專利名稱：用于自耗電極型脈沖弧焊的焊接功率控制裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于自耗電極型脈沖弧焊的焊接功率控制裝置及其方法，其中使用屏蔽氣體自動地供應(yīng)自耗的電極進行焊接，屏蔽氣體的主要成分是二氧化碳，并具體涉及一種用以大大減少焊接期間發(fā)生濺出的焊接裝置和方法，從而使焊接結(jié)果穩(wěn)定，并獲得良好的焊接表面。
以前，自耗電極型脈沖弧焊方法使用惰性氣體作為屏蔽氣體，例如以氬氣為其主要成分。在這種方法中，以相應(yīng)于自耗的電極(以后稱為“焊條”)進給速度的頻率交替地通過大于臨界電流值的峰值電流和用以維持電弧的小于臨界電流的基本電流，在臨界電流以上，便可能發(fā)生噴灑轉(zhuǎn)移。用這種方法，可以用比直流焊方法低的平均電流實現(xiàn)噴灑轉(zhuǎn)移，并且，在基本電流的期間內(nèi)，可以以作用在飛沫上的電弧力為最小的狀態(tài)實現(xiàn)熔滴轉(zhuǎn)移，因而，可大大地減少濺射。
然而，上述的脈沖弧焊方法在選擇屏蔽氣體成分方面具有限制，這是因為，當(dāng)屏蔽氣體中的二氧化碳的含量比例超過30％時，減少濺射的效果變?nèi)?。因此，要消耗大量的氬氣，因而，屏蔽氣體的成本已經(jīng)成為脈沖弧焊方法的高操作成本的主要原因。
雖然自耗電極型脈沖弧焊方法和焊接裝置(以后稱為自耗電極焊機)是現(xiàn)代制造工業(yè)的一種重要的處理裝置，但是仍然需要產(chǎn)生較少濺射并提供穩(wěn)定操作的焊機。
常規(guī)的使用主要成分為二氧化碳的屏蔽氣體的自耗電極型脈沖弧焊裝置(焊機)一般由例如日本專利公開(被審查的)No.H2-31630中所述的焊接功率(輸出)控制方法控制。具體地說，借助于交替地通過峰值電流和基本電流產(chǎn)生電弧，通過在峰值電流的初期階段的收縮力使熔滴脫離，然后，通過使焊條(電極)的尖部熔化形成熔融金屬。并在下一個峰值電流期間，所形成的熔融金屬脫離。
然而，在這種自耗電極型脈沖弧焊機的電源控制方法中，存在脫離的熔滴成為濺出物的危險，這是因為，在峰值電流期間，已經(jīng)脫離的熔滴受到由峰值電流產(chǎn)生的大的電弧力。
因此，本發(fā)明的目的在于，提供一種焊接功率控制裝置，用于控制使用以二氧化碳為主要成分的屏蔽氣體的自耗電極型脈沖電弧焊接的焊接功率。
為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的焊接功率控制裝置包括，用于檢測焊接狀態(tài)的焊接狀態(tài)檢測裝置；和脈沖波產(chǎn)生裝置用于根據(jù)所述檢測的接狀態(tài)產(chǎn)生由第一預(yù)定時間間隔的第一脈沖高度和第二預(yù)定時間間隔的小于所述第一脈沖高度的基本高度規(guī)定的第一脈沖波，和被所述第一脈沖波跟隨的由第三預(yù)定時間間隔的小于所述第一脈沖高度的第二脈沖高度規(guī)定的第二脈沖波。
從下面結(jié)合附圖的詳細說明中可以更加充分地理解本發(fā)明，其中圖1是按照本發(fā)明的裝在自耗電極型脈沖電弧焊接裝置中的焊接功率控制器的方框圖，圖2是按照本發(fā)明的第一實施例的焊接功率控制器的方框圖，圖3是在圖2的焊接功率控制器中的各種信號的波形圖，圖4是圖2所示的焊接功率控制器的替代物的方框圖，圖5是由圖4的焊接功率控制器產(chǎn)生的脈沖波信號的波形圖，圖6是按照本發(fā)明的第二實施例的焊接功率控制器的方框圖，圖7是在圖6的焊接功率控制器中的各種信號的波形圖，圖8是圖6所示的焊接功率控制器的第一替代物的方框圖，圖9是圖6所示的焊接功率控制器的第二替代物的方框圖，圖10是由圖9的焊接功率控制器產(chǎn)生的脈沖波信號的波形圖，圖11是圖6所示的焊接功率控制器的第三替代物的方框圖，圖12是圖6所示的焊接功率控制器的第四替代物的方框圖，圖13是圖6所示的焊接功率控制器的第五替代物的方框圖，圖14是由圖13的焊接功率控制器產(chǎn)生的脈沖波信號的波形圖，圖15是圖6所示的焊接功率控制器的第六替代物的方框圖，圖16是圖6所示的焊接功率控制器的第七替代物的方框圖，圖17是圖6所示的焊接功率控制器的第八替代物的方框圖，
圖18是按照本發(fā)明的第三實施例的焊接功率控制器的方框圖，圖19是在圖18的焊接功率控制器中的各種信號的波形圖，以及圖20用于說明圖1所示的焊接功率控制器的操作。
參見圖1，其中示出了裝有按照本發(fā)明的焊接功率控制裝置的自耗電極型脈沖電弧焊接裝置(為簡單起見，以后稱為“焊機”)。其中包括輸出控制元件1，降壓變壓器2，整流器3，電抗器4，焊條進給電機6，焊槍7，靜止電極8，分流器10，和焊接功率控制裝置100(脈沖波形成裝置)。
輸出控制元件1和外部電源(未示出)相連，用于接收其高壓低頻交流電，產(chǎn)生比三相交流電的電壓低而頻率高的單相交流電。此外，輸出控制元件1還和焊接功率控制器100相連，用于接收輸出控制信號S100，從而構(gòu)成單相交流電源的電壓圖形，并將其輸出。
降壓變壓器2和輸出控制元件1相連，用于接收單相交流電。然后，降壓變壓器2把接收的高壓電降低為適用于焊接的電壓值，并產(chǎn)生單相低壓交流焊接功率。
整流器3和降壓變壓器2相連，用于接收單相低壓交流電源，并對其進行整流，從而產(chǎn)生直流焊接功率。整流器通常由二極管(但不限于)構(gòu)成。
電抗器4和整流器3的輸出端相連，用于接收直流焊接功率，調(diào)節(jié)其電壓。電抗器4還和靜止電極8相連，向其供應(yīng)調(diào)節(jié)過的直流焊接功率。
自耗電極(焊條)5通過焊槍7由焊條進給電機6從靜止電極8向材料9上的焊縫進給。這樣，直流焊接功率通過靜止電極8也被提供給焊條(自耗電極)5。
分流器10連接在材料9和變壓器2的輸出側(cè)之間，用于檢測實際用于焊接操作的焊接功率電流。作用在分流器10上的電壓表示實際的焊接狀態(tài)，并通過線路3取出作為焊接電流信號S10。線路L1和L2和靜止電極8以及材料9相連，用于檢測作用在它們之間的焊接電壓Sv。
焊接功率控制器100和線路L1、L2相連，用于檢測焊接電壓Sv，并和線路L3相連，用于接收代表焊接電流的焊接電流信號S1。根據(jù)這些電氣信息，焊接功率控制裝置100確定適用于焊接操作的脈沖波的形式，并產(chǎn)生輸出控制信號S100。顯然，焊接功率被輸出控制信號S100控制。
下面，參考圖20所示的脈沖輸出控制信號的典型例子簡單說明焊接功率控制器100的操作。具體地說，脈沖波控制器100這樣控制輸出控制信號100，使得在脈沖間隔tp的開始，通過收縮力使材料的熔滴分開，然后，熔融焊條5的端部，以便形成另一個熔滴，然后，在下一個基本間隔tb期間，對熔滴整形。
然而，當(dāng)在脈沖間隔tp期間用這種焊接功率(輸出)控制方法使熔滴分開時，由脈沖電流產(chǎn)生的強大的電弧力可以使分開的熔滴分散，從而產(chǎn)生濺射。這種不利情況可通過提供如下裝置阻止。具體地說，這種裝置在當(dāng)在脈沖間隔tp期間內(nèi)電流被控制為恒值時，使用每當(dāng)熔滴分離時焊接電壓中發(fā)生的尖峰檢測熔滴分離的時刻。然后，在從檢測到熔滴分離到熔滴(材料)完全轉(zhuǎn)移到熔穴中的期間內(nèi)，減小焊接功率(輸出)。
然而，當(dāng)在檢測到熔滴分離之后控制焊接功率輸出從而降低電壓時，在每次熔滴分離時都降低功率。這便需要單獨提供一些控制裝置用于穩(wěn)定焊接功率輸出，亦即穩(wěn)定焊接結(jié)果。為此，通過檢測熔滴分離并延長焊接功率被降低的脈沖間隔tp一個預(yù)定的時間間隔tE，來補償焊接功率，如圖20的虛線所示，從而獲得相當(dāng)于焊接輸出被降低之前時的輸出。
當(dāng)在峰值期間內(nèi)把焊接電流控制為恒值時，便失去了電弧的自調(diào)作用。然而，通過反饋焊接電壓來穩(wěn)定焊接，也能夠按照反饋值調(diào)節(jié)進行檢測熔滴分離的脈沖間隔tp的延長時間tE。
此外，為改善焊接穩(wěn)定性提供另一種裝置。具體地說，這一裝置根據(jù)電源電壓(焊接電壓)檢測熔滴分離，在檢測到熔滴分離之前，控制脈沖期間的電流為恒值，然后，在期間tr內(nèi)，亦即從熔滴分離檢測到的時刻到至少熔滴完全轉(zhuǎn)移到熔穴的期間內(nèi)，降低電流值，并且然后在脈沖間隔的持續(xù)期間內(nèi)，控制脈沖電壓為恒值。
上述的焊接功率控制方法和焊接功率控制裝置的細節(jié)，在1995年4月12日由Tetsu INNAMI，Wang JING BO，和Hideki HARA提出的并委托和本發(fā)明為同一代理人的美國專利申請No.08/566,546中描述了。這一美國專利申請的全部內(nèi)容在此引為參考。
如上所述，這一裝置可以按照反饋焊接電壓改變脈沖間隔，并通過在脈沖間隔的至少一部分內(nèi)提供恒壓控制使焊接穩(wěn)定。然而，如果脈沖間隔是常數(shù)，因為檢測熔滴分離的脈沖間隔tp被延長，緊跟著延長的脈沖間隔的基本間隔被縮短，如圖20的虛線所示。這使得在這縮短的基本間隔tb期間，不完全地整形在前一脈沖間隔內(nèi)形成的熔滴，從而阻止在下一個脈沖間隔內(nèi)的熔滴分離，并使熔滴大大地生長。
使用主要成分為二氧化碳的屏蔽氣體的自耗電極型脈沖電弧焊接一般也在材料轉(zhuǎn)移狀態(tài)期間發(fā)生。因此，根據(jù)焊接狀態(tài)，可能發(fā)生短路。在從伴隨熔滴轉(zhuǎn)移的短路被消除開始到開始起弧的期間內(nèi)，必須形成足夠大的在下一個脈沖間隔能夠分離的熔滴。
因此，需要區(qū)別并適當(dāng)處理被熔滴轉(zhuǎn)移伴隨的短路和不被熔滴轉(zhuǎn)移伴隨的短路。按照本發(fā)明的焊接功率控制裝置和方法可以滿足這種要求，并大大減少在焊接期間發(fā)生的濺射，從而穩(wěn)定焊接結(jié)果。下面詳細說明這種焊接功率控制裝置的結(jié)構(gòu)和操作。
第一實施例參見圖2，其中示出了按照本發(fā)明第一實施例的焊接功率控制器(脈沖波控制器)。本例的脈沖波控制器100a1包括和線路L1、L2相連的焊接電壓檢測器13，用于檢測電極8(5)和材料9之間的焊接電壓Sv，從而產(chǎn)生代表檢測電壓Sv的焊接電壓信號。
熔滴分離檢測器50a和焊接電壓檢測器13相連，用于接收焊接電壓信號，從而檢測熔滴分離，并產(chǎn)生熔滴分離檢測信號S50a。具體地說，熔滴分離檢測器50a包括電壓設(shè)定器14和第一比較器15。電壓設(shè)定器14按照考慮在焊接操作期間焊接電壓Sv的變化而設(shè)定的第一參考電壓產(chǎn)生第一電壓參考信號。第一比較器15和電壓檢測器13以及電壓設(shè)定器14相連，用于接收焊接電壓信號和第一參考電壓信號進行比較。第一比較器15在檢測電壓超過第一參考電壓時產(chǎn)生一個信號，并將其作為熔滴分離檢測信號S50a輸出。這樣，便檢測到熔滴和焊條的分離。
短路檢測器51和電壓檢測器13相連接，用于接收焊接電壓信號，以便檢測短路，并產(chǎn)生短路檢測信號S51。具體地說，短路檢測器51包括第二參考值設(shè)定器16和第二比較器17。參考值設(shè)定器16按照由考慮在焊接噪作期間焊接電壓Sv的變化而適當(dāng)設(shè)定的參考值確定的第二參考電壓產(chǎn)生第二參考信號。第二比較器17和電壓檢測器13以及參考值設(shè)定器16相連、用于接收焊接電壓信號和第二參考信號進行比較。第二比較器17在檢測的焊接電壓低于第二參考電壓時，產(chǎn)生一個信號，并將其作為短路檢測信號S51輸出。這樣，便檢測到焊條5和材料9之間的短路。輸出比較器52a和熔滴分離檢測器50a以及短路檢測器51相連，用于接收熔滴分離檢測信號S50a和短路檢測信號S51。根據(jù)這兩個信號，輸出補償器52a產(chǎn)生對于焊接功率或主電流的輸出補償信號S52a。具體地說，輸出補償器52a包括時間設(shè)定器18和輸出調(diào)節(jié)器19a。時間設(shè)定器18和短路檢測器51相連，用于按照從短路檢測器51輸出的短路檢測信號S51(17)設(shè)定特定時間，并產(chǎn)生時間信號S18。
輸出調(diào)節(jié)器19a和熔滴分離檢測器50a(15)以及時間設(shè)定器18相連，用于接收檢測信號S50a和時間信號S18。輸出調(diào)節(jié)器19a在沒有檢測的短路時，直接輸出熔滴分離檢測信號S50a作為補償信號S52a。然而，在檢測的短路時，輸出調(diào)節(jié)器19a則在從短路結(jié)束時起由時間信號S18表示的時間內(nèi)，取消輸出熔滴分離檢測信號S52a。這樣，便根據(jù)熔滴分離以及焊條5和材料9的短路控制補償信號S52a的輸出。
電流檢測器12和線路L3相連，用于接收焊接電流信號S10，以便檢測用于焊接操作的焊接電流。電流檢測器12還產(chǎn)生代表這一檢測的焊接電流的電流信號。
焊接狀態(tài)設(shè)定器60用于設(shè)定主要影響發(fā)生濺射的各種信息，例如自耗電極(焊條)5的進給速度和產(chǎn)生焊接狀態(tài)信號Sw的脈沖圖形。焊接狀態(tài)設(shè)定器60最好包括鍵盤，通過鍵盤用戶可以輸入焊接狀態(tài)，以及CPU，用于把輸入的焊接狀態(tài)轉(zhuǎn)換成適用于操作的形式的參數(shù)。焊接狀態(tài)設(shè)定器60可以是任何存儲器，例如ROM，其中這些參數(shù)被預(yù)先確定并被存儲，并且可以和焊條進給電機6相連，用于檢測焊條進給速度。
脈沖波產(chǎn)生單元53a和輸出補償器52a以及焊接狀態(tài)設(shè)定器60相連，用于接收信號S52a和焊接狀態(tài)信號Sw。根據(jù)這兩個信號，脈沖波構(gòu)成單示53a產(chǎn)生焊接脈沖波信號S53a。具體地說，脈沖波構(gòu)成單元53a包括脈沖時間設(shè)定器20，脈沖電流設(shè)定器21，基本電流設(shè)定器22，補償時間設(shè)定器23，補償值設(shè)定器24，和脈沖波發(fā)生器25a。這些設(shè)定器20，21，22，23和24響應(yīng)焊接狀態(tài)信號Sw，分別設(shè)定特定參數(shù)，并產(chǎn)生代表特定參數(shù)的信號，如下所述。
脈沖時間設(shè)定器20設(shè)定焊接電流波形的脈沖間隔tp(圖20)和基本間隔tb(圖20)的持續(xù)時間。然后，脈沖時間設(shè)定器20產(chǎn)生脈沖間隔信號S20。
脈沖電流設(shè)定器21設(shè)定在焊接電流的脈沖間隔tp內(nèi)的脈沖電流Ip。然后，脈沖電流設(shè)定器21產(chǎn)生脈沖電流信號S21。
基本電流設(shè)定器22設(shè)定焊接電流的基本間隔tb內(nèi)的基本電流Ib。然后，基本電流設(shè)定器22產(chǎn)生基本電流信號S22。
補償時間設(shè)定器23設(shè)定把脈沖電流校正為小于脈沖電流Ip的補償電流值Ir的時間。然后，補償時間設(shè)定器23產(chǎn)生補償時間信號S23。
補償值設(shè)定器24設(shè)定補償電流值Ir。然后，補償值設(shè)定器24產(chǎn)生補償值信號S24。
脈沖波發(fā)生器25a和這些設(shè)定器20，21，22，23，24相連，用于接收信號S20，S21，S22，S23和S24，還和輸出補償器52a相連，用于接收輸出補償信號S52a，產(chǎn)生具有響應(yīng)信號S20，S21，S22，S23，S24和S52a構(gòu)成的脈沖波形的信號。具體地說，由脈沖時間設(shè)定器20，脈沖電流設(shè)定器21和基本電流設(shè)定器22確定的電流波形(以后稱為“穩(wěn)態(tài)脈沖波”)被周期地輸出，并根據(jù)補償時間信號S23、補償值信號S24按照由輸出補償器19輸出的信號校正這穩(wěn)態(tài)脈沖波。這信號從脈沖波構(gòu)成單元53a作為焊接脈沖波信號S53a輸出。焊接脈沖波信號S53a的產(chǎn)生將參照圖3在下面具體說明。
輸出控制器11a和電流檢測器12以及脈沖波構(gòu)成單元53a相連，用于接收電流信號和焊接脈沖波信號S53a。根據(jù)這兩個信號，輸出控制器11a產(chǎn)生輸出控制信號S100a。根據(jù)作為按照用于焊接操作的電流值變化的電壓信號的電流信號S10，電流檢測器12檢測焊接功率的實際電流值。具體地說，輸出控制器11a比較來自電流檢測器的實際焊接電流值和來自脈沖波構(gòu)成單元53a的焊接脈沖波信號S53a。然后，脈沖波控制器100的輸出控制器11a產(chǎn)生具有合適形狀的脈沖波的輸出控制信號S100，使得輸出控制元件1可以產(chǎn)生按照實際的焊接狀態(tài)或焊接電流正確地補償?shù)暮附庸β?。雖然在本說明中焊接功率控制針對焊接電流進行說明，顯然，按照本發(fā)明的焊接功率控制可以按照焊接電壓進行。
參見圖3，下面說明這樣構(gòu)成的本發(fā)明的脈沖波控制的操作。在圖3中，t1表示焊接功率控制的一個周期CC開始的時間；t2表示熔滴和焊條5分離的時間；t3表示在時間t2開始的一個周期CC結(jié)束和一個脈沖間隔tp開始的時間；t4表示在時間t3開始的一個脈沖間隔tp結(jié)束和一個基本間隔tb開始的時間；t5表示發(fā)生短路的時間；t6表示在時間t4開始的一個基本間隔tb結(jié)束的時間；t7表示在時間t5發(fā)生的短路被發(fā)現(xiàn)以及下一個脈沖間隔tp開始的時間；t8表示一個脈沖間隔tb結(jié)束和下一個基本間隔tb開始的時間；以及t8表示基本間隔tb結(jié)束時的時間。注意一個脈沖間隔tp和一個基本間隔tb構(gòu)成一個脈沖間隔PP。
直到在焊接期間輸入來自輸出補償器52a的輸出補償信號S52a，亦即直到在時刻t2檢測的熔滴分離，脈沖波發(fā)生器25a才向輸出控制器11輸出焊接脈沖波信號S53a，脈沖波信號S53a是由脈沖時間設(shè)定器20設(shè)定的脈沖間隔tp和基本間隔tb，由脈沖電流設(shè)定器21設(shè)定的脈沖電流Ip，以及由基本電流設(shè)定器22設(shè)定的基本電流Ib確定的穩(wěn)態(tài)脈沖波。
輸出控制器11這樣控制輸出控制元件1，使得把焊接電流脈沖波整形成由脈沖波構(gòu)成單元53a(脈沖波發(fā)生器25a)規(guī)定的波形。隨著這穩(wěn)態(tài)脈沖波從時間t1到t3被重復(fù)地施加，焊焊條端部被加熱熔化，最終在時刻t2引起熔滴分離。在這一時刻t2，比較器15比較從焊接電壓檢測器13輸入的檢測的焊接電壓Sv和來自電壓設(shè)定器14的參考電壓信號，當(dāng)檢測電壓Sv超過參考電壓時，向輸出補償器52a(19a)輸出具有峰值脈沖Pd1的熔滴分離檢測信號。
下面說明輸出補償器52a(19)的操作。使用以二氧化碳為主要成分的屏蔽氣體的脈沖弧焊一般發(fā)生在材料(熔滴)轉(zhuǎn)移階段期間，在這期間內(nèi)，根據(jù)焊接狀態(tài)，可能發(fā)生短路。當(dāng)由短路變到電弧時，這可能引起突然的電壓升高。
結(jié)果，當(dāng)由焊接電壓Sv檢測熔滴分離時，在比較器15的熔滴分離檢測信號中可能含有由短路引起的電壓升高成分，這使錯誤地檢測熔滴分離。這使得在短路停止后的一個恒定期間內(nèi)，必須取消比較器15的熔滴分離檢測信號。這一恒定的取消期間由時間設(shè)定器18設(shè)定，并根據(jù)響應(yīng)速度確定。響應(yīng)速度至少部分地由包含輸出控制元件1的電源電路的時間常數(shù)確定。一般地說，恒定取消間隔大約為1ms。
當(dāng)在時刻t5發(fā)生短路并在時刻t7結(jié)束時，短路檢測信號S51呈現(xiàn)下降脈沖Ps。輸出補償器52a通過在短路結(jié)束之后由時間設(shè)定器18設(shè)定的恒定取消間隔內(nèi)發(fā)出一個比峰值P2大的脈沖，取消具有在時刻t7開始的峰值Pd2的被從檢測器50a(比較器15)送到輸出調(diào)節(jié)器19a的熔滴分離檢測信號S50a。當(dāng)沒有發(fā)生短路時，輸出補償器30向脈沖波構(gòu)成單元53a的脈沖波發(fā)生器25a不經(jīng)截斷直接輸出熔滴分離檢測信號S50a作為輸出控制信號S52a.。這樣，輸出補償信號S52a僅呈現(xiàn)圖3中的峰值Pd1。
當(dāng)輸出補償信號S52a不從輸出補償器52a(19a)輸入時，脈沖波發(fā)生器25a重復(fù)輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波信號S53a(如從t3到t9所示)。然后，當(dāng)輸出補償信號S52a被輸入時(時間t2)，焊接電流S10’在補償間隔tr內(nèi)(從時間t2到t3)下降到補償電流值Ir，其中補償電流值Ir是由補償值設(shè)定器24設(shè)定的低于峰值電流Ip的值，并且補償間隔tr由補償時間設(shè)定器23設(shè)定，作為從輸出補償信號輸入時間開始的完成熔滴轉(zhuǎn)移到熔穴所需的時間。在經(jīng)過補償間隔tr之后，在脈沖間隔tp開始的穩(wěn)態(tài)脈沖波從脈沖波發(fā)生器25輸入到輸出控制器11。當(dāng)不發(fā)生短路時，焊接電流S10’呈現(xiàn)虛線所示的穩(wěn)態(tài)脈沖波(從時間t5到t7)。每當(dāng)熔滴分離被檢測時執(zhí)行這一操作。借助于在從熔滴分離檢測到至少熔滴完全轉(zhuǎn)移到熔穴的補償間隔tr內(nèi)使焊接電流下降到小于脈沖電流Ip的補償電流值Ir，并且然后在補償間隔tr經(jīng)過之后，輸出輸出在脈沖間隔tp開始的穩(wěn)態(tài)脈沖波，可以避免由短路引起的假的熔滴分離檢測，因而可以精確地檢測熔滴分離。結(jié)果，當(dāng)檢測的熔滴分離時，可以在電弧小時使分離的熔滴可靠地轉(zhuǎn)移到熔穴中，借以減少濺射，實現(xiàn)均勻的熔滴分離周期并因而改善焊接的穩(wěn)定性。應(yīng)該注意，雖然在本實施例中的穩(wěn)態(tài)脈沖波是由脈沖電流Ip和基本電流Ib確定的恒流控制波形，但是，使用由脈沖電壓Vp確定的恒壓控制波形也可獲得同樣效果。
還應(yīng)說明，熔滴分離檢測器50，短路檢測器51，輸出補償器52，以及脈沖波發(fā)生器53也如圖1所示。
參見圖4，其中示出了另一種圖3的焊接功率控制器100a1。它具有非常類似于控制器100a的結(jié)構(gòu)，只是還包括禁止補償設(shè)定器38a。還有，輸出補償器52a被另一個輸出補償器52b所代替，其中輸出調(diào)節(jié)器19a也被另一個輸出調(diào)節(jié)器10b所代替。
禁止補償設(shè)定器38a通過線路L13和補償時間設(shè)定器23相連，并通過脈沖波構(gòu)成單元53a的線路L15和脈沖時間設(shè)定器20相連，用于接收補償時間信號S23和脈沖時間信號S20。禁止補償設(shè)定器38a還通過線路L11和熔滴分離檢測器50a的比較器15相連，用于接收熔滴分離檢測信號S50a。根據(jù)這些信號S20，S23，S50a，禁止補償設(shè)定器38a產(chǎn)生禁止補償信號S38a。
輸出調(diào)節(jié)器19b通過線路L13和禁止補償設(shè)定器38a相連，用于接收禁止補償信號S38a。根據(jù)這一信號和兩個信號S50a和S18，輸出調(diào)節(jié)器19a產(chǎn)生輸出補償信號S52.a。
這禁止補償設(shè)定器38a在跟隨用于熔滴分離的補償間隔tr的穩(wěn)態(tài)脈沖波的脈沖間隔tp內(nèi)，向輸出補償器52b(19b)輸出禁止補償信號S38a。即使在禁止補償信號S38a被輸入的期間和由時間設(shè)定器18設(shè)定的恒定間隔內(nèi)，禁止補償信號S38a使輸出補償器52b(19b)忽略(取消)從熔滴分離檢測器50a輸入的熔滴分離檢測信號S50a。在所有其它時間內(nèi)，輸出補償器52b(19b)向脈沖波構(gòu)成單元53a的脈沖波發(fā)生器25a輸出熔滴分離檢測信號S50a和輸出補償信號S52b。
在檢測到熔滴分離并在補償間隔tr內(nèi)把輸出脈沖電流降低到補償電流值Ir之后立即輸出的新脈沖間隔tp是在焊接期間在焊條端部再次形成熔滴的時間。不過，在這間隔內(nèi)的電弧長度仍然很長，因此，焊接功率受到外部噪聲的影響，熔滴分離可能容易被誤檢測。為防止這樣，在焊條端部再次形成熔滴的期間內(nèi)，即使由熔滴分離檢測器50a(15)檢測到熔滴分離，輸出償器52b(19b)也被禁止輸出作為緊跟檢測到熔滴分離之后的輸出補償信號S52b的熔滴分離檢測信號S50a.。這禁止補償間隔，例如可設(shè)定為由脈沖波構(gòu)成單元53a的脈沖時間設(shè)定器20設(shè)定的脈沖間隔tp。
這種焊接功率控制器100a2的操作如下。
如果在焊接期間，既不是來自輸出補償器52b(19b)的輸出補償信號S52b被輸入到脈沖波發(fā)生器25a的時候，也不是來自短路檢測器51的短路檢測信號S51被輸入到輸出補償器52b(18)的時候，脈沖波發(fā)生器25a則向輸出控制器11輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波。
然后，當(dāng)來自輸出補償器52b(19b)的輸出補償信號S52b被輸入到脈沖波發(fā)生器25a時，脈沖波發(fā)生器25a象上述第一實施例一樣，在補償間隔tr內(nèi)，輸出低值補償電流值Ir，補償間隔tr是由補償時間設(shè)定器23設(shè)定的，并從來自輸出補償器52b(19b)的輸出補償信號S52b的輸入時間開始。當(dāng)經(jīng)過補償間隔tr后，則以脈沖間隔tp開始的穩(wěn)態(tài)脈沖波被輸入到輸出控制器11a。
在完成補償間隔tr之后緊接著的脈沖間隔期間，按照禁止補償設(shè)定器38a的指令，輸出補償器52b(19b)則忽略來自熔滴分離檢測器50a(15)的熔滴分離檢測信號S50a，并向脈沖波發(fā)生器25a不輸出作為輸出補償信號S52b的信號，即不向脈沖波發(fā)生器25a輸出。
當(dāng)短路檢測信號S51被從短路檢測器51(17)輸入時，穩(wěn)態(tài)脈沖波輸出在該短路的時間間隔內(nèi)被切斷，以便有效地消除短路的影響，并且從脈沖間隔tp開始的穩(wěn)態(tài)脈沖波從由短路變?yōu)槿蓟〉臅r間被輸出。結(jié)果，促進短路之后的熔滴分離，從而實現(xiàn)均勻的熔滴分離周期，改善焊接的穩(wěn)定性。
參見圖5，其中示出了檢測到短路時焊接脈沖波信號S53a的波形。結(jié)果，第一實施例的這一改型通過重復(fù)上述的焊接期間的操作，至少實現(xiàn)類和第一實施例相同的效果。此外，還可以避免在熔滴分離之后由于在熔滴形成期間的噪聲而引起的熔滴分離的誤檢測。
應(yīng)該注意，雖然在本實施例中的穩(wěn)態(tài)脈沖波是由脈沖電流Ip和基本電流Ib確定的恒流控制波形，但是，使用由脈沖電壓Vp確定的恒壓控制波形也可實現(xiàn)相同的效果。
第二實施例參見圖6，其中示出了按照本發(fā)明的第二實施例的焊接功率控制器。它具有和圖2所示的第一實施例的控制器100a1非常相同的結(jié)構(gòu)。焊接功率控制器100b1和焊接功率控制器100a1的區(qū)別在于，圖2中的脈沖構(gòu)成單元53a被另一個脈沖構(gòu)成單元53b代替，其中脈沖波發(fā)生器25a也被另一個脈沖波發(fā)生器25b代替。
脈沖波發(fā)生器25b使用輸出補償信號和短路檢測信號S52a、S52b控制輸出波形S53b。當(dāng)檢測到熔滴分離時，則執(zhí)行和第一實施例相同的操作，借以減少濺射，并且在已經(jīng)發(fā)生短路時，通過輸出從短路時刻開始的穩(wěn)態(tài)脈沖波，確保形成足以在下一個脈沖間隔能夠分離的熔滴。
參見圖7，下面說明按照這一實施例的脈沖波控制操作。在圖7中，時間t1到t9和圖3的基本相同。
如果在焊接期間(t1到t2)向脈沖波發(fā)生器25b既不輸入輸出補償信號S52a，也不輸入短路檢測信號S51，則脈沖波發(fā)生器25b被控制項第實施例一樣向輸出控制器11a輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波S53a。
當(dāng)在時刻t2向脈沖波發(fā)生器25b輸入輸出補償信號S52a時，則脈沖波發(fā)生器25b再次象上述第一實施例那樣，在從來自輸出補償器52a(19a)的輸出補償信號S52a(Pd1’)的輸入時刻t2開始的由補償時間設(shè)定器23設(shè)定的補償間隔tr內(nèi)，輸出低值補償電流值Ir。當(dāng)在時刻t3已經(jīng)經(jīng)過補償間隔tr時，則向輸出控制器11a輸出在脈沖間隔tp開始的穩(wěn)態(tài)脈沖波。
在基本間隔tb期間(從時刻t4和t6)在時刻t5向脈沖波發(fā)生器25b輸入短路檢測信號S51的情況下，在脈沖間隔tp開始的穩(wěn)態(tài)脈沖波，當(dāng)在確定短路已變?yōu)殡娀r，在時刻t7將被輸出到輸出控制器11a。結(jié)果，從時刻t4到t6的基本間隔被執(zhí)行到時刻t7。
在焊接期間，每當(dāng)輸入輸出補償信號S52a或短路檢測信號S51時，則執(zhí)行這一操作。當(dāng)檢測到熔滴分離時，象上述第一實施例那樣，在該期間內(nèi)(從時刻t6到t7)焊接電流被降低到小于峰值脈沖電流Ip的補償電流值Ir，直到熔滴完全轉(zhuǎn)移到熔穴為止，然后，輸出從峰值脈沖間隔tp開始的穩(wěn)態(tài)脈沖波S53a。結(jié)果，在檢測到熔滴分離時，雖然電弧變?nèi)?，也能使分離的熔滴容易地轉(zhuǎn)移到熔穴中，從而減少濺射。
然而，當(dāng)檢測到短路時(在時刻t5)，則在短路間隔內(nèi)(從時刻t6到t7)，穩(wěn)態(tài)脈沖波輸出(S53a)被切斷，從而有效地取消短路的影響，并且，從由短路變?yōu)殡娀〉臅r刻(t7)起，輸出從峰值脈沖間隔tp開始的穩(wěn)態(tài)脈沖波。結(jié)果，促進短路之后的熔滴形成，實現(xiàn)均勻的熔滴分離周期，并改善焊接的穩(wěn)定性。
應(yīng)該注意，雖然在本實施例中的穩(wěn)態(tài)脈沖波是由脈沖電流Ip和基本電流Ib確定的恒流控制波形，但是，使用由脈沖電壓Vp控制的恒壓控制波形也能獲得同樣效果。
參見圖8，其中示出了圖6的焊接功率控制器100b1的第一種改型。它具有和控制器100b1非常相同的結(jié)構(gòu)，只是包括類似于圖4所示的禁止補償設(shè)定器38a的禁止補償設(shè)定器38b。它通過線路L11連接于熔滴分離檢測器50a，用于接收熔滴分離檢測信號S50a，并通過線路14連接于短路檢測器51，用于接收短路檢測信號S51，通過線路L13連接于脈沖波構(gòu)成單元53b的補償設(shè)定器S23，用于接收補償時間信號，并通過線路L15連接于脈沖波構(gòu)成單元53b的脈沖時間設(shè)定器20，用于接收脈沖時間信號S20。
根據(jù)這些信號S50a，S51，S23，和S20，禁止補償設(shè)定器38b產(chǎn)生禁止補償信號S38b。禁止補償設(shè)定器38b還通過線路L12連接于輸出補償器52a的輸出調(diào)節(jié)器19a，用于輸出禁止補償信號S38b。
這樣構(gòu)成的焊接功率控制裝置100b1的操作如下。熔滴分離檢測信號S50a和短路檢測信號S51被輸入到禁止補償設(shè)定器38b，在本實施例中，它在檢測到熔滴分離時的補償間隔tr之后和在檢測到短路時的短路之后立即禁止輸出補償。
在補償期間這焊接功率控制器100b2的操作和控制器100a2(圖4)的操作相同，在短路期間的操作和按照第三另外的實施例如圖3所示的焊接功率控制器100b3的操作相同，這將參照圖10進行詳細說明。
結(jié)果，按照這另一個實施例其效果和焊接功率控制器100a2(圖4)以及焊接功率控制器100b3(圖9)的效果相同。
應(yīng)該注意，雖然在本實施例中穩(wěn)態(tài)脈沖波是由脈沖電流Ip和基本電流Ib確定的恒流控制波形，但是，使用由脈沖電壓Vp確定的恒壓控制波形也可獲得同樣效果。還需說明，本實施例的裝置可以和以前其它實施例的各種其它裝置相結(jié)合。
參見圖9，其中示出了圖6的焊接功率控制器100b1的第二種改型。它具有和圖8的控制器100b2非常相同的結(jié)構(gòu)，只是圖8的輸出補償器52a被另一個輸出補償器52b所代替，其中輸出調(diào)節(jié)器19a也被另一個輸出調(diào)節(jié)器19b所代替。禁止補償設(shè)定器38b被在圖4的控制器100a2中使用的禁止補償設(shè)定器38a所代替。
在這種焊接功率控制器100b3中，當(dāng)短路檢測信號S51被輸入到禁止補償設(shè)定器38a時，禁止補償設(shè)定器38a在確定短路已被變?yōu)殡娀≈罅⒓摧敵龅姆€(wěn)態(tài)脈沖波的脈沖間隔tp期間，向輸出補償器52a的輸出調(diào)節(jié)器19a輸出禁止補償信號S38a。因而，輸出補償器52a(19a)在由時間設(shè)定器18設(shè)定的期間和禁止補償信號S38a的期間內(nèi)，忽略來自熔滴分離檢測器50a(15)的熔滴分離檢測信號S50a。當(dāng)禁止補償設(shè)定器38a不輸出禁止補償信號S38a時，輸出補償器52b(19b)向脈沖波發(fā)生器25b輸出熔滴分離檢測信號S50a作為輸出補償信號S52b。
在檢測到熔滴分離之后立即輸出新的脈沖間隔tp，并把輸出脈沖電流在補償間隔tr內(nèi)降低到補償電流值Ir，其中的補償間隔tr是在焊接期間在焊條端部再次形成熔滴的間隔。然而，在這間隔內(nèi)的電弧長度仍然很長，因此，焊機輸出受到外部噪聲的影響，并使熔滴分離容易地被誤檢測。為避免這樣，即使由熔滴分離檢測器51(15)檢測到熔滴分離，輸出補償器52b(19b)也被禁止輸出熔滴分離檢測信號S50a作為輸出補償信號S52b。這一禁止補償間隔可被設(shè)定為例如由構(gòu)成單元53b的脈沖時間設(shè)定器20設(shè)定的脈沖間隔tp。
這種焊接功率控制器的操作如下。如果在焊接期間(從圖7中的時刻t1到t2)不向脈沖波發(fā)生器25b輸入輸出補償信號S52b，也不輸入短路檢測信號S51，則脈沖波發(fā)生器25b向輸出控制器11a輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波。
然后，當(dāng)短路檢測信號被輸入時(在圖7的時刻t5)，則向輸出控制器11a輸出從由短路變?yōu)殡娀r的脈沖間隔tp開始的穩(wěn)態(tài)脈沖波。存由短路變?yōu)殡娀?時刻t7)之后緊跟著的脈沖間隔tp(從圖7的t7到t8)期間，輸出補償器52a(19a)按照禁止補償設(shè)定器38b的指令，忽略來自熔滴分離檢測器50a(15)的熔滴分離檢測信號S50a，并不向脈沖波發(fā)生器25b輸出作為輸出補償信號的信號，亦即不向脈沖波發(fā)生器25b輸出。
注意，當(dāng)熔滴分離檢測信號S50a被輸入到輸出補償器52a時的操作和按照上述的第二實施例的焊接功率控制器100b1所述的操作相同。
參見圖15，其中示出了在本實施例中在檢測到短路時的焊接電流的波形。
結(jié)果，按照這一另外的實施例的焊接功率控制器100b3，通過重復(fù)在焊接期間的上述操作，至少可以實現(xiàn)和按照第二實施例的控制器100b1相同的效果。此外，可以阻止在熔滴分離之后緊跟著的熔滴形成期間，由于噪聲而使熔滴分離被誤檢測。
應(yīng)該注意，雖然在本實施例中，穩(wěn)態(tài)脈沖波是由脈沖電流Ip和基本電流Ir確定的恒流控制波形，但是，使用由脈沖電壓Vp確定的恒壓控制波形也能獲得同樣的效果。
在圖11中表示了圖6所示的焊接功率控制器100b1的第三種變形。這一焊接功率控制器100b4的結(jié)構(gòu)與焊接功率控制器100b1非常接近，其中的脈沖波發(fā)生器25b被另一個脈沖發(fā)生器25c代替了；而輸出補償器52a也被圖9所示的另一個輸出補償器52b代替了。增加了一個由線L16連接到短路檢測器51的短路計算器54，用于從檢測器51接收短路信號，以便根據(jù)從短路開始到結(jié)束的周期來識別長時短路和暫時短路，并且產(chǎn)生短路計算信號S54。長時短路伴隨有熔滴轉(zhuǎn)移；而暫時短路則沒有熔滴轉(zhuǎn)移。
通過把輸出補償信號S52b，短路檢測信號S51以及短路計算信號S54輸入到脈沖波發(fā)生器25c，脈沖波發(fā)生器25c就能適當(dāng)?shù)刈R別這種長時短路和暫時短路。
更具體地說，短路計算器53包括由線L16連接到短路檢測器51(17)的計數(shù)器28，用于設(shè)定參考時間的參考時間設(shè)定器29，從而產(chǎn)生一個參考信號，以及連接到計數(shù)器28和參考時間設(shè)定器29的經(jīng)過時間計算器30。計數(shù)器28根據(jù)短路信號S51測量從短路開始時經(jīng)過的時間。參考時間設(shè)定器29設(shè)定一個參考時間值。經(jīng)過時間計算器30把計數(shù)器28計數(shù)的測量時間與參考時間設(shè)定器29設(shè)定的參考時間相比較，并且在測量時間超過參考時間時輸出一個具體的信號，也就是短路計算信號S54。
以下要說明在這一變更實施例中是如何處理短路的。
按照第二實施例，盡管所有短路現(xiàn)象都是在焊接功率控制器100b1(圖6)中統(tǒng)一處理的，但是在焊接期間實際上可能出現(xiàn)兩種類型的短路。也就是伴隨著熔滴轉(zhuǎn)移的長時短路和被稱為暫時短路的短時短路，在暫時短路中基本上沒有熔滴轉(zhuǎn)移。
在暫時短路期間基本上沒有熔滴轉(zhuǎn)移，這是因為高密度電流產(chǎn)生的熱量使得熔滴與熔穴之間的接觸區(qū)域在極短的短路期間是分離的。在大電流值脈沖期間經(jīng)常會出現(xiàn)這種暫時短路。如果在短路變成電弧之后馬上輸出穩(wěn)態(tài)的脈沖波，焊條就會在大電流值脈沖間隔期間連續(xù)地溶化，并且在焊條末端形成一個很大的熔滴。在這種過大的熔滴被分離時，電弧的作用力很可能造成濺射。也就是說，如果在沒有熔滴轉(zhuǎn)移的暫時短路之后馬上停止輸出穩(wěn)態(tài)的脈沖波，就可以減少濺射。
在本實施例中是通過計數(shù)器28，參考時間設(shè)定器29，以及用于確定短路時間的經(jīng)過時間計算器30來實現(xiàn)這一目的的。如果短路計算器54確定了短路屬于暫時短路，脈沖波發(fā)生器25c就停止輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波，即使是短路檢測器51(17)確定了短路已經(jīng)變成了電弧，并且連續(xù)地輸出相同的波。只有當(dāng)短路計算器54指示出短路屬于長時短路時，脈沖波發(fā)生器25c才在短路變成電弧之后馬上輸出穩(wěn)態(tài)脈沖，就象以上的第二實施例中針對焊接控制器100b1所述的情況。
以下要詳細地說明這一變更實施例的結(jié)構(gòu)和工作方式。
如果在焊接期間(見圖7中的從時間t1到t2)既沒有輸出補償信號S52b也沒有短路檢測信號S51被輸入到脈沖波發(fā)生器25c，受到控制的脈沖發(fā)生器25c就向輸出控制器11a輸出穩(wěn)態(tài)的脈沖波。
如果輸出補償信號S52b被提供給脈沖波發(fā)生器25c(在圖7中的t2時刻)，就象上述第一實施例中一樣，從輸出補償信號S52b被輸入時開始，脈沖波發(fā)生器25c就在脈沖波構(gòu)成單元53b的補償時間設(shè)定器23所設(shè)定的補償周期tr(在圖7中從t2到t3)中輸出低電平的補償電流電平Ir(S53c)。在經(jīng)過了補償周期tr(在t3時刻)之后，脈沖間隔為tp的穩(wěn)態(tài)脈沖波被輸出到輸出控制器11a。
如果短路檢測信號S51被提供給脈沖波發(fā)生器25c，經(jīng)過時間計算器30就把由計數(shù)器28測量的從短路開始起經(jīng)過的時間(在圖7中從t5到t7)與參考時間設(shè)定器29設(shè)定的參考時間相比較。如果經(jīng)過時間超過了參考時間，經(jīng)過時間計算器30就向脈沖波發(fā)生器25輸出短路檢測信號S54，表示短路是長時短路。
如果短路檢測信號S51和短路檢測信號S54都被輸入到脈沖波發(fā)生器25c，脈沖波發(fā)生器25c就識別出短路是長時短路。然后，脈沖波發(fā)生器25c就從短路變成電弧之時在脈沖間隔tp之后開始輸出穩(wěn)態(tài)的脈沖波。如果僅有短路檢測信號S51被提供給脈沖波發(fā)生器25c，脈沖波發(fā)生器25c就識別出短路是暫時的，因此就連續(xù)輸出相同的信號。
通過上述的操作方式，焊接功率控制器100b4可以象上述第一實施例一樣減少濺射。另外，本實施例還能在暫時短路時鑒別長時短路和暫時短路，從而防止熔滴的暫時短路期間過度生長，在長時短路時可以在短路變成電弧之后促使熔滴的形成，從而實現(xiàn)均勻的熔滴散布循環(huán)，并且提高焊接的穩(wěn)態(tài)性。
值得注意的是，盡管在本實施例中的穩(wěn)態(tài)脈沖波是由脈沖電流Ip和基本電流Ib確定的恒定電流控制波，如果使用由脈沖電壓Vp確定的恒定電壓波也可以獲得相同的效果。
參見圖12，在其中表示了第二實施例的第四種變形的焊接功率控制器100b1(圖6)。
這種變形的焊接功率控制器100b5具有與控制器100b1非常相似的結(jié)構(gòu)。焊接功率控制器100b5與焊接功率控制器100b1的區(qū)別在于用另一種脈沖構(gòu)造裝置53d代替了圖6中的脈沖構(gòu)造裝置53a，并且用另一種脈沖波發(fā)生器25d代替了脈沖波發(fā)生器25a，此外還增加了保持時間設(shè)定器32。
在發(fā)生短路時，脈沖波發(fā)生器25d從短路變成電弧時開始在保持時間設(shè)定器32設(shè)定的已知的保持周期th中使脈沖波下降到由基本電流設(shè)定器22設(shè)定的已知的基本電流Ib。在保持周期th結(jié)束之后，脈沖波發(fā)生器25d在脈沖間隔tp開始時輸出穩(wěn)態(tài)的脈沖波。其結(jié)果是，短路期間的輸出電流電平被降低了。
焊接控制器100b5按照以下方式操作。
如果在焊接期間既沒有輸出補償信號S52b也沒有短路檢測信號S51被輸入到脈沖波發(fā)生器25d，脈沖波發(fā)生器25d就象第一實施例中一樣向輸出控制器11輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波。
如果在此后向脈沖波發(fā)生器25d提供輸出補償信號S52b，脈沖波發(fā)生器25d就象第一和第二實施例中那樣從輸出補償信號S52b被輸入的時刻開始在補償時間設(shè)定器23設(shè)定的補償周期tr期間輸出低電平補償電流Ir。經(jīng)過了補償周期tr之后，從脈沖間隔tp開始向輸出控制器11輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波。
在短路檢測信號S51被提供給脈沖波發(fā)生器25d時，從確定了短路已經(jīng)變成電弧的時刻起，在保持時間設(shè)定器32設(shè)定的特定保持周期th中輸出由基本電流設(shè)定器22確定的低電平基本電流Ib。在經(jīng)過了保持時間之后，在脈沖間隔tp時開始向輸出控制器11輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波。
如果在焊接期間重復(fù)上述操作，就可以象第一實施例一樣減少濺射。然而，通過在短路變成電弧時進一步降低電流電平，還可以進一步減少濺射，并且能在短路變成電弧之后促使熔滴形成，焊接就能更加穩(wěn)定。
進一步值得注意的是，盡管在這一變更實施例中的穩(wěn)態(tài)脈沖波是由脈沖電流Ip和基本電流Ib確定的恒定電流控制波，如果使用由脈沖電壓Vp確定的恒定電壓波也可以獲得相同的效果。
參見圖13，在其中表示了本發(fā)明第二實施例的焊接功率控制器100b1的第五種變形。焊接功率控制器100b6具有與圖12的第四種變形非常相似的結(jié)構(gòu)，并且還包括一個電平設(shè)定器34。相應(yīng)的脈沖波發(fā)生器25d被另一種脈沖波發(fā)生器25代替了，從而構(gòu)成了另一種脈沖波構(gòu)成單元53e。
焊接功率控制器100b6與焊接功率控制器100b5的區(qū)別如下。在開始短路時，脈沖波發(fā)生器25從短路變成電弧時開始在保持時間設(shè)定器32設(shè)定的已知的保持周期th中使脈沖波輸出下降到保持電流電平Ih。同樣，在保持周期th結(jié)束之后，脈沖波發(fā)生器25在脈沖間隔tp開始時輸出穩(wěn)態(tài)的脈沖波。其結(jié)果是，短路期間的輸出電流電平被降低了。
這一變更實施例的焊接控制器100b6按照以下方式操作。
如果在焊接期間既沒有輸出補償信號S52b也沒有短路檢測信號S51被輸入到脈沖波發(fā)生器25e，脈沖波發(fā)生器25e就象第一實施例中一樣向輸出控制器11a輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波。
如果在此后向脈沖波發(fā)生器25e提供輸出補償信號S52b，脈沖波發(fā)生器25e就象第一和第二實施例中那樣從輸出補償信號S52b被輸入的時刻開始在補償時間設(shè)定器23設(shè)定的補償周期tr期間輸出低電平補償電流Ir。經(jīng)過了補償周期tr之后，從脈沖間隔tp開始向輸出控制器11a輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波。
在短路檢測信號S51被提供給脈沖波發(fā)生器25e時，從確定了短路已經(jīng)變成電弧的時刻起，在保持時間設(shè)定器32設(shè)定的特定保持周期th中輸出由基本電平設(shè)定器34確定的低電平保持電流Ih。在經(jīng)過了保持周期th之后，在脈沖間隔tp時開始向輸出控制器11輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波。
圖14是在本實施例中檢測到短路時的焊接電流波圖。
如果在焊接期間重復(fù)上述操作，就可以象第二實施例一樣減少濺射。然而，通過在短路變成電弧時進一步降低電流電平，還可以進一步減少濺射，并且能在短路變成電弧之后促使熔滴形成，焊接就能更加穩(wěn)定。
進一步值得注意的是，盡管在這一實施例中的穩(wěn)態(tài)脈沖波是由脈沖電流Ip和基本電流Ib確定的恒定電流控制波，如果使用由脈沖電壓Vp確定的恒定電壓控制波也可以獲得相同的效果。另外，第五變更例與圖12所示的第四變更例在各個方面大體上都是相同的，區(qū)別只是用保持電流Ih代替了基本電流Ib。
參見圖15，在其中表示了本發(fā)明第二實施例的焊接功率控制器100b1的第六種變形。這種變形的焊接功率控制器100b7具有與圖13所示的焊接功率控制器100b5非常相似的結(jié)構(gòu)，但是脈沖波構(gòu)成單元53e被另一種變形的脈沖波發(fā)生器53e代替了，并且還另外提供了一個短路重復(fù)檢測器35和一個電平調(diào)節(jié)器37。
短路重復(fù)檢測器35由線L19連接到短路檢測器51的比較器17，并且由線L21連接到保持時間設(shè)定器32，以便分別接收短路檢測信號S51和保持時間信號S32。短路重復(fù)檢測器35根據(jù)這兩個信號S51和S32產(chǎn)生短路重復(fù)檢測信號S35。
電平調(diào)節(jié)器37被線L20連接到短路重復(fù)檢測器35，并且由線L22電平設(shè)定器34，以便分別接收短路重復(fù)檢測信號S35和電平信號34。電平調(diào)節(jié)器37根據(jù)這兩個信號S35和S34產(chǎn)生電平調(diào)節(jié)信號S37，并且進一步由線L23連接到脈沖波發(fā)生器25e，以便向其提供電平調(diào)節(jié)信號S37。
當(dāng)短路重復(fù)檢測器35檢測到重復(fù)短路時，由短路期間輸出的并且由電平設(shè)定器34設(shè)定的電平信號S34表示的保持電流Ih是由保持時間調(diào)節(jié)器36來調(diào)節(jié)的，并且由電平調(diào)節(jié)信號S37代表的調(diào)節(jié)后的保持電流Ih被輸出到脈沖波發(fā)生器25e。
這一變形的焊接控制器100b7按照以下方式操作。
如果在焊接期間既沒有輸出補償信號S52b也沒有短路檢測信號S51被輸入到脈沖波發(fā)生器25e，脈沖波發(fā)生器25e就象第一實施例中一樣向輸出控制器11a輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波信號S53f。
如果在此后向脈沖波發(fā)生器25e提供輸出補償信號S52b，脈沖波發(fā)生器25e就象第一實施例中那樣從輸出補償信號S52b被輸入的時刻開始在補償時間設(shè)定器23設(shè)定的補償周期tr期間輸出代表低電平補償電流電平Ir的脈沖波信號S53f。經(jīng)過了補償周期tr之后，就向輸出控制器11a輸出脈沖間隔為tp的穩(wěn)態(tài)脈沖波信號S53f。
在短路檢測信號S51被提供給脈沖波發(fā)生器25e時，從確定了短路已經(jīng)變成電弧的時刻起，在保持時間設(shè)定器32設(shè)定的特定保持周期th(信號S32)中輸出由電平設(shè)定器34確定的保持電流Ih(信號S34)。如果短路重復(fù)檢測器35在這一保持周期th期間檢測到重復(fù)短路，就用電平調(diào)節(jié)器37調(diào)節(jié)也就是增大保持電流Ih，并且在保持周期th結(jié)束和脈沖間隔tp開始時向輸出控制器11輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波。
如果在焊接期間重復(fù)上述操作，本實施例就至少可以獲得象第五實施例一樣的效果。
值得注意的是，盡管在本實施例中的穩(wěn)態(tài)脈沖波是由脈沖電流Ip和基本電流Ib確定的恒定電流控制波，如果使用由脈沖電壓Vp確定的恒定電壓控制波也可以獲得相同的效果。
圖16表示圖3中所示的第二實施例焊接功率控制器100b1的第七種變形。這種變形的焊接功率控制器100b8具有與圖15所示的第六種焊接功率控制器100b7非常相似的結(jié)構(gòu)。然而，圖15中的電平調(diào)節(jié)器37被去掉了；并且在圖16中額外提供了一個保持時間調(diào)節(jié)器36。保持時間調(diào)節(jié)器36被線L24連接到保持時間設(shè)定器32，并且由線L26連接到短路重復(fù)檢測器35，以便分別接收保持時間信號S32和短路重復(fù)檢測信號S35。保持時間調(diào)節(jié)器36根據(jù)這兩個信號S32和S35產(chǎn)生保持時間調(diào)節(jié)信號S36，并且進一步由線L25連接到脈沖波發(fā)生器25e，以便向其提供調(diào)節(jié)信號S36。
在這一變形實施例中，短路檢測信號S52和保持時間信號S32被輸入到短路重復(fù)檢測器35，從短路變成電弧的時刻起，檢測器35使用這些信號S52和S32來檢測在保持時間設(shè)定器32設(shè)定的保持周期th之內(nèi)是否出現(xiàn)重復(fù)短路。這樣，短路重復(fù)檢測器35就能向保持時間調(diào)節(jié)器36提供短路重復(fù)檢測信號S35，使保持時間調(diào)節(jié)器36能夠調(diào)節(jié)輸出到脈沖波發(fā)生器25e的保持周期th。
這一變形實施例的焊接控制器100b8按照以下方式操作。
如果在焊接期間既沒有輸出補償信號S52b也沒有短路檢測信號S51被輸入到脈沖波發(fā)生器25e，脈沖波發(fā)生器25e就象第一實施例中一樣向輸出控制器11a輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波。
如果在此后向脈沖波發(fā)生器25e提供輸出補償信號S52b，脈沖波發(fā)生器25e就象第一和第二實施例中那樣從輸出補償信號S52b被輸入的時刻開始在補償時間設(shè)定器23設(shè)定的補償周期tr期間輸出低電平補償電流電平Ir(S53g)。經(jīng)過了補償周期tr之后，就從脈沖間隔tp開始向輸出控制器11a輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波(S53g)。
在短路檢測信號S51被提供給脈沖波發(fā)生器25e時，從確定了短路已經(jīng)變成電弧的時刻起，在保持時間設(shè)定器32設(shè)定的特定保持周期th(S32)中輸出由電平設(shè)定器34確定的保持電流Ih(信號S34)。如果短路重復(fù)檢測器35在這一保持周期th期間檢測到重復(fù)短路，就用保持時間調(diào)節(jié)器36調(diào)節(jié)也就是縮短保持周期，并且在被調(diào)節(jié)的保持周期th結(jié)束并且從脈沖間隔tp開始時向輸出控制器11a輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波。
這樣做的結(jié)果是，如果在焊接期間重復(fù)上述操作，這一變形的焊接功率控制器100b8就至少可以獲得象圖12所示第四種變形的焊接功率控制器100b4一樣的效果。
值得注意的是，盡管在這一變形實施例中的穩(wěn)態(tài)脈沖波是由脈沖電流Ip和基本電流Ib確定的恒定電流控制波，如果使用由脈沖電壓Vp確定的恒定電壓控制波也可以獲得相同的效果。
參見圖17，它表示圖6中所示的第二實施例焊接功率控制器100b1的第八種變形。這種變形的焊接功率控制器100b9具有與圖16所示的第七種焊接功率控制器100b8非常相似的結(jié)構(gòu)。然而，在電平設(shè)定器34和脈沖波發(fā)生器25e之間另外提供了由線L27連接到短路重復(fù)檢測器35的一個電平調(diào)節(jié)器37，用于接收短路重復(fù)檢測信號，這樣就形成了另一種變形的脈沖波構(gòu)成單元53h。
電平調(diào)節(jié)器37根據(jù)重復(fù)檢測信號S35和通過線L22從電平設(shè)定器34接收的電平信號S34產(chǎn)生一個電平調(diào)節(jié)信號S37，通過線L28將其提供給脈沖波發(fā)生器25e。
如此構(gòu)成的焊接控制器100b9按照以下方式操作。
如果在焊接期間既沒有輸出補償信號S52b也沒有短路檢測信號S51被輸入到脈沖波發(fā)生器25e，脈沖波發(fā)生器25e就向輸出控制器11a輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波。
如果在此后向脈沖波發(fā)生器25e提供輸出補償信號S52b，脈沖波發(fā)生器25e就象第一實施例中那樣從輸出補償信號S52b被輸入的時刻開始在補償時間設(shè)定器23設(shè)定的補償周期tr(S23)期間輸出低電平補償電流電平Ir(S53g)。經(jīng)過了補償周期tr之后，就從脈沖間隔tp開始向輸出控制器11a輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波(S53g)。
在短路檢測信號S51被提供給脈沖波發(fā)生器25e時，從確定了短路已經(jīng)變成電弧的時刻起，在保持時間設(shè)定器32設(shè)定的特定保持周期th(S32)中輸出由電平設(shè)定器34確定的保持電流Ih(信號S34)。如果短路重復(fù)檢測器35在這一保持周期th期間檢測到重復(fù)短路，就用電平調(diào)節(jié)器37調(diào)節(jié)也就是降低保持電流Ih(S37)，并且用保持時間調(diào)節(jié)器36調(diào)節(jié)也就是縮短保持周期。在被調(diào)節(jié)的保持周期th結(jié)束并且從脈沖間隔tp開始時向輸出控制器11a輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波。
這樣做的結(jié)果是，如果在焊接期間重復(fù)上述操作，這一變形實施例至少可以獲得象第四種變形實施例一樣的效果。
值得注意的是，盡管在這一變形實施例中的穩(wěn)態(tài)脈沖波是由脈沖電流Ip和基本電流Ib確定的恒定電流控制波，如果使用由脈沖電壓Vp確定的恒定電壓控制波也可以獲得相同的效果。第三實施例圖18表示了本發(fā)明第三實施例的焊接功率控制器。這一焊接功率控制器100c的結(jié)構(gòu)與圖6所示的第二實施例的焊接功率控制器100b1非常相似。焊接功率控制器100c與焊接功率控制器100b1的區(qū)別在于用另一種熔滴分離檢測器50b代替了熔滴分離檢測器50a，檢測器50b包括一個峰值電壓微分器45，一個微分設(shè)定器46，以及比較器15。
峰值電壓微分器45被連接到電壓檢測器13，用于接收焊接電壓信號，僅對脈沖間隔tp之內(nèi)的電壓分量進行微分，并且產(chǎn)生微分信號S45。微分設(shè)定器46設(shè)定一個參考微分，并且產(chǎn)生微分信號S46。比較器15被連接到微分器45和設(shè)定器46，以便接收信號S45和S46并加以比較，從而產(chǎn)生熔滴分量信號S50b。換句話說，焊接功率控制器100b1中使用的電壓設(shè)定器14被峰值電壓微分器45和微分設(shè)定器46代替了。
另外，在圖6中的脈沖波構(gòu)成單元53b被另一個脈沖波構(gòu)成單元53i代替了，在其中去掉了脈沖電流設(shè)定器21；脈沖波發(fā)生器25b也被另一個脈沖波發(fā)生器25f代替了；并且額外提供了一個電壓電平設(shè)定器44。電壓電平設(shè)定器44設(shè)定一個電壓電平Vp，在脈沖間隔tp期間作為脈沖電壓信號S44，用于根據(jù)焊接控制信號Sw實現(xiàn)恒壓控制，并且由線L26連接到波發(fā)生器25f，以便為其提供脈沖電壓信號S44。
脈沖波發(fā)生器25f根據(jù)信號S20，S22，S23，S24，S44，S51和S52b產(chǎn)生一個脈沖波信號S53i。代替了圖6中的輸出控制器11a的一個輸出控制器11b根據(jù)這一脈沖波信號S53i對來自電壓檢測器13的焊接電壓信號的電壓和來自電流檢測器12的焊接電流信號的電壓整形，形成脈沖波信號S53i的脈沖波。如上文中所述，由電流檢測器12檢測的焊接電流信號S10的電壓值實際上是一個電壓信號。
以下要參照圖19說明如此構(gòu)成的焊接功率控制器100c的操作方式。
如果在從時間t3到t6的焊接期間既沒有輸出補償信號S52b也沒有短路檢測信號S51被輸入到脈沖波發(fā)生器25f，脈沖波發(fā)生器25f就在從t3到t6的時間內(nèi)向輸出控制器11b輸出由脈沖時間設(shè)定器20設(shè)定的脈沖間隔tp(S20)和基本周期tb(S20)，由電壓電平設(shè)定器44設(shè)定的脈沖電壓Vp(S44)，以及由基本電流設(shè)定器22設(shè)定的基本電流Ib(S22)來確定的穩(wěn)態(tài)脈沖波。
正如由信號S10的峰值邊沿Pw所示的典型現(xiàn)象，如果此后在時間t2從輸出補償器19提供輸出補償信號S52b；脈沖波發(fā)生器25f就象第一實施例中那樣從輸出補償信號S52b從輸出補償器52b(19b)被輸入的時刻開始在補償時間設(shè)定器23設(shè)定的補償周期tr(S23)期間輸出低電平補償電流電平Ir(S53i)。在時間t3，經(jīng)過了補償周期tr之后，就從脈沖間隔tp開始向輸出控制器11b輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波。
在時間t5，當(dāng)短路檢測信號S51顯示出脈沖正在被提供給脈沖波發(fā)生器25f時，在時間t5到t7，從確定了短路已經(jīng)變成電弧的時刻起，在周期Cs中向輸出控制器11b輸出脈沖間隔為tp的穩(wěn)態(tài)脈沖波。對輸出控制器11b的控制使得焊接電壓檢測器13的檢測電壓和電流檢測器12檢測的代表焊接電流(S10)的電壓符合上述恒定電壓脈沖波。
以下要說明熔滴分離的檢測方式。
由于這種結(jié)構(gòu)在脈沖間隔tp期間采用了恒壓控制來控制焊接電壓，如果沒有熔滴分離，峰值電壓微分器45的輸出基本上為零。然而，在熔滴分離時，電弧的長度增加，焊接電壓上升到電壓電平設(shè)定器44設(shè)定的電平以上，峰值電壓微分器45檢測到輸出控制器11b在電壓控制延遲周期中的電壓上升，并且將其輸出給比較器15。當(dāng)微分信號上升到高于微分設(shè)定器46設(shè)定的參考值時，比較器15就輸出熔滴分離檢測信號。
值得注意的是，盡管在這一實施例中是采用由脈沖電壓Vp和基本電壓Vb以及補償電壓Vr確定的恒定電壓控制波，如果使用分別由脈沖電流Ip，基本電流Ib和補償電流Ir確定的恒定電流控制波也可以獲得相同的效果，如圖19所示。
這樣，本實施例還可以同時獲得與第二實施例相同的效果。
熔滴分離檢測器50a是一個根據(jù)檢測的焊接電壓Sv檢測熔滴分離的裝置。如果脈沖間隔是用于恒定電流控制的穩(wěn)態(tài)脈沖波，比較器15就把檢測電壓Sv與電壓設(shè)定器14設(shè)定的特定電壓相比較。如果檢測電壓Sv超過了上述特定電壓，就輸出熔滴分離檢測信號，表示熔滴已經(jīng)分離。如果脈沖間隔是用于恒定電壓控制的穩(wěn)態(tài)脈沖波，就通過微分器獲得上述被檢測電壓脈沖間隔的微分，用一個比較器把上述微分值與一個微分值設(shè)定器輸出的特定值相比較，并且在上述微分值超過了上述特定值時輸出熔滴分離檢測信號，表示熔滴已經(jīng)分離。
用短路檢測器51檢測焊條5與焊接材料9之間的短路。短路檢測器51通過把檢測的焊接電壓Sv與參考電壓設(shè)定器16設(shè)定的特定電壓相比較來進行檢測，并且在檢測電壓Sv低于上述比較電壓時輸出表示短路的短路檢測信號S51。
輸出比較器52a和52b(輸出調(diào)節(jié)器19a和19b)從熔滴分離檢測信號S50a中除去任何由于短路噪聲而產(chǎn)生的錯誤信息，并且在需要停止短路并且開始產(chǎn)生電弧時在由時間設(shè)定器18設(shè)定的周期內(nèi)消除熔滴分離檢測信號S50a和S50b。例如，可以把熔滴分離檢測信號S50a和S50b輸入到一個模擬的門電路，這一門電路在特定的周期內(nèi)關(guān)閉。
脈沖波構(gòu)成單元53a至53i(脈沖波發(fā)生器25a至25i)分別是用于產(chǎn)生焊接脈沖波信號S53a至S53b的裝置。具體地說，脈沖波發(fā)生器25a至25i分別產(chǎn)生一種波，其中的一個周期包括脈沖間隔tp和基本周期tb，在各個周期中由電流或是電壓來限定波。在本發(fā)明中假定在脈沖間隔tp中的特定脈沖電流Ip是恒流控制穩(wěn)態(tài)脈沖波，而在脈沖間隔tp中的特定脈沖電壓Vp和基本周期tb中的特定基本電流Ib是恒壓控制穩(wěn)態(tài)脈沖波。這些值的設(shè)定是由脈沖時間設(shè)定器20，脈沖電流設(shè)定器21，基本電流設(shè)定器22以及電平設(shè)定器34來限定的。通過這些設(shè)定獲得的波是由微型計算機或其他設(shè)備中運行的軟件來編程的。
熔滴分離的補償周期tr主要是由補償時間設(shè)定器23設(shè)定的，補償電流電平Ir是由補償電平設(shè)定器24設(shè)定的，在發(fā)生短路時的保持周期th是由保持時間設(shè)定器32(圖12，13，15，16，和17)設(shè)定的，而保持電流Ih是由電平設(shè)定器34(圖13，15，16，和17)設(shè)定的。另外值得注意的還有，如果數(shù)值是恒定值，這些設(shè)定值還可以存儲在ROM中，或是可以存儲在寄存器或是其他非易失性存儲器中備用。
短路計算器54(圖11)是一種用于識別伴隨有熔滴轉(zhuǎn)移的長時短路和沒有熔滴轉(zhuǎn)移的暫時短路的裝置。其實現(xiàn)的方式是采用一個計數(shù)器28(圖11)來測量從開始短路到停止短路并且起弧時所經(jīng)歷的時間，然后用一個經(jīng)過時間比較器30將測得的這一時間與參考時間設(shè)定器29(圖11)設(shè)定的具體的參考時間相比較。
禁止補償設(shè)定器38a和38b(圖4，9和8)分別是向輸出補償器52a和52b(圖4，9和8)發(fā)出指令的裝置，以便緊接在檢測到熔滴分離時的波補償之后，并且緊接在檢測到短路時停止短路之后的穩(wěn)態(tài)脈沖波輸出的脈沖間隔tp期間阻止熔滴分離檢測信號S50a。然后，禁止補償設(shè)定器38a和38b(圖4，9和8)根據(jù)熔滴分離檢測信號S50a，短路檢測信號S51，補償周期tr，以及保持周期th分別產(chǎn)生控制信號S38a和S38b，并且分別向輸出補償器52a和52b的輸出調(diào)節(jié)器19a和19b輸出上述控制信號S38a和S38b(圖4，9和8)，作為輸出補償信號S38a和S38b(圖4，9和8)。
短路重復(fù)檢測器35(圖4，9和8)是用于檢測在從首次檢測到短路時起的特定保持周期th之內(nèi)是否再次發(fā)生短路的裝置。實現(xiàn)的方式例如是采用一個按照保持周期打開和關(guān)閉的門電路。
以下要參照


本發(fā)明的最佳實施例。
如上所述，通過在根據(jù)焊接電壓檢測到熔滴分離時從熔滴分離檢測信號中除去由短路造成的虛假檢測分量，本發(fā)明可以精確和適當(dāng)?shù)貦z測到熔滴分離。
另外，由于在檢測到熔滴分離時至少在熔滴完全變成熔穴之前降低了脈沖間隔電流，采用弱的電弧就能保證使分離的熔滴變成熔穴，從而減少了濺射，獲得均勻的熔滴分離周期，并且保持焊接的穩(wěn)定性。
另外，通過在檢測到短路時從短路變成電弧的時刻起輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波，可以促進熔滴的形成，并且實現(xiàn)焊接的穩(wěn)定性。
此外，如果僅在檢測到短路屬于伴隨有熔滴轉(zhuǎn)移的長時短路時才在熔滴變成電弧的時刻起輸出穩(wěn)態(tài)脈沖波，就可以防止由于暫時短路造成的熔滴過度生長，在長時短路的情況下便于形成熔滴，并且實現(xiàn)焊接的穩(wěn)定性。
如果在檢測到短路時從短路變成電弧的時刻起在一個特定周期中降低電流電平，就可以增強減少濺射的效果。
通過緊接在檢測到短路時在短路變成電弧之后的脈沖波輸出的脈沖間隔期間以及緊接在檢測到熔滴分離時的補償之后除去熔滴分離檢測信號，可以消除焊接期間的噪聲影響，并且實現(xiàn)焊接的穩(wěn)定性。
顯然，第一至第十二實施例中的各種裝置還可以按照其他各種方式加以組合，并且從中獲得組合了這些實施例的的特征的輸出控制裝置。
盡管本發(fā)明是按照上述方式來說明的，顯然還可以用其他方式來實現(xiàn)。這些方式并沒有脫離本發(fā)明的精神和范圍，所有這些變形對本領(lǐng)域的技術(shù)人員都是顯而易見的，并且應(yīng)該被包括在附加的權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種焊接功率控制裝置，用于控制一種使用以二氧化碳為主要成分的屏蔽氣體的自耗電極型脈沖電弧焊接的焊接功率，該裝置包括用于檢測焊接狀態(tài)的焊接狀態(tài)檢測裝置；以及一個脈沖波發(fā)生裝置，用于在第一預(yù)定周期內(nèi)產(chǎn)生由第一脈沖高度所限定的第一脈沖波，在第二脈沖間隔內(nèi)產(chǎn)生由低于上述第一脈沖高度的基本高度限定的第一脈沖波，并且在上述第一脈沖波之后根據(jù)上述檢測的焊接狀態(tài)在第三預(yù)定周期內(nèi)產(chǎn)生由低于上述第一脈沖高度的第二脈沖高度來限定的第二脈沖波。
2.按照權(quán)利要求1的焊接功率控制裝置，其特征是上述第一脈沖高度是第一電流，而上述基本高度是低于上述第一電流值的第二電流。
3.按照權(quán)利要求1的焊接功率控制裝置，其特征是上述第一脈沖高度是第一電壓，而上述基本高度是低于上述第一電壓的第二電壓。
4.按照權(quán)利要求1的焊接功率控制裝置，其特征是上述焊接狀態(tài)檢測裝置包括用于檢測焊接電壓的焊接電壓檢測裝置；根據(jù)上述檢測的焊接電壓來檢測從上述消耗電極上分離的熔滴的熔滴分離檢測裝置；以及短路檢測裝置，用于根據(jù)上述焊接電壓來檢測短路。
5.按照權(quán)利要求4的焊接功率控制裝置，其特征是還包括輸出補償裝置，用于在檢測到上述熔滴分離時產(chǎn)生有效的輸出補償信號，上述輸出補償信號在上述短路結(jié)束之后的第四預(yù)定周期內(nèi)被禁止。
6.按照權(quán)利要求5的焊接功率控制裝置，其特征是上述第一脈沖波是在上述輸出補償信號被禁止時產(chǎn)生的，而上述第二脈沖波是在上述輸出補償信號有效時產(chǎn)生的。
7.按照權(quán)利要求4的焊接功率控制裝置，其特征是上述熔滴分離檢測裝置在上述檢測電壓大于第一預(yù)定電壓時檢測熔滴分離。
8.按照權(quán)利要求4的焊接功率控制裝置，其特征是上述短路檢測裝置在上述檢測電壓低于第二預(yù)定電壓時檢測短路。
9.按照權(quán)利要求5的焊接功率控制裝置，其特征是上述脈沖波發(fā)生裝置在上述輸出補償信號有效時以及檢測到上述短路時都不產(chǎn)生上述第一脈沖波，而第二脈沖波是在對上述短路進行檢測時從上述短路結(jié)束時開始的。
10.按照權(quán)利要求9的焊接功率控制裝置，其特征是還包括短路計算裝置，用于根據(jù)從短路開始到結(jié)束的周期來識別伴隨有熔滴轉(zhuǎn)移的長時短路和沒有熔滴轉(zhuǎn)移的暫時短路，上述脈沖波發(fā)生裝置在短路屬于暫時短路時忽略上述短路檢測信號。
11.按照權(quán)利要求5的焊接功率控制裝置，其特征是上述脈沖波發(fā)生裝置在上述輸出補償信號有效時以及檢測到上述短路時都不產(chǎn)生上述第一脈沖波，并且在上述第一脈沖波之后從上述短路結(jié)束時起在第五預(yù)定周期內(nèi)產(chǎn)生由低于上述第一脈沖高度的第三脈沖高度所限定的第三脈沖波。
12.按照權(quán)利要求11的焊接功率控制裝置，其特征是上述第三脈沖高度可以是第三電流或是第三電壓。
13.按照權(quán)利要求11的焊接功率控制裝置，其特征是上述第三脈沖高度被設(shè)定在等于上述基本脈沖高度。
14.按照權(quán)利要求5的焊接功率控制裝置，其特征是還包括一個禁止補償裝置，用于緊接在上述第三預(yù)定周期之后的上述第一預(yù)定周期內(nèi)禁止上述輸出補償信號。
15.按照權(quán)利要求5的焊接功率控制裝置，其特征是還包括一個禁止補償裝置，用于緊接在上述短路結(jié)束之后的上述第一預(yù)定周期內(nèi)禁止上述輸出補償信號。
16.按照權(quán)利要求5的焊接功率控制裝置，其特征是還包括一個禁止補償裝置，用于緊接在上述第三預(yù)定周期之后并且緊接在上述短路結(jié)束之后的上述第一預(yù)定周期內(nèi)禁止上述輸出補償信號。
17.按照權(quán)利要求11的焊接功率控制裝置，其特征是還包括一個重復(fù)短路檢測裝置，用于在上述第五預(yù)定周期內(nèi)檢測重復(fù)的短路，從而調(diào)節(jié)上述第五預(yù)定周期的時間長度。
18.按照權(quán)利要求11的焊接功率控制裝置，其特征是還包括一個重復(fù)短路檢測裝置，用于在上述第五預(yù)定周期內(nèi)檢測重復(fù)短路，從而調(diào)節(jié)上述第三脈沖高度。
19.按照權(quán)利要求11的焊接功率控制裝置，其特征是還包括一個重復(fù)短路檢測裝置，用于在上述第五預(yù)定周期內(nèi)檢測重復(fù)的短路，從而調(diào)節(jié)上述第三預(yù)定周期和上述第三預(yù)定高度。
20.按照權(quán)利要求7的焊接功率控制裝置，其特征是，在使用上述第一脈沖波時，上述熔滴分離檢測裝置在上述檢測電壓大于一個預(yù)定電壓值時檢測上述熔滴分離。
21.按照權(quán)利要求7的焊接功率控制裝置，其特征是還包括一個熔滴分離檢測裝置，用于在上述第一脈沖間隔期間把上述第一預(yù)定電壓與上述檢測電壓的微分相比較，從而使得在第一脈沖波控制延遲周期期間上升的上述檢測電壓的微分超過了上述第一預(yù)定值時產(chǎn)生上述熔滴分離檢測信號，其中的上述脈沖波控制延遲周期是緊接在熔滴分離之后使焊接電壓重新上升到上述第一高度的脈沖高度時所需的周期。
21.按照權(quán)利要求4的焊接功率控制裝置，其特征是上述焊接狀態(tài)檢測裝置還包括推進速度檢測裝置，用于檢測上述消耗電極的推進速度。
22.一種焊接功率控制方法，用于控制一種使用以二氧化碳為主要成分的屏蔽氣體的自耗電極型脈沖電弧焊接的焊接功率，該方法包括以下步驟檢測焊接狀態(tài)；以及在第一預(yù)定周期內(nèi)產(chǎn)生由第一脈沖高度所限定的第一脈沖波，在第二脈沖間隔內(nèi)產(chǎn)生由低于上述第一脈沖高度的基本高度限定的第一脈沖波，并且在上述第一脈沖波之后根據(jù)上述檢測的焊接狀態(tài)在第三預(yù)定周期內(nèi)產(chǎn)生由低于上述第一脈沖高度的第二脈沖高度來限定的第二脈沖波。
23.按照權(quán)利要求22的焊接功率控制方法，其特征是上述第一脈沖高度是第一電流，而上述基本高度是低于上述第一電流值的第二電流。
24.按照權(quán)利要求22的焊接功率控制方法，其特征是上述第一脈沖高度是第一電壓，而上述基本高度是低于上述第一電壓的第二電壓。
25.按照權(quán)利要求22的焊接功率控制方法，其特征是上述焊接狀態(tài)檢測步驟包括檢測焊接電壓；根據(jù)上述檢測的焊接電壓來檢測從上述消耗電極上分離的熔滴；以及根據(jù)上述焊接電壓來檢測短路。
26.按照權(quán)利要求25的方法，其特征是還包括在檢測到上述熔滴分離時產(chǎn)生有效的輸出補償信號的步驟，上述輸出補償信號在上述短路結(jié)束之后的第四預(yù)定周期內(nèi)被禁止。
27.按照權(quán)利要求26的焊接功率控制方法，其特征是上述第一脈沖波是在上述輸出補償信號被禁止時產(chǎn)生的，而上述第二脈沖波是在上述輸出補償信號有效時產(chǎn)生的。
28.按照權(quán)利要求25的焊接功率控制方法，其特征是上述熔滴分離檢測步驟在上述檢測電壓大于第一預(yù)定電壓時檢測熔滴分離。
29.按照權(quán)利要求25的焊接功率控制方法，其特征是上述短路檢測步驟在上述檢測的焊接電壓低于第二預(yù)定電壓時檢測短路。
30.按照權(quán)利要求26的焊接功率控制方法，其特征是上述脈沖波發(fā)生步驟在上述輸出補償信號有效時以及檢測到上述短路時都不產(chǎn)生上述第一脈沖波，而第二脈沖波是在對上述短路進行檢測時從上述短路結(jié)束時開始的。
31.按照權(quán)利要求30的焊接功率控制方法，其特征是還包括短路計算步驟，用于根據(jù)從短路開始到結(jié)束的周期來識別伴隨有熔滴轉(zhuǎn)移的長時短路和沒有熔滴轉(zhuǎn)移的暫時短路，上述脈沖波發(fā)生裝置在短路屬于暫時短路時忽略上述短路檢測信號。
32.按照權(quán)利要求26的焊接功率控制方法，其特征是上述脈沖波發(fā)生方法在上述輸出補償信號有效時以及檢測到上述短路時都不產(chǎn)生上述第一脈沖波，并且在上述第一脈沖波之后從上述短路結(jié)束時起在第五預(yù)定周期內(nèi)產(chǎn)生由低于上述第一脈沖高度的第三脈沖高度所限定的第三脈沖波。
33.按照權(quán)利要求26的焊接功率控制方法，其特征是上述第三脈沖高度可以是第三電流或是第三電壓。
34.按照權(quán)利要求26的焊接功率控制方法，其特征是上述第三脈沖高度被設(shè)定在等于上述基本脈沖高度。
35.按照權(quán)利要求26的焊接功率控制方法，其特征是還包括一個禁止補償?shù)牟襟E，用于緊接在上述第三預(yù)定周期之后的上述第一預(yù)定周期內(nèi)禁止上述輸出補償信號。
36.按照權(quán)利要求26的焊接功率控制方法，其特征是還包括一個禁止補償?shù)牟襟E，用于緊接在上述短路結(jié)束之后的上述第一預(yù)定周期內(nèi)禁止上述輸出補償信號。
37.按照權(quán)利要求26的焊接功率控制方法，其特征是還包括一個禁止補償?shù)牟襟E，用于緊接在上述第三預(yù)定周期之后并且緊接在上述短路結(jié)束之后的上述第一預(yù)定周期內(nèi)禁止上述輸出補償信號。
38.按照權(quán)利要求36的焊接功率控制方法，其特征是還包括一個重復(fù)短路檢測步驟，用于在上述第五預(yù)定周期內(nèi)檢測重復(fù)的短路，從而調(diào)節(jié)上述第五預(yù)定周期的時間長度。
39.按照權(quán)利要求36的焊接功率控制方法，其特征是還包括一個重復(fù)短路檢測步驟，用于在上述第五預(yù)定周期內(nèi)檢測重復(fù)短路，從而調(diào)節(jié)上述第三脈沖高度。
40.按照權(quán)利要求36的焊接功率控制方法，其特征是還包括一個重復(fù)短路檢測步驟，用于在上述第五預(yù)定周期內(nèi)檢測重復(fù)的短路，從而調(diào)節(jié)上述第三預(yù)定周期和上述第三預(yù)定高度。
41.按照權(quán)利要28的焊接功率控制方法，其特征是，在使用上述第一脈沖波時，上述熔滴分離檢測步驟在上述檢測電壓大于一個預(yù)定電壓值時檢測上述熔滴分離。
42.按照權(quán)利要求28的焊接功率控制方法，其特征是還包括一個熔滴分離檢測步驟，用于在上述第一脈沖間隔期間把上述第一預(yù)定電壓與上述檢測電壓的微分相比較，從而使得在第一脈沖波控制延遲周期期間上升的上述檢測電壓的微分超過了上述第一預(yù)定值時產(chǎn)生上述熔滴分離檢測信號，其中的上述脈沖波控制延遲周期是緊接在熔滴分離之后使焊接電壓重新上升到上述第一高度的脈沖高度時所需的周期。
43.按照權(quán)利要求25的焊接功率控制方法，其特征是還包括推進速度檢測步驟，用于檢測上述消耗電極的推進速度。
全文摘要
焊接功率控制裝置消除短路和噪聲的影響，精確地檢測熔滴分離，在熔滴分離和發(fā)生短路時減少濺射，獲得穩(wěn)定特定焊接效果。對諸如焊接電壓，焊接電流，短路以及熔滴分離等進行檢測。根據(jù)檢測的焊接狀態(tài)，脈沖波構(gòu)成單元產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)脈沖波和補償脈沖波。穩(wěn)態(tài)脈沖波在脈沖間隔中由脈沖高度限定，在基本周期中由低于第一脈沖高度的基本高度限定。在低于補償周期的脈沖高度的補償脈沖高度限定的補償脈沖波后是根據(jù)檢測的焊接狀態(tài)的脈沖波。
文檔編號B23K9/09GK1165065SQ9710188
公開日1997年11月19日 申請日期1997年1月31日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月31日
發(fā)明者王靜波, 印南哲, 井原英樹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社