焊接电源的缩颈检测控制方法
【专利摘要】本发明的目的在于在同时使用多个焊接电源时防止缩颈检测控制的误动作。因此，本发明提供一种由多个焊接电源（PS1、PS2)在共同的工件(2)上分别产生电弧（31、32)来进行焊接、且焊接电源内的至少1台（PS1)通过缩颈检测控制来进行焊接的焊接电源的缩颈检测控制方法，该缩颈检测控制方法中，焊接电压检测值Vdl包括因流动进行了总计所得到的焊接电流Ig的共同通电路径的电感值L所产生的电压值（噪声），检测进行了总计所得到的焊接电流Ig，计算出焊接电压修正值Vfl=Vdl-L?dlg/dt，使用该焊接电压修正值VH来进行缩颈的检测。由此，能够除去在用于检测缩颈的电压上重叠的噪声，因此能够防止缩颈检测控制的误动作。
【专利说明】焊接电源的缩颈检测控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通过多个焊接电源在共同的工件上分别产生电弧来进行焊接，且这些焊接电源中的至少I台检测从短路状态再次产生电弧的前兆现象、即熔滴的缩颈，若检测到该缩颈则减少向短路负载通电的焊接电流来再次产生电弧的焊接电源的缩颈检测控制方法。
【背景技术】
[0002]专利文献I的发明中，在焊丝与工件之间反复电弧产生状态和短路状态的自耗电极电弧焊接中，通过焊丝与工件之间的电压值或电阻值的变化到达了缩颈检测基准值的情况来检测从短路状态再次产生电弧的前兆现象、即熔滴的缩颈，若检测到该缩颈，则使向短路负载通电的焊接电流骤减来进行输出控制(缩颈检测控制)，以使在小电流值的状态下再次产生电弧。由此，能够减小再次产生电弧时的电流值，因此能够降低溅射物产生量。
[0003]但是，对具有多个焊接部位的工件有时会使用多个焊接电源来同时进行焊接。以下，参照附图来说明这种情况下的缩颈检测控制。
[0004]图7是使用2台焊接电源同时焊接I个工件的2个焊接部位的焊接装置的结构图。2台焊接电源都内置了缩颈检测控制功能。以下，参照图7来说明各构成物。
[0005]第I焊接电源PSl输出第I焊接电压Vwl以及第I焊接电流Iwl，并且向第I进给机FDl输出第I进给控制信号Fcl。第I进给机FDl将该第I进给控制信号Fcl作为输入，使第I焊丝11经过第I焊炬41内来进行进给。在第I焊丝11与工件2之间产生第I电弧31。在第I焊丝11与工件2之间交替地反复产生短路状态和电弧状态来进行焊接。第I焊炬41由机器人(省略图示)把持。工件2被设置在夹具5上。
[0006]第I焊接电源PSl的正极端子和第I焊炬41内的第I供电端61经由线缆而连接。此外，第I焊接电源PSl的负极端子和夹具5经由线缆而连接。第I焊接电压Vwl是施加到第I供电端61与工件2的表面之间的电压。与第I供电端61连接电压检测线很容易，但是在工件2的表面连接电压检测线却很难，因此连接在夹具5上。因此，第I焊接电压检测电路VDl检测第I供电端61与夹具5之间的电压，输出第I焊接电压检测信号Vdl。该第I焊接电压检测信号Vdl被输入到第I焊接电源PS1。使用该第I焊接电压检测信号Vdl来检测形成在第I焊丝11的熔滴中的缩颈。
[0007]第2焊接电源PS2输出第2焊接电压Vw2以及第2焊接电流Iw2，并且向第2进给机FD2输出第2进给控制信号Fc2。第2进给机FD2将该第2进给控制信号Fc2作为输入，使第2焊丝12经过第2焊炬42内来进行进给。在第2焊丝12与工件2之间产生第2电弧32。在第2焊丝12与工件2之间交替地反复短路状态和电弧状态来进行焊接。第2焊炬42由机器人(省略图示)把持。
[0008]第2焊接电源PS2的正极端子与第2焊炬42内的第2供电端62经由线缆而连接着。此外，第2焊接电源PS2的负极端子与夹具5经由线缆而连接着。第2焊接电压Vw2是施加到第2供电端62与工件2的表面之间的电压。与第2供电端62连接电压检测线很容易，但是在工件2的表面连接电压检测线却很难，因此连接在夹具5上。因此，第2焊接电压检测电路VD2检测第2供电端62与夹具5之间的电压，输出第2焊接电压检测信号Vd2。该第2焊接电压检测信号Vd2被输入到第2焊接电源PS2。使用该第2焊接电压检测信号Vd2来检测形成在第2焊丝12的熔滴中的缩颈。
[0009]以第I焊接电源PSl的正极端子一第I供电端61 —第I焊丝11 —工件2 —夹具5 —第I焊接电源PSl的负极端子的路径使第I焊接电流Iwl流动。以第2焊接电源PS2的正极端子一第2供电端62 —第2焊丝12 —工件2 —夹具5 —第2焊接电源PS2的负极端子的路径使第2焊接电流Iw2流动。因此，在工件2以及夹具5中有第I焊接电流Iwl以及第2焊接电流Iw2流动。将相加了第I焊接电流Iwl和第2焊接电流Iw2的电流在以下称作总计焊接电流Ig。并且，将该总计焊接电流Ig流过的工件2以及夹具5称作为共同通电路径。该共同通电路径具有电阻值以及电感值L(yH)。一般电阻值是较小的值，因此可以忽略。因此，共同通电路径只具有电感值L。
[0010]可用下式表示上述的第I焊接电压检测信号Vdl以及第2焊接电压检测信号Vd2。
[0011]Vdl = VwI+L.dig/dt...(11)式
[0012]Vd2 = Vw2+L.dig/dt...(12)式
[0013]因此，第I焊接电压检测信号Vdl是在第I焊接电压Vwl上重叠了因总计焊接电流Ig的变化而在共同通电路径的电感值L上产生的电压的值。第2焊接电压检测信号Vd2也相同。
[0014]图8是在图7的焊接装置中缩颈检测控制正常工作时的波形图。图8(A)表示第I焊接电流Iwl的波形，图8(B)表示第I焊接电压检测信号Vdl的波形，图8(C)表示第2焊接电流Iw2的波形，图8⑶表示第2焊接电压检测信号Vd2的波形。图8是第I焊丝11和工件2处于短路状态的时刻tl?t3的期间和第2焊丝12和工件2处于短路状态的时刻t5?t6的期间未重叠的情况。由于是这种状态，因此，缩颈检测控制不会产生误动作，能够正常进行工作，理由将在后述。以下，参照图8来进行说明。
[0015]第I焊丝11和工件2处于短路状态的时刻tl?t3的期间内，第2焊丝12和工件2之间处于电弧状态。因此，如图8(C)所示，由于处于电弧期间内，因此第2焊接电流Iw2的电流变化的速度比短路期间中缓慢。
[0016](I)时刻tl的第I焊丝11的短路产生到时刻t2的缩颈检测时间点为止的动作
[0017]在时刻tl，若第I焊丝11与工件2接触，则成为短路状态，如图8(B)所示，第I焊接电压检测信号Vdl急剧减少至几V左右的短路电压值。如图8(A)所示，第I焊接电流Iwl在时刻tl从电弧期间的焊接电流开始减少,在时刻tl?til的预先确定的初始期间内成为预先确定的初始电流值，在时刻til?tl2的期间内以预先确定的短路时斜率上升，在时刻tl2?t2的期间内成为预先确定的峰值。如图8(B)所示，第I焊接电压检测信号Vdl从第I焊接电流Iwl成为峰值的时刻tl2附近开始上升。这是因为在熔滴中依次形成缩颈。从时刻tl2开始的期间成为检测缩颈的期间。在检测该缩颈的期间内，如图8(A)所示，第I焊接电流Iwl是峰值且大致是恒定值。并且，如图8(C)所示，第2焊接电流Iw2处于电弧期间内，因此无快速的变化。其结果，在上述的(11)式中，L MIgMt成为较小的值，可以忽略。因此，Vdl =Vwl,所以能够在无错误的动作的情况下正常地检测熔滴的缩颈。上述的初始期间被设定为Ims左右，上述的初始电流值被设定为50A左右，上述的短路时斜率被设定为100?300A/ms左右，上述的峰值被设定为300?400A左右。
[0018](2)时刻t2的缩颈检测时间点到时刻t3的再次产生电弧时间点为止的动作
[0019]在时刻t2，如图8 (B)所示，第I焊接电压检测信号Vdl急剧上升，从初始期间内的电压值开始的电压上升值AV等于预先确定的缩颈检测基准值Vtn，从而检测缩颈。若检测到缩颈，则如图8(A)所示，第I焊接电流Iwl从峰值开始向预先确定的低电平电流值Il急剧减少，直到时刻t3的再次产生电弧为止维持该值。该电流骤减是3000A/ms左右的非常快的值。如图8(B)所示，由于第I焊接电流Iwl变为低电平电流值II，因此第I焊接电压检测信号Vdl从时刻t2暂时减少之后再急剧上升。上述的低电平电流值Il被设定为30A左右。
[0020](3)时刻t3的再次产生电弧时间点到时刻t4的延迟期间Td的结束时间点为止的动作
[0021]若在时刻t3再次产生电弧，则如图8(B)所示，第I焊接电压检测信号Vdl的值变成短路/电弧判别值Vta以上。如图8㈧所示，第I焊接电流Iwl从时刻t3开始以预先确定的电弧时斜率上升，若到达预先确定的高电平电流值，则将其值维持到时刻t4为止。如图8(B)所示，第I焊接电压检测信号Vdl在时刻t3?t4的预先确定的延迟期间Td内处于高电平电压值的状态。该延迟期间Td被设定为2ms左右。
[0022](4)时刻t4的延迟期间Td结束时间点到时刻t5的下一个短路发生为止的电弧期间的动作
[0023]在时刻t4，如图8(A)所示，第I焊接电流Iwl从高电平电流值开始逐渐减少。同样地，如图8(B)所示，第I焊接电压检测信号Vdl从高电平电压值开始逐渐减少。
[0024](5)时刻t5的第2焊丝12的短路发生到时刻t6的再次产生电弧为止的动作
[0025]图8(C)所示的第2焊接电流Iw2以及图8(D)所示的第2焊接电压检测信号Vd2的波形与上述⑴?⑵的波形相同，因此省略说明。
[0026]如上所述，在彼此的短路期间未重叠的情况下，因共同通电路径的电感值L而产生的电压值小，因此可以忽略，所以能够正确地检测缩颈。
[0027]图9是在图7的焊接装置中缩颈检测控制成为误动作时的波形图。图9㈧表示第I焊接电流Iwl的波形，图9(B)表示第I焊接电压检测信号Vdl的波形，图9(C)表示第
2焊接电流Iw2的波形，图9(D)表示第2焊接电压检测信号Vd2的波形。图9是第I焊丝11和工件2处于短路状态的时刻tl?t3的期间、与第2焊丝12和工件2处于短路状态的时刻t0?tl4的期间有一部分重叠的情况。由于是这种状态，因此缩颈检测控制会进行误动作，理由将后述。图9对应于上述的图8，对于同一动作将不再进行反复说明。以下，参照图9进行说明。
[0028]在第I焊丝11和工件2处于短路状态的时刻tl?t3的期间内，第2焊丝12和工件2之间也处于短路状态。因此，如图9(C)所示，第2焊接电流Iw2产生急剧的变化。
[0029](I)时刻t0的第2焊丝12产生短路到时刻tl3的第2焊丝12的缩颈检测时间点为止的动作
[0030]在时刻t0若第2焊丝12与工件2接触，则变成短路状态，如图9(D)所示，第2焊接电压检测信号Vd2急剧减少为几V左右的短路电压值。如图9 (C)所示，第2焊接电流Iw2在时刻to从电弧期间的焊接电流开始减少，在初始期间内变为初始电流值，以短路时斜率上升，之后便为峰值。如图9(D)所示，第2焊接电压检测信号Vd2的自初始期间内的电压值开始的电压上升值在时刻tl3到达缩颈检测基准值。由此，检测缩颈。若检测到缩颈，则如图9(C)所示，第2焊接电流Iw2从峰值开始急剧向低电平电流值减少。
[0031]另一方面，在时刻tl若第I焊丝11与工件2接触，则变成短路状态，如图9 (B)所示，第I焊接电压检测信号Vdl急剧减少为几V左右的短路电压值。如图9(A)所示，第I焊接电流Iwl在时刻tl从电弧期间的焊接电流开始减少,在时刻tl?til的初始期间内变为初始电流值，在时刻til?tl2的期间内以短路时斜率上升，在时刻tl2开始的期间内变为峰值。如图9(B)所示，第I焊接电压检测信号Vdl从第I焊接电流Iwl变为峰值的时刻tl2附近开始上升。这是因为在熔滴中依次形成缩颈。从时刻tl2开始的期间成为检测缩颈的期间。在检测该缩颈的期间，如图9(A)所示，第I焊接电流Iwl是峰值且是大致恒定值。但是，如图9(C)所示，第2焊接电流Iw2如上述那样在时刻tl3检测到缩颈，因此电流急剧减少。其结果，在上述的(11)式中，L.dlg/dt = dlwl/dt+dlw2/dt中dlwl/dt是较小的值，dlw2/dt是负的较大的值。因此，如图9(B)所示，第I焊接电压检测信号Vdl伴随着缩颈的形成而从时刻tl2开始依次上升，在该上升到达缩颈检测基准值Vtn之前的时刻tl3，伴随着第2焊接电流Iw2的急剧减少相反地减少，缩颈检测失败。
[0032](2)时刻tl3的缩颈的误检测时间点到时刻t3的再次产生电弧时间点为止的动作
[0033]在时刻tl3，如图9⑶所示，第I焊接电压检测信号Vdl减少且未到达缩颈检测基准值Vtn，因此如图9(A)所示，第I焊接电流Iwl将峰值一直维持到时刻t3的再次产生第I电弧31为止。另一方面，在比时刻t3早的时刻tl4，产生第2电弧32，因此如图9(D)所示，第2焊接电压检测信号Vd2上升至电弧电压值。如图9(C)所示，第2焊接电流Iw2从时刻tl4的低电平电流值开始以电弧时斜率上升至高电平电流值。
[0034](3)时刻t3的再次产生电弧时间点到时刻t4的延迟期间Td的结束时间点为止动作
[0035]若在时刻t3再次产生电弧，则如图9(B)所示，第I焊接电压检测信号Vdl的值变为短路/电弧判别值Vta以上。如图9(A)所示，第I焊接电流Iwl从时刻t3的峰值开始以电弧时斜率上升，若到达高电平电流值，则将其值维持到时刻t4为止。如图9(B)所示，第I焊接电压检测信号Vdl在时刻t3?t4的延迟期间Td内处于高电平电压值的状态。
[0036](4)时刻t4的延迟期间Td结束时间点到时刻t5的产生下一个短路为止的电弧期间的动作
[0037]在时刻t4,如图9⑷所示,第I焊接电流Iwl从高电平电流值开始依次减少。同样地，如图9(B)所示，第I焊接电压检测信号Vdl从高电平电压值开始依次减少。
[0038]如上所述，在彼此的短路期间重叠的情况下，因共同通电路径的电感值L产生的电压值变大，因此误检测缩颈的可能性变高。在图9中，在检测第I焊丝11的缩颈的期间内，说明了因第2焊接电流Iw2急剧减少而发生的缩颈的误检测，但是在以短路时斜率上升的情况下也有可能发生误检测。另外，在电弧期间内来自熔池的气体的喷出等而电弧长度发生急剧变化，伴随与此，有时第2焊接电流Iw2会快速发生变化。在这种情况下，也有可能发生缩颈的误检测。
[0039]在专利文献2的发明中，第2焊接电源PS2检测缩颈且第2焊接电流Iw2正在变化时禁止第I焊接电源PSl的缩颈的检测。由此，防止了缩颈的误检测。但是，由于禁止缩颈检测，因此当然不能正常检测缩颈。
[0040]专利文献I JP特开2006-281219号公报
[0041]专利文献2 JP专利第4815966号公报
【发明内容】
[0042]因此，在本发明中，目的在于，提供一种由多个焊接电源使共同的工件分别产生电弧来进行焊接，这些焊接电源内的至少I台具有缩颈检测控制功能，且即使在共同通电路径内流动的总计焊接电流发生变化，缩颈检测也不会进行误动作，能够正常进行动作的焊接电源的缩颈检测控制方法。
[0043]为了解决上述的问题，技术方案I的发明是一种焊接电源的缩颈检测控制方法，由多个焊接电源在共同的工件上分别产生电弧来进行焊接，所述焊接电源内的至少I台焊接电源使用焊接电压检测值Vd来检测从短路状态再次产生电弧的前兆现象、即熔滴的缩颈，若检测到该缩颈则减少在短路负载中流动的焊接电流来再次产生电弧，该焊接电源的缩颈检测控制方法的特征在于，所述焊接电压检测值Vd包括因流动进行了总计的焊接电流Ig的共同通电路径的电感值L所产生的电压值，检测所述进行了总计所得到的焊接电流Ig，计算出焊接电压修正值Vf = Vd-L MIgZ^t,代替所述焊接电压检测值Vd使用该焊接电压修正值Vf来进行所述缩颈的检测。
[0044]技术方案2的发明的特征在于，在技术方案I记载的焊接电源的缩颈检测控制方法中，将η设为2以上的整数，检测在所述焊接电源中流动的各焊接电流Iw (I)…Iw (η)，通过Ig = Iw(I)+…+Iw(η)计算出所述进行了总计所得到的焊接电流Ig。
[0045]技术方案3的发明的特征在于，在技术方案I记载的焊接电源的缩颈检测控制方法中，将m设为I以上的整数，检测在其他所述焊接电源中流动的各焊接电流Iw(I)…Iw(m),通过Ig= Iw⑴+…+!^⑷计算出所述进行了总计所得到的焊接电流Ig。
[0046]技术方案4的发明的特征在于，在技术方案I?3的任一方案所述的焊接电源的缩颈检测控制方法中，在实施焊接之前测量并设定所述共同通电路径的电感值L。
[0047]发明效果
[0048]根据本发明，焊接电压修正值Vf能够消除因在共同通电路径的电感值L中流动的总计焊接电流Ig的变化而产生的电压值，因此能够检测真正的焊接电压。因此，在本发明中，由多个焊接电源在共同的工件上分别产生电弧来进行焊接，这些焊接电源内的至少I台具有缩颈检测控制功能，即使在共同通电路径中流动的总计焊接电流发生了变化，缩颈检测也不会进行误动作，能够正常工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0049]图1是用于使用本发明的实施方式I的2台焊接电源来同时焊接I个工件的2个焊接部位的焊接装置的结构图。
[0050]图2是构成图1的焊接装置的第I焊接电源PSl的详细框图。
[0051]图3是图2的第I焊接电源PSl的各信号的时序图。
[0052]图4是用于使用本发明的实施方式2的2台焊接电源来同时焊接I个工件的2个焊接部位的焊接装置的结构图。
[0053]图5是构成图4的焊接装置的第I焊接电源PSl的详细框图。
[0054]图6是实施方式3的第I焊接电源PSl的详细框图。
[0055]图7是在现有技术用于使用2台焊接电源来同时焊接I个工件的2个焊接部位的焊接装置的结构图。
[0056]图8是在图7的焊接装置中缩颈检测控制正常工作时的波形图。
[0057]图9是在图7的焊接装置中缩颈检测控制进行了误动作时的波形图。
【具体实施方式】
[0058]以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
[0059]实施方式I
[0060]图1是用于使用本发明的实施方式I的2台焊接电源来同时焊接I个工件的2个焊接部位的焊接装置的结构图。2台焊接电源都内置有缩颈检测控制功能。图1对应于上述的图7，对同一结构物附加同一符号，并不再反复它们的说明。图1在图7中追加了总计焊接电流检测电路IGD、第I焊接电压修正电路VFl以及第2焊接电压修正电路VF2。以下，参照图1来说明这些结构物。
[0061]总计焊接电流检测电路IGD检测流过共同通电路径的总计焊接电流Ig，输出总计焊接电流检测信号Igd。
[0062]第I焊接电压修正电路VFl将第I焊接电压检测信号Vdl以及上述的总计焊接电流检测信号Igd作为输入，基于后述的(21)式，运算出第I焊接电压修正信号Vfl =Vdl-L.dlgd/dt,输出给第I焊接电源PSl。该运算式的意思将后述。
[0063]第2焊接电压修正电路VF2将第2焊接电压检测信号Vd2以及上述的总计焊接电流检测信号Igd作为输入，基于后述的(22)式，运算出第2焊接电压修正信号Vf2 =Vd2-L.dlgd/dt，输出给第2焊接电源PS2。该运算式的意思将后述。
[0064]如在(11)式中上述的那样，第I焊接电压检测信号Vdl成为在第I焊接电压Vwl上叠加了因共同通电路径的电感值L而产生的电压的值。原本想测量的是第I供电端61与工件2的表面之间的电压、即第I焊接电压Vwl。因此，根据第I焊接电压Vwl整理(11)式的话如下式。
[0065]Vwl = Vdl-dlgd/dt
[0066]其中，若第I焊接电压修正信号Vfl = Vwl，则变成下式。
[0067]Vfl = Vdl-dlgd/dt...(21)式
[0068]该式是在上述的第I焊接电压修正电路VFl中所使用的运算式。
[0069]同样地，在第2焊接电压修正电路VF2中使用的运算式变成下式。
[0070]Vf2 = Vd2_dlgd/dt…(22)式
[0071]在将焊接装置设置于现场并设为使用状态的状态下，在实施焊接前测量后设定共同通电路径的电感值L。作为测量方法的例，可以使用市场上销售的LCR表等测量器来进行。此外，也可以通过下述的顺序进行测量。
[0072]I)将第I供电端61设为与工件2接触的状态。
[0073]2)从第I焊接电源PSl供给恒定电流Ip。
[0074]3)将此时的第I焊接电压检测信号Vdl的值设为Vp。
[0075]4)停止电流Ip的供给，从其减少波形开始测量时间常数。从停止的时刻TO开始计时，将变成相当于时间常数的电流减少量的到达了电流值ΛΙρ( = ΙρΧ36.8% )的时刻计时为Tl。然后，将时刻TO?Tl之间的时间作为时间常数τ来进行计算。
[0076]5)以L = Ve.τ/Ip运算出电感值。
[0077]图2是构成图1的焊接装置的第I焊接电源PSl的详细框图。以下，参照图2来说明各框图。
[0078]电源主电路PM将3相200V等商用电源(省略图示)作为输入，根据后述的误差放大信号Ea进行变换控制等输出控制，输出第I焊接电压Vwl以及第I焊接电流Iwl。虽然省略了图示，但是该电源主电路PM具备:对商用电源进行整流的I次整流器；对整流过的直流进行平滑化的平滑电容器；将平滑后的直流变换为高频交流的变换电路；将高频交流降压至适合焊接的电压值的高频变压器；将降压后的高频交流整流为直流的2次整流器；对整流后的直流进行平滑化的电抗器；将误差放大信号Ea作为输入来进行脉宽调制控制的调制电路；和将脉宽调制控制信号作为输入来驱动变换电路的开关元件的变换器驱动电路。
[0079]减流电阻器R被插入到上述的电源主电路PM与第I焊炬41之间。将该减流电阻器R的值设定为短路负载(0.01?0.03 Ω左右)的10倍以上的大值(0.5?3 Ω左右)。因此，若通过缩颈检测控制而减流电阻器R被插入到通电路径中，则焊接电源内的直流电抗器以及外部线缆的电抗器所蓄积的能量被急剧放电。晶体管TR与减流电阻器R并联连接，根据后述的驱动信号Dr进行接通或断开控制。
[0080]通过第I进给机FDl在第I焊炬41内进给第I焊丝11，在第I焊丝11与工件2之间产生第I电弧31。工件2被设置在夹具5上。在第I焊炬41内的第I供电端(省略图示)与工件2的表面之间施加第I焊接电压Vwl，通电第I焊接电流Iwl。然后，使总计焊接电流Ig流过工件2以及夹具5等共同通电路径。
[0081]第I焊接电流检测电路IDl检测上述的第I焊接电流Iwl，输出第I焊接电流检测信号Idl。如图1所示那样，设置于外部的总计焊接电流检测电路IGD检测上述的总计焊接电流Ig，输出总计焊接电流检测信号Igd。如在图1中上述的那样，设置于外部的第I焊接电压检测电路VDl检测第I焊炬41内的第I供电端与夹具5之间的电压，输出第I焊接电压检测信号Vdl。如在图1中上述的那样，设置于外部的第I焊接电压修正电路VFl将该第I焊接电压检测信号Vdl以及上述的总计焊接电流检测信号Igd作为输入，基于上述的
(21)式来运算出第I焊接电压修正信号Vfl = Vdl-L.dlgd/dt后进行输出。也可以在内部设置上述的第I焊接电压检测电路VDl以及上述的第I焊接电压修正电路VFl。
[0082]短路判别电路SD将上述的第I焊接电压修正信号Vfl作为输入，在其值小于预先确定的短路/电弧判别值时判定为处于短路状态，输出变成High电平的短路判别信号Sd，在其值为预先确定的短路/电弧判别值以上时判别处于电弧产生状态，输出变成Low电平的短路判别信号Sd。
[0083]缩颈检测基准值设定电路VTN输出预先确定的缩颈检测基准值信号Vtn。根据焊接法、进给速度、第I焊丝11的材质、直径等焊接条件，将该缩颈检测基准值信号Vtn的值设定为适当值。缩颈检测电路ND将该缩颈检测基准值信号Vtn、上述的第I焊接电压修正信号Vfl以及上述的第I焊接电流检测信号Idl作为输入，在短路期间中的第I焊接电压修正信号Vfl的电压上升值到达了缩颈检测基准值信号Vtn的值的时间点判别为形成了缩颈，变成High电平，再次产生电弧，在第I焊接电压修正信号Vfl的值变成了上述的短路/电弧判别值以上的时间点，输出变成Low电平的缩颈检测信号Nd。此外，也可以在短路期间中的第I焊接电压修正信号Vfl的微分值到达了与其对应的缩颈检测基准值信号Vtn的值的时间点，使缩颈检测信号Nd变化为High电平。另外，也可以第I焊接电压修正信号Vfl的值除以第I焊接电流检测信号Idl的值来计算出熔滴的电阻值，在该电阻值的微分值到达了与其对应的缩颈检测基准值信号Vtn的值的时间点使缩颈检测信号Nd变化为High电平。
[0084]低电平电流设定电路ILR输出预先确定的低电平电流设定信号Ilr。电流比较电路CM将该低电平电流设定信号Ilr以及上述的第I焊接电流检测信号Idl作为输入，在IdKIlr时输出变为High电平的电流比较信号Cm，在Idl ^ Ilr时输出变为Low电平的电流比较信号Cm。驱动电路DR将该电流比较信号Cm以及上述的缩颈检测信号Nd作为输入，若缩颈检测信号Nd变化为High电平，则向上述的晶体管TR的基极端子输出变化成Low电平的驱动信号Dr，之后若电流比较信号Cm变化为High电平，则向上述的晶体管TR的基极端子输出变化为High电平的驱动信号Dr。因此，若检测到缩颈，则该驱动信号Dr变成Low电平，晶体管TR处于断开状态，在通电路径中插入减流电阻器R，因此流过短路负载的第I焊接电流Iwl急剧减少。并且，若急剧减少的第I焊接电流Iwl的值减少至低电平电流设定信号Ilr的值，则驱动信号Dr变成High电平，晶体管TR处于接通状态，因此使减流电阻器R短路，返回通常的状态。
[0085]电流控制设定电路ICR将上述的短路判别信号Sd、上述的低电平电流设定信号Ilr以及上述的缩颈检测信号Nd作为输入，进行以下的处理，输出电流控制设定信号Icr。
[0086]I)从短路判别信号Sd变化为High电平(短路)的时间点开始在预先确定的初始期间内，将预先确定的初始电流设定值作为电流控制设定信号Icr来输出。
[0087]2)之后，将电流控制设定信号Icr的值从上述的初始电流设定值开始以预先确定的短路时斜率上升至预先确定的峰值设定值，并维持该值。
[0088]3)若缩颈检测信号Nd变化为High电平(缩颈检测)，则将电流控制设定信号Icr的值切换为低电平电流设定信号Ilr的值之后维持。
[0089]4)若短路判别信号Sd变化为Low电平(电弧)，则使电流控制设定信号Icr以预先确定的电弧时斜率上升至预先确定的高电平电流设定值，并维持该值。
[0090]延迟断开电路TDS将上述的短路判别信号Sd作为输入，将该信号从High电平变化为Low电平的时间点延迟断开预先确定的延迟时间之后输出延迟信号Tds。因此，该延迟信号Tds是，若变成短路期间则变为High电平，再次产生电弧之后，延迟断开延迟时间而变为Low电平的信号。电压设定电路VR输出用于设定电弧期间内的焊接电压的预先确定的电压设定信号Vr。电流误差放大电路EI放大上述的电流控制设定信号Icr(+)与上述的第I焊接电流检测信号Idl (_)之间的误差，输出电流误差放大信号Ei。电压误差放大电路EV放大上述的电压设定信号Vr(+)与上述的第I焊接电压修正信号Vfl (-)之间的误差，输出电压误差放大信号Εν。控制切换电路SW将上述的电流误差放大信号E1、上述的电压误差放大信号Ev以及上述的延迟信号Tds作为输入，在延迟信号Tds为High电平(从短路开始到再次产生电弧后经过延迟时间为止的期间)时将电流误差放大信号Ei作为误差放大信号Ea来输出，在变为Low电平(电弧)时将电压误差放大信号Ev作为误差放大信号Ea来输出。通过该电路，短路期间+延迟期间内变成恒流控制，除此之外的电弧期间内变成恒压控制。
[0091]进给速度设定电路FR输出预先确定的进给速度设定信号Fr。第I进给控制电路FCl将该进给速度设定信号Fr作为输入，向上述的第I进给机FDl输出用于以相当于该设定值的进给速度进给第I焊丝11的第I进给控制信号Fcl。
[0092]图3是图2的第I焊接电源PSl中的各信号的时序图。图3⑷表示第I焊接电流Iwl的时间变化，图3(B)表示第I焊接电压修正信号Vfl的时间变化，图3(C)表示缩颈检测信号Nd的时间变化，图3 (D)表示驱动信号Dr的时间变化，图3 (E)表示延迟信号Tds的时间变化，图3(F)表示电流控制设定信号Icr的时间变化，图3(G)表示第2焊接电流Iw2的时间变化。图3对应于上述的图9，是第I焊丝11的短路期间和第2焊丝12的短路期间重叠的情况。图3(G)所示的第2焊接电流Iw2的波形与图9(C)所示的波形相同。S卩，是第I焊丝11处于短路状态，在想要正确地检测缩颈的期间第2焊接电流Iw2急剧减少的情况。以下，参照图3来进行说明。
[0093](I)时刻tl的产生短路到时刻t2的缩颈检测时间点为止的动作
[0094]在时刻tl，若第I焊丝11与工件2接触，则变成短路状态，如图3(B)所示，第I焊接电压修正信号Vfl急剧减少至几V左右的短路电压值。判别该第I焊接电压修正信号Vfl小于短路/电弧判别值Vta的情况，如图3 (E)所示，延迟信号Tds从Low电平变化为High电平。伴随与此，如图3(F)所示，电流控制设定信号Icr在时刻tl从预先确定的高电平电流设定值变化为较小的值、即预先确定的初始电流设定值。在时刻tl?til的预先确定的初始期间内变成上述的初始电流设定值，在时刻til?tl2的期间内以预先确定的短路时斜率上升，在时刻tl2?t2的期间内变成预先确定的峰值设定值。在短路期间内，如上所述那样进行恒流控制，因此第I焊接电流Iwl被控制为相当于电流控制设定信号Icr的值。因此，如图3(A)所示，第I焊接电流Iwl在时刻tl从电弧期间的焊接电流急剧减少，在时刻tl?til的初始期间内变为初始电流值，在时刻til?tl2的期间内以短路时斜率上升，在时刻tl2?t2的期间内变成峰值。如图3(C)所示，缩颈检测信号Nd在后述的时刻t2?t3的期间变为High电平，在除此之外的期间变为Low电平。如图3(D)所示，驱动信号Dr在后述的时刻t2?t21的期间变为Low电平，在除此之外的期间变为High电平。因此，在图3中，在时刻t2以前的期间内，驱动信号Dr变为High电平，图2的晶体管TR变成接通状态，因此减流电阻器R被短路，变成与通常的自耗电极电弧焊接电源相同的状态。
[0095]如图3(B)所示，第I焊接电压修正信号Vfl从第I焊接电流Iwl变为峰值的时刻tl2附近开始上升。这是因为在熔滴中依次形成缩颈。时刻tl2开始的期间成为检测缩颈的期间。在检测该缩颈的期间内，如图3(A)所示，第I焊接电流Iwl是峰值且是大致恒定值。但是，如图3(G)所示，由于在时刻tl3检测到了缩颈，因此第2焊接电流Iw2的电流急剧减少。其结果，在上述的(11)式中，L.dlg/dt = dlwl/dt+dlw2/dt中的dlwl/dt是较小的值，dlw2/dt是负的大的值。在此,通过上述的(21)式,变成Vfl = Vdl-L.dlg/dt =(Vwl+L.dig/dt) -dig/dt = Vw2,能够消除因共同通电路径的电感值L产生的电压。因此，如图3 (B)所示，第I焊接电压修正信号Vfl伴随着缩颈的形成而从时刻tl2开始依次上升，消除了在时刻tl3伴随着第2焊接电流Iw2的急剧减少而产生的电压，因此持续上升。
[0096](2)时刻t2的缩颈检测时间点到时刻t3的再次产生电弧时间点为止的动作
[0097]在时刻t2，如图3(B)所示，若通过第I焊接电压修正信号Vfl急剧上升而从初始期间中的电压值开始的电压上升值AV等于预先确定的缩颈检测基准值Vtn的情况来检测缩颈，则如图3(C)所示，缩颈检测信号Nd变化为High电平。伴随与此，如图3(D)所示，驱动信号Dr变化为Low电平，因此图2的晶体管TR变成断开状态，减流电阻器R被插入到通电路径中。同时，如图3(F)所示，电流控制设定信号Icr向低电平电流设定信号Ilr的值变小。因此，如图3(A)所示，第I焊接电流Iwl从峰值开始急剧向低电平电流值Il减少。并且，若在时刻t21第I焊接电流Iwl减少至低电平电流值II，则如图3(D)所示，驱动信号Dr回到High电平，因此图2的晶体管TR变成接通状态，减流电阻器R被短路。如图3(A)所示，由于电流控制设定信号Icr维持低电平电流设定信号Ilr，因此直到时刻t3的再次产生电弧为止第I焊接电流Iwl维持低电平电流值II。因此，晶体管TR仅在时刻t2检测缩颈之后在时刻t21第I焊接电流Iwl减少至低电平电流值Il为止的期间内处于断开状态。如图3(B)所示，由于第I焊接电流Iwl变小，因此第I焊接电压修正信号Vfl从时刻t2开始暂时减少之后急剧上升。
[0098](3)时刻t3的再次产生电弧时间点到时刻t4的延迟期间Td的结束时间点为止的动作
[0099]在时刻t3，若再次产生第I电弧31，则如图3 (B)所示，第I焊接电压修正信号Vfl的值变成短路/电弧判别值Vta以上。伴随与此，如图3(F)所示，电流控制设定信号Icr的值从低电平电流设定信号Ilr的值开始以预先确定的电弧时斜率上升，若到达上述的高电平电流设定值，则维持其值。如图3(E)所示，从时刻t3再次产生电弧到经过预先确定的延迟期间Td的时刻t4为止，延迟信号Tds维持High电平。因此，直到时刻t4为止，焊接电源进行恒流控制，因此如图3(A)所示，第I焊接电流Iwl从时刻t3开始以电弧时斜率上升，若到达高电平电流值，则将其值维持到时刻t4为止。如图3(B)所示，第I焊接电压修正信号Vfl在时刻t3?t4的延迟期间Td内处于高电平电压值的状态。如图3(C)所示，缩颈检测信号Nd在时刻t3再次产生电弧，因此变化为Low电平。
[0100](4)从时刻t4的延迟期间Td结束时间点到时刻t5的产生下一次短路为止的电弧期间的动作
[0101]如图3(E)所示，延迟信号Tds变化为Low电平。其结果，焊接电源从恒流控制切换到恒压控制。因此，如图3(A)所示，第I焊接电流Iwl从高电平电流值依次减少。同样地，如图3(B)所示，第I焊接电压修正信号Vfl从高电平电压值依次减少。
[0102]由此，在缩颈检测控制中，若在时刻t2检测缩颈，则通过在通电路径中插入减流电阻器来使第I焊接电流Iwl急剧减少，能够将在时刻t3再次产生了第I电弧31的时间点的电流值控制为较小的值。因此，能够大幅降低溅射物产生量。
[0103]根据上述的实施方式1，焊接电压检测值Vd包括因流过总计后的焊接电流Ig的共同通电路径的电感值L而产生的电压值，检测总计后的焊接电流Ig，计算出焊接电压修正值Vf = Vd-L MIgAlt,代替焊接电压检测值Vd使用该焊接电压修正值Vf来进行缩颈的检测。该焊接电压修正值Vf能够消除因流过共同通电路径的电感值L的总计焊接电流Ig的变化而产生的电压值，因此能够检测真正的焊接电压。因此，在本实施方式中，由多个焊接电源分别在共同的工件上产生电弧来进行焊接，这些焊接电源内的至少I台具有缩颈检测控制功能，即使流过共同通电路径的总计焊接电流Ig发生了变化，缩颈检测也不会进行误动作，能够正常工作。其结果，能够进行溅射物产生量少的高品质的焊接。
[0104]实施方式2
[0105]实施方式2的发明将η设为2以上的整数，检测流过焊接电源的各焊接电流Iw(I)…Iw(η),通过Ig = Iw(I)+…+Iw(η)计算出实施方式I中的总计后的焊接电流Ig。即，检测所有焊接电源的各焊接电流作为其总计值来计算出实施方式I中的总计焊接电流Ig0
[0106]图4是用于使用本发明的实施方式2的2台焊接电源来同时焊接I个工件的2个焊接部位的焊接装置的结构图。2台焊接电源都内置有缩颈检测控制功能。图4对应于上述的图1，对同一结构物附加同一符号，不再反复其说明。图4删除了图1的总计焊接电流检测电路IGD、第I焊接电压修正电路VFl、第2焊接电压修正电路VF2、第I焊接电压检测电路VDl以及第2焊接电压检测电路VD2。以下，参照图4，说明不同点。
[0107]将第I供电端61与夹具5之间的电压输入到第I焊接电源PSl，将第2供电端62与夹具5之间的电压输入到第2焊接电源PS2。将来自第2焊接电源PS2的第2焊接电流检测信号Id2输入到第I焊接电源PSl。此外，将来自第I焊接电源PSl的第I焊接电流检测信号Idl输入到第2焊接电源PS2。
[0108]图5是构成图4的焊接装置的第I焊接电源PSl的详细框图。图5对应于上述的图2，对同一模块附加同一符号，不再反复其说明。图5将图2的第I焊接电压检测电路VDl置换为了新第I焊接电压检测电路VND1，以使将来自图2的第I焊接电流检测电路IDl的第I焊接电流检测信号Idl输出到第2焊接电源PS2，并将图2的第I焊接电压修正电路VFl置换为新第I焊接电压修正电路VNF1，追加了焊接电流总计电路AD。以下，参照图5来说明这些模块。
[0109]第I焊接电流检测电路IDl检测第I焊接电流Iwl，输出第I焊接电流检测信号Idl。如在图4中上述的那样，还向第2焊接电源PS2输出该第I焊接电流检测信号Idl。与图1不同地设置在内部的新第I焊接电压检测电路VNDl检测第I焊炬41内的第I供电端与夹具5之间的电压，并输出第I焊接电压检测信号Vdl。
[0110]焊接电流总计电路AD将来自图4的第2焊接电源PS2的第2焊接电流检测信号Id2以及上述的第I焊接电流检测信号Idl作为输入，相加这些信号后输出总计焊接电流检测信号 Igd = Idl+Id2。
[0111]图5是2台焊接电源的情况，若是η (2以上的整数)台焊接电源，则按照以下所述那样进行即可。检测流过η台焊接电源的各焊接电流Id⑴"dcKn),通过Igd = Id⑴+...+Id(η)来计算出总计焊接电流检测信号Igd。
[0112]与图1不同地设置在内部的新第I焊接电压修正电路VNFl将上述的第I焊接电压检测信号Vdl以及上述的总计焊接电流检测信号Igd作为输入，基于上述的(21)式运算出第I焊接电压修正信号Vfl = Vdl-L.dlgd/dt后进行输出。
[0113]图5的第I焊接电源PSl中的各信号的时序图与图3相同，因此不再反复说明。
[0114]在上述的实施方式2中，利用不同于实施方式I的方法计算出总计焊接电流检测信号Igd，因此不需要在共同通电路径中设置总计焊接电流检测电路IGD。因此，能够减少设置部件数。在各焊接电源中为了控制原来的输出而内置有焊接电流检测电路。因此，实施方式2中，能够有效利用该内置的焊接电流检测电路。由此，实施方式2能够起到与实施方式I相同的效果。
[0115]实施方式3
[0116]实施方式3的发明将m设为I以上的整数，检测流过其他焊接电源的各焊接电流Iw(I)…Iw(m),通过Ig = Iw⑴+."+Iw(Iii)来计算出实施方式I中相加的焊接电流Ig。即，检测其他焊接电源的各焊接电流并作为其相加值来计算出实施方式I中的总计焊接电流Ig0在实施方式2中相加了所有焊接电源的焊接电流，但是在实施方式3中不同的是相加除本装置以外的其他焊接电源的焊接电流。
[0117]实施方式3的焊接装置的结构与上述的图4相同，因此不再反复说明。
[0118]图6是实施方式3的第I焊接电源PSl的详细框图。图6对应于上述的图5，对同一模块附加同一符号，不再反复其说明。图6将图5的焊接电流总计电路AD置换为新焊接电流总计电路NAD。以下，参照图6来说明该模块。
[0119]新焊接电流总计电路NAD将来自第2焊接电源PS2的第2焊接电流检测信号Id2作为输入，输出总计焊接电流检测信号Igd = Id2。
[0120]图6是焊接电源为2台的情况(其他焊接电源为I台时m = I的情况)，但是在其他焊接电源为m(l以上的整数)台的情况下按照以下方法进行即可。检测流过其他焊接电源m台中的各焊接电流Id⑴…Id(m),通过Igd = Id(I) +…+Id(m)计算出总计焊接电流检测信号Igd。
[0121]图6的第I焊接电源PSl中的各信号的时序图与图3相同，因此不再反复说明。
[0122]在上述的实施方式3中，与实施方式2不同地计算出总计焊接电流检测信号Igd，因此相加除了自身焊接电流以外的流过其他焊接电源的焊接电流。由此，能够减少焊接电流总计电路的输入信号，因此电路变得简单。在检测缩颈的期间，自身的焊接电流大多是峰值且恒定，因此即便剔除了该焊接电流，消除因共同通电路径的电感值L产生的电压值的效果也不会有很大的差异。因此，实施方式3能够起到与实施方式2相同的效果。
[0123]在上述的实施方式I?3中，例示了焊接电源为2台的情况，即使是3台以上也是同样的。此外，在实施方式I?3中，例示了 2台焊接电源都具有缩颈检测控制功能的情况，但是只要多个焊接电源中的至少I台具有缩颈检测控制功能就能够对具有缩颈检测控制功能的焊接电源应用本发明。
[0124]符号说明
[0125]11第I焊丝
[0126]12第2焊丝
[0127]2 工件
[0128]31第I电弧
[0129]32第2电弧
[0130]41第I焊炬
[0131]42第2焊炬
[0132]5 夹具
[0133]61第I供电端
[0134]62第2供电端
[0135]AD焊接电流总计电路
[0136]CM电流比较电路
[0137]Cm电流比较信号
[0138]DR驱动电路
[0139]Dr驱动信号
[0140]Ea误差放大信号
[0141]EI电流误差放大电路
[0142]Ei电流误差放大信号
[0143]EV电压误差放大电路
[0144]Ev电压误差放大信号
[0145]FCl第I进给控制电路
[0146]Fcl第I进给控制信号
[0147]Fc2第2进给控制信号
[0148]FDl第I进给机
[0149]FD2第2进给机
[0150]FR进给速度设定电路
[0151]Fr进给速度设定信号
[0152]ICR电流控制设定电路
[0153]Icr电流控制设定信号
[0154]IDl第I焊接电流检测电路
[0155]Idl第I焊接电流检测信号
[0156]Id2第2焊接电流检测信号
[0157]Ig总计焊接电流
[0158]I⑶总计焊接电流检测电路
[0159]Igd总计焊接电流检测信号
[0160]Il低电平电流值
[0161]ILR低电平电流设定电路
[0162]Ilr低电平电流设定信号
[0163]Ip恒定电流
[0164]Iwl第I焊接电流
[0165]Iw2第2焊接电流
[0166]L共同通电路径的电感值
[0167]m、n 整数
[0168]NAD新焊接电流总计电路
[0169]ND缩颈检测电路
[0170]Nd缩颈检测信号
[0171]PM电源主电路
[0172]PSl第I焊接电源
[0173]PS2第2焊接电源
[0174]R减流电阻器
[0175]SD短路判别电路
[0176]Sd短路判别信号
[0177]Sff控制切换电路
[0178]Td延迟期间
[0179]TDS延迟断开电路
[0180]Tds延迟信号
[0181]TR晶体管
[0182]Vd焊接电压检测值
[0183]VDI第I焊接电压检测电路
[0184]Vdl第I焊接电压检测信号
[0185]VD2第2焊接电压检测电路
[0186]Vd2第2焊接电压检测信号
[0187]Vf焊接电压修正值
[0188]VFl第I焊接电压修正电路
[0189]Vfl第I焊接电压修正信号
[0190]VF2第2焊接电压修正电路[0191 ]Vf2第2焊接电压修正信号
[0192]VNDl新第I焊接电压检测电路
[0193]VNFl新第I焊接电压修正电路
[0194]Vp流过恒定电流时的电压值
[0195]VR电压设定电路
[0196]Vr电压设定信号
[0197]Vta短路/电弧判别值
[0198]VTN缩颈检测基准值设定电路
[0199]Vtn缩颈检测基准(值/信号)
[0200]Vwl第I焊接电压
[0201]Vw2第2焊接电压
[0202]Δ Ip成为相当于时间常数的电流减少量的电流值
[0203]Δ V电压上升值
[0204]τ时间常数
【权利要求】
1.一种焊接电源的缩颈检测控制方法，由多个焊接电源在共同的工件上分别产生电弧来进行焊接，所述焊接电源内的至少I台焊接电源使用焊接电压检测值Vd来检测从短路状态再次产生电弧的前兆现象、即熔滴的缩颈，若检测到该缩颈则减少在短路负载中流动的焊接电流来再次产生电弧，该焊接电源的缩颈检测控制方法的特征在于， 所述焊接电压检测值Vd包括因流动进行了总计所得到的焊接电流Ig的共同通电路径的电感值L所产生的电压值， 检测所述进行了总计所得到的焊接电流Ig，计算出焊接电压修正值Vf = Vd-L.dig/dt，代替所述焊接电压检测值Vd而使用该焊接电压修正值Vf来进行所述缩颈的检测。
2.根据权利要求1所述的焊接电源的缩颈检测控制方法，其特征在于， 将η设为2以上的整数，检测在所述焊接电源中流动的各焊接电流Iw⑴…Iw(n)，通过Ig = Iw(I)+…+Iw(η)计算出所述进行了总计所得到的焊接电流Ig。
3.根据权利要求1所述的焊接电源的缩颈检测控制方法，其特征在于， 将m设为I以上的整数，检测在其他所述焊接电源中流动的各焊接电流Iw(Ih-1wOii),通过Ig = Iw⑴+...+]:￥(m)计算出所述进行了总计所得到的焊接电流Ig。
4.根据权利要求1?3中任一项所述的焊接电源的缩颈检测控制方法，其特征在于， 在实施焊接之前测量并设定所述共同通电路径的电感值L。
【文档编号】B23K9/073GK104209630SQ201410216350
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年5月21日 优先权日:2013年5月30日
【发明者】井手章博 申请人:株式会社大亨