熔化电极电弧焊接控制方法
【专利摘要】一种熔化电极电弧焊接控制方法，在熔化电极电弧焊接中，使缩颈检测控制以及对焊接电流进行固定化的进给速度可变控制一并动作时抑制焊接状态变得不稳定。进行若检测出熔滴的缩颈则使焊接电流减少并使电弧再次产生的缩颈检测控制，对焊丝的进给速度进行反馈控制(进给速度可变控制)以使焊接电流平滑值和预先确定的电流设定值相等并进行焊接，在该熔化电极电弧焊接控制方法中，按每规定周期对每次短路时从缩颈的检测时间点开始至电弧的再次产生时间点为止的时间长度处于规定范围外的次数进行计数，该次数处于基准次数以上时延长反馈控制的过渡响应时间。由此，发生缩颈的误检测时，能延长进给速度可变控制的过渡响应时间，抑制焊接状态变得不稳定。
【专利说明】熔化电极电弧焊接控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及如果检测出熔滴的缩颈则使焊接电流减少并再次产生电弧的缩颈检测控制、以及进行控制进给速度的进给速度可变控制以使焊接电流与设定值相等来进行焊接的熔化电极电弧焊接控制方法。
【背景技术】
[0002]在专利文献I的发明中，在焊丝和母材之间重复进行电弧产生状态和短路状态的熔化电极电弧焊接中，根据焊丝和母材之间的电压值或电阻值的变化达到了缩颈检测基准值来检测从短路状态开始电弧再次产生的前兆现象即熔滴的缩颈，在检测到该缩颈时使在短路负载中通电的焊接电流急剧减少，在小电流值的状态下电弧再次产生，如上那样进行输出控制。从而，由于能够使电弧再次产生时的电流值变小，所以能够降低溅射产生量。
[0003]在专利文献2的发明中，对焊丝的进给速度进行反馈控制，以便使焊接电流和预先确定的电流设定值相等。在通常的熔化电极电弧焊接中，焊接中的进给速度为固定值。相对于此，在专利文献2的发明中，对进给速度进行可变控制，以便供电端(tip)/母材间距离即使发生变化焊接电流值也为固定。由于母材的焊透深度与焊接电流值大致成比例，所以在焊接电流值成为固定时，焊透深度被均一化。在通常的电弧焊接中，使供电端/母材间距离保持固定来进行焊接。但是，在较深的坡口的焊接、多层堆焊(多層盛D溶接)等的情况下，虽然将供电端/母材间距离保持为固定值，但是由于焊炬和母材的干扰的问题等也会产生困难的情况。这样，在供电端/母材间距离发生变动的焊接中，在专利文献2的发明中，由于对进给速度进行可变控制而将焊接电流值维持为固定，所以能够抑制作为重要的焊接品质之一的焊透深度的变动，进行均一化。
[0004]专利文献
[0005]专利文献I JP特开2006-281219号公报
[0006]专利文献2 JP特开平7-51854号公报
【发明内容】
[0007]随着进行上述缩颈检测控制，在进行上述的进给速度的可变控制并且进行了焊接的情况下，如果由于进给速度可变控制而进给速度急剧发生变化，则伴随于此会产生以下的问题:熔滴的缩颈的形成状态发生变动，缩颈检测控制会进行误动作从而焊接状态变得不稳定。为此，在现有技术中，在进行进给速度的可变控制时，禁止缩颈检测控制的动作。但是，如果这样，则会产生溅射产生量增大这样的问题。
[0008]因此，在本发明中，目的在于提供一种熔化电极电弧焊接控制方法，即使使缩颈检测控制以及进给速度可变控制一同动作来进行焊接，也能够使焊接状态保持稳定。
[0009]用于解决课题的手段
[0010]为了解决上述课题，技术方案I的发明是一种熔化电极电弧焊接控制方法，在该熔化电极电弧焊接控制方法中，检测从短路状态开始电弧再次产生的前兆现象即熔滴的缩颈，进行在检测到该缩颈时使对短路负载通电的焊接电流减少，之后使电弧再次产生的缩颈检测控制，并且，检测上述焊接电流的平滑值，按照使该焊接电流平滑值和预先确定的电流设定值相等的方式对焊丝的进给速度进行反馈控制来进行焊接，该熔化电极电弧焊接控制方法的特征在于，每次上述短路时，检测从上述缩颈的检测时间点开始至上述电弧的再次产生时间点为止的缩颈检测期间，按每个规定周期对该缩颈检测期间的时间长度成为规定范围外的次数进行计数，在该次数成为基准次数以上时，延长上述反馈控制的过渡响应时间。
[0011]技术方案2的发明是技术方案I记载的熔化电极电弧焊接控制方法，其特征在于，通过使上述反馈控制的增益发生变化来设定上述过渡响应时间。
[0012]技术方案3的发明是技术方案I记载的熔化电极电弧焊接控制方法，其特征在于，通过使上述焊接电流平滑值的时间常数发生变化来设定上述过渡响应时间。
[0013]发明的效果
[0014]根据本发明，使缩颈检测控制以及进给速度可变控制一起动作来进行焊接，焊接开始时将进给速度可变控制的过渡响应时间设定为高速(较短)。在焊接中，在缩颈检测控制的误动作发生在基准的频率以上时，通过将进给速度可变控制的过渡响应时间设定为低速(较长)来防止误动作。由此，在缩颈检测控制的误动作没有发生时，由于进给速度可变控制的过渡响应时间为高速，所以能够最大限度发挥缩颈检测控制的效果以及进给速度可变控制的效果。另外，在发生缩颈检测控制的误动作的情况下，通过将进给速度可变控制的过渡响应时间设为低速，虽然降低了进给速度可变控制的效果，但是能够防止焊接状态变得不稳定而形成不良的焊接品质。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是用于实施本发明的实施方式涉及的熔化电极电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。
[0016]图2是表示缩颈检测控制的动作的图1的焊接电源中的各信号的时序图。
[0017]图3是表示进给速度可变控制的动作的图1的焊接电源中的各信号的时序图。
【具体实施方式】
[0018]以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
[0019]图1是用于实施本发明的实施方式涉及的熔化电极电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。以下，参照图1来说明各框。
[0020]电源主电路PM将3相200V等的商用电源(省略图示)作为输入，按照后述的误差放大信号Ea进行反馈控制等的输出控制，并输出焊接电压Vw以及焊接电流Iw。该电源主电路PM虽然省略图示，但是具备: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、将平滑后的直流转换为高频交流的逆变器电路、将高频交流降压为适于焊接的电压值的高频变压器、将降压后的高频交流整流为直流的2次整流器、对整流后的直流进行平滑的平滑电抗器、将上述误差放大信号Ea作为输入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对逆变器电路的开关元件进行驱动的逆变器驱动电路。[0021]减流电阻器(current decreasing resistor)R被插入在上述电源主电路PM和焊炬4之间。该减流电阻器R的值设定为短路负载(0.01?0.03 Ω左右)的10倍以上大的值(0.5?3Ω左右)。由此，如果通过缩颈检测控制将减流电阻器R插入通电路中，则蓄积在焊接电源内的直流电抗器以及外部电缆的电抗器中的能量进行急放电。将晶体管TR与减流电阻器R并联连接，并根据后述的驱动信号Dr来对晶体管TR进行导通或截止控制。
[0022]焊丝I通过与进给电动机WM耦合的进给辊5的旋转而进给至焊炬4内，在与母材2之间产生电弧3。在焊丝I和母材2之间施加焊接电压Vw，在电弧3中通电焊接电流Iw。
[0023]电流检测电路ID检测上述的焊接电流Iw，输出电流检测信号Id。电流平滑电路IAV将该电流检测信号Id作为输入进行平滑，并输出焊接电流平滑信号lav。该平滑使用由电阻和电容器构成的平滑电路、低通滤波器等来进行。在使用低通滤波器的情况下，平滑的时间常数能够通过设定截止频率(cutoff frequency)来进行。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。
[0024]短路/电弧判别电路SD将上述的电压检测信号Vd作为输入，在其值不足预先确定的短路/电弧判别值时判别为处于短路状态，输出成为High电平的短路/电弧判别信号Sd，在上述的电压检测信号Vd的值为预先确定的短路/电弧判别值以上时判别为处于电弧产生状态，输出成为Low电平的短路/电弧判别信号Sd。缩颈基准值设定电路VTN将后述的进给速度设定信号Fr作为输入，通过预先确定的函数来输出缩颈检测基准值信号Vtn。该函数预先定义进给速度设定信号Fr的值和与此相适应的缩颈检测基准值之间的关系，并通过实验进行计算。该电路对应于如果进给速度发生变化则缩颈检测基准值的适当值发生变化。此外，即使焊接法、焊丝I的材质、直径等发生变化，由于缩颈检测基准值的适当值发生变化，所以在该电路中按照焊接条件对缩颈检测基准值进行适当化。缩颈检测电路ND将该缩颈检测基准值信号Vtn、上述的电压检测信号Vd、上述的电流检测信号Id、以及上述的短路/电弧判别信号Sd作为输入，在短路/电弧判别信号Sd为High电平(短路期间)时的电压检测信号Vd的变化达到缩颈检测基准值信号Vtn的值的时间点判别为形成了缩颈，输出成为High电平的缩颈检测信号Nd，在短路/电弧判别信号Sd变化为Low电平(电弧再次产生)的时间点，输出成为Low电平的缩颈检测信号Nd。此外，也可以在短路期间中的电压检测信号Vd的微分值达到与其对应的缩颈检测基准值信号Vtn的值的时间点，使缩颈检测信号Nd变化为High电平。进一步地，也可以用电流检测信号Id的值除电压检测信号Vd的值，来计算熔滴的电阻值，在该电阻值的微分值达到与其对应的缩颈检测基准值信号Vtn的值的时间点，使缩颈检测信号Nd变化为High电平。
[0025]低电平电流设定电路ILR输出预先确定的低电平电流设定信号Ilr。电流比较电路CM将该低电平电流设定信号Ilr以及上述的电流检测信号Id作为输入，输出电流比较信号Cm，其中，该输出电流比较信号Cm在Id < Ilr时成为High电平，在IdS Ilr时成为Low电平。驱动电路DR将该电流比较信号Cm以及上述的缩颈检测信号Nd作为输入，将驱动信号Dr输出至上述的晶体管TR的基极端子，其中，该驱动信号Dr在缩颈检测信号Nd变化为High电平时变化为Low电平，之后在电流比较信号Cm变化为High电平时变化为High电平。因此，该驱动信号Dr在检测到缩颈时成为Low电平，晶体管TR成为截止状态，将减流电阻器R插入通电路中，所以在短路负载中通电的焊接电流Iw急剧减少。并且，如果急剧减少后的焊接电流Iw的值减少至低电平电流设定信号Ilr的值为止，则驱动信号Dr成为High电平，晶体管TR成为导通状态，减流电阻器R短路并返回通常的状态。
[0026]电流控制设定电路ICR将上述的短路/电弧判别信号Sd、上述的低电平电流设定信号Ilr、以及上述的缩颈检测信号Nd作为输入，进行以下的处理，并输出电流控制设定信号 Icr0[0027]I)从短路/电弧判别信号Sd变化为High电平(短路)的时间点开始而预先确定的初始期间中，将预先确定的初始电流设定值作为电流控制设定信号Icr输出。
[0028]2)之后，使电流控制设定信号Icr的值上升至由根据上述的初始电流设定值预先确定的短路时倾斜度来预先确定的峰值设定值，并维持该值。
[0029]3)如果缩颈检测信号Nd变化为High电平(缩颈检测)，则将电流控制设定信号Icr的值切换并维持为低电平电流设定信号Ilr的值。
[0030]4)如果短路/电弧判别信号Sd变化为Low电平(电弧)，则使电流控制设定信号Icr上升至由预先确定的电弧时倾斜度来预先确定的高电平电流设定值，并维持该值。
[0031]断开延迟(off delay)电路TDS将上述的短路/电弧判别信号Sd作为输入，使该信号从High电平变化为Low电平的时间点断开延迟预先确定的延迟时间，并输出延迟信号Tds。因此，该延迟信号Tds是在成为短路期间时成为High电平，从电弧再次产生开始断开延迟延迟时间而成为Low电平的信号。电压设定电路VR输出用于设定电弧期间中的焊接电压Vw的预先确定的电压设定信号Vr。电流误差放大电路EI对上述的电流控制设定信号Icr(+)和上述的电流检测信号Id(-)之间的误差进行放大，输出电流误差放大信号Ei。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，输出电压误差放大信号Εν。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Εν、以及上述的延迟信号Tds作为输入，在延迟信号Tds为High电平(从短路开始至电弧再次产生并经过延迟时间为止的期间)时将电流误差放大信号Ei作为误差放大信号Ea输出，在延迟信号Tds为Low电平(电弧)时将电压误差放大信号Ev作为误差放大信号Ea输出。根据该电路，短路期间+延迟期间中为恒定电流控制，这以外的电弧期间中为恒定电压控制。
[0032]次数系数电路NC将上述的缩颈检测信号Nd作为输入，按每固定周期对该缩颈检测信号Nd为High电平的时间长成为规定范围外的次数进行计数，作为次数信号Ne输出。短路根据焊接电流平均值而每秒产生20~100次(20~100次/秒)左右。这里，如果设焊接电流平均值为230A的情况，则短路每秒产生30次(30次/秒)左右。缩颈检测信号Nd按每一次的短路从检测到缩颈的时间点开始至电弧再次产生的时间点为止的缩颈检测期间之间成为High电平。将该缩颈检测期间的时间长标记为Tn(秒)。并且，如果将规定周期设定为I秒，则按每规定周期，检测Tn(I)、……、Tn(30)的缩颈检测期间。在该30个缩颈检测期间之中，对处于规定范围外的缩颈检测期间的次数(个数)进行计数并输出。该计数按每规定周期进行。30次的短路次数是，30±5次左右按每I秒进行变动。规定周期被设定为0.5~3秒左右。规定范围被设定为例如0.1~1ms。即,对缩颈检测期间的时间长处于0.1~Ims的范围外时的次数进行计数。所谓缩颈检测期间的时间长处于规定范围外时是指误检测到缩颈的情况。作为误检测的较大的主要原因是，由于进给速度根据进给速度可变控制而急剧发生变化从而熔滴的缩颈的形成状态发生变动。按每规定周期进行计数是因为，即使进给速度为固定，缩颈的误检测也以较低的频率产生。缩颈的误检测如果是较低的频率，则对焊接状态的不良影响较少。如果缩颈的误检测以某水平以上的频率产生，则会对焊接状态有不良影响。为了判别该某水平以上的频率，设按每规定周期进行计数。
[0033]次数比较电路CN将上述的次数信号Ne作为输入，输出次数比较信号Cn，其中，该次数比较信号Cn在按每上述的规定周期发生变化的次数信号Ne的值为预先确定的基准次数以上时短时间变化为High电平。基准次数在规定周期为I秒时设定为3?10次左右。例如，如果将基准次数设为5次，则在I秒间缩颈的误检测发生5次以上时，次数比较信号Cn短时间成为High电平。
[0034]增益设定电路GR将上述的次数比较信号Cn作为输入，输出增益设定信号Gr，其中，在次数比较信号Cn为Low电平时该增益设定信号Gr成为预先确定的高增益设定值，在次数比较信号Cn变化为High电平的时间点该增益设定信号Gr成为预先确定的低增益设定值，并一直保持至焊接结束为止。低增益设定值<高增益设定值。该增益设定信号Gr是决定进给速度可变控制中的反馈控制系统的增益的信号。因此，如果增益变小则进给速度可变控制的过渡响应时间变长，如果增益变大则进给速度可变控制的过渡响应时间变短。即，从焊接开始次数比较信号Cn为Low电平的期间中是进给速度可变控制的过渡响应处于高速(较短)的状态，如果次数比较信号Cn变化为High电平则进给速度可变控制的过渡响应成为恒定速度(较长)，到焊接结束为止都维持该状态。按照使该过渡响应时间(时间常数)为低增益设定值时与为高增益设定值时相比至少为2倍以上的方式来设定各增益。例如，高增益设定值时的过渡响应时间为100ms，低增益设定值时的过渡响应时间为500ms。
[0035]电流设定电路IR输出成为进给速度可变控制中的目标电流值的预先确定的电流设定信号Ir。进给误差放大电路EF将上述的增益设定信号Gr作为输入，按照由增益设定信号Gr确定的增益来对上述的电流设定信号Ir和上述的焊接电流平滑信号Iav之间的误差进行放大，输出进给误差放大信号Ef。在该进给误差放大电路EF中能够应用P控制、PI控制、或者PID控制。这里，所谓增益是比例(P)增益。进给速度设定电路FR对该进给误差放大信号Ef进行积分，输出进给速度设定信号Fr。积分在焊接中进行，为Fr =FrO+ / Ef.dt。这里，FrO是初始值。该初始值FrO在6?10m/min左右的范围中被设定为适当值。由于上述的电流设定信号Ir的值、焊丝的材质、直径、以及焊接开始时的供电端/母材间距离如果确定则进给速度就确定，所以可以将该进给速度设为初始值FrO。进给控制电路FC将该进给速度设定信号Fr作为输入，按照相当于该设定值的进给速度将用于进给焊丝I的进给控制信号Fe输出至上述的进给电动机WM。
[0036]图2是表示缩颈检测控制的动作的图1的焊接电源中的各信号的时序图。图2(A)表示焊接电流Iw的时间变化，图2 (B)表示焊接电压Vw的时间变化，图2 (C)表示缩颈检测信号Nd的时间变化，图2 (D)表示驱动信号Dr的时间变化，图2 (E)表示延迟信号Tds的时间变化，图2(F)表示电流控制设定信号Icr的时间变化。以下，参照图2来说明。
[0037](I)从时刻tl的短路产生至时刻t2的缩颈检测时间点的动作
[0038]在时刻tl中，如果焊丝与母材接触则成为短路状态，如图2(B)所示，焊接电压Vw急剧减少为数V左右的短路电压值。判别为该焊接电压Vw小于短路/电弧判别值Vtajn图2 (E)所示，延迟信号Tds从Low电平变化为High电平。对应于此，如图2 (F)所示，电流控制设定信号Icr在时刻tl中从预先确定的高电平电流设定值变化为较小的值即预先确定的初始电流设定值。时刻tl?til的预先确定的初始期间中为上述的初始电流设定值，时刻til?tl2的期间中按照预先确定的短路时倾斜度上升，时刻tl2?t2的期间中成为预先确定的峰值设定值。由于短路期间中如上述那样进行恒定电流控制，所以将焊接电流Iw控制为与电流控制设定信号Icr相当的值。由此，如图2(A)所示，焊接电流Iw在时刻tl中从电弧期间的焊接电流开始急剧减少，时刻tl?til的初始期间中成为初始电流值，时刻til?tl2的期间中按照短路时倾斜度上升，时刻tl2?t2的期间中成为峰值。如图2(B)所示，焊接电压Vw从焊接电流Iw成为峰值的时刻tl2附近开始急剧上升。这是由于在熔滴中产生了缩颈。如图2(C)所示，缩颈检测信号Nd是，后述的时刻t2?t3的期间为High电平，这以外的期间为Low电平。如图2(D)所示，驱动信号Dr是后述的时刻t2?t21的期间为Low电平，这以外的期间为High电平。因此，在图2中，时刻t2以前的期间中，驱动信号Dr为High电平，由于图1的晶体管TR为导通状态，所以减流电阻器R短路成为与通常的熔化电极电弧焊接电源相同的状态。上述的初始期间被设定为Ims左右，初始电流值被设定为50A左右，短路时倾斜度被设定为100?300A/ms左右，峰值被设定为300?400A左右。
[0039](2)从时刻t2的缩颈检测时间点至时刻t3的电弧再次产生时间点的动作
[0040]在时刻t2中，如图2(B)所示，如果根据焊接电压Vw急剧上升后从初始期间中的电压值开始的电压上升值AV与预先确定的缩颈检测基准值Vtn相等这样的情况来检测缩颈，则如图2(C)所示，缩颈检测信号Nd变化为High电平。对应于此，如图2(D)所示，由于驱动信号Dr成为Low电平，所以图1的晶体管TR成为截止状态，减流电阻器R插入通电路中。同时，如图2(F)所示，电流控制设定信号Icr变小为低电平电流设定信号Ilr的值。由此，如图2(A)所示，焊接电流Iw从峰值急剧减少为低电平电流值II。并且，如果在时刻t21中焊接电流Iw减少至低电平电力值11，则如图2⑶所示，由于驱动信号Dr返回至High电平，所以图1的晶体管TR成为导通状态，减流电阻器R短路。如图2㈧所示，由于电流设定信号Ir为低电平电流设定信号Ilr不变，所以焊接电流Iw至时刻t3的电弧再次产生为止都维持低电平电流值II。因此，晶体管TR仅仅从在时刻t2检测到缩颈开始至在时刻t21焊接电流Iw减少到低电平电流值Il为止的期间为截止状态。如图2(B)所示，焊接电压Vw从时刻t2开始暂且减少后急剧上升。上述的低电平电流值Il被设定为30A左右。
[0041](3)从时刻t3的电弧再次产生时间点至时刻t4的延迟期间Td的结束时间点的动作
[0042]如果在时刻t3中电弧再次产生，则如图2(B)所示，焊接电压Vw的值成为短路/电弧判别值Vta以上。对应于此，如图2(F)所示，电流控制设定信号Icr的值从低电平电流设定信号Ilr的值开始按照预先确定的电弧时倾斜度上升，如果达到上述的高电平电流设定值则维持该值。如图2(E)所示，延迟信号Tds从在时刻t3电弧再次产生开始至经过预先确定的延迟期间Td的时刻t4为止为High电平不变。因此，由于至时刻t4为止对焊接电源进行恒定电流控制，所以如图2(A)所示，焊接电流Iw从时刻t3开始按照电弧时倾斜度上升，如果达到高电平电流值则至时刻t4为止都维持该值。如图2(B)所示，焊接电压Vw在时刻t3?t4的延迟期间Td中处于高电平电压值的状态。延迟期间Td被设定为2ms左右。如图2(C)所示，由于在时刻t3电弧再次产生，所以缩颈检测信号Nd变化为Low电平。对该缩颈检测信号Nd为High电平的时刻t2?t3的时间长进行测量，判别该时间长是否处于上述的规定范围外，在处于规定范围外时按每个上述的规定周期来计数。[0043](4)从时刻t4的延迟期间Td结束时间点至时刻t5的下一次的短路产生为止的电弧期间的动作
[0044]如图2(E)所示，延迟信号Tds变化为Low电平。其结果是，焊接电源从恒定电流控制切换为恒定电压控制。由此，如图2(A)所示，焊接电流Iw从高电平电流值开始按照电弧负载依次减少。同样地，如图2(B)所示，焊接电压Vw从高电平电压值开始与电弧长变短相对应地依次减少。
[0045]这样，在缩颈检测控制中，在时刻t2，如果检测到缩颈，则通过在通电路中插入减流电阻器，能够使焊接电流Iw急剧减少，并在时刻t3将电弧再次产生的时间点中的电流值控制为较小的值。由此，能够大幅降低溅射产生量。
[0046]图3是表示进给速度可变控制的动作的图1的焊接电源中的各信号的时序图。图3(A)表示供电端/母材间距离Lw的时间变化，图3(B)表示进给速度Fw的时间变化，图3(C)表示焊接电流平滑信号Iav的时间变化。图3表示在焊接中供电端/母材间距离Lw在时刻tl中从LI (mm)变长为L2 (mm)的情况下的进给速度Fw以及焊接电流平滑信号Iav的过渡响应。以下，参照图3来说明。
[0047]如果在焊接中的时刻tl中焊炬和母材之间的距离变长，则如图3⑷所示，供电端/母材间距离Lw从LI变长为L2。由此，如图3(C)所示，焊接电流平滑信号Iav的值从时刻tl开始按照具有倾斜度的方式而减少。对应于此，设通过进给速度可变控制将焊接电流平滑信号Iav的值维持为固定值，如图3(B)所示，进给速度Fw从时刻tl开始按照具有倾斜度的方式而变快。焊接电流平滑信号Iav的值，如图3(C)所示，从时刻tl开始减少，在时刻t2中从减少向增加反转，在时刻t3中，恢复到时刻tl以前的值。进给速度Fw从时刻tl开始变快，在时刻t2中继续变快，在时刻t3中收敛至比时刻tl以前更高速的值。时刻tl?t3的时间为过渡响应时间Tl (秒)。该过渡响应时间Tl根据上述的增益设定信号Gr的值来设定。例如，在增益设定信号Gr的值为高增益设定值时，为Tl = 100ms，在增益设定信号Gr的值为低增益设定值时，为Tl = 500ms。
[0048]在图2中，上述的时刻tl?t3的短路期间为4ms左右，时刻t3?t5的电弧期间为21ms左右。由于图3的过渡响应时间Tl为100?500ms左右，所以在该期间中反复进行4?20次短路和电弧。
[0049]进给速度可变控制是，即使供电端/母材间距离发生变化，通过将焊接电流平滑值维持为固定，从而对焊透深度进行均一化。
[0050]在使缩颈检测控制以及进给速度可变控制一起动作来进行焊接时，产生焊接状态不稳定的情况是由于以下这样的原因。在焊接中，如果供电端/母材间距离Lw急剧并且大幅发生变化，则通过进给速度可变控制，进给速度急剧发生变化。与此相伴，熔滴的缩颈的形成状态发生变动，所以缩颈检测控制发生误动作，焊接状态变得不稳定。所谓缩颈检测控制的误动作是指，缩颈检测期间的时间长度处于规定范围外，几乎没有溅射降低效果，并且，熔滴过渡状态也成为不稳定的状态。缩颈检测控制的误动作是否发生根据供电端/母材间距离Lw的变化的情形、焊接电流平均值、焊接速度等的各种焊接条件而不同。在发生了缩颈检测控制的误动作的情况下，如果使进给速度可变控制的过渡响应时间处于低速(较长)，则由于进给速度的变化变缓，所以能够防止误动作。但是，为了增大进给速度可变控制的效果，当然优选过渡响应时间处于高速(较短)。因此，根据本实施方式，使缩颈检测控制以及进给速度可变控制一起动作来进行焊接，焊接开始时将进给速度可变控制的过渡响应时间设定为高速。在焊接中，在缩颈检测控制的误动作在基准的频率以上发生时，通过将进给速度可变控制的过渡响应时间设定为低速，来防止误动作。由此，在缩颈检测控制的误动作没有发生时，由于进给速度可变控制的过渡响应时间处于高速，所以能够最大限度发挥缩颈检测控制的效果以及进给速度可变控制的效果。此外，在缩颈检测控制的误动作发生的情况下，通过使进给速度可变控制的过渡响应时间处于低速，虽然降低了进给速度可变控制的效果，但是也能够防止焊接状态变得不稳定而成为不良的焊接品质。
[0051]在上述的实施方式中，通过对进给速度可变控制的反馈控制系统的增益进行切换来实现进给速度可变控制的过渡响应时间的高速或低速的切换。在这以外，也可以通过对焊接电流平滑值的时间常数进行切换来进行进给速度可变控制的过渡响应时间的高速或者低速的切换。在该情况下，按照以下方式来变更图1的电流平滑电路IAV的动作。
[0052]电流平滑电路IAV将电流检测信号Id以及次数比较信号Cn作为输入，次数比较信号Cn为Low电平时将平滑的时间常数设定为预先确定的第一时间常数，在变化为High电平的时间点，将平滑的时间常数设定为比上述的第一时间常数更大的值即预先确定的第二时间常数，并保持不变至焊接结束，按照设定的时间常数来对电流检测信号Id进行平滑，输出焊接电流平滑信号lav。
[0053]在上述的实施方式中，如果次数比较信号Cn变化为High电平，则将进给速度可变控制的过渡响应时间从高速切换至低速。此时，也可以按每次次数比较信号Cn变化为High电平来从高速降低规定值而成为低速。例如，也可以将次数比较信号Cn = Low电平时的过渡响应时间设定为100ms，按每次次数比较信号Cn变化为High电平，各延长IOOms成为100+100 = 200ms、200+100 = 300ms。
[0054]符号说明
[0055]I焊丝2母材3 电弧4焊炬5进给车昆CM电流比较电路Cm 电流比较信号CN次数比较电路Cn 次数比较信号DR 驱动电路Dr 驱动信号Ea 误差放大信号EF 进给误差放大电路Ef 进给误差放大信号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FC 进给控制电路Fe 进给控制信号FR 进给速度设定电路Fr 进给速度设定信号FrO初始值Fw 进给速度GR 增益设定电路Gr 增益设定 信号IAV电流平滑电路
[0056]Iav焊接电流平滑信号ICR电流控制设定电路
Icr电流控制设定信号
ID电流检测电路
Id电流检测信号
Il低电平电流值ILR低电平电流设定电路
Ilr低电平电流设定信号
IR电流设定电路
Ir电流设定信号
Iw焊接电流
Lw供电端/母材间距离NC次数系数电路
Ne次数信号ND缩颈检测电路
Nd缩颈检测信号
PM电源主电路
R减流电阻器
SD短路/电弧判别电路
Sd短路/电弧判别信号SW控制切换电路
Tl过渡响应时间
Td延迟期间TDS断开延迟电路Tds延迟信号
TR晶体管
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
[0057]Vta短路/电弧判别值VTN缩颈基准值设定电路Vtn缩颈检测基准(值/信号)Vw焊接电压WM进给电动机ΔΥ 电压上升值
【权利要求】
1.一种熔化电极电弧焊接控制方法，检测从短路状态开始电弧再次产生的前兆现象即熔滴的缩颈，进行在检测到该缩颈时使对短路负载通电的焊接电流减少，之后使电弧再次产生的缩颈检测控制，并且，检测上述焊接电流的平滑值，对焊丝的进给速度进行反馈控制使得该焊接电流平滑值和预先确定的电流设定值相等并进行焊接，该熔化电极电弧焊接控制方法的特征在于， 每次上述短路时，检测从上述缩颈的检测时间点开始至上述电弧的再次产生时间点为止的缩颈检测期间，按每个规定周期对该缩颈检测期间的时间长度成为规定范围外的次数进行计数，在该次数成为基准次数以上时，延长上述反馈控制的过渡响应时间。
2.根据权利要求1所述的熔化电极电弧焊接控制方法，其特征在于， 通过使上述反馈控制的增益发生变化来设定上述过渡响应时间。
3.根据权利要求1所述的熔化电极电弧焊接控制方法，其特征在于， 通过使上述焊接电流平滑值的时间常数发生变化来设定上述过渡响应时间。
【文档编号】B23K9/00GK103567605SQ201310299585
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月17日 优先权日:2012年7月30日
【发明者】高田贤人, 中俣利昭 申请人:株式会社大亨