JP2006068784A

JP2006068784A - Pulsed arc welding control method at arc starting time

Info

Publication number: JP2006068784A
Application number: JP2004256657A
Authority: JP
Inventors: Hongjun Tong; 紅軍仝
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2006-03-16

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately control an arc length by removing, from a welding voltage, an abnormal voltage after the release of a short circuit for example and also to suppress excessive fluctuation of the arc length at the arc starting time in pulsed arc welding. <P>SOLUTION: In the method for controlling pulsed arc welding, a welding voltage is detected, with the detected value restricted within a prescribed varying range Vc±ΔVc from the reference voltage waveform of a pulsed waveform, and with a welding voltage limit value Vft calculated. Then, the output of a welding power source is controlled so that an average value of the welding voltage limit value Vft is nearly equalized to a predetermined voltage set value. At the arc starting time, the reference voltage waveform Vc is set at a prescribed initial reference voltage waveform, wherein the varying range ΔVc is set at a larger value in the transient period Tt of the arc starting time than in the normal state, in the method for controlling pulsed arc welding at arc starting time. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、アーク長と比例関係にない異常電圧を除去した溶接電圧によってアーク長を制御するパルスアーク溶接制御方法においてアークスタート性を良好にするためのアークスタート時パルスアーク溶接制御方法に関するものである。 The present invention relates to a pulse arc welding control method at the time of arc start for improving arc start performance in a pulse arc welding control method for controlling an arc length by a welding voltage from which an abnormal voltage not proportional to the arc length is removed. is there.

図８は、本発明が対象とする消耗電極パルスアーク溶接における溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗの波形図である。以下、同図を参照して説明する。 FIG. 8 is a waveform diagram of a welding current Iw and a welding voltage Vw in consumable electrode pulse arc welding targeted by the present invention. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

時刻ｔ１〜ｔ２のピーク立上り期間Ｔup中は、同図（Ａ）に示すように、ベース電流Ｉｂからピーク電流Ｉｐへと上昇する遷移電流が通電し、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂからピーク電圧Ｖｐへと上昇する遷移電圧が電極・母材間に印加する。時刻ｔ２〜ｔ３のピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、溶滴移行させるための大電流値のピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ピーク電圧Ｖｐが電極・母材間に印加する。時刻ｔ３〜ｔ４のピーク立下り期間Ｔdw中は、同図（Ａ）に示すように、ピーク電流Ｉｐからベース電流Ｉｂへと下降する遷移電流が通電し、同図（Ｂ）に示すように、ピーク電圧Ｖｐからベース電圧Ｖｂへと下降する遷移電圧が電極・母材間に印加する。時刻ｔ４〜ｔ５のベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、溶滴を成長させないための小電流値のベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂが電極・母材間に印加する。上記の時刻ｔ１〜ｔ５の期間をパルス周期Ｔｆとして繰り返し溶接が行われる。上記のピーク立上り期間Ｔup及びピーク立下り期間Ｔdwは、溶接電源の内部及び外部に存在するリアクトル等による場合は０．３ms程度と短時間である。この場合、略矩形波の溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗとなる。他方、溶接条件によってはピーク立上り期間Ｔup及びピーク立下り期間Ｔdwを数ms程度に設定する場合もある。この場合、台形波の溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗとなる。 During the peak rising period Tup from time t1 to t2, a transition current that rises from the base current Ib to the peak current Ip is energized as shown in FIG. 9A, and as shown in FIG. A transition voltage rising from the voltage Vb to the peak voltage Vp is applied between the electrode and the base material. During the peak period Tp from time t2 to t3, as shown in FIG. 6A, the peak current Ip having a large current value for transferring droplets is energized, and as shown in FIG. Vp is applied between the electrode and the base material. During the peak fall period Tdw from time t3 to t4, as shown in FIG. 6A, a transition current that falls from the peak current Ip to the base current Ib is applied, and as shown in FIG. A transition voltage that drops from the peak voltage Vp to the base voltage Vb is applied between the electrode and the base material. During the base period Tb from time t4 to t5, as shown in FIG. 6A, the base current Ib having a small current value for preventing the droplets from growing is energized, and as shown in FIG. A voltage Vb is applied between the electrode and the base material. Welding is performed repeatedly with the period of time t1 to t5 as the pulse period Tf. The peak rising period Tup and the peak falling period Tdw are as short as about 0.3 ms in the case of a reactor or the like existing inside and outside the welding power source. In this case, the welding current Iw and the welding voltage Vw are substantially rectangular waves. On the other hand, depending on the welding conditions, the peak rising period Tup and the peak falling period Tdw may be set to about several ms. In this case, the welding current Iw and the welding voltage Vw are trapezoidal waves.

同図（Ａ）に示すパルス波形の溶接電流Ｉｗを平均化したのが溶接電流平均値Ｉavであり、同図（Ｂ）に示すように、パルス波形の溶接電圧Ｖｗを平均化したのが溶接電圧平均値Ｖavである。さらに、同図（Ｂ）に示すように、各周期のピーク電圧Ｖｐだけを取り出した平均値がピーク電圧平均値Ｖpaとなり、各周期のベース電圧Ｖｂだけを取り出した平均値がベース電圧平均値Ｖbaとなる。 The welding current average value Iav is obtained by averaging the welding current Iw of the pulse waveform shown in FIG. 5A, and the welding voltage Vw is averaged by the welding voltage Vw of the pulse waveform as shown in FIG. The voltage average value Vav. Furthermore, as shown in FIG. 5B, the average value obtained by taking out only the peak voltage Vp in each cycle becomes the peak voltage average value Vpa, and the average value obtained by taking out only the base voltage Vb in each cycle is the base voltage average value Vba. It becomes.

パルスアーク溶接のアーク長制御は、以下のように行われる。すなわち、平均アーク長と上記の溶接電圧平均値Ｖavとは略比例関係にあるので、溶接中のアーク長を溶接電圧平均値Ｖavによって検出することができる。そして、この溶接電圧平均値Ｖavの検出値が目標値である電圧設定値Ｖｓと略等しくなるように、パルス周期Ｔｆ、ピーク期間Ｔｐ、ピーク電流Ｉｐ又はベース電流Ｉｂの少なくとも１つ以上を変化させて溶接電流平均値Ｉavを変化させることによって、ワイヤ溶融速度を変化させてアーク長を適正値に制御する。したがって、このアーク長制御では、上記の溶接電圧平均値Ｖavによってアーク長を正確に検出できることが、良好なアーク長制御の前提条件となる。 The arc length control of pulse arc welding is performed as follows. That is, since the average arc length and the welding voltage average value Vav are substantially proportional to each other, the arc length during welding can be detected by the welding voltage average value Vav. Then, at least one of the pulse period Tf, the peak period Tp, the peak current Ip, or the base current Ib is changed so that the detected value of the welding voltage average value Vav is substantially equal to the target voltage setting value Vs. By changing the welding current average value Iav, the wire melting rate is changed to control the arc length to an appropriate value. Therefore, in this arc length control, it is a precondition for good arc length control that the arc length can be accurately detected by the welding voltage average value Vav.

ところで、パルスアーク溶接においては、消耗電極である溶接ワイヤと母材とが短絡しその短絡が解除されてアークが再点弧したとき、母材表面の酸化皮膜の不均一に起因するアーク陰極点のふらつき現象が発生したとき等において、異常電圧が溶接電圧Ｖｗに重畳することがある。この異常電圧はアーク長とは比例しない電圧であるので、アーク長を検出するためには溶接電圧Ｖｗに重畳した異常電圧を除去する必要がある。この除去のための方法としては、パルス波形の基準電圧波形Ｖｃ及び変動幅ΔＶｃを予め設定し、溶接電圧ＶｗがＶｃ±ΔＶｃの範囲外になる部分は異常電圧であるとしてカットして制限する従来技術が提案されている。以下、この従来技術について説明する（特許文献１参照）。 By the way, in pulse arc welding, when the welding wire that is a consumable electrode and the base material are short-circuited and the short-circuit is released and the arc is re-ignited, the arc cathode spot caused by non-uniformity of the oxide film on the surface of the base material When a wobbling phenomenon occurs, an abnormal voltage may be superimposed on the welding voltage Vw. Since this abnormal voltage is a voltage that is not proportional to the arc length, it is necessary to remove the abnormal voltage superimposed on the welding voltage Vw in order to detect the arc length. As a method for this removal, a reference voltage waveform Vc and a fluctuation range ΔVc of a pulse waveform are set in advance, and a portion where the welding voltage Vw falls outside the range of Vc ± ΔVc is cut and limited as an abnormal voltage. Technology has been proposed. Hereafter, this prior art is demonstrated (refer patent document 1).

図９は、上記の基準電圧波形Ｖｃの設定方法を示す図である。まず、溶接ワイヤの種類、送給速度等に応じて、基準ピーク電圧値Ｖpc、基準ベース電圧値Ｖbc及び変動幅ΔＶｃを、実験等によって予め設定する。そして、同図に示すように、ピーク立上り期間Ｔupの開始時点を０秒とする経過時間ｔによって、下式のように基準電圧波形Ｖｃが定義される。
０≦ｔ＜Ｔup
Ｖｃ＝（（Ｖpc−Ｖbc）／Ｔup）・ｔ＋Ｖbc （11）式
Ｔup≦ｔ＜Ｔup＋Ｔｐ
Ｖｃ＝Ｖpc （12）式
Ｔup＋Ｔｐ≦ｔ＜Ｔup＋Ｔｐ＋Ｔdw
Ｖｃ＝（（Ｖbc−Ｖpc）／Ｔdw）・（ｔ−Ｔup−Ｔｐ）＋Ｖpc （13）式
Ｔup＋Ｔｐ＋Ｔdw≦ｔ＜Ｔup＋Ｔｐ＋Ｔdw＋Ｔｂ
Ｖｃ＝Ｖbc （14）式 FIG. 9 is a diagram showing a method for setting the reference voltage waveform Vc. First, the reference peak voltage value Vpc, the reference base voltage value Vbc, and the fluctuation range ΔVc are set in advance by experiments or the like according to the type of welding wire, the feeding speed, and the like. Then, as shown in the figure, the reference voltage waveform Vc is defined by the following equation by the elapsed time t when the start time of the peak rising period Tup is 0 second.
0 ≦ t <Tup
Vc = ((Vpc−Vbc) / Tup) · t + Vbc (11) Expression Tup ≦ t <Tup + Tp
Vc = Vpc (12) Expression Tup + Tp ≦ t <Tup + Tp + Tdw
Vc = ((Vbc−Vpc) / Tdw) · (t−Tup−Tp) + Vpc (13) Expression Tup + Tp + Tdw ≦ t <Tup + Tp + Tdw + Tb
Vc = Vbc (14) Formula

例えば、同図に示すように、経過時間ｔａにおける溶接電圧検出値がＶd1であったとする。経過時間ｔａはＴup＋Ｔｐ≦ｔａ＜Ｔup＋Ｔｐ＋Ｔdwのときであるので、上記（13）式に代入して、基準電圧波形の中心電圧値Ｖc1は以下となる。
Ｖｃ1＝（（Ｖbc−Ｖpc）／Ｔdw）・（ｔａ−Ｔup−Ｔｐ）＋Ｖpc
したがって、経過時間ｔａのときの溶接電圧検出値Ｖd1は、変動幅Ｖｃ１±ΔＶｃ内に制限される。すなわち、Ｖd1≧Ｖc1＋ΔＶｃのときにはＶd1＝Ｖｃ＋ΔＶｃに制限され、Ｖd1≦Ｖc1−ΔＶｃのときにはＶd1＝Ｖｃ−ΔＶｃに制限される。このようにして算出された溶接電圧制限値Ｖftは、異常電圧が略除去されたアーク長に略比例する電圧値となる。 For example, as shown in the figure, it is assumed that the welding voltage detection value at the elapsed time ta is Vd1. Since the elapsed time ta is when Tup + Tp ≦ ta <Tup + Tp + Tdw, the central voltage value Vc1 of the reference voltage waveform is substituted as follows by substituting into the above equation (13).
Vc1 = ((Vbc-Vpc) / Tdw). (Ta-Tup-Tp) + Vpc
Therefore, the welding voltage detection value Vd1 at the elapsed time ta is limited within the fluctuation range Vc1 ± ΔVc. That is, when Vd1 ≧ Vc1 + ΔVc, it is limited to Vd1 = Vc + ΔVc, and when Vd1 ≦ Vc1−ΔVc, it is limited to Vd1 = Vc−ΔVc. The welding voltage limit value Vft calculated in this way is a voltage value that is substantially proportional to the arc length from which the abnormal voltage is substantially eliminated.

図１０は、短絡解除直後のアーク再点弧に伴う異常電圧発生時の電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は基準電圧波形によって異常電圧を除去した後の溶接電圧制限値Ｖftの時間変化を示す。同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは基準電圧波形を中心電圧値Ｖｃとする変動幅Ｖｃ±ΔＶｃ内に制限される。この結果、時刻ｔ１〜ｔ２の短絡期間中の溶接電圧制限値Ｖft＝Ｖｃ−ΔＶｃとなり、時刻ｔ２〜ｔ３の異常電圧発生期間中の溶接電圧制限値Ｖft＝Ｖｃ＋ΔＶｃとなる。このように、異常電圧を略除去することができる。 FIG. 10 is a voltage waveform diagram when an abnormal voltage is generated due to arc re-ignition immediately after the short circuit is released. FIG. 4A shows the time change of the welding voltage Vw, and FIG. 4B shows the time change of the welding voltage limit value Vft after the abnormal voltage is removed by the reference voltage waveform. As shown in FIG. 5B, the welding voltage Vw is limited within a fluctuation range Vc ± ΔVc having the reference voltage waveform as the center voltage value Vc. As a result, the welding voltage limit value Vft = Vc−ΔVc during the short-circuit period from time t1 to t2, and the welding voltage limit value Vft = Vc + ΔVc during the abnormal voltage generation period from time t2 to t3. Thus, the abnormal voltage can be substantially eliminated.

図１１は、図９で上述した基準電圧波形Ｖｃを自動設定する方法を説明するための溶接電圧制限値Ｖftの時間変化を示す図である。同図において、現時点は時刻ｔｎであり、第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)の開始時点である。また、第ｎ−１回目のパルス周期Ｔｆ(n-1)におけるピーク期間のみの溶接電圧制限値の平均値がピーク電圧制限値Ｖpf(n-1)であり、ベース期間のみの溶接電圧制限値の平均値がベース電圧制限値Ｖbf(n-1)である。同様に、第ｎ−ｍ回目のパルス周期Ｔｆ(n-m)におけるピーク期間のみの溶接電圧制限値の平均値がピーク電圧制限値Ｖpf(n-m)であり、ベース期間のみの溶接電圧制限値の平均値がベース電圧制限値Ｖbf(n-m)である。 FIG. 11 is a diagram showing a change over time in the welding voltage limit value Vft for explaining a method of automatically setting the reference voltage waveform Vc described above with reference to FIG. In the figure, the current time is time tn, which is the start time of the nth pulse cycle Tf (n). Further, the average value of the welding voltage limit value only during the peak period in the (n-1) th pulse cycle Tf (n-1) is the peak voltage limit value Vpf (n-1), and the welding voltage limit value only during the base period. Is the base voltage limit value Vbf (n-1). Similarly, the average value of the welding voltage limit value only during the peak period in the (n−m) th pulse cycle Tf (nm) is the peak voltage limit value Vpf (nm), and the average value of the welding voltage limit value only during the base period. Is the base voltage limit value Vbf (nm).

時刻ｔｎにおいて、上記の第(ｎ-1)〜第(n-m)回目のピーク電圧制限値Ｖpfを入力として、下式のようにピーク電圧移動平均値Ｖpr(n)を算出する。
Ｖpr(n)＝（Ｖpf(n-1)＋…＋Ｖpf(n-m)）／ｍ（21）式
同様に、時刻ｔｎにおいて、上記の第(ｎ-1)〜第(n-m)回目のベース電圧制限値Ｖbfを入力として、下式のようにベース電圧移動平均値Ｖbr(n)を算出する。
Ｖbr(n)＝（Ｖbf(n-1)＋…＋Ｖbf(n-m)）／ｍ（22）式 At time tn, the peak voltage moving average value Vpr (n) is calculated as shown in the following equation using the (n-1) to (nm) -th peak voltage limit value Vpf as an input.
Vpr (n) = (Vpf (n-1) +... + Vpf (nm)) / m Similar to the equation (21), at the time tn, the above (n-1) th to (nm) th base voltage limit Using the value Vbf as an input, the base voltage moving average value Vbr (n) is calculated as in the following equation.
Vbr (n) = (Vbf (n-1) +... + Vbf (nm)) / m (22)

そして、上述した（11）〜（14）式において、基準ピーク電圧値Ｖpcに上記のピーク電圧移動平均値Ｖprを代入し、かつ、基準ベース電圧値Ｖbcに上記のベース電圧移動平均値Ｖbrを代入すると、下式のように第ｎ回目のパルス周期Ｔｆ(n)期間中の基準電圧波形が自動設定される。
０≦ｔ＜Ｔup
Ｖｃ(n)＝（（Ｖpr(n）−Ｖbr(n)）／Ｔup）・ｔ＋Ｖbr(n) （31）式
Ｔup≦ｔ＜Ｔup＋Ｔｐ
Ｖｃ(n)＝Ｖpr(n) （32）式
Ｔup＋Ｔｐ≦ｔ＜Ｔup＋Ｔｐ＋Ｔdw
Ｖｃ(n)＝（（Ｖbr(n)−Ｖpr(n)）／Ｔdw）・（ｔ−Ｔup−Ｔｐ）＋Ｖpr(n) （33）式
Ｔup＋Ｔｐ＋Ｔdw≦ｔ＜Ｔup＋Ｔｐ＋Ｔdw＋Ｔｂ
Ｖｃ(n)＝Ｖbr(n) （34）式 In the equations (11) to (14), the peak voltage moving average value Vpr is substituted for the reference peak voltage value Vpc, and the base voltage moving average value Vbr is substituted for the reference base voltage value Vbc. Then, the reference voltage waveform during the nth pulse period Tf (n) is automatically set as shown in the following equation.
0 ≦ t <Tup
Vc (n) = ((Vpr (n) −Vbr (n)) / Tup) · t + Vbr (n) (31) Expression Tup ≦ t <Tup + Tp
Vc (n) = Vpr (n) (32) Expression Tup + Tp ≦ t <Tup + Tp + Tdw
Vc (n) = ((Vbr (n) −Vpr (n)) / Tdw) · (t−Tup−Tp) + Vpr (n) (33) Formula Tup + Tp + Tdw ≦ t <Tup + Tp + Tdw + Tb
Vc (n) = Vbr (n) (34)

上述したように、パルス周期の開始時点ごとに、上記のピーク電圧移動平均値Ｖpr及びベース電圧移動平均値Ｖbrを算出し、上記（31）式〜（34）式によって基準電圧波形が自動設定される。上記において、ピーク電圧移動平均値Ｖprを算出するときに、ピーク電圧制限値Ｖpfを重み付け移動平均して算出してもよい。同様に、ベース電圧移動平均値Ｖbrを算出するときに、ベース電圧制限値Ｖbfを重み付け移動平均して算出してもよい。また、移動平均する期間の長さは、過去数周期〜数十周期程度に設定する。 As described above, the peak voltage moving average value Vpr and the base voltage moving average value Vbr are calculated for each start point of the pulse period, and the reference voltage waveform is automatically set by the above equations (31) to (34). The In the above description, when the peak voltage moving average value Vpr is calculated, the peak voltage limit value Vpf may be calculated by weighted moving average. Similarly, when the base voltage moving average value Vbr is calculated, the base voltage limit value Vbf may be calculated by weighted moving average. Also, the length of the moving average period is set to the past several cycles to several tens of cycles.

特開２００４−３１１４０９号公報JP 2004-31409 A

基準電圧波形を設定する方法としては、図９で上述した予め設定する第１の方法と、図１１で上述した溶接電圧制限値の移動平均値から自動設定する第２の方法とがある。第１の方法は、種々な溶接条件ごとに基準電圧波形を予め設定するための予備試験に多くの時間が必要になる。このために、その必要のない第２の方法が使用されることが多い。したがって、以下の説明では、この第２の方法の場合について説明する。 As a method for setting the reference voltage waveform, there are the first method set in advance as described above with reference to FIG. 9 and the second method for automatically setting from the moving average value of the welding voltage limit value described with reference to FIG. The first method requires a lot of time for a preliminary test for presetting a reference voltage waveform for each of various welding conditions. For this reason, the second method, which does not require it, is often used. Therefore, in the following description, the case of the second method will be described.

図１２は、パルスアーク溶接におけるアークスタート時の溶接電圧制限値Ｖftの時間変化を示す図である。同図は、説明を分かりやすくするために、ピーク立上り期間及びピーク立下り期間が短い場合であり、パルス波形が略矩形波と見なせる場合である。また、同図に示す斜線の四角形は、ピーク期間及びベース期間の基準電圧波形の変動幅Ｖｃ±ΔＶｃの範囲を模式的に示したものである。この四角形の真中の横線が基準電圧波形の中心電圧値Ｖｃを示し、上部の横線がＶｃ＋ΔＶｃを示し、下部の横線がＶｃ−ΔＶｃを示す。すなわち、ピーク電圧及びベース電圧は、この四角形の範囲内で制限されて、溶接電圧制限値Ｖftが算出される。以下、同図を参照して説明する。 FIG. 12 is a diagram showing a change over time in the welding voltage limit value Vft at the time of arc start in pulse arc welding. This figure shows a case where the peak rising period and the peak falling period are short for easy understanding, and a case where the pulse waveform can be regarded as a substantially rectangular wave. In addition, the hatched rectangle shown in the figure schematically shows the range of the fluctuation width Vc ± ΔVc of the reference voltage waveform in the peak period and the base period. The horizontal line in the middle of the square indicates the center voltage value Vc of the reference voltage waveform, the upper horizontal line indicates Vc + ΔVc, and the lower horizontal line indicates Vc−ΔVc. That is, the peak voltage and the base voltage are limited within this square range, and the welding voltage limit value Vft is calculated. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

(1)時刻ｔ１〜ｔ３のアーク発生以前の期間
時刻ｔ１において、溶接を開始すると、高い無負荷電圧が溶接電源から出力されると共に、溶接ワイヤの送給が開始される。時刻ｔ２において、溶接ワイヤが母材に到達し短絡状態になると、溶接電圧は低い値の短絡電圧値になる。時刻ｔ３において、アークスタート時の初期短絡Ｔｓ状態が解除されると、アークが発生して以後パルス波形の溶接電圧が印加する。時刻ｔ１〜ｔ３のアーク発生以前の期間中は、溶接電圧はすべて０Ｖとして溶接電圧制限値Ｖftが出力される。 (1) Period before arc generation at time t1 to t3 When welding is started at time t1, a high no-load voltage is output from the welding power source and feeding of the welding wire is started. At time t2, when the welding wire reaches the base material and is in a short circuit state, the welding voltage becomes a low short circuit voltage value. At time t3, when the initial short circuit Ts state at the time of arc start is released, an arc is generated and a welding voltage having a pulse waveform is applied thereafter. During the period before the occurrence of arc at times t1 to t3, the welding voltage is set to 0V and the welding voltage limit value Vft is output.

(2)時刻ｔ３〜ｔ６の過渡期間Ｔｔ
時刻ｔ３においてアークが発生してパルス波形の溶接電圧及び溶接電流が出力される。上述したように、アーク長が所望値になるように溶接電源の出力制御が行われ、過渡期間Ｔｔの後に定常のアーク長に収束する。この過渡期間Ｔｔ中のアーク長は、上記の初期短絡期間の長さ、ワイヤ突出し部の温度不均衡、ワイヤ送給速度の初期変動等の種々の要因によってアーク長は大きく変動する。このアーク長の初期変動に伴い初期変動する溶接電圧に上述した異常電圧がさらに重畳することになる。アーク長を迅速に定常状態に収束させるためには、この過渡期間Ｔｔ中においてはアーク長の初期変動に伴う溶接電圧の初期変動を正確に検出すると共に、アーク長の変動とは無関係の異常電圧は除去して溶接電圧制限値Ｖftを算出する必要がある。 (2) Transition period Tt from time t3 to t6
At time t3, an arc is generated and a welding voltage and welding current having a pulse waveform are output. As described above, the output control of the welding power source is performed so that the arc length becomes a desired value, and converges to a steady arc length after the transient period Tt. The arc length during the transition period Tt varies greatly depending on various factors such as the length of the initial short circuit period, the temperature imbalance of the wire protrusion, and the initial fluctuation of the wire feed speed. The abnormal voltage described above is further superimposed on the welding voltage that fluctuates initially with the initial fluctuation of the arc length. In order to quickly converge the arc length to the steady state, during this transition period Tt, the initial fluctuation of the welding voltage accompanying the initial fluctuation of the arc length is accurately detected, and an abnormal voltage not related to the fluctuation of the arc length is detected. Need to be removed to calculate the welding voltage limit value Vft.

時刻ｔ３においてアークが発生した時点では、溶接電圧制限値の移動平均値によって基準電圧波形を自動設定することはできないために、基準電圧波形の初期値を設定しておく必要がある。時刻ｔ３〜ｔ４の第１回目のパルス周期において、過渡期間Ｔｔ中はアーク長の変動が大きいので溶接電圧の変動も大きくなるために、本来除去すべきではないｐ１に示すピーク電圧及びｂ１に示すベース電圧が基準電圧波形の変動幅外ということで除去されてしまう。時刻ｔ４〜ｔ５の第２回目のパルス周期においても、ｐ２に示す本来除去されるべきではないピーク電圧が除去されてしまう。他方、ａ１に示す異常電圧は略除去することができている。このように、アークスタート時の過渡期間Ｔｔ中において、アーク長の初期変動に伴う溶接電圧の初期変動の一部が基準電圧波形の変動幅外として除去されてしまう。このために、過渡期間Ｔｔ中のアーク長の初期変動を正確に検出することができなくなり、過渡期間Ｔｔが長くなりアーク長変動幅も大きくなりアークスタート部の溶接品質が悪くなるという課題があった。 Since the reference voltage waveform cannot be automatically set by the moving average value of the welding voltage limit value at the time when the arc occurs at time t3, it is necessary to set the initial value of the reference voltage waveform. In the first pulse period from the time t3 to the time t4, since the fluctuation of the arc length is large during the transition period Tt and the fluctuation of the welding voltage is also large, the peak voltage indicated by p1 that should not be removed and indicated by b1 The base voltage is removed because it is outside the fluctuation range of the reference voltage waveform. Even in the second pulse period from the time t4 to the time t5, the peak voltage that should not be removed, as indicated by p2, is removed. On the other hand, the abnormal voltage indicated by a1 can be substantially eliminated. Thus, during the transition period Tt at the time of arc start, a part of the initial fluctuation of the welding voltage accompanying the initial fluctuation of the arc length is removed outside the fluctuation range of the reference voltage waveform. For this reason, the initial fluctuation of the arc length during the transition period Tt cannot be accurately detected, the transition period Tt becomes longer, the arc length fluctuation width becomes larger, and the welding quality of the arc start portion becomes worse. It was.

そこで、本発明では、異常電圧を除去しつつアークスタート時のアーク長の初期変動に伴う溶接電圧の初期変動は除去することなく検出することができるアークスタート時パルスアーク溶接制御方法を提供する。 Therefore, the present invention provides a pulse arc welding control method at the time of arc start that can detect without detecting the initial fluctuation of the welding voltage accompanying the initial fluctuation of the arc length at the time of arc start while removing the abnormal voltage.

上述した課題を解決するために、第１の発明は、ピーク電流及びベース電流を１周期とするパルス波形の溶接電流をアークに通電すると共に、消耗電極と母材との間のパルス波形の溶接電圧を検出しこの溶接電圧検出値をパルス波形の基準電圧波形からの所定変動幅内で制限して溶接電圧制限値を算出し、前記基準電圧波形は前記溶接電圧制限値を移動平均した電圧波形から生成し、前記溶接電圧制限値を１周期又は数周期ごとに平均化した溶接電圧制限平均値が予め定めた電圧設定値と略等しくなるように溶接電源の出力を制御するパルスアーク溶接制御方法であって、
アークスタート時は前記基準電圧波形を予め定めた初期基準電圧波形に設定してアークスタートを開始するアークスタート時パルスアーク溶接制御方法において、
前記変動幅を、アークスタート時の過渡状態の期間中は定常状態よりも大きな値に設定することを特徴とするアークスタート時パルスアーク溶接制御方法である。 In order to solve the above-described problem, the first invention is to apply a welding current having a pulse waveform with a peak current and a base current as one cycle to the arc, and to weld a pulse waveform between the consumable electrode and the base material. The welding voltage limit value is calculated by detecting the voltage and limiting the welding voltage detection value within a predetermined fluctuation range from the reference voltage waveform of the pulse waveform, and the reference voltage waveform is a voltage waveform obtained by moving and averaging the welding voltage limit value. And a pulse arc welding control method for controlling the output of the welding power source so that a welding voltage limit average value obtained by averaging the welding voltage limit values every one cycle or several cycles is substantially equal to a predetermined voltage setting value. Because
In the arc start pulse arc welding control method of starting the arc start by setting the reference voltage waveform to a predetermined initial reference voltage waveform at the time of arc start,
An arc start pulse arc welding control method characterized in that the fluctuation range is set to a value larger than a steady state during a transient state at the time of arc start.

また、第２の発明は、第１の発明記載の初期基準電圧波形を、前回溶接中の定常状態で記憶された前記基準電圧波形に設定して今回のアークスタートを開始することを特徴とするアークスタート時パルスアーク溶接制御方法である。 In addition, the second invention is characterized in that the initial reference voltage waveform described in the first invention is set to the reference voltage waveform stored in the steady state during the previous welding and the current arc start is started. This is a pulse arc welding control method at the time of arc start.

上記第１の発明によれば、アークスタート後の過渡期間中における基準電圧波形の変動幅ΔＶｃを定常状態よりも大きくすることによって、過渡期間中のアーク長の初期変動に伴う溶接電圧の初期変動を正確に検出することができる。このために、アークスタート時の過渡期間を短くしてアーク長の変動幅を小さくすることができるので、アークスタート部の溶接品質が向上する。 According to the first aspect of the present invention, the initial fluctuation of the welding voltage accompanying the initial fluctuation of the arc length during the transient period is obtained by increasing the fluctuation range ΔVc of the reference voltage waveform during the transient period after the arc start from the steady state. Can be accurately detected. For this reason, since the transition period at the time of the arc start can be shortened and the fluctuation range of the arc length can be reduced, the welding quality of the arc start portion is improved.

上記第２の発明によれば、アークスタート時の初期基準電圧波形を前回溶接時の定常状態で記憶された基準電圧波形に設定することによって、溶接条件が予め想定した標準溶接条件とは異なっているときでも、上記の効果を奏することができる。 According to the second aspect of the invention, by setting the initial reference voltage waveform at the arc start to the reference voltage waveform stored in the steady state at the previous welding, the welding conditions are different from the standard welding conditions assumed in advance. The above-described effects can be achieved even when the user is present.

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.

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るパルスアーク溶接におけるアークスタート時の溶接電圧制限値Ｖftの時間変化を示す図である。同図は、上述した図１２と対応しており、説明を分かりやすくするためにピーク立上り期間及びピーク立下り期間が短い場合であり、パルス波形が略矩形波と見なせる場合である。また、同図に示す斜線の四角形は、ピーク期間及びベース期間の基準電圧波形の変動幅Ｖｃ±ΔＶｃの範囲を模式的に示したものである。この四角形の真中の横線が基準電圧波形の中心電圧値Ｖｃを示し、上部の横線がＶｃ＋ΔＶｃを示し、下部の横線がＶｃ−ΔＶｃを示す。すなわち、ピーク電圧及びベース電圧は、この四角形の範囲内で制限されて、溶接電圧制限値Ｖftが算出される。本発明では、アークスタート後にアーク長が定常状態に収束するまでの過渡期間Ｔｔ中は、変動幅ΔＶｃを定常状態よりも大きく設定するものである。したがって、変動幅ΔＶｃの値を表わす四角形の高さは、過渡期間Ｔｔ中がそれ以降に比べて大きくなっている。同図の時刻ｔ１〜ｔ３までの期間の動作は、上述した図１２のときと同一であるので説明は省略する。以下、同図を参照して時刻ｔ３以降について説明する。 [Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram showing a change over time of a welding voltage limit value Vft at the time of arc start in pulse arc welding according to Embodiment 1 of the present invention. This figure corresponds to FIG. 12 described above, and in order to make the explanation easy to understand, the peak rising period and the peak falling period are short, and the pulse waveform can be regarded as a substantially rectangular wave. In addition, the hatched rectangle shown in the figure schematically shows the range of the fluctuation width Vc ± ΔVc of the reference voltage waveform in the peak period and the base period. The horizontal line in the middle of the square indicates the center voltage value Vc of the reference voltage waveform, the upper horizontal line indicates Vc + ΔVc, and the lower horizontal line indicates Vc−ΔVc. That is, the peak voltage and the base voltage are limited within this square range, and the welding voltage limit value Vft is calculated. In the present invention, the fluctuation range ΔVc is set larger than that in the steady state during the transition period Tt until the arc length converges to the steady state after the arc start. Therefore, the height of the square representing the value of the fluctuation range ΔVc is larger during the transition period Tt than after that. Since the operation in the period from time t1 to time t3 in the figure is the same as that in FIG. 12 described above, description thereof is omitted. Hereinafter, the time t3 and after will be described with reference to FIG.

時刻ｔ３〜ｔ４の第１回目のパルス周期において、基準電圧波形の初期値は図１２と同一であるが、変動幅ΔＶｃは大きくなっている。このために、ｐ３に示すように、わずかにピーク電圧が除去されるが、ベース電圧は除去されない。時刻ｔ４〜ｔ５の第２回目のパルス周期においては、ピーク電圧及びベース電圧共に除去されない。その上で、ａ２に示す異常電圧は除去させる。このように、実施の形態１では、過渡期間Ｔｔ中のアーク長の初期変動に伴う溶接電圧の初期変動の一部を略除去することなく溶接電圧制限値Ｖftとして算出すると共に、異常電圧はしっかりと除去することができる。この結果、過渡期間Ｔｔを短くすることができると共に、過渡期間Ｔｔ中のアーク長の変動幅を小さく抑制することができ、アークスタート部の溶接品質が改善される。同図は、ピーク立上り期間及びピーク立下り期間が短い場合であるが、両期間が数ms程度と長い場合でも同様である。 In the first pulse period from time t3 to t4, the initial value of the reference voltage waveform is the same as that in FIG. 12, but the fluctuation range ΔVc is large. For this reason, as shown in p3, the peak voltage is slightly removed, but the base voltage is not removed. In the second pulse period from time t4 to t5, neither the peak voltage nor the base voltage is removed. Then, the abnormal voltage indicated by a2 is removed. As described above, in the first embodiment, the welding voltage limit value Vft is calculated without substantially removing a part of the initial fluctuation of the welding voltage accompanying the initial fluctuation of the arc length during the transition period Tt, and the abnormal voltage is firmly set. And can be removed. As a result, the transition period Tt can be shortened, and the fluctuation range of the arc length during the transition period Tt can be suppressed to be small, so that the welding quality of the arc start portion is improved. This figure shows a case where the peak rising period and the peak falling period are short, but the same applies when both periods are as long as several ms.

上記において、基準電圧波形の変動幅ΔＶｃを大きくする期間は、過渡期間Ｔｔ中である。この過渡期間Ｔｔは所定期間を予め設定してもよい。また、溶接電圧及び／又は溶接電流の平均値の変化、パルス周期の変化等によって過渡期間Ｔｔ終了時点を判別してもよい。 In the above, the period in which the fluctuation range ΔVc of the reference voltage waveform is increased is during the transition period Tt. The transition period Tt may be set in advance as a predetermined period. Further, the end point of the transient period Tt may be determined by a change in the average value of the welding voltage and / or welding current, a change in the pulse period, or the like.

図２及び図３は、基準電圧波形の変動幅ΔＶｃとアークスタート後の経過時間との関係を示す図である。アークスタート後とは、上述した図１の時刻ｔ３の時点である。すなわち、アークが発生してからの経過時間である。同図では、過渡期間Ｔｔ＝０．４秒の所定値として設定した場合である。点線は直径１．２mmの鉄鋼ワイヤを使用したパルスＭＡＧ溶接の場合であり、実線は直径１．２mmのアルミニウムワイヤを使用したパルスＭＩＧ溶接の場合である。 2 and 3 are diagrams showing the relationship between the fluctuation range ΔVc of the reference voltage waveform and the elapsed time after the arc start. After the arc start is the time point t3 in FIG. That is, the elapsed time since the occurrence of the arc. In the figure, the transition period Tt is set as a predetermined value of 0.4 seconds. The dotted line is the case of pulse MAG welding using a steel wire having a diameter of 1.2 mm, and the solid line is the case of pulse MIG welding using an aluminum wire having a diameter of 1.2 mm.

図２は、変動幅ΔＶｃを過渡期間Ｔｔで階段状に変化させる場合である。他方、図３は、変動幅ΔＶｃを過渡期間Ｔｔの間傾斜状に変化させる場合である。これ以外にも、２段階に変化させる場合等種々のパターンが考えられる。 FIG. 2 shows a case where the fluctuation range ΔVc is changed stepwise in the transition period Tt. On the other hand, FIG. 3 shows a case where the fluctuation range ΔVc is changed in an inclined manner during the transition period Tt. In addition to this, various patterns such as a case of changing in two steps are conceivable.

図４は、実施の形態１に係るアークスタート時パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源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. 4 is a block diagram of a welding power source for carrying out the arc start pulse arc welding control method according to the first embodiment. Hereinafter, each block will be described with reference to FIG.

電源主回路ＰＭは、商用交流電源（３相２００Ｖ等）を入力として、後述する電流誤差増幅信号Ｅｉに従って、インバータ制御、チョッパ制御等の出力制御を行い、溶接に適した溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。溶接ワイヤ１は、ワイヤ送給装置の送給ロール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との間でアーク３が発生する。 The power supply main circuit PM receives a commercial AC power supply (3-phase 200V, etc.) as input, performs output control such as inverter control and chopper control in accordance with a current error amplification signal Ei described later, and a welding voltage Vw and welding current suitable for welding. Iw is output. The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by the rotation of the feeding roll 5 of the wire feeding device, and an arc 3 is generated between the welding wire 1 and the base material 2.

電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。溶接電圧制限移動平均値算出回路ＶＲＡは、後述する溶接電圧制限値信号Ｖft及び後述する経過時間信号Ｓｔを入力として、図１１で上述したように、ピーク電圧移動平均値信号Ｖpr及びベース電圧移動平均値信号Ｖbrを出力する。基準電圧波形生成回路ＶＣは、上述したように、アークスタート時は予め定めた初期基準電圧波形を生成し、アークスタート後は上記のピーク電圧移動平均値信号Ｖpr及びベース電圧移動平均値信号Ｖbrによって自動設定された基準電圧波形を生成し、後述する経過時間信号Ｓｔに対応する中心電圧値信号Ｖｃを出力する。過渡期間タイマ回路ＴＴは、溶接電圧検出信号Ｖｄによってアーク発生を判別しそれから所定期間Ｈｉｇｈレベルとなる過渡期間信号Ｔｔを出力する。変動幅設定回路ΔＶＣは、上記の過渡期間信号ＴｔがＨｉｇｈレベルのときは予め定めた大きな値の、Ｌｏｗレベルのときは予め定めた小さな値の、変動幅信号ΔＶｃを出力する。制限フィルタ回路ＦＴは、上記の溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、上記の中心電圧値からの変動幅Ｖｃ±ΔＶｃ内に制限して、溶接電圧制限値信号Ｖftを出力する。平均値算出回路ＶＦＡは、上記の溶接電圧制限値信号Ｖftを入力として平均値を算出し、溶接電圧制限平均値信号Ｖfaを出力する。 The voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a welding voltage detection signal Vd. The welding voltage limit moving average value calculation circuit VRA receives a welding voltage limit value signal Vft (described later) and an elapsed time signal St (described later) as inputs, and as described above with reference to FIG. 11, the peak voltage moving average value signal Vpr and the base voltage moving average. The value signal Vbr is output. As described above, the reference voltage waveform generation circuit VC generates a predetermined initial reference voltage waveform at the time of arc start, and after the arc start, by the above-described peak voltage moving average value signal Vpr and base voltage moving average value signal Vbr. An automatically set reference voltage waveform is generated, and a center voltage value signal Vc corresponding to an elapsed time signal St described later is output. The transient period timer circuit TT determines the occurrence of an arc based on the welding voltage detection signal Vd, and then outputs a transient period signal Tt that is at a high level for a predetermined period. The fluctuation range setting circuit ΔVC outputs a fluctuation range signal ΔVc having a predetermined large value when the transient period signal Tt is at a high level and a predetermined small value when the transition period signal Tt is at a low level. The limit filter circuit FT receives the welding voltage detection signal Vd as an input, limits the fluctuation range Vc ± ΔVc from the center voltage value, and outputs a welding voltage limit value signal Vft. The average value calculation circuit VFA receives the welding voltage limit value signal Vft as an input, calculates an average value, and outputs a welding voltage limit average value signal Vfa.

電圧設定回路ＶＳは、予め定めた電圧設定信号Ｖｓを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の溶接電圧制限平均値信号Ｖfaと電圧設定信号Ｖｓとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。電圧・周波数変換回路Ｖ／Ｆは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖの値に比例した周波数に変換し、その周波数（パルス周期）ごとに短時間Ｈｉｇｈレベルとなるパルス周期信号Ｔｆを出力する。経過時間計数回路ＳＴは、上記のパルス周期信号ＴｆがＨｉｇｈレベルに変化した時点（ピーク立上り期間の開始時点）からの経過時間を計数して、経過時間信号Ｓｔを出力する。 The voltage setting circuit VS outputs a predetermined voltage setting signal Vs. The voltage error amplification circuit EV amplifies the error between the welding voltage limit average value signal Vfa and the voltage setting signal Vs, and outputs a voltage error amplification signal Ev. The voltage / frequency conversion circuit V / F converts the frequency to a frequency proportional to the value of the voltage error amplification signal Ev, and outputs a pulse period signal Tf that becomes a high level for a short time for each frequency (pulse period). The elapsed time counting circuit ST counts the elapsed time from the time point when the pulse period signal Tf changes to the high level (the start time of the peak rising period), and outputs the elapsed time signal St.

ピーク電流設定回路ＩＰＳは、予め定めたピーク電流設定信号Ｉpsを出力する。ベース電流設定回路ＩＢＳは、予め定めたベース電流設定信号Ｉbsを出力する。電流制御設定回路ＩＳＣは、上記の経過時間信号Ｓｔを入力として、ピーク立上り期間Ｔup中は上記のベース電流設定信号Ｉbsから上記のピーク電流設定信号Ｉpsへと上昇する電流制御設定信号Ｉscを出力し、その後のピーク期間Ｔｐ中は上記のピーク電流設定信号Ｉpsを電流制御設定信号Ｉscとして出力し、その後のピーク立下り期間Ｔdw中は上記のピーク電流設定信号Ｉpsから上記のベース電流設定信号Ｉbsへと下降する電流制御設定信号Ｉscを出力し、その後のベース期間Ｔｂ中は上記のベース電流設定信号Ｉbsを電流制御設定信号Ｉscとして出力する。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。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流制御設定信号Ｉscと電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。上記ブロックにより、上記の電流制御設定信号Ｉscに相当する図８で上述した溶接電流Ｉｗが通電する。 The peak current setting circuit IPS outputs a predetermined peak current setting signal Ips. The base current setting circuit IBS outputs a predetermined base current setting signal Ibs. The current control setting circuit ISC receives the elapsed time signal St and outputs a current control setting signal Isc that rises from the base current setting signal Ibs to the peak current setting signal Ips during the peak rising period Tup. During the subsequent peak period Tp, the peak current setting signal Ips is output as the current control setting signal Isc, and during the subsequent peak falling period Tdw, the peak current setting signal Ips is changed to the base current setting signal Ibs. The falling current control setting signal Isc is output, and the base current setting signal Ibs is output as the current control setting signal Isc during the subsequent base period Tb. The current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a current detection signal Id. The current error amplification circuit EI amplifies the error between the current control setting signal Isc and the current detection signal Id and outputs a current error amplification signal Ei. By the block, the welding current Iw described above with reference to FIG. 8 corresponding to the current control setting signal Isc is supplied.

上記の過渡期間タイマ回路ＴＴ及び変動幅設定回路ΔＶＣによって、アークスタート後の過渡期間中の基準電圧波形の変動幅を定常状態よりも大きくすることができる。 With the transient period timer circuit TT and the variation range setting circuit ΔVC, the variation range of the reference voltage waveform during the transient period after the arc start can be made larger than that in the steady state.

［実施の形態２］
本発明の実施の形態２は、実施の形態１記載の初期基準電圧波形を、前回溶接中の定常状態での基準電圧波形に設定して今回のアークスタートを開始するものである。以下、図面を参照して説明する。 [Embodiment 2]
In the second embodiment of the present invention, the initial reference voltage waveform described in the first embodiment is set to the reference voltage waveform in the steady state during the previous welding, and the current arc start is started. Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.

図５は、本発明の実施の形態２に係るパルスアーク溶接におけるアークスタート時の溶接電圧制限値Ｖftの時間変化を示す図である。同図（Ａ）は上述した図１と同一の波形図であり、同図（Ｂ）は同図（Ａ）とは溶接条件が異なるときの実施の形態１による波形図であり、同図（Ｃ）は同図（Ｂ）と同一溶接条件において実施の形態２による波形図である。また、同図に示す斜線の四角形は、図１と同様に、ピーク期間及びベース期間の溶接電圧制限値の変動幅Ｖｃ±ΔＶｃの範囲を模式的に示したものである。この四角形の真中の横線が基準電圧波形の中心電圧値Ｖｃを示し、上部の横線がＶｃ＋ΔＶｃを示し、下部の横線がＶｃ−ΔＶｃを示す。すなわち、ピーク電圧及びベース電圧は、この四角形の範囲内で制限されて溶接電圧制限値Ｖftが算出される。本発明では、アークスタート後にアーク長が定常状態に収束するまでの過渡期間Ｔｔ中は、変動幅ΔＶｃを定常状態よりも大きく設定するものである。以下、同図を参照して説明する。 FIG. 5 is a diagram showing a time change of the welding voltage limit value Vft at the time of arc start in the pulse arc welding according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4A is the same waveform diagram as FIG. 1 described above, and FIG. 4B is a waveform diagram according to the first embodiment when the welding conditions are different from FIG. C) is a waveform diagram according to the second embodiment under the same welding conditions as in FIG. In addition, the hatched rectangle shown in the figure schematically shows the range of the fluctuation range Vc ± ΔVc of the welding voltage limit value in the peak period and the base period, as in FIG. The horizontal line in the middle of the square indicates the center voltage value Vc of the reference voltage waveform, the upper horizontal line indicates Vc + ΔVc, and the lower horizontal line indicates Vc−ΔVc. That is, the peak voltage and the base voltage are limited within the range of this square, and the welding voltage limit value Vft is calculated. In the present invention, the fluctuation range ΔVc is set larger than that in the steady state during the transition period Tt until the arc length converges to the steady state after the arc start. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

同図（Ａ）は、上述した図１と同一波形図である。同図（Ａ）は、標準的な溶接条件を想定して、その標準溶接条件下で溶接を行い、定常状態にあるときの溶接電圧制限値の移動平均値から自動設定された基準電圧波形を初期基準電圧波形として予め設定している。このために、標準溶接条件で溶接を行う場合には、アーク発生直後の第１回目のパルス周期のときから定常状態とのアーク長の偏差をｐ３に示すわずかな除去部分を除き略正確に検出することができる。 FIG. 4A is the same waveform diagram as FIG. The figure (A) assumes a standard welding condition, performs welding under the standard welding condition, and shows a reference voltage waveform automatically set from the moving average value of the welding voltage limit value in a steady state. It is preset as an initial reference voltage waveform. For this reason, when welding is performed under standard welding conditions, the deviation of the arc length from the steady state from the first pulse period immediately after the occurrence of the arc is detected almost accurately except for a slight removal portion indicated by p3. can do.

次に、同図（Ｂ）は、標準溶接条件とは異なる溶接条件で溶接を行ったときの実施の形態１による波形図である。同図（Ｂ）は、定常のアーク長を同図（Ａ）のときよりも高く設定した場合である。この場合でも初期基準電圧波形は予め設定されているので、同図（Ａ）と同一である。しかし、定常のアーク長が高く設定されているので、過渡期間中の溶接電圧値も全体的に高い方にスライドしている。このために、初期基準電圧波形が相対的に低くなり、ｐ４、ｂ２及びｐ５に示す溶接電圧が除去されてしまい、過渡期間中のアーク長の初期変動を正確に検出することができない場合があった。 Next, FIG. 5B is a waveform diagram according to the first embodiment when welding is performed under welding conditions different from the standard welding conditions. FIG. 5B shows a case where the steady arc length is set higher than that in FIG. Even in this case, the initial reference voltage waveform is set in advance, and is the same as FIG. However, since the steady arc length is set high, the welding voltage value during the transition period is slid to the higher overall. For this reason, the initial reference voltage waveform becomes relatively low, the welding voltage indicated by p4, b2, and p5 is removed, and the initial fluctuation of the arc length during the transient period may not be detected accurately. It was.

この問題を解決するために実施の形態２では、同図（Ｃ）に示すように、初期基準電圧波形を前回の溶接時における定常状態での基準電圧波形に設定するものである。これによって、溶接条件に応じて初期基準電圧波形が適正化されることになる。この結果、同図（Ａ）のときと略同じように、わずかにｐ６に示す溶接電圧が除去されるだけであり、過渡期間中のアーク長の初期変動を正確に検出することができる。このために、過渡期間を短くすることができると共に、過渡期間中のアーク長の変動幅を小さくすることができる。 In order to solve this problem, in the second embodiment, the initial reference voltage waveform is set to the reference voltage waveform in the steady state during the previous welding as shown in FIG. As a result, the initial reference voltage waveform is optimized according to the welding conditions. As a result, the welding voltage indicated by p6 is only slightly removed as in the case of FIG. 6A, and the initial fluctuation of the arc length during the transient period can be accurately detected. For this reason, the transition period can be shortened, and the fluctuation range of the arc length during the transition period can be reduced.

図６は、実施の形態２に係るアークスタート時パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図において、上述した図４と同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は省略する。以下、図４とは異なる点線で示すブロックについて同図を参照して説明する。 FIG. 6 is a block diagram of a welding power source for performing the arc start pulse arc welding control method according to the second embodiment. In the figure, the same blocks as those in FIG. 4 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Hereinafter, blocks indicated by dotted lines different from those in FIG. 4 will be described with reference to FIG.

第２基準電圧波形生成回路ＶＣ２は、上述したように、アークスタート直後は前回溶接時の定常状態中に記憶した初期基準電圧波形を生成し、アークスタート後はピーク電圧移動平均値信号Ｖpr及びベース電圧移動平均値信号Ｖbrによって自動設定された基準電圧波形を生成し、経過時間信号Ｓｔに対応する中心電圧値信号Ｖｃを出力する。さらに、第２基準電圧波形生成回路ＶＣ２は、定常溶接状態の基準電圧波形を記憶する。 As described above, the second reference voltage waveform generation circuit VC2 generates the initial reference voltage waveform stored in the steady state at the time of the previous welding immediately after the arc start, and after the arc start, the peak voltage moving average value signal Vpr and the base A reference voltage waveform automatically set by the voltage moving average value signal Vbr is generated, and a center voltage value signal Vc corresponding to the elapsed time signal St is output. Further, the second reference voltage waveform generation circuit VC2 stores a reference voltage waveform in a steady welding state.

［効果］
図７は、本発明の効果の一例を示す平均過渡期間の比較図である。同図は、直径１．２mmのアルミニウムワイヤを使用したパルスＭＩＧ溶接において、アークスタートしてからアーク長が定常値に略収束するまでの過渡期間を５０回平均したものである。平均溶接電流値は１００Ａの場合である。同図から明らかなように、平均過渡期間は、従来技術では０．５２秒であったが、本発明では０．２３秒に半減した。このように、本発明では、アークスタート時の過渡期間を大幅に短くすることができるので、アークスタート部の溶接品質が向上する。 [effect]
FIG. 7 is a comparison diagram of average transient periods showing an example of the effect of the present invention. This figure shows an average of 50 transition periods from the start of the arc until the arc length substantially converges to a steady value in pulse MIG welding using an aluminum wire having a diameter of 1.2 mm. The average welding current value is 100A. As is clear from the figure, the average transient period was 0.52 seconds in the prior art, but it was halved to 0.23 seconds in the present invention. Thus, in the present invention, the transition period at the time of arc start can be significantly shortened, so that the welding quality of the arc start portion is improved.

本発明の実施の形態１に係る溶接電圧制限値Ｖftの波形図である。It is a wave form chart of welding voltage limit value Vft concerning Embodiment 1 of the present invention. 基準電圧波形の変動幅ΔＶｃとアークスタート後の経過時間との関係図の一例である。It is an example of a relationship diagram between the fluctuation range ΔVc of the reference voltage waveform and the elapsed time after the arc start. 基準電圧波形の変動幅ΔＶｃとアークスタート後の経過時間との関係図の別の一例である。It is another example of the relationship figure of fluctuation range (DELTA) Vc of a reference voltage waveform, and the elapsed time after an arc start. 実施の形態１に係る溶接電源のブロック図である。1 is a block diagram of a welding power source according to Embodiment 1. FIG. 本発明の実施の形態２に係る溶接電圧制限値Ｖftの波形図である。It is a wave form chart of welding voltage limit value Vft concerning Embodiment 2 of the present invention. 実施の形態２に係る溶接電源のブロック図である。6 is a block diagram of a welding power source according to Embodiment 2. FIG. 本発明の効果の一例を示す平均過渡期間の比較図である。It is a comparison figure of an average transition period which shows an example of the effect of the present invention. 一般的なパルスアーク溶接の電流・電圧波形図である。It is a current / voltage waveform diagram of general pulse arc welding. 従来技術における基準電圧波形Ｖｃの生成方法を示す図である。It is a figure which shows the production | generation method of the reference voltage waveform Vc in a prior art. 短絡解除直後に異常電圧が発生したときの溶接電圧Ｖｗ及び溶接電圧制限値Ｖftの波形図である。It is a wave form diagram of welding voltage Vw and welding voltage limit value Vft when abnormal voltage occurs immediately after short circuit cancellation. 従来技術において基準電圧波形Ｖｃを溶接電圧の移動平均値から自動設定する方法を示す図である。It is a figure which shows the method of automatically setting the reference voltage waveform Vc from the moving average value of a welding voltage in a prior art. 従来技術の課題を示すための溶接電圧制限値Ｖftの波形図である。It is a wave form diagram of welding voltage limit value Vft for showing a subject of conventional technology.

符号の説明Explanation of symbols

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
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
ＦＴ制限フィルタ回路
Ｉav 溶接電流平均値
Ｉｂベース電流
ＩＢＳベース電流設定回路
Ｉbs ベース電流設定信号
ＩＤ電流検出回路
Ｉｄ電流検出信号
Ｉｐピーク電流
ＩＰＳピーク電流設定回路
Ｉps ピーク電流設定信号
ＩＳＣ電流制御設定回路
Ｉsc 電流制御設定信号
Ｉｗ溶接電流
ＰＭ電源主回路
ＳＴ経過時間計数回路
Ｓｔ経過時間信号
ｔａ経過時間
Ｔｂベース期間
Ｔdw ピーク立下り期間
Ｔｆパルス周期（信号）
Ｔｐピーク期間
ＴＴ過渡期間タイマ回路
Ｔｔ過渡期間（信号）
Ｔup ピーク立上り期間
Ｖ／Ｆ電圧・周波数変換回路
Ｖav 溶接電圧平均値
Ｖｂベース電圧
Ｖba ベース電圧平均値
Ｖbc 基準ベース電圧値
Ｖbf ベース電圧制限値
Ｖbr ベース電圧移動平均値（信号）
ＶＣ基準電圧波形生成回路
Ｖｃ基準電圧波形（の中心電圧値信号）
ＶＣ２第２基準電圧波形生成回路
ＶＤ電圧検出回路
Ｖｄ溶接電圧検出信号
ＶＦＡ平均値算出回路
Ｖfa 溶接電圧制限平均値信号
Ｖft 溶接電圧制限値（信号）
Ｖｐピーク電圧
Ｖpa ピーク電圧平均値
Ｖpc 基準ピーク電圧値
Ｖpf ピーク電圧制限値
Ｖpr ピーク電圧移動平均値（信号）
ＶＲＡ溶接電圧制限移動平均値算出回路
ＶＳ電圧設定回路
Ｖｓ電圧設定信号
Ｖｗ溶接電圧
ΔＶＣ変動幅設定回路
ΔＶｃ変動幅（信号）

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding wire 2 Base material 3 Arc 4 Welding torch 5 Feed roll EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification signal EV Voltage error amplification circuit Ev Voltage error amplification signal FT Limit filter circuit Iav Welding current average value Ib Base current IBS Base current Setting circuit Ibs Base current setting signal ID Current detection circuit Id Current detection signal Ip Peak current IPS Peak current setting circuit Ips Peak current setting signal ISC Current control setting circuit Isc Current control setting signal Iw Welding current PM Power supply main circuit ST Elapsed time counting circuit St Elapsed time signal ta Elapsed time Tb Base period Tdw Peak falling period Tf Pulse period (signal)
Tp peak period TT transition period timer circuit Tt transition period (signal)
Tup Peak rising period V / F Voltage / frequency conversion circuit Vav Welding voltage average value Vb Base voltage Vba Base voltage average value Vbc Reference base voltage value Vbf Base voltage limit value Vbr Base voltage moving average value (signal)
VC reference voltage waveform generation circuit Vc reference voltage waveform (center voltage value signal thereof)
VC2 Second reference voltage waveform generation circuit VD Voltage detection circuit Vd Welding voltage detection signal VFA Average value calculation circuit Vfa Welding voltage limit average value signal Vft Welding voltage limit value (signal)
Vp peak voltage Vpa peak voltage average value Vpc reference peak voltage value Vpf peak voltage limit value Vpr peak voltage moving average value (signal)
VRA welding voltage limit moving average value calculation circuit VS voltage setting circuit Vs voltage setting signal Vw welding voltage ΔVC fluctuation range setting circuit ΔVc fluctuation range (signal)

Claims

ピーク電流及びベース電流を１周期とするパルス波形の溶接電流をアークに通電すると共に、消耗電極と母材との間のパルス波形の溶接電圧を検出しこの溶接電圧検出値をパルス波形の基準電圧波形からの所定変動幅内で制限して溶接電圧制限値を算出し、前記基準電圧波形は前記溶接電圧制限値を移動平均した電圧波形から生成し、前記溶接電圧制限値を１周期又は数周期ごとに平均化した溶接電圧制限平均値が予め定めた電圧設定値と略等しくなるように溶接電源の出力を制御するパルスアーク溶接制御方法であって、
アークスタート時は前記基準電圧波形を予め定めた初期基準電圧波形に設定してアークスタートを開始するアークスタート時パルスアーク溶接制御方法において、
前記変動幅を、アークスタート時の過渡状態の期間中は定常状態よりも大きな値に設定することを特徴とするアークスタート時パルスアーク溶接制御方法。 A welding current having a pulse waveform with a peak current and a base current as one cycle is applied to the arc, a welding voltage having a pulse waveform between the consumable electrode and the base material is detected, and the detected welding voltage value is used as a reference voltage for the pulse waveform. A welding voltage limit value is calculated by limiting within a predetermined fluctuation range from the waveform, and the reference voltage waveform is generated from a voltage waveform obtained by moving and averaging the welding voltage limit value, and the welding voltage limit value is set to one cycle or several cycles. A pulse arc welding control method for controlling the output of a welding power source so that a welding voltage limit average value averaged every time is substantially equal to a predetermined voltage setting value,
In the arc start pulse arc welding control method of starting the arc start by setting the reference voltage waveform to a predetermined initial reference voltage waveform at the time of arc start,
An arc start pulse arc welding control method, wherein the fluctuation range is set to a value larger than that in a steady state during a transient state at the time of arc start.

請求項１記載の初期基準電圧波形を、前回溶接中の定常状態で記憶された前記基準電圧波形に設定して今回のアークスタートを開始することを特徴とするアークスタート時パルスアーク溶接制御方法。

A pulse arc welding control method at the time of arc start, wherein the initial reference voltage waveform according to claim 1 is set to the reference voltage waveform stored in a steady state during the previous welding and the current arc start is started.