專利名稱：熔化電極電弧焊接的引弧控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于焊絲暫時接觸被焊接物之后再分離而引弧的熔化電 極電弧焊接的引弧控制方法。
背景技術(shù)：
以往，慣用以下熔化電極電弧焊接的引弧控制方法，在熔化電極電弧 焊接的焊接開始時，使自焊槍送給的焊絲與被焊接物接觸，通電初期電流， 然后通過使焊絲與被焊接物分離而產(chǎn)生初期電弧后過渡到穩(wěn)定電弧(以 下，稱為收縮引弧方法)。該收縮引弧方法，與通常的引弧方法相比，具 有引弧失敗的概率低，且引弧時的飛濺發(fā)生少，向穩(wěn)定電弧的過渡響應(yīng)性 優(yōu)良，可以實現(xiàn)高品質(zhì)的引弧性的效果。以下，對該現(xiàn)有技術(shù)的收縮引弧 方法進(jìn)行說明。
圖4是用于實施現(xiàn)有技術(shù)的收縮引弧方法的焊接裝置的構(gòu)成圖。以下， 參照該圖進(jìn)行說明。
焊接電源PS，被從外部輸入起動信號St時，開始輸出用于引弧的焊 接電壓Vw和焊接電流Iw，且輸出用于控制焊絲1的送給的送給控制信號 Fc。在引弧中，判斷焊絲1和被焊接物2接觸時，焊接電源內(nèi)的接觸判斷 信號Sd變?yōu)楦唠娖健?br> 根據(jù)上述送給控制信號Fc對送給電動機(jī)WM進(jìn)行旋轉(zhuǎn)控制。焊絲1 通過與上述送給電動機(jī)WM結(jié)合的送給輥5在焊槍4內(nèi)被送給。送給電動 機(jī)WM正向旋轉(zhuǎn)，焊絲1在接近被焊接物2的方向被送給時為前進(jìn)送給， 送給電動機(jī)WM反向旋轉(zhuǎn)，焊絲1在自被焊接物2遠(yuǎn)離的方向上被送給時 為后退送給。焊絲1由安裝在焊槍4的前端的供電芯41供電，在與被焊 接物2之間產(chǎn)生電弧3。焊絲1前端和被焊接物2之間的距離為焊絲/被焊 接物間距離Lw，該距離在引弧發(fā)生過程中為電弧長度。
圖5是進(jìn)行收縮引弧方法時的上述焊接裝置中的各個信號的時序圖。
該圖(A)表示起動信號St，該圖(B)表示送給控制信號Fc，該圖(C) 表示接觸判斷信號Sd,該圖(D)表示焊接電流Iw，該圖(E)表示焊絲 /被焊接物間距離Lw。以下，參照該圖進(jìn)行說明。
在時刻tl，如該圖(A)所示，被輸入起動信號St (高電平)時，如 該圖(B)所示，送給控制信號Fc為正值，因此焊絲l以低(slowdown) 送給速度被前進(jìn)送給。這里，送給控制信號Fc的值為正的時候為前進(jìn)送 給，為負(fù)的時候為后退送給。通過該前進(jìn)送給，如該圖(E)所示，焊絲/ 被焊接物間距離Lw逐漸縮短。
在時刻t2，如該圖(E)所示，焊絲/被焊接物間距離Lw為Omm，焊 絲l前端與被焊接物2接觸時，如該圖(C)所示，接觸判斷信號Sd為高 電平。在從該接觸判斷時刻開始經(jīng)過預(yù)定的接通延遲期間Tn之后的時刻 t3，如該圖(B)所示，送給控制信號FC變?yōu)樨?fù)值，因此焊絲1以后退送 給速度進(jìn)行后退送給。同時，如該圖(D)所示，通過預(yù)定的初期電流Is。
如該圖(E)所示，通過上述后退送給，焊絲1前端自被焊接物2分 離，焊絲/被焊接物間距離Lw成為微小值時(時刻t4)，產(chǎn)生通過初期電 流Is的初期電弧。另外，在時刻t4焊絲1與被焊接物2為非接觸，因此 接觸判斷信號Sd變?yōu)榈碗娖健?br> 從上述接觸判斷信號Sd在時刻t4變?yōu)榈碗娖綍r幵始，到經(jīng)過預(yù)定的 斷開延遲期間Tf后的時刻t5的期間中，如該圖(B)所示，因為送給控 制信號Fc保持為負(fù)值，所以繼續(xù)后退送給。因此，如該圖(E)所示，初 期電弧的長度(焊絲/被焊接物間距離Lw)逐漸變長。
在時刻t5，經(jīng)過了上述斷開延遲期間Tf時，如該圖(B)所示，送給 控制信號Fc變?yōu)檎担虼撕附z1以穩(wěn)定送給速度再次前進(jìn)送給。與此 對應(yīng)，如該圖(D)所示，從初期電流Is變?yōu)榉€(wěn)定焊接電流，如該圖(E) 所示，成為穩(wěn)定的電弧長度，從初期電弧過渡到穩(wěn)定電弧。如上所述，焊 絲1暫時接觸被焊接物2后分離，可靠地產(chǎn)生初期電弧，并過渡到穩(wěn)定電 弧，由此可以實現(xiàn)高品質(zhì)的引弧性(例如參見專利文獻(xiàn)l、 2)
專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2002—248572號公報；
專利文獻(xiàn)2:日本專利特許第3836872號公報。.在上述圖5中，在時刻t2焊絲1接觸之后經(jīng)接通延遲期間Tn期間繼 續(xù)前進(jìn)送給，等待初期電流Is的通電。這樣是使焊絲1的接觸狀態(tài)成為更 完全狀態(tài)的緣故。接觸狀態(tài)為不完全的狀態(tài)時，在時刻t3通電初期電流 Is，瞬間生成電弧(以下成為瞬時電弧)會產(chǎn)生熔敷(溶著)而導(dǎo)致引弧 失敗。
初期電流Is的值考慮初期電弧的穩(wěn)定性多設(shè)定在50 100A左右。從 防止產(chǎn)生上述瞬時電弧而引起的熔敷的角度考慮要降低初期電流Is的值。 但是，在初期電流Is的值變小時，容易使初期電弧不穩(wěn)定而產(chǎn)生斷弧?？?慮這二者，來設(shè)定上述值。
圖6是表示焊接結(jié)束時的焊絲的前端部的圖。焊絲l前端部為球狀， 該球狀的下面形成薄的絕緣層11。該薄絕緣層11由焊絲1的成分生成。 因此，存在容易形成薄絕緣層11的焊絲1的種類。例如，在焊絲1的材 質(zhì)為不銹鋼時，容易形成該薄絕緣層11。另外，薄絕緣層11的形成狀態(tài) 根據(jù)焊接條件而變化。該薄絕緣層11因為在球狀的下面斑駁地存在，因 此在與被焊接物2接觸時很少完全被絕緣，大多為表現(xiàn)出大的接觸電阻值。 如上所述，以在焊絲前端部斑駁地形成薄絕緣層11的狀態(tài)與被焊接物2 接觸，通電初期電流Is時，初期電流Is集中于沒有薄絕緣層11的接觸部 而通電。其結(jié)果通電集中的接觸部，因為急劇地加熱而熔化，產(chǎn)生微小的 間隙，往往在該間隙中產(chǎn)生瞬間電弧而發(fā)生熔敷。形成薄絕緣層11未必 產(chǎn)生瞬間電弧而發(fā)生熔敷。這依賴于薄絕緣層11的形成狀態(tài)、初期電流 Is的值、接觸狀態(tài)等。
圖7是測量使用不銹鋼焊絲進(jìn)行上述收縮引弧，初期電流Is變化時的 瞬間電弧發(fā)生次數(shù)的圖。按照各個初期電流值進(jìn)行20次的引弧，縱軸表 示瞬間電弧產(chǎn)生次數(shù)。根據(jù)該圖可知，瞬間電弧產(chǎn)生次數(shù)在初期電流Is 為20A以下為0次，但是在超過20A時，與該值成比例地增加。如上所 述，初期電流Is為通常設(shè)定的50A 100A的范圍內(nèi)，至少以5/20=25°/。 的概率產(chǎn)生。瞬時電弧的產(chǎn)生并不是所有都會導(dǎo)致熔敷，但是一定是易發(fā) 生熔敷的狀態(tài)。在熔敷發(fā)生時成為引弧不良，因此需要抑制瞬時電弧的產(chǎn) 生。.

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供一種在收縮引弧方法中，即使在焊絲前端部形成薄 絕緣層時，也不產(chǎn)生熔敷，可以得到高品質(zhì)的引弧性的熔化電極電弧焊接 的引弧控制方法。
為了解決上述問題，本發(fā)明方案一的熔化電極電弧焊接的引弧控制方 法，在焊接開始時，自焊槍送給的焊絲與被焊接物接觸并通入初期電流， 然后，通過將焊絲與被焊接物分離產(chǎn)生初期電弧后，過渡到穩(wěn)定電弧，其 中，對所述初期電流的上升賦予斜率。
本發(fā)明方案二的熔化電極電弧焊接的引弧控制方法，在從所述接觸發(fā) 生時刻開始經(jīng)過規(guī)定期間之后開始所述初期電流的通電。
本發(fā)明方案三的熔化電極電弧焊接的引弧控制方法，根據(jù)本發(fā)明方案 一和方案二的熔化電極電弧焊接的引弧控制方法，所述初期電流的斜率為
20A/ms以下。 發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，通過使初期電流的上升中具有斜率而進(jìn)行通電，可以除 去形成在焊絲前端的薄絕緣層，減小接觸電阻值。因此，可以抑制初期電 流通電時產(chǎn)生瞬時電弧、發(fā)生熔敷。其結(jié)果，可以實現(xiàn)高品質(zhì)的引弧性。


圖1是用于實施本發(fā)明實施方式的相關(guān)熔化電極電弧焊接的引弧控制 方法的焊接電源的方框圖。
圖2是用于實施本發(fā)明實施方式的相關(guān)的熔化電極電弧焊接的引弧控 制方法時的圖1的焊接電源中的各個信號的時序圖。
圖3是表示本發(fā)明實施方式中初期電流的斜率Su的適當(dāng)范圍的圖。
圖4是用于實施現(xiàn)有技術(shù)中的熔化電極電弧焊接的引弧控制方法的焊 接裝置的構(gòu)成圖。
圖5是表示現(xiàn)有技術(shù)中的熔化電極的引弧控制方法的時序圖。
圖6是表示為了說明現(xiàn)有技術(shù)的問題，形成在焊接結(jié)束時的焊絲前端 部的薄絕緣層ll的圖。
圖7是表示為了說明現(xiàn)有技術(shù)的問題，初期電流Is的值和瞬時電弧發(fā)生次數(shù)之間的關(guān)系的圖。 圖中符號說明
l一焊絲，2 —被焊接物7 3—電弧，4一焊槍，5 —送給輥，11 —薄絕
緣層，41一供電芯，DY—延遲電路，Dy—延遲信號，F(xiàn)C—送給控制電路， Fc —送給控制信號，IS —初期電流設(shè)定電路，Is —初期電流，Isr—初期電 流設(shè)定信號，Iw—焊接電流，Lw—焊絲/被焊接物間距離，PM—電源主電 路，PS —焊接電源，SD—接觸判斷電路，Sd—接觸判斷信號，St—起動信 號，Su—初期電流的斜率，Tf一斷開延遲期間(設(shè)定值)，Tn—接通延遲 期間(設(shè)定值)，VD—電壓檢測電路，Vd—電壓檢測信號，VR—電壓設(shè) 定電路，Vr—電壓設(shè)定信號，Vw—焊接電壓，WM—送給電動機(jī)。
具體實施例方式
以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。
圖1是用于實施本發(fā)明實施方式的相關(guān)瑢化電極電弧焊接的引弧控制 方法的焊接電源PS的方框圖。作為焊接裝置與上述圖4相同，但是焊接 電源PS置換為該圖的焊接電源。以下，參照該圖對各個功能框進(jìn)行說明。
電壓設(shè)定電路VR，輸出預(yù)定的電壓設(shè)定信號Vr。初期電流設(shè)定電路 IS輸出預(yù)定的初期電流設(shè)定信號Isr。電源主電路PM以三相200V等的商 用電源作為輸入，在起動信號St為高電平時，根據(jù)上述電壓設(shè)定信號Vr 進(jìn)行逆變控制等輸出控制，輸出焊接電壓Vw和焊接電流Iw。因此，該電 源主電路PM的輸出，與通常的熔化電極電弧焊接用的焊接電源同樣，為 恒電壓特性。但是，在圖2中如后面所述，后述的延遲信號Dy從高電平 變?yōu)榈碗娖綖橹沟倪M(jìn)行引弧的一定期間之間(圖2的時刻tl t5期間)， 輸出根據(jù)上述初期電流設(shè)定信號Isr為恒電流特性。
焊絲1通過與送給電動機(jī)WM結(jié)合的送給輥5在焊槍4內(nèi)被送給， 在與被焊接物2之間產(chǎn)生電弧3。
電壓檢測電路VD檢測上述焊接電壓Vw，輸出電壓檢測信號Vd。接 觸判斷電路SD，根據(jù)該電壓檢測信號Vd的值判斷焊絲1與被焊接物2 之間的接觸，輸出接觸判斷信號Sd。延遲電路DY以該接觸判斷信號Sd 為輸入，輸出接通延遲了接通延遲期間設(shè)定值Tn、且斷開延遲了斷開延
遲期間設(shè)定值Tf后的延遲信號Dy。送給控制電路FC以上述起動信號St 和延遲信號Dy作為輸入，輸出圖2中后述的送給控制信號Fc。送給電動 機(jī)WM，按照該送給控制信號Fc被旋轉(zhuǎn)控萄J。
圖2是用于進(jìn)行本發(fā)明的收縮引弧方法時的上述焊接電源中的各個信 號的時序圖。該圖(A)表示起動信號St,該圖(B)表示送給控制信號 Fc，該圖(C)表示接觸判斷信號Sd，該圖(C2)表示延遲信號Dy，該 圖(D)表示焊接電流Iw，該圖(E)表示焊絲/被焊接物間距離Lw。該 圖與上述的圖5對應(yīng)，追加了該圖(C2)所示的延遲信號Dy。以下，參 照該圖進(jìn)行說明。
在時刻tl，如該圖(A)所示，被輸入起動信號St (高電平)時，如 該圖(B)所示，因為送給控制信號Fc為正值，所以焊絲1以低送給速度 被前進(jìn)送給。這里，送給控制信號Fc的值為正時是前進(jìn)送給，為負(fù)時是 后退送給。根據(jù)該前進(jìn)送給，如圖(E)所示，焊絲/被焊接物間距離Lw 逐漸縮短。
在時刻t2，如該圖(E)所示，焊絲/被焊接物間距離Lw為Omm，焊 絲1前端與被焊接物2接觸時，如該圖(C)所示，接觸判斷信號Sd為高 電平。從該接觸判斷時刻開始經(jīng)過了預(yù)定的接通延遲期間Tn后的時刻t3， 如該圖(C2)所示，延遲信號Dy變?yōu)楦唠娖健Υ诉M(jìn)行響應(yīng)，如該圖(B) 所示，送給控制信號Fc變?yōu)樨?fù)值，因此焊絲1以后退送給速度被后退送 給。同時，如該圖(D)所示，通電具有斜率而上升后的成為規(guī)定值(50 IOOA左右)的初期電流Is。此時，在圖6中，如上所述，即使在焊絲前 端部斑駁地形成薄絕緣層11時，初期電流Is不是突然通電規(guī)定值而是具 有斜率，因此焊絲的前端部，不會被急劇地加熱熔化出現(xiàn)間隙，而產(chǎn)生電 弧。即因為初期電流Is具有斜率，所以焊絲的前端部逐漸被加熱，薄絕緣 層11由于該加熱而逐漸除去。其結(jié)果，降低了焊絲前端和被焊接物2之 間的接觸電阻。因此，不會產(chǎn)生瞬時電弧，不會發(fā)生熔敷。除此之外，上 升后維持原來的規(guī)定值，因此對初期電弧的穩(wěn)定性不會帶來任何影響。對 于斜率的適當(dāng)值由圖3進(jìn)行后述。
如該圖(E)所示，通過上述后退送給焊絲1的前端自被焊接物2分 離，焊絲/被焊接物間距離Lw成為微小值(時刻t4)，產(chǎn)生初期電流Is通 電的初期電弧。另外，在時刻t4焊絲1與被焊接物2為非接觸，因此接觸 判斷信號Sd變?yōu)榈碗娖健?br> 在上述接觸判斷信號Sd在時刻t4從變?yōu)榈碗娖降臅r萄J開始經(jīng)過預(yù)定 的斷開延遲期間Tf后的時刻t5，如該圖(C2)所示，延遲信號Dy變?yōu)?低電平。在該時刻t4 t5期間中，如該圖(B)所示，送給控制信號Fc 保持負(fù)值，因此繼續(xù)后退送給。因而，如該圖(E)所示，初期電弧的電 弧長度(焊絲/被焊接物間距離Lw)逐漸變長。
在時刻t5中，如該圖(C2)所示，延遲信號Dy變?yōu)榈碗娖綍r，如該 圖(B)所示，因為送給控制信號Fc變?yōu)檎担院附z1以穩(wěn)定送給速 度再次前進(jìn)送給。對應(yīng)于此，如該圖(D)所示，從初期電流Is變?yōu)榉€(wěn)定 焊接電流，如該圖(E)所示，成為穩(wěn)定電弧長度，從初期電弧過渡到穩(wěn) 定電弧。
在該圖中，設(shè)接通延遲期間Tn二O，也可以不設(shè)接通延遲。此時，在 時刻t2，開始焊絲1的后退送給和初期電流Is的通電。即使與接觸判斷同 時停止前進(jìn)送給，這與由于慣性繼續(xù)前進(jìn)送給的狀態(tài)等價。
圖3是表示上述初期電流的斜率Su (A/ms)的適當(dāng)值的圖。該圖的 橫軸表示初期電流的斜率Su，縱軸表示瞬時電弧發(fā)生次數(shù)。該圖是使用不 銹鋼焊絲以初期電流Is為規(guī)定值70A進(jìn)行本發(fā)明的收縮引弧的情況。按 各個斜率Su進(jìn)行50次的引弧，測定其中瞬時電弧發(fā)生的次數(shù)。
根據(jù)該圖可知，在斜率Su《20A/ms，瞬時電弧發(fā)生次數(shù)大幅度減少， 進(jìn)而，在斜率Su《10A/ms為0次。在上述圖2中，接觸時初期電流Is通 電期間(時刻t3 t4的期間)至少為數(shù)十ms，因此即使在斜率Su二20A/ms、 初期電流Is設(shè)定為規(guī)定值50A的時候，以3.5ms斜率結(jié)束，并達(dá)到規(guī)定 值。因此，在初期電弧發(fā)生時刻(時刻t4)，通電規(guī)定值為50A的初期電 流Is。另一方面，斜率Su的最小值在設(shè)時刻t3 t4期間-25ms、規(guī)定值 =100A時為4A/ms。該圖表示了因為是容易形成薄絕緣層的不銹鋼焊絲 的情況，所以斜率Su設(shè)定在20A/ms以下即可，進(jìn)一步優(yōu)選設(shè)定在10A/ms 以下。
在上述圖2中，時刻tl t2期間，通過前進(jìn)送給焊絲1使焊絲1與被 焊接物2接觸。作為這之外的方法，可以使焊槍4前進(jìn)移動使焊絲1與被
焊接物2接觸。此時，焊絲l前進(jìn)送給、不前進(jìn)送給均可以。另外，時刻
t3 t5期間，通過將焊絲l后退送給，使焊絲1從被焊接物2離開，但是 也可以使焊槍4后退移動。此時，焊絲l為前進(jìn)送給的狀態(tài)、停止?fàn)顟B(tài)或 后退送給狀態(tài)中的任一項均可以。另外，初期電流Is的斜率不必為直線， 也可以是曲線狀、階躍狀等。
根據(jù)上述實施方式，通過通電上升具有斜率的初期電流，可以除去形 成在焊絲前端的薄絕緣層而降低接觸電阻值。因此，在初期電流通電時可 以抑制瞬時電弧的產(chǎn)生而發(fā)生熔敷。其結(jié)果，可以實現(xiàn)高品質(zhì)的引弧性。
權(quán)利要求
1、一種熔化電極電弧焊接的引弧控制方法，在焊接開始時，自焊槍送給的焊絲與被焊接物接觸并通入初期電流，然后，通過將焊絲與被焊接物分離產(chǎn)生初期電弧后，過渡到穩(wěn)定電弧，其特征在于，對所述初期電流的上升賦予斜率。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熔化電極電弧焊接的引弧控制方法，其特 征在于，在從所述接觸發(fā)生時刻開始經(jīng)過規(guī)定期間之后開始所述初期電流的 通電。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熔化電極電弧焊接的引弧控制方法， 其特征在于，所述初期電流的斜率為20A/ms以下。
全文摘要
一種熔化電極電弧焊接的引弧控制方法，在焊接開始時，自焊槍(4)送給的焊絲(1)與被焊接物(2)接觸(時刻t2)并通入初期電流(Is)(時刻t3)，然后，通過將焊絲(1)與被焊接物(2)分離產(chǎn)生初期電弧(時刻t4)后，過渡到穩(wěn)定電弧，其中，對所述初期電流(Is)的上升賦予斜率。從而，在焊接開始時，將焊絲(1)暫時與被焊接物(2)接觸后分離，產(chǎn)生電弧而進(jìn)行引弧的收縮引弧方法中，可以抑制焊絲(1)熔敷在被焊接物(2)而成為引弧不良。
文檔編號B23K9/06GK101204753SQ200710148728
公開日2008年6月25日 申請日期2007年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者上園敏郎 申請人:株式會社大亨