專利名稱：等離子小孔焊接系統(tǒng)及等離子小孔焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種等離子小孔焊接(Plasma keyhole welding)系統(tǒng)及等離子小孔焊接方法。
背景技術(shù)：
等離子小孔焊接方法，在對(duì)母材焊接例如I形坡ロ的對(duì)接接頭時(shí)，一般以鎢電極作為陰極進(jìn)行放電時(shí)的電弧是由被水冷過(guò)的噴嘴和等離子氣體的氣流進(jìn)行約束的。并且，該等離子小孔焊接方法是下述的焊接，即產(chǎn)生集中性良好的高溫等離子流，該高溫等離子流在焊接線上一邊于熔池的前端形成貫通母材的小孔ー邊移動(dòng)。對(duì)于該焊接來(lái)說(shuō)，電弧熱直接被提供直到到達(dá)背面為止，背面的焊接也能適當(dāng)進(jìn)行。例如，在專利文獻(xiàn)I中記載了等離子小孔焊接方法。在一邊移動(dòng)等離子流一邊進(jìn)行焊接的穩(wěn)定焊接中，小孔的大小有時(shí)會(huì)發(fā)生變動(dòng)。如果小孔的大小發(fā)生變動(dòng)，則有可能會(huì)產(chǎn)生母材上形成的焊道寬度不均勻或者母材的背面沒(méi)有形成焊道等不良情況。專利文獻(xiàn)1:日本特公平02-18953號(hào)公報(bào)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)上述情況作出的發(fā)明，所要解決的主要技術(shù)問(wèn)題在于提供一種能形成更美觀的焊道的等離子小孔焊接方法及等離子小孔焊接系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的第I側(cè)面，提供一種等離子小孔焊接系統(tǒng)，具備輸出電路，其在等離子電極與母材之間流動(dòng)設(shè)定頻率的脈沖電流；小孔尺寸檢測(cè)部，其檢測(cè)形成于所述母材的小孔的尺寸；和頻率算出電路，其基于由所述小孔尺寸檢測(cè)部檢測(cè)出的所述小孔的尺寸的變化，算出所述設(shè)定頻率。優(yōu)選，所述等離子小孔焊接系統(tǒng)還具備電壓檢測(cè)電路，該電壓檢測(cè)電路檢測(cè)所述等離子電極與所述母材之間的焊接電壓；所述小孔尺寸檢測(cè)部包括低通濾波器，該低通濾波器僅使由所述電壓檢測(cè)電路檢測(cè)出的所述焊接電壓的低頻分量通過(guò)；所述頻率算出電路基于所述低通濾波器的輸出電壓值來(lái)算出所述設(shè)定頻率。優(yōu)選，所述等離子小孔焊接系統(tǒng)還具備基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部，該基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部將所述低通濾波器的輸出電壓值作為基準(zhǔn)電壓值進(jìn)行存儲(chǔ)；所述頻率算出電路在電壓差為正的情況下按照頻率差為0以上的方式算出所述設(shè)定頻率，并且在所述電壓差為負(fù)的情況下按照所述頻率差為0以下的方式算出所述設(shè)定頻率；所述電壓差是從所述低通濾波器的輸出電壓值中減去所述基準(zhǔn)電壓值后的值；所述頻率差是從所算出的所述設(shè)定頻率中減去所述輸出電壓值為所述基準(zhǔn)電壓值時(shí)的所述設(shè)定頻率后的值。優(yōu)選，所述基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部將在所述小孔貫通了的時(shí)刻以后所述低通濾波器的輸出電壓值穩(wěn)定之時(shí)的所述輸出電壓值作為所述基準(zhǔn)電壓值進(jìn)行存儲(chǔ)。優(yōu)選，所述等離子小孔焊接系統(tǒng)還具備確認(rèn)輔助部，該確認(rèn)輔助部基于所述小孔的尺寸來(lái)求出輔助信息；所述輔助信息是用于對(duì)形成于所述母材的焊道的確認(rèn)進(jìn)行輔助的信息；所述確認(rèn)輔助部包括報(bào)知部，該報(bào)知部報(bào)知所述輔助信息。優(yōu)選，所述等離子小孔焊接系統(tǒng)還具備閾值存儲(chǔ)部，該閾值存儲(chǔ)部存儲(chǔ)閾值；所述確認(rèn)輔助部包括比較電路，該比較電路比較表示所述小孔的尺寸的變動(dòng)的變動(dòng)參數(shù)和所述閾值。優(yōu)選，在由所述比較電路判斷出所述變動(dòng)參數(shù)超過(guò)了所述閾值的情況下，所述報(bào)知部報(bào)知所述輔助信息。優(yōu)選，所述輔助信息具有確認(rèn)地方信息，該確認(rèn)地方信息表示形成于所述母材的焊道中的應(yīng)該確認(rèn)的地方；所述確認(rèn)輔助部包括運(yùn)算電路，該運(yùn)算電路基于所述小孔的尺寸的變化來(lái)求出所述確認(rèn)地方信息；所述報(bào)知部報(bào)知由所述運(yùn)算電路求出的所述確認(rèn)地方信息。優(yōu)選，所述輔助信息具有確認(rèn)范圍信息，該確認(rèn)范圍信息指示形成于所述母材的焊道中的應(yīng)該確認(rèn)的范圍，所述運(yùn)算電路基于所述小孔的尺寸的變化來(lái)求出所述確認(rèn)范圍信息，所述報(bào)知部報(bào)知由所述運(yùn)算電路求出的所述確認(rèn)范圍信息。優(yōu)選，所述變動(dòng)參數(shù)是所述電壓差。優(yōu)選，所述報(bào)知部利用聲音或者光來(lái)報(bào)知所述輔助信息。根據(jù)本發(fā)明的第2側(cè)面，提供一種等離子小孔焊接方法，包括利用等離子電極與母材之間的電弧來(lái)使小孔貫通的エ序；和在所述小孔貫通之后，在所述等離子電極與所述母材之間流動(dòng)設(shè)定頻率的脈沖電流并且進(jìn)行穩(wěn)定焊接的エ序,進(jìn)行所述穩(wěn)定焊接的エ序包括檢測(cè)形成于所述母材的小孔的尺寸的エ序；和基于所述小孔的尺寸的變化來(lái)算出所述設(shè)定頻率的エ序。優(yōu)選，所述等離子小孔焊接方法還包括檢測(cè)所述等離子電極與所述母材之間的焊接電壓的エ序；檢測(cè)所述小孔的尺寸的エ序包括利用低通濾波器僅使所述焊接電壓的低頻分量通過(guò)的エ序；在算出所述設(shè)定頻率的エ序中，基于所述低通濾波器的輸出電壓值來(lái)算出所述設(shè)定頻率。優(yōu)選，所述等離子小孔焊接方法還包括將所述低通濾波器的輸出電壓值作為基準(zhǔn)電壓值而存儲(chǔ)于基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部的エ序；在算出所述設(shè)定頻率的エ序中，在電壓差為正的情況下按照頻率差為0以上的方式算出所述設(shè)定頻率，并且在所述電壓差為負(fù)的情況下按照所述頻率差為0以下的方式算出所述設(shè)定頻率；所述電壓差是從所述低通濾波器的輸出電壓值中減去所述基準(zhǔn)電壓值后的值；所述頻率差是從所算出的所述設(shè)定頻率中減去所述輸出電壓值為所述基準(zhǔn)電壓值時(shí)的所述設(shè)定頻率后的值。優(yōu)選，在算出所述設(shè)定頻率的エ序中，將在所述小孔貫通了的時(shí)刻以后所述低通濾波器的輸出電壓值穩(wěn)定之時(shí)的所述輸出電壓值用作所述基準(zhǔn)電壓值。優(yōu)選，所述等離子小孔焊接方法包括基于所述小孔的尺寸來(lái)求出輔助信息的エ序，該輔助信息用于對(duì)形成于所述母材的焊道的確認(rèn)進(jìn)行輔助；和報(bào)知所述輔助信息的エ序。優(yōu)選,在求出所述輔助信息的エ序中，比較表示所述小孔的尺寸的變動(dòng)的變動(dòng)參數(shù)和閾值。優(yōu)選，在所述比較的エ序中判斷出所述變動(dòng)參數(shù)超過(guò)了所述閾值的情況下，進(jìn)行所述報(bào)知的エ序。優(yōu)選，所述輔助信息具有確認(rèn)地方信息，該確認(rèn)地方信息表示形成于所述母材的焊道中的應(yīng)該確認(rèn)的地方；求出所述輔助信息的エ序包括基于所述小孔的尺寸的變化來(lái)求出所述確認(rèn)地方信息的エ序；在所述報(bào)知的エ序中，報(bào)知所述確認(rèn)地方信息。優(yōu)選，所述輔助信息具有確認(rèn)范圍信息，該確認(rèn)范圍信息指示形成于所述母材的焊道中的應(yīng)該確認(rèn)的范圍；在求出所述確認(rèn)地方信息的エ序中，基于所述小孔的尺寸的變化來(lái)求出所述確認(rèn)范圍信息；在所述報(bào)知的エ序中，報(bào)知所述確認(rèn)范圍信息。優(yōu)選，所述變動(dòng)參數(shù)是所述電壓差。優(yōu)選，在所述報(bào)知的エ序中，利用聲音或者光來(lái)報(bào)知所述輔助信息。根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過(guò)調(diào)整脈沖電流的頻率，從而能調(diào)整小孔的尺寸。由此，能形成更美觀的焊道。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)參照附圖以下進(jìn)行的詳細(xì)說(shuō)明，可以更加明確。
圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的等離子小孔焊接系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。圖2是表示圖1所示的焊接焊炬的局部放大截面圖。圖3是表示用于由圖1的頻率算出電路算出設(shè)定頻率的、電壓差與頻率差之間關(guān)系的曲線圖。圖4是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的等離子小孔焊接方法的一例的時(shí)序圖。圖5是詳細(xì)地表示焊接電流的波形的一例的圖。圖6是詳細(xì)地表示焊接電流的波形的一例的圖。圖7是詳細(xì)地表示焊接電流的波形的一例的圖。圖8是表示在本發(fā)明的第I實(shí)施方式的等離子小孔焊接方法中的母材狀態(tài)的截面圖。圖9是表示在進(jìn)行小孔等離子弧焊接時(shí)所期望的焊接狀態(tài)的圖。圖10是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的等離子小孔焊接系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。圖11是表示在焊接過(guò)程中小孔的尺寸發(fā)生了變動(dòng)的情況下的信號(hào)等的變化狀態(tài)的時(shí)序圖。圖12是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的等離子小孔焊接系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。圖13是表示在示教器(teach pendant)的顯示部中顯示的、輔助信息、確認(rèn)地方信息及確認(rèn)范圍信息的一例的圖。[符號(hào)說(shuō)明]A1、A2、A3等離子小孔焊接系統(tǒng)I 焊接機(jī)器人11 焊接焊炬111 噴嘴112等離子電極12 機(jī)械手
2機(jī)器人控制裝置21動(dòng)作控制電路211 運(yùn)算電路23示教器231顯示部3焊接電源裝置31輸出電路311電源電路312頻率控制電路32電壓檢測(cè)電路33穩(wěn)定焊接開(kāi)始判斷電路331小孔貫通檢測(cè)電路341絕對(duì)值運(yùn)算電路342低通濾波器343電壓變動(dòng)檢測(cè)電路332比較電路361比較電路362閾值存儲(chǔ)部364報(bào)知部38頻率算出電路39基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部4氣體供給裝置881熔池882表面889小孔al電弧Bthl基準(zhǔn)值Bth2基準(zhǔn)值BV微分電路Bv電壓微分信號(hào)Bth3基準(zhǔn)值CMl比較電路Cml小孔形成開(kāi)始信號(hào)CM2比較電路Cm2小孔貫通檢測(cè)信號(hào)Cm3穩(wěn)定焊接開(kāi)始指示信號(hào)Dr焊接行進(jìn)方向Ff頻率Ffs頻率設(shè)定信號(hào)
Ffr設(shè)定頻率Ia 時(shí)間平均值Iep電極正極性電流Ien電極負(fù)極性電流Iepp最大絕對(duì)值Ienp最大絕對(duì)值Infl輔助信息Inf2確認(rèn)地方信息Inf3確認(rèn)范圍信息Inp 電極負(fù)極性峰值電流Inb 電極負(fù)極性基值電流Iw 焊接電流Ms 動(dòng)作控制信號(hào)St 焊接V開(kāi)始信號(hào)Sc 小孔尺寸變動(dòng)檢測(cè)信號(hào)tl、t2、t3、t4、t21、t22、t23 時(shí)刻Te2 周期Te 周期Ten 電極負(fù)極性期間Tep 電極正極性期間PG 等離子氣體Va 電壓絕對(duì)值信號(hào)Vd 電壓檢測(cè)信號(hào)Vf 成形電壓信號(hào)Vfl 基準(zhǔn)電壓值VS 小孔形成開(kāi)始基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路Vs 小孔形成開(kāi)始基準(zhǔn)電壓信號(hào)Vth 閾值Vw 焊接電壓W 母材
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式具體地說(shuō)明。〈第I實(shí)施方式〉圖1是表示本發(fā)明的第I實(shí)施方式所涉及的等離子小孔焊接系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。圖1所示的等離子小孔焊接系統(tǒng)Al具備焊接機(jī)器人1、機(jī)器人控制裝置2、焊接電源裝置3和氣體供給裝置4。焊接機(jī)器人I包括焊接焊炬11和機(jī)械手12。如圖2所示，焊接焊炬11具有噴嘴111和等離子電極112。噴嘴111是由例如銅等金屬構(gòu)成的筒狀構(gòu)件。噴嘴111適當(dāng)具有水冷結(jié)構(gòu)。等離子電極112是非消耗電極。等離子電極112是由例如鎢構(gòu)成的金屬棒。等離子電極112是用于在與母材W之間施加焊接電壓Vw的電極。從噴嘴111按照包圍等離子電極112的方式噴出等離子氣體PG。等離子氣體PG是例如Ar。通過(guò)在等離子電極112與母材W之間施加焊接電壓Vw，從而以等離子氣體PG為媒介產(chǎn)生電弧al。在產(chǎn)生電弧al時(shí)，焊接電流Iw在等離子電極112與母材W之間流動(dòng)。機(jī)械手12保持著焊接焊炬11。機(jī)械手12是例如多關(guān)節(jié)機(jī)器人。母材W由例如鋁、鋁合金或者不銹鋼制成。氣體供給裝置4用于提供向母材W噴出的等離子氣體PG。氣體供給裝置4所提供的等離子氣體PG的供給量(即，來(lái)自噴嘴111的等離子氣體PG的噴出量)由氣體流量設(shè)定信號(hào)(圖略)決定。機(jī)器人控制裝置2包括動(dòng)作控制電路21和示教器23。機(jī)器人控制裝置2用于控制焊接機(jī)器人I的動(dòng)作。示教器23與動(dòng)作控制電路21連接。示教器23用于使等離子小孔焊接系統(tǒng)Al的用戶設(shè)定各種動(dòng)作。如果從等離子小孔焊接系統(tǒng)Al的用戶接收到開(kāi)始焊接的指示，則示教器23送出焊接開(kāi)始信號(hào)St。動(dòng)作控制電路21具有未圖示出的微型計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)器。在該存儲(chǔ)器中，存儲(chǔ)有設(shè)定了焊接機(jī)器人I的各種動(dòng)作的作業(yè)程序。另外，動(dòng)作控制電路21控制等離子電極112的移動(dòng)速度VR。移動(dòng)速度VR是沿母材W的焊接行進(jìn)方向Dr上的、相對(duì)于母材W的等離子電極112的速度。動(dòng)作控制電路21基于上述作業(yè)程序、來(lái)自編碼器的坐標(biāo)信息及移動(dòng)速度VR等，向焊接機(jī)器人I送出動(dòng)作控制信號(hào)Ms。焊接機(jī)器人I接收動(dòng)作控制信號(hào)Ms，使電動(dòng)機(jī)(圖略)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。由此，焊接焊炬11在母材W中規(guī)定的焊接開(kāi)始位置上移動(dòng)，或沿母材W的平面內(nèi)方向移動(dòng)。焊接電源裝置3是用于在等離子電極112與母材W之間施加焊接電壓Vw并流動(dòng)焊接電流Iw的裝置。焊接電源裝置3包括輸出電路31、電壓檢測(cè)電路32、穩(wěn)定焊接開(kāi)始判斷電路33、頻率算出電路38和基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部39。輸出電路31用于在等離子電極112與母材W之間以所指示的值流動(dòng)焊接電流Iw。焊接電流Iw是脈沖電流。輸出電路31具有電源電路311和頻率控制電路312。電源電路311以例如3相200V等商用電源為輸入，根據(jù)電流誤差信號(hào)(圖略)進(jìn)行逆變控制、晶閘管相位控制等輸出控制，輸出焊接電壓Vw和焊接電流Iw。電源電路311從動(dòng)作控制電路21接收焊接開(kāi)始信號(hào)St。頻率控制電路312對(duì)作為脈沖電流的焊接電流Iw的頻率Ff進(jìn)行控制。頻率控制電路312，將用于采用后述的設(shè)定頻率Ffr流動(dòng)焊接電流Iw的頻率設(shè)定信號(hào)Ffs送到電源電路311。電壓檢測(cè)電路32用于檢測(cè)等離子電極112與母材W之間的焊接電壓Vw的值。電壓檢測(cè)電路32送出與焊接電壓Vw的值對(duì)應(yīng)的電壓檢測(cè)信號(hào)Vd。穩(wěn)定焊接開(kāi)始判斷電路33從電壓檢測(cè)電路32接收電壓檢測(cè)信號(hào)Vd。穩(wěn)定焊接開(kāi)始判斷電路33基于電壓檢測(cè)信號(hào)Vd來(lái)判斷是否開(kāi)始穩(wěn)定焊接。如果判斷出應(yīng)該開(kāi)始穩(wěn)定焊接，則穩(wěn)定焊接開(kāi)始判斷電路33將穩(wěn)定焊接開(kāi)始指示信號(hào)Cm3送到動(dòng)作控制電路21。在本實(shí)施方式中，穩(wěn)定焊接開(kāi)始判斷電路33具有小孔貫通檢測(cè)電路331和比較電路332。如果檢測(cè)出母材W上小孔889貫通了，則小孔貫通檢測(cè)電路331生成小孔貫通檢測(cè)信號(hào)Cm2并送到比較電路332。具體而言，小孔貫通檢測(cè)電路331具有絕對(duì)值運(yùn)算電路341、低通濾波器342和電壓變動(dòng)檢測(cè)電路343。電壓檢測(cè)信號(hào)Vd輸入到絕對(duì)值運(yùn)算電路341。絕對(duì)值運(yùn)算電路341運(yùn)算所輸入的電壓檢測(cè)信號(hào)Vd的絕對(duì)值。然后，絕對(duì)值運(yùn)算電路341將該運(yùn)算結(jié)果作為電壓絕對(duì)值信號(hào)Va進(jìn)行輸出。電壓絕對(duì)值信號(hào)Va輸入到低通濾波器342。低通濾波器342進(jìn)行下述運(yùn)算去除所輸入的電壓絕對(duì)值信號(hào)Va的高頻分量且僅使低頻分量通過(guò)。然后，低通濾波器342將該運(yùn)算結(jié)果作為成形電壓信號(hào)Vf進(jìn)行輸出。另外，在電壓絕對(duì)值信號(hào)Va不是交流而是直流的情況下不需要絕對(duì)值運(yùn)算電路341。電壓變動(dòng)檢測(cè)電路343是用于檢測(cè)成形電壓信號(hào)Vf的變動(dòng)的電路。設(shè)置電壓變動(dòng)檢測(cè)電路343是為了檢測(cè)成形電壓信號(hào)Vf的變動(dòng)且檢測(cè)小孔889貫通了的時(shí)刻。電壓變動(dòng)檢測(cè)電路343具有微分電路BV、比較電路CMl、小孔形成開(kāi)始基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路VS和比較電路CM2。成形電壓信號(hào)Vf輸入到微分電路BV。微分電路BV計(jì)算所輸入的成形電壓信號(hào)Vf的時(shí)間微分值，并輸出電壓微分信號(hào)Bv。電壓微分信號(hào)Bv輸入到比較電路CMl。在該電壓微分信號(hào)Bv變?yōu)轭A(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)值Bthl以下的情況下，比較電路CMl判斷出小孔889的形成開(kāi)始了。此時(shí)，比較電路CMl輸出僅在短時(shí)間內(nèi)變?yōu)镠igh電平的小孔形成開(kāi)始信號(hào)Cml。小孔形成開(kāi)始信號(hào)Cml和成形電壓信號(hào)Vf被輸入到小孔形成開(kāi)始基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路VS。小孔形成開(kāi)始基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路VS，將小孔形成開(kāi)始信號(hào)Cml被輸入時(shí)的成形電壓信號(hào)Vf設(shè)定為小孔形成開(kāi)始基準(zhǔn)電壓信號(hào)Vs。然后，小孔形成開(kāi)始基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路VS輸出小孔形成開(kāi)始基準(zhǔn)電壓信號(hào)Vs。小孔形成開(kāi)始基準(zhǔn)電壓信號(hào)Vs和成形電壓信號(hào)Vf被輸入到比較電路CM2。在小孔形成開(kāi)始基準(zhǔn)電壓信號(hào)Vs與成形電壓信號(hào)Vf之差變?yōu)楦鶕?jù)等離子氣體PG的種類等預(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)值Bth2以上的情況下，比較電路CM2判斷出小孔889貫通了。此時(shí)，比較電路CM2輸出僅在短時(shí)間內(nèi)變?yōu)镠igh電平的小孔貫通檢測(cè)信號(hào)Cm2。比較電路332接收小孔貫通檢測(cè)信號(hào)Cm2和電壓微分信號(hào)Bv。在接收到小孔貫通檢測(cè)信號(hào)Cm2之后，在電壓微分信號(hào)Bv達(dá)到了預(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)值Bth3以下時(shí)，比較電路332判斷出適當(dāng)?shù)匦纬闪撕附颖趁婧傅狼倚】?89成為適當(dāng)大小。此時(shí)，比較電路332判斷出應(yīng)該開(kāi)始穩(wěn)定焊接且送出僅在短時(shí)間內(nèi)變?yōu)镠igh電平的穩(wěn)定焊接開(kāi)始指示信號(hào)Cm3。穩(wěn)定焊接開(kāi)始指示信號(hào)Cm3被送至頻率算出電路38、基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部39和動(dòng)作控制電路21。另外，上面說(shuō)明過(guò)的穩(wěn)定焊接開(kāi)始判斷電路33還承擔(dān)小孔尺寸檢測(cè)部的功能。也就是說(shuō)，穩(wěn)定焊接開(kāi)始判斷電路33對(duì)形成于母材W的小孔889的尺寸進(jìn)行檢測(cè)。在本實(shí)施方式中，計(jì)算成形電壓信號(hào)Vf的值相當(dāng)于檢測(cè)小孔889的尺寸。在本實(shí)施方式中，可以說(shuō)小孔889的尺寸是指形成于母材W的背面?zhèn)鹊摹⑿】?89的開(kāi)ロ的直徑。基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部39接收成形電壓信號(hào)Vf?；鶞?zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部39將在某ー時(shí)點(diǎn)接收到的成形電壓信號(hào)Vf的值(低通濾波器342的輸出電壓值)作為基準(zhǔn)電壓值Vfl進(jìn)行存儲(chǔ)。優(yōu)選，基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部39將在母材W上小孔889貫通了的時(shí)刻以后低通濾波器342的輸出電壓值穩(wěn)定之時(shí)的輸出電壓值作為基準(zhǔn)電壓值Vfl進(jìn)行存儲(chǔ)。在本實(shí)施方式中，基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部39接收穩(wěn)定焊接開(kāi)始指示信號(hào)Cm3。如果接收到穩(wěn)定焊接開(kāi)始指示信號(hào)Cm3，則基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部39將低通濾波器342的輸出電壓值作為基準(zhǔn)電壓值Vfl進(jìn)行存儲(chǔ)。頻率算出電路38算出設(shè)定頻率Ffr。設(shè)定頻率Ffr是用于指示焊接電流Iw的頻率Ff的值。頻率算出電路38將算出的設(shè)定頻率Ffr送到頻率控制電路312。在本實(shí)施方式中，頻率算出電路38從低通濾波器342接收成形電壓信號(hào)Vf。頻率算出電路38基于成形電壓信號(hào)Vf的值(低通濾波器342的輸出電壓值)，算出設(shè)定頻率Ffr。詳細(xì)內(nèi)容以后敘述。另外，頻率算出電路38也接收穩(wěn)定焊接開(kāi)始指示信號(hào)Cm3。下面，再用圖4對(duì)使用了等離子小孔焊接系統(tǒng)Al的等離子小孔焊接方法的一例進(jìn)行說(shuō)明。圖4(a)表不電壓檢測(cè)信號(hào)Vd的時(shí)間變化，(b)表不電壓絕對(duì)值信號(hào)Va的時(shí)間變化，(C)表示成形電壓信號(hào)Vf (低通濾波器342的輸出電壓值)的時(shí)間變化，(d)表示小孔形成開(kāi)始信號(hào)Cml的時(shí)間變化，(e)表示小孔貫通檢測(cè)信號(hào)Cm2的時(shí)間變化，(f)表示穩(wěn)定焊接開(kāi)始指示信號(hào)Cm3的時(shí)間變化，(g)表示等離子電極112的移動(dòng)速度VR的時(shí)間變化，(h)表示焊接開(kāi)始信號(hào)St的時(shí)間變化，(i)表示焊接電流Iw的脈沖頻率Ff的時(shí)間變化。圖8(s_l)、(s-2)、(s-3)分別與圖 4 (s_l)、(s_2)、(s_3)的電弧 al 及母材 W 的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。圖4(a)所示的電壓檢測(cè)信號(hào)Vd表示具有峰值和基值的交流脈沖波形電壓信號(hào)?！磿r(shí)刻tl 時(shí)刻t2> 在時(shí)刻11，如果來(lái)自外部的焊接開(kāi)始信號(hào)St經(jīng)由示教器23被輸入到動(dòng)作控制電路21，則動(dòng)作控制電路21將焊接開(kāi)始信號(hào)St送到輸出電路31 (具體而言是電源電路311)。于是，電源電路311在等離子電極112與母材W之間施加焊接電壓Vw，電弧al被引弧。然后，開(kāi)始焊接電流Iw的通電。如圖4(i)所示,從時(shí)刻tl起焊接電流Iw以規(guī)定的頻率Ff開(kāi)始流動(dòng)。在這里，邊參照?qǐng)D5邊對(duì)脈沖電流的波形進(jìn)行說(shuō)明。圖5是表示焊接電流Iw的大致2周期份脈沖的曲線圖。另外，圖5中的時(shí)間比例尺(scale)與圖4中的時(shí)間比例尺相比是極小的。在圖5中，表示焊接電流Iw的縱軸，以等離子電極112變?yōu)殛?yáng)極時(shí)流動(dòng)的電流為正。由圖5可理解出焊接電流Iw是在周期Te中各取I次電極正極性電流Iep和電極負(fù)極性電流Ien的交流電流。電極正極性電流Iep是在等離子電極112變?yōu)殛?yáng)極、母材W變?yōu)殛帢O的狀態(tài)下流動(dòng)的電流。電極負(fù)極性電流Ien是在等離子電極112變?yōu)殛帢O、母材W變?yōu)殛?yáng)極的狀態(tài)下流動(dòng)的電流。電極負(fù)極性電流Ien成為具有周期Te2的脈沖電流。周期Te2比電極負(fù)極性期間Ten更短。在該周期Te2之間，電極負(fù)極性電流Ien各取I次電極負(fù)極性峰值電流Inp和電極負(fù)極性基值電流Inb。在圖5中，用虛線表示電極負(fù)極性電流Ien的絕對(duì)值。另外,在圖5中,還示出了焊接電流Iw的時(shí)間平均值la。
并且,頻率Ff和周期Te之間關(guān)系如下。Ff = I/Te另外,EN比率是使用周期Te、電極負(fù)極性期間Ten、乃至電極正極性期間Tep并由下式規(guī)定的。EN 比率(% ) = Ten/TeX 100= Ten/ (Ten+Tep)X100為了使頻率Ff發(fā)生變化，例如可不便EN比率以及時(shí)間平均值Ia都發(fā)生變化，而使電極負(fù)極性期間Ten以及電極正極性期間Tep都發(fā)生變化。但是，使頻率Ff發(fā)生變化并不局限于這種方法，也可以一面變化EN比率一面調(diào)整頻率Ff。另外，為了使時(shí)間平均值Ia發(fā)生變化，例如可不使EN比率發(fā)生變化,而使焊接電流Iw的最大絕對(duì)值I印p的值、焊接電流Iw的最大絕對(duì)值Ienp等發(fā)生變化。焊接電流Iw的波形不限于圖5所示波形，也可以是圖6或圖7所示波形。如圖4(g)所示，在從時(shí)刻tl到時(shí)刻t4之間，移動(dòng)速度VR為0，等離子電極112相對(duì)于母材W處于停止?fàn)顟B(tài)。絕對(duì)值運(yùn)算電路341運(yùn)算與焊接電壓Vw對(duì)應(yīng)的電壓檢測(cè)信號(hào)Vd的絕對(duì)值，并送出圖4(b)所示的電壓絕對(duì)值信號(hào)Va。低通濾波器342去除電壓絕對(duì)值信號(hào)Va的高頻分量，輸出圖4(c)所示的成形電壓信號(hào)Vf。低通濾波器342去除焊接電流Iw的頻率Ff的例如10倍以上的高頻分量。如圖8 (s-1)所示，在時(shí)刻tl以后，電弧al在母材W的表面上形成熔池881。開(kāi)始形成熔池881之時(shí)，電弧al是不穩(wěn)定的。因此，成形電壓信號(hào)Vf容易發(fā)生變動(dòng)。<時(shí)刻t2 t3 (小孔形成期間)>如圖4(c)所示，若成形電壓信號(hào)Vf上升且到時(shí)刻t2，則電弧al是穩(wěn)定的。因此，在時(shí)刻t2以后，成形電壓信號(hào)Vf的上升率變小。在對(duì)成形電壓信號(hào)Vf進(jìn)行時(shí)間微分后的電壓微分信號(hào)Bv變?yōu)轭A(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)值Bthl以下的情況下，比較電路CMl判斷出電弧al在母材W上開(kāi)始挖掘小孔889，開(kāi)始形成小孔889。如果判斷出開(kāi)始形成小孔889，則比較電路CMl如圖4(d)所示，輸出僅在短時(shí)間內(nèi)變?yōu)镠igh電平的小孔形成開(kāi)始信號(hào)Cml。如果接收到小孔形成開(kāi)始信號(hào)Cml，則小孔形成開(kāi)始基準(zhǔn)電壓設(shè)定電路VS將輸入該小孔形成開(kāi)始信號(hào)Cml時(shí)的成形電壓信號(hào)Vf設(shè)定為小孔形成開(kāi)始基準(zhǔn)電壓信號(hào)Vs (參照?qǐng)D4 (c))。如圖8 (s-2)所示，在時(shí)刻t2以后，繼續(xù)形成小孔889，熔池881的表面882慢慢降低。另外，從開(kāi)始形成小孔889之時(shí)(時(shí)刻t2)到小孔889貫通之時(shí)(后述的時(shí)刻t3)的期間為小孔形成期間?！磿r(shí)刻t3 t4>在時(shí)刻t3，如圖8(s_3)所示，在母材W上小孔889貫通。在小孔889貫通了時(shí)，在時(shí)刻t3，如圖4(c)所示，成形電壓信號(hào)Vf與小孔形成開(kāi)始基準(zhǔn)電壓信號(hào)Vs之差變得比預(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)值Bth2更大。在這種情況下，比較電路CM2判斷出小孔889貫通了。于是，如圖4(e)所示，比較電路CM2將小孔貫通檢測(cè)信號(hào)Cm2送到比較電路332。小孔889剛貫通了之后，由于小孔889貫通的影響而成形電壓信號(hào)Vf是不穩(wěn)定的。小孔889貫通了的時(shí)刻t3之后不久，成形電壓信號(hào)Vf減少后，成形電壓信號(hào)Vf穩(wěn)定且成形電壓信號(hào)Vf的減少率變小。
〈時(shí)刻t4以后〉
在時(shí)刻t4，如果電壓微分信號(hào)Bv達(dá)到預(yù)先規(guī)定的基準(zhǔn)值Bth3以下，則比較電路 332判斷出適當(dāng)?shù)匦纬闪撕附颖趁婧傅狼倚】?89成為適當(dāng)?shù)拇笮?。此時(shí)，如圖4(f)所示， 比較電路332判斷出應(yīng)該開(kāi)始穩(wěn)定焊接且送出僅在短時(shí)間內(nèi)變?yōu)镠igh電平的穩(wěn)定焊接開(kāi)始指示信號(hào)Cm3。
在時(shí)刻t4，如果接收到穩(wěn)定焊接開(kāi)始指示信號(hào)Cm3，則如圖4(g)所示，動(dòng)作控制電路21將用于把移動(dòng)速度VR設(shè)定為規(guī)定速度的動(dòng)作控制信號(hào)Ms送給焊接機(jī)器人I。由此， 開(kāi)始在焊接行進(jìn)方向Dr上的等離子電極112相對(duì)于母材W的移動(dòng)。
如上述，從時(shí)刻t4起，開(kāi)始進(jìn)行穩(wěn)定焊接的工序，進(jìn)行相對(duì)于母材W的焊接。由此， 如圖9所示，在母材W的表面沿焊接行進(jìn)方向Dr形成焊接表面焊道，在母材W的背面沿焊接行進(jìn)方向Dr形成焊接背面焊道。
在時(shí)刻t4，如果接收到穩(wěn)定焊接開(kāi)始指示信號(hào)Cm3，則基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部39將成形電壓信號(hào)Vf的值(低通濾波器342的輸出電壓值)作為基準(zhǔn)電壓值Vf I (參照?qǐng)D1、圖4) 進(jìn)行存儲(chǔ)。也就是說(shuō)，基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部39將在小孔889貫通了的時(shí)刻(時(shí)刻t3)以后低通濾波器342的輸出電壓值穩(wěn)定之時(shí)的低通濾波器342的輸出電壓值作為基準(zhǔn)電壓值Vfl 進(jìn)行存儲(chǔ)。基準(zhǔn)電壓值Vfl是例如20. 5V。另外，與本實(shí)施方式不同，基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部39 也可以將自時(shí)刻t4起經(jīng)過(guò)幾秒左右時(shí)間之后的低通濾波器342的輸出電壓值作為基準(zhǔn)電壓值Vfl進(jìn)行存儲(chǔ)。由此，基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部39也可以將低通濾波器342的輸出電壓值穩(wěn)定之時(shí)的低通濾波器342的輸出電壓值作為基準(zhǔn)電壓值Vfl進(jìn)行存儲(chǔ)。
在進(jìn)行時(shí)刻t4以后的穩(wěn)定焊接的工序中，小孔889的尺寸有時(shí)會(huì)發(fā)生變動(dòng)。小孔 889的尺寸變動(dòng)，是由于從電弧al向母材W的熱輸入的平衡變動(dòng)或母材W的溫度變化等產(chǎn)生的?；蛘撸】?89的尺寸變動(dòng)是由于母材W的厚度變化產(chǎn)生的。作為母材W的厚度變化的例子，可舉母材W的厚度從6mm或IOmm變化到15mm的情況。小孔889的尺寸和成形電壓信號(hào)Vf的值(即，低通濾波器342的輸出電壓值)正相關(guān)。也就是說(shuō)，若小孔889的尺寸變大則低通濾波器342的輸出電壓值增加，另一方面，若小孔889的尺寸變小則低通濾波器342的輸出電壓值的值減少。
如果舉出小孔889的尺寸和低通濾波器342的輸出電壓值的一例，則在小孔889 的尺寸(在母材W的背面?zhèn)刃纬傻?、小?89的開(kāi)口的直徑)是2. Omm的情況下，低通濾波器342的輸出電壓值是22. OV ;在小孔889的尺寸(在母材W的背面?zhèn)刃纬傻?、小?89的開(kāi)口的直徑)是5. 0_的情況下，低通濾波器342的輸出電壓值是25. OV0在進(jìn)行時(shí)刻t4 以后的穩(wěn)定焊接的工序中，小孔889的尺寸在1. 5 2. 5_范圍內(nèi)變動(dòng)的情況下，低通濾波器342的輸出電壓值在例如21. 5 22. 5V范圍內(nèi)變動(dòng)。
在本實(shí)施方式中，為了將小孔889的尺寸持續(xù)維持在相同的大小，則需要進(jìn)行將低通濾波器342的輸出電壓值能持續(xù)維持在相同值這一控制。具體而言，頻率算出電路38 按照電壓差A(yù)V和頻率差A(yù)Ff成為例如圖3(a) 圖3(f)任一個(gè)所示的關(guān)系的方式算出設(shè)定頻率Ffr。`圖3所示的電壓差Λ V是從低通濾波器342的輸出電壓值中減去基準(zhǔn)電壓值Vfl后的值。頻率差A(yù)Ff是從所算出的設(shè)定頻率Ffr中減去低通濾波器342的輸出電壓值為基準(zhǔn)電壓值Vfl時(shí)(時(shí)刻t4)的設(shè)定頻率Ffr后的值。不論圖3(a) 圖3(f)中的哪一個(gè)，都有在電壓差Λ V為正的情況下頻率差A(yù)Ff為O以上，在電壓差A(yù)V為負(fù)的情況下頻率差A(yù)Ff為O以下。
在電壓差A(yù)V為正的情況下，小孔889的尺寸變得比時(shí)刻t4下的尺寸更大。頻率算出電路38按照在電壓差A(yù)V為正的情況下頻率差A(yù)Ff為O以上的方式算出設(shè)定頻率 Ffr。由此，如果焊接電流Iw的頻率Ff變得比時(shí)刻t4時(shí)更大，則電弧壓力變小。其結(jié)果， 母材W變得不怎么熔融，小孔889的尺寸變小。
另一方面，在電壓差A(yù)V為負(fù)的情況下，小孔889的尺寸變得比時(shí)刻t4下的尺寸更小。頻率算出電路38按照在電壓差A(yù)V為負(fù)的情況下頻率差A(yù)Ff為O以下的方式算出設(shè)定頻率Ffr。由此，如果焊接電流Iw的頻率Ff變得比時(shí)刻t4時(shí)更小，則電弧壓力變大。 其結(jié)果，母材W變得更熔融，小孔889的尺寸變大。
如上所述，由頻率算出電路38算出設(shè)定頻率Ffr，并控制成電壓差A(yù)V為O。由此控制成低通濾波器342的輸出電壓值與時(shí)刻t4下的基準(zhǔn)電壓值Vfl —致。也就是說(shuō)，控制成小孔889的尺寸和時(shí)刻t4下的尺寸相同。
下面，對(duì)本實(shí)施方式的作用效果進(jìn)行說(shuō)明。
在本實(shí)施方式中，等離子小孔焊接系統(tǒng)Al具備頻率算出電路38。頻率算出電路38 基于由小孔尺寸檢測(cè)部(本實(shí)施方式中是指穩(wěn)定焊接開(kāi)始判斷電路33)檢測(cè)出的小孔889 的尺寸的變化，算出設(shè)定頻率Ffr。在這種構(gòu)成中，因?yàn)楹附与娏鱅w的頻率Ff是由設(shè)定頻率Ffr決定的，所以能夠基于小孔889的尺寸的變化來(lái)調(diào)整頻率Ff。若能夠調(diào)整頻率Ff， 則能夠調(diào)整電弧壓力，從而能夠調(diào)整小孔889的尺寸。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠根據(jù)小孔889的尺寸的變化來(lái)調(diào)整小孔889本身的尺寸。由此，能形成更美觀的焊道。
另外，除了調(diào)整頻率Ff外，還可以調(diào)整焊接電流Iw的絕對(duì)值的時(shí)間平均值Ia，還可以調(diào)整等離子氣體PG的氣體流量，還可以調(diào)整移動(dòng)速度VR。另一方面，在調(diào)整頻率Ff 時(shí)，可以不使焊接電流Iw的絕對(duì)值的時(shí)間平均值Ia發(fā)生變化。在這種情況下，具有可不使傳向母材W的熱輸入量發(fā)生變化這一優(yōu)點(diǎn)。另外，在調(diào)整頻率Ff時(shí)，可以不使等離子氣體 PG的氣體流量發(fā)生變化。在這種情況下，能夠避免由于等離子氣體PG而無(wú)法保護(hù)電弧al 的問(wèn)題。另外，在調(diào)整頻率Ff時(shí)，可以不使移動(dòng)速度VR發(fā)生變化。在這種情況下，能夠防止焊接所需的時(shí)間變得比期望的時(shí)間更長(zhǎng)。
在本實(shí)施方式中，等離子小孔焊接系統(tǒng)Al具備檢測(cè)焊接電壓Vw的電壓檢測(cè)電路 32。上述小孔尺寸檢測(cè)部(本實(shí)施方式中是指穩(wěn)定焊接開(kāi)始判斷電路33)包括僅使由電壓檢測(cè)電路32檢測(cè)出的焊接電壓Vw的低頻分量通過(guò)的低通濾波器342。頻率算出電路38基于低通濾波器342的輸出電壓值，算出設(shè)定頻率Ffr。如上所述，小孔889的尺寸和低通濾波器342的輸出電壓值正相關(guān)。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的構(gòu)成，能夠用等離子小孔焊接系統(tǒng) Al內(nèi)的電路來(lái)檢測(cè)小孔889的尺寸。因此，根據(jù)本實(shí)施方式，可以更簡(jiǎn)單地得到能夠檢測(cè)出小孔889的尺寸的裝置。
在本實(shí)施方式中，等離子小孔焊接系統(tǒng)Al具備將低通濾波器342的輸出電壓值作為基準(zhǔn)電壓值Vfl進(jìn)行存儲(chǔ)的基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部39。如參照?qǐng)D3(a) 圖3(f)說(shuō)明過(guò)的那樣，頻率算出電路38按照在電壓差A(yù)V為正的情況下頻率差A(yù)Ff為O以上的方式算出設(shè)定頻率Ffr。另一方面，頻率算出電路38按照在電壓差A(yù)V為負(fù)的情況下頻率差Λ Ff為O 以下的方式算出設(shè)定頻率Ffr。根據(jù)這樣的構(gòu)成，如上述那樣，能夠按照AV為O的方式算出設(shè)定頻率Ffr。因此，能夠?qū)⒌屯V波器342的輸出電壓值維持在基準(zhǔn)電壓值Vf I。也就是說(shuō)，小孔889的尺寸能夠均一地維持。
在本實(shí)施方式中，基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部39將在小孔889貫通了的時(shí)刻(時(shí)刻t3)以后低通濾波器342的輸出電壓值穩(wěn)定之時(shí)的低通濾波器342的輸出電壓值作為基準(zhǔn)電壓值 Vfl進(jìn)行存儲(chǔ)。在小孔889貫通了的時(shí)刻(時(shí)刻t3)以后低通濾波器342的輸出電壓值穩(wěn)定時(shí)，小孔889變?yōu)檫m當(dāng)?shù)拇笮?。因此，本?shí)施方式的構(gòu)成適于將小孔889的尺寸均一地持續(xù)維持在適當(dāng)?shù)拇笮 ?br>
〈第2實(shí)施方式〉
圖10是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式所涉及的等離子小孔焊接系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
圖10所示的等離子小孔焊接系統(tǒng)A2具備焊接機(jī)器人1、機(jī)器人控制裝置2、焊接電源裝置3和氣體供給裝置4。
在等離子小孔焊接系統(tǒng)A2中的焊接機(jī)器人I以及氣體供給裝置4，因?yàn)榕c等離子小孔焊接系統(tǒng)Al中的構(gòu)成相同，故省略說(shuō)明。
焊接電源裝置3除了還包括比較電路361、閾值存儲(chǔ)部362和報(bào)知部364這點(diǎn)外， 其余均與第I實(shí)施方式相同。
在本實(shí)施方式中，比較電路361和報(bào)知部364構(gòu)成了本發(fā)明的確認(rèn)輔助部。確認(rèn)輔助部基于小孔889的尺寸來(lái)求出輔助信息ΙηΠ。輔助信息Infl是用于對(duì)形成于母材W 的焊道的確認(rèn)進(jìn)行輔助的信息。關(guān)于輔助信息Infl以后敘述。
在閾值存儲(chǔ)部362中存儲(chǔ)有閾值Vth。比較電路361從低通濾波器342接收成形電壓信號(hào)W。另外，比較電路361從基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部39接收基準(zhǔn)電壓值VfI。比較電路 361比較表示小孔889的尺寸的變動(dòng)的變動(dòng)參數(shù)和存儲(chǔ)于閾值存儲(chǔ)部362的閾值。在本實(shí)施方式中，比較電路361使用上述電壓差A(yù)V(從低通濾波器342的輸出電壓值中減去基準(zhǔn)電壓值Vfl后的值)作為變動(dòng)參數(shù)。如果比較電路361判斷出電壓差八乂超過(guò)了閾值乂訪， 則判斷出發(fā)生了小孔889的尺寸的變動(dòng)，且生成小孔尺寸變動(dòng)檢測(cè)信號(hào)Sc。比較電路361 將所生成的小孔尺寸變動(dòng)檢測(cè)信號(hào)Sc送到報(bào)知部364。
報(bào)知部364用于報(bào)知輔助信息Infl。如果由比較電路361判斷出上述變動(dòng)參數(shù)超過(guò)了上述閾值，則報(bào)知部364報(bào)知輔助信息Infl。在本實(shí)施方式中，如果由比較電路361 判斷出作為變動(dòng)參數(shù)的上述電壓差A(yù)V超過(guò)了閾值Vth，則報(bào)知輔助信息Infl。具體而言， 如果接收到小孔尺寸變動(dòng)檢測(cè)信號(hào)Sc，則報(bào)知部364報(bào)知輔助信息Infl。報(bào)知部364是例如蜂鳴器、警示燈、顯示裝置。報(bào)知部364利用聲音或者光來(lái)報(bào)知輔助信息Infl。輔助信息 Inf I表現(xiàn)為例如蜂鳴聲、燈光、表示小孔尺寸發(fā)生變動(dòng)的意思。
下面，對(duì)本實(shí)施方式的作用效果進(jìn)行說(shuō)明。
圖11是表示在焊接過(guò)程中小孔的尺寸發(fā)生變動(dòng)的情況下的信號(hào)等的變化狀態(tài)的時(shí)序圖。使用圖11，對(duì)小孔889的尺寸發(fā)生變化的情況下(在圖11中是指變大的情況下) 的小孔889的尺寸、以及在等離子小孔焊接系統(tǒng)A2內(nèi)的信號(hào)的變化狀態(tài)進(jìn)行說(shuō)明。圖11 (a) 表示小孔889的尺寸變化狀態(tài)，圖11 (b)表示成形電壓信號(hào)Vf的變化狀態(tài)，圖11 (c)表示頻率Ff的變化狀態(tài)。
如圖11(a)所示,從時(shí)刻t21起小孔889的尺寸變大。如上所述,小孔889的尺寸與成形電壓信號(hào)Vf( S卩，低通濾波器342的輸出電壓值)正相關(guān)。因此 ，如圖11(b)所示， 從時(shí)刻t21起成形電壓信號(hào)Vf的值也變大。在時(shí)刻t21 時(shí)刻t22間的某個(gè)時(shí)點(diǎn)，頻率算出電路38基于小孔889的尺寸的變化，算出用于使小孔889的尺寸返回到時(shí)刻t21以前的尺寸的設(shè)定頻率Ffr。然后，如圖11(c)所示，在時(shí)刻t22，焊接電流Iw的頻率Ff增加。若焊接電流Iw的頻率Ff增加，則電弧壓力變小。其結(jié)果，母材W變得不怎么熔融。然后，在時(shí)刻t22 時(shí)刻t23之間，小孔889的尺寸漸漸變小，在時(shí)刻t23，小孔889的尺寸返回到時(shí)刻t21以前的尺寸。
這樣，在小孔889的尺寸發(fā)生了變化的情況下(在圖11中是指變大的情況下)，在從小孔889的尺寸的變化開(kāi)始的時(shí)刻t21起經(jīng)過(guò)了某種程度的期間的時(shí)刻t23，小孔889的尺寸變?yōu)楹线m的尺寸。也就是說(shuō)，時(shí)刻t21 時(shí)刻t23的期間的小孔889的尺寸與時(shí)刻t21 以前的尺寸不相同。因此，在時(shí)刻t21 時(shí)刻t23所形成的焊道有產(chǎn)生以下不良情況的可能性，即寬度與其他部位的寬度不同，或者在母材W的背面沒(méi)有形成焊道等。時(shí)刻t21 時(shí)刻t23下的調(diào)整頻率Ff的過(guò)程是在等離子小孔焊接系統(tǒng)A2內(nèi)自動(dòng)進(jìn)行的。該調(diào)整過(guò)程在第I實(shí)施方式所涉及的電弧焊接系統(tǒng)Al中，不通知給電弧焊接系統(tǒng)Al的用戶。因此，該用戶無(wú)法獲知小孔889的尺寸是否發(fā)生了變動(dòng)，也無(wú)法獲知焊道是否有產(chǎn)生不良情況的可能性。
在圖11中，雖然對(duì)從時(shí)刻t21起小孔889的尺寸變大的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但即便在從時(shí)刻t21起小孔889的尺寸變小的情況下，也同樣地，在從小孔889的尺寸發(fā)生變化了的時(shí)點(diǎn)起經(jīng)過(guò)了某種程度的期間之后，小孔889的尺寸也變?yōu)檫m當(dāng)?shù)某叽?。另外，時(shí)刻 t21 時(shí)刻t23的期間是例如I 幾sec左右。
在本實(shí)施方式中，在等離子小孔焊接系統(tǒng)A2中，報(bào)知部364報(bào)知用于對(duì)形成于母材W的焊道的確認(rèn)進(jìn)行輔助的輔助信息ΙηΠ。根據(jù)這種構(gòu)成，等離子小孔焊接系統(tǒng)Α2的用戶作為輔助信息Infl而能夠獲知有形成于母材W的焊道產(chǎn)生不良情況的可能性。因此，等離子小孔焊接系統(tǒng)Α2的用戶能夠很容易地進(jìn)行焊道的確認(rèn)作業(yè)。
在本實(shí)施方式中，如果由比較電路361判斷出作為變動(dòng)參數(shù)的電壓差A(yù)V超過(guò)了閾值Vth，則報(bào)知部364報(bào)知輔助信息Infl。根據(jù)這樣的構(gòu)成，可以不用在焊接結(jié)束后而在焊接過(guò)程中報(bào)知輔助信息Infl。由此，等離子小孔焊接系統(tǒng)A2的用戶能夠在焊接過(guò)程中獲知有焊道發(fā)生不良情況的可能性。由此，焊接一結(jié)束就能立即進(jìn)行焊道的確認(rèn)作業(yè)。
比較電路361使用電壓差Λ V來(lái)檢測(cè)小孔889的變動(dòng)，但本發(fā)明并不局限于此。例如，比較電路361也可以基于由頻率算出電路38算出的設(shè)定頻率Ffr的變化，檢測(cè)小孔889 的變動(dòng)。
〈第3實(shí)施方式>
圖12是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式所涉及的等離子小孔焊接系統(tǒng)的構(gòu)成的圖。
圖12所示的等離子小孔焊接系統(tǒng)A3具備焊接機(jī)器人1、機(jī)器人控制裝置2、焊接電源裝置3和氣體供給裝置4。
在等離子小孔焊接系統(tǒng)A3中的焊接機(jī)器人I以及氣體供給裝置4，因?yàn)榕c等離子小孔焊接系統(tǒng)Al、Α2中的構(gòu)成相同，故省略說(shuō)明。
焊接電源裝置3除了不具有報(bào)知部364這點(diǎn)外，其余均和第2實(shí)施方式相同。另外，在本實(shí)施方式中，比較電路361將所生成的小孔尺寸變動(dòng)檢測(cè)信號(hào)Sc送至動(dòng)作控制電路21。此外，與圖12所示的不同，焊接電源裝置3也可以具有第2實(shí)施方式中敘述過(guò)的報(bào)知部364。
機(jī)器人控制裝置2包括動(dòng)作控制電路21和示教器23。在本實(shí)施方式中，動(dòng)作控制電路21除了具有運(yùn)算電路211這點(diǎn)外，其余均和第I實(shí)施方式相同。
運(yùn)算電路211從比較電路361接收小孔尺寸變動(dòng)檢測(cè)信號(hào)Sc。運(yùn)算電路211基于小孔889的尺寸的變化來(lái)求出輔助信息Infl。在本實(shí)施方式中，輔助信息Infl具有確認(rèn)地方信息Inf2和確認(rèn)范圍信息Inf3(也參照?qǐng)D13)。而且，運(yùn)算電路211基于小孔889的尺寸的變化來(lái)求出確認(rèn)地方信息Inf2和確認(rèn)范圍信息Inf3。
所謂確認(rèn)地方信息Inf2是表示形成于母材W的焊道中的應(yīng)該確認(rèn)的地方(焊道之中在圖11的時(shí)刻t21 時(shí)刻t23的期間所形成的地方)的信息。如圖13所示，確認(rèn)地方信息Inf2是例如以焊道的起點(diǎn)為基準(zhǔn)的位置、距離焊接開(kāi)始時(shí)的時(shí)間。在本實(shí)施方式中， 運(yùn)算電路211基于接收了小孔尺寸變動(dòng)檢測(cè)信號(hào)Sc來(lái)求出確認(rèn)地方信息Inf2。也就是說(shuō)， 將在接收到小孔尺寸變動(dòng)檢測(cè)信號(hào)Sc時(shí)所形成的焊道的部位判斷為應(yīng)該確認(rèn)的地方。
所謂確認(rèn)范圍信息Inf3是表示形成于母材W的焊道中的應(yīng)該確認(rèn)的范圍的信息。 如圖13所示,確認(rèn)范圍信息Inf3是表示形成于母材W的焊道之中、在圖11的時(shí)刻t21 時(shí)刻t23之間形成的區(qū)域的顯示、焊接行進(jìn)方向Dr上的長(zhǎng)度等信息。
示教器23具有顯示部231。顯示部231相當(dāng)于本發(fā)明的報(bào)知部的一例。示教器 23的顯示部231報(bào)知(顯示)輔助信息ΙηΠ。具體而言，如圖13所示，示教器23的顯示部231將確認(rèn)地方信息Inf2和確認(rèn)范圍信息Inf3作為輔助信息Infl進(jìn)行報(bào)知(顯示)。
另外，在本實(shí)施方式中，比較電路361、運(yùn)算電路211和示教器23構(gòu)成本發(fā)明的確認(rèn)輔助部。
下面，對(duì)本實(shí)施方式的作用效果進(jìn)行說(shuō)明。
在本實(shí)施方式中，輔助信息Infl具有表示形成于母材W的焊道中的應(yīng)該確認(rèn)的地方的確認(rèn)地方信息Inf2。運(yùn)算電路211基于小孔889的尺寸的變化來(lái)求出確認(rèn)地方信息 Inf2。示教器23的顯示部231報(bào)知(顯示)由運(yùn)算電路211所求出的確認(rèn)地方信息Inf2。 根據(jù)這樣的構(gòu)成，等離子小孔焊接系統(tǒng)A3的用戶能夠獲知形成于母材W的焊道之中應(yīng)該確認(rèn)的地方。由此，等離子小孔焊接系統(tǒng)A3的用戶能夠更容易地進(jìn)行焊道的確認(rèn)作業(yè)。
在本實(shí)施方式中，輔助信息Infl具有指示形成于母材W的焊道中的應(yīng)該確認(rèn)的范圍的確認(rèn)范圍信息Inf3。運(yùn)算電路211基于小孔889的尺寸的變化來(lái)求出確認(rèn)范圍信息 Inf3。示教器23的顯示部231報(bào)知(顯示)由運(yùn)算電路211所求出的確認(rèn)范圍信息Inf3。 根據(jù)這種構(gòu)成，等離子小孔焊接 系統(tǒng)A3的用戶能夠獲知形成于母材W的焊道中的應(yīng)該確認(rèn)的范圍。由此，等離子小孔焊接系統(tǒng)A3的用戶能夠更容易地進(jìn)行焊道的確認(rèn)作業(yè)。
另外，雖然例示出了示教器23的顯示部231作為輔助信息Infl而報(bào)知(顯示) 確認(rèn)地方信息Inf2和確認(rèn)范圍信息Inf3這兩者的例子，但本發(fā)明并不局限于此。示教器 23的顯示部231作為輔助信息Infl，也可以僅報(bào)知(顯示)確認(rèn)地方信息Inf2和確認(rèn)范圍信息Inf3的其中一個(gè)。
另外，在本實(shí)施方式中，雖然例示出了運(yùn)算電路為動(dòng)作控制電路21的構(gòu)成的例子，但并不局限于此，也可以是焊接電源裝置3的構(gòu)成。
在示教器23的顯示部231中，作為輔助信息Infl還可以顯示設(shè)定頻率Ffr的變化量。
本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式。本發(fā)明的各部分的具體構(gòu)成可以自由地進(jìn)行各種設(shè)計(jì)變更。
穩(wěn)定焊接開(kāi)始判斷電路33不一定要包括比較電路332。穩(wěn)定焊接開(kāi)始判斷電路 33也可以在從小孔貫通檢測(cè)信號(hào)Cm2生成之時(shí)起經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間后的時(shí)刻，判斷為應(yīng)該開(kāi)始穩(wěn)定焊接?；蛘?，穩(wěn)定焊接開(kāi)始判斷電路33也可以在從輸出電路31開(kāi)始進(jìn)行輸出之時(shí)起經(jīng)過(guò)了規(guī)定時(shí)間后的時(shí)刻，判斷為應(yīng)該開(kāi)始穩(wěn)定焊接。
與上述實(shí)施方式不同，可以在時(shí)刻t2之后成形電壓信號(hào)Vf的變化量超過(guò)某值之時(shí)，比較電路CM2判斷出小孔889貫通了，且輸出小孔貫通檢測(cè)信號(hào)Cm2。
在上述實(shí)施方式中，頻率算出電路38基于電壓差Λ V算出設(shè)定頻率Ffr，但本發(fā)明并不局限于此。例如，頻率算出電路38也可以基于低通濾波器342的輸出電壓值的時(shí)間微分值來(lái)算出設(shè)定頻率Ffr。
小孔尺寸檢測(cè)部，也·可以由圖像處理來(lái)檢測(cè)小孔889的尺寸。
權(quán)利要求
1.一種等離子小孔焊接系統(tǒng)，具備 輸出電路，其在等離子電極與母材之間流動(dòng)設(shè)定頻率的脈沖電流； 小孔尺寸檢測(cè)部，其檢測(cè)形成于所述母材的小孔的尺寸；和 頻率算出電路，其基于由所述小孔尺寸檢測(cè)部檢測(cè)出的所述小孔的尺寸的變化，算出所述設(shè)定頻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子小孔焊接系統(tǒng)，其中， 所述等離子小孔焊接系統(tǒng)還具備電壓檢測(cè)電路，該電壓檢測(cè)電路檢測(cè)所述等離子電極與所述母材之間的焊接電壓， 所述小孔尺寸檢測(cè)部包括低通濾波器，該低通濾波器僅使由所述電壓檢測(cè)電路檢測(cè)出的所述焊接電壓的低頻分量通過(guò)， 所述頻率算出電路基于所述低通濾波器的輸出電壓值來(lái)算出所述設(shè)定頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等離子小孔焊接系統(tǒng)，其中， 所述等離子小孔焊接系統(tǒng)還具備基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部，該基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部將所述低通濾波器的輸出電壓值作為基準(zhǔn)電壓值進(jìn)行存儲(chǔ)， 所述頻率算出電路在電壓差為正的情況下按照頻率差為O以上的方式算出所述設(shè)定頻率，并且在所述電壓差為負(fù)的情況下按照所述頻率差為O以下的方式算出所述設(shè)定頻率， 所述電壓差是從所述低通濾波器的輸出電壓值中減去所述基準(zhǔn)電壓值后的值， 所述頻率差是從所算出的所述設(shè)定頻率中減去所述輸出電壓值為所述基準(zhǔn)電壓值時(shí)的所述設(shè)定頻率后的值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子小孔焊接系統(tǒng)，其中， 所述基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部將在所述小孔貫通了的時(shí)刻以后所述低通濾波器的輸出電壓值穩(wěn)定之時(shí)的所述輸出電壓值作為所述基準(zhǔn)電壓值進(jìn)行存儲(chǔ)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的等離子小孔焊接系統(tǒng)，其中， 所述等離子小孔焊接系統(tǒng)還具備確認(rèn)輔助部，該確認(rèn)輔助部基于所述小孔的尺寸來(lái)求出輔助信息， 所述輔助信息是用于對(duì)形成于所述母材的焊道的確認(rèn)進(jìn)行輔助的信息， 所述確認(rèn)輔助部包括報(bào)知部，該報(bào)知部報(bào)知所述輔助信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的等離子小孔焊接系統(tǒng)，其中， 所述等離子小孔焊接系統(tǒng)還具備閾值存儲(chǔ)部，該閾值存儲(chǔ)部存儲(chǔ)閾值， 所述確認(rèn)輔助部包括比較電路，該比較電路比較表示所述小孔的尺寸的變動(dòng)的變動(dòng)參數(shù)和所述閾值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的等離子小孔焊接系統(tǒng)，其中， 在由所述比較電路判斷出所述變動(dòng)參數(shù)超過(guò)了所述閾值的情況下，所述報(bào)知部報(bào)知所述輔助信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的等離子小孔焊接系統(tǒng)，其中， 所述輔助信息具有確認(rèn)地方信息，該確認(rèn)地方信息表示形成于所述母材的焊道中的應(yīng)該確認(rèn)的地方， 所述確認(rèn)輔助部包括運(yùn)算電路，該運(yùn)算電路基于所述小孔的尺寸的變化來(lái)求出所述確認(rèn)地方信息， 所述報(bào)知部報(bào)知由所述運(yùn)算電路求出的所述確認(rèn)地方信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的等離子小孔焊接系統(tǒng)，其中， 所述輔助信息具有確認(rèn)范圍信息，該確認(rèn)范圍信息指示形成于所述母材的焊道中的應(yīng)該確認(rèn)的范圍， 所述運(yùn)算電路基于所述小孔的尺寸的變化來(lái)求出所述確認(rèn)范圍信息， 所述報(bào)知部報(bào)知由所述運(yùn)算電路求出的所述確認(rèn)范圍信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求6 9任一項(xiàng)所述的等離子小孔焊接系統(tǒng)，其中， 所述變動(dòng)參數(shù)是所述電壓差。
11.根據(jù)權(quán)利要求5 10任一項(xiàng)所述的等離子小孔焊接系統(tǒng)，其中， 所述報(bào)知部利用聲音或者光來(lái)報(bào)知所述輔助信息。
12.—種等離子小孔焊接方法，包括 利用等離子電極與母材之間的電弧來(lái)使小孔貫通的工序；和 在所述小孔貫通之后，在所述等離子電極與所述母材之間流動(dòng)設(shè)定頻率的脈沖電流并且進(jìn)行穩(wěn)定焊接的工序， 進(jìn)行所述穩(wěn)定焊接的工序包括 檢測(cè)形成于所述母材的小孔的尺寸的工序；和 基于所述小孔的尺寸的變化來(lái)算出所述設(shè)定頻率的工序。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的等離子小孔焊接方法，其中， 所述等離子小孔焊接方法還包括檢測(cè)所述等離子電極與所述母材之間的焊接電壓的工序， 檢測(cè)所述小孔的尺寸的工序包括利用低通濾波器僅使所述焊接電壓的低頻分量通過(guò)的工序， 在算出所述設(shè)定頻率的工序中，基于所述低通濾波器的輸出電壓值來(lái)算出所述設(shè)定頻率。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的等離子小孔焊接方法，其中， 所述等離子小孔焊接方法還包括將所述低通濾波器的輸出電壓值作為基準(zhǔn)電壓值而存儲(chǔ)于基準(zhǔn)電壓值存儲(chǔ)部的工序， 在算出所述設(shè)定頻率的工序中，在電壓差為正的情況下按照頻率差為O以上的方式算出所述設(shè)定頻率，并且在所述電壓差為負(fù)的情況下按照所述頻率差為O以下的方式算出所述設(shè)定頻率， 所述電壓差是從所述低通濾波器的輸出電壓值中減去所述基準(zhǔn)電壓值后的值， 所述頻率差是從所算出的所述設(shè)定頻率中減去所述輸出電壓值為所述基準(zhǔn)電壓值時(shí)的所述設(shè)定頻率后的值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的等離子小孔焊接方法，其中， 在算出所述設(shè)定頻率的工序中，將在所述小孔貫通了的時(shí)刻以后所述低通濾波器的輸出電壓值穩(wěn)定之時(shí)的所述輸出電壓值用作所述基準(zhǔn)電壓值。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的等離子小孔焊接方法，其中， 所述等離子小孔焊接方法包括基于所述小孔的尺寸來(lái)求出輔助信息的工序，該輔助信息用于對(duì)形成于所述母材的焊道的確認(rèn)進(jìn)行輔助；和 報(bào)知所述輔助信息的工序。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的等離子小孔焊接方法，其中， 在求出所述輔助信息的工序中，比較表示所述小孔的尺寸的變動(dòng)的變動(dòng)參數(shù)和閾值。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的等離子小孔焊接方法，其中， 在所述比較的工序中判斷出所述變動(dòng)參數(shù)超過(guò)了所述閾值的情況下，進(jìn)行所述報(bào)知的工序。
19.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的等離子小孔焊接方法，其中， 所述輔助信息具有確認(rèn)地方信息，該確認(rèn)地方信息表示形成于所述母材的焊道中的應(yīng)該確認(rèn)的地方， 求出所述輔助信息的工序包括基于所述小孔的尺寸的變化來(lái)求出所述確認(rèn)地方信息的工序， 在所述報(bào)知的工序中，報(bào)知所述確認(rèn)地方信息。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的等離子小孔焊接方法，其中， 所述輔助信息具有確認(rèn)范圍信息，該確認(rèn)范圍信息指示形成于所述母材的焊道中的應(yīng)該確認(rèn)的范圍， 在求出所述確認(rèn)地方信息的工序中，基于所述小孔的尺寸的變化來(lái)求出所述確認(rèn)范圍信息， 在所述報(bào)知的工序中，報(bào)知所述確認(rèn)范圍信息。
21.根據(jù)權(quán)利要求17 20任一項(xiàng)所述的等離子小孔焊接方法，其中， 所述變動(dòng)參數(shù)是所述電壓差。
22.根據(jù)權(quán)利要求16 21任一項(xiàng)所述的等離子小孔焊接方法，其中， 在所述報(bào)知的工序中，利用聲音或者光來(lái)報(bào)知所述輔助信息。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能形成更美觀的焊道的等離子小孔焊接方法及等離子小孔焊接系統(tǒng)。具備輸出電路(31)，其在等離子電極(112)與母材(W)之間流動(dòng)設(shè)定頻率(Ffr)的脈沖電流；小孔尺寸檢測(cè)部，其檢測(cè)形成于母材(W)的小孔的尺寸；和頻率算出電路(38)，其基于由所述小孔尺寸檢測(cè)部檢測(cè)出的小孔的尺寸的變化來(lái)算出設(shè)定頻率(Ffr)。根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過(guò)調(diào)整脈沖電流的頻率，從而能調(diào)整小孔的尺寸。由此，能形成更美觀的焊道。
文檔編號(hào)B23K10/02GK103028827SQ20121036411
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月29日
發(fā)明者劉忠杰 申請(qǐng)人:株式會(huì)社大亨