CN110505934A - 电弧焊接装置以及电弧焊接方法 - Google Patents

Abstract

自耗电极式的电弧焊接装置具备：对焊丝(6)以及母材(5)间提供电力的焊接电源；和一边沿着坡口(5a)摆动一边使焊枪(11)移动的焊接机器人，使焊丝(6)的前端部进入通过电弧形成于母材(5)的熔融部分(7)来焊接母材(5)。电弧焊接装置在给定时间之间向焊丝(6)的前端部暂时不进入空间的非埋没状态过渡，从电弧传感器至少在非埋没状态下取得焊接中心位置相对于坡口(5a)的位置的的偏倚量的探测结果，该电弧传感器基于流过焊丝(6)以及母材(5)间的焊接电流来探测偏倚量，基于非埋没状态下的电弧传感器的探测结果来补正焊枪(11)相对于坡口(5a)的位置。

Description

电弧焊接装置以及电弧焊接方法

技术领域

本发明涉及电弧焊接装置以及电弧焊接方法。

背景技术

作为焊接方法之一，有自耗电极式的气体保护电弧焊接法。气体保护电弧焊接法是使在母材的被焊接部被进给的焊丝与母材之间产生电弧、通过电弧的热来焊接母材的手法，特别为了防止成为高温的母材的氧化，一边对焊接部周边喷射惰性气体一边进行焊接。若是5mm程度的薄板，还能以单程(1pass)焊接母材的对接接头。

然而，若为9～30mm的厚板，在现有的电弧焊接装置中就不能以单程焊接母材。为此，通过重复进行多次焊接操作的多层焊接来进行厚板的焊接。但在多层焊接中，焊接工时的增大成为问题。另外，热输入量变大、母材的变形、焊接部分的脆化成为问题。

本申请发明者等为了解决相关问题而锐意研讨的结果，得到如下见解：与一般的电弧焊接装置相比，通过高速进行焊丝的进给，提供大电流，能实现厚板的单程焊接。具体地，通过以约5～100m/分进给焊丝，提供300A以上的大电流，能实现厚板的单程焊接。若进行焊丝的高速进给以及大电流提供，就会因电弧的热在母材形成凹状的熔融部分，焊丝的前端部进入被熔融部分包围的空间。通过焊丝的前端部进入比母材表面更深部，熔融部分贯通到母材的厚度方向背面侧，变得能进行单程焊接。以下将在进入被熔融部分包围的空间的焊丝的前端部与母材或熔融部分之间产生的电弧适宜称作埋弧。另外，将焊丝的前端部侵入被熔融部分包围的空间的状态称作埋没状态，将焊丝的前端部从上述空间脱离的状态称作非埋没状态。

另一方面，在摆动焊接中，使用如下那样的电弧传感器技术：在母材的坡口内使焊枪摆动，从焊接电流的变动量探测相对于坡口的焊丝前端部的位置，对焊枪的位置进行补正(例如专利文献1)。若使焊枪摆动，焊丝的前端部就会往复移动从而横穿母材的坡口，由于电弧长度的变化而焊接电流发生变动。电弧传感器检测摆动所引起的焊接电流的变化，探测相对于母材的坡口的焊接中心位置的偏倚量。具体地，通过算出由于摆动而让焊丝从坡口向右方挥动时的焊接电流的积分值、与向坡口的左方挥动时的焊接电流的积分值的差分值，来探测偏倚量。在焊接中心位置与坡口的位置一致的情况下，差分值的大小不足阈值，在偏向一方的情况下，差分值的大小成为阈值以上。焊接机器人基于探测到的偏倚量来补正焊枪的位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2010-120042号公报

发明内容

发明要解决的课题

但在利用埋弧的摆动焊接中，由于焊丝的前端部处于被熔融部分包围的状态，因此相对于坡口的焊丝的位置未反映在焊接电流，有不能精度良好地进行焊枪的位置补正的问题。

本发明鉴于该问题而提出，其目的在于，提供在埋弧焊接中也能使用电弧传感器来补正焊枪的位置的电弧焊接装置以及电弧焊接方法。

用于解决课题的手段

本发明的一个方案所涉及的自耗电极式的电弧焊接装置具备：对向焊枪进给的焊丝与有坡口的母材间提供电力的焊接电源；和一边沿着所述坡口摆动一边使所述焊枪移动的焊接机器人，通过提供的所述电力在所述焊丝的前端部与所述母材间产生电弧，使所述焊丝的前端部进入被形成于所述母材的凹状的熔融部分包围的空间来焊接所述母材，所述电弧焊接装置具备：过渡控制部，其在通过所述焊枪的摆动从而所述焊丝的前端部能横穿所述坡口的给定时间之间暂时向所述焊丝的前端部不进入所述空间的非埋没状态过渡；取得部，其从电弧传感器至少在所述非埋没状态取得焊接中心位置相对于所述坡口的位置的偏倚量的探测结果，所述电弧传感器基于流过所述焊丝以及所述母材间的焊接电流来探测所述偏倚量；和补正控制部，其基于所述非埋没状态下的所述电弧传感器的探测结果来补正相对于所述坡口的所述焊枪的位置。

根据本方案，在埋弧焊接中，过渡控制部从使焊丝的前端部进入熔融部分的埋没状态暂时向非埋没状态过渡。在非埋没状态下，母材的坡口与焊丝的前端部的位置关系作为焊接电流的变化而得以反映，能由电弧传感器探测焊接中心位置相对于母材的坡口的位置的偏倚量。取得部在上述非埋没状态下从电弧传感器取得相对于坡口的焊接中心位置的偏倚量所涉及的探测结果，补正控制部基于探测结果来补正焊枪相对于母材的坡口的位置。

因此，埋弧焊接中也能使用电弧传感器来补正焊枪的位置。

本方案所涉及的电弧焊接装置优选如下结构：通过使所述焊接电源的设定电压上升来向所述非埋没状态过渡。

通过使焊接电源的设定电压上升，能暂时从埋没状态向非埋没状态过渡，埋弧焊接中也能进行利用电弧传感器的焊枪的正确的位置补正。

本方案所涉及的电弧焊接装置优选如下结构：通过使所述焊枪向所述焊枪从所述母材分开的方向移动来向所述非埋没状态过渡。

通过使焊枪向从母材分开的方向移动，能暂时从埋没状态向非埋没状态过渡，埋弧焊接中也能整流地进行利用电弧传感器的焊枪的正确的位置补正。

本方案所涉及的电弧焊接装置优选如下结构：通过使沿着所述坡口移动的所述焊枪的移动速度变动来向所述非埋没状态过渡。

通过使沿着坡口移动的所述焊枪的移动速度加速，能暂时从埋没状态向非埋没状态过渡，埋弧焊接中也能进行利用电弧传感器的焊枪的正确的位置补正。

本方案所涉及的电弧焊接装置优选如下结构：通过使所述焊丝的进给速度变动来向所述非埋没状态过渡。

通过使相对于焊丝的熔融速度的焊丝的进给速度减速，能暂时从埋没状态向非埋没状态过渡，埋弧焊接中也能进行利用电弧传感器的焊枪的正确的位置补正。

本方案所涉及的电弧焊接装置优选如下结构：在向所述非埋没状态过渡的期间，基于所述电弧传感器的探测结果来补正所述焊枪相对于所述坡口的位置，在其他期间，不进行所述焊枪的位置的补正。

在非埋没状态时进行利用电弧传感器的焊枪的位置补正，在有偏倚量的探测变得不正确的可能性的埋没状态时不进行利用电弧传感器的焊枪的位置补正。

因此，与始终进行焊枪的位置补正的情况相比，能更正确地补正焊枪的位置。

本发明的一个方案所涉及的电弧焊接方法是控制自耗电极式的电弧焊接装置的动作的电弧焊接方法，所述电弧焊接装置具备：对向焊枪进给的焊丝与有坡口的母材间提供电力的焊接电源；和一边沿着所述坡口摆动一边使所述焊枪移动的焊接机器人，在所述电弧焊接装置中，通过提供的所述电力在所述焊丝的前端部与所述母材间产生电弧，使所述焊丝的前端部进入被形成于所述母材的凹状的熔融部分包围的空间来焊接所述母材，在所述电弧焊接方法中，在通过所述焊枪的摆动从而所述焊丝的前端部能横穿所述坡口的给定时间之间暂时向所述焊丝的前端部不进入所述空间的非埋没状态过渡，从电弧传感器，至少在所述非埋没状态下取得焊接中心位置相对于所述坡口的位置的偏倚量的探测结果，所述电弧传感器基于流过所述焊丝以及所述母材间的焊接电流来探测所述偏倚量，基于所述非埋没状态下的所述电弧传感器的探测结果来补正所述焊枪相对于所述坡口的位置。

根据本方案的电弧焊接方法，埋弧焊接中也能进行利用电弧传感器的焊枪的正确的位置补正。

发明的效果

根据本发明，埋弧焊接中也能使用电弧传感器来补正焊枪的位置。

附图说明

图1是表示本实施方式1所涉及的电弧焊接装置的一个结构例的示意图。

图2是表示焊接电源的一个结构例的示意图。

图3是表示电弧传感器的一个结构例的示意图。

图4是表示控制装置的一个结构例的框图。

图5是表示实施方式1所涉及的埋弧焊接以及焊枪的位置补正的次序的流程图。

图6是表示摆动焊接的动作的立体图。

图7是表示使设定电压暂时上升所引起的向非埋没状态的过渡的时序图。

图8是表示摆动路径和埋没状态以及非埋没状态的位置的示意图。

图9A是表示埋没状态以及非埋没状态的截面图。

图9B是表示埋没状态以及非埋没状态的截面图。

图10A是表示在埋弧焊接过程中使设定电压变动所引起的埋没状态以及非埋没状态间的过渡的侧截面图。

图10B是表示在埋弧焊接过程中使设定电压变动所引起的埋没状态以及非埋没状态间的过渡的侧截面图。

图10C是表示在埋弧焊接过程中使设定电压变动所引起的埋没状态以及非埋没状态间的过渡的侧截面图。

图11A是表示在埋弧焊接过程中使焊枪的高度变动所引起的埋没状态以及非埋没状态间的过渡的侧截面图。

图11B是表示在埋弧焊接过程中使焊枪的高度变动所引起的埋没状态以及非埋没状态间的过渡的侧截面图。

图11C是表示在埋弧焊接过程中使焊枪的高度变动所引起的埋没状态以及非埋没状态间的过渡的侧截面图。

图12A是表示在埋弧焊接过程中使焊枪的移动速度变化所引起的埋没状态以及非埋没状态间的过渡的侧截面图。

图12B是表示在埋弧焊接过程中使焊枪的移动速度变化所引起的埋没状态以及非埋没状态间的过渡的侧截面图。

图12C是表示在埋弧焊接过程中使焊枪的移动速度变化所引起的埋没状态以及非埋没状态间的过渡的侧截面图。

图13是表示实施方式2所涉及的埋弧焊接以及焊枪的位置补正的次序的流程图。

图14是表示实施方式2所涉及的埋弧焊接以及焊枪的位置补正的次序的流程图。

具体实施方式

以下对本发明基于表示其实施方式的附图进行详述。

(实施方式1)

图1是表示本实施方式1所涉及的电弧焊接装置的一个结构例的示意图。本实施方式1所涉及的电弧焊接装置是能进行300A以上的大电流埋弧焊接的自耗电极式的气体保护电弧焊接机，具备安装了焊枪11以及焊丝进给部12的焊接机器人1、焊接电源2、电弧传感器3以及控制装置4。在控制装置4连接有示教器4a。控制装置4基于从示教器4a输出的操作信号来将动作控制信号向焊接机器人1输出，并在给定的定时将焊接控制信号向焊接电源2输出，由此来控制焊接机器人1以及焊接电源2的动作。特别是本实施方式1所涉及的电弧焊接方法在埋弧焊接中也能进行利用电弧传感器3的焊枪11的正确的位置补正。

焊接机器人1具备固定于地面的适宜部位的基部13。在基部13经由轴部能来回转动地连结多个臂14。在连结在前端侧的臂14的前端部位保持焊枪11。在臂14的连结部分设置伺服电动机，通过伺服电动机的旋转驱动力让各臂14以轴部为中心来回转动。伺服电动机的旋转由控制装置4控制。控制装置4能通过使各臂14来回转动来使焊枪11相对于母材5上下前后左右移动。在各臂14的连结部分设置将表示臂14的来回转动位置的信号向控制装置4输出的编码器，控制装置4基于从编码器输出的信号来认识焊枪11的位置。另外，控制装置4与焊接电源2进行通信，控制焊丝6的进给以及焊接电流Iw的提供。

焊枪11由铜合金等导电性材料构成，具备向母材5的被焊接部引导焊丝6并提供电弧8(参考图9A)的产生所需的焊接电流Iw的圆筒形状的导电嘴。导电嘴与插通其内部的焊丝6接触，将焊接电流Iw提供给焊丝6。另外，焊枪11形成围绕导电嘴的中空圆筒形状，具有向被焊接部喷射保护气体的喷嘴。保护气体用于防止通过电弧8熔融的母材5以及焊丝6的氧化。保护气体例如是碳酸气体、碳酸气体以及氩气体的混合气体、氩等惰性气体等。

焊丝6例如是实芯焊丝，其直径为0.9mm以上1.6mm以下，作为自耗电极发挥功能。焊丝6例如是以卷成螺旋状的状态收容于桶包的打包焊丝、或卷绕在焊丝线盘的焊丝卷。

焊丝进给部12具有：将焊丝6向焊枪11进给的进给辊；和使该进给辊旋转的电动机。焊丝进给部12通过使进给辊旋转，来从焊丝线盘等焊丝提供源将焊丝6拉出，将拉出的焊丝6向焊枪11提供。另外，相关的焊丝6的进给方式是一例，并没有特别限定。

图2是表示焊接电源2的一个结构例的示意图。焊接电源2具备：经由供电线缆与焊枪11的导电嘴以及母材5连接、提供焊接电流Iw的电源部21；和控制焊丝6的进给速度的进给速度控制部22。另外，也可以分体构成电源部21以及进给速度控制部22。电源部21是恒电压特性的电源，具备输出被PWM控制的直流电流的电源电路21a、输出电压设定电路21b、频率设定电路21c、电流振幅设定电路21d、平均电流设定电路21e、电压检测部21f、电流检测部21g以及比较电路21h。

电压检测部21f检测焊接电压Vw，将表示检测到的电压值的电压值信号Ed向比较电路21h输出。

电流检测部21g，例如检测从焊接电源2经由焊枪11提供给焊丝6、并流过电弧8的焊接电流Iw，将表示检测到的电流值的电流值信号Id向输出电压设定电路21b输出。

频率设定电路21c将用于设定使母材5与焊丝6间的焊接电压Vw以及焊接电流Iw周期性变动的频率的频率设定信号向输出电压设定电路21b输出。

作为使焊接电压Vw以及焊接电流Iw变动的目的，有：在本实施方式1所涉及的电弧焊接方法中正确进行焊枪11的位置补正，和使熔融金属稳定化。在本实施方式1中，用于进行焊枪11的位置补正的设定电压E的变动随时由控制装置4控制，在频率设定电路21c设定的频率用于使熔融金属稳定化。具体地，频率设定电路21c可以构成为输出表示10Hz以上1000Hz以下的频率的频率设定信号，优选输出表示50Hz以上300Hz以下的频率的频率设定信号，更优选输出表示80Hz以上200Hz以下的频率的频率设定信号。另外，使焊接电流Iw变动自身不是实施埋弧焊接的必须的焊接条件。

另外，本实施方式1所涉及的电弧焊接方法、即为了实施焊枪11的位置补正，可以构成为频率设定电路21c将频率设定信号向输出电压设定电路21b输出，使得在例如摆动周期的几倍到十几倍的周期、优选摆动周期1周期以上的期间设定成让电压E上升。

电流振幅设定电路21d将用于设定周期性变动的焊接电流Iw的振幅的振幅设定信号向输出电压设定电路21b输出。在实施本实施方式1所涉及的电弧焊接方法的情况下，电流振幅设定电路21d输出表示50A以上的电流振幅的振幅设定信号，优选输出表示100A以上500A以下的电流振幅的振幅设定信号，更优选输出表示200A以上400A以下的电流振幅的振幅设定信号。

平均电流设定电路21e将用于设定周期性变动的焊接电流Iw的平均电流的平均电流设定信号向输出电压设定电路21b以及进给速度控制部22输出。在实施本实施方式1所涉及的电弧焊接方法的情况下，平均电流设定电路21e输出表示300A以上的平均电流的平均电流设定信号，优选输出表示300A以上1000A以下的平均电流的平均电流设定信号，更优选输出表示500A以上800A以下的平均电流的平均电流设定信号。

输出电压设定电路21b基于从各部输出的电流值信号Id、频率设定信号、振幅设定信号、平均电流设定信号，例如生成表示矩形波状或三角波状等任意波形的目标电压的输出电压设定信号Ecr，将生成的输出电压设定信号Ecr向比较电路21h输出，以使焊接电流Iw成为设为目标的频率、电流振幅以及平均电流。

比较电路21h对从电压检测部21f输出的电压值信号Ed和从输出电压设定电路21b输出的输出电压设定信号Ecr进行比较，将表示其差分的差分信号Ev向电源电路21a输出。

电源电路21a具备对商用交流进行交直变换的AC-DC转换器、将经过交直变换的直流通过开关变换成所需的交流的逆变器电路、对变换的交流进行整流的整流电路等。电源电路21a遵循从比较电路21h输出的差分信号Ev来对逆变器进行PWM控制，将电压向焊丝6输出。其结果，对母材5与焊丝6间施加周期性变动的焊接电压Vw，通电焊接电流1w。另外，构成为对焊接电源2经由控制通信线从控制装置4输入焊接控制信号，电源部21基于焊接控制信号来使电源电路21a开始焊接电流Iw的提供。

进给速度控制部22基于平均电流设定信号来控制焊丝进给部12所进行的焊丝6的进给。在实施本实施方式1所涉及的电弧焊接方法的情况下，进行控制，使得以约5m～100m/分进给焊丝6即可。

另外，焊接电源2的电源部21具有恒电压特性。例如电源部21具有相对于100A的焊接电流Iw的增加的焊接电压Vw的降低成为2V以上20V以下的外部特性。通过如此地设定电源部21的外部特性，维持埋弧状态变得容易。

图3是表示电弧传感器3的一个结构例的示意图。电弧传感器3具备电弧电流检测部31、放大器32、A/D变换器33、运算处理部34、输入输出部35、主存储电路36、辅助存储电路37等。

电弧电流检测部31安装在喷枪侧供电线缆L，检测焊接电流Iw。具体地，电弧电流检测部31具有霍尔元件等，其检测通过流过围绕喷枪侧供电线缆L的磁性体芯、喷枪侧供电线缆L的焊接电流Iw而在磁性体芯产生的磁场，输出与电流的大小以及朝向相应的信号。放大器32将从电弧电流检测部31输出的信号放大，并向A/D变换器33输出。A/D变换器33将从放大器32输出的模拟的信号变换成数字信号，将经过数字变换的焊接电流Iw向运算处理部34输出。输入输出部35是在与控制装置4之间输入输出信号的接口。主存储电路36是暂时存储通过运算处理产生的各种数据的存储元件。辅助存储电路37是EEPROM等ROM，存储由电弧电流检测部31检测到的焊接电流Iw、从控制装置4输入到输入输出部35的表示摆动周期、振幅、相位等的摆动信息等。

运算处理部34取得从A/D变换器33输出的焊接电流Iw和输入到输入输出部35的摆动信息，基于取得的焊接电流Iw以及摆动信息来探测相对于母材5的坡口5a的焊丝6的前端部6a的偏倚量。换言之，算出相对于坡口5a的摆动中心点的偏倚量。

具体地，运算处理部34基于摆动信息来判断焊枪11正在挥动的方向，算出相对于焊枪11的行进方向，该焊枪11向右侧挥动时的焊接电流Iw的积分值和向左侧挥动时的焊接电流Iw的积分值。然后运算处理部34运算算出的各积分值的差分值，将该差分值换算成偏倚量，经由输入输出部35向焊接机器人1输出。

图4是表示控制装置4的一个结构例的框图。控制装置4具备CPU41，在CPU41连接存储通过运算处理产生的各种数据的RAM42、存储控制程序48的非易失性的存储部43、第1到第4输入输出部44、45、46、47。控制装置4构成计算机。控制程序48是用于通过使CPU41执行来正确实施埋弧焊接中的利用电弧传感器3的焊枪11的位置补正的计算机程序。

另外，本实施方式1所涉及的控制程序48可以是计算机可读地记录于记录介质49的形态。存储部43存储由未图示的读出装置从记录介质49读出的控制程序48。记录介质49是CD(Compact Disc，只读光盘)-ROM、DVD(Digital Versatile Disc，数字多功能盘)-ROM、BD(Blu-ray(注册商标)Disc，蓝光盘)等光盘、软盘、硬盘等磁盘、光磁盘、半导体存储器等。另外，也可以从与未图示的通信网连接的未图示的外部计算机下载本实施方式1所涉及的控制程序48，并存储到存储部43。

示教器4a是可移动式的示教操作装置，与第1输入输出部44连接。作业人员使用示教器4a输入表示焊枪11的位置以及姿态的多个示教点。示教点例如包括焊接开始点、焊接结束点、中间点等。CPU41在第1输入输出部44取得示教点来作成焊接程序，将作成的焊接程序存储到存储部43。

在第2输入输出部45连接电弧传感器3，CPU41取得由电弧传感器3探测到的偏倚量。CPU41能基于取得的偏倚量掌握母材5的坡口5a的位置与焊接中心位置的偏移量、即相对于坡口5a的位置的摆动中心点的偏移量。

在第3输入输出部46以及第4输入输出部47连接焊接机器人1以及焊接电源2。CPU41对存储部43所存储的焊接程序进行解释，生成用于驱动驱动焊接机器人1的伺服电动机来使焊接机器人1动作的动作控制信号，将生成的动作控制信号向焊接机器人1输出。接收到动作控制信号的焊接机器人1使焊枪11沿着通过多个示教点确定的示教线移动。特别在本实施方式1中，焊接机器人1进行摆动动作，在该摆动动作中进行往复运动，使得焊枪11重复横穿示教线。

另外，CPU41生成表示焊接的开始指示或停止指示、设定电压E、焊接电流Iw等的焊接控制信号，将生成的焊接控制信号向焊接电源2输出。接收到焊接控制信号的焊接电源2遵循焊接控制信号来以所需的设定电压E以及电流对焊丝6以及母材5间提供电力。

图5是表示实施方式1所涉及的埋弧焊接以及焊枪11的位置补正的次序的流程图，图6是表示摆动焊接的动作的立体图，图7是表示使设定电压E暂时上升所引起的向非埋没状态的过渡的时序图。首先，在开始电弧焊接前，将形成Y型的坡口5a的第1母材51以及第2母材52如图6所示那样对接配置。

准备母材5，进行了焊接的开始操作的控制装置4通过将动作控制信号向焊接机器人1输出来使焊枪11向焊接开始点移动(步骤S11)，并将焊接控制信号向焊接电源2输出来使埋弧焊接开始(步骤S12)。另外，控制装置4如图6中实线箭头所示那样使焊接机器人1开始摆动(步骤S13)。

接下来，控制装置4将焊丝6的偏倚量探测开始命令向电弧传感器3输出(步骤S14)，如图6中空心箭头所示那样，使焊枪11沿着焊接线移动(步骤S15)。另外，控制装置4将摆动信息向电弧传感器3输出(步骤S16)。摆动信息至少包含表示摆动位置或相位的信息。

接收到开始命令的电弧传感器3探测相对于母材5的坡口5a的焊接中心点位置的偏倚，将表示该偏倚的大小以及偏倚方向的偏倚量向控制装置4输出。以下说明电弧传感器3侧的处理次序。

电弧传感器3监视从控制装置4输出的信号，判定是否接收到偏倚量探测开始命令(步骤S31)。在判定为未接收到开始命令的情况下(步骤S31“否”)，电弧传感器3将处理返回步骤S31，进行待机。在判定为接收到开始信号的情况下(步骤S31“是”)，在直到接收到偏倚量探测停止命令为止之间，执行探测相对于坡口5a的焊枪11的偏倚量的以下的处理。

电弧传感器3接收从控制装置4输出的摆动信息，并存储(步骤S32)。另外，在电弧电流检测部31检测焊接电流Iw，并存储检测到的焊接电流Iw(步骤S33)。接下来，电弧传感器3算出在焊枪11从焊接中心位置即示教点相对于焊接方向向右方移动时检测到的焊接电流Iw的积分值(步骤S34)。另外，电弧传感器3算出焊枪11从示教点向左方移动时检测到的焊接电流Iw的积分值(步骤S35)。接下来，电弧传感器3算出焊接电流Iw的积分值的差分(步骤S36)，基于差分值来算出焊枪11的偏倚量(步骤S37)。然后，电弧传感器3将算出的偏倚量向控制装置4输出(步骤S38)。

控制装置4取得从电弧传感器3输出的偏倚量，基于取得的偏倚量来补正焊枪11的位置(步骤S17)。焊枪11的位置补正处理在正进行埋弧焊接之间始终进行。处于埋没状态时探测到的偏倚量由于通常是接近于零的值，因此在埋没状态下即使补正焊枪11的位置也不会成为问题。

接下来，控制装置4判定是否是向适合偏倚量的探测的状态过渡的给定的探测开始定时(步骤S18)。探测开始定时例如是以摆动周期的几倍到十几倍的周期到来的时间点。在判定为是给定的探测定时的情况下(步骤S18“是”)，控制装置4通过将焊接控制信号向焊接电源2输出来使焊接的设定电压E上升，来使得从埋没状态向非埋没状态过渡(步骤S19)。若设定电压E上升，则焊丝6的熔融进展，从埋没状态脱离，向非埋没状态移转。

在判定为不是探测开始定时的情况下(步骤S18“否”)，或结束步骤S19的处理的情况下，控制装置4判定是否是给定的探测结束定时(步骤S20)。探测结束定时是从探测开始定时起经过相当于摆动1周期或数周期的给定时间的时间点。在判定为是探测结束定时的情况下(步骤S20“是”)，控制装置4通过将焊接控制信号向焊接电源2输出来使焊接的设定电压E降低到原本的电压，来使从非埋没状态向埋没状态过渡(步骤S21)。

通过执行步骤S18～步骤S19的处理，控制装置4在埋弧焊接的执行中如图7所示那样定期过渡到非埋没状态。例如能每进行10次摆动就仅在摆动周期1周期的期间处于非埋没状态。在非埋没状态下，能正确地探测相对于坡口5a的焊枪11的偏倚量。即，能定期正确地补正焊枪11的偏倚。

图8是表示摆动路径和埋没状态以及非埋没状态的位置的示意图。图8中，实线表示摆动路径。在图8中，沿着坡口5a周期性描绘的涂黑的细长椭圆部分表示过渡到埋没状态来进行焊接的部分，细长椭圆部分中断的部分表示向非埋没状态过渡来进行焊接的部分。另外，细长椭圆部分并非表示形成焊道的部位。摆动路径在以非埋没状态进行焊接的部位横穿坡口5a，能进行相对于坡口5a的焊接中心点的探测。

图9A以及图9B是表示埋没状态以及非埋没状态的截面图。图9A表示埋没状态，图9B表示非埋没状态。在正进行埋弧焊接的情况下，如图9A所示那样，在母材5形成通过在焊丝6的前端部6a以及母材5间产生的电弧8的热而熔融的母材5以及焊丝6的熔融金属所构成的凹状的熔融部分7，焊丝6的前端部6a侵入被熔融部分7包围的空间7a。由于焊丝6被熔融部分7包围，因此即使焊枪11摆动，相对于坡口5的焊丝6的位置也不会作为焊接电流Iw的变化而反映。

另一方面，在设定电压E上升而脱离埋没状态的情况下，如图9B所示那样，成为相对于坡口5的焊丝6的位置作为焊接电流Iw的变化而反映的状态。

图10A、图10B以及图10C是表示在埋弧焊接过程中使设定电压E变动所引起的埋没状态以及非埋没状态间的过渡的侧截面图。图10A表示埋没状态，图10B表示过渡到非埋没状态的状态，图10C表示再度过渡到埋没状态的状态。由于在设定电压E上升而成为非埋没状态的情况下焊枪11也继续移动，因此如图10B所示那样暂时出现不进行埋弧焊接的部分，能脱离埋没状态。但若埋弧焊接重开，由于如图10C所示那样熔融部分7再度扩展而形成，因此形成与连续进行埋弧焊接时没有任何改变的焊道。即，熔融部分7扩展到暂时未形成熔融部分7的部分，埋弧焊接重开。

回到图5，说明步骤S20以后的处理。在步骤S20中判定为不是探测结束定时的情况下(步骤S20“否”)，或在结束步骤S21的处理的情况下，控制装置4判定焊枪11是否到达焊接结束点(步骤S22)。在判定为未到达焊接结束点的情况下(步骤S22“否”)，控制装置4将处理返回步骤S15。在判定为到达焊接结束点的情况下(步骤S22“是”)，控制装置4使焊接机器人1以及焊接电源2停止，使焊接结束(步骤S23)。然后控制装置4将偏倚量探测停止命令向电弧传感器3输出(步骤S24)，结束处理。

进行偏倚量的探测的电弧传感器3，监视从控制装置4输出的信号，判定是否接收到偏倚量探测停止命令(步骤S39)。在判定为未接收到停止命令的情况下(步骤S39“否”)，电弧传感器3将处理返回步骤S32。在判定为接收到结束信号的情况下(步骤S39“是”)，结束偏倚量的探测所涉及的处理。

埋弧焊接中也能进行利用电弧传感器3的焊枪11的位置补正的焊接条件的一例，如下所述。例如母材5的板厚为19mm，焊丝6的焊丝径为1.4mm，焊丝6的进给速度为23m/分、焊接电流Iw为600A、电弧电压为48V、沿着焊接线的焊枪11的移动速度为约30cm/分、摆动幅度即摆动的振幅为±3mm，摆动频率为0.5～3Hz，可以在上述的焊接条件下进行焊接。并且以对每摆动10往返有1次的周期，通过使焊接的设定电压E上升到51V来向非埋没状态过渡。通过成为易于使焊枪11的位置反映在焊接电流Iw的状态，能提升电弧传感器3的探测精度，能正确地补正焊枪11的位置。

向非埋没状态过渡的期间并没有特别限定，关于该期间，设定成与处于非埋没状态的期间相比让处于埋没状态的期间更长即可。

如以上那样，根据本实施方式1所涉及的控制装置4、电弧焊接装置、电弧焊接方法以及控制程序48，埋弧焊接中也能正确地进行利用电弧传感器3的焊枪11的位置补正。具体地，通过使焊接电源2的设定电压E上升来暂时从埋没状态向非埋没状态过渡，能正确地进行利用电弧传感器3的焊枪11的位置补正。

另外，由于是在摆动1周期以上的给定时间之间暂时过渡到非埋没状态的结构，因此非埋没状态持续摆动1周期以上，通过焊枪11的摆动，焊丝6的前端部6a确实地横穿母材5的坡口5a。因此，能正确地探测相对于坡口5a的焊接中心点的偏倚量，能补正焊枪11的位置。

另外，在本实施方式1中，说明了由控制装置4随时控制设定电压E的示例，但也可以遵循控制装置4的命令而由焊接电源2使设定电压E周期性变动。即，本实施方式1所涉及的电弧焊接方法、即为了实施焊枪11的位置补正，也可以构成为频率设定电路21c将频率设定信号向输出电压设定电路21b输出，使得在例如摆动周期的几倍到十几倍的周期、优选摆动周期1周期以上的期间让设定电压E上升。

另外，在上述实施方式1中说明了通过使设定电压E上升来从埋没状态向非埋没状态过渡的示例，但向非埋没状态过渡的方法并没有特别限定，能进行种种变形。

(变形例1)

变形例1是通过使焊枪11向从母材5分开的方向移动来向非埋没状态过渡的结构例。

图11A、图11B以及图11C是表示在埋弧焊接过程中使焊枪11的高度变动所引起的埋没状态以及非埋没状态间的过渡的侧截面图。图11A表示埋没状态，图11B表示过渡到非埋没状态的状态，图11C表示再度过渡到埋没状态的状态。控制装置4通过将动作控制信号向焊接机器人1输出，将焊枪11抬高，能从图11A所示的埋没状态如图11B所示那样向非埋没状态过渡。另外，控制装置4通过将动作控制信号向焊接机器人1输出，使焊枪11的高度恢复原状，能如图11C所示那样使埋弧焊接重开。

(变形例2)

变形例2是通过使焊枪11沿着焊接线移动的移动速度变动来向非埋没状态过渡的结构例。

图12A、图12B以及图12C是表示在埋弧焊接过程中使焊枪11的移动速度变化所引起的埋没状态以及非埋没状态间的过渡的侧截面图。

图12A表示埋没状态，图12B表示过渡到非埋没状态的状态，图12C表示再度过渡到埋没状态的状态。控制装置4通过将动作控制信号向焊接机器人1输出，使焊枪11向焊接方向加速，能从图12A所示的埋没状态如图12B所示那样向非埋没状态过渡。另外，控制装置4通过将动作控制信号向焊接机器人1输出，使焊枪11的移动速度减速到原本的速度，能如图11C所示那样使埋弧焊接重开。

(变形例3)

变形例3是通过使相对于焊丝6的熔融速度的焊丝6的进给速度变动来向非埋没状态过渡的结构例。控制装置4通过将焊接控制信号向焊接电源2输出，使焊丝6的进给速度减速，能从埋没状态向非埋没状态过渡。例如，通过使焊接电流Iw变动，能使相对于焊丝6的熔融速度的焊丝6的进给速度减速。若焊接电流Iw增加、焊丝6的熔融速度上升，焊丝6就从熔融部分7被抬高，从而向非埋没状态过渡。另外，控制装置4通过将焊接控制信号向焊接电源2输出，使焊丝6的进给速度变动到原本的速度，能使埋弧焊接重开。

(实施方式2)

实施方式2所涉及的电弧焊接装置由于在仅在向非埋没状态过渡时进行焊枪11的位置补正这点与实施方式1不同，因此以下主要说明上述相异点。其他结构以及作用效果由于与实施方式同样，因此在对应的部位标注同样的附图标记并省略详细的说明。

图13以及图14是表示实施方式2所涉及的埋弧焊接以及焊枪11的位置补正的次序的流程图。电弧传感器3侧的处理次序由于与实施方式1同样，因此省略图示。控制装置4通过执行与实施方式1的步骤S11～步骤S13同样的处理来使焊枪11向焊接开始点移动(步骤S71)，使埋弧焊接开始(步骤S72)，使摆动开始(步骤S73)。然后控制装置4使焊枪11沿着焊接线移动(步骤S74)。

接下来，控制装置4判定焊枪11是否到达焊接结束点(步骤S75)。在判定为到达焊接结束点的情况下(步骤S75“是”)，控制装置4使焊接机器人1以及焊接电源2停止，使焊接结束(步骤S76)。在判定为未到达焊接结束点的情况下(步骤S75“否”)，控制装置4判定是否是探测开始定时(步骤S77)。在判定为不是探测开始定时的情况下(步骤S77“否”)，控制装置4将处理返回步骤S74。

在判定为是探测开始定时的情况下(步骤S77“是”)，控制装置4通过将焊接控制信号向焊接电源2输出来使焊接的设定电压E上升，来从埋没状态向非埋没状态过渡(步骤S78)。然后控制装置4将焊丝6的偏倚量探测开始命令向电弧传感器3输出(步骤S79)，将摆动信息向电弧传感器3输出(步骤S80)。

接下来，控制装置4使焊枪11沿着焊接线移动(步骤S81)。然后控制装置4取得非埋没状态下从电弧传感器3输出的偏倚量，基于取得的偏倚量来补正焊枪11的位置(步骤S82)。

接下来，控制装置4判定焊枪11是否到达焊接结束点(步骤S83)。在判定为到达焊接结束点的情况下(步骤S83“是”)，控制装置4使焊接机器人1以及焊接电源2停止，使焊接结束(步骤S84)。在判定为未到达焊接结束点的情况下(步骤S83“否”)，控制装置4判定是否是探测结束定时(步骤S85)。在判定为不是探测结束定时的情况下(步骤S85“否”)，控制装置4将处理返回步骤S80。

在判定为是探测结束定时的情况下(步骤S85“是”)，控制装置4通过将焊接控制信号向焊接电源2输出来使焊接的设定电压E降低到原本的电压，来从非埋没状态向埋没状态过渡(步骤S86)。然后控制装置4将偏倚量探测停止命令向电弧传感器3输出(步骤S87)，将处理返回步骤S74。

如以上那样，根据本实施方式2所涉及的控制装置4、电弧焊接装置、电弧焊接方法以及控制程序48，在非埋没状态时进行利用电弧传感器3的焊枪11的位置补正，在有偏倚量的探测变得不正确的可能性的埋没状态时，不进行利用电弧传感器3的焊枪11的位置补正。因此，与始终进行焊接位置的补正的情况相比，能更准确地补正焊接位置。

另外，说明了通过使设定电压E上升来从埋没状态向非埋没状态过渡的示例，但上述变形例1～3那样向非埋没状态过渡的方法并没有特别限定。

本次公开的实施方式在全部点上都是例示，而不应认为是限制。本发明的范围并不是上述的意思，而是由权利要求示出，意图包含与权利要求等同的意义以及范围内的全部变更。

附图标记的说明

1 焊接机器人

2 焊接电源

3 电弧传感器

4 控制装置

4a 示教器

5 母材

5a 坡口

6 焊丝

6a 前端部

7 熔融部分

7a 空间

8 电弧

11 焊枪

12 焊丝进给部

13 基部

14 臂

21 电源部

21a 电源电路

21b 输出电压设定电路

21c 频率设定电路

21d 电流振幅设定电路

21e 平均电流设定电路

21f 电压检测部

21g 电流检测部

21h 比较电路

22 进给速度控制部

31 电弧电流检测部

32 放大器

33 A/D变换器

34 运算处理部

35 输入输出部

36 主存储电路

37 辅助存储电路

41 CPU

42 RAM

43 存储部

44 第1输入输出部

45 第2输入输出部

46 第3输入输出部

47 第4输入输出部

48 控制程序

49 记录介质

51 第1母材

52 第2母材

Vw 焊接电压

Iw 焊接电流

Ecr 输出电压设定信号

Ed 电压值信号

Id 电流值信号

Ev 差分信号

E 设定电压

Claims (7)

1.一种自耗电极式的电弧焊接装置，具备：

对向焊枪进给的焊丝与有坡口的母材间提供电力的焊接电源；和

一边沿着所述坡口摆动一边使所述焊枪移动的焊接机器人，

通过提供的所述电力在所述焊丝的前端部与所述母材间产生电弧，使所述焊丝的前端部进入被形成于所述母材的凹状的熔融部分包围的空间来焊接所述母材，

所述电弧焊接装置的特征在于，具备：

过渡控制部，其在通过所述焊枪的摆动从而所述焊丝的前端部能横穿所述坡口的给定时间之间，暂时向所述焊丝的前端部不进入所述空间的非埋没状态过渡；

取得部，其从电弧传感器至少在所述非埋没状态取得焊接中心位置相对于所述坡口的位置的偏倚量的探测结果，所述电弧传感器基于流过所述焊丝以及所述母材间的焊接电流来探测所述偏倚量；和

补正控制部，其基于所述非埋没状态下的所述电弧传感器的探测结果来补正所述焊枪相对于所述坡口的位置。

2.根据权利要求1所述的电弧焊接装置，其特征在于，

通过使所述焊接电源的设定电压上升来向所述非埋没状态过渡。

3.根据权利要求1或2所述的电弧焊接装置，其特征在于，

通过使所述焊枪向所述焊枪从所述母材分开的方向移动来向所述非埋没状态过渡。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电弧焊接装置，其特征在于，

通过使沿着所述坡口移动的所述焊枪的移动速度变动来向所述非埋没状态过渡。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的电弧焊接装置，其特征在于，

通过使所述焊丝的进给速度变动来向所述非埋没状态过渡。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的电弧焊接装置，其特征在于，

在向所述非埋没状态过渡的期间，基于所述电弧传感器的探测结果来补正所述焊枪相对于所述坡口的位置，在其他期间，不进行所述焊枪的位置的补正。

7.一种电弧焊接方法，是控制自耗电极式的电弧焊接装置的动作的电弧焊接方法，所述电弧焊接装置具备：

对向焊枪进给的焊丝与有坡口的母材间提供电力的焊接电源；和

一边沿着所述坡口摆动一边使所述焊枪移动的焊接机器人，

在所述电弧焊接装置中，通过提供的所述电力在所述焊丝的前端部与所述母材间产生电弧，使所述焊丝的前端部进入被形成于所述母材的凹状的熔融部分包围的空间来焊接所述母材，

所述电弧焊接方法的特征在于，

在通过所述焊枪的摆动从而所述焊丝的前端部能横穿所述坡口的给定时间之间，暂时向所述焊丝的前端部不进入所述空间的非埋没状态过渡，

从电弧传感器，至少在所述非埋没状态下取得焊接中心位置相对于所述坡口的位置的偏倚量的探测结果，所述电弧传感器基于流过所述焊丝以及所述母材间的焊接电流来探测所述偏倚量，

基于所述非埋没状态下的所述电弧传感器的探测结果来补正所述焊枪相对于所述坡口的位置。