专利名称：脉冲电弧焊接的焊接电流控制方法
技术领域：
本发明涉及耗电极式脉冲电弧焊接的焊接电流控制方法，尤其是涉及对伴随焊丝和母材之间短路的焊丝熔融量的变化进行补偿，控制电弧长度变化，用于确保良好的焊接品质的焊接电流控制方法。
背景技术：
在耗电极式电弧焊接中，为了取得良好的焊接品质，维持焊接中电弧长度为合适值是重要的。电弧长度由焊丝送进速度Ws[mm/s](以下称为送进速度)和焊丝熔融速度Ms[mm/s](以下称为熔融速度)之差决定。即电弧长度在Ws＝Ms时不变化，处于一定的原样状态下，在Ws＞Ms时向变短方向变化，在Ws＜Ms时向变长方向变化。因此，若设定送进速度Ws，则电弧长度的变化由熔融速度Ms决定。已知该熔融速度Ms由下式确定。
Ms＝α·Iaa+β·L·Iwa·Iwa…… (1)式这里，Iaa[A]是电弧电流(焊丝和母材之间产生电弧时，在焊丝和母材之间流过的电流)的平均值，Iwa[A]是包含电弧电流及短路电流(在焊丝和母材之间短路时，在焊丝和母材间流过的电流)的焊接电流Iw的平均值，L[mm]是焊丝突出长度，α表示由电弧电流产生的电弧热对焊丝熔融贡献度的系数，β是表示由焊接电流产生的焦耳热对焊丝熔融贡献度的系数。
根据上述(1)式，由于因焊接电流Iw引起熔融速度Ms变化，所以通过控制焊接电流Iw来控制熔融速度Ms，据此，可以控制电弧长度在合适值。因此，由于在耗电极式电弧焊接中，可以通过焊接电压Vw(在焊丝和母材间的电压)检测电弧长度，检测焊接电压Vw的平均值Vav，通过控制焊接电流Iw以便使该检测值与预定的电压设定值Vr(与电弧长度的合适值相当)大体相等，可以控制电弧长度为合适值。即使在作为电弧焊接之一的脉冲电弧焊接中，上述所示仍旧适用。以下，对作为现有技术1(例如参照专利文献1)的脉冲电弧焊接的焊接电流控制方法加以说明。
图7是脉冲电弧焊接的电压·电流波形图，该图(A)是焊接电压Vw的波形，该图(B)是焊接电流Iw的波形。以下参照该图加以说明。
①时刻t1～t2的期间Tp在期间Tp(以下，称为峰值期间)，如该图(B)所示，为了通过喷射移位状态使焊丝的熔滴移位到母材上，在焊丝中通入与预定为临界电流值以上的峰值电流设定值Ipr相当的峰值电流Ip，如该图(A)所示，与电弧长度对应的峰值电压Vp加在焊丝和母材之间。该峰值期间Tp及峰值电流Ip之值根据焊丝种类，保护气体的种类等设定为所谓1脉冲1熔滴移位的良好熔滴移位状态的合适值。
②时刻t2～t3的期间Tb在期间Tb(以下称为基值期间Tb)，如图(B)所示，在焊丝中通入与不足上述临界电流值数十A左右的基值电流设定值Ibr相当的基值电流Ib，如该图(A)所示，在焊丝和母材之间施加与电弧长对应的基值电压Vb。该基值期间Tb通过反馈控制确定，以使焊接电压Vw的平均值Vav大体与电压设定值Vr相等。这样，通过控制基值期间Tb，如上所述，使焊接电流Iw的平均值Iwa和电弧电流平均值Iaa变化，且使熔融速度Ms变化，将电弧长度控制在合适值。
③时刻t21～t22的期间Ts若在上述基值期间Tb中的时刻t21～t22期间Ts(以下把该期间称为短路期间Ts)发生短路，则如该图(A)所示，焊接电压Vw成为数伏左右的低电压(以下，把该电压称为短路电压)，如该图(B)所示，为了尽早地解除短路，在焊丝中通入预先设定为比基值电流Ib还大的电流Is(以下称为短路电流)。
如上所述，在焊接电弧焊接，重复由峰值期间Tp和基值期间Tb构成的脉冲周期Tf并进行焊接。若在脉冲周期Tf中发生短路，则为了使短路期间Ts中的焊接电压Vw变化为短路电压值，焊接电压Vw的平均值Vav发生变化。如上所述，因为通过反馈控制焊接电压Vw的平均值Vav来决定基值期间Tb，所以若焊接电压Vw的平均值Vav变化，则基值期间Tb变化。可是，通常为了确保反馈控制系统的稳定性，计算出焊接电压Vw平均值Vav的时间常数设定在数百ms(十几～几十脉冲周期)的大值。因此，使1次短路产生的焊接电压Vw平均值Vav的变化为小值，此时的基值期间Tb的变化小。因此，脉冲周期Tf的变化也小。
根据上述(1)式，时刻t1～t3的脉冲周期Tf中的熔融量Ms1[mm]可以由以下式算出Ms1＝(α·Iaa1+β·L·Iwa1·Iwa1)·Tf ……(2)式其中，电弧电流平均值Iaa1及焊接电流平均值Iwa1为脉冲周期Tf中的平均值。
在这里，如果设定在脉冲周期Tf中不发生短路时，则在短路期间Ts中在焊丝中通入与基值电流设定值Ibr相当的基值电流Ib。让此时的电弧电流平均值为Iaa2，焊接电流平均值为Iwa2，如上所述，如果不论有无短路均使脉冲周期Tf大体相等，则熔融量Ms2可以通过下式算出。
Ms2＝(α·Iaa2+β·L·Iwa2·Iwa2)·Tf ……(3)式在设想不产生短路时，如果电弧长度维持在合适值，则在脉冲周期Tf中的焊丝的送进量Ws2[mm]和熔融量Ms2[mm]之间Ws2＝Ms2成立。因此，如果短路发生时的熔融量Ms1＝Ms2，则即使发生短路，电弧长度也不变化，而可维持在合适值。在这里，取熔融量变化值ΔMs＝Ms1-Ms2。为了不使短路电路Is和基值电流Ib之差变大，由于可以把有短路时的焊接电流平均值Iwa1和无短路时的焊接电流平均值Iwa2看作Iwa1＝Iwa2，所以熔融量变化量ΔMs[mm]从上式(2)减去上式(3)，成为下式。
ΔMs＝α·Tf·(Iaa1-Iaa2)在这里，因为Iaa1＝(Tp·Ip+(Tb-Ts)·Ib)/TfIaa2＝(Tp·Ip+Tb·Ib)/Tf所以代入上述ΔMs式产生下式ΔMs＝-1·α·Ts·Ib＝-1·α·Sb…… (4)式可是，基值短路积分值Sb＝Ts·Ib。因此，若发生短路，则脉冲周期Tf中的焊丝的熔融量变化ΔMs，电弧长度缩短ΔM[mm]。
图8是与峰值期间Tp中发生短路时的上述图7同样的电压、电流波形图。时刻t11～t12的短路期间Ts中，如该图(B)所示，在焊丝中通入短路电流Is。这时的熔融量变化值ΔMs与上式(4)同样地算出，成为下式。
ΔMs＝-1·α·Ts·Ip＝-1·α·Sp……(5)式可是，峰值短路积分值Sp＝Ts·Ip。因此，若发生短路，脉冲周期Tf中的焊丝的熔融量变化为ΔMs，电弧长度缩短ΔMs[mm]。
其次，在现有技术2中公开了焊接电流控制方法，即在CO2电弧焊接中，在解除焊丝和母材之间的短路并再产生电弧的时刻，使焊接电流增大，保持在较高电平的电流值，接着，使焊接电流保持在较低电平的电流值，直到焊丝和母材之间短路为止。(参照例如专利文献2)。
在现有技术2中，通过高电平的焊接电流(电弧电流)的通电，使焊丝熔融，伴随1次短路移位形成熔滴。接着，低电平焊接电流(电弧电流)的通电减弱短路移位后发生的电弧力，用于导入下一次短路，由于对于焊丝的熔融几乎没有贡献，所以设定为与其目的对应的值。因此，高电平焊接电流通电期间由与紧临其前的短路期间长度无关的1次熔滴移位量决定。即，如果决定了送进速度，则因为决定了与其相应的1次熔滴移位量(熔融量)，所以决定了高电平焊接电流值及通电期间。
专利文件1专利第2819607号公报，专利文献2特公平4-4074号公报。
如上所述，在现有技术1中，若发生短路，则如上述(4)式及(5)式所示进行变化，使熔融量只变化ΔMs[mm]，电弧长度只缩短ΔMs[mm]。若电弧长度变化，超出合适值之外，则产生溅射量的增加，熔珠外观变差，由于超过数十ms的长期短路发生等产生电弧断裂等，由此，使焊接质量变差。该问题在电弧长度的合适值变短的高速焊接中显著。另外，在焊丝的材质为如铝、铝合金一类焊丝电阻值低的材质情况下，由于为了提高电弧热对熔融的贡献度，使相同的短路期间的熔融量变化值ΔMs变大，电弧长度的变化幅度也变大，所以使上述问题点变得显著。
在现有技术2中，在短路解除后，通高电平的焊接电流，然而，如上所述，该通电期间的决定与短路期间长度无关，此外，通过该通电，仅1次熔滴移位量进行焊丝的熔融。可是，在脉冲电弧焊接中，在图7中，如上所述，在脉冲周期Tf的整个期间，仅1次的熔滴移位量进行焊丝熔融。因此，通过现有技术2的焊接电流控制方法不能解决上述现有技术1的问题。
发明内容
本发明提供脉冲电弧焊接的焊接电流控制方法，即使在脉冲电弧焊接中发生短路，也可以抑制由此引起的电弧长度变化。
本发明的第一方面的脉冲电弧焊接的焊接电流控制方法，在把焊丝向母材送进的同时，在焊丝中通入在峰值期间中的峰值电流及基值期间中的基值电流，其特征在于，在前述基值期间发生前述焊丝和前述母材之间的短路时，在前述焊丝中通入预定的短路电流，同时，对该短路期间中的前述基值电流的设定值进行积分并算出基值短路积分值，在解除前述短路后再产生电弧时，只在预定的补偿期间向前述焊丝通前述基值电流值加上电流增加值的熔融补偿电流，其后，使通电电流返回前述基值电流，前述电流增加值是将前述基值短路积分值乘上预定放大率的值再除以前述补偿期间得到的值。
本发明的第二方面的脉冲电弧焊接的焊接电流控制方法，其特征为，从再产生电弧经过预定的延迟时间后开始通入本发明的第一方面所述的熔融补偿电流。
本发明的第三方面的脉冲电弧焊接的焊接电流控制方法，在把焊丝向母材送进的同时，在焊丝中通入在峰值期间中的峰值电流及基值期间中的基值电流，其特征在于在前述峰值期间中，在前述焊丝和前述母材之间发生短路时，向前述焊丝通预定的短路电流，同时，对该短路期间中的前述峰值电流的设定值进行积分并算出峰值短路积分值，在解除前述短路后再产生电弧且前述峰值期间终止时，只在补偿期间向前述焊丝通前述基值电流值加上预定的电流增加值的熔融补偿电流，其后，使通电电流返回到前述基值电流，前述补偿期间是将前述峰值短路积分值乘上预定的放大率的值再除以前述电流增加值得到的值。
图1是本发明的实施方式1的电压、电流波形图。
图2是本发明的实施方式2的电压、电流波形图。
图3是本发明的实施方式3的电压、电流波形图。
图4是用于实施本发明的焊接电源装置的方框图。
图5是把实施方式1用于交流脉冲电弧焊接时的电流波形图。
图6是表示本发明效果一例的溅射量的比较图。
图7是现有技术中在基值期间中发生短路时的电压、电流波形图。
图8是现有技术中在峰值期间中发生短路时的电压、电流波形图。
符号说明1焊丝；2母材；3电弧；4焊炬；AD加法电路；EI电流误差放大电路；Ei电流误差放大信号；EV电压误差放大电路；Ev电压误差放大信号；Iaa电弧电流平均值；Ib基值电流；IBR基值电流设定电路；Ibr基值电流设定(值/信号)；ID电流检测电路；Id电流检测信号；Ien负电极电流；Ih熔融补偿电流；Ip峰值电流，IPR峰值电流设定电路；Ipr峰值电流设定(值/信号)；Ipu峰值短路时的电流增加值；Irc电流控制设定信号；Is短路电流；Isw电流转换设定信号；Iu电流增加(值/信号)；Iw焊接电流；Iwa焊接电流平均值；K放大率；MH补偿电路；Ms熔融速度；PMC电源主电路；Sb基值短路积分值；SD短路判别电路；Sd短路判别信号；Se负电极短路积分值；Sh补偿积分值；Sp峰值短路积分值；SS短路积分值计算电路；Ss短路积分值信号；SW转换电路；Tb基值期间；Tbh基值短路时的补偿期间；Td延迟时间；Ten负电极期间；Tf脉冲周期；Th补偿期间；Tp峰值期间；Ts短路期间；Ttf脉冲周期信号；TTP峰值期间定时电路；Ttp峰值期间信号；电压平滑电路；Vav焊接电压平均值/电压平均值信号；Vb基值电压；VD电压检测电路；Vd电压检测信号；VF V/F变换电路；Vp峰值电压；VR电压设定电路；Vr电压设定(值/信号)；Vw焊接电压；Ws送进速度；α系数；β系数；ΔMs熔融量变化值。
具体实施例方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式加以说明。
实施方式1图1是本发明实施方式1与上述图7对应的电压、电流波形图，该图(A)是焊接电压Vw的波形，该图(B)是焊接电流Iw的波形。以下，参照该图加以说明。
如该图所示，在基值期间Tb中的时刻t21发生短路时，在焊丝中通入短路电流Is，同时，算出短路期间Ts中的基值电流设定值Ibr的积分值Sb(以下，称为基值短路积分值Sb)。其后，在时刻t22解除短路并再产生电弧时，只在预定的补偿期间Th向焊丝通基值电流Ib加电流增加值Iu的电流Ih(以下，称为熔融补偿电流Ih)，从其后的时刻t23开始使焊丝的通电电流返回基值电流Ib。上述的电流增加值Iu是将上述基值短路积分值Sb乘上预定的放大率K的值Sh(以下称为补偿积分值Sb)再除以上述补偿期间Th得到的值，每次解除短路后算出。
如上述(4)式所示，若在基值期间Tb中发生短路，则焊丝的熔融量只变化熔融量变化值ΔMs＝-1·α·Ts·Ib＝-1·α·Sb。其中，在短路时间Ts中，对设定基值电流Ib的基值电流设定值Ibr进行积分，算出基值短路积分值Sb＝∫Ibr·dt＝Ts·Ibr。而且，在解除短路的时间点，将该基值短路积分值Sb乘以预定的放大率K，算出补偿积分值Sh＝K·Sb，用预定的补偿期间Th除该补偿积分值Sh，算出电流增加值Iu＝Sh/Th，在基值电流设定值Ibr上加上该电流增加值Iu，算出熔融补偿电流值Ih。接着，只在补偿期间Th之间在焊丝中通入该熔融补偿电流Iu。据此，因为在短路解除后补偿了熔融量变化值ΔMs，所以电弧长度可以维持在不变化的合适值。
乘以上述放大率K的理由与调整反馈控制的放大率实现控制系统安定化相同。该放大率K根据焊丝种类、保护气体种类等来设定为合适值。例如，在铝丝时的放大率K设定在0.6～1.5左右，钢铁丝时的放大率K设定在0.3～1.0左右。此外，上述的补偿期间Th在0.2～2ms左右是合适范围。如果该补偿期间Th值太短，则电流增加值Iu往往变得过大，反之，如果该值太长，则产生基值期间中的补偿没有终止的情况，总之两种情况都不好。
实施方式2图2是本发明的实施方式2与上述图1对应的电压、电流波形图，该图(A)是焊接电压Vw的波形，该图(B)是焊接电流Iw的波形。以下，参照该图加以说明。
实施方式2的脉冲电弧焊接的焊接电流控制方法，如图2所示，是使熔融补偿电流Ih的通电从时刻t22再产生电弧经过预定延迟时间Td后的时刻t23开始。补偿期间Th及熔融补偿电流Ih值的设定及算出与实施方式1相同。据此，可以补偿伴随短路的焊丝的熔融量的变化，可以抑制电弧长度的变化。在上述中，设置延迟时间Td的理由是为了避免以下结果，即，如果在紧临解除短路之后，通入为大电流的熔融补偿电流Ih，往往产生大粒溅射的情形。该延迟时间Td的值为0.1～2ms左右。
实施方式3图3是本发明的实施方式3与上述图8对应的电压、电流波形图，该图(A)是焊接电压Vw的波形，该图(B)是焊接电流Iw的波形。
以下参照该图加以说明。
实施方式2的脉冲电弧焊接的焊接电流控制方法，如图3所示，在峰值期间Tp中时刻t11发生焊丝和母材短路时，在焊丝中通入预定的短路电流Is，同时，算出短路期间Ts中的峰值电流Ip设定值Ipr的积分值Sp(以下称为峰值短路积分值Sp)。在时刻t12解除短路并再产生电弧，在时刻t12峰值期间Tp终止时只在补偿期间Th在焊丝中通入基值电流值Ib加上预定的电流增加值Iu的熔融补偿电流Ih，从其后的时刻t21开始，使焊丝的通电电流返回到基值电流Ib。而且，上述的补偿期间Th是通过将上述峰值短路积分值Sp乘上预定的放大率K的补偿积分值Sh再除以上述的电流增加值得到的值，在每次解除短路后算出。
如上述(5)式所示，若在峰值期间Tp中发生短路，则焊丝的熔融量只变化熔融量变化值ΔMs＝-1·α·Ts·Ip＝-1·α·Sp。因此，在短路期间Ts中，对设定峰值电流Ip的峰值电流设定值Ipr进行积分，算出峰值短路积分值Sp＝∫Ipr·dt＝Ts·Ipr。而且，在短路解除点将该峰值短路积分值Sp乘以预定的放大率K，算出补偿积分值Sh＝K·Sp，以预定的电流增加值Iu除该补偿积分值Sh，算出补偿期间Th＝Sh/Iu。而且，解除短路并再产生电弧，在峰值期间Tp终止后，只在上述的补偿期间Th在焊丝中通入基值电流设定值Ibr加上述电流增加值Iu的熔融补偿电流Ih。据此，因为在短路解除后补偿熔融量变化值ΔMs，所以电弧长度可以维持在不变化的合适值。
如上所述，如实施方式1～2所示，不在短路解除后的峰值期间Tp终止后向焊丝通熔融补偿电流Ih的理由如下所述。即为了峰值期间Tp中的峰值电流值Ip达到350～600A的大值，在其上加上电流增加值Iu的熔融补偿电流值Ih根据情况成为超过1000A的值。通常，由于这样大的值超出焊接电源装置最大输出范围之外，所以不可能输出。此外，若向焊丝通超过700A的熔融补偿电流Ih，则由于熔滴及熔融池的状态成为不稳定状态增多，所以焊接质量变差。而且，因为峰值期间Tp通常为数ms左右，所以从短路解除直到峰值期间Tp终止为止的时间(时刻t12～t2)为数ms左右，其结果，在短路解除后成为大体与设置延迟时间的实施方式2同样的动作。
上述的放大率K与上述的实施方式1时同样，设定在合适值。上述电流增加值Iu设定成使熔融补偿电流值Ih处于不比峰值电流值Ip太大的值。
焊接电源装置图4是用于实施上述实施方式1～3的焊接电源装置的方框图。以下，参照该图对各电路加以说明。
焊接电源装置包含电源主电路PMC、电压检测电路VD、电流检测电路ID、电压平滑电路VAV、电压误差放大电路EV、V/F变换电路VF、峰值期间定时电路TTP、峰值电流设定电路IPR、基值电流设定电路IBR、转换电路ISW、短路判别电路SD、短路积分值计算电路SS、补偿电路MH、加法电路AD及电流误差放大电路EI。
在焊接电源装置的输出端连接有具有焊丝1、母材2、焊炬4及送进滚筒5的电弧焊机。更具体讲，在+输出端上连接焊炬4，在一侧输出端上连接母材2。电弧焊机成为通过送进滚筒5以一定速度连续地送进在焊炬上的焊丝的结构。在焊接时在焊炬4和母材2之间施加来自焊接电源装置的直流电压，通过该直流电压在焊丝1的前端和母材2之间产生电弧。而且通过该电弧3的热熔融焊丝1的前端部，成为熔滴，通过移位到母材2的熔融池进行焊接。
电源主电路PMC根据从电流误差放大电路E1输出的电流误差放大信号Ei对从图中未示的商用电源(3相200V等)输入的交流电源进行换流控制，通过半导体开关元件相位控制等输出控制，输出适用于电弧负荷的焊接电流Iw及焊接电压Vw。
电压检测电路VD检测在焊炬4和母材2之间电压(焊接电压)，与焊接电源装置的输出端并联。电压检测电路VD输出作为焊接电压Vw检测信号的电压检测信号Vd。该电压检测信号Vd输入到短路判别电路SD和电压平滑电路VAV。
因为电路检测电路ID检测从电源主电路PMC输出的直流电流(焊接电流Iw)，所以串联在电源主电路PMC一端的输出端和焊接电源装置一侧的输出端之间。电流检测电路ID输出作为焊接电流Iw的检测信号的电流检测信号Id。该电流检测信号Id输入到电流误差放大电路E1。
短路判别电路SD根据从电压检测电路VD输入的电压检测信号Vd判别焊丝1和母材2之间是否短路，输出短路期间中成为高电平，此外的期间中成为低电平的短路判别信号Sd。该短路判别信号Sd输入到短路积分值计算电路SS和补偿电路MH。
电压平滑电路VAV使从电压检测电路VD输入的电压检测信号Vd平滑，并输出电压平均值信号Vav。该电压平均值信号Vav输入到电压误差放大电路EV。电压误差放大电路EV对放大从电压设定电路VR输入的所希望值的电压设定信号Vr和从电压平滑电路VAV输入的电压平均值信号Vav之间的误差的电压误差放大信号Ev进行输出。该电压误差放大信号Ev输入到V/F变换电路VF。
V/F变换电路VF根据从电压误差放大电路EV输入的电压误差放大信号Ev值确定的每个频率，短时间输出成为高电平的脉冲周期信号Ttf。峰值期间定时电路TTP根据从V/F变换器电路VF输入的脉冲周期信号Ttf，在该脉冲周期信号Ttf变化为高电平的时刻，变化为高电平，生成只在预定的峰值期间Tp继续该高电平状态的峰值期间信号Ttp。而且，该峰值期间信号Ttp输入到转换电路ISW和补偿电路MH。
峰值电流设定电路IPR输出希望值的峰值电流设定信号Ipr。基值电流设定电路IBR输出希望值的基值电流设定信号Ibr。峰值电流设定信号Ipr及基值电流设定信号Ibr输入到转换电路ISW。转换电路ISW，在从峰值期间定时电路TTP输入的峰值期间信号Ttp为高电平(峰值期间)时，输出从峰值电流设定电路IPR输入的峰值电流设定信号Ipr作为电流转换设定信号Isw，在峰值期间信号Ttp为低电平(基值期间)时，输出从基值电流设定电路IBR输入的基值电流设定信号Ibr作为电流转换设定信号Isw。该电流转换设定信号Isw输入到短路积分值计算电路SS和加法电路AD。
短路积分值计算电路SS，在从短路判别电路SD输入的短路判别信号Sd为高电平(短路)时，对从转换电路ISW输入的电流转换设定信号Isw的值进行积分，输出短路值信号Ss。该短路值积分信号Ss输入补偿电路MH。
这里，在基值期间发生短路时，因为上述峰值期间信号Ttp为低电平(基值期间)，所以电流转换设定信号Isw＝Ibr。其结果，上述短路积分值信号Ss值为对上述(4)式进行积分的值，所以为基值短路积分值。同样地，峰值期间中发生短路时的短路积分值信号Ss值为上式(5)式计算值的峰值短路积分值Sp。
实施方式2的补偿电路MH，在上述峰值期间信号Ttp在低电平(基值期间)时、从短路判别电路SD输入的短路判别信号Sd变为高电平(短路)时，用从短路积分值计算电路SS输入的短路积分值信号Ss、预定的基值短路时的补偿期间Tbh及预定的放大率K算出电流增加信号Iu＝Ss·K/Tbh，从上述短路判别信号Sd变化为低电平(电弧)的时刻开始，在只延迟预定的延迟时间Td的时间，只在上述的补偿期间Tbh输出该电流增加信号Iu。该电流增加信号Iu输入到加法电路另外，实施方式3的补偿电路MH，在上述峰值期间信号Ttp为高电平(峰值期间)时，从短路判别电路SD输入的短路判别信号Sd变为高电平(短路)时，通过从短路积分值计算电路SS输入的短路积分值信号Ss、预定的峰值短路时的电流增加值Ipu及预定的放大率K算出补偿期间Th＝Ss·K/Ipu，从上述峰值期间信号Ttp变化为低电平(基值期间)的时刻开始只在上述补偿期间Th输出该电流增加信号Iu。该电流增加信号Iu输入到加法电路AD。在实施方式1的补偿电路MH中，也可以取上述的延迟时间Td＝0。
加法电路AD将从转换电路ISW输入的电流转换设定信号Isw和从补偿电路MH输入的电流增加信号Iu相加，产生电流控制设定信号Irc，把该电流控制设定信号Irc输出到电流误差放大电路EI。电流误差放大电路EI将放大从加法电路AD输入的电流控制设定信号Irc和从电流检测电路ID输入的电流检测信号Id之间的误差的电流误差放大信号Ei输出。该电流误差放大信号Ei输入到电源主电路PMC。
可是，通常在脉冲电弧焊接中也包含交流脉冲电弧焊接。图5是把上述实施方式1适用于交流脉冲电弧焊接时的电流波形图。在交流脉冲电弧焊接中，在基值期间Tb的一部分期间Ten使电极极性反转，在焊丝中通入该期间Ten(以下，称为负电极期间)反向电流Ien(以下，称为负电极电流Ien)。
若在负电极期间Ten中的时刻t21～t22之间发生短路，则对短路期间Ts中的负电极电流Ien的设定值进行积分，算出负电极短路积分值Se。若在时刻t22解除短路，则将该负电极短路积分值Se乘上预定放大率K，算出补偿积分值Sh，通过预定的补偿期间Th算出电流增加值Iu＝Sh/Th。而且，在焊丝中通入补偿期间Th间熔融补偿电流Ih＝Ien+Iu。由于据此可以补偿伴随短路产生的焊丝熔融量变化，所以电弧长度可以维持在不变化的合适值。即使上述的脉冲电弧焊接的情况也包含在实施方式1或2内。
效果图6是表示本发明效果一例的溅射产生量的比较图。该图使用直径1.2mm的铝合金丝，在焊接电流平均值100A，焊接电压平均值16V下进行MIG脉冲电弧焊接，对本发明和现有技术的溅射产生量加以比较。如该图所示，现有技术产生0.85g/min的溅射量。与此相反，在本发明中，大幅度降低到1/4以下的0.2g/min的溅射产生量。这是由于即使1秒产生数次～数十次短路，电弧长度也几乎没有变化。
发明的效果根据本发明第一方面或第三方面的脉冲电弧焊接的焊接电流控制方法，因为可以通过在焊丝中通入熔融补偿电流来补偿伴随短路产生的熔融量变动，抑制电弧长度的变化，可以得到良好的焊接质量。
根据本发明第二方面的脉冲电弧焊接的焊接电流控制方法，除了上述效果之外，通过延迟紧临基值期间的短路解除后的熔融补偿电流的通电开始，可以抑制紧临短路解除后产生溅射。
权利要求
1.一种脉冲电弧焊接的焊接电流控制方法，在将焊丝向母材送进的同时，在焊丝中通入峰值期间中的峰值电流及基值期间中的基值电流，其特征在于，在所述基值期间中，在所述焊丝和所述母材发生短路时，在所述焊丝内通入预定的短路电流，同时，对该短路期间中的所述基值电流的设定值进行积分并算出基值短路积分值，解除所述短路后再产生电弧时只在预定的补偿期间在所述焊丝中通入所述基值电流值加上电流增加值的熔融补偿电流，其后，使通电电流回至所述基值电流，所述电流增加值是所述基值短路积分值乘上预定的放大率的值再除以所述补偿期间而得到的值。
2.一种脉冲电弧焊接的焊接电流控制方法，其特征在于，从再产生电弧开始经过预定的延迟时间之后开始权利要求1所述的熔融补偿电流的通电。
3.一种脉冲电弧焊接的焊接电流控制方法，在将焊丝向母材送进的同时，在焊丝中通入峰值期间中的峰值电流及基值期间中的基值电流，其特征在于，在所述峰值期间中，在所述焊丝和所述母材发生短路时，在所述焊丝中通入预定的短路电流，同时，对该短路期间中的所述峰值电流的设定值进行积分并算出峰值短路积分值，解除所述短路后再产生电弧且所述峰值期间终止时，只在补偿期间在所述焊丝中通入所述基值电流值加上预定的电流增加值的熔融补偿电流，其后，使通电电流回至所述基值电流，所述补偿期间是将所述峰值短路积分值乘以预定放大率的值再除以所述电流增加值而得到的值。
全文摘要
本发明的脉冲电弧焊接的焊接电流控制方法是在基值期间Tb中发生短路时在焊丝中通入短路电流Is的同时，对该短路期间Ts中的基值电流的设定值Ibr进行积分，算出基值短路积分值Sb，在时刻t22解除短路时，只在预定的补偿期间Th在焊丝中通入基值电流值Ib加上电流增加值Iu的熔融补偿电流Ih，其后使通电电流返回基值电流Ib，电流增加值Iu为将基值短路积分值Sb乘上预定的放大率的值Sh，再除以上述补偿期间Th得到的值。
文档编号B23K9/09GK1500586SQ20031011361
公开日2004年6月2日 申请日期2003年11月13日 优先权日2002年11月13日
发明者仝红军 申请人:株式会社大亨