電弧焊接控制方法

電弧焊接控制方法
【專利摘要】在周期性重復焊絲(1)的正向進給和反向進給且進行縮頸檢測控制的焊接方法中，使焊接狀態的穩定性得到提升。周期性重復焊絲(1)的進給速度(Fw)的正向進給期間(t1～t3)和反向進給期間(t3～t5)來使短路期間(t21～t33)和電弧期間(t33～t21)產生，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于振幅(W)、周期(T)、正向進給期間(t1～t3)與反向進給期間(t3～t5)的比率(D)等進給速度(Fw)的波形參數而變化。由此，由于即使波形參數變化，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定。
【專利說明】
電弧焊接控制方法
技術領域
[0001]本發明涉及電弧焊接控制方法，周期性重復焊絲的進給速度的正向進給期間和反向進給期間來使短路期間和電弧期間產生，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到電弧期間。
【背景技術】
[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給，使焊絲與母材之間產生電弧來進行焊接。在消耗電極式電弧焊接中，多成為焊絲和母材交替重復短路期間和電弧期間的焊接狀態。
[0003]為了進一步提升焊接品質，提出周期性重復焊絲正向進給和反向進給來進行焊接的方法(例如參考專利文獻I)。另外，提出縮頸檢測控制方法(例如參考專利文獻2)，檢測作為電弧再產生的前兆現象的熔滴的縮頸來使焊接電流急劇減少，以小電流值的狀態使電弧再產生，由此削減焊渣的產生量。以下說明這些焊接方法。
[0004]圖4是周期性重復焊絲的進給速度的正向進給期間和反向進給期間且進行縮頸檢測控制的焊接方法中的波形圖。圖4(A)表示進給速度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來進行說明。
[0005]如圖4(A)所示那樣，進給速度Fw的O的上側成為正向進給期間，下側成為反向進給期間。所謂正向進給，是指使焊絲向靠近母材的方向進給，所謂反向進給，是指使焊絲向從母材遠離的方向進給。進給速度Fw正弦波狀變化，成為向正向進給側移位的波形。為此，進給速度Fw的平均值成為正的值，焊絲平均進行正向進給。
[0006]如圖4(A)所示那樣，進給速度Fw在時刻tl時間點為0，時刻tl?t2的期間成為正向進給加速期間，在時刻t2成為正向進給的最大值，時刻t2?t3的期間成為正向進給減速期間，在時刻t3成為0，時刻t3?t4的期間成為反向進給加速期間，在時刻t4成為反向進給的最大值，時刻t4?t5的期間成為反向進給減速期間。進給速度Fw將時刻11?t5作為I周期而重復。
[0007]焊絲與母材的短路多在時刻t2的正向進給的最大值的前后發生。在圖4中，是在正向進給最大值之后的正向進給減速期間中的時刻t21發生的情況。若在時刻t21發生短路，則如圖4(C)所示那樣，焊接電壓Vw劇減到數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，若達到預先確定的峰值，則維持該值。
[0008]如圖2(A)所示那樣，由于進給速度Fw從時刻t3成為反向進給期間，因此焊絲反向進給。通過該反向進給而短路解除，并在時刻t31電弧再產生。電弧的再產生多發生在時刻t4的反向進給的最大值的前后。在圖4中，是在反向進給最大值之前的反向進給加速期間中的時刻t31發生的情況。
[0009]若在時刻t31電弧再產生，則如圖4(C)所示那樣，焊接電壓Vw劇增到數十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生的前兆現象的熔滴的縮頸的控制，而從時刻t31的數百μ8程度前的時間點起劇減，在時刻t31的電弧再產生時間點成為小電流值。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行。
[0010]如圖4(A)所示那樣，進給速度Fw從時刻t31到時刻t5進行反向進給。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，若達到給定的第I焊接電流值，則將該值維持從電弧再產生時(時刻t31)起的給定期間。之后，直到下一短路發生的時刻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，進給速度Fw從時刻t5起成為正向進給期間，在時刻t6成為正向進給峰值。然后在圖4中，在時刻t61發生下一短路。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給速度的正向進給和反向進給的周期大致一致。即，在該焊接方法中，能通過設定進給速度的正向進給和反向進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，能進行焊渣產生量少且焊道外觀良好的焊接。
[0013]現有技術文獻
[0014]專利文獻
[0015]專利文獻1:日本專利第5201266號公報
[0016]專利文獻2:日本特開2006-281219號公報

【發明內容】

[0017]發明要解決的課題
[0018]在專利文獻I以及2的現有技術中，通過周期性重復進給速度的正向進給期間和反向進給期間且進行縮頸檢測控制，能進行焊渣發生少的穩定的焊接。這時，需要對應于焊絲的種類、平均焊接電流值、焊接速度、接縫形狀等焊接條件，來使進給速度的波形參數(振幅、周期等)變化從而合適化。進而，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，而根據使電弧的感觸符合操作者的喜好等要求來使進給速度的波形參數變化。
[0019]若進給速度的波形參數變化，則熔滴的形成狀態變化，因此縮頸的形成狀態也變化。為此，在進給速度的波形參數變化的情況下，有縮頸檢測控制變得不穩定，焊渣產生量增加的問題。
[0020]為此在本發明中，目的在于，提供一種電弧焊接控制方法，在周期性重復進給速度的正向進給期間和反向進給期間且進行縮頸檢測控制的焊接方法中，在進給速度的波形參數變化時，能抑制縮頸檢測控制變得不穩定。
[0021]用于解決課題的手段
[0022]為了解決上述的課題，在本發明的電弧焊接控制方法中，周期性重復焊絲的進給速度的正向進給期間和反向進給期間來使短路期間和電弧期間產生，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于所述進給速度的波形參數變化。
[0023]在本發明電弧焊接控制方法中，周期性重復焊絲的進給速度的正向進給期間和反向進給期間來使短路期間和電弧期間產生，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起至移轉到所述電弧期間的時間點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行自動設定控制，所述電弧焊接控制方法的特征在于，使所述自動設定控制的增益對應于所述進給速度的波形參數變化。
[0024]本發明的電弧焊接控制方法的特征在于，所述進給速度的所述波形參數是振幅、周期或所述正向進給期間與所述反向進給期間的比率的至少I個以上。
[0025]發明的效果
[0026]根據本發明，在進給速度的振幅、周期、正向進給期間與反向進給期間的比率等波形參數變化的情況下，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定。
【附圖說明】
[0027]圖1是用于實施本發明的實施方式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是現有技術中周期性重復焊絲的進給速度的正向進給期間和反向進給期間且進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明的實施方式。
[0032][實施方式I]
[0033]圖1是用于實施本發明的實施方式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:對商用電源進行整流的I次整流器，對整流過的直流進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;對整流過的直流進行平滑的電抗器;將上述的誤差放大信號Ea作為輸入來進行脈沖寬度調制控制的調制電路;將脈沖寬度調制控制信號作為輸入來驅動逆變器電路的開關元件的逆變器驅動電路。
[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的值被設定在大到短路負載(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并聯連接，遵循后述的驅動信號Dr來進行接通或斷開控制。
[0036]進給電動機WM將后述的進給控制信號Fe作為輸入，周期性重復正向進給和反向進給來將焊絲I以進給速度Fw進給。在該進給電動機WM中使用過渡響應性快的電動機。為了加快焊絲I的進給速度Fw的變化率以及進給方向的反轉，有時進給電動機WM設置在焊炬4的前端的附近。另外，還有使用2個進給電動機WM而形成推挽方式的進給系統的情況。
[0037 ]焊絲I通過與上述的進給電動機WM結合的進給棍5的旋轉而在焊炬4內被進給，在與母材2之間產生電弧3。在焊炬4內的供電嘴(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的值不足預先確定的短路/電弧判別值(設定為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]平均進給速度設定電路FAR，輸出預先確定的平均進給速度設定信號Far。振幅微調整電路WFR輸出用于對進給速度的振幅進行微調整的振幅微調整信號Wfr。周期微調整電路TFR，輸出用于對進給速度的周期進行微調整的周期微調整信號Tfr。正反比率微調整電路DFR輸出用于對進給速度的正向進給期間與反向進給期間的比率(以下稱作正反比率)D進行微調整的正反比率微調整信號Dfr。正反比率D是(反向進給期間)/(正向進給期間)。
[0041]進給速度設定電路FR將上述的平均進給速度設定信號Far、上述的振幅微調整信號Wfr、上述的周期微調整信號Tfr以及上述的正反比率微調整信號Dfr作為輸入，輸出進給速度設定信號Fr，該進給速度設定信號Fr是根據如下波形參數而形成的型式:用振幅微調整信號Wfr、周期微調整信號Tfr以及正反比率微調整信號Dfr各個值對與平均進給速度設定信號Far對應而預先設定的振幅標準值、周期標準值以及正反比率標準值進行微調整而得到的波形參數。即，將平均進給速度設定信號Far作為輸入，用預先確定的振幅算出函數來算出振幅標準值。然后進行振幅設定值=振幅標準值+振幅微調整信號Wfr。例如，在振幅標準值=90111/111；[11、1;1^ = -10111/111；[11時，成為振幅設定值=80111/111；[11。同樣算出周期設定值以及正反比率設定值。Wfr、Tfr以及Dfr成為正負的值。將算出的振幅設定值、周期設定值以及正反比率設定值作為波形參數，輸出正弦波狀重復正向進給期間和反向進給期間的進給速度設定信號Fr。進給速度設定信號Fr的型式也可以是梯型波狀、三角波狀等。
[0042]進給控制電路FC將上述的進給速度設定信號Fr作為輸入，將用于以相當于該設定值的進給速度Fw使焊絲I進給的進給控制信號Fe輸出給上述的進給電動機WM。
[0043]第I焊接電流設定電路IWRl輸出預先確定的第I焊接電流設定信號Iwrl。第I焊接電流通電期間設定電路TWRl輸出預先確定的第I焊接電流通電期間設定信號Twrl。
[0044]縮頸檢測靈敏度設定電路NTR，將上述的平均進給速度設定信號Far、上述的振幅微調整信號Wfr、上述的周期微調整信號Tfr以及上述的正反比率微調整信號Dfr作為輸入，基于平均進給速度設定信號Far，通過預先確定的縮頸檢測靈敏度算出函數算出縮頸檢測靈敏度標準值Nts，用振幅微調整信號Wfr、周期微調整信號Tfr以及正反比率微調整信號Dfr的各值對該縮頸檢測靈敏度標準值Nts進行補正，輸出縮頸檢測靈敏度設定信號Ntr。補正通過以下的數式進行。
[0045]Ntr = Nts+a.fffr+b.Tfr+c.Dfr...(I)式
[0046]其中a、b以及c是常數，是正的實數。這些常數通過實驗而預先算出。縮頸檢測靈敏度標準值Nts在振幅微調整信號Wfr為正的值時，被補正得靈敏度變低，在振幅微調整信號Wfr為負的值時，被補正得靈敏度變高。同樣地，縮頸檢測靈敏度標準值Nts在周期微調整信號Tfr為正的值時，被補正得靈敏度變低，在周期微調整信號Tfr為負的值時，被補正得靈敏度變高。同樣地，縮頸檢測靈敏度標準值Nts在正反比率微調整信號Dfr為正的值時，被補正得靈敏度變低，在正反比率微調整信號Dfr為負的值時，被補正得靈敏度變高。
[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的電壓上升值達到縮頸檢測靈敏度設定信號Ntr的值的時間點判別為縮頸的形成狀態成為基準狀態，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，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的微分值達到與其對應的縮頸檢測靈敏度設定信號Ntr的值的時間點使縮頸檢測信號Nd變化為高電平。進而，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到與其對應的縮頸檢測靈敏度設定信號Ntr的值的時間點使縮頸檢測信號Nd變化為高電平。
[0048]低等級電流設定電路ILR輸出預先確定的低等級電流設定信號Ilr。電流比較電路CM將該低等級電流設定信號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，將驅動信號Dr輸出給上述的晶體管TR的基極端子，該驅動信號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，在通電路插入減流電阻器R，因此在短路負載通電的焊接電流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定信號Ilr的值，則驅動信號Dr成為高電平，晶體管TR成為接通狀態，因此減流電阻器R被短路而返回到通常的狀態。
[0050]電流控制設定電路ICR將上述的短路判別信號Sd、上述的低等級電流設定信號Ilr、上述的縮頸檢測信號Nd以及上述的第I焊接電流設定信號Iwrl作為輸入，進行以下的處理，輸出電流控制設定信號I cr。
[0051]I)從短路判別信號Sd變化為高電平(短路)的時間點起在預先確定的初始期間中，輸出預先確定的初始電流設定值，作為電流控制設定信號Icr。
[0052]2)之后，使電流控制設定信號Icr的值從上述的初始電流設定值起以預先確定的短路時斜率上升到預先確定的巔峰設定值，維持該值。
[0053]3)若縮頸檢測信號Nd變化為高電平，則將電流控制設定信號Icr的值切換到低等級電流設定信號Ilr的值并維持。
[0054]4)若短路判別信號Sd變化為低電平(電弧)，則使電流控制設定信號Icr以預先確定的電弧時斜率上升到第I焊接電流設定信號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斷開延遲第I焊接電流通電期間設定信號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、在電弧再產生后斷開延遲第I焊接電流通電期間設定信號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]電壓設定電路VR輸出用于設定電弧期間中的焊接電壓的預先確定的電壓設定信號Vr。電壓誤差放大電路EV將該電壓設定信號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生并經過第I焊接電流通電期間設定信號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)表示電流控制設定信號Icr的時間變化。以下參考圖2來進行說明。
[0060]如圖2(A)所示那樣，進給速度Fw為O的上側的正的值時，表示焊絲正在正向進給，進給速度Fw為O的下側的負的值時，表示焊絲正在反向進給。圖2(A)所示的進給速度Fw由于通過進給速度設定信號Fr(圖示省略)設定，因此兩波形成為相似波形。進給速度設定信號Fr如圖1中上述那樣，成為根據如下波形參數而形成的正弦波狀的型式:用振幅微調整信號Wfr、周期微調整信號Tfr以及正反比率微調整信號Dfr的各個值對與平均進給速度設定信號Far對應地預先設定的振幅標準值、周期標準值以及正反比率標準值進行微調整而得到的波形參數。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，進給速度Fw在時刻tl時間點為0，時刻tl?t2的期間成為正向進給加速期間，在時刻t2成為正向進給的最大值，時刻t2?t3的期間成為正向進給減速期間，在時刻t3成為0，時刻t3?t4的期間成為反向進給加速期間，在時刻t4成為反向進給的最大值，時刻t4?t5的期間成為反向進給減速期間。因此，進給速度Fw成為將時刻tl?t5的期間作為I周期而重復的波形。振幅W成為正向進給的最大值與反向進給的最大值之差。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的正向進給期間為5.4ms，時刻t3?t5的反向進給期間為4.6ms，這時的I周期T成為10ms，正反比率D成為
0.85。另外，正向進給的最大值為50111/1]1；[11，反向進給的最大值為-401]1/1]1；[11，這時的振幅￥成為90m/min。平均進給速度成為約+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發生，則焊接電壓Vw劇減到數V的短路電壓值。若判別為在時刻t21發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。響應于此，如圖2(G)所示那樣，電流控制設定信號Icr在時刻t21變化到小的值的預先確定的初始電流設定值。
[0063]由于從時刻t3起成為反向進給加速期間，因此進給速度Fw切換為反向進給方向。如圖2(G)所示那樣，電流控制設定信號Icr在時刻t21?t22的預先確定的初始期間中成為上述的初始電流設定值，在時刻t22?t23的期間中以預先確定的短路時斜率上升，在時刻t23?t31的期間中成為預先確定的巔峰設定值。由于在短路期間中如上述那樣進行恒電流控制，因此焊接電流Iw被控制在相當于電流控制設定信號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，初始期間被設定為lms，初始電流被設定為50A，短路時斜率被設定為400A/ms，峰值被設定為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，驅動信號Dr成為高電平，圖1的晶體管TR成為接通狀態，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。
[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的電壓上升值達到縮頸檢測靈敏度設定信號Ntr的值，就判別為縮頸的形成狀態成為基準狀態，如圖2(D)所示那樣，縮頸檢測信號Nd變化為高電平。縮頸檢測信號Nd在時刻t31的縮頸的檢測時間點成為高電平，在時刻t33的電弧再產生時間點成為低電平。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定電路NTR將平均進給速度設定信號Far作為輸入，通過預先確定的縮頸檢測靈敏度算出函數來算出縮頸檢測靈敏度標準值Nts，用振幅微調整信號Wfr、周期微調整信號Tfr以及正反比率微調整信號Dfr的各值對該縮頸檢測靈敏度標準值Nts進行補正，由此得到的值成為上述的縮頸檢測靈敏度設定信號Ntr。即，縮頸檢測靈敏度設定信號Ntr通過上述的(I)式而算出，被自動設定為與進給速度Fw的波形參數適合的值。為此，在進給速度的波形參數變化時，能抑制縮頸檢測控制變得不穩定。
[0066]在時刻t31，響應于縮頸檢測信號Nd成為高電平，如圖2(E)所示那樣，驅動信號Dr成為低電平，因此圖1的晶體管TR成為斷開狀態，減流電阻器R被插入到通電路。同時，如圖2(G)所示那樣，電流控制設定信號Icr變小到低等級電流設定信號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，減流電阻器R被短路。如圖2(B)所示那樣，由于電流控制設定信號Icr保持低等級電流設定信號Ilr不變，因此焊接電流Iw直到時刻t33的電弧再產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。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例如被設定為50A。
[0067]若在時刻t33，因焊絲的反向進給以及焊接電流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生后的時刻t4起成為反向進給減速期間，因此如圖2(A)所示那樣，進給速度Fw維持反向進給狀態并減速。若在時刻t33電弧再產生，則如圖2(G)所示那樣，電流控制設定信號Icr的值從低等級電流設定信號Ilr的值起以預先確定的電弧時斜率上升，若達到預先確定的第I焊接電流設定信號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電弧再產生起到經過了預先確定的第I焊接電流通電期間設定信號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，若達到第I焊接電流設定信號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。如圖2(D)所示那樣，由于在時刻t33電弧再產生，因此縮頸檢測信號Nd變化為低電平。例如，電弧時斜率被設定為400A/ms，第I焊接電流設定信號Iwrl被設定為450A，第I焊接電流通電期間設定信號Twrl被設定為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電弧再產生起到時刻t5為止焊絲進行反向進給，因此，電弧長度逐漸變長。由于從時刻t5起成為正向進給加速期間，因此如圖2(A)所示那樣，進給速度Fw切換為正向進給。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的正向進給最大值之后的時刻t61發生下一短路。
[0070]根據上述的實施方式I，對應于進給速度的波形參數來使縮頸的檢測靈敏度變化。由此，在本實施方式中，在進給速度的振幅、周期、正向進給期間與反向進給期間的比率等波形參數變化的情況下，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定。
[0071][實施方式2]
[0072]在實施方式2的發明中，基于從短路期間中檢測到縮頸的時間點到移轉到電弧期間的時間點為止的時間即縮頸檢測時間，來對縮頸的檢測靈敏度進行自動設定控制，使自動設定控制的增益對應于進給速度的波形參數而變化。
[0073]圖3是用于實施本發明的實施方式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，對同一方塊標注同一標號，省略它們的說明。圖3在圖1基礎上追加縮頸檢測時間設定電路TNR，將圖1的縮頸檢測靈敏度設定電路NTR置換為增益設定電路GR，在圖1基礎上追加縮頸檢測靈敏度自動設定控制電路NTC。以下參考圖3來說明這些方塊。
[0074]縮頸檢測時間設定電路TNR輸出預先確定的縮頸檢測時間設定信號Tnr。在縮頸檢測靈敏度設定信號Ntr為合適值、縮頸檢測控制穩定時，縮頸檢測時間Tn成為200?100ys的范圍的合適值。因此，縮頸檢測時間設定信號Tnr例如被設定為500ys。
[0075]增益設定電路GR將平均進給速度設定信號Far、振幅微調整信號Wfr、周期微調整信號Tfr以及正反比率微調整信號Dfr作為輸入，通過以平均進給速度設定信號Far為輸入而預先確定的增益算出函數算出增益標準值Gs，用振幅微調整信號Wfr、周期微調整信號Tfr以及正反比率微調整信號Dfr的各值對該增益標準值Gs進行補正，并輸出增益設定信號Gr。補正通過以下的數式進行。
[0076]Gr=Gs+a2 ? Wfr+b2 ? Tfr+c2 ? Dfr? ? ? (2)式
[0077]其中a2、b2以及c2為常數，為負的實數。這些常數通過實驗而預先算出。增益標準值Gs在振幅微調整信號Wfr為正的值時，被補正得增益變小，在振幅微調整信號Wfr為負的值時，被補正得增益變大。同樣地，增益標準值Gs在周期微調整信號Tfr為正的值時，被補正得增益變小，在周期微調整信號Tfr為負的值時，被補正得增益變大。同樣地，增益標準值Gs 在正反比率微調整信號Dfr為正的值時，被補正得增益變小，在正反比率微調整信號Dfr為負的值時，被補正得增益變大。
[0078]縮頸檢測靈敏度自動設定控制電路NTC將上述的增益設定信號Gr、上述的縮頸檢測時間設定信號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 (電弧再產生)的時間點，對縮頸檢測信號Nd為高電平的時間進行計數來檢測縮頸檢測時間 Tn，將該縮頸檢測時間Tn與縮頸檢測時間設定信號Tnr的值的誤差用通過增益設定信號Gr 確定的增益放大來算出誤差放大值Et，并進行相加，輸出縮頸檢測靈敏度設定信號Ntr = NtO+EEt。在此，NtO為預先確定的初始值。通過該電路，縮頸檢測靈敏度設定信號Ntr的值被自動設定控制在合適值，以使縮頸檢測時間Tn變得與縮頸檢測時間設定信號Tnr的值相等。然后，在進給速度Fw的波形參數變化的情況下，由于增益設定信號Gr被合適化，因此自動設定控制穩定化。其結果，在進給速度Fw的波形參數變化的情況下，能抑制縮頸檢測控制變得不穩定。
[0079]用于說明本發明的實施方式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，因此不再重復說明。其中在圖2中，在進行自動設定控制，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定信號Ntr的值成為合適值這一點上有所不同。進而，該自動設定控制的增益設定信號Gr的值，在對應于進給速度Fw的波形參數的變化而變化為合適值，使得即使進給速度Fw的波形參數變化，也能維持控制系統的穩定性這一點上有所不同。
[0080]根據上述的實施方式2,基于從短路期間中檢測到縮頸的時間點到移轉到電弧期間的時間點為止的時間即縮頸檢測時間，來對縮頸的檢測靈敏度進行自動設定控制，使自動設定控制的增益對應于進給速度的波形參數而變化。由此在本實施方式中，在進給速度的振幅、周期、正向進給期間與反向進給期間的比率等波形參數變化的情況下，使自動設定控制縮頸的檢測靈敏度的增益合適化。為此，由于即使進給速度的波形參數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定。[0081 ]產業上的利用可能性
[0082]根據本發明，由于在進給速度的振幅、周期、正向進給期間與反向進給期間的比率等波形參數變化的情況下，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定。
[0083]以上通過特定的實施方式說明了本發明，但本發明并不限定于該實施方式，能在不脫離公開的發明的技術思想的范圍內進行種種變更。[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)，將其內容引入于此。[〇〇85] 標號的說明
[0086]1焊絲
[0087]2母材
[0088]3電弧
[0089]4焊炬
[0090]5進給輥[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正反比率微調整電路
[0095]Dfr正反比率微調整信號
[0096]DR驅動電路
[0097]Dr驅動信號 [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平均進給速度設定電路 [〇1〇5] Far平均進給速度設定信號
[0106] FC進給控制電路[〇1〇7] Fc進給控制信號 [〇1〇8] FR進給速度設定電路
[0109]Fr進給速度設定信號
[0110]Fw進給速度
[0111]GR增益設定電路
[0112]Gr增益設定信號
[0113]Gs增益標準值
[0114]ICR電流控制設定電路
[0115]Icr電流控制設定信號
[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低等級電流設定電路 [〇12〇] Ilr低等級電流設定信號
[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焊接電流設定電路
[0125]Iwrl第1焊接電流設定信號
[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定控制電路
[0129]NTR縮頸檢測靈敏度設定電路
[0130]Ntr縮頸檢測靈敏度設定信號
[0131]Nts縮頸檢測靈敏度標準值
[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周期微調整電路
[0141]Tfr周期微調整信號
[0142]Tn縮頸檢測時間
[0143]TNR縮頸檢測時間設定電路
[0144]Tnr縮頸檢測時間設定信號
[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定電路
[0148]Twrl第1焊接電流通電期間設定信號
[0149]VD焊接電壓檢測電路
[0150]vd焊接電壓檢測信號
[0151]VR電壓設定電路
[0152]Vr電壓設定信號
[0153]Vta短路/電弧判別值
[0154]Vw焊接電壓
[0155]W 振幅
[0156]WFR振幅微調整電路
[0157]Wfr振幅微調整信號
[0158]麗進給電動機
【主權項】
1.一種電弧焊接控制方法， 周期性重復焊絲的進給速度的正向進給期間和反向進給期間來使短路期間和電弧期間產生， 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于所述進給速度的波形參數變化。2.一種電弧焊接控制方法， 周期性重復焊絲的進給速度的正向進給期間和反向進給期間來使短路期間和電弧期間產生， 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起至移轉到所述電弧期間的時間點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行自動設定控制， 所述電弧焊接控制方法的特征在于， 使所述自動設定控制的增益對應于所述進給速度的波形參數變化。3.根據權利要求1或2所述的電弧焊接控制方法，其特征在于， 所述進給速度的所述波形參數是振幅、周期或所述正向進給期間與所述反向進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
【發明人】田中利幸, 中俁利昭
【申請人】株式會社達誼恒