CN101758319B - 交流脉冲电弧焊接控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种交流脉冲电弧焊接控制方法，即使将电极负极性电流比率设定为大值，也能维持稳定的焊接状态。在电极负极性基础值期间Tbn中接通未达到临界值的电极负极性基础值电流Ibn，接下来在电极负极性峰值期间Tpn中接通临界值以上的电极负极性峰值电流Ipn，接下来在电极正极性峰值期间Tp中接通临界值以上的电极正极性峰值电流Ip，接下来在电极正极性基础值期间Tb中接通未达到临界值的电极正极性基础值电流Ib，将这些接通期间作为一个周期反复，从而进行焊接。通过设有电极负极性峰值期间Tpn以及电极正极性峰值期间Tp，即使电极负极性电流比率设定为大值时，也能维持“1脉冲1熔滴过渡”的状态，达到稳定的焊接状态。

Description

交流脉冲电弧焊接控制方法

技术领域

本发明涉及一种能够在将电极负极性电流比率设定为较大的值时，得到稳定的焊接状态的交流脉冲电弧焊接控制方法。

背景技术

交流脉冲电弧焊接中，通过将电极正极性期间的峰值电流以及基础值电流的接通、和电极负极性期间的基础值电流的接通作为一个周期来反复，从而进行焊接。该交流脉冲电弧焊接中，通过调整电极负极性期间来使电极负极性电流比率发生变化，从而能够调整对母材的热量输入。因此，低热量输入的焊接成为可能，能够进行高质量的薄板焊接。另外，通过使电极负极性电流比率发生变化，能够结合工件使熔入深度、堆高高度等的焊道(Bead)形状适当化。下面，对以往技术中的交流脉冲电弧焊接进行说明。(例如参照专利文献1、2)

图9是在交流脉冲电弧焊接中的一般情况下的电流·电压波形图。该图(A)表示焊接电流Iw，该图(B)表示焊接电压Vw。在该图中，从0A以及0V起上侧为电极正极性EP时间，下侧为电极负极性EN时间。焊丝被以预先规定的送给速度被送给。另外，在极性切换时，为了防止电弧中断，将几百V的高电压(图中省略)短时间施加于焊丝与母材之间。下面，参照该图进行说明。

电极负极性期间Ten中，如该图(A)所示，接通预先规定的电极负极性基础值电流Ibn，如该图(B)所示，施加电极负极性基础值电压Vbn。该电极负极性基础值电流Ibn，以在焊丝前端不形成熔滴的方式设定为未达到临界值的值。例如，Ibn＝20～200A左右。所谓临界值，是指焊丝的熔滴过渡状态为雾化过渡状态的焊接电流值，该值因焊丝的材质、保护气体的种类等而不同。在交流脉冲电弧焊接中经常使用的铝丝(保护气体为氩气)的情况下，临界值为350A左右。另外，在钢铁丝(保护气体为氩气80％+二氧化碳气体20％)的情况下，临界值为450A左右。

电极正极性期间Tep，分为峰值期间Tp和基础值期间Tb。该峰值期间Tp中，如该图(A)所示，为了进行熔滴过渡而接通预先规定为临界值以上的大电流值的峰值电流Ip；如该图(B)所示，施加峰值电压Vp。在此，峰值期间Tp以及峰值电流Ip，以形成所谓的“1脉冲1熔滴过渡状态”的方式而设定。所谓“1脉冲1熔滴过渡状态”，是指通过一次的峰值电流Ip的接通，来在一个周期中熔滴向熔化池过渡一次的状态，形成稳定的焊接状态。基础值期间Tb中，如该图(A)表示，为了不形成熔滴，接通预先设定为未达到临界值的小电流值的基础值电流Ib；如该图(B)表示，施加基础值电压Vb。例如，Ib＝20～80A左右。

将上述的电极负极性期间Ten，上述的峰值期间Tp以及上述的基础值期间Tb作为一个脉冲周期Tf来反复，从而进行焊接。上述的电极负极性期间Ten以及上述的峰值期间Tp是预先规定的期间，上述的基础值期间Tb，是以电弧长度为合适长度的方式通过反馈控制所确定的期间。该电弧长度控制，以该图(B)中表示的焊接电压Vw的绝对值的平均值Vav与预先规定的电压设定值Vr(图示中省略)相等的方式，通过控制基础值期间Tb的长度而进行。

对于交流脉冲电弧焊接中的熔滴的形成以及过渡，归总如下。在上述的峰值期间Tp的结束附近(将要结束之前、结束时或者刚结束之后)，熔滴发生过渡。在接下来的基础值期间Tb中，由于接通未达到临界值的小电流值的基础值电流Ib，因此焊丝前端不怎么熔化，未形成熔滴。接下来的电极负极性期间Ten中，接通未达到临界值的小电流值的电极负极性基础值电流Ibn。即使是同一值的小电流，在熔化焊丝前端的作用上，电极负极性EN时也要比电极正极性EP时更大。但是，由于在交流脉冲电弧焊接中，一般情况下，在电极负极性电流比率为0～30％左右的范围下使用，因此上述的电极负极性期间Ten为短期间。因此，焊丝前端为少许熔化的程度，形成小的熔滴。在接下来的峰值期间Tp中，接通临界值以上的大电流值的峰值电流Ip。随着该峰值电流Ip的接通，焊丝前端急剧熔化从而形成熔滴。进而，在通过峰值电流Ip的接通所形成的熔滴上部，作用电磁夹断力从而形成缩颈。然后，在峰值期间Tp的结束附近，缩颈急剧进行从而熔滴过渡至熔化池。直流脉冲电弧焊接中，也在峰值期间Tp中进行熔滴的形成以及过渡。交流脉冲电弧焊接中，虽然有时也在电极负极性期间Ten中形成小的熔滴，但基本上和直流脉冲电弧焊接的时候相同，可以认为在峰值期间Tp中进行熔滴的形成和过渡。如上述，通过在一个周期中进行1熔滴过渡的“1脉冲1熔滴过渡的状态”，可以实现稳定的焊接状态，得到良好的焊接质量。

上述的电极负极性电流比率Ren(％)如下定义。Ren＝((Ten·|Ibn|)/(Ten·|Ibn|+Tp·Ip+Tb·Ib))×100也就是说，该电极负极性电流比率Ren，表示电极负极性期间中的焊接电流占焊接电流的绝对值的平均值的比率。

在上式中，峰值电流Ip、基础值电流Ib是规定值，峰值期间Tp也是规定值。基础值期间Tb，在电弧长度为适当值的稳定状态下也被视为近似规定值。因此，通过调整电极负极性期间Ten以及/或者电极负极性基础值电流Ibn，可以调整电极负极性电流比率Ren。当使该电极负极性电流比率Ren变化时，熔入部分以及堆高部分将发生变化，从而焊道形状发生变化。【专利文献】

【专利文献1】特开2002-86271号公报【专利文献2】特开2007-283393号公报

如上所述，在交流脉冲电弧焊接中，一般情况下，结合工件将电极负极性电流比率在0～30％左右的范围设定为适当值来进行焊接。所谓电极负极性电流比率为0％，成为直流脉冲电弧焊接。该电极负极性电流比率在上述的通常范围下，由于在电极负极性期间Ten中熔滴不会形成得很大，因此可以在峰值期间Tp中进行熔滴的形成以及过渡。

但是，根据工件的不同，有时需要形成使熔入部小、使堆高部大的稀释率小的焊道形状。例如，在钢铁材料的薄板焊接中，有时要对焊接接缝部存在大缝隙的工件进行焊接。这种情况下，为了利用熔化金属填补缝隙并且使熔入减小，需要稀释率小的焊道形状。为了形成这种焊道形状，需要将电极负极性电流比率设定为比上述通常的范围更大的值，即30％以上。有时，也存在需要设定为超过50％的值的情况。在以往的技术中，要想将电极负极性电流比率设定为较大的值，就要将电极负极性时间Ten以及/或者电极负极性基础值电流Ibn设定为较大的值。这样一来，在电极负极性期间Ten中焊丝前端熔化，形成大的熔滴。由于在该状态下进入峰值期间Tp，因此在峰值期间Tp中熔滴进而变得巨大，即使峰值期间Tp结束，熔滴也不能完全过渡，在焊丝前端残留熔滴。该残留熔滴对下一个周期的熔滴过渡带来影响，结果不能保持“1脉冲1熔滴过渡状态”，出现熔滴过渡随机产生的不稳定的焊接状态。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种即使将电极负极性电流比率设定为比通常范围更大的值，也能够得到稳定的焊接状态的交流脉冲电弧焊接控制方法。

为了解决上述的课题，第1发明是以预先规定的送给速度送给焊接丝，并且接通交流焊接电流进行焊接的交流脉冲电弧焊接控制方法。该交流脉冲电弧焊接控制方法，其特征在于，在电极负极性基础值期间中，接通未达到临界值的电极负极性基础值电流，接着在电极负极性峰值期间中，接通临界值以上的电极负极性峰值电流，接着在电极正极性峰值期间中，接通连接着以上的电极正极性峰值电流，接下来在电极正极性基础值期间中，接通未达到临界值的电极正极性基础值电流，将这些接通期间作为一个周期反复从而进行焊接。

第2发明，是在第1发明所述的交流脉冲电弧焊接控制方法中，去掉上述的电极正极性基础值期间。

第3发明，是在第1或者第2发明所述的交流脉冲电弧焊接控制方法中，通过调整上述的电极负极性峰值期间以及/或者上述的电极负极性峰值电流而使电极负极性电流比率发生变化。

第4发明，是在第1～第3发明的任意一项所述的交流脉冲电弧焊接控制方法中，上述电极负极性峰值电流以规定的振幅根据规定的振动频率进行振动。

第5发明，是在第4发明所述的交流脉冲电弧焊接控制方法中，上述的电极负极性峰值电流的振动波形是矩形波状。

根据本发明，通过由电极负极性峰值期间以及第正极性峰值期间形成峰值期间，从而可以将电极负极性电流比率设定为大值，并且即使在电极负极性电流比率为大值时也能够实现“1脉冲1熔滴过渡的状态”。因此，能够高质量的形成稀释率小的焊道形状。

再者，除了上述效果以外，根据第4以及第5发明，通过使电极负极性峰值电流振动，起到如下的效果。(1)由于能够增强电弧的挺度，因此能够提高焊接操作性。(2)由于能够使作用于熔滴的推举力分散进而变小，因此能够抑制熔滴过度时的溅射的发生。(3)由于能够使熔滴振动，因此能够良好的进行熔滴过度状态。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1中交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电流波形图。图2是本发明的实施方式1中焊接电源的框图。图3是图2的焊接电源中各信号的时序图。图4是表示本发明的实施方式2中交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电流波形图。图5是本发明的实施方式2中焊接电源的框图。图6是图5的焊接电源中各信号的时序图。图7是表示本发明的实施方式3中交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电流波形图。图8是本发明的实施方式3中焊接电源的框图。图9是以往技术的交流脉冲焊接中电流、电压的波形图。图中：1-焊丝，2-母材，3-电弧，4-焊矩，5-送给滚轴，DV-驱动电路，DV2-第2驱动电路，EI-电流误差放大电路，Ei-电流误差放大信号，EN-电极负极性，EP-电极正极性，EV-电压误差放大电路，Ev-电压误差放大信号，FC-送给控制电路，Fc-送给控制信号，FR-送给速度设定电路，Fr-送给速度设定信号，fs-振动频率，Ib-基础值电流，Ib-电流正极性基础值电流，Ibn-电流负极性基础值电流，IBNR-电极负极性基础值电流设定电路，Ibnr-电极负极性基础值电流设定信号，IBR-电极正极性基础值电流设定电路，Ibr-电极正极性基础值电流设定信号，ID-电流检测电路，Id-电流检测信号，INT-倒相变压器，INV-变换器电路，Ip-峰值电流，Ip-电极正极性峰值电流，Ipm-(电极负极性峰值电流的)最大值，Ipn-电极负极性峰值电流，IPNR-电极负极性峰值电流设定电路，Ipnr-电极负极性峰值电流设定信号，IPNR2-第2电极负极性峰值电流设定电路，IPR-电极正极性峰值电流设定电路，Ipr-电极正极性峰值电流设定信号，Ir-电流设定信号，IW-焊接电流，Nd-电极负极性驱动电路，NTR-电极负极性晶体管，Pd-电极正极性驱动信号，PTR-电极正极性晶体管，Ren-电极负极性电流比率，SW-切换电路，SW2-第2切换电路，Tb-基础值期间，Tb-电极正极性基础值期间，Tbn-电极负极性基础值期间，TBNR-电极负极性基础值期间设定电路，Tbnr-电极负极性基础值期间设定信号，Ten-电极负极性期间，Tep-电极正极性期间，Tf-脉冲周期(信号)，TM-计时器电路，Tm-计时器信号，TM2-第2计时器电路，Tp-峰值期间，Tp-电极正极性峰值期间，Tpn-电极负极性峰值期间，TPNR-电极负极性峰值期间设定电路，Tpnr-电极负极性峰值期间设定信号，TPR-电极正极性峰值期间设定电路，Tpr-电极正极性峰值期间设定信号，Ts-振动周期，VAV-电压平均化电路，Vav-焊接电压平均值/电压平均值信号，Vb-基础值电压，Vbn-电极负极性基础值电压，VD-电压检测电路，Vd-电压检测信号，VF-电压-频率变换电路，Vp-峰值电压，VR-电压设定电路，Vr-电压设定信号，Vw-焊接电压，W-振幅，WL-电抗器，WM-焊丝送给电动机。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

图1是表示本发明的实施方式1中的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电流Iw的波形图。在该图中，从0A起上侧表示电极正极性EP，下侧表示电极负极性EN。该图是电极负极性电流比率被设定得比通常范围(0～30％左右)更大的情况。在该图中，也为了防止极性切换时的电弧中断，在极性切换时在焊丝和母材之间施加短时间的瞬时高电压。下面，参照该图进行说明。

时刻t1～t2的电极负极性基础值期间Tbn中，接通未达到临界值的电极负极性基础值电流Ibn。时刻t2～t3的电极负极性峰值期间Tpn中，接通临界值以上的电极负极性峰值电流Ipn。在时刻t3翻转极性。时刻t3～t4的电极正极性峰值期间Tp中，接通临界值以上的电极正极性峰值电流Ip。时刻t4～t5的电极正极性基础值期间Tb中，接通未达到临界值的电极正极性基础值电流Ib。时刻t5～t6再次成为上述的电极负极性基础值期间Tbn，时刻t6～t7再次成为上述的电极负极性峰值期间Tpn，时刻t7～t8再次成为上述的电极正极性峰值期间Tp。时刻t1～t5的期间成为一个脉冲周期Tf。另外，时刻t1～t3的期间成为电极负极性期间Ten。

上述的电极正极性峰值期间Tp、上述的电极正极性峰值电流Ip、上述的电极负极性峰值期间Tpn、上述的电极负极性峰值电流Ipn、上述的电极负极性基础值电流Ibn以及上述的电极正极性基础值电流Ib，预先设定为适当值。另外，以焊接电压的绝对值的平均值等于预先规定的电压设定值的方式，反馈控制(电弧长度控制)上述的脉冲周期Tf的长度。为了使该脉冲周期Tf变化，通过上述的反馈控制，改变上述的电极正极性基础值期间Tb或者上述的电极负极性基础值期间Tbn。通过反馈控制改变上述的电极正极性基础值期间Tb时，上述的电极负极性基础值期间Tbn预先设定为适当值。反之，通过反馈控制改变上述的电极负极性基础值期间Tbn时，上述的电极正极性基础值期间Tb预先设定为适当值。在该图中，电极负极性电流比率Ren如下所示。Ren＝((Tpn·|Ipn|+Tbn·|Ibn|)/(Tp·Ip+Tpn·|Ipn|+Tbn·|Ibn|+Tb·Ib))×100

在该图中，表示了上述的电极正极性峰值电流Ip以及上述的电极负极性峰值电流Ipn的上升沿以及下降沿陡峭，且成为矩形波的情况。但是，也可以对这些峰值电流的上升沿以及下降沿保持规定的倾斜，从而成为梯形波。在对铝材料的交流脉冲电弧焊接中，通过将这些峰值电流设置为梯形波，可以减弱电弧力从而减少溅射的发生。

下面，结合该图，对熔滴的形成以及过渡进行说明。在时刻t4的电极正极性峰值期间Tp的结束附近，熔滴进行过渡。在时刻t4～t5的电极正极性基础值期间Tb中，接通未达到临界值的小电流，并且由于是电极正极性EP，因此焊丝前端仅产生少许的熔化，几乎不形成熔滴。在时刻t5～t6的电极负极性基础值期间Tbn中，形成熔滴。这是为了设定得使电极负极性电流比率较大，因而设定得使电极负极性基础值期间Tbn较长。因此，即使电极负极性基础值电流Ibn是未达到临界值的小电流值，也由于在电极负极性EN中促进了焊丝前端的熔化，因此形成了熔滴。在时刻t6～t7的电极负极性峰值期间Tpn中，由于接通临界值以上的大电流，因此熔滴进一步变大。在该期间的结束附近，熔滴发生缩颈，但由于熔滴尺寸较大达不到使其过渡。在时刻t7～t8的电极正极性峰值期间Tp中，由于接通了临界值以上的大电流，所以有很强的电磁的夹断力作用于熔滴的缩颈部位，缩颈迅速进行从而熔滴发生过渡。该过渡的熔滴的尺寸，比直流脉冲电弧焊接以及通常的电极负极性电流比率下的交流脉冲电弧焊接的时候更大。但是，该大尺寸的熔滴，由于通过由大电流值的电极正极性峰值电流Ip所引起的强电弧力被推向熔化池，因此在不怎么发生溅射的情况下进行过渡。如上所述，电极负极性电流比率被设定为较大的值时，电极负极性基础值期间Tbn中也会形成熔滴，要在峰值期间过渡的熔滴的尺寸会变大。因此，设置了2个峰值期间，并且，通过将一个设为电极负极性峰值期间Tpn、另一个设为电极正极性峰值期间Tp，从而使较大尺寸的熔滴进行可靠的过渡。再者，通过改变这2个峰值期间的极性，容易将电极负极性电流比率设定为较大的值。在该图中，在上述的电极正极性基础值期间Tb通过反馈控制而变化的情况下使电极负极性电流比率发生变化的时候，通过改变上述电极负极性峰值期间Tpn、电极负极性峰值电流Ipn、电极负极性基础值期间Tbn或者电极负极性基础值电流Ibn的至少一个以上而进行。在上述的电极负极性基础值期间Tbn通过反馈控制变化的情况下使电极负极性电流比率发生变化的时候，通过改变上述的电极负极性峰值期间Tpn、电极负极性峰值电流Ipn或者电极负极性基础值电流Ibn的至少一个以上而进行。在此，为了将电极负极性电流比率设定得比通常范围更大，优选通过调整上述的电极负极性峰值期间Tpn或者上述的电极负极性峰值电流Ipn的至少一个以上来进行。

图2是用于实施上述的本发明的实施方式1中的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊机电源的框图。该图是上述的电极正极性期间Tb通过反馈控制而变化的情况。在该图中，省略了关于上述的极性切换时的高电压施加电路。下面，参照该图对各部分进行说明。

变换器电路INV，将三相200V等的交流商用电源(图示中省略)作为输入，将进行整流以及平滑后的直流电压，通过基于后面叙述的电流误差放大信号Ei的脉冲幅度调制控制进行变换器控制，输出高频率的交流电。倒相变压器INT，将高频率交流电压降为适合焊接的电压值。二次整流器D2a～D2d，将降压后的高频交流电整流为直流电。电极正极性晶体管PTR，根据后面叙述的电极正极性驱动信号Pd而成为导通状态，此时焊接电源的输出为电极正极性EP。电极负极性晶体管NTR，根据后面叙述的电极负极性驱动信号Nd而成为导通状态，此时焊接电源的输出为电极负极性EN。电抗器WL，对有波动(Ripple)的输出进行平滑。焊丝1，通过与焊丝送给电动机WM连接的送给滚轴5的旋转，而送至焊矩4(Torch)内，与母材2之间发生电弧3。

电压检测电路VD，检测焊接电压Vw并输出电压检测信号Vd。电压平均化电路VAV，对该电压检测信号Vd的绝对值进行平均化，并输出电压平均值信号Vav。电压设定电路VR，输出预先规定的电压设定信号Vr。电压误差放大电路EV，放大上述的电压设定信号Vr与电压平均值信号Vav间的误差，并输出电压误差放大信号Ev。由电压·频率变换电路VF，转换为与该电压误差放大信号Ev成比例的频率的信号，对每一频率输出仅短时间为高电平的脉冲周期信号Tf。

电极正极性峰值期间设定电路TPR，输出预先规定的电极正极性峰值期间设定信号Tpr。电极负极性峰值期间设定电路TPNR，输出预先规定的电极负极性峰值期间设定信号Tpnr。电极负极性基础值期间设定电路TBNR，输出预先规定的电极负极性基础值期间设定信号Tbnr。定时器电路TM，将上述的脉冲周期信号Tf、上述的电极正极性峰值期间设定信号Tpr、上述的电极负极性峰值期间设定信号Tpnr以及上述的电极负极性基础值期间设定信号Tbnr作为输入，输出以下特性的定时器信号Tm，即每当上述的脉冲周期信号Tf变为短时间高电平时，在由上述的电极负极性基础值期间设定信号Tbnr所规定的期间中其值为1，接下来在由上述的电极负极性峰值期间设定信号Tpnr所规定的期间中其值为2，接下来在由上述的电极正极性峰值期间设定信号Tpr所规定的期间中其值为3，在其后的电极正极性基础值期间中其值为4。

电极正极性峰值电流设定电路IPR，输出预先规定的电极正极性峰值电流设定信号Ipr。电极负极性峰值电流设定电路IPNR，输出预先规定的电极负极性峰值电流设定信号Ipnr。电极负极性基础值电流设定电路IBNR，输出预先规定的电极负极性基础值电流设定信号Ibnr。电极正极性基础值电流设定电路IBR，输出预先规定的电极正极性基础值电流设定信号Ibr。切换电路SW，将上述的计时器信号Tm、上述的电极正极性峰值电流设定信号Ipr、上述的电极负极性峰值电流设定信号Ipnr、上述的电极负极性基础值电流设定信号Ibnr以及上述的电极正极性基础值电流设定信号Ibr作为输入，在上述的计时器信号Tm＝1时将上述的电极负极性基础值电流设定信号Ibnr作为电流设定信号Ir输出，在计时器信号Tm＝2时将上述的电极负极性峰值电流设定信号Ipnr作为电流设定信号Ir输出，在计时器信号Tm＝3时将上述的电极正极性峰值电流设定信号Ipr作为电流设定信号Ir输出，在计时器信号Tm＝4时将上述的电极正极性基础值电流设定信号Ibr作为电流设定信号Ir输出。电流检测电路ID，检测焊接电流Iw的绝对值，并输出电流检测信号Id。电流误差放大电路EI，放大上述的电流设定信号Ir与上述的电流检测信号Id间的误差，并输出电流误差放大信号Ei。

驱动电路DV，将上述的计时器信号Tm作为输入，在上述的计时器信号Tm＝1或者2时输出上述的电极负极性驱动信号Nd，在计时器信号＝3或者4时输出上述的电极正极性驱动信号Pd。由此，电极负极性基础值期间以及电极负极性峰值期间为电极负极性，电极正极性峰值期间以及电极正极性基础值期间为电极正极性。送给速度设定电路FR，输出预先规定的送给速度信号Fr。送给控制电路FC，将该送给速度设定信号Fr作为输入，将用于以对应其值的送给速度送给焊丝1的送给控制信号Fc，输出至上述的焊丝送给电动机WM。

图3是图2中上述的焊接电源各信号的时序图。该图(A)表示焊接电流Iw，该图(B)表示脉冲周期信号Tf，该图(C)表示计时器信号Tm，该图(D)表示电流设定信号Ir，该图(E)表示电极正极性驱动信号Pb，该图(F)表示电极负极性驱动信号Nd。下面，参照该图进行说明。

如该图(A)所示，时刻t1以前为电极正极性基础值期间Tb，时刻t1～t2为电极负极性基础值期间Tbn，时刻t2～t3为电极负极性峰值期间Tpn，时刻t3～t4为电极正极性峰值期间Tp，时刻t4～t5为电极正极性基础值期间Tb，时刻t5以后为电极负极性基础值期间Tbn。如图(B)所示，脉冲周期信号Tf，是在时刻t1以及时刻t5短时间为高电平的触发信号(与图不一致、请确认)。该时刻t1～t5的周期成为脉冲周期。如图(C)所示，计时器信号Tm，在时刻t1从上述的脉冲周期信号Tf变为高电平的时刻起，由图2中的电极负极性基础值期间设定信号Tbnr所决定的期间(时刻t1～t2的期间)其值为1，从时刻t2起由图2中的电极负极性峰值设定信号Tpnr所决定的期间(时刻t2～t3的期间)其值为2，从时刻t3起由图2中的电极正极性峰值期间设定信号Tpr所决定的期间(时刻t3～t4的期间)其值为3，从时刻t4起到上述的脉冲周期信号Tf变为高电平的时刻t5为止的期间其值为4，在时刻t5其值返回到1。因此t1以前的电极正极性基础值期间其值为4。在该图中，将计时器信号Tm的值的变化阶梯状表示。

如该图(D)所示，电流设定信号Ir，根据上述的计时器信号Tm的值进行变化，时刻t1以前为电极正极性基础值电流设定信号Ibr的值，时刻t1～t2的期间为电极负极性基础值电流设定信号Ibnr的值，时刻t2～t3的期间为电极负极性峰值电流设定信号Ipnr的值，时刻t3～t4的期间为电极正极性峰值电流设定信号Ipr的值，时刻t4～t5的期间为电极正极性基础值电流设定信号Ibr的值，时刻t5以后的期间为电极负极性基础值电流设定信号Ibnr的值。电流设定信号Ir的值全部是正值。如该图(E)所示，电极正极性驱动信号Pd，在时刻t1以前的期间以及时刻t3～t5的期间中被输出，使图2中的电极正极性晶体管PTR处于导通状态。如该图(F)所示，电极负极性驱动信号Nd，在时刻t1～t3的期间以及时刻t5以后的期间中被输出，使图2中的电极负极性晶体管NTR处于导通状态。

虽然上述的图2以及图3，是通过反馈控制来改变上述的电极正极性基础值期间Tb的情况，但通过反馈控制改变上述的电极负极性基础值期间Tbn时也大致相同，因此省略其说明。

根据上述的实施方式1，通过由电极负极性峰值期间以及电极正极性峰值期间形成峰值期间，从而可以将电极负极性电流比率设定为较大值，并且，即使在电极负极性电流比率为较大值时，也能够实现“1脉冲1熔滴过渡的状态”。因此，能够高质量的形成稀释率小的焊道形状。

【实施方式2】图4是表示本发明实施方式2中的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电流Iw的波形图。在该图中，从0A起上侧表示电极正极性EP，下侧表示电极负极性EN。该图是将电极负极性电流比率进一步设定得比上述的图1更大的情况，去掉了图1中的电极正极性基础值期间Tb。在该图中，电极负极性峰值期间Tpn以及电极正极性峰值期间Tp和图1是相同的。下面对与图1不同的电极负极性基础值期间Tbn进行说明。

时刻t1～t2的电极负极性基础值期间Tbn中，接通未达到临界值的电极负极性基础值电流Ibn。时刻t2～t3的电极负极性峰值期间Tpn中，接通临界值以上的电极负极性峰值电流Ipn。在时刻t3将极性翻转，时刻t3～t4的电极正极性峰值期间Tp中，接通电极正极性峰值电流Ip。在时刻t4将极性翻转，时刻t4～t5再次成为电极负极性基础值期间Tbn。时刻t5～t6的期间，再次成为电极负极性峰值期间Tpn。在时刻t6将极性翻转，时刻t6～t7再次成为电极正极性峰值期间Tp。时刻t2～t5的期间为一个脉冲周期Tf。另外，时刻t1～t3的期间为电极负极性期间Ten。

电极正极性峰值期间Tp、电极正极性峰值电流Ip、电极负极性峰值期间Tpn、电极负极性峰值电流Ipn以及电极负极性基础值电流Ibn，预先设定为适当值。另外，以焊接电压的绝对值的平均值等于预先规定的电压设定值的方式，反馈控制(电弧长度控制)上述的脉冲周期Tf。当该脉冲周期Tf发生变化时，上述的电极负极性基础值期间Tbn也变化。在该图中，电极负极性电流比率Ren如下表示。Ren＝((Tpn·|Ipn|+Tbn·|Ibn|)/(Tp·Ip+Tpn·|Ipn|+Tbn·|Ibn|))×100

下面，对该图中的熔滴的形成以及过渡进行说明。在时刻t4的电极正极性峰值期间Tp的结束附近，熔滴进行过渡。在时刻t4～t5的电极负极性基础值期间Tbn中，形成熔滴。这是为了设定使得电极负极性电流比率变大，而设定使得电极负极性基础值期间Tbn变长。因此，即使电极负极性基础值电流Ibn是小电流值，由于在电极负极性EN中促进了焊丝前端的熔化，因此形成熔滴。时刻t5～t6的电极负极性峰值期间Tpn中，因为接通了临界值以上的大电流，所以熔滴进一步变大。在该期间的结束附近熔滴发生缩颈，但由于熔滴尺寸大而达不到使其过渡。时刻t6～t7的电极正极性峰值期间Tp中，由于接通了临界值以上的大电流，强电磁的夹断力作用于熔滴的缩颈部位，缩颈迅速进行从而熔滴发生过渡。该过渡的熔滴尺寸比直流脉冲电弧焊接以及在通常的电极负极性电流比率下的交流脉冲电弧焊接的时候更大。但是，该大尺寸的熔滴，由于通过大电流值的电极正极性峰值电流Ip所产生的强电弧力被推向熔化池，因此在不怎么发生溅射的情况下进行过渡。如上所述，电极负极性电流比率设定为大的值时，在电极负极性基础值期间Tbn中也会形成熔滴，因此要在峰值期间过渡的熔滴的尺寸会变大。因此，设置2个峰值期间，并且，通过将一个设为电极负极性峰值期间Tpn，另一个设为电极正极性峰值期间Tp，从而使大尺寸的熔滴进行可靠的过渡。再者，通过改变这2个峰值期间的极性以及去掉了图1中的电极正极性基础值期间Tb，从而容易进行将电极负极性电流比率的设定为较大值。在该图中，使电极负极性电流比率发生变化时，通过改变上述的电极负极性峰值期间Tpn、上述的电极负极性峰值电流Ipn或者电极负极性基础值电流Ibn来进行。在此，为了将电极负极性电流比率设定得比通常范围更大，优选通过调整上述的电极负极性峰值期间Tpn或者上述的电极负极性峰值电流Ipn的至少一个以上来进行。

图5是用于实施上述的本发明的实施方式2中的交流脉冲电弧控制方法的焊接电源的框图。在该图中，与上述图2相同的部分标注相同的符号，并省略其说明。该图中将图2中的计时器电路TM置换为以虚线表示的第2计时器TM2，去掉图2中的电极负极性基础值期间设定电路TBNR，去掉图2中的电极正极性基础值电流设定电路IBR，将图2中的切换电路SW置换为以虚线表示的第2切换电路SW2，将图2中的驱动电路DV置换为以虚线表示的第2驱动电路DV2。下面，参照该图对这些与图2不同的部分进行说明。

第2计时器电路TM2，将脉冲周期信号Tf、电极正极性峰值期间设定信号Tpr以及电极负极性峰值期间设定信号Tpnr作为输入，输出以下特性的计时器信号Tm，即每当上述的脉冲周期信号Tf短时间变为高电平时，由上述的电极负极性峰值期间设定信号Tpnr规定的期间中其值为1，接下来由上述的电极正极性峰值期间设定信号Tpr规定的期间中其值为2，之后的电极负极性基础值期间中其值为3。第2切换电路SW2，将上述的计时器信号Tm、上述的电极正极性峰值电流设定信号Ipr、上述的电极负极性峰值电流设定信号Ipnr以及电极负极性基础值电流设定信号Ibnr作为输入，在上述的计时器信号Tm＝1时将上述的电极负极性峰值电流设定信号Ipnr作为电流设定信号Ir输出，在计时器信号Tm＝2时将上述的电极正极性峰值电流设定信号Ipr作为电流设定信号Ir输出，计时器信号Tm＝3时将上述的电极负极性基础值电流设定信号Ibnr作为电流设定信号Ir输出。第2驱动电路DV2，将上述的计时器信号Tm作为输入，在上述的计时器信号Tm＝1或者3时输出电极负极性驱动信号Nd，在计时器信号Tm＝2时输出电极正极性驱动信号Pd。由此，电极正极性峰值期间为电极正极性，电极负极性峰值期间以及电极负极性基础值期间为电极负极性。

图6是图5中上述的焊接电源的各信号的时序图。该图(A)表示焊接电流Iw，该图(B)表示脉冲周期信号Tf，该图(C)表示计时器信号Tm，该图(D)表示电流设定信号Ir，该图(E)表示电极正极性驱动信号Pd，该图(F)表示电极负极性驱动信号Nd。下面，参照该图进行说明。

如该图(A)所示，时刻t1以前为电极负极性基础值期间Tbn，时刻t1～t2为电极负极性峰值期间Tpn，时刻t2～t3为电极正极性峰值期间Tp，时刻t3～t4为电极负极性基础值期间Tbn，时刻t4以后为电极负极性峰值期间Tpn。如图(B)所示，脉冲周期信号Tf，是在时刻t1以及时刻t4短时间变为高电平的触发信号。该时刻t1～t4的周期为脉冲周期。如该图(C)所示，计时器信号Tm，在时刻t1从上述的脉冲周期信号Tf变为高电平的时刻开始由图5中的电极负极性峰值期间设定信号Tpnr所决定的期间(时刻t1～t2的期间)其值为1，从时刻t2开始由图5中的电极正极性峰值期间设定信号Tpr所决定的期间(时刻t2～t3的期间)其值为2，从时刻t3到上述的脉冲周期信号Tf变为高电平的时刻t4为止的期间其值为3，在时刻t4其值返回1。因此，时刻t1以前的电极负极性基础值期间之中其值为3。在该图中，将计时器信号Tm的值的变化阶梯状表示。

如该图(D)所示，电流设定信号Ir，根据上述的计时器信号Tm的值进行变化，时刻t1以前为电极负极性基础值电流设定信号Ibnr的值，时刻t1～t2的期间为电极负极性峰值电流设定信号Ipnr的值，时刻t2～t3的期间为电极正极性峰值电流设定信号Ipr的值，时刻t3～t4的期间为电极负极性基础值电流设定信号Ibnr的值，时刻t4以后的期间为电极负极性峰值电流设定信号Ipnr的值。电流设定信号Ir的值，全部是正值。如该图(E)所示，电极正极性驱动信号Pd，在时刻t2～t3的期间以及时刻t4以后的期间中输出，使图5中的电极正极性晶体管PTR处于导通状态。如该图(F)所示，电极负极性驱动信号Nd在时刻t2以前的期间以及时刻t3～t4的期间中输出，使图5中的电极负极性晶体管NTR处于导通状态。

根据上述的实施方式2，除了实施方式1的效果以外，通过去掉电极正极性基础值期间，可以将电极负极性电流比率设定为比实施方式1更大的值。因此，能够高质量的形成稀释率更小的焊道形状。

实施方式3所涉及的发明中，使在上述的实施方式1以及2中的电极负极性峰值电流发生振动。下面，对在实施方式1中，使电极负极性电流发生振动的情况进行说明。

在实施方式3中，也接通和上述的图1中相同的焊接电流Iw。但是，时刻t2～t3的电极负极性峰值期间Tpn之中的电极负极性峰值电流Ipn，为如图7所示那样振动的电流波形。图7，是在上述的图1中，仅取出时刻t2～t3的电极负极性峰值期间Tpn来表示的焊接电流波形图。除此以外的期间的焊接电流波形和上述的图1相同。该图中，时刻t2以前的期间，为电极负极性基础值期间Tbn，时刻t3以后的期间中，极性翻转成为电极正极性峰值期间Tp。下面，参照该图进行说明。

在时刻t2，从电极负极性基础值期间Tbn切换至电极负极性峰值期间Tpn，并开始接通电极负极性峰值电流Tpn。该电极负极性峰值电流Ipn，如该图所示，是最大值为Ipm(A)、振幅为W(A)、振动周期为Ts(ms)的以矩形波状振动的波形。时刻t2～t22的期间为上述的振动周期Ts，其倒数为振动频率fs＝1/Ts(Hz)。因此，时刻t2～t3的期间中接通上述的最大值Ipm，时刻t21～t22的期间接通最小值(Ipm-W)。在此，若将占空比定义为(最大值Ipm的接通时间/振动周期Ts)×100(％)，则在该图中为50％。该图中，在时刻t2～t3的电极负极性峰值期间Tpn中，电极负极性峰值电流Ipn进行3周期的振动。

通过使电极负极性峰值电流Ipn发生振动，产生如下的效果。(1)将电极负极性电流比率设定得比通常的范围更大时，电弧的挺度有变弱的趋势。对此，使电极负极性峰值电流Ipn发生振动时，电弧的挺度增强，操作性提高。(2)当电极负极性峰值电流Ipn振动时，在电极负极性峰值期间Tpn中，由于作用于熔滴的推举力被分散而变小，从而熔滴过渡时发生的溅射减少。(3)当电极负极性峰值电流Ipn振动时，电极负极性峰值期间Tpn中的熔滴也振动，熔滴的过渡变得平滑。

上述的振幅W以及上述的振动频率fs，被以使得上述的(1)～(3)的作用效果最大化的方式，按照焊丝的质地、直径、保护气的种类、送给速度等，设定为适当值。振幅W的设定范围是30～200A左右，频率fs的设定范围是200～500Hz左右。该图虽然是电极负极性峰值电流Ipn以矩形波状振动的情况，但也可以以正弦波、三角波或者锯齿波状振动。

除了上述的(1)～(3)的作用效果以外，还产生如下的效果。调整电流负极性电流比率的时候，当使电极负极性峰值期间Tpn或者电极负极性峰值电流Ipn发生变化时，电弧的挺度、熔滴过渡状态等也发生变化。因此，以将电弧状态维持在所希望的状态的条件下调整电极负极性电流比率，是很费事的操作。此时，当使上述的占空比发生改变时，由于电极负极性峰值电流Ipn的平均值变化，从而能够微细的调整电极负极性电流比率。并且，由于对电弧状态的影响也少，所以能够将电弧状态容易的维持在所希望的状态。

图8是用于实施本发明的实施方式3所涉及的交流脉冲电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。在该图中，对和上述的图2相同的部分标注相同的符号，并省略其说明。该图中，将图2的电极负极性峰值电流设定电路IPNR置换为以虚线表示的第2电极负极性峰值电流设定电路IPNR2。该第2电极负极性峰值电流设定电路IPNR2，输出作为预先规定的最大值、振幅以及占空比的矩形波，且根据预先规定的振动频率进行振动的电极负极性峰值电流设定信号Ipnr。

图8所表示的焊接电源中各信号的时序图和上述的图3相同。但是，由于图3(D)的时刻t2～t3中表示的电流设定信号Ir，变为上述的电极负极性峰值电流设定信号Ipnr的值，因而成为振动波形。在上述中，虽然将实施方式1作为基础的情况进行了说明，但将实施方式2作为基础的时候也是同样。也就是说，在图4中时刻t2～t3的电极负极性峰值电流Ipn成为与上述的图7相同的振动波形。

Claims (6)

1.一种交流脉冲电弧焊接控制方法，将焊丝以预先规定的送给速度送给，并且接通交流焊接电流来进行焊接，其特征在于，

在电极负极性基础值期间中，接通未达到临界值的电极负极性基础值电流，其中，临界值是指焊丝的熔滴过渡状态为雾化过渡状态的焊接电流值，

接下来在电极负极性峰值期间中，接通临界值以上的电极负极性峰值电流，

接下来在电极正极性峰值期间中，接通临界值以上的电极正极性峰值电流，

接下来在电极正极性基础值期间中，接通未达到临界值的电极正极性基础值电流，

将这些接通电流的期间作为一个周期反复，从而进行焊接。

2.根据权利要求1所述的交流脉冲电弧焊接控制方法，其特征在于，去掉上述电极正极性基础值期间。

3.根据权利要求1所述的交流脉冲电弧焊接控制方法，其特征在于，

通过调整所述电极负极性峰值期间以及／或者所述电极负极性峰值电流，使电极负极性电流比率发生变化，

其中，电极负极性电流比率表示电极负极性期间中的焊接电流占焊接电流的绝对值的平均值的比率。

4.根据权利要求2所述的交流脉冲电弧焊接控制方法，其特征在于，

通过调整所述电极负极性峰值期间以及／或者所述电极负极性峰值电流，使电极负极性电流比率发生变化，

其中，电极负极性电流比率表示电极负极性期间中的焊接电流占焊接电流的绝对值的平均值的比率。

5.根据权利要求1～4的任意一项所述的交流脉冲电弧焊接控制方法，其特征在于，

所述电极负极性峰值电流，是以规定的振幅根据规定的振动频率进行振动的电流。

6.根据权利要求5所述的交流脉冲电弧焊接控制方法，其特征在于，所述电极负极性峰值电流的振动波形是矩形波形状。

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