CN101326028A - 串联电弧焊接装置 - Google Patents

Abstract

一种串联电弧焊接装置，将焊接条件独立于记述动作内容的程序地进行保持，并将焊接条件作为仅先行的焊接所需要的参数和后行的焊接所需要的参数而集中处理。由此，提供一种串联电弧焊接装置，不必了解2台焊接机的哪个成为先行电极即可进行编程作业，并且可以制作再利用性、再现性优良的程序及焊接条件。

Description

串联电弧焊接装置

技术领域

本发明涉及一种串联电弧(tandem arc)焊接装置，通过动作程序以规定的动作图形进行动作，并在规定的焊接条件下焊接被焊接物。

背景技术

在各种焊接构造物的制造中，通过进行高速焊接或高熔敷焊接来实现作业效率的提高。近年，为了使其进一步发展，采用使用从1个焊矩进给2根焊条的双电极一体型的焊矩、或接近配置的2个单电极焊矩的焊接法。这些被称作串联电弧焊接法。

进行串联电弧焊接的焊接系统，通过按照动作程序以规定的速度进行规定的动作、并执行规定的焊接控制来进行焊接。动作程序以如下的位置关系为前提：在焊接区间内2个电极及贯通各个电极而进给的2根焊条大致在焊缝上相对于焊接方向前后排列。

利用图1对串联电弧焊接装置的概略构成及动作进行说明。图1简略化表示使用了双电极一体型的焊矩的串联电弧焊接装置的设备构成。双电极一体型的焊矩50搭载在未图示的焊接机器人操作装置(マニユピレ一タ)等的进行动作的装置上，沿着焊接对象工件60的规定焊接部进行移动动作。焊接机器人操作装置等的进行移动动作的装置与控制器20连接。控制器20连接有2台的焊接机30和焊接机40。在焊接机30和焊接机40上分别连接有未图示的焊条进给装置，未图示的焊条分别每个1根、共计2根被供给到焊矩50。在焊矩50内，2根焊条贯通未图示的2个电极触头(チツプ)地被供给。各电极触头通过电力电缆31和电力电缆42与焊接机30和焊接机40的输出端子连接，来自焊接机30和焊接机40的电力被供给到各焊条。焊接对象工件60通过接地电缆32和接地电缆41与焊接机30和焊接机40的接地端子连接。通过在焊矩与焊接对象工件60之间产生电弧而形成流动焊接电流的电路。

控制器20存储有动作程序及焊接条件，并使焊接机器人操作装置等进行动作的装置按照动作程序，在适当时、通过控制线33和43对焊接机30和焊接机40进行指令或参数的传送。焊接机30和焊接机40通过对与各自连接的焊条进给装置进行控制，以与由控制器20指令的参数相应的焊条进给量来供给各焊条。由此，串联电弧焊接装置在焊接对象工件60的规定部位进行规定的焊接。

下面，利用图2对进行串联电弧焊接的情况进行说明。图2表示通过双电极一体型的焊矩50(参照图1)沿从图2中的右向左的方向进行串联电弧焊接的情况。以下，对相对于焊接方向位于前方的标注“先行”、对位于后方的标注“后行”来进行说明。

在图2中，在双电极一体型的焊矩50的喷嘴58内，2个电极触头、即先行电极触头51和后行电极触头52具有规定的电极间距离地配置。先行电极触头51被供给先行焊条53、后行电极触头52被供给后行焊条54。

在图2中，先行焊条53通过先行电极触头51从未图示的先行电极用的焊接用电源接受电力供给，并在先行焊条53与焊接对象工件60之间产生先行电弧55。通过其电弧热使先行焊条53及焊接对象工件60熔融，并对熔池61供给熔融金属。同时，后行焊条54通过后行电极触头52从未图示的后行电极用的焊接用电源接受电力供给，并在后行焊条54与焊接对象工件60之间产生后行电弧56。通过其电弧热使后行焊条54及焊接对象工件60熔融，并对熔池61供给熔融金属。通过连续供给先行焊条53和后行焊条54，且使双电极一体型的焊矩50以规定的速度移动，由此使熔池61移动并在其之后形成焊道62，由此实施焊接过程。另外，将先行电极触头51(或者后行电极触头52)和先行焊条53(或者后行焊条54)统称为电极。

在串联电弧焊接中，先行电极进行的焊接和后行电极进行的焊接，具有在焊接过程中各自不同的作用。例如，作为一个例子，在图2中，通过从先行焊条53产生的先行电弧55而形成的熔池61的熔融金属，通过先行电弧55的电弧力向后方流动。另一方面，从后行焊条54产生的后行电弧56的电弧力将其向前方推回，通过该平衡使熔池61稳定。此外在对熔深有帮助的方法或者对焊道62形状有帮助的方法中也具有各自的作用。这样，由于两电极不是进行相同的焊接，所以需要将不同的焊接条件参数赋予焊接机30和焊接机40来进行焊接。

图2的箭头59表示例如以正方向进行焊接的情况、即在图2中从右向左地进行焊接的情况。另一方面，例如以反方向进行焊接的情况为与箭头59相反的方向、即从图2中的左向右地进行焊接的情况。由于对成为先行的焊接机30(或者焊接机40)进行指令的参数、与对成为后行的焊接机40(或者焊接机30)进行指令的参数不同，所以在以反方向进行焊接的情况下，赋予焊接机30和焊接机40的焊接条件参数被交换。因此，现有的串联电弧焊接装置中的焊接条件的控制，需要在程序中设置指定哪一个成为先行的顺序。例如，定义如下4个模式：使用焊接机30和焊接机40两者并将其中一个作为先行电极来进行串联焊接；或者，将另一个作为先行电极来进行串联焊接；或者，仅使用焊接机30和焊接机40中的一个来进行单弧焊接。在动作程序制作时，具有指定其模式的串联电弧焊接装置的一般方法。该现有的串联电弧焊接装置的一般方法例如公开在专利文件1中。

在现有的串联电弧焊接装置中，如上述所述那样，存在如下的限制：了解电极50a和电极50b中的哪一个成为先行而设定焊接条件，并必须记述在动作程序中。该情况为，对焊接对象工件60的动作程序及其中记述的焊接条件依存于哪个电极是先行的。因此，存在以下课题：在动作程序制作时不仅必须一直了解哪个电极为先行，而且其动作程序及其中记述的焊接条件向其他焊接对象工件60的再利用被限制。

专利文件1：特开2003-053535号公报

发明内容

一种串联电弧焊接装置，具有2个电极，通过动作程序进行动作并焊接被焊接物，该串联电弧焊接装置具有：焊接条件保持部，将焊接条件独立于上述动作程序进行保持，该焊接条件将如下参数总括在内：含有送到2个电极中相对于焊接前进方向成为先行的先行电极的焊接机中的电流指令和电压指令的先行用焊接条件参数、和含有送到2个电极中相对于焊接前进方向成为后行的后行电极的焊接机中的电流指令和电压指令的后行用焊接条件参数；焊接条件编辑部，编辑构成焊接条件的数据项目；电极决定部，根据动作程序中表示2个电极中的哪个为先行电极的先行电极信息来决定先行电极；以及焊接机控制部，根据电极决定部的决定，将2个焊接机的一个作为先行电极的焊接机，将另一个作为后行电极的焊接机，并将焊接条件中的先行用焊接条件参数和后行用焊接条件参数送到各焊接机。

附图说明

图1是表示串联电弧焊接装置的概略构成的图。

图2是表示双电极一体型的焊矩的焊接状态的示意图。

图3是本发明的串联电弧焊接装置的实施方式1的功能构成图。

图4是本发明的串联电弧焊接装置的实施方式2的功能构成图。

图5是本发明的串联电弧焊接装置的实施方式3的功能构成图。

图6是本发明的串联电弧焊接装置的实施方式4的功能构成图。

图7是本发明的串联电弧焊接装置的实施方式5的功能构成图。

符号说明

20控制器

30焊接机

31电力电缆

32接地电缆

33控制线

40焊接机

41电力电缆

42接地电缆

43控制线

50焊矩

50a电极

50b电极

51电极触头

52电极触头

53焊条

54焊条

55电弧

56电弧

58喷嘴

60焊接对象工件

62焊道

61熔融金属

100焊接条件保持部

110焊接条件表

111焊接条件表

112焊接条件表

120先行用焊接条件参数

130后行用焊接条件参数

140动作程序

150先行电极信息

160焊接条件表指定信息

200焊接条件编辑部

300电极决定部

400焊接机控制部

500焊接条件决定部

具体实施方式

本发明提供一种串联电弧焊接装置，在使串联电弧焊接条件与记述动作内容的动作程序独立的基础上，将焊接条件作为仅先行的焊接需要的参数和后行的焊接需要的参数集中处理。由此，本发明提供一种串联电弧焊接装置，不了解2台焊接机的哪个成为先行电极即可进行程序作业，并且可以制作再利用性、再现性优秀的程序及焊接条件。

以下，利用图1至图7对用于实施本发明的优选方式进行说明。

(实施方式1)

图3表示使本发明的实施方式1的串联电弧焊接装置具有图1中的控制器20的功能而构成的装置。另外，对与图1所示的构成相同的构成赋予同一符号并省略详细说明。在图3中，控制器20通过控制线33与焊接机30连接，并通过控制线43与焊接机40连接。

在控制器20中，焊接条件保持部100将先行用焊接条件参数120(以下称作先行用参数120)和后行用焊接条件参数130(以下称作后行用参数130)集中而作为1组焊接条件，存储在独立于动作程序140的焊接条件表110中而进行管理。先行用参数120是包含送到相对于焊接前进方向成为先行的电极50a(或者50b)的焊接机30(或者焊接机40)的电流指令、电压指令、脉冲有无的指定和脉冲波形控制参数等参数的集合。后行用参数130是包含送到相对于焊接前进方向成为后行的电极50b(或者50a)的焊接机40(或者焊接机30)的电流指令、电压指令、脉冲有无的指定和脉冲波形控制参数等参数的集合。并且，焊接条件保持部100内的焊接条件表110的内容能够通过焊接条件编辑部200编辑成希望的值。另外，电极50a(或者50b)是焊条53(或者焊条54)和电极触头51(或者电极触头52)的统称。

并且，如图3所示，在动作程序140中，作为其属性信息存在电极50a和电极50b中的哪个相对于焊缝位于先行的位置的先行电极信息150。根据该先行电极信息150，电极决定部300决定电极50a和电极50b中的哪个成为先行电极。

在实际进行自动运行时，电极决定部300根据先行电极信息150将2个焊接机30和焊接机40的一个识别为先行电极的焊接机，将另一个识别为后行电极的焊接机。根据该电极决定部300的识别结果，焊接机控制部400通过将焊接条件保持部100中的先行用参数120和后行用参数130送到对应的焊接机30或焊接机40，来执行希望的串联电弧焊接。

另外，在先行用参数120和后行用参数130的构成项目中的任一个项目、例如焊接电流值被设定为0的情况下，意味该电极不进行焊接。由此，也能够不进行串联焊接而进行单弧焊接。

如上所述，根据实施方式1的串联电弧焊接装置，可以与电极50a和电极50b中的哪个成为先行这样的实际位置关系分离地管理焊接条件。并且，可以集中管理串联电弧焊接所需要的参数。据此，可以进行再利用性和再现性优良的焊接条件管理。

(实施方式2)

图4表示使本发明的实施方式2的串联电弧焊接装置具有图1中的控制器20的功能而构成的装置。另外，在实施方式2中，对与实施方式1相同的部分赋予相同符号并省略详细说明。实施方式2的串联电弧焊接装置不是如实施方式1那样作为动作程序140的属性信息而具有先行电极信息150的装置。实施方式2的串联电弧焊接装置预先记述先行电极信息150作为动作程序140中的命令，电极决定部300据此来决定电极50a和电极50b中的哪个成为先行电极。以上的点为与实施方式1的串联电弧焊接装置不同的点。

如上所述，根据实施方式2的串联电弧焊接装置，除实施方式1的效果之外，还可以在程序中自由地替换使用电极50a和电极50b中的哪个成为先行电极。由此，作为串联电弧焊接装置的自由度提高，向焊接机器人系统等柔性用途的适用范围扩大。

(实施方式3)

图5表示使本发明的实施方式3中的串联电弧焊接装置具有图1中的控制器20的功能而构成的装置。另外，在实施方式3中，对与实施方式1相同的部分赋予相同符号并省略详细说明。实施方式3的串联电弧焊接装置不是如实施方式1那样作为动作程序140的属性信息而具有先行电极信息150的装置。在实施方式3的串联电弧焊接装置中，电极决定部300根据登录在动作程序中的焊缝的方向和保持焊矩50的机器人(保持装置)的姿势，来判断使电极50a和电极50b中的哪个成为先行的电极。电极决定部300据此来决定电极50a和电极50b中的哪个成为先行电极。以上的点为与实施方式1的串联电弧焊接装置不同的点。

在用(公式1)的同时变换行列式T6表示机器人的位置和姿势时，同时变换行列式T6的各要素由接近矢量a、方向矢量o、法线矢量n及位置矢量p的各要素构成。这里，将方向矢量o表示从一个电极(电极50)向另一个电极(电极50b)的方向。

【公式1】

$T6=\left[\begin{array}{cccc}\mathrm{nx}& \mathrm{ox}& \mathrm{ax}& \mathrm{px}\\ \mathrm{ny}& \mathrm{oy}& \mathrm{ay}& \mathrm{py}\\ \mathrm{nz}& \mathrm{oz}& \mathrm{az}& \mathrm{pz}\\ 0& 0& 0& 0\end{array}\right]$ (公式1)

当将从登录在动作程序140中的位置P13向位置P14的矢量设为1＝(1x、1y、1z)时，可根据矢量o与矢量1的内积求取形成的角α。例如，在α为90度以下时，判定为电极50b先行，在α超过90度时，判定为电极50a为先行电极。

如上所述，根据实施方式3的串联电弧焊接装置，除实施方式1的效果之外，还可以在程序中自由替换使用电极50a和50b中的哪个成为先行。由此，作为串联电弧焊接装置的自由度提高，向焊接机器人系统等的柔性用途的适用范围扩大。

(实施方式4)

图6表示使本发明的实施方式4中的串联电弧焊接装置具有图1中的控制器20的功能而构成的装置。另外，在实施方式4中，对与实施方式1至实施方式3相同的部分赋予相同符号并省略详细说明。实施方式4的串联电弧焊接装置与实施方式1至3不同，焊接条件表110不只为1个。实施方式4的串联电弧焊接装置如图6所示那样可以具有如焊接条件表111、焊接条件表112那样的多个表。在动作程序140中，作为其属性信息具有指令焊接条件表的焊接条件表指定信息160。在焊接条件决定部500根据该焊接条件表指定信息160、从存在多个的焊接条件表所含有的焊接条件中决定使用哪个之后，焊接机控制部400利用其结果。以上的点是与实施方式1至实施方式3不同的点。

另外，关于焊接机控制部400将焊接条件表111或者焊接条件表112中存在的先行用参数120和后行用参数130、送到对应的焊接机30或者焊接机40这一点，通过与实施方式1至实施方式3中的任一个相同的方法进行即可。

如上所述，根据实施方式4的串联电弧焊接装置，除实施方式1至实施方式3的效果之外，由于能够对不只1个接缝而对多个接缝进行焊接，所以作为串联电弧焊接装置的适用范围扩大。

(实施方式5)

图7表示使本发明的实施方式5中的串联电弧焊接装置具有图1中的控制器20的功能而构成的装置。另外，实施方式5的串联电弧焊接装置，记述有多个焊接条件表指定信息160作为动作程序140中的命令。在焊接条件决定部500据此从存在多个的焊接条件表中决定使用哪个之后，焊接机控制部400利用其结果。以上的点是与实施方式4不用的点。

如上所述，根据实施方式5的串联电弧焊接装置，除实施方式4的效果以外，还能够在程序中自由指定地使用对不只1个接缝而对多个接缝进行焊接，作为串联电弧焊接装置的适用范围扩大。

如在实施方式1至实施方式5中说明的那样，本发明的串联电弧焊接装置可以与2台焊接机的哪个是先行电极的实际状态分离地处理串联电弧焊接中的焊接条件。并且，可以将其焊接条件设定为希望的值。在实际进行自动运行时，根据动作程序的内容自动地判断哪个焊接机为先行电极的关联赋予而进行焊接控制，由此不必了解2台焊接机的哪个为先行电极地进行程序作业。并且，可以制作再利用性、再现性优良的程序及焊接条件。如此，可以容易地利用需要复杂地驱使2台焊接机的串联电弧焊接。

产业上的可利用性

本发明的串联电弧焊接装置，使串联电弧焊接条件与记述了动作内容的程序独立，串联电弧焊接条件与2台焊接机的哪个成为先行电极无关地、仅将含有先行的条件和后行的条件作为需要的参数集中处理。由此，可以不必了解2台焊接机的哪一个为先行电极地进行编程，并且可以进行再利用性、再现性优良的焊接条件管理。因此，作为需要进行复杂地驱使2台焊接机的串联电弧焊接装置等在产业上是有用的。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1、(修改后)一种串联电弧焊接装置，具有2个电极，通过动作程序进行动作并焊接被焊接物，其特征在于，具有：

焊接条件保持部，将焊接条件独立于上述动作程序地进行保持，该焊接条件将先行用焊接条件参数和后行用焊接条件参数总括在内；该先行用焊接条件参数含有送到上述2个电极中相对于焊接前进方向成为先行的先行电极的焊接机中的电流指令和电压指令；该后行用焊接条件参数含有送到上述2个电极中相对于焊接前进方向成为后行的后行电极的焊接机中的电流指令和电压指令；

焊接条件编辑部，对构成上述焊接条件的上述先行用焊接条件参数和上述后行用焊接条件参数进行编辑；

电极决定部，根据上述动作程序中表示上述2个电极中哪个为先行的先行电极信息，来决定上述先行电极；以及，

焊接机控制部，根据上述电极决定部的决定，将上述2个焊接机的一个作为先行电极的焊接机、将另一个作为后行电极的焊接机，并将上述焊接条件中的上述先行用焊接条件参数和上述后行用焊接条件参数送到上述各焊接机中。

2、如权利要求1所述的串联电弧焊接装置，其特征在于，

上述先行电极信息是表示上述2个电极中的哪个相对于焊缝处于先行的位置的、上述动作程序的属性信息。

3、如权利要求1所述的串联电弧焊接装置，其特征在于，

上述先行电极信息被记述为上述动作程序中的命令。

4、如权利要求1所述的串联电弧焊接装置，其特征在于，

上述电极决定部根据登录到上述动作程序中的焊缝的方向和保持焊矩的保持装置的姿势，决定上述2个电极中的哪个成为先行电极。

5、如权利要求1至4中任一项所述的串联电弧焊接装置，其特征在于，

上述焊接条件保持部具有多个上述焊接条件，

进一步具有从上述多个焊接条件中决定一个焊接条件的焊接条件决定部，

上述焊接条件决定部根据作为上述动作程序的属性信息的焊接条件指定信息来决定一个焊接条件。

6、如权利要求1至4中任一项所述的串联电弧焊接装置，其特征在于，

上述焊接条件保持部具有多个上述焊接条件，

进一步具有从上述多个焊接条件中决定一个焊接条件的焊接条件决定部，

上述焊接条件决定部根据被记述为上述动作程序中的命令的焊接条件指定信息来决定一个焊接条件。

Claims (6)

1、一种串联电弧焊接装置，具有2个电极，通过动作程序进行动作并焊接被焊接物，其特征在于，具有：

焊接条件保持部，将焊接条件独立于上述动作程序地进行保持，该焊接条件将先行用焊接条件参数和后行用焊接条件参数总括在内；该先行用焊接条件参数含有送到上述2个电极中相对于焊接前进方向成为先行的先行电极的焊接机中的电流指令和电压指令；该后行用焊接条件参数含有送到上述2个电极中相对于焊接前进方向成为后行的后行电极的焊接机中的电流指令和电压指令；

焊接条件编辑部，编辑构成上述焊接条件的数据项目；

电极决定部，根据上述动作程序中表示上述2个电极中哪个为先行的先行电极信息，来决定上述先行电极；以及，

焊接机控制部，根据上述电极决定部的决定，将上述2个焊接机的一个作为先行电极的焊接机、将另一个作为后行电极的焊接机，并将上述焊接条件中的上述先行用焊接条件参数和上述后行用焊接条件参数送到上述各焊接机中。

2、如权利要求1所述的串联电弧焊接装置，其特征在于，

上述先行电极信息是表示上述2个电极中的哪个相对于焊缝处于先行的位置的、上述动作程序的属性信息。

3、如权利要求1所述的串联电弧焊接装置，其特征在于，

上述先行电极信息被记述为上述动作程序中的命令。

4、如权利要求1所述的串联电弧焊接装置，其特征在于，

上述电极决定部根据登录到上述动作程序中的焊缝的方向和保持焊矩的保持装置的姿势，决定上述2个电极中的哪个成为先行电极。

5、如权利要求1至4中任一项所述的串联电弧焊接装置，其特征在于，

上述焊接条件保持部具有多个上述焊接条件，

进一步具有从上述多个焊接条件中决定一个焊接条件的焊接条件决定部，

上述焊接条件决定部根据作为上述动作程序的属性信息的焊接条件指定信息来决定一个焊接条件。

6、如权利要求1至4中任一项所述的串联电弧焊接装置，其特征在于，

上述焊接条件保持部具有多个上述焊接条件，

进一步具有从上述多个焊接条件中决定一个焊接条件的焊接条件决定部，

上述焊接条件决定部根据被记述为上述动作程序中的命令的焊接条件指定信息来决定一个焊接条件。

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