本公開涉及在作為自耗電極的焊絲與作為被焊接物的母材之間產(chǎn)生電弧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(shù)：

圖5是示出伴隨著短路的以往的電弧焊接控制方法中的輸出波形的圖。從上起依次示出關(guān)于焊接電流aw、焊接電壓vw、焊接電壓指令值va的時間變化。以下，參照圖5進行說明。

在圖5中，從時刻t1起至?xí)r刻t2為止的期間是在焊絲與母材之間產(chǎn)生電弧的電弧期間，從時刻t2起至?xí)r刻t3為止的期間是焊絲與母材短路的短路期間。在電弧期間中，從短路后的電弧產(chǎn)生起在給定時間的期間使用以給定的衰減傾斜度下降的焊接電壓指令值va進行焊接。由此，輸出電壓按照焊接電壓指令值下降，因此即使在從芯片的頂端起的焊絲的突出長度變長的情況下，電弧期間也不會變長，能夠在短時間過渡到短路狀態(tài)。

此外，根據(jù)短路次數(shù)不同的焊接電流值，使所述給定時間和所述衰減傾斜度變化而進行焊接。由此，輸出電壓按照焊接電壓指令值下降，因此即使在突出長度變長的情況下，電弧期間也不會變長，能夠在短時間過渡到短路狀態(tài)。

如上所述，在電弧期間中，根據(jù)焊接電流使焊接電壓指令值的衰減傾斜度以及賦予所述衰減傾斜度的給定時間變化，從而即使在突出長度變長的情況下也能夠進行穩(wěn)定的焊接(例如，參照專利文獻1)。

在先技術(shù)文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2002-248573號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開的電弧焊接控制方法是反復(fù)短路期間和電弧期間來進行電弧焊接的電弧焊接控制方法，在電弧期間中，與焊接電流的電流區(qū)域?qū)?yīng)地變更與焊接輸出相關(guān)聯(lián)的電感值。而且，從電弧期間的開始時起至給定時間為第一電感值，在經(jīng)過給定時間之后變更為比第一電感值低的第二電感值，從而進行電壓控制，在電弧期間，多次變更電感值。

此外，本公開的電弧焊接裝置是反復(fù)短路期間和電弧期間來進行電弧焊接的電弧焊接裝置，其具備：一次側(cè)整流部，對輸入的電力進行整流；開關(guān)部，將一次側(cè)整流部的輸出變換為交流；主變壓部，對開關(guān)部的輸出進行降壓；以及二次側(cè)整流部和電抗器，對主變壓部的輸出進行整流。還具備：驅(qū)動部，控制開關(guān)部；焊接電壓檢測部，檢測焊接電壓；焊接電流檢測部，檢測焊接電流；短路/電弧檢測部，基于焊接電壓檢測部的輸出來檢測是否是短路狀態(tài)或電弧狀態(tài)；以及短路控制部，基于短路/電弧檢測部的輸出來進行所述短路期間的焊接輸出的控制。還具備：電弧控制部，基于短路/電弧檢測部的輸出來進行電弧期間的焊接輸出的控制；計時部，對從電弧期間的開始起的經(jīng)過時間進行計時；以及電子電抗器控制部，控制電感值。而且，在電弧期間中，與焊接電流的電流區(qū)域?qū)?yīng)地變更與焊接輸出相關(guān)聯(lián)的電感值，從電弧期間的開始時起至給定時間為第一電感值，在經(jīng)過給定時間之后變更為比第一電感值低的第二電感值，從而進行電壓控制。

附圖說明

圖1是示出基于本公開的實施方式1中的電弧焊接控制方法的輸出波形的圖。

圖2是示出基于本公開的實施方式1中的電弧焊接控制方法的輸出波形的圖。

圖3a是示出基于本公開的實施方式1中的電弧焊接控制方法的電弧長變化的圖。

圖3b是示出基于以往的電弧焊接控制方法的電弧長變化的圖。

圖4是示出本公開的實施方式1中的電弧焊接裝置的概略結(jié)構(gòu)的圖。

圖5是示出基于以往的電弧焊接控制方法的輸出波形的圖。

具體實施方式

在以往的電弧焊接控制方法中，僅使焊接電壓指令值變化，因此存在如下問題，即，在焊絲的突出長度突然變化的情況下，電弧會變得不穩(wěn)定，且恢復(fù)至穩(wěn)定狀態(tài)的時間長。此外，電感值由電弧焊接裝置內(nèi)的電抗器決定，因此難以在從低電流到高電流的整個區(qū)域使電弧穩(wěn)定。

(實施方式1)

以下，使用圖1至圖4對本公開的實施方式進行說明。

首先，使用圖4對進行本實施方式的電弧焊接控制方法的電弧焊接裝置進行說明。圖4是示出電弧焊接裝置21的概略結(jié)構(gòu)的圖。電弧焊接裝置21在作為自耗電極的焊絲17與母材20之間反復(fù)電弧狀態(tài)和短路狀態(tài)，從而進行焊接。

電弧焊接裝置21的焊接電源15具有主變壓部2、一次側(cè)整流部3、開關(guān)部4、電抗器5、二次側(cè)整流部6、焊接電流檢測部7、焊接電壓檢測部8、短路/電弧檢測部9、以及輸出控制部10。輸出控制部10具有短路控制部11和電弧控制部12。電弧控制部12具有電子電抗器控制部13和計時部14。

一次側(cè)整流部3對從位于焊接電源15的外部的輸入電源1輸入的輸入電壓進行整流。開關(guān)部4將一次側(cè)整流部3的輸出控制為適合于焊接的輸出。主變壓部2將開關(guān)部4的輸出變換為適合于焊接的輸出。二次側(cè)整流部6對主變壓部2的輸出進行整流。電抗器5將二次側(cè)整流部6的輸出平滑為適合于焊接的電流。另外，電抗器5是直流電抗器，電感值是固定的。焊接電流檢測部7檢測焊接電流。焊接電壓檢測部8檢測焊接電壓。短路/電弧檢測部9基于焊接電壓檢測部8的輸出來判定焊接狀態(tài)是否是焊絲17與母材20短路的短路狀態(tài)或者在焊絲17與母材20之間產(chǎn)生電弧19的電弧狀態(tài)。輸出控制部10對開關(guān)部4輸出控制信號來控制焊接輸出。在短路/電弧檢測部9判定為短路狀態(tài)的情況下，短路控制部11對作為短路期間的焊接電流的短路電流進行控制。在短路/電弧檢測部9判定為電弧狀態(tài)的情況下，電弧控制部12對作為電弧期間的焊接電流的電弧電流進行控制。此外，電弧控制部12具有電子電抗器控制部13和計時部14，由電子電抗器控制部13來決定變更電感值的次數(shù)以及電感值，由計時部14來決定輸出電感值的時間。

此外，焊絲17通過焊絲進給電機16向母材20的方向輸出，并經(jīng)由芯片18進行供電，從而在焊絲17與母材20之間產(chǎn)生電弧19而進行焊接。

接著，使用圖1對如以上那樣構(gòu)成的電弧焊接裝置21的動作進行說明。在圖1中，時刻t1表示產(chǎn)生電弧的時間點，時刻t2表示產(chǎn)生短路的時間點，時刻t3表示短路開路而再次產(chǎn)生電弧的時間點。此外，用虛線表示的波形是基于以往的控制的電流波形。從時刻t1至?xí)r刻t2為止的期間為電弧期間ta，從時刻t2至?xí)r刻t3為止的期間為短路期間。在電弧期間ta中，從在時刻t1產(chǎn)生電弧的時間點起進行電壓控制，直到在時刻t2產(chǎn)生下一個短路為止的期間，持續(xù)進行電壓控制。在從時刻t2至?xí)r刻t3的短路期間中，短路控制部11對焊絲17供給使焊絲17與形成在母材20的熔融池短路的狀態(tài)開路的短路開路用的焊接電流。另外，在短路期間中，進行電流控制。

在圖1中，對從時刻t1起至?xí)r刻t2為止的電弧期間ta的控制進行說明。在從時刻t1至?xí)r刻t4為止的期間和從時刻t4至作為產(chǎn)生下一個短路的時間點的時刻t2為止的期間中，用不同的電感值進行控制。由此，特別是，即使在手工焊接時由于手抖等而容易產(chǎn)生突出長度的變動的情況下、在存在由于從芯片18起的焊絲17的突出長度的突然變化、母材20的狀態(tài)等而產(chǎn)生的磁吹等外部干擾的情況下，也能夠減小下沖(undershoot)等電流波形的變化，能夠?qū)崿F(xiàn)抗外部干擾能力強的電弧焊接。進而，因為電流變化小且短路周期穩(wěn)定，所以能夠降低在電弧混亂時產(chǎn)生的濺射量。在以往的控制的情況下，當(dāng)電弧期間ta的電流下沖時，電弧期間ta的時間會變長，焊絲的頂端的熔滴會增大，為了使短路開路，需要高的電流，因此短路期間的時間也變長，會產(chǎn)生短路周期的混亂。另外，將從時刻t1起至?xí)r刻t4為止的期間中的電感值稱為第一電感，將從時刻t4起至?xí)r刻t2為止的期間中的電感值稱為第二電感。另外，在從時刻t1起至?xí)r刻t4為止的期間中用第一電感進行控制的時間稱為第一給定時間。電感值由電子電抗器控制部13可變更地決定，給定時間由計時部14決定。

在電弧期間中，在電壓控制中進行恒電壓控制，在從時刻t1起至?xí)r刻t4為止的期間中的第一給定期間用第一電感對濺射的產(chǎn)生進行抑制，在從經(jīng)過第一給定時間后的時刻t4起至?xí)r刻t2為止的期間中用第二電感進行穩(wěn)定的熔滴形成和下沖的抑制。

另外，在短路期間中，切換為短路期間中的電感，并進行電流控制，進行以朝向短路開路的一個以上的恒定的增加斜率對焊接電流進行電流控制的恒電流控制，使得熔滴脫離穩(wěn)定并使短路開路穩(wěn)定。

此外，由電子電抗器控制部決定的電感值也可以如圖2所示地以3次以上的多次進行控制。在圖2中，在從時刻t5起至?xí)r刻t6為止的期間、從時刻t6起至?xí)r刻t7為止的期間、以及從時刻t7起至作為產(chǎn)生下一個短路的時間點的時刻t8為止的期間中，用不同的電感值進行控制。由此，能夠漸漸地使電流穩(wěn)定且減小，產(chǎn)生外部干擾時的電流的變化進一步減小，與用兩個電感值進行控制時相比，能夠?qū)崿F(xiàn)更穩(wěn)定的電弧。另外，將從時刻t5起至?xí)r刻t6為止的期間中的電感值稱為第一電感，將從時刻t6起至?xí)r刻t7為止的期間中的電感值稱為第二電感，將從時刻t7起至?xí)r刻t8為止的期間中的電感值稱為第三電感。另外，將從時刻t5起至?xí)r刻t6為止的用第一電感進行控制的時間稱為第一給定時間，將從時刻t6起至?xí)r刻t7為止的用第二電感控制的時間稱為第二給定時間。電感值由電子電抗器控制部13決定，給定時間由計時部14決定。

使用圖3a和圖3b對在電弧期間變更電感值來進行控制的理由進行說明。圖3a和圖3b是示出對具有階差的母材20進行焊接時的電弧長(l1～l3)的變化的圖。當(dāng)下階差時，從芯片18起的焊絲17的突出長度變化，電弧變得不穩(wěn)定，存在恢復(fù)至穩(wěn)定狀態(tài)的時間長的傾向。圖3a示出基于本公開的電弧焊接控制的圖，圖3b示出基于以往的電弧焊接控制的圖。將下階差之前的電弧長設(shè)為l1，并對下階差之后的電弧長恢復(fù)至l1為止的時間進行比較。此外，將剛下階差之后的時間點設(shè)為ta，將此后的時間點設(shè)為tb、tc、td。另外，設(shè)從時間點ta起至?xí)r間點tb為止的時間、從時間點tb起至?xí)r間點tc為止的時間、從時間點tc起至?xí)r間點td為止的時間相同。在圖3a中，在剛下階差之后的時間點ta的電弧長從l1變長至l2。此后，在時間點tb，電弧長從l2恢復(fù)至l1。將此時花費的時間設(shè)為t1。在圖3b中，在剛下階差之后的時間點ta的電弧長從l1變長為l3。此后，在時間點td，電弧長從l3恢復(fù)至l1。將此時花費的時間設(shè)為t2。另外，電弧長的長度按照l1＜l2＜l3的順序變長。像這樣，通過變更電弧期間的電感值進行控制，從而與以往的控制相比較，能夠減小剛下階差之后的電弧長的變化，進而，能夠使變化的電弧長恢復(fù)至原來的電弧長的時間變?yōu)榇蠹s1/3。

另外，電感值是根據(jù)焊接電流的設(shè)定電流或設(shè)定焊絲進給速度用表或數(shù)學(xué)式?jīng)Q定的，因此能夠按每個電流域設(shè)定適當(dāng)?shù)碾姼兄?，使得與焊接電流的電流域?qū)?yīng)。例如，在150a以下的低電流域中，減小電感值為宜，在250a以上的高電流域中，增大電感值為宜。電感值通過實驗等決定，例如，在電弧期間ta中，第二電感值用比第一電感值小的值進行控制，使得焊接電流的波形的傾斜漸漸地減小。

如上所述，在電弧期間中，與焊接電流的電流區(qū)域?qū)?yīng)地變更與焊接輸出相關(guān)聯(lián)的電感值，從電弧期間的開始時起至給定時間為第一電感值，在經(jīng)過給定時間之后變更為比第一電感值低的第二電感值，從而進行電壓控制，在電弧期間，多次變更電感值。

這樣，能夠抑制下沖等電流變化，即使在焊絲的突出長度突然變化的情況下也能夠維持穩(wěn)定的電弧狀態(tài)。

另外，與電弧期間ta中的焊接輸出相關(guān)聯(lián)的電感值成為電抗器5的電感值與由電子電抗器控制部決定的電感值的相加值。

如上所述，根據(jù)本實施方式的電弧焊接控制方法以及電弧焊接裝置，根據(jù)電流域來多次變更電弧期間的電感值。由此，在電弧期間中，通過變更電感值，從而即使在焊絲的突出長度突然變化的情況下也能夠維持穩(wěn)定的電弧狀態(tài)，此外，能夠在整個區(qū)域使電弧穩(wěn)定。

此外，能夠抑制產(chǎn)生外部干擾時的下沖等電流變化，短路期間ts和電弧期間ta的周期保持穩(wěn)定且恒定，能夠?qū)崿F(xiàn)抗外部干擾能力強且濺射產(chǎn)生量少的焊接。進而，因為能夠根據(jù)焊接電流的電流域來選定電感值，所以能夠在從低電流到高電流的整個電流域中提高電弧的穩(wěn)定性。

產(chǎn)業(yè)上的可利用性

根據(jù)本公開，通過在電弧期間中變更電感值，從而能夠?qū)崿F(xiàn)低濺射和電弧的穩(wěn)定性的提高、高品質(zhì)的焊道外觀，作為在作為自耗電極的焊絲與作為被焊接物的母材之間產(chǎn)生電弧來進行焊接的電弧焊接控制方法、電弧焊接裝置，在產(chǎn)業(yè)上是有用的。

附圖標(biāo)記說明

1：輸入電源；

2：主變壓部(變壓器)；

3：一次側(cè)整流部；

4：開關(guān)部；

5：電抗器；

6：二次側(cè)整流部；

7：焊接電流檢測部；

8：焊接電壓檢測部；

9：短路/電弧檢測部；

10：輸出控制部(驅(qū)動部)；

11：短路控制部；

12：電弧控制部；

13：電子電抗器控制部；

14：計時部；

15：焊接電源；

16：焊絲進給電機；

17：焊絲；

18：芯片；

19：電??；

20：母材；

21：電弧焊接裝置。