[发明专利]电弧焊接方法

说明书

技术领域

本发明涉及采用了针脚脉冲(stitch pulse)焊接法的电弧焊接方法。

背景技术

图8为表示现有的焊接系统的一例的图。该图中的焊接系统91采用所谓的针脚脉冲焊接法来进行焊接。所谓针脚脉冲焊接法为通过对焊接时的热输入和冷却进行控制来容易地对提供给母材的热影响进行抑制的焊接法。如果采用该针脚脉冲焊接法，则与现有的薄板焊接相比，能够使焊接外观改善，使焊接变形量减少(参照例如专利文献1)。

机械手9M为对工件9W自动地进行电弧焊接的装置，由上臂93、下臂94、腕部95以及用于对它们进行旋转驱动的多个伺服电动机(未图示)构成。

电弧焊炬9T被安装在机械手9M的腕部95的前端部分，用于将被缠绕到丝卷筒(ワイヤリ一ル)96的直径1mm程度的焊丝97引导到工件9W的被教示的焊接位置。焊接电源9WP在电弧焊炬9T与工件9W之间供给焊接电压。在对工件9W进行焊接时，在将焊丝97从电弧焊炬9T的前端突出期望的突出长度的状态下进行。

盘绕衬管(コィルラィナ，coil liner)92用于对焊丝97进行引导，与电弧焊炬9T相连接。

作为操作单元的示教器(teach pendant)9TP为所谓的可移动式操作盘，用于设定为了进行机械手9M的动作、针脚脉冲焊接而必需的条件等。

机器人控制装置9RC用于使机械手9M执行焊接动作的控制，在内部具备主控制部、动作控制部以及伺服驱动器(都未图示)等。而且，操作者基于由示教器9TP所教示的操作程序，从伺服驱动器向机械手9M的各伺服电动机输出动作控制信号，使机械手9M的多个轴分别旋转。机器人控制装置9RC通过来自机械手9M的安装于伺服电动机的编码器(未图示)的输出来识别当前位置，因此能够控制电弧焊炬9T的前端位置。而且在焊接部中，反复进行以下所说明的焊接、移动、冷却，并进行针脚脉冲焊接。

图9为用于说明进行针脚脉冲焊接时的状态的图。焊丝97从电弧焊炬9T的前端突出。保护气体G从焊接开始时到焊接结束时始终以固定的流量从电弧焊炬9T被吹出。以下，针对针脚脉冲焊接时的各状态进行说明。

该图(a)表示电弧发生时的样子。基于被设定的焊接电流以及焊接电压，电弧a在焊丝97的前端与工件9W之间发生，焊丝97进行熔融而在工件9W形成熔融池Y。在电弧a发生，经过了所教示的焊接时间之后，停止电弧a。

该图(b)表示电弧停止后的样子。电弧停止后，在经过所设定的冷却时间之前维持焊接后的状态。即机械手9M以及电弧焊炬9T与焊接时的状态同样处于停止了的状态下，仅从电弧焊炬9T吹出保护气体G，因此熔融池Y通过保护气体G被实质地冷却并凝固。

该图(c)表示使电弧焊炬9T移动到下一个焊接位置的样子。经过冷却时间后，使电弧焊炬9T移动到在焊接行进方向上离开预先设定的移动间距Mp的位置即电弧再次开始点。此时的移动速度为所设定的移动速度。上述移动间距，如该图(c)所示，为按照在熔融池Y凝固后的焊接痕Y’的外周侧定位焊丝97的方式而被调整的距离。

该图(d)表示在电弧再次开始点再次产生电弧a的样子。在焊接痕Y’的前端部重新形成熔融池Y并进行焊接。由此，在针脚脉冲焊接系统91中，交替地反复进行使电弧发生并进行焊接的状态和进行冷却、移动的状态。而且，按照焊接痕即鳞被部分重合的方式形成焊道。

图10为用于说明在焊接施工后所形成的焊道的图。如该图所示，在最初的电弧开始点P1形成焊接痕Sc，在朝向焊接行进方向Dr离开移动间距Mp的电弧再次开始点P2也形成同样的焊接痕Sc。在电弧再次开始点P3以后也进一步依次形成焊接痕Sc。由此，按照焊接痕Sc即鳞部分重合方式所形成的结果、形成鳞状的焊道B。

在上述的方法中，如图9(b)、图9(c)等所示，反复进行使电弧a停止，之后使电弧a再发生的工序。每次使电弧a再发生时，溅射发生，存在焊道B的外观劣化的问题。在此，如图11所示，提出不使电弧a停止，不需要再次发生电弧a的焊接法(参照例如专利文献2)。

如图11(b)、图11(c)所表示那样，与图9(b)、图9(c)所示的情况不同，在对熔融池Y进行冷却时也不使电弧a停止，保持电弧a发生的状态。由于不需要使电弧a再发生，因此能够抑制溅射的发生。此时，公知例如在进行焊接时采用交流脉冲电流，在冷却、移动时采用微弱的直流电流的方法。根据该方法，通过在焊丝97的极性为-时形成熔滴，在焊丝97的极性为+时，作用比较强的电磁收缩(pinch)力，从而存在熔滴向工件9W落下的倾向。此外，在流动直流电流时，焊丝97的极性被固定为+。