電弧焊接方法以及電弧焊接裝置的制造方法
【專利說明】電弧焊接方法以及電弧焊接裝置
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?01080003935.5、申請(qǐng)日為2010年7月12日、發(fā)明名稱為“電弧焊接方法以及電弧焊接裝置”的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及將作為自耗電極的焊絲重復(fù)正向傳送和反向傳送的同時(shí)交替地產(chǎn)生短路狀態(tài)和電弧狀態(tài)來進(jìn)行焊接的電弧焊接控制方法以及電弧焊接裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]以往，公知一種自耗電極式電弧焊接，其為了減少焊接作業(yè)工序中的損耗工序即濺射物除去工序，以降低濺射為目的，對(duì)焊絲進(jìn)給速度重復(fù)進(jìn)行正向傳送和反向傳送，交替地產(chǎn)生短路狀態(tài)和電弧狀態(tài)來進(jìn)行焊接。
[0004]圖9是表示在以往的電弧焊接控制方法中，焊絲進(jìn)給速度和焊接輸出的時(shí)間變化的時(shí)間波形的圖。
[0005]例如，關(guān)于供給作為自耗電極的焊絲的同時(shí)交替地產(chǎn)生短路狀態(tài)和電弧狀態(tài)來進(jìn)行焊接的電弧焊接控制方法，公知有如下的方法。即，設(shè)置:進(jìn)給速度控制器，其控制焊絲進(jìn)給電動(dòng)機(jī)，使得對(duì)焊絲進(jìn)給速度周期性地重復(fù)正向傳送和反向傳送；以及輸出控制器，其接收該進(jìn)給速度控制器的增減信號(hào)，從而如圖9所示那樣控制成在焊絲進(jìn)給量少的期間，使焊接輸出成為低輸出，在焊絲進(jìn)給量多的期間，使焊接輸出成為高輸出。由此，在短路狀態(tài)時(shí)，能夠利用降低焊絲進(jìn)給速度而帶來的脫離力作為焊絲熔融塊的過渡力，即使是降低了成為產(chǎn)生濺射的主要原因的短路電流，也能夠持續(xù)穩(wěn)定的短路過渡焊接(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0006]在一般的電弧焊接控制中，進(jìn)行如下控制:以固定速度輸出相當(dāng)于設(shè)定電流的焊絲進(jìn)給速度，并基于電弧期間的焊接電壓來輸出焊接電流，使輸出電壓與設(shè)定電壓一致。
[0007]根據(jù)專利文獻(xiàn)I所示的技術(shù)，如圖9所示，對(duì)焊絲進(jìn)給速度周期性地重復(fù)正向傳送Zl和反向傳送Z2而使其增減。由此，在焊絲進(jìn)給量少的期間將焊接輸出設(shè)為低輸出、在焊絲進(jìn)給量多的期間將焊接輸出設(shè)為高輸出的控制方法中，在短路的一個(gè)周期中以一定的比率產(chǎn)生短路期間和電弧期間。由此，由于電弧穩(wěn)定，所以能夠降低濺射的產(chǎn)生。但是，若采用一般的基于電弧期間的恒壓控制即焊接電壓來輸出焊接電流的方法，則認(rèn)為焊接電壓很難與設(shè)定電壓一致。這是因?yàn)?，由于電弧期間固定，所以需要在決定的時(shí)間內(nèi)控制焊接電壓。此外，若過度控制焊接電壓，會(huì)增加增益，電弧長度變動(dòng)變大，存在引起電弧的不穩(wěn)定的可能性。通過這些問題可知，存在難以穩(wěn)定地控制焊接電流和焊接電壓的課題。
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開昭62-6775號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明是用于解決上述課題的，提供一種在使焊絲進(jìn)給速度周期性地重復(fù)正向傳送和反向傳送來周期性地產(chǎn)生短路狀態(tài)和電弧狀態(tài)，從而進(jìn)行焊接的電弧焊接控制方法中，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定地控制焊接電壓的方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的裝置。
[0010]本發(fā)明的電弧焊接方法使用作為自耗電極的焊絲，重復(fù)短路狀態(tài)和電弧狀態(tài)來進(jìn)行焊接，并決定對(duì)應(yīng)于設(shè)定電流的短路電流的增加斜率，基于上述設(shè)定電壓與輸出電壓之差，隨著時(shí)間改變對(duì)應(yīng)于上述設(shè)定電流的上述短路電流的增加斜率，從而控制為上述輸出電壓的電壓值與上述設(shè)定電壓的電壓值一致。
[0011]根據(jù)這個(gè)方法，通過使輸出電壓對(duì)準(zhǔn)設(shè)定電壓，從而能夠穩(wěn)定地控制焊接電壓。
[0012]此外，本發(fā)明的電弧焊接裝置在作為自耗電極的焊絲和被焊接物之間重復(fù)電弧狀態(tài)和短路狀態(tài)來進(jìn)行焊接，該電弧焊接裝置包括:開關(guān)元件，其控制焊接輸出；焊接電壓檢測(cè)部，其檢測(cè)焊接電壓；狀態(tài)檢測(cè)部，其基于焊接電壓檢測(cè)部的輸出，檢測(cè)是短路狀態(tài)還是電弧狀態(tài)；短路控制部，其接收來自狀態(tài)檢測(cè)部的短路的信號(hào)，在短路期間進(jìn)行短路電流的控制；電弧控制部，其接收來自狀態(tài)檢測(cè)部的電弧的信號(hào)，在電弧期間進(jìn)行電弧電壓的控制；設(shè)定電流設(shè)定部，其用于設(shè)定設(shè)定電流；以及設(shè)定電壓設(shè)定部，其用于設(shè)定設(shè)定電壓，短路控制部包括:增加斜率基本設(shè)定部，其基于操作者設(shè)定的設(shè)定電流，決定短路電流的增加斜率；以及增加斜率控制部，其基于由設(shè)定電壓設(shè)定部設(shè)定的電壓與焊接電壓檢測(cè)部檢測(cè)出的電壓之差，改變由增加斜率基本設(shè)定部決定的短路電流的增加斜率；基于由設(shè)定電壓設(shè)定部設(shè)定的設(shè)定電壓與由焊接電壓檢測(cè)部檢測(cè)出的電壓之差，短路控制部改變短路電流的增加斜率。
[0013]根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)，通過使輸出電壓對(duì)準(zhǔn)設(shè)定電壓，從而能夠穩(wěn)定地控制焊接電壓。
[0014]此外，本發(fā)明的電弧焊接裝置在作為自耗電極的焊絲和被焊接物之間重復(fù)電弧狀態(tài)和短路狀態(tài)來進(jìn)行焊接，該電弧焊接裝置包括:開關(guān)元件，其控制焊接輸出；焊接電壓檢測(cè)部，其檢測(cè)焊接電壓；狀態(tài)檢測(cè)部，其基于焊接電壓檢測(cè)部的輸出，檢測(cè)是短路狀態(tài)還是電弧狀態(tài)；短路控制部，其接收來自狀態(tài)檢測(cè)部的短路的信號(hào)，在短路期間進(jìn)行短路電流的控制；電弧控制部，其接收來自狀態(tài)檢測(cè)部的電弧的信號(hào)，在電弧期間進(jìn)行電弧電壓的控制；設(shè)定電流設(shè)定部，其用于設(shè)定設(shè)定電流；以及設(shè)定電壓設(shè)定部，其用于設(shè)定設(shè)定電壓，短路控制部包括:增加斜率基本設(shè)定部，其基于操作者設(shè)定的設(shè)定電流，決定短路電流的第一階段的增加斜率和短路電流的第二階段的增加斜率；臨界點(diǎn)基本設(shè)定部，其基于操作者設(shè)定的設(shè)定電流，決定短路電流的增加斜率從短路電流的第一階段的增加斜率變化為短路電流的第二階段的增加斜率的臨界點(diǎn)；增加斜率控制部，其基于由設(shè)定電壓設(shè)定部設(shè)定的電壓與焊接電壓檢測(cè)部檢測(cè)出的電壓之差，改變由增加斜率基本設(shè)定部決定的短路電流的第一階段的增加斜率和短路電流的第二階段的增加斜率；以及臨界點(diǎn)控制部，其基于由設(shè)定電壓設(shè)定部設(shè)定的電壓和焊接電壓檢測(cè)部檢測(cè)出的電壓之差，改變由臨界點(diǎn)基本設(shè)定部決定的短路電流的增加斜率的臨界點(diǎn)；基于由設(shè)定電壓設(shè)定部設(shè)定的設(shè)定電壓與由焊接電壓檢測(cè)部檢測(cè)出的電壓之差，短路控制部改變短路電流的第一階段的增加斜率、短路電流的第二階段的增加斜率以及臨界點(diǎn)的電流值中的至少任一個(gè)。
[0015]根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)，通過使輸出電壓高精度地對(duì)準(zhǔn)設(shè)定電壓，從而能夠進(jìn)一步穩(wěn)定地控制焊接電壓。
[0016]如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在產(chǎn)生短路狀態(tài)和電弧狀態(tài)來進(jìn)行焊接的控制方法中，控制短路電流的增加斜率或短路電流的增加斜率變化的臨界點(diǎn)、峰值期間和基本期間的電流值或峰值期間的時(shí)間。由此，能夠使短路期間和電弧期間的比率隨著時(shí)間變動(dòng)，能夠使輸出電壓對(duì)準(zhǔn)設(shè)定電壓。因此，能夠穩(wěn)定地控制焊接電壓。
[0017]此外，是一種通過對(duì)焊絲進(jìn)給速度周期性地重復(fù)正向傳送和反向傳送來產(chǎn)生短路狀態(tài)和電弧狀態(tài)從而進(jìn)行焊接的控制方法，焊絲進(jìn)給速度的正向傳送和反向傳送的波形也是正弦波或梯形波。由此，能夠減小對(duì)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)或齒輪等電動(dòng)機(jī)周邊部件的負(fù)荷。
【附圖說明】
[0018]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I中的焊絲進(jìn)給速度、焊接電壓以及焊接電流的時(shí)間波形的圖。
[0019]圖2是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I中的焊絲進(jìn)給速度、焊接電壓以及焊接電流的時(shí)間波形的圖。
[0020]圖3是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I中的輸出電壓與短路電流的增加斜率的關(guān)系的一例的圖。
[0021]圖4是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I中的輸出電壓與短路電流臨界點(diǎn)的關(guān)系的一例的圖。
[0022]圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I中的輸出電壓與峰值電流值的關(guān)系的一例的圖。
[0023]圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I中的輸出電壓與峰值電流時(shí)間的關(guān)系的一例的圖。
[0024]圖7是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I中的電弧焊接裝置的示意結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0025]圖8是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2中的焊絲進(jìn)給速度、焊接電壓以及焊接電流的時(shí)間波形的圖。
[0026]圖9是表示以往的焊絲進(jìn)給速度和焊接輸出的時(shí)間波形的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下，參照【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。在以下的附圖中，由于對(duì)相同的結(jié)構(gòu)元件附加了相同的符號(hào)，所以有時(shí)省略說明。另外，本發(fā)明并不是由該實(shí)施方式所限定的。
[0028](實(shí)施方式I)
[0029]在本實(shí)施方式中，首先說明焊接控制方法，之后說明焊接裝置。
[0030]圖1和圖2表示交替地重復(fù)短路狀態(tài)和電弧狀態(tài)的自耗電極式電弧焊接中的焊絲進(jìn)給速度、焊接電壓以及焊接電流的時(shí)間波形。
[0031]在圖1和圖2中，Pl表示開始了短路的時(shí)刻，而且也是短路初期時(shí)間的開始的時(shí)亥lj。P2表示短路初期時(shí)間的結(jié)束時(shí)刻，而且也是開始了短路電流的每個(gè)單位時(shí)間的電流增加量、即短路電流的增加斜率(di/dt)的輸出的時(shí)刻。此外，P3是成為短路電流的第一階段的增加斜率(Cli1Alt)和第二階段的增加斜率(di2/dt)的臨界點(diǎn)的時(shí)刻。此外，P4表示短路電流的第二階段的增加斜率(di2/dt)的輸出結(jié)束的時(shí)刻，而且也是檢測(cè)出在熔池和焊絲前端之間出現(xiàn)的熔滴的中間變細(xì)部分(< r/扎)并瞬間過渡到低電流的時(shí)刻。此外，P5是熔滴的中間變細(xì)部分脫離且短路狀態(tài)結(jié)束而產(chǎn)生了電弧的時(shí)刻。而且也是在電弧產(chǎn)生之后立即開始輸出峰值電流的焊接電流的時(shí)刻。此外，P6是開始了從峰值電流到基本電流的過渡的時(shí)刻。從P6到P7，既可以是電流控制，也可以是電壓控制。從P7輸出基本電流，P8表示產(chǎn)生了下一個(gè)短路的時(shí)刻。
[0032]此外，在圖1和圖2所示的焊絲進(jìn)給控制中，是以規(guī)定的頻率和規(guī)定的振幅周期性地重復(fù)作為基本波形的正弦波狀的正向傳送和反向傳送的焊絲進(jìn)給控制。因此，在出現(xiàn)正向傳送側(cè)的峰值時(shí)，在PI周邊產(chǎn)生短路，在出現(xiàn)反向傳送側(cè)的峰值時(shí)，在P5周邊產(chǎn)生電弧。由此，短路狀態(tài)或電弧狀態(tài)的產(chǎn)生基本上依賴于周期性地重復(fù)焊絲進(jìn)給速度的正向傳送和反向傳送的焊絲進(jìn)給控制。
[0033]圖1是在輸出電壓大于設(shè)定電壓時(shí)想要立即將輸出電壓控制得較小的情況。即，以短路電流的第一階段的斜率(dii/dt)(以下，設(shè)為圖1所示的“IS1”)、短路電流的第二階段的增加斜率(di2/dt)(以下，設(shè)為圖1所示的“IS2”)、從短路電流的第一階段的斜率ISl變化為短路電流的第二階段的增加斜率IS2的臨界點(diǎn)的電流值(圖1所示的“ISC”)、峰值電流和峰值時(shí)間以及基本電流分別大于對(duì)應(yīng)于設(shè)定電流的各個(gè)基準(zhǔn)值的方式，表示了短路的一個(gè)周期的控制例。