电弧焊接控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在进给速度模式下周期性地反复焊丝的正向传送和反向传送，由此产生短路期间和电弧期间来进行焊接的电弧焊接控制方法，进给速度模式包括与平均进给速度设定值对应地存储的正向传送振幅、反向传送振幅、正向传送期间以及反向传送期间。
【背景技术】
[0002]在一般的熔化电极式电弧焊接中，以固定速度进给作为熔化电极的焊丝，在焊丝与母材之间产生电弧来进行焊接。在熔化电极式电弧焊接中，大多情况下焊丝和母材处于交替地反复短路期间和电弧期间的焊接状态。
[0003]为了进一步提高焊接质量，提出了周期性地反复焊丝的正向传送和反向传送来进行焊接的方法(例如，参照专利文献I)。以下，对该焊接方法进行说明。
[0004]图3为周期性地反复进给的正向传送和反向传送的焊接方法中的波形图。图3(A)表示进给速度设定信号Fr(实线)以及实际的进给速度Fw(虚线)的波形，图3(B)表示焊接电流Iw的波形，图3(C)表示焊接电压Vw的波形，图3(D)表示平均进给速度设定信号Far的波形。以下，参照该图进行说明。
[0005]如图3(A)所示，进给速度设定信号Fr以及进给速度Fw比O大的上侧是正向传送期间，下侧是反向传送期间。正向传送是指朝向靠近母材的方向进给焊丝，反向传送是指朝向远离母材的方向进给焊丝。进给速度设定信号Fr以正弦波状发生变化，变成了向正向传送侧偏移的波形。因此，进给速度设定信号Fr的平均值为正值，因此从平均来看是正向传送焊丝。
[0006]如图3(A)的实线所示，进给速度设定信号Fr在时刻tl的时间点是O，时刻tl?t2的期间是正向传送加速期间，在时刻t2出现正向传送的最大值，时刻t2?t3的期间是正向传送减速期间，在时刻t3是O，时刻t3?t4的期间是反向传送加速期间，在时刻t4出现反向传送的最大值，时刻t4?t5的期间是反向传送减速期间。然后，时刻t5?t6的期间是再次正向传送加速期间，时刻t6?t7的期间是再次正向传送减速期间。正向传送的最大值是正向传送振幅Ws，反向传送的最大值的绝对值是反向传送振幅Wr ο时刻11?t3的期间是正向传送期间Ts，时刻t3?t5的期间是反向传送期间Tr。因此，如图3(A)所示的进给速度设定信号Fr的进给速度模式是包括正向传送振幅Ws、反向传送振幅^■、正向传送期间Ts以及反向传送期间1'1'的各参数的正弦波。例如，18 = 50111/111；[11、^' = 40111/111；[11、18 = 5.4ms、Tr = 4.6ms。在该情况下，I周期是10ms，以10Hz的频率反复短路期间和电弧期间。此时的进给速度的平均值约为4m/min(焊接电流平均值约为150A)。
[0007]如图3(A)的虚线所示那样，进给速度Fw为实际的进给速度，与进给速度设定信号Fr的正弦波相比，上升有延迟，下降也有延迟。进给速度Fw在时刻til时间点是0，时刻til?t21的期间是正向传送加速期间，在时刻t21出现正向传送的最大值，时刻t21?t31的期间是正向传送减速期间，在时刻t31是O，时刻t31?t41的期间是反向传送加速期间，在时刻t41出现反向传送的最大值，时刻t41?t51的期间是反向传送减速期间。然后，时刻t51?t61的期间是再次正向传送加速期间，时刻t61?t71的期间是再次正向传送减速期间。这是因为，进给电机的过渡特性以及进给路径的进给阻抗。
[0008]图3(D)所示的平均进给速度设定信号Far为设定进给速度Fw的平均值的信号。将进给速度设定信号Fr的进给速度模式设定成进给速度Fw的平均值与平均进给速度设定信号Far相等。即，与平均进给速度设定信号Far对应地预先存储正向传送振幅Ws、反向传送振幅Wr、正向传送期间Ts以及反向传送期间Tr。
[0009 ]在熔化电极式电弧焊接中，使用恒压控制的焊接电源。大多情况下，在时刻121的进给速度Fw的正向传送最大值的前后，发生焊丝与母材的短路。在图3中，在正向传送的最大值之后的正向传送减速期间内的时刻t22，发生了发生焊丝与母材的短路。如果在时刻t22产生短路，则如图3(C)所示，焊接电压Vw骤减至几伏的短路电压值，如图3(B)所示，焊接电流Iw逐渐增加。
[0010]如图3(A)所示，进给速度Fw从时刻t31开始变成反向传送期间，因此反向传送焊丝。通过该反向传送，短路被解除，在时刻t32再次产生电弧。大多情况下，在时刻t41的进给速度Fw的反向传送的最大值的前后，发生电弧的再次产生。在图3中，在反向传送的最大值之前的反向传送加速期间内的时刻t32，发生了电弧的再次产生。因此，时刻t22?t32的期间成为短路期间。
[0011]如果在时刻t32再次产生电弧，则如图3(C)所示，焊接电压Vw骤增至几十伏的电弧电压值。如图3(B)所示，焊接电流Iw从短路期间内的最大值的状态开始发生变化。
[0012]在时刻t32?t51的期间内，如图3(A)所示，进给速度Fw处于反向传送状态，因此焊丝被提起，电弧长度逐渐变长。若电弧长度变长，则焊接电压Vw变大，被进行恒压控制，因此焊接电流Iw变小。因此，在时刻t32?t51的电弧期间内的反向传送期间内，如图3(C)所示，焊接电压Vw逐渐变大，如图3(B)所示，焊接电流Iw逐渐变小。
[0013]然后，下一次短路在时刻t61?t71的进给速度Fw的正向传送减速期间内的时刻t62产生。时刻t32?t62的期间成为电弧期间。在时刻t51?t62的期间内，如图3(A)所示，进给速度Fw处于正向传送状态，因此焊丝被正向传送，电弧长度逐渐变短。如果电弧长度变短，则焊接电压Vw变小，被恒压控制，因此焊接电流Iw变大。因此，在时刻t51?t62的电弧期间内的正向传送期间内，如图3(C)所示，焊接电压Vw逐渐变小，如图3(B)所示，焊接电流Iw逐渐变大。
[0014]如上所述，在反复焊丝的正向传送和反向传送的焊接方法中，能够将在匀速进给的现有技术中不可能实现的短路与电弧的反复周期设定为期望值，因此能够实现溅射产生量的削减、焊道(bead)外观的改善等焊接质量的提高。
[0015]现有技术文献
[0016]专利文献
[0017]专利文献1:日本国专利第5201266号公报
【发明内容】
[0018]发明要解决的问题
[0019]如上所述，在现有技术中，若设定平均进给速度设定信号Far，则与该平均进给速度设定信号Far的值相对应的进给速度模式的进给速度设定信号被设定。周期性变化的进给速度设定信号Fr的波形和进给速度Fw的波形因进给电机的过渡特性以及进给路径的进给阻抗的影响而发生偏离。如果所使用的进给电机的种类不同，则过渡特性也不同。此外，如果所使用的焊炬的种类不同，则进给路径的进给阻抗也不同。另外，如果反复进行焊接，则进给路径逐渐地磨损，进给阻抗会产生变化。伴随着这些进给阻抗的变化，进给速度设定信号Fr的波形和进给速度Fw的波形的偏离发生变化。即，即使平均进给速度设定信号Far的值相同，如果进给阻抗发生变化，则进给速度Fw的平均值发生变化，焊接电流Iw的平均值发生变化。其结果，焊接质量发生变动。
[0020]在此，本发明的目的在于，提供一种在周期性地反复焊丝的正向传送和反向传送的焊接中，即使进给阻抗发生变化也能稳定地维持进给速度的平均值，从而实现焊接质量的稳定化的电弧焊接控制方法。
[0021]用于解决问题的手段
[0022]为了解决上述问题，本发明的电弧焊接控制方法的特征在于，在进给速度模式下周期性地反复焊丝的正向传送和反向传送，由此产生短路期间和电弧期间来进行焊接，该进给速度模式包括与平均进给速度设定值对应地存储的正向传送振幅、反向传送振幅、正向传送期间以及反向传送期间，该电弧焊接控制方法检测上述焊丝的平均进给速度，使上述正向传送振幅、上述反向传送振幅、上述正向传送期间或上述反向传送期间内的至少一个发生变化，对上述进给速度模式进行自动修正，以使上述平均进给速度设定值与平均进给速度检测值相等。
[0023]本发明的特征在于，在焊接结束时，存储自动修正后的上述进给速度模式。
[0024]本发明的特征在于，对上述正向传送振幅、上述反向传送振幅、上述正向传送期间以及上述反向传送期间设置变化范围。
[0025]发明效果
[0026]根据本发明，即使进给阻抗发生变化，也能始终将进给速度的平均值维持为与平均进给速度设定值相等的状态。因此，在本发明中，在周期性地反复焊丝的正向传送和反向传送的焊接中，即使进给阻抗发生变化，也能使进给速度的平均值维持恒定，能够实现焊接质量的稳定化。
【附图说明】
[0027]图1为用于实施本发明的实施方式I的电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。
[0028]图2为