[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP5871360B2 - Constriction detection control method for consumable electrode arc welding - Google Patents

Constriction detection control method for consumable electrode arc welding Download PDF

Info

Publication number
JP5871360B2
JP5871360B2 JP2011145584A JP2011145584A JP5871360B2 JP 5871360 B2 JP5871360 B2 JP 5871360B2 JP 2011145584 A JP2011145584 A JP 2011145584A JP 2011145584 A JP2011145584 A JP 2011145584A JP 5871360 B2 JP5871360 B2 JP 5871360B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
time
welding
value
arc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011145584A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013010131A (en
Inventor
章博 井手
章博 井手
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Daihen Corp filed Critical Daihen Corp
Priority to JP2011145584A priority Critical patent/JP5871360B2/en
Publication of JP2013010131A publication Critical patent/JP2013010131A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5871360B2 publication Critical patent/JP5871360B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Arc Welding Control (AREA)

Description

本発明は、短絡期間中の溶滴のくびれを検出して溶接電流を減少させて溶接品質を向上させるための消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法に関するものである。   The present invention relates to a constriction detection control method of consumable electrode arc welding for detecting a constriction of a droplet during a short circuit period and reducing welding current to improve welding quality.

図4は、短絡期間Tsとアーク期間Taとを繰り返す消耗電極アーク溶接における電流・電圧波形及び溶滴移行を示す図である。同図(A)は消耗電極(以下、溶接ワイヤ1という)を通電する溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(B)は溶接ワイヤ1と母材2との間に印加される溶接電圧Vwの時間変化を示し、同図(C)〜(E)は溶滴1aの移行の様子を示す。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 4 is a diagram showing current / voltage waveforms and droplet transfer in consumable electrode arc welding in which the short-circuit period Ts and the arc period Ta are repeated. FIG. 4A shows the change over time of the welding current Iw for energizing the consumable electrode (hereinafter referred to as welding wire 1), and FIG. 4B shows the welding voltage applied between the welding wire 1 and the base material 2. FIG. The time change of Vw is shown, The figure (C)-(E) shows the mode of the transfer of the droplet 1a. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

時刻t1〜t3の短絡期間Ts中は溶接ワイヤ1先端の溶滴1aが母材2と短絡した状態にある。溶接電流Iwは、同図(A)に示すように、時刻t1〜t11の予め定めた初期期間中は小電流値の初期電流値に維持され、続く時刻t11〜t12の期間中は予め定めた傾斜で増加し、続く時刻t12からアークが再発生する時刻t3までは予め定めたピーク値に制御される。初期期間は1ms程度に設定され、初期電流値は50A程度に設定され、傾斜は100〜300A/ms程度に設定され、ピーク値は300〜400A程度に設定される。これらの値は、溶接ワイヤの種類、シールドガスの種類、送給速度等に応じて適正値に設定される。溶接電圧Vwは、同図(B)に示すように、短絡状態にあるために数V程度の低い値となる。   During the short-circuit period Ts from time t1 to t3, the droplet 1a at the tip of the welding wire 1 is in a state of being short-circuited to the base material 2. The welding current Iw is maintained at an initial current value of a small current value during a predetermined initial period from time t1 to t11, and is determined during a subsequent period from time t11 to t12, as shown in FIG. The value increases with an inclination, and is controlled to a predetermined peak value from time t12 to time t3 when the arc is regenerated. The initial period is set to about 1 ms, the initial current value is set to about 50 A, the slope is set to about 100 to 300 A / ms, and the peak value is set to about 300 to 400 A. These values are set to appropriate values according to the type of welding wire, the type of shield gas, the feeding speed, and the like. As shown in FIG. 5B, the welding voltage Vw has a low value of about several volts because it is in a short circuit state.

同図(C)に示すように、時刻t1において溶滴1aが母材2と接触して短絡状態に入る。短絡状態に入ると溶接電流は小電流値の初期電流に減少するので、より確実な短絡状態へと導かれる。その後溶接電流Iwは増加するので、同図(D)に示すように、溶滴1aを通電する溶接電流Iwによる電磁的ピンチ力によって溶滴1a上部にくびれ1bが発生する。この電磁的ピンチ力は、溶接電流Iwの値に比例して大きくなる。したがって、溶接電流Iwを増加させることによって、電磁的ピンチ力を大きくして、くびれ1bの形成を促進している。そしてこのくびれ1bが急速に進行して、時刻t3において同図(E)に示すように、溶滴1aは溶接ワイヤ1から溶融池2aへと移行しアーク3が再発生する。   As shown in FIG. 5C, the droplet 1a comes into contact with the base material 2 at a time t1 to enter a short circuit state. When the short circuit state is entered, the welding current is reduced to an initial current having a small current value, so that a more reliable short circuit state is led. Thereafter, since the welding current Iw increases, as shown in FIG. 4D, a constriction 1b is generated above the droplet 1a due to the electromagnetic pinch force generated by the welding current Iw energizing the droplet 1a. This electromagnetic pinch force increases in proportion to the value of the welding current Iw. Therefore, by increasing the welding current Iw, the electromagnetic pinch force is increased and the formation of the constriction 1b is promoted. And this constriction 1b advances rapidly, and as shown to the same figure (E) at the time t3, the droplet 1a transfers from the welding wire 1 to the molten pool 2a, and the arc 3 regenerates.

溶滴1aにくびれ1bが発生すると、数百μs程度の短い時間後に短絡が開放されてアーク3が再発生する。すなわち、このくびれ現象は短絡開放の前兆現象となる。くびれ1bが発生すると、溶接電流Iwの通電路がくびれ部分で狭くなるために、くびれ部分の抵抗値が増大する。この抵抗値の増大は、くびれが進行してくびれ部分がより狭くなるほど大きくなる。したがって、短絡期間Ts中において溶接ワイヤ1と母材2との間の抵抗値の変化を検出することでくびれ現象の発生及び進行を検出することができる。この抵抗値の変化は、溶接電圧Vwを溶接電流Iwで除算することによって算出することができる。また、短絡期間Ts中の溶接電流Iwの変化に比べて、くびれ形成後の抵抗値の変化の方が大きい。このために、抵抗値の変化に代えて溶接電圧Vwの変化によってもくびれ現象の発生を検出することができる。具体的なくびれ検出方法としては、短絡期間Ts中の抵抗値又は溶接電圧値Vwの変化率(微分値)を算出し、この微分値が予め定めたくびれ検出基準値Vtnに達したことによってくびれ検出を行う方法がある。また、他の方法として、同図(B)に示すように、短絡期間Ts中のくびれ発生前(上記の初期期間中)の安定した短絡電圧値Vsからの電圧上昇値ΔVを算出し、時刻t2においてこの電圧上昇値ΔVが予め定めたくびれ検出基準値Vtnに達したことによってくびれ検出を行う方法がある。以下の説明では、くびれ検出方法が上記の電圧上昇値ΔVによる場合について説明するが、従来から種々提案されている他の方法であっても良い。時刻t3のアーク再発生の検出は、溶接電圧Vwが短絡/アーク判別値Vta以上になったことを判別して簡単に行うことができる。すなわち、Vw<Vtaの期間が短絡期間Tsとなり、Vw≧Vtaの期間がアーク期間Taとなる。時刻t2〜t3のくびれ発生を検出してからアーク再発生までの時間を、以下くびれ検出時間Tnと呼ぶことにする。時刻t3においてアークが再発生すると、同図(A)に示すように、溶接電流Iwはなだらかに減少し、同図(B)に示すように、溶接電圧Vwは20〜30V程度のアーク電圧値になる。したがって、上記の短絡/アーク判別値Vtaは10〜15V程度に設定される。時刻t3〜t4のアーク期間Ta中は、溶接ワイヤ1先端が溶融されて溶滴1aが形成される。以後、時刻t1〜t4の期間の動作を繰り返す。   When the constriction 1b is generated in the droplet 1a, the short circuit is opened after a short time of about several hundred μs, and the arc 3 is regenerated. That is, this constriction phenomenon is a precursor of short circuit opening. When the constriction 1b occurs, the conduction path of the welding current Iw becomes narrow at the constricted portion, and the resistance value of the constricted portion increases. The increase in the resistance value increases as the constriction progresses and the constricted portion becomes narrower. Therefore, by detecting a change in resistance value between the welding wire 1 and the base material 2 during the short-circuit period Ts, it is possible to detect the occurrence and progress of the necking phenomenon. This change in resistance value can be calculated by dividing the welding voltage Vw by the welding current Iw. Further, the change in resistance value after the formation of the constriction is larger than the change in the welding current Iw during the short-circuit period Ts. For this reason, the occurrence of the constriction phenomenon can be detected by the change of the welding voltage Vw instead of the change of the resistance value. As a specific necking detection method, the rate of change (differential value) of the resistance value or the welding voltage value Vw during the short-circuit period Ts is calculated, and the necking is achieved by reaching the predetermined necking detection reference value Vtn. There is a way to detect. As another method, as shown in FIG. 5B, a voltage increase value ΔV from a stable short-circuit voltage value Vs before the occurrence of constriction during the short-circuit period Ts (during the initial period described above) is calculated. There is a method of detecting squeezing when the voltage increase value ΔV reaches a predetermined squeezing detection reference value Vtn at t2. In the following description, a case in which the squeezing detection method is based on the above-described voltage increase value ΔV will be described, but other methods that have been proposed in the past may be used. Detection of arc reoccurrence at time t3 can be easily performed by determining that the welding voltage Vw has become equal to or greater than the short circuit / arc determination value Vta. That is, the period of Vw <Vta is the short circuit period Ts, and the period of Vw ≧ Vta is the arc period Ta. The time from the occurrence of squeezing at times t2 to t3 to the reoccurrence of the arc is hereinafter referred to as squeezing detection time Tn. When the arc is regenerated at the time t3, the welding current Iw gradually decreases as shown in FIG. 5A, and the welding voltage Vw is about 20-30V as shown in FIG. become. Therefore, the short circuit / arc discrimination value Vta is set to about 10 to 15V. During the arc period Ta from time t3 to t4, the tip of the welding wire 1 is melted to form a droplet 1a. Thereafter, the operation in the period from time t1 to t4 is repeated.

上述した短絡期間Tsとアーク期間Taとを繰り返す消耗電極アーク溶接には、炭酸ガスアーク溶接、マグ溶接、ミグ溶接、短絡を伴うパルスアーク溶接等がある。炭酸ガスアーク溶接、マグ溶接及びミグ溶接の場合には、溶滴移行形態は、200A程度未満の電流領域では短絡移行形態となり、電流値が大きくなるとグロビュール移行形態となる。また、パルスアーク溶接の場合には、溶滴移行形態はスプレー移行形態となる。これらグロビュール移行形態及びスプレー移行形態においても、高速溶接等を行う場合にはアーク長を短く設定するので、短絡が発生する。したがって、この短絡を開放するために、上述したように、くびれ1bが形成されることになる。   Examples of the consumable electrode arc welding that repeats the short-circuit period Ts and the arc period Ta include carbon dioxide arc welding, mag welding, MIG welding, and pulse arc welding with short-circuiting. In the case of carbon dioxide arc welding, mag welding, and MIG welding, the droplet transfer mode is a short-circuit transfer mode in a current region of less than about 200 A, and a globule transfer mode when the current value increases. In the case of pulse arc welding, the droplet transfer mode is a spray transfer mode. Also in these globule transfer forms and spray transfer forms, when performing high-speed welding or the like, the arc length is set short, so that a short circuit occurs. Therefore, in order to open this short circuit, the constriction 1b is formed as described above.

上述した短絡を伴う溶接では、時刻t3においてアーク3が再発生したときのアーク再発生時電流値Iaが大電流値であると、アーク3から溶融池2aへのアーク力が急峻に大きくなり、大量のスパッタが発生する。すなわち、アーク再発生時電流値Iaの値に略比例してスパッタ発生量が増加する。このため、スパッタの発生を抑制するためには、このアーク再発生時電流値Iaを小さくする必要がある。このための方法として、上記のくびれの発生を検出して溶接電流Iwを減少させてアーク再発生時電流値Iaを小さくするくびれ検出制御方法を付加した溶接電源が従来から種々提案されている。以下、この従来技術(例えば、特許文献1参照)について説明する。   In the welding with short circuit described above, when the arc regeneration current value Ia when the arc 3 is regenerated at the time t3 is a large current value, the arc force from the arc 3 to the molten pool 2a increases sharply. A large amount of spatter is generated. That is, the amount of spatter generated increases substantially in proportion to the current value Ia at the time of arc re-generation. For this reason, in order to suppress generation | occurrence | production of a sputter | spatter, it is necessary to make small this electric current value Ia at the time of arc regeneration. As a method for this purpose, various welding power sources have been proposed in which a constriction detection control method for reducing the current value Ia during arc re-occurrence by detecting the occurrence of the constriction and reducing the welding current Iw has been proposed. Hereinafter, this conventional technique (for example, refer to Patent Document 1) will be described.

図5は、従来技術のくびれ検出制御方法を搭載した溶接装置のブロック図である。溶接電源PSは、一般的な消耗電極アーク溶接用の溶接電源であり、溶接電圧Vw及び溶接電流Iwを出力すると共に、送給モータWMの回転を制御するための送給制御信号Fcを送給モータWMに出力する。減流抵抗器Rは出力に直列に挿入され、それと並列にトランジスタTRが接続されている。溶接ワイヤ1は、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内を通って送給されて、母材2との間にアーク3が発生する。   FIG. 5 is a block diagram of a welding apparatus equipped with a conventional necking detection control method. The welding power source PS is a welding power source for general consumable electrode arc welding, and outputs a welding voltage Vw and a welding current Iw and a feeding control signal Fc for controlling the rotation of the feeding motor WM. Output to motor WM. The current reducing resistor R is inserted in series with the output, and a transistor TR is connected in parallel thereto. The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by the rotation of the feeding roll 5 coupled to the feeding motor WM, and an arc 3 is generated between the welding wire 1 and the base material 2.

電圧検出回路VDは、溶接電圧Vwを検出して電圧検出信号Vdを出力する。電流検出回路IDは、溶接電流Iwを検出して、電流検出信号Idを出力する。くびれ検出基準値設定回路VTNは、予め定めたくびれ検出基準値信号Vtnを出力する。くびれ検出回路NDは、このくびれ検出基準値信号Vtn、上記の電圧検出信号Vd及び上記の電流検出信号Idを入力として、上述したように短絡期間中の電圧上昇値ΔVがくびれ検出基準値信号Vtnの値に達した時点でHighレベルとなり、アークが再発生して電圧検出信号Vdの値が短絡/アーク判別値Vta以上になった時点でLowレベルになるくびれ検出信号Ndを出力する。したがって、このくびれ検出信号NdがHighレベルの期間が上記のくびれ検出時間Tnとなる。上述したように、短絡期間中の電圧検出信号Vdの微分値がそれに対応したくびれ検出基準値信号Vtnの値に達した時点でくびれ検出信号NdをHighレベルに変化させるようにしても良い。さらに、電圧検出信号Vdの値を電流検出信号Idの値で除算して溶滴の抵抗値を算出し、この抵抗値の微分値がそれに対応したくびれ検出基準値信号Vtnの値に達した時点でくびれ検出信号NdをHighレベルに変化させるようにしても良い。駆動回路DRは、このくびれ検出信号NdがLowレベルのとき(非くびれ検出時)は上記のトランジスタTRをオン状態にする駆動信号Drを出力する。したがって、上記のトランジスタTRは、上記のくびれ検出信号NdがHighレベルのとき(くびれ検出時)はオフ状態になる。   The voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a voltage detection signal Vd. The current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a current detection signal Id. The squeezing detection reference value setting circuit VTN outputs a squeezing detection reference value signal Vtn. The squeezing detection circuit ND receives the squeezing detection reference value signal Vtn, the voltage detection signal Vd, and the current detection signal Id, and the voltage increase value ΔV during the short circuit period is converted into the squeezing detection reference value signal Vtn as described above. When the value reaches the high level, the squeezing detection signal Nd is output at a high level when the arc is regenerated and the voltage detection signal Vd becomes equal to or greater than the short-circuit / arc discrimination value Vta. Therefore, the squeezing detection time Tn is a period during which the squeezing detection signal Nd is at a high level. As described above, the squeezing detection signal Nd may be changed to a high level when the differential value of the voltage detection signal Vd during the short circuit period reaches the value of the squeezing detection reference value signal Vtn corresponding thereto. Further, the resistance value of the droplet is calculated by dividing the value of the voltage detection signal Vd by the value of the current detection signal Id, and when the differential value of the resistance value reaches the value of the squeezing detection reference value signal Vtn corresponding thereto. The constriction detection signal Nd may be changed to a high level. When the squeezing detection signal Nd is at a low level (when non-necking is detected), the driving circuit DR outputs a driving signal Dr that turns on the transistor TR. Therefore, the transistor TR is turned off when the squeezing detection signal Nd is at a high level (when squeezing is detected).

図6は、上記の溶接装置の各信号のタイミングチャートである。同図(A)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(B)は溶接電圧Vwの時間変化を示し、同図(C)はくびれ検出信号Ndの時間変化を示し、同図(D)は駆動信号Drの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 6 is a timing chart of each signal of the welding apparatus. (A) shows the time change of the welding current Iw, (B) shows the time change of the welding voltage Vw, (C) shows the time change of the squeezing detection signal Nd, (D) ) Shows the time change of the drive signal Dr. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

同図において、時刻t2〜t3のくびれ検出時間Tn以外の期間は、同図(C)に示すように、くびれ検出信号NdはLowレベルであるので、同図(D)に示すように、駆動信号DrはHighレベルになる。この結果、トランジスタTRはオン状態になり減流抵抗器Rは短絡されるので、通常の消耗電極アーク溶接用の溶接装置と同一の動作となる。   In the figure, during a period other than the squeezing detection time Tn from time t2 to t3, as shown in FIG. 10C, the squeezing detection signal Nd is at the low level, and as shown in FIG. The signal Dr becomes a high level. As a result, the transistor TR is turned on and the current reducing resistor R is short-circuited, so that the operation is the same as that of an ordinary welding apparatus for consumable electrode arc welding.

時刻t2において、同図(B)に示すように、短絡期間Ts中に溶接電圧Vwが上昇して電圧上昇値ΔVが予め定めたくびれ検出基準値信号Vtnの値と等しくなったことを検出して溶滴にくびれが発生したと判別すると、同図(C)に示すように、くびれ検出信号NdがHighレベルになる。これに応動して、同図(D)に示すように、駆動信号DrはLowレベルになるので、トランジスタTRはオフ状態になる。この結果、減流抵抗器Rが溶接電流Iwの通電路に挿入される。この減流抵抗器Rの値は、短絡負荷(0.01〜0.03Ω程度)の10倍以上大きな値(0.5〜3Ω程度)に設定される。このために、溶接電源内の直流リアクトル及び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て、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは急激に減少して小電流値の低レベル電流Ilとなる。ここで、溶接電源PSの出力電圧が50Vであり、減流抵抗器Rが1Ωであるとすると、この低レベル電流Ilは50Aとなる。同図(B)に示すように、溶接電圧Vwは、時刻t2において溶接電流Iwが急減するために、一旦減少した後に急上昇する。そして、時刻t3において、短絡が開放されてアークが再発生すると、同図(B)に示すように、溶接電圧Vwが予め定めた短絡/アーク判別値Vta以上になる。これを検出して、同図(C)に示すように、くびれ検出信号NdはLowレベルになり、同図(D)に示すように、駆動信号DrはHighレベルになる。この結果、トランジスタTRはオン状態になり、通常の消耗電極アーク溶接の制御となる。時刻t3において、アークが再発生してトランジスタTRがオン状態になると、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、所定の高電流値まで増加した後に緩やかに減少して送給速度によって定まる値に収束する。この動作によって、時刻t3のアーク再発生時電流値Iaを小さくすることができるので、スパッタの発生を抑制することができる。くびれを検出したときに溶接電流Iwを急速に減少させる手段として、上記では減流抵抗器Rを通電路に挿入する方法を説明した。これ以外の手段として、溶接装置の出力端子間にコンデンサをスイッチング素子を介して並列に接続し、くびれを検出するとスイッチング素子をオン状態にしコンデンサから放電電流を通電して溶接電流Iwを急速に減少させる方法もある(例えば、特許文献2参照)。   At time t2, as shown in FIG. 5B, it is detected that the welding voltage Vw has increased during the short circuit period Ts and the voltage increase value ΔV has become equal to the value of the predetermined squeezing detection reference value signal Vtn. If it is determined that constriction has occurred in the droplet, the constriction detection signal Nd becomes High level as shown in FIG. In response to this, as shown in FIG. 4D, the drive signal Dr goes to a low level, so that the transistor TR is turned off. As a result, the current reducing resistor R is inserted into the current path of the welding current Iw. The value of the current reducing resistor R is set to a value (about 0.5 to 3Ω) that is 10 times or more larger than the short-circuit load (about 0.01 to 0.03Ω). For this reason, the energy accumulated in the DC reactor and the cable reactor in the welding power source is suddenly discharged, and the welding current Iw decreases rapidly as shown in FIG. The current Il becomes. Here, assuming that the output voltage of the welding power source PS is 50V and the current reducing resistor R is 1Ω, the low-level current Il is 50A. As shown in FIG. 5B, the welding voltage Vw rapidly increases after once decreasing because the welding current Iw decreases rapidly at time t2. At time t3, when the short circuit is released and the arc is regenerated, the welding voltage Vw becomes equal to or higher than a predetermined short circuit / arc discrimination value Vta as shown in FIG. By detecting this, the squeezing detection signal Nd becomes the Low level as shown in FIG. 5C, and the drive signal Dr becomes the High level as shown in FIG. As a result, the transistor TR is turned on, and normal consumable electrode arc welding is controlled. At time t3, when the arc is regenerated and the transistor TR is turned on, the welding current Iw increases gradually to a predetermined high current value and gradually decreases as shown in FIG. Converges to a value determined by. By this operation, the current value Ia at the time of arc re-occurrence at time t3 can be reduced, so that the occurrence of sputtering can be suppressed. As a means for rapidly reducing the welding current Iw when the constriction is detected, the method for inserting the current reducing resistor R into the energizing path has been described above. As another means, a capacitor is connected in parallel between the output terminals of the welding apparatus via a switching element, and when the constriction is detected, the switching element is turned on and a discharge current is supplied from the capacitor to rapidly reduce the welding current Iw. There is also a method (see, for example, Patent Document 2).

上述したくびれ検出制御方法では、スパッタ発生量の抑制効果を大きくするためには、くびれの発生を正確に検出することが重要となる。くびれの発生及びその進行状態は、シールドガスの種類、溶接ワイヤの種類、溶接継手、溶接ワイヤの送給速度、溶接姿勢等の溶接条件によって変化する。このために、溶接条件に応じてくびれの発生を検出する感度を適正化する必要がある。このくびれ検出の感度は、上記のくびれ検出基準値Vtnを増減させることによって調整することができる。すなわち、くびれ検出基準値Vtnを増加させると感度は低くなり、逆に減少させると感度は高くなる。くびれ検出基準値Vtnが大きすぎると感度が低すぎることになり、上記のくびれ検出時間Tnが短くなり、時にはくびれを検出できないときも生じ、アーク再発生までに溶接電流を充分に減少させることができないので、スパッタ発生量の抑制効果が小さくなる。逆に、くびれ検出基準値Vtnが小さすぎると感度は高すぎることになり、上記のくびれ検出時間Tnが長くなりすぎてアークがなかなか再発生しないために溶接状態が不安定になる。したがって、上記のくびれ検出時間Tnが、50〜1000μs程度の範囲になるときが、くびれ検出基準値Vtnが適正値に設定されているときであると言える。   In the above-described constriction detection control method, it is important to accurately detect the occurrence of constriction in order to increase the effect of suppressing the amount of spatter generated. The occurrence of the constriction and the state of progress thereof vary depending on the welding conditions such as the type of shielding gas, the type of welding wire, the weld joint, the feeding speed of the welding wire, and the welding posture. For this reason, it is necessary to optimize the sensitivity for detecting the occurrence of constriction according to the welding conditions. The squeezing detection sensitivity can be adjusted by increasing or decreasing the squeezing detection reference value Vtn. That is, when the squeezing detection reference value Vtn is increased, the sensitivity is lowered, and conversely, when it is decreased, the sensitivity is increased. If the squeezing detection reference value Vtn is too large, the sensitivity will be too low, the squeezing detection time Tn will be shortened, and sometimes the squeezing cannot be detected, and the welding current can be sufficiently reduced before the arc is regenerated. Since this is not possible, the effect of suppressing the amount of spatter is reduced. Conversely, if the squeezing detection reference value Vtn is too small, the sensitivity will be too high, and the above-described squeezing detection time Tn will be too long and the arc will not reoccur, making the welding state unstable. Therefore, it can be said that the squeezing detection time Tn is in the range of about 50 to 1000 μs when the squeezing detection reference value Vtn is set to an appropriate value.

上述したように、くびれ検出基準値Vtnは溶接条件に応じて適正値に設定されている。しかし、送給速度の変動、溶融池の不規則な運動、溶滴形状のバラツキ等の変動要因によって、くびれ検出基準値Vtnを適正化していても、くびれ検出時間Tnはバラツキを生じる。このバラツキの範囲が、上述したように、50〜1000μs程度であるときは、スパッタの発生及び溶接状態の安定性にそれほど悪影響はない。また、くびれ検出時間Tnが、ときたま50μs未満になっても、少しスパッタが増える程度であり、大きな問題ではない。反面、くびれ検出時間Tnが1000μsを超え、特に2000μs以上になると、溶接状態が不安定になり、アークが再発生しない状態に至ることも生じる。このために、くびれを検出した時点からの経過時間が基準時間に達してもアークが再発生していないときは、溶接電流Iwを増加させて電磁的ピンチ力を大きくすることでくびれの進行を促進してアークの再発生を導く補償制御が慣用されている。以下、この補償制御(例えば、特許文献3参照)について説明する。   As described above, the squeezing detection reference value Vtn is set to an appropriate value according to the welding conditions. However, even if the squeezing detection reference value Vtn is optimized due to fluctuation factors such as fluctuations in the feeding speed, irregular movement of the molten pool, and variations in droplet shape, the squeezing detection time Tn varies. When the range of this variation is about 50 to 1000 μs as described above, there is not much adverse effect on the occurrence of spatter and the stability of the welded state. Moreover, even if the constriction detection time Tn occasionally becomes less than 50 μs, it is only a slight increase in spatter and is not a big problem. On the other hand, when the squeezing detection time Tn exceeds 1000 μs, particularly 2000 μs or more, the welding state becomes unstable, and the arc may not be regenerated. For this reason, if the arc has not regenerated even if the elapsed time from the point of detection of the constriction reaches the reference time, the constriction progresses by increasing the electromagnetic pinch force by increasing the welding current Iw. Compensation control is commonly used to promote and reinitiate arcs. Hereinafter, this compensation control (see, for example, Patent Document 3) will be described.

図7は、補償制御について説明するための上述した図6に対応する各信号のタイミングチャートである。同図(A)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(B)は溶接電圧Vwの時間変化を示し、同図(C)はくびれ検出信号Ndの時間変化を示し、同図(D)は駆動信号Drの時間変化を示す。同図において、時刻t21〜t3の期間の動作以外は、図6と同一であるのでそれらの説明は省略する。以下、同図を参照して時刻t21〜t3の期間の動作について説明する。   FIG. 7 is a timing chart of each signal corresponding to FIG. 6 described above for explaining the compensation control. (A) shows the time change of the welding current Iw, (B) shows the time change of the welding voltage Vw, (C) shows the time change of the squeezing detection signal Nd, (D) ) Shows the time change of the drive signal Dr. In the figure, the operations other than the operation during the period from time t21 to t3 are the same as those in FIG. The operation during the period from time t21 to t3 will be described below with reference to FIG.

時刻t2のくびれ検出時点からの経過時間tが、時刻t21において予め定めた基準時間Ttに達したときに、同図(B)に示すように、溶接電圧Vwは短絡/アーク判別値Vta未満であるので、アークはまだ再発生していない。このような場合には、同図(D)に示すように、駆動信号DrをHighレベルに変化させる。駆動信号DrがHighレベルになると、図5のトランジスタTRがオン状態になるので、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、低レベル電流Ilから急峻な傾斜で増加して所定値の高レベル電流Ihとなる。この急峻な傾斜は、溶接装置が出力できる最速の傾斜であり、1000A/ms程度である。高レベル電流Ihは500A程度である。溶接電流Iwが大きくなると、電磁的ピンチ力も大きくなるので、くびれの進行が促進されて、時刻t3においてアークが再発生する。溶接電圧Vwは、同図(B)に示すように、時刻t2の直後に一旦減少した後に、時刻t21まで緩やかに上昇する。そして、時刻t21において溶接電流Iwが高レベル電流Ihに増加すると、溶接電圧Vwは急上昇し、時刻t3において、アークが再発生すると、短絡/アーク判別値Vta以上のアーク電圧値となる。時刻t3においてアークが再発生すると、同図(A)に示すように、溶接電流Iwはそれ以降なだらかに減少して定常値に収束する。同図(C)に示すように、くびれ検出信号Ndは、時刻t2のくびれ検出時点から時刻t3のアーク再発生までHighレベルになる。同図(D)に示すように、駆動信号Drは、時刻t21からHighレベルとなる。上記の基準時間Ttは、1000μs程度に設定される。この基準時間Ttは、溶接ワイヤの種類、シールドガスの種類、溶接継手、溶接ワイヤの送給速度、溶接姿勢等に応じて適正値に設定される。   When the elapsed time t from the necking detection time at time t2 reaches a predetermined reference time Tt at time t21, the welding voltage Vw is less than the short circuit / arc discrimination value Vta as shown in FIG. As it is, the arc has not regenerated yet. In such a case, the drive signal Dr is changed to a high level as shown in FIG. When the drive signal Dr becomes high level, the transistor TR in FIG. 5 is turned on, so that the welding current Iw increases with a steep slope from the low level current Il as shown in FIG. Becomes a high level current Ih. This steep inclination is the fastest inclination that the welding apparatus can output, and is about 1000 A / ms. The high level current Ih is about 500A. As the welding current Iw increases, the electromagnetic pinch force also increases, so that the progress of the constriction is promoted and the arc is regenerated at time t3. As shown in FIG. 5B, the welding voltage Vw once decreases immediately after time t2, and then gradually increases until time t21. When the welding current Iw increases to the high level current Ih at time t21, the welding voltage Vw increases rapidly. When the arc is regenerated at time t3, the arc voltage value becomes equal to or greater than the short circuit / arc determination value Vta. When the arc is regenerated at time t3, the welding current Iw gradually decreases and converges to a steady value as shown in FIG. As shown in FIG. 6C, the squeezing detection signal Nd is at a high level from the time of squeezing detection at time t2 until the occurrence of arc at time t3. As shown in FIG. 4D, the drive signal Dr becomes High level from time t21. The reference time Tt is set to about 1000 μs. This reference time Tt is set to an appropriate value according to the type of welding wire, the type of shield gas, the weld joint, the feeding speed of the welding wire, the welding posture, and the like.

特開2006−281219号公報JP 2006-281219 A 特開2005−288540号公報JP 2005-288540 A 特開2006−116585号公報JP 2006-116585 A

上述したように、くびれ検出時点からの経過時間が基準時間に達してもアークが再発生していないときは、溶接電流を増加させることによって、溶接状態が不安定になることを防止している。しかし、このような補償制御を行うと、図7(A)に示すように、時刻t3においてアークが再発生したときの電流値が大きな値になるために、大粒のスパッタが発生するという問題があった   As described above, the welding state is prevented from becoming unstable by increasing the welding current when the arc has not regenerated even when the elapsed time from the necking detection time reaches the reference time. . However, when such compensation control is performed, as shown in FIG. 7A, since the current value when the arc is regenerated at time t3 becomes a large value, there is a problem that large spatters are generated. there were

そこで、本発明では、くびれ検出時点からの経過時間が基準時間に達してもアークが再発生していないときに、スパッタの発生を増やすことなく円滑にアークの再発生を行わせることができる消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, in the present invention, when the arc has not regenerated even if the elapsed time from the time of detection of the constriction has reached the reference time, the arc can be regenerated smoothly without increasing the generation of spatter. An object of the present invention is to provide a constriction detection control method for electrode arc welding.

上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、溶接ワイヤと母材との間でアーク発生状態と短絡状態とを繰り返す消耗電極アーク溶接にあって、短絡状態からアークが再発生する前兆現象である溶滴のくびれを検出し、このくびれ検出時点から短絡負荷に通電する溶接電流を減少させて低レベル電流の状態でアークを再発生させる消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法において、
前記くびれ検出時点からの経過時間がアークが再発生する前に予め定めた基準時間に達したときは溶接電流を前記低レベル電流から高レベル電流へと増加させてアークを再発生させ、この高レベル電流の値及び/又は立上り傾斜を前記基準時間に達した時点での前記くびれの進行度に応じて変化させる、
ことを特徴とする消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法である。
In order to solve the above-described problems, the invention of claim 1 is consumable electrode arc welding in which an arc generation state and a short circuit state are repeated between a welding wire and a base material, and the arc is regenerated from the short circuit state. In the constriction detection control method of consumable electrode arc welding, which detects the constriction of droplets, which is a precursor phenomenon, and reduces the welding current passed through the short-circuit load from the time of the constriction detection to regenerate the arc in a low level current state.
When the elapsed time from the necking detection time reaches a predetermined reference time before the arc is regenerated, the welding current is increased from the low level current to the high level current to regenerate the arc. The level current value and / or rising slope is changed according to the progress of the constriction when the reference time is reached.
This is a constriction detection control method for consumable electrode arc welding.

請求項2の発明は、前記くびれの進行度を、溶接ワイヤと母材との間の電圧値又は抵抗値の変化によって検出する、
ことを特徴とする請求項1記載の消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法である。
The invention of claim 2 detects the progress of the constriction by a change in voltage value or resistance value between the welding wire and the base material.
The constriction detection control method for consumable electrode arc welding according to claim 1.

本発明によれば、くびれ検出時点からの経過時間がアークが再発生する前に基準時間に達したときは溶接電流を低レベル電流から高レベル電流へと増加させてアークを再発生させ、この高レベル電流の値及び/又は立上り傾斜を基準時間に達した時点でのくびれの進行度に応じて変化させる。くびれの進行度が進んでいるときは、高レベル電流が比較的小さな値であってもアーク再発生に早期に導くことができる。他方、くびれの進行度が遅れているときは、高レベル電流が比較的大きな値でないとアーク再発生に導くことはできない。くびれ検出時点からの経過時間が基準時間以上となり高レベル電流が通電するケースは、溶接条件にもよるが1秒間当たり数回発生する。そして、基準時間に達した時点でのくびれの進行度にはバラツキがあるので、高レベル電流の値もそれに対応して変化することになる。この結果、アークが再発生したときの電流値も種々に変化することになり、その平均値は従来技術よりも小さな値となる。したがって、本発明では、くびれ検出時点からの経過時間が基準時間以上となった場合でも、円滑なアーク再発生に導くことができ、かつ、大粒のスパッタの発生量を総量として低減することができる。   According to the present invention, when the elapsed time from the squeezing detection time reaches the reference time before the arc is regenerated, the welding current is increased from the low level current to the high level current to regenerate the arc. The value of the high level current and / or the rising slope is changed according to the progress of the constriction when the reference time is reached. When the degree of progress of the constriction is advanced, even if the high level current is a relatively small value, it is possible to lead to the arc regeneration early. On the other hand, when the progress of the constriction is delayed, the arc cannot be regenerated unless the high level current is a relatively large value. A case in which the elapsed time from the point of detection of the squeezing is longer than the reference time and a high level current is applied occurs several times per second, depending on the welding conditions. Since the progress of the constriction at the time when the reference time is reached varies, the value of the high level current also changes correspondingly. As a result, the current value when the arc is regenerated also changes variously, and the average value is smaller than that of the prior art. Therefore, in the present invention, even when the elapsed time from the necking detection time is equal to or longer than the reference time, it is possible to lead to a smooth arc regeneration, and the amount of large spatter generated can be reduced as a total amount. .

本発明の実施の形態に係る消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。It is a block diagram of the welding apparatus for implementing the constriction detection control method of the consumable electrode arc welding which concerns on embodiment of this invention. 図1の溶接装置における各信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of each signal in the welding apparatus of FIG. 図1の高レベル電流設定回路IHRに内蔵されている電流設定関数及び立上り傾斜設定回路SRに内蔵されている傾斜設定関数の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a current setting function built in a high level current setting circuit IHR and a slope setting function built in a rising slope setting circuit SR in FIG. 1. 従来技術において、短絡期間Tsとアーク期間Taとを繰り返す消耗電極アーク溶接における電流・電圧波形及び溶滴移行を示す図である。In a prior art, it is a figure which shows the electric current and voltage waveform and droplet transfer in consumable electrode arc welding which repeats the short circuit period Ts and the arc period Ta. 従来技術のくびれ検出制御方法を搭載した溶接装置のブロック図である。It is a block diagram of the welding apparatus carrying the necking detection control method of a prior art. 図5の溶接装置における各信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of each signal in the welding apparatus of FIG. 従来技術における補償制御について説明するための上述した図6に対応する各信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of each signal corresponding to above-mentioned FIG. 6 for demonstrating the compensation control in a prior art.

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。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係る消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法を実施するための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。   FIG. 1 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out a constriction detection control method for consumable electrode arc welding according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, each block will be described with reference to FIG.

電源主回路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の出力制御を行い、溶接電圧Vw及び溶接電流Iwを出力する。この電源主回路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、誤差増幅信号Eaを入力としてパルス幅変調制御を行う変調回路、パルス幅変調制御信を入力としてインバータ回路のスイッチング素子を駆動するインバータ駆動回路から構成される。   The power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) such as three-phase 200 V, performs output control such as inverter control according to an error amplification signal Ea described later, and outputs a welding voltage Vw and a welding current Iw. This power supply main circuit PM is omitted in the drawing, but a primary rectifier that rectifies commercial power, a smoothing capacitor that smoothes the rectified direct current, an inverter circuit that converts the smoothed direct current to high frequency alternating current, and high frequency alternating current for welding A high-frequency transformer that steps down to a suitable voltage value, a secondary rectifier that rectifies the stepped-down high-frequency alternating current into direct current, a reactor that smoothes the rectified direct current, a modulation circuit that performs pulse width modulation control using the error amplification signal Ea as an input, The inverter driving circuit is configured to drive the switching element of the inverter circuit with the pulse width modulation control signal as an input.

減流抵抗器Rは、上記の電源主回路PM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、上述した従来技術と同様である。トランジスタTRは、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 current reducing resistor R is inserted between the power supply main circuit PM and the welding torch 4. The value of the current reducing resistor R is the same as that of the above-described prior art. The transistor TR is connected in parallel with the current reducing resistor R and is controlled to be turned on or off in accordance with a drive signal Dr described later.

溶接ワイヤ1は、送給モータ(図示は省略)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が印加し、アーク3中を溶接電流Iwが通電する。同図において、溶接ワイヤの送給を制御する回路については、図示は省略する。   The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by the rotation of a feeding roll 5 coupled to a feeding motor (not shown), 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 is passed through the arc 3. In the figure, the circuit for controlling the feeding of the welding wire is not shown.

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、上記の溶接電圧Vwを検出して、電圧検出信号Vd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 welding voltage Vw and outputs a voltage detection signal Vd.

短絡/アーク判別回路SDは、上記の電圧検出信号Vdを入力として、その値が予め定めた短絡/アーク判別値Vta未満であるときは短絡状態にあると判別してHighレベルとなり、以上のときはアーク発生状態にあると判別してLowレベルになる短絡/アーク判別信号Sdを出力する。くびれ検出回路NDは、従来技術と同様に、上記の電圧検出信号Vd及び上記の電流検出信号Idを入力として、上述したように短絡期間中の電圧上昇値ΔVが予め定めたくびれ検出基準値Vtnの値に達した時点でHighレベルとなり、アークが再発生して電圧検出信号Vdの値が短絡/アーク判別値Vta以上になった時点でLowレベルになるくびれ検出信号Ndを出力する。上述したように、短絡期間中の電圧検出信号Vdの微分値がそれに対応したくびれ検出基準値Vtnに達した時点でくびれ検出信号NdをHighレベルに変化させるようにしても良い。さらに、電圧検出信号Vdの値を電流検出信号Idの値で除算して溶滴の抵抗値を算出し、この抵抗値の微分値がそれに対応するくびれ検出基準値Vtnに達した時点でくびれ検出信号NdをHighレベルに変化させるようにしても良い。   The short-circuit / arc discrimination circuit SD receives the voltage detection signal Vd as described above, and when the value is less than a predetermined short-circuit / arc discrimination value Vta, the short-circuit / arc discrimination circuit determines that it is in a short-circuit state and becomes a high level. Outputs a short-circuit / arc determination signal Sd which is determined to be in the arc generation state and becomes low level. As in the prior art, the squeezing detection circuit ND receives the voltage detection signal Vd and the current detection signal Id as described above, and the voltage increase value ΔV during the short-circuit period as described above is a predetermined squeezing detection reference value Vtn. When the value reaches the high level, the squeezing detection signal Nd is output at a high level when the arc is regenerated and the voltage detection signal Vd becomes equal to or greater than the short-circuit / arc discrimination value Vta. As described above, the squeezing detection signal Nd may be changed to a high level when the differential value of the voltage detection signal Vd during the short circuit period reaches the squeezing detection reference value Vtn corresponding thereto. Further, the resistance value of the droplet is calculated by dividing the value of the voltage detection signal Vd by the value of the current detection signal Id, and when the differential value of the resistance value reaches the corresponding squeezing detection reference value Vtn, the squeezing is detected. The signal Nd may be changed to a high level.

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。この低レベル電流設定信号Ilrの値は50A程度に設定される。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。駆動回路DRは、この電流比較信号Cm及び上記のくびれ検出信号Ndを入力として、くびれ検出信号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、短絡負か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 low level current setting circuit ILR outputs a predetermined low level current setting signal Ilr. The value of the low level current setting signal Ilr is set to about 50A. The current comparison circuit CM receives the low-level current setting signal Ilr and the current detection signal Id as input, and outputs a current comparison signal Cm that is at a high level when Id <Ilr and is at a low level when Id ≧ Ilr. Output. The drive circuit DR receives the current comparison signal Cm and the above-described squeezing detection signal Nd, changes to a low level when the squeezing detection 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. The drive signal Dr that changes in level is output to the base terminal of the transistor TR. Therefore, when the constriction is detected, the drive signal Dr becomes a low level, the transistor TR is turned off, and the current reducing resistor R is inserted into the energization path. To do. When the sharply decreased welding current Iw value decreases to the low level current setting signal Ilr value, the drive signal Dr becomes a high level and the transistor TR is turned on. Return to the state.

基準時間設定回路TTRは、予め定めた基準時間設定信号Ttrを出力する。この基準時間設定信号Ttrの値は、600〜1000μs程度に設定される。経過時間判別回路CTは、この基準時間設定信号Ttr及び上記のくびれ検出信号Ndを入力として、くびれ検出信号NdがHighレベルになっている時間が基準時間設定信号Ttrの値に達した時点でHighレベルにセットされ、くびれ検出信号NdがLowレベルに変化した時点でLowレベルにリセットされる経過時間判別信号Ctを出力する。   The reference time setting circuit TTR outputs a predetermined reference time setting signal Ttr. The value of the reference time setting signal Ttr is set to about 600 to 1000 μs. The elapsed time discriminating circuit CT receives the reference time setting signal Ttr and the above-described squeezing detection signal Nd, and when the time when the squeezing detection signal Nd is at the high level reaches the value of the reference time setting signal Ttr, High. When the squeezing detection signal Nd changes to the Low level, an elapsed time determination signal Ct that is reset to the Low level is output.

くびれ進行度検出回路NSは、上記の経過時間判別信号Ct、上記の電圧検出信号Vd及び上記の電流検出信号Idを入力として、経過時間判別信号CtがHighレベルになった時点における電圧検出信号Vdの値をくびれ進行度信号Nsとして出力する。電圧検出信号Vdの値が大きいほど、くびれが進行していることを示すので、電圧検出信号Vdの値をくびれの進行度を示す指標として使用することができる。また、経過時間判別信号CtがHighレベルになった時点における電圧検出信号Vdの微分値をくびれの進行度を示す指標として使用することもできる。さらに、経過時間判別信号CtがHighレベルになった時点における溶滴の抵抗値(=Vd/Id)の値又は微分値を、くびれの進行度を示す指標として使用することもできる。高レベル電流設定回路IHRは、このくびれ進行度信号Nsを入力として、予め定めた電流設定関数によって算出された高レベル電流設定信号Ihrを出力する。立上り傾斜設定回路SRは、このくびれ進行度信号Nsを入力として、予め定めた傾斜設定関数によって算出された立上り傾斜設定信号Srを出力する。電流設定関数及び傾斜設定関数については、図3で後述する。   The squeezing progress detection circuit NS receives the elapsed time determination signal Ct, the voltage detection signal Vd, and the current detection signal Id, and receives the voltage detection signal Vd at the time when the elapsed time determination signal Ct becomes High level. Is output as a constriction progress signal Ns. As the value of the voltage detection signal Vd is larger, it indicates that the constriction is progressing. Therefore, the value of the voltage detection signal Vd can be used as an index indicating the progress of the constriction. Further, the differential value of the voltage detection signal Vd at the time when the elapsed time determination signal Ct becomes the High level can be used as an index indicating the progress of the constriction. Further, the resistance value (= Vd / Id) of the droplet at the time when the elapsed time determination signal Ct becomes the High level or the differential value can be used as an index indicating the progress of the constriction. The high level current setting circuit IHR outputs the high level current setting signal Ihr calculated by a predetermined current setting function with the squeezing progress signal Ns as an input. The rising slope setting circuit SR receives the squeezing progress signal Ns as an input, and outputs a rising slope setting signal Sr calculated by a predetermined slope setting function. The current setting function and the slope setting function will be described later with reference to FIG.

電流設定回路IRは、上記の短絡/アーク判別信号Sd、上記の低レベル電流設定信号Ilr、上記のくびれ検出信号Nd、上記の経過時間判別信号Ct、上記の高レベル電流設定信号Ihr及び上記の立上り傾斜設定信号Srを入力として、以下の処理を行い、電流設定信号Irを出力する。この回路の動作については、図2でも詳述する。
1)短絡/アーク判別信号SdがHighレベル(短絡)に変化した時点から予め定めた初期期間中は、予め定めた初期電流設定値を電流設定信号Irとして出力する。
2)その後は、電流設定信号Irの値を、上記の初期電流設定値から予め定めた傾斜設定値で定まる傾斜で予め定めたピーク設定値まで上昇させ、その値を維持する。
3)くびれ検出信号NdがHighレベル(くびれ検出)に変化すると、電流設定信号Irの値を低レベル電流設定信号Ilrの値に切り換える。
4)経過時間判別信号CtがHighレベル(くびれ検出時間が基準時間に達した時点)に変化すると、電流設定信号Irの値を、低レベル電流設定信号Ilrの値から立上り傾斜設定信号Srによって定まる傾斜で高レベル電流設定信号Ihrの値まで上昇させ、その値を維持する。
The current setting circuit IR includes the short circuit / arc determination signal Sd, the low level current setting signal Ilr, the squeezing detection signal Nd, the elapsed time determination signal Ct, the high level current setting signal Ihr, and the above The following processing is performed with the rising slope setting signal Sr as an input, and the current setting signal Ir is output. The operation of this circuit is also described in detail in FIG.
1) A predetermined initial current set value is output as the current setting signal Ir during a predetermined initial period from the time when the short circuit / arc determination signal Sd changes to the high level (short circuit).
2) Thereafter, the value of the current setting signal Ir is increased from the initial current setting value to a predetermined peak setting value with a slope determined by a predetermined slope setting value, and the value is maintained.
3) When the squeezing detection signal Nd changes to the high level (squeezing detection), the value of the current setting signal Ir is switched to the value of the low level current setting signal Ilr.
4) When the elapsed time determination signal Ct changes to the High level (when the squeezing detection time reaches the reference time), the value of the current setting signal Ir is determined from the value of the low level current setting signal Ilr by the rising slope setting signal Sr. The value is increased to the value of the high level current setting signal Ihr by the inclination, and the value is maintained.

電圧設定回路VRは、アーク期間中の溶接電圧を設定するための予め定めた電圧設定信号Vrを出力する。電流誤差増幅回路EIは、上記の電流設定信号Ir(+)と上記の電流検出信号Id(−)との誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Eiを出力する。電圧誤差増幅回路EVは、上記の電圧設定信号Vr(+)と電圧検出信号Vd(−)との誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Evを出力する。制御切換回路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及び上記の短絡/アーク判別信号Sdを入力として、短絡/アーク判別信号SdがHighレベル(短絡)のときは電流誤差増幅信号Eiを誤差増幅信号Eaとして出力し、Lowレベル(アーク)のとき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。この回路により、短絡期間中は定電流制御となり、アーク期間中は定電圧制御となる。   The voltage setting circuit VR outputs a predetermined voltage setting signal Vr for setting the welding voltage during the arc period. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the current setting signal Ir (+) and the current detection signal Id (−) and outputs a current error amplification signal Ei. The voltage error amplification circuit EV amplifies an error between the voltage setting signal Vr (+) and the voltage detection signal Vd (−) and outputs a voltage error amplification signal Ev. The control switching circuit SW receives the current error amplification signal Ei, the voltage error amplification signal Ev, and the short circuit / arc determination signal Sd as an input. When the short circuit / arc determination signal Sd is at a high level (short circuit), the current is amplified. The error amplification signal Ei is output as the error amplification signal Ea, and when the level is low (arc), the voltage error amplification signal Ev is output as the error amplification signal Ea. This circuit provides constant current control during the short circuit period and constant voltage control during the arc period.

図2は、図1で上述した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)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(B)は溶接電圧Vwの時間変化を示し、同図(C)はくびれ検出信号Ndの時間変化を示し、同図(D)は駆動信号Drの時間変化を示し、同図(E)は短絡/アーク判別信号Sdの時間変化を示し、同図(F)は経過時間判別信号Ctの時間変化を示し、同図(G)は電流設定信号Irの時間変化を示す。同図は、くびれ検出時点からの経過時間がアークが再発生する前に基準時間Ttに達した場合であり、上述した図7に対応している。くびれ検出時点からの経過時間が基準時間Ttに達する前にアークが再発生する正常な状態の場合のタイミングチャートは、基本的には上述した図6と同様の動作となる。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 2 is a timing chart of each signal in the welding apparatus described above with reference to FIG. (A) shows the time change of the welding current Iw, (B) shows the time change of the welding voltage Vw, (C) shows the time change of the squeezing detection signal Nd, (D) ) Shows the time change of the drive signal Dr, FIG. 8E shows the time change of the short circuit / arc discrimination signal Sd, FIG. 8F shows the time change of the elapsed time discrimination signal Ct, and FIG. ) Shows the time change of the current setting signal Ir. This figure shows a case where the elapsed time from the point of detection of the squeezing reaches the reference time Tt before the arc is regenerated, and corresponds to FIG. 7 described above. The timing chart in the normal state where the arc is regenerated before the elapsed time from the squeezing detection time reaches the reference time Tt is basically the same operation as in FIG. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

(1)時刻t1の短絡発生から時刻t2のくびれ検出時点までの動作
この期間中の動作は、上述した図6と同様である。時刻t1において溶接ワイヤが母材と接触すると短絡状態になり、同図(B)に示すように、溶接電圧Vwは数V程度の短絡電圧値に急減する。この溶接電圧Vwが短絡/アーク判別値Vta未満になったことを判別して、同図(E)に示すように、短絡/アーク判別信号SdはLowレベルからHighレベルに変化する。これに応動して、同図(G)に示すように、電流設定信号Irは時刻t1において低レベル電流設定信号Ilrの値から少し大きな値である予め定めた初期電流設定値に変化する。ここで、電流設定信号Irの値が、時刻t1以前に低レベル電流設定信号Ilrの値であるのは、前回の短絡の解除(アーク再発生)がくびれ検出時点からの経過時間が基準時間Ttに達する前に行われたためである。基準時間Ttに達した以後に行われた場合には、時刻t1以前の電流設定信号Irの値は、高レベル電流設定信号Ihrの値となる。どちらの値であっても、電流設定信号Irは時刻t1以後の短絡期間しか使用されないので、動作には無関係である。電流設定信号Irは、同図(G)に示すように、時刻t1〜t11の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、時刻t11〜t12の期間中は予め定めた傾斜設定値で定まる傾斜で上昇し、時刻t12〜t2の期間中は予め定めたピーク設定値となる。短絡期間中は上述したように定電流制御されているので溶接電流Iwは電流設定信号Irに相当する値に制御される。このために、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、時刻t1においてアーク期間の溶接電流から急減し、時刻t1〜t11の初期期間中は初期電流値となり、時刻t11〜t12の期間中は所定傾斜で上昇し、時刻t12〜t2の期間中はピーク値となる。同図(B)に示すように、溶接電圧Vwは、溶接電流Iwがピーク値となる時刻t12あたりから急上昇する。これは、溶滴にくびれが発生したためである。同図(C)に示すように、くびれ検出信号Ndは、後述する時刻t2〜t3の期間以外はLowレベルとなる。同図(D)に示すように、駆動信号Drは、後述する時刻t2〜t21の期間はLowレベルとなり、それ以外の期間はHighレベルとなる。したがって、同図において時刻t2以前の期間中は、駆動信号DrはHighレベルとなり、図1のトランジスタTRがオン状態となるので、減流抵抗器Rは短絡されて通常の消耗電極アーク溶接装置と同一の状態となる。同図(F)に示すように、経過時間判別信号Ctは、後述する時刻t22〜t3の期間Highレベルとなり、それ以外の期間はLowレベルとなる。
(1) Operation from occurrence of short circuit at time t1 to squeezing detection time at time t2 The operation during this period is the same as that in FIG. When the welding wire comes into contact with the base material at time t1, a short-circuit state occurs, and the welding voltage Vw rapidly decreases to a short-circuit voltage value of about several volts as shown in FIG. When it is determined that the welding voltage Vw is less than the short circuit / arc determination value Vta, the short circuit / arc determination signal Sd changes from the Low level to the High level as shown in FIG. In response to this, as shown in FIG. 5G, the current setting signal Ir changes from the value of the low level current setting signal Ilr to a predetermined initial current setting value which is a little larger at time t1. Here, the value of the current setting signal Ir is the value of the low-level current setting signal Ilr before the time t1 because the elapsed time from the time when the previous short-circuit release (arc reoccurrence) is detected is the reference time Tt. It was because it was done before reaching. When it is performed after reaching the reference time Tt, the value of the current setting signal Ir before time t1 becomes the value of the high level current setting signal Ihr. Regardless of the value, the current setting signal Ir is irrelevant to the operation because only the short-circuit period after the time t1 is used. The current setting signal Ir has a predetermined initial current setting value during a predetermined initial period from time t1 to t11, and a predetermined slope setting during the period from time t11 to t12, as shown in FIG. It rises at a slope determined by the value, and becomes a predetermined peak setting value during the period from time t12 to t2. Since the constant current control is performed as described above during the short circuit period, the welding current Iw is controlled to a value corresponding to the current setting signal Ir. For this reason, as shown in FIG. 6A, the welding current Iw rapidly decreases from the welding current in the arc period at time t1, and becomes an initial current value during the initial period from time t1 to t11, and from time t11 to t12. It rises at a predetermined slope during the period, and reaches a peak value during the period from time t12 to t2. As shown in FIG. 5B, the welding voltage Vw increases rapidly from around time t12 when the welding current Iw reaches its peak value. This is because constriction occurs in the droplets. As shown in FIG. 5C, the squeezing detection signal Nd is at a low level except during a period from time t2 to t3 described later. As shown in FIG. 4D, the drive signal Dr is at a low level during a period from time t2 to t21, which will be described later, and is at a high level during other periods. Accordingly, during the period before time t2 in the figure, the drive signal Dr is at a high level, and the transistor TR in FIG. 1 is turned on, so that the current reducing resistor R is short-circuited and the normal consumable electrode arc welding apparatus is used. It becomes the same state. As shown in FIG. 5F, the elapsed time determination signal Ct is at a high level during a period from time t22 to t3 described later, and is at a low level during other periods.

(2)時刻t2のくびれ検出時点から時刻t22の基準時間Ttに達するまでの動作
時刻t2において、同図(B)に示すように、溶接電圧Vwが急上昇して初期期間中の電圧値からの電圧上昇値ΔVが予め定めたくびれ検出基準値Vtnと等しくなったことによってくびれを検出すると、同図(C)に示すように、くびれ検出信号NdはHighレベルに変化する。これに応動して、同図(D)に示すように、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はオフ状態となり減流抵抗器Rが通電路に挿入される。同時に、同図(G)に示すように、電流設定信号Irは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(A)に示すように、溶接電流Iwはピーク値から低レベル電流値Ilへと急減する。そして、時刻t21において溶接電流Iwが低レベル電流値Ilまで減少すると、同図(D)に示すように、駆動信号DrはHighレベルに戻るので、図1のトランジスタTRはオン状態となり減流抵抗器Rは短絡される。同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、電流設定信号Irが低レベル電流設定信号Ilrのままであるので、低レベル電流値Ilを維持する。したがって、トランジスタTRは、時刻t2にくびれが検出されてから時刻t21に溶接電流Iwが低レベル電流値Ilに減少するまでの期間のみオフ状態となる。同図(B)に示すように、溶接電圧Vwは、時刻t2から一旦減少した後に緩やかに上昇する。しかし、同図は時刻t2のくびれ検出時点からの経過時間が基準時間Ttに達する時刻t22の前にアークが再発生しない場合であるので、溶接電圧Vwは時刻t22までに急上昇して短絡/アーク判別値Vta以上となることはない。
(2) Operation from the time when the necking is detected at time t2 until the reference time Tt at time t22 is reached At time t2, as shown in FIG. 5B, the welding voltage Vw rapidly rises from the voltage value during the initial period. When the necking is detected when the voltage increase value ΔV becomes equal to the predetermined necking detection reference value Vtn, the necking detection signal Nd changes to the high level as shown in FIG. In response to this, as shown in FIG. 4D, the drive signal Dr becomes the low level, so that the transistor TR in FIG. 1 is turned off and the current reducing resistor R is inserted into the energization path. At the same time, the current setting signal Ir is reduced to the value of the low level current setting signal Ilr, as shown in FIG. For this reason, as shown in FIG. 5A, the welding current Iw rapidly decreases from the peak value to the low level current value Il. When the welding current Iw decreases to the low level current value Il at time t21, as shown in FIG. 4D, the drive signal Dr returns to the high level, so that the transistor TR in FIG. The device R is short-circuited. As shown in FIG. 6A, the welding current Iw maintains the low level current value Il because the current setting signal Ir remains the low level current setting signal Ilr. Therefore, the transistor TR is turned off only during a period from when the constriction is detected at time t2 until the welding current Iw decreases to the low level current value Il at time t21. As shown in FIG. 5B, the welding voltage Vw gradually increases after once decreasing from time t2. However, since this figure shows a case where the arc does not reappear before time t22 when the elapsed time from the time of detection of the squeezing at time t2 reaches the reference time Tt, the welding voltage Vw rises sharply by time t22 and short-circuit / arc It does not exceed the discrimination value Vta.

(3)時刻t22の基準時間Ttに達した時点から時刻t3のアーク再発生までの動作
時刻t22において、時刻t2にくびれ検出信号NdがHighレベルになった時点からの経過時間が基準時間設定信号Ttrによって定まる基準時間Ttに達すると、同図(F)に示すように、経過時間判別信号CtはHighレベルに変化する。これに応動して、同図(G)に示すように、電流設定信号Irは、低レベル電流設定信号Ilrの値から立上り傾斜設定信号Srによって定まる傾斜で高レベル電流設定信号Ihrの値まで上昇して、その値を維持する。このために、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、低レベル電流値Ilから所定の立上り傾斜Sで高レベル電流値Ihまで上昇し、その値を維持する。立上り傾斜設定信号Sr及び高レベル電流設定信号Ihrの両値は、経過時間判別信号CtがHighレベルに変化する時刻t22時点でのくびれの進行度に応じて予め定めた関数に従って変化させる。くびれの進行度については、図1で上述したとおりである。関数については、図3で後述する。溶接電流Iwが増加したことによってくびれの進行が促進されて時刻t3においてアークが再発生すると、同図(B)に示すように、溶接電圧Vwは、溶接電流Iwが高レベル電流値Ihになったあたりから急上昇して、時刻t3において短絡/アーク判別値Vta以上となる。これに応動して、同図(E)に示すように、短絡/アーク判別信号SdがLowレベルに変化する。この結果、溶接装置は定電流制御から定電圧制御へと切り換えられる。このために、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは高レベル電流値Ihから次第に減少する。同図(C)に示すように、くびれ検出信号Ndは、短絡/アーク判別信号SdがLowレベルに変化するので、Lowレベルに変化する。同様に、同図(F)に示すように、経過時間判別信号CtもLowレベルに変化する。同図(G)に示すように、電流設定信号Irは、時刻t3以後もその値を維持する。ここでは、時刻t3時点では高レベル電流設定信号Ihrの値となっているので、その値を維持することになる。
(3) Operation from the time when the reference time Tt at the time t22 is reached to the occurrence of the arc again at the time t3 At the time t22, the elapsed time from the time when the squeezing detection signal Nd becomes High level at the time t2, the reference time setting signal When the reference time Tt determined by Ttr is reached, the elapsed time determination signal Ct changes to High level as shown in FIG. In response to this, as shown in FIG. 4G, the current setting signal Ir rises from the value of the low level current setting signal Ilr to the value of the high level current setting signal Ihr at a slope determined by the rising slope setting signal Sr. And maintain that value. For this reason, as shown in FIG. 2A, the welding current Iw rises from the low level current value Il to the high level current value Ih with a predetermined rising slope S, and maintains that value. Both values of the rising slope setting signal Sr and the high level current setting signal Ihr are changed according to a predetermined function according to the progress of the constriction at the time t22 when the elapsed time determination signal Ct changes to the high level. The progress of the constriction is as described above with reference to FIG. The function will be described later with reference to FIG. When the progress of the constriction is promoted by increasing the welding current Iw and the arc is regenerated at time t3, the welding voltage Vw becomes the high level current value Ih as shown in FIG. It rises rapidly from the hit, and becomes short circuit / arc discrimination value Vta or more at time t3. In response to this, as shown in FIG. 5E, the short circuit / arc discrimination signal Sd changes to the low level. As a result, the welding apparatus is switched from constant current control to constant voltage control. For this reason, as shown in FIG. 5A, the welding current Iw gradually decreases from the high level current value Ih. As shown in FIG. 5C, the squeezing detection signal Nd changes to the low level because the short circuit / arc determination signal Sd changes to the low level. Similarly, as shown in FIG. 5F, the elapsed time determination signal Ct also changes to the Low level. As shown in FIG. 5G, the current setting signal Ir maintains its value after time t3. Here, since the value of the high-level current setting signal Ihr is the time t3, the value is maintained.

図3は、図1で上述した高レベル電流設定回路IHRに内蔵されている電流設定関数及び立上り傾斜設定回路SRに内蔵されている傾斜設定関数の一例を示す図である。同図の横軸はくびれ進行度信号Ns(V)を示しており、0〜10Vの範囲となっている。左縦軸は高レベル電流設定信号Ihr(A)を示しており、0〜600Aの範囲となっている。右縦軸は立上り傾斜設定信号Sr(A/ms)を示しており、0〜600A/msの範囲となっている。同図において、実線は電流設定関数を示しており、くびれ進行度信号Nsと高レベル電流設定信号Ihrとの関係を示す。破線は傾斜設定関数を示しており、くびれ進行度信号Nsと立上り傾斜設定信号Srとの関係を示す。   FIG. 3 is a diagram showing an example of the current setting function built in the high level current setting circuit IHR and the slope setting function built in the rising slope setting circuit SR described above with reference to FIG. The horizontal axis of the figure shows the squeezing progress signal Ns (V), which is in the range of 0 to 10V. The left vertical axis indicates the high level current setting signal Ihr (A), which is in the range of 0 to 600A. The right vertical axis indicates the rising slope setting signal Sr (A / ms), which is in the range of 0 to 600 A / ms. In the figure, the solid line shows the current setting function, and shows the relationship between the squeezing progress signal Ns and the high level current setting signal Ihr. The broken line indicates the slope setting function, and shows the relationship between the squeezing progress signal Ns and the rising slope setting signal Sr.

くびれ進行度信号Nsとしては、上述したように、経過時間判別信号CtがHighレベルになった時点における電圧検出信号Vdの値を使用する場合である。すなわち、くびれ検出時点からの経過時間がアークが再発生する前に基準時間Ttに達した時点(図2の時刻t22)における溶接電圧Vwの値である。   As the squeezing progress signal Ns, as described above, the value of the voltage detection signal Vd at the time when the elapsed time determination signal Ct becomes the high level is used. That is, it is the value of the welding voltage Vw at the time (time t22 in FIG. 2) when the elapsed time from the necking detection time reaches the reference time Tt before the arc is regenerated.

同図に示すように、電流設定関数は、Ns<3.0のときはIhr=500となり、3.0≦Ns<7.0の範囲ではIhrは500から200まで右肩下がりの直線となり、Ns≧7.0のときはIhr=200となる。また、傾斜設定関数は、Ns<3.0のときはSr=500となり、3.0≦Ns<7.0の範囲ではSrは500から100まで右肩下がりの直線となり、Ns≧7.0のときはSr=100となる。すなわち、高レベル電流設定信号Ihrの値は、くびれ進行度信号Nsが大きくなる(くびれの進行度が進む)のに伴い、概ね小さくなる。立上り傾斜設定信号Srの値は、くびれ進行度信号Nsが大きくなる(くびれの進行度が進む)のに伴い、概ね小さくなる。両関数共に、曲線状、階段状等に変化するようにしても良い。両関数は、溶接ワイヤの種類、シールドガスの種類、溶接継手、溶接ワイヤの送給速度、溶接姿勢等に応じて実験によって適正化することが望ましい。   As shown in the figure, the current setting function is Ihr = 500 when Ns <3.0, and Ihr is a straight line descending from 500 to 200 in the range of 3.0 ≦ Ns <7.0. When Ns ≧ 7.0, Ihr = 200. Further, the slope setting function is Sr = 500 when Ns <3.0, and in the range of 3.0 ≦ Ns <7.0, Sr is a straight line descending from 500 to 100, and Ns ≧ 7.0. In this case, Sr = 100. That is, the value of the high-level current setting signal Ihr generally decreases as the squeezing progress signal Ns increases (the progress of the squeezing progresses). The value of the rising slope setting signal Sr generally decreases as the constriction progress signal Ns increases (the progress of the constriction progresses). Both functions may be changed into a curved shape, a staircase shape, or the like. It is desirable to optimize both functions by experiment according to the type of welding wire, the type of shield gas, the weld joint, the feeding speed of the welding wire, the welding posture, and the like.

次に、本発明の実施の形態に係る消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法の作用効果について、上述した図1〜図3を参照して説明する。以下の説明においては、2つのケースに分けて説明する。第1のケースは、くびれ検出時点からの経過時間が基準時間に達する前にアークが再発生する正常なくびれ検出制御の場合である。第2のケースは、くびれ検出時点からの経過時間がアークが再発生する前に基準時間に達した場合である。第2のケースが、上述した図2のタイミングチャートの場合であり、本発明が効果を奏する場合である。   Next, the effect of the constriction detection control method for consumable electrode arc welding according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the description will be divided into two cases. The first case is a case of normal neck detection control in which an arc is regenerated before the elapsed time from the neck detection time reaches the reference time. The second case is a case where the elapsed time from the necking detection time reaches the reference time before the arc is regenerated. The second case is the case of the timing chart of FIG. 2 described above, and the case where the present invention is effective.

(1) 第1のケース
このケースにおいても、図2の時刻t1〜t21までの期間の動作は同様であるので説明は省略する。時刻t21において、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは低レベル電流値Ilの状態にある。そして、時刻t2のくびれ検出時点からの経過時間が基準時間Ttに達する前に、くびれが進行してアークが再発生する。すなわち、時刻t21〜t22の期間の途中でアークが再発生する。アークが再発生すると、同図(B)に示す溶接電圧Vwは急上昇して短絡/アーク判別値Vta以上のアーク電圧値となる。これに応動して、同図(E)に示す短絡/アーク判別信号SdはLowレベルに変化するので、定電流制御から定電圧制御へと切り換えられる。この結果、同図(A)に示す溶接電流Iwは増加した後に緩やかに減少する。このケースにおける溶接電流Iw及び溶接電圧Vwの波形は、上述した図6と同様になる。
(1) First Case Also in this case, the operation during the period from time t1 to t21 in FIG. At time t21, the welding current Iw is at the low level current value Il as shown in FIG. Then, before the elapsed time from the necking detection time at time t2 reaches the reference time Tt, the necking progresses and the arc is regenerated. That is, the arc is regenerated during the period from time t21 to t22. When the arc is regenerated, the welding voltage Vw shown in FIG. 4B rapidly increases and becomes an arc voltage value equal to or higher than the short-circuit / arc discrimination value Vta. In response to this, the short circuit / arc discrimination signal Sd shown in FIG. 5E changes to the low level, so that the constant current control is switched to the constant voltage control. As a result, the welding current Iw shown in FIG. The waveforms of the welding current Iw and the welding voltage Vw in this case are the same as those in FIG.

(2) 第2のケース
第2のケースの動作は、上述した図2のとおりである。時刻t2のくびれ検出時点からの経過時間が時刻t22において基準時間Ttに達してもアークが再発生していないので、溶接電流Iwを高レベル電流値Ihに増加させてくびれの進行を促進することによってアークの再発生へと導いている。上述した従来技術では、基準時間Ttに達した時点におけるくびれの進行度とは無関係に最速の立上り傾斜(1000A/ms)で予め定めた高レベル電流値Ih(500A)に増加させる。このために、アーク再発生時の電流値は500Aとなり、大きな値となるために大粒のスパッタが発生することになる。これに対して、本実施の形態では、基準時間Ttに達した時点におけるくびれの進行度を検出し、このくびれ進行度に応じて高レベル電流の値及び/又は立上り傾斜を適正化して、アーク再発生時の電流値を従来技術よりも小さくすることによってスパッタの発生を抑制している。これは、くびれ進行度が進んでいる場合には、高レベル電流の値及び/又は立上り傾斜を小さくしてもアークの再発生に導くことができるためである。
(2) Second Case The operation of the second case is as shown in FIG. Even if the elapsed time from the time of detecting the neck at time t2 reaches the reference time Tt at time t22, the arc is not regenerated, so that the welding current Iw is increased to the high level current value Ih to promote the progress of the necking. This leads to the reoccurrence of the arc. In the above-described prior art, the current level is increased to a predetermined high level current value Ih (500 A) with the fastest rising slope (1000 A / ms) regardless of the progress of the constriction when the reference time Tt is reached. For this reason, the current value at the time of arc re-occurrence is 500 A, which is a large value, so that large spatter is generated. On the other hand, in the present embodiment, the progress of the squeezing at the time when the reference time Tt is reached is detected, and the value of the high level current and / or the rising slope is optimized according to the squeezing progress, and the arc Sputtering is suppressed by making the current value at the time of re-generation smaller than that of the prior art. This is because, when the degree of constriction progresses, the arc can be regenerated even if the value of the high level current and / or the rising slope is reduced.

以下、数値例を挙げて説明する。図3において、基準時間Ttに達した時点におけるくびれ進行度Ns=5.0Vであるとする。そして、基準時間から0.5ms、1.0ms又は1.5msの時間が経過したときにアークが再発生するとする。実溶接においてもほぼこの範囲でアークが再発生する確率が高い。従来技術では、立上り傾斜が1000A/msであり、高レベル電流値が500Aであるので、アーク再発生時の電流値は500A、500A、500Aとなる。これに対して、本実施の形態において、くびれ進行度に応じて高レベル電流値のみを変化させる場合には、図3からNs=5.0Vのときの高レベル電流値は350Aとなるので、アーク再発生時の電流値は350A、350A、350Aとなる。くびれ進行度に応じて立上り傾斜のみを変化させる場合には、図3からNs=5.0Vのときの立上り傾斜は300A/msであるので、アーク再発生時の電流値は200A、350A、500Aとなる。くびれ進行度に応じて高レベル電流の値及び立上り傾斜の両方を変化させる場合には、図3から、200A、350A、350Aとなる。これらの数値例から分かるように、本実施の形態の方が、従来技術に比べてアーク再発生時の電流値が小さくなる。したがって、スパッタの発生も少なくなる。   Hereinafter, a numerical example will be given and described. In FIG. 3, it is assumed that the squeezing progress Ns = 5.0V when the reference time Tt is reached. It is assumed that the arc is regenerated when a time of 0.5 ms, 1.0 ms, or 1.5 ms has elapsed from the reference time. Even in actual welding, there is a high probability that an arc will reoccur in this range. In the prior art, since the rising slope is 1000 A / ms and the high level current value is 500 A, the current values when the arc is regenerated are 500 A, 500 A, and 500 A. On the other hand, in this embodiment, when only the high level current value is changed according to the degree of constriction, the high level current value when Ns = 5.0 V is 350 A from FIG. The current values when the arc is regenerated are 350A, 350A, and 350A. When only the rising slope is changed according to the progress of the constriction, the rising slope when Ns = 5.0 V is 300 A / ms from FIG. It becomes. In the case where both the value of the high level current and the rising slope are changed according to the progress of the constriction, 200A, 350A, and 350A are obtained from FIG. As can be seen from these numerical examples, the current value when the arc is regenerated is smaller in the present embodiment than in the prior art. Therefore, the occurrence of spatter is reduced.

上述した実施の形態によれば、くびれ検出時点からの経過時間がアークが再発生する前に基準時間に達したときは溶接電流を低レベル電流から高レベル電流へと増加させてアークを再発生させ、この高レベル電流の値及び/又は立上り傾斜を基準時間に達した時点でのくびれの進行度に応じて変化させる。くびれの進行度が進んでいるときは、高レベル電流が比較的小さな値であってもアーク再発生を早期に導くことができる。他方、くびれの進行度が遅れているときは、高レベル電流が比較的大きな値でないとアーク再発生に導くことはできない。くびれ検出時点からの経過時間が基準時間以上となり高レベル電流が通電するケースは、溶接条件にもよるが1秒間当たり数回発生する。そして、基準時間に達した時点でのくびれの進行度にはバラツキがあるので、高レベル電流の値もそれに対応して変化することになる。この結果、アークが再発生したときの電流値も種々に変化することになり、その平均値は従来技術よりも小さな値となる。したがって、本実施の形態では、くびれ検出時点からの経過時間が基準時間以上となった場合でも、円滑なアーク再発生に導くことができ、かつ、大粒のスパッタの発生量を総量として低減することができる。   According to the above-described embodiment, when the elapsed time from the squeezing detection time reaches the reference time before the arc is regenerated, the welding current is increased from the low level current to the high level current to regenerate the arc. The value of the high-level current and / or the rising slope is changed according to the progress of the constriction when the reference time is reached. When the degree of progress of the constriction is advanced, even if the high level current is a relatively small value, the arc regeneration can be led at an early stage. On the other hand, when the progress of the constriction is delayed, the arc cannot be regenerated unless the high level current is a relatively large value. A case in which the elapsed time from the point of detection of the squeezing is longer than the reference time and a high level current is applied occurs several times per second, depending on the welding conditions. Since the progress of the constriction at the time when the reference time is reached varies, the value of the high level current also changes correspondingly. As a result, the current value when the arc is regenerated also changes variously, and the average value is smaller than that of the prior art. Therefore, in the present embodiment, even when the elapsed time from the point of detection of the squeezing is equal to or longer than the reference time, the arc can be smoothly regenerated, and the amount of large spatter generated can be reduced as a total amount. Can do.

上記においては、高レベル電流を通電しているときは、くびれの検出制御を禁止している場合について説明した。しかし、高レベル電流を通電しているときもくびれ検出制御を行うようにしても良い。すなわち、図2において、時刻t22からの高レベル電流の通電中にくびれを検出した場合には、時刻t2以後のように低レベル電流値へと溶接電流Iwを再び急減させる。但し、1回目のくびれ検出時点からの経過時間が基準時間を越えて高レベル電流を通電する場合であるので、くびれの進行が円滑ではない。したがって、高レベル電流を通電しているときに正常にくびれが検出されて溶接電流が急減されるような場合は、確率的にはそれほど高くはない。しかし、スパッタを低減する一定の効果はある。   In the above description, the case where the control for detecting the constriction is prohibited when the high-level current is applied has been described. However, the squeezing detection control may be performed even when a high level current is applied. That is, in FIG. 2, when a constriction is detected during energization of a high level current from time t22, the welding current Iw is suddenly reduced again to a low level current value as after time t2. However, since the elapsed time from the first squeezing detection time exceeds the reference time and a high level current is applied, the squeezing progress is not smooth. Therefore, when a constriction is normally detected when a high level current is applied and the welding current is rapidly reduced, the probability is not so high. However, there is a certain effect of reducing spatter.

1 溶接ワイヤ
1a 溶滴
1b くびれ
2 母材
2a 溶融池
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
CT 経過時間判別回路
Ct 経過時間判別信号
DR 駆動回路
Dr 駆動信号
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 送給制御信号
Ia アーク再発生時電流値
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
Ih 高レベル電流
IHR 高レベル電流設定回路
Ihr 高レベル電流設定信号
Il 低レベル電流
ILR 低レベル電流設定回路
Ilr 低レベル電流設定信号
IR 電流設定回路
Ir 電流設定信号
Iw 溶接電流
ND くびれ検出回路
Nd くびれ検出信号
NS くびれ進行度検出回路
Ns くびれ進行度信号
PM 電源主回路
PS 溶接電源
R 減流抵抗器
S 傾斜
SD 短絡/アーク判別回路
Sd 短絡/アーク判別信号
SR 立上り傾斜設定回路
Sr 立上り傾斜設定信号
SW 制御切換回路
t 経過時間
Ta アーク期間
Tn くびれ検出時間
TR トランジスタ
Ts 短絡期間
Tt 基準時間
TTR 基準時間設定回路
Ttr 基準時間設定信号
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
Vs 短絡電圧値
Vta 短絡/アーク判別値
VTN くびれ検出基準値設定回路
Vtn くびれ検出基準値(信号)
Vw 溶接電圧
WM 送給モータ
ΔV 電圧上昇値
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding wire 1a Droplet 1b Constriction 2 Base material 2a Molten pool 3 Arc 4 Welding torch 5 Feed roll CM Current comparison circuit Cm Current comparison signal CT Elapsed time discrimination circuit Ct Elapsed time discrimination signal DR Drive circuit Dr Drive 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 Feeding control signal Ia Current value ID when arc is regenerated Current detection circuit Id Current detection signal Ih High level current IHR High level current setting Circuit Ihr High level current setting signal Il Low level current ILR Low level current setting circuit Ilr Low level current setting signal IR Current setting circuit Ir Current setting signal Iw Welding current ND Constriction detection circuit Nd Constriction detection signal NS Constriction progress detection circuit Ns Constriction Progress signal PM Power supply main circuit PS Welding power supply R Current reducing resistor S Tilt SD Short-circuit / arc discrimination circuit Sd Short-circuit / arc discrimination signal SR Rising slope setting circuit Sr Rising slope setting signal SW Control switching circuit t Elapsed time Ta Arc period Tn Neck detection time TR Transistor Ts Short-circuit period Tt Reference time TTR Reference time setting circuit Ttr Reference time setting signal VD Voltage detection circuit Vd Voltage detection signal VR Voltage setting circuit Vr Voltage setting signal Vs Short circuit voltage value Vta Short circuit / arc discriminating value VTN Constriction detection reference value setting circuit Vtn Constriction detection reference value (signal)
Vw Welding voltage WM Feed motor ΔV Voltage rise value

Claims (2)

溶接ワイヤと母材との間でアーク発生状態と短絡状態とを繰り返す消耗電極アーク溶接にあって、短絡状態からアークが再発生する前兆現象である溶滴のくびれを検出し、このくびれ検出時点から短絡負荷に通電する溶接電流を減少させて低レベル電流の状態でアークを再発生させる消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法において、
前記くびれ検出時点からの経過時間がアークが再発生する前に予め定めた基準時間に達したときは溶接電流を前記低レベル電流から高レベル電流へと増加させてアークを再発生させ、この高レベル電流の値及び/又は立上り傾斜を前記基準時間に達した時点での前記くびれの進行度に応じて変化させる、
ことを特徴とする消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法。
In consumable electrode arc welding in which the arc generation state and the short-circuit state are repeated between the welding wire and the base metal, the constriction of the droplet, which is a precursor to the occurrence of the arc again from the short-circuit state, is detected. In the constriction detection control method of consumable electrode arc welding, which reduces the welding current flowing from the short circuit load to the regenerated arc at a low level current state,
When the elapsed time from the necking detection time reaches a predetermined reference time before the arc is regenerated, the welding current is increased from the low level current to the high level current to regenerate the arc. The level current value and / or rising slope is changed according to the progress of the constriction when the reference time is reached.
A constriction detection control method for consumable electrode arc welding.
前記くびれの進行度を、溶接ワイヤと母材との間の電圧値又は抵抗値の変化によって検出する、
ことを特徴とする請求項1記載の消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法。
The progress of the constriction is detected by a change in voltage value or resistance value between the welding wire and the base material,
The constriction detection control method of consumable electrode arc welding according to claim 1.
JP2011145584A 2011-06-30 2011-06-30 Constriction detection control method for consumable electrode arc welding Expired - Fee Related JP5871360B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011145584A JP5871360B2 (en) 2011-06-30 2011-06-30 Constriction detection control method for consumable electrode arc welding

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011145584A JP5871360B2 (en) 2011-06-30 2011-06-30 Constriction detection control method for consumable electrode arc welding

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013010131A JP2013010131A (en) 2013-01-17
JP5871360B2 true JP5871360B2 (en) 2016-03-01

Family

ID=47684494

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011145584A Expired - Fee Related JP5871360B2 (en) 2011-06-30 2011-06-30 Constriction detection control method for consumable electrode arc welding

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5871360B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7050584B2 (en) 2018-06-06 2022-04-08 日本特殊陶業株式会社 Sensor

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104602847B (en) 2012-10-01 2016-12-28 松下知识产权经营株式会社 Arc welding control method

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01205875A (en) * 1988-02-10 1989-08-18 Kobe Steel Ltd Method and device for controlling consumable electrode arc welding
JP2878383B2 (en) * 1990-04-17 1999-04-05 株式会社神戸製鋼所 Low spatter welding method in carbon dioxide arc welding
EP1958724B1 (en) * 2007-02-13 2011-06-22 PanGas AC arc welding method

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7050584B2 (en) 2018-06-06 2022-04-08 日本特殊陶業株式会社 Sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013010131A (en) 2013-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4965311B2 (en) Constriction detection control method for consumable electrode AC arc welding
JP4950819B2 (en) AC consumable electrode short-circuit arc welding method
JP5840921B2 (en) Constriction detection control method for consumable electrode arc welding
JP5038206B2 (en) Constriction detection control method for consumable electrode arc welding
US9296057B2 (en) Welding device and carbon dioxide gas shielded arc welding method
CN108883486B (en) Arc welding control method
JP5822539B2 (en) Welding equipment
JP5808947B2 (en) Constriction detection control method for consumable electrode arc welding
JP2009195952A (en) Method for discriminating short circuit in consumable electrode arc welding
JP5918061B2 (en) Consumable electrode arc welding control method
JP5802048B2 (en) Welding current control method during short circuit period
JP5950747B2 (en) Consumable electrode arc welding control method
JP2014083571A (en) Welding current control method during short-circuit period
JP2013173161A (en) Consumable electrode arc welding control method
JP6144143B2 (en) Welding current control method during short circuit period
JP5026289B2 (en) Short-circuit detection method for consumable electrode arc welding
JP6245734B2 (en) Welding current control method during short circuit period
JP5871360B2 (en) Constriction detection control method for consumable electrode arc welding
JP5545996B2 (en) Constriction detection control method for consumable electrode arc welding
JP5851798B2 (en) Current control method for constriction detection in consumable electrode arc welding
JP2016144826A (en) Output control method for pulse arc welding
JP7396779B2 (en) Arc welding control method
JP2022185998A (en) Arc-welding power source
JP5706710B2 (en) 2-wire welding control method
JP2005288540A (en) Welding power source with function of quickly reducing current when detecting constriction and welding equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140529

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150528

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150623

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160106

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160108

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5871360

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees