CN104511681B - 双丝焊接的结束控制方法 - Google Patents

Abstract

在本发明的使填充焊丝一边与自耗电极电弧的熔池接触一边进行进给的双丝焊接的结束控制方法中，防止填充焊丝的熔敷。在使填充焊丝一边与自耗电极电弧的熔池接触一边进行进给的双丝焊接的结束控制方法中，从焊接结束指令(St)变化为低电平的时间点(t3)的给定时间(Tp)前的时间点(t2)起就开始填充焊丝(Fs)的逆进给来使其从熔池脱离。由此，在本发明中，由于从响应于焊接结束指令而开始抗粘控制前的时间点起就开始填充焊丝的逆进给，因此即使填充焊丝从稳定焊接期间中的正进给翻转为逆进给需要花费时间，也能使填充焊丝从熔池可靠地脱离。

Description

双丝焊接的结束控制方法

技术领域

本发明涉及使填充焊丝一边与自耗电极电弧的熔池接触一边进行进给的双丝焊接的结束控制方法。

背景技术

使填充焊丝一边与通过自耗电极电弧而形成的熔池接触一边进行进给的双丝焊接方法由于使用自耗电极电弧的焊接焊丝和填充焊丝这2个焊丝，因此高速焊接性以及高熔敷性卓越。特别是，在通过双丝焊接方法进行高速焊接时，为了防止成为焊道隆起(humping bead)，使填充焊丝从自耗电极电弧的后方与熔池接触地进给是重要的。这是因为，若使填充焊丝进给到自耗电极电弧中并熔融，则由于熔池几乎不被冷却且也不能通过填充焊丝抑制熔池，因此没有抑制焊道隆起的效果。与此相对，若使填充焊丝与电弧周缘部的熔池的后部接触地进给，用熔池的热进行熔融，则熔池被冷却且通过填充焊丝抑制了熔池后半部，从而能抑制焊道隆起的形成。在以下的说明中将自耗电极电弧的焊丝记载为焊接焊丝，以与填充焊丝区别。

在双丝焊接的焊接结束时，需要在自耗电极电弧进行了消弧时使焊接焊丝以及填充焊丝不会熔敷于熔池。在此，所谓熔敷，是指在焊接结束而熔池冷却并凝固时成为焊丝与凝固的焊道粘接的状态。由此，在专利文献1的发明中，在焊接结束时将电弧消弧并对焊接焊丝进行抗粘(anti-stick)控制，并且，通过对填充焊丝进行逆进给直到从熔池脱离来防止两焊丝的熔敷。

专利文献

专利文献1：JP特开2009-154173号公报

在现有技术中，从响应于焊接结束指令而开始抗粘控制的时间点起开始填充焊丝的逆进给。但是，由于使填充焊丝从稳定焊接期间中的正进给翻转到逆进给要花时间，因此实际上填充焊丝从熔池脱离而成为非接触状态变得滞后。在该填充焊丝的翻转滞后期间中，由于焊接电流成为小电流值，因此熔池被冷却。其结果，有发生填充焊丝的熔敷的情况。若填充焊丝熔敷，就不能再使焊接焊炬移动，需要中断焊接作业来进行熔敷的解除，作业效率显著降低。

发明内容

为此，在本发明中，目的在于提供一种能在焊接结束时可靠地防止填充焊丝的熔敷的双丝焊接的结束控制方法。

为了解决上述的课题，技术方案1的发明是一种双丝焊接的结束控制方法，使填充焊丝一边与自耗电极电弧的熔池接触一边进行进给，其特征在于，从输出了焊接结束指令的时间点的给定时间前的时间点起，开始所述填充焊丝的逆进给使其从熔池脱离。

技术方案2的发明在技术方案1的双丝焊接的结束控制方法的基础上，特征在于，若输出紧急停止指令，则开始所述填充焊丝的逆进给使其从熔池脱离，使伴随所述紧急停止指令的所述填充焊丝的所述逆进给的速度快于伴随所述焊接结束指令的所述填充焊丝的所述逆进给的速度。

发明的效果

根据本发明，由于从响应于焊接结束指令而开始抗粘控制前的时间点起就开始填充焊丝的逆进给，因此，即使填充焊丝从稳定焊接期间中的正进给翻转到逆进给需要花费时间，也能可靠地使填充焊丝从熔池脱离。由此，在本发明中，能在焊接结束时可靠地防止填充焊丝的熔敷。

附图说明

图1是用于实施本发明的实施方式1所涉及的双丝焊接的结束控制方法的焊接装置的框图。

图2是用于说明本发明的实施方式1所涉及的双丝焊接的结束控制方法的、图1的焊接装置中的各信号的时序图。

图3是用于实施本发明的实施方式2所涉及的双丝焊接的结束控制方法的焊接装置的框图。

图4是用于说明本发明的实施方式2所涉及的施予紧急停止时的双丝焊接的结束控制方法的、图3的焊接装置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所涉及的双丝焊接的结束控制方法的焊接装置的框图。图1是使用机器人的焊接装置的情况。以下参考图1来说明各方框。

电源主电路PM以3相200V等的商用电源(省略图示)为输入，遵循后述的驱动信号Dv来进行逆变器控制等的输出控制，输出焊接电压Vw以及焊接电流Iw。虽省略图示，但该电源主电路PM具备：对商用电源进行整流的1次整流电路、对整流后的直流进行平滑的电容器、遵循上述的驱动信号Dv将平滑后的直流变换成高频交流的逆变器电路、将高频交流降压成适于电弧焊接的电压值的高频变压器、对降压后的高频交流进行整流的2次整流电路、和对整流后的直流进行平滑的电抗器。

焊接焊丝1通过与焊接焊丝进给电动机WM结合的焊接焊丝进给辊5的旋转而以进给速度Ws在焊接焊炬4内被进给，并在与母材2间产生电弧3。填充焊丝6通过与填充焊丝进给电动机FM结合的填充焊丝进给辊8的旋转而以填充焊丝进给速度Fs在填充焊丝焊炬7内被进给，在与通过电弧3形成的熔池的后方接触的状态下被进给。焊接焊炬4以及填充焊丝焊炬7被一体化，搭载于机器人主体(省略图示)。

机器人控制装置RC遵循被示教的作业程序来使机器人主体(省略图示)移动从而使焊接焊炬4以及填充焊丝焊炬7移动，并且进行以下的处理，将焊接开始信号St以及填充焊丝进给速度设定信号Fr输出给焊接电源。

1)使两焊炬移动到焊接开始位置后使其停止，将焊接开始信号St设为高电平(焊接开始指令)并输出，使填充焊丝进给速度设定信号Fr从0变化到预先确定的正的值的稳定填充焊丝进给速度设定值Fcr并输出。

2)在电弧3点弧时，使两焊炬沿焊接线移动。

3)在两焊炬到达焊接结束位置的时间点(焊接开始信号St变化为低电平的时间点)的给定时间Tp前的时间点，使填充焊丝进给速度设定信号Fr变化为预先确定的负的值的逆进给速度设定值Frr并输出，在将该值维持预先确定的逆进给期间Tr后，将其设为0。在此，在Fr＞0时成为正进给指令，在Fr＜0时成为逆进给指令，在Fr＝0时成为进给停止指令。机器人控制装置RC能遵循作业程序使两焊炬移动，并输出与两焊炬的位置相应的焊接开始信号St以及填充焊丝进给速度设定信号Fr的值。由此，机器人控制装置RC能识别焊接开始信号St变化为低电平的时间点的给定时间Tp前的时间点。

4)在两焊炬到达焊接结束位置时使其停止，将焊接开始信号St设为低电平并输出。

起动电路ON以上述的焊接开始信号St为输入，将焊接开始信号St从高电平(焊接开始指令)变化为低电平(焊接结束指令)的时间点延迟断开(off delay)预先确定的抗粘控制期间Ta，输出起动信号On。

稳定电压设定电路VCR输出预先确定的稳定电压设定信号Vcr。抗粘电压设定电路VAR输出预先确定的抗粘电压设定信号Var。电压设定电路VR以上述的稳定电压设定信号Vcr、上述的抗粘电压设定信号Var以及上述的焊接开始信号St为输入，在焊接开始信号St为高电平(焊接开始指令)时输出稳定电压设定信号Vcr作为电压设定信号Vr，在为低电平(焊接结束指令)时输出抗粘电压设定信号Var作为电压设定信号Vr。

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。误差放大电路EA放大上述的电压设定信号Vr(+)与上述的电压检测信号Vd(-)的误差，输出误差放大信号Ea。驱动电路DV以该误差放大信号Ea以及上述的起动信号On为输入，在起动信号On为高电平时进行基于误差放大信号Ea的PWM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。

进给速度设定电路WR输出用于设定焊接焊丝1的进给速度的预先确定的进给速度设定信号Wr。进给控制电路WC以该进给速度设定信号Wr以及上述的焊接开始信号St为输入，在焊接开始信号St为高电平时，将用于以与进给速度设定信号Wr的值相当的进给速度Ws来进给焊接焊丝1的进给控制信号Wc输出给上述的焊接焊丝进给电动机WM，在焊接开始信号St成为低电平时，将成为用于使进给停止的停止指令的进给控制信号Wc输出给上述的焊接焊丝进给电动机WM。

填充焊丝进给控制电路FC以上述的填充焊丝进给速度设定信号Fr为输入，将用于以与该值相当的进给速度来进给填充焊丝6的填充焊丝进给控制信号Fc输出给上述的填充焊丝进给电动机FM。

图2是用于说明本发明的实施方式1所涉及的双丝焊接的结束控制方法的、图1的焊接装置中的各信号的时序图。图2(A)表示焊接开始信号St的时间变化，图2(B)表示焊接焊丝1的进给速度Ws的时间变化，图2(C)表示焊接电压Vw的时间变化，图2(D)表示焊接电流Iw的时间变化，图2(E)表示填充焊丝进给速度设定信号Fr的时间变化，图2(F)表示填充焊丝进给速度Fs的时间变化。以下参考图2来进行说明。

(1)时刻t1～t3的稳定焊接期间的动作

在时刻t1～t3的稳定焊接期间中，如图2(A)所示那样，焊接开始信号St成为高电平(焊接开始指令)，如图2(B)所示那样，焊接焊丝的进给速度Ws成为恒定值的预先确定的稳定进给速度。如图2(C)所示那样，焊接电压Vw成为由稳定电压设定信号Vcr设定的值，如图2(D)所示那样，焊接电流Iw成为通过进给速度Ws确定的值。

在时刻t1～t2的期间中，如图2(E)所示那样，填充焊丝进给速度设定信号Fr成为正的恒定值的预先确定的稳定填充焊丝进给速度设定值Fcr。如图2(F)所示那样，填充焊丝进给速度Fs以恒定值的速度被正进给。

时刻t2的定时是时刻t3的时间点的给定时间Tp前的时间点，在时刻t3，如图2(A)所示那样，焊接开始信号St变化为低电平(焊接结束指令)。在该时刻t2，如图2(E)所示那样，填充焊丝进给速度设定信号Fr变化为预先确定的负的值的逆进给速度设定值Frr，从时刻t2起直到经过预先确定的逆进给期间Tr的时刻t4为止都维持该值，在时刻t4成为0。如图2(F)所示那样，填充焊丝进给速度Fs在时刻t2从正的值的稳定填充焊丝进给速度具有倾斜地变化到负的值的逆进给速度，直到时刻t4为止都继续逆进给，在时刻t4成为0，停止逆进给。填充焊丝进给速度Fs的倾斜是填充焊丝进给电动机FM从正旋转翻转到逆旋转所需要的过渡的时间。

上述的逆进给速度设定值Frr若过慢，则使填充焊丝6从熔池脱离要花费时间，焊道外观变差。另一方面，逆进给速度设定值Frr若过快，则逆进给速度处于过渡的期间变长，停止逆进给时的填充焊丝6的前端与熔池的脱离距离变得有偏差，给下一次的起弧性带来不良影响。因此，逆进给速度设定值Frr考量上述的点而设定为合适值。例如设定为-2m/min程度。对上述的逆进给期间Tr进行设定，使得逆进给停止时的填充焊丝6的前端与熔池的脱离距离成为2～4mm程度的合适值。例如设定为200ms程度。对上述的给定时间Tp进行设定，使得逆进给停止的时间点t4成为焊接开始信号St变化为低电平的时间点t3的近旁。所谓近旁是时刻t3的前后50ms程度。若停止逆进给的时刻t4过分提前于时刻t3，则焊道外观变差。反之，若过分靠后，则有可能填充焊丝6会熔敷。

(2)时刻t3～t7的抗粘控制期间Ta的动作

在时刻t3，在通过机器人主体的移动而焊接焊炬4到达焊接结束位置时，如图2(A)所示那样，焊接开始信号St变化为低电平(焊接结束指令)。在从该时刻t3起的预先确定的抗粘控制期间Ta，继续焊接电源的输出。在焊接开始信号St变化为低电平时，如图2(B)所示那样，进给速度由于惯性而减速并在时刻t5成为0，进给停止。如图2(C)所示那样，焊接电压Vw在从时刻t3起直到电弧3消弧的时刻t6为止的期间中成为通过抗粘电压设定信号Var设定的值，在时刻t6～t7的期间中成为无负载电压值。如图2(D)所示那样，焊接电流Iw在时刻t3～t6的期间中通电比稳定焊接期间小的电流值。通过该抗粘控制，焊接焊丝1不会熔敷于熔池，能保持合适的脱离距离而结束焊接。将上述的抗粘控制期间Ta设定为比焊接焊丝进给电动机WM由于惯性而停止为止的完成期间(时刻t3～t5的期间)长100～200ms程度的期间。

根据上述的实施方式1，从输出焊接结束指令的时间点的给定时间前的时间点起，开始填充焊丝的逆进给使其从熔池脱离。由此，由于从响应于焊接结束指令而开始抗粘控制前的时间点起开始填充焊丝的逆进给，因此即使填充焊丝从稳定焊接期间中的正进给翻转到逆进给需要花费时间，也能使填充焊丝可靠地从熔池脱离。由此，在本实施方式中，能在焊接结束时可靠地防止填充焊丝的熔敷。

[实施方式2]

在实施方式2的发明中，在输出紧急停止指令时，开始填充焊丝的逆进给并使其从熔池脱离。使此时的逆进给的速度快于实施方式1的焊接结束时的逆进给的速度。

图3是用于实施本发明的实施方式2所涉及的双丝焊接的结束控制方法的焊接装置的框图。图3与上述的图1对应，对同一方框标注同一标号，并不再重复它们的说明。图3在图1基础上追加了紧急停止电路HT，并将图1的机器人控制装置RC置换为第2机器人控制装置RC2。以下参考图3来说明这些方框。

紧急停止电路HT在施予紧急停止时输出成为高电平的紧急停止信号Ht。紧急停止用按钮相当于该紧急停止电路HT。另外，在稳定焊接期间中检测发生电弧中断等的异常状态的电路相当于紧急停止电路HT。

第2机器人控制装置RC2以上述的紧急停止信号Ht为输入，遵循被示教的作业程序使机器人主体(省略图示)移动从而使焊接焊炬4以及填充焊丝焊炬7移动，并进行以下的处理，将焊接开始信号St以及填充焊丝进给速度设定信号Fr输出给焊接电源。在以下的处理中，与图1不同的是2)项的处理。

1)使两焊炬移动到焊接开始位置后使其停止，将焊接开始信号St设为高电平(焊接开始指令)并输出，使填充焊丝进给速度设定信号Fr从0变化为预先确定的正的值的稳定填充焊丝进给速度设定值Fcr并输出。

2)在电弧3点弧时，使两焊炬沿焊接线移动。在该稳定焊接期间中，在紧急停止信号Ht变化为高电平时，使两焊炬移动停止，使焊接开始信号St变化为低电平并输出，将填充焊丝进给速度设定信号Fr设为预先确定的紧急停止逆进给期间Thr的预先确定的负的值的紧急停止逆进给速度设定值Fhr并输出，之后设为0并输出，中断焊接。此时，不移转到3)以及4)项。关于该紧急停止动作，在图4中详述。

3)在两焊炬到达焊接结束位置的时间点(焊接开始信号St变化为低电平的时间点)的给定时间Tp前的时间点，使填充焊丝进给速度设定信号Fr变化为预先确定的负的值的逆进给速度设定值Frr并输出，在将该值维持预先确定的逆进给期间Tr后将其设为0。在此，在Fr＞0时成为正进给指令，在Fr＜0时成为逆进给指令，在Fr＝0时成为进给停止指令。机器人控制装置RC能遵循作业程序使两焊炬移动，并输出与两焊炬的位置相应的焊接开始信号St以及填充焊丝进给速度设定信号Fr的值。由此，机器人控制装置RC能识别焊接开始信号St变化为低电平的时间点的给定时间Tp前的时间点。

4)在两焊炬到达焊接结束位置时使其停止，将焊接开始信号St设为低电平并输出。

图4是用于说明本发明的实施方式2所涉及的施予紧急停止时的双丝焊接的结束控制方法的、图3的焊接装置中的各信号的时序图。图4(A)表示焊接开始信号St的时间变化，图4(B)表示焊接焊丝1的进给速度Ws的时间变化，图4(C)表示焊接电压Vw的时间变化，图4(D)表示焊接电流Iw的时间变化，图4(E)表示填充焊丝进给速度设定信号Fr的时间变化，图4(F)表示填充焊丝进给速度Fs的时间变化，图4(G)表示紧急停止信号Ht的时间变化。图4与上述的图2对应，不重复对同一动作的说明。以下参考图4来进行说明。

在稳定焊接期间中的时刻t3，若如图4(G)所示那样，发生异常状态而紧急停止信号Ht变化为高电平，则如图4(A)所示那样，焊接开始信号St变化为低电平(焊接结束指令)，如图4(E)所示那样，填充焊丝进给速度设定信号Fr变化为预先确定的负的值的紧急停止逆进给速度设定值Fhr，从时刻t3起直到经过预先确定的紧急停止逆进给期间Thr的时刻t4为止都维持该值，在时刻t4成为0。如图4(F)所示那样，填充焊丝进给速度Fs在时刻t3从正的值的稳定填充焊丝进给速度具有倾斜地变化到负的值的紧急停止逆进给速度，直到时刻t4都继续紧急停止逆进给，在时刻t4成为0，停止逆进给。填充焊丝进给速度Fs的倾斜是填充焊丝进给电动机FM从正旋转翻转为逆旋转所需要的过渡的时间。

将上述的紧急停止逆进给速度设定值Fhr设定为与图2的逆进给速度设定值Frr相比绝对值大2～4倍的值。例如设定为-6m/min。图2是不施予紧急停止而进行通常的焊接的结束控制的情况，填充焊丝6从进入到对焊接焊丝1的抗粘控制前起就先行被逆进给。逆进给速度设定值Frr如上述那样，若其值过快，则逆进给速度处于过渡的期间变长，停止逆进给时的填充焊丝6的前端与熔池的脱离距离变得有偏差，给下一次的起弧性带来不良影响。与此相对，在图4中，由于是突然施予紧急停止的情况，因此不能先行对填充焊丝6进行逆进给，为此需要将紧急停止逆进给速度设定值Fhr的绝对值设为较大的值来快速拉起。这是因为，若该逆进给较慢，则熔池凝固而发生熔敷。这种情况下，就算填充焊丝6与熔池的脱离距离出现偏差，总之使其快速脱离也是先决问题。

对上述的紧急停止逆进给期间Thr进行设定，使得逆进给停止时的填充焊丝6的前端与熔池的脱离距离成为3～6mm程度。例如设定为100ms程度。

关于时刻t3～t7的抗粘控制期间Ta的动作，由于除了上述的对填充焊丝6的动作以外都相同，因此不重复说明。对焊接焊丝1进行与图2时相同的抗粘控制，防止熔敷。

根据上述的实施方式2，在输出紧急停止指令时，开始填充焊丝的逆进给使其从熔池脱离，使伴随紧急停止指令的填充焊丝的逆进给的速度快于伴随通常的焊接结束指令的填充焊丝的逆进给的速度。由此，除了实施方式1的效果以外，在本实施方式中，即使在施予紧急停止的情况下，也能防止填充焊丝的熔敷。

标号的说明

1 焊接焊丝

2 母材

3 电弧

4 焊接焊炬

5 焊接焊丝进给辊

6 填充焊丝

7 填充焊丝焊炬

8 填充焊丝进给辊

DV 驱动电路

Dv 驱动信号

EA 误差放大电路

Ea 误差放大信号

FC 填充焊丝进给控制电路

Fc 填充焊丝进给控制信号

Fcr 稳定填充焊丝进给速度设定值

Fhr 紧急停止逆进给速度设定值

FM 填充焊丝进给电动机

Fr 填充焊丝进给速度设定信号

Frr 逆进给速度设定值

Fs 填充焊丝进给速度

HT 紧急停止电路

Ht 紧急停止信号

Iw 焊接电流

ON 起动电路

On 起动信号

PM 电源主电路

RC 机器人控制装置

RC2 第2机器人控制装置

St 焊接开始信号

Ta 抗粘控制期间

Thr 紧急停止逆进给期间

Tp 给定时间

Tr 逆进给期间

VAR 抗粘电压设定电路

Var 抗粘电压设定信号

VCR 稳定电压设定电路

Vcr 稳定电压设定信号

VD 电压检测电路

Vd 电压检测信号

VR 电压设定电路

Vr 电压设定信号

Vw 焊接电压

WC 进给控制电路

Wc 进给控制信号

WM 焊接焊丝进给电动机

WR 进给速度设定电路

Wr 进给速度设定信号

Ws 进给速度

Claims (2)

1.一种双丝焊接的结束控制方法，使填充焊丝一边与自耗电极电弧的熔池接触一边进行进给，所述双丝焊接的结束控制方法的特征在于，

从输出了焊接结束指令的时间点的给定时间前的时间点起，开始所述填充焊丝的逆进给，

在经过了预定的逆进给期间的时间点停止所述逆进给，所述逆进给期间被设定以使得停止了所述逆进给时的所述填充焊丝的前端与所述熔池的脱离距离处于规定范围，并且所述逆进给期间与所述给定时间之差处于-50ms～+50ms的范围。

2.根据权利要求1所述的双丝焊接的结束控制方法，其特征在于，

若输出紧急停止指令，则开始所述填充焊丝的逆进给使其从熔池脱离，使伴随所述紧急停止指令的所述填充焊丝的所述逆进给的速度快于伴随所述焊接结束指令的所述填充焊丝的所述逆进给的速度。