CN111819021A - 焊接装置和使用焊接装置的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种焊接装置和使用了该焊接装置的焊接方法，是用于气体保护电弧焊的焊接装置，其具备：装配有焊接炬(200)的便携式焊接机器人，焊接炬(200)具备引导保护气体喷出的喷嘴(210)和对熔化电极进行通电的导电嘴(220)；向焊接炬供给熔化电极的送给装置；经由导电嘴(220)向熔化电极供给电力的焊接电源；向焊接炬(200)供给保护气体的气体供给源；控制便携式焊接机器人的控制装置，从保护气体的喷出侧观看焊接炬(200)，具有如下构造：在喷嘴(210)的开口的内侧配置有导电嘴(220)，喷嘴(210)和导电嘴(220)可相对移动，喷嘴(210)的前端内径处于10mm以上且20mm以下的范围内。

Description

焊接装置和使用焊接装置的焊接方法

技术领域

本发明涉及含有便携式焊接机器人的焊接装置和使用了该焊接装置的焊接方法。

背景技术

在造船、钢筋、桥梁等的焊接结构物的制造中，工厂的焊接操作推进自动化，多用多轴的焊接机器人。其中，特别是操作员能够一人搬运的轻量的便携式小型机器人被广泛使用。这样的便携式小型机器人，一般重视作业效率，并自动进行长时间的焊接。因此具有如下课题：因为发生的飞溅附着于喷嘴，妨碍气体的喷出，所以会助长电弧不稳定，此外飞溅的发生、气孔等的焊接缺陷的发生显著。

为了解决这样的课题，提出有一种便携式焊接机器人，其具有由除去飞溅的凹凸板和除绝缘氧化皮膜锉刀构成的喷嘴清洁器兼焊丝处理器(例如，参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001－287032

在专利文献1所述的便携式焊接机器人中，利用便携式焊接机器人所具备的喷嘴清洁器，除去附着于喷嘴的飞溅。但是，进行除去时需要先停止焊接，长时间的连续焊接困难，有作业效率降低这样的问题。

发明内容

本发明鉴于上述问题而形成，其目的在于，提供一种可进行长时间的连续焊接，可实现作业效率的提高的焊接装置和使用该焊接装置的焊接方法。

基于这一目的，本发明的一个方式的焊接装置，其特征在于，是用于气体保护电弧焊的焊接装置，具备：

装配有焊接炬的便携式焊接机器人，所述焊接炬具备引导保护气体的喷出的喷嘴和对熔化电极进行通电的导电嘴；

送给装置，其向所述焊接炬供给所述熔化电极；

焊接电源，其经由所述导电嘴向所述熔化电极供给电力；

气体供给源，其供给从所述喷嘴的前端喷出的所述保护气体；

控制装置，其控制所述便携式焊接机器人，

从所述保护气体的喷出侧观看所述焊接炬，具有所述导电嘴配置于所述喷嘴的开口的内侧，所述喷嘴和所述导电嘴能够相对移动的构造，

所述喷嘴的前端内径处于10mm以上且20mm以下的范围内。

本发明的一个方式的焊接方法，其特征在于，是使用焊接装置的气体保护电弧焊方法，

所述焊接装置具备：

装配有焊接炬的便携式焊接机器人，所述焊接炬具备引导保护气体的喷出的喷嘴和对熔化电极进行通电的导电嘴；

送给装置，其向所述焊接炬供给所述熔化电极；

焊接电源，其经由所述导电嘴向所述熔化电极供给电力；

气体供给源，其供给从所述喷嘴的前端喷出的所述保护气体；

控制装置，其控制所述便携式焊接机器人，

所述焊接装置，是从所述保护气体的喷出侧观看所述焊接炬，具有所述导电嘴配置于所述喷嘴的开口的内侧，所述喷嘴和所述导电嘴能够相对移动的构造，所述喷嘴的前端内径处于10mm以上且20mm以下的范围内的装置，

所述保护气体的流量处于15L/min以上且50L/min以下的范围内，

所述保护气体的流速处于1m/sec以上且10m/sec以下的范围内。

另外，本发明的一个方式的多层堆焊的焊接方法，其特征在于，是使用焊接装置的多层堆焊的气体保护电弧焊方法，

所述焊接装置具备：

装配有焊接炬的便携式焊接机器人，所述焊接炬具备引导保护气体的喷出的喷嘴和对熔化电极进行通电的导电嘴；

送给装置，其向所述焊接炬供给所述熔化电极；

焊接电源，其经由所述导电嘴向所述熔化电极供给电力；

气体供给源，其供给从所述喷嘴的前端喷出的所述保护气体；

控制装置，其控制所述便携式焊接机器人，

所述焊接装置，是从所述保护气体的喷出侧观看所述焊接炬，具有所述导电嘴配置于所述喷嘴的开口的内侧，所述喷嘴和所述导电嘴可相对移动的构造，所述喷嘴的前端内径处于10mm以上且20mm以下的范围内的装置，

所述保护气体的流量处于15L/min以上且50L/min以下的范围内，

所述保护气体的流速处于1m/sec以上且10m/sec以下的范围内，

进行所述多层堆焊时，对于如下的情况，即

(1)只对于第一层、

(2)对于第一层至第二层、或

(3)对于第一层至第三层，

由所述焊接电源供给的焊接电流，为不使用脉冲波形的恒定电压的直流而进行焊接，

对于其余的层，以如下的脉冲波形进行焊接：

所述焊接电流作为以第一脉冲和第二脉冲的组合为1个周期的脉冲波形，

所述第一脉冲与所述第二脉冲相比峰值电流值高，

所述第二脉冲与所述第一脉冲相比峰值期间长。

根据上述方式，能够提供可以进行长时间的连续焊接，可实现作业效率有所提高的焊接装置和使用该焊接装置的焊接方法。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的焊接装置的构成的示意图。

图2是示意性地表示本发明的一个实施方式的便携式焊接机器人的侧视图。

图3是示意性地表示使用图2所示的便携式焊接机器人进行焊接时的侧视图。

图4是示意性地表示本发明的一个实施方式的焊接炬的构造的侧面剖视图。

图5A是从保护气体的喷出侧观看图4的由箭头视图A－A所示的焊接炬的示意图，是表示喷嘴和导电嘴大致配置在同心上的初始状态。

图5B是表示从图5A的状态，喷嘴和导电嘴发生了相对移动的状态的示意图。

图6是表示本发明的一个实施方式的控制装置生成的脉冲波形的一例的图。

图7是示意性地表示本发明的一个实施方式的控制装置生成的脉冲波形的焊丝前端部的时间序列变化的说明图。

图8是表示具有使用时间二阶微分值进行检测的熔滴脱离检测部的控制装置的一例的方块图。

具体实施方式

以下，一边参照附图，一边说明用于实施本发明的实施方式。还有，以下说明的实施方式，是用于使本发明的技术思想具体化的方式，除非特定的记述，否则本发明不受以下限定。

各附图中，对于具有相同功能的构件，有附加相同符号的情况。考虑要点的说明或理解的容易性，为了方便，有分别表示实施方式的情况，但不同实施方式中所示的构成的可部分性的置换或组合。在后述的实施方式中，省略与前述的实施方式共通的情况相关的记述，只对于不同点进行说明。特别是关于同样的构成带来的同样的作用效果，不会针对每个实施方式依次提及。各附图显示的构件的大小和位置关系等，为了使说明确，也有夸张显示的情况。

(一个实施方式的焊接装置)

首先，一边参照图1，一边进行本发明的一个实施方式的焊接装置的说明。图1是表示本发明的一个实施方式的焊接装置的构成的示意图。

如图1所示，本实施方式的焊接装置50，是用于进行气体保护电弧焊的焊接装置。焊接装置50具备有着焊接炬200的便携式焊接机器人100。此外，焊接装置50还具备：向焊接炬200供给熔化电极(以下，称为“焊丝”)的送给装置300；向焊丝供给电力的焊接电源400；供给从焊接炬200的前端喷出的保护气体的气体供给源500；控制便携式焊接机器人100的控制装置600。

便携式焊接机器人100是由操作员一人就可轻易搬运的轻量化的焊接机器人。装配于便携式焊接机器人100的焊接炬200上具备对焊丝通电的作为通电机构的导电嘴220、和作为喷出保护气体的机构的喷嘴210。

焊接电源400的正负极与导电嘴220和工件W分别电连接。由送给装置300供给到焊接炬200的焊丝，通过焊接炬200的内部，与配置在前端部的导电嘴220接触。由此，经由焊接炬200前端的导电嘴220，从焊接电源400向焊丝供给电力。因此，电弧从焊丝的前端发生，利用其热量，能够焊接作为焊接对象的工件W。焊接时，使保护气体从喷嘴210的前端喷出，保护焊接处的气氛。

＜送给装置＞

送给装置300配合焊接操作的进行，将缠绕在卷轴上的焊丝送至焊接炬200。由送给装置300输送的焊丝，没有特别限定，根据工件W的性质和焊接形态等选择，例如，可使用实芯焊丝或药芯焊丝。另外，也不论焊丝的材质，例如，可以是软钢，也可以是不锈钢、铝和钛这样的材质。此外，也不特别在意焊丝的直径，但在本实施方式中优选上限为1.6mm，下限为0.9mm。

＜焊接电源＞

焊接电源400，根据来自控制装置600的指令，向焊丝和工件W供给电力。由此，在焊丝与工件W之间使电弧发生。在本实施方式中，来自焊接电源400的电力，经由电力电缆410被送至送给装置300，从送给装置300经由导线管420被送至焊接炬200。然后，经由焊接炬200前端的导电嘴220，被供给到焊丝。

本实施方式中展示以反极性进行焊接的情况，焊接电源400经由正(+)的电力电缆410和导线管420，连接于焊接炬200前端的导电嘴220。另一方面，焊接电源400经由负(－)的管道电缆430，与工件W连接。但是，并不限于此，以正极性进行焊接时，则经由正(+)的电力电缆与工件W连接，经由负(－)的电力电缆而连接导电嘴侧。另外，焊接操作时的电流可以是直流或交流，其波形不用特别考虑，可以使矩形波和三角波等的脉冲波形。

＜保护气体供给源＞

本实施方式的保护气体供给源500，由封入有保护气体的容器和阀等的附带构件构成。保护气体从保护气体供给源500，经由导气管510被送至送给装置300，从送给装置300经由导线管420而被送至焊接炬200。被送至焊接炬200的保护气体，在焊接炬200内流动，被引导到喷嘴210，从焊接炬200喷出。作为本实施方式中使用的保护气体，能够例示CO₂、Ar或其混合气体。

本实施方式的导线管420，在管道的外皮侧形成有用于作为电力电缆发挥功能的导电路径，在管道的内部，配置有保护焊丝的保护管，形成保护气体的流道。但是，并不限于此，例如，也能够以用于将焊丝送给到焊接炬200的保护管为中心，将电力供给用电缆和保护气体供给用的软管捆扎使用。另外，例如，也能够分别设置输送焊丝和保护气体的管道，和电力电缆。

＜控制装置＞

本实施方式的控制装置600，由控制电缆610与便携式焊接机器人100连接，由控制电缆620与焊接电源400连接。由此，控制便携式焊接机器人100的动作和焊接条件。控制装置600，保持预先确定了便携式焊接机器人100的操作模式、焊接开始位置、焊接结束位置、焊接条件、横摆运条动作等的示教数据，对于便携式焊接机器人100和焊接电源400指示这些数据，控制便携式焊接机器人100的动作和焊接条件。本实施方式的控制装置600，用于进行示教的控制器和有其他控制功能的控制器形成为一体。但是，不限于此，用于进行示教的控制器和有其他控制功能的控制器也可以分为2个等，也可以根据作用不同而分割成多个。另外，在本实施方式中，使用控制电缆610、620输送信号，但不限于此，也能够无线传输信号。

＜便携式焊接机器人＞

接着，一边参照图2和图3，一边进行本发明的一个实施方式的便携式焊接机器人的说明。图2是示意性地表示本发明的一个实施方式的便携式焊接机器人的侧视图。图3是示意性地表示使用图2所示的便携式焊接机器人进行焊接时的侧视图。

本实施方式的便携式焊接机器人100具备：导轨120、设置于导轨120上的机器人主体110和载置于机器人主体110的焊炬连接部130。机器人主体110主要由如下构成：设置于导轨120上的主体部112；安装在主体部的固定臂部114；和以可旋转状态安装于固定臂部114上的动臂部116。焊炬连接部130经由曲柄170被安装于动臂部116。焊炬连接部130，由固定焊接炬200的焊炬夹132、134构成。在装配焊接炬200的相反侧，具备支撑连接送给装置300和焊接炬200的导线管420的电缆夹150。

机器人主体110，如图2的箭头X所示这样可横向驱动，如箭头Y所示这样也可上下方向驱动。此外，安装有焊接炬200的焊炬连接部130，借助曲柄170，相对于作为纸面垂直方向的Z方向，可前后摇摆驱动。动臂部116，如箭头R，对于固定臂部114可旋转地被安装，能够调整到最佳的角度而加以固定。如以上，本实施方式的机器人主体110，可在3种自由度下驱动。但是，并不限于此，而是能够根据用途，采用可在任意数量的自由度下驱动的机器人主体。

利用以上这样的驱动机构，在动臂部116上，经由曲柄170安装于焊炬连接部130的焊接炬200的前端部能够朝向任意的方向。此外，便携式焊接机器人100，可在导轨120上，沿图2、图3中作为纸面垂直方向的Z轴方向驱动。焊接炬200，一边在箭头X方向上往复移动，机器人主体110一边在Z轴方向上移动，由此能够进行横摆焊。另外，借助由曲柄170进行的驱动，例如，能够根据设置前倾角或后倾角等的施工状况，倾斜焊接炬200。

在导轨120的下方设置有磁体140，如图3所示，能够用磁体140安装到工件W上。操作员通过抓住便携式焊接机器人100的两侧把手160，能够很容易地将便携式焊接机器人100放置在导轨120上。

便携式焊接机器人100，在上述的箭头X、Y、Z方向的动作行程以内驱动。基于操作员的输入数据，控制装置600进行控制，由此，便携式焊接机器人100能够开始焊接线的自动感知，进行坡口形状、板厚、始终端等的自动感知，运算焊接条件，实现自动气体保护电弧焊。但是，并不限于此，关于上述的焊接条件之中的一部分或全部，操作员也能够向控制装置600输入数值。

＜焊接炬＞

接下来，一边参照图4，一边详细进行本发明的一个实施方式的焊接炬的说明。图4是示意性地表示本发明的一个实施方式的焊接炬的构造的侧面剖视图。

本实施方式的焊接炬200，从焊炬根部侧的附图左侧起，具有与焊接炬实体连接的焊嘴主体240，和安装于焊嘴主体240的导电嘴220。在焊嘴主体240上，开有多个(本实施方式中为4个)喷出气体的孔298。在焊嘴主体240上，嵌入有对于气体进行整流的由陶瓷材料构成的节流孔230。

在其外侧，从焊炬根部侧的附图左侧起，绝缘筒250和连接于绝缘筒250的喷嘴210，以覆盖焊嘴主体240和导电嘴220的外侧的方式被配置。在绝缘筒250的内面侧，装配有与节流孔230接触的内侧构件250A。以利用振动等不让绝缘筒250和喷嘴210的连接松开的方式，经由波浪形垫圈292将两者连接。如图4表明这样，绝缘筒250和喷嘴210的内周面，与焊嘴主体240和导电嘴220的外周面之间，被分离开配置。

在附图左侧的绝缘筒250的根部侧的端部，绝缘筒250(内侧构件250A)的外侧，装置有固定螺母260和绝缘罩270。O形环280，经由前后配置的垫圈294、296，被保持在内侧构件250A和固定螺母260之间。O形环280的内周面，与焊嘴主体240的外周面相接，绝缘筒250，可以说经由环280被连接于焊嘴主体240。

如此，在根部侧的端部由O形环的弹力支承的绝缘筒250和安装于其前端的喷嘴210，相对于焊嘴主体240和安装于其前端的导电嘴220，空出规定的间隙而配置。利用这样的构造，因为O形环可以弹性变形，所以绝缘筒250和喷嘴210能够以根部侧的端部为翘起中心，相对于焊嘴主体240和导电嘴220翘起。这时，通过压缩弹簧290，在绝缘筒250和喷嘴210之间施加规定的制动力，可实现无碰撞声的顺畅的运动。

若对于导电嘴220更详细地说明，则具有尖端略微变细的圆筒形状，在其轴心具有引导焊丝的通孔。导电嘴220，由铜等具有通电性的金属材料形成。在通孔的后端部，形成有朝向后侧直径逐渐扩大的引导锥面，焊丝由该引导锥面被顺畅地导入。导电嘴220，将焊接电流供给到焊丝，并且引导焊丝。

从送给装置300供给的焊丝，在导线管420之中通过而进入焊接炬实体中，在焊接炬实体和焊嘴主体240通过，进入导电嘴220的通孔。

另一方面，焊接电源400和焊接炬实体，经由电力电缆410和导线管420被电连接。另外，焊接炬实体、焊嘴主体240和导电嘴220被电连接。因此，从焊接电源400供给的焊接电流，在从导电嘴220通过通孔后的焊丝上流通，发生电弧。

从保护气体供给源500供给的保护气体，在导气管510和导线管420内流通，进入焊接炬实体，通过焊接炬实体和焊嘴主体240的内部，从焊嘴主体240的多个孔流到外周侧。而后，由节流孔230整流的保护气体，从喷嘴210的前端以覆盖电弧的方式喷出，保护焊接处的气氛。

(喷嘴和导电嘴可相对移动的构造)

接下来，一边参照图5A和图5B，一边详细进行如下构造的说明，即，绝缘筒250和喷嘴210相对于焊嘴主体240和导电嘴220翘起，从而喷嘴210和导电嘴220可相对移动这一构造。图5A是从保护气体的喷出侧观看图4的箭头示图A－A所示的焊接炬的示意图，是表示喷嘴和导电嘴大体配置在同心上的初始状态的图。图5B是表示喷嘴和导电嘴从图5A的状态，发生了相对移动的状态的示意图。

在载荷未施加于喷嘴210的初始状态下，绝缘筒250从O形环280受到全周大体同样的弹力，如图5A所示，喷嘴210和导电嘴220，大致同心圆状地配置。从这一初始状态，如图4的空白箭头所示，如果对于喷嘴210的前端从下侧施加力F，则与O形环280相接的根部侧的端部作为翘起中心，绝缘筒250和喷嘴210，相对于焊嘴主体240和导电嘴220逆时针方向翘起。由此，从图5A所示的状态，喷嘴210对于导电嘴220相对地向上方移动。

而后，在图4的箭头B所示的地点，绝缘筒250和焊嘴主体240抵接，翘起停止。但是，并不限于此，例如，也能够使喷嘴210和节流孔230的凸缘部抵接而停止翘起。图5B表示从保护气体的喷出侧观看，这时的喷嘴210和导电嘴220的位置关系。如图5B表明的，喷嘴210和导电嘴220之间还有规定的间隙。

还有，未施加F时，则在O形环280的弹力作用下，返回到图5A所示的初始状态。

若设初始状态下的喷嘴210的前端内径和导电嘴220的前端外径之间的喷嘴－焊嘴间距为D，则喷嘴210相对于导电嘴220移动距离M，喷嘴－焊嘴间距变化为C。这时，具有C＝D－M的关系。即，喷嘴－焊嘴间距缩小移动距离M。还有，在图5B中，以点划线的图表示初始状态的喷嘴210的位置。

在上述的说明中，展示的是喷嘴210相对于导电嘴220向上方移动的情况，但在本实施方式中，根据加重施加的方向，喷嘴210能够相对于导电嘴220朝任意的方向移动，这是清楚的。

在本实施方式中，未对喷嘴210施加载荷的初始状态下，喷嘴210和导电嘴220呈同心圆状配置。即，喷嘴－焊嘴间距D在全周大致均匀。因此，能够确实地以保护气体覆盖电弧的周围，保护焊接处的气氛。但是，并不限于此，也能够根据用途，根据区域而在初始状态下使喷嘴－焊嘴间距D不同。

在气体保护焊中，从喷嘴的前端喷出保护气体，能够保护焊接处的气氛。但是，若保护气体因坡口形状和风这样的干扰而搅乱，则会卷入大气，气体的电位梯度改变。由此导致电弧长度变动，以电弧不稳定和大气中的氮(N)为起因的气孔缺陷等的焊接缺陷发生。在应用便携式焊接机器人的现场焊接中，因为存在用人手焊接的复杂持姿势、坡口形状，并且也有在外焊接的情况，因此特别容易发生扰乱保护气体的干扰。另外，因电弧不稳定而发生的飞溅，堵塞喷嘴喷出口，越是进行焊接，电弧不稳定越增加，飞溅的增加和焊接缺陷的发生变得显著。

在本实施方式中，缩小喷嘴210的前端内径，提高气体的流速，能够抑制干扰。具体来说，优选喷嘴210的前端内径处于10mm以上且20mm以下的范围内，更优选使之处于12mm以上且18mm以下的范围内。通过缩小喷嘴的前端内径，可以使电弧稳定化。但是，前端内径越狭窄，喷嘴喷出口越容易被飞溅堵塞。总之，即使在初期电弧稳定，飞溅的发生少量，若连续进行焊接，则飞溅仍会慢慢附着在喷出口，迟早发生保护气体不良。缩小喷嘴的前端内径时，因为飞溅造成的喷嘴堵塞更加显著，所以只是单纯缩小喷嘴口径，还不能适用于连续焊接。

因此，在本实施方式中，使喷嘴210的前端内径处于10mm以上且20mm以下的范围内，并且如上述，喷嘴210和导电嘴220具有可相对移动的构造。

本来从防止焊炬损伤出发，优选横摆焊时，在坡口内使喷嘴与坡口的壁面不发生接触。但是，在本实施方式中，因为喷嘴210能够以导电嘴220为中心沿半径方向移动，所以不用担心焊炬的损伤，使坡口的壁面与喷嘴碰撞，利用此冲击，还能够除去附着在喷嘴喷出口的飞溅。此外，由于喷嘴210的前端内径与导电嘴220的前端外径的差，即喷嘴－焊嘴间距变化，从而能够机械性地除去附着在喷嘴210和导电嘴220间的飞溅。总之，即使在焊接中，通过进行横摆焊，也可以除去附着的飞溅。

如以上，本实施方式的便携式焊接机器人100，多用在现场焊接中，在电弧容易不稳定，飞溅显著发生的使用100％CO₂气时的气体保护焊中特别有效。在本实施方式中，通过使喷嘴210的前端内径的细径化，能够控制飞溅的发生，且即使暂时有飞溅附着在喷嘴210上，因为具有喷嘴210和导电嘴220可相对移动的构造，所以横摆焊时使喷嘴－焊嘴间距变化，能够除去附着于喷嘴210的飞溅。特别是喷嘴的前端内径处于10mm以上且20mm以下的范围内时，能够有效地抑制飞溅的发生，且能够除去附着于喷嘴210的飞溅。

利用这样的构造，即使是连续焊接，也可以防止附着到喷嘴210上的飞溅，能够防止保护气体不良。由此，在焊接中，能够始终维持电弧的稳定化，可以实现低飞溅化的继续和焊接缺陷的抑制，有助于作业效率的提高。

因此，能够提供可进行长时间的连续焊接，实现作业效率提高的焊接装置和焊接方法。

此外，在本实施方式中，使初始状态的喷嘴210的前端内径和导电嘴220的前端外径的间的喷嘴－焊嘴间距D，形成为处于2mm以上且7mm以下的范围内。通过使喷嘴－焊嘴间距D处于2mm以上且7mm以下的范围内，能够使电弧的稳定化和喷嘴喷出口的飞溅造成的堵塞的抑制保持平衡。

此外，为了在喷嘴210和导电嘴220间不发生融着，得到有效的飞溅除去效果，重要的是使喷嘴210和导电嘴220的相对的移动距离M，相对于初始状态的喷嘴－焊嘴间距D而纳入规定的范围。与之相关的各种研究，基于试验，发现以下的内容。

相对的移动距离M对于喷嘴－焊嘴间距D的比例M/D低于30％时，移动范围少，飞溅除去效果低。另一方面，M/D大于90％时，在喷嘴210和导电嘴220间发生融着的可能性高。总之，发现喷嘴210和导电嘴220的相对的移动距离M，优选处于喷嘴－焊嘴间距D的30％以上且90％以下的范围内。

如以上，初始状态的喷嘴210的前端内径和导电嘴220的前端外径之间的喷嘴－焊嘴间距D处于2mm以上且7mm以下的范围内，喷嘴210和导电嘴220的相对的移动距离M，处于喷嘴－焊嘴间距D的30％以上且90％以下的范围内时，能够使电弧的稳定化和喷嘴喷出口因飞溅造成的堵塞的抑制达到最佳平衡，并且能够一边防止喷嘴210和导电嘴220间的融着，一边得到有效的飞溅除去效果。

还有，从确实地防止喷嘴210和导电嘴220间发生融着的观点出发，认为更优选处于30％以上且85％以下的范围内。

根据用途和焊接现场，也有优选使喷嘴210和导电嘴220的相对的移动距离M变更的情况。这种情况下，通过变更为内径不同的绝缘筒250或外径不同的焊嘴主体240来变更绝缘筒250和焊嘴主体240抵接的位置，由此能够使其实现。

另外，例如，绝缘筒250具有椭圆形的截面形状时，也能够在进行横摆焊的焊接炬200的摇摆的方向，和与之正交的便携式焊接机器人100的进行方向上，使喷嘴210和导电嘴220的相对的移动距离M不同。由此，能够供给充分的保护气体，提高飞溅除去效果。

在上述的实施方式中，作为弹性材料使用O形环，但不限于此，而是能够使用弹簧和含有其他弹性体的其他的任意的构件。此外，上述的构造不过是一例，只要是能够使喷嘴210和导电嘴220相对移动的机构即可，也能够适用其他的任意的机构。

另外发现，在使用上述的便携式焊接机器人100的焊接中，从喷嘴210喷出的保护气体的流量在15L/min以上且50L/min以下的范围内，保护气体的流速处于1m/sec以上且10m/sec以下的范围内时，会有效地实现电弧的稳定化和低飞溅化。

(由脉冲波形的焊接电流进行的焊接)

如上述，在便携式焊接机器人多被适用的现场焊接中，干扰大而容易陷入电弧不稳定。电弧稳定时，一般来说，使焊接电流为脉冲波形的方式关系到飞溅的降低。但是，若陷入电弧不稳定，则熔滴过渡混乱，飞溅比恒定电压的直流(无脉冲)的情况增加。因此，在适用便携式焊接机器人的焊接中，出于这些问题而不适用脉冲波形。在本实施方式中，如上述，因为在连续的焊接中也能够使电弧稳定化，所以为了进一步低飞溅化，也能够作为脉冲波形。特别是，对于现场焊接多用的100％CO₂气体气氛化中适用的脉冲波形，下面一边参照图6和图7，一边详细说明。

图6是表示本发明的一个实施方式的控制装置生成的脉冲波形的一例的图。在此，横轴表示时间，纵轴表示供给到焊丝的焊接电流。图7是示意性地表示本发明的一个实施方式的控制装置生成的脉冲波形的焊丝前端部的时间序列变化的说明图。

在本实施方式的电弧长控制方法中，以如下消耗电极式脉冲电弧焊接为前提：基于预先设定的波形参数，使图6所示这样不同两种脉冲波形，在脉冲周期的1个周期之间交替生成，输出到焊接电源，由此进行1个熔滴的过渡。

图6所示的第一脉冲701，是用于使来自焊丝前端的熔滴脱离的第一脉冲波形。第一脉冲701的含峰值期间Tp1和基值期间Tb1在内的期间称为第一脉冲期间。在此，第一脉冲701中，设定有峰值电流值Ip1和基值电流值Ib1。另外，峰值电流值Ip1大于第二脉冲702的峰值电流值Ip2。

图6所示的第二脉冲702，是用于整形熔滴的第二脉冲波形。第二脉冲702的含峰值期间Tp2和基值期间Tb2在内的期间称为第二脉冲期间。在此，第二脉冲702中，设定有峰值电流值Ip2和基值电流值Ib2。

脉冲周期的1个周期，由第一脉冲期间和第二脉冲期间构成。脉冲周期的1个周期，是按顺序输出第一脉冲701和第二脉冲702的期间。图6中，将表示前次的第(n－1)次的脉冲周期表示为Tpb(n－1)。另外，将表示本次的第n次的脉冲周期表示为Tpb(n)。

实际上，存在从基值电流至峰值电流的上升倾斜期间(第一脉冲上升倾斜期间、第二脉冲上升倾斜期间)和从峰值电流至基值电流的脉冲下落倾斜期间。但是，这里不包括这些倾斜期间，图6中，以矩形表示第一脉冲701和第二脉冲702的形状。

本实施方式的控制装置600，在焊接中测量电弧电压和焊接电流。基于焊接电流、电弧电压、和电弧电压与焊接电流之比(V/I：电阻)之中的至少一个，检测出熔滴的脱离，或图7所示这样的熔滴即将脱离之前的状态时，立即将第一脉冲701的电流值切换到比检测时的电流值低的特定值或倾斜期间。还有，图7中显示切换成基值电流的例子。熔滴过渡的详情如下。

在图7中，由符号811表示的焊丝前端805，在前次的脉冲周期Tpb(n－1)熔滴脱离之后的第二脉冲峰值期间(Tp2)生长。因为在第二基值期间(Tb2)电流急剧减少，所以作用于熔滴的向上方的推起力弱，熔滴在焊丝前端805被悬垂整形。

接着，若进入第一脉冲峰值期间(Tp1)，则由于峰值电流形成的电磁收缩力，如符号812所示这样，会导致熔滴变形，发生急速缩颈806。通过检测这样的熔滴即将脱离之前的状态，即使在第一脉冲峰值期间中或第一脉冲下落倾斜期间中，仍可当即切换到第一基值电流或比检测时的电流低的特定电流。在脱离后的焊丝侧电弧移动的瞬间，如符号813所示这样电流处于下降的状态。由此，能够大幅减少因焊丝的缩颈806部分的飞散和脱离后的残留熔液的飞散造成的小粒飞溅。

接着，如符号814所示，在第二脉冲峰值期间，以残留在熔滴脱离后的焊丝的熔液不会脱离或飞散这样的水平，预先设定第二脉冲峰值电流值(Ip2)之后使熔滴生长。然后，如符号815所示这样，一边在第二基值期间(Tb2)进行熔滴的整形，一边再次返回符号811所示的状态，因此每1个周期都能够极规则正确地实现1个熔滴的过渡。

如以上，多用在现场焊接中的100％CO₂气体气氛化中，作为适用的脉冲波形优选是如下的脉冲波形：是将第一脉冲和第二脉冲的组合作为1个周期的脉冲波形，第一脉冲比第二脉冲的峰值电流值高，此外，第二脉冲比第一脉冲的峰值期间长。

在100％CO₂气体气氛化中，熔滴过渡形态成为，熔滴为电极丝径以上的大小过渡的粗滴过渡，因此规则性地脱离熔滴方法最能够抑制飞溅的发生。因此，第一脉冲为了脱离粗大化的熔滴而设。第二脉冲为了一边防止电弧反作用力造成的摇动，一边使熔滴熔融至固定的大小而设。抑制了摇动的熔滴，再次被第一脉冲促进脱离，熔滴过渡完毕。总之，以第一脉冲和第二脉冲形成使1个熔滴稳定脱离的特殊脉冲波形。因此，由于此第一脉冲、第二脉冲的作用不同，所以优选第一脉冲比第二脉冲提高峰值电流值，第二脉冲将峰值期间设定得比第一脉冲长。

若归纳以上内容，则优选的脉冲波形为如下的脉冲波形：是将第一脉冲和第二脉冲的组合作为1个周期的脉冲波形，第一脉冲比第二脉冲峰值电流值高，第二脉冲比第一脉冲峰值期间长。由此，能够大幅降低小粒飞溅的发生，每1个周期都能够极规则正确地实现1个熔滴的过渡。

为了确实地起到上述的作用效果，发现更优选适用下述这样的脉冲波形。

(1)第一脉冲的峰值电流值在400A以上且600A以下的范围内，

(2)第二脉冲的峰值电流值在300A以上且500A以下的范围内，

(3)第一脉冲的峰值期间在0.5msec以上且3.5msec以下的范围内，

(4)第二脉冲的峰值期间在1.5msec以上且5.5msec以下的范围内。

在电弧容易变得不稳定的焊接开始后的特定时间内和焊接结束前的特定时间内，也能够以焊接电流不是脉冲波形的恒定电压的直流进行焊接，在中间的期间，进行焊接电流为脉冲波形的焊接。

在使用以上述的第一脉冲和第二脉冲的组合作为1个周期的脉冲波形的焊接中，熔滴过渡的规则性因任何干扰而破坏时，也可考虑继第一脉冲之后输出与第二脉冲不同的第三脉冲。此第三脉冲，能够为用于使熔滴强制性脱离的脉冲，也能够为用于对熔滴重新进行整形修改而使之能够顺畅脱离的脉冲。由此，能够使熔滴过渡的规则性被破坏时至恢复正常状态所需要的期间进一步缩短。因此，能够减少直至恢复正常状态所需要的期间内发生的飞溅和烟尘。

＜多层堆焊＞

在多层的气体保护电弧焊中，也能够使用上述的脉冲波形。多层堆焊的情况，能够例示下述这样的焊接方法。

对于下述(1)、(2)、(3)的情况，由焊接电流不是脉冲波形的恒定电压的直流进行焊接，对其余的层，进行与上述同样的焊接电流为脉冲波形的焊接，

(1)只对于第一层、

(2)对于第一层至第二层、或

(3)对于第一层至第三层。

如果详细阐述，则对于其余的层，焊接电流作为如下脉冲波形而进行焊接：是以第一脉冲和第二脉冲的组合作为1个周期的脉冲波形，第一脉冲比第二脉冲的峰值电流值高，第二脉冲比第一脉冲峰值期间长。

(具备熔滴脱离检测部的控制装置)

在使用上述的脉冲波形的焊接中，重要的是在第一脉冲的峰值期间，检测形成于由电弧熔化的焊丝的前端的熔滴的脱离或即将脱离之前的状态。还有，以下将检测熔滴的脱离和熔滴即将脱离之前的状态，一并记述为“检测熔滴的脱离”。

如上述，基于焊接电流、电弧电压、和电弧电压与焊接电流之比(V/I：电阻)之中的至少1个，能够检测熔滴的脱离。

其次，作为基于“焊接电流、电弧电压、和电弧电压与焊接电流之比(V/I：电阻)之中的至少1个”的一例，一边参照图8，一边说明使用电弧电压等的时间二阶微分值，检测熔滴的脱离的情况。图8是表示具有使用时间二阶微分值进行检测的熔滴脱离检测部的控制装置的一例的方块图。

在本实施方式中，使用电弧电压的时间二阶微分值。在三相交流电源(未图示)上，连接有输出控制元件1，提供到该输出控制元件1的电流，经由变压器2、二极管所构成的整流部3、直流反应器8和检测焊接电流的电流检测器9，被提供到导电嘴4。被焊接材7连接于变压器2的低位电源侧，在导电嘴4内插通而供电的焊丝5与被焊接材7之间使焊接电弧6生起。

导电嘴4与被焊接材7之间的电弧电压，由电压检测器10检测出来，并被输入到输出控制器15。此外，焊接电流的检测值也从电流检测器9被输入到在输出控制器15中，输出控制器15，以电弧电压和焊接电流为基础，控制供给于焊丝5的焊接电流和电弧电压。

由电压检测器10检测出的电弧电压，被输入熔滴脱离检测部16的电弧电压微分器11，在电弧电压微分器11中，演算时间一阶微分。其次，该电弧电压的一阶微分值，被输入到二阶微分器12，在此二阶微分器12中，演算电弧电压的时间二阶微分。其后，该时间二阶微分值被输入比较器14。在二阶微分值设定器13中，输入并设定二阶微分设定值(阈值)。比较器14，比较来自二阶微分器12的二阶微分值与来自二阶微分值设定器13的设定值(阈值)，在二阶微分值高于设定值的瞬间，输出熔滴脱离检测信号。该二阶微分值高于设定值的瞬间，判定为检测到熔滴的脱离。

该熔滴脱离检测信号，被输入到波形生成器18，在波形生成器18中，控制熔滴脱离后的焊接电流波形，输出修正信号被输入到输出控制器15。若该波形生成器18输入熔滴脱离检测信号，则被波形生成器18设定的期间，以达成焊接电流值低于检测时的焊接电流值的方式，向输出控制器15输出控制信号(输出修正信号)。波形设定器17，在波形生成器18中，输出将输出修正信号输出的期间和使焊接电流降低的程度，通过波形设定器17，将输出修正信号的输出期间和使焊接电流降低的程度设定于波形生成器18。

在此，熔滴脱离检测信号，是在检测到熔滴的脱离时输出的信号。熔滴脱离时，存在于焊丝前端的熔滴的根部缩颈，该缩颈进行的结果是，电弧电压和阻抗上升。另外，若熔滴脱离，则电弧长度变长，因此电弧电压和阻抗上升。以电压和阻抗值或它们的微分值对其检测时，焊接中，若焊接条件变化，则受该焊接条件的变化影响，熔滴脱离检测部频发误检测，使飞溅增大。但是，本实施方式的基于二阶微分值进行检测时，即使焊接中焊接条件变化，也不会受到该变化影响，而能够准确地检测熔滴的脱离。另外，如果由二阶微分值设定器13，设定相当于熔滴脱离之前的缩颈造成的电压或电弧阻抗的变化的二阶微分值，则能够精确地检测熔滴的脱离，控制焊接波形。由此，能够期待残留在焊丝的前端的熔液吹飞而使小粒飞溅发生样的问题被解消。

如此，对于检测熔滴的脱离之后的输出修正进行说明。以波形设定器17设定电流、电压等的必要的参数。输出控制器15，通过输入来自电流检测器9、电压检测器10、波形生成器18的信号，控制输出控制元件1，从而控制电弧。熔滴脱离检测信号未被输入波形生成器18时，使电流检测器9的检测电流和电压检测器10的检测电压为波形设定器17所设定的电流、电压而向输出控制元件1输出控制信号。波形生成器18，若输入熔滴脱离检测部16的熔滴脱离检测信号，则由波形设定器17设定的期间，以达成波形设定器17所设定的焊接电流的方式，将输出修正信号输出到输出控制器15。因为这时的焊接电流低于检测时的焊接电流，所以将熔滴上推的电弧反力变弱，熔滴不会从焊丝延长方向发生大幅偏转便过渡到熔池。因此，熔滴难以作为飞溅而飞散。

如以上，本实施方式的熔滴脱离检测部，在第一脉冲的峰值期间，基于由电压检测器10和/或电流检测器9得到的电弧电压的时间二阶微分值、焊接电流的时间二阶微分值、或电弧电压与焊接电流之比(V/I：电阻)的时间二阶微分值，在检测到熔滴的脱离时，进行使第一脉冲的峰值电流值降低的控制处理。

如此，因为基于焊接电流、电弧电压、和电弧电压与焊接电流之比(V/I：电阻)之中的至少一个，能够检测熔滴的脱离，控制焊接波形，所以能够期待残留在焊丝的前端的熔液吹飞而发生小粒飞溅这一问题的消除。

熔滴脱离检测部16，为了时间延迟少而准确地检测熔滴的脱离，重要的是电流检测器9和电压检测器10检测的数据的精度。向焊接炬200供给电力的电力电缆的长度长时，由于电力电缆的电阻，导致从焊接电源400供给到焊接炬200期间的电压值、电流值的降低和时滞显著。因此，设于焊接电源400侧的电流检测器9检测的电流值的精度和电压检测器10检测的电压值的精度降低。

电缆的电阻与电缆长度成正比，与电缆的截面积成反比。因此，使用连接焊接电源400和便携式焊接机器人100之间的电力电缆的电缆长度和电缆的截面积，研究熔滴脱离检测部16精确进行熔滴脱离的检测的要件。

其结果发现，若使连接焊接电源400与便携式焊接机器人100之间的电力电缆的电缆长度为Lmm，使电缆截面积为Smm²，L对于S的比率(L/S)具有L/S≤10000的关系时，则熔滴脱离检测部会精确地进行熔滴脱离的检测。还有，L/S的单位为1/mm。

实施例

接下来，对于使用上述的实施方式的焊接炬等进行实际焊接试验的试验1和试验2进行说明。

(试验条件)

以下展示在试验1和试验2中共通的基本的试验条件。

(1)焊丝：JIS Z3312：2009YGW11线形1.2mm

(2)工件：SM490B板厚12mm

(3)保护气体：100％CO₂

(4)焊接条件

(a)焊接电流：280～300A

(b)电弧电压：34～36V

(c)坡口：レ形坡口

(d)层叠：3层3道

(e)根部间隔：4mm

(f)线能量条件：40kJ/cm以下

(g)焊接长度：350mm

(评价方法)

试验1和试验2，均根据连续焊接性、飞溅性和焊接缺陷这3点评价试验结果。

(1)连续焊接性

3层3道的焊接中，没有因为焊接喷嘴的飞溅除去操作停止焊接，而是可连续实施时，试验结果判定为“〇”(良好)。另一方面，由于保护气体供给的不良等，导致电弧变得不稳定而焊接停止时，判定为“×”(不良)。

(2)飞溅性

以附着于最终层的周边的飞溅量进行评价。如果更详细地阐述，则是针对于焊接长度50mm，从焊接线至下板侧25mm，至立板侧25mm的范围，以附着的飞溅量进行评价。

(a)飞溅为1.0mm以下的评价为“◎”(优良)。

(b)高于1.0mm的飞溅附着有1个以上且5个以下的评价为“○”(良好)。

(c)高于1.0mm的飞溅附着有6个以上且10个以下的评价为“△”(尚可)。

(d)高于1.0mm的飞溅以超过11个的状态附着，飞溅附着显著，焊接操作性低劣的评价为“×”(不良)。

(3)焊接缺陷

如果焊道外观和超声波探伤试验中没有缺陷，则评价为“○”(良好)，如果有缺陷则评价为“×”(不良)。

(试验1)

接着，一边参照表1至表4，一边说明使用本发明的一个实施方式的焊接炬和现有的焊接炬进行焊接试验的试验1的结果。在试验1中，不使用脉冲波形，而是由恒定电压的直流进行焊接。试验编号1至19表示使用了本发明的一个实施方式的焊接炬的实施例。试验编号40至43的比较例，具有喷嘴和导电嘴可相对可移动的构造，但试验编号44和45的比较例，为喷嘴和导电嘴不能相对移动的现有的构造。

表1中表示实施例的焊接喷嘴的规格和保护气体的流量、流速，表2中显示比较例的焊接喷嘴的规格和保护气体的流量、流速。表3中显示实施例的试验1的结果，表4中显示比较例的试验1的结果。还有，试验编号1至19和试验编号40至45的电力电缆的电缆长度(L：mm)为1000mm，电缆直径(Dc：mm)为17mm。

【表1】

【表2】

【表3】

【表4】

＜喷嘴的前端内径＞

在试验编号1至19的实施例中，喷嘴的前端内径均处于10mm至20mm的范围。在这些实施例中，关于连续焊接性和焊接缺陷，均评价为“〇”(良好)。另外，关于飞溅性评价为“○”(良好)或“△”(尚可)。如以上，当具有喷嘴和导电嘴可相对移动的构造，喷嘴的前端内径处于10mm以上且20mm以下的范围内时，则判明在连续焊接性、飞溅性和焊接缺陷中具有充分性能。

此外还判明，喷嘴的前端内径处于12mm至18mm的范围的实施例的大半，关于飞溅性判定为“○”(良好)，更优选喷嘴的前端内径处于12mm至18mm的范围。

另一方面，喷嘴的前端内径低于10mm的试验编号41的比较例中，连续焊接性、飞溅性和焊接缺陷几点全部评价为“×”(不良)。另外，喷嘴的前端内径大于20mm，喷嘴和导电嘴不能相对移动这一构造的试验编号45的比较例中，连续焊接性、飞溅性和焊接缺陷几点也全部评价为“×”(不良)。喷嘴的前端内径大于20mm的试验编号40的比较例中，飞溅性和焊接缺陷方面评价为“×”(不良)。

如以上可证实，当具有喷嘴和导电嘴可相对移动的构造，喷嘴的前端内径处于10mm以上且20mm以下的范围内时，则能够有效地抑制飞溅的发生，且能够除去附着于喷嘴的飞溅。

＜喷嘴－焊嘴间距＞

试验编号1至19的实施例中，喷嘴－焊嘴间距均处于2mm以上且7mm以下的范围内。另外，在除去试验编号7和10以外的实施例中，喷嘴和导电嘴的相对的移动距离，处于喷嘴－焊嘴间距的30％以上且90％以下的范围内。在这些实施例的大半中，关于飞溅性判定为“○”(良好)。

另一方面，在喷嘴和导电嘴的相对的移动距离低于喷嘴－焊嘴间距的30％的试验编号7的实施例中，关于飞溅性评价为“△”(尚可)。另外，喷嘴和导电嘴的相对的移动距离大于喷嘴－焊嘴间距的90％的试验编号10的实施例中，关于飞溅性也评价为“△”(尚可)。

此外，在试验编号44和45的比较例中，为喷嘴和导电嘴不能相对移动的构造，因此，即使最初电弧的状态稳定，喷嘴内也会附着飞溅而不稳定，若不进行飞溅去除去作业，则陷入焊接不能继续的状态。在喷嘴－焊嘴间距低于2mm的试验编号41的比较例，和可移动距离为1.5mm的试验编号43的比较例中，因为保护气体的流速过快，所以坡口内(焊炬正下方周围)的气体紊乱而容易卷入大气，气孔等的焊接缺陷发生。

如以上可证实，当喷嘴－焊嘴间距处于2mm以上且7mm以下的范围内，喷嘴和导电嘴的相对的移动距离处于喷嘴－焊嘴间距的30％以上且90％以下的范围内时，能够使电弧的稳定化和喷嘴喷出口的飞溅造成的堵塞的抑制保持最佳平衡，并且能够一边防止喷嘴和导电嘴间的融着，一边得到有效的飞溅除去效果。

＜保护气体的流速＞

在试验编号1至19的实施例中，保护气体的流量均处于15L/min以上且50L/min以下的范围内，保护气体的流速处于1m/sec以上且10m/sec以下的范围内。

另一方面，在保护气体的流量低于15L/min，保护气体的流速低于1m/sec的试验编号42的比较例中，连续焊接性、飞溅性和焊接缺陷这几点全部评价为“×”(不良)。另外，在保护气体的流速大于10m/sec的试验编号41的比较例中，连续焊接性、飞溅性和焊接缺陷几点也全部评价为“×”(不良)。

如以上可证实，在使用本发明的一个实施方式的焊接炬的焊接中，从喷嘴喷出的保护气体的流量在15L/min以上且50L/min以下的范围内，保护气体的流速处于1m/sec以上且10m/sec以下的范围内时，能够有效地实现电弧的稳定化和低飞溅化。

(试验2)

接着，一边参照表5－1、表5－2和表6，一边使用本发明的一个实施方式的焊接炬，说明进行脉冲焊接试验的试验2的结果。使用了本发明的一个实施方式的焊接炬的实施例显示在试验编号20至39中。表5－1中，显示焊接喷嘴的规格和保护气体的流量、流速，表5－2中，显示电缆的规格和脉冲焊接的条件。表6中，显示脉冲焊接的试验2的结果。关于表5－1的项目，在试验编号20至39的全部的实施例中设定得相同。

【表5－1】

【表5－2】

【表6】

在试验2中，检测熔滴的脱离，进行脉冲焊接的控制。另外，在第一层的焊接中，由不使用脉冲波形的恒定电压的直流进行焊接，从第二层的焊接起进行脉冲焊接。

＜脉冲试验1＞

在除去试验编号24以外的实施例中，为第一脉冲比第二脉冲的峰值电流值高，且第二脉冲比第一脉冲的峰值期间长的脉冲波形。在这些实施例中，除去试验编号23的实施例以外，均判明通过使用脉冲波的焊接，关于连续焊接性和焊接缺陷，能够得到“○”(良好)以上的评价。还有，在试验编号23的实施例中，关于飞溅性评价为“△”(尚可)，但在后述的关于电缆长度的考察中阐述其原因。

另一方面，在第一脉冲没有高于第二脉冲的峰值电流值的试验编号24的实施例中，尽管使用脉冲波，但关于飞溅性仍评价为“△”(尚可)。

如以上可证实，在使用本发明的一个实施方式的焊接炬进行脉冲焊接时，如果为第一脉冲比第二脉冲的峰值电流值高，第二脉冲比第一脉冲的峰值期间长的脉冲波形，则关于飞溅性能够具有优异的性能。

＜脉冲试验2＞

此外，在试验编号20、21、22、25、27、29、31、33、36和38的实施例中，第一脉冲的峰值电流值处于400A以上且600A以下的范围内，第二脉冲的峰值电流值处于300A以上且500A以下的范围内，第一脉冲的峰值期间处于0.5msec以上且3.5msec以下的范围内，第二脉冲的峰值期间处于1.5msec以上且5.5msec以下的范围内。

在这些实施例中判明，通过使用脉冲波的焊接，关于飞溅性能够得到“◎”(优良)的评价。

另一方面，例如，在第一脉冲的峰值电流值低于400A的试验编号28的实施例中，关于飞溅性得不到“◎”(优良)的评价。在第一脉冲的峰值电流值大于600A的试验编号26的实施例中，飞溅性也得不到“◎”(优良)的评价。

在第二脉冲的峰值电流值低于300A的试验编号32的实施例中，关于飞溅性得不到“◎”(优良)的评价。在第二脉冲的峰值电流值大于500A的试验编号30的实施例中，飞溅性得不到“◎”(优良)的评价。

在第一脉冲的峰值期间低于0.5msec的试验编号39的实施例中，关于飞溅性得不到“◎”(优良)的评价。在第一脉冲的峰值期间大于3.5msec的试验编号24、37的实施例中，关于飞溅性得不到“◎”(优良)的评价。在第二脉冲的峰值期间低于1.5msec的试验编号34的实施例中，关于飞溅性得不到“◎”(优良)的评价。在第二脉冲的峰值期间大于5.5msec的试验编号35的实施例中，关于飞溅性得不到“◎”(优良)的评价。

如以上这样可证实，在脉冲波形中，第一脉冲的峰值电流值处于400A以上且600A以下的范围内，第二脉冲的峰值电流值处于300A以上且500A以下的范围内，第一脉冲的峰值期间处于0.5msec以上且3.5msec以下的范围内，第二脉冲的峰值期间处于1.5msec以上且5.5msec以下的范围内时，关于飞溅性具有极优异的性能。

＜电缆长度＞

在电力电缆的电缆长度(Lmm)对于电缆截面积(Smm²)的比率(L/S：单位1/mm)大于10000的试验编号23的实施例中，尽管进行脉冲焊接，关于飞溅性仍评价为“△”(尚可)。这是由于相对于电缆截面积(S)，电缆长度(L)过长引起的。如试验编号22的实施例所示，L/S的值低于10000时，飞溅性评价为“◎”(优良)。

因此可证实，为了精确进行熔滴脱离的检测，实行恰当的脉冲焊接，重要的是具有L/S≤10000的关系。

如以上，在上述的实施方式的焊接装置中，通过具有喷嘴210的前端内径的细径化，并且喷嘴210和导电嘴220可相对移动的构造，喷嘴的前端内径处于10mm以上且20mm以下的范围内，能够抑制飞溅的发生，并且，即使喷嘴210附着有飞溅，也能够除去附着的飞溅。特别是初始状态的喷嘴－焊嘴间距处于2mm以上且7mm以下的范围内，喷嘴210和导电嘴220的相对的移动距离M处于喷嘴－焊嘴间距D的30％以上且90％以下的范围内时，既能够防止喷嘴210和导电嘴220间的融着，又能够得到有效的飞溅除去效果。此外，通过采用这种构造的焊接炬200，即使在连续的焊接中也能够使电弧稳定化，因此借助使用脉冲波形的焊接电流的脉冲焊接，能够进一步促进电弧的稳定化、低飞溅化。

对本发明的实施方式、实施形态进行了说明，但发明内容在构成的细节中也可以变化，实施方式、实施形态的要素的组合和顺序的变化等，能够不脱离权利要求的本发明的范围和思想来实现。

符号说明

1 输出控制元件

2 变压器

3 整流部

4 导电嘴

5 焊丝

6 电弧

7 被焊接材

8 反应器

9 电流检测器

10 电压检测器

11 电压微分器

12 二阶微分器

13 二阶微分值设定器

14 比较器

15 输出控制器

16 熔滴脱离检测部

17 波形设定器

18 波形生成器

50 焊接装置

100 便携式焊接机器人

110 机器人主体

112 主体部

114 固定臂部

116 动臂部

120 导轨

130 焊炬连接部

132、134 焊炬夹

140 磁体

150 电缆夹

160 两侧把手

170 曲柄

200 焊接炬

210 喷嘴

220 导电嘴

230 节流孔

240 焊嘴主体

250 绝缘筒

250A 内侧构件

260 固定螺母

270 绝缘罩

280 O形环

290 压缩弹簧

292 波浪形垫圈

294 垫圈

296 垫圈

298 孔

300 送给装置

400 焊接电源

410 电力电缆

420 导线管

430 管道电缆

500 气体供给源

510 导气管

600 控制装置

610、620 控制电缆

Claims (10)

1.一种焊接装置，其特征在于，是用于气体保护电弧焊的焊接装置，具备：

便携式焊接机器人，所述便携式焊接机器人装配有焊接炬，所述焊接炬具备引导保护气体的喷出的喷嘴、和对熔化电极进行通电的导电嘴；

送给装置，所述送给装置向所述焊接炬供给所述熔化电极；

焊接电源，所述焊接电源经由所述导电嘴向所述熔化电极供给电力；

气体供给源，所述气体供给源供给从所述喷嘴的前端喷出的所述保护气体；

控制装置，所述控制装置控制所述便携式焊接机器人，

从所述保护气体的喷出侧观看所述焊接炬，具有如下构造：所述导电嘴配置于所述喷嘴的开口的内侧，所述喷嘴和所述导电嘴能够相对移动，所述喷嘴的前端内径处于10mm以上且20mm以下的范围内。

2.根据权利要求1所述的焊接装置，其特征在于，

初始状态下，所述喷嘴的前端内径和所述导电嘴的前端外径之间的喷嘴－焊嘴间距处于2mm以上且7mm以下的范围内，

所述喷嘴和所述导电嘴的相对的移动距离处于所述喷嘴－焊嘴间距的30％以上且90％以下的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的焊接装置，其特征在于，

从所述焊接电源供给的焊接电流成为如下的脉冲波形：

是以第一脉冲和第二脉冲的组合为1个周期的脉冲波形，

所述第一脉冲与所述第二脉冲相比峰值电流值高，

所述第二脉冲与所述第一脉冲相比峰值期间长。

4.根据权利要求3所述的焊接装置，其特征在于，

所述第一脉冲的峰值电流值处于400A以上且600A以下的范围内，

所述第二脉冲的峰值电流值处于300A以上且500A以下的范围内，

所述第一脉冲的峰值期间处于0.5msec以上且3.5msec以下的范围内，

所述第二脉冲的峰值期间处于1.5msec以上且5.5msec以下的范围内。

5.根据权利要求4所述的焊接装置，其特征在于，

所述焊接电源具有：

检测焊接电弧电压的电压检测器；

检测焊接电流的电流检测器；以及

检测形成于所述熔化电极的前端的熔滴的脱离的熔滴脱离检测部，

所述熔滴脱离检测部，在所述第一脉冲的峰值期间，基于从所述电压检测器和所述电流检测器得到的所述焊接电流、所述电弧电压和电弧电压与焊接电流之比V/I即电阻之中的至少1个，检测出所述熔滴的脱离后，使所述第一脉冲的峰值电流值降低。

6.根据权利要求5所述的焊接装置，其特征在于，若使连接所述焊接电源和所述便携式焊接机器人之间的电力电缆的电缆长度为Lmm，电缆截面积为Smm²，则L对于S的比率即L/S具有L/S≤10000的关系，其中，所述L/S的单位为1/mm。

7.一种气体保护电弧焊方法，其特征在于，是使用焊接装置的气体保护电弧焊方法，

所述焊接装置具备：

便携式焊接机器人，所述便携式焊接机器人装配有焊接炬，所述焊接炬具备引导保护气体的喷出的喷嘴、和对熔化电极进行通电的导电嘴；

送给装置，所述送给装置向所述焊接炬供给所述熔化电极；

焊接电源，所述焊接电源经由所述导电嘴向所述熔化电极供给电力；

气体供给源，所述气体供给源供给从所述喷嘴的前端喷出的所述保护气体；

控制装置，所述控制装置控制所述便携式焊接机器人，

所述焊接装置是如下的装置：从所述保护气体的喷出侧观看所述焊接炬，具有所述导电嘴配置于所述喷嘴的开口的内侧，所述喷嘴和所述导电嘴能够相对移动的构造，所述喷嘴的前端内径处于10mm以上且20mm以下的范围内，

所述保护气体的流量处于15L/min以上且50L/min以下的范围内，

所述保护气体的流速处于1m/sec以上且10m/sec以下的范围内。

8.根据权利要求7所述的气体保护电弧焊方法，其特征在于，

从所述焊接电源供给的焊接电流成为如下的脉冲波形：

是以第一脉冲和第二脉冲的组合为1个周期的脉冲波形，

所述第一脉冲与所述第二脉冲相比峰值电流值高，

所述第二脉冲与所述第一脉冲相比峰值期间长。

9.根据权利要求8所述的气体保护电弧焊方法，其特征在于，

所述第一脉冲的峰值电流值处于400A以上且600A以下的范围内，

所述第二脉冲的峰值电流值处于300A以上且500A以下的范围内，

所述第一脉冲的峰值期间处于0.5msec以上且3.5msec以下的范围内，

所述第二脉冲的峰值期间处于1.5msec以上且5.5msec以下的范围内。

10.一种气体保护电弧焊方法，其特征在于，是使用焊接装置的多层堆焊的气体保护电弧焊方法，

所述焊接装置具备：

便携式焊接机器人，所述便携式焊接机器人装配有焊接炬，所述焊接炬具备引导保护气体的喷出的喷嘴、和对熔化电极进行通电的导电嘴；

送给装置，所述送给装置向所述焊接炬供给所述熔化电极；

焊接电源，所述焊接电源经由所述导电嘴向所述熔化电极供给电力；

气体供给源，所述气体供给源供给从所述喷嘴的前端喷出的所述保护气体；

控制装置，所述控制装置控制所述便携式焊接机器人，

所述焊接装置是如下的装置：从所述保护气体的喷出侧观看所述焊接炬，具有所述导电嘴配置于所述喷嘴的开口的内侧，所述喷嘴和所述导电嘴能够相对移动的构造，所述喷嘴的前端内径处于10mm以上且20mm以下的范围内，

所述保护气体的流量处于15L/min以上且50L/min以下的范围内，

所述保护气体的流速处于1m/sec以上且10m/sec以下的范围内，

进行所述多层堆焊时，对于如下(1)、(2)、或(3)的情况，使所述焊接电源供给的焊接电流为不使用脉冲波形的恒定电压的直流而进行焊接，

(1)只对于第一层、

(2)对于第一层至第二层、或

(3)对于第一层至第三层，

对于其余的层，使所述焊接电源供给的焊接电流成为如下的脉冲波形进行焊接：

所述焊接电流作为以第一脉冲和第二脉冲的组合为1个周期的脉冲波形，

所述第一脉冲与所述第二脉冲相比峰值电流值高，

所述第二脉冲与所述第一脉冲相比峰值期间长。

Images