電弧焊接控制方法
【專利摘要】在周期性重復(fù)焊絲(1)的正向進(jìn)給和反向進(jìn)給且進(jìn)行縮頸檢測控制的焊接方法中，使焊接狀態(tài)的穩(wěn)定性得到提升。周期性重復(fù)焊絲(1)的進(jìn)給速度(Fw)的正向進(jìn)給期間(t1～t3)和反向進(jìn)給期間(t3～t5)來使短路期間(t21～t33)和電弧期間(t33～t21)產(chǎn)生，若短路期間(t21～t33)中檢測到形成于焊絲(1)的熔滴的縮頸，則使焊接電流(Iw)減少從而移轉(zhuǎn)到電弧期間(t33～t21)，在這樣的電弧焊接控制方法中，使縮頸的檢測靈敏度對應(yīng)于振幅(W)、周期(T)、正向進(jìn)給期間(t1～t3)與反向進(jìn)給期間(t3～t5)的比率(D)等進(jìn)給速度(Fw)的波形參數(shù)而變化。由此，由于即使波形參數(shù)變化，縮頸的檢測靈敏度也會自動合適化，因此能抑制縮頸檢測控制變得不穩(wěn)定。
【專利說明】
電弧焊接控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電弧焊接控制方法，周期性重復(fù)焊絲的進(jìn)給速度的正向進(jìn)給期間和反向進(jìn)給期間來使短路期間和電弧期間產(chǎn)生，若在短路期間中檢測到形成于焊絲的熔滴的縮頸則使焊接電流減少從而移轉(zhuǎn)到電弧期間。
【背景技術(shù)】
[0002]在一般的消耗電極式電弧焊接中，將作為消耗電極的焊絲以恒定速度進(jìn)給，使焊絲與母材之間產(chǎn)生電弧來進(jìn)行焊接。在消耗電極式電弧焊接中，多成為焊絲和母材交替重復(fù)短路期間和電弧期間的焊接狀態(tài)。
[0003]為了進(jìn)一步提升焊接品質(zhì)，提出周期性重復(fù)焊絲正向進(jìn)給和反向進(jìn)給來進(jìn)行焊接的方法(例如參考專利文獻(xiàn)I)。另外，提出縮頸檢測控制方法(例如參考專利文獻(xiàn)2)，檢測作為電弧再產(chǎn)生的前兆現(xiàn)象的熔滴的縮頸來使焊接電流急劇減少，以小電流值的狀態(tài)使電弧再產(chǎn)生，由此削減焊渣的產(chǎn)生量。以下說明這些焊接方法。
[0004]圖4是周期性重復(fù)焊絲的進(jìn)給速度的正向進(jìn)給期間和反向進(jìn)給期間且進(jìn)行縮頸檢測控制的焊接方法中的波形圖。圖4(A)表示進(jìn)給速度Fw的波形，圖4(B)表示焊接電流Iw的波形，圖4(C)表示焊接電壓Vw的波形。以下參考圖4來進(jìn)行說明。
[0005]如圖4(A)所示那樣，進(jìn)給速度Fw的O的上側(cè)成為正向進(jìn)給期間，下側(cè)成為反向進(jìn)給期間。所謂正向進(jìn)給，是指使焊絲向靠近母材的方向進(jìn)給，所謂反向進(jìn)給，是指使焊絲向從母材遠(yuǎn)離的方向進(jìn)給。進(jìn)給速度Fw正弦波狀變化，成為向正向進(jìn)給側(cè)移位的波形。為此，進(jìn)給速度Fw的平均值成為正的值，焊絲平均進(jìn)行正向進(jìn)給。
[0006]如圖4(A)所示那樣，進(jìn)給速度Fw在時刻tl時間點(diǎn)為0，時刻tl?t2的期間成為正向進(jìn)給加速期間，在時刻t2成為正向進(jìn)給的最大值，時刻t2?t3的期間成為正向進(jìn)給減速期間，在時刻t3成為0，時刻t3?t4的期間成為反向進(jìn)給加速期間，在時刻t4成為反向進(jìn)給的最大值，時刻t4?t5的期間成為反向進(jìn)給減速期間。進(jìn)給速度Fw將時刻11?t5作為I周期而重復(fù)。
[0007]焊絲與母材的短路多在時刻t2的正向進(jìn)給的最大值的前后發(fā)生。在圖4中，是在正向進(jìn)給最大值之后的正向進(jìn)給減速期間中的時刻t21發(fā)生的情況。若在時刻t21發(fā)生短路，則如圖4(C)所示那樣，焊接電壓Vw劇減到數(shù)V的短路電壓值，如圖4(B)所示那樣，焊接電流Iw也減少到小電流值的初始電流值。之后，焊接電流Iw以給定的斜率增加，若達(dá)到預(yù)先確定的峰值，則維持該值。
[0008]如圖2(A)所示那樣，由于進(jìn)給速度Fw從時刻t3成為反向進(jìn)給期間，因此焊絲反向進(jìn)給。通過該反向進(jìn)給而短路解除，并在時刻t31電弧再產(chǎn)生。電弧的再產(chǎn)生多發(fā)生在時刻t4的反向進(jìn)給的最大值的前后。在圖4中，是在反向進(jìn)給最大值之前的反向進(jìn)給加速期間中的時刻t31發(fā)生的情況。
[0009]若在時刻t31電弧再產(chǎn)生，則如圖4(C)所示那樣，焊接電壓Vw劇增到數(shù)十V的電弧電壓值。如圖4(B)所示那樣，焊接電流Iw通過檢測作為電弧再產(chǎn)生的前兆現(xiàn)象的熔滴的縮頸的控制，而從時刻t31的數(shù)百μ8程度前的時間點(diǎn)起劇減，在時刻t31的電弧再產(chǎn)生時間點(diǎn)成為小電流值。若在熔滴形成縮頸，則通電路徑變窄，焊絲與母材之間的電阻值或焊接電壓值上升，該縮頸的檢測通過檢測這一情況來進(jìn)行。
[0010]如圖4(A)所示那樣，進(jìn)給速度Fw從時刻t31到時刻t5進(jìn)行反向進(jìn)給。該期間中成為電弧長度變長的期間。時刻t31?t5的期間中如圖4(B)所示那樣，焊接電流Iw以給定的斜率增加，若達(dá)到給定的第I焊接電流值，則將該值維持從電弧再產(chǎn)生時(時刻t31)起的給定期間。之后，直到下一短路發(fā)生的時刻t61為止，都通電小于第I焊接電流的第2焊接電流。
[0011]如圖4(A)所示那樣，進(jìn)給速度Fw從時刻t5起成為正向進(jìn)給期間，在時刻t6成為正向進(jìn)給峰值。然后在圖4中，在時刻t61發(fā)生下一短路。該時刻t5?t61的期間中如圖4(C)所示那樣，焊接電壓Vw逐漸減少，如圖4(B)所示那樣，焊接電流Iw也逐漸減少。
[0012]如上述那樣，短路和電弧的周期變得與進(jìn)給速度的正向進(jìn)給和反向進(jìn)給的周期大致一致。即，在該焊接方法中，能通過設(shè)定進(jìn)給速度的正向進(jìn)給和反向進(jìn)給的周期來使短路和電弧的周期成為所期望值。為此，若實施該焊接方法，就能抑制短路與電弧的周期的偏差而使其大致恒定，通過與縮頸檢測控制組合，能進(jìn)行焊渣產(chǎn)生量少且焊道外觀良好的焊接。
[0013]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0014]專利文獻(xiàn)
[0015]專利文獻(xiàn)1:日本專利第5201266號公報
[0016]專利文獻(xiàn)2:日本特開2006-281219號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]發(fā)明要解決的課題
[0018]在專利文獻(xiàn)I以及2的現(xiàn)有技術(shù)中，通過周期性重復(fù)進(jìn)給速度的正向進(jìn)給期間和反向進(jìn)給期間且進(jìn)行縮頸檢測控制，能進(jìn)行焊渣發(fā)生少的穩(wěn)定的焊接。這時，需要對應(yīng)于焊絲的種類、平均焊接電流值、焊接速度、接縫形狀等焊接條件，來使進(jìn)給速度的波形參數(shù)(振幅、周期等)變化從而合適化。進(jìn)而，即使焊接條件相同，也有如下情況:為了使焊道外觀成為所期望形狀，而根據(jù)使電弧的感觸符合操作者的喜好等要求來使進(jìn)給速度的波形參數(shù)變化。
[0019]若進(jìn)給速度的波形參數(shù)變化，則熔滴的形成狀態(tài)變化，因此縮頸的形成狀態(tài)也變化。為此，在進(jìn)給速度的波形參數(shù)變化的情況下，有縮頸檢測控制變得不穩(wěn)定，焊渣產(chǎn)生量增加的問題。
[0020]為此在本發(fā)明中，目的在于，提供一種電弧焊接控制方法，在周期性重復(fù)進(jìn)給速度的正向進(jìn)給期間和反向進(jìn)給期間且進(jìn)行縮頸檢測控制的焊接方法中，在進(jìn)給速度的波形參數(shù)變化時，能抑制縮頸檢測控制變得不穩(wěn)定。
[0021]用于解決課題的手段
[0022]為了解決上述的課題，在本發(fā)明的電弧焊接控制方法中，周期性重復(fù)焊絲的進(jìn)給速度的正向進(jìn)給期間和反向進(jìn)給期間來使短路期間和電弧期間產(chǎn)生，若所述短路期間中檢測到形成于所述焊絲的熔滴的縮頸，則使焊接電流減少從而移轉(zhuǎn)到所述電弧期間，所述電弧焊接控制方法的特征在于，使所述縮頸的檢測靈敏度對應(yīng)于所述進(jìn)給速度的波形參數(shù)變化。
[0023]在本發(fā)明電弧焊接控制方法中，周期性重復(fù)焊絲的進(jìn)給速度的正向進(jìn)給期間和反向進(jìn)給期間來使短路期間和電弧期間產(chǎn)生，若所述短路期間中檢測到形成于所述焊絲的熔滴的縮頸，則使焊接電流減少從而移轉(zhuǎn)到所述電弧期間，基于從所述短路期間中檢測到所述縮頸的時間點(diǎn)起至移轉(zhuǎn)到所述電弧期間的時間點(diǎn)為止的時間即縮頸檢測時間，來對所述縮頸的檢測靈敏度進(jìn)行自動設(shè)定控制，所述電弧焊接控制方法的特征在于，使所述自動設(shè)定控制的增益對應(yīng)于所述進(jìn)給速度的波形參數(shù)變化。
[0024]本發(fā)明的電弧焊接控制方法的特征在于，所述進(jìn)給速度的所述波形參數(shù)是振幅、周期或所述正向進(jìn)給期間與所述反向進(jìn)給期間的比率的至少I個以上。
[0025]發(fā)明的效果
[0026]根據(jù)本發(fā)明，在進(jìn)給速度的振幅、周期、正向進(jìn)給期間與反向進(jìn)給期間的比率等波形參數(shù)變化的情況下，縮頸的檢測靈敏度會自動合適化，因此能抑制縮頸檢測控制變得不穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0027]圖1是用于實施本發(fā)明的實施方式I所涉及的電弧焊接控制方法的焊接電源的框圖。
[0028]圖2是用于說明本發(fā)明的實施方式I所涉及的電弧焊接控制方法的圖1的焊接電源中的各信號的時序圖。
[0029]圖3是用于實施本發(fā)明的實施方式2所涉及的電弧焊接控制方法的焊接電源的框圖。
[0030]圖4是現(xiàn)有技術(shù)中周期性重復(fù)焊絲的進(jìn)給速度的正向進(jìn)給期間和反向進(jìn)給期間且進(jìn)行縮頸檢測控制的焊接方法中的波形圖。
【具體實施方式】
[0031]以下參考附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
[0032][實施方式I]
[0033]圖1是用于實施本發(fā)明的實施方式I所涉及的電弧焊接控制方法的焊接電源的框圖。以下參考圖1來說明各方塊。
[0034]電源主電路PM將3相200V等商用電源(圖示省略)作為輸入，按照后述的誤差放大信號Ea進(jìn)行逆變器控制等輸出控制，輸出焊接電壓Vw以及焊接電流Iw。雖省略圖示，但該電源主電路PM具備:對商用電源進(jìn)行整流的I次整流器，對整流過的直流進(jìn)行平滑的平滑電容器;將平滑過的直流變換成高頻交流的逆變器電路;將高頻交流降壓到適于焊接的電壓值的高頻變壓器;將降壓過的高頻交流整流成直流的2次整流器;對整流過的直流進(jìn)行平滑的電抗器;將上述的誤差放大信號Ea作為輸入來進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制控制的調(diào)制電路;將脈沖寬度調(diào)制控制信號作為輸入來驅(qū)動逆變器電路的開關(guān)元件的逆變器驅(qū)動電路。
[0035]減流電阻器R插入在上述的電源主電路PM與焊炬4之間。該減流電阻器R的值被設(shè)定在大到短路負(fù)載(0.01?0.03 Ω程度)的10倍以上的值(0.5?3 Ω程度)。若該減流電阻器R插入到通電路，則焊接電源內(nèi)的直流電抗器以及外部線纜的電抗器中所積蓄的能量急劇放電。晶體管TR與減流電阻器R并聯(lián)連接，遵循后述的驅(qū)動信號Dr來進(jìn)行接通或斷開控制。
[0036]進(jìn)給電動機(jī)WM將后述的進(jìn)給控制信號Fe作為輸入，周期性重復(fù)正向進(jìn)給和反向進(jìn)給來將焊絲I以進(jìn)給速度Fw進(jìn)給。在該進(jìn)給電動機(jī)WM中使用過渡響應(yīng)性快的電動機(jī)。為了加快焊絲I的進(jìn)給速度Fw的變化率以及進(jìn)給方向的反轉(zhuǎn)，有時進(jìn)給電動機(jī)WM設(shè)置在焊炬4的前端的附近。另外，還有使用2個進(jìn)給電動機(jī)WM而形成推挽方式的進(jìn)給系統(tǒng)的情況。
[0037 ]焊絲I通過與上述的進(jìn)給電動機(jī)WM結(jié)合的進(jìn)給棍5的旋轉(zhuǎn)而在焊炬4內(nèi)被進(jìn)給，在與母材2之間產(chǎn)生電弧3。在焊炬4內(nèi)的供電嘴(圖示省略)與母材2之間施加焊接電壓Vw^電焊接電流Iw。
[0038]焊接電流檢測電路ID檢測上述的焊接電流Iw，輸出焊接電流檢測信號Id。焊接電壓檢測電路VD檢測上述的焊接電壓Vw，輸出焊接電壓檢測信號vd。
[0039]短路判別電路SD將上述的焊接電壓檢測信號Vd作為輸入，輸出短路判別信號Sd，其在焊接電壓檢測信號Vd的值不足預(yù)先確定的短路/電弧判別值(設(shè)定為1V程度)時，判別為處于短路期間而成為高電平，在該值為短路/電弧判別值以上時，判別為處于電弧期間而成為低電平。
[0040]平均進(jìn)給速度設(shè)定電路FAR，輸出預(yù)先確定的平均進(jìn)給速度設(shè)定信號Far。振幅微調(diào)整電路WFR輸出用于對進(jìn)給速度的振幅進(jìn)行微調(diào)整的振幅微調(diào)整信號Wfr。周期微調(diào)整電路TFR，輸出用于對進(jìn)給速度的周期進(jìn)行微調(diào)整的周期微調(diào)整信號Tfr。正反比率微調(diào)整電路DFR輸出用于對進(jìn)給速度的正向進(jìn)給期間與反向進(jìn)給期間的比率(以下稱作正反比率)D進(jìn)行微調(diào)整的正反比率微調(diào)整信號Dfr。正反比率D是(反向進(jìn)給期間)/(正向進(jìn)給期間)。
[0041]進(jìn)給速度設(shè)定電路FR將上述的平均進(jìn)給速度設(shè)定信號Far、上述的振幅微調(diào)整信號Wfr、上述的周期微調(diào)整信號Tfr以及上述的正反比率微調(diào)整信號Dfr作為輸入，輸出進(jìn)給速度設(shè)定信號Fr，該進(jìn)給速度設(shè)定信號Fr是根據(jù)如下波形參數(shù)而形成的型式:用振幅微調(diào)整信號Wfr、周期微調(diào)整信號Tfr以及正反比率微調(diào)整信號Dfr各個值對與平均進(jìn)給速度設(shè)定信號Far對應(yīng)而預(yù)先設(shè)定的振幅標(biāo)準(zhǔn)值、周期標(biāo)準(zhǔn)值以及正反比率標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行微調(diào)整而得到的波形參數(shù)。即，將平均進(jìn)給速度設(shè)定信號Far作為輸入，用預(yù)先確定的振幅算出函數(shù)來算出振幅標(biāo)準(zhǔn)值。然后進(jìn)行振幅設(shè)定值=振幅標(biāo)準(zhǔn)值+振幅微調(diào)整信號Wfr。例如，在振幅標(biāo)準(zhǔn)值=90111/111；[11、1;1^ = -10111/111；[11時，成為振幅設(shè)定值=80111/111；[11。同樣算出周期設(shè)定值以及正反比率設(shè)定值。Wfr、Tfr以及Dfr成為正負(fù)的值。將算出的振幅設(shè)定值、周期設(shè)定值以及正反比率設(shè)定值作為波形參數(shù)，輸出正弦波狀重復(fù)正向進(jìn)給期間和反向進(jìn)給期間的進(jìn)給速度設(shè)定信號Fr。進(jìn)給速度設(shè)定信號Fr的型式也可以是梯型波狀、三角波狀等。
[0042]進(jìn)給控制電路FC將上述的進(jìn)給速度設(shè)定信號Fr作為輸入，將用于以相當(dāng)于該設(shè)定值的進(jìn)給速度Fw使焊絲I進(jìn)給的進(jìn)給控制信號Fe輸出給上述的進(jìn)給電動機(jī)WM。
[0043]第I焊接電流設(shè)定電路IWRl輸出預(yù)先確定的第I焊接電流設(shè)定信號Iwrl。第I焊接電流通電期間設(shè)定電路TWRl輸出預(yù)先確定的第I焊接電流通電期間設(shè)定信號Twrl。
[0044]縮頸檢測靈敏度設(shè)定電路NTR，將上述的平均進(jìn)給速度設(shè)定信號Far、上述的振幅微調(diào)整信號Wfr、上述的周期微調(diào)整信號Tfr以及上述的正反比率微調(diào)整信號Dfr作為輸入，基于平均進(jìn)給速度設(shè)定信號Far，通過預(yù)先確定的縮頸檢測靈敏度算出函數(shù)算出縮頸檢測靈敏度標(biāo)準(zhǔn)值Nts，用振幅微調(diào)整信號Wfr、周期微調(diào)整信號Tfr以及正反比率微調(diào)整信號Dfr的各值對該縮頸檢測靈敏度標(biāo)準(zhǔn)值Nts進(jìn)行補(bǔ)正，輸出縮頸檢測靈敏度設(shè)定信號Ntr。補(bǔ)正通過以下的數(shù)式進(jìn)行。
[0045]Ntr = Nts+a.fffr+b.Tfr+c.Dfr...(I)式
[0046]其中a、b以及c是常數(shù)，是正的實數(shù)。這些常數(shù)通過實驗而預(yù)先算出。縮頸檢測靈敏度標(biāo)準(zhǔn)值Nts在振幅微調(diào)整信號Wfr為正的值時，被補(bǔ)正得靈敏度變低，在振幅微調(diào)整信號Wfr為負(fù)的值時，被補(bǔ)正得靈敏度變高。同樣地，縮頸檢測靈敏度標(biāo)準(zhǔn)值Nts在周期微調(diào)整信號Tfr為正的值時，被補(bǔ)正得靈敏度變低，在周期微調(diào)整信號Tfr為負(fù)的值時，被補(bǔ)正得靈敏度變高。同樣地，縮頸檢測靈敏度標(biāo)準(zhǔn)值Nts在正反比率微調(diào)整信號Dfr為正的值時，被補(bǔ)正得靈敏度變低，在正反比率微調(diào)整信號Dfr為負(fù)的值時，被補(bǔ)正得靈敏度變高。
[0047]縮頸檢測電路ND將上述的短路判別信號Sd、上述的焊接電壓檢測信號Vd、上述的焊接電流檢測信號Id以及上述的縮頸檢測靈敏度設(shè)定信號Ntr作為輸入，輸出縮頸檢測信號Nd，在短路判別信號Sd為高電平(短路期間)時的焊接電壓檢測信號Vd的電壓上升值達(dá)到縮頸檢測靈敏度設(shè)定信號Ntr的值的時間點(diǎn)判別為縮頸的形成狀態(tài)成為基準(zhǔn)狀態(tài)，從而縮頸檢測信號Nd成為高電平，在短路判別信號Sd變化到低電平(電弧期間)的時間點(diǎn)，縮頸檢測信號Nd成為低電平。另外，也可以在短路期間中的焊接電壓檢測信號Vd的微分值達(dá)到與其對應(yīng)的縮頸檢測靈敏度設(shè)定信號Ntr的值的時間點(diǎn)使縮頸檢測信號Nd變化為高電平。進(jìn)而，也可以用焊接電壓檢測信號Vd的值除以焊接電流檢測信號Id的值來算出熔滴的電阻值，在該電阻值的微分值達(dá)到與其對應(yīng)的縮頸檢測靈敏度設(shè)定信號Ntr的值的時間點(diǎn)使縮頸檢測信號Nd變化為高電平。
[0048]低等級電流設(shè)定電路ILR輸出預(yù)先確定的低等級電流設(shè)定信號Ilr。電流比較電路CM將該低等級電流設(shè)定信號11r以及上述的焊接電流檢測信號Id作為輸入，輸出電流比較信號Cm，其在在Id<Ilr時成為高電平，在IdS Ilr時成為低電平。
[0049]驅(qū)動電路DR將上述的電流比較信號Cm以及上述的縮頸檢測信號Nd作為輸入，將驅(qū)動信號Dr輸出給上述的晶體管TR的基極端子，該驅(qū)動信號Dr在縮頸檢測信號Nd變化為高電平時變化為低電平，若之后電流比較信號Cm變化為高電平，則變化為高電平。因此，該驅(qū)動信號Dr在檢測到縮頸時成為低電平，晶體管TR成為斷開狀態(tài)，在通電路插入減流電阻器R，因此在短路負(fù)載通電的焊接電流Iw劇減。然后，若劇減的焊接電流Iw的值減少到低等級電流設(shè)定信號Ilr的值，則驅(qū)動信號Dr成為高電平，晶體管TR成為接通狀態(tài)，因此減流電阻器R被短路而返回到通常的狀態(tài)。
[0050]電流控制設(shè)定電路ICR將上述的短路判別信號Sd、上述的低等級電流設(shè)定信號Ilr、上述的縮頸檢測信號Nd以及上述的第I焊接電流設(shè)定信號Iwrl作為輸入，進(jìn)行以下的處理，輸出電流控制設(shè)定信號I cr。
[0051]I)從短路判別信號Sd變化為高電平(短路)的時間點(diǎn)起在預(yù)先確定的初始期間中，輸出預(yù)先確定的初始電流設(shè)定值，作為電流控制設(shè)定信號Icr。
[0052]2)之后，使電流控制設(shè)定信號Icr的值從上述的初始電流設(shè)定值起以預(yù)先確定的短路時斜率上升到預(yù)先確定的巔峰設(shè)定值，維持該值。
[0053]3)若縮頸檢測信號Nd變化為高電平，則將電流控制設(shè)定信號Icr的值切換到低等級電流設(shè)定信號Ilr的值并維持。
[0054]4)若短路判別信號Sd變化為低電平(電弧)，則使電流控制設(shè)定信號Icr以預(yù)先確定的電弧時斜率上升到第I焊接電流設(shè)定信號Iwrl的值，并維持該值。
[0055]斷開延遲電路TDS將上述的短路判別信號Sd以及上述的第I焊接電流通電期間設(shè)定信號Twrl作為輸入，使短路判別信號Sd從高電平變化為低電平的時間點(diǎn)斷開延遲第I焊接電流通電期間設(shè)定信號Twrl的期間，并輸出延遲信號Tds。因此，該延遲信號Tds是若成為短路期間則成為高電平、在電弧再產(chǎn)生后斷開延遲第I焊接電流通電期間設(shè)定信號Twrl的期間而成為低電平的信號。
[0056]電流誤差放大電路EI將上述的電流控制設(shè)定信號Icr(+ )與上述的焊接電流檢測信號Id(-)的誤差放大，輸出電流誤差放大信號Ei。
[0057]電壓設(shè)定電路VR輸出用于設(shè)定電弧期間中的焊接電壓的預(yù)先確定的電壓設(shè)定信號Vr。電壓誤差放大電路EV將該電壓設(shè)定信號Vr( + )與上述的焊接電壓檢測信號Vd(-)的誤差放大，并輸出電壓誤差放大信號Εν。
[0058]控制切換電路SW將上述的電流誤差放大信號E1、上述的電壓誤差放大信號Ev以及上述的延遲信號Tds作為輸入，在延遲信號Tds為高電平(從短路開始起到電弧再產(chǎn)生并經(jīng)過第I焊接電流通電期間設(shè)定信號Twrl的期間為止的期間)時，輸出電流誤差放大信號Ei作為誤差放大信號Ea，在延遲信號Tds為低電平(電弧)時，輸出電壓誤差放大信號Ev作為誤差放大信號Ea。通過該電路，短路期間+第I焊接電流通電期間中成為恒電流控制，這以外的電弧期間中成為恒電壓控制。
[0059]圖2是用于說明本發(fā)明的實施方式I所涉及的電弧焊接控制方法的、圖1的焊接電源中的各信號的時序圖。圖2(A)表示焊絲I的進(jìn)給速度Fw的時間變化，圖2(B)表示焊接電流Iw的時間變化，圖2 (C)表示焊接電壓Vw的時間變化，圖2(D)表示縮頸檢測信號Nd的時間變化，圖2 (E)表示驅(qū)動信號Dr的時間變化，圖2 (F)表示延遲信號Tds的時間變化，圖2 (G)表示電流控制設(shè)定信號Icr的時間變化。以下參考圖2來進(jìn)行說明。
[0060]如圖2(A)所示那樣，進(jìn)給速度Fw為O的上側(cè)的正的值時，表示焊絲正在正向進(jìn)給，進(jìn)給速度Fw為O的下側(cè)的負(fù)的值時，表示焊絲正在反向進(jìn)給。圖2(A)所示的進(jìn)給速度Fw由于通過進(jìn)給速度設(shè)定信號Fr(圖示省略)設(shè)定，因此兩波形成為相似波形。進(jìn)給速度設(shè)定信號Fr如圖1中上述那樣，成為根據(jù)如下波形參數(shù)而形成的正弦波狀的型式:用振幅微調(diào)整信號Wfr、周期微調(diào)整信號Tfr以及正反比率微調(diào)整信號Dfr的各個值對與平均進(jìn)給速度設(shè)定信號Far對應(yīng)地預(yù)先設(shè)定的振幅標(biāo)準(zhǔn)值、周期標(biāo)準(zhǔn)值以及正反比率標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行微調(diào)整而得到的波形參數(shù)。在圖2中是正弦波狀變化，但也可以三角波狀或梯型波狀變化。
[0061]如圖2(A)所示那樣，進(jìn)給速度Fw在時刻tl時間點(diǎn)為0，時刻tl?t2的期間成為正向進(jìn)給加速期間，在時刻t2成為正向進(jìn)給的最大值，時刻t2?t3的期間成為正向進(jìn)給減速期間，在時刻t3成為0，時刻t3?t4的期間成為反向進(jìn)給加速期間，在時刻t4成為反向進(jìn)給的最大值，時刻t4?t5的期間成為反向進(jìn)給減速期間。因此，進(jìn)給速度Fw成為將時刻tl?t5的期間作為I周期而重復(fù)的波形。振幅W成為正向進(jìn)給的最大值與反向進(jìn)給的最大值之差。正反比率D成為(時刻t3?t5的期間)/(時刻tl?t3的期間)。例如時刻tl?t3的正向進(jìn)給期間為5.4ms，時刻t3?t5的反向進(jìn)給期間為4.6ms，這時的I周期T成為10ms，正反比率D成為
0.85。另外，正向進(jìn)給的最大值為50111/1]1；[11，反向進(jìn)給的最大值為-401]1/1]1；[11，這時的振幅￥成為90m/min。平均進(jìn)給速度成為約+4m/min，平均焊接電流值成為約150A。
[0062]如圖2(C)所示那樣，若焊絲與母材的短路在時刻t21發(fā)生，則焊接電壓Vw劇減到數(shù)V的短路電壓值。若判別為在時刻t21發(fā)生短路而使焊接電壓Vw變得不足短路/電弧判別值Vta，則如圖2(F)所示那樣，延遲信號Tds從低電平變化為高電平。響應(yīng)于此，如圖2(G)所示那樣，電流控制設(shè)定信號Icr在時刻t21變化到小的值的預(yù)先確定的初始電流設(shè)定值。
[0063]由于從時刻t3起成為反向進(jìn)給加速期間，因此進(jìn)給速度Fw切換為反向進(jìn)給方向。如圖2(G)所示那樣，電流控制設(shè)定信號Icr在時刻t21?t22的預(yù)先確定的初始期間中成為上述的初始電流設(shè)定值，在時刻t22?t23的期間中以預(yù)先確定的短路時斜率上升，在時刻t23?t31的期間中成為預(yù)先確定的巔峰設(shè)定值。由于在短路期間中如上述那樣進(jìn)行恒電流控制，因此焊接電流Iw被控制在相當(dāng)于電流控制設(shè)定信號Icr的值。為此如圖2(B)所示那樣，焊接電流Iw在時刻t21從電弧期間的焊接電流起劇減，在時刻t21?t22的初始期間中成為初始電流值，在時刻t22?t23的期間中以短路時斜率上升，在時刻23?t31的期間中成為峰值。例如，初始期間被設(shè)定為lms，初始電流被設(shè)定為50A，短路時斜率被設(shè)定為400A/ms，峰值被設(shè)定為450A。如圖2(D)所示那樣，縮頸檢測信號Nd在后述的時刻t31?t33的期間成為高電平，在這以外的期間成為低電平。如圖2(E)所示那樣，驅(qū)動信號Dr在后述的時刻t31?t32的期間成為低電平，在這以外的期間成為高電平。因此，由于在圖2中時刻t31以前的期間中，驅(qū)動信號Dr成為高電平，圖1的晶體管TR成為接通狀態(tài)，因此減流電阻器R被短路而成為與通常的消耗電極電弧焊接電源相同的狀態(tài)。
[0064]如圖2(C)所示那樣，焊接電壓Vw從焊接電流Iw成為峰值的時刻t23左右起上升。這是因為，通過焊絲的反向進(jìn)給以及焊接電流Iw所引起的收縮力的作用而在熔滴逐漸形成縮頸。
[0065]若在時刻t31，短路期間中的焊接電壓Vw的電壓上升值達(dá)到縮頸檢測靈敏度設(shè)定信號Ntr的值，就判別為縮頸的形成狀態(tài)成為基準(zhǔn)狀態(tài)，如圖2(D)所示那樣，縮頸檢測信號Nd變化為高電平?？s頸檢測信號Nd在時刻t31的縮頸的檢測時間點(diǎn)成為高電平，在時刻t33的電弧再產(chǎn)生時間點(diǎn)成為低電平。將該縮頸檢測信號Nd為高電平的期間稱作縮頸檢測時間Τη。由圖1的縮頸檢測靈敏度設(shè)定電路NTR將平均進(jìn)給速度設(shè)定信號Far作為輸入，通過預(yù)先確定的縮頸檢測靈敏度算出函數(shù)來算出縮頸檢測靈敏度標(biāo)準(zhǔn)值Nts，用振幅微調(diào)整信號Wfr、周期微調(diào)整信號Tfr以及正反比率微調(diào)整信號Dfr的各值對該縮頸檢測靈敏度標(biāo)準(zhǔn)值Nts進(jìn)行補(bǔ)正，由此得到的值成為上述的縮頸檢測靈敏度設(shè)定信號Ntr。即，縮頸檢測靈敏度設(shè)定信號Ntr通過上述的(I)式而算出，被自動設(shè)定為與進(jìn)給速度Fw的波形參數(shù)適合的值。為此，在進(jìn)給速度的波形參數(shù)變化時，能抑制縮頸檢測控制變得不穩(wěn)定。
[0066]在時刻t31，響應(yīng)于縮頸檢測信號Nd成為高電平，如圖2(E)所示那樣，驅(qū)動信號Dr成為低電平，因此圖1的晶體管TR成為斷開狀態(tài)，減流電阻器R被插入到通電路。同時，如圖2(G)所示那樣，電流控制設(shè)定信號Icr變小到低等級電流設(shè)定信號Ilr的值。為此，如圖2(B)所示那樣，焊接電流Iw從峰值劇減到低等級電流值II。然后，若在時刻t32，焊接電流Iw減少至IJ低等級電流值Il，貝_圖2“)所示那樣，驅(qū)動信號Dr返回到高電平，因此圖1的晶體管TR成為接通狀態(tài)，減流電阻器R被短路。如圖2(B)所示那樣，由于電流控制設(shè)定信號Icr保持低等級電流設(shè)定信號Ilr不變，因此焊接電流Iw直到時刻t33的電弧再產(chǎn)生為止都維持低等級電流值11。因此，晶體管TR僅在從在時刻t31縮頸檢測信號Nd變化為高電平的時間點(diǎn)到在時亥Ijt32焊接電流Iw減少到低等級電流值Il為止的期間成為斷開狀態(tài)。如圖2(C)所示那樣，由于焊接電流Iw變小，因此焊接電壓Vw在從時刻t31起暫時減少后急劇上升。低等級電流值Il例如被設(shè)定為50A。
[0067]若在時刻t33，因焊絲的反向進(jìn)給以及焊接電流Iw的通電所引起的收縮力而縮頸，從而電弧再產(chǎn)生，則如圖2(C)所示那樣，焊接電壓Vw的值成為短路/電弧判別值Vta以上。
[0068]由于從電弧剛剛再產(chǎn)生后的時刻t4起成為反向進(jìn)給減速期間，因此如圖2(A)所示那樣，進(jìn)給速度Fw維持反向進(jìn)給狀態(tài)并減速。若在時刻t33電弧再產(chǎn)生，則如圖2(G)所示那樣，電流控制設(shè)定信號Icr的值從低等級電流設(shè)定信號Ilr的值起以預(yù)先確定的電弧時斜率上升，若達(dá)到預(yù)先確定的第I焊接電流設(shè)定信號Iwrl的值，則維持該值。如圖2(F)所示那樣，延遲信號Tds從在時刻t33電弧再產(chǎn)生起到經(jīng)過了預(yù)先確定的第I焊接電流通電期間設(shè)定信號Twrl的期間的時刻t41為止保持高電平不變。因此，焊接電源由于到時刻t41為止進(jìn)行恒電流控制，因此如圖2 (B)所示那樣，焊接電流Iw從時刻t33起以電弧時斜率上升，若達(dá)到第I焊接電流設(shè)定信號Iwrl的值，則維持該值直到時刻t41。如圖2(C)所示那樣，焊接電壓Vw在時刻t33?t41的第I焊接電流通電期間Twl中處于大的值的第I焊接電壓值的狀態(tài)。如圖2(D)所示那樣，由于在時刻t33電弧再產(chǎn)生，因此縮頸檢測信號Nd變化為低電平。例如，電弧時斜率被設(shè)定為400A/ms，第I焊接電流設(shè)定信號Iwrl被設(shè)定為450A，第I焊接電流通電期間設(shè)定信號Twrl被設(shè)定為2ms
[0069]在時刻t41，如圖2(F)所示那樣，延遲信號Tds變化為低電平。其結(jié)果，焊接電源從恒電流控制切換為恒電壓控制。由于從在時刻t33電弧再產(chǎn)生起到時刻t5為止焊絲進(jìn)行反向進(jìn)給，因此，電弧長度逐漸變長。由于從時刻t5起成為正向進(jìn)給加速期間，因此如圖2(A)所示那樣，進(jìn)給速度Fw切換為正向進(jìn)給。若在時刻t41切換為恒電壓控制，則如圖2(B)所示那樣，焊接電流Iw通電從第I焊接電流Iwl逐漸減少的第2焊接電流Iw2。同樣地，如圖2(C)所示那樣，焊接電壓Vw從第I焊接電壓值逐漸減少。在時刻t6的正向進(jìn)給最大值之后的時刻t61發(fā)生下一短路。
[0070]根據(jù)上述的實施方式I，對應(yīng)于進(jìn)給速度的波形參數(shù)來使縮頸的檢測靈敏度變化。由此，在本實施方式中，在進(jìn)給速度的振幅、周期、正向進(jìn)給期間與反向進(jìn)給期間的比率等波形參數(shù)變化的情況下，縮頸的檢測靈敏度自動合適化，因此能抑制縮頸檢測控制變得不穩(wěn)定。
[0071][實施方式2]
[0072]在實施方式2的發(fā)明中，基于從短路期間中檢測到縮頸的時間點(diǎn)到移轉(zhuǎn)到電弧期間的時間點(diǎn)為止的時間即縮頸檢測時間，來對縮頸的檢測靈敏度進(jìn)行自動設(shè)定控制，使自動設(shè)定控制的增益對應(yīng)于進(jìn)給速度的波形參數(shù)而變化。
[0073]圖3是用于實施本發(fā)明的實施方式2所涉及的電弧焊接控制方法的焊接電源的框圖。圖3與圖1對應(yīng)，對同一方塊標(biāo)注同一標(biāo)號，省略它們的說明。圖3在圖1基礎(chǔ)上追加縮頸檢測時間設(shè)定電路TNR，將圖1的縮頸檢測靈敏度設(shè)定電路NTR置換為增益設(shè)定電路GR，在圖1基礎(chǔ)上追加縮頸檢測靈敏度自動設(shè)定控制電路NTC。以下參考圖3來說明這些方塊。
[0074]縮頸檢測時間設(shè)定電路TNR輸出預(yù)先確定的縮頸檢測時間設(shè)定信號Tnr。在縮頸檢測靈敏度設(shè)定信號Ntr為合適值、縮頸檢測控制穩(wěn)定時，縮頸檢測時間Tn成為200?100ys的范圍的合適值。因此，縮頸檢測時間設(shè)定信號Tnr例如被設(shè)定為500ys。
[0075]增益設(shè)定電路GR將平均進(jìn)給速度設(shè)定信號Far、振幅微調(diào)整信號Wfr、周期微調(diào)整信號Tfr以及正反比率微調(diào)整信號Dfr作為輸入，通過以平均進(jìn)給速度設(shè)定信號Far為輸入而預(yù)先確定的增益算出函數(shù)算出增益標(biāo)準(zhǔn)值Gs，用振幅微調(diào)整信號Wfr、周期微調(diào)整信號Tfr以及正反比率微調(diào)整信號Dfr的各值對該增益標(biāo)準(zhǔn)值Gs進(jìn)行補(bǔ)正，并輸出增益設(shè)定信號Gr。補(bǔ)正通過以下的數(shù)式進(jìn)行。
[0076]Gr=Gs+a2 ? Wfr+b2 ? Tfr+c2 ? Dfr? ? ? (2)式
[0077]其中a2、b2以及c2為常數(shù)，為負(fù)的實數(shù)。這些常數(shù)通過實驗而預(yù)先算出。增益標(biāo)準(zhǔn)值Gs在振幅微調(diào)整信號Wfr為正的值時，被補(bǔ)正得增益變小，在振幅微調(diào)整信號Wfr為負(fù)的值時，被補(bǔ)正得增益變大。同樣地，增益標(biāo)準(zhǔn)值Gs在周期微調(diào)整信號Tfr為正的值時，被補(bǔ)正得增益變小，在周期微調(diào)整信號Tfr為負(fù)的值時，被補(bǔ)正得增益變大。同樣地，增益標(biāo)準(zhǔn)值Gs 在正反比率微調(diào)整信號Dfr為正的值時，被補(bǔ)正得增益變小，在正反比率微調(diào)整信號Dfr為負(fù)的值時，被補(bǔ)正得增益變大。
[0078]縮頸檢測靈敏度自動設(shè)定控制電路NTC將上述的增益設(shè)定信號Gr、上述的縮頸檢測時間設(shè)定信號Tnr以及縮頸檢測信號Nd作為輸入，在每個縮頸檢測信號Nd變化為低電平 (電弧再產(chǎn)生)的時間點(diǎn)，對縮頸檢測信號Nd為高電平的時間進(jìn)行計數(shù)來檢測縮頸檢測時間 Tn，將該縮頸檢測時間Tn與縮頸檢測時間設(shè)定信號Tnr的值的誤差用通過增益設(shè)定信號Gr 確定的增益放大來算出誤差放大值Et，并進(jìn)行相加，輸出縮頸檢測靈敏度設(shè)定信號Ntr = NtO+EEt。在此，NtO為預(yù)先確定的初始值。通過該電路，縮頸檢測靈敏度設(shè)定信號Ntr的值被自動設(shè)定控制在合適值，以使縮頸檢測時間Tn變得與縮頸檢測時間設(shè)定信號Tnr的值相等。然后，在進(jìn)給速度Fw的波形參數(shù)變化的情況下，由于增益設(shè)定信號Gr被合適化，因此自動設(shè)定控制穩(wěn)定化。其結(jié)果，在進(jìn)給速度Fw的波形參數(shù)變化的情況下，能抑制縮頸檢測控制變得不穩(wěn)定。
[0079]用于說明本發(fā)明的實施方式2所涉及的電弧焊接控制方法的、圖3的焊接電源中的各信號的時序圖，由于與上述的圖2相同，因此不再重復(fù)說明。其中在圖2中，在進(jìn)行自動設(shè)定控制，以使決定圖3(D)所示的縮頸檢測信號Nd成為高電平的定時的縮頸檢測靈敏度設(shè)定信號Ntr的值成為合適值這一點(diǎn)上有所不同。進(jìn)而，該自動設(shè)定控制的增益設(shè)定信號Gr的值，在對應(yīng)于進(jìn)給速度Fw的波形參數(shù)的變化而變化為合適值，使得即使進(jìn)給速度Fw的波形參數(shù)變化，也能維持控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性這一點(diǎn)上有所不同。
[0080]根據(jù)上述的實施方式2,基于從短路期間中檢測到縮頸的時間點(diǎn)到移轉(zhuǎn)到電弧期間的時間點(diǎn)為止的時間即縮頸檢測時間，來對縮頸的檢測靈敏度進(jìn)行自動設(shè)定控制，使自動設(shè)定控制的增益對應(yīng)于進(jìn)給速度的波形參數(shù)而變化。由此在本實施方式中，在進(jìn)給速度的振幅、周期、正向進(jìn)給期間與反向進(jìn)給期間的比率等波形參數(shù)變化的情況下，使自動設(shè)定控制縮頸的檢測靈敏度的增益合適化。為此，由于即使進(jìn)給速度的波形參數(shù)變化也會使縮頸的檢測靈敏度合適化，因此能抑制縮頸檢測控制變得不穩(wěn)定。[0081 ]產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
[0082]根據(jù)本發(fā)明，由于在進(jìn)給速度的振幅、周期、正向進(jìn)給期間與反向進(jìn)給期間的比率等波形參數(shù)變化的情況下，使縮頸的檢測靈敏度自動合適化，因此能抑制縮頸檢測控制變得不穩(wěn)定。
[0083]以上通過特定的實施方式說明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限定于該實施方式，能在不脫離公開的發(fā)明的技術(shù)思想的范圍內(nèi)進(jìn)行種種變更。[〇〇84]本申請基于2014年5月19日申請的日本專利申請(特愿2014-103477)，將其內(nèi)容引入于此。[〇〇85] 標(biāo)號的說明
[0086]1焊絲
[0087]2母材
[0088]3電弧
[0089]4焊炬
[0090]5進(jìn)給輥[0091 ] CM電流比較電路 [〇〇92] Cm電流比較信號
[0093]D正反比率
[0094]DFR正反比率微調(diào)整電路
[0095]Dfr正反比率微調(diào)整信號
[0096]DR驅(qū)動電路
[0097]Dr驅(qū)動信號 [〇〇98] Ea誤差放大信號 [〇〇99] EI電流誤差放大電路 [〇1〇〇] Ei電流誤差放大信號 [〇1〇1] Et誤差放大值
[0102]EV電壓誤差放大電路
[0103]Ev電壓誤差放大信號
[0104]FAR平均進(jìn)給速度設(shè)定電路 [〇1〇5] Far平均進(jìn)給速度設(shè)定信號
[0106] FC進(jìn)給控制電路[〇1〇7] Fc進(jìn)給控制信號 [〇1〇8] FR進(jìn)給速度設(shè)定電路
[0109]Fr進(jìn)給速度設(shè)定信號
[0110]Fw進(jìn)給速度
[0111]GR增益設(shè)定電路
[0112]Gr增益設(shè)定信號
[0113]Gs增益標(biāo)準(zhǔn)值
[0114]ICR電流控制設(shè)定電路
[0115]Icr電流控制設(shè)定信號
[0116]ID焊接電流檢測電路
[0117]Id焊接電流檢測信號
[0118]II低等級電流值
[0119]ILR低等級電流設(shè)定電路 [〇12〇] Ilr低等級電流設(shè)定信號
[0121]Iw焊接電流
[0122]Iwl第1焊接電流
[0123]IW2第2焊接電流
[0124]IWR1第1焊接電流設(shè)定電路
[0125]Iwrl第1焊接電流設(shè)定信號
[0126]ND縮頸檢測電路
[0127]Nd縮頸檢測信號
[0128]NTC縮頸檢測靈敏度自動設(shè)定控制電路
[0129]NTR縮頸檢測靈敏度設(shè)定電路
[0130]Ntr縮頸檢測靈敏度設(shè)定信號
[0131]Nts縮頸檢測靈敏度標(biāo)準(zhǔn)值
[0132]PM電源主電路
[0133]R減流電阻器
[0134]SD短路判別電路
[0135]Sd短路判別信號
[0136]SW控制切換電路
[0137]T 周期
[0138]TDS斷開延遲電路
[0139]Tds延遲信號
[0140]TFR周期微調(diào)整電路
[0141]Tfr周期微調(diào)整信號
[0142]Tn縮頸檢測時間
[0143]TNR縮頸檢測時間設(shè)定電路
[0144]Tnr縮頸檢測時間設(shè)定信號
[0145]TR晶體管
[0146]Twl第1焊接電流通電期間
[0147]TWR1第1焊接電流通電期間設(shè)定電路
[0148]Twrl第1焊接電流通電期間設(shè)定信號
[0149]VD焊接電壓檢測電路
[0150]vd焊接電壓檢測信號
[0151]VR電壓設(shè)定電路
[0152]Vr電壓設(shè)定信號
[0153]Vta短路/電弧判別值
[0154]Vw焊接電壓
[0155]W 振幅
[0156]WFR振幅微調(diào)整電路
[0157]Wfr振幅微調(diào)整信號
[0158]麗進(jìn)給電動機(jī)
【主權(quán)項】
1.一種電弧焊接控制方法， 周期性重復(fù)焊絲的進(jìn)給速度的正向進(jìn)給期間和反向進(jìn)給期間來使短路期間和電弧期間產(chǎn)生， 若所述短路期間中檢測到形成于所述焊絲的熔滴的縮頸，則使焊接電流減少從而移轉(zhuǎn)到所述電弧期間， 所述電弧焊接控制方法的特征在于， 使所述縮頸的檢測靈敏度對應(yīng)于所述進(jìn)給速度的波形參數(shù)變化。2.一種電弧焊接控制方法， 周期性重復(fù)焊絲的進(jìn)給速度的正向進(jìn)給期間和反向進(jìn)給期間來使短路期間和電弧期間產(chǎn)生， 若在所述短路期間中檢測到形成于所述焊絲的熔滴的縮頸，則使焊接電流減少從而移轉(zhuǎn)到所述電弧期間， 基于從所述短路期間中檢測到所述縮頸的時間點(diǎn)起至移轉(zhuǎn)到所述電弧期間的時間點(diǎn)為止的時間即縮頸檢測時間，來對所述縮頸的檢測靈敏度進(jìn)行自動設(shè)定控制， 所述電弧焊接控制方法的特征在于， 使所述自動設(shè)定控制的增益對應(yīng)于所述進(jìn)給速度的波形參數(shù)變化。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電弧焊接控制方法，其特征在于， 所述進(jìn)給速度的所述波形參數(shù)是振幅、周期或所述正向進(jìn)給期間與所述反向進(jìn)給期間的比率的至少I個以上。
【文檔編號】B23K9/12GK106029282SQ201580009849
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年4月27日
【發(fā)明人】田中利幸, 中俁利昭
【申請人】株式會社達(dá)誼恒