专利名称：消耗电极电弧焊接的起弧控制方法
技术领域：
本发明涉及一种消耗电极电弧焊接的起弧控制方法,具备拉回(retract)起弧控制，使焊丝前进移动，一旦接触到母材后就拉开，通过该拉开产生初始电弧后，向着稳定电弧转移；以及通常起弧控制，使上述焊丝进行上述前进移动来与母材接触或接近，产生稳定电弧，并切换这两种起弧控制来开始焊接。
背景技术：
图6是用于进行消耗电极电弧焊接的焊 接装置的一般性的构成图。以下，参照同图来说明各构成物。焊接电源PS若被输入来自设于外部的焊接开始电路AS的焊接开始信号As，则起动而输出焊接电压Vw以及焊接电流Iw，而且还将用于进给焊丝I的进给控制信号Wc输出到进给电动机丽。焊炬中所安装的焊炬开关、用于控制焊接工序的PLC(可编程逻辑控制器)、机器人控制装置等对应上述焊接开始电路AS。焊丝I通过与进给电动机WM结合的进给辊5的旋转而在焊炬4内穿过来被进给。且从焊炬4的前端所安装的供电芯片4a来对焊丝I供电。在焊丝I和母材2之间产生电弧来进行焊接。若上述的进给辊5正转，则焊丝I向着靠近母材2的方向被前进进给，反之，若进给棍5反转，贝Ij焊丝I向着远离母材2的方向被后退进给。进给速度Fw(m/min)在对焊丝I前进进给时成为正的值，而在后退进给时成为负的值，在停止时成为O。焊丝前端与母材间距离Lw(mm)表示焊丝I的前端和母材2之间的距离，在电弧产生状态下与电弧长度大致相等。在后述的通常起弧控制中，仅对焊丝I进行前进进给，在后述的拉回起弧控制中，对焊丝I进行前进进给以及后退进给的两者。作为消耗电极电弧焊接的起弧控制，以下说明的通常起弧控制是最常使用的。在通常起弧控制中，若将焊接开始信号As输入到焊接电源PS，则以慢的慢速进给速度来对焊丝进行前进进给。若焊丝I的前端通过该前进进给与母材2接触或非常接近，则通焊接电流Iw并产生电弧。若通焊接电流Iw，则将焊丝I的进给速度切换为稳定进给速度，向着稳定电弧转移。由此，完成起弧。另一方面，当焊丝的材质是铝或不锈钢时起弧性不好，这是公知的。另外，即使是钢铁丝，在使用I. Omm以下的细径丝的情况下，起弧性也不好，这是公知的。若使用这些焊丝I来进行上述的通常起弧控制，则即使焊丝I与母材2接触，该短路状态持续数十ms以上的情况也会时常发生。若成为这样的状态，则飞溅较多产生地产生电弧，从而成为不合格的起弧。为了改善该起弧性，使用了以下说明的拉回起弧控制(参照专利文献1、2等)。在拉回起弧控制中，若将焊接开始信号As输入到焊接电源PS，则以慢的慢速进给速度对焊丝I进行前进进给。若通过该前进进给而焊丝I的前端与母材2接触，则通不产生电弧那样的数十A以下的小电流，维持短路状态。同时，开始焊丝I的后退进给，进行将焊丝I的前端从母材2拉开的动作。若通过该后退进给而焊丝I的前端从母材2被拉开，则产生通述小电流值的初始电弧。一边维持产生了该初始电弧的状态，一边持续后退进给规定期间，使电弧长度逐渐变长。经过上述的规定期间后，将焊丝I切换到稳定进给速度下的再前进进给，从初始电弧向稳定电弧转移。由此，完成起弧。在该拉回起弧控制中，由于在通小电流的状态下将焊丝I拉开来产生初始电弧，因此能与焊丝I的材质或直径无关地实现飞溅产生非常少的可靠的起弧。专利文献专利文献I JP特开2007-216303号公报专利文献2 JP特开2006-263822号 公报使用了直径I. 2mm的钢铁丝的消耗电极电弧焊接是应用得最多的焊接方法。在该焊接方法中，能通过上述的通常起弧控制来得到大体良好的起弧性。然而，即使是该焊接方法，若成为焊丝和母材从一开始起就处于短路状态的所谓的接触启动状态，则短路状态长时间持续从而成为飞溅产生得多的不合格的起弧的情况多。该接触启动状态按以下方式产生。在机器人焊接中，在机器人移动到焊接结束位置而结束焊接时，为了使焊丝的前端不熔接于熔池，进行称为抗粘(antistick)控制的焊接结束处理。该焊接结束处理是使焊丝的前端由电弧引燃来使焊丝的前端和母材之间的距离成为5mm左右的处理。该焊接结束处理的另一个目的是为了在机器人移动到下一个焊接开始位置时，焊丝的前端与母材不接触。这是因为，若在开始焊接的时间点焊丝的前端和母材相接触，则如上所述成为接触启动状态，从而成为不合格的起弧的概率变高。然而，由于基于抗粘控制的焊丝前端的引燃中存在一定程度的偏差，因此在焊接结束的时间点焊丝的前端和母材之间的距离比适当值短的情况会发生。进而，由于焊炬的电缆的弯曲状态、机器人的姿势在从焊接结束位置向焊接开始位置的移动中会发生变化，因此焊丝从焊炬前端伸出的长度变长的情况会发生。由于这些情况，会发生成为接触启动状态的情况。即使成为上述那样的接触启动状态，若进行拉回起弧控制，也能得到良好的起弧性。然而，在拉回起弧控制中存在以下那样的问题。即存在拉回起弧控制与通常起弧控制相比起弧所需的时间长的问题。这是因为，在拉回起弧控制中，需要通常起弧控制中所没有的对焊丝进行后退进给的期间。因此，在对短的焊接长度进行多次焊接的情况下，生产效率将下降。另外，在拉回起弧控制中，需要对焊丝前进进给、后退进给、再前进进给以及使进给方向反转。由此，会对供电芯片、线圈导向部(coil liner)、进给电动机等与进给关联的部件造成负担，因此还存在维护花费费用和时间的问题。
发明内容
为此，本发明的目的在于，提供一种消耗电极电弧焊接的起弧控制方法，即使不时产生接触启动状态，也能确保良好的起弧性，且能抑制起弧所需时间变长，还能抑制维护的
负担变重。为了解决上述课题，技术方案I的发明是一种消耗电极电弧焊接的起弧控制方法，特征在于，具备拉回起弧控制，使焊丝前进移动，一旦接触到母材后，通过使焊丝后退移动来将焊丝从母材拉开，通过该拉开产生初始电弧后，向稳定电弧转移；和通常起弧控制，使上述焊丝进行上述前进移动来与母材接触或接近，产生稳定电弧，在从将焊接开始信号输入到焊接电源从而开始上述焊丝的上述前进移动的时间点起预先规定的第I期间以前通焊接电流时，进行上述拉回起弧控制，而在上述第I期间的经过时间点未通焊接电流时，进行上述通常起弧控制。技术方案2的发明是在技术方案I所记载的耗电极电弧焊接的起弧控制方法的基础上，特征在于，在比上述第I期间长的预先规定的第2期间的经过时间点未通焊接电流时，在通过上述后退移动将上述焊丝从母材拉开后，切换到上述前进移动，进行上述通常起弧控制。技术方案3的发明是在技术方案I或2 所记载的耗电极电弧焊接的起弧控制方法的基础上，特征在于，通过前进进给来进行上述焊丝的前进移动。技术方案4的发明是在技术方案I或2所记载的耗电极电弧焊接的起弧控制方法的基础上，特征在于，通过使焊炬前进移动来进行上述焊丝的前进移动。技术方案5的发明是在技术方案I 4中任一项所记载的耗电极电弧焊接的起弧控制方法的基础上，特征在于，通过后退进给来进行上述焊丝的后退移动。技术方案6的发明是在技术方案I 4中任一项所记载的耗电极电弧焊接的起弧控制方法的基础上，特征在于，通过使上述焊炬后退移动来进行上述焊丝的后退移动。根据本发明，在从将焊接开始信号输入到焊接电源从而开始焊丝的前进移动的时间点起预先规定的第I期间以前通焊接电流时，进行拉回起弧控制，而在所述第I期间的经过时间点未通焊接电流时，进行通常起弧控制。由此，由于在处于焊丝和母材从一开始起就相接触的接触启动状态时，自动地选择拉回起弧控制，因此能进行飞溅产生少的可靠的起弧。另外，由于在处于焊丝和母材相分离的通常的状态时，自动地选择通常起弧控制，因此能在确保良好的起弧性的基础上，缩短起弧所需的时间。即，由于在以低频度产生的接触启动状态下自动地选择拉回起弧控制，而在非接触启动状态时自动地选择通常起弧控制，因此能始终维持良好的起弧性地缩短起弧所需的总时间。进而，由于仅在接触启动状态时选择拉回起弧控制，因此将减轻对进给系统部件的负担，维护也变得容易。
图I是表示在焊接开始时间点处于焊丝的前端和母材从一开始起就相接触的接触启动状况时的、本发明的实施方式I所涉及的起弧控制方法的时序图。图2是表示在焊接开始时间点焊丝的前端和母材处于分离状态(非短路状态)时的、本发明的实施方式I所涉及的起弧控制方法的时序图。图3是表示用于实施本发明的实施方式I所涉及的消耗电极电弧焊接的起弧控制方法的焊接电源PS的框图。图4是表示在焊接开始时间点焊丝的前端和母材处于分离状态(非短路状态)、且在焊丝的前端附着有绝缘物时的、本发明的实施方式2所涉及的起弧控制方法的时序图。图5是表示用于实施本发明的实施方式2所涉及的消耗电极电弧焊接的起弧控制方法的焊接电源PS的框图。图6是现有技术中的用于进行消耗电极电弧焊接的焊接装置的一般性的构成图。(符号说明)I 焊丝2 母材
3 电弧3a初始电弧3b稳定电弧4 焊炬
4a供电芯片5进给辊AS焊接开始电路As焊接开始信号⑶通电判别电路Cd通电判别信号DV驱动电路Dv驱动信号Ea误差放大信号EI电流误差放大电路Ei电流误差放大信号EV电压误差放大电路Ev电压误差放大信号Fb后退进给速度FBR后退进给速度设定电路Fbr后退进给速度设定信号Fe稳定进给速度FCR稳定进给速度设定电路Fcr稳定进给速度设定信号Fi慢速进给速度FIR慢速进给速度设定电路Fir慢速进给速度设定信号FR进给速度设定电路Fr进给速度设定信号FR2第2进给速度设定电路Fw进给速度ID电流检测电路Id电流检测信号Ii初始电流IIR初始电流设定电路Iir初始电流设定信号Iw焊接电流LO初始距离Lw焊丝前端与母材间距离Ms进给方向移动信号
ON起动电路On起动信号PM电源主电路PS焊接电源SC起弧控制选择电路
Sc起弧控制选择信号SD短路判别电路Sd短路判别信号SP外部特性切换电路Td延迟期间Td2第2延迟期间Ts长期判定期间Tt通电判定期间VD电压检测电路Vd电压检测信号VR电压设定电路Vr电压设定信号Vw焊接电压WC进给控制电路Wc进给控制信号丽进给电动机
具体实施例方式以下，参照附图来说明本发明的实施方式。[实施方式I]在本发明的实施方式I中，在从将焊接开始信号输入到焊接电源从而开始焊丝的前进移动的时间点起预先规定的第I期间(通电判定期间Tt)以前通焊接电流时，进行拉回起弧控制，在上述第I期间经过时间点未通焊接电流时进行通常起弧控制。图I是表示在焊接开始时间点处于焊丝的前端和母材从一开始起就相接触的接触启动状况时的、本发明的实施方式I所涉及的起弧控制方法的时序图。另外，图2是表示在焊接开始时间点焊丝的前端和母材处于分离状态(非短路状态)时的、本发明的实施方式I所涉及的起弧控制方法的时序图。焊接装置的构成与上述的图6相同。但是，焊接电源PS的内部电路不同，因此在图3后述。图I是表示在焊接开始时间点处于焊丝的前端和母材从一开始起就相接触的接触启动状况时的、本发明的实施方式I所涉及的起弧控制方法的时序图。图I (A)表示焊接开始信号As的时间变化，图I⑶表示进给速度Fw的时间变化，图I (C)表示焊接电压Vw的时间变化，图I⑶表示焊接电流Iw的时间变化，图I (E)表示焊丝前端与母材间距离Lw的时间变化，图I(Fl) (F4)表示在各时刻的电弧产生部的状态。以下，参照图I进行说明。
(11)时刻 tl t2 的预流(pre-flow)期间。在时刻tl，机器人移动，焊炬到达焊接开始位置而停止。在该时刻tl，如图I(A)所示，若将焊接开始信号As输入到焊接电源(高电平)，则保持不开始焊接电源的输出地开始保护气体的排放。在时刻tl时间点，如图I(B)所示，由于进给速度Fw停止因此维持为0，如图I(C)所示，由于未输出焊接电压Vw，因此为0V，如图I(D)所示，焊接电流Iw为0A。然后，如图I(E)所示，由于处于接触启动状态的情况，因此，焊丝前端和母材从一开始就相接触，所以焊丝前端与母材间距离Lw成为0mm。由此，如图I(Fl)所示，在时刻tl时间点，焊丝I的前端与母材2相接触。时刻tl t2的期间是预流期间，在该期间中保持焊接电源的输出以及进给停止而仅排放 保护气体。将预流期间设定为0. I I秒钟左右的范围。(12)时刻t2 t3的通电判定期间Tt在时刻t2，若上述的预流期间结束，则不仅开始焊接电源的输出，还开始焊丝的前进进给。因此，如图I(B)所示，进给速度Fw成为正的值的缓慢速度的慢速进给速度Fi，进行前进进给。然而，由于焊丝前端与母材处于短路状态，因此如图I(E)所示，焊丝前端与母材间距离Lw保持0mm。另外，若以焊丝和母材短路的状态在时刻t2结束预流期间，则将开始焊接电源的输出以及焊丝的前进进给，因此如图I(C)所示，焊接电压Vw从OV起变化到数V的短路电压值。同时，如图I(D)所示，开始通电数十A左右的小电流值的初始电流Ii。(13)时刻t3 t4的短路后退进给期间由于在上述通电判定期间Tt结束的时刻t3，如图I(D)所示那样通着焊接电流Iw,因此选择拉回起弧控制来作为起弧控制方式。在该时刻t3若未通焊接电流Iw时,选择通常起弧控制来作为起弧控制方式(针对该情况下的动作以图2进行后述)。将通电判定期间例如设定为I 5ms左右的范围。该通电判定期间Tt与上述的预流期间、后述的短路后退进给期间以及电弧后退进给期间相比是1/10 1/100左右的短的时间。在时刻t3，若如上所述选择拉回起弧控制，则如图I(B)所示，将进给速度Fw切换为负的值的后退进给速度Fb，因此开始焊丝的后退进给。然而，焊炬的弯曲造成用于对焊丝的冗余部分进行后退进给的时间延迟，从而在时刻t3 t4的短路后退进给期间的期间中，如图I(E)所示，焊丝前端与母材间距离Lw保持0mm。在该时刻t3 t4的短路后退进给期间中，如图I (C)所示，焊接电压Vw保持短路电压值，如图I(D)所示，焊接电流Iw保持初始电流Ii。(14)时刻t4 t5的电弧后退进给期间在时刻t4，若如图1(F2)所示，焊丝I的前端由于上述的后退进给而与母材2分离，则产生通上述的初始电流Ii的初始电弧3a。若产生初始电弧，则如同图(C)所示，焊接电压Vw快速上升至数十V的电弧电压值。由于焊接电压Vw成为短路基准值以上，因此在从判别出电弧的产生的时刻t4起到t5为止的延迟期间Td的期间，如图I(B)所示，进给速度Fw保持后退进给速度Fb，因此继续焊丝的后退进给。因此，由于如图1(F3)所示，初始电弧3a的电弧长度逐渐变长，因此如图I(E)所示，焊丝前端与母材间距离Lw逐渐变长。在该延迟期间Td中，如图I(D)所示，保持通初始电流Ii。对该延迟期间Td进行设定以使得在时刻t5时间点的初始电弧的电弧长度为3 6mm左右。例如，延迟期间Td为100 200ms左右。(15)时刻t5以后的稳定电弧期间在时刻t5，若上述的延迟期间Td结束，则如图I(B)所示，将进给速度Fw切换为正值的预先规定的稳定进给速度Fe，因此焊丝开始再前进进给。同时，如图I(D)所示，焊接电流Iw从初始电流Ii增加至由稳定进给速度Fe决定的稳定焊接电流。另外，如图I (E)所示，焊丝前端与母材间距离Lw从时刻t5起经逐渐变短的过渡性的变化在时刻t6收敛为稳定电弧长度，如图1(F4)所示，向稳定电弧3b转移。通过上述的动作，完成拉回起弧控制。图2是表示在焊接开始时间点焊丝的前端和母材处于分离的通常启动状态时的、本发明的实施方式I所涉及的起弧控制方法的时序图。图2(A)表示焊接开始信号As的时间变化，图2⑶表示进给速度Fw的时间变化，图2 (C)表示焊接电压Vw的时间变化，图2⑶表示焊接电流Iw的时间变化，图2(E)表示焊丝前端与母材间距离Lw的时间变化，图2 (Fl) (F3)表示在各时刻的电弧产生部的状态。以下，参照同图进行说明。(21)时刻tl t2的预流期间。 在时刻tl，机器人移动，焊炬到达焊接开始位置而停止。在该时刻tl，如图2(A)所示，若将焊接开始信号As输入到焊接电源(高电平)，则保持不开始焊接电源的输出地开始保护气体的排放。在时刻tl时间点，如图2(B)所示，由于进给速度Fw停止因此维持为0，如图2(C)所示，由于未输出焊接电压Vw，因此为0V，如图2 (D)所示，焊接电流Iw为0A。然后，如图2 (Fl)所示，由于焊丝I前端与母材2分离，因此如图2(E)所示，焊丝前端与母材间距离Lw成为初始距离LO (mm)。时刻tl t2的期间是预流期间，在该期间中保持焊接电源的输出以及进给停止而仅排放保护气体。(22)时刻t2 t3的通电判定期间Tt在时刻t2，若上述的预流期间结束，则不仅开始焊接电源的输出，还开始焊丝的前进进给。因此，如图2(B)所示，进给速度Fw成为正值的缓慢速度的慢速进给速度Fi，进行前进进给。因此如图2(E)所示，焊丝前端与母材间距离Lw从上述的初始距离LO起逐渐变短。在此，若将设上述的慢速进给速度Fi = I. 2m/min,通电判定期间Tt = 5ms,则该通电期间Tt中的前进距离成为O. 1mm。即，通过在通电判定期间Tt中对焊丝进行前进进给，焊丝的前端与母材从分离状态变化为接触状态的情况几乎不会发生。另外，若在焊丝和母材分离的状态下在时刻t2结束预流期间，则开始焊接电源的输出以及焊丝的前进进给，因此如图2(C)所示，焊接电压Vw从OV起变化到80V左右的无负载电压值。然而，如图2(D)所示，由于未通电，因此焊接电流Iw是0A。(23)时刻t3 t4的慢速进给期间在经过了上述通电判定期间Tt的时刻t3，如图2(D)所示，还未通焊接电流Iw，因此选择通常起弧控制来作为起弧控制方式。若在该时刻t3已通焊接电流Iw时，则如图I上述那样，选择拉回起弧控制来作为起弧控制方式。在时刻t3，若如上述那样选择通常起弧控制，则如图2(B)所示，进给速度Fw保持为上述的慢速进给速度Fi，焊丝继续前进进给。然后，如图2(C)所示，焊接电压Vw保持为无负载电压值，如图2(D)所示，由于未通电，因此焊接电流Iw保持为0A。然后，如图2(E)所示，焊丝前端与母材间距离Lw随着前进进给而逐渐变短。(24)时刻t4以后的稳定电弧期间在时刻t4，如图2(F2)所示，若焊丝I的前端由于上述的前进进给而与母材2接触，则在短暂的短路后产生电弧。如图2(C)所示，焊接电压Vw在从无负载电压值急速下降到数V的短路电压值后，又向着数十V的电弧电压值急速上升。同时，如图2(D)所示，开始焊接电流Iw的通电，向着大电流值的稳定焊接电流值增加。若判别为已开始该焊接电流Iw的通电，则如图2(B)所示，将进给速度Fw切换为正值的稳定进给速度Fe。如图2(E)所示，若在短暂的短路后产生电弧，则焊丝前端与母材间距离Lw从Omm起急速变长，并在时刻t5收敛于稳定电弧长度。如图2(F3)所示，成为产生了稳定电弧3b的状态。在时刻t4，还存在在焊丝的前端与母材非常接近的状态下不成为短路状态而产生电弧的情况。通过这些动作，完成通常起弧控制。图3是用于实施本发明的实施方式I所涉及的消耗电极电弧焊接的起弧控制方法的焊接电源PS的框图。以下，参照图3来说明各块。电源主电路PM以3相200V等的商用电源(省略图示)为输入，依照后述的驱动信号Dv来进行逆变器控制等的输出控制， 并输出焊接电压Vw以及焊接电流Iw。该电源主电路PM尽管省略图示，但由对商用电源进行整流的I次整流电路、对经整流的具有脉动的直流进行平滑的电容器、依照上述的驱动信号Dv将经平滑的直流变换成高频交流的逆变器电路、将高频交流降压至适于电弧焊接的电压值的高频变压器、对经降压的高频交流进行整流的2次整流电路、对经整流的直流进行平滑的电抗器构成。焊丝I通过与进给电动机WM结合的进给辊5的旋转而在焊炬4内穿过来被进给，在与母材2之间产生电弧3。焊接开始电路AS设置于机器人控制装置(省略图示)，在开始焊接时输出成为高电平的焊接开始信号As。起动电路ON以该焊接开始信号As为输入，从该信号成为高电平的时间点起延迟了预先规定的预流期间来输出成为高电平的起动信号On。若焊接开始信号As成为高电平，则保护气体开始排放，但图示省略该控制电路。电流检测电路ID检测上述的焊接电流1 ，并输出电流检测信号Id。通电判别电路CD以该电流检测信号Id为输入，当该值为阈值以上时判别为通焊接电流Iw，从而输出成为高电平通电判别信号Cd。阈值例如是5A左右。起弧控制选择电路SC以上述的起动信号On以及该通电判别信号Cd为输入，在到从起动信号On变化为高电平的时间点起经过通电判定期间Tt为止输出起弧控制选择信号Sc = 0，并在经过了的时间点通电判别信号Cd为高电平时输出起弧控制选择信号Sc =1，为低电平时输出起弧控制选择信号Sc = 2。通过该起弧控制选择电路SC，到经过上述的通电判定期间Tt为止成为判定前的起弧控制(Sc = O)，在经过了上述的通电判定期间Tt的时间点通焊接电流Iw时,选择拉回起弧控制(Sc = I),而在经过时间点未通焊接电流Iw时，选择通常起弧控制(Sc = 2)。电压检测电路VD检测上述的焊接电压Vw并输出电压检测信号Vd。短路判别电路SD以该电压检测信号Vd为输入，在该值变化到小于短路判别基准值(15V左右)的时间点成为高电平，在从变换到短路判别基准值以上的时间点起经过了预先规定的延迟期间Td的时间点，输出成为低电平的短路判别信号Sd。该短路判别信号Sd在图I中在时刻t2 t5期间成为高电平。慢速进给速度设定电路FIR输出预先规定的慢速进给速度设定信号Fir。后退进给速度设定电路FBR输出预先规定的后退进给速度设定信号Fbr。稳定进给速度设定信号FCR输出预先规定的稳定进给速度设定信号Fcr。进给速度设定电路FR以上述的起动信号On、上述的起弧控制选择信号Sc、上述的通电判别信号Cd、上述的短路判别信号Sd、上述的慢速进给速度设定信号Fir、上述的后退进给速度设定信号Fbr以及上述的稳定进给速度设定信号Fcr为输入，进行以下说明的动作，并输出进给速度设定信号Fr。I)在起动信号On为高电平、且起弧控制选择信号Sc = O时，将慢速进给速度设定信号Fir作为进给速度设定信号Fr输出(图I以及2的时刻t的t2 t3的期间)。2)在变化到起弧控制选择信号Sc = I (拉回起弧控制)的时间点，将后退进给速度设定信号Fbr作为进给速度设定信号Fr输出(图I的时刻t3)，在短路判别信号Sd变化至低电平的时间点将稳定进给速度设定信号Fcr作为进给速度设定信号Fr输出(图I的时刻t5)。3)在变化为起弧控制选择信号Sc = 2 (通常起弧控制)的时间点，持续将慢速进给速度设定信号Fir作为进给速度设定信号Fr输出的状态(图2的时刻t3)，在通电判别信号Cd变化为高电平的时间点，将稳定进给速度设定信号Fcr作为进给速度设定信号Fr输出(图2的时刻t4)。进给控制电路WC以上述的进给速度 设定信号Fr以及上述的起动信号On为输入，在起动信号On为高电平吋，以相当于进给速度设定信号Fr的速度将用于进给焊丝的进给控制信号Wc输出到进给电动机丽。电压设定电路VR输出预先规定的电压设定信号Vr。初始电流设定电路IIR输出预先规定的初始电流设定信号Iir。电压误差放大电路EV对上述的电压设定信号Vr和上述的电压检测信号Vd之间的误差进行放大，并输出电压误差放大信号Εν。通过该电压误差放大电路EV的反馈控制，焊接电源的外部特性成为恒压特性。电流误差放大电路EI对上述的初始电流设定信号Iir和上述的电流检测信号Id之间的误差进行放大，并输出电流误差放大信号Ei。通过该电流误差放大电路EI的反馈控制，焊接电源的外部特性成为用于通初始电流Ii的恒流特性。外部特性切换电路SP以上述的起弧控制选择信号Sc、上述的短路判别信号Sd、上述的电压误差放大信号Ev以及上述的电流误差放大信号Ei为输入，进行以下说明的动作，并输出误差放大信号Ea。I)当起弧控制信号Sc = O时，将电流误差放大信号Ei作为误差放大信号Ea输出(图I以及2的时刻t3以前的期间)。2)在变化到起弧控制选择信号Sc = I (拉回起弧控制)的时间点，继续将电流误差放大信号Ei作为误差放大信号Ea输出的状态(图I的时刻t3)，在短路判别信号Sd变化到低电平的时间点，将电压误差放大信号Ev作为误差放大信号Ea输出(图I的时刻t5)。3)在变化到起弧控制选择信号Sc = 2(拉回起弧控制)的时间点，将电压误差放大信号Ev作为误差放大信号Ea输出(图2的时刻t3)。驱动电路DV在上述起动信号On为高电平时，根据上述误差放大信号Ea来进行PWM调制控制，并基于该结果输出用于驱动电源主电路PM内的逆变器电路的驱动信号Dv。可以取代以慢速进给速度Fi使焊丝前进进给，而通过使机器人动作来使焊炬在进给方向上前进移动，从而使焊丝前进移动。因此，焊丝的前进移动这样的表述包含了 使焊丝前进进给、以及通过使焊炬前进移动来使焊丝前进移动这两种含义。同样，还可以取代以后退进给速度Fb使焊丝后退进给，而通过使机器人动作来使焊炬在与进给方向相反的方向上后退移动，从而使焊丝后退移动。因此，焊丝的后退移动这样的表述包含了 使焊丝后退进给、以及通过使焊炬后退移动来使焊丝后退移动这两种含义。而由于稳定进给速度Fe下的再前进进给或前进进给不能通过机器人的动作来执行，因此通过进给来执行。在通过前进移动焊炬来使焊丝前进移动的情况下，在上述的图I以及图2中，在进给速度Fw为慢速进给速度Fi的期间进行。在通过后退移动焊炬来使焊丝后退移动的情况下，在上述的图I中，在进给速度Fw为后退进给速度Fb的期间进行。基于焊炬的前进移动的焊丝的前进移动和基于焊炬的后退移动的焊丝的后退移动能够仅进行其中一种或两者。针对焊接电源PS的框图，在上述的图3中，按照以下的方式变更进给速度设定电路FR即可。进给速度设定电路FR以上述的起动信号On、上述的起弧控制选择信号Sc、上述的通电判别信号Cd、上述的短路判别信号Sd以及上述的稳定进给速度设定信号Fcr为输入，进行以下说明的动作，并输出进给速度设定信号Fr以及发往机器人控制装置的进给方向移动信号Ms。I)在起动信号On为高电平、 且起弧控制选择信号Sc = O时，输出进给速度设定信号Fr = O (停止)，并输出进给方向移动信号Ms = I (前进移动)(图I以及图2的时刻t2 t3的期间)。2)在变化到起弧控制信号Sc = I (拉回起弧控制)的时间点，继续输出进给速度设定信号Fr = O的状态，并输出进给方向移动信号Ms = 2 (后退移动)(图I的时刻t3)。然后，在短路判别信号Sd变化到低电平的时间点，将稳定进给速度设定信号Fcr作为进给速度设定信号Fr输出，并输出进给方向移动信号Ms = 0(停止)(图I的时刻t5)。3)在变化到起弧控制信号Sc = 2 (通常起弧控制)的时间点，继续输出进给速度设定信号Fr = O的状态，并继续输出进给方向移动信号Ms = I (前进移动)的状态(图2的时刻t3)。然后，在通电判别信号Cd变化到高电平的时间点，将稳定进给速度设定信号Fcr作为进给速度设定信号Fr输出，并输出进给方向移动信号Ms = O (停止)(图2的时刻t4)。将上述的进给方向移动信号Ms从焊接电源PS发送到机器人控制装置。机器人控制装置使机器人动作从而使焊炬在进给方向上前进移动或者在与进给方向相反的方向上后退移动。焊炬向着焊接线方向的移动如现有技术那样，在以稳定进给速度进给焊丝的时间点开始移动。根据上述的实施方式1，在从将焊接开始信号输入到焊接电源从而开始焊丝的前进移动的时间点起预先规定的第I期间(通电判定期间Tt)以前通焊接电流吋，进行拉回起弧控制，而在上述第I期间经过时间点未通焊接电流时，进行通常起弧控制。由此，由于在处于焊丝和母材从ー开始就接触的接触启动状态时，自动地选择拉回起弧控制，因此能进行飞溅产生少的可靠的起弧。另外，由于在处于焊丝和母材分离的通常的状态时，自动地选择通常起弧控制，因此能在确保良好的起弧性的基础上，缩短起弧所需的时间。即，由于在以低频度产生的接触启动状态下自动地选择拉回起弧控制，而在非接触启动状态时自动地选择通常起弧控制，因此能始终维持良好的起弧性地缩短起弧所需的总时间。进而，由于仅在接触启动状态时选择拉回起弧控制，因此将减轻对进给系统部件的负担，维护也变得容易。[实施方式2]在本发明的实施方式2中，在上述实施方式I的基础上，在比第I期间长的预先规定的第2期间(长期判定期间Ts)经过时间点未通焊接电流时，在通过对焊丝进行后退移动来从母材拉开后，切換到前进移动来进行通常起弧控制。焊接装置的构成与上述的图6相同。其中焊接电源PS的内部电路不同，因此以图5进行后述。
图4是表示在焊接开始时间点焊丝的前端和母材处于分离的通常启动状态、且在焊丝的前端附着有绝缘物时的、本发明的实施方式2所涉及的起弧控制方法的时序图。图4 (A)表示焊接开始信号As的时间变化，图4 (B)表示进给速度Fw的时间变化，图4 (C)表示焊接电压Vw的时间变化，图4(D)表示焊接电流Iw的时间变化，图4(E)表示焊丝前端与母材间距离Lw的时间变化，图4(F1) (F4)表示在各时刻的电弧产生部的状态。图4与上述的图2对应，到时刻t4为止的动作相同，因此省略这些期间的说明。以下，參照图4来说明时刻t4以后的动作。图4是成为了在前次的焊接结束时焊丝中所含的成分成为熔渣(绝缘物)且附着于焊丝的前端的状态的情況。这 样的状态虽也取决于焊接条件但时常发生。若在焊丝的前端附着有绝缘物，则即使焊丝的前端与 母材接触，也不会通焊接电流1 。此时，为了与母材导通，需要去除附着于焊丝的前端的绝缘物，或者使不是绝缘物所附着的前端部的部分与母材接触。(34)时刻t4 t5的焊丝和母材之间物理性的接触期间在时刻t4，如图4(F2)所示，尽管焊丝I的前端通过前进进给而与母材2物理性地接触，但因附着于焊丝前端的绝缘物而不导通。因此，如图4(C)所示，焊接电压Vw保持无负载电压，如图4(D)所示，焊接电流Iw不通电而保持0A。另外，如图4(B)所示，进给速度Fw保持慢速进给速度Fi。并且，如图4(E)所示，焊丝前端与母材间距离Lw在时刻t4成为Omm,其后保持0_。(35)时刻t5 t6的后退进给期间从在时刻t2开始了前进进给以及焊接电源的输出的时间点起的经过时间到达了预先规定的长期判定期间Ts的时刻t5，如图4(D)所示，未通焊接电流Iw。响应于此，如图4(B)所示，由于将进给速度Fw切換成负值的后退进给速度Fb，因此开始焊丝的后退进给。然而，由于焊炬的弯曲造成用于对焊丝的冗余部分进行后退进给的时间延迟，因此如图4 (E)所示，焊丝前端与母材间距离Lw在从时刻t5起的一小段期间保持0mm，其后逐渐变长。在该期间中，如图4(C)所示，焊接电压Vw保持无负载电压，如图4(D)所示，焊接电流Iw保持0A。将上述的长期判定期间Ts设定为比上述的通电判定期间长的时间，是O. 5 2. O秒左右。若将慢速进给速度设为Fi = I. 2m/min，则在该长期判定期间Ts中对焊丝进给10 40mm。由于在进给了这样的距离的情况下，焊丝的前端和母材应该物理性地接触，因此在即使经过该长期判定期间Ts都还未通电流吋，能判定为是在焊丝的前端附着有绝缘物的情況。因此，能根据供电芯片与母材间距离、慢速进给速度Fi等来将长期判定期间Ts设定为适当值。(36)时刻t6 t7的再前进进给期间若在从时刻t5开始后退进给起的经过时间在时刻t6到达预先规定的第2延迟期间Td2，则如图4(B)所示，将进给速度Fw切换为正值的慢速进给速度Fi，因此，焊丝再次开始前进进给。在时刻t6，如图4(F3)所示，焊丝I的前端和母材2处于分离得最远的状态。然后，如图4(C)所示，焊接电压Vw保持无负载电压值，如图4(D)所示，焊接电流Iw不通电因此保持0A。另外，如图4(E)所示，焊丝前端与母材间距离Lw随着前进进给而逐渐变短。对上述的第2延迟期间Td2进行设定，以使得在时刻t6的时间点的焊丝前端与母材间距离Lw为3 6mm左右。
(37)时刻t7以后的稳定电弧期间在时刻t7，若焊丝的前端由于再前进进给与母材接触，则未附着有绝缘物的焊丝前端的部分与母材接触，在短暂的短路后产生电弧。如图4(C)所示，焊接电压Vw在从无负载电压值急速下降到数V的短路电压值后，又向着数十V的电弧电压值急速上升。同时，如图4(D)所示，开始焊接电流Iw的通电，向着大电流值的稳定焊接电流值増加。若判别为已开始该焊接电流Iw的通电，则如图4(B)所示，将进给速度Fw切换为正值的稳定进给速度Fe。如图4(E)所示，若在短暂的短路后产生电弧，则焊丝前端与母材间距离Lw从Omm起急速变长，并在时刻t8收敛于稳定电弧长度。如图4(F4)所示，成为产生了稳定电弧3b的状态。如上述那样，未附着有绝缘物的焊丝前端的部分与母材接触的理由如下。首先，由于在时刻t4 t5的期间中，在焊丝的前端与母材物理性地接触的状态下继续前进进给，因此焊丝前端成为推压母材的状态，从而焊丝 前端成为稍微倾斜的状态。然后，在时刻t7，由于焊丝前端在倾斜的状态下再次与母材相撞，因此焊丝前端的端部将与母材接触。将绝缘物附着于焊丝前端的一部分且仅稍微错开与母材之间的接触位置就与母材导通的情况多。图4是在焊丝的前端附着有绝缘物的状态下在焊接开始时焊丝的前端和母材处于分离的情况下的时序图。在焊丝的前端附着有绝缘物的状态下在焊接开始时焊丝的前端和母材处于接触状态(接触启动状态)的情况下的时序图如下。在图4中，在时刻t2，尽管开始前进进给以及焊接电源的输出，但焊丝的前端已经经由绝缘物而与母材物理性地接触，因此如图4(C)所示，焊接电压Vw成为无负载电压值，如图4(D)所示，不通焊接电流Iw。然后，如图4(E)所示，焊丝前端与母材间距离Lw从时刻tl起成为0mm，到时刻t5为止保持0mm。即，与图4的时序图不同之处在于，是图4(E)所示的焊丝前端与母材间距离Lw的时刻tl t4的值，包含其他信号在内，除此之外相同。然后，由于在时刻t3经过了通电判定时期Tt的时间点而不通焊接电流Iw，因此将选择通常起弧控制。其后，由于在时刻t5经过了长期判定期间Ts的时间点也不通焊接电流Iw，因此将进行焊丝的后退进给以及再前进进给。图5是用于实施本发明的实施方式2所涉及的消耗电极电弧焊接的起弧控制方法的焊接电源PS的框图。图5与上述的图3对应，对同一块赋予相同符号，并省略它们的说明。图5中，将图3的进给速度设定电路FR置換成虚线所示的第2进给速度设定电路FR2。以下，參照图5来说明不同的块。第2进给速度设定电路FR2以起动信号On、起弧控制选择信号Sc、通电判别信号Cd、短路判别信号Sd、慢速进给速度设定信号Fir、后退进给速度设定信号Fbr以及稳定进给速度设定信号Fcr为输入，进行以下说明的动作，并输出进给速度设定信号Fr。I)在起动信号On为高电平、且起弧控制选择信号Sc = O吋，将慢速进给速度设定信号Fir作为进给速度设定信号Fr输出(图I、图2以及图4的时刻t2 t3的期间)。2)在变化到起弧控制选择信号Sc = I (拉回起弧控制)的时间点，将后退进给速度设定信号Fbr作为进给速度设定信号Fr输出(图I的时刻t3)，在短路判别信号Sd变化至低电平的时间点将稳定进给速度设定信号Fcr作为进给速度设定信号Fr输出(图I的时刻t5)。3)在变化为起弧控制选择信号Sc = 2 (通常起弧控制)的时间点，继续将慢速进给速度设定信号Fir作为进给速度设定信号Fr输出的状态(图2以及图4的时刻t3)，然后，在从起动信号On变化成高电平的时间点(图2的时刻t2)起的经过时间到达预先规定的长期判定期间Ts之前通电判别信号Cd变化为高电平时，将稳定进给速度设定信号Fcr作为进给速度设定信号Fr输出(图2的时刻t4)。4)在从起动信号On变化成高电平的时间点(图4的时刻t2)起的经过时间到达预先规定的长期判定期间Ts之前通电判别信号Cd未变化为高电平时，将预先规定的第2延迟期间Td2的期间的后退进给速度设定信号Fbr作为进给速度设定信号Fr输出(图4的时刻t5 t6)，其后，将慢速进给速度设定信号Fir作为进给速度设定信号Fr输出(图4的时刻t6)。然后，若通电判别信号Cd变化为高电平，则将稳定进给速度设定信号Fcr作为进给速度设定信号Fr输出(图4的时刻t7)。
与实施方式I同样，可以取代图4的时刻t5 t6的后退进给而使焊炬后退移动来使焊丝后退移动。另外，可以取代图4的时刻t6 t7的前进进给而通过使焊炬前进移动来使焊丝前进移动。在这些期间中，将进给速度Fw设为慢速进给速度Fi或者O (停止)。根据本发明的实施方式2，在比第I期间(判定期间Tt)长的第2期间(长期判定期间Ts)经过时间点未通焊接电流时，在通过后退移动将焊丝从母材拉开后，切換为前进移动来进行通常起弧控制。由此，对于实施方式2，在实施方式I的效果的基础上，即使在焊丝的前端附着有绝缘物的情况下，也能进行起弧。在现有技术中，若在焊丝的前端附着有绝缘物，则起弧会失败。而且，在这样的情况下，在主动使机器人回到焊接开始位置后，必须进行再次起弧。其结果是生产效率下降。与此相对，在实施方式2中，由于即使在焊丝的前端附着有绝缘物的情况下，也能引导至起弧，因此不会有生产效率下降的情況。
权利要求
1.一种消耗电极电弧焊接的起弧控制方法，其特征在于，具备 拉回起弧控制，使焊丝前进移动而一旦接触到母材后，通过使焊丝后退移动来将焊丝从母材拉开，通过该拉开产生初始电弧后，向稳定电弧转移；和 通常起弧控制，使所述焊丝进行所述前进移动而与母材接触或接近，来产生稳定电弧，在从将焊接开始信号输入到焊接电源从而开始所述焊丝的所述前进移动的时间点起预先规定的第I期间以前通焊接电流时，进行所述拉回起弧控制，而在所述第I期间的经过时间点未通焊接电流时，进行所述通常起弧控制。
2.根据权利要求I所述的消耗电极电弧焊接的起弧控制方法，其特征在于， 在比所述第I期间长的预先规定的第2期间的经过时间点未通焊接电流时，在通过所述后退移动将所述焊丝从母材拉开后，切换到所述前进移动，来进行所述通常起弧控制。
3.根据权利要求I或2所述的消耗电极电弧焊接的起弧控制方法，其特征在于， 通过前进进给来进行所述焊丝的前进移动。
4.根据权利要求I或2所述的消耗电极电弧焊接的起弧控制方法，其特征在于， 通过使焊炬前进移动来进行所述焊丝的前进移动。
5.根据权利要求I 4中任一项所述的消耗电极电弧焊接的起弧控制方法，其特征在于， 通过后退进给来进行所述焊丝的后退移动。
6.根据权利要求I 4中任一项所述的消耗电极电弧焊接的起弧控制方法，其特征在于， 通过使所述焊炬后退移动来进行所述焊丝的后退移动。
全文摘要
本发明提供一种消耗电极电弧焊接的起弧控制方法，即使处于焊丝的前端和母材从一开始就相接触的接触启动状态，也能实现良好的起弧性。本发明的消耗电极电弧焊接的起弧控制方法具备使焊丝前进移动，一旦接触到母材后就拉开来产生电弧的拉回起弧控制；以及使焊丝前进移动与母材接触来产生电弧的通常起弧控制，其中，在从将焊接开始信号(As)输入到焊接电源从而开始焊丝的前进移动(Fi)的时间点(t2)起规定期间(Tt)以前通焊接电流(Iw)时，进行拉回起弧控制，而在上述规定期间(Tt)经过时间点(t3)未通焊接电流(Iw)时，进行通常起弧控制。由此，由于在接触启动状态时自动地选择拉回起弧控制，因此能实现良好的起弧性。
文档编号B23K9/067GK102672307SQ20121005777
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月7日 优先权日2011年3月14日
发明者井手章博, 森大辅, 盐崎秀男 申请人:株式会社大亨