本發明的一個方面涉及一種電渣焊方法和電渣焊設備。

背景技術：

最近，在造船和工業機械領域，板厚趨于增加，因為各個結構的尺寸都增加。已經通過高效氣電弧焊進行這些結構的豎直焊接。但是，在工作環境中的焊接操作者存在例如電弧輻射熱、煙霧、濺射等問題。此外，還顯示另一個問題，即隨著板厚度的增加，屏蔽性能降低，從而降低焊接部的機械性能等等。

解決這些問題的方法是，有一種使用熔渣的焦耳熱作為熱源的電渣焊。在電渣焊中，露出的電弧不用于熔化焊絲和基體，而是熔渣內部產生的熱量用于熔化焊絲和基體。因此，不會產生電弧輻射熱，所產生的煙霧或濺射也減小。因此，工作環境得到改善。此外，焊接金屬被熔渣屏蔽與大氣隔離。因此，不需要保護氣體。即使板厚增加時，也沒有降低屏蔽效果。無論板厚如何，大氣中存在的氮氣或類似物可以有效防止侵入熔融金屬。相應地，焊接金屬也不發生機械劣化。

另一方面，在氣電弧焊中，可以監測熔池和基體的滲透狀態。在電渣焊中，熔池和基體的熔融部分被熔渣覆蓋，使得不可能檢查基體的滲透狀態。除非在覆蓋焊縫的固化熔渣被錘子等破碎后可目視觀察到焊縫，否則不可能檢查是否得到良好的滲透。

此外，良好的滲透不僅在是否發生滲透失效方面，也在焊接金屬的機械性能取決于滲透程度的事實方面是重要的。即，焊接金屬的化學成分由焊絲的化學成分、基體的化學成分和滲透比確定。由于焊絲的化學成分與基體的化學成分不同，滲透比改變時焊接金屬的化學成分也改變。這會影響到焊接金屬的機械性能。因此，進行焊接的同時使滲透比率盡可能恒定是非常重要的。

作為可以影響滲透的因素，其示例包括焊接電流、焊接電壓、焊絲突出長度等。除此之外，在電渣焊的情況下，所述因素的示例可以包括渣池的深度。焊接電流、焊接電壓、焊絲突出長度等是可以容易地管理的參數。然而，難以測量渣池深度，因此，難以控制渣池深度。

在此，例如，豎直氣電焊接設備在專利文獻1中作為常規氣電弧焊而公開。豎直氣電焊接設備進行向上的焊接，同時向在大致豎直地豎立的鋼板的上/下方向z上延伸的槽供給含助焊劑的焊絲。豎直氣電焊接設備包括托架和橫向擺動裝置。托架包括第一電極、第二電極和行進驅動馬達。第一電極的尖端進入所述槽。第二電極在比第一電極的尖端更接近鋼板的板厚方向x上的槽的開放側的位置進入所述槽。托架可沿該槽向上移動。橫向擺動裝置被支承在托架上。橫向擺動裝置驅動所述第一和第二電極在板厚方向x上橫向擺動。

在專利文獻1中進行了下面的描述。即，隨著焊接的推進在槽內形成熔融金屬。另外，熔渣聚集在熔融金屬中。熔渣的表面升高從而減少了焊絲從焊炬(焊槍)伸出的突出長度。當電源電路和豎直板之間的電流值增大到比預定值更高時，向托架發出向上移動的指令。另外，覆蓋所述槽的開口的可滑動的銅墊板隨著焊接推進而向上移動。據此，熔池上的熔渣在可滑動的銅墊板與焊縫之間連續流動，從而在焊縫上固化。這樣，熔渣被消耗。

例如，非自耗噴嘴式雙電極電渣焊方法在專利文獻2中作為常規電渣焊而公開。在非自耗噴嘴式雙電極電渣焊方法中，在形成為被墊板和基體所包圍的槽中，通過兩個電極同時進行焊接。非自耗噴嘴式雙電極電渣焊方法包括以下步驟：在與兩個電極的排列方向相同的方向上同時橫向擺動兩個電極的電力供給噴嘴，且將槽的中央部附近和槽的端部的電力供給噴嘴懸置，以便在橫向擺動電力供給噴嘴期間的電流能量Wm、槽的端部懸置期間的電流能量Wh、槽的中央部附近處懸置的電流能量Wc之間建立Wc<Wm<Wh的關系；并進一步驅動電力供給噴嘴上升，以使焊絲的突出長度可以保持足夠長，從而將焊接電流設定為目標電流值。

另外，在專利文獻2中有以下描述。即，在全部四個側面都由墊板和基體包圍的槽中進行焊接。含有二氧化錳的助焊劑是在焊接的開始時加入， 使得焊接期間渣池的深度可以為15mm。

引文列表

專利文獻

[專利文獻1]JP-A-H10-118771

[專利文獻2]JP-A-H05-42377

技術實現要素：

技術問題

與氣電弧焊相比，電渣焊具有不產生電弧輻射熱、煙霧或濺射的產生也減少等特性。然而，在常規電渣焊中，通過從全部四個側面都由鋼板包圍的槽的上方垂下的電極進行焊接。因此，熔渣不消耗，以便維持適當的渣池深度。然而，由于各個基體尺寸增加，可加工性變差，可焊接的基體的大小被限制成取決于每個噴嘴的尺寸。因此，電渣焊通常例如用于焊接具有數米長度的結構鋼材料。另一方面，如果在氣電弧焊中用托架來滑動墊板，可以在更大的基體上進行焊接。在這種情況下，不在所有四個側面都被鋼板包圍的槽中進行焊接。因此，熔渣可在可滑動墊板和焊縫之間流動，并可被消耗。

因此，當可滑動的墊板用于電渣焊時，用于補償熔渣的消耗部分的助焊劑必須被從上方加入，以盡可能保持所述渣池深度恒定，從而確保良好的滲透。基本上，加入對應于所消耗的部分的助焊劑時，渣池深度可以保持恒定。但是，隨著槽的寬度增加，焊縫寬度增大，從而導致熔渣的消耗量的增加。另外，當熔渣的流動由于墊板的溫度而變化時，所述熔渣的消耗量也改變。此外，當墊板與基體之間的間隙變化或焊接速度變化時，消耗量也改變。

這樣，在使用滑動墊板的電渣焊中，熔渣消耗量由于各種因素而變化，因此，有必要改變助焊劑的添加量。然而，難以測量渣池深度。因此，焊接操作者沒有選擇，只能通過他/她的觀察和估計來改變添加量。因此，這取決于焊接操作者的技術和眼力，因此很難使渣池深度保持在預定的深度而使滲透良好。此外，滲透的變化可能會造成焊接缺陷，也對焊接金屬的 機械性能有不利影響。

根據在專利文獻1和2中公開的上述方法，當使用可滑動的墊板進行電渣焊時，渣池深度改變，從而影響焊接金屬的機械性能或滲透。因此，電渣焊的焊接加工性優異，但不幸的是它并不適用于焊接具有長焊接線的結構。

本發明的一個方面的目的是進行焊接同時使用可滑動的墊板使得在電渣焊中渣池深度保持在預定深度，因此可以確保良好的滲透，并防止焊接金屬的機械性能降低。

技術方案

在這樣的情況下，本發明的一個方面提供了一種電渣焊方法，包括：在電渣焊中將助焊劑供給到渣池中，使得焊絲的從接觸尖端的尖端到渣池的長度等于一預定的長度；調節具有焊炬和可滑動墊板的行進托架的行進速度，使得焊接電流和基準電流值之間的預定關系得到滿足；進行焊接，同時使渣池的深度保持在預定的深度。

從其他角度來看，本發明的一個方面提供了一種電渣焊設備，包括：向焊絲供電的具有接觸尖端的焊炬；可滑動的墊板；具有焊炬和可滑動墊板的行進托架；行進托架控制裝置；渣池檢測器；助焊劑供給裝置；和助焊劑供給控制裝置；

其中：渣池檢測器配置成當渣池上升到與接觸尖端的尖端相距一預定長度的位置時檢測渣池；為了使焊絲的從接觸尖端的尖端到渣池的長度等于所述預定長度，助焊劑供給控制裝置配置成控制所述助焊劑供給裝置，以便在渣池檢測器檢測到渣池時停止供給助焊劑，并因此在渣池檢測器未檢測到渣池時供給助焊劑；行進托架的控制裝置配置成控制所述行進托架的行進速度，使得根據送絲速度而確定的基準電流值與焊接電流之間的預定關系得到滿足；并且電渣焊設備能夠在進行焊接的同時使渣池深度保持在預定的深度。

此外，行進托架控制裝置可以配置成控制，以便在根據預定關系焊接電流大于基準電流值時增加所述行進托架的行進速度，和在根據預定關系焊接電流小于基準電流值時降低行進托架的行進速度。

另外，渣池檢測器可以配置成當渣池檢測器的檢測終端接觸渣池時檢 測焊接電壓，因而檢測渣池。

另外，渣池檢測器可以配置成通過具有橫向擺動周期的一半至兩倍的時間常數的濾波器來處理所檢測的焊接電壓，由此確定渣池是否已經被檢測。

此外，該檢測終端可連接到焊炬。

另外，渣池檢測器可配置成從直流電源通過電阻器向渣池檢測器的檢測終端施加電壓來基于在檢測終端接觸渣池時檢測終端的電壓下降的事實來檢測渣池。

另外，渣池檢測器可以具有光傳感器，并且可以配置成檢測來自渣池的光來檢測渣池。

此外，助焊劑供給裝置可以配置成通過由螺線管驅動的閥供給助焊劑。

此外，助焊劑供給裝置可配置成通過由電機驅動的螺桿供給助焊劑。

另外，當送絲速度改變時，基準電流值可以基于表示送絲速度和基準電流值之間的關系的預定函數而自動改變。

此外，基準電流值可以根據焊絲種類、基于根據所述焊絲種類的預定函數來確定。

本發明的有利效果

在本發明的一個方面，可以使用可滑動墊板在電渣焊中進行焊接，同時將焊池深度保持在預定深度，因此，可以保證良好滲透，從而防止焊接金屬的機械性能下降。

附圖說明

圖1示出本發明的實施例的電渣焊設備的示意性配置的示例。

圖2是從箭頭T的方向觀察的圖1所示的電渣焊設備的視圖。

圖3A示出熔渣池的深度、焊絲長度、焊接電流和滲透的寬度之間的相關性。

圖3B示出熔渣池的深度、焊絲長度、焊接電流和滲透的寬度之間的相關性。

圖3C示出熔渣池的深度、焊絲長度、焊接電流和滲透的寬度之間的相關性。

圖4示出的熔渣池檢測器的結構示例。

圖5示出熔渣池的表面上的焊接電壓分布的示例。

圖6A示出當焊炬在板厚方向上橫向擺動時熔渣池的表面上的焊接電壓分布的示例。

圖6B示出當焊炬在板厚方向上橫向擺動時熔渣池的表面上的焊接電壓分布的示例。

圖6C示出當焊炬在板厚方向上橫向擺動時熔渣池的表面上的焊接電壓分布的示例。

圖7示出在圖4所示的熔渣池檢測器中設置有濾波電路的結構示例。

圖8示出沒有濾波電路的情況下的焊接電壓波形的示例。

圖9示出使用濾波電路的情況下的焊接電壓波形的示例。

圖10是用于說明檢測終端連接至焊炬的結構示例的視圖。

圖11示出熔渣池檢測器的另一結構示例。

圖12示出熔渣池檢測器的另一結構示例。

圖13A示出助焊劑供給裝置的結構示例。

圖13B示出所述助焊劑供給裝置的所述結構示例。

圖14示出助焊劑供給裝置的另一結構示例。

圖15示出未控制渣池的情況和實施例中控制渣池的情況之間的比較結果。

圖16是用于說明渣池深度對焊接的影響的表。

具體實施方式

下面將參考附圖更詳細地說明本發明的實施例。

<焊接設備的結構>

首先描述實施例中的電渣焊設備100。圖1示出本實施例的電渣焊設備100的示意性結構的示例。在圖1中，由箭頭Z表示的方向是指豎直方向(上/下方向)的向上，由箭頭X表示的方向是指板厚方向(左/右方向)的向右，以及垂直于圖紙從后向前移動的方向是指水平橫向Y的向前。圖2是從箭頭T的方向觀察的圖1所示的電渣焊設備100的視圖。即，圖2是從上方觀 察電渣焊設備100的視圖。然而，圖2中省略將在后面描述的焊炬4、助焊劑供給裝置14、助焊劑供給控制裝置15、行進托架16、行進托架控制裝置17等。

如圖1所示，本實施例的電渣焊設備100包括固定的銅墊板1、可滑動的銅墊板2、焊炬4、熔渣池檢測器13、助焊劑供給裝置14、助焊劑供給控制裝置15、行進托架16和行進托架控制裝置17。

在電渣焊設備100中，靜止的銅墊板1被設置在槽的背面側以及可滑動的銅墊板2被設置在槽的前側。這里，也可以使用由隔熱陶瓷制成的墊板材料代替背面側的銅墊板1。此外，前側的可滑動的銅墊板2是在上/下方向滑動的銅墊板?？苫瑒拥你~墊板2是水冷的。銅的任何替代物都可以用作可滑動的銅墊板2。

焊炬4向焊絲6供給由焊接電源(未示出)提供的焊接電流8以焊接一焊接基體3。此外，焊炬4具有接觸尖端5。接觸尖端5引導焊絲6并將焊接電流8供給焊絲6。

熔渣池檢測器13檢測熔渣池7的位置。

助焊劑供給裝置14將助焊劑12添加到熔渣池7。助焊劑12被熔化以變成熔渣。因此，當加入助焊劑12時，熔渣池7的量增大。

助焊劑供給控制裝置15控制助焊劑供給裝置14的操作以便調節待添加到熔渣池7中的助焊劑12的量。

行進托架16包括可滑動的銅墊板2、焊炬4、熔渣池檢測器13、助焊劑供給裝置14、助焊劑供給控制裝置15，以及行進托架控制裝置17并向上移動(在由箭頭Z示出的方向)。即，行進托架16與可滑動銅墊板2、焊炬4、熔渣池檢測器13、助焊劑供給裝置14、助焊劑供給控制裝置15，以及行進托架控制裝置17整體移動。因此，它們之間的相對位置關系保持不變。由于行進托架16可以向上移動，可以在向上的方向來進行焊接。

行進托架控制裝置17增大或減小行進托架16的行進速度，從而控制行進托架16的操作。

焊絲6從焊接炬4的接觸尖端5供給到由焊接基體3、銅墊板1和可滑動銅墊板2包圍的槽中，然后輸送到在槽的內部形成的熔渣池7中。焊接電流8通過熔渣池7從焊絲6流動到熔融金屬9中。在這種情況下，由于流入熔渣 池7的焊接電流8一級熔渣池7的電阻而產生焦耳熱，可在焊絲6和焊接基體3被融化的同時進行焊接。

隨著焊接的進行，熔融金屬9被冷卻至變成焊接金屬10。熔渣池7的一部分成為在銅墊板1和焊接金屬10之間形成的熔渣層以及可滑動銅墊板2與焊接金屬10之間的熔渣層。熔渣層冷卻至變成固化熔渣11。這樣，熔渣池7的一部分變成覆蓋焊縫表面的固化熔渣11。因此，熔渣池7隨焊接進行而被消耗。因此，熔渣池7的深度Ls降低。為了補償熔渣池7的降低的部分，需要額外添加待熔化以變成熔渣池7的助焊劑12。

覆蓋焊縫表面的固化熔渣11的量根據每個焊縫的寬度或焊接槽的寬度變化。此外，固化熔渣11的量也根據銅墊板1和可滑動銅墊板2的緊密接觸度或冷卻狀態而變化。因此，固化熔渣11的量不是恒定的。為了保持熔渣池7的深度Ls恒定而加入的助熔劑12的量也必須改變。然而，由于熔渣池7的深度Ls為未知，熔渣池7的深度Ls在助焊劑12的添加量不恰當時有所不同。

因此，在本實施例中，進行對使熔渣池7的深度Ls恒定的控制。這里，術語“恒定”不限于熔渣池7的深度Ls總是一個值的情況，而是還可以包括熔渣池7的深度Ls的考慮了誤差的固定范圍內的一個值的情況。即，熔渣池7的深度Ls被控制為保持在預定的深度。

用于使熔渣池7的深度Ls恒定的第一個要求如下。即，進行控制以便使接觸尖端5的尖端和熔渣池7的上表面之間的焊絲長度Ld(以下稱為干長度Ld)可以等于一個預定的長度。另外，為了使熔渣池7的深度Ls恒定的第二要求如下。即，行進托架控制裝置17控制行進托架16的行進速度，使焊接電流8和根據送絲速度預定的基準電流值之間的預定關系得到滿足，也就是，基準電流值和焊接電流8可以彼此相等。

<用于使熔渣池的深度恒定的要求>

首先說明用于使熔渣池7的深度Ls恒定的第一個要求。

當熔渣池檢測器13不檢測熔渣池7時，即，當設置在可滑動的銅墊板2的上部/設置在可滑動銅墊板2的上部上方的熔渣池檢測器13不與熔渣池7的上表面接觸時，助焊劑供給控制裝置15控制助焊劑供給裝置14以便添加助焊劑12。另一方面，當熔渣池檢測器13檢測熔渣池7時，即，當設置在 可滑動的銅墊板2的上部/設置在可滑動銅墊板2的上部上方的熔渣池檢測器13與熔渣池7的上表面發生接觸時，助焊劑供給控制裝置15控制助焊劑供給裝置14以便停止添加助焊劑12。這樣，助焊劑供給裝置14添加助焊劑12以調節熔渣池7的深度Ls，使熔渣池檢測器13檢測熔渣池7。

這里，焊炬4、可滑動銅墊板2和熔渣池檢測器13都裝在行進托架16上。即使當行進托架16移動時，它們之間的相對位置關系也不變。因此，接觸尖端5的尖端和熔渣池檢測器13之間的距離也保持不變。當熔渣池7升高到與接觸尖端5的尖端相距一預定長度的位置(即，熔渣池檢測器13的位置)時，熔渣池檢測器13檢測到熔渣池7。助焊劑供給控制裝置15控制助焊劑12的添加量以使熔渣池7被熔渣池檢測器13檢測到。因此，接觸尖端5的尖端和熔渣池7的上表面之間的距離，即，干長度Ld可以被控制成等于預定長度。

接著，將說明用于使熔渣池7的深度Ls恒定的第二個要求。

圖3A至3C分別示出熔渣池7的深度、焊絲6的長度、焊接電流8和滲透寬度之間的相關性。這里，假設所述熔渣池7的深度Ls變為保持Ls1＞Ls2>Ls3的關系，如圖3A至3C所示，在干長度Ld以被控制成等于預定長度的狀態下，浸沒在熔渣池7中的焊絲6的長度(以下，稱為濕長度Lw)基本按比例改變以保持Lw1>Lw2>Lw3的關系，并且穿透寬度Lm變化以保持Lm1<Lm2<Lm3的關系。另一方面，當焊接電流8的值指示為Iw時，焊接電流Iw與送絲速度Vw之間的關系表示為下面的數學式(1)。

[數學式1]

$Iw={\left(\frac{K1\&times;Vw}{K2+K3\&times;Ld+K4\&times;Lw}\right)}^{1/2}---\left(1\right)$

在數學式(1)中，K1到K4是根據焊絲6的直徑、結構和材料確定的常數。

另外，在干長度Ld被助焊劑供給控制裝置15控制成等于預定長度的條件下，如前述第一要求所示，在以設定為常數的送絲速度Vw進行焊接的狀態下，數學式(1)表示為下面的數學式(2)。

[數學式2]

$Iw={\left(\frac{K5}{K6+K4\&times;Lw}\right)}^{1/2}---\left(2\right)$

即，根據數學式(2)，焊接電流Iw與濕長度Lw成反比地變化。當濕長度Lw增大時，焊接電流Iw減小。由于熔渣池7的深度Ls與上述濕長度Lw成正比，焊接電流Iw在熔渣池7具有適當深度Ls2時提前設定為基準電流值Iw2。當隨著焊接的進行，焊接電流Iw變得大于基準電流值Iw2時，判定如下：熔渣池7的深度Ls變得小于Ls2并且滲透寬度Lm變得大于Lm2。因此，行進托架控制裝置17增加行進托架16的行進速度。當行進托架16的行進速度增大時，進行控制以便增加的焊絲突出長度(Ld+Lw)，使得焊接電流Iw可以減小為等于基準電流值Iw2。另一方面，當焊接電流Iw變為小于基準電流值Iw2時，判定如下：熔渣池7的深度Ls變得大于Ls2并且滲透寬度Lm變得小于Lm2。因此，行進托架控制裝置17降低行進托架16的行進速度。

為了附加地說明，熔渣池7的深度Ls首先調整為Ls2作為預定深度，然后開始焊接。此外，行進托架16的行進速度根據焊接電流Iw的值來確定。隨著焊接的進行，熔渣池7的一部分變成固化熔渣11和被消耗。因此，熔渣池7的深度Ls減小。當設置在可滑動銅墊板2上部/可滑動銅墊板2的上部上方的熔渣池檢測器13減小到不與熔渣池7的上表面接觸的水平時，助焊劑供給控制裝置15控制助焊劑供給裝置14以添加助焊劑12。助焊劑12被添加了一段時間。然后，助焊劑供給控制裝置15控制助焊劑供給裝置14從而當熔渣池檢測器13檢測到熔渣池7、即當設置在可滑動銅墊板2上部/可滑動銅墊板2的上部上方的熔渣池檢測器13接觸熔渣池7的上表面時停止添加助焊劑12。因此進行控制以使接觸尖端5的尖端與熔渣池7的上表面之間的距離、即干長度Ld可等于預定長度。另一方面，當熔渣池深度適當時，焊接電流Iw設定為基準電流值Iw2。因此，只要干長度Ld通過上述控制為恒定的，則濕長度Lw也可以恒定并且渣池的深度也可以恒定。

以這種方式，行進托架控制裝置17控制行進托架16的行進速度以使焊接電流Iw可以等于基準電流值Iw2。因此，進行控制以使使熔渣池7的深度Ls可以是恒定、等于適當的深度Ls2。因此，可以得到適當的滲透寬度Lm2。此外，可以得到具有穩定的機械性能的焊接金屬。

此外，基準電流值Iw2確定如下。在電渣焊設備100中，當利用特定的焊絲6的焊接首先通過將送絲速度Vw設為常數來進行時，干長度Ld被控制成等于預定長度。當使用某些類型的焊接電流Iw進行焊接時，通過不同的 濕長度Lw和不同的滲透寬度Lw進行焊接。在這種情況下獲得最佳滲透寬度Lw2的焊接電流Iw被確定為用于送絲速度Vw的基準電流值Iw2。

接著，改變送絲速度Vw，并且類似地獲得最佳基準電流值Iw2。當重復這樣做時，基準電流值Iw2可以作為送絲速度Vw的函數而獲得。這個函數(表達基準電流值Iw2和送絲速度Vw的關系的函數)預先存儲在行進托架控制裝置17中。當進行控制以使用送絲速度設定器的輸出或送絲速度的檢測值來設定基準電流值Iw2時，基準電流值Iw2可以相應地設置為送絲速度Vw。當送絲速度Vw改變時，基準電流值Iw2也根據改變的送絲速度Vw自動變化?？赏ㄟ^濕長度Lw(或熔渣池7的深度Ls)進行焊接，其中自動獲得最佳滲透。

此外，改變焊絲6并執行前述過程。以這種方式，可以為各種焊絲6獲得對應于送絲速度Vw的基準電流值Iw2。這里，可以根據各種焊絲6、例如焊絲6的直徑、結構和材料等的送絲速度Vw的函數獲得基準電流值Iw2。為了附加地說明，送絲速度Vw的函數可以根據每種焊絲6來確定并且基準電流值Iw2可以根據用于該類型的焊絲6的函數來獲得。

<熔渣池檢測器的結構>

下面，詳細說明熔渣池檢測器13的結構。圖4示出熔渣池檢測器13的結構示例。

如圖4所示，實施例中的熔渣池檢測器13包括檢測終端18、差分放大器19、接觸判定基準信號設定器20和比較器21。檢測終端18是由導電金屬銅制成的。該檢測終端18通常是水冷的。當檢測終端18與熔渣池7發生接觸時，該檢測終端檢測焊接電壓的分電壓。

在收到檢測終端18的電壓和可滑動銅墊板2的電壓作為輸入后，差分放大器19輸出該兩個電壓之間的差。因為可滑動的銅墊板2與焊接基體3接觸，可滑動的銅墊板2的電壓等于基體3的電壓。

接觸判定基準信號設定器20輸出一個電壓作為基準信號。該電壓基本上是在檢測終端18與熔渣池7發生接觸時檢測到的電壓的一半。例如，圖5示出熔渣池7的表面上的焊接電壓分布的示例。檢測終端18通常檢測到大約6伏(電壓單位：V)的焊接電壓。因此，作為基準信號輸出的電壓被設定為大約3V，這是所檢測的焊接電壓的一半。當檢測終端18是不與熔渣池 7接觸時，焊接電壓不施加到檢測終端18。因此，檢測終端18的電壓為0V。

比較器21接收差分放大器19的輸出信號和接觸判定基準信號設定器20的基準信號作為輸入。當差分放大器19的輸出信號大于接觸判定基準信號設定器20的基準信號時，比較器21產生判定該檢測終端18與熔渣池7彼此發生接觸的信號。所產生的信號被發送到助焊劑供給控制裝置15，以及助焊劑12被供給并通過助焊劑供給裝置14停止，并且進行控制以便于定位熔渣池7的上表面與接觸尖端5的尖端相距的預定長度。因此，干長度Ld被保持在預定的長度。

圖6A到6C分別示出了當焊炬4在板厚方向上橫向擺動時熔渣池7的表面上的焊接電壓分布的示例。首先，當焊絲6處于板厚的中央時提供圖6B所示的焊接電壓分布。由檢測終端18檢測出的焊接電壓約為6V。在這種情況下，焊炬4橫向擺動以使板厚方向上的滲透均勻。當焊炬4在銅墊板1的附近時，由設置在可滑動銅墊板2的附近的檢測端子18檢測到的電壓減少到大約3伏，這是6伏的一半，如圖6A所示。相反，當焊炬4來到可滑動銅墊板2的附近時，如圖6C所示，由檢測終端18檢測到的焊接電壓較高，約為12V.

這里，接觸判定基準信號設定器20的基準信號的電壓被設定為約1.5V，比較器21可正確地確定該熔渣池7與檢測終端18是在相互接觸。由于基準信號的值小，也有可能的是，由于焊接狀態或外部噪音等阻礙了適當的判定。

為了防止誤檢測，熔渣池檢測器13可包括布置在差分放大器19的后部的濾波電路22，使熔渣池檢測器13可根據通過濾波電路22處理的焊接電壓確定熔渣池7是否被檢測到。圖7示出了在圖4所示的熔渣池檢測器13中設置濾波電路22的結構示例。期望的是，所述濾波電路22設定成時間常數為與焊炬4的橫向擺動周期大致相同，即所述周期的大約一半至兩倍的濾波電路22。

圖8示出在沒有濾波電路22的情況下所獲得的焊接電壓波形的示例。圖9示出在利用濾波電路22的情況下所獲得的焊接電壓波形的示例。尤其是，圖8所示的波形是當250ms的樣本周期不存在時檢測到的焊接電壓波形。另外，圖9所示的波形是用于27個數據的移動平均的焊接電壓波形，即， 6.75秒(6750毫秒)的間隔的移動平均。這里，縱坐標上的一個刻度表示3.000V，橫坐標上的一個刻度表示一秒(sec)。另外，在圖8和9所示的示例中，焊炬4的橫向擺動周期為8秒。因此，焊接電壓波形等同于焊炬4的橫向擺動周期。

如從這些焊接電壓波形中顯而易見的，在沒有濾波器的情況下，當焊炬4在銅墊板1的附近時,由檢測終端18檢測出的電壓降低到約3V，但是當焊炬4處于可滑動的銅墊板2附近時，所檢測的電壓達到大約12伏。此外，所檢測的焊接電壓具有大的變化。另一方面，通過濾波器獲得的焊接電壓波形平均在9V至12V的范圍內。因此，當使用濾波電路22時，用于接觸判定的基準信號可以設定為3V至6V，由此，誤檢測的危險可大大降低。雖然時間常數基本上等于橫向擺動周期的示例已經在這里示出，但通過時間常數是橫向擺動周期的大約一半至兩倍的濾波器的效果也已經被確認。

此外，檢測終端18可以連接到焊炬4。圖10是用于說明其中檢測終端18被連接到焊炬4的結構的示例。在圖10所示的示例中，差分放大器19、接觸判定基準信號設定器20、比較器21和濾波電路22的結構與圖7所示的結構相同，但檢測終端18連接到焊炬4。當焊炬4橫向擺動時，檢測終端18也與焊炬4一起橫向擺動。因此，檢測終端18總是位于焊絲6的附近。因此，參照圖6A至6C中所示的焊接電壓分布，當檢測終端18與熔渣池7發生接觸時可以檢測到約24伏的焊接電壓。此外，無論焊炬4的橫向擺動如何都可以檢測到基本恒定的電壓。因此，降低了被噪音等影響的風險。

<熔渣池檢測器的另一結構示例>

下面，將說明熔渣池檢測器13的另一結構示例。圖11和12各示出了熔渣池檢測器13的另一結構示例。

在圖11所示的示例中，熔渣池檢測器13包括檢測終端18、直流電源23、電阻器24、差分放大器19、濾波電路22、接觸判定基準信號設定器20，以及比較器21。例如，直流電源23是大約100V至200V的電源。直流電源23的輸出通過電阻器24連接到檢測終端18。在此，例如，電阻器24為20kΩ至500kΩ。

當檢測終端18與熔渣池7不接觸時，沒有電流流過。因此，直流電源23的電壓基本上施加到檢測終端18。另一方面，當檢測終端18與熔渣池7 接觸時，電流從檢測終端18通過熔渣池7流入可滑動銅墊板2。因此，直流電源23的電壓由于電阻24而下降。檢測終端18的電壓下降到焊接電壓的一部分，即，下降到約3V至12V。該改變由差分放大器19、濾波電路22、接觸判定基準信號設定器20和比較器21確定，然后，檢測熔渣池7。它們的操作與上述方法相同，因此省略說明。

根據該方法，當檢測終端18和熔渣池7彼此不發生接觸時，檢測終端18的電壓是100V至200V。另一方面，當檢測終端18和熔渣池7彼此發生接觸時，檢測終端18的電壓為3V至12V。由于兩個電壓之間的差值大，可預期可靠的操作。

在圖12所示的示例中，熔渣池檢測器13包括作為光傳感器的光接收器25和光接收判定裝置26。光接收器25接收從熔渣池7的表面發出的光。光接收判定裝置2確定在光接收器25的光量達到一定水平的時間。假定預先確定了光量的測定水平，調節光接收器25的角度等以便做出調整以使干長度Ld等于目標預定長度。此外，該判定結果被發送到助焊劑供給控制裝置15，以及供給助焊劑12以保持干長度Ld為常數。

為了附加地說明，當光接收判定裝置26確定光接收器25的光量達到一定水平時，熔渣池7上升到與接觸尖端5的尖端相距一預定長度的位置。在這種情況下，干長度Ld不大于預定長度。因此，助焊劑供給控制裝置15進行控制以停止添加助焊劑12。另一方面，當光接收判定裝置26確定光接收器25的光量沒有達到特定水平時，熔渣池7不上升到與接觸尖端5的尖端相距一預定長度的位置。在這種情況下，干長度Ld大于預定長度。因此，助焊劑供給控制裝置15控制添加助焊劑12。

<助焊劑供給裝置的結構>

下面，將詳細說明助焊劑供給裝置14的結構。圖13A和13B分別示出了助焊劑供給裝置14的結構示例。

如圖13A所示，當實施例中的助焊劑供給裝置14中的螺線管27如箭頭28所示來回移動時，閥30繞旋轉軸29轉動，如箭頭31所示。因此，助焊劑供給噴嘴32被打開/關閉。通過該操作，助焊劑料斗33中的助焊劑12被供給到熔渣池7。

這里，圖13A示出助焊劑供給噴嘴32被關閉的狀態。另一方面，圖13B 示出助焊劑供給噴嘴32被打開的狀態。當助焊劑供給噴嘴32打開時，在助焊劑料斗33的助焊劑12通過助焊劑供給噴嘴32供給到熔渣池7。

<焊劑供給裝置的另一結構示例>

下面，將說明助焊劑供給裝置14的另一結構示例。圖14示出助焊劑供給裝置14的另一結構示例。

在圖14所示的示例中的助焊劑供給裝置14中，助焊劑12由于由電機34驅動的螺桿35的轉動而從助焊劑料斗33擠出，并供給到熔渣池7。

<示例>

下面將示出實驗結果和描述所述實施例中的示例。本實施例并不限于這些示例。

在圖1所示的電渣焊設備100中，采用直徑為1.6mm的焊絲6的焊接在板厚為60mm的20°的V形槽中進行，其條件為：送絲速度為15.4m/min，焊接電壓為42V和基準電流值為380A。尖端和基體之間的距離被設定在45mm。此外，在25mm的渣熔池深度開始焊接。在電渣焊穩定之后渣池不受控制(傳統方法)的情況與實施例中的渣池受控制的情況之間的比較結果在圖15示出。這里，實施例中的結果將示出為示例，傳統方法的結果將作為比較例示出。

行進托架16向上移動的距離示出為電渣焊穩定之后的距離，各個距離中的“發生電弧”、“表面焊縫寬度”和“滲透”的評估效果在圖15中示出。對于“發生電弧”，“B”表示電弧已發生的情況，“A”表示沒有發生電弧的情況。對于“滲透”，“B”表示存在滲透失效的情況，“A”表示沒有滲透失效的情況。從圖15所示的結果發現，當熔渣池7受控時，滲透深度大致恒定，表面焊縫寬度不會大幅變化。

現在將說明在所述實施例中的電渣焊設備100用于通過前述送絲速度進行焊接和渣池深度被改變的情況下的焊接結果。圖16是用于說明渣池深度對焊接的影響的表格。各渣池深度下的“發生電弧”、“表面焊縫寬度”、“滲透”和“韌性”的評估結果在圖16中示出。對于“韌性”，在溫度為-20°的條件下，“A”表示“韌性”不小于39J(焦耳)的情況和“B”表示“韌性”小于39J的情況。從圖16中所示的結果發現，在這種情況下，適當的渣池深度為20mm至60mm。此處只示出一個示例。但是，根據焊接中實 際使用的助焊劑類型、焊絲類型和焊接電壓，加工性會發生變化，適當的渣池深度也發生變化。

雖然所述實施例中的電渣焊設備100使用一個電極來實施焊接，但是電渣焊設備100并不限定于這樣的結構，而是可以使用多個電極進行焊接。

雖然本發明的一個方面已經在上面使用實施例進行描述，本發明的技術范圍不限于上述實施例。但顯然對本領域技術人員來說，可以在不脫離本發明的精神和范圍的前提下通過任何其它模式對本發明進行各種改變或替換。

附圖標記列表

1：銅墊板，2：可滑動銅墊板，3：焊接基體，4：焊炬，5：接觸尖端，6：焊絲，7：熔渣池，8：焊接電流，9：熔融金屬，10：焊接金屬，11：固化熔渣，12：助焊劑，13：熔渣池檢測器，14：助焊劑供給裝置，15：助焊劑供給控制裝置，16：行進托架，17：行進托架控制裝置，18：檢測終端，19：差分放大器，20：接觸判定基準信號設定器，21：比較器，22：濾波電路，23：直流電源，24：電阻器，25：光接收器，26：光接收判定裝置，27：螺線管，28：箭頭，29：旋轉軸，30：閥，31：箭頭，32：助焊劑供給噴嘴，33：助焊劑料斗，34：電機，35：螺桿，100：電渣焊設備。