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]本申請是申請號為201080003935.5、申請日為2010年7月12日、發明名稱為“電弧焊接方法以及電弧焊接裝置”的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及將作為自耗電極的焊絲重復正向傳送和反向傳送的同時交替地產生短路狀態和電弧狀態來進行焊接的電弧焊接控制方法以及電弧焊接裝置。
【背景技術】
[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，對焊絲進給速度重復進行正向傳送和反向傳送，交替地產生短路狀態和電弧狀態來進行焊接。
[0004]圖9是表示在以往的電弧焊接控制方法中，焊絲進給速度和焊接輸出的時間變化的時間波形的圖。
[0005]例如，關于供給作為自耗電極的焊絲的同時交替地產生短路狀態和電弧狀態來進行焊接的電弧焊接控制方法，公知有如下的方法。即，設置:進給速度控制器，其控制焊絲進給電動機，使得對焊絲進給速度周期性地重復正向傳送和反向傳送；以及輸出控制器，其接收該進給速度控制器的增減信號，從而如圖9所示那樣控制成在焊絲進給量少的期間，使焊接輸出成為低輸出，在焊絲進給量多的期間，使焊接輸出成為高輸出。由此，在短路狀態時，能夠利用降低焊絲進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生濺射的主要原因的短路電流，也能夠持續穩定的短路過渡焊接(例如，參照專利文獻I)。
[0006]在一般的電弧焊接控制中，進行如下控制:以固定速度輸出相當于設定電流的焊絲進給速度，并基于電弧期間的焊接電壓來輸出焊接電流，使輸出電壓與設定電壓一致。
[0007]根據專利文獻I所示的技術，如圖9所示，對焊絲進給速度周期性地重復正向傳送Zl和反向傳送Z2而使其增減。由此，在焊絲進給量少的期間將焊接輸出設為低輸出、在焊絲進給量多的期間將焊接輸出設為高輸出的控制方法中，在短路的一個周期中以一定的比率產生短路期間和電弧期間。由此，由于電弧穩定，所以能夠降低濺射的產生。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，則認為焊接電壓很難與設定電壓一致。這是因為，由于電弧期間固定，所以需要在決定的時間內控制焊接電壓。此外，若過度控制焊接電壓，會增加增益，電弧長度變動變大，存在引起電弧的不穩定的可能性。通過這些問題可知，存在難以穩定地控制焊接電流和焊接電壓的課題。
[0008]專利文獻1:日本特開昭62-6775號公報

【發明內容】

[0009]本發明是用于解決上述課題的，提供一種在使焊絲進給速度周期性地重復正向傳送和反向傳送來周期性地產生短路狀態和電弧狀態，從而進行焊接的電弧焊接控制方法中，實現穩定地控制焊接電壓的方法以及實現該方法的裝置。
[0010]本發明的電弧焊接方法使用作為自耗電極的焊絲，重復短路狀態和電弧狀態來進行焊接，并決定對應于設定電流的短路電流的增加斜率，基于上述設定電壓與輸出電壓之差，隨著時間改變對應于上述設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定電壓的電壓值一致。
[0011]根據這個方法，通過使輸出電壓對準設定電壓，從而能夠穩定地控制焊接電壓。
[0012]此外，本發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電弧狀態和短路狀態來進行焊接，該電弧焊接裝置包括:開關元件，其控制焊接輸出；焊接電壓檢測部，其檢測焊接電壓；狀態檢測部，其基于焊接電壓檢測部的輸出，檢測是短路狀態還是電弧狀態；短路控制部，其接收來自狀態檢測部的短路的信號，在短路期間進行短路電流的控制；電弧控制部，其接收來自狀態檢測部的電弧的信號，在電弧期間進行電弧電壓的控制；設定電流設定部，其用于設定設定電流；以及設定電壓設定部，其用于設定設定電壓，短路控制部包括:增加斜率基本設定部，其基于操作者設定的設定電流，決定短路電流的增加斜率；以及增加斜率控制部，其基于由設定電壓設定部設定的電壓與焊接電壓檢測部檢測出的電壓之差，改變由增加斜率基本設定部決定的短路電流的增加斜率；基于由設定電壓設定部設定的設定電壓與由焊接電壓檢測部檢測出的電壓之差，短路控制部改變短路電流的增加斜率。
[0013]根據這個結構，通過使輸出電壓對準設定電壓，從而能夠穩定地控制焊接電壓。
[0014]此外，本發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電弧狀態和短路狀態來進行焊接，該電弧焊接裝置包括:開關元件，其控制焊接輸出；焊接電壓檢測部，其檢測焊接電壓；狀態檢測部，其基于焊接電壓檢測部的輸出，檢測是短路狀態還是電弧狀態；短路控制部，其接收來自狀態檢測部的短路的信號，在短路期間進行短路電流的控制；電弧控制部，其接收來自狀態檢測部的電弧的信號，在電弧期間進行電弧電壓的控制；設定電流設定部，其用于設定設定電流；以及設定電壓設定部，其用于設定設定電壓，短路控制部包括:增加斜率基本設定部，其基于操作者設定的設定電流，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；臨界點基本設定部，其基于操作者設定的設定電流，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；增加斜率控制部，其基于由設定電壓設定部設定的電壓與焊接電壓檢測部檢測出的電壓之差，改變由增加斜率基本設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；以及臨界點控制部，其基于由設定電壓設定部設定的電壓和焊接電壓檢測部檢測出的電壓之差，改變由臨界點基本設定部決定的短路電流的增加斜率的臨界點；基于由設定電壓設定部設定的設定電壓與由焊接電壓檢測部檢測出的電壓之差，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的電流值中的至少任一個。
[0015]根據這個結構，通過使輸出電壓高精度地對準設定電壓，從而能夠進一步穩定地控制焊接電壓。
[0016]如上所述，根據本發明，在產生短路狀態和電弧狀態來進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、峰值期間和基本期間的電流值或峰值期間的時間。由此，能夠使短路期間和電弧期間的比率隨著時間變動，能夠使輸出電壓對準設定電壓。因此，能夠穩定地控制焊接電壓。
[0017]此外，是一種通過對焊絲進給速度周期性地重復正向傳送和反向傳送來產生短路狀態和電弧狀態從而進行焊接的控制方法，焊絲進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，能夠減小對進給電動機或齒輪等電動機周邊部件的負荷。
【附圖說明】
[0018]圖1是表示本發明的實施方式I中的焊絲進給速度、焊接電壓以及焊接電流的時間波形的圖。
[0019]圖2是表示本發明的實施方式I中的焊絲進給速度、焊接電壓以及焊接電流的時間波形的圖。
[0020]圖3是表示本發明的實施方式I中的輸出電壓與短路電流的增加斜率的關系的一例的圖。
[0021]圖4是表示本發明的實施方式I中的輸出電壓與短路電流臨界點的關系的一例的圖。
[0022]圖5是表示本發明的實施方式I中的輸出電壓與峰值電流值的關系的一例的圖。
[0023]圖6是表示本發明的實施方式I中的輸出電壓與峰值電流時間的關系的一例的圖。
[0024]圖7是表示本發明的實施方式I中的電弧焊接裝置的示意結構的結構圖。
[0025]圖8是表示本發明的實施方式2中的焊絲進給速度、焊接電壓以及焊接電流的時間波形的圖。
[0026]圖9是表示以往的焊絲進給速度和焊接輸出的時間波形的圖。
【具體實施方式】
[0027]以下，參照【附圖說明】本發明的實施方式。在以下的附圖中，由于對相同的結構元件附加了相同的符號，所以有時省略說明。另外，本發明并不是由該實施方式所限定的。
[0028](實施方式I)
[0029]在本實施方式中，首先說明焊接控制方法，之后說明焊接裝置。
[0030]圖1和圖2表示交替地重復短路狀態和電弧狀態的自耗電極式電弧焊接中的焊絲進給速度、焊接電壓以及焊接電流的時間波形。
[0031]在圖1和圖2中，Pl表示開始了短路的時刻，而且也是短路初期時間的開始的時亥lj。P2表示短路初期時間的結束時刻，而且也是開始了短路電流的每個單位時間的電流增加量、即短路電流的增加斜率(di/dt)的輸出的時刻。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)的臨界點的時刻。此外，P4表示短路電流的第二階段的增加斜率(di2/dt)的輸出結束的時刻，而且也是檢測出在熔池和焊絲前端之間出現的熔滴的中間變細部分(< r/扎)并瞬間過渡到低電流的時刻。此外，P5是熔滴的中間變細部分脫離且短路狀態結束而產生了電弧的時刻。而且也是在電弧產生之后立即開始輸出峰值電流的焊接電流的時刻。此外，P6是開始了從峰值電流到基本電流的過渡的時刻。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表示產生了下一個短路的時刻。
[0032]此外，在圖1和圖2所示的焊絲進給控制中，是以規定的頻率和規定的振幅周期性地重復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給控制。因此，在出現正向傳送側的峰值時，在PI周邊產生短路，在出現反向傳送側的峰值時，在P5周邊產生電弧。由此，短路狀態或電弧狀態的產生基本上依賴于周期性地重復焊絲進給速度的正向傳送和反向傳送的焊絲進給控制。
[0033]圖1是在輸出電壓大于設定電壓時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的臨界點的電流值(圖1所示的“ISC”)、峰值電流和峰值時間以及基本電流分別大于對應于設定電流的各個基準值的方式，表示了短路的一個周期的控制例。