脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法
2023-05-11 00:39:31 1
專利名稱：脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法
技術領域：
本發明涉及耗電極式脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法，尤其是涉及對伴隨焊絲和母材之間短路的焊絲熔融量的變化進行補償，控制電弧長度變化，用於確保良好的焊接品質的焊接電流控制方法。
背景技術：
在耗電極式電弧焊接中，為了取得良好的焊接品質，維持焊接中電弧長度為合適值是重要的。電弧長度由焊絲送進速度Ws[mm/s](以下稱為送進速度)和焊絲熔融速度Ms[mm/s](以下稱為熔融速度)之差決定。即電弧長度在Ws＝Ms時不變化，處於一定的原樣狀態下，在Ws＞Ms時向變短方向變化，在Ws＜Ms時向變長方向變化。因此，若設定送進速度Ws，則電弧長度的變化由熔融速度Ms決定。已知該熔融速度Ms由下式確定。
Ms＝α·Iaa+β·L·Iwa·Iwa…… (1)式這裡，Iaa[A]是電弧電流(焊絲和母材之間產生電弧時，在焊絲和母材之間流過的電流)的平均值，Iwa[A]是包含電弧電流及短路電流(在焊絲和母材之間短路時，在焊絲和母材間流過的電流)的焊接電流Iw的平均值，L[mm]是焊絲突出長度，α表示由電弧電流產生的電弧熱對焊絲熔融貢獻度的係數，β是表示由焊接電流產生的焦耳熱對焊絲熔融貢獻度的係數。
根據上述(1)式，由於因焊接電流Iw引起熔融速度Ms變化，所以通過控制焊接電流Iw來控制熔融速度Ms，據此，可以控制電弧長度在合適值。因此，由於在耗電極式電弧焊接中，可以通過焊接電壓Vw(在焊絲和母材間的電壓)檢測電弧長度，檢測焊接電壓Vw的平均值Vav，通過控制焊接電流Iw以便使該檢測值與預定的電壓設定值Vr(與電弧長度的合適值相當)大體相等，可以控制電弧長度為合適值。即使在作為電弧焊接之一的脈衝電弧焊接中，上述所示仍舊適用。以下，對作為現有技術1(例如參照專利文獻1)的脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法加以說明。
圖7是脈衝電弧焊接的電壓·電流波形圖，該圖(A)是焊接電壓Vw的波形，該圖(B)是焊接電流Iw的波形。以下參照該圖加以說明。
①時刻t1～t2的期間Tp在期間Tp(以下，稱為峰值期間)，如該圖(B)所示，為了通過噴射移位狀態使焊絲的熔滴移位到母材上，在焊絲中通入與預定為臨界電流值以上的峰值電流設定值Ipr相當的峰值電流Ip，如該圖(A)所示，與電弧長度對應的峰值電壓Vp加在焊絲和母材之間。該峰值期間Tp及峰值電流Ip之值根據焊絲種類，保護氣體的種類等設定為所謂1脈衝1熔滴移位的良好熔滴移位狀態的合適值。
②時刻t2～t3的期間Tb在期間Tb(以下稱為基值期間Tb)，如圖(B)所示，在焊絲中通入與不足上述臨界電流值數十A左右的基值電流設定值Ibr相當的基值電流Ib，如該圖(A)所示，在焊絲和母材之間施加與電弧長對應的基值電壓Vb。該基值期間Tb通過反饋控制確定，以使焊接電壓Vw的平均值Vav大體與電壓設定值Vr相等。這樣，通過控制基值期間Tb，如上所述，使焊接電流Iw的平均值Iwa和電弧電流平均值Iaa變化，且使熔融速度Ms變化，將電弧長度控制在合適值。
③時刻t21～t22的期間Ts若在上述基值期間Tb中的時刻t21～t22期間Ts(以下把該期間稱為短路期間Ts)發生短路，則如該圖(A)所示，焊接電壓Vw成為數伏左右的低電壓(以下，把該電壓稱為短路電壓)，如該圖(B)所示，為了儘早地解除短路，在焊絲中通入預先設定為比基值電流Ib還大的電流Is(以下稱為短路電流)。
如上所述，在焊接電弧焊接，重複由峰值期間Tp和基值期間Tb構成的脈衝周期Tf並進行焊接。若在脈衝周期Tf中發生短路，則為了使短路期間Ts中的焊接電壓Vw變化為短路電壓值，焊接電壓Vw的平均值Vav發生變化。如上所述，因為通過反饋控制焊接電壓Vw的平均值Vav來決定基值期間Tb，所以若焊接電壓Vw的平均值Vav變化，則基值期間Tb變化。可是，通常為了確保反饋控制系統的穩定性，計算出焊接電壓Vw平均值Vav的時間常數設定在數百ms(十幾～幾十脈衝周期)的大值。因此，使1次短路產生的焊接電壓Vw平均值Vav的變化為小值，此時的基值期間Tb的變化小。因此，脈衝周期Tf的變化也小。
根據上述(1)式，時刻t1～t3的脈衝周期Tf中的熔融量Ms1[mm]可以由以下式算出Ms1＝(α·Iaa1+β·L·Iwa1·Iwa1)·Tf ……(2)式其中，電弧電流平均值Iaa1及焊接電流平均值Iwa1為脈衝周期Tf中的平均值。
在這裡，如果設定在脈衝周期Tf中不發生短路時，則在短路期間Ts中在焊絲中通入與基值電流設定值Ibr相當的基值電流Ib。讓此時的電弧電流平均值為Iaa2，焊接電流平均值為Iwa2，如上所述，如果不論有無短路均使脈衝周期Tf大體相等，則熔融量Ms2可以通過下式算出。
Ms2＝(α·Iaa2+β·L·Iwa2·Iwa2)·Tf ……(3)式在設想不產生短路時，如果電弧長度維持在合適值，則在脈衝周期Tf中的焊絲的送進量Ws2[mm]和熔融量Ms2[mm]之間Ws2＝Ms2成立。因此，如果短路發生時的熔融量Ms1＝Ms2，則即使發生短路，電弧長度也不變化，而可維持在合適值。在這裡，取熔融量變化值ΔMs＝Ms1-Ms2。為了不使短路電路Is和基值電流Ib之差變大，由於可以把有短路時的焊接電流平均值Iwa1和無短路時的焊接電流平均值Iwa2看作Iwa1＝Iwa2，所以熔融量變化量ΔMs[mm]從上式(2)減去上式(3)，成為下式。
ΔMs＝α·Tf·(Iaa1-Iaa2)在這裡，因為Iaa1＝(Tp·Ip+(Tb-Ts)·Ib)/TfIaa2＝(Tp·Ip+Tb·Ib)/Tf所以代入上述ΔMs式產生下式ΔMs＝-1·α·Ts·Ib＝-1·α·Sb…… (4)式可是，基值短路積分值Sb＝Ts·Ib。因此，若發生短路，則脈衝周期Tf中的焊絲的熔融量變化ΔMs，電弧長度縮短ΔM[mm]。
圖8是與峰值期間Tp中發生短路時的上述圖7同樣的電壓、電流波形圖。時刻t11～t12的短路期間Ts中，如該圖(B)所示，在焊絲中通入短路電流Is。這時的熔融量變化值ΔMs與上式(4)同樣地算出，成為下式。
ΔMs＝-1·α·Ts·Ip＝-1·α·Sp……(5)式可是，峰值短路積分值Sp＝Ts·Ip。因此，若發生短路，脈衝周期Tf中的焊絲的熔融量變化為ΔMs，電弧長度縮短ΔMs[mm]。
其次，在現有技術2中公開了焊接電流控制方法，即在CO2電弧焊接中，在解除焊絲和母材之間的短路並再產生電弧的時刻，使焊接電流增大，保持在較高電平的電流值，接著，使焊接電流保持在較低電平的電流值，直到焊絲和母材之間短路為止。(參照例如專利文獻2)。
在現有技術2中，通過高電平的焊接電流(電弧電流)的通電，使焊絲熔融，伴隨1次短路移位形成熔滴。接著，低電平焊接電流(電弧電流)的通電減弱短路移位後發生的電弧力，用於導入下一次短路，由於對於焊絲的熔融幾乎沒有貢獻，所以設定為與其目的對應的值。因此，高電平焊接電流通電期間由與緊臨其前的短路期間長度無關的1次熔滴移位量決定。即，如果決定了送進速度，則因為決定了與其相應的1次熔滴移位量(熔融量)，所以決定了高電平焊接電流值及通電期間。
專利文件1專利第2819607號公報，專利文獻2特公平4-4074號公報。
如上所述，在現有技術1中，若發生短路，則如上述(4)式及(5)式所示進行變化，使熔融量只變化ΔMs[mm]，電弧長度只縮短ΔMs[mm]。若電弧長度變化，超出合適值之外，則產生濺射量的增加，熔珠外觀變差，由於超過數十ms的長期短路發生等產生電弧斷裂等，由此，使焊接質量變差。該問題在電弧長度的合適值變短的高速焊接中顯著。另外，在焊絲的材質為如鋁、鋁合金一類焊絲電阻值低的材質情況下，由於為了提高電弧熱對熔融的貢獻度，使相同的短路期間的熔融量變化值ΔMs變大，電弧長度的變化幅度也變大，所以使上述問題點變得顯著。
在現有技術2中，在短路解除後，通高電平的焊接電流，然而，如上所述，該通電期間的決定與短路期間長度無關，此外，通過該通電，僅1次熔滴移位量進行焊絲的熔融。可是，在脈衝電弧焊接中，在圖7中，如上所述，在脈衝周期Tf的整個期間，僅1次的熔滴移位量進行焊絲熔融。因此，通過現有技術2的焊接電流控制方法不能解決上述現有技術1的問題。
發明內容
本發明提供脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法，即使在脈衝電弧焊接中發生短路，也可以抑制由此引起的電弧長度變化。
本發明的第一方面的脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法，在把焊絲向母材送進的同時，在焊絲中通入在峰值期間中的峰值電流及基值期間中的基值電流，其特徵在於，在前述基值期間發生前述焊絲和前述母材之間的短路時，在前述焊絲中通入預定的短路電流，同時，對該短路期間中的前述基值電流的設定值進行積分並算出基值短路積分值，在解除前述短路後再產生電弧時，只在預定的補償期間向前述焊絲通前述基值電流值加上電流增加值的熔融補償電流，其後，使通電電流返回前述基值電流，前述電流增加值是將前述基值短路積分值乘上預定放大率的值再除以前述補償期間得到的值。
本發明的第二方面的脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法，其特徵為，從再產生電弧經過預定的延遲時間後開始通入本發明的第一方面所述的熔融補償電流。
本發明的第三方面的脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法，在把焊絲向母材送進的同時，在焊絲中通入在峰值期間中的峰值電流及基值期間中的基值電流，其特徵在於在前述峰值期間中，在前述焊絲和前述母材之間發生短路時，向前述焊絲通預定的短路電流，同時，對該短路期間中的前述峰值電流的設定值進行積分並算出峰值短路積分值，在解除前述短路後再產生電弧且前述峰值期間終止時，只在補償期間向前述焊絲通前述基值電流值加上預定的電流增加值的熔融補償電流，其後，使通電電流返回到前述基值電流，前述補償期間是將前述峰值短路積分值乘上預定的放大率的值再除以前述電流增加值得到的值。
圖1是本發明的實施方式1的電壓、電流波形圖。
圖2是本發明的實施方式2的電壓、電流波形圖。
圖3是本發明的實施方式3的電壓、電流波形圖。
圖4是用於實施本發明的焊接電源裝置的方框圖。
圖5是把實施方式1用於交流脈衝電弧焊接時的電流波形圖。
圖6是表示本發明效果一例的濺射量的比較圖。
圖7是現有技術中在基值期間中發生短路時的電壓、電流波形圖。
圖8是現有技術中在峰值期間中發生短路時的電壓、電流波形圖。
符號說明1焊絲；2母材；3電弧；4焊炬；AD加法電路；EI電流誤差放大電路；Ei電流誤差放大信號；EV電壓誤差放大電路；Ev電壓誤差放大信號；Iaa電弧電流平均值；Ib基值電流；IBR基值電流設定電路；Ibr基值電流設定(值/信號)；ID電流檢測電路；Id電流檢測信號；Ien負電極電流；Ih熔融補償電流；Ip峰值電流，IPR峰值電流設定電路；Ipr峰值電流設定(值/信號)；Ipu峰值短路時的電流增加值；Irc電流控制設定信號；Is短路電流；Isw電流轉換設定信號；Iu電流增加(值/信號)；Iw焊接電流；Iwa焊接電流平均值；K放大率；MH補償電路；Ms熔融速度；PMC電源主電路；Sb基值短路積分值；SD短路判別電路；Sd短路判別信號；Se負電極短路積分值；Sh補償積分值；Sp峰值短路積分值；SS短路積分值計算電路；Ss短路積分值信號；SW轉換電路；Tb基值期間；Tbh基值短路時的補償期間；Td延遲時間；Ten負電極期間；Tf脈衝周期；Th補償期間；Tp峰值期間；Ts短路期間；Ttf脈衝周期信號；TTP峰值期間定時電路；Ttp峰值期間信號；電壓平滑電路；Vav焊接電壓平均值/電壓平均值信號；Vb基值電壓；VD電壓檢測電路；Vd電壓檢測信號；VF V/F變換電路；Vp峰值電壓；VR電壓設定電路；Vr電壓設定(值/信號)；Vw焊接電壓；Ws送進速度；α係數；β係數；ΔMs熔融量變化值。
具體實施例方式
以下，參照附圖，對本發明的實施方式加以說明。
實施方式1圖1是本發明實施方式1與上述圖7對應的電壓、電流波形圖，該圖(A)是焊接電壓Vw的波形，該圖(B)是焊接電流Iw的波形。以下，參照該圖加以說明。
如該圖所示，在基值期間Tb中的時刻t21發生短路時，在焊絲中通入短路電流Is，同時，算出短路期間Ts中的基值電流設定值Ibr的積分值Sb(以下，稱為基值短路積分值Sb)。其後，在時刻t22解除短路並再產生電弧時，只在預定的補償期間Th向焊絲通基值電流Ib加電流增加值Iu的電流Ih(以下，稱為熔融補償電流Ih)，從其後的時刻t23開始使焊絲的通電電流返回基值電流Ib。上述的電流增加值Iu是將上述基值短路積分值Sb乘上預定的放大率K的值Sh(以下稱為補償積分值Sb)再除以上述補償期間Th得到的值，每次解除短路後算出。
如上述(4)式所示，若在基值期間Tb中發生短路，則焊絲的熔融量只變化熔融量變化值ΔMs＝-1·α·Ts·Ib＝-1·α·Sb。其中，在短路時間Ts中，對設定基值電流Ib的基值電流設定值Ibr進行積分，算出基值短路積分值Sb＝∫Ibr·dt＝Ts·Ibr。而且，在解除短路的時間點，將該基值短路積分值Sb乘以預定的放大率K，算出補償積分值Sh＝K·Sb，用預定的補償期間Th除該補償積分值Sh，算出電流增加值Iu＝Sh/Th，在基值電流設定值Ibr上加上該電流增加值Iu，算出熔融補償電流值Ih。接著，只在補償期間Th之間在焊絲中通入該熔融補償電流Iu。據此，因為在短路解除後補償了熔融量變化值ΔMs，所以電弧長度可以維持在不變化的合適值。
乘以上述放大率K的理由與調整反饋控制的放大率實現控制系統安定化相同。該放大率K根據焊絲種類、保護氣體種類等來設定為合適值。例如，在鋁絲時的放大率K設定在0.6～1.5左右，鋼鐵絲時的放大率K設定在0.3～1.0左右。此外，上述的補償期間Th在0.2～2ms左右是合適範圍。如果該補償期間Th值太短，則電流增加值Iu往往變得過大，反之，如果該值太長，則產生基值期間中的補償沒有終止的情況，總之兩種情況都不好。
實施方式2圖2是本發明的實施方式2與上述圖1對應的電壓、電流波形圖，該圖(A)是焊接電壓Vw的波形，該圖(B)是焊接電流Iw的波形。以下，參照該圖加以說明。
實施方式2的脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法，如圖2所示，是使熔融補償電流Ih的通電從時刻t22再產生電弧經過預定延遲時間Td後的時刻t23開始。補償期間Th及熔融補償電流Ih值的設定及算出與實施方式1相同。據此，可以補償伴隨短路的焊絲的熔融量的變化，可以抑制電弧長度的變化。在上述中，設置延遲時間Td的理由是為了避免以下結果，即，如果在緊臨解除短路之後，通入為大電流的熔融補償電流Ih，往往產生大粒濺射的情形。該延遲時間Td的值為0.1～2ms左右。
實施方式3圖3是本發明的實施方式3與上述圖8對應的電壓、電流波形圖，該圖(A)是焊接電壓Vw的波形，該圖(B)是焊接電流Iw的波形。
以下參照該圖加以說明。
實施方式2的脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法，如圖3所示，在峰值期間Tp中時刻t11發生焊絲和母材短路時，在焊絲中通入預定的短路電流Is，同時，算出短路期間Ts中的峰值電流Ip設定值Ipr的積分值Sp(以下稱為峰值短路積分值Sp)。在時刻t12解除短路並再產生電弧，在時刻t12峰值期間Tp終止時只在補償期間Th在焊絲中通入基值電流值Ib加上預定的電流增加值Iu的熔融補償電流Ih，從其後的時刻t21開始，使焊絲的通電電流返回到基值電流Ib。而且，上述的補償期間Th是通過將上述峰值短路積分值Sp乘上預定的放大率K的補償積分值Sh再除以上述的電流增加值得到的值，在每次解除短路後算出。
如上述(5)式所示，若在峰值期間Tp中發生短路，則焊絲的熔融量只變化熔融量變化值ΔMs＝-1·α·Ts·Ip＝-1·α·Sp。因此，在短路期間Ts中，對設定峰值電流Ip的峰值電流設定值Ipr進行積分，算出峰值短路積分值Sp＝∫Ipr·dt＝Ts·Ipr。而且，在短路解除點將該峰值短路積分值Sp乘以預定的放大率K，算出補償積分值Sh＝K·Sp，以預定的電流增加值Iu除該補償積分值Sh，算出補償期間Th＝Sh/Iu。而且，解除短路並再產生電弧，在峰值期間Tp終止後，只在上述的補償期間Th在焊絲中通入基值電流設定值Ibr加上述電流增加值Iu的熔融補償電流Ih。據此，因為在短路解除後補償熔融量變化值ΔMs，所以電弧長度可以維持在不變化的合適值。
如上所述，如實施方式1～2所示，不在短路解除後的峰值期間Tp終止後向焊絲通熔融補償電流Ih的理由如下所述。即為了峰值期間Tp中的峰值電流值Ip達到350～600A的大值，在其上加上電流增加值Iu的熔融補償電流值Ih根據情況成為超過1000A的值。通常，由於這樣大的值超出焊接電源裝置最大輸出範圍之外，所以不可能輸出。此外，若向焊絲通超過700A的熔融補償電流Ih，則由於熔滴及熔融池的狀態成為不穩定狀態增多，所以焊接質量變差。而且，因為峰值期間Tp通常為數ms左右，所以從短路解除直到峰值期間Tp終止為止的時間(時刻t12～t2)為數ms左右，其結果，在短路解除後成為大體與設置延遲時間的實施方式2同樣的動作。
上述的放大率K與上述的實施方式1時同樣，設定在合適值。上述電流增加值Iu設定成使熔融補償電流值Ih處於不比峰值電流值Ip太大的值。
焊接電源裝置圖4是用於實施上述實施方式1～3的焊接電源裝置的方框圖。以下，參照該圖對各電路加以說明。
焊接電源裝置包含電源主電路PMC、電壓檢測電路VD、電流檢測電路ID、電壓平滑電路VAV、電壓誤差放大電路EV、V/F變換電路VF、峰值期間定時電路TTP、峰值電流設定電路IPR、基值電流設定電路IBR、轉換電路ISW、短路判別電路SD、短路積分值計算電路SS、補償電路MH、加法電路AD及電流誤差放大電路EI。
在焊接電源裝置的輸出端連接有具有焊絲1、母材2、焊炬4及送進滾筒5的電弧焊機。更具體講，在+輸出端上連接焊炬4，在一側輸出端上連接母材2。電弧焊機成為通過送進滾筒5以一定速度連續地送進在焊炬上的焊絲的結構。在焊接時在焊炬4和母材2之間施加來自焊接電源裝置的直流電壓，通過該直流電壓在焊絲1的前端和母材2之間產生電弧。而且通過該電弧3的熱熔融焊絲1的前端部，成為熔滴，通過移位到母材2的熔融池進行焊接。
電源主電路PMC根據從電流誤差放大電路E1輸出的電流誤差放大信號Ei對從圖中未示的商用電源(3相200V等)輸入的交流電源進行換流控制，通過半導體開關元件相位控制等輸出控制，輸出適用於電弧負荷的焊接電流Iw及焊接電壓Vw。
電壓檢測電路VD檢測在焊炬4和母材2之間電壓(焊接電壓)，與焊接電源裝置的輸出端並聯。電壓檢測電路VD輸出作為焊接電壓Vw檢測信號的電壓檢測信號Vd。該電壓檢測信號Vd輸入到短路判別電路SD和電壓平滑電路VAV。
因為電路檢測電路ID檢測從電源主電路PMC輸出的直流電流(焊接電流Iw)，所以串聯在電源主電路PMC一端的輸出端和焊接電源裝置一側的輸出端之間。電流檢測電路ID輸出作為焊接電流Iw的檢測信號的電流檢測信號Id。該電流檢測信號Id輸入到電流誤差放大電路E1。
短路判別電路SD根據從電壓檢測電路VD輸入的電壓檢測信號Vd判別焊絲1和母材2之間是否短路，輸出短路期間中成為高電平，此外的期間中成為低電平的短路判別信號Sd。該短路判別信號Sd輸入到短路積分值計算電路SS和補償電路MH。
電壓平滑電路VAV使從電壓檢測電路VD輸入的電壓檢測信號Vd平滑，並輸出電壓平均值信號Vav。該電壓平均值信號Vav輸入到電壓誤差放大電路EV。電壓誤差放大電路EV對放大從電壓設定電路VR輸入的所希望值的電壓設定信號Vr和從電壓平滑電路VAV輸入的電壓平均值信號Vav之間的誤差的電壓誤差放大信號Ev進行輸出。該電壓誤差放大信號Ev輸入到V/F變換電路VF。
V/F變換電路VF根據從電壓誤差放大電路EV輸入的電壓誤差放大信號Ev值確定的每個頻率，短時間輸出成為高電平的脈衝周期信號Ttf。峰值期間定時電路TTP根據從V/F變換器電路VF輸入的脈衝周期信號Ttf，在該脈衝周期信號Ttf變化為高電平的時刻，變化為高電平，生成只在預定的峰值期間Tp繼續該高電平狀態的峰值期間信號Ttp。而且，該峰值期間信號Ttp輸入到轉換電路ISW和補償電路MH。
峰值電流設定電路IPR輸出希望值的峰值電流設定信號Ipr。基值電流設定電路IBR輸出希望值的基值電流設定信號Ibr。峰值電流設定信號Ipr及基值電流設定信號Ibr輸入到轉換電路ISW。轉換電路ISW，在從峰值期間定時電路TTP輸入的峰值期間信號Ttp為高電平(峰值期間)時，輸出從峰值電流設定電路IPR輸入的峰值電流設定信號Ipr作為電流轉換設定信號Isw，在峰值期間信號Ttp為低電平(基值期間)時，輸出從基值電流設定電路IBR輸入的基值電流設定信號Ibr作為電流轉換設定信號Isw。該電流轉換設定信號Isw輸入到短路積分值計算電路SS和加法電路AD。
短路積分值計算電路SS，在從短路判別電路SD輸入的短路判別信號Sd為高電平(短路)時，對從轉換電路ISW輸入的電流轉換設定信號Isw的值進行積分，輸出短路值信號Ss。該短路值積分信號Ss輸入補償電路MH。
這裡，在基值期間發生短路時，因為上述峰值期間信號Ttp為低電平(基值期間)，所以電流轉換設定信號Isw＝Ibr。其結果，上述短路積分值信號Ss值為對上述(4)式進行積分的值，所以為基值短路積分值。同樣地，峰值期間中發生短路時的短路積分值信號Ss值為上式(5)式計算值的峰值短路積分值Sp。
實施方式2的補償電路MH，在上述峰值期間信號Ttp在低電平(基值期間)時、從短路判別電路SD輸入的短路判別信號Sd變為高電平(短路)時，用從短路積分值計算電路SS輸入的短路積分值信號Ss、預定的基值短路時的補償期間Tbh及預定的放大率K算出電流增加信號Iu＝Ss·K/Tbh，從上述短路判別信號Sd變化為低電平(電弧)的時刻開始，在只延遲預定的延遲時間Td的時間，只在上述的補償期間Tbh輸出該電流增加信號Iu。該電流增加信號Iu輸入到加法電路另外，實施方式3的補償電路MH，在上述峰值期間信號Ttp為高電平(峰值期間)時，從短路判別電路SD輸入的短路判別信號Sd變為高電平(短路)時，通過從短路積分值計算電路SS輸入的短路積分值信號Ss、預定的峰值短路時的電流增加值Ipu及預定的放大率K算出補償期間Th＝Ss·K/Ipu，從上述峰值期間信號Ttp變化為低電平(基值期間)的時刻開始只在上述補償期間Th輸出該電流增加信號Iu。該電流增加信號Iu輸入到加法電路AD。在實施方式1的補償電路MH中，也可以取上述的延遲時間Td＝0。
加法電路AD將從轉換電路ISW輸入的電流轉換設定信號Isw和從補償電路MH輸入的電流增加信號Iu相加，產生電流控制設定信號Irc，把該電流控制設定信號Irc輸出到電流誤差放大電路EI。電流誤差放大電路EI將放大從加法電路AD輸入的電流控制設定信號Irc和從電流檢測電路ID輸入的電流檢測信號Id之間的誤差的電流誤差放大信號Ei輸出。該電流誤差放大信號Ei輸入到電源主電路PMC。
可是，通常在脈衝電弧焊接中也包含交流脈衝電弧焊接。圖5是把上述實施方式1適用於交流脈衝電弧焊接時的電流波形圖。在交流脈衝電弧焊接中，在基值期間Tb的一部分期間Ten使電極極性反轉，在焊絲中通入該期間Ten(以下，稱為負電極期間)反向電流Ien(以下，稱為負電極電流Ien)。
若在負電極期間Ten中的時刻t21～t22之間發生短路，則對短路期間Ts中的負電極電流Ien的設定值進行積分，算出負電極短路積分值Se。若在時刻t22解除短路，則將該負電極短路積分值Se乘上預定放大率K，算出補償積分值Sh，通過預定的補償期間Th算出電流增加值Iu＝Sh/Th。而且，在焊絲中通入補償期間Th間熔融補償電流Ih＝Ien+Iu。由於據此可以補償伴隨短路產生的焊絲熔融量變化，所以電弧長度可以維持在不變化的合適值。即使上述的脈衝電弧焊接的情況也包含在實施方式1或2內。
效果圖6是表示本發明效果一例的濺射產生量的比較圖。該圖使用直徑1.2mm的鋁合金絲，在焊接電流平均值100A，焊接電壓平均值16V下進行MIG脈衝電弧焊接，對本發明和現有技術的濺射產生量加以比較。如該圖所示，現有技術產生0.85g/min的濺射量。與此相反，在本發明中，大幅度降低到1/4以下的0.2g/min的濺射產生量。這是由於即使1秒產生數次～數十次短路，電弧長度也幾乎沒有變化。
發明的效果根據本發明第一方面或第三方面的脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法，因為可以通過在焊絲中通入熔融補償電流來補償伴隨短路產生的熔融量變動，抑制電弧長度的變化，可以得到良好的焊接質量。
根據本發明第二方面的脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法，除了上述效果之外，通過延遲緊臨基值期間的短路解除後的熔融補償電流的通電開始，可以抑制緊臨短路解除後產生濺射。
權利要求
1.一種脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法，在將焊絲向母材送進的同時，在焊絲中通入峰值期間中的峰值電流及基值期間中的基值電流，其特徵在於，在所述基值期間中，在所述焊絲和所述母材發生短路時，在所述焊絲內通入預定的短路電流，同時，對該短路期間中的所述基值電流的設定值進行積分並算出基值短路積分值，解除所述短路後再產生電弧時只在預定的補償期間在所述焊絲中通入所述基值電流值加上電流增加值的熔融補償電流，其後，使通電電流回至所述基值電流，所述電流增加值是所述基值短路積分值乘上預定的放大率的值再除以所述補償期間而得到的值。
2.一種脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法，其特徵在於，從再產生電弧開始經過預定的延遲時間之後開始權利要求1所述的熔融補償電流的通電。
3.一種脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法，在將焊絲向母材送進的同時，在焊絲中通入峰值期間中的峰值電流及基值期間中的基值電流，其特徵在於，在所述峰值期間中，在所述焊絲和所述母材發生短路時，在所述焊絲中通入預定的短路電流，同時，對該短路期間中的所述峰值電流的設定值進行積分並算出峰值短路積分值，解除所述短路後再產生電弧且所述峰值期間終止時，只在補償期間在所述焊絲中通入所述基值電流值加上預定的電流增加值的熔融補償電流，其後，使通電電流回至所述基值電流，所述補償期間是將所述峰值短路積分值乘以預定放大率的值再除以所述電流增加值而得到的值。
全文摘要
本發明的脈衝電弧焊接的焊接電流控制方法是在基值期間Tb中發生短路時在焊絲中通入短路電流Is的同時，對該短路期間Ts中的基值電流的設定值Ibr進行積分，算出基值短路積分值Sb，在時刻t22解除短路時，只在預定的補償期間Th在焊絲中通入基值電流值Ib加上電流增加值Iu的熔融補償電流Ih，其後使通電電流返回基值電流Ib，電流增加值Iu為將基值短路積分值Sb乘上預定的放大率的值Sh，再除以上述補償期間Th得到的值。
文檔編號B23K9/09GK1500586SQ20031011361
公開日2004年6月2日 申請日期2003年11月13日 優先權日2002年11月13日
發明者仝紅軍 申請人:株式會社大亨