(57)【要約】本発明は、消耗式溶接ワイヤ（１３）を用いてワークピース（１６）を溶接する方法であって、溶接ワイヤは、溶接プロセスの際、ワイヤ供給器（１１）によって実質的にワークピースに向けて移動し、溶接ワイヤ（１３）の端部からスラグ（４２）を除去するようにプロセスが開始し実施する。接触する溶接ワイヤ（１３）の端部に付着する可能性があるスラグ（４２）によって影響を受けず、電気アーク（１５）の安全な点火を確保する溶接方法を開発するするために、スラグ除去プロセスが開始すると直ぐに、溶接電流（Ｉ）が最小値まで減少し、そして、スラグ除去プロセスの際、溶接ワイヤ（１３）は、ワークピース（１６）に向けて高速の繰り返し前後運動で所定の経路長だけ周期的に移動し、さらに、短絡監視ユニットによる溶接ワイヤ（１３）とワークピース（１６）との間の短絡検出があると、より小さな経路長だけワークピース（１６）から遠ざかって、スラグ除去プロセスが終了する。
2009533222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消耗式溶接ワイヤ（１３）を用いてワークピース（１６）を溶接する方法であって、
溶接ワイヤは、溶接プロセスの際、ワイヤ供給器（１１）によって実質的にワークピースに向けて移動し、
電気アーク（１５）は、溶接ワイヤ（１３）とワークピース（１６）との間で燃え、
溶接ワイヤ（１３）の端部からスラグ（４２）を除去するようにプロセスが開始し実施するものであって、
スラグ除去プロセスが開始すると直ぐに、溶接電流（Ｉ）が最小値まで減少し、そして、スラグ除去プロセスの際、溶接ワイヤ（１３）は、ワークピース（１６）に向けて高速の繰り返し前後運動で所定の経路長だけ周期的に移動し、さらに、短絡監視ユニットによる溶接ワイヤ（１３）とワークピース（１６）との間の短絡検出があると、より小さな経路長だけワークピース（１６）から遠ざかって、スラグ除去プロセスが終了するようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
スラグ除去プロセスは、電気アーク（１５）を点火する方法の最初の時間間隔（４７）で実施することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
スラグ除去プロセスは、電気アーク（１５）を点火する方法の途中の時間間隔（４７）で実施することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
スラグ除去プロセスは、電気アーク（１５）を点火する方法の前の時間間隔（４７）で実施することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
スラグ（４２）を除去した後、電気アーク（１５）がある点火方法で点火されるようにし、ここで、低い溶接電流（Ｉ）が溶接ワイヤ（１３）に印加され、溶接ワイヤはワークピース（１６）と接触するまでワークピースに向けて連続的に前方へ移動し、短絡が生じた後、ワイヤ供給方向が反転し、溶接ワイヤ（１３）はワークピース（１６）から連続的に遠ざかって、溶接ワイヤ（１３）が持ち上がると電気アーク（１５）が点火されるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
ワイヤ供給器（１１）のモータ電流を監視して、少なくともワークピース（１６）への溶接ワイヤ（１３）の最初の接触を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
モータ電流が所定の時間だけ所定の閾値を超えた場合、ワークピース（１６）への溶接ワイヤ（１３）の接触が検出されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
スラグ（４２）を除去するための溶接ワイヤ（１３）の周期的な高速の繰り返し前後運動は、５０Ｈｚ〜１５０Ｈｚの調整可能な周波数で行われることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
スラグ（４２）を除去するための溶接ワイヤ（１３）の周期的な高速の繰り返し前後運動は、溶接プロセスの際に設定した溶接ワイヤの運動周波数に対応した周波数で行われることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
スラグ除去プロセスが終わると直ぐに、溶接電流（Ｉ）は、後続の点火プロセスに必要な値まで増加することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
スラグ除去プロセスは、調整した時間後に終了することを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
スラグ除去プロセスが終了する調整した時間は、溶接ワイヤ（１３）が最初にワークピース（１６）と接触し、短絡が検出されていない場合に開始することを特徴とする請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消耗式溶接ワイヤを用いてワークピースを溶接する方法に関する。溶接ワイヤは、溶接プロセスの際、ワイヤ供給器(feeder)によって実質的にワークピースに向けて移動し、電気アークは、溶接ワイヤとワークピースとの間で燃える。ここでは、溶接ワイヤの端部からスラグ(slag)を除去するようにプロセスが開始し実施される。
【背景技術】
【０００２】
スラグを除去するプロセスを含む溶接方法は、先行技術から既に知られている。例えば、特開平４−１４３０７４号公報は、ワークピースの上で溶接ワイヤを擦ることによってスラグを除去する方法を示す。しかし、これは、溶接トーチが装着されたロボットアーム全体の運動を必要とする。さらに、溶接ワイヤが機械的な影響に起因して曲がるという危険性がある。
【０００３】
特開平５−２４５６３７号公報による方法では、点火問題の場合、溶接ワイヤがワークピースの表面に対して一定の圧力で押圧され、スラグを除去している。これも溶接ワイヤが損傷する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、接触する溶接ワイヤ端部に付着する可能性があるスラグによって影響を受けず、電気アークの安全な点火を確保する溶接方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、スラグ除去プロセスが開始すると直ぐに、溶接電流が最小値まで減少し、そして、溶接ワイヤは、ワークピースに向けて高速の繰り返し前後運動で所定の経路長だけ周期的に移動し、さらに、短絡監視ユニットによる溶接ワイヤとワークピースとの間の短絡検出があると、より小さな経路長だけワークピースから遠ざかって、スラグ除去プロセスが終了することで達成される。
【０００６】
本発明の方法によれば、接触する溶接ワイヤ端部に付着する可能性があって、電気アークの点火を妨害するスラグのために、溶接プロセスを中断する必要性がない。スラグ除去プロセスは、次の溶接プロセスのための電気アークが、安全な方法で、実質的に遅延することなく開始することを確保する。短絡監視ユニットは、それ自体知られており、短絡検出のために用いられることから、スラグ除去プロセスは適切な溶接装置において比較的簡単な方法で実現できる。
【０００７】
スラグ除去プロセスが開始すると直ぐに、溶接電流が最小値まで減少するため、このとき電気アークは点火するのを妨げられるが、それでも短絡は検出されるようになる。
【０００８】
スラグ除去プロセスは、点火プロセスの最初での時間間隔、あるいは点火プロセス間の時間間隔、あるいは点火プロセス前の時間間隔で実施してもよい。
【０００９】
スラグを溶接ワイヤから除去した後、電気アークは、好ましくは、ＳＦＩ（spatter-free ignition:スパッタ無し点火）プロセスとして知られたもので点火される。低い溶接電流が溶接ワイヤに印加され、溶接ワイヤは、ワークピースと接触するまでワークピースに向けて連続的に前方へ移動し、短絡が生じた後、ワイヤ供給方向が反転する。そして、溶接ワイヤは、ワークピースから連続的に遠ざかって、溶接ワイヤが持ち上がると、電気アークが点火される。必要ならば、溶接ワイヤは、ワークピースへ所定の距離まで後方へ送る。これは、スラグ除去プロセスを、ＳＦＩプロセスの前に実施し、スラグは、短絡検出まで自動的に除去されることを意味する。
【００１０】
電気アーク点火プロセスは、個々の溶接プロセスに適合しており、スラグ除去プロセスによって影響を受けなくなる。溶接ワイヤは、スラグ除去プロセスの際、実質的にワークピースに向けて送られ、これによりワークピースへの溶接ワイヤの衝撃力が増加して、スラグ除去を促進する。
【００１１】
ワイヤ供給器のモータ電流を監視して、少なくともワークピースへの溶接ワイヤの最初の接触を検出することも好都合である。これにより、短絡監視ユニットが短絡を検出しておらず、その結果、スラグ除去プロセスが終了していない場合でも、ワークピースが、溶接ワイヤの供給力によって変形するのを防止できる。
【００１２】
好都合には、モータ電流が所定の時間だけ所定の閾値を超えた場合、ワークピースへの溶接ワイヤの接触が検出される。
【００１３】
スラグ除去のための溶接ワイヤの周期的な高速の繰り返し前後運動は、好ましくは、５０Ｈｚ〜１５０Ｈｚの調整可能な周波数で実施される。この比較的高い周波数により、溶接プロセスの継続期間がスラグ除去プロセスが要する時間程度しか延びないことを達成する。
【００１４】
本発明の更なる特徴によれば、スラグ除去のための溶接ワイヤの周期的な高速の繰り返し前後運動は、溶接プロセスの際に設定した溶接ワイヤの運動周波数に対応した周波数で行うようにしている。
【００１５】
スラグ除去プロセスが終わると直ぐに、溶接電流は、後続の点火プロセスに必要な値まで増加して、電気アークは、スラグ除去プロセスが終了した直後に点火可能になる。
【００１６】
スラグ除去プロセスは、調整した時間後に終了することにより、接触する溶接ワイヤの端部に存在するスラグがスラグ除去プロセスによって剥離していない場合、無用な時間損失を防止できる。
【００１７】
ここで、調整した時間は、好ましくは、溶接ワイヤが最初にワークピースと接触し、短絡が検出されていない場合に開始する。
【００１８】
本発明について、添付の概略図面を例として、より詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
最初に、例示の実施形態の同じ部分は、同じ参照番号を有することに留意する。
【００２０】
図１は、種々のプロセスまたは方法、例えば、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接、ＷＩＧ／ＴＩＧ溶接、電極溶接法、ダブルワイヤ／タンデム溶接法、プラズマ法または半田法など、のための溶接装置１または溶接設備を示す。
【００２１】
溶接装置１は、パワーエレメント３を含む電源２と、制御ユニット４と、パワーエレメント３及び／又は制御ユニット４にそれぞれ関連したスイッチ部材５とを備える。スイッチ部材５及び／又は制御ユニット４は、例えば、二酸化炭素ＣＯ２、ヘリウムまたはアルゴンなどの保護ガス８のための供給ライン７上で、ガス貯蔵器９と溶接トーチ１０やトーチの間に配置された制御バルブ６に接続されている。
【００２２】
さらに、ＭＩＧ／ＭＡＧ溶接で通常用いられるワイヤ供給器１１は、制御ユニット４によって駆動可能であり、追加材料または溶接ワイヤ１３は、供給ドラム１４から供給ライン１２を介して溶接トーチ１０の領域に供給される。当然ながら、付属品装置として図１と同じものを設計するのではなく、ワイヤ供給器１１を溶接装置１、特に、その基本ハウジング内に組み込むことも可能である。ワイヤ供給器１１は、溶接ワイヤ１３を溶接トーチ１０の外側にあるプロセス箇所へ供給することも可能であり、そのため、ＷＩＧ／ＴＩＧ溶接の場合は一般的であるように、非溶(non-consumable)電極を溶接トーチ１０の内部に配置することが好ましい。
【００２３】
電気アーク１５を、非溶電極とワークピース１６との間に生成するための電流は、電源２のパワーエレメント３から溶接ライン１７を経由して溶接トーチ１０、特に、電極へ供給される。溶接すべきワークピース１６は、同様に、溶接装置１、特に、電源２に更なる溶接ライン１８を介して接続されており、プロセス用の電力回路が電気アーク１５やプラズマジェットを生成するのを可能にする。
【００２４】
溶接トーチ１０の冷却のために、溶接トーチ１０は、冷却回路１９により途中の流量コントロール２０を介して流体貯蔵器、特に、水貯蔵器２１に接続可能であり、これにより溶接トーチ１０が動作に入る際に、冷却回路１９、特に、水貯蔵器２１に貯まった流体用の流体ポンプが始動して、溶接トーチ１０の冷却を行う。
【００２５】
溶接装置１は、入力及び／又は出力装置２２をさらに備え、これにより溶接装置１についての最も異なる溶接パラメータ、動作モードまたは溶接プログラムがそれぞれ設定または呼び出し可能である。こうして入力及び／又は出力装置２２によって設定された溶接パラメータ、動作モードまたは溶接プログラムは、制御装置４へ送信され、続いて、溶接装置１の個々の構成部分を駆動し、個別に所望の制御値を予め決定する。
【００２６】
図示した例示の実施形態において、溶接トーチ１０は、さらに、ホースパック２３を介して溶接装置１に接続される。ホースパック２３は、溶接装置１から溶接トーチ１０へ導く個々のラインを収納している。ホースパック２３は、結合デバイス２４を介して溶接トーチ１０に接続され、一方、ホースパック２３内に配置された個々のラインは、接続ソケットまたはプラグイン接続を介して溶接装置１の個々の接続部に接続される。ホースパック２３の張力を適切に軽減するために、ホースパック２３は、張力軽減手段２５を介してハウジング２６、特に、溶接装置１の基本ハウジングに接続されている。当然ながら、溶接装置１への接続のために結合デバイス２４を使用することも可能である。
【００２７】
例えば、ＷＩＧ装置やＭＩＧ／ＭＡＧ装置、プラズマ装置などの種々の溶接方法または溶接装置１について、前述した構成部分の全部を使用し、採用する必要がないことは言うまでもない。例えば、溶接トーチ１０を空冷の溶接トーチ１０として構成することも可能である。
【００２８】
説明した溶接装置１を用いて、溶接プロセス、例えば、ＣＭＴ（コ−ルドメタルトランスファ−）プロセスを実施できる。溶接プロセスは、常に、電気アーク１５の点火で開始する。点火は、接触点火または高周波点火によって行ってもよい。電気アーク１５を点火するための点火プロセスは、例えば、先行技術から知られたリフトアーク原理またはＳＦＩプロセスによって行われる。
【００２９】
ここで、溶接ワイヤ１３は、ワークピース１６と接触するまで、低い溶接電流で連続的に前方へ送られ、短絡が発生した後、ワイヤ供給方向が反転する。そして、溶接ワイヤ１３は、ワークピースから連続的に遠ざかって、溶接ワイヤ１３が持ち上がると、電気アークが点火される。必要ならば、溶接ワイヤは、ワークピース１６へ所定の距離まで後方へ送る。こうして電気アーク１５が構築され、適切な溶接プロセスが開始可能になる。
【００３０】
ここで説明する接触点火の場合、導電性溶接ワイヤ１３は、ワークピース１６と接触することが本質的である。制御ユニット４は、先行技術から知られた短絡回路検出によって、このことを検出し、その後、溶接ワイヤ１３の供給方向を変化させる。
【００３１】
しかし、図２に示すように、導電性なしまたは貧弱な導電性のスラグ４２が、接触する溶接ワイヤ１３の端部に存在する場合、スラグ４２が最初にワークピース１６と接触して、電気的接触がなくなり、その結果、電気アーク１５の点火が不可能になる。接触する溶接ワイヤ１３の端部に存在する、例えば、球またはキャップ状の少量のみのスラグ４２は、しばしば電気的接触および点火を妨害する。電気アーク１５のより良好な点火のための知られた方法、例えば、溶接プロセスの終わりに、可能な限り小さい溶接ワイヤ１３の点火断面積を作成しても、この問題を排除できない。
【００３２】
理由は、溶接プロセスが終了すると、溶接ワイヤ１３が溶融浴４３から後方へ移動し、溶融浴４３の表面に存在するスラグ４２の一部が溶接ワイヤ１３の端部に付着するためである。
【００３３】
さらに、溶接ワイヤ１３の液端が溶接プロセスの終わりで凝固した場合、溶接ワイヤ１３の端部にスラグ４２を形成することがある。これは、しばしば鋼及び／又は鋼合金の溶接の際に起こる場合である。そして、溶接ワイヤ１３からワークピース１６への電流が流れないために、スラグ４２は、溶接プロセスの始めに、電気アーク１５の点火を妨害したり邪魔をする。これは、短絡監視ユニットによって短絡が検出されないためであり、溶接ワイヤ１３は、さらにワークピース１６へ向けて送られて、損傷したり変形したワークピース１６をもたらすことがある。
【００３４】
これは、例えば、ワイヤ供給器１１のモータ電流を監視して、溶接電流が一定の期間だけ所定の閾値を超えた場合、溶接ワイヤ１３の送りを停止することによって防止できる。これは、供給力およびモータ電流が互いに比例することから可能になる。
【００３５】
例えば、接触する溶接ワイヤ１３の端部で電気アーク１５の再点火を可能にするには、付着した導電性なしのスラグ４２を手動または自動で除去したり、あるいはワイヤ端部を切断する必要がある。
【００３６】
ワークピース１６に対する溶接ワイヤ１３の衝突の角度を変化させるという他の可能性もあり、これにより導電性溶接ワイヤ１３は、スラグ４２のエッジ部分でワークピース１６と接触可能であり、短絡が検出されることになり、溶接ワイヤ１３の供給方向を反転することによって電気アーク１５が点火されることになる。さらに、溶接トーチ１０を案内するロボットのプログラム動作に必要な得られる効果は、極めて高い。
【００３７】
本発明によれば、溶接ワイヤ１３の適切な運動によって、溶接ワイヤ１３の端部に存在するスラグ４２を除去するようにしている。ここで、溶接ワイヤ１３は、周期的に高い速度で一定の経路長だけ前方へ送られ、そして、より小さい経路長だけ後方へ送られる。これにより、溶接ワイヤ１３の端部とワークピース１６との繰り返し衝撃的接触が得られ、その端部は接触して、スラグ４２が付着しており、これにより、溶接ワイヤ１３がワークピース１６に衝突すると、スラグ４２は機械的な力によって溶接ワイヤ１３の端部から剥離することになる。
【００３８】
図３は、ダイヤグラム２７〜３０により、ＣＭＴ溶接プロセスの際、溶接ワイヤ１３の端部からスラグ４２を除去するための本発明方法を概略的に示すものであり、溶接電圧Ｕ、溶接電流Ｉ、ワークピース１６に対する溶接ワイヤ１３の端部の供給速度、運動及び／又は位置の時間経過を示している。
【００３９】
消耗式電極及び／又は溶接ワイヤ１３は、溶接装置１及び／又は溶接電流源を制御するための、図示の溶接プロセスとともに使用している。ここで、ワークピース１６および溶接ワイヤ１３は、溶接ワイヤ１３とワークピース１６での反対電極との間に確立され、即ち、点火されるイオン化プラズマ柱及び／又は電気アーク１５によって溶融する。これは、点火段階３１の際に生じ、このとき点火プロセス、例えば、ＳＦＩが実施される。点火段階３１は、例えば、使用者が溶接トーチ１０での押しボタンを押すことによって、あるいは、その自動的な押しによって開始する。
【００４０】
溶接ワイヤ１３に付着したスラグ４２のために、電気アーク１５を点火できなくなるのを防止するため、点火段階３１の始めで点火プロセスの期間４７において、本発明のスラグ除去プロセスが実施される。
【００４１】
ここで、スラグ除去プロセスの場合、溶接ワイヤ１３は、ワークピース１６に向けて連続的に前方送りされるのではなく、一定の周波数でワークピース１６に向けて前方送り、再びワークピース１６から遠くに後方送りされる。ここでは、高い速度で、溶接ワイヤ１３が一定の経路長だけ前方送りされ、再び、より小さな経路長だけ後方送りされ、溶接ワイヤ１３は、ワークピース１６から遠ざかる以上にワークピース１６に向けてさらに移動する。ここで、溶接ワイヤ１３の前方／後方移動の周波数は、好ましくは、５０Ｈｚ〜１５０Ｈｚである。当然ながら、スラグ除去プロセスのため、これより低いまたは高い周波数を使用することも可能である。この意味で、スラグ除去プロセスの持続時間が、周波数とともに定義されることは確かめる必要がある。これは、この持続時間の著しい減少をもたらすことから、特に、より高い周波数が重要なためである。
【００４２】
そして、ワークピース１６と接触するまで、溶接ワイヤ１３は、例えば、７５Ｈｚに調整した周波数で、高速の繰り返し前後運動を用いて送られる。
【００４３】
そして、溶接ワイヤ１３に付着したスラグ４２は、時刻４４で示すように、ワークピース１６と接触する。導電性なしのスラグ４２のため、時刻４４では制御ユニット４及び／又は短絡監視ユニットによって短絡が検出されず、溶接ワイヤ１３は、７５Ｈｚに調整した周波数で後方および前方に繰り返し移動することになる。これにより、相応の供給力で送られる溶接ワイヤ１３が、一定の衝撃力でワークピース１６と衝突することになる。最終的には、時刻４５で示すように、スラグ４２は、接触する溶接ワイヤ１３の端部から剥がれて、時刻４６で示すように、制御ユニット４は、短絡を検出でき、スラグ除去プロセスを終了する。
【００４４】
こうして、溶接ワイヤ１３からワークピース１６への電流移送が存在するようになり、次の溶接プロセス及び／又は点火プロセスの持続のために、電気アーク１５の点火を導入する。点火プロセスが連続する場合、例えば、自動溶接プロセスのとき溶接ワイヤ１３またはワークピース１６の運動が開始する場合、溶接が実施されることになる。当然ながら、溶接トーチ１０またはワークピース１６は、スラグ４２の除去の際は移動せず、予定たまたはプログラム化した溶接開始ポイントが観察される。
【００４５】
溶接ワイヤ１３の高速の繰り返し前後運動は、溶接ワイヤ１３とワークピース１６との最初の接触後に短絡が検出された場合、即ち、接触する溶接ワイヤ１３の端部に付着したスラグ４２が無い場合、終了する。この場合、スラグ除去プロセスではなく、溶接ワイヤ１３の繰り返し前後運動だけが点火プロセスの始めに生じて、スラグ除去プロセスを導入することを意味する。
【００４６】
ここで説明したスラグ４２を除去する方法において、溶接ワイヤ１３は、ワークピース１６から遠ざかる以上に、ワークピース１６へ向けてさらに供給される。同様に、溶接ワイヤ１３は、時刻４４と時刻４６の間ではワークピース１６へ向けてさらに供給せずに、溶接ワイヤ１３が前回の後方送りとほぼ同じ程度に前方送りすることも可能である。
【００４７】
これは、例えば、ワークピース１６に対する溶接ワイヤ１３の繰り返し前後運動の後、溶接ワイヤ１３とワークピース１６との最初の接触が、モータ電流監視ユニットによって検出されることで行われる。ここで、モータの電流は、供給ドラム１４から溶接トーチ１０及び／又はワークピース１６へ溶接ワイヤ１３を供給する限り、適切に監視される。
【００４８】
モータ電流監視ユニットによって一定または所定の期間、高いモータ電流が検出及び／又は測定された場合、スラグ４２が、ワークピース１６と溶接ワイヤ１３との間の短絡を妨害している。ここで、スラグ４２を除去するために、溶接ワイヤ１３の供給は、高速の繰り返し前後運動の際、溶接ワイヤ１３が後方移動とほぼ同じ程度に前方移動するように変化する。こうして接触する溶接ワイヤ１３の端部に存在するスラグ４２が除去され、ワークピース１６及び／又は溶接ワイヤ１３が、ワークピース１６への溶接ワイヤ１３の繰り返し衝撃によって変形するという危険性が実質的に減少する。そして、スラグ除去プロセスは、短絡が検出された後に終了し、点火プロセスが続行し得る。
【００４９】
当然ながら、溶接ワイヤ１３がワークピース１６との最初の接触まで連続的に前方へ送られるようにしたスラグ４２を除去する方法も想定できる。制御ユニット４が、所定の期間後、短絡なしを検出した場合、あるいは、モータ電流が一定の期間、所定の値を超えた場合、即ち、スラグ４２が、接触する溶接ワイヤ１３の端部に存在する場合、点火プロセスが中断し、スラグ除去プロセスが導入される。ここで、スラグ除去プロセスは点火プロセスでの時間間隔４７でも生じ（不図示）、これは押しボタンを活性化することによって導入される。
【００５０】
溶接ワイヤ１３の高速の繰り返し前後運動は、例えば、７５Ｈｚに調整された周波数で行われる。制御ユニット４及び／又は短絡監視ユニットが短絡を検出した場合、溶接ワイヤ１３のワークピース１６との数回接触後、スラグ４２は実質的に除去された。そして、溶接プロセスは導入され、及び／又は点火プロセスが続行することになる。
【００５１】
当然ながら、スラグ除去プロセスは、任意の知られた点火プロセス、例えば、高周波点火とともに使用してもよい。
【００５２】
例えば、高周波点火の場合、スラグ除去プロセスは、高周波点火の前に実施するようにする（不図示）。スラグ除去プロセスが終了した後、溶接ワイヤ１３が適切に位置決めされ、そして点火プロセスが開始する。高周波点火の場合、電気アークは、非接触の方法で高周波パルスを用いて点火される。
【００５３】
スラグ除去プロセスの際、電気アーク１５の点火をほぼ完全に排除するために、溶接電流Ｉは、低い値、例えば、１０Ａ未満に減少することが好ましい。こうして時刻４５でもスラグ４２は除去され、溶接ワイヤ１３がワークピース１６上で燃焼したり、電気アーク１５が溶接ワイヤ１３の次の後方運動の際に不用意に点火しないようにしている。スラグ除去プロセスが終了すると、溶接電流Ｉは最初に設定した溶接電流Ｉまで再び増加し、点火プロセス、及び／又はこれに続く溶接プロセスが無条件で行うことができる。
【００５４】
スラグ除去プロセスは、繰り返し前後運動及び／又はワークピース１６との接触によってもスラグ４２が剥離できない場合、無駄な長い時間を要しないように、例えば、時間的に制限してもよい。ここで、その時間は、接触する溶接ワイヤ１３の端部に付着したスラグが最初にワークピース１６と接触すると直ぐに開始する。これは、既に説明したモータ電流監視ユニットを用いて検出される。
【００５５】
当然ながら、本発明のスラグ除去プロセスによって、溶接ワイヤ１３の端部に付着したスラグ４２だけが除去されるのではなく、ワークピース１６に付着したスラグ４２も除去できる。この場合、電気アーク１５も点火するのが防止され、スラグ４２は、上述のスラグ除去プロセス変形例の１つによって、ワークピース１６から相応に除去される。ここで、当然ながら、それは、スラグ４２は、接触する溶接ワイヤ１３の端部から除去され、同時にワークピース１６から除去される場合であってもよい。
【００５６】
点火プロセスの際およびそれが終了した後、スラグ除去プロセスは必要に応じて行われ、その後、適切な溶接プロセスが始まる。
【００５７】
電気アーク１５が、例えば、ＳＦＩプロセスによって点火した後、溶接ワイヤ１３は、所定の距離３３に到達したり、及び／又は、所定の時間が経過するまで、ワークピース１６から上側死点３２に達する範囲で後方に移動する。
【００５８】
１つ又は幾つかの段階における点火段階３１の際、溶接ワイヤ１３が溶融しないように、電流が制限される。電気アーク１５が点火した後、及び／又は、距離３３に到達した後、適切な溶接プロセスに先立って、所定の時間に渡って高いエネルギー導入とともに（点線で示すように）、最初の短い安定化段階３４を行ってもよく、そして、周期的な繰り返し溶接プロセス段階によって確立した溶接プロセスを行ってもよい。
【００５９】
これは、電気アーク１５の安定化、及び／又は、ワークピース１６及び／又は溶融浴の加熱が、高いエネルギー導入とともに、この短い安定化段階３４によって達成されるという利点をもたらす。さらに、溶接ワイヤ１３が点火プロセスによって加熱され、これに続く溶接プロセスが、予備加熱した溶接ワイヤ１３を用いて開始でき、こうして溶接品質を実質的に向上できる。
【００６０】
点火段階３１及び／又は安定化段階３４が生じた後、時刻３５で適切な溶接プロセスが行われ、例えば、簡単に説明するＣＭＴ溶接プロセスが行われる。
【００６１】
ＣＭＴプロセスの際、プロセス段階で示した電気アーク段階３６において、溶接ワイヤ１３は、ワークピース１６と接触するまで前方へ送られる。電気アーク段階３６において、溶接ワイヤ１３は溶融して、滴３７が溶接ワイヤの端部に形成される。
【００６２】
電気アーク段階３６の際、溶接電流及び／又は溶接電圧は、滴が落ちないように制御される。時刻３８では短絡が生じて、短絡段階３９に移行する。短絡段階３９では、ワイヤ供給方向が反転し、溶接ワイヤ１３は、短絡が開放して、電気アーク１５が形成されるまで、及び／又は、所定の距離３３に到達したり、及び／又は、所定の時間が経過するまで、ワークピース１６から後方へ送られる。時刻３５では、電気アーク段階３６が再び行われ、その際、上側死点３２で溶接ワイヤ１３の供給方向が再び反転し、溶接ワイヤ１３はワークピース１６へ向けて移動することになる。
【００６３】
溶接プロセスの際、溶接ワイヤ１３は、１秒当りの短絡数に対応した一定の運動周波数で振動運動に支配される。運動周波数は、例えば、７５Ｈｚであり、ここから１秒当り７５回の短絡が生ずる。ここで、ワイヤ供給器１１は、実質的に制御され、短絡段階３９で、負の信号が与えられ、及び／又は、溶接ワイヤ１３は後方送りされ、その際、電気アーク１５が確立することになり、そして、電気アーク段階３６の際、正の信号が与えられ、及び／又は、溶接ワイヤ１３はワークピース１６へ向けて前方送りされ、このとき溶接ワイヤ１３は加熱され、及び／又は、滴形成のために溶融されるようになる。
【００６４】
しかしながら、溶接ワイヤ１３の運動方向を制御することは、必ずしも電気アーク段階３６及び／又は短絡段階３９の発生と相関させる必要はない。電気アーク段階３６は、例えば、溶接ワイヤ１３の後方運動の際に、溶接電流の電流レベル制御を介して、意図したエネルギー導入によって行われるためである。即ち、既に確立した電気アーク１５の場合、溶接ワイヤ１３は、所定の時刻及び／又は距離に達するまでワークピース１６から遠ざかってもよい。
【００６５】
死点に到達した後、溶接ワイヤ１３が、ワークピース１６、特に、溶融浴との充填材料の接触があるまで前方移動するようにして滴落下が行われる。溶接ワイヤ１３や溶融浴での滴３７の表面張力及び／又は更なる既知の有効な物理的効果に起因して、滴３７が溶接ワイヤ１３から落下する。溶接ワイヤ１３の後方運動は、電気アーク１５の再点火を促進する。滴落下を支援するために、当然ながら、短絡段階３９の際、溶接電流Ｉは、特に、ショックのような方法で増加してもよい（不図示）。ＣＭＴプロセスの際、電気アーク段階３６および短絡段階３９は、図示した例示の実施形態では周期的に交互に起きている。
【００６６】
図３から、時刻３５が過ぎると直ぐに、電圧Ｕ及び／又は電流Ｉが第１レベルに増加することが判る。必要に応じて、このレベルは、電気アーク段階３６および短絡段階３９の全体において、溶接プロセスのプロファイルを一定に保持し及び／又はこれに追従する動作レベルとして決定される。ダイヤグラム２８から判るように、溶接電流Ｉは、好ましくは、第１部分の溶接電流４０、そして、電気アーク１５の安全な再点火を確保する、少なくとも更なる部分の基本電流４１を有する。
【００６７】
動作電流４０と比べて、基本電流４１は比較的低いことが好ましく、動作電流４０の電流強度は、基本電流４１の電流強度より１．５倍〜１０倍、特に４倍〜８倍だけ高くてもよい。例えば、基本電流４１は、５Ａ〜５０Ａ、特に約１０Ａ〜３０Ａでもよく、一方、動作電流４０は、例えば、５０Ａ〜５００Ａでもよい。
【００６８】
ＣＭＴプロセスの方法のより詳細は、ここでは言及していない。溶接ワイヤ１３及び／又はワークピース１６での一定極性または交流極性の溶接電流を用いた溶接プロセスのためのこのＣＭＴプロセスは、先行技術から既に知られているからである。
【００６９】
当然ながら、スラグ除去プロセスは、適切な溶接プロセスによって得られる溶接シームの終わり、または生産され、幾つかの溶接シームからなるワークピース１６の終わりに実施してもよい。こうしてスラグ４２は、接触する溶接ワイヤ１３の端部から剥離され、これによりワークピース１６での続く溶接シームの始めに、電気アーク１５の安全な点火を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】溶接設備または溶接装置の概略図を示す。
【図２】スラグが付着した状態で、接触する溶接ワイヤの端部の概略図を示す。
【図３】本発明を用いた例示の溶接プロセスの際、溶接ワイヤに関する溶接電圧、溶接電流、運動ダイヤグラムの時間経過を概略的に示す。
【図１】
2009533222.tif 000003
【図２】
2009533222.tif 000004
【図３】
2009533222.tif 000005
【国際調査報告】
2009533222.tif 000006
2009533222.tif 000007
2009533222.tif 000008
2009533222.tif 000009
2009533222.tif 000010
2009533222.tif 000011