JP7111891B2 - 自己調節する溶接ワイヤー送給速度による溶接機器および溶接方法 - Google Patents
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Description
この溶接ワイヤーが、溶接位置に溶接ワイヤー送給速度でもって供給され、その際、この溶接のために、前記電極を通って流れる溶接電流によって、アーク放電が、前記電極と溶接されるべき加工物との間で維持される。
通常、周囲空気との溶融物の接触を防止するために、同様に不活性の保護ガス(通常、アルゴンまたはヘリウム)も使用される。溶接ワイヤーを電気的に加熱するため、および、溶接溶加材の溶融を補助するために、付加的に、同様に溶接ワイヤー内に電気的な加熱電流も導入され得る。
この様式の公知の溶接方法は、タングステンまたはタングステン合金から成る非消耗電極を有する、WIG溶接(Wolfram Inertgas Schweissen(タングステン不活性ガス溶接))、または、それぞれに消耗電極を有する、MIG溶接(Metall Inertgas Schweissen(金属不活性ガス溶接))またはMAG溶接(Metall Aktivgas Schweissen(金属活性ガス溶接))である。
両方の場合において、このことによって、溶接結果が悪化し、且つ、不均等な溶接継ぎ目またはこの溶接継ぎ目内における欠陥を誘起する可能性がある。このことは、特に、溶接用バーナーの間隔が加工物に対して正確に維持され得ないところで、溶接用バーナーの手動の案内の際に発生する。しかしながら、同様にロボット案内された溶接用バーナーにおいても、このことは、例えばより複雑な幾何学的形状の溶接及び/または異なる溶接速度の際に、生じる可能性がある。
電圧の変化が予め与えられた限界値を超過した場合、溶接ワイヤーの迅速な溶融を防止するために、加熱電流は、所定の期間のあいだ極めて小さな値に降下される。残存する小さな加熱電流を用いて、加工物との(より精確には、溶融池との)溶接ワイヤーの改めての接触は検知される。そのような接触の際に短絡が生じ、このことによって、溶接ワイヤーと加工物との間の電圧はゼロへと降下する。改めての接触が認識された場合、溶接ワイヤーを通る加熱電流は、再び上昇される。
この方法は、これに伴って、ただ(加熱電流による溶接ワイヤーの付加的加熱を有する)高温ワイヤーの使用のためだけに使用可能であり、しかしながら、(そのような加熱電流の無い)低温ワイヤーの使用のために使用可能ではない。この方法は、しかしながら、同様にただ狭小な範囲内においてだけ良好に機能する。何故ならば、誤ってまたは不都合に調節された溶接ワイヤー送給速度の際の、基本的な問題(溶融池内への溶接ワイヤーの過度に深い没入、この溶融池に対するこの溶接ワイヤーの接触喪失)が、除去され得ないからである。
電位は、溶接ワイヤーと加工物との間の電圧として測定され得、且つ、このことから、溶融池内への溶接ワイヤーの没入位置を推論するために使用される。これに伴って、最適な没入位置を調節するために、溶接ワイヤーの位置、具体的には加工物に対する溶接ワイヤーの間隔が、加工物に対して相対的に調節される。
この方法は、常に加工物と溶接ワイヤーとの間の接触が存在することを基礎としている。これに伴って、しかしながら、実用的に、常に、溶接ワイヤーと加工物との間の短絡が存在し、且つ、検知可能な電圧が極めて小さく、且つ、極めて狭小な範囲内にあり、このことは、この方法を、障害が起き易くし、且つ、信頼できなくする。
それは別として、溶接ワイヤーの位置を加工物に対して相対的に、且つ、同様に溶接用バーナーに対しても相対的に、移動可能とするために、付加的な調節器およびアクチュエータが必要とされる。
電極を備える溶接用バーナーと溶接ワイヤーとによる溶接方法であって、
この溶接ワイヤーが、溶接位置に溶接ワイヤー送給速度でもって供給され、
その際、この溶接のために、前記電極を通って流れる溶接電流によって、アーク放電が、前記電極と溶接されるべき加工物との間で維持され、
その際、前記溶接ワイヤーによって、前記溶接電流によって前記電極の周囲で生成する電位が導き出され、且つ、
前記溶接ワイヤー送給速度の調節が、導き出された前記電位に基づいて実施され、且つ、この調節によって、平均的な溶接ワイヤー送給速度が生起する上記溶接方法において、
前記アーク放電の点火以前に電位を検出するためおよびこの電位から前記加工物に対しての前記溶接ワイヤーの相対位置を決定するために、
前記溶接の前または永続的に、電圧が、前記溶接ワイヤーに印加される、
ことによって解決される。
検出された電位に基づいて、直接的に、溶接ワイヤーが溶融池に接触しているかどうか、および、どれだけ遠くにこの溶接ワイヤーが溶融池から離れているかが確認され得る。これに伴って、このように導き出された電位は、溶接ワイヤー送給速度を、溶接ワイヤーが過度に深く溶融池内へと没入せずおよび同様に過度に遠くにこの溶融池26から離れないように制御するために、使用され得る。
従って、溶接ワイヤー送給速度が直接的に制御される必要はなく、むしろ、溶融池に対する溶接ワイヤーの位置が制御され、且つ、これに伴って、間接的に、生起する平均的な溶接ワイヤー送給速度が制御される。
導き出された電位に基づいて溶接ワイヤーと前記加工物との間の短絡が確認されるまで、溶接ワイヤーが、溶接位置に、第1の溶接ワイヤー送給速度でもって供給されること、
短絡の確認の際、溶接位置への溶接ワイヤーの送給が停止されるか、または、第2の溶接ワイヤー送給速度に変化されること、および、
導き出された電位と電位の予め与えられた限界値とに基づいて、停止された溶接ワイヤーが、ある程度の分量を短絡の解除のもとで溶融されていることが確認され、
それによって、溶接位置への、第1の溶接ワイヤー送給速度での溶接ワイヤーの供給が、再び始動されるように、行われる。
この経過は、有利には、周期的に繰り返される。
このことは、有利には、
所望の間隔に基づいて、平均的な溶接ワイヤー送給速度またはサイクル頻度が下降した際に、間隔は減少され、
平均的な溶接ワイヤー送給速度またはサイクル頻度が上昇した際に、間隔が増大されるように、行われる。
ホースパッケージ内において、必要な全ての媒体、エネルギー、および、制御信号、例えば、電気的なエネルギー(電流、電圧)、冷却媒体(溶接用バーナー3が冷却されている場合には)、溶接プロセスの制御のための制御導線、保護ガス、溶接ワイヤーが、溶接用バーナー3へと引き渡され得る。通常、ホースパッケージ5として、1つのホースが設けられており、このホース内において、個々の導線および媒体が案内されている。もちろん、しかしながら同様に複数の別個のホースまたは導線が設けられていることも可能である。溶接されるべき加工物10に、接触導線9を介して、電気的な反対極(通常は正極)が接触されている。
溶接ワイヤー8を、溶接位置25への所望の位置および方向において供給可能とするために、溶接用バーナー3に、同様に更に溶接ワイヤー供給部11が配置されていることも可能である。溶接ワイヤー供給部11が、同様に溶接ワイヤー導管22と接続されていることも可能であり、この溶接ワイヤー導管内において、溶接ワイヤー8が溶接ワイヤー供給部11へと案内される。
溶接ワイヤー供給部11は、しかしながら、強制的に溶接用バーナー3に配置されている必要はなく、むしろ、同様に、適宜に、適当な他の位置、例えば溶接ロボットに配置されていることも可能である。同様に溶接ワイヤー送給装置7も、強制的に溶接電源2に配置されている必要はなく、むしろ、同様に、適宜に、適当な他の位置、例えば溶接ロボットに配置されていることも可能である。
溶接ワイヤー送給装置7内において、溶接ワイヤー巻体12が配置されており、この溶接ワイヤー巻体から、溶接ワイヤー8が溶接の際に繰り出され、且つ、溶接位置に、送給速度vDでもって供給される。この目的のために、同様に送給のための相応する駆動装置も実装されている。
溶接用バーナー3内において、接触スリーブ23が配置されており、この接触スリーブは、電極4を囲繞し且つ電気的に接触しており、且つ、この接触スリーブが溶接電流導線24(通常は負極)と接続されている。電極4は、溶接用バーナー3の端部において、この溶接用バーナー3から突出する。電極4の周囲を、保護ガスが、溶接用バーナー3から流出可能であり、この保護ガスが、溶接位置25を、溶融池26と共に囲繞し、且つ、(図2内において示唆されているように)周囲の雰囲気から遮蔽する。溶接ワイヤー8は、溶接位置25に、溶接の際に供給される。
そのような溶接機器1の基本的な構造および基本的な機能、および、この目的のための各種の変形は周知されているので、ここで、このことに、より詳細には立ち入らない。
図3は、単に、溶接用バーナー3内における非消耗電極4の先端だけを示している。電極4を通って、溶接電流Is(例えば、100A)が伝導され、この溶接電流は、アーク放電27を、この電極4と加工物10との間で誘起する、もしくは、そのようなアーク放電を維持する。アーク放電27の点火のために、公知の方法、例えば、高周波点火、または、電極4との加工物10の接触およびこの電極4の後に続く持ち上げによる点火が使用され得る。
図3内において等電位線28によって例示的に示唆されているように、電極4の周囲に電位分布が形成する。値は、基本的に、特に溶接電流、電極の冷却、保護ガス、アーク放電長さ(間隔x)、等々に依存し、しかしながら、公知として前提とされ得る。この電位Pは、電気的な量、例えば基準電位に対する電圧UDとして導き出され得る。
図3内において、等電位線28に、例示的に、基準電位としての加工物10の電位に対する電圧値が記入されている。この電位Pは、溶接位置25に供給され且つこれに伴って準静的な電場内において位置する溶接ワイヤー8を介して導き出され、且つ、電位測定ユニット30、例えば電圧測定機器29を用いて、加工物10の基準電位に対して測定される。
この目的のために、如何なる固有の測定電流も、溶接ワイヤー8を通って伝導される必要は無い。同様に少ししか、溶接ワイヤー8の加熱のための可能な加熱電流はこの電位Pの検出を妨害しない。この電位は、これに伴って、低温ワイヤーと同様に高温ワイヤーの使用においても導き出され得る。
同じ方法において、電位分布との関連の状態にある他の電気的な量、例えば電圧UDおよび電流から抵抗または電力が検出または算出され得る。電位Pの検出は、従って、本発明に従いこれら全ての可能性を含んでいる。
電位Pを表す電気的な量、例えば電圧UDを検出するために、溶接機器1内において、単に付加的に電位測定ユニット30が設けられているべきである。この目的のために、単に、電気的な接点が、例えば溶接ワイヤー送給装置7内における摺動接点として、溶接ワイヤー8において実現されていることは可能である。場合によっては、溶接ワイヤー8と、加工物10または接触導線9または他の基準電位との間に、負荷抵抗34が設けられていることは可能であり、この負荷抵抗が、同様に電位測定ユニット30の一部であることも可能である。
ダイヤグラム内において、そのもとで、導き出された電位Pが、この実施形態において、時間tに対する電圧UDの様式で記されている。溶接ワイヤー送給速度vDは、ダイヤグラム内において、そのもとで、時間tに対して図示されている。両方のダイヤグラム内において、同様に個々の時点および位相A-Dも図示されている。
プロセス開始の以前、従って、アーク放電27は、例えば高電圧によって、または、電極4の接触/持上げによって点火される。溶接ワイヤー8の端部は、従って、有利にはアーク放電27の外側、電極4の周囲の電位場の有利には十分に外側に位置している。これに伴って、溶接ワイヤー8によって、如何なる電位Pも検出されないか、または、ただ極めて小さな電位Pだけが検出される。
点火されたアーク放電27の際に、その場合に、溶接ワイヤー送給装置7が始動され得、それによって、溶接ワイヤー8がアーク放電27へと送達される。プロセス開始のために、従って、如何なる電位Pも検出されないか、または、ただ極めて小さな電位Pだけが検出されるにもかかわらず、溶接ワイヤー8が送達されることが意図されていることは可能である。その際、アーク放電27の点火と、溶接ワイヤー送給装置7の始動との間で、予め調節された時間が待機されることが、同様に意図されていることは可能である。
アーク放電への溶接ワイヤー8の送達の際に、検出された電位P、例えば電圧UDまたは電流IDが増大する。検出された電位Pが、予め与えられた限界値PG、例えば電位Pとしての電圧UDの場合に2.5Vの限界電圧を超過した場合、図4内において記載されているように、本発明に従う方法が開始する。
その際、プロセス開始のための溶接ワイヤー送給速度及び/または限界値PGが、以下で説明される本発明に従う方法においてとは異なる値を有することが可能であることは、コメントされるべきである。同様に、プロセス開始が同様に他の方法で行われ得ることも、コメントされるべきである。
高抵抗の電圧供給源が、ただ溶接の前にだけ溶接ワイヤー8と接続されることは可能であるが、しかしながら同様に永続的に溶接ワイヤー8に接続されていることも可能である。
電位Pとして、電流が検出された場合、同様にこの電流もゼロへと下降する。何故ならば、加工物10と溶接ワイヤー8との電位Pが、接触の際に同じであり、且つ、これに伴って、如何なる電流も流れ得ないからである。
電圧または電流が、短絡の場合、溶融池26および加工物10の抵抗、および、これら抵抗を通って流れる溶接電流Isに基づいて、完全にゼロへと下降されるのではなく、むしろ、小さな残留電圧(典型的に、<1Vの範囲内における)、または、小さな残留電流(典型的に、同様に負荷抵抗に依存して数μAの範囲内における)が残り、それによって、短絡が、しかしながら、それにもかかわらず一義的に検知され得、且つ、このことが、本発明の意味において、同様に「ゼロへと下降する」と理解されることは、ここで、コメントされるべきである。
停止された溶接ワイヤー8は、位相Dの間じゅう、アーク放電27および溶融池26の熱に基づいて溶融し、このことによって、所定の時間の後、溶融池26との接触が遮断される。これに伴って、溶接ワイヤー8は、再び加工物10(溶融池26)との接触を喪失し、このことによって短絡が解除され、且つ、電位Pが再び迅速に増大する。図4内におけるような電圧UDの場合において、溶接ワイヤー8が溶融池26との接触を喪失した際、この電圧UDは迅速に増大する。
増大する電位P、例えば電圧UDが、定められた限界値PG、例えば2.5Vの限界電圧UGを超過した場合、溶接ワイヤー送給装置7は、再び、溶接ワイヤー8を溶接位置25へと供給し(時点A)、それによって、溶接ワイヤー送給速度vDが、再び、ゼロから、調節されたまたは予め与えられた、速度まで増大する。同様に溶接ワイヤー送給装置7の始動も、予め与えられた速度プロフィル、例えば溶接ワイヤー送給装置7の最大に可能な加速度でもって実施され得る。溶接ワイヤー8の停止および送給のための、位相A-Dのこのサイクルは、溶接の間じゅう、周期的に繰り返される。
溶接電流Isは、その場合に、予め与えられた傾斜(Rampe)に従い低い値へと降下および遮断され得、このことによって、溶接プロセスが終了される。
同様に、溶接ワイヤー8の送給を、時点Aでの、限界値PGの超過の際に、再び即座に始動するのではなく、むしろ、予め与えられた始動-遅延時間の後に初めて始動されることが意図されていることは可能である。
第2の溶接ワイヤー送給速度vD2は、しかしながら、少なくとも一時的に、同様に標準的な溶接ワイヤー送給とは逆の符号を有していることも可能であり、従って、溶接ワイヤー8が、有利には位相Dの開始時に、積極的に溶融池26から引き戻される。これに伴って、位相Dは短縮される。その際、第2の溶接ワイヤー送給速度vD2は、同様に、ただ位相Dの一部のためだけに調節され得、且つ、溶接ワイヤー送給速度vDの残りの部分が、ゼロに設定される。
電位測定ユニット30と送給制御ユニット31とは、言うまでも無く、同様に1つのユニット内においても、例えば同様に溶接機器1の制御装置内においても実装され得る。送給制御ユニット31は、溶接ワイヤー送給装置7を制御し、特に、これに伴って、溶接ワイヤー8の供給が停止され(または、第2の溶接ワイヤー送給速度vD2に変化され)、且つ、再び、上記されているように始動される。送給制御ユニット31が、従って、同様に溶接ワイヤー送給装置7内において実装されていることも可能である。
溶接ワイヤー8の停止及び/または加速は、その際、例えば可能な限り大きな動力学的な動態(最大の加速度)または所定の予め与えられた速度プロフィルによって、適宜に実施され得、その際、始動および停止のために、自明の、同様に種々の加速度または速度プロフィルが意図されていることは可能である。その際、上述された遅延時間が維持され得、及び/または、最少に保持され得る。
溶接ワイヤー送給装置7の動力学的な動態は、その際、言うまでも無く十分であるべきである。そのようなサイクルA-Dは、典型的に、50から200msまで継続し、それによって、溶接ワイヤー送給装置7の動力学的な動態に対する要求は、容易に確定され得る。
平均的な溶接ワイヤー送給速度v- Dが、例えば同様に予め設定可能なパラメータでもあることは可能であり、このパラメータが、調節装置の動力学的な動態を予め設定する。同様に、サイクル頻度は、溶接電流Isに正比例する。これに伴って、平均的な溶接ワイヤー送給速度v- Dは、予調節および制御される必要はなく、むしろ、それぞれの溶接条件もしくは調節された溶接電流Isに対して、この平均的な溶接ワイヤー送給速度v- Dの自動的な適合が行われる。
同時に、これに伴って、溶接ワイヤー8が、過度に深く溶融池26内へと没入すること、および、この溶接ワイヤー8が、過度に遠くにこの溶融池26から離れないことは、確実に防止される。時点Aからの選択的な遅延時間に基づいて、溶接ワイヤー8が溶融池26からどれだけ離れてても良いかが予め設定され得る。
このことによって、溶接位置25に、総じてより多くの溶接ワイヤー8が供給され、このことは、他方また、溶接継ぎ目32内におけるより多くの材料を誘起する。これに伴って、そのことが溶接の品質を不利に阻害する、溶接継ぎ目が溶接継ぎ目32内における過度に少ない材料に基づいて沈下することも防止され得る。
溶接継ぎ目32が沈下し始める際、加工物10への電極4の間隔xは増大し、このことによって、サイクル頻度、および、平均的な溶接ワイヤー送給速度v- Dが増大し、且つ、溶接位置25に、総じて、より多くの材料が供給される。
更に、この例において、位相D内における溶接ワイヤー送給速度vDが、短く符号を変化すること、溶接ワイヤー8が従って積極的に引き戻されること、または、溶接ワイヤー送給装置7の慣性、及び/または、この溶接ワイヤー送給装置7の調節に基づいて、ある程度のオーバーシュートが防止され得ないことは認識される。
同様に、溶接ワイヤー送給装置7を遅延して始動するための、意図された始動-遅延時間tVSが認識され得る。サイクルA-Dは、その際、例えば、11.5Hzのサイクル頻度でもって繰り返され、且つ、例えば、1m/minの平均的な溶接ワイヤー送給速度v- Dが生起する。
サイクル頻度は、典型的に、2Hzと50Hzとの間の範囲内にあり、その際、しかしながら、同様に、例えば200Hzのような、より高いサイクル頻度も可能である。
1つの偏差の場合、即ち、間隔xは変化され、従って、相応してサイクル頻度および平均的な溶接ワイヤー送給速度v- Dが変化する。このことから、溶接用バーナーのための間隔調節に関する信号(例えば、手動溶接の際に音響的に、または、自動化された溶接設備のための間隔補正)が生成され得、且つ、間隔xが同様に記録され得る。
このようにして、間隔xは、溶接の間じゅう、基本的に一定に保持され得、または、少なくとも、所望の間隔の周囲の狭小な範囲内において、保持され得る。
間隔xの調節装置が、しかしながら、同様にロボット制御装置自体内において実装されていることも可能である。この場合に、ロボット制御装置は、例えば、現在の平均的な溶接ワイヤー送給速度v- D、または、現在のサイクル頻度を、溶接機器1から与えられる。
例えば、溶接用バーナー3の移動が、例示的に不良の理由で停止される場合、溶接ワイヤー8は、依然として、アーク放電が燃焼している間、上記されているように搬送される。このことは、溶接位置25において、継続的に溶接溶加材が供給され、且つ、局所的に、堆積することを誘起する(図7内において破線で書かれている)。これに伴って、電極4と溶接位置25(加工物)との間の間隔xは小さくなり、このことは、確かに、平均的な溶接ワイヤー送給速度v- Dの低減を誘起するが、しかしながら、溶接ワイヤー8の供給が阻止されない。
最悪の場合には、電極4は溶融池26内へと没入する可能性があり、このことは、この電極4を破壊する。従って、付加的に、アーク放電電圧ULが、電極4と加工物10(溶融池26)との間で検出されることが意図されていることは可能である。このことは、例えば、例えばアーク放電電圧センサー35用いて、溶接電源2内における簡単な電圧測定によって実施され得る。
検出されたアーク放電電圧ULの評価は、アーク放電電圧検出ユニット36(ハードウェア及び/またはソフトウェア)内において行われ得る。アーク放電電圧ULの検出は、継続的に、アナログ的またはデジタル的に行われ、その際、「継続的に」のもとで、同様にアーク放電電圧ULの時間的に不連続な走査も理解される。
その際、燃焼するアーク放電27において、間隔xが小さくなればなるほど、アーク放電電圧ULがそれだけいっそう小さくなると言える。これに伴って、アーク放電電圧の下側の限界、例えば8Vは定められ得る。この下側の限界電圧を下回る場合、溶接ワイヤー8の供給は停止される。検出されたアーク放電電圧が、再び、予め与えられた始動電圧、例えば8.2Vを越えて上昇する際に、溶接ワイヤー8の供給は、上記されているように再び開始される。
溶接ワイヤー供給の恒常的な停止および始動を阻止するために、始動電圧は、有利には、限界電圧よりも大きい。この目的のために、アーク放電電圧検出ユニット36は、溶接ワイヤー8の送給を停止するために送給制御ユニット31を制御可能である。アーク放電電圧検出ユニット36が、この目的のために、同様に送給制御ユニット31内において実装されていることは可能である。アーク放電電圧検出ユニット36が、溶接ワイヤー送給装置7を、しかしながら同様に直接的に制御することは可能である。
溶接ワイヤー供給を停止するために、その場合に、平均値が、限界電圧より下に下降する必要がある。そして始動のために、有利には、平均値が限界電圧を越えて上昇する必要がある。
例えば、送給制御ユニット31、または、溶接機器1の他の制御ユニット内において、ここで、検出された電圧UD(電位P)と周知の溶接電流Isとによって、抵抗が計算された場合、この抵抗は、接触導線9の状態のための尺度である。それぞれの位相Dの間じゅう、または、それぞれのx番目(x>1)の位相Dにおいて、この抵抗が算出された場合、接触導線9の状態は監視され得る。
例えば、抵抗が上昇した場合、接触導線9の状態の低下が推論され得る。この目的のために、限界抵抗が保管されていることは可能であり、この限界抵抗と、継続的に検出された抵抗が比較される。抵抗が、限界抵抗を上回る場合、不良通報が(例えば、音響的または視覚的に)、例えば溶接機器1において出力され得る。
もちろん、これに伴って、同じ方法において、同様に加工物と電位測定ユニット30との間の別個の導線の状態も、算出および監視され得る。この接触導線9または別個の導線の状態の監視は、溶接プロセスの制御のための電位Pの使用に依存しなく、特に溶接ワイヤー送給速度vDの調節に依存しない。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の態様として以下も包含し得る。
1. 電極(4)を備える溶接用バーナー(3)と溶接ワイヤー(8)とによる溶接方法であって、
この溶接ワイヤー(8)が、溶接位置(25)に溶接ワイヤー送給速度(v D )でもって供給され、その際、この溶接のために、前記電極(4)を通って流れる溶接電流(Is)によって、アーク放電(27)が、前記電極(4)と溶接されるべき加工物(10)との間で維持される上記溶接方法において、
前記溶接ワイヤー(8)によって、前記溶接電流(Is)によって前記電極(4)の周囲で生成する電位(P)が導き出され、且つ、
前記溶接ワイヤー送給速度(v D )の調節が、導き出された前記電位(P)に基づいて実施され、且つ、
この調節によって、平均的な溶接ワイヤー送給速度(v - D )が生起する、
ことを特徴とする溶接方法。
2. 導き出された前記電位(P)に基づいて前記溶接ワイヤー(8)と前記加工物(10)との間の短絡が確認されるまで、前記溶接ワイヤー(8)は、前記溶接位置(25)に、第1の溶接ワイヤー送給速度(v D )でもって供給されること、
前記短絡の確認の際、前記溶接位置(25)への前記溶接ワイヤー(8)の前記送給が停止されるか、または、第2の溶接ワイヤー送給速度(v D2 )に変化されること、および、
導き出された前記電位(P)と前記電位(P)の予め与えられた限界値(P G )とに基づいて、停止された前記溶接ワイヤー(8)が、ある程度の分量を前記短絡の解除のもとで溶融されていることが確認され、
それによって、前記溶接位置(25)への、前記第1の溶接ワイヤー送給速度(v D )での前記溶接ワイヤー(8)の供給が、再び始動される、
ことを特徴とする上記1に記載の溶接方法。
3. 前記溶接ワイヤー(8)の前記送給の前記始動および前記停止は、検出された前記電位(P)に依存して、前記溶接の間じゅう、周期的に繰り返されることを特徴とする上記2に記載の溶接方法。
4. 前記溶接ワイヤー(8)の前記送給の前記始動は、予め与えられた始動-遅延時間(t VS )を伴って行われ、及び/または、前記溶接ワイヤー(8)の前記停止が、予め与えられた停止-遅延時間を伴って行われることを特徴とする上記2に記載の溶接方法。
5. 電位(P)として、電圧(U)または電流(I)、または、この電圧またはこの電流と関連する電気的な量が、前記加工物(10)の基準電位のために検出されることを特徴とする上記1から4のいずれか一つに記載の溶接方法。
6. 短絡は、前記電圧(U)または前記電流(I)がゼロへと下降した際に認識されることを特徴とする上記5に記載の溶接方法。
7. 前記溶接ワイヤー(8)の溶融による、前記溶接ワイヤー(8)の停止された前記送給、および、これと関連する前記溶接ワイヤー(8)と前記加工物(10)との間の接触喪失の際に、前記電圧(U)または前記電流(I)の値は、ゼロから上昇し、且つ、
前記溶接ワイヤー(8)の更なる溶融の際に、前記電位(P)の限界値(P G )としての、予め与えられた限界電圧(U G )または予め与えられた限界電流(I G )が到達され、それによって、前記溶接位置(25)への前記溶接ワイヤー(8)の前記送給が、再び始動されることを特徴とする上記6に記載の溶接方法。
8. 前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v - D )は、前記電極(4)と前記加工物(10)との間の間隔(x)の調節のために使用されることを特徴とする上記1から7のいずれか一つに記載の溶接方法。
9. 前記周期的な繰り返しの サイクル頻度は、前記電極(4)と前記加工物(10)との間の間隔(x)の調節のために使用されることを特徴とする上記3から7のいずれか一つに記載の溶接方法。
10. 所望の間隔に基づいて、前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v - D )または前記サイクル頻度が下降した際に、前記間隔(x)は増大され、
前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v - D )または前記サイクル頻度が上昇した際に、前記間隔(x)が減少されることを特徴とする上記8または9に記載の溶接方法。
11. 前記電極(4)と前記溶接位置(25)との間のアーク放電電圧(U L )が検出され、且つ、
検出された前記アーク放電電圧(U L )、または、このアーク放電電圧(U L )の予め与えられた期間にわたる平均値が、予め与えられた限界電圧より下に低下した際に、前記溶接ワイヤー(8)の前記供給が停止される、
ことを特徴とする上記1から10のいずれか一つに記載の溶接方法。
12. 検出された前記アーク放電電圧(U L )、または、このアーク放電電圧(U L )の予め与えられた期間にわたる平均値が、予め与えられた限界電圧を越えて上昇した際に、
前記溶接ワイヤー(8)の前記供給が再び始動されることを特徴とする上記11に記載の溶接方法。
13. 前記溶接ワイヤー(8)と前記加工物(10)との間の短絡の間じゅう、
検出された前記電位(P)および前記溶接電流(Is)から、抵抗が、前記電位(P)の算出のための電位測定ユニット(30)と前記加工物(10)との間の導電性の状態のための尺度として、算出されることを特徴とする上記1から12のいずれか一つに記載の溶接方法。
14. 電極(4)を備える溶接用バーナー(3)と、
前記溶接用バーナー(3)の前記電極(4)の領域内へと、溶接ワイヤー送給速度(v D )でもって、溶接ワイヤー(8)を供給するための溶接ワイヤー送給装置(7)とを有する溶接機器であって、
その際、前記溶接のために、前記電極(4)を通る溶接電流(Is)によって、アーク放電(27)が、前記電極(4)と加工物(10)の間で燃焼する様式の上記溶接機器において、
電位測定ユニット(30)が設けられており、この電位測定ユニットが、前記溶接ワイヤー(8)によって、前記溶接電流(Is)によって前記電極(4)の周囲で生成する電位(P)を検出すること、および、
送給制御ユニット(31)が設けられており、この送給制御ユニットが、検出された前記電位(P)を評価し、且つ、検出された前記電位(P)に基づいて、前記溶接ワイヤー送給速度(v D )を制御し、従って、平均的な溶接ワイヤー送給速度(v - D )が生起する、
ことを特徴とする溶接機器。
15. 前記送給制御ユニット(31)は、検出された前記電位(P)に基づいて、前記溶接ワイヤー(8)と前記加工物(10)との間の短絡を確認すること、
この送給制御ユニット(31)が、短絡の確認の際、前記溶接ワイヤー送給装置(7)による、第1の溶接ワイヤー送給速度(v D )でもっての前記溶接ワイヤー(8)の前記送給を停止するか、または、第2の溶接ワイヤー送給速度(v D2 )に変化すること、および、
この送給制御ユニット(31)が、導き出された前記電位(P)と前記電位(P)の予め与えられた限界値(P G )とに基づいて、停止された前記溶接ワイヤー(8)が、ある程度の分量を前記短絡の解除のもとで溶融されていることを確認し、
それによって、この送給制御ユニット(31)が、前記溶接位置(25)への前記溶接ワイヤー(8)の供給を再び始動すること、
を特徴とする上記14に記載の溶接機器。
16. 前記送給制御ユニット(31)は、前記溶接ワイヤー(8)の前記送給の前記始動および前記停止を、検出された前記電位(P)に依存して、前記溶接の間じゅう、周期的に繰り返すことを特徴とする上記15に記載の溶接機器。
17. 前記溶接機器(1)は、前記電極(4)と前記加工物(10)との間の間隔(x)を、前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v - D )に依存して調節することを特徴とする上記14から16のいずれか一つに記載の溶接機器。
18. 前記溶接機器(1)は、前記電極(4)と前記加工物(10)との間の間隔(x)を、周期的な繰り返しのサイクル頻度に依存して調節することを特徴とする上記16に記載の溶接機器。
19. 前記溶接機器(1)は、所望の間隔に基づいて、
前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v - D )または前記サイクル頻度が下降した際に、前記間隔(x)を増大し、
前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v - D )または前記サイクル頻度が上昇した際に、前記間隔(x)を減少する、
ことを特徴とする上記17または18に記載の溶接機器。
20. アーク放電電圧検出ユニット(36)が設けられており、
このアーク放電電圧検出ユニットは、前記電極(4)と前記溶接位置(25)との間のアーク放電電圧(U L )を検出し、且つ、
検出された前記アーク放電電圧(U L )、または、このアーク放電電圧(U L )の予め与えられた期間にわたる平均値が、予め与えられた限界電圧より下に低下した際に、前記溶接ワイヤー(8)の前記供給を停止する、
ことを特徴とする上記14から19のいずれか一つに記載の溶接機器。
21. 前記アーク放電電圧検出ユニット(36)は、
検出された前記アーク放電電圧(U L )、または、このアーク放電電圧(U L )の予め与えられた期間にわたる平均値が、予め与えられた限界電圧を越えて上昇した際に、
前記溶接ワイヤー(8)の前記供給を再び始動することを特徴とする上記20に記載の溶接機器。
2 溶接電源
3 溶接用バーナー
4 電極、非消耗電極
5 ホースパッケージ
6 保護ガス容器
7 溶接ワイヤー送給装置
8 溶接ワイヤー
9 接触導線
10 加工物
11 溶接ワイヤー供給部
12 溶接ワイヤー巻体
21 ホースパッケージ接手
22 溶接ワイヤー導管
23 接触スリーブ
24 溶接電流導線
25 溶接位置
26 溶融池
27 アーク放電
28 等電位線
29 電圧測定機器
30 電位測定ユニット
31 送給制御ユニット
32 溶接継ぎ目
33 電流測定ユニット
34 負荷抵抗
35 アーク放電電圧センサー
36 アーク放電電圧検出ユニット
A、B、C、D 時点、位相
Is 溶接電流
P 電位
PG 限界値
t 時間
tvs 始動-遅延時間
UL アーク放電電圧
UD 電圧
UG 限界電圧
vD 溶接ワイヤー送給速度
v- D 平均的な溶接ワイヤー送給速度
x 間隔
Claims (23)
- 電極(4)を備える溶接用バーナー(3)と溶接ワイヤー(8)とによる溶接方法であって、
この溶接ワイヤー(8)が、溶接位置(25)に溶接ワイヤー送給速度(vD)でもって供給され、
その際、この溶接のために、前記電極(4)を通って流れる溶接電流(Is)によって、アーク放電(27)が、前記電極(4)と溶接されるべき加工物(10)との間で維持され、
その際、前記溶接ワイヤー(8)によって、前記溶接電流(Is)によって前記電極(4)の周囲で生成する電位(P)が導き出され、且つ、
前記溶接ワイヤー送給速度(vD)の調節が、導き出された前記電位(P)に基づいて実施され、且つ、
この調節によって、平均的な溶接ワイヤー送給速度(v- D)が生起する上記溶接方法において、
前記アーク放電(27)の点火以前に電位(P)を検出するためおよびこの電位から前記加工物(10)に対しての前記溶接ワイヤー(8)の相対位置を決定するために、
前記溶接の前または永続的に、電圧が、前記溶接ワイヤー(8)に印加されることを特徴とする溶接方法。 - 導き出された前記電位(P)に基づいて前記溶接ワイヤー(8)と前記加工物(10)との間の短絡が確認されるまで、前記溶接ワイヤー(8)は、前記溶接位置(25)に、第1の溶接ワイヤー送給速度(vD)でもって供給されること、
前記短絡の確認の際、前記溶接位置(25)への前記溶接ワイヤー(8)の前記送給が停止されるか、または、第2の溶接ワイヤー送給速度(vD2)に変化されること、および、
導き出された前記電位(P)と前記電位(P)の予め与えられた限界値(PG)とに基づいて、前記溶接ワイヤー(8)が、ある程度の分量を前記短絡の解除のもとで溶融されていることが確認され、
それによって、前記溶接位置(25)への、前記第1の溶接ワイヤー送給速度(vD)での前記溶接ワイヤー(8)の供給が、再び始動される、
ことを特徴とする請求項1に記載の溶接方法。 - 前記溶接ワイヤー(8)の前記送給の前記始動および前記停止は、検出された前記電位(P)に依存して、前記溶接の間じゅう、周期的に繰り返されることを特徴とする請求項2に記載の溶接方法。
- 前記溶接ワイヤー(8)の前記送給の前記始動は、予め与えられた始動-遅延時間(tVS)を伴って行われ、及び/または、前記溶接ワイヤー(8)の前記停止が、予め与えられた停止-遅延時間を伴って行われることを特徴とする請求項2に記載の溶接方法。
- 電位(P)として、電圧(U)または電流(I)、または、この電圧またはこの電流と関連する電気的な量が、前記加工物(10)の基準電位のために検出されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一つに記載の溶接方法。
- 短絡は、前記電圧(U)または前記電流(I)がゼロへと下降した際に認識されることを特徴とする請求項5に記載の溶接方法。
- 前記溶接ワイヤー(8)の溶融による、前記溶接ワイヤー(8)の停止された前記送給、および、これと関連する前記溶接ワイヤー(8)と前記加工物(10)との間の接触喪失の際に、前記電圧(U)または前記電流(I)の値は、ゼロから上昇し、且つ、
前記溶接ワイヤー(8)の更なる溶融の際に、前記電位(P)の限界値(PG)としての、予め与えられた限界電圧(UG)または予め与えられた限界電流(IG)が到達され、それによって、前記溶接位置(25)への前記溶接ワイヤー(8)の前記送給が、再び始動されることを特徴とする請求項6に記載の溶接方法。 - 前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v- D)は、前記電極(4)と前記加工物(10)との間の間隔(x)の調節のために使用されることを特徴とする請求項1から7のいずれか一つに記載の溶接方法。
- 所望の間隔に基づいて、前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v- D)が下降した際に、前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v- D)を増大するために前記間隔(x)は増大され、
前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v- D)が上昇した際に、前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v- D)を減少するために前記間隔(x)が減少されることを特徴とする請求項8に記載の溶接方法。 - 前記周期的な繰り返しのサイクル頻度は、前記電極(4)と前記加工物(10)との間の間隔(x)の調節のために使用されることを特徴とする請求項3に記載の溶接方法。
- 所望の間隔に基づいて、前記サイクル頻度が下降した際に、前記サイクル頻度を増大するために前記間隔(x)は増大され、
前記サイクル頻度が上昇した際に、前記サイクル頻度を減少するために前記間隔(x)が減少されることを特徴とする請求項10に記載の溶接方法。 - 前記電極(4)と前記溶接位置(25)との間のアーク放電電圧(UL)が検出され、且つ、
検出された前記アーク放電電圧(UL)、または、このアーク放電電圧(UL)の予め与えられた期間にわたる平均値が、予め与えられた限界電圧より下に低下した際に、前記溶接ワイヤー(8)の前記供給が停止される、
ことを特徴とする請求項1から11のいずれか一つに記載の溶接方法。 - 検出された前記アーク放電電圧(UL)、または、このアーク放電電圧(UL)の予め与えられた期間にわたる平均値が、予め与えられた限界電圧を越えて上昇した際に、
前記溶接ワイヤー(8)の前記供給が再び始動されることを特徴とする請求項12に記載の溶接方法。 - 前記溶接ワイヤー(8)と前記加工物(10)との間の短絡の間じゅう、
検出された前記電位(P)および前記溶接電流(Is)から、抵抗が、前記電位(P)の算出のための電位測定ユニット(30)と前記加工物(10)との間の導電性の状態のための尺度として、算出されることを特徴とする請求項2から11のいずれか一つに記載の溶接方法。 - 電極(4)を備える溶接用バーナー(3)と、前記溶接用バーナー(3)の前記電極(4)の領域内へと、溶接ワイヤー送給速度(vD)でもって、溶接ワイヤー(8)を供給するための溶接ワイヤー送給装置(7)とを有する溶接機器であって、
その際、前記溶接のために、前記電極(4)を通る溶接電流(Is)によって、アーク放電(27)が、前記電極(4)と加工物(10)の間で燃焼し、
電位測定ユニット(30)が設けられており、この電位測定ユニットが、前記溶接ワイヤー(8)によって、前記溶接電流(Is)によって前記電極(4)の周囲で生成する電位(P)を検出し、および、
送給制御ユニット(31)が設けられており、この送給制御ユニットが、検出された前記電位(P)を評価し、且つ、検出された前記電位(P)に基づいて、前記溶接ワイヤー送給速度(vD)を制御し、従って、平均的な溶接ワイヤー送給速度(v- D)が生起する様式の上記溶接機器において、
前記アーク放電(27)の点火以前に電位(P)を検出するためおよびこの電位から前記加工物(10)に対しての前記溶接ワイヤー(8)の相対位置を決定するために、前記溶接の前または永続的に、電圧を前記溶接ワイヤー(8)に印加するため、
前記電位測定ユニット(30)内において、高抵抗の電圧供給源が設けられていることを特徴とする溶接機器。 - 前記送給制御ユニット(31)は、検出された前記電位(P)に基づいて、前記溶接ワイヤー(8)と前記加工物(10)との間の短絡を確認すること、
この送給制御ユニット(31)が、短絡の確認の際、前記溶接ワイヤー送給装置(7)による、第1の溶接ワイヤー送給速度(vD)でもっての前記溶接ワイヤー(8)の前記送給を停止するか、または、第2の溶接ワイヤー送給速度(vD2)に変化すること、および、
この送給制御ユニット(31)が、導き出された前記電位(P)と前記電位(P)の予め与えられた限界値(PG)とに基づいて、前記溶接ワイヤー(8)が、ある程度の分量を前記短絡の解除のもとで溶融されていることを確認し、
それによって、この送給制御ユニット(31)が、前記溶接位置(25)への前記溶接ワイヤー(8)の供給を再び始動すること、
を特徴とする請求項15に記載の溶接機器。 - 前記送給制御ユニット(31)は、前記溶接ワイヤー(8)の前記送給の前記始動および前記停止を、検出された前記電位(P)に依存して、前記溶接の間じゅう、周期的に繰り返すことを特徴とする請求項16に記載の溶接機器。
- 前記溶接機器(1)は、前記電極(4)と前記加工物(10)との間の間隔(x)を、前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v- D)に依存して調節することを特徴とする請求項15から17のいずれか一つに記載の溶接機器。
- 前記溶接機器(1)は、所望の間隔に基づいて、
前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v- D)が下降した際に、前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v- D)を増大するために前記間隔(x)を増大し、
前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v- D)が上昇した際に、前記平均的な溶接ワイヤー送給速度(v- D)を減少するために前記間隔(x)を減少する、
ことを特徴とする請求項18に記載の溶接機器。 - 前記溶接機器(1)は、前記電極(4)と前記加工物(10)との間の間隔(x)を、周期的な繰り返しのサイクル頻度に依存して調節することを特徴とする請求項17に記載の溶接機器。
- 前記溶接機器(1)は、所望の間隔に基づいて、
前記サイクル頻度が下降した際に、前記サイクル頻度を増大するために前記間隔(x)を増大し、
前記サイクル頻度が上昇した際に、前記サイクル頻度を減少するために前記間隔(x)を減少する、
ことを特徴とする請求項20に記載の溶接機器。 - アーク放電電圧検出ユニット(36)が設けられており、
このアーク放電電圧検出ユニットは、前記電極(4)と前記溶接位置(25)との間のアーク放電電圧(UL)を検出し、且つ、
検出された前記アーク放電電圧(UL)、または、このアーク放電電圧(UL)の予め与えられた期間にわたる平均値が、予め与えられた限界電圧より下に低下した際に、前記溶接ワイヤー(8)の前記供給を停止する、
ことを特徴とする請求項15から21のいずれか一つに記載の溶接機器。 - 前記アーク放電電圧検出ユニット(36)は、
検出された前記アーク放電電圧(UL)、または、このアーク放電電圧(UL)の予め与えられた期間にわたる平均値が、予め与えられた限界電圧を越えて上昇した際に、
前記溶接ワイヤー(8)の前記供給を再び始動することを特徴とする請求項22に記載の溶接機器。
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