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JP7569722B2 - Arc welding equipment - Google Patents
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JP7569722B2 - Arc welding equipment - Google Patents

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Description

本発明は、溶接ワイヤを送給し、短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接するアーク溶接装置に関するものである。 The present invention relates to an arc welding device that feeds a welding wire and welds by repeating short circuit periods and arc periods.

一般的な消耗電極式アーク溶接では、消耗電極である溶接ワイヤを一定速度で送給し、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接が行なわれる。消耗電極式アーク溶接では、溶接ワイヤと母材とが短絡期間とアーク期間とを交互に繰り返す溶接状態になることが多い。 In typical consumable electrode arc welding, the welding wire, which is a consumable electrode, is fed at a constant speed and an arc is generated between the welding wire and the base material to perform welding. In consumable electrode arc welding, the welding wire and the base material often enter a welding state in which short-circuit periods and arc periods alternate.

溶接品質を向上させるために、短絡期間中に溶滴のくびれを検出すると溶接電流を低レベル電流値まで減少させてアークを再発生させるくびれ検出制御が慣用されている。くびれ検出制御は、スパッタの発生を大幅に削減することができるので、高品質の溶接結果を得ることができる。このくびれ検出制御を行うためには、溶滴のくびれの状態をアーク発生部の電圧から正確に検出する必要がある。このために、アーク発生部の電圧を検出するために、母材と溶接トーチとに専用の検出線を配線している。しかし、この検出線を配線するには手間がかかる。さらに、溶接トーチは溶接中に移動するので、検出線が断線してトラブルになることがある。さらに、大型構造物を溶接する場合には、アーク発生部の電圧を検出することが困難である。 To improve welding quality, a constriction detection control is commonly used in which, if a constriction of the droplet is detected during a short circuit, the welding current is reduced to a low current level and the arc is re-sparked. Constriction detection control can significantly reduce the generation of spatter, resulting in high-quality welding results. To perform this constriction detection control, it is necessary to accurately detect the state of the constriction of the droplet from the voltage at the arc generation point. For this reason, a dedicated detection wire is wired to the base material and the welding torch to detect the voltage at the arc generation point. However, wiring this detection wire is time-consuming. Furthermore, since the welding torch moves during welding, the detection wire may break, causing problems. Furthermore, when welding large structures, it is difficult to detect the voltage at the arc generation point.

上記の問題を解決するために、特許文献1の発明では、短絡開始時点から予め定めた基準時間が経過すると、溶滴のくびれの形成状態が基準状態に達したと推定して溶接電流を減少させている。このようにすると、アーク発生部の電圧を検出する必要がないために、検出線を配線する必要もない。しかし、この制御においては、基準時間をどのような値に設定するかが問題となる。溶滴のくびれの形成状態は、溶接ワイヤの材質、シールドガスの種類、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、溶接姿勢、ワイヤ突き出し長さ等の種々の溶接条件によって変動するために、適正な基準時間を予め実験によって設定することは困難である。基準時間が適正値よりも短い場合には、溶滴の形成状態がまだ十分でない時点で溶接電流が減少するために、アークの再発生タイミングが遅くなり、溶接状態が不安定になる。逆に、基準時間が適正値よりも長い場合には、溶接電流が十分に減少しないタイミングでアークが再発生することになり、スパッタが多く発生することになる。したがって、従来技術においては、基準時間を適正値に設定することが過大となる。 In order to solve the above problem, in the invention of Patent Document 1, when a predetermined reference time has elapsed from the start of the short circuit, it is assumed that the formation state of the droplet necking has reached the reference state, and the welding current is reduced. In this way, there is no need to detect the voltage of the arc generation part, and therefore no need to wire a detection line. However, in this control, the problem is what value to set the reference time to. Since the formation state of the droplet necking varies depending on various welding conditions such as the material of the welding wire, the type of shielding gas, the welding current, the welding voltage, the welding speed, the welding position, and the wire extension length, it is difficult to set an appropriate reference time in advance by experiment. If the reference time is shorter than the appropriate value, the welding current is reduced at a time when the droplet formation state is not yet sufficient, so the timing of the re-ignition of the arc is delayed and the welding state becomes unstable. Conversely, if the reference time is longer than the appropriate value, the arc is re-ignited at a time when the welding current has not yet been reduced sufficiently, resulting in a large amount of spatter. Therefore, in the conventional technology, setting the reference time to an appropriate value is excessive.

特許第5974984号公報Patent No. 5974984

そこで、本発明では、アーク発生部の電圧を検出することなく、種々の溶接条件において、スパッタの発生の少ない高品質の溶接を行うことができるアーク溶接装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide an arc welding device that can perform high-quality welding with minimal spatter under various welding conditions without detecting the voltage at the arc generating point.

上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
溶接ワイヤを送給する送給モータと、
前記溶接ワイヤと母材との間が短絡期間にあることを判別して短絡判別信号を出力する短絡判別部と、
前記短絡判別信号を入力として前記短絡期間の開始時点から基準時間が経過すると電流減少信号を出力する電流減少タイマ部と、
前記溶接ワイヤと前記母材との間に溶接電圧及び溶接電流を供給して前記短絡期間とアーク期間とを繰り返すと共に、前記短絡期間中に前記電流減少信号が入力されると前記溶接電流を減少させて前記アーク期間に移行させる電力制御部と、
を備えたアーク溶接装置において、
前記短絡判別信号を入力として3~10周期ごとに平均短絡時間を算出して平均短絡時間算出信号を出力する平均短絡時間算出部と、
種々の溶接条件及び溶接中に短絡が発生するごとに刻々と変化する前記平均短絡時間算出信号に基づいて前記基準時間を自動的に設定する基準時間設定部と、
をさらに備えたことを特徴とするアーク溶接装置である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 comprises:
a feed motor that feeds the welding wire;
a short circuit determination unit that determines that a short circuit period exists between the welding wire and the base metal and outputs a short circuit determination signal;
a current reduction timer unit which receives the short circuit determination signal as an input and outputs a current reduction signal when a reference time has elapsed from the start point of the short circuit period;
a power control unit that supplies a welding voltage and a welding current between the welding wire and the base material to repeat the short circuit period and the arc period, and reduces the welding current to transition to the arc period when the current reduction signal is input during the short circuit period;
In an arc welding device comprising:
an average short circuit duration calculation unit which receives the short circuit determination signal as an input, calculates an average short circuit duration for every 3 to 10 periods , and outputs an average short circuit duration calculation signal;
a reference time setting unit that automatically sets the reference time based on the average short circuit duration calculation signal that changes every time a short circuit occurs during welding under various welding conditions ;
The arc welding device further comprises:

請求項2の発明は、
前記基準時間設定部は、前記平均短絡時間算出信号の値から所定時間を減算した値を前記基準時間として設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のアーク溶接装置である。
The invention of claim 2 is as follows:
the reference time setting unit sets a value obtained by subtracting a predetermined time from the value of the average short circuit duration calculation signal as the reference time.
2. The arc welding device according to claim 1 .

請求項3の発明は、
前記送給モータは、前記溶接ワイヤを前記アーク期間中は正送し、前記短絡期間中は逆送する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のアーク溶接装置である。
The invention of claim 3 is as follows:
the feed motor feeds the welding wire in a forward direction during the arc period and in a reverse direction during the short circuit period;
3. The arc welding apparatus according to claim 1 or 2.

本発明のアーク溶接装置によれば、アーク発生部の電圧を検出することなく、種々の溶接条件において、スパッタの発生の少ない高品質の溶接を行うことができる。 The arc welding device of the present invention can perform high-quality welding with minimal spatter under various welding conditions without detecting the voltage at the arc generating point.

本発明の実施の形態に係るアーク溶接装置のブロック図である。1 is a block diagram of an arc welding device according to an embodiment of the present invention. 図1のアーク溶接装置における各信号のタイミングチャートである。2 is a timing chart of each signal in the arc welding device of FIG. 1 .

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係るアーク溶接装置のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。 Figure 1 is a block diagram of an arc welding device according to an embodiment of the present invention. Each block will be explained below with reference to the figure.

電力制御部PMは、3相200V等の商用電源(図示は省略)を入力として、後述する誤差増幅信号Eaに従ってインバータ制御等による出力制御を行い、出力電圧Eを出力することによって、溶接ワイヤ1と母材2との間に出力端子間電圧Vw及び溶接電流Iwを供給する。この電力制御部PMは、図示は省略するが、商用電源を整流する1次整流器、整流された直流を平滑する平滑コンデンサ、平滑された直流を高周波交流に変換する上記の誤差増幅信号Eaによって駆動されるインバータ回路、高周波交流を溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を直流に整流する2次整流器を備えている。 The power control unit PM receives a commercial power supply (not shown) such as a three-phase 200V power supply, performs output control such as inverter control according to an error amplification signal Ea described below, and outputs an output voltage E to supply an output terminal voltage Vw and a welding current Iw between the welding wire 1 and the base material 2. Although not shown, the power control unit PM includes a primary rectifier that rectifies the commercial power supply, a smoothing capacitor that smoothes the rectified DC, an inverter circuit driven by the error amplification signal Ea described above that converts the smoothed DC into high-frequency AC, a high-frequency transformer that steps down the high-frequency AC to a voltage value suitable for welding, and a secondary rectifier that rectifies the stepped-down high-frequency AC into DC.

リアクトルWLは、上記の出力電圧Eを平滑する。このリアクトルWLのインダクタンス値は、例えば100μHである。 The reactor WL smoothes the output voltage E. The inductance value of the reactor WL is, for example, 100 μH.

送給モータWMは、後述する送給制御信号Fcを入力として、正送と逆送とを交互に繰り返して溶接ワイヤ1を送給速度Fwで送給する。正送とは溶接ワイヤを母材に近づく方向に前進送給することであり、逆送とは母材から離れる方向に後退送給することである。送給モータWMには、過渡応答性の速いモータが使用される。溶接ワイヤ1の送給速度Fwの変化率及び送給方向の反転を速くするために、送給モータWMは溶接トーチ4の先端の近くに設置される場合がある。また、送給モータWMを2個使用して、プッシュプル方式の送給系とする場合もある。 The feed motor WM receives a feed control signal Fc (described later) as input and alternates between forward and reverse feed to feed the welding wire 1 at a feed speed Fw. Forward feed means forward feeding of the welding wire in a direction approaching the base material, and reverse feed means backward feeding away from the base material. A motor with fast transient response is used for the feed motor WM. In order to speed up the rate of change of the feed speed Fw of the welding wire 1 and the reversal of the feed direction, the feed motor WM may be installed near the tip of the welding torch 4. In some cases, two feed motors WM are used to create a push-pull type feed system.

溶接ワイヤ1は、上記の送給モータWMに結合された送給ロール5の回転によって溶接トーチ4内を送給されて、母材2との間にアーク3が発生する。溶接トーチ4内の給電チップ(図示は省略)と母材2との間には出力端子間電圧Vwが印加され、溶接電流Iwが通電する。溶接トーチ4の先端からはシールドガス(図示は省略)が噴出される。 The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by the rotation of the feed roll 5 connected to the feed motor WM, and an arc 3 is generated between the base material 2 and the welding wire 1. An output terminal voltage Vw is applied between the power feed tip (not shown) in the welding torch 4 and the base material 2, and a welding current Iw flows. Shielding gas (not shown) is sprayed from the tip of the welding torch 4.

出力電圧設定回路ERは、予め定めた出力電圧設定信号Erを出力する。出力電圧検出回路EDは、上記の出力電圧Eを検出し平滑して、出力電圧検出信号Edを出力する。 The output voltage setting circuit ER outputs a predetermined output voltage setting signal Er. The output voltage detection circuit ED detects and smoothes the output voltage E and outputs an output voltage detection signal Ed.

電圧誤差増幅回路EVは、上記の出力電圧設定信号Er及び上記の出力電圧検出信号Edを入力として、出力電圧設定信号Er(+)と出力電圧検出信号Ed(-)との誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Evを出力する。 The voltage error amplifier circuit EV receives the output voltage setting signal Er and the output voltage detection signal Ed as inputs, amplifies the error between the output voltage setting signal Er(+) and the output voltage detection signal Ed(-), and outputs the voltage error amplification signal Ev.

電流検出回路IDは、上記の溶接電流Iwを検出して、電流検出信号Idを出力する。電圧検出回路VDは、溶接電源の出力端子間電圧Vwを検出して、電圧検出信号Vdを出力する。短絡判別回路SDは、上記の電圧検出信号Vdを入力として、この値が予め定めた短絡判別値(10V程度)未満のときは短絡期間にあると判別してHighレベルになり、以上のときはアーク期間にあると判別してLowレベルになる短絡判別信号Sdを出力する。 The current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a current detection signal Id. The voltage detection circuit VD detects the voltage Vw between the output terminals of the welding power source and outputs a voltage detection signal Vd. The short circuit determination circuit SD receives the voltage detection signal Vd and outputs a short circuit determination signal Sd that goes to High level when this value is less than a predetermined short circuit determination value (approximately 10 V) and determines that the short circuit is in progress, and goes to Low level when this value is equal to or greater than this and determines that the arc is in progress.

正送加速期間設定回路TSURは、予め定めた正送加速期間設定信号Tsurを出力する。 The forward acceleration period setting circuit TSUR outputs a predetermined forward acceleration period setting signal Tsur.

正送減速期間設定回路TSDRは、予め定めた正送減速期間設定信号Tsdrを出力する。 The forward deceleration period setting circuit TSDR outputs a predetermined forward deceleration period setting signal Tsdr.

逆送加速期間設定回路TRURは、予め定めた逆送加速期間設定信号Trurを出力する。 The reverse acceleration period setting circuit TRUR outputs a predetermined reverse acceleration period setting signal Trur.

逆送減速期間設定回路TRDRは、予め定めた逆送減速期間設定信号Trdrを出力する。 The reverse feed deceleration period setting circuit TRDR outputs a predetermined reverse feed deceleration period setting signal Trdr.

正送ピーク値設定回路WSRは、予め定めた正送ピーク値設定信号Wsrを出力する。 The forward transmission peak value setting circuit WSR outputs a predetermined forward transmission peak value setting signal Wsr.

逆送ピーク値設定回路WRRは、予め定めた逆送ピーク値設定信号Wrrを出力する。 The reverse transmission peak value setting circuit WRR outputs a predetermined reverse transmission peak value setting signal Wrr.

送給速度設定回路FRは、上記の正送加速期間設定信号Tsur、上記の正送減速期間設定信号Tsdr、上記の逆送加速期間設定信号Trur、上記の逆送減速期間設定信号Trdr、上記の正送ピーク値設定信号Wsr、上記の逆送ピーク値設定信号Wrr及び上記の短絡判別信号Sdを入力として、以下の処理によって生成された送給速度パターンを送給速度設定信号Frとして出力する。この送給速度設定信号Frが0以上のときは正送期間となり、0未満のときは逆送期間となる。
1)正送加速期間設定信号Tsurによって定まる正送加速期間Tsu中は0から正送ピーク値設定信号Wsrによって定まる正の値の正送ピーク値Wspまで加速する送給速度設定信号Frを出力する。
2)続いて、正送ピーク期間Tsp中は、上記の正送ピーク値Wspを維持する送給速度設定信号Frを出力する。
3)短絡判別信号SdがLowレベル(アーク期間)からHighレベル(短絡期間)に変化すると、正送減速期間設定信号Tsdrによって定まる正送減速期間Tsdに移行し、上記の正送ピーク値Wspから0まで減速する送給速度設定信号Frを出力する。
4)続いて、逆送加速期間設定信号Trurによって定まる逆送加速期間Tru中は0から逆送ピーク値設定信号Wrrによって定まる負の値の逆送ピーク値Wrpまで加速する送給速度設定信号Frを出力する。
5)続いて、逆送ピーク期間Trp中は、上記の逆送ピーク値Wrpを維持する送給速度設定信号Frを出力する。
6)短絡判別信号SdがHighレベル(短絡期間)からLowレベル(アーク期間)に変化すると、逆送減速期間設定信号Trdrによって定まる逆送減速期間Trdに移行し、上記の逆送ピーク値Wrpから0まで減速する送給速度設定信号Frを出力する。
7)上記の1)~6)を繰り返すことによって正負の台形波状に変化する送給パターンの送給速度設定信号Frが生成される。
The feed speed setting circuit FR receives the forward feed acceleration period setting signal Tsur, the forward feed deceleration period setting signal Tsdr, the reverse feed acceleration period setting signal Trur, the reverse feed deceleration period setting signal Trdr, the forward feed peak value setting signal Wsr, the reverse feed peak value setting signal Wrr and the short circuit determination signal Sd as inputs, and outputs a feed speed pattern generated by the following process as a feed speed setting signal Fr. When this feed speed setting signal Fr is 0 or more, it is a forward feed period, and when it is less than 0, it is a reverse feed period.
1) During the forward feed acceleration period Tsu determined by the forward feed acceleration period setting signal Tsur, the feed speed setting signal Fr is output for accelerating from 0 to the forward feed peak value Wsp, which is a positive value determined by the forward feed peak value setting signal Wsr.
2) Subsequently, during the forward feed peak period Tsp, the feed speed setting signal Fr for maintaining the forward feed peak value Wsp is output.
3) When the short circuit detection signal Sd changes from a low level (arc period) to a high level (short circuit period), the process moves to a forward feed deceleration period Tsd determined by the forward feed deceleration period setting signal Tsdr, and the feed speed setting signal Fr is output to decelerate the feed speed from the forward feed peak value Wsp to 0.
4) Subsequently, during the reverse acceleration period Tru determined by the reverse acceleration period setting signal Trur, the feed speed setting signal Fr is output for accelerating from 0 to the reverse peak value Wrp, which is a negative value determined by the reverse peak value setting signal Wrr.
5) Subsequently, during the reverse feed peak period Trp, the feed speed setting signal Fr for maintaining the reverse feed peak value Wrp is output.
6) When the short circuit determination signal Sd changes from a high level (short circuit period) to a low level (arc period), the reverse feed deceleration period Trd determined by the reverse feed deceleration period setting signal Trdr begins, and the feed speed setting signal Fr for decelerating the feed speed from the reverse feed peak value Wrp to 0 is output.
7) By repeating the above steps 1) to 6), a feed speed setting signal Fr is generated having a feed pattern that changes like a positive and negative trapezoidal wave.

送給制御回路FCは、上記の送給速度設定信号Frを入力として、送給速度設定信号Frの値に相当する送給速度Fwで溶接ワイヤ1を送給するための送給制御信号Fcを上記の送給モータWMに出力する。 The feed control circuit FC receives the feed speed setting signal Fr as an input and outputs a feed control signal Fc to the feed motor WM to feed the welding wire 1 at a feed speed Fw that corresponds to the value of the feed speed setting signal Fr.

減流抵抗器Rは、上記のリアクトルWLと溶接トーチ4との間に挿入される。この減流抵抗器Rの値は、短絡負荷(0.01~0.03Ω程度)の50倍以上大きな値(0.5~3Ω程度)に設定される。この減流抵抗器Rが通電路に挿入されると、リアクトルWL及び外部ケーブルのリアクトルに蓄積されたエネルギーが急放電される。 The current-reducing resistor R is inserted between the reactor WL and the welding torch 4. The value of this current-reducing resistor R is set to a value (approximately 0.5 to 3 Ω) that is 50 times larger than the short-circuit load (approximately 0.01 to 0.03 Ω). When this current-reducing resistor R is inserted into the current path, the energy stored in the reactor WL and the reactor of the external cable is suddenly discharged.

トランジスタTRは、上記の減流抵抗器Rと並列に接続されて、後述する駆動信号Drに従ってオン又はオフ制御される。 The transistor TR is connected in parallel with the current reducing resistor R and is controlled to be turned on or off according to the drive signal Dr described below.

平均短絡時間算出回路TSAは、上記の短絡判別信号Sdを入力として、短絡判別信号SdがHighレベル(短絡期間)である短絡時間を所定周期にわたって移動平均して、平均短絡時間算出信号Tsaを出力する。上記の所定周期は、短絡が発生する周期であり、3~10周期程度に設定される。したがって、短絡が発生するごとに、その直前の所定周期の短絡時間の平均値が算出される。 The average short circuit duration calculation circuit TSA takes the above-mentioned short circuit determination signal Sd as input, calculates a moving average of the short circuit duration during which the short circuit determination signal Sd is at a high level (short circuit duration) over a specified period, and outputs the average short circuit duration calculation signal Tsa. The above-mentioned specified period is the period during which a short circuit occurs, and is set to approximately 3 to 10 periods. Therefore, each time a short circuit occurs, the average value of the short circuit duration for the specified period immediately preceding it is calculated.

基準時間設定回路TNRは、上記の平均短絡時間算出信号Tsaを入力として、平均短絡時間算出信号Tsaの値から所定時間を減算して、基準時間設定信号Tnrを出力する。上記の所定時間は、例えば1ms程度に設定される。短絡が終了してアークが再発生するよりも所定時間だけ前の状態において、くびれの形成状態は基準状態になっている。このタイミングで溶接電流を減少させると、アーク再発生時点において、溶接電流は所望の低レベル電流値になる。 The reference time setting circuit TNR receives the average short circuit duration calculation signal Tsa as input, subtracts a predetermined time from the value of the average short circuit duration calculation signal Tsa, and outputs a reference time setting signal Tnr. The predetermined time is set to, for example, about 1 ms. The state of the neck formation is in the reference state a predetermined time before the short circuit ends and the arc re-strikes. If the welding current is reduced at this timing, the welding current will reach the desired low-level current value at the point when the arc re-strikes.

電流減少タイマ回路NDは、上記の短絡判別信号Sd及び上記の基準時間設定信号Tnrを入力として、短絡判別信号SdがHighレベル(短絡期間)であり、かつ、Highレベルに変化した時点からの経過時間が基準時間設定信号Tnrによって定まる基準時間Tnに達したときは短時間Highレベルとなる電流減少信号Ndを出力する。 The current reduction timer circuit ND receives the above short circuit determination signal Sd and the above reference time setting signal Tnr as inputs, and outputs a current reduction signal Nd that goes to a high level for a short time when the short circuit determination signal Sd is at a high level (short circuit period) and the elapsed time from when it changed to a high level reaches the reference time Tn determined by the reference time setting signal Tnr.

低レベル電流設定回路ILRは、予め定めた低レベル電流設定信号Ilrを出力する。電流比較回路CMは、この低レベル電流設定信号Ilr及び上記の電流検出信号Idを入力として、Id<IlrのときはHighレベルになり、Id≧IlrのときはLowレベルになる電流比較信号Cmを出力する。 The low-level current setting circuit ILR outputs a predetermined low-level current setting signal Ilr. The current comparison circuit CM receives this low-level current setting signal Ilr and the current detection signal Id as inputs, and outputs a current comparison signal Cm that goes to a high level when Id<Ilr and a low level when Id≧Ilr.

駆動回路DRは、上記の電流比較信号Cm及び上記の電流減少信号Ndを入力として、電流減少信号NdがHighレベルに変化するとLowレベルに変化し、その後に電流比較信号CmがHighレベルに変化するとHighレベルに変化する駆動信号Drを上記のトランジスタTRのベース端子に出力する。したがって、この駆動信号Drはくびれが検出されるとLowレベルになり、トランジスタTRがオフ状態になり通電路に減流抵抗器Rが挿入されるので、短絡負荷を通電する溶接電流Iwは急減する。そして、急減した溶接電流Iwの値が低レベル電流設定信号Ilrの値まで減少すると、駆動信号DrはHighレベルになり、トランジスタTRがオン状態になるので、減流抵抗器Rは短絡されて通常の状態に戻る。 The drive circuit DR receives the current comparison signal Cm and the current reduction signal Nd as inputs, and outputs a drive signal Dr to the base terminal of the transistor TR. The drive signal Dr changes to a low level when the current reduction signal Nd changes to a high level, and then changes to a high level when the current comparison signal Cm changes to a high level. Therefore, when a constriction is detected, the drive signal Dr goes to a low level, the transistor TR is turned off, and the current reduction resistor R is inserted in the current path, so that the welding current Iw passing through the short-circuit load is suddenly reduced. Then, when the value of the suddenly reduced welding current Iw decreases to the value of the low-level current setting signal Ilr, the drive signal Dr goes to a high level, the transistor TR is turned on, and the current reduction resistor R is short-circuited and returns to the normal state.

第1アーク期間設定回路TA1Rは、予め定めた第1アーク期間設定信号Ta1rを出力する。 The first arc period setting circuit TA1R outputs a predetermined first arc period setting signal Ta1r.

第1アーク期間回路STA1は、上記の短絡判別信号Sd及び上記の第1アーク期間設定信号Ta1rを入力として、短絡判別信号SdがLowレベル(アーク期間)に変化し予め定めた遅延期間Tcが経過した時点から第1アーク期間設定信号Ta1rによって予め定めた第1アーク期間Ta1中はHighレベルとなる第1アーク期間信号Sta1を出力する。 The first arc period circuit STA1 receives the above short circuit determination signal Sd and the above first arc period setting signal Ta1r as inputs, and outputs a first arc period signal Sta1 that is at a high level during the first arc period Ta1 that is predetermined by the first arc period setting signal Ta1r from the point in time when the short circuit determination signal Sd changes to a low level (arc period) and a predetermined delay period Tc has elapsed.

第1アーク電流設定回路IA1Rは、予め定めた第1アーク電流設定信号Ia1rを出力する。 The first arc current setting circuit IA1R outputs a predetermined first arc current setting signal Ia1r.

第3アーク期間回路STA3は、上記の短絡判別信号Sdを入力として、短絡判別信号SdがLowレベル(アーク期間)に変化した時点から予め定めた電流降下時間Tdが経過した時点でHighレベルになり、その後に短絡判別信号SdがHighレベル(短絡期間)になるとLowレベルになる第3アーク期間信号Sta3を出力する。 The third arc period circuit STA3 receives the above-mentioned short circuit determination signal Sd as input, goes to a high level when a predetermined current drop time Td has elapsed since the short circuit determination signal Sd changed to a low level (arc period), and outputs a third arc period signal Sta3 that goes to a low level when the short circuit determination signal Sd subsequently goes to a high level (short circuit period).

第3アーク電流設定回路IA3Rは、予め定めた第3アーク電流設定信号Ia3rを出力する。 The third arc current setting circuit IA3R outputs a predetermined third arc current setting signal Ia3r.

電流制御設定回路ICRは、上記の短絡判別信号Sd、上記の低レベル電流設定信号Ilr、上記の電流減少信号Nd、上記の第1アーク期間信号Sta1、上記の第3アーク期間信号Sta3、上記の第1アーク電流設定信号Ia1r及び上記の第3アーク電流設定信号Ia3rを入力として、以下の処理を行い、電流制御設定信号Icrを出力する。
1)短絡判別信号SdがLowレベル(アーク期間)に変化した時点から第1アーク期間信号Sta1がHighレベルに変化するまでの遅延期間中は、低レベル電流設定信号Ilrの値となる電流制御設定信号Icrを出力する。
2)その後に、第1アーク期間信号Sta1がHighレベル(第1アーク期間)のときは、第1アーク電流設定信号Ia1rとなる電流制御設定信号Icrを出力する。
3)第1アーク期間信号Sta1がLowレベルに変化した時点から第3アーク期間信号Sta3がLowレベルに変化するまでの期間(第2アーク期間及び第3アーク期間)中は、第3アーク電流設定信号Ia3rとなる電流制御設定信号Icrを出力する。
4)短絡判別信号SdがHighレベル(短絡期間)に変化すると、予め定めた初期期間中は予め定めた初期電流設定値となり、その後は予め定めた短絡時傾斜で予め定めた短絡時ピーク設定値まで上昇してその値を維持する電流制御設定信号Icrを出力する。
5)その後に、電流減少信号NdがHighレベルに変化すると、低レベル電流設定信号Ilrの値となる電流制御設定信号Icrを出力する。
The current control setting circuit ICR receives as inputs the short circuit determination signal Sd, the low level current setting signal Ilr, the current reduction signal Nd, the first arc period signal Sta1, the third arc period signal Sta3, the first arc current setting signal Ia1r, and the third arc current setting signal Ia3r, performs the following processing, and outputs the current control setting signal Icr.
1) During the delay period from the point when the short circuit determination signal Sd changes to a low level (arc period) until the first arc period signal Sta1 changes to a high level, a current control setting signal Icr having the value of the low-level current setting signal Ilr is output.
2) Thereafter, when first arc period signal Sta1 is at a high level (first arc period), current control setting signal Icr which becomes first arc current setting signal Ia1r is output.
3) During the period from the point when the first arc period signal Sta1 changes to low level to the point when the third arc period signal Sta3 changes to low level (the second arc period and third arc period), a current control setting signal Icr which becomes the third arc current setting signal Ia3r is output.
4) When the short circuit determination signal Sd changes to a high level (short circuit period), a predetermined initial current setting value is output during a predetermined initial period, and thereafter, a current control setting signal Icr is output which rises with a predetermined short circuit slope to a predetermined short circuit peak setting value and maintains that value.
5) Thereafter, when the current decrease signal Nd changes to a high level, the current control setting signal Icr having the value of the low-level current setting signal Ilr is output.

電流誤差増幅回路EIは、上記の電流制御設定信号Icr及び上記の電流検出信号Idを入力として、電流制御設定信号Icr(+)と電流検出信号Id(-)との誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Eiを出力する。 The current error amplifier circuit EI receives the current control setting signal Icr and the current detection signal Id as inputs, amplifies the error between the current control setting signal Icr(+) and the current detection signal Id(-), and outputs a current error amplification signal Ei.

電源特性切換回路SWは、上記の電流誤差増幅信号Ei、上記の電圧誤差増幅信号Ev、上記の第1アーク期間信号Sta1及び上記の第3アーク期間信号Sta3を入力として、以下の処理を行い、誤差増幅信号Eaを出力する。
1)第1アーク期間信号Sta1がLowレベルに変化し、第3アーク期間信号Sta3がHighレベルに変化するまでの第2アーク期間Ta2中は、電圧誤差増幅信号Evを誤差増幅信号Eaとして出力する。
2)それ以外の期間中は、電流誤差増幅信号Eiを誤差増幅信号Eaとして出力する。
この回路によって、溶接電源の特性は、短絡期間、遅延期間、第1アーク期間Ta1及び第3アーク期間Ta3中は定電流特性となり、第2アーク期間Ta2中は定電圧特性となる。
The power supply characteristics switching circuit SW receives the current error amplified signal Ei, the voltage error amplified signal Ev, the first arc period signal Sta1, and the third arc period signal Sta3 as inputs, performs the following processing, and outputs an error amplified signal Ea.
1) During the second arc period Ta2 from when first arc period signal Sta1 changes to low level until third arc period signal Sta3 changes to high level, voltage error amplified signal Ev is output as error amplified signal Ea.
2) During the other periods, the current error amplified signal Ei is output as the error amplified signal Ea.
This circuit causes the welding power supply to have constant current characteristics during the short circuit period, delay period, first arc period Ta1 and third arc period Ta3, and constant voltage characteristics during second arc period Ta2.

図2は、図1のアーク溶接装置における各信号のタイミングチャートである。同図(A)は送給速度Fwの時間変化を示し、同図(B)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(C)は出力端子間電圧Vwの時間変化を示し、同図(D)は短絡判別信号Sdの時間変化を示し、同図(E)は第1アーク期間信号Sta1の時間変化を示し、同図(F)は第3アーク期間信号Sta3の時間変化を示し、同図(G)は電流減少信号Ndの時間変化を示す。以下、同図を参照して各信号の動作について説明する。 Figure 2 is a timing chart of each signal in the arc welding device of Figure 1. Figure 2 (A) shows the change over time in the feed speed Fw, Figure 2 (B) shows the change over time in the welding current Iw, Figure 2 (C) shows the change over time in the voltage Vw between the output terminals, Figure 2 (D) shows the change over time in the short circuit determination signal Sd, Figure 2 (E) shows the change over time in the first arc period signal Sta1, Figure 2 (F) shows the change over time in the third arc period signal Sta3, and Figure 2 (G) shows the change over time in the current reduction signal Nd. The operation of each signal will be explained below with reference to the figure.

同図(A)に示す送給速度Fwは、図1の送給速度設定回路FRから出力される送給速度設定信号Frの値に制御される。送給速度Fwは、図1の正送加速期間設定信号Tsurによって定まる正送加速期間Tsu、短絡が発生するまで継続する正送ピーク期間Tsp、図1の正送減速期間設定信号Tsdrによって定まる正送減速期間Tsd、図1の逆送加速期間設定信号Trurによって定まる逆送加速期間Tru、アークが発生するまで継続する逆送ピーク期間Trp及び図1の逆送減速期間設定信号Trdrによって定まる逆送減速期間Trdから形成される。さらに、正送ピーク値Wspは図1の正送ピーク値設定信号Wsrによって定まり、逆送ピーク値Wrpは図1の逆送ピーク値設定信号Wrrによって定まる。この結果、送給速度設定信号Frは、正負の略台形波波状に変化する送給パターンとなる。 The feed speed Fw shown in FIG. 1A is controlled by the value of the feed speed setting signal Fr output from the feed speed setting circuit FR in FIG. 1. The feed speed Fw is formed by the forward feed acceleration period Tsu determined by the forward feed acceleration period setting signal Tsur in FIG. 1, the forward feed peak period Tsp that continues until a short circuit occurs, the forward feed deceleration period Tsd determined by the forward feed deceleration period setting signal Tsdr in FIG. 1, the reverse feed acceleration period Tru determined by the reverse feed acceleration period setting signal Trur in FIG. 1, the reverse feed peak period Trp that continues until an arc occurs, and the reverse feed deceleration period Trd determined by the reverse feed deceleration period setting signal Trdr in FIG. 1. Furthermore, the forward feed peak value Wsp is determined by the forward feed peak value setting signal Wsr in FIG. 1, and the reverse feed peak value Wrp is determined by the reverse feed peak value setting signal Wrr in FIG. 1. As a result, the feed speed setting signal Fr becomes a feed pattern that changes in a substantially trapezoidal wave shape between positive and negative.

[時刻t1~t4の短絡期間の動作]
正送ピーク期間Tsp中の時刻t1において短絡が発生すると、同図(C)に示すように、出力端子間電圧Vwは数Vの短絡電圧値に急減するので、同図(D)に示すように、短絡判別信号SdがHighレベル(短絡期間)に変化する。これに応動して、時刻t1~t2の予め定めた正送減速期間Tsdに移行し、同図(A)に示すように、送給速度Fwは上記の正送ピーク値Wspから0まで減速する。例えば、正送減速期間Tsd=1msに設定される。
[Operation during the short circuit period from time t1 to t4]
When a short circuit occurs at time t1 during the forward feed peak period Tsp, as shown in Fig. 1C, the voltage Vw between the output terminals drops sharply to a short circuit voltage value of several volts, and the short circuit determination signal Sd changes to a high level (short circuit period) as shown in Fig. 1D. In response to this, the system transitions to a predetermined forward feed deceleration period Tsd from time t1 to t2, and the feed speed Fw decelerates from the forward feed peak value Wsp to 0 as shown in Fig. 1A. For example, the forward feed deceleration period Tsd is set to 1 ms.

同図(A)に示すように、送給速度Fwは時刻t2~t3の予め定めた逆送加速期間Truに入り、0から上記の逆送ピーク値Wrpまで加速する。この期間中は短絡期間が継続している。例えば、逆送加速期間Tru=1msに設定される。 As shown in FIG. 1A, the feed speed Fw enters a predetermined reverse acceleration period Tru between times t2 and t3, and accelerates from 0 to the reverse peak value Wrp. During this period, the short circuit period continues. For example, the reverse acceleration period Tru is set to 1 ms.

時刻t3において逆送加速期間Truが終了すると、同図(A)に示すように、送給速度Fwは逆送ピーク期間Trpに入り、上記の逆送ピーク値Wrpになる。逆送ピーク期間Trpは、時刻t4にアークが発生するまで継続する。したがって、時刻t1~t4の期間が短絡期間となる。逆送ピーク期間Trpは所定値ではないが、3ms程度となる。また、例えば、逆送ピーク値Wrp=-40m/minに設定される。 When the reverse feed acceleration period Tru ends at time t3, as shown in FIG. 1A, the feed speed Fw enters the reverse feed peak period Trp and becomes the reverse feed peak value Wrp described above. The reverse feed peak period Trp continues until an arc occurs at time t4. Therefore, the period from time t1 to t4 is the short circuit period. The reverse feed peak period Trp is not a predetermined value, but is about 3 ms. For example, the reverse feed peak value Wrp is set to -40 m/min.

同図(B)に示すように、時刻t1~t4の短絡期間中の溶接電流Iwは、予め定めた初期期間中は予め定めた初期電流値となる。その後、溶接電流Iwは、予め定めた短絡時傾斜で上昇し、予め定めた短絡時ピーク値に達するとその値を維持する。 As shown in FIG. 1B, the welding current Iw during the short circuit period from time t1 to t4 is a predetermined initial current value during a predetermined initial period. Thereafter, the welding current Iw rises at a predetermined short circuit slope, and when it reaches a predetermined short circuit peak value, it maintains that value.

同図(C)に示すように、出力端子間電圧Vwは、溶接電流Iwが短絡時ピーク値となるあたりから上昇する。これは、溶接ワイヤ1の逆送及び溶接電流Iwによるピンチ力の作用により、溶接ワイヤ1の先端の溶滴にくびれが次第に形成されるためである。 As shown in FIG. 1C, the voltage Vw between the output terminals rises from the point where the welding current Iw reaches its peak value during a short circuit. This is because a constriction gradually forms in the droplet at the tip of the welding wire 1 due to the reverse feed of the welding wire 1 and the pinching force caused by the welding current Iw.

時刻t1の短絡期間の開始時点からの経過時間が基準時間Tnに達すると、くびれの形成状態が基準状態になったと推定して、時刻t31において同図(G)に示すように、電流減少信号Ndは短時間Highレベルに変化する。基準時間Tnは、図1の基準時間設定信号Tnrによって設定される。さらに、基準時間設定信号Tnrは、図1の平均短絡時間算出信号Tsaの値から所定時間を減算した値として設定される。平均短絡時間算出信号Tsaは、所定周期にわたって短絡時間を移動平均して算出される。例えば、時刻t1からの短絡が第m回目の短絡であり、所定周期を3とし、所定周期中の短絡時間をTs(m-3)、Ts(m-2)、Ts(m-1)とすると、第m回目の短絡期間における基準時間設定信号Tsa(m)は、以下のようにして算出される。
Tsa(m)=(Ts(m-3)+Ts(m-2)+Ts(m-1))/3
種々の溶接条件ごとに短絡時間は略一定値となる。したがって、平均短絡時間を算出すれば、現在の溶接条件における短絡時間を推定することができる。そして、この平均短絡時間から所定時間を減算して基準時間Tmを設定すれば、短絡が終了してアークが再発生するよりも所定時間だけ前の状態において、くびれの形成状態は基準状態になっていると推定することができる。例えば、平均短絡時間算出信号Tsaの値は5ms程度であり、所定時間は0.5msであり、基準時間Tnは4.5ms程度となる。上記のようにして、種々の溶接条件において、基準時間Tnを適正値に自動設定することができる。
When the elapsed time from the start of the short circuit period at time t1 reaches the reference time Tn, it is estimated that the state of the necking has reached the reference state, and the current decrease signal Nd changes to a high level for a short time at time t31, as shown in FIG. 1(G). The reference time Tn is set by the reference time setting signal Tnr in FIG. 1. Furthermore, the reference time setting signal Tnr is set as a value obtained by subtracting a predetermined time from the value of the average short circuit period calculation signal Tsa in FIG. 1. The average short circuit period calculation signal Tsa is calculated by taking a moving average of the short circuit period over a predetermined period. For example, if the short circuit from time t1 is the mth short circuit, the predetermined period is 3, and the short circuit periods during the predetermined period are Ts(m-3), Ts(m-2), and Ts(m-1), the reference time setting signal Tsa(m) during the mth short circuit period is calculated as follows.
Tsa(m)=(Ts(m-3)+Ts(m-2)+Ts(m-1))/3
The short circuit time is a substantially constant value for each of various welding conditions. Therefore, by calculating the average short circuit time, the short circuit time under the current welding conditions can be estimated. Then, by subtracting a predetermined time from this average short circuit time to set the reference time Tm, it can be estimated that the state of necking is in the reference state a predetermined time before the short circuit ends and the arc re-strikes. For example, the value of the average short circuit time calculation signal Tsa is about 5 ms, the predetermined time is 0.5 ms, and the reference time Tn is about 4.5 ms. In this manner, the reference time Tn can be automatically set to an appropriate value under various welding conditions.

時刻t31において、同図(G)に示すように、電流減少信号Ndが短時間Highレベルになったことに応動して、図1の駆動信号DrはLowレベルになるので、図1のトランジスタTRはオフ状態となり図1の減流抵抗器Rが通電路に挿入される。同時に、図1の電流制御設定信号Icrが低レベル電流設定信号Ilrの値に小さくなる。このために、同図(B)に示すように、溶接電流Iwは短絡時ピーク値から低レベル電流値へと急減する。そして、溶接電流Iwが低レベル電流値まで減少すると、駆動信号DrはHighレベルに戻るので、トランジスタTRはオン状態となり減流抵抗器Rは短絡される。同図(B)に示すように、溶接電流Iwは、電流制御設定信号Icrが低レベル電流設定信号Ilrのままであるので、アーク再発生から予め定めた遅延期間Tcが経過するまでは低レベル電流値を維持する。したがって、トランジスタTRは、電流減少信号NdがHighレベルに変化した時点から溶接電流Iwが低レベル電流値に減少するまでの期間のみオフ状態となる。同図(C)に示すように、出力端子間電圧Vwは、溶接電流Iwが小さくなるので一旦減少した後に急上昇する。上述した各パラメータは、例えば以下の値に設定される。初期電流=40A、初期期間=0.5ms、短絡時傾斜=180A/ms、短絡時ピーク値=400A低レベル電流値=50A、遅延期間Tc=1ms。 At time t31, as shown in FIG. 1(G), in response to the current reduction signal Nd becoming high level for a short time, the drive signal Dr in FIG. 1 becomes low level, so that the transistor TR in FIG. 1 is turned off and the current reduction resistor R in FIG. 1 is inserted into the current path. At the same time, the current control setting signal Icr in FIG. 1 becomes small to the value of the low-level current setting signal Ilr. For this reason, as shown in FIG. 1(B), the welding current Iw suddenly decreases from the peak value at the time of short circuit to the low-level current value. Then, when the welding current Iw decreases to the low-level current value, the drive signal Dr returns to the high level, so that the transistor TR becomes on and the current reduction resistor R is short-circuited. As shown in FIG. 1(B), the welding current Iw maintains the low-level current value until a predetermined delay period Tc has elapsed since the arc re-ignition, because the current control setting signal Icr remains the low-level current setting signal Ilr. Therefore, the transistor TR is in the off state only during the period from when the current reduction signal Nd changes to a high level until the welding current Iw decreases to a low-level current value. As shown in FIG. 1C, the voltage Vw between the output terminals decreases once as the welding current Iw decreases, and then rises sharply. The above-mentioned parameters are set to the following values, for example: initial current = 40 A, initial period = 0.5 ms, short circuit slope = 180 A/ms, short circuit peak value = 400 A, low level current value = 50 A, delay period Tc = 1 ms.

[時刻t4~t7のアーク期間の動作]
時刻t4において、溶接ワイヤの逆送及び溶接電流Iwの通電によるピンチ力によってくびれが進行してアークが発生すると、同図(C)に示すように、出力端子間電圧Vwは数十Vのアーク電圧値に急増するので、同図(D)に示すように、短絡判別信号SdがLowレベル(アーク期間)に変化する。これに応動して、時刻t4~t5の予め定めた逆送減速期間Trdに移行し、同図(A)に示すように、送給速度Fwは上記の逆送ピーク値Wrpから0まで減速する。例えば、逆送減速期間Trd=1msに設定される。
[Operation during arc period from time t4 to t7]
At time t4, when the pinching force caused by the reverse feed of the welding wire and the flow of the welding current Iw causes the necking to progress and an arc to be generated, as shown in Fig. 1C, the voltage Vw between the output terminals rapidly increases to an arc voltage value of several tens of volts, and the short circuit determination signal Sd changes to a low level (arc period) as shown in Fig. 1D. In response to this, the system transitions to a predetermined reverse feed deceleration period Trd from time t4 to t5, and the feed speed Fw decelerates from the reverse feed peak value Wrp to 0 as shown in Fig. 1A. For example, the reverse feed deceleration period Trd is set to 1 ms.

時刻t5において逆送減速期間Trdが終了すると、時刻t5~t6の予め定めた正送加速期間Tsuに移行する。この正送加速期間Tsu中は、同図(A)に示すように、送給速度Fwは0から上記の正送ピーク値Wspまで加速する。この期間中はアーク期間が継続している。例えば、正送加速期間Tsu=1msに設定される。 When the reverse feed deceleration period Trd ends at time t5, a predetermined forward feed acceleration period Tsu begins from time t5 to t6. During this forward feed acceleration period Tsu, as shown in FIG. 1A, the feed speed Fw accelerates from 0 to the forward feed peak value Wsp. During this period, the arc period continues. For example, the forward feed acceleration period Tsu is set to 1 ms.

時刻t6において正送加速期間Tsuが終了すると、同図(A)に示すように、送給速度Fwは正送ピーク期間Tspに入り、上記の正送ピーク値Wspになる。この期間中もアーク期間が継続している。正送ピーク期間Tspは、時刻t7に短絡が発生するまで継続する。したがって、時刻t4~t7の期間がアーク期間となる。そして、短絡が発生すると、時刻t1の動作に戻る。正送ピーク期間Tspは所定値ではないが、5ms程度となる。また、例えば、正送ピーク値Wsp=60m/minに設定される。 When the forward acceleration period Tsu ends at time t6, as shown in FIG. 1A, the feed speed Fw enters the forward peak period Tsp and reaches the forward peak value Wsp described above. The arc period continues during this period. The forward peak period Tsp continues until a short circuit occurs at time t7. Therefore, the period from time t4 to t7 is the arc period. When a short circuit occurs, the operation returns to that at time t1. The forward peak period Tsp is not a predetermined value, but is about 5 ms. For example, the forward peak value Wsp is set to 60 m/min.

時刻t4においてアークが発生すると、同図(C)に示すように、出力端子間電圧Vwは数十Vのアーク電圧値に急増する。他方、同図(B)に示すように、溶接電流Iwは、時刻t4から遅延期間Tcの間は低レベル電流値を継続する。これは、アークが発生した直後に電流値を上昇させると、溶接ワイヤの逆送と溶接電流による溶接ワイヤの溶融とが加算されて、アーク長が急速に長くなり、溶接状態が不安定になる場合があるためである。 When an arc is generated at time t4, as shown in FIG. 1C, the voltage Vw between the output terminals increases rapidly to an arc voltage value of several tens of volts. On the other hand, as shown in FIG. 1B, the welding current Iw continues to have a low current value from time t4 until the delay period Tc. This is because if the current value is increased immediately after the arc is generated, the reverse feed of the welding wire and the melting of the welding wire by the welding current will be added together, causing the arc length to increase rapidly and possibly resulting in an unstable welding state.

正送加速期間Tsu中の時刻t51において、遅延期間Tcが終了すると、同図(E)に示すように、第1アーク期間信号Sta1がHighレベルに変化し、時刻t51~t61の予め定めた第1アーク期間Ta1に移行する。この第1アーク期間Ta1中は引き続き定電流制御され、同図(B)に示すように、図1の第1アーク電流設定信号Ia1rによって定まる所定の第1アーク電流Ia1が通電する。同図(C)に示すように、出力端子間電圧Vwは電流値及びアーク負荷によってさだまる値となり、大きな値となる。例えば、遅延期間Tcは1ms程度であり、第1アーク期間Ta1は1ms程度であり、第1アーク電流Ia1は400A程度である。 When the delay period Tc ends at time t51 during the forward acceleration period Tsu, as shown in FIG. 1(E), the first arc period signal Sta1 changes to a high level, and a predetermined first arc period Ta1 from time t51 to t61 begins. Constant current control continues during this first arc period Ta1, and as shown in FIG. 1(B), a predetermined first arc current Ia1 determined by the first arc current setting signal Ia1r in FIG. 1 flows. As shown in FIG. 1(C), the output terminal voltage Vw becomes a large value determined by the current value and arc load. For example, the delay period Tc is about 1 ms, the first arc period Ta1 is about 1 ms, and the first arc current Ia1 is about 400 A.

時刻t62において、アーク発生時点t4から予め定めた電流降下時間Tdが経過すると、同図(F)に示すように、第3アーク期間信号Sta3がHighレベルに変化する。時刻t61~t62の期間が第2アーク期間Ta2となる。この第2アーク期間Ta2中は、定電圧制御される。同図(B)に示すように、第2アーク電流Ia2はアーク負荷によって変化するが、第1アーク電流Ia1よりも小さい値であり、かつ、第3アーク電流Ia3よりも大きな値となる。すなわち、Ia1>Ia2>Ia3となるように出力制御される。同図(C)に示すように、出力端子間電圧Vwは定電圧制御によって所定値に制御され、第1アーク期間Ta1の電圧値と第3アーク期間Ta3の電圧値との中間値となる。第2アーク期間Ta2は所定値ではないが、4.5ms程度となる。 At time t62, when a predetermined current drop time Td has elapsed from the arc generation time t4, the third arc period signal Sta3 changes to a high level, as shown in FIG. 1F. The period from time t61 to t62 is the second arc period Ta2. During this second arc period Ta2, constant voltage control is performed. As shown in FIG. 1B, the second arc current Ia2 varies depending on the arc load, but is smaller than the first arc current Ia1 and larger than the third arc current Ia3. In other words, the output is controlled so that Ia1>Ia2>Ia3. As shown in FIG. 1C, the output terminal voltage Vw is controlled to a predetermined value by constant voltage control, and is an intermediate value between the voltage value of the first arc period Ta1 and the voltage value of the third arc period Ta3. The second arc period Ta2 is not a predetermined value, but is about 4.5 ms.

第3アーク期間信号Sta3がHighレベルに変化する時刻t62から短絡が発生する時刻t7までの期間が、第3アーク期間Ta3となる。この第3アーク期間Ta3中は、定電流制御される。同図(B)に示すように、図1の第3アーク電流設定信号Ia3rによって定まる所定の第3アーク電流Ia3が通電する。同図(C)に示すように、出力端子間電圧Vwは電流値及びアーク負荷によって定まる値となる。例えば、第3アーク電流Ia3=60Aに設定される。第3アーク期間Ta3は所定値ではないが、0.5ms程度となる。 The period from time t62 when the third arc period signal Sta3 changes to a high level to time t7 when a short circuit occurs is the third arc period Ta3. Constant current control is performed during this third arc period Ta3. As shown in FIG. 1B, a predetermined third arc current Ia3 determined by the third arc current setting signal Ia3r in FIG. 1 flows. As shown in FIG. 1C, the output terminal voltage Vw is a value determined by the current value and the arc load. For example, the third arc current Ia3 is set to 60 A. The third arc period Ta3 is not a predetermined value, but is about 0.5 ms.

上述した実施の形態においては、溶接ワイヤをアーク期間中は正送し、短絡期間中は逆送する場合について説明したが、全期間中を定速送給するようにしても良い。 In the above embodiment, the welding wire is fed forward during the arc period and fed backward during the short circuit period, but it may be fed at a constant speed throughout the entire period.

上述した本実施の形態に係るアーク溶接装置によれば、短絡判別信号を入力として所定周期ごとに平均短絡時間を算出して平均短絡時間算出信号を出力する平均短絡時間算出部と、平均短絡時間算出信号に基づいて基準時間を設定する基準時間設定部と、を備えている。本実施の形態では、くびれの形成状態が基準状態になったと推定して溶接電流を減少させるタイミングを決める基準時間を、平均短絡時間に基づいて自動設定している。このために、種々の溶接条件に応じて、基準時間を適正値に自動設定することができる。この結果、本実施の形態では、アーク発生部の電圧を検出することなく、種々の溶接条件において、スパッタの発生の少ない高品質の溶接を行うことができる。 The arc welding device according to the present embodiment described above includes an average short circuit time calculation unit that receives a short circuit determination signal, calculates an average short circuit time at a predetermined cycle, and outputs an average short circuit time calculation signal, and a reference time setting unit that sets a reference time based on the average short circuit time calculation signal. In this embodiment, the reference time that determines the timing to reduce the welding current by estimating that the necking state has reached the reference state is automatically set based on the average short circuit time. For this reason, the reference time can be automatically set to an appropriate value according to various welding conditions. As a result, in this embodiment, high-quality welding with little spatter can be performed under various welding conditions without detecting the voltage of the arc generation part.

さらに、本実施の形態によれば、基準時間設定部は、平均短絡時間算出信号の値から所定時間を減算した値を基準時間として設定することが好ましい。このようにすると、アーク再発生時点の直前に溶接電流を低レベル電流値の状態にすることができるので、スパッタ発生量を少なくし、かつ、アーク期間への移行を円滑にすることができる。 Furthermore, according to this embodiment, it is preferable that the reference time setting unit sets the reference time to a value obtained by subtracting a predetermined time from the value of the average short circuit duration calculation signal. In this way, the welding current can be brought to a low level current value just before the arc re-strikes, thereby reducing the amount of spatter and facilitating the transition to the arc period.

さらに、本実施の形態によれば、送給モータは、溶接ワイヤをアーク期間中は正送し、短絡期間中は逆送することが好ましい。溶接ワイヤの正逆送給制御を行うと、定速送給制御のときよりも、短絡時間のばらつきが小さくなる。このために、基準時間によるくびれの形成状態の推定精度が向上する。この結果、スパッタの発生量をさらに少なくすることができる。 Furthermore, according to this embodiment, it is preferable that the feed motor feeds the welding wire in the forward direction during the arc period and in the reverse direction during the short circuit period. When forward and reverse feed control of the welding wire is performed, the variation in the short circuit time is smaller than when constant speed feed control is performed. This improves the accuracy of estimating the state of necking formation based on the reference time. As a result, the amount of spatter generated can be further reduced.

1 溶接ワイヤ
2 母材
3 アーク
4 溶接トーチ
5 送給ロール
CM 電流比較回路
Cm 電流比較信号
DR 駆動回路
Dr 駆動信号
E 出力電圧
Ea 誤差増幅信号
ED 出力電圧検出回路
Ed 出力電圧検出信号
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
ER 出力電圧設定回路
Er 出力電圧設定信号
EV 電圧誤差増幅回路
Ev 電圧誤差増幅信号
FC 送給制御回路
Fc 送給制御信号
FR 送給速度設定回路
Fr 送給速度設定信号
Fw 送給速度
Ia1 第1アーク電流
IA1R 第1アーク電流設定回路
Ia1r 第1アーク電流設定信号
Ia2 第2アーク電流
Ia3 第3アーク電流
IA3R 第3アーク電流設定回路
Ia3r 第3アーク電流設定信号
ICR 電流制御設定回路
Icr 電流制御設定信号
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
ILR 低レベル電流設定回路
Ilr 低レベル電流設定信号
Iw 溶接電流
ND 電流減少タイマ回路
Nd 電流減少信号
PM 電力制御部
R 減流抵抗器
SD 短絡判別回路
Sd 短絡判別信号
STA1 第1アーク期間回路
Sta1 第1アーク期間信号
STA3 第3アーク期間回路
Sta3 第3アーク期間信号
SW 電源特性切換回路
Tc 遅延期間
TA1R 第1アーク期間設定回路
Ta1r 第1アーク期間設定信号
Td 電流降下時間
Tn 基準時間
TNR 基準時間設定回路
Tnr 基準時間設定信号
TR トランジスタ
Trd 逆送減速期間
TRDR 逆送減速期間設定回路
Trdr 逆送減速期間設定信号
Trp 逆送ピーク期間
Tru 逆送加速期間
TRUR 逆送加速期間設定回路
Trur 逆送加速期間設定信号
TSA 平均短絡時間算出回路
Tsa 平均短絡時間算出信号
Tsd 正送減速期間
TSDR 正送減速期間設定回路
Tsdr 正送減速期間設定信号
Tsp 正送ピーク期間
Tsu 正送加速期間
TSUR 正送加速期間設定回路
Tsur 正送加速期間設定信号
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
Vw 出力端子間電圧
WL リアクトル
WM 送給モータ
Wrp 逆送ピーク値
WRR 逆送ピーク値設定回路
Wrr 逆送ピーク値設定信号
Wsp 正送ピーク値
WSR 正送ピーク値設定回路
Wsr 正送ピーク値設定信号
1 Welding wire
2. Base material
3. Arc
4. Welding torch
5 Feed roll CM Current comparison circuit Cm Current comparison signal DR Drive circuit Dr Drive signal E Output voltage Ea Error amplification signal ED Output voltage detection circuit Ed Output voltage detection signal EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification signal ER Output voltage setting circuit Er Output voltage setting signal EV Voltage error amplification circuit Ev Voltage error amplification signal FC Feed control circuit Fc Feed control signal FR Feed speed setting circuit Fr Feed speed setting signal Fw Feed speed Ia1 First arc current IA1R First arc current setting circuit Ia1r First arc current setting signal Ia2 Second arc current Ia3 Third arc current IA3R Third arc current setting circuit Ia3r Third arc current setting signal ICR Current control setting circuit Icr Current control setting signal ID Current detection circuit Id Current detection signal ILR Low level current setting circuit Ilr Low level current setting signal Iw Welding current ND Current reduction timer circuit Nd Current reduction signal PM Power control unit R Current reducing resistor SD Short circuit determination circuit Sd Short circuit determination signal STA1 First arc period circuit Sta1 First arc period signal STA3 Third arc period circuit Sta3 Third arc period signal SW Power supply characteristics changeover circuit Tc Delay period TA1R First arc period setting circuit Ta1r First arc period setting signal Td Current fall time Tn Reference time TNR Reference time setting circuit Tnr Reference time setting signal TR Transistor Trd Reverse feed deceleration period TRDR Reverse feed deceleration period setting circuit Trdr Reverse feed deceleration period setting signal Trp Reverse feed peak period Tru Reverse feed acceleration period TRUR Reverse feed acceleration period setting circuit Trur Reverse feed acceleration period setting signal TSA Average short circuit duration calculation circuit Tsa Average short circuit duration calculation signal Tsd Forward feed deceleration period TSDR Forward feed deceleration period setting circuit Tsdr Forward feed deceleration period setting signal Tsp Forward feed peak period Tsu Forward feed acceleration period TSUR Forward feed acceleration period setting circuit Tsur Forward feed acceleration period setting signal VD Voltage detection circuit Vd Voltage detection signal Vw Voltage between output terminals WL Reactor WM Feeding motor Wrp Reverse feed peak value WRR Reverse feed peak value setting circuit Wrr Reverse feed peak value setting signal Wsp Forward feed peak value WSR Forward feed peak value setting circuit Wsr Forward feed peak value setting signal

Claims (3)

溶接ワイヤを送給する送給モータと、
前記溶接ワイヤと母材との間が短絡期間にあることを判別して短絡判別信号を出力する短絡判別部と、
前記短絡判別信号を入力として前記短絡期間の開始時点から基準時間が経過すると電流減少信号を出力する電流減少タイマ部と、
前記溶接ワイヤと前記母材との間に溶接電圧及び溶接電流を供給して前記短絡期間とアーク期間とを繰り返すと共に、前記短絡期間中に前記電流減少信号が入力されると前記溶接電流を減少させて前記アーク期間に移行させる電力制御部と、
を備えたアーク溶接装置において、
前記短絡判別信号を入力として3~10周期ごとに平均短絡時間を算出して平均短絡時間算出信号を出力する平均短絡時間算出部と、
種々の溶接条件及び溶接中に短絡が発生するごとに刻々と変化する前記平均短絡時間算出信号に基づいて前記基準時間を自動的に設定する基準時間設定部と、
をさらに備えたことを特徴とするアーク溶接装置。
a feed motor that feeds the welding wire;
a short circuit determination unit that determines that a short circuit period exists between the welding wire and the base metal and outputs a short circuit determination signal;
a current reduction timer unit which receives the short circuit determination signal as an input and outputs a current reduction signal when a reference time has elapsed from the start point of the short circuit period;
a power control unit that supplies a welding voltage and a welding current between the welding wire and the base material to repeat the short circuit period and the arc period, and reduces the welding current to transition to the arc period when the current reduction signal is input during the short circuit period;
In an arc welding device comprising:
an average short circuit duration calculation unit which receives the short circuit determination signal as an input, calculates an average short circuit duration for every 3 to 10 periods , and outputs an average short circuit duration calculation signal;
a reference time setting unit that automatically sets the reference time based on the average short circuit duration calculation signal that changes every time a short circuit occurs during welding under various welding conditions ;
The arc welding device further comprises:
前記基準時間設定部は、前記平均短絡時間算出信号の値から所定時間を減算した値を前記基準時間として設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のアーク溶接装置。
the reference time setting unit sets a value obtained by subtracting a predetermined time from the value of the average short circuit duration calculation signal as the reference time.
2. The arc welding apparatus according to claim 1 .
前記送給モータは、前記溶接ワイヤを前記アーク期間中は正送し、前記短絡期間中は逆送する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のアーク溶接装置。
the feed motor feeds the welding wire in a forward direction during the arc period and in a reverse direction during the short circuit period;
3. The arc welding apparatus according to claim 1 or 2.
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