电弧焊接方法以及电弧焊接装置的制造方法
【专利说明】电弧焊接方法以及电弧焊接装置
[0001]本申请是申请号为201080003935.5、申请日为2010年7月12日、发明名称为“电弧焊接方法以及电弧焊接装置”的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及将作为自耗电极的焊丝重复正向传送和反向传送的同时交替地产生短路状态和电弧状态来进行焊接的电弧焊接控制方法以及电弧焊接装置。
【背景技术】
[0003]以往，公知一种自耗电极式电弧焊接，其为了减少焊接作业工序中的损耗工序即溅射物除去工序，以降低溅射为目的，对焊丝进给速度重复进行正向传送和反向传送，交替地产生短路状态和电弧状态来进行焊接。
[0004]图9是表示在以往的电弧焊接控制方法中，焊丝进给速度和焊接输出的时间变化的时间波形的图。
[0005]例如，关于供给作为自耗电极的焊丝的同时交替地产生短路状态和电弧状态来进行焊接的电弧焊接控制方法，公知有如下的方法。即，设置:进给速度控制器，其控制焊丝进给电动机，使得对焊丝进给速度周期性地重复正向传送和反向传送；以及输出控制器，其接收该进给速度控制器的增减信号，从而如图9所示那样控制成在焊丝进给量少的期间，使焊接输出成为低输出，在焊丝进给量多的期间，使焊接输出成为高输出。由此，在短路状态时，能够利用降低焊丝进给速度而带来的脱离力作为焊丝熔融块的过渡力，即使是降低了成为产生溅射的主要原因的短路电流，也能够持续稳定的短路过渡焊接(例如，参照专利文献I)。
[0006]在一般的电弧焊接控制中，进行如下控制:以固定速度输出相当于设定电流的焊丝进给速度，并基于电弧期间的焊接电压来输出焊接电流，使输出电压与设定电压一致。
[0007]根据专利文献I所示的技术，如图9所示，对焊丝进给速度周期性地重复正向传送Zl和反向传送Z2而使其增减。由此，在焊丝进给量少的期间将焊接输出设为低输出、在焊丝进给量多的期间将焊接输出设为高输出的控制方法中，在短路的一个周期中以一定的比率产生短路期间和电弧期间。由此，由于电弧稳定，所以能够降低溅射的产生。但是，若采用一般的基于电弧期间的恒压控制即焊接电压来输出焊接电流的方法，则认为焊接电压很难与设定电压一致。这是因为，由于电弧期间固定，所以需要在决定的时间内控制焊接电压。此外，若过度控制焊接电压，会增加增益，电弧长度变动变大，存在引起电弧的不稳定的可能性。通过这些问题可知，存在难以稳定地控制焊接电流和焊接电压的课题。
[0008]专利文献1:日本特开昭62-6775号公报
【发明内容】
[0009]本发明是用于解决上述课题的，提供一种在使焊丝进给速度周期性地重复正向传送和反向传送来周期性地产生短路状态和电弧状态，从而进行焊接的电弧焊接控制方法中，实现稳定地控制焊接电压的方法以及实现该方法的装置。
[0010]本发明的电弧焊接方法使用作为自耗电极的焊丝，重复短路状态和电弧状态来进行焊接，并决定对应于设定电流的短路电流的增加斜率，基于上述设定电压与输出电压之差，随着时间改变对应于上述设定电流的上述短路电流的增加斜率，从而控制为上述输出电压的电压值与上述设定电压的电压值一致。
[0011]根据这个方法，通过使输出电压对准设定电压，从而能够稳定地控制焊接电压。
[0012]此外，本发明的电弧焊接装置在作为自耗电极的焊丝和被焊接物之间重复电弧状态和短路状态来进行焊接，该电弧焊接装置包括:开关元件，其控制焊接输出；焊接电压检测部，其检测焊接电压；状态检测部，其基于焊接电压检测部的输出，检测是短路状态还是电弧状态；短路控制部，其接收来自状态检测部的短路的信号，在短路期间进行短路电流的控制；电弧控制部，其接收来自状态检测部的电弧的信号，在电弧期间进行电弧电压的控制；设定电流设定部，其用于设定设定电流；以及设定电压设定部，其用于设定设定电压，短路控制部包括:增加斜率基本设定部，其基于操作者设定的设定电流，决定短路电流的增加斜率；以及增加斜率控制部，其基于由设定电压设定部设定的电压与焊接电压检测部检测出的电压之差，改变由增加斜率基本设定部决定的短路电流的增加斜率；基于由设定电压设定部设定的设定电压与由焊接电压检测部检测出的电压之差，短路控制部改变短路电流的增加斜率。
[0013]根据这个结构，通过使输出电压对准设定电压，从而能够稳定地控制焊接电压。
[0014]此外，本发明的电弧焊接装置在作为自耗电极的焊丝和被焊接物之间重复电弧状态和短路状态来进行焊接，该电弧焊接装置包括:开关元件，其控制焊接输出；焊接电压检测部，其检测焊接电压；状态检测部，其基于焊接电压检测部的输出，检测是短路状态还是电弧状态；短路控制部，其接收来自状态检测部的短路的信号，在短路期间进行短路电流的控制；电弧控制部，其接收来自状态检测部的电弧的信号，在电弧期间进行电弧电压的控制；设定电流设定部，其用于设定设定电流；以及设定电压设定部，其用于设定设定电压，短路控制部包括:增加斜率基本设定部，其基于操作者设定的设定电流，决定短路电流的第一阶段的增加斜率和短路电流的第二阶段的增加斜率；临界点基本设定部，其基于操作者设定的设定电流，决定短路电流的增加斜率从短路电流的第一阶段的增加斜率变化为短路电流的第二阶段的增加斜率的临界点；增加斜率控制部，其基于由设定电压设定部设定的电压与焊接电压检测部检测出的电压之差，改变由增加斜率基本设定部决定的短路电流的第一阶段的增加斜率和短路电流的第二阶段的增加斜率；以及临界点控制部，其基于由设定电压设定部设定的电压和焊接电压检测部检测出的电压之差，改变由临界点基本设定部决定的短路电流的增加斜率的临界点；基于由设定电压设定部设定的设定电压与由焊接电压检测部检测出的电压之差，短路控制部改变短路电流的第一阶段的增加斜率、短路电流的第二阶段的增加斜率以及临界点的电流值中的至少任一个。
[0015]根据这个结构，通过使输出电压高精度地对准设定电压，从而能够进一步稳定地控制焊接电压。
[0016]如上所述，根据本发明，在产生短路状态和电弧状态来进行焊接的控制方法中，控制短路电流的增加斜率或短路电流的增加斜率变化的临界点、峰值期间和基本期间的电流值或峰值期间的时间。由此，能够使短路期间和电弧期间的比率随着时间变动，能够使输出电压对准设定电压。因此，能够稳定地控制焊接电压。
[0017]此外，是一种通过对焊丝进给速度周期性地重复正向传送和反向传送来产生短路状态和电弧状态从而进行焊接的控制方法，焊丝进给速度的正向传送和反向传送的波形也是正弦波或梯形波。由此，能够减小对进给电动机或齿轮等电动机周边部件的负荷。
【附图说明】
[0018]图1是表示本发明的实施方式I中的焊丝进给速度、焊接电压以及焊接电流的时间波形的图。
[0019]图2是表示本发明的实施方式I中的焊丝进给速度、焊接电压以及焊接电流的时间波形的图。
[0020]图3是表示本发明的实施方式I中的输出电压与短路电流的增加斜率的关系的一例的图。
[0021]图4是表示本发明的实施方式I中的输出电压与短路电流临界点的关系的一例的图。
[0022]图5是表示本发明的实施方式I中的输出电压与峰值电流值的关系的一例的图。
[0023]图6是表示本发明的实施方式I中的输出电压与峰值电流时间的关系的一例的图。
[0024]图7是表示本发明的实施方式I中的电弧焊接装置的示意结构的结构图。
[0025]图8是表示本发明的实施方式2中的焊丝进给速度、焊接电压以及焊接电流的时间波形的图。
[0026]图9是表示以往的焊丝进给速度和焊接输出的时间波形的图。
【具体实施方式】
[0027]以下，参照【附图说明】本发明的实施方式。在以下的附图中，由于对相同的结构元件附加了相同的符号，所以有时省略说明。另外，本发明并不是由该实施方式所限定的。
[0028](实施方式I)
[0029]在本实施方式中，首先说明焊接控制方法，之后说明焊接装置。
[0030]图1和图2表示交替地重复短路状态和电弧状态的自耗电极式电弧焊接中的焊丝进给速度、焊接电压以及焊接电流的时间波形。
[0031]在图1和图2中，Pl表示开始了短路的时刻，而且也是短路初期时间的开始的时亥lj。P2表示短路初期时间的结束时刻，而且也是开始了短路电流的每个单位时间的电流增加量、即短路电流的增加斜率(di/dt)的输出的时刻。此外，P3是成为短路电流的第一阶段的增加斜率(Cli1Alt)和第二阶段的增加斜率(di2/dt)的临界点的时刻。此外，P4表示短路电流的第二阶段的增加斜率(di2/dt)的输出结束的时刻，而且也是检测出在熔池和焊丝前端之间出现的熔滴的中间变细部分(< r/扎)并瞬间过渡到低电流的时刻。此外，P5是熔滴的中间变细部分脱离且短路状态结束而产生了电弧的时刻。而且也是在电弧产生之后立即开始输出峰值电流的焊接电流的时刻。此外，P6是开始了从峰值电流到基本电流的过渡的时刻。从P6到P7，既可以是电流控制，也可以是电压控制。从P7输出基本电流，P8表示产生了下一个短路的时刻。
[0032]此外，在图1和图2所示的焊丝进给控制中，是以规定的频率和规定的振幅周期性地重复作为基本波形的正弦波状的正向传送和反向传送的焊丝进给控制。因此，在出现正向传送侧的峰值时，在PI周边产生短路，在出现反向传送侧的峰值时，在P5周边产生电弧。由此，短路状态或电弧状态的产生基本上依赖于周期性地重复焊丝进给速度的正向传送和反向传送的焊丝进给控制。
[0033]图1是在输出电压大于设定电压时想要立即将输出电压控制得较小的情况。即，以短路电流的第一阶段的斜率(dii/dt)(以下，设为图1所示的“IS1”)、短路电流的第二阶段的增加斜率(di2/dt)(以下，设为图1所示的“IS2”)、从短路电流的第一阶段的斜率ISl变化为短路电流的第二阶段的增加斜率IS2的临界点的电流值(图1所示的“ISC”)、峰值电流和峰值时间以及基本电流分别大于对应于设定电流的各个基准值的方式，表示了短路的一个周期的控制例。