電弧焊接控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及通過(guò)推送(Push)側(cè)進(jìn)給電機(jī)和牽拉(Pul I)側(cè)進(jìn)給電機(jī)進(jìn)行的推拉式(Push-Pull)進(jìn)給控制來(lái)進(jìn)給焊絲，由此產(chǎn)生短路期間和電弧期間來(lái)進(jìn)行焊接的電弧焊接控制方法，其中，推送側(cè)進(jìn)給電機(jī)在基于推送進(jìn)給速度設(shè)定值設(shè)定的進(jìn)給速度下進(jìn)行正向旋轉(zhuǎn)，牽拉側(cè)進(jìn)給電機(jī)周期性地反復(fù)正向旋轉(zhuǎn)和反向旋轉(zhuǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002]在一般的熔化電極式電弧焊接中，以固定速度進(jìn)給作為熔化電極的焊絲，在焊絲與母材之間產(chǎn)生電弧來(lái)進(jìn)行焊接。在熔化電極式電弧焊接中，大多情況下，焊絲和母材處于交替地反復(fù)短路期間和電弧期間的焊接狀態(tài)。
[0003]為了進(jìn)一步提高焊接質(zhì)量，提出了周期性地反復(fù)焊絲的正向傳送和反向傳送來(lái)進(jìn)行焊接的方法(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0004]在該焊接方法中，需要每隔5ms左右高速地切換焊絲的正向傳送狀態(tài)和反向傳送狀態(tài)。為此，將進(jìn)給電機(jī)設(shè)置在焊炬的前端附近，縮短從進(jìn)給電機(jī)到焊炬前端為止的進(jìn)給路徑。但是，在焊炬的前端附近因?yàn)樵O(shè)置空間的問(wèn)題而只能設(shè)置小容量的進(jìn)給電機(jī)，因而有時(shí)進(jìn)給轉(zhuǎn)矩會(huì)不足。為了解決這個(gè)問(wèn)題，使用兩個(gè)進(jìn)給電機(jī)，在進(jìn)給路徑上游設(shè)置其中一個(gè)進(jìn)給電機(jī)(推送側(cè))，在進(jìn)給路徑的下游、即焊炬的前端附近設(shè)置另一個(gè)進(jìn)給電機(jī)(牽拉側(cè))，構(gòu)成推拉式進(jìn)給控制系統(tǒng)。在該推拉式進(jìn)給控制系統(tǒng)中，推送側(cè)進(jìn)給電機(jī)被勻速控制成正向傳送狀態(tài)，牽拉側(cè)進(jìn)給電機(jī)進(jìn)行周期性地反復(fù)正向傳送和反向傳送的進(jìn)給控制。以下，對(duì)該焊接方法進(jìn)行說(shuō)明。
[0005]圖3為采用推拉式控制系統(tǒng)來(lái)周期性地反復(fù)進(jìn)給的正向傳送和反向傳送的焊接方法的波形圖。圖3(A)表示牽拉(Pull)進(jìn)給速度設(shè)定信號(hào)Fr(實(shí)線)以及牽拉進(jìn)給速度Fw(虛線)的波形，圖3(B)表示焊接電流Iw的波形，圖3(C)表示焊接電壓Vw的波形，圖3(D)表示推送(Push)進(jìn)給速度Pw的波形。以下，參照該圖來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
[0006]如圖3(A)所示，牽拉進(jìn)給速度設(shè)定信號(hào)Fr以及牽拉進(jìn)給速度Fw大于O的上側(cè)是正向傳送期間，下側(cè)是反向傳送期間。正向傳送是指將焊絲朝向靠近母材的方向進(jìn)給，反向傳送是指將焊絲朝向遠(yuǎn)離母材的方向進(jìn)給。牽拉進(jìn)給速度設(shè)定信號(hào)Fr以正弦波狀變化，變成了向正向傳送側(cè)偏移的波形。在該牽拉進(jìn)給速度Fw下，正反向傳送焊絲的前端。由于牽拉進(jìn)給速度設(shè)定信號(hào)Fr的平均值是正值，因此從平均來(lái)看是正向傳送焊絲。如圖3(D)所示，基于預(yù)先確定的推送進(jìn)給速度設(shè)定信號(hào)(省略圖示)，推送進(jìn)給速度Pw被勻速控制成正向傳送狀態(tài)。設(shè)定成牽拉進(jìn)給速度設(shè)定信號(hào)Fr的平均值與推送進(jìn)給速度設(shè)定信號(hào)相等。
[0007]如圖3(A)的實(shí)線所示，牽拉進(jìn)給速度設(shè)定信號(hào)Fr在時(shí)刻tl的時(shí)間點(diǎn)是0，時(shí)刻tl?t2的期間是正向傳送加速期間，在時(shí)刻t2出現(xiàn)正向傳送的最大值，時(shí)刻t2?t3的期間是正向傳送減速期間，在時(shí)刻t3變?yōu)镺，時(shí)刻t3?t4的期間是反向傳送加速期間，在時(shí)刻t4出現(xiàn)反向傳送的最大值，時(shí)刻t4?t5的期間是反向傳送減速期間。然后，時(shí)刻t5?t6的期間是再次正向傳送加速期間，時(shí)刻t6?t7的期間是再次正向傳送減速期間。例如，正向傳送的最大值為50m/min，反向傳送的最大值為_(kāi)40m/min，正向傳送的期間是5.4ms，反向傳送的期間是4.6ms。在這種情況下，I周期是10ms，以10Hz的頻率反復(fù)短路期間和電弧期間。此時(shí)的牽拉進(jìn)給速度Fw的平均值約為4m/min(焊接電流平均值約為150A)。
[0008]如圖3(A)的虛線所示，牽拉進(jìn)給速度Fw為實(shí)際的進(jìn)給速度，與牽拉進(jìn)給速度設(shè)定信號(hào)Fr的正弦波相比，上升有延遲，下降也有延遲。牽拉進(jìn)給速度Fw在時(shí)刻til的時(shí)間點(diǎn)是O，時(shí)刻111?t21的期間是正向傳送加速期間，在時(shí)刻t21出現(xiàn)正向傳送的最大值，時(shí)刻t21?t31的期間是正向傳送減速期間，在時(shí)刻t31變?yōu)镺，時(shí)刻t31?t41的期間是反向傳送加速期間，在時(shí)刻t41出現(xiàn)反向傳送的最大值，時(shí)刻t41?t51的期間是反向傳送減速期間。然后，時(shí)刻t51?t61的期間是再次正向傳送加速期間，時(shí)刻t61?t71的期間是再次正向傳送減速期間。出現(xiàn)上述情況的原因在于，牽拉進(jìn)給電機(jī)的過(guò)渡特性以及進(jìn)給路徑的進(jìn)給阻抗。
[0009]在熔化電極式電弧焊接中，使用恒壓控制的焊接電源。焊絲與母材之間的短路大多情況下發(fā)生在時(shí)刻t21的牽拉進(jìn)給速度Fw的正向傳送最大值的前后。在圖3中，在正向傳送的最大值之后的正向傳送減速期間內(nèi)的時(shí)刻t22產(chǎn)生了焊絲與母材之間的短路。如果在時(shí)刻t22產(chǎn)生短路，則如圖3(C)所示，焊接電壓Vw會(huì)驟減至幾伏的短路電壓值，如圖3(B)所示，焊接電流Iw會(huì)逐漸增加。
[0010]如圖3(A)所示，牽拉進(jìn)給速度Fw從時(shí)刻t31開(kāi)始處于反向傳送期間，因此反向傳送焊絲。通過(guò)該反向傳送，解除短路，在時(shí)刻t32再次產(chǎn)生電弧。電弧的再次產(chǎn)生大多在時(shí)刻t41的牽拉進(jìn)給速度Fw的反向傳送的最大值前后產(chǎn)生。在圖3中，在反向傳送的最大值之前的反向傳送加速期間內(nèi)的時(shí)刻t32發(fā)生了電弧的再次產(chǎn)生。因此，時(shí)刻t22?t32的期間變成短路期間。
[0011]如果在時(shí)刻t32再次產(chǎn)生電弧，則如圖3(C)所示，焊接電壓Vw會(huì)驟增至幾十伏的電弧電壓值。如圖3(B)所示，焊接電流Iw會(huì)從短路期間內(nèi)的最大值的狀態(tài)開(kāi)始發(fā)生變化。
[0012]在時(shí)刻t32?t51的期間內(nèi)，如圖3(A)所示，牽拉進(jìn)給速度Fw處于反向傳送狀態(tài)，因此焊絲被提起，電弧長(zhǎng)度逐漸變長(zhǎng)。若電弧長(zhǎng)度變長(zhǎng)，則焊接電壓Vw會(huì)變大，被進(jìn)行恒壓控制，因此焊接電流Iw會(huì)變小。因此，在時(shí)刻t32?t51的電弧期間內(nèi)的反向傳送期間內(nèi)，如圖3(C)所示，焊接電壓Vw逐漸變大，如圖3(B)所示，焊接電流Iw逐漸變小。
[0013]然后，下一次短路在時(shí)刻t61?t71的牽拉進(jìn)給速度Fw的正向傳送減速期間內(nèi)的時(shí)亥ljt62產(chǎn)生。時(shí)刻t32?t62的期間成為電弧期間。在時(shí)刻t51?t62的期間內(nèi)，如圖3(A)所示，牽拉進(jìn)給速度Fw處于正向傳送狀態(tài)，因此焊絲被正向傳送，電弧長(zhǎng)度逐漸變短。若電弧長(zhǎng)度變短，則焊接電壓Vw變小，被進(jìn)行恒壓控制，因此焊接電流Iw變大。因此，如圖3(C)所示，在時(shí)刻t51?t62的電弧期間內(nèi)的正向傳送期間內(nèi)，焊接電壓Vw逐漸變小，如圖3(B)所示，焊接電流Iw逐漸變大。
[0014]如上所述，在反復(fù)進(jìn)行焊絲的正向傳送和反向傳送的焊接方法中，能夠?qū)⒃诠此龠M(jìn)給的現(xiàn)有技術(shù)中不可能實(shí)現(xiàn)的短路與電弧的反復(fù)周期設(shè)定為期望值，因此能夠?qū)崿F(xiàn)濺射產(chǎn)生量的削減、焊道(bead)外觀的改善等焊接質(zhì)量的提高。
[0015]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0016]專利文獻(xiàn)
[0017]專利文獻(xiàn)1:日本國(guó)專利第5201266號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0019]如上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，推送側(cè)進(jìn)給電機(jī)基于推送進(jìn)給速度設(shè)定信號(hào)而被勻速控制，而對(duì)牽拉側(cè)進(jìn)給電機(jī)進(jìn)行進(jìn)給控制，使得基于牽拉進(jìn)給速度設(shè)定信號(hào)Fr來(lái)周期性地反復(fù)正向傳送和反向傳送。焊絲的前端在牽拉進(jìn)給速度Fw下反復(fù)正向傳送和反向傳送。如上所述，周期性地變化的牽拉進(jìn)給速度設(shè)定信號(hào)Fr的波形和牽拉進(jìn)給速度Fw的波形因牽拉側(cè)進(jìn)給電機(jī)的過(guò)渡特性以及進(jìn)給路徑的進(jìn)給阻抗(以下，總稱為進(jìn)給阻抗的變動(dòng))的影響而發(fā)生偏離。如果所使用的牽拉側(cè)進(jìn)給電機(jī)的種類不同，則過(guò)渡特性也不同。此外，如果所使用的焊炬的種類不同，則進(jìn)給路徑的進(jìn)給阻抗也不同。并且，如果反復(fù)進(jìn)行焊接，則進(jìn)給路徑逐漸被磨損，進(jìn)給阻抗會(huì)發(fā)生變化。伴隨著這些進(jìn)給阻抗的變動(dòng)，牽拉進(jìn)給速度設(shè)定信號(hào)Fr的波形和牽拉進(jìn)給速度Fw的波形的偏離會(huì)發(fā)生變化。也就是說(shuō)，即使?fàn)坷M(jìn)給速度設(shè)定信號(hào)Fr不是以相同的狀態(tài)發(fā)生變化，牽拉進(jìn)給速度Fw也會(huì)伴隨著進(jìn)給阻抗的變動(dòng)而發(fā)生變化。如果處于這種狀態(tài)，則勾速值的推送進(jìn)給速度Pw和牽拉進(jìn)給速度Fw的平均值會(huì)產(chǎn)生偏離，焊絲的進(jìn)給狀態(tài)會(huì)變得不穩(wěn)定，焊接狀態(tài)會(huì)變差。
[0020]在此，本發(fā)明的