JP2016093842A - Arc-welding control method and arc-welding control device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such problems that in a conventional arc-welding start control in which an initial short-circuit current is a fixed value, a prolonged short circuit due to heat input deficit occurs, and sputtering occurs because of no short-circuit opening, for example, by a system of a wire feeding speed, welding current or welding finish time and by the heat input state or the shape of a wire tip and besides, a heterogeneous-width bead is formed because flaming up due to excess heat input occurs to cause unstable arc.SOLUTION: There is provided an arc welding control method performing a short-circuit arc welding by repeating a short circuit period and an arc period. The method includes changing the peak current value or the output time of the peak current value of an initial short-circuit current for releasing short circuit at arc start in response to a control parameter adjusting a welding current value, a wire feeding speed, the top shape of a welding wire or a heat input state.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、短絡期間とアーク期間を繰り返して溶接を行う短絡アーク溶接であって、消耗電極である溶接ワイヤと被溶接物である母材との間にアークを発生させて溶接出力を行う際のアークスタート性能を向上させるためのアーク溶接制御方法およびアーク溶接装置に関するものである。   The present invention relates to short-circuit arc welding in which a short-circuit period and an arc period are repeated to perform welding output by generating an arc between a welding wire as a consumable electrode and a base material as a workpiece. The present invention relates to an arc welding control method and an arc welding apparatus for improving the arc start performance.

消耗電極式のアーク溶接において、非定常状態であるアークスタート時には、スパッタの発生やアーク不安定が特に起こりやすいことから、様々な工夫がなされてきた。   In consumable electrode arc welding, various ideas have been devised because spattering and arc instability are particularly likely to occur during arc start, which is an unsteady state.

図６は、従来の短絡アーク溶接のアークスタート制御を行う溶接電源装置の動作を説明する図である。図６（ａ）は、ワイヤ送給速度波形、図６（ｂ）は溶接電圧波形、図６（ｃ）は、溶接電流波形を示している。   FIG. 6 is a diagram for explaining the operation of a welding power source apparatus that performs arc start control of conventional short-circuit arc welding. 6A shows the wire feed speed waveform, FIG. 6B shows the welding voltage waveform, and FIG. 6C shows the welding current waveform.

図６に記載のワイヤ送給開始時間ｔ１のタイミングで、溶接条件設定部（図示せず）にて、設定された本溶接のワイヤ送給速度が、記憶部（図示せず）に記憶された初期短絡電流のピーク電流、ピーク電流出力時間及びスローダウン速度と共にワイヤ送給部（図示せず）に送られ、溶接ワイヤの送給が始まる。溶接ワイヤと母材が接触した事を短絡／アーク検出部（図示せず）で検出し、図６に記載のワイヤ送給速度が本溶接移行開始時間ｔ２から本溶接のワイヤ送給速度ＷＦ１へと移行する。以降、この一連の動作をアークスタート制御と呼ぶ。   At the timing of the wire feed start time t1 shown in FIG. 6, the wire feed speed of the main welding set by the welding condition setting unit (not shown) is stored in the storage unit (not shown). The initial short-circuit current peak current, the peak current output time, and the slowdown speed are sent to a wire feeding unit (not shown), and welding wire feeding starts. The contact between the welding wire and the base metal is detected by a short-circuit / arc detecting unit (not shown), and the wire feed speed shown in FIG. 6 is changed from the main welding transition start time t2 to the main welding wire feed speed WF1. And migrate. Hereinafter, this series of operations is referred to as arc start control.

本溶接のワイヤ送給速度または溶接電流は、母材の継手形状や板厚、ビード幅、タクトタイム等の溶接される製品要求によって条件が異なるため、種々変更して用いられる。   The wire feeding speed or welding current of the main welding varies depending on the requirements of the product to be welded, such as the joint shape of the base metal, the plate thickness, the bead width, and the tact time.

以上の従来のアークスタート制御において、アークスタートの１回目の短絡時に初期短絡電流を供給して溶接を開始する方法が知られている。   In the above conventional arc start control, a method is known in which welding is started by supplying an initial short-circuit current at the first short-circuit of arc start.

また、上記初期短絡電流に溶接電源の出力端子間にコンデンサを接続し、溶接の開始および終了を行うＳＷをＯＮした後に溶接ワイヤと母材が接触するまでの間にコンデンサを充電、接触した瞬間に充電された前記コンデンサを放電することで、初期短絡電流にインパルス電流を与えるインパルススタートによる入熱状態の調整が、アークスタート性の向上に効果的であることが知られている（例えば、特許文献１参照）。   In addition, the capacitor is connected between the output terminals of the welding power source to the initial short circuit current, and the capacitor is charged and contacted between the time when the welding wire starts and ends and the welding wire comes into contact with the base material. It is known that adjusting the heat input state by impulse start that gives an impulse current to the initial short-circuit current by discharging the capacitor charged to 1 is effective in improving arc start performance (for example, patents) Reference 1).

また、アークスタート制御の入熱状態を調整する制御パラメータとして、溶接終了モードによって溶接ワイヤの先端形状を調整する方法も知られている。一般的に軟鋼溶接の溶接終了モードには低電流を一定時間供給し、溶接ワイヤ先端に玉を生成して終了するベース終了を用い、ステンレス溶接には高ピーク電流を一定時間供給し、溶接ワイヤ先端の溶融金属を取り除く事で溶接ワイヤの先端を尖らせるパルス終了が用いられる。   As a control parameter for adjusting the heat input state of arc start control, a method of adjusting the tip shape of the welding wire by the welding end mode is also known. Generally, a low current is supplied for a certain period of time to the welding end mode of mild steel welding, and a base end is used to generate a ball at the tip of the welding wire and finish, and a high peak current is supplied to the stainless steel welding for a certain period of time. Pulse termination is used to sharpen the tip of the welding wire by removing the molten metal at the tip.

いずれにしても、従来のアークスタート制御において初期短絡電流は、母材材質や溶接ワイヤ径によって予め定められた固定値が用いられている。   In any case, in the conventional arc start control, the initial short circuit current uses a fixed value determined in advance by the base material and the welding wire diameter.

特開平４−５９１７７号公報JP-A-4-59177

従来の初期短絡電流が固定値である短絡アーク溶接のアークスタート制御は、本溶接のワイヤ送給速度が高い設定時においては、入熱不足による長時間短絡が発生し、短絡開放が行われずスパッタが発生する。また、本溶接のワイヤ送給速度が低い設定時においては、入熱過多によるアーク燃え上がりが発生し、アーク不安定となるため、幅が不均一なビードが形成される。   Conventional arc start control for short-circuit arc welding with a fixed initial short-circuit current results in a short-circuit due to insufficient heat input when the wire feed speed for main welding is set high, and the short-circuit is not opened and spattering is not performed. Will occur. In addition, when the wire feed speed of the main welding is set to be low, arc burn-up due to excessive heat input occurs and the arc becomes unstable, so that a bead having a non-uniform width is formed.

また、インパルススタート使用の有無を変更する場合に、初期短絡電流が固定値であるアークスタート制御は、制御パラメータとしてインパルススタートの切替を行うと、溶接ワイヤへの入熱過多によるアーク燃え上がりが発生し、アーク不安定となるため、幅の均一なビードが形成されなくなる場合がある。   In addition, when changing whether to use impulse start, arc start control with a fixed initial short-circuit current will cause arc burn-up due to excessive heat input to the welding wire if the impulse start is switched as a control parameter. Since the arc becomes unstable, a bead having a uniform width may not be formed.

また、溶接終了モードのベース終了またはパルス終了を使用する場合に、初期短絡電流が固定値であるアークスタート制御は、制御パラメータとして溶接終了モードを変更すると、ベース終了とパルス終了では溶接終了後の溶接ワイヤの先端形状が異なるため、入熱不足による長時間短絡が発生し、開放が行われずスパッタが発生する場合がある。また、入熱過多による燃え上がりが発生し、アーク不安定となるため、幅が不均一なビードが形成される場合があるといった課題がある。   In addition, when using the base end or pulse end of the welding end mode, the arc start control in which the initial short-circuit current is a fixed value will change the welding end mode as a control parameter. Since the tip shape of the welding wire is different, a short circuit may occur for a long time due to insufficient heat input, and spatter may occur without being opened. In addition, there is a problem that a bead with a non-uniform width may be formed because the flaming up due to excessive heat input occurs and the arc becomes unstable.

このように、従来の初期短絡電流が固定値である短絡アーク溶接のアーク溶接スタート制御では、例えばワイヤ送給速度や溶接電流や溶接終了時の方式や、ワイヤ先端の入熱状態やワイヤ先端の形状によって、入熱不足による長時間短絡が発生し、短絡開放が行われずスパッタが発生する。また、入熱過多による燃え上がりが発生し、アーク不安定となるため、幅が不均一なビードが形成されるといった課題がある。   As described above, in arc welding start control of short-circuit arc welding in which the initial initial short-circuit current is a fixed value, for example, the wire feed speed, the welding current, the method at the end of welding, the heat input state of the wire tip, and the wire tip Depending on the shape, a short circuit occurs for a long time due to insufficient heat input, and the short circuit is not opened and spatter occurs. In addition, there is a problem that a bead having a non-uniform width is formed because the heat is generated due to excessive heat input and the arc becomes unstable.

上記課題を解決するための本発明のアーク溶接制御方法は、短絡期間とアーク期間を繰り返して短絡アーク溶接を行うアーク溶接制御方法であって、
アークスタート時における短絡を開放するための初期短絡電流のピーク電流またはピーク電流の出力時間を、溶接電流値またはワイヤ送給量の設定値によって変更するものである。 The arc welding control method of the present invention for solving the above problems is an arc welding control method for performing short-circuit arc welding by repeating a short-circuit period and an arc period,
The peak current of the initial short-circuit current for opening the short circuit at the time of arc start or the output time of the peak current is changed depending on the welding current value or the set value of the wire feed amount.

また、上記課題を解決するための本発明のアーク溶接制御方法は、短絡期間とアーク期間を繰り返して短絡アーク溶接を行うアーク溶接制御方法であって、アークスタート時における短絡を開放するための初期短絡電流のピーク電流またはピーク電流の出力時間を、前回の溶接終了時の溶接ワイヤの先端の形状または入熱状態を調整する制御パラメータの変更に応じて変更するものである。   An arc welding control method of the present invention for solving the above-mentioned problems is an arc welding control method for performing short-circuit arc welding by repeating a short-circuit period and an arc period, and is an initial stage for opening a short-circuit at the time of arc start The peak current of the short circuit current or the output time of the peak current is changed in accordance with the change of the control parameter for adjusting the shape of the welding wire tip or the heat input state at the end of the previous welding.

また、上記に加えて、制御パラメータは、インパルススタートであり、
アークスタート時における初期短絡電流のピーク電流またはピーク電流の出力時間を、アークスタートのインパルススタートの有無に応じて変更するものである。 In addition to the above, the control parameter is impulse start,
The peak current of the initial short-circuit current at the time of arc start or the output time of the peak current is changed according to the presence or absence of an arc start impulse start.

また、上記に加えて、制御パラメータは、溶接終了モードであり、
アークスタート時における初期短絡電流のピーク電流またはピーク電流の出力時間を、溶接終了時のワイヤの先端の形状を調整する溶接終了モードによって変更するものである。 In addition to the above, the control parameter is a welding end mode,
The peak current of the initial short-circuit current at the time of arc start or the output time of the peak current is changed by a welding end mode for adjusting the shape of the tip of the wire at the end of welding.

アークスタート時の短絡を開放する初期短絡電流のピーク電流及びピーク電流の出力時間が最適化されるため、アークスタート時の入熱不足によって生じる長時間短絡が無くなると共に、入熱過多によるアーク燃え上がりも発生しなくなるため、スパッタを低減できるとともに幅の均一なビードが形成可能となる。   The peak current of the initial short-circuit current that opens the short circuit at the arc start and the output time of the peak current are optimized, so there is no long-term short circuit caused by insufficient heat input at the arc start, and arc burning due to excessive heat input Since it does not occur, spatter can be reduced and a bead having a uniform width can be formed.

実施の形態１における溶接電源装置の概略構成を示す図The figure which shows schematic structure of the welding power supply device in Embodiment 1. FIG. （ａ）実施の形態１におけるワイヤ送給速度の時間変化を示す図、（ｂ）実施の形態１における溶接電圧の時間変化を示す図、（ｃ）実施の形態１におけるワイヤ送給速度が高い時（ＷＦ１）の溶接電流の時間変化を示す図、（ｄ）実施の形態１におけるワイヤ送給速度が低い時（ＷＦ２）の溶接電流の時間変化を示す図(A) The figure which shows the time change of the wire feeding speed in Embodiment 1, (b) The figure which shows the time change of the welding voltage in Embodiment 1, (c) The wire feeding speed in Embodiment 1 is high. The figure which shows the time change of the welding current of time (WF1), (d) The figure which shows the time change of the welding current when the wire feed speed in Embodiment 1 is low (WF2) （ａ）実施の形態１におけるワイヤ送給速度と短絡初期電流のピーク値の関係を占めす図、（ｂ）実施の形態１におけるワイヤ送給速度と短絡初期電流のピーク値出力時間の関係を示す図(A) The figure which occupies the relationship between the wire feed speed and short circuit initial current peak value in Embodiment 1, (b) The relationship between the wire feed speed and the short circuit initial current peak value output time in Embodiment 1 Illustration （ａ）実施の形態２におけるワイヤ送給速度の時間変化を示す図、（ｂ）実施の形態２における溶接電圧の時間変化を示す図、（ｃ）実施の形態２におけるインパルススタート無時の溶接電流の時間変化を示す図、（ｄ）実施の形態２におけるインパルススタート有時の溶接電流の時間変化を示す図(A) The figure which shows the time change of the wire feeding speed in Embodiment 2, (b) The figure which shows the time change of the welding voltage in Embodiment 2, (c) Welding without the impulse start in Embodiment 2 The figure which shows the time change of an electric current, (d) The figure which shows the time change of the welding current at the time of the impulse start in Embodiment 2 （ａ）実施の形態３におけるワイヤ送給速度の時間変化を示す図、（ｂ）実施の形態３における溶接電圧の時間変化を示す図、（ｃ）実施の形態３における溶接終了モードにベース終了を選択時の溶接電流の時間変化を示す図、（ｄ）実施の形態３における溶接終了モードにパルス終了を選択時の溶接電流の時間変化を示す図(A) The figure which shows the time change of the wire feeding speed in Embodiment 3, (b) The figure which shows the time change of the welding voltage in Embodiment 3, (c) The base end in the welding end mode in Embodiment 3 The figure which shows the time change of the welding current at the time of selecting (d) The figure which shows the time change of the welding current at the time of selecting the pulse end to the welding end mode in Embodiment 3. （ａ）従来のアークスタート特性におけるワイヤ送給速度の時間変化を示す図、（ｂ）従来のアークスタート特性における溶接電圧の時間変化を示す図、（ｃ）従来のアークスタート特性における溶接電流の時間変化を示す図(A) The figure which shows the time change of the wire feed speed in the conventional arc start characteristic, (b) The figure which shows the time change of the welding voltage in the conventional arc start characteristic, (c) The welding current of the conventional arc start characteristic Diagram showing changes over time

（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１、図２、図３を用いて説明する。 (Embodiment 1)
Hereinafter, Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, and FIG.

図１は本実施の形態１における溶接電源装置の概略構成を示す図である。図２（ａ）はワイヤ送給速度の時間変化を示す図である。図２（ｂ）は溶接電圧の時間変化を示す図である。図２（ｃ）はワイヤ送給速度が高い時（ＷＦ１）の溶接電流の時間変化を示す図である。図２（ｄ） はワイヤ送給速度が低い時（ＷＦ２）の溶接電流の時間変化を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a welding power source apparatus according to the first embodiment. FIG. 2A is a diagram showing a change over time in the wire feeding speed. FIG.2 (b) is a figure which shows the time change of a welding voltage. FIG.2 (c) is a figure which shows the time change of the welding current when a wire feed speed is high (WF1). FIG.2 (d) is a figure which shows the time change of the welding current when a wire feed speed is low (WF2).

溶接電源装置は、入力電源１から入力した交流電力を整流する１次整流部２と、溶接出力を制御するスイッチング部３と、スイッチング部３の出力を入力して溶接に適した電力に変換するトランス４と、トランス４の２次側出力を整流する２次整流部５と、２次整流部５の出力を平滑するリアクトル６と、スイッチング部３を駆動する駆動部７とを備える。   The welding power source device converts a primary rectification unit 2 that rectifies AC power input from the input power source 1, a switching unit 3 that controls welding output, and an output of the switching unit 3 to convert it into power suitable for welding. A transformer 4, a secondary rectification unit 5 that rectifies the secondary output of the transformer 4, a reactor 6 that smoothes the output of the secondary rectification unit 5, and a drive unit 7 that drives the switching unit 3 are provided.

さらに、溶接電圧を検出する溶接電圧検出部９と、溶接電流を検出する溶接電流検出部８と、溶接電圧検出部９と溶接電流検出部８で取得した電流、電圧より短絡かアークを検出する短絡／アーク検出部１０と、アークスタート制御を補助するインパルススタート回路１１と、インパルススタートの有無及び特性を検出するインパルススタート検出部１２とを備える。   Furthermore, a welding voltage detector 9 for detecting a welding voltage, a welding current detector 8 for detecting a welding current, and a short circuit or an arc is detected from the current and voltage acquired by the welding voltage detector 9 and the welding current detector 8. A short circuit / arc detection unit 10, an impulse start circuit 11 for assisting arc start control, and an impulse start detection unit 12 for detecting presence / absence and characteristics of the impulse start are provided.

またさらに、溶接電流や溶接電圧やワイヤ送給速度やシールドガス種類や溶接ワイヤ種類や溶接ワイヤ径等の溶接条件を設定する溶接条件設定部１３と、溶接条件設定部１３により設定された情報や短絡初期電流のピーク電流およびピーク電流出力時間に関するパルスパラメータ等の種々のパラメータが格納されている記憶部１４とを備えている。   Furthermore, a welding condition setting unit 13 for setting welding conditions such as a welding current, a welding voltage, a wire feed speed, a shield gas type, a welding wire type, and a welding wire diameter, and information set by the welding condition setting unit 13 And a storage unit 14 in which various parameters such as pulse parameters relating to the peak current of the short-circuit initial current and the peak current output time are stored.

なお、駆動部７は、スイッチング部３を制御して溶接出力を制御する。   The drive unit 7 controls the switching unit 3 to control the welding output.

また、溶接ワイヤ１９は、ワイヤ送給部２０により制御されるワイヤ送給モータによって送給される。溶接ワイヤ１９には、トーチ１５に備え付けられたチップ１６を介して溶接用の電力が供給され、溶接ワイヤ１９と母材１８との間でアーク１７を発生させて溶接が行われる。   Further, the welding wire 19 is fed by a wire feeding motor controlled by the wire feeding unit 20. Electric power for welding is supplied to the welding wire 19 via a tip 16 provided on the torch 15, and an arc 17 is generated between the welding wire 19 and the base material 18 to perform welding.

以上のように構成された、短絡期間とアーク期間を繰り返して短絡アーク溶接を行う本発明の溶接電源装置について、図１、図２、図３を用いてその動作を説明する。溶接条件設定部１３にて、任意のシールドガス、溶接ワイヤ種類、溶接ワイヤ径、溶接電流またはワイヤ送給速度の設定値を設定し、記憶部１４に予め記憶され、前記設定に対応する、アークスタート時に短絡を開放するための短絡初期電流のピーク電流及びピーク電流の出力時間を前記設定値に応じて選択または変更して駆動部７にその指令値を出力する。図１において、図示しない溶接起動ＳＷをＯＮすると、記憶部１４が出力した条件に基づき、ワイヤ送給部２０にワイヤ送給指令が出力される。   The operation of the welding power supply apparatus of the present invention configured as described above and performing short-circuit arc welding by repeating a short-circuit period and an arc period will be described with reference to FIGS. 1, 2, and 3. In the welding condition setting unit 13, an arbitrary shield gas, welding wire type, welding wire diameter, welding current or wire feed speed setting value is set and stored in advance in the storage unit 14 and corresponds to the setting. The peak current of the short-circuit initial current for opening the short circuit at the start and the output time of the peak current are selected or changed according to the set value, and the command value is output to the drive unit 7. In FIG. 1, when a welding start SW (not shown) is turned on, a wire feed command is output to the wire feed unit 20 based on the condition output by the storage unit 14.

なお、アークスタートは、溶接開始時に溶接ワイヤ１９と母材１８との間の短絡を開放してアーク１７を最初に発生させる、言い換えると溶接開始時の１回目の短絡を短絡開放してアークを発生させるアーク開始の動作工程である。   In the arc start, a short circuit between the welding wire 19 and the base material 18 is opened at the start of welding to generate the arc 17 first. In other words, the first short circuit at the start of welding is short-circuited to open the arc. This is an operation process of starting arc to be generated.

図２において、ワイヤ送給開始時間ｔ１のタイミングで溶接ワイヤ１９が送給され始め、本溶接移行開始時間ｔ２のタイミングで溶接ワイヤ１９が母材１８に接触した事を検出する。つぎに、図２（ｃ）や（ｄ）のように、溶接条件設定部１３にて設定した条件に対応し、溶接ワイヤのワイヤ送給速度、具体的にはその設定値に応じて、アークスタート時の短絡を開放するための短絡初期電流のピーク電流及びピーク電流時間を変更する。   In FIG. 2, it is detected that the welding wire 19 starts to be fed at the timing of the wire feeding start time t1, and that the welding wire 19 has come into contact with the base material 18 at the timing of the main welding transition start time t2. Next, as shown in FIGS. 2 (c) and 2 (d), in accordance with the conditions set by the welding condition setting unit 13, the wire feeding speed of the welding wire, specifically, the arc is set according to the set value. The peak current and peak current time of the short-circuit initial current for opening the short circuit at the start are changed.

また、図３にワイヤ送給速度に対する短絡初期電流のピーク電流及びピーク電流出力時間の変化について示す。図３ではワイヤ送給速度と初期短絡電流ピーク値及びピーク電流出力時間の関係が比例し、一次曲線で表現されているが、必ずしも一次曲線である必要はない。例としてワイヤ送給速度（ＷＦ）が ３ｍ／ｍｉｎでは、ピーク電流は約３５０Ａ前後、ピーク電流の出力時間は約２ｍｓｅｃ、ワイヤ送給速度（ＷＦ）が １０ｍ／ｍｉｎでは、ピーク電流は約５００Ａ前後、ピーク電流の出力時間は約５ｍｓｅｃである。本溶接のワイヤ送給速度が低い設定時においては、溶接ワイヤ１９が燃え上がる傾向にあるため、入熱を減少させる事とする。また、高い設定時においては、溶接ワイヤが長時間短絡を発生しやすい傾向にあるため、入熱を増加させる事とする。   FIG. 3 shows changes in the peak current of the short-circuit initial current and the peak current output time with respect to the wire feed speed. In FIG. 3, the relationship between the wire feed speed, the initial short-circuit current peak value, and the peak current output time is proportional and is represented by a linear curve, but is not necessarily a linear curve. For example, when the wire feed speed (WF) is 3 m / min, the peak current is about 350 A, the peak current output time is about 2 msec, and when the wire feed speed (WF) is 10 m / min, the peak current is about 500 A. The peak current output time is about 5 msec. At the time of setting the wire feeding speed of the main welding to be low, the welding wire 19 tends to burn up, so that heat input is reduced. In addition, when the setting is high, the welding wire tends to be short-circuited for a long time, so heat input is increased.

本実施の形態１の溶接制御方法及び溶接電源装置によれば、ワイヤ送給速度が高い設定時に発生するアークスタート時の溶接ワイヤ１９への入熱不足による長時間短絡によって生じるスパッタ発生を抑制可能であると共に、ワイヤ送給速度が低い設定時に発生するアーク燃え上がりによるアーク不安定も抑制可能となり、幅の均一なビードが形成可能となる。   According to the welding control method and the welding power source device of the first embodiment, it is possible to suppress the occurrence of spatter caused by a short circuit due to insufficient heat input to the welding wire 19 at the time of arc start that occurs when the wire feed speed is set high. In addition, it is possible to suppress arc instability due to arc burning that occurs when the wire feed speed is set low, and a bead having a uniform width can be formed.

（実施形態２）
本実施の形態について、図１、図４を用いて説明する。なお、実施の形態１と同様の箇所には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態１と異なるのは、インパルススタート回路１１とインパルススタート検出部１２を用いる点である。図４（ａ）は本実施の形態２におけるワイヤ送給速度の時間変化を示す図である。図４（ｂ）は溶接電圧の時間変化を示す図である。図４（ｃ）はインパルススタート無時の溶接電流の時間変化を示す図である。図４（ｄ）はインパルススタート有時の溶接電流の時間変化を示す図である。 (Embodiment 2)
This embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the location similar to Embodiment 1, and detailed description is abbreviate | omitted. The difference from the first embodiment is that an impulse start circuit 11 and an impulse start detector 12 are used. FIG. 4A is a diagram showing a change over time of the wire feeding speed in the second embodiment. FIG. 4B is a diagram showing a change in welding voltage over time. FIG.4 (c) is a figure which shows the time change of the welding current when there is no impulse start. FIG. 4D is a diagram showing a temporal change of the welding current when the impulse start is present.

インパルススタート回路を接続し、溶接ワイヤ１９が母材１８に接触した瞬間に初期短絡電流にインパルス電流を与えるインパルススタートを用いると、アークスタート時の短絡を開放するための初期短絡電流の立ち上がりが急峻となるため、アークが発生しやすくなり、アークスタート性は向上する。しかし、溶接対象物である母材の材質や溶接ワイヤ径のサイズ等によっては、溶接ワイヤ１９への入熱過多によりアーク燃え上がりが生じ、アーク不安定が生じる場合がある。そこで、インパルススタート検出部１２において、インパルススタート回路１１の接続または有効（ＯＮ）を確認し、接続または有効（ＯＮ）が確認された場合、溶接開始時のインパルススタートの有無に応じて、記憶部１４からインパルススタート時における、アークスタート時に短絡を開放するための初期短絡電流のピーク電流及びピーク電流出力時間を選定し、変更して出力することで安定したアークスタートが可能となる。   When an impulse start circuit is connected and an impulse start is used that gives an impulse current to the initial short circuit current at the moment when the welding wire 19 contacts the base material 18, the rise of the initial short circuit current for releasing the short circuit at the arc start is steep. Therefore, an arc is easily generated, and the arc start property is improved. However, depending on the material of the base material that is the object to be welded, the size of the diameter of the welding wire, etc., there is a case where arc burn-up occurs due to excessive heat input to the welding wire 19 and arc instability occurs. Therefore, in the impulse start detection unit 12, the connection or validity (ON) of the impulse start circuit 11 is confirmed, and when the connection or validity (ON) is confirmed, the storage unit is determined according to the presence or absence of the impulse start at the start of welding. When the impulse is started from 14, the peak current and the peak current output time of the initial short-circuit current for opening the short circuit at the time of arc start are selected, changed, and output, thereby enabling stable arc start.

ピーク電流及びピーク電流出力時間のパラメータ値は、例えばインパルススタート有時はピーク電流が４００Ａ前後、ピーク電流出力時間が２ｍｓｅｃ以内、インパルススタート無時はピーク電流が５００Ａ前後、ピーク電流出力時間が５ｍｓｅｃ以内である。   The parameter values of peak current and peak current output time are, for example, when the impulse start is present, the peak current is around 400 A, the peak current output time is within 2 msec, the peak current is around 500 A without the impulse start, and the peak current output time is within 5 msec. It is.

また、実施の形態１と同様にインパルススタート回路１１及びインパルススタート検出部１２を用いた状態で、さらに、溶接ワイヤの送給速度毎に記憶部１４から初期短絡電流のピーク電流及びピーク電流短絡時間を選択し、出力する。これによって、ワイヤ送給速度の低い設定時に発生するアーク燃え上がりによるアーク不安定を防止し、ビード幅の均一化が可能となる。また、ワイヤ送給速度を高い設定時の入熱不足による長時間短絡によって生じるスパッタ発生も抑制可能となる。ワイヤ送給速度に対する短絡初期電流のパルスのピーク電流及びピーク電流出力時間の傾向は、図３と同様の動作である。   Moreover, in the state using the impulse start circuit 11 and the impulse start detection unit 12 as in the first embodiment, the initial short-circuit current peak current and the peak current short-circuit time are further stored from the storage unit 14 for each welding wire feeding speed. Select and output. As a result, arc instability caused by arc burning that occurs when the wire feed speed is set low can be prevented, and the bead width can be made uniform. In addition, it is possible to suppress the occurrence of spatter caused by a short circuit for a long time due to insufficient heat input when the wire feeding speed is set high. The tendency of the peak current and the peak current output time of the pulse of the short-circuit initial current with respect to the wire feeding speed is the same operation as in FIG.

例えば、インパルススタートは、アルミや銅のような抵抗値が低く熱伝導率が高いため、入熱効果が薄く溶融しにくい材料の溶接時においては効果的である。しかし逆に、ステンレスのような抵抗値が高く、熱伝導率が低い材料は、入熱過多によるアーク燃え上がりによるアーク不安定を促す事になる場合も考えられる。同様にワイヤ径のサイズによってはワイヤ径が細系の場合において抵抗値が高いため、アーク燃え上がりを促す事になる場合がある。細系とは例えば０．９ｍｍ以下のワイヤ径である。   For example, impulse start is effective when welding a material that has a low heat input effect and is difficult to melt because of its low resistance value and high thermal conductivity, such as aluminum and copper. However, conversely, a material such as stainless steel having a high resistance value and a low thermal conductivity may promote arc instability due to arc burn-up due to excessive heat input. Similarly, depending on the size of the wire diameter, when the wire diameter is fine, the resistance value is high, which may promote arc burning. The fine system is, for example, a wire diameter of 0.9 mm or less.

（実施形態３）
本実施の形態について、図１、図５を用いて説明する。なお、実施の形態１と同様の箇所には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。実施の形態１と異なるのは、溶接の開始および終了を行う溶接起動ＳＷのＯＦＦ時（ｔ３）に、予め選定されて、記憶されている記憶部１４から出力する終了電流の方式である。 (Embodiment 3)
This embodiment will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the location similar to Embodiment 1, and detailed description is abbreviate | omitted. What is different from the first embodiment is a method of an end current that is selected in advance and stored from the storage unit 14 when the welding start SW for starting and ending welding is turned off (t3).

図５（ａ）は本実施の形態３におけるワイヤ送給速度の時間変化を示す図である。（ｂ）実施の形態３における溶接電圧の時間変化を示す図である。（ｃ）実施の形態３におけるベース終了電流出力時の溶接電流の時間変化を示す図である。（ｄ）実施の形態３におけるパルス終了電流出力時の溶接電流の時間変化を示す図である。   FIG. 5A is a diagram showing a change over time in the wire feed speed in the third embodiment. (B) It is a figure which shows the time change of the welding voltage in Embodiment 3. FIG. (C) It is a figure which shows the time change of the welding current at the time of the base end electric current output in Embodiment 3. FIG. (D) It is a figure which shows the time change of the welding current at the time of the pulse end electric current output in Embodiment 3. FIG.

上記のように、本溶接終了時間ｔ３以降にワイヤの先端の形状を調整する溶接終了モードとして、ベース終了とパルス終了という方式が知られており、ベース終了とパルス終了では溶接終了後の溶接ワイヤ１９の先端の状態が異なり、ベース終了は図５（ｃ）に記載のように溶接ワイヤ先端に玉が形成され溶接を終了する。パルス終了は図５（ｄ）に記載のように溶接ワイヤ先端が鉛筆の先のように円錐状に尖った形状で溶接を終了する。   As described above, as a welding end mode for adjusting the shape of the tip of the wire after the main welding end time t3, a method of base end and pulse end is known. At the base end and pulse end, the welding wire after the end of welding is known. As shown in FIG. 5C, a ball is formed at the tip of the welding wire, and the end of the base is completed. As shown in FIG. 5 (d), the end of the pulse ends the welding with the tip of the welding wire sharpened in a conical shape like the tip of a pencil.

溶接条件設定部１３において、溶接ワイヤの先端の形状または入熱状態を調整する制御パラメータとして、ベース終了とパルス終了の溶接終了モードのいずれかが選択され、記憶部１４に記憶される。溶接起動ＳＷのＯＦＦ時（ｔ３）に記憶部１４から呼び出され、選択されている、溶接終了時の溶接ワイヤの先端の形状に対応する溶接終了モードによって、次のアークスタートの際の初期短絡電流のピーク電流及びピーク電流出力時間を変更して出力することで安定したアークスタートが可能となる。   In the welding condition setting unit 13, either a base end or a pulse end welding end mode is selected as a control parameter for adjusting the shape of the tip of the welding wire or the heat input state, and stored in the storage unit 14. Initial short-circuit current at the time of the next arc start by the welding end mode corresponding to the shape of the tip of the welding wire at the end of welding, which is called and selected from the storage unit 14 when the welding start SW is OFF (t3) A stable arc start is possible by changing the peak current and the peak current output time.

言い換えると、アークスタートの短絡時における短絡を開放するためのピーク電流の値またはピーク電流値の出力時間を、前回の溶接終了時の溶接ワイヤの先端の形状または入熱状態を調整する制御パラメータに応じて変更することで、安定したアークスタートが可能となる。   In other words, the peak current value for opening the short circuit at the time of arc start short circuit or the output time of the peak current value is a control parameter that adjusts the shape or heat input state of the tip of the welding wire at the end of the previous welding. By changing accordingly, stable arc start is possible.

尚、ここで、ベース終了とパルス終了の溶接終了モードのいずれかを選択は、他の溶接条件（ワイヤ径やワイヤ材質等）の設定により自動的に選択されても良いし、作業者による個別の選択であっても良い。   Here, the selection of either the base end or pulse end welding end mode may be automatically selected according to the setting of other welding conditions (wire diameter, wire material, etc.), or individual by the operator. May be selected.

ピーク電流及びピーク電流出力時間のパラメータ値は、例えばパルス終了では約４００Ａ前後、約３ｍｓｅｃ、ベース終了では約５００Ａ前後、約５ｍｓｅｃ以内である。   The parameter values of the peak current and the peak current output time are, for example, about 400 A and about 3 msec at the end of the pulse, and about 500 A and about 5 msec at the end of the base.

パルス終了を選択した場合は、ベース終了を選択した場合に比べて、初期短絡電流におけるピーク電流を低く、ピーク電流出力時間を短く設定する。
これにより、パルス終了時を選択した時の次の溶接のスタート時にアーク燃え上がりによるアーク不安定を防止し、ビード幅を均一にすることが出来る。また、ベース終了時を選択した時の次の溶接のスタート時に入熱不足による長時間短絡によって生じるスパッタ発生も抑制可能となる。 When the pulse end is selected, the peak current at the initial short-circuit current is set lower and the peak current output time is set shorter than when the base end is selected.
Thereby, arc instability due to arc burn-up can be prevented at the start of the next welding when the end of pulse is selected, and the bead width can be made uniform. In addition, it is possible to suppress the occurrence of spatter caused by a short circuit for a long time due to insufficient heat input at the start of the next welding when the base end time is selected.

さらに、実施の形態１と同様に、溶接条件設定部１３にて、溶接電流または溶接ワイヤの送給速度の設定値を設定し、記憶部１４に予め記憶され、アークスタート時の短絡を開放する初期短絡電流のピーク電流及びピーク電流短絡時間を前記設定値に応じて選択または変更し、駆動部７にその指令値を出力する。これにより、ワイヤ送給速度が低い設定時に発生するアーク燃え上がりによるアーク不安定を防止し、ビード幅を均一にすることが出来る。   Further, similarly to the first embodiment, the welding condition setting unit 13 sets a setting value for the welding current or the welding wire feed speed, which is stored in advance in the storage unit 14 and opens the short circuit at the time of arc start. The peak current of the initial short-circuit current and the peak current short-circuit time are selected or changed according to the set value, and the command value is output to the drive unit 7. As a result, arc instability due to arc burning that occurs when the wire feed speed is set low can be prevented, and the bead width can be made uniform.

また、ワイヤ送給速度が高い設定時の入熱不足による長時間短絡によって生じるスパッタ発生も抑制可能となる。ワイヤ送給速度に対する短絡初期電流のピーク電流及びピーク電流出力時間の傾向は、図３と同様の動作とする。   In addition, it is possible to suppress the occurrence of spatter caused by a short circuit due to a short time due to insufficient heat input when the wire feed speed is set high. The tendency of the peak current and the peak current output time of the short-circuit initial current with respect to the wire feeding speed is the same as that in FIG.

以上のように、本実施の形態１，２，３の溶接電源装置及びアークスタート制御によれば、ワイヤ送給速度や入熱状態やワイヤの先端形状を調整する制御パラメータに応じて、アークスタート時の短絡を開放する初期短絡電流のピーク電流及びピーク電流の出力時間が最適化される。これにより、アークスタート時の入熱不足によって生じる長時間短絡が抑制できると共に、入熱過多によるアーク燃え上がりの発生を防止可能なため、ワイヤ送給速度や母材材質、溶接ワイヤ径毎の様々な溶接条件で良好なアークスタート特性が得られる。これにより、スパッタ発生を防止出来ると共に、ビード幅の均一な安定したビードが形成可能となる。   As described above, according to the welding power supply devices and arc start control of the first, second, and third embodiments, the arc start according to the control parameters for adjusting the wire feed speed, the heat input state, and the wire tip shape. The peak current of the initial short-circuit current that opens the short circuit and the output time of the peak current are optimized. As a result, short-circuiting caused by insufficient heat input at the time of arc start can be suppressed, and arcing due to excessive heat input can be prevented, so that various wire feeding speeds, base material materials, and welding wire diameters can be used. Good arc start characteristics can be obtained under welding conditions. Thereby, spatter can be prevented and a stable bead having a uniform bead width can be formed.

本発明によれば、消耗電極式のアーク溶接において、ワイヤ送給速度や溶接ワイヤの種類、シールドガスの種類、母材の材質等によらず良好なアークスタート特性が得られるため、スパッタ発生を抑制することができ、アーク燃え上がりによるアーク不安定を抑制可能であるため、ビード幅の均一な溶接が可能なアーク溶接を行うアーク溶接制御方法及びアーク溶接装置として産業上有用である。   According to the present invention, in consumable electrode type arc welding, good arc start characteristics can be obtained regardless of the wire feed speed, the type of welding wire, the type of shielding gas, the material of the base material, etc. Since arc instability due to arc burn-up can be suppressed, it is industrially useful as an arc welding control method and arc welding apparatus for performing arc welding capable of welding with a uniform bead width.

１ 入力電源
２ １次整流部
３ スイッチング部
４ トランス
５ ２次整流部
６ リアクトル
７ 駆動部
８ 溶接電流検出部
９ 溶接電圧検出部
１０ 短絡／アーク検出部
１１ インパルススタート回路
１２ インパルススタート検出部
１３ 溶接条件設定部
１４ 記憶部
１５ トーチ
１６ チップ
１７ アーク
１８ 母材
１９ 溶接ワイヤ
２０ ワイヤ送給部
ｔ１ ワイヤ送給開始時間
ｔ２ 本溶接移行開始時間
ｔ３ 本溶接終了時間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Input power supply 2 Primary rectification part 3 Switching part 4 Transformer 5 Secondary rectification part 6 Reactor 7 Drive part 8 Welding current detection part 9 Welding voltage detection part 10 Short circuit / arc detection part 11 Impulse start circuit 12 Impulse start detection part 13 Welding Condition setting unit 14 Storage unit 15 Torch 16 Tip 17 Arc 18 Base material 19 Welding wire 20 Wire feeding unit t1 Wire feeding start time t2 Final welding transition start time t3 Final welding end time

Claims (4)

短絡期間とアーク期間を繰り返して短絡アーク溶接を行うアーク溶接制御方法であって、
アークスタート時における短絡を開放するための初期短絡電流のピーク電流またはピーク電流の出力時間を、溶接電流値またはワイヤ送給速度の設定値によって変更するアーク溶接制御方法。 An arc welding control method for performing short-circuit arc welding by repeating a short-circuit period and an arc period,
An arc welding control method in which a peak current of an initial short-circuit current for opening a short circuit at the time of arc start or an output time of a peak current is changed according to a welding current value or a set value of a wire feed speed. 短絡期間とアーク期間を繰り返して短絡アーク溶接を行うアーク溶接制御方法であって、
アークスタートにおける短絡を開放するための初期短絡電流のピーク電流またはピーク電流の出力時間を、前回の溶接終了時の溶接ワイヤの先端の形状または入熱状態を調整する制御パラメータに応じて変更するアーク溶接制御方法。 An arc welding control method for performing short-circuit arc welding by repeating a short-circuit period and an arc period,
Arc that changes the peak current of the initial short-circuit current or the output time of the peak current to open the short circuit at the arc start according to the control parameter that adjusts the shape or heat input state of the tip of the welding wire at the end of the previous welding Welding control method. 前記制御パラメータは、インパルススタートであり、
アークスタート時における短絡を開放するための初期短絡電流のピーク電流またはピーク電流の出力時間を、アークスタート時のインパルススタートの有無に応じて変更する請求項２に記載のアーク溶接制御方法。 The control parameter is an impulse start,
The arc welding control method according to claim 2, wherein the peak current of the initial short-circuit current for opening the short circuit at the time of arc start or the output time of the peak current is changed according to the presence or absence of the impulse start at the time of arc start. 前記制御パラメータは、溶接終了モードであり、
アークスタート時における短絡を開放するための初期短絡電流のピーク電流またはピーク電流の出力時間を、溶接終了時のワイヤの先端の形状を調整する溶接終了モードによって変更する請求項２に記載のアーク溶接制御方法。 The control parameter is a welding end mode,
The arc welding according to claim 2, wherein the peak current of the initial short-circuit current for releasing the short circuit at the time of arc start or the output time of the peak current is changed by a welding end mode for adjusting the shape of the wire tip at the end of welding. Control method.

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