双丝焊接控制方法

专利名称：双丝焊接控制方法
技术领域：
本发明涉及在双丝(wire)焊接方法中用于抑制由电弧偏斜(magneticarc blow)引起的电弧不稳定状态的双丝焊接控制方法，该双丝焊接方法中，在消耗电极与母材之间，通过作为一个周期反复施加峰值电压与施加基础电压，产生电弧而形成熔池，并且将填充焊丝输送给所述熔池中进行焊接。
背景技术：
(现有技术1)众所周知，现有在消耗电极(以下，称为焊接焊丝)与母材之间产生电弧而形成熔池的同时对熔池输送填充焊丝并进行焊接的双丝焊接方法(参照专利文献l)。在该双丝焊接方法中，因为在焊接焊丝的溶化金属中添加填充焊丝的溶化金属，因此能增加溶化金属量，能高速高效率地焊接。尤其，通过双丝焊接方法进行高速焊接时，为了防止产生驼峰形焊缝，重要的是将填充焊丝从与消耗电极电弧相比更后面的地方接触熔池而进行输送。由于将填充焊丝输送给消耗电极的电弧中进行溶化时熔池几乎不被冷却，并且不能通过填充焊丝抑制熔池，因此该方法不具有抑制驼峰形焊缝的形成的效果。相对于此，如果接触填充焊丝与电弧周边部的熔池后部而进行输送，并依靠熔池的热量进行溶化，则熔池被冷却，并且熔池后半部通过填充焊丝被抑制，从而能够抑制驼峰形焊缝的形成。因此，在现有技术的双丝焊接方法中，通过在填充焊丝中不通入电流，并以未加热的状态来接触熔池而冷却熔池。 在双丝焊接方法中，作为焊接焊丝与母材之间产生电弧的方法可以使用碳酸气体电弧焊接法、金属活性气体焊接法、金属惰性气体焊接法、脉冲电弧焊接法、交流电弧焊接法等多种消耗电极式电弧焊接法。另外，填充焊丝基本上用焊丝前端来接触熔池，并依靠由熔池产生的热量而溶化。因此，在填充焊丝与母材之间不产生电弧。在本发明中，作为所述消耗电极式电弧焊接法，使用了脉冲电弧焊接法。 图12是对于脉冲电弧焊接法的一般的电流/电压波形图。同图(A)表示焊接电流Iw的随时间变化，同图(B)表示焊接电压Vw的随时间变化。以下，参照同一附图进行说明。 在时刻tl t2的峰值期间Tp中，如同图(A)中所示，为了从焊接焊丝移动熔滴，通入临界电流值以上的大电流值的峰值电流Ip，如同图(B)中所示，在焊接焊丝与母材之间施加与电弧长成比例的峰值电压Vp。 在时刻t2 t3的基础期间Tb中，如同图(A)中所示，为了不形成熔滴，通入小电流值的基础电流Ib，如同图(B)中所示，施加基础电压Vb。将时刻tl到t3为止的期间作为一个周期(脉冲周期Tf)，并反复进行焊接。 但是，为了进行良好的脉冲电弧焊接，重要的是使电弧长维持适当值。为了维持适当值的电弧长进行以下的输出控制。电弧长与同图(B)中用虚线表示的焊接电压平均值Vav大致成比例关系。因此，检测焊接电压的平均值Vav，并按该检测值等于与适当电弧长相当的焊接电压设定值的方式，进行改变同图(A)的用虚线表示的焊接电流平均值Iav的
3输出控制。当焊接电压平均值Vav比焊接电压设定值大时，由于是在电弧长处于比适当值
长的时候，因此将焊接电流平均值lav减小，而使焊丝溶化速度减小，从而使电弧长縮短。
另一方面，当焊接电压平均值Vav比焊接电压设定值小时，由于是在电弧长处于比适当值
短的时候，因此将焊接电流平均值lav增大，而使焊丝溶化速度增大，从而使电弧长变长。
作为所述焊接电压平均值Vav，一般使用平滑的焊接电压Vw的值。另外，作为改变焊接电压
平均值lav的手段，改变峰值期间Tp、脉冲期间Tf 、峰值电流Ip或者基础电流Ib中的至少一个。(现有技术2)在包含脉冲电弧焊接的消耗电极式电弧焊接中，由通入母材的焊接电流在电弧周边部形成磁场，电弧有时从该磁场受力而偏向。将这样的状态一般称为电弧偏斜或者弧偏吹。是否产生电弧偏斜，取决于由通入母材的焊接电流形成的磁场的方式。因此，在通入大电流值的峰值电流的脉冲电弧焊接法中，由于形成强磁场，因此容易产生电弧偏斜。作为产生电弧偏斜的其它原因，焊接接头的形状、向母材的焊接引线的连接位置等都容易引起电弧偏斜。 图13是表示产生电弧偏斜时的电弧状况的图。如同图(A)中所示，在焊接焊丝1与母材之间产生通常的电弧3。当产生该状态的电弧偏斜时，如同图(B)中所示，由于电弧3受由磁场的力而大幅度偏向，从而电弧长变长。而且，若偏向变大，则如同图(C)中所示，不能维持电弧，从而产生电弧中断。在脉冲电弧焊接中，由于在峰值期间中通入大电流，因此电弧的硬直性变强，即使受磁场力的作用，电弧也几乎不偏向。另一方面，由于在基础期间中通入小电流，因此电弧的硬直性弱，受磁场力电弧大大偏向。因此，产生电弧偏斜而电弧中断的是在基础期间中。如果多次产生由电弧偏斜引起的电弧中断，则发生电弧产生状态变成不稳定、大量产生溅射、焊缝外观恶化等情况。因此，在脉冲电弧焊接中，抑制电弧偏斜引起的电弧中断对获得良好焊接质量很重要。 图14是在脉冲电弧焊接中产生电弧偏斜时的电流/电压波形图。同图(A)表示焊接电流Iw的随时间变化，同图(B)表示焊接电压Vw的随时间变化。以下，参照同一附图进行说明。 在时刻tl t2的峰值期间Tp中，如同图(A)中所示，通入400 600A左右的峰值电流Ip，如同图(B)中所示，施加与电弧长大致成比例的峰值电压Vp。在时刻t2以后的基础期间Tb中，如同图(A)所示，通入数十A左右的基础电流Ib，如同图(B)中所示，施加与电弧长大致成比例的峰值电压Vb 。 在时刻t21，若产生电弧偏斜而电弧偏向，则如同图(B)中所示，随着电弧的偏向电弧长变长，基础电压Vb逐渐上升而变大。另一方面，如同图(A)中所示，由于定电流控制基础电流Ib，因此保持恒定值。在时刻t3，若由电弧偏斜引起的电弧的偏向变化更大，则由于电弧长变成非常长，因此不能维持电弧，从而产生电弧中断。若产生电弧中断，则如同图(B)中所示，焊接电压Vw变成输出最大电压的空载电压。 现有技术2的电弧偏斜应对控制方法(参照专利文献2)是当基础电压Vb的上升率达到预先规定的基准上升率以上时，判别为已产生电弧偏斜，并使基础电流急增到200A以上，在该电弧偏斜期间中，当基础电压Vb减小时，判别为已消除电弧偏斜，并使基础电流返回通常值，从而抑制由电弧偏斜引起的电弧中断的控制方法。(现有技术3)现有技术3的电弧偏斜应对控制方法(参照专利文献3)是在电极与母材之间产生电弧，并由该电弧在母材的坡口处形成焊缝的焊接方法中，分别控制电弧电压、和配置于所述电极前方位置的前方焊丝与配置于所述电极的后方位置的后方焊丝的焊丝电压，从而控制由电弧偏斜引起的电弧偏向方向的控制方法。即，当电弧电压高，并且前方焊丝与后方焊丝的焊丝电压偏离设定电压时，判别为已产生电弧偏斜，并根据此情况改变前方焊丝与后方焊丝的焊丝电压的极性，从而修正电弧偏向的方法。所述前方焊丝与后方焊丝，不是用于增大溶化量的填充焊丝，而是用于判别电弧偏斜的手段，并且是用于通过改变电压极性而修正电弧偏向的手段。 专利文献1 :日本国特开2006-175458号公报专利文献2 :日本国特开2004-268081号公报专利文献3 :日本国特开2002-1531号公报 在现有技术1中所述的双丝焊接方法中，脉冲电弧焊接法作为焊接焊丝与母材之间产生电弧的方法而被使用时，如上所述，容易产生电弧偏斜。因此，为了确保良好的焊接质量，需要对电弧偏斜进行对策。 作为该电弧偏斜对策而应用所述的现有技术2的方法时，存在以下的问题。在现有技术2的方法中，当基础期间中产生电弧偏斜时，根据基础电压的上升进行判别，并通过大幅度增加基础电流的值来修正由电弧偏斜引起的电弧的偏向。但是，由于将通常数十A的基础电流值增加到200A以上的大电流值而进行通入，因此熔滴移动状态暂时变成不稳定。其结果，产生焊缝外观的一部分恶化的情况。 另外，作为电弧偏斜对策而应用所述的现有技术3的方法时，在焊矩中需要特别配置除了填充焊丝以外的前方焊丝以及后方焊丝，因此焊矩结构变复杂，从而价格变昂贵。此外，因为还需要对前方焊丝以及后方焊丝提供电压的特别电源，因此价格变成更高。

发明内容
因此，在本发明中，目的在于提供一种双丝焊接控制方法，在双丝焊接方法中不存在熔滴移动状态不稳定的情况，在焊矩处也不需要配置特别的焊丝，并能抑制电弧偏斜而获得良好的焊接质量。 为了解决所述课题，第一发明是提供一种双丝焊接控制方法，在消耗电极与母材之间，通过作为一个周期反复施加峰值电压与施加基础电压，通入焊接电流产生电弧而形成熔池，并且将填充焊丝输送给所述熔池进行焊接，其特征在于，根据所述基础电压的上升判别在所述电弧中产生电弧偏斜，当判别出产生所述电弧偏斜时，通过在所述填充焊丝中通入与所述焊接电流同一方向的电流，从而消除电弧偏斜。 第二发明为根据第一发明所述的双丝焊接控制方法，其特征在于，从判别出产生所述电弧偏斜的时刻到根据所述基础电压的下降判别出消除电弧偏斜的期间内，对所述填充焊丝通入电流。 第三发明根据第一发明所述的双丝焊接控制方法，其特征在于，从判别出产生所述电弧偏斜的时刻起，在规定期间内对所述填充焊丝通入电流。 第四发明根据第一发明所述的双丝焊接控制方法，其特征在于，从判别出产生所述电弧偏斜的时刻到开始施加下一个周期的所述峰值电压的时刻为止的期间，对所述填充焊丝通入电流。 第五发明根据第一 第四发明的任意一项所述的双丝焊接控制方法，其特征在于，在所述填充焊丝中通入的电流具有其值随着时间经过而增加的斜率。 第六发明根据第一 第五发明的任意一项所述的双丝焊接控制方法，其特征在
于，在所述填充焊丝中通入电流的期间中，将所述填充焊丝的输送速度设成比所述填充焊
丝中不通入电流期间的输送速度快。 第七发明根据第一 第五发明的任意一项所述的双丝焊接控制方法，其特征在于，对应所述填充焊丝中通入的电流值，改变所述填充焊丝的输送速度。 根据所述第一以及第二发明，由基础电压值的上升判别电弧偏斜的产生。在判别该电弧偏斜的产生的期间中，填充焊丝中通入电流，从而将由电弧偏斜引起的电弧的偏向返回原来的正常状态。因此，即使产生电弧偏斜也不会达到电弧中断从而造成焊接不良的情况。而且，由于通入焊接焊丝的基础电流保持通常值，因此不存在熔滴移动状态变成不稳定从而焊缝外观恶化的情况。并且，焊矩也可以使用通常的焊矩，不需要配置特别的电弧偏斜应对用焊丝。 根据所述第三发明，从由基础电压值的上升判别出电弧偏斜的产生的时刻到规定期间中，填充焊丝中通入电流，从而将由电弧偏斜引起的电弧的偏向返回原来的正常状态。据此，能够取得与第一发明相同的效果。而且，在第三发明中，由于不需要进行有时由焊接条件引起不能正确进行判别的电弧偏斜的消除的判别，因此能够稳定进行电弧偏斜应对控制。此外，由于只要判别电弧偏斜的产生即可，因此判别手段变简单。 根据所述第四发明，从由基础电压值的上升判别出电弧偏斜的产生时刻到施加下一周期的峰值电压为止的期间中，填充焊丝中通入电流，从而将由电弧偏斜引起的电弧的偏向返回原来的正常状态。据此，能够取得与第一发明相同的效果。而且，在第四发明中，即使通过填充焊丝电流的通入而暂时消除电弧偏斜，一直到通入峰值电流为止，也连续进行填充焊丝电流的通入，因此能够再次防止电弧偏斜的产生。 根据所述第五发明，除了具有第一 第四发明的效果之外，还通过使填充焊丝电
流拥有斜率，可以防止消除填充焊丝与熔池之间的接触而不能通入电流的情况。 根据所述第六以及第七发明，除了具有第一 第五发明的效果之外，还取得以下
的效果。即，通过加快在填充焊丝中通入电流期间中的填充焊丝的输送速度，能够使填充焊
丝的溶化速度与输送速度始终平衡。因此，能够抑制填充焊丝的前端脱离熔池或填充焊丝
的前端插进熔池的不稳定状态。


图1是表示本发明的实施方式1的双丝焊接控制方法的电流/电压波形图。图2是表示在图1中所示的对于电弧偏斜应对期间(时刻t41 t43的期间)的电弧产生部的状况的示意图。图3是本发明的实施方式1的双丝焊接装置的框图。图4是表示本发明的实施方式2的双丝焊接控制方法的电流/电压波形图。图5是本发明的实施方式2的双丝焊接装置的框图。图6是表示本发明的实施方式3的双丝焊接控制方法的电流/电压波形图。图7是本发明的实施方式3的双丝焊接装置的框图。图8是表示本发明的实施方式4的双丝焊接控制方法的电流/电压波形图。图9是本发明的实施方式4的双丝焊接装置的框图。图10是表示本发明的实施方式5的双丝焊接控制方法的电流/电压波形图。图ll是本发明的实施方式5的双丝焊接装置的框图。图12是现有技术中对于脉冲电弧焊接法
6的电流/电压波形图。图13是表示现有技术中已产生电弧偏斜时的电弧状态的图。图14
是现有技术中对于脉冲电弧焊接法的已产生电弧偏斜时的电流/电压波形图。图中卜焊
接焊丝，2-母材，2a-熔池，3-电弧，4-焊矩，5-焊接焊丝输送辊(roll) ， 6-填充焊丝，7-填充焊丝焊矩，8-填充焊丝输送辊，a-(输送速度增加函数的)常数，AB-电弧偏斜判别电路，Ab-电弧偏斜判别信号，AB2-第二电弧偏斜判别电路，DV-驱动电路，Dv-驱动信号，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，FC-填充焊丝输送控制电路，Fc-填充焊丝输送控制信号，FM-填充焊丝输送电动机，FP-填充焊丝用电源，FP2-第二填充焊丝用电源，FP3-第三填充焊丝用电源，FR-填充焊丝输送速度设定电路，Fr-填充焊丝输送速度设定信号，FRA-填充焊丝输送速度加法电路，Fra-填充焊丝输送速度加法信号，Fw-填充焊丝输送速度，Iav-焊接电流平均值，Ib-基础电流，IBR-基础电流设定电路，Ibr-基础电流设定信号，Ic-恒定值，IFD-填充焊丝电流检测电路，Ifd-填充焊丝电流检测信号，ID-电流检测电路，Id-焊接电流检测信号，If-填充焊丝电流，IFR-填充焊丝电流设定电路，Ifr-填充焊丝电流设定信号，IFR2-第二填充焊丝电流设定电路，Ip-峰值电流，IPR-峰值电流设定电路，Ipr-峰值电流设定信号，IR-电流设定电路，Ir-焊接电流设定信号，Is-初始值，Iw-焊接电流，RM-电源主电路，Tb-基础期间，Td-通电期间，TDR-通电期间设定电路，Tdr-通电期间设定信号，Tf-脉冲周期(信号)，TP-峰值期间定时电路，Tp-峰值期间(信号)，TPR-峰值期间设定电路，Tpr-峰值期间设定信号，VAV-电压平滑电路，Vav-焊接电压平均值(信号)，Vb-基础电压，VD-电压检测电路，Vd-焊接电压检测信号，VF-电压/频率转换电路，Vp-峰值电压，VR-电压设定电路，Vr-焊接电压设定信号，Vt-基准电压值，Vtl-第一基准电压值，Vt2-第二基准电压值，Vw-焊接电压，WC-焊接焊丝输送控制电路，Wc-焊接焊丝输送控制信号，丽_焊接焊丝输送电动机，WR-焊接焊丝输送速度设定电路，Wr-焊接焊丝输送速度设定信号，A Fw-输送速度的增加值，
具体实施例方式以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。(实施方式1)图1是表示本发明的实施方式1的双丝焊接控制方法的电流/电压波形图。同图(A)表示焊接电流Iw的随时间变化，同图(B)表示焊接电压Vw的随时间变化，同图(C)表示通入填充焊丝的电流If。在同图中，时刻tl t3的脉冲周期中，表示不产生电弧偏斜的稳定的焊接状态的时候，在接着的时刻t3 t5的脉冲周期中，表示已产生电弧偏斜的焊接状态的时候。以下，参照同一附图，对本实施方式的电弧偏斜对策进行说明。 由于在时刻tl t3的脉冲周期中，不产生电弧偏斜，因此处于稳定的焊接状态。在时刻tl t2的峰值期间Tp中，如同图(A)中所示，通入峰值电流Ip，如同图(B)中所示，施加峰值电压Vp。在时刻t2 t3的基础期间Tb中，如同图(A)中所示，通入基础电流Ib，如同图(B)中所示，施加基础电压Vb。在该时刻tl t3的期间中，如同图(C)中所示，不通入填充焊丝电流If。 在时刻t3 t4的峰值期间Tp中，如同图(A)中所示，通入峰值电流Ip，如同图(B)中所示，施加峰值电压Vp。从时刻t4开始基础期间Tb，如同图(A)中所示，通入基础电流Ib，如同图(B)中所示，施加通常值的基础电压Vb。在该基础期间Tb中的时刻t41，由于产生电弧偏斜而电弧偏向，因此电弧长变长，如同图(B)中所示，基础电压Vb上升变高。并且，在时刻t42，基础电压值Vb的值变成用虚线表示的预先规定的所述基准电压值Vt以上。当判别基础电压值Vb变为所述基准电压值Vt以上时，如同图(C)中所示，开始填充焊丝电流If的通入。在时刻t42 t43的期间中，基础电压Vb变成所述基准电压值Vt以上。在该期间中，如同图(C)中所示，通入填充焊丝电流If。另一方面，从时刻t4开始的基础期间中，如同图(A)中所示，基础电流Ib的值不变。 在时刻t42 t43的期间中，焊接焊丝中通入基础电流lb ，填充焊丝中也通入电流If。由于两个电流的通入方向相同，因此作用力相互吸引，对由电弧偏斜引起偏向的电弧作用该结合力，而修正偏向。因此，如同图(B)所示，在时刻t43，基础电压值Vb变成达不到所述基准电压Vt，然后急速减少返回到通常值。因此，电弧偏斜在t41时刻产生、在t43时刻之后被消除。在时刻t43，如同图(C)中所示，停止填充焊丝电流If的通入。在时刻t43 t5的剩余的基础期间Tb中，如同图(A)中所示，通入基础电流Ib，如同图(B)中所示，施加通常值的电压Vb。由于该期间的电弧不产生电弧偏斜，因此处于稳定的状态。
在所述中，基准电压值Vt考虑不产生电弧偏斜的状态中的基础电压值Vb的变动，根据焊接条件设定适当值。例如，由于基础电压Vb的变动达不到峰值电压值Vp，因此将基准电压值Vt设定为峰值电压值VP附近的值。另外，在基础电压Vb与基准电压值Vt的比较中，也可以拥有滞后作用(hysteresis)。 S卩，将基础电压Vb从通常值上升时的基准值设为第一基准电压值Vtl，一旦基础电压Vb超过Vtl以上之后开始下降时的基准值设为第二基准电压值Vt2。此时，Vtl〉Vt2。另外，也可以根据基础电压Vb的上升率达到基准值的情况判别电弧偏斜的产生，然后再根据基础电压Vb的下降率达到基准值的情况判别电弧偏斜的消除。能够使用以往所进行的基于基础电压Vb的多种电弧偏斜产生的判别方法。
填充焊丝电流If的值能够修正由电弧偏斜引起的电弧偏向，并根据焊接条件在以下的值内设定为适当值，该值为不使填充焊丝溶化破断从而消除填充焊丝与母材的接触状态的值。例如，为IOOA左右，为了即使填充焊丝的前端从熔池脱离也不产生电弧，则对填充焊丝与母材施加的空载电压值设为小的值。 图2是表示在图1中所示的电弧偏斜应对期间(时刻t41 t43的期间)的电弧产生部的状况的示意图。同图(A)是在t41之前的状况，图(B)是在t42时刻的状况，同图(C)是在t42时刻与t43的中间时刻的状况。以下，参照同一附图进行说明。
同图(A)表示不产生电弧偏斜时的电弧的状况。在左方向进行焊接，焊接焊丝1处于在前的位置，与母材2之间产生电弧3。通过该电弧3形成熔池2a。填充焊丝6处于在后的位置，按不直接接触电弧3的方式与熔池2a的后方位置接触，并进行输送。电弧3产生在焊接焊丝1的输送方向，并不发生偏向。 同图(B)表示产生电弧偏斜时的电弧的状况。由于产生电弧偏斜，因此电弧3在与焊接焊丝1的输送方向不相关的前方方向上产生很大偏向，电弧长变长。
同图(C)表示为了应对电弧偏斜而通入填充焊丝电流If时的电弧状况。在焊接焊丝1中通入基础电流Ib，在填充焊丝6中通入同一方向的填充焊丝电流If。因此，电弧3受填充焊丝6侧结合力的作用，从而电弧3靠近焊接焊丝1的输送方向。这样一来，能够使由电弧偏斜引起的电弧的偏向返回正常状态。
图3是用于实施所述的本发明实施方式1的双丝焊接控制方法的焊接装置的框图。以下，参照同一附图对各框图进行说明。 电源主电路PM，将三相200V等的商用电源作为输入，并随着在后面所述的驱动信号Dv，通过变换器控制进行输出控制，输出用于产生电弧3的焊接电压Vw以及焊接电流Iw。该电源主电路PM由以下部分构成整流商用电压的一次整流电路，平滑已被整流的直流的电容器，将已被平滑的直流转换成高频交流的变换器电路，将高频交流降压成适合于产生电弧3用的电压值的高频变压器，对已被降压的高频交流进行整流的二次整流电路，对已被整流的直流进行平滑的反应器(reactor)，省略其图示。 焊接焊丝1通过与焊接焊丝输送电动机丽相结合的焊接焊丝输送辊5的旋转输送到焊矩4内，并由所述的电源主电路PM通过供电片(省略了图示)进行供电，与母材2之间产生消耗电极电弧3。填充焊丝6通过与填充焊丝输送电动机FM相结合的填充焊丝输送辊8的旋转输送到填充焊丝焊矩7内，并由后面所述的填充焊丝用电源FP通过供电片(省略了图示)进行供电，接触通过消耗电极电弧3形成的熔池进行插入。在同一附图中，表示了与焊矩4与填充焊丝焊矩7不同的焊矩的情况，但也可以在一个焊矩内设置焊丝用供电片与填充焊丝用供电片，并从一个管口 (nozzle)输送两根焊丝(焊接焊丝l和填充焊丝6)。 焊接焊丝输送速度设定电路WR输出预先规定的焊接焊丝输送速度设定信号Wr。焊接焊丝输送控制电路WC以相当于所述焊接焊丝输送速度设定信号Wr的值的输送速度，将用于输送焊接焊丝1的焊接焊丝输送控制信号Wc输出给所述焊接焊丝输送电动机丽。填充焊丝输送速度设定电路FR输出预先规定的填充焊丝输送速度设定信号Fr。填充焊丝输送控制电路FC以相当于所述填充焊丝输送速度设定信号Fr的值的输送速度，将用于输送填充焊丝6的填充焊丝输送控制信号Fc输出给所述填充焊丝输送电动机FM。
电压检测电路VD检测所述焊接电压Vw，输出焊接电压检测信号Vd。电压平滑电路VAV将该焊接电压检测信号Vd作为输入，进行平滑(平均化)，从而输出焊接电压平均值信号Vav。电压设定电路VR输出预先规定的焊接电压设定信号Vr。电压误差放大电路EV放大所述焊接电压设定信号Vr与所述焊接电压平均值信号Vav之间的误差，并输出电压误差放大信号Ev。 电压/频率转换电路VF转换成与所述电压误差放大信号Ev的值成比例的频率信号，对应每个该频率(脉冲周期)输出短时间高压电平的脉冲周期信号Tf。峰值期间设定电路TPR输出预先规定的峰值期间设定信号Tpr。峰值期间定时电路TP将所述脉冲周期信号Tf以及所述峰值期间设定信号Tpr作为输入，仅通过从脉冲周期信号Tf变成高电平的时刻到根据峰值期间设定信号Tpr决定的期间内输出高电平的峰值期间信号Tp。因此，该峰值期间信号Tp是其周期变成脉冲周期、在峰值期间内变成高电平、并在基础期间内变成低电平的信号。 峰值电流设定电路IPR输出预先规定的峰值电流设定信号Ipr。基础电流设定电路IBR输出预先规定的基础电流设定信号Tbr。电流设定电路IR将所述峰值期间信号Tp、所述峰值电流设定信号Ipr以及基础电流设定信号Ibr作为输入，在峰值期间信号Tp为高电平(峰值期间)时，将峰值电流设定信号Ipr作为焊接电流设定信号Ir进行输出，在低电平(基础期间)时，将基础电流设定信号Ibr作为焊接电流设定信号Ir进行输出。电流检测电流ID检测所述焊接电流Iw，输出焊接电流检测信号Id。电流误差放大电路EI放大所述焊接电流设定信号Ir与所述焊接电流检测信号Id之间的误差，输出电流误差放大信号Ei。驱动电路DV输入该电流误差放大信号Ei，并根据该信号进行脉冲宽度调制控制，而且根据其结果输出用于驱动所述电源主电路PM内的变换器电路的驱动信号Dv。
电弧偏斜判别电路AB将所述的焊接电压检测信号Vd以及所述峰值期间信号Tp作为输入，输出电弧偏斜判别信号Ab，该电弧偏斜判别信号Ab在峰值期间信号Tp为低电平(基础期间)时当焊接电压检测信号Vd(基础电压)的值在预先规定的基准电压值以上时被设定为高电平，之后当焊接电压检测信号Vd的值达不到预先规定的基准电压值时被设定为低电平。因此，该电弧偏斜判别信号Ab在产生电弧偏斜的期间中是高电平的信号。填充焊丝电流设定电路IFR输出预先规定的填充焊丝电流设定信号Ifr。所述的填充焊丝用电源FP将所述电弧偏斜判别信号Ab以及所述填充焊丝设定信号Ifr作为输入，在电弧偏斜判别信号Ab为高电平(产生电弧偏斜)的期间中，通入与填充焊丝电流设定信号Ifr相当的填充焊丝电流If 。因此，该填充焊丝用电源FP是具有定电流特性或者下垂特性(drooping characteristic)的电源。 根据所述的实施方式1，由基础电压值的上升判别电弧偏斜的产生，然后由基础电压值的下降判别电弧偏斜的消除。而且，在判别该电弧偏斜的产生的期间中，填充焊丝中通入电流，并将由电弧偏斜引起的电弧的偏向返回原来的正常状态。据此，即使产生电弧偏斜也不会导致电弧中断，从而变成焊接不良的情况。而且，由于通入焊接焊丝的基础电流始终为通常值，因此不存在熔滴移动状态变成不稳定、焊缝外观恶化的情况。并且，焊矩能够使用通常的焊矩，不需要配置特别的电弧偏斜应对用焊丝。另外，为了消除电弧偏斜，填充焊丝电流If仅在一部分期间内才通入，因此不会失去所述熔池的冷却效果。
(实施方式2)实施方式2与所述的实施方式1具有以下的不同点。即，在实施方式1中，当根据基础电压Vb的上升而判别电弧偏斜的产生时，开始通入填充焊丝电流If。该操作在实施方式2中也同样。而且，在实施方式1中，当根据基础电压Vb的下降而判别电弧偏斜的消除时，停止填充焊丝电流If的通入。相对于此，在实施方式2中，从判别电弧偏斜的产生开始仅在规定期间内才通入填充焊丝电流If。以下，参照附图对实施方式2进行说明。 图4是表示本发明的实施方式2的双丝焊接控制方法的电流/电压的波形图。同图(A)表示焊接电流Iw的时间变化，同图(B)表示焊接电压Vw的时间变化，同图(C)表示通入填充焊丝的电流If。同一附图对应于所述的图1，并且到时刻t4之前的说明内容与图1相同，因此省略了该部分。另外，与图1相同，在同一附图中的时刻tl t3的脉冲周期中表示不产生电弧偏斜的稳定的焊接状态的时候，接着的时刻t3 t5的脉冲周期中表示已产生电弧偏斜的焊接状态的时候。以下，参照同一附图对本实施方式的电弧偏斜对策进行说明。 从时刻t4开始基础期间Tb，如同图(A)中所示，通入基础电流Ib，如同图(B)中所示，施加通常值的基础电压Vb。由于在该基础期间Tb中的时刻t41，产生电弧偏斜从而电弧偏向，因此电弧长变长，如同图(B)中所示，基础电压Vb上升变高。然后，在时刻t42，基础电压值Vb的值变成用虚线表示的预先规定的基准电压值Vt以上。当判别基础电压值Vb为所述基准电压值Vt以上时，如同图(C)中所示，开始填充焊丝电流If的通入。在时刻t42 t43的期间中，基础电压值Vb变成所述基准电压值Vt以上。在该期间中，如同图(C)中所示，通入填充焊丝电流If。另一方面，在从时刻t4起的基础期间中，如同图(A)中所示，基础电流Ib的值不变。 在时刻t42 t43的期间中，在焊接焊丝中通入基础电流Ib ，并在填充焊丝中也通入电流If。由于两个电流的通入方向相同，因此作用力相互结合，并对由电弧偏斜引起偏向的电弧作用该结合力，从而修正偏向。因此，如同图(B)中所示，在时刻t43，基础电压值Vb变成达不到所述的基准电压值Vt，之后急速减少返回到通常值。因此，电弧偏斜在时刻t41产生，并在时刻t43之后被消除。但是，在时刻t43之后，如同图(C)中所示，也继续通入填充焊丝电流If。然后，如同图(C)中所示，在从电弧偏斜产生的判别时刻(t42时刻)起经过预先规定的通电期间Td的时刻t44，填充焊丝电流If停止通入。在时刻t44 t5的剩余的基础期间Tb中，如同图(A)中所示，通入基础电流Ib，如同图(B)中所示，施加通常值的基础电压值Vb。由于在该期间的电弧不产生电弧偏斜，因此处于稳定的状态。
在所述中，通电期间Td设定为比下述时间更长的时间进行焊接测试，在通入了填充焊丝电流If时测量直到电弧偏斜消除时的时间(时刻t42 t43的时间)，并根据该测量结果，考虑平均时间以及偏差值而消除电弧偏斜。这样设定的理由如下。即，根据基础电压Vb的上升能够高精度地进行对电弧偏斜产生的判别。但是，电弧偏斜的消除的判别，产生由焊接条件引起精度恶化的情况。因此，在本实施方式中，不需要判别电弧偏斜的消除。对于电弧偏斜的产生的判别方法，与实施方式l相同。另外，填充焊丝电流If的值也与实施方式1相同。另外，电弧偏斜应对中的电弧产生部的示意图也与所述的图2相同。
图5是用于实施所述的本发明的实施方式2的双丝焊接控制方法的焊接装置的框图。在同图中，与所述图3相同的框图中标了相同的符号，并省略其说明。以下，参照同一附图，对与图3不同的用虚线表示的框图进行说明。 第二电弧偏斜判别电路AB2将焊接电压检测信号Vd以及峰值期间信号Tp作为输入，并在峰值信号Tp为低电平(基础期间)时，焊接电压检测信号Vd的值在预先规定的基准电压值以上时输出短时间高电平的电弧偏斜判别信号Ab。通电期间设定电路TDR输出预先规定的通电期间设定信号Tdr。第二填充焊丝用电源FP2将所述电弧偏斜判别信号Ab、填充焊丝电流设定信号Ifr、以及所述的通电期间设定信号Tdr作为输入，并从电弧偏斜判别信号Ab变成高电平的时刻起，在根据通电期间设定信号Tdr决定的期间中，通入与填充焊丝电流设定信号Ifr相当的填充焊丝电流If。 根据所述的实施方式2，从由基础电压值的上升判别出电弧偏斜的产生时刻起在规定期间中，填充焊丝中通入电流，从而将由电弧偏斜引起的电弧的偏向返回原来的正常状态。据此，能够取得与实施方式l相同的效果。而且，在本实施方式中，由于不需要进行有时由焊接条件引起不能正确判别的电弧偏斜消除的判别，因此能够稳定进行电弧偏斜应对控制。另外，由于只要判别电弧偏斜的产生即可，因此判别电路变简单。
(实施方式3)实施方式3与所述的实施方式1以及2具有以下的不同点。即，在实施方式1以及2中，当由基础电压Vb的上升判别电弧偏斜的产生时，开始填充焊丝电流If的通入。该操作在实施方式3中也相同。并且，在实施方式1中，当由基础电压Vb的下降判别电弧偏斜的消除时，停止填充焊丝电流If的通入。另外，在实施方式2中，从判别出电弧偏斜的产生的时刻起，经过规定期间后，停止填充焊丝电流If的通入。相对于此，在实施方式3中，从判别电弧偏斜的产生到对焊接焊丝开始施加下一个周期的峰值电压Vp(峰 值电流Ip的通入)的期间中，通入填充电流If。以下，参照附图对实施方式3进行说明。
图6是表示本发明的实施方式3的双丝焊接控制方法的电流/电压波形图。同图 (A)表示焊接电流Iw的时间变化，同图(B)表示焊接电压Vw的时间变化，同图(C)表示通 入填充焊丝的电流If。同一附图对应于所述的图1以及图4，由于一直到时刻t4为止的说 明相同，因此省略了该部分。另外，如同图l，在同一附图中的时刻tl t3的脉冲周期中， 表示不产生电弧偏斜的稳定的焊接状态的时候，在接着的时刻t3 t5的脉冲周期中，表示 产生了电弧偏斜的焊接状态的时候。以下，参照同一附图，对本实施方式中的电弧偏斜对策 进行说明。 从时刻t4开始基础期间Tb，如同图(A)中所示，通入基础电流Ib，如同图(B)中 所示，施加通常值的基础电压Vb。在该基础期间Tb中的时刻t41，由于产生电弧偏斜而电 弧偏向，因此电弧长变长，如同图(B)中所示，基础电压Vb上升变高。并且，在时刻t42，基 础电压值Vb的值变成用虚线表示的预先规定的基准电压值Vt以上。当判别基础电压值Vb 在所述基准电压值Vt以上时，如同图(C)中所示，开始进行填充焊丝电流If的通入。在时 刻t42 t43的期间中，基础电压值Vb变成基准电压值Vt以上。在该期间中，如同图(C) 中所示，通入填充焊丝电流If。另一方面，在从时刻t4开始的基础期间中，如同图(A)中所 示，基础电流Ib的值不改变。 在时刻t42 t43的期间中，对焊接焊丝通入基础电流Ib，在填充焊丝中也通入电 流lf。由于两个电流的通入方向相同，因此产生相互结合的力的作用，对由电弧偏斜引起偏 向的电弧作用该结合力，从而修正偏向。因此，如同图(B)中所示，在时刻t43，基础电压值 Vb变成达不到基准电压值Vt，之后急速减少返回到通常值。因此，电弧偏斜在t41时刻产 生，在t43时刻之后被消除。但是，在t43时刻以后，如同图(C)中所示，也继续通入填充焊 丝电流If。然后，如同图(C)中所示，填充焊丝电流If，如同图(A)中所示，在通入峰值电 流lp时刻t54停止通入。因此，如同图(C)中所示，填充焊丝电流If从判别出电弧偏斜产 生的时刻(时刻t42)到通入峰值电流Ip的时刻(时刻t5)的期间中进行通入。
按所述来设定填充电流Ip的通入定时的理由为如下。即，如同一附图中所示，在 时刻t43，由于即使电弧偏斜暂时被消除也恐怕还存在产生另外电弧偏斜的情况，因此一直 到通入峰值电流Ip为止，通入填充电流If。当通入峰值电流Ip时，如上所述，通过由大电 流值产生的电弧的硬直性，变成不产生电弧偏斜的正常态。因此，从产生电弧偏斜起在短时 间内，即使达到峰值电流Ip的通入定时，也由该峰值电流Ip的通入，消除电弧偏斜。这样， 对于电弧偏斜产生的判别方法，与实施方式1相同。另外，填充电流If的值也与实施方式 1相同。另外，电弧偏斜应对中的电弧产生部的示意图也与所述图2相同。
图7是用于实施所述本发明的实施方式3的双丝焊接控制方法的焊接装置的框 图。在同一附图中，与所述图5相同的框图中标了相同的符号，并省略了其说明。同一附图 删掉了图5的通电期间设定电路TDR，并以虚线表示的第三填充焊丝用电源FP3取代了图5 的第二填充焊丝用电源FP2。以下，参照同一附图对用虚线表示的框图进行说明。
第三填充焊丝用电源FP3将电弧偏斜判别信号Ab、填充焊丝电流设定信号If以及 峰值期间信号IP作为输入，并在从电弧偏斜判别信号Ab变成高电平的时刻到峰值信号Tp 变成高电平(峰值期间)为止的期间中，通入与填充焊丝设定信号Ifr相当的填充焊丝电流If。 根据所述的实施方式3，从由基础电压值的上升判别出电弧偏斜产生的时刻到通入下一个周期的峰值电流为止的期间中，填充焊丝中通入电流，从而将由电弧偏斜引起的电弧偏向返回原来的正常状态。据此，能够取得与实施方式l相同的效果。并且，在本实施方式中，即使通过填充焊丝电流的通入电弧偏斜暂时被消除，一直到通入峰值电流为止，也继续填充焊丝电流的通入，因此能够防止再次产生电弧偏斜。(实施方式4)实施方式4与所述的实施形势1 3具有以下的不同点。即，在实施方式1 3中，将填充焊丝If作为恒定值而通入。相对于此，在实施方式4中，填充焊丝电流If的值具有随着时间经过而逐渐增加的斜率。以下，参照附图对实施方式4进行说明。
图8是表示本发明的实施方式4的双丝焊接控制方法的电流/电压波形图。同图(A)表示焊接电流Iw的时间变化，同图(B)表示焊接电压Vw的时间变化，同图(C)表示通入填充焊丝的电流If。同一附图对应于所述的图l，在同图(C)中表示的填充焊丝电流If只在具有斜率的地方不同。以下，参照同图对该不同点进行说明。 填充焊丝电流If如同图(C)中所示当判别电弧偏斜的产生时，通入预先规定的初始值Is，之后以预先规定的斜率增加，在达到恒定值Ic后变成恒定值。斜率可以是直线，也可是曲线。初始值Is可以为零。使填充焊丝电流If拥有斜率的理由如下。S卩，填充焊丝电流If越小，则填充焊丝在前端以外处溶化的可能性就越低。由于当填充焊丝在前端以外处溶化时，消除与熔池的接触而处于空载状态，因此不通入电流。为了防止产生该状态，设置斜率。 图9是用于实施所述本发明的实施方式4的双丝焊接控制方法的焊接装置的框图。在同一附图中，与所述图3相同的框图中标了相同的符号，并省略了其说明。同一附图以虚线表示的第二填充焊丝电流设定电路IFR2取代了图3的填充焊丝电流设定电路IFR。以下，参照同一附图对用虚线表示的该框图进行说明。 第二填充焊丝电流设定电流IFR2将电弧偏斜判别信号Ab作为输入，并在该电弧偏斜判别信号Ab变成高电平的时刻变成预先规定的初始值Is，之后以预先规定的斜率增加，在达到预先规定的恒定值Ic时，输出变成恒定值的填充焊丝电流设定信号Ifr。
在所述中，说明了以实施方式1为基础的情况，以实施方式2以及3为基础的情况也相同。即，能用所述第二填充焊丝电流设定电路IFR2来取代实施方式2中的图5的填充焊丝设定电路IFR，以及实施方式3中的图7的填充焊丝电流设定电路IFR。
根据所述实施方式4，除了具有实施方式1 3的效果之外，还通过使填充焊丝电
流拥有斜率，能够防止填充焊丝与熔池之间的接触被消除而不能通入电流的情况。
(实施方式5)实施方式5与所述的实施形势1 4具有以下的不同点。S卩，在实施方式1 4中，填充焊丝的输送速度为恒定值。相对于此，在实施方式5中，在通入填充焊丝电流If的期间中，将填充焊丝的输送速度设成比不通入填充焊丝电流If期间的速度快。以下，参照附图对实施方式5进行说明。 图10是表示本发明的实施方式5的双丝焊接控制方法的电流/电压波形图。同图(A)表示焊接电流Iw的时间变化，同图(B)表示焊接电压Vw的时间变化，同图(C)表示通入填充焊丝的电流If，同图(D)表示填充焊丝的输送速度Fw。同一附图对应于所述的图l，同图(A) (C)相同，其不同点是追加了图(D)中表示的填充焊丝输送速度Fw的波形图。
13以下，参照同 一 附图对该不同点进行说明。 如同图(D)中所示，填充焊丝输送速度Fw在不通入如同图(C)中所示的填充焊丝电流If时变成规定值，在通入填充焊丝电流If时变成比规定值快。即，在时刻t42 t43的期间中，由于通入填充焊丝电流If，因此该期间的填充焊丝输送速度Fw比其它期间快。输送速度的增加值根据填充焊丝电流If的值被设定。例如，将输送速度的增加值设为AFw=a*If。其中，a是常数。将填充焊丝的输送速度设成更快的理由如下。S卩，填充焊丝输送速度Fw如上所述，设定为规定值，该规定值在不通入电流的状态下用熔池发出的热量使前端溶化。填充焊丝的输送速度Fw比溶化速度慢时，前端燃烧，前端从熔池脱离，从而不能达到稳定的焊接状态。另一方面，当填充焊丝的输送速度Fw比溶化速度快时，填充焊丝处于插入在熔池中的状态，焊接状态也不稳定。因此，对于进行稳定的焊接来讲，平衡溶化速度与填充焊丝的输送速度Fw极其重要。为了电弧偏斜对策，通入填充焊丝电流If时，溶化速度变快，与填充焊丝输送速度Fw之间的平衡被破坏。当填充焊丝电流If的值较小时或者通电期间比较短时，该不平衡不怎么成为问题。但是，当填充焊丝电流If的值大时或者通电期间长时，该不平衡就成为问题。在这样的情况下，通过加快填充焊丝输送速度Fw，获得与溶化速度之间的平衡。 图11是用于实施本发明的实施方式5的双丝焊接控制方法的焊接装置的框图。在同一附图中，与所述的图3相同的框图中标了相同的符号，并省略了其说明。同一附图是在图3中追加了虚线表示的填充焊丝电流检测电路IFD以及虚线表示的填充焊丝输送速度加法电路FRA。以下，参照同一附图对用虚线表示的该框图进行说明。 填充焊丝电流检测电路IFD检测填充焊丝电流If，并输出填充焊电流检测信号Ifd。填充焊丝输送速度加法电路FRA将填充焊丝输送速度设定信号Fr以及所述填充焊丝电流检测信号Ifd作为输入，并输出填充焊丝输送速度加法信号Fra = Fr+a *Ifd。其中a为常数。a，Ifd为如上所述，用于增加输送速度的函数的一例子。例如，作为该函数的其它的例子，也可以设为二次曲线形状增加的函数。另外，也可以设成仅填充焊丝电流检测信号If在阈值以上时才加快输送速度的方式。填充焊丝输送控制电路FC以所述填充焊丝输送速度加法信号Fra来代替填充焊丝输送速度设定信号Fr作为输入，从而控制填充焊丝输送速度Fw。 在所述实施方式5中，说明了以实施方式1为基础的情况，但以实施方式2 4为基础的情况也相同。即，在通入填充焊丝电流If的期间中，对应填充焊丝电流If的值加快填充焊丝输送速度Fw。 根据所述实施方式5，除了具有实施方式1 4的效果之外，还取得以下的效果。即，通过加快填充焊丝中通入电流期间中的填充焊丝的输送速度，使填充焊丝的溶化速度与输送速度始终得到平衡。因此，能够抑制填充焊丝的前端从熔池脱离，或者填充焊丝的前端插进熔池的不稳定状态。
1权利要求
一种双丝焊接控制方法，在消耗电极与母材之间，通过作为一个周期反复施加峰值电压与施加基础电压，通入焊接电流产生电弧而形成熔池，并且将填充焊丝输送给所述熔池进行焊接，其特征在于，根据所述基础电压的上升判别在所述电弧中产生电弧偏斜，当判别出产生所述电弧偏斜时，通过在所述填充焊丝中通入与所述焊接电流同一方向的电流，从而消除电弧偏斜。
2. 根据权利要求1所述的双丝焊接控制方法，其特征在于，从判别出产生所述电弧偏斜的时刻到根据所述基础电压的下降判别出消除电弧偏斜 为止的期间内，对所述填充焊丝通入电流。
3. 根据权利要求1所述的双丝焊接控制方法，其特征在于， 从判别出产生所述电弧偏斜的时刻起，在规定期间内对所述填充焊丝通入电流。
4. 根据权利要求1所述的双丝焊接控制方法，其特征在于，从判别出产生所述电弧偏斜的时刻到开始施加下一个周期的所述峰值电压的时刻为 止的期间，对所述填充焊丝通入电流。
5. 根据权利要求1 4中任意一项所述的双丝焊接控制方法，其特征在于， 在所述填充焊丝中通入的电流具有其值随时间经过而增加的斜率。
6. 根据权利要求1 5中任意一项所述的双丝焊接控制方法，其特征在于， 在所述填充焊丝中通入电流的期间中，将所述填充焊丝的输送速度设成比所述填充焊丝中不通入电流期间的输送速度快。
7. 根据权利要求1 5中任意一项所述的双丝焊接控制方法，其特征在于， 对应所述填充焊丝中通入的电流值，改变所述填充焊丝的输送速度。
全文摘要
本发明提供一种双丝焊接控制方法。在双丝焊接方法中，抑制由电弧偏斜的产生所引起的电弧中断。该双丝焊接控制方法，在消耗电极与母材之间，通过作为一个周期反复施加峰值电压(Vp)与施加基础电压(Vb)，通入焊接电流(Iw)产生电弧而形成熔池，并且将填充焊丝输送给所述熔池进行焊接，其中，根据所述基础电压(Vb)的上升判别在所述电弧中产生电弧偏斜(时刻t42)，当判别出产生所述电弧偏斜时，通过在所述填充焊丝中通入与所述焊接电流(Iw)同一方向的电流(If)，从而消除电弧偏斜(时刻t43)。为了在焊接焊丝以及填充焊丝中通入同一方向的电流，对由电弧偏斜引起偏向的电弧作用结合力，从而使电弧的偏向正常化。
文档编号B23K9/00GK101758317SQ20091026226
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月22日 优先权日2008年12月22日
发明者上山智之, 盐崎秀男 申请人:株式会社大亨