CN112296483A - 被覆电弧焊接控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的被覆电弧焊接方法中，使定位点焊那样以短的周期重复焊接开始和结束的情况下的焊接作业性良好。在若在焊接电流(Iw)的接通中判别到焊接电压(Vw)成为基准电压值以上就停止焊接电源的输出并结束焊接的被覆电弧焊接控制方法中，在时刻(t2)停止焊接电源的输出后，在时刻(t3)以热启动电压值(Vwh)重开焊接电源的输出，之后在不接通焊接电流(Iw)的期间持续了热启动期间(Th)时，在时刻(t4)使焊接电压(Vw)降低到比热启动电压值(Vwh)小的值的电击防止电压值(Vwd)。在将焊接电压(Vw)控制在热启动电压(Vwh)值时，对焊接电源进行恒电压控制。使热启动电压值(Vwh)对应于被覆电弧焊条的直径以及/或者材质而变化。

Description

被覆电弧焊接控制方法

技术领域

本发明涉及被覆电弧焊接控制方法，若在焊接电流的接通中判别到焊接电压成为基准电压值以上，就停止焊接电源的输出而结束焊接。

背景技术

近年来，能选择自耗电极式电弧焊接和非自耗电极式电弧焊接来使用的复合焊接电源的需要不断提高。作为自耗电极式电弧焊接，能进行碳酸气体电弧焊接、MAG焊接、MIG焊接、被覆电弧焊接等。作为非自耗电极式电弧焊接，能进行简易式的TIG焊接。

若焊接电源的主开关成为接通状态，作为焊接模式而选择被覆电弧焊接模式，焊接电源就开始输出。在电弧未起弧的无负载状态下，焊接电压成为焊接电源能输出的80～120V程度的最大电压值。由于对被覆焊条与母材之间施加该最大电压值，因此焊接作业者有可能会触电。为此，在被覆电弧焊接中，附加有将无负载状态下的焊接电压控制在15V程度低的值的电击防止功能。

在被覆电弧焊接，通过由焊接作业者进行使焊接保持器的被覆焊条与母材接触并上拉来将电弧起弧的所谓接触式引弧，来开始焊接。

另一方面，在结束焊接时，通过将焊接保持器较高地上拉来使电弧耗尽发生。

在专利文献1的发明中，是在结束被覆电弧焊接时，若将被覆焊条上拉时的焊接电压成为预先确定的基准电压值以上，就停止焊接电源的输出并将电弧消弧。由此能平稳地结束焊接。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP专利第5758115号公报

有时会进行以数秒程度的短的周期重复焊接期间和停止期间来进行焊接的所谓的定位点焊。在专利文献1的发明中，在结束被覆电弧焊接时，若将被覆焊条上拉时的焊接电压成为预先确定的基准电压值以上，就停止焊接电源的输出并将电弧消弧。之后若经过给定期间，焊接电源就将输出重开。这时焊接电压通过电击防止功能而成为低的值。若通过电击防止功能让焊接电压成为低的值，有不能平稳地进行焊接开始时的电弧的起弧的情况。特别在定位点焊那样频繁重复焊接的开始和结束的焊接中，若不能平稳地进行电弧的起弧，焊接作业性就会显著变差。

发明内容

为此在本发明中，目的在于，在若在焊接电流的接通中判别到焊接电压成为基准电压值以上就停止焊接电源的输出来结束焊接的被覆电弧焊接控制方法中，能使定位点焊那样以短的周期重复焊接开始和结束的情况下的焊接作业性良好。

为了解决上述的课题，技术方案1的发明若在焊接电流的接通中判别到焊接电压成为基准电压值以上，就停止焊接电源的输出并结束焊接，所述被覆电弧焊接控制方法的特征在于，在停止所述焊接电源的输出后，以热启动电压值重开所述焊接电源的输出，之后在不接通所述焊接电流的期间持续了热启动期间时，使所述焊接电压降低到比所述热启动电压值小的值的电击防止电压值。

技术方案2的发明在技术方案1记载的被覆电弧焊接控制方法的基础上，特征在于，在将所述焊接电压控制在所述热启动电压值时，对所述焊接电源进行恒电压控制。

技术方案3的发明在技术方案1或技术方案2记载的被覆电弧焊接控制方法基础上，特征在于，使所述热启动电压值对应于被覆电弧焊条的直径以及/或者材质而变化。

发明的效果

根据本发明，在若在焊接电流的接通中判别到焊接电压成为基准电压值以上就将焊接电源的输出停止并结束焊接的被覆电弧焊接控制方法中，能使定位点焊那样以短的周期重复焊接开始和结束的情况下的焊接作业性良好。

附图说明

图1是用于实施本发明的实施方式1所涉及的被覆电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。

图2是在以图1上述的焊接电源中进行通常的焊接时的各信号的时序图。

图3是在以图1上述的焊接电源中进行定位点焊时的各信号的时序图。

附图标记的说明

1 被覆焊条

2 母材

3 电弧

4 焊接保持器

CD 电流接通判别电路

Cd 电流接通判别信号

DV 驱动电路

Dv 驱动信号

EA 误差放大电路

Ea 误差放大信号

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

Ev 电压误差放大信号

ID 电流检测电路

Id 电流检测信号

IR 电流设定电路

Ir 电流设定信号

Iw 焊接电流

KS 禁止电路

Ks 禁止信号

Lw 喷射距离

PM 电源主电路

SW 主开关

Th 热启动期间

THS 热启动期间电路

Ths 热启动期间信号

VD 电压检测电路

Vd 电压检测信号

VDR 电击防止电压设定电路

Vdr 电击防止电压设定信号

VHR 热启动电压设定电路

Vhr 热启动电压设定信号

VR 电压设定电路

Vr 电压设定信号

VTR 基准电压值设定电路

Vtr 基准电压值信号

Vw 焊接电压

Vwd 电击防止电压值

Vwh 热启动电压值

具体实施方式

以下参考附图来说明本发明的实施方式。

[实施方式1]

图1是用于实施本发明的实施方式1所涉及的被覆电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。该图仅表示复合焊接电源的结构中进行被覆电弧焊接时的结构。以下参考该图来说明各方块。

主开关SW切换3相200V等商用电源(图示省略)的接通状态/断开状态。

若上述的主开关SW成为接通状态，电源主电路PM就被输入商用电源，按照后述的驱动信号Dv进行逆变控制等输出控制，输出焊接电流Iw以及焊接电压Vw。虽省略图示，但该电源主电路PM具备对商用电源进行整流的1次整流电路、将经过整流的直流平滑的电容器、将经过平滑的直流按照上述的驱动信号Dv变换成高频交流的逆变电路、将高频交流降压成适合电弧焊接的电压值的逆变变压器、对降压的高频交流进行整流的2次整流电路、和将经过整流的直流平滑的电抗器。

焊接保持器4握持被覆焊条1，对被覆焊条1进行供电。

在被覆焊条1与母材2之间产生电弧3。在电弧3中接通焊接电流Iw，对被覆焊条1与母材2之间施加焊接电压Vw。被覆焊条1的前端与母材2的被覆焊条1的轴方向的距离是喷射距离(standoff)Lw。

电流设定电路IR输出预先确定的电流设定信号Ir。电流检测电路ID检测上述的焊接电流Iw，并输出电流检测信号Id。电流误差放大电路EI将上述的电流设定信号Ir以及上述的电流检测信号Id作为输入，将两值的误差放大并输出电流误差放大信号Ei。

热启动(Hot Start)电压设定电路VHR输出预先确定的热启动电压设定信号Vhr。该热启动电压设定信号Vhr的值在定位点焊那样以短的周期重复焊接开始/结束的焊接中被设定成能平稳进行焊接开始时的电弧起弧的值。一般，该值越大，则电弧起弧越平稳。另一方面，该值越大，就越可能触电。因此，期望在电弧起弧平稳的范围内设定为最小值。若被覆焊条1的直径以及/或者材质不同，则电弧起弧变得平稳的电压值也发生变化。为此，热启动电压设定信号Vhr的值期望对应于被覆焊条的直径以及/或者材质设定为适合值。热启动电压设定信号Vhr例如设定为60～100V程度。

电击防止电压设定电路VDR输出预先确定的电击防止电压设定信号Vdr。在此Vhr＞Vdr。该电击防止电压设定信号Vdr的值被设定为15V程度，以使得能防止触电。

电压设定电路VR将上述的热启动电压设定信号Vhr、上述的电击防止电压设定信号Vdr以及后述的热启动期间信号Ths作为输入，在热启动期间信号Ths为高电平(热启动期间Th)时输出热启动电压设定信号Vhr的值作为电压设定信号Vr，在热启动期间信号Ths为低电平时输出电击防止电压设定信号Vdr的值作为电压设定信号Vr。

电压检测电路VD检测上述的焊接电压Vw，并输出电压检测信号Vd。电压误差放大电路EV将上述的电压设定信号Vr以及上述的电压检测信号Vd作为输入，将两值的误差放大并输出电压误差放大信号Ev。

电流接通判别电路CD将上述的电流检测信号Id作为输入，在该值为预先确定的电流接通判别值(10A程度)以上时，判别为正接通焊接电流Iw，从而输出成为高电平的电流接通判别信号Cd。

误差放大电路EA将上述的电流误差放大信号Ei、上述的电压误差放大信号Ev以及上述的电流接通判别信号Cd作为输入，在电流接通判别信号Cd为高电平(通电中)时输出电流误差放大信号Ei作为误差放大信号Ea，在电流接通判别信号Cd为低电平(非通电)时输出电压误差放大信号Ev作为误差放大信号Ea。通过该电路，在正接通焊接电流Iw时，焊接电源被恒电流控制，在非通电(无负载状态)时被恒电压控制。

驱动电路DV将上述的误差放大信号Ea以及后述的禁止信号Ks作为输入，在禁止信号Ks为低电平时，通过误差放大信号Ea进行调制控制，输出驱动信号Dv，在禁止信号Ks为高电平时，不输出驱动信号Dv。因此，在禁止信号Ks为高电平时，停止从电源主电路PM的输出。

基准电压值设定电路VTR输出预先确定的基准电压值信号Vtr。该基准电压值信号Vtr对应于电流设定信号Ir的值、被覆焊条1的直径、材质等来设定，使得在被覆焊条1的上拉距离(喷射距离Lw)成为所期望值时，电弧消弧。

禁止电路KS将上述的电压检测信号Vd以及上述的基准电压值信号Vtr作为输入，电压检测信号Vd的值从不足基准电压值信号Vtr的值的状态成为以上的状态，在该状态持续了预先确定的监视期间时，输出仅在预先确定的禁止期间成为高电平的禁止信号Ks。例如监视期间是100ms，禁止期间是100ms。

热启动期间电路THS将上述的禁止信号Ks作为输入，输出热启动期间信号Ths，其在禁止信号Ks从高电平变化为低电平的时间点起直到经过预先确定的热启动期间Th的时间点为止成为高电平。该热启动期间Th例如在0.5～5.0秒程度的范围内设定。该值考虑定位点焊的作业性来设定。

图2是在图1中在述的焊接电源在或者进行通常的焊接时的各信号的时序图。该图的(A)表示焊接电流Iw的时间变化，该图的(B)表示焊接电压Vw的时间变化，该图的(C)表示禁止信号Ks的时间变化，该图的(D)表示喷射距离Lw的时间变化，该图的(E)表示热启动期间信号Ths的时间变化。所谓通常的焊接，是指从焊接结束到下一焊接开始的时间经过数秒以上的焊接。该图是在被覆电弧焊接中进行焊接保持器的上拉操作而结束焊接、开始下一焊接时。以下参考该图来说明各信号的动作。

时刻t1以前的稳态焊接中如该图的(D)所示那样，被覆焊条前端与母材的距离即喷射距离Lw由焊接作业者维持成大致固定。该喷射距离Lw是5mm程度。稳态焊接中如该图的(A)所示那样，接通由图1的电流设定信号Ir确定的恒定值的焊接电流Iw，如该图的(B)所示那样，施加与喷射距离Lw(电弧长度)相应的大致固定的焊接电压Vw。如该图的(C)所示那样，禁止信号Ks成为低电平。另外，如该图的(E)所示那样，热启动期间信号Ths也成为低电平。

若从时刻t1起，焊接作业者为了结束焊接而开始焊接保持器的上拉操作，就如该图的(D)所示那样，喷射距离Lw逐渐变长。对此作出响应，如该图的(B)所示那样，焊接电压Vw逐渐变大。另一方面，如该图的(A)所示那样，由于焊接电流Iw被恒电流控制，因此维持时刻t1以前的值。

在时刻t2，由于该图的(B)所示的焊接电压Vw(图1的电压检测信号Vd)从不足预先确定的基准电压值的状态变为以上的状态，该状态持续了预先确定的监视期间，因此如该图的(C)所示那样，禁止信号Ks变化为高电平。对此作出响应，由于焊接电源停止输出，因此在时刻t2，如该图的(A)所示那样，焊接电流Iw成为0A，如该图的(B)所示那样，焊接电压Vw成为0V，电弧消弧。由此焊接结束。监视期间是100ms程度，禁止信号Ks为了防止短时间内重复高电平/低电平的颤动而设。

基准电压值如上述那样，由图1的基准电压值信号Vtr确定。基准电压值信号Vtr对应于图1的电流设定信号Ir、被覆焊条的直径、材质等而设定为适合值。如此一来，能使电弧消弧的喷射距离Lw大致固定，能使作业性良好。

在时刻t3，若从时刻t2经过预先确定的禁止期间，就如该图的(C)所示那样，禁止信号Ks回到低电平。对此作出响应，焊接电源再度开始输出。由于在该状态下，电弧未起弧，因此如该图的(A)所示那样，未接通焊接电流Iw，成为无负载状态。为此，焊接电源切换到恒电压控制。在时刻t3，若该图的(C)所示的禁止信号Ks从高电平变化为低电平，就如该图的(E)所示那样，热启动期间信号Ths成为高电平，直到经过预先确定的热启动期间Th的时刻t4为止都维持高电平。因此，时刻t3～t4的期间成为热启动期间Th。

在时刻t3～t4的热启动期间Th中，图1的电压设定信号Vr成为图1的热启动电压设定信号Vhr的值。为此，如该图的(B)所示那样，焊接电压Vw成为热启动电压值Vwh。

若无负载状态持续到时刻t4，图1的电压设定信号Vr就切换到图1的电击防止电压设定信号Vdr的值。为此，如该图的(B)所示那样，焊接电压Vw降低到电击防止电压值Vwd。由此能防止触电。

若为了从时刻t5起开始下一焊接，焊接作业者将焊接保持器接近母材，则如该图的(D)所示那样，喷射距离Lw逐渐变短。若在时刻t6，被覆焊条与母材接触，则如该图的(A)所示那样，开始接通焊接电流Iw。对此作出响应，焊接电源切换为恒电流控制。如该图的(B)所示那样，焊接电压Vw成为大致0V。

若在时刻t7，焊接作业者将焊接保持器上拉而形成适合焊接的距离，就如该图的(D)所示那样，喷射距离Lw成为与距离对应的值。通过该上拉操作而让电弧起弧。其结果，焊接电流Iw成为图1的电流设定信号Ir的值。如该图的(B)所示那样，焊接电压Vw成为与电弧长度成正比的值。如此地开始焊接。

图3是在图1中在上述的焊接电源中进行定位点焊时的各信号的时序图。该图的(A)表示焊接电流Iw的时间变化，该图的(B)表示焊接电压Vw的时间变化，该图的(C)表示禁止信号Ks的时间变化，该图的(D)表示喷射距离Lw的时间变化，该图的(E)表示热启动期间信号Ths的时间变化。所谓定位点焊，是指从焊接结束到下一焊接开始为止的时间短到数秒以下的焊接。该图是在被覆电弧焊接中进行焊接保持器的上拉操作来结束焊接、并在热启动期间Th中开始下一焊接之时。以下参考该图来说明各信号的动作。

在该图中，时刻t3以前的动作说明由于与图2相同，因此不再重复说明。

若在时刻t3，从时刻t2经过了预先确定的禁止期间，则如该图的(C)所示那样，禁止信号Ks回到低电平。对此作出响应，焊接电源再度开始输出。在该状态下，由于电弧未起弧，因此如该图的(A)所示那样，焊接电流Iw不通电，成为无负载状态。为此，焊接电源切换为恒电压控制。若在时刻t3，该图的(C)所示的禁止信号Ks从高电平变化为低电平，则如该图的(E)所示那样，热启动期间信号Ths成为高电平，进入热启动期间Th。

在时刻t3起的热启动期间Th中，图1的电压设定信号Vr成为图1的热启动电压设定信号Vhr的值。为此，如该图的(B)所示那样，焊接电压Vw成为热启动电压值Vwh。

若为了从热启动期间Th中的时刻t4起开始接下来的焊接，焊接作业者将焊接保持器接近母材，则如该图的(D)所示那样，喷射距离Lw逐渐变短。若在时刻t5，被覆焊条与母材接触，则如该图的(A)所示那样，开始接通焊接电流Iw。对此作出响应，焊接电源切换为恒电流控制。如该图的(B)所示那样，焊接电压Vw成为大致0V。

若在时刻t6，焊接作业者将焊接保持器上拉而形成适合焊接的距离，则如该图的(D)所示那样，喷射距离Lw成为与距离对应的值。通过该上拉操作而让电弧起弧。其结果，焊接电流Iw成为图1的电流设定信号Ir的值。如该图的(B)所示那样，焊接电压Vw成为与电弧长度成正比的值。如此地开始焊接。

根据上述的实施方式1，在若在焊接电流的接通中判别到焊接电压成为基准电压值以上就停止焊接电源的输出并结束焊接的被覆电弧焊接控制方法中，停止焊接电源的输出后以热启动电压值重开焊接电源的输出，之后在不接通焊接电流的期间持续热启动期间时，使焊接电压降低到比所述热启动电压值小的值的电击防止电压值。由此在本实施方式中，在定位点焊那样焊接结束与接下来的焊接开始之间的时间短的情况下，在对被覆焊条与母材之间施加比电击防止电压值大的值即热启动电压值的状态下进行焊接的开始操作，因此能将电弧平稳地起弧。为此，能使进行定位点焊时的焊接作业性良好。

进而，根据本实施方式，在将焊接电压控制在热启动电压值时，对焊接电源进行恒电压控制。一般来说，热启动电压值越大则电弧起弧越平稳。反过来，该值越大，越可能触电。因此，期望在电弧起弧平稳的范围内设定为成为最小值的所期望值。在本实施方式中，能将热启动电压值控制在上述的所期望值。

进而，根据本实施方式，使热启动电压值对应于被覆电弧焊条的直径以及/或者材质变化。由此在本实施方式中，能对应于被覆焊条的直径以及/或者材质将热启动电压值控制在上述的所期望值。

在上述的实施方式中说明了对电流起弧电压值进行恒电压控制的情况，但也可以进行恒电流控制。在该情况下，热启动电压值成为焊接电源能输出的最大电压值。

Claims (3)

1.一种被覆电弧焊接控制方法，若在焊接电流的接通中判别到焊接电压成为基准电压值以上，就停止焊接电源的输出并结束焊接，所述被覆电弧焊接控制方法的特征在于，

在停止所述焊接电源的输出后，以热启动电压值重开所述焊接电源的输出，

之后在不接通所述焊接电流的期间持续了热启动期间时，使所述焊接电压降低到比所述热启动电压值小的值的电击防止电压值。

2.根据权利要求1所述的被覆电弧焊接控制方法，其特征在于，

在将所述焊接电压控制在所述热启动电压值时，对所述焊接电源进行恒电压控制。

3.根据权利要求1或2所述的被覆电弧焊接控制方法，其特征在于，

使所述热启动电压值对应于被覆电弧焊条的直径以及/或者材质而变化。

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