[发明专利]引弧控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及在开始熔化电极电弧焊接时，使焊丝与母材暂时接触后缩回来产生初始电弧，一边维持初始电弧一边持续进行焊丝的缩回后，从初始电弧向稳定状态的电弧过渡的缩进(retract)引弧控制方法的改良。

背景技术

如图6所示，在焊接电源PS的外部设置有焊接开始电路ST。如果从焊接开始电路ST输入焊接开始信号St，则焊接电源PS分别输出用于使电弧产生的焊接电压Vw及焊接电流Iw和用于控制焊丝1的进给的进给控制信号Fc。作为焊接开始电路ST，存在对焊接工序进行控制的可编程逻辑控制器(PLC)、机器人控制装置等。丝进给电动机WM与进给辊5连接。焊丝1由于进给辊5的旋转而通过焊炬4内向母材2进给。此外，通过对焊丝1经由供电芯片供电，从而在保护气体6中在焊丝1与母材2之间产生电弧3。如果丝进给电动机WM正向旋转，则焊丝1朝向接近母材2的方向被进给并前进。另一方面，如果丝进给电动机WM反向旋转，则焊丝1朝向远离母材2的方向被进给并后退。

在焊丝1与母材2相接触(短路)的状态或者电弧产生的状态时，焊接电流Iw在焊丝1与母材2之间流动。另一方面，焊丝1与母材2远离而处于也没有产生电弧3的无负载状态时，焊接电压Vw处于最大值(无负载电压)，焊接电流Iw在焊丝1与母材2之间没有流动。此外，焊丝1的前端和母材2之间的距离为丝前端·母材间距离Lw[mm]。因此，电弧产生中的丝前端·母材间距离Lw与电弧长大致相等。

图7为由图6的焊接装置进行现有的缩进引弧控制方法时的时序图。图7(A)表示焊接开始信号St，图7(B)表示进给控制信号Fc，图7(C)表示焊接电压Vw，图7(D)表示焊接电流Iw，图7(E)表示丝前端·母材间距离Lw。以下，参照图7(A)～图7(E)对缩进引弧控制方法进行说明。

(1)时刻t1～t2的丝减速期间

在时刻t1，如图7(A)所示，输入焊接开始信号St后处于高电平时，如图7(B)所示，进给控制信号Fc的值成为减速进给速度设定值Fir，开始焊丝的前进。减速进给速度设定值Fir通常被设定为1～2m/min程度的较慢速度。这是因为如果加快减速进给速度，则引弧性变差的缘故。同时，开始焊接电源PS的输出，如图7(C)所示，施加焊接电压Vw。在时刻t1时刻为无负载状态，因此焊接电压Vw被设定为无负载电压Vn1。在时刻t1之后，使焊丝前进，因此如图7(E)所示，丝前端·母材间距离Lw逐渐变短。

(2)时刻t2～t3的短路期间

在时刻t2，如果丝前端与母材相接触，则如图7(E)所示，丝前端·母材间距离Lw成为0，如图7(C)所示，焊接电压Vw表示几V左右的短路电压值，如图7(D)所示，焊接电流Iw表示初始电流设定值Iir。初始电流设定值Iir为10～100A左右的低电流值。此时，如图7(C)所示，对焊接电压Vw成为预定的基准电压值Vth以下进行检测，并判断焊丝与母材之间的接触。此外，此时如图7(B)所示，进给控制信号Fc的值成为表示负值的后退进给速度设定值Fbr，开始焊丝的后退。但是，在时刻t2～t3的短路期间中，如图7(E)所示，由于在丝进给电动机从正向旋转反转到反向旋转时产生的延迟时间或在焊炬内为了后退与焊丝的游隙相当的长度所需要的延迟时间等，维持丝前端与母材之间的接触。该短路期间虽然根据丝进给电动机的种类、焊炬的长度等而变化，但是通常为10～100ms左右。

(3)时刻t3～t4的初始电弧缩回期间Ti

在时刻t3，如图7(E)所示，如果丝前端从母材离开，则与初始电流设定值Iir相当的电流流动而初始电弧产生。如果初始电弧产生，则如图7(C)所示，焊接电压Vw表示几十V的电弧电压值，成为超过基准电压值Vth的值。在预定的初始电弧缩回期间Ti(时刻t3～t4)，如图7(B)所示，继续焊丝的后退。这是因为如果在初始电弧产生之后立即将焊丝从后退切换到前进，则由于电弧长度非常短而存在再次处于接触状态之虞的缘故。为了防止上述情况并且使顺利地向稳定电弧状态过渡，在该期间中，一边维持初始电弧，一边继续焊丝的后退，使电弧长度增大。之后，使焊丝的后退持续直到电弧长度与稳定电弧长度大致相等为止。对初始电弧流动低电流值的初始电流的目的在于，为了抑制丝前端由初始电弧熔融而电弧燃起。如果在焊丝的后退时附加电弧的燃起，则将电弧正确地增加到期望值变得困难。

(4)时刻t4以后的稳定电弧状态的期间