[发明专利]弧焊系统的焊嘴-母材间距离的控制方法及弧焊系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种在具备恒压特性的焊接电源的弧焊系统中能够控制焊嘴-母材间距离的技术。

背景技术

在弧焊中，将焊矩前端的焊嘴与母材之间的距离保持为固定非常重要。即，在焊接中当焊嘴-母材间距离变化时，熔深、焊道宽度发生变化，或产生飞溅、气孔等，焊接变得不稳定，从而焊接品质下降。另外，尤其是通过使用焊接机械手的弧焊系统进行自动焊接时，存在由于焊嘴-母材间距离的变化而保护气体的保护性降低的情况、焊嘴与母材或保护气体喷嘴与母材接触的情况，因此需要进行控制，以使该距离保持为固定。

通常，在使用具备恒压特性的焊接电源的弧焊系统中，为了将焊嘴-母材间距离控制成固定距离，使用通过使作为目标的电流值与实际焊接电流值一致来使焊矩向上方向或下方向自动地进行位置修正的仿形处理(仿形)的方法。此外，所谓恒压特性是指与实际焊接电流值的增减无关，焊接电压值被控制为固定的特性。以下，参照图13，具体地说明弧焊系统中适用现有技术的焊嘴-母材间距离的控制方法时的处理流程。

在现有技术中，首先在步骤S101中，判断弧焊系统的仿形是否有效。之后，在仿形有效的情况下(步骤S101中为Yes)，进入步骤S102，对由传感器等检测出的实际焊接电流值进行AD转换及取样。另一方面，在仿形无效的情况下(步骤S101中为No)，结束处理。

接着，在步骤S103中，判断规定期间的取样是否结束。之后，在该取样结束的情况下(步骤S103中为Yes)，进入步骤S104，根据取样的实际焊接电流值算出平均实际焊接电流值。另一方面，在该取样未结束的情况下(步骤S103中为No)，返回步骤S102。

接着，在步骤S105中，比较设定焊接电流值是否比平均实际焊接电流值大。之后，在比该平均实际焊接电流值大的情况下(步骤S105中为Yes)，进入步骤S107，对焊矩向下方进行位置修正，使实际焊接电流值增加，并返回步骤S101。另一方面，在不比该平均实际焊接电流值大的情况下(步骤S105中为No)，进入步骤S106。

接着，在步骤S106中，比较设定焊接电流值是否比平均实际焊接电流值小。之后，在比该平均实际焊接电流值小的情况下(步骤S106中为Yes)，进入步骤S108，对焊矩向上方向进行位置修正，使实际焊接电流值减小，并返回步骤S101。另一方面，在不比该平均实际焊接电流值小的情况下(步骤S106中为No)，返回步骤S101。

另外，除了这样的现有技术的仿形处理以外，例如在日本特开平11-58012号公开有通过控制焊丝的突出长度来间接地控制焊嘴-母材间距离的技术。即，本发明构成为，预先求出具有各种突出长度的焊丝的电阻值并将其作为数据进行存储，根据正式焊接时流过焊丝的电流及电压的值算出该焊丝的电阻值，并与预先存储的电阻值进行比较，从而推定焊丝的突出长度。

然而，在上述现有技术的仿形处理中，存在设定焊接电压值(焊接电压的设定值)的变化对焊嘴-母材间距离产生不良影响的问题。即，在使用具有恒压特性的焊接电源的弧焊中，电弧长度与设定焊接电压值大致成比例地变化。另外，当该电弧长度变化时，焊嘴前端的焊丝的突出长度变化，从而焊丝的电阻值发生变化，因此实际焊接电流值也发生变化。

因此，例如，在使焊丝给送速度及焊嘴-母材间距离固定而进行弧焊的情况下，当设定焊接电压值减少时，电弧长度减小，伴随与此，实际焊接电流值也减小。并且，当这样实际焊接电流值减小时，通过所述仿形处理进行使实际焊接电流值接近设定焊接电流值地控制。即，对焊矩向下方进行位置修正，减少焊丝的突出长度，由此减小该焊丝的电阻值，增加实际焊接电流值。并且，这样的焊矩的位置修正进行到实际焊接电流值与设定焊接电流值一致为止。因此，在现有技术的仿形处理中，存在当设定焊接电压值变化时，焊嘴-母材间距离也发生变动的问题。

在此，弧焊中的设定焊接电压值能够伴随母材的形状或焊接姿态的变更而适当变更。因此，在未加入设定焊接电压值的影响的现有技术的仿形处理中，在实际的弧焊的现场，无法准确且固定地控制焊嘴-母材间距离。另外，在现有技术的仿形处理中，存在为了检测实际焊接电流值并将其取入控制部，使用用于检测电流的传感器、用于电流转换的AD转换器等设备的情况，但在这样的设备中通常存在几％～10％程度的误差。因此，在需要求出准确的实际焊接电流值的现有技术的仿形处理中，无法将焊嘴-母材间距离准确且固定地控制。