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1、(10)申请公布号 CN 103945975 A (43)申请公布日 2014.07.23 C N 1 0 3 9 4 5 9 7 5 A (21)申请号 201280056511.4 (22)申请日 2012.11.16 2011-251739 2011.11.17 JP B23K 10/00(2006.01) B23K 10/02(2006.01) (71)申请人日立建机株式会社 地址日本东京都 (72)发明人细谷和道 山本光 中嶋彻 佐藤丰幸 和田胜则 金丸周平 (74)专利代理机构北京市金杜律师事务所 11256 代理人陈伟 李文屿 (54) 发明名称 等离子弧焊的监视方法以及等离子弧。
2、焊装置 (57) 摘要 一种对利用等离子弧进行的有小孔效应的焊 接进行监视的方法，包括：对利用恒定电流进行 焊接时的输出电压进行测量的步骤；对测量出的 输出电压中的与熔池(P)的振动相关的焊接电压 进行频率解析并求出峰值频率及其分布的步骤； 确定与熔池(P)的振动相关的峰值频率的步骤； 将确定出的峰值频率与频率范围进行比较以判定 焊接良否的步骤。由此，仅通过将和熔池(P)的振 动相关的峰值频率与频率范围进行比较，就能够 高精度地判定是否进行了良好的有小孔效应的焊 接。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.05.16 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP。
3、2012/079747 2012.11.16 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/073656 JA 2013.05.23 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书8页 附图10页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书8页 附图10页 (10)申请公布号 CN 103945975 A CN 103945975 A 1/2页 2 1.一种等离子弧焊的监视方法，是对一边在被焊接物的焊接部利用等离子弧形成小孔 一边在该焊接部连续焊接的状况进行监视的方法，其特征在于，包括： 输出电压测量步骤，对利用恒定电流进行焊接时的输出电压进行测量； 。
4、焊接电压频率解析步骤，对在该输出电压测量步骤中测量出的输出电压中的、可能与 所述焊接时在母材的里侧所形成的熔池的振动相关的焊接电压进行频率解析，求出峰值频 率及其分布； 峰值频率确定步骤，基于该焊接电压频率解析步骤的频率解析结果来确定可能与所述 熔池的振动相关的几个峰值频率；以及 判定步骤，将在该峰值频率确定步骤中确定出的峰值频率与预先设定的频率范围进行 比较来判定焊接良否。 2.如权利要求1所述的等离子弧焊的监视方法，其中， 所述判定步骤中， 在所述峰值频率确定步骤中确定出的峰值频率处于预先设定的频率范围内时，判定为 焊接良好地进行，在所述峰值频率确定步骤中确定出的峰值频率偏离预先设定的频率。
5、范围 时，判定为焊接不良。 3.如权利要求2所述的等离子弧焊的监视方法，其中， 所述判定步骤中，在所述频率范围以外还存在预定等级以上的峰值频率时，判定为焊 接不良。 4.一种等离子弧焊的监视方法，是对一边在被焊接物的焊接部利用等离子弧形成小孔 一边在该焊接部连续焊接的状况进行监视的方法，其特征在于，包括： 输出电压测量步骤，对利用脉冲电流进行焊接时的输出电压进行测量； 焊接电压频率解析步骤，对在该输出电压测量步骤中测量出的输出电压中的、可能与 在所述焊接部的母材的里侧所形成的熔池的振动相关的焊接电压进行频率解析，并求出峰 值频率及其分布； 峰值频率确定步骤，基于该焊接电压频率解析步骤的频率解析。
6、结果来确定可能与所述 熔池的振动相关的几个峰值频率；以及 判定步骤，将在该峰值频率确定步骤中确定出的峰值频率与所述脉冲电流的脉冲频率 进行比较来判定焊接良否。 5.如权利要求14中任一项所述的等离子弧焊的监视方法，其中， 所述判定步骤中，在根据上述的基准判定为焊接正在良好地进行时，进一步基于焊接 电压的每单位时间的变化量以及相对于基准电压的偏离量来判定焊接良否。 6.一种等离子弧焊装置，一边利用产生等离子弧的焊炬在被焊接物的焊接部形成小孔 一边在该焊接部连续焊接，其特征在于，具备： 输出电压测量机构，其对利用恒定电流进行焊接时的输出电压进行测量； 焊接电压频率解析机构，其对用该输出电压测量机构。
7、测量出的输出电压中的、可能与 所述焊接时在母材的里侧所形成的熔池的振动相关的焊接电压进行频率解析，并求出峰值 频率将其分布； 峰值频率确定机构，其基于该焊接电压频率解析机构的频率解析结果来确定可能与所 述熔池的振动相关的几个峰值频率；以及 权 利 要 求 书CN 103945975 A 2/2页 3 判定机构，其将用该峰值频率确定机构确定出的峰值频率与预先设定的频率范围进行 比较来判断焊接良否。 7.一种等离子弧焊装置，一边利用产生等离子弧的焊炬在被焊接物的焊接部形成小孔 一边在该焊接部连续焊接，其特征在于，具备： 输出电压测量机构，其对利用脉冲电流进行焊接时的输出电压进行测量； 焊接电压频率。
8、解析机构，其对用该输出电压测量机构测量出的输出电压中的、可能与 所述焊接时在母材的里侧所形成的熔池的振动相关的焊接电压进行频率解析，并求出峰值 频率及其分布； 峰值频率确定机构，其基于该焊接电压频率解析机构的频率解析结果来确定可能与所 述熔池的振动相关的几个峰值频率；和 判定机构，其将用该峰值频率确定机构确定出的焊接电压的峰值频率与脉冲电流的脉 冲频率进行比较来判定焊接良否。 权 利 要 求 书CN 103945975 A 1/8页 4 等离子弧焊的监视方法以及等离子弧焊装置 技术领域 0001 本发明涉及能够实现高能量密度、高速度且高品质的焊接的等离子弧焊的监视方 法以及等离子弧焊装置。 背。
9、景技术 0002 一般来说，等离子弧焊与熔化极气体保护电弧(GMA)焊接、钨极气体保护电弧 (GTA)焊接等相比，其能量密度高。因此，能够实现一边使等离子弧从母材表面侧向里面侧 贯通一边焊接的、所谓小孔焊接(keyhole welding)。如果能够实现小孔焊接，则无需进行 从母材里面侧开始的焊接作业，所以焊接作业效率大幅提高。但是，该小孔焊接中，由于例 如焊接过程中母材温度升高、大气温度、或者由接地方式所致的磁吹等各种各样的原因，在 施工过程中小孔的变动容易变得不稳定，所以必须总是一边确认焊接状况一边推进作业。 0003 作为以往的焊接状况的确认方法，例如在下面的专利文献1中，提出了通过监视。
10、 从被焊接物的小孔窜出的电弧焰的偏转角来确认焊接状况的方法。另外，在下面的专利 文献2中提出了下述方法：将背面保护夹具以覆盖焊接部的方式紧贴被焊接物的里侧，检 测在该背面保护夹具与母材之间所产生的电压，并且将该电压与基准电压进行比较，通过 研究其偏差来确认焊接状况。 0004 现有技术文献 0005 专利文献 0006 专利文献1:日本特开昭62-89570号公报 0007 专利文献2:日本特开昭62-93072号公报 发明内容 0008 发明所要解决的技术问题 0009 但是，关于上述专利文献1所公开的那样的方法，因为必须在被焊接物的下面沿 其焊接线设置背面保护夹具并且在该背面保护夹具设置多。
11、个受光元件，所以耗费成本、工 时。另外，该电弧焰因磁吹等各种原因而变动，所以仅靠监视其偏转角度难以正确地判 定焊接状况。另一方面，在上述专利文献2所公开的那样的方法中，将在背面保护夹具与母 材之前所产生的电压与基准电压进行比较并仅基于其偏差作出判断，所以难以准确地检测 出焊接过程中是否有异常。另外，在任一以往方法中都特别难以判定影响焊接品质的母材 里面侧的熔透焊道是否良好。 0010 因此，本发明是为了解决这些问题而提出的，其目的是提供在进行小孔焊接时能 够高精度地判定能否得到无垂落且无不规整的稳定的恒定高度的熔透焊道(penetration bead)的新式等离子弧焊的监视方法以及等离子弧焊。
12、装置。 0011 用于解决问题的手段 0012 为了解决这些问题，本发明人们进了大量的研究和实验，结果发现了焊接时在母 材里侧所形成的熔池的摆动变动(振动数)与焊接时所输出的焊接电压的变化(频率)之 说 明 书CN 103945975 A 2/8页 5 间的关联性，最终得到了本发明。 0013 即，在如上所述利用等离子弧进行小孔焊接的情况下，如图2所示，在母材15的里 侧且在小孔(等离子弧)的焊接方向后方，沿其长度方向形成了熔池P，该熔池P由因从焊 炬10发出的等离子弧16的热而熔融了的母材15形成。而且，明确了：该熔池P在焊接方 向上前后摆动，从而形成了稳定的恒定高度的熔透焊道。如果此时熔池。
13、P的摆动(变动) 过大则熔融金属会垂落，因此明确了熔池P的摆动(变动)存在用于形成稳定的恒定高度 的熔透焊道的固有频率(例如30到40Hz)。另外，该固有频率也因母材15的材质和/或、 熔池P的大小(质量)、粘度等而不同。而且，本发明人们基于这些认知进一步详细研究该 熔池P的摆动(变动)，结果发现了该熔池P的摆动(变动)与对小孔焊接时所输出的焊接 电压进行了频率解析时的峰值频率的分布有关系。另外，也明确了这些关系在使用恒定电 流和脉冲电流作为焊接电流的情况下也会有不同。 0014 因此，为了达成上述目的，第1方案是一种等离子弧焊的监视方法，是对一边在被 焊接物的焊接部利用等离子弧形成小孔一边在。
14、该焊接部连续焊接的状况进行监视的方法， 其特征在于，包括：输出电压测量步骤，对利用恒定电流进行焊接时的输出电压进行测量； 焊接电压频率解析步骤，对在该输出电压测量步骤中测量出的输出电压中的、可能与所述 焊接时在母材的里侧所形成的熔池的振动相关的焊接电压进行频率解析，求出峰值频率及 其分布；峰值频率确定步骤，基于该焊接电压频率解析步骤的频率解析结果来确定可能与 所述熔池的振动相关的几个峰值频率；和判定步骤，将在该峰值频率确定步骤中确定出的 峰值频率与预先设定的频率范围进行比较以判定焊接良否。 0015 根据这样的方法，则仅通过将与焊接时在母材的里侧所形成的熔池的振动相关的 峰值频率、与预先设定的。
15、频率范围进行比较，就能够高精度地判定小孔焊接良否、即高精度 地判定在利用恒定电流进行小孔焊接时能否得到无垂落且无不规整的稳定的恒定高度的 熔透焊道。 0016 第2方案是一种等离子弧焊的监视方法，其特征在于，在第1方案中，所述判定步 骤中，在所述峰值频率确定步骤中确定出的峰值频率处于预先设定的频率范围内时，判定 为焊接良好地进行，在所述峰值频率确定步骤中确定出的峰值频率偏离预先设定的频率范 围时，判定为焊接不良。 0017 仅通过对这样确定出的与熔池的振动相关的峰值频率、与预先设定的频率范围的 具体关系进行研究，就能够高精度地判定在利用恒定电流进行小孔焊接时能否得到无垂落 且无不规整的稳定的恒。
16、定高度的熔透焊道。 0018 第3方案是一种等离子弧焊的监视方法，其特征在于，在第2方案中，所述判定步 骤中，在所述频率范围以外还存在预定等级以上的峰值频率时，判定为焊接不良。 0019 通过这样考虑在频率范围以外是否还有预定等级以上的峰值频率，能够更为高精 度地判定能否得到无不规整的稳定的恒定高度的熔透焊道。 0020 第4方案是一种等离子弧焊的监视方法，其特征在于，是对一边在被焊接物的焊 接部利用等离子弧形成小孔一边在该焊接部连续焊接的状况进行监视的方法，其特征在 于，包括：输出电压测量步骤，对利用脉冲电流进行焊接时的输出电压进行测量；焊接电压 频率解析步骤，对在该输出电压测量步骤中测量出。
17、的输出电压中的、可能与在所述焊接部 的母材的里侧所形成的熔池的振动相关的焊接电压进行频率解析，并求出峰值频率及其分 说 明 书CN 103945975 A 3/8页 6 布；峰值频率确定步骤，基于该焊接电压频率解析步骤的频率解析结果来确定可能与所述 熔池的振动相关的几个峰值频率；和判定步骤，将在该峰值频率确定步骤中确定出的峰值 频率与所述脉冲电流的脉冲频率进行比较来判定焊接良否。 0021 根据这样的方法，则仅通过将和熔池的振动相关的峰值频率与脉冲电流的脉冲频 率进行比较，就能够高精度地判定利用脉冲电流的小孔焊接良否、即能够高精度地判定在 利用脉冲电流进行小孔焊接时能否得到无垂落且无不规整的稳。
18、定的恒定高度的熔透焊道。 0022 第5方案是一种等离子弧焊的监视方法，其特征在于，在第1第4方案中，关于 所述判定步骤，在根据上述的基准判定为焊接良好地进行时，进一步基于焊接电压的每单 位时间的变化量以及相对于基准电压的偏离量来判定焊接良否。 0023 在这样根据上述基准判断为焊接良好地进行时，如果进一步基于焊接电压的每单 位时间的变化量以及相对于基准电压的偏离量来判定焊接良否，则能够更高精度地判定进 行小孔焊接时能否得到无垂落且无不规整的稳定的恒定高度的熔透焊道。 0024 第6方案是一种等离子弧焊装置，一边利用产生等离子弧的焊炬在被焊接物的焊 接部形成小孔一边在该焊接部连续焊接，其特征在。
19、于，具备：输出电压测量机构，其对利用 恒定电流进行焊接时的输出电压进行测量；焊接电压频率解析机构，其对用该输出电压测 量机构测量出的输出电压中的、可能与所述焊接时在母材的里侧所形成的熔池的振动相关 的焊接电压进行频率解析，并求出峰值频率将其分布；峰值频率确定机构，其基于该焊接电 压频率解析机构的频率解析结果来确定可能与所述熔池的振动相关的几个峰值频率；和判 定机构，其将用该峰值频率确定机构确定出的峰值频率与预先设定的频率范围进行比较来 判断焊接良否。 0025 根据这样的结构，则与第1方案同样地仅通过将和熔池的振动相关的峰值频率与 预先设定的频率范围进行比较，就能够高精度地判定利用恒定电流的小。
20、孔焊接良否、即能 够高精度地判定在利用恒定电流进行小孔焊接时能否得到无垂落且无不规整的稳定的恒 定高度的熔透焊道。 0026 第7方案是一种等离子弧焊装置，一边利用产生等离子弧的焊炬在被焊接物的焊 接部形成小孔一边在该焊接部连续焊接，其特征在于，具备：输出电压测量机构，其对利用 脉冲电流进行焊接时的输出电压进行测量；焊接电压频率解析机构，其对用该输出电压测 量机构测量出的输出电压中的、可能与所述焊接时在母材的里侧所形成的熔池的振动相关 的焊接电压进行频率解析，并求出峰值频率及其分布；峰值频率确定机构，其基于该焊接电 压频率解析机构的频率解析结果来确定可能与所述熔池的振动相关的几个峰值频率；和判。
21、 定机构，其将用该峰值频率确定机构确定出的焊接电压的峰值频率与脉冲电流的脉冲频率 进行比较来判定焊接良否。 0027 根据这样的结构，能够与第4方案同样地仅通过将和熔池的振动相关的峰值频率 与脉冲电流的脉冲频率进行比较，就能够高精度地判定利用脉冲电流的小孔焊接良否、即 能够高精度地判定在利用脉冲电流进行小孔焊接时能否得到无垂落且无不规整的稳定的 恒定高度的熔透焊道。 0028 发明的效果 0029 根据本发明，仅通过将和焊接时在母材的里侧所形成的熔池的振动相关的峰值频 率、与预先设定的频率范围进行比较，就能够高精度地判定在小孔焊接时能否得到无垂落 说 明 书CN 103945975 A 4/8。
22、页 7 且无不规整的稳定的恒定高度的熔透焊道。 附图说明 0030 图1是表示本发明涉及的等离子弧焊装置100的一个实施方式的框图。 0031 图2是表示在焊接时在母材15里侧所形成的熔池P的变动的概念图。 0032 图3是表示使焊炬10相对于被焊接物14倾斜预定角度地进行焊接的状态的 概念图。 0033 图4是本发明方法中使用的脉冲电流的波形图。 0034 图5是表示与被焊接物14相关的焊接条件的一例的局部放大图。 0035 图6是表示本发明涉及的等离子弧焊的监视方法的处理流程的流程图。 0036 图7是表示使用恒定电流的情况下的焊接良否判定处理流程的流程图。 0037 图8是表示焊接电压的。
23、变化斜率和焊接电压相对于基准电压的偏离量的一例的 曲线图。 0038 图9是表示对使用恒定电流的情况下的焊接电压进行频率解析时的频率分布的 曲线图。 0039 图10是表示进行了本发明的小孔焊接后的焊接部的状态的焊接方向剖视图。 0040 图11是表示使用恒定电流的情况下的焊接良否判定处理的其他例子的流程图。 0041 图12是表示使用脉冲电流的情况下的焊接良否判定处理流程的流程图。 0042 图13是表示对使用脉冲电流的情况下的焊接电压进行频率解析时的频率分布的 曲线图。 0043 图14是表示使用脉冲电流的情况下的焊接良否判定处理的其他例子的流程图。 具体实施方式 0044 接下来，一边参。
24、照附图一边就本发明涉及的等离子弧焊的监视方法以及焊接装置 的一个实施方式进行说明。图1是表示本发明涉及的等离子弧焊装置100的结构的框图。 如图所示，该等离子弧焊装置100主要由下述部件构成：焊炬10；对该焊炬10进行驱动的 驱动部20；供给焊接电源的电源部30；对焊炬10供给焊接气体的气体供给部40；和对这些 各部分1040进行控制的焊接控制部50。 0045 如图2所示，焊炬10呈用焊炬焊嘴12覆盖钨电极11并且用保护罩13覆盖该焊炬 焊嘴12的构造。而且，使用未图示的高频发生器在该钨电极11与焊炬焊嘴12之间产生导 弧，并且在该焊炬焊嘴12内流动氩气(Ar)等工作气体(等离子气体PG)。。
25、于是，该等离子 气体PG由于电弧热而离子化成为电弧电流的良导体，在钨电极11与母材15之间产生超高 温(1000020000)等离子弧16。而且，通过使该等离子弧16从母材15的表面侧贯通 到里面侧，能够进行小孔焊接。另外，对该焊炬焊嘴12与保护罩13之间供给包含氩气(Ar) 和氢气( 2 )、氩气(Ar)和氧气(O 2 )、氩气(Ar)和二氧化碳(CO 2 )等的保护气体SG，利用 该保护气体SG保护焊接部免受大气影响、维持焊接品质。 0046 驱动部20固定该焊炬10使得其相对于被焊接物14例如图3所示维持预定的间 隔以及角度，根据来自焊接控制部50的控制信号使该焊炬10沿被焊接物14的焊。
26、接线以 预定的速度移动(行进)。此外，该驱动部20将被焊接物14侧固定而使焊炬10侧相对于 说 明 书CN 103945975 A 5/8页 8 该被焊接物14移动，此外也可以将焊炬10侧固定而使被焊接物14侧移动、或者使两方分 别同时移动(行进)。 0047 焊接电源部30以预定的电压供给为了在焊炬10与母材15之间产生等离子弧16 所需的电流，该电流值以及电压值受焊接控制部50精确控制。而且，该焊接电源部30，作为 供给的电流，除恒定电流外，也可以按预定的脉冲频率供给例如图4所示那样的矩形波的 脉冲电流。图4是表示从该焊接电源部30供给的脉冲电流的波形的一例的图，I p 为峰值电 流、I 。
27、b 为基值电流、w p 为脉冲宽度、f 1 为脉冲频率。气体供给部40对焊炬10供给上述等离 子气体、保护气体等焊接气体，同样由焊接控制部50对该气体流量、定时等适当控制。 0048 焊接控制部50由中央控制部51、存储部(数据库)52、输出电压测量部53、焊接电 压频率解析部56、输入部54和输出部55构成。而且，中央控制部51由计算机系统等信息 处理装置(CPU、ROM、RAM、输入输出接口等)构成，并基于从输入部54输入的操作指令、预 定的控制用程序对上述各部分1040等进行控制。 0049 存储部(数据库)52由HDD、半导体存储器等数据自由写入读出的存储装置等构 成，除各种控制用程序。
28、等外，还至少自由写入读出地记录有各种焊接条件以及与按每个焊 接条件而各异的小孔里面侧的熔池的固有频率相关的数据。 0050 即，该存储部(数据库)52作为数据库至少记录有各种各样的焊接条件及与在该 条件下唯一确定的熔池P的固有频率相关的信息。这里，作为各种各样的焊接条件，可列举 例如与被焊接物14有关的条件和焊接施工条件。而且，作为与被焊接物14有关的条件， 除材料(母材的种类)外，例如图5所示那样也有板厚t、坡口角度、根部长度r等。另 一方面，作为焊接施工条件有焊接电流、焊接速度、辅助气体(pilot gas)流量、辅助气体组 分、保护气体组分、图2所示的间距(stand off)(母材15。
29、焊炬焊嘴12的间隔)、焊炬焊 嘴孔径和图3所示那样的焊炬10相对于焊接部(被焊接物14)的角度等。 0051 输出电压测量部53总是或在任意时间对来自焊接电源部30的输出电压进行测量 并将其输入到焊接电压频率解析部56以及中央控制部51。焊接电压频率解析部56对用该 输出电压测量部53测量出的输出电压中的与熔池P的振动相关的焊接电压进行频率解析 以求出峰值频率及其分布，将其结果向中央控制部51输出。输入部54由例如键盘、鼠标等 各种输入装置构成，输入各种焊接条件、操作指令等。输出部由CRT、LCD等监视器、扬声器 等各种输出装置构成，显示来自输入部54的焊接条件的输入操作的确认所用的信息、各种。
30、 焊接状况等信息。此外，该输出部55也可以通过对监视器的表面附加接触面板等输入功能 而兼作输入部54。 0052 接下来，一边主要参照图6到图10一边就利用这样结构的等离子弧焊装置100实 现的等离子焊接的监视方法的一例进行说明。本发明装置100的焊接控制部50(中央控制 部51)，如果从输入部54被输入了与被焊接物14相关的条件和焊接开始指令，则从存储部 (数据库)52中选择与和该被焊接物14相关的条件最匹配的焊接施工条件并按照该焊接施 工条件对各部分1040进行控制、开始焊接。此处的焊接利用恒定电流进行。 0053 而且，该焊接控制部50(中央控制部51)，如果开始了小孔焊接，则如图6所示。
31、首先 获取从输入部54输入了的该焊接条件(步骤S100)，并且访问存储部52获取在该焊接条件 下唯一确定的熔池P的固有频率(步骤S200)。接着，该焊接控制部50(中央控制部51)， 如果已获取了熔池P的固有频率，则测量该输出电压，并且对所测量出的输出电压中的与 说 明 书CN 103945975 A 6/8页 9 熔池P的振动相关的焊接电压进行频率解析、并求出峰值频率及其分布(步骤S300、S400)。 之后，该焊接控制部50(中央控制部51)，如果已求出了该焊接电压、峰值频率及其分布，则 转移到下一步骤S500去判定焊接良否。 0054 图7是示出该步骤S500中的焊接良否判定处理流程的图。
32、。该焊接良否判定处理， 首先在最初的步骤S501中判定所输出的焊接电压的每单位时间的变化量是否小于等于预 定值。该焊接电压的变化量能够根据例如图8所示那样的表示焊接电压变化的曲线的斜率 来判断。即，因为：短时间内焊接电压的急剧变化很有可能导致小孔过大或者未形成小孔等 重大的焊接不良(缺陷)。而且，如果在该最初的步骤S501中判断为焊接电压的每单位时 间的变化量不小于等于预定值(否)，则转移到步骤S513侧，但如果判断为变化量小于等于 预定值(是)，则转移到下一步骤S503。 0055 在步骤S503中，判断该焊接电压相对于基准电压偏离到何种程度，检测该偏离量 并判定该偏离量相对于基准电压是否处。
33、于预定范围内。即，这是因为：如图8所示，在焊接 电压相对于基准电压大幅偏离的情况下，也很有可能导致小孔过大或者未形成小孔等重大 焊接不良(缺陷)。而且，在判断为该偏离量相对于基准电压不处于预定范围内(否)时， 转移到步骤S513，而在判断为该偏离量相对于基准电压处于预定范围内(是)时，转移到下 一步骤S505。 0056 在步骤S505中，基于之前的步骤S400中所得的频率解析结果确定与熔池P的振 动相关的峰值频率，转移到下一步骤S507。在步骤S507中，判断所确定的峰值频率是否处 于预定的频率范围内。即，因为该峰值频率与实际的熔池P的振动数相当，所以要判断该振 动数是否与先前读出的熔池P的。
34、固有频率大体一致。 0057 而且，例如图9(A)所示，在判断为所确定的峰值频率处于预定的频率范围(是) 的情况下，判断为实际的熔池P的振动数与固有频率大体一致，转移到下一步骤S509。相对 于此，例如图9()所示，在判定为所确定的峰值频率未处于预定的频率范围(否)的情 况下，判断为实际的熔池P的振动数与固有频率偏差很大，转移到步骤S513侧。这是因为： 一般认为在实际的熔池P的振动数与固有频率大体一致的情况下进行了良好的焊接，相反 在两者偏差很大的情况下未进行良好的焊接。 0058 在步骤S509中，虽然所确定的峰值频率处于预定的频率范围，但仍要判断在该峰 值频率以外还有没有由于外部干扰所产。
35、生的预定等级以上的别的峰值频率。这是因为：如 果在峰值频率以外还有预定等级以上的大的峰值频率，则受该峰值频率影响、难以进行正 确的判断。而且，例如图9()所示，在判定为在预定的频率范围以外还有大的峰值频率 (否)时，转移到步骤S513，在判断为在预定的频率范围以外没有大的峰值频率(是)时， 转移到步骤S511。 0059 在步骤S511中，因为满足从步骤S501到S509的全部4个条件，所以判定为进行了 如图10所示那样熔透焊道规整的良好的焊接，结束处理。相对于此，在步骤S513中，因为 没有完全满足从步骤S501到S509的4个条件，所以判定为焊接不良，结束处理。如果就这 样结束了焊接良否判。
36、定处理，则转移到图3的步骤S600将该数据保存到存储部52中(数 据保存)再转移到步骤S700。在步骤S700中，判断焊接是否已结束，按预定时间或预定焊 接距离反复进行上述处理，直到焊接结束为止。 0060 这样根据本发明的监视方法，能够实时地高精度地判定利用等离子弧进行小孔焊 说 明 书CN 103945975 A 7/8页 10 接时能否得到无垂落且无不规整的稳定的恒定高度的熔透焊道，所以能够可靠地进行对持 续焊接、中断焊接的判断，并且即使在发生了焊接缺陷的情况下也能够大幅减少后续的修 补作业等。 0061 此外，在本实施方式中的焊接良否判定处理(步骤S500)中，如图7所示，首先判 断焊。
37、接电压的变化量、偏离量，接着进行峰值频率的确定并基于该确定位置等来进行焊接 良否判定，但是该判断顺序并不限定于此。例如，也可以是如图11所示那样，先基于峰值频 率的检出位置等来进行焊接良否判定(步骤S505、S507、S509)、接着判断焊接电压的变化 量、偏离量(步骤S501、S503)的顺序。 0062 接着，图12是示出使用脉冲电流作为焊接电流的情况下的步骤S500中的焊接良 否判定处理流程的图。在本实施方式中，如图12所示，在步骤S505中的峰值频率确定处理 结束后的步骤S515中，判断确定出的峰值频率是否只是预先设定的脉冲电流的脉冲频率。 0063 其结果，如果判定为如图13(A)所。
38、示，该峰值频率只是设定的脉冲频率，则转移到 步骤S511，而如果判定为如图13(B)所示在该峰值频率以外有由于外部干扰所产生的预定 等级以上的其他峰值频率，则转移到步骤S513。与上述实施方式同样地在步骤S511中，判 定为焊接进行良好、结束处理，在步骤S513中判定为焊接不良、结束处理。 0064 在这样使用脉冲电流作为焊接电流的情况下，通过判断该焊接电压的峰值频率与 脉冲电流的脉冲频率的关系，能够更高精度地判定小孔焊接良否。此外，在本实施方式中， 各判断处理的顺序也不限于此，也可以如图14所示在判断焊接电压的变化量、偏离量(步 骤S501、S503)之前、进行步骤S515的判断。另外，在使。
39、用脉冲电流作为焊接电流的情况 下，也能够省略图6中步骤S200即固有频率获取步骤。 0065 另外，在上述用于解决问题的手段一栏所记载的构成本发明的各机构(步骤)中， 检测利用恒定电流以及脉冲电流进行焊接时的输出电压的输出电压检测机构(步骤)，与 例如图1的输出电压测量部53和图6的输出电压测量步骤S300等相对应。另外，对检测 出的输出电压中的与焊接时在母材的里侧所形成的熔池P的振动相关的焊接电压进行频 率解析、并求出峰值频率及其分布的焊接电压频率解析机构(步骤)，与例如图1的焊接电 压频率解析部56和图6的焊接电压频率解析步骤S400相对应。另外，基于频率解析结果 来确定与上述熔池的振动相。
40、关的峰值频率的峰值频率确定机构(步骤)，与例如图1的中央 控制部51和图7的步骤S505等相对应。另外，将所确定的峰值频率与预先设定的频率范 围进行比较以判定焊接良否的判定机构(步骤)，与例如图1的中央控制部51和图6的步 骤S500以及图7、图11的焊接良否判定处理等相对应。另外，将焊接电压的峰值频率与脉 冲电流的脉冲频率进行比较以判定焊接良否的判定机构，与例如图1的中央控制部51和图 6的步骤S500以及图12、图14的焊接良否判定处理等相对应。 0066 附图标记说明 0067 100等离子弧焊装置 10焊炬 0068 11钨电极 12焊炬焊嘴 0069 13保护罩 14被焊接物 007。
41、0 15母材 16等离子弧 0071 20驱动部 30焊接电源部 0072 40焊接气体供给部 50焊接控制部 说 明 书CN 103945975 A 10 8/8页 11 0073 51中央控制部 52存储部(数据库) 0074 53输出电压测量部 54输入部 0075 55输出部 56焊接电压频率解析部 0076 P熔池 PG等离子气体 0077 SG保护气体 说 明 书CN 103945975 A 11 1/10页 12 图1 说 明 书 附 图CN 103945975 A 12 2/10页 13 图2 图3 说 明 书 附 图CN 103945975 A 13 3/10页 14 图4 。
42、图5 说 明 书 附 图CN 103945975 A 14 4/10页 15 图6 说 明 书 附 图CN 103945975 A 15 5/10页 16 图7 图8 说 明 书 附 图CN 103945975 A 16 6/10页 17 图9 说 明 书 附 图CN 103945975 A 17 7/10页 18 图10 图11 说 明 书 附 图CN 103945975 A 18 8/10页 19 图12 说 明 书 附 图CN 103945975 A 19 9/10页 20 图13 说 明 书 附 图CN 103945975 A 20 10/10页 21 图14 说 明 书 附 图CN 103945975 A 21 。