JP2006205213A

JP2006205213A - Method for controlling output of pulse arc welding

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Publication number: JP2006205213A
Application number: JP2005020793A
Authority: JP
Inventors: Hongjun Tong; 紅軍仝
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2005-01-28
Filing date: 2005-01-28
Publication date: 2006-08-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form required external characteristics of a welding current source even when a short circuit has been caused in the pulse arc welding in which the supply of the peak current during a peak period and the supply of the base current during a base period are repeated as a period of one pulse. <P>SOLUTION: The method for controlling the output of the pulse arc welding sets the external characteristics of the welding current source in terms of an inclination Ks, a reference value Is of the welding current, and a reference value Vs of the welding voltage, and detects the welding voltage (vo) and the welding current (io), and calculates the integral value Svb, wherein Svb is an integral of (Ks×io-Ks×Is+Vs-vo) with respect to (dt), from the beginning of the n-th pulse period, and forms the external characteristics by finishing the n-th pulse period at the time when the integral value Svb during the base period following the peak period has become larger than zero. When the integral value Svb during the short circuit period is calculated, the welding current (ih), on which the short circuit releasing current is not superimposed, and the welding voltage (vh) in the case that the arc is generated are used. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、所望の傾きＫｓを有する溶接電源の外部特性を形成するためのパルスアーク溶接の出力制御方法に関するものである。 The present invention relates to an output control method of pulse arc welding for forming external characteristics of a welding power source having a desired slope Ks.

消耗電極パルスアーク溶接では、美しいビード外観、均一な溶込み深さ等の溶接品質を良好にするために、溶接中のアーク長を適正値に維持することが極めて重要である。一般的に、アーク長は溶接ワイヤの送給速度とアーク入熱による溶融速度とのバランスによって決まる。したがって、溶接電流の平均値に略比例する溶融速度が送給速度と等しくなるとアーク長は常に一定となる。しかし、送給モータの回転速度の変動、溶接トーチケーブルの引き回しによる送給経路の摩擦力の変動等によって、溶接中の送給速度が変動する。このために、溶融速度とのバランスが崩れてアーク長が変化することになる。さらには、溶接作業者の手振れ等による給電チップ・母材間距離の変動、溶融池の不規則な振動等によっても、アーク長は変動する。したがって、これらの種々の変動要因（以下、外乱という）によるアーク長の変動を抑制するためには、外乱に応じて常に溶融速度を調整してアーク長の変化を抑制するアーク長制御が必要となる。 In consumable electrode pulse arc welding, it is extremely important to maintain the arc length during welding at an appropriate value in order to improve the welding quality such as a beautiful bead appearance and uniform penetration depth. In general, the arc length is determined by the balance between the welding wire feeding speed and the melting speed by arc heat input. Therefore, the arc length is always constant when the melting rate approximately proportional to the average value of the welding current becomes equal to the feed rate. However, the feeding speed during welding varies due to fluctuations in the rotational speed of the feeding motor, fluctuations in the frictional force of the feeding path due to the routing of the welding torch cable, and the like. For this reason, the balance with the melting rate is lost, and the arc length changes. Furthermore, the arc length also fluctuates due to fluctuations in the distance between the power supply tip and the base material due to the shaking of the welding operator, irregular vibrations in the molten pool, and the like. Therefore, in order to suppress the fluctuation of the arc length due to these various fluctuation factors (hereinafter referred to as disturbance), arc length control is required which always adjusts the melting rate according to the disturbance and suppresses the change in the arc length. Become.

消耗電極パルスアーク溶接を含む消耗電極ガスシールドアーク溶接において、上述した種々の外乱に起因するアーク長の変動を抑制する方法として、溶接電源の外部特性を所望値に出力制御する方法が慣用されている。この外部特性の例を図６に示す。同図の横軸は溶接ワイヤを通電する溶接電流の平均値Ｉｗであり、縦軸は溶接ワイヤと母材との間に印加する溶接電圧の平均値Ｖｗである。特性Ｌ１は、傾きＫｓ＝０V/Aの完全な定電圧特性の場合である。また、特性Ｌ２は、傾きＫｓ＝−０．１V/Aと右下がりの傾きを有する定電圧特性の場合である。外部特性は直線として表わすことができるので、溶接電流基準値Ｉｓと溶接電圧基準値Ｖｓとの交点Ｐ０を通り傾きがＫｓである外部特性は下式で表わされる。
Ｖｗ＝Ｋｓ・（Ｉｗ−Ｉｓ）＋Ｖｓ ……（１）式 In consumable electrode gas shielded arc welding including consumable electrode pulse arc welding, a method of controlling the output of the external characteristics of the welding power source to a desired value is commonly used as a method for suppressing fluctuations in arc length caused by the various disturbances described above. Yes. An example of this external characteristic is shown in FIG. The horizontal axis of the figure is the average value Iw of the welding current passing through the welding wire, and the vertical axis is the average value Vw of the welding voltage applied between the welding wire and the base material. The characteristic L1 is a case of a complete constant voltage characteristic with a slope Ks = 0 V / A. The characteristic L2 is a case of a constant voltage characteristic having a slope Ks = −0.1 V / A and a downward slope. Since the external characteristic can be expressed as a straight line, the external characteristic having an inclination Ks passing through the intersection point P0 between the welding current reference value Is and the welding voltage reference value Vs is expressed by the following equation.
Vw = Ks · (Iw−Is) + Vs (1)

ところで、溶接電源の外部特性の傾きＫｓによってアーク長制御の安定性（自己制御作用と呼ばれる）が大きく影響されることが従来から知られている。すなわち、外乱に対してアーク長を安定化するためには、溶接法を含む溶接条件に応じて外部特性の傾きＫｓを適正値に制御する必要がある。例えば、傾きＫｓの適正値は、炭酸ガスアーク溶接法では０〜−０．０３V/A程度の範囲であり、パルスアーク溶接法では−０．０５〜−０．３V/A程度の範囲である。したがって、本発明の対象であるパルスアーク溶接法においては、アーク長制御を安定化するためには、同図に示す特性Ｌ１ではなく−０．０５〜−０．３V/A程度の範囲内で予め定めた傾きＫｓを有する特性Ｌ２等を形成する必要がある。以下、パルスアーク溶接において所望の傾きＫｓを有する外部特性を形成する従来技術について説明する。 By the way, it has been conventionally known that the stability of arc length control (referred to as self-control action) is greatly influenced by the slope Ks of the external characteristic of the welding power source. That is, in order to stabilize the arc length against disturbance, it is necessary to control the slope Ks of the external characteristic to an appropriate value according to the welding conditions including the welding method. For example, the appropriate value of the slope Ks is in the range of about 0 to -0.03 V / A in the carbon dioxide arc welding method, and in the range of about -0.05 to -0.3 V / A in the pulse arc welding method. Therefore, in the pulse arc welding method which is the object of the present invention, in order to stabilize the arc length control, not within the characteristic L1 shown in the figure but in the range of about -0.05 to -0.3 V / A. It is necessary to form a characteristic L2 or the like having a predetermined slope Ks. Hereinafter, a conventional technique for forming an external characteristic having a desired inclination Ks in pulse arc welding will be described.

図７は、パルスアーク溶接の電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接電流（瞬時値）ｉｏの、同図（Ｂ）は溶接電圧（瞬時値）ｖｏの波形図である。以下，同図を参照して説明する。 FIG. 7 is a current / voltage waveform diagram of pulse arc welding. 4A is a waveform diagram of the welding current (instantaneous value) io, and FIG. 2B is a waveform diagram of the welding voltage (instantaneous value) vo. Hereinafter, description will be given with reference to FIG.

（１）時刻ｔ１〜ｔ２のピーク期間Ｔｐ
予め定めたピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、溶接ワイヤを溶滴移行させるために大電流値の予め定めたピーク電流Ｉｐを通電し、同図（Ｂ）に示すように、この期間中のアーク長に略比例したピーク電圧Ｖｐが印加する。 (1) Peak period Tp between times t1 and t2
During the predetermined peak period Tp, a predetermined peak current Ip having a large current value is applied to transfer the welding wire to the droplet as shown in FIG. In addition, a peak voltage Vp substantially proportional to the arc length during this period is applied.

（２）時刻ｔ２〜ｔ３のベース期間Ｔｂ
後述する溶接電源の出力制御によって定まるベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、溶接ワイヤ先端の溶滴を成長させないために小電流値の予め定めたベース電流Ｉｂを通電し、同図（Ｂ）に示すように、この期間中のアーク長に略比例したベース電圧Ｖｂが印加する。 (2) Base period Tb between times t2 and t3
During the base period Tb determined by the output control of the welding power source described later, as shown in FIG. 5A, a predetermined base current Ib having a small current value is applied so as not to grow the droplets at the tip of the welding wire, As shown in FIG. 5B, a base voltage Vb that is substantially proportional to the arc length during this period is applied.

上記のピーク期間Ｔｐ及びベース期間Ｔｂからなる時刻ｔ１〜ｔ３の期間を１パルス周期Ｔpbとして繰り返して溶接を行う。同図（Ａ）に示すように、このパルス周期Ｔpbごとの溶接電流の平均値がＩｗとなり、同様に同図（Ｂ）に示すように、このパルス周期Ｔpbごとの溶接電圧の平均値がＶｗとなる。溶接電源の外部特性を形成するための出力制御は、パルス周期Ｔpbの時間長さを操作量としてフィードバック制御することで行われる。すなわち、ピーク期間Ｔｐを一定値としてパルス周期Ｔpbを増減させることによって出力制御を行う。 Welding is performed by repeating the period from time t1 to t3, which includes the peak period Tp and the base period Tb, as one pulse period Tpb. As shown in FIG. 6A, the average value of the welding current for each pulse period Tpb is Iw. Similarly, as shown in FIG. 5B, the average value of the welding voltage for this pulse period Tpb is Vw. It becomes. Output control for forming external characteristics of the welding power source is performed by feedback control using the time length of the pulse period Tpb as an operation amount. That is, output control is performed by increasing or decreasing the pulse period Tpb with the peak period Tp as a constant value.

図８に示すように、時刻ｔ(n)〜ｔ(n+1)の第ｎ回目のパルス周期Ｔpb(n)の溶接電流平均値がＩｗ(n)となり、溶接電圧平均値がＶｗ(n)となる。上述した図６において、これらＩｗ(n)とＶｗ(n)との交点（動作点）Ｐ１が、設定された特性Ｌ２上に乗るように出力制御される。以下、所望の傾きＫｓを有する外部特性を形成するための溶接電源の出力制御方法について説明する。 As shown in FIG. 8, the welding current average value of the n-th pulse period Tpb (n) from time t (n) to t (n + 1) is Iw (n), and the welding voltage average value is Vw (n ). In FIG. 6 described above, output control is performed so that the intersection (operating point) P1 between these Iw (n) and Vw (n) is on the set characteristic L2. Hereinafter, the output control method of the welding power source for forming the external characteristic having the desired inclination Ks will be described.

図７で上述したパルスアーク溶接の波形図を参照して、従来技術の外部特性形成方法を説明する。形成すべき目標の外部特性は、上述した（１）式の外部特性である。第ｎ回目のパルス周期Ｔpb(n)における溶接電流平均値Ｉｗ及び溶接電圧平均値Ｖｗは下式で表わすことができる。
Ｉｗ＝（１／Ｔpb(n)）・∫ｉｏ・ｄｔ ……（２）式
Ｖｗ＝（１／Ｔpb(n)）・∫ｖｏ・ｄｔ ……（３）式
但し、積分は第ｎ回目のパルス周期Ｔpb(n)の間行う。 With reference to the waveform diagram of the pulse arc welding described above with reference to FIG. 7, a conventional external characteristic forming method will be described. The target external characteristic to be formed is the external characteristic of the above-described equation (1). The welding current average value Iw and welding voltage average value Vw in the n-th pulse period Tpb (n) can be expressed by the following equations.
Iw = (1 / Tpb (n)) · ∫io · dt (2) Equation Vw = (1 / Tpb (n)) · ∫vo · dt (3) However, the integration is the nth time This is performed for the pulse period Tpb (n).

これら（２）式及び（３）式を上記の（１）式に代入して整理すると下式となる。
∫（Ｋｓ・ｉｏ−Ｋｓ・Ｉｓ＋Ｖｓ−ｖｏ）・ｄｔ＝０ ……（４）式
但し、積分は第ｎ回目のパルス周期Ｔpb(n)の間行い、上述したように、Ｋｓは外部特性の傾きであり、Ｉｓは溶接電流基準値であり、Ｖｓは溶接電圧基準値である。 Substituting these equations (2) and (3) into the above equation (1) and rearranging them gives the following equation.
∫ (Ks · io−Ks · Is + Vs−vo) · dt = 0 (4) However, integration is performed during the nth pulse period Tpb (n), and as described above, Ks is an external characteristic. It is a slope, Is is a welding current reference value, and Vs is a welding voltage reference value.

したがって、第ｎ回目のパルス周期Ｔpb(n)が終了した時点においては上記（４）式が成立することになる。ここで、上記（４）式の左辺を積分値Ｓvbとして定義すると下式となる。
Ｓvb＝∫（Ｋｓ・ｉｏ−Ｋｓ・Ｉｓ＋Ｖｓ−ｖｏ）・ｄｔ ……（５）式 Therefore, when the nth pulse cycle Tpb (n) ends, the above equation (4) is established. Here, when the left side of the above equation (4) is defined as the integral value Svb, the following equation is obtained.
Svb = ∫ (Ks · io−Ks · Is + Vs−vo) · dt (5)

第ｎ回目のパルス周期Ｔpb(n)が開始した時点から上記（５）式の積分値Ｓvbの演算を開始する。第ｎ回目の予め定めたピーク期間が終了して第ｎ回目のベース期間中に上記の積分値Ｓvb＝０（又はＳvb≧０）となった時点で第ｎ回目のパルス周期Ｔpb(n)を終了する。この動作を繰り返すことによって、上記（１）式の外部特性を形成することができる。 The calculation of the integral value Svb of the above equation (5) is started from the time when the nth pulse cycle Tpb (n) starts. The n-th pulse period Tpb (n) is set when the above-mentioned integral value Svb = 0 (or Svb ≧ 0) is reached during the n-th base period after the n-th predetermined peak period ends. finish. By repeating this operation, the external characteristic of the above equation (1) can be formed.

上述した従来技術の外部特性形成方法を以下に整理して記載する。
（１）傾きＫｓ、溶接電流基準値Ｉｓ及び溶接電圧基準値Ｖｓによって目標の溶接電源の外部特性を予め設定する。
（２）溶接中の溶接電圧ｖｏ及び溶接電流ｉｏを検出する。
（３）第ｎ回目のパルス周期Ｔpb(n)の開始時点から積分値Ｓvb＝∫（Ｋｓ・ｉｏ−Ｋｓ・Ｉｓ＋Ｖｓ−ｖｏ）・ｄｔの演算を開始する。
（４）第ｎ回目の予め定めたピーク期間Ｔｐに続く第ｎ回目のベース期間Ｔｂ中の上記積分値Ｓvbが零以上（Ｓvb≧０）になった時点で第ｎ回目のパルス周期Ｔpb(n)を終了する。
（５）続けて第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔpb(n+1)を開始して、上記（３）〜（４）の動作を繰り返し行うことによって、所望の外部特性を形成する。 The above-described conventional external characteristic forming method is summarized and described below.
(1) The external characteristics of the target welding power source are set in advance by the inclination Ks, the welding current reference value Is, and the welding voltage reference value Vs.
(2) Detect welding voltage vo and welding current io during welding.
(3) The calculation of the integral value Svb = ∫ (Ks · io−Ks · Is + Vs−vo) · dt is started from the start point of the n-th pulse period Tpb (n).
(4) When the integrated value Svb in the nth base period Tb following the nth predetermined peak period Tp becomes zero or more (Svb ≧ 0), the nth pulse period Tpb (n ) Ends.
(5) Subsequently, the (n + 1) th pulse cycle Tpb (n + 1) is started, and the operations (3) to (4) are repeated to form desired external characteristics.

ととろで、溶接中に溶接ワイヤと母材とが短絡したときは、早期に短絡を解除してアークを再発生させるために、通常の溶接電流よりも大きな値の短絡解除電流ｉｃを重畳する（以下、短絡解除制御という）のが一般的である。以下、この短絡解除制御及び上述した外部特性形成方法を搭載した溶接電源について説明する。 When the welding wire and the base material are short-circuited during welding, a short-circuit release current ic having a value larger than the normal welding current is superimposed in order to release the short-circuit and regenerate the arc at an early stage ( Hereinafter, short-circuit release control) is generally used. Hereinafter, a welding power source equipped with this short-circuit release control and the above-described external characteristic forming method will be described.

図９は、上述した外部特性形成方法及び短絡解除制御を搭載した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. 9 is a block diagram of a welding power source equipped with the above-described external characteristic forming method and short-circuit release control. 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、サイリスタ制御等の出力制御を行い、アーク溶接に適した溶接電流ｉｏ及び溶接電圧ｖｏ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との間にアーク３が発生する。 The power supply main circuit PM takes a commercial power supply such as a three-phase 200V as an input, performs output control such as inverter control and thyristor control according to a current error amplification signal Ei described later, and generates a welding current io and welding voltage vo suitable for arc welding 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 base metal 2 and the welding wire 1.

電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流ｉｏ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ｖｏを検出して、電圧検出信号ｖｄを出力する。溶接電圧基準値設定回路ＶＳは、予め定めた溶接電圧基準値信号Ｖｓを出力する。溶接電流基準値設定回路ＩＳは、予め定めた溶接電流基準値信号Ｉｓを出力する。傾き設定回路ＫＳは、予め定めた傾き設定信号Ｋｓを出力する。積分値演算回路ＳＶＢは、電流検出信号ｉｄ、電圧検出信号ｖｄ、溶接電圧基準値信号Ｖｓ、溶接電流基準値信号Ｉｓ及び傾き設定信号Ｋｓを入力として、各パルス周期の開始時点から上記（５）式によって積分演算を行い積分値信号Ｓvbを出力する。比較回路ＣＭは、この積分値信号Ｓvbの値が零以上になった時点で短時間Ｈｉｇｈレベルになる比較信号Ｃｍを出力する。この比較信号Ｃｍの周期がパルス周期となる。タイマ回路ＭＭは、上記の比較信号ＣｍがＨｉｇｈレベルに変化した時点から予め定めたピーク期間設定値Ｔpsによって定まる期間だけＨｉｇｈレベルとなるタイマ信号Ｍｍを出力する。このタイマ信号ＭｍがＨｉｇｈレベルのときがピーク期間となり、Ｌｏｗレベルのときがベース期間となる。 The current detection circuit ID detects the welding current io and outputs a current detection signal id. The voltage detection circuit VD detects the welding voltage vo and outputs a voltage detection signal vd. The welding voltage reference value setting circuit VS outputs a predetermined welding voltage reference value signal Vs. The welding current reference value setting circuit IS outputs a predetermined welding current reference value signal Is. The inclination setting circuit KS outputs a predetermined inclination setting signal Ks. The integrated value calculation circuit SVB receives the current detection signal id, the voltage detection signal vd, the welding voltage reference value signal Vs, the welding current reference value signal Is, and the slope setting signal Ks as input, and the above (5) An integral calculation is performed according to the equation, and an integral value signal Svb is output. The comparison circuit CM outputs a comparison signal Cm that becomes a high level for a short time when the value of the integral value signal Svb becomes zero or more. The period of the comparison signal Cm is a pulse period. The timer circuit MM outputs a timer signal Mm that is at a high level for a period determined by a predetermined peak period setting value Tps from the time when the comparison signal Cm changes to a high level. The peak period is when the timer signal Mm is at a high level, and the base period is when the timer signal Mm is at a low level.

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。切換回路ＳＷは、上記のタイマ信号ＭｍがＨｉｇｈレベルのときはａ側に切り換わり上記のピーク電流設定信号Ｉpsをパルス電流波形設定信号Ｉfsとして出力し、Ｌｏｗレベルのときはｂ側に切り換わり上記のベース電流設定信号Ｉbsをパルス電流波形設定信号Ｉfsとして出力する。 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 switching circuit SW switches to the a side when the timer signal Mm is at the High level and outputs the peak current setting signal Ips as the pulse current waveform setting signal Ifs, and switches to the b side when the timer signal Mm is at the Low level. The base current setting signal Ibs is output as the pulse current waveform setting signal Ifs.

短絡判別回路ＣＤは、上記の電圧検出信号ｖｄを入力として、短絡を判別するとＨｉｇｈレベルとなる短絡判別信号Ｃｄを出力する。短絡解除電流設定回路ＩＣＳは、上記の短絡判別信号ＣｄがＨｉｇｈレベル（短絡）のときのみ予め定めた短絡解除電流設定信号Ｉｃsを出力する。加算回路ＡＤは、上記のパルス電流波形設定信号Ｉfsと上記の短絡解除電流設定信号Ｉｃsとを加算して、電流加算設定信号Ｉasを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、この電流加算設定信号Ｉas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。これらのブロックによって、図７で上述したような溶接電流ｉｏが通電する。 The short circuit determination circuit CD receives the voltage detection signal vd as described above, and outputs a short circuit determination signal Cd that becomes High level when a short circuit is determined. The short-circuit release current setting circuit ICS outputs a predetermined short-circuit release current setting signal Ics only when the short-circuit determination signal Cd is at a high level (short-circuit). The adder circuit AD adds the pulse current waveform setting signal Ifs and the short-circuit release current setting signal Ics, and outputs a current addition setting signal Ias. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the current addition setting signal Ias and the current detection signal id and outputs a current error amplification signal Ei. By these blocks, the welding current io as described above with reference to FIG. 7 is applied.

図１０は、上述した溶接電源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ｉｏの、同図（Ｂ）は溶接電圧ｖｏの、同図（Ｃ）はパルス電流波形設定信号Ｉfsの、同図（Ｄ）は短絡解除電流設定信号Ｉｃsの時間変化を示す。第ｎ回目のパルス周期Ｔpb(n)中は短絡は発生していない。このために、同図（Ｄ）に示すように、短絡解除電流設定信号Ｉｃsは出力されない。また、同図（Ｃ）に示すように、パルス電流波形設定信号Ｉfsに相当する同図（Ａ）に示す溶接電流ｉｏが通電する。続いて、第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔpb(n+1)において、短絡が短絡期間Ｔｃ中発生する。この短絡期間Ｔｃ中は、同図（Ｄ）に示すように、短絡解除電流設定信号Ｉｃsが出力される。このために、同図（Ａ）に示すように、短絡期間Ｔｃ中の短絡解除電流ｉｃは、同図（Ｃ）に示すパルス電流波形設定信号Ｉfsに同図（Ｄ）に示す短絡解除電流設定信号Ｉｃsが重畳した波形となる。また、短絡期間Ｔｃ中の溶接電圧ｖｏは低い値の短絡電圧値ｖｃとなる。第ｎ回目のパルス周期Ｔpb(n)及び第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔpb(n+1)中のそれぞれの溶接電流平均値と溶接電圧平均値との動作点は所望の外部特性上に乗る。上述した従来技術を記載した文献としては、特願2003-423185、特許文献１〜２等がある。 FIG. 10 is a timing chart of each signal in the above-described welding power source. 4A shows the welding current io, FIG. 2B shows the welding voltage vo, FIG. 3C shows the pulse current waveform setting signal Ifs, and FIG. 4D shows the time of the short-circuit release current setting signal Ics. Showing change. No short circuit occurred during the nth pulse period Tpb (n). For this reason, as shown in FIG. 4D, the short-circuit release current setting signal Ics is not output. Further, as shown in FIG. 9C, the welding current io shown in FIG. 10A corresponding to the pulse current waveform setting signal Ifs is energized. Subsequently, a short circuit occurs during the short circuit period Tc in the (n + 1) th pulse period Tpb (n + 1). During this short-circuit period Tc, as shown in FIG. 4D, a short-circuit release current setting signal Ics is output. For this reason, as shown in FIG. 5A, the short-circuit release current ic during the short-circuit period Tc is set to the pulse current waveform setting signal Ifs shown in FIG. The signal Ics is a superimposed waveform. Further, the welding voltage vo during the short-circuit period Tc is a short-circuit voltage value vc having a low value. The operating points of the welding current average value and the welding voltage average value in the nth pulse cycle Tpb (n) and the (n + 1) th pulse cycle Tpb (n + 1) are on desired external characteristics. Documents describing the above-described prior art include Japanese Patent Application No. 2003-423185, Patent Documents 1 and 2, and the like.

特開２００２−３６１４１７号公報JP 2002-361417 A 特開平２−２９０６７４号公報JP-A-2-290674

図１１は、図１０で上述した溶接電流ｉｏ及び溶接電圧ｖｏの波形の動作点と外部特性との関係図である。特性Ｌ２は、所望の傾きを有する外部特性である。第ｎ回目のパルス周期Ｔpb(n)の溶接電流平均値Ｉｗ(n)と溶接電圧平均値Ｖｗ(n)との動作点Ｐ１は特性Ｌ２上にある。第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔpb(n+1)の溶接電流平均値Ｉｗ(n+1)と溶接電圧平均値Ｖｗ(n+1)との動作点Ｐ２も同様に特性Ｌ２上にある。すなわち、動作点はＰ１→Ｐ２へと移動する。 FIG. 11 is a relationship diagram between the operating points of the waveforms of the welding current io and the welding voltage vo described above with reference to FIG. 10 and external characteristics. The characteristic L2 is an external characteristic having a desired inclination. The operating point P1 between the welding current average value Iw (n) and the welding voltage average value Vw (n) in the nth pulse period Tpb (n) is on the characteristic L2. Similarly, the operating point P2 between the welding current average value Iw (n + 1) and the welding voltage average value Vw (n + 1) in the (n + 1) th pulse period Tpb (n + 1) is also on the characteristic L2. That is, the operating point moves from P1 to P2.

このときに、上述した図１０の第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔpb(n+1)において、短絡期間Ｔｃを除外してアークが発している期間のみの動作点はＰ３となる。これは、短絡解除電流ｉｃ分だけ溶接電流平均値が小さくなり、短絡電圧ｖｃ分だけ溶接電圧平均値が大きくなるためである。上述したように、アーク長制御を安定化して溶接品質を向上させるために、各パルス周期の動作点が外部特性上を移動するように出力制御している。パルス周期中に短絡が発生したときに、アーク長制御の安定化を図るためには、短絡期間を含む動作点ではなくアーク発生期間のみの動作点が外部特性上に存在する方が良い。しかし、従来技術の外部特性形成方法では、短絡期間も含めた動作点が外部特性上に存在し、アーク期間の動作点は外部特性上から外れてしまう。この結果，短絡が発生するとアーク長制御の安定性が溶接条件によっては低下するという課題があった。 At this time, in the (n + 1) th pulse cycle Tpb (n + 1) of FIG. 10 described above, the operating point only during the period in which the arc is generated excluding the short-circuit period Tc is P3. This is because the welding current average value decreases by the short-circuit release current ic, and the welding voltage average value increases by the short-circuit voltage vc. As described above, in order to stabilize arc length control and improve welding quality, output control is performed so that the operating point of each pulse period moves on the external characteristics. In order to stabilize the arc length control when a short circuit occurs during the pulse cycle, it is better that the operating point only in the arc generation period exists in the external characteristics, not the operating point including the short circuit period. However, in the conventional external characteristic forming method, the operating point including the short-circuit period exists on the external characteristic, and the operating point in the arc period deviates from the external characteristic. As a result, there is a problem that the stability of the arc length control decreases depending on the welding conditions when a short circuit occurs.

そこで、本発明では、上記の課題を解決することができる外部特性形成方法に関するパルスアーク溶接の出力制御方法を提供する。 Therefore, the present invention provides a pulse arc welding output control method related to an external characteristic forming method capable of solving the above-described problems.

上述した課題を解決するために、第１の発明は、予め定めたパルス電流波形設定値に基づいてピーク期間中のピーク電流の通電とベース期間中のベース電流の通電とを１パルス周期として繰り返すと共に、溶接ワイヤと母材との間に溶接電圧ｖｏを印加して溶接を行い、溶接ワイヤと母材とが短絡している期間中は短絡解除電流が重畳した溶接電流ｉｏを通電するパルスアーク溶接の出力制御方法であって、
傾きＫｓ及び溶接電流基準値Ｉｓ及び溶接電圧基準値Ｖｓによって溶接電源の外部特性を予め設定し、溶接中の前記溶接電圧ｖｏ及び前記溶接電流ｉｏを検出し、第ｎ回目のパルス周期の開始時点から積分値Ｓvb＝∫（Ｋｓ・ｉｏ−Ｋｓ・Ｉｓ＋Ｖｓ−ｖｏ）・ｄｔを演算し、予め定めた前記ピーク期間に続く前記ベース期間中の前記積分値Ｓvbが零以上になった時点で前記第ｎ回目のパルス周期を終了し、続けて第ｎ＋１回目のパルス周期を開始することによって前記設定された外部特性を形成するパルスアーク溶接の出力制御方法において、
前記短絡期間中の前記積分値Ｓvbの演算に際しては、前記短絡解除電流が重畳しない溶接電流又はアークが発生しているとしたときの溶接電圧のどちらか一方又は両方を使用することを特徴とするパルスアーク溶接の出力制御方法である。 In order to solve the above-described problem, the first invention repeats energization of the peak current during the peak period and energization of the base current during the base period as one pulse period based on a predetermined pulse current waveform setting value. At the same time, welding is performed by applying a welding voltage vo between the welding wire and the base metal, and a pulse arc is applied in which the welding current io is superimposed with the short-circuit release current superimposed during the period in which the welding wire and the base material are short-circuited. A welding output control method,
The external characteristics of the welding power source are set in advance by the slope Ks, the welding current reference value Is, and the welding voltage reference value Vs, the welding voltage vo and the welding current io during the welding are detected, and the start point of the nth pulse cycle Integral value Svb = ∫ (Ks · io−Ks · Is + Vs−vo) · dt is calculated from the above, and when the integral value Svb during the base period following the predetermined peak period becomes zero or more, In the output control method of pulse arc welding for forming the set external characteristic by ending the nth pulse cycle and subsequently starting the (n + 1) th pulse cycle,
In calculating the integral value Svb during the short circuit period, one or both of a welding current when the short circuit release current is not superimposed and a welding voltage when an arc is generated are used. This is an output control method for pulse arc welding.

また、第２の発明は、前記積分値Ｓvbの演算に際しては、前記溶接電流ｉｏに代えて前記パルス電流波形設定値を使用することを特徴とするパルスアーク溶接の出力制御方法である。 The second invention is a pulse arc welding output control method characterized in that the pulse current waveform set value is used in place of the welding current io when calculating the integral value Svb.

また、第３の発明は、前記積分値Ｓvbの演算を前記短絡期間中は一時停止することを特徴とするパルスアーク溶接の出力制御方法である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an output control method for pulse arc welding characterized in that the calculation of the integral value Svb is temporarily stopped during the short circuit period.

上記第１の発明によれば、短絡期間中は短絡解除電流が重畳しない溶接電流及び／又はアークが発生しているとしたときの溶接電圧を使用して積分値を演算して外部特性を形成する。このために、パルス周期中に短絡が発生してもアーク発生状態の動作点が所望の外部特性上に存在するので、アーク長制御の安定性が向上する。 According to the first aspect of the invention, the external characteristic is formed by calculating the integral value using the welding current and / or the welding voltage when the arc is generated, in which the short-circuit releasing current is not superimposed during the short-circuit period. To do. For this reason, even if a short circuit occurs during the pulse period, the operating point in the arc generation state exists on the desired external characteristics, so that the stability of the arc length control is improved.

また、上記第２の発明によれば、溶接電流に代えてパルス電流波形設定値を使用して積分値を演算して外部特性を形成する。このために、パルス周期中に短絡が発生してもアーク発生状態の動作点が所望の外部特性上に存在するので、アーク長制御の安定性が向上する。 According to the second aspect of the invention, the integrated value is calculated using the pulse current waveform setting value instead of the welding current to form the external characteristic. For this reason, even if a short circuit occurs during the pulse period, the operating point in the arc generation state exists on the desired external characteristics, so that the stability of the arc length control is improved.

また、上記第３の発明によれば、短絡期間中は積分値の演算を一時停止して外部特性を形成する。このために、パルス周期中に短絡が発生してもアーク発生状態の動作点が所望の外部特性上に存在するので、アーク長制御の安定性が向上する。 According to the third aspect of the invention, the calculation of the integral value is temporarily stopped during the short circuit period to form the external characteristic. For this reason, even if a short circuit occurs during the pulse period, the operating point in the arc generation state exists on the desired external characteristics, so that the stability of the arc length control is improved.

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の出力制御方法を示す波形図である。同図は上述した図１０に対応している。同図（Ａ）は溶接電流ｉｏの、同図（Ｂ）は溶接電圧ｖｏの、同図（Ｃ）はパルス電流波形設定信号Ｉfsの、同図（Ｄ）は短絡解除電流設定信号Ｉｃsの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。 [Embodiment 1]
FIG. 1 is a waveform diagram showing an output control method of pulse arc welding according to Embodiment 1 of the present invention. This figure corresponds to FIG. 10 described above. 4A shows the welding current io, FIG. 2B shows the welding voltage vo, FIG. 3C shows the pulse current waveform setting signal Ifs, and FIG. 4D shows the time of the short-circuit release current setting signal Ics. Showing change. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

上述したように、傾きＫｓ、溶接電流基準値Ｉｓ及び溶接電圧基準値Ｖｓによって所望の溶接電源の外部特性を予め設定する。次に、溶接中の溶接電圧ｖｏ及び溶接電流ｉｏを検出する。そして、第ｎ回目のパルス周期Ｔpb(n)の開始時点から上記（５）式の積分値Ｓvb＝∫（Ｋｓ・ｉｏ−Ｋｓ・Ｉｓ＋Ｖｓ−ｖｏ）・ｄｔを演算し、予め定めたピーク期間に続くベース期間中の積分値Ｓvbが零以上になった時点で第ｎ回目のパルス周期Ｔpb(n)を終了し、続けて第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔpb(n+1)を開始することによって設定された外部特性を形成する。 As described above, external characteristics of a desired welding power source are set in advance by the inclination Ks, the welding current reference value Is, and the welding voltage reference value Vs. Next, the welding voltage vo and welding current io during welding are detected. Then, the integral value Svb = ∫ (Ks · io−Ks · Is + Vs−vo) · dt in the above equation (5) is calculated from the start point of the nth pulse cycle Tpb (n), and the peak period is set in advance. It is set by ending the nth pulse cycle Tpb (n) when the integral value Svb during the subsequent base period becomes zero or more, and subsequently starting the n + 1th pulse cycle Tpb (n + 1). Forming external characteristics.

第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔpb(n+1)中に短絡が発生したときは以下のように処理する。積分値Ｓvbの演算において、短絡期間Ｔｃ中は、同図（Ａ）に示すように、短絡解除電流ｉｃが重畳した溶接電流ｉｏに代えて短絡解除電流ｉｃが重畳しない溶接電流ｉｈを使用する。この短絡解除電流が重畳しない溶接電流ｉｈは、短絡直前の溶接電流値であっても良い。また、短絡がベース期間に発生したときはベース電流の設定値であり、短絡がピーク期間に発生したときはピーク電流の設定値であっても良い。 When a short circuit occurs during the (n + 1) th pulse cycle Tpb (n + 1), the following processing is performed. In the calculation of the integral value Svb, during the short-circuit period Tc, as shown in FIG. 5A, a welding current ih that does not overlap the short-circuit release current ic is used instead of the welding current io that overlaps the short-circuit release current ic. The welding current ih on which the short-circuit releasing current is not superimposed may be a welding current value immediately before the short-circuit. Further, it may be a set value of the base current when the short circuit occurs during the base period, and may be a set value of the peak current when the short circuit occurs during the peak period.

同様に、積分値Ｓvbの演算において、同図（Ｂ）に示すように、短絡期間Ｔｃ中は短絡電圧値ｖｃに代えてアークが発生しているとしたときの溶接電圧ｖｈを使用する。このアークが発生しているとしたときの溶接電圧ｖｈは、短絡直前の溶接電圧値であっても良い。また、短絡がベース期間中であればベース電圧の平均値であり、短絡がピーク期間中であればピーク電圧の平均値であっても良い。 Similarly, in the calculation of the integral value Svb, as shown in FIG. 5B, the welding voltage vh when an arc is generated is used instead of the short-circuit voltage value vc during the short-circuit period Tc. The welding voltage vh when this arc is generated may be the welding voltage value immediately before the short circuit. Further, it may be an average value of the base voltage if the short circuit is during the base period, and may be an average value of the peak voltage if the short circuit is during the peak period.

上記の演算を整理すると以下のようになる。
（１）時刻ｔ１〜ｔ２のアーク期間
積分値Ｓvb＝∫（Ｋｓ・ｉｏ−Ｋｓ・Ｉｓ＋Ｖｓ−ｖｏ）・ｄｔ
（２）時刻ｔ２〜ｔ３の短絡期間Ｔｃ
積分値Ｓvb＝∫（Ｋｓ・ｉｈ−Ｋｓ・Ｉｓ＋Ｖｓ−ｖｈ）・ｄｔ …（６）式
（３）時刻ｔ３〜ｔ４のアーク期間
積分値Ｓvb＝∫（Ｋｓ・ｉｏ−Ｋｓ・Ｉｓ＋Ｖｓ−ｖｏ）・ｄｔ The above calculation is organized as follows.
(1) Arc period from time t1 to t2 Integral value Svb = ∫ (Ks · io−Ks · Is + Vs−vo) · dt
(2) Short-circuit period Tc between times t2 and t3
Integral value Svb = ∫ (Ks · ih−Ks · Is + Vs−vh) · dt (6) Equation (3) Arc period from time t3 to t4 Integral value Svb = ∫ (Ks · io−Ks · Is + Vs−vo) · dt

上記（６）式においてはｉｏ→ｉｈ及びｖｏ→ｖｈに置換しているが、どちらか一方だけを置換しても良い。これは、溶接条件によっては短絡解除電流ｉｃが小さな値であるために置換しなくても外部特性に与える影響が小さい場合があるからである。溶接電圧の置換についても、溶接条件によっては短絡期間Ｔｃが短いために置換しなくても外部特性に与える影響が小さい場合があるからである。 In the above formula (6), io → ih and vo → vh are substituted, but only one of them may be substituted. This is because, depending on the welding conditions, since the short-circuit release current ic is a small value, the influence on the external characteristics may be small even if the replacement is not performed. This is also because the replacement of the welding voltage has a small influence on the external characteristics even if the replacement is not performed because the short-circuit period Tc is short depending on the welding conditions.

図２は、上述したパルスアーク溶接の出力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９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９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. 2 is a block diagram of a welding power source for carrying out the pulse arc welding output control method described above. In the figure, the same blocks as those in FIG. 9 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. 9 will be described with reference to FIG.

電圧検出切換回路ＶＥは、短絡判別信号ＣｄがＬｏｗレベル（アーク発生状態）のときは電圧検出信号ｖｄを電圧検出切換信号ｖｅとして出力し、Ｈｉｇｈレベル（短絡状態）のときは短絡直前の電圧検出信号の値ｖｈを電圧検出切換信号ｖｅとして出力する。電流検出切換回路ＩＥは、短絡判別信号ＣｄがＬｏｗレベル（アーク発生状態）のときは電流検出信号ｉｄを電流検出切換信号ｉｅとして出力し、Ｈｉｇｈレベル（短絡状態）のときは短絡直前の電流検出信号の値ｉｈを電流検出切換信号ｉｅとして出力する。第１積分値演算回路ＳＶＢ１は、電流検出切換信号ｉｅ、電圧検出切換信号ｖｅ、溶接電圧基準値信号Ｖｓ、溶接電流基準値信号Ｉｓ及び傾き設定信号Ｋｓを入力として、各パルス周期の開始時点から積分値信号Ｓvb＝∫（Ｋｓ・ｉｅ−Ｋｓ・Ｉｓ＋Ｖｓ−ｖｅ）・ｄｔを演算して出力する。 The voltage detection switching circuit VE outputs the voltage detection signal vd as the voltage detection switching signal ve when the short circuit determination signal Cd is at the Low level (arc generation state), and detects the voltage immediately before the short circuit when it is at the High level (short circuit state). The signal value vh is output as the voltage detection switching signal ve. The current detection switching circuit IE outputs the current detection signal id as the current detection switching signal ie when the short circuit determination signal Cd is at the Low level (arc generation state), and detects the current immediately before the short circuit when it is at the High level (short circuit state). The signal value ih is output as the current detection switching signal ie. The first integrated value calculation circuit SVB1 receives the current detection switching signal ie, the voltage detection switching signal ve, the welding voltage reference value signal Vs, the welding current reference value signal Is, and the slope setting signal Ks from the start of each pulse cycle. The integrated value signal Svb = ∫ (Ks · ie−Ks · Is + Vs−ve) · dt is calculated and output.

［実施の形態２］
本発明の実施の形態２は、積分値Ｓvbの演算を溶接電流ｉｏに代えてパルス電流波形設定値Ｉfsを使用するものである。上述した図１（Ｃ）に示すように、パルス電流波形設定信号Ｉfsは短絡解除電流ｉｃを重畳する前の溶接電流ｉｏを設定する信号である。したがって、上記（５）式においてｉｏ→Ｉfsに置換することによって短絡解除電流ｉｃが外部特性の形成に与える影響を除去することができる。したがって、実施の形態２では上記（５）式は下式となる。
Ｓvb＝∫（Ｋｓ・Ｉfs−Ｋｓ・Ｉｓ＋Ｖｓ−ｖｏ）・ｄｔ ……（７）式 [Embodiment 2]
In the second embodiment of the present invention, the pulse current waveform set value Ifs is used instead of the calculation of the integral value Svb in place of the welding current io. As shown in FIG. 1C, the pulse current waveform setting signal Ifs is a signal for setting the welding current io before the short-circuit release current ic is superimposed. Therefore, by substituting io → Ifs in the above equation (5), the influence of the short-circuit release current ic on the formation of the external characteristics can be eliminated. Therefore, in the second embodiment, the above expression (5) becomes the following expression.
Svb = ∫ (Ks · Ifs−Ks · Is + Vs−vo) · dt (7)

図３は、上述したパルスアーク溶接の出力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９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９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. 3 is a block diagram of a welding power source for carrying out the pulse arc welding output control method described above. In the figure, the same blocks as those in FIG. 9 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. 9 will be described with reference to FIG.

第２積分値演算回路ＳＶＢ２は、パルス電流波形設定信号Ｉfs、電圧検出信号ｖｄ、溶接電圧基準値信号Ｖｓ、溶接電流基準値信号Ｉｓ及び傾き設定信号Ｋｓを入力として、各パルス周期の開始時点から積分値信号Ｓvb＝∫（Ｋｓ・Ｉfs−Ｋｓ・Ｉｓ＋Ｖｓ−ｖｄ）・ｄｔを演算して出力する。 The second integrated value calculation circuit SVB2 receives the pulse current waveform setting signal Ifs, the voltage detection signal vd, the welding voltage reference value signal Vs, the welding current reference value signal Is, and the slope setting signal Ks as input, and from the start of each pulse period. The integrated value signal Svb = ∫ (Ks · Ifs−Ks · Is + Vs−vd) · dt is calculated and output.

［実施の形態３］
本発明の実施の形態３は、積分値Ｓvbの演算を短絡期間中は一時停止するものである。これによって、短絡解除電流ｉｃ及び短絡電圧ｖｃが外部特性に与える影響を除去することができる。 [Embodiment 3]
In the third embodiment of the present invention, the calculation of the integral value Svb is temporarily stopped during the short circuit period. As a result, the influence of the short-circuit release current ic and the short-circuit voltage vc on the external characteristics can be eliminated.

図４は、上述したパルスアーク溶接の出力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９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９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. 4 is a block diagram of a welding power source for carrying out the pulse arc welding output control method described above. In the figure, the same blocks as those in FIG. 9 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. 9 will be described with reference to FIG.

第３積分値演算回路ＳＶＢ３は、短絡判別信号Ｃｄ、電流検出信号ｉｄ、電圧検出信号ｖｄ、溶接電圧基準値信号Ｖｓ、溶接電流基準値信号Ｉｓ及び傾き設定信号Ｋｓを入力として、各パルス周期の開始時点から積分値信号Ｓvb＝∫（Ｋｓ・ｉｄ−Ｋｓ・Ｉｓ＋Ｖｓ−ｖｄ）・ｄｔを短絡判別信号ＣｄがＬｏｗレベル（アーク発生状態）中は演算しＨｉｇｈレベル（短絡状態）中は一時停止して出力する。 The third integrated value calculation circuit SVB3 receives the short-circuit determination signal Cd, the current detection signal id, the voltage detection signal vd, the welding voltage reference value signal Vs, the welding current reference value signal Is, and the inclination setting signal Ks, and inputs each pulse period. The integral value signal Svb = ∫ (Ks · id−Ks · Is + Vs−vd) · dt is calculated from the start time while the short circuit determination signal Cd is at the low level (arc generation state), and is temporarily stopped during the high level (short circuit state). Output.

［効果］
図５は、本発明の効果を示す外部特性と図１で上述した電流・電圧波形の動作点との関係図である。したがって、同図は上述した図１１と対応している。同図において、第ｎ回目のパルス周期Ｔpb(n)の動作点はＰ１となる。第ｎ＋１回目のパルス周期Ｔpb(n+1)中のアーク発生状態の動作点はＰ３となり、外部特性Ｌ２上に存在する。このように、本発明では、短絡が発生してもアーク発生状態の動作点は所望の外部特性上に常にある。このために、アーク長制御の安定性が向上する。 [effect]
FIG. 5 is a relationship diagram between the external characteristics showing the effect of the present invention and the operating points of the current / voltage waveforms described above with reference to FIG. Therefore, this figure corresponds to FIG. 11 described above. In the figure, the operating point of the nth pulse period Tpb (n) is P1. The operating point in the arc generation state during the (n + 1) th pulse period Tpb (n + 1) is P3 and exists on the external characteristic L2. Thus, in the present invention, even if a short circuit occurs, the operating point in the arc generation state is always on desired external characteristics. For this reason, the stability of arc length control is improved.

上記においては、パルスアーク溶接が直流パルスアーク溶接である場合を説明したが、ベース期間の一部期間の電極極性が反転する交流パルスアーク溶接の場合も同様である。また、ピーク電流の立上り及び立下りにスロープがついている場合も同様である。 In the above description, the case where the pulse arc welding is the direct current pulse arc welding has been described. However, the same applies to the case of the alternating current pulse arc welding in which the electrode polarity in a part of the base period is reversed. The same applies when the peak current has a slope at the rise and fall.

本発明の実施の形態１に係るパルスアーク溶接の出力制御方法を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the output control method of the pulse arc welding which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態１に係る溶接電源のブロック図である。It is a block diagram of the welding power supply which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る溶接電源のブロック図である。It is a block diagram of the welding power supply which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３に係る溶接電源のブロック図である。It is a block diagram of the welding power supply which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の効果を示す外部特性と動作点との関係図である。FIG. 6 is a relationship diagram between external characteristics and operating points showing the effects of the present invention. 従来技術における溶接電源の外部特性の設定方法を示す図である。It is a figure which shows the setting method of the external characteristic of the welding power supply in a prior art. 従来技術におけるパルスアーク溶接の電流・電圧波形図である。It is a current and voltage waveform diagram of pulse arc welding in the prior art. 従来技術における溶接電流平均値Ｉｗ及び溶接電圧平均値Ｖｗを示す電流・電圧波形図である。It is a current and voltage waveform diagram which shows the welding current average value Iw and the welding voltage average value Vw in a prior art. 従来技術における溶接電源のブロック図である。It is a block diagram of the welding power supply in a prior art. 図９の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。10 is a timing chart of each signal in the welding power source of FIG. 9. 従来技術の課題を示す外部特性と動作点との関係図である。FIG. 10 is a relationship diagram between external characteristics and operating points showing a problem of the prior art.

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
ＡＤ加算回路
ＣＤ短絡判別回路
Ｃｄ短絡判別信号
ＣＭ比較回路
Ｃｍ比較信号
ＥＩ電流誤差増幅回路
Ｅｉ電流誤差増幅信号
Ｉas 電流加算設定信号
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
ｉｃ短絡解除電流
ＩＣＳ短絡解除電流設定回路
Ｉｃs 短絡解除電流設定信号
ｉｄ電流検出信号
ｉｅ電流検出切換信号
Ｉfs パルス電流波形設定信号
ｉｈ短絡解除電流が重畳しない溶接電流
ｉｏ溶接電流
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
ＩＳ溶接電流基準値設定回路
Ｉｓ溶接電流基準値（信号）
Ｉｗ溶接電流平均値
ＫＳ傾き設定回路
Ｋｓ傾き設定信号
Ｌ１、Ｌ２特性
ＭＭタイマ回路
Ｍｍタイマ信号
Ｐ０交点
Ｐ１〜Ｐ３動作点
ＰＭ電源主回路
ＳＶＢ積分値演算回路
Ｓvb 積分値（信号）
ＳＶＢ１第１積分値演算回路
ＳＶＢ２第２積分値演算回路
ＳＶＢ３第３積分値演算回路
ＳＷ切換回路
Ｔｂベース期間
Ｔｃ短絡期間
Ｔｐピーク期間
Ｔpb パルス周期
Ｔps ピーク期間設定値
Ｖｂベース電圧
ｖｃ短絡電圧
ＶＤ電圧検出回路
ｖｄ電圧検出信号
ＶＥ電圧検出切換回路
ｖｅ電圧検出切換信号
ｖｈ短絡していないとしたときの溶接電圧
ｖｏ溶接電圧
Ｖｐピーク電圧
ＶＳ溶接電圧基準値設定回路
Ｖｓ溶接電圧基準値（信号）
Ｖｗ溶接電圧平均値

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding wire 2 Base material 3 Arc 4 Welding torch 5 Feed roll AD Addition circuit CD Short circuit determination circuit Cd Short circuit determination signal CM Comparison circuit Cm Comparison signal EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification signal Ias Current addition setting signal Ib Base current IBS Base current setting circuit Ibs Base current setting signal ic Short circuit release current ICS Short circuit release current setting circuit Ics Short circuit release current setting signal id Current detection signal ie Current detection switching signal Ifs Pulse current waveform setting signal ih Welding current with no short circuit release current superimposed io welding current Ip peak current IPS peak current setting circuit Ips peak current setting signal IS welding current reference value setting circuit Is welding current reference value (signal)
Iw welding current average value KS inclination setting circuit Ks inclination setting signals L1 and L2 characteristics MM timer circuit Mm timer signal P0 intersections P1 to P3 operating point PM power supply main circuit SVB integral value calculation circuit Svb integral value (signal)
SVB1 first integral value calculation circuit SVB2 second integral value calculation circuit SVB3 third integral value calculation circuit SW switching circuit Tb base period Tc short circuit period Tp peak period Tpb pulse period Tps peak period set value Vb base voltage vc short circuit voltage VD voltage detection Circuit vd Voltage detection signal VE Voltage detection switching circuit ve Voltage detection switching signal vh Welding voltage vo Welding voltage Vp Peak voltage VS Welding voltage reference value setting circuit Vs Welding voltage reference value (signal)
Vw welding voltage average value

Claims

予め定めたパルス電流波形設定値に基づいてピーク期間中のピーク電流の通電とベース期間中のベース電流の通電とを１パルス周期として繰り返すと共に、溶接ワイヤと母材との間に溶接電圧ｖｏを印加して溶接を行い、溶接ワイヤと母材とが短絡している期間中は短絡解除電流が重畳した溶接電流ｉｏを通電するパルスアーク溶接の出力制御方法であって、
傾きＫｓ及び溶接電流基準値Ｉｓ及び溶接電圧基準値Ｖｓによって溶接電源の外部特性を予め設定し、溶接中の前記溶接電圧ｖｏ及び前記溶接電流ｉｏを検出し、第ｎ回目のパルス周期の開始時点から積分値Ｓvb＝∫（Ｋｓ・ｉｏ−Ｋｓ・Ｉｓ＋Ｖｓ−ｖｏ）・ｄｔを演算し、予め定めた前記ピーク期間に続く前記ベース期間中の前記積分値Ｓvbが零以上になった時点で前記第ｎ回目のパルス周期を終了し、続けて第ｎ＋１回目のパルス周期を開始することによって前記設定された外部特性を形成するパルスアーク溶接の出力制御方法において、
前記短絡期間中の前記積分値Ｓvbの演算に際しては、前記短絡解除電流が重畳しない溶接電流又はアークが発生しているとしたときの溶接電圧のどちらか一方又は両方を使用することを特徴とするパルスアーク溶接の出力制御方法。 Based on a preset pulse current waveform setting value, the energization of the peak current during the peak period and the energization of the base current during the base period are repeated as one pulse period, and the welding voltage vo is applied between the welding wire and the base material. It is an output control method for pulse arc welding in which welding is performed by applying a welding current io on which a short-circuit release current is superimposed during a period in which the welding wire and the base material are short-circuited,
The external characteristics of the welding power source are set in advance by the slope Ks, the welding current reference value Is, and the welding voltage reference value Vs, the welding voltage vo and the welding current io during the welding are detected, and the start point of the nth pulse cycle Integral value Svb = ∫ (Ks · io−Ks · Is + Vs−vo) · dt is calculated from the above, and when the integral value Svb during the base period following the predetermined peak period becomes zero or more, In the output control method of pulse arc welding for forming the set external characteristic by ending the nth pulse cycle and subsequently starting the (n + 1) th pulse cycle,
In calculating the integral value Svb during the short circuit period, one or both of a welding current when the short circuit release current is not superimposed and a welding voltage when an arc is generated are used. Pulse arc welding output control method.

予め定めたパルス電流波形設定値に基づいてピーク期間中のピーク電流の通電とベース期間中のベース電流の通電とを１パルス周期として繰り返すと共に、溶接ワイヤと母材との間に溶接電圧ｖｏを印加して溶接を行い、溶接ワイヤと母材とが短絡している期間中は短絡解除電流が重畳した溶接電流ｉｏを通電するパルスアーク溶接の出力制御方法であって、
傾きＫｓ及び溶接電流基準値Ｉｓ及び溶接電圧基準値Ｖｓによって溶接電源の外部特性を予め設定し、溶接中の前記溶接電圧ｖｏ及び前記溶接電流ｉｏを検出し、第ｎ回目のパルス周期の開始時点から積分値Ｓvb＝∫（Ｋｓ・ｉｏ−Ｋｓ・Ｉｓ＋Ｖｓ−ｖｏ）・ｄｔを演算し、予め定めた前記ピーク期間に続く前記ベース期間中の前記積分値Ｓvbが零以上になった時点で前記第ｎ回目のパルス周期を終了し、続けて第ｎ＋１回目のパルス周期を開始することによって前記設定された外部特性を形成するパルスアーク溶接の出力制御方法において、
前記積分値Ｓvbの演算に際しては、前記溶接電流ｉｏに代えて前記パルス電流波形設定値を使用することを特徴とするパルスアーク溶接の出力制御方法。 Based on a preset pulse current waveform setting value, the energization of the peak current during the peak period and the energization of the base current during the base period are repeated as one pulse period, and the welding voltage vo is applied between the welding wire and the base material. It is an output control method for pulse arc welding in which welding is performed by applying a welding current io on which a short-circuit release current is superimposed during a period in which the welding wire and the base material are short-circuited,
The external characteristics of the welding power source are set in advance by the slope Ks, the welding current reference value Is, and the welding voltage reference value Vs, the welding voltage vo and the welding current io during the welding are detected, and the start point of the nth pulse cycle Integral value Svb = ∫ (Ks · io−Ks · Is + Vs−vo) · dt is calculated from the above, and when the integral value Svb during the base period following the predetermined peak period becomes zero or more, In the output control method of pulse arc welding for forming the set external characteristic by ending the nth pulse cycle and subsequently starting the (n + 1) th pulse cycle,
In the calculation of the integral value Svb, the pulse arc welding output control method, wherein the pulse current waveform set value is used instead of the welding current io.

予め定めたパルス電流波形設定値に基づいてピーク期間中のピーク電流の通電とベース期間中のベース電流の通電とを１パルス周期として繰り返すと共に、溶接ワイヤと母材との間に溶接電圧ｖｏを印加して溶接を行い、溶接ワイヤと母材とが短絡している期間中は短絡解除電流が重畳した溶接電流ｉｏを通電するパルスアーク溶接の出力制御方法であって、
傾きＫｓ及び溶接電流基準値Ｉｓ及び溶接電圧基準値Ｖｓによって溶接電源の外部特性を予め設定し、溶接中の前記溶接電圧ｖｏ及び前記溶接電流ｉｏを検出し、第ｎ回目のパルス周期の開始時点から積分値Ｓvb＝∫（Ｋｓ・ｉｏ−Ｋｓ・Ｉｓ＋Ｖｓ−ｖｏ）・ｄｔを演算し、予め定めた前記ピーク期間に続く前記ベース期間中の前記積分値Ｓvbが零以上になった時点で前記第ｎ回目のパルス周期を終了し、続けて第ｎ＋１回目のパルス周期を開始することによって前記設定された外部特性を形成するパルスアーク溶接の出力制御方法において、
前記積分値Ｓvbの演算を前記短絡期間中は一時停止することを特徴とするパルスアーク溶接の出力制御方法。

Based on a preset pulse current waveform setting value, the energization of the peak current during the peak period and the energization of the base current during the base period are repeated as one pulse period, and the welding voltage vo is applied between the welding wire and the base material. It is an output control method for pulse arc welding in which welding is performed by applying a welding current io on which a short-circuit release current is superimposed during a period in which the welding wire and the base material are short-circuited,
The external characteristics of the welding power source are set in advance by the slope Ks, the welding current reference value Is, and the welding voltage reference value Vs, the welding voltage vo and the welding current io during the welding are detected, and the start point of the nth pulse cycle Integral value Svb = ∫ (Ks · io−Ks · Is + Vs−vo) · dt is calculated from the above, and when the integral value Svb during the base period following the predetermined peak period becomes zero or more, In the output control method of pulse arc welding for forming the set external characteristic by ending the nth pulse cycle and subsequently starting the (n + 1) th pulse cycle,
The output control method for pulse arc welding, wherein the calculation of the integral value Svb is temporarily stopped during the short-circuit period.