專利名稱：電弧焊接方法、焊接電源裝置及電弧焊接系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電弧焊接方法、焊接電源裝置及電弧焊接系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中公知一種重復(fù)包括電弧產(chǎn)生期間、熔滴過渡期間和電弧停止期間在內(nèi)的單位焊接期間的焊接方法(例如參照專利文獻(xiàn)1)。這種焊接方法被稱為針狀脈沖焊接法。在該焊接方法中的電弧產(chǎn)生期間中，如果消耗電極以減速進(jìn)給速度與母材接觸，則在消耗電極與母材之間流經(jīng)較大的焊接電流。由此，消耗電極的前端急劇熔化，在消耗電極與母材之間產(chǎn)生了電弧。之后，在熔滴過渡期間中，在消耗電極與母材之間產(chǎn)生了電弧的狀態(tài)下，熔滴從消耗電極向母材過渡。在這些電弧產(chǎn)生期間及熔滴過渡期間中，預(yù)先使保持消耗電極的焊炬相對于母材停止。之后，在電弧停止期間中，維持著使消耗電極與母材之間的電弧停止的狀態(tài)，同時(shí)使焊炬相對于母材相對移動(dòng)。并且，如果焊炬位于規(guī)定的電弧再產(chǎn)生開始地點(diǎn)，則再次開始上述電弧產(chǎn)生期間。通過重復(fù)這樣的單位焊接期間，由此形成鱗狀焊道。在該焊接方法中，由于在各電弧產(chǎn)生期間中流動(dòng)的焊接電流比較大，因此會(huì)在開始通入焊接電流時(shí)產(chǎn)生濺射。由于濺射的產(chǎn)生會(huì)有損焊道的外觀，因此不優(yōu)選。另外，為了抑制濺射的產(chǎn)生，也考慮將在各電弧產(chǎn)生期間中流動(dòng)的焊接電流設(shè)定得比較小?？墒牵绻麑⒃诟麟娀‘a(chǎn)生期間中流動(dòng)的焊接電流設(shè)定得比較小，則產(chǎn)生電弧的失敗概率較高，因此不優(yōu)選。專利文獻(xiàn)1 JP特開平06-55268號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題提出的，其目的在于提供一種電弧焊接方法、焊接電源裝置及電弧焊接系統(tǒng)，能在進(jìn)行焊接的整個(gè)期間中抑制濺射的產(chǎn)生，并且能在進(jìn)行焊接的整個(gè)期間中迅速地產(chǎn)生電弧。本發(fā)明的第一方面提供的電弧焊接方法，重復(fù)包括電弧產(chǎn)生期間、上述電弧產(chǎn)生期間之后的熔滴過渡期間和上述熔滴過渡期間之后的電弧停止期間在內(nèi)的單位焊接期間， 該電弧焊接方法包括下述工序在上述各電弧產(chǎn)生期間中，通過使焊接電流從消耗電極流向母材而在上述消耗電極與上述母材之間產(chǎn)生電??；在上述各熔滴過渡期間中，使熔滴從上述消耗電極向上述母材過渡；在上述各電弧停止期間中，使上述消耗電極與上述母材之間的電弧停止的狀態(tài)持續(xù)；和在上述各電弧停止期間中，使保持上述消耗電極的焊炬沿著上述母材在焊接方向上相對于上述母材進(jìn)行相對移動(dòng)；在從焊接開始時(shí)起的一定期間內(nèi)， 使上述各電弧產(chǎn)生期間中的焊接電流的絕對值的最大值階段性減小。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，上述各單位焊接期間為0. 3 1. 2秒。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，在從焊接開始時(shí)起的上述一定期間內(nèi)，使上述各單位焊接期間連續(xù)重復(fù)5次以上。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，按多次的電弧產(chǎn)生期間，使上述各電弧產(chǎn)生期間中的焊接電流的絕對值的最大值減小。本發(fā)明的第二方面提供的焊接電源裝置具備電源電路，重復(fù)包括電弧產(chǎn)生期間、 上述電弧產(chǎn)生期間之后的熔滴過渡期間和上述熔滴過渡期間之后的電弧停止期間在內(nèi)的單位焊接期間，在上述各熔滴過渡期間中，使焊接電流從消耗電極流向母材，在上述各電弧停止期間中，使停止從上述消耗電極向上述母材流動(dòng)焊接電流的狀態(tài)持續(xù)；和電流控制電路，生成對開始電流值進(jìn)行指示的開始電流設(shè)定信號；上述電流控制電路在從焊接開始時(shí)起的一定期間內(nèi)，作為上述開始電流設(shè)定信號而生成使上述各電弧產(chǎn)生期間中的開始電流值階段性減小的信號；上述電源電路基于上述開始電流設(shè)定信號，在上述各電弧產(chǎn)生期間中，開始通入以上述開始電流值作為絕對值的最大值的焊接電流。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，上述各單位焊接期間為0.3 1.2秒。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，在從焊接開始時(shí)起的上述一定期間內(nèi)，使上述各單位焊接期間連續(xù)重復(fù)5次以上。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，作為上述開始電流設(shè)定信號，上述電流控制電路生成使上述各電弧產(chǎn)生期間中的開始電流值按多次的電弧產(chǎn)生期間階段性減小的信號。本發(fā)明的第三方面提供的電弧焊接系統(tǒng)具備本發(fā)明的第二方面所涉及的焊接電源裝置；和焊接機(jī)器人，在上述各電弧停止期間中，使保持上述消耗電極的焊炬沿著上述母材在焊接方向上相對于上述母材進(jìn)行相對移動(dòng)。本發(fā)明的其他特征及優(yōu)點(diǎn)，通過下面參照附圖進(jìn)行的詳細(xì)說明變得更明了。


圖1是表示本發(fā)明第一實(shí)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)部構(gòu)成的圖。圖3是本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的焊接方法中的信號等的時(shí)序圖。圖4是詳細(xì)示出圖3所示的時(shí)序圖的圖。圖5是表示在本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的焊接方法中，開始電流設(shè)定信號相對于自焊接開始時(shí)起經(jīng)過的時(shí)間的變化的圖。圖6是表示本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的焊接方法中的按各電弧產(chǎn)生期間的開始電流值的推移的圖表。圖7是示意性表示消耗電極的前端的溫度相對于從焊接開始時(shí)起的經(jīng)過時(shí)間的關(guān)系的曲線圖。圖8是示意性表示濺射產(chǎn)生量相對于消耗電極的前端的溫度及開始電流值的關(guān)系的圖。圖9是表示在本發(fā)明第二實(shí)施方式所涉及的焊接方法中，開始電流設(shè)定信號相對于自焊接開始時(shí)起經(jīng)過的時(shí)間的變化的圖。圖10是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式所涉及的焊接方法中按各電弧產(chǎn)生期間的開始電流值的推移的圖表。符號說明A1-電弧焊接系統(tǒng)；1-焊接機(jī)器人；11-基座部件；12-臂；13-電動(dòng)機(jī)； 14-輝炬；15-消耗電極；151-熔滴；16-焊絲進(jìn)給裝置；161-進(jìn)給機(jī)構(gòu)；19-卷曲導(dǎo)管；2-機(jī)器人控制裝置；21-動(dòng)作控制電路；23-操縱臺；3-焊接電源裝置；31-電源電路；32-電流控制電路；34-電壓控制電路；38-進(jìn)給控制電路；Ea-誤差信號；EI-電流誤差計(jì)算電路； Ei-電流誤差信號；EV-電壓誤差計(jì)算電路；Ev-電壓誤差信號；Fc-進(jìn)給速度控制信號； Fw-進(jìn)給速度；ID-電流檢測電路；Id-電流檢測信號；Ir-開始電流設(shè)定信號；Iw-焊接電流；Iwl-開始電流值；Iw2-熔滴過渡電流值；MC-電力產(chǎn)生電路；Ms-動(dòng)作控制信號；SW-電源特性切換電路；Sw-電源特性切換信號；Tl-電弧產(chǎn)生期間；T2-熔滴過渡期間；T3-電弧停止期間；Tc-開始電流值變化期間；Ts-恒定焊接期間；Ta-單位焊接期間；VD-電壓檢測電路；Vd-電壓檢測信號；Vr-電壓設(shè)定信號；VR-機(jī)器人移動(dòng)速度；Vw-焊接電壓；W-母材。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖具體說明本發(fā)明的實(shí)施方式。圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的焊接系統(tǒng)的一例的結(jié)構(gòu)圖。本實(shí)施方式所涉及的電弧焊接系統(tǒng)Al具備焊接機(jī)器人1、機(jī)器人控制裝置2和焊接電源裝置3。焊接機(jī)器人1對母材W例如自動(dòng)進(jìn)行電弧焊接。焊接機(jī)器人1包括基座部件11、多個(gè)臂12、多個(gè)電動(dòng)機(jī)13、焊炬14、焊絲進(jìn)給裝置16及卷曲導(dǎo)管19?；考?1被固定在地面等適當(dāng)場所。各臂12經(jīng)由軸與基座部件11連結(jié)。焊炬14將消耗電極15 (焊絲)引導(dǎo)至母材W附近的規(guī)定位置。焊炬14上設(shè)有保護(hù)氣體噴嘴 (省略圖示)。保護(hù)氣體噴嘴用于供給氬氣等保護(hù)氣體。電動(dòng)機(jī)13是移動(dòng)機(jī)構(gòu)，由機(jī)器人控制裝置2對其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。通過該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)對各臂12的移動(dòng)進(jìn)行控制，焊炬14能夠沿著上下前后左右方向自由地移動(dòng)。電動(dòng)機(jī)13設(shè)有編碼器(省略圖示)。編碼器的輸出被送到機(jī)器人控制裝置2。焊絲進(jìn)給裝置16設(shè)置于焊接機(jī)器人1的上部。焊絲進(jìn)給裝置16用于向焊炬14送出消耗電極15。焊絲進(jìn)給裝置16包括進(jìn)給機(jī)構(gòu)161 (電動(dòng)機(jī))、焊絲卷軸(省略圖示)和焊絲推進(jìn)裝置(省略圖示)。以進(jìn)給機(jī)構(gòu)161為驅(qū)動(dòng)源，上述焊絲推進(jìn)裝置將卷繞在上述焊絲卷軸上的消耗電極15向焊炬14送出。卷曲導(dǎo)管19的一端與焊絲進(jìn)給裝置16連接，另一端與焊炬14連接。卷曲導(dǎo)管19 呈管狀，消耗電極15插通于其內(nèi)部。卷曲導(dǎo)管19將從焊絲進(jìn)給裝置16送出的消耗電極15 引導(dǎo)至焊炬14。被送出的消耗電極15從焊炬14突出。圖2是表示圖1所示的焊接系統(tǒng)Al的內(nèi)部構(gòu)成的圖。機(jī)器人控制裝置2包括動(dòng)作控制電路21和操縱臺(teach pendant) 23。機(jī)器人控制裝置2用于控制焊接機(jī)器人1的動(dòng)作。動(dòng)作控制電路21具有未圖示的微型計(jì)算機(jī)及存儲(chǔ)器。在該存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)了設(shè)定有焊接機(jī)器人1的各種動(dòng)作的作業(yè)程序。另外，動(dòng)作控制電路21對后述的機(jī)器人移動(dòng)速度 VR進(jìn)行設(shè)定。動(dòng)作控制電路21基于上述作業(yè)程序、來自上述編碼器的坐標(biāo)信息及機(jī)器人移動(dòng)速度VR等，對焊接機(jī)器人1發(fā)送動(dòng)作控制信號Ms。焊接機(jī)器人1接收動(dòng)作控制信號Ms， 使各電動(dòng)機(jī)13進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。由此，焊炬14或者移動(dòng)至母材W的規(guī)定的焊接開始位置，或者沿著母材W的面內(nèi)方向進(jìn)行移動(dòng)。操縱臺23與動(dòng)作控制電路21連接。操縱臺23用于供電弧焊接系統(tǒng)Al的用戶設(shè)定執(zhí)行焊接時(shí)的參數(shù)。
焊接電源裝置3包括電源電路31、電流控制電路32、電壓控制電路34、進(jìn)給控制電路38。焊接電源裝置3是用于在消耗電極15與母材W之間施加焊接電壓Vw而使得流動(dòng)焊接電流Iw的裝置，并且是用于進(jìn)行消耗電極15的進(jìn)給的裝置。電源電路31具有電力產(chǎn)生電路MC、電源特性切換電路SW、電流誤差計(jì)算電路 EI、電壓誤差計(jì)算電路EV、電流檢測電路ID及電壓檢測電路VD。電源電路31用于以所指示的值在消耗電極15與母材W之間施加焊接電壓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。電力產(chǎn)生電路MC以例如三相200V等的商用電源為輸入，根據(jù)后述的誤差信號fe 進(jìn)行逆變器控制、晶閘管(thyristor)相位控制等輸出控制，輸出焊接電壓Vw及焊接電流 Iw0電流檢測電路ID用于檢測在消耗電極15與母材W之間流動(dòng)的焊接電流Iw的值。 電流檢測電路ID發(fā)送與焊接電流Iw對應(yīng)的電流檢測信號Id。電流誤差計(jì)算電路EI用于計(jì)算實(shí)際流動(dòng)的焊接電流Iw的值與所設(shè)定的焊接電流的值之差△ Iw。具體而言，電流誤差計(jì)算電路EI接收電流檢測信號Id和與所設(shè)定的焊接電流的值對應(yīng)的后述的開始電流設(shè)定信號Ir，發(fā)送與差Δ Iw對應(yīng)的電流誤差信號Ei。此外，電流誤差計(jì)算電路EI也可發(fā)送與將差ΔΙ 放大之后的值對應(yīng)的值來作為電流誤差信號Ei。電壓檢測電路VD用于檢測在消耗電極15與母材W之間施加的焊接電壓Vw的值。 電壓檢測電路VD發(fā)送與焊接電壓Vw對應(yīng)的電壓檢測信號Vd。電壓誤差計(jì)算電路VE用于計(jì)算實(shí)際施加的焊接電流Vw的值與所設(shè)定的焊接電壓的值之差A(yù)Vw。具體而言，電壓誤差計(jì)算電路EV接收電壓檢測信號Vd和與所設(shè)定的焊接電壓的值對應(yīng)的后述的電壓設(shè)定信號Vr，發(fā)送與差A(yù)Vw對應(yīng)的電壓誤差信號Εν。此外，電壓誤差計(jì)算電路EV作為電壓誤差信號Ev也可發(fā)送與將差A(yù)Vw放大之后的值對應(yīng)的值。電源特性切換電路SW用于切換電源電路31的電源特性(恒定電流特性或恒定電壓特性)。在電源電路31的電源特性為恒定電流特性的情況下，以焊接電流Iw的值變?yōu)樗O(shè)定的值的方式，在電源電路31中控制輸出。另一方面，在電源電路31的電源特性為恒定電壓特性的情況下，電源電路31以焊接電壓Vw的值變?yōu)樗O(shè)定的值的方式，在電源電路 31中控制輸出。更具體而言，電源特性切換電路SW接收后述的電源特性切換信號Sw、電流誤差信號Ei及電壓誤差信號Εν。在電源特性切換電路SW接收到的電源特性切換信號Sw 為高(High)電平的情況下，電源特性切換電路SW中的開關(guān)與圖2的a側(cè)連接。這種情況下，電源電路31的電源特性為恒定電壓特性，電源特性切換電路SW將電壓誤差信號Ev作為誤差信號fe發(fā)送到電力產(chǎn)生電路MC中。此時(shí)，電力產(chǎn)生電路MC進(jìn)行焊接電壓Vw的值變?yōu)樗O(shè)定的值(即上述的差變?yōu)榱?這樣的控制。另一方面，在電源特性切換電路 SW接收到的電源特性切換信號Sw為低(Low)電平的情況下，電源特性切換電路SW中的開關(guān)與圖2的b側(cè)連接。這種情況下，電源電路31的電源特性為恒定電流特性，電源特性切換電路SW將電流誤差信號Ei作為誤差信號fe發(fā)送到電力產(chǎn)生電路MC中。此時(shí)，電力產(chǎn)生電路MC進(jìn)行焊接電流Iw的值變?yōu)樗O(shè)定的值(即上述的差A(yù)lw變?yōu)榱?這樣的控制。電流控制電路32用于設(shè)定在消耗電極15與母材W之間流動(dòng)的焊接電流Iw的值。 電流控制電路32生成開始電流設(shè)定信號Ir，并送到電源電路31中。開始電流設(shè)定信號Ir 用于指示后述的電弧產(chǎn)生期間Tl中的焊接電流Iw的絕對值的最大值、即開始電流值Iwl。電流控制電路32向電源特性切換電路SW發(fā)送電源特性切換信號Sw。電流控制電路32例如從動(dòng)作控制電路21接收未圖示的信號，切換電源特性切換信號Sw的高電平和低電平。電壓控制電路34用于設(shè)定在消耗電極15與母材W之間施加的焊接電壓Vw的值。 電壓控制電路34基于未圖示的存儲(chǔ)部所存儲(chǔ)的設(shè)定電壓值，將用于指示焊接電壓Vw的值的電壓設(shè)定信號Vr發(fā)送到電源電路31。進(jìn)給控制電路38用于控制從焊炬14送出消耗電極15的速度(進(jìn)給速度Fw)。進(jìn)給控制電路38將用于指示進(jìn)給速度Fw的進(jìn)給速度控制信號Fc發(fā)送到進(jìn)給機(jī)構(gòu)161。下面，進(jìn)一步使用圖3 圖6，對采用了電弧焊接系統(tǒng)Al的電弧焊接方法進(jìn)行說明。圖3表示采用了電弧焊接系統(tǒng)Al的電弧焊接方法中的各信號等的時(shí)序圖。圖3(a)表示機(jī)器人移動(dòng)速度VR的變化狀態(tài)，圖3 (b)表示電源特性切換信號Sw的變化狀態(tài)，圖3 (c) 表示焊接電壓Vw的變化狀態(tài)，圖3 (d)表示焊接電流Iw的變化狀態(tài)，圖3 (e)表示進(jìn)給速度 Fw的變化狀態(tài)，圖3(f)表示開始電流設(shè)定信號Ir的變化狀態(tài)。在本實(shí)施方式所涉及的方法中，重復(fù)包括(1)電弧產(chǎn)生期間T1、0)熔滴過渡期間 Τ2及(3)電弧停止期間Τ3在內(nèi)的單位焊接期間Ta。電弧產(chǎn)生期間Tl例如為0. 1 0. 2 秒。熔滴過渡期間Τ2例如為0. 1 0. 5秒。電弧停止期間Τ3例如為0. 1 0. 5秒。單位焊接期間Ta例如為0.3 1.2秒。并且，在一次的焊接之中，在從焊接開始時(shí)起的一定期間(后述的開始電流值變化期間Tc)內(nèi)，單位焊接期間Ta至少重復(fù)5次。圖4是詳細(xì)示出圖3的電弧產(chǎn)生期間Tl中的各信號等的變化狀態(tài)的時(shí)序圖。(1)電弧產(chǎn)生期間Tl (時(shí)亥Ij tl 時(shí)亥Ij t5)<時(shí)刻tl 時(shí)刻t2>在時(shí)刻tl，例如來自操縱臺23的焊接開始信號St(參照圖2)被送到動(dòng)作控制電路21中，開始焊接。如圖4(b)所示，在時(shí)刻tl，電源特性切換信號Sw維持低電平。因此， 時(shí)刻tl以后，電源電路31的電源特性為恒定電流特性。如圖4(e)所示，在時(shí)刻tl，進(jìn)給控制電路38將進(jìn)給速度Fw設(shè)為值fVl (減速進(jìn)給速度)而作為進(jìn)給速度控制信號Fe，并發(fā)送到焊接機(jī)器人1的焊絲進(jìn)給裝置16。由此，將進(jìn)給速度Fw設(shè)為fwl來從焊炬14進(jìn)給消耗電極15。其中，值fwl例如為100 300cm/min。另外，如圖4(f)所示，電流控制電路 32將焊接電流Iw設(shè)為以電流值iw(l)進(jìn)行流動(dòng)而作為開始電流設(shè)定信號Ir，并發(fā)送到電源電路31 (更具體而言為電流誤差計(jì)算電路EI)。在時(shí)刻tl，由于消耗電極15與母材W分離，因此如圖4(d)所示，自時(shí)刻tl起的某一程度的期間(在本實(shí)施方式中為時(shí)刻tl 時(shí)刻t2)內(nèi)，在消耗電極15與母材W之間沒有焊接電流Iw流動(dòng)。另一方面，如圖4(c)所示， 在時(shí)刻tl 時(shí)刻t2，在消耗電極15與母材W之間作為焊接電壓Vw，例如施加80V左右的無負(fù)荷電壓。此外，如圖4(a)所示，在電弧產(chǎn)生期間Tl中，機(jī)器人移動(dòng)速度VR為零。S卩，焊炬 14沒有沿著母材W移動(dòng)。<時(shí)刻t2 時(shí)刻t3>消耗電極15由焊炬14進(jìn)給，并逐漸接近母材W，如圖4的(s-幻所示，在時(shí)刻t2， 消耗電極15與母材W相接觸。于是，如圖4(c)所示，在消耗電極15與母材W之間施加的焊接電壓Vw急劇減小。另外，如圖4(d)所示，開始從消耗電極15向母材W通入焊接電流 Iw。并且，由于電源電路31的電源特性為恒定電流特性，因此焊接電流Iw的值急劇增加至電流值Iw(I)0<時(shí)刻t3 時(shí)刻t4>如圖4(d)所示，在時(shí)刻t3，焊接電流Iw的值達(dá)到電流值iw⑴。之后，自時(shí)刻t3 不久的期間，焊接電流Iw以電流值iw⑴流動(dòng)。電流值iw⑴為電弧產(chǎn)生期間Tl中的焊接電流Iw的絕對值的最大值。將這樣的電弧產(chǎn)生期間Tl中的焊接電流Iw的絕對值的最大值稱為電弧產(chǎn)生期間Tl中的開始電流值Iwl。例如，第一次的電弧產(chǎn)生期間Tl中的開始電流值Iwl為電流值iw(l)。自時(shí)刻t3開始的稍許的期間(在本實(shí)施方式中為時(shí)刻t3 時(shí)刻t4)內(nèi)，消耗電極15與母材W相接觸的狀態(tài)持續(xù)。在時(shí)刻t3 時(shí)刻t4，消耗電極15 中的與母材W接近的部分因焦耳熱而熔化。<時(shí)刻t4 時(shí)刻t5>如圖4的(s-3)所示，在時(shí)刻t4，消耗電極15中的與母材W接近的部分熔化，在消耗電極15與母材W之間產(chǎn)生電弧(arc)al。于是，如圖4(c)所示，在消耗電極15與母材W之間施加的焊接電壓Vw急劇增加。在時(shí)刻t4 時(shí)刻t5，焊接電流Iw—直維持著電流值iw(l)而持續(xù)流動(dòng)。因?yàn)閷⑾碾姌O15與母材W之間的分離距離設(shè)為適當(dāng)長度的緣故。此外，時(shí)刻t5例如也可以是從開始通入焊接電流Iw的時(shí)刻t2起經(jīng)過了一定期間(例如10 50msec)的時(shí)刻?；蛘撸瑫r(shí)刻t5例如也可以是從電弧al產(chǎn)生的時(shí)刻t4起經(jīng)過了一定期間的時(shí)刻。(2)熔滴過渡期間T2 (時(shí)刻t5 時(shí)刻t6)如圖3 (b)、圖4 (b)所示，在時(shí)刻t5，電流控制電路32將已發(fā)送到電源特性切換電路SW的電源特性切換信號Sw從低電平切換成高電平。因此，在時(shí)刻t5，電源電路31的電源特性變?yōu)楹愣妷禾匦?。另外，如圖3(e)、圖4(e)所示，在時(shí)刻t5，進(jìn)給控制電路38作為進(jìn)給速度控制信號Fc而將進(jìn)給速度Fw設(shè)為值fw2，并將其送到焊接機(jī)器人1的焊絲進(jìn)給裝置16中。由此，將進(jìn)給速度Fw設(shè)為值fw2來從焊炬14進(jìn)給消耗電極15。并且，如圖 3(d)、圖4(d)所示，絕對值的時(shí)間平均值為熔滴過渡電流值Iw2的焊接電流Iw開始流動(dòng)。 熔滴過渡期間T2中的焊接電流Iw例如為交流的脈沖電流?；蛘撸附与娏鱅w也可以為直流的脈沖電流。此外，熔滴過渡期間T2中的圖3(c)、(d)、圖4(c)、(d)所示的值表示絕對值的時(shí)間平均值。這樣，在熔滴過渡期間T2中，進(jìn)行從消耗電極15向母材W的熔滴過渡。此外，如圖4(a)所示，在熔滴過渡期間T2中，機(jī)器人移動(dòng)速度VR為值vl，且在本實(shí)施方式中值Vl為零。即，在本實(shí)施方式中，焊炬14沿著母材W相對移動(dòng)的相對移動(dòng)速度為零。(3)電弧停止期間T3 (時(shí)刻t6 時(shí)刻t7)如圖3(c)、(d)所示，在時(shí)刻t6，電源電路31停止輸出，焊接電壓Vw及焊接電流 Iw為零。由此，消耗電極15與母材W之間產(chǎn)生的電弧al消滅。另外，如圖3(e)所示，在時(shí)刻t6，進(jìn)給控制電路38將進(jìn)給速度Fw設(shè)為零的進(jìn)給速度控制信號Fc送到焊接機(jī)器人1的焊絲進(jìn)給裝置16中。由此，停止從焊炬14送給消耗電極15。如圖3(a)所示，自時(shí)刻t6開始，焊接機(jī)器人1使焊炬14沿著母材W在焊接方向Dl上相對于母材W進(jìn)行相對移動(dòng)。該相對移動(dòng)的速度是比上述值vl大的值v2，值v2例如為50 150cm/min。之后，如果到達(dá)時(shí)刻t7，則如上述那樣再次開始電弧產(chǎn)生期間Tl，重復(fù)單位焊接期間Ta。時(shí)刻t7以后的單位焊接期間Ta中，雖然進(jìn)行與上述說明過的單位焊接期間T a中的動(dòng)作大致相同的動(dòng)作，但在電弧產(chǎn)生期間Tl中流動(dòng)的焊接電流Iw的絕對值的最大值、 即開始電流值Iwl的值階段性變小。下面進(jìn)行詳細(xì)敘述。此外，在時(shí)刻t7以后的各個(gè)電弧停止期間T3中，焊接機(jī)器人1也使焊炬14沿著母材W在焊接方向Dl上相對于母材W進(jìn)行相對移動(dòng)。圖5是表示開始電流設(shè)定信號Ir相對于自焊接開始時(shí)起經(jīng)過的時(shí)間的變化的圖。 圖6是表示各個(gè)電弧產(chǎn)生期間Tl的開始電流值Iwl的推移的圖表。如圖5所示，電流控制電路32在從焊接開始時(shí)起的一定期間(開始電流值變化期間Tc)內(nèi)，作為開始電流設(shè)定信號Ir而生成使開始電流值Iwl階段性變化的信號。更具體而言，在開始電流值變化期間Tc內(nèi)，按單位焊接期間Ta，生成開始電流值Iwl變?yōu)殡娏髦?iw(l), iw(2), iw(3),……、iw(n)這樣的開始電流設(shè)定信號Ir。關(guān)于電流值iw(k) (k = 1、2、……、n)，iw(k) ^ iw(k+l) (k = 1、2、……、n_l)的關(guān)系成立。電流值iw(l)與電流值iw(n)之差例如為100 200A。另外，電流值iw(k)與電流值iw(k+l) (k = 1、2、……、 n-1)之差例如為10 50A。在經(jīng)過了開始電流值變化期間Tc后的恒定焊接期間Ts中，電流控制電路32作為開始電流設(shè)定信號Ir而生成開始電流值Iwl為iw(n)的信號。此外， 各電流值iw(k)例如在焊接開始前從上述的操縱臺23輸入，經(jīng)由動(dòng)作控制電路21被存儲(chǔ)到未圖示的存儲(chǔ)部中。此外，開始電流值變化期間Tc例如為0.9 10秒。由于生成了這樣的開始電流設(shè)定信號Ir，因此如圖6所示，在從焊接開始時(shí)起的一定期間(開始電流值變化期間Tc)內(nèi)，實(shí)際流動(dòng)的各個(gè)電弧產(chǎn)生期間Tl的開始電流值 Iwl階段性減小為iw(l)、iW2)、……、iw(n)。之后，在恒定焊接期間Ts中，實(shí)際流動(dòng)的焊接電流Iw的開始電流值Iwl —直維持著電流值iw(n)。下面，對本實(shí)施方式的作用效果進(jìn)行說明。在本實(shí)施方式的方法中，在各電弧停止期間T3中，使保持消耗電極15的焊炬14 沿著母材W在焊接方向Dl上相對于母材W進(jìn)行相對移動(dòng)。這樣的焊炬14的移動(dòng)是重復(fù)極短的單位焊接期間Ta的針狀脈沖焊接法所特有的動(dòng)作。另外，在本實(shí)施方式所涉及的方法中，在各單位焊接期間Ta中，在消耗電極15與母材W之間產(chǎn)生一次電弧al，因此，產(chǎn)生電弧al的周期與單位焊接期間T α相一致因而極短。進(jìn)而，由于在針狀脈沖焊接中如上述那樣，單位焊接期間Ta極短，因此單位焊接期間Ta中所包含的電弧停止期間T3同樣也極短。因此，熔滴過渡期間T2中所蓄積的消耗電極15的熱量，在電弧停止期間T3中幾乎沒有被放出到消耗電極15的外部。圖7是示意性表示消耗電極15的前端的溫度(以下稱為消耗電極15的溫度)相對于自焊接開始時(shí)的經(jīng)過時(shí)間的關(guān)系的曲線圖。在本實(shí)施方式中，如上述那樣，由于產(chǎn)生電弧al的周期及電弧停止期間T3都極短，因此如圖7所示那樣，在從焊接開始時(shí)起的某一程度的期間內(nèi)，從焊接開始時(shí)起經(jīng)過的時(shí)間越長，開始通入焊接電流Iw時(shí)的消耗電極15的溫度就越高。圖8是示意性表示濺射產(chǎn)生量相對于消耗電極15的溫度及開始電流值Iwl的關(guān)系的圖。如圖8可知，在消耗電極15的溫度高時(shí)，開始電流值Iwl越大，則由于供熱過剩而濺射產(chǎn)生量會(huì)越多。并且，在本實(shí)施方式所涉及的方法中，在從焊接開始時(shí)起的一定期間(開始電流值變化期間Tc)內(nèi)，使開始電流值Iwl階段性減小。因此，在焊接開始之后立刻流動(dòng)較大的
權(quán)利要求
1.一種電弧焊接方法，其特征在于，重復(fù)包括電弧產(chǎn)生期間、上述電弧產(chǎn)生期間之后的熔滴過渡期間和上述熔滴過渡期間之后的電弧停止期間在內(nèi)的單位焊接期間，該電弧焊接方法包括下述工序在上述各電弧產(chǎn)生期間中，通過使焊接電流從消耗電極流向母材而在上述消耗電極與上述母材之間產(chǎn)生電?。辉谏鲜龈魅鄣芜^渡期間中，使熔滴從上述消耗電極向上述母材過渡； 在上述各電弧停止期間中，使上述消耗電極與上述母材之間的電弧停止的狀態(tài)持續(xù)；和在上述各電弧停止期間中，使保持上述消耗電極的焊炬沿著上述母材在焊接方向上相對于上述母材進(jìn)行相對移動(dòng)；在從焊接開始時(shí)起的一定期間內(nèi)，使上述各電弧產(chǎn)生期間中的焊接電流的絕對值的最大值階段性減小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧焊接方法，其特征在于， 上述各單位焊接期間為0. 3 1. 2秒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電弧焊接方法，其特征在于，在從焊接開始時(shí)起的上述一定期間內(nèi)，使上述各單位焊接期間連續(xù)重復(fù)5次以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的電弧焊接方法，其特征在于，按多次的電弧產(chǎn)生期間，使上述各電弧產(chǎn)生期間中的焊接電流的絕對值的最大值減小。
5.一種焊接電源裝置，其特征在于，具備電源電路，重復(fù)包括電弧產(chǎn)生期間、上述電弧產(chǎn)生期間之后的熔滴過渡期間和上述熔滴過渡期間之后的電弧停止期間在內(nèi)的單位焊接期間，在上述各熔滴過渡期間中，使焊接電流從消耗電極流向母材，在上述各電弧停止期間中，使停止從上述消耗電極向上述母材流動(dòng)焊接電流的狀態(tài)持續(xù)；和電流控制電路，生成對開始電流值進(jìn)行指示的開始電流設(shè)定信號； 上述電流控制電路在從焊接開始時(shí)起的一定期間內(nèi)，作為上述開始電流設(shè)定信號而生成使上述各電弧產(chǎn)生期間中的開始電流值階段性減小的信號；上述電源電路基于上述開始電流設(shè)定信號，在上述各電弧產(chǎn)生期間中，開始通入以上述開始電流值作為絕對值的最大值的焊接電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的焊接電源裝置，其特征在于， 上述各單位焊接期間為0. 3 1. 2秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的焊接電源裝置，其特征在于，在從焊接開始時(shí)起的上述一定期間內(nèi)，使上述各單位焊接期間連續(xù)重復(fù)5次以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5 7中任一項(xiàng)所述的焊接電源裝置，其特征在于，作為上述開始電流設(shè)定信號，上述電流控制電路生成使上述各電弧產(chǎn)生期間中的開始電流值按多次的電弧產(chǎn)生期間階段性減小的信號。
9.一種電弧焊接系統(tǒng)，其特征在于，具備權(quán)利要求5 8中任一項(xiàng)所述的焊接電源裝置；和焊接機(jī)器人，在上述各電弧停止期間中，使保持上述消耗電極的焊炬沿著上述母材在焊接方向上相對于上述母材進(jìn)行相對移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電弧焊接方法、焊接電源裝置及電弧焊接系統(tǒng)，能在焊接的整個(gè)期間中抑制濺射的產(chǎn)生并能迅速地產(chǎn)生電弧。該電弧焊接方法重復(fù)單位焊接期間，并包括下述工序在各電弧產(chǎn)生期間中，使焊接電流從消耗電極流向母材而產(chǎn)生電??；在各熔滴過渡期間中，使熔滴從消耗電極向母材過渡；在各電弧停止期間中，使消耗電極與母材之間的電弧停止的狀態(tài)持續(xù)；在各電弧停止期間中，使保持消耗電極的焊炬沿著母材在焊接方向上相對于母材進(jìn)行相對移動(dòng)，在從焊接開始時(shí)起的一定期間內(nèi)，使各電弧產(chǎn)生期間中的焊接電流的絕對值的最大值階段性減小。通過采用該構(gòu)成，能夠在進(jìn)行焊接的整個(gè)期間中抑制濺射的產(chǎn)生且能夠在進(jìn)行焊接的整個(gè)期間中迅速地產(chǎn)生電弧。
文檔編號B23K9/32GK102398104SQ201110264750
公開日2012年4月4日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月14日
發(fā)明者劉忠杰, 廣田周吾, 高橋憲人 申請人:株式會(huì)社大亨