CN101543927A - 焊接控制装置及焊接控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明在具备检测熔滴从焊丝前端脱离的熔滴脱离检测部和交替生成使熔滴脱离的第一脉冲和将熔滴整形的第二脉冲并输出到焊接电源的波形生成器的焊接控制装置中，波形生成器在第一脉冲的峰值期间、下降斜坡期间或基值期间中未检测到熔滴的脱离的情况下，在第一脉冲的基值期间结束后，生成第三脉冲，并输出到焊接电源，且第三脉冲具有脉冲峰值电流及/或脉冲宽度与第二脉冲不同的脉冲形状，由此修正熔滴过渡规则性的偏离。根据此种结构，即使使用以二氧化碳气体主体的保护气体，也能够每一周期一熔滴过渡，且即使由于某种外部扰动而熔滴过渡的规则性破坏时，也能够立刻恢复到正常状态。

Description

焊接控制装置及焊接控制方法
技术领域
本发明涉及焊接控制装置，尤其是涉及进行以将二氧化碳气体单体或包含以二氧化碳气体为主成分的混合气体作为保护气体使用的脉冲电弧焊接的焊接控制装置及焊接控制方法。
背景技术
以Ar-5～30％CO2混合气体作为保护气体使用的MAG焊接方法由于熔滴发生细粒化而导致能够降低溅射发生量，所以以往应用于广阔的领域。尤其是在需要高品质的焊接的领域中，将焊接电流作为100～350Hz左右的脉冲电流输出，由此形成了一个脉冲一个熔滴过度的脉冲MAG焊接方法的适用变广。
但是，Ar气体与二氧化碳气体相比，价格高，因此在通常的焊接施工时，多使用以二氧化碳气体或以二氧化碳气体为主成分的混合气体作为保护气体。
另一方面，在将二氧化碳气体单体或以二氧化碳气体为主成分的混合气体作为保护气体使用的情况下，与MAG焊接方法相比较，熔滴粗大化，由于电弧力导致不规则地振动或变形，因此存在容易产生与母材的短路或断弧，熔滴过渡也变得不规则，产生大量溅射及烟雾的问题。
对于此种问题，在特开平7-290241号及特开平7-47473号中提出了如下方法，即：在二氧化碳气体保护电弧焊接中适用脉冲焊接，且在特开平7-290241号中，通过规定脉冲参数，此外，在特开平7-47473号中，通过规定脉冲参数及焊丝成分，分别实现即使在二氧化碳气体电弧焊接中仍实现一个脉冲一个熔滴过渡的方法。该现有的方法通过在峰值电流施加前，使焊丝前端形成足够大的熔滴，由此峰值电流的电磁夹断力快速产生熔滴的缩颈，且利用电弧力能够在熔滴被向焊丝方向推回之前使熔滴从焊丝脱离。
此外，关于二氧化碳气体保护电弧焊接方法，在特开平8-267238号中提出了如下焊接方法，即：作为焊接电源的输出控制方法进行外部特性切换控制，由此能够实现进一步降低溅射。
在美国专利第5834732号中，涉及使用以二氧化碳气体为主成分的保护气体的脉冲电弧焊接机的输出控制装置，通过电压或电阻的增加来检测熔滴脱离，并从该检测时刻起使电流降低一定期间，由此抑制溅射。
进而，在美国专利第6037554号中，使用以二氧化碳气体为主成分的保护气体，且输出不同的两种脉冲波形的脉冲电弧焊接机，由此抑制溅射。其中，所述两种不同的脉冲波形由伴随焊丝供给量增加而将脉冲期间、基值期间较短地设定的第一脉冲、和脉冲期间设定为比第一脉冲短的第二脉冲构成。
此外，此前本发明者们提出了一种脉冲电弧焊接方法，其在将二氧化碳气体单体或以二氧化碳气体为主成分的混合气体作为保护气体使用的交替输出每一周期脉冲峰值电流电平不同的两种脉冲波形的脉冲电弧焊接方法中，每一周期使一熔滴移动的同时，即使在导电嘴(contact tip)与母材间的距离发生变化的情况下，在不扰乱每一周期一熔滴过渡的范围内，通过调整负有将熔滴整形的任务的第二脉冲的峰值电流(Ip2)、基值电流(Ib2)、峰值期间(Tp2)、基值期间(Tb2)的一种以上，由此将电弧长控制为恒定的脉冲电弧焊接方法(参照美国专利公开2007/210048号)。
关于美国专利公开2007/210048号中记载的脉冲电弧焊接方法，参照图14进行说明。图14是示意地表示由该专利公报记载的脉冲电弧焊接方法生成的脉冲波形形成的焊接丝前端部的时序变化的说明图。执行该脉冲电弧焊接方法的现有焊接控制装置如图14中下侧所示，作为脉冲波形不同的两种脉冲电流(脉冲信号)，交替生成第一脉冲901和第二脉冲902并输出到焊接电源。在此，第一脉冲901及第二脉冲902的脉冲参数设定为满足规定的条件。
若通过此种条件实施脉冲电弧焊接，则如图14上侧时序所示，进行与未图示的被焊接件之间产生电弧904的焊接丝(以下，简单称为焊丝)的焊丝前端905的熔滴形成及熔滴过渡。首先，911的状态表示在其以前的脉冲周期中熔滴脱离后的第二脉冲峰值期间中，熔滴在焊丝前端905成长，进而至第二脉冲基值期间的后期时的熔滴的样子。此时，因为电流值从第二脉冲峰值电流向第二脉冲基值电流急剧地减少，所以在焊丝前端905处推顶力弱，熔滴整形为如911所示在焊丝前端905处垂下。
接着，若进入第一脉冲峰值期间，则利用焊丝中的峰值电流产生的电磁夹断力，熔滴如912所示变化形成缩颈906，同时急速进行脱离。焊接控制装置若检测熔滴907从焊丝前端905脱离，则使电流值从检测时的电流向第一脉冲基值电流急剧地减少，从而在电弧向熔滴脱离后的焊丝侧移动的瞬间，如913所示，向第一脉冲基值期间移动，形成电流充分降低的状态。由此，能够大幅降低由于焊丝的缩颈906部分的飞散或脱离后的残留熔液的分散所产生的小粒溅射。
接着，在第二脉冲峰值期间，焊接控制装置将第二脉冲峰值电流设定为残留在熔滴脱离后的焊丝上的残留熔液不脱离或飞散的程度，且由该第二脉冲使熔滴如914所示地成长。并且，焊接控制装置在第二脉冲基值期间如915所示进行熔滴的整形。并且，熔滴再次返回911的状态而被整形。因此，焊接控制装置通常能够极为规则正确地实现每一周期一熔滴的过渡。
基于特开平7-290241号、特开平7-47473号及特开平8-267238号的方法均使用廉价的二氧化碳气体作为保护气体，同时能够实现一个脉冲一熔滴过渡，且使熔滴过渡的规则性提高，并且与没有脉冲的焊接相比，能够降低大粒的溅射的产生量。但是，这些专利公报的方法因为在脉冲峰值期间中途使熔滴脱离，所以存在熔滴脱离时的焊丝前端的缩颈部分飞散所导致的小粒溅射或残留在熔滴脱离后的焊丝上的熔液的飞散所导致的小粒溅射多发的问题。
在基于美国专利第5834732号的输出控制装置中，在检测熔滴脱离后，在规定期间使电流降低，由此能够抑制溅射，但在该方法中，与有无熔滴脱离无关，在所有的脉冲中，因为脉冲峰值电流相同，所以若将脉冲峰值电流比较高地设定为能够形成熔滴脱离的脉冲峰值电流，则有时残留在熔滴脱离后的焊丝上熔融金属由于强力的电弧力而在脱离后的下一个脉冲峰值施加时飞散，并产生大粒的溅射。此外，因为熔滴形成时的过热大，所以烟雾产生量也多。若为抑制上述情况而比较低地设定脉冲峰值电流，则在脉冲峰值期间，存在熔滴不能脱离的问题。
进而，在美国专利第6037554号中，通过输出由伴随焊丝供给量增加而将脉冲期间、基值期间较短地设定的第一脉冲、和将脉冲期间设定为比第一脉冲短的第二脉冲构成的不同种类的脉冲波形的脉冲电弧焊接方法，能够降低溅射，但若伴随焊丝供给量的增大而较短地设定第一脉冲期间、第一基值期间，则在受到由第二脉冲产生的电磁夹断力的前阶段中，不能休整焊丝前端的熔滴形状，电磁夹断力无法有效作用。因此，存在每一周期一熔滴的规则的过渡变得困难，且产生大粒溅射的问题。
此外，在美国专利公开2007/210048号中，每一周期交替输出脉冲峰值电流电平不同的两种脉冲波形，由此能够大幅降低小粒溅射或熔滴脱离后的下个脉冲峰值施加时飞散的大粒溅射，并且，能够以宽的焊丝供给速度范围进行每一周期一熔滴过渡。但是，在应使熔滴脱离的第一脉冲中，在由于某种外部扰动而熔滴的脱离失败的情况下，其以后的熔滴过渡的规则性受到破坏，回复到正常状态需要花费数个周期，因此，在该期间存在增大溅射及烟雾的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种解决上述的问题，且即使使用二氧化碳气体主体的保护气体，也能够每一周期进行一熔滴过渡，且即使由于某种外部扰动而熔滴过渡的规则性受到破坏也能够马上回复到正常状态焊接控制装置及焊接控制方法。
本发明是为达到上述目的而提出的，本发明的焊接控制装置，用于以二氧化碳气体单体或二氧化碳气体为主成分的混合气体作为保护气体的电弧焊接，其特征在于，包括：熔滴脱离检测部，其检测熔滴从焊丝前端的脱离；波形生成器，其交替生成使所述熔滴脱离的第一脉冲和对所述熔滴进行整形的第二脉冲，并输出到焊接电源，并且在检测到所述熔滴的脱离的情况下，立刻将所述第一脉冲的电流值切换到比检测时的电流值低的规定值，并且，在所述第一脉冲的峰值期间、下降斜坡期间或基值期间中未检测到所述熔滴的脱离的情况下，在所述第一脉冲的基值期间结束后，所述波形生成器生成第三脉冲，并输出到所述焊接电源，且所述第三脉冲具有脉冲峰值电流及脉冲宽度的至少一方与所述第二脉冲不同的脉冲形状。
根据所述结构，焊接控制装置通常交替生成第一脉冲和第二脉冲，并输出到焊接电源，但由于某种外部扰动而熔滴过渡的规则性被破坏时，利用波形生成器，接着第一脉冲而输出与第二脉冲不同的第三脉冲。在此，也能够将第三脉冲作为用于使熔滴强制脱离的脉冲，也能够作为用于再次重新整形熔滴以能够平滑地脱离的脉冲。由此，在本发明的焊接控制装置中，能够比以往的装置缩短当熔滴过渡的规则性破坏时恢复到正常状态为止所需要的时间。从而，能够降低恢复到正常状态为止所需要的期间中产生的溅射及烟雾。
此外，在上述本发明的焊接控制装置中，所述波形生成器在所述第三脉冲的峰值期间或下降斜坡期间中检测到所述熔滴的脱离的情况下，立刻将该第三脉冲的电流值切换到比检测时的电流值低的规定值，且对于所述规定值的电流在预先设定的期间结束后，生成所述第二脉冲，并输出到所述焊接电源。
根据所述结构，焊接控制装置在由于某种外部扰动而使熔滴过渡的规则性破坏时，利用波形生成器，接着第一脉冲，输出作为用于使熔滴强制性脱离的脉冲的第三脉冲。并且，焊接控制装置在输出第三脉冲并确认熔滴的脱离后，输出第二脉冲，所以能够接着该第二脉冲，再次交替输出第一脉冲和第二脉冲。从而，本发明的焊接控制装置能够比以往的装置缩短当熔滴过渡的规则性被破坏时恢复到正常状态为止所需要的期间。
进而，所述波形生成器在所述第三脉冲的峰值期间或下降斜坡期间中未检测到所述熔滴的脱离的情况下，以预先设定的次数为最大，连续地重复生成所述第三脉冲，并输出到所述焊接电源，直至检测到所述熔滴的脱离为止。
根据所述结构，即使焊接控制装置在一次输出作为用于使熔滴强制脱离的脉冲的第三脉冲后，不能确认熔滴的脱离，也能够连续地输出第三脉冲，所以通过使熔滴强制地脱离，能够比现有的装置缩短恢复到正常状态为止所需要的时间。
此外，满足如下各条件：所述第一脉冲的峰值电流Ip1为300～700A；所述第一脉冲的峰值期间Tp1为0.3～5.0ms；所述第一脉冲的基值期间Ib1为30～200A；所述第一脉冲基值期间Tb1为0.3～10ms；所述第二脉冲的峰值电流Ip2为Ip2<Ip1，且为200～600A；所述第二脉冲峰值期间Tp2为1.0～15ms；所述第二脉冲基值电流Ib2为30～200A；所述第二脉冲基值期间Tb2为3.0～20ms；关于所述第三脉冲的所述规定值是表示所述第三脉冲的基值期间的电流值的基值电流；所述预先设定的期间为所述第三脉冲的基值期间；所述第三脉冲的峰值电流Ip3为300～700A；所述第三脉冲的上升斜坡期间Tu3为5.0ms以下；所述第三脉冲的峰值期间Tp3为0.3～5.0ms；所述第三脉冲的下降斜坡期间Td3为10.0ms以下；所述第三脉冲的基值电流Ib3为30～200A；所述第三脉冲的基值期间Tb3为0.3～10ms。
根据所述结构，焊接控制装置生成峰值电流Ip3或峰值期间Tp3满足条件的第三脉冲，由此该第三脉冲在使熔滴脱离的过程中，能够有助于确保充分的电磁夹断力。此外，焊接控制装置生成上升斜坡期间Tu3或下降斜坡期间Td3满足条件的第三脉冲，由此该第三脉冲有助于防止电弧力或电磁夹断力的急剧的变化，且在熔滴中使电弧的发生点逐渐移动。此外，焊接控制装置生成基值电流Ib3或基值期间Tb3满足的条件的第三脉冲，由此该第三脉冲在熔滴脱离后，电弧向焊丝侧移动的过程中，不引起断弧，且有助于抑制小粒溅射产生。
此外，在上述本发明的焊接控制装置中，所述波形生成器在所述第三脉冲的峰值期间、下降斜坡期间或基值期间中未检测到所述熔滴的脱离的情况下，在该第三脉冲的基值期间结束后，生成所述第一脉冲，并输出到所述焊接电源。
根据所述结构，焊接控制装置在由于某种外部扰动而熔滴过渡的规则性被破坏时，利用波形生成器，接着第一脉冲，输出作为能够再次重新整形熔滴以能够平滑地脱离的脉冲的第三脉冲。并且，焊接控制装置在输出第三脉冲且第三脉冲的基值期间结束之前未检测到熔滴的脱离的情况下，接着该第三脉冲，输出用于使熔滴脱离的通常所使用的第一脉冲。因此，若通过第一脉冲使由第三脉冲重新整形后的熔滴脱离，则能够再次交替地输出第一脉冲及第二脉冲。因此，本发明的焊接控制装置能够比现有的装置缩短熔滴过渡的规则形破坏时至恢复到正常状态为止所需要的时间。
进而，满足如下各条件：所述第一脉冲的峰值电流Ip1为300～700A；所述第一脉冲的峰值期间Tp1为0.3～5.0ms；所述第一脉冲的基值期间Ib1为30～200A；所述第一脉冲基值期间Tb1为0.3～10ms；所述第二脉冲的峰值电流Ip2为Ip2<Ip1，且为200～600A；所述第二脉冲峰值期间Tp2为1.0～15ms；所述第二脉冲基值电流Ib2为30～200A；所述第二脉冲基值期间Tb2为3.0～20ms；所述第三脉冲的峰值电流Ip3为100～400A；所述第三脉冲的峰值期间Tp3为0.3～10.0ms；所述第三脉冲的基值电流Ib3为30～200A；所述第三脉冲的基值期间Tb3为0.3～15ms。
根据所述结构，焊接控制装置生成峰值电流Ip3或峰值期间Tp3满足条件的第三脉冲，由此该第三脉冲在将熔滴整形的过程中，能够有助于稳定地形成熔滴。此外，焊接控制装置生成第三脉冲的基值电流Ib3或基值期间Tb3满足条件的第三脉冲，由此该第三脉冲在将熔滴整形的过程中，不引起断弧，能够有助于稳定地整形熔滴。
本发明的控制方法其是焊接控制装置的焊接控制方法，所述焊接控制装置具备：熔滴脱离检测部，其在以二氧化碳气体单体或二氧化碳气体为主成分的混合气体作为保护气体的电弧焊接中，检测熔滴从焊丝前端的脱离；波形生成器，其交替生成使所述熔滴脱离的第一脉冲和对所述熔滴进行整形的第二脉冲，并输出到焊接电源，并且在检测到所述熔滴的脱离的情况下，立刻将所述第一脉冲的电流值切换到比检测时的电流值低的规定值，其特征在于，所述焊接控制装置由所述熔滴脱离检测部在所述第一脉冲的峰值期间、下降斜坡期间或基值期间中未检测到所述熔滴的脱离的情况下，由所述波形生成器在所述第一脉冲的基值期间结束后生成第三脉冲，并输出到所述焊接电源，由此修正熔滴过渡规则性的偏离，所述第三脉冲具有脉冲峰值电流及脉冲宽度的至少一方与所述第二脉冲不同的脉冲形状。
根据所述顺序，焊接控制装置通常交替生成第一脉冲和第二脉冲，并输出到焊接电源，当由于某种外部扰动而熔滴过渡的规则性被破坏时，利用波形生成器，接着第一脉冲输出与第二脉冲不同的第三脉冲。由此，在本发明的焊接控制方法中，能够比以往的方法缩短熔滴过渡的规则性破坏时恢复到正常状态为止所需要的时间。从而，能够降低恢复到正常状态为止所需要的期间中产生的溅射及烟雾。
根据本发明，焊接控制装置在由于某种外部扰动而熔滴过渡的规则性破坏时，接着使熔滴脱离的第一脉冲，输出将熔滴整形的与第二脉冲不同的第三脉冲，所以能够比以往缩短使熔滴过渡的规则性恢复到正常状态为止所需要的期间。从而，能够降低恢复到正常状态为止所需要的期间中产生的溅射及烟雾。其结果，假设即使熔滴过渡的规则性破坏，也能够将此时的焊接的品质的降低限制到最小限度。
附图说明
图1是示意地表示利用本发明的焊接控制装置生成的脉冲波形形成的焊接丝前端部的时序变化的说明图。
图2是示意地表示本发明的焊接控制装置生成的第三脉冲的波形的说明图。
图3是说明本发明的焊接控制装置进行的熔滴的脱离检测的一例的图表，且分别表示焊接电流及焊接电压的波形和脱离检测信号。
图4是说明作为图3的图表的比较例的以往的焊接控制装置形成的熔滴脱离检测的图表，分别表示焊接电流及焊接电压的波形和脱离检测信号。
图5是说明本发明的焊接控制装置生成的第三脉冲的第一实施方式的图表，分别表示焊接电流及焊接电压的波形和脱离检测信号。
图6是说明本发明的焊接控制装置生成的第三脉冲的第二实施方式的图表，且分别表示焊接电流及焊接电压的波形和脱离检测信号。
图7是示意地表示包含本发明的焊接控制装置的焊接系统的一例的结构图。
图8是表示本发明的焊接控制装置的结构的框图。
图9是用于说明本发明的焊接控制装置检测液滴的脱离的方法的图表，且(a)表示焊接电压的时间变化，(b)表示焊接电压的1阶时间微分的时间变化、(c)表示焊接电压的二阶时间微分的时间变化。
图10是表示本发明的焊接控制装置的脉冲生成处理的一例的流程图。
图11是表示本发明的焊接控制装置的脉冲生成处理的其他的例子的流程图。
图12是用于测定由本发明的焊接控制装置形成的溅射产生量的溅射捕集方法的说明图，(a)表示捕集箱的主视立体图，(b)表示从捕集箱的侧面透视内部的图。
图13分别表示测定本发明的焊接控制装置形成的溅射产生量时生成的第一脉冲及第二脉冲的波形及参数值。
图14是示意地表示由现有的脉冲电弧焊接方法生成的脉冲波形形成的焊接丝前端部的时序变化的说明图。
图15是示意地表示由现有的脉冲电弧焊接方法生成的第一脉冲及第二脉冲的波形的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的焊接控制装置及焊接控制方法的最佳方式(以下称为“实施方式”)进行说明。首先，说明本发明的焊接控制方法的概要、该焊接控制方法中两种方法，然后对与现有技术相比时的优点、实现本发明的焊接控制方法的焊接控制装置的结构及其动作依次进行说明。
[焊接控制方法的概要]
图1是示意性地表示本发明的焊接控制装置生成的脉冲波形所产生的焊接丝前端部的时序变化的说明图。本发明的焊接控制装置是在将二氧化碳气体单体或二氧化碳气体为主成分的混合气体作为保护气体的电弧焊接中，利用脉冲电流(脉冲信号)来实现每一周期一熔滴的熔滴过渡的规则性。本发明的焊接控制装置如图1下侧所示，通常作为脉冲波形不同的两种脉冲电流(脉冲信号)，交替生成第一脉冲201和第二脉冲202，并输出到焊接电源。在此，第一脉冲201及第二脉冲202的波形形状的详细在图2中示出。第一脉冲201及第二脉冲202的脉冲参数例如设定为满足参照图1说明的条件。
若利用此种条件实施脉冲电弧焊接，则如图1中上侧时序所示，进行在与未图示的被焊接件之间产生电弧204的焊接丝(以下称为焊丝)的焊丝前端205的熔滴形成及熔滴过渡。首先，211的状态表示在其以前的脉冲周期中熔滴脱离后的第二脉冲峰值期间中，熔滴在焊丝前端205成长，进而至第二脉冲基值期间的后期时的熔滴的样子。此时，因为电流值从第二脉冲峰值电流向第二脉冲基值电流急剧地减少，所以在焊丝前端205处推顶力弱，熔滴整形为如211所示在焊丝前端205处垂下。接着，若进入第一脉冲峰值期间，则利用焊丝中的峰值电流产生的电磁夹断力，如211所示，熔滴变化形成缩颈206。
在此，例如由于焊丝供给速度变动或熔融池变动等某种外部扰动，在第一脉冲峰值期间、第一脉冲下降斜坡期间或第一脉冲基值期间，有未检测熔滴的脱离的情况。图1中，如213所示，表示了在第一脉冲基值期间未检测到熔滴的脱离的情况。如此，在第一脉冲峰值期间、第一脉冲下降斜坡期间或第一脉冲基值期间未检测到熔滴的脱离的情况下，本发明的焊接控制装置在第一脉冲基值期间结束后生成第三脉冲203，并输送到焊接电源，该第三脉冲203表示与第二脉冲202具有脉冲峰值电流及/或脉冲宽度不同的脉冲形状的脉冲电流(脉冲信号)。关于是如何不同的脉冲形状后面叙述。
输出第三脉冲的目的在于修正每一周期一熔滴的熔滴过渡的规则性的偏差，并快速地回复到正常状态。为此具有两种方法。第一方法是利用第三脉冲强制性地脱离无法从焊丝前端205脱离的熔滴，并接着第三脉冲输出第二脉冲的方法。第二方法是利用第三脉冲将无法从焊丝前端205脱离的熔滴整形并修正，并利用接着第三脉冲输出的第一脉冲使熔滴脱离的方法。如后所述，本发明的焊接控制装置输出具有与第一方法及第二方法分别适应的形状的波形的第三脉冲。详细如图2所示，该第三脉冲203的波形形状包括：从基值电流Ib3向峰值电流Ip3为止的上升斜坡期间Tu3或从峰值电流Ip3向基值电流Ib3为止的下降斜坡期间Td3。
[第一方法的概要]
在第一方法中，例如图1所示，使第三脉冲的峰值电流(第三脉冲峰值电流)高于第二脉冲峰值电流。其作为第三脉冲的第一实施方式。由此，如214所示，第三脉冲能够使无法从焊丝前端205脱离的熔滴强制性地脱离。在该情况下，若焊接控制装置检测熔滴207从焊丝前端205脱离，则例如图1所示，使电流值从检测时的电流向第三脉冲基值电流急剧地减少，从而在电弧向熔滴脱离后的焊丝侧移动的瞬间，如214所示，移动到第三脉冲基值期间，形成电流充分降低的状态。由此，能够大幅地降低焊丝的缩颈206部分的飞散或脱离后的残留溶液的分散导致的小粒溅射。
此外，若接着第三脉冲的输出，输出第二脉冲，则在第二脉冲峰值期间，焊接控制装置将第二脉冲峰值电流设定为残留于熔滴脱离后的焊丝上的残留溶液不发生脱离或飞散的水平，且如215所示，由该第二脉冲使熔滴成长。并且如2116所示，焊接控制装置在第二脉冲基值期间进行熔滴的整形。并且，熔滴再次返回到211的状态而被整形。因此，焊接控制装置修正熔滴过渡的规则性的偏离，并能够比以往更快地回复到正常状态。
[第二方法的概要]
在第二方法中，例如使第三脉冲的峰值电流(第三脉冲峰值电流)低于第二脉冲峰值电流。其作为第三脉冲的第二实施方式。由此，如211所示，第三脉冲能够将无法从焊丝前端205脱离的熔滴整形为在焊丝前端205下垂。并且，若接着第三脉冲的输出，输出第一脉冲，则在第一脉冲峰值期间，利用焊丝中的峰值电流产生的电磁夹断力，如212所示，熔滴变化形成缩颈206，同时如214所示急速地进行脱离。以后，能够依次交替输出第二脉冲、第一脉冲，因而能够修正熔滴过渡的规则性的偏离。
[第一方法的适宜的参数条件]
作为第一脉冲、第二脉冲的参数条件，优选上述的美国专利公开2007/210048号中记载的条件。即，将第一脉冲901的峰值电流(第一脉冲峰值电流)Ip1设为300～700A，其期间(第一脉冲峰值期间)Tp1设为0.3～5.0ms，基值电流(第一脉冲基值期间)Ib1设为30～200A，其期间(第一脉冲基值期间)Tb1设为0.3～10ms。此外，将第二脉冲902的峰值电流(第二脉冲峰值电流)设为Ip2<Ip1，且为200～600A，其期间(第二脉冲峰值期间)Tp2设为1.0～15ms，基值电流(第二脉冲基值电流)Ib2设为30～200A，其期间设为(第二脉冲基值期间)Tb2设为3.0～20ms。而且，第一脉冲901及第二脉冲902的波形形状详细如图15所示，包括：从基值电流向峰值电流为止上升斜坡期间(第一脉冲上升斜坡期间Tup1、第二脉冲上升斜坡期间Tup2)或从峰值电流向基值电流为止的下降斜坡期间(Tdown)。
而且，该参数条件是第一、二脉冲的适宜的范围的一例，并不限定于此。只要第一、二脉冲与使熔滴脱离的任务和使熔滴整形的任务相应地设定脉冲波形即可。
在第一方法中，利用第三脉冲强制性地使无法脱离的熔滴脱离，因此优选如下设定图2中表示波形的第三脉冲的第一实施方式中的参数条件。
<峰值电流Ip3>
峰值电流(第三脉冲峰值电流)Ip3设为300～700A。该峰值电流Ip3非常有助于在使熔滴脱离过程中确保充分的电磁夹断力。若峰值电流Ip3不足300A，则电磁夹断力弱，不能恢复熔滴过渡的规则性。另一方面，若峰值电流Ip3超过700A，则推顶熔滴的电弧力过强，不仅有脱离的熔滴溅射的可能，也产生装置重量或成本上升的问题。作为峰值电流Ip3更优选范围400～600A。
<上升斜坡期间Tu3>
上升斜坡期间(第三上升斜坡期间)Tu3为5.0ms以下。该上升斜坡期间Tu3有助于防止急剧的电弧力增加，并逐渐地使电弧的发生点向熔滴的上方部移动。由此，第三脉冲中的熔滴脱离容易成功。上升斜坡期间Tu3若超过5.0ms，则推顶熔滴的电弧力比使熔滴脱离的电磁夹断力强，脱离的熔滴形成溅射的可能性高，故而不优选。
<峰值期间Tp3>
峰值期间(第三脉冲峰值期间)Tp3为0.3～5.0ms。该峰值期间Tp3与峰值电流Ip3同样在使熔滴脱离的过程中非常有助于确保充分的电磁夹断力。若峰值期间(脉冲宽度)Tp3不足0.3ms，则不能利用电磁夹断力使熔滴脱离，不能够恢复熔滴过渡的规则性。另一方面，若峰值期间Tp3超过5.0ms，则电弧力较大地推顶熔滴，因此即使将电流值从熔滴脱离时的电流值立刻向基值电流Ib3降低，也难以产生抑制小粒溅射的效果。
<下降斜坡期间Td3>
下降斜坡期间(第三脉冲下降斜坡期间)Td3为10.0ms以下。该下降斜坡期间Td3有助于在从峰值电流Ip3至基值电流Ib3的过程中防止急剧的夹断力的降低。假设在熔滴没完成脱离过程中，第三脉冲的波形向基值电流Ib3变化，则有时熔滴的脱离失败。但是，通过下降斜坡期间Td3满足10.0ms以下的条件，能够大幅地降低熔滴脱离失败的频率。另一方面，若下降斜坡期间Td3超过10.0ms，则在脱离时的电流值具有比较高的电流值的状态下发生熔滴脱离，因此即使使电流值从脱离检测时的电流值立刻向基值电流Ib3降低，也难以产生抑制小粒溅射的效果。
<基值电流Ib3>
基值电流(第三脉冲基值电流)Ib3设为30～200A。该第三基值电流Ib3在熔滴脱离后电弧向焊丝侧移动的过程中不会引起断弧，能够非常有助于抑制小粒溅射。若第三基值电流Ib3不足30A，则容易产生断弧、短路。另一方面，若第三基值电流Ib3超过200A，则在电弧从熔滴向焊丝移动的瞬间，有助于焊丝侧残留的熔液的电弧力变大，不能够抑制小粒溅射。
<基值期间Tb3>
基值期间(第三脉冲基值期间)Tb3为0.3～10ms。该基值期间Tb3与基值电流Ib3同样地非常有助于在熔滴脱离后电弧向焊丝侧移动的过程中不会引起断弧，抑制小粒溅射。若基值期间Tb3不足0.3ms，则不够对残留在焊丝上的熔液进行整形，不能够抑制小粒溅射。另一方面，若基值期间Tb3超过10ms，则容易在熔滴与熔融池之间产生短路，扰乱熔滴过渡的规则性。此外，抑制焊接电流的上限，高焊丝供给速度条件下的焊接变得困难。
[第二方法的适宜的参数条件]
第一脉冲、第二脉冲的适宜的参数条件与第一方法的情况相同。
在第二方法中，利用第三脉冲重新整形熔滴，并由接着第三脉冲输出的第一脉冲来使熔滴脱离，因此优选将图2所示波形的第三脉冲的第二实施方式中的脉冲参数条件如下设定。
<峰值电流Ip3>
峰值电流(第三脉冲峰值电流)Ip3设为100～400A。该峰值电流Ip3非常有助于在形成熔滴的过程中稳定地将熔滴整形。若峰值电流Ip3不足100A，则电弧力不够，因此不能再次提起熔滴，而不能由下个第一脉冲使熔滴脱离。此外，抑制焊接电流的上限，难以在高速供给焊丝的条件下进行焊接。另一方面，若峰值电流Ip3超过400A，则除焊丝的熔融过度进行外，电弧力变得过强，因此在第三脉冲峰值电流的施加时，熔滴脱离或飞散，从而产生溅射。作为峰值电流Ip3更优选范围200～300A。
<峰值期间Tp3>
峰值期间(第三脉冲峰值期间)Tp3为0.3～10.0ms。该峰值期间Tp3与峰值电流Ip3同样有助于在将熔滴整形的过程中稳定地形成熔滴。若峰值期间(脉冲宽度)Tp3不足0.3ms，则不能再次提起熔滴，不能由下个第一脉冲使熔滴脱离。另一方面，若峰值期间Tp3超过10.0ms，则除焊丝的熔融过度进行外，在第三脉冲的期间中，熔滴脱离或飞散，从而产生溅射，不能恢复一周期一熔滴的熔滴过渡的规则性。
<基值电流Ib3>
基值电流(第三脉冲基值电流)Ib3设为30～200A。该第三基值电流Ib3非常有助于在将熔滴整形的过程中不引起断弧，稳定地对熔滴进行整形。若第三基值电流Ib3不足30A，则容易产生断弧、短路。另一方面，若第三基值电流Ib3超过200A，则有助于熔滴的电弧力变大，并且在基值期间Tb3的熔融过大，熔滴不稳，不能稳定地整形。
<基值期间Tb3>
基值期间(第三脉冲基值期间)Tb3为0.3～15ms。该基值期间Tb3与基值电流Ib3同样地非常有助于在将熔滴整形的过程中不引起断弧，稳定地对熔滴进行整形。若基值期间Tb3不足0.3ms，则不能充分地使熔滴整形，在下个第一脉冲中，在熔滴的脱离方向产生不均。另一方面，若基值期间Tb3超过15ms，则基值期间的熔融量增大，容易在熔滴与熔融池之间产生短路，不能恢复熔滴过渡的规则性。
[产生外部扰动时的熔滴过渡的概要]
对于产生外部扰动时的熔滴过渡，为了将本发明的焊接控制方法与现有的方法进行比较，参照图3及图4对按照以下焊接条件1实施脉冲电弧焊接时的脉冲波形的例子进行说明。图3是说明基于本发明的焊接控制装置的熔滴的脱离检测的一例的图表，分别表示焊接电流及焊接电压的波形和脱离检测信号。图4是图3的比较例，说明基于不使用第三脉冲的现有的焊接控制装置的熔滴的脱离检测的图表。
(焊接条件1)
焊丝：JIS Z3312YGW11 1.2mmφ
二氧化碳气体：100％CO2
试验板：SM490A
导电嘴母材间距离：25mm
焊接速度：30cm/min
焊丝供给速度：16.0m/min
焊接电流：305A
电弧电压：37V
现有的焊接控制装置通过在图4的301所示的期间(0～约50ms)交替输出第一脉冲和峰值电流比第一脉冲低的第二脉冲，实现每一周期一熔滴过渡的熔滴过渡规则性。具体地，在四个周期期间检测到四次脱离。在该301所示的期间中，溅射及烟雾的产生少。在图4的图表中，应检测到第五次脱离的时刻302表示第一脉冲峰值期间、或接着其的第一脉冲下降斜坡期间、或接着其的第一脉冲基值期间。但是，若在该时刻由于某种外部扰动而未检测熔滴的脱离，并任其自然，则在图4的303所示的期间(约50～约190ms)，熔滴过渡的规则性被破坏。具体地，连续六个周期未检测脱离，在第七周期检测一次，但第八周期未检测，第九周期以后终于恢复到熔滴过渡的规则性。在该303所示的期间，溅射及烟雾的产生增大。
另一方面，本发明的焊接控制装置在图3的311所示的期间(0～约120ms)，在8周期的期间检测八次熔滴的脱离，实现熔滴过渡的规则性。在图3的图表中，应检测第9周期的脱离的时刻312表示第一脉冲峰值期间、或接着其的第一脉冲下降斜坡期间、或接着其的第一脉冲基值期间。但是，在该时刻312中，由于某种外部扰动，没有检测到熔滴的脱离，所以本发明的控制装置在第一脉冲基值期间结束后的时刻313输出第三脉冲。由此从应检测之后的第10周期的脱离的时刻起，恢复熔滴过渡的规则性。从而，熔滴过渡的规则性被破坏的期间与以往的方法相比被大幅减少。其结果，与以往的方法相比，溅射及烟雾的产生大幅度减少。
[第一方法中的熔滴过渡]
在第一方法中，参照图5说明以所述的焊接条件1实施脉冲电弧焊接时的脉冲波形的例子。图5是说明本发明的焊接控制装置生成的第三脉冲的第一实施方式的图表，分别表示焊接电流及焊接电压的波形和脱离检测信号。在图5的图表中，时刻401表示作为第一脉冲的脱离检测的指标的期间(峰值期间、下降斜坡期间、基值期间)。但是，在该时刻401中，由于某种外部扰动，没有检测到熔滴的脱离，所以本发明的控制装置在第一脉冲基值期间结束后输出第三脉冲。
在第三脉冲峰值期间或第三脉冲下降斜坡期间之中检测到熔滴的脱离的时刻402，刚一检测，本发明的焊接控制装置将第三脉冲的电流值切换到比检测时的电流值低的规定值，且关于规定值的电流而预先确定的期间的结束后，如图5中403所示，生成第二脉冲并输出到焊接电源。由此，能够大幅降低由于焊丝的缩颈部分的飞散或脱离后的残留熔液的飞散导致的小粒溅射。
图5中，仅一次输出第三脉冲就检测熔滴的脱离，但万一存在无法检测的情况，也可以将预先设定的次数作为最大而连续地重复生成第三脉冲并输出到焊接电源，直至检测到熔滴的脱离为止。作为此时的重复条件，例如能够将最大次数作为5～6次。此外，在第三脉冲峰值期间或第三脉冲下降斜坡期间的中途，能够输出下次的第三脉冲。
[第二方法中的熔滴过渡]
在第二方法中，参照图6说明以所述的焊接条件1实施脉冲电弧焊接时的脉冲波形的例子。图6是说明本发明的焊接控制装置生成的第三脉冲的第二实施方式的图表，分别表示焊接电流及焊接电压的波形和脱离检测信号。在图6的图表中，时刻501表示作为第一脉冲的脱离检测的指标的期间(峰值期间、下降斜坡期间、基值期间)。但是，在该时刻501中，由于某种外部扰动，没有检测到熔滴的脱离，所以本发明的控制装置在第一脉冲基值期间结束后为了再次提起熔滴同时修整形状，输出第三脉冲。
在图6的图表中，时刻502表示第三脉冲峰值期间、或第三脉冲下降斜坡期间或第三基值期间的任一时刻。本发明的焊接控制装置在时刻502未检测到熔滴的脱离的情况下，在第三脉冲基值期间结束后，生成第一脉冲并输出到焊接电源。并且，本发明的焊接控制装置在第一脉冲峰值期间或第一脉冲下降斜坡期间中，在检测到熔滴的脱离的时刻503，一检测到马上将第一脉冲的电流值切换到比检测时的电流值低的规定值(第一脉冲基值电流)，且关于规定值的电流(第一脉冲基值电流)在预先确定的期间(第一脉冲基值期间)的结束后，生成第二脉冲并输出到焊接电源。从而，不损害熔滴过渡的规则性，不会增加溅射及烟雾。
[焊接系统的结构]
图7是示意地表示包含本发明的焊接控制装置的焊接系统的一例的结构图。焊接系统100如图7所示主要具备：焊丝供给装置101、焊接电源102、焊接控制装置103、电弧焊接机器人104、和机器人控制装置105。
焊丝供给装置101经由焊接控制装置103而与焊接电源102连接。焊接电源102通过供电而驱动焊丝供给装置101。若焊接控制装置103将作为焊接指令信号的脉冲信号(脉冲电流)向焊接电源102输出，则利用来自焊接电源102的供电驱动焊丝供给装置101，并通过由送出焊丝5的辊等构成的焊丝供给路而向焊枪107供给焊丝5。
电弧焊接机器人104例如是6轴构成的多关节型的焊接机器人，并在手腕部分安装有焊枪107。电弧焊接机器人104基于来自机器人控制装置105的指令，通过内部未图示的电动机的动作而使各关节活动，由此能够使焊枪107移动。焊枪107将焊丝向被焊接件W送出。在该被送出的焊丝和被焊接件W之间形成电弧6，从而进行焊接。
机器人控制装置105连接于电弧焊接机器人104和未图示的示教板，基于以从示教板输入的指令(微动指令)或事先存储的规定的示教程序所指示的焊接路径或焊接作业条件来控制电弧焊接机器人104。
而且，焊接控制装置103和机器人控制装置105例如具备CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)、ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)、输入输出界面等。
[焊接控制装置的结构]
图8是表示本发明的焊接控制装置的结构的图。图8中表示焊接控制装置103、和利用从该焊接控制装置103输出的脉冲信号(脉冲电流)进行将焊丝5向焊枪107送入的供电的焊接电源102。输出控制元件1连接于未图示的3相交流电源，给予该输出控制元件1的电流经由变压器2、由二极管构成整流部3、直流扼流圈8及检测焊接电流的电流检测器9而赋予导电嘴4。而且，导电嘴4如虚线所示收容在焊枪107内。在变压器2的低位电源侧连接被焊接件W，且在插通导电嘴4内而供电的焊丝5与被焊接件W之间产生电弧6。导电嘴4和被焊接件W之间的焊接电压由电压检测器10检测并输出到输出控制器15。该输出控制器15也从电流检测器9输入焊接电流的检测值。由此，输出控制器15基于输入的焊接电压及焊接电流的检测值(反馈信号)，确定向焊丝5供电的焊接电流及焊接电压的指令值，并输出指令信号而控制输出控制元件1，由此控制焊接输出。此外，输出控制器15基于表示从波形生成器20输入的第一脉冲至第三脉冲的波形形状的信号，使向输出控制元件1输出的信号变化，由此控制脉冲电弧。
图8中，虚线所示的熔滴脱离检测部18在满足规定条件时检测来自焊丝前端的熔滴的脱离或快要脱离。在本实施方式中，熔滴脱离检测部18仅在从波形生成器20输入脱离检测许可信号的期间，使检测熔滴的脱离或快要脱离的处理有效。其中，作为检测脱离的方法，例如，在第三脉冲峰值期间Tp3(参照图2)、或第三脉冲下降斜坡期间Td3(参照图2)中，若电源外部特性为恒定电压特性，则只要捕捉到熔滴脱离导致电弧长度变长时的电流降低即可。另一方面，在第三脉冲峰值期间Tp3、或第一脉冲下降斜坡期间Td3中，若电源外部特性为恒定电流特性，则只要能捕捉到熔滴脱离导致电弧电压的急增即可。此外，在第三脉冲峰值期间Tp3、或第三脉冲下降斜坡期间Td3中，也可对焊接电流、焊接电压或电弧阻抗(电弧阻抗＝焊接电压/焊接电流)等使用1阶或2阶的时间微分信号作为脱离检测。在本实施方式中，由以下理由，将2阶的时间微分信号用于熔滴的脱离(或快要脱离)的检测。
在此，参照图9对于检测熔滴的脱离的原理进行说明。图9是用于说明本发明的焊接控制装置检测液滴的脱离的方法的图表，(a)表示焊接电压的时间变化、(b)表示焊接电压的1阶时间微分的时间变化、(c)表示焊接电压的2阶时间微分的时间变化。在熔滴脱离的情况下，存在于焊丝前端的熔滴的根部发生缩颈，该缩颈进行的结果，焊接电压及电弧阻抗(＝焊接电压/焊接电流)上升。此外，若熔滴脱离则电弧长变长，所以焊接电压及电弧阻抗上升。进而，焊接电压或电弧阻抗的时间微分值也总是上升。在图9(a)所示的图表中，在601所示的时刻熔滴脱离。因而，对于601所示的时刻，通过检测并利用运算求出例如图9(a)所示的焊接电压的倾斜的急剧的时间变化、或图9(b)所示的焊接电压的时间微分值(dV/dt)的倾斜急剧变化，并将其结果与规定的阈值比较，从而能够判定熔滴的脱离。而且，图9(b)及图9(c)的时间轴的范围表示图9(a)所示的时间范围602。
但是，例如在焊接进行中使电流或电压等焊接条件变化的情况、或由于开槽内的横摆焊接等导致焊丝突出长度变化的情况下，难以正确地检测熔滴的脱离。具体地，在焊接中，使嘴-母材间距离(焊丝突出长度)变化为三阶段(30mm、25mm、20mm)的情况下，如图9(a)所示，在嘴-母材间距离短的情况下，电压的上升变缓，在嘴-母材间距离长的情况下，电压的上升变得急剧。在该情况下，各电压值电平也不同。
因而，在使嘴-母材间距离(焊丝突出长度)变化为三阶段(30mm、25mm、20mm)的情况下，如图9(b)所示，电压的时间微分值(dv/dt)也不同。即，焊丝突出长度在焊接中变化的情况下，熔滴的脱离导致的电压的变化、和突出长度变化导致的电压的变化重合，所以不能正确地检测熔滴的脱离。这些情况不仅是焊丝突出长度，在焊接中使焊接条件变化的情况也同样，进行不仅焊接电压，电弧阻抗也同样。
另一方面，即使将嘴-母材间距离(焊丝突出长度)变化为三阶段(30mm、25mm、20mm)，焊接电压的2阶时间微分值(d2V/dt2)如图9(c)所示是大致相同值。即，焊接电压的2阶时间微分值(d2V/dt2)不大受到焊丝突出长度或焊接条件等的影响。因此，在本实施方式中，以通过运算焊接中的焊接电压的2阶时间微分值，检测熔滴的脱离(或快要脱离)，并在检测后立刻降低焊接电流的方式进行控制。由此，即使焊接中焊丝突出长度或焊接条件等变化的情况下，也能够正确地检测熔滴的脱离。
在本实施方式中，如图8所示，熔滴脱离检测部18具备：焊接电压微分器11、2阶微分器12、2阶微分值设定器13、比较器14，当从波形生成器20输入脱离检测许可信号时，进行各自的处理。
焊接电压微分器11对由电压检测器10检测的电压值(焊接中的焊接电压值)进行时间微分。该微分电压值被2阶微分器12进一步时间微分，作为其运算结果的2阶微分值被输入比较器14。
2阶微分值设定器13将与熔滴从焊丝前端脱离时的焊接电压的2阶微分值(或与熔滴将要脱离的缩颈相当的2阶微分值)相当的阈值作为2阶时间微分值来设定。
比较器14对从2阶微分器12输入的焊接中的焊接电压值的2阶微分值(2阶微分检测值)、和由2阶微分值设定器13设定的2阶微分值(2阶微分设定值)进行比较。比较器14在2阶微分检测值超过2阶微分设定值的瞬间，判定熔滴从汉斯前端脱离(或将要脱离)，并将表示该意思的熔滴脱离检测信号输出到波形生成器20。即，熔滴脱离检测信号是在检测到熔滴的脱离(或将要脱离)的情况下输出的信号。
波形设定器19将第一脉冲、第二脉冲及第三脉冲中脉冲参数(峰值电流、脉冲峰值期间、基值电流、脉冲基值期间、上升斜坡期间、下降斜坡期间等)设定于波形生成器20。在本实施方式中，波形设定器19将由未图示的存储机构预先存储的脉冲参数的各值输入到波形生成器20。
波形生成器20在作为脉冲波形不同的两种脉冲信号而交替生成使熔滴脱离的第一脉冲和将熔滴整形的第二脉冲并输出到焊接电源102，并且检测到熔滴的脱离的情况下，立刻将第一脉冲的电流值切换到比检测时的电流值低的规定值。波形生成器20在从熔滴脱离检测部18输入熔滴脱离检测信号的情况下，基于由波形设定器19设定的设定值，以在第一脉冲基值期间(由波形设定器19设定的输出修正期间)，变为比检测时的焊接电流低的焊接电流(第一脉冲基值电流)的方式，向输出控制器15输出用于修正输出控制器15的输出的信号(输出修正信号)。此外，在输入有熔滴脱离检测信号，而第一脉冲基值期间(由波形设定器19设定的输出修正期间)结束了的情况下，波形生成器20以形成由波形设定器19设定的脉冲波形的方式，输出第二脉冲的波形信号，接着再次重复由第一脉冲、第二脉冲形成的交替输出。
此外，本实施方式的波形生成器20在输出第一脉冲后、第一脉冲基值期间(称为第一基值期间)经过之前，未输入有熔滴脱离信号的情况下，以生成由波形设定器19设定的脉冲形状的方式来输出第三脉冲。其详细与波形生成器20的动作一同后述。
[焊接控制装置的动作]
(第一方法)
接下来，参照图10(适当参照图8)，作为基于本实施方式的焊接控制方法的第一方法的焊接控制装置103的动作主要对波形生成器20的脉冲生成处理进行说明。图10是表示本发明的焊接控制装置的脉冲生成处理的一例的流程图。焊接控制装置103的波形生成器20若不在由波形设定器19设定的第一脉冲的输出时刻(步骤S1：否)，则为待机，若变为第一脉冲的输出时刻(步骤S1：是)，则将第一脉冲输出到输出控制器15(步骤S2)。通常，在焊接控制装置103的熔滴脱离检测部18检测到熔滴的脱离的情况下(步骤S3：是)，焊接控制装置103的波形生成器20基于熔滴脱离检测信号，向低电流(第一脉冲基值电流)切换(步骤S4)。波形生成器20若不在由波形设定器19设定的第二脉冲的输出时刻(步骤S5：否)，则为待机，若变为第二脉冲的输出时刻(步骤S5：是)，则输出第二脉冲(步骤S6)。并且，波形生成器20返回到步骤S1。由此，在通常的情况下，焊接控制装置103能够实现每一周期一熔滴的熔滴过渡的规则性。
此外，与通常不同，虽然输出用于使熔滴脱离的第一脉冲，但在上述的步骤S3中，在由于某种原因而使熔滴脱离检测部18没有检测到熔滴的脱离的情况下(步骤S3：否)，波形生成器20若第一基值期间未结束(步骤S7：否)，则重复熔滴的脱离检测。若未能检测到熔滴的脱离而第一基值期间结束(步骤S7：是)，则波形生成器20输出用于使熔滴强制性地脱离的第三脉冲(步骤S8)。并且，在输出该第三脉冲后，在熔滴脱离检测部18没有检测到熔滴的脱离的情况(步骤S9：是)下，波形生成器20返回到步骤S4，并切换到低电流。此时的低电流例如为第三脉冲基值电流。即，波形生成器20在输入熔滴脱离检测信号而第三脉冲基值期间(由波形设定器19设定的输出修正期间)结束的情况下，以形成由波形设定器19设定的脉冲形状的方式，接着第三脉冲而输出第二脉冲的波形信号，接着再次重复第一脉冲、第二脉冲的交替输出。由此，焊接控制装置103能够恢复熔滴过渡的规则性。
此外，在输出第三脉冲后，在熔滴脱离检测部18没有检测到熔滴的脱离的情况下(步骤S9：否)，波形生成器20若不满足重复条件(步骤S10：否)，则返回到步骤S8，并直至检测到熔滴的脱离为止重复输出第三脉冲。并且，波形生成器20若未能检测到熔滴的脱离而满足重复条件(步骤S10：是)，则返回到步骤S1，并输出第一脉冲。
(第二方法)
接下来，参照图11(适当参照图8及图10)主要对作为基于本实施方式的焊接控制方法的第二方法的焊接控制装置103的动作的波形生成器20的脉冲生成处理进行说明。图11是表示本发明的焊接控制装置的脉冲生成处理的其他的例子的流程图。在焊接控制装置103进行的动作中，从步骤S1至步骤S7与图10所示相同，所以省略说明。
焊接控制装置103的波形生成器20若未检测到熔滴的脱离而第一基值期间结束(步骤S7：是)，在步骤S8中，输出用于重新整形未脱离的熔滴的第三脉冲(步骤S8)。并且，输出该第三脉冲后，在熔滴脱离检测部18未检测到熔滴的脱离的情况(步骤S9：否)的情况下，波形生成器20若第三基值期间未结束(步骤S20：否)，则重复熔滴的脱离检测的判别。并且，若未检测熔滴的脱离而第三基值期间结束(步骤S20：是)，则返回到步骤S1，并输出用于使整形后的熔滴脱离的第一脉冲。即，波形生成器20在未输入熔滴脱离检测信号而第三脉冲基值期间(由波形设定器19设定的输出修正期间)结束的情况下，以形成由波形设定器19设定的脉冲形状的方式，接着第三脉冲而输出第一脉冲的波形信号，然后输出第二脉冲。以后，再次，重复由第一脉冲、第二脉冲形成的交替输出。由此，焊接控制装置103能够恢复熔滴过渡的规则性。而且，在步骤S9中，假设在检测到熔滴的脱离的情况下(步骤S9：是)，与第一方法相同，能够返回到步骤S4，并切换到低电流(例如，第三脉冲基值电流)。
而且，焊接控制装置103可以通过作为使上述熔滴脱离检测部18、波形设定器19及波形生成器20发挥作用的焊接控制程序来使通常的计算机工作而实现。该控制程序也可经由通信配线提供，也可写入CD-ROM或闪存存储器等存储介质而配置。
根据本实施方式，焊接控制装置103在由于某种外部扰动而在第一脉冲峰值期间Tp1或接着其的第一脉冲下降斜坡期间Tdown或接着其的第一脉冲基值期间Tb1没有检测到熔滴的脱离的情况下，在第一脉冲基值期间Tb1结束后，输出具有与第二脉冲不同的脉冲形状的第三脉冲。也能够根据第三脉冲的第一实施方式，使未能脱离的熔滴强制性地脱离。此外，根据第三脉冲的第二实施方式，也能够重新整形未能够脱离的熔滴，然后，利用第一脉冲使其脱离。因此，焊接控制装置103能够对由于某种外部扰动而导致产生的熔滴过渡的规则性的偏离进行修正，并立即恢复到正常状态。其结果，利用每一周期一熔滴的熔滴过渡的规则性，能够降低大粒溅射，并且大幅降低由于熔滴脱离时的焊丝前端的缩颈部分的飞散导致的小粒溅射或残留在熔滴脱离后的焊丝上的熔液的飞散导致的小粒溅射。进而，通过实现熔滴过渡的规则性，能够使焊接电弧稳定化，同时能够大幅降低溅射产生量及烟雾产生量。
以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述的实施方式。例如，在本实施方式中，包含焊接控制装置103的焊接系统100包括电弧焊接机器人104，但本发明的机器人焊接并不是必须的。例如，也可通过使用焊接控制装置103及焊接电源102，经由人手的半自动焊枪来实现。此外，用于脉冲电弧焊接的保护气体并不限定于100％CO2，也可为以二氧化碳气体为主成分(50％以上)的混合气体。此外，该混合气体中也可含有Ar等惰性气体。
此外，在本实施方式中，对作为第一脉冲201及第二脉冲202的峰值电流不同的脉冲进行了说明，但其脉冲宽度也可不同。此外，也可峰值电流和脉冲宽度两者都不同。即，这两种脉冲的脉冲波形只要与使熔滴脱离的功能和使熔滴整形的功能相应地不同即可。
[实施例]
为了确认本发明的效果，对本实施方式的焊接控制方法的第一方法及第二方法进行实验。
(第一方法的实验)
分别使用下述的焊接条件2、表1及表2所示的第三脉冲的脉冲参数(适当参照图2)，进行以二氧化碳气体为保护气体使用的脉冲电弧焊接，并测定溅射产生量及烟雾产生量。此时，在图12(a)及图12(b)所示的两个铜制的捕集箱108内进行焊接，并捕集溅射。图12是用于测定基于本发明的焊接控制装置的溅射产生量的溅射捕集方法的说明图，(a)表示捕集箱的主视立体图，(b)表示从捕集箱的侧面透视内部的图。在两个捕集箱108之间放置被焊接件W，并将焊枪107配置在被焊接件W上而实施焊接。将此时产生的溅射111经由设置于捕集箱108的上半部的开口109，捕集到捕集箱108内。此外，对于烟雾产生量使用基于JIS Z3930的方法进行测定。此外，图13表示此时使用的第一脉冲201及第二脉冲202的脉冲参数的设定值。
(焊接条件)
焊丝：JIS Z3312YGW11 1.2mmφ
二氧化碳气体：100％CO2
试验板：SM490A
导电嘴母材间距离：25mm
焊枪前进角：30°
焊接速度：40cm/min
[表1]
[表2]
Figure A200910127754D00291
(第一方法的实验结果)
在表1及表2中，基于美国专利公开2007/210048号公报的实施例，将溅射产生量不足4.0[g/min]，烟雾产生量不足400[mg/min]标记为良(○)。在良(○)中将溅射产生量不足2.0[g/min]，烟雾产生量不足300[mg/min]标记为良好(◎)。表1所示的实施例1～实施例13满足所述的第一方法的适宜的参数条件，评价均为良好(◎)。而且，表1中，将第一方法适宜的参数条件的上限或下限附近的范围内的数值标记下划线表示。
表2所示的实施例14～实施例23使用第三脉冲，但具有不满足上述第一方法的适当的参数条件中的条件的脉冲参数，评价均为良(○)。而且，表2中，将不足第一方法的适宜的参数条件的下限值，或超过上限值的范围外的数值以下划线表示。此外，关于实施例14～实施例23，溅射产生量及烟雾产生量比实施例1～实施例13增大，但溅射产生量均不足4.0[g/min]，且烟雾产生量均未超过400[mg/min]。
对于表2所示的实施例14～实施例23，溅射产生量及烟雾产生量为良(○)的理由如下所述。
<实施例14>因为Ip3为第一方法的适宜的参数条件的下限值(以下，简单称为下限值)以下，所以熔滴脱离难，难以恢复每一周期一熔滴过渡，使溅射、烟雾增大。
<实施例15>因为Ip3为第一方法的适宜的参数条件的上限值(以下，简单称为上限值)以上，所以在峰值期间推顶熔滴的电弧力容易变强，脱离的熔滴变为溅射，且因为熔滴过热，使烟雾增大。
<实施例16>因为Tu3为上限值以上，所以推顶熔滴的电弧力容易变强，脱离的熔滴容易变为溅射。
<实施例17>因为Tp3为下限值以下，所以熔滴难以脱离，难以恢复每一周期一熔滴，从而使溅射、烟雾增大。
<实施例18>因为Tp3为上限值以上，所以在峰值期间中，熔滴脱离发生频繁，小粒溅射及烟雾增大，难以恢复每一周期一熔滴过渡。
<实施例19>因为Td3为上限值以上，且由高电流引起熔滴脱离，所以难以抑制小粒溅射。
<实施例20>因为Ib3为下限值以下，所以断弧、短路频繁，从而使溅射及烟雾增大。
<实施例21>因为Ib3为上限值以上，所以电弧在从熔滴向焊丝移动的瞬间中，容易吹飞残留在焊丝侧的熔液，从而使小粒溅射及烟雾增大。
<实施例22>因为Tb3为下限值以下，所以电弧在从熔滴向焊丝移动的瞬间中，难以使残留在焊丝侧的熔液整形，从而使小粒溅射及烟雾增大。
<实施例23>因为Tb3在上限值以上，所以熔滴和熔融池间容易产生短路，使小粒溅射及烟雾增大。
(第二方法的实验方法)
分别使用所述的焊接条件2、下述表3及表4所示的第三脉冲的脉冲参数(适当参照图2)，进行以二氧化碳气体作为保护气体使用的脉冲电弧焊接，并测定溅射产生量及烟雾产生量。此时，与第一方法的实验方法同样，由图12所示的方法测定溅射产生量，对于烟雾产生量使用基于JISZ3930的方法来测定。进而，同样地，使用图13所示的第一脉冲201及第二脉冲202的脉冲参数的设定值。
[表3]
Figure A200910127754D00311
[表4]
Figure A200910127754D00312
在表3及表4中，与第一方法的评价基准相同，对溅射产生量及烟雾产生量进行评价。表3所示的实施例24～实施例31满足所述的第二方法的适宜的参数条件，评价均为良好(◎)。而且，在表3中，以下划线表示第二方法的适宜的参数条件的上限或下限附近的范围内的数值。
表4所示的实施例32～实施例39使用第三脉冲，但具有不满足上述第二方法的适宜的参数条件中的条件的脉冲参数，且评价均为良(○)。而且，表4中，将不足第二方法的适宜的参数条件的下限值，或超过上限值的范围外的数值以下划线表示。此外，关于实施例32～实施例39，溅射产生量及烟雾产生量比实施例24～实施例31增大，但溅射产生量均不足4.0[g/min]，且烟雾产生量均未超过400[mg/min]。
对于表4所示的实施例32～实施例39，溅射产生量及烟雾产生量为良(○)的理由如下所述。
<实施例32>因为Ip3为第二方法的适宜的参数条件的下限值(以下，简单称为下限值)以下，所以难以再次提起熔滴。此外，难以恢复每一周期一熔滴过渡，使溅射、烟雾增大。
<实施例33>因为Ip3为第二方法的适宜的参数条件的上限值(以下，简单称为上限值)以上，所以焊丝的熔融过渡进行，电弧力容易变强，熔滴容易变为溅射。此外，因为熔滴过热，所以使烟雾增大。
<实施例34>因为Tp3为下限值以下，所以难以再次提起熔滴。此外，难以恢复每一周期一熔滴过渡，使溅射、烟雾增大。
<实施例35>因为Tp3为上限值以上，所以焊丝的熔融过渡进行，峰值期间中的熔滴容易变为溅射。此外，因为熔滴过热大，所以使烟雾增大。
<实施例36>因为Ib3为下限值以下，所以断弧、短路频繁，使溅射及烟雾增大。
<实施例37>因为Ib3为上限值以上，所以电弧从熔滴向焊丝移动的瞬间中，容易吹散残留在焊丝侧的熔液，使小粒溅射及烟雾增大。
<实施例38>因为Tb3在下限值以下，所以断弧、短路频繁，使溅射及烟雾增大。
<实施例39>因为Tb3在上限值以上，所以电弧从熔滴向焊丝移动的瞬间，容易吹飞残留在焊丝侧的熔液，使小粒溅射及烟雾增大。

Claims (7)

1.一种焊接控制装置，其用于以二氧化碳气体单体或主成分为二氧化碳气体的混合气体作为保护气体的电弧焊接，其特征在于，包括：
熔滴脱离检测部，其检测熔滴从焊丝前端的脱离；
波形生成器，其交替生成使所述熔滴脱离的第一脉冲和对所述熔滴进行整形的第二脉冲，并将该第一脉冲和第二脉冲输出到焊接电源，并且在检测到所述熔滴的脱离的情况下，立刻将所述第一脉冲的电流值切换到比检测时的电流值低的规定值，并且，
在所述第一脉冲的峰值期间、下降斜坡期间或基值期间中未检测到所述熔滴的脱离的情况下，在所述第一脉冲的基值期间结束后，所述波形生成器生成第三脉冲，并将该第三脉冲输出到所述焊接电源，且所述第三脉冲具有脉冲峰值电流及脉冲宽度的至少一方与所述第二脉冲不同的脉冲形状。
2.根据权利要求1所述的焊接控制装置，其特征在于，
在所述第三脉冲的峰值期间或下降斜坡期间中检测到所述熔滴的脱离的情况下，所述波形生成器立刻将该第三脉冲的电流值切换到比检测时的电流值低的规定值，且在针对所述规定值的电流预先设定的期间结束后，生成所述第二脉冲，并将该第二脉冲输出到所述焊接电源。
3.根据权利要求2所述的焊接控制装置，其特征在于，
在所述第三脉冲的峰值期间或下降斜坡期间中未检测到所述熔滴的脱离的情况下，所述波形生成器以预先设定的次数为最大次数，连续地重复生成所述第三脉冲，并将该第三脉冲输出到所述焊接电源，直至检测到所述熔滴的脱离为止。
4.根据权利要求2所述的焊接控制装置，其特征在于，
满足如下各条件：
所述第一脉冲的峰值电流Ip1为300～700A；
所述第一脉冲的峰值期间Tp1为0.3～5.0ms；
所述第一脉冲的基值电流Ib1为30～200A；
所述第一脉冲基值期间Tb1为0.3～10ms；
所述第二脉冲的峰值电流Ip2为Ip2<Ip1，且为200～600A；
所述第二脉冲峰值期间Tp2为1.0～15ms；
所述第二脉冲基值电流Ib2为30～200A；
所述第二脉冲基值期间Tb2为3.0～20ms；
关于所述第三脉冲的所述规定值是表示所述第三脉冲的基值期间的电流值的基值电流；
所述预先设定的期间为所述第三脉冲的基值期间；
所述第三脉冲的峰值电流Ip3为300～700A；
所述第三脉冲的上升斜坡期间Tu3为5.0ms以下；
所述第三脉冲的峰值期间Tp3为0.3～5.0ms；
所述第三脉冲的下降斜坡期间Td3为10.0ms以下；
所述第三脉冲的基值电流Ib3为30～200A；
所述第三脉冲的基值期间Tb3为0.3～10ms。
5.根据权利要求1所述的焊接控制装置，其特征在于，
在所述第三脉冲的峰值期间、下降斜坡期间或基值期间中未检测到所述熔滴的脱离的情况下，所述波形生成器在该第三脉冲的基值期间结束后，生成所述第一脉冲，并将该第一脉冲输出到所述焊接电源。
6.根据权利要求5所述的焊接控制装置，其特征在于，
满足如下各条件：
所述第一脉冲的峰值电流Ip1为300～700A；
所述第一脉冲的峰值期间Tp1为0.3～5.0ms；
所述第一脉冲的基值电流Ib1为30～200A；
所述第一脉冲基值期间Tb1为0.3～10ms；
所述第二脉冲的峰值电流Ip2为Ip2<Ip1，且为200～600A；
所述第二脉冲峰值期间Tp2为1.0～15ms；
所述第二脉冲基值电流Ib2为30～200A；
所述第二脉冲基值期间Tb2为3.0～20ms；
所述第三脉冲的峰值电流Ip3为100～400A；
所述第三脉冲的峰值期间Tp3为0.3～10.0ms；
所述第三脉冲的基值电流Ib3为30～200A；
所述第三脉冲的基值期间Tb3为0.3～15ms。
7.一种焊接控制方法，其是焊接控制装置的焊接控制方法，所述焊接控制装置具备：熔滴脱离检测部，其在以二氧化碳气体单体或主成为分二氧化碳气体的混合气体作为保护气体的电弧焊接中，检测熔滴从焊丝前端的脱离；波形生成器，其交替生成使所述熔滴脱离的第一脉冲和对所述熔滴进行整形的第二脉冲，并将该第一脉冲和第二脉冲输出到焊接电源，并且在检测到所述熔滴的脱离的情况下，立刻将所述第一脉冲的电流值切换到比检测时的电流值低的规定值，所述控制方法的特征在于，
在所述焊接控制装置中，当所述熔滴脱离检测部在所述第一脉冲的峰值期间、下降斜坡期间或基值期间中未检测到所述熔滴的脱离的情况下，由所述波形生成器在所述第一脉冲的基值期间结束后生成第三脉冲，并将该第三脉冲输出到所述焊接电源，由此修正熔滴过渡规则性的偏离，且所述第三脉冲具有脉冲峰值电流及脉冲宽度的至少一方与所述第二脉冲不同的脉冲形状。
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