CN101585108B - 脉冲电弧焊接的输出控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种脉冲电弧焊接的输出控制方法，在通过对峰值电流以及基准电流进行反馈控制而进行电弧长控制的熔化电极脉冲电弧焊接中，使小电流域中的熔滴过渡状态成为良好。按照焊接电压设定值(Vr)与焊接电压的检测值(Vd)之间的电压误差算出焊接电流变化量(ΔI)。此外，将预定的峰值期间(Tp)、基准期间(Tb)以及分配比率α(0≤α≤1)作为输入，算出峰值电流设定信号Ipr＝Ipr(n-1)+(ΔI×(Tp+Tb)×α/Tp)，控制峰值电流。同时算出基准电流设定信号Ibr＝Ibr(n-1)+(ΔI×(Tp+Tb)×(1-α)/Tp)，控制基准电流。由此，能够使焊接电流变化量(ΔI)对基准电流的分配与对峰值电流的分配相比变小，能够使小电流域中的熔滴过渡状态成为良好。

Description

脉冲电弧焊接的输出控制方法

技术领域

本发明涉及用于在熔化电极脉冲电弧焊接中通过改善输出控制方法来实现焊接状态的稳定化的脉冲电弧焊接的输出控制方法。

背景技术

图7为熔化电极脉冲电弧焊接的一般的电流·电压波形图。该图(A)表示对电弧进行通电的焊接电流Iw，该图(B)表示焊丝与母材之间的焊接电压Vw。以下，参照该图进行说明。

时刻t1～t2的峰值期间Tp中，如该图(A)所示，为了使从焊丝过渡到熔滴而通电临界电流值以上的峰值电流Ip，如该图(B)所示，在焊丝与母材之间施加与电弧长成比例的峰值电压Vp。

在时刻t2～t3的基准期间Tb中，如该图(A)所示，为了不形成熔滴而通电恒定电流值的基准电流Ib，如该图(B)所示，施加基值电压Vb。将时刻t1～t3为止的期间作为脉冲周期Tpb来反复进行焊接。

为了进行良好的脉冲电弧焊接，将电弧长度维持为适当值是重要的。为了将电弧长度维持为适当值，进行以下那样的输出控制。电弧长度，在该图(B)中具有与由虚线所示的焊接电压平均值Vav大致成比例的关系。因此，检测焊接电压平均值Vav，按照该检测值与相当于适当电弧长的焊接电压设定值相等的方式，进行使由该图(A)的虚线所示的焊接电流平均值Iav变化的输出控制。在焊接电压平均值Vav比焊接电压设定值大时为电弧长比适当值更长时，因此减小焊接电流平均值Iav，缩小焊丝溶融速度，电弧长变短。另一方面，焊接电压平均值Vav比焊接电压设定值小时为电弧长比适当值短时，因此增大焊接电流平均值Iav，增大焊丝溶融速度，电弧长变长。作为上述的焊接电压平均值Vav，一般使用对焊接电压Vw进行了平滑的值。因此，在以下的说明中，以相同意思使用焊接电压平均值Vav和焊接电压平滑值Vav。

在上述中，作为使焊接电流平均值Iav变化的方法，进行使峰值期间Tp、基准期间Tb、峰值电流Ip或者基准电流Ib的至少一个变化的方式。尤其，在将峰值期间Tp以及基准期间Tb设定为规定值，通过使峰值电流Ip以及/或者基准电流Ib变化而使焊接电流平均值Iav变化的电流值调制控制中，具有以下那样的特征。在一边使多个焊丝邻接来同时产生电弧，一边进行焊接的多电极脉冲电弧焊接中，为了抑制电弧相互间的干涉所引起的焊接状态的不稳定，进行使峰值电流Ip的通电同步。为了取得该同步，需要进行峰值期间Tp以及基准期间Tb为固定值的上述的电流值调制控制。此外，进行通过使焊炬的横摆运条(weaving)和峰值期间Tp为动机来提高焊接性，但在这种情况下电流值调制控制也有利。本发明能够适用于通过该电流值调制控制来进行电弧长控制的情况。

上述的电流值调制控制如下那样进行。预先设定与适当电弧长相对应的焊接电压设定值Vr。检测焊接电压平滑值Vav。算出焊接电压设定值Vr与焊接电压平滑值Vav之间的电压误差ΔV＝(Vr-Vav)。将预定的放大率G与该误差ΔV相乘来算出焊接电流变化量ΔI＝G×ΔV。之后，使峰值电流Ip以及基准电流Ib变化该焊接电流变化量ΔI。即按照与适当电弧长和当前的电弧长之间的误差成比例的电压误差来使峰值电流Ip以及基准电流Ib变化，从而使焊接电流平均值Iav变化，这是电流值调制控制。

专利文献1：JP特开2004-237342号公报

在上述的现有技术的电流值调制控制中，峰值电流Ip以及基准电流Ib变化按照电压误差ΔV算出的焊接电流变化量ΔI。但是，峰值电流值Ip为400A以上的大电流，基准电流值Ib为70A以下的小电流。因此，使变化相同值的焊接电流变化量ΔI时，与峰值电流Ip相比基准电流Ib相对地变大，因此产生熔滴过渡状态的稳定性变差的情况。尤其，在丝进给速度为低速时，即焊接电流平均值Iav为小电流域时，焊接电流变化量ΔI大时，熔滴过渡状态容易处于不稳定。

以下举出数值例来说明上述的问题。设电压误差ΔV＝0.1V。并且，放大率G＝100时，焊接电流变化量ΔI＝0.1×100＝10A。在此，Ip＝550A、Ib＝50A、Tp＝1ms、Tb＝4ms时，峰值电流Ip＝550+10＝560A，基准电流Ib＝50+10＝60A。此时，焊接电流平均值Iav增加焊接电流变化量ΔI＝10A。由此，与峰值电流Ip相比，基准电流Ib的变化比率变大，因此对熔滴过渡带来的影响变大。

为了解决该问题，考虑相对于峰值电流Ip和基准电流Ib的焊接电流变化量ΔI为不同的值。但是，在根据与适当电弧长和当前的电弧长之间的误差成比例的电压误差ΔV算出焊接电流变化量ΔI的放大率G中，存在用于使电弧长控制(电流值调制控制)系统的稳定性以及过渡响应性为良好的适当值。因此，将相对于峰值电流Ip和基准电流Ib的焊接电流变化量ΔI设定为适当不同的值时，焊接电流平均值Iav相对电压误差ΔV的变化量偏离适当值，电弧长控制系统的稳定性以及过渡响应性变差。

发明内容

在此，本发明的目的在于提供一种能够一边将焊接电流平均值Iav相对电压误差ΔV的变化量维持为电弧长控制系统成为稳定的适当值，一边将峰值电流Ip的变化量和基准电流Ib的变化量设定为不同的值的脉冲电弧焊接的输出控制方法。

为了解决上述课题，第1发明的脉冲电弧焊接的输出控制方法的特征在于，以预定的丝进给速度进给焊丝，并且在预定的峰值期间Tp中通电与峰值电流设定值Ipr相对应的峰值电流，在预定的基准期间Tb中通电与基准电流设定值Ibr相对应的基准电流，将这些通电作为一个脉冲周期来反复进行焊接，

在第n次的脉冲周期的开始时，按照预定的焊接电压设定值与焊接电压的检测值之间的电压误差来算出焊接电流变化量ΔI，预先设定分配比率α(0≤α≤1)，

算出峰值电流设定值变化量ΔIpr＝ΔI×(Tp+Tb)×α/Tp，将该值与第n-1次脉冲周期中的上述峰值电流设定值相加来算出第n次脉冲周期中的上述峰值电流设定值Ipr，控制上述峰值电流，

算出基准电流设定值变化量ΔIbr＝ΔI×(Tp+Tb)×(1-α)/Tb，将该值与第n-1次脉冲周期中的上述基准电流设定值相加来算出第n次脉冲周期中的上述基准电流设定值Ibr，控制上述基准电流。

第2发明为第1发明所记载的脉冲电弧焊接的输出控制方法，其特征在于，上述分配比率α按照上述丝进给速度来变化。

第3发明的脉冲电弧焊接的输出控制方法的特征在于，以预定的丝进给速度进给焊丝，并且在预定的电极负极性基准期间Tn中通电与电极负极性基准电流设定值Inr相对应的电极负极性基准电流，在预定的电极正极性峰值期间Tp中通电与峰值电流设定值Ipr相对应的峰值电流，在预定的电极正极性基准期间Tb中通电与基准电流设定值Ibr相对应的基准电流，将这些通电作为一个脉冲周期来反复进行焊接，

在第n次脉冲周期的开始时，按照预定的焊接电压设定值与焊接电压的检测值之间的电压误差来算出焊接电流变化量ΔI，预先设定分配比率α(0≤α≤1)以及基准期间分配比率β(0≤β≤1)，

算出峰值电流设定值变化量ΔIpr＝ΔI×(Tn+Tp+Tb)×α/Tp，将该值与第n-1次脉冲周期中的上述峰值电流设定值相加来算出第n次脉冲周期中的上述峰值电流设定值Ipr，控制上述峰值电流，

算出基准电流设定值变化量ΔIbr＝ΔI×(Tn+Tp+Tb)×(1-α)×β/Tb，将该值与第n-1次脉冲周期中的上述基准电流设定值相加来算出第n次脉冲周期中的上述基准电流设定值Ibr，控制上述基准电流，

算出电极负极性基准电流设定值变化量ΔInr＝ΔI×(Tn+Tp+Tb)×(1-α)×(1-β)/Tn，将该值与第n-1次脉冲周期中的上述电极负极性基准电流设定值相加来算出第n次脉冲周期的上述电极负极性基准电流设定值Inr，控制上述电极负极性基准电流。

第4发明为第3发明所述的脉冲电弧焊接的输出控制方法，其特征在于，上述分配比率α以及/或者上述基准期间分配比率β按照上述丝进给速度来变化。

通过上述第1发明，通过按照焊接电压设定值与焊接电压检测值之间的电压误差来使焊接电流变化量适当化，能够使电弧长控制系统的稳定性以及过渡响应性良好。进而，通过将该焊接电流变化量以适当的分配比率分配到峰值电流和基准电流，能够减轻对基准电流的负担，能够将熔滴过渡状态保持为良好。

通过上述第2发明，除了第1发明的效果之外，通过与丝进给速度连动地使分配比率变化，能够在从小电流域到大电流域的所有电流域中使熔滴过渡状态更加良好。

通过上述第3发明，在基准期间的一部分反转为电极负极性的交流脉冲电弧焊接中，能够实现上述第1发明的效果。

通过上述第4发明，除了第3发明的效果，通过与丝进给速度连动地使分配比率以及基准期间分配比率变化，从而能够在从小电流域到大电流域的所有电流域中使熔滴过渡状态更良好。

附图说明

图1为本发明的实施方式1相关的焊接电源的框图。

图2为本发明的实施方式2相关的焊接电源的框图。

图3为在本发明的实施方式2中，例示丝进给速度设定信号Fr和分配比率信号α之间的关系的图。

图4为表示本发明的实施方式3相关的脉冲电弧焊接的输出控制方法的电流·电压波形图。

图5为与本发明的实施方式3相关的焊接电源的框图。

图6为在本发明的实施方式3中，例示丝进给速度设定信号Fr、分配比率信号α以及基准期间分配比率信号β之间的关系的图。

图7为现有技术的脉冲电弧焊接中的电流·电压波形图。

【符号的说明】

1          焊丝

2          母材

3          电弧

4          焊炬

5          进给辊

D2a～D2d   2次整流器

DV         驱动电路

Dv         驱动信号

DVS        2次侧驱动电路

EI         电流误差放大电路

Ei     电流误差放大信号

EV     电压误差放大电路

f(Fr)  函数

FC     进给控制电路

Fc     进给控制信号

FR     丝进给速度设定电路

Fr     丝进给速度设定信号

G      放大率

g(Fr)  函数

HR     分配比率设定电路

HR2    第2分配比率设定电路

HR3    第3分配比率设定电路

Iav    焊接电流平均值

Ib     基准电流

IBR    基准电流设定电路

Ibr    基准电流设定信号

ID     焊接电流检测电路

Id     焊接电流检测信号

In     电极负极性基准电流

INR    电极负极性基准电流设定电路

Inr    电极负极性基准电流设定信号

INT    逆变变压器

INV    逆变器电路

Ip     峰值电流

IPR    峰值电流设定电路

Ipr    峰值电流设定信号

Ir     焊接电流设定信号

Iw     焊接电流

Nd     电极负极性驱动信号

NTR    电极负极性晶体管

Pd     电极正极性驱动信号

PM     电源主电路

PTR    电极正极性晶体管

SW     切换电路

SW2    第2切换电路

Tb     (电极正极性)基准期间

Tn     电极负极性基准期间

Tp     (电极正极性)峰值期间

TPB    脉冲周期计时器电路

Tpb    脉冲周期(信号)

TPB2   第2脉冲周期计时器电路

Vav    焊接电压平均值(焊接电压平滑值)

Vb     基值电压

VD     焊接电压检测电路

Vd     焊接电压检测信号

Vn     电极负极性电压

Vp     峰值电压

VR     焊接电压设定电路

Vr     焊接电压设定(值/信号)

Vw     焊接电压

WM     丝进给电动机

α     分配比率(信号)

β     基准期间分配比率(信号)

ΔI    焊接电流变化量(信号)

ΔIb   基准电流变化量

ΔIbr  基准电流设定值变化量

ΔIn   电极负极性基准电流变化量

ΔInr  电极负极性基准电流设定值变化量

ΔIp   峰值电流变化量

ΔIpr  峰值电流设定值变化量

ΔV  电压误差

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

[实施方式1]

图1为用于实施本发明的实施方式1相关的脉冲电弧焊接的输出控制方法的焊接电源的框图。以下，参照该图对各框图进行说明。

电源主电路PM输入3相200V等的商用电源(图示省略)，按照后述的驱动信号Dv进行逆变器控制所引起的输出控制，输出焊接电流Iw以及焊接电压Vw。该电源主电路PM省略图示，但由对商用电源进行整流的1次整流器、对被整流的直流进行平滑的电容器、按照上述的驱动信号Dv将被平滑的直流变换为高频交流的逆变器电路、将高频交流降压为适于电弧焊接的电压值的高频变压器、对被降压的高频交流进行整流的2次整流器、对被整流的直流进行平滑的电抗器构成。焊丝1通过与丝进给电动机WM相结合的进给辊5的旋转而被进给到焊炬4内，在与母材2之间产生电弧3来进行焊接。

焊接电压检测电路VD对上述的焊接电压Vw进行检测并进行平滑，输出焊接电压检测信号Vd。焊接电压设定电路VR输出预定的焊接电压设定信号Vr。电压误差放大电路EV，输出将上述的焊接电压设定信号Vr与上述的焊接电压检测信号Vd之间的电压误差与预定的放大率相乘而算的焊接电流变化量信号ΔI。

分配比率设定电路HR输出预定的分配比率信号α。该分配比率信号α的值在0≤α≤1.0的范围。峰值电流设定电路IPR，在第n次的脉冲周期的开始时刻，将该分配比率信号α、前周期中的峰值电流设定信号Ipr(n-1)以及上述的焊接电流变化量信号ΔI作为输入，算出峰值电流设定值变化量ΔIpr＝ΔI×(Tp+Tb)×α/Tp，输出峰值电流设定信号Ipr＝Ipr(n-1)+ΔIpr。在此，Tp为峰值期间的长度，Tb为基准期间的长度。两个值都为规定值。基准电流设定电路IBR，在第n个脉冲周期的开始时刻中，以上述的分配比率信号α、前周期中的基准电流设定信号Ibr(n-1)以及上述的焊接电流变化量信号ΔI为输入，算出基准电流设定值变化量ΔIbr＝ΔI×(Tp+Tb)×(1-α)/Tb，输出基准电流设定信号Ibr＝Ibr(n-1)+ΔIbr。

脉冲周期计时器电路TPB，在预定的峰值期间Tp中处于High电平，预定的基准期间Tb中输出处于Low电平的脉冲周期信号Tpb。切换电路SW以该脉冲周期信号Tpb、上述的峰值电流设定信号Ipr以及上述的基准电流设定信号Ibr为输入，在脉冲周期信号Tpb为High电平(峰值期间Tp)时，将上述的峰值电流设定信号Ipr作为焊接电流设定信号Ir输出，Low电平(基准期间Tb)中将上述的基准电流设定信号Ibr作为焊接电流设定信号Ir输出。焊接电流检测电路ID检测上述的焊接电流Iw，输出焊接电流检测信号Id。电流误差放大电路EI对上述的焊接电流设定信号Ir和焊接电流检测信号Id之间的误差进行放大，输出电流误差放大信号Ei。驱动电路DV以该电流误差放大信号Ei为输入，进行脉冲宽度调制控制，基于该结果输出用于驱动上述逆变器电路的驱动信号Dv。

丝进给速度设定电路FR输出用于设定焊丝1的丝进给速度的丝进给速度设定信号Fr。进给控制电路FC以该丝进给速度设定信号Fr为输入，对上述丝进给电动机WM输出用于以由丝进给速度设定信号Fr规定的速度对焊丝1进行进给的进给控制信号Fc。

以下对上述的峰值电流设定电路IPR以及基准电流设定电路IBR所使用的运算式进行说明。焊接电流变化量信号ΔI，通过将放大率和与适当电弧长和当前的电弧长之间的误差成比例的电压误差相乘而被算出。该放大率被设定为电弧长控制系统处于稳定，过渡响应性也良好。此时除了积分要素以及微分要素之外，也可作为一般的PID控制器。此外也可使用峰值电压来代替焊接电压平滑值。这是因为，由于峰值电压值与峰值期间Tp中的电弧长成比例，因此通过对该电弧长进行控制也能使焊接状态稳定化。通过将(Tp+Tb)与该焊接电流变化量信号ΔI的值相乘，算出第n次的脉冲周期中的焊接电流变化量的积分值。分配比率信号α为表示将该积分值在峰值期间进行分配的比率的值。因此，1-α为表示将积分值在基准期间进行分配的比率的值。例如α＝0.6时，意味着积分值的60％由峰值期间负担，剩余的40％由基准期间负担。从而，算出峰值电流设定信号Ipr以及基准电流设定信号Ibr的各值。此时，焊接电流平均值Iav的变化量始终与ΔI相等。因此，处于维持电弧长控制系统的稳定性以及过渡响应性被保证的状态。

以下，根据数值例对上述的运算进行说明。设Ipr(n-1)＝550A、Ibr(n-1)＝50A、Tp＝1ms、Tb＝4ms、ΔI＝10A以及α＝0.5时，

Ipr＝550+(10×5×0.5/1)＝575A，

Ibr＝50+(10×5×0.5/4)＝56.25A。

由此，对基准电流的负担比现有技术时的10A小。

比上述数值例的情况加快丝进给速度时，通常峰值期间Tp的设定值维持原值，但基准期间Tb的设定值变小。即按照丝进给速度缩短脉冲周期，增大频率。在此，设Ipr(n-1)＝550A、Ibr(n-1)＝50A、Tp＝1ms、Tb＝2ms、ΔI＝10A以及α＝0.5时，

Ipr＝550+(10×3×0.5/1)＝565A，

Ibr＝50+(10×3×0.5/2)＝57.5A。

从而，对基准电流的负担仍然变小。

根据上述的实施方式1，通过按照焊接电压设定值与焊接电压检测值之间的电压误差使焊接电流变化量正规化，从而使电弧长控制系统的稳定性以及过渡响应性变得良好。进而，通过将该焊接电流变化量以适当的分配比率分配给峰值电流和基准电流，从而能减轻对基准电流的负担，能够将熔滴过渡状态保持为良好。

[实施方式2]

图2为用于实施与本发明的实施方式2相关的脉冲电弧焊接的输出控制方法的焊接电源的框图。在该图中，对与上述的图1相同的模块付与相同符号，并省略它们的说明。以下，参照该图，对与图1不同的虚线所示的第2分配比率设定电路HR2进行说明。

第2分配比率设定电路HR2以丝进给速度设定信号Fr为输入，按照预定的函数α＝f(Fr)输出分配比率信号α。图3中表示该函数的例子。该图的横轴表示丝进给速度设定信号Fr(m/min)，纵轴表示分配比率信号α。如该图所示，函数f(Fr)成为在Fr＝0m/min时α＝0.6，在Fr＝20m/min时α＝0.4的向右下降的直线。通过这种方式，丝进给速度为低速时，即通过焊接电流平均值小时更加减小对基准电流的负担，从而使小电流域的熔滴过渡状态更加良好。

根据上述的实施方式2，除了实施方式1的效果之外，通过与丝进给速度连动而使分配比率变化，从而在从小电流域到大电流域为止的所有电流域，能够使熔滴过渡状态更良好。

此外，上述的分配比率α也可按照焊接法、焊丝的种类、母材材质等而变化。

[实施方式3]

图4为表示本发明的实施方式3相关的脉冲电弧焊接的输出控制方法的电流·电压波形图。该图(A)表示对电弧通电的焊接电流Iw，该图(B)表示焊丝与母材之间的焊接电压Vw。该图为基准期间的一部分处于电极负极性期间的交流脉冲电弧焊接的情况。在该图中，在0A以及0V上侧为电极正极性EP，下侧为电极负极性EN。以下，参照该图进行说明。

时刻t1～t2的预定的电极负极性基准期间Tn中，如该图(A)所示，为了不形成熔滴而通电恒定电流值的电极负极性基准电流In，如该图(B)所示，施加电极负极性电压Vn。

时刻t2～t3的电极正极性峰值期间Tp中，如该图(A)所示，为了使从焊丝过渡熔滴而通电临界电流值以上的峰值电流Ip，如该图(B)所示，在焊丝与母材之间施加峰值电压Vp。

时刻t3～t4的电极正极性基准期间Tb中，如该图(A)所示，为了不形成熔滴而通电恒定电流值的基准电流Ib，如该图(B)所示，施加基值电压Vb。之后，时刻t4～t5的期间，再次返回到上述的电极负极性基准期间Tn。将时刻t1～t4为止的期间作为脉冲周期Tpb来反复进行焊接。因此，时刻t3～t5的基准期间的一部分(时刻t4～t5)处于电极负极性，成为交流脉冲电弧焊接。

为了进行良好的脉冲电弧焊接，将电弧长维持为适当值是重要的。为了将电弧长维持为适当值而进行以下那样的输出控制。电弧长，在该图(B)中与虚线所示的焊接电压平均值Vav(焊接电压Vw的绝对值的平均值)具有大致成正比关系。因此，检测焊接电压平均值Vav，进行使该图(A)的虚线所示的焊接电流平均值Iav(焊接电流Iw的绝对值的平均值)变化的输出控制，以使该检测值与和适当电弧长相当的焊接电压设定值相等。焊接电压平均值Vav比焊接电压设定值大时，为电弧长比适当值长时，因此使焊接电流平均值Iav变小，减小丝溶融速度而使电弧长变短。另一方面，焊接电压平均值Vav比焊接电压设定值小时，为电弧长比适当值短时，因此增大焊接电流平均值Iav来增大丝溶融速度，电弧长变长。

在上述中，作为使焊接电流平均值Iav变化的单元，进行使上述的电极负极性基准电流In、上述的峰值电流Ip以及上述的基准电流Ib变化的电流值调制控制。以下，对与实施方式3相关的电流值调制控制进行说明。

在该图中，时刻t1～t4的脉冲周期为第n次的脉冲周期。因此，时刻t1以前成为第m-1次的脉冲周期。

(1)在第n次的脉冲周期的开始时刻即时刻t1中，算出焊接电压平均值Vav与预定的电压设定值Vr之间的电压误差。

(2)基于该电压误差算出焊接电流变化量ΔI。

(3)将该焊接电流变化量ΔI、预定的分配比率α以及基准期间分配比率β作为输入，进行以下的运算。

峰值电流变化量ΔIp＝ΔI×(Tn+Tp+Tb)×α/Tp

基准电流变化量ΔIb＝ΔI×(Tn+Tp+Tb)×(1-α)×β/Tb

电极负极性基准电流变化量ΔIn＝ΔI×(Tn+Tp+Tb)×(1-α)×(1-β)/Tn

(4)对第n-1次脉冲周期中的峰值电流值、基准电流值以及电极负极性基准电流值的每一个相加上述的峰值电流变化量ΔIp、基准电流变化量ΔIb以及电极负极性基准电流变化量ΔIn，算出第n次的脉冲周期中的峰值电流值、基准电流值以及电极负极性基准电流值并进行通电。

图5为用于实施与上述的本发明的实施方式3相关的脉冲电弧焊接的输出控制方法的焊接电源的框图。在该图中，对与上述的图1相同的模块付与相同符号。以下，参照该图对各模块进行说明。

逆变器电路INV以3相200V等的交流商用电源(省略图示)作为输入，按照后述的驱动信号Dv对整流以及平滑后的直流电压进行逆变器控制，输出高频交流。逆变变压器(inverter transformator)INT将高频交流电压降压到适于电弧焊接的电压值。2次整流器D2a～D2d将被降压的高频交流整流为直流。电极正极性晶体管PTR根据后述的电极正极性驱动信号Pd成为接通状态，焊接电源的输出成为电极正极性EP。电极负极性晶体管NTR通过后述的电极负极性驱动信号Nd而变为接通状态，焊接电源的输出成为电极负极性EN。电抗器WL对带有脉动(ripple)的输出进行平滑。焊丝1通过与丝进给电动机WM相结合的进给辊5的旋转而被进给到焊炬4内，在与母材2之间产生电弧3。

焊接电压检测电路VD检测焊接电压Vw，对其绝对值进行平滑，输出焊接电压检测信号Vd。焊接电压设定电路VR输出预定的焊接电压设定信号Vr。电压误差放大电路EV输出将上述的焊接电压设定信号Vr与上述的焊接电压检测信号Vd之间的电压误差乘以预定的放大率而算出的焊接电流变化量信号ΔI。

第3分配比率设定电路HR3，将后述的丝进给速度设定信号Fr作为输入，按照预定的函数α＝f(Fr)输出分配比率信号α，按照预定的函数β＝g(Fr)输出基准期间分配比率信号β。这些函数的例子在图6中后述。该分配比率信号α的值在0≤α≤1.0的范围，该基准期间分配比率信号β的值在0≤β≤1.0的范围。

峰值电流设定电路IPR，在第n次的脉冲周期的开始时刻，将该分配比率信号α、前周期中的峰值电流设定信号Ipr(n-1)以及上述的焊接电流变化量信号ΔI作为输入，算出峰值电流设定值变化量ΔIpr＝ΔI×(Tn+Tp+Tb)×α/Tp，输出峰值电流设定信号Ipr＝Ipr(n-1)+ΔIpr。在此，Tn为电极负极性基准期间的长度，Tp为电极正极性峰值期间的长度，Tb为电极正极性基准期间的长度。这些值为规定值。基准电流设定电路IBR，在第n次的脉冲周期的开始时刻中，以上述的分配比率信号α、上述的基准期间分配比率信号β、前周期的基准电流设定信号Ibr(n-1)以及上述的焊接电流变化量信号ΔI作为输入，算出基准电流设定值变化量ΔIbr＝ΔI×(Tn+Tp+Tb)×(1-α)×β/Tb并输出基准电流设定信号Ibr＝Ibr(n-1)+ΔIbr。电极负极性基准电流设定电路INR，在第n次的脉冲周期的开始时刻中，以上述的分配比率信号α、上述的基准期间分配比率信号β、前周期的电极负极性基准电流设定信号Inr(n-1)以及上述的焊接电流变化量信号ΔI作为输入，算出电极负极性基准电流设定值变化量ΔInr＝ΔI×(Tn+Tp+Tb)×(1-α)×(1-β)/Tn并输出电极负极性基准电流设定信号Inr＝Inr(n-1)+ΔInr。

第2脉冲周期计时器电路TPB2，在预定的电极负极性基准期间Tn中该值为1，接下来在预定的电极正极性峰值期间Tp中该值为2，在接下来预定的电极正极性基准期间Tb中该值为3，反复进行这些动作并输出脉冲周期信号Tpb。第2切换电路SW2以该脉冲周期信号Tpb、上述的峰值电流设定信号Ipr、上述的基准电流设定信号Ibr以及上述的电极负极性基准电流设定信号Inr作为输入，在脉冲周期信号Tpb＝1时将上述的电极负极性基准电流设定信号Inr作为焊接电流设定信号Ir输出，在脉冲周期信号Tpb＝2时将上述的峰值电流设定信号Ipr作为焊接电流设定信号Ir输出，在脉冲周期信号Tpb＝3时将上述的基准电流设定信号Ibr作为焊接电流设定信号Ir输出。焊接电流检测电路ID检测焊接电流Iw，变换为其绝对值后输出焊接电流检测信号Id。电流误差放大电路EI将上述焊接电流设定信号Ir与焊接电流检测信号Id之间的误差放大，输出电流误差放大信号Ei。驱动电路DV以该电流误差放大信号Ei作为输入，进行脉冲宽度调制控制，基于其结果输出用于驱动上述逆变器电路INV的驱动信号Dv。

丝进给速度设定电路FR输出用于设定焊丝1的丝进给速度的丝进给速度设定信号Fr。进给控制电路FC以该丝进给速度设定信号Fr作为输入，将用于由丝进给速度设定信号Fr决定的速度进给焊丝1的进给控制信号Fc向上述丝进给电动机WM输出。

2次侧驱动电路DVS在上述脉冲周期计时器信号Tpb＝1时输出上述电极负极性驱动信号Nd，脉冲周期计时器信号Tpb＝2或者3时输出上述电极正极性驱动信号Pd。由此，在电极负极性基准期间中处于电极负极性，在电极正极性峰值期间中以及电极正极性基准期间中处于电极正极性。

关于上述峰值电流设定电路IPR、基准电流设定电路IBR以及电极负极性基准电流设定电路INR所使用的运算式，以下进行说明。焊接电流变化量信号ΔI将与适当电弧长和当前的电弧长之间的误差成比例的电压误差乘以放大率而被算出。该放大率被设定为电弧长控制系统处于稳定，过渡响应性也处于良好。此时除了积分要素以及微分要素之外，也可作为一般的PID控制器。此外，也可使用峰值电压来代替焊接电压平滑值。这是因为，由于峰值电压值与电极正极性峰值期间Tp中的电弧长成比例，因此通过对该电弧长进行控制也能稳定化焊接状态的缘故。通过将该焊接电流变化量信号ΔI的值乘以(Tn+Tp+Tb)，算出第n次的脉冲周期中的焊接电流变化量的积分值。分配比率信号α为表示将该积分值在电极正极性峰值期间进行分配的比率的值。因此，1-α成为表示将积分值在基准期间中进行分配的比率的值。意味着例如α＝0.6时，在峰值期间负担积分值的60％，在基准期间负担剩余的40％。进而，基准期间分配比率信号β为表示将在基准期间被分配的积分值在电极正极性基准期间与电极负极性基准期间进行分配的比率的值。例如α＝0.6以及β＝0.7时，积分值的60％由电极正极性峰值期间负担，40％×70％＝28％由电极正极性基准期间负担，剩余的12％由电极负极性基准期间负担。由此，算出峰值电流设定信号Ipr、基准电流设定信号Ibr以及电极负极性基准电流设定信号Inr的各值。此时，焊接电流平均值Iav的变化量始终与ΔI相等。因此，处于维持电弧长控制系统的稳定性以及过渡响应性被保证的状态。在此之上，也可按照焊接状态成为稳定的方式设定分配比率α以及基准期间分配比率β。

此外，上述分配比率α以及基准期间分配比率β也可按照焊接法、焊丝的种类、母材材质等而变化。

图6为例示上述的函数α＝f(Fr)以及β＝g(Fr)的图。该图的横轴表示丝进给速度设定信号Fr(m/min)，纵轴表示分配比率信号α以及基准期间分配比率信号β。该图中所示函数f(Fr)与上述的图3的函数相同，成为Fr＝0m/min时α＝0.6，Fr＝20m/min时α＝0.4的向右降低的直线。如该图所示，函数g(Fr)成为Fr＝0m/min时β＝0.4，Fr＝20m/min时β＝0.6的向右上升的直线。从而，丝进给速度为低速时，即焊接电流平均值小时，根据α的值增大对峰值电流的负担，并且根据β的值增大对电极负极性基准电流的负担，通过进一步减轻对基准电流的负担，能够使小电流域的熔滴过渡状态更良好。该图的函数只是一例，也可曲线状或阶段状地变化。

通过上述的实施方式3，能够将本发明适用于交流脉冲电弧焊接，能够实现与实施方式1以及2相同的效果。

Claims (4)

1.一种脉冲电弧焊接的输出控制方法，以预定的丝进给速度进给焊丝，并且在预定的峰值期间Tp中通电与峰值电流设定值Ipr相对应的峰值电流，在预定的基准期间Tb中通电与基准电流设定值Ibr相对应的基准电流，将这些通电作为一个脉冲周期来反复进行焊接，

在第n次的脉冲周期的开始时，按照预定的焊接电压设定值与焊接电压的检测值之间的电压误差来算出焊接电流变化量ΔI，预先设定分配比率α，其中0≤α≤1，

算出峰值电流设定值变化量ΔIpr＝ΔI×(Tp+Tb)×α/Tp，将该值与第n-1次脉冲周期中的上述峰值电流设定值相加来算出第n次脉冲周期中的上述峰值电流设定值Ipr，控制上述峰值电流，

算出基准电流设定值变化量ΔIbr＝ΔI×(Tp+Tb)×(1-α)/Tb，将该值与第n-1次脉冲周期中的上述基准电流设定值相加来算出第n次脉冲周期中的上述基准电流设定值Ibr，控制上述基准电流。

2.根据权利要求1所述的脉冲电弧焊接的输出控制方法，其特征在于，

上述分配比率α按照上述丝进给速度来变化。

3.一种脉冲电弧焊接的输出控制方法，以预定的丝进给速度进给焊丝，并且在预定的电极负极性基准期间Tn中通电与电极负极性基准电流设定值Inr相对应的电极负极性基准电流，在预定的电极正极性峰值期间Tp中通电与峰值电流设定值Ipr相对应的峰值电流，在预定的电极正极性基准期间Tb中通电与基准电流设定值Ibr相对应的基准电流，将这些通电作为一个脉冲周期来反复进行焊接，

在第n次脉冲周期的开始时，按照预定的焊接电压设定值与焊接电压的检测值之间的电压误差来算出焊接电流变化量ΔI，预先设定分配比率α以及基准期间分配比率β，其中0≤α≤1，0≤β≤1，

算出峰值电流设定值变化量ΔIpr＝ΔI×(Tn+Tp+Tb)×α/Tp，将该值与第n-1次脉冲周期中的上述峰值电流设定值相加来算出第n次脉冲周期中的上述峰值电流设定值Ipr，控制上述峰值电流，

算出基准电流设定值变化量ΔIbr＝ΔI×(Tn+Tp+Tb)×(1-α)×β/Tb，将该值与第n-1次脉冲周期中的上述基准电流设定值相加来算出第n次脉冲周期中的上述基准电流设定值Ibr，控制上述基准电流，

算出电极负极性基准电流设定值变化量ΔInr＝ΔI×(Tn+Tp+Tb)×(1-α)×(1-β)/Tn，将该值与第n-1次脉冲周期中的上述电极负极性基准电流设定值相加来算出第n次脉冲周期的上述电极负极性基准电流设定值Inr，控制上述电极负极性基准电流。

4.根据权利要求3所述的脉冲电弧焊接的输出控制方法，其特征在于，

上述分配比率α以及/或者上述基准期间分配比率β按照上述丝进给速度来变化。

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