本發(fā)明涉及交替地反復(fù)脈沖焊接期間和短路焊接期間的自耗電極式的電弧焊接的控制方法。

背景技術(shù)：

在自耗電極式的電弧焊接方法中，代表性的有脈沖焊接和短路焊接，可供實(shí)際使用。但是，脈沖焊接和短路焊接存在如下的問題。

雖然與利用超過臨界電流的固定電流的噴射過渡相比，脈沖焊接的線能量低，但是為了維持穩(wěn)定的脈沖過渡，電弧長度需要長至某種程度，因此不能將線能量抑制得較低。因此，在立焊、仰焊等所謂的姿勢焊接中，容易產(chǎn)生焊道的下垂等不良形狀焊道。

在短路焊接中，電弧長度短，且在短路期間中，電弧的線能量小，因此容易產(chǎn)生熔合不良等焊接缺陷。此外，經(jīng)常發(fā)生短電弧長度以及短路所引起的濺射。

作為抑制上述問題的方法，提出了進(jìn)行控制使得將脈沖焊接和短路焊接交替地各反復(fù)任意的次數(shù)的電弧焊接方法(參照專利文獻(xiàn)1)。圖4示出專利文獻(xiàn)1公開的以往的電弧焊接控制中的焊接電流波形?？刂坪附与娏鳎沟媒惶娴馗鬟M(jìn)行設(shè)定次數(shù)的脈沖焊接、短路焊接。此外，在脈沖焊接、短路焊接中，分別以成為最佳值的固定的進(jìn)給速度進(jìn)給焊絲。專利文獻(xiàn)1中記載了，由此，進(jìn)行線能量控制和焊道形狀控制，從而能夠抑制產(chǎn)生熔合不良等焊接缺陷、姿勢焊接中的焊道的下垂等不良形狀焊道。

此外，作為用于在短路焊接中抑制產(chǎn)生濺射和可靠地進(jìn)行短路過渡的方法，公開了如下的焊接方法，即，檢測電弧的產(chǎn)生和短路，從而根據(jù)電弧的產(chǎn)生來進(jìn)給(正向傳送)焊絲，并根據(jù)短路的產(chǎn)生而收回(進(jìn)行反向傳送)焊絲(參照專利文獻(xiàn)2)。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開昭60-255276號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特公昭48-11463號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在交替地反復(fù)進(jìn)行脈沖焊接期間和短路焊接期間的自耗電極式的電弧焊接中，在短路焊接期間以固定的周期反復(fù)焊絲的正向傳送和反向傳送。在從脈沖焊接期間向短路焊接期間轉(zhuǎn)移時(shí)，在電流比脈沖焊接期間剛要結(jié)束之前的基值電流小時(shí)開始向正向傳送方向進(jìn)給焊絲。

附圖說明

圖1a是實(shí)施方式1中的電弧焊接裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。

圖1b是示出實(shí)施方式1中的電弧焊接的焊接部位的示意性放大剖視圖。

圖2是示出實(shí)施方式1中的電弧焊接中的焊接電流、焊接電壓、以及焊絲的進(jìn)給速度的圖。

圖3是示出實(shí)施方式2中的電弧焊接中的焊接電流、焊接電壓、以及焊絲的進(jìn)給速度的圖。

圖4是示出以往的電弧焊接中的焊接電流的圖。

具體實(shí)施方式

(實(shí)施方式1)

圖1a是實(shí)施方式1中的電弧焊接裝置50的概略結(jié)構(gòu)圖。電弧焊接裝置50主要由對作為自耗性電極且作為焊接電極的焊絲15與焊接對象物18之間供給電力的焊接電源部19、焊炬16、進(jìn)給焊絲15的進(jìn)給部14構(gòu)成。另外，焊炬16例如安裝在焊接機(jī)器人，由焊接機(jī)器人使用焊炬16進(jìn)行焊接?；蛘?，焊炬16例如由作業(yè)人員保持，由作業(yè)人員使用焊炬16進(jìn)行焊接。進(jìn)給部14能夠向朝向焊接對象物18的正向傳送方向d101和與正向傳送方向d101相反的從焊接對象物18遠(yuǎn)離的反向傳送方向d102進(jìn)給焊絲15。在焊接電源部19中，從輸入電源1輸入的交流電在1次整流部2進(jìn)行整流，通過開關(guān)部3變換為交流，通過變壓器4進(jìn)行降壓，并通過2次整流部5和dcl(電感)6進(jìn)行整流，從而施加在焊絲15與焊接對象物18之間。通過所施加的電力，在焊絲15與焊接對象物18之間產(chǎn)生焊接電弧17，從而進(jìn)行焊接。此外，焊接電源部19具備檢測焊絲15的電壓即焊接電壓v的焊接電壓檢測部7、檢測流過焊絲15的焊接電流i的焊接電流檢測部8、以及對脈沖焊接期間和短路焊接期間的經(jīng)過時(shí)間或脈沖的輸出次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)部9。此外，具備基于計(jì)數(shù)部9進(jìn)行計(jì)數(shù)的數(shù)目對焊接輸出的控制進(jìn)行切換的控制切換部10、用于設(shè)定焊接條件等的設(shè)定部20、控制脈沖焊接期間中的電流的脈沖焊接時(shí)的電流控制部12、控制短路焊接期間中的電流的短路焊接時(shí)的電流控制部11、以及驅(qū)動部13。另外，計(jì)數(shù)部9對通過操作設(shè)置在焊炬16的焊炬開關(guān)或者通過執(zhí)行焊接機(jī)器人的動作程序而指示了開始焊接之后最初產(chǎn)生的焊絲15與焊接對象物18的接觸進(jìn)行檢測，并進(jìn)行時(shí)間的計(jì)數(shù)、脈沖的輸出次數(shù)的計(jì)數(shù)。此外，設(shè)定部20用于設(shè)定為了進(jìn)行焊接而設(shè)定的設(shè)定焊接電流、為了進(jìn)行焊接而設(shè)定的設(shè)定焊接電壓、焊絲15的進(jìn)給速度、保護(hù)氣體的種類、焊絲15的材質(zhì)、焊絲15的直徑、脈沖焊接的期間、波形輸出次數(shù)、短路焊接的期間、波形輸出次數(shù)等。另外，構(gòu)成焊接電源部19的各構(gòu)成部可以根據(jù)需要而分別獨(dú)立地構(gòu)成，也可以復(fù)合多個構(gòu)成部而構(gòu)成。

接著，對電弧焊接裝置50的動作進(jìn)行說明。圖1b是示出實(shí)施方式1中的電弧焊接的焊接部位的示意性放大剖視圖。

在電弧焊接裝置50中，從氣體供給口供給保護(hù)氣體，從而對電弧和焊接部屏蔽外部氣體，并且通過焊接電源部19對焊絲15與焊接對象物18之間供給電流。由此，使焊絲15與焊接對象物18產(chǎn)生焊接電弧17，用電弧17的熱熔解焊絲15的頂端和焊接對象物18的一部分。熔解的焊絲15滴下到焊接對象物18上，與由于焊接電弧17的熱而熔解的焊接對象物18的一部分一同形成熔融池15p。通過焊炬16相對于焊接對象物18的向焊接方向d15的相對移動，形成熔融池15p并且相對于焊接對象物18在焊接方向d15上相對地移動，從而形成焊道18a同時(shí)熔敷焊接對象物18。

該焊接的焊接條件由設(shè)定部20預(yù)先設(shè)定，此外，焊絲15的進(jìn)給速度也同樣地由設(shè)定部20預(yù)先設(shè)定?？煽刂坪附与娫床?9的輸出和進(jìn)給部14的電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)，使得成為該設(shè)定條件。一邊監(jiān)視焊接電源部19一邊進(jìn)行焊接電源部19的控制，使得焊接條件成為設(shè)定條件，從而進(jìn)行焊接條件的控制，成為該控制的基礎(chǔ)的焊接電流i和焊接電流i的波形通過焊接電流檢測部8的輸出來得到。

圖2示出實(shí)施方式1中的電弧焊接裝置50的焊接電流i、焊接電壓v、以及焊絲15的進(jìn)給速度wf。在圖2中，縱軸示出焊接電流i、焊接電壓v、以及進(jìn)給速度wf，橫軸示出時(shí)間。進(jìn)給速度wf可取正值，也可取負(fù)值。即，在向正向傳送方向d101進(jìn)給作為焊接電極的焊絲15的情況下，進(jìn)給速度wf的值為正，在向反向傳送方向d102進(jìn)給焊絲15的情況下，進(jìn)給速度wf的值為負(fù)。

在脈沖焊接期間tp中，控制焊接電流i，使得流過焊絲15的焊接電流i形成交替地反復(fù)峰值電流ip的值ip1～ip6和基值電流ib的值ib1～ib5的多個脈沖pp1～pp6。在短路焊接期間ts中，控制焊接電流i，使得交替地分別過渡到使焊絲15與焊接對象物18短路的一個以上的短路期間tss1～tss3和在焊絲15與焊接對象物18之間產(chǎn)生電弧17的一個以上的電弧期間tsa1～tsa2。交替地反復(fù)脈沖焊接期間tp和短路焊接期間ts，使得繼短路焊接期間ts之后為脈沖焊接期間tp，且繼脈沖焊接期間tp之后為短路焊接期間ts。

可根據(jù)由焊接電流檢測部8檢測的焊接電流i的波形來檢測脈沖焊接期間tp。例如，通過檢測焊接電流i從大于預(yù)先設(shè)定的閾值is的值變化為小于閾值is的值的情況，從而能夠檢測脈沖焊接期間tp。因此，通過對閾值is和焊接電流i進(jìn)行比較，從而能夠檢測脈沖焊接期間tp的脈沖pp1～pp6。脈沖pp1～pp6的檢測方法不限于該例子，只要能夠檢測脈沖pp1～pp6，可以是任何方法。

例如，通過檢測由焊接電壓檢測部7檢測的焊接電壓v從大于預(yù)先設(shè)定的閾值vs的值變化為小于閾值vs的值的情況，從而能夠檢測短路焊接期間ts。此時(shí)，為了使得不會將短路期間tss1～tss3判定為非常短的微小短路，也可以將在焊接電壓v持續(xù)高于閾值vs的期間經(jīng)過了預(yù)先設(shè)定的時(shí)間的情況判定為一次短路。短路的檢測方法不限于該例子，只要能夠檢測每次短路，可以是任何方法。

在脈沖焊接期間tp中，與設(shè)定部20的脈沖條件相組合，在設(shè)定部20預(yù)先設(shè)定焊接電流i的平均值不會超過臨界電流那樣的焊絲15的進(jìn)給速度wf的值。此外，該脈沖的數(shù)目或脈沖焊接期間tp的長度也預(yù)先設(shè)定在設(shè)定部20。另一方面，預(yù)先設(shè)定有能夠在短路焊接期間ts中以由設(shè)定部20設(shè)定的進(jìn)給速度wf穩(wěn)定地進(jìn)行短路焊接的焊接電壓v的值。此外，短路焊接期間ts中的焊絲15與焊接對象物18的短路的次數(shù)，即，短路期間tss1～tss3的數(shù)目或短路焊接期間ts的長度也預(yù)先設(shè)定在設(shè)定部20。因此，在電弧焊接裝置50中，通過控制切換部10對脈沖焊接的電流控制部12和短路焊接的電流控制部11進(jìn)行切換，從而從電流控制部11、12發(fā)出控制輸出，使得當(dāng)基于由設(shè)定部20設(shè)定的上述的數(shù)目以及時(shí)間的長度進(jìn)行了脈沖焊接時(shí)，由控制切換部10切換為短路焊接，接著，基于同樣由設(shè)定部20設(shè)定的上述的數(shù)目或時(shí)間的長度進(jìn)行短路焊接。然后，接受了電流控制部11、12的控制輸出的驅(qū)動部13對開關(guān)部3提供控制輸出，使得得到與控制輸出相應(yīng)的焊接電流i的波形。由此，焊接電源部19輸出圖2所示的焊接電流i并提供給焊絲15和焊接對象物18。

同樣地，控制切換部10對進(jìn)給部14提供控制輸出，使得在脈沖焊接期間tp和短路焊接期間ts中焊絲15的進(jìn)給速度wf成為預(yù)先設(shè)定的進(jìn)給速度。由此，進(jìn)給部14對進(jìn)給部14的電動機(jī)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，使得焊絲15的進(jìn)給速度wf成為與脈沖焊接期間tp和短路焊接期間ts對應(yīng)的進(jìn)給速度。此時(shí)，在脈沖焊接期間tp中，以預(yù)先在設(shè)定部20設(shè)定的最佳的給定的固定的進(jìn)給速度wf3來進(jìn)給焊絲15。另一方面，控制切換部10使短路焊接期間ts中的焊絲15的進(jìn)給速度wf按照具有由設(shè)定部20預(yù)先決定的振幅和周期的周期性波形變化。圖2所示的進(jìn)給速度wf作為周期性波形而按照正弦波變化。也可以使進(jìn)給速度wf按照梯形波等其它周期性波形變化。在計(jì)數(shù)了在設(shè)定部20預(yù)先設(shè)定的次數(shù)的短路或者經(jīng)過了在設(shè)定部20預(yù)先設(shè)定的時(shí)間的脈沖開始時(shí)間點(diǎn)tps將短路開路，控制切換部10從脈沖焊接期間tp開始產(chǎn)生多個脈沖pp1～pp6中的最初的脈沖pp1。在脈沖開始時(shí)間點(diǎn)tps之后，進(jìn)給速度wf仍以繼續(xù)按照短路焊接期間ts中的上述周期性波形變化的狀態(tài)向在設(shè)定部20預(yù)先設(shè)定的脈沖焊接期間tp中的焊絲15的給定的進(jìn)給速度wf3變化，當(dāng)進(jìn)給速度wf在脈沖焊接期間tp中達(dá)到給定的進(jìn)給速度wf3時(shí)，進(jìn)給部14以給定的進(jìn)給速度wf3進(jìn)給焊絲15。此后，當(dāng)在脈沖焊接期間tp中計(jì)數(shù)了在設(shè)定部20預(yù)先設(shè)定的次數(shù)的脈沖pp1～pp6或者經(jīng)過了在設(shè)定部20預(yù)先設(shè)定的時(shí)間時(shí)，電流控制部12在形成最后的脈沖pp6之后使焊接電流i變化為與脈沖pp1～pp6中的基值電流ib的值ib1～ib5不同的電流i3。將在形成最后的脈沖pp6之后焊接電流i變化為電流i3的時(shí)間點(diǎn)作為觸發(fā)，在焊接電流i為電流i3的進(jìn)給切換時(shí)間點(diǎn)tvs使進(jìn)給速度wf從脈沖焊接期間tp中的給定的進(jìn)給速度wf3起按照上述的周期性波形向正向傳送方向d101和反向傳送方向d102開始進(jìn)給焊絲15。在實(shí)施方式1中，電流i3比脈沖焊接期間tp剛要結(jié)束之前的基值電流ib的值ib5小。像這樣，在實(shí)施方式1中，電流i3比基值電流ib的值ib1～ib5中的至少一個值小。電流i3可以比基值電流ib的值ib1～ib5的平均值小，也可以比基值電流ib的值ib1～ib5小。

另外，在圖2中，將焊接電流i變化為電流i3的時(shí)間點(diǎn)作為從脈沖焊接期間tp向短路焊接期間ts轉(zhuǎn)移的觸發(fā)。在實(shí)施方式1中的電弧焊接中，可以將在脈沖焊接期間tp結(jié)束之前焊接電流i降低為比脈沖pp1～pp6中的基值電流ib小的值的時(shí)期的任意的時(shí)間點(diǎn)作為觸發(fā)，即，作為進(jìn)給切換時(shí)間點(diǎn)tvs。通過這樣，從而以設(shè)定條件交替地反復(fù)脈沖焊接期間tp和短路焊接期間ts，且以此時(shí)的各模式中的最佳的進(jìn)給速度wf一邊進(jìn)給焊絲15一邊進(jìn)行焊接。如圖2所示，在短路期間tss1～tss3與電弧期間tsa1、tsa2稍微存在偏差的情況下，在判定短路之后或判定電弧(短路的開路)之后使進(jìn)給速度wf按照周期性波形向正向傳送方向d101和反向傳送方向d102進(jìn)給焊絲15的控制中，上述的偏差容易表現(xiàn)得顯著。在實(shí)施方式1中的電弧焊接中，通過使進(jìn)給速度wf按照具有固定周期的周期性波形變化，從而按照周期性波形來促進(jìn)短路和電弧的動作，因此不易產(chǎn)生短路期間tss1～tss3和電弧期間tsa1、tsa2的長度的偏差。

接著，對實(shí)施方式1中的焊接電流i進(jìn)行說明。實(shí)施方式1中的焊接電流i被控制為，在從脈沖焊接向短路焊接切換時(shí)的最后的脈沖pp6之后成為比脈沖pp6的基值電流ib小的電流i3。此外，在從脈沖焊接向短路焊接切換時(shí)的最初的短路期間tss1，在檢測到焊絲15與焊接對象物18的短路之后，焊接電流i被控制為比脈沖pp1～pp6的基值電流ib小的值。此外，在短路焊接期間ts中檢測到短路的時(shí)間點(diǎn)和檢測到縮頸15a的時(shí)間點(diǎn)中的至少一個時(shí)間點(diǎn)，使焊接電流i急劇地降低。交替地反復(fù)在設(shè)定部20預(yù)先確定的峰值電流ip和基值電流ib，在輸出了給定的次數(shù)或給定的時(shí)間的脈沖pp1～pp6之后，使焊接電流i變化為與基值電流ib不同的電流i3，從而進(jìn)行從脈沖焊接期間tp向短路焊接期間ts的切換。具體地，將焊接電流i降低為比基值電流ib小的電流i3，并等到作為短路焊接期間ts的開始的、短路期間tss1的開始的短路。此后，當(dāng)焊接電壓檢測部7檢測到短路時(shí)，為了抑制在短路之后短路立刻開路的微小短路，且為了抑制短路時(shí)產(chǎn)生濺射，在開始短路期間tss1的短路檢測時(shí)間點(diǎn)tsp將焊接電流i急劇地降為電流i4并在給定的期間tsp1保持為電流i4。此后，增加焊接電流i而促進(jìn)短路的開路。此外，在由焊接電壓檢測部7在短路剛要開路之前檢測到焊絲15的縮頸15a(參照圖1b)時(shí)，進(jìn)行將焊接電流i急劇地降低的縮頸控制為宜。由此，能夠降低短路開路時(shí)的電流i，能夠抑制濺射的產(chǎn)生。電流控制部11在開始電弧期間tsa1的短路開路時(shí)間點(diǎn)tap將短路開路之后，將電流i提升為電流i5并保持給定的期間tsp2，使得在電弧期間tsa1中不會產(chǎn)生微小短路，此后降低焊接電流i，使得促進(jìn)下一個短路的產(chǎn)生，即，使得開始下一個短路期間tss2。然后，反復(fù)該動作，在進(jìn)行了在設(shè)定部20預(yù)先設(shè)定的次數(shù)或時(shí)間的短路之后，與短路的開路同時(shí)進(jìn)入到脈沖焊接的模式而開始脈沖焊接期間tp，并控制焊接電流i，使得焊接電流i形成交替地反復(fù)峰值電流ip和基值電流ib的脈沖pp1～pp6。另外，在實(shí)施方式1中的電弧焊接中，在最后的短路開路之后，即，在最后的短路期間tss3之后，從短路焊接期間ts過渡到脈沖焊接期間tp。在最后的短路開路之后，即，在最后的短路期間tss3之后，且在焊絲15的進(jìn)給速度wf達(dá)到脈沖焊接期間tp中的固定的給定的進(jìn)給速度wf3之后，從短路焊接期間ts過渡到脈沖焊接期間tp為宜。

在交替地反復(fù)脈沖焊接期間和短路焊接期間的自耗電極式電弧焊接中，在將作為自耗電極的焊絲在脈沖焊接期間和短路焊接期間分別進(jìn)行固定進(jìn)給的電弧焊接方法中，在短路焊接期間中在短路的開路時(shí)容易產(chǎn)生濺射。

在實(shí)施方式1中的電弧焊接中，在從脈沖焊接期間tp向短路焊接期間ts過渡時(shí)的最后的脈沖pp6之后，換言之，在從脈沖焊接期間tp轉(zhuǎn)移到短路焊接期間ts時(shí)，通過比脈沖焊接期間tp剛要結(jié)束之前的脈沖焊接期間tp中的基值電流ib小的電流i3的焊接電流i，對按照具有固定的給定的周期的周期性波形向正向傳送方向d101開始進(jìn)給焊絲15的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行控制。由此，能夠促進(jìn)下一個短路，能夠在抑制了熔滴的生長的狀態(tài)下進(jìn)行短路，能夠抑制短路時(shí)產(chǎn)生濺射。此外，通過在給定的期間內(nèi)將焊接電流i保持為比基值電流ib小的電流i3，從而能夠抑制從脈沖焊接期間tp的峰值電流ip朝向短路焊接期間ts的短路期間tss1的初始電流時(shí)的下沖(undershoot)，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的焊接。在從脈沖焊接期間tp切換為短路焊接期間ts時(shí)的最初的短路期間tss1中，對檢測到短路后的電流i進(jìn)行控制，使其為比脈沖焊接期間tp的基值電流ib小的電流i3。由此，能夠?qū)⒑附z15和焊接對象物18可靠地進(jìn)行短路，能夠抑制短路之后緊接著短路開路的微小短路的產(chǎn)生，能夠抑制產(chǎn)生濺射。在短路焊接期間ts中檢測到短路的時(shí)間點(diǎn)和檢測到縮頸15a的時(shí)間點(diǎn)中的至少一個時(shí)間點(diǎn)使焊接電流i急劇下降，從而能夠降低短路時(shí)和短路開路時(shí)的電流i，能夠與其相應(yīng)地抑制短路時(shí)和短路開路時(shí)產(chǎn)生濺射。

通過像以上那樣控制焊接電流i，從而即使在短時(shí)間交替地反復(fù)高線能量的脈沖焊接和低線能量的短路焊接，也不易產(chǎn)生在各焊接期間tp、ts的切換時(shí)期產(chǎn)生濺射等的現(xiàn)象，因此能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)具備兩種焊接法的優(yōu)點(diǎn)的焊接法。此外，通過適當(dāng)?shù)亟M合脈沖pp1～pp6的數(shù)目或時(shí)間和短路期間tss1～tss3的次數(shù)或時(shí)間，從而能夠容易地控制線能量。此外，因?yàn)樵诙搪泛附悠陂gts中周期性地進(jìn)給焊絲15，所以短路和電弧的周期固定，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的焊接。在從短路焊接期間ts向脈沖焊接期間tp的切換以及反過來從脈沖焊接期間tp向短路焊接期間ts的切換中，也是繼續(xù)按照短路焊接期間ts中的周期性波形進(jìn)給焊絲15，因此進(jìn)給速度wf不會不連續(xù)地變化，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的焊接。

如上所述，在使用具備作為焊接電極的焊絲15的電弧焊接裝置50的自耗電極式的電弧焊接中，交替地分別過渡到進(jìn)行脈沖焊接的多個脈沖焊接期間tp和進(jìn)行短路焊接的多個短路焊接期間ts。在多個脈沖焊接期間tp的各個脈沖焊接期間tp中，控制焊接電流i，使得流過焊絲15的焊接電流i形成交替地分別過渡到峰值電流ip的一個以上的值ip1～ip6和基值電流ib的一個以上的值ib1～ib5的多個脈沖pp1～pp6，并在形成多個脈沖pp1～pp6之后的進(jìn)給切換時(shí)間點(diǎn)tvs變得比基值電流ib的一個以上的值ib1～ib5中的至少一個值小(是電流i3)。在繼各個脈沖焊接期間tp之后的多個短路焊接期間ts的各個短路焊接期間ts中，控制焊接電流i，使得交替地分別過渡到使焊絲15與焊接對象物18短路的一個以上的短路期間tss1～tss3和在焊絲15與焊接對象物18之間產(chǎn)生電弧17的一個以上的電弧期間tsa1、tsa2。控制電弧焊接裝置50，使得向朝向焊接對象物18的正向傳送方向d101和與正向傳送方向d101相反的反向傳送方向d102進(jìn)給焊絲15?？刂齐娀『附友b置50，使得在進(jìn)給切換時(shí)間點(diǎn)tvs開始進(jìn)行以固定的周期向正向傳送方向d101和反向傳送方向d102交替地反復(fù)進(jìn)行的焊絲15的進(jìn)給，從進(jìn)給切換時(shí)間點(diǎn)tvs起經(jīng)各個短路焊接期間ts以上述的周期向正向傳送方向d101和反向傳送方向d102交替地反復(fù)進(jìn)給焊絲15。

也可以在脈沖焊接期間tp中控制電弧焊接裝置50，使得直到進(jìn)給切換時(shí)間點(diǎn)tvs為止，以固定的給定的進(jìn)給速度wf3進(jìn)給焊絲15。

也可以在短路焊接期間ts中檢測焊接對象物18與焊絲15的短路或焊絲15的縮頸15a。在該情況下，當(dāng)檢測到短路或縮頸15a時(shí)，也可以降低焊接電流i。

也可以在脈沖焊接期間tp中控制焊接電流i，使得焊接電流i在進(jìn)給切換時(shí)間點(diǎn)tvs變得比基值電流ib的一個以上的值ib1～ib5的平均值小。

此外，也可以在脈沖焊接期間tp中控制焊接電流i，使得焊接電流i在進(jìn)給切換時(shí)間點(diǎn)tvs變得比基值電流ib的一個以上的值ib1～ib6小。

像以上詳細(xì)說明的那樣，在實(shí)施方式1中的電弧焊接中，為了線能量的控制和焊道18a的形狀控制，通過將脈沖焊接和短路焊接交替地各反復(fù)任意的給定的次數(shù)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)具備兩種焊接法的優(yōu)點(diǎn)的焊接法。此外，通過適當(dāng)?shù)亟M合短路焊接的次數(shù)和脈沖焊接的次數(shù)，從而可容易地進(jìn)行線能量的控制，除此之外，能夠由此改善焊道18a的形狀，可容易地進(jìn)行姿勢焊接。

(實(shí)施方式2)

圖3示出實(shí)施方式2中的焊接電流i、焊接電壓v、以及焊絲15的進(jìn)給速度wf。圖3所示的焊接電流i、焊接電壓v、以及進(jìn)給速度wf可由圖1a和圖1b所示的電弧焊接裝置50得到。在圖3中，對與圖2所示的實(shí)施方式1相同的部分標(biāo)注相同的附圖標(biāo)記。在圖3所示的實(shí)施方式2中的電弧焊接中，在以下方面與圖2所示的實(shí)施方式1中的電弧焊接不同。在從短路焊接期間ts向脈沖焊接期間tp過渡時(shí)，在焊絲15的進(jìn)給速度wf達(dá)到脈沖焊接期間tp中的正向傳送方向d101的給定的進(jìn)給速度wf3的時(shí)間點(diǎn)tps，焊接電流i開始形成最初的脈沖pp1，從而開始脈沖焊接期間tp。在時(shí)間點(diǎn)tps以后，進(jìn)給速度wf維持為給定的進(jìn)給速度wf3。大致在時(shí)間點(diǎn)tps之后緊接著產(chǎn)生峰值電流ip。在短路焊接期間ts中同步地進(jìn)行焊絲15的進(jìn)給控制和焊接電流i的控制。

以下，對在焊絲15的進(jìn)給速度wf達(dá)到脈沖焊接期間tp中的給定的進(jìn)給速度wf3時(shí)從短路焊接期間ts過渡到脈沖焊接期間tp的理由進(jìn)行說明。如前所述，在向正向傳送方向d101進(jìn)給作為焊接電極的焊絲15的情況下進(jìn)給速度wf的值為正，在向反向傳送方向d102進(jìn)給焊絲15的情況下進(jìn)給速度wf的值為負(fù)。在以低的進(jìn)給速度wf進(jìn)給焊絲15的情況下，焊絲15以小的進(jìn)給速度向正向傳送方向d101進(jìn)給，或者向反向傳送方向d102進(jìn)給。當(dāng)在進(jìn)給速度wf達(dá)到給定的進(jìn)給速度wf3之前產(chǎn)生脈沖pp1的峰值電流ip時(shí)，將成為在焊絲15的進(jìn)給速度wf低且進(jìn)給焊絲15的進(jìn)給速度小或者向反向傳送方向d102進(jìn)給時(shí)產(chǎn)生脈沖pp1的峰值電流ip的情況，因此焊絲15燃起且產(chǎn)生電弧斷開等，不能繼續(xù)進(jìn)行穩(wěn)定的焊接。相反，在從焊絲15的進(jìn)給速度wf達(dá)到脈沖焊接期間tp中的給定的進(jìn)給速度wf3的時(shí)間點(diǎn)tps起在短暫的期間在不產(chǎn)生脈沖pp1中的峰值電流ip的情況下輸出基值電流ib的情況下，焊接電流i小，因此焊絲15會與焊接對象物18短路，存在不能進(jìn)行穩(wěn)定的脈沖焊接的情況。

接著，對在短路焊接期間ts中使焊絲15的進(jìn)給控制與焊接電流i的控制同步的控制進(jìn)行說明。例如，在圖3中，進(jìn)行控制，使得在短路焊接期間ts中的焊絲的進(jìn)給速度為最高進(jìn)給速度wf1時(shí)焊接電流i成為最低電流i1。然后，進(jìn)行控制，使得隨著進(jìn)給速度wf減速，使焊接電流i增加，在進(jìn)給速度wf為最低進(jìn)給速度wf2時(shí)，焊接電流i成為最大電流i2。然后，周期性地反復(fù)該循環(huán)。若基于作為可取正、負(fù)的值的進(jìn)給速度wf的絕對值的進(jìn)給速率，則最高進(jìn)給速度wf1是正向傳送方向d101上的最大的進(jìn)給速率，最低進(jìn)給速度wf2是反向傳送方向d102上的最大的進(jìn)給速率。

接著，對在短路焊接期間ts中同步進(jìn)行焊絲15的進(jìn)給控制和焊接電流i的控制的理由進(jìn)行說明。通過上述的控制，在短路焊接期間ts中進(jìn)給速度wf為最高進(jìn)給速度wf1時(shí)焊接電流i成為最小電流i1，因此焊絲15以難以熔融的狀態(tài)朝向焊接對象物18，且焊絲15以大的最高進(jìn)給速度wf1朝向焊接對象物18，因此可促進(jìn)焊絲15與焊接對象物18的短路。在進(jìn)給速度wf為最低進(jìn)給速度wf2時(shí)焊接電流i成為最大電流i2，因此在焊絲15向反向傳送方向d102進(jìn)給的狀態(tài)下焊接電流i成為最大電流i2。因此，焊絲15熔融且向反向傳送方向d102進(jìn)給，因此可促進(jìn)短路的開路。通過使焊接電流i與進(jìn)給速度wf同步而進(jìn)行控制，從而即使存在由焊絲15與焊接對象物18之間的距離的變化等造成的電弧長度的變動等外部干擾，也能夠?qū)崿F(xiàn)周期性的、且穩(wěn)定的焊接。而且，當(dāng)以給定的次數(shù)實(shí)施短路時(shí)，焊絲15的進(jìn)給速度wf按照前述的周期性波形從最低進(jìn)給速度wf2過渡到由設(shè)定部20預(yù)先設(shè)定的脈沖焊接期間tp中的固定的給定的進(jìn)給速度wf3。然后，將進(jìn)給速度wf達(dá)到脈沖焊接期間tp中的給定的進(jìn)給速度wf3的時(shí)間點(diǎn)作為觸發(fā)，輸出脈沖焊接的峰值電流ip。即，在進(jìn)給速度wf達(dá)到給定的進(jìn)給速度wf3的時(shí)間點(diǎn)，焊接電流i開始形成脈沖pp1，從而開始脈沖焊接期間tp。然后，當(dāng)以由設(shè)定部20預(yù)先決定的次數(shù)/時(shí)間輸出脈沖pp1～pp6時(shí)，在最后的脈沖pp6中焊接電流i從峰值電流ip降低至比基值電流ib小的電流i3，并保持給定的期間tsp3。然后，將焊接電流i達(dá)到電流i3的進(jìn)給切換時(shí)間點(diǎn)tvs作為觸發(fā)，焊絲15的進(jìn)給速度wf從脈沖焊接期間tp的給定的固定的進(jìn)給速度wf3起被加速，在進(jìn)給切換時(shí)間點(diǎn)tvs切換為按照交替地反復(fù)正向傳送方向d101和反向傳送方向d102的周期性波形變化的控制。另外，在圖3所示的電弧焊接中，將焊接電流i達(dá)到電流i3的時(shí)間點(diǎn)作為觸發(fā)，即，作為進(jìn)給切換時(shí)間點(diǎn)tvs。在實(shí)施方式2中的電弧焊接中，也可以將焊接電流i比基值電流ib小的時(shí)期的任意的時(shí)間點(diǎn)作為觸發(fā)，即作為進(jìn)給切換時(shí)間點(diǎn)tvs。像這樣，在實(shí)施方式2中的電弧焊接中，在從短路焊接期間ts切換為脈沖焊接期間tp和從脈沖焊接期間tp切換為短路焊接期間ts時(shí)均能夠按照周期性波形維持焊絲15的進(jìn)給，因此能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的焊接。另外，使電流i3比基值電流ib的一個以上的值(ib1～ib5)中的至少一個值小。電流i3可以比基值電流ib的一個以上的值(ib1～ib5)的平均值小，也可以比基值電流ib的一個以上的值(ib1～ib5)小。

此外，在實(shí)施方式2中的電弧焊接中，也可以與實(shí)施方式1中的電弧焊接同樣地，在檢測到短路的時(shí)間點(diǎn)或檢測到縮頸15a的時(shí)間點(diǎn)使焊接電流i急劇地降低。在該情況下，焊接電流i也可以為最小電流i1以下的值。通過在檢測到短路的時(shí)間點(diǎn)或檢測到縮頸15a的時(shí)間點(diǎn)急劇地降低焊接電流i，從而能夠進(jìn)一步抑制濺射的產(chǎn)生。在實(shí)施方式2中，在短路焊接期間ts中同步地控制焊絲15的進(jìn)給和焊接電流i，因此即使存在由電弧長度的變動等造成的外部干擾，也能夠?qū)崿F(xiàn)周期性的、且穩(wěn)定的焊接。

如上所述，在短路焊接期間ts中，控制電弧焊接裝置50，使得以固定的周期向正向傳送方向d101和反向傳送方向d102交替地反復(fù)進(jìn)給焊絲15。在脈沖焊接期間tp中，控制電弧焊接裝置50，使得以給定的進(jìn)給速度wf3向正向傳送方向d101進(jìn)給焊絲15?？刂齐娀『附友b置50，使得在短路焊接期間ts中從一個以上的電弧期間tsa1、tsa2中的一個電弧期間tsa2過渡到一個以上的短路期間tss1～tss3中的一個短路期間tss3之后，在進(jìn)給焊絲15的進(jìn)給速度wf達(dá)到給定的進(jìn)給速度wf3的時(shí)間點(diǎn)，焊接電流i開始形成多個脈沖pp1～pp6中的最初的脈沖pp1。

也可以在短路焊接期間ts中控制電弧焊接裝置50，使得進(jìn)給速度wf以固定的周期反復(fù)最高進(jìn)給速度wf1和最低進(jìn)給速度wf2。在該情況下，在短路焊接期間ts中，在進(jìn)給速度wf達(dá)到最高進(jìn)給速度wf1的時(shí)間點(diǎn)使焊接電流i為最小電流i1。在短路焊接期間ts中，在進(jìn)給速度wf達(dá)到最低進(jìn)給速度wf2的時(shí)間點(diǎn)使焊接電流i為最大電流i2。

在交替地反復(fù)脈沖焊接期間和短路焊接期間的電弧焊接方法中，當(dāng)在短路焊接期間使用在專利文獻(xiàn)2公開的方法時(shí)，能夠根據(jù)短路的檢測對焊絲進(jìn)行反向傳送，從而能夠以機(jī)械方式將短路開路，能夠降低短路開路時(shí)的電流，能夠降低濺射的產(chǎn)生。但是，進(jìn)給速度的正向傳送和反向傳送的周期可根據(jù)電弧的產(chǎn)生進(jìn)行控制。因此，如果短路的時(shí)間變長，則焊絲的反向傳送量會增大，如果電弧的時(shí)間變長，則焊絲的正向傳送方向的進(jìn)給速度增大。因此，當(dāng)電弧變化時(shí)，焊絲的進(jìn)給速度中的平均進(jìn)給速度、短路的周期、短路的次數(shù)會變化，因此難以使焊接穩(wěn)定。此外，在切換脈沖焊接期間和短路焊接期間時(shí)會產(chǎn)生焊絲的進(jìn)給控制與焊接電流的電流控制的不連續(xù)，因此存在焊接變得不穩(wěn)定、產(chǎn)生濺射的情況。

在實(shí)施方式1、2中的交替地反復(fù)進(jìn)行脈沖焊接期間tp和短路焊接期間ts的自耗電極式的電弧焊接的控制中，在短路焊接期間ts向正向傳送方向d101和反向傳送方向d102進(jìn)給焊絲15。由此，能夠以機(jī)械方式將短路開路，且能夠降低短路的開路時(shí)的焊接電流i，因此能夠降低短路焊接期間ts中的濺射的產(chǎn)生。在短路焊接期間ts中，按照周期性波形進(jìn)給焊絲15，因此短路與電弧的周期的偏差少，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的焊接。進(jìn)而，通過同步地對焊絲15的進(jìn)給和焊接電流i進(jìn)行控制，從而即使稍微存在外部干擾，也能夠可靠地進(jìn)行短路和短路的開路，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的焊接。通過交替地反復(fù)短路焊接和脈沖焊接，從而進(jìn)行線能量控制和焊道18a的形狀控制，由此，能夠抑制產(chǎn)生熔合不良等焊接缺陷、姿勢焊接中的焊道18a的下垂等不良形狀的焊道。在脈沖焊接期間tp和短路焊接期間ts均能夠?qū)崿F(xiàn)濺射的產(chǎn)生量少的焊接。即使在脈沖焊接和短路焊接的切換中，也不會產(chǎn)生焊絲15的進(jìn)給的控制和焊接電流i的控制的不連續(xù)，因此能夠以低濺射實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的焊接。因此，能夠減少濺射除去等后續(xù)工序。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

本發(fā)明中的電弧焊接的控制方法能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的焊接，在對焊接對象物進(jìn)行焊接的電弧焊接中是有用的。

符號說明

1輸入電源

21次整流部

3開關(guān)部

4變壓器

52次整流部

6dcl(電感)

7焊接電壓檢測部

8焊接電流檢測部

9計(jì)數(shù)部

10控制切換部

11電流控制部

12電流控制部

13驅(qū)動部

14進(jìn)給部

15焊絲(焊接電極)

15a縮頸

16焊炬

17焊接電弧

18焊接對象物

19焊接電源部

20設(shè)定部

50電弧焊接裝置

d101正向傳送方向

d102反向傳送方向

i1最大電流

i2最小電流

ib基值電流

ip峰值電流

pp1～pp6脈沖

tp脈沖焊接期間

ts短路焊接期間

tss1～tss3短路期間

tsa1～tsa3電弧期間

tvs進(jìn)給切換時(shí)間點(diǎn)