电弧焊接控制方法
【专利摘要】在周期性重复焊丝(1)的正向进给和反向进给且进行缩颈检测控制的焊接方法中，使焊接状态的稳定性得到提升。周期性重复焊丝(1)的进给速度(Fw)的正向进给期间(t1～t3)和反向进给期间(t3～t5)来使短路期间(t21～t33)和电弧期间(t33～t21)产生，若短路期间(t21～t33)中检测到形成于焊丝(1)的熔滴的缩颈，则使焊接电流(Iw)减少从而移转到电弧期间(t33～t21)，在这样的电弧焊接控制方法中，使缩颈的检测灵敏度对应于振幅(W)、周期(T)、正向进给期间(t1～t3)与反向进给期间(t3～t5)的比率(D)等进给速度(Fw)的波形参数而变化。由此，由于即使波形参数变化，缩颈的检测灵敏度也会自动合适化，因此能抑制缩颈检测控制变得不稳定。
【专利说明】
电弧焊接控制方法
技术领域
[0001]本发明涉及电弧焊接控制方法，周期性重复焊丝的进给速度的正向进给期间和反向进给期间来使短路期间和电弧期间产生，若在短路期间中检测到形成于焊丝的熔滴的缩颈则使焊接电流减少从而移转到电弧期间。
【背景技术】
[0002]在一般的消耗电极式电弧焊接中，将作为消耗电极的焊丝以恒定速度进给，使焊丝与母材之间产生电弧来进行焊接。在消耗电极式电弧焊接中，多成为焊丝和母材交替重复短路期间和电弧期间的焊接状态。
[0003]为了进一步提升焊接品质，提出周期性重复焊丝正向进给和反向进给来进行焊接的方法(例如参考专利文献I)。另外，提出缩颈检测控制方法(例如参考专利文献2)，检测作为电弧再产生的前兆现象的熔滴的缩颈来使焊接电流急剧减少，以小电流值的状态使电弧再产生，由此削减焊渣的产生量。以下说明这些焊接方法。
[0004]图4是周期性重复焊丝的进给速度的正向进给期间和反向进给期间且进行缩颈检测控制的焊接方法中的波形图。图4(A)表示进给速度Fw的波形，图4(B)表示焊接电流Iw的波形，图4(C)表示焊接电压Vw的波形。以下参考图4来进行说明。
[0005]如图4(A)所示那样，进给速度Fw的O的上侧成为正向进给期间，下侧成为反向进给期间。所谓正向进给，是指使焊丝向靠近母材的方向进给，所谓反向进给，是指使焊丝向从母材远离的方向进给。进给速度Fw正弦波状变化，成为向正向进给侧移位的波形。为此，进给速度Fw的平均值成为正的值，焊丝平均进行正向进给。
[0006]如图4(A)所示那样，进给速度Fw在时刻tl时间点为0，时刻tl?t2的期间成为正向进给加速期间，在时刻t2成为正向进给的最大值，时刻t2?t3的期间成为正向进给减速期间，在时刻t3成为0，时刻t3?t4的期间成为反向进给加速期间，在时刻t4成为反向进给的最大值，时刻t4?t5的期间成为反向进给减速期间。进给速度Fw将时刻11?t5作为I周期而重复。
[0007]焊丝与母材的短路多在时刻t2的正向进给的最大值的前后发生。在图4中，是在正向进给最大值之后的正向进给减速期间中的时刻t21发生的情况。若在时刻t21发生短路，则如图4(C)所示那样，焊接电压Vw剧减到数V的短路电压值，如图4(B)所示那样，焊接电流Iw也减少到小电流值的初始电流值。之后，焊接电流Iw以给定的斜率增加，若达到预先确定的峰值，则维持该值。
[0008]如图2(A)所示那样，由于进给速度Fw从时刻t3成为反向进给期间，因此焊丝反向进给。通过该反向进给而短路解除，并在时刻t31电弧再产生。电弧的再产生多发生在时刻t4的反向进给的最大值的前后。在图4中，是在反向进给最大值之前的反向进给加速期间中的时刻t31发生的情况。
[0009]若在时刻t31电弧再产生，则如图4(C)所示那样，焊接电压Vw剧增到数十V的电弧电压值。如图4(B)所示那样，焊接电流Iw通过检测作为电弧再产生的前兆现象的熔滴的缩颈的控制，而从时刻t31的数百μ8程度前的时间点起剧减，在时刻t31的电弧再产生时间点成为小电流值。若在熔滴形成缩颈，则通电路径变窄，焊丝与母材之间的电阻值或焊接电压值上升，该缩颈的检测通过检测这一情况来进行。
[0010]如图4(A)所示那样，进给速度Fw从时刻t31到时刻t5进行反向进给。该期间中成为电弧长度变长的期间。时刻t31?t5的期间中如图4(B)所示那样，焊接电流Iw以给定的斜率增加，若达到给定的第I焊接电流值，则将该值维持从电弧再产生时(时刻t31)起的给定期间。之后，直到下一短路发生的时刻t61为止，都通电小于第I焊接电流的第2焊接电流。
[0011]如图4(A)所示那样，进给速度Fw从时刻t5起成为正向进给期间，在时刻t6成为正向进给峰值。然后在图4中，在时刻t61发生下一短路。该时刻t5?t61的期间中如图4(C)所示那样，焊接电压Vw逐渐减少，如图4(B)所示那样，焊接电流Iw也逐渐减少。
[0012]如上述那样，短路和电弧的周期变得与进给速度的正向进给和反向进给的周期大致一致。即，在该焊接方法中，能通过设定进给速度的正向进给和反向进给的周期来使短路和电弧的周期成为所期望值。为此，若实施该焊接方法，就能抑制短路与电弧的周期的偏差而使其大致恒定，通过与缩颈检测控制组合，能进行焊渣产生量少且焊道外观良好的焊接。
[0013]现有技术文献
[0014]专利文献
[0015]专利文献1:日本专利第5201266号公报
[0016]专利文献2:日本特开2006-281219号公报
【发明内容】
[0017]发明要解决的课题
[0018]在专利文献I以及2的现有技术中，通过周期性重复进给速度的正向进给期间和反向进给期间且进行缩颈检测控制，能进行焊渣发生少的稳定的焊接。这时，需要对应于焊丝的种类、平均焊接电流值、焊接速度、接缝形状等焊接条件，来使进给速度的波形参数(振幅、周期等)变化从而合适化。进而，即使焊接条件相同，也有如下情况:为了使焊道外观成为所期望形状，而根据使电弧的感触符合操作者的喜好等要求来使进给速度的波形参数变化。
[0019]若进给速度的波形参数变化，则熔滴的形成状态变化，因此缩颈的形成状态也变化。为此，在进给速度的波形参数变化的情况下，有缩颈检测控制变得不稳定，焊渣产生量增加的问题。
[0020]为此在本发明中，目的在于，提供一种电弧焊接控制方法，在周期性重复进给速度的正向进给期间和反向进给期间且进行缩颈检测控制的焊接方法中，在进给速度的波形参数变化时，能抑制缩颈检测控制变得不稳定。
[0021]用于解决课题的手段
[0022]为了解决上述的课题，在本发明的电弧焊接控制方法中，周期性重复焊丝的进给速度的正向进给期间和反向进给期间来使短路期间和电弧期间产生，若所述短路期间中检测到形成于所述焊丝的熔滴的缩颈，则使焊接电流减少从而移转到所述电弧期间，所述电弧焊接控制方法的特征在于，使所述缩颈的检测灵敏度对应于所述进给速度的波形参数变化。
[0023]在本发明电弧焊接控制方法中，周期性重复焊丝的进给速度的正向进给期间和反向进给期间来使短路期间和电弧期间产生，若所述短路期间中检测到形成于所述焊丝的熔滴的缩颈，则使焊接电流减少从而移转到所述电弧期间，基于从所述短路期间中检测到所述缩颈的时间点起至移转到所述电弧期间的时间点为止的时间即缩颈检测时间，来对所述缩颈的检测灵敏度进行自动设定控制，所述电弧焊接控制方法的特征在于，使所述自动设定控制的增益对应于所述进给速度的波形参数变化。
[0024]本发明的电弧焊接控制方法的特征在于，所述进给速度的所述波形参数是振幅、周期或所述正向进给期间与所述反向进给期间的比率的至少I个以上。
[0025]发明的效果
[0026]根据本发明，在进给速度的振幅、周期、正向进给期间与反向进给期间的比率等波形参数变化的情况下，缩颈的检测灵敏度会自动合适化，因此能抑制缩颈检测控制变得不稳定。
【附图说明】
[0027]图1是用于实施本发明的实施方式I所涉及的电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。
[0028]图2是用于说明本发明的实施方式I所涉及的电弧焊接控制方法的图1的焊接电源中的各信号的时序图。
[0029]图3是用于实施本发明的实施方式2所涉及的电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。
[0030]图4是现有技术中周期性重复焊丝的进给速度的正向进给期间和反向进给期间且进行缩颈检测控制的焊接方法中的波形图。
【具体实施方式】
[0031]以下参考附图来说明本发明的实施方式。
[0032][实施方式I]
[0033]图1是用于实施本发明的实施方式I所涉及的电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。以下参考图1来说明各方块。
[0034]电源主电路PM将3相200V等商用电源(图示省略)作为输入，按照后述的误差放大信号Ea进行逆变器控制等输出控制，输出焊接电压Vw以及焊接电流Iw。虽省略图示，但该电源主电路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的平滑电容器;将平滑过的直流变换成高频交流的逆变器电路;将高频交流降压到适于焊接的电压值的高频变压器;将降压过的高频交流整流成直流的2次整流器;对整流过的直流进行平滑的电抗器;将上述的误差放大信号Ea作为输入来进行脉冲宽度调制控制的调制电路;将脉冲宽度调制控制信号作为输入来驱动逆变器电路的开关元件的逆变器驱动电路。
[0035]减流电阻器R插入在上述的电源主电路PM与焊炬4之间。该减流电阻器R的值被设定在大到短路负载(0.01?0.03 Ω程度)的10倍以上的值(0.5?3 Ω程度)。若该减流电阻器R插入到通电路，则焊接电源内的直流电抗器以及外部线缆的电抗器中所积蓄的能量急剧放电。晶体管TR与减流电阻器R并联连接，遵循后述的驱动信号Dr来进行接通或断开控制。
[0036]进给电动机WM将后述的进给控制信号Fe作为输入，周期性重复正向进给和反向进给来将焊丝I以进给速度Fw进给。在该进给电动机WM中使用过渡响应性快的电动机。为了加快焊丝I的进给速度Fw的变化率以及进给方向的反转，有时进给电动机WM设置在焊炬4的前端的附近。另外，还有使用2个进给电动机WM而形成推挽方式的进给系统的情况。
[0037 ]焊丝I通过与上述的进给电动机WM结合的进给棍5的旋转而在焊炬4内被进给，在与母材2之间产生电弧3。在焊炬4内的供电嘴(图示省略)与母材2之间施加焊接电压Vw^电焊接电流Iw。
[0038]焊接电流检测电路ID检测上述的焊接电流Iw，输出焊接电流检测信号Id。焊接电压检测电路VD检测上述的焊接电压Vw，输出焊接电压检测信号vd。
[0039]短路判别电路SD将上述的焊接电压检测信号Vd作为输入，输出短路判别信号Sd，其在焊接电压检测信号Vd的值不足预先确定的短路/电弧判别值(设定为1V程度)时，判别为处于短路期间而成为高电平，在该值为短路/电弧判别值以上时，判别为处于电弧期间而成为低电平。
[0040]平均进给速度设定电路FAR，输出预先确定的平均进给速度设定信号Far。振幅微调整电路WFR输出用于对进给速度的振幅进行微调整的振幅微调整信号Wfr。周期微调整电路TFR，输出用于对进给速度的周期进行微调整的周期微调整信号Tfr。正反比率微调整电路DFR输出用于对进给速度的正向进给期间与反向进给期间的比率(以下称作正反比率)D进行微调整的正反比率微调整信号Dfr。正反比率D是(反向进给期间)/(正向进给期间)。
[0041]进给速度设定电路FR将上述的平均进给速度设定信号Far、上述的振幅微调整信号Wfr、上述的周期微调整信号Tfr以及上述的正反比率微调整信号Dfr作为输入，输出进给速度设定信号Fr，该进给速度设定信号Fr是根据如下波形参数而形成的型式:用振幅微调整信号Wfr、周期微调整信号Tfr以及正反比率微调整信号Dfr各个值对与平均进给速度设定信号Far对应而预先设定的振幅标准值、周期标准值以及正反比率标准值进行微调整而得到的波形参数。即，将平均进给速度设定信号Far作为输入，用预先确定的振幅算出函数来算出振幅标准值。然后进行振幅设定值=振幅标准值+振幅微调整信号Wfr。例如，在振幅标准值=90111/111；[11、1;1^ = -10111/111；[11时，成为振幅设定值=80111/111；[11。同样算出周期设定值以及正反比率设定值。Wfr、Tfr以及Dfr成为正负的值。将算出的振幅设定值、周期设定值以及正反比率设定值作为波形参数，输出正弦波状重复正向进给期间和反向进给期间的进给速度设定信号Fr。进给速度设定信号Fr的型式也可以是梯型波状、三角波状等。
[0042]进给控制电路FC将上述的进给速度设定信号Fr作为输入，将用于以相当于该设定值的进给速度Fw使焊丝I进给的进给控制信号Fe输出给上述的进给电动机WM。
[0043]第I焊接电流设定电路IWRl输出预先确定的第I焊接电流设定信号Iwrl。第I焊接电流通电期间设定电路TWRl输出预先确定的第I焊接电流通电期间设定信号Twrl。
[0044]缩颈检测灵敏度设定电路NTR，将上述的平均进给速度设定信号Far、上述的振幅微调整信号Wfr、上述的周期微调整信号Tfr以及上述的正反比率微调整信号Dfr作为输入，基于平均进给速度设定信号Far，通过预先确定的缩颈检测灵敏度算出函数算出缩颈检测灵敏度标准值Nts，用振幅微调整信号Wfr、周期微调整信号Tfr以及正反比率微调整信号Dfr的各值对该缩颈检测灵敏度标准值Nts进行补正，输出缩颈检测灵敏度设定信号Ntr。补正通过以下的数式进行。
[0045]Ntr = Nts+a.fffr+b.Tfr+c.Dfr...(I)式
[0046]其中a、b以及c是常数，是正的实数。这些常数通过实验而预先算出。缩颈检测灵敏度标准值Nts在振幅微调整信号Wfr为正的值时，被补正得灵敏度变低，在振幅微调整信号Wfr为负的值时，被补正得灵敏度变高。同样地，缩颈检测灵敏度标准值Nts在周期微调整信号Tfr为正的值时，被补正得灵敏度变低，在周期微调整信号Tfr为负的值时，被补正得灵敏度变高。同样地，缩颈检测灵敏度标准值Nts在正反比率微调整信号Dfr为正的值时，被补正得灵敏度变低，在正反比率微调整信号Dfr为负的值时，被补正得灵敏度变高。
[0047]缩颈检测电路ND将上述的短路判别信号Sd、上述的焊接电压检测信号Vd、上述的焊接电流检测信号Id以及上述的缩颈检测灵敏度设定信号Ntr作为输入，输出缩颈检测信号Nd，在短路判别信号Sd为高电平(短路期间)时的焊接电压检测信号Vd的电压上升值达到缩颈检测灵敏度设定信号Ntr的值的时间点判别为缩颈的形成状态成为基准状态，从而缩颈检测信号Nd成为高电平，在短路判别信号Sd变化到低电平(电弧期间)的时间点，缩颈检测信号Nd成为低电平。另外，也可以在短路期间中的焊接电压检测信号Vd的微分值达到与其对应的缩颈检测灵敏度设定信号Ntr的值的时间点使缩颈检测信号Nd变化为高电平。进而，也可以用焊接电压检测信号Vd的值除以焊接电流检测信号Id的值来算出熔滴的电阻值，在该电阻值的微分值达到与其对应的缩颈检测灵敏度设定信号Ntr的值的时间点使缩颈检测信号Nd变化为高电平。
[0048]低等级电流设定电路ILR输出预先确定的低等级电流设定信号Ilr。电流比较电路CM将该低等级电流设定信号11r以及上述的焊接电流检测信号Id作为输入，输出电流比较信号Cm，其在在Id<Ilr时成为高电平，在IdS Ilr时成为低电平。
[0049]驱动电路DR将上述的电流比较信号Cm以及上述的缩颈检测信号Nd作为输入，将驱动信号Dr输出给上述的晶体管TR的基极端子，该驱动信号Dr在缩颈检测信号Nd变化为高电平时变化为低电平，若之后电流比较信号Cm变化为高电平，则变化为高电平。因此，该驱动信号Dr在检测到缩颈时成为低电平，晶体管TR成为断开状态，在通电路插入减流电阻器R，因此在短路负载通电的焊接电流Iw剧减。然后，若剧减的焊接电流Iw的值减少到低等级电流设定信号Ilr的值，则驱动信号Dr成为高电平，晶体管TR成为接通状态，因此减流电阻器R被短路而返回到通常的状态。
[0050]电流控制设定电路ICR将上述的短路判别信号Sd、上述的低等级电流设定信号Ilr、上述的缩颈检测信号Nd以及上述的第I焊接电流设定信号Iwrl作为输入，进行以下的处理，输出电流控制设定信号I cr。
[0051]I)从短路判别信号Sd变化为高电平(短路)的时间点起在预先确定的初始期间中，输出预先确定的初始电流设定值，作为电流控制设定信号Icr。
[0052]2)之后，使电流控制设定信号Icr的值从上述的初始电流设定值起以预先确定的短路时斜率上升到预先确定的巅峰设定值，维持该值。
[0053]3)若缩颈检测信号Nd变化为高电平，则将电流控制设定信号Icr的值切换到低等级电流设定信号Ilr的值并维持。
[0054]4)若短路判别信号Sd变化为低电平(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到第I焊接电流设定信号Iwrl的值，并维持该值。
[0055]断开延迟电路TDS将上述的短路判别信号Sd以及上述的第I焊接电流通电期间设定信号Twrl作为输入，使短路判别信号Sd从高电平变化为低电平的时间点断开延迟第I焊接电流通电期间设定信号Twrl的期间，并输出延迟信号Tds。因此，该延迟信号Tds是若成为短路期间则成为高电平、在电弧再产生后断开延迟第I焊接电流通电期间设定信号Twrl的期间而成为低电平的信号。
[0056]电流误差放大电路EI将上述的电流控制设定信号Icr(+ )与上述的焊接电流检测信号Id(-)的误差放大，输出电流误差放大信号Ei。
[0057]电压设定电路VR输出用于设定电弧期间中的焊接电压的预先确定的电压设定信号Vr。电压误差放大电路EV将该电压设定信号Vr( + )与上述的焊接电压检测信号Vd(-)的误差放大，并输出电压误差放大信号Εν。
[0058]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为高电平(从短路开始起到电弧再产生并经过第I焊接电流通电期间设定信号Twrl的期间为止的期间)时，输出电流误差放大信号Ei作为误差放大信号Ea，在延迟信号Tds为低电平(电弧)时，输出电压误差放大信号Ev作为误差放大信号Ea。通过该电路，短路期间+第I焊接电流通电期间中成为恒电流控制，这以外的电弧期间中成为恒电压控制。
[0059]图2是用于说明本发明的实施方式I所涉及的电弧焊接控制方法的、图1的焊接电源中的各信号的时序图。图2(A)表示焊丝I的进给速度Fw的时间变化，图2(B)表示焊接电流Iw的时间变化，图2 (C)表示焊接电压Vw的时间变化，图2(D)表示缩颈检测信号Nd的时间变化，图2 (E)表示驱动信号Dr的时间变化，图2 (F)表示延迟信号Tds的时间变化，图2 (G)表示电流控制设定信号Icr的时间变化。以下参考图2来进行说明。
[0060]如图2(A)所示那样，进给速度Fw为O的上侧的正的值时，表示焊丝正在正向进给，进给速度Fw为O的下侧的负的值时，表示焊丝正在反向进给。图2(A)所示的进给速度Fw由于通过进给速度设定信号Fr(图示省略)设定，因此两波形成为相似波形。进给速度设定信号Fr如图1中上述那样，成为根据如下波形参数而形成的正弦波状的型式:用振幅微调整信号Wfr、周期微调整信号Tfr以及正反比率微调整信号Dfr的各个值对与平均进给速度设定信号Far对应地预先设定的振幅标准值、周期标准值以及正反比率标准值进行微调整而得到的波形参数。在图2中是正弦波状变化，但也可以三角波状或梯型波状变化。
[0061]如图2(A)所示那样，进给速度Fw在时刻tl时间点为0，时刻tl?t2的期间成为正向进给加速期间，在时刻t2成为正向进给的最大值，时刻t2?t3的期间成为正向进给减速期间，在时刻t3成为0，时刻t3?t4的期间成为反向进给加速期间，在时刻t4成为反向进给的最大值，时刻t4?t5的期间成为反向进给减速期间。因此，进给速度Fw成为将时刻tl?t5的期间作为I周期而重复的波形。振幅W成为正向进给的最大值与反向进给的最大值之差。正反比率D成为(时刻t3?t5的期间)/(时刻tl?t3的期间)。例如时刻tl?t3的正向进给期间为5.4ms，时刻t3?t5的反向进给期间为4.6ms，这时的I周期T成为10ms，正反比率D成为
0.85。另外，正向进给的最大值为50111/1]1；[11，反向进给的最大值为-401]1/1]1；[11，这时的振幅￥成为90m/min。平均进给速度成为约+4m/min，平均焊接电流值成为约150A。
[0062]如图2(C)所示那样，若焊丝与母材的短路在时刻t21发生，则焊接电压Vw剧减到数V的短路电压值。若判别为在时刻t21发生短路而使焊接电压Vw变得不足短路/电弧判别值Vta，则如图2(F)所示那样，延迟信号Tds从低电平变化为高电平。响应于此，如图2(G)所示那样，电流控制设定信号Icr在时刻t21变化到小的值的预先确定的初始电流设定值。
[0063]由于从时刻t3起成为反向进给加速期间，因此进给速度Fw切换为反向进给方向。如图2(G)所示那样，电流控制设定信号Icr在时刻t21?t22的预先确定的初始期间中成为上述的初始电流设定值，在时刻t22?t23的期间中以预先确定的短路时斜率上升，在时刻t23?t31的期间中成为预先确定的巅峰设定值。由于在短路期间中如上述那样进行恒电流控制，因此焊接电流Iw被控制在相当于电流控制设定信号Icr的值。为此如图2(B)所示那样，焊接电流Iw在时刻t21从电弧期间的焊接电流起剧减，在时刻t21?t22的初始期间中成为初始电流值，在时刻t22?t23的期间中以短路时斜率上升，在时刻23?t31的期间中成为峰值。例如，初始期间被设定为lms，初始电流被设定为50A，短路时斜率被设定为400A/ms，峰值被设定为450A。如图2(D)所示那样，缩颈检测信号Nd在后述的时刻t31?t33的期间成为高电平，在这以外的期间成为低电平。如图2(E)所示那样，驱动信号Dr在后述的时刻t31?t32的期间成为低电平，在这以外的期间成为高电平。因此，由于在图2中时刻t31以前的期间中，驱动信号Dr成为高电平，图1的晶体管TR成为接通状态，因此减流电阻器R被短路而成为与通常的消耗电极电弧焊接电源相同的状态。
[0064]如图2(C)所示那样，焊接电压Vw从焊接电流Iw成为峰值的时刻t23左右起上升。这是因为，通过焊丝的反向进给以及焊接电流Iw所引起的收缩力的作用而在熔滴逐渐形成缩颈。
[0065]若在时刻t31，短路期间中的焊接电压Vw的电压上升值达到缩颈检测灵敏度设定信号Ntr的值，就判别为缩颈的形成状态成为基准状态，如图2(D)所示那样，缩颈检测信号Nd变化为高电平。缩颈检测信号Nd在时刻t31的缩颈的检测时间点成为高电平，在时刻t33的电弧再产生时间点成为低电平。将该缩颈检测信号Nd为高电平的期间称作缩颈检测时间Τη。由图1的缩颈检测灵敏度设定电路NTR将平均进给速度设定信号Far作为输入，通过预先确定的缩颈检测灵敏度算出函数来算出缩颈检测灵敏度标准值Nts，用振幅微调整信号Wfr、周期微调整信号Tfr以及正反比率微调整信号Dfr的各值对该缩颈检测灵敏度标准值Nts进行补正，由此得到的值成为上述的缩颈检测灵敏度设定信号Ntr。即，缩颈检测灵敏度设定信号Ntr通过上述的(I)式而算出，被自动设定为与进给速度Fw的波形参数适合的值。为此，在进给速度的波形参数变化时，能抑制缩颈检测控制变得不稳定。
[0066]在时刻t31，响应于缩颈检测信号Nd成为高电平，如图2(E)所示那样，驱动信号Dr成为低电平，因此图1的晶体管TR成为断开状态，减流电阻器R被插入到通电路。同时，如图2(G)所示那样，电流控制设定信号Icr变小到低等级电流设定信号Ilr的值。为此，如图2(B)所示那样，焊接电流Iw从峰值剧减到低等级电流值II。然后，若在时刻t32，焊接电流Iw减少至IJ低等级电流值Il，贝_图2“)所示那样，驱动信号Dr返回到高电平，因此图1的晶体管TR成为接通状态，减流电阻器R被短路。如图2(B)所示那样，由于电流控制设定信号Icr保持低等级电流设定信号Ilr不变，因此焊接电流Iw直到时刻t33的电弧再产生为止都维持低等级电流值11。因此，晶体管TR仅在从在时刻t31缩颈检测信号Nd变化为高电平的时间点到在时亥Ijt32焊接电流Iw减少到低等级电流值Il为止的期间成为断开状态。如图2(C)所示那样，由于焊接电流Iw变小，因此焊接电压Vw在从时刻t31起暂时减少后急剧上升。低等级电流值Il例如被设定为50A。
[0067]若在时刻t33，因焊丝的反向进给以及焊接电流Iw的通电所引起的收缩力而缩颈，从而电弧再产生，则如图2(C)所示那样，焊接电压Vw的值成为短路/电弧判别值Vta以上。
[0068]由于从电弧刚刚再产生后的时刻t4起成为反向进给减速期间，因此如图2(A)所示那样，进给速度Fw维持反向进给状态并减速。若在时刻t33电弧再产生，则如图2(G)所示那样，电流控制设定信号Icr的值从低等级电流设定信号Ilr的值起以预先确定的电弧时斜率上升，若达到预先确定的第I焊接电流设定信号Iwrl的值，则维持该值。如图2(F)所示那样，延迟信号Tds从在时刻t33电弧再产生起到经过了预先确定的第I焊接电流通电期间设定信号Twrl的期间的时刻t41为止保持高电平不变。因此，焊接电源由于到时刻t41为止进行恒电流控制，因此如图2 (B)所示那样，焊接电流Iw从时刻t33起以电弧时斜率上升，若达到第I焊接电流设定信号Iwrl的值，则维持该值直到时刻t41。如图2(C)所示那样，焊接电压Vw在时刻t33?t41的第I焊接电流通电期间Twl中处于大的值的第I焊接电压值的状态。如图2(D)所示那样，由于在时刻t33电弧再产生，因此缩颈检测信号Nd变化为低电平。例如，电弧时斜率被设定为400A/ms，第I焊接电流设定信号Iwrl被设定为450A，第I焊接电流通电期间设定信号Twrl被设定为2ms
[0069]在时刻t41，如图2(F)所示那样，延迟信号Tds变化为低电平。其结果，焊接电源从恒电流控制切换为恒电压控制。由于从在时刻t33电弧再产生起到时刻t5为止焊丝进行反向进给，因此，电弧长度逐渐变长。由于从时刻t5起成为正向进给加速期间，因此如图2(A)所示那样，进给速度Fw切换为正向进给。若在时刻t41切换为恒电压控制，则如图2(B)所示那样，焊接电流Iw通电从第I焊接电流Iwl逐渐减少的第2焊接电流Iw2。同样地，如图2(C)所示那样，焊接电压Vw从第I焊接电压值逐渐减少。在时刻t6的正向进给最大值之后的时刻t61发生下一短路。
[0070]根据上述的实施方式I，对应于进给速度的波形参数来使缩颈的检测灵敏度变化。由此，在本实施方式中，在进给速度的振幅、周期、正向进给期间与反向进给期间的比率等波形参数变化的情况下，缩颈的检测灵敏度自动合适化，因此能抑制缩颈检测控制变得不稳定。
[0071][实施方式2]
[0072]在实施方式2的发明中，基于从短路期间中检测到缩颈的时间点到移转到电弧期间的时间点为止的时间即缩颈检测时间，来对缩颈的检测灵敏度进行自动设定控制，使自动设定控制的增益对应于进给速度的波形参数而变化。
[0073]图3是用于实施本发明的实施方式2所涉及的电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。图3与图1对应，对同一方块标注同一标号，省略它们的说明。图3在图1基础上追加缩颈检测时间设定电路TNR，将图1的缩颈检测灵敏度设定电路NTR置换为增益设定电路GR，在图1基础上追加缩颈检测灵敏度自动设定控制电路NTC。以下参考图3来说明这些方块。
[0074]缩颈检测时间设定电路TNR输出预先确定的缩颈检测时间设定信号Tnr。在缩颈检测灵敏度设定信号Ntr为合适值、缩颈检测控制稳定时，缩颈检测时间Tn成为200?100ys的范围的合适值。因此，缩颈检测时间设定信号Tnr例如被设定为500ys。
[0075]增益设定电路GR将平均进给速度设定信号Far、振幅微调整信号Wfr、周期微调整信号Tfr以及正反比率微调整信号Dfr作为输入，通过以平均进给速度设定信号Far为输入而预先确定的增益算出函数算出增益标准值Gs，用振幅微调整信号Wfr、周期微调整信号Tfr以及正反比率微调整信号Dfr的各值对该增益标准值Gs进行补正，并输出增益设定信号Gr。补正通过以下的数式进行。
[0076]Gr=Gs+a2 ? Wfr+b2 ? Tfr+c2 ? Dfr? ? ? (2)式
[0077]其中a2、b2以及c2为常数，为负的实数。这些常数通过实验而预先算出。增益标准值Gs在振幅微调整信号Wfr为正的值时，被补正得增益变小，在振幅微调整信号Wfr为负的值时，被补正得增益变大。同样地，增益标准值Gs在周期微调整信号Tfr为正的值时，被补正得增益变小，在周期微调整信号Tfr为负的值时，被补正得增益变大。同样地，增益标准值Gs 在正反比率微调整信号Dfr为正的值时，被补正得增益变小，在正反比率微调整信号Dfr为负的值时，被补正得增益变大。
[0078]缩颈检测灵敏度自动设定控制电路NTC将上述的增益设定信号Gr、上述的缩颈检测时间设定信号Tnr以及缩颈检测信号Nd作为输入，在每个缩颈检测信号Nd变化为低电平 (电弧再产生)的时间点，对缩颈检测信号Nd为高电平的时间进行计数来检测缩颈检测时间 Tn，将该缩颈检测时间Tn与缩颈检测时间设定信号Tnr的值的误差用通过增益设定信号Gr 确定的增益放大来算出误差放大值Et，并进行相加，输出缩颈检测灵敏度设定信号Ntr = NtO+EEt。在此，NtO为预先确定的初始值。通过该电路，缩颈检测灵敏度设定信号Ntr的值被自动设定控制在合适值，以使缩颈检测时间Tn变得与缩颈检测时间设定信号Tnr的值相等。然后，在进给速度Fw的波形参数变化的情况下，由于增益设定信号Gr被合适化，因此自动设定控制稳定化。其结果，在进给速度Fw的波形参数变化的情况下，能抑制缩颈检测控制变得不稳定。
[0079]用于说明本发明的实施方式2所涉及的电弧焊接控制方法的、图3的焊接电源中的各信号的时序图，由于与上述的图2相同，因此不再重复说明。其中在图2中，在进行自动设定控制，以使决定图3(D)所示的缩颈检测信号Nd成为高电平的定时的缩颈检测灵敏度设定信号Ntr的值成为合适值这一点上有所不同。进而，该自动设定控制的增益设定信号Gr的值，在对应于进给速度Fw的波形参数的变化而变化为合适值，使得即使进给速度Fw的波形参数变化，也能维持控制系统的稳定性这一点上有所不同。
[0080]根据上述的实施方式2,基于从短路期间中检测到缩颈的时间点到移转到电弧期间的时间点为止的时间即缩颈检测时间，来对缩颈的检测灵敏度进行自动设定控制，使自动设定控制的增益对应于进给速度的波形参数而变化。由此在本实施方式中，在进给速度的振幅、周期、正向进给期间与反向进给期间的比率等波形参数变化的情况下，使自动设定控制缩颈的检测灵敏度的增益合适化。为此，由于即使进给速度的波形参数变化也会使缩颈的检测灵敏度合适化，因此能抑制缩颈检测控制变得不稳定。[0081 ]产业上的利用可能性
[0082]根据本发明，由于在进给速度的振幅、周期、正向进给期间与反向进给期间的比率等波形参数变化的情况下，使缩颈的检测灵敏度自动合适化，因此能抑制缩颈检测控制变得不稳定。
[0083]以上通过特定的实施方式说明了本发明，但本发明并不限定于该实施方式，能在不脱离公开的发明的技术思想的范围内进行种种变更。[〇〇84]本申请基于2014年5月19日申请的日本专利申请(特愿2014-103477)，将其内容引入于此。[〇〇85] 标号的说明
[0086]1焊丝
[0087]2母材
[0088]3电弧
[0089]4焊炬
[0090]5进给辊[0091 ] CM电流比较电路 [〇〇92] Cm电流比较信号
[0093]D正反比率
[0094]DFR正反比率微调整电路
[0095]Dfr正反比率微调整信号
[0096]DR驱动电路
[0097]Dr驱动信号 [〇〇98] Ea误差放大信号 [〇〇99] EI电流误差放大电路 [〇1〇〇] Ei电流误差放大信号 [〇1〇1] Et误差放大值
[0102]EV电压误差放大电路
[0103]Ev电压误差放大信号
[0104]FAR平均进给速度设定电路 [〇1〇5] Far平均进给速度设定信号
[0106] FC进给控制电路[〇1〇7] Fc进给控制信号 [〇1〇8] FR进给速度设定电路
[0109]Fr进给速度设定信号
[0110]Fw进给速度
[0111]GR增益设定电路
[0112]Gr增益设定信号
[0113]Gs增益标准值
[0114]ICR电流控制设定电路
[0115]Icr电流控制设定信号
[0116]ID焊接电流检测电路
[0117]Id焊接电流检测信号
[0118]II低等级电流值
[0119]ILR低等级电流设定电路 [〇12〇] Ilr低等级电流设定信号
[0121]Iw焊接电流
[0122]Iwl第1焊接电流
[0123]IW2第2焊接电流
[0124]IWR1第1焊接电流设定电路
[0125]Iwrl第1焊接电流设定信号
[0126]ND缩颈检测电路
[0127]Nd缩颈检测信号
[0128]NTC缩颈检测灵敏度自动设定控制电路
[0129]NTR缩颈检测灵敏度设定电路
[0130]Ntr缩颈检测灵敏度设定信号
[0131]Nts缩颈检测灵敏度标准值
[0132]PM电源主电路
[0133]R减流电阻器
[0134]SD短路判别电路
[0135]Sd短路判别信号
[0136]SW控制切换电路
[0137]T 周期
[0138]TDS断开延迟电路
[0139]Tds延迟信号
[0140]TFR周期微调整电路
[0141]Tfr周期微调整信号
[0142]Tn缩颈检测时间
[0143]TNR缩颈检测时间设定电路
[0144]Tnr缩颈检测时间设定信号
[0145]TR晶体管
[0146]Twl第1焊接电流通电期间
[0147]TWR1第1焊接电流通电期间设定电路
[0148]Twrl第1焊接电流通电期间设定信号
[0149]VD焊接电压检测电路
[0150]vd焊接电压检测信号
[0151]VR电压设定电路
[0152]Vr电压设定信号
[0153]Vta短路/电弧判别值
[0154]Vw焊接电压
[0155]W 振幅
[0156]WFR振幅微调整电路
[0157]Wfr振幅微调整信号
[0158]丽进给电动机
【主权项】
1.一种电弧焊接控制方法， 周期性重复焊丝的进给速度的正向进给期间和反向进给期间来使短路期间和电弧期间产生， 若所述短路期间中检测到形成于所述焊丝的熔滴的缩颈，则使焊接电流减少从而移转到所述电弧期间， 所述电弧焊接控制方法的特征在于， 使所述缩颈的检测灵敏度对应于所述进给速度的波形参数变化。2.一种电弧焊接控制方法， 周期性重复焊丝的进给速度的正向进给期间和反向进给期间来使短路期间和电弧期间产生， 若在所述短路期间中检测到形成于所述焊丝的熔滴的缩颈，则使焊接电流减少从而移转到所述电弧期间， 基于从所述短路期间中检测到所述缩颈的时间点起至移转到所述电弧期间的时间点为止的时间即缩颈检测时间，来对所述缩颈的检测灵敏度进行自动设定控制， 所述电弧焊接控制方法的特征在于， 使所述自动设定控制的增益对应于所述进给速度的波形参数变化。3.根据权利要求1或2所述的电弧焊接控制方法，其特征在于， 所述进给速度的所述波形参数是振幅、周期或所述正向进给期间与所述反向进给期间的比率的至少I个以上。
【文档编号】B23K9/12GK106029282SQ201580009849
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年4月27日
【发明人】田中利幸, 中俣利昭
【申请人】株式会社达谊恒