專(zhuān)利名稱(chēng)：電弧焊電源的輸出控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在熔化極電弧焊接中，通過(guò)基于焊接電流值和焊接電壓值之積的焊接功率值控制焊接電源的輸出，而提高焊接狀態(tài)的穩(wěn)定性的電弧焊接電源的輸出控制方法。
背景技術(shù)：
熔化極電弧焊接中，以預(yù)定的送絲速度Wf向母材送給作為熔化極的焊絲，并且從焊接電源供給焊接電流Iw及焊接電壓Vw，在焊絲與母材之間產(chǎn)生電弧而進(jìn)行焊接。此時(shí)的焊接電源一般使用恒壓特性的電源。即控制焊接電源的輸出，以使焊接電壓Vw與預(yù)定的焊接電壓設(shè)定值Vr相等。使用恒壓特性的理由如下。即為了得到良好的焊接品質(zhì)，需要將電弧長(zhǎng)度維持為適當(dāng)值。為了使電弧長(zhǎng)度與焊接電壓Vw大致具有比例關(guān)系，用焊接電壓Vw檢測(cè)電弧長(zhǎng)度，通過(guò)進(jìn)行控制以使該檢測(cè)值與相當(dāng)于適當(dāng)電弧長(zhǎng)度的焊接電壓設(shè)定值Vr相等，而實(shí)現(xiàn)電弧長(zhǎng)度的適當(dāng)化。
作為熔化極電弧焊接的代表的焊接法，具有二氧化碳電弧焊接(CO2焊接)、MAG焊接、MIG焊接等。這些焊接法，在平均焊接電流值為100～200A以下時(shí)，處于短路過(guò)渡焊接，如果電流值變高，則處于粗滴過(guò)渡或噴射過(guò)渡。圖4為該短路過(guò)渡焊接中的焊接電流Iw以及焊接電壓Vw的波形圖的一例。如圖所示，焊絲與母材短路的短路期間Ts中，如圖(A)所示，焊接電流Iw上升，如圖(B)所示，焊接電壓Vw變?yōu)榈偷亩搪冯妷褐?。電弧產(chǎn)生的電弧期間Ta中，如圖(A)所示，焊接電流Iw下降，如圖(B)所示，變?yōu)楹附与妷篤w高的電弧電壓值。如圖(B)所示，控制焊接電源的輸出以使焊接電壓Vw的平滑值與焊接電壓設(shè)定值Vr相等。接下來(lái)，圖5為上述的粗滴過(guò)渡焊接中的焊接電流Iw及焊接電壓Vw的波形圖。如圖(A)所示，焊接電流Iw在從焊絲過(guò)渡到溶滴時(shí)驟減，在此之后緩緩上升。每個(gè)周期Tf重復(fù)熔滴的過(guò)渡，其每次電流值變化。另一方面，如圖(B)所示，焊接電壓Vw在熔滴過(guò)渡時(shí)由于電弧長(zhǎng)度變長(zhǎng)而驟增，之后隨著電弧長(zhǎng)度緩緩變短而下降。如圖(B)所示，控制焊接電源的輸出以使焊接電壓Vw的平滑值與焊接電壓設(shè)定值Vr相等。
在上述的熔化極電弧焊接中，現(xiàn)已提出了電壓功率控制，其將恒壓特性作為基本的控制，并且增加作為焊接電流值Iw和焊接電壓值Vw之積的焊接功率值Pw的控制。焊接功率值Pw為與對(duì)焊絲及對(duì)母材的線能量具有關(guān)系的值。從而，該電壓功率控制，通過(guò)恒壓控制使電弧長(zhǎng)度適當(dāng)化，并且通過(guò)功率控制中部分地加入線能量控制，通過(guò)這樣進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)焊接品質(zhì)提高(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1～3)。
圖6是采用上述的現(xiàn)有技術(shù)的電壓功率控制的焊接電源的框圖的一例。以下，參照該圖，對(duì)各框圖進(jìn)行說(shuō)明。
電源主電路MC，將3相200V等的商用電源作為輸入，根據(jù)后述的電壓誤差放大信號(hào)ΔV進(jìn)行逆變控制、可控硅相位控制等的輸出控制，輸出適于電弧焊接的焊接電流Iw及焊接電壓Vw。焊絲1通過(guò)與送絲電機(jī)M結(jié)合的送絲輥5的旋轉(zhuǎn)、經(jīng)過(guò)焊槍4內(nèi)被送給，其與母材2之間產(chǎn)生電弧3。
電壓檢測(cè)電路VD，檢測(cè)焊接電壓Vw，并輸出電壓檢測(cè)信號(hào)Vd。電流檢測(cè)電路ID檢測(cè)焊接電流Iw，并輸出電流檢測(cè)信號(hào)Id。焊接功率計(jì)算電路PW執(zhí)行上述電流檢測(cè)信號(hào)Id與電壓檢測(cè)信號(hào)Vd之間的乘法運(yùn)算，輸出焊接功率信號(hào)Pw＝Id×Vd。功率設(shè)定電路PR，輸出預(yù)定的功率設(shè)定信號(hào)Pr。功率誤差放大電路EP，對(duì)上述功率設(shè)定信號(hào)Pr與上述焊接功率信號(hào)Pw之間的誤差進(jìn)行放大，輸出功率放大信號(hào)ΔP。
焊接電壓設(shè)定電路VR，輸出預(yù)定的焊接電壓設(shè)定信號(hào)Vr。減法電路SB，從上述的焊接電壓設(shè)定信號(hào)Vr減去上述的功率誤差放大信號(hào)ΔP，輸出電壓控制設(shè)定信號(hào)Vcr＝Vr-ΔP。電壓誤差放大電路EV，將上述的電壓控制設(shè)定信號(hào)Vcr與上述的電壓檢測(cè)信號(hào)Vd之間的誤差進(jìn)行放大，輸出電壓放大信號(hào)ΔV。
送絲速度設(shè)定電路FR輸出預(yù)定的送絲速度設(shè)定信號(hào)Fr。送絲控制電路FC，輸出送絲控制信號(hào)Fc并控制送絲電機(jī)M，以達(dá)到相當(dāng)于上述的送絲速度設(shè)定信號(hào)Fr的送絲速度。
如圖所示，對(duì)電源主電路MC進(jìn)行輸出控制，以使通過(guò)功率誤差放大信號(hào)ΔP修正焊接電壓設(shè)定信號(hào)Vr后的電壓控制設(shè)定信號(hào)Vcr與焊接電壓Vw相等。從而，實(shí)現(xiàn)在恒壓控制中增加功率控制的控制。
在一般的熔化極電弧焊接電源中，根據(jù)焊接條件將設(shè)定電弧長(zhǎng)度的焊接電壓設(shè)定信號(hào)Vr與設(shè)定送絲速度的送絲速度設(shè)定信號(hào)Fr設(shè)定為適當(dāng)值。關(guān)于兩個(gè)設(shè)定信號(hào)，存在基于到目前為止積蓄的龐大的數(shù)據(jù)及常年的經(jīng)驗(yàn)而熟練的技能。因此，如果確定了焊接條件，則能夠容易地將兩個(gè)設(shè)定信號(hào)設(shè)定為適當(dāng)值。
在圖6中上述的現(xiàn)有技術(shù)中，應(yīng)設(shè)定的項(xiàng)目除了上述的兩設(shè)定信號(hào)Vr、Fr以外，還需要將功率設(shè)定信號(hào)Pr設(shè)定為適當(dāng)值。該功率設(shè)定信號(hào)Pr需要對(duì)每個(gè)焊接條件變更設(shè)定值。但是，關(guān)于該功率設(shè)定信號(hào)Pr的適當(dāng)值沒(méi)有根據(jù)各種焊接條件為何值的積蓄數(shù)據(jù)，也沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)。因此，將功率設(shè)定信號(hào)Pr適當(dāng)化需要花費(fèi)較多時(shí)間。即由于采用電壓功率控制的焊接電源使用方法復(fù)雜，因此實(shí)際上并沒(méi)有普及。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)昭61-71177號(hào)公報(bào)，專(zhuān)利文獻(xiàn)2特開(kāi)2002-273569號(hào)公報(bào)，專(zhuān)利文獻(xiàn)3特開(kāi)2002-361418號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
在此，本發(fā)明提供一種能夠使電壓功率控制型焊接電源的設(shè)定方法簡(jiǎn)易化并易于使用的電弧焊接電源的輸出控制方法。
為了解決上述課題，本發(fā)明第1方式的電弧焊接電源的輸出控制方法，是在將焊絲以預(yù)定的送絲速度進(jìn)行送給，并且算出作為焊接電流值與焊接電壓值之積的焊接功率值與預(yù)定的功率設(shè)定值之間的誤差放大值，從預(yù)定的焊接電壓設(shè)定值中減去該誤差放大值并算出電壓控制設(shè)定值，控制焊接電源的輸出以使該電壓控制設(shè)定值與所述焊接電壓值大致相等而進(jìn)行電弧焊接的電弧焊接電源的輸出控制方法中，其特征在于，算出與所述送絲速度的設(shè)定值對(duì)應(yīng)的焊接電流設(shè)定值，將所述功率設(shè)定值設(shè)定為該焊接電流設(shè)定值與所述焊接電壓設(shè)定值之積。
此外，本發(fā)明方式2的電弧焊接電源的輸出控制方法，其特征在于，將焊絲以預(yù)定送絲速度進(jìn)行送給，并且算出作為焊接電流值與焊接電壓值之積的焊接功率值的微分值，從預(yù)定的焊接電源設(shè)定值減去該焊接功率微分值并算出電壓控制設(shè)定值，控制焊接電源的輸出以使該電壓控制設(shè)定值與所述焊接電壓值大致相等而進(jìn)行電弧焊接。
發(fā)明效果根據(jù)上述的第1發(fā)明，在電壓功率控制電弧焊接電源時(shí)，將功率設(shè)定值自動(dòng)設(shè)定為焊接電流設(shè)定值與焊接電壓設(shè)定值之積。因此，也可如以往那樣只設(shè)定與焊接電流設(shè)定值對(duì)應(yīng)的送絲速度設(shè)定值與焊接電壓設(shè)定值，不需要復(fù)雜的功率設(shè)定值的設(shè)定。其結(jié)果，提高了電壓功率控制型的焊接電源的操作性。
根據(jù)上述的第2發(fā)明，在電壓功率控制電弧焊接電源時(shí)，由于使用焊接功率值的微分值，而不需要設(shè)定功率設(shè)定值。因此，也可如以往那樣只設(shè)定送絲速度設(shè)定值與焊接電壓設(shè)定值。其結(jié)果，可提高電壓功率控制型的焊接電源的操作性。


圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式1的電弧焊接電源的輸出控制方法的框圖。
圖2是送絲速度設(shè)定信號(hào)Fr與焊接電流設(shè)定信號(hào)Ir之間的關(guān)系圖。
圖3是表示有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式2的電弧焊接電源的輸出控制方法的框圖。
圖4是現(xiàn)有技術(shù)中的短路過(guò)渡焊接的電流/電壓波形圖。
圖5是現(xiàn)有技術(shù)中的粗滴過(guò)渡焊接的電流/電壓波形圖。
圖6是表示現(xiàn)有技術(shù)中的電弧焊接電源的輸出控制方法的框圖。
圖中1-焊絲；2-母材；3-電?。?-焊槍?zhuān)?-送絲輥；BP-功率微分電路；Bp-功率微分信號(hào)；EP-功率誤差放大電路；EV-電壓誤差放大電路；FC-送絲控制電路；Fc-送絲控制信號(hào)；FR-送絲速度設(shè)定電路；Fr-送絲速度設(shè)定信號(hào)；ICR-焊接電流設(shè)定值計(jì)算電路；ID-電流檢測(cè)電路；Id-電流檢測(cè)信號(hào)；Ir-焊接電流設(shè)定信號(hào)；Iw-焊接電流；M-送絲電機(jī)；MC-電源主電路；PCR-功率設(shè)定值計(jì)算電路；PR-功率設(shè)定電路；Pr-功率設(shè)定信號(hào)；PW-焊接功率計(jì)算電路；Pw-焊接功率(值/信號(hào))；SB-減法電路；SB2-第2減法電路；Ta-電弧期間；Tf-周期；Ts-短路期間；Vcr-電壓控制設(shè)定信號(hào)；VD-電壓檢測(cè)電路；Vd-電壓檢測(cè)信號(hào)；VR-焊接電壓設(shè)定電路；Vr-焊接電壓設(shè)定(值/信號(hào))；Vw-焊接電壓；Wf-送絲速度；ΔP-功率誤差放大信號(hào)；ΔV-電壓誤差放大信號(hào)。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
(實(shí)施方式1)圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式1的電弧焊接電源的輸出控制方法的框圖。在該圖中，與上述圖6相同的框賦予相同符號(hào)，并省略其說(shuō)明。以下，參照附圖，對(duì)與圖6不同的用虛線所示的框進(jìn)行說(shuō)明。
焊接電流設(shè)定值計(jì)算電路ICR，將送絲速度設(shè)定信號(hào)Fr作為輸入，對(duì)每個(gè)焊接條件根據(jù)預(yù)定的關(guān)系計(jì)算并輸出焊接電流設(shè)定信號(hào)Ir。圖2表示該關(guān)系的一例。圖2表示送絲速度設(shè)定信號(hào)Fr與焊接電流設(shè)定信號(hào)Ir之間的關(guān)系。在圖2中，L1為直徑1.2mm的鋼鐵焊絲的情況，L2為直徑為1.6mm的鋼鐵焊絲的情況，供電芯片/母材間距離為15mm的情況。例如，在L1中，F(xiàn)c＝4m/min時(shí)Ir＝150A。該關(guān)系表示以各送絲速度進(jìn)行焊接時(shí)的通電的平均焊接電流值，是公知的一般的數(shù)據(jù)。
功率設(shè)定值計(jì)算電路PCR，將上述的焊接電流設(shè)定信號(hào)Ir及焊接電壓設(shè)定信號(hào)Vr作為輸入，進(jìn)行兩值的乘法運(yùn)算，輸出功率設(shè)定信號(hào)Pr＝Ir×Vr。除此之外的動(dòng)作與上述的圖6相同。焊接電流設(shè)定信號(hào)Ir，如上所述，表示與送絲速度對(duì)應(yīng)的平均焊接電流值，焊接電壓設(shè)定信號(hào)Vr表示與適當(dāng)?shù)碾娀￠L(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的平均焊接電壓值。從而，作為兩值的積的功率設(shè)定信號(hào)Pr，表示各焊接條件中的適當(dāng)?shù)木€能量。因此，能夠根據(jù)焊接電流設(shè)定信號(hào)Ir及焊接電壓設(shè)定信號(hào)Vr自動(dòng)地設(shè)定電壓功率控制中的功率設(shè)定信號(hào)Pr。如上所述，焊接電流設(shè)定信號(hào)Ir通過(guò)送絲速度設(shè)定信號(hào)Fr算出，因此結(jié)果在圖1的焊接電源中也可如以往那樣只設(shè)定送絲速度設(shè)定信號(hào)Fr及焊接電壓設(shè)定信號(hào)Vr。
(實(shí)施方式2)圖3是表示有關(guān)本發(fā)明的實(shí)施方式2的電弧焊接電源的輸出控制方法的框圖。在該圖中，在與上述的圖6相同的框中賦予相同符號(hào)并省略其說(shuō)明。以下，參照該圖，對(duì)與圖6不同的用虛線表示的框進(jìn)行說(shuō)明。
功率微分電路BP，算出焊接功率信號(hào)Pw的微分值，輸出功率微分信號(hào)Bp＝dPw/dt。第2減法電路SB2，從焊接電壓設(shè)定信號(hào)Vr中減去上述的功率微分信號(hào)Bp，輸出電壓控制設(shè)定信號(hào)Vcr＝Vr-Bp。除此之外的動(dòng)作與上述圖6相同。
實(shí)施方式2中，通過(guò)利用功率微分信號(hào)Bp實(shí)現(xiàn)電壓功率控制。通過(guò)這樣，抑制焊接中的功率的變化，實(shí)現(xiàn)線能量的穩(wěn)定化，實(shí)現(xiàn)焊接性的提高。在實(shí)施方式2中，也可如以往那樣只設(shè)定送絲速度設(shè)定信號(hào)Fr及焊接電壓設(shè)定信號(hào)Vr。
權(quán)利要求
1.一種電弧焊接電源的輸出控制方法，是將焊絲以預(yù)定的送絲速度進(jìn)行送給，并且算出焊接電流值與焊接電壓值之積的焊接功率值與預(yù)定的功率設(shè)定值之間的誤差放大值，從預(yù)定的焊接電壓設(shè)定值中減去該誤差放大值而算出電壓控制設(shè)定值，控制焊接電源的輸出以使該電壓控制設(shè)定值與所述焊接電壓值大致相等而進(jìn)行電弧焊接的電弧焊接電源的輸出控制方法，其特征在于，算出與所述送絲速度的設(shè)定值對(duì)應(yīng)的焊接電流設(shè)定值，將所述功率設(shè)定值設(shè)定為該焊接電流設(shè)定值與所述焊接電壓設(shè)定值之積。
2.一種電弧焊接電源的輸出控制方法，其特征在于，將焊絲以預(yù)定送絲速度進(jìn)行送給，并且算出焊接電流值與焊接電壓值之積的焊接功率值的微分值，從預(yù)定的焊接電源設(shè)定值中減去該焊接功率微分值而算出電壓控制設(shè)定值，控制焊接電源的輸出以使該電壓控制設(shè)定值與所述焊接電壓值大致相等而進(jìn)行電弧焊接。
全文摘要
本發(fā)明的電弧焊接電源的輸出控制方法是一種將焊絲以預(yù)定的送絲速度進(jìn)行送絲，并且算出焊接電流值(Iw)與焊接電壓值(Vw)之積的焊接功率值(Pw)與預(yù)定的功率設(shè)定值(Pr)之間的誤差放大值 (ΔP)，從預(yù)定的焊接電壓設(shè)定值(Vr)減去該誤差放大值(ΔP)并算出電壓控制設(shè)定值(Vcr)，控制焊接電源的輸出以使該電壓控制設(shè)定值(Vcr)與所述焊接電壓值(Vw)大致相等而進(jìn)行電弧焊接的電弧焊接電源的輸出控制方法，算出與所述送絲速度的設(shè)定值(Fr)對(duì)應(yīng)的焊接電流設(shè)定值(Ir)，將所述功率設(shè)定值(Pr)設(shè)定為該焊接電流設(shè)定值(Ir)與所述焊接電壓設(shè)定值(Vr)之積。
文檔編號(hào)B23K9/10GK1810430SQ20061000369
公開(kāi)日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月24日
發(fā)明者上園敏郎, 草野潔 申請(qǐng)人:株式會(huì)社大亨