电弧焊接控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及通过推送(Push)侧进给电机和牵拉(Pul I)侧进给电机进行的推拉式(Push-Pull)进给控制来进给焊丝，由此产生短路期间和电弧期间来进行焊接的电弧焊接控制方法，其中，推送侧进给电机在基于推送进给速度设定值设定的进给速度下进行正向旋转，牵拉侧进给电机周期性地反复正向旋转和反向旋转。
【背景技术】
[0002]在一般的熔化电极式电弧焊接中，以固定速度进给作为熔化电极的焊丝，在焊丝与母材之间产生电弧来进行焊接。在熔化电极式电弧焊接中，大多情况下，焊丝和母材处于交替地反复短路期间和电弧期间的焊接状态。
[0003]为了进一步提高焊接质量，提出了周期性地反复焊丝的正向传送和反向传送来进行焊接的方法(例如，参照专利文献I)。
[0004]在该焊接方法中，需要每隔5ms左右高速地切换焊丝的正向传送状态和反向传送状态。为此，将进给电机设置在焊炬的前端附近，缩短从进给电机到焊炬前端为止的进给路径。但是，在焊炬的前端附近因为设置空间的问题而只能设置小容量的进给电机，因而有时进给转矩会不足。为了解决这个问题，使用两个进给电机，在进给路径上游设置其中一个进给电机(推送侧)，在进给路径的下游、即焊炬的前端附近设置另一个进给电机(牵拉侧)，构成推拉式进给控制系统。在该推拉式进给控制系统中，推送侧进给电机被匀速控制成正向传送状态，牵拉侧进给电机进行周期性地反复正向传送和反向传送的进给控制。以下，对该焊接方法进行说明。
[0005]图3为采用推拉式控制系统来周期性地反复进给的正向传送和反向传送的焊接方法的波形图。图3(A)表示牵拉(Pull)进给速度设定信号Fr(实线)以及牵拉进给速度Fw(虚线)的波形，图3(B)表示焊接电流Iw的波形，图3(C)表示焊接电压Vw的波形，图3(D)表示推送(Push)进给速度Pw的波形。以下，参照该图来进行说明。
[0006]如图3(A)所示，牵拉进给速度设定信号Fr以及牵拉进给速度Fw大于O的上侧是正向传送期间，下侧是反向传送期间。正向传送是指将焊丝朝向靠近母材的方向进给，反向传送是指将焊丝朝向远离母材的方向进给。牵拉进给速度设定信号Fr以正弦波状变化，变成了向正向传送侧偏移的波形。在该牵拉进给速度Fw下，正反向传送焊丝的前端。由于牵拉进给速度设定信号Fr的平均值是正值，因此从平均来看是正向传送焊丝。如图3(D)所示，基于预先确定的推送进给速度设定信号(省略图示)，推送进给速度Pw被匀速控制成正向传送状态。设定成牵拉进给速度设定信号Fr的平均值与推送进给速度设定信号相等。
[0007]如图3(A)的实线所示，牵拉进给速度设定信号Fr在时刻tl的时间点是0，时刻tl?t2的期间是正向传送加速期间，在时刻t2出现正向传送的最大值，时刻t2?t3的期间是正向传送减速期间，在时刻t3变为O，时刻t3?t4的期间是反向传送加速期间，在时刻t4出现反向传送的最大值，时刻t4?t5的期间是反向传送减速期间。然后，时刻t5?t6的期间是再次正向传送加速期间，时刻t6?t7的期间是再次正向传送减速期间。例如，正向传送的最大值为50m/min，反向传送的最大值为_40m/min，正向传送的期间是5.4ms，反向传送的期间是4.6ms。在这种情况下，I周期是10ms，以10Hz的频率反复短路期间和电弧期间。此时的牵拉进给速度Fw的平均值约为4m/min(焊接电流平均值约为150A)。
[0008]如图3(A)的虚线所示，牵拉进给速度Fw为实际的进给速度，与牵拉进给速度设定信号Fr的正弦波相比，上升有延迟，下降也有延迟。牵拉进给速度Fw在时刻til的时间点是O，时刻111?t21的期间是正向传送加速期间，在时刻t21出现正向传送的最大值，时刻t21?t31的期间是正向传送减速期间，在时刻t31变为O，时刻t31?t41的期间是反向传送加速期间，在时刻t41出现反向传送的最大值，时刻t41?t51的期间是反向传送减速期间。然后，时刻t51?t61的期间是再次正向传送加速期间，时刻t61?t71的期间是再次正向传送减速期间。出现上述情况的原因在于，牵拉进给电机的过渡特性以及进给路径的进给阻抗。
[0009]在熔化电极式电弧焊接中，使用恒压控制的焊接电源。焊丝与母材之间的短路大多情况下发生在时刻t21的牵拉进给速度Fw的正向传送最大值的前后。在图3中，在正向传送的最大值之后的正向传送减速期间内的时刻t22产生了焊丝与母材之间的短路。如果在时刻t22产生短路，则如图3(C)所示，焊接电压Vw会骤减至几伏的短路电压值，如图3(B)所示，焊接电流Iw会逐渐增加。
[0010]如图3(A)所示，牵拉进给速度Fw从时刻t31开始处于反向传送期间，因此反向传送焊丝。通过该反向传送，解除短路，在时刻t32再次产生电弧。电弧的再次产生大多在时刻t41的牵拉进给速度Fw的反向传送的最大值前后产生。在图3中，在反向传送的最大值之前的反向传送加速期间内的时刻t32发生了电弧的再次产生。因此，时刻t22?t32的期间变成短路期间。
[0011]如果在时刻t32再次产生电弧，则如图3(C)所示，焊接电压Vw会骤增至几十伏的电弧电压值。如图3(B)所示，焊接电流Iw会从短路期间内的最大值的状态开始发生变化。
[0012]在时刻t32?t51的期间内，如图3(A)所示，牵拉进给速度Fw处于反向传送状态，因此焊丝被提起，电弧长度逐渐变长。若电弧长度变长，则焊接电压Vw会变大，被进行恒压控制，因此焊接电流Iw会变小。因此，在时刻t32?t51的电弧期间内的反向传送期间内，如图3(C)所示，焊接电压Vw逐渐变大，如图3(B)所示，焊接电流Iw逐渐变小。
[0013]然后，下一次短路在时刻t61?t71的牵拉进给速度Fw的正向传送减速期间内的时亥ljt62产生。时刻t32?t62的期间成为电弧期间。在时刻t51?t62的期间内，如图3(A)所示，牵拉进给速度Fw处于正向传送状态，因此焊丝被正向传送，电弧长度逐渐变短。若电弧长度变短，则焊接电压Vw变小，被进行恒压控制，因此焊接电流Iw变大。因此，如图3(C)所示，在时刻t51?t62的电弧期间内的正向传送期间内，焊接电压Vw逐渐变小，如图3(B)所示，焊接电流Iw逐渐变大。
[0014]如上所述，在反复进行焊丝的正向传送和反向传送的焊接方法中，能够将在勾速进给的现有技术中不可能实现的短路与电弧的反复周期设定为期望值，因此能够实现溅射产生量的削减、焊道(bead)外观的改善等焊接质量的提高。
[0015]现有技术文献
[0016]专利文献
[0017]专利文献1:日本国专利第5201266号公报
【发明内容】
[0018]发明要解决的问题
[0019]如上所述，在现有技术中，推送侧进给电机基于推送进给速度设定信号而被匀速控制，而对牵拉侧进给电机进行进给控制，使得基于牵拉进给速度设定信号Fr来周期性地反复正向传送和反向传送。焊丝的前端在牵拉进给速度Fw下反复正向传送和反向传送。如上所述，周期性地变化的牵拉进给速度设定信号Fr的波形和牵拉进给速度Fw的波形因牵拉侧进给电机的过渡特性以及进给路径的进给阻抗(以下，总称为进给阻抗的变动)的影响而发生偏离。如果所使用的牵拉侧进给电机的种类不同，则过渡特性也不同。此外，如果所使用的焊炬的种类不同，则进给路径的进给阻抗也不同。并且，如果反复进行焊接，则进给路径逐渐被磨损，进给阻抗会发生变化。伴随着这些进给阻抗的变动，牵拉进给速度设定信号Fr的波形和牵拉进给速度Fw的波形的偏离会发生变化。也就是说，即使牵拉进给速度设定信号Fr不是以相同的状态发生变化，牵拉进给速度Fw也会伴随着进给阻抗的变动而发生变化。如果处于这种状态，则勾速值的推送进给速度Pw和牵拉进给速度Fw的平均值会产生偏离，焊丝的进给状态会变得不稳定，焊接状态会变差。
[0020]在此，本发明的