持第3值ir3地持續流過焊接電流Iw。 這是為了使消耗電極15和母材W之間的分離距離為適當的長度。〈熔滴過渡期間Tl(時刻ta(l) 時刻ta(n+l))>從時刻ta(l)起熔滴過渡期間Tl開始。如圖10(f)、圖11(f)所示，在時刻ta(l)， 動作控制電路21將熔滴過渡開始信號k送往進給控制電路38、輸出電路31的電流切換電路313、結束判斷電路34的測量電路341。此後，執行與第1實施方式的熔滴過渡期間Tl 中的エ序相同的エ序。在本實施方式中，在熔滴過渡期間Tl中，將脈衝生成指示信號!^送往結束判斷電路34中的測量電路341。另外，如上所述，在熔滴過渡期間Tl的開始時刻即時刻ta(l)，將熔滴過渡開始信號k送往測量電路341。測量電路341在接受到熔滴過渡開始信號k的時刻以後，測量接受到脈衝生成指示信號I3S的次數。由此，測量電路341測量各熔滴過渡期間Tl中的峰值期間Tp的次數Ns。而且，若次數Ns達到設定數Nb，則比較電路342將結束指示信號Es送往電源電路311、電流切換電路313、進給控制電路38、以及動作控制電路 21。〈冷卻期間T2>冷卻期間Τ2是用於冷卻形成於母材W上的熔池881的期間。如圖11 (C)、圖11(d) 所示，若電源電路311在時刻ta(n+l)接受到結束指示信號&，則電源電路311停止，使焊接電壓Vw以及焊接電流Iw為0 (使焊接電流Iw以第2值ir2 = OA流過)。由此，熔滴過渡期間Tl結束，冷卻期間T2開始。如圖11 (e)所示，進給控制電路38接受到結束指示信號Es後，將用於使進給速度Fw為0的進給速度控制信號Fc送往機構161。由此，消耗電極 15的進給停止。如圖10(a)、圖11(a)所示，在時刻ta(n+l)，動作控制電路21若接收到結束指示信號Es，則將用於使機器人移動速度VR為速度v2的動作控制信號Ms送往焊接機器人1。由此，保持消耗電極15的焊炬14在母材W的面內方向，沿著焊接行進方向Dr (參照圖6、圖7)，相對於母材W以速度v2開始移動。在冷卻期間T2中，熔池881因冷卻而固化， 形成俯視下為圓形的焊痕882(參照圖6、圖7)。若冷卻期間T2結束，則開始上述的電弧產生期間T0，再次產生電弧al。按照以上方式，在本實施方式中，通過對電弧產生期間TO、熔滴過渡期間Tl、以及冷卻期間T2進行反覆，來進行焊接。根據本實施方式，由幹與第1實施方式所述相同的理由，能形成寬度均勻的美觀的焊道。接下來，使用圖12來說明本發明的第4實施方式。圖12是表示本實施方式的電弧焊接系統的內部構成的圖。圖12所示的電弧焊接系統A4具備焊接機器人1、機器人控制裝置2、以及焊接電源裝置3。電弧焊接系統A4與上述電弧焊接系統A3相比，測量電路341測量次數Ns的方法不同，而其他點均相同。測量電路341不是基於生成了脈衝生成指示信號!^的次數來測量峰值期間Tp的次數Ns，而是基於由電流檢測電路312檢測出的焊接電流Iw的值來測
15量次數Ns。因此，在本實施方式中，將電流檢測信號Id從電流檢測電路312送往測量電路 341。測量電路341例如將焊接電流Iw的值超過某閾值的次數作為次數Ns採用。根據本實施方式，由幹與第3實施方式所述相同的理由，能形成寬度均勻的美觀的焊道。本發明的範圍不限定於上述實施方式。本發明的各部的具體的構成各種設計變更自由。儘管在上述實施方式中以電壓頻率變換電路作為信號生成電路為例，但信號生成電路也可以是對積分電路和比較電路進行了組合後的電路等。儘管在上述實施方式中描述了単位脈衝波形是直流的例子，但也可以是具有EN期間的交流。
權利要求
1.ー種電弧焊接方法，使熔滴過渡期間和冷卻期間反覆，其中，在所述溶滴過渡期間， ー邊在消耗電極和母材之間產生電弧，一邊使熔滴從所述消耗電極過渡到母材，在所述冷卻期間，冷卻形成於所述母材上的熔池，所述電弧焊接方法具備在各所述熔滴過渡期間中，使包含以峰值流過電流的峰值期間和以小於所述峰值的基值流過電流的基值期間在內的単位脈衝波形的電流從所述消耗電極反覆流向所述母材的ェ序；在各所述冷卻期間中，在焊接行進方向上，使所述消耗電極相對於所述母材沿所述母材移動的エ序；和當各所述熔滴過渡期間中的所述峰值期間的次數達到設定數吋，結束該熔滴過渡期間的エ序。
2.根據權利要求1所述的電弧焊接方法，其中，所述使電流反覆流向母材的エ序包括在各所述熔滴過渡期間中反覆生成脈衝生成指示信號的エ序；和每當生成所述脈衝生成指示信號時生成単位脈衝波形的エ序，結束所述熔滴過渡期間的エ序包括基於生成了所述脈衝生成指示信號的次數，測量所述峰值期間的次數的エ序。
3.根據權利要求1所述的電弧焊接方法，其中，結束所述熔滴過渡期間的エ序包括基於在所述消耗電極和所述母材之間流過的電流的值，測量所述峰值期間的次數的エ序。
4.根據權利要求1 3中任一項所述的電弧焊接方法，其中，所述電弧焊接方法還具備在各所述熔滴過渡期間中的所述峰值期間的次數超過設定數吋，使所述消耗電極沿著所述母材相對於所述母材開始相對移動的エ序。
5.根據權利要求1 4中任一項所述的電弧焊接方法，其中，在所述使電流反覆流向母材的エ序中，使從所述消耗電極流向所述母材的電流按照絕對值的時間平均值為第1值的方式流動，在使所述消耗電極移動的エ序中，使從所述消耗電極流向所述母材的電流按照絕對值的時間平均值為小於所述第1值的第2值的方式流動，所述第2值為5 20A。
6.根據權利要求1 4中任一項所述的電弧焊接方法，其中，在所述使電流反覆流向母材的エ序中，使從所述消耗電極流向所述母材的電流按照絕對值的時間平均值為第1值的方式流動，在使所述消耗電極移動的エ序中，使從所述消耗電極流向所述母材的電流按照絕對值的時間平均值為小於所述第1值的第2值的方式流動，所述第2值為OA。
7.ー種電弧焊接系統，具備輸出電路，其對使脈衝電流從消耗電極流向母材的熔滴過渡期間和冷卻形成於所述母材上的熔池的冷卻期間進行交替反覆，所述脈衝電流的波形是對包含以峰值流過電流的峰值期間和以小於所述峰值的基值流過電流的基值期間在內的単位脈衝波形進行反覆的形狀，所述電弧焊接系統具備設定數存儲部，其存儲設定數；和結束判斷電路，其在各所述熔滴過渡期間中的所述峰值期間的次數達到所述設定數吋，發送結束指示信號，所述輸出電路在接收到所述結束指示信號吋，結束各所述熔滴過渡期間。
8.根據權利要求7所述的電弧焊接系統，其中，所述輸出電路包括信號生成電路，其在各所述熔滴過渡期間中反覆生成脈衝生成指示信號；和電流波形生成電路，其每當接受所述脈衝生成指示信號吋，生成所述單位脈衝波形，所述結束判斷電路包括測量電路，其基於生成了所述脈衝生成指示信號的次數，測量所述峰值期間的次數。
9.根據權利要求7所述的電弧焊接系統，其中，所述結束判斷電路包括電流檢測電路，其檢測在所述消耗電極和所述母材之間流過的電流；和測量電路，其基於由所述電流檢測電路檢測出的電流的值，測量所述峰值期間的次數。
10.根據權利要求7 9中任一項所述的電弧焊接系統，其中，所述電弧焊接系統還具備焊接機器人，其保持所述消耗電極；和動作控制電路，其對所述焊接機器人發送動作控制信號，所述動作控制電路在接受到所述結束指示信號時，發送使所述消耗電極沿著所述母材相對於所述母材相對移動的信號，作為所述動作控制信號。
全文摘要
本發明旨在提供一種能形成寬度均勻的焊道的電弧焊接方法以及電弧焊接系統。本發明的電弧焊接方法，反覆一邊在消耗電極(15)和母材(W)之間產生電弧(a1)，一邊使熔滴(151)從消耗電極(15)過渡到母材(W)的熔滴過渡期間(T1)；以及冷卻形成於母材(W)上的熔池的冷卻期間(T2)，具備在各熔滴過渡期間(T1)中，使包含以峰值(ip)流過電流的峰值期間(Tp)和以小於峰值(ip)的基值(ib)流過電流的基值期間(Tb)的單位脈衝波形的電流從消耗電極(15)反覆流向母材(W)的工序；在各冷卻期間(T2)中，在焊接行進方向上，使消耗電極(15)相對於母材(W)沿母材(W)移動的工序；和當各熔滴過渡期間(T1)中的峰值期間(Tp)的次數達到設定數時，結束該熔滴過渡期間(T1)的工序。根據該構成，能使在各熔滴過渡期間(T1)形成於母材(W)上的各焊痕的大小均勻。因此，能形成寬度均勻的美觀的焊道。
文檔編號B23K9/10GK102581436SQ20111045019
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月29日 優先權日2011年1月11日
發明者劉忠傑 申請人:株式會社大亨