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JP7789464B2 - Arc welding control method - Google Patents
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JP7789464B2 - Arc welding control method - Google Patents

Arc welding control method

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JP7789464B2 JP2022026195A JP2022026195A JP7789464B2 JP 7789464 B2 JP7789464 B2 JP 7789464B2 JP 2022026195 A JP2022026195 A JP 2022026195A JP 2022026195 A JP2022026195 A JP 2022026195A JP 7789464 B2 JP7789464 B2 JP 7789464B2
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Description

本発明は、溶接ワイヤを送給して行うアーク溶接制御方法に関するものである。 The present invention relates to a method for controlling arc welding performed by feeding a welding wire.

母材への入熱を小さくして薄板を高品質に溶接するために特許文献1、2等の発明が慣用されている。
特許文献1に係る交流パルスアーク溶接方法では、溶接ワイヤを送給し、電極プラス極性期間中のピーク電流及びベース電流の通電と、電極マイナス極性期間中の電極マイナス極性電流の通電とを1周期として繰り返すことによって溶接が行われる。この交流パルスアーク溶接では、電極マイナス極性期間を調整することによって、1周期に占める電極マイナス極性期間の時間比率である電極マイナス極性比率を変化させて、母材への入熱を制御することができる。このために、低入熱溶接が可能となり、高品質な薄板溶接を行うことができる。
In order to reduce the heat input to the base material and weld thin plates with high quality, inventions such as those disclosed in Patent Documents 1 and 2 are commonly used.
In the AC pulse arc welding method disclosed in Patent Document 1, welding is performed by feeding a welding wire and repeating one cycle of passing a peak current and a base current during an electrode positive polarity period and passing an electrode negative polarity current during an electrode negative polarity period. In this AC pulse arc welding, by adjusting the electrode negative polarity period, the electrode negative polarity ratio, which is the time ratio of the electrode negative polarity period in one cycle, can be changed to control the heat input to the base metal. This enables low heat input welding and high-quality thin plate welding.

特許文献2に係る溶接方法では、溶接ワイヤを送給し、パルスアーク溶接を行う期間と短絡移行アーク溶接を行う期間とを交互に切り換えて溶接が行われる。この溶接方法では、パルスアーク溶接の期間と短絡移行アーク溶接の期間との比率を調整することによって、母材への入熱制御を行うことができる。このために、低入熱溶接が可能となり、高品質な薄板溶接を行うことができる In the welding method described in Patent Document 2, welding is performed by feeding a welding wire and alternating between periods of pulse arc welding and periods of short-circuit transfer arc welding. This welding method allows for heat input control to the base material by adjusting the ratio between the pulse arc welding period and the short-circuit transfer arc welding period. This enables low-heat input welding and high-quality thin-plate welding.

国際公開WO2018/079345号公報International Publication No. WO2018/079345 特開2021-53649号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-53649

薄板溶接において、溶接継手部にギャップがある場合には、溶け込み部を小さくし、余盛り部を大きくした希釈率の小さなビード形状を形成する必要がある。しかし、特許文献1、2等の従来技術の溶接方法では、大きなギャップを有する薄板を高品質に溶接することは困難であった。 When welding thin plates, if there is a gap in the weld joint, it is necessary to form a bead shape with a small dilution ratio, with a small penetration area and a large reinforcement area. However, with conventional welding methods such as those described in Patent Documents 1 and 2, it was difficult to achieve high-quality welding of thin plates with large gaps.

そこで、本発明では、溶接継手部に大きなギャップを有する薄板に対して、高品質な溶接を行うことができるアーク溶接制御方法を提供することを目的とする。 The present invention therefore aims to provide an arc welding control method that can perform high-quality welding on thin plates with large gaps in the weld joint.

上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
溶接ワイヤを送給し、短絡期間とアーク期間とを繰り返し、
前記アーク期間は第1アーク期間とそれに続く第2アーク期間とを備えており、前記第1アーク期間は定電流制御によって溶接電流を通電し、前記第2アーク期間は定電圧制御によって前記溶接電流を通電して溶接するアーク溶接制御方法において、
前記第1アーク期間を電極プラス極性とし、それ以外の期間は電極マイナス極性とする、
ことを特徴とするアーク溶接制御方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 provides:
The welding wire is fed, and a short circuit period and an arc period are repeated.
an arc welding control method in which the arc period includes a first arc period and a subsequent second arc period, a welding current is supplied by constant current control during the first arc period, and a welding current is supplied by constant voltage control during the second arc period,
The electrode polarity is positive during the first arc period, and the electrode polarity is negative during the other periods.
The arc welding control method is characterized by the above.

請求項2の発明は、
前記第1アーク期間が開始された時点又はそれから遅延させた時点で前記電極プラス極性に切り換える、
ことを特徴とする請求項1に記載のアーク溶接制御方法である。
The invention of claim 2 is
switching the electrode polarity to positive polarity at the start of the first arc period or at a delayed time thereafter;
2. The arc welding control method according to claim 1, wherein:

請求項3の発明は、
前記短絡期間の途中で前記電極プラス極性に切り換える、
ことを特徴とする請求項1に記載のアーク溶接制御方法である。
The invention of claim 3 is
The electrode polarity is switched to positive polarity during the short-circuit period.
2. The arc welding control method according to claim 1, wherein:

請求項4の発明は、
極性を切り換えるときは、前記溶接電流の絶対値が基準値以下の状態で行う、
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のアーク溶接制御方法である。
The invention of claim 4 is
When switching the polarity, the absolute value of the welding current is set to a reference value or less.
4. The arc welding control method according to claim 1, wherein:

請求項5の発明は、
前記溶接ワイヤを前記短絡期間中は逆送し、前記アーク期間中は正送する、
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のアーク溶接制御方法である。
The invention of claim 5 is
The welding wire is fed in a reverse direction during the short circuit period and fed in a forward direction during the arc period.
5. The arc welding control method according to claim 1, wherein:

本発明によれば、溶接継手部に大きなギャップを有する薄板に対して、高品質な溶接を行うことができる。 The present invention enables high-quality welding of thin plates with large gaps at the weld joint.

本発明の実施の形態に係るアーク溶接制御方法を実施するための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 apparatus for carrying out an arc welding control method according to an embodiment of the present invention; 本発明の実施の形態に係るアーク溶接制御方法を示す 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 signals in the arc welding apparatus of FIG. 1 , illustrating an arc welding control method according to an embodiment of the present invention; 図2とは異なる本発明の実施の形態に係るアーク溶接制御方法を示す 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。3 is a timing chart of signals in the arc welding apparatus of FIG. 1 , illustrating an arc welding control method according to an embodiment of the present invention different from that of FIG. 2 .

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制御方法を実施するためのアーク溶接装置のブロック図である。同図において、極性切換を円滑にするために、溶接ワイヤ1と母材2との間に数百Vの高電圧を短時間印加する回路については省略している。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 for implementing an arc welding control method according to an embodiment of the present invention. The diagram omits the circuit that applies a high voltage of several hundred volts for a short period of time between the welding wire 1 and the base material 2 to facilitate smooth polarity switching. Each block will be explained below with reference to the diagram.

電力制御回路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、後述する極性切換信号Drによって電極プラス極性EPと電極マイナス極性ENとを切り換えて溶接ワイヤ1と母材2との間に溶接電圧Vw及び溶接電流Iwを出力する。この電力制御回路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、整流された直流を平滑するリアクトル、平滑された直流を上記の極性切換信号Drに基づいて数十~数百Hzの交流に変換する2次側インバータ回路を備えている。 The power control circuit PM receives a commercial power supply (not shown), such as a three-phase 200V power supply, as input, and performs output control using inverter control or the like in accordance with an error amplification signal Ea (described below). It switches between electrode positive polarity EP and electrode negative polarity EN in accordance with a polarity switching signal Dr (described below), outputting a welding voltage Vw and a welding current Iw between the welding wire 1 and the base material 2. Although not shown, the power control circuit PM also includes a primary rectifier that rectifies the commercial power supply, a smoothing capacitor that smooths the rectified DC, an inverter circuit driven by the error amplification signal Ea that converts the smoothed DC to high-frequency AC, a high-frequency transformer that steps down the high-frequency AC to a voltage suitable for welding, a secondary rectifier that rectifies the stepped-down high-frequency AC to DC, a reactor that smooths the rectified DC, and a secondary inverter circuit that converts the smoothed DC to AC of several tens to several hundreds of Hz based on the polarity switching signal Dr.

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。また、一般的なように、溶接ワイヤ1を予め定めた速度で定速送給するようにしても良い。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 below) as input, and feeds the welding wire 1 at a feed speed Fw by alternately feeding forward and backward. Alternatively, as is common, the welding wire 1 may be fed at a constant, predetermined speed. 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. Alternatively, two feed motors WM may be used to create a push-pull 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。溶接ワイヤ1と母材2との間には溶接電圧Vwが印加され、溶接電流Iwが通電する。溶接ワイヤ1には、鉄鋼ワイヤ、アルミニウムワイヤ等が使用される。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 welding wire 1 and the base material 2. A welding voltage Vw is applied between the welding wire 1 and the base material 2, and a welding current Iw flows. The welding wire 1 may be steel wire, aluminum wire, or the like. A shielding gas (not shown) is ejected from the tip of the welding torch 4.

電流検出回路IDは、上記の溶接電流Iwの絶対値を検出して、電流検出信号Idを出力する。 The current detection circuit ID detects the absolute value of the welding current Iw and outputs a current detection signal Id.

電圧検出回路VDは、上記の溶接電圧Vwの絶対値を検出して、電圧検出信号Vdを出力する。電圧設定回路VRは、第2アーク期間中の溶接電圧Vwを設定するための電圧設定信号Vrを出力する。 The voltage detection circuit VD detects the absolute value of the welding voltage Vw and outputs a voltage detection signal Vd. The voltage setting circuit VR outputs a voltage setting signal Vr for setting the welding voltage Vw during the second arc period.

電圧誤差増幅回路EVは、上記の電圧設定信号Vr及び上記の電圧検出信号Vdを入力として、両値の誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Evを出力する。 The voltage error amplifier circuit EV receives the voltage setting signal Vr and the voltage detection signal Vd as inputs, amplifies the error between the two values, and outputs the voltage error amplification signal Ev.

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 short circuit determination circuit SD receives the voltage detection signal Vd as input, and outputs a short circuit determination signal Sd that goes High if this value is below a predetermined short circuit determination value (approximately 10V) and indicates that a short circuit is occurring; if this value is above that value, it determines that an arc is occurring and outputs a short circuit determination signal Sd that goes Low.

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 Tsuru.

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 transmission deceleration period setting circuit TSDR outputs a predetermined forward transmission 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 feeding 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 feeding speed pattern generated by the following processing as a feeding speed setting signal Fr. When this feeding 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, which accelerates 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 transitions 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 feeding speed setting signal Fr is output, which accelerates 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 backward transport peak period Trp, the feed speed setting signal Fr for maintaining the above-mentioned backward transport peak value Wrp is output.
6) When the short circuit detection 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 feeding speed setting signal Fr for decelerating the reverse feed speed from the above-mentioned 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 with a feed pattern that changes in a trapezoidal waveform between positive and negative.

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 input and outputs a feed control signal Fc to the feed motor WM to feed the welding wire 1 at a feed speed Fw corresponding to the value of the feed speed setting signal Fr.

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。 The low-level current setting circuit ILR outputs a predetermined low-level current setting signal Ilr.

短絡電流設定回路ISRは、予め定めた短絡電流設定信号Isrを出力する。 The short-circuit current setting circuit ISR outputs a predetermined short-circuit current setting signal Isr.

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 short circuit detection signal Sd and the first arc period setting signal Ta1r as inputs, and outputs a first arc period signal Sta1 that remains high during the first arc period Ta1, which is predetermined by the first arc period setting signal Ta1r, from the time the short circuit detection signal Sd changes to low level (arc period).

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 short circuit detection signal Sd as input and outputs a third arc period signal Sta3 that goes high when a predetermined current drop time Td has elapsed since the short circuit detection signal Sd changed to low level (arc period), and then goes low when the short circuit detection signal Sd subsequently goes 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、上記の短絡電流設定信号Isr、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、第1アーク期間信号Sta1がHighレベルに変化した時点から予め定めた遅延期間Tc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)その後は、第1アーク電流設定信号Ia1rの値となる電流制御設定信号Icrを出力する。
3)その後は、予め定めた切換電流値まで減少させて電流制御設定信号Icrを出力する。
4)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の値となる電流制御設定信号Icrを出力する。
5)短絡判別信号SdがHighレベル(短絡期間)のときは、短絡電流設定信号Isr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 short circuit current setting signal Isr, 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 a predetermined delay period Tc from the point in time when the short circuit detection signal Sd changes to a low level (arcing period) and the first arcing 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, the current control setting signal Icr having the value of the first arc current setting signal Ia1r is output.
3) Thereafter, the current is decreased to a predetermined switching current value and the current control setting signal Icr is output.
4) During the period from when first arc period signal Sta1 changes to low level until third arc period signal Sta3 changes to low level (second arc period and third arc period), current control setting signal Icr having the value of third arc current setting signal Ia3r is output.
5) When the short circuit determination signal Sd is at a high level (short circuit period), a current control setting signal Icr having the value of the short circuit current setting signal Isr 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、両値の誤差を増幅して、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 two values, 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、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。
Power supply characteristics switching circuit SW receives as input 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, performs the following processing, and outputs 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 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, first arc period Ta1, and third arc period Ta3, and constant voltage characteristics during the second arc period Ta2.

極性切換回路DRは、上記の第1アーク期間信号Sta1及び上記の短絡判別信号Sdを入力として、以下の1)~3)のいずれか一つの処理を行い、極性切換信号Drを出力する。極性切換信号DrがHighレベルのときは溶接電源の出力は電極プラス極性ENとなり、Lowレベルのときは電極マイナス極性EPとなる。
1)第1アーク期間信号Sta1がHighレベルに変化するとHighレベル(電極プラス極性EP)に変化し、Lowレベルに変化するとLowレベル(電極マイナス極性EN)に変化する極性切換信号Drを出力する。
2)第1アーク期間信号Sta1がHighレベルに変化して上記の遅延期間Tcが経過するとHighレベル(電極プラス極性EP)に変化し、Lowレベルに変化するとLowレベル(電極マイナス極性EN)に変化する極性切換信号Drを出力する。
3)短絡判別信号SdがHighレベル(短絡期間)に変化してから所定期間が経過するとHighレベル(電極プラス極性EP)に変化し、第1アーク期間信号Sta1がLowレベルに変化するとLowレベル(電極マイナス極性EN)に変化する極性切換信号Drを出力する。
The polarity switching circuit DR receives the first arc period signal Sta1 and the short circuit determination signal Sd as inputs, performs one of the following processes 1) to 3), and outputs a polarity switching signal Dr. When the polarity switching signal Dr is at a high level, the output of the welding power source has electrode positive polarity EN, and when it is at a low level, the output has electrode negative polarity EP.
1) A polarity switching signal Dr is output which changes to a high level (electrode positive polarity EP) when the first arc period signal Sta1 changes to a high level, and changes to a low level (electrode negative polarity EN) when the first arc period signal Sta1 changes to a low level.
2) When the first arc period signal Sta1 changes to a high level and the delay period Tc has elapsed, a polarity switching signal Dr is output, which changes to a high level (electrode positive polarity EP) and when the first arc period signal Sta1 changes to a low level, a polarity switching signal Dr changes to a low level (electrode negative polarity EN).
3) When a predetermined period of time has elapsed since the short circuit determination signal Sd changed to a high level (short circuit period), the polarity switching signal Dr changes to a high level (electrode positive polarity EP), and when the first arc period signal Sta1 changes to a low level, the polarity switching signal Dr changes to a low level (electrode negative polarity EN).

図2は、本発明の実施の形態に係るアーク溶接制御方法を示す図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)は溶接電圧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)は極性切換信号Dr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 apparatus of Figure 1, illustrating an arc welding control method according to an embodiment of the present invention. Figure (A) shows the change over time in the feed rate Fw, Figure (B) shows the change over time in the welding current Iw, Figure (C) shows the change over time in the welding voltage Vw, Figure (D) shows the change over time in the short circuit detection signal Sd, Figure (E) shows the change over time in the first arc period signal Sta1, Figure (F) shows the change over time in the third arc period signal Sta3, and Figure (G) shows the change over time in the polarity switching signal Dr. The operation of each signal will be explained below with reference to this figure.

同図(A)に示す送給速度Fwは、正の値のときは溶接ワイヤ1を母材2に向けて前進送給する正送状態を示し、負の値のときは母材2から離反する方向に後退送給する逆送状態を示す。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。同図(B)に示す溶接電流Iw及び同図(C)に示す溶接電圧Vwは、正の値のときは電極マイナス極性ENのときの波形を示し、負の値のときは電極プラス極性EPのときの波形を示す。以下の説明において、溶接電流Iw及び溶接電圧Vwの値を記載するときはその絶対値を示している。 The feed speed Fw shown in Figure 1(A) indicates a forward feed state in which the welding wire 1 is fed forward toward the base material 2 when it is a positive value, and a reverse feed state in which the welding wire 1 is fed backward away from the base material 2 when it is a negative value. The feed speed Fw is controlled by the value of the feed speed setting signal Fr output from the feed speed setting circuit FR in Figure 1. The feed speed Fw is composed of a forward feed acceleration period Tsu determined by the forward feed acceleration period setting signal Tsur in Figure 1, a forward feed peak period Tsp that continues until a short circuit occurs, a forward feed deceleration period Tsd determined by the forward feed deceleration period setting signal Tsdr in Figure 1, a reverse feed acceleration period Tru determined by the reverse feed acceleration period setting signal Trur in Figure 1, a reverse feed peak period Trp that continues until an arc occurs, and a reverse feed deceleration period Trd determined by the reverse feed deceleration period setting signal Trdr in Figure 1. Furthermore, the forward feed peak value Wsp is determined by the forward feed peak value setting signal Wsr in Figure 1, and the reverse feed peak value Wrp is determined by the reverse feed peak value setting signal Wrr in Figure 1. As a result, the feed speed setting signal Fr has a feed pattern that changes in a generally trapezoidal waveform between positive and negative. The welding current Iw shown in Figure 1(B) and the welding voltage Vw shown in Figure 1(C) show waveforms with negative electrode polarity EN when positive values are used, and waveforms with positive electrode polarity EP when negative values are used. In the following description, the values of the welding current Iw and welding voltage Vw are given in absolute values.

[時刻t1~t4の短絡期間の動作]
短絡期間中は、同図(G)に示すように、極性切換信号DrはLowレベルであるので、溶接電源の出力は電極マイナス極性ENとなる。したがって、短絡期間中は、同図(B)に示す溶接電流Iw及び同図(C)に示す溶接電圧Vwは正の値となる。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、溶接電圧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。
[Operation during the short circuit period from time t1 to time t4]
During the short-circuit period, as shown in FIG. 1G, the polarity switching signal Dr is at a low level, so the output of the welding power supply has a negative electrode polarity EN. Therefore, during the short-circuit period, the welding current Iw shown in FIG. 1B and the welding voltage Vw shown in FIG. 1C are positive values. When a short circuit occurs at time t1 during the forward feed peak period Tsp, as shown in FIG. 1C, the welding voltage Vw suddenly drops 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 zero as shown in FIG. 1A.

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。 As shown in Figure 1(A), the feed speed Fw enters a predetermined reverse acceleration period Tru from time t2 to t3, and accelerates from 0 to the reverse peak value Wrp described above. The short circuit period continues during this period.

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。 When the reverse acceleration period Tru ends at time t3, as shown in Figure 1(A), the feed speed Fw enters the reverse peak period Trp, and reaches the reverse peak value Wrp described above. The reverse peak period Trp continues until an arc occurs at time t4. Therefore, the period from times t1 to t4 is the short-circuit period.

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の瞬時値は、図1の短絡電流設定信号Isrの値に定電流制御される。この短絡電流設定信号Isrの値は、溶接電流Iwの平均値以下に設定される。溶接電流Iwの平均値は、送給速度Fwの平均値によって略定まる。好ましくは、短絡電流設定信号Isrの値は、100A以下に設定され、より好ましくは70A以下に設定される。このように、短絡期間中の溶接電流Iwを小電流値に制御することによって、短絡発生時にスパッタが発生することを抑制し、溶滴が溶融池に円滑に吸収されることを促進する。さらには、従来技術のようにくびれ検出制御を行うことなくアーク再発生時の溶接電流Iwの値を小さくすることができるので、アーク再発生に伴うスパッタ発生を大幅に削減することができる。本実施の形態では、くびれ検出制御を行わないので、アーク発生部の電圧を検出するための検出線は不要である。従来技術では、短絡期間中の溶接電流Iwの瞬時値は、最大値が400A以上となっている。これは、短絡状態を解除するためには、大電流を通電し、そのピンチ力によって、溶滴にくびれを形成する必要があったためである。これに対して、本実施の形態では、溶接ワイヤを高速に逆送することによって、ピンチ力に頼ることなく、くびれを形成して短絡状態を解除することができる。このために、本実施の形態では、短絡期間中の溶接電流Iwを、従来技術よりも小さな値にすることができる。 As shown in Figure 1B, the instantaneous value of the welding current Iw during the short-circuit period from time t1 to time t4 is controlled to the value of the short-circuit current setting signal Isr in Figure 1. The value of this short-circuit current setting signal Isr is set to a value equal to or less than the average value of the welding current Iw. The average value of the welding current Iw is approximately determined by the average value of the wire feed rate Fw. Preferably, the value of the short-circuit current setting signal Isr is set to 100 A or less, more preferably 70 A or less. By controlling the welding current Iw to a low current value during the short-circuit period in this manner, spatter generation during a short circuit is suppressed and droplets are smoothly absorbed into the molten pool. Furthermore, since the welding current Iw can be reduced at the time of arc re-strike without performing constriction detection control as in the prior art, spatter generation associated with arc re-strike can be significantly reduced. In this embodiment, since constriction detection control is not performed, a detection line for detecting the voltage at the arc generation point is not required. In the prior art, the instantaneous value of the welding current Iw during the short-circuit period has a maximum value of 400 A or more. This is because, in order to release the short circuit, it was necessary to pass a large current and use the resulting pinching force to form a constriction in the droplet. In contrast, in this embodiment, by reversing the welding wire at high speed, it is possible to form a constriction and release the short circuit without relying on pinching force. As a result, in this embodiment, the welding current Iw during the short circuit period can be set to a smaller value than in conventional technology.

[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、溶接電圧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、同図(E)に示すように、第1アーク期間信号Sta1がHighレベルに変化して、時刻t4~t61の期間が予め定めた第1アーク期間Ta1となる。第1アーク期間Ta1は、図1の第1アーク期間設定信号Ta1rによって設定される。第1アーク期間Ta1中は定電流制御される。同時に、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。
[Operation during arc period from time t4 to t7]
At time t4, when the constriction progresses due to the reverse feed of the welding wire and an arc is generated, as shown in FIG. 1C, the welding voltage Vw 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, as shown in FIG. 1E, the first arc period signal Sta1 changes to a high level, and the period from time t4 to t61 becomes a predetermined first arc period Ta1. The first arc period Ta1 is set by the first arc period setting signal Ta1r in FIG. 1. Constant current control is performed during the first arc period Ta1. At the same time, the welding wire 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.

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。 When the reverse feed deceleration period Trd ends at time t5, the system transitions to a predetermined forward feed acceleration period Tsu from time t5 to t6. During this forward feed acceleration period Tsu, as shown in Figure 1(A), the feed speed Fw accelerates from 0 to the forward feed peak value Wsp. The arc period continues during this period.

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。 When the forward feed acceleration period Tsu ends at time t6, as shown in Figure 1A, the feed speed Fw enters the forward feed peak period Tsp and reaches the forward feed peak value Wsp mentioned above. The arc period continues during this period. The forward feed peak period Tsp continues until a short circuit occurs at time t7. Therefore, the period from times t4 to t7 is the arc period. When a short circuit occurs, the operation returns to that at time t1.

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、溶接電圧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から予め定めた遅延期間Tcの間は図1の低レベル電流設定信号Ilrの値となる。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。この遅延期間Tcを0としても良い。 When an arc is generated at time t4, as shown in Figure 1(C), the welding voltage Vw rises sharply to an arc voltage value of several tens of volts. Meanwhile, as shown in Figure 1(B), the welding current Iw remains at the value of the low-level current setting signal Ilr in Figure 1 for a predetermined delay period Tc from time t4. 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 due to the welding current will be combined, causing the arc length to increase rapidly and potentially resulting in an unstable welding state. This delay period Tc may also be set to 0.

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(G)に示すように、極性切換信号DrがHighレベルに変化して、溶接電源の出力は電極プラス極性EPとなる。遅延期間Tc=0のときは、時刻t4において、電極プラス極性EPとなる。これに応動して、同図(B)に示すように、溶接電流Iwは負の値の低レベル電流値になり、同図(C)に示すように、溶接電圧Vwも負の値のアーク電圧値となる。同図(B)に示すように、溶接電流Iwは、時刻t51から増加して第1アーク電流設定信号Ia1rによって設定される第1アーク電流値Ia1を維持し、その後は、時刻t61に予め定めた切換電流値となるように減少する。同図(C)に示すように、溶接電圧Vwも溶接電流Iwと相似した波形となる。溶接電流Iwを50~100A程度の切換電流値まで減少させている理由は、以下のとおりである。極性切換時の電流値が大きいと、図1の電力制御回路PMの2次側インバータ回路を構成するトランジスタに課題なサージ電圧が印加して破壊されることがあり、これを防止するためである。 At time t51 during the forward feed acceleration period Tsu, when the delay period Tc ends, the polarity switching signal Dr changes to a high level, as shown in (G) of the same figure, and the output of the welding power supply changes to electrode positive polarity EP. When the delay period Tc = 0, the electrode positive polarity EP is achieved at time t4. In response to this, as shown in (B) of the same figure, the welding current Iw changes to a low-level negative current value, and as shown in (C) of the same figure, the welding voltage Vw also changes to a negative arc voltage value. As shown in (B) of the same figure, the welding current Iw increases from time t51 and maintains the first arc current value Ia1 set by the first arc current setting signal Ia1r. Thereafter, it decreases to the predetermined switching current value at time t61. As shown in (C) of the same figure, the welding voltage Vw also has a waveform similar to that of the welding current Iw. The reason for reducing the welding current Iw to a switching current value of approximately 50 to 100 A is as follows. If the current value is large when switching polarity, a surge voltage can be applied to the transistors that make up the secondary inverter circuit of the power control circuit PM in Figure 1, which can cause damage, and this is to prevent this.

時刻t61において第1アーク期間Ta1が終了すると、同図(G)に示すように、極性切換信号DrがLowレベルに変化して、溶接電源の出力は電極マイナス極性ENとなる。これに応動して、同図(B)に示すように、溶接電流Iwは正の値の切換電流値になり、同図(C)に示すように、溶接電圧Vwも正の値のアーク電圧値となる。時刻t61~t62の期間が第2アーク期間Ta2となり、溶接電源は定電圧制御に切り換えられる。同図(B)に示すように、第2アーク電流Ia2はアーク負荷に応じた値となり、同図(C)に示すように、溶接電圧Vwは図1の電圧設定信号Vrによって制御された値となる。この第2アーク期間Ta2を定電圧制御することによって、アーク長が適正値になるように制御している。 When the first arc period Ta1 ends at time t61, as shown in (G) of the same figure, the polarity switching signal Dr changes to low level, and the welding power supply output changes to electrode negative polarity EN. In response to this, as shown in (B) of the same figure, the welding current Iw becomes a positive switching current value, and as shown in (C) of the same figure, the welding voltage Vw also becomes a positive arc voltage value. The period from time t61 to t62 is the second arc period Ta2, and the welding power supply switches to constant voltage control. As shown in (B) of the same figure, the second arc current Ia2 becomes a value corresponding to the arc load, and as shown in (C) of the same figure, the welding voltage Vw becomes a value controlled by the voltage setting signal Vr of Figure 1. By controlling this second arc period Ta2 with constant voltage, the arc length is controlled to an appropriate value.

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。この時点から次の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。第3アーク期間Ta3中は、同図(G)に示すように、極性切換信号DrはLowレベルを継続するので、溶接電源の出力は電極マイナス極性ENとなる。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、溶接電圧Vwは電流値及びアーク負荷によって定まる値となる。短絡直前の第3アーク電流値Ia3を小さな値にすることによって、短絡の発生を導き、短絡発生時のスパッタ発生を抑制することができる。 At time t62, when the predetermined current drop time Td has elapsed since the arc generation time t4, the third arc period signal Sta3 changes to high level, as shown in Figure 1(F). The period from this time until time t7, when the next short circuit occurs, is the third arc period Ta3. During the third arc period Ta3, as shown in Figure 1(G), the polarity switching signal Dr remains low, so the welding power supply output has electrode negative polarity EN. Constant current control is performed during the third arc period Ta3. As shown in Figure 1(B), a predetermined third arc current Ia3 determined by the third arc current setting signal Ia3r in Figure 1 is applied. As shown in Figure 1(C), the welding voltage Vw is a value determined by the current value and arc load. By reducing the third arc current Ia3 immediately before the short circuit, a short circuit can be initiated and spatter generation during the short circuit can be suppressed.

上記の各パラメータの数値例を以下に示す。短絡期間(所定値ではない):3ms、アーク期間(所定値ではない):4ms、遅延期間Tc(所定値):0.5ms、第1アーク期間Ta1(所定値):1.5ms、第2アーク期間Ta2(所定値ではない):2ms、第3アーク期間Ta3(所定値ではない):0.5ms、電流降下時間(所定値):3.5ms、低レベル電流値(所定値):50A、第1アーク電流値Ia1(所定値):150A、第3アーク電流値Ia3(所定値):50A、正送ピーク値Wsp(所定値):30m/min、逆送ピーク値Wrp(所定値):25m/min、 Example values for the above parameters are shown below: Short circuit period (not specified): 3 ms, Arc period (not specified): 4 ms, Delay period Tc (specified): 0.5 ms, First arc period Ta1 (specified): 1.5 ms, Second arc period Ta2 (not specified): 2 ms, Third arc period Ta3 (not specified): 0.5 ms, Current fall time (specified): 3.5 ms, Low level current value (specified): 50 A, First arc current value Ia1 (specified): 150 A, Third arc current value Ia3 (specified): 50 A, Forward transmission peak value Wsp (specified): 30 m/min, Reverse transmission peak value Wrp (specified): 25 m/min.

上述した実施の形態では、第1アーク期間を電極プラス極性EPとし、それ以外の期間を電極マイナス極性ENとしている。これにより、第1アーク期間以外の期間中は、電極マイナス極性ENであるので、母材への入熱を少なくした上で、溶接ワイヤに形成する溶滴を大きくすることができる。溶滴のサイズが大きくなると、大きなギャップを溶滴によって埋めることができる。この結果、溶接継手部に大きなギャップを有する薄板に対して、高品質な溶接を行うことができる。 In the above-described embodiment, the first arc period has positive electrode polarity EP, and the other periods have negative electrode polarity EN. As a result, the electrode polarity is negative EN during periods other than the first arc period, which reduces heat input to the base material and allows larger droplets to form on the welding wire. Larger droplet sizes allow larger gaps to be filled with the droplets. As a result, high-quality welding can be performed on thin plates with large gaps in the weld joint.

図3は、図2とは異なる本発明の実施の形態に係るアーク溶接制御方法を示す図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)は溶接電圧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)は極性切換信号Drの時間変化を示す。同図において、図2とは時刻t3~t61の期間の動作が異なっており、それ以外の期間の動作は同様である。以下、同図を参照して、図2とは異なる動作について説明する。 Figure 3 is a timing chart of signals in the arc welding apparatus of Figure 1, illustrating an arc welding control method according to an embodiment of the present invention different from that of Figure 2. Figure (A) shows the change over time in the feed rate Fw, Figure (B) shows the change over time in the welding current Iw, Figure (C) shows the change over time in the welding voltage Vw, Figure (D) shows the change over time in the short circuit detection signal Sd, Figure (E) shows the change over time in the first arc period signal Sta1, Figure (F) shows the change over time in the third arc period signal Sta3, and Figure (G) shows the change over time in the polarity switching signal Dr. In Figure 3, the operation from times t3 to t61 differs from Figure 2, but the operation during the remaining periods is similar. Below, the operations different from those in Figure 2 will be explained with reference to Figure 3.

同図(A)に示す送給速度Fwの動作については、図2と同一であるので、説明は繰り返さない。 The operation of the feed speed Fw shown in Figure 2(A) is the same as that in Figure 2, so the explanation will not be repeated.

時刻t1の短絡期間の開始から所定期間が経過した時刻t31において、同図(G)に示すように、極性切換信号DrがLowレベルからHighレベルに変化するので、溶接電源の出力は電極プラス極性EPに切り替わる。これに応動して、同図(B)に示すように、溶接電流Iwは正の値の短絡電流値から負の値の短絡電流値へと変化する。同様に、同図(C)に示すように、溶接電圧Vwは正の値の短絡電圧値から負の値の短絡電圧値へと変化する。上記の所定期間は、短絡期間の途中で極性が切り換わるようにするために、短絡期間は3ms以上であるので1~2.5ms程度に設定される。短絡期間が開始してから1ms程度は溶滴と溶融池とが安定した短絡状態になるのに必要であるので、この時間が経過した後に極性を切り換えることが望ましい。 At time t31, a predetermined period of time has elapsed since the start of the short circuit period at time t1, the polarity switching signal Dr changes from low to high, as shown in Figure 1(G), and the output of the welding power supply switches to electrode positive polarity EP. In response to this, as shown in Figure 1(B), the welding current Iw changes from a positive short circuit current value to a negative short circuit current value. Similarly, as shown in Figure 1(C), the welding voltage Vw changes from a positive short circuit voltage value to a negative short circuit voltage value. The above-mentioned predetermined period is set to approximately 1 to 2.5 ms, since the short circuit period is 3 ms or more, in order to switch polarity during the short circuit period. Approximately 1 ms is required from the start of the short circuit period for the droplet and molten pool to establish a stable short circuit, so it is desirable to switch polarity after this time has elapsed.

時刻t4において、溶接ワイヤの逆送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、溶接電圧Vwは負の値の数十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、同図(E)に示すように、第1アーク期間信号Sta1がHighレベルに変化して、時刻t4~t61の期間が予め定めた第1アーク期間Ta1となる。第1アーク期間中は、同図(G)に示すように、極性切換信号DrはHighレベルのままであるので、溶接電源の出力は電極マイナス極性ENを継続する。さらに、第1アーク期間Ta1中は定電流制御が継続する。同図(B)に示すように、溶接電流Iwは、時刻t4から予め定めた遅延期間Tcの間は図1の低レベル電流設定信号Ilrの値となる。 At time t4, the welding wire is reversed, causing the necking to progress and an arc to form. As shown in (C) of the figure, the welding voltage Vw suddenly rises to a negative arc voltage value of several tens of volts. As shown in (D) of the figure, the short-circuit detection signal Sd changes to low level (arc period). In response to this, as shown in (E) of the figure, the first arc period signal Sta1 changes to high level, and the period from time t4 to t61 becomes the predetermined first arc period Ta1. During the first arc period, as shown in (G) of the figure, the polarity switching signal Dr remains high level, so the welding power supply output maintains electrode negative polarity EN. Furthermore, constant current control continues during the first arc period Ta1. As shown in (B) of the figure, the welding current Iw is at the value of the low-level current setting signal Ilr in Figure 1 from time t4 through the predetermined delay period Tc.

時刻t51において、遅延期間Tcが終了すると、同図(B)に示すように、溶接電流Iwは、時刻t51から増加して第1アーク電流設定信号Ia1rによって設定される第1アーク電流値Ia1を維持し、その後は、時刻t61に予め定めた切換電流値となるように減少する。同図(C)に示すように、溶接電圧Vwも溶接電流Iwと相似した波形となる。 At time t51, when the delay period Tc ends, as shown in Figure 1(B), the welding current Iw increases from time t51 and maintains the first arc current value Ia1 set by the first arc current setting signal Ia1r, and then decreases to a predetermined switching current value at time t61. As shown in Figure 1(C), the welding voltage Vw also has a waveform similar to that of the welding current Iw.

時刻t61において第1アーク期間Ta1が終了すると、同図(G)に示すように、極性切換信号DrがLowレベルに変化して、溶接電源の出力は電極マイナス極性ENとなる。これに応動して、同図(B)に示すように、溶接電流Iwは正の値の切換電流値になり、同図(C)に示すように、溶接電圧Vwも正の値のアーク電圧値となる。時刻t61~t62の期間が第2アーク期間Ta2となり、溶接電源は定電圧制御に切り換えられる。これ以降の動作は、図2と同様であるので、説明は繰り返さない。 When the first arc period Ta1 ends at time t61, as shown in (G) of the same figure, the polarity switching signal Dr changes to low level, and the output of the welding power supply becomes electrode negative polarity EN. In response to this, as shown in (B) of the same figure, the welding current Iw becomes a positive switching current value, and as shown in (C) of the same figure, the welding voltage Vw also becomes a positive arc voltage value. The period from time t61 to t62 is the second arc period Ta2, and the welding power supply switches to constant voltage control. The operation thereafter is the same as in Figure 2, so a description will not be repeated.

上述したように短絡期間中に極性を切り換えるとアークが発生していないのでアーク切れが発生することがなく、円滑に極性を切り換えることができる。 As mentioned above, if you switch polarity during a short circuit, no arc is generated, so the arc does not break and the polarity can be switched smoothly.

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
DR 極性切換回路
Dr 極性切換信号
Ea 誤差増幅信号
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
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
ISR 短絡電流設定回路
Isr 短絡電流設定信号
Iw 溶接電流
PM 電力制御回路
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
TA1R 第1アーク期間設定回路
Ta1r 第1アーク期間設定信号
Tc 遅延期間
Td 電流降下時間
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
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
VR 電圧設定回路
Vr 電圧設定信号
Vw 溶接電圧
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 torches
5 Feed roll DR Polarity switching circuit Dr Polarity switching signal Ea Error amplification signal EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification 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 ISR Short circuit current setting circuit Isr Short circuit current setting signal Iw Welding current PM Power control circuit 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 switching circuit TA1R First arc period setting circuit Ta1r First arc period setting signal Tc Delay period Td Current fall time 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 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 VR Voltage setting circuit Vr Voltage setting signal Vw Welding voltage WM Feed motor Wrp Reverse feed peak value WRR Reverse feed peak value setting circuit Wrr Reverse transmission peak value setting signal Wsp Forward transmission peak value WSR Forward transmission peak value setting circuit Wsr Forward transmission peak value setting signal

Claims (5)

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、
前記アーク期間は第1アーク期間とそれに続く第2アーク期間とを備えており、前記第1アーク期間は定電流制御によって溶接電流を通電し、前記第2アーク期間は定電圧制御によって前記溶接電流を通電して溶接するアーク溶接制御方法において、
前記第1アーク期間を電極プラス極性とし、それ以外の期間は電極マイナス極性とする、
ことを特徴とするアーク溶接制御方法。
The welding wire is fed, and a short circuit period and an arc period are repeated.
an arc welding control method in which the arc period includes a first arc period and a subsequent second arc period, a welding current is supplied by constant current control during the first arc period, and a welding current is supplied by constant voltage control during the second arc period,
The electrode polarity is positive during the first arc period, and the electrode polarity is negative during the other periods.
1. An arc welding control method comprising:
前記第1アーク期間が開始された時点又はそれから遅延させた時点で前記電極プラス極性に切り換える、switching the electrode polarity to positive polarity at the start of the first arc period or at a delayed time thereafter;
ことを特徴とする請求項1に記載のアーク溶接制御方法。2. The method for controlling arc welding according to claim 1.
前記短絡期間の途中で前記電極プラス極性に切り換える、The electrode polarity is switched to positive polarity during the short-circuit period.
ことを特徴とする請求項1に記載のアーク溶接制御方法。2. The method for controlling arc welding according to claim 1.
極性を切り換えるときは、前記溶接電流の絶対値が基準値以下の状態で行う、When switching the polarity, the absolute value of the welding current is set to a reference value or less.
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のアーク溶接制御方法。4. The arc welding control method according to claim 1, wherein the arc welding control method is a method for controlling an arc welding process.
前記溶接ワイヤを前記短絡期間中は逆送し、前記アーク期間中は正送する、the welding wire is fed in a reverse direction during the short circuit period and fed in a forward direction during the arc period;
ことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のアーク溶接制御方法。5. The arc welding control method according to claim 1, wherein the arc welding control method is a method for controlling an arc welding process.
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