消耗电极交流电弧焊接的缩颈检测控制方法技术

本发明专利技术提供一种伴随着短路的消耗电极交流电弧焊接的缩颈检测控制方法，其能够提高缩颈检测精度。在消耗电极交流电弧焊接的缩颈检测控制方法中，根据消耗电极和母材之间的电压值或电阻值的变化达到了缩颈检测基准值（Ｖｔｎ）这一情况来检测从短路状态再产生电弧的前兆现象即熔滴的缩颈现象，如果检测到该缩颈现象，则进行输出控制以使通电于短路负载的焊接电流（Ｉｗ）急剧减小，从而在低电流值（Ｉａ）的状态下再产生电弧，其中，将所述缩颈检测基准值（Ｖｔｎ）在电极正极性（ＥＰ）中设定为第一缩颈检测基准值（Ｖｔｎ１），在电极负极性（ＥＮ）中设定为与所述第一缩颈检测基准值的绝对值不同的值的第二缩颈检测基准值（Ｖｔｎ２）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于在消耗电极交流电弧焊接中检测短路期间中的熔滴的 縮颈现象，使焊接电流急剧减小，从而提高焊接质量的消耗电极交流电弧 焊接的缩颈检测控制方法。
技术介绍
图5是表示重复短路期间Ts和电弧期间Ta的消耗电极电弧焊接中的 电流、电压波形和熔滴过渡的图。图5 (A)表示对消耗电极(以下称作焊 条O通电的焊接电流Iw的时间变化，图5 (B)表示在焊条1与母材2之 间施加的焊接电压Vw的时间变化，图5 (C) (E)表示熔滴la的过渡 的状态。下面参照图5进行说明。在时刻tl t3的短路期间Ts中，焊条1顶端的熔滴la处于与母材2短 路的状态，如图5 (A)所示，焊接电流Iw渐渐增加，如图5 (B)所示， 因为焊接电压Vw处于短路状态，所以成为几V左右的低值。如图5 (C) 所示，在时刻tl,熔滴la与母材2接触，进入短路状态。然后，如图5(D) 所示，通过对烙滴la通电的焊接电流Iw引起的电磁收縮力，在熔滴la上 部产生縮颈lb。而且，该縮颈lb急速发展，在时刻t3，如图5 (E)所示， 熔滴la从焊条l向溶池2a过渡，再产生电弧3。若产生上述縮颈现象，则在几百us左右的极短时间后，短路开放，再 产生电弧3。即，该縮颈现象成为短路开放的前兆现象。若产生縮颈lb， 则焊接电流Iw的通电路线在縮颈部分变窄，所以縮颈部分的电阻值增大。 伴随着縮颈发展，縮颈部分变得越窄，该电阻值的增大变得越大。因此， 在短路期间Ts中，通过检测焊条1与母材2之间的电阻值的变化，能检测 缩颈现象的产生和发展。该电阻值的变化能通过(焊接电压Vw) / (焊接 电流Iw)计算。此外，如上所述，縮颈产生时间是极短的时间，所以如图5 (A)所示，该期间中焊接电流Iw的变化小。因此，也可代替电阻值的变 化，通过焊接电压Vw的变化，检测縮颈现象的产生。作为具体的縮颈检 测方法，有计算短路期间Ts中的电阻值或焊接电压值Vw的变化率(微分 值)，根据该变化率达到了预定的縮颈检测基准值这一情况来进行縮颈检测 的方法。此外，作为其他方法，如图5 (B)所示，有计算从短路期间Ts 中的縮颈产生前的稳定的短路电压值Vs的电压上升值AV，在时刻t2，根 据该电压上升值AV达到了预定的缩颈检测基准值Vto这一情况来进行缩 颈检测的方法。在以下的说明中，说明縮颈检测方法基于所述电压上升值 AV的情形，但是也可以是现有提出的各种其他方法。可判别焊接电压Vw 变为短路/电弧判别值Vta以上，从而简单地进行时刻t3的电弧再产生的检 测。顺便说一下，Vw<Vta的期间成为短路期间Ts， Vw^Vta的期间成为 电弧期间Ta。以下将从检测时刻t2 t3的电弧产生后到电弧再产生的时间称 作縮颈检测时间Tn。如果在时刻t3再产生电弧，则如图5 (A)所示，在 焊接电流Iw急剧上升后，平缓地减少，如图5 (B)所示，焊接电压Vw 变为几十V左右的电弧电压值。时刻t3 t4的电弧期间Ta中，焊条l顶端 熔化，形成熔滴la。以后，重复时刻tl t4期间的动作。在伴随着上述短路的焊接中，若在时刻t3，电弧3再产生时的电弧再 产生时电流值Ia是大电流值，则从电弧3向溶池2a的电弧力急剧增大，产 生大量的溅射。即，溅射产生量与电弧再产生时电流值Ia的值大致成比例 地增加。因此，为了抑制溅射的产生，需要减小该电弧再产生时电流值Ia。 作为用于减小电流值Ia的方法， 一直以来提出了各种附加了检测上述缩颈 现象的产生，使焊接电流Iw急速减少，从而减小电弧再产生时电流值Ia 的縮颈检测控制方法的焊接电源。下面说明该现有技术。图6是表示采用了现有技术的縮颈检测控制方法的焊接电源的框图。 焊接电源PS是普通的消耗电极电弧焊接用的焊接电源。晶体管TR串联插 入到输出中，与它并联电阻器R。电压检测电路VD检测焊接电压Vw并输 出电压检测信号Vd。縮颈检测电路ND将该电压检测信号Vd作为输入， 在短路期间TS中上述电压上升值AV达到了预定的縮颈检测基准值Vtn的 时刻，置位在高电平，在上述电压检测信号Vd的值达到了预定的短路/电 弧判别值Vta的时刻，输出复位到低电平的縮颈检测信号Nd。 g卩，该縮颈检测信号Nd在上述缩颈检测期间Tn之间成为高电平。驱动电路DR在该 缩颈检测信号Nd为低电平时(非缩颈检测时)，输出使所述晶体管TR为 导通状态的驱动信号Dr。因此，所述晶体管TR在所述缩颈检测信号Nd 为高电平时(缩颈检测时)变为断开状态。图7是所述焊接电源的各信号的时间图。图7 (A)表示焊接电流Iw， 图7 (B)表示焊接电压Vw，图7 (C)表示缩颈检测信号Nd，图7 (D) 表示驱动信号Dr。下面，参照图7进行说明。在图7中，时刻t2 t3的縮颈检测时间Tn以外的期间如图7 (C)所示， 缩颈检测信号Nd为低电平，所以如图7(D)所示，驱动信号Dr变为高电 平。其结果，晶体管TR变为导通状态，所以成为与通常的消耗电极电弧焊 接用的焊接电源相同的动作。在时刻t2,如图7(B)所示，如果在短路期间Ts中焊接电压Vw上升， 检测到电压上升值AV变为预定的縮颈检测基准值Vtn以上，判别为熔滴 中产生了缩颈，则如图7 (C)所示，縮颈检测信号Nd变为高电平。与之随 动，如图7(D)所示，驱动信号Dr变为低电平，所以晶体管TR变为断开 状态。其结果，电阻器R插入焊接电流Iw的通电路线中。该电阻器R的值 设定为短路负载(几十mQ)的10倍以上的大值，所以如图7 (A)所示，焊接电源内的直流电抗线圈和电缆的电抗线圈中存储的能量急剧放电，焊 接电流Iw急剧减少。在时刻t3，如果短路开放，再产生电弧，则如图7(B) 所示，焊接电压Vw变为预定的短路/电弧判别值Vta以上。对其进行检测， 如图7 (C)所示，缩颈检测信号Nd变为低电平，如图7 (D)所示，驱动 信号Dr变为高电平。其结果，晶体管TR变为导通状态，成为通常的消耗 电极电弧焊接的控制。通过该动作，能减小电弧再产生时(时刻t3)的电 弧再产生时电流值Ia，能抑制溅射的产生。上述说明的是直流消耗电极电弧焊接的情况，而在伴随着短路的消耗 电极交流电弧焊接中也同样。以下，关于消耗电极交流电弧焊接的缩颈检 测控制方法进行说明。图8是表示的电流、电压 波形图。图8 (A)表示极性切换信号Spn，图8 (B)表示焊接电流Iw， 图8 (C)表示焊接电压Vw。下面，参照图8进行说明。极性切换信号Spn如图8 (A)所示，预定的电极正极性期间Tep之间 成为高电平，预定的电极负极性期间Ten之间成为低电平。焊接电源的输 出极性随着该极性切换信号Spn进行切换。图8 (B)及图8 (C)中，从 0A或0V向上表示电极正极性EP，向下表示电极负极性EN。另外，焊接 电流Iw及焊接电压Vw的值只要没有特别叙述，则表示各极性的绝对值。若在电极正极性期间Tep中的时刻tl产生短路，则如图8 (B)所示， 焊接电流Iw增加，如图8 (C)所示，焊接电压Vw成为几V左右的低短 路电压值Vs。若在短路期间Ts中熔滴产生縮颈，则如图8 (C)所示，焊 接电压Vw增加，在时刻t2电压上升值AV达到縮颈检测基准值Vtn。与 之随动，如图8 (B)所示，焊接电流Iw本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消耗电极交流电弧焊接的缩颈检测控制方法，其在焊接电源的输出交替切换为电极正极性和电极负极性并且所述两极性中在消耗电极和母材之间重复电弧产生状态和短路状态的消耗电极交流电弧焊接中，根据消耗电极和母材之间的电压值或电阻值的变化达到了缩颈检测基准值这一情况来检测所述两极性中从短路状态再产生电弧的前兆现象即熔滴的缩颈现象，如果检测到该缩颈现象，则进行输出控制以使通电于短路负载的焊接电流急剧减小，从而在低电流值的状态下再产生电弧，所述消耗电极交流电弧焊接的缩颈检测控制方法的特征在于，　　　　将所述缩颈检测基准值在所述电极正极性中设定为第一缩颈检测基准值，在所述电极负极性中设定为与所述第一缩颈检测基准值的绝对值不同的值的第二缩颈检测基准值，这些第一及第二缩颈检测基准值设定为使分别对应的极性中的焊接状态良好。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：惠良哲生，西坂太志，水取裕康，井手章博，
申请(专利权)人：株式会社大亨，
类型：发明
国别省市：JP[日本]