消耗电极电弧焊接的短路判别方法技术

本发明专利技术提供一种消耗电极电弧焊接的短路判别方法，其在消耗电极电弧焊接的电弧开始时，不会误检测至稳定状态为止的过渡期间中的焊接线与母材间的短路状态，能正确进行检测。该方法，判别焊接电压值（Ｖｗ）为短路基准值（Ｖｔ）以下来确认焊接线与母材间的短路状态，在从电弧开始时刻起至稳定焊接状态为止的过渡期间（Ｔｉ）中，将上述短路基准值（Ｖｔ）设定成比稳定焊接状态更大的值。即，过渡期间（Ｔｉ）中的短路基准值（Ｖｔ）具有逐渐变小的倾斜度。过渡期间（Ｔｉ），设定为从电弧开始时刻（ｔ２）起的给定期间、从电弧开始时刻（ｔ２）起的焊接电流（Ｉｗ）的积分值达到给定值为止的期间、或者从电弧开始时刻（ｔ２）起的短路次数的累计值达到给定次数为止的期间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于正确判别焊接线与母材间的短路状态的消耗 电极电弧焊接的短路判别方法。
技术介绍
在消耗电极电弧焊接中，在焊接线与母材间不断重复短路状态和产 生电弧状态来进行焊接。在碳酸气体电弧焊接、金属活性气体焊接、金属惰性气体焊接等中，在200A程度以下的小/中电流域中，3 5ms程 度的短路期间和10 30ms程度的电弧期间，为按要求重复的短路移转 焊接。另外，在大电流域中，焊接线的溶滴移转形态，分为溶滴移转或 者喷射移转，会不规则地产生lms以下的短路期间。脉冲电弧焊接时， 也和大电流域的情况大致相同。在这样的消耗电极电弧焊接中，为了得 到稳定的焊接状态，对短路期间中的焊接电流(以下，称为短路电流) 用适当的波形进行通电，使其在电弧期间顺利地进行移转非常重要。因 此，必须正确地判别短路期间，按照给定波形对短路电流进行通电，短 路判别方法的性能，成为一个决定焊接品质的重要的因素。以下，说明 以往技术的短路判别方法。图6是表示消耗电极电弧焊接装置的一般构成的图。焊接开始电路 ST，输出焊接开始信号St。该焊接开始电路ST，内置于用于管理焊接 工序的可编程逻辑控制器(PLC)，在机器人焊接时内置于机器人控制 装置等中。焊接电源PS，输入该焊接开始信号后，在从电源主电路PM 通过电抗器WL输出焊接电压Vw以及焊接电流Iw的同时，还会输出 用于控制线供给电动机WM的旋转的供给控制信号Fc。焊接线l，由与线供给电动机WM结合的供给滚子5的旋转，供给 到焊炬4内，通过供电芯片进行供电，与母材2间产生电弧3。由该电 弧3在母材2上形成瑢池2a。在焊接电源PS的输出端子与焊炬4之间以及输出端子与母材之间，由焊接用线缆6a、 6b连接。 这里，在焊接线1对母材2短路时，下面表达式成立。 Vw= (Rc+Rsx+Rp) ■ Iw 式(1)其中，Rc为焊接用线缆的电阻值，Rsx为短路时的线突出部电阻值， Rp为包含熔池的母材的电阻值。另外，在产生电弧3时，下面表达式 成立。Vw二 (Rc+Rax+Rp) ■ Iw+Va 式(2)其中，Rax为电弧发生时的线突出部电阻值，Va为电弧电压值。 这里，因为能大致认为Rsx二Rax二Rx，因此将短路基准值Vt以下 式的方式设定的话，就能判别短路状态和电弧产生状态。 Vt=Kl' Iw+K2 式(3)其中，Kl为常数，Kl二 (Rc+Rx+Rp)。另外，K2也为常数， K2二Va/2。能忽视常数K1时，可以设定成Vt=K2。以下说明使用该 短路基准值Vt的短路判别方法。图7是表示消耗电极电弧焊接的电流/电压波形的图。该图(A)表 示焊接电流Iw，该图(B)表示焊接电压Vw。图7是短路移转焊接中 的稳定焊接状态的波形图。以下，参照图7进行说明。在时刻tl t2的短路期间Ts中，如该图(A)所示，焊接电流Iw 具有适当的倾斜度而增加，如该图(B)所示，焊接电压Vw为很小值 的短路电压值。短路期间Ts中的电流波形是否适当，对焊接状态的安 定性有很大的影响。在时刻t2 t3的电弧期间Ta中，如该图(A)所 示，焊接电流Iw根据电弧负荷逐渐减少，如该图(B)所示，焊接电 压Vw，为值比短路时更大的电弧产生时电压值。 一般来说，在短路期 间Ts中，为了正确控制焊接电流Iw，对焊接电源PS进行恒流控制， 在电弧期间Ta中，为了控制电弧长，对焊接电源PS进行恒压控制。如该图(B)所示，预先设定短路基准值Vt，在焊接电压Vw为该 短路基准值Vt以下时判别为短路期间Ts，在焊接电压Vw超过短路基 准值Vt时判别为电弧期间Ta。这时，如上面用式(3)所述的那样， 在(Rc+Rx+Rp)很小时，能设定成Vt二K2的给定值。图7就是这种 情况。在不能忽视(Rc+Rx+Rp) ■ Iw的值时，设定成Vt二Kl' Iw4+K2，可以由焊接电流Iw修正短路基准值(参照专利文献l、 2)。作为上述以外的短路判别方法，有通过在图6所示的电抗器WL上 产生的电压值进行的方法。因为在电抗器产生的电压V1-L' dlw/dt， 所以如该图(A)所示，短路期间Ts时电流增加，Vl成为正值，电弧 期间Ta时电流减少，Vl成为负值。因此，由该电压值V1的值就能判 别短路状态(参照专利文献3、 4)。但是，因为焊接电流Iw在没有产 生短路的电弧期间Ta中，也不断进行变化，因为该变化V1也会为正 值，因此难以只判别短路状态。再有，作为除上述之外其它的短路判别方法，还有一种根据AC耦 合电路移位焊接电压波形的0V电平，根据该移位后的电压值进行判别 的方法(参照专利文献5)。但是，只在短路移转焊接时能够应用该方 法，在溶滴移转焊接、喷射移转焊接时则不适用。专利文献l:日本国特幵昭61 — 176474号公报专利文献2:日本国特开昭61—238469号公报专利文献3:日本国特开平5 — 329640号公报专利文献4:日本国特开2001—96364号公报专利文献5:日本国特开平10 — 296440号公报图8是表示使用上述的短路基准值Vt的短路判别方法的电弧开始 时的波形图。该图(A)表示焊接电流Iw，该图(B)表示焊接电压Vw, 该图(C)表示短路判别信号Sd。短路判别信号Sd在Vw^Vt时，判 别为短路期间而变成High电平，在Vw〉Vt时，判别为电弧期间而变成 Low电平。以下，参照图8进行说明。因为在时刻tl，如果输入焊接开始信号St的话就会开始输出焊接 电源PS，所以如该图(B)所示，在焊接线与母材之间施加焊接电压 Vw。此时，因为焊接线与母材为非接触状态，所以焊接电压Vw为最 大值的无负载电压值。在时刻tl开始焊接线的供给。在时刻t2，焊接线与母材接触后，如该图(A)所示，焊接电流Iw 开始通电。在时刻t2 t3的短路期间中，如该图(B)所示，焊接电压 Vw降低成为短路电压值。但是，因为比短路基准值Vt大，因此不能判 别为短路期间，如该图(C)所示，短路判别信号Sd仍然为Low电平(电弧期间)。因此，由于焊接电源PS不能进行作为短路期间的焊接 电流Iw的控制，如该图(A)所示，焊接电流Iw与适当的增加波形相比较成为急剧的增加波形。其结果，增加了溅射的产生，焊接状态也变得不稳定。在时刻t3 t4的电弧期间中，如该图(B)所示，因为Vw〉Vt， 因此判别成电弧期间，如该图(C)所示，短路判别信号Sd为Low电 平(电弧期间)。因此，焊接电源PS进行基于恒压控制下的电弧长控 制。其结果，如该图(A)所示，焊接电流Iw逐渐减少。时刻t4 t6 的期间的动作也相同，短路判别进行了误检测。在时刻t6 t7的短路期间中，如该图(B)所示，因为Vw^Vt， 因此正确判别为短路期间，如该图(C)所示，短路判别信号Sd变成 High电平(短路期间)。因此，如该图(A)所示，焊接电源PS被实 施恒流控制，使焊接电流Iw的增加波形适当。其结果，形成产生溅射 少的稳定的焊接状态。在时刻t7 t8的电弧期间中，如该图(B)所示， 因为Vw〉Vt，因此判别为电弧期间，焊接电源PS进行基于恒压控制的 电弧长控制。因此，如该图(A)所示，焊接电流Iw逐渐减少。在此 之后的期间的动作也相同。如上所述，时刻t2 t3以及时刻t4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消耗电极电弧焊接的短路判别方法，判别焊接电压值为短路基准值以下，来确认焊接线与母材间的短路状态，该方法中，　在从电弧开始时刻起至稳定焊接状态为止的过渡期间中，将上述短路基准值设定成比稳定焊接状态更大的值。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：西坂太志，
申请(专利权)人：株式会社大亨，
类型：发明
国别省市：JP[日本]