CN104275541B - 电弧焊接用电源装置以及电弧焊接用电源装置的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种能够实现焊接品质的更进一步提高的电弧焊接用电源装置(控制方法)。为此，本发明的电弧焊接用电源装置，基于输出电压(Vw)的设定电压，进行焊丝(12)的进给速度(Vft)的振幅设定，并通过基于该振幅设定的进给控制来直接调整电弧长度。

Description

电弧焊接用电源装置以及电弧焊接用电源装置的控制方法
技术领域
本发明涉及消耗电极式的电弧焊接用电源装置及其控制方法。
背景技术
在消耗电极式的电弧焊接中，使电弧从将焊丝作为放电电极的该电极前端产生，从而进行被焊接物(母材)的焊接，但此时由于焊丝被电弧消耗，因而一边根据该消耗来进行焊丝的进给一边进行焊接。此外，在该消耗电极式的电弧焊接中，已知有周期性地重复包括焊丝的正反送在内的焊丝的进给速度的焊接法(例如参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：JP专利第4807474号公报
发明内容
发明要解决的课题
另外，虽然被焊接物的焊接品质的提高始终是一个研究事项，但是为了实现被焊接物的焊接品质的进一步提高，本发明者们对进行更加优异的电弧长度控制进行了研究。
本发明的目的在于提供一种能够实现焊接品质的更进一步的提高的电弧焊接用电源装置及其控制方法。
解决课题的手段
解决上述课题的第一方式的电弧焊接用电源装置具备：输出控制部，其为了在将焊丝作为放电电极的该电极前端使电弧产生来进行被焊接物的电弧焊接，而调整为适于电弧焊接的输出电力；和进给控制部，其使包括所述焊丝的正反送在内的所述焊丝的进给速度周期性地变化，所述电弧焊接用电源装置具备振幅设定部，该振幅设定部基于输出电压的设定电压来进行所述焊丝的进给速度的振幅设定。
根据该构成，基于输出电压的设定电压来进行焊丝的进给速度的振幅设定，并通过基于该振幅设定的进给控制来直接调整电弧长度。由此，可以更适当地进行电弧长度控制，有助于焊接品质的提高。
此外在第二方式的电弧焊接用电源装置中，优选所述振幅设定部基于每时每刻的所述输出电压来依次调整所述焊丝的进给速度的振幅。
根据该构成，由于基于每时每刻的输出电压来依次调整焊丝的进给速度的振幅，因此电弧长度不断地被优化，有助于焊接品质的进一步提高。
此外解决上述课题的电弧焊接用电源装置的控制方法，实施如下控制：输出控制，为了在将焊丝作为放电电极的该电极前端使电弧产生来进行被焊接物的电弧焊接，而调整为适于电弧焊接的输出电力；和进给控制，使包括所述焊丝的正反送在内的所述焊丝的进给速度周期性地变化，所述电弧焊接用电源装置的控制方法基于输出电压的设定电压来进行所述焊丝的进给速度的振幅设定。
根据该构成，与上述电弧焊接用电源装置同样地更适当地进行电弧长度控制，有助于焊接品质的提高。
此外在上述的电弧焊接用电源装置的控制方法中，优选基于每时每刻的所述输出电压来依次调整所述焊丝的进给速度的振幅。
根据该构成，与上述电弧焊接用电源装置同样地，电弧长度不断地被优化，有助于焊接品质的进一步提高。
发明效果
根据本发明的电弧焊接用电源装置及其控制方法，能够实现焊接品质的更进一步的提高。
附图说明
图1是实施方式中的电弧焊接机(电弧焊接用电源装置)的构成图。
图2是用于说明实施方式的控制方式的波形图。
图3是用于说明实施方式的控制方式的波形图。
具体实施方式
以下，对电弧焊接用电源装置及其控制方法的一实施方式进行说明。
如图1所示，作为电弧焊接机10，具备：电弧焊接用电源装置11，其用于生成适于电弧焊接的输出电力；焊炬13，其对作为产生电弧的放电电极的焊丝12进行供电以及保持该供电；进给装置14，其进行焊丝12的进给；和焊丝架15，其用于缠绕焊丝12。
焊炬13经由电力电缆16与电源装置11相连接，从电源装置11接受电力供给。焊炬13具备对焊丝12进行供电的供电端头(power supply tip)13a。供电端头13a允许焊丝12的进给动作，并且为了将由电源装置11生成的输出电力提供给焊丝12而与焊丝12电接触。这样的焊炬13被配置为焊丝12(供电端头13a)侧与被焊接物(母材)M相对置来使用。
进给装置14作为驱动源而具备电动机14a，通过该电动机14a的驱动来从焊丝架15拉出焊丝12以及向焊炬13送出焊丝12。由于作为放电电极的焊丝12伴随着电弧的产生而消耗，因此进给装置14为了补偿焊丝12的消耗而进行焊丝12的进给。此外，在该焊丝12的进给中，并不是仅一个方向、固定速度的进给方式，而是进行正送(前进)或反送(后退)，并且还变更每时每刻的进给速度Vft来进行进给。这样的进给装置14(电动机14a)由电源装置11内的控制电路20来控制，焊丝12的进给动作中的正送和反送的切换(电动机14a的正反转)、焊丝12的进给速度Vft(电动机14a的旋转速度)等受到控制。
电弧焊接用电源装置11具备包含CPU而构成的控制电路20。控制电路20具备：输出控制部20a，其生成用于电弧焊接的输出电力；期间检测部20b，其对短路/电弧期间Ts、Ta进行检测；进给控制部20c，其对焊丝12的进给动作进行控制；以及振幅设定部20d，其用于对焊丝12的进给速度的周期性变化的振幅进行设定，由这些部分进行用于适当进行电弧焊接的控制。
在此，若参照图2以及图3，则在本实施方式那样的消耗电极式的电弧焊接机10中，交替地产生焊丝12与被焊接物M相接触的短路期间Ts、和焊丝12与被焊接物M分离开而产生电弧的电弧期间Ta。控制电路20进行由输出控制部20a所进行的输出电力(输出电压(电弧电压)Vw、输出电流(焊接电流)1w)的调整、由进给控制部20c所进行的焊丝12的进给方向以及进给速度Vft的调整，使得适当地产生短路期间Ts和电弧期间Ta。
顺便说一下，焊丝12的进给速度Vft被设定为在考虑消耗量之后的正的恒定速度Vf中重叠正弦波状、梯形波状(图示略)、三角波状(图示略)等的频率分量Va。在进给速度Vft大于零的正的区域中，是使焊丝12前进的正送，在进给速度Vft小于零的负的区域中，是使焊丝12后退的反送。
此外，在焊丝12的反送初期的时刻t1，焊丝12的前端位置h为零并从此开始逐渐升高。即，意味着在时刻t1焊丝12与被焊接物M开始分离，电弧期间Ta开始。在焊丝12从反送切换为正送的时刻t2，焊丝12的前端位置h即将达到最大高度，在焊丝12的进给速度Vft变为速度Vf(频率分量Va为零)的时刻，前端位置h变为最大高度。即，焊丝12距离被焊接物M最远。之后，焊丝12的前端位置h逐渐降低，焊丝12逐渐接近于被焊接物M。在焊丝12经过正送峰值一些的时刻t3，焊丝12的前端位置h再次变为零，焊丝12与被焊接物M再次接触。即，意味着电弧期间Ta结束而短路期间Ts开始。然后，动作中反复上述动作。
另外，在电源装置11中具备设定器(图示略)，基于焊接作业者所进行的设定器的操作，进行包含与被焊接物M的材质、焊接部分的形状等相应的输出电压Vw、输出电流1w等在内的各种参数的设定，并基于各种设定值，输出控制部20a实施输出控制，进给控制部20c实施进给控制。此外关于该进给控制，振幅设定部20d基于输出电压Vw的设定电压来设定焊丝12的进给速度Vft的振幅(频率分量Va的振幅)。所谓的本说明书中的振幅的设定，包含设定频率分量Va的最大峰值与最小峰值的差分、或该差分维持固定不变地设定频率分量Va的正负的波形形状(在梯形波等的情况下为该梯形的形状)。
在此，作为用于进一步提高被焊接物M的焊道品质的一个手段，存在结合被焊接物M的材质、焊接部分的形状等的电弧长度控制的更进一步优化。但是，在使焊丝12的进给速度Vft发生周期性变化的焊接中，电弧长度控制所涉及的电弧长度的调整在仅通过一般进行的输出电压Vw的电压调整来对应方面存在限度。因此在本实施方式中，在控制电路20中具备振幅设定部20d，除了进行输出电压Vw的电压调整之外，还会进行直接作用于电弧长度调整且影响度较大的焊丝12的进给速度Vft的振幅调整。
具体来说，在输出电压Vw的设定电压被设定为Vw1的情况下，振幅设定部20d根据该设定电压Vw1如图2所示将频率分量Va的振幅设定为Va1，减小焊丝12的进给速度Vft的振幅，电弧长度通过基于该振幅设定的进给控制部20c的进给控制而变短。另一方面，在输出电压Vw的设定电压被设定为比Vw1高的Vw2的情况下，振幅设定部20d根据该设定电压Vw2，如图3所示将频率分量Va的振幅设定为比Va1大的Va2，使焊丝12的进给速度Vft的振幅增大，电弧长度通过基于该振幅设定的进给控制部20c的进给控制而变长。对于输出电压Vw，即使对时刻t2的最大值作比较，与图2的设定电压Vw1的时候相比也是该图3的设定电压Vw2的时候成为较高电压。由此，与被焊接物M的材质、焊接部分的形状等相应的电弧长度调整包含焊丝12的进给速度Vft的振幅调整而被适当进行，可以实现焊道品质的提高。
顺便说一下，虽然也可以考虑与本实施方式不同而基于设定电流来进行焊丝12的进给速度Vft的振幅调整，但由于电流与电弧长度的关联性要小于电压的情况，因此最好是本实施方式的控制方式。
接着，记载本实施方式的特征性效果。
(1)基于输出电压Vw的设定电压(Vw1、Vw2)，进行焊丝12的进给速度Vft的振幅(频率分量Va的振幅(Va1、Va2))的设定，通过基于该振幅设定的进给控制来直接调整电弧长度。由此，可以更适当地进行电弧长度控制，能够有助于焊接品质的提高。
(2)由于基于通过设定器而预先设定的设定电压来进行焊丝12的进给速度Vft的振幅设定，因此该振幅设定所涉及的运算并不需要每次都进行，从而能够减轻控制电路20(CPU)内的运算负荷。
另外，上述实施方式也可以按照如下方式进行变更。
·虽然基于预先设定的设定电压来进行焊丝12的进给速度Vft的振幅设定，但振幅设定部20d也可以是如下构成：基于每时每刻的输出电压Vw来依次调整焊丝12的进给速度Vft的振幅(频率分量Va的振幅)。在该情况下，也可以检测例如焊接周期(短路/电弧周期)的1～数周期的输出电压Vw的平均电压，并基于该平均电压与设定电压的差分来依次变更进给速度Vft的振幅。只要这样，电弧长度就不断被优化，能够有助于焊接品质的进一步的提高。
·焊丝12的进给速度Vft的振幅变更既可以仅基于设定电压来进行，也可以基于包含设定电压在内的多个参数来进行。
·既可以基于设定电压仅进行焊丝12的进给速度Vft的振幅变更，也可以与此联动地进行其他的参数的变更。
接着，以下追加根据上述实施方式以及其他例子能够掌握的技术思想。
一种电弧焊接机，其特征在于，具备：焊炬，其进行对焊丝的供电以及该供电的保持；进给装置，其进行所述焊丝的进给并控制该进给动作；和第一或第二方式所述的电弧焊接用电源装置。
根据该构成，能够提供一种更适当地进行电弧长度控制并能够提高焊接品质的电弧焊接机。
符号说明
11 电弧焊接用电源装置
12 焊丝
20a 输出控制部
20c 进给控制部
20d 振幅设定部
M 被焊接物
1w 输出电流(输出电力)
Vw 输出电压(输出电力)
Vw1、Vw2 设定电压
Vft 进给速度
Va 进给速度的频率分量
Va1、Va2 振幅

Claims (4)

1.一种电弧焊接用电源装置，具备：
输出控制部，其为了在将焊丝作为放电电极的该电极前端使电弧产生来进行被焊接物的电弧焊接，而调整为适于电弧焊接的输出电力；和
进给控制部，其使包括所述焊丝的正反送在内的所述焊丝的进给速度周期性地变化，
所述电弧焊接用电源装置的特征在于，具备振幅设定部，该振幅设定部基于输出电压的设定电压来进行所述焊丝的进给速度的振幅设定。
2.根据权利要求1所述的电弧焊接用电源装置，其特征在于，
所述振幅设定部，基于每时每刻的所述输出电压来依次调整所述焊丝的进给速度的振幅。
3.一种电弧焊接用电源装置的控制方法，实施如下控制：
输出控制，为了在将焊丝作为放电电极的该电极前端使电弧产生来进行被焊接物的电弧焊接，而调整为适于电弧焊接的输出电力；和
进给控制，使包括所述焊丝的正反送在内的所述焊丝的进给速度周期性地变化，
所述电弧焊接用电源装置的控制方法的特征在于，
基于输出电压的设定电压来进行所述焊丝的进给速度的振幅设定。
4.根据权利要求3所述的电弧焊接用电源装置的控制方法，其特征在于，
基于每时每刻的所述输出电压来依次调整所述焊丝的进给速度的振幅。
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