CN109070256A - 电弧焊装置 - Google Patents

Abstract

电弧焊装置具备：焊丝进给马达；旋转自如地安装于焊丝进给马达的输出轴的摆动臂；安装于摆动臂的一对焊丝进给辊；将焊丝进给马达的旋转向焊丝进给辊传递的旋转传递机构；摆动驱动部；以及焊接电源部。焊丝进给辊夹入沿着摆动臂的摆动方向配置的焊丝。焊丝通过焊丝进给辊朝向焊炬前端进给，并且，通过摆动臂沿焊丝进给方向前后移动，反复进行电弧和短路。

Description

电弧焊装置

技术领域

本发明涉及电弧焊装置。

背景技术

近年来，作为适于薄板的能够通过低热量输入而大幅减少飞溅的焊接方法，提出有使焊丝沿着焊丝进给方向前后移动、并在焊丝前端反复进行电弧与短路的焊接方法。

作为其中之一，存在专利文献1的技术。在该技术中，使焊丝进给辊以50～80Hz的频率正反转而产生焊丝的前后移动。但是，该方法需要采用高性能的伺服马达和高度的控制技术。

另一个是专利文献2及专利文献3所公开的技术，在专利文献2中，利用与在焊炬内引导焊丝的焊丝引导件连结的驱动装置，使该焊丝引导件摆动，由此，使焊丝往复运动。在专利文献3中，通过使焊丝进给装置与焊炬间的进给路径长度变化而实现焊丝前后移动。在专利文献3的方法中，也与专利文献2同样地，利用作为驱动装置的马达使焊丝引导件摆动。在这些专利文献2、3的方法中，马达均是通过仅为正旋转的旋转而产生焊丝的前后移动。然而，在该方法中，焊丝的前后移动受到焊丝引导件与焊丝的间隙的影响，焊丝前后移动行程可能变得不规则。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2008-542027号公报

专利文献2：日本专利第5026603号公报

专利文献3：日本特开2003-10970号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于，提供一种仅通过马达的一方向旋转来实现焊丝的前后移动、且能够以简单的结构进行稳定的焊接的电弧焊装置及电弧焊方法，从而容易调整焊道形状。

解决方案

本发明由下述结构构成。

(1)一种电弧焊装置，其从进给到焊炬的焊炬前端的焊丝产生电弧而进行焊接，其中，

所述电弧焊装置具备：

焊丝进给马达；

摆动臂，其被安装为以所述焊丝进给马达的输出轴为中心而旋转自如；

一对焊丝进给辊，其旋转自如地安装于所述摆动臂；

旋转传递机构，其将所述焊丝进给马达的旋转传递给所述焊丝进给辊；

摆动驱动部，其驱动所述摆动臂进行摆动；以及

焊接电源部，其向所述焊丝供给焊接电流，

一对所述焊丝进给辊配置在比所述焊炬前端靠焊丝进给方向上游侧的位置，且以将沿着所述摆动臂的摆动方向配置的所述焊丝夹入到辊间的方式配置，

所述焊丝通过所述焊丝进给辊的旋转被朝向所述焊炬前端进给，并且，通过所述摆动臂的摆动而在焊丝进给方向上前后移动，在所述焊丝的前端反复进行电弧和短路。

(2)一种电弧焊方法，其从进给到焊炬的焊炬前端的焊丝产生电弧而进行焊接，其中，

利用焊丝进给马达，对安装在以所述焊丝进给马达的输出轴为中心而旋转自如的摆动臂上的一对焊丝进给辊进行驱动而使其旋转，由此，将被一对所述焊丝进给辊夹入的所述焊丝向所述焊炬前端进给，并且，使所述摆动臂摆动而使所述焊丝沿焊丝进给方向前后移动，从焊接电源部向所述焊丝供给焊接电流，在所述焊丝的前端反复进行电弧和短路，

此时，

所述焊接电源部以反复进行第一期间到第六期间的输出循环来输出所述焊接电流，

在第一期间内，在短路被释放而产生电弧之后，输出低电流Ias；

在第二期间内，输出比所述低电流Ias高且使熔滴生成的电弧脉冲电流Iap，

在第三期间内，在所述电弧脉冲电流Iap输出之后，输出比所述电弧脉冲电流Iap低的基极电流Iab，直至产生短路为止，

在第四期间内，在电弧消失之后，输出低电流Iss，

在第五期间内，输出比所述低电流Iss高的短路脉冲电流Isp，直至从所述第一期间开始的合计时间Tt达到所述摆动臂的摆动周期τ的70～95％为止，

在第六期间内，输出比所述短路脉冲电流Isp低的短路基极电流Isb，直至下一次产生电弧为止。

发明效果

根据本发明，仅通过马达的一方向旋转来实现焊丝的前后移动，能够以简单的结构进行稳定的焊接。

附图说明

图1是示出第一结构例的电弧焊装置的结构图。

图2是示出第二结构例的电弧焊装置的结构图。

图3是示出第三结构例的电弧焊装置的结构图。

图4A是图3的IV-IV线的剖面向视图。

图4B是图3的IV-IV线的剖面向视图。

图5是示出第四结构例的电弧焊装置的结构图。

图6A是示出第五结构例的电弧焊装置的主要部分结构的主视图。

图6B是第五结构例的电弧焊装置的主要部分结构图，是图6A所示的圆盘状旋转体与托架的剖视图。

图7是第六结构例的电弧焊装置的主要部分结构图。

图8是第七结构例的电弧焊装置的主要部分结构图。

图9是示出焊接电流与焊接电压的波形的时序图。

图10是示出焊接电流与焊丝前后移动的轨迹的图表。

图11是电弧焊装置的控制框图。

图12是示出焊接电流和焊接电压的波形的时序图。

图13A是示意性地示出电弧长度的变化的说明图。

图13B是示意性地示出电弧长度的变化的说明图。

图14是电弧焊装置的控制框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式详细进行说明。

<第一结构例>

图1是第一结构例的电弧焊装置的结构图，(A)是示出电弧焊装置的主要部分结构的主视图，(B)是(A)的电弧焊装置的局部剖面俯视图，(C)是(A)的电弧焊装置的侧视图。

电弧焊装置100从进给到焊炬11的焊炬前端11a的焊丝13的前端产生电弧，对未图示的被焊接构件进行焊接。该电弧焊装置100具备：焊丝进给马达15；摆动臂17；一对焊丝进给辊19、21；作为带驱动机构的旋转传递机构23；包含摆动驱动臂47在内的摆动驱动部25；以及未图示的焊接电源部。

焊丝进给马达15是固定于未图示的支承框架的马达，其输出轴27将摆动臂17的一端侧支承为旋转自如。

摆动臂17经由轴承28而安装于焊丝进给马达15的输出轴27，且被支承为以输出轴27为中心而旋转自如。旋转轴31经由轴承32而旋转自如地支承于摆动臂17的与输出轴27相反的一侧的另一端部。在旋转轴31固定有焊丝进给辊19。另外，在摆动臂17的一端侧的输出轴27同轴地固定有滑轮29，在另一端侧的焊丝进给辊19的旋转轴31固定有滑轮33。在这些滑轮29、33上，悬架有动力传递用的带即同步带35。这些滑轮29、33及带35构成作为带传递机构的旋转传递机构23。

焊丝进给马达15的旋转从滑轮29经由带35而向滑轮33传递，滑轮33的旋转经由旋转轴31而向焊丝进给辊19传递。焊丝进给辊21是通过未图示的加压弹簧朝向焊丝进给辊19加压的加压辊，且旋转自如地支承于摆动臂17。在这一对焊丝进给辊19、21的辊间夹入焊丝13。焊丝13从焊炬11的焊丝进给辊19、21侧朝向焊炬前端11a侧进给，一对焊丝进给辊19、21配置在比焊炬前端11a靠焊丝进给方向上游侧的位置。

摆动驱动部25具有：摆动驱动马达41；被摆动驱动马达41的输出轴43驱动而旋转且配置为旋转中心从输出轴43的轴心偏心的偏心轴45；以及摆动驱动臂47。摆动驱动臂47的一端部经由轴承49而旋转自如地支承于设置在摆动臂17上的旋转轴31，另一端部经由轴承51而旋转自如地支承于偏心轴45的外径面。

当通过摆动驱动马达41的旋转而驱动偏心轴45旋转时，摆动驱动臂47成为，轴承51的轴线如轨迹53所示那样进行圆运动。与该偏心轴45的因旋转而引起的外径面的径向位移相应地，在摆动驱动臂47的旋转轴31侧进行圆弧状的往复运动。即，通过摆动驱动马达41的旋转，摆动臂17被驱动为以输出轴27为中心而摆动，一对焊丝进给辊19、21也被驱动为一体地摆动。该摆动臂17的摆动方向成为与被一对焊丝进给辊19、21夹持的焊丝13的延伸设置方向大致相同的方向。

在将偏心轴45的偏心量设为R时，摆动驱动臂47的偏心轴45侧的摆动范围成为2R。在摆动驱动臂47的旋转轴31侧、即摆动臂17的旋转轴31侧，焊丝进给马达15的输出轴27与一对焊丝进给辊19、21的各旋转轴的轴间距离大，因此，描绘几乎成为直线轨迹的极其平缓的圆弧状轨迹而摆动。

焊丝13的比一对焊丝进给辊19、21靠焊丝进给方向上游侧的部分被第一衬套构件即第一导管衬套61覆盖。第一导管衬套61将收容于未图示的卷筒或焊丝包的焊丝13引导至一对焊丝进给辊19、21的位置。另外，焊丝13的焊丝进给方向下游侧被第二衬套构件即第二导管衬套63覆盖。第二导管衬套63延伸设置至焊炬11的导电嘴65的附近。从配置在焊炬11的焊炬前端11a的导电嘴65向焊丝13供给焊接电流而进行焊接。另外，图示例的第二导管衬套63比第一导管衬套61短，因此，也可以由形成于焊炬11的引导件取代。

摆动驱动臂47在被具有偏心量R的偏心轴45驱动时，安装于摆动驱动臂47的轴承51的轴线的轨迹53由Rsin(ω_t+α)表示。这里，ω表示偏心轴45的旋转角速度，t表示时间，α表示相位差。另外，由于一对焊丝进给辊19、21通过连杆机构而与摆动驱动臂47连接，因此，一对焊丝进给辊19、21的轨迹存在少许的误差，但大体为Rsin(ωt+α)的轨迹。

因此，上述结构的电弧焊装置100利用合成速度来进给焊丝13，该合成速度是，由焊丝进给马达15驱动而旋转的焊丝进给辊19、21将焊丝13朝向焊炬前端11a进给的焊丝进给速度Vw与通过上述摆动而动作的速度的合成速度。即，焊丝13利用将上述的焊丝进给速度Vw与在摆动驱动马达41的作用下摆动的摆动臂17的焊丝进给方向的前后移动速度Rωcos(ωt+α)相加而得到的合成焊丝进给速度Vs、即Vw+Rωcos(ωt+α)，使焊丝13一边朝向焊炬前端11a前后移动一边进给。

根据该结构，焊丝13在被焊丝进给辊19、21可靠地夹紧的状态下，以前后移动速度Rωcos(ωt+α)进行往复运动。即，不使焊丝进给马达15进行正反翻转旋转，仅通过向一方向的旋转驱动，就能够使焊丝13进行往复运动。

通过该焊丝13的往复运动，能够不对电弧与短路的周期造成误差而实现稳定的焊接。另外，能够使由一对焊丝进给辊19、21、摆动臂17、摆动驱动臂47、滑轮29、33等构成的摆动体的整体质量轻量化。例如，相比于将焊丝进给辊直接安装于焊丝进给马达15的输出轴27且使焊丝进给马达15与未图示的焊丝进给马达的减速机摆动的现有机构，能够轻量化至1/20左右。根据本结构，能够显著减小使包含一对焊丝进给辊19、21和旋转传递机构23在内的摆动体整体进行往复运动的力，例如即便是100Hz这样的高速往复运动，也能够实现。

另外，本结构的电弧焊装置100使用与焊丝进给马达15不同的摆动驱动马达41来作为摆动驱动部25的驱动源。在该情况下，能够与焊丝进给速度无关地任意变更焊丝13的前后移动的频率。即，能够将焊丝进给速度、即焊接电流设为恒定，提高使焊丝13前后移动的频率的变更自由度。例如，若提高前后移动的频率，则焊丝13的前端向熔滴过渡的次数增加，能够减小一次过渡的熔滴。其结果是，能够以较快的焊接速度对小焊道进行焊接。反之若降低前后移动的频率，则熔滴的过渡次数减少，能够减少可能与熔滴的过渡次数相应地增加的飞溅。这样，目标焊接性能的选项扩大。

<第二结构例>

接着，对电弧焊装置的第二结构例进行说明。在以后的说明中，针对与上述构件相同的构件标注相同的标号，由此省略或简化其说明。

图2是第二结构例的电弧焊装置的结构图，(A)是示出电弧焊装置的主要部分结构的主视图，(B)是(A)的电弧焊装置的局部剖面俯视图，(C)是(A)的电弧焊装置的侧视图。

本结构的旋转传递机构23A代替前述的带传递机构而采用了将焊丝进给马达15的旋转经由齿轮系而向焊丝进给辊19的旋转轴31传递的齿轮传递机构。

旋转传递机构23A具有：固定于输出轴27的第一齿轮71；与第一齿轮71啮合的第二齿轮73；与第二齿轮73啮合的第三齿轮75；以及与第三齿轮75啮合且固定于旋转轴31的第四齿轮77。

第二齿轮73固定于旋转轴79，旋转轴79经由轴承81而旋转自如地支承于摆动臂17A。第三齿轮75固定于旋转轴83，旋转轴83经由轴承85而旋转自如地支承于摆动臂17A。

根据上述结构的旋转传递机构23A，焊丝进给马达15的旋转经由第一齿轮71、第二齿轮73、第三齿轮75、第四齿轮77而向旋转轴31传递。由此，在通过齿轮系的齿轮比而高精度地设定了输出轴27与旋转轴31的旋转比的状态下对焊丝进给辊19进行驱动而使其旋转。在本结构中，由于使用齿轮系，因此，齿轮比不产生经时变化。其他作用效果与前述的第一结构例是同样的。

<第三结构例>

接着，对电弧焊装置的第三结构例进行说明。

图3是第三结构例的电弧焊装置的结构图，(A)是示出电弧焊装置的主要部分结构的主视图，(B)是(A)的电弧焊装置的局部剖面俯视图，(C)是(A)的电弧焊装置的侧视图。

本结构的摆动驱动部25A代替前述的第一结构例的摆动驱动部25的摆动驱动臂47，而构成为具有沿着摆动臂17B的臂长度方向形成且对偏心轴45进行引导的长槽部91。

在摆动驱动马达41的输出轴43上以具有偏心量R的方式结合有偏心轴45。当摆动驱动马达41旋转时，该偏心轴45的轴线如轨迹53所示那样进行圆运动。

在摆动臂17B的成为一对焊丝进给辊19、21侧的一端侧，沿着臂长度方向从一端侧朝向另一端侧形成有长槽部91。长槽部91具有相互面对的一对平行的槽壁面91a、91b。向该长槽部91内插入固定于偏心轴45的轴承93，在轴承93的外径面与槽壁面91a、91b接触的状态下进行旋转驱动。

即，如图4A、图4B中示出的图3的(C)的IV-IV线的剖面向视图那样，摆动臂17B的长槽部91的槽壁面91a、91b与安装于偏心轴45的轴承93的外周面接触而受到朝图中左右方向的力。

即，通过偏心轴45旋转，使轴承93的轴线如轨迹53所示那样在长槽部91内进行圆运动，由此，摆动臂17B从轴承93受到与臂长度方向正交的宽度方向的力，通过该宽度方向的力，进行以输出轴27为中心的摆动驱动。另外，来自轴承93的臂长度方向的力由长槽部91吸收而不向摆动臂17B传递。因此，摆动臂17B按照将输出轴27作为中心的、几乎成为直线轨迹的平缓的圆弧状轨迹进行摆动。由此，支承于摆动臂17B的一对焊丝进给辊19、21也同样以平缓的圆弧状轨迹进行摆动。

根据上述结构的摆动驱动部25A，不需要设置前述的第二结构例的摆动驱动臂47。因此，能够削减摆动驱动部25A的部件个数，空间效率高，成为更加紧凑的结构。其他作用效果与第一结构例、第二结构例是同样的。

<第四结构例>

接着，对电弧焊装置的第四结构例进行说明。

图5是示出第四结构例的电弧焊装置的结构图，(A)是示出电弧焊装置的主要部分结构的主视图，(B)是(A)的电弧焊装置的局部剖面俯视图，(C)是(A)的电弧焊装置的侧视图。

本结构的电弧焊装置400代替前述的第三结构例的摆动驱动部25A而具备摆动驱动部25B，该摆动驱动部25B中，未设置摆动驱动马达41，利用焊丝进给马达15来驱动摆动臂17B进行摆动。

摆动驱动部25B具备：固定于焊丝进给马达15的输出轴27的第一齿轮111；与第一齿轮111啮合的第二齿轮113；固定有第二齿轮113的旋转轴115；同轴地固定于该旋转轴115的第三齿轮117；以及与第三齿轮117啮合且固定于旋转轴121的第四齿轮119。该旋转轴121与偏心轴45连接。

旋转轴115、121分别经由轴承127、129而旋转自如地支承于在支承焊丝进给马达15的托架123上固定的壳体125。这些第一齿轮111、第二齿轮113、第三齿轮117、第四齿轮119、以及输出轴27、旋转轴115、121构成对焊丝进给马达15的输出轴27的旋转进行变速的变速器131。

根据上述结构的摆动驱动部25B，焊丝进给马达15的输出轴27的旋转经由变速器131而向旋转轴121传递，对偏心轴45进行驱动而使其旋转。该变速器131以按照与前述的摆动驱动部25的偏心轴45的旋转速度同等的旋转速度对旋转轴121进行驱动的方式设定齿轮比。通常，与焊丝进给辊19的旋转速度相比，通过摆动使焊丝13前后移动的旋转轴121的旋转速度较高，因此，变速器131被设定为增速的齿轮比。该齿轮比被设定为使焊丝进给速度与焊丝前后移动的频率的关系与目标相符，对此详细后述。

根据以上说明，摆动驱动部25B仅通过一个焊丝进给马达15而能够同时进行焊丝进给辊19的旋转及摆动臂17B的摆动。通过由一个马达进行焊丝13的进给与摆动臂17B的摆动，从而与配置两台马达的情况相比，能够获得装置的小型化、轻量化、成本削减的效果。

另外，通过采用一个马达，从而焊丝13的前后移动的频率相对于焊丝进给速度成为比例关系，因此，如以下所示，在能够进行适当的焊接的基础上，控制变得简单。

即，由于是与焊丝进给速度成比例的焊丝13的前后移动的频率，因此，在摆动的一个周期内输送的焊丝长度是恒定的。由此，在一个周期内过渡的熔滴的大小成为恒定。例如，若在焊丝进给速度为8m/min的情况下将频率设为100Hz，则在一个周期内输送的焊丝进给长度成为1.33mm。另外，在焊丝进给速度为4m/min的情况下频率成为50Hz，但焊丝进给长度与前述的条件同样地成为1.33mm。

需要说明的是，通常使用的脉冲焊接也同样，为了使过渡的熔滴成为恒定，使用与焊丝进给速度成比例的频率的脉冲来进行熔滴过渡。由此，本结构的摆动驱动部25B能够实用地且合理地提高焊接稳定性。

此外，在使用两个马达的情况下，需要采用与焊丝进给速度配合地来匹配焊丝前后移动的驱动马达的旋转速度的同步控制，但在该一个马达方式中，无需进行匹配旋转速度的控制。因此，焊接控制不再繁琐。

<第五结构例>

接着，对电弧焊装置的第五结构例进行说明。

通常，在将焊丝进给装置搭载于焊接机器人等的情况下，焊丝进给装置与焊丝卷筒或焊丝包分开了3～6m左右。在该分开的区间内，成为焊丝通过压缩弹簧结构的导管衬套的内侧的状态。若考虑前述的焊丝的前后移动的频率为100Hz且行程2R为6mm的情况，则成为与在前后移动的往复中以72m/min的焊丝进给速度使焊丝通过了导管衬套内的情况相同的状态。即，以焊丝进给速度8m/min的进给速度的8倍、4m/min的进给速度的16倍而使焊丝与导管衬套相对接触。因此，无法避免导管衬套的磨损产生量的增大。另外，同样地，通过焊丝与导管衬套接触，对焊丝的表面的瑕疵、尤其是对焊丝表面的镀铜造成损伤的影响大。这可能成为焊接稳定性的下降或产生导管衬套的堵塞的原因。

此外，在通过摆动臂的摆动动作而在1秒钟内在3～6m的区间往复100次的情况下，也无法忽视焊丝与导管衬套之间的摩擦阻力对使焊丝前后移动的驱动马达带来负载的影响。

对此，本结构的电弧焊装置500通过配置将焊丝13卷绕于外周的圆盘状旋转体135，来防止因摆动臂的摆动而引起焊丝与第一导管衬套61的摩擦产生。

图6A是示出第五结构例的电弧焊装置500的主要部分结构的主视图，图6B是图6A所示的圆盘状旋转体135与托架141的剖视图。

本结构的电弧焊装置500具备前述的第三结构例的旋转传递机构23及摆动驱动部25A，此外，在一对焊丝进给辊19、21的焊丝进给方向上游侧配置有旋转自如地支承于托架141的圆盘状旋转体135。

圆盘状旋转体135经由轴承137旋转自如地支承于轴139。托架141对轴139进行固定，将圆盘状旋转体135支承为旋转自如。

该圆盘状旋转体135配置在从第一导管衬套61的焊丝进给辊19、21侧的端部到焊丝进给辊19、21之间。

焊丝13从第一导管衬套61的端部被抽出，在形成于圆盘状旋转体135的外周的外周槽145上卷绕至少一圈以上之后，被夹入到一对焊丝进给辊19、21中。然后，夹入到一对焊丝进给辊19、21的焊丝13通过焊炬11内而导向焊炬前端11a。即，从第一导管衬套61到焊炬11的入口之间成为焊丝13未被第一导管衬套61覆盖的状态。

这里，考虑通过摆动臂17B的摆动、一对焊丝进给辊19、21夹紧焊丝13并以行程2R进行焊丝13的前后移动动作的情况。例如，在行程为6mm、前后移动的频率为100Hz且焊丝进给速度为8m/min的情况下，焊丝13在后退移动期间中后退移动5.3mm。由于焊丝13环绕于圆盘状旋转体135，因此，焊丝13后退5.3mm的力不满足能够向第一导管衬套61插入的力。

因此，后退了的焊丝13不会向第一导管衬套61插入，在圆盘状旋转体135的外周槽145内产生游隙。该游隙量与圆盘状旋转体135的直径无关地成为约1.7mm的微小扩径。在实用上，期望圆盘状旋转体的直径为200mm至300mm，以使焊丝的塑性变形变得微细。

另外，在焊丝13的焊丝进给方向上进行前进移动的期间内，由于焊丝13的牵引而使上述游隙消失，因此，圆盘状旋转体135开始旋转。而且，当圆盘状旋转体135开始旋转时，从第一导管衬套61内抽出焊丝13的力发挥作用，焊丝13的前进动作得以继续。

通过这种方式，即便驱动摆动臂17B进行摆动，焊丝13也不会在第一导管衬套61内后退，以平均与焊丝进给速度相同的相对速度在第一导管衬套61内移动。由此，能够防止第一导管衬套61的磨损和焊丝13的损伤，实现焊丝进给马达15及摆动驱动马达41的负载减轻。

<第六结构例>

接着，对电弧焊装置的第六结构例进行说明。

在上述的第五结构例中，说明了即便在焊丝13的沿着焊丝进给方向的前后移动成为频率为100Hz的高速移动的情况下，也能够消除因焊丝13与第一导管衬套61的接触而引起的弊端。但是，关于设置在从焊丝进给辊19到导电嘴65之间的第二导管衬套63与焊丝13的关系，除了第二导管衬套63的长度为300～1000mm左右以及比第一导管衬套61短之外，其弊端也完全相同。

对此，在本结构中，防止了第一导管衬套61中的因与焊丝13的接触而引起的弊端。图7是第六结构例的电弧焊装置600的主要部分结构图。

第二导管衬套63的焊丝进给方向上游侧的端部63a经由安装构件151固定于摆动臂17。第二导管衬套63的焊丝进给方向下游侧的端部63b配置在焊炬11内的导电嘴65附近。

焊炬11具有：焊炬主体155；导电嘴65，其固定于焊炬主体155的前端；以及圆筒形状的防护喷嘴157，其与导电嘴65的外周具有间隙地设置在导电嘴65的外周，且一端部经由未图示的绝缘件而固定于焊炬主体155的前端外周部。

焊炬主体155在焊炬全长范围内形成有供第二导管衬套63移动自如地穿过的衬套插通孔155a。导电嘴65形成有在轴向上连通的焊丝插通孔65a，使焊丝13穿过焊丝插通孔65a而对其进行保持。该导电嘴65由导电性构件形成。从第二导管衬套63的焊丝进给方向下游端突出的焊丝13穿过导电嘴65的焊丝插通孔65a。

在该焊炬11中，第二导管衬套63被引导为相对于焊炬主体155滑动自如。在图示例中，配合地示出通过第二导管衬套63前后移动了前述的2R的距离而使从导电嘴65突出的焊丝13以2R的距离进行前后移动的情形。

通过采用上述结构，从而在摆动臂17的摆动下使焊丝13与第二导管衬套63都以相同的速度进行前后移动。即，因摆动臂17的摆动而导致的焊丝13与第二导管衬套63的前后移动相对速度为零，两者的相对速度仅是通常的焊接中的焊丝进给速度的量。因此，根据本结构，能够消除因焊丝13与第二导管衬套63的高速接触而引起的弊端。

需要说明的是，在从一对焊丝进给辊19、21到第二导管衬套63进入焊炬11内的衬套入口11b为止的距离长的情况下，期望将未图示的引导件设置在从一对焊丝进给辊19、21到衬套入口11b之间，将第二导管衬套63引导为滑动自如。

<第七结构例>

接着，对电弧焊装置的第七结构例进行说明。

导电嘴65是向焊丝13供给焊接电流的部件，在因磨损等产生接触不良时，对焊接稳定性造成较大的不良影响。然而，导电嘴65除了因焊丝13的前后移动而产生机械磨损之外，还因导通脉冲电流这样的焊接电流所引起的发热而产生熔融磨损。导电嘴65中，由于这些机械磨损与熔融磨损的相乘效果而导致磨损进展，因此，一边使焊丝13前后移动一边进行焊接是不优选的。

对此，本结构的电弧焊装置通过采用下述所示的结构来防止上述的机械磨损和熔融磨损。图8是第七结构例的电弧焊装置700的主要部分结构图。

本结构的电弧焊装置700所具备的焊炬11具有：焊炬主体155A；导电嘴65，其配置在焊炬主体155A的前端部；以及圆筒形状的防护喷嘴157，其具有间隙地设置于导电嘴65的外周，一端部经由未图示的绝缘件而固定于焊炬主体155A的前端外周部。

导电嘴65的焊炬前端11a侧的相反侧的端部直接进入圆筒形状的通电构件159的内周面。在焊炬主体155A的前端部形成有与衬套插通孔155a连通的收容孔155b。通电构件159以相对于焊炬主体155A滑动自如的方式收容于该收容孔155b。该通电构件159与焊炬主体155A电连接，焊接电流从焊炬主体155A经由通电构件159的滑动部向导电嘴65流动。需要说明的是，为了实现通电构件159与收容孔155b之间的滑动部的长寿命化，也可以将通电构件159与焊炬主体155A经由未图示的线性轴承连接、将焊炬主体155A与通电构件159由未图示的挠性编织铜线连接而形成焊接电流路径。

通电构件159与第二导管衬套63的焊丝进给方向下游侧的端部63b连接，第二导管衬套63的焊丝进给方向上游侧的端部63a经由安装构件151而固定于摆动臂17。需要说明的是，在图示例中，配合地示出通过第二导管衬套63、通电构件159及导电嘴65移动了行程2R而使从导电嘴65突出的焊丝13移动了行程2R的情形。

通过采用上述结构，从而在摆动臂17的摆动下，焊丝13、第二导管衬套63、通电构件159、导电嘴65成为一体地都以相同的速度进行前后移动。即，因摆动臂17的摆动而引起的焊丝13、第二导管衬套63、导电嘴65的前后移动相对速度为零，分别相对于焊丝13的相对速度仅是通常的焊接中的焊丝进给速度的量。由此，导电嘴65的磨损被抑制为与不伴随焊丝前后移动的通常的焊接同等的等级。

需要说明的是，也可以代替上述结构而构成为，不设置通电构件159，导电嘴65在焊炬主体155A的收容孔155b内滑动。

<第八结构例>

接着，对电弧焊装置的第八结构例进行说明。关于这里说明的焊接电流的各控制例，能够使用上述的电弧焊装置100、200、300、400、500、600、700的进给焊丝13的机构、摆动驱动部25、25A、25B、旋转传递机构23、23A的结构，并通过焊接电源部的控制来实现。

(第一控制例)

关于伴随短路的气体保护电弧焊方法中的飞溅的产生，如焊接学会杂志第57卷7号(1988年)的“气体保护电弧焊中的电源的输出波形控制方法”所记载的那样，主要取决于短路产生时及电弧再产生时的焊接电流的大小。这也同样影响到利用了焊丝的前后移动的伴随短路的气体保护电弧焊。

在现有方法中，为了开放短路而不得不施加较大的短路电流。但是，如本结构那样，通过利用焊丝前后移动，即，进行使焊丝从熔融地牵引的动作，由此能够容易地开放短路。因此，无需施加较大的短路电流，并且在短路被释放以前即便降低焊接电流，也能够释放短路。

图9示出焊接电流与焊接电压的时序图。

为了利用焊丝的前后移动并最大限度地减少飞溅，可以形成图9所示的焊接电流与焊接电压的波形图案。

即，在短路被释放而产生电弧时，将用于抑制电弧刚产生后的电弧能量的低电流Ias输出Tas时间(第一期间)。

然后，将用于生成熔滴的电弧脉冲电流Iap输出Tap时间(第二期间)。

接着，输出比电弧脉冲电流Iap低的基极电流Iab，直至产生短路(第三期间)。

当产生短路时，将用于防止焊丝前端与熔融池的微小结合断裂的低电流Iss输出Tss时间(第四期间)。

然后，输出比低电流Iss高的短路脉冲电流Isp。将该状态持续至从产生电弧开始计时的合计时间Tt、即从第一期间开始的合计时间Tt达到摆动周期τ的70～95％时(第五期间)。

然后，输出短路基极电流Isb，直至产生电弧为止(第六期间)。

反复进行上述的第一期间～第六期间的循环而输出焊接电流。通过按顺序地施加这样的焊接电流，在最容易产生飞溅的短路产生时，能够使电弧产生时及电弧刚产生后的焊接电流成为最小限度，实现飞溅的降低。

以Iap为首的各电流值全部是预定的设定值。另外，关于时间，仅Tas、Tap、Tss被设定为固定值，其他时间全部在焊接状态中发生变化，对于这些时间，在图9中标注“＊”进行显示。另外，Tsp的结束时刻、即Tsb开始时刻是根据焊丝前后移动的被设定的摆动周期τ而计算的，因此，成为从电弧再生时开始的固定时刻。

这里，通过将从第一期间到Tsp的结束时刻、即Tsb的开始时刻为止的合计时间Tt设为所设定的焊丝前后移动的摆动周期τ的70～95％，从而能够稳定地减少再次产生电弧时的飞溅。关于上述事项，使用图10进行说明。

如图10所示，在第一周期中不存在熔融池表面的变化，但当到达第二周期时，由于熔融池表面的上下移动而使短路产生时刻延迟，图9所示的Tab时间延伸，电弧持续时间Ta变长。这样，在短路期间内，焊丝的前端进入熔融池内的量减少，因此，短路持续时间Ts变短。焊丝的上下移动的周期也比所设定的摆动周期τ减少了α，因此，电弧产生时刻也提前。这样，即便Ta、Ts、τ变化而使电弧产生时刻变化，通过将图9所示的Tsp的结束时刻、Tsb的开始时刻设为所设定的摆动周期τ的83％(0.83τ)，从而也能够使Tsb期间、即用于降低飞溅的期间成为利用短路基极电流Isb而产生电弧的期间。

针对熔融池的上下移动等的干扰，通过将从第一期间到Tsp的结束时刻、Tsb的开始时刻为止的合计时间Tt设为摆动周期τ的70％，从而可靠地保障了Tsb期间内的电弧产生。但是，由于Tsp变短，因此，需要利用其他电流来弥补该情况，70％未必说是最佳的。反之，当超过摆动周期τ的95％时，由于熔融池等的干扰，在电流高的短路脉冲电流Isp施加中、即在Tsp期间内产生电弧，存在飞溅增加的危险性。由此，期望根据用途而进行适当的选择。优选的是，将合计时间Tt设定为所设定的摆动周期τ的80～85％。

焊丝的前后移动频率由例如图1的(B)所示的摆动驱动马达41的旋转速度决定。另外，在利用图5的(C)所示的焊丝进给马达15进给焊丝13且还进行摆动驱动的情况下，当设定了焊丝进给速度时，前后移动频率被决定。摆动周期τ相对于该前后移动频率被唯一地决定。通过使用该摆动周期τ来设定Tsp的结束时刻(Tsb的开始时刻)，从而不再需要相位角的检测和Tsp结束时刻的计算，控制得以简化。即，与现有的根据电弧产生时间点的摆动驱动马达的相位角来计算Tsp的结束时刻的结构相比，在本结构中，不需要采用输出摆动驱动马达的相位角的编码器、通信单元及电缆，能够成为廉价且简单的结构。

(第二控制例)

接着，对基于电弧焊装置的第二控制例进行说明。

在本控制例中，如前述的图5所示的电弧焊装置400那样，利用通用的马达对焊丝进行恒速进给，并且，利用通用的马达机械地产生焊丝的前后移动。进而，利用一个马达而实现焊丝的进给和前后移动。根据该控制，焊丝的前后移动是唯一的，用于进行稳定的焊接的电弧长度控制仅由焊接电流实现。能够通过如下方式而实施利用焊丝的突出长度变化来补偿因熔融速度变动而引起的电弧长度的变化、进而补偿因熔融池的上下移动等的干扰而引起的电弧长度的变化的控制。

参照图11所示的电弧焊装置的控制框图来说明本控制例的处理内容。

如前所述，根据焊丝进给速度而决定图9所示的电流Iap、Iab、Isp。具体而言，接受具有与现有的焊接电流设定器同等的作用的焊丝进给速度设定器A50的输出，焊接电流设定器A51运算与焊丝进给速度相应的各电流设定值。

电流时间设定器A53接受对与摆动的频率相当的摆动周期τ进行设定的摆动速度设定器A52的输出，并运算Tap等电流时间。

电弧时间比率设定器A54与现有的焊接电压设定器同样地具有设定电弧长度的作用。电压检测器A55对焊丝与母材间的电压进行检测，其检测信号被输入至判别电弧与短路的电弧/短路判定器A56。电弧时间比率运算器A57接受从电弧/短路判定器A56输出的信号，求出一个周期的电弧时间比率K＝Ta/(Ta+Ts)。被输入来自电弧时间比率设定器A54和电弧时间比率运算器A57的输出信号的误差放大器A58输出与所求出的电弧时间比率K和预先决定的电弧时间比率设定值之间的误差相应的、电流偏差量Δiap、Δiab、ΔIsp及Iap的时间偏差量ΔTap。

焊接电流设定器A51的输出与误差放大器A58的输出被输入至加法器A59。加法器A59向电流控制器A60输出将所输入的两个值相加而得到的信号。电流控制器A60接受来自加法器A59的信号而控制焊接电流。

另外，电流时间设定器A53的输出与误差放大器58的输出被输入至加法器A61。加法器A61向电流时间序列器A62输出将所输入的两个值相加而得到的信号。电流时间序列器A62接受来自加法器A61的信号而控制各电流的时间。

这些运算能够由使用了公知的模拟电路或数字运算器的软件来实现。

这样控制的结果示于前述的图10。这里各参数的定义如图9所示，在图10中省略示出。

在图10所示的第二周期内，由于熔融池的上下移动而使电弧长度变长，电弧时间比率从第一周期的50％增加至64％。而且，由于电弧时间比率增加，因此，误差放大器A58(参照图11)输出了-ΔIap。其结果是，在第三周期内，Iap-ΔIap，即Iap的电流值减少，从而焊丝的熔融量减少。此时，电弧时间比率减少至59％。尽管未图示，但在第四周期内，电弧时间比率仍未达到50％，因此，在第四周期内，也以电流比初始值少的状态施加电流，继续进行渐渐接近50％的控制。

在上述中，对Iap进行了说明，但同样地，也可以针对Iab、Isp、Tap，朝减少方向进行修正。

反之，在电弧长度减少的情况下，向增加Iap等电流的方向进行控制，也向增加Tap的方向进行控制。由此，电弧时间比率、即电弧长度如设定的那样，被进行干扰等的补偿动作。因此，能够实现稳定的电弧焊。

(第三控制例)

接着，对基于电弧焊装置的第三控制例进行说明。

在图11中，电弧时间比率设定器A54的信号被输入至各电流的电流时间设定器A53，Tap以随着电弧时间比率设定变高而变大的方式被函数化。以后的控制中的动作与第二控制例所示的动作相同。当将电弧时间比率设定器A54向电弧时间比率高的方向设定时，如图12所示，Tap变长，因此，电弧长度变长，电弧持续时间Ta增加。另外，当电弧持续时间Ta过度长时，如第二控制例所示，以将电弧时间比率保持为设定值的方式作用相反的控制，Iap减少，成为适当的状态。此外，当增加电弧时间比率设定时，如图12的电弧时间比率80％所示的那样发生变化。

这样，使电弧时间比率变化在焊道形状控制中极为有效。图13A、图13B示意性地示出电弧长度的变化。如图13A所示，在为电弧长度短的电弧时间比率50％的情况下，电弧的扩展少，因此，在想要得到细焊道时是有效的。如图13B所示，在为电弧长度长的电弧时间比率80％的情况下，在想要得到焊道宽度的大的平坦焊道时是有效的。将证明这些效果的实验结果示于表1。如表1所示，可知，根据电弧时间比率的变化，向焊道赋予的电力即热量存在1.4～1.6倍的差，能够在非常宽的范围内进行焊道形状的控制。优选使该电弧时间比率在50～90％的范围内变化。

[表1]

表1.焊丝进给速度6m/min时向焊道赋予的电力(防护气体Ar80％CO₂)

电弧时间比率％	52	88
			平均电流A	227	218
平均电压V	13.8	22.4
			平均电力kW	3.13	4.89
实效电力kW	3.71	5.34

平均电力＝平均电流×平均电压

实效电力＝对电流的瞬时值×电压的瞬时值进行单位时间积分

(第四控制例)

接着，对电弧焊装置的第四控制例进行说明。

在图11中，电弧时间比率设定器A54的信号被输入至各电流的电流时间设定器A53，并且也被输入至各焊接电流设定器A51。当按照该电弧时间比率的设定值使Iap、Iab、Tap、Tab变化时，各电流的电流时间设定器A53及各焊接电流设定器A51以Iap×Tap+Iab×Tab成为大致相同值的方式进行运算。当电弧时间比率被设定得较高时，Tap变大，Iap被设定得较小。Tab、Iab也是同样的，但Tab如之前所述那样根据焊接状态而变化，因此，确定平均设想的Tab来决定Iab。以后的控制中的动作与第二控制例是同样的。

在本控制例中，通过电弧时间比率的误差放大器A58的功能，控制为使Iap等能够变化，但这里预先设定有适于目标电弧时间比率的Iap、Iab、Tap、Tab，此外，由于使用电弧时间比率的误差放大器A58的功能，因此，能够更加稳定地实现准确的电弧时间比率控制。

(第五控制例)

接着，对电弧焊装置的第五控制例进行说明。

参照图14所示的控制框图来说明本控制例的处理内容。

图14的控制框图中，代替图11所示的控制框图的电弧时间比率设定器A54而使用了电压设定器A63，代替电弧/短路判定器A56和电弧时间比率运算器A57而使用了电压运算器A64。其他的各运算器与图11是同样的，因此，以相同的标号表示。

电压设定器A63在为了使电弧长度变化而增加电弧长度时将电压设定得较高。电压运算器A64具有：对一个周期的包含短路和电弧在内的平均电压进行运算的功能；仅对电弧期间的平均电压进行运算的功能；或者对电弧期间的最大电压进行检测的功能。

误差放大器A58获得电压设定器A63和电压运算器A64的输入，并输出与该误差相应的电流偏差量Δiap、Δiab、Δisp、及Iap的时间偏差量ΔTap，这一点与第二控制例的控制是同样的。另外，以后的各运算器的动作也与第二控制例是同样的。

即，在本控制例中，焊接电源部计算摆动周期的一个周期内的包含电弧和短路在内的电压的平均值、电弧的产生期间即电弧时间内的电弧电压的平均值、以及电弧时间内的电弧电压的最大值中的任一电压值，根据计算出的电压值与预先决定的焊接电压设定值之差，使电弧脉冲电流Iap、基极电流Iab、短路脉冲电流Isp、以及第二期间的时间Tap中的至少电弧脉冲电流Iap增减，使电压值接近焊接电压设定值。

根据本控制例，能够获得与前述的第二控制例同样的效果。

如以上说明的那样，根据本电弧焊装置，能够利用通用的机械部件、机械结构及控制单元来实现飞溅的大幅降低和焊道形状控制，能够提供在工业上极其有效的技术。

这样，本发明不局限于上述实施方式，在本发明中，可以将实施方式的各结构相互组合，并且本领域技术人员可以基于说明书的记载以及众所周知的技术而加以变更、应用，这也包含在请求保护的范围内。

如以上那样，本说明书公开了如下的事项。

(1)一种电弧焊装置，其从进给到焊炬的焊炬前端的焊丝产生电弧而进行焊接，其中，

所述电弧焊装置具备：

焊丝进给马达；

摆动臂，其被安装为以所述焊丝进给马达的输出轴为中心而旋转自如；

一对焊丝进给辊，其旋转自如地安装于所述摆动臂；

旋转传递机构，其将所述焊丝进给马达的旋转传递给所述焊丝进给辊；

摆动驱动部，其驱动所述摆动臂进行摆动；以及

焊接电源部，其向所述焊丝供给焊接电流，

一对所述焊丝进给辊配置在比所述焊炬前端靠焊丝进给方向上游侧的位置，且以将沿着所述摆动臂的摆动方向配置的所述焊丝夹入到辊间的方式配置，

所述焊丝通过所述焊丝进给辊的旋转被朝向所述焊炬前端进给，并且，通过所述摆动臂的摆动而在焊丝进给方向上前后移动，在所述焊丝的前端反复进行电弧与短路。

根据该电弧焊装置，焊丝被一对焊丝进给辊夹紧，通过焊丝进给辊摆动而带来焊丝的前后移动。由此，能够实现可靠且稳定的焊丝的前后移动动作。另外，并非焊丝进给马达整体摆动，而仅仅是轻量的摆动臂、旋转传递机构及焊丝进给辊摆动，因此，摆动所需的能量较小即可，能够减小摆动驱动马达的容量。因此，还能够实现频率100Hz的高速前后移动。

(2)根据(1)所记载的电弧焊装置，其中，

所述旋转传递机构是带传递机构，该带传递机构将所述焊丝进给马达的旋转经由带而传递至所述焊丝进给辊的旋转轴

根据该电弧焊装置，能够向摆动中的焊丝进给辊传递来自被固定的焊丝进给马达的旋转力。因此，不使大重量的焊丝进给马达摆动就能够实现焊丝进给辊的摆动。

(3)根据(1)所记载的电弧焊装置，其中，

所述旋转传递机构是齿轮传递机构，该齿轮传递机构将所述焊丝进给马达的旋转经由齿轮系而传递至所述焊丝进给辊的旋转轴。

根据该电弧焊装置，能够利用齿轮系的齿轮比而高精度地设定旋转比，而且，能够不产生经时变化地进行动力传递。

(4)根据(1)至(3)中任一项所记载的电弧焊装置，其中，

所述摆动驱动部具备：

摆动驱动马达；

偏心轴，其通过所述摆动驱动马达驱动而旋转，且旋转中心以偏心的方式配置；以及

摆动驱动臂，其一端部旋转自如地支承于所述摆动臂，另一端部旋转自如地支承于所述偏心轴。

根据该电弧焊装置，能够通过偏心轴的旋转而使摆动臂沿焊丝进给方向前后移动。

(5)根据(1)至(3)中任一项所记载的电弧焊装置，其中，

所述摆动驱动部具备：

摆动驱动马达；

偏心轴，其通过所述摆动驱动马达驱动而旋转，且旋转中心偏心；以及

长槽部，其沿着所述摆动臂的臂长度方向形成，且供所述偏心轴插入，

所述偏心轴在所述长槽部的槽内进行旋转而使所述摆动臂摆动。

根据该电弧焊装置，偏心轴在摆动臂的长槽部内进行旋转，偏心轴使摆动臂直接摆动，因此，能够简化摆动机构，也提高了摆动驱动的响应性。

(6)根据(4)或(5)所记载的电弧焊装置，其中，

所述焊丝进给马达和所述摆动驱动马达分别独立地设置。

根据该电弧焊装置，能够与焊丝进给速度无关地选择焊丝的前后移动的频率。

(7)根据(4)或(5)所记载的电弧焊装置，其中，

所述摆动驱动马达和所述焊丝进给马达由一个马达兼用。

根据该电弧焊装置，能够设定为与在通常的脉冲焊接中使用的这种焊丝进给速度成比例的焊丝的前后移动的频率。即，能够使在反复进行电弧与短路的每一个周期过渡的熔滴的大小恒定。另外，由于为一个马达即可，因此，能够简化装置结构。

(8)根据(1)至(7)中任一项所记载的电弧焊装置，其中，

所述电弧焊装置具备：

第一衬套构件，其相对移动自如地覆盖向一对所述焊丝进给辊进给的所述焊丝的外侧；以及

旋转体，其旋转自如地支承在从所述第一衬套构件的所述焊丝进给辊侧的端部到所述焊丝进给辊之间，且具有外周槽，

所述焊丝在所述旋转体的外周槽至少环绕一周之后，被夹入到一对所述焊丝进给辊中。

根据该电弧焊装置，通过使焊丝环绕旋转体至少一周，从而在焊丝的前后移动的后退时富余的焊丝在旋转体的周围成为游隙，不会返回到第一衬套构件内。因此，在第一衬套构件中，仅成为焊丝进给速度的移动，不存在因摆动引起的焊丝的前后移动。由此，焊丝与第一衬套构件的摩擦力损失降低，能够抑制焊丝表面的瑕疵的产生。

(9)根据(1)至(8)中任一项所记载的电弧焊装置，其中，

在所述焊丝进给辊的焊丝进给方向下游侧设置有第二衬套构件，该第二衬套构件相对移动自如地覆盖所述焊丝的外侧，

所述第二衬套构件的焊丝进给方向上游端固定于所述摆动臂，所述第二衬套构件与所述摆动臂的摆动一体地进退移动。

根据该电弧焊装置，第二衬套构件与焊丝的前后移动同样地进行前后移动，因此，第二衬套构件内的焊丝的相对移动仅成为焊丝进给速度。由此，焊丝与第二衬套构件的摩擦力损失下降，能够抑制焊丝表面的瑕疵的产生。

(10)根据权利要求(9)所述的电弧焊装置，其中，

所述焊炬具备：

焊炬主体，其形成有衬套插通孔，所述第二衬套构件移动自如地穿过该衬套插通孔；

导电嘴，其形成有在轴向上连通的焊丝插通孔，且固定于所述焊炬主体的前端；以及

筒状的防护喷嘴，其与所述导电嘴的外周具有间隙地设置在所述导电嘴的外周，且一端部经由绝缘件而固定于所述焊炬主体，

所述衬套插通孔内的被所述第二衬套构件覆盖的所述焊丝从所述第二衬套构件的焊丝搬运方向下游端突出而穿过所述焊丝插通孔。

根据该电弧焊装置，焊丝中不存在因焊丝的前后移动引起的与第二衬套构件之间的相对移动，成为仅焊丝进给速度的移动。因此，能够抑制焊丝与第二衬套构件的摩擦损失、以及焊丝的瑕疵的产生。

(11)根据(9)所记载的电弧焊装置，其中，

所述焊炬具备：

焊炬主体，其形成有衬套插通孔，所述第二衬套构件移动自如地穿过该衬套插通孔；

导电嘴，其形成有在轴向上连通的焊丝插通孔，且配置在所述焊炬主体的前端部；以及

筒状的防护喷嘴，其与所述导电嘴的外周具有间隙地设置在所述导电嘴的外周，且一端部经由绝缘件而固定于所述焊炬主体，

所述焊炬主体形成有与所述衬套插通孔连通的收容孔，

在所述衬套插通孔内的被所述第二衬套构件覆盖的所述焊丝从所述第二衬套构件的焊丝搬运方向下游端突出而穿过所述焊丝插通孔的状态下，所述导电嘴进退自如地收容于所述收容孔。

根据该电弧焊装置，焊丝中不存在因焊丝的前后移动引起的与导电嘴及第二衬套构件之间的相对移动，成为仅焊丝进给速度的移动。焊丝的前后移动与通常的焊接相比，产生数倍以上的与导电嘴之间的磨损，但该电弧焊装置能够将这种磨损降低至通常的焊接程度。因此，能够抑制导电嘴的磨损、与第二衬套构件之间的摩擦损失、以及焊丝的瑕疵的产生。

(12)根据(11)所记载的电弧焊装置，其中，

所述电弧焊装置具有导电性构件，该导电性构件固定在所述第二衬套构件的所述焊丝搬运方向下游端，且滑动自如地配置在所述收容孔中，

所述导电嘴固定于所述导电性构件。

根据该电弧焊装置，将导电嘴与第二衬套构件经由导电性构件而收容于收容孔，因此，导电嘴与第二衬套构件能够一体地移动。因此，能够降低因焊丝的前后移动引起的与焊丝之间的摩擦、焊丝的瑕疵或切屑等的产生。

(13)一种电弧焊方法，其从进给到焊炬的焊炬前端的焊丝产生电弧而进行焊接，其中，

利用焊丝进给马达，对安装在以所述焊丝进给马达的输出轴为中心而旋转自如的摆动臂上的一对焊丝进给辊进行驱动而使其旋转，由此，将被一对所述焊丝进给辊夹入的所述焊丝向所述焊炬前端进给，并且，使所述摆动臂摆动而使所述焊丝沿焊丝进给方向前后移动，从焊接电源部向所述焊丝供给焊接电流，在所述焊丝的前端反复进行电弧和短路，

此时，

所述焊接电源部以反复进行第一期间到第六期间的输出循环来输出所述焊接电流，

在第一期间内，在短路被释放而产生电弧之后，输出低电流Ias；

在第二期间内，输出比所述低电流Ias高且使熔滴生成的电弧脉冲电流Iap，

在第三期间内，在所述电弧脉冲电流Iap输出之后，输出比所述电弧脉冲电流Iap低的基极电流Iab，直至产生短路为止，

在第四期间内，在电弧消失之后，输出低电流Iss，

在第五期间内，输出比所述低电流Iss高的短路脉冲电流Isp，直至从所述第一期间开始的合计时间Tt达到所述摆动臂的摆动周期τ的70～95％为止，

在第六期间内，输出比所述短路脉冲电流Isp低的短路基极电流Isb，直至下一次产生电弧为止。

根据该电弧焊方法，通过按顺序地向焊丝赋予上述的焊接电流，从而能够将飞溅最容易产生的刚短路后、电弧产生时及电弧刚产生后的焊接电流设为最小限度。由此，实现飞溅的降低。

(14)根据(13)所记载的电弧焊方法，其中，

所述焊接电源部根据所述摆动周期的一个周期内的电弧的产生期间即电弧持续时间Ta与电弧消失的期间即短路持续时间Ts来计算电弧时间比率K＝Ta/(Ta+Ts)，根据计算出的所述电弧时间比率K与预先决定的电弧时间比率设定值之差，使所述电弧脉冲电流Iap、所述基极电流Iab、所述短路脉冲电流Isp、以及所述第二期间的时间Tap中的至少所述电弧脉冲电流Iap增减，从而使所述电弧时间比率K接近所述电弧时间比率设定值。

根据该电弧焊方法，以使电弧时间比率成为设定值的方式控制电弧长度，由此，能够将电弧长度的稳定与向焊接部赋予的热量控制为恒定，能够进行稳定的电弧焊。由此，得到高均质性的焊道。

(15)根据(14)所记载的电弧焊方法，其中，

所述焊接电源部根据电弧时间比率设定器的设定值的变化而使所述第二期间的时间Tap的设定值变化，使所述电弧时间比率在50～90％的范围内变化。

根据该电弧焊方法，能够使向焊接部赋予的热量变化40～60％。即，能够选择性地对接头赋予最佳的热量输入量，能够控制熔深和焊道形状。

(16)根据(13)至(15)中任一项所记载的电弧焊方法，其中，

所述焊接电源部根据电弧时间比率设定器的设定值的变化而使所述电弧脉冲电流Iap、所述基极电流Iab、所述第二期间的时间Tap、所述第三期间的时间Tab的设定值变化，以使得所述电弧脉冲电流Iap与所述第二期间的时间Tap之积以及所述基极电流Iab与所述第三期间的时间Tab之积的和成为恒定值。

根据该电弧焊方法，能够按照设定好的电弧时间比率始终确保电弧的稳定，能够容易地进行焊道形状的控制。

(17)根据(13)至(16)中任一项所记载的电弧焊方法，其中，

所述焊接电源部计算所述摆动周期的一个周期内的包含电弧与短路在内的电压的平均值、所述电弧的产生期间即电弧时间内的电弧电压的平均值、以及所述电弧时间内的所述电弧电压的最大值中的任一电压值，根据计算出的所述电压值与预先决定的焊接电压设定值之差，使所述电弧脉冲电流Iap、所述基极电流Iab、所述短路脉冲电流Isp、以及所述第二期间的时间Tap中的至少所述电弧脉冲电流Iap增减，从而使所述电压值接近所述焊接电压设定值。

根据该电弧焊方法，能够控制平均电弧长度来进行焊道形状的调整。

本申请是基于在2016年4月13日申请的日本申请(日本专利申请第2016-80661号)而完成的，作为参照而在此援引其内容。

附图标记说明：

11 焊炬；

11a 焊炬前端；

13 焊丝；

15 焊丝进给马达；

17、17A、17B 摆动臂；

19、21 焊丝进给辊；

23、23A 旋转传递机构；

25、25A、25B 摆动驱动部；

27 输出轴；

29、33 滑轮；

31 旋转轴；

35 同步带(带)；

41 摆动驱动马达；

43 输出轴；

45 偏心轴；

47 摆动驱动臂；

61 第一导管衬套(第一衬套构件)；

63 第二导管衬套(第二衬套构件)；

65 导电嘴；

65a 焊丝插通孔；

71 第一齿轮；

73 第二齿轮；

75 第三齿轮；

77 第四齿轮；

91 长槽部；

111 第一齿轮；

113 第二齿轮；

115 旋转轴；

117 第三齿轮；

119 第四齿轮；

121 旋转轴；

131 变速器；

135 圆盘状旋转体(旋转体)；

155、155A 焊炬主体；

155a 衬套插通孔；

155b 收容孔；

159 通电构件；

100、200、300、400、500、600、700 电弧焊装置。

Claims (19)

1.一种电弧焊装置，其从进给到焊炬的焊炬前端的焊丝产生电弧而进行焊接，其中，

所述电弧焊装置具备：

焊丝进给马达；

摆动臂，其被安装为以所述焊丝进给马达的输出轴为中心而旋转自如；

一对焊丝进给辊，其旋转自如地安装于所述摆动臂；

旋转传递机构，其将所述焊丝进给马达的旋转传递给所述焊丝进给辊；

摆动驱动部，其驱动所述摆动臂进行摆动；以及

焊接电源部，其向所述焊丝供给焊接电流，

一对所述焊丝进给辊配置在比所述焊炬前端靠焊丝进给方向上游侧的位置，且以将沿着所述摆动臂的摆动方向配置的所述焊丝夹入到辊间的方式配置，

所述焊丝通过所述焊丝进给辊的旋转被朝向所述焊炬前端进给，并且，通过所述摆动臂的摆动而在焊丝进给方向上前后移动，在所述焊丝的前端反复进行电弧和短路。

2.根据权利要求1所述的电弧焊装置，其中，

所述旋转传递机构是带传递机构，该带传递机构将所述焊丝进给马达的旋转经由带而传递至所述焊丝进给辊的旋转轴。

3.根据权利要求1所述的电弧焊装置，其中，

所述旋转传递机构是齿轮传递机构，该齿轮传递机构将所述焊丝进给马达的旋转经由齿轮系而传递至所述焊丝进给辊的旋转轴。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电弧焊装置，其中，

所述摆动驱动部具备：

摆动驱动马达；

偏心轴，其通过所述摆动驱动马达驱动而旋转，且旋转中心以偏心的方式配置；以及

摆动驱动臂，其一端部旋转自如地支承于所述摆动臂，另一端部旋转自如地支承于所述偏心轴。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的电弧焊装置，其中，

所述摆动驱动部具备：

摆动驱动马达；

偏心轴，其通过所述摆动驱动马达驱动而旋转，且旋转中心偏心；以及

长槽部，其沿着所述摆动臂的臂长度方向形成，且供所述偏心轴插入，

所述偏心轴在所述长槽部的槽内进行旋转而使所述摆动臂摆动。

6.根据权利要求4所述的电弧焊装置，其中，

所述焊丝进给马达和所述摆动驱动马达分别独立地设置。

7.根据权利要求5所述的电弧焊装置，其中，

所述焊丝进给马达和所述摆动驱动马达分别独立地设置。

8.根据权利要求4所述的电弧焊装置，其中，

所述摆动驱动马达和所述焊丝进给马达由一个马达兼用。

9.根据权利要求5所述的电弧焊装置，其中，

所述摆动驱动马达和所述焊丝进给马达由一个马达兼用。

10.根据权利要求1至3中任一项所述的电弧焊装置，其中，

所述电弧焊装置具备：

第一衬套构件，其相对移动自如地覆盖向一对所述焊丝进给辊进给的所述焊丝的外侧；以及

旋转体，其旋转自如地支承在从所述第一衬套构件的所述焊丝进给辊侧的端部到所述焊丝进给辊之间，且具有外周槽，

所述焊丝在所述旋转体的外周槽至少环绕一周之后，被夹入到一对所述焊丝进给辊中。

11.根据权利要求1至3中任一项所述的电弧焊装置，其中，

在所述焊丝进给辊的焊丝进给方向下游侧设置有第二衬套构件，该第二衬套构件相对移动自如地覆盖所述焊丝的外侧，

所述第二衬套构件的焊丝进给方向上游端固定于所述摆动臂，所述第二衬套构件与所述摆动臂的摆动一体地进退移动。

12.根据权利要求11所述的电弧焊装置，其中，

所述焊炬具备：

焊炬主体，其形成有衬套插通孔，所述第二衬套构件移动自如地穿过该衬套插通孔；

导电嘴，其形成有在轴向上连通的焊丝插通孔，且固定于所述焊炬主体的前端；以及

筒状的防护喷嘴，其与所述导电嘴的外周具有间隙地设置在所述导电嘴的外周，且一端部经由绝缘件而固定于所述焊炬主体，

所述衬套插通孔内的被所述第二衬套构件覆盖的所述焊丝从所述第二衬套构件的焊丝搬运方向下游端突出而穿过所述焊丝插通孔。

13.根据权利要求11所述的电弧焊装置，其中，

所述焊炬具备：

焊炬主体，其形成有衬套插通孔，所述第二衬套构件移动自如地穿过该衬套插通孔；

导电嘴，其形成有在轴向上连通的焊丝插通孔，且配置在所述焊炬主体的前端部；以及

筒状的防护喷嘴，其与所述导电嘴的外周具有间隙地设置在所述导电嘴的外周，且一端部经由绝缘件而固定于所述焊炬主体，

所述焊炬主体形成有与所述衬套插通孔连通的收容孔，

在所述衬套插通孔内的被所述第二衬套构件覆盖的所述焊丝从所述第二衬套构件的焊丝搬运方向下游端突出而穿过所述焊丝插通孔的状态下，所述导电嘴进退自如地收容于所述收容孔。

14.根据权利要求13所述的电弧焊装置，其中，

所述电弧焊装置具有导电性构件，该导电性构件固定在所述第二衬套构件的所述焊丝搬运方向下游端，且滑动自如地配置在所述收容孔中，

所述导电嘴固定于所述导电性构件。

15.一种电弧焊方法，其从进给到焊炬的焊炬前端的焊丝产生电弧而进行焊接，其中，

利用焊丝进给马达，对安装在以所述焊丝进给马达的输出轴为中心而旋转自如的摆动臂上的一对焊丝进给辊进行驱动而使其旋转，由此，将被一对所述焊丝进给辊夹入的所述焊丝向所述焊炬前端进给，并且，使所述摆动臂摆动而使所述焊丝沿焊丝进给方向前后移动，从焊接电源部向所述焊丝供给焊接电流，在所述焊丝的前端反复进行电弧和短路，

此时，

所述焊接电源部以反复进行第一期间到第六期间的输出循环来输出所述焊接电流，

在第一期间内，在短路被释放而产生电弧之后，输出低电流Ias；

在第二期间内，输出比所述低电流Ias高且使熔滴生成的电弧脉冲电流Iap，

在第三期间内，在所述电弧脉冲电流Iap输出之后，输出比所述电弧脉冲电流Iap低的基极电流Iab，直至产生短路为止，

在第四期间内，在电弧消失之后，输出低电流Iss，

在第五期间内，输出比所述低电流Iss高的短路脉冲电流Isp，直至从所述第一期间开始的合计时间Tt达到所述摆动臂的摆动周期τ的70～95％为止，

在第六期间内，输出比所述短路脉冲电流Isp低的短路基极电流Isb，直至下一次产生电弧为止。

16.根据权利要求15所述的电弧焊方法，其中，

所述焊接电源部根据所述摆动周期的一个周期内的电弧的产生期间即电弧持续时间Ta与电弧消失的期间即短路持续时间Ts来计算电弧时间比率K＝Ta/(Ta+Ts)，根据计算出的所述电弧时间比率K与预先决定的电弧时间比率设定值之差，使所述电弧脉冲电流Iap、所述基极电流Iab、所述短路脉冲电流Isp、以及所述第二期间的时间Tap中的至少所述电弧脉冲电流Iap增减，从而使所述电弧时间比率K接近所述电弧时间比率设定值。

17.根据权利要求16所述的电弧焊方法，其中，

所述焊接电源部根据电弧时间比率设定器的设定值的变化而使所述第二期间的时间Tap的设定值变化，并使所述电弧时间比率在50～90％的范围内变化。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的电弧焊方法，其中，

所述焊接电源部根据电弧时间比率设定器的设定值的变化而使所述电弧脉冲电流Iap、所述基极电流Iab、所述第二期间的时间Tap、所述第三期间的时间Tab的设定值变化，以使得所述电弧脉冲电流Iap与所述第二期间的时间Tap之积以及所述基极电流Iab与所述第三期间的时间Tab之积的和成为恒定值。

19.根据权利要求15至17中任一项所述的电弧焊方法，其中，

所述焊接电源部计算所述摆动周期的一个周期内的包含电弧与短路在内的电压的平均值、所述电弧的产生期间即电弧时间内的电弧电压的平均值、以及所述电弧时间内的所述电弧电压的最大值中的任一电压值，根据计算出的所述电压值与预先决定的焊接电压设定值之差，使所述电弧脉冲电流Iap、所述基极电流Iab、所述短路脉冲电流Isp、以及所述第二期间的时间Tap中的至少所述电弧脉冲电流Iap增减，从而使所述电压值接近所述焊接电压设定值。