特許 7303383 溶接シームを溶接するための方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-26

(45)【発行日】2023-07-04

(54)【発明の名称】溶接シームを溶接するための方法および装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/12 20060101AFI20230627BHJP

   B23K 9/073 20060101ALI20230627BHJP

【ＦＩ】

B23K9/12 305

B23K9/073 545

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2022525839

(86)(22)【出願日】2020-10-30

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-01-04

(86)【国際出願番号】 EP2020080590

(87)【国際公開番号】W WO2021089441

(87)【国際公開日】2021-05-14

【審査請求日】2022-05-31

(31)【優先権主張番号】19206966.4

(32)【優先日】2019-11-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】504380611

【氏名又は名称】フロニウス・インテルナツィオナール・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＦＲＯＮＩＵＳ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(74)【代理人】

【識別番号】100142907

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 淳

(72)【発明者】

【氏名】ヴァルトヘル、アンドレアス

(72)【発明者】

【氏名】ウィリンガー、マルティン

【審査官】黒石 孝志

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１０／１４６８４４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－７３９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５１８０４２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ９／００ － ９／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

反転する溶接ワイヤ（９）を用いて溶接シームを溶接するアーク溶接方法であって、アークフェーズ中に特定の期間Δｔ内または前記溶接ワイヤ（９）の特定の距離Δｓ内に短絡ＫＳが検出されない場合、前記溶接ワイヤ（９）の前進速度Ｖ_Ｄが、特定の最小速度値Ｖ_Ｄｍｉｎに自動的に低減される、アーク溶接方法。

【請求項2】

請求項１に記載のアーク溶接方法において、
前記特定の期間Δｔ内または前記特定の距離Δｓ内に短絡ＫＳが検出されなくなるとすぐに、前記溶接ワイヤ（９）の前記前進速度Ｖ_Ｄが、段階的または連続的に前記特定の最小速度値Ｖ_Ｄｍｉｎに低減される、アーク溶接方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のアーク溶接方法において、
溶接電圧Ｕが監視され、前記溶接電圧Ｕが低下する場合に短絡ＫＳが検出される、アーク溶接方法。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアーク溶接方法であって、
前記溶接ワイヤ（９）の前記前進速度Ｖ_Ｄの低減と並行して、溶接電流Ｉが特定の最小電流値Ｉ_ｍｉｎに低減される、アーク溶接方法。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアーク溶接方法であって、
前記溶接ワイヤ（９）は、該溶接ワイヤ（９）の前進速度Ｖ_Ｄが前記特定の最小速度値Ｖ_Ｄｍｉｎに低減した後、短絡ＫＳが検出されるまで、溶接されるべきワークピース（１４Ａ，１４Ｂ）の方向に正の前進運動で前記アークフェーズ中に移動される、アーク溶接方法。

【請求項6】

請求項５に記載のアーク溶接方法において、
短絡ＫＳの検出後、前記溶接ワイヤ（９）は、溶接されるべき前記ワークピース（１４Ａ，１４Ｂ）から離れるように負の前進速度Ｖ_Ｄで反対方向に戻されるか、または溶接されるべき前記ワークピース（１４Ａ，１４Ｂ）に向かうように低減された前進速度でさらに移動される、アーク溶接方法。

【請求項7】

請求項４乃至６のいずれか一項に記載のアーク溶接方法であって、
前記溶接ワイヤ（９）の前記前進速度の最小速度値Ｖ_Ｄｍｉｎ及び溶接電流Ｉの最小電流値Ｉ_ｍｉｎのうち少なくとも一方は、記憶された特性曲線ＫＳに従って設定される、アーク溶接方法。

【請求項8】

請求項１乃至７のいずれか一項に記載のアーク溶接方法であって、
前記溶接ワイヤ（９）の前記前進速度Ｖ_Ｄ及び溶接電流Ｉのうち少なくとも一方は、前記特定の期間Δｔ内及び前記特定の距離Δｓ内のうち少なくとも一方に短絡ＫＳが検出されなくなるとすぐに、記憶された特性曲線ＫＬに従って段階的又は連続的に低減される、アーク溶接方法。

【請求項9】

請求項８に記載のアーク溶接方法において、
前記溶接ワイヤ（９）の前記前進速度Ｖ_Ｄ及び前記溶接電流Ｉのうち少なくとも一方を低減するための各種の特性曲線ＫＬが、異なる溶接パラメータＰに対して提供される、アーク溶接方法。

【請求項10】

請求項９に記載のアーク溶接方法において、
前記溶接パラメータは、特に、前記溶接ワイヤ（９）の材料及び直径のうち少なくとも一方、使用される不活性ガスの種類、並びに選択される溶接方法の種類を含む、アーク溶接方法。

【請求項11】

請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のアーク溶接方法において、
前記溶接ワイヤ（９）の前記前進速度Ｖ_Ｄの前記最小速度値は、０．１ｍ／分から５．０ｍ／分の間であり、好ましくは０．５ｍ／分から３．０ｍ／分の間の範囲内である、アーク溶接方法。

【請求項12】

請求項４乃至１１のいずれか一項に記載のアーク溶接方法であって、
溶接電流Ｉの最小電流値Ｉ_ｍｉｎは、０アンペアから２００アンペアの間であり、好ましくは、０アンペアから５０アンペアの範囲内である、アーク溶接方法。

【請求項13】

溶接シーム、特にルート溶接シームを溶接するための溶接装置（１）であって、
反転する溶接ワイヤ（９）を有し、アークフェーズ中に特定の期間Δｔ内または前記溶接ワイヤ（９）の特定の距離Δｓ内に短絡が検出されない場合、前記溶接ワイヤ（９）の前進速度Ｖ_Ｄが、前記溶接装置（１）の制御装置（４）によって、自動的に指定された最小速度値Ｖ_Ｄｍｉｎに低減される、溶接装置。

【請求項14】

請求項１３に記載の溶接装置において、
前記溶接装置（１）の測定装置（２３）によって測定された特定の期間Δｔ内に前記溶接装置（１）の測定装置（２３）によって短絡ＫＳが検出されない場合、または前記溶接装置（１）の前記測定装置（２３）によって測定された、前記溶接ワイヤ（９）の特定の距離Δｓ内に短絡ＫＳが検出されない場合、前記溶接装置（１）のデータメモリ（２２）に記憶された特性曲線ＫＬに従って、前記溶接ワイヤ（９）の前記前進速度Ｖ_Ｄおよび溶接電流Ｉのうち少なくとも一方が段階的にまたは連続的に低減される、溶接装置。

【請求項15】

請求項１３又は１４に記載の溶接装置であって、
前記データメモリ（２２）に記憶された前記特性曲線ＫＬは、データベースからダウンロード可能である、溶接装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、反転する溶接ワイヤまたは溶接ワイヤ電極で溶接シームを溶接するための方法および装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＭＴ（コールドメタルトランスファー（Ｃｏｌｄ Ｍｅｔａｌ Ｔｒａｎｓｆｅｒ））溶接法は、反転する溶接ワイヤ電極を用いる金属不活性ガス溶接法である。ＣＭＴ溶接プロセスの場合、電圧が印加された溶接ワイヤは、短絡が形成されるまでワークピースの方向に移動される。次に、溶接ワイヤが反対方向に戻される。このワイヤの動きにより、短絡時に溶接ビードが溶接ワイヤから離れるため、溶接プロセス中のスパッタ発生が少なくなる。安定した電流供給と、材料搬送中の溶接ワイヤのワイヤ移動の有益な効果とにより、基材への入熱も少なくなっている。

【0003】

しかしながら、ギャップが大きいルート溶接中には、前進速度が一定であると溶接ワイヤが溶融池を貫通するという事態が発生し得る。これは、特に、溶接ワイヤのワイヤ前進速度がまだ比較的高い場合、溶接ワイヤが溶融池に向かって前進する際に溶接プールを貫通するため、短絡を検出することができない場合に起こり得る。従来のＣＭＴ溶接プロセスでは、アーク相には２つの前進相しかない。ブースト電流の間、溶接ワイヤは、短絡が発生するまでの後続の短絡待機段階中に減少する特定の前進速度を有する。しかしながら、ルート溶接の場合、溶融池が溶接ワイヤによって貫通するリスクがあり、その結果、短絡を検出できない可能性がある。溶融池が貫通することにより、アークが消滅する。したがって、溶融池の望ましくない貫通によって、溶融していない溶接ワイヤがルートの下側に突き出ているため、生成される溶接シームの品質が大幅に低下する結果となる。

【発明の概要】

【0004】

したがって、本発明の目的は、品質が向上した溶接シームを溶接するための方法および装置を提供することである。
本発明によれば、この目的は、請求項１に記載の特徴を有するアーク溶接方法によって達成される。

【0005】

したがって、本発明は、反転する溶接ワイヤを用いて溶接シームを溶接するアーク溶接方法を提供し、アークフェーズ中に特定の期間内または溶接ワイヤの特定の距離内（ｉｎｎｅｒｈａｌｂ ｅｉｎｅｒ ｂｅｓｔｉｍｍｔｅｎ Ｗｅｇｓｔｒｅｃｋｅ）に短絡が検出されない場合、溶接ワイヤの前進速度は特定の最小速度値まで自動的に低減される。

【0006】

本発明によるアーク溶接方法は、特に、特にルート溶接シームの製造中に、より大きなギャップの場合に、溶接ワイヤによる溶融池の貫通を防止する。
本発明によるアーク溶接方法の１つの可能な実施形態において、溶接ワイヤの前進速度は、特定の期間内または特定の距離内に短絡が検出されなくなるとすぐに、段階的または連続的に指定された最小速度値まで低減される。

【0007】

本発明によるアーク溶接方法の更なる可能な実施形態では、溶接電圧が監視され、溶接電圧が低下した場合に短絡が自動的に検出される。
本発明によるアーク溶接方法のさらに可能な実施形態では、溶接ワイヤの前進速度の低減と並行して、溶接電流が特定の最小電流値まで低減される。

【0008】

本発明によるアーク溶接方法の更なる可能な実施形態では、溶接ワイヤは、該溶接ワイヤの前進速度が指定された最小速度値まで低減した後、短絡が検出されるまで、溶接されるべきワークピースの方向に正の前進運動でアークフェーズ中に移動される。

【0009】

本発明によるアーク溶接方法の更なる可能な実施形態では、短絡の検出後、溶接ワイヤは、溶接されるべきワークピースから離れるように負の前進速度で反対方向に戻される。
本発明によるアーク溶接方法の別の実施形態では、短絡の検出後、溶接ワイヤは、溶接されるべきワークピースに向かって、減少した正の進行速度でさらに移動される。

【0010】

本発明によるアーク溶接方法の更なる可能な実施形態では、溶接ワイヤの前進速度の最小速度値及び溶接電流の最小電流値のうち少なくとも一方は、記憶された特性曲線に従って設定される。

【0011】

本発明によるアーク溶接方法の更なる可能な実施形態において、溶接ワイヤの前進速度及び溶接電流のうち少なくとも一方は、特定の期間内及び特定の距離内のうち少なくとも一方に短絡が検出されなくなるとすぐに、記憶された特性曲線に従って段階的又は連続的に低減される。

【0012】

本発明によるアーク溶接方法の更なる可能な実施形態では、溶接ワイヤの前進速度及び溶接電流のうち少なくとも一方を低減するための異なる特性曲線が、異なる溶接パラメータに対して提供される。

【0013】

本発明によるアーク溶接方法の更なる可能な実施形態では、溶接パラメータは、特に溶接ワイヤの材料及び／又は直径、使用される不活性ガスの種類、並びに選択される溶接方法の種類を含む。

【0014】

本発明によるアーク溶接方法の更なる可能な実施形態において、溶接ワイヤの前進速度の最小速度値は、０．１ｍ／分から５．０ｍ／分の間である。
本発明によるアーク溶接方法の更に好ましい実施形態において、溶接ワイヤの前進速度の最小速度値は、０．５ｍ／ｍｉｎから３．０ｍ／ｍｉｎの範囲内である。

【0015】

本発明によるアーク溶接方法の更なる可能な実施形態において、溶接ワイヤの前進速度の最小速度値は、約１ｍ／分である。
本発明によるアーク溶接方法の更なる可能な実施形態において、溶接電流の最小電流値は、０アンペアから２００アンペアの間である。

【0016】

本発明によるアーク溶接方法の好ましい実施形態において、溶接電流の最小電流値は、０アンペアから５０アンペア、好ましくは約２０アンペアの範囲内である。
更なる態様によれば、本発明は、請求項１３に記載の特徴を有する溶接装置をさらに提供する。

【0017】

したがって、本発明は、反転する溶接ワイヤを用いて溶接シーム、特にルート溶接シームを溶接する溶接装置を提供し、アークフェーズ中に特定の期間内または溶接ワイヤの特定の距離内に短絡が検出されない場合、溶接ワイヤの前進速度は、溶接装置の制御装置によって、自動的に指定された最小速度値に低減される。

【0018】

本発明に係る溶接装置の１つの可能な実施形態では、溶接装置の測定装置によって測定された特定の期間内に溶接装置の検出装置によって短絡が検出されない場合、または溶接装置の測定装置によって測定された溶接ワイヤの特定の距離内に短絡が検出されない場合、溶接装置のデータメモリに記憶された特性曲線に従って、溶接ワイヤの前進速度および／または溶接電流が段階的にまたは連続的に低減される。

【0019】

本発明による溶接装置の更なる可能な実施形態では、データメモリに記憶された特性曲線はデータベースからダウンロードされる。
本発明によるアーク溶接方法および本発明による溶接装置の可能な実施形態において、添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】溶接シームを溶接するための本発明による溶接装置の１つの可能な例示された実施形態を示す。

【図2】溶接シームを溶接するための本発明による溶接装置の一実施形態を説明するためのブロック図を示す。

【図3】本発明によるアーク溶接方法および本発明による溶接装置の動作モードを説明するための信号図を示する。

【発明を実施するための形態】

【0021】

図１は、溶接シームを溶接するための本発明による溶接装置１の例示的な実施形態を示す。図１に示すように、溶接装置１は、内部に電力部３を備えた電流源２を備える。溶接装置１は、溶接パラメータＰを調整する目的で設けられた制御装置４を有する。これらの溶接パラメータＰは、たとえ溶接電流Ｉおよび溶接ワイヤ９の前進速度Ｖ_Ｄを含む。この溶接ワイヤ９は、溶融溶接ワイヤ電極を含む。制御装置４は、例えば、ガス貯蔵タンク６と溶接トーチ７との間の不活性ガス５の供給ラインに配置される制御弁に接続され得る。制御装置４は、溶融溶接ワイヤ電極９を送給するための装置８を作動させる。この場合、溶接ワイヤ９は、溶接トーチ７の供給ドラム１０から供給ラインを介して溶接装置１に供給され得る。送給装置８は、電流源２のハウジング１１に統合されてもよいし、または図１に示すように、トロリー１２上の補助装置に配置されてもよい。

【0022】

図１に示すように、アーク１３を確立するための直流電流Ｉは、電流源２の電力部３の溶接ラインを介して溶接ワイヤ電極９に供給される。アーク１３は、図１に概略的に示されているように、溶接ワイヤとワークピース１４Ａ，１４Ｂとの間に存在する。図１に示す例では、２つのワークピース１４Ａ，１４Ｂが溶接されている。例えば、ワークピース１４Ａ，１４Ｂは、端面で一緒に溶接されている。２つのワークピース１４Ａ，１４Ｂの端面の間にギャップがあり、そこに溶融池が形成されている。溶接装置１は、溶接ワイヤ電極９が２つのワークピース１４Ａ，１４Ｂの端面の間の溶融池を貫通することを防止する。したがって、図１に示す溶接装置１は、ルート溶接シームを形成するのに適している。

【0023】

一実施形態では、電流源２は、異なる溶接パラメータＰ、動作モード、または溶接プログラムを設定可能なユーザインターフェースまたは入出力装置１８を有する。装置１の制御装置４は、設定された溶接パラメータＰ、動作データ、および溶接プログラムに応じて、溶接装置１の構成要素を作動させる。対応する溶接トーチ７を使用する場合、この場所で設定操作を実行することもできる。溶接トーチ７は、別個の溶接トーチ入出力装置１９を備えてもよい。可能な一実施形態では、溶接トーチ７は、データバスを介して、電流源２、特に内部に組み込まれた制御装置４、および溶接ワイヤ９を送給するための送給装置８に接続される。溶接トーチ７は、ホースアセンブリ２１を介して溶接装置１の電流源２に接続されている。ホースアセンブリ２１には、様々なライン、特に溶接ワイヤ電極９、不活性ガス５、冷却回路、およびデータ伝送ライン用の供給ラインが設けられている。

【0024】

溶接装置１の溶接ワイヤ９は、可逆的に設計されている。すなわち、溶接装置１の溶接ワイヤ９は、ワークピース１４に向かう方向への前方への動きと、ワークピース１４から離れる方向への後方への動きとの両方によって可動である。溶接ワイヤ９の前進速度Ｖ_Ｄは、溶接装置１の制御装置４によって制御される。アークフェーズＬＢＢＰ中に特定の期間Δｔ内または特定の距離Δｓ内に短絡ＫＳが検出されない場合、溶接ワイヤ９の前進速度Ｖ_Ｄは、溶接装置１の制御装置４によって自動的に指定された最小速度値Ｖ_Ｄｍｉｎに低減される。溶接装置１の測定装置２３によって測定された特定の期間Δｔ内に溶接装置１の検出装置２３によって短絡ＫＳが検出されない場合、または溶接装置１の測定装置２３によって測定された溶接ワイヤ９の特定の距離Δｓ内に短絡ＫＳが検出されない場合、溶接装置１のデータメモリ２２に記憶された特性曲線ＫＬに従って、溶接ワイヤ９の前進速度Ｖ_Ｄおよび／または溶接電流Ｉが段階的にまたは連続的に低減される。測定装置２３は、好ましくは、例えば監視された溶接電圧Ｕによって、短絡ＫＳを検出することも可能である。溶接電圧Ｕが低下する場合に、測定装置２３によって短絡ＫＳが検出される。

【0025】

１つの可能な実施形態では、溶接装置１のデータメモリ２２に記憶された特性曲線ＫＬは、データベースからダウンロード可能である。この目的のために、１つの可能な実施形態では、溶接装置１は、プラットフォーム又はデータベースによって記憶された特性曲線ＫＬを溶接装置１のローカルデータメモリ２２にダウンロードするために、データネットワークを介してリモートサーバに接続されるデータインターフェースを有している。

【0026】

図２は、本発明による溶接装置１の構成要素を概略的に示している。溶接トーチ７は、ホースアセンブリ２１を介して溶接装置１の電流源２に接続されている。電流源２のハウジング内に配置されるのは、好ましくは、電力部３を備えた制御装置４である。図２に概略的に示されている溶接装置１の実施形態では、制御装置４は、１つまたは複数の特性曲線ＫＬを記憶可能なローカルデータメモリ（ＤＳ：Ｄａｔｅｎｓｐｅｉｃｈｅｒ）２２にアクセスできる。さらに、様々なパラメータを検出するために、電流源２のハウジング内に測定装置２３が設けられている。反転する溶接ワイヤ９は、溶接装置１の制御装置４によって制御可能な前進速度Ｖ_Ｄを有する。アークフェーズ中に特定の期間Δｔ内または特定の距離Δｓ内に、溶接装置１の対応する計測装置２３によって短絡ＫＳが検出されない場合、溶接ワイヤ９の前進速度Ｖ_Ｄは、溶接装置１の制御装置４によって自動的に指定された最小速度値Ｖ_Ｄｍｉｎに低減される。

【0027】

１つの可能な実施形態において、特定の期間Δｔ内または特定の距離Δｓ内に短絡ＫＳが検出されない場合、溶接ワイヤ９の前進速度Ｖ_Ｄは、制御装置４によって段階的に指定された最小速度値Ｖ_Ｄｍｉｎに低減される。１つの可能な実施形態において、特定の期間Δｔ内または特定の距離Δｓ内に短絡ＫＳが検出されない場合、溶接ワイヤ９の前進速度ＶＤは、制御装置４によって継続的に指定された最小速度値Ｖ_Ｄｍｉｎに低減されてもよい。好ましくは、溶接電圧Ｕは、溶接装置１の測定装置２３によって監視される。溶接電圧Ｕが低下する場合に、短絡ＫＳが自動的に検出される。したがって、溶接ワイヤ９のワイヤ前進速度Ｖ_Ｄの低減は、設定可能な時間サイクルまたは定義された距離のいずれかにわたって達成可能である。

【0028】

本発明によるアーク溶接装置の１つの可能な実施形態では、溶接ワイヤ９の前進速度Ｖ_Ｄの低下と並行して、溶接電流Ｉが特定の最小電流値Ｉ_ｍｉｎまで低下する。１つの可能な実施形態では、溶接ワイヤ９は、該溶接ワイヤ９の前進速度Ｖ_Ｄが指定された最小速度値Ｖ_Ｄｍｉｎまで減少した後、短絡ＫＳが検出されるまで、溶接されるべきワークピース１４Ａ，１４Ｂの方向に正の前進運動でアークフェーズ中に移動される。短絡ＫＳの検出後、溶接ワイヤ９は、溶接されるべきワークピース１４Ａ，１４Ｂから離れるように負の前進速度Ｖ_Ｄで反対方向に戻される。

【0029】

１つの可能な実施形態では、溶接ワイヤ９の前進速度の最小速度値Ｖ_Ｄｍｉｎ及び溶接電流の最小電流値Ｉ_ｍｉｎは、記憶された特性曲線ＫＬに従って設定される。この特性曲線ＫＬは、好ましくは、電流源２のローカルデータメモリ２２に記憶される。１つの可能な実施形態では、特性曲線ＫＬは、データインターフェースを介して、リモートデータベースから電流源２のローカルデータメモリ２２にダウンロード可能である。１つの可能な実施形態では、溶接ワイヤ９の前進速度Ｖ_Ｄを低減するための、及び／又は溶接電流Ｉを低減するための各種の特性曲線ＫＬが、異なる溶接パラメータＰに対して提供される。更なる実施形態において、電流源２のプロセス調整器（図示せず）は、設定された溶接パラメータＳＰに基づいて、溶接ワイヤ９の前進速度ＶＤを低減するため、および／または溶接電流Ｉを低減するための特性曲線点ＫＬを、好ましくは補間手段によって算出する。これらの溶接パラメータＰは、特に、溶接ワイヤ９の材料及び／又は直径、使用される不活性ガス５の種類、及び／又はユーザによって選択される溶接方法または溶接動作モードの種類を含む。

【0030】

溶接ワイヤ９の前進速度の最小速度値Ｖ_Ｄｍｉｎは、用途に応じて異なる方法で計算、構成、または定義されてもよい。１つの可能な実施形態において、溶接ワイヤ９の前進速度Ｖ_Ｄの最小速度値は、０．１ｍ／分から０．５ｍ／分の間である。好ましくは、前進速度Ｖ_Ｄは、０．５ｍ／分から３．０ｍ／分の間である。１つの可能な実施形態では、溶接ワイヤ９の最小速度Ｖ_Ｄｍｉｎは、例えば約１ｍ／分である。１つの可能な実施形態では、溶接電流Ｉの最小電流値Ｉ_ｍｉｎは、２００アンペア未満であり、好ましくは、０アンペアから５０アンペアの範囲内である。１つの可能な実施形態では、溶接電流Ｉの最小電流値Ｉ_ｍｉｎは、例えば約２０アンペアである。

【0031】

図３は、本発明によるアーク溶接方法および本発明による溶接シームを溶接するための溶接装置１の動作モードを説明するためのプロセスシーケンスを示している。図３は、アーク溶接プロセス中の溶接電流Ｉ及び溶接電圧Ｕの時間経過、並びに進行速度Ｖ_Ｄを示している。アーク溶接プロセスは、定期的に繰り返されるアークフェーズＬＢＢＰと短絡フェーズＫＳＰとを有する。アーク溶接プロセスでは、溶接フィラー材料または溶接ワイヤ電極９の動きが、溶接プロセスの調整に積極的に組み込まれる。好ましくは、溶接ワイヤ９は前後に動かされ得る。アーク１３のアークフェーズＬＢＢＰ中、溶接ワイヤ９は、ワークピース１４に向かう方向に案内される（Ｖ_Ｄ＞０）。アークフェーズＬＢＢＰ中に特定の指定された期間Δｔ内または特定の指定された距離Δｓ内に短絡ＫＳが検出されない場合、前進速度Ｖ_Ｄは、算出、指定、または予め設定された最小速度値Ｖ_Ｄｍｉｎに低減される。１つの可能な実施形態では、前進速度Ｖ_Ｄの低減は、設定可能な時間サイクルＴを介してもたらされる。図３に示されるように、アークフェーズＬＢＢＰ中、溶接ワイヤ９は、正の前進速度Ｖ_Ｄで前方に移動され得る。溶接ワイヤ９の前進速度Ｖ_Ｄは、一定期間が経過した後の時間ｔ_１１において、高速レベルＶ_Ｄ１からわずかに低いレベルＶ_Ｄ２に低減される。その後、短絡ＫＳが検出されたか否かを定めるための待機フェーズＷＰが存在する。時間ｔ_１１は、短絡待機フェーズＷＰの開始を示す。図３に示される例では、短絡ＫＳは、第１の時間サイクルＴ_１中に、指定された最大待機時間内の時間ｔ１２で発生したことが検出される。図３に示す例では、監視される溶接電圧Ｕは待機フェーズＷＰ中に時間ｔ_１２で低下し、短絡ＫＳが発生したことを自動的に検出するために、その電圧低下を使用することができる。溶接ワイヤ９のワイヤ前進速度ＶＤは、検出された短絡ＫＳの結果として、時間ｔ_１２後に速度レベルＶ_Ｄ２からさらに自動的に急速に低減されて負の値（Ｖ_Ｄ＜０）をとる、すなわち溶接ワイヤ電極９がワークピース１４から離れるように動かされる。

【0032】

図３に示す第２の時間サイクルＴ_２において、予め定められた最大待機フェーズＷＰ_ｍａｘ中、監視される溶接電圧Ｕに低下が生じない。第２の時間サイクルＴ_２における待機フェーズＷＰ_２は、前進速度値Ｖ_Ｄが速度レベルＶ_Ｄ１から速度レベルＶ_Ｄ２に向かって低下する時間ｔ_２１で開始する。第２の時間サイクルＴ２における待機フェーズＷＰは、時間ｔ_２２で指定された最大待機時間が満了した後に終了する。溶接ワイヤ９の前進速度Ｖ_Ｄは、特にワークピース１４Ａ，１４Ｂ間に存在するギャップにおける溶融池の更なる侵入を防止するために、図３に示すように、時間ｔ_２２における待機時間または最大待機フェーズＷＰ_ｍａｘの満了後のアークフェーズＬＢＢＰ中の時間ｔ_２３、ｔ_２４、ｔ_２５、ｔ_２６において段階的に自動的にさらに低減される。図３に示すように、ワイヤ前進速度Ｖ_Ｄは、時間ｔ_２６で指定された最小速度値Ｖ_Ｄｍｉｎに達するまで、複数の段階またはステップで低減される。この低い前進速度Ｖ_Ｄｍｉｎで、溶接ワイヤ９は、最終的に時間ｔ_２７で短絡ＫＳが検出されるまでさらに移動される。短絡ＫＳが検出されるとすぐに、溶接ワイヤ９は、好ましくは、負の前進速度Ｖ_Ｄで、すなわち、ワークピース１４Ａ，１４Ｂから離れる反対方向に移動される。アークフェー図ＬＢＢＰで形成された溶接液滴は剥離する。溶接ワイヤ９による溶融池の急速な貫通を防止するために、特にルート溶接シームを形成する場合、本発明に係るアーク溶接方法では、短絡待機フェーズＫＳＰにおいてワイヤの前進が段階的に低減される。溶接ワイヤ９が接触チューブの方向に過度に溶融するのを防ぐために、最小速度Ｖ_Ｄｍｉｎが定義されることが好ましい。１つの可能な実施形態では、溶接ワイヤ電極９の制御された溶融を確実にするために、溶接電流Ｉが低減され、かつ並行して段階的に制限される。本発明によるアーク溶接方法により、形成される溶接シームの品質が向上する。本発明によるアーク溶接方法は、ルート溶接シームを形成するのに特に適している。単層突合せ継手溶接では、溶接シームのルートは、溶接工がアクセスできない側にある。

【0033】

本発明による溶接装置１では、１つの可能な実施形態において、瞬時に設定される特性曲線ＫＬは、電流源２のユーザインターフェース１８のディスプレイ上の前進速度ＶＤを介して溶接機に表示され得る。１つの可能な実施形態では、電流源２のユーザインターフェース１８は、特性曲線ＫＬを変更するために溶接機によって操作され得るタッチスクリーンを有する。例えば、１つの可能な実施形態では、溶接機は、ユーザインターフェース１８を介して段階的にワイヤ前進速度を低減すべく、図３に示される特性曲線ＫＬを適合させることができる。本発明による溶接装置１の異なる実施形態の変形例では、異なる測定装置２３を使用して、溶接ワイヤ９の距離Δｓおよび／または期間Δｔを測定することができる。１つの可能な実施形態では、溶接ワイヤ９の距離Δｓは、測定された期間および前進速度Ｖ_Ｄの現在の波形に基づいて計算可能である。さらに可能な実施形態では、溶接ワイヤ９の距離Δｓも、例えば、光学的に検出可能である。１つの可能な実施形態では、距離Δｓは、測定ユニットを形成するワイヤ前進ユニットのエンコーダによって検出可能である。エンコーダは信号送信機を形成する。エンコーダは、溶接トーチ７に設けられ得る。距離Δｓを測定するための更なる実施形態の変形例は、当業者に知られている。溶接ワイヤ９の前進速度Ｖ_Ｄの特性曲線ＫＬ、特に最小速度Ｖ_Ｄｍｉｎは、溶接されるワークピース１４Ａ，１４Ｂの厚さＤに応じて設定可能である。１つの可能な実施形態において、溶接機の入力、例えば、溶接されるシートの厚さＤおよび対応する特性曲線ＫＬは、溶接プロセスを制御するために制御装置４によって使用される。さらに可能な実施形態では、溶接電流源２のプロセスレギュレータ（図示せず）は、既存の溶接パラメータに基づいて特性曲線の動作点を算出し、特性曲線ＫＬを自動的に生成する。本発明によるアーク溶接法は、ほとんど電流が流れない材料の移動を可能とするものであり、制御された、清潔で、かつスパッタのない溶滴の剥離をも可能とする。さらに、ワークピース間のより大きなギャップでの溶融池の制御されない貫通が防止される。

【符号の説明】

【0034】

１ 溶接装置
２ 電流源
３ 電力部
４ 制御装置
５ 不活性ガス
６ ガス貯蔵タンク
７ 溶接トーチ
８ 送給装置
９ 溶接シーム
１０ 貯蔵ドラム
１１ 電流源ハウジング
１２ トロリー
ＬＢ アーク
１４ ワークピース
１８ ユーザインターフェース
１９ 溶接トーチ入出力装置
２０ 熱保護シールド
２１ ホースアセンブリ
２２ データメモリ
２３ 測定装置

【図1】

【図2】

【図3】