专利名称：引弧控制方法
技术领域：
本发明涉及在开始熔化电极电弧焊接时，使焊丝与母材暂时接触后缩回来产生初 始电弧，一边维持初始电弧一边继续进行焊丝的缩回后，从初始电弧向稳定状态的电弧转 移的缩进(retract)引弧控制方法的改良。
背景技术：
如图5所示，在焊接电源PS的外部设置有焊接开始电路ST。如果从焊接开始电路 ST输入焊接开始信号St，则焊接电源PS分别输出用于使电弧产生的焊接电压Vw及焊接电 流Iw和用于控制焊丝1的进给的进给控制信号Fe。作为焊接开始电路ST，存在对焊接工 序进行控制的可编程逻辑控制器(PLC)、机器人控制装置等。丝进给电动机WM与进给辊5 连接。焊丝1由于进给辊5的旋转而通过焊炬4内向母材2进给。此外，在焊丝1以及母 材2之间，电弧3在由保护气体6防护的状态下产生。如果丝进给电动机丽正向旋转，则 焊丝1朝向接近母材2的方向被进给并前进。另一方面，如果丝进给电动机WM反向旋转， 则焊丝1朝向远离母材2的方向被进给并后退。焊炬4被搭载在机器人本体(未图示)、自 动底盘(未图示)等中。通过使焊炬4向三维方向移动来进行焊接。在焊丝1与母材2相接触(短路)或者电弧产生时，焊接电流Iw在焊丝1与母材 2之间流动。另一方面，焊丝1与母材2远离而处于也没有产生电弧3的无负载状态时，焊 接电压Vw处于最大值(无负载电压)，焊接电流Iw在焊丝1与母材2之间不流动。此外， 焊丝1的前端和母材2之间的距离为丝前端与母材间距离Lw[mm]。因此，电弧产生中的丝 前端与母材间距离Lw与电弧长大致相等。以下的说明中，将焊丝1的前端与母材2物理地 相接触的状态记载为接触，将焊丝1的前端与母材2电连接的状态记载为短路。因此，接触 状态包括短路并接触的状态和不短路地相接触的状态。在绝缘物(熔渣等)附着于焊丝1 的前端的情况下，即使焊丝1的前端与母材2相接触也不短路。在从焊丝1的前端除去绝 缘物的情况下，如果焊丝1的前端与母材2相接触，则短路。图6为由图5的焊接装置进行现有的缩进引弧控制方法时的时序图。图6(A)表示焊接开始信号St,图6 (B)表示进给控制信号Fe，图6 (C)表示焊接电压Vw，图6 (D)表示 焊接电流1 ，图6(E)表示丝前端与母材间距离Lw。以下，参照图6(A) 图6(E)对缩进引 弧控制方法进行说明。(1)时刻tl t2的丝减速期间在时刻tl，如图6㈧所示，输入焊接开始信号St后处于高电平时，如图6(B)所 示，进给控制信号Fc的值成为减速进给速度设定值Fir，开始焊丝的前进。减速进给速度 设定值Fir通常被设定为1 2m/min程度的较慢速度。这是因为如果加快减速进给速度， 则在焊丝与母材物理地相接触时，焊丝被强有力地推压到母材而产生变形，或者焊炬4被 举起，从而存在引弧性变差之虞。同时，开始焊接电源PS的输出，如图6(C)所示，施加焊接 电压Vw。在时刻tl时点为无负载状态，因此焊接电压Vw被设定为最大输出电压值(70 100V左右)的无负载电压Vnl。在时刻tl之后，使焊丝前进，因此如图6(E)所示，丝前端与母材间距离Lw逐渐变短。(2)时刻t2 t3的接触期间 在时刻t2，如果焊丝的前端与母材相接触而短路，则如图6 (E)所示，丝前端与母 材间距离Lw成为0，如图6 (C)所示，焊接电压Vw表示几V程度的短路电压值，如图6(D)所 示，焊接电流Iw表示低电流值(10 100A左右)的初始电流设定值Iir。此时，如图6(C) 所示，对焊接电压Vw处于小于预定的电压基准值Vth的状态进行检测，判别焊丝与母材之 间的短路。此外，此时，如图6(B)所示，进给控制信号Fc的值成为表示负值的后退进给速 度设定值Fbr，开始焊丝的后退。但是，在时刻t2 t3的短路期间中，如图6(E)所示，由于 在丝进给电动机从正向旋转反转到反向旋转时产生的延迟时间或在焊炬内为了后退与焊 丝的游隙相当的长度所需要的延迟时间等，维持焊丝的前端与母材之间的接触。该短路期 间虽然根据丝进给电动机的种类、焊炬的长度等而变化，但是通常为10 IOOms左右。(3)时刻t3 t4的初始电弧缩回期间Ti在时刻t3，如图6 (E)所示，如果焊丝的前端离开母材，则与初始电流设定值Iir相 当的电流流动而初始电弧产生。如果初始电弧产生，则如图6(C)所示，焊接电压Vw表示几 十V的电弧电压值，成为电压基准值Vth以上的值。在预定的初始电弧缩回期间Td(时刻 t3 t4)，如图6 (B)所示，继续进行焊丝的后退。这是因为如果在初始电弧产生之后立即将 焊丝从后退切换到前进，则由于电弧长度非常短而存在再次处于接触状态之虞的缘故。为 了防止上述情况并且使顺利地向稳定电弧状态转移，在该期间中，一边维持初始电弧，一边 继续进行焊丝的后退，使电弧长度增大。之后，使焊丝的后退继续直到电弧长度与稳定电弧 长度大致相等为止。对初始电弧流动低电流值的初始电流的目的在于，为了抑制焊丝的前 端由初始电弧熔融而电弧燃起。如果在焊丝的后退时附加电弧的燃起，则将电弧正确地增 加到期望值变得困难。因此，通过将初始电流的电流值抑制地较低来抑制电弧的燃起。此 夕卜，为了防止再次短路，在时刻t3初始电弧已产生时，也流动短时间脉冲电流即防止再次 短路电流。根据该方法，通过流动高电流值的脉冲电流，从而能够瞬时地增大电弧，防止再 次短路。(4)时刻t4以后的稳定电弧状态的期间在时刻t4，经过初始电弧缩回期间Td后，如图6(B)所示，进给控制信号Fc的值 成为稳定进给速度设定值Fcr，再次开始焊丝的前进。同时，如图6(C)所示，被恒压控制为 焊接电压Vw与预定的电压设定值Vr相等，如图6⑶所示，与稳定进给速度相对应的稳定 的焊接电流Ic流动。由此，如图6(E)所示，从初始电弧产生状态向稳定电弧状态顺利地转 移。另外，在稳定电弧状态，电弧表示稳定电弧长度Lc。在上述的控制方法中，为了正确地控制电流值，初始电流由焊接电源PS被恒流控 制。如图6(D)所示，初始电流表示固定值，但也存在在时刻t2焊丝与母材相接触的时点， 将电流值抑制地较小，在短路期间中使电流值增大的情况。这是因为防止在接触时电弧产 生而进行熔敷的缘故。此时，使焊丝前进或者后退，以使焊丝的前端前进或者后退，但也可 代替上述方式，使焊炬前进或者后退，以使焊丝的前端前进或者后退。因此，作为使焊丝的 前端前进或者后退的单元，除了焊丝的前进或者后退，也有焊炬的前进或者后退的单元。当 然，在时刻t4之后，为了使焊丝再次前进，进行焊丝的进给。上述现有技术在例如专利文献 1、2中公开。
根据图6所示的控制方法，在时刻t2，焊丝的前端相对母材物理地相接触，与此同 时处于短路状态。此时，焊丝的前进立刻被停止，切换到后退。因此，焊丝不会被强有力地 推压到母材。但是，存在受到眼前的焊接的影响而绝缘物附着于焊丝的前端的情况。因此， 由于绝缘物，存在即使焊丝的前端与母材物理地相接触也不会立刻短路的情况。这种情况 下，由于将焊丝的前端推压到母材，因此焊丝以减速进给速度继续前进。如果通过焊丝的推 力而附着于焊丝的前端的绝缘物被破坏，则焊丝的前端与母材相接触而短路。此时，在以强 压力将焊丝推压到母材的状态下流动初始电流后，使焊丝后退来产生初始电弧的情况下， 产生以下的问题。 (1)在母材以及进给辊间的焊丝的进给路径上弯曲的焊丝朝向母材迅速地飞出， 因此产生再次短路。(2)通过焊丝的推力的反作用力而被举起的焊炬迅速地返回到原来的位置，因此
产生再次短路。如果在初始电弧产生时产生再次短路，则由于由初始电弧而焊丝的前端熔融，因 此焊丝的前端熔敷于母材。如果一旦产生熔敷，则为了解除熔敷需要流动几百A的高电流。 此时，发生溅射较多产生的引弧。该现象在不锈钢的情况下变得显著。在以下的说明中，将 这种现象称为伴随焊丝的推力解除的再次短路。此外，如上所述，即使在初始电弧发生时流动过防止再次短路电流，由于弯曲的焊 丝以比防止再次短路电流所产生的焊丝熔融速度快的速度迅速地朝向被焊接物飞出，或者 推上去的焊炬迅速地返回到原来的位置，因此也产生再次短路。从而，在现有技术中，防止 伴随焊丝的推力解除所引起的再次短路是困难的。专利文献1 JP特开2006-231414号公报专利文献2 JP特开2007-30018号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够防止伴随焊丝的推力解除所引起的再次短路， 能够得到良好的引弧性的弓I弧控制方法。为了解决上述课题，根据本发明的第一方式提供一种引弧控制方法，其特征在于， 包括步骤1，驱动丝进给电动机来开始焊丝的前进；步骤2，判别由于焊丝的前进使焊丝的 前端与母材相接触而在焊丝及母材间产生了短路；步骤3，在短路判别时，检测丝进给电动 机的进给转矩值作为短路判别时转矩值，在短路判别时转矩值为基准转矩值以上时转移到 步骤4，在短路判别时转矩值小于基准转矩值时转移到步骤5 ；步骤4，在开始焊丝的后退并 且没有产生电弧的状态下，使焊丝的前端离开母材后返回到步骤1 ；步骤5，开始焊丝的后 退使焊丝的前端离开母材，从而在焊丝及母材间产生初始电弧；步骤6，在维持初始电弧的 状态下继续进行焊丝的后退来增大电弧长度；和步骤7，停止焊丝的后退，并且开始焊丝的 前进，使电弧的状态从初始电弧向稳定电弧转移。根据该控制方法，即使在绝缘物附着于焊丝的前端的情况下，在短路判别时丝进 给电动机的转矩值在基准转矩值以上时，通过使焊丝后退，也能将焊丝从拉紧状态解除，或 者解除焊炬的举起状态。因此，能够防止伴随焊丝的推力解除的再次短路的产生，能够确保 良好的引弧性。
为了解决上述课题，根据本发明的第二方式提供一种引弧控制方法，具备步骤 1，驱动丝进给电动机来开始焊丝的前进；步骤2，判别由于焊丝的前进使焊丝的前端与母 材相接触而在焊丝及母材间产生了短路；步骤3，在短路判别时，检测丝进给电动机的进给 转矩值作为短路判别时转矩值，在短路判别时转矩值为基准转矩值以上时转移到步骤4，在 短路判别时转矩值小于基准转矩值时转移到步骤5 ；步骤4，以能保持焊丝的前端与母材相 接触的状态的低后退进给速度使焊丝后退直到进给转矩值减少到低基准转矩值为止，之后 转移到步骤5 ；步骤5，开始焊丝的后退使焊丝的前端离开母材，从而在焊丝及母材间产生 初始电弧；步骤6，在维持初始电弧的状态下继续进行焊丝的后退来增大电弧长度；和步骤 7，停止焊丝的后退，并且开始焊丝的前进，使电弧的状态从初始电弧向稳定电弧转移。 此时，即使在绝缘物附着于焊丝的前端的情况下，在短路判别时丝进给电动机的 转矩值在基准转矩值以上时，通过在使焊丝的前端与母材相接触的状态下使焊丝后退直到 进给转矩值减少到低转矩值为止，从而将焊丝从拉紧状态解除，或者解除焊炬的举起状态。 因此，能够防止伴随焊丝的推力解除的再次短路的产生，能够确保良好的引弧性。为了解决上述课题，根据本发明的第三方式提供一种引弧控制方法，包括步骤 1，驱动丝进给电动机来开始焊丝的前进；步骤2，判别由于焊丝的前进使焊丝的前端与母 材相接触而在焊丝及母材间产生了短路；步骤3，在短路判别时以前的焊接电压值为比无 负载电压低的状态持续了规定期间以上时转移到步骤4，在短路判别时以前的焊接电压值 为比无负载电压低的状态没有持续规定期间以上时转移到步骤5 ；步骤3，在短路判别时， 检测丝进给电动机的进给转矩值作为短路判别时转矩值，在短路判别时转矩值为基准转矩 值以上时转移到步骤4，在短路判别时转矩值小于基准转矩值时转移到步骤5 ；步骤4，在开 始焊丝的后退并且不产生电弧的状态下，使焊丝的前端离开母材后返回到步骤1 ；步骤5， 开始焊丝的后退使焊丝的前端离开母材，从而在焊丝及母材间产生初始电弧；步骤6，在维 持初始电弧的状态下继续进行焊丝的后退来增大电弧长度；和步骤7，停止焊丝的后退，并 且开始焊丝的前进，使电弧的状态从初始电弧向稳定电弧转移。此时，基于短路判别时以前的焊接电压值比无负载电压低的状态是否持续了规定 期间以上，能够判别焊丝或焊炬的状态。也就是说，即使没有检测丝进给电动机的进给转 矩，也能实现与第1方式相关的发明相同的作用效果。此外，由于不需要检测丝进给电动机 的进给转矩，因此电路整体的结构简单化，成本也减小。
图1为本发明的第1实施方式相关的焊接电源的模块图。图2为表示本发明的第1实施方式相关的引弧控制方法的时序图。图3为表示本发明的第2实施方式相关的引弧控制方法的时序图。图4为表示本发明的第3实施方式相关的引弧控制方法的时序图。图5为表示现有技术的熔化电极电弧焊接装置的模块图。图6为表示现有技术的引弧控制方法的时序图。
具体实施例方式[第1实施方式]
以下，参照附图对本发明的第1实施方式进行说明。包括图1所示的焊接电源的 焊接装置的结构与包括该焊接电源PS的图5所示的焊接装置的结构相同。 如图1所示，从3相200V等的工业电源向电源主电路PM输入电力。电源主电路 PM按照后述的驱动信号Dv进行逆变控制所进行的输出控制。电源主电路PM分别输出用于 使电弧3产生的焊接电压Vw及焊接电流Iw。电源主电路PM由一次整流电路、电容器、逆 变电路、高频变压器、二次整流电路以及直流电抗器构成。一次整流电路对工业电源进行整 流。电容器使被整流的直流电压变得平滑。逆变电路将所平滑的直流电压变换为高频交流 电压。高频电抗器将高频电压降压为适于焊接的电压。二次整流电路对被降压的高频交流 进行整流。直流电抗器对被整流的直流进行平滑。焊丝1由于与丝进给电动机WM相连接 的进给辊5的旋转通过焊炬4内向母材2被进给。之后，在焊炬4与母材2之间产生电弧 3，进行焊接。电压检测电路VD检测焊接电压Vw，输出电压检测信号Vd。电流检测电路ID检测 焊接电流Iw，输出电流检测信号Id。在电压检测信号Vd的值小于电压基准值Vth时，判别 短路判别电路SD为短路状态，输出处于高电平的短路判别信号Sd。如果从丝进给电动机 WM向进给转矩检测电路QD输入电动机电流Im，则进给转矩检测电路QD算出进给转矩，输 出进给转矩信号Qd。如果在顺序控制电路SC中输入来自外部的焊接开始信号St、短路判别信号Sd以 及进给转矩信号Qd，则顺序控制电路SC在图2中如后所述进行顺序控制，分别输出进给速 度设定信号Fr、电流设定信号Ir以及外部特性切换信号Sp。进给控制电路FC以基于进给 速度设定信号Fr的进给速度输出用于进给焊丝的进给控制信号Fe。丝进给电动机WM由进 给控制信号Fc被控制，输出在电动机内流动的电动机电流Im。在进给速度设定信号Fr为 正值时，焊丝前进，为负值时后退，为零时停止进给。电压设定电路VR输出预定的电压设定信号Vr。电压误差放大电路EV对电压设定 信号Vr和电压检测信号Vd之间的误差进行放大，输出电压误差放大信号Εν。电流误差放 大电路EI对电流设定信号Ir和电流检测信号Id之间的误差进行放大，输出电流误差放大 信号Ei。外部特性切换信号Sp为低电平时，外部特性切换电路SP输出电流误差放大信号 Ei作为误差放大信号Ea。此外，在外部特性切换信号Sp为高电平时，外部特性切换电路SP 输出电压误差放大信号Ev作为误差放大信号Ea。因此，在外部特性切换信号Sp为低电平 时，焊接电源的外部特性成为恒流特性。此外，在外部特性切换信号Sp为高电平时，焊接电 源的外部特性成为恒压特性。如果对驱动电路DV输入焊接开始信号St，则驱动电路DV输 入误差放大信号Ea来进行脉冲宽度调制控制，输出用于对电源主电路PM内的逆变电路进 行驱动的驱动信号Dv。接下来，参照图2对本发明的第1实施方式相关的引弧控制方法进行说明。图2 表示图1所示的焊接电源中所实施的各种信号的时序图。图2(A)表示焊接开始信号St， 图2 (B)表示进给速度设定信号Fr，图2 (C)表示焊接电压Vw，图2 (D)表示焊接电流Iw，图 2(E)表示丝前端与母材间距离Lw，图2(F)表示进给转矩信号Qd，图2(G)表示短路判别信 号Sd，图2(H)表示外部特性切换信号Sp,图2(1)表示电流设定信号Ir。图2所示的时序 图表示，由于绝缘物附着于焊丝的前端，从而焊丝的前端与母材相接触之后延迟地处于短 路状态的情况。
(1)时刻tl t2的丝减速期间在时刻tl，如图2㈧所示，输入焊接开始信号St而处于高电平时，如图2(B)所 示，进给速度设定信号Fr的值成为减速进给速度设定值Fir，焊丝开始前进。同时，开始驱 动信号Dv的输出，开始电源主电路PM的输出，因此，如图2(C)所示，施加焊接电压Vw。在 时刻tl时点为无负载状态，因此焊接电压Vw成为高电压值的无负载电压。在时刻tl之后， 使焊丝前进，因此如图2 (E)所示，丝前端与母材间距离Lw 逐渐变短。(2)时刻t2 t3的不是短路状态的接触期间在时刻t2，如果焊丝进一步前进，则焊丝的前端与母材物理地相接触。但是，焊丝 经由附着于其前端的绝缘物与母材相接触，因此焊丝及母材间没有电连接，不处于短路状 态。因此，如图2(G)所示，短路判别信号Sd维持表示非短路状态的低电平。因此，如图2(B) 所示，进给速度设定信号Fr被维持为减速进给速度设定值Fir，继续焊丝的前进。即焊丝在 使其前端与母材相接触的状态下进一步前进。因此，如上所述，焊丝通过强的推力处于拉紧 的状态，或者焊炬通过强的推力的反作用力而处于举起的状态。同时，如图2(F)所示，由于 焊丝的推力而进给转矩信号Qd的值显著增大。(3)时刻t3 t4的短路期间在时刻t3，附着于焊丝的前端的绝缘物的一部分通过焊丝的前进所产生的强推力 被破坏及除去。于是，焊丝及母材间被电连接，处于已短路的状态。之后，如图2(G)所示， 短路判别信号Sd从低电平向表示短路状态的高电平变化。在该时点的进给转矩信号Qd的 值，如图2(F)所示，为基准转矩值Qt以上。因此，如图2(1)所示，电流设定信号Ir维持低 电流设定值Ilr。此时，如图2(H)所示，外部特性切换信号Sp为低电平。因此，外部特性成 为恒流特性，相当于低电流设定值Ilr的焊接电流Iw流动。低电流设定值Ilr被设定为不 能维持约IA以下的电弧的程度的值。短路判别时的进给转矩信号Qd的值(以下称为短路 判别时转矩值)为基准转矩值Qt以上。因此，如图2(B)所示，进给速度设定信号Fr成为 后退进给速度设定值Fbr，焊丝开始后退。但是，由于在进给路径内使拉紧的焊丝后退需要 时间，因此在该期间中，如图2(E)所示，丝前端 母材间距离Lw维持为0。即焊丝的前端 仍然与母材相接触，继续短路。焊丝向母材的推力通过这种焊丝的后退被解除。因此，如图 2(F)所示，进给转矩信号Qd的值减少，最终表示负的值。(4)时刻t4 t5的焊丝缩回期间随着焊丝的后退，在时刻t4，焊丝的前端离开母材。但是，如图2(1)所示，电流设 定信号Ir仍然维持为低电流设定值Ilr。因此，不产生初始电弧，如图2(C)所示，施加无 负载电压。因此，如图2(G)所示，短路判别信号Sd从高电平向表示非短路状态的低电平变 化。从短路判别信号Sd处于低电平的时点到经过预定的初始延迟期间Tid为止的期间继 续焊丝的后退。其结果，如图2(E)所示，丝前端与母材间距离Lw逐渐增大。(5)时刻t5 t6的再次丝减速期间在时刻t5，初始延迟期间Tid结束时，如图2(B)所示，进给速度设定信号Fr再次 成为减速进给速度设定值Fir。其结果，使焊丝再次前进。因此，如图2(E)所示，丝前端与 母材间距离Lw逐渐变小。(6)时刻t6 t7的再次接触期间在时刻t6，由于焊丝的前进而焊丝的前端与母材物理地相接触。此时，由于绝缘物已从焊丝的前端被除去，因此焊丝以及母材间瞬时地被电连接，处于已短路的状态。因此，如图2(C)所示，焊接电压Vw成为低值的短路电压值，小于电压基准值Vth。因此，如图2(G) 所示，短路判别信号Sd从低电平向高电平变化。在该时点，由于焊丝的前端与母材刚接触， 因此焊丝的前端不对母材推压。因此，如图2(F)所示，进给转矩信号Qd的值小于基准转矩 值Qt。因此，如图2(1)所示，电流设定信号Ir从低电流设定值Ilr向预定的初始电流设 定值Iir变化。之后，如图2(D)所示，相当于初始电流设定值Iir的焊接电流Iw流动。初 始电流设定值Iir被设定为能够维持10 100A左右的电弧的程度的低电流值。同时，如 图2(B)所示，进给速度设定信号Fr从减速进给速度设定值Fir向负值的后退进给速度设 定值Fbr变化。因此，使焊丝后退。但是，产生丝进给电动机WM的反转延迟时间，或者进给 路径的焊丝的游隙量的消除需要时间，因此在该期间中，如图2(E)所示，丝前端与母材间 距离Lw维持为0。即焊丝的前端仍然与母材相接触，继续短路。(7)时刻t7 t8的初始电弧缩回期间Td在时刻t7，由于焊丝的后退而焊丝的前端从母材离开。于是，相当于初始电流设 定值Iir的电流流动，在焊丝及母材间产生初始电弧。在该时点，由于焊丝对母材的推力变 弱，因此焊丝不会飞出而再次短路。此外，由于焊炬也没有被举起，因此也不会产生焊炬的 落下所引起的再次短路。即不会产生伴随焊丝的推力解除的再次短路。初始电弧产生时， 如图2(C)所示，焊接电压Vw上升到数十V的电弧电压值而成为电压基准值Vth以上。其 结果，如图2(G)所示，短路判别信号Sd从高电平变化为低电平。在从该时点到经过预定的 延迟期间Td为止的期间继续焊丝的后退，电弧长度增大到规定的距离。在该初始电弧已产 生的时点，如现有技术那样，也可流动脉冲状的再次短路防止电流。(8)时刻t8之后的稳定电弧状态的期间在时刻t8，延迟期间Td结束时，如图2 (B)所示，进给速度设定信号Fr从后退进给 速度设定值Fbr向预定的稳定进给速度设定值Fcr变化。之后，使焊丝再次前进。同时，如 图2(H)所示，外部特性切换信号Sp从低电平向高电平变化，外部特性从恒流特性向恒压特 性变化。因此，如图2(C)所示，焊接电压Vw基于相当于电压设定信号Vr的电压值被控制。 其结果，与稳定进给速度设定值Fcr相对应的稳定的焊接电流Ic流动。之后，如图2(E)所 示，电弧的状态向具有稳定电弧长度Lc的稳定电弧状态顺利地转移。在上述动作中，在时刻t2，在焊丝的前端与母材相接触的同时产生短路状态，在进 给转矩信号Qd的值小于基准转矩值Qt时，省略(2) (5)项的动作，转移到时刻t6以后 的动作。图1的顺序控制电路SC的动作能够如下那样进行整理。(1)步骤 1将进给速度设定信号Fr设定为减速进给速度设定值Fir来进行输出。由此，使焊 丝基于减速进给速度设定值Fir前进。同时，设外部特性切换信号Sp为低电平来输出。由 此，焊接电源的外部特性称为恒流特性。(2)步骤 2由于焊丝的前进而焊丝的前端与母材相接触。之后，判别焊丝与母材电连接而已 短路，短路判别信号Sd成为高电平。(3)步骤 3
对短路判别信号Sd成为高电平时的进给转矩信号Qd的值(短路判别时转矩值) 与基准转矩值Qt进行比较。之后，在Qd > Qt时，前进到步骤4，在Qd < Qt时，前进到步骤 5。(4)步骤 4将电流设定信号Ir设定为不能维持电弧的微小值的低电流设定值Ilr来输出。同 时，将进给速度设定信号Fr设定为后退进给速度设定值Fbr来输出。由此，使焊丝后退，焊 丝的前端离开母材。此时，由于电流设定信号Ir的值小，因此不产生电弧。从通过 短路判 别信号Sd处于低电平来判别焊丝的前端已从母材分离的时点到经过初始延迟期间Tid为 止的期间继续焊丝的后退。之后返回到步骤1。(5)步骤 5将进给速度设定信号Fr设定为后退进给速度设定值Fbr来输出。同时，将电流设 定信号Ir设定为能够维持电弧的低电流值的初始电流设定值Iir来输出。由此，如果焊丝 的前端离开母材，则相当于初始电流设定值Iir的电流流动，在焊丝及母材间产生初始电 弧。(6)步骤 6维持该初始电弧且经过延迟期间Td为止的期间继续焊丝的后退，增大电弧。(7)步骤 7将进给速度设定信号Fr设定为稳定进给速度设定值Fcr来输出。同时，将外部特 性切换信号Sp设为高电平来输出，将焊接电源的外部特性从恒流特性切换为恒压特性。由 此，使焊丝再次以稳定进给速度设定值Fcr前进，对应的稳定的焊接电流Ic流动。由此，电 弧的状态向稳定电弧状态顺利地转移。能够采用进给转矩的瞬时值、平滑值、平均值等来作为上述的短路判别时转矩值。 进给转矩的平均值为图2的时刻t2 t3的期间中的平均值。在上述中，时刻t3 t4的 期间及时刻t6 t7的期间，为了使焊丝的前端后退，也可选择焊丝的后退及焊炬的后退的 任一个。在采用机器人的焊接装置中，也可由教示器设定减速进给速度设定值Fir、基准转 矩值Qt、初始延迟期间Tid、后退进给速度设定值Fbr、延迟期间Td等的参数。此外，也可按 照减速进给速度设定值Fir、焊丝的直径以及焊丝的材质的至少任一个，将基准转矩值Qt 设定为适当值。初始延迟期间Tid也可设定为0。根据第1实施方式，即使在绝缘物附着于焊丝的前端的情况下，在短路判别时转 矩值为基准转矩值以上时，通过使焊丝后退，能够将焊丝从拉紧状态解除，或者解除焊炬的 举起状态。因此，能够防止伴随焊丝的推力解除的再次短路的产生。因此，能够确保良好的 引弧性。[第2实施方式]接下来，参照图3对有关本发明的第2实施方式的引弧控制方法进行说明。在第 2实施方式中，图3的时刻tl t3为止的期间的动作与图2相同，因此省略其说明。(3)时刻t3 t4的短路期间在时刻t3，由于焊丝的前进所引起的强推力而附着于焊丝的前端的绝缘物的一部 分被破坏及除去，于是，焊丝及母材间被电连接，处于已短路的状态。之后，如图3(G)所示， 短路判别信号Sd从低电平向高电平变化。该时点的进给转矩信号Qd的值(短路判别时转矩值)，如图3(F)所示，为基准转矩值Qt以上。在该时点，如图3(1)所示，电流设定信号 Ir为初始电流设定值Iir。此外此时，如图3(H)所示，外部特性切换信号Sp为低电平。因 此，外部特性成为恒流特性，相当于初始电流设定值Iir的焊接电流Iw流动。在短路判别 时，进给转矩信号Qd的值为基准转矩值Qt以上。因此，如图3(B)所示，进给速度设定信号 Fr成为低后退进给速度设定值Fir。其结果，按照焊丝的前端不离开母材的方式以慢的进 给速度使焊丝后退。因此，通过这种焊丝的后退，焊丝从拉紧的状态被缓缓地解除。其结果， 如图3(F)所示，进给转矩信号Qd的值慢慢地变小。此时，焊丝继续后退，直到进给转矩信 号Qd的值减少到预定的低基准转矩值QI为止。该期间中，按照焊丝的前端不离开母材的 方式使焊丝后 退是重要的。因此，低后退进给速度设定值Flr被设定为慢的进给速度。丝 进给电动机WM被速度控制，但该期间中也可进行将低基准转矩值Ql作为目标值的转矩控 制。在这之后，与图2的时刻t6以后的动作相同，因此省略其说明。也可按照焊丝的 直径以及焊丝的材质的至少一个将基准转矩值Qt以及低基准转矩值Ql设定为适当值。此 夕卜，时刻t6以前，将图3 (I)所示的电流设定信号Ir设定为低电流设定值Ilr，在时刻t6之 后，也可设定为初始电流设定值Iir。由此，从时刻t6时点流动初始电流。由此，即使在时 刻t3 t4的期间中焊丝的前端离开母材，在焊丝及母材间也不产生电弧，因此防止熔敷。第2实施方式中的顺序控制电路SC的动作能够如下那样整理。在第2实施方式 中，除步骤4以外与第1实施方式相同，因此省略其说明。(4)步骤 4将进给速度设定信号Fr设定为低后退进给速度设定值Flr来输出。之后，以能够 保持焊丝的前端与母材相接触的状态的低后退进给速度，使焊丝后退直到进给转矩信号Qd 的值减少到低基准转矩值Ql为止，之后前进到步骤5。根据上述第2实施方式，即使在绝缘物附着于焊丝的前端的情况下，在短路判别 时转矩值为基准转矩值以上时，使焊丝后退直到在使焊丝的前端与母材相接触的状态下进 给转矩值减少到低转矩值为止。由此，能够将焊丝从拉紧的状态解除，或者解除焊炬的举起 状态。因此，能够防止随着焊丝的推力解除的再次短路的产生。因此，能够确保良好的引弧 性。[第3实施方式]接下来，参照图4对本发明的第3实施方式相关的引弧控制方法进行说明。在第 3实施方式中，对与图2不同的动作机关进行说明。时刻t2 t3的焊丝被推压到母材的期间，由焊丝朝向母材的推力而附着于焊丝 的前端的绝缘物的一部分被破坏，存在转移地成为比短路电阻值大的电阻值。该状态继续 直到在时刻t3处于完全的短路状态为止。在转移的状态中，如图4(C)所示，焊接电压Vw 比无负载电压低，比短路电压高。在第3实施方式中，判别该中间的电压持续了规定期间以 上，掌握处于焊丝拉紧的状态或者焊炬被举起的状态。即在第1实施方式中，通过短路判别 时转矩值为基准转矩值以上，判别焊丝或焊炬等的状态，但也可代替上述方式，在第3实施 方式中，采用中间的电压来判别焊 丝或焊炬等的状态。除此之外的动作，与图2的说明相 同，因此省略说明。第3实施方式中的顺序控制电路SC的动作除步骤3以外与上述实施方式相同。
(3)步骤 3在比短路判别时更前的焊接电压值为比无负载电压低的状态继续规定期间以上 时前进到步骤4。另一方面，在比短路判别时更前的焊接电压值为比无负载电压低的状态没 有持续规定期间以上时前进到步骤5。上述的规定期间为10 500ms左右。此外，也可按照焊丝的减少进给速度设定值 Fir、焊丝的直径以及焊丝的材质中的至少一个将该规定期间设定为适当值。根据第3实施方式，即使没有检测进给转矩，也能通过比短路判别时更前的焊接 电压值为比无负载电压低的状态持续了规定期间以上的方式来进行判别，能够达到与第1 实施方式相同的效果。此外，由于不需要进给转矩的检测，因此电路整体的结构被简单化，成本也减少。
权利要求
一种引弧控制方法，其特征在于，包括步骤1，驱动丝进给电动机来开始焊丝的前进；步骤2，判别由于上述焊丝的前进使上述焊丝的前端与母材相接触而在上述焊丝及上述母材间产生了短路；步骤3，在上述短路判别时，检测上述丝进给电动机的进给转矩值作为短路判别时转矩值，在上述短路判别时转矩值为基准转矩值以上时转移到步骤4，在上述短路判别时转矩值小于基准转矩值时转移到步骤5；步骤4，在开始上述焊丝的后退并且没有产生电弧的状态下，使上述焊丝的前端离开上述母材后返回到上述步骤1；步骤5，开始上述焊丝的后退使上述焊丝的前端离开上述母材，从而在上述焊丝及上述母材间产生初始电弧；步骤6，在维持上述初始电弧的状态下继续进行上述焊丝的后退来增大电弧长度；和步骤7，停止上述焊丝的后退，并且开始上述焊丝的前进，使电弧的状态从上述初始电弧向稳定电弧转移。
2.一种引弧控制方法，其特征在于，包括 步骤1，驱动丝进给电动机来开始焊丝的前进；步骤2，判别由于上述焊丝的前进使上述焊丝的前端与母材相接触而在上述焊丝及上 述母材间产生了短路；步骤3，在上述短路判别时，检测上述丝进给电动机的进给转矩值作为短路判别时转矩 值，在上述短路判别时转矩值为基准转矩值以上时转移到步骤4，在上述短路判别时转矩值 小于基准转矩值时转移到步骤5 ；步骤4，以能保持上述焊丝的前端与上述母材相接触的状态的低后退进给速度使上述 焊丝后退直到上述进给转矩值减少到低基准转矩值为止，之后转移到步骤5 ；步骤5，开始上述焊丝的后退使上述焊丝的前端离开上述母材，从而在上述焊丝及上述 母材间产生初始电弧；步骤6，在维持上述初始电弧的状态下继续进行上述焊丝的后退来增大电弧长度；和 步骤7，停止上述焊丝的后退，并且开始上述焊丝的前进，使电弧的状态从上述初始电 弧向稳定电弧转移。
3.—种引弧控制方法，其特征在于，包括 步骤1，驱动丝进给电动机来开始焊丝的前进；步骤2，判别由于上述焊丝的前进使上述焊丝的前端与母材相接触而在上述焊丝及上 述母材间产生了短路；步骤3，在上述短路判别时以前的焊接电压值为比无负载电压低的状态持续了规定期 间以上时转移到步骤4，在上述短路判别时以前的焊接电压值为比无负载电压低的状态没 有持续规定期间以上时转移到步骤5 ；步骤3，在上述短路判别时，检测上述丝进给电动机的进给转矩值作为短路判别时转矩 值，在上述短路判别时转矩值为基准转矩值以上时转移到步骤4，在上述短路判别时转矩值 小于基准转矩值时转移到步骤5 ；步骤4，在开始上述焊丝的后退并且不产生电弧的状态下，使上述焊丝的前端离开上述母材后返回到上述步骤1 ；步骤5，开始上述焊丝的后退使上述焊丝的前端离开上述母材,从而在上述焊丝及上述 母材间产生初始电 弧；步骤6，在维持上述初始电弧的状态下继续进行上述焊丝的后退来增大电弧长度；和 步骤7，停止上述焊丝的后退，并且开始上述焊丝的前进，使电弧的状态从上述初始电 弧向稳定电弧转移。
全文摘要
一种引弧控制方法包括步骤(1)，开始焊丝的前进；步骤(2)，判别焊丝的前端与母材相接触而短路已产生；步骤(3)，在短路判别时，在进给转矩值处于基准转矩值以上时转移到步骤(4)，在进给转矩值小于基准转矩值时，转移到步骤(5)；步骤(4)，在开始焊丝的后退并且使电弧不产生的状态下，使焊丝的前端离开母材而返回到步骤(1)；步骤(5)，开始焊丝的后退而焊丝的前端离开母材，从而使初始电弧在焊丝及母材间产生；步骤(6)，在维持初始电弧的状态下继续焊丝的后退来增大电弧长度；步骤(7)，停止焊丝的后退，开始焊丝的前进，使电弧的状态从初始电弧向稳定电弧转移。
文档编号B23K9/12GK101842183SQ200880114028
公开日2010年9月22日 申请日期2008年11月21日 优先权日2007年12月3日
发明者广田周吾 申请人:株式会社大亨