Tig焊接裝置及tig焊接方法
【專利摘要】該TIG焊接裝置具有內(nèi)置了直流式的焊接電源電路、控制電路及各種驅(qū)動(dòng)電路等的單元形式的裝置主體(10)、在來(lái)自該裝置主體(10)的用力的供給和控制下對(duì)電部件支撐體(S)上的母材的被焊接部以觸摸開始方式實(shí)施TIG焊接的焊接頭(12)，在焊接頭(12)中，在升降塔(30)的升降驅(qū)動(dòng)部通過(guò)升降支撐軸(32)結(jié)合直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件(34)，通過(guò)在該直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件(34)上能在鉛垂方向一體移動(dòng)且能分離地安裝焊炬(22)及夾鉗電極(24)，能高品質(zhì)且穩(wěn)定可靠地進(jìn)行利用夾鉗保持兩個(gè)部件、即母材并進(jìn)行的電弧焊接。
【專利說(shuō)明】
TIG焊接裝置及TIG焊接方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一邊利用夾鉗保持互相面對(duì)面的兩個(gè)部件一邊焊接的TIG焊接裝置及TIG焊接方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電路通過(guò)由配線連接利用成為電的供給源的電源或電力而起到一定功能的電部件等而構(gòu)成，在電路的構(gòu)筑上必須需要配線連接或接線的作業(yè)。一般地，獨(dú)立的端子部件彼此的焊接普遍使用利用電力的放電現(xiàn)象(電弧放電)的電弧焊接法。尤其在構(gòu)成電路的端子部件的焊接上普遍使用使用非消耗型的焊炬電極(鎢電極棒)的TIG焊接法。
[0003]以往，機(jī)器人等自動(dòng)作業(yè)機(jī)械所搭載的TIG焊接裝置將兼作構(gòu)成一方的電極的焊炬電極和另一方的電極的固定夾具例如夾鉗(也稱為“夾盤”)安裝于相同或共同的機(jī)器人臂前端部，一邊利用夾鉗夾持兩個(gè)端子部件(母材)的被焊接部一邊使焊炬電極的前端接近被焊接部并在兩電極(焊炬電極和夾鉗)之間施加電壓，在焊炬電極與被焊接部之間生成電弧，利用電弧的熱量使被焊接部溶化。
[0004]在該情況下，焊炬電極與夾鉗在機(jī)器人臂上總是處于恒定的位置關(guān)系，因此，能相對(duì)于多個(gè)工件或被焊接部將夾鉗夾持位置及焊炬電極接近位置(電弧放電位置)管理為一定(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)I:日本特開2010-82674號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明所要解決的課題
[0009]但是，如上那樣在焊炬電極與夾鉗總是處于一定的位置關(guān)系的現(xiàn)有的TIG焊接裝置中，難以在焊炬電極與被焊接部之間穩(wěn)定可靠地產(chǎn)生電弧，根據(jù)情況，有時(shí)在焊炬電極與夾鉗之間產(chǎn)生電弧而使夾鉗熔融或燒損。
[0010]這種電弧的不期望的飛散的火星通過(guò)將夾鉗配置在充分遠(yuǎn)離焊炬電極的位置，能一并回避。但是，當(dāng)使夾鉗的夾持被焊接部的位置遠(yuǎn)離焊炬電極時(shí)，無(wú)法在被焊接部的前端部附近保證密封型，即減弱夾鉗的功能的結(jié)果，無(wú)法得到期望的電弧焊接品質(zhì)。
[0011]本發(fā)明是鑒于上述那樣的現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題點(diǎn)而進(jìn)行的，其提供能高品質(zhì)且穩(wěn)定地進(jìn)行用夾鉗保持互相面對(duì)面的兩個(gè)部件(母材)并實(shí)施的電弧焊接的TIG焊接裝置及TIG焊接方法。
[0012]用于解決課題的方法
[0013]本發(fā)明的TIG焊接裝置具有能利用被焊接部使作為母材的第一及第二端子部件密合并保持的夾鉗電極、能裝卸地安裝焊炬電極并保持的焊炬機(jī)體、用于使電流在包括上述焊炬電極與上述被焊接部的封閉回路內(nèi)流動(dòng)的焊接電源，利用上述夾鉗電極在上述被焊接部上施加加壓力，并且在使上述焊炬電極的前端與上述被焊接部接觸的狀態(tài)下，利用上述焊接電源在上述焊炬電極與上述被焊接部之間施加電壓并在上述封閉回路內(nèi)開始通電，一邊繼續(xù)相對(duì)于上述被焊接部的加壓和上述封閉回路內(nèi)的通電一邊使上述焊炬電極的前端從上述被焊接部離開，在上述焊炬電極與上述被焊接部之間產(chǎn)生電弧，利用上述電弧的熱量焊接上述被焊接部。
[0014]本發(fā)明的TIG焊接方法具有下述工序:利用被焊接部使作為母材的第一及第二端子部件密合并保持的工序;使焊炬電極的前端與上述被焊接部接觸的工序;在上述被焊接部施加用于密合固定的加壓力，并且在使上述焊炬電極的前端與上述被焊接部接觸的狀態(tài)下，在上述焊炬電極與上述被焊接部之間施加電壓，在包括上述焊炬電極與上述被焊接部的封閉回路內(nèi)開始通電的工序;一邊繼續(xù)相對(duì)于上述被焊接部的加壓和上述封閉回路內(nèi)的通電，一邊使上述焊炬電極的前端從上述被焊接部離開，在上述焊炬電極與上述被焊接部之間產(chǎn)生電弧，利用上述電弧的熱量使上述被焊接部溶化的工序；以及停止上述封閉回路內(nèi)的通電，并解除相對(duì)于上述被焊接部的加壓的工序。
[0015]在本發(fā)明中，一邊在兩端子部件(母材)的被焊接部施加密合固定用的加壓力，一邊在使焊炬電極的前端與被焊接部接觸的狀態(tài)下開始通電后拉開并產(chǎn)生電弧放電，因此，能可靠地使電弧集中在被焊接部，能使夾鉗電極可靠地靠近焊炬電極并穩(wěn)定可靠地得到期望的焊接品質(zhì)。
[0016]作為本發(fā)明的優(yōu)選的一方式，夾鉗電極具有在被焊接部的與焊炬電極對(duì)置的部位的附近以電磁力或空氣壓力或液壓的壓力夾持第一及第二部件并固定的夾鉗。
[0017]在其他優(yōu)選的一方式中，具備支撐夾鉗電極及焊炬機(jī)體并能與焊炬電極的軸向平行地直進(jìn)移動(dòng)的直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件。該直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件在用于使夾鉗電極及焊炬電極遠(yuǎn)離被焊接部的第一位置、用于使夾鉗電極到達(dá)工作位置的第二位置、用于使焊炬電極的前端與被焊接部接觸的第三位置以及用于使焊炬電極的前端以適于生成電弧的預(yù)定距離從被焊接部離開的第四位置之間直進(jìn)移動(dòng)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能利用一軸的直進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有效地使焊炬電極與固定夾具相對(duì)于母材的被焊接部結(jié)合移動(dòng)。
[0018]發(fā)明效果
[0019]根據(jù)本發(fā)明的TIG焊接裝置或TIG焊接方法，能利用上述那樣的結(jié)構(gòu)，高品質(zhì)且穩(wěn)定地進(jìn)行利用夾鉗保持兩個(gè)部件(母材)并實(shí)施的電弧焊接。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的TIG焊接裝置的整體結(jié)構(gòu)的圖。
[0021]圖2是表示實(shí)施方式的母材及被焊接部的形態(tài)與夾鉗的主要部分的結(jié)構(gòu)的立體圖。
[0022]圖3是表示實(shí)施方式的TIG焊接的順序的流程圖。
[0023]圖4A是表示上述TIG焊接裝置的升降動(dòng)作的一階段的圖。
[0024]圖4B是表示上述TIG焊接裝置的升降動(dòng)作的一階段的圖。
[0025]圖4C是表示上述TIG焊接裝置的升降動(dòng)作的一階段的圖。
[0026]圖4D是表示上述TIG焊接裝置的升降動(dòng)作的一階段的圖。
[0027]圖4E是表示上述TIG焊接裝置的升降動(dòng)作的一階段的圖。
[0028]圖4F是表示上述TIG焊接裝置的升降動(dòng)作的一階段的圖。
[0029]圖5A是表示上述TIG焊接裝置的夾鉗動(dòng)作及通電動(dòng)作的一階段的圖。
[0030]圖5B是表示上述TIG焊接裝置的夾鉗動(dòng)作及通電動(dòng)作的一階段的圖。
[0031]圖5C是表示上述TIG焊接裝置的夾鉗動(dòng)作及通電動(dòng)作的一階段的圖。
[0032]圖f5D是表示上述TIG焊接裝置的夾鉗動(dòng)作及通電動(dòng)作的一階段的圖。
[0033]圖5E是表示上述TIG焊接裝置的夾鉗動(dòng)作及通電動(dòng)作的一階段的圖。
[0034]圖6是表示在現(xiàn)有的TIG焊接裝置中，使夾鉗工作位置(夾持位置)從焊炬電極遠(yuǎn)離并產(chǎn)生電弧放電的方法的圖。
[0035]圖7是表示繞實(shí)施方式的直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件的一變形例的圖。
[0036]圖8是表示繞實(shí)施方式的直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件的其他變形例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面，參照【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。
[0038]圖1表示本發(fā)明的一實(shí)施方式的TIG焊接裝置的整體結(jié)構(gòu)。該TIG焊接裝置為尤其適合與接縫焊接(面對(duì)面焊接)對(duì)應(yīng)的放置型的裝置結(jié)構(gòu)，具有內(nèi)置直流式的焊接電源電路、控制電路及各種驅(qū)動(dòng)電路等的單元形式的裝置主體10、在來(lái)自該裝置主體10的用力的供給與控制下對(duì)電部件支撐體(例如聚板或基板)S上的被焊接材料(母材)實(shí)施TIG焊接的焊接頭12以及作為屏蔽氣體例如氬氣體的供給源的氣體缸14。
[0039]焊接頭12在板狀的基座16上一并設(shè)置可動(dòng)工作臺(tái)18與焊炬臺(tái)20，在焊炬臺(tái)20上能升降移動(dòng)地搭載TIG焊接用的焊炬22及夾鉗電極24。
[0040]更詳細(xì)地說(shuō)，可動(dòng)工作臺(tái)18具有用于使電部件支撐體S在水平面內(nèi)的XY方向移動(dòng)的XY工作臺(tái)25、用于使電部件支撐體S在水平面內(nèi)的方位角方向(Θ方向)移動(dòng)的Θ工作臺(tái)26。另一方面，焊炬臺(tái)20在固定臺(tái)28上設(shè)置內(nèi)置了例如將伺服馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)源的升降驅(qū)動(dòng)部(未圖示)的升降塔30。在該升降塔30的升降驅(qū)動(dòng)部上通過(guò)升降支撐軸32結(jié)合直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34，在該直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34上，能在鉛垂方向上一體移動(dòng)且能分離地安裝焊炬22及夾鉗電極
24。關(guān)于連結(jié)直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34、焊炬22及夾鉗電極24的機(jī)構(gòu)，之后詳細(xì)地說(shuō)明。
[0041]焊炬22在水平方向上被固定。通過(guò)在從裝置主體10通過(guò)電纜36輸送的控制信號(hào)下，XY工作臺(tái)25及Θ工作臺(tái)26分別進(jìn)行XY方向的移動(dòng)動(dòng)作及Θ方向的移動(dòng)(旋轉(zhuǎn))動(dòng)作，在載置于工作臺(tái)18的電部件支撐體S上，能將作為TIG焊接的對(duì)象的被焊接材料的被焊接部WJ定位在焊炬22的正下方。
[0042]焊炬22從裝置主體10通過(guò)焊炬電纜內(nèi)置的軟管38接受TIG焊接用的電力與屏蔽氣體SG的供給，具有由絕緣體例如樹脂構(gòu)成的圓筒狀的焊炬機(jī)體40與安裝于該焊炬機(jī)體40的前端(下端)部的圓筒狀或圓錐狀的焊炬噴嘴42，在焊炬機(jī)體40及焊炬噴嘴42中裝卸自如地安裝棒形的焊炬電極(鎢電極棒)44，從焊炬噴嘴22的下端稍微(通常2?3mm)使焊炬電極44的前端突出。
[0043]裝置主體10在單元正面以觸摸板形式配設(shè)顯示器46、操作按鈕48及電源開關(guān)50等。在單元側(cè)面或背面配設(shè)外部連接端子或連接器類52。從氣體缸14送出至軟管15的屏蔽氣體SG經(jīng)由裝置主體10及軟管38供給至焊炬22。
[0044]圖2表示該實(shí)施方式的被焊接材料(母材)的一例。在圖示的例子中，將例如由銅或銅合金構(gòu)成的兩個(gè)棒狀或板狀的端子部件WhWMt為母材(被焊接材料)，使兩端子部件WhW2的各自的上端面(頂面)大致對(duì)其為同一面并使各自的上端部一體地重合。該一體重合的端子部件上端部形成被焊接部WJ。各端子部件另一端(未圖示)例如與搭載在電部件支撐體S上的電部件(未圖示)連通?；蛘?，一方的端子部件W1搭載在電部件支撐體S2上，另一端子部件他的另一端與搭載在其他電部件支撐體(未圖示)上的電部件(未圖示)連通。
[0045]夾鉗電極24如圖1及圖2所示，安裝于能相對(duì)于直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34在鉛垂方向上一體移動(dòng)且能分離的升降棒56的下端部，具有收納或裝備馬達(dá)、柱塞或缸等驅(qū)動(dòng)源(未圖示)的夾鉗主體58、從該夾鉗主體58平行地突出并延伸的一對(duì)的能開閉的夾鉗臂60。夾鉗主體58內(nèi)的驅(qū)動(dòng)源從裝置主體10通過(guò)電纜或配管62供給所需的用力(電力、壓縮空氣或工作油)，基于電磁力或空氣壓力或液壓的壓力產(chǎn)生所需的夾持力或加壓力。夾鉗臂60與該驅(qū)動(dòng)源結(jié)合，能夠在端子部件板厚方向夾持固定被焊接部WJ。以?shī)A鉗臂60能夠在最適的高度位置夾持固定被焊接部WJ的方式、即以能調(diào)整夾鉗電極24的工作位置的方式具備能在升降棒56上調(diào)整夾鉗電極24的位置或后述的連結(jié)部(68)的位置的機(jī)構(gòu)(未圖示)。
[0046]夾鉗臂60由導(dǎo)體例如黃銅構(gòu)成，通過(guò)接地電纜64與裝置主體10內(nèi)的焊接電源電連接。在該實(shí)施方式中，在焊接電源的正極電連接夾鉗臂60。在焊接電源的負(fù)極通過(guò)內(nèi)置于軟管38的焊炬電纜電連接焊炬電極44。
[0047]接著，基于圖4A?圖4F，在該實(shí)施方式的TIG焊接裝置中，對(duì)連結(jié)直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34、焊炬22及夾鉗電極24的機(jī)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。如圖所示，在板狀的直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34的貫通孔34a、34b分別導(dǎo)通焊炬機(jī)體40及升降棒56，固定于焊炬機(jī)體40及升降棒56的上部或中間部的唇狀或凸緣狀的連結(jié)部件66、68載置在直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34的上面，將焊炬機(jī)體40及升降棒56連結(jié)在直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34上。在升降棒56的下端部，如上所述安裝夾鉗電極24。
[0048]在該結(jié)構(gòu)的焊炬及夾鉗升降機(jī)構(gòu)中，在焊炬電極44的下端(前端)及升降棒56的下端分別浮在空中期間(圖4A)，當(dāng)升降塔30使直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34下降時(shí)，在連結(jié)部件66、68載置在直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34的上面的狀態(tài)下，焊炬22及夾鉗電極24與直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34—體地下降移動(dòng)。并且，當(dāng)夾鉗電極24到達(dá)工作位置時(shí)，馬上開始夾鉗動(dòng)作，夾持母材W1、W2的被焊接部WJ。當(dāng)直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34進(jìn)一步下降時(shí)，升降棒56的連結(jié)部件68從直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34分離(圖4C)。并且，焊炬電極44的下端與母材W1J2的被焊接部WJ的上面接觸后(圖4D)，焊炬機(jī)體40的連結(jié)部66從直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34分離，焊炬機(jī)體40從直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34獨(dú)立地在被焊接部WJ上立起(圖4D)。此時(shí)，焊炬22的自重施加在被焊接部WJ。
[0049]另外，在圖示的結(jié)構(gòu)例中，當(dāng)升降棒56的連結(jié)部件68從直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34分離時(shí)，升降棒56及夾鉗電極24的自重施加在母材W1、胃2上。但是，如后所述，通過(guò)使壓縮螺旋彈簧86介于連結(jié)部件68與直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34之間，能可靠地減少施加在母材W2上的負(fù)荷。
[0050]另外，當(dāng)從焊炬電極44的下端與母材M2的被焊接部WJ接觸的狀態(tài)(圖4E)使直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34移動(dòng)至原來(lái)的高度位置時(shí)，在其途中，首先焊炬機(jī)體40的連結(jié)部件66載置在直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34上，焊炬機(jī)體40也與直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34—體地上升移動(dòng)，接著，升降棒56的連結(jié)部件68載置在直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34上，升降棒56及夾鉗電極24也與直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34—體地上升移動(dòng)(圖4F)。
[0051 ]在該實(shí)施方式中，具備用于檢測(cè)焊炬機(jī)體40的連結(jié)部66與直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34之間的連結(jié)或分離狀態(tài)的傳感器70。圖示的傳感器70由垂直直線刻度構(gòu)成，具有安裝于凸緣66的側(cè)面的在鉛垂方向上延伸的刻度部72、以與直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34的相對(duì)的高度位置相應(yīng)的水準(zhǔn)光學(xué)地讀取該刻度部72的方式安裝于直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34的刻度讀取部74。刻度讀取部74由反射式的光學(xué)傳感器構(gòu)成，通過(guò)電性電纜(未圖示)電連接于裝置主體10內(nèi)的控制電路。
[0052]在該傳感器70中，只要焊炬機(jī)體40的連結(jié)部件66載置在直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34上，即使直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34在任意的高度位置升降移動(dòng)，刻度讀取部74的輸出信號(hào)(讀取值)也保持恒定值。但是，當(dāng)直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34從焊炬機(jī)體40的連結(jié)部件66分離時(shí)，刻度部72與刻度讀取部74的相對(duì)位置變化，刻度讀取部74的輸出信號(hào)(讀取值)變化。裝置主體10內(nèi)的控制部能基于來(lái)自刻度讀取部74的輸出信號(hào)監(jiān)視直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34與焊炬機(jī)體40的相對(duì)的位置關(guān)系，并且，當(dāng)在直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34進(jìn)行往動(dòng)(下降移動(dòng))的途中，焊炬電極42的下端與母材W^W2的被焊接部WJ接觸時(shí)，能夠檢測(cè)這種情況。另外，也能代替使用這種刻度的光學(xué)式傳感器，使用接近傳感器等其他方式的傳感器。
[0053 ]接著，參照?qǐng)D3、圖4A?圖4F及圖5A?圖5E，說(shuō)明該實(shí)施方式的TIG焊接裝置的動(dòng)作及TIG焊接方法。
[0054]首先，在將支撐母材電部件支撐體S載置在工作臺(tái)18上的狀態(tài)下，XY工作臺(tái)25及Θ工作臺(tái)26如上那樣，在利用裝置主體10內(nèi)的控制部的控制下進(jìn)行水平面內(nèi)的位置重合。通過(guò)該位置重合動(dòng)作，母材W1J2的被焊接部WJ位于焊炬電極44的正下方附近。通常，由于在電部件支撐體S上，在成為焊接對(duì)象的全部的被焊接部WJ上分配XY坐標(biāo)，因此，也可以進(jìn)行開環(huán)控制的位置重合動(dòng)作。但是，也能使用監(jiān)視攝像機(jī)等進(jìn)行反饋控制的位置重合動(dòng)作。
[0055]與這種水平面內(nèi)的位置重合不同，即使在高度方向，也在利用裝置主體10內(nèi)的控制部的控制下，利用升降塔30將焊炬22的開始位置調(diào)整在適當(dāng)?shù)母叨任恢?。另外，在相?duì)于相同種類的多個(gè)被焊接材料持續(xù)進(jìn)行相同條件的電弧焊接的情況下，在電弧焊接結(jié)束后，通過(guò)將焊炬22返回至與前一次相同的開始位置，也能省略用于下一次的電弧焊接的初期高度位置調(diào)整。
[0056]從上述那樣的位置重合或初期高度位置的調(diào)整結(jié)束的狀態(tài)(圖4A)，在利用裝置主體10內(nèi)的控制部的控制下，利用焊接頭12執(zhí)行相對(duì)于工作臺(tái)18上的母材WhWd^TIG焊接。圖3的流程表示該實(shí)施方式的TIG焊接方法的順序。
[0057]首先，控制部使升降塔30的升降驅(qū)動(dòng)部進(jìn)行動(dòng)作，開始直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34的下降動(dòng)作(步驟Si)。焊炬電極42的下端(前端)及升降棒56的下端分別浮在空中(圖4A)，因此，當(dāng)開始直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34的下降移動(dòng)時(shí)，在連結(jié)部件66、68載置在直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34的上面的狀態(tài)下，焊炬22及夾鉗電極24也與直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34—體地進(jìn)行下降動(dòng)作。
[0058]直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34開始下降動(dòng)作不久之后，夾鉗電極24到達(dá)鉛垂方向的預(yù)定的位置、即工作位置(步驟&)。在該工作位置，夾鉗電極24開始夾鉗動(dòng)作(步驟S3)，在關(guān)閉夾鉗臂60的方向進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并夾持母材W^W2的被焊接部WJ的上端部(圖5A)。通過(guò)該夾鉗動(dòng)作，在板厚方向修正相對(duì)于焊炬電極44的被焊接部WJ的位置，并且在被焊接部WJ，幾乎沒(méi)有間隙，接觸阻力下降。
[0059]另一方面，焊炬22在升降棒56的下降移動(dòng)結(jié)束后，也與直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34—體地進(jìn)行下降移動(dòng)(步驟S4)，焊炬電極44的下端(前端)與母材M2的被焊接部WJ逐漸接近。并且，當(dāng)焊炬電極42的下端與被焊接部WJ的上面接觸時(shí)(步驟S5)，焊炬22的下降動(dòng)作在此結(jié)束(圖4C)，不久之后，直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34從焊炬機(jī)體40的連結(jié)部件66分離(圖4D)，控制部應(yīng)答傳感器70的輸出信號(hào)并停止直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34的下降移動(dòng)(步驟S6)。
[0060]另外，控制部在焊炬22的下降移動(dòng)的途中或者在下降移動(dòng)結(jié)束不久之后，開始屏蔽氣體SG的供給。屏蔽氣體SG從氣體缸14通過(guò)裝置主體10及軟管38供給至焊炬22。焊炬22將屏蔽氣體SG導(dǎo)入焊炬機(jī)體40的上部，并將導(dǎo)入的屏蔽氣體SG從焊炬噴嘴42的開口噴出。
[0061]這樣，在焊炬電極44的前端與母材1、W2的被焊接部WJ接觸的狀態(tài)下，控制部開始通電(步驟S?)。即，在裝置主體10內(nèi)，將焊接電源電路Edc的開關(guān)SW從之前的斷開狀態(tài)切換至接通狀態(tài)。這樣，從焊接電源電路Edc將直流電壓施加在焊炬電極44與被焊接部WJ之間。由此，在焊接電源電路Edc的正極端子—接通狀態(tài)的開關(guān)SW—接地電纜64—夾鉗臂60—被焊接部焊炬電極44—軟管38內(nèi)的焊炬電纜39—焊接電源電路Edc的負(fù)極端子的路徑(關(guān)閉回路)，通電開始的直流電流即開始電流i I流動(dòng)(圖5C)。
[0062]此時(shí)，由于焊炬電極44的前端與母材M2的被焊接部WJ接觸，因此，與電流^的大小無(wú)關(guān)地未產(chǎn)生電弧。但是，在該實(shí)施方式中，通過(guò)控制焊接電源電路Edc的輸出電壓或輸出電流，將開始電流h的電流值控制在恒定范圍。即，為了延長(zhǎng)焊炬44的壽命，優(yōu)選在原樣使焊炬電極44的前端從被焊接部WJ離開時(shí)只引起不使被焊接部WJ溶化的程度的弱放電的小的電流值(通常20A)以下。另一方面，為了將焊炬電極44的前端從被焊接部WJ拉開并可靠地產(chǎn)生適于電弧焊接的高熱的電弧放電，在該階段(接觸狀態(tài))的通電中，需要預(yù)先在被焊接部WJ產(chǎn)生相當(dāng)?shù)慕苟鸁?。在該?shí)施方式中，從這兩面的觀點(diǎn)來(lái)看，將開始電流h的電流值控制在10?20A的范圍。
[0063 ]這樣，通過(guò)在焊炬電極44的前端與母材W1、W2的被焊接部WJ接觸的狀態(tài)下電弧電流1c以預(yù)定的電流值Ir流動(dòng)，在焊炬電極44(特別其前端附近)及被焊接部WJ產(chǎn)生相當(dāng)?shù)慕苟鸁帷?br>[0064]當(dāng)從通電開始經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間!^時(shí)(步驟S8)，控制部使直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34稍微進(jìn)行上升移動(dòng)，將焊炬電極44的前端從被焊接部WJ以設(shè)定離開距離(例如Imm)向上方拉開(步驟S9)，在其高度位置停止。并且，與該焊炬電極44的拉開同時(shí)，或者在拉開結(jié)束后，使焊接電源電路Edc的輸出電壓進(jìn)一步上升，將在上述封閉回路內(nèi)流的電流切換至比之前的開始電流iI大的電弧放電用的正規(guī)的直流電流或主電流i2 (步驟S1)。該主電流i2的電流值被選為產(chǎn)生對(duì)使被焊接部WJ溶化充分的高熱的電弧的值(通常30A以上)。
[0065]這樣，在主電流12流動(dòng)期間，在焊炬電極44(尤其其前端附近)與被焊接部WJ之間，電弧AC持續(xù)，被焊接部WJ利用電弧AC的熱量熔融(圖)。另外，可以始終將主電流i2的電流值保持為恒定值，但為了促進(jìn)被焊接部WJ的熔融，也能使用在途中使主電流i2的電流值進(jìn)一步逐級(jí)或依次增大那樣的電流波形控制(或相反向下傾斜的電流波形控制)。
[ΟΟ??]當(dāng)從通電開始經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)間T2(通常2?3sec)時(shí)(步驟Sn)，控制部將開關(guān)SW切換為斷開狀態(tài)，停止通電(步驟S12)。不久之后，屏蔽氣體SG的供給也停止。當(dāng)通電停止，主電流i2被切換時(shí)，在瞬間電弧消失。當(dāng)電弧消失時(shí)，被焊接部WJ的熔融部分由于大氣中的自然冷卻而馬上凝固。這樣，利用母材W^W2的被焊接部WJ焊接接合為一體或一個(gè)。
[0067]之后，控制部使夾鉗電極24復(fù)動(dòng)，解除相對(duì)于被焊接部WJ的加壓或夾持固定(步驟S13、圖5E)。接著，通過(guò)升降塔30的升降驅(qū)動(dòng)部使直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34上升移動(dòng)，使焊炬22及夾鉗電極24返回開始位置(步驟S14)。
[0068]如上所述，在該實(shí)施方式中，一邊利用夾鉗電極24在母材W1J2的被焊接部WJ的前端部附近施加密合固定用的加壓力，一邊在使焊炬電極44的前端與被焊接部WJ接觸的狀態(tài)下開始通電之后拉開，并產(chǎn)生電弧放電(觸摸開始方式或升降開始方式)，因此，能使電弧AC穩(wěn)定可靠地集中在被焊接部WJ(尤其其中央部)，得到期望的焊接品質(zhì)(接合強(qiáng)度、外觀美觀度)。
[0069]關(guān)于這一點(diǎn)，在以往的這種TIG焊接裝置中，由于焊炬電極與夾鉗總是處于恒定的位置關(guān)系，因此無(wú)法采用觸摸開始方式，從最初在使焊炬電極的前端從被焊接部WJ離開的狀態(tài)下開始通電，產(chǎn)生電弧放電。但是在該情況下，不僅需要高價(jià)的高頻電源、高壓直流電源，并且以電弧必須集中在被焊接部(尤其其中央部)的方式產(chǎn)生電弧放電非常困難，在正極側(cè)，在電弧不穩(wěn)定的位置著火，根據(jù)情況，在圖f5D中如以假想線(單點(diǎn)劃線)AC，表示那樣，有時(shí)也在夾鉗臂60上產(chǎn)生飛火。因此，如圖6所示，通過(guò)將夾鉗的工作位置(夾持固定位置)設(shè)定在距焊炬電極充分遠(yuǎn)的位置，從而對(duì)應(yīng)。但是，當(dāng)這樣使夾鉗的工作位置(夾持固定位置)遠(yuǎn)離焊炬電極時(shí)，無(wú)法在被焊接部WJ的前端部附近保證密合性，難以穩(wěn)定可靠地得到期望的電弧焊接品質(zhì)。在該實(shí)施方式中，如上那樣解決該現(xiàn)有技術(shù)的課題。
[0070]尤其，該實(shí)施方式的TIG焊接裝置具備與夾鉗電極24及焊炬機(jī)體40連結(jié)并能與焊炬電極44的軸向平行地直進(jìn)移動(dòng)的直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34，在用于使夾鉗電極24及焊炬電極44從母材M2的被焊接部WJ向上方遠(yuǎn)離的第一位置(圖4A)、用于使夾鉗電極24到達(dá)工作位置的第二位置(圖4B)、用于使焊炬電極44的前端與被焊接部WJ接觸的第三位置(圖4D)、用于使焊炬電極44的前端以適于電弧的生成的預(yù)定距離從被焊接部WJ離開的第四位置(圖4E)之間，使直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34直進(jìn)移動(dòng)，因此，能利用一軸的直進(jìn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使焊炬電極與夾鉗相對(duì)于被焊接部WJ有效地進(jìn)行連帶移動(dòng)，能以低成本有效地解決上述現(xiàn)有技術(shù)的課題。當(dāng)然，不需要高價(jià)的高頻電源、高壓直流電源，焊接電源電路Edc能以低輸出的便宜的直流電壓源或直流電流源解決。
[0071 ][其他實(shí)施方式或變形例]
[0072]以上，對(duì)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行了說(shuō)明，但上述實(shí)施方式并未限定本發(fā)明。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，能在具體的實(shí)施方式中不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想及技術(shù)范圍地追加多種變形、改變。
[0073]例如，在上述實(shí)施方式中，在焊炬電極42的前端與母材W^W2的被焊接部WJ接觸之前，開始夾鉗電極24相對(duì)于被焊接部WJ的加壓(夾持固定)。在該情況下，在進(jìn)行了利用夾鉗電極24的被焊接部WJ的位置修正后，焊炬電極42的下端與被焊接部WJ接觸，因此，能精確地控制其接觸位置，例如能精確地將焊炬電極42的前端插入母材W1、胃2的間隙。并且，作為一變形例，也能在焊炬電極42的前端與母材W^W2的被焊接部WJ接觸后，開始夾鉗電極24相對(duì)于被焊接部WJ的加壓(夾持固定)。
[0074]作為其他實(shí)施例(變形例)，如圖7所示，在直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34與焊炬機(jī)體40的一部分(例如固定于焊炬機(jī)體40的唇狀的彈簧支承部80)之間，也能設(shè)置能在直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34移動(dòng)的方向彈性變形的彈簧部件、例如螺旋彈簧82。在該情況下，通過(guò)螺旋彈簧82使用壓縮螺旋彈簧82，在焊炬電極42與被焊接部WJ接觸時(shí)，能任意地使被焊接部WJ受到的負(fù)荷比焊炬機(jī)體40的自重輕。是在母材M2是小型精密電子部件的端子部件的情況下有利的方式?；蛘?，通過(guò)螺旋彈簧82使用拉伸螺旋彈簧，能在焊炬電極42與被焊接部WJ接觸時(shí)也任意地使被焊接部WJ受到的負(fù)荷比焊炬機(jī)體40的自重輕。另外，通過(guò)具備調(diào)整彈簧支承部80的位置的機(jī)構(gòu)(未圖示)，也能調(diào)整螺旋彈簧82的彈力。
[0075]同樣地，在直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34與升降棒56的一部分(例如固定于升降棒56的唇狀的彈簧支承部84)之間，也能設(shè)置能在直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34移動(dòng)的方向彈性變形的彈簧部件例如螺旋彈簧86。尤其通過(guò)螺旋彈簧86使用壓縮螺旋彈簧，能可靠地使夾鉗電極24夾鉗電極24夾持被焊接部WJ時(shí)母材W1、W2受到的負(fù)荷輕，能防止母材W1、W2損傷。
[0076]在這樣在直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34上隔著螺旋彈簧82、86安裝焊炬機(jī)體40及升降棒56的結(jié)構(gòu)中，也能使直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34在斜向或水平方向直進(jìn)移動(dòng)，使焊炬電極42及夾鉗電極24在相同方向上進(jìn)行直進(jìn)移動(dòng)。
[0077]上述實(shí)施方式的直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34的板狀的方式是一例，直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34能采用任意的形狀的板體、塊、筒體或箱體的結(jié)構(gòu)。同樣地，連結(jié)部件66、68也能采用任意的形式。
[0078]另外，在上述實(shí)施方式中，在直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34直接安裝焊炬22。但是，如圖8所示，也能為在直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34上沿鉛垂方向能一體移動(dòng)且分離地安裝例如升降棒那樣的直進(jìn)可動(dòng)部件88，能在與該直進(jìn)可動(dòng)部件88結(jié)合的支架90上裝卸地安裝焊炬22。
[0079]上述實(shí)施方式的TIG焊接裝置是放置型，但也能是搭載于機(jī)器人的形式。在該情況下，只要將直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件34或升降支撐軸32結(jié)合于機(jī)器人臂即可。
[0080]上述實(shí)施方式的TIG焊接機(jī)在焊接頭12的工作臺(tái)18上具備自動(dòng)位置重合機(jī)構(gòu)(XY工作臺(tái)25、θ工作臺(tái)26)。但是，也能為將工作臺(tái)18構(gòu)成為手動(dòng)式的可動(dòng)工作臺(tái)、或以手動(dòng)在固定式的工作臺(tái)18上進(jìn)行工件或電部件支撐體S的位置重合。
[0081]在被焊接部WJ，端子部件^:^的材質(zhì)未限定于銅或銅合金，例如可以是鋁或鋁合金、黃銅等導(dǎo)體，端子部件W1的材質(zhì)與端子部件W2的材質(zhì)可以不同。另外，端子部件形狀也任意，例如未限于截面為矩形的棒體或板體，也可以是截面為圓形的棒體或板體。
[0082]符號(hào)說(shuō)明
[0083 ] 1—裝置主體，12—焊接頭，18—可動(dòng)工作臺(tái)，2 2—焊炬，24—夾鉗電極，30—升降塔，34、34，一直進(jìn)可動(dòng)部件，40—焊炬機(jī)體，44 一焊炬電極，56—升降棒，66、68—連結(jié)部件，70—傳感器，80、84—彈簧支承部，82、86—螺旋彈簧，W1、W2—端子部件(母材)，WJ—被焊接部。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種TIG焊接裝置，其特征在于， 具有: 能利用被焊接部使作為母材的第一及第二部件密合并保持的夾鉗電極； 能裝卸地安裝焊炬電極并保持的焊炬機(jī)體；以及 用于使電流在包括上述焊炬電極和上述被焊接部的封閉回路內(nèi)流動(dòng)的焊接電源， 利用上述夾鉗電極在上述被焊接部上施加加壓力，并且在使上述焊炬電極的前端與上述被焊接部接觸的狀態(tài)下，利用上述焊接電源在上述焊炬電極與上述被焊接部之間施加電壓并在上述封閉回路內(nèi)開始通電，一邊繼續(xù)相對(duì)于上述被焊接部的加壓和上述封閉回路內(nèi)的通電一邊使上述焊炬電極的前端從上述被焊接部離開，在上述焊炬電極與上述被焊接部之間產(chǎn)生電弧，利用上述電弧的熱量焊接上述被焊接部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TIG焊接裝置，其特征在于， 上述夾鉗電極具有夾鉗，該夾鉗在上述被焊接部的與上述焊炬電極對(duì)置的部分附近，利用電磁力或空氣壓力或液壓的壓力夾持上述第一及第二部件并固定。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TIG焊接裝置，其特征在于， 上述夾鉗電極的與上述被焊接部接觸的部分具有與上述焊接電源電連接的導(dǎo)體，上述導(dǎo)體在上述電流在上述封閉回路內(nèi)流動(dòng)時(shí)構(gòu)成上述封閉回路的一部分。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TIG焊接裝置，其特征在于， 具備支撐上述夾鉗電極及上述焊炬機(jī)體并能與上述焊炬電極的軸向平行地直進(jìn)移動(dòng)的直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件， 在用于使上述夾鉗電極及上述焊炬電極從上述被焊接部遠(yuǎn)離的第一位置、用于使上述夾鉗電極到達(dá)工作位置的第二位置、用于使上述焊炬電極的前端與上述被焊接部接觸的第三位置以及用于使上述焊炬電極的前端以適于生成電弧的預(yù)定距離從上述被焊接部離開的第四位置之間，使上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件進(jìn)行直進(jìn)移動(dòng)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的TIG焊接裝置，其特征在于， 具有在上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件從上述第一位置移動(dòng)至上述第三位置的途中，檢測(cè)上述焊炬電極的前端與上述被焊接部接觸的傳感器，應(yīng)答上述傳感器的輸出信號(hào)而使上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件的移動(dòng)停止。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的TIG焊接裝置，其特征在于， 具有第一彈簧部件，其設(shè)于上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件和上述焊炬機(jī)體或與上述焊炬機(jī)體結(jié)合的第一直進(jìn)可動(dòng)部件之間，能在上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件移動(dòng)的方向彈性變形。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的TIG焊接裝置，其特征在于， 具有第二彈簧部件，其設(shè)于上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件和上述焊炬機(jī)體或與上述焊炬機(jī)體結(jié)合的第二直進(jìn)可動(dòng)部件之間，能在上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件移動(dòng)的方向彈性變形。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的TIG焊接裝置，其特征在于， 上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件構(gòu)成為在鉛垂方向直進(jìn)移動(dòng)， 能相對(duì)于上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件載置在其上并連結(jié)的第一連結(jié)部件固定于或一體形成于上述焊炬機(jī)體或與上述焊炬機(jī)體結(jié)合的第一直進(jìn)可動(dòng)部件， 能相對(duì)于上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件載置在其上并連結(jié)的第二連結(jié)部件固定于或一體形成于上述焊炬機(jī)體或與上述焊炬機(jī)體結(jié)合的第二直進(jìn)可動(dòng)部件， 在上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件位于比上述第二位置高的位置時(shí)，在上述第二連結(jié)部件載置在上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件上的狀態(tài)下，上述固定夾具能與上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件一體地升降移動(dòng)， 在上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件位于比上述第三位置高的位置時(shí)，在上述第一連結(jié)部件載置在上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件上的狀態(tài)下，上述焊炬機(jī)體能與上述直進(jìn)驅(qū)動(dòng)部件一體地升降移動(dòng)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TIG焊接裝置，其特征在于， 在上述焊炬電極的前端與上述被焊接部接觸時(shí)，上述焊接電源將在上述封閉回路內(nèi)流動(dòng)的電流控制為第一電流值以下，在上述焊炬電極的前端從上述被焊接部離開后，上述焊接電源將在上述封閉回路內(nèi)流動(dòng)的電流控制為比上述第一電流值大的第二電流值以上。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的TIG焊接裝置，其特征在于， 上述第一電流值是20A以下，上述第二電流值是30A以上。11.一種TIG焊接方法，其特征在于， 具有下述工序: 利用被焊接部使作為母材的第一及第二端子部件密合并保持的工序； 使焊炬電極的前端與上述被焊接部接觸的工序； 在上述被焊接部上施加用于密合固定的加壓力，并且在使上述焊炬電極的前端與上述被焊接部接觸的狀態(tài)下，在上述焊炬電極與上述被焊接部之間施加電壓，在包括上述焊炬電極和上述被焊接部的封閉回路內(nèi)開始通電的工序； 一邊繼續(xù)相對(duì)于上述被焊接部的加壓和上述封閉回路內(nèi)的通電，一邊使上述焊炬電極的前端從上述被焊接部離開，在上述焊炬電極與上述被焊接部之間產(chǎn)生電弧，利用上述電弧的熱量使上述被焊接部溶化的工序；以及 停止上述封閉回路內(nèi)的通電，并解除相對(duì)于上述被焊接部的加壓的工序。
【文檔編號(hào)】B23K9/167GK105899318SQ201480072460
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2014年12月1日
【發(fā)明人】萩澤洋, 萩澤洋一
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社天田米亞基