專利名稱：自動(dòng)焊接方法及其裝置以及焊接構(gòu)造物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)焊接方法及其裝置以及由該焊接形成的焊接構(gòu)造物，所述的焊接方法及其裝置是對(duì)焊接構(gòu)造物進(jìn)行焊接的，所述焊接構(gòu)造物是由例如是配電設(shè)備用氣體斷路器外裝容器的焊接接頭等焊接構(gòu)造形成的。
現(xiàn)有技術(shù)中，這樣的焊接構(gòu)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(gòu)造物。例如，日本特開平8-1360號(hào)公報(bào)揭示的焊接構(gòu)造物，如圖10所示，為了實(shí)現(xiàn)高質(zhì)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(gòu)成的圓周接縫。
該激光焊接，是使從圖未示激光發(fā)射器輸出的激光通過預(yù)定的聚光光字系統(tǒng)(圖未示)聚光，以預(yù)定的相對(duì)速度使該激光移動(dòng)進(jìn)行焊接。
用該激光焊接，焊接圖10所示的焊接構(gòu)造物的接縫時(shí)，必須使激光的聚光光學(xué)系統(tǒng)在管1周圍旋轉(zhuǎn)。但是，要使與激光的傳送系統(tǒng)成為一體的聚光光學(xué)系統(tǒng)在管1的周圍旋轉(zhuǎn)并不容易，通常是使管1旋轉(zhuǎn)，實(shí)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(zhuǎn)，由于電子束焊接通常是在真空中實(shí)施，所以不容易使電子束槍旋轉(zhuǎn)。因此，電子束焊接中，通常也是使管1旋轉(zhuǎn)進(jìn)行焊接。
但是，在焊接圖10所示焊接構(gòu)造物分支側(cè)的法蘭3和分支管4時(shí)，為了采用激光焊接或電子束焊接，要使管旋轉(zhuǎn)是不容易的。尤其是當(dāng)主體側(cè)的管比較長時(shí)，使分支管4旋轉(zhuǎn)是不可能的。
因此，激光焊接和電子束焊接不能高質(zhì)量、高效率地實(shí)現(xiàn)分支側(cè)法蘭3的焊接。
圖11所示的焊接構(gòu)造物是大型槽。該槽中，在焊接由大型槽體5與鏡板6構(gòu)成的接頭時(shí)，槽體5上預(yù)先安裝著各接口7、8，內(nèi)藏物預(yù)先組裝在槽體5內(nèi)。因此，在槽體5與鏡板6的焊接時(shí)，要使槽體5臥倒、旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)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(duì)于旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)都困難的大型構(gòu)造物，采用激光焊接和電子束焊接是不容易實(shí)現(xiàn)高質(zhì)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(dòng)的焊接法。通過使在被焊接部分上產(chǎn)生焊接熱源的焊槍的動(dòng)作，進(jìn)行焊接。
但是，該方法中，由于焊接構(gòu)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(gòu)造物中，由法蘭3和分支管4構(gòu)成的接頭，其焊接姿勢為橫向姿勢。另外，圖11所示焊接構(gòu)造物中，由槽體5和鏡板6構(gòu)成的接頭也同樣地為橫向姿勢。
即，當(dāng)把焊接構(gòu)造物整體臥倒時(shí)，焊槍9相對(duì)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(shí)，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(duì)于因焊接構(gòu)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(shí)施焊接。
如上所述，對(duì)于大型焊接構(gòu)造物或者因焊接構(gòu)造物的形狀制約，不能使焊接構(gòu)造物旋轉(zhuǎn)時(shí)，希望能以橫向姿勢或全姿勢使焊槍移動(dòng)，實(shí)施高質(zhì)量、高效率焊接。
由于上述的制約，上述焊接構(gòu)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(jìn)行高質(zhì)量、高效率的焊接并不容易。為了實(shí)現(xiàn)高效率化的焊接，進(jìn)行大熱量化、即進(jìn)行焊槍的大電流化時(shí)，熔融金屬因重力影響而垂落的現(xiàn)象嚴(yán)重，使焊接質(zhì)量降低。尤其當(dāng)焊接構(gòu)造物是鋁合金制時(shí)，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(zhì)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(shí)現(xiàn)高質(zhì)量化，不得不犧牲高效率化。
因此，對(duì)鋁合金以橫向姿勢進(jìn)行焊接的幾乎所有場合，以及對(duì)低碳鋼、不銹鋼等鋼鐵材料以橫向姿勢進(jìn)行焊接的原子能機(jī)器等重要構(gòu)造物的場合，是采用即使是電弧焊也能得到高質(zhì)量的鎢極惰性氣體保護(hù)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(shí)在電極11與母材12之間產(chǎn)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(xù)上述的動(dòng)作進(jìn)行焊接。
與該TIG焊接不同的焊接法有氣體保護(hù)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(chǎn)生焊接電弧，一邊熔融、消耗焊絲一邊進(jìn)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(yè)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(chǎn)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(jìn)行焊接。這樣，雖然可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量化，但高效率化極為困難。
本發(fā)明的目的是提供一種在橫向姿勢及全姿勢中，能以高質(zhì)量、高效率進(jìn)行焊接構(gòu)造物焊接的自動(dòng)焊接方法及其裝置。
另外，本發(fā)明的目的是提供以高質(zhì)量、高效率的焊接制作的焊接構(gòu)造物。
為達(dá)到上述目的本發(fā)明采取以下技術(shù)方案自動(dòng)焊接方法，在焊槍與母材之間產(chǎn)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(dòng)，同時(shí)使供給焊槍的焊接電流的峰值時(shí)間與所述焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間一致。
所述的自動(dòng)焊接方法，其特征在于，在焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間，高速地設(shè)定焊絲的進(jìn)給速度。
所述的自動(dòng)焊接方法，其特征在于，將上述焊絲進(jìn)給速度設(shè)為一定時(shí)，這時(shí)的焊絲進(jìn)給速度，設(shè)定為上述焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間與朝下動(dòng)作期間的各焊絲進(jìn)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(dòng)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(fā)生時(shí)間，設(shè)定為在焊槍開始朝上動(dòng)作的預(yù)定期間之前，并且在該焊槍到達(dá)朝上動(dòng)作上端時(shí)，結(jié)束上述峰值焊接電流的供給。
自動(dòng)焊接裝置，使焊槍與母材之間產(chǎn)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(jī)構(gòu)、焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和電流控制機(jī)構(gòu)；上述焊接行走機(jī)構(gòu)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(dòng)機(jī)構(gòu)使上述焊槍在略垂直于上述被焊接部分的方向擺動(dòng)；上述電流控制機(jī)構(gòu)使供給上述焊槍的焊接電流脈動(dòng)，并且，使上述焊接電流的峰值時(shí)間與焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間一致。
所述的自動(dòng)焊接裝置，其特征在于備有上述在焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間，將焊絲進(jìn)給速度提高的焊絲進(jìn)給控制機(jī)構(gòu)。
所述的自動(dòng)焊接裝置，其特征在于，設(shè)有焊絲進(jìn)給控制機(jī)構(gòu)，在將上述焊絲進(jìn)給速度設(shè)為一定時(shí)，將焊絲進(jìn)給速度設(shè)定為上述焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間與朝下動(dòng)作期間的各焊絲進(jìn)給速度的平均速度、或者稍慢于該平均速度的。
所述的自動(dòng)焊接裝置，其特征在于，上述電流控制機(jī)構(gòu)，把供給上述焊槍的峰值焊接電流發(fā)生時(shí)間，設(shè)定為焊槍開始朝上動(dòng)作的預(yù)定期間之前，并且在該焊槍到達(dá)朝上動(dòng)作上端時(shí)，結(jié)束上述峰值焊接電流的供給。
焊接構(gòu)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(dòng)，并且使供給上述焊槍的焊接電流的峰值時(shí)間與焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間一致，這樣在焊槍與母材之間產(chǎn)生焊接電弧，在母材上形成熔融池，同時(shí)上述焊接電弧使焊絲熔融，將焊滴移至上述熔融池，反復(fù)進(jìn)行該過程以焊接母材而制成的。
所記載的自動(dòng)焊接方法，在焊槍與母材之間產(chǎn)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(dòng)，同時(shí)使供給焊槍的焊接電流的峰值時(shí)間與焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間一致。
所記載的自動(dòng)焊接方法，其特征在于，在焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間，高速地設(shè)定焊絲的進(jìn)給速度。
所記載的自動(dòng)焊接方法，其特征在于，將上述焊絲進(jìn)給速度設(shè)為一定時(shí)，這時(shí)的焊絲進(jìn)給速度設(shè)定為上述焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間與朝下動(dòng)作期間的各焊絲進(jìn)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(dòng)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(fā)生時(shí)間設(shè)定為焊槍開始朝上動(dòng)作的預(yù)定期間之前，并且在該焊槍到達(dá)朝上動(dòng)作上端時(shí)，結(jié)束上述峰值焊接電流的供給。
所記載的自動(dòng)焊接裝置，使焊槍與母材之間產(chǎn)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(jī)構(gòu)、焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和電流控制機(jī)構(gòu)；上述焊接行走機(jī)構(gòu)使焊槍沿著母材的被焊接部分方向行走；上述焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu)使焊槍至略垂直于上述被焊接部分的方向擺動(dòng)；上述電流控制機(jī)構(gòu)使供給焊槍的焊接電流脈動(dòng)，并且，使上述焊接電流的峰值時(shí)間與焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間一致。
所記載的自動(dòng)焊接裝置中，其特征在于，備有在焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間，高速地設(shè)定焊絲進(jìn)給速度的焊絲進(jìn)給控制機(jī)構(gòu)。
所記載的自動(dòng)焊接裝置中，其特征在于，將上述焊絲進(jìn)給速度設(shè)為一定時(shí)，備有將焊絲進(jìn)給速度設(shè)定為上述焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間與朝下動(dòng)作期間的各焊絲進(jìn)給速度的平均速度，或者稍慢于該平均速度的焊絲進(jìn)給控制機(jī)構(gòu)。
所記載的自動(dòng)焊接裝置中，其特征在于，上述電流控制機(jī)構(gòu)，把供給上述焊槍的峰值焊接電流發(fā)生時(shí)間設(shè)定為焊槍開始朝上動(dòng)作的預(yù)定期間之前，并且在該焊槍到達(dá)朝上動(dòng)作上端時(shí)，結(jié)束上述峰值焊接電流的供給。
所記載的焊接構(gòu)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(dòng)，同時(shí)使供給焊槍的焊接電流的峰值時(shí)間與焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間一致，這樣在焊槍與母材之間產(chǎn)生焊接電弧，在母材上形成熔融池，同時(shí)焊接電弧使焊絲熔融，將焊滴移到熔融池，反復(fù)該過程地焊接母材而制成。
根據(jù)該自動(dòng)焊接方法及其裝置，對(duì)于焊接構(gòu)造物的橫向姿勢焊接，能以高質(zhì)量、高效率進(jìn)行橫向姿勢及全姿勢的焊接構(gòu)造物的焊接。
以下參照附圖，詳細(xì)說明
具體實(shí)施例方式圖1表示本發(fā)明自動(dòng)焊接裝置第1實(shí)施例的構(gòu)造圖。
圖2是圖1所示裝置中的控制裝置的構(gòu)成圖。
圖3是圖1所示裝置的動(dòng)作程序流程圖。
圖4是圖1所示裝置的動(dòng)作程序時(shí)間圖。
圖5是表示本發(fā)明自動(dòng)焊接裝置第2實(shí)施例的構(gòu)造圖，用于焊接構(gòu)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(jī)械手控制器構(gòu)成圖。
圖7是表示朝上振擺動(dòng)作時(shí)的電弧電流的圖。
圖8是表示在振擺上端位置產(chǎn)生咬邊的圖。
圖9是表示本發(fā)明自動(dòng)焊接裝置第3實(shí)施例中的、振擺動(dòng)作時(shí)的峰值電流的圖。
圖10表示進(jìn)行現(xiàn)有的激光焊接或電子束焊接的管及法蘭構(gòu)成的焊接構(gòu)造物。
圖11表示進(jìn)行現(xiàn)有的激光焊接或電子束焊接的大型槽焊接構(gòu)造物。
圖12表示將焊接構(gòu)造物整體橫倒時(shí)，焊槍相對(duì)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(fā)明第1實(shí)施例。
圖1是自動(dòng)焊接裝置的構(gòu)造圖。
焊接構(gòu)造物20是鋁合金制，形成為圓筒狀。在該焊接構(gòu)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(tài)進(jìn)行焊接。因此，在焊接焊接接頭21時(shí)的焊接姿勢是橫向姿勢。
在該焊接構(gòu)造物20的側(cè)面，安裝著供給焊接臺(tái)車22行走的行走軌23。該焊接行走臺(tái)車22沿全周在行走軌23上行走地實(shí)施焊接，把持著作為焊接熱源的、產(chǎn)生焊接電弧的焊槍24。在焊接行走臺(tái)車22上，設(shè)有安裝著焊絲噴咀25的噴咀臂26，由該噴咀臂26進(jìn)行焊絲噴咀25的定位。另外，在焊接行走臺(tái)車22上，還搭載著向焊絲噴咀25供給焊絲28的焊絲進(jìn)給器29，該焊絲28在焊接進(jìn)行的同時(shí)埋入設(shè)在焊接接頭21上的焊接坡口27內(nèi)。
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(gòu)造物20之間產(chǎn)生焊接電弧。另外，該焊接電源30也與焊接構(gòu)造物20電氣連接，以形成電路。
控制裝置31與焊接行走臺(tái)車22連接，控制焊接行走臺(tái)車22的行走、焊槍24的動(dòng)作以及焊絲進(jìn)給器29的動(dòng)作。
圖2是該控制裝置31的構(gòu)成圖。中央處理裝置部(CPU)32，通過總線33連接著設(shè)定、顯示部34和存儲(chǔ)部35，同時(shí)通過總線36連接著輸入輸出接口(I/O接口)37。設(shè)定、顯示部34進(jìn)行焊接動(dòng)作程度的設(shè)定、顯示。存儲(chǔ)部35存儲(chǔ)焊接動(dòng)作程序。
上述輸入輸出接口37，連接著焊接電源30，同時(shí)連接著臺(tái)車行走驅(qū)動(dòng)部38、臺(tái)車焊槍驅(qū)動(dòng)部39、焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部40及位置檢測器41。臺(tái)車行走驅(qū)動(dòng)部38使焊接行走臺(tái)車22在行走軌23上行走。臺(tái)車焊槍驅(qū)動(dòng)39驅(qū)動(dòng)焊槍24。焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部40控制焊絲進(jìn)給器29的動(dòng)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(chǔ)部35的信息寫入和信息讀出，并且，按照存儲(chǔ)著的圖3所示動(dòng)作程序流程圖，控制臺(tái)車行走驅(qū)動(dòng)部38、臺(tái)車焊槍驅(qū)動(dòng)部39、焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部40及位置檢測器41的動(dòng)作。
該中央處理裝置部32，向臺(tái)車焊槍驅(qū)動(dòng)部39發(fā)出動(dòng)作指令，使焊槍24朝著略垂直于焊接構(gòu)造物20的焊接接頭21的方向擺動(dòng)，同時(shí)，使供給焊槍24的焊接電流的峰值時(shí)間與焊槍24的擺動(dòng)朝上期間一致。
另外，中央處理裝置部32，向焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部40發(fā)出指令，在焊槍24的擺動(dòng)朝上動(dòng)作期間，高速設(shè)定焊絲28的進(jìn)給速度。
下面，參照?qǐng)D3所示動(dòng)作程序流程圖和圖4所示動(dòng)作程序時(shí)間圖，說明上述裝置的作用。
先在步驟#1，控制裝置31的設(shè)定、顯示部34把動(dòng)作程序所需的焊接參數(shù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部35。該焊接參數(shù)是焊接所需的預(yù)熱電流(A)、預(yù)熱時(shí)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(shí)間焊絲進(jìn)給速度(mm/min)、基本時(shí)間焊絲進(jìn)給速度(mm/min)、焊口電流值(A)、焊口時(shí)間(sec)、臺(tái)車行走速度(mm/min)及焊接距離(mm)。
這里，對(duì)焊接構(gòu)造物20的焊接是以上述的橫向姿勢進(jìn)行的，所以，焊槍24適用于在垂直于焊接進(jìn)行方向的方向擺動(dòng)。在鋁合金的焊接中，為了防止粘性及融點(diǎn)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(shí)，從焊接構(gòu)造物20看，有從朝上動(dòng)作開始的方法和從朝下動(dòng)作開始的方法。這里，是從朝下振擺動(dòng)作開始地設(shè)定焊接參數(shù)。
上述焊接參數(shù)設(shè)定結(jié)束后，在步驟#2，設(shè)定、顯示部34的起動(dòng)鈕接通，在步驟#3，臺(tái)車行走驅(qū)動(dòng)部38和臺(tái)車焊槍驅(qū)動(dòng)部39起動(dòng)，由此焊接行走臺(tái)車22在行走軌23上行走。借助該焊接行走臺(tái)車22的行走，在步驟#4，位置檢測器41檢測出安裝在焊接構(gòu)造物20上的圖未示焊接開始點(diǎn)檢測用凸頭，在步驟#5，臺(tái)車行走驅(qū)動(dòng)部38停止行走動(dòng)作，同時(shí)停止臺(tái)車焊槍驅(qū)動(dòng)部39和焊槍24的驅(qū)動(dòng)。
接著，在步驟#6，焊接電源30起動(dòng)，在步驟#7，將預(yù)定的預(yù)熱電流值(A)的焊接電流供給焊槍24，在焊槍24與焊接構(gòu)造物20之間產(chǎn)生焊接電弧。
在步驟#8，中央處理裝置部32判斷為經(jīng)過了預(yù)定的預(yù)熱時(shí)間后，在步驟#9，向臺(tái)車焊槍驅(qū)動(dòng)部39發(fā)出動(dòng)作指令，使焊槍24開始先朝下的振擺動(dòng)作。這時(shí)，從步驟#10移至步驟#11，焊接電源30向焊槍24輸出預(yù)定的基本(ベ-ス)電流值(A)的焊接電流，與此同時(shí)，焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部40以預(yù)定的基本時(shí)間焊絲進(jìn)給速度(mm/min)將焊絲28供給焊絲噴咀25。在該狀態(tài)，焊槍24借助振擺動(dòng)作行進(jìn)到下端。這里，根據(jù)預(yù)定的振擺周期，算出從焊接開始點(diǎn)到振擺下端所需的時(shí)間(周期/2)。
這樣，在步驟#12，通過圖未示程序定時(shí)器的計(jì)測，到了焊槍24的下端到達(dá)時(shí)間時(shí)，焊接機(jī)械手驅(qū)動(dòng)部66使焊槍24朝上振擺動(dòng)作，并行進(jìn)到上端。這時(shí)，在步驟#13，焊接電源30向焊槍24輸出預(yù)定的峰值電流值(A)的焊接電流，與此同時(shí)，焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部40以峰值時(shí)間焊絲進(jìn)給速度(mm/min)供給焊絲28。這里，焊槍24用預(yù)定振擺周期的2分之一的時(shí)間，到達(dá)振擺上端位置。
這樣，在步驟#14，當(dāng)焊槍24到達(dá)振擺上端位置時(shí)，再通過步驟#10返回步驟#11，焊接電源30向焊槍24輸出預(yù)定的基本電流值(A)的焊接電流，與此同時(shí)，焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部40以預(yù)定的基本時(shí)間焊絲進(jìn)給速度(mm/min)向焊絲噴咀供給焊絲28，焊槍24的振擺動(dòng)作如此地一直行進(jìn)到下端。
以上的焊槍24的振擺動(dòng)作一直持續(xù)到根據(jù)預(yù)定的焊接距離(mm)和臺(tái)車行走速度(mm/min)算出的焊接時(shí)間。
這樣地實(shí)施焊槍24的振擺動(dòng)作，在步驟#10判斷為焊接時(shí)間結(jié)束時(shí)，移至步驟#15，焊接電源30向焊槍24輸出預(yù)定的焊口電流值的電流，與此同時(shí)，中央處理裝置部32使臺(tái)車行走驅(qū)動(dòng)部38及焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部40停止。另外，在步驟#16判斷為預(yù)定的焊口時(shí)間結(jié)束時(shí)，在步驟#17，停止焊接電源30，結(jié)束全部時(shí)序(シ-ケンス)。
這里，焊接構(gòu)造物20例如是12mm厚的鋁合金制板，下表中表示初期設(shè)定的焊接參數(shù)。
表1<
>該表1中，本實(shí)施例的焊接條件用A條件至D條件表示。為了比較，現(xiàn)有焊接法的焊接條件用E條件表示。從該表可見，本實(shí)施例的A條件至D條件，與現(xiàn)有焊接法的E條件相比，均可實(shí)現(xiàn)焊接行走臺(tái)車22的行走速度高速化，因此，能實(shí)現(xiàn)高效率化的焊接。
下面，說明高效率化焊接的原因。本實(shí)施例中，以橫向姿勢中的振擺動(dòng)作的朝下動(dòng)作期間作為焊接電流的基本時(shí)間，可減低焊接電流值及與其相應(yīng)的焊絲供給速度(即基本時(shí)間焊絲進(jìn)給速度)。
另一方面，以振擺動(dòng)作的朝上動(dòng)作期間作為焊接電流的峰值時(shí)間，可將焊接電流值及與其相應(yīng)的焊絲進(jìn)給速度(即峰值時(shí)間焊絲進(jìn)給速度)設(shè)定得高。
這樣，即使采用高電流值、高焊絲進(jìn)給速度，熔融金屬也不會(huì)垂落，而是存留在坡口27內(nèi)，形成穩(wěn)定的焊珠。即，本實(shí)施例中的焊接條件A至D，振擺動(dòng)作的朝下動(dòng)作中，可將焊接電流值及焊絲進(jìn)給速度設(shè)定得低，抑制熔融金屬的產(chǎn)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(dòng)作的朝上動(dòng)作中，由于焊接電流值及焊絲進(jìn)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(chǎn)生一些垂落，也存留在坡口27內(nèi)部，可不必?fù)?dān)心垂落，實(shí)現(xiàn)高效率的焊接。
現(xiàn)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(duì)振擺動(dòng)作不進(jìn)行特定的控制，脈沖電流和基本時(shí)間是隨機(jī)設(shè)定的。即，在產(chǎn)生峰值電流的時(shí)間，振擺動(dòng)作有時(shí)是朝下動(dòng)作，不容易提高峰值電流。因此，也不能提高焊絲進(jìn)給速度，結(jié)果，不能提高焊接行走臺(tái)車22的行走速度。因此，現(xiàn)有的橫向TIG焊接法中，對(duì)于鋁合金的焊接構(gòu)造物20，不得不將焊接速度抑制在200(mm/min)左右。
而本實(shí)施例，由于可一邊抑制熔融金屬的垂落一邊進(jìn)行焊接，所以，可充分提高焊接電流、焊絲進(jìn)給速度，結(jié)果，可大幅度提高焊接速度。
另外，本實(shí)施例中，使峰值電流值及基本電流值適當(dāng)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(wěn)定地進(jìn)行焊滴移動(dòng)，結(jié)果，得到的焊珠具有極為穩(wěn)定的波紋形狀，如果選定與坡口27的深度相吻合的焊絲進(jìn)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(jù)上述第1實(shí)施例，對(duì)于因熔融金屬的粘性低而不容易確保焊接質(zhì)量及提高焊接電流實(shí)現(xiàn)高效率化的、由鋁合金構(gòu)成的焊接構(gòu)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(gòu)造物20的焊接質(zhì)量和能率，并且得到該高質(zhì)量的焊接構(gòu)造物。(2)下面，參照

本發(fā)明第2實(shí)施例。與上述圖1及圖2中相同的部分，注以相同標(biāo)記，其詳細(xì)說明從略。
圖5是自動(dòng)焊接裝置的構(gòu)造圖，該裝置適用于構(gòu)成氣體絕緣開閉裝置的一部分的電力設(shè)備用大型鋁合金容器。
該電力設(shè)備用大型鋁合金容器(以下簡稱為容器)，在主管50上設(shè)有分支管51。主管50由A5083Al-Mg合金構(gòu)成，內(nèi)徑為800(mm)。分支管51與主管同樣地由A5083Al-Mg合金構(gòu)成，內(nèi)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(yù)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(jī)器連接，作為開閉裝置。在該容器內(nèi)，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(gòu)成焊接接頭的坡口54上，根據(jù)拉伸度(引度)設(shè)定要求全厚焊接。
該自動(dòng)焊接裝置備有多關(guān)節(jié)焊接機(jī)械手55。在該焊接機(jī)械手55的前端部，設(shè)有與第1實(shí)施例同樣的焊槍24和噴咀臂26。該焊接機(jī)械手55載置于機(jī)械手臺(tái)車56上，在臺(tái)車行走軌57上行走。
為了減輕重量，焊絲進(jìn)給裝置29與焊絲卷筒58分開設(shè)置，但其性能與上述第1實(shí)施例中的焊絲進(jìn)給裝置29相同。
機(jī)械手控制器59，控制機(jī)械手臺(tái)車56的行走、焊槍24的動(dòng)作及焊絲供給器29的動(dòng)作，其構(gòu)造如圖6所示。中央處理裝置部(CPU)60，通過總線61連接著設(shè)定、顯示部62和存儲(chǔ)部63，同時(shí)通過總線64連接著輸入輸出接口(I/O接口)65。設(shè)定、顯示部62進(jìn)行焊接動(dòng)作程序的設(shè)定、顯示，存儲(chǔ)部63存儲(chǔ)焊接動(dòng)作程序。
上述輸入輸出接口65上，連接著焊接電源30，同時(shí)連接著焊接機(jī)械手驅(qū)動(dòng)部66、機(jī)械手臺(tái)車驅(qū)動(dòng)部67、焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部68及位置檢測器69。
焊接機(jī)械手驅(qū)動(dòng)部66控制焊接機(jī)械手55的動(dòng)作。機(jī)械手臺(tái)車驅(qū)動(dòng)部67驅(qū)動(dòng)機(jī)械手臺(tái)車，使其在行走軌57上行走。焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部68控制焊絲進(jìn)給器29的動(dòng)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(chǔ)部63的信息寫入和信息讀出，并且，按照存儲(chǔ)著的圖3所示動(dòng)作程序流程圖，控制焊接機(jī)械手驅(qū)動(dòng)部66、機(jī)械手臺(tái)車驅(qū)動(dòng)部67、焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部68及位置檢測器69的動(dòng)作。
該中央處理裝置部60，向焊接機(jī)械手驅(qū)動(dòng)部66發(fā)出動(dòng)作指令，使焊槍24朝著略垂直于容器坡口54的方向擺動(dòng)，同時(shí)，使供給焊槍24的焊接電流的峰值時(shí)間與焊槍24的朝上擺動(dòng)動(dòng)作期間一致。
另外，中央處理裝置部60，向焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部68發(fā)出指令，在焊槍24的擺動(dòng)朝上動(dòng)作期間，高速設(shè)定焊絲28的進(jìn)給速度。
下面，參照?qǐng)D3所示動(dòng)作程序流程圖和圖4所示動(dòng)作程序時(shí)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(shè)定、顯示部62與上述同樣地，把動(dòng)作程序所需的焊接參數(shù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部63。
然后，設(shè)定、顯示部34的起動(dòng)鈕接通后，在步驟#3，焊接機(jī)械手驅(qū)動(dòng)部66和機(jī)械手臺(tái)車驅(qū)動(dòng)部67起動(dòng)，機(jī)械手臺(tái)車56在行走軌57上行走。借助該焊接行走臺(tái)車22的行走，在步驟#4，位置檢測器69檢測出焊接開始點(diǎn)檢測用凸頭時(shí)，在步驟#5，機(jī)械手臺(tái)車驅(qū)動(dòng)部67停止行走動(dòng)作，焊接機(jī)械手驅(qū)動(dòng)部66也停止焊槍24的驅(qū)動(dòng)。
接著，在步驟#6，焊接電源30起動(dòng)，在步驟#7，將預(yù)定的預(yù)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(chǎn)生焊接電弧。
中央處理裝置部60判斷為經(jīng)過了預(yù)定的預(yù)熱時(shí)間后，在步驟#9，使焊槍24開始先朝下的振擺動(dòng)作。這時(shí)，焊接電源30向焊槍24輸出預(yù)定的基本電流值(A)的焊接電流，焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部68以預(yù)定的基本時(shí)間焊絲進(jìn)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(dá)時(shí)間時(shí)，焊接機(jī)械手驅(qū)動(dòng)部66使焊槍24改變?yōu)槌险駭[動(dòng)作。這時(shí)，在步驟#13，焊接電源部30向焊槍24輸出預(yù)定的峰值電流值(A)的焊接電流，焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部68以峰值時(shí)間焊絲進(jìn)給速度(mm/min)供給焊絲28。
這樣，當(dāng)焊槍24到達(dá)振擺上端位置時(shí)，再返回步驟#11，焊槍24的振擺動(dòng)作一直進(jìn)行到下端。
這樣地實(shí)施焊槍24的振擺動(dòng)作，帶法蘭的短管53與分支管51在坡口54處焊接。
焊接時(shí)間結(jié)束時(shí)，移至步驟#15，焊接電源30向焊槍24輸出預(yù)定的焊口電流值的電流，與此同時(shí)，中央處理裝置部60使焊接機(jī)械手驅(qū)動(dòng)部66及焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部68停止。另外，在判斷為預(yù)定的焊口時(shí)間結(jié)束時(shí)，停止焊接電源30，結(jié)束全部程序。
根據(jù)該第2實(shí)施例，與上述第1實(shí)施例同樣地，對(duì)于因熔融金屬的粘性低而不容易確保焊接質(zhì)量及提高焊接電流實(shí)現(xiàn)高效率化的、由鋁合金構(gòu)成的焊接構(gòu)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(gòu)造物的焊接質(zhì)量和能率。另外，把高質(zhì)量、高效率的鋁合金焊接用于配電設(shè)備用氣體斷路器的容器，可建造高質(zhì)量的配電設(shè)備。
本實(shí)施例的焊接法與現(xiàn)有焊接法相比，如表1所示，在現(xiàn)有焊接法的焊接條件E中，將焊接距離設(shè)定為1900(mm)，每一層9.5分，全厚焊接中內(nèi)外面需要各2層焊接，共計(jì)需要38分。
而本實(shí)施例中，在焊接條件C中，將焊接距離設(shè)定為1900(mm)，這樣，全厚焊接共4層，用19分結(jié)束焊接。
而且，現(xiàn)有焊接法中，為了防止電力中斷時(shí)的電弧產(chǎn)生，必須使內(nèi)面?zhèn)鹊暮钢楸砻婀饣附雍笠M(jìn)行研磨加工等的后處理。而本實(shí)施例中，可穩(wěn)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(jìn)行后處理。
另外，根據(jù)本實(shí)施例，作為焊接構(gòu)造物的氣體絕緣開閉裝置的容器的焊接接頭，根據(jù)支管51的尺寸有各種大小，上述焊接機(jī)械手55可容易地對(duì)應(yīng)支管51的尺寸。另外，當(dāng)支管51的尺寸超過焊接機(jī)械手55的工作范圍時(shí)，焊接機(jī)械手55雖然不能復(fù)蓋坡口54的全部焊接邊緣，但這時(shí)可借助機(jī)械手臺(tái)車56使焊接機(jī)械手55移動(dòng)到行走軌57上的預(yù)定位置，進(jìn)行與上述同樣的焊接。(3)下面說明本發(fā)明的第3實(shí)施例。
該第3實(shí)施例，是在上述第1和第2實(shí)施例中，將焊絲進(jìn)給速度設(shè)為一定。即，上述第1及第2實(shí)施例中的各中央處理裝置部32、60，分別向焊絲進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部40、68發(fā)出指令，將焊絲進(jìn)給速度設(shè)為一定時(shí)，將這時(shí)的焊絲進(jìn)給速度設(shè)定為焊槍24擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間與朝下動(dòng)作期間的各焊絲進(jìn)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(shè)定，表1所示焊接條件A至D中，將焊絲進(jìn)給速度分別設(shè)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(jìn)給速度一定，所以，可消除因不連續(xù)供給帶來的焊絲進(jìn)給上的麻煩，例如可消除由焊絲導(dǎo)線管(コンジエツト)的彎曲等。
如上所述，將焊絲進(jìn)給速度設(shè)為一定時(shí)，焊絲進(jìn)給速度最好設(shè)定為焊槍24擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間和朝下動(dòng)作期間的各焊絲進(jìn)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(jìn)給速度設(shè)定為高進(jìn)給速度，則基本電流時(shí)間的熔融的焊絲28進(jìn)入熔融池，會(huì)影響焊接質(zhì)量。
上述第3實(shí)施例具有與第1實(shí)施例同樣的效果，同時(shí)，在焊接中，由于焊絲的進(jìn)給速度一定，所以，可消除因焊絲28的不連續(xù)供給帶來的供給上的麻煩，例如可消除由焊絲阻塞產(chǎn)生的彎曲。(4)下面參照

本發(fā)明第4實(shí)施例。
該第4實(shí)施例，比上述第1及第2實(shí)施例更提高焊接能率。上述第1及第2實(shí)施例中，由于只在焊槍24的振擺動(dòng)作的朝上動(dòng)作時(shí)產(chǎn)生峰值焊接電流，峰值電流時(shí)間基本電流時(shí)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(dāng)峰值電流時(shí)間基本電流時(shí)間為6:4時(shí)，對(duì)焊接電流的切換和振擺動(dòng)作的關(guān)系作了實(shí)驗(yàn)。結(jié)果，如圖7所示，超過振擺動(dòng)作的朝上輸出峰值電流時(shí)，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(chǎn)生咬邊(ァンダ-カツト)71。這是由于在大能量振擺動(dòng)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(shí)驗(yàn)。即，使峰值電流時(shí)間基本電流時(shí)間超過1:1，加長峰值電流時(shí)間時(shí)，朝上振擺動(dòng)作的上端固定，如圖9的時(shí)間圖所示，比相反側(cè)下端更快地產(chǎn)生電弧電流。
該實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是，把供給焊槍24的峰值焊接電流的發(fā)生時(shí)間設(shè)定在焊槍24開始朝上動(dòng)作前，并且，在焊槍24到達(dá)朝上動(dòng)作的上端時(shí)，結(jié)束峰值焊接電流的供給，這樣更加長電弧電流產(chǎn)生時(shí)間。
因此，上述第1及第2實(shí)施例中的焊接電源30，把供給焊槍24的峰值焊接電流的發(fā)生時(shí)間設(shè)定為焊槍24開始朝上動(dòng)作的預(yù)定期間前，并且，在焊槍24到達(dá)朝上動(dòng)作的上端時(shí)，結(jié)束峰值電流的供給。
根據(jù)該構(gòu)成，具有與上述1實(shí)施例相同的效果，并且，可加長峰值電流的發(fā)生時(shí)間，更高速度地供給焊絲，實(shí)施高速度的焊接，提高焊接效率。
本發(fā)明的效果如上所述，根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)焊接方法及其裝置，能以橫向姿勢及全姿勢高質(zhì)量、高效率地對(duì)焊接構(gòu)造物進(jìn)行焊接。
根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)焊接方法及其裝置，可充分提高焊絲進(jìn)給速度、大幅度加快焊接速度。
根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)焊接方法及其裝置，可消除因焊絲的不連續(xù)供給帶來的焊絲進(jìn)給上的麻煩。
根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)焊接方法及其裝置，可加長峰值電流發(fā)生時(shí)間，以高速度供給焊絲，實(shí)施高速度的焊接，提高焊接效率。
根據(jù)本發(fā)明，提供以高質(zhì)量、高效率焊接制作的焊接構(gòu)造物。
權(quán)利要求
1．自動(dòng)焊接方法，在焊槍與母材之間產(chǎn)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(dòng)，同時(shí)使供給焊槍的焊接電流的峰值時(shí)間與所述焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間一致。
2．如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)焊接方法，其特征在于，在焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間，高速地設(shè)定焊絲的進(jìn)給速度。
3．如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)焊接方法，其特征在于，將上述焊絲進(jìn)給速度設(shè)為一定時(shí)，這時(shí)的焊絲進(jìn)給速度，設(shè)定為上述焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間與朝下動(dòng)作期間的各焊絲進(jìn)給速度的平均速度，或者稍慢于該平均速度的速度。
4．如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)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(fā)生時(shí)間，設(shè)定為在焊槍開始朝上動(dòng)作的預(yù)定期間之前，并且在該焊槍到達(dá)朝上動(dòng)作上端時(shí)，結(jié)束上述峰值焊接電流的供給。
5．自動(dòng)焊接裝置，使焊槍與母材之間產(chǎn)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(jī)構(gòu)、焊槍擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和電流控制機(jī)構(gòu)；上述焊接行走機(jī)構(gòu)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(dòng)機(jī)構(gòu)使上述焊槍在略垂直于上述被焊接部分的方向擺動(dòng)；上述電流控制機(jī)構(gòu)使供給上述焊槍的焊接電流脈動(dòng)，并且，使上述焊接電流的峰值時(shí)間與焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間一致。
6．如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)焊接裝置，其特征在于備有上述在焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間，將焊絲進(jìn)給速度提高的焊絲進(jìn)給控制機(jī)構(gòu)。
7．如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)焊接裝置，其特征在于，設(shè)有焊絲進(jìn)給控制機(jī)構(gòu)，其在將上述焊絲進(jìn)給速度設(shè)為一定時(shí)，將焊絲進(jìn)給速度設(shè)定為上述焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間與朝下動(dòng)作期間的各焊絲進(jìn)給速度的平均速度、或者稍慢于該平均速度的。
8．如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)焊接裝置，其特征在于，上述電流控制機(jī)構(gòu)，把供給上述焊槍的峰值焊接電流發(fā)生時(shí)間，設(shè)定為焊槍開始朝上動(dòng)作的預(yù)定期間之前，并且在該焊槍到達(dá)朝上動(dòng)作上端時(shí)，結(jié)束上述峰值焊接電流的供給。
9．焊接構(gòu)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(dòng)，并且使供給上述焊槍的焊接電流的峰值時(shí)間與焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間一致，這樣在焊槍與母材之間產(chǎn)生焊接電弧，在母材上形成熔融池，同時(shí)上述焊接電弧使焊絲熔融，將焊滴移至上述熔融池，反復(fù)進(jìn)行該過程以焊接母材而制成的。
全文摘要
本發(fā)明公開一種自動(dòng)焊接方法及其裝置以及焊接構(gòu)造物,其以高質(zhì)量、高效率進(jìn)行橫向姿勢和全姿勢的焊接構(gòu)造物的焊接,在焊槍與焊接構(gòu)造物之間產(chǎn)生焊接電弧,在焊接構(gòu)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(gòu)造物的焊接接頭的方向振擺動(dòng)作,同時(shí)使供給焊槍的焊接電流的峰值時(shí)間與焊槍擺動(dòng)的朝上動(dòng)作期間一致。
文檔編號(hào)H05B7/20GK1235078SQ9910324
公開日1999年11月17日 申請(qǐng)日期1999年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月26日
發(fā)明者本多三, 村上英次, 雛田谷博 申請(qǐng)人:東芝株式會(huì)社