自動焊接方法及其裝置以及焊接構造物的制作方法

專利名稱：自動焊接方法及其裝置以及焊接構造物的制作方法
技術領域：
本發明涉及自動焊接方法及其裝置以及由該焊接形成的焊接構造物，所述的焊接方法及其裝置是對焊接構造物進行焊接的，所述焊接構造物是由例如是配電設備用氣體斷路器外裝容器的焊接接頭等焊接構造形成的。
現有技術中，這樣的焊接構造物要采用高可靠性的焊接方法。尤其是近年來，各種高效率化的焊接法用于該焊接構造物。例如，日本特開平8-1360號公報揭示的焊接構造物，如圖10所示，為了實現高質量、高效率化，用激光焊接由不銹鋼制管1和碳素鋼制法蘭2構成的圓周接縫。
該激光焊接，是使從圖未示激光發射器輸出的激光通過預定的聚光光字系統(圖未示)聚光，以預定的相對速度使該激光移動進行焊接。
用該激光焊接，焊接圖10所示的焊接構造物的接縫時，必須使激光的聚光光學系統在管1周圍旋轉。但是，要使與激光的傳送系統成為一體的聚光光學系統在管1的周圍旋轉并不容易，通常是使管1旋轉，實施激光焊接。
另外，雖然也有電子束焊接，但該電子束焊接中，也要使電子束槍在管1周圍旋轉，由于電子束焊接通常是在真空中實施，所以不容易使電子束槍旋轉。因此，電子束焊接中，通常也是使管1旋轉進行焊接。
但是，在焊接圖10所示焊接構造物分支側的法蘭3和分支管4時，為了采用激光焊接或電子束焊接，要使管旋轉是不容易的。尤其是當主體側的管比較長時，使分支管4旋轉是不可能的。
因此，激光焊接和電子束焊接不能高質量、高效率地實現分支側法蘭3的焊接。
圖11所示的焊接構造物是大型槽。該槽中，在焊接由大型槽體5與鏡板6構成的接頭時，槽體5上預先安裝著各接口7、8，內藏物預先組裝在槽體5內。因此，在槽體5與鏡板6的焊接時，要使槽體5臥倒、旋轉或移動都是很困難的。因此，不能采用激光焊接和電子束焊接。
如上所述，對于旋轉、移動都困難的大型構造物，采用激光焊接和電子束焊接是不容易實現高質量、高效率化的。
基于上述問題，采用比較容易使電弧或等離子體熱源移動的焊接法。通過使在被焊接部分上產生焊接熱源的焊槍的動作，進行焊接。
但是，該方法中，由于焊接構造物的接頭位置的原因，焊接姿勢不一定是朝下，例如，上述圖10所示的焊接構造物中，由法蘭3和分支管4構成的接頭，其焊接姿勢為橫向姿勢。另外，圖11所示焊接構造物中，由槽體5和鏡板6構成的接頭也同樣地為橫向姿勢。
即，當把焊接構造物整體臥倒時，焊槍9相對于焊接接頭要采取圖12所示的朝下→朝縱向→朝上→朝縱向→朝下的全姿勢。
在焊接施工中以全姿勢焊接時，由于重力在所有的朝向都作用于熔融金屬，所以在每種姿勢要變更焊接條件，焊接難度極高。
焊接的姿勢最好是朝下姿勢，如前所述，對于因焊接構造物的制約而不能確保朝下姿勢的接頭，通常是以橫向姿勢實施焊接。
如上所述，對于大型焊接構造物或者因焊接構造物的形狀制約，不能使焊接構造物旋轉時，希望能以橫向姿勢或全姿勢使焊槍移動，實施高質量、高效率焊接。
由于上述的制約，上述焊接構造物的接縫焊接主要采用電弧焊，但是，以橫向姿勢或全姿勢進行高質量、高效率的焊接并不容易。為了實現高效率化的焊接，進行大熱量化、即進行焊槍的大電流化時，熔融金屬因重力影響而垂落的現象嚴重，使焊接質量降低。尤其當焊接構造物是鋁合金制時，鋁合金的熔融金屬因其粘性低于鋼鐵材料和不銹鋼，所以，受重力影響其焊接質量更加降低。
以低碳鋼和不銹鋼為代表的鋼鐵材料，由于熔融金屬的粘性比鋁合金高，所以較為有利，但是，在以橫向姿勢的焊接中，為了實現高質量化，不得不犧牲高效率化。
因此，對鋁合金以橫向姿勢進行焊接的幾乎所有場合，以及對低碳鋼、不銹鋼等鋼鐵材料以橫向姿勢進行焊接的原子能機器等重要構造物的場合，是采用即使是電弧焊也能得到高質量的鎢極惰性氣體保護焊(以下稱為TIG焊接)。
圖13表示該TIG焊接的原理。焊槍10上備有電極11，從圖未示焊接電源向該電極11供給電能。電能供給時在電極11與母材12之間產生焊接電弧13，在母材12上形成熔融池14。把焊絲15供給焊接電弧13，焊絲15的前端被焊接電弧13熔融，形成焊滴并移到熔融池14。持續上述的動作進行焊接。
與該TIG焊接不同的焊接法有氣體保護金屬極電弧焊接(以下稱為MIG焊接)。該MIG焊接，是在焊絲與母材之間產生焊接電弧，一邊熔融、消耗焊絲一邊進行焊接。這樣，在維持焊接電弧的期間，消耗焊絲，向熔融池供給熔融金屬。因此，雖然作業能率高，但是由于形成多量的熔融金屬，所以，在橫向姿勢中容易產生垂落等缺陷。
考慮到這些焊接法的特性，在橫向姿勢，一般采用TIG焊接。即，在TIG焊接中，為了用電極11確保熔融池14并防止垂落，適度地抑制焊絲15的供給，進行焊接。這樣，雖然可實現高質量化，但高效率化極為困難。
本發明的目的是提供一種在橫向姿勢及全姿勢中，能以高質量、高效率進行焊接構造物焊接的自動焊接方法及其裝置。
另外，本發明的目的是提供以高質量、高效率的焊接制作的焊接構造物。
為達到上述目的本發明采取以下技術方案自動焊接方法，在焊槍與母材之間產生焊接電弧，在母材上形成熔融池，上述焊接電弧使焊絲熔融，將焊滴移到上述熔融池；其特征在于，使所述焊槍朝著略垂直于所述母材被焊接部分的方向擺動，同時使供給焊槍的焊接電流的峰值時間與所述焊槍擺動的朝上動作期間一致。
所述的自動焊接方法，其特征在于，在焊槍擺動的朝上動作期間，高速地設定焊絲的進給速度。
所述的自動焊接方法，其特征在于，將上述焊絲進給速度設為一定時，這時的焊絲進給速度，設定為上述焊槍擺動的朝上動作期間與朝下動作期間的各焊絲進給速度的平均速度，或者稍慢于該平均速度的速度。
所述的自動焊接方法，其特征在于，把供給上述焊槍的峰值焊接電流的發生時間，設定為在焊槍開始朝上動作的預定期間之前，并且在該焊槍到達朝上動作上端時，結束上述峰值焊接電流的供給。
自動焊接裝置，使焊槍與母材之間產生焊接電弧，在母材上形成熔融池，焊接電弧使焊絲熔融，將焊滴移到上述熔融池；其特征在于，備有焊接行走機構、焊槍擺動機構和電流控制機構；上述焊接行走機構使上述焊槍沿著上述母材的被焊接部分的方向行走；上述焊槍擺動機構使上述焊槍在略垂直于上述被焊接部分的方向擺動；上述電流控制機構使供給上述焊槍的焊接電流脈動，并且，使上述焊接電流的峰值時間與焊槍擺動的朝上動作期間一致。
所述的自動焊接裝置，其特征在于備有上述在焊槍擺動的朝上動作期間，將焊絲進給速度提高的焊絲進給控制機構。
所述的自動焊接裝置，其特征在于，設有焊絲進給控制機構，在將上述焊絲進給速度設為一定時，將焊絲進給速度設定為上述焊槍擺動的朝上動作期間與朝下動作期間的各焊絲進給速度的平均速度、或者稍慢于該平均速度的。
所述的自動焊接裝置，其特征在于，上述電流控制機構，把供給上述焊槍的峰值焊接電流發生時間，設定為焊槍開始朝上動作的預定期間之前，并且在該焊槍到達朝上動作上端時，結束上述峰值焊接電流的供給。
焊接構造物，其特征在于，使焊槍朝著略垂直于母材被焊接部分的方向擺動，并且使供給上述焊槍的焊接電流的峰值時間與焊槍擺動的朝上動作期間一致，這樣在焊槍與母材之間產生焊接電弧，在母材上形成熔融池，同時上述焊接電弧使焊絲熔融，將焊滴移至上述熔融池，反復進行該過程以焊接母材而制成的。
所記載的自動焊接方法，在焊槍與母材之間產生焊接電弧，在母材上形成熔融池，上述焊接電弧使焊絲熔融，將焊滴移到上述熔融池；其特征在于，使焊槍朝著略垂直于母材被焊接部分的方向擺動，同時使供給焊槍的焊接電流的峰值時間與焊槍擺動的朝上動作期間一致。
所記載的自動焊接方法，其特征在于，在焊槍擺動的朝上動作期間，高速地設定焊絲的進給速度。
所記載的自動焊接方法，其特征在于，將上述焊絲進給速度設為一定時，這時的焊絲進給速度設定為上述焊槍擺動的朝上動作期間與朝下動作期間的各焊絲進給速度的平均速度，或者稍慢于該平均速度的速度。
所記載的自動焊接方法，其特征在于，把供給上述焊槍的峰值焊接電流的發生時間設定為焊槍開始朝上動作的預定期間之前，并且在該焊槍到達朝上動作上端時，結束上述峰值焊接電流的供給。
所記載的自動焊接裝置，使焊槍與母材之間產生焊接電弧，在母材上形成熔融池，焊接電弧使焊絲熔融，將焊滴移到上述熔融池；其特征在于，備有焊接行走機構、焊槍擺動機構和電流控制機構；上述焊接行走機構使焊槍沿著母材的被焊接部分方向行走；上述焊槍擺動機構使焊槍至略垂直于上述被焊接部分的方向擺動；上述電流控制機構使供給焊槍的焊接電流脈動，并且，使上述焊接電流的峰值時間與焊槍擺動的朝上動作期間一致。
所記載的自動焊接裝置中，其特征在于，備有在焊槍擺動的朝上動作期間，高速地設定焊絲進給速度的焊絲進給控制機構。
所記載的自動焊接裝置中，其特征在于，將上述焊絲進給速度設為一定時，備有將焊絲進給速度設定為上述焊槍擺動的朝上動作期間與朝下動作期間的各焊絲進給速度的平均速度，或者稍慢于該平均速度的焊絲進給控制機構。
所記載的自動焊接裝置中，其特征在于，上述電流控制機構，把供給上述焊槍的峰值焊接電流發生時間設定為焊槍開始朝上動作的預定期間之前，并且在該焊槍到達朝上動作上端時，結束上述峰值焊接電流的供給。
所記載的焊接構造物，其特征在于，使焊槍朝著略垂直于母材被焊接部分的方向擺動，同時使供給焊槍的焊接電流的峰值時間與焊槍擺動的朝上動作期間一致，這樣在焊槍與母材之間產生焊接電弧，在母材上形成熔融池，同時焊接電弧使焊絲熔融，將焊滴移到熔融池，反復該過程地焊接母材而制成。
根據該自動焊接方法及其裝置，對于焊接構造物的橫向姿勢焊接，能以高質量、高效率進行橫向姿勢及全姿勢的焊接構造物的焊接。
以下參照附圖，詳細說明
具體實施例方式圖1表示本發明自動焊接裝置第1實施例的構造圖。
圖2是圖1所示裝置中的控制裝置的構成圖。
圖3是圖1所示裝置的動作程序流程圖。
圖4是圖1所示裝置的動作程序時間圖。
圖5是表示本發明自動焊接裝置第2實施例的構造圖，用于焊接構成氣體絕緣開閉裝置之一部分的容器。
圖6是圖5所示裝置中的機械手控制器構成圖。
圖7是表示朝上振擺動作時的電弧電流的圖。
圖8是表示在振擺上端位置產生咬邊的圖。
圖9是表示本發明自動焊接裝置第3實施例中的、振擺動作時的峰值電流的圖。
圖10表示進行現有的激光焊接或電子束焊接的管及法蘭構成的焊接構造物。
圖11表示進行現有的激光焊接或電子束焊接的大型槽焊接構造物。
圖12表示將焊接構造物整體橫倒時，焊槍相對于焊接接縫的全姿勢。
圖13表示TIG焊接的原理。
(1)下面，參照


本發明第1實施例。
圖1是自動焊接裝置的構造圖。
焊接構造物20是鋁合金制，形成為圓筒狀。在該焊接構造物20上有焊接接頭21，并且由于是大型物及為了防止變形，必須以豎立著圓筒的圖1所示狀態進行焊接。因此，在焊接焊接接頭21時的焊接姿勢是橫向姿勢。
在該焊接構造物20的側面，安裝著供給焊接臺車22行走的行走軌23。該焊接行走臺車22沿全周在行走軌23上行走地實施焊接，把持著作為焊接熱源的、產生焊接電弧的焊槍24。在焊接行走臺車22上，設有安裝著焊絲噴咀25的噴咀臂26，由該噴咀臂26進行焊絲噴咀25的定位。另外，在焊接行走臺車22上，還搭載著向焊絲噴咀25供給焊絲28的焊絲進給器29，該焊絲28在焊接進行的同時埋入設在焊接接頭21上的焊接坡口27內。
焊槍24上連接著焊接電源30，該焊接電源30供給電能，使在焊槍24與焊接構造物20之間產生焊接電弧。另外，該焊接電源30也與焊接構造物20電氣連接，以形成電路。
控制裝置31與焊接行走臺車22連接，控制焊接行走臺車22的行走、焊槍24的動作以及焊絲進給器29的動作。
圖2是該控制裝置31的構成圖。中央處理裝置部(CPU)32，通過總線33連接著設定、顯示部34和存儲部35，同時通過總線36連接著輸入輸出接口(I/O接口)37。設定、顯示部34進行焊接動作程度的設定、顯示。存儲部35存儲焊接動作程序。
上述輸入輸出接口37，連接著焊接電源30，同時連接著臺車行走驅動部38、臺車焊槍驅動部39、焊絲進給驅動部40及位置檢測器41。臺車行走驅動部38使焊接行走臺車22在行走軌23上行走。臺車焊槍驅動39驅動焊槍24。焊絲進給驅動部40控制焊絲進給器29的動作。位置檢測器41檢測焊接開始位置。
上述中央處理裝置32，控制向存儲部35的信息寫入和信息讀出，并且，按照存儲著的圖3所示動作程序流程圖，控制臺車行走驅動部38、臺車焊槍驅動部39、焊絲進給驅動部40及位置檢測器41的動作。
該中央處理裝置部32，向臺車焊槍驅動部39發出動作指令，使焊槍24朝著略垂直于焊接構造物20的焊接接頭21的方向擺動，同時，使供給焊槍24的焊接電流的峰值時間與焊槍24的擺動朝上期間一致。
另外，中央處理裝置部32，向焊絲進給驅動部40發出指令，在焊槍24的擺動朝上動作期間，高速設定焊絲28的進給速度。
下面，參照圖3所示動作程序流程圖和圖4所示動作程序時間圖，說明上述裝置的作用。
先在步驟#1，控制裝置31的設定、顯示部34把動作程序所需的焊接參數存儲到存儲部35。該焊接參數是焊接所需的預熱電流(A)、預熱時間(sec)、振擺幅度(mm)、振擺周期(sec)、峰值電流(A)、基本(ベ-ス)電流值(A)、峰值時間焊絲進給速度(mm/min)、基本時間焊絲進給速度(mm/min)、焊口電流值(A)、焊口時間(sec)、臺車行走速度(mm/min)及焊接距離(mm)。
這里，對焊接構造物20的焊接是以上述的橫向姿勢進行的，所以，焊槍24適用于在垂直于焊接進行方向的方向擺動。在鋁合金的焊接中，為了防止粘性及融點低的熔融金屬的垂落，以及為了凝固后焊珠的外觀整齊，通常采用振擺。尤其是在橫向姿勢的焊接中，為了減少重力影響，振擺是不可缺少的。振擺開始時，從焊接構造物20看，有從朝上動作開始的方法和從朝下動作開始的方法。這里，是從朝下振擺動作開始地設定焊接參數。
上述焊接參數設定結束后，在步驟#2，設定、顯示部34的起動鈕接通，在步驟#3，臺車行走驅動部38和臺車焊槍驅動部39起動，由此焊接行走臺車22在行走軌23上行走。借助該焊接行走臺車22的行走，在步驟#4，位置檢測器41檢測出安裝在焊接構造物20上的圖未示焊接開始點檢測用凸頭，在步驟#5，臺車行走驅動部38停止行走動作，同時停止臺車焊槍驅動部39和焊槍24的驅動。
接著，在步驟#6，焊接電源30起動，在步驟#7，將預定的預熱電流值(A)的焊接電流供給焊槍24，在焊槍24與焊接構造物20之間產生焊接電弧。
在步驟#8，中央處理裝置部32判斷為經過了預定的預熱時間后，在步驟#9，向臺車焊槍驅動部39發出動作指令，使焊槍24開始先朝下的振擺動作。這時，從步驟#10移至步驟#11，焊接電源30向焊槍24輸出預定的基本(ベ-ス)電流值(A)的焊接電流，與此同時，焊絲進給驅動部40以預定的基本時間焊絲進給速度(mm/min)將焊絲28供給焊絲噴咀25。在該狀態，焊槍24借助振擺動作行進到下端。這里，根據預定的振擺周期，算出從焊接開始點到振擺下端所需的時間(周期/2)。
這樣，在步驟#12，通過圖未示程序定時器的計測，到了焊槍24的下端到達時間時，焊接機械手驅動部66使焊槍24朝上振擺動作，并行進到上端。這時，在步驟#13，焊接電源30向焊槍24輸出預定的峰值電流值(A)的焊接電流，與此同時，焊絲進給驅動部40以峰值時間焊絲進給速度(mm/min)供給焊絲28。這里，焊槍24用預定振擺周期的2分之一的時間，到達振擺上端位置。
這樣，在步驟#14，當焊槍24到達振擺上端位置時，再通過步驟#10返回步驟#11，焊接電源30向焊槍24輸出預定的基本電流值(A)的焊接電流，與此同時，焊絲進給驅動部40以預定的基本時間焊絲進給速度(mm/min)向焊絲噴咀供給焊絲28，焊槍24的振擺動作如此地一直行進到下端。
以上的焊槍24的振擺動作一直持續到根據預定的焊接距離(mm)和臺車行走速度(mm/min)算出的焊接時間。
這樣地實施焊槍24的振擺動作，在步驟#10判斷為焊接時間結束時，移至步驟#15，焊接電源30向焊槍24輸出預定的焊口電流值的電流，與此同時，中央處理裝置部32使臺車行走驅動部38及焊絲進給驅動部40停止。另外，在步驟#16判斷為預定的焊口時間結束時，在步驟#17，停止焊接電源30，結束全部時序(シ-ケンス)。
這里，焊接構造物20例如是12mm厚的鋁合金制板，下表中表示初期設定的焊接參數。
表1<
>該表1中，本實施例的焊接條件用A條件至D條件表示。為了比較，現有焊接法的焊接條件用E條件表示。從該表可見，本實施例的A條件至D條件，與現有焊接法的E條件相比，均可實現焊接行走臺車22的行走速度高速化，因此，能實現高效率化的焊接。
下面，說明高效率化焊接的原因。本實施例中，以橫向姿勢中的振擺動作的朝下動作期間作為焊接電流的基本時間，可減低焊接電流值及與其相應的焊絲供給速度(即基本時間焊絲進給速度)。
另一方面，以振擺動作的朝上動作期間作為焊接電流的峰值時間，可將焊接電流值及與其相應的焊絲進給速度(即峰值時間焊絲進給速度)設定得高。
這樣，即使采用高電流值、高焊絲進給速度，熔融金屬也不會垂落，而是存留在坡口27內，形成穩定的焊珠。即，本實施例中的焊接條件A至D，振擺動作的朝下動作中，可將焊接電流值及焊絲進給速度設定得低，抑制熔融金屬的產生，并且可抑制熔融金屬的溫度上升，所以，可防止熔融金屬的垂落。
另外，在振擺動作的朝上動作中，由于焊接電流值及焊絲進給速度高，所以，多量生成的熔融金屬朝著坡口27的上方部形成，所以，即使產生一些垂落，也存留在坡口27內部，可不必擔心垂落，實現高效率的焊接。
現有的焊接條件E中，由于采用通常的焊接方法，所以，雖然是采用相同的TIG焊接法，但對振擺動作不進行特定的控制，脈沖電流和基本時間是隨機設定的。即，在產生峰值電流的時間，振擺動作有時是朝下動作，不容易提高峰值電流。因此，也不能提高焊絲進給速度，結果，不能提高焊接行走臺車22的行走速度。因此，現有的橫向TIG焊接法中，對于鋁合金的焊接構造物20，不得不將焊接速度抑制在200(mm/min)左右。
而本實施例，由于可一邊抑制熔融金屬的垂落一邊進行焊接，所以，可充分提高焊接電流、焊絲進給速度，結果，可大幅度提高焊接速度。
另外，本實施例中，使峰值電流值及基本電流值適當變化，與焊絲28的熔融速度一致，而且，熔融金屬不從坡口27排出，可穩定地進行焊滴移動，結果，得到的焊珠具有極為穩定的波紋形狀，如果選定與坡口27的深度相吻合的焊絲進給速度，則可防止焊接中不必要的堆高(余盛)，不需要焊接后的焊珠加工。
因此，根據上述第1實施例，對于因熔融金屬的粘性低而不容易確保焊接質量及提高焊接電流實現高效率化的、由鋁合金構成的焊接構造物20的橫向姿勢的焊接，可用橫向姿勢及全姿勢提高焊接構造物20的焊接質量和能率，并且得到該高質量的焊接構造物。(2)下面，參照

本發明第2實施例。與上述圖1及圖2中相同的部分，注以相同標記，其詳細說明從略。
圖5是自動焊接裝置的構造圖，該裝置適用于構成氣體絕緣開閉裝置的一部分的電力設備用大型鋁合金容器。
該電力設備用大型鋁合金容器(以下簡稱為容器)，在主管50上設有分支管51。主管50由A5083Al-Mg合金構成，內徑為800(mm)。分支管51與主管同樣地由A5083Al-Mg合金構成，內徑為800(mm)，是用塑性加工擠出成形的。
焊接在該分支管51上的短管52和法蘭53，預先在另外的工序中焊接。
該容器通過法蘭53用螺栓與別的機器連接，作為開閉裝置。在該容器內，例如為了絕緣封入了SF6氣體(6kgf/cm2以下)。因此，該容器要求具有氣密性。構成焊接接頭的坡口54上，根據拉伸度(引度)設定要求全厚焊接。
該自動焊接裝置備有多關節焊接機械手55。在該焊接機械手55的前端部，設有與第1實施例同樣的焊槍24和噴咀臂26。該焊接機械手55載置于機械手臺車56上，在臺車行走軌57上行走。
為了減輕重量，焊絲進給裝置29與焊絲卷筒58分開設置，但其性能與上述第1實施例中的焊絲進給裝置29相同。
機械手控制器59，控制機械手臺車56的行走、焊槍24的動作及焊絲供給器29的動作，其構造如圖6所示。中央處理裝置部(CPU)60，通過總線61連接著設定、顯示部62和存儲部63，同時通過總線64連接著輸入輸出接口(I/O接口)65。設定、顯示部62進行焊接動作程序的設定、顯示，存儲部63存儲焊接動作程序。
上述輸入輸出接口65上，連接著焊接電源30，同時連接著焊接機械手驅動部66、機械手臺車驅動部67、焊絲進給驅動部68及位置檢測器69。
焊接機械手驅動部66控制焊接機械手55的動作。機械手臺車驅動部67驅動機械手臺車，使其在行走軌57上行走。焊絲進給驅動部68控制焊絲進給器29的動作。位置檢測器69檢測焊接開始位置。
上述中央處理裝置60，控制向存儲部63的信息寫入和信息讀出，并且，按照存儲著的圖3所示動作程序流程圖，控制焊接機械手驅動部66、機械手臺車驅動部67、焊絲進給驅動部68及位置檢測器69的動作。
該中央處理裝置部60，向焊接機械手驅動部66發出動作指令，使焊槍24朝著略垂直于容器坡口54的方向擺動，同時，使供給焊槍24的焊接電流的峰值時間與焊槍24的朝上擺動動作期間一致。
另外，中央處理裝置部60，向焊絲進給驅動部68發出指令，在焊槍24的擺動朝上動作期間，高速設定焊絲28的進給速度。
下面，參照圖3所示動作程序流程圖和圖4所示動作程序時間圖，簡單說明上述裝置的作用。
先在步驟#1，控制裝置59的設定、顯示部62與上述同樣地，把動作程序所需的焊接參數存儲到存儲部63。
然后，設定、顯示部34的起動鈕接通后，在步驟#3，焊接機械手驅動部66和機械手臺車驅動部67起動，機械手臺車56在行走軌57上行走。借助該焊接行走臺車22的行走，在步驟#4，位置檢測器69檢測出焊接開始點檢測用凸頭時，在步驟#5，機械手臺車驅動部67停止行走動作，焊接機械手驅動部66也停止焊槍24的驅動。
接著，在步驟#6，焊接電源30起動，在步驟#7，將預定的預熱電流值(A)的焊接電流供給焊槍24，在焊槍24與容器坡口54之間產生焊接電弧。
中央處理裝置部60判斷為經過了預定的預熱時間后，在步驟#9，使焊槍24開始先朝下的振擺動作。這時，焊接電源30向焊槍24輸出預定的基本電流值(A)的焊接電流，焊絲進給驅動部68以預定的基本時間焊絲進給速度(mm/min)將焊絲28供給焊絲噴咀25。
這樣，到了焊槍24的下端到達時間時，焊接機械手驅動部66使焊槍24改變為朝上振擺動作。這時，在步驟#13，焊接電源部30向焊槍24輸出預定的峰值電流值(A)的焊接電流，焊絲進給驅動部68以峰值時間焊絲進給速度(mm/min)供給焊絲28。
這樣，當焊槍24到達振擺上端位置時，再返回步驟#11，焊槍24的振擺動作一直進行到下端。
這樣地實施焊槍24的振擺動作，帶法蘭的短管53與分支管51在坡口54處焊接。
焊接時間結束時，移至步驟#15，焊接電源30向焊槍24輸出預定的焊口電流值的電流，與此同時，中央處理裝置部60使焊接機械手驅動部66及焊絲進給驅動部68停止。另外，在判斷為預定的焊口時間結束時，停止焊接電源30，結束全部程序。
根據該第2實施例，與上述第1實施例同樣地，對于因熔融金屬的粘性低而不容易確保焊接質量及提高焊接電流實現高效率化的、由鋁合金構成的焊接構造物20的橫向姿勢的焊接，可用橫向姿勢及全姿勢提高焊接構造物的焊接質量和能率。另外，把高質量、高效率的鋁合金焊接用于配電設備用氣體斷路器的容器，可建造高質量的配電設備。
本實施例的焊接法與現有焊接法相比，如表1所示，在現有焊接法的焊接條件E中，將焊接距離設定為1900(mm)，每一層9.5分，全厚焊接中內外面需要各2層焊接，共計需要38分。
而本實施例中，在焊接條件C中，將焊接距離設定為1900(mm)，這樣，全厚焊接共4層，用19分結束焊接。
而且，現有焊接法中，為了防止電力中斷時的電弧產生，必須使內面側的焊珠表面光滑，焊接后要進行研磨加工等的后處理。而本實施例中，可穩定地從焊絲28將熔融金屬移至熔融池，滿堆形狀的整形也容易，可不必進行后處理。
另外，根據本實施例，作為焊接構造物的氣體絕緣開閉裝置的容器的焊接接頭，根據支管51的尺寸有各種大小，上述焊接機械手55可容易地對應支管51的尺寸。另外，當支管51的尺寸超過焊接機械手55的工作范圍時，焊接機械手55雖然不能復蓋坡口54的全部焊接邊緣，但這時可借助機械手臺車56使焊接機械手55移動到行走軌57上的預定位置，進行與上述同樣的焊接。(3)下面說明本發明的第3實施例。
該第3實施例，是在上述第1和第2實施例中，將焊絲進給速度設為一定。即，上述第1及第2實施例中的各中央處理裝置部32、60，分別向焊絲進給驅動部40、68發出指令，將焊絲進給速度設為一定時，將這時的焊絲進給速度設定為焊槍24擺動的朝上動作期間與朝下動作期間的各焊絲進給速度的平均速度，或比該平均速度稍慢一些的速度。
為了簡化焊接條件的設定，表1所示焊接條件A至D中，將焊絲進給速度分別設定為A條件2000(mm/min)，B條件；2500(mm/min)，C條件2900(mm/min),D條件3200(mm/min)。這樣，焊接中由于焊絲的進給速度一定，所以，可消除因不連續供給帶來的焊絲進給上的麻煩，例如可消除由焊絲導線管(コンジエツト)的彎曲等。
如上所述，將焊絲進給速度設為一定時，焊絲進給速度最好設定為焊槍24擺動的朝上動作期間和朝下動作期間的各焊絲進給速度的平均速度，或比該平均速度稍慢的速度。其理由是，如果將焊絲進給速度設定為高進給速度，則基本電流時間的熔融的焊絲28進入熔融池，會影響焊接質量。
上述第3實施例具有與第1實施例同樣的效果，同時，在焊接中，由于焊絲的進給速度一定，所以，可消除因焊絲28的不連續供給帶來的供給上的麻煩，例如可消除由焊絲阻塞產生的彎曲。(4)下面參照

本發明第4實施例。
該第4實施例，比上述第1及第2實施例更提高焊接能率。上述第1及第2實施例中，由于只在焊槍24的振擺動作的朝上動作時產生峰值焊接電流，峰值電流時間基本電流時間固定為1:1。因此，為了提高脈沖電流的平均值，只有提高峰值電流，焊接效率的提高受到限制。
當峰值電流時間基本電流時間為6:4時，對焊接電流的切換和振擺動作的關系作了實驗。結果，如圖7所示，超過振擺動作的朝上輸出峰值電流時，如圖8所示，在振擺上端位置，熔融金屬70熔化坡口54，在該部分產生咬邊(ァンダ-カツト)71。這是由于在大能量振擺動作的上端位置，付與坡口54的上角所致。
基于上述情形，采用下述方法作了實驗。即，使峰值電流時間基本電流時間超過1:1，加長峰值電流時間時，朝上振擺動作的上端固定，如圖9的時間圖所示，比相反側下端更快地產生電弧電流。
該實驗的結果是，把供給焊槍24的峰值焊接電流的發生時間設定在焊槍24開始朝上動作前，并且，在焊槍24到達朝上動作的上端時，結束峰值焊接電流的供給，這樣更加長電弧電流產生時間。
因此，上述第1及第2實施例中的焊接電源30，把供給焊槍24的峰值焊接電流的發生時間設定為焊槍24開始朝上動作的預定期間前，并且，在焊槍24到達朝上動作的上端時，結束峰值電流的供給。
根據該構成，具有與上述1實施例相同的效果，并且，可加長峰值電流的發生時間，更高速度地供給焊絲，實施高速度的焊接，提高焊接效率。
本發明的效果如上所述，根據本發明的自動焊接方法及其裝置，能以橫向姿勢及全姿勢高質量、高效率地對焊接構造物進行焊接。
根據本發明的自動焊接方法及其裝置，可充分提高焊絲進給速度、大幅度加快焊接速度。
根據本發明的自動焊接方法及其裝置，可消除因焊絲的不連續供給帶來的焊絲進給上的麻煩。
根據本發明的自動焊接方法及其裝置，可加長峰值電流發生時間，以高速度供給焊絲，實施高速度的焊接，提高焊接效率。
根據本發明，提供以高質量、高效率焊接制作的焊接構造物。
權利要求
1．自動焊接方法，在焊槍與母材之間產生焊接電弧，在母材上形成熔融池，上述焊接電弧使焊絲熔融，將焊滴移到上述熔融池；其特征在于，使所述焊槍朝著略垂直于所述母材被焊接部分的方向擺動，同時使供給焊槍的焊接電流的峰值時間與所述焊槍擺動的朝上動作期間一致。
2．如權利要求1所述的自動焊接方法，其特征在于，在焊槍擺動的朝上動作期間，高速地設定焊絲的進給速度。
3．如權利要求1所述的自動焊接方法，其特征在于，將上述焊絲進給速度設為一定時，這時的焊絲進給速度，設定為上述焊槍擺動的朝上動作期間與朝下動作期間的各焊絲進給速度的平均速度，或者稍慢于該平均速度的速度。
4．如權利要求1所述的自動焊接方法，其特征在于，把供給上述焊槍的峰值焊接電流的發生時間，設定為在焊槍開始朝上動作的預定期間之前，并且在該焊槍到達朝上動作上端時，結束上述峰值焊接電流的供給。
5．自動焊接裝置，使焊槍與母材之間產生焊接電弧，在母材上形成熔融池，焊接電弧使焊絲熔融，將焊滴移到上述熔融池；其特征在于，備有焊接行走機構、焊槍擺動機構和電流控制機構；上述焊接行走機構使上述焊槍沿著上述母材的被焊接部分的方向行走；上述焊槍擺動機構使上述焊槍在略垂直于上述被焊接部分的方向擺動；上述電流控制機構使供給上述焊槍的焊接電流脈動，并且，使上述焊接電流的峰值時間與焊槍擺動的朝上動作期間一致。
6．如權利要求5所述的自動焊接裝置，其特征在于備有上述在焊槍擺動的朝上動作期間，將焊絲進給速度提高的焊絲進給控制機構。
7．如權利要求5所述的自動焊接裝置，其特征在于，設有焊絲進給控制機構，其在將上述焊絲進給速度設為一定時，將焊絲進給速度設定為上述焊槍擺動的朝上動作期間與朝下動作期間的各焊絲進給速度的平均速度、或者稍慢于該平均速度的。
8．如權利要求5所述的自動焊接裝置，其特征在于，上述電流控制機構，把供給上述焊槍的峰值焊接電流發生時間，設定為焊槍開始朝上動作的預定期間之前，并且在該焊槍到達朝上動作上端時，結束上述峰值焊接電流的供給。
9．焊接構造物，其特征在于，使焊槍朝著略垂直于母材被焊接部分的方向擺動，并且使供給上述焊槍的焊接電流的峰值時間與焊槍擺動的朝上動作期間一致，這樣在焊槍與母材之間產生焊接電弧，在母材上形成熔融池，同時上述焊接電弧使焊絲熔融，將焊滴移至上述熔融池，反復進行該過程以焊接母材而制成的。
全文摘要
本發明公開一種自動焊接方法及其裝置以及焊接構造物,其以高質量、高效率進行橫向姿勢和全姿勢的焊接構造物的焊接,在焊槍與焊接構造物之間產生焊接電弧,在焊接構造物上形成熔融池,上述焊接電弧使焊絲熔融,將焊滴移到上述熔融池;其特征在于,使焊槍朝著略垂直于焊接構造物的焊接接頭的方向振擺動作,同時使供給焊槍的焊接電流的峰值時間與焊槍擺動的朝上動作期間一致。
文檔編號H05B7/20GK1235078SQ9910324
公開日1999年11月17日 申請日期1999年3月26日 優先權日1998年3月26日
發明者本多三, 村上英次, 雛田谷博 申請人:東芝株式會社