CN106488823A - 电弧焊接控制方法 - Google Patents

Abstract

电弧焊接控制方法，进行将焊丝的进给速度(Fw)交替切换为正向进给期间和反向进给期间的正反向进给控制，使短路期间和电弧期间产生来进行焊接，在该电弧焊接控制方法中，在过渡焊接期间(Tk)中，若在反向进给期间中成为电弧期间则移转到正向进给期间，若在正向进给期间中成为短路期间则移转到反向进给期间，稳态焊接期间中交替切换给定的正向进给期间和给定的反向进给期间。由此，通过在过渡焊接期间(Tk)中进行不同于稳态焊接期间中的正反向进给控制，能使过渡焊接期间(Tk)中的焊接状态稳定化。

Description

电弧焊接控制方法

技术领域

本发明涉及电弧焊接控制方法，对焊丝的进给速度进行交替切换为正向进给期间和反向进给期间的正反向进给控制来使短路期间和电弧期间产生，从而进行焊接。

背景技术

在一般的消耗电极式电弧焊接中，将作为消耗电极的焊丝以恒定速度进给，使焊丝与母材之间产生电弧来进行焊接。在消耗电极式电弧焊接中，焊丝和母材多成为交替重复短路期间和电弧期间的焊接状态。

为了进一步提升焊接品质，提出周期性重复焊丝正向进给和反向进给来进行焊接的方法(例如参考专利文献1)。

在专利文献1的发明中，算出与焊接电流设定值相应的进给速度的平均值，将焊丝的正向进给和反向进给的频率以及振幅作为与焊接电流设定值相应的值。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5201266号公报

发明内容

发明要解决的课题

若在从焊接开始时起到收敛到稳态焊接期间为止的过渡焊接期间中进行与稳态焊接期间相同的正反向进给控制，则有焊接状态变得不稳定的问题。

为此在本发明中，目的在于，提供能在交替切换为进给速度的正向进给期间和反向进给期间的焊接中使从焊接开始时起到收敛到稳态焊接期间为止的过渡焊接期间中的焊接状态稳定化的电弧焊接控制方法。

用于解决课题的手段

为了解决上述的课题，本发明的电弧焊接控制方法通过将焊丝的进给速度交替切换为正向进给期间和反向进给期间来进行正反向进给控制，以产生短路期间和电弧期间来进行焊接，所述电弧焊接控制方法的特征在于，在焊接开始时将所述焊丝正向进给，在焊接电流的通电开始后从所述焊丝的所述反向进给期间起开始所述正反向进给控制。

本发明的电弧焊接控制方法特征在于，在到收敛为稳态焊接期间为止的过渡焊接期间中，若在所述反向进给期间中变为所述电弧期间，则移转到所述正向进给期间，若在所述正向进给期间中变为所述短路期间则移转到所述反向进给期间。

本发明的电弧焊接控制方法特征在于，将所述过渡焊接期间设为从所述焊接电流开始通电的时间点起到经过给定期间后正向进给期间或反向进给期间结束的时间点为止的期间。

本发明的电弧焊接控制方法特征在于，将所述过渡焊接期间设为从所述焊接电流开始通电的时间点起到给定次数的正向进给期间或给定次数的反向进给期间结束的时间点为止的期间。

本发明的电弧焊接控制方法特征在于，将所述进给速度的波形参数在所述过渡焊接期间中设定为不同于所述稳态焊接期间中的值。

本发明的电弧焊接控制方法特征在于，将所述进给速度的平均值在所述过渡焊接期间中设定为不同于所述稳态焊接期间中的值。

本发明的电弧焊接控制方法特征在于，将所述进给速度的振幅在所述过渡焊接期间中设定为不同于所述稳态焊接期间中的值。

本发明的电弧焊接控制方法特征在于，将所述进给速度的正向进给振幅在所述过渡焊接期间中设定为小于所述稳态焊接期间中的值。

本发明的电弧焊接控制方法特征在于，除了具备进行所述正反向进给控制的拉动侧进给电动机以外还具备进行正向进给进给控制的推动侧进给电动机，所述推动侧进给电动机在所述焊接电流的通电开始后具有倾斜地加速。

发明的效果

根据本发明，在交替切换为进给速度的正向进给期间和反向进给期间的焊接中，通过在从焊接开始时起到收敛为稳态焊接期间为止的过渡焊接期间中进行不同于稳态焊接期间中的正反向进给控制，能使过渡焊接期间中的焊接状态稳定化。

附图说明

图1是用于实施本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。

图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接控制方法的图1的焊接电源中的焊接开始时的各信号的时序图。

图3是表示本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接控制方法的图1的焊接电源中的稳态焊接期间中的各信号的时序图。

图4是用于实施本发明的实施方式2所涉及的电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。

图5是表示本发明的实施方式2所涉及的电弧焊接控制方法的图4的焊接电源中的焊接开始时的各信号的时序图。

图6是用于实施本发明的实施方式3所涉及的电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。

图7是表示本发明的实施方式3所涉及的电弧焊接控制方法的图6的焊接电源中的稳态焊接期间中的各信号的时序图。

具体实施方式

以下参考附图来说明本发明的实施方式。

[实施方式1]

图1是用于实施本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。以下参考图1来说明各方块。

电源主电路PM将3相200V等商用电源(图示省略)作为输入，按照后述的驱动信号Dv进行基于逆变器控制等的输出控制，输出输出电压E。虽然图示省略，但该电源主电路PM具备对商用电源进行整流的1次整流器、对整流过的直流进行平滑的平滑电容器、将平滑过的直流变换成高频交流的被上述的驱动信号Dv驱动的逆变器电路、将高频交流降压到适于焊接的电压值的高频变压器、将降压的高频交流整流成直流的2次整流器。

电抗器WL对上述的输出电压E进行平滑。该电抗器WL的电感值例如为200μH。

进给电动机WM将后述的进给控制信号Fc作为输入，周期性重复正向进给和反向进给来将焊丝1以进给速度Fw进给。在进给电动机WM中使用过渡响应性快的电动机。为了加快焊丝1的进给速度Fw的变化率以及进给方向的反转，有进给电动机WM设置在焊炬4的前端的附近的情况。另外，还有使用2个进给电动机WM而形成推挽方式的进给***的情况。

焊丝1通过与上述的进给电动机WM结合的进给辊5的旋转而在焊炬4内被进给，在与母材2之间产生电弧3。在焊炬4内的供电嘴(图示省略)与母材2之间施加焊接电压Vw，通电焊接电流Iw。

输出电压设定电路ER输出预先确定的输出电压设定信号Er。输出电压检测电路ED检测上述的输出电压E并进行平滑，输出输出电压检测信号Ed。

电压误差放大电路EV将上述的输出电压设定信号Er以及上述的输出电压检测信号Ed作为输入，将输出电压设定信号Er(+)与输出电压检测信号Ed(-)的误差放大，来输出电压误差放大信号Ev。通过该电路对焊接电源进行恒电压控制。

高电流起弧电流设定电路IHR输出预先确定的高电流起弧电流设定信号Ihr。电流检测电路ID检测上述的焊接电流Iw，并输出电流检测信号Id。

电流误差放大电路EI将上述的高电流起弧电流设定信号Ihr以及上述的电流检测信号Id作为输入，将高电流起弧电流设定信号Ihr(+)与电流检测信号Id(-)的误差放大，来输出电流误差放大信号Ei。通过该电路，在高电流起弧电流通电的期间(高电流起弧期间)中，焊接电源被恒电流控制。

电流通电判别电路CD将上述的电流检测信号Id作为输入，在该值为阈值(10A程度)以上时判别为焊接电流Iw正通电，从而输出成为高电平的电流通电判别信号Cd。

电源特性切换电路SW将上述的电流误差放大信号Ei、上述的电压误差放大信号Ev以及上述的电流通电判别信号Cd作为输入，从电流通电判别信号Cd变化为高电平(通电)的时间点起预先确定的高电流起弧期间中将电流误差放大信号Ei作为误差放大信号Ea而输出，这以外的期间中将电压误差放大信号Ev作为误差放大信号Ea而输出。

电压检测电路VD检测上述的焊接电压Vw，并输出电压检测信号Vd。短路判别电路SD将上述的电压检测信号Vd作为输入，在该值不足短路判别值(10V程度)时判别为是短路期间而输出成为高电平的短路判别信号Sd，在该值为短路判别值(10V程度)以上时判别为是电弧期间而输出成为低电平的短路判别信号Sd。

焊接开始电路ST在启动焊接电源时输出成为高电平的焊接开始信号St。该焊接开始电路ST相当于焊炬4的启动开关、控制焊接工序的PLC、机器人控制装置等。

驱动电路DV将上述的误差放大信号Ea以及上述的焊接开始信号St作为输入，在焊接开始信号St为高电平(焊接开始)时基于误差放大信号Ea进行PWM调制控制，输出用于驱动上述的电源主电路PM内的逆变器电路的驱动信号Dv。

过渡焊接期间计时器电路STK将上述的电流通电判别信号Cd以及后述的进给速度设定信号Fr作为输入，从以下的1)～4)中选择1个来进行处理，输出过渡焊接期间计时器信号Stk。

1)输出过渡焊接期间计时器信号Stk，其在电流通电判别信号Cd变化为高电平(通电)的时间点被设置为高电平，接着在经过给定期间后，在进给速度设定信号Fr的正向进给期间或反向进给期间结束的时间点被重置为低电平。

2)输出过渡焊接期间计时器信号Stk，其在电流通电判别信号Cd变化为高电平(通电)的时间点被设置为高电平，接着在进给速度设定信号Fr结束给定次数的正向进给期间或给定次数的反向进给期间的时间点被重置为低电平。

3)输出过渡焊接期间计时器信号Stk，其在在电流通电判别信号Cd变化为高电平(通电)的时间点被设置为高电平，接着在经过给定期间后，在进给速度设定信号Fr的正向进给期间结束的时间点被重置为低电平。

4)输出过渡焊接期间计时器信号Stk，其在在电流通电判别信号Cd变化为高电平(通电)的时间点被设置为高电平，接着在进给速度设定信号Fr结束给定次数的正向进给期间的时间点被重置为低电平。

平均进给速度设定电路FAR输出预先确定的平均进给速度设定信号Far。周期设定电路TFR输出预先确定的周期设定信号Tfr。振幅设定电路WFR输出预先确定的振幅设定信号Wfr。

稳态焊接期间进给速度设定电路FCR将上述的平均进给速度设定信号Far、上述的周期设定信号Tfr以及上述的振幅设定信号Wfr作为输入，输出稳态焊接期间进给速度设定信号Fcr，该稳态焊接期间进给速度设定信号Fcr成为将以根据振幅设定信号Wfr确定的振幅Wf以及根据周期设定信号Tfr确定的周期Tf变化为正负对称形状的预先确定的梯形波向正向进给侧移位了平均进给速度设定信号Far的值的波形。关于该稳态焊接期间进给速度设定信号Fcr，在图3(B)中详述。

过渡焊接期间进给速度设定电路FKR将上述的电流通电判别信号Cd、上述的短路判别信号Sd作为输入，进行图2(B)中详述的处理，输出过渡焊接期间进给速度设定信号Fkr。

进给速度设定电路FR，将上述的稳态焊接期间进给速度设定信号Fcr、上述的过渡焊接期间进给速度设定信号Fkr、上述的焊接开始信号St、上述的电流通电判别信号Cd以及上述的过渡焊接期间计时器信号Stk作为输入，进行以下的处理，输出进给速度设定信号Fr。

1)若焊接开始信号St成为高电平(焊接开始)，则输出从0切换到预先确定的缓进速度的进给速度设定信号Fr。在Fr＝0时焊丝1的进给停止。

2)若电流通电判别信号Cd成为高电平(通电)，则输出过渡焊接期间进给速度设定信号Fkr作为进给速度设定信号Fr。

3)若过渡焊接期间计时器信号Stk成为低电平，则输出稳态焊接期间进给速度设定信号Fcr作为进给速度设定信号Fr。

进给控制电路FC将上述的进给速度设定信号Fr作为输入，将用于以相当于进给速度设定信号Fr的值的进给速度Fw进给焊丝1的进给控制信号Fc输出给上述的进给电动机WM。

图2是表示本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接控制方法的图1的焊接电源中的焊接开始时的各信号的时序图。图2(A)表示焊接开始信号St的时间变化，图2(B)表示进给速度Fw的时间变化，图2(C)表示焊接电流Iw的时间变化，图2(D)表示焊接电压Vw的时间变化，图2(E)表示电流通电判别信号Cd的时间变化，图2(F)表示短路判别信号Sd的时间变化，图2(G)表示过渡焊接期间计时器信号Stk的时间变化。以下参考图2来说明焊接开始时的各信号的动作。

如图2(B)所示那样，关于进给速度Fw，0的上侧成为正向进给期间，下侧成为反向进给期间。所谓正向进给，是指将焊丝1向靠近母材2的方向进给，所谓反向进给，是指向从母材2背离的方向进给。进给速度Fw梯形波状地变化，成为向正向进给侧移位的波形。由此进给速度Fw的平均值成为正的值，焊丝1平均被正向进给。

在此，若以0为基准线来看进给速度Fw的梯形波，则如图2(B)所示那样，过渡焊接期间反向进给期间由给定的过渡焊接期间反向进给加速期间、在电弧重产生时间点结束的过渡焊接期间反向进给峰顶期间、给定的过渡焊接期间反向进给峰值以及给定的过渡焊接期间反向进给减速期间形成，过渡焊接期间正向进给期间由给定的过渡焊接期间正向进给加速期间、在短路发生时间点结束的过渡焊接期间正向进给峰顶期间、给定的过渡焊接期间正向进给峰值以及给定的过渡焊接期间正向进给减速期间形成。

在时刻t1焊接开始信号St变化为高电平(焊接开始)后，如图2(B)所示那样，进给速度Fw从0变化为预先确定的正的值的缓进速度，焊丝1被正向进给。该缓进速度被设定为1m/min程度的小的值。同时由于在时刻t1启动焊接电源，因此如图2(D)所示那样，焊接电压Vw成为最大输出电压值的无负载电压值。

在时刻t2通过上述的正向进给而焊丝1与母材2接触(短路)后，如图2(D)所示那样，焊接电压Vw急减到数V的短路电压值，由于焊接电压Vw的值不足预先确定的短路判别值(10V程度)，因此如图2(F)所示那样，短路判别信号Sd变化到高电平(短路)。同时，在时刻t2，如图2(C)所示那样，预先确定的高电流起弧电流值(200～500A程度)的焊接电流Iw开始通电，如图2(E)所示那样，电流通电判别信号Cd变化到高电平(通电)。响应于此，如图2(G)所示那样，过渡焊接期间计时器信号Stk变化到高电平，如后述那样在时刻t12回到低电平。该时刻t2～t12的期间成为过渡焊接期间Tk。上述的高电流起弧电流在时刻t2～t41的预先确定的高电流起弧期间中通电。

[时刻t3～t5的第1次过渡焊接期间反向进给期间的动作]

在电流通电判别信号Cd在时刻t2变化为高电平起经过预先确定的延迟期间的时刻t3，如图2(B)所示那样，进给速度Fw从正向进给切换为反向进给，急加速到预先确定的过渡焊接期间反向进给峰值，进入过渡焊接期间反向进给峰顶期间。上述的延迟期间设定为1～10ms程度。也可以将延迟期间设为0，不进行延迟。该延迟为了在焊丝1与母材2接触时使初始电弧顺畅地产生而设。

在时刻t4通过上述的高电流起弧电流的通电而产生电弧3后，如图2(D)所示那样，焊接电压Vw急增到数十V的电弧电压值，响应于此，如图2(F)所示那样，短路判别信号Sd变化为低电平(电弧)。在过渡焊接期间反向进给峰顶期间中短路判别信号Sd变化为低电平(电弧)后，如图2(B)所示那样，进入时刻t4～t5的上述的过渡焊接期间反向进给减速期间，从上述的过渡焊接期间反向进给峰值向0减速。在时刻t4进入到过渡焊接期间反向进给峰顶期间的时间点，在已经产生电弧3、且短路判别信号Sd为低电平(电弧)时，从时刻t4时间点其进入过渡焊接期间反向进给减速期间。在过渡焊接期间反向进给减速期间中的时刻t41，如图2(C)所示那样，焊接电流Iw从高电流起弧电流值减少到对应于电弧负载而变化的电弧电流值。如上述那样，由于时刻t2～t41的高电流起弧期间是给定值，因此在高电流起弧期间结束的时间点，进给速度Fw成为哪个期间不确定。时刻t4～t7的期间成为电弧期间。

[时刻t5～t8的第1次过渡焊接期间正向进给期间的动作]

在时刻t5过渡焊接期间反向进给减速期间结束后，如图2(B)所示那样，进给速度Fw进入时刻t5～t6的上述的过渡焊接期间正向进给加速期间，从0加速到上述的过渡焊接期间正向进给峰值。

在时刻t6过渡焊接期间正向进给加速期间结束后，如图2(B)所示那样，进给速度Fw进入过渡焊接期间正向进给峰顶期间，成为上述的过渡焊接期间正向进给峰值。

在时刻t7因正向进给而产生短路后，如图2(D)所示那样，焊接电压Vw急减到数V的短路电压值，响应于此，如图2(F)所示那样，短路判别信号Sd变化为高电平(短路)。如图2(C)所示那样，焊接电流Iw在短路期间中逐渐增加。在过渡焊接期间正向进给峰顶期间中短路判别信号Sd变化为高电平(短路)后，如图2(B)所示那样，进入时刻t7～t8的上述的过渡焊接期间正向进给减速期间，从上述的过渡焊接期间正向进给峰值向0减速。时刻t7～t10的期间成为短路期间。

[时刻t8～t11的第2次过渡焊接期间反向进给期间的动作]

在时刻t8过渡焊接期间正向进给减速期间结束后，则如图2(B)所示那样，进给速度Fw进入时刻t8～t9的上述的过渡焊接期间反向进给加速期间，从0加速到上述的过渡焊接期间反向进给峰值。

在时刻t9过渡焊接期间反向进给加速期间结束后，如图2(B)所示那样，进给速度Fw进入过渡焊接期间反向进给峰顶期间，成为上述的过渡焊接期间反向进给峰值。

在时刻t10因反向进给以及焊接电流Iw的通电所引起的箍缩力而产生电弧3，则如图2(D)所示那样，焊接电压Vw急增到数十V的电弧电压值，响应于此，如图2(F)所示那样，短路判别信号Sd变化为低电平(电弧)。如图2(C)所示那样，焊接电流Iw在电弧期间中逐渐减少。在过渡焊接期间反向进给峰顶期间中短路判别信号Sd变化为低电平(电弧)后，如图2(B)所示那样，进入时刻t10～t11的上述的过渡焊接期间反向进给减速期间，从上述的过渡焊接期间反向进给峰值向0减速。

时刻t11～t12的期间成为第2次过渡焊接期间正向进给期间，由于与上述的时刻t5～t8的动作相同，因此不重复说明。如图2(G)所示那样，过渡焊接期间计时器信号Stk，在从在时刻t2电流通电判别信号Cd变化为高电平(通电)的时间点起经过给定期间后，同步于过渡焊接期间正向进给期间或过渡焊接期间反向进给期间结束的定时而变化为低电平(稳态焊接期间)。在图2中，在过渡焊接期间正向进给期间结束的时刻t12，过渡焊接期间计时器信号Stk变化为低电平。因此时刻t2～t12的期间成为过渡焊接期间Tk，时刻t12以后的期间成为稳态焊接期间。在此，可以从焊接电流开始通电的时间点起将过渡焊接期间Tk设为给定次数的过渡焊接期间反向进给期间或给定次数的过渡焊接期间正向进给期间结束的时间点。

进而，也可以在从焊接电流开始通电时间点起经过给定期间后，将过渡焊接期间Tk设为过渡焊接期间正向进给期间结束的时间点。进而，也可以将过渡焊接期间Tk从焊接电流开始通电的时间点起设为给定次数的过渡焊接期间正向进给期间结束的时间点。如此，稳态焊接期间总是从稳态焊接期间反向进给期间开始，向稳态焊接期间的焊接状态的移转与从稳态焊接期间正向进给期间开始相比变得更顺畅。

过渡焊接期间Tk被设定为形成与稳态焊接期间相同程度的大小的熔池为止的期间。过渡焊接期间Tk成为50～1000ms程度的范围。在图2中，在过渡焊接期间Tk中描绘了2周期份的波形，但实际包含5～100周期份的波形。

图3是表示本发明的实施方式1所涉及的电弧焊接控制方法的图1的焊接电源中的稳态焊接期间中的各信号的时序图。图3表示图2的过渡焊接期间Tk在时刻t12结束的时间点以后的稳态焊接期间中的动作。图3(A)表示焊接开始信号St的时间变化，图3(B)表示进给速度Fw的时间变化，图3(C)表示焊接电流Iw的时间变化，图3(D)表示焊接电压Vw的时间变化，图3(E)表示电流通电判别信号Cd的时间变化，图3(F)表示短路判别信号Sd的时间变化，图3(G)表示过渡焊接期间计时器信号Stk的时间变化。以下参考图3来说明稳态焊接期间中的动作。

图3(B)所示的进给速度Fw被控制在从图1的进给速度设定电路FR输出的进给速度设定信号Fr的值。进给速度设定信号Fr，成为使以根据振幅设定信号Wfr确定的振幅Wf以及根据周期设定信号Tfr确定的周期Tf正负对称形状地变化的预先确定的梯形波向正向进给侧移位了平均进给速度设定信号Far的值的波形。为此如图3(B)所示那样，进给速度Fw以振幅Wf以及周期Tf成为预先确定的梯形波状的进给速度型式，该振幅Wf以及周期Tf以根据平均进给速度设定信号Far确定的以虚线表示的平均进给速度Fa为基准线上下成为对称。即，从基准线起，上侧的振幅和下侧的振幅是相同值，基准线的上侧的期间和下侧的期间成为相同值。

在此，若以0为基准线来观察进给速度Fw的梯形波，则如图3(B)所示那样，时刻t12～t16的稳态焊接期间反向进给期间分别由给定的稳态焊接期间反向进给加速期间、稳态焊接期间反向进给峰顶期间、稳态焊接期间反向进给峰值以及稳态焊接期间反向进给减速期间形成，时刻t16～t20的稳态焊接期间正向进给期间，分别由给定的稳态焊接期间正向进给加速期间、稳态焊接期间正向进给峰顶期间、稳态焊接期间正向进给峰值以及稳态焊接期间正向进给减速期间形成。

在时刻t12，如图3(G)所示那样过渡焊接期间计时器信号Stk变化为低电平后，移转到稳态焊接期间。该稳态焊接期间中如图3(A)所示那样，焊接开始信号St保持高电平(焊接开始)不变，如图3(E)所示那样，电流通电判别信号Cd也保持高电平(通电)不变。

[时刻t12～t16的第1次稳态焊接期间反向进给期间的动作]

如图3(B)所示那样，进给速度Fw进入时刻t12～t13的上述的稳态焊接期间反向进给加速期间，从0加速到上述的稳态焊接期间反向进给峰值。该期间中由于在时刻t11～t12的过渡焊接期间正向进给期间中发生的短路状态持续，因此如图3(F)所示那样，短路判别信号Sd成为高电平(短路)。

在时刻t13稳态焊接期间反向进给加速期间结束后，如图3(B)所示那样，进给速度Fw进入时刻t13～t15的上述的稳态焊接期间反向进给峰顶期间，成为上述的稳态焊接期间反向进给峰值。在该期间中的时刻t14，因反向进给以及焊接电流Iw的通电所引起的箍缩力而重产生电弧3。响应于此，如图3(D)所示那样，焊接电压Vw急增到数十V的电弧电压值，如图3(F)所示那样，短路判别信号Sd变化为低电平(电弧)。如图3(C)所示那样，焊接电流Iw在这以后逐渐减少。过渡焊接期间Tk中以电弧的重产生为触发而结束本期间，但稳态焊接期间中与电弧的重产生无关地，经过给定期间后就结束本期间，在这点不同。

在时刻t15稳态焊接期间反向进给峰顶期间结束后，则如图3(B)所示那样，进入时刻t15～t16的上述的稳态焊接期间反向进给减速期间，从上述的稳态焊接期间反向进给峰值向0减速。

[时刻t16～t20的第1次稳态焊接期间正向进给期间的动作]

如图3(B)所示那样，进给速度Fw进入时刻t16～t17的上述的稳态焊接期间正向进给加速期间，从0加速到上述的稳态焊接期间正向进给峰值。该期间中保持短路状态不变。

在时刻t17稳态焊接期间正向进给加速期间结束，如图3(B)所示那样，进给速度Fw进入时刻t17～t19的上述的稳态焊接期间正向进给峰顶期间，成为上述的稳态焊接期间正向进给峰值。在该期间中的时刻t18，因正向进给而发生短路。响应于此，如图3(D)所示那样，焊接电压Vw急减到数V的短路电压值，如图3(F)所示那样，短路判别信号Sd变化为高电平(短路)。如图3(C)所示那样，焊接电流Iw在这以后逐渐增加。过渡焊接期间Tk中，以短路的发生为触发结束本期间，但稳态焊接期间中与短路的发生无关地，经过给定期间后就结束本期间，在这点上不同。

在时刻t19稳态焊接期间正向进给峰顶期间结束后，如图3(B)所示那样，进入时刻t19～t20的上述的稳态焊接期间正向进给减速期间，从上述的稳态焊接期间正向进给峰值向0减速。

这以后的稳态焊接期间中，重复上述的稳态焊接期间反向进给期间以及上述的稳态焊接期间正向进给期间的动作。

以下示出稳态焊接期间中以及过渡焊接期间中的进给速度Fw的梯形波的数值例。

(稳态焊接期间中的梯形波的数值例)

若设定为周期Tf＝10ms、振幅Wf＝60m/min、半周期的各倾斜期间＝1.2ms、峰顶期间＝2.6ms、峰值＝30m/min的梯形波，则成为将该梯形波向正向进给侧移位了平均进给速度Fa＝5m/min的波形。平均焊接电流为约250A。该情况下的各波形参数如以下那样。

稳态焊接期间反向进给期间＝4.6ms、稳态焊接期间反向进给加速期间＝1.0ms、稳态焊接期间反向进给峰顶期间＝2.6ms、稳态焊接期间反向进给峰值＝-25m/min、稳态焊接期间反向进给减速期间＝1.0ms

稳态焊接期间正向进给期间＝5.4ms、稳态焊接期间正向进给加速期间＝1.4ms、稳态焊接期间正向进给峰顶期间＝2.6ms、稳态焊接期间正向进给峰值＝35m/min、稳态焊接期间正向进给减速期间＝1.4ms

(过渡焊接期间中的梯形波的数值例)

过渡焊接期间反向进给加速期间＝1.0ms、过渡焊接期间反向进给峰值＝-17.5m/min、过渡焊接期间反向进给减速期间＝1.0ms、过渡焊接期间正向进给加速期间＝1.4ms、过渡焊接期间正向进给峰值＝24.5m/min、过渡焊接期间正向进给减速期间＝1.4ms

在上述中说明了进给速度Fw是梯形波的情况，但也可以是正弦波、三角波等，只要是周期性重复的波形即可。

在上述的实施方式1中，焊接开始时将焊丝正向进给，在焊丝与母材接触而焊接电流通电后，从焊丝的反向进给期间起开始正反向进给控制。这是因为，从反向进给期间起开始正反向进给控制与从正向进给期间起开始正反向进给控制相比，初始电弧的产生变得更顺畅。

在上述的实施方式1中，在到收敛到稳态焊接期间为止的过渡焊接期间中，若在反向进给期间中成为电弧期间则移转到正向进给期间，若在正向进给期间中成为短路期间则移转到反向进给期间，稳态焊接期间中交替切换给定的正向进给期间和给定的反向进给期间。若在未充分形成熔池的过渡焊接期间中，如稳态焊接期间那样交替切换给定的正向进给期间和给定的反向进给期间，则焊接状态变得不稳定。在过渡焊接期间中，在反向进给期间中以电弧的重产生为触发移转到正向进给期间，在正向进给期间中以短路的发生为触发而移转到反向进给期间，由此能使焊接状态稳定化。

在上述的实施方式1中，将进给速度的波形参数在过渡焊接期间中设定为不同于稳态焊接期间中的值。波形参数是反向进给加速期间、反向进给峰值(反向进给振幅)、反向进给减速期间、正向进给加速期间、正向进给峰值(正向进给振幅)或正向进给减速期间。将这些波形参数的至少一者在过渡焊接期间中设定为不同于稳态焊接期间中的值。由此过渡焊接期间中的焊接状态稳定化。这时，期望设定波形参数，使过渡焊接期间中的进给速度的平均值小于稳态焊接期间中的进给速度的平均值。如此过渡期间中的焊接状态更加稳定化。在此，所谓振幅，过渡焊接期间中成为过渡焊接期间正向进给峰值与过渡焊接期间反向进给峰值(绝对值)的合计值，稳态焊接期间中成为稳态焊接期间正向进给峰值与稳态焊接期间反向进给峰值(绝对值)的合计值。期望过渡焊接期间中将振幅设定为小于稳态焊接期间中的值。如此过渡焊接期间中的焊接状态更加稳定化。进而期望过渡焊接期间中将正向进给振幅(正向进给峰值)设定为小于稳态焊接期间中的值。如此过渡焊接期间中的焊接状态更加稳定化。

[实施方式2]

实施方式2的发明除了具备进行实施方式1的正反向进给控制的拉动侧进给电动机以外还具备进行正向进给进给控制的推动侧进给电动机，推动侧进给电动机从焊接电流开始通电的时间点起在预先确定的加速期间中有倾斜地加速。

图4是用于实施本发明的实施方式2所涉及的电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。图4与上述的图1对应，对相同方块标注相同标号并不再重复它们的说明。图4在图1的基础上追加推动侧进给电动机WM2、加速期间设定电路TUR、第2进给速度设定电路FR2以及第2进给控制电路FC2。以下参考图4来说明这些方块。

进给电动机WM成为拉动侧进给电动机，设置在进给***的下游侧。关于对该进给电动机WM实施的正反向进给控制，与实施方式1相同。推动侧进给电动机WM2新设置在进给***的上游侧。该推动侧进给电动机WM2通过后述的第2进给控制信号Fc2而被正向进给进给控制。

加速期间设定电路TUR输出预先确定的加速期间设定信号Tur。第2进给速度设定电路FR2将该加速期间设定信号Tur、平均进给速度设定信号Far、焊接开始信号St以及电流通电判别信号Cd作为输入，进行以下的处理，输出第2进给速度设定信号Fr2。

1)若焊接开始信号St成为高电平(焊接开始)，则输出从0切换为预先确定的第2缓进速度的第2进给速度设定信号Fr2。在Fr2＝0时焊丝1的进给停止。

2)在从电流通电判别信号Cd变化为高电平(通电)的时间点起由加速期间设定信号Tur确定的加速期间Tu中，输出从上述的第2缓进速度具有倾斜地加速到平均进给速度设定信号Far的值的第2进给速度设定信号Fr2。

3)之后输出成为平均进给速度设定信号Far的值的第2进给速度设定信号Fr2。

第2进给控制电路FC2将上述的第2进给速度设定信号Fr2作为输入，将用于以相当于第2进给速度设定信号Fr2的值的进给速度进给焊丝1的第2进给控制信号Fc2输出给上述的推动侧进给电动机WM2。

图5是表示本发明的实施方式2所涉及的电弧焊接控制方法的图4的焊接电源中的焊接开始时的各信号的时序图。图5(A)表示焊接开始信号St的时间变化，图5(B)表示拉动侧的进给速度Fw的时间变化，图5(C)表示焊接电流Iw的时间变化，图5(D)表示焊接电压Vw的时间变化，图5(E)表示电流通电判别信号Cd的时间变化，图5(F)表示短路判别信号Sd的时间变化，图5(G)表示过渡焊接期间计时器信号Stk的时间变化，图5(H)表示推动侧进给速度Fw2的时间变化。图5与上述的图2对应，在图2的基础上追加图5(H)所示的推动侧进给速度Fw2。由于该推动侧进给速度Fw2以外的各信号的动作与图2相同，因此不再重复说明。以下参考图5来说明焊接开始时的推动侧进给速度Fw2的动作。

在时刻t1焊接开始信号St变化为高电平(焊接开始)后，如图5(H)所示那样，推动侧进给速度Fw2从0变化为预先确定的正的值的第2缓进速度，焊丝1被正向进给。该第2缓进速度被设定为与图5(B)所示的进给速度Fw的缓进速度相同的值。

在从图5(E)所示的电流通电判别信号Cd在时刻t2变化为高电平起经过上述的延迟期间的时刻t3，如图5(H)所示那样，推动侧进给速度Fw2具有倾斜地加速，在时刻t11与时刻t12之间的时刻t111成为平均进给速度设定信号Far的值。即，在时刻t3～t111的预先确定的加速期间Tu中，推动侧进给速度Fw2具有倾斜地加速。该加速期间Tu通过图4的加速期间设定信号Tur设定。该加速期间Tu被设定得大致等于时刻t2～t12的过渡焊接期间Tk。时刻t111以后的推动侧进给速度Fw2以预先确定的平均进给速度设定信号Far的值恒速进给。

另外，也可以对时刻t111以后的推动侧进给速度Fw2检测拉动侧的进给速度Fw的平均值，对其进行反馈控制，使其等于该平均值。

根据上述的实施方式2，除了具备进行正反向进给控制的拉动侧进给电动机以外，还具备进行正向进给进给控制的推动侧进给电动机，推动侧进给电动机从焊接电流开始通电的时间点起在预先确定的加速期间中具有倾斜地加速。由此在进给***中使用推挽进给***的情况下也能起到与实施方式1同样的效果。

[实施方式3]

实施方式3的发明，是在实施方式1中图2的过渡焊接期间中的动作相同、图3的稳态焊接期间中的动作不同的方案。即，在实施方式1的发明中，稳态焊接期间中成为给定型式的进给速度的波形，没有电弧产生以及短路发生成为触发而切换进给速度的正向进给期间和反向进给期间的情况。与此相对，在实施方式3的发明中，与过渡焊接期间中同样，稳态焊接期间中也以电弧产生以及短路发生为触发来切换进给速度的正向进给期间和反向进给期间。

图6是用于实施本发明的实施方式3所涉及的电弧焊接控制方法的焊接电源的框图。图6与上述的图1对应，对相同方块标注相同标号，不再重复它们的说明。图6删除了图1的平均进给速度设定电路FAR、周期设定电路TFR以及振幅设定电路WFR。并且追加了正向进给加速期间设定电路TSUR、正向进给减速期间设定电路TSDR、反向进给加速期间设定电路TRUR、反向进给减速期间设定电路TRDR、正向进给振幅设定电路WSR以及反向进给振幅设定电路WRR。进而将图1的稳态焊接期间进给速度设定电路FCR置换为第2稳态焊接期间进给速度设定电路FCR2。以下参考图6来说明这些方块。

正向进给加速期间设定电路TSUR输出预先确定的正向进给加速期间设定信号Tsur。正向进给减速期间设定电路TSDR输出预先确定的正向进给减速期间设定信号Tsdr。

反向进给加速期间设定电路TRUR，输出预先确定的反向进给加速期间设定信号Trur。反向进给减速期间设定电路TRDR输出预先确定的反向进给减速期间设定信号Trdr。

正向进给振幅设定电路WSR输出用于设定正向进给峰值的预先确定的正向进给振幅设定信号Wsr。反向进给振幅设定电路WRR输出用于设定反向进给峰值的预先确定的反向进给振幅设定信号Wrr。

第2稳态焊接期间进给速度设定电路FCR2，将上述的正向进给加速期间设定信号Tsur、上述的正向进给减速期间设定信号Tsdr、上述的反向进给加速期间设定信号Trur、上述的反向进给减速期间设定信号Trdr、上述的正向进给振幅设定信号Wsr、上述的反向进给振幅设定信号Wrr以及上述的短路判别信号Sd作为输入，输出通过以下的处理而生成的进给速度型式，作为稳态焊接期间进给速度设定信号Fcr。在该稳态焊接期间进给速度设定信号Fcr为0以上时成为正向进给期间，在不足0时成为反向进给期间。

1)在通过反向进给加速期间设定信号Trur确定的反向进给加速期间Tru中，输出从0直线状加速到通过反向进给振幅设定信号Wrr确定的负的值的反向进给峰值Wrp的稳态焊接期间进给速度设定信号Fcr。

2)接下来，在反向进给峰顶期间Trp中，输出维持上述的反向进给峰值Wrp的稳态焊接期间进给速度设定信号Fcr。

3)若短路判别信号Sd从高电平(短路期间)变化为低电平(电弧期间)，则移转到通过反向进给减速期间设定信号Trdr确定的反向进给减速期间Trd，输出从上述的反向进给峰值Wrp直线状减速到0的稳态焊接期间进给速度设定信号Fcr。

4)接下来，在通过正向进给加速期间设定信号Tsur确定的正向进给加速期间Tsu中，输出从0直线状加速到通过正向进给振幅设定信号Wsr确定的正的值的正向进给峰值Wsp的稳态焊接期间进给速度设定信号Fcr。

5)接下来，在正向进给峰顶期间Tsp中，输出维持上述的正向进给峰值Wsp的稳态焊接期间进给速度设定信号Fcr。

6)若短路判别信号Sd从低电平(电弧期间)变化为高电平(短路期间)，则移转到通过正向进给减速期间设定信号Tsdr确定的正向进给减速期间Tsd，输出从上述的正向进给峰值Wsp直线状减速到0的稳态焊接期间进给速度设定信号Fcr。

7)通过重复上述的1)～6)来生成正负的梯形波状地变化的进给型式的稳态焊接期间进给速度设定信号Fcr。

表示本发明的实施方式3所涉及的电弧焊接控制方法的、图6的焊接电源中的焊接开始时(过渡期间中)的各信号的时序图，由于与图2相同，因此不再重复说明。

图7是表示本发明的实施方式3所涉及的电弧焊接控制方法的、图6的焊接电源中的稳态焊接期间中的各信号的时序图。图7表示图2的过渡焊接期间Tk在时刻t12结束的时间点以后的稳态焊接期间中的动作。图7(A)表示焊接开始信号St的时间变化，图7(B)表示进给速度Fw的时间变化，图7(C)表示焊接电流Iw的时间变化，图7(D)表示焊接电压Vw的时间变化，图7(E)表示电流通电判别信号Cd的时间变化，图7(F)表示短路判别信号Sd的时间变化，图7(G)表示过渡焊接期间计时器信号Stk的时间变化。以下参考图7来说明稳态焊接期间中的动作。

图7(B)所示的进给速度Fw，被控制在从图6的进给速度设定电路FR输出的进给速度设定信号Fr(稳态焊接期间进给速度设定信号Fcr)的值。进给速度Fw由通过图6的反向进给加速期间设定信号Trur确定的稳态焊接期间反向进给加速期间Tru、直到产生电弧为止持续的稳态焊接期间反向进给峰顶期间Trp、通过图6的反向进给减速期间设定信号Trdr确定的稳态焊接期间反向进给减速期间Trd、通过图6的正向进给加速期间设定信号Tsur确定的稳态焊接期间正向进给加速期间Tsu、直到发生短路为止持续的稳态焊接期间正向进给峰顶期间Tsp以及通过图6的正向进给减速期间设定信号Tsdr确定的稳态焊接期间正向进给减速期间Tsd形成。进而，稳态焊接期间反向进给峰值Wrp通过图6的反向进给振幅设定信号Wrr确定，稳态焊接期间正向进给峰值Wsp通过图6的正向进给振幅设定信号Wsr确定。其结果，进给速度Fw成为正负的梯形波状地变化的进给型式。

在时刻t12，如图7(G)所示那样，过渡焊接期间计时器信号Stk变化为低电平后，则移转到稳态焊接期间。该稳态焊接期间中如图7(A)所示那样，焊接开始信号St保持高电平(焊接开始)不变，如图7(E)所示那样，电流通电判别信号Cd也保持高电平(通电)不变。

[时刻t12～t15的稳态焊接期间反向进给期间的动作]

如图7(B)所示那样，进给速度Fw进入时刻t12～t13的给定的稳态焊接期间反向进给加速期间Tru，从0加速到给定的稳态焊接期间反向进给峰值Wrp。在该期间中短路期间持续。

在时刻t13稳态焊接期间反向进给加速期间Tru结束后，如图7(B)所示那样，进给速度Fw进入稳态焊接期间反向进给峰顶期间Trp，成为上述的稳态焊接期间反向进给峰值Wrp。该期间中短路期间也持续。

在时刻t14产生电弧后，如图7(F)所示那样，短路判别信号Sd变化为低电平(电弧期间)。响应于此，移转到时刻t14～t15的给定的稳态焊接期间反向进给减速期间Trd，如图7(B)所示那样，进给速度Fw从上述的稳态焊接期间反向进给峰值Wrp减速到0。同时如图7(D)所示那样，焊接电压Vw急增到数十V的电弧电压值，如图7(C)所示那样，焊接电流Iw在电弧期间中逐渐减少。

[时刻t15～t18的稳态焊接期间正向进给期间的动作]

在时刻t15稳态焊接期间反向进给减速期间Trd结束，移转到时刻t15～t16的给定的稳态焊接期间正向进给加速期间Tsu。在该稳态焊接期间正向进给加速期间Tsu中如图7(B)所示那样，进给速度Fw从0加速到上述的稳态焊接期间正向进给峰值Wsp。在该期间中电弧期间持续。

在时刻t16稳态焊接期间正向进给加速期间Tsu结束后，如图7(B)所示那样，进给速度Fw进入稳态焊接期间正向进给峰顶期间Tsp，成为上述的稳态焊接期间正向进给峰值Wsp。该期间中电弧期间也持续。

在时刻t17发生短路后，如图7(F)所示那样，短路判别信号Sd变化为高电平(短路期间)。响应于此，移转到时刻t17～t18的给定的稳态焊接期间正向进给减速期间Tsd，如图7(B)所示那样，进给速度Fw从上述的稳态焊接期间正向进给峰值Wsp减速到0。同时如图7(D)所示那样，焊接电压Vw急减到数V的短路电压值，如图7(C)所示那样，焊接电流Iw在短路期间中逐渐增加。

这以后的稳态焊接期间中，重复上述的稳态焊接期间反向进给期间以及上述的稳态焊接期间正向进给期间的动作。

虽然上述将实施方式1作为基础，但将实施方式2作为基础的情况也同样。

在实施方式3的发明中，与过渡焊接期间同样，稳态焊接期间中也以电弧产生为触发从稳态焊接期间反向进给期间向稳态焊接期间正向进给期间切换，以短路发生为触发从稳态焊接期间正向进给期间向稳态焊接期间反向进给期间切换。由此在实施方式3的发明中，能与实施方式1同样地使过渡焊接期间中的焊接状态稳定化。关于稳态焊接期间，不管在在实施方式1的控制下还是在实施方式3的控制下，焊接状态都稳定。

产业上的利用可能性

根据本发明，在交替切换为进给速度的正向进给期间和反向进给期间的焊接中，通过在从焊接开始时起到收敛到稳态焊接期间为止的过渡焊接期间中进行不同于稳态焊接期间中的正反向进给控制，能使过渡焊接期间中的焊接状态稳定化。

以上通过特定的实施方式说明了本发明，但本发明并不限定于该实施方式，能在不脱离公开的发明的技术思想的范围内进行种种变更。

本申请基于2014年9月8日申请的日本专利申请(特愿2014-181993)、2014年9月29日申请的日本专利申请(特愿2014-197876)，将其内容引入于此。

标号的说明

1 焊丝

2 母材

3 电弧

4 焊炬

5 进给辊

CD 电流通电判别电路

Cd 电流通电判别信号

DV 驱动电路

Dv 驱动信号

E 输出电压

Ea 误差放大信号

ED 输出电压检测电路

Ed 输出电压检测信号

EI 电流误差放大电路

Ei 电流误差放大信号

ER 输出电压设定电路

Er 输出电压设定信号

EV 电压误差放大电路

Ev 电压误差放大信号

Fa 平均进给速度

FAR 平均进给速度设定电路

Far 平均进给速度设定信号

FC 进给控制电路

Fc 进给控制信号

FC2 第2进给控制电路

Fc2 第2进给控制信号

FCR 稳态焊接期间进给速度设定电路

Fcr 稳态焊接期间进给速度设定信号

FCR2 第2稳态焊接期间进给速度设定电路

FKR 过渡焊接期间进给速度设定电路

Fkr 过渡焊接期间进给速度设定信号

FR 进给速度设定电路

Fr 进给速度设定信号

FR2 第2进给速度设定电路

Fr2 第2进给速度设定信号

Fw 进给速度/拉动侧的进给速度

Fw2 推动侧进给速度

ID 电流检测电路

Id 电流检测信号

IHR 高电流起弧电流设定电路

Ihr 高电流起弧电流设定信号

Iw 焊接电流

PM 电源主电路

SD 短路判别电路

Sd 短路判别信号

ST 焊接开始电路

St 焊接开始信号

STK 过渡焊接期间计时器电路

Stk 过渡焊接期间计时器信号

SW 电源特性切换电路

Tf 周期

TFR 周期设定电路

Tfr 周期设定信号

Tk 过渡焊接期间

Trd 稳态焊接期间反向进给减速期间

TRDR 反向进给减速期间设定电路

Trdr 反向进给减速期间设定信号

Trp 稳态焊接期间反向进给峰顶期间

Tru 稳态焊接期间反向进给加速期间

TRUR 反向进给加速期间设定电路

Trur 反向进给加速期间设定信号

Tsd 稳态焊接期间正向进给减速期间

TSDR 正向进给减速期间设定电路

Tsdr 正向进给减速期间设定信号

Tsp 稳态焊接期间正向进给峰顶期间

Tsu 稳态焊接期间正向进给加速期间

TSUR 正向进给加速期间设定电路

Tsur 正向进给加速期间设定信号

Tu 加速期间

TUR 加速期间设定电路

Tur 加速期间设定信号

VD 电压检测电路

Vd 电压检测信号

Vw 焊接电压

Wf 振幅

WFR 振幅设定电路

Wfr 振幅设定信号

WL 电抗器

WM 进给电动机

WM2 推动侧进给电动机

Wrp 稳态焊接期间反向进给峰值

WRR 反向进给振幅设定电路

Wrr 反向进给振幅设定信号

Wsp 稳态焊接期间正向进给峰值

WSR 正向进给振幅设定电路

Wsr 正向进给振幅设定信号

Claims (9)

1.一种电弧焊接控制方法，通过将焊丝的进给速度交替切换为正向进给期间和反向进给期间来进行正反向进给控制，以产生短路期间和电弧期间来进行焊接，所述电弧焊接控制方法的特征在于，

在焊接开始时将所述焊丝正向进给，在焊接电流的通电开始后从所述焊丝的所述反向进给期间起开始所述正反向进给控制。

2.根据权利要求1所述的电弧焊接控制方法，其特征在于，

在到收敛为稳态焊接期间为止的过渡焊接期间中，若在所述反向进给期间中变为所述电弧期间则移转到所述正向进给期间，若在所述正向进给期间中变为所述短路期间则移转到所述反向进给期间。

3.根据权利要求2所述的电弧焊接控制方法，其特征在于，

将所述过渡焊接期间设为从所述焊接电流开始通电的时间点起到经过了给定期间后正向进给期间或反向进给期间结束的时间点为止的期间。

4.根据权利要求2所述的电弧焊接控制方法，其特征在于，

将所述过渡焊接期间设为从所述焊接电流开始通电的时间点起直到给定次数的正向进给期间或给定次数的反向进给期间结束的时间点为止的期间。

5.根据权利要求2～4中任一项所述的电弧焊接控制方法，其特征在于，

将所述进给速度的波形参数在所述过渡焊接期间中设定为不同于所述稳态焊接期间中的值。

6.根据权利要求2～4中任一项所述的电弧焊接控制方法，其特征在于，

将所述进给速度的平均值在所述过渡焊接期间中设定为不同于所述稳态焊接期间中的值。

7.根据权利要求2～4中任一项所述的电弧焊接控制方法，其特征在于，

将所述进给速度的振幅在所述过渡焊接期间中设定为不同于所述稳态焊接期间中的值。

8.根据权利要求2～4中任一项所述的电弧焊接控制方法，其特征在于，

将所述进给速度的正向进给振幅在所述过渡焊接期间中设定为小于所述稳态焊接期间中的值。

9.根据权利要求1～4中任一项所述的电弧焊接控制方法，其特征在于，

除了具备进行所述正反向进给控制的拉动侧进给电动机以外，还具备进行正向进给进给控制的推动侧进给电动机，所述推动侧进给电动机在所述焊接电流的通电开始后具有倾斜地加速。