CN1810430A - 电弧焊电源的输出控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明的电弧焊接电源的输出控制方法是一种将焊丝以预定的送丝速度进行送丝，并且算出焊接电流值(Iw)与焊接电压值(Vw)之积的焊接功率值(Pw)与预定的功率设定值(Pr)之间的误差放大值 (ΔP)，从预定的焊接电压设定值(Vr)减去该误差放大值(ΔP)并算出电压控制设定值(Vcr)，控制焊接电源的输出以使该电压控制设定值(Vcr)与所述焊接电压值(Vw)大致相等而进行电弧焊接的电弧焊接电源的输出控制方法，算出与所述送丝速度的设定值(Fr)对应的焊接电流设定值(Ir)，将所述功率设定值(Pr)设定为该焊接电流设定值(Ir)与所述焊接电压设定值(Vr)之积。

Description

电弧焊电源的输出控制方法

技术领域

本发明涉及一种用于在熔化极电弧焊接中，通过基于焊接电流值和焊接电压值之积的焊接功率值控制焊接电源的输出，而提高焊接状态的稳定性的电弧焊接电源的输出控制方法。

背景技术

熔化极电弧焊接中，以预定的送丝速度Wf向母材送给作为熔化极的焊丝，并且从焊接电源供给焊接电流Iw及焊接电压Vw，在焊丝与母材之间产生电弧而进行焊接。此时的焊接电源一般使用恒压特性的电源。即控制焊接电源的输出，以使焊接电压Vw与预定的焊接电压设定值Vr相等。使用恒压特性的理由如下。即为了得到良好的焊接品质，需要将电弧长度维持为适当值。为了使电弧长度与焊接电压Vw大致具有比例关系，用焊接电压Vw检测电弧长度，通过进行控制以使该检测值与相当于适当电弧长度的焊接电压设定值Vr相等，而实现电弧长度的适当化。

作为熔化极电弧焊接的代表的焊接法，具有二氧化碳电弧焊接(CO₂焊接)、MAG焊接、MIG焊接等。这些焊接法，在平均焊接电流值为100～200A以下时，处于短路过渡焊接，如果电流值变高，则处于粗滴过渡或喷射过渡。图4为该短路过渡焊接中的焊接电流Iw以及焊接电压Vw的波形图的一例。如图所示，焊丝与母材短路的短路期间Ts中，如图(A)所示，焊接电流Iw上升，如图(B)所示，焊接电压Vw变为低的短路电压值。电弧产生的电弧期间Ta中，如图(A)所示，焊接电流Iw下降，如图(B)所示，变为焊接电压Vw高的电弧电压值。如图(B)所示，控制焊接电源的输出以使焊接电压Vw的平滑值与焊接电压设定值Vr相等。接下来，图5为上述的粗滴过渡焊接中的焊接电流Iw及焊接电压Vw的波形图。如图(A)所示，焊接电流Iw在从焊丝过渡到溶滴时骤减，在此之后缓缓上升。每个周期Tf重复熔滴的过渡，其每次电流值变化。另一方面，如图(B)所示，焊接电压Vw在熔滴过渡时由于电弧长度变长而骤增，之后随着电弧长度缓缓变短而下降。如图(B)所示，控制焊接电源的输出以使焊接电压Vw的平滑值与焊接电压设定值Vr相等。

在上述的熔化极电弧焊接中，现已提出了电压功率控制，其将恒压特性作为基本的控制，并且增加作为焊接电流值Iw和焊接电压值Vw之积的焊接功率值Pw的控制。焊接功率值Pw为与对焊丝及对母材的线能量具有关系的值。从而，该电压功率控制，通过恒压控制使电弧长度适当化，并且通过功率控制中部分地加入线能量控制，通过这样进一步实现焊接品质提高(例如参照专利文献1～3)。

图6是采用上述的现有技术的电压功率控制的焊接电源的框图的一例。以下，参照该图，对各框图进行说明。

电源主电路MC，将3相200V等的商用电源作为输入，根据后述的电压误差放大信号ΔV进行逆变控制、可控硅相位控制等的输出控制，输出适于电弧焊接的焊接电流Iw及焊接电压Vw。焊丝1通过与送丝电机M结合的送丝辊5的旋转、经过焊枪4内被送给，其与母材2之间产生电弧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。电流检测电路ID检测焊接电流Iw，并输出电流检测信号Id。焊接功率计算电路PW执行上述电流检测信号Id与电压检测信号Vd之间的乘法运算，输出焊接功率信号Pw＝Id×Vd。功率设定电路PR，输出预定的功率设定信号Pr。功率误差放大电路EP，对上述功率设定信号Pr与上述焊接功率信号Pw之间的误差进行放大，输出功率放大信号ΔP。

焊接电压设定电路VR，输出预定的焊接电压设定信号Vr。减法电路SB，从上述的焊接电压设定信号Vr减去上述的功率误差放大信号ΔP，输出电压控制设定信号Vcr＝Vr-ΔP。电压误差放大电路EV，将上述的电压控制设定信号Vcr与上述的电压检测信号Vd之间的误差进行放大，输出电压放大信号ΔV。

送丝速度设定电路FR输出预定的送丝速度设定信号Fr。送丝控制电路FC，输出送丝控制信号Fc并控制送丝电机M，以达到相当于上述的送丝速度设定信号Fr的送丝速度。

如图所示，对电源主电路MC进行输出控制，以使通过功率误差放大信号ΔP修正焊接电压设定信号Vr后的电压控制设定信号Vcr与焊接电压Vw相等。从而，实现在恒压控制中增加功率控制的控制。

在一般的熔化极电弧焊接电源中，根据焊接条件将设定电弧长度的焊接电压设定信号Vr与设定送丝速度的送丝速度设定信号Fr设定为适当值。关于两个设定信号，存在基于到目前为止积蓄的庞大的数据及常年的经验而熟练的技能。因此，如果确定了焊接条件，则能够容易地将两个设定信号设定为适当值。

在图6中上述的现有技术中，应设定的项目除了上述的两设定信号Vr、Fr以外，还需要将功率设定信号Pr设定为适当值。该功率设定信号Pr需要对每个焊接条件变更设定值。但是，关于该功率设定信号Pr的适当值没有根据各种焊接条件为何值的积蓄数据，也没有经验。因此，将功率设定信号Pr适当化需要花费较多时间。即由于采用电压功率控制的焊接电源使用方法复杂，因此实际上并没有普及。

专利文献1：特开昭61-71177号公报，

专利文献2：特开2002-273569号公报，

专利文献3：特开2002-361418号公报。

发明内容

在此，本发明提供一种能够使电压功率控制型焊接电源的设定方法简易化并易于使用的电弧焊接电源的输出控制方法。

为了解决上述课题，本发明第1方式的电弧焊接电源的输出控制方法，是在将焊丝以预定的送丝速度进行送给，并且算出作为焊接电流值与焊接电压值之积的焊接功率值与预定的功率设定值之间的误差放大值，从预定的焊接电压设定值中减去该误差放大值并算出电压控制设定值，控制焊接电源的输出以使该电压控制设定值与所述焊接电压值大致相等而进行电弧焊接的电弧焊接电源的输出控制方法中，其特征在于，算出与所述送丝速度的设定值对应的焊接电流设定值，将所述功率设定值设定为该焊接电流设定值与所述焊接电压设定值之积。

此外，本发明方式2的电弧焊接电源的输出控制方法，其特征在于，将焊丝以预定送丝速度进行送给，并且算出作为焊接电流值与焊接电压值之积的焊接功率值的微分值，从预定的焊接电源设定值减去该焊接功率微分值并算出电压控制设定值，控制焊接电源的输出以使该电压控制设定值与所述焊接电压值大致相等而进行电弧焊接。

发明效果

根据上述的第1发明，在电压功率控制电弧焊接电源时，将功率设定值自动设定为焊接电流设定值与焊接电压设定值之积。因此，也可如以往那样只设定与焊接电流设定值对应的送丝速度设定值与焊接电压设定值，不需要复杂的功率设定值的设定。其结果，提高了电压功率控制型的焊接电源的操作性。

根据上述的第2发明，在电压功率控制电弧焊接电源时，由于使用焊接功率值的微分值，而不需要设定功率设定值。因此，也可如以往那样只设定送丝速度设定值与焊接电压设定值。其结果，可提高电压功率控制型的焊接电源的操作性。

附图说明

图1是表示有关本发明的实施方式1的电弧焊接电源的输出控制方法的框图。

图2是送丝速度设定信号Fr与焊接电流设定信号Ir之间的关系图。

图3是表示有关本发明的实施方式2的电弧焊接电源的输出控制方法的框图。

图4是现有技术中的短路过渡焊接的电流/电压波形图。

图5是现有技术中的粗滴过渡焊接的电流/电压波形图。

图6是表示现有技术中的电弧焊接电源的输出控制方法的框图。

图中：1-焊丝；2-母材；3-电弧；4-焊枪；5-送丝辊；BP-功率微分电路；Bp-功率微分信号；EP-功率误差放大电路；EV-电压误差放大电路；FC-送丝控制电路；Fc-送丝控制信号；FR-送丝速度设定电路；Fr-送丝速度设定信号；ICR-焊接电流设定值计算电路；ID-电流检测电路；Id-电流检测信号；Ir-焊接电流设定信号；Iw-焊接电流；M-送丝电机；MC-电源主电路；PCR-功率设定值计算电路；PR-功率设定电路；Pr-功率设定信号；PW-焊接功率计算电路；Pw-焊接功率(值/信号)；SB-减法电路；SB2-第2减法电路；Ta-电弧期间；Tf-周期；Ts-短路期间；Vcr-电压控制设定信号；VD-电压检测电路；Vd-电压检测信号；VR-焊接电压设定电路；Vr-焊接电压设定(值/信号)；Vw-焊接电压；Wf-送丝速度；ΔP-功率误差放大信号；ΔV-电压误差放大信号。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式1)

图1是表示有关本发明的实施方式1的电弧焊接电源的输出控制方法的框图。在该图中，与上述图6相同的框赋予相同符号，并省略其说明。以下，参照附图，对与图6不同的用虚线所示的框进行说明。

焊接电流设定值计算电路ICR，将送丝速度设定信号Fr作为输入，对每个焊接条件根据预定的关系计算并输出焊接电流设定信号Ir。图2表示该关系的一例。图2表示送丝速度设定信号Fr与焊接电流设定信号Ir之间的关系。在图2中，L1为直径1.2mm的钢铁焊丝的情况，L2为直径为1.6mm的钢铁焊丝的情况，供电芯片/母材间距离为15mm的情况。例如，在L1中，Fc＝4m/min时Ir＝150A。该关系表示以各送丝速度进行焊接时的通电的平均焊接电流值，是公知的一般的数据。

功率设定值计算电路PCR，将上述的焊接电流设定信号Ir及焊接电压设定信号Vr作为输入，进行两值的乘法运算，输出功率设定信号Pr＝Ir×Vr。除此之外的动作与上述的图6相同。焊接电流设定信号Ir，如上所述，表示与送丝速度对应的平均焊接电流值，焊接电压设定信号Vr表示与适当的电弧长度对应的平均焊接电压值。从而，作为两值的积的功率设定信号Pr，表示各焊接条件中的适当的线能量。因此，能够根据焊接电流设定信号Ir及焊接电压设定信号Vr自动地设定电压功率控制中的功率设定信号Pr。如上所述，焊接电流设定信号Ir通过送丝速度设定信号Fr算出，因此结果在图1的焊接电源中也可如以往那样只设定送丝速度设定信号Fr及焊接电压设定信号Vr。

(实施方式2)

图3是表示有关本发明的实施方式2的电弧焊接电源的输出控制方法的框图。在该图中，在与上述的图6相同的框中赋予相同符号并省略其说明。以下，参照该图，对与图6不同的用虚线表示的框进行说明。

功率微分电路BP，算出焊接功率信号Pw的微分值，输出功率微分信号Bp＝dPw/dt。第2减法电路SB2，从焊接电压设定信号Vr中减去上述的功率微分信号Bp，输出电压控制设定信号Vcr＝Vr-Bp。除此之外的动作与上述图6相同。

实施方式2中，通过利用功率微分信号Bp实现电压功率控制。通过这样，抑制焊接中的功率的变化，实现线能量的稳定化，实现焊接性的提高。在实施方式2中，也可如以往那样只设定送丝速度设定信号Fr及焊接电压设定信号Vr。

Claims (2)

1、一种电弧焊接电源的输出控制方法，是将焊丝以预定的送丝速度进行送给，并且算出焊接电流值与焊接电压值之积的焊接功率值与预定的功率设定值之间的误差放大值，从预定的焊接电压设定值中减去该误差放大值而算出电压控制设定值，控制焊接电源的输出以使该电压控制设定值与所述焊接电压值大致相等而进行电弧焊接的电弧焊接电源的输出控制方法，其特征在于，

算出与所述送丝速度的设定值对应的焊接电流设定值，将所述功率设定值设定为该焊接电流设定值与所述焊接电压设定值之积。

2、一种电弧焊接电源的输出控制方法，其特征在于，

将焊丝以预定送丝速度进行送给，并且算出焊接电流值与焊接电压值之积的焊接功率值的微分值，从预定的焊接电源设定值中减去该焊接功率微分值而算出电压控制设定值，控制焊接电源的输出以使该电压控制设定值与所述焊接电压值大致相等而进行电弧焊接。

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