電弧焊接用電源裝置及電弧焊接用電源裝置的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種適當(dāng)?shù)乜刂坪附z的進(jìn)給速度來(lái)良好地進(jìn)行電弧焊接的電弧焊接用電源裝置以及電弧焊接用電源裝置的控制方法。作為焊絲(12)的進(jìn)給控制，使焊絲(12)的進(jìn)給速度(Vft)發(fā)生周期性的變化，以使在焊絲(12)處于正向進(jìn)給且進(jìn)給速度(Vft)處于變化曲線的減速區(qū)域時(shí)切換到短路期間，在該減速區(qū)域中進(jìn)行焊絲(12)的進(jìn)給速度(Vft)的調(diào)整。并且，如果完成了表示焊絲(12)的進(jìn)給速度(Vft)慢之意的進(jìn)給速度同步偏差的判定，則實(shí)施包括暫時(shí)加速在內(nèi)的加速控制，如果完成了表示焊絲(12)的進(jìn)給速度(Vft)快之意的進(jìn)給速度同步偏差的判定，則實(shí)施使進(jìn)給速度進(jìn)一步減速的減速控制。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及自耗電極式電弧焊接用電源裝置以及自耗電極式電弧焊接用電源裝 置的控制方法。 電弧焊接用電源裝置及電弧焊接用電源裝置的控制方法

【背景技術(shù)】
[0002] 在自耗電極式電弧焊接中，使電弧從將焊絲作為放電電極的該電極前端產(chǎn)生，從 而進(jìn)行被焊接物（母材）的焊接，但此時(shí)由于電弧而焊絲被消耗，因此與該消耗相對(duì)應(yīng)地進(jìn) 行焊絲的進(jìn)給的同時(shí)進(jìn)行焊接。此外，在該自耗電極式電弧焊接中，交替地產(chǎn)生焊絲與被焊 接物相接觸的短路期間、和使焊絲與被焊接物分離而產(chǎn)生電弧的電弧期間，但為了適當(dāng)進(jìn) 行電弧焊接，按照各期間反復(fù)進(jìn)行焊絲的前進(jìn)（正向進(jìn)給）和后退（反向進(jìn)給）（例如參照 專利文獻(xiàn)1)。
[0003] 專利文獻(xiàn)1 :日本專利第4807474號(hào)公報(bào)
[0004] 但是，在焊接時(shí)，例如焊炬的位移、被焊接物的表面狀態(tài)等焊炬與被焊接物之間的 距離相對(duì)地發(fā)生變化。即、由于有時(shí)對(duì)焊絲進(jìn)行供電的焊炬的供電端頭（tip)與被焊接物 之間的距離、即所謂端頭母材間距離會(huì)發(fā)生變化，因此需要與相應(yīng)地改變焊絲的正向進(jìn)給、 反向進(jìn)給的進(jìn)給速度。
[0005] 例如，如果在端頭母材間距離縮小的狀況下焊絲的正向進(jìn)給速度較快，則由于焊 絲與被焊接物接觸之后還進(jìn)行正向進(jìn)給動(dòng)作，因此存在焊絲彎曲的可能性。如果在端頭 母材間距離拉長(zhǎng)的狀態(tài)下焊絲的正向進(jìn)給速度較慢，則由于焊絲的前端與被焊接物互相遠(yuǎn) 離，因此存在切斷電弧的可能性。如果如上那樣不與端頭母材間距離的變化相對(duì)應(yīng)地適當(dāng) 調(diào)整焊絲的進(jìn)給速度，則存在焊接性能降低或者根據(jù)情況而妨礙焊接持續(xù)性的可能性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明正是為了解決上述課題而提出的，其目的在于提供一種能夠適當(dāng)控制焊絲 的進(jìn)給速度，并良好地進(jìn)行電弧焊接的電弧焊接用電源裝置以及電弧焊接用電源裝置的控 制方法。
[0007] 用于解決上述課題的電弧焊接用電源裝置，具備：輸出控制部，為了將焊絲作為放 電電極并使該電極前端產(chǎn)生電弧來(lái)對(duì)被焊接物進(jìn)行電弧焊接，調(diào)整為適于與電弧焊接相關(guān) 的短路期間和電弧期間的各期間的輸出電力；和進(jìn)給控制部，為了在上述焊絲的電弧所產(chǎn) 生的消耗基礎(chǔ)上還產(chǎn)生與電弧焊接相關(guān)的短路期間和電弧期間的周期性變化，使包括上述 焊絲的正向進(jìn)給和反向進(jìn)給在內(nèi)的上述焊絲的進(jìn)給速度發(fā)生周期性變化，該電弧焊接用電 源裝置的特征在于，還具備：同步偏差判定部，判定與上述各期間相應(yīng)的上述焊絲的進(jìn)給速 度同步偏差，上述進(jìn)給控制部為了在上述焊絲處于正向進(jìn)給且進(jìn)給速度處于減速區(qū)域時(shí)切 換到上述短路期間，使上述焊絲的進(jìn)給速度發(fā)生周期性變化，在該減速區(qū)域中進(jìn)行上述焊 絲的進(jìn)給速度的調(diào)整，如果由上述同步偏差判定部完成了表示上述焊絲的進(jìn)給速度慢之意 的進(jìn)給速度同步偏差的判定，則實(shí)施包括暫時(shí)加速在內(nèi)的加速控制，如果由上述同步偏差 判定部完成了表示上述焊絲的進(jìn)給速度快之意的進(jìn)給速度同步偏差的判定，則實(shí)施使上述 焊絲的進(jìn)給速度進(jìn)一步減速的減速控制。
[0008] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，作為焊絲的進(jìn)給控制，使焊絲的進(jìn)給速度發(fā)生周期性的變化，以便在 焊絲的正向進(jìn)給中使進(jìn)給速度通過(guò)減速區(qū)域切換到短路期間，并在該減速區(qū)域中進(jìn)行焊絲 的進(jìn)給速度的調(diào)整。而且，如果完成了表示焊絲的進(jìn)給速度慢之意的進(jìn)給速度同步偏差的 判定，則實(shí)施包括暫時(shí)加速在內(nèi)的加速控制，如果完成了表示焊絲的進(jìn)給速度快之意的進(jìn) 給速度同步偏差的判定，則實(shí)施使焊絲的進(jìn)給速度進(jìn)一步減速的減速控制。即，產(chǎn)生焊炬的 供電端頭與被焊接物之間的距離、也就是所謂端頭母材間距離發(fā)生變化等焊接環(huán)境變化， 在處于焊絲的進(jìn)給速度慢的狀況時(shí)，作為加速控制，焊絲的進(jìn)給速度從減速轉(zhuǎn)變?yōu)闀簳r(shí)加 速，在處于焊絲的進(jìn)給速度快的狀況時(shí)，作為減速控制，焊絲的進(jìn)給速度轉(zhuǎn)變到減速區(qū)域的 進(jìn)一步減速側(cè)，能在各個(gè)狀況中迅速地接近期望速度。
[0009] 此外，優(yōu)選在上述的電弧焊接用電源裝置中，上述同步偏差判定部在應(yīng)切換為上 述短路期間的原來(lái)的時(shí)刻與實(shí)際時(shí)刻之間的偏差超過(guò)允許范圍的情況下，判定為產(chǎn)生了上 述焊絲的進(jìn)給速度同步偏差。
[0010] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，基于應(yīng)切換為短路期間的原來(lái)的時(shí)刻與實(shí)際的時(shí)刻之間的偏差，進(jìn) 行是否產(chǎn)生了焊絲的進(jìn)給速度同步偏差的判定。即，通過(guò)時(shí)間計(jì)時(shí)容易進(jìn)行焊絲的進(jìn)給速 度同步偏差的判定。
[0011] 此外，優(yōu)選在上述電弧焊接用電源裝置中，上述進(jìn)給控制部使上述焊絲的進(jìn)給速 度沿著周期性的變化曲線發(fā)生變化，在進(jìn)行上述加速控制時(shí)，調(diào)整上述變化曲線的相位直 到上述焊絲的進(jìn)給速度變?yōu)樯鲜鲎兓€上的加速區(qū)域的相同速度為止，實(shí)施利用該加速 區(qū)域的變化曲線的控制，在進(jìn)行上述減速控制時(shí)，調(diào)整上述變化曲線的相位以使上述焊絲 的進(jìn)給速度變?yōu)樯鲜鲎兓€上的減速區(qū)域的進(jìn)一步減速側(cè)，實(shí)施利用進(jìn)一步減速側(cè)的變 化曲線的控制。
[0012] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，進(jìn)行使焊絲的進(jìn)給速度沿著周期性的變化曲線發(fā)生變化的進(jìn)給控 制，在焊絲的進(jìn)給速度慢的狀況下進(jìn)行加速控制時(shí)，調(diào)整變化曲線的相位直到該焊絲的進(jìn) 給速度成為該變化曲線上的加速區(qū)域的相同速度為止，由此利用該加速區(qū)域的變化曲線。 此外，在焊絲的進(jìn)給速度快的狀況下進(jìn)行減速控制時(shí)，調(diào)整變化曲線的相位，使該焊絲的進(jìn) 給速度處于該變化曲線上的減速區(qū)域的進(jìn)一步減速側(cè)，由此利用進(jìn)一步減速側(cè)的變化曲 線。即，通過(guò)用于每次設(shè)定焊絲的進(jìn)給速度的周期性變化曲線的相位調(diào)整來(lái)進(jìn)行控制，因此 有助于簡(jiǎn)化焊絲的進(jìn)給控制。
[0013] 此外，優(yōu)選在上述的電弧焊接用電源裝置中，上述進(jìn)給控制部使上述焊絲的進(jìn)給 速度沿著周期性的變化曲線發(fā)生變化，在進(jìn)行上述加速控制時(shí)，暫時(shí)加速之后增大上述變 化曲線的振幅，實(shí)施利用振幅大的變化曲線的控制，在進(jìn)行上述減速控制時(shí)，減小上述變化 曲線的振幅，實(shí)施利用振幅小的變化曲線的控制。
[0014] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，進(jìn)行使焊絲的進(jìn)給速度沿著周期性變化曲線發(fā)生變化的進(jìn)給控制， 在焊絲的進(jìn)給速度慢的狀況下進(jìn)行加速控制時(shí)，使該焊絲的進(jìn)給速度暫時(shí)加速之后，增大 該變化曲線的振幅，由此利用該振幅大的變化曲線。此外，在焊絲的進(jìn)給速度快的狀況下進(jìn) 行減速控制時(shí)，使該變化曲線的振幅減小，由此利用該振幅小的變化曲線。即，通過(guò)用于每 次設(shè)定焊絲的進(jìn)給速度的周期性變化曲線的振幅調(diào)整來(lái)進(jìn)行控制，因此有助于簡(jiǎn)化焊絲的 進(jìn)給控制。
[0015] 此外，解決上述課題的電弧焊接用電源裝置的控制方法，實(shí)施：輸出控制，為了將 焊絲作為放電電極并使該電極前端產(chǎn)生電弧來(lái)進(jìn)行被焊接物的電弧焊接，調(diào)整為適于與電 弧焊接相關(guān)的短路期間和電弧期間的各個(gè)期間的輸出電力；和進(jìn)給控制，為了在上述焊絲 的電弧所產(chǎn)生的消耗基礎(chǔ)上還產(chǎn)生與電弧焊接相關(guān)的短路期間和電弧期間的周期性變化， 使包括上述焊絲的正向進(jìn)給和反向進(jìn)給在內(nèi)的上述焊絲的進(jìn)給速度發(fā)生周期性變化，特征 在于，為了在上述焊絲處于正向進(jìn)給且進(jìn)給速度處于減速區(qū)域時(shí)切換到上述短路期間，使 上述焊絲的進(jìn)給速度發(fā)生周期性變化，在該減速區(qū)域中進(jìn)行上述焊絲的進(jìn)給速度的調(diào)整， 進(jìn)行同步偏差判定，判定與上述各期間相應(yīng)的上述焊絲的進(jìn)給速度同步偏差，如果完成了 表示上述焊絲的進(jìn)給速度慢之意的進(jìn)給速度同步偏差的判定，則實(shí)施包括暫時(shí)加速在內(nèi)的 加速控制，如果完成了表示上述焊絲的進(jìn)給速度快之意的進(jìn)給速度同步偏差的判定，則實(shí) 施使上述焊絲的進(jìn)給速度進(jìn)一步減速的減速控制。
[0016] 在該結(jié)構(gòu)中，也與上述相同，產(chǎn)生焊炬的供電端頭與被焊接物之間的距離、也就是 所謂端頭母材間距離發(fā)生變化等焊接環(huán)境變化，在處于焊絲的進(jìn)給速度慢的狀況時(shí)，作為 加速控制，焊絲的進(jìn)給速度從減速轉(zhuǎn)變?yōu)闀簳r(shí)加速，在處于焊絲的進(jìn)給速度快的狀況時(shí)，作 為減速控制，焊絲的進(jìn)給速度轉(zhuǎn)變到減速區(qū)域的進(jìn)一步減速側(cè)，因此能夠在各個(gè)狀況中迅 速地接近期望速度接近。
[0017] 發(fā)明效果
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的電弧焊接用電源裝置以及電弧焊接用電源裝置的控制方法，能夠適 當(dāng)控制焊絲的進(jìn)給速度，可良好地進(jìn)行電弧焊接。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為實(shí)施方式的電弧焊接機(jī)（電弧焊接用電源裝置）的結(jié)構(gòu)圖。
[0020] 圖2為用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的控制方式的波形圖。
[0021] 圖3為用于說(shuō)明第1實(shí)施方式的控制方式的波形圖。
[0022] 圖4為用于說(shuō)明第2實(shí)施方式的控制方式的波形圖。
[0023] 圖5為用于說(shuō)明第2實(shí)施方式的控制方式的波形圖。
[0024] 符號(hào)說(shuō)明：
[0025] 11電弧焊接用電源裝置
[0026] 12 焊絲
[0027] 20a輸出控制部
[0028] 20c進(jìn)給控制部
[0029] 20d同步偏差判定部
[0030] Μ被焊接物
[0031] Ts短路期間
[0032] Ta電弧期間
[0033] Iw輸出電流（輸出電力）
[0034] Vw輸出電壓（輸出電力）
[0035] Vft進(jìn)給速度
[0036] tl，t2，t3 時(shí)刻
[0037] t3a，t3b 時(shí)刻
[0038] Xa，Xb，Xc 變化曲線
[0039] XI加速區(qū)域
[0040] X2減速區(qū)域
[0041] α--α3相位

【具體實(shí)施方式】
[0042] (第1實(shí)施方式）
[0043] 以下，說(shuō)明電弧焊接用電源裝置以及電弧焊接用電源裝置的控制方法的第1實(shí)施 方式。
[0044] 如圖1所示，作為電弧焊接機(jī)10,具備：生成適于電弧焊接的輸出電力的電弧焊接 用電源裝置11 ;用于對(duì)作為產(chǎn)生電弧的放電電極的焊絲12進(jìn)行供電及保持供電的焊炬13 ; 進(jìn)行焊絲12的進(jìn)給的進(jìn)給裝置14 ;和纏繞焊絲12的焊絲架15。
[0045] 焊炬13經(jīng)由電纜16與電源裝置11連接，從電源裝置11接收供電。焊炬13具備 對(duì)焊絲12進(jìn)行供電的供電端頭13a。供電端頭13a允許焊絲12的進(jìn)給動(dòng)作，并且進(jìn)行應(yīng)將 由電源裝置11生成的輸出電力提供給焊絲12的電接觸。這種焊炬13被配置成焊絲12 (供 電端頭13a)側(cè)與被焊接物（母材）M相對(duì)置，由此使用該焊炬。
[0046] 進(jìn)給裝置14作為驅(qū)動(dòng)源而具備電動(dòng)機(jī)14a，通過(guò)該電動(dòng)機(jī)14a的驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行從焊絲 架15引出焊絲12、以及向焊炬13送出焊絲12。由于作為放電電極的焊絲12伴隨著電弧的 產(chǎn)生而被消耗，因此進(jìn)給裝置14為了補(bǔ)償焊絲12的消耗而進(jìn)行焊絲12的進(jìn)給。此外，在 該焊絲12的進(jìn)給中，不是單純一個(gè)方向、固定速度的進(jìn)給方式，而是進(jìn)行前進(jìn)（正向進(jìn)給） 或后退（反向進(jìn)給），進(jìn)而還改變每時(shí)每刻的進(jìn)給速度Vft，由此進(jìn)行進(jìn)給。這種進(jìn)給裝置 14(電動(dòng)機(jī)14a)被電源裝置11內(nèi)的控制電路20控制，控制焊絲12的進(jìn)給動(dòng)作中的正向 進(jìn)給與反向進(jìn)給的切換（電動(dòng)機(jī)14a的正反向旋轉(zhuǎn)）、焊絲12的進(jìn)給速度Vft (電動(dòng)機(jī)14a 的旋轉(zhuǎn)速度）等。
[0047] 電弧焊接用電源裝置11具備包括CPU而構(gòu)成的控制電路20?？刂齐娐?0具備： 生成用于電弧焊接的輸出電力的輸出控制部20a ;對(duì)短路和電弧期間Ts、Ta進(jìn)行檢測(cè)的期 間檢測(cè)部20b ;控制焊絲12的進(jìn)給動(dòng)作的進(jìn)給控制部20c ;以及判定是否產(chǎn)生了焊絲12的 進(jìn)給速度同步偏差的同步偏差判定部20d等，通過(guò)上述部分進(jìn)行用于適當(dāng)進(jìn)行電弧焊接的 控制。
[0048] 在此，參照?qǐng)D2以及圖3,在本實(shí)施方式那樣的自耗電極式電弧焊接機(jī)10中，交替 地產(chǎn)生焊絲12與被焊接物Μ相接觸的短路期間Ts、使焊絲12與被焊接物Μ分離而產(chǎn)生電 弧的電弧期間Ta?？刂齐娐?0進(jìn)行輸出控制部20a所進(jìn)行的輸出電力（輸出電壓Vw、輸出 電流Iw)的調(diào)整、進(jìn)給控制部20c所進(jìn)行的焊絲12的進(jìn)給方向以及進(jìn)給速度Vft的調(diào)整， 以使適當(dāng)?shù)禺a(chǎn)生短路期間Ts和電弧期間Ta。此時(shí)，控制電路20基于期間檢測(cè)部20b檢測(cè) 到的電源裝置11的輸出電壓Vw的檢測(cè)，檢測(cè)短路期間Ts和電弧期間Ta。
[0049] 但是，焊炬13的供電端頭13a與被焊接物Μ之間的相對(duì)距離、即所謂端頭母材間 距離L等會(huì)隨著焊接環(huán)境而發(fā)生變化。此時(shí)，如果不根據(jù)該距離L變更焊絲12的進(jìn)給速度 Vft，則會(huì)對(duì)電弧焊接中的短路期間Ts與電弧期間Ta的周期性的產(chǎn)生帶來(lái)不良影響，存在 不能適當(dāng)進(jìn)行電弧焊接的可能性。在此，控制電路20每次都與輸出電力的調(diào)整一起進(jìn)行焊 絲12的進(jìn)給方向以及進(jìn)給速度Vft的調(diào)整。
[0050] 如圖2以及圖3所示，在端頭母材間距離L產(chǎn)生變化之前（時(shí)刻A1、A2以前）的 狀況下，相對(duì)于可根據(jù)輸出電壓（電弧電壓）Vw或輸出電流（焊接電流）Iw掌握的短路期 間Ts和電弧期間Ta的變化，使焊絲12的進(jìn)給速度Vft在包括了正負(fù)（正反向進(jìn)給）形狀 的正弦波狀的變化曲線Xa上發(fā)生變化。換句話說(shuō)，使焊絲12的進(jìn)給速度Vft在正弦波狀 的變化曲線Xa上發(fā)生變化，周期性地產(chǎn)生短路期間Ts和電弧期間Ta。
[0051] 焊絲12的進(jìn)給速度Vft被設(shè)定為進(jìn)給速度的頻率分量Va與固定的正的進(jìn)給速度 νπ相疊加。在進(jìn)給速度Vft比零大的正的區(qū)域中，是使焊絲12前進(jìn)的正向進(jìn)給，在進(jìn)給速 度Vft比零小的負(fù)的區(qū)域中，是使焊絲12后退的反向進(jìn)給。從電弧期間Ta的中期到短路 期間Ts的后期進(jìn)行焊絲12的正向進(jìn)給，從短路期間Ts的后期到電弧期間Ta的中期進(jìn)行 焊絲12的反向進(jìn)給。
[0052] 在未產(chǎn)生端頭母材間距離L的變化等而處于正常狀態(tài)時(shí)，如果其他焊接環(huán)境未發(fā) 生變化，則切換為短路期間Ts的時(shí)刻tl、t2...是大致相同的時(shí)間間隔。此外，在處于正常 狀態(tài)時(shí)，優(yōu)選在焊絲12的進(jìn)給速度Vft成為從正向進(jìn)給中的加速執(zhí)行了一些減速而得到的 規(guī)定速度Vfa(頻率分量為Val)的時(shí)刻tl、t2...切換為短路期間Ts。
[0053] 與此相對(duì)，例如，在端頭母材間距離L發(fā)生了變化的情況下，如圖2所示，在比應(yīng)當(dāng) 切換為短路期間Ts的原來(lái)的時(shí)刻t3更遲的時(shí)刻t3a，切換為短路，或者如圖3所示，在比原 來(lái)的時(shí)刻t3更早的時(shí)刻t3b，切換為短路。
[0054] 例如，如圖2所示，在端頭母材間距離L從距離L0伸長(zhǎng)到距離Lh的情況下，如果焊 絲12的進(jìn)給速度Vft保持正常時(shí)的設(shè)定狀態(tài)，則會(huì)成為在到達(dá)了要切換為短路期間Ts的 原來(lái)的時(shí)刻t3時(shí)還未產(chǎn)生短路的狀況。即，由于切換為短路期間Ts的實(shí)際的時(shí)刻t3a比 原來(lái)的時(shí)刻t3晚，因此焊絲12的進(jìn)給速度Vft每每在實(shí)際上要切換為短路期間Ts的時(shí)刻 t3a變慢。在這種情況下，需要對(duì)焊絲12的進(jìn)給速度Vft進(jìn)行加速。
[0055] 此外，例如如圖3所示，在端頭母材間距離L從距離L0縮短到距離L1的情況下， 如果焊絲12的進(jìn)給速度Vft保持正常時(shí)的設(shè)定狀態(tài)，則會(huì)在要切換為短路期間Ts的原來(lái) 的時(shí)刻t3之前產(chǎn)生短路。即，由于要切換為短路期間Ts的實(shí)際的時(shí)刻t3b比原來(lái)的時(shí)刻 t3早，因此焊絲12的進(jìn)給速度Vft每每在實(shí)際上要切換為短路期間Ts的時(shí)刻t3b變快。 在這種情況下，需要對(duì)焊絲12的進(jìn)給速度Vft進(jìn)行減速。
[0056] 根據(jù)這種情況，本實(shí)施方式的控制電路20首先識(shí)別從電弧期間Ta切換到短路期 間Ts的實(shí)際時(shí)刻t3a、t3b，判定與應(yīng)切換為短路期間Ts的原來(lái)的時(shí)刻t3的偏差是否在允 許范圍內(nèi)。可預(yù)先決定該原來(lái)的時(shí)刻t3,也可每次都按前面的短路期間Ts的切換等來(lái)設(shè)定 該原來(lái)的時(shí)刻t3。
[0057] 接下來(lái)，對(duì)本實(shí)施方式的動(dòng)作（作用）進(jìn)行說(shuō)明。
[0058] "端頭母材間距離L無(wú)變化"
[0059] 短路期間Ts的要切換的實(shí)際的時(shí)刻（tl、t2)的偏差在允許范圍內(nèi)的情況下，控制 電路20的同步偏差判定部20d判定為大致沒(méi)有產(chǎn)生端頭母材間距離L的變化，且現(xiàn)狀的焊 絲12的進(jìn)給速度Vft適當(dāng)（同步），進(jìn)給控制部20c維持焊絲12的進(jìn)給速度Vft的變化形 態(tài)（變化曲線Xa)。
[0060] "端頭母材間距離L伸長(zhǎng)的情況"
[0061] 如圖2所示，當(dāng)切換為短路期間Ts的實(shí)際的時(shí)刻t3a與原來(lái)的時(shí)刻t3之間的偏 差超過(guò)允許范圍、且實(shí)際的時(shí)刻t3a比原來(lái)的時(shí)刻t3晚的情況下，同步偏差判定部20d判 定為端頭母材間距離L伸長(zhǎng)、且焊絲12的進(jìn)給速度Vft慢，進(jìn)給控制部20c使焊絲12的進(jìn) 給速度Vft的變化曲線Xa的相位滯后α 1。此時(shí)，在正常時(shí)的原來(lái)的時(shí)刻t3,焊絲12的進(jìn) 給速度Vft會(huì)成為正向進(jìn)給中的減速區(qū)域X2的規(guī)定速度Vfa，因此使相位滯后α 1直到位 于成為正向進(jìn)給中的加速區(qū)域XI中的相同速度Vfa的變化曲線Xa上。因此，如果端頭母 材間距離L伸長(zhǎng)，則焊絲12的進(jìn)給速度Vft往往會(huì)變慢，但與其在時(shí)刻t3以后抑制該速度 下降，倒不如如本實(shí)施方式這樣使速度暫時(shí)上升，因此焊絲12的進(jìn)給速度Vfa迅速地接近 期望速度（加速控制）。
[0062] 接下來(lái)，如果成為切換到短路期間Ts的實(shí)際的時(shí)刻t3a，則進(jìn)給控制部20c使相位 前進(jìn)α 2,直到位于成為切換到短路期間Ts的正規(guī)速度、即焊絲12的進(jìn)給速度Vft成為正 向進(jìn)給中的減速區(qū)域X2的規(guī)定速度Vfa的變化曲線Xa上。另外，當(dāng)使焊絲12的進(jìn)給速度 Vft的變化曲線Xa滯后相位α 1，即使再次到達(dá)了減速區(qū)域X2的速度Vfa也依然沒(méi)有切換 到短路期間Ts (沒(méi)有到達(dá)實(shí)際的時(shí)刻t3a)的情況下，進(jìn)給控制部20c在該一處使變化曲線 Xa的相位再次滯后α 1。
[0063] 此外，進(jìn)給控制部20c只在端頭母材間距離L剛剛變化之后的一處進(jìn)行上述相位 調(diào)整，在這以后如果距離L沒(méi)有發(fā)生變化，則不進(jìn)行相位調(diào)整。另外，在調(diào)整相位后距離L 再次發(fā)生了變化的情況下，在剛剛發(fā)生該變化后進(jìn)行上述相位調(diào)整。即，在相對(duì)于一次的距 離L變化，在剛剛發(fā)生變化后的一處進(jìn)行相位調(diào)整。
[0064] 如上所述，在端頭母材間距離L伸長(zhǎng)的狀況下，通過(guò)焊絲12的進(jìn)給速度Vft的上 述相位調(diào)整，結(jié)果，調(diào)整成：從焊絲12的供電端頭13a開(kāi)始突出的突出長(zhǎng)度變長(zhǎng)與距離L的 伸長(zhǎng)量相應(yīng)的量，大致維持焊絲12的前端與被焊接物（母材）M的間隔。
[0065] "端頭母材間距離L縮短的情況"
[0066] 如圖3所示，在切換為短路期間Ts的實(shí)際的時(shí)刻t3b與原來(lái)的時(shí)刻t3之間的偏差 超過(guò)允許范圍，實(shí)際的時(shí)刻t3b比原來(lái)的時(shí)刻t3早的情況下，同步偏差判定部20d判定為 端頭母材間距離L縮短，焊絲12的進(jìn)給速度Vft較快，進(jìn)給控制部20c使焊絲12的進(jìn)給速 度Vft的變化曲線Xa的相位超前α3。即，使相位前進(jìn)α3,直到位于成為切換到短路期間 Ts的正規(guī)速度、即焊絲12的進(jìn)給速度Vft成為正向進(jìn)給中的減速區(qū)域Χ2的規(guī)定速度Vfa 的變化曲線Xa上。因此，如果端頭母材間距離L縮短，則焊絲12的進(jìn)給速度Vft往往會(huì)加 快，但時(shí)刻t3b以后進(jìn)一步實(shí)施該速度的下降，焊絲12的進(jìn)給速度Vfa迅速地接近期望速 度（減速控制）。
[0067] 此外，進(jìn)給控制部20c與端頭母材間距離L伸長(zhǎng)時(shí)同樣地，僅在距離L剛剛發(fā)生變 化后的一處進(jìn)行上述相位調(diào)整，此后如果距離L沒(méi)有發(fā)生變化，則不進(jìn)行相位調(diào)整。即，在 該端頭母材間距離L縮短的情況下，相對(duì)于每一次的距離L的變化，在剛剛發(fā)生變化后的一 處進(jìn)行相位調(diào)整。
[0068] 如上所述，在端頭母材間距離L縮短的狀況下，通過(guò)焊絲12的進(jìn)給速度Vft的上 述相位調(diào)整，其結(jié)果，調(diào)整為：焊絲12從供電端頭13a開(kāi)始的突出長(zhǎng)度縮短與距離L的縮短 量相應(yīng)的量，大致維持焊絲12的前端與被焊接物（母材）M之間的間隔。
[0069] 接下來(lái)，記載本實(shí)施方式的特征性效果。
[0070] (1)作為焊絲12的進(jìn)給控制，使焊絲12的進(jìn)給速度Vft周期性地發(fā)生變化，以便 在焊絲12的正向進(jìn)給中進(jìn)給速度Vft處于變化曲線Xa的減速區(qū)域X2中的情況下，被切換 為短路期間Ts，在該減速區(qū)域X2中進(jìn)行焊絲12的進(jìn)給速度Vft的調(diào)整。而且，如果判定出 焊絲12的進(jìn)給速度Vft較慢這樣的進(jìn)給速度同步偏差，則實(shí)施包括暫時(shí)加速在內(nèi)的加速控 制（圖2)，如果判定出焊絲12的進(jìn)給速度Vft較快這樣的進(jìn)給速度同步偏差，則實(shí)施進(jìn)一 步減速的減速控制（圖3)。即，在焊炬13的供電端頭13a與被焊接物Μ之間的距離（端頭 母材間距離L)發(fā)生變化等焊接環(huán)境發(fā)生變化，從而處于焊絲12的進(jìn)給速度Vft較慢的狀 況時(shí)，作為加速控制，焊絲12的進(jìn)給速度Vft從減速暫時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)榧铀?，在焊絲12的進(jìn)給速 度Vft處于較快的狀況時(shí)，作為減速控制，焊絲12的進(jìn)給速度Vft轉(zhuǎn)變?yōu)闇p速區(qū)域X2的進(jìn) 一步的減速側(cè)，因此能在各種狀況中迅速地接近期望速度，能夠良好地進(jìn)行電弧焊接。
[0071] 另外，以與端頭母材間距離L的變化相應(yīng)的焊絲12的進(jìn)給速度Vft的調(diào)整為中心 進(jìn)行了說(shuō)明，但還進(jìn)行與端頭母材間距離L以外的焊接環(huán)境變化相應(yīng)的焊絲12的進(jìn)給速度 Vft的調(diào)整。
[0072] (2)是否產(chǎn)生了焊絲12的進(jìn)給速度Vft的同步偏差的判定是基于應(yīng)切換為短路期 間Ts的原來(lái)的時(shí)刻t3與實(shí)際的時(shí)刻t3a、t3b之間的偏差來(lái)進(jìn)行的。即，能夠通過(guò)時(shí)間計(jì) 時(shí)來(lái)容易地進(jìn)行焊絲12的進(jìn)給速度Vft的同步偏差的判定。
[0073] (3)進(jìn)行使焊絲12的進(jìn)給速度Vft沿著周期性的變化曲線Xa而變化的進(jìn)給控制， 在焊絲12的進(jìn)給速度Vft慢的狀況進(jìn)行加速控制時(shí)，調(diào)整變化曲線Xa的相位直到成為該 變化曲線Xa上的加速區(qū)域XI的同一速度Vfa為止，由此使用該加速區(qū)域XI的變化曲線 Xa。此外，在焊絲12的進(jìn)給速度Vft快的狀況下進(jìn)行減速控制時(shí)，按照成為該變化曲線Xa 上的減速區(qū)域X2的進(jìn)一步減速側(cè)的方式，調(diào)整變化曲線Xa的相位，由此使用進(jìn)一步減速側(cè) 的變化曲線Xa。即，由于根據(jù)用于每次設(shè)定焊絲12的進(jìn)給速度Vft的周期性變化曲線Xa 的相位調(diào)整來(lái)進(jìn)行控制，因此有助于簡(jiǎn)化焊絲12的進(jìn)給控制。
[0074] (第2實(shí)施方式）
[0075] 以下，對(duì)電弧焊接用電源裝置以及電弧焊接用電源裝置的控制方法的第2實(shí)施方 式進(jìn)行說(shuō)明。
[0076] 本實(shí)施方式中，控制電路20的進(jìn)給控制部20c的控制方式與先前的第1實(shí)施方式 不同。第1實(shí)施方式進(jìn)行了焊絲12的進(jìn)給速度Vft在變化曲線Xa上的相位調(diào)整（振幅固 定），而本實(shí)施方式是如下的控制方式：進(jìn)行焊絲12的進(jìn)給速度Vft在變化曲線Xa上的振 幅調(diào)整（相位固定）。
[0077] "端頭母材間距離L伸長(zhǎng)的情況"
[0078] 如圖4所示，在切換為短路期間Ts的實(shí)際的時(shí)刻t3a與原來(lái)的時(shí)刻t3之間的偏 差超過(guò)允許范圍，且實(shí)際的時(shí)刻t3a比原來(lái)的時(shí)刻t3慢的情況下，同步偏差判定部20d判 定為端頭母材間距離L伸長(zhǎng)、焊絲12的進(jìn)給速度Vft較慢，進(jìn)給控制部20c使焊絲12的進(jìn) 給速度Vft在增大了焊絲12的進(jìn)給速度Vft的變化曲線Xa的振幅的變化曲線Xb上發(fā)生 變化。此時(shí)，在正常時(shí)的原來(lái)的時(shí)刻t3,焊絲12的進(jìn)給速度Vft成為正向進(jìn)給中的減速區(qū) 域X2的規(guī)定速度Vfa，因此在成為正向進(jìn)給中的加速區(qū)域XI中的相同速度Vfa的變化曲線 Xb上，再次進(jìn)行改變。因此，如果端頭母材間距離L伸長(zhǎng)，則焊絲12的進(jìn)給速度Vft往往會(huì) 變慢，與其在時(shí)刻t3以后抑制該速度下降，還不如如本實(shí)施方式那樣使速度暫時(shí)上升，因 此焊絲12的進(jìn)給速度Vfa迅速地接近期望速度（加速控制）。
[0079] 接下來(lái)，如果到了切換為短路期間Ts的實(shí)際的時(shí)刻t3a，則進(jìn)給控制部20c使焊絲 12的進(jìn)給速度Vft例如在振幅大的變化曲線Xb上發(fā)生變化直到到達(dá)進(jìn)給速度Vfl為止，以 后使焊絲12的進(jìn)給速度Vft在通常的變化曲線Xa上發(fā)生變化。即，在該振幅調(diào)整中，相對(duì) 于距離L的1次變化，也是在剛剛發(fā)生變化后的一處進(jìn)行振幅調(diào)整。
[0080] 如上所述，在端頭母材間距離L伸長(zhǎng)的狀況下，通過(guò)焊絲12的進(jìn)給速度Vft的上 述振幅調(diào)整，其結(jié)果，調(diào)整為：焊絲12從供電端頭13a開(kāi)始的突出長(zhǎng)度增加與距離L的伸長(zhǎng) 量相應(yīng)的量，大致維持焊絲12的前端與被焊接物（母材）M的間隔。
[0081] "端頭母材間距離L縮短的情況"
[0082] 如圖5所示，在切換為短路期間Ts的實(shí)際的時(shí)刻t3b與原來(lái)的時(shí)刻t3之間的偏 差超過(guò)允許范圍、且實(shí)際的時(shí)刻t3b比原來(lái)的時(shí)刻t3早的情況下，同步偏差判定部20d判 定為端頭母材間距離L縮短，焊絲12的進(jìn)給速度Vft較快，進(jìn)給控制部20c使焊絲12的進(jìn) 給速度Vft在減小焊絲12的進(jìn)給速度Vft的變化曲線Xa的振幅的變化曲線Xc上發(fā)生變 化。因此，如果端頭母材間距離L縮短，則焊絲12的進(jìn)給速度Vft往往會(huì)加速，時(shí)刻t3b以 后進(jìn)一步推進(jìn)該速度下降，焊絲12的進(jìn)給速度Vfa迅速地接近期望速度（減速控制）。
[0083] 而且，進(jìn)給控制部20c使焊絲12的進(jìn)給速度Vft例如在振幅小的變化曲線Xc上 發(fā)生變化直到到達(dá)進(jìn)給速度Vfl為止，此后使進(jìn)給速度Vft在通常的變化曲線Xa上發(fā)生變 化。即，在該距離L縮短時(shí)的振幅調(diào)整中，相對(duì)于距離L的1次變化，也是在剛剛發(fā)生變化 后的一處進(jìn)行振幅調(diào)整。
[0084] 如上所述，在端頭母材間距離L縮短的狀況下，通過(guò)焊絲12的進(jìn)給速度Vft的上 述振幅調(diào)整，其結(jié)果，調(diào)整為：焊絲12從供電端頭13a開(kāi)始的突出長(zhǎng)度縮短與距離L的縮短 量相應(yīng)的量，大致維持焊絲12的前端與被焊接物（母材）M的間隔。
[0085] 接下來(lái)，記載本實(shí)施方式的特征性效果。
[0086] (1)⑵在該第2實(shí)施方式中也能得到與第1實(shí)施方式的效果（1) (2)相同的效果。
[0087] (3)在焊絲12的進(jìn)給速度Vft較慢的狀況下進(jìn)行加速控制時(shí)，暫時(shí)加速后該變化 曲線Xa的振幅變大，由此使用該振幅大的變化曲線Xb。此外，在焊絲12的進(jìn)給速度Vft 較快的狀況下進(jìn)行減速控制時(shí)，該變化曲線Xa的振幅變小，由此使用該振幅小的變化曲線 Xc。即，根據(jù)用于每次設(shè)定焊絲12的進(jìn)給速度Vft的周期性變化曲線Xa的振幅調(diào)整，來(lái)進(jìn) 行控制，因此有助于簡(jiǎn)化焊絲的進(jìn)給控制。
[0088] 另外，也可以按照如下方式變更上述實(shí)施方式。
[0089] ?通過(guò)比較應(yīng)該切換為短路期間Ts的原來(lái)時(shí)刻、和實(shí)際時(shí)刻，從而判定了因端頭 母材間距離L的變化等焊接環(huán)境變化而引起的焊絲12的進(jìn)給速度Vft的同步偏差，但是也 可以通過(guò)利用輸出電壓Vw或輸出電流Iw的變化、測(cè)距裝置所進(jìn)行的直接的端頭母材間距 離L的測(cè)量等一個(gè)或多個(gè)其他參數(shù)，來(lái)進(jìn)行進(jìn)給速度同步偏差的判定。
[0090] ?在焊絲12的進(jìn)給速度Vft較慢的狀況下進(jìn)行加速控制時(shí)，使用了該變化曲線Xa 上的一部分加速區(qū)域XI，但是也可以另行準(zhǔn)備除此之外的變化曲線或變化直線。
[0091] ?此外，也可適當(dāng)變更電弧焊接機(jī)10、電弧焊接用電源裝置11以及控制電路20的 結(jié)構(gòu)。
[0092] ?此外，也可適當(dāng)變更焊絲12的進(jìn)給速度Vft的控制等與電弧焊接相關(guān)的各種控 制。
[0093] 接下來(lái)，追加根據(jù)上述實(shí)施方式以及其他例子能夠掌握的技術(shù)思想。
[0094] 一種電弧焊接機(jī)，其特征在于，具備：進(jìn)行對(duì)焊絲的供電及該供電的保持的焊炬； 進(jìn)行上述焊絲的進(jìn)給并控制該進(jìn)給動(dòng)作的進(jìn)給裝置；和技術(shù)方案1?4中的任一項(xiàng)所述的 電弧焊接用電源裝置。
[〇〇95] 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠提供一種適當(dāng)控制焊絲的進(jìn)給速度并良好地進(jìn)行電弧焊接的電 弧焊接機(jī)。
【權(quán)利要求】
1. 一種電弧焊接用電源裝置，具備：輸出控制部，為了將焊絲作為放電電極并使該電 極前端產(chǎn)生電弧來(lái)對(duì)被焊接物進(jìn)行電弧焊接，調(diào)整為適于與電弧焊接相關(guān)的短路期間和電 弧期間的各期間的輸出電力；和進(jìn)給控制部，為了在上述焊絲的電弧所產(chǎn)生的消耗基礎(chǔ)上 還產(chǎn)生與電弧焊接相關(guān)的短路期間和電弧期間的周期性變化，使包括上述焊絲的正向進(jìn)給 和反向進(jìn)給在內(nèi)的上述焊絲的進(jìn)給速度發(fā)生周期性變化，該電弧焊接用電源裝置的特征在 于，還具備： 同步偏差判定部，判定與上述各期間相應(yīng)的上述焊絲的進(jìn)給速度同步偏差， 上述進(jìn)給控制部為了在上述焊絲處于正向進(jìn)給且進(jìn)給速度處于減速區(qū)域時(shí)切換到上 述短路期間，使上述焊絲的進(jìn)給速度發(fā)生周期性變化，在該減速區(qū)域中進(jìn)行上述焊絲的進(jìn) 給速度的調(diào)整，如果由上述同步偏差判定部完成了表示上述焊絲的進(jìn)給速度慢之意的進(jìn)給 速度同步偏差的判定，則實(shí)施包括暫時(shí)加速在內(nèi)的加速控制，如果由上述同步偏差判定部 完成了表示上述焊絲的進(jìn)給速度快之意的進(jìn)給速度同步偏差的判定，則實(shí)施使上述焊絲的 進(jìn)給速度進(jìn)一步減速的減速控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電弧焊接用電源裝置，其特征在于， 上述同步偏差判定部在應(yīng)切換為上述短路期間的原來(lái)的時(shí)刻與實(shí)際時(shí)刻之間的偏差 超過(guò)允許范圍的情況下，判定為產(chǎn)生了上述焊絲的進(jìn)給速度同步偏差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電弧焊接用電源裝置，其特征在于， 上述進(jìn)給控制部使上述焊絲的進(jìn)給速度沿著周期性的變化曲線發(fā)生變化，在進(jìn)行上述 加速控制時(shí)，調(diào)整上述變化曲線的相位直到上述焊絲的進(jìn)給速度變?yōu)樯鲜鲎兓€上的加 速區(qū)域的相同速度為止，實(shí)施利用該加速區(qū)域的變化曲線的控制，在進(jìn)行上述減速控制時(shí)， 調(diào)整上述變化曲線的相位以使上述焊絲的進(jìn)給速度變?yōu)樯鲜鲎兓€上的減速區(qū)域的進(jìn) 一步減速側(cè)，實(shí)施利用進(jìn)一步減速側(cè)的變化曲線的控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電弧焊接用電源裝置，其特征在于， 上述進(jìn)給控制部使上述焊絲的進(jìn)給速度沿著周期性的變化曲線發(fā)生變化，在進(jìn)行上述 加速控制時(shí)，暫時(shí)加速之后增大上述變化曲線的振幅，實(shí)施利用振幅大的變化曲線的控制， 在進(jìn)行上述減速控制時(shí)，減小上述變化曲線的振幅，實(shí)施利用振幅小的變化曲線的控制。
5. -種電弧焊接用電源裝置的控制方法，實(shí)施：輸出控制，為了將焊絲作為放電電極 并使該電極前端產(chǎn)生電弧來(lái)進(jìn)行被焊接物的電弧焊接，調(diào)整為適于與電弧焊接相關(guān)的短路 期間和電弧期間的各個(gè)期間的輸出電力；和進(jìn)給控制，為了在上述焊絲的電弧所產(chǎn)生的消 耗基礎(chǔ)上還產(chǎn)生與電弧焊接相關(guān)的短路期間和電弧期間的周期性變化，使包括上述焊絲的 正向進(jìn)給和反向進(jìn)給在內(nèi)的上述焊絲的進(jìn)給速度發(fā)生周期性變化，該電弧焊接用電源裝置 的控制方法的特征在于， 為了在上述焊絲處于正向進(jìn)給且進(jìn)給速度處于減速區(qū)域時(shí)切換到上述短路期間，使上 述焊絲的進(jìn)給速度發(fā)生周期性變化，在該減速區(qū)域中進(jìn)行上述焊絲的進(jìn)給速度的調(diào)整， 進(jìn)行同步偏差判定，判定與上述各期間相應(yīng)的上述焊絲的進(jìn)給速度同步偏差，如果完 成了表示上述焊絲的進(jìn)給速度慢之意的進(jìn)給速度同步偏差的判定，則實(shí)施包括暫時(shí)加速在 內(nèi)的加速控制，如果完成了表示上述焊絲的進(jìn)給速度快之意的進(jìn)給速度同步偏差的判定， 則實(shí)施使上述焊絲的進(jìn)給速度進(jìn)一步減速的減速控制。
【文檔編號(hào)】B23K9/095GK104057180SQ201410105177
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年3月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月22日
【發(fā)明者】田中利幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社大亨