专利名称：焊接输出控制方法及电弧焊接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及提供消耗电极并使短路与电弧交替产生而进行焊接的消 耗电极式电弧焊接，尤其涉及使规定电压波形叠加在电弧期间中的指令焊 接电压上的焊接输出控制方法及电弧焊接装置。
背景技术：
近几年，正在谋求焊渣生成量、焊珠外观、焊透形状等焊接品质的更 高品位化。其中通过降低焊渣的生成，从而可以提高焊接品质，并且可以 谋求防止焊渣向工具等的附着。结果，提高保养性，可以实现操作环境的 改善。
利用高速照相机等分析焊渣的生成机构的结果是，产生焊渣的定时大 致可以分为短路期间和电弧期间。而且，作为电弧期间内现有的焊渣减少 方法，公知一种在电弧再生之后的规定时间内进行高电流输出或作为高电 流输出的恒压输出，在紧接的后续电弧期间的后半段进行低电流输出的方 法(例如参照专利文献l)。再有，还公知一种方法，即作为短路产生的前 兆现象而检测电弧期间内的电压输出波形的变化量，若变化量大，则进行
低电流输出(例如参照专利文献2)。
在上述现有的技术中，在形成于消耗电极前端部的熔融金属(以下称 为熔滴)与形成于被焊接物体上的熔融金属(以下称为熔融池)短路之际， 通过进行低电流输出，从而可以降低以电弧力将熔滴推到消耗电极的方 向、或者作为大粒的焊渣脱离的现象。然而，短路的产生无规则性。因此， 例如若从使电流输出降低到短路为止的时间变长，则电弧产生的热影响部 分也变窄，容易成为凸状的焊珠外观。该情况下，焊珠外观不是优选的。 再有，对于从短路次数减少的中电流到高电流区域的焊接现象而言，焊渣 的减少效果也降低。
再有，在事前检测短路的产生的方法中，只要熔滴与熔融池的距离不 縮短就无法进行检测。而且，即使产生事前检测短路产生的信号，也因为 电弧集中而在检测的阶段内在熔滴与熔融池之间施加过大的电弧力。该情 况下，作为大粒的焊渣脱离或用电弧力将熔滴推上去，在以电弧力将熔滴 推上去的情况下，到熔滴下降而造成短路为止需要时间，因此熔滴过度生 长，存在成为大粒的焊渣产生的主要原因的课题。
专利文献l:特开昭59-202173号公报 专利文献2:特开昭60-145278号公报
发明内容
本发明的焊接输出控制方法是消耗电极式电弧焊接的焊接输出控制 方法，向被焊接物体提供消耗电极，由焊接电源装置向消耗电极与被焊接 物体之间供给电力，重复短路期间与电弧期间，在电弧期间中的规定期间 内，在指令电压波形上叠加规定的叠加电压波形，该叠加电压波形的周期 比短路周期短且比焊接电源装置的控制周期还长。
根据这种构成，通过使电弧力周期性变化，从而可以抑制熔滴与熔融 池的振动或强制性地使熔滴与熔融池的振动产生，对于从短路次数多的小 电流区域到短路次数减少的中电流到大电流为止的区域的全部区域而言， 可以抑制熔滴被顶到消耗电极方向的生长。再有，通过防止熔滴的过大生 长，并且使得熔滴向熔融池的移行平稳，从而可以减少焊渣的产生，进而 可以使得焊珠外观平坦。
再有，本发明的电弧焊接装置提供消耗电极，进行重复短路期间和电 弧期间的消耗电极式电弧焊接，该电弧焊接装置包括焊接电压检测部， 其检测焊接输出电压；基准电压波形生成部，其生成电弧期间内的基准电 压波形；和短路/电弧判定部，其根据焊接电压检测部的输出信号，判断是 短路期间还是电弧期间。还有，还包括第一定时器部，其在短路/电弧判定 部的输出信号判定为电弧期间后，对第一规定时间进行计测；第二定时器 部，其在第一定时器部结束计测后，对第二规定时间进行计测；叠加电压 波形生成部，其在第二定时器部的输出信号处于计测期间的情况下，生成 并输出预先设定的规定的叠加电压波形。进而，还包括电压波形合成部，
其对基准电压波形生成部的输出信号和叠加电压波形生成部的输出信号 进行合成；和控制部，其根据电压波形合成部的输出信号和焊接电压检测
部的输出信号，控制焊接输出。
还有，本发明的电弧焊接装置提供消耗电极，进行重复短路期间和电
弧期间的消耗电极式电弧焊接，该电弧焊接装置包括焊接电压检测部， 其检测焊接输出电压；基准电压波形生成部，其生成电弧期间内的基准电 压波形；短路/电弧判定部，其根据焊接电压检测部的输出信号，判断是短 路期间还是电弧期间。再有，还包括第一阈值判定部，其判定基准电压 波形是否在第一阈值以下；第二阈值判定部，其判定指令电压波形是否在 第二阈值以下；叠加电压波形生成部，其在短路/电弧判定部的输出信号判 断为电弧期间后，在从基准电压波形变为第一阈值开始到变为第二阈值为 止的期间内，生成并输出预先设定的规定的叠加电压波形。进而，还包括 电压波形合成部，其对基准电压波形生成部的输出信号和叠加电压波形生 成部的输出信号进行合成；和控制部，其根据电压波形合成部的输出信号 和焊接电压检测部的输出信号，控制焊接输出。
图1是表示本发明实施方式1中的电弧焊接装置的概略构成的框图。 图2是表示本发明实施方式1中的将叠加电压波形设为矩形波时的各
构成部分的输出波形与动作的时间图。
图3是表示本发明实施方式1中的将叠加电压波形设为三角波时的各
构成部分的输出波形与动作的时间图。
图4是表示本发明实施方式1中的将叠加电压波形设为正弦波时的各
构成部分的输出波形与动作的时间图。
图5是表示本发明实施方式1中的将叠加电压波形设为梯形的重复波
形时的各构成部分的输出波形与动作的时间图。
图6A是表示图5中的叠加电压波形的详细内容的图。
图6B是表示图5中的其他例子的叠加电压波形的详细内容的图。
图7是表示本发明实施方式1中的将叠加电压波形设为阶梯状的重复
波形时的各构成部分的输出波形与动作的时间图。
图8A是表示图7中的叠加电压波形的详细内容的图。 图8B是表示图7中的其他例子的叠加电压波形的详细内容的图。 图9是表示本发明实施方式2中的电弧焊接装置的概略构成的框图。 图10是表示本发明实施方式2中的将叠加电压波形设为矩形波时的 各构成部分的输出波形与动作的时间图。
图中l一输入电源，2a—输出端，2b—输出端，3 —焊接输出部，4 一焊接电压检测部，5 —焊接电流检测部，6 —短路/电弧判定部，7 —基准 电流波形生成部，8 —基准电压波形生成部，9一第一定时器部，IO —第二 定时器部，11 —叠加电压波形生成部，12—电压波形合成部，13 —控制部， 14—设定部，15 —第一阈值判定部，16 —第二阈值判定部，17—设定部。
具体实施例方式
以下利用附图对本发明的实施方式进行说明。 (实施方式1)
图1是表示本实施方式的电弧焊接装置的概略构成的框图。如图1所 示，本实施方式的电弧焊接装置备有输入电源l、焊接装置的输出端2a及 输出端2b、焊接输出部3、焊接电压检测部4和焊接电流检测部5。再有， 还备有根据焊接电压检测部4的输出，判断焊接状态是短路状态还是电 弧状态的短路/电弧判定部6;生成短路期间内的基准电流波形的基准电流 波形生成部7;和生成电弧期间内的基准电压波形的基准电压波形生成部
8。而且，还包括根据短路/电弧判定部6的输出，从电弧产生开始计测 第一规定时间的第一定时器部9;根据第一定时器部的输出，计测第二规 定时间的第二定时器部10;生成比短路周期短且比所述焊接电源装置的控 制周期长的规定的叠加电压波形的叠加电压波形生成部11。另外，还备有 根据基准电压波形生成部8和叠加电压波形生成部11的输出，生成焊接 输出波形的电压波形合成部12;根据短路/电弧判定部6、焊接电流检测部
5、基准电流波形生成部7、焊接电压检测部4和电压波形合成部12的输 出，控制焊接输出的控制部13。进而，还备有根据焊接平均电流指令值或 消耗电极的供给量指令值，存储设定第一规定时间、第二规定时间和叠加 电压波形的一个周期的波形的设定部14。
另外，虽然并未图示，但输出端2a及输出端2b的其中一方与消耗电
极电连接，另一方与被焊接物体电连接。而且，向被焊接物体提供消耗电 极，由焊接电源装置向消耗电极和被焊接物体之间供给电力，使得电弧产 生，进行焊接。而且，采用短路期间与电弧期间重复的消耗电极式电弧焊 接的焊接输出控制方法。
再有，图2是表示将本实施方式中的叠加电压波形设为矩形波时的上 述各构成部分的输出波形与动作的时间图。
以下，利用图1与图2对本实施方式中的电弧焊接装置的动作进行说明。
首先，焊接电流检测部5检测焊接输出电流，如图2所示，将焊接电 流波形Io输出到控制部13。再有，焊接电压检测部4检测焊接输出电压 并向控制部13和短路/电弧判定部6输出焊接电压波形Vo。进而，短路/ 电弧判定部6根据焊接电压检测部4的输出波形，判断焊接状态是短路状 态还是电弧状态。而且，输出图2的短路/电弧判定输出AS所示的波形。 再有，短路/电弧判定部6在短路期间向第一定时器部9和控制部13输出 表示短路状态的低电平，在电弧期间向第一定时器部9和控制部13输出 表示电弧状态的高电平。另外，例如将低电平设为0V、将高电平设为几V， 只要输出可以进行判断的电压即可。
接着，第一定时器部9如图2的第一定时器输出T1所示，根据短路/ 电弧判定部6的输出，在短路期间内输出表示计测处于复位/计测待机状态 的低电平。而且，将焊接状态从短路期间变为电弧期间作为触发，在电弧 期间输出表示计测状态的高电平。再有，若经过由存储有与焊接平均电流 指令值或消耗电极的供给量指令值对应的设定值的设定部14所预先设定 的第一规定时间tl，则输出表示计测结束状态的低电平。
再有，第二定时器部10如图2的第二定时器输出T2所示，根据短路 /电弧判定部6的输出和第一定时器部9的输出，在短路期间内输出表示计 测处于复位/计测待机状态的低电平。而且，将第一定时器部9的输出从计 测状态变为计测结束状态作为触发，在第一定时器部9的输出状态处于计 测结束状态的过程中输出表示计测状态的高电平。而且，若经过由存储有 与焊接平均电流指令值或消耗电极的供给量指令值对应的设定值的设定 部14所预先设定的第二规定时间t2，则输出表示计测结束状态的低电平。
再有，叠加电压波形生成部ii根据第二定时器部io的输出，在第二
定时器部10为计测状态的期间内，生成由存储有与焊接平均电流指令值
或消耗电极的供给量指令值对应的设定值的设定部14所预先设定的周期 和振幅的叠加电压波形Vr。 gp，电弧期间内的规定期间是第二定时器部 IO处于计测状态的期间，是电弧产生后从经过了第一规定时间tl的时刻 到经过了第二规定时间t2为止的期间。另外，例如，第一规定期间tl可 以设定为0ms 100ms左右，第二规定期间t2可以设定为0.01ms 1000ms 左右。
而且，基准电压波形生成部8根据短路/电弧判定部6的输出，在电弧 期间内生成预先设定的基准电压波形Va。而且，电压波形合成部12对叠 加电压波形生成部ll生成的叠加电压波形Vr和基准电压波形生成部8生 成的基准电压波形Va进行加法运算合成。电压波形合成部12的输出为图 2的合成波形Vao所示的波形。如图所示合成波形Vao在第一定时器部9 处于计测状态的情况下，为基准电压波形Va的波形。并且，合成波形Vao 在第二定时器部IO处于计测状态的情况下，为基准电压波形Va和叠加电 压波形Vr相加后的波形。而且，合成波形Vao在第二定时器部IO处于计 测结束状态的情况下为基准电压波形Va的波形。
而且，控制部13根据焊接电流检测部5、基准电流波形生成部7、焊 接电压检测部4、电压波形合成部12和短路/电弧判定部6的输出，在短 路/电弧判定部6的输出表示短路期间的情况下，控制焊接输出部3的输出， 以使焊接电流检测部5的输出与基准电流波形生成部7的输出一致。另一 方面，在短路/电弧判定部6的输出表示电弧期间的情况下，控制焊接输出 部3的输出，以使焊接电压检测部4与电压波形合成部12的输出一致。
另外，如图2的时间a所示，在第一定时器部9处于计测状态中且作 为短路/电弧判定部6的输出的短路/电弧判定输出AS变为表示短路状态的 低电平的情况下，第一定时器部9和第二定时器部10使计测成为复位/计 测待机状态。结果，电压波形合成部12的输出变为基准电压波形Va。再 有，如图2的时间b所示，即使在第二定时器部IO处于计测状态中且作 为短路/电弧判定部6的输出的短路/电弧判定输出AS为短路状态的情况
下，第二定时器部10也使计测成为复位/计测待机状态。结果，电压波形
合成部12的输出为基准电压波形Va。
还有，在图2中，用矩形波来表示叠加电压波形Vr，但通过采用图3 所示的三角波或图4所示的正弦波，从而使焊接电压缓慢地变化，由此可 以抑制电弧力的急剧变动，可以使熔滴的振动或抑制平缓，能够得到同样 的效果。
进而，也可以将叠加电压波形Vr例如设为图5、图6A及图6B所示 的梯形的重复波形或图7、图8A及图8B所示的阶梯状的重复波形。采取 图6A、图6B所示的梯形的重复波形而达到的进一步效果如下。
首先根据图6A进行说明。首先，若以施加了重力或表面张力或因等 离子气流而使熔滴下降的力的第一斜率dVl/dt使电弧力缓慢减小到第一 波高值V1为止，在第三规定时间t3使熔滴的振动稳定。而且，以施加了 重力或表面张力或因等离子气流而使熔滴下降的力的第二斜率dV2/dt使 电弧力缓慢增大到第二波高值V2为止，在第四规定时间t4使熔滴的振动 稳定。而且，再度以第一斜率dVl/dt使电弧力缓慢减小。
艮P，规定的叠加电压波形Vr是由以下期间构成的重复波形以第一 斜率dVl/dt下降的期间；达到第一规定波高值V1后，将第一规定波高值 VI维持第三规定时间t3的期间；经过第三规定时间t3后，以第二斜率 dV2/dt上升的期间；达到第二规定波高值V2后，将第二规定波高值V2 维持第四规定时间t4的期间；经过第四规定期间t4后，以第一斜率dVl/dt 下降的期间。另夕卜，例如第一规定波高值VI为0.2V到IOV左右，第二 规定波高值V2为0.2V到10V左右。再有，第三规定时间t3为O.Olms到 5ms左右，第四规定时间t4为O.Olms到5ms左右。
进而，如图6B所示，规定的叠加电压波形Vr也可以是由以下期间构 成的重复波形以第一斜率dVl/dt上升的期间；达到第一规定波高值V1
后，将第一规定波高值V1维持第三规定时间t3的期间；经过第三规定时
间T2后，以第二斜率dV2/dt下降的期间；达到第二规定波高值V2后， 将第二规定波高值V2维持第四规定时间t4的期间；经过第四规定期间t4 后，以第一斜率dVl/dt上升的期间。
这样，通过使焊接电压缓慢变化，从而可以抑制电弧力的急剧变动，
可以使熔滴的振动或抑制变得平缓，能够得到同样的效果。另外，图8A、 图8B所示的阶梯状重复波形仅为一例，还可以采用具有更多级数的任意 重复波形，本发明并未限于该例。
在此，如图8A、图8B所示，在以第一斜率dVl/dt縮小电弧力之际， 通过设置使熔滴稳定的第五规定时间t5，从而可以进一步增加熔滴的振动 的抑制或振动的稳定性，能够得到同样的效果。
艮卩，如图8A所示，规定的叠加电压波形Vr可以是由以下期间构成的
重复波形以第一斜率dVl/dt下降的期间；达到第一规定波高值V1后， 将第一规定波高值VI维持第三规定时间t3的期间；经过第三规定时间t3 后，以第二斜率dV2/dt上升的期间；达到第二规定波高值V2后，将第二 规定波高值V2维持第四规定时间t4的期间；经过第四规定期间t4后，以 第一斜率dVl/dt下降的期间；以第一斜率dVl/dt下降且波高值达到0后， 将该波高值0维持第五规定时间t5的期间。其中，例如第五规定时间t5 可以设为0.01ms到5ms左右。
再有，如图8B所示，规定的叠加电压波形Vr可以是由以下期间构成 的重复波形以第一斜率dVl/dt上升的期间；达到第一规定波高值V1后， 将第一规定波高值VI维持第三规定时间t3的期间；经过第三规定时间t3 后，以第二斜率dV2/dt下降的期间；达到第二规定波高值V2后，将第二 规定波高值V2维持第四规定时间t4的期间；经过第四规定期间t4后，以 第一斜率dVl/dt上升的期间；以第一斜率dVl/dt上升且波高值达到0后， 将该波高值0维持第五规定时间t5的期间。
进而，也可以将第一规定时间tl或第二规定时间t2、叠加电压波形 Vr的周期及振幅、斜率等波形参数作为焊接平均电流指令值或消耗电极的 供给量指令值的函数，使之变化。S卩，可以根据焊接平均电流或消耗电极 的供给量，设定第一规定时间tl、第二规定时间t2、叠加电压波形的第一 斜率dVl/dt、第二斜率dV2/dt、第一规定波高值V1、第二规定波高值V2、 第三规定时间V3、第四规定时间V4、第五规定时间V5、规定的叠加电 压波形的正弦波、三角波、矩形波的其中一个的周期与振幅、指令电压波 形的第一阈值、第二阈值的至少一个。
例如，在短路次数多的低电流或消耗电极的供给量少的区域内，由于
电弧期间短，故可以縮短第一规定时间tl及第二规定时间t2。再有，由于
熔滴的生长缓慢，故也可以增长叠加电压波形Vr的周期，减小振幅。还
有，在从短路次数减少的中电流到大电流的区域、或消耗电极的供给量多
的区域内，由于电弧期间长，故可以使第一规定时间tl及第二规定时间t2 变长。再有，因为熔滴的生长快，故也可以縮短叠加电压波形Vr的周期， 增大振幅。
这样，在本实施方式中，在电弧期间内，从经过第一规定时间到第二 规定时间为止的期间中，通过在焊接输出基准指令电压上叠加比短路周期 还短且比焊接电源装置的控制周期还长的电压，从而在叠加电压波形的低 电平期间，通过减小电弧电压而减小电弧力。即，可以使将熔滴顶向消耗 电极方向的力下降。再有，在叠加电压波形的高电平期间内，通过增大电 弧电压而增大电弧力。§卩，使将熔滴顶向消耗电极方向的力增大，使电弧 力周期性变化。这样，能以与综合了熔滴的生长速度、消耗电极的供给速 度及熔滴或熔融池的振动等的熔滴的下降速度的相对平衡，抑制熔滴与熔 融池的振动或强制性地使熔滴与熔融池的振动产生。
如上所述，在本实施方式中，电弧期间内的规定期间中，通过使规定 的叠加电压波形Vr与作为指令电压波形的焊接电压波形叠加，使电弧力 周期性变化，从而可以抑制熔滴与熔融池的振动或强制性地使熔滴与熔融 池的振动产生。结果，对于从短路次数多的小电流区域到短路次数减少的 中电流到大电流为止的区域的全部区域而言，可以抑制熔滴被顶到消耗电 极方向的生长。再有，通过防止熔滴的过大生长，并且使得熔滴向熔融池 的移行平稳，从而可以减少焊渣的产生，进而可以使得焊珠外观平坦。
另外，希望叠加电压波形Vr的周期比短路周期还短，且比电弧焊接 装置的控制周期还长。具体是，希望在100Hz以上100kHz以下的区间内 设定。而且，比短路周期还短、比电弧焊接装置的控制周期还长的理由如 下。
艮P，作为比短路周期还短的理由是若比短路周期还长，则电弧期间 内电弧力不会变化。例如，在焊接平均电流值为120A的区域内， 一般短 路次数在1秒内约产生80 120次，此时的短路期间约为5 10ms。此时， 为了使电弧力变化，至少需要将叠加电压波形的周期设为10ms以下，即 设定为100Hz以上。这是因为若设为比这还长的周期，则下一短路产生， 无法使电弧力变化。
再有，作为比电弧焊接装置的控制周期还长的理由，电弧焊接装置的 控制是根据电源的控制频率来决定每次焊接输出。因此，无法进行比控制
频率更快的响应，假设在控制频率为100kHz的情况下，每10ns焊接输出 变化一次。因此，即使将叠加电压波形Vr的周期设为9ps的周期，焊接 输出也不会变化。
另外，也可以将第一规定时间tl设为零，g卩，也可以在成为电弧期间 后马上将叠加电压波形Vr叠加在焊接基准波形Va上。再有，也可以是成 为电弧期间很久后将叠加电压波形Vr叠加在焊接基准波形Va上。
还有，也考虑若设想电弧期间长的异常状况，则由于熔滴生长得较 大，故若由于叠加电压而使电弧力过分增大，则在电弧力较强时将熔滴吹 飞，成为大粒焊渣的产生原因。因此，希望在电弧期间结束之前不对叠加 电压波形Vr进行叠加。
(实施方式2)
图9是表示本实施方式的电弧焊接装置的概略构成的框图。再有，图 10是表示本实施方式中的图9所示的各构成部分的输出波形和动作的时 间图。
在本实施方式中，与实施方式l的主要不同点在于将叠加电压波形
Vr叠加到基准电压波形Va的规定期间不是变为电弧期间之后的时间，而 是根据基准电压波形Va的值来决定。再有，针对与实施方式l同样的地 方赋予相同的符号并省略详细说明。以下，以本发明实施方式2中与实施 方式l不同的部分为中心，利用图9及图IO进行说明。
如图9所示，本实施方式中的电弧焊接装置备有设定部17，其据焊接 平均电流指令值或消耗电极的供给量指令值，存储设定第一阈值、第二阈 值和叠加电压波形Vr的一个周期的波形。而且，还包括根据基准电压 波形生成部8和设定部17的输出，判定基准电压波形是否在第一阈值以 下的第一阈值判定部15;和根据基准电压波形生成部8与设定部17的输 出，判定基准电压波形是否在第二阈值以下的第二阈值判定部16。
以下，利用图9与图10，对本实施方式中的电弧焊接装置的动作进行 说明。
首先，焊接电流检测部5检测焊接输出电流，将焊接电流波形Io输出 到控制部13。再有，焊接电压检测部4检测焊接输出电压，并向控制部 13和短路/电弧判定部6输出焊接电压波形Vo。进而，短路/电弧判定部6 根据焊接电压检测部4的输出波形，判断焊接状态是短路状态还是电弧状 态，输出短路期间或电弧期间。该输出用图10的短路/电弧判定输出AS 的波形来表示。再有，基准电压波形生成部8根据短路/电弧判定部6的输 出，在电弧期间内生成预先设定的焊接基准电压波形Va。
接着，第一阈值判定部15根据基准电压波形生成部8和设定部17的 输出，判定基准电压波形Va是否在由存储有与焊接平均电流指令值或消 耗电极的供给量指令值对应的设定值的设定部17预先设定的第一阈值 Val以下，并向叠加电压波形生成部ll输出信号。而且，第二阈值判定部 16根据基准电压波形生成部8和设定部17的输出，判定基准电压波形Va 是否在由存储有与焊接平均电流指令值或消耗电极的供给量指令值对应 的设定值的设定部17预先设定的第二阈值Va2以下，并向叠加电压波形 生成部ll输出信号。
再有，叠加电压波形生成部11根据第一阈值判定部15与第二阈值判 定部16的输出，生成并输出作为指令电压波形的叠加电压波形Vr。艮口， 在基准电压波形Va在第一阈值Val以下、第二阈值Va2以上的期间内， 生成并输出由存储有与焊接平均电流指令值或消耗电极的供给量指令值 对应的设定值的设定部17预先设定的周期与振幅的叠加电压波形Vr。这 样，电弧期间中的规定期间是指令电压波形从第一阈值Val变为第二阈值 Va2的期间。其中，例如第一阈值Val设为35V到25V左右，第二阈值 Va2设为35V到15V左右。
而且，电压波形合成部12对叠加电压波形生成部11生成的叠加电压 波形Vr和基准电压波形生成部8生成的基准电压波形Va进行加法运算合 成。其中，该电压波形合成部12的输出变为图10的合成波形Vao所示的 波形。如图所示的合成波形Vao在基准电压波形Va在第一阈值Val以上 时为焊接基准波形Va的波形。再有，合成波形Vao在基准电压波形Va在
第一阈值Val以下、第二阈值Va2以上时为基准电压波形Va与叠加电压 波形Vr相加后的波形。而且，合成波形Vao在基准电压波形Va在第一阈 值Val以下时输出成为基准电压波形Va的波形的合成波形Vao。
而且，控制部13根据焊接电流检测部5、基准电流波形生成部7、焊 接电压检测部4、电压波形合成部12、短路/电弧判定部6的输出，在短路 /电弧判定部6的输出表示短路期间的情况下，控制焊接输出部3的输出， 以使焊接电流检测部5的输出与基准电流波形生成部7的输出一致。另一 方面，在短路/电弧判定部6的输出表示电弧期间的情况下，控制焊接输出 部3的输出，以使焊接电压检测部4与电压波形合成部12的输出一致。
另外，为了改变焊珠形状或电弧长度等而进行电压微调整，例如若在 图10的时间e内上升AVa，使基准电压波形Va变化，则第一阈值判定部 15判定为第一阈值Val以上的期间f及期间g也变化。结果，开始对叠加 电压波形Vr进行叠加的期间变化，在电弧电压高情况下、即在电弧长度 长的情况下，到对叠加电压波形Vr进行叠加为止的期间变长。另一方面， 在电弧电压低的情况下、即电弧长度短的情况下，到对叠加电压波形Vr 进行叠加为止的期间变短。这样，根据基准电压波形，可以将开始对叠加 电压波形Vr进行叠加的时间修正为适当的时间。
进而，在使基准电压波形Va变化的同时，若使第一阈值Val也变化， 则图IO所示的对叠加电压进行叠加的期间h变化。结果，在电弧电压高 的情况下、即电弧长度长的情况下对叠加波形进行叠加的期间变长，而在 电弧电压低的情况下、即电弧长度短的情况下对叠加电压波形Vr进行叠 加的期间变短。这样，根据基准电压波形Va，可以将对叠加电压波形Vr 进行叠加的时间修正为适当的时间。
再有，如图10的时间c所示，在基准电压波形Va为第一阈值Val以 上的期间内短路/电弧判定部6的输出变为短路状态的情况下，叠加电压波 形生成部11不会生成叠加电压波形Vr，因此电压波形合成部12的输出变 为焊接基准波形Va。再有，如图10的时间d所示，在基准电压波形Va 在第一阈值Val以下第二阈值Va2以上的期间内短路/电弧判定部6的输 出变为短路状态，也因为叠加电压波形生成部11不会生成叠加电压波形 Vr，故电压波形合成部12的输出变为焊接基准波形Va。
如上所述，本发明在电弧期间的规定期间内使规定的叠加电压波形Vr
与焊接输出电压叠加，通过使电弧力周期性变化，从而可以抑制熔滴与熔 融池的振动，或强制性地使熔滴与熔融池的振动产生。结果，对于从短路 次数多的小电流区域到短路次数减少的中电流到大电流为止的区域的全 部区域而言，可以抑制熔滴被顶到消耗电极方向的生长。再有，通过防止 熔滴的过大生长，并且使得熔滴向熔融池的移行平稳，从而可以减少焊渣 的产生，进而可以使得焊珠外观平坦。
再有，通过以基准电压波形Va的值来设定电弧期间内的规定期间， 根据焊接平均电压平均值，使叠加电压波形Vr叠加的期间变化，从而可 以施加适当的叠加电压波形Vr。
(工业上的可利用性) 如上所述，本发明涉及的电弧焊接电源装置及其焊接输出控制方法， 对于从短路次数多的小电流区域到短路次数减少的中电流到大电流为止 的区域的全部区域而言，可以减少焊渣的产生，并且可以使得焊珠外观平 坦，在焊接领域是有用的。
权利要求
1.一种焊接输出控制方法，是消耗电极式电弧焊接的焊接输出控制方法，向被焊接物体提供消耗电极，由焊接电源装置向所述消耗电极与所述被焊接物体之间供给电力，重复短路期间与电弧期间，在所述电弧期间中的规定期间内，在指令电压波形上叠加规定的叠加电压波形，该叠加电压波形的周期比短路周期短且比所述焊接电源装置的控制周期长。
2. 根据权利要求l所述的焊接输出控制方法，其特征在于，所述电弧期间中的所述规定期间是从电弧发生后经过了第一规定时 间后的时刻开始到经过第二规定时间为止的期间。
3. 根据权利要求1所述的焊接输出控制方法，其特征在于， 所述电弧期间中的所述规定期间是所述指令电压波形从第一阈值变为第二阈值为止的期间。
4. 根据权利要求1 3中任一项所述的焊接输出控制方法，其特征在于，所述叠加电压波形是由以下期间构成的重复波形以第一斜率下降的期间；达到第一规定波高值后，将所述第一规定波高值维持第三规定时间的 期间；经过所述第三规定时间后，以第二斜率上升的期间； 达到第二规定波高值后，将所述第二规定波高值维持第四规定时间的 期间；禾口经过所述第四规定时间后，以所述第一斜率下降的期间。
5. 根据权利要求1 3中任一项所述的焊接输出控制方法，其特征在于，所述规定的叠加电压波形是由以下期间构成的重复波形-以第一斜率上升的期间；达到第一规定波高值后，将所述第一规定波高值维持第三规定时间的 期间；经过所述第三规定时间后，以第二斜率下降的期间； 达到第二规定波高值后，将所述第二规定波高值维持第四规定时间的 期间；禾口经过所述第四规定时间后，以所述第一斜率上升的期间。
6. 根据权利要求1 3中任一项所述的焊接输出控制方法，其特征在于，所述规定的叠加电压波形是由以下期间构成的重复波形 以第一斜率下降的期间；达到第一规定波高值后，将所述第一规定波高值维持第三规定时间的 期间；经过所述第三规定时间后，以第二斜率上升的期间； 达到第二规定波高值后，将所述第二规定波高值维持第四规定时间的 期间；经过所述第四规定时间后，以所述第一斜率下降的期间；和 以所述第一斜率下降并在波高值达到0后，将所述波高值0维持第五 规定时间的期间。
7. 根据权利要求1 3中任一项所述的焊接输出控制方法，其特征在于，所述规定的叠加电压波形是由以下期间构成的重复波形 以第一斜率上升的期间；达到第一规定波高值后，将所述第一规定波高值维持第三规定时间的 期间；经过所述第三规定时间后，以第二斜率下降的期间； 达到第二规定波高值后，将所述第二规定波高值维持第四规定时间的 期间；经过所述第四规定时间后，以所述第一斜率上升的期间；和 以所述第一斜率上升并在波高值达到0后，将所述波高值0维持第五 规定时间的期间。
8. 根据权利要求1 3中任一项所述的焊接输出控制方法，其特征在 于，所述规定的叠加电压波形是正弦波、三角波和矩形波中的一种。
9. 根据权利要求6所述的焊接输出控制方法，其特征在于， 根据焊接平均电流或所述消耗电极的提供量来设定以下量中的至少一个所述第一规定时间、所述第二规定时间； 所述叠加电压波形的所述第一斜率、所述第二斜率； 所述第一规定波高值、所述第二规定波高值； 所述第三规定时间、所述第四规定时间、所述第五规定时间； 所述规定的叠加电压波形的正弦波、三角波与矩形波其中之一的周期 与振幅；和所述指令电压波形的第一阈值、第二阈值。
10. 根据权利要求1 3中任一项所述的焊接输出控制方法，其特征在于，所述规定的叠加电压波形的周期在100Hz以上100kHz以下。
11. 一种电弧焊接装置，其提供消耗电极，进行重复短路期间和电弧 期间的消耗电极式电弧焊接，该电弧焊接装置包括焊接电压检测部，其检测焊接输出电压；基准电压波形生成部，其生成电弧期间内的基准电压波形；短路/电弧判定部，其根据所述焊接电压检测部的输出信号，判断是短 路期间还是电弧期间；第一定时器部，其在所述短路/电弧判定部的输出信号判断为电弧期间 后，对第一规定时间进行计测；第二定时器部，其在所述第一定时器部结束计测后，对第二规定时间 进行计测；叠加电压波形生成部，其在所述第二定时器部的输出信号处于计测期 间的情况下，生成并输出预先设定的规定的叠加电压波形；电压波形合成部，其对所述基准电压波形生成部的输出信号和所述叠 加电压波形生成部的输出信号进行合成；和控制部，其根据所述电压波形合成部的输出信号和所述焊接电压检测 部的输出信号，对焊接输出进行控制。
12. —种电弧焊接装置，其提供消耗电极，进行重复短路期间和电弧 期间的消耗电极式电弧焊接，该电弧焊接装置包括焊接电压检测部，其检测焊接输出电压； 基准电压波形生成部，其生成电弧期间内的基准电压波形；短路/电弧判定部，其根据所述焊接电压检测部的输出信号，判断是短路期间还是电弧期间；第一阈值判定部，其判定所述基准电压波形是否在第一阈值以下； 第二阈值判定部，其判定所述指令电压波形是否在第二阈值以下； 叠加电压波形生成部，其在所述短路/电弧判定部的输出信号判定为电弧期间后，在从所述基准电压波形变为所述第一阈值开始到变为所述第二阈值为止的期间内，生成并输出预先设定的规定的叠加电压波形；电压波形合成部，其对所述基准电压波形生成部的输出信号和所述叠加电压波形生成部的输出信号进行合成；和控制部，其根据所述电压波形合成部的输出信号和所述焊接电压检测部的输出信号，对焊接输出进行控制。
13. 根据权利要求11或12所述的电弧焊接装置，其特征在于， 所述规定的叠加电压波形是由以下期间构成的重复波形-以第一斜率下降的期间；达到第一规定波高值后，将所述第一规定波高值维持第三规定时间的 期间；经过所述第三规定时间后，以第二斜率上升的期间； 达到第二规定波高值后，将所述第二规定波高值维持第四规定时间的 期间；禾口经过所述第四规定时间后，以所述第一斜率下降的期间。
14. 根据权利要求11或12所述的电弧焊接装置，其特征在于， 所述规定的叠加电压波形是由以下期间构成的重复波形 以第一斜率上升的期间；达到第一规定波高值后，将所述第一规定波高值维持第三规定时间的 期间；经过所述第三规定时间后，以第二斜率下降的期间；达到第二规定波高值后，将所述第二规定波高值维持第四规定时间的期间；禾B经过所述第四规定时间后，以所述第一斜率上升的期间。
15. 根据权利要求11或12所述的电弧焊接装置，其特征在于， 所述规定的叠加电压波形是由以下期间构成的重复波形 以第一斜率下降的期间；达到第一规定波高值后，将所述第一规定波高值维持第三规定时间的 期间；经过所述第三规定时间后，以第二斜率上升的期间； 达到第二规定波高值后，将所述第二规定波高值维持第四规定时间的 期间；经过所述第四规定时间后，以所述第一斜率下降的期间；和 以所述第一斜率下降并在波高值达到0后，将所述波高值0维持第五 规定时间的期间。
16. 根据权利要求11或12所述的电弧焊接装置，其特征在于， 所述规定的叠加电压波形是由以下期间构成的重复波形 以第一斜率上升的期间；达到第一规定波高值后，将所述第一规定波高值维持第三规定时间的 期间；经过所述第三规定时间后，以第二斜率下降的期间； 达到第二规定波高值后，将所述第二规定波高值维持第四规定时间的 期间；经过所述第四规定时间后，以所述第一斜率上升的期间；和 以所述第一斜率上升并在波高值达到0后，将所述波高值0维持第五 规定时间的期间。
17. 根据权利要求11或12所述的电弧焊接装置，其特征在于， 所述规定的叠加电压波形是正弦波、三角波和矩形波中的一种。
18. 根据权利要求16所述的电弧焊接装置，其特征在于， 根据焊接平均电流或所述消耗电极的提供量来设定以下量中的至少—个.所述第一规定时间、所述第二规定时间；所述规定的叠加电压波形的所述第一斜率、所述第二斜率；所述第一规定波高值、所述第二规定波高值；所述第三规定时间、所述第四规定时间、所述第五规定时间； 所述规定的叠加电压波形的正弦波、三角波与矩形波其中之一的周期与振幅；和所述指令电压波形的所述第一阈值、所述第二阈值。
19. 根据权利要求11 18中任一项所述的电弧焊接装置，其特征在于，所述规定的叠加电压波形的周期在100Hz以上100kHz以下。
全文摘要
本发明提供一种焊接输出控制方法及电弧焊接装置，在电弧产生后的电弧期间内，经过第一规定时间后的第二规定时间，通过使比短路周期还短、比焊接电源装置的控制周期还长的规定周期与振幅的叠加电压波形与指令电压波形叠加，从而对于从短路次数多的小电流区域到短路次数减少的中电流到大电流为止的区域的全部区域而言，可以抑制熔滴被顶到消耗电极方向的生长，通过防止熔滴的过大生长，并且使得熔滴向熔融池的移行平稳，从而可以减少焊渣的产生，进而可以使得焊珠外观平坦。
文档编号B23K9/073GK101374625SQ200780001130
公开日2009年2月25日 申请日期2007年8月3日 优先权日2007年2月28日
发明者佐藤公哉, 本宫纪典, 松本一德, 田中义朗 申请人:松下电器产业株式会社