專利名稱：消耗電極電弧焊接的收縮檢測控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種消耗電極電弧焊接的收縮檢測控制方法，通過檢測短路期間中的 熔滴的收縮現(xiàn)象并使焊接電流急劇減小，從而能夠提高焊接質(zhì)量。
背景技術(shù)：
圖6是表示反復(fù)短路期間Ts與電弧期間Ta的消耗電極電弧焊接中的收縮檢測控 制方法的波形圖。該圖(A)表示熔滴的收縮檢測信號Nd，該圖(B)表示焊接電壓Vw，該圖 (C)表示焊接電流Iw，該圖(D)表示熔滴部的電阻值的變化率Ar = dr/dt，該圖(El) (E3)表示熔滴的過渡狀態(tài)。該圖是使用了晶閘管相位控制焊接電源的情況，如該圖(B)以 及(C)所示，在焊接電壓Vw以及焊接電流Iw中全波整流控制時具有商用頻率(50Hz或者 60Hz)的6倍的頻率的大波紋(ripple)重疊。下面，參照該圖進行說明。在時刻tl t2的電弧期間Ta中，如該圖⑶所示，焊接電壓Vw為數(shù)十V的電弧 電壓值，如該圖(C)所示，焊接電流Iw為對應(yīng)焊線輸送速度的平均電流值。在時刻t2如該圖(E1)所示，在電弧期間Ta中形成于焊線1的前端的熔滴la若與 母材2的熔池2a接觸，則開始短路期間Ts。若開始短路期間Ts，則如該圖(B)所示，焊接 電壓Vw成為數(shù)V的短路電壓值，如該圖(C)所示，焊接電流Iw隨著時間經(jīng)過而增加。基于 該電流通電的電磁收縮力作用于熔滴la上，如該圖(E2)所示，在熔滴la上產(chǎn)生收縮部lb。 隨著該收縮lb進行，如該圖(E3)所示，熔滴la過渡至熔池2a，在時刻t3再次產(chǎn)生電弧。 因此，收縮lb的產(chǎn)生是電弧再次產(chǎn)生的前兆現(xiàn)象，多數(shù)情況下從收縮lb產(chǎn)生經(jīng)過300 1000 ii s之后再次產(chǎn)生電弧。如上所述，若產(chǎn)生收縮lb，則由于焊接電流Iw的通電路徑在收縮部分lb變窄，因 此通電路徑的電阻值r增大。該電阻值r隨著收縮lb的進行而急劇增大。該圖(D)表示 該電阻值r的變化率Ar = dr/dt = d(Vw/Iw)/dt的波形。隨著收縮lb的進行，電阻值變 化率Ar急劇上升。若在時刻t21判別該值A(chǔ)r超過了預(yù)先設(shè)定的收縮檢測基準值rt，則 如該圖(A)所示，收縮檢測信號Nd為高電平。對應(yīng)該情況，如該圖(C)所示，使焊接電流值 Iw急劇減小。對于用于該急劇減小的特別的電路在后面的圖7進行敘述。而且，由于在時 刻t3產(chǎn)生了電弧的時刻的焊接電流值Iw為低值，因此濺射的發(fā)生大幅減少。這是因為濺射 的大部分在電弧再次產(chǎn)生時發(fā)生，其發(fā)生量與電弧再次產(chǎn)生時的電流值的大小成比例。因 此，所謂消耗電極電弧焊接的收縮檢測控制方法是由短路期間中的電阻值變化率△ r檢測 收縮lb的進行，使焊接電流Iw急劇減小，使電弧再次產(chǎn)生時的電流值為低值，從而大幅度 減少濺射發(fā)生。所述的收縮檢測信號Nd在從時刻t21的收縮檢測時刻至?xí)r刻t3的電弧再 次產(chǎn)生時刻的收縮檢測期間Tn的期間為高電平。圖7是采用了所述的收縮檢測控制方法的焊接裝置的框圖。焊接電源PS是一般 的消耗電極電弧焊接用的晶閘管相位控制焊接電源。晶體管TR串聯(lián)插入于輸出處，并且并 聯(lián)連接電阻器R。該電阻器R的電阻值設(shè)定為短路期間的負載電阻值數(shù)十mQ的10倍以上 的值。晶體管TR僅在所述的圖6(A)中收縮檢測信號Nd為高電平期間(收縮檢測期間Tn)處于截止(OFF)狀態(tài)，在電流通電路徑插入電阻器R。在收縮檢測期間Tn中若停止了焊接 電源的輸出之后插入電阻器R，則由于通電路徑的電阻值增大至10倍以上，因此在電源內(nèi) 部的大的電抗器(reactor)中積蓄的能量進行急劇放電，從而焊接電流Iw急劇減小。該急 劇減小速度是沒有插入電阻器R的通常情況下的10倍以上。
電壓檢測電路VD檢測焊接電壓Vw，并輸出電壓檢測信號Vd。電流檢測電路ID檢 測焊接電流Iw，并輸出電流檢測信號Id。電阻值變化率計算電路AR將該電壓檢測信號Vd 以及電流檢測信號Id作為輸入，來計算電阻值變化率信號Ar = d(Vd/Id)/dt。收縮檢測 電路ND對該電阻值變化率信號Ar與預(yù)先設(shè)定的收縮檢測基準值rt進行比較，在△!·> rt時，輸出成為高電平的收縮檢測信號Nd。驅(qū)動電路DR將該收縮檢測信號Nd作為輸入， 在收縮檢測信號Nd為低電平時，輸出使所述晶體管TR處于導(dǎo)通(ON)狀態(tài)的驅(qū)動信號Dr。 由于晶體管TR處于導(dǎo)通狀態(tài)時電阻器R被短路，因此焊接電源PS僅為通常的操作。在所述的收縮檢測控制方法中，正確地檢測收縮的產(chǎn)生很重要。決定該收縮檢測 的精度的重要因素之一是所述的收縮檢測基準值rt是否設(shè)定為適當(dāng)值。收縮檢測基準值 rt的適當(dāng)值根據(jù)焊接方法、焊線的種類、焊線輸送速度等的焊接條件而變化。因此，在各種 的焊接條件中，需要預(yù)先進行焊接試驗，從而求得該適當(dāng)值。以往提出了自動進行該收縮檢 測基準值rt的設(shè)定的方法。在該以往技術(shù)中，在圖6(A)中所述的收縮檢測期間Tn改變并 自動設(shè)定收縮檢測基準值rt使其成為目標值。若收縮檢測期間Tn過短，則焊接電流Iw沒 有降低至低值的期間內(nèi)再次產(chǎn)生電弧，從而濺射削減效果降低。相反，若收縮檢測期間Tn 過長，則收縮檢測的誤檢測的可能性變高，在該狀態(tài)下使電流急劇減小，反而焊接狀態(tài)變得 不穩(wěn)定。因此，若收縮檢測期間Tn為適當(dāng)值(數(shù)百μ s)，則由于沒有收縮檢測的誤檢測，并 且電弧再次產(chǎn)生時的電流值也變低，因此濺射大幅減少。對于所述的以往技術(shù)可參照專利 文獻1。專利文獻1 特開2007-75827號公報在焊接電流平均值為180Α左右以下的范圍中，熔滴過渡方式為短路過渡方式。在 該短路過渡方式中，如圖6中所述那樣大致固定的電弧期間Ta與大致固定固定的短路期間 Ts有規(guī)律地反復(fù)。因此，在電弧期間Ta中形成的熔滴的尺寸大致固定，該形成的熔滴在短 路期間Ts中大致完全過渡至熔池中。這樣，由于收縮的進行狀態(tài)大致固定，因此由電阻值 的變化率能夠正確地檢測收縮的進行狀態(tài)。 在焊接電流平均值為180 220Α左右的范圍中，熔滴過渡方式成為所述短路過渡 方式與熔滴過渡方式混合存在的方式。因此，在電弧期間Ta中形成的熔滴尺寸其大小出現(xiàn) 偏差。另外，在該電流范圍中由于熔滴過渡方式混合存在，從而焊接狀態(tài)有些不穩(wěn)定，因此 熔滴形狀也從球狀成為變形之后的形狀。因此，由于收縮的進行狀態(tài)不固定而是變動的，所 以電阻值的變化率對每次短路都是變動的。因此，由電阻值的變化率來正確地檢測收縮的 進行狀態(tài)比較困難。若焊接電流平均值為220Α左右以上，則熔滴過渡方式為熔滴過渡方 式，熔滴在不短路的情況下由自由落下進行過渡。但是，即使在該電流范圍中，在加快焊接 速度的情況下，為了防止在焊縫處形成凹陷(under cut)，將焊接電壓平均值設(shè)定得較低。 這樣，電弧長度變短，從而能夠防止凹陷的形狀。若電弧長度變短，則在電弧期間Ta中增長 得較大的熔滴與熔池短路，從而進行過渡。該過渡方式與所述的短路過渡方式不同，有時在 出現(xiàn)短路狀態(tài)之前產(chǎn)生收縮。因此，在伴隨著這種短路的熔滴過渡方式中，因為電阻值的變化率變動，所以正確地檢測收縮的進行狀態(tài)比較困難。在消耗電極脈沖電弧焊接中，也與 上述同樣，在加快焊接速度的情況下，熔滴由伴隨著短路的噴射過渡方式進行過渡。該情況 下，由于在發(fā)生短路之前產(chǎn)生收縮，因此電阻值的變化率發(fā)生變動。因此，在該情況下正確 地檢測收縮的進行狀態(tài)也比較困難。也就是說，除了典型的短路過渡方式的情況，短路過渡 與熔滴過渡混合存在的過渡方式的情況、伴隨著短路的熔滴過渡方式的情況以及伴隨著短 路的噴射過渡方式的情況下，由以往技術(shù)正確地檢測收縮的產(chǎn)生比較困難
發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的是提供一種即使熔滴過渡方式不是典型的短路過渡方式時也 能夠正確地檢測收縮的產(chǎn)生、基于該檢測在電弧再次產(chǎn)生之前減小焊接電流從而能夠抑制 濺射的發(fā)生的消耗電極電弧焊接的收縮檢測控制方法。為了解決所述課題，第1發(fā)明的消耗電極電弧焊接的收縮檢測控制方法，在消耗 電極與母材之間反復(fù)電弧產(chǎn)生狀態(tài)與短路狀態(tài)的消耗電極電弧焊接中，檢測從短路狀態(tài)電 弧再次產(chǎn)生的前兆現(xiàn)象即熔滴的收縮的產(chǎn)生，若檢測到該收縮的產(chǎn)生，則進行輸出控制，使 短路負載中流過的焊接電流減小，從而使電弧再次產(chǎn)生，所述消耗電極電弧焊接的收縮檢 測控制方法的特征在于，由CCD照相機按每規(guī)定周期對所述短路狀態(tài)中的熔滴過渡進行拍 攝，并對所拍攝的熔滴過渡圖像進行處理，從而檢測所述收縮的產(chǎn)生。第2發(fā)明根據(jù)第1發(fā)明所述的消耗電極電弧焊接的收縮檢測控制方法，其特征在 于，所述熔滴過渡圖像的處理是如下的處理，即在所述熔滴過渡圖像中設(shè)定相同的判別區(qū) 域，對每個熔滴過渡圖像計算該判別區(qū)域中的熔滴圖像所占的面積，通過判別該面積小于 基準值，從而檢測收縮的產(chǎn)生。第3發(fā)明根據(jù)第1發(fā)明所述的消耗電極電弧焊接的收縮檢測控制方法，其特征在 于，所述熔滴過渡圖像的處理是如下的處理，即在所述熔滴過渡圖像中設(shè)定相同的判別區(qū) 域，對每個熔滴過渡圖像計算該判別區(qū)域中的熔滴圖像所占的面積，通過判別該面積與短 路狀態(tài)開始時的所述面積之間的比例小于基準比例，從而檢測收縮的產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明，通過由CXD照相機對短路狀態(tài)中的熔滴過渡圖像進行拍攝，并對該 拍攝到的熔滴過渡圖像進行處理，能夠正確地檢測收縮的產(chǎn)生。由于該方法即使在熔滴過 渡方式不是短路過渡方式時，也通過圖像處理直接檢測收縮的產(chǎn)生，因此能進行高精度的 檢測。也就是說，即使在短路過渡方式與熔滴過渡方式混合存在的情況、伴隨著短路的熔滴 過渡方式的情況或者伴隨著短路的噴濺過渡方式的情況下，也能夠高精度地檢測收縮的產(chǎn) 生。而且，由于能夠根據(jù)該高精度的收縮產(chǎn)生的檢測減小焊接電流，從而降低電弧再次產(chǎn)生 時的電流值，因此即使不是短路過渡方式的過渡方式時也能夠減少濺射的發(fā)生。因此，本發(fā) 明不僅能應(yīng)用于二氧化碳電弧焊接、金屬活性氣體焊接以及金屬惰性氣體焊接，而且還能 應(yīng)用于脈沖電弧焊接以及交流脈沖電弧焊接。


圖1是用于實施本發(fā)明的實施方式的消耗電極電弧焊接的收縮檢測控制方法的 焊接裝置的框圖。圖2是圖1的焊接裝置中的各信號的時序圖。
圖3是說明用于從圖1的圖像處理電路GC中的熔滴過渡圖像檢測收縮的產(chǎn)生的 圖像處理的圖。圖4是表示熔滴過渡圖像的各場景中的判別區(qū)域內(nèi)的熔滴圖像面積的變化的圖。圖5是表示熔滴過渡圖像的各場景中的判別區(qū)域內(nèi)的熔滴圖像的面積與短路開 始時刻的面積的比例的變化的圖。圖6是表示在以往技術(shù)中反復(fù)短路期間Ts與電弧期間Ta的消耗電極電弧焊接中 的收縮檢測控制方法的波形圖。圖7是采用以往技術(shù)的收縮檢測控制方法的焊接裝置的框圖。圖中1-焊線la-熔滴lb-收縮2-工件、母材2a-熔池3-電弧4-焊矩CM-CCD 照相機DR-驅(qū)動電路Dr-驅(qū)動信號GC-圖像處理電路H2-面積比例Ht_基準比例ID-電流檢測電路Id-電流檢測信號Iw-焊接電流ND-收縮檢測電路Nd-收縮檢測信號PS-焊接電源R-電阻器r-電阻值rt-收縮檢測基準值SD-短路判別電路Sd-短路判別信號Sl、S2、Sn_ 面積St-基準值Ta_電弧期間Tn-收縮檢測期間TR-晶體管Ts-短路期間
VD-電壓檢測電路Vd-電壓檢測信號Vw-焊接電壓Δ R-電阻值變化率計算電路Δ r-電阻值變化率(信號)
具體實施例方式下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。在本發(fā)明的實施方式中，由CCD照相機按每規(guī)定周期對短路狀態(tài)中的熔滴過渡進行拍攝，對拍攝到的熔滴過渡圖像進行處理，并檢測收縮的產(chǎn)生，通過該收縮的檢測，在減 小焊接電流的狀態(tài)下使電弧再次產(chǎn)生。下面，對該實施方式進行說明。圖1是用于實施本發(fā)明的實施方式的消耗電極電弧焊接的收縮檢測控制方法的 焊接裝置的框圖。在該圖中，對于與所述的圖7相同的方框部分附于相同的符號。下面，參 照該圖對各方框部分進行說明。焊接電源PS是一般的消耗電極電弧焊接用的焊接電源，能使用變換器控制方式、 晶閘管相位控制方式、斷路器(chopper)控制方式等的電源。晶體管TR串聯(lián)插入于輸出 處，并且并聯(lián)連接電阻器R。該電阻器R的電阻值設(shè)定為短路期間的負載電阻值數(shù)十πιΩ的 10倍以上的值。晶體管TR僅在后面敘述的收縮檢測信號Nd為高電平期間(收縮檢測期間 Tn)處于截止?fàn)顟B(tài)，在電流通電路徑插入電阻器R。在收縮檢測期間Tn中若在焊接電源的 輸出停止之后插入電阻器R，則由于通電路徑的電阻值增大至10倍以上，因此電源內(nèi)部的 大的電抗器中積蓄的能量進行急劇放電，從而焊接電流Iw急劇減小。電壓檢測電路VD檢測焊矩4與工件2之間的焊接電壓Vw，并輸出電壓檢測信號 Vd0短路判別電路SD將該電壓檢測信號作為輸入，由該值判別短路狀態(tài)與電弧產(chǎn)生狀態(tài)， 在短路狀態(tài)時輸出成為高電平的短路判別信號Sd。驅(qū)動電路DR將后面敘述的收縮檢測信 號Nd作為輸入，輸出在收縮檢測信號Nd為低電平時使所述的晶體管TR處于導(dǎo)通狀態(tài)的驅(qū) 動信號Dr。在晶體管TR處于導(dǎo)通狀態(tài)時由于電阻器R被短路，因此焊接電源PS僅為通常 的操作。從焊矩4輸送焊線1，在焊矩4與工件2之間提供來自所述的焊接電源PS的輸出。 在焊線1與工件2之間產(chǎn)生電弧3從而進行焊接。CCD照相機CM按每個規(guī)定周期對電弧產(chǎn) 生部進行拍攝，將該圖像輸出給圖像處理電路GC。在該CCD照相機CM的鏡頭中安裝著濾波 器。該濾波器使電弧光截止，從而用于能夠?qū)Χ搪窢顟B(tài)的熔滴過渡圖像進行拍攝。例如，作 為該濾波器能使用紅外干擾濾波器。另外，即使沒有安裝濾波器，在短路狀態(tài)中由于電弧應(yīng) 當(dāng)處于消弧狀態(tài)，因此也能夠?qū)θ鄣芜^渡圖像進行拍攝。作為拍攝的規(guī)定周期，由于市面上 出售著1萬場景/秒的CCD照相機，所以設(shè)定為100 μ s左右。如上所述，由于從收縮產(chǎn)生 至電弧再次產(chǎn)生的時間為300 1000 μ s左右，因此通過每隔100 μ s的熔滴過渡圖像能夠 檢測收縮的進行狀態(tài)。所述的圖像處理電路GC將來自所述的CXD照相機CM的熔滴過渡圖像以及所述的 短路判別信號Sd作為輸入，輸出收縮檢測信號Nd，該收縮檢測信號Nd在短路判別信號Sd 為高電平(短路狀態(tài))的期間中通過進行圖3 圖5中所述的圖像處理來檢測收縮的產(chǎn)生此時變?yōu)楦唠娖剑舳搪放袆e信號Sd為低電平(電弧產(chǎn)生狀態(tài))則其變?yōu)榈碗娖?。圖2是所述的焊接裝置的各信號的時序圖。該圖(A)表示焊接電流Iw，該圖(B) 表示焊接電壓Vw，該圖(C)表示短路判別信號Sd，該圖(D)表示收縮檢測信號Nd，該圖(E) 表示驅(qū)動信號Dr。下面，參照該圖進行說明。
在該圖中，在時刻tl t3的短路期間Ts中，如該圖⑶所示，由于焊接電壓Vw 為低值，因此如該圖(C)所示，短路判別信號Sd為高電平。另外，在該圖中，在時刻t2 t3 的收縮檢測期間Tn以外的期間，如該圖⑶所示，由于收縮檢測信號Nd為低電平，因此如 該圖(E)所示，驅(qū)動信號Dr為高電平。其結(jié)果，由于晶體管TR處于導(dǎo)通狀態(tài)，因此與通常 的消耗電極電弧焊接用的焊接電源為相同的操作。在時刻T2，若通過短路期間Ts中的圖像處理檢測到在熔滴產(chǎn)生了收縮，則如圖 (D)所示，收縮檢測信號Nd變?yōu)楦唠娖健０殡S于此，如該圖(E)所示，由于驅(qū)動信號Dr變?yōu)?低電平，因此晶體管TR處于截止?fàn)顟B(tài)。其結(jié)果，電阻器R插入于焊接電流Iw的通電路徑中。 因為該電阻器R的值設(shè)定為短路負載(數(shù)十πιΩ)的10倍以上的大值，所以如該圖(A)所 示，在焊接電源內(nèi)的直流電抗以及電纜的電抗中積蓄的能量被急劇放電，從而焊接電流Iw 急劇減小。在時刻Τ3，若短路打開從而電弧再次產(chǎn)生，則如該圖(C)所示，由于短路判別信 號Sd變?yōu)榈碗娖?，因此如該圖⑶所示，收縮檢測信號Nd變?yōu)榈碗娖?，如該圖(E)所示，驅(qū) 動信號Dr變?yōu)楦唠娖?。其結(jié)果，晶體管TR處于導(dǎo)通狀態(tài)，成為通常的消耗電極電弧焊接的 控制。通過該操作能夠減小電弧再次產(chǎn)生時(時刻t3)的電流值，能夠抑制濺射的產(chǎn)生。圖3是說明用于從所述的圖像處理電路GC中的熔滴過渡圖像檢測收縮的產(chǎn)生的 圖像處理的圖。如上所述，每隔100μ s從CXD照相機CM輸入短路狀態(tài)中的熔滴過渡圖像。 該圖(A) (D)所示的四角形所圍的部分是1場景的熔滴過度圖像。該圖(A)表示開始了 短路狀態(tài)的時刻的熔滴過渡圖像，該圖(B)表示即將產(chǎn)生收縮的熔滴過渡圖像，該圖(C)表 示產(chǎn)生了收縮的狀態(tài)的熔滴過渡圖像，該圖(D)表示收縮變得非常細、電弧即將再次產(chǎn)生 的熔滴過渡圖像。下面，參照該圖進行說明。對按每規(guī)定周期輸入的熔滴過渡圖像的1場景進行如下的圖像處理。(1)對熔滴過渡圖像設(shè)定規(guī)定的判別區(qū)域。在該圖(A) (D)中，由虛線所圍的四 角形的區(qū)域表示判別區(qū)域。該判別區(qū)域以在各場景為相同位置以及大小的方式進行設(shè)定。 判別區(qū)域為焊線的前端部，設(shè)定在非熔化部的正下方。(2)在判別區(qū)域內(nèi)計算熔滴圖像所占的面積。在該圖㈧ ⑶的情況下，在由虛 線所圍的判別區(qū)域內(nèi)計算熔滴圖像(黑色部分)所占的面積。(3)判別該面積小于基準值，則檢測出收縮的產(chǎn)生。該基準值根據(jù)CCD照相機CM 的位置、鏡頭的倍率等的拍攝條件設(shè)定為適當(dāng)值。再有，該基準值根據(jù)焊線的種類、焊線輸 送速度、焊接方法、焊接速度等的焊接條件設(shè)定為適當(dāng)值。由于該圖(A)是開始了短路狀態(tài)的時刻，因此是形成于焊線1前端的熔滴Ia接觸 熔池2a的瞬間。判別區(qū)域內(nèi)的熔滴圖像的面積為最大值。該圖(B)是收縮即將產(chǎn)生的圖 像，由熔池2a的表面張力，熔滴Ia的下側(cè)被拉伸，從而變?yōu)槿清F形狀。因此，判別區(qū)域內(nèi) 的熔滴圖像的面積與該圖㈧相比變小。該圖(C)是產(chǎn)生了收縮Ib的狀態(tài)的圖像，在基于 流過熔滴Ia的焊接電流的電磁收縮力的作用下，產(chǎn)生收縮lb。因此，判別區(qū)域內(nèi)的熔滴圖 像的面積與該圖(B)相比進一步變小。該圖(D)是收縮Ib變得非常細、電弧即將再次產(chǎn)生的圖像，判別區(qū)域內(nèi)的熔滴圖像的面積與該圖(C)相比進一步變小。該圖(C)中面積小于 基準值，檢測到了收縮的產(chǎn)生。圖4是表示熔滴過渡圖像的各場景中的所述判別區(qū)域內(nèi)的熔滴圖像的面積變化 的圖。橫軸表示從開始了短路狀態(tài)的時刻起的經(jīng)過時間(ms)，縱軸表示判別區(qū)域內(nèi)的熔滴 圖像的面積。下面，參照該圖進行說明。在該圖中，經(jīng)過時間中的0 (左端)的時刻相當(dāng)于所述圖2的時刻11，右端的時刻 相當(dāng)于所述圖2中的時刻t3。因此，時刻tl為短路開始時刻，時刻t3為電弧再次產(chǎn)生時 亥IJ。如該圖所示，面積隨著時間經(jīng)過逐漸變小。在該圖中，虛線表示基準值St。在時刻t2 面積為S2，由于S2 < St,因此將該時刻作為收縮的檢測時刻。也就是說，判 別收縮部分變 細至基準水平，檢測收縮的產(chǎn)生。在該圖中，時刻tl的熔滴過渡圖像為圖3(A)，時刻tl與 t2之間的熔滴過渡圖像為圖3⑶，時刻t2的熔滴過渡圖像為圖3 (C)，時刻t3之前的熔滴 過渡圖像為圖3(D)。另外，也能以如下方式進行收縮的產(chǎn)生的檢測。對按每規(guī)定周期輸入的熔滴過渡 圖像的1場景進行下面的圖像處理。下面的(1)以及(2)的處理與所述的處理方法相同。(1)對熔滴過渡圖像設(shè)定規(guī)定的判別區(qū)域。(2)在判別區(qū)域內(nèi)計算熔滴圖像所占的面積。(3)判別該面積與短路開始時刻的面積之比例小于基準比例，則檢測到收縮的產(chǎn)生。圖5是表示熔滴過渡圖像的各場景中的判別區(qū)域內(nèi)的熔滴圖像面積與短路開始 時刻的面積之間的比例的變化的圖。橫軸表示從開始了短路狀態(tài)的時刻起的經(jīng)過時間 (ms)，縱軸表示面積比例。若將短路開始時刻的判別區(qū)域內(nèi)的熔滴圖像的面積設(shè)為Si，將其 后的各場景中的面積設(shè)為Sn，則由Sn/Sl來定義該面積比例。下面，參照該圖進行說明。在該圖中，經(jīng)過時間中的0 (左端)的時刻相當(dāng)于所述圖2的時刻11，右端的時刻 相當(dāng)于所述圖2中的時刻t3。因此，時刻tl為短路開始時刻，時刻t3為電弧再次產(chǎn)生時 亥IJ。如該圖所示，面積比例在時刻tl為1. 0，隨著時間經(jīng)過逐漸變小，在時刻t3變?yōu)?. 05 左右。在該圖中，虛線表示基準比例Ht。在時刻t2，面積比例為H2，由于H2 <Ht，因此將 該時刻作為收縮的檢測時刻。也就是說，判別收縮部分與短路開始時刻相比變細至基準水 平，則檢測到收縮的產(chǎn)生。在所述的實施方式中，對開始了短路狀態(tài)之后在熔滴產(chǎn)生收縮的情況進行了說 明。但是，存在如下的情況，即短路過渡與熔滴過渡混合存在的過渡方式的情況、伴隨著短 路的熔滴過渡方式的情況以及伴隨著短路的噴射過渡方式的情況、在形成一部分收縮的狀 態(tài)下開始短路狀態(tài)的情況。即使在這些情況下，本實施方式的收縮檢測方法也能夠高精度 地檢測收縮的進行并達到基準水平。根據(jù)所述的實施方式，通過由CXD照相機對短路狀態(tài)中的熔滴過渡圖像進行拍 攝，并對該拍攝到的熔滴過渡圖像進行處理，能夠正確地檢測收縮的產(chǎn)生。該方法即使在熔 滴過渡方式不是短路過渡方式時，也由于通過圖像處理直接檢測收縮的產(chǎn)生，因此能進行 高精度的檢測。也就是說，即使在短路過渡方式與熔滴過渡方式混合存在的情況、伴隨著短 路的熔滴過渡方式的情況或者伴隨著短路的噴濺過渡方式的情況下，也能夠高精度地檢測 收縮的產(chǎn)生。而且，由于根據(jù)該高精度的收縮產(chǎn)生的檢測能夠減小焊接電流，從而降低電弧再次產(chǎn)生時的 電流值，因此即使不是短路過渡方式的過渡方式時，也能夠減少濺射的發(fā)生。 因此，本實施方式不僅能應(yīng)用于二氧化碳電弧焊接、金屬活性氣體焊接以及金屬惰性氣體 焊接，而且還能應(yīng)用于脈沖電弧焊接以及交流脈沖電弧焊接。
權(quán)利要求
一種消耗電極電弧焊接的收縮檢測控制方法，在消耗電極與母材之間反復(fù)電弧產(chǎn)生狀態(tài)與短路狀態(tài)的消耗電極電弧焊接中，檢測從短路狀態(tài)電弧再次產(chǎn)生的前兆現(xiàn)象即熔滴的收縮的產(chǎn)生，若檢測到該收縮的產(chǎn)生，則進行輸出控制，使短路負載中流過的焊接電流減小，從而使電弧再次產(chǎn)生，所述消耗電極電弧焊接的收縮檢測控制方法的特征在于，由CCD照相機按每規(guī)定周期對所述短路狀態(tài)中的熔滴過渡進行拍攝，并對所拍攝的熔滴過渡圖像進行處理，從而檢測所述收縮的產(chǎn)生。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消耗電極電弧焊接的收縮檢測控制方法，其特征在于， 所述熔滴過渡圖像的處理是如下的處理，即在所述熔滴過渡圖像中設(shè)定相同的判別區(qū)域，對每個熔滴過渡圖像計算該判別區(qū)域中的熔滴圖像所占的面積，通過判別該面積小 于基準值，從而檢測收縮的產(chǎn)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的消耗電極電弧焊接的收縮檢測控制方法，其特征在于， 所述熔滴過渡圖像的處理是如下的處理，即在所述熔滴過渡圖像中設(shè)定相同的判別區(qū)域，對每個熔滴過渡圖像計算該判別區(qū)域中的熔滴圖像所占的面積，通過判別該面積與 短路狀態(tài)開始時的所述面積之間的比例小于基準比例，從而檢測收縮的產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明提供一種消耗電極電弧焊接的收縮檢測控制方法，即使在伴隨著短路的熔滴過渡焊接以及伴隨著短路的噴射過渡焊接中，也高精度地檢測熔滴收縮的產(chǎn)生。該消耗電極電弧焊接的收縮檢測控制方法從短路狀態(tài)檢測電弧再次產(chǎn)生的前兆現(xiàn)象即熔滴收縮的產(chǎn)生，若檢測出該收縮的產(chǎn)生，則進行輸出控制使短路負載中流過的焊接電流減小從而使電弧再次產(chǎn)生，所述收縮檢測控制方法通過CCD照相機(CM)按每規(guī)定周期對短路狀態(tài)中的熔滴過渡進行拍攝，由圖像處理電路(GC)對拍攝到的熔滴過渡圖像進行處理從而檢測收縮的產(chǎn)生。在拍攝到的熔滴過渡圖像中設(shè)定相同的判別區(qū)域，計算該判別區(qū)域中的熔滴圖像所占的面積，通過判別該面積小于基準值來檢測收縮的產(chǎn)生。由于通過圖像可直接檢測收縮，因此能進行高精度的收縮檢測。
文檔編號B23K9/00GK101875147SQ201010168020
公開日2010年11月3日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月28日
發(fā)明者松下和憲, 西坂太志 申請人:株式會社大亨