專利名稱：用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自耗電極型脈沖弧焊機(jī)的輸出控制設(shè)備，該設(shè)備把二氧化碳?xì)怏w保護(hù)氣體作為其主要成份。
至今，關(guān)于自耗電極型脈沖弧焊的方法，一般是使用一種例如氬氣等惰性氣體保護(hù)氣體作為其主要成份。在這種方法中，根據(jù)送絲速度，以某一頻率交替饋以或通以峰值電流和基底電流，其中峰值電流大于某一臨界電流值，高于該臨界值會產(chǎn)生噴射過渡，而基底電流低于維持電弧的臨界電流。因此，可以使用比直流電焊法低的平均電流作噴射過渡，而在基底電流期間作熔滴過渡，在這種狀態(tài)下，施加在熔滴上的電弧力最小。從而可以大大地減少飛濺。
然而，上述脈沖弧焊法對選擇保護(hù)氣體成份有限制，因為當(dāng)保護(hù)氣體中二氧化碳的含量比例超過30％時，減少飛濺的效果就會變?nèi)酢Ｒ虼?，要消耗大量氬氣，并由此保護(hù)氣體的成本成為脈沖弧焊法運行成本高的主要原因。
此外，關(guān)于使用以二氧化碳保護(hù)氣體作主要成份的自耗電極型脈沖弧焊的輸出控制方法，在日本專利審決公報平2—31630(31630/1990號)示出了一般類型的結(jié)構(gòu)。該公報的已有技術(shù)是這樣的，即通過交替地通以峰值電流和基底電流來產(chǎn)生電弧，在峰值電流期間的初始階段用夾緊力使熔滴脫離，接著通過熔化電極的尖部形成熔化金屬，然后在下一個峰值電流期間使已形成的熔化金屬脫離。
但是，在上述日本專利審決公報平2—31630中的一個電源控制方案中，脫離的熔滴有飛濺的危險，因為在峰值電流期間已經(jīng)脫離的熔滴受峰值電流引起的強(qiáng)大的電弧力的影響。
本發(fā)明的目的在于，通過在以二氧化碳?xì)怏w作為其主要成份的保護(hù)氣體中進(jìn)行焊接，來防止產(chǎn)生飛濺。
為了達(dá)到該目的，可根據(jù)與熔滴脫離同步的脫離檢測信號來降低電源輸出，以防止產(chǎn)生飛濺。
依照本發(fā)明的自耗電極型脈沖弧焊機(jī)用的輸出控制器包括一電壓檢測器、一比較器、和一輸出調(diào)節(jié)器，其中電壓檢測器用于檢測焊接電壓，比較器用于對被測電壓和來自一電壓設(shè)置電路的參考電壓進(jìn)行算術(shù)計算比較，以便當(dāng)被測電壓超過參考電壓時發(fā)出一檢測信號，而輸出調(diào)節(jié)器用于把焊機(jī)輸出降低至比峰值電流更低的電平。
除了上述特性外，本發(fā)明自耗電極型脈沖弧焊機(jī)的上述輸出控制器的另一特性是，比較器作為其輸入接收初始電壓存儲器的輸出信號、電壓檢測器的測得信號和電壓設(shè)置電路的設(shè)置信號，其中初始電壓存儲器用來存儲峰值電流導(dǎo)通開始時的電壓值，該值是由電壓檢測器的信號存儲的，并且當(dāng)電壓檢測器中的測得的電壓與初始電壓存儲器中的初始電壓間的差超過電壓設(shè)置電路設(shè)置的設(shè)定電壓時，比較器發(fā)出一輸出。
除了上述第一個特性外，本發(fā)明自耗電極型脈沖弧焊機(jī)的輸出控制器的另一特性是，當(dāng)用于檢測由電壓檢測器被測得的電壓變化率的微分器中的微分值超過微分值設(shè)置電路的設(shè)置值時，比較器發(fā)出其檢測信號。
除了上述特性外，本發(fā)明自耗電極型脈沖弧焊機(jī)的上述輸出控制器的另一特性是，配備了一個時段設(shè)置電路，用于在從短路向電弧過渡時通過接收短路電路檢測器的輸出來設(shè)置一電壓上升期，其中短路電路檢測器通過對電壓檢測器測得的輸出和參考值設(shè)置電路的設(shè)置值之間的比較，來區(qū)別短路和電弧，并且當(dāng)經(jīng)過的時間小于時段設(shè)置電路設(shè)置的設(shè)定時段時，消除比較器的檢測信號。
除了上述第一個特性外，本發(fā)明自耗電極型脈沖弧焊機(jī)的上述輸出控制器的另一特性是，比較器從電壓檢測器接收測得的電壓值，從用于檢測焊接電流的電流檢測器接收測得的電流值，把這兩個值作為它的輸入，并且對由電阻值運算器測得的電阻值和電阻值設(shè)置電路的參考電阻值進(jìn)行算術(shù)計算比較，其中電阻值運算器進(jìn)行一算術(shù)運算，以獲得測得的電阻值，然后當(dāng)測得的電阻值超過參考電阻值時，比較器發(fā)出一檢測信號。
除了上述第一個特性外，本發(fā)明自耗電極型脈沖弧焊機(jī)的上述輸出控制器的另一特性是，比較器接收電壓檢測器測得的電壓值和接收用于檢測焊接電流的電流檢測器測得的電流值，把這兩個值作為它的輸入，并接收電阻值運算器的輸出信號、初始電阻值存儲器的輸出信號以及電阻值設(shè)置電路設(shè)置的設(shè)定信號，其中電阻值運算器進(jìn)行算術(shù)運算，以獲得測得的電阻值，初始電阻值存儲器用于存儲脈沖導(dǎo)通開始時的電阻值，并且當(dāng)電阻值運算器測得的電阻值與初始電阻值存儲器的初始電阻值之間的差超過電阻值設(shè)置電路的參考電阻值時，比較器發(fā)出一檢測信號。
除了上述第一個特性外，本發(fā)明自耗電極型脈沖弧焊機(jī)的上述輸出控制器的另一特性是，比較器接收電壓檢測器測得的電壓值和接收用于檢測焊接電流的電流檢測器測得的電流值，把這兩個值作為它的輸入，并且當(dāng)用于檢測電阻值運算器電阻值信號之變化率的微分器的微分值超過微分值設(shè)置電路設(shè)置的設(shè)定值時，比較器發(fā)出其檢測信號，其中電阻值運算器進(jìn)行算術(shù)運算，以獲得測得的電阻值。
除了上述特性外，本發(fā)明自耗電極型脈沖弧焊機(jī)的上述輸出控制器的另一特性是，配備了一個時段設(shè)置電路，用于在從短路向電弧過渡時通過接收短路電路檢測器的輸出來設(shè)置一電壓上升期，其中短路電路檢測器通過對電壓檢測器測得的輸出和參考值設(shè)置電路的設(shè)定值之間的比較，來區(qū)別短路和電弧，并且當(dāng)經(jīng)過的時間小于時段設(shè)置電路設(shè)置的設(shè)定時段時，消除比較器的檢測信號。
如上所述，依照上述發(fā)明，在焊接操作期間，在熔滴從焊絲尖上脫離至轉(zhuǎn)變成熔滴的時間間隔里，可把輸出壓低至低電平Ir。由此，可以抑制熔滴轉(zhuǎn)變期間施加在熔滴上的電弧力。從而減少飛濺。
依照本發(fā)明的自耗電極型脈沖弧焊機(jī)用的輸出控制器包括一電壓檢測器、一比較器、一下降電流時間間隔設(shè)置電路、一下降電流設(shè)置電路和一脈沖波形發(fā)生器，其中電壓檢測器用于檢測焊接電壓，比較器用于對電壓檢測器測得的電壓和電壓設(shè)置電路的參考電壓進(jìn)行算術(shù)計算比較，并當(dāng)測得的電壓超過參考電壓時發(fā)出一檢測信號，而把上述下降電流時間間隔設(shè)置電路的設(shè)置信號、上述下降電流設(shè)置電路的設(shè)置信號、脈沖時間間隔設(shè)置電路的設(shè)置信號、基底電流設(shè)置電路的設(shè)置信號、峰值電流設(shè)置電路的設(shè)置信號，還有上述比較器測得的信號都輸入至脈沖波形發(fā)生器，并且輸出控制器以上述比較器測得的信號作為一時間起始點，發(fā)出一脈沖，從而把峰值電流電平降至下降電流的電平，下降電流低于峰值電流且在上述下降電流時間間隔設(shè)置電路設(shè)置的下降電流時間間隔里由下降電流設(shè)置電路設(shè)置，并且至少持續(xù)到發(fā)生了從熔滴至熔池的完全轉(zhuǎn)變時刻。
另外，依照本發(fā)明的上述輸出調(diào)節(jié)電路，在焊接操作的脈沖時間間隔里通過把熔滴脫離檢測信號設(shè)置為起始點來檢測熔滴脫離時間，檢測后將峰值電流電平降低至下降電流時間間隔tM期間內(nèi)的下降電流電平Ir，該時間間隔至少持續(xù)到發(fā)生從熔滴至熔池的完全轉(zhuǎn)變的時刻，這樣可以減少飛濺量。
除了上述特性外，本發(fā)明自耗電極型脈沖弧焊機(jī)的上述輸出控制器的另一特性是，脈沖發(fā)生器接收下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路的輸出信號，其中下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路的輸入是下降電流時間間隔設(shè)置電路的設(shè)置信號和電壓檢測器測得電壓，它又接收的那些測得的信號，它們來自下降電流設(shè)置電路、脈沖時間間隔設(shè)置電路、基底電流設(shè)置電路，以及峰值電流設(shè)置電路，它還接收上述比較器所有測得的信號。然后，脈沖發(fā)生器把上述比較器測得的信號作為一起時間始點，發(fā)出一脈沖，從而把峰值電流電平降至下降電流電平，其中，下降電流電平低于峰值電流且在下降電流時間間隔tM＋下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM內(nèi)由下降電流設(shè)置電路設(shè)置，下降電流調(diào)節(jié)時間間隔由下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)并且至少持續(xù)至發(fā)生從熔滴向熔池完全轉(zhuǎn)變的時刻。
另外，依照本發(fā)明的上述模式，在焊接操作期間，通過反饋焊接電壓，并改變在根據(jù)上述反饋的焊接電壓值檢測到熔滴脫離后將峰值電流降低至下降電流Ir的時間間隔，可以把熔滴完全轉(zhuǎn)變成熔池。從而減少飛濺。
除了上述特性外，本發(fā)明自耗電極型脈沖弧焊機(jī)的上述輸出控制器的另一特性是，脈沖波形發(fā)生器接收這樣一些測得的信號，它們來自下降電流時間間隔設(shè)置電路、下降電流設(shè)置電路、時間間隔延長設(shè)置電路、脈沖時間間隔設(shè)置電路、基底電流設(shè)置電路、以及峰值電流設(shè)置電路，它還接收上述比較器測得的信號，然后脈沖波形發(fā)生器把上述比較器測得的信號作為一時間起始點，發(fā)出一脈沖，從而把峰值電流電平降至下降電流電平Ir，下降電流低于峰值電流IP且在上述下降電流時間間隔設(shè)置電路設(shè)置的下降電流時間間隔tM里由下降電流設(shè)置電路設(shè)置，并且至少持續(xù)到發(fā)生了從熔滴至熔池的完全轉(zhuǎn)變時刻，并且用上述時間間隔延長設(shè)置電路設(shè)置的延長時間間隔tE延長檢測熔滴脫離的脈沖時間間隔。
另外，依照本發(fā)明的上述模式，在檢測到熔滴脫離后，通過用延長時間間隔tE延長脈沖時間間隔，來延長峰值電流的下降值Ir的脈沖的脈沖時間間隔，從而減少了飛濺，避免了電弧發(fā)生不希望的間斷的可能性，并且還可使焊接電壓均勻。由此，可以獲得穩(wěn)定的焊接。
除了上述特性外，本發(fā)明自耗電極型脈沖弧焊機(jī)的上述輸出控制器的另一特性是，脈沖波形發(fā)生器接收下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路的輸出信號，其中下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路的輸入是下降電流時間間隔設(shè)置電路的設(shè)置信號和電壓檢測器測得的電壓，它又接收那些測得的信號，它們來自下降電流設(shè)置電路、時間間隔延長設(shè)置電路、脈沖時間間隔設(shè)置電路、基底電流設(shè)置電路、以及峰值電流設(shè)置電路，脈沖波形發(fā)生器還接收上述比較器的檢測信號，然后，脈沖波形發(fā)生器把上述比較器的檢測信號作為一時間起始點，發(fā)出一脈沖，從而把峰值電流電平降至下降電流電平Ir，下降電流低于峰值電流IP且在下降電流時間間隔tM＋下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM內(nèi)由下降電流設(shè)置電路設(shè)置，下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM由上述下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)，并且至少持續(xù)至發(fā)生從熔滴到熔池的完全轉(zhuǎn)變的時刻，并且上述時間間隔延長設(shè)置電路設(shè)置的延長時間間隔tE延長檢測熔滴脫離用的脈沖時間間隔。
另外，依照本發(fā)明的上述模式，通過延長時間間隔tE延長檢測熔滴脫離定時間的脈沖時間間隔，并且在根據(jù)上述反饋的焊接電壓值在進(jìn)行熔滴脫離檢測后改變把峰值電流降低至下降電流Ir的時間間隔，即使焊接電壓發(fā)生變化，也可以將熔滴完全轉(zhuǎn)變成熔池。由此，減少了飛濺量，并可使焊接電壓穩(wěn)定，從而給出穩(wěn)定的焊接能力。
除了上述特性外，本發(fā)明自耗電極型脈沖弧焊機(jī)的上述輸出控制器的另一特性是，脈沖波形發(fā)生器接收下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路的輸出信號，而下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路的輸入是下降電流時間間隔設(shè)置電路的設(shè)置信號和電壓檢測器測得的電壓，脈沖波形發(fā)生器又接收延長調(diào)節(jié)電路的輸出信號，而延長調(diào)節(jié)電路的輸入是時間間隔延長設(shè)置電路的設(shè)置信號和電壓檢測器測得的電壓，脈沖波形發(fā)生器又接收那些測得的信號，它們來自下降電流設(shè)置電路、脈沖時間間隔設(shè)置電路、基底電流設(shè)置電路，以及峰值電流設(shè)置電路，另外脈沖波形發(fā)生器還接收上述比較器測得的信號。然后，脈沖波形發(fā)生器以上述比較器的測得的信號作為一時間起始點，發(fā)出一脈沖，從而把峰值電流電平降至下降電流電平Ir，下降電流低于峰值電流IP且在下降電流時間間隔tM＋下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM內(nèi)由下降電流設(shè)置電路設(shè)置，并且至少持續(xù)至發(fā)生從熔滴到熔池的完全轉(zhuǎn)變的時刻，下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM由上述下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)，并且用延長時間間隔tE＋由上述延長調(diào)節(jié)電路設(shè)置的延長調(diào)節(jié)時間間隔ΔtE，來延長檢測熔滴脫離的脈沖時間間隔。
另外，依照本發(fā)明的上述模式，通過預(yù)先設(shè)置時間間隔T//M和時間間隔tE，而分別變成tM＋ΔtM和tE＋ΔtE，其中在檢測到熔滴從焊絲尖脫離后，在時間間隔tM內(nèi)將峰值電流降低至下降電流Ir，而在時間間隔tE內(nèi)檢測熔滴脫離的脈沖時間間隔被延長了。這些時間間隔是將根據(jù)焊接操作期間反饋的焊接電壓值而變化的下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM和延長調(diào)節(jié)時間間隔ΔtE，分別加至下降電流時間間隔tM和延長時間間隔tE上而獲得的。因此，即使焊接電壓發(fā)生變化，也可將熔滴完全轉(zhuǎn)變?yōu)槿鄢?。所以，可以減少飛濺量，并使焊接電壓穩(wěn)定，從而給出穩(wěn)定的焊接能力。
除了上述特性外，本發(fā)明自耗電極型脈沖弧焊機(jī)的上述輸出控制器的另一特性是，下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路是一模糊推理運行電路，其輸入是下降電流時間間隔設(shè)置電路的設(shè)置信號和電壓檢測器測得的信號。
另外，依照本發(fā)明的上述模式，在前述任一模式下，還是用模糊推理電路(它將電壓檢測器的輸出信號和下降電流時間間隔設(shè)置電路的設(shè)置信號作為其輸入信號)代替下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路，可獲得與上述發(fā)明模式中的任意一種相似的效果。
除了上述特性外，本發(fā)明自耗電極型脈沖弧焊機(jī)的上述輸出控制器的另一特性是，延長調(diào)節(jié)電路是一模糊推理電路，其輸入是上述時間間隔延長設(shè)置電路的設(shè)置信號和電壓檢測器測得的信號。
另外，依照本發(fā)明的上述模式，在前述任一模式下，還是用模糊推理電路(它將電壓檢測器的輸出信號和下降電流時間間隔設(shè)置電路的設(shè)置信號作為其輸入信號)代替延長時間間隔調(diào)節(jié)電路，可獲得與前述發(fā)明相似的效果。
在自耗電極型脈沖弧焊方法中，使用一種包括二氧化碳?xì)怏w的保護(hù)氣體作為其主要成份，并交替地使用峰值電流和低于峰值電流的基底電流，在該方法中，從熔融的絲尖產(chǎn)生的熔滴一般受到電弧力、表面張力和重力的影響。隨著熔滴的生長會失去這些力之間保持的平衡，從而最終使熔滴脫離絲尖。圖2的簡圖說明了常規(guī)的過程，圖中示出了過程和輸出電壓之間的對應(yīng)關(guān)系。
在圖2中，(a)至(f)示出了絲尖上熔滴的狀態(tài)。其中箭頭表示與焊接電壓波形的瞬時對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)狀態(tài)從基底期轉(zhuǎn)變成峰值期時，熔滴41快速生長(圖(b))。當(dāng)熔滴長至一定程度時，馬上在熔絲的固體部分40的下方產(chǎn)生一狹窄部分k(圖2的(c))。該狹窄部分k隨時間而伸長。
過了一段時間后，熔滴脫離絲尖(圖2的(d))。這時，由于電極從熔滴的底部移至熔絲的尖部，所以電弧42變得比以前更長。由于熱容量較小的熔絲部分g直接被電弧熔化，這一后果促使電弧長度進(jìn)一步變長。由于電弧長度的增長會引起焊接電壓的上升，因此焊接電壓波形在圖2(c)至圖2(d)所示的狀態(tài)變化過程中快速上升。之后，熔絲再次開始熔化并形成熔滴。但是，由于絲送速度與熔化量之間的關(guān)系，電弧長度不會變短(圖2的(e))。
當(dāng)峰值電流期結(jié)束并進(jìn)入下一個基底電流期時，由于電流在那里變小，所以熔融量相對絲送速度變小，從而再次使電弧長度變短(圖2的(f))。如上所述，由于電壓在熔滴脫離時有一界線，所以脈沖的后半部分的電壓比峰值期的前半部分要高。由于電弧長度的增長該電壓的上升還可被檢測為電阻值的增大。
依照本發(fā)明，可通過比較檢測或增量檢測或上升率檢測，來檢測熔滴脫離引起的電壓或電阻的上升，其中比較檢測是與一絕對值作比較，增量檢測是從脈沖初始時刻開始用一增量，而上升率則使用微分。從而，可以與熔滴脫離保持同步地發(fā)出脫離檢測信號作為輸出。收到該脫離檢測信號后，在某一下降電流時間間隔中降低焊機(jī)輸出。通過該過程，減弱了從熔滴脫離絲尖開始的轉(zhuǎn)變狀態(tài)下施加在熔滴上的電弧力，從而抑制了飛濺。
一般地，在熔滴轉(zhuǎn)變狀態(tài)下實現(xiàn)把包括二氧化碳?xì)怏w的保護(hù)氣體作為其主要成份的自耗電極型脈沖電弧焊接，并且可以根據(jù)工作條件發(fā)生短路。當(dāng)短路恢復(fù)并且轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀顟B(tài)時，電壓突然上升。在用電壓或電弧電阻的微分產(chǎn)生一脫離檢測信號的情況下，該短路恢復(fù)會給出一錯誤的檢測信號。因此，必順在短路恢復(fù)時消除該微分信號。
通過改變下降電流時間間隔的時間長度(在該下降電路時間間隔中，根據(jù)焊接電壓值檢測熔滴脫離，以降低焊機(jī)的輸出)，在即使焊接電壓變化的情況下，也可使熔滴在電平較低的下降電流I時可靠地轉(zhuǎn)變成熔池狀態(tài)。用這種方式，可以減少飛濺量。
另外，根據(jù)脈沖頻率的選擇，不總能保證熔滴在所有脈沖產(chǎn)生時發(fā)生脫離。在這種情況下，在發(fā)生熔滴脫離的脈沖和不發(fā)生熔滴脫離的脈沖之間產(chǎn)生了不平衡。在這種情況下通過延長發(fā)生熔滴脫離的脈沖的脈沖持續(xù)時間，來校正不平衡，從而可使焊接電壓均勻并獲得穩(wěn)定的焊接。
于是，為了調(diào)節(jié)下降電流時間間隔(在該時間間隔中，根據(jù)對熔滴發(fā)生脫離的檢測，降低焊機(jī)的輸出)，可采用模糊推理操作。并且為了調(diào)節(jié)發(fā)生熔滴的脈沖之脈沖持續(xù)時間的延長時間間隔，可使用一模糊預(yù)測器，該模糊預(yù)測器將延長時間間隔設(shè)置裝置設(shè)置的某一不變的延長時間間隔信號和一電壓檢測裝置測得的電壓信號作為其輸入信號。


圖1是一方框圖，示出了依照本發(fā)明實施例1的自耗電極型脈沖弧焊機(jī)輸出控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖2是一張現(xiàn)有技術(shù)的簡圖，示出了熔滴狀態(tài)與輸出電壓狀態(tài)之間的關(guān)系。
圖3是一張波形圖，示出了實施例1中輸出電壓/電流與脫離檢測之間的關(guān)系。
圖4是一方框圖，示出了依照本發(fā)明實施例2的自耗電極型脈沖弧焊機(jī)輸出控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖5是一方框圖，示出了依照本發(fā)明實施例3的自耗電極型脈沖弧焊機(jī)輸出控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖6是一方框圖，示出了依照本發(fā)明實施例4的自耗電極型脈沖弧焊機(jī)輸出控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖7是一方框圖，示出了依照本發(fā)明實施例5的自耗電極型脈沖弧焊機(jī)輸出控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖8是一方框圖，示出了依照本發(fā)明實施例6的自耗電極型脈沖弧焊機(jī)輸出控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖9是一方框圖，示出了依照本發(fā)明實施例7的自耗電極型脈沖弧焊機(jī)輸出控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖10是一波形示意圖，例示了本發(fā)明實施例7中的焊接電流波形。
圖11是一方框圖，示出了依照本發(fā)明實施例8的自耗電極型脈沖弧焊機(jī)輸出控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖12是一方框圖，示出了依照本發(fā)明實施例9的自耗電極型脈沖弧焊機(jī)輸出控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖13是一波形示意圖，例示了本發(fā)明實施例9中的焊接電流波形。
圖14是一方框圖，示出了依照本發(fā)明實施例10的自耗電極型脈沖弧焊機(jī)輸出控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖15是一方框圖，示出了依照本發(fā)明實施例11的自耗電極型脈沖弧焊機(jī)輸出控制設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
圖16是一波形示意圖，例示了本發(fā)明實施例11中的焊接電流波形。
應(yīng)該理解的是，某些或者全部圖僅是出于描述目的示意圖，并非描述的是其描述的元件的實際大小或位置。
下面，結(jié)合附圖對給定實施例進(jìn)行描述?！怖?〕圖1描述本發(fā)明的第一個例子。周期性的輸出波形是由脈沖波形發(fā)生器20來形成的，用來限定一峰值電流IP，其值是由峰值電流設(shè)定電路19來設(shè)定的，脈沖的持續(xù)時間是由脈沖持續(xù)時間設(shè)定電路17來設(shè)定的；同時還限定了一個基底電流Ib，其值是由一基底電流設(shè)定電路18來設(shè)定的，脈沖的持續(xù)時間是由同一脈沖持續(xù)時間設(shè)定電路17設(shè)定的。在輸出控制器11中，控制輸出電流，從而使之與上述輸出波形一致，并且該輸出信號被輸入至一輸出控制裝置1。因此，受輸出控制裝置1控制的輸出由變壓器2變壓成低電壓，并由整流器3整流成直流電流，隨后由電抗器平滑，并施加到電極8和基底金屬9上。從而實現(xiàn)了脈沖焊機(jī)的輸出控制。
另外，通過電壓檢測器13，將焊接電壓波形輸入比較器14，作為測得的電壓Vo，并在此與電壓設(shè)定電路15設(shè)定的參考電壓Vref比較。
下面結(jié)合圖3描述電路的運行，圖3中描述了測得的電壓Vo、焊接電流和參考電壓Vref之間的關(guān)系。圖3中的電壓波形變成了與圖2中的波形不同的波形，這是因為這一段時間內(nèi)在檢測到熔滴脫離時輸出下降到較低電平的緣故。在圖3的上半部分曲線中，參考電壓Vref取電壓設(shè)置電壓15設(shè)置的值。
如上所述，當(dāng)峰值電流傳導(dǎo)期間發(fā)生熔滴脫離時，電壓上升并隨后在時刻A處超過參考電壓Vref的電平。
以這種方式，比較器14在時刻A發(fā)出一個脫離檢測信號。輸出調(diào)節(jié)電路16接收上述脫離檢測信號，并向輸出控制器11發(fā)出一信號。按照如圖3下半部分曲線表示的信號，輸出控制器11在脈沖持續(xù)時間(由脈沖持續(xù)時間設(shè)定電路17的設(shè)定)內(nèi)脫離檢測信號(時刻A)后的脈沖持續(xù)時間內(nèi)發(fā)出一個控制信號Ic，使輸出電路1234輸出電流為低于峰值電流IP的較低電平的信號Ir。通過電路的上述動作，從脈沖發(fā)生器20得到的信號被調(diào)低。結(jié)果，輸出電路1234的輸出電流變得如圖3下部分曲線所示的那樣，電流IP在脈沖持續(xù)時間前半部分較大，而在熔滴脫離檢測時刻A后變成較低的電平Ir。從而在脫離以后作用在熔滴上的電弧力減弱，并可以防止出現(xiàn)飛濺噴射物?！怖?〕圖4描述的是本發(fā)明的第二個例子。圖中，在接收到脈沖持續(xù)時間設(shè)置電路17的輸出而開始脈沖計數(shù)的恒定時間間隔以后的某一時刻，初始電壓存儲器22存儲來自電壓檢測器13的某一輸入。這里，上述從脈沖開始起的恒定時間間隔是由一響應(yīng)速度確定的，而該響應(yīng)速度也是由諸如電源電路的時間常數(shù)等確定的，該時間間隔通常被設(shè)置為1毫秒。
比較器21中，計算上述初始電壓存儲器22的存儲電壓和電壓檢測器1的輸入電壓值之間的電壓差ΔV。從電壓設(shè)置電路15獨立地將參考電壓Vref輸入到比較器21。在ΔV超過Vref的那一時刻，比較器21發(fā)出脫離檢測信號。這以后的運行與上述例1的情況大致相同。本例與例1類似，也可以得到脫離后作用在熔滴上的電弧力減弱這一情況，從而使飛濺噴射物得以避免?！怖?〕圖5示出的是本發(fā)明的第三個例子。參見該圖，微分器23對電壓檢測器13的測得的電壓進(jìn)行微分。由此產(chǎn)生的微分值dV/dt被輸入至比較器14，在比較器14中與微分值設(shè)置電路27給定的參考值Vdr比較。在dV/dt超過Vdr的那一時刻，比較器14發(fā)出脫離檢測信號。另外，短路檢測器25比較電壓檢測器13給出的測得的電壓，并與參考電壓設(shè)置電路24的輸出比較。當(dāng)測得的電壓較大時，短路檢測器25發(fā)出電弧狀態(tài)信號；而當(dāng)測得電壓較小時，發(fā)出短路狀態(tài)信號。持續(xù)時間設(shè)定電路26從上述短路檢測器25接收信號，并從短路狀態(tài)轉(zhuǎn)換成電弧狀態(tài)的那一時刻起在某一恒定時間間隔內(nèi)進(jìn)行計數(shù)。計數(shù)的時間間隔是由響應(yīng)速度確定的，而響應(yīng)速度也是由諸如電源電路的時間常數(shù)等確定的；而該時間間隔通常為1毫秒左右。以這種方式，比較器14和持續(xù)時間設(shè)置電路26的輸出被輸入至輸出調(diào)節(jié)電路28，并且對于計數(shù)持續(xù)時間或者在上述持續(xù)時間設(shè)置電路26發(fā)出的輸出信號的H電平的持續(xù)時間，消除比較器的脫離檢測信號。另外，在從基底導(dǎo)通變?yōu)槊}沖導(dǎo)通以后的一個恒定時間間隔內(nèi)，輸出調(diào)節(jié)電路28接收來自脈沖持續(xù)時間設(shè)定電路17的輸入，并消除脫離信號。這一恒定持續(xù)時間間隔是由響應(yīng)速度來確定的，而響應(yīng)速度也是由電源電路的時間常數(shù)等確定的，并且通常為1毫秒。用這兩個脫離檢測信號系統(tǒng)來實施消除的原因是為了防止錯誤檢測。即，雙脫離檢測信號系統(tǒng)防止了因為從短路狀態(tài)轉(zhuǎn)換到電弧狀態(tài)時電壓上升以及從基底導(dǎo)通變換至脈沖導(dǎo)通時電壓上升引起的或者微分值上升引起的錯誤檢測。通過這種設(shè)計，使得只有熔滴脫離引起的常規(guī)微分值引起的信號可以被選為常規(guī)信號。通過以這種方式選擇的脫離檢測信號，輸出調(diào)節(jié)電路28將信號發(fā)送至輸出控制器11。
按照以這種方式選擇的脫離檢測信號，在脈沖持續(xù)時間(由脈沖持續(xù)時間設(shè)定電路17設(shè)定)內(nèi)脫離檢測信號(時刻A)以后的脈沖持續(xù)時間內(nèi)，輸出控制器11發(fā)出這樣的一個信號Ic，使從輸出電路1234得到的輸出電流為一比峰值電流IP電平低的Ir。其后的運行與前述例一的情況大致相同。〔例4〕圖6描述的是本發(fā)明的第四個例子。與前述第一至第三個例子(圖1，3和5)中是由電壓檢測器13測得的電壓來進(jìn)行脫離檢測有所不同的是，在圖6所示的第四個例子中，是用阻抗信號來獲取類似的脫離檢測的。圖6中，阻抗值運算器29根據(jù)電流檢測器12和電壓檢測器13的輸出電流和輸出電壓計算一阻抗器，從而將其結(jié)果發(fā)送至比較器14。比較器14比較從阻抗值運算器29得到的輸入阻抗值與阻抗器設(shè)置電路30得到的參考阻抗值。在輸入阻抗超過參考阻抗的那一時刻，比較器14將熔滴脫離檢測信號發(fā)送至輸出調(diào)節(jié)電路16。這樣，與第一個例子的情況類似，通過檢測與熔滴脫離有關(guān)的阻抗值的上升，可以得到脫離后作用在熔滴上的電弧力減弱的效果，從而使飛濺噴射物得以防止。輸出調(diào)節(jié)電路16后的工作情況與上述第一例子的情況相同?！怖?〕圖7繪出的是本發(fā)明的第五個例子。圖7中，阻抗值運算器29分別根據(jù)電流檢測器12和電壓檢測器13的輸出電流和輸出電壓值，計算一阻抗器；計算結(jié)果被發(fā)送到比較器21，也傳送到初始阻抗值存儲器31。初始阻抗值存儲器31進(jìn)一步在從脈沖導(dǎo)通開始的恒定時間間隔以后的某一時刻，接收從脈沖持續(xù)時間設(shè)定電路17得到的輸出，并存儲從阻抗值計算器29得到的輸入。在比較器21中，計算上述初始阻抗值存儲器31的阻抗值和阻抗值運算器29的輸入值之間的阻抗值之差ΔR。從阻抗值設(shè)置電路30獨立地將參考阻抗值Vref輸入到比較器21。在ΔR超過Vref的那一時刻，比較器21將脫離檢測信號發(fā)送至輸出調(diào)節(jié)電路16。這樣，通過檢測伴隨熔滴脫離出現(xiàn)的阻抗值的上升，可以獲得與前述第二例中類似的結(jié)果。這里，輸出調(diào)節(jié)電路16后的運行與前述第二例的情況相同?！怖?〕圖8繪出的是本發(fā)明的第6個例子。圖8中，阻抗值運算器29分別根據(jù)電流檢測器12和電壓檢測器13的輸出電流和輸出電壓計算一阻抗值，計算結(jié)果被發(fā)送至微分器23。因此，比較器14將阻抗值的微分值dR/dt與微分值設(shè)置電路27的阻抗值Rdr比較，并在dR/dt超過Rdr時發(fā)送脫離檢測信號。通過這一操作，可以得到前述第三個例子中所描述過的相似效果。輸出調(diào)節(jié)電路28以后的運行與上述第三個例子的情況相同。
在上述例子中，設(shè)定值Ir是一個用于低電平輸出設(shè)定的值，因此，也可以采用基底電流設(shè)置電路18的設(shè)定值Ib?！怖?〕圖9描述的是本發(fā)明的第七個例子以及第一至第六個例子中輸出調(diào)節(jié)電路28的具體例子。這里，整體或總體結(jié)構(gòu)與第一至第六個例子的情況相似，并具有相同的功效，因此，前述說明和注釋同樣可以應(yīng)用于本例。所以這里避免重復(fù)描述。從下降電流時間間隔設(shè)定電路34、下降電流設(shè)置電路35、脈沖持續(xù)時間設(shè)定電路17、基底電流設(shè)置電路18以及峰值電流設(shè)定電路19得到的各設(shè)置信號以及比較器14的輸出信號全都輸入到脈沖波形發(fā)生器33。從電流檢測器12測得的信號和上述脈沖波形發(fā)生器33得到的輸出信號被輸入到輸出控制器32內(nèi)。
下面描述該電路的動作。如果在焊接操作的脈沖期間不存在來自比較器14的熔滴脫離檢測信號，則脈沖波形發(fā)生器33就向輸出控制器32發(fā)出一個由脈沖持續(xù)時間tP、基底時間tb、由基底電流設(shè)置電路18設(shè)定的基底電流Ib和峰值電流設(shè)置電路19設(shè)定的峰值電流IP形成的波形的脈沖信號。
另一方面，如果在焊接操作的脈沖持續(xù)時間內(nèi)存在從比較器14發(fā)出的表示熔滴脫離定時的信號，那么上述脈沖波形發(fā)生器33向輸出控制器32發(fā)送一電平下降了的電流波形的脈沖信號。電平下降的電流脈沖信號是這樣一個信號，只有在檢測到熔滴脫離的脈沖的情況下，至少對于從熔滴脫離至熔滴完全轉(zhuǎn)變?yōu)槿鄢刂褂嬎愕南陆惦娏鲿r間間隔tM內(nèi)，電流被降低到由下降電流設(shè)置電路35設(shè)定的、不高于峰值電流IP的下降了的電壓Ir。
在輸入控制器32處輸入由電流檢測器12輸出的測得的電流和從上述脈沖波形發(fā)生器輸出的脈沖波形信號。隨后以使上述測得的電流變成與上述脈沖波形一致的方法來控制輸出。輸出控制器32的輸出被輸入到輸出控制裝置1內(nèi)。結(jié)果，輸出電流波形的電平在脈沖持續(xù)時間的前半部分變?yōu)镮P，隨后在熔滴脫離檢測以后的某一時間間隔tM內(nèi)降低至Ir值。因此，熔滴脫離后作用在熔滴上的電弧力減弱以便能夠防止飛濺噴射物。這一下降電流時間間隔tM是由下降電流時間間隔設(shè)置電路34設(shè)定的。
圖10描述的是由本例(例7)得到的焊接電流波形。圖中描述的是這樣一個例子，即從熔滴脫離檢測以后熔滴脫離時刻起的下降的電流Ir是位于峰值電流IP和基底電流IP之間的一個值。然而，為了提高減小飛濺量的效果，需要將該下降的電流Ir設(shè)定成基底電流Ib?！怖?〕圖11描述的是作為本發(fā)明第八個例子的輸出調(diào)節(jié)電路的例子。輸出控制器的整體結(jié)構(gòu)與第一至第六個例子的情況相似，并具有相同的功能，所以前述說明和注釋同樣可以應(yīng)用在本例上。因而這里避免重復(fù)敘述。在本例的輸出調(diào)節(jié)電路中，向前述第七個例子中輸出調(diào)節(jié)電路的脈沖波形發(fā)生器33產(chǎn)生輸入信號中的一個的下降電流時間間隔設(shè)置電路34被下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路36取代。這里，對于那些與第七個例子中的元件具有相同或大體相同功能的元件，給出相同的標(biāo)號，這里不再作重復(fù)描述。本例中，下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路36接收下降電流時間間隔設(shè)置電路34的下降電流時間間隔設(shè)置信號的輸出信號和電壓檢測器13的輸出信號，作為其輸入信號，并調(diào)節(jié)下降電流時間間隔。下面描述電路的動作。這里省去了與上述長七個例子中相同部件的動作的描述。從電壓檢測器13得到的焊接電壓的反饋信號以及下降電流時間間隔設(shè)置電路34的設(shè)定信號被輸入到下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路36。在電弧開始以后焊接操作的起始時間間隔內(nèi)，上述下降電流時間間隔設(shè)置電路34設(shè)定的下降電流時間間隔tM是不作任何調(diào)節(jié)地從上述下降電流時間間隔控制電路36發(fā)出的。考慮到從電弧開始至電弧穩(wěn)定的暫態(tài)時間，上述焊接起始時間間隔被設(shè)定為1秒左右。
在焊接操作期間，從上述下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路36發(fā)送一時間間隔〔TM＋ΔtM〕，該時間間隔是通過將可變響應(yīng)于從上述電壓檢測器13反饋的焊接電壓值的下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM加到上述下降電流時間間隔設(shè)置電路34設(shè)定的下降電流時間間隔tM上(即下降電流時間間隔tM＋下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM)得到的。
所以，在焊接操作期間的脈沖持續(xù)時間內(nèi)如果存在從比較器14發(fā)出的表示熔滴脫離時刻的信號，則上述脈沖波形發(fā)生器33向輸出控制器32發(fā)出一個下降電平電流波形的脈沖信號。下降電平電流脈沖信號是這樣一個信號，即，只有對于在檢測到熔滴脫離的那些脈沖，至少對于從熔滴脫離時刻起至熔滴完全轉(zhuǎn)變?yōu)楹赋氐臅r刻止的下降電流時間間隔tM加上下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM，即總時間間隔為tM＋ΔtM，電流才減小到由下降電流設(shè)置電路35設(shè)定的下降電平電流Ir；電流Ir是由下降電流設(shè)置電路35設(shè)定的，并且電流Ir不高于峰值電流IP。
結(jié)果，輸出電流波形在脈沖持續(xù)時間的前半部分變成具有電平IP，而在熔滴脫離檢測以后的時間間隔tM＋ΔtM內(nèi)變成低值Ir。這樣，脫離后作用在熔滴上的電弧力減弱，從而防止了飛濺噴射。下降電流時間tM＋ΔtM是由下降電流時間調(diào)節(jié)電路36設(shè)定的。
上述下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM是隨初始設(shè)定電壓的范圍而不同的，初始設(shè)定電壓的范圍之間界限較復(fù)雜。正是由于這個原因，在本發(fā)明中，最好由模糊推理運行算出下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM?！怖?〕圖12描繪的是本發(fā)明第九個實施例中輸出調(diào)節(jié)電路的例子。這里，總體或整體結(jié)構(gòu)與第一至第六個例子中的情況相似，并具有相同的功能。因此，前述說明或注釋可以應(yīng)用于本例。所以這里避免重復(fù)敘述。
本例中，以脈沖波形發(fā)生器37替代前述第七個例子的脈沖波形發(fā)生器33。這里，對于那些與第七個例子中具有相同功能的元件，給出相同的標(biāo)號，重復(fù)的描述在此省去。本例中，從時間間隔延長設(shè)置電路38、下降電流時間間隔設(shè)定電路34、下降電流設(shè)置電路35、脈沖持續(xù)時間設(shè)置電路17、基底電流設(shè)置電路18、峰值電流設(shè)置電路19輸出的各設(shè)定信號以及比較器14的輸出信號全都輸入至一脈沖波形發(fā)生器37。
下面描述該電路的動作。這里省去了與上述第七個例子相同的部件的動作描述。如果在焊接操作的脈沖持續(xù)時間內(nèi)存在出現(xiàn)熔滴脫離以及從比較器14發(fā)送的代表小熔滴脫離時刻的信號，則上述脈沖波形發(fā)生器37向輸出控制器32發(fā)送一個下降電平電流波形的脈沖信號。下降電平電流脈沖信號是這樣一個信號，只有對于檢測到熔滴脫離的那些脈沖，至少對于從熔滴脫離時刻起至熔滴完全轉(zhuǎn)變?yōu)槿鄢氐臅r刻止計算的下降電流時間間隔，以及對于脈沖持續(xù)時間被延長一延長時間間隔tE，即對于總的時間間隔tM＋tE，這里，延長時間間隔tE是由時間間隔設(shè)置電路38設(shè)定的，電流減小至由下降電流設(shè)置電路35設(shè)置的下降電平電流Ir，并且電流Ir不高于峰值電流IP。
結(jié)果，輸出電流波形在脈沖持續(xù)時間的前半部分變成具有電平IP，而在熔滴脫離檢測后的時間間隔tM內(nèi)變成低值Ir。這樣，脫離后作用在熔滴上的電弧力減弱，從而防止了飛濺噴射。
下降電流時間間隔tM是由下降電流時間間隔設(shè)置電路設(shè)定的，延長時間間隔tE是由時間間隔延長設(shè)置電路38設(shè)定的。如果焊接的輸出功率由于在時間間隔tM內(nèi)電流從IP至Ir的降低而過度減小，則輸出電壓產(chǎn)生不利的波動，從而會產(chǎn)生諸如焊嘴不溶化之類的不必要的麻煩；并且在最壞的情況下電弧將會熄滅。為了通過避免可能的中斷電弧而使焊接電壓均勻，必須使延長熔滴檢測以后電流持續(xù)時間內(nèi)的能量與延長了的脈沖持續(xù)時間內(nèi)的能量相同，因此，延長時間間隔tE和下降電流時間間隔tM必須選擇成滿足由下述等式(1)所表示的關(guān)系tE＝tM(IP－Ir)/(IP－Ib)……(1)這里，如果將IM設(shè)定成IB，則由等式(1)得到tE＝tM。
圖3是本例9得到的焊接電流波形的例子?！怖?0〕圖14繪出的是本發(fā)明第十個例子的輸出調(diào)節(jié)電路的例子。這里，整體或總體結(jié)構(gòu)與第一至第六個例子的情況類似并具有相同的功能，所以前述說明和注釋也適用于本例。所以這里避免重復(fù)敘述。
本例中，用發(fā)送輸入到上述例9的脈沖波形發(fā)生器37內(nèi)的輸入信號中的一個的下降電流時間間隔設(shè)定電路34替代在第八例中的下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路36。這里，對于與第七例中的元件具有相同功能的元件給出相同的標(biāo)號，重復(fù)描述在此省略。
下面描述電路的動作。這里，省略了與上述例8和例9中共同部件動作的重復(fù)描述。來自電壓檢測器13的焊接電壓的反饋信號和下降電流時間間隔設(shè)置電路34的設(shè)定信號被輸入到下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路36。在電弧開始后的焊接操作初始時間間隔內(nèi)，上述下降電流時間間隔設(shè)置電路34設(shè)定的下降電流時間間隔不作任何調(diào)節(jié)地從上述下降電流時間間隔控制電路36發(fā)出?？紤]到從電弧開始到電弧穩(wěn)定為止之間的暫態(tài)時間，上述焊接初始時間間隔設(shè)定為約1秒。
在焊接操作期間，從上述下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路36發(fā)送時間間隔〔tM＋ΔtM〕，該時間間隔是通過將可變響應(yīng)于上述電壓檢測器13反饋的焊接電壓值的下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM加到上述下降電流時間間隔設(shè)置電路34設(shè)定的下降電流時間間隔tM上，即下降電流時間間隔tM＋下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM而得到的。
所以，如果在焊接操作的脈沖持續(xù)時間內(nèi)存在從比較器14發(fā)送的表示熔滴脫離時刻的信號，則上述脈沖波形發(fā)生器37向輸出控制器32發(fā)送下述下降電平電流的脈沖信號和延長時間間隔波形。降低電平電流脈沖信號是這樣一個信號，即，僅對于檢測到熔滴脫離的那些脈沖，至少在從熔滴脫離的時刻起到熔滴完全轉(zhuǎn)為熔池止的下降電流時間間隔tM，加上下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM，即對于總計為tM＋ΔtM的時間間隔，電流減小到由下降電流時間間隔設(shè)置電路35設(shè)定的下降電平電流Ir，并且電流Ir不高于峰值電流IP。下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM是由下降電流時間調(diào)節(jié)電路36設(shè)定的。由時間間隔延長設(shè)置電路38設(shè)定的延長時間間隔tE可以用下降電流時間間隔設(shè)置電路34設(shè)定的下降電流時間間隔從等式(1)導(dǎo)出。〔例11〕圖15描繪的是本發(fā)明第十一個例子的輸出調(diào)節(jié)電路的例子。這里，由于整體或總體結(jié)構(gòu)與第一至第六個例子的情況相似，并具有相同的功能，所以前述說明和注釋也可以應(yīng)用于本例。因此這里避免重復(fù)描述。本例中，發(fā)送輸入到上述第十個例子的脈沖波形發(fā)生器37的輸入信號的一個的時間間隔延長設(shè)置電路38由時間間隔延長調(diào)節(jié)電路39取代。這里，對于與第十個例子中具有同樣功能的那些元件，給出相同的標(biāo)號，其說明在此省略。本例中，時間間隔延長設(shè)置電路38的設(shè)定信號和電壓檢測器13的輸出信號被輸入到時間間隔延長調(diào)節(jié)電路39。
下面描述該電路的動作，這里省去對與上述第十個例子中相同的那些部件動作的描述。來自電壓檢測器13的焊接電壓的反饋信號和時間間隔延長設(shè)置電路38的設(shè)定信號被輸入到時間間隔延長調(diào)節(jié)電路39。在電弧開始以后焊接操作的初始時間間隔內(nèi)，上述時間間隔延長設(shè)置電路38設(shè)定的延長時間間隔tE不包括任何補(bǔ)償?shù)赝ㄟ^上述時間間隔延長調(diào)節(jié)電路39發(fā)送。這里，考慮到開始電弧以后至電弧變穩(wěn)定之間的暫態(tài)時間，上述焊接時間通常被設(shè)定為1秒左右。
在焊接操作期間，從上述時間間隔延長調(diào)節(jié)電路39發(fā)送一時間間隔，該時間間隔是通過將可變依賴于上述電壓檢測器13反饋的焊接電壓值的延長調(diào)節(jié)的時間間隔ΔtE加到上述時間間隔延長設(shè)置電路38設(shè)定的延長時間時間tE上，即延長時間間隔tE＋延長調(diào)節(jié)時間間隔ΔtE而得到的。
所以，如果在焊接操作的脈沖持續(xù)時間內(nèi)存在從比較器14發(fā)送的表示熔滴脫離時刻的信號，則上述脈沖波形發(fā)生器37向輸出控制器32發(fā)送一下降電平電流波形的脈沖信號。下降電平電流脈沖信號是這樣一個信號，即，僅對于檢測到熔滴脫離的那些脈沖，至少對于從熔滴脫離的時刻起到熔滴完全轉(zhuǎn)換為熔池止的下降電流時間tM，加上下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM，加上下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM，即對于總的時間間隔tM＋ΔtM，電流減小到下降電流設(shè)置電路35設(shè)定的下降電平電流Ir，并且電流Ir是由下降電流設(shè)置電路35設(shè)定的，電流I不高于峰值電流IP。
結(jié)果，輸出電流波形在脈沖持續(xù)時間前半部分變成具有電平IP，而在熔滴脫離檢測以后的時間間隔tM＋ΔtM內(nèi)變成低值Ir。所以，作用在熔滴上的電弧力在脫離以后變?nèi)?，從而能夠防止飛濺噴射。這一下降電流時間間隔tM＋下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM是由下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路36設(shè)定的。而延長時間間隔tE＋延長調(diào)節(jié)時間間隔ΔtE可以由時間間隔延長調(diào)節(jié)電路39來設(shè)定。而且，根據(jù)公式(1)所示延長時間間隔tE和下降電流時間間隔tM之間的關(guān)系，可以導(dǎo)出如下述等式(2)所示的延長調(diào)節(jié)時間間隔ΔtE和下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM之間的關(guān)系ΔtE＝ΔtM(IP－Ir)4/(IP－Ib) ……(2)這里，如果將IM設(shè)定為IB，則由等式(2)，有ΔtE＝ΔtM。上述延長調(diào)節(jié)時間間隔ΔtE隨初始設(shè)定電壓范圍而不同，初始設(shè)定電壓范圍的界限較復(fù)雜。由于這一原因，在本發(fā)明中，最好由模糊推理運行導(dǎo)出延長調(diào)節(jié)時間間隔ΔtE。
圖16描述的是本例得到的焊接電流波形的一個例子。
盡管上文中描述了本發(fā)明的現(xiàn)有最佳實施例，但是應(yīng)該理解，這些揭示并非是限制。毫無疑問，本領(lǐng)域的技術(shù)人在閱讀了上文以后可以對本發(fā)明作各種改進(jìn)和變異。因此，后文的權(quán)利要求應(yīng)該被理解為覆蓋本發(fā)明和范圍內(nèi)的所有變異和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備，其特征在于，包括一電壓檢測器，用于檢測焊接電壓；一比較器，用于在測得的電壓和來自一電壓設(shè)置電路的參考電壓之間進(jìn)行算術(shù)計算比較，并且當(dāng)所述測得的電壓超過所述參考電壓時發(fā)出一檢測信號；和一輸出調(diào)節(jié)器，用于把焊接機(jī)的輸出降低至比一峰值電流更低的電平。
2.如權(quán)利要求1所述的用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備，其特征在于，所述比較器具有多個輸入口，用于接收初始電壓存儲器的輸出信號，初始電壓存儲器通過來自所述電壓檢測器的信號存儲峰值電流起始時刻的電壓值，輸入口還輸入所述電壓檢測器測得的信號和所述電壓設(shè)置電路的設(shè)置信號；和一輸出口，用于當(dāng)所述電壓檢測器的所述測得的電壓與所述初始電壓存儲器的初始電壓之差超過所述電壓設(shè)置電路設(shè)置的一設(shè)定電壓時發(fā)出輸出。
3.如權(quán)利要求1所述的用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備，其特征在于，當(dāng)檢測電壓檢測器測得的電壓之變化率的微分器的微分值超過一微分值設(shè)置電路設(shè)置的設(shè)定值時，用所述比較器發(fā)出檢測信號。
4.如權(quán)利要求3所述的用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備，其特征在于，還包括一時間間隔設(shè)置電路，它通過接收短路電路檢測器的輸出，在從短路向電弧發(fā)生轉(zhuǎn)變時設(shè)置一電壓上升期，所述短路電路檢測器通過對所述電壓檢測器測得的輸出與參考值設(shè)置電路的設(shè)定值的比較，區(qū)別短路和電弧狀態(tài)，并且當(dāng)經(jīng)過的時間少于由所述時間間隔設(shè)置電路設(shè)置的設(shè)定時間時，消除比較器的檢測信號。
5.如權(quán)利要求1所述的用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備，其特征在于，所述比較器配備了多個輸入口，用于接收電壓檢測器測得的電壓值和用于檢測焊接電流的電流檢測器測得的電流值；對電阻值運算器測得的電阻值和電阻值設(shè)置電路的參考電阻值進(jìn)行算術(shù)計算比較，其中電阻值運算器進(jìn)行算術(shù)運算，以獲得測得的電阻值，所述比較器還備有一個輸出口，當(dāng)所述測得的電阻值超過所述參考電阻值時發(fā)出一檢測信號。
6.如權(quán)利要求1所述的用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備，其特征在于，所述比較器配備有多個輸入口，用于接收電壓檢測器測得的電壓值和用于檢測焊接電流的電流檢測器測得的電流值，并且輸入用于進(jìn)行算術(shù)運算以獲得一測得的電阻值的電阻值運算器的輸出信號、用于存儲峰值導(dǎo)通期開始時電阻值的初始電阻值存儲器的輸出信號，以及電阻值設(shè)置電路設(shè)置的設(shè)定信號；和輸出口，用于當(dāng)所述電阻值運算器的測得的電阻值與所述初始電阻值存儲器的初始電阻值之差超過所述電阻值設(shè)置電路的參考電阻值時，發(fā)出一檢測信號。
7.如權(quán)利要求1所述的用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備，其特征在于，所述比較器配備有多個輸入口，用于接收電壓檢測器測得的電壓值和檢測焊接電流用的電流檢測器測得的電流值；和輸出口，用于當(dāng)檢測電阻值運算器電阻值信號之變化率的微分器的微分值超過一微分值設(shè)置電路設(shè)置的設(shè)定值時，發(fā)出一檢測信號，其中電阻值運算器用于進(jìn)行算術(shù)運算，以獲得測得的電阻值。
8.如權(quán)利要求7所述的用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備，其特征在于，還包括一時間間隔設(shè)置電路，它通過接收短路電路檢測器的輸出，在從短路向電弧發(fā)生轉(zhuǎn)變時設(shè)置一電壓上升期，所述短路電路檢測器通過對所述電壓檢測器測得的輸出和參考值設(shè)置電路的設(shè)定值的比較，區(qū)別短路和電弧狀態(tài)，并且當(dāng)經(jīng)過時間少于所述時間間隔設(shè)置電路設(shè)置的設(shè)定時間時，消除比較器的檢測信號。
9.一種用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備，其特征在于，包括一電壓檢測器，用于檢測焊接電壓；一比較器，用于在所述電壓檢測器測得的電壓和來自一電壓設(shè)置電路的參考電壓之間進(jìn)行算術(shù)計算比較，并且當(dāng)所述測得的電壓超過所述參考電壓時發(fā)出一檢測信號；一下降電流時間間隔設(shè)置電路；一下降電流設(shè)置電路；和一脈沖波形發(fā)生器，其輸入是來自所述下降電流時間間隔設(shè)置電路、所述下降電流設(shè)置電路、脈沖持續(xù)時間設(shè)置電路、基底電流設(shè)置電路以及峰值電流設(shè)置電路的各設(shè)置信號，還有所述比較器的檢測信號，并且把上述比較器的檢測信號作為一時間起始點，發(fā)出一脈沖，從而把峰值電流電平降至下降電流電平Ir，下降電流低于峰值電流IP且在上述下降電流時間間隔設(shè)置電路設(shè)置的下降電流時間間隔tM期間由下降電流設(shè)置電路設(shè)置，并且至少持續(xù)至發(fā)生了從熔滴到熔池的完全轉(zhuǎn)變時刻。
10.如權(quán)利要求9所述的用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備，其特征在于，所述脈沖發(fā)生器是脈沖波形發(fā)生器，它接收下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路的輸出信號，其中下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路的輸入是下降電流時間間隔設(shè)置電路的設(shè)置信號和電壓檢測器測得的電壓，它又接收下降電流設(shè)置電路、脈沖持續(xù)時間間隔設(shè)置電路、基底電流設(shè)置電路，以及峰值電流設(shè)置電路的檢測信號，脈沖波形發(fā)生器還接收上述比較器的測得的信號，并且脈沖波形發(fā)生器把上述比較器測得的信號作為一時間起始點，發(fā)出一脈沖，從而把峰值電流電平降低至下降電流電平Ir，下降電流低于峰值電流IP且在下降電流時間間隔tM+下降電流調(diào)節(jié)時間ΔtM內(nèi)由下降電流設(shè)置電路設(shè)置，下降電流調(diào)節(jié)時間ΔtM由一下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)，并且至少持續(xù)到發(fā)生了從熔滴至熔池的完全轉(zhuǎn)變時刻。
11.如權(quán)利要求9所述的用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備，其特征在于，所述脈沖波形發(fā)生器接收下降電流時間間隔設(shè)置電路、下降電流設(shè)置電路、時間間隔延長設(shè)置電路、脈沖持續(xù)時間設(shè)置電路、基底電流設(shè)置電路、以及峰值電流設(shè)置電路的檢測信號，它還接收上述比較器的測得的信號，并且脈沖波形發(fā)生器把上述比較器的測得的信號作為一時間起始點，發(fā)出一脈沖，從而把峰值電流電平降低至下降電流電平Ir，下降電流低于峰值電流IP且在上述下降電流時間間隔設(shè)置電路設(shè)置的下降電流時間間隔tM里由下降電流設(shè)置電路設(shè)置，并且至少持續(xù)至發(fā)生了從熔滴到熔池的完全轉(zhuǎn)變時刻，并且用上述時間間隔延長設(shè)置電路設(shè)置的延長時間間隔tE延長檢測熔滴脫離用的脈沖時間間隔。
12.如權(quán)利要求9所述的用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備，其特征在于，所述脈沖波形發(fā)生器接收下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路的輸出信號，其中下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路的輸入是下降電流時間間隔設(shè)置電路的設(shè)置信號和電壓檢測器測得的電壓，它又接收下降電流設(shè)置電路、時間間隔延長設(shè)置電路、脈沖時間間隔設(shè)置電路、基底電流設(shè)置電路，以及峰值電流設(shè)置電路的檢測信號，脈沖波形發(fā)生器還接收上述比較器的測得的信號，并且脈沖波形發(fā)生器把上述比較器的測得的信號作為一時間起始點，發(fā)出一脈沖，從而把峰值電流電平降低至下降電流電平Ir，下降電流低于峰值電流IP且在下降電流時間間隔tM＋下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM內(nèi)由下降電流設(shè)置電路設(shè)置，下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM由上述下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)，并且至少持續(xù)到發(fā)生從熔滴至熔池的完全轉(zhuǎn)變時刻，并且用上述時間間隔延長設(shè)置電路設(shè)置的延長時間間隔tE延長檢測熔滴脫離用的脈沖時間間隔。
13.如權(quán)利要求9所述的用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備，其特征在于，所述脈沖波形發(fā)生器接收下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路的輸出信號，其中下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路的輸入是下降電流時間間隔設(shè)置電路的設(shè)置信號和電壓檢測器測得的電壓，它又接收延長調(diào)節(jié)電路的輸出信號，延長調(diào)節(jié)電路的輸入是時間間隔延長設(shè)置電路的設(shè)置信號和電壓檢測器測得的電壓，它又接收下降電流設(shè)置電路、脈沖時間間隔設(shè)置電路、基底電流設(shè)置電路，以及峰值電流設(shè)置電路的檢測信號，脈沖波形發(fā)生器還接收上述比較器的測得的信號，并且脈沖波形發(fā)生器把上述比較器的測得的信號作為一時間起始點，發(fā)出一脈沖，從而把峰值電流電平降低至下降電流電平Ir，下降電流低于峰值電流IP且在下降電流時間間隔tM＋下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM內(nèi)由下降電流設(shè)置電路設(shè)置，下降電流調(diào)節(jié)時間間隔ΔtM由上述下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)，并且至少持續(xù)至發(fā)生了從熔滴到熔池的完全轉(zhuǎn)變時刻，并且用延長時間間隔tE＋由上述延長調(diào)節(jié)電路設(shè)置的延長調(diào)節(jié)時間間隔ΔtE來延長檢測熔滴脫離用的脈沖時間間隔。
14.如權(quán)利要求10所述的用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備，其特征在于，下降電流時間間隔調(diào)節(jié)電路是一模糊推理運行電路，它的輸入是下降電流時間間隔設(shè)置電路的設(shè)置信號和電壓檢測器測得的電壓。
15.如權(quán)利要求13所述的用于控制自耗電極型脈沖弧焊電源的設(shè)備，其特征在于，延長調(diào)節(jié)電路是一模糊推理運行電路，它的輸入是上述時間間隔延長設(shè)置電路的設(shè)置信號和電壓檢測器測得的電壓。
全文摘要
在使用CO
文檔編號B23K9/09GK1129627SQ95119060
公開日1996年8月28日 申請日期1995年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月5日
發(fā)明者印南哲, 王靜波, 井原英樹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社