CN101954530B - 脉冲电弧焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使保护气体的混合比率及芯片·母材间距离发生变化也能维持稳定的电弧状态的脉冲电弧焊接方法。在将第1峰值期间Tp1中的第1峰值电流Ip1的通电及第2峰值期间Tp2中的第2峰值电流Ip2(＜Ip1)的通电及基值期间Tb中的基值电流Ib的通电作为1脉冲周期来反复进行焊接的脉冲电弧焊接方法中，芯片·母材间距离变得比基准值短时，按照基准值与芯片·母材间距离之差使上述第1峰值电流值Ip1增加，芯片.母材间距离变得比基准值长时，按照基准值与芯片·母材间距离之差使上述第2峰值电流值Ip2減少。由此，对随着芯片·母材间距离的变化的熔滴形成入热的变化进行补偿，能够维持良好的熔滴过渡状态。

Description

脉冲电弧焊接方法

技术领域

本发明涉及即使保护气体的混合比率以及芯片·母材间距离产生变化也能进行稳定的焊接的脉冲电弧焊接方法。

背景技术

图9为使用了焊接机器人的熔化电极式电弧焊接装置的一般的结构图。以下参照该图对各构成物进行说明。

焊接电源PS将来自机器人控制装置RC的焊接条件信号Wc作为输入，输出用于使电弧产生的焊接电压Vw以及焊接电流Iw，并且将用于对焊丝1的进给进行控制的进给控制信号Fc向丝进给电动机WM输出。虽然未图示，但该焊接条件信号Wc中包括焊接电压设定信号、焊接电流平均设定信号等。该焊接电压设定信号为设定上述焊接电压Vw的平均值的信号，如后所述成为设定电弧长度的信号。此外，焊接电流平均设定信号在焊接电源PS内被变换为丝进给速度设定信号，成为设定焊丝1的丝进给速度的信号。焊丝1通过与丝进给电动机WM直接连结的进给辊41的旋转，通过焊炬4内而被进给，并且经由供电芯片4a被供电，在与母材2之间产生电弧3。上述的焊炬4，由未图示的机器人来把持，按照在上述机器人控制装置RC内存储的工作程序来进行移动。此外，从上述焊炬4的前端喷出未图示的保护气体，由大气遮蔽电弧3及母材2上的焊接部。上述的供电芯片4a的前端与母材2之间的距离成为芯片·母材间距离Lw(mm)，电弧3的长度成为电弧长La(mm)，上述供电芯片4a的前端与焊丝1的前端之间的距离成为丝突出长度Lx(mm)。因此，Lw＝Lx+La。

芯片·母材间距离Lw中具有按照焊接电流Iw的平均值而成为适当的的标准值(基准值)。该值为，焊接电流平均值在200A以下时为15mm，在200～300A时为20mm，在300A以上时为25mm。该芯片·母材间距离Lw的基准值按照母材的常规形状而从上述值开始被微调整。即使芯片·母材间距离Lw变得比基准值短很多，反过来即使变长，焊接状态也会不稳定。

图10为熔化电极式脉冲电弧焊接的电流·电压波形图的一例。该图(A)表示焊接电流Iw，该图(B)表示焊接电压Vw。时刻t1～t2的峰值上升沿期间Tup中，如该图(A)所示，通电从基值电流Ib向峰值电流Ip上升的迁移电流，如该图(B)所示，在供电芯片·母材间施加从基值电压Vb向峰值电压Vp上升的迁移电压。时刻t2～t3的峰值期间Tp中，如该图(A)所示，通电临界电流值以上的峰值电流Ip，如该图(B)所示，施加峰值电压Vp。时刻t3～t4的峰值下降沿期间Tdw中，通电从峰值电流Ip向基值电流Ib下降的迁移电流，如该图(B)所示，施加从峰值电压Vp向基值电压Vb下降的迁移电压。时刻t4～t5的基值期间Tb中，如该图(A)所示，通电使熔滴不成长的小电流值的基值电流Ib，如该图(B)所示，施加基值电压Vb。上述t1～t5的期间成为脉冲周期Tf。

上述峰值上升沿期间Tup及峰值下降沿期间Tdw，按照母材质地被设定为适当值。在母材质地为钢铁材料的脉冲MAG焊接中，由于两值被设定为较小的值，因此峰值电流波形成为大致矩形波状。另一方面，在母材质地为铝材料的脉冲MIG焊接中，由于两值被设定为较大的值，峰值电流波形成为梯形波状。此外，上述的迁移电流，不仅有为了提高焊接性而使其直线状地上升/下降的情况，而且还有曲线状地变化的情况(参照例如专利文献1、3)。此外，还有使峰值电流Ip阶梯状地增加的情况(参照例如专利文献2)。作为保护气体，在脉冲MAG焊接中使用氩气80％+二氧化碳20％的混合气体，在脉冲MIG焊接中使用氩气100％的情况较多。

在熔化电极式电弧焊接中，为了得到良好的焊接质量而将电弧长控制为适当值是重要的。因此，利用焊接电压Vw的平均值Vav具有与电弧长大致成比例的关系，按照焊接电压平均值Vav与预订的焊接电压设定值相等的方式控制焊接电源的输出来进行电弧长控制。在脉冲电弧焊接中也同样，按照焊接电压平均值Vav与焊接电压设定值相等的方式控制上述的脉冲周期Tf来进行焊接电源的输出控制(频率调制控制)。除此以外，还有设脉冲周期Tf为规定值，通过对峰值期间Tp进行控制来进行焊接电源的输出控制的情况(脉冲宽度调制控制)。作为上述的焊接电压平均值Vav，在控制中使用对焊接电压Vw平滑后的值。

图11为表示对上述峰值期间Tp及峰值电流Ip的值进行设定的方法的1脉冲1熔滴过渡范围图。该图的横轴表示峰值期间Tp(ms)，纵轴表示峰值电流Ip(A)。斜线部分为一个熔滴与脉冲周期Tf同步地进行过渡的(所谓1脉冲1熔滴过渡)条件范围。峰值期间Tp与峰值电流Ip之间的组合条件(称为单元(unit)脉冲条件)处于斜线部分内时，成为1脉冲1熔滴过渡。单元脉冲条件被设定为在该1脉冲1熔滴过渡范围内，形成良好的焊道形状(为不发生咬边(undercut)的美丽的焊道外观)的条件。在峰值电流Ip不为一定值时，按照将峰值电流Ip在峰值期间Tp中积分后的电流积分值处于与斜线部分相对应的范围内的方式设定两值。由于1脉冲1熔滴过渡范围按照焊丝的种类、保护气体的混合比率、丝进给速度等而产生变化，因此上述的单元脉冲条件需要与此相对应来进行再次设定。

图12为单元脉冲条件处于1脉冲1熔滴过渡范围时的电弧发生部的模式图。在从焊炬4的前端送出的焊丝1与母材2之间产生电弧3。在母材2上形成熔融池2a。电弧阳极点3a形成于丝前端部的熔滴1a的上部。因此，熔滴1a处于由电弧3包围的状态。另一方面，电弧阴极点3b形成于熔融池2a上。在峰值电流Ip结束通电之后不久脱离熔滴1b进行过渡。

【专利文献1】JP特开2005-28383号公报

【专利文献2】JP特开2005-118872号公报

【专利文献3】JP特开2006-75890号公报

上述的单元脉冲条件，以保护气体的混合比率为基准比率作为前提条件，如上所述，设定为处于1脉冲1熔滴过渡范围并且得到良好的焊道形状。例如在钢铁材料的脉冲MAG焊接中，保护气体中使用氩气和二氧化碳的混合气体。此时的基准比率氩气80％+二氧化碳20％在日本为一般的情况。

作为保护气体的供给方法，在使用正确地被调整为上述的基准比率而被填充的高压气筒(ガスボンベ，gas cylinder)等的情况下，能够以保护气体的混合比率几乎没有变动而被维持为基准比率来进行焊接。但是，在大规模的工厂中，预先将氩气和二氧化碳蓄积在不同的容器中，在由混合器以基准比率对它们进行混合的基础上，通过集中配管来对各焊接装置进行供给的情况较多。在这种情况下，在早晨最初的工厂运行开始时，进行初始变动直到保护气体的混合比率稳定为止的情况较多。该变动幅度由于保护气体的供给设备而不同，但也有大±5～±10％的情况。此外，不仅初始变动，而且也有稳定状态的变动，其变动幅度比初始变动幅度小±5％程度的情况。进而，也有根据工件的形状、要求质量等将保护气体的混合比率调整为更适当的值来进行焊接的情况。在这种高质量焊接中，使保护气体的基准比率增加或者减少氩气比率来进行设定。使用例如基准比率为氩气90％+二氧化碳10％或者氩气70％+二氧化碳30％的保护气体。

可是，即使保护气体的混合比率向氩气比率增加的方向发生变化，电弧状态也能大致维持稳定的状态的情况较多。这是因为氩气比率增加时，熔滴的过渡变得容易。因此，对于朝向氩气比率进行增加的方向的变化，即使不对单元脉冲条件进行再次设定也较好的情况较多。

另一方面，在向保护气体的氩气比率进行減少的方向发生变化的情况下，如图13所详细叙述那样，由于熔滴过渡变得难，因此电弧状态处于不稳定的状态。以下对该现象进行说明。

图13(A)～(C)为保护气体的氩气比率比基准比率減少的情况的电弧发生部的模式图。该图(A)～(C)表示随着时间经过的熔滴过渡。如该图(A)所示，保护气体的氩比率減少时，电弧阳极点3a形成于熔滴1a的下部。电弧阳极点3a形成于熔滴1a的下部时，如该图(B)所示，由于电弧阳极点3a附近处于超高温，因此金属蒸汽5从熔滴1a的下部向下方向喷出。其结果，熔滴1a由金属蒸汽5朝向推上去的方向承受力6，因此熔滴过渡变得不稳定。之后，如该图(C)所示，通过推上去力6阻止过渡而不能进行1脉冲1熔滴过渡，因此熔滴1a较大地成长，向丝的延长线以外也飞散而溅射7大量地产生。

作为上述问题的对策，具有为了使形成于熔滴1a的下部的电弧阳极点3a向上方移动，而增大峰值电流Ip的值的方法。但是，如果增大峰值电流值Ip，则电弧阳极点3a形成于熔滴1a上部，但电弧3变成变宽的形状，电弧力也增大，因此咬边容易发生。由此，难以得到良好的焊道形状。进而，随着电弧力的增大而来自熔融池的溅射增加。

上述对保护气体的混合比率产生变动的情况的课题进行了说明，但芯片·母材间距离从基准值发生变化的情况也产生以下那样的问题。上述的单元脉冲条件，以芯片·母材间距离为基准值作为前提，按照熔滴过渡状态、焊道形状等成为良好的方式设定为适当值。即使芯片·母材间距离与基准值相比变化±3mm左右，焊接状态也不会较大地产生劣化，因此即使不对单元脉冲条件进行再次修正也良好的情况较多。但是，在超过±3mm而处于±5mm程度时，存在焊接状态变差的问题。

发明内容

在此，本发明的目的在于提供一种即使保护气体的混合比率以及芯片·母材间距离发生变化也能维持稳定的电弧状态的脉冲电弧焊接方法。

为了解决上述课题，第1发明的脉冲电弧焊接方法，将第1峰值期间中的第1峰值电流的通电、第2峰值期间中的比上述第1峰值电流的值小的第2峰值电流的通电以及基值期间中的基值电流的通电作为一个脉冲周期来反复使电弧产生，通过该电弧使从焊丝向熔滴过渡来进行焊接，该脉冲电弧焊接方法的特征在于，在芯片·母材间距离变得比基准值短时，按照上述基准值与上述芯片·母材间距离之差来使上述第1峰值电流值增加。

第2发明根据第1发明所述的脉冲电弧焊接方法，其特征在于，在上述芯片·母材间距离变得比上述基准值长时，按照上述基准值与上述芯片·母材间距离之差来使上述第2峰值电流值减少。

通过本发明，通过通电第1峰值电流及第2峰值电流，即使保护气体的混合比率从基准比率开始在规定范围变化，也能在熔滴上部形成电弧阳极点，并且能够抑制电弧形状的变宽以及电弧力的增大。因此，能够进行1脉冲1熔滴过渡，并且也能抑制咬边的发生，从而能够维持稳定的电弧状态并得到良好的焊接质量。进而，芯片·母材间距离变得比基准值短时，通过使第1峰值电流值增加，能够使熔滴过渡状态稳定化，也能抑制短路的发生。因此，即使芯片·母材间距离变短也能得到良好的焊接质量。

通过第2发明，进而通过在芯片·母材间距离变得比基准值长时，使第2峰值电流值減少，能够稳定化熔滴过渡状态，得到良好的焊接质量。

附图说明

图1为与实施方式1相关的脉冲电弧焊接方法中的焊接电流Iw的波形图

图2为表示与实施方式1相关的第1峰值电流修正量算出函数f的一例的图。

图3为表示与实施方式1相关的第1峰值电流修正量算出函数f的图2不同的例子的图。

图4为用于实施与实施方式1相关的脉冲电弧焊接方法的焊接电源的模块图。

图5为表示与实施方式2相关的第2峰值电流修正量算出函数g的一例的图。

图6为表示与实施方式2相关的第2峰值电流修正量算出函数g的图5不同的例子的图。

图7为表示用于实施与实施方式2相关的脉冲电弧焊接方法的焊接电源的模块图。

图8为表示用于实施与实施方式3相关的脉冲电弧焊接方法的焊接电源的模块图。

图9为使用现有技术中的焊接机器人的熔化电极式电弧焊接装置的一般的结构图。

图10为现有技术中的熔化电极式脉冲电弧焊接的电流·电压波形图的一例。

图11为表示设定现有技术中的峰值期间Tp及峰值电流Ip的值的方法的1脉冲1熔滴过渡范围图。

图12为现有技术中的单元脉冲条件处于1脉冲1熔滴过渡范围时的电弧发生部的模式图。

图13为用于说明课题的保护气体的氩气比率比基准比率減少的情况的电弧发生部的模式图。

【符号说明】

1     焊丝

1a    熔滴

1b    脱离熔滴

2      母材

2a     熔融池

3      电弧

3a     电弧阳极点

3b     电弧阴极点

4      焊炬

4a     供电芯片

41     进给辊

6      金属蒸汽

7      推上去力

8      溅射

AD1    第1加法运算电路

AD2    第2加法运算电路

DIP1   第1峰值电流修正量算出电路

DIP2   第2峰值电流修正量算出电路

DL     距离差算出电路

DL2    第2距离差算出电路

EI     电流误差放大电路

EN     电极负极性

EP     电极正极性

EV     电压误差放大电路

f      第1峰值电流修正量算出函数

FC     进给控制电路

Fc     进给控制信号

FR     进给速度设定电路

Fr     丝进给速度设定信号

g      第2峰值电流修正量算出函数

IAD    焊接电流平均值检测电路

Fr     丝进给速度设定信号

Iar    焊接电流平均设定信号

IAV    焊接电流平均值检测电路

Iav    焊接电流平均值检测信号

Ib     基值电流

IBR    基值电流设定电路

Ibr    基值电流设定信号

ID     电流检测电路

Id     电流检测信号

IF     接口电路

IF2    第2接口电路

Ip     峰值电流

Ip1    第1峰值电流

Ip2    第2峰值电流

Ipr    峰值电流设定信号

IPR1   第1峰值电流设定电路

Ipr1   第1峰值电流设定信号

IPR2   第2峰值电流设定电路

Ipr2   第2峰值电流设定信号

Ips1   第1峰值电流修正设定信号

Ips2   第2峰值电流修正设定信号

Ir     电流设定信号

Iw     焊接电流

La     电弧长

Lt     (芯片·母材间距离的)基准值

Lw     芯片·母材间距离

Lws    芯片·母材间距离信号

Lx     丝突出长度

PM     电源主电路

PS     焊接电源

RC     机器人控制装置

SW1    第1切换电路

SW2    第2切换电路

Tb     基值期间

Tdw    峰值下降沿期间

Tf     脉冲周期

Tfs    脉冲周期信号

TP     峰值期间计时电路

Tp     峰值期间

TP1    第1峰值期间计时电路

Tp1    第1峰值期间

Tp2    第2峰值期间

Tps    峰值期间信号

Tps1   第1峰值期间信号

Tup    峰值上升沿期间

Vav    电压检测信号/焊接电压平均值

Vb     基值电压

VD     电压检测电路

VF     电压/频率变换电路

Vp     峰值电压

Vr     焊接电压设定信号

Vw     焊接电压

Wc     焊接条件信号

WF     丝进给机

WM     丝进给电动机

ΔI    电流误差放大信号

ΔIp1  第1峰值电流修正量(信号)

ΔIp2  第2峰值电流修正量(信号)

ΔL    距离差(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为与本发明的实施方式1相关的脉冲电弧焊接方法的焊接电流Iw的波形图。如该图所示，峰值期间Tp由第1峰值期间Tp1及第2峰值期间Tp2形成。第1峰值期间Tp1中通电第1峰值电流Ip1，第2峰值期间Tp2中通电比第1峰值电流Ip1的值小的第2峰值电流Ip2。因此，峰值电流波形成为右肩下降的阶梯状。

如该图中，如虚线所示，现有的峰值电流为一定值Ip。第1峰值电流Ip1设定为比该一定值Ip大的值。第1峰值期间Tp1中的第1峰值电流Ip1的通电的作用，通过通电比现有的峰值电流值Ip大的电流，即使保护气体的混合比率产生变化也将电弧阳极点形成在熔滴上部。由于该第1峰值电流值Ip1比现有的峰值电流值Ip大，因此即使保护气体的氩比率減少也能将电弧阳极点形成于熔滴上部。为了形成该电弧阳极点，需要0.2～1.0ms程度的第1峰值期间Tp1。因此，该第1峰值期间Tp1中的第1峰值电流Ip1为一定值方较好，不是下降为斜坡状的波形方较好。假定保护气体的混合比率在规定范围内最大地变动时，即使该状态下，通过实验也求得电弧阳极点形成于熔滴上部的第1峰值电流值Ip1的下限值。之后，第1峰值电流值Ip1设定为在该下限值上相加裕度份的值。裕度份为10～50A程度。如果只考虑将电弧阳极点形成于熔滴上部的作用，则第1峰值电流值Ip1只要为该下限值以上即可。但是，如果第1峰值电流值Ip1增大很大，则电弧力变得过强，溅射及咬边容易发生，因此优选第1峰值电流值Ip1设定为上述的下限值+裕度份的值。

另一方面，第2峰值期间Tp2中的第2峰值电流Ip2的值被设定比为现有的峰值电流值Ip及第1峰值电流值Ip1小的值。电弧阳极点的形成位置，即使处于第2峰值期间Tp2也仍旧在熔滴上部不移动。这是因为，电弧阳极点一旦被形成，则在该位置上进行稳定，因此即使电流值变小也不移动。此外，由于第2峰值电流值Ip2被设定为较小的值，因此作为峰值期间Tp全体的平均值与现有大致相同。因此，电弧形状及电弧力与现有大致相同，能够得到没有咬边的良好的焊道形状。

如果对各参数的设定方法进行整理，则如下述那样。在芯片·母材间距离为基准值时对各参数进行设定。

(1)第1峰值期间Tp1及第1峰值电流Ip1，设定为即使保护气体的混合比率在规定范围变化，电弧阳极点也形成在熔滴上部。

(2)第2峰值期间Tp2及第2峰值电流Ip2，设定为熔滴过渡成为1脉冲1熔滴过渡，并且得到没有咬边的良好的焊道形状的值。

如果芯片·母材间距离变得比基准值短，则电弧长通过电弧长控制被维持为大致一定值，因此丝突出长度变短。用于熔滴形成的入热(heatinput)通过电弧热及丝突出部的焦耳热来进行。因此，由于丝突出长度变短时，焦耳热減少，因此用于熔滴形成的入热減少，不能进行稳定的熔滴过渡。其结果，在丝前端没有充分地熔融的状态下产生与母材的短路的情况发生，溅射的发生变多，弧中断发生。这种现象随着芯片·母材间距离变短而变得显著。为了解决该问题，进行以下的控制。即芯片·母材间距离Lw比基准值Lt变短时，算出距离差ΔL＝Lt-Lw，将该距离差ΔL作为输入，通过预定的第1峰值电流修正量算出函数f算出第1峰值电流修正量ΔIp1＝f(ΔL)，使第1峰值电流值Ip1增加该第1峰值电流修正量ΔIp1。关于该第1峰值电流修正量算出函数f，在图2～图3中后述。

在芯片·母材间距离Lw比基准值短时，通过使第1峰值电流值Ip1增加，实现以下那样的效果。第1、能够通过使第1峰值电流值Ip1增加芯片·母材间距离Lw变短所引起的焦耳热的減少份来进行补偿。因此，能够抑制用于熔滴形成的入热減少，从而能够进行稳定的熔滴过渡。第2、通过使作为峰值电流的前半部分的第1峰值电流值Ip1增加，从而对熔融池作用大的电弧力，能够使熔融池洼下。因此，能够抑制芯片·母材间距离Lw变短时容易发生的短路。由于这些作用效果，即使芯片·母材间距离Lw变短也能以稳定的状态维持焊接状态。同时由于使第1峰值电流值Ip1增加，因此直接维持在熔滴上部形成电弧阳极点的效果。

也可考虑使第1峰值电流Ip1及第2峰值电流Ip2均增加，来代替增加第1峰值电流Ip1，但如果这样做，则电弧变为变宽的形状，容易产生咬边，因此不优选。此外，也可考虑增加第2峰值电流Ip2来代替增加第1峰值电流Ip1，但如果这样做，则对熔融池作用大的电弧力而降低洼下的效果，因此不优选。

图2为表示上述的第1峰值电流修正量算出函数f的一例的图。该图的横轴表示距离差ΔL(mm)，纵轴表示第1峰值电流修正量ΔIp1(A)。作为该图的焊接条件为下述情况，焊丝：直径1.2mm的钢铁丝、保护气体：氩气80％+二氧化碳20％、焊接电流平均值150A、焊接电压平均值24.0v、丝进给速度：4.7m/min、芯片·母材间距离的基准值Lt：15mm、第1峰值电流Ip1：480A、第1峰值期间Tp1：0.7ms、第2峰值电流Ip2：440A、第2峰值期间Tp2：0.7ms。

横轴的距离差ΔL在0～15mm的范围中变化，与此相对应纵轴的第1峰值电流修正量ΔIp1在0～90A的范围中变化。ΔL＜0时(芯片·母材间距离Lw比基准值Lt长时)ΔIp1＝0。ΔL＝0mm，即芯片·母材间距离Lw为基准值Lt时，ΔIp1＝0A，第1峰值电流值Ip1＝480A。ΔL＝5mm、即芯片·母材间距离Lw＝10mm时，ΔIp1＝30A，第1峰值电流值Ip1＝510A。ΔL＝10mm、即芯片·母材间距离Lw＝5mm时，ΔIp1＝60A，第1峰值电流值Ip1＝540A。实用上被使用的情况在该范围。

图3为表示与上述的第1峰值电流修正量算出函数f的图2不同的例子的图。该图的横轴表示距离差ΔL(mm)，纵轴表示第1峰值电流修正量ΔIp1(A)。作为该图的焊接条件为以下情况，焊接电流平均值：250A、焊接电压平均值：26.5v、丝进给速度：8.4m/min、芯片·母材间距离的基准值Lt：20mm、第1峰值电流Ip1：500A、第1峰值期间Tp1：0.7ms、第2峰值电流Ip2：460A、第2峰值期间Tp2：0.7ms，其他的焊接条件与图2相同。即焊接电流平均值为从150A变更为250A的情况。

横轴的距离差ΔL在0～20mm的范围中变化，相对于此，纵轴的第1峰值电流修正量ΔIp1在0～80A的范围中变化。ΔL＜0时(芯片·母材间距离Lw比基准值Lt长时)，ΔIp1＝0A。ΔL＝0mm、即芯片·母材间距离Lw为基准值Lt时，ΔIp1＝0A，第1峰值电流值Ip1＝500A。ΔL＝10mm、即芯片·母材间距离Lw＝10mm时，ΔIp1＝40A，第1峰值电流值Ip1＝540A。ΔL＝15mm、即芯片·母材间距离Lw＝5mm时，ΔIp1＝60A，第1峰值电流值Ip1＝560A。实用上被使用的情况在该范围。

图4为用于实施与上述的实施方式1相关的脉冲电弧焊接方法的焊接电源的模块图。以下，参照该图对各模块进行说明。

电源主电路PM以3相200V等的商用电源作为输入，按照后述的电流误差放大信号ΔI进行逆变器(inverter)控制等的输出控制，输出焊接电压Vw及焊接电流Iw。该电源主电路PM具有例如对商用电源进行整流的1次整流器、对被整流的直流进行平滑的平滑电容器、将被平滑的直流变换为高频交流的逆变器电路、将高频交流降压为适于电弧焊接的电压值的高频变压器、对被降压的高频交流进行整流的2次整流器、对被整流的直流进行平滑的电抗器、将电流误差放大信号ΔI作为输入来进行脉冲宽度调制控制的调制电路、基于被脉冲宽度调制的信号来驱动上述逆变器电路的驱动电路。接口电路IF以来自机器人控制装置RC的焊接条件信号Wc作为输入，输出在该信号Wc中包括的焊接电压设定信号Vr、焊接电流平均设定信号Iar及芯片·母材间距离信号Lws。芯片·母材间距离信号Lws根据在机器人控制装置RC内被存储的工作程序而被算出，被发送到焊接电源。进给速度设定电路FR以上述的焊接电流平均设定信号Iar作为输入，输出与该信号的值相对应的丝进给速度设定信号Fr。进给控制电路FC以该丝进给速度设定信号Fr作为输入，输出用于对进给进行控制的进给控制信号Fc。丝进给机WF以该进给控制信号Fc作为输入，按照该信号将被内置的丝进给电动机进行旋转驱动来对焊丝1进行进给。焊丝1通过该丝进给机WF被进给到焊炬4内，在与母材2之间产生电弧3来进行焊接。

电压检测电路VD对焊接电压Vw进行检测，算出其平均值，输出电压检测信号Vav。电压误差放大电路EV对上述的焊接电压设定信号Vr与上述的电压检测信号Vav之间的误差进行放大，输出电压误差放大信号ΔV。电压/频率变换电路VF变换为与该电压误差放大信号ΔV相对应的频率，按图1中每个上述的脉冲周期Tf输出变化为短时间高电平的脉冲周期信号Tfs。

峰值期间计时电路TP，输出从上述的脉冲周期信号Tfs变化为高电平的时刻开始仅预定的峰值期间Tp的期间成为高电平的峰值期间信号Tps。因此，该峰值期间信号Tps在图1中处于峰值期间Tp的期间为高电平。基值电流设定电路IBR输出预定的基值电流设定信号Ibr。第1切换电路SW1在该峰值期间信号Tps为高电平(峰值期间)时切换为a侧，将后述的峰值电流设定信号Ipr作为电流设定信号Ir输出，在低电平(基值期间)时切换为b侧，将上述的基值电流设定信号Ibr作为电流设定信号Ir输出。

第1峰值期间计时电路TP1，输出从上述的峰值期间信号Tps变化为高电平(峰值期间)的时刻开始仅预定的第1峰值期间Tp1的期间成为高电平的第1峰值期间信号Tps1。第1峰值电流设定电路IPR1与芯片·母材间距离为基准值时相对应，输出预定的第1峰值电流设定信号Ipr1。距离差算出电路DL将上述的芯片·母材间距离信号Lws及上述的焊接电流平均设定信号Iar作为输入，与焊接电流平均设定信号Iar的值相对应而从预定的基准值Lt减去芯片·母材间距离信号Lws的值，输出距离差信号ΔL＝Lt-Lws。因此，在距离差信号ΔL的值为0时为芯片·母材间距离为基准值时，为正值时为芯片·母材间距离比基准值短时，为负值时为比芯片·母材间距离比基准值长时。第1峰值电流修正量算出电路DIP1将上述的距离差信号ΔL及焊接电流平均设定信号Iar作为输入，按照焊接电流平均设定信号Iar的值基于预定的第1峰值电流修正量算出函数f(图2、图3等)算出第1峰值电流修正量信号ΔIp1。但是，该第1峰值电流修正量算出函数f为在作为输入的距离差信号ΔL为负的值时，其输出成为0的函数。因此，第1峰值电流修正量信号ΔIp1的值，在芯片·母材间距离比基准值短时成为正的值，比基准值长时为0。由小的圆圈所示的第1加法运算电路AD1进行上述的第1峰值电流设定信号Ipr1与上述的第1峰值电流修正量信号ΔIp1之间的加法运算，输出第1峰值电流修正设定信号Ips1。第2峰值电流设定电路IPR2与芯片·母材间距离为基准值时相对应而输出预定的第2峰值电流设定信号Ipr2。第2切换电路SW2，在上述的第1峰值期间信号Tps1为高电平(第1峰值期间)切换到a侧，输出上述的第1峰值电流修正设定信号Ips1作为峰值电流设定信号Ipr，为低电平(第2峰值期间)时输出上述的第2峰值电流设定信号Ipr2作为峰值电流设定信号Ipr。

电流检测电路ID检测焊接电流Iw，输出电流检测信号Id。电流误差放大电路EI对上述的电流设定信号Ir与上述的电流检测信号Id之间的误差进行放大，输出电流误差放大信号ΔI。由这些电路模块，通电在图1中所述的焊接电流Iw。

通过上述的实施方式1，通过通电第1峰值电流及第2峰值电流，即使保护气体的混合比率从基准比率开始在规定范围变化，也能将电弧阳极点形成在熔滴上部，并且能够抑制电弧形状的变宽及电弧力的增大。因此，能够进行1脉冲1熔滴过渡，并且也能够抑制咬边的发生，因此能够维持稳定的电弧状态而得到良好的焊接质量。进而，在芯片·母材间距离变得比基准值短时，通过使第1峰值电流值增加，能够使熔滴过渡状态稳定化，也抑制短路的发生。因此，即使芯片·母材间距离变短，也能得到良好的焊接质量。

[实施方式2]

本发明的实施方式2与实施方式1相同，通电图1中所述的焊接电流Iw，在其上追加即使芯片·母材间距离变得比基准值长时也能使焊接状态稳定化的控制。

芯片·母材间距离比基准值长时，电弧长通过电弧长控制而被维持为大致一定值，因此丝突出长度变长。用于熔滴形成的入热，通过电弧热及丝突出部的焦耳热来进行。因此，丝突出长度变长时，焦耳热增加，因此用于熔滴形成的入热增加，入热变得过剩，从而产生不能进行稳定的熔滴过渡的情况。这种现象，随着芯片·母材间距离变长而变得显著。为了解决该问题，进行以下那样的控制。即芯片·母材间距离Lw变得比基准值Lt时，算出距离差ΔL＝Lt-Lw，将该距离差ΔL作为输入，由预定的第2峰值电流修正量算出函数g算出第2峰值电流修正量ΔIp2＝g(ΔL)，使第2峰值电流值Ip2减少该第2峰值电流修正量ΔIp2。关于该第2峰值电流修正量算出函数g，在图5～图6中后述。

芯片·母材间距离Lw变得比基准值长时，通过使第2峰值电流值Ip2減少，实现以下那样的效果。能够通过使第2峰值电流值Ip2減少来減少由芯片·母材间距离Lw变长而引起的焦耳热的增加份。因此，由于能够抑制用于熔滴形成的入热增加而变得过剩的情况，因此能够进行稳定的熔滴过渡。同时由于第1峰值电流值Ip1为一定值，因此直接维持将电弧阳极点形成在熔滴上部的效果。

也能够考虑使第1峰值电流Ip1及第2峰值电流Ip2均减少，来代替减少第2峰值电流Ip2，但如果这样做，则即使保护气体的混合比率产生变动也失去将电弧阳极点形成在熔滴上部的作用。使第1峰值电流Ip1減少来代替第2峰值电流Ip2的情况也同样不优选。

图5为表示上述的第2峰值电流修正量算出函数g的一例的图。该图的横轴表示距离差ΔL(mm)，纵轴表示第2峰值电流修正量ΔIp2(A)。该图的焊接条件为焊接电流平均值为150A的情况，与上述的图2相同。距离差ΔL＝Lt-Lw，因此芯片·母材间距离Lw比基准值Lt长时，ΔL＜0。此外，第2峰值电流修正量ΔIp2也成为负的值，通过对负的值进行加法运算来使第2峰值电流值Ip2減少。

横轴的距离差ΔL在-15～0mm的范围中变化，与此相对纵轴的第2峰值电流修正量ΔIp2在-90～0A的范围中变化。ΔL＞0时(芯片·母材间距离Lw比基准值Lt短时)，ΔIp2＝0。此外，ΔL＜-15mm时ΔIp2＝-90A。ΔL＝0mm、即芯片·母材间距离Lw为基准值Lt时，ΔIp2＝0A，第2峰值电流值Ip2＝440A。ΔL＝-5mm、即芯片·母材间距离Lw＝20mm时，ΔIp2＝-30A，第2峰值电流值Ip2＝410A。ΔL＝-10mm、即芯片·母材间距离Lw＝25mm时，ΔIp2＝-60A，第2峰值电流值Ip2＝380A。实用上被使用的情况在该范围。

图6为表示与上述的第2峰值电流修正量算出函数g的图5不同的例子的图。该图的横轴表示距离差ΔL(mm)，纵轴表示第2峰值电流修正量ΔIp2(A)。横轴及纵轴均成为负的值。该图的焊接条件为焊接电流平均值为250A的情况，与上述的图3相同。

横轴的距离差ΔL在-15～0mm的范围中变化，与此相对纵轴的第2峰值电流修正量ΔIp2在-120～0A的范围中变化。ΔL＞0时(芯片·母材间距离Lw比基准值Lt短时)，ΔIp2＝0A。此外，ΔL＜-15mm时ΔIp2＝-120A。ΔL＝0mm、即芯片·母材间距离Lw为基准值Lt＝20mm时，ΔIp2＝0A，第2峰值电流值Ip2＝460A。ΔL＝-10mm、即芯片·母材间距离Lw＝30mm时，ΔIp2＝-80A，第2峰值电流值Ip2＝380A。ΔL＝-15mm、即芯片·母材间距离Lw＝35mm时，ΔIp2＝-120A，第2峰值电流值Ip2＝340A。

图7为用于实施与上述的实施方式2相关的脉冲电弧焊接方法的焊接电源的模块图。在该图中对与图4相同的模块付与相同符号，并省略它们的说明。该图，在图4中追加了由虚线所示的第2峰值电流修正量算出电路DIP2及第2加法运算电路AD2。以下，参照该图对这些模块进行说明。

第2峰值电流修正量算出电路DIP2将距离差信号ΔL及焊接电流平均设定信号Iar作为输入，按照焊接电流平均设定信号Iar的值基于预定的第2峰值电流修正量算出函数g(图5、图6等)算出第2峰值电流修正量信号ΔIp2。但是，该第2峰值电流修正量算出函数g，在作为输入的距离差信号ΔL为正的值时，为该输出成为0的函数。因此，第2峰值电流修正量信号ΔIp2的值，在芯片·母材间距离比基准值长时成为负的值，比基准值短时成为0。由小的圆圈表示的第2加法运算电路AD2，进行上述的第2峰值电流设定信号Ipr2与上述的第2峰值电流修正量信号ΔIp2之间的加法运算，输出第2峰值电流修正设定信号Ips2。第2切换电路SW2在第1峰值期间信号Tps1为高电平(第1峰值期间)时切换到a侧，输出第1峰值电流修正设定信号Ips1作为峰值电流设定信号Ipr，在为低电平(第2峰值期间)时输出上述的第2峰值电流修正设定信号Ips2作为峰值电流设定信号Ipr。

通过上述的实施方式2，实现与实施方式1相同的效果。进而，通过芯片·母材间距离变得比基准值长时使第2峰值电流值減少，能够稳定化熔滴过渡状态，得到良好的焊接质量。

[实施方式3]

在本发明的实施方式3中，根据焊接电流平均设定信号Iar及焊接电流平均值算出在上述的实施方式1及2中使用的距离差信号ΔL。

图8为用于实施与实施方式3相关的脉冲电弧焊接方法的焊接电源的模块图。在该图中，对与上述的图4及图7相同的模块付与相同符号，省略它们的说明。该图相对图7，将接口电路IF置换为由虚线表示的第2接口电路IF2，将距离差算出电路DL置换为由虚线表示的第2距离差算出电路DL2，追加由虚线表示的焊接电流平均值检测电路IAV。以下，参照该图对这些模块进行说明。

第2接口电路IF2将来自机器人控制装置RC的焊接条件信号Wc作为输入，输出在该信号Wc中包括的焊接电压设定信号Vr及焊接电流平均设定信号Iar。实施方式3中，不需要芯片·母材间距离信号Lws。焊接电流平均值检测电路IAV对电流检测信号Id进行平均化，输出焊接电流平均值检测信号Iav。第2距离差算出电路DL2将焊接电流平均设定信号Iar及上述的焊接电流平均值检测信号Iav作为输入，输出距离差信号ΔL＝α·(Iav-Iar)。在此，α为常数。

在上述中，能够通过焊接电流平均设定信号Iar及焊接电流平均值检测信号Iav算出芯片·母材间距离Lw与基准值Lt之间的距离差ΔL的理由如下所述。在丝进给速度为一定值时，焊接电流平均值与芯片·母材间距离Lw成反比例地进行变化。芯片·母材间距离Lw为基准值Lt时，按照焊接电流平均值与焊接电流平均设定信号Iar的值相等的方式由进给速度设定电路FR输出丝进给速度设定信号Fr。换句话说，在芯片·母材间距离Lw为基准值Lt时，焊接电流平均值与焊接电流平均设定信号Iar的值一致。芯片·母材间距离Lw变得比基准值Lt短时，焊接电流平均值变得比焊接电流平均设定信号Iar的值大，相反芯片·母材间距离Lw变得比基准值Lt长时，焊接电流平均值变得比焊接电流平均设定信号Iar的值小。因此，距离差ΔL＝Lt-Lw＝α·(Iav-Iar)。

在上述中，图8构成为以图7为基础，但也能构成为以图4为基础。通过上述的实施方式3，不需要在机器人控制装置RC中算出芯片·母材间距离信号Lws，能够根据焊接电流平均设定信号Iar与焊接电流平均值检测信号Iav来算出距离差ΔL。由此，即使不特别地算出芯片·母材间距离信号Lws并输入到焊接电源，也能够实现上述实施方式1及2的效果。

在上述的实施方式1～3中，例示了峰值上升沿期间Tup及峰值下降沿期间Tdw为小的值的矩形波峰值电流时，但与两期间为大的值的梯形波峰值电流时相同。此外，本发明也能够适用于电极正极性EP的基值期间Tb的一部成为电极负极性EN的交流脉冲电弧焊接法中。

Claims (2)

1.一种脉冲电弧焊接方法，将第1峰值期间中的第1峰值电流的通电、第2峰值期间中的比上述第1峰值电流的值小的第2峰值电流的通电以及基值期间中的基值电流的通电作为一个脉冲周期来反复使电弧产生，通过该电弧使从焊丝向熔滴过渡来进行焊接，该脉冲电弧焊接方法的特征在于， 

在芯片·母材间距离变得比按照焊接电流的平均值而成为适当的基准值短时，使上述第2峰值电流值不增加并按照上述基准值与上述芯片·母材间距离之差来使上述第1峰值电流值增加。 

2.根据权利要求1所述的脉冲电弧焊接方法，其特征在于， 

在上述芯片·母材间距离变得比上述基准值长时，使上述第1峰值电流值不减少并按照上述基准值与上述芯片·母材间距离之差来使上述第2峰值电流值减少。 

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