JP2959466B2

JP2959466B2 - アークスタッド式溶接方法

Info

Publication number: JP2959466B2
Application number: JP8097301A
Authority: JP
Inventors: ベルント・シュヴィーテ; ウルリッヒ・シトリッヒ; マートザック・ユルゲン
Original assignee: Tee Aaru Uii Neruson Borutsuenshuaisu Tehiniku Unto Co KG GmbH
Current assignee: Tee Aaru Uii Neruson Borutsuenshuaisu Tehiniku Unto Co KG GmbH
Priority date: 1995-03-14
Filing date: 1996-03-14
Publication date: 1999-10-06
Anticipated expiration: 2016-03-14
Also published as: EP0732167A3; US5662820A; EP0732167A2; DE19509172C1; JPH0994666A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、アークスタッド溶接方
法、及び該方法を実行するためのアークスタッド式溶接
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からよく知られているアークスタッ
ド溶接方法においては、ワークピースと一緒に溶接され
る部分が、まず最初に、スタッド溶接ガンとして構成さ
れる溶接ヘッドにより、ワークピースの上に配置され
る。プリスパーク（予備スパーク）電流を１０アンペア
から１００アンペアに切り替えた後、該部分はワークピ
ースから持ち上げられて分離され、プリスパーク電気ア
ークが形成される。プリスパーク電気アークの発生に続
いて、電流がマルチプライアによって増大され、主電流
電気アーク（Ｉ＞１００Ａ）に対応する電流値になるま
で増大される。主電流電気アークを付勢してから所定の
溶接待機時間が経過すると、該部分が溶解されたワーク
ピースの表面に移動されて、該溶解体中に浸される。そ
の後、溶接電流が遮断されて、溶接が終了する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ある種
の適用例においては、スタッド溶接により不満足な品質
の溶接が生じてしまうことがあり、これは特に、一緒に
溶接される部分の表面に不純物が存在する場合に、生じ
てしまうものである。このほとんどは、ワークピースに
残存するオイルまたはグリースによるものであり、ドロ
ーイング（ｄｒａｗｉｎｇ）工程において潤滑油によっ
て生じる、例えば、シートプレート状である。さらに、
同様な問題が、電気メッキ等によって被膜された部分の
溶接においても生じる。溶接すべき表面上に腐食が存在
する場合、またはプリマ（ｐｒｉｍｅｒ）が存在する場
合にも、溶接品質に有害な影響を生じてしまう。したが
って、高ピーク電流をプリスパーク電気アークパルスに
畳重させることが知られており、これにより清浄化し
て、一緒に溶接すべき部分の表面に存在する可能性があ
る不純物を除去するものである。（例えば、米国特許第
３４９６３２５号を参照されたい。）

【０００４】しかしながら、清浄化用のパルスは、それ
ぞれの溶接において手動で又は自動的に付勢されてお
り、溶接すべき表面の品質状態にかかわらず付勢されて
いることが、問題点である。そのため、ヨーロッパ特許
第２４１２４９号に開示されているようなスタッド溶接
用の制御装置が開発された。この制御装置においては、
プリスパーク電気アークから生じた電圧が、溶接電流源
としての高周波組み合わせ回路部分に供給される。これ
により、溶接電流源によって供給される溶接電流が、該
組み合わせ回路部分に対する制御電圧としてプリスパー
ク電気アークから供給された電圧の重畳によって、調整
される。この電圧は、プリスパーク電気アークの抵抗値
に依存しない値である。この動作においては、溶接すべ
き表面の品質状態が、（ドイツ特許第３１３０３８９Ｃ
２から既に公知であるように）プリスパーク電気アーク
の電圧を測定することによって、検出される。その後、
所定の時間、プリスパーク電流を増大させることによっ
て、表面のクリーニングをすることができる。この方法
は、ドイツ特許第３１３０３８９Ｃ２に開示された技術
に基づいており、主電流電気アークの電圧が実質的に影
響を及ぼさない程度に一定に保持されているにもかかわ
らず、例えばグリースが付着した表面等のように、極め
て汚れている表面より、プリスパーク電気アークの電圧
が、明確に測定できるような影響を及ぼされるものであ
る。

【０００５】これらの公知の溶接方法においては、溶接
完了後に得られる品質が、プリスパーク電気アークの電
圧に基づいて評価されているので、得られた溶接品質の
評価に比較的不確定な結果がもたらされてしまう。これ
は、不適切に準備されたすなわち汚染された表面を認識
できるものの、溶接電流（プリスパーク電気アーク及び
主電流電気アークの両方又は一方）の切り替え、及び清
浄化パルスの付勢の両方又は一方によって、実際に改善
が得られるまでに制御することが不可能であるからであ
る。従来例における上記した問題点に鑑み、本発明の目
的は、引抜（ｄｒａｗｎ）アークスタッド溶接に関する
溶接方法を提供して、不適切に準備された溶接すべき表
面を検出することが可能で、かつ、適宜の測定により、
その影響が得られた溶接の品質に及ばないようにするこ
とである。さらに、本発明は、このようなプロセスの実
行を行うための装置を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のプロセスにおい
ては、不適切に準備されたすなわち汚染された表面が、
主電流電気アークの電圧を測定することによって検出さ
れる。このように汚染された表面による得られた溶接へ
の影響は、主電流電気アークの電流を適切に制御すなわ
ち調整することによって、低減される。既に開示された
技術（ドイツ特許第３１３０３８９Ｃ２）に対して、本
発明においては、不適切に用意されたすなわち汚染され
た表面がまた、主電流電気アークの電圧への影響を拡大
し、該拡大が、本発明のテスト方法によって正確に測定
できかつ評価できる、という技術思想に基づいている。
本発明の一実施例においては、短い時間インターバルに
わたって、主電圧が主電流電気アークの付勢の直後に測
定され、そして、それに応じて、連続的な主電流電気ア
ークの電流と、溶接すべき部分の浸漬沈下移動との一方
または両方が、調整すなわち制御される。

【０００７】主電圧の測定により、測定値がより正確に
かつ再現可能になる。言うまでもないが、このような測
定において、例えば同一インターバルで電圧をスキャン
ニングすることによって主電圧が測定されるが、該時間
インターバルは、連続的な主電流電気アークへ影響を及
ぼすことができるよう十分な時間であるものの、それに
より溶接時間が長くならないように、十分に短い時間で
ある必要がある。本発明の好適な実施例においては、主
電流電気アークの初期の所定のフロー（流れ）は、平均
電圧の測定により、所定のスレッショルド電圧値に到達
するように該電圧値を越えたとき、または下回ったとき
に、変更される。初期の所定のフローは、予め設定した
スレッショルド電圧値からの平均電圧の偏差に依存し
て、変更されることが好ましい。

【０００８】本発明の好適な実施例においては、スレッ
ショルド電圧を越えたとき、主電流は、鋭いパルス縁を
有する清浄化パルス（正のパルス）の期間に、適宜の量
だけ増大され、または減少（負のパルス）され、または
初期的に減少される。次に、主電流は初期の値に比べて
高い値に増大され、そして、その期間の終端において、
負／正の清浄化パルスが初期値まで再度減少され、これ
により、生成された高い電圧により溶接すべき表面の清
浄化がなされる。このように実行すると、溶接すべき表
面のクリーニングに適する、溶接電流の正のエッジが得
られる。正／負のパルスを用いる代わりに、負／正のパ
ルスもまた採用することができ、この場合、電流が最初
増大され、次いで減少され、そして最終的に初期値に戻
るように再度増大される。

【０００９】清浄化パルスの発生後、主電流電気アーク
の平均電圧が再度測定されて、所望のクリーニング効果
が適宜の測定において得られたかどうかを検出すること
が好ましい。極めて高い平均電圧が主電流電気アークに
検出された場合は、測定された電圧がスレッショルド電
圧以下になるまで、または予め設定した数の清浄化パル
スが供給されるまで、以前と同様に、主電流電気アーク
の電圧の再制御のための清浄化パルスを発生する工程
が、反復的に実行される。この工程は、極めて汚れた表
面であっても、単一の清浄化パルスのエネルギ量（内
容）を比較的小さく保つことができる、という効果を奏
する。主電流電気アークの流れの過大な減少、すなわち
溶接工程での電流の過大な減少を、確実に防止すること
ができる。

【００１０】清浄化パルスが所定の個数供給されたなら
ば、最後の清浄化パルスの供給後に測定された主電流電
気アークの平均電圧は、所定のスレッショルド電圧値よ
り低くなっており、その後、溶接工程が、主電流電気ア
ークが初期に比較的高くなっており、溶接すべき表面の
溶解が始まっているので、好適に実行される。さらに、
これと同様に、警告信号を発生することができ、または
溶接工程をエラー表示とともに記憶することができる。
これにより、同一のワークピースまたはコンパチブルな
ワークピースでの溶接により、適宜の統計的なデータを
プロトコルの単純な評価により得ることができ、また、
これと別に、表面の予備クリーニング（プリクリーニン
グ）または溶接パラメータの変更等を、適宜の測定によ
り行うことができる。プロトコルは通常、測定値または
該測定値から得られたデータのメモリ記憶装置に保持さ
れる。

【００１１】本発明の一実施例においては、最も高い正
のエッジを実現するために、正または負の清浄化パルス
のいずれかを自動的に選択することができ、主溶接電流
の予め設定した初期値が所定値よりも小さい場合には、
正の清浄化パルスが生成され、所定値よりも大きい場合
には、負の清浄化パルスが生成される。負／正の清浄化
パルス、または正／負の清浄化パルスは、言うまでもな
いが、主溶接電流の初期値と関係なく採用することがで
きる。したがって、正／負の清浄化パルスによって、最
小電流値は、主溶接電流ソース主溶接電流に関する範囲
の最小値に制限される。なお、主溶接電流ソースは、プ
リスパーク（予備スパーク）電気アーク電流を発生する
ための電流ソースとは、分離されている。

【００１２】本発明の好適な実施例においては、主電流
電気アークのフロー（流れ）は、清浄化パルスの数及び
該清浄化パルスの正または負のエネルギ量（内容）に応
じて、補正され、また必要に応じて、２つの清浄化パル
スの間の時間間隔でのエネルギ量に応じて、補正され
る。これにより、実際に実行された溶接工程のエネルギ
量が、元のプリセット溶接パラメータ及び／またはプリ
セット溶接カーブに基づいているエネルギ量を大きく超
過したり、または下回ったりすることがないよう、保証
される。最も単純なケースでは、清浄化パルスの供給完
了後に、主電流電気アークの一定期間で、主電流電気ア
ークの電流量を増大または減少するかによって、補正を
実行するか、もしくは、清浄化パルスの供給完了後、主
電流電気アークの電流を一定にして、主電流電気アーク
の期間を延長または短縮するかによって、補正を実行す
る。

【００１３】本発明の好適な実施例においては、主電流
電気アークは、平均電圧を１回または複数回検出するこ
とによって、一定の初期電流によって、付勢される。な
お、該初期電流は、主電流電気アークのその後の電流と
は無関係のものである。これは、清浄化パルスの電流値
の固定の上限及び／または下限により、クリーニング効
果に影響を及ぼすパルスの高さを同一にすることができ
るという、作用効果を奏する。さらに、例えば適宜の特
性曲線を用いて実現可能な初期電流の変動に、スレッシ
ョルド電圧が適合される必要がない、という作用効果を
奏する。

【００１４】本発明による方法の好適な実施例において
は、ノミナル電圧（パルスが重畳されてない電圧）の最
後に測定された平均電圧の偏差から、得られた溶接の品
質に関する情報等の値が導出される。これにより、以下
のような効果を奏することができる。すなわち、表面の
クリーニングに続いて、その効果をテェックすることが
でき、そして、他の公知の工程を考える限り、得られる
溶接の品質に関してのより確実な情報を得ることができ
る。上記した値は、溶接装置のオペレータが可視可能な
ディスプレイに表示することが好ましい。また、このよ
うにする代わりに、またはこれに加えてさらに、それぞ
れの溶接に適合した値を記憶しておくこともできる。本
発明のさらに別の実施例は、従属請求項の記載から明ら
かである。本発明の他の作用効果及び長所は、当業者が
以下の詳細な説明を読んで理解すれば、明らかとなるで
あろう。

【００１５】

【実施の態様】図面には、本発明の好適な実施例を示す
ための、ただし、本発明が該実施例に限定されるのので
はないことを示すための、図が記載されている。該図面
を参照すると、図１には、スタッド溶接装置１が示され
ており、該スタッド溶接装置は、スタッド溶接ヘッド５
に接続された制御装置３を備えており、該スタッド溶接
ヘッド５は、図示されるように、公知のタイプの任意の
スタッド溶接ガン（銃）として構成することができる。
スタッド溶接ヘッド５は、その前方領域にスタッドホル
ダ７を備えており、該スタッドホルダ７に、ワークピー
ス９に溶接されるスタッド１１が保持され、該スタッド
１１は溶接電流を供給するための第１の電極１３に結合
されている。スタッド１１を保持しているスタッドホル
ダ７は、円筒状パイプ１５の内部に配置されており、該
パイプ１５は、一方において、ワークピース９の表面に
溶接ヘッド５を位置決めするための限界ストッパとして
機能し、他方において、電気的に活性な要素との接触を
防止するためのガードとして機能する。

【００１６】引抜（ｄｒａｗｎ）アークスタッド溶接プ
ロセスの実行のため、ワークピース９の表面上に溶接ヘ
ッド５を位置決めし、かつプリスパーク（予備スパー
ク）溶接電流Ｉに切り替えた後に、スタッドがスタッド
ホルダ７によってワークピースの表面から持ち上げられ
て分離され、それにより、比較的低い密度（約１００Ａ
以下）の、いわゆるプリスパーク電気アークが生成され
る。プリスパーク溶接電流Ｉを供給するため、スタッド
溶接ガンの形態で構成されているスタッド溶接ヘッド５
は、トリガ１７を備えており、該トリガ１７は、例えば
スイッチ（不図示）をオン状態にする。該スイッチのオ
ン状態は、スタッド溶接ヘッド５と制御装置３との間の
制御ライン（不図示）を介して、制御装置３の電流供給
／制御ユニット１９によって、検出される。スタッド溶
接工程のスタート信号が検出されると、スタッド１１を
具備するスタッドホルダ７が、スタッド溶接ヘッドに配
置されたソレノイド２１によって、ワークピース９から
持ち上げられる。持ち上げられた終点において、電流供
給／制御ユニット１９が、接続ライン２３を介してスタ
ッド溶接ヘッドと接続される。

【００１７】電流供給／制御ユニット１９によってソレ
ノイド２１が付勢すなわち活性化される前であって、ス
タート信号Ｓの発生直後に、プリスパーク溶接電流Ｉが
トリガ１７によってターンオンされる。電流Ｉは、電流
供給／制御ユニット１９から、第１の電極ライン２５、
スタッド１１、ワークピース９、第２の電極ライン２７
を介して流れ、そして、元の電流供給／制御ユニット１
９に戻る。このようなプリスパーク電気アークの発生
は、公知の様式で生じるものである。制御装置３の電気
供給／制御ユニット１９は、溶接電流を発生し、制御
し、かつ調整するために必要なすべての要素を備えてい
る。さらに、電流供給／制御ユニット１９は、言うまで
もないが、溶接パラメータ、溶接曲線を設定し記憶する
ための要素、及び必要ならば１回または複数回の溶接工
程に関するデータを記憶しておくためのメモリを備えて
いる。

【００１８】制御装置３はさらに、溶接工程中における
アークの電圧Ｕを測定して評価するための測定／制御ユ
ニット２９を備え、該電圧Ｕは、後に説明するように、
電流供給／制御ユニット１９に供給されて、該ユニット
１９と共同動作する。もっとも単純な場合は、電気アー
ク電圧を測定するために、電圧Ｕを、電極ライン２５、
２７を介して接続されている元の電流供給／制御ユニッ
ト１９で収集し、そして測定／制御ユニット２９に供給
するようにすることもできる。この例においては、測定
／制御ユニット２９は通常、溶接工程以外のときでも電
圧Ｕを測定することができるので、危険な電圧、及び装
置の誤動作によって生じた電圧を、オペレータが検出す
ることができる。このような場合には、測定／制御ユニ
ット２９が電流供給／制御ユニット１９に伝達し、すべ
ての制御装置３の緊急閉鎖を行うか、または、少なくと
も電流供給／制御ユニット１９の溶接スタート指令をス
トップする。

【００１９】測定／制御ユニット２９の動作は、初期の
主溶接電流Ｉが時間ｔ_v以上に供給された後に、言い換
えると溶接準備時間の経過後または主溶接工程のスター
ト後（図２（ａ）〜図３（ａ））にはじめて、開始され
る。初期の主溶接電流Ｉによって主電流電気アークがタ
ーンオンした後にある応答時間が経過すると、測定時間
インターバル△ｔ_mの間、主電流電気アークの電圧Ｕの
測定が実行される。測定精度を向上して測定の再現性を
改善するために、測定時間インターバル△ｔ_mの間、該
電圧の平均電圧値Ｕ_avgが取られる。測定された電圧Ｕ
を評価するために、通常用いられているマイクロプロセ
ッサによって、測定された電圧値のアナログ／デジタル
変換をする必要がある場合は、主電流電気アークの電圧
Ｕのスキャンニングによる平均電圧値の生成は、等間隔
の複数の時間間隔で実行可能であり、かつ平均電圧値
は、マイクロプロセッサの単純な数学的動作によって得
ることができる。

【００２０】電気アークの経路は測定された電圧値に関
係なく影響を受け、しかも主電流電気アークのスタート
から、ワークピースの溶解された領域へのスタッドの沈
降までの、主溶接工程の全体の時間は、数ｍｓ（ミリセ
カンド）〜１０ｍｓであるので、主溶接電流Ｉがターン
オンされたとき、または該主溶接電流Ｉが切り替わった
ときに、極めて鋭いエッジを保証する溶接電流ソース
を、電流供給／制御ユニット１９が備えている必要があ
る。主溶接電流電気アークの電圧Ｕにより、本発明が基
づいている技術思想に応じて、一緒に溶接される部分の
表面状態に関する推定、特にワークピースに関する推定
に到達することが可能であるかぎり、主電流電気アーク
の電圧Ｕの最初の測定に続いて、連続的な主溶接工程
を、主溶接電流Ｉへの得られた影響に応じて、溶接すべ
きワークピースの表面状態へ適合させるように、改作す
ることが可能である。

【００２１】このようにして、例えば、主電流電気アー
クの実際の電圧Ｕが予め設定したスレッショルド電圧Ｕ
_sから上方に変位している場合は、溶接時間ｔ_sが延長さ
れるか、または主溶接電流Ｉが増大され、もしくはこれ
らの両者が実行される。これは、主電流電気アークの大
きくなっている電圧Ｕが、理想的に準備された表面と比
べて、表面の汚染または表面の被膜を表しているからで
ある。同様にして、平均的に許容できる汚染に適合する
スレッショルド電圧よりも電圧が低下している場合は、
溶接時間ｔ_sの短縮化が図られるか、または主溶接電流
の供給遅延が図られ、もしくはこれらの両方が実行され
る。主電流電気アークの測定は原則的に複数回反復的、
またはほぼ連続的に実行され、主電流Ｉの電流値（電流
密度）及び供給期間の両方または一方が変更されるか、
または電流の電流経路が変更される。

【００２２】図２に示された本発明の方法の好適な実施
例においては、スレッショルド電圧Ｕ_sよりも大きな電
圧（平均電圧）が検出されたとき、清浄化パルスが主電
流電気アークの予め設定した時間的位置（プリセットコ
ース）に重畳される。図２の（ａ）に示されているよう
に、主電流電気アークの電圧Ｕの測定完了および評価の
直後において、極めて鋭いエッジを有する主溶接電流Ｉ
が、そのスタートから増大され、極めて高い値、好適に
は、電流供給ソースによって供給可能な最大値Ｉ
_max（または、溶接装置における予め設定された高い溶
接電流値）となるように増大される。その後直ちに、主
溶接電流Ｉの初期値Ｉ_hに再度降下する。このようにす
ることにより、鋭いエッジ、特に清浄化パルスの正の鋭
いエッジが、大きな電圧を生成し、それにより、表面に
存在するゴミの粒子をあらゆる方向に爆発的に飛び散ら
せる。

【００２３】図２の（ｂ）においては、最初の清浄化パ
ルスの供給完了後における、主電流電気アークの測定さ
れた電圧Ｕの平均電圧が、初期に測定された電圧値と比
較して減衰しているものの、予め設定されたスレッショ
ルド電圧値Ｕ_sよりも大きい値を有していることを表し
ている。なお、該電圧Ｕは、次の時間インターバル△ｔ
_mにおいて再度測定され用いられる。図示された工程に
より、一緒に溶接すべき表面が依然として極めて汚れが
ひどい状態であると推論される。したがって、主電流電
気アークの電圧Ｕの第２の（次の）測定の後に、新たに
清浄化パルスが供給される。該第２の清浄化パルスの供
給後に実行される主電流電気アークの第３の測定の期間
中、測定された電圧値がスレッショルド電圧Ｕ_sよりも
低いので、表面品質が適切であることが検出される。し
たがって、主溶接工程の残りの工程が、図２（ａ）に示
されるような高い電流値で継続的に実行される。この主
溶接電流値の増大は、要求された清浄化パルスの供給が
完了した後にのみ行われ、これにより、表面のクリーニ
ングがなされている期間中には、表面が少々溶解するだ
けであり、その結果、不純物が溶解体に組み込まれてい
る場合に比べて、不純物を清浄化パルスの過大電圧によ
って簡単に除去できるという、作用効果を奏することが
できる。

【００２４】清浄化パルスの重畳は、例えば、最後の清
浄化パルスが供給された後に測定された主電流電気アー
クの電圧Ｕが、図２に示されるように、予め設定したス
レショルド値以下である場合、または、清浄化パルスの
供給数が予め設定した最大値に到達した場合に、終了さ
れることが好ましい。後者の場合には、主電流電気アー
クの最後に測定された電圧が予め設定したスレショルド
値よりも大きい場合であっても、この工程が終了するこ
とが好ましい。これは、この工程の中断が、新しい工程
が始まってからでは困難であるからである。さらに、主
電流電気アークの測定された電圧値が許容できないほど
高い値であっても、適宜の安定性をもって溶接が実行さ
れるからである。最後の清浄化パルスが供給された後に
電圧の測定を実行することにより、公知の工程と比較し
て、パルスによるクリーニング効果を実際に調べること
ができ、したがって、得られた溶接の品質がより確実な
ものとなる、という作用効果を奏することができる。

【００２５】図２（ａ）に示される正の清浄化パルスの
代わりに、清浄化パルスは図３に示されるように供給し
てもよい。すなわち、主電流電気アークの電流値は、ま
ず、初期値Ｉ_hから可能な限りの最小値Ｉ_minまで低下さ
れ、それに続いて、可能な限りの最大値Ｉ_maxにまで上
昇され、次に、初期値に戻る。このような負の清浄化パ
ルス及び正の清浄化パルスを供給することにより、十分
に大きい正のエッジが得られるという作用効果を奏し、
これにより、極めて大きい圧力が生じて、より良いクリ
ーニング効果が得られる。また、単一の負のクリーニン
グパルス、または正／負のクリーニングパルス（電流値
を、最初に大きくし、次に小さくし、そして最後に元の
値に戻る）を採用することも可能である。しかしなが
ら、可能な限りの最大値を有する正のエッジにより、同
様な大きさの負のエッジに比べて、高いクリーニング効
果が得られることが判明している。図３に示された溶接
方法においては、主電流電気アークの清浄化パルスが１
つ供給された後に測定された電圧Ｕは、予め設定したス
レッショルド電圧Ｕ_Sよりもすでに低いので、さらに別
の清浄化パルスを供給することなく、溶接プロセスを終
了させることが可能である。

【００２６】複数の清浄化パルス（少なくともそれらの
正のセグメントの期間中）及び時間インターバル△ｔ_m
の期間の両者を採用すると、クリーニングパルスを用い
ずまた測定を実行しない溶接方法と比較して、対応する
校正を行うことによって、主電流電気アークに追加エネ
ルギが供給されるが、これは溶接方法の次の工程におい
て考慮される。例えば、清浄化パルスを用いない溶接方
法（１つの時間インターバル△ｔ_mの期間中に、主電流
電気アークの電圧を測定するために測定を１回だけ行
う）と比べて、追加エネルギを決定する機会が存在す
る。該決定は、主電流電気アークの電圧の最後の測定が
完了するまでに行われ、そして、それに基づいて、主溶
接工程のそれ以降のコースに影響を及ぼすようにする。
最も単純な実施例においては、主溶接プロセスのそれ以
降のコースは、例えば、実際に実行された溶接工程での
エネルギ量（エネルギ内容）が、汎用の溶接プロセスの
エネルギ量とほぼ一致しているか、または少々大きいだ
けであるように、影響が及ぼされる。これは、所定のエ
ネルギ量が、不純物の除去のために必要であるからであ
る。汎用の溶接工程のエネルギ量は、例えば、清浄化パ
ルスを用いない溶接工程のエネルギ量を計算することに
よって、確かめることができる。この計算は、汎用の電
流コース（溶接電流の制御により確立されるが、汎用の
電圧コースで乗算され、そして、時間的な実行コースか
ら、エネルギが積分により決定される。

【００２７】電圧コースとして、第１の測定された電圧
値が、溶接電流と溶接電圧との公知の関数的依存性を考
慮して決定され、または測定／制御ユニット２９で電圧
が継続的に測定される。最も単純な場合は、上記したよ
うに確定される追加エネルギ内容は、溶接時間の短縮ま
たは延長によって補正されるか、もしくは残存時間にお
いて主溶接電流を増大または減少することによって補正
される。このようにして、本発明に基づけば、安価な構
成で、溶接すべき表面の状態を変化させるために、溶接
パラメータまたはすべての溶接工程を自動的に改作適合
させるための実現可能性が提供される。好適な実施例を
参照して本発明を説明したが、本明細書を読んで内容を
理解すれば、変更及び改変が可能であることは、明らか
である。このような変更及び改変のすべてが、特許請求
の範囲等の技術的範囲に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】スタッド溶接装置の概略図である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の溶接方法の第１
の実施例による、溶接期間の溶接電流及びアーク電圧を
示している曲線の図である。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は、本発明のスタッド溶接方
法の他の実施例による、溶接期間の溶接電流及びアーク
電圧を示している曲線の図である。

【符号の説明】

３・・制御装置５・・スタッド溶
接ヘッド７・・スタッドホルダ９・・ワークピー
ス１１・・スタッド１３・・第１の電極１５・・パイプ１７・・トリガ１９・・電流供給／制御ユニット２１・・ソレノイド２９・・測定／制御ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 596054216 Ｆｌｕｒｓｔｒａｓｓｅ７−19, 58285 Ｇｅｖｅｌｓｂｅｒｇ，Ｇｅｒｍａｎｙ (72)発明者ウルリッヒ・シトリッヒドイツ連邦共和国 58285 ゲヴェルスベルク，バルツターホルツ 14 (72)発明者マートザック・ユルゲンドイツ連邦共和国 58339 ブレッカーフェルト，ハンゼリンク 115 (56)参考文献特開昭62−296966（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−25247（ＪＰ，Ａ) 特開平４−274879（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−25869（ＪＰ，Ａ) 特開平６−91379（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−122671（ＪＰ，Ａ) 特公平２−157（ＪＰ，Ｂ２) 実公平７−47177（ＪＰ，Ｙ２) 米国特許3496325（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23K 9/20 B23K 9/00 B23K 9/073 B23K 9/09 B23K 9/095

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】引抜アークスタッド溶接のための溶接方
法において、ワークピース・クリーニング・ステップ
が、（ａ）スタッド（１１）及びワークピース（９）を介し
て主溶接電流を供給するステップと、（ｂ）主溶接電流を供給開始直後に、スタッドとワーク
ピースとの間に発生するアーク電圧（Ｕ）を測定するス
テップと、（ｃ）測定されたアーク電圧が所定のスレショルド電圧
（Ｕ_s）よりも大きいとき、主溶接電流を短時間変更し
て主溶接電流に正の鋭いエッジを生成することにより、
スタッドとワークピースとの間に大きなアーク電圧を発
生させて該ワークピースの表面をクリーニングするステ
ップとからなることを特徴とする溶接方法。
【請求項２】請求項１記載の溶接方法において、ステ
ップ（ｃ）は、主溶接電流を、アーク電圧測定時の第１
のレベル（Ｉ_h）から所定の第２のレベル（Ｉ_max）に増
大させ、そして第１のレベルに再度低下させることから
なり（図２のａ）、主溶接電流を第１のレベルから第２
のレベルに増大させたときに、正の鋭いエッジが得られ
ることを特徴とする溶接方法。
【請求項３】請求項２記載の溶接方法において、主溶
接電流を増大させかつ低下させる一連のステップは、主
溶接電流の第１のレベルが所定のレベルよりも低いとき
に実行されることを特徴とする溶接方法。
【請求項４】請求項１記載の溶接方法において、ステ
ップ（ｃ）は、主溶接電流を、アーク電圧測定時の第１
のレベル（Ｉ_h）から所定の第２のレベル（Ｉ_min）に低
下させ、該第１のレベルよりも高い所定の第３のレベル
（Ｉ_max）に増大させ、そして第１のレベルに再度低下
させることからなり（図３のａ）、主溶接電流を第２の
レベルから第３のレベルに増大させたときに、正の鋭い
エッジが得られることを特徴とする溶接方法。
【請求項５】請求項４記載の溶接方法において、主溶
接電流を低下させ、増大させ、そして低下させる一連の
ステップは、主溶接電流の第１のレベルが所定のレベル
よりも高いときに実行されることを特徴とする溶接方
法。
【請求項６】請求項１〜５いずれかに記載の溶接方法
において、アーク電圧は、ステップ（ｂ）において短時
間（Δｔ_m）中の平均アーク電圧（Ｕ_avg）として測定さ
れることを特徴とする溶接方法。
【請求項７】請求項６記載の溶接方法において、正の
鋭いエッジの振幅は、平均アーク電圧（Ｕ_avg）のスレ
ショルド電圧からの偏差に基づいて決定されることを特
徴とする溶接方法。
【請求項８】請求項１〜７いずれかに記載の溶接方法
において、ワークピース・クリーニング・ステップはさ
らに、ステップ（ｂ）及び（ｃ）を反復実行するステッ
プを含み、該ステップは、測定アーク電圧がスレショル
ド電圧（Ｕ_s）よりも低くなるか、あるいはステップ
（ｂ）及び（ｃ）の反復が所定の回数に到達するまで、
反復実行されることを特徴とする溶接方法。
【請求項９】請求項８記載の溶接方法において、ワー
クピース・クリーニング・ステップはさらに、ステップ
（ｂ）及び（ｃ）を所定回数の反復実行した後でも測定
アーク電圧がスレショルド電圧よりも低い場合に、警報
信号を発生又は記録するステップを含んでいることを特
徴とする溶接方法。
【請求項１０】請求項１〜９いずれかに記載の溶接方
法において、溶接電流の第１のレベルは、１００Ａ〜４
００Ａの範囲内であることを特徴とする溶接方法。
【請求項１１】請求項１〜１０いずれかに記載の溶接
方法において、該方法は、ワープピース・クリーニング
・ステップの後に溶接ステップが実行され、該溶接ステ
ップの間、主溶接電流の値及びその供給期間の少なくと
も一方が、ワークピース・クリーニング・ステップ中の
主溶接アークのエネルギに応じて調整されることを特徴
とする溶接方法。
【請求項１２】請求項１１記載の溶接方法において、
主溶接電流の値及びその供給期間の調整は、ワークピー
ス・クリーニング・ステップ及び溶接ステップの期間に
おける主溶接電流のエネルギがほぼ一定となるように、
実行されることを特徴とする溶接方法。
【請求項１３】請求項１２記載の溶接方法において、
該方法はさらに、最終的な溶接の品質を、最後の測定ア
ーク電圧（Ｕ）のスレショルド電圧（Ｕ_s）からの偏差
を用いて推定するステップを含んでいることを特徴とす
る溶接方法。