專利名稱：熔化極氣體保護(hù)弧焊的開始焊接時的弧長控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在熔化極氣體保護(hù)弧焊中迅速地將開始焊接時的弧長收斂成恒定狀態(tài)的開始焊接時的弧長控制方法。
背景技術(shù)：
在進(jìn)行熔化極氣體保護(hù)弧焊時，輸入焊接開始指令后，就會開始給送焊絲，該焊絲與母材接觸而產(chǎn)生電弧。并且，弧長從該電弧產(chǎn)生時刻起經(jīng)過過渡期間后再收斂成恒定狀態(tài)。此過渡期間中的弧長呈現(xiàn)出過沖(overshoot)、下沖(undershoot)等過渡特性。根據(jù)焊絲的材料性質(zhì)、焊絲的前端粒徑、母材的材料性質(zhì)、母材的表面狀態(tài)等各種焊接條件，過渡期間中的焊絲負(fù)荷狀態(tài)會有所變化，因此，伴隨著這些變化，焊絲長度的過渡特性也存在各種情形。特別是，在使用鋁絲的情況下，在開始焊接時，容易發(fā)生焊絲和母材的超過數(shù)十ms的長期短路，因此，在剛產(chǎn)生電弧之后，弧長會變得非常長(10mm左右)，并且為了收斂成恒定狀態(tài)(3mm左右)而需要的過渡期間很長、為500ms左右。這樣，如果開始焊接時的弧長的過渡特性不好，則焊接開始部的熔深、焊道外觀等焊接質(zhì)量也會差。因此，具有良好的弧長的過渡特性是相當(dāng)重要的。
圖8是表示以往技術(shù)的弧長控制方法的輸出波形圖。圖(A)表示弧長La[mm]的波形圖、圖(B)表示焊接電壓Vw[V]的波形圖、圖(C)表示焊接電流Iw[A]的波形圖、圖(D)表示焊絲給送速度Fs[m/min]的波形圖。焊接電壓Vw和焊接電流Iw，通過數(shù)百Hz左右的低通濾波器，使各自的瞬間值成為平滑的值。下面，參照該圖進(jìn)行說明。
在時刻t1，向焊接電源裝置輸入焊接開始指令后，如該圖(B)所示，將會外加焊接電壓Vw，并且，如該圖(D)所示，焊絲將以比恒定的焊絲給送速度Fsc慢的減緩速度進(jìn)行給送。在時刻t2，焊絲與母材接觸，如該圖(B)所示，焊接電壓Vw就會變成短路電壓值。在時刻t2～t3的短路期間Ts中，如該圖(C)所示，為盡快解除該短路狀態(tài)，而通入大電流。另外，焊絲的給送速度Fs仍然保持原來的減緩速度(也可以采用在短路期間Ts中停止給送的方法)。
在時刻t3，產(chǎn)生電弧，則如該圖(A)所示，弧長La將經(jīng)過到時刻t4之前的過渡期間Tt，收斂成恒定的弧長Lc。以往技術(shù)的弧長控制是利用弧長La和焊接電壓Vw大致成比例的關(guān)系來進(jìn)行弧長控制的。即，如該圖(B)所示，利用焊接電壓Vw檢測出弧長La，進(jìn)行焊接電源裝置的輸出控制，以使此焊接電壓Vw大致與相當(dāng)于恒定弧長Lc的電壓設(shè)定值Vr相等。如該圖(A)所示，過渡期間Tt中的弧長La過沖，因此，如該圖(B)所示，焊接電壓Vw也成為大致與弧長La相同的波形。進(jìn)行焊接電壓Vw的輸出控制，以使該焊接電壓Vw與電壓設(shè)定值Vr大致相等，并如該圖(C)所示，基于該輸出控制和電弧負(fù)荷之間的關(guān)系，在弧長La變長時，焊接電流Iw會變小。由于焊絲熔化速度與焊接電流Iw存在大致成比例關(guān)系，所以在焊接電流Iw變小時，電弧熔化速度變慢，而弧長La變小。此時，如該圖(D)所示，在時刻t3產(chǎn)生電弧時，焊絲給送速度Fs以恒定焊絲給送速度Fsc定速給送。從而，以往技術(shù)的弧長控制的方法為通過輸出控制而形成相當(dāng)于電壓設(shè)定值Vr的定電壓特性，再根據(jù)弧長La的變化使焊接電流Iw變化而使焊絲熔化速度變化，進(jìn)而進(jìn)行弧長La的控制。即，使焊絲給送速度Fs固定，改變焊絲熔化速度，從而控制弧長La。圖8中，剛產(chǎn)生電弧后的弧長La(以下，稱為初期弧長La)為接近恒定弧長Lc的值，從而得到良好的弧長La的過渡特性。
圖9是開始焊接時的初期弧長Ls非常長、弧長的過渡特性過沖很大的情況的輸出波形圖。該圖中的(A)～(D)的各信號與上述的圖8中的(A)～(D)是相同的。在時刻t3剛產(chǎn)生電弧之后弧長La變長的原因，如上所述，因焊接條件不同而存在多種原因，而該圖9中，以時刻t2～t3的短路期間Ts為數(shù)十ms以上的長期短路的情況為例進(jìn)行說明。這樣的長期短路現(xiàn)象是在開始焊接時屢屢發(fā)生的現(xiàn)象，如上所述，焊絲為鋁絲的情況下就容易發(fā)生。若發(fā)生長期短路，則在剛產(chǎn)生電弧之后電弧馬上迅速地燃起，很多時候初期弧長Ls長至10mm左右。其原因是在長期短路中流過大電流而使焊絲的突出部被充分加熱處于高溫狀態(tài)，因此很容易在焊絲突出部的中途產(chǎn)生熔斷，而易從高位置產(chǎn)生電弧。又因為在產(chǎn)生電弧之后，一下子開始熔化，弧長迅速變大。下面，參照該圖9進(jìn)行說明。
在時刻t2～t3的短路期間Ts為長期短路時，如該圖9(A)所示，在時刻t3產(chǎn)生電弧之后，弧長La迅速燃起而變得非常長。因此，弧長的過渡特性過沖很大，并經(jīng)過長時間的過渡期間Tt，收斂于恒定的弧長Lc。在此過渡期間Tt中，如該圖(B)所示，焊接電壓Vw成為大致與弧長La成比例的波形，并如上所述，進(jìn)行輸出控制使焊接電壓Vw大致與電壓設(shè)定值Vr相等。因此，如該圖(C)所示，焊接電流Iw在過渡期間Tt中變得比恒定值Ic小，而焊絲熔化速度Ms[m/min]變慢。弧長La根據(jù)焊絲熔化速度Ms和焊絲給送速度Fs[m/min]之差而變化。即，弧長變化率dL/dt＝Ms-Fs。這里，由于焊絲給送速度Fs是一定值，因此，如上所述，焊接電流Iw變小，而金屬熔化速度Ms變得比焊絲給送速度Fs慢，弧長變化率dL/dt＜0。在弧長變化率dL/dt＜0時，弧長La將向縮短的方向變化。其結(jié)果，弧長La從長的狀態(tài)逐漸縮短，收斂于恒定弧長Lc。
下面，以數(shù)值例對上述的弧長La的變化進(jìn)行說明?？紤]弧長La燃起至10mm、焊絲給送速度Fs＝12m/min的情況。假定為焊接電流Iw變得非常小、而焊絲熔化速度Ms大致為0的極端情況時，弧長變化率dL/dt＝Ms-Fs＝-12m/min。從而，弧長La從10mm收斂至恒定弧長Lc＝3mm所需時間為7mm/(1200mm/min)＝0.35秒。實際上，由于焊接電流Iw不會成為0，因此焊絲熔化速度Ms也不會成為0。因而，上述的過渡期間Tt實際上為0.5秒左右的長時間。在這個長的過渡期間Tt的過程中，如該圖9(C)所示，焊接電流Iw持續(xù)處于比恒定值Ic小的狀態(tài)。在持續(xù)焊接電流Iw小的狀態(tài)時，如圖10所示，焊接開始部的熔深2c就會比恒定時淺。而且，由于焊絲的熔敷量與焊接電流值Iw大致成比例，因此，如果焊接電流Iw連續(xù)處于小的狀態(tài)，則焊接開始部的焊道2a就會比恒定狀態(tài)細(xì)。另外，弧長La將處于正常范圍之外，電弧的狀態(tài)也會不穩(wěn)定，因此，會產(chǎn)生很多飛濺2b。這樣，在電弧剛產(chǎn)生后、弧長La非常長，焊接開始部的焊接質(zhì)量將非常差。上面，針對初期弧長Ls長的情況，進(jìn)行了說明，而相反在短的情況下，焊接電流Iw在長時間內(nèi)比恒定值Ic大，因此，仍然會使焊接開始部的焊接質(zhì)量非常差。
如圖9(D)所示，焊絲給送速度Fs通常如L1那樣以一定的值進(jìn)行給送。但是，以往技術(shù)中提出了一種如下的方法，即，為了改善起弧性能，在產(chǎn)生電弧之后，如L2那樣平緩增加焊絲給送速度Fs、或如L3那樣在一定的期間高速設(shè)定焊絲給送速度Fs(例如，參照專利文獻(xiàn)1、2)。然而，在這些方法中，與弧長的過渡特性等沒有任何關(guān)系，且在規(guī)定期間內(nèi)，焊絲給送速度Fs將不同于恒定值Fsc。因此，也不能改善弧長的過渡特性。
專利文獻(xiàn)1特公平8-18128號公報專利文獻(xiàn)2特平2002-86270號公報如上所述，如果開始焊接時剛產(chǎn)生電弧之后的初期弧長過長或過短，則弧長收斂于恒定值的過渡期間將會延長，且過渡特性也會變差。因此，弧長有很大的變動，而為了將其收斂，也要對焊接電流進(jìn)行很大的變動。其結(jié)果，熔深、焊道外觀等會變動，從而焊接開始部的焊接質(zhì)量變差。在剛產(chǎn)生電弧之后的弧長過長的原因的代表例是發(fā)生長期短路的情況，而此外根據(jù)焊接條件，還會有各種主要原因。同樣，弧長過短的原因，也有各種情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供能一種能夠改善開始焊接時的弧長的過渡特性，從而使焊接開始部的焊接質(zhì)量良好的開始焊接時的弧長控制方法。
為解決上述的課題，第一發(fā)明，提供一種熔化極氣體保護(hù)弧焊的開始焊接時的弧長控制方法，在開始進(jìn)行焊接時產(chǎn)生電弧后，通過焊接電壓值檢測出弧長，控制焊接電源裝置的輸出，使該焊接電壓值與預(yù)定的電壓設(shè)定值大致相等，從而將弧長收斂為適當(dāng)值，其特征在于在開始焊接時從產(chǎn)生電弧后到預(yù)定的初期期間中，除了進(jìn)行上述焊接電源裝置的輸出控制來使上述焊接電壓值與上述電壓設(shè)定值大致相等之外，還進(jìn)行焊絲給送速度的變速控制，從而迅速地將弧長收斂為適當(dāng)值，而且，經(jīng)過了上述初期期間之后，將上述的焊絲給送速度設(shè)成預(yù)定的恒定給送速度，同時通過上述焊接電源裝置的輸出控制，將弧長維持在適當(dāng)值。
另外，第二發(fā)明，提供了第一發(fā)明中給出的熔化極氣體保護(hù)弧焊的開始焊接時的弧長控制方法，其特征在于對應(yīng)開始焊接時的焊絲和母材之間的短路期間的時間長度來改變初期期間。
另外，第三發(fā)明，提供了第一發(fā)明或第二發(fā)明中給出的熔化極氣體保護(hù)弧焊的開始焊接時的弧長控制方法，其特征在于將初期期間中變速控制的焊絲給送速度限制在預(yù)定的限制范圍內(nèi)。
另外，第四發(fā)明，提供了第一發(fā)明至第三發(fā)明中給出的熔化極氣體保護(hù)弧焊的開始焊接時的弧長控制方法，其特征在于與經(jīng)過初期期間后相比，較小地設(shè)定初期期間中的焊接電源裝置的輸出控制中的反饋控制的增益。
根據(jù)上述第一發(fā)明，通過在初期期間中對應(yīng)焊接電壓值和電壓設(shè)定值之間的電壓誤差同時進(jìn)行焊接電源裝置的輸出控制及給送變速控制，能夠減小焊接電流的變化幅度，并且改善弧長的過渡特性，其結(jié)果，能得到具有良好質(zhì)量的焊接開始部的熔深和焊道外觀等。
另外，根據(jù)上述第二發(fā)明，通過對應(yīng)開始焊接時的短路期間的時間長度來改變初期期間，從而在弧長的過渡特性收斂后，馬上停止變速控制，因此，除了上述的效果，還減輕了焊絲給送馬達(dá)等的負(fù)擔(dān)。
另外，根據(jù)上述第三發(fā)明，通過將由給送變速控制確定的焊絲給送速度限制在預(yù)定的限制范圍之內(nèi)，除了上述的效果，還能防止發(fā)生焊絲給送速度過快或過慢導(dǎo)致的電弧狀態(tài)的不穩(wěn)定。
另外，根據(jù)上述第四發(fā)明，通過在初期期間中，與經(jīng)過初期期間后相比減小焊接電源裝置的輸出控制的電壓增益，從而可更加減小焊接電流的變化幅度，因此，除了上述效果，還能更加改善焊接開始部的焊接質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明實施方式1的輸出波形圖。
圖2是本發(fā)明實施方式1的焊接電源裝置的方框圖。
圖3是本發(fā)明實施方式2的焊接電源裝置的方框圖。
圖4是本發(fā)明實施方式3的輸出波形圖。
圖5是本發(fā)明實施方式3的焊接電源裝置的方框圖。
圖6是本發(fā)明實施方式4的輸出波形圖。
圖7是本發(fā)明實施方式4的焊接電源裝置的方框圖。
圖8是以往技術(shù)的輸出波形圖。
圖9是表示以往技術(shù)的問題的輸出波形圖。
圖10是以往技術(shù)的焊道外觀圖和焊道剖視圖。
圖中1-焊絲，2-母材，2a-焊道，2b-飛濺，2c-熔深，3-電弧，4-焊炬，5-給送輥，dL/dt-弧長變化率，DV-驅(qū)動電路，Dv-驅(qū)動信號，Ef-給送誤差放大信號，EV-電壓誤差電路，Ev-電壓誤差放大信號，F(xiàn)C-給送控制電路，F(xiàn)c-給送控制信號，F(xiàn)R-給送速度設(shè)定電路，F(xiàn)r-給送速度設(shè)定信號，F(xiàn)rc-給送變速控制設(shè)定信號，F(xiàn)s-焊絲給送速度，F(xiàn)sc-恒定焊絲給送速度，GF-給送誤差放大電路，Gf-給送增益，GV-電壓誤差放大電路，Gv-電壓增益，GV2-第2電壓誤差放大電路，IC-誤差積分電路，Ic-恒定焊接電流值，IC2-第2誤差積分電路，Iw-焊接電流，L1～L3-給送特性，La-弧長，Lc-恒定弧長，Ms-焊絲熔化速度，PM-電源主電路，SW-切換電路，Sw-切換輸出信號，Ti-初期期間，TIR-初期期間設(shè)定電路，Tir-初期期間設(shè)定信號，Ts-短路期間，TSD-短路期間計測電路，Tsd-短路期間計測信號，Tt-過渡期間，TTI-初期期間計時電路，Tti-初期期間信號，VD-電壓檢測電路，Vd-電壓檢測信號，VR-電壓設(shè)定電路，Vr-電壓設(shè)定(值/信號)，Vw-焊接電壓，W-限制范圍，WM-焊絲給送馬達(dá)，ΔV-電壓誤差(信號)。
具體實施例方式
(實施方式1)本發(fā)明的實施方式1是從開始焊接時產(chǎn)生電弧后到預(yù)定的初期期間Ti過程中，進(jìn)行焊接電源裝置的輸出控制，使焊接電壓值Vw和電壓設(shè)定值Vr大致相等，并且，通過進(jìn)行焊絲給送速度Fs的變速控制，迅速地將弧長收斂為適當(dāng)值，且經(jīng)過了初期期間Ti之后，將焊絲給送速度設(shè)成預(yù)定的恒定給送速度Fsc的同時，通過焊接電源裝置輸出控制，將弧長維持在適當(dāng)?shù)闹?。即，對電壓設(shè)定值Vr和焊接電壓值Vw之間的電壓誤差ΔV＝Vr-Vw進(jìn)行反饋控制，同時進(jìn)行焊接電源裝置的輸出控制和焊絲給送速度Fs的變速控制。下面，參照附圖進(jìn)行說明。
圖1是本發(fā)明實施方式1的輸出波形圖。該圖(A)表示弧長La的波形圖、該圖(B)表示焊接電壓Vw的波形圖、該圖(C)表示焊接電流Iw的波形圖、該圖(D)表示焊絲給送速度Fs的波形圖。該圖與上述的圖9情況一樣，表示的是在開始焊接時產(chǎn)生長期短路Ts，且在剛產(chǎn)生電弧之后的初期弧長Ls非常長的情況。下面，參照此圖進(jìn)行說明。
在時刻t3，解除長期短路Ts，產(chǎn)生電弧后，則如該圖(A)所示，弧長La將迅速地成為長的狀態(tài)。因此，與弧長La大致成比例的焊接電壓值Vw將變得比電壓設(shè)定值Vr大。此時，對應(yīng)電壓誤差ΔV＝Vr-Vw，進(jìn)行焊接電源裝置的輸出控制，其結(jié)果，如該圖(C)所示，焊接電流Iw將會減小。另外，與此同時，對應(yīng)于上述的電壓誤差ΔV，如該圖(D)所示，焊絲給送速度Fs通過變速控制而增加。此焊絲給送速度Fs的增加是對應(yīng)于電壓誤差ΔV而變化的，而不是根據(jù)預(yù)定的模式產(chǎn)生的。
如上所述，弧長變化率dL/dt＝Ms-Fs。焊接電流Iw減少，則焊絲熔化速度Ms也會變小，焊絲給送速度Fs通過變速控制而變得比恒定值Fsc大，因此，弧長變化率dL/dt將會變?yōu)樨?fù)值，同時其絕對值將變大。從而，如該圖(A)所示，弧長La將會有良好的過渡特性，而其過渡期間Tt也會大幅度縮短，并在時刻t4，收斂成恒定弧長Lc。即，不僅使焊絲熔化速度Ms變化，同時還改變焊絲給送速度Fs，從而增大了弧長變化率，改善了其過渡特性。以往的技術(shù)中，由于僅通過對焊絲熔化速度Ms(焊接電流Iw)進(jìn)行變化來改變弧長La，因此，為了增大弧長變化率，必需與恒定值Ic偏離很大地改變焊絲熔化速度Ms(焊接電流Iw)。然而，在本發(fā)明中，由于用焊絲熔化速度Ms和焊絲給送速度Fs分擔(dān)弧長變化率，因此不僅過渡期間Tt縮短了，而且，如該圖(C)所示，焊接電流Iw(焊絲熔化速度Ms)的變化也可以比以往變小。其結(jié)果，由于能縮短過渡期間Tt，同時也可使焊接電流Iw的變動幅度變小，因此，可以改善熔深、焊道外觀等。通過對根據(jù)電壓誤差ΔV改變焊絲熔化速度Ms的電壓增益Gv和改變焊絲給送速度Fs的給送增益Gf進(jìn)行調(diào)整，從而可確定關(guān)系到弧長變化率的分擔(dān)率。即，焊絲熔化速度Ms是根據(jù)Gv×ΔV進(jìn)行反饋控制，而焊絲給送速度Fs是根據(jù)Gf×ΔV進(jìn)行反饋控制。
該圖1中，在相當(dāng)于縮短了的過渡期間Tt的期間，或比此期間稍長的期間，設(shè)定初期期間Ti。在時刻t5，經(jīng)過了初期期間Ti后，則如該圖(D)所示，停止焊絲給送速度Fs的變速控制，并以恒定給送速度Fsc的一定值，進(jìn)行給送。僅通過輸出控制對弧長進(jìn)行控制。即，經(jīng)過初期期間Ti之后，進(jìn)行一般的弧長控制。這是因為，一旦弧長La收斂于恒定弧長Lc之后，可通過依據(jù)輸出控制的弧長控制，維持良好的狀態(tài)。
圖2是本發(fā)明實施方式1的焊接電源裝置的方框圖。下面，參照此圖對各方框進(jìn)行說明。
電源主電路PM，輸入工用交流電源(3相200V等)，按照后述的驅(qū)動信號Dv進(jìn)行變頻控制等輸出控制，而輸出適合于焊接的焊接電壓Vw和焊接電流Iw。焊絲1通過與焊絲給送馬達(dá)WM直接連接的給送輥5的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過焊炬4以焊絲給送速度Fs進(jìn)行給送，在與母材2之間產(chǎn)生電弧3。
電壓檢測電路VD，檢測上述的焊接電壓Vw，輸出電壓檢測信號Vd。電壓設(shè)定電路VR輸出預(yù)定的電壓設(shè)定信號Vr。電壓誤差電路EV算出上述的電壓設(shè)定信號Vr和上述的電壓檢測信號Vd的誤差，并輸出電壓誤差信號ΔV＝Vr-Vd。電壓誤差放大電路GV對上述的電壓誤差信號ΔV乘以預(yù)定的電壓增益Gv，而輸出電壓誤差放大信號Ev＝Gv×ΔV。驅(qū)動電路DV按照上述的電壓誤差放大信號Ev輸出對上述的電源主電路PM進(jìn)行輸出控制的驅(qū)動信號Dv。
初期期間設(shè)定電路TIR輸出用于設(shè)定預(yù)定的初期期間的時間長度的初期期間設(shè)定信號Tir。初期期間計時電路TTI根據(jù)上述的電壓檢測信號Vd，判斷開始焊接時的電弧產(chǎn)生，并從此刻開始，輸出由上述初期期間設(shè)定信號Tir決定的初期期間高電平的初期期間信號。給送誤差放大電路GF對上述的電壓誤差信號ΔV乘以預(yù)定的給送增益Gf，而輸出給送誤差放大信號Ef＝Gf×ΔV。誤差積分電路IC對上述的給送誤差放大信號Ef進(jìn)行積分，并輸出給送變速控制設(shè)定信號Frc。給送速度設(shè)定電路FR輸出預(yù)定的給送速度設(shè)定信號Fr。切換電路SW，在上述的初期期間信號Tti是高電平時轉(zhuǎn)換到a側(cè)，并將上述的給送變速控制設(shè)定信號Frc作為切換輸出信號Sw輸出，而在低電平時轉(zhuǎn)換到b側(cè)，并將上述的給送速度設(shè)定信號Fr作為切換輸出信號Sw輸出。給送控制電路FC根據(jù)上述的切換輸出信號Sw，輸出用于控制焊絲給送馬達(dá)WM的給送的給送控制信號Fc。如上所述，可根據(jù)初期期間信號Tti，在給送變速控制設(shè)定信號Frc和給送速度設(shè)定信號Fr之間進(jìn)行切換，從而僅在產(chǎn)生電弧后的初期期間內(nèi)，進(jìn)行給送變速控制。
(實施方式2)本發(fā)明的實施方式2，在上述的實施方式1中，根據(jù)開始焊接時的焊絲和母材之間的短路期間Ts的時間長度來改變初期期間Ti。這是因為如上所述，在開始焊接時，剛產(chǎn)生電弧之后的弧長非常長的代表性的情形是上述的短路期間Ts為長期短路的情況。并且，初期弧長根據(jù)開始焊接時的短路期間Ts的時間長度而變化，而其結(jié)果，過渡期間發(fā)生變化。所以，通過根據(jù)短路期間Ts的時間長度來改變初期期間Ti，而能夠在弧長收斂、成為恒定狀態(tài)的時刻即時地切換成與恒定狀態(tài)相符的弧長控制。即，由于給送變速控制對焊絲馬達(dá)等造成負(fù)擔(dān)，所以希望在進(jìn)入沒有必要進(jìn)行該控制的恒定狀態(tài)時，立即停止該控制。
圖3是上述的實施方式2的焊接電源裝置的方框圖。在該圖中，與上述的圖2同樣的方框中標(biāo)出了同樣的符號，省略對它們的說明。下面，對與圖2不同的用虛線表示的方框進(jìn)行說明。
短路期間計測電路TSD根據(jù)電壓檢測信號Vd，判斷開始焊接時的短路期間，并計測其時間長度，輸出短路期間計測信號Tsd。第二初期期間設(shè)定電路TIR2根據(jù)上述的短路期間計測信號Tsd的值、按照預(yù)定的函數(shù)來改變初期期間時間長度，從而輸出初期期間設(shè)定信號Tir。以下，示出此函數(shù)的一例。
如果Tsd＜0.1秒，則Tir＝0.1秒如果Tsd≥0.1秒，則Tir＝0.3秒(實施方式3)本發(fā)明的實施方式3，在上述的實施方式1或2中，將初期期間Ti中的由給送變速控制確定的焊絲給送速度Fs，限制在預(yù)定的限制范圍W內(nèi)。這樣做的理由是通過基于初期期間Ti中的電壓誤差而進(jìn)行的焊絲給送變速控制，使焊絲給送速度Fs大幅度變化。而如果此變化值超出了規(guī)定范圍，則會產(chǎn)生因焊絲給送速度Fs變得過快或過慢而導(dǎo)發(fā)生致電弧狀態(tài)不穩(wěn)定的情況。從而，通過將由給送變速控制確定的焊絲給送速度Fs，限制在預(yù)定的限制范圍W內(nèi)，可防止電弧狀態(tài)不穩(wěn)定。該限制范圍W設(shè)定為，幾乎不會對作為本發(fā)明目的的弧長的過渡特性的改善效果帶來任何影響的值的范圍。下面，參照附圖進(jìn)行說明。
圖4是上述的實施方式3的輸出波形圖。在該圖中，除了該圖(D)以外，其他的圖都與圖1中的相應(yīng)的圖一樣，因此，這里省略對它們的說明。下面，對與圖1中不同的該圖(D)，進(jìn)行說明。
如該圖(D)所示，在初期期間Ti中，焊絲給送速度Fs基于電壓誤差進(jìn)行給送變速控制，因此其值變化大。將此焊絲給送速度Fs的變化范圍限制在預(yù)定的限制范圍W內(nèi)。其結(jié)果，如該圖(D)的A處所示，限制了焊絲給送速度Fs的上限值。這個限制對弧長的過渡特性幾乎不產(chǎn)生任何影響。
圖5是上述的實施方式3的焊接電源裝置的方框圖。該圖中，是以上述的圖3(實施方式2)作為基礎(chǔ)實現(xiàn)實施方式3的。從而，在該圖中，與上述的圖3同樣的方框中標(biāo)出了同樣的符號，省略對它們的說明。下面，對與圖3不同的用虛線表示的方框，進(jìn)行說明。
第2誤差積分電路IC2，對給送誤差放大信號Ef進(jìn)行積分，并將其值限制在預(yù)定的限制范圍W內(nèi)，輸出給送變速控制設(shè)定信號Frc。該圖以圖3作為基礎(chǔ)，但以圖2(實施方式1)作為基礎(chǔ)，其情況也是一樣的。
(實施方式4)本發(fā)明的實施方式4，在上述的實施方式1～3中，將初期期間Ti中的焊接電源裝置的輸出控制中的反饋控制的增益Gv設(shè)定成比經(jīng)過初期期間Ti后小的值。下面，參照附圖進(jìn)行說明。
圖6是上述的實施方式4的輸出波形圖。該圖與上述的圖1僅有以下的不同點。實施方式4中，在初期期間Ti中相對于初期期間Ti之后的期間較小地設(shè)定電壓增益Gv。電壓增益Gv是如上所述決定焊接電源裝置的輸出控制相對于電壓誤差ΔV的反饋控制的增益的值。從而，如果初期期間Ti中的電壓增益Gv變小，則如該圖(C)所示，焊接電流Iw相對于同樣的電壓誤差ΔV的變化幅度也會變小(B點)。另一方面，為了將弧長的過渡特性保持為良好的狀態(tài)，可以增大給送變速控制的給送增益Gf。其結(jié)果，如該圖(D)所示，焊絲給送速度Fs的變化幅度會增大(D點)。由此，可進(jìn)一步減小焊接電流Iw的變化幅度，因此，能夠使開始焊接時的焊接質(zhì)量更加良好。
圖7是上述的實施方式4的焊接電源裝置的方框圖。該圖是以上述的圖5(實施方式3)為基礎(chǔ)來實現(xiàn)實施方式4的。在該圖中，與圖5同樣的方框中標(biāo)出了同樣的符號，省略對它們的說明。下面，對與圖5中不同的用虛線表示的方框，進(jìn)行說明。
第2電壓誤差放大電路GV2，在電壓誤差信號ΔV上乘以根據(jù)初期期間信號Tti而變化的電壓增益Gv，并輸出電壓誤差放大信號Ev。在上述的初期期間信號Tti為高電平時將電壓增益Gv設(shè)定為小的值，而在低電平時則設(shè)定為大的值。該圖以圖5作為基礎(chǔ)，但以圖2(實施方式1)或圖3(實施方式2)為基礎(chǔ)，其情況也一樣。
權(quán)利要求
1.一種熔化極氣體保護(hù)弧焊的開始焊接時的弧長控制方法，在開始進(jìn)行焊接時產(chǎn)生電弧后，通過焊接電壓值檢測出弧長，控制焊接電源裝置的輸出，使該焊接電壓值與預(yù)定的電壓設(shè)定值大致相等，從而將弧長收斂為適當(dāng)值，其特征在于在開始焊接時從產(chǎn)生電弧后到預(yù)定的初期期間中，除了進(jìn)行上述焊接電源裝置的輸出控制來使上述焊接電壓值與上述電壓設(shè)定值大致相等之外，還進(jìn)行焊絲給送速度的變速控制，從而迅速地將弧長收斂為適當(dāng)值，而且，經(jīng)過了上述初期期間之后，將上述焊絲給送速度設(shè)成預(yù)定的恒定給送速度，同時通過上述焊接電源裝置的輸出控制，將弧長維持在適當(dāng)值。
2.如權(quán)利要求1所述的熔化極氣體保護(hù)弧焊的開始焊接時的弧長控制方法，其特征在于對應(yīng)開始焊接時的焊絲和母材之間的短路期間的時間長度來改變初期期間。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熔化極氣體保護(hù)弧焊的開始焊接時的弧長控制方法，其特征在于將由初期期間中的變速控制確定的焊絲給送速度限制在預(yù)定的限制范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1～3中任一項所述的熔化極氣體保護(hù)弧焊的開始焊接時的弧長控制方法，其特征在于與經(jīng)過初期期間后的期間相比，較小地設(shè)定初期期間中的焊接電源裝置的輸出控制中的反饋控制的增益。
全文摘要
一種熔化極氣體保護(hù)弧焊的開始焊接時的弧長控制方法，在本發(fā)明中，從開始焊接時產(chǎn)生電弧后到預(yù)定的初期期間(Ti)中，除進(jìn)行焊接電源裝置的輸出控制以使焊接電壓值(Vw)和電壓設(shè)定值(Vr)大致相等之外，還進(jìn)行焊絲給送速度(Fs)的變速控制，從而迅速地將弧長收斂為適當(dāng)值(Lc)。由此，對于在開始焊接時的時刻(t3)產(chǎn)生電弧后，根據(jù)焊接電壓值(Vw)檢測出弧長(La)，控制焊接電源裝置的輸出以使該焊接電壓值(Vw)與預(yù)定的電壓設(shè)定值(Vr)大致相等，而使弧長(La)收斂為適當(dāng)值(Lc)的熔化極氣體保護(hù)弧焊的開始焊接時的弧長控制方法來說，能夠改善初期期間(Ti)中的弧長(La)的過渡特性。
文檔編號B23K9/127GK1583341SQ20041006382
公開日2005年2月23日 申請日期2004年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月21日
發(fā)明者仝紅軍, 藤堂道隆, 大西孝典 申請人:株式會社大亨