CN102581436A - 电弧焊接方法以及电弧焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明旨在提供一种能形成宽度均匀的焊道的电弧焊接方法以及电弧焊接系统。本发明的电弧焊接方法，反复一边在消耗电极(15)和母材(W)之间产生电弧(a1)，一边使熔滴(151)从消耗电极(15)过渡到母材(W)的熔滴过渡期间(T1)；以及冷却形成于母材(W)上的熔池的冷却期间(T2)，具备：在各熔滴过渡期间(T1)中，使包含以峰值(ip)流过电流的峰值期间(Tp)和以小于峰值(ip)的基值(ib)流过电流的基值期间(Tb)的单位脉冲波形的电流从消耗电极(15)反复流向母材(W)的工序；在各冷却期间(T2)中，在焊接行进方向上，使消耗电极(15)相对于母材(W)沿母材(W)移动的工序；和当各熔滴过渡期间(T1)中的峰值期间(Tp)的次数达到设定数时，结束该熔滴过渡期间(T1)的工序。根据该构成，能使在各熔滴过渡期间(T1)形成于母材(W)上的各焊痕的大小均匀。因此，能形成宽度均匀的美观的焊道。

Description

电弧焊接方法以及电弧焊接系统

技术领域

本发明涉及一种电弧焊接方法以及电弧焊接系统。

背景技术

现有技术中，对熔滴过渡期间和冷却期间进行反复的焊接方法是公知的(例如参照专利文献1)。在该焊接方法中，在熔滴过渡期间中使熔滴从消耗电极过渡到母材。在熔滴过渡期间中，使保持消耗电极的焊炬相对于母材停止。由此，在熔滴过渡期间中形成俯视下为圆形的熔池。另一方面，在冷却期间中，使熔滴不会从消耗电极过渡到母材那样程度的微弱的焊接电流从消耗电极流向母材。另外，在冷却期间中，使上述焊炬移动到母材上的开始下一次熔滴过渡期间的地点。在冷却期间中，上述熔池成为凝固的焊痕。反复以上那样的熔滴过渡期间和冷却期间。由此，形成圆形的焊痕在一个方向上相连的鳞状的焊道。

在现有焊接方法中，焊接机器人或焊接电源装置进行着控制，使得各熔滴过渡期间的长度为某恒定的长度。在这样的方法中，各熔滴过渡期间的长度难以成为恒定的长度，经常会产生偏差。若各熔滴过渡期间的长度产生偏差，则圆形焊痕的大小会产生偏差。如此，焊道的宽度不均匀，从而导致焊道外观的恶化。

专利文献

专利文献1：JP特开平11-267839号公报

发明内容

本发明基于上述事实而提出，其课题是提供一种能形成宽度均匀的焊道的电弧焊接方法以及电弧焊接系统。

由本发明的第1侧面提供的电弧焊接方法，使熔滴过渡期间和冷却期间反复，其中在所述溶滴过渡期间，一边在消耗电极和母材之间产生电弧，一边使熔滴从所述消耗电极过渡到母材，在所述冷却期间，冷却形成于所述母材上的熔池，所述电弧焊接方法具备：在各所述熔滴过渡期间中，使包含以峰值流过电流的峰值期间和以小于所述峰值的基值流过电流的基值期间的单位脉冲波形的电流从所述消耗电极反复流向所述母材的工序；在各所述冷却期间中，在焊接行进方向上，使所述消耗电极相对于所述母材沿所述母材移动的工序；和当各所述熔滴过渡期间中的所述峰值期间的次数达到设定数时，结束该熔滴过渡期间的工序。

在本发明的优选实施方式中，所述使电流反复流向母材的工序包括：在各所述熔滴过渡期间中反复生成脉冲生成指示信号的工序；和每当生成所述脉冲生成指示信号时生成单位脉冲波形的工序，结束所述熔滴过渡期间的工序包括：基于生成了所述脉冲生成指示信号的次数，测量所述峰值期间的次数的工序。

在本发明的优选实施方式中，结束所述熔滴过渡期间的工序包括：基于在所述消耗电极和所述母材之间流过的电流的值，测量所述峰值期间的次数的工序。

在本发明的优选实施方式中，所述电弧焊接方法还具备：在各所述熔滴过渡期间中的所述峰值期间的次数超过设定数时，使所述消耗电极沿着所述母材相对于所述母材开始相对移动的工序。

在本发明的优选实施方式中，在所述使电流反复流向母材的工序中，使从所述消耗电极流向所述母材的电流按照绝对值的时间平均值为第1值的方式流动，在使所述消耗电极移动的工序中，使从所述消耗电极流向所述母材的电流按照绝对值的时间平均值为小于第1值的第2值的方式流动，所述第2值为5～20A。

在本发明的优选实施方式中，在所述使电流反复流向母材的工序中，使从所述消耗电极流向所述母材的电流按照绝对值的时间平均值为第1值的方式流动，在使所述消耗电极移动的工序中，使从所述消耗电极流向所述母材的电流按照绝对值的时间平均值为小于第1值的第2值的方式流动，所述第2值为0A。

由本发明的第2侧面提供的电弧焊接系统，具备：输出电路，其对使脉冲电流从消耗电极流向母材的熔滴过渡期间和冷却形成于所述母材上的熔池的冷却期间进行交替反复，所述脉冲电流的波形是对包含以峰值流过电流的峰值期间和以小于所述峰值的基值流过电流的基值期间的单位脉冲波形进行反复的形状，所述电弧焊接系统具备：设定数存储部，其存储设定数；和结束判断电路，其在各所述熔滴过渡期间中的所述峰值期间的次数达到所述设定数时，发送结束指示信号，所述输出电路在接收到所述结束指示信号时，结束各所述熔滴过渡期间。

在本发明的优选实施方式中，所述输出电路包括：信号生成电路，其在各所述熔滴过渡期间中反复生成脉冲生成指示信号；和电流波形生成电路，其每当接收所述脉冲生成指示信号时，生成所述单位脉冲波形，所述结束判断电路包括：测量电路，其基于生成了所述脉冲生成指示信号的次数，测量所述峰值期间的次数。

在本发明的优选实施方式中，所述结束判断电路包括：电流检测电路，其检测在所述消耗电极和所述母材之间流过的电流；和测量电路，其基于由所述电流检测电路检测出的电流的值，测量所述峰值期间的次数。

在本发明的优选实施方式中，所述电弧焊接系统还具备：焊接机器人，其保持所述消耗电极；和动作控制电路，其对所述焊接机器人发送动作控制信号，所述动作控制电路在接收到所述结束指示信号时，作为所述动作控制信号，发送使所述消耗电极沿着所述母材相对于所述母材相对移动的信号。

根据这样的构成，能使在各熔滴过渡期间形成于母材的各焊痕的大小均匀。因此，能形成宽度均匀的美观的焊道。

本发明的其他特征以及优点通过以下参照附图所进行的详细说明而更加明确。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的电弧焊接系统的构成的图。

图2是表示图1所示的电弧焊接系统的内部构成的图。

图3是表示图2的电流波形生成电路的一例的框图。

图4是表示本发明的第1实施方式的焊接方法中的信号等的时序图。

图5是详细表示图4所示的时序图的图。

图6(a)是表示本发明的第1实施方式的焊接方法的熔滴过渡期间中的电弧等的状态的图。(b)是表示本发明的第1实施方式的焊接方法的冷却期间的开始时的电弧等的状态的图。(c)是表示本发明的第1实施方式的焊接方法的冷却期间的结束时的电弧等的状态的图。(d)是表示本发明的第1实施方式的焊接方法的熔滴过渡期间的再次开始时的电弧等的状态的图。

图7是表示通过本发明的第1实施方式的焊接方法而形成的焊道的形状的俯视图。

图8是表示本发明的第2实施方式的电弧焊接系统的内部构成的图。

图9是表示本发明的第3实施方式的电弧焊接系统的内部构成的图。

图10是本发明的第3实施方式的焊接方法中的信号等的时序图。

图11是详细表示图10所示的时序图的图。

图12是表示本发明的第4实施方式的电弧焊接系统的内部构成的图。

(符号说明)

A1～A4电弧焊接系统

1焊接机器人

11基底构件

12臂

13电动机

14焊炬

15消耗电极

151熔滴

16焊丝进给装置

161进给机构

19线圈衬套

2机器人控制装置

21动作控制电路

23示教器

3焊接电源装置

31输出电路

311电源电路

312电流检测电路

313电流切换电路

314电流控制电路

315电流波形生成电路

316信号生成电路

317电压检测电路

318电压控制电路

33电流值存储部

34结束判断电路

341测量电路

342比较电路

35设定数存储部

37电流值存储部

38进给控制电路

EI电流误差计算电路

Ei电流误差信号

EV电压误差计算电路

Ev电压误差信号

Es结束指示信号

Fc进给速度控制信号

Fw进给速度

IB基值电流存储部

ib基值电流值

IBR电流控制电路

ibr电流设定信号

Id电流检测信号

IP峰值电流存储部

ip峰值电流值

IPR电流控制电路

ipr电流设定信号

Ir，Ir1，Ir2电流设定信号

ir1第1值

ir2第2值

Iw焊接电流

T0电弧产生期间

T1熔滴过渡期间

T2冷却期间

TB基值期间存储部

TD减少期间存储部

Td减少期间

TM定时电路

TP峰值期间存储部

Tp峰值期间

tss期间信号

Ts期间

TU增加期间存储部

Tu增加期间

Ms动作控制信号

Nb设定数

Ns次数

Ps脉冲生成指示信号

Ss熔滴过渡开始信号

SW切换电路

Vd电压检测信号

VR机器人移动速度

Vr电压设定信号

Vw焊接电压

W母材

具体实施方式

以下，参照附图，具体说明本发明的实施方式。

图1是表示本发明的第1实施方式的电弧焊接系统的构成的图。

图1所示的电弧焊接系统A1具备：焊接机器人1、机器人控制装置2、以及焊接电源装置3。焊接机器人1对母材W自动进行电弧焊接。焊接机器人1包括：基底构件11、多个臂12、多个电动机13、焊炬14、焊丝进给装置16、以及线圈衬套(coil liner)19。

基底构件11固定于地板等适当的场所。各臂12经由轴与基底构件11连结。焊炬14将消耗电极15(焊丝)导入到母材W附近的规定的位置。在焊炬14设置有保护气体喷嘴(省略图示)。保护气体喷嘴用于提供氩气等保护气体。电动机13是移动机构，由机器人控制装置2旋转驱动。通过该旋转驱动来控制各臂12的移动，从而焊炬14能上下前后左右地自由移动。

在电动机13设置有编码器(省略图示)。将编码器的输出送往机器人控制装置2。焊丝进给装置16设置于焊接机器人1的上部。焊丝进给装置16用于将消耗电极15送出到焊炬14。焊丝进给装置16包括：进给机构161(电动机WM)、焊丝盘(省略图示)、以及焊丝推丝装置(省略图示)。以进给机构161为驱动源，上述焊丝推丝装置将卷绕于上述焊丝盘的消耗电极15向焊接14送出。

线圈衬套19的一端与焊丝进给装置16连接，另一端与焊炬14连接。线圈衬套19呈管状，在其内部插通有消耗电极15。线圈衬套19将从焊丝进给装置16送出的消耗电极15引导到焊炬14。所送出的消耗电极15从焊炬14伸出。

图2是表示图1所示的电弧焊接系统A1的内部构成的图。

机器人控制装置2包括：动作控制电路21、以及示教器23。机器人控制装置2用于控制焊接机器人1的动作。

动作控制电路21具有未图示的微机以及存储器。在该存储器中存储有设定了焊接机器人1的各种动作的作业程序。动作控制电路21设定机器人移动速度VR。机器人移动速度VR是在母材W的面内方向上的、焊炬14相对于母材W的速度。动作控制电路21基于上述作业程序、来自上述编码器的坐标信息、以及机器人移动速度VR等，对焊接机器人1发送动作控制信号Ms。焊接机器人1接受动作控制信号Ms，使各电动机13旋转驱动。通过各电动机13的旋转驱动，焊炬14时而移动到母材W上的规定的焊接开始位置，时而沿母材W的面内方向移动。动作控制电路21发送熔滴过渡开始信号Ss。

示教器23与动作控制电路21连接。示教器23用于由电弧焊接系统A1的用户来设定在执行焊接时的参数等。

焊接电源装置3包括：输出电路31、电流值存储部33、结束判断电路34、设定数存储部35、以及进给控制电路38。焊接电源装置3不仅是用于在消耗电极15和母材W之间施加焊接电压Vw的同时流过焊接电流Iw的装置，还是用于进行消耗电极15的进给的装置。

电流值存储部33存储第2值ir2。设定数存储部35存储设定数Nb。第2值ir2以及设定数Nb的各值例如从示教器23输入，并经由动作控制电路21而存储到各存储部。

输出电路31具有：电源电路311、电流检测电路312、电流误差计算电路EI、电流切换电路313、电流控制电路314、电流波形生成电路315、信号生成电路316、电压检测电路317、电压误差计算电路EV、以及电压控制电路318。输出电路31用于在消耗电极15和母材W之间以所指示的值施加焊接电压Vw，或者以所指示的值使焊接电流Iw从消耗电极15流向母材W。

电源电路311例如以3相200V等商用电源作为输入，进行逆变器控制、晶闸管相位控制等输出控制，并输出焊接电压Vw以及焊接电流Iw。

电流检测电路312用于检测消耗电极15和母材W之间流过的焊接电流Iw的值。电流检测电路312发送与焊接电流Iw的值对应的电流检测信号Id。电流误差计算电路EI用于计算实际流过的焊接电流Iw的值与所设定的焊接电流的值之间的差ΔIw。电流误差计算电路EI接受电流检测信号Id、以及与所设定的焊接电流的值对应的后述的电流设定信号Ir，并将与差ΔIw对应的电流误差信号Ei送往电源电路311。此外，电流误差计算电路EI也可以发送与放大了差ΔIw的值对应的信号作为电流误差信号Ei。

电压检测电路317用于在检测消耗电极15和母材W之间施加的焊接电压Vw的值。电压检测电路317发送与焊接电压Vw的值对应的电压检测信号Vd。在本实施方式中，电压检测电路317发送与焊接电压Vw的时间平均值对应的电压检测信号Vd。电压控制电路318用于设定在检测消耗电极15和母材W之间施加的焊接电压Vw的值。电压控制电路318基于存储于未图示的存储部中的设定电压值，发送用于指示焊接电压Vw的值的电压设定信号Vr。电压误差计算电路EV用于计算实际施加的焊接电压Vw的值与所设定的焊接电压的值之间的差ΔVw。电压误差计算电路EV接受电压检测信号Vd、以及与所设定的焊接电压的值对应的电压设定信号Vr，并发送与差ΔVw对应的电压误差信号Ev。此外，电压误差计算电路EV也可以发送与放大了差ΔVw的值对应的信号作为电压误差信号Ev。

信号生成电路316用于使脉冲生成指示信号Ps反复产生。在本实施方式中，信号生成电路316是电压频率变换电路。因此，信号生成电路316接收电压误差信号Ev，将差ΔVw变换成与差ΔVw成正比的频率(1/Tf)，并每隔期间Tf发送用于短期间内变化成高(High)电平的脉冲生成指示信号Ps。此外，由于频率(1/Tf)与差ΔVw成正比，因此，期间Tf不是恒定的值而多少会产生偏差。

电流波形生成电路315用于生成后述的熔滴过渡期间T1中的焊接电流Iw的波形。具体而言，电流波形生成电路315在每次接收脉冲生成指示信号Ps时，生成单位脉冲波形(图5(c)的期间Tf中的焊接电流Iw的波形)。电流波形生成电路315发送与生成的波形的电流对应的电流设定信号Ir1。

图3是表示电流波形生成电路315的一例的框图。此外，图3所示的电流波形生成电路315的框图用于生成图5(c)所示的单位脉冲波形，若单位脉冲波形与图5(c)所示的波形不同，则电流波形生成电路315的框图也成为与图3不同的框图。

如图3所示，电流波形生成电路315具有：定时电路TM、切换电路SW、电流控制电路IPR，IBR、增加期间存储部TU、峰值期间存储部TP、减少期间存储部TD、峰值电流存储部IP、以及基值电流存储部IB。

增加期间存储部TU存储增加期间Tu，峰值期间存储部TP存储峰值期间Tp，减少期间存储部TD存储减少期间Td，峰值电流存储部IP存储峰值电流值ip，基值电流存储部IB存储基值电流值ib。

定时电路TM接收脉冲生成指示信号Ps，并发送期间信号tss。期间信号tss从脉冲生成指示信号Ps变化成高电平的时间点起，在预先设定的期间Ts(参照图5(c))的期间成为高电平。电流控制电路IPR接受期间信号tss，并发送电流设定信号ipr。电流控制电路IPR与增加期间存储部TU、峰值期间存储部TP、减少期间存储部TD、峰值电流存储部IP连接。电流控制电路IPR从期间信号tss成为高电平的时刻(在图5中，ta(1))起，生成用于使焊接电流Iw成为图5所示的期间Ts中的波形的电流设定信号ipr。电流控制电路IBR与基值电流存储部IB连接。电流控制电路IBR生成用于使焊接电流Iw成为基值电流值ib的电流设定信号ibr。

切换电路SW接受期间信号tss、以及电流设定信号ipr，ibr，并发送电流设定信号Ir1。在期间信号tss为高电平的期间，切换电路SW将电流设定信号ipr作为电流设定信号Ir1送往电流切换电路313。另一方面，在期间信号tss为低电平的期间，切换电路SW将电流设定信号ibr作为电流设定信号Ir1送往电流切换电路313。按照以上方式，电流波形生成电路315生成图5(c)所示的单位脉冲波形，并发送电流设定信号Ir1.

图2所示的电流控制电路314用于设定在后述的冷却期间T2中的、在消耗电极15和母材W之间流过的焊接电流Iw的值。电流控制电路314发送用于以第2值ir2流过焊接电流Iw的电流设定信号Ir2。

电流切换电路313切换输出电路31的电源特性(恒压特性或恒流特性)。在输出电路31的电源特性是恒压特性的情况下，控制输出电路31的输出，使得焊接电压Vw的值成为所设定的值。另一方面，在输出电路31的电源特性是恒流特性的情况下，控制输出电路31的输出，使得焊接电流Iw的值成为所设定的值。更具体的如下所述。电流切换电路313接受电流设定信号Ir1、Ir2、后述的熔滴过渡开始信号Ss、以及后述的结束指示信号Es。电流切换电路313接受到熔滴过渡开始信号Ss后，电流切换电路313中的开关与图2的a侧连接。在此情况下，输出电路31的电源特性是恒压特性。即，电流切换电路313将电流设定信号Ir1作为电流设定信号Ir送往电流误差计算电路EI，焊接电压Vw成为由电压控制电路318设定了的值。另一方面，电流切换电路313接受到结束指示信号Es后，电流切换电路313中的开关与图2的b侧连接。在此情况下，输出电路31的电源特性成为恒流特性。即，电流切换电路313将电流设定信号Ir2作为电流设定信号Ir送往电流误差计算电路EI，焊接电流Iw成为由电流控制电路314设定的值。

结束判断电路34用于判断是否结束熔滴过渡期间T1。结束判断电路34具有测量电路341和比较电路342。测量电路341用于测量在各熔滴过渡期间T1中的峰值期间Tp的次数Ns(即，在各熔滴过渡期间T1中的焊接电流Iw的单位脉冲波形的数目)。在本实施方式中，测量电路341基于生成了脉冲生成指示信号Ps的次数来测量峰值期间Tp的次数Ns。若各熔滴过渡期间T1中的峰值期间Tp的次数Ns达到存储于设定数存储部35中的设定数Nb，则比较电路342将结束指示信号Es送往输出电路31(在本实施方式中，电流切换电路313)和动作控制电路21。

进给控制电路38用于控制从焊炬14送出消耗电极15的速度(进给速度Fw)。进给控制电路38将用于指示进给速度Fw的进给速度控制信号Fc送往进给机构161。

接下来，进而使用图4、图5来说明使用了电弧焊接系统A1的电弧焊接方法。图4是使用了电弧焊接系统A1的电弧焊接方法中的各信号等的时序图。图4(a)表示机器人移动速度VR的变化状态，(b)表示电流切换电路313中的开关Sw的连接状态(电源特性的变化状态)，(c)表示焊接电流Iw的变化状态，(d)表示焊接电压Vw的变化状态，(e)表示进给速度Fw的变化状态，(f)表示熔滴过渡开始信号Ss的变化状态，(g)表示结束指示信号Es的变化状态，(h)表示脉冲生成指示信号Ps的变化状态。在图4(b)中，高电平表示电流切换电路313的开关Sw与a侧连接，低(Low)电平表示开关Sw与b侧连接。

在使用了电弧焊接系统A1的电弧焊接方法中，交替反复熔滴过渡期间T1和冷却期间T2。熔滴过渡期间T1例如是0.1～0.5秒。冷却期间T2例如是0.1～0.5秒。图5是详细表示图4的熔滴过渡期间T1中的各信号等的变化状态的时序图。

<熔滴过渡期间T1(时刻ta(1)～时刻ta(n+1))>

熔滴过渡期间T1是用于一边在消耗电极15和母材W之间产生电弧a1，一边使熔滴从消耗电极15向母材W过渡的期间。在图4(a)、图5(a)所示的时刻ta(1)，动作控制电路21将用于使机器人移动速度VR为速度v1的动作控制信号Ms送往焊接机器人1。由此，保持消耗电极15的焊炬14的、相对于母材的速度VR成为v1。在本实施方式中，v1＝0。因此，熔滴过渡期间T1中，焊炬14在母材W的面内方向上相对于母材W停止。如图4、5(f)所示，在时刻ta(1)，动作控制电路21将熔滴过渡开始信号Ss送往进给控制电路38、输出电路31的电流切换电路313、以及结束判断电路34的测量电路341。进给控制电路38接受到熔滴过渡开始信号Ss后，将用于使进给速度Fw为速度fw1的进给速度控制信号Fc送往进给机构161。由此，如图5(e)所示，以进给速度Fw为速度fw1来开始进给消耗电极15。进给速度Fw从焊炬14朝向母材W的方向为正。速度fw1例如是100～300cm/min。如图5(h)所示，在时刻ta(1)，脉冲生成指示信号Ps变化成高电平。由此，电流波形生成电路315将用于使流过单位脉冲波形的焊接电流Iw的电流设定信号Ir1送往电流切换电路313。另外，如图5(b)所示，若电流切换电路313接收到熔滴过渡开始信号Ss，则电流切换电路313中的开关Sw与a侧连接。因此，从时刻ta(1)起，具有图5(c)所示的单位脉冲波形的焊接电流Iw流过。

如图5(c)所示，单位脉冲波形的焊接电流Iw流过的期间Tf由增加期间Tu、峰值期间Tp、减少期间Td、以及基值期间Tb构成。在增加期间Tu中，焊接电流Iw增加到峰值电流值ip。在峰值期间Tp的期间，焊接电流Iw以峰值电流值ip流过。在减少期间Td中，焊接电流Iw从峰值电流值Ip减少到基值电流值ib。在基值期间Tb的期间，焊接电流Iw以基值电流值ib流过。在本实施方式中，调整基值期间Tb的长度，使得焊接电压Vw的时间平均值成为预先设定的电压值vr1。由此，将电弧a1的长度保持为适当值。而且，焊接电流Iw将以绝对值的时间平均值为第1值ir1而流过。另外，在峰值期间Tp中，在消耗电极15的前端生长出的熔滴151受电磁收缩力的影响。而且，熔滴151在峰值期间Tp或减少期间Td中，从消耗电极15脱离而落下到母材W。如此，在期间Tf的期间，一个熔滴151过渡到母材W。

如图5(h)所示，在时刻ta(2)，脉冲生成指示信号Ps再次变化成高电平。由此，电流波形生成电路315将用于流过单位脉冲波形的焊接电流Iw的电流设定信号Ir1送往电流切换电路313。另外，如图5(b)所示，电流切换电路313中的开关Sw与a侧连接。因此，从时刻ta(2)起，具有图5(c)所示的单位脉冲波形的焊接电流Iw流过。同样，从时刻ta(3)，ta(4)…ta(n)(n为整数)起，具有单位脉冲波形的焊接电流Iw流过。即，在熔滴过渡期间T1中，具有多次反复单位脉冲波形反复的形状的脉冲电流流过。如图6(a)所示，在熔滴过渡期间T1中，熔滴向母材W过渡，从而在母材W上形成熔池881。

在熔滴过渡期间T1中，将脉冲生成指示信号Ps送往结束判断电路34中的测量电路341。另外，如上所述，在熔滴过渡期间T1的开始时刻即时刻ta(1)，将熔滴过渡开始信号Ss送往测量电路341。测量电路341在接受到熔滴开始信号Ss的时刻以后，测量接受到脉冲生成指示信号Ps的次数。由此，测量电路341测量各熔滴过渡期间T1中的峰值期间Tp的次数Ns。而且，若次数Ns达到设定数Nb，则比较电路342将结束指示信号Es送往输出电路31中的电流切换电路313、进给控制电路38以及动作控制电路21。在本实施方式中，在从判断为次数Ns已达到设定数Nb的时刻(时刻ta(n))起经过期间Tf后的时刻(时刻ta(n+1))，比较电路342发送结束指示信号Es。但比较电路342发送结束指示信号Es的时刻不需要非得是时刻ta(n+1)，也可以比时刻ta(n+1)提前。例如，比较电路342发送结束指示信号Es的时刻可以是从判断为次数Ns已达到设定数Nb的时刻(时刻ta(n))起经过期间Ts后的时刻。设定数Nb例如是15～18。

<冷却期间T2>

冷却期间T2是用于冷却形成于母材W上的熔池881的期间。若电流切换电路313在时刻ta(n+1)接受到结束指示信号Es，则如图4(b)、图5(b)所示，电流切换电路313中的开关Sw与b侧连接。由此，熔滴过渡期间T1结束，冷却期间T2开始。如图4、5(c)所示，若电流切换电路313中的开关Sw与b侧连接，则从时刻ta(n+1)起，焊接电流Iw以绝对值的时间平均值为第2值ir2而流过。在本实施方式中，第2值ir2是直流。第2值ir2比第1值ir1小。第2值是熔滴不会从消耗电极15过渡到母材W那样程度的极小的值，例如为5～20A。在本实施方式中，在冷却期间T2中，持续着产生电弧a1的状态。因此，在开始下一个熔滴过渡期间T1时，不需要再次产生电弧a1。另一方面，如图4(a)、图5(a)所示，若在时刻ta(n+1)动作控制电路21接受到结束指示信号Es，则将用于使机器人移动速度VR为速度v2的动作控制信号Ms送往焊接机器人1。由此，保持消耗电极15的焊炬14在母材W的面内方向，沿着图6(b)、图7的焊接行进方向Dr，相对于母材W以速度v2开始移动。速度v2比速度v1大。速度v2例如是50～150cm/min。各冷却期间T2中的焊接行进方向Dr彼此通用。如图4(e)所示，进给控制电路38接受到结束指示信号Es后，将用于使进给速度Fw为速度fw2的进给速度控制信号Fc送往进给机构161。由此，从焊炬14朝向母材W，以速度fw2开始进给消耗电极15。速度fw2比速度fw1小，例如是70cm/min。如图6(c)所示，在冷却期间T2中，熔池881因冷却而固化，形成俯视下为圆形的焊痕882(参照图7)。而且，若焊炬14达到母材W的规定的位置，则如图6(d)所示，再次开始熔滴过渡期间T1。

按照以上方式，通过反复熔滴过渡期间T1和冷却期间T2来进行焊接。由此，如图7所示，形成圆形的多个焊痕882沿焊接行进方向Dr相连的鳞状的焊道。

接下来，说明本实施方式的作用效果。

在本实施方式中，当各熔滴过渡期间T1中的峰值期间Tp的次数Ns(焊接电流Iw的单位脉冲波形的数目)达到设定数Nb时，结束该熔滴过渡期间T1。在一个单位脉冲波形的焊接电流Iw流过的期间Tf的期间，一个熔滴151从消耗电极15向母材W过渡。由此，能使在各熔滴过渡期间T1中过渡的熔滴151的数目均匀。另外，在各期间Tf中过渡的熔滴151的体积大致相等。由此，能使在各熔滴过渡期间T1中形成于母材W上的各焊痕882的大小均匀。因此，根据本实施方式，能形成宽度均匀的美观的焊道。

一般而言，由作为电压频率变换电路的信号生成电路316发送的脉冲生成指示信号Ps的周期即期间Tf不是恒定的值而多少会产生偏差。因此，在使用定时电路来进行控制以使熔滴过渡期间T1为恒定的长度的情况下，存在各熔滴过渡期间T1中的次数Ns每隔各熔滴过渡期间T1会产生偏差的隐忧。若各熔滴过渡期间T1中的次数Ns产生偏差，则在各熔滴过渡期间T1中过渡的熔滴151的数目会产生偏差。如此，在各熔滴过渡期间T1中形成于母材W上的各焊痕882的大小会产生偏差，从而不能形成宽度均匀的美观的焊道。与此对比，根据本实施方式，如上所述，通过测量在各熔滴过渡期间T1中的峰值期间Tp的次数Ns，来结束该熔滴过渡期间T1。由此，各熔滴过渡期间T1中的次数Ns不会产生偏差。若在各熔滴过渡期间T1中的次数Ns不产生偏差，则如上所述，能使在各熔滴过渡期间T1中形成于母材W上的各焊痕882的大小均匀。因此，本实施方式适合于形成宽度均匀的美观的焊道。

接下来，使用图8来说明本发明的第2实施方式。

图8是表示本实施方式的电弧焊接系统的内部构成的图。

图8所示的电弧焊接系统A2具备：焊接机器人1、机器人控制装置2、以及焊接电源装置3。电弧焊接系统A2与上述电弧焊接系统A1相比，测量电路341测量次数Ns的方法不同，而其他点均相同。测量电路341不是基于生成了脉冲生成指示信号Ps的次数来测量峰值期间Tp的次数Ns，而是基于由电流检测电路312检测出的焊接电流Iw的值来测量次数Ns。因此，在本实施方式中，将电流检测信号Id从电流检测电路312送往测量电路341。测量电路341例如将焊接电流Iw的值超过某阈值的次数作为次数Ns采用。

根据本实施方式，由于与第1实施方式所述相同的理由，能形成宽度均匀的美观的焊道。

接下来，使用图9～图11来说明本发明的第3实施方式。

图9是表示本实施方式的电弧焊接系统的内部构成的图。图10是本实施方式的焊接方法中的信号等的时序图。图11是详细表示图10的熔滴过渡期间T1中的各信号等的变化状态的时序图。

本实施方式，如图10、图11所示，与第1实施方式不同之处在于，在冷却期间T2中，以使电弧a1消弧了的状态来使焊炬14相对于母材W移动。图9所示的电弧焊接系统A3具备：焊接机器人1、机器人控制装置2、以及焊接电源装置3。电弧焊接系统A3中的焊接机器人1以及机器人控制装置2与第1实施方式的电弧焊接系统A1相同，因此省略说明。焊接电源装置3包括：输出电路31、电流值存储部37、结束判断电路34、设定数存储部35、以及进给控制电路38。焊接电源装置3的各构成除了输出电路31和电流值存储部37之外，与第1实施方式中的构成几乎相同，因此省略说明。

电流值存储部37存储第3值ir3。第3值ir3的值例如从示教器23输入，并经由动作控制电路21存储于存储部。

输出电路31具有：电源电路311、电流检测电路312、电流误差计算电路EI、电流切换电路313、电流控制电路319、电流波形生成电路315、信号生成电路316、电压检测电路317、电压误差计算电路EV、以及电压控制电路318。输出电路31的各构成除了电流控制电路319之外，与第1实施方式中的构成大致相同，因此省略说明。电流控制电路319用于设定在后述的电弧产生期间T0流过的焊接电流Iw的值。电流控制电路319将用于使焊接电流Iw以第3值ir3流过的电流设定信号Ir3送往电流切换电路313。

接下来，进而使用图10、图11来说明使用了焊接系统A3的电弧焊接方法。在本实施方式的方法中，对电弧产生期间T0、熔滴过渡期间T1、以及冷却期间T2进行反复。

<电弧产生期间T0(时刻tg1～时刻ta(1))>

[时刻tg1～时刻tg2]

在时刻tg1，电弧产生期间T0开始。如图11(e)所示，在时刻tg1，进给控制电路38将使进给速度Fw为值fw3(减速进给速度)的信号作为进给速度控制信号Fc送往焊接机器人1的进给机构161。由此，以进给速度Fw为值fw3来从焊炬14进给消耗电极15。此外，值fw3例如是100～300cm/min。在时刻tg1，消耗电极15和母材W分离，因此如图11(c)所示，在从时刻tg1起的一段期间(在本实施方式中，时刻tg1～时刻tg2)中，在消耗电极15和母材W之间不流过焊接电流Iw。另一方面，如图11(d)所示，在从时刻tg1起至时刻tg2，在消耗电极15和母材W之间施加例如80V程度的空载电压V0来作为焊接电压Vw。电流控制电路319将电流设定信号Ir3送往电流切换电路313。在时刻tg1～时刻ta(1)的期间，电流切换电路313的开关与b侧连接。因此，在时刻tg1～时刻ta(1)的期间，将电流设定信号Ir3作为电流设定信号Ir从电流切换电路313送往电流误差计算电路EI。

此外，如图11(a)所示，在电弧产生期间T0，机器人移动速度VR为0，从而焊炬14不会沿母材W移动。

[时刻tg2～时刻tg3]

消耗电极15从焊炬14进给，向着母材W不断接近，在时刻tg2，消耗电极15和母材W接触。如此，如图11(d)所示，施加到消耗电极15和母材W之间的焊接电压Vw急剧减少。另外，如图11(c)所示，从消耗电极15到母材W的焊接电流Iw的通电开始。如上所述，将电流设定信号Ir3作为电流设定信号Ir从电流切换电路313送往电流误差计算电路EI。因此，焊接电流Iw的值按照成为第3值ri3的方式急剧增加。

[时刻tg3～时刻tg4]

如图11(c)所示，在时刻tg3，焊接电流Iw的值达到第3值ir3。然后，在从时刻t3起一段时间内，焊接电流Iw以第3值ir3流过。在从时刻tg3起的极短的期间(在本实施方式中，时刻tg3～时刻tg4)之内，将持续消耗电极15和母材W接触的状态。在消耗电极15和母材W接触的期间，消耗电极15中与母材W接近的部分因焦耳热而熔化。

[时刻tg4～时刻ta(1)]

在时刻tg4，消耗电极15中与母材W接近的部分熔化，在消耗电极15和母材W之间产生电弧a1。如图11(d)所示，在时刻tg4附近，在消耗电极15和母材W之间所施加的焊接电压Vw急剧增加。在时刻tg4～时刻ta(1)，保持第3值ir3地持续流过焊接电流Iw。这是为了使消耗电极15和母材W之间的分离距离为适当的长度。

<熔滴过渡期间T1(时刻ta(1)～时刻ta(n+1))>

从时刻ta(1)起熔滴过渡期间T1开始。如图10(f)、图11(f)所示，在时刻ta(1)，动作控制电路21将熔滴过渡开始信号Ss送往进给控制电路38、输出电路31的电流切换电路313、结束判断电路34的测量电路341。此后，执行与第1实施方式的熔滴过渡期间T1中的工序相同的工序。

在本实施方式中，在熔滴过渡期间T1中，将脉冲生成指示信号Ps送往结束判断电路34中的测量电路341。另外，如上所述，在熔滴过渡期间T1的开始时刻即时刻ta(1)，将熔滴过渡开始信号Ss送往测量电路341。测量电路341在接受到熔滴过渡开始信号Ss的时刻以后，测量接受到脉冲生成指示信号Ps的次数。由此，测量电路341测量各熔滴过渡期间T1中的峰值期间Tp的次数Ns。而且，若次数Ns达到设定数Nb，则比较电路342将结束指示信号Es送往电源电路311、电流切换电路313、进给控制电路38、以及动作控制电路21。

<冷却期间T2>

冷却期间T2是用于冷却形成于母材W上的熔池881的期间。如图11(c)、图11(d)所示，若电源电路311在时刻ta(n+1)接受到结束指示信号Es，则电源电路311停止，使焊接电压Vw以及焊接电流Iw为0(使焊接电流Iw以第2值ir2＝0A流过)。由此，熔滴过渡期间T1结束，冷却期间T2开始。如图11(e)所示，进给控制电路38接受到结束指示信号Es后，将用于使进给速度Fw为0的进给速度控制信号Fc送往机构161。由此，消耗电极15的进给停止。如图10(a)、图11(a)所示，在时刻ta(n+1)，动作控制电路21若接收到结束指示信号Es，则将用于使机器人移动速度VR为速度v2的动作控制信号Ms送往焊接机器人1。由此，保持消耗电极15的焊炬14在母材W的面内方向，沿着焊接行进方向Dr(参照图6、图7)，相对于母材W以速度v2开始移动。在冷却期间T2中，熔池881因冷却而固化，形成俯视下为圆形的焊痕882(参照图6、图7)。若冷却期间T2结束，则开始上述的电弧产生期间T0，再次产生电弧a1。

按照以上方式，在本实施方式中，通过对电弧产生期间T0、熔滴过渡期间T1、以及冷却期间T2进行反复，来进行焊接。

根据本实施方式，由于与第1实施方式所述相同的理由，能形成宽度均匀的美观的焊道。

接下来，使用图12来说明本发明的第4实施方式。

图12是表示本实施方式的电弧焊接系统的内部构成的图。

图12所示的电弧焊接系统A4具备：焊接机器人1、机器人控制装置2、以及焊接电源装置3。电弧焊接系统A4与上述电弧焊接系统A3相比，测量电路341测量次数Ns的方法不同，而其他点均相同。测量电路341不是基于生成了脉冲生成指示信号Ps的次数来测量峰值期间Tp的次数Ns，而是基于由电流检测电路312检测出的焊接电流Iw的值来测量次数Ns。因此，在本实施方式中，将电流检测信号Id从电流检测电路312送往测量电路341。测量电路341例如将焊接电流Iw的值超过某阈值的次数作为次数Ns采用。

根据本实施方式，由于与第3实施方式所述相同的理由，能形成宽度均匀的美观的焊道。

本发明的范围不限定于上述实施方式。本发明的各部的具体的构成各种设计变更自由。尽管在上述实施方式中以电压频率变换电路作为信号生成电路为例，但信号生成电路也可以是对积分电路和比较电路进行了组合后的电路等。尽管在上述实施方式中描述了单位脉冲波形是直流的例子，但也可以是具有EN期间的交流。

Claims (10)

1.一种电弧焊接方法，使熔滴过渡期间和冷却期间反复，其中，在所述溶滴过渡期间，一边在消耗电极和母材之间产生电弧，一边使熔滴从所述消耗电极过渡到母材，在所述冷却期间，冷却形成于所述母材上的熔池，

所述电弧焊接方法具备：

在各所述熔滴过渡期间中，使包含以峰值流过电流的峰值期间和以小于所述峰值的基值流过电流的基值期间在内的单位脉冲波形的电流从所述消耗电极反复流向所述母材的工序；

在各所述冷却期间中，在焊接行进方向上，使所述消耗电极相对于所述母材沿所述母材移动的工序；和

当各所述熔滴过渡期间中的所述峰值期间的次数达到设定数时，结束该熔滴过渡期间的工序。

2.根据权利要求1所述的电弧焊接方法，其中，

所述使电流反复流向母材的工序包括：在各所述熔滴过渡期间中反复生成脉冲生成指示信号的工序；和每当生成所述脉冲生成指示信号时生成单位脉冲波形的工序，

结束所述熔滴过渡期间的工序包括：基于生成了所述脉冲生成指示信号的次数，测量所述峰值期间的次数的工序。

3.根据权利要求1所述的电弧焊接方法，其中，

结束所述熔滴过渡期间的工序包括：基于在所述消耗电极和所述母材之间流过的电流的值，测量所述峰值期间的次数的工序。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电弧焊接方法，其中，

所述电弧焊接方法还具备：在各所述熔滴过渡期间中的所述峰值期间的次数超过设定数时，使所述消耗电极沿着所述母材相对于所述母材开始相对移动的工序。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电弧焊接方法，其中，

在所述使电流反复流向母材的工序中，使从所述消耗电极流向所述母材的电流按照绝对值的时间平均值为第1值的方式流动，在使所述消耗电极移动的工序中，使从所述消耗电极流向所述母材的电流按照绝对值的时间平均值为小于所述第1值的第2值的方式流动，所述第2值为5～20A。

6.根据权利要求1～4中任一项所述的电弧焊接方法，其中，

在所述使电流反复流向母材的工序中，使从所述消耗电极流向所述母材的电流按照绝对值的时间平均值为第1值的方式流动，在使所述消耗电极移动的工序中，使从所述消耗电极流向所述母材的电流按照绝对值的时间平均值为小于所述第1值的第2值的方式流动，所述第2值为0A。

7.一种电弧焊接系统，具备：输出电路，其对使脉冲电流从消耗电极流向母材的熔滴过渡期间和冷却形成于所述母材上的熔池的冷却期间进行交替反复，

所述脉冲电流的波形是对包含以峰值流过电流的峰值期间和以小于所述峰值的基值流过电流的基值期间在内的单位脉冲波形进行反复的形状，

所述电弧焊接系统具备：

设定数存储部，其存储设定数；和

结束判断电路，其在各所述熔滴过渡期间中的所述峰值期间的次数达到所述设定数时，发送结束指示信号，

所述输出电路在接收到所述结束指示信号时，结束各所述熔滴过渡期间。

8.根据权利要求7所述的电弧焊接系统，其中，

所述输出电路包括：信号生成电路，其在各所述熔滴过渡期间中反复生成脉冲生成指示信号；和电流波形生成电路，其每当接受所述脉冲生成指示信号时，生成所述单位脉冲波形，

所述结束判断电路包括：测量电路，其基于生成了所述脉冲生成指示信号的次数，测量所述峰值期间的次数。

9.根据权利要求7所述的电弧焊接系统，其中，

所述结束判断电路包括：电流检测电路，其检测在所述消耗电极和所述母材之间流过的电流；和测量电路，其基于由所述电流检测电路检测出的电流的值，测量所述峰值期间的次数。

10.根据权利要求7～9中任一项所述的电弧焊接系统，其中，

所述电弧焊接系统还具备：

焊接机器人，其保持所述消耗电极；和

动作控制电路，其对所述焊接机器人发送动作控制信号，

所述动作控制电路在接受到所述结束指示信号时，发送使所述消耗电极沿着所述母材相对于所述母材相对移动的信号，作为所述动作控制信号。

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