(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属要素（１２）を、金属部品（１４）に対して上昇させ、溶接電流を供給して溶接アークが前記要素（１２）と前記金属部品（１４）との間に形成されるようにし、次いで前記金属要素（１２）を、上昇高さ（Ｈ）に関係なく予め設定された一定の降下速度で再び降下させ、前記金属要素（１２）を前記金属部品（１４）に接触させ、溶接電流を遮断することにより、溶接行程が行われ、該溶接行程における前記金属部品に対する前記要素（１２）の実際の上昇高さ（Ｈ）が検知されるようにされた、金属要素（１２）を金属部品（１４）にアーク溶接する方法であって、
溶接電流が供給される溶接作業中において、前記金属要素（１２）の降下が開始される時点までの間、前記実際の上昇高さ（Ｈ）が検出され、かつ、調節され、
溶接電流の供給開始から溶接電流の遮断までの時間である合計溶接時間（Ｔs）が前もって特定された値となるように、該降下の開始の時点（ｔ5）を、検知された前記実際の上昇高さ（Ｈ）と、予め設定された前記一定の降下速度とに応じて制御する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記降下の開始までの前記上昇高さの調整が、溶接アークの電圧を一定に調整する結果をもたらすことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
金属要素（１２）を、最初に金属部品（１４）に対して上昇させ、溶接電流を供給して溶接アークが前記要素（１２）と前記部品（１４）との間に形成されるようにし、前記金属要素（１２）を、上昇高さ（Ｈ）に関係なく予め設定された一定の降下速度で再び降下させ、該金属要素（１２）を前記金属部品（１４）に接触させ、溶接電流を遮断することにより、溶接行程が行われ、該溶接行程における前記金属部品に対する前記金属要素（１２）の実際の上昇高さ（Ｈ）が検知されるようにされた、金属要素（１２）を金属部品（１４）上にアーク溶接する方法であって、
溶接電流の供給開始から該溶接電流の遮断までに供給される電気エネルギの合計である合計溶接エネルギ（Ｅend）が前もって特定された値となるように、前記金属要素の降下の開始の時点を、検知された実際の上昇高さ（Ｈ）と、予め設定された前記一定の降下速度とに応じて制御する
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
金属要素（１２）を最初に金属部品（１４）に対して上昇させ、再び前記金属要素を降下させる溶接装置（２４）と、
前記金属要素（１２）が前記金属部品（１４）に対して上昇させられた状態における前記金属部品（１４）に対する前記金属要素（１２）の実際の上昇高さ（Ｈ）を検知する上昇高さ検知装置（３０）と、
前記金属部品（１４）と上昇された前記金属要素（１２）との間にアークを形成するための電力を与える電源装置（２０）と、
前記金属要素（１２）の上昇及び降下のために前記溶接装置（２４）を作動させる制御装置と、
を備えた、金属要素（１２）を金属部品（１４）に溶接するアーク溶接システム（１０）であって、
前記制御装置は、
溶接電流が供給されている溶接行程中の前記要素（１２）の降下工程の開始の時点まで前記実際の上昇高さ（Ｈ）が調節されるように、前記溶接装置（２４）の作動を制御し、
溶接電流の供給開始から溶接電流の遮断までの時間である合計溶接時間（Ｔs）が前もって特定された値となるように、前記降下の開始の時点を、前記実際の上昇高さ（Ｈ）と予め設定された前記一定の降下速度とに応じて制御する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項５】
金属要素（１２）を最初に金属部品（１４）に対して上昇させ、再び前記金属要素を降下させる溶接装置（２４）と、
前記金属要素（１２）が前記金属部品（１４）に対して上昇させられた状態における前記金属部品（１４）に対する前記金属要素（１２）の上昇高さ（Ｈ）を検知する上昇高さ検知装置（３０）と、
前記金属部品（１４）と上昇された前記金属要素（１２）との間にアークを形成するための電力を与える電源装置（２０）と、
前記金属要素（１２）の上昇及び降下のために前記溶接装置（２４）を作動させる制御装置と、
を備えた、金属要素（１２）を金属部品（１４）に溶接するアーク溶接システム（１０）であって、
前記制御装置は、
溶接電流が供給されている溶接行程中の前記要素（１２）の降下工程の開始の時点まで前記上昇高さ（Ｈ）が調節されるように、前記溶接装置（２４）の作動を制御し、
溶接電流の供給開始から溶接電流の遮断までの時間である合計溶接時間（Ｔs）が前もって特定された値となるように、降下速度を、前記金属要素（１２）の降下の開始の時点で検知された上昇高さ（Ｈ）に応じて制御する、
ことを特徴とするシステム。
【請求項６】
前記溶接装置（２４）が前記要素（１２）を上昇及び降下させるための電気モータ（２８）を有することを特徴とする請求項４又は５に記載のシステム。
【請求項７】
前記モータ（２８）がリニアモータ（２８）であることを特徴とする請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記金属要素（１２）を前記金属部品（１４）から離れるように上昇させ、
前記金属要素（１２）と前記金属部品（１４）との間に溶接電流を供給して溶接アークを生じさせ、
前記金属要素（１２）を前記金属部品（１４）に向けて降下させ、前記金属要素が前記金属部品に接触した後に溶接電流を遮断して溶接行程を終了する、
段階からなる、
金属要素（１２）を金属部品（１４）上にアーク溶接する方法であって、
前記金属要素（１２）を降下させる速度が、前記金属要素（１２）の降下を開始する時点で検出された前記部品（１４）に対する前記要素（１２）の上昇高さに基づいて定められる
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記金属要素（１２）を降下させる速度は、該金属要素（１２）の降下開始の時点から溶接行程の終了の時点までの間において変化させられることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記金属要素（１２）を降下させる速度は、前記金属要素（１２）が前記金属部品（１４）に接近するにつれて遅くなるように制御される請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記金属要素（１２）を降下させる速度は、前記金属要素（１２）が前記金属部品（１４）に接近するにつれて速くなるように制御される請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、要素が最初に部品に対して上昇されて溶接アークが該要素と該部品との間に形成され、該要素が再び降下されることからなり、該部品に対する該要素の上昇高さが、少なくとも、該部品の上昇と降下との間の時間区分内で検知されるようになった、例えば金属スタッドのような要素を、例えば金属板のような部品に短時間アーク溶接する方法に関する。
【０００２】
本発明はさらに、要素を最初に部品に対して上昇させ、次に前述の要素を再び降下させる溶接装置と、少なくとも、該部品の上昇と降下との間の時間区分内で、該部品に対する該要素の上昇高さを検知する上昇高さ検知装置と、該部品と上昇された要素との間にアークを形成するための電力を与える電源装置と、該要素を上昇及び降下させるように該溶接装置をトリガする制御装置とを備える、例えば金属スタッドのような要素を、例えば金属板のような部品に短時間アーク溶接するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景技術）
この短時間アーク溶接方法又はこの短時間アーク溶接システムのそれぞれは、さらに、例えば１９９９年９月にＥｍｈａｒｔ  ＴＵＣＫＥＲにより発表された「Ｄｉｅｎｅｕｅ  ＴＵＣＫＥＲ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ.  Ｂｏｌｚｅｎｓｃｈｗｅｉｓｓｅｎ  ｍｉｔ  Ｓｙｓｔｅｍ！」（「新しいＴＵＣＫＥＲ技術。スタッド溶接システム！」という名称のパンフレットにより、一般には「スタッド溶接」としても知られている。
【０００４】
スタッド溶接技術は特に、これに限るものではないが、自動車工業において用いられる。この技術により、ねじ、ナット、目穴その他の要素を備えた又はそれらを備えないスタッドを本体パネル上に溶接することができる。原則として、これらの要素は、後で、内部トリム要素を、例えば車両本体に締結するための固定具として働く。
【０００５】
上に挙げられたＴＵＣＫＥＲによるスタッド溶接の場合においては、要素は、最初に、溶接ヘッドに置かれる。このことは、自動供給装置を用いて、例えば圧縮空気によって行うことができる。溶接ヘッドにより、要素はここで部品上の適切な点に位置させられる。次に溶接前電流が導通され、該前電流はスタッド及び部品を通って流れる。要素は次に部品に対して上昇される。アークが形成される。アーク流は、最初に、汚染物質、亜鉛、油、又はドライフィルム潤滑剤などのような表面被覆が焼かれて除去されるように選択される。電流は次に、溶接電流に切り換えられる。高い溶接電流の結果として、要素及び部品の互いに対向する端部面が溶融される。要素は次に、相互の溶融部が混合されるように、再び部品まで降下される。溶接電流は、部品に到達し、アークが短絡すると、切られる。溶融部は凝固し、溶接接合部が完成する。
【０００６】
一般に周知の実施形態においては、要素を部品に対して上昇及び降下させることは、電磁石により、又は、ばねにより行われる。要素を上昇させるためには、電磁石が圧縮ばねの力に対抗してトリガされる。要素を降下させるためには、電磁石はオフにされ、ばねに貯えられたエネルギが、該要素を部品に対して押し付ける。さらに最近の実施形態においては、要素を部品に対して上昇及び降下させることは、電気モータ、特にリニアモータにより達成される。リニアモータは、ある期間にわたって、高度に動的に、所定の上昇特性に沿って駆動することができる。ある期間にわたり、定められた上昇特性が、作動中に変化しないようにすることを確実にするために、リニアモータの経路を測定し、閉ループが形成されるように前述の経路を戻すことが知られている。
【０００７】
ＥＰ  ０２４１  ２４９  Ｂ１（ＤＥ−ＯＳ  ３６  １１  ８２３に対応する）により、溶接アーク電圧を測定し、スイッチング電源によって与えられた溶接電流を、検知されたアーク電圧に応じて制御し、したがって、溶接地点毎に異なる溶接条件を一様にし、好ましくない状況であっても完璧な溶接部を達成することが可能になることが知られている。
ある期間にわたり一定した上昇曲線は、部品に対する要素の上昇運動について予め決められている。
【０００８】
さらに別の短時間溶接システムが、ＷＯ  ９６／１０４６８により知られている。このシステムにおいては、溶接行程中のアーク電圧が所望の値に調整され、部品に対する要素の上昇高さが調整される。この手段により、溶接行程中の溶接電流を調整するだけでなく、溶接電圧を調整することも可能になり、これらのパラメータの所定の特性は、多くの溶接行程において、繰り返し、最良に達成されるようになる。
降下行程は、所定の降下速度で行われ、特定の時点で開始される。
上述の周知の短時間アーク溶接方法は、依然として、溶接行程と他の溶接行程との間の均一性に関して、改良の余地がある。
【発明の概要】
【０００９】
（発明の開示）
本発明の目的は、特定の溶接条件に関係なく、最良の溶接結果が達成される、改良された短時間アーク溶接方法又は改良された短時間アーク溶接システムを示すことである。
【００１０】
本発明の目的は、降下行程の開始及び／又は降下行程自体を、検知された上昇高さに応じて制御して、前に特定された合計溶接時間が達成されるようにする点で、冒頭に述べられた短時間アーク溶接方法において達成される。
【００１１】
冒頭に述べられた短時間アーク溶接システムにおいて、制御装置は、降下行程の開始及び／又は降下行程自体が、到達した上昇高さに応じて生じるように溶接装置をトリガして、前に特定された合計溶接時間が達成されるようにする点で、本発明の目的が達成される。
【００１２】
さらに別の態様においては、冒頭に述べられた短時間アーク溶接方法において、この目的は、降下行程の開始及び／又は降下行程自体を、検知された上昇高さに応じて制御して、前に特定された合計溶接時間が達成されるようにする点で、達成される。
本発明の目的は、この方法により完全に達成される。
【００１３】
特に、溶接行程中の上昇高さが可変であるシステムの場合には、本発明は、溶接の品質がより一様になるという利点をもたらす。
【００１４】
従来技術による上昇高さの調整を伴うアーク溶接方法の場合には、降下行程の開始時点が固定しているために、及び、降下速度の指示が固定しているために、異なる合計溶接時間がもたらされることになる。このことは、その都度異なる溶接結果をもたらすことになる。対照的に、本発明においては、前に特定された合計溶接時間は、上昇高さ調整曲線に関係なく、常に、その都度一定して到達される。全体的に、この方法によって、異なる境界条件（例えば、表面状態）であっても、より均一な溶接結果を達成することができる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様においては、より均一な溶接結果を達成するために、前に特定された合計溶接時間にではなく、代わりに、前に特定された合計溶接エネルギに着目するものであり、ここでは、溶接行程の中へのエネルギ入力が予め決められており、降下行程の開始及び／又は降下行程自体を検知された上昇高さに応じて制御して、前に特定された合計溶接エネルギが達成されるようにする。
【００１６】
以下の説明は、一般に、合計溶接時間に着目するものである。しかしながら、合計溶接時間に対するすべての言及は、さらに、代替的に又は追加的に合計溶接エネルギをも意味することを意図するものである。例えば、降下行程の開始及び／又は降下行程自体を検知された上昇高さに応じて制御して、前に特定された合計溶接時間及び合計溶接エネルギの組み合わせが達成されるようにすることが賢明な場合がある。
【００１７】
本発明はさらに、上昇高さは調整されないが、該上昇高さがほぼ一定の値に制御されるアーク溶接方法に適用可能である。本発明による溶接方法を用いる場合には、本実施形態において、降下行程を開始するために、特定のトリガ時間の指示を必要とすることなく、前に特定された合計溶接時間を達成することが可能である。その代わりに、本発明による方法は、溶接行程中の上昇高さを検知し、降下行程の開始を制御して、前に特定された合計溶接時間が達成されるようにすることによって、前に特定された合計溶接時間が達成されるように用いられる。
【００１８】
特に好ましい方法においては、降下行程の開始時点及び／又は降下速度は、前に特定された合計溶接時間を達成するために、検知された上昇高さに応じて制御される。
【００１９】
これら２つのパラメータにより、前に特定された合計溶接時間を、比較的単純な方法により、ソフトウェア工学の条件で達成することができる。
【００２０】
前に特定された合計溶接時間を達成するためには、降下速度が上昇高さに関係なく一定であり、降下行程を開始する時間が上昇高さに応じて制御されると、特に好ましい。
【００２１】
本実施形態においては、降下速度は、一方では、溶融部が要素の下側から落ちないようにするのに十分なだけ速い降下行程が生じるように選択することができる。他方では、部品の溶融部における過度に速い浸漬を防ぎ、これにより跳ね返りが防げるように、十分に遅い速度を選択することができる。
【００２２】
溶接行程中の実際の上昇高さにより、前に特定された溶接時間が達成されるように降下行程が開始される。
【００２３】
代替的な実施形態においては、前に特定された合計溶接時間を達成するために、降下行程が前に特定された時間で開始され、降下速度が制御される。
【００２４】
この代替的な実施形態は、プログラミングの点で、生成が僅かに容易である。降下速度は任意に可変であるが、しかしながら、溶接行程中に調整されるそれぞれの上昇高さに依存する。
【００２５】
前述により、前に特定された合計溶接時間を達成するという目標はさらに、降下行程の開始の制御と降下行程自体（その速度）の制御とを互いに組み合わせて達成することができることが理解される。
【００２６】
さらに、降下運動の加速が制御されるように、降下行程自体を制御することが可能である。例えば、降下行程を開始したすぐ後に、要素を高速で降下させ、続いて部品の溶融部における該要素の比較的穏やかな浸漬が達成されるようにするために、その速度を徐々に減速することが賢明な場合がある。
【００２７】
全体的に、溶接行程中の上昇高さが、少なくとも降下行程が開始されるまで調整されることが好ましい。
【００２８】
降下行程開始までの上昇高さの調整が、溶接アーク電圧を一定の電圧に調整するように働くことが特に好ましい。
【００２９】
本発明による短時間アーク溶接システムにおいては、要素を上昇及び降下させる電気モータを有することは有利である。
【００３０】
本発明はさらに、一般には、要素の上昇運動のために電磁石及びばねの組み合わせを用いる溶接装置に適用可能であるが、電気モータを用いることは、電機モータの調整が容易であるため、及び比較的単純に達成されるダンピングの可能性のために好ましい。
【００３１】
これに関して、モータがリニアモータである場合には、特に有利である。この構成においては、通常の電気モータの回転運動を部品の線形運動に変換するために、回転−並進変換器を設ける必要はない。
【００３２】
前述の特徴及び以下に説明される特徴は、本発明の範囲を超えることなく、それぞれの示される組み合わせにおいてだけでなく、さらに他の組み合わせにおいて、又は別々に用いることができることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による短時間アーク溶接システムの概略図を示す。
【図２】定性的な形態において、溶接行程中の時間にわたる要素の上昇高さ、溶接電流、及びエネルギ入力を表す図を示す。
【図３】本発明による溶接方法を用いた場合の図２に対応する上昇高さを示す。
【図４】本発明による溶接方法の代替的な実施形態を用いた場合の図２に対応する上昇高さを示す。
【図５】本発明による溶接方法のさらに別の代替的な実施形態を用いた場合の図２に対応する上昇高さを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の実施形態は、図に表わされ、以下の説明において述べられる。
図１において、本発明による短時間アーク溶接システムは、全体を１０で示される。
溶接システム１０は、金属スタッド１２のような要素を金属板１４のような部品上に溶接するものである。
典型的な実用例は、締結スタッド１２を自動車両の本体パネル１４に溶接するものである。関係のある要素は、ねじ、ナット、目穴などを備えた又は備えない金属スタッドとすることができる。部品１４は、板の厚さが０．５ｍｍといったほど薄い本体パネルとすることができる。
【００３５】
溶接システム１０の基本構造は、冒頭に述べられたパンフレット「Ｎｅｕｅ  ＴＵＣＫＥＲ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ.  ＢｏｌｚｅｎｓｃｈｗｅｉＢｅｎ  ｍｉｔ  Ｓｙｓｔｅｍ！」（「新しいＴＵＣＫＥＲ技術。スタッド溶接システム！」）に開示される短時間アーク溶接システムと対応するものである。このパンフレットに開示される情報は、引用により組み込まれる。
溶接システム１０は、制御及びエネルギユニット２０を有し、このユニットに複数の、典型的には５つの供給ユニット２２を連結することができる。少なくとも１つの溶接ヘッド２４がそれぞれ供給ユニット２２に連結され、その供給ユニット２２の１つが図１に概略的に表わされている。
制御及びエネルギユニット２０は、部品１４と上昇された要素１２との間にアークを形成する電源装置を有する。さらに制御及びエネルギユニットは、主制御装置を有する。主制御装置は、適当なインタフェースを介して、特に、処理パラメータを入力して表示し、かつ、例えば、生産ラインのような他の方法と通信するように働くものである。制御及びエネルギユニット２０は、他の方法と通信する目的のためにインタフェース２６を有する。
【００３６】
供給ユニット２２は、金属スタッド１２のような要素を分離して溶接ヘッド２４に確実に供給するように働くものであり、前述の供給ユニット２２の各々は、分離装置、分離された要素を溶接ヘッド２４に運ぶ空気作動部、及び供給制御装置を有する。
溶接ヘッド２４は、供給ユニット２２から、溶接されるべき要素を一度に１つ受け取る。この目的のために、溶接ヘッド２４は、それ自体が周知であるホルダを有する（詳細は図示せず）。さらに、２９で概略的に示される線形経路上の部品１４に対しておおよそ垂直な方向に、ホルダを及び該ホルダと併せて要素１２を移動させるために、リニアモータ２８が設けられる。
その結果として、電気リニアモータにより要素１２の高さＨを部品１４に対して調整することができる（上昇高さ）。
さらに、溶接ヘッド２４は、それぞれの実際の上昇高さＨを検知する上昇高さ検知手段３０を有する。
【００３７】
図１において、制御及びエネルギユニット２０と供給ユニット２２との間の連結、及び該供給ユニット２２と溶接ヘッド２４との間の連結は、それぞれ単一のラインとして示されている。しかしながら、これらの連結の各々は、制御及びエネルギユニット２０の制御装置、それぞれの供給ユニット２２の制御装置、及びそれぞれの溶接ヘッド２４の制御装置間で情報を交換し、制御コマンドを伝送するための複数の通信ラインを含むことが理解される。
さらに、これらの連結は、制御及びエネルギユニット２０の電源装置からの電力を溶接ヘッド２４に供給するための電源ラインを含む。連結はさらに、溶接されるべき要素１２を供給するための圧縮空気ラインを供給ユニット２２と溶接ヘッド２４との間に含む。
分配ガイド（図示せず）を設けると、２つ又は任意にそれより多くの溶接ヘッド２４を１つの供給ユニット２２に連結することができる。
溶接ヘッド２４は、例えば、ロボットアームに永久的に取り付けられるものであってもよいし、或いは、自由に操作可能な溶接ガンであってもよい。
【００３８】
供給ユニット２２及び溶接ヘッド２４は、両方共、材料特性（例えば、スチール又はアルミニウムのスタッド）及び形態（クリスマスツリーのスタッド、接地スタッド、ねじ付きスタッドなど）に関して、異なる種類の要素１２と合うようにそれぞれ適応させることができる。
図示される溶接システム１０は、この技術分野において用いられる好ましい実施形態を１つだけ表わしている。特別な供給ユニットを設けず、溶接されるべき要素１２を手によってホルダ内に挿入する他の実施形態を設計することができる。
溶接システム１０の作動は、図２を参照することにより以下に全体的に説明される。
【００３９】
図２は、時間ｔの間に生じる、部品１４に対する要素１２の上昇高さＨ、制御及びエネルギユニット２０から供給ユニット２２を介して溶接ヘッド２４を通りスタッド１２及び該部品１４に流れる溶接電流Ｉ、及び溶接接合部に適用されたエネルギ量Ｅを示す。
これらの変数の表現は、この説明を単純化するために、純粋に定性及び概略的な性質のものである。
溶接を実行する場合には、電気接触が形成されるように、最初に要素１２が部品１４上に置かれる。続いて、時点ｔ1において、いわゆる前電流Ｉvが導通される。その後すぐに、時点ｔ2において、要素１２が、溶接上昇高さに到達する時点ｔ3まで、該部品１４に対して上昇される。この時間中、前電流は導通されたままである。要素１２が上昇されると、アークが発生する。前電流アークは、溶接地点の領域に存在する汚染物質を焼いて除去するか、又は、ワックス層がある場合には該ワックス層を蒸発させるのに十分なだけのエネルギを有する。
【００４０】
溶接上昇高さに到達した後、時点ｔ4において、溶接電流Ｉsが回路に導入される。例えば、おおよそ２０Ａから１，５００Ａまでの高い溶接電流の結果として発生したアークの領域で、要素１２及び部品１４が溶融される。溶接行程の中に流れているエネルギＥが増加する。
降下行程は、時点ｔ5において開始される。要素１２は、部品１４に当たる時点ｔ6まで、所定の速度で降下される。この時点において、アークは短絡され、溶接電流Ｉsは切られる。図２に定性的に示されるように、降下行程は、部品１４の溶融表面における要素１２の飽和浸漬が保証されるように、ゼロラインの僅かに下まで行われる。
要素１２及び部品１４の溶融部は、エネルギ入力が途切れたことにより、結合し、冷める。適用された合計エネルギ量は、図２においてＥendで示される。
要素１２は、このようにして部品１４に対してしっかりと溶接され、部分を部品１４に固定するための固定具として働くことができる。
図２において、合計溶接時間Ｔsが示され、これはすなわち、ｔ4からｔ6までの時間である。
前電流時間Ｔvは、ｔ1からｔ4までの時間として表わされる。
最後に、降下時間ＴAが現れ、これはｔ5からｔ6までの時間である。
【００４１】
図２を参照して説明された溶接行程は、従来技術に対応するものである。要素１２を上昇及び降下させるために、リニアモータ又はばね質量系（電磁石及び対向ばねを備えた）のいずれかを用いることができる。
特に、電気リニアモータ２８を用いる場合には、上昇動作について特定の所望の特性を設定し、測定された上昇高さＨをそれぞれの所望の特性に調整するようにすることにより、上昇高さＨを調整することができる。このことは、溶接行程の各々の時点において、要素１２と部品１４との間に正確な位置の定義を得ることを可能にする。
電流Ｉは、制御及びエネルギユニット２０の電源装置からの定電流源により利用可能にされる。要素１２と部品１４との間のアーク電圧は、その結果として、これら２つの要素の間に存在する電気抵抗にしたがって調整される。この電気抵抗は、明らかに、表面特性、汚染物質などに依存し、溶接行程毎に異なる。
【００４２】
冒頭に述べられたＷＯ  ９６／１０４６８により、このように、溶接行程中に上昇高さを調整して、要素１２と部品１４との間のアーク電圧が一定であるように又は所定の完全な特性になるようにすることが公知である。
このシステムにより、アーク電圧を溶接行程中に一定することが可能であり、したがって、該溶接行程による溶接品質における変動がより小さくなる。調整工程の詳細は、ＷＯ  ９６／１０４６８に開示されており、この開示の全体が引用によりここに組み込まれる。
この文献においては、さらに、降下行程は、前もって設定された特定の降下速度で行われることが説明されている。
従来技術においては、このことは、合計溶接時間Ｔsが溶接行程毎に異なることを意味することになる。例えば、図２の表現において、時間ｔ5における上昇高さＨが図示されるものよりも高い場合には、降下速度が一定であるために、時間ｔ6は時間的に後方にシフトする。その結果として、合計溶接時間Ｔsも長くなる。対照的に、アーク電圧を調節するための上昇高さの調整に起因して、上昇高さが、時間ｔ5において、図２に示されるものより低い場合には、時間ｔ6は時間的に前方にシフトし、これにより合計溶接時間Ｔsが短くなる。エネルギ入力Ｅも、時間ｔ5において、上昇高さＨによって同様に変更されることが理解される。
【００４３】
本発明によるアーク溶接方法の好ましい実施形態が図３に示される。
図３において、一方では、図２にも示されるように、上昇高さＨの特性が参照として示される。境界条件を他の方法により変更することなく、一定の合計溶接時間Ｔsを得るために、溶接行程は、閉ループ制御のために、該溶接行程中に最後に調整された上昇高さＨに関係なく、ｔ6で終了される。
要素が、例えば、溶接行程中にアーク電圧調整のために概略的にＨ’として示されるように上昇された場合には、一定の降下速度を条件として、時点ｔ5の前にある時間ｔ5’において早くも降下行程の開始が行われる。
対照的に、調整中に、概略的にＨ”で示されるようなより低い上昇高さが設定された場合には、降下行程は、時系列的に時点ｔ5の後にある時間ｔ5”になるまで開始されない。
降下行程の開始から時間ｔ6まで一定の降下速度を維持することは、以下の利点を有する。降下速度は、一方では、溶融部が、浸漬前に要素１２から部品１４上に落ちるのを防ぐために十分に高いように選択することができる。他方では、降下速度は、部品１４に対する跳ね返り及び溶融部の飛び散りをもたらすことがある強い衝撃を防ぐために、十分に遅いように選択することができる。
本実施形態の場合における設定された所定の降下速度の値は、結果としてこれら２つの境界条件間での妥協点を見つけるものである。
【００４４】
図３はさらに、本発明による溶接方法を、上昇高さＨが調整されていない場合でも用いることができることを示す。
しかしながら、異なる例においては、図３において、一方がＨにより示され、他方がＨ’’’により示されるように、溶接行程中に異なる高さが望まれることがある。
通常、異なる停止時間ｔ5又はｔ5’’’はそれぞれ、種々の上昇高さＨ及びＨ’’’についてプログラムされなければならない。本発明による方法においては、時間ｔ5又はｔ5’’’における正しい点は、検知された上昇高さにより自動的に選択され、したがって、この時点の特定のプログラミングは不要になる。
図４は、本発明による溶接方法の代替的な実施形態を示す。
本実施形態においては、上昇高さの調整は、時間ｔ5における上昇高さＨa又はＨbに関係なく、常に時間ｔ5における一定の点まで上げられる。
それにもかかわらず設定された所定の合計溶接時間を達成するためには、降下行程が常に時点ｔ6において終了するように降下行程の速度を選択する。図４に示される例においては、曲線Ｈa上の上昇高さは、このように時点ｔ5において比較的高い。その結果として、合計溶接行程を時点ｔ6で終了するためには、比較的速い速度を設定しなければならない。
【００４５】
一方、時点ｔ5における上昇高さが曲線Ｈ6に示されるように比較的低い場合には、合計溶接持続時間に到達するように選択されるべき速度は比較的遅いものになる。
本発明による方法の代替的な実施形態は、プログラムするのに僅かに単純である。対照的に、図３の実施形態は、均一な降下速度という利点を有し、したがって定義された浸漬行程を有する。
本発明による方法のさらに別の実施形態が図５に示される。
本実施形態においては、図４の実施形態と同様に、溶接行程中の上昇高さの調整は、常に時点ｔ5で行われる。
続いて、一定の合計溶接時間Ｔsを達成するために、その動作は降下行程の速度に影響を与えるだけでなく、その加速度にも影響を与える。すなわち、上昇動作Ｈx過程において、例えば、上昇高さは、時点ｔ5のすぐ後では最初は比較的速い速度で減速され、この速度は、時点ｔ6に近づくと、連続的に減速されて穏やかな浸漬が達成されるようにする。
降下作動を制御するこの方法は、さらに、図３の実施形態と併せて用いることができ、この場合には、連続的に速度を遅くする代わりに、降下作動の特定の経路−時間特性が予め定めておき、例えば図５に示されるように放物線形態を得ることができるということが理解される。
【００４６】
図５において、さらに別の上昇曲線Ｈyが示され、ここでは、降下行程は、同様に時点ｔ5で開始され、時点ｔ6で終了される。本実施形態においては、特に強い衝撃を部品１４上に達成するために、時点ｔ5において降下行程を開始した後も、上昇高さを依然として比較的高く維持し、時点ｔ6に近づくときに、要素１２がここで該部品１４の方向に加速される。
図３、図４、及び図５における実施形態は、さらに、特定の合計溶接持続時間及び／又は特定の合計溶接エネルギにより、溶接行程を完了するために相互に組み合わせることができることを理解されたい。
さらに、本発明による方法は、アークが「発生しない」短時間アーク溶接方法にも適用することができることが理解される。
【図１】
0005451792.tif 000002
【図２】
0005451792.tif 000003
【図３】
0005451792.tif 000004
【図４】
0005451792.tif 000005
【図５】
0005451792.tif 000006