[其他]高速旋转电弧填角焊接的坡口仿形控制方法

说明书

本发明涉及高速旋转电弧填角焊接的坡口仿形控制方法。

在一般情况下，构件填角焊接的焊脚高度大多在10毫米以下，施焊时大部分采用高速焊接，但是如果电弧的瞄准位置稍微偏离坡口线一点，就会在大范围内出现焊接缺陷。为此焊炬的自动仿形是不可缺少的。

本发明的目的是，为了满足上述要求，在不需要任何检测器的情况下，利用旋转电弧本身的特性，高精度地、实时地进行焊炬的仿形控制，即提出高速旋转电弧填角焊接的坡口仿形控制方法。

与本发明有关的高速旋转电弧填角焊接的坡口仿形控制方法，就是利用以下几点来实现焊炬坡口仿形的：

（1）检出旋转电弧的电压波形，

（2）以行焊方向前方的点C_f点为中心，只考虑在其左、右方一定角度φ₀内分割的电压波形，φ₀的范围是5°～90°，

（3）在其左、右方，把分割后的电压波形积分，求出电压波形在左方旋转角（-φ₀～0）内形成的面积S_L以及电压波形在右方旋转角（0～φ₀）内形成的面积S_R，

（4）计算面积差S_L-S_R，在垂直于焊接线的方向上对焊炬进行修正，并将其修正到焊炬的宽度方向，使该差值为零，

（5）而且，计算面积和S_L+S_R，修正焊炬高度，使该面积和等于予定的基准值S₀。

在本发明中，以电极喷咀轴为中心，沿行焊方向只考虑在其左、右方一定角度φ₀内分割的旋转电弧的电压波形，根据φ₀内电压波形所形成的面积，进行坡口仿形控制，就能实现响应好、精度高的坡口仿形。

如果采用本发明，检出旋转电弧的电压波形，根据所检出的波形进行焊炬的坡口仿形控制，因此不需要检出直接坡口的检测器，就能高精度地进行坡口仿形。

再有，由于在检出电弧本身的位置后修正了焊炬的位置，所以具有能够实时地修正电弧本身位置的效果。

根据下面的介绍（参看插图），本发明的上述目的、其它目的和各种有利特点将会更加清楚。

图1是本发明使用的焊接装置的概略结构图，图2是利用上述装置的焊接部分放大的侧视图，图3是从图2Y轴方向上观察的焊丝装配图，图4（a）、（b）是表示焊接电源的特性图，（a）为恒压特性图、（b）为恒流特性图，图5（a）是电弧电压波形图、（b）是焊接电流波形图，图6是控制电路方框图，图7是另一实施例的概略结构图，图8是表示图7所示实施例中控制电路一部分的方框图，图9是表示高速旋转电弧填角焊接方法概要的斜视图。

如果采用电弧旋转的焊接方法，由于电极喷咀同心地高速旋转，使电弧的物理效应向周围弥散，从而形成熔透的圆周弥散和扁平焊缝（弯曲焊缝），或者利用旋转离心力来取得提高焊丝熔化速度的优点，特别是用于厚板的窄坡口焊接时，发挥出更大的效果。

本发明将这种高速旋转电弧焊接方法应用于横向填角焊接。

图9是表示上述高速旋转电弧填角焊接方法优选实施例概要的斜视图。图中，1是电极喷咀，2是使电极喷咀1旋转的旋转电机，3是穿过装在电极喷咀1前端上的通电电极偏心孔的焊丝，4是电弧，5是熔池，6是焊缝，7是下板，8是放在下板7上的垂直板，9是坡口根部。

在这种高速旋转电弧填角焊接方法中，焊丝3前端的旋转直径为1毫米～6毫米，以与焊接电流、焊接速度相适应的每秒转数（即至少是垂直板焊脚高度l₁与下板焊脚高度l₂的比值l₁/l₂为最大时的转数），利用旋转电机2使电极喷咀1旋转，从而使焊丝3的前端旋转，并使电弧4在旋转的同时沿着坡口根部9进行下板7与垂直板8的填角焊接，形成等焊脚高度的焊缝6。

图1是实施本发明焊接装置的一个实例的概略结构图，图中示出把仿形轴设置在焊炬10的轴线方向上和与其垂直的方向上。图中11是保护气体喷咀，其内部具有由旋转电机2旋转的电极喷咀，12是垂直于坡口根部9在X轴方向上对焊炬10进行修正的X轴仿形机构，13是在焊炬高度方向上，即Y轴方向上对焊炬10进行修正的Y轴仿形机构，14是控制装置，15是焊丝送料器，16是台车。