CN106413966A - 自耗电极式电弧焊接的起弧控制方法、焊接装置 - Google Patents

自耗电极式电弧焊接的起弧控制方法、焊接装置 Download PDF

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Abstract

一种自耗电极式电弧焊接的起弧控制方法、焊接装置，目的在于抑制起弧的期间内的焊丝熔断以及伴随焊丝熔断产生的溅射。在本发明的自耗电极式电弧焊接的起弧控制方法中，在第1时刻(t1)，向被焊接物进给焊丝，通过被进给的焊丝与被焊接物接触，从而在焊丝和被焊接物中流过焊接电流(I)，通过焊接电流(I)而产生电弧，由此开始焊接，其中，在第2时刻(t2)焊丝和被焊接物接触了时，供给初始焊接电流(Ia)作为焊接电流(I)，从开始初始焊接电流(Ia)的供给起经过了预先确定的设定期间(T)后，供给比初始焊接电流(Ia)大的稳态焊接电流(Ir)作为焊接电流(I)。

Description

自耗电极式电弧焊接的起弧控制方法、焊接装置
技术领域
本发明涉及自耗电极式电弧焊接的起弧控制方法、焊接装置。
背景技术
在例如采用了自耗电极式的气体保护电弧焊接中，在开始焊接动作时，通过在焊丝与被焊接物之间施加了电压的状态下使两者接触，从而使短路电流流过，通过该短路电流熔断焊丝，在两者之间产生电弧，由此进行起弧。
作为公报记载的现有技术，存在以下技术：若焊丝与被焊接物接触，则停止焊丝的进给，并且从焊接电源装置通电预先确定的大电流的初始短路电流，通过初始短路电流的通电，熔断焊丝的前端部来产生电弧，在该电弧产生的时间点，以预先确定的稳态的进给速度开始焊丝的进给，并且通电稳态的焊接电流，在这样的起弧控制方法中，在焊丝的前端部因初始短路电流的通电被熔断而产生了电弧的时间点，设置预先确定的燃起抑制期间，在燃起抑制期间内保持停止焊丝的进给不变来通电预先确定的小电流的燃起抑制电流，在燃起抑制期间结束后，通电稳态的焊接电流(参照专利文献1)。
此外，作为其他公报记载的现有技术，存在以下技术：从起弧到负载电流稳定而达到稳定状态为止的初始期间内，将负载电流的最大值抑制到400A以下，并且进行将短路的发生间隔设为50msec以下的初始控制(参照专利文献2)。
另外，作为其他公报记载的现有技术，存在以下技术：在焊接开始时，使从焊炬进给的焊丝与被焊接物接触，通电初始电流，在然后拉开焊丝，从而产生初始电弧，然后过渡到稳态电弧，在这样的自耗电极电弧焊接的起弧控制方法中，对初始电流的上升沿附加斜率(参照专利文献3)。
此外，作为其他公报记载的现有技术，还存在以下技术：在起弧期间，连续地进行控制使得焊丝进给速度和焊接电压的变化同步，进一步地施加规定时间长度的与焊丝进给速度建立了对应关系的焊接电压(参照专利文献4)。
此外，作为其他公报记载的现有技术，存在焊接机器人的起弧控制方法，在起弧时检测焊接电流，基于该检测结果使安装于焊接机器人的焊接用焊炬移动。该现有技术在连续的规定时间内未流过焊接电流的情况下，停止焊接机器人的动作下的焊接用焊炬朝向焊接线方向的移动，并维持该状态。另一方面，在规定时间内焊接电流连续流动的情况下，开始焊接机器人的动作下的焊接用焊炬朝向焊接线方向的移动(参照专利文献5)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2004-25265号公报
专利文献2：JP特开2008-12580号公报
专利文献3：JP特开2008-149361号公报
专利文献4：JP特开2009-101370号公报
专利文献5：JP特开2010-172953号公报
发明内容
发明要解决的课题
在起弧期间内，从电弧刚刚产生之后直至过渡到稳定的状态的期间，若焊丝中过度地流过焊接电流，则焊丝会赤热，伴随于此，会发生焊丝被熔断的所谓焊丝熔断现象。并且，若发生这样的焊丝熔断，则会发生伴随电弧中断的溅射、熔断了的焊丝向周边飞散等。
本发明的目的在于，抑制起弧的期间内的焊丝熔断以及伴随焊丝熔断产生的溅射。
用于解决课题的手段
本发明是一种自耗电极式电弧焊接的起弧控制方法，在该自耗电极式电弧焊接的起弧控制方法中，向被焊接物进给焊丝，通过被进给的该焊丝与该被焊接物接触，从而在该焊丝和该被焊接物中流过焊接电流，通过该焊接电流产生电弧，由此开始焊接，该起弧控制方法的特征在于，包括：在所述焊丝和所述被焊接物进行了接触时，供给初始焊接电流作为所述焊接电流的工序；以及从开始所述初始焊接电流的供给起经过了预先确定的设定期间后，供给比该初始焊接电流大的稳态焊接电流作为所述焊接电流。
在该自耗电极式电弧焊接的起弧控制方法中，其特征能够设为，从100(A)以上且300(A)以下的范围中选择所述初始焊接电流的大小，从350(A)以上且550(A)以下的范围中选择所述稳态焊接电流的大小。
此外，其特征能够设为，从25(msec)以上且不足700(msec)的范围中选择所述设定期间。
进一步地，其特征能够设为，在供给所述初始焊接电流的工序与供给所述稳态焊接电流的工序之间，包括设置上升沿斜率的工序。
进一步地，其特征还能够设为，在设置所述上升沿斜率的工序中，将该上升沿斜率设定成1500(A/100msec)以下。
此外，若从其他观点来理解，则本发明的焊接装置包括：电源部，经由焊丝向被焊接物供给焊接电流；以及电流控制部，在向所述被焊接物进给的所述焊丝与该被焊接物进行了接触时，从所述电源部供给初始焊接电流作为所述焊接电流，从开始该初始焊接电流的供给起经过了预先确定的设定期间后，由该电源部供给比该初始焊接电流大的稳态焊接电流作为该焊接电流。
在该焊接装置中，其特征能够设为，还具备：控制装置，控制针对所述被焊接物的焊接作业；判定部，探测在所述焊丝以及所述被焊接物中流过了所述初始焊接电流的情况；以及电源驱动部，驱动所述电源部，所述控制装置在通过所述判定部判定为在所述焊丝以及所述被焊接物中流过了所述初始焊接电流，并且还经过了预先确定的设定时间后，对所述电源驱动部输出从所述电源部供给所述稳态焊接电流的电流设定信号。
发明效果
根据本发明，能够抑制起弧期间内的焊丝熔断以及伴随焊丝熔断产生的溅射。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式涉及的焊接系统的示意结构的图。
图2是用于说明设置在焊接系统中的电源控制单元的构成的图。
图3是用于说明本实施方式的焊接系统中的起弧顺序的流程图。
图4是用于说明本实施方式的焊接系统中的起弧顺序的一例的定时图。
图5是用于说明本实施方式的焊接系统的起弧顺序的变形例的定时图。
图6是用于说明设置在焊接系统中的电源控制单元的其他构成例的图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的实施方式涉及的焊接系统1的示意结构的图。该焊接系统1在自耗电极式(熔化电极式)的气体保护电弧焊接法中，通过采用二氧化碳作为保护气体的二氧化碳电弧焊接法来进行被焊接物200的焊接。
作为焊接装置的一例的焊接系统1具备：使用焊丝100对被焊接物200进行焊接的焊炬10；保持焊炬10并且对焊炬10的位置、姿态进行设定的机器人臂20；向焊炬10进给焊丝100的焊丝进给装置30；向焊炬10供给保护气体(这里是二氧化碳)的保护气体供给装置40；以及经由焊炬10向焊丝100供给焊接电流且进行焊接电流、进给速度以及焊接速度等的控制的电源装置50。
此外，该焊接系统1具备用于控制机器人臂20的机器人控制装置60，是控制焊接作业的控制装置的一例，由焊炬10以及机器人臂20对被焊接物200进行该焊接作业。通过机器人控制装置60，控制设置于机器人臂20的焊炬10(焊丝100)的移动及其速度(焊接速度)。另外，机器人控制装置60和电源装置50能够构成为可收发数据、控制信号。
作为在该焊接系统1中使用的焊丝100，可以是不包含焊剂的实芯焊丝或者包含焊剂的粉芯焊丝中的任一种。
此外，作为在该焊接系统1中使用的焊接电流，可以是直流和交流中的任一种。
图2是用于说明设置于图1所示的焊接系统1中的电源控制单元的构成的图。
作为电源控制单元的电源装置50具备：受理作业者的焊接开始的指示的开关51；设定向焊丝100供给的焊接电流的焊接电流设定部52；设定使用了焊丝进给装置30的焊丝100的进给速度的进给速度设定部53；以及将由焊接电流设定部52设定的焊接电流的设定值变换成进给速度设定部53中的进给速度的设定值的焊接电流/进给速度变换部54。此外，电源装置50具备：在焊炬10(焊丝100)与被焊接物200之间供给焊接电流的电源部55；基于焊接电流设定部52的设定来驱动电源部55的电源驱动部56；以及探测从焊炬10经由焊丝100流向被焊接物200的焊接电流的焊接电流探测部57。进一步地，电源装置50具备：基于焊接电流探测部57的焊接电流的探测结果来判定焊接电流流过的情况，并输出判定结果(电流探测结果)的电流判定部58；以及基于电流判定部58的判定结果来判定焊接电流仅流过了预先确定的时间这一情况，并输出判定结果(通电判定结果)的通电判定部59。另外，在本实施方式中，焊接电流设定部52具有作为电流控制部的功能。
接着，针对使用了本实施方式的焊接系统1的焊接方法中的起弧顺序进行说明。
图3是用于说明本实施方式的焊接系统1的起弧顺序的流程图。此外，图4是用于说明本实施方式的焊接系统1的起弧顺序的一例的定时图。
这里，图4示出了以下信号之间的关系：从开关51输入至焊接电流设定部52、进给速度设定部53以及电源驱动部56的焊接开始信号S；进给速度设定部53输出至焊丝进给装置30的进给速度设定信号F；焊丝进给装置30基于进给速度设定信号F进行进给的焊丝100的实际的进给速度V；焊接电流设定部52输出至焊接电流/进给速度变换部54以及电源驱动部56的焊接电流设定信号C；基于焊接电流设定信号C实际流到焊丝100的焊接电流I；电流判定部58基于焊接电流探测部57的焊接电流I的探测输出至进给速度设定部53以及通电判定部59的电流探测信号D；通电判定部59基于电流判定部58的电流探测信号D的输出而输出至焊接电流设定部52的通电判定信号J。这里，焊接开始信号S、电流探测信号D以及通电判定信号J分别能够取低电平(L)以及高电平(H)这两个状态。
另外，在起弧前的初始状态下，焊接开始信号S、电流探测信号D以及通电判定信号J被设定为“L”，进给速度设定信号F以及焊接电流设定信号C被设定为“0”。此外，作为其结果，设置成进给速度V以及焊接电流I也分别为“0”。进一步地，在起弧前的初始状态下，被焊炬10保持的焊丝100的前端配置在与被焊接物200相隔预先确定的距离的位置处。
下面，参照图3，说明起弧中的处理顺序。
首先，进行从开关51输入的焊接开始信号S是“L”还是“H”的识别(步骤10)。在步骤10中焊接开始信号S为“L”的情况下(“否”)，返回到步骤10继续进行处理。
另一方面，在步骤10中焊接开始信号S为“H”的情况下(“是”)，焊接电流设定部52将焊接电流设定信号C从“0”变更成“初始焊接电流设定值Ca”(步骤20)。此外，进给速度设定部53将进给速度设定信号F从“0”变更成“开始时进给速度设定值Fi”(步骤30)。
接着，进行从电流判定部58输入的电流探测信号D是“L”还是“H”的判别(步骤40)。在步骤40中电流探测信号D为“L”的情况下(“否”)，返回到步骤40继续进行处理。
另一方面，在步骤40中电流探测信号D为“H”的情况下(“是”)，进给速度设定部53将进给速度设定信号F从“开始时进给速度设定值Fi”变更成“初始进给速度设定值Fa”(步骤50)。
接下来，进行从通电判定部59输入的通电判定信号J是“L”还是“H”的识别(步骤60)。在步骤60中通电判定信号J为“L”的情况下(“否”)，返回到步骤60继续进行处理。
另一方面，在步骤60中通电判定信号J为“H”的情况下(“是”)，焊接电流设定部52将焊接电流设定信号C从“初始焊接电流设定值Ca”变更成“稳态焊接电流设定值Cr”(步骤70)。此外，进给速度设定部53将进给速度设定信号F从“初始进给速度设定值Fa”变更成“稳态进给速度设定值Fr”(步骤80)。
由此，完成起弧。
下面，参照图4所示的定时图，具体说明上述起弧顺序。
在第1时刻t1，若将开关51从“断开”切换成“接通”，则焊接开始信号S从“L”变更成“H”(在步骤10中“是”)。伴随着焊接开始信号S从“L”变更成“H”，焊接电流设定部52将焊接电流设定信号C从“0”变更成“初始焊接电流设定值Ca”(步骤20：0＜Ca)，并且，进给速度设定部53将进给速度设定信号F从“0”变更成“开始时进给速度设定值Fi”(步骤30：0＜Fi)。
在第1时刻t1，将焊接电流设定信号C设定成初始焊接电流设定值Ca。伴随于此，电源部55将与初始焊接电流设定值Ca相应的焊接电压施加在焊丝100与被焊接物200之间。其中，在该时间点，焊丝100的进给刚刚开始，焊丝100的前端还没有到达被焊接物200。因此，在该时间点，焊接电流I成为维持了“0”的状态，电流探测信号D以及通电判定信号J也保持“L”不变。
此外，在第1时刻t1，通过将进给速度设定信号F设定为开始时进给速度设定值Fi，从而焊丝进给装置30开始焊丝100的进给。其中，进给速度V由于不是从0直接到达与开始时进给速度设定值Fi相应的开始时进给速度Vi，加速需要时间，所以伴有一些延迟(lag)地到达开始时进给速度Vi。
接着，在从第1时刻t1经过了时间的第2时刻t2，若焊丝100的前端伴随进给而到达被焊接物200(接触)，则通过与初始焊接电流设定值Ca相应地设定的焊接电压，初始焊接电流Ia作为焊接电流I流过焊丝100以及被焊接物200。此外，伴随着初始焊接电流Ia流过焊丝100，焊丝100的前端侧熔融，在焊丝100与被焊接物200之间产生电弧(未图示)。
由焊接电流探测部57探测像这样开始流过焊接电流I(初始焊接电流Ia)的情况，将该探测结果输出到电流判定部58。接受到该结果的电流判定部58将要输出的电流探测信号D从“L”变更成“H”(在步骤40中“是”)。伴随着电流探测信号D从“L”被变更成“H”，进给速度设定部53将进给速度设定信号F从“开始时进给速度设定值Fi”变更成“初始进给速度设定值Fa”(步骤50：Fi＜Fa)。
在第2时刻t2，通过将进给速度设定信号F设定成初始进给速度设定值Fa，焊丝进给装置30开始焊丝100的进给速度V的变更。其中，进给速度V由于并不是从开始时进给速度Vi直接到达与初始进给速度设定值Fa相应的初始进给速度Va，加速需要时间，所以伴有一些延迟(lag)地到达初始进给速度Va。
此外，在第2时刻t2，伴随着电流探测信号D从“L”被变更到“H”，通电判定部59开始计时。
然后，若从第2时刻t2起计时时间到达经过了预先确定的设定期间T的第3时刻t3，则通电判定部59将要输出的通电判定信号J从“L”变更成“H”(步骤60中“是”)。伴随着通电判定信号J从“L”变更成“H”，焊接电流设定部52将焊接电流设定信号C从“初始焊接电流设定值Ca”变更成“稳态焊接电流设定值Cr”(步骤70：Ca＜Cr)，并且，进给速度设定部53将进给速度设定信号F从“初始进给速度设定值Fa”变更成“稳态进给速度设定值Fr”(步骤80：Fa＜Fr)。
在第3时刻t3，通过将焊接电流设定信号C设定成稳态焊接电流设定值Cr，从而流过焊丝100的焊接电流I从初始焊接电流Ia过渡到稳态焊接电流Ir(Ia＜Ir)。
此外，在第3时刻t3，通过将进给速度设定信号F设定成稳态进给速度设定值Fr，从而焊丝进给装置30开始焊丝100的进给速度V的变更。其中，进给速度V由于并不是从初始进给速度Va直接到达与稳态进给速度设定值Fr相应的稳态进给速度Vr，加速需要时间，所以伴有一些延迟(lag)地到达稳态进给速度Vr。
由此，完成起弧。
另外，在图4所示的例子中，在第3时刻t3，通过将焊接电流设定信号C从初始焊接电流设定值Ca瞬间切换成稳态焊接电流设定值Cr，从而将焊接电流I从初始焊接电流Ia瞬间切换成稳态焊接电流Ir。但是，将焊接电流I从初始焊接电流Ia切换成稳态焊接电流Ir时的方式并不限于此。
图5是用于说明本实施方式的焊接系统1的起弧顺序的变形例的定时图。
如图5所示，可以在第3时刻t3，对将焊接电流设定信号C从初始焊接电流设定值Ca切换成稳态焊接电流设定值Cr时的焊接电流设定信号C设置斜率设定值Cs，在从第3时刻t3经过了规定的时间的第4时刻t4，使其到达稳态焊接电流设定值Cr。在该情况下，在第3时刻t3成为初始焊接电流Ia的焊接电流I从第3时刻t3向第4时刻t4以上升沿斜率Is逐渐增加，在第4时刻t4到达稳态焊接电流Ir。此外，在该例子中，通过伴随着对焊接电流设定信号C设置斜率设定值Cs，也对进给速度设定信号F设定斜率设定值Fs，其结果，变成对进给速度V也设定了上升沿斜率Vs。
在本实施方式的焊接系统1中，在被焊接物200和焊丝100接触时，作为焊接电流I，流过比稳态焊接电流Ir小的初始焊接电流Ia，并且在初始焊接电流Ia流过了预先确定的设定期间T之后，将初始焊接电流Ia切换为作为目标的稳态焊接电流Ir。
由此，能够抑制因刚刚起弧之后的焊接电流I而发生焊丝100的熔断(焊丝熔断)以及伴随焊丝熔断的溅射的增加。
此外，在本实施方式的焊接系统1的图5所示的例子中，在从初始焊接电流Ia切换到稳态焊接电流Ir时，设置了上升沿斜率Is。
在从初始焊接电流Ia切换到稳态焊接电流Ir时，供给至焊丝100的电流量会暂时变多。伴随于此，在切换时，因焊丝100的赤热变大，所以焊丝100变得容易软化，并且容易发生焊丝熔断。
因此，通过设置上升沿斜率Is，从而能够抑制焊丝100的急剧的赤热。其结果，特别是在稳态焊接电流Ir被设定得很高的情况下，能够抑制焊丝熔断以及伴随于此的回烧(burnback)，也能够抑制溅射的增加。
下面，针对使用了本实施方式的焊接系统1的气体保护电弧焊接的起弧控制方法中的各种条件的特征进行说明。
<初始焊接电流Ia>
流过初始焊接电流Ia的期间是为了在达到稳态焊接电流Ir前使电弧稳定而设置的。焊接电流I越小，焊丝100中产生的焦耳热就越小，且会成为稳定的熔滴过渡，所以下限没有规定。但是，若焊接电流I超过350(A)，则在焊丝100中产生的焦耳热就会变高，从而容易发生焊丝熔断，进而熔滴过渡也会变成焊丝正下方的熔滴变大的小球体过渡焊接，会容易发生焊丝熔断，且溅射也容易增加。于是，优选初始焊接电流Ia在300(A)以下。此外，对于短路过渡来说，在焊接电流I为100(A)～250(A)的范围内，电弧最稳定，所以初始焊接电流Ia的更优选的范围是100(A)～250(A)。另外，初始焊接电流Ia不包含0(A)。
<稳态焊接电流Ir>
根据从初始焊接电流Ia过渡的稳态焊接电流Ir的值，焊丝熔断的频度会有所变化，具有如下倾向：稳态焊接电流Ir越高，赤热效果引起的焊丝熔断越容易发生。这里，在稳态焊接电流Ir低于350(A)的情况下，赤热很难发生，所以本发明的效果很难被显现。另一方面，在稳态焊接电流Ir超过600(A)的情况下，焊接不稳定。于是，稳态焊接电流Ir的范围规定为350(A)～600(A)。进一步地，想要进行稳定的焊接，更优选是350(A)～550(A)。
<设定期间T>
在将设定期间T设为20(msec)以上的情况下，在流过初始焊接电流Ia的期间，电弧稳定，所以更能抑制从初始焊接电流Ia过渡到稳态焊接电流Ir时的焊丝熔断。于是，优选设定期间Tz在20(msec)以上，若设为50msec以上，则电弧更稳定，所以更优选。其中，如果初始焊接电流Ia流过的设定期间T过长，也会导致效率的降低，所以针对设定期间T，优选设为不足700(msec)。
<上升沿斜率Is>
在稳态焊接电流Ir与初始焊接电流Ia存在差的情况下，焊丝100容易赤热，两者的电流差越大，焊丝100越容易因赤热而软化。伴随于此，由于从初始焊接电流Ia过渡到稳态焊接电流Ir时，容易发生焊丝熔断，所以在从初始焊接电流Ia向稳态焊接电流Ir的过渡中，优选设置1500(A/100msec)以下的上升沿斜率Is。通过附加这样的上升沿斜率Is，从而能够抑制急剧的焊丝的赤热，所以更优选设置50(A/100msec)以上的斜率。
另外，上升沿斜率Is不一定是图5所示这样的直线连续的值(时间的一次函数)，可以是曲线状、阶梯状等。
另外，在上述的说明中，针对起弧中的焊接速度的设定，没有特别详述。但是，为了使焊道始端部的熔敷量适应，可以在供给初始焊接电流Ia的期间和供给稳态焊接电流Ir的期间，进行使焊接速度变化的控制。例如，将供给初始焊接电流Ia的期间的焊接速度设为在供给稳态焊接电流Ir的期间的焊接速度(本条件的焊接速度)以下。由此，能够在供给初始焊接电流Ia的期间和供给稳态焊接电流Ir的期间使熔敷量匹配，且起始部的焊道形状变稳定。
作为例子，在稳态进给速度Vr为20(mpm)且初始进给速度Va为10(mpm)的情况下，当供给稳态焊接电流Ir的期间的焊接速度(本条件的焊接速度)为0.6(mpm)时，将供给初始焊接电流Ia的期间的焊接速度控制成0.3(mpm)。
此外，在上述的说明中，虽然将稳态焊接电流Ir控制成一定值，但是并不限于此，作为相对于基础电流以某一恒定的频率重复施加峰值电流的脉冲电流也没有关系。
接着，说明本实施方式的焊接系统1的其他构成例。
在图2所示的构成例中，通过设置于电源装置50的功能，实现了本实施方式的起弧的控制。相对于此，也能够构成为由机器人控制装置60来担负实现本实施方式的起弧控制的功能的一部分。
图6是用于说明设置于本发明的实施方式涉及的焊接系统1的电源控制单元的其他构成例的图。
在图6所示的构成例中，在机器人控制装置60中设置在图2所示的构成例中设置于电源装置50的开关51、焊接电流设定部52以及通电判定部59。此外，电源装置50具备用于与机器人控制装置60进行各种信号的授受的电源装置接口部501，机器人控制装置60具备用于与电源装置50进行各种信号的授受的控制装置接口部601。
这里，设置于图6所示的机器人控制装置60的开关51、焊接电流设定部52以及通电判定部59分别具有的功能基本与设置于图2所示的电源装置50的功能相同，所以这里省略其详细的说明。此外，在图6所示的例子中，在电源装置50与机器人控制装置60之间，进行焊接开始信号S、焊接电流设定信号C以及电流探测信号D的授受。
另外，本实施方式的焊接电流设定部52、进给速度设定部53的功能能够由逻辑电路、数字电路来实现。这里，在由数字电路来实现焊接电流设定部52、进给速度设定部53的情况下，例如，通过将记述了基于图3以及图4说明的各定时下的各控制信号的输出顺序的程序保存在设置于焊接电流设定部52、进给速度设定部53的存储器中，从而能够安装本实施方式的功能。并且，通过设置于焊接电流设定部52、进给速度设定部53的CPU执行保存在存储器中的程序，从而实现各功能。
实施例
以下，基于实施例进一步详细说明本发明。其中，本发明只要不超出其要旨，就不限定为以下的实施例。
<电弧中断调查>
本发明者使用图1所示的焊接系统1，作为焊接条件，使焊丝100的种类、焊丝100的线径、供给至焊丝100的初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir、设定期间T、上升沿斜率Is各种各样地不同，对被焊接物200进行焊接的实验，针对起弧时的电弧中断的产生状态进行了评价。
另外，在该实验中，作为焊丝100的种类(焊丝种类)，使用不包含焊剂的实芯焊丝和包含焊剂的粉芯焊丝。
此外，在该实验中，作为焊丝100的线径，使用φ1.2(mm)、φ1.4(mm)。
进一步地，在该实验中，使用二氧化碳(100％CO2)作为保护气体。
进一步地，还在该实验中，使用由JIS G3106 SM490A规定的钢板作为成为焊接对象的被焊接物200。
此外，在该实验中，从100(A)以上且550(A)以下的范围中选择了初始焊接电流Ia。
进一步地，在该实验中，从250(A)以上且550(A)以下的范围中，选择了稳态焊接电流Ir。
进一步地，还在该实验中，从0(mesc)以上且800(msec)以下的范围中选择了设定期间T。
并且，在该实验中，从无斜率至1500(A/100msec)以下的范围中，选择了上升沿斜率Is。
此外，在该实验中，针对各条件，在平板堆焊(bead on plate)的向下焊接中各进行30次焊接长10cm的焊接，对在30次中产生的电弧中断的次数进行计数，求取电弧中断发生率(电弧中断次数/30次×100％)。并且，将电弧中断发生率为0％的情况作为良并设为评价“◎”，将电弧中断发生率为20％以下的情况作为可以并设为评价“○”，将电弧中断发生率超过20％的情况作为不可以并设为评价“×”。
以下所示的表1～表17表示在该实验中使用的336个(No.1～No.336)焊接条件与所得到的评价结果之间的关系。另外，在表1～表17中，将实芯焊丝标记为“Solid”，将粉芯焊丝标记为“Cored”。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
[表9]
[表10]
[表11]
[表12]
[表13]
[表14]
[表15]
[表16]
[表17]
这里，No.1～No.50(表1～表5)表示本发明的比较例，其余表示本发明的实施例。
首先，针对表1～表4进行说明。
表1示出了使用φ1.2的实芯焊丝作为焊丝100，将作为现有起弧法的初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir设为相同大小的情况(Ia＝Ir)。另外，此时的初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir的大小设为250(A)～500(A)。
此外，表2示出了使用φ1.2的粉芯焊丝作为焊丝100，将作为现有起弧法的初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir设为相同的大小的情况(Ia＝Ir)。另外，此时的初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir的大小设为250(A)～500(A)。
进一步地，表3示出了使用φ1.4的实芯焊丝作为焊丝100，将作为现有起弧法的初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir设为相同的大小的情况(Ia＝Ir)。另外，此时的初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir的大小设为250(A)～550(A)。
进一步地，表4示出了使用φ1.4的粉芯焊丝作为焊丝100，将作为现有起弧法的初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir设为相同的大小的情况(Ia＝Ir)。另外，此时的初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir的大小设为250(A)～550(A)。
这样，在表1和表2中，线径相同的焊丝的焊丝种类不同，在表1和表3中，焊丝种类相同的焊丝的线径不同。此外，在表2和表4中，焊丝种类相同的焊丝的线径不同，在表3和表4中，线径相同的焊丝的焊丝种类不同。另外，在表1～表4中，由于是现有起弧法，且初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir是相同的大小，所以必然地，设定期间T为“0”，上升沿斜率Is为“无”。
接着，说明表5。
表5示出了使用φ1.2的实芯焊丝作为焊丝100，与稳态焊接电流Ir相比减小了初始焊接电流Ia的情况(Ia＜Ir)。另外，此时的稳态焊接电流Ir的大小设为500(A)，初始焊接电流Ia的大小设为100(A)。
这样，在表1和表5中，虽然焊丝种类以及线径相同，但是初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir的大小关系不同。另外，在表5中，将设定期间T设为700(msec)～800(msec)，将上升沿斜率Is设为1500(A/100msec)。
接着，说明表6～表8。
表6示出了使用φ1.2的实芯焊丝作为焊丝100，与稳态焊接电流Ir相比减小了初始焊接电流Ia(Ia＜Ir)，并且将初始焊接电流Ia固定在100(A)的情况。另外，此时的稳态焊接电流Ir的大小设为350(A)～500(A)。
此外，表7示出了使用φ1.2的实芯焊丝作为焊丝100，与稳态焊接电流Ir相比减小了初始焊接电流Ia(Ia＜Ir)，并且将初始焊接电流Ia固定在200(A)的情况。另外，此时的稳态焊接电流Ir的大小设为350(A)～500(A)。
进一步地，表8示出了使用φ1.2的实芯焊丝作为焊丝100，与稳态焊接电流Ir相比减小了初始焊接电流Ia(Ia＜Ir)，并且将初始焊接电流Ia固定在300(A)的情况。另外，此时的稳态焊接电流Ir的大小设为350(A)～500(A)。
这样，在表1和表6～表8中，虽然焊丝种类以及线径相同，但是初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir的大小关系不同。此外，在表6～表8中，虽然焊丝种类以及线径相同，但是初始焊接电流Ia的大小不同。另外，在表6中，将设定期间T设为0(msec)～650(msec)，将上升沿斜率Is设为150(A/100msec)～1500(A/100msec)。此外，在表7中，将设定期间T设为0(msec)～350(msec)，将上升沿斜率Is设为100(A/100msec)～1000(A/100msec)。进一步地，在表8中，将设定期间T设为0(msec)～250(msec)，将上升沿斜率Is设为50(A/100msec)～1000(A/100msec)。
接着，说明表9～表11。
表9示出了使用φ1.2的粉芯焊丝作为焊丝100，与稳态焊接电流Ir相比减小了初始焊接电流Ia(Ia＜Ir)，并且将初始焊接电流Ia固定在100(A)的情况。另外，此时的稳态焊接电流Ir的大小设为350(A)～500(A)。
此外，表10示出了使用φ1.2的粉芯焊丝作为焊丝100，与稳态焊接电流Ir相比减小了初始焊接电流Ia(Ia＜Ir)，并且将初始焊接电流Ia固定在200(A)的情况。另外，此时的稳态焊接电流Ir的大小设为350(A)～500(A)。
进一步地，表11示出了使用φ1.2的粉芯焊丝作为焊丝100，与稳态焊接电流Ir相比减小了初始焊接电流Ia(Ia＜Ir)，并且将初始焊接电流Ia固定在300(A)的情况。另外，此时的稳态焊接电流Ir的大小设为350(A)～500(A)。
这样，在表2和表9～表11中，虽然焊丝种类以及线径相同，但是初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir的大小关系不同。此外，在表6～表8和表9～表11中，虽然线径相同，但是焊丝种类不同。进一步地，在表9～表11中，虽然焊丝种类以及线径相同，但是初始焊接电流Ia的大小不同。另外，在表9中，将设定期间T设为0(msec)～250(msec)，将上升沿斜率Is设为50(A/100msec)～1500(A/100msec)。此外，在表10中，将设定期间T设为0(msec)～325(msec)，将上升沿斜率Is设为100(A/100msec)～1500(A/100msec)。进一步地，在表11中，将设定期间T设为0(msec)～175(msec)，将上升沿斜率Is设为50(A/100msec)～1500(A/100msec)。
下面，说明表12～表14。
表12示出了使用φ1.4的实芯焊丝作为焊丝100，与稳态焊接电流Ir相比减小了初始焊接电流Ia(Ia＜Ir)，并且将初始焊接电流Ia固定在100(A)的情况。另外，此时的稳态焊接电流Ir的大小设为400(A)～550(A)。
此外，表13示出了使用φ1.4的实芯焊丝作为焊丝100，与稳态焊接电流Ir相比减小了初始焊接电流Ia(Ia＜Ir)，并且将初始焊接电流Ia固定在200(A)的情况。另外，此时的稳态焊接电流Ir的大小设为400(A)～550(A)。
进一步地，表14示出了使用φ1.4的实芯焊丝作为焊丝100，与稳态焊接电流Ir相比减小了初始焊接电流Ia(Ia＜Ir)，并且将初始焊接电流Ia固定在300(A)的情况。另外，此时的稳态焊接电流Ir的大小设为400(A)～550(A)。
这样，在表3和表12～表14中，虽然焊丝种类以及线径相同，但是初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir的大小关系不同。此外，在表6～表8和表12～表14中，虽然焊丝种类相同，但是线径不同。进一步地，在表12～表14中，虽然焊丝种类以及线径相同，但是初始焊接电流Ia的大小不同。另外，在表12中，将设定期间T设为0(msec)～275(msec)，将上升沿斜率Is设为250(A/100msec)～1500(A/100msec)。此外，在表13中，将设定期间T设为0(msec)～225(msec)，将上升沿斜率Is设为200(A/100msec)～1500(A/100msec)。进一步地，在表14中，将设定期间T设为0(msec)～225(msec)，将上升沿斜率Is设为200(A/100msec)～1500(A/100msec)。
最后，说明表15～表17。
表15示出了使用φ1.4的粉芯焊丝作为焊丝100，与稳态焊接电流Ir相比减小了初始焊接电流Ia(Ia＜Ir)，并且将初始焊接电流Ia固定在100(A)的情况。另外，此时的稳态焊接电流Ir的大小设为400(A)～550(A)。
此外，表16示出了使用φ1.4的粉芯焊丝作为焊丝100，与稳态焊接电流Ir相比减小了初始焊接电流Ia(Ia＜Ir)，并且将初始焊接电流Ia固定在200(A)的情况。另外，此时的稳态焊接电流Ir的大小设为400(A)～550(A)。
进一步地，表17示出了使用φ1.4的粉芯焊丝作为焊丝100，与稳态焊接电流Ir相比减小了初始焊接电流Ia(Ia＜Ir)，并且将初始焊接电流Ia固定在300(A)的情况。另外，此时的稳态焊接电流Ir的大小设为400(A)～550(A)。
这样，在表4和表15～表17中，虽然焊丝种类以及线径相同，但是初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir的大小关系不同。此外，在表9～表11和表15～表17中，虽然焊丝种类相同，但是线径不同。进一步地，在表15～表17中，虽然焊丝种类以及线径相同，但是初始焊接电流Ia的大小不同。另外，在表15中，将设定期间T设为0(msec)～175(msec)，将上升沿斜率Is设为250(A/100msec)～1500(A/100msec)。此外，在表16中，将设定期间T设为0(msec)～125(msec)，将上升沿斜率Is设为250(A/100msec)～1500(A/100msec)。进一步地，在表17中，将设定期间T设为0(msec)～200(msec)，将上升沿斜率Is设为150(A/100msec)～1500(A/100msec)。
接着，说明结果。
根据表1～表4可知，在稳态焊接电流Ir比较小的条件(线径φ1.2的情况下是Ir≤300(A)，线径φ1.4的情况下是Ir≤325(A))下，起弧的电弧中断发生率降低(变好)。其中，该范围处于本发明课题的范围外。另一方面，在稳态焊接电流Ir比较大的条件(线径φ1.2的情况下是Ir≥325(A)，线径φ1.4的情况下是Ir≥350(A))下，起弧的电弧中断发生率上升(恶化)。
根据表5可知，即使是与稳态焊接电流Ir相比减小了初始焊接电流Ia的情况，在设定期间T比较长的条件下，起弧的电弧中断发生率也上升(恶化)。
根据表6～表8可知，在所有的条件中，起弧的电弧中断发生率降低(变好)。
根据表9～表11可知，在所有的条件中，起弧的电弧中断发生率降低(变好)。
根据表12～表14可知，在所有的条件中，起弧的电弧中断发生率降低(变好)。
根据表15～表17可知，在所有的条件中，起弧的电弧中断发生率降低(变好)。
<飞散物调查>
本发明者使用图1所示的焊接系统1，作为焊接条件，使焊丝100的种类、焊丝100的线径、向焊丝100供给的初始焊接电流Ia以及稳态焊接电流Ir、设定期间T、上升沿斜率Is各种各样地不同来进行对被焊接物200进行了焊接的实验，针对起弧时的飞散物的产生状态进行了评价。这里，飞散物是指，从焊接开始至结束为止产生的溅射、焊丝熔断时飞散的焊丝100的线片等。
另外，在该实验中，作为焊丝100的种类(焊丝种类)，使用了不包含焊剂的实芯焊丝。
此外，在该实验中，作为焊丝100的线径，使用了φ1.2mm。
进一步地，在该实验中，使用二氧化碳(100％CO2)作为保护气体。
更进一步地，在该实验中，使用由JIS G3106 SM490A规定的钢板，作为成为焊接对象的被焊接物200。
此外，在该实验中，从250(A)以上且500(A)以下的范围中选择初始焊接电流Ia。
进一步地，在该实验中，从350(A)以上且500(A)以下的范围中选择稳态焊接电流Ir。
更进一步地，在该实验中，从0(mesc)以上且50(msec)以下的范围中，选择设定期间T。
并且，在该实验中，从无斜率至200(A/100msec)以下的范围中，选择上升沿斜率Is。
并且，在该实验中，针对各条件，在平板堆焊的向下焊接中各进行30次的焊接长10cm的焊接，对30次中产生的φ0.72mm以上的飞散物的数目进行计数，求取相对于使用了将稳态焊接电流Ir设定为相同大小的现有起弧法的情况的减少率。并且，将减少率在80％以上的情况作为良并设为评价“◎”，将减少率在30％以上的情况作为可以并设为评价“○”，将减少率不足30％的情况作为不可以并设为评价“×”。
以下所示的表18以及表19示出了在该实验中使用的8个(No.337～No.344)焊接条件与所得到的评价结果之间的关系。另外，表18所示的No.337～N0.340的焊接条件与表1所示的No.5、No.7、No.9、No.11分别对应。此外，表19所示的No.341的减少率基于表18所示的No.337的结果来决定，表19所示的No.342的减少率基于表18所示的No.338的结果来决定，表19所示的No.343的减少率基于表18所示的No.339的结果来决定，表19所示的No.344的减少率基于表18所示的No.340的结果来决定。
[表18]
[表19]
接着，说明结果。
根据表18以及表19可知，可以理解，通过将初始焊接电流Ia设定得比稳态焊接电流Ir小，且在从初始焊接电流Ia向稳态焊接电流Ir的过渡中设置上升沿斜率Is，从而起弧中的飞散物的量减少。此外，可知，在稳态焊接电流Ir与初始焊接电流Ia之差大的情况下，飞散物的减少率变大。
符号说明
1…焊接系统，10…焊炬，20…机器人臂，30…焊丝进给装置，40…保护气体供给装置，50…电源装置，51…开关，52…焊接电流设定部，53…进给速度设定部，54…焊接电流/进给速度变换部，55…电源部，56…电源驱动部，57…焊接电流探测部，58…电流判定部，59…通电判定部，60…机器人控制装置，100…焊丝，200…被焊接物。

Claims (7)

1.一种自耗电极式电弧焊接的起弧控制方法，向被焊接物进给焊丝，通过被进给的该焊丝与该被焊接物接触，从而在该焊丝和该被焊接物中流过焊接电流，通过该焊接电流而产生电弧，由此开始焊接，该自耗电极式电弧焊接的起弧控制方法的特征在于，包括：
在所述焊丝和所述被焊接物进行了接触时，供给初始焊接电流作为所述焊接电流的工序；以及
从开始所述初始焊接电流的供给起经过了预先确定的设定期间后，供给比该初始焊接电流大的稳态焊接电流作为所述焊接电流。
2.根据权利要求1所述的自耗电极式电弧焊接的起弧控制方法，其特征在于，
所述初始焊接电流的大小从100A以上且300A以下的范围中选择，
所述稳态焊接电流的大小从350A以上且550A以下的范围中选择。
3.根据权利要求1或2所述的自耗电极式电弧焊接的起弧控制方法，其特征在于，
所述设定期间从25msec以上且不足700msec的范围中选择。
4.根据权利要求1所述的自耗电极式电弧焊接的起弧控制方法，其特征在于，
在供给所述初始焊接电流的工序与供给所述稳态焊接电流的工序之间，具有设置上升沿斜率的工序。
5.根据权利要求4所述的自耗电极式电弧焊接的起弧控制方法，其特征在于，
在设置所述上升沿斜率的工序中，将该上升沿斜率设定成1500A/100msec以下。
6.一种焊接装置，包括：
电源部，经由焊丝向被焊接物供给焊接电流；以及
电流控制部，在向所述被焊接物进给的所述焊丝与该被焊接物进行了接触时，从所述电源部供给初始焊接电流作为所述焊接电流，从开始该初始焊接电流的供给起经过了预先确定的设定期间后，从该电源部供给比该初始焊接电流大的稳态焊接电流作为该焊接电流。
7.根据权利要求6所述的焊接装置，其特征在于，
该焊接装置还具备：
控制装置，控制对所述被焊接物的焊接作业；
判定部，探测在所述焊丝以及所述被焊接物中流过了所述初始焊接电流的情况；以及
电源驱动部，驱动所述电源部，
所述控制装置在通过所述判定部判定为在所述焊丝以及所述被焊接物中流过了所述初始焊接电流，并进一步经过了预先确定的设定时间后，对所述电源驱动部输出从所述电源部供给所述稳态焊接电流的电流设定信号。
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