專利名稱：消耗電極電弧焊接的起弧控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種消耗電極電弧焊接的起弧控制方法,具備拉回(retract)起弧控制，使焊絲前進移動，一旦接觸到母材后就拉開，通過該拉開產(chǎn)生初始電弧后，向著穩(wěn)定電弧轉移；以及通常起弧控制，使上述焊絲進行上述前進移動來與母材接觸或接近，產(chǎn)生穩(wěn)定電弧，并切換這兩種起弧控制來開始焊接。
背景技術：
圖6是用于進行消耗電極電弧焊接的焊 接裝置的一般性的構成圖。以下，參照同圖來說明各構成物。焊接電源PS若被輸入來自設于外部的焊接開始電路AS的焊接開始信號As，則起動而輸出焊接電壓Vw以及焊接電流Iw，而且還將用于進給焊絲I的進給控制信號Wc輸出到進給電動機麗。焊炬中所安裝的焊炬開關、用于控制焊接工序的PLC(可編程邏輯控制器)、機器人控制裝置等對應上述焊接開始電路AS。焊絲I通過與進給電動機WM結合的進給輥5的旋轉而在焊炬4內穿過來被進給。且從焊炬4的前端所安裝的供電芯片4a來對焊絲I供電。在焊絲I和母材2之間產(chǎn)生電弧來進行焊接。若上述的進給輥5正轉，則焊絲I向著靠近母材2的方向被前進進給，反之，若進給棍5反轉，貝Ij焊絲I向著遠離母材2的方向被后退進給。進給速度Fw(m/min)在對焊絲I前進進給時成為正的值，而在后退進給時成為負的值，在停止時成為O。焊絲前端與母材間距離Lw(mm)表示焊絲I的前端和母材2之間的距離，在電弧產(chǎn)生狀態(tài)下與電弧長度大致相等。在后述的通常起弧控制中，僅對焊絲I進行前進進給，在后述的拉回起弧控制中，對焊絲I進行前進進給以及后退進給的兩者。作為消耗電極電弧焊接的起弧控制，以下說明的通常起弧控制是最常使用的。在通常起弧控制中，若將焊接開始信號As輸入到焊接電源PS，則以慢的慢速進給速度來對焊絲進行前進進給。若焊絲I的前端通過該前進進給與母材2接觸或非常接近，則通焊接電流Iw并產(chǎn)生電弧。若通焊接電流Iw，則將焊絲I的進給速度切換為穩(wěn)定進給速度，向著穩(wěn)定電弧轉移。由此，完成起弧。另一方面，當焊絲的材質是鋁或不銹鋼時起弧性不好，這是公知的。另外，即使是鋼鐵絲，在使用I. Omm以下的細徑絲的情況下，起弧性也不好，這是公知的。若使用這些焊絲I來進行上述的通常起弧控制，則即使焊絲I與母材2接觸，該短路狀態(tài)持續(xù)數(shù)十ms以上的情況也會時常發(fā)生。若成為這樣的狀態(tài)，則飛濺較多產(chǎn)生地產(chǎn)生電弧，從而成為不合格的起弧。為了改善該起弧性，使用了以下說明的拉回起弧控制(參照專利文獻1、2等)。在拉回起弧控制中，若將焊接開始信號As輸入到焊接電源PS，則以慢的慢速進給速度對焊絲I進行前進進給。若通過該前進進給而焊絲I的前端與母材2接觸，則通不產(chǎn)生電弧那樣的數(shù)十A以下的小電流，維持短路狀態(tài)。同時，開始焊絲I的后退進給，進行將焊絲I的前端從母材2拉開的動作。若通過該后退進給而焊絲I的前端從母材2被拉開，則產(chǎn)生通述小電流值的初始電弧。一邊維持產(chǎn)生了該初始電弧的狀態(tài)，一邊持續(xù)后退進給規(guī)定期間，使電弧長度逐漸變長。經(jīng)過上述的規(guī)定期間后，將焊絲I切換到穩(wěn)定進給速度下的再前進進給，從初始電弧向穩(wěn)定電弧轉移。由此，完成起弧。在該拉回起弧控制中，由于在通小電流的狀態(tài)下將焊絲I拉開來產(chǎn)生初始電弧，因此能與焊絲I的材質或直徑無關地實現(xiàn)飛濺產(chǎn)生非常少的可靠的起弧。專利文獻專利文獻I JP特開2007-216303號公報專利文獻2 JP特開2006-263822號 公報使用了直徑I. 2mm的鋼鐵絲的消耗電極電弧焊接是應用得最多的焊接方法。在該焊接方法中，能通過上述的通常起弧控制來得到大體良好的起弧性。然而，即使是該焊接方法，若成為焊絲和母材從一開始起就處于短路狀態(tài)的所謂的接觸啟動狀態(tài)，則短路狀態(tài)長時間持續(xù)從而成為飛濺產(chǎn)生得多的不合格的起弧的情況多。該接觸啟動狀態(tài)按以下方式產(chǎn)生。在機器人焊接中，在機器人移動到焊接結束位置而結束焊接時，為了使焊絲的前端不熔接于熔池，進行稱為抗粘(antistick)控制的焊接結束處理。該焊接結束處理是使焊絲的前端由電弧引燃來使焊絲的前端和母材之間的距離成為5mm左右的處理。該焊接結束處理的另一個目的是為了在機器人移動到下一個焊接開始位置時，焊絲的前端與母材不接觸。這是因為，若在開始焊接的時間點焊絲的前端和母材相接觸，則如上所述成為接觸啟動狀態(tài)，從而成為不合格的起弧的概率變高。然而，由于基于抗粘控制的焊絲前端的引燃中存在一定程度的偏差，因此在焊接結束的時間點焊絲的前端和母材之間的距離比適當值短的情況會發(fā)生。進而，由于焊炬的電纜的彎曲狀態(tài)、機器人的姿勢在從焊接結束位置向焊接開始位置的移動中會發(fā)生變化，因此焊絲從焊炬前端伸出的長度變長的情況會發(fā)生。由于這些情況，會發(fā)生成為接觸啟動狀態(tài)的情況。即使成為上述那樣的接觸啟動狀態(tài)，若進行拉回起弧控制，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樣的問題。即存在拉回起弧控制與通常起弧控制相比起弧所需的時間長的問題。這是因為，在拉回起弧控制中，需要通常起弧控制中所沒有的對焊絲進行后退進給的期間。因此，在對短的焊接長度進行多次焊接的情況下，生產(chǎn)效率將下降。另外，在拉回起弧控制中，需要對焊絲前進進給、后退進給、再前進進給以及使進給方向反轉。由此，會對供電芯片、線圈導向部(coil liner)、進給電動機等與進給關聯(lián)的部件造成負擔，因此還存在維護花費費用和時間的問題。

發(fā)明內容
為此，本發(fā)明的目的在于，提供一種消耗電極電弧焊接的起弧控制方法，即使不時產(chǎn)生接觸啟動狀態(tài)，也能確保良好的起弧性，且能抑制起弧所需時間變長，還能抑制維護的
負擔變重。為了解決上述課題，技術方案I的發(fā)明是一種消耗電極電弧焊接的起弧控制方法，特征在于，具備拉回起弧控制，使焊絲前進移動，一旦接觸到母材后，通過使焊絲后退移動來將焊絲從母材拉開，通過該拉開產(chǎn)生初始電弧后，向穩(wěn)定電弧轉移；和通常起弧控制，使上述焊絲進行上述前進移動來與母材接觸或接近，產(chǎn)生穩(wěn)定電弧，在從將焊接開始信號輸入到焊接電源從而開始上述焊絲的上述前進移動的時間點起預先規(guī)定的第I期間以前通焊接電流時，進行上述拉回起弧控制，而在上述第I期間的經(jīng)過時間點未通焊接電流時，進行上述通常起弧控制。技術方案2的發(fā)明是在技術方案I所記載的耗電極電弧焊接的起弧控制方法的基礎上，特征在于，在比上述第I期間長的預先規(guī)定的第2期間的經(jīng)過時間點未通焊接電流時，在通過上述后退移動將上述焊絲從母材拉開后，切換到上述前進移動，進行上述通常起弧控制。技術方案3的發(fā)明是在技術方案I或2 所記載的耗電極電弧焊接的起弧控制方法的基礎上，特征在于，通過前進進給來進行上述焊絲的前進移動。技術方案4的發(fā)明是在技術方案I或2所記載的耗電極電弧焊接的起弧控制方法的基礎上，特征在于，通過使焊炬前進移動來進行上述焊絲的前進移動。技術方案5的發(fā)明是在技術方案I 4中任一項所記載的耗電極電弧焊接的起弧控制方法的基礎上，特征在于，通過后退進給來進行上述焊絲的后退移動。技術方案6的發(fā)明是在技術方案I 4中任一項所記載的耗電極電弧焊接的起弧控制方法的基礎上，特征在于，通過使上述焊炬后退移動來進行上述焊絲的后退移動。根據(jù)本發(fā)明，在從將焊接開始信號輸入到焊接電源從而開始焊絲的前進移動的時間點起預先規(guī)定的第I期間以前通焊接電流時，進行拉回起弧控制，而在所述第I期間的經(jīng)過時間點未通焊接電流時，進行通常起弧控制。由此，由于在處于焊絲和母材從一開始起就相接觸的接觸啟動狀態(tài)時，自動地選擇拉回起弧控制，因此能進行飛濺產(chǎn)生少的可靠的起弧。另外，由于在處于焊絲和母材相分離的通常的狀態(tài)時，自動地選擇通常起弧控制，因此能在確保良好的起弧性的基礎上，縮短起弧所需的時間。即，由于在以低頻度產(chǎn)生的接觸啟動狀態(tài)下自動地選擇拉回起弧控制，而在非接觸啟動狀態(tài)時自動地選擇通常起弧控制，因此能始終維持良好的起弧性地縮短起弧所需的總時間。進而，由于僅在接觸啟動狀態(tài)時選擇拉回起弧控制，因此將減輕對進給系統(tǒng)部件的負擔，維護也變得容易。


圖I是表示在焊接開始時間點處于焊絲的前端和母材從一開始起就相接觸的接觸啟動狀況時的、本發(fā)明的實施方式I所涉及的起弧控制方法的時序圖。圖2是表示在焊接開始時間點焊絲的前端和母材處于分離狀態(tài)(非短路狀態(tài))時的、本發(fā)明的實施方式I所涉及的起弧控制方法的時序圖。圖3是表示用于實施本發(fā)明的實施方式I所涉及的消耗電極電弧焊接的起弧控制方法的焊接電源PS的框圖。圖4是表示在焊接開始時間點焊絲的前端和母材處于分離狀態(tài)(非短路狀態(tài))、且在焊絲的前端附著有絕緣物時的、本發(fā)明的實施方式2所涉及的起弧控制方法的時序圖。圖5是表示用于實施本發(fā)明的實施方式2所涉及的消耗電極電弧焊接的起弧控制方法的焊接電源PS的框圖。圖6是現(xiàn)有技術中的用于進行消耗電極電弧焊接的焊接裝置的一般性的構成圖。(符號說明)I 焊絲2 母材
3 電弧3a初始電弧3b穩(wěn)定電弧4 焊炬
4a供電芯片5進給輥AS焊接開始電路As焊接開始信號⑶通電判別電路Cd通電判別信號DV驅動電路Dv驅動信號Ea誤差放大信號EI電流誤差放大電路Ei電流誤差放大信號EV電壓誤差放大電路Ev電壓誤差放大信號Fb后退進給速度FBR后退進給速度設定電路Fbr后退進給速度設定信號Fe穩(wěn)定進給速度FCR穩(wěn)定進給速度設定電路Fcr穩(wěn)定進給速度設定信號Fi慢速進給速度FIR慢速進給速度設定電路Fir慢速進給速度設定信號FR進給速度設定電路Fr進給速度設定信號FR2第2進給速度設定電路Fw進給速度ID電流檢測電路Id電流檢測信號Ii初始電流IIR初始電流設定電路Iir初始電流設定信號Iw焊接電流LO初始距離Lw焊絲前端與母材間距離Ms進給方向移動信號
ON起動電路On起動信號PM電源主電路PS焊接電源SC起弧控制選擇電路
Sc起弧控制選擇信號SD短路判別電路Sd短路判別信號SP外部特性切換電路Td延遲期間Td2第2延遲期間Ts長期判定期間Tt通電判定期間VD電壓檢測電路Vd電壓檢測信號VR電壓設定電路Vr電壓設定信號Vw焊接電壓WC進給控制電路Wc進給控制信號麗進給電動機
具體實施例方式以下，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。[實施方式I]在本發(fā)明的實施方式I中，在從將焊接開始信號輸入到焊接電源從而開始焊絲的前進移動的時間點起預先規(guī)定的第I期間(通電判定期間Tt)以前通焊接電流時，進行拉回起弧控制，在上述第I期間經(jīng)過時間點未通焊接電流時進行通常起弧控制。圖I是表示在焊接開始時間點處于焊絲的前端和母材從一開始起就相接觸的接觸啟動狀況時的、本發(fā)明的實施方式I所涉及的起弧控制方法的時序圖。另外，圖2是表示在焊接開始時間點焊絲的前端和母材處于分離狀態(tài)(非短路狀態(tài))時的、本發(fā)明的實施方式I所涉及的起弧控制方法的時序圖。焊接裝置的構成與上述的圖6相同。但是，焊接電源PS的內部電路不同，因此在圖3后述。圖I是表示在焊接開始時間點處于焊絲的前端和母材從一開始起就相接觸的接觸啟動狀況時的、本發(fā)明的實施方式I所涉及的起弧控制方法的時序圖。圖I (A)表示焊接開始信號As的時間變化，圖I⑶表示進給速度Fw的時間變化，圖I (C)表示焊接電壓Vw的時間變化，圖I⑶表示焊接電流Iw的時間變化，圖I (E)表示焊絲前端與母材間距離Lw的時間變化，圖I(Fl) (F4)表示在各時刻的電弧產(chǎn)生部的狀態(tài)。以下，參照圖I進行說明。
(11)時刻 tl t2 的預流(pre-flow)期間。在時刻tl，機器人移動，焊炬到達焊接開始位置而停止。在該時刻tl，如圖I(A)所示，若將焊接開始信號As輸入到焊接電源(高電平)，則保持不開始焊接電源的輸出地開始保護氣體的排放。在時刻tl時間點，如圖I(B)所示，由于進給速度Fw停止因此維持為0，如圖I(C)所示，由于未輸出焊接電壓Vw，因此為0V，如圖I(D)所示，焊接電流Iw為0A。然后，如圖I(E)所示，由于處于接觸啟動狀態(tài)的情況，因此，焊絲前端和母材從一開始就相接觸，所以焊絲前端與母材間距離Lw成為0mm。由此，如圖I(Fl)所示，在時刻tl時間點，焊絲I的前端與母材2相接觸。時刻tl t2的期間是預流期間，在該期間中保持焊接電源的輸出以及進給停止而僅排放 保護氣體。將預流期間設定為0. I I秒鐘左右的范圍。(12)時刻t2 t3的通電判定期間Tt在時刻t2，若上述的預流期間結束，則不僅開始焊接電源的輸出，還開始焊絲的前進進給。因此，如圖I(B)所示，進給速度Fw成為正的值的緩慢速度的慢速進給速度Fi，進行前進進給。然而，由于焊絲前端與母材處于短路狀態(tài)，因此如圖I(E)所示，焊絲前端與母材間距離Lw保持0mm。另外，若以焊絲和母材短路的狀態(tài)在時刻t2結束預流期間，則將開始焊接電源的輸出以及焊絲的前進進給，因此如圖I(C)所示，焊接電壓Vw從OV起變化到數(shù)V的短路電壓值。同時，如圖I(D)所示，開始通電數(shù)十A左右的小電流值的初始電流Ii。(13)時刻t3 t4的短路后退進給期間由于在上述通電判定期間Tt結束的時刻t3，如圖I(D)所示那樣通著焊接電流Iw,因此選擇拉回起弧控制來作為起弧控制方式。在該時刻t3若未通焊接電流Iw時,選擇通常起弧控制來作為起弧控制方式(針對該情況下的動作以圖2進行后述)。將通電判定期間例如設定為I 5ms左右的范圍。該通電判定期間Tt與上述的預流期間、后述的短路后退進給期間以及電弧后退進給期間相比是1/10 1/100左右的短的時間。在時刻t3，若如上所述選擇拉回起弧控制，則如圖I(B)所示，將進給速度Fw切換為負的值的后退進給速度Fb，因此開始焊絲的后退進給。然而，焊炬的彎曲造成用于對焊絲的冗余部分進行后退進給的時間延遲，從而在時刻t3 t4的短路后退進給期間的期間中，如圖I(E)所示，焊絲前端與母材間距離Lw保持0mm。在該時刻t3 t4的短路后退進給期間中，如圖I (C)所示，焊接電壓Vw保持短路電壓值，如圖I(D)所示，焊接電流Iw保持初始電流Ii。(14)時刻t4 t5的電弧后退進給期間在時刻t4，若如圖1(F2)所示，焊絲I的前端由于上述的后退進給而與母材2分離，則產(chǎn)生通上述的初始電流Ii的初始電弧3a。若產(chǎn)生初始電弧，則如同圖(C)所示，焊接電壓Vw快速上升至數(shù)十V的電弧電壓值。由于焊接電壓Vw成為短路基準值以上，因此在從判別出電弧的產(chǎn)生的時刻t4起到t5為止的延遲期間Td的期間，如圖I(B)所示，進給速度Fw保持后退進給速度Fb，因此繼續(xù)焊絲的后退進給。因此，由于如圖1(F3)所示，初始電弧3a的電弧長度逐漸變長，因此如圖I(E)所示，焊絲前端與母材間距離Lw逐漸變長。在該延遲期間Td中，如圖I(D)所示，保持通初始電流Ii。對該延遲期間Td進行設定以使得在時刻t5時間點的初始電弧的電弧長度為3 6mm左右。例如，延遲期間Td為100 200ms左右。(15)時刻t5以后的穩(wěn)定電弧期間在時刻t5，若上述的延遲期間Td結束，則如圖I(B)所示，將進給速度Fw切換為正值的預先規(guī)定的穩(wěn)定進給速度Fe，因此焊絲開始再前進進給。同時，如圖I(D)所示，焊接電流Iw從初始電流Ii增加至由穩(wěn)定進給速度Fe決定的穩(wěn)定焊接電流。另外，如圖I (E)所示，焊絲前端與母材間距離Lw從時刻t5起經(jīng)逐漸變短的過渡性的變化在時刻t6收斂為穩(wěn)定電弧長度，如圖1(F4)所示，向穩(wěn)定電弧3b轉移。通過上述的動作，完成拉回起弧控制。圖2是表示在焊接開始時間點焊絲的前端和母材處于分離的通常啟動狀態(tài)時的、本發(fā)明的實施方式I所涉及的起弧控制方法的時序圖。圖2(A)表示焊接開始信號As的時間變化，圖2⑶表示進給速度Fw的時間變化，圖2 (C)表示焊接電壓Vw的時間變化，圖2⑶表示焊接電流Iw的時間變化，圖2(E)表示焊絲前端與母材間距離Lw的時間變化，圖2 (Fl) (F3)表示在各時刻的電弧產(chǎn)生部的狀態(tài)。以下，參照同圖進行說明。(21)時刻tl t2的預流期間。 在時刻tl，機器人移動，焊炬到達焊接開始位置而停止。在該時刻tl，如圖2(A)所示，若將焊接開始信號As輸入到焊接電源(高電平)，則保持不開始焊接電源的輸出地開始保護氣體的排放。在時刻tl時間點，如圖2(B)所示，由于進給速度Fw停止因此維持為0，如圖2(C)所示，由于未輸出焊接電壓Vw，因此為0V，如圖2 (D)所示，焊接電流Iw為0A。然后，如圖2 (Fl)所示，由于焊絲I前端與母材2分離，因此如圖2(E)所示，焊絲前端與母材間距離Lw成為初始距離LO (mm)。時刻tl t2的期間是預流期間，在該期間中保持焊接電源的輸出以及進給停止而僅排放保護氣體。(22)時刻t2 t3的通電判定期間Tt在時刻t2，若上述的預流期間結束，則不僅開始焊接電源的輸出，還開始焊絲的前進進給。因此，如圖2(B)所示，進給速度Fw成為正值的緩慢速度的慢速進給速度Fi，進行前進進給。因此如圖2(E)所示，焊絲前端與母材間距離Lw從上述的初始距離LO起逐漸變短。在此，若將設上述的慢速進給速度Fi = I. 2m/min,通電判定期間Tt = 5ms,則該通電期間Tt中的前進距離成為O. 1mm。即，通過在通電判定期間Tt中對焊絲進行前進進給，焊絲的前端與母材從分離狀態(tài)變化為接觸狀態(tài)的情況幾乎不會發(fā)生。另外，若在焊絲和母材分離的狀態(tài)下在時刻t2結束預流期間，則開始焊接電源的輸出以及焊絲的前進進給，因此如圖2(C)所示，焊接電壓Vw從OV起變化到80V左右的無負載電壓值。然而，如圖2(D)所示，由于未通電，因此焊接電流Iw是0A。(23)時刻t3 t4的慢速進給期間在經(jīng)過了上述通電判定期間Tt的時刻t3，如圖2(D)所示，還未通焊接電流Iw，因此選擇通常起弧控制來作為起弧控制方式。若在該時刻t3已通焊接電流Iw時，則如圖I上述那樣，選擇拉回起弧控制來作為起弧控制方式。在時刻t3，若如上述那樣選擇通常起弧控制，則如圖2(B)所示，進給速度Fw保持為上述的慢速進給速度Fi，焊絲繼續(xù)前進進給。然后，如圖2(C)所示，焊接電壓Vw保持為無負載電壓值，如圖2(D)所示，由于未通電，因此焊接電流Iw保持為0A。然后，如圖2(E)所示，焊絲前端與母材間距離Lw隨著前進進給而逐漸變短。(24)時刻t4以后的穩(wěn)定電弧期間在時刻t4，如圖2(F2)所示，若焊絲I的前端由于上述的前進進給而與母材2接觸，則在短暫的短路后產(chǎn)生電弧。如圖2(C)所示，焊接電壓Vw在從無負載電壓值急速下降到數(shù)V的短路電壓值后，又向著數(shù)十V的電弧電壓值急速上升。同時，如圖2(D)所示，開始焊接電流Iw的通電，向著大電流值的穩(wěn)定焊接電流值增加。若判別為已開始該焊接電流Iw的通電，則如圖2(B)所示，將進給速度Fw切換為正值的穩(wěn)定進給速度Fe。如圖2(E)所示，若在短暫的短路后產(chǎn)生電弧，則焊絲前端與母材間距離Lw從Omm起急速變長，并在時刻t5收斂于穩(wěn)定電弧長度。如圖2(F3)所示，成為產(chǎn)生了穩(wěn)定電弧3b的狀態(tài)。在時刻t4，還存在在焊絲的前端與母材非常接近的狀態(tài)下不成為短路狀態(tài)而產(chǎn)生電弧的情況。通過這些動作，完成通常起弧控制。圖3是用于實施本發(fā)明的實施方式I所涉及的消耗電極電弧焊接的起弧控制方法的焊接電源PS的框圖。以下，參照圖3來說明各塊。電源主電路PM以3相200V等的商用電源(省略圖示)為輸入，依照后述的驅動信號Dv來進行逆變器控制等的輸出控制， 并輸出焊接電壓Vw以及焊接電流Iw。該電源主電路PM盡管省略圖示，但由對商用電源進行整流的I次整流電路、對經(jīng)整流的具有脈動的直流進行平滑的電容器、依照上述的驅動信號Dv將經(jīng)平滑的直流變換成高頻交流的逆變器電路、將高頻交流降壓至適于電弧焊接的電壓值的高頻變壓器、對經(jīng)降壓的高頻交流進行整流的2次整流電路、對經(jīng)整流的直流進行平滑的電抗器構成。焊絲I通過與進給電動機WM結合的進給輥5的旋轉而在焊炬4內穿過來被進給，在與母材2之間產(chǎn)生電弧3。焊接開始電路AS設置于機器人控制裝置(省略圖示)，在開始焊接時輸出成為高電平的焊接開始信號As。起動電路ON以該焊接開始信號As為輸入，從該信號成為高電平的時間點起延遲了預先規(guī)定的預流期間來輸出成為高電平的起動信號On。若焊接開始信號As成為高電平，則保護氣體開始排放，但圖示省略該控制電路。電流檢測電路ID檢測上述的焊接電流1 ，并輸出電流檢測信號Id。通電判別電路CD以該電流檢測信號Id為輸入，當該值為閾值以上時判別為通焊接電流Iw，從而輸出成為高電平通電判別信號Cd。閾值例如是5A左右。起弧控制選擇電路SC以上述的起動信號On以及該通電判別信號Cd為輸入，在到從起動信號On變化為高電平的時間點起經(jīng)過通電判定期間Tt為止輸出起弧控制選擇信號Sc = 0，并在經(jīng)過了的時間點通電判別信號Cd為高電平時輸出起弧控制選擇信號Sc =1，為低電平時輸出起弧控制選擇信號Sc = 2。通過該起弧控制選擇電路SC，到經(jīng)過上述的通電判定期間Tt為止成為判定前的起弧控制(Sc = O)，在經(jīng)過了上述的通電判定期間Tt的時間點通焊接電流Iw時,選擇拉回起弧控制(Sc = I),而在經(jīng)過時間點未通焊接電流Iw時，選擇通常起弧控制(Sc = 2)。電壓檢測電路VD檢測上述的焊接電壓Vw并輸出電壓檢測信號Vd。短路判別電路SD以該電壓檢測信號Vd為輸入，在該值變化到小于短路判別基準值(15V左右)的時間點成為高電平，在從變換到短路判別基準值以上的時間點起經(jīng)過了預先規(guī)定的延遲期間Td的時間點，輸出成為低電平的短路判別信號Sd。該短路判別信號Sd在圖I中在時刻t2 t5期間成為高電平。慢速進給速度設定電路FIR輸出預先規(guī)定的慢速進給速度設定信號Fir。后退進給速度設定電路FBR輸出預先規(guī)定的后退進給速度設定信號Fbr。穩(wěn)定進給速度設定信號FCR輸出預先規(guī)定的穩(wěn)定進給速度設定信號Fcr。進給速度設定電路FR以上述的起動信號On、上述的起弧控制選擇信號Sc、上述的通電判別信號Cd、上述的短路判別信號Sd、上述的慢速進給速度設定信號Fir、上述的后退進給速度設定信號Fbr以及上述的穩(wěn)定進給速度設定信號Fcr為輸入，進行以下說明的動作，并輸出進給速度設定信號Fr。I)在起動信號On為高電平、且起弧控制選擇信號Sc = O時，將慢速進給速度設定信號Fir作為進給速度設定信號Fr輸出(圖I以及2的時刻t的t2 t3的期間)。2)在變化到起弧控制選擇信號Sc = I (拉回起弧控制)的時間點，將后退進給速度設定信號Fbr作為進給速度設定信號Fr輸出(圖I的時刻t3)，在短路判別信號Sd變化至低電平的時間點將穩(wěn)定進給速度設定信號Fcr作為進給速度設定信號Fr輸出(圖I的時刻t5)。3)在變化為起弧控制選擇信號Sc = 2 (通常起弧控制)的時間點，持續(xù)將慢速進給速度設定信號Fir作為進給速度設定信號Fr輸出的狀態(tài)(圖2的時刻t3)，在通電判別信號Cd變化為高電平的時間點，將穩(wěn)定進給速度設定信號Fcr作為進給速度設定信號Fr輸出(圖2的時刻t4)。進給控制電路WC以上述的進給速度 設定信號Fr以及上述的起動信號On為輸入，在起動信號On為高電平吋，以相當于進給速度設定信號Fr的速度將用于進給焊絲的進給控制信號Wc輸出到進給電動機麗。電壓設定電路VR輸出預先規(guī)定的電壓設定信號Vr。初始電流設定電路IIR輸出預先規(guī)定的初始電流設定信號Iir。電壓誤差放大電路EV對上述的電壓設定信號Vr和上述的電壓檢測信號Vd之間的誤差進行放大，并輸出電壓誤差放大信號Εν。通過該電壓誤差放大電路EV的反饋控制，焊接電源的外部特性成為恒壓特性。電流誤差放大電路EI對上述的初始電流設定信號Iir和上述的電流檢測信號Id之間的誤差進行放大，并輸出電流誤差放大信號Ei。通過該電流誤差放大電路EI的反饋控制，焊接電源的外部特性成為用于通初始電流Ii的恒流特性。外部特性切換電路SP以上述的起弧控制選擇信號Sc、上述的短路判別信號Sd、上述的電壓誤差放大信號Ev以及上述的電流誤差放大信號Ei為輸入，進行以下說明的動作，并輸出誤差放大信號Ea。I)當起弧控制信號Sc = O時，將電流誤差放大信號Ei作為誤差放大信號Ea輸出(圖I以及2的時刻t3以前的期間)。2)在變化到起弧控制選擇信號Sc = I (拉回起弧控制)的時間點，繼續(xù)將電流誤差放大信號Ei作為誤差放大信號Ea輸出的狀態(tài)(圖I的時刻t3)，在短路判別信號Sd變化到低電平的時間點，將電壓誤差放大信號Ev作為誤差放大信號Ea輸出(圖I的時刻t5)。3)在變化到起弧控制選擇信號Sc = 2(拉回起弧控制)的時間點，將電壓誤差放大信號Ev作為誤差放大信號Ea輸出(圖2的時刻t3)。驅動電路DV在上述起動信號On為高電平時，根據(jù)上述誤差放大信號Ea來進行PWM調制控制，并基于該結果輸出用于驅動電源主電路PM內的逆變器電路的驅動信號Dv?？梢匀〈月龠M給速度Fi使焊絲前進進給，而通過使機器人動作來使焊炬在進給方向上前進移動，從而使焊絲前進移動。因此，焊絲的前進移動這樣的表述包含了 使焊絲前進進給、以及通過使焊炬前進移動來使焊絲前進移動這兩種含義。同樣，還可以取代以后退進給速度Fb使焊絲后退進給，而通過使機器人動作來使焊炬在與進給方向相反的方向上后退移動，從而使焊絲后退移動。因此，焊絲的后退移動這樣的表述包含了 使焊絲后退進給、以及通過使焊炬后退移動來使焊絲后退移動這兩種含義。而由于穩(wěn)定進給速度Fe下的再前進進給或前進進給不能通過機器人的動作來執(zhí)行，因此通過進給來執(zhí)行。在通過前進移動焊炬來使焊絲前進移動的情況下，在上述的圖I以及圖2中，在進給速度Fw為慢速進給速度Fi的期間進行。在通過后退移動焊炬來使焊絲后退移動的情況下，在上述的圖I中，在進給速度Fw為后退進給速度Fb的期間進行?；诤妇娴那斑M移動的焊絲的前進移動和基于焊炬的后退移動的焊絲的后退移動能夠僅進行其中一種或兩者。針對焊接電源PS的框圖，在上述的圖3中，按照以下的方式變更進給速度設定電路FR即可。進給速度設定電路FR以上述的起動信號On、上述的起弧控制選擇信號Sc、上述的通電判別信號Cd、上述的短路判別信號Sd以及上述的穩(wěn)定進給速度設定信號Fcr為輸入，進行以下說明的動作，并輸出進給速度設定信號Fr以及發(fā)往機器人控制裝置的進給方向移動信號Ms。I)在起動信號On為高電平、 且起弧控制選擇信號Sc = O時，輸出進給速度設定信號Fr = O (停止)，并輸出進給方向移動信號Ms = I (前進移動)(圖I以及圖2的時刻t2 t3的期間)。2)在變化到起弧控制信號Sc = I (拉回起弧控制)的時間點，繼續(xù)輸出進給速度設定信號Fr = O的狀態(tài)，并輸出進給方向移動信號Ms = 2 (后退移動)(圖I的時刻t3)。然后，在短路判別信號Sd變化到低電平的時間點，將穩(wěn)定進給速度設定信號Fcr作為進給速度設定信號Fr輸出，并輸出進給方向移動信號Ms = 0(停止)(圖I的時刻t5)。3)在變化到起弧控制信號Sc = 2 (通常起弧控制)的時間點，繼續(xù)輸出進給速度設定信號Fr = O的狀態(tài)，并繼續(xù)輸出進給方向移動信號Ms = I (前進移動)的狀態(tài)(圖2的時刻t3)。然后，在通電判別信號Cd變化到高電平的時間點，將穩(wěn)定進給速度設定信號Fcr作為進給速度設定信號Fr輸出，并輸出進給方向移動信號Ms = O (停止)(圖2的時刻t4)。將上述的進給方向移動信號Ms從焊接電源PS發(fā)送到機器人控制裝置。機器人控制裝置使機器人動作從而使焊炬在進給方向上前進移動或者在與進給方向相反的方向上后退移動。焊炬向著焊接線方向的移動如現(xiàn)有技術那樣，在以穩(wěn)定進給速度進給焊絲的時間點開始移動。根據(jù)上述的實施方式1，在從將焊接開始信號輸入到焊接電源從而開始焊絲的前進移動的時間點起預先規(guī)定的第I期間(通電判定期間Tt)以前通焊接電流吋，進行拉回起弧控制，而在上述第I期間經(jīng)過時間點未通焊接電流時，進行通常起弧控制。由此，由于在處于焊絲和母材從ー開始就接觸的接觸啟動狀態(tài)時，自動地選擇拉回起弧控制，因此能進行飛濺產(chǎn)生少的可靠的起弧。另外，由于在處于焊絲和母材分離的通常的狀態(tài)時，自動地選擇通常起弧控制，因此能在確保良好的起弧性的基礎上，縮短起弧所需的時間。即，由于在以低頻度產(chǎn)生的接觸啟動狀態(tài)下自動地選擇拉回起弧控制，而在非接觸啟動狀態(tài)時自動地選擇通常起弧控制，因此能始終維持良好的起弧性地縮短起弧所需的總時間。進而，由于僅在接觸啟動狀態(tài)時選擇拉回起弧控制，因此將減輕對進給系統(tǒng)部件的負擔，維護也變得容易。[實施方式2]在本發(fā)明的實施方式2中，在上述實施方式I的基礎上，在比第I期間長的預先規(guī)定的第2期間(長期判定期間Ts)經(jīng)過時間點未通焊接電流時，在通過對焊絲進行后退移動來從母材拉開后，切換到前進移動來進行通常起弧控制。焊接裝置的構成與上述的圖6相同。其中焊接電源PS的內部電路不同，因此以圖5進行后述。
圖4是表示在焊接開始時間點焊絲的前端和母材處于分離的通常啟動狀態(tài)、且在焊絲的前端附著有絕緣物時的、本發(fā)明的實施方式2所涉及的起弧控制方法的時序圖。圖4 (A)表示焊接開始信號As的時間變化，圖4 (B)表示進給速度Fw的時間變化，圖4 (C)表示焊接電壓Vw的時間變化，圖4(D)表示焊接電流Iw的時間變化，圖4(E)表示焊絲前端與母材間距離Lw的時間變化，圖4(F1) (F4)表示在各時刻的電弧產(chǎn)生部的狀態(tài)。圖4與上述的圖2對應，到時刻t4為止的動作相同，因此省略這些期間的說明。以下，參照圖4來說明時刻t4以后的動作。圖4是成為了在前次的焊接結束時焊絲中所含的成分成為熔渣(絕緣物)且附著于焊絲的前端的狀態(tài)的情況。這 樣的狀態(tài)雖也取決于焊接條件但時常發(fā)生。若在焊絲的前端附著有絕緣物，則即使焊絲的前端與 母材接觸，也不會通焊接電流1 。此時，為了與母材導通，需要去除附著于焊絲的前端的絕緣物，或者使不是絕緣物所附著的前端部的部分與母材接觸。(34)時刻t4 t5的焊絲和母材之間物理性的接觸期間在時刻t4，如圖4(F2)所示，盡管焊絲I的前端通過前進進給而與母材2物理性地接觸，但因附著于焊絲前端的絕緣物而不導通。因此，如圖4(C)所示，焊接電壓Vw保持無負載電壓，如圖4(D)所示，焊接電流Iw不通電而保持0A。另外，如圖4(B)所示，進給速度Fw保持慢速進給速度Fi。并且，如圖4(E)所示，焊絲前端與母材間距離Lw在時刻t4成為Omm,其后保持0_。(35)時刻t5 t6的后退進給期間從在時刻t2開始了前進進給以及焊接電源的輸出的時間點起的經(jīng)過時間到達了預先規(guī)定的長期判定期間Ts的時刻t5，如圖4(D)所示，未通焊接電流Iw。響應于此，如圖4(B)所示，由于將進給速度Fw切換成負值的后退進給速度Fb，因此開始焊絲的后退進給。然而，由于焊炬的彎曲造成用于對焊絲的冗余部分進行后退進給的時間延遲，因此如圖4 (E)所示，焊絲前端與母材間距離Lw在從時刻t5起的一小段期間保持0mm，其后逐漸變長。在該期間中，如圖4(C)所示，焊接電壓Vw保持無負載電壓，如圖4(D)所示，焊接電流Iw保持0A。將上述的長期判定期間Ts設定為比上述的通電判定期間長的時間，是O. 5 2. O秒左右。若將慢速進給速度設為Fi = I. 2m/min，則在該長期判定期間Ts中對焊絲進給10 40mm。由于在進給了這樣的距離的情況下，焊絲的前端和母材應該物理性地接觸，因此在即使經(jīng)過該長期判定期間Ts都還未通電流吋，能判定為是在焊絲的前端附著有絕緣物的情況。因此，能根據(jù)供電芯片與母材間距離、慢速進給速度Fi等來將長期判定期間Ts設定為適當值。(36)時刻t6 t7的再前進進給期間若在從時刻t5開始后退進給起的經(jīng)過時間在時刻t6到達預先規(guī)定的第2延遲期間Td2，則如圖4(B)所示，將進給速度Fw切換為正值的慢速進給速度Fi，因此，焊絲再次開始前進進給。在時刻t6，如圖4(F3)所示，焊絲I的前端和母材2處于分離得最遠的狀態(tài)。然后，如圖4(C)所示，焊接電壓Vw保持無負載電壓值，如圖4(D)所示，焊接電流Iw不通電因此保持0A。另外，如圖4(E)所示，焊絲前端與母材間距離Lw隨著前進進給而逐漸變短。對上述的第2延遲期間Td2進行設定，以使得在時刻t6的時間點的焊絲前端與母材間距離Lw為3 6mm左右。
(37)時刻t7以后的穩(wěn)定電弧期間在時刻t7，若焊絲的前端由于再前進進給與母材接觸，則未附著有絕緣物的焊絲前端的部分與母材接觸，在短暫的短路后產(chǎn)生電弧。如圖4(C)所示，焊接電壓Vw在從無負載電壓值急速下降到數(shù)V的短路電壓值后，又向著數(shù)十V的電弧電壓值急速上升。同時，如圖4(D)所示，開始焊接電流Iw的通電，向著大電流值的穩(wěn)定焊接電流值増加。若判別為已開始該焊接電流Iw的通電，則如圖4(B)所示，將進給速度Fw切換為正值的穩(wěn)定進給速度Fe。如圖4(E)所示，若在短暫的短路后產(chǎn)生電弧，則焊絲前端與母材間距離Lw從Omm起急速變長，并在時刻t8收斂于穩(wěn)定電弧長度。如圖4(F4)所示，成為產(chǎn)生了穩(wěn)定電弧3b的狀態(tài)。如上述那樣，未附著有絕緣物的焊絲前端的部分與母材接觸的理由如下。首先，由于在時刻t4 t5的期間中，在焊絲的前端與母材物理性地接觸的狀態(tài)下繼續(xù)前進進給，因此焊絲前端成為推壓母材的狀態(tài)，從而焊絲 前端成為稍微傾斜的狀態(tài)。然后，在時刻t7，由于焊絲前端在傾斜的狀態(tài)下再次與母材相撞，因此焊絲前端的端部將與母材接觸。將絕緣物附著于焊絲前端的一部分且僅稍微錯開與母材之間的接觸位置就與母材導通的情況多。圖4是在焊絲的前端附著有絕緣物的狀態(tài)下在焊接開始時焊絲的前端和母材處于分離的情況下的時序圖。在焊絲的前端附著有絕緣物的狀態(tài)下在焊接開始時焊絲的前端和母材處于接觸狀態(tài)(接觸啟動狀態(tài))的情況下的時序圖如下。在圖4中，在時刻t2，盡管開始前進進給以及焊接電源的輸出，但焊絲的前端已經(jīng)經(jīng)由絕緣物而與母材物理性地接觸，因此如圖4(C)所示，焊接電壓Vw成為無負載電壓值，如圖4(D)所示，不通焊接電流Iw。然后，如圖4(E)所示，焊絲前端與母材間距離Lw從時刻tl起成為0mm，到時刻t5為止保持0mm。即，與圖4的時序圖不同之處在于，是圖4(E)所示的焊絲前端與母材間距離Lw的時刻tl t4的值，包含其他信號在內，除此之外相同。然后，由于在時刻t3經(jīng)過了通電判定時期Tt的時間點而不通焊接電流Iw，因此將選擇通常起弧控制。其后，由于在時刻t5經(jīng)過了長期判定期間Ts的時間點也不通焊接電流Iw，因此將進行焊絲的后退進給以及再前進進給。圖5是用于實施本發(fā)明的實施方式2所涉及的消耗電極電弧焊接的起弧控制方法的焊接電源PS的框圖。圖5與上述的圖3對應，對同一塊賦予相同符號，并省略它們的說明。圖5中，將圖3的進給速度設定電路FR置換成虛線所示的第2進給速度設定電路FR2。以下，參照圖5來說明不同的塊。第2進給速度設定電路FR2以起動信號On、起弧控制選擇信號Sc、通電判別信號Cd、短路判別信號Sd、慢速進給速度設定信號Fir、后退進給速度設定信號Fbr以及穩(wěn)定進給速度設定信號Fcr為輸入，進行以下說明的動作，并輸出進給速度設定信號Fr。I)在起動信號On為高電平、且起弧控制選擇信號Sc = O吋，將慢速進給速度設定信號Fir作為進給速度設定信號Fr輸出(圖I、圖2以及圖4的時刻t2 t3的期間)。2)在變化到起弧控制選擇信號Sc = I (拉回起弧控制)的時間點，將后退進給速度設定信號Fbr作為進給速度設定信號Fr輸出(圖I的時刻t3)，在短路判別信號Sd變化至低電平的時間點將穩(wěn)定進給速度設定信號Fcr作為進給速度設定信號Fr輸出(圖I的時刻t5)。3)在變化為起弧控制選擇信號Sc = 2 (通常起弧控制)的時間點，繼續(xù)將慢速進給速度設定信號Fir作為進給速度設定信號Fr輸出的狀態(tài)(圖2以及圖4的時刻t3)，然后，在從起動信號On變化成高電平的時間點(圖2的時刻t2)起的經(jīng)過時間到達預先規(guī)定的長期判定期間Ts之前通電判別信號Cd變化為高電平時，將穩(wěn)定進給速度設定信號Fcr作為進給速度設定信號Fr輸出(圖2的時刻t4)。4)在從起動信號On變化成高電平的時間點(圖4的時刻t2)起的經(jīng)過時間到達預先規(guī)定的長期判定期間Ts之前通電判別信號Cd未變化為高電平時，將預先規(guī)定的第2延遲期間Td2的期間的后退進給速度設定信號Fbr作為進給速度設定信號Fr輸出(圖4的時刻t5 t6)，其后，將慢速進給速度設定信號Fir作為進給速度設定信號Fr輸出(圖4的時刻t6)。然后，若通電判別信號Cd變化為高電平，則將穩(wěn)定進給速度設定信號Fcr作為進給速度設定信號Fr輸出(圖4的時刻t7)。
與實施方式I同樣，可以取代圖4的時刻t5 t6的后退進給而使焊炬后退移動來使焊絲后退移動。另外，可以取代圖4的時刻t6 t7的前進進給而通過使焊炬前進移動來使焊絲前進移動。在這些期間中，將進給速度Fw設為慢速進給速度Fi或者O (停止)。根據(jù)本發(fā)明的實施方式2，在比第I期間(判定期間Tt)長的第2期間(長期判定期間Ts)經(jīng)過時間點未通焊接電流時，在通過后退移動將焊絲從母材拉開后，切換為前進移動來進行通常起弧控制。由此，對于實施方式2，在實施方式I的效果的基礎上，即使在焊絲的前端附著有絕緣物的情況下，也能進行起弧。在現(xiàn)有技術中，若在焊絲的前端附著有絕緣物，則起弧會失敗。而且，在這樣的情況下，在主動使機器人回到焊接開始位置后，必須進行再次起弧。其結果是生產(chǎn)效率下降。與此相對，在實施方式2中，由于即使在焊絲的前端附著有絕緣物的情況下，也能引導至起弧，因此不會有生產(chǎn)效率下降的情況。
權利要求
1.一種消耗電極電弧焊接的起弧控制方法，其特征在于，具備 拉回起弧控制，使焊絲前進移動而一旦接觸到母材后，通過使焊絲后退移動來將焊絲從母材拉開，通過該拉開產(chǎn)生初始電弧后，向穩(wěn)定電弧轉移；和 通常起弧控制，使所述焊絲進行所述前進移動而與母材接觸或接近，來產(chǎn)生穩(wěn)定電弧，在從將焊接開始信號輸入到焊接電源從而開始所述焊絲的所述前進移動的時間點起預先規(guī)定的第I期間以前通焊接電流時，進行所述拉回起弧控制，而在所述第I期間的經(jīng)過時間點未通焊接電流時，進行所述通常起弧控制。
2.根據(jù)權利要求I所述的消耗電極電弧焊接的起弧控制方法，其特征在于， 在比所述第I期間長的預先規(guī)定的第2期間的經(jīng)過時間點未通焊接電流時，在通過所述后退移動將所述焊絲從母材拉開后，切換到所述前進移動，來進行所述通常起弧控制。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的消耗電極電弧焊接的起弧控制方法，其特征在于， 通過前進進給來進行所述焊絲的前進移動。
4.根據(jù)權利要求I或2所述的消耗電極電弧焊接的起弧控制方法，其特征在于， 通過使焊炬前進移動來進行所述焊絲的前進移動。
5.根據(jù)權利要求I 4中任一項所述的消耗電極電弧焊接的起弧控制方法，其特征在于， 通過后退進給來進行所述焊絲的后退移動。
6.根據(jù)權利要求I 4中任一項所述的消耗電極電弧焊接的起弧控制方法，其特征在于， 通過使所述焊炬后退移動來進行所述焊絲的后退移動。
全文摘要
本發(fā)明提供一種消耗電極電弧焊接的起弧控制方法，即使處于焊絲的前端和母材從一開始就相接觸的接觸啟動狀態(tài)，也能實現(xiàn)良好的起弧性。本發(fā)明的消耗電極電弧焊接的起弧控制方法具備使焊絲前進移動，一旦接觸到母材后就拉開來產(chǎn)生電弧的拉回起弧控制；以及使焊絲前進移動與母材接觸來產(chǎn)生電弧的通常起弧控制，其中，在從將焊接開始信號(As)輸入到焊接電源從而開始焊絲的前進移動(Fi)的時間點(t2)起規(guī)定期間(Tt)以前通焊接電流(Iw)時，進行拉回起弧控制，而在上述規(guī)定期間(Tt)經(jīng)過時間點(t3)未通焊接電流(Iw)時，進行通常起弧控制。由此，由于在接觸啟動狀態(tài)時自動地選擇拉回起弧控制，因此能實現(xiàn)良好的起弧性。
文檔編號B23K9/067GK102672307SQ20121005777
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月7日 優(yōu)先權日2011年3月14日
發(fā)明者井手章博, 森大輔, 鹽崎秀男 申請人:株式會社大亨