脈沖電弧焊的輸出控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種脈沖電弧焊的輸出控制方法，脈沖電弧焊中，將峰值期間、峰值電流等脈沖參數(shù)穩(wěn)定地自動調(diào)整成最佳值。供給焊絲并將峰值期間中的峰值電流及基礎(chǔ)期間中的基礎(chǔ)電流的通電作為1脈沖周期而反復(fù)進(jìn)行焊接的脈沖電弧焊的輸出控制方法中，按每個脈沖周期對焊絲和母材之間短路的發(fā)生時期(時刻t21)進(jìn)行檢測，計算出表現(xiàn)每單位時間的短路發(fā)生時期的分布的指標(biāo)，基于該指標(biāo)來自動調(diào)整焊接電流的波形中的峰值期間、峰值電流等脈沖參數(shù)。由此，因自動調(diào)整中使用按每單位時間對短路發(fā)生時期的分布進(jìn)行統(tǒng)計處理得到的值，所以即使熔滴轉(zhuǎn)移定時具有偏差也能穩(wěn)定進(jìn)行脈沖參數(shù)的自動調(diào)整。
【專利說明】脈沖電弧焊的輸出控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及供給焊絲并將峰值期間中的峰值電流以及基礎(chǔ)期間中的基礎(chǔ)電流的通電作為I脈沖周期而反復(fù)進(jìn)行焊接的脈沖電弧焊的輸出控制方法，尤其是涉及基于短路發(fā)生時期的脈沖波形的合理化。

【背景技術(shù)】
[0002]廣泛使用如下的自耗電極式脈沖電弧焊方法，即，以一定速度供給焊絲，使將峰值期間中的峰值電流以及基礎(chǔ)期間中的基礎(chǔ)電流作為I脈沖周期的脈沖波形的焊接電流進(jìn)行通電來使電弧產(chǎn)生，由此進(jìn)行焊接的自耗電極式脈沖電弧焊方法。該脈沖電弧焊方法，對于鋼鐵、招等各種金屬材料能夠聞效執(zhí)行灘射廣生量少的聞品質(zhì)的焊接。
[0003]圖5是自耗電極式脈沖電弧焊中的一般電流/電壓波形圖。圖5㈧表示電弧通電的焊接電流Iw的波形，圖5(B)表示對焊絲和母材之間施加的焊接電壓Vw的波形。以下，參照圖5進(jìn)行說明。
[0004]在時刻tl?t2的峰值期間Tp中，如圖5(A)所示，通電具有傾斜地上升且用于使熔滴形成并轉(zhuǎn)移的臨界值以上的峰值電流Ip，如圖5(B)所示，施加具有傾斜地上升且與電弧長成比例的峰值電壓Vp。在時刻t2?t3的基礎(chǔ)期間Tb中，如圖5(A)所示，通電具有傾斜地下降且為了不形成熔滴而小于臨界值的基礎(chǔ)電流Ib，如圖5(B)所示，施加具有傾斜地下降且與電弧長成比例的基礎(chǔ)電壓Vb。將時刻tl?t3作為I脈沖周期Tf而反復(fù)地進(jìn)行焊接。
[0005]焊絲為直徑1.2mm的鋼鐵焊絲的情況下,設(shè)定為:峰值電流Ip = 450?500A,包含上升的峰值期間Tp = 1.5?2.0ms,脈沖周期Tf = 4.0?10.0ms,基礎(chǔ)電流Ib = 30?70A，上升期間以及下降期間=0.5?1.0ms程度。
[0006]在峰值期間Tp中，焊絲的前端熔化，熔滴成長的同時，在熔滴的上部逐漸形成因收縮力而引起的縮頸。接著，在時刻t2進(jìn)入到基礎(chǔ)期間Tb，焊接電流Iw下降而收斂于基礎(chǔ)電流Ib之后不久的時刻t21，熔滴轉(zhuǎn)移至熔池。在該轉(zhuǎn)移時，熔滴成為細(xì)長的伸長的形狀，由于與熔池接觸，發(fā)生短時間(大多為小于0.2ms)的短路。因此，如圖5(B)所示，時刻t21中，焊接電壓Vw大致為0V，發(fā)生短路。圖5(A)所示的焊接電流Iw沒有變化，仍為基礎(chǔ)電流Ib0但是，短路期間成為基準(zhǔn)時間(例如Ims)以上時，為了早期解除短路，進(jìn)行使焊接電流Iw逐漸增加的控制。根據(jù)以上情況，通過對短路的發(fā)生進(jìn)行檢測而能檢測熔滴轉(zhuǎn)移的定時。
[0007]在包含脈沖電弧焊的自耗電極式電弧焊中，“將焊接中的電弧長維持在適當(dāng)值”對于為了獲得良好的焊接品質(zhì)來說是重要的。該電弧長控制如下那樣地進(jìn)行。如圖5(B)所示的焊接電壓的平均值Vav與電弧長大致成比例。由此，對焊接電壓平均值Vav進(jìn)行檢測，按照使該焊接電壓平均值Vav與被設(shè)定為相當(dāng)于合理電弧長的值的焊接電壓設(shè)定值Vr (省略圖示)成為相等地，通過反饋控制來使上述的脈沖周期Tf (頻率調(diào)制控制)、峰值期間Tp (脈沖幅寬調(diào)制控制)或者峰值電流Ip (峰值電流調(diào)制控制)發(fā)生變化。上述的基礎(chǔ)電流Ib被設(shè)定為規(guī)定值。
[0008]在頻率調(diào)制控制中，峰值期間Tp以及峰值電流Ip成為脈沖參數(shù)，被設(shè)定為規(guī)定值。并且，脈沖周期Tf (基礎(chǔ)期間Tb)被反饋控制。
[0009]在脈沖幅寬調(diào)制控制中，脈沖周期Tf以及峰值電流Ip成為脈沖參數(shù)，被設(shè)定為規(guī)定值。并且，峰值期間(脈沖幅寬)Tp被反饋控制。
[0010]在峰值電流調(diào)制控制中，峰值期間Tp以及脈沖周期Tf成為脈沖參數(shù)，被設(shè)定為規(guī)定值。并且，峰值電流Ip被反饋控制。
[0011]上述的焊接電壓平均值Vav是通過對焊接電壓Vw進(jìn)行檢測并使其通過低通濾波器(截止頻率I?1HZ程度)來進(jìn)行檢測的。
[0012]在各調(diào)制控制中，按照成為“I脈沖周期中轉(zhuǎn)移I個熔滴”的所謂的I脈沖周期I熔滴轉(zhuǎn)移狀態(tài)地，將脈沖參數(shù)設(shè)定為適當(dāng)值。尤其是，熔滴轉(zhuǎn)移的定時是在自峰值期間Tp的結(jié)束時間點起經(jīng)過下降期間在規(guī)定期間內(nèi)進(jìn)行時脈沖參數(shù)被設(shè)定為最佳值的定時。
[0013]關(guān)于上述的脈沖參數(shù)的最佳值，即使是JIS規(guī)格相同的焊絲，根據(jù)焊絲的品種不同而成為不同的值。而且，因供電芯片/母材間距離(焊炬高度)、供給速度、焊接速度等的不同而最佳值發(fā)生變化。由此，提出了將脈沖參數(shù)自動調(diào)整為最佳值的控制(參照專利文獻(xiàn)I)。
[0014]專利文獻(xiàn)I的發(fā)明中，對焊絲和母材的短路進(jìn)行檢測，判斷該短路發(fā)生時期相對于脈沖周期是早期區(qū)域還是合適區(qū)域或是后期區(qū)域，并基于該判斷來自動調(diào)整脈沖參數(shù)。例如，作為成為進(jìn)行自動調(diào)整的對象的脈沖參數(shù)而選擇了峰值期間Tp的情況下，第η個脈沖周期中的短路發(fā)生時期為早期區(qū)域時，使峰值期間Tp縮短0.1ms，第η+1個脈沖周期中的短路發(fā)生時期為合適區(qū)域時，峰值期間Tp維持原來不變的值。另外，第m個的脈沖周期中的短路發(fā)生時期為后期區(qū)域時，使峰值期間Tp延長0.1ms0 η以及m為正的整數(shù)。如此地，進(jìn)行脈沖參數(shù)的自動調(diào)整。
[0015]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0016]專利文獻(xiàn)
[0017]專利文獻(xiàn)I JP專利第2973714號公報發(fā)明概要
[0018]發(fā)明所要解決的課題
[0019]在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，按照每脈沖周期對短路發(fā)生時期進(jìn)行檢測，由此檢測熔滴轉(zhuǎn)移定時，并判斷該短路發(fā)生時期相對于脈沖周期是早期區(qū)域還是合適區(qū)域或者是后期區(qū)域，基于該判斷來自動調(diào)整脈沖參數(shù)。
[0020]但是，即使焊接條件為相同且脈沖參數(shù)為最佳值，熔滴轉(zhuǎn)移定時也會具有某種程度的偏差。由此，短路發(fā)生時期成為早期區(qū)域或者后期區(qū)域的情形以某種程度的概率發(fā)生?，F(xiàn)有技術(shù)中，不論是否將脈沖參數(shù)設(shè)定為最佳值，也會因該偏差而產(chǎn)生處于脈沖參數(shù)按照脈沖周期而時常發(fā)生變化的狀態(tài)的情況。其結(jié)果，產(chǎn)生熔滴轉(zhuǎn)移狀態(tài)不穩(wěn)定這樣的情況。
[0021]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0022]于是，本發(fā)明的目的在于提供一種即使熔滴轉(zhuǎn)移定時具有偏差也能穩(wěn)定進(jìn)行脈沖參數(shù)的自動調(diào)整的脈沖電弧焊的輸出控制方法。
[0023]解決課題的手段
[0024]為了解決上述的課題，技術(shù)方案I的發(fā)明是供給焊絲且將峰值期間中的峰值電流以及基礎(chǔ)期間中的基礎(chǔ)電流的通電作為I脈沖周期而反復(fù)來進(jìn)行焊接的脈沖電弧焊的輸出控制方法，其特征在于，按每個所述脈沖周期對所述焊絲和母材之間的短路的發(fā)生時期進(jìn)行檢測，計算出表現(xiàn)每單位時間的所述短路發(fā)生時期的分布的指標(biāo)，并基于該指標(biāo)來使所述焊接電流的波形中的脈沖參數(shù)發(fā)生變化。
[0025]技術(shù)方案2的發(fā)明是技術(shù)方案I的基礎(chǔ)上的脈沖電弧焊的輸出控制方法，將所述脈沖周期預(yù)先分割為早期區(qū)域、合適期區(qū)域以及后期區(qū)域，將所述每單位時間所檢測出的所述短路發(fā)生時期分類為所述早期區(qū)域、所述合適期區(qū)域或者所述后期區(qū)域并進(jìn)行計數(shù)，所述指標(biāo)是所述計數(shù)的值最大的區(qū)域。
[0026]技術(shù)方案3的發(fā)明是技術(shù)方案I的基礎(chǔ)上的脈沖電弧焊的輸出控制方法，其特征在于，將所述峰值期間的結(jié)束時間點設(shè)為基準(zhǔn)時間點，將該基準(zhǔn)時間點以前作為負(fù)的值，且將該基準(zhǔn)時間點以后作為正的值，以時間來檢測所述短路發(fā)生時期，所述指標(biāo)是表示所述每單位時間的所述短路發(fā)生時期的所述時間的平均值。
[0027]發(fā)明效果
[0028]現(xiàn)有技術(shù)中，按照每脈沖周期，基于短路發(fā)生時期來自動調(diào)整脈沖參數(shù)。相對于此，根據(jù)本發(fā)明，基于按照包含多個脈沖周期的單位時間對短路發(fā)生時期進(jìn)行統(tǒng)計處理得到的值來自動調(diào)整脈沖參數(shù)。由此，本發(fā)明中，即使熔滴轉(zhuǎn)移定時具有偏差也能穩(wěn)定進(jìn)行脈沖參數(shù)的自動調(diào)整。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1是用于說明本發(fā)明的實施方式I所涉及的脈沖電弧焊的輸出控制方法的電流/電壓波形圖。
[0030]圖2是用于實施本發(fā)明的實施方式I所涉及的脈沖電弧焊的輸出控制方法的焊接電源的方框圖。
[0031]圖3是用于說明本發(fā)明的實施方式2所涉及的脈沖電弧焊的輸出控制方法的電流/電壓波形圖。
[0032]圖4是用于實施本發(fā)明的實施方式2所涉及的脈沖電弧焊的輸出控制方法的焊接電源的方框圖。
[0033]圖5是現(xiàn)有技術(shù)的自耗電極式脈沖電弧焊中的一般性的電流/電壓波形圖。

【具體實施方式】
[0034]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。
[0035][實施方式I]
[0036]實施方式I的發(fā)明中，對電弧長控制的方式是頻率調(diào)制控制且成為自動調(diào)整的對象的脈沖參數(shù)為峰值期間Tp的情況進(jìn)行說明。因此，將作為其他脈沖參數(shù)的峰值電流Ip以及基礎(chǔ)電流Ib設(shè)定為規(guī)定值，脈沖周期Tf被反饋控制。
[0037]圖1是用于說明本發(fā)明的實施方式I所涉及的脈沖電弧焊的輸出控制方法的電流/電壓波形圖。圖UA)表示焊接電流Iw的波形，圖1(B)表示焊接電壓Vw的波形。圖1是與上述圖5相同的波形，因此，不反復(fù)進(jìn)行相同說明。以下，參照圖1，對峰值期間Tp的自動調(diào)整控制進(jìn)行說明。
[0038]步驟1:圖1中，將自脈沖周期Tf開始的時刻11起至峰值期間Tp結(jié)束的時刻t2為止設(shè)為早期區(qū)域，自時刻t2至經(jīng)過了規(guī)定期間Tt的時刻t22為止設(shè)為合適期區(qū)域，自時刻t22至下一脈沖周期Tf開始的時刻t3為止設(shè)為后期區(qū)域，如此預(yù)先定義。按照峰值電流Ip下降且成為收斂于基礎(chǔ)電流Ib的時間點地設(shè)定上述規(guī)定期間Tt。該規(guī)定期間Tt是考慮脈沖參數(shù)的自動調(diào)整控制的過渡響應(yīng)性以及穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性而通過實驗進(jìn)行設(shè)定的。若列舉數(shù)值例，時刻tl?t2的早期區(qū)域(峰值期間Tp) = 2.0ms,時刻t2?t22的合適期區(qū)域(規(guī)定期間Tt) = 1.5ms,時刻t22?t3的后期區(qū)域=0.5?6.5ms。
[0039]步驟2:判別短路的發(fā)生。短路的發(fā)生如圖1(B)所示，根據(jù)焊接電壓Vw變低至OV左右來進(jìn)行判別。
[0040]步驟3:對所判別出的短路的發(fā)生時期進(jìn)行檢測。接著，按照預(yù)先確定的單位時間，根據(jù)所判別的短路的發(fā)生時期而分類為早期區(qū)域、合適期區(qū)域或者后期區(qū)域并進(jìn)行計數(shù)。單位時間設(shè)定為0.1?5.0秒程度的范圍。由于脈沖頻率是100?250Hz程度的范圍，所以，在0.1秒間將發(fā)生10?25次短路，5.0秒間將發(fā)生500?1250次短路。將這些短路按照其發(fā)生時期而分類到上述的3區(qū)域并進(jìn)行計數(shù)。
[0041]步驟4:按照上述的單位時間，對計數(shù)的值最大的區(qū)域進(jìn)行判別，在該區(qū)域為早期區(qū)域時，輸出指標(biāo)Sd = 1，在為合適期區(qū)域時輸出指標(biāo)Sd = 2，在為后期區(qū)域時輸出指標(biāo)Sd=3。該指標(biāo)Sd表現(xiàn)短路發(fā)生時期的分布。在輸出了指標(biāo)Sd后，各區(qū)域的計數(shù)被重置為O0
[0042]步驟5:按照上述的單位時間，根據(jù)指標(biāo)Sd的值，使峰值期間Tp曾減預(yù)先確定的修正量Ad。修正量Ad是正的實數(shù)，設(shè)定為0.05?0.3ms程度。由于修正量Ad與脈沖參數(shù)的自動調(diào)整控制的增益相當(dāng)，所以考慮過渡響應(yīng)性以及穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性而通過實驗被設(shè)定為適當(dāng)值。增減如下那樣地進(jìn)行。Tp(m)是當(dāng)前時間點的峰值期間的設(shè)定值，Tp(m+1)是增減后的峰值期間的設(shè)定值。m為I以上的整數(shù)。
[0043]Sd = I 時,Tp (m+1) = Tp (m) - Δ d
[0044]Sd = 2 時,Tp (m+1) = Tp (m)
[0045]Sd = 3 時，Tp (m+1) = Tp (m) + Δ d
[0046]指標(biāo)Sd = I之時，是在每單位時間所發(fā)生的短路的發(fā)生時期為最多分布于早期區(qū)域之時，該情況下是峰值期間Tp的當(dāng)前的設(shè)定值比最佳值要長之時。由此，對峰值期間Tp的當(dāng)前的設(shè)定值縮短修正量Ad。
[0047]指標(biāo)Sd = 2之時，是在每單位時間發(fā)生的短路的發(fā)生時期為最多分布于合適期區(qū)域之時，該情況下是峰值期間Tp的當(dāng)前的設(shè)定值為最佳值之時。由此，維持峰值期間Tp的當(dāng)前的設(shè)定值不變。
[0048]指標(biāo)Sd = 3之時，是在每單位時間發(fā)生的短路的發(fā)生時期為最多分布于后期區(qū)域，該情況下，是峰值期間Tp的當(dāng)前的設(shè)定值比最佳值要短之時。由此，使峰值期間Tp的當(dāng)前的設(shè)定值延長修正量Ad。
[0049]通過上述的步驟I?5來進(jìn)行峰值期間Tp的自動調(diào)整控制。在上述中，也可同時進(jìn)行峰值電流Ip的自動調(diào)整控制。在該情況下，可根據(jù)上述的指標(biāo)Sd的值來自動調(diào)整峰值電流Ip。S卩，指標(biāo)Sd = I時,使峰值電流Ip的當(dāng)前的設(shè)定值減小預(yù)先確定的修正量，Sd=2時，原樣不變地維持，Sd = 3時，增大修正量即可。
[0050]脈沖幅寬調(diào)制控制的情況下，根據(jù)上述的指標(biāo)Sd的值來自動調(diào)整脈沖周期Tf以及/或者峰值電流Ip即可。同樣地，峰值電流調(diào)制控制的情況下，根據(jù)上述的指標(biāo)Sd的值來自動調(diào)整峰值期間Tp以及/或者脈沖周期Tf即可。
[0051]圖2是用于實施圖1中上述的本發(fā)明的實施方式I所涉及的脈沖電弧焊的輸出控制方法的焊接電源的方框圖。以下，參照圖2對各方框進(jìn)行說明。
[0052]電源主電路PM將3相200V等的商用電源(省略圖示)作為輸入，根據(jù)后述的驅(qū)動信號Dv而進(jìn)行基于逆變控制的輸出控制，輸出焊接電流Iw以及焊接電壓Vw。該電源主電路PM雖省略圖示，但具備:對商用電源進(jìn)行整流的初級整流器、對整流后的直流進(jìn)行平滑的電容器、根據(jù)上述的驅(qū)動信號Dv而將平滑后的直流變換為高頻交流的逆變器電路、將高頻交流降壓為適于電弧焊的電壓值的高頻變壓器、對降壓后的高頻交流進(jìn)行整流的次級整流器和對整流后的直流進(jìn)行平滑的電抗器。
[0053]焊絲I卷繞于焊絲卷筒Ia中。焊絲I通過與焊絲供給電動機(jī)WM耦合的供給輥5的旋轉(zhuǎn)而供給到焊槍4內(nèi)，在與母材2之間產(chǎn)生電弧3來進(jìn)行焊接。電弧3中焊接電流Iw通電，對焊絲I和母材2之間施加焊接電壓Vw。
[0054]焊接電壓檢測電路VD對焊接電壓Vw進(jìn)行檢測并輸出焊接電壓檢測信號Vd。焊接電壓平均值算出電路VAV將該焊接電壓檢測信號Vd作為輸入，經(jīng)過低通濾波器而平均化，由此輸出焊接電壓平均值信號Vav。焊接電壓設(shè)定電路VR輸出預(yù)先確定的焊接電壓設(shè)定信號Vr。電壓誤差放大電路EV對該焊接電壓設(shè)定信號Vr和上述的焊接電壓平均值信號Vav之間的誤差進(jìn)行放大，輸出電壓誤差放大信號Εν。
[0055]電壓/頻率變換電路VF將上述的電壓誤差放大信號Ev作為輸入，來輸出具有與該電壓誤差放大信號Ev的值相應(yīng)的頻率的脈沖周期信號Tf。該脈沖周期信號Tf是按照每一脈沖周期而成為短時間高電平的信號。
[0056]短路判別電路SA將上述的焊接電壓檢測信號Vd作為輸入，根據(jù)該值來判別短路狀態(tài)，輸出成為高電平的短路判別信號Sa。該電路進(jìn)行上述的步驟2的動作。
[0057]指標(biāo)生成電路SD將上述的脈沖周期信號Tf、后述的峰值期間修正設(shè)定信號Tps以及上述的短路判別信號Sa作為輸入，進(jìn)行以下所示的處理，來輸出指標(biāo)信號Sd。
[0058]I)對判別出的短路的發(fā)生時期進(jìn)行檢測。短路發(fā)生時期的檢測如下那樣地進(jìn)行。在上述的短路判別信號Sa變化為高電平的時間點是處于自上述的脈沖周期信號Tf變化為高電平的時間點(圖1的時刻tl)起至上述的峰值期間修正設(shè)定信號Tps所確定的期間中(圖1的時刻tl?t2)時，判別出短路是在早期區(qū)域發(fā)生，在是處于其后預(yù)先確定的規(guī)定期間Tt中(圖1的時刻t2?t22)時，判別出短路是在合適期區(qū)域發(fā)生，在是處于其以后的期間中(圖1的時刻t22?t3)時，判別出短路是在后期區(qū)域發(fā)生。(上述的步驟I以及步驟3的動作)
[0059]2)按照預(yù)先確定的單位時間，根據(jù)發(fā)生時期將所判別出的短路分類為早期區(qū)域、合適期區(qū)域或者后期區(qū)域并進(jìn)行計數(shù)。(上述的步驟3的動作)
[0060]3)按照上述的單位時間，判別計數(shù)的值最大的區(qū)域，在該區(qū)域為早期區(qū)域時，輸出指標(biāo)信號Sd = 1，在為合適期區(qū)域時輸出指標(biāo)信號Sd = 2，在為后期區(qū)域時輸出指標(biāo)信號Sd = 3。該指標(biāo)信號Sd表現(xiàn)短路發(fā)生時期的分布。指標(biāo)信號Sd被輸出后，將各區(qū)域的計數(shù)重置為O。(上述的步驟4的動作)
[0061]峰值期間設(shè)定電路TPR輸出預(yù)先確定的峰值期間設(shè)定信號Tpr。峰值期間修正設(shè)定電路TPS將該峰值期間設(shè)定信號Tpr以及上述的指標(biāo)信號Sd作為輸入，將峰值期間設(shè)定信號Tpr的值作為初始值，按照上述的單位時間，在指標(biāo)信號Sd = I時，從當(dāng)前時間點的設(shè)定值中減去預(yù)先確定的修正量Λ D，在Sd = 2時，相加0，在Sd = 3時，相加Λ d，由此輸出峰值期間修正設(shè)定信號Tps。S卩，Tps = Tpr+ Σ (每單位時間的修正量)。該電路進(jìn)行上述的步驟5的動作。
[0062]計時器電路TM將該峰值期間修正設(shè)定信號Tps以及上述的脈沖周期信號Tf作為輸入，每當(dāng)脈沖周期信號Tf變化為高電平，輸出僅在由峰值期間修正設(shè)定信號Tps所確定的期間成為高電平的計時器信號Tm。因此，在該計時器信號Tm成為高電平時，成為峰值期間，在成為低電平時，成為基礎(chǔ)期間。
[0063]峰值電流設(shè)定電路IPR輸出預(yù)先確定的峰值電流設(shè)定信號Ipr?；A(chǔ)電流設(shè)定電路IBR輸出預(yù)先確定的基礎(chǔ)電流設(shè)定信號Ibr。針對焊絲的材質(zhì)、直徑、品種、供電芯片/母材間距離、供給速度、焊接速度等的焊接條件而設(shè)定成為標(biāo)準(zhǔn)的焊接條件，在該標(biāo)準(zhǔn)焊接條件下，通過實驗來求取適當(dāng)值從而設(shè)定上述的峰值期間設(shè)定信號Tpr、上述的峰值電流設(shè)定信號Ipr以及上述的基礎(chǔ)電流設(shè)定信號Ibr的各值。
[0064]切換電路SW將上述的計時器信號Tm、上述的峰值電流設(shè)定信號Ipr以及上述的基礎(chǔ)電流設(shè)定信號Ibr作為輸入，在計時器信號Tm為高電平時，將峰值電流設(shè)定信號Ipr作為電流控制設(shè)定信號Icr而輸出，在為低電平時，將基礎(chǔ)電流設(shè)定信號Ibr作為電流控制設(shè)定信號Icr而輸出。
[0065]焊接電流檢測電路ID對焊接電流Iw進(jìn)行檢測并輸出焊接電流檢測信號Id。電流誤差放大電路EI對上述的電流控制設(shè)定信號Icr和上述的焊接電流檢測信號Id之間的誤差進(jìn)行放大，輸出電流誤差放大信號Ei。驅(qū)動電路DV將該電流誤差放大信號Ei作為輸入，進(jìn)行PWM控制，輸出用于驅(qū)動上述的電源主電路PM的逆變器電路的驅(qū)動信號Dv。
[0066]焊接電流平均值設(shè)定電路IR輸出預(yù)先確定的焊接電流平均值設(shè)定信號Ir。供給速度設(shè)定電路FR將該焊接電流平均值設(shè)定信號Ir作為輸入，通過預(yù)先內(nèi)置的焊接電流平均值和供給速度之間的關(guān)系式來計算出與焊接電流平均值設(shè)定信號Ir的值對應(yīng)的供給速度設(shè)定信號Fr并輸出。供給控制電路FC將該供給速度設(shè)定信號Fr作為輸入，將用于以由該值所確定的供給速度來供給焊絲I的供給控制信號Fe，輸出至上述的焊絲供給電動機(jī)WM。
[0067]上述的實施方式I中，將脈沖周期預(yù)先分割為早期區(qū)域、合適期區(qū)域以及后期區(qū)域，將每單位時間檢測出的短路發(fā)生時期分類為早期區(qū)域、合適期區(qū)域或者后期區(qū)域并進(jìn)行計數(shù)，基于與該計數(shù)的值最大的區(qū)域?qū)?yīng)的指標(biāo)來使焊接電流的波形中的脈沖參數(shù)進(jìn)行變化，進(jìn)行自動調(diào)整?，F(xiàn)有技術(shù)中，按照脈沖周期，基于短路發(fā)生時期來自動調(diào)整脈沖參數(shù)。相對于此，根據(jù)本實施方式，基于按照包含多個脈沖周期的單位時間而對短路發(fā)生時期進(jìn)行統(tǒng)計處理得到的累計值來自動調(diào)整脈沖參數(shù)。由此，本實施方式中，即使熔滴轉(zhuǎn)移定時具有偏差，也能穩(wěn)定地進(jìn)行脈沖參數(shù)的自動調(diào)整。
[0068](實施方式2)
[0069]圖3是用于說明本發(fā)明的實施方式2所涉及的脈沖電弧焊的輸出控制方法的電流/電壓波形圖。圖3㈧表示焊接電流Iw的波形，圖3 (B)表示焊接電壓Vw的波形。圖3是與上述的圖1相同的波形，所以，不反復(fù)進(jìn)行相同的說明。以下，參照圖3，對峰值期間Tp的自動調(diào)整控制進(jìn)行說明。
[0070]步驟10:判別短路的發(fā)生。如圖3(B)所示，短路的發(fā)生是通過焊接電壓Vw變低為OV程度來進(jìn)行判別的。(與圖1的步驟I相同的動作)
[0071]步驟20:將峰值期間的結(jié)束時間點(時刻t2)作為墓準(zhǔn)時間點，將該基準(zhǔn)時間點以前設(shè)為負(fù)的值將該基準(zhǔn)時間點以后設(shè)為正的值，在時間Td(時刻t2?t21的時間)內(nèi)檢測所判別出的短路的發(fā)生時期。接著，按照預(yù)先確定的單位時間，計算所檢測出的各時間Td的平均值，作為指標(biāo)Sd而輸出。該指標(biāo)Sd表現(xiàn)短路發(fā)生時期的分布。
[0072]步驟30:按照上述的單位時間，與指標(biāo)Sd的值相應(yīng)地使峰值期間Tp增減預(yù)先確定的修正量Ad。關(guān)于該修正量Ad，與圖1相同。增減如下那樣地進(jìn)行。Tp(m)是當(dāng)前時間點的峰值期間的設(shè)定值，Tp(m+1)是增減后的峰值期間的設(shè)定值。m為I以上的整數(shù)。Tt與圖1同樣，是規(guī)定期間。
[0073]Sd < O 之時，Tp (m+1) = Tp (m) - Δ d
[0074]O ^ Sd < Tt 之時，Tp (m+1) = Tp (η)
[0075]Tt < Sd 之時，Tp (m+1) = Tp (m) + Δ d
[0076]指標(biāo)Sd < O之時，是每單位時間發(fā)生的短路的發(fā)生時期的平均值存在于圖1中定義的早期區(qū)域之時，該情況下，是峰值期間Tp的當(dāng)前的設(shè)定值比最佳值要長之時。由此，使峰值期間Tp的當(dāng)前的設(shè)定值縮短修正量Ad。
[0077]指標(biāo)Sd滿足O < Sd < Tt之時，是每單位時間發(fā)生的短路的發(fā)生時期的平均值存在于圖1中定義的合適期區(qū)域之時，該情況下，是峰值期間Tp的當(dāng)前的設(shè)定值為最佳值之時。由此，原樣不變地維持峰值期間Tp的當(dāng)前的設(shè)定值。
[0078]指標(biāo)Sd ^ Tt之時，是每單位時間發(fā)生的短路的發(fā)生時期的平均值存在于圖1中定義的后期區(qū)域之時，該情況下，是峰值期間Tp的當(dāng)前的設(shè)定值比最佳值要短之時。由此，使峰值期間Tp的當(dāng)前的設(shè)定值延長修正量Ad。
[0079]通過上述的步驟10?30來進(jìn)行峰值期間Tp的自動調(diào)整控制。在上述中，也可同時進(jìn)行峰值電流Ip的自動調(diào)整控制。該情況下，根據(jù)上述的指標(biāo)Sd的值，自動調(diào)整峰值電流Ip即可。在脈沖幅寬調(diào)制控制的情況下，根據(jù)上述的指標(biāo)Sd的值，自動調(diào)整脈沖周期Tf以及/或者峰值電流Ip即可。同樣地，峰值電流調(diào)制控制的情況下，根據(jù)上述的指標(biāo)s d的值，自動調(diào)整峰值期間Tp以及/或者脈沖周期Tf即可。
[0080]圖4是用于實施圖3中上述的本發(fā)明的實施方式2所涉及的脈沖電弧焊的輸出控制方法的焊接電源的方框圖。圖4與上述的圖2對應(yīng)，對于相同方框而賦予相同標(biāo)號并不反復(fù)進(jìn)行這些的說明。圖4中，將圖2的指標(biāo)生成電路SD置換為第2指標(biāo)生成電路SD2，將圖2的峰值期間修正設(shè)定電路TPS置換為第2峰值期間修正設(shè)定電路TPS2。以下，參照圖4，對這些方框進(jìn)行說明。
[0081]第2指標(biāo)生成電路SD2將脈沖周期信號Tf、峰值期間修正設(shè)定信號Tps以及短路判別信號Sa作為輸入，進(jìn)行以下所示的處理，輸出指標(biāo)信號Sd。
[0082]I)對判別出的短路的發(fā)生時期進(jìn)行檢測。短路發(fā)生時期的檢測如下那樣地進(jìn)行。對于自上述的脈沖周期信號Tf變化為高電平的時間點(圖3的時刻tl)起至上述的短路判別信號Sa變化為高電平的時間點(圖3的時刻t21)為止的時間Ta進(jìn)行測量。接著，計算出表示短路發(fā)生時期的時間Td = Ta-Tps。(上述的步驟20的動作)
[0083]2)按照預(yù)先確定的單位時間，計算出所檢測出的短路發(fā)生時期的各時間Td的平均值，并作為指標(biāo)信號Sd而輸出。(上述的步驟20的動作)
[0084]第2峰值期間修正設(shè)定電路TPS2將峰值期間設(shè)定信號Tpr以及上述的指標(biāo)信號Sd作為輸入，將峰值期間設(shè)定信號Tpr的值作為初始值，按照上述的單位時間，在指標(biāo)信號Sd < O時，從當(dāng)前時間點的設(shè)定值中減去預(yù)先確定的修正量AD，在O < Sd < Tt時，相加0，在Tt < Sd時，相加Λ d，輸出峰值期間修正設(shè)定信號Tps。Tt是預(yù)先確定的規(guī)定期間。up, Tps = Tpr+ Σ (每單位時間的修正量)。該電路進(jìn)行上述的步驟30的動作。
[0085]上述的實施方式2中，將峰值期間的結(jié)束時間點作為基準(zhǔn)時間點，將其以前作為負(fù)的值將其以后作為正的值，以時間對短路發(fā)生時期進(jìn)行檢測，基于作為每單位時間的這些時間的平均值的指標(biāo)來使焊接電流的波形中的脈沖參數(shù)變化進(jìn)行自動調(diào)整?，F(xiàn)有技術(shù)中，按照脈沖周期，基于短路發(fā)生時期來自動調(diào)整脈沖參數(shù)。相對于此，根據(jù)本實施方式，基于按照包含多個脈沖周期的單位時間對短路發(fā)生時期統(tǒng)計處理得到的時間的平均值來自動調(diào)整脈沖參數(shù)。由此，本實施方式中，即使熔滴轉(zhuǎn)移定時具有偏差，也能夠穩(wěn)定地進(jìn)行脈沖參數(shù)的自動調(diào)整。
[0086]標(biāo)號說明
[0087]I 焊絲
[0088]Ia 焊絲卷筒
[0089]2 母材
[0090]3 電弧
[0091]4 焊槍(welding torch)
[0092]5 供給輥
[0093]Dv 驅(qū)動信號
[0094]EI 電流誤差放大電路
[0095]Ei 電流誤差放大信號
[0096]EV 電壓誤差放大電路
[0097]Ev 電壓誤差放大信號
[0098]FC 供給控制電路
[0099]Fe 供給控制信號
[0100]FR 供給速度設(shè)定電路
[0101]Fr 供給速度設(shè)定信號
[0102]Ib 基礎(chǔ)電流
[0103]IBR 基礎(chǔ)電流設(shè)定電路
[0104]Ibr 基礎(chǔ)電流設(shè)定信號
[0105]Icr 電流控制設(shè)定信號
[0106]ID 焊接電流檢測電路
[0107]Id 焊接電流檢測信號
[0108]Ip 峰值電流
[0109]IPR峰值電流設(shè)定電路
[0110]Ipr峰值電流設(shè)定信號
[0111]IR焊接電流平均值設(shè)定電路
[0112]Ir焊接電流平均值設(shè)定信號
[0113]Iw焊接電流
[0114]PM電源主電路
[0115]SA短路判別電路
[0116]Sa短路判別信號
[0117]SD指標(biāo)生成電路
[0118]Sd指標(biāo)(信號)
[0119]SD2第2指標(biāo)生成電路
[0120]Sff切換電路
[0121]Ta自脈沖周期的開始時間點起的時間
[0122]Tb基礎(chǔ)期間
[0123]Td自峰值期間的結(jié)束時間點起的時間
[0124]Tf脈沖周期(信號)
[0125]TM計時器電路
[0126]Tm計時器信號
[0127]Tp峰值期間
[0128]TPR峰值期間設(shè)定電路
[0129]Tpr峰值期間設(shè)定信號
[0130]TPS峰值期間修正設(shè)定電路
[0131]Tps峰值期間修正設(shè)定信號
[0132]TPS2第2峰值期間修正設(shè)定電路
[0133]Tt規(guī)定期間
[0134]VAV焊接電壓平均值算出電路
[0135]Vav焊接電壓平均值(信號)
[0136]Vb基礎(chǔ)電壓
[0137]VD焊接電壓檢測電路
[0138]Vd焊接電壓檢測信號
[0139]VF電壓/頻率變換電路
[0140]Vp峰值電壓
[0141]VR焊接電壓設(shè)定電路
[0142]Vr焊接電壓設(shè)定信號
[0143]Vw焊接電壓
[0144]麗焊絲供給電動機(jī)
[0145]Ad修正量
【權(quán)利要求】
1.一種脈沖電弧焊的輸出控制方法，是供給焊絲并將峰值期間中的峰值電流以及基礎(chǔ)期間中的基礎(chǔ)電流的通電作為I脈沖周期而反復(fù)來進(jìn)行焊接的脈沖電弧焊的輸出控制方法，其特征在于， 按每個所述脈沖周期對所述焊絲和母材之間的短路的發(fā)生時期進(jìn)行檢測，計算出對每單位時間的所述短路發(fā)生時期的分布進(jìn)行表示的指標(biāo)，并基于該指標(biāo)使所述焊接電流的波形中的脈沖參數(shù)變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖電弧焊的輸出控制方法，其特征在于， 將所述脈沖周期預(yù)先分割為早期區(qū)域、合適期區(qū)域以及后期區(qū)域，將所述每單位時間中檢測出的所述短路發(fā)生時期分類為所述早期區(qū)域、所述合適期區(qū)域或者所述后期區(qū)域并進(jìn)行計數(shù)，所述指標(biāo)是所述計數(shù)的值為最大的區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖電弧焊的輸出控制方法，其特征在于， 將所述峰值期間的結(jié)束時間點作為基準(zhǔn)時間點，將該基準(zhǔn)時間點以前作為負(fù)的值而將該基準(zhǔn)時間點以后作為正的值，以時間來檢測所述短路發(fā)生時期， 所述指標(biāo)是對所述每單位時間的所述短路發(fā)生時期進(jìn)行表示的所述時間的平均值。
【文檔編號】B23K9/09GK104174975SQ201410202923
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月20日
【發(fā)明者】門田圭二, 中俁利昭 申請人:株式會社大亨