CN112338324A - 电弧焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供电弧焊接方法。在交替切换正向进给的脉冲电弧焊接和正反向进给的短路过渡电弧焊接来进行焊接的电弧焊接方法中，平稳地进行焊接方法的切换。电弧焊接方法中，交替切换接通峰值电流(Ip)以及基值电流(Ib)并将焊丝正向进给来进行脉冲电弧焊接的期间和接通短路电流以及电弧电流并将焊丝进行正反向进给来进行短路过渡电弧焊接的期间来进行焊接，在该电弧焊接方法中，设置若在时刻(t1)开始进行脉冲电弧焊接的期间就将焊丝反向进给的脉冲初始反向进给期间(Tair)，在经过脉冲初始反向进给期间(Tair)后将焊丝切换成正向进给。将脉冲初始反向进给期间(Tair)设为焊接电压(Vw)上升到基准电压值的期间。

Description

电弧焊接方法

技术领域

本发明涉及电弧焊接方法，交替切换接通峰值电流以及基值电流并将焊丝正向进给来进行脉冲电弧焊接的期间、和接通短路电流以及电弧电流并将所述焊丝正反向进给来进行短路过渡电弧焊接的期间来进行焊接。

背景技术

使用如下方法：进给焊丝，交替切换进行脉冲电弧焊接的期间和进行短路过渡电弧焊接的期间来进行焊接的方法(例如参考专利文献1)。该情况下的切换频率是0.1～10Hz程度。在该焊接方法中，能形成鳞状的漂亮的焊道。进而，在该焊接方法中，能通过调整脉冲电弧焊接的期间与短路过渡电弧焊接的期间的比率来进行向母材的热输入控制。

另外，在专利文献2的发明中，公开了一种电弧焊接方法，交替重复将焊丝正向进给来进行脉冲电弧焊接的期间和将焊丝正反向进给来进行短路过渡电弧焊接的期间，来进行焊接。在该电弧焊接方法中，将短路过渡电弧焊接中的进给在电弧期间中设为正向进给，在短路期间中设为反向进给。进而，在通过脉冲电弧焊接让熔滴过渡后的基值期间中进行从脉冲电弧焊接向短路过渡电弧焊接的切换。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2005-313179号公报

专利文献2：JP特开2015-205347号公报

在现有技术中，由于在脉冲电弧焊接与短路过渡电弧焊接的切换时，熔滴过渡形态发生变化，因此有产生溅射、焊接状态变得不稳定的问题。

发明内容

为此，在本发明中，目的在于，提供能平稳地进行短路过渡电弧焊接与脉冲电弧焊接的切换的电弧焊接方法。

为了解决上述的课题，技术方案1的发明是电弧焊接方法，交替切换接通峰值电流以及基值电流并将焊丝正向进给来进行脉冲电弧焊接的期间和接通短路电流以及电弧电流并将所述焊丝正反向进给来进行短路过渡电弧焊接的期间来进行焊接，所述电弧焊接方法的特征在于，设置若进行所述脉冲电弧焊接的期间开始就将所述焊丝反向进给的脉冲初始反向进给期间，在经过所述脉冲初始反向进给期间后将所述焊丝切换成所述正向进给。

技术方案2的发明在技术方案1记载的电弧焊接方法基础上，特征在于，将所述脉冲初始反向进给期间设为焊接电压上升到基准电压值的期间。

技术方案3的发明在技术方案1或技术方案2记载的电弧焊接方法基础上，特征在于，在所述脉冲初始反向进给期间中，将焊接电流维持在比所述基值电流大的值且比所述峰值电流小的值。

技术方案4的发明在技术方案1～3中任一项记载的电弧焊接方法基础上，特征在于，在经过所述脉冲初始反向进给期间后接通最初的所述峰值电流。

发明的效果

根据本发明，能平稳地进行短路过渡电弧焊接与脉冲电弧焊接的切换。

附图说明

图1是用于实施本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接方法的焊接电源的框图。

图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接方法的图1的焊接电源中的从脉冲电弧焊接期间Ta向短路过渡电弧焊接期间Tc的切换时的各信号的时序图。

图3是表示本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接方法的图1的焊接电源中的从短路过渡电弧焊接期间Tc向脉冲电弧焊接期间Ta的切换时的各信号的时序图。

附图标记的说明

1 焊丝

2 母材

3 电弧

4 焊炬

5 进给辊

CM 电流比较电路

Cm 电流比较信号

DR 驱动电路

Dr 驱动信号

E 输出电压

Ea 误差放大信号

ED 输出电压检测电路

Ed 输出电压检测信号

EI 电流误差放大电路

Ei 电流误差放大信号

ER 输出电压设定电路

Er 输出电压设定信号

EV 电压误差放大电路

Ev 电压误差放大信号

Fa 脉冲初始反向进给速度

FAR 脉冲进给速度设定电路

Far 脉冲进给速度设定信号

FARR 脉冲初始反向进给速度设定信号

Farr 脉冲初始反向进给速度设定信号

FASR 脉冲正向进给速度设定电路

Fasr 脉冲正向进给速度设定信号

FC 进给控制电路

Fc 进给控制信号

FCR 短路电弧进给速度设定电路

Fcr 短路电弧进给速度设定信号

FR 进给速度设定电路

Fr 进给速度设定信号

Fw 进给速度

IAR 脉冲电流设定电路

Iar 脉冲电流设定信号

Ias 脉冲初始电流

IASR 脉冲初始电流设定电路

Iasr 脉冲初始电流设定信号

Ib 基值电流

IBR 基值电流设定电路

Ibr 基值电流设定信号

ICR 短路电弧电流设定电路

Icr 短路电弧电流设定信号

ID 电流检测电路

Id 电流检测信号

ILR 低等级电流设定电路

Ilr 低等级电流设定信号

Ip 峰值电流

IPR 峰值电流设定电路

Ipr 峰值电流设定信号

IR 电流设定电路

Ir 电流设定信号

Iw 焊接电流

ND 缩颈检测电路

Nd 缩颈检测信号

PM 电源主电路

R 减流电阻器

SD 短路判别电路

Sd 短路判别信号

STD 小电流期间电路

Std 小电流期间信号

Stf 最终脉冲周期信号

SW 电源特性切换电路

Ta 脉冲电弧焊接期间

Tair 脉冲初始反向进给期间

TAR 脉冲电弧焊接期间设定电路

Tar 脉冲电弧焊接期间设定信号

TARR 脉冲初始反向进给期间设定电路

Tarr 脉冲初始反向进给期间设定信号

Tas 脉冲初始电流期间

TASR 脉冲初始电流期间设定电路

Tasr 脉冲初始电流期间设定信号

Tb 基值期间

TBR 基值期间设定电路

Tbr 基值期间设定信号

Tc 短路过渡电弧焊接期间

TCR 短路过渡电弧焊接期间设定电路

Tcr 短路过渡电弧焊接期间设定信号

TDR 电流下降时间设定电路

Tdr 电流下降时间设定信号

Tf 脉冲周期

TM 计时器电路

Tm 计时器信号

Tp 峰值期间

TPR 峰值期间设定电路

Tpr 峰值期间设定信号

Tpd 峰值下降期间

TPDR 峰值下降期间设定电路

Tpdr 峰值下降期间设定信号

TR 晶体管

Trd 反向进给减速期间

TRDR 反向进给减速期间设定电路

Trdr 反向进给减速期间设定信号

Trp 反向进给峰值期间

Tru 反向进给加速期间

TRUR 反向进给加速期间设定电路

Trur 反向进给加速期间设定信号

Tsd 正向进给减速期间

TSDR 正向进给减速期间设定电路

Tsdr 正向进给减速期间设定信号

Tsf 最终脉冲周期

Tsp 正向进给峰值期间

Tsu 正向进给加速期间

TSUR 正向进给加速期间设定电路

Tsur 正向进给加速期间设定信号

Tu 峰值上升期间

TUR 峰值上升期间设定电路

Tur 峰值上升期间设定信号

VD 电压检测电路

Vd 电压检测信号

Vw 焊接电压

WL 电抗器

WM 进给电动机

Wrp 反向进给峰值

WRR 反向进给峰值设定电路

Wrr 反向进给峰值设定信号

Wsp 正向进给峰值

WSR 正向进给峰值设定电路

Wsr 正向进给峰值设定信号

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所涉及的电弧焊接方法的焊接电源的框图。以下参考该图来说明各方块。

电源主电路PM将3相200V等商用电源(图示省略)作为输入，按照后述的误差放大信号Ea进行基于逆变控制等的输出控制，输出输出电压E。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次整流器；将经过整流的直流平滑的平滑电容器；将经过平滑的直流变换成高频交流的通过上述的误差放大信号Ea驱动的逆变电路；将高频交流降压成适合焊接的电压值的高频变压器；和将经过降压的高频交流整流成直流的2次整流器。

电抗器WL将焊接电流Iw平滑并使稳定的电弧3持续。

进给电动机WM将后述的进给控制信号Fc作为输入，在脉冲电弧焊接期间中主要进行正向进给，在短路过渡电弧焊接期间中进行正反向进给，来将焊丝1以进给速度Fw进给。对于进给电动机WM，使用过渡响应性快的电动机。为了加快焊丝1的进给速度Fw的变化率以及进给方向的反转，进给电动机WM有设置在焊炬4的前端的附近的情况。另外，来由使用2个进给电动机WM来形成推拉方式的进给系统的情况。

焊丝1通过与上述的进给电动机WM结合的进给辊5的旋转而在焊炬4内被进给，在与母材2之间产生电弧3。对焊炬4内的导电嘴(图示省略)与母材2之间施加焊接电压Vw，接通焊接电流Iw。从焊炬4的前端喷出保护气体(图示省略)，来将电弧3从大气遮蔽。作为保护气体，在焊丝1的材质是钢铁的情况下使用氩气与碳酸气体的混合气体，在焊丝1的材质是铝的情况下使用氩气。

输出电压设定电路ER输出预先确定的输出电压设定信号Er。输出电压检测电路ED检测上述的输出电压E，将其平滑，并输出输出电压检测信号Ed。

电压误差放大电路EV将上述的输出电压设定信号Er以及上述的输出电压检测信号Ed作为输入，将输出电压设定信号Er(+)与输出电压检测信号Ed(-)的误差放大，并输出电压误差放大信号Ev。

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。短路判别电路SD将上述的电压检测信号Vd作为输入，在该值不足预先确定的短路判别值(10V程度)时判别为处于短路期间，并输出成为高电平的短路判别信号Sd，在以上时判别为处于电弧期间，并输出成为低电平的短路判别信号Sd。

正向进给加速期间设定电路TSUR输出预先确定的正向进给加速期间设定信号Tsur。

正向进给减速期间设定电路TSDR输出预先确定的正向进给减速期间设定信号Tsdr。

反向进给加速期间设定电路TRUR输出预先确定的反向进给加速期间设定信号Trur。

反向进给减速期间设定电路TRDR输出预先确定的反向进给减速期间设定信号Trdr。

正向进给峰值设定电路WSR将后述的计时器信号Tm以及上述的短路判别信号Sd作为输入，在从计时器信号Tm变化为低电平(短路过渡电弧焊接期间Tc)起到最初短路判别信号Sd变化为高电平(短路期间)为止的期间中输出成为预先确定的初始值的正向进给峰值设定信号Wsr，在这以外的期间中输出成为预先确定的稳态值的正向进给峰值设定信号Wsr。

反向进给峰值设定电路WRR输出预先确定的反向进给峰值设定信号Wrr。

短路电弧进给速度设定电路FCR将上述的正向进给加速期间设定信号Tsur、上述的正向进给减速期间设定信号Tsdr、上述的反向进给加速期间设定信号Trur、上述的反向进给减速期间设定信号Trdr、上述的正向进给峰值设定信号Wsr、上述的反向进给峰值设定信号Wrr以及上述的短路判别信号Sd作为输入，输出通过以下的处理生成的进给速度图案，作为短路电弧进给速度设定信号Fcr。在该短路电弧进给速度设定信号Fcr为正的值时成为正向进给期间，为负的值时成为反向进给期间。

1)在由正向进给加速期间设定信号Tsur确定的正向进给加速期间Tsu中输出从0(其中在刚切换到短路过渡电弧焊接期间Tc后是脉冲进给速度设定信号Far)直线状加速到由正向进给峰值设定信号Wsr确定的正的值的正向进给峰值Wsp的短路电弧进给速度设定信号Fcr。

2)接着，在正向进给峰值期间Tsp中，输出维持上述的正向进给峰值Wsp的短路电弧进给速度设定信号Fcr。

3)若短路判别信号Sd从低电平(电弧期间)变化为高电平(短路期间)，就过渡到由正向进给减速期间设定信号Tsdr确定的正向进给减速期间Tsd，输出从上述的正向进给峰值Wsp直线状减速到0的短路电弧进给速度设定信号Fcr。

4)接着，在由反向进给加速期间设定信号Trur确定的反向进给加速期间Tru中，输出从0直线状加速到由反向进给峰值设定信号Wrr确定的负的值的反向进给峰值Wrp的短路电弧进给速度设定信号Fcr。

5)接着，在反向进给峰值期间Trp中，输出维持上述的反向进给峰值Wrp的短路电弧进给速度设定信号Fcr。

6)若短路判别信号Sd从高电平(短路期间)变化为低电平(电弧期间)，就过渡到由反向进给减速期间设定信号Trdr确定的反向进给减速期间Trd，输出从上述的反向进给峰值Wrp直线状减速到0的短路电弧进给速度设定信号Fcr。

7)通过重复上述的1)～6)来生成正负的梯形波状变化的进给图案的短路电弧进给速度设定信号Fcr。

减流电阻器R插入上述的电抗器WL与焊炬4之间。该减流电阻器R的值被设定成短路期间中的焊接电流Iw的通电路的电阻值(0.01～0.03Ω程度)的50倍以上的大的值(0.5～3Ω程度)。若将该减流电阻器R插入焊接电流Iw的通电路，就会急剧消耗蓄积于电抗器WL以及焊接线缆的电抗器的能量。

晶体管TR与上述的减流电阻器R并联连接，并按照后述的驱动信号Dr被接通或断开控制。

缩颈检测电路ND将上述的短路判别信号Sd、上述的电压检测信号Vd以及上述的电流检测信号Id作为输入，在短路判别信号Sd为高电平(短路期间)时的电压检测信号Vd的电压上升值达到基准值的时间点判别为缩颈的形成状态成为基准状态，并输出成为高电平的缩颈检测信号Nd，在短路判别信号Sd变化为低电平(电弧期间)的时间点，输出成为低电平的缩颈检测信号Nd。另外，也可以在短路期间中的电压检测信号Vd的微分值到达与其对应的基准值的时间点，使缩颈检测信号Nd变化为高电平。进而，也可以用电压检测信号Vd的值除以电流检测信号Id的值来算出熔滴的电阻值，在该电阻值的微分值达到与其对应的基准值的时间点使缩颈检测信号Nd变化为高电平。

低等级电流设定电路ILR输出预先确定的低等级电流设定信号Ilr。电流比较电路CM将该低等级电流设定信号Ilr以及上述的电流检测信号Id作为输入，在Id＜Ilr时输出成为高电平的电流比较信号Cm，在Id≥Ilr时输出成为低电平的电流比较信号Cm。

驱动电路DR将上述的电流比较信号Cm以及上述的缩颈检测信号Nd作为输入，将驱动信号Dr输出到上述的晶体管TR的基极端子，关于该驱动信号Dr，若缩颈检测信号Nd变化为高电平其就变化为低电平，若之后电流比较信号Cm变化为高电平其就变化为高电平。因此，由于若检测到缩颈，该驱动信号Dr就成为低电平，晶体管TR成为断开状态，在通电路插入减流电阻器R，因此焊接电流Iw急减。并且，由于若急减的焊接电流Iw的值减少到低等级电流设定信号Ilr的值，驱动信号Dr就成为高电平，晶体管TR成为接通状态，因此减流电阻器R被短路，回到通常的状态。

短路电弧电流设定电路ICR将上述的短路判别信号Sd、上述的低等级电流设定信号Ilr以及上述的缩颈检测信号Nd作为输入，进行以下的处理，输出短路电弧电流设定信号Icr。

1)在短路判别信号Sd为低电平(电弧期间)时，输出成为低等级电流设定信号Ilr的短路电弧电流设定信号Icr。

2)若短路判别信号Sd变化为高电平(短路期间)，就输出短路电弧电流设定信号Icr，其在预先确定的初始期间中成为预先确定的初始电流设定值，之后以预先确定的短路时倾斜上升到预先确定的短路时峰值设定值并维持该值。

3)之后，若缩颈检测信号Nd变化为高电平，就输出成为低等级电流设定信号Ilr的值的短路电弧电流设定信号Icr。

电流下降时间设定电路TDR输出预先确定的电流下降时间设定信号Tdr。

小电流期间电路STD将上述的短路判别信号Sd以及上述的电流下降时间设定信号Tdr作为输入，输出小电流期间信号Std，其在从短路判别信号Sd变化为低电平(电弧期间)的时间点起经过由电流下降时间设定信号Tdr确定的时间的时间点成为高电平，之后若短路判别信号Sd成为高电平(短路期间)，就成为低电平。

峰值期间设定电路TPR将后述的最终脉冲周期信号Stf作为输入，输出峰值期间设定信号Tpr，其在最终脉冲周期信号Stf为低电平时成为预先确定的稳态峰值期间，在最终脉冲周期信号Stf为高电平时成为预先确定的最终峰值期间。

峰值上升期间设定电路TUR将后述的最终脉冲周期信号Stf作为输入，输出峰值上升期间设定信号Tur，其在最终脉冲周期信号Stf为低电平时成为预先确定的稳态峰值上升期间，在最终脉冲周期信号Stf为高电平时成为预先确定的最终峰值上升期间。

峰值下降期间设定电路TPDR将后述的最终脉冲周期信号Stf作为输入，输出峰值下降期间设定信号Tpdr，其在最终脉冲周期信号Stf为低电平时成为预先确定的稳态峰值下降期间，在最终脉冲周期信号Stf为高电平时成为预先确定的最终峰值下降期间。

基值期间设定电路TBR输出预先确定的基值期间设定信号Tbr。

峰值电流设定电路IPR将上述的电压误差放大信号Ev作为输入，进行调制控制，输出峰值电流设定信号Ipr。调制控制通过如Ipr＝Ip0-∫Kp·Ev·dt那样将电压误差放大信号Ev积分来进行。Ip0是峰值电流值的初始值，Kp是用于将峰值电流调制控制的增益调整成适合值的常数。

基值电流设定电路IBR将上述的电压误差放大信号Ev作为输入，进行调制控制，输出基值电流设定信号Ibr。调制控制通过如Ibr＝Ib0-∫Kb·Ev·dt那样将电压误差放大信号Ev积分来进行。Ib0是基值电流值的初始值，Kb是用于将基值电流调制控制的增益调整成适合值的常数。

脉冲初始反向进给期间设定电路TARR输出预先确定的脉冲初始反向进给期间设定信号Tarr。

脉冲初始电流期间设定电路TASR输出预先确定的脉冲初始电流期间设定信号Tasr。脉冲初始电流设定电路IASR输出预先确定的脉冲初始电流设定信号Iasr。

脉冲电流设定电路IAR将后述的计时器信号Tm、上述的峰值期间设定信号Tpr、上述的峰值上升期间设定信号Tur、上述的峰值下降期间设定信号Tpdr、上述的基值期间设定信号Tbr、上述的峰值电流设定信号Ipr、上述的基值电流设定信号Ibr、上述的脉冲初始电流期间设定信号Tasr以及上述的脉冲初始电流设定信号Iasr作为输入，进行以下的处理，输出脉冲电流设定信号Iar。

1)在计时器信号Tm为低电平(短路过渡电弧焊接期间)时，输出脉冲初始电流设定信号Iasr的值，作为脉冲电流设定信号Iar。

2)从计时器信号Tm从低电平变化为高电平(脉冲电弧焊接期间)的时间点起在由脉冲初始电流期间设定信号Tasr确定的脉冲初始电流期间Tas中，输出脉冲初始电流设定信号Iasr的值，作为脉冲电流设定信号Iar。

3)接着，在由峰值上升期间设定信号Tur确定的峰值上升期间Tu中，输出从脉冲初始电流设定信号Iasr(从第2次脉冲周期起是基值电流设定信号Ibr)的值向峰值电流设定信号Ipr的值上升的脉冲电流设定信号Iar。

4)接着，在由峰值期间设定信号Tpr确定的峰值期间Tp中，输出维持峰值电流设定信号Ipr的值的脉冲电流设定信号Iar。

5)接着，在由峰值下降期间设定信号Tpdr确定的峰值下降期间Tpd中，输出从峰值电流设定信号Ipr的值向基值电流设定信号Ibr的值下降的脉冲电流设定信号Iar。

6)接着，由基值期间设定信号Tbr确定的基值期间Tb中输出维持基值电流设定信号Ibr的值的脉冲电流设定信号Iar。

7)将上述的3)～6)作为1脉冲周期，直到计时器信号Tm变化为低电平为止一直重复。

脉冲电弧焊接期间设定电路TAR输出预先确定的脉冲电弧焊接期间设定信号Tar。短路过渡电弧焊接期间设定电路TCR输出预先确定的短路过渡电弧焊接期间设定信号Tcr。

计时器电路TM将上述的脉冲电弧焊接期间设定信号Tar、上述的短路过渡电弧焊接期间设定信号Tcr、上述的短路判别信号Sd、上述的脉冲电流设定信号Iar以及上述的基值电流设定信号Ibr作为输入，在计时器信号Tm变化为低电平(短路过渡电弧焊接期间Tc)的时间点起经过由短路过渡电弧焊接期间设定信号Tcr确定的期间后，在短路判别信号Sd最初变化为低电平(电弧期间)的时间点，计时器信号Tm变化为高电平，若计时器信号Tm变化为高电平(脉冲电弧焊接期间Ta)的时间点起经过由脉冲电弧焊接期间设定信号Tar确定的期间后新开始脉冲周期，就进入最终脉冲周期Tsf，在最终脉冲周期Tsf中脉冲电流设定信号Iar变得与基值电流设定信号Ibr的值相等的时间点结束最终脉冲周期Tsf，计时器信号Tm变化为低电平，仅在上述的最终脉冲周期Tsf中输出成为高电平的最终脉冲周期信号Stf。

因此，脉冲电弧焊接期间Ta成为脉冲电弧焊接期间设定信号Tar的期间+到最终脉冲周期Tsf开始为止的期间+成为最终脉冲周期Tsf的期间。短路过渡电弧焊接期间Tc成为短路过渡电弧焊接期间设定信号Tcr的期间+到之后最初的短路期间结束为止的期间。

脉冲初始反向进给速度设定信号FARR输出负的值的预先确定的脉冲初始反向进给速度设定信号Farr。脉冲正向进给速度设定电路FASR输出正的值的预先确定的脉冲正向进给速度设定信号Fasr。

脉冲进给速度设定电路FAR将上述的计时器信号Tm、上述的脉冲初始反向进给期间设定信号Tarr、上述的脉冲初始反向进给速度设定信号Farr以及上述的脉冲正向进给速度设定信号Fasr作为输入，进行以下的处理，输出脉冲进给速度设定信号Far。

1)在计时器信号Tm为低电平(短路过渡电弧焊接期间)时，输出脉冲初始反向进给速度设定信号Farr的值，作为脉冲进给速度设定信号Far。

2)从计时器信号Tm从低电平变化为高电平(脉冲电弧焊接期间)的时间点起在由脉冲初始反向进给期间设定信号Tarr确定的脉冲初始反向进给期间Tair中，输出脉冲初始反向进给速度设定信号Farr的值，作为脉冲进给速度设定信号Far。

3)接着，在直到计时器信号Tm变化为低电平为止的期间中，输出脉冲正向进给速度设定信号Fasr的值，作为脉冲进给速度设定信号Far。

进给速度设定电路FR将上述的计时器信号Tm、上述的短路电弧进给速度设定信号Fcr以及上述的脉冲进给速度设定信号Far作为输入，在计时器信号Tm为高电平(脉冲电弧焊接期间Ta)时输出脉冲进给速度设定信号Far，作为进给速度设定信号Fr，在低电平(短路过渡电弧焊接期间Tc)时输出短路电弧进给速度设定信号Fcr，作为进给速度设定信号Fr。

进给控制电路FC将上述的进给速度设定信号Fr作为输入，将用于以相当于进给速度设定信号Fr的值的进给速度Fw进给焊丝1的进给控制信号Fc输出到上述的进给电动机WM。

电流设定电路IR将上述的计时器信号Tm、上述的短路电弧电流设定信号Icr以及上述的脉冲电流设定信号Iar作为输入，在计时器信号Tm为高电平(脉冲电弧焊接期间Ta)时输出脉冲电流设定信号Iar，作为电流设定信号Ir，在低电平(短路过渡电弧焊接期间Tc)时输出短路电弧电流设定信号Icr，作为电流设定信号Ir。

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，将电流设定信号Ir(+)与电流检测信号Id(-)的误差放大，并输出电流误差放大信号Ei。

电源特性切换电路SW将上述的计时器信号Tm、上述的电流误差放大信号Ei、上述的电压误差放大信号Ev、上述的短路判别信号Sd以及上述的小电流期间信号Std作为输入，进行以下的处理，输出误差放大信号Ea。

1)在计时器信号Tm为低电平、且从短路判别信号Sd变化为高电平(短路期间)的时间点到短路判别信号Sd变化为低电平(电弧期间)并经过上述的延迟期间的时间点为止的期间中，输出电流误差放大信号Ei，作为误差放大信号Ea。

2)在之后的大电流电弧期间中，输出电压误差放大信号Ev，作为误差放大信号Ea。

3)在之后的电弧期间中，小电流期间信号Std成为高电平的小电流电弧期间中，输出电流误差放大信号Ei，作为误差放大信号Ea。

4)在从计时器信号Tm变化为低电平的时间点到短路判别信号Sd最初成为高电平为止的期间以及计时器信号Tm为高电平时，输出电流误差放大信号Ei，作为误差放大信号Ea。

通过该电路，短路过渡电弧焊接期间Tc中的焊接电源的特性在短路过渡电弧焊接期间Tc开始起到最初发生短路为止的期间、短路期间、延迟期间以及小电流电弧期间中成为恒电流特性，在这以外的大电流电弧期间(在计时器信号Tm为低电平的期间中，从短路判别信号Sd从高电平变化为低电平后经过上述的延迟时间的时间点起、到小电流期间信号Std从低电平变化为高电平的时间点为止期间)中成为恒电压特性。另外，脉冲电弧焊接期间Ta中的焊接电源的特性成为恒电流特性。

图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接方法的图1的焊接电源中的从脉冲电弧焊接期间Ta向短路过渡电弧焊接期间Tc切换时的各信号的时序图。该图的(A)表示进给速度Fw的时间变化，该图的(B)表示焊接电流Iw的时间变化，该图的(C)表示焊接电压Vw的时间变化，该图的(D)表示短路判别信号Sd的时间变化，该图的(E)表示小电流期间信号Std的时间变化，该图的(F)表示计时器信号Tm的时间变化，该图的(G)表示最终脉冲周期信号Stf的时间变化。以下参考该图来说明各信号的动作。

时刻t0，成为在该图的(F)所示的计时器信号Tm变化为高电平的时间点(脉冲电弧焊接期间Ta的开始时间点)起的经过时间达到由图1的脉冲电弧焊接期间设定信号Tar确定的期间后新开始脉冲周期的时刻。在时刻t0，如该图的(G)所示那样，最终脉冲周期信号Stf变化为高电平，从而进入最终脉冲周期Tsf。在时刻t0～t1的最终脉冲周期Tsf中，如该图的(B)所示那样，在预先确定的最终峰值上升期间Tu中接通向由图1的峰值电流设定信号Ipr确定的峰值电流值Ip上升的过渡电流。在之后的预先确定的最终峰值期间Tp中接通上述的峰值电流值Ip。在之后的预先确定的最终峰值下降期间Tpd中接通从上述的峰值电流值Ip向由图1的基值电流设定信号Ibr确定的基值电流值Ib下降的过渡电流。若在时刻t1，最终峰值下降期间Tpd结束而焊接电流Iw成为上述的基值电流Ib，则如该图的(G)所示那样，最终脉冲周期信号Stf回到低电平，最终脉冲周期Tsf结束。最终脉冲周期Tsf中的最终峰值上升期间Tu、最终峰值期间Tp以及最终峰值下降期间Tpd的值，被设定成在最终脉冲周期Tsf中形成的熔滴不会过渡的值。

时刻t1成为满足如下条件的定时：在该图的(F)所示的计时器信号Tm变化为高电平(脉冲电弧焊接期间Ta)的时间点起经过由图1的脉冲电弧焊接期间设定信号Tar确定的期间后，新成为脉冲周期，进入最终脉冲周期Tsf，在最终脉冲周期Tsf中图1的脉冲电流设定信号Iar变得与图1的基值电流设定信号Ibr的值相等。并且，在时刻t1，如该图的(F)所示那样，计时器信号Tm从高电平变化为低电平。因此，在时刻t1，从脉冲电弧焊接期间Ta切换到短路过渡电弧焊接期间Tc。在该图中，在时刻t1以前的期间中，如该图的(A)所示那样，进给速度Fw是以由图1的脉冲正向进给速度设定信号Fasr确定的固定的速度正向进给。如该图的(C)所示那样，焊接电压Vw成为与焊接电流Iw相似的波形。如该图的(D)所示那样，由于电弧期间持续，因此短路判别信号Sd保持低电平的状态。如该图的(E)所示那样，小电流期间信号Std保持低电平的状态。

在时刻t1，如该图的(F)所示那样，计时器信号Tm变化为低电平，并进入短路过渡电弧焊接期间Tc。对此做出响应，如该图的(A)所示那样，进给速度Fw向由图1的正向进给峰值设定信号Wsr确定的正向进给峰值Wsp加速，直到在时刻t3发生短路为止都维持该值。该期间中的正向进给峰值Wsp，由于是从计时器信号Tm变化为低电平到最初短路判别信号Sd变化为高电平(短路期间)为止的期间中，因此成为预先确定的初始值。这以后的正向进给峰值Wsp成为预先确定的稳态值。与稳态值独立地设置初始值，使得该期间中的焊接状态变得稳定。也可以让初始值＝稳态值。

从在时刻t1开始短路过渡电弧焊接期间Tc起到在时刻t3产生最初的短路为止的期间中，如该图的(B)所示那样，由于焊接电源成为恒电流特性，因此焊接电流Iw成为由图1的低等级电流设定信号Ilr确定的低等级电流值。

该图的(A)所示的进给速度Fw被控制成从图1的短路电弧进给速度设定电路FCR输出的短路电弧进给速度设定信号Fcr的值。进给速度Fw由如下形成：由图1的正向进给加速期间设定信号Tsur确定的正向进给加速期间Tsu、持续到发生短路为止的正向进给峰值期间Tsp、由图1的正向进给减速期间设定信号Tsdr确定的正向进给减速期间Tsd、由图1的反向进给加速期间设定信号Trur确定的反向进给加速期间Tru、持续到发生电弧为止的反向进给峰值期间Trp以及由图1的反向进给减速期间设定信号Trdr确定的反向进给减速期间Trd。进而，正向进给峰值Wsp由图1的正向进给峰值设定信号Wsr确定，反向进给峰值Wrp由图1的反向进给峰值设定信号Wrr确定。其结果，短路电弧进给速度设定信号Fcr成为正负的大致梯形波波状变化的进给图案。

[时刻t3～t6的短路期间的动作]

由于若在正向进给峰值期间Tsp中的时刻t3发生短路，就如该图的(C)所示那样，焊接电压Vw急减到数V的短路电压值，因此如该图的(D)所示那样，短路判别信号Sd变化为高电平(短路期间)。对此做出响应，过渡到时刻t3～t4的预先确定的正向进给减速期间Tsd，如该图的(A)所示那样，进给速度Fw从上述的正向进给峰值Wsp减速到0。例如设定为正向进给减速期间Tsd＝1ms。

如该图的(A)所示那样，进给速度Fw进入时刻t4～t5的预先确定的反向进给加速期间Tru，从0加速到上述的反向进给峰值Wrp。该期间中短路期间持续。例如设定为反向进给加速期间Tru＝1ms。

若在时刻t5反向进给加速期间Tru结束，则如该图的(A)所示那样，进给速度Fw进入反向进给峰值期间Trp，成为上述的反向进给峰值Wrp。反向进给峰值期间Trp持续到在时刻t6产生电弧。因此，时刻t3～t6的期间成为短路期间。反向进给峰值期间Trp不是给定值，为4ms程度。例如设定为反向进给峰值Wrp＝-60m/min。

如该图的(B)所示那样，时刻t3～t6的短路期间中的焊接电流Iw在预先确定的初始期间中成为预先确定的初始电流值。之后，焊接电流Iw以预先确定的短路时倾斜上升，若到达预先确定的短路时峰值就维持该值。

如该图的(C)所示那样，焊接电压Vw在焊接电流Iw成为短路时峰值的附近上升。这是因为，通过焊丝1的反向进给以及焊接电流Iw所引起的箍缩力的作用，在焊丝1的前端的熔滴逐渐形成缩颈。

若之后焊接电压Vw的电压上升值达到基准值，则判别为缩颈的形成状态成为基准状态，图1的缩颈检测信号Nd变化为高电平。

由于对缩颈检测信号Nd成为高电平做出响应，图1的驱动信号Dr成为低电平，因此图1的晶体管TR成为断开状态，图1的减流电阻器R插入到通电路。同时，图1的短路电弧电流设定信号Icr变小到低等级电流设定信号Ilr的值。为此如该图的(B)所示那样，焊接电流Iw从短路时峰值向低等级电流值急减。并且，由于若焊接电流Iw减少到低等级电流值，驱动信号Dr就回到高电平，因此晶体管TR成为接通状态，减流电阻器R被短路。如该图的(B)所示那样，由于短路电弧电流设定信号Icr保持低等级电流设定信号Ilr的状态，因此从电弧再产生起到经过预先确定的延迟期间为止，焊接电流Iw维持低等级电流值。因此，晶体管TR仅在从缩颈检测信号Nd变化为高电平的时间点到焊接电流Iw减少到低等级电流值为止的期间成为断开状态。如该图的(C)所示那样，焊接电压Vw在由于焊接电流Iw变小而一度减少后急上升。上述的各参数例如设定成以下的值。初始电流＝40A、初始期间＝0.5ms、短路时倾斜＝180A/ms、短路时峰值＝400A、低等级电流值＝50A、延迟期间＝0.5ms。

[时刻t6～t9的电弧期间的动作]

若在时刻t6，由于焊丝的反向进给以及焊接电流Iw的接通所引起的箍缩力而让缩颈进展，从而产生电弧，就如该图的(C)所示那样，焊接电压Vw急增到数十V的电弧电压值，因此如该图的(D)所示那样，短路判别信号Sd变化为低电平(电弧期间)。对此做出响应，过渡到时刻t6～t7的预先确定的反向进给减速期间Trd，如该图的(A)所示那样，进给速度Fw从上述的反向进给峰值Wrp减速到0。

若在时刻t7反向进给减速期间Trd结束，就过渡到时刻t7～t8的预先确定的正向进给加速期间Tsu。在该正向进给加速期间Tsu中，如该图的(A)所示那样，进给速度Fw从0加速到上述的正向进给峰值Wsp。在该期间中电弧期间持续。例如设定成正向进给加速期间Tsu＝1ms。

若在时刻t8正向进给加速期间Tsu结束，则如该图的(A)所示那样，进给速度Fw进入正向进给峰值期间Tsp，成为上述的正向进给峰值Wsp。该期间中电弧期间也持续。正向进给峰值期间Tsp直到在时刻t9发生短路为止一直持续。因此，时刻t6～t9的期间成为电弧期间。然后，若发生短路，就回到时刻t3的动作。正向进给峰值期间Tsp不是给定值，为4ms程度。例如设定为正向进给峰值Wsp＝70m/min。

若在时刻t6产生电弧，则如该图的(C)所示那样，焊接电压Vw急增到数十V的电弧电压值。另一方面，如该图的(B)所示那样，焊接电流Iw在时刻t6～t61的延迟期间之间持续低等级电流值。之后，从时刻t61起，焊接电流Iw急速增加而成为峰值，之后成为慢慢减少的大电流值。由于在该时刻t61～t81的大电流电弧期间中，通过图1的电压误差放大信号Ev进行焊接电源的反馈控制，因此成为恒电压特性。因此，大电流电弧期间中的焊接电流Iw的值通过电弧负载而变化。

在从在时刻t6产生电弧起经过由图1的电流下降时间设定信号Tdr确定的电流下降时间的时刻t81，如该图的(E)所示那样，小电流期间信号Std变化为高电平。对此做出响应，焊接电源从恒电压特性切换成恒电流特性。为此如该图的(B)所示那样，焊接电流Iw降低到低等级电流值，直到发生短路的时刻t9为止都维持该值。同样地，如该图的(C)所示那样，焊接电压Vw也降低。若在时刻t9发生短路，小电流期间信号Std就回到低电平。

短路过渡电弧焊接期间Tc包含短路期间与电弧期间的重复的多个周期。短路/电弧的1周期例如是10ms程度。短路过渡电弧焊接期间Tc例如是50～500ms程度。在图2中，是在熔滴未过渡的状态的基值期间的开始时间点切换成短路过渡电弧焊接期间Tc的情况。除此以外，也可以在基值期间Tb的中途的期间进行切换。

图3是表示本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接方法的图1的焊接电源中的从短路过渡电弧焊接期间Tc向脉冲电弧焊接期间Ta的切换时的各信号的时序图。该图的(A)表示进给速度Fw的时间变化，该图的(B)表示焊接电流Iw的时间变化，该图的(C)表示焊接电压Vw的时间变化，该图的(D)表示短路判别信号Sd的时间变化，该图的(E)表示小电流期间信号Std的时间变化，该图的(F)表示计时器信号Tm的时间变化。以下参考该图来说明各信号的动作。

在时刻t1，如该图的(B)所示那样，由于是短路被解除并再产生电弧的时间点，因此焊接电流Iw成为低等级电流值。并且，由于在从在时刻t1该图的(F)所示的计时器信号Tm变化为低电平(短路过渡电弧焊接期间Tc)的时间点起经过由图1的短路过渡电弧焊接期间设定信号Tcr确定的期间后，是短路判别信号Sd最初变化为低电平(电弧期间)的时间点，因此如该图的(F)所示那样，计时器信号Tm从低电平变化为高电平。因此，在时刻t1，从短路过渡电弧焊接期间Tc切换成脉冲电弧焊接期间Ta。在该图中，在时刻t1以前的期间中，如该图的(A)所示那样，进给速度Fw处于反向进给峰值Wrp的状态。如该图的(C)所示那样，焊接电压Vw成为短路电压值。如该图的(D)所示那样，短路判别信号Sd在时刻t1从高电平(短路期间)向低电平(电弧期间)变化。如该图的(E)所示那样，小电流期间信号Std保持低电平不变。

在时刻t1，如该图的(F)所示那样，计时器信号Tm变化为高电平而进入脉冲电弧焊接期间Ta。对此做出响应，如该图的(A)所示那样，进给速度Fw进入由图1的脉冲初始反向进给期间设定信号Tarr确定的脉冲初始反向进给期间Tair。该时刻t1～t2的脉冲初始反向进给期间Tair中的进给速度Fw，成为由图1的脉冲初始反向进给速度设定信号Farr确定的脉冲初始反向进给速度Fa。若在时刻t2，脉冲初始反向进给期间Tair结束，则如该图的(A)所示那样，进给速度Fw成为由图1的脉冲正向进给速度设定信号Fasr确定的脉冲正向进给速度Fas，以固定的进给速度正向进给。

若同时在时刻t1进入脉冲电弧焊接期间Ta，则如该图的(B)所示那样，焊接电流Iw进入由图1的脉冲初始电流期间设定信号Tasr确定的脉冲初始电流期间Tas。该时刻t1～t3的脉冲初始电流期间Tas中的焊接电流Iw成为由图1的脉冲初始电流设定信号Iasr确定的脉冲初始电流Ias。

时刻t3以后，成为稳态期间。如该图的(B)所示那样，在时刻t3～t4的预先确定的稳态峰值上升期间Tu中，接通向由图1的峰值电流设定信号Ipr确定的峰值电流值Ip上升的过渡电流。在时刻t4～t5的预先确定的稳态峰值期间Tp中，接通上述的峰值电流值Ip。在时刻t5～t6的预先确定的稳态峰值下降期间Tpd中，接通从上述的峰值电流值Ip向由图1的基值电流设定信号Ibr确定的基值电流值Ib下降的过渡电流。在时刻t6～t7的预先确定的基值期间Tb中，接通上述的基值电流值Ib。在脉冲电弧焊接期间Ta中，焊接电源成为恒电流特性。为此，焊接电流Iw通过图1的脉冲电流设定信号Iar来设定。如该图的(C)所示那样，焊接电压Vw成为与电流波形相似的波形。时刻t3～t7的期间成为1脉冲周期Tf。为了将电弧长度维持在适合值，对峰值电流Ip以及基值电流Ib进行调制控制(电流调制控制)，使得焊接电压Vw的平均值变得与目标值相等。作为这以外的调制控制的方式，有对脉冲周期Tf进行调制的频率调制控制、对峰值期间Tp进行调制的峰值期间调制控制等。不管在哪种调制控制中，都能通过在1脉冲周期Tf中成为1个熔滴过渡的所谓1脉冲周期1熔滴过渡状态，而能使焊接状态良好。各参数的数值例是Tu＝1.5ns、Tp＝0.2ms、Tpd＝1.5ms、Tb＝7ms、Ip＝350～450A以及Ib＝30～80A。

脉冲电弧焊接期间Ta包含多个脉冲周期Tf。脉冲周期Tf例如是10ms程度。脉冲电弧焊接期间Ta例如是50～500ms程度。

在时刻t1，在开始脉冲电弧焊接期间Ta的时间点，由于是短路刚被解除后，因此电弧长度为非常短的状态。时刻t1起的脉冲初始反向进给期间Tair，设置成让电弧长度变长到期望值。通过从使电弧长度变长到期望值后的时刻t3起接通最初的峰值电流Ip，能使熔滴形成状态从最初的周期起就稳定。由此，能使从短路过渡电弧焊接期间Tc向脉冲电弧焊接期间Ta的切换平稳。因此，将脉冲初始反向进给期间Tair以及脉冲初始反向进给速度Fa设定成使得电弧长度变长到期望值的值。为此，将脉冲初始反向进给期间Tair设定为至少比图2的反向进给减速期间Trd长的期间。另外，脉冲初始反向进给速度Fa是比图2的反向进给峰值Wrp小的值。例如是Tar＝3ms、Fa＝-6m/min。

进而，将脉冲初始反向进给期间Tair设为焊接电压Vw上升到基准电压值的期间。焊接电压Vw与电弧长度处于正比关系。因此，通过将基准电压值设为与所期望的电弧长度对应的值，能自动设定脉冲初始反向进给期间Tair，参数的设定作业变得容易。

进而，在脉冲初始反向进给期间Tair中，将焊接电流Iw维持在成为比基值电流Ib大的值且比峰值电流Ip小的值的脉冲初始电流Ias。脉冲初始电流Ias在预先确定的脉冲初始电流期间Tas中接通。设定成Tar＜Tas。通过将脉冲初始电流Ias设为比基值电流Ib大的值，促进了焊丝的熔融，能防止电弧长度短的期间中的焊丝与母材的再短路。为此，能减少向脉冲电弧焊接期间Ta的切换时的溅射，能使得切换进一步平稳。通过使脉冲初始电流Ias成为比峰值电流Ip小的值，能抑制电弧长度急剧燃起、电弧长度变得过度长于期望值。例如是Tas＝5ms、Ias＝100A。

进而，在经过脉冲初始反向进给期间Tair后，接通最初的峰值电流Ip。即，意味着设定成Tar＜Tas。通过在脉冲初始反向进给期间Tair结束后开始最初的脉冲周期，能确实地使最初的脉冲周期中的熔滴过渡状态稳定。

Claims (4)

1.一种电弧焊接方法，交替切换以下期间来进行焊接：接通峰值电流以及基值电流并将焊丝正向进给来进行脉冲电弧焊接的期间；和接通短路电流以及电弧电流并将所述焊丝正反向进给来进行短路过渡电弧焊接的期间，所述电弧焊接方法的特征在于，

设置若进行所述脉冲电弧焊接的期间开始就将所述焊丝反向进给的脉冲初始反向进给期间，

在经过所述脉冲初始反向进给期间后将所述焊丝切换成所述正向进给。

2.根据权利要求1所述的电弧焊接方法，其特征在于，

将所述脉冲初始反向进给期间设为焊接电压上升到基准电压值的期间。

3.根据权利要求1或2所述的电弧焊接方法，其特征在于，

在所述脉冲初始反向进给期间中，将焊接电流维持在比所述基值电流大的值且比所述峰值电流小的值。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电弧焊接方法，其特征在于，

在经过所述脉冲初始反向进给期间后接通最初的所述峰值电流。

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