CN113891772A - 电弧焊接方法以及电弧焊接装置 - Google Patents

Abstract

电弧焊接装置交替地反复产生焊丝与母材短路的短路状态的短路期间和产生在所述焊丝与所述母材之间产生电弧的电弧状态的电弧期间，来进行焊接。计算部在焊丝短路之后，将在给定的期间内向该焊丝供给的电力进行累计来计算电力累计值。控制部在电力累计值比给定的阈值大的情况下，使向焊丝(f)供给的焊接电流降低。

Description

电弧焊接方法以及电弧焊接装置

技术领域

本发明涉及电弧焊接方法以及电弧焊接装置。

背景技术

在专利文献1中，公开了一种电弧焊接装置的控制方法，该电弧焊接装置的控制方法计算焊接电压的每给定时间的变化量，基于焊接电压的每给定时间的变化量和熔滴的缩颈判定阈值来进行熔滴的缩颈判定。

具体而言，若在焊丝与母材侧熔融部之间发生缩颈(所谓颈部)，则在颈部部分截面积变小，因此电阻值增加。因此，当产生颈部时，即使通过短路控制使电流增加恒定，焊接电压的变化量也变大。因此，若基于电压变化量探测到颈部的发生，则在短路即将断开之前使焊接电流降低，抑制溅射的发生。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利4760053号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，例如，在使用铜、铝那样的电阻小的焊丝的情况下，即使发生缩颈，由缩颈引起的焊接电压的变化量也小，此外，偏差也大，因此有可能误判定缩颈的有无。

例如，在发生了缩颈的情况下误判定为无缩颈的情况下，不使焊接电流降低地继续进行短路焊接，因此存在短路断开时的输入热量变大，发生溅射的问题。

本发明是鉴于上述点而完成的，其目的在于，抑制短路断开时发生溅射。

用于解决课题的手段

第一发明以电弧焊接方法为对象，该电弧焊接方法交替地包括产生焊丝与母材短路的短路状态的短路期间和产生在所述焊丝与所述母材之间产生电弧的电弧状态的电弧期间。电弧焊接方法具备如下工序：在所述焊丝短路之后，将在给定的期间内向该焊丝供给的电力进行累计来计算电力累计值；以及在所述电力累计值比给定的阈值大的情况下，使向所述焊丝供给的焊接电流降低。

在第一发明中，在焊丝短路之后，计算给定的期间内的电力累计值。然后，在电力累计值比给定的阈值大的情况下，使焊接电流降低。

这样，基于向焊丝供给的电力的累计量，在短路断开前使焊接电流降低，减少向焊丝赋予的输入热量。由此，能够抑制短路断开时发生溅射。

此外，由于不探测缩颈的发生，在短路断开前使焊接电流降低，因此能够避免由于误判定缩颈的有无而引起的不良情况。

第二发明在第一发明中，在计算所述电力累计值的工序中，在所述焊丝短路后经过了给定时间之后，开始该电力累计值的计算。

在第二发明中，在焊丝短路后经过了给定时间后，例如在短路稳定后开始电力累计值的计算。由此，能够将短路不稳定的期间除外，计算电力的累计值。

第三发明在第一或者第二发明中，在计算所述电力累计值的工序中，在所述焊丝短路后所述焊接电流开始上升之后，开始该电力累计值的计算。

在第三发明中，在焊丝短路后焊接电流开始上升之后，开始电力累计值的计算。由此，即使在焊接电压发生了变化的情况下，也能够对焊丝提供适当的热量。

第四发明在第一至第三发明中的任意一个中，具备如下工序：在所述焊丝短路之后所述焊接电流开始上升之后，或者短路并经过了给定时间之后，将该焊丝进行反向进给。

在第四发明中，在焊丝短路后焊接电流开始上升之后，或者短路并经过了给定时间之后，对焊丝进行反向进给。由此，能够抑制焊丝压曲。

第五发明在发明1中，还可以具备如下工序：决定电力累计值是否大于给定的阈值。给定的阈值也可以是固定值。此外，该固定值也可以按每个焊接条件确定。

第六发明以进行焊接的电弧焊接装置为对象，该焊接交替地反复包括产生焊丝与母材短路的短路状态的短路期间、和产生在焊丝与母材之间产生电弧的电弧状态的电弧期间。而且，具备：计算部，在所述焊丝短路之后，将在给定的期间内向该焊丝供给的电力进行累计来计算电力累计值；以及控制部，在所述电力累计值比给定的阈值大的情况下，使向所述焊丝供给的焊接电流降低。

在第六发明中，计算部在焊丝短路后计算给定的期间内的电力累计值。控制部在电力累计值比给定的阈值大的情况下使焊接电流降低。

这样，基于供给到焊丝的电力的累计量，在短路断开前降低焊接电流，减少给予焊丝的输入热量。由此，能够抑制短路断开时发生溅射。

第七发明具备多个第六发明所述的电弧焊接装置，所述多个电弧焊接装置中的接地侧的电缆与所述母材分别连接。

在第七发明中，多个电弧焊接装置中的接地侧的电缆与母材分别连接。在此，在多个电弧焊接装置中，基于向焊丝供给的电力的累计值、即实际对焊丝赋予的输入热量，来使短路断开时的焊接电流降低。

因此，即使在一方的电弧焊接装置中发生的噪声的影响经由母材波及到另一方的电弧焊接装置的情况下、或者由于焊丝是包含铝、铜的低电阻值的材料而电压变化小、无法准确地进行电压的检测从而无法准确地进行缩颈的判定的情况下，也能够基于电力累计值，可靠地进行在焊丝与母材的短路断开前使焊接电流降低的控制。

第八发明在第六发明中，也可以是，控制部还决定电力累计值是否大于给定的阈值。给定的阈值也可以是固定值。此外，该固定值也可以按每个焊接条件确定。

发明效果

根据本发明，能够抑制短路断开时的溅射的发生。

附图说明

图1是表示本实施方式所涉及的电弧焊接装置的概要结构的框图。

图2是表示电弧焊接时的焊接电压、焊接电流以及电力累计值的输出波形的图。

图3是表示电流累计值以及电力累计值的输出波形的图。

图4是表示本变形例所涉及的电弧焊接装置的概要结构的框图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。另外，以下的优选的实施方式的说明本质上只不过是示例，并非意在限制本发明、其应用物或其用途。

如图1所示，电弧焊接装置10进行焊接，该焊接交替地反复包括产生作为消耗电极的焊丝34与作为焊接对象物的母材35短路的短路状态的短路期间、和产生在焊丝34与母材35之间产生电弧的电弧状态的电弧期间。

电弧焊接装置10具有第一整流部11、第一开关部12、变压器13、第二整流部14、第二开关部15、电阻16、电抗17、焊接电流检测部18、焊接电压检测部19以及控制部20。

第一整流部11对从位于电弧焊接装置10的外部的输入电源S输入的输入电压进行整流。第一开关部12通过开关动作来调整第一整流部11的输出。变压器13将第一开关部12的输出变换为适于焊接的输出。

第二整流部14对变压器13的输出进行整流。第二开关部15通过开关动作来调整第二整流部14的输出。电阻16与第二开关部15并联连接。

电抗17与第二开关部15串联连接。电抗17使第二开关部15的输出平滑化。

焊接电流检测部18检测向焊丝34与母材35之间供给的焊接电流。表示由焊接电流检测部18检测出的焊接电流的检测信号被发送到控制部20。

焊接电压检测部19检测供给到焊丝34与母材35之间的焊接电压。表示由焊接电压检测部19检测出的焊接电压的检测信号被发送到控制部20。

焊炬30、母材35、焊丝进给部32以及设定部25与电弧焊接装置10连接，构成电弧焊接系统。

在焊炬30设置有用于向焊丝34供给电力的焊嘴31。焊丝进给部32基于来自控制部20的信号，作为焊丝34的进给，进行如下等的进给的控制：给定的进给速度下的恒定进给控制；或者交替地进行将焊丝34向母材35的方向输送的正向进给和向与正向进给相反方向输送的反向进给的正向进给和反向进给的进给控制。

在进行正向进给和反向进给的进给控制的进给的控制的情况下，作为焊丝34的进给，交替地反复进行正向进给和反向进给，同时交替地发生短路状态和电弧状态来进行焊接，周期性地进行正向进给和反向进给，机械地交替地发生短路状态和电弧状态。

另外，也可以不进行周期性的正向进给和反向进给的切换，根据焊接现象的状态进行正向进给和反向进给的进给切换。具体而言，作为焊丝34的进给，若焊丝34与母材35短路而成为短路状态则进行反向进给，若短路被断开而成为电弧状态则进行正向进给。

此外，设定部25用于对电弧焊接装置10设定焊接条件。

电弧焊接装置10的焊接输出经由焊嘴31向焊丝34供给。然后，通过电弧焊接装置10的焊接输出，在焊丝34与母材35之间发生电弧36来进行焊接。

控制部20在电弧焊接装置10的各部与位于电弧焊接装置10的外部的装置之间进行信号的传输。在图1所示的例子中，电弧焊接装置10的各部是第一开关部12、第二开关部15、焊接电流检测部18、焊接电压检测部19。此外，位于电弧焊接装置10的外部的装置是焊丝进给部32以及设定部25。

控制部20向第一开关部12以及第二开关部15输出控制信号来控制焊接输出。控制部20向焊丝进给部32输出控制信号，控制焊丝进给速度。

控制部20由处理器、和与处理器电连接并存储用于使处理器动作的程序、信息的存储器构成。控制部20具有计算部21。

计算部21在焊丝34短路后，对在给定的期间内供给到焊丝34的电力进行累计来计算电力累计值。另外，供给至焊丝的电力基于焊接电流与焊接电压的积来计算。

控制部20将由焊接电压检测部19检测出的焊接电压与预先设定的阈值电压进行比较。然后，在焊接电压为阈值电压以下的情况下，判定为处于短路状态。另一方面，在焊接电压超过阈值电压的情况下，判定为是电弧状态。

以下，对控制部20的焊接电流的控制进行说明。

如图2所示，当在时刻t1判定为处于短路状态时，控制部20通过调整第一开关部12的输出，来使焊接电流减少至初始电流。此时，第二开关部15维持导通状态不变。

之后，控制部20调整第一开关部12的输出，以使得在从时刻t2到时刻t3的期间，焊接电流以预先确定的电流增加速度增加。此时，控制焊丝进给部32的动作，使焊丝34反向进给。或者，也可以在短路而经过了给定时间之后(短路稳定之后)，使焊丝34反向进给。通过在短路期间中反向进给焊丝，能够促进焊丝34与母材35的短路断开。此外，特别是通过进行基于周期性的正向进给和反向进给的切换的焊丝34的正向进给和反向进给的进给控制，焊丝34的前端侧的熔滴形成更稳定，从焊丝34向母材35的熔滴过渡的稳定性提高。

另外，也可以不进行焊丝34的正向进给和反向进给的进给控制。例如，也可以是不进行焊丝34的反向进给的给定的进给速度下的恒定进给的控制。

计算部21在从时刻t2到时刻t4的期间，对电力进行累计来计算电力累计值。具体而言，在焊丝34短路后而焊接电流开始上升之后，开始电力累计值的计算。例如，计算部21探测焊接电流的上升，接受该上升，开始电力累计值的计算。取而代之，例如，计算部21探测预计为焊接电流上升的时间的经过，接受该经过，开始电力累计值的计算。

另外，电力累计值的计算在焊丝34短路后经过给定时间后，例如在短路稳定后开始即可。例如，也可以在从时刻t1到时刻t2的期间开始电力累计值的计算。计算部21也可以探测给定时间的经过，接受该经过而开始电力累计值的计算。

控制部20判定电力累计值是否大于给定的阈值P。在图2所示的例子中，在时刻t3时，电力累计值变得比阈值P大。控制部20在电力累计值大于给定的阈值P的情况下，将第二开关部15从导通状态切换为切断状态，由此使向焊丝34供给的焊接电流降低。

在时刻t4，检测到焊丝34与母材35的短路的断开。控制部20调整第一开关部12的输出，以使焊接电流成为预先确定的电流。此时，第二开关部15维持导通状态不变。然后，在时刻t4，短路被断开而过渡到电弧状态。

在此，电力累计值的累计在短路期间中超过阈值P的时间点将电力累计值重置，结束累计。另外，在电力累计值未超过阈值P的情况下，通过判定为电弧状态的电弧判定来重置电力累计值，结束累计。

如上所述，在本实施方式所涉及的电弧焊接装置10中，基于向焊丝34供给的电力的累计量，在短路断开前降低焊接电流，减少对焊丝34赋予的输入热量。由此，能够抑制短路断开时发生溅射。

<电流累计值与电力累计值的比较>

以下，研究在代替电力累计值而使用累计了焊接电流的电流累计值的情况下是否也能够进行同样的控制。

如图3所示，电流累计值示出P1、P2、P3这三个峰值。因此，例如，若将电流累计值最大的P1设为阈值，则在电流累计值为P2、P3时，低于阈值P1。因此，控制部20在电流累计值为P2、P3的时刻，不会降低向焊丝34供给的焊接电流。

然而，在电流累计值为P2、P3的时刻，若观察电力累计值的峰值，则电力累计值变得大于阈值P。因此，在成为电流累计值P2、P3的时刻，若不使焊接电流降低而继续进行短路焊接，则短路断开时的热输入量较大，会发生溅射。

另一方面，若将电流累计值最小的P3设为阈值，则控制部20在电流累计值为P1、P2的时刻之前，在不需要降低输入热量的定时使焊接电流降低，导致输入热量产生偏差。

根据以上的研究结果可知，基于电力累计值来判定向焊丝34供给的焊接电流降低的定时，与基于电流累计值来判定的情况相比，能够在降低输入热量的定时有效地降低焊接电流，在短路期间中的输入热量更稳定，在抑制短路断开时发生溅射的方面是有利的。

《变形例》

如图4所示，电弧焊接装置10设置有多台(在图4所示的例子中为两台)。两台电弧焊接装置10的接地侧的电缆与一个母材35连接。具体而言，通过多台电弧焊接装置10对电导通的共用的母材35或者共用的夹具(未图示)上的母材35进行焊接。由此，从两台电弧焊接装置10同时发生电弧36。

在此，在本实施方式的电弧焊接装置10中，基于向焊丝34供给的电力的累计值、即实际给予焊丝34的输入热量，来使短路断开时的焊接电流降低。

因此，即使在作为其他焊接的一方的电弧焊接装置10中发生的噪声的影响经由母材35波及到另一方的电弧焊接装置10的情况下、由于焊丝34是包括铝、铜的低电阻值的材料而电压变化小，无法准确地进行电压的检测从而无法准确地进行缩颈的判定的情况下，也能够基于电力累计值，可靠地进行在焊丝34与母材35的短路断开前使焊接电流降低的控制。

产业上的可利用性

如以上说明那样，本发明可得到能够抑制短路断开时发生溅射这一实用性较高的效果，因此极其有用并且产业上的可利用性较高。

附图标记说明

10 电弧焊接装置

20 控制部

21 计算部

32 焊丝进给部

34 焊丝

35 母材

Claims (8)

1.一种电弧焊接方法，

交替地反复包括产生焊丝与母材短路的短路状态的短路期间和产生在所述焊丝与所述母材之间产生电弧的电弧状态的电弧期间，

所述电弧焊接方法具备如下工序：

在所述焊丝短路之后，将在给定的期间内向该焊丝供给的电力进行累计来计算电力累计值；以及

在所述电力累计值比给定的阈值大的情况下，使向所述焊丝供给的焊接电流降低。

2.根据权利要求1所述的电弧焊接方法，其中，

在计算所述电力累计值的工序中，在所述焊丝短路后经过了给定时间后，开始该电力累计值的计算。

3.根据权利要求1或者2所述的电弧焊接方法，其中，

在计算所述电力累计值的工序中，在所述焊丝短路后所述焊接电流开始上升后，开始该电力累计值的计算。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电弧焊接方法，其中，

所述电弧焊接方法具备如下工序：在所述焊丝短路后所述焊接电流开始上升后，或者在短路并经过了给定时间后，将该焊丝进行反向进给。

5.根据权利要求1所述的电弧焊接方法，其中，

所述电弧焊接方法还具备如下工序：决定所述电力累计值是否大于所述给定的阈值，

所述给定的阈值是固定值。

6.一种电弧焊接装置，

进行焊接，该焊接交替地反复包括产生焊丝与母材短路的短路状态的短路期间和产生在所述焊丝与所述母材之间产生电弧的电弧状态的电弧期间，

所述电弧焊接装置具备：

计算部，在所述焊丝短路之后，将在给定的期间内向该焊丝供给的电力进行累计来计算电力累计值；以及

控制部，在所述电力累计值比给定的阈值大的情况下，使向所述焊丝供给的焊接电流降低。

7.一种电弧焊接装置，

具备多个权利要求6所述的电弧焊接装置，

所述多个电弧焊接装置中的接地侧的电缆与所述母材分别连接。

8.根据权利要求6所述的电弧焊接装置，其中，

所述控制部进一步决定所述电力累计值是否大于所述给定的阈值，

所述给定的阈值是固定值。

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