JP2007313513A

JP2007313513A - Method of controlling completion of welding of consumable electrode arc welding

Info

Publication number: JP2007313513A
Application number: JP2006142520A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Era; 哲生恵良; Akihiro Ide; 章博井手
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2006-05-23
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2007-12-06
Anticipated expiration: 2026-05-23
Also published as: JP5042527B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the occurrence of spattering when controlling antistick in consumable electrode arc welding. <P>SOLUTION: A method of controlling the completion of welding in the consumable electrode arc welding is provided by which a feeding motor is decelerated and stopped by inertia when completion signal On of welding is input to a welding power source during performing the consumable electrode arc welding and the welding is completed after supplying the current by switching a welding current Iw to a pulse current at the predetermined switching timing during this inertia period Tk, wherein an average arc time which is the average value of arc periods Ta between short circuits during the welding before the completion signal On of welding is input is calculated, switching delayed time Td is calculated by multiplying this average arc time by a prescribed coefficient in the range of 0.3-0.7, and the switching to the pulse current is performed at the point of time when the arc period reaches the switching delayed time Td first after an elapse of the timing of switching. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、消耗電極アーク溶接において溶接終了時の溶接品質を向上させるための消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法に関するものである。 The present invention relates to a welding end control method of consumable electrode arc welding for improving the welding quality at the end of welding in consumable electrode arc welding.

ＣＯ2溶接、ＭＡＧ溶接、ＭＩＧ溶接等の消耗電極アーク溶接においては、溶接終了時に溶接ワイヤが溶融池に溶着（スチック）するのを防止し、溶接終了時に形成されるワイヤ先端粒のサイズを適正化して次のアークスタート性を良好にするための溶接終了制御（アンチスチック制御）が行われる。この溶接終了制御は、送給モータに停止信号が入力されてから送給モータが慣性によって過渡的に減速して停止するまでの慣性期間における溶接電流及び溶接電圧の制御である。パルス電流を通電しない直流又は交流の消耗電極アーク溶接では出力は定電圧制御されているので、慣性期間中も溶接電圧値を低くする定電圧制御が行われるのが一般的である。このために、アークが燃え上がりアークきれを発生して溶接が終了するので、ワイヤ先端粒径は大きくなりやすい。これを改善するための従来技術として、パルス電流を通電しない消耗電極アーク溶接において、慣性期間中にパルス電流を通電してワイヤ先端粒径を小さくする溶接終了制御方法が慣用されている。以下、この従来技術について説明する。 In consumable electrode arc welding such as CO2 welding, MAG welding, and MIG welding, the welding wire is prevented from sticking (sticking) to the molten pool at the end of welding, and the size of the wire tip grain formed at the end of welding is optimized. Then, the welding end control (anti-stick control) for improving the next arc start property is performed. This welding end control is control of a welding current and a welding voltage in an inertia period from when a stop signal is input to the feed motor to when the feed motor is decelerated transiently due to inertia and stops. In direct current or alternating current consumable electrode arc welding in which no pulse current is applied, the output is controlled at a constant voltage. Therefore, constant voltage control is generally performed to lower the welding voltage value even during the inertia period. For this reason, the arc burns up, arc breakage occurs, and welding ends, so that the wire tip particle size tends to increase. As a conventional technique for improving this, in a consumable electrode arc welding in which no pulse current is passed, a welding end control method is used in which the pulse current is passed during the inertia period to reduce the wire tip particle size. Hereinafter, this prior art will be described.

図５は、非パルス消耗電極アーク溶接において慣性期間中にパルス電流を通電する溶接終了制御方法を示す波形図である。同図（Ａ）は起動信号Ｏｎを示し、同図（Ｂ）は送給速度ｖｆを示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｄ）は溶接電圧Ｖｗを示す。起動信号ＯｎはＨｉｇｈレベルで溶接開始信号になり、Ｌｏｗレベルで溶接終了信号になる。以下、同図を参照して説明する。 FIG. 5 is a waveform diagram showing a welding end control method in which a pulse current is applied during an inertia period in non-pulse consumable electrode arc welding. 3A shows the start signal On, FIG. 1B shows the feeding speed vf, FIG. 1C shows the welding current Iw, and FIG. 3D shows the welding voltage Vw. The start signal On becomes a welding start signal at a high level and becomes a welding end signal at a low level. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

時刻ｔ４以前の定常溶接期間中は、同図（Ａ）に示すように、起動信号ＯｎはＨｉｇｈレベル（溶接開始信号）であるので、同図（Ｂ）に示すように、送給速度ｖｆは予め定めた一定送給速度であり、定常の消耗電極アーク溶接が行われる。時刻ｔ１〜ｔ２の短絡期間Ｔｓ中は溶接ワイヤが溶融池と短絡しており、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは増加し、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは低い短絡電圧値になる。時刻ｔ２〜ｔ３のアーク期間Ｔａ中はアークが発生しており、同図（Ｃ）に示すように、溶接電流Ｉｗは減少し、同図（Ｄ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは高いアーク電圧値に上昇する。定常期間中は、短絡期間Ｔｓとアーク期間Ｔａとを繰り返す。 During the steady welding period before time t4, the start signal On is at a high level (welding start signal) as shown in FIG. 9A, so the feed speed vf is as shown in FIG. The constant consumable electrode arc welding is performed at a predetermined constant feed rate. During the short-circuit period Ts from time t1 to t2, the welding wire is short-circuited to the molten pool, and the welding current Iw increases as shown in FIG. Vw becomes a low short-circuit voltage value. During the arc period Ta between times t2 and t3, an arc is generated, the welding current Iw decreases as shown in FIG. 5C, and the welding voltage Vw is high as shown in FIG. The voltage rises. During the steady period, the short circuit period Ts and the arc period Ta are repeated.

時刻ｔ４において、同図（Ａ）に示すように、起動信号ＯｎがＬｏｗレベル（溶接終了信号）に変化すると、同図（Ｂ）に示すように、送給モータに停止信号が入力されて送給速度ｖｆは慣性期間Ｔｋを経て時刻ｔ５に停止する。この慣性期間Ｔｋは数百ms程度である。時刻ｔ４において起動信号Ｏｎが溶接終了信号に変化したことに応動して、同図（Ｃ）に示すように、パルス電流を通電し、同図（Ｄ）に示すように、パルス電圧が印加する。同図（Ｂ）に示すように、送給速度ｖｆが略ゼロとなり送給が停止する時刻ｔ５付近において、同図（Ｃ）に示すように、最後のパルス電流Ｉpeを通電して溶滴を移行させてワイヤ先端粒径を小さくして溶接を終了する。ワイヤ先端粒径は小さすぎるよりも所望値である方が次のアークスタート性が良好になる場合もあり、このような場合には最後のパルス電流Ｉpeに続けて所定期間のベース電流を通電して所望の先端粒を形成する。また、同図においてはパルス電流への切換タイミングを溶接終了信号が入力された時点からとしたが、送給速度ｖｆが所定値（例えば略ゼロ）まで減速した時点とする場合もある。上述したような溶接終了制御は、ワイヤ先端粒径が大きくなりやすいステンレス鋼のＭＩＧ溶接には特に効果が大きい（例えば、特許文献１、２参照）。 At time t4, when the start signal On changes to a low level (welding end signal) as shown in FIG. 9A, a stop signal is input to the feed motor as shown in FIG. The feeding speed vf stops at time t5 after an inertia period Tk. This inertia period Tk is about several hundred ms. In response to the change of the start signal On to the welding end signal at time t4, a pulse current is applied as shown in FIG. 4C, and a pulse voltage is applied as shown in FIG. . As shown in FIG. 5B, around the time t5 when the feed speed vf becomes substantially zero and the feed is stopped, as shown in FIG. The transition is made to reduce the wire tip particle size and the welding is finished. When the wire tip particle size is a desired value rather than too small, the next arc start property may be better. In such a case, a base current for a predetermined period is supplied after the last pulse current Ipe. To form a desired tip grain. Further, although the timing for switching to the pulse current is set from the time when the welding end signal is input in the same figure, there are cases where the feed speed vf is reduced to a predetermined value (for example, substantially zero). The above-described welding end control is particularly effective for MIG welding of stainless steel in which the wire tip particle size tends to be large (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

特開平４−１１１９７２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-111972 特開平９−２６７１７１号公報JP-A-9-267171

上述したように、従来技術では、慣性期間Ｔｋ中のパルス電流への切換タイミングと一致してパルス電流の通電が開始する。この切換タイミングは、慣性期間ＴＫの開始時点、慣性による送給速度が所定値まで減速した時点等のように予め定めたタイミングである。このために、切換タイミングにおけるアーク発生状態とは関係なくパルス電流の通電が開始される。この結果、以下のような問題が発生する。 As described above, in the prior art, energization of the pulse current starts in synchronization with the switching timing to the pulse current during the inertia period Tk. This switching timing is a predetermined timing such as the start time of the inertia period TK, the time when the feeding speed due to inertia is reduced to a predetermined value, or the like. For this reason, energization of the pulse current is started irrespective of the arc occurrence state at the switching timing. As a result, the following problems occur.

図６は、上述した図５に対応する波形図であり、同図（Ｆ１）〜（Ｆ３）に各時刻におけるアーク発生状態を示す。同図（Ａ）〜（Ｄ）の各信号は図５と同一である。同図は、時刻ｔ４において起動信号ＯｎがＬｏｗレベル（溶接終了信号）に変化して慣性期間Ｔｋに入った時点が切換タイミングの場合である。 FIG. 6 is a waveform diagram corresponding to FIG. 5 described above, and FIGS. (F1) to (F3) show arc generation states at each time. The signals in FIGS. 5A to 5D are the same as those in FIG. The figure shows the case where the switching timing is when the activation signal On changes to the low level (welding end signal) and enters the inertia period Tk at time t4.

時刻ｔ４の直前において、同図（Ｆ１）に示すように、溶接ワイヤ１の溶滴は溶融地２に移行し、同図（Ｆ２）に示すように、短絡が解除されてアーク３が発生する。この短絡が解除されて溶融地２が盛り上がった状態で時刻ｔ４になるので、同図（Ｃ）に示すように、大電流値のパルス電流が通電する。この大電流の通電による強いアーク力によって、同図（Ｆ３）に示すように、溶融池から大量のスパッタが発生して溶接品質が悪くなる。 Immediately before the time t4, as shown in the figure (F1), the droplet of the welding wire 1 moves to the melted land 2, and as shown in the figure (F2), the short circuit is released and the arc 3 is generated. . Since this short circuit is released and the melted ground 2 is raised, time t4 is reached, so that a pulse current having a large current value is energized as shown in FIG. Due to the strong arc force caused by the large current, a large amount of spatter is generated from the molten pool as shown in FIG.

図７は、上述した図５に対応する波形図であり、同図（Ｆ１）〜（Ｆ３）に各時刻におけるアーク発生状態を示す。同図（Ａ）〜（Ｄ）の信号は図５と同一である。同図は、時刻ｔ４において起動信号ＯｎがＬｏｗレベル（溶接終了信号）に変化して慣性期間Ｔｋに入った時点が切換タイミングの場合である。 FIG. 7 is a waveform diagram corresponding to FIG. 5 described above, and FIGS. (F1) to (F3) show the arc generation state at each time. The signals in FIGS. 9A to 9D are the same as those in FIG. The figure shows the case where the switching timing is when the activation signal On changes to the low level (welding end signal) and enters the inertia period Tk at time t4.

時刻ｔ３１において、同図（Ｆ１）に示すように、短絡が解除されてアーク３が再発生する。その後アーク期間が長く続き、時刻ｔ４の直前において、同図（Ｆ２）に示すように、溶滴４が大きく成長し短絡寸算の状態になる。この状態で時刻ｔ４になるので、同図（Ｃ）に示すように、大電流値のパルス電流が通電する。この大電流の通電による強い電磁的ピンチ力によって、同図（Ｆ３）に示すように、溶滴から大量のスパッタが発生して溶接品質が悪くなる。 At time t31, as shown in FIG. 5F1, the short circuit is released and the arc 3 is regenerated. Thereafter, the arc period continues for a long time, and immediately before time t4, as shown in FIG. Since it is time t4 in this state, a large current pulse current is applied as shown in FIG. Due to the strong electromagnetic pinch force caused by the energization of a large current, a large amount of spatter is generated from the droplet as shown in FIG.

上述したように、慣性期間におけるパルス電流への切換タイミングがアーク状態と無関係であるために、パルス電流通電開始字にスパッタが発生して溶接品質が悪くなるという問題があった。 As described above, since the switching timing to the pulse current in the inertia period is irrelevant to the arc state, there is a problem that spatter is generated in the pulse current energization start character and the welding quality is deteriorated.

そこで、本発明では、慣性期間におけるパルス電流の通電開始時点での溶接品質の低下を抑制することができる消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法を提供する。 Therefore, the present invention provides a welding end control method for consumable electrode arc welding that can suppress a decrease in welding quality at the start of energization of a pulse current in the inertia period.

上述した課題を解決するために、第１の発明は、パルス電流を通電しないで短絡を伴う消耗電極アーク溶接を行っているときに、溶接電源に溶接終了信号が入力されると送給モータに停止信号を出力し、この停止信号を受けて前記送給モータは慣性によって減速して停止し、この慣性期間中の予め定めた切換タイミングに溶接電流をパルス電流に切り換えて通電して溶接を終了する消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法において、
前記溶接終了信号が入力される以前の溶接中に短絡と短絡との間のアーク期間の平均値である平均アーク時間を算出し、この平均アーク時間に０．３〜０．７の範囲で所定の係数を乗じて切換遅延時間を算出し、
前記パルス電流への切換を、前記切換タイミングが経過した後にアーク期間が始めて前記切換遅延時間に達した時点で行う、ことを特徴とする消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法である。 In order to solve the above-described problem, the first invention is directed to a feeding motor when a welding end signal is input to a welding power source when performing consumable electrode arc welding with a short circuit without applying a pulse current. A stop signal is output, and upon receipt of this stop signal, the feed motor decelerates and stops due to inertia, and the welding current is switched to pulse current at a predetermined switching timing during the inertia period to complete the welding. In the consumable electrode arc welding welding end control method,
An average arc time, which is an average value of arc periods between short circuits, is calculated during welding before the welding end signal is input, and the average arc time is determined within a range of 0.3 to 0.7. Multiply the coefficient of to calculate the switching delay time,
It is a welding end control method of consumable electrode arc welding, wherein switching to the pulse current is performed when the arc period starts after the switching timing has elapsed and the switching delay time is reached.

第２の発明は、前記切換タイミングを、前記慣性期間の開始時点に設定する、ことを特徴とする第１の発明記載の消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法である。 A second invention is a welding end control method of consumable electrode arc welding according to the first invention, wherein the switching timing is set to a start time of the inertia period.

第３の発明は、前記切換タイミングを、前記慣性期間中の送給速度が所定値まで減速した時点に設定する、ことを特徴とする第１の発明記載の消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法である。 In a third aspect of the invention, the switching timing is set to a point in time when the feeding speed during the inertia period is decelerated to a predetermined value. The welding end control method for consumable electrode arc welding according to the first aspect of the invention. It is.

第４の発明は、前記平均アーク時間を、前記慣性期間の直前の所定期間中に算出する、ことを特徴とする第１〜第３の発明のいずれか１項に記載の消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法である。 4th invention calculates the said average arc time in the predetermined period just before the said inertia period, The consumable electrode arc welding of any one of the 1st-3rd invention characterized by the above-mentioned This is a welding end control method.

第５の発明は、前記消耗電極アーク溶接が、電極マイナス極性消耗電極アーク溶接又は交流消耗電極アーク溶接である、ことを特徴とする第１〜第４の発明のいずれか１項に記載の消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法である。 In a fifth aspect of the present invention, the consumable electrode arc welding is electrode negative polarity consumable electrode arc welding or AC consumable electrode arc welding, and the consumable according to any one of the first to fourth inventions It is a welding end control method of electrode arc welding.

上記第１の発明によれば、溶接終了信号が入力される以前の期間中において平均アーク時間を算出し、これに係数を乗じて切換遅延時間を算出する。そして、溶接終了信号が入力されて慣性期間に入り所定の切換タイミングが経過し、かつ、アーク期間が切換遅延時間に達した時点でパルス電流の通電を開始する。このために、溶滴が適正な大きさになった時点でパルス電流が通電を開始するので、スパッタの発生が少ない円滑な切り換えを行うことができる。 According to the first aspect, the average arc time is calculated during the period before the welding end signal is input, and the switching delay time is calculated by multiplying the average arc time by the coefficient. Then, when a welding end signal is input and an inertia period is entered, a predetermined switching timing elapses, and energization of a pulse current is started when the arc period reaches the switching delay time. For this reason, since the pulse current starts energization when the droplet becomes an appropriate size, it is possible to perform smooth switching with less spattering.

上記第２の発明によれば、切換タイミングを慣性期間の開始時点に設定した場合でも、上記第１の発明の効果を奏する。 According to the second aspect, even when the switching timing is set to the start point of the inertia period, the effect of the first aspect is obtained.

上記第３の発明によれば、切換タイミングを慣性期間中の送給速度が所定値まで減速した時点にに設定した場合でも、上記第１の発明の効果を奏する。 According to the third aspect of the invention, even when the switching timing is set to the time point when the feeding speed during the inertia period is decelerated to a predetermined value, the effect of the first aspect of the invention is achieved.

上述第４の発明によれば、平均アーク時間を慣性期間の直前の所定期間中に算出する。このために慣性期間中のアーク状態と略同じ状態で平均アーク時間を算出することができるので、パルス電流通電開始時の溶滴サイズをより正確に適正値にすることができ、スパッタ発生をさらに抑制することができる。 According to the fourth aspect, the average arc time is calculated during the predetermined period immediately before the inertia period. For this reason, since the average arc time can be calculated in substantially the same state as the arc state during the inertia period, the droplet size at the start of energization of the pulse current can be more accurately set to an appropriate value, and spatter generation can be further increased. Can be suppressed.

上記第５の発明によれば、消耗電極アーク溶接が電極マイナス極性消耗電極アーク溶接又は交流消耗電極アーク溶接である場合でも本発明を適用することができる。 According to the fifth aspect, the present invention can be applied even when the consumable electrode arc welding is electrode negative polarity consumable electrode arc welding or AC consumable electrode arc welding.

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に係る消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法を示す波形図である。同図（Ａ）は起動信号Ｏｎを示し、同図（Ｂ）は送給速度ｖｆを示し、同図（Ｃ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｄ）は溶接電圧Ｖｗを示し、同図（Ｆ１）〜（Ｆ３）は各時刻におけるアーク状態を示す。同図は、上述した図５と対応している。以下、同図を参照して説明する。 [Embodiment 1]
FIG. 1 is a waveform diagram showing a welding end control method of consumable electrode arc welding according to Embodiment 1 of the present invention. (A) shows the start signal On, (B) shows the feeding speed vf, (C) shows the welding current Iw, (D) shows the welding voltage Vw, Figures (F1) to (F3) show the arc state at each time. This figure corresponds to FIG. 5 described above. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

時刻ｔ４以前の所定期間（数十ms〜数秒）中に発生したアーク期間Ｔａの平均値である平均アーク時間Ｔavを算出する。そして、この平均アーク時間Ｔavに０．３〜０．７の範囲で係数を乗じて切換遅延時間Ｔｄを算出する。係数の意味については後述する。 An average arc time Tav, which is an average value of arc periods Ta generated during a predetermined period (several tens of ms to several seconds) before time t4, is calculated. Then, the switching delay time Td is calculated by multiplying the average arc time Tav by a coefficient in the range of 0.3 to 0.7. The meaning of the coefficient will be described later.

時刻ｔ２において、同図（Ａ）に示すように、起動信号ＯｎがＬｏｗレベル（溶接終了信号）に変化すると、送給モータに停止信号が入力されて、同図（Ｂ）に示すように、送給速度ｖｆは慣性により緩やかに減速して時刻ｔ４において停止する。時刻ｔ３においてアーク期間が上記の切換遅延時間Ｔｄに達すると、同図（Ｃ）に示すように、パルス電流の通電を開始する。したがって、パルス電流の通電は、所定の切換タイミング（時刻ｔ２）が経過し、かつ、それ以降においてアーク期間が切換遅延時間Ｔｄに達した時点である・ At time t2, as shown in FIG. 9A, when the start signal On changes to a low level (welding end signal), a stop signal is input to the feed motor, and as shown in FIG. The feeding speed vf is slowly decelerated due to inertia and stops at time t4. When the arc period reaches the switching delay time Td at time t3, the application of pulse current is started as shown in FIG. Therefore, the energization of the pulse current is when the predetermined switching timing (time t2) has elapsed and the arc period has reached the switching delay time Td thereafter.

時刻ｔ１において、同図（Ｆ１）に示すように、短絡が解除されてアーク３が再発生する。このとき、溶接ワイヤ１の先端の溶滴は短絡によって移行しているので溶滴はほとんど存在しない。時刻ｔ３直前において、同図（Ｆ２）に示すように、小さな溶滴が形成された状態になる。これは、時刻ｔ１〜ｔ３のアーク期間が切換遅延時間Ｔｄであり、切換遅延時間Ｔｄは平均アーク時間Ｔavの０．３〜０．７の係数を乗じた時間となる。したがって、平均アーク時間Ｔavが経過した時点付近で大きな溶滴に成長して短絡が発生するので、切換遅延時間Ｔｄが経過した時点では溶滴４は小さい状態である。時刻ｔ３において、同図（Ｆ３）に示すように、パルス電流が通電すると、溶滴４はスパッタを発生することなくスプレー移行する。上記の係数が０に近い値であると、図６で上述したように、短絡解除直後にパルス電流を通電することになり、溶融池からスパッタが発生する。また、係数が１に近い値になると、図７で上述したように、溶滴が大きく成長しておりパルス電流の通電で溶滴からスパッタが発生する。したがって、係数は０．３〜０．７の範囲が適正である。上記の平均アーク時間Ｔavを、時刻ｔ２までの全溶接期間中又は一部期間中において算出しても良い。 At time t1, the short circuit is released and the arc 3 is regenerated as shown in FIG. At this time, since the droplet at the tip of the welding wire 1 has moved due to a short circuit, there is almost no droplet. Just before time t3, a small droplet is formed as shown in FIG. This is because the arc period from time t1 to t3 is the switching delay time Td, and the switching delay time Td is a time obtained by multiplying the average arc time Tav by a coefficient of 0.3 to 0.7. Therefore, since a large droplet grows near the time when the average arc time Tav has elapsed and a short circuit occurs, the droplet 4 is small when the switching delay time Td has elapsed. At time t3, as shown in FIG. 5F3, when a pulse current is applied, the droplet 4 is sprayed without spattering. When the above coefficient is a value close to 0, as described above with reference to FIG. 6, a pulse current is applied immediately after the release of the short circuit, and spatter is generated from the molten pool. Further, when the coefficient is close to 1, as described above with reference to FIG. 7, the droplet grows large and spatter is generated from the droplet by energization of the pulse current. Therefore, the appropriate coefficient is in the range of 0.3 to 0.7. The average arc time Tav may be calculated during the entire welding period up to time t2 or during a partial period.

図２は、上述した実施の形態１に係る消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法を実施するための溶接電源ＰＳ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. 2 is a block diagram of a welding power source PS for carrying out the welding end control method of the consumable electrode arc welding according to Embodiment 1 described above. 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、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御、サイリスタ位相制御等の出力制御を行い、アーク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、送給モータＭに結合された送給ロール７によって溶接トーチ６内を送給されて、母材（溶融池２）との間でアーク３が発生する。 The power supply main circuit PM receives a commercial power supply such as a three-phase 200V as an input, performs output control such as inverter control and thyristor phase control according to a drive signal Dv described later, and outputs a welding voltage Vw and a welding current Iw suitable for arc welding. To do. The welding wire 1 is fed through the welding torch 6 by a feed roll 7 coupled to a feed motor M, and an arc 3 is generated between the base metal (the molten pool 2).

送給制御回路ＦＣは、外部からの起動信号Ｏｎを入力として、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベル（溶接開始信号）のときは送給モータを所定値で回転させ、Ｌｏｗレベル（溶接終了信号）のときは回転を停止させる送給制御信号Ｆｃを出力する。慣性期間オフディレイ回路ＯＤは、上記の起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化するのを予め定めた慣性期間に相当する期間だけ遅延させて慣性期間オフディレイ信号Ｏｄを出力する。 The feed control circuit FC receives the start signal On from the outside, rotates the feed motor by a predetermined value when the start signal On is at a high level (welding start signal), and when the start signal On is at a low level (welding end signal). Outputs a feed control signal Fc for stopping the rotation. The inertia period off-delay circuit OD outputs the inertia period off-delay signal Od by delaying the start signal On from changing from the High level to the Low level by a period corresponding to a predetermined inertia period.

電流検出回路ＩＤは、溶接電流Ｉｗを検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。電圧検出信号ＶＤは、溶接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。アーク期間計測回路ＴＡは、短絡が解除されてアークが再発生した時点からのアーク期間の経過時間を計測して、アーク期間信号Ｔａを出力する。切換遅延時間算出回路ＴＤは、定常溶接期間中の上記アーク期間信号Ｔａを平均化して平均アーク時間を算出し、これに予め定めた係数を乗して、切換遅延時間信号Ｔｄを出力する。切換制御回路ＳＣは、上記の起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベルになるとＨｉｇｈレベルにになり、Ｌｏｗレベルに変化した後に上記のアーク期間信号Ｔａが上記の切換遅延時間信号Ｔｄの値と等しくなった時点でＬｏｗレベルになる切換制御信号Ｓｃを出力する。 The current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a current detection signal Id. The voltage detection signal VD detects the welding voltage Vw and outputs a voltage detection signal Vd. The arc period measuring circuit TA measures the elapsed time of the arc period from the time when the short circuit is released and the arc is regenerated, and outputs an arc period signal Ta. The switching delay time calculation circuit TD averages the arc period signal Ta during the steady welding period to calculate an average arc time, multiplies it by a predetermined coefficient, and outputs a switching delay time signal Td. The switching control circuit SC becomes a high level when the activation signal On becomes a high level, and at the time when the arc period signal Ta becomes equal to the value of the switching delay time signal Td after changing to the low level. The switching control signal Sc which becomes Low level is output.

電圧設定回路ＶＲは、予め定めた電圧設定信号Ｖｒを出力する。パルス電流設定回路ＩＰＲは、パルス電流及びベース電流から形成されるパルス電流設定信号Ｉprを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の電圧設定信号Ｖｒと電圧検出信号Ｖｄとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記のパルス電流設定信号Ｉpr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。切換回路ＳＷは、上記の切換制御信号ＳｃがＨｉｇｈレベル（非パルス通電期間）のときはａ側に切り換わり上記の電圧誤差増幅Ｅｖを誤差増幅信号Ｅａとして出力氏し、Ｌｏｗレベル（パルス通電期間）のときは上記の電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。したがって、切換制御信号ＳｃがＨｉｇｈレベルのときは一般的な消耗電極アーク溶接電源と同様に定電圧制御となり、Ｌｏｗレベルのときは定電流制御となりパルス電流（ベース電流も含む）が通電する。このときに図示していないが、パルス電流を通電する周期を上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖに基づいて可変することで、この期間中のアーク長を制御する。駆動回路ＤＶは、上記の慣性期間オフディレイ信号ＯｄがＨｉｇｈレベルの間（定常溶接機間＋慣性期間）は、上記の誤差増幅信号Ｅａに基づいてＰＷＭ制御等を行い、駆動信号Ｄｖを出力する。 The voltage setting circuit VR outputs a predetermined voltage setting signal Vr. The pulse current setting circuit IPR outputs a pulse current setting signal Ipr formed from the pulse current and the base current. The voltage error amplification circuit EV amplifies the error between the voltage setting signal Vr and the voltage detection signal Vd and outputs a voltage error amplification signal Ev. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the pulse current setting signal Ipr and the current detection signal Id and outputs a current error amplification signal Ei. When the switching control signal Sc is at a high level (non-pulse energization period), the switching circuit SW switches to the a side, outputs the voltage error amplification Ev as an error amplification signal Ea, and outputs a low level (pulse energization period). ), The current error amplification signal Ei is output as the error amplification signal Ea. Therefore, when the switching control signal Sc is at a high level, constant voltage control is performed as in a general consumable electrode arc welding power source, and when it is at a low level, constant current control is performed and a pulse current (including a base current) is energized. Although not shown at this time, the arc length during this period is controlled by varying the period in which the pulse current is applied based on the voltage error amplification signal Ev. The drive circuit DV performs PWM control or the like based on the error amplification signal Ea and outputs the drive signal Dv while the inertia period off-delay signal Od is at a high level (between steady welding machines + inertia period). .

上述した実施の形態１によれば、溶接終了信号が入力される以前の期間中において平均アーク時間を算出し、これに係数を乗じて切換遅延時間を算出する。そして、溶接終了信号が入力されて慣性期間に入り所定の切換タイミングが経過し、かつ、アーク期間が上記の切換遅延時間に達した時点でパルス電流の通電を開始する。このために、溶滴が適正な大きさになった時点でパルス電流が通電を開始するので、スパッタの発生が少ない円滑な切り換えを行うことができる。 According to the first embodiment described above, the average arc time is calculated during the period before the welding end signal is input, and the switching delay time is calculated by multiplying this by the coefficient. Then, when a welding end signal is input and an inertia period starts, a predetermined switching timing elapses, and energization of a pulse current is started when the arc period reaches the switching delay time. For this reason, since the pulse current starts energization when the droplet becomes an appropriate size, it is possible to perform smooth switching with less spattering.

［実施の形態２］
図３は、切換タイミングを慣性期間Ｔｋ中に送給速度ｖｆが所定値まで減速した時点に設定した場合の図１に対応する波形図である。以下、図１と異なる点についてのみ説明する。 [Embodiment 2]
FIG. 3 is a waveform diagram corresponding to FIG. 1 in the case where the switching timing is set at the time when the feed speed vf is decelerated to a predetermined value during the inertia period Tk. Only differences from FIG. 1 will be described below.

時刻ｔ１において、同図（Ａ）に示すように、起動信号ＯｎがＬｏｗレベル（溶接終了信号）に変化すると、同図（Ｂ）に示すように、送給速度ｖｆが慣性によって減速する。時刻ｔ３において、送給速度ｖｆが所定値ｖftまで減速すると切換タイミングとなる。その後、時刻ｔ４においてアーク期間が算出された切換遅延時間Ｔｄに達すと、同図（Ｃ）に示すように、パルス電流の通電を開始する。このパルス電流通電時の溶滴の大きさは適正サイズであるので、スパッタ発生の少ない円滑な切り換えとなる。 At time t1, when the start signal On changes to a low level (welding end signal) as shown in FIG. 9A, the feed speed vf is decelerated due to inertia as shown in FIG. At time t3, when the feed speed vf is decelerated to the predetermined value vft, the switching timing is reached. Thereafter, when the switching delay time Td in which the arc period is calculated at time t4 is reached, energization of the pulse current is started as shown in FIG. Since the size of the droplet at the time of applying the pulse current is an appropriate size, the switching can be smoothly performed with less spattering.

図４は、上述した実施の形態２に係る消耗電極アーク溶接の溶接終了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２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２とは異なる点線で示す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 welding end control method of consumable electrode arc welding according to Embodiment 2 described above. In the figure, the same blocks as those in FIG. 2 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. 2 will be described.

比較回路ＣＭは、送給モータＭの送給速度検出信号ｖfdを入力として、慣性期間中に所定ｖftまで減速したときにＨｉｇｈレベルとなる比較信号Ｃｍを出力する。この比較信号ＣｍがＨｉｇｈレベルになる時点が所定の切換タイミングとなる。第２切換制御回路ＳＣ２は、起動信号ＯｎがＨｉｇｈレベル（溶接開始信号）になるとＨｉｇｈレベルになり、上記の比較信号ＣｍがＨｉｇｈレベルに変化した後にアーク期間信号Ｔａの値が切換ｔ遅延時間信号Ｔｄの値と等しくなった時点でＬｏｗレベルに変化する切換制御信号Ｓｃを出力する。 The comparison circuit CM receives the feed speed detection signal vfd of the feed motor M and outputs a comparison signal Cm that becomes High level when decelerated to a predetermined vft during the inertia period. The time when the comparison signal Cm becomes High level is the predetermined switching timing. The second switching control circuit SC2 becomes the high level when the start signal On becomes the high level (welding start signal), and the value of the arc period signal Ta changes to the switching t delay time signal after the comparison signal Cm changes to the high level. When it becomes equal to the value of Td, the switching control signal Sc that changes to the Low level is output.

上述した実施の形態２によれば、パルス電流への切換タイミングを慣性期間中の送給速度が所定値まで減速した時点に設定した場合でも、上述した実施の形態１の効果を奏することができる。 According to the second embodiment described above, even when the switching timing to the pulse current is set to the time when the feeding speed during the inertia period is decelerated to a predetermined value, the effects of the first embodiment described above can be achieved. .

本発明では、パルス電流を通電するまでの溶接法が、短絡を伴いパルス電流を通電しない交流消耗電極アーク溶接、短絡を伴いパルス電流を通電しない電極マイナス極性消耗電極アーク溶接である場合も同様の効果を奏する。また、切換遅延時間を予め実験によって算出して設定しても良い。 In the present invention, when the welding method until energizing the pulse current is AC consumable electrode arc welding that does not energize the pulse current with a short circuit, or negative polarity consumable electrode arc welding that energizes the short circuit but does not energize the pulse current. There is an effect. Further, the switching delay time may be calculated and set in advance by experiments.

本発明の実施の形態１に係る消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the welding end control method of the consumable electrode 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に係る消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the welding end control method of the consumable electrode arc welding which concerns on Embodiment 2 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. 従来技術における消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the welding end control method of consumable electrode arc welding in a prior art. 従来技術の課題を示す図５に対応する波形図である。It is a wave form diagram corresponding to Drawing 5 showing the subject of conventional technology. 従来技術の課題を示す図５に対応する図６とは異なる波形図である。FIG. 7 is a waveform diagram different from FIG. 6 corresponding to FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１溶接ワイヤ
２溶融地（母材）
３アーク
４溶滴
５スパッタ
６溶接トーチ
７送給ロール
ＣＭ比較回路
Ｃｍ比較信号
ＤＶ駆動回路
Ｄｖ駆動信号
Ｅａ誤差増幅信号
ＥＩ電流誤差増幅回路
Ｅｉ電流誤差増幅信号
ＥＶ電圧誤差増幅回路
Ｅｖ電圧誤差増幅信号
ＦＣ送給制御回路
Ｆｃ送給制御信号
ＩＤ電流検出回路
Ｉｄ電流検出信号
Ｉpe 最後のパルス電流
ＩＰＲパルス電流設定回路
Ｉpr パルス電流設定信号
Ｉｗ溶接電流
Ｍ送給モータ
ＯＤ慣性期間オフディレイ回路
Ｏｄ慣性期間オフディレイ信号
Ｏｎ起動信号
ＰＭ電源主回路
ＰＳ溶接電源
ＳＣ切換制御回路
Ｓｃ切換制御信号
ＳＣ２第２切換制御回路
ＳＷ切換回路
ＴＡアーク期間計測回路
Ｔａアーク期間（信号）
Ｔav 平均アーク時間
ＴＤ切換遅延時間算出回路
Ｔｄ切換遅延時間（信号）
Ｔｋ慣性期間
Ｔｓ短絡期間
ＶＤ電圧検出回路
Ｖｄ電圧検出信号
ｖｆ送給速度
ｖfd 所定値検出信号
ｖft 所定の送給速度値
ＶＲ電圧設定回路
Ｖｒ電圧設定信号
Ｖｗ溶接電圧

1 Welding wire 2 Melt ground (base material)
3 Arc 4 Droplet 5 Spatter 6 Welding Torch 7 Feed Roll CM Comparison Circuit Cm Comparison Signal DV Drive Circuit Dv Drive Signal Ea Error Amplification Signal EI Current Error Amplification Circuit Ei Current Error Amplification Signal EV Voltage Error Amplification Circuit Ev Voltage Error Amplification Signal FC feed control circuit Fc feed control signal ID current detection circuit Id current detection signal Ipe last pulse current IPR pulse current setting circuit Ipr pulse current setting signal Iw welding current M feed motor OD inertia period off delay circuit Od inertia period off Delay signal On Start signal PM Power supply main circuit PS Welding power supply SC Switching control circuit Sc Switching control signal SC2 Second switching control circuit SW Switching circuit TA Arc period measuring circuit Ta Arc period (signal)
Tav average arc time TD switching delay time calculation circuit Td switching delay time (signal)
Tk inertia period Ts short circuit period VD voltage detection circuit Vd voltage detection signal vf feed speed vfd predetermined value detection signal vft predetermined feed speed value VR voltage setting circuit Vr voltage setting signal Vw welding voltage

Claims

パルス電流を通電しないで短絡を伴う消耗電極アーク溶接を行っているときに、溶接電源に溶接終了信号が入力されると送給モータに停止信号を出力し、この停止信号を受けて前記送給モータは慣性によって減速して停止し、この慣性期間中の予め定めた切換タイミングに溶接電流をパルス電流に切り換えて通電して溶接を終了する消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法において、
前記溶接終了信号が入力される以前の溶接中に短絡と短絡との間のアーク期間の平均値である平均アーク時間を算出し、この平均アーク時間に０．３〜０．７の範囲で所定の係数を乗じて切換遅延時間を算出し、
前記パルス電流への切換を、前記切換タイミングが経過した後にアーク期間が始めて前記切換遅延時間に達した時点で行う、ことを特徴とする消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法。 When consumable electrode arc welding with short circuit is performed without applying a pulse current, if a welding end signal is input to the welding power source, a stop signal is output to the feed motor, and the feed signal is received in response to the stop signal. In the welding end control method of consumable electrode arc welding, the motor is decelerated by inertia and stopped, and the welding current is switched to a pulse current at a predetermined switching timing during the inertia period to energize the welding.
An average arc time, which is an average value of arc periods between short circuits, is calculated during welding before the welding end signal is input, and the average arc time is determined within a range of 0.3 to 0.7. Multiply the coefficient of to calculate the switching delay time,
Switching to the pulse current is performed at the time when the arc period starts after the switching timing elapses and the switching delay time is reached, and a welding end control method for consumable electrode arc welding.

前記切換タイミングを、前記慣性期間の開始時点に設定する、ことを特徴とする請求項１記載の消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法。 2. The welding end control method for consumable electrode arc welding according to claim 1, wherein the switching timing is set to a start time of the inertia period.

前記切換タイミングを、前記慣性期間中の送給速度が所定値まで減速した時点に設定する、ことを特徴とする請求項１記載の消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法。 2. The welding end control method of consumable electrode arc welding according to claim 1, wherein the switching timing is set to a time point when a feeding speed during the inertia period is decelerated to a predetermined value.

前記平均アーク時間を、前記慣性期間の直前の所定期間中に算出する、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法。 The welding end control method for consumable electrode arc welding according to any one of claims 1 to 3, wherein the average arc time is calculated during a predetermined period immediately before the inertia period.

前記消耗電極アーク溶接が、電極マイナス極性消耗電極アーク溶接又は交流消耗電極アーク溶接である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の消耗電極アーク溶接の溶接終了制御方法。

5. The consumable electrode arc welding welding end control method according to any one of claims 1 to 4, wherein the consumable electrode arc welding is electrode negative polarity consumable electrode arc welding or AC consumable electrode arc welding. .