用于電弧焊的電源裝置及其控制方法和電弧焊系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于電弧焊的電源裝置及其控制方法和電弧焊系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)施方式的用于電弧焊的電源裝置包括受約束的短路開放單元和再執(zhí)行單元。受約束的短路開放單元在在短路狀態(tài)中消耗電極與工件之間的焊接電流上升時(shí)焊接電壓的變化量變?yōu)轭A(yù)定閾值以上的情況下在預(yù)定期間中降低焊接電流以執(zhí)行用于開放短路狀態(tài)的受約束的短路開放處理。再執(zhí)行單元使得受約束的短路開放單元在執(zhí)行了受約束的短路開放處理之后再次執(zhí)行受約束的短路開放處理。
【專利說明】用于電弧焊的電源裝置及其控制方法和電弧焊系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于電弧焊的電源裝置、電弧焊系統(tǒng)和用于電弧焊的電源裝置的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知在消耗電極與盤料(工件)之間產(chǎn)生電弧以對盤料執(zhí)行焊接的傳統(tǒng)電弧焊系統(tǒng)。就在基于焊接電壓的變化量確定的短路開放的時(shí)間之前，電弧焊系統(tǒng)臨時(shí)地降低以預(yù)定速率上升的焊接電流并且以適度地?zé)崆懈钤谙碾姌O的前端處形成的溶滴的受約束部分。
[0003]在通過使用用于電弧焊的電源裝置和焊接機(jī)器人同時(shí)焊接一個(gè)工件的電弧焊系統(tǒng)中，已知下述情況:由于用于電弧焊的其它電源裝置的開關(guān)操作使得在用于電弧焊的一個(gè)電源裝置的焊接電壓上疊加有噪聲。
[0004]如上所述，當(dāng)在焊接電壓上疊加有噪聲時(shí)，焊接電壓的變化量與在溶滴上產(chǎn)生受約束部分的情況類似地增大。為此，考慮下述情況:傳統(tǒng)的電弧焊系統(tǒng)將噪聲錯(cuò)誤地檢測為溶滴的受約束部分以執(zhí)行上述適度熱切割處理，并且然后，當(dāng)在溶滴中實(shí)際產(chǎn)生受約束部分時(shí)，沒有執(zhí)行適度熱切割處理，從而產(chǎn)生使溶滴飛散的飛散物。
[0005]已知在一定時(shí)間段內(nèi)抑制溶滴的受約束部分的檢測以便于防止檢測到噪聲的方法。
[0006]在例如日本特開專利公開N0.2007-245239中公開了已知的傳統(tǒng)技術(shù)。根據(jù)電弧焊系統(tǒng)，在其中沒有檢測到約束部分的抑制時(shí)段內(nèi)沒有檢測疊加在焊接電壓上的噪聲。
[0007]在日本特開專利公開N0.2007-245239中公開的電弧焊系統(tǒng)中，能夠僅在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)防止噪聲的檢測，并且因此，當(dāng)噪聲在不同時(shí)間疊加在焊接電壓上時(shí)，可以檢測到噪聲。為此，日本特開專利公開N0.2007-245239中公開的電弧焊系統(tǒng)不足以用作用于抑制飛散物的生成的系統(tǒng)。
[0008]鑒于上述問題做出本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供一種用于電弧焊的電源裝置、電弧焊系統(tǒng)和用于電弧焊的電源裝置的控制方法，其能夠用于甚至在存在噪聲的情況下抑制飛散物的產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)實(shí)施方式的方面的用于電弧焊的電源裝置包括受約束的短路開放單元和再執(zhí)行單元，并且在消耗電極與工件之間的短路狀態(tài)和在消耗電極與工件之間存在電弧的電弧狀態(tài)之間反復(fù)變化的同時(shí)對工件執(zhí)行焊接。在短路狀態(tài)中消耗電極與工件之間的焊接電流上升時(shí)焊接電壓的變化量變?yōu)轭A(yù)定閾值以上的情況下，受約束的短路開放單元在預(yù)定期間降低焊接電流以執(zhí)行受約束的短路開放處理以開放短路狀態(tài)。再執(zhí)行單元使得受約束的短路開放單元在執(zhí)行了受約束的短路開放處理之后再次執(zhí)行受約束的短路開放處理。
[0010]根據(jù)實(shí)施方式的方法，能夠提供一種用于電弧焊的電源裝置，其能夠甚至在存在噪聲的情況下也抑制飛散物的產(chǎn)生。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]當(dāng)接合附圖考慮時(shí)，通過參考下面的詳細(xì)描述，將容易地獲得本發(fā)明的更完整理解及更多優(yōu)點(diǎn)，在附圖中:
[0012]圖1是解釋根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)的圖；
[0013]圖2是示出根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)的構(gòu)造的框圖；
[0014]圖3是根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)的一部分的外部示意圖；
[0015]圖4是示出根據(jù)實(shí)施方式的用于電弧焊的電源裝置的構(gòu)造的框圖；
[0016]圖5和圖6是示出由根據(jù)實(shí)施方式的用于電弧焊的電源裝置執(zhí)行的受約束短路開放處理的示例的時(shí)序圖；以及
[0017]圖7是示出由根據(jù)實(shí)施方式的用于電弧焊的電源裝置執(zhí)行的受約束短路開放處理的示例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面，將參考附圖詳細(xì)描述根據(jù)本公開的實(shí)施方式的用于電弧焊的電源裝置、電弧焊系統(tǒng)和用于電弧焊的電源裝置的控制方法。另外，下面公開的實(shí)施方式不意在限制本發(fā)明。首先，將參考圖1簡要描述根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)。
[0019]圖1是解釋根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)的圖。這里，將描述在時(shí)間α檢測到噪聲之后在時(shí)間β檢測到溶滴的受約束部分的情況。
[0020]圖1的上部示意性地示出了根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)中的焊接電流I隨著時(shí)間t的流逝的變化。圖1的下部示意性地示出了時(shí)間α和β時(shí)的包括消耗電極CE的端部和工件W的溶滴的外觀。在圖1中，示意性地示出了時(shí)間的流逝和焊接電流的變化作為示例，并且不必對應(yīng)于測量值。
[0021]根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)通過在消耗電極CE和形成在工件W上的熔池MP之間存在電弧的電弧狀態(tài)下使用電弧熱來熔融消耗電極CE的下端。然后，消耗電極CE的下端接近或接觸熔池MP并且因此，消耗電極CE和熔池MP電連接。以該方式，根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)從電弧狀態(tài)改變?yōu)槎搪窢顟B(tài)。在根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)中，通過例如焊接電壓是否變?yōu)椴怀^預(yù)定閾值來確定從電弧狀態(tài)到短路狀態(tài)的改變。
[0022]根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)在其狀態(tài)改變到短路狀態(tài)之后在時(shí)段A (參見圖1)中執(zhí)行受約束短路開放處理。這里，“受約束的短路開放處理”表示下述處理，用于停止以預(yù)定速率升高的焊接電流I的升高以使其臨時(shí)降低并且適度地?zé)崆懈钚纬稍谙碾姌OCE的前端上的溶滴的受約束部分N。
[0023]換言之，根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)在從圖1中所示的時(shí)間tl開始以預(yù)定速率升高焊接電流I的同時(shí)以預(yù)定時(shí)間間隔監(jiān)視焊接電壓。然后，根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)在時(shí)間α (這時(shí)，焊接電壓的變化量變?yōu)椴恍∮陬A(yù)定閾值)停止焊接電流I的升高，并且立即臨時(shí)降低焊接電流I。
[0024]如上所述，根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)在圖1中所示的時(shí)段A中執(zhí)行用于在時(shí)間α處檢測疊加在焊接電壓上的噪聲以臨時(shí)降低焊接電流I的受約束的短路開放處理。然而，消耗電極CE和工件W上的熔池MP被電連接的短路狀態(tài)仍然繼續(xù)。
[0025]根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)在時(shí)段A中執(zhí)行了受約束的短路開放處理之后在時(shí)段B (參見圖1)中再次執(zhí)行受約束的短路開放處理。換言之，根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)從時(shí)間α至?xí)r間t2臨時(shí)降低焊接電流，但是在從時(shí)間t2開始以預(yù)定速率升高焊接電流的同時(shí)以預(yù)定時(shí)間間隔監(jiān)視焊接電壓。然后，在焊接電壓的變化量變?yōu)椴恍∮陬A(yù)定閾值的時(shí)間β停止升高焊接電流I，并且立即臨時(shí)降低焊接電流I。
[0026]上述在時(shí)段B中執(zhí)行的受約束的短路開放處理與在時(shí)段A中執(zhí)行的受約束的短路開放處理類似。換言之，根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)在短路狀態(tài)中再次執(zhí)行受約束的短路開放處理。
[0027]根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)在時(shí)段B中執(zhí)行了受約束的短路開放處理之后在時(shí)段C (參見圖1)中執(zhí)行用于升高焊接電流的處理。然后，當(dāng)焊接電壓超過預(yù)定閾值時(shí)，根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)從短路狀態(tài)改變到電弧狀態(tài)并且終止一系列短路開放處理。
[0028]傳統(tǒng)的電弧焊系統(tǒng)在圖1中所示的時(shí)段A中執(zhí)行受約束的短路開放處理，并且然后在其中焊接電流再次無條件地升高的時(shí)段C中執(zhí)行短路開放處理而沒有對于焊接電壓的變化量提供約束。因此，當(dāng)在受約束的短路開放處理中在時(shí)段A中檢測到噪聲而不是溶滴的受約束部分N時(shí)，由于焊接電流在短路的開放時(shí)進(jìn)一步升高，因此，在傳統(tǒng)的電弧焊系統(tǒng)中產(chǎn)生了由飛散物引起的問題。
[0029]相反地，已經(jīng)解釋了根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)在執(zhí)行受約束的短路開放處理的時(shí)段A與執(zhí)行短路開放處理的時(shí)段C之間提供了其中執(zhí)行與時(shí)段A的處理相同的受約束的短路開放處理的時(shí)段B，并且因此再次執(zhí)行受約束的短路開放處理。當(dāng)在執(zhí)行了時(shí)段A中的受約束的短路開放處理之后再次執(zhí)行時(shí)段B中的受約束的短路開放處理時(shí)，根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)能夠甚至在時(shí)段A中檢測到噪聲之后在時(shí)段B中檢測到在消耗電極CE與熔池MP之間的溶滴上形成的受約束部分N。為此，能夠抑制開路的開放時(shí)的分散物的產(chǎn)生。
[0030]在根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)中，在時(shí)段A與時(shí)段C之間再次執(zhí)行受約束的短路開放處理的再執(zhí)行次數(shù)可以被設(shè)置為I (如圖1中所示)，或者可以通過使用二或更大作為上限而設(shè)置為二或更大。此外，可以以下述方式不受限制地設(shè)置再執(zhí)行次數(shù)，即重復(fù)地再執(zhí)行受約束的短路開放處理直到其狀態(tài)從短路狀態(tài)變?yōu)殡娀顟B(tài)。當(dāng)其狀態(tài)在執(zhí)行受約束的短路開放處理期間變?yōu)殡娀顟B(tài)時(shí)，可以省略時(shí)段C中的短路開放處理。
[0031]接下來，將參考圖2至圖4描述根據(jù)實(shí)施方式的用于電弧焊的電源裝置(下面，稱為“電源裝置”)的構(gòu)造和根據(jù)實(shí)施方式的包括該電源裝置的電弧焊系統(tǒng)。圖2是示出根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)I的構(gòu)造的框圖。圖3是根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)I的一部分的外部示意圖。圖4是示出根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)I的電源裝置詳細(xì)框圖。
[0032]如圖2中所示，根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)I包括焊接機(jī)器人10、10Α和IOB以及電弧焊裝置50、50Α和50Β。電弧焊裝置50、50Α和50Β通過分別激活焊接機(jī)器人10、IOA和IOB對定位器F上的同一工件W同時(shí)執(zhí)行焊接。定位器P包括一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器，其改變工件W的位置和姿勢使得焊接機(jī)器人10、10Α和IOB容易地對工件W進(jìn)行焊接。
[0033]在根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)I中，將電弧焊裝置50、50Α和50Β連接到定位器P的電源線(下面稱為“線纜”)48、48Α和48Β中靠近定位器P的線的部分被封裝為一個(gè)電源線纜。[0034]當(dāng)線纜48、48A和48B被封裝為一個(gè)線纜時(shí)，這有助于防止例如線的斷裂、節(jié)省空間等等。另一方面，這使得容易將由其它電弧焊裝置50、50A和50B的開關(guān)操作引起的噪聲彼此疊加。然而，由于根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)I具有再執(zhí)行受約束的短路開放處理的構(gòu)造，因此，甚至當(dāng)存在來自電弧焊裝置50、50A和50B的噪聲時(shí)也能夠抑制飛散物的產(chǎn)生。
[0035]圖2中所示的焊接機(jī)器人IOA和IOB以及電弧焊裝置50A和50B具有與焊接機(jī)器人10和電弧焊裝置50相同的構(gòu)造。因此，當(dāng)在下面對根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)I進(jìn)行說明時(shí)，省略對于焊接機(jī)器人IOA和IOB以及電弧焊裝置50A和50B的說明。在圖3中沒有示出圖2中所示的電弧焊系統(tǒng)I中的焊接機(jī)器人IOA和IOB以及電弧焊裝置50A和50B。
[0036]接下來，將描述根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)I的電弧焊裝置50。如圖3中所示，電弧焊裝置50包括焊接控制裝置20和電源裝置30。焊接控制裝置20控制焊接機(jī)器人10和定位器P以對定位器P上的工件W進(jìn)行電弧焊。
[0037]首先，將描述焊接機(jī)器人10的構(gòu)造。如圖3中所示，焊接機(jī)器人10被經(jīng)由基部11固定到床面。焊接機(jī)器人10具有多個(gè)機(jī)器人臂12。每個(gè)機(jī)器人臂12經(jīng)由關(guān)節(jié)13連接到另一機(jī)器人臂12。
[0038]在經(jīng)由關(guān)節(jié)13互連的機(jī)器人臂12中，最靠近基部11的機(jī)器人臂12的下端被固定到基部11并且焊接器15附接到離基部11最遠(yuǎn)的機(jī)器人臂12的前端。各關(guān)節(jié)13由諸如伺服電動(dòng)機(jī)的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，并且因此能夠?qū)附悠?5的位置和姿勢進(jìn)行各種改變。
[0039]發(fā)送單元14位于機(jī)器人臂12的預(yù)定位置處。發(fā)送單元14經(jīng)由火炬線纜17將存儲(chǔ)在焊條罐18中的焊條18a發(fā)送到焊接器15?；鹁婢€纜17包含導(dǎo)管線纜17a。作為消耗電極CE的焊條18a被通過導(dǎo)管線纜17a發(fā)送到焊接器15。
[0040]發(fā)送單元14經(jīng)由火炬線纜17將從氣瓶19提供的保護(hù)氣提供到焊接器15?；鹁婢€纜17進(jìn)一步包含氣體供應(yīng)管17b。從氣瓶19提供的保護(hù)氣被通過氣體供應(yīng)管提供到焊接器15。
[0041]發(fā)送單元14設(shè)置有發(fā)送速度檢測器，其檢測焊條18a對于焊接器15的發(fā)送速度。由發(fā)送速度檢測器檢測到的焊條18a的發(fā)送速度信息被輸出到電源裝置30。焊接控制裝置20還經(jīng)由電源裝置30控制經(jīng)由發(fā)送單元14進(jìn)行的焊條18a的供應(yīng)速度。
[0042]焊接器15包括焊炬15a和導(dǎo)電嘴15b。焊炬15a具有中空結(jié)構(gòu)以便于火炬線纜17插入到其中。導(dǎo)電嘴15b附著到焊炬15a的前端。
[0043]焊條18a被經(jīng)由導(dǎo)電嘴15b的通孔從導(dǎo)電嘴15b的前端送出。此外，導(dǎo)電嘴15b連接到線纜49。用于電弧焊的焊接電力被從電源裝置30經(jīng)由線纜49提供到導(dǎo)電嘴15b。
[0044]保護(hù)氣被從氣體供應(yīng)管17b的前端的開口提供到焊炬15a中。所提供的保護(hù)氣被從焊炬15a的前端排出以針對大氣保護(hù)從焊條18a的前端產(chǎn)生的電弧。
[0045]接下來，將描述操作裝置60的構(gòu)造。操作裝置60例如用于操作員對電弧焊的工作內(nèi)容進(jìn)行編程的情況和操作員監(jiān)視電弧焊的狀態(tài)的情況。操作裝置將焊接設(shè)置信息經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)23發(fā)送給焊接控制裝置20。諸如有線局域網(wǎng)(LAN)和無線LAN的一般網(wǎng)絡(luò)能夠用作通信網(wǎng)絡(luò)23。此外，焊接控制裝置20可以基于來自操作裝置60的信息生成焊接設(shè)置信息而無需將焊接設(shè)置信息從操作裝置60發(fā)送到焊接控制裝置20。
[0046]接下來，將描述焊接控制裝置20的構(gòu)造。如圖3中所示，焊接控制裝置20基于借助于通信網(wǎng)絡(luò)23從操作裝置60要求的焊接設(shè)置信息經(jīng)由控制線纜46和47控制焊接機(jī)器人10和電源裝置30，從而對工件W執(zhí)行電弧焊。焊接設(shè)置信息包括機(jī)器人控制信息和電源控制信息。
[0047]更具體地，焊接控制裝置20根據(jù)焊接設(shè)置信息的機(jī)器人控制信息控制焊接機(jī)器人10，并且改變附接到機(jī)器人臂12的前端的焊接器15的位置和姿勢。機(jī)器人控制信息包括用于焊接的調(diào)度線路信息、焊接速度信息、定位器P的操作信息、焊條18a的發(fā)送速度信
屆、O
[0048]用于焊接的調(diào)度線路信息是指示焊接器15的軌道的信息。換言之，用于焊接的調(diào)度線路信息是指示相對于工件W的焊接器15的位置的改變和焊接器15的姿勢的改變。用于焊接的調(diào)度線路信息被以焊接器15的移動(dòng)位置的坐標(biāo)信息和姿勢信息的形式輸出到焊接機(jī)器人10。焊接速度信息是指示焊接器15的電弧焊速度(焊接器15在每單位時(shí)間內(nèi)的行進(jìn)距離)的信息。焊接速度信息被以焊接速度指令值的形式輸出到焊接機(jī)器人10。
[0049]焊接控制裝置20根據(jù)焊接設(shè)置信息的機(jī)器人控制信息控制電源裝置30，從而從發(fā)送單元14提供焊條18a并且還根據(jù)電源控制信息將焊接電力從電源裝置30提供到焊接器15以使得焊接器15執(zhí)行電弧焊。電源控制信息包括焊接電壓指令值、焊接電流指令值、焊接開始指令、焊接停止指令等等。
[0050]如上所述，焊接控制裝置20控制電源裝置30同時(shí)改變焊接器15的位置和姿勢，并且將焊條18a從發(fā)送單元14提供到焊接器15，并且還將焊接電力從電源裝置30提供到導(dǎo)電嘴15b。結(jié)果，根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)I從焊條18a的前端產(chǎn)生電弧以對工件W進(jìn)行焊接。
[0051]接下來，將描述電源裝置30的構(gòu)造。電源裝置30經(jīng)由線纜49將焊接電力提供到焊接器15，從而使得焊接電流在導(dǎo)電嘴15b與連接到線纜48的定位器P之間流動(dòng)并且從焊條18a的前端產(chǎn)生電弧。如圖4中所示，電源裝置30包括電流檢測器31、電壓檢測器32、存儲(chǔ)單元33、受約束的短路開放單元34、再執(zhí)行單元37、電源控制單元38和電源單元39。
[0052]如圖4中所示，電流檢測器31基于流入連接到其上布置有工件W的定位器P的線纜48的電流檢測焊接電流。由電流檢測器31檢測到的焊接電流信息被經(jīng)由控制線纜47輸出到焊接控制裝置20。
[0053]另一方面，電壓檢測器32基于線纜48與線纜49之間的電壓檢測焊接電壓。由電壓檢測器32檢測到的焊接電壓信息被輸出到狀態(tài)確定單元35。
[0054]接下來，將描述存儲(chǔ)單元33的構(gòu)造。存儲(chǔ)單元33由諸如非易失性存儲(chǔ)器和硬盤驅(qū)動(dòng)器的存儲(chǔ)裝置構(gòu)成。存儲(chǔ)單元33可以包括暫時(shí)地在其中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的易失性存儲(chǔ)器。例如，諸如電壓參數(shù)Vp、電流變化量參數(shù)Δ Ip和電壓變化量參數(shù)AVp (將在下面進(jìn)行描述)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元33中。
[0055]接下來，將描述受約束的短路開放單元34的構(gòu)造。如圖4中所示，受約束的短路開放單元34包括狀態(tài)確定單元35和計(jì)算單元36。狀態(tài)確定單元35比較來自電壓檢測器32的焊接電壓與之前存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元33中的電壓參數(shù)Vp以確定包括電源裝置30的電弧焊裝置50處于短路狀態(tài)還是電弧狀態(tài)。
[0056]更具體地，當(dāng)來自電壓檢測器32的焊接電壓高于電壓參數(shù)Vp時(shí)，例如，狀態(tài)確定單元35確定根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50處于電弧狀態(tài)。另一方面，當(dāng)來自電壓檢測器32的焊接電壓不大于電壓參數(shù)Vp時(shí)，狀態(tài)確定單元35確定根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50處于短路狀態(tài)。
[0057]這里，電壓參數(shù)Vp是作為用于確定根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50處于電弧狀態(tài)還是短路狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)的閾值。電壓參數(shù)Vp是根據(jù)例如根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50的構(gòu)造和焊接條件預(yù)先設(shè)置的。此外，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元33中的電壓參數(shù)Vp不限于一個(gè)。因此，電壓參數(shù)的數(shù)目可以為兩個(gè)或更多。
[0058]當(dāng)設(shè)置了電壓參數(shù)Vp時(shí)，狀態(tài)確定單元35可以在確定其狀態(tài)從短路狀態(tài)變?yōu)殡娀顟B(tài)的情況和確定其狀態(tài)從電弧狀態(tài)變?yōu)槎搪窢顟B(tài)的情況下基于不同的閾值執(zhí)行狀態(tài)確定。通過采用這種構(gòu)造，例如，即使根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50的焊接電壓在電弧狀態(tài)與短路狀態(tài)之間較大地波動(dòng)的情況下，也能夠快速地執(zhí)行狀態(tài)確定。為此，電源控制單元38能夠在沒有延遲的情況下改變電源單元39的控制模式。
[0059]當(dāng)狀態(tài)確定單元35確定根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50處于短路狀態(tài)時(shí)，受約束的短路開放單元34使得電源控制單元38執(zhí)行受約束的短路開放處理。更具體地，當(dāng)狀態(tài)確定單元35確定處于短路狀態(tài)時(shí)，受約束的短路開放單元34向電源控制單元38輸出用于基于之前存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元33中的電流變化量參數(shù)△ Ip升高焊接電流的焊接電流指令。
[0060]這里，電流變化量參數(shù)Λ Ip是用于使得受約束的短路開放單元34指示電源控制單元38升高焊接電流的速率以執(zhí)行受約束的短路開放處理的基準(zhǔn)值。電流變化量參數(shù)Δ Ip是例如根據(jù)根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50的構(gòu)造和焊接條件而預(yù)先設(shè)置的。
[0061]另一方面，計(jì)算單元36基于來自電壓檢測器32的焊接電壓計(jì)算焊接電壓的變化量。例如，計(jì)算單元36可以計(jì)算焊接電壓在每單位時(shí)間的變化量dv/dt作為焊接電壓的變化量，或者可以計(jì)算每個(gè)預(yù)定間隔的由電壓檢測器32檢測到的焊接電壓的差作為焊接電壓的變化量。
[0062]然后，受約束的短路開放單元34比較由計(jì)算單元36計(jì)算的焊接電壓的變化量與之前存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元33中的電壓變化量參數(shù)AVp。然后，當(dāng)焊接電壓的變化量變?yōu)椴恍∮陔妷鹤兓繀?shù)AVp時(shí)，受約束的短路開放單元34將約束指令輸出到電源控制單元38以暫時(shí)地降低焊接電流。
[0063]這里，電壓變化量參數(shù)AVp是作為用于將用于暫時(shí)地降低以預(yù)定速率升高的焊接電流的約束指令從受約束的短路開放單元34輸出到電源控制單元38的基準(zhǔn)的閾值。電壓變化量參數(shù)AVp是根據(jù)根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50的構(gòu)造和焊接條件預(yù)先設(shè)置的。
[0064]再執(zhí)行單元37基于狀態(tài)確定單元35的狀態(tài)確定將再執(zhí)行指令輸出到受約束的短路開放單元34。更具體地，當(dāng)狀態(tài)確定單元35在基于從受約束的短路開放單元34輸出到電源控制單元38的約束指令和焊接電流指令執(zhí)行了一系列受約束的短路開放處理之后再次確定處于短路狀態(tài)時(shí)，再執(zhí)行單元37將再執(zhí)行指令輸出到受約束的短路開放單元34。受約束的短路開放單元34接收到該再執(zhí)行指令，并且然后使得電源控制單元38再次執(zhí)行受約束的短路開放處理直到再執(zhí)行次數(shù)達(dá)到存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元33中的再執(zhí)行次數(shù)的上限或者直到根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50從短路狀態(tài)變?yōu)殡娀顟B(tài)。
[0065]電源控制單元38根據(jù)來自焊接控制裝置20的請求控制電源單元39。例如，在從焊接控制裝置20接收到焊接開始指令時(shí)，電源控制單元38控制電源單元39以執(zhí)行從電源單元39到焊接器15的電力供應(yīng)。此外，在從焊接控制裝置20接收到焊接停止指令時(shí)，電源控制單元38控制電源單元39以停止從電源單元39到焊接器15的電力供應(yīng)。
[0066]當(dāng)從受約束的短路開放單元34接收到焊接電流指令時(shí)，電源控制單元38控制電源單元39從而基于電流變化量參數(shù)AIp以預(yù)定變化量升高焊接電流。此外，在從受約束的短路開放單元34接收到約束指令時(shí)，電源控制單元38例如根據(jù)電源單元39的開關(guān)操作暫時(shí)地阻斷從電源單元39到焊接器15的電力供應(yīng)，并且暫時(shí)地降低焊接電流。
[0067]然后，電源單元39基于來自電源控制單元38的指令借助于電力線纜49將焊接電力提供給焊接器15。
[0068]接下來，將參考圖5和圖6描述由包括受約束的短路開放單元34和再執(zhí)行單元37的電源裝置30執(zhí)行的受約束的短路開放處理的具體示例。圖5和圖6是示出由根據(jù)實(shí)施方式的電源裝置30執(zhí)行的受約束的短路開放處理的示例的時(shí)序圖。在圖5和圖6中，其上部示出了相對于時(shí)間t的由電流檢測器31檢測到的焊接電流I，并且其下部示出了相對于時(shí)間t的由計(jì)算單元36計(jì)算出的焊接電壓的每單位時(shí)間的變化量dV/dt。
[0069]在圖5中，示出了在時(shí)間α I檢測到噪聲并且在時(shí)間β I檢測到溶滴的受約束部分N的情況。在圖6中，示出了在時(shí)間α2檢測到噪聲并且在時(shí)間β2檢測到溶滴的受約束部分N的情況。在圖5和圖6中，示意性地示出了時(shí)間的流逝和焊接電流的變化作為示例，但是因此不必對應(yīng)于測量值。
[0070]首先，將參考圖5描述由根據(jù)實(shí)施方式的電源裝置30執(zhí)行的受約束的短路開放處理的示例。在其中狀態(tài)確定單元35確定處于短路狀態(tài)的電弧焊裝置50的電源裝置30中，焊接電流指令被從受約束的短 路開放單元34輸出到電源控制單元38。如圖5中所示，焊接電流I基于電流變化量參數(shù)△ Ip以預(yù)定變化量在時(shí)段Al中升高。
[0071]另一方面，計(jì)算單元36計(jì)算在預(yù)定時(shí)間由電壓檢測器32檢測到的焊接電壓的每單位時(shí)間的變化量dV/dt。然后，受約束的短路開放單元34在dV/dt變?yōu)椴恍∮诨诖鎯?chǔ)在存儲(chǔ)單元33中的電壓變化量參數(shù)AVp的第一閾值Thl的時(shí)間α I將約束指令輸出到電源控制單元38，并且暫時(shí)地降低焊接電流I。
[0072]如上所述，在時(shí)間α I沒有檢測到溶滴的受約束部分N但是檢測到噪聲，并且根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50甚至在時(shí)段Al已經(jīng)過去之后仍然處于短路狀態(tài)。因此，再執(zhí)行單元37將再執(zhí)行指令輸出到受約束的短路開放單元34。
[0073]受約束的短路開放單元34從再執(zhí)行單元37接收再執(zhí)行指令，并且然后將焊接電流指令輸出到電源控制單元38并且以基于時(shí)段BI中的電流變化量參數(shù)AIp的與時(shí)段A相同的變化量升高焊接電流I。此外，為了澄清時(shí)段Al與時(shí)段BI之間的焊接電流I的變化量的差，圖5的上部利用虛線示出了時(shí)段Al中的焊接電流I的變化量(斜度)。
[0074]另一方面，受約束的短路開放單元34在由計(jì)算單元36計(jì)算的dV/dt變?yōu)椴恍∮诨诖鎯?chǔ)在存儲(chǔ)單元33中的電壓變化量參數(shù)AVp的第二閾值Th2的時(shí)間β I將約束指令輸出到電源控制單元38，并且暫時(shí)地降低焊接電流I。結(jié)果，終止了基于來自再執(zhí)行單元37的再執(zhí)行指令的一系列受約束的短路開放處理。
[0075]如上所述，基于電壓變化量參數(shù)AVp設(shè)置的與dV/dt進(jìn)行比較的閾值可以在每次根據(jù)來自再執(zhí)行單元37的輸出再次執(zhí)行受約束的短路開放處理時(shí)發(fā)生改變。這時(shí)，當(dāng)將電壓變化量參數(shù)AVp設(shè)置為使得每次再次執(zhí)行受約束的短路開放處理閾值順序地升高(例如，在圖5的示例中，Thl < Th2)時(shí)，例如，利用再次執(zhí)行受約束的短路開放處理使得檢測到受約束部分N而不是噪聲的幾率增大。因此，根據(jù)本實(shí)施方式的電源裝置30能夠減少再次執(zhí)行受約束的短路開放處理的再執(zhí)行次數(shù)并且因此能夠抑制變?yōu)殡娀顟B(tài)的電弧焊裝置50的變化延遲。
[0076]接下來，將參考圖6描述由根據(jù)實(shí)施方式的電源裝置30執(zhí)行的受約束的短路開放處理的另一示例。在其中狀態(tài)確定單元35確定處于短路狀態(tài)的電弧焊裝置50的電源裝置30中，焊接電流指令被從受約束的短路開放單元34輸出到電源控制單元38。如圖6中所示，焊接電流I以基于電流變化量參數(shù)Λ Ip的變化量(斜度)Λ IpA在時(shí)段Α2中升高。
[0077]另一方面，受約束的短路開放單元34在由計(jì)算單元36計(jì)算的dV/dt變?yōu)椴恍∮诨诖鎯?chǔ)在存儲(chǔ)單元33中的電壓變化量參數(shù)AVp的閾值Th3的時(shí)間α 2將約束指令輸出到電源控制單元38，并且暫時(shí)地降低焊接電流I。
[0078]如上所述，由于在時(shí)間α 2檢測到噪聲而不是溶滴的受約束部分N并且根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50仍然處于短路狀態(tài)，因此，再執(zhí)行單元37將再執(zhí)行指令輸出到受約束的短路開放單元34。
[0079]受約束的短路開放單元34從再執(zhí)行單元37接收再執(zhí)行指令，并且控制電源控制單元38從而在時(shí)段Β2中以基于電流變化量參數(shù)AIp的變化量AIpB升高焊接電流I。然后，受約束的短路開放單元34在dV/dt變?yōu)椴恍∮诨陔妷鹤兓繀?shù)AVp的閾值Th3的時(shí)間β 2將約束指令輸出到電源控制單元38，并且暫時(shí)地降低焊接電流I。結(jié)果，終止基于來自再執(zhí)行單元37的再執(zhí)行指令的一系列的再執(zhí)行短路開放處理。
[0080]為了澄清時(shí)段Α2與時(shí)段Β2之`間的焊接電流I的變化量的差，圖6的上部利用虛線示出了時(shí)段Α2中的焊接電流I的變化量(傾斜)Λ IpA (與圖5的上部類似)。在圖6中所示的電源裝置30中，電流變化量參數(shù)△ Ip被設(shè)置為使得時(shí)段Β2中的焊接電流I的變化量Λ IpB高于時(shí)段Α2中的焊接電流I的變化量Λ IpA,也就是說，Λ ΙρΑ< Δ IpB0
[0081]如上所述，當(dāng)每次再次執(zhí)行受約束的短路開放處理時(shí)增大升高焊接電流I的速率時(shí)，根據(jù)實(shí)施方式的電源裝置30能夠快速地升高根據(jù)來自受約束的短路開放單元34的約束指令由電源控制單元38暫時(shí)降低的焊接電流I。通過采用該構(gòu)造，能夠抑制伴隨著焊條18a的溫度降低的到電弧狀態(tài)的改變延遲。
[0082]在圖5和圖6中，已經(jīng)描述了根據(jù)實(shí)施方式的電源裝置30在每次再次執(zhí)行受約束的短路開放處理時(shí)改變用于輸出約束指令的閾值與用于升高焊接電流I的速率中的一個(gè)。然而，實(shí)施方式可以具有同時(shí)改變這兩者的構(gòu)造。
[0083]接下來，將參考圖7詳細(xì)描述由根據(jù)實(shí)施方式的電源裝置30執(zhí)行的受約束的短路開放處理。圖7是示出由根據(jù)實(shí)施方式的電源裝置30執(zhí)行的受約束的短路開放處理的過程的流程圖。
[0084]如圖7中所示，狀態(tài)確定單元35比較由電壓檢測器32檢測到的焊接電壓與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元33中的電壓參數(shù)Vp并且確定根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50是否處于短路狀態(tài)(步驟S101)。然后，當(dāng)確定根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50沒有處于短路狀態(tài)(步驟SlOl:否)時(shí)，根據(jù)實(shí)施方式的電源裝置30終止受約束的短路開放處理。[0085]另一方面，當(dāng)狀態(tài)確定單元35確定根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50處于短路狀態(tài)(步驟SlOl:是)時(shí)，受約束的短路開放單元34將焊接電流指令輸出到電源控制單元38并且以基于電流變化量參數(shù)AIp的預(yù)定變化量升高焊接電流I (步驟S102)。
[0086]另一方面，受約束的短路開放單元34基于通過比較由計(jì)算單元36計(jì)算的焊接電壓的變化量與基于電壓變化量參數(shù)AVp的閾值Th而獲得的結(jié)果確定是否輸出約束指令(步驟S103)。當(dāng)計(jì)算出的焊接電壓的變化量小于基于電壓變化量參數(shù)AVp的閾值Th時(shí)，受約束的短路開放單元34不輸出約束指令(步驟S103，否)，并且電源控制單元38進(jìn)一步升高焊接電流I。
[0087]然后，當(dāng)所計(jì)算出的焊接電壓的變化量變?yōu)椴恍∮诨陔妷鹤兓繀?shù)AVp的閾值Th并且因此約束指令被從受約束的短路開放單元34輸出到電源控制單元38 (步驟
S103:是)時(shí)，電源控制單元38控制電源單元39以暫時(shí)地降低焊接電流I (步驟S104)。結(jié)果，完成第一受約束的短路開放處理。
[0088]然后，當(dāng)狀態(tài)確定單元35確定根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50沒有處于短路狀態(tài)(步驟S105:否)時(shí)，根據(jù)實(shí)施方式的電源裝置30終止受約束的短路開放處理。另一方面，在根據(jù)實(shí)施方式的包括電源裝置30的電弧焊裝置50中，當(dāng)狀態(tài)確定單元35確定短路狀態(tài)還在繼續(xù)(步驟S105:是)時(shí)，再執(zhí)行單元37將用于再次執(zhí)行受約束的短路開放處理的再執(zhí)行指令輸出到受約束的短路開放單元34 (步驟S106)。
[0089]接下來，當(dāng)再執(zhí)行指令從再執(zhí)行單元37輸出到受約束的短路開放單元34時(shí)，確定來自再執(zhí)行單元37的再執(zhí)行指令的輸出計(jì)數(shù)是否達(dá)到存儲(chǔ)單元33中預(yù)定的約束計(jì)數(shù)(步驟S107)。然后，當(dāng)再執(zhí)行指令的輸出次數(shù)沒有達(dá)到預(yù)定約束計(jì)數(shù)(步驟S107:否)時(shí)，受約束的短路開放單元34控制電源控制單元38以再次升高焊接電流I (步驟S102)。
[0090]另一方面，當(dāng)來自再執(zhí)行單元37的再執(zhí)行指令的輸出計(jì)數(shù)達(dá)到預(yù)定約束計(jì)數(shù)(步驟S107:是)時(shí)，根據(jù)實(shí)施方式的電源裝置30終止受約束的短路開放處理。
[0091]如上所述，根據(jù)實(shí)施方式的電源裝置30甚至在存在由于例如構(gòu)成圖2中所示的電弧焊裝置50A和50B的電源裝置中的開關(guān)操作產(chǎn)生的噪聲的情況下也能夠抑制飛散物的產(chǎn)生。
[0092]圖2中所示的電弧焊系統(tǒng)I能夠具有下述構(gòu)造，其中，如果不需要改變工件W的位置和姿勢則不使用定位器P。在該情況下，通過封裝線纜48、48A和48B而獲得的一端可以連接到工件W而不是定位器P。通過采用這樣的構(gòu)造，為了焊接位于基座而不是定位器P上的工件W，例如，能夠使用根據(jù)實(shí)施方式的電弧焊系統(tǒng)I。
[0093]如上所述，電弧焊系統(tǒng)I具有下述構(gòu)造，其中，電源裝置30包括電流檢測器31和電壓檢測器32。然而，電流檢測器31和電壓檢測器32中的一個(gè)或兩者可以設(shè)置在焊接控制裝置20中。此外，已經(jīng)描述了焊接控制裝置20和電源裝置30是分離的。然而，焊接控制裝置20和電源裝置30可以彼此成為一體。
[0094]如上所述，已經(jīng)描述了焊接機(jī)器人10和焊接控制裝置20是分離的。然而，焊接機(jī)器人10和焊接控制裝置20可以彼此成為一體。此外，焊接機(jī)器人10、焊接控制裝置20和電源裝置30可以彼此成為一體。
[0095]在電弧焊系統(tǒng)I中，為電弧焊裝置50、50A和50B中的每一個(gè)單獨(dú)地提供焊接控制裝置20、電源裝置30和操作裝置60。然而，這些裝置中的一部分或全部可以在電弧焊裝置50、50A和50B中共享。
[0096]如上所述，電弧焊系統(tǒng)I被構(gòu)造為通過使用三個(gè)電弧焊裝置50、50A和50B同時(shí)焊接同一工件W。然而，構(gòu)成電弧焊系統(tǒng)I的電弧焊裝置50的數(shù)目不限于三個(gè)。換言之，電弧焊系統(tǒng)I可以被構(gòu)造為通過僅使用一個(gè)電弧焊裝置50或兩個(gè)或四個(gè)或更多電弧焊裝置來同時(shí)焊接同一工件W。
[0097]在電源裝置30中，可以通過操作操作裝置60輸入或改變存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元33中的諸如電壓參數(shù)Vp、電壓變化量參數(shù)AVp和電流變化量參數(shù)AIp的各種設(shè)置以及通過再執(zhí)行單元37的輸出執(zhí)行的受約束的短路開放處理的再執(zhí)行次數(shù)的上限。通過采用這種構(gòu)造，例如，能夠由現(xiàn)場操作員基于由實(shí)際機(jī)器焊接的結(jié)果容易地改變各種設(shè)置。此外，可以通過操作焊接控制裝置20或電源裝置30而不是操作裝置60來輸入或改變上述各種設(shè)置。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電弧焊的電源裝置，所述電弧焊是在消耗電極與工件之間的短路狀態(tài)與在所述消耗電極與所述工件之間存在電弧的電弧狀態(tài)之間反復(fù)變化的同時(shí)對所述工件進(jìn)行焊接，所述用于電弧焊的電源裝置包括: 受約束的短路開放單元，在所述短路狀態(tài)中所述消耗電極與所述工件之間的焊接電流上升時(shí)焊接電壓的變化量變?yōu)轭A(yù)定閾值以上的情況下，所述受約束的短路開放單元在預(yù)定期間中減小所述焊接電流以執(zhí)行用于開放所述短路狀態(tài)的受約束的短路開放處理；以及 再執(zhí)行單元，所述再執(zhí)行單元使得所述受約束的短路開放單元在執(zhí)行了所述受約束的短路開放處理之后，再次執(zhí)行所述受約束的短路開放處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電弧焊的電源裝置，所述用于電弧焊的電源裝置進(jìn)一步包括狀態(tài)確定單元，所述狀態(tài)確定單元確定當(dāng)前狀態(tài)是所述短路狀態(tài)還是所述電弧狀態(tài)，其中 所述再執(zhí)行單元使得所述受約束的短路開放單元在所述狀態(tài)確定單元確定所述當(dāng)前狀態(tài)是所述短路狀態(tài)時(shí)執(zhí)行所述受約束的短路開放處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電弧焊的電源裝置，其中，每當(dāng)再次執(zhí)行了所述受約束的短路開放處理時(shí)增大所述閾值。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電弧焊的電源裝置，其中，每當(dāng)再次執(zhí)行了所述受約束的短路開放處理時(shí)增大所述閾值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電弧焊的電源裝置，其中，每當(dāng)再次執(zhí)行了所述受約束的短路開放處理時(shí)增大所述短路狀態(tài)中的所述焊接電流的升高速率。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于電弧焊的電源裝置，其中，每當(dāng)再次執(zhí)行了所述受約束的短路開放處理時(shí)增大所述短路狀態(tài)中的所述焊接電流的升高速率。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于電弧焊的電源裝置，其中，每當(dāng)再次執(zhí)行了所述受約束的短路開放處理時(shí)增大所述短路狀態(tài)中的所述焊接電流的升高速率。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于電弧焊的電源裝置，其中，每當(dāng)再次執(zhí)行了所述受約束的短路開放處理時(shí)增大所述短路狀態(tài)中的所述焊接電流的升高速率。
9.一種電弧焊系統(tǒng)，所述電弧焊系統(tǒng)包括: 多個(gè)焊接機(jī)器人，所述多個(gè)焊接機(jī)器人對同一工件執(zhí)行焊接；以及 多個(gè)電源裝置，所述多個(gè)電源裝置分別將焊接電力提供到所述多個(gè)焊接機(jī)器人，所述多個(gè)電源裝置中的每一個(gè)是根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于電弧焊的電源裝置。
10.一種用于電弧焊的電源裝置的控制方法，所述電弧焊是在消耗電極與工件之間的短路狀態(tài)與在所述消耗電極與所述工件之間存在電弧的電弧狀態(tài)之間反復(fù)變化的同時(shí)對所述工件進(jìn)行焊接，所述控制方法包括: 在所述短路狀態(tài)中所述消耗電極與所述工件之間的焊接電流上升時(shí)焊接電壓的變化量變?yōu)轭A(yù)定閾值以上的情況下，在預(yù)定期間中減小所述焊接電流以執(zhí)行用于開放所述短路狀態(tài)的受約束的短路開放處理；以及 在執(zhí)行了所述受約束的短路開放處理之后，再次執(zhí)行所述受約束的短路開放處理。
【文檔編號(hào)】B23K9/095GK103878465SQ201310183633
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月20日
【發(fā)明者】村上真史, 平山卓秀 申請人:株式會(huì)社安川電機(jī)