JP2016147268A - Two-wire welding control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、給電チップから給電される消耗電極と母材との間に溶接電圧を印加してアークを発生させて溶融池を形成し、前進角を持たせたフィラーワイヤを溶融池の後部に送給しながら溶接する２ワイヤ溶接制御方法に関するものである。 The present invention applies a welding voltage between a consumable electrode fed from a power supply tip and a base material to generate an arc to form a molten pool, and a filler wire having an advancing angle is provided at the rear of the molten pool The present invention relates to a two-wire welding control method for welding while feeding.
消耗電極（以下、溶接ワイヤという）と母材との間にアークを発生させて溶融池を形成すると共に、その溶融池にフィラーワイヤを送給して溶接する２ワイヤ溶接方法（特許文献１参照）が従来から知られている。この２ワイヤ溶接方法では、溶接ワイヤの溶融金属にフィラーワイヤの溶融金属が加わるために、溶融金属量が増加し、高速で高効率な溶接が可能となる。特に、２ワイヤ溶接方法によって高速溶接を行うときには、ハンピングビードになるのを防止するために、フィラーワイヤを消耗電極アークよりも後方から溶融池に短絡させて送給することが重要である。これは、フィラーワイヤを消耗電極アーク中に送給して溶融すると、溶融池はほとんど冷却されず、かつ、フィラーワイヤによって溶融池後半部の盛り上がりを押さえることもできないためにハンピングビードを抑制する効果はないからである。これに対して、フィラーワイヤをアーク周縁部の溶融池の後部に短絡させて送給し、溶融池の熱によって溶融するようにすれば溶融池が冷却され、かつ、フィラーワイヤによって溶融池後半部が抑えられてハンピングビードの形成を抑制することができる。したがって、従来技術の２ワイヤ溶接方法では、フィラーワイヤには電流を通電せずに冷たい状態で溶融池と短絡させることによって、溶融池を冷却するようにしている。
A two-wire welding method in which an arc is generated between a consumable electrode (hereinafter referred to as a welding wire) and a base material to form a molten pool, and a filler wire is fed to the molten pool for welding (see
２ワイヤ溶接方法では、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させる方法として、炭酸ガスアーク溶接法、マグ溶接法、ミグ溶接法、パルスアーク溶接法、交流アーク溶接法等の種々な消耗電極式アーク溶接法を使用することができる。また、フィラーワイヤは基本的にワイヤ先端が溶融池と短絡しており、溶融池からの熱によって溶融する。したがって、フィラーワイヤと溶融池との間にはアークは発生していない。本発明では、上記の消耗電極式アーク溶接法としてパルスアーク溶接法を使用する場合について説明するが、他の溶接法であっても良い。また、以下の説明において、母材と溶融池とは略同じ意味で使用している。 In the two-wire welding method, various consumable electrodes such as a carbon dioxide arc welding method, a mag welding method, a MIG welding method, a pulse arc welding method, and an AC arc welding method are used as a method for generating an arc between the welding wire and the base material. A type arc welding process can be used. Further, the filler wire basically has a wire tip short-circuited with the molten pool, and is melted by heat from the molten pool. Therefore, no arc is generated between the filler wire and the molten pool. In this invention, although the case where a pulse arc welding method is used as said consumable electrode type arc welding method is demonstrated, another welding method may be sufficient. Moreover, in the following description, the base material and the molten pool are used in substantially the same meaning.
図５は、パルスアーク溶接を使用した２ワイヤ溶接方法における電流・電圧波形図である。同図（Ａ）は溶接ワイヤを通電する溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接ワイヤと母材（溶融池）との間に印加する溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）はフィラーワイヤの送給速度Ｆｗの時間変化を示す。溶接ワイヤの送給速度は、図示しないが、所定値で一定送給されている。フィラーワイヤと溶融池との間には電圧は印加されておらず、電流も通電していない。フィラーワイヤは、上述したように、溶融池と短絡した状態で送給されている。フィラーワイヤが溶融池と離反しても、電圧が印加されていないので、フィラーワイヤと溶融池との間にはアークは発生しない。以下、同図を参照して説明する。 FIG. 5 is a current / voltage waveform diagram in the two-wire welding method using pulse arc welding. The figure (A) shows the time change of the welding current Iw which energizes a welding wire, the figure (B) shows the time change of the welding voltage Vw applied between a welding wire and a base material (molten pool), FIG. 5C shows the change over time of the filler wire feed speed Fw. Although the welding wire feeding speed is not shown, it is constantly fed at a predetermined value. No voltage is applied between the filler wire and the molten pool, and no current is applied. As described above, the filler wire is fed in a state of being short-circuited with the molten pool. Even if the filler wire is separated from the molten pool, no voltage is applied, so no arc is generated between the filler wire and the molten pool. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
時刻ｔ１〜ｔ２のピーク期間Ｔｐ中は、同図（Ａ）に示すように、溶接ワイヤから溶滴を移行させるために臨界値以上の大電流値のピーク電流Ｉｐが通電し、同図（Ｂ）に示すように、溶接ワイヤと溶融池との間にアーク長に比例したピーク電圧Ｖｐが印加する。 During the peak period Tp from time t1 to t2, a peak current Ip having a large current value equal to or higher than the critical value is energized to transfer droplets from the welding wire as shown in FIG. ), A peak voltage Vp proportional to the arc length is applied between the welding wire and the molten pool.
時刻ｔ２〜ｔ３のベース期間Ｔｂ中は、同図（Ａ）に示すように、溶滴を形成しないようにするために臨界値未満の小電流値のベース電流Ｉｂが通電し、同図（Ｂ）に示すように、ベース電圧Ｖｂが印加する。時刻ｔ１〜ｔ３までの期間を１周期（パルス周期Ｔｆ）として繰り返して溶接が行われる。 During the base period Tb from time t2 to t3, as shown in FIG. 5A, the base current Ib having a small current value less than the critical value is energized in order to prevent the formation of droplets. ), The base voltage Vb is applied. Welding is performed by repeating the period from time t1 to t3 as one period (pulse period Tf).
同図（Ｃ）に示すように、フィラーワイヤの送給速度Ｆｗは一定値であり、溶融地と短絡した状態で溶融地からの入熱によって安定して溶融する送給速度に設定される。フィラーワイヤの送給速度Ｆｗは、溶接ワイヤの送給速度の２０〜３０％程度の範囲に設定されることが多い。 As shown in FIG. 5C, the filler wire feed speed Fw is a constant value, and is set to a feed speed that is stably melted by heat input from the melted ground in a short-circuited state with the melted ground. The filler wire feeding speed Fw is often set to a range of about 20 to 30% of the welding wire feeding speed.
ところで、良好なパルスアーク溶接を行うためには、アーク長を適正値に維持することが重要である。アーク長を適正値に維持するために以下のような溶接電源の出力制御（アーク長制御）が行われる。アーク長は、同図（Ｂ）で破線で示す平均溶接電圧Ｖavと略比例関係にある。このために、平均溶接電圧Ｖavを検出し、この検出値が適正アーク長に相当する溶接電圧設定値と等しくなるように同図（Ａ）の破線で示す平均溶接電流Ｉavを変化させる出力制御を行う。平均溶接電圧Ｖavが溶接電圧設定値よりも大きいときはアーク長が適正値よりも長いときであるので、平均溶接電流Ｉavを小さくしてワイヤ溶融速度を小さくしアーク長が短くなるようにする。他方、平均溶接電圧Ｖavが溶接電圧設定値よりも小さいときはアーク長が適正値よりも短いときであるので、平均溶接電流Ｉavを大きくしてワイヤ溶融速度を大きくしアーク長が長くなるようにする。上記の平均溶接電圧Ｖavとしては、一般的に溶接電圧Ｖｗをローパスフィルタ（カットオフ周波数１〜１０Ｈｚ程度）に通した値が使用される。また、平均溶接電流Ｉavを変化させる操作量として、ピーク期間Ｔｐ、パルス周期Ｔｆ、ピーク電流Ｉｐ又はベース電流Ｉｂの少なくとも１つを変化させることが行われている。例えば、パルス周期Ｔｆを操作量としてフィードバック制御するときには、ピーク期間Ｔｐ、ピーク電流Ｉｐ及びベース電流Ｉｂは所定値に設定される（周波数変調制御方式と呼ばれる）。また、ピーク期間（パルス幅）Ｔｐを操作量としてフィードバック制御するときには、ピーク電流Ｉｐ、ベース電流Ｉｂ及びパルス周期Ｔｆが所定値に設定される（パルス幅変調制御方式と呼ばれる）。溶接ワイヤが直径１．２mmの鉄鋼材であるときは、Ｉｐ＝４５０Ａ、Ｉｂ＝５０Ａ及びＴｐ＝１．２ms程度に設定される。この場合、フィラーワイヤも直径１．２mmの鉄鋼ワイヤが使用されることが多い。 By the way, in order to perform good pulse arc welding, it is important to maintain the arc length at an appropriate value. In order to maintain the arc length at an appropriate value, the following output control (arc length control) of the welding power source is performed. The arc length is substantially proportional to the average welding voltage Vav indicated by a broken line in FIG. For this purpose, output control is performed to detect the average welding voltage Vav and change the average welding current Iav indicated by the broken line in FIG. 5A so that the detected value becomes equal to the welding voltage set value corresponding to the appropriate arc length. Do. When the average welding voltage Vav is larger than the welding voltage set value, it is when the arc length is longer than the appropriate value. Therefore, the average welding current Iav is decreased to decrease the wire melting rate and shorten the arc length. On the other hand, when the average welding voltage Vav is smaller than the welding voltage set value, the arc length is shorter than the appropriate value, so that the average welding current Iav is increased to increase the wire melting rate and the arc length is increased. To do. As the average welding voltage Vav, a value obtained by passing the welding voltage Vw through a low-pass filter (cutoff frequency of about 1 to 10 Hz) is generally used. Further, as an operation amount for changing the average welding current Iav, at least one of the peak period Tp, the pulse period Tf, the peak current Ip, or the base current Ib is changed. For example, when feedback control is performed using the pulse period Tf as an operation amount, the peak period Tp, the peak current Ip, and the base current Ib are set to predetermined values (referred to as a frequency modulation control method). When feedback control is performed using the peak period (pulse width) Tp as an operation amount, the peak current Ip, the base current Ib, and the pulse period Tf are set to predetermined values (referred to as a pulse width modulation control method). When the welding wire is a steel material having a diameter of 1.2 mm, Ip = 450 A, Ib = 50 A, and Tp = 1.2 ms are set. In this case, a steel wire having a diameter of 1.2 mm is often used as the filler wire.
特許文献２に示す２ワイヤ溶接方法では、フィラーワイヤの送給により発生する送給速度、送給抵抗、振動等の特性の一つを検出し、フィラーワイヤの送給速度あるいはフィラーワイヤに印加する予熱用の電流を制御する。このために、母材に対する入熱量を制限したまま、あるいは溶着量や脚長を保ったまま、外乱による溶接条件の変動や溶接条件の設定ミスにより生じるフィラーワイヤ溶け残りの溶接欠陥を防止することができると記載されている。
In the two-wire welding method shown in
図６は、２ワイヤ溶接方法において、給電チップ・母材間距離Ｌｔが変化したときに溶接ワイヤ１とフィラーワイヤ６とのワイヤ間距離Ｌｗが変化することを説明するための溶接トーチ先端部の概要図である。同図（Ａ）は給電チップ・母材間距離Ｌｔ＝Ｌt1が設定値の場合であり、同図（Ｂ）は給電チップ・母材間距離Ｌｔ＝Ｌt2が設定値よりも短くなった場合であり、同図（Ｃ）は給電チップ・母材間距離Ｌｔ＝Ｌt3が設定値よりも長くなった場合である。以下、同図を参照して説明する。
FIG. 6 shows a welding torch tip for explaining that the distance Lw between the
同図（Ａ）に示すように、溶接は左方向に進行している。溶接トーチ４内の給電チップ４１から溶接ワイヤ１が母材２に面直に送給されており、アーク３が発生している。このアーク３によって溶融地２１が形成されている。溶接ワイヤ１よりも後方の溶融地２１上にフィラーワイヤ６が短絡状態で送給されている。フィラーワイヤガイド７は溶接トーチ４に固定されており、フィラーワイヤガイド７からフィラーワイヤ６が送給される。フィラーワイヤ６は、前進角を有しており、斜め後方から送給されている。前進角は３５度程度に設定されている。同図（Ａ）では、給電チップ・母材間距離はＬt1［mm］の設定値になっている。Ｌt1は１５mm程度に設定される。溶接ワイヤ１の送給方向と母材２の表面が交差する位置Ｐ１とフィラーワイヤ６が母材２（溶融地２１）と短絡している位置Ｐ２との距離がワイヤ間距離Ｌｗであり、同図（Ａ）ではＬw1［mm］となっている。Ｌw1は３mm程度である。
As shown in FIG. 5A, welding proceeds in the left direction. The
同図（Ｂ）は、溶接中に給電チップ・母材間距離ＬｔがＬt2に短くなった場合である。したがって、Ｌt2＜Ｌt1である。フィラーワイヤガイド７が溶接トーチ４と一体となっているので、給電チップ・母材間距離Ｌｔが短くなると、フィラーワイヤ６も母材２側に近づくことになる。この結果、ワイヤ間距離ＬｗはＬw2となり、Ｌw1よりも長くなる。すなわち、給電チップ・母材間距離Ｌｔが短くなる方向に変動すると、ワイヤ間距離Ｌｗは長くなる方向に変化する。
FIG. 4B shows a case where the distance Lt between the power feed tip and the base material is shortened to Lt2 during welding. Therefore, Lt2 <Lt1. Since the
同図（Ｃ）は、給電チップ・母材間距離ＬｔがＬt3に長くなった場合である。この場合には、ワイヤ間距離ＬｗはＬw3へと短くなる。 FIG. 6C shows the case where the distance Lt between the power feed tip and the base material is increased to Lt3. In this case, the inter-wire distance Lw is reduced to Lw3.
ワークの加工精度のばらつき、ワークの固定位置のばらつき、溶接中のワークの熱変形等によって給電チップ・母材間距離Ｌｔは溶接中に変動する。この給電チップ・母材間距離Ｌｔの変動によっってワイヤ間距離Ｌｗが変化する。上述したように、ワイヤ間距離Ｌｗの設定値は３mm程度と小さな値であるので、給電チップ・母材間距離Ｌｔが数mm変動しただけでワイヤ間距離Ｌｗも数mm変化することになる。ワイヤ間距離Ｌｗが変化すると、溶融地２１からのフィラーワイヤ６への入熱量が変化するために、溶融状態が変化する。このために、安定した溶融状態が崩れて、ビード外観等の溶接品質が悪化することになる。
The distance Lt between the power feed tip and the base material varies during welding due to variations in workpiece machining accuracy, workpiece fixing positions, thermal deformation of workpieces being welded, and the like. The wire-to-wire distance Lw changes according to the fluctuation of the power supply tip / base material distance Lt. As described above, since the set value of the inter-wire distance Lw is as small as about 3 mm, the inter-wire distance Lw also changes by several mm just by changing the feed tip-base material distance Lt by several mm. When the inter-wire distance Lw changes, the amount of heat input from the melted
そこで、本発明では、２ワイヤ溶接方法において、溶接中に給電チップ・母材間距離が変動してもフィラーワイヤの溶融状態を安定に保ち、良好な溶接品質を得ることができる２ワイヤ溶接制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, in the two-wire welding method, the two-wire welding control that can maintain the molten state of the filler wire stably and obtain good welding quality even if the distance between the power feed tip and the base material fluctuates during welding. It aims to provide a method.
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
給電チップから給電される消耗電極と母材との間に溶接電圧を印加してアークを発生させて溶融池を形成し、前進角を持たせたフィラーワイヤを前記溶融池の後部に送給しながら溶接する２ワイヤ溶接制御方法において、
溶接中の給電チップ・母材間距離の変動を検出し、この給電チップ・母材間距離の変動に応じて前記フィラワイヤへの入熱量と相関するパラメータをフィードバック制御する、
ことを特徴とする２ワイヤ溶接制御方法である。
In order to solve the above-described problems, the invention of
A welding voltage is applied between the consumable electrode fed from the power supply tip and the base material to generate an arc to form a molten pool, and a filler wire having a forward angle is fed to the rear of the molten pool In the 2-wire welding control method of welding while
Detecting a change in the distance between the power supply tip and the base material during welding, and feedback-controlling a parameter correlated with the heat input to the filler wire according to the change in the distance between the power supply tip and the base material,
This is a two-wire welding control method.
請求項２の発明は、前記パラメータが、前記溶接電圧、前記フィラワイヤの送給速度又は前記消耗電極と前記フィラワイヤとのワイヤ間距離の少なくとも１つである、
ことを特徴とする請求項１記載の２ワイヤ溶接制御方法である。
In the invention of
The two-wire welding control method according to
請求項３の発明は、前記給電チップ・母材間距離の変動が予め定めた基準値以上短くなったときにのみ、前記パラメータを変化させる、
ことを特徴とする請求項１記載の２ワイヤ溶接制御方法である。
The invention of
The two-wire welding control method according to
請求項４の発明は、前記パラメータが、前記溶接電圧、前記フィラワイヤの送給速度、前記消耗電極と前記フィラワイヤとのワイヤ間距離又は溶接速度の少なくとも１つである、
ことを特徴とする請求項３記載の２ワイヤ溶接制御方法である。
In the invention of
The two-wire welding control method according to
本発明によれば、溶接中に給電チップ・母材間距離が変動してワイヤ間距離が変動し、フィラーワイヤへの入熱量が変化しても、入熱量と相関するパラメータがフィードバック制御されることによって、入熱量を補償することができる。このために、本発明では、２ワイヤ溶接方法において、溶接中に給電チップ・母材間距離が変動してもフィラーワイヤの溶融状態を安定に保ち、良好な溶接品質を得ることができる。 According to the present invention, even if the distance between the power supply tip and the base material varies during welding and the distance between wires varies, and the heat input to the filler wire changes, the parameter correlated with the heat input is feedback controlled. Thus, the amount of heat input can be compensated. For this reason, in the present invention, in the two-wire welding method, even if the distance between the power supply tip and the base material varies during welding, the molten state of the filler wire can be kept stable and good welding quality can be obtained.
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］
実施の形態１の発明は、溶接中の給電チップ・母材間距離の変動を検出し、この給電チップ・母材間距離の変動に応じてフィラワイヤへの入熱量と相関するパラメータをフィードバック制御するものである。パラメータは、溶接電圧、フィラワイヤの送給速度又は消耗電極とフィラワイヤとのワイヤ間距離の少なくとも１つである。
[Embodiment 1]
The invention of
図１は、本発明の実施の形態１に係る２ワイヤ溶接制御方法を示すタイミングチャートである。同図（Ａ）は給電チップ・母材間距離Ｌｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は平均溶接電流Ｉavの時間変化を示し、同図（Ｃ）は平均溶接電圧Ｖavの時間変化を示し、同図（Ｄ）はフィラーワイヤの送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｅ）は溶接電圧設定信号Ｖｒの時間変化を示し、同図（Ｆ）はワイヤ間距離設定信号Ｌwrの時間変化を示す。図５で上述したように、平均溶接電流Ｉavはパルス波形の溶接電流Ｉｗを平均化（平滑）したものであり、平均溶接電圧Ｖavはパルス波形の溶接電圧Ｖｗを平均化（平滑）したものである。溶接ワイヤの送給速度は、図示しないが、所定の一定値で送給されている。フィラーワイヤと溶融池との間には電圧は印加されておらず、電流も通電していない。フィラーワイヤは、上述したように、前進角を有して溶融地の後部と短絡した状態で送給されている。フィラーワイヤが溶融池と離反しても、電圧が印加されていないので、フィラーワイヤと溶融池との間にはアークは発生しない。以下、同図を参照して説明する。
FIG. 1 is a timing chart showing a two-wire welding control method according to
（１）時刻ｔ１〜ｔ２の給電チップ・母材間距離Ｌｔが設定値Ｌt1である期間
時刻ｔ１〜ｔ２の期間中は、同図（Ａ）に示すように、給電チップ・母材間距離Ｌｔは設定値のＬt1となっている。このために、同図（Ｂ）に示すように、平均溶接電流Ｉavは基準電流値Ｉｔとなっている。同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧設定信号Ｖｒは基準電圧設定値Ｖtrとなっており、同図（Ｃ）に示すように、平均溶接電圧Ｖavは基準電圧設定値Ｖtrに相当する基準電圧値Ｖｔとなっている。同図（Ｄ）に示すように、フィラーワイヤの送給速度Ｆｗは基準送給速度Ｆｔとなっている。同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ間距離設定信号Ｌwrは設定値Ｌwtrとなっている。すなわち、溶接作業者によって、給電チップ・母材間距離Ｌｔは設定値Ｌt1に、ワイヤ間距離Ｌｗは設定値Ｌw1に、溶接電圧設定信号Ｖｒは基準電圧設定値Ｖtrに、フィラーワイヤの送給速度Ｆｗは基準送給速度Ｆｔに、それぞれ設定されている。
(1) Period in which the distance Lt between the power supply tip and the base material at time t1 to t2 is the set value Lt1 During the period from time t1 to t2, as shown in FIG. Is the set value Lt1. For this reason, the average welding current Iav is the reference current value It as shown in FIG. As shown in FIG. 5E, the welding voltage setting signal Vr is a reference voltage setting value Vtr, and as shown in FIG. 5C, the average welding voltage Vav is a reference corresponding to the reference voltage setting value Vtr. The voltage value is Vt. As shown in FIG. 4D, the filler wire feed speed Fw is the reference feed speed Ft. As shown in FIG. 5F, the inter-wire distance setting signal Lwr is a set value Lwtr. That is, by the welding operator, the distance Lt between the power supply tip and the base material is set to the set value Lt1, the distance Lw between the wires is set to the set value Lw1, the welding voltage setting signal Vr is set to the reference voltage set value Vtr, and the filler wire feed speed is set. Fw is set to the reference feed speed Ft, respectively.
（２）時刻ｔ２〜ｔ３の給電チップ・母材間距離ＬｔがＬt2に短くなる方向に変動した期間
時刻ｔ２〜ｔ３の期間中は、同図（Ａ）に示すように、溶接中に給電チップ・母材間距離Ｌｔが変動してＬt2に短くなった期間である。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、平均溶接電流ＩavはＩ２に増加する。溶接電流変化分ΔＩ＝Ｉ２−Ｉｔとなり、ワイヤ間距離変化分ΔＬｗ＝Ｇ・ΔＩとして算出することができる。ここで、Ｇは正の定数である。
(2) Period in which the distance Lt between the power supply tip and the base material at time t2 to t3 fluctuates in the direction of shortening to Lt2 During the period from time t2 to t3, as shown in FIG. A period during which the distance Lt between the base materials fluctuates and is shortened to Lt2. In response to this, the average welding current Iav increases to I2 as shown in FIG. The welding current change ΔI = I2−It, and the inter-wire distance change ΔLw = G · ΔI can be calculated. Here, G is a positive constant.
同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧設定信号Ｖｒ＝Ｖrt＋ΔＬｗに増加させる。これに応動して、同図（Ｃ）に示すように、平均溶接電圧Ｖavはこの溶接電圧設定信号Ｖｒに相当する値Ｖ２に増加する。給電チップ・母材間距離ＬｔがＬt2に短くなっているので、ワイヤ間距離ＬｗはＬw2に長くなり、アーク発生部から遠ざかるためにフィラーワイヤへの入熱量は小さくなる。しかし、平均溶接電圧Ｖavを大きくすることによって、アーク長を長くして溶融地のサイズが大きくなるので、フィラーワイヤへの入熱量を増加させることができる。したがって、給電チップ・母材間距離Ｌｔの変動に伴うフィラーワイヤへの入熱量の減少を補償することができる。この結果、フィラーワイヤの溶融状態を安定に保つことができ、良好な溶接品質を得ることができる。 As shown in FIG. 5E, the welding voltage setting signal Vr is increased to Vrt + ΔLw. In response to this, as shown in FIG. 5C, the average welding voltage Vav increases to a value V2 corresponding to the welding voltage setting signal Vr. Since the distance Lt between the power supply tip and the base material is shortened to Lt2, the distance Lw between the wires is increased to Lw2, and the heat input to the filler wire is reduced because the distance from the arc generating portion is reduced. However, by increasing the average welding voltage Vav, the arc length is lengthened and the size of the melted ground is increased, so that the heat input to the filler wire can be increased. Therefore, it is possible to compensate for a decrease in the amount of heat input to the filler wire due to the change in the distance Lt between the power supply tip and the base material. As a result, the molten state of the filler wire can be kept stable, and good welding quality can be obtained.
同図（Ｄ）に示すように、フィラーワイヤの送給速度Ｆｗ＝Ｆｔ−ΔＬｗに減少させる。給電チップ・母材間距離ＬｔがＬt2に短くなっているので、ワイヤ間距離ＬｗはＬw2に長くなり、アーク発生部から遠ざかるためにフィラーワイヤへの入熱量は小さくなる。しかし、フィラーワイヤの送給速度Ｆｗも減少するので、フィラーワイヤへの入熱量と送給速度とのバランスが保たれるために、フィラーワイヤの溶融状態を安定に維持することができ、良好な溶接品質を得ることができる。 As shown in FIG. 4D, the filler wire feed speed is reduced to Fw = Ft−ΔLw. Since the distance Lt between the power supply tip and the base material is shortened to Lt2, the distance Lw between the wires is increased to Lw2, and the heat input to the filler wire is reduced because the distance from the arc generating portion is reduced. However, since the feeding speed Fw of the filler wire is also decreased, the balance between the heat input amount to the filler wire and the feeding speed is maintained, so that the molten state of the filler wire can be stably maintained, which is favorable. Welding quality can be obtained.
同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ間距離設定信号Ｌwr＝Ｌwtr−ΔＬｗに減少させる。給電チップ・母材間距離ＬｔがＬt2に短くなっているので、ワイヤ間距離ＬｗはＬw2に長くなり、アーク発生部から遠ざかるためにフィラーワイヤへの入熱量は小さくなる。しかし、ワイヤ間距離設定信号Ｌwrが減少するので、フィラーワイヤの挿入位置を溶接方向の前後に調整する機構によってワイヤ間距離Ｌｗが近づくことになる。この結果、フィラーワイヤへの入熱量の減少を補償することができるために、フィラーワイヤの溶融状態を安定に維持することができ、良好な溶接品質を得ることができる。 As shown in FIG. 5F, the inter-wire distance setting signal Lwr = Lwtr−ΔLw. Since the distance Lt between the power supply tip and the base material is shortened to Lt2, the distance Lw between the wires is increased to Lw2, and the heat input to the filler wire is reduced because the distance from the arc generating portion is reduced. However, since the inter-wire distance setting signal Lwr decreases, the inter-wire distance Lw approaches by a mechanism that adjusts the insertion position of the filler wire back and forth in the welding direction. As a result, a decrease in the heat input to the filler wire can be compensated, so that the molten state of the filler wire can be stably maintained, and good welding quality can be obtained.
（３）時刻ｔ３〜ｔ４の給電チップ・母材間距離ＬｔがＬt3に長くなる方向に変動した期間
時刻ｔ３〜ｔ４の期間中は、同図（Ａ）に示すように、溶接中に給電チップ・母材間距離Ｌｔが変動してＬt3に長くなった期間である。これに応動して、同図（Ｂ）に示すように、平均溶接電流ＩavはＩ３に減少する。溶接電流変化分ΔＩ＝Ｉ３−Ｉｔとなり、ワイヤ間距離変化分ΔＬｗ＝Ｇ・ΔＩとして算出することができる。ここでＧは正の定数であるので、ワイヤ間距離変化分ΔＬｗ＜０となる。
(3) Period in which the distance Lt between the power supply tip and the base material at time t3 to t4 fluctuates in the direction of increasing to Lt3 During the period from time t3 to t4, as shown in FIG. This is a period during which the distance Lt between the base materials fluctuates and becomes longer to Lt3. In response to this, the average welding current Iav decreases to I3 as shown in FIG. The welding current change ΔI = I3−It, and the inter-wire distance change ΔLw = G · ΔI can be calculated. Here, since G is a positive constant, the change in distance between wires ΔLw <0.
同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧設定信号Ｖｒ＝Ｖrt＋ΔＬｗに減少させる。これに応動して、同図（Ｃ）に示すように、平均溶接電圧Ｖavはこの溶接電圧設定信号Ｖｒに相当する値Ｖ３に減少する。給電チップ・母材間距離ＬｔがＬt3に長くなっているので、ワイヤ間距離ＬｗはＬw3に短くなり、アーク発生部に近づくためにフィラーワイヤへの入熱量は大きくなる。しかし、平均溶接電圧Ｖavを小さくすることによって、アーク長を短くして溶融地のサイズが小さくなるので、フィラーワイヤへの入熱量を減少させることができる。したがって、給電チップ・母材間距離Ｌｔの変動に伴うフィラーワイヤへの入熱量の増加を補償することができる。この結果、フィラーワイヤの溶融状態を安定に保つことができ、良好な溶接品質を得ることができる。 As shown in FIG. 5E, the welding voltage setting signal Vr is decreased to Vrt + ΔLw. In response to this, as shown in FIG. 5C, the average welding voltage Vav decreases to a value V3 corresponding to the welding voltage setting signal Vr. Since the distance Lt between the power supply tip and the base material is increased to Lt3, the distance Lw between the wires is decreased to Lw3, and the heat input to the filler wire is increased in order to approach the arc generating portion. However, by reducing the average welding voltage Vav, the arc length is shortened and the size of the molten ground is reduced, so that the amount of heat input to the filler wire can be reduced. Therefore, it is possible to compensate for an increase in the amount of heat input to the filler wire due to a change in the distance Lt between the power feed tip and the base material. As a result, the molten state of the filler wire can be kept stable, and good welding quality can be obtained.
同図（Ｄ）に示すように、フィラーワイヤの送給速度Ｆｗ＝Ｆｔ−ΔＬｗに増加させる。給電チップ・母材間距離ＬｔがＬt3に長くなっているので、ワイヤ間距離ＬｗはＬw3に短くなり、アーク発生部に近づくためにフィラーワイヤへの入熱量は大きくなる。しかし、フィラーワイヤの送給速度Ｆｗも増加するので、フィラーワイヤへの入熱量と送給速度とのバランスが保たれるために、フィラーワイヤの溶融状態を安定に維持することができ、良好な溶接品質を得ることができる。 As shown in FIG. 4D, the filler wire feed speed is increased to Fw = Ft−ΔLw. Since the distance Lt between the power supply tip and the base material is increased to Lt3, the distance Lw between the wires is decreased to Lw3, and the heat input to the filler wire is increased in order to approach the arc generating portion. However, since the feeding speed Fw of the filler wire is also increased, the balance between the heat input amount to the filler wire and the feeding speed is maintained, so that the molten state of the filler wire can be stably maintained, which is favorable. Welding quality can be obtained.
同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ間距離設定信号Ｌwr＝Ｌwtr−ΔＬｗに増加させる。給電チップ・母材間距離ＬｔがＬt3に長くなっているので、ワイヤ間距離ＬｗはＬw3に短くなり、アーク発生部に近づくためにフィラーワイヤへの入熱量は大きくなる。しかし、ワイヤ間距離設定信号Ｌwrが増加するので、フィラーワイヤの挿入位置を溶接方向の前後に調整する機構によってワイヤ間距離Ｌｗが遠ざかることになる。この結果、フィラーワイヤへの入熱量の増加を補償することができるために、フィラーワイヤの溶融状態を安定に維持することができ、良好な溶接品質を得ることができる。 As shown in FIG. 5F, the inter-wire distance setting signal Lwr is increased to Lwtr−ΔLw. Since the distance Lt between the power supply tip and the base material is increased to Lt3, the distance Lw between the wires is decreased to Lw3, and the heat input to the filler wire is increased in order to approach the arc generating portion. However, since the inter-wire distance setting signal Lwr increases, the inter-wire distance Lw is increased by a mechanism that adjusts the insertion position of the filler wire in the front and rear directions in the welding direction. As a result, an increase in heat input to the filler wire can be compensated, so that the molten state of the filler wire can be stably maintained, and good welding quality can be obtained.
上記においては、溶接電圧設定信号Ｖｒ（平均溶接電圧Ｖav）、フィラーワイヤの送給速度Ｆｗ及びワイヤ間距離設定信号Ｌwr（ワイヤ間距離Ｌｗ）を全て変化させる場合について説明したが、これらのパラメータの内の少なくとも１つを変化させるようにすれば良い。 In the above description, the welding voltage setting signal Vr (average welding voltage Vav), the filler wire feed speed Fw, and the inter-wire distance setting signal Lwr (inter-wire distance Lw) are all changed. It is sufficient to change at least one of them.
図２は、上述した本発明の実施の形態１に係る２ワイヤ溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図は、出力制御（アーク長制御）が上述した周波数変調制御の場合である。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 apparatus for carrying out the above-described two-wire welding control method according to
電源主回路ＰＭは、３相２００Ｖ等の商用電源（図示は省略）を入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御によって出力制御を行い、アーク３を発生させるための溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。この電源主回路ＰＭは、図示は省略するが、商用電源を整流する１次整流回路、整流された直流を平滑するコンデンサ、平滑された直流を上記の駆動信号Ｄｖに従って高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流をアーク３を発生させるために適正な電圧値に降圧する高周波トランス、降圧された高周波交流を整流する２次整流回路、整流された直流を平滑するリアクトルを備えている。
The power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) such as a three-phase 200 V as input, performs output control by inverter control according to a drive signal Dv described later, and generates a welding voltage Vw and a welding current Iw for generating the
溶接ワイヤ１は、溶接ワイヤ送給モータＷＭに結合された溶接ワイヤ送給ロール５の回転によって溶接トーチ４内を送給され、上記の電源主回路ＰＭから給電チップ（図示は省略）を介して給電されて、母材２との間にアーク３が発生する。フィラーワイヤ６は、フィラーワイヤ送給モータＦＭに結合されたフィラーワイヤ送給ロール８の回転によってフィラーワイヤガイド７内を送給され、アーク３によって形成された溶融池２と短絡した状態で溶融される。
The
溶接トーチ４とフィラーワイヤガイド７とは駆動機構９を介して一体化されている。したがって、溶接トーチ４が上下方向に変化すると、フィラーワイヤガイド７も同様に上下方向に変化する。駆動機構９は、後述するワイヤ間距離設定信号Ｌwrを入力として、フィラーワイヤ６を溶接方向の前後方向に移動させるためのモータを含む機構である。この機構としては、従来から、モータの回転運動を滑子クランク機構により直線運動に変換する機構、モータの回転運動をクランクと揺動梃により揺動運動に変換する機構等が用いられている。
The
溶接電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。平均溶接電流算出回路ＩＡＶは、この溶接電流検出信号Ｉｄを入力として、平均化（カットオフ周波数１〜１０Ｈｚ程度のローパスフィルタを通す）して、平均溶接電流信号Ｉavを出力する。 The welding current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a welding current detection signal Id. The average welding current calculation circuit IAV receives the welding current detection signal Id as an input, averages it (passes through a low-pass filter having a cutoff frequency of about 1 to 10 Hz), and outputs an average welding current signal Iav.
基準電流値設定回路ＩＴＲは、予め定めた基準電流値設定信号Ｉtrを出力する。この基準電流値設定信号Ｉtrは、溶接ワイヤ１の直径、材質及び送給速度が決まり、給電チップ・母材間距離Ｌｔが設定値Ｌtであるときの平均溶接電流値である。溶接電流変化分算出回路ＤＩは、上記の平均溶接電流信号Ｉav及び上記の基準電流値設定信号Ｉtrを入力として、ΔＩ＝Ｉav−Ｉtrを算出して、溶接電流変化分信号ΔＩを出力する。ワイヤ間距離変化分算出回路ＤＬＷは、この溶接電流変化分信号ΔＩを入力として、ΔＬｗ＝Ｇ・ΔＩを算出して、ワイヤ間距離変化分信号ΔＬｗを出力する。Ｇは、上述したように、正の定数である。
The reference current value setting circuit ITR outputs a predetermined reference current value setting signal Itr. The reference current value setting signal Itr is an average welding current value when the diameter, material and feed speed of the
基準電圧値設定回路ＶＴＲは、予め定めた基準電圧値設定信号Ｖtrを出力する。溶接電圧設定回路ＶＲは、この基準電圧値設定信号Ｖtr及び上記のワイヤ間距離変化分信号ΔＬｗを入力として、Ｖｒ＝Ｖtr＋ΔＬｗを算出して、溶接電圧設定信号Ｖｒを出力する。 The reference voltage value setting circuit VTR outputs a predetermined reference voltage value setting signal Vtr. The welding voltage setting circuit VR receives the reference voltage value setting signal Vtr and the above-described inter-wire distance change signal ΔLw, calculates Vr = Vtr + ΔLw, and outputs the welding voltage setting signal Vr.
基準送給速度設定回路ＦＴＲは、予め定めた基準送給速度設定信号Ｆtrを出力する。フィラーワイヤ送給速度設定回路ＦＲは、この基準送給速度設定信号Ｆtr及び上記のワイヤ間距離変化分信号ΔＬｗを入力として、Ｆｒ＝Ｆtr−ΔＬｗを算出して、フィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆｒを出力する。 The reference feed speed setting circuit FTR outputs a predetermined reference feed speed setting signal Ftr. The filler wire feed speed setting circuit FR receives the reference feed speed setting signal Ftr and the above-described inter-wire distance change signal ΔLw, calculates Fr = Ftr−ΔLw, and fills the filler wire feed speed setting signal Fr. Is output.
基準ワイヤ間距離設定回路ＬＷＴＲは、予め定めた基準ワイヤ間距離設定信号Ｌwtrを出力する。ワイヤ間距離設定回路ＬＷＲは、この基準ワイヤ間距離設定信号Ｌwtr及び上記のワイヤ間距離変化分信号ΔＬｗを入力として、Ｌwr＝Ｌwtr−ΔＬｗを算出して、ワイヤ間距離設定信号Ｌwrを出力する。 The reference wire distance setting circuit LWTR outputs a predetermined reference wire distance setting signal Lwtr. The inter-wire distance setting circuit LWR receives the reference inter-wire distance setting signal Lwtr and the inter-wire distance change signal ΔLw, calculates Lwr = Lwtr−ΔLw, and outputs the inter-wire distance setting signal Lwr.
溶接電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。平均溶接電圧算出回路ＶＡＶは、この溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、平均化（カットオフ周波数１〜１０Ｈｚ程度のローパスフィルタを通す）して、平均溶接電圧信号Ｖavを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の溶接電圧設定信号Ｖｒと上記の平均溶接電圧信号Ｖavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。 The welding voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a welding voltage detection signal Vd. The average welding voltage calculation circuit VAV receives the welding voltage detection signal Vd as an input, averages it (passes through a low-pass filter having a cutoff frequency of about 1 to 10 Hz), and outputs an average welding voltage signal Vav. The voltage error amplification circuit EV amplifies an error between the welding voltage setting signal Vr and the average welding voltage signal Vav, and outputs a voltage error amplification signal Ev.
電圧／周波数変換回路ＶＦは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖの値に比例した周波数の信号に変換して、この周波数（パルス周期）ごとに短時間Ｈｉｇｈレベルになるパルス周期信号Ｔｆを出力する。この電圧／周波数変換回路ＶＦによって上述した周波数変調制御を行っている。ピーク期間設定回路ＴＰＲは、予め定めたピーク期間設定信号Ｔprを出力する。ピーク期間タイマ回路ＴＰは、上記のパルス周期信号Ｔｆ及び上記のピーク期間設定信号Ｔprを入力として、パルス周期信号ＴｆがＨｉｇｈレベルに変化した時点からピーク期間設定信号Ｔprによって定まる期間だけＨｉｇｈレベルになるピーク期間信号Ｔｐを出力する。したがって、このピーク期間信号Ｔｐは、その周期がパルス周期となり、ピーク期間の間はＨｉｇｈレベルになり、ベース期間の間はＬｏｗレベルになる信号である。 The voltage / frequency conversion circuit VF converts the signal into a signal having a frequency proportional to the value of the voltage error amplification signal Ev, and outputs a pulse period signal Tf having a high level for a short time at each frequency (pulse period). The frequency modulation control described above is performed by this voltage / frequency conversion circuit VF. The peak period setting circuit TPR outputs a predetermined peak period setting signal Tpr. The peak period timer circuit TP receives the pulse period signal Tf and the peak period setting signal Tpr as described above, and becomes the High level only for a period determined by the peak period setting signal Tpr from the time when the pulse period signal Tf changes to the High level. The peak period signal Tp is output. Therefore, the peak period signal Tp is a signal whose period is a pulse period, which is at a high level during the peak period and at a low level during the base period.
ピーク電流設定回路ＩＰＲは、予め定めたピーク電流設定信号Ｉprを出力する。ベース電流設定回路ＩＢＲは、予め定めたベース電流設定信号Ｉbrを出力する。溶接電流設定回路ＩＲは、上記のピーク期間信号Ｔｐ、上記のピーク電流設定信号Ｉpr及び上記のベース電流設定信号Ｉbrを入力として、ピーク期間信号ＴｐがＨｉｇｈレベル（ピーク期間）のときはピーク電流設定信号Ｉprを溶接電流設定信号Ｉｒとして出力し、Ｌｏｗレベル（ベース期間）のときはベース電流設定信号Ｉbrを溶接電流設定信号Ｉｒとして出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の溶接電流設定信号Ｉｒと上記の溶接電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。駆動回路ＤＶは、この電流誤差増幅信号Ｅｉを入力として、この信号に基づいてＰＷＭ変調制御を行い、その結果に基づいて上記の電源主回路ＰＭ内のインバータ回路を駆動するための駆動信号Ｄｖを出力する。 The peak current setting circuit IPR outputs a predetermined peak current setting signal Ipr. The base current setting circuit IBR outputs a predetermined base current setting signal Ibr. The welding current setting circuit IR receives the peak period signal Tp, the peak current setting signal Ipr, and the base current setting signal Ibr, and sets the peak current when the peak period signal Tp is at a high level (peak period). The signal Ipr is output as the welding current setting signal Ir. When the level is the low level (base period), the base current setting signal Ibr is output as the welding current setting signal Ir. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the welding current setting signal Ir and the welding current detection signal Id, and outputs a current error amplification signal Ei. The drive circuit DV receives the current error amplification signal Ei, performs PWM modulation control based on this signal, and based on the result, outputs a drive signal Dv for driving the inverter circuit in the power supply main circuit PM. Output.
溶接ワイヤ送給速度設定回路ＷＲは、予め定めた溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗｒを出力する。溶接ワイヤ送給制御回路ＷＣは、この溶接ワイヤ送給速度設定信号Ｗｒの値に相当する送給速度で溶接ワイヤ１を送給するための溶接ワイヤ送給制御信号Ｗｃを上記の溶接ワイヤ送給モータＷＭに出力する。
The welding wire feed speed setting circuit WR outputs a predetermined welding wire feed speed setting signal Wr. The welding wire feed control circuit WC supplies the welding wire feed control signal Wc for feeding the
フィラーワイヤ送給制御回路ＦＣＴは、上記のフィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆｒの値に相当する送給速度でフィラーワイヤ６を送給するためのフィラーワイヤ送給制御信号Ｆctを上記のフィラーワイヤ送給モータＦＭに出力する。
The filler wire feed control circuit FCT sends a filler wire feed control signal Fct for feeding the
同図においては、ワイヤ間距離変化分信号ΔＬｗによって溶接電圧設定信号Ｖｒ、フィラーワイヤ送給速度設定信号Ｆｒ及びワイヤ間距離設定信号Ｌwrをフィードバック制御する場合であるが、これらの内の少なくとも１つをフィードバック制御するようにしても良い。 In this figure, the welding voltage setting signal Vr, the filler wire feed speed setting signal Fr, and the inter-wire distance setting signal Lwr are feedback-controlled by the inter-wire distance change signal ΔLw, but at least one of them is used. May be feedback-controlled.
上述した実施の形態１によれば、溶接中の給電チップ・母材間距離の変動を検出し、この給電チップ・母材間距離の変動に応じてフィラワイヤへの入熱量と相関するパラメータをフィードバック制御する。パラメータは、溶接電圧、フィラワイヤの送給速度又は消耗電極とフィラワイヤとのワイヤ間距離の少なくとも１つである。これにより、溶接中に給電チップ・母材間距離が変動してワイヤ間距離が変動し、フィラーワイヤへの入熱量が変化しても、上記のパラメータがフィードバック制御されることによって、入熱量を補償することができる。このために、本実施の形態では、２ワイヤ溶接方法において、溶接中に給電チップ・母材間距離が変動してもフィラーワイヤの溶融状態を安定に保ち、良好な溶接品質を得ることができる。 According to the first embodiment described above, a change in the distance between the power supply tip and the base material during welding is detected, and a parameter correlated with the heat input to the filler wire is fed back according to the change in the distance between the power supply tip and the base material. Control. The parameter is at least one of a welding voltage, a feeding speed of the filler wire, or a distance between the consumable electrode and the filler wire. As a result, even if the distance between the power supply tip and the base material fluctuates during welding, the distance between the wires fluctuates, and the heat input to the filler wire changes, the above parameters are feedback-controlled, thereby reducing the heat input. Can be compensated. For this reason, in this embodiment, in the two-wire welding method, even if the distance between the power supply tip and the base material varies during welding, the molten state of the filler wire can be kept stable and good welding quality can be obtained. .
［実施の形態２］
実施の形態２の発明は、給電チップ・母材間距離の変動が予め定めた基準値以上短くなったときにのみ、パラメータを変化させるものである。パラメータは、溶接電圧、フィラワイヤの送給速度、消耗電極とフィラワイヤとのワイヤ間距離又は溶接速度の少なくとも１つである。
[Embodiment 2]
In the invention of the second embodiment, the parameter is changed only when the fluctuation of the distance between the power feed tip and the base material becomes shorter than a predetermined reference value. The parameter is at least one of a welding voltage, a filler wire feeding speed, a distance between the consumable electrode and the filler wire, or a welding speed.
図３は、本発明の実施の形態２に係る２ワイヤ溶接制御方法を示すタイミングチャートである。同図（Ａ）は給電チップ・母材間距離Ｌｔの時間変化を示し、同図（Ｂ）は平均溶接電流Ｉavの時間変化を示し、同図（Ｃ）は平均溶接電圧Ｖavの時間変化を示し、同図（Ｄ）はフィラーワイヤの送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｅ）は溶接電圧設定信号Ｖｒの時間変化を示し、同図（Ｆ）はワイヤ間距離設定信号Ｌwrの時間変化を示し、同図（Ｇ）は溶接速度Ｓｗの時間変化を示す。同図は上述した図１と対応しており、同一の動作についての説明は繰り返さない。以下、同図を参照して説明する。
FIG. 3 is a timing chart showing a two-wire welding control method according to
同図（Ａ）に示すように、給電チップ・母材間距離Ｌｔは、時刻ｔ１〜ｔ２の期間中は設定値のＬt1であり、時刻ｔ２〜ｔ３の期間中は設定値よりも短いＬt2であり、時刻ｔ３〜ｔ４の期間中は設定値よりも長いＬt3である。ここで、Ｌt2は、設定値Ｌt1よりも基準値以上短い場合である。Ｌt2が基準値以上短くなったことを、溶接電流変化分ΔＩが正の値であり、かつ、基準値以上であることによって判別する。 As shown in FIG. 6A, the power supply tip / base material distance Lt is a set value Lt1 during the period from time t1 to t2, and is Lt2 shorter than the set value during the period from time t2 to t3. Yes, during the period from time t3 to t4, Lt3 is longer than the set value. Here, Lt2 is a case where the set value Lt1 is shorter than the reference value. It is determined that Lt2 has become shorter than the reference value by the fact that the welding current change ΔI is a positive value and greater than the reference value.
（１）時刻ｔ１〜ｔ２の給電チップ・母材間距離Ｌｔが設定値Ｌt1である期間
同図（Ｂ）に示すように、溶接電流変化分ΔＩ＝Ｉav−Ｉｔ≒０であり、基準値未満であるために、この期間中の動作は、図１と同一となるので、説明は繰り返さない。但し、同図（Ｇ）に示すように、溶接速度Ｓｗは基準溶接速度Ｓｔとなっている。
(1) Period in which the distance Lt between the power feeding tip and the base material at time t1 to t2 is the set value Lt1 As shown in FIG. 5B, the welding current change ΔI = Iav−It≈0, which is less than the reference value Therefore, the operation during this period is the same as that in FIG. 1, and the description will not be repeated. However, as shown in FIG. 5G, the welding speed Sw is the reference welding speed St.
（２）時刻ｔ２〜ｔ３の給電チップ・母材間距離ＬｔがＬt2に短くなる方向に変動した期間
同図（Ｂ）に示すように、溶接電流変化分ΔＩ＝Ｉav−Ｉｔ＝Ｉ２−Ｉｔが正の値であり、かつ、基準値以上であるために、給電チップ・母材間距離Ｌt2は設定値Ｌt1よりも基準値以上短くなっている。このために、各パラメータがフィードバック制御される。したがって、この期間中の動作は、図１と同一となる。すなわち、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧設定信号Ｖｒ＝Ｖrt＋ΔＬｗに増加し、同図（Ｃ）に示すように、平均溶接電圧Ｖavはこの溶接電圧設定信号Ｖｒに相当する値Ｖ２に増加する。同図（Ｄ）に示すように、フィラーワイヤの送給速度Ｆｗ＝Ｆｔ−ΔＬｗに減少する。同図（Ｆ）に示すように、ワイヤ間距離設定信号Ｌwr＝Ｌtr−ΔＬｗに減少する。
(2) Period in which the distance Lt between the power feed tip and the base material at time t2 to t3 fluctuates in the direction of shortening to Lt2, as shown in FIG. 5B, the welding current change ΔI = Iav−It = I2−It is Since the positive value is equal to or greater than the reference value, the distance Lt2 between the power feed tip and the base material is shorter than the set value Lt1 by the reference value or more. For this purpose, each parameter is feedback-controlled. Therefore, the operation during this period is the same as in FIG. That is, as shown in FIG. 5E, the welding voltage setting signal Vr increases to Vrt + ΔLw, and as shown in FIG. 5C, the average welding voltage Vav becomes a value V2 corresponding to the welding voltage setting signal Vr. To increase. As shown in FIG. 4D, the filler wire feed speed Fw = Ft−ΔLw. As shown in FIG. 5F, the distance between the wires is reduced to Lwr = Ltr−ΔLw.
さらに、同図（Ｇ）に示すように、溶接速度Ｓｗ＝Ｓｔ＋ΔＬｗに早くなる。給電チップ・母材間距離ＬｔがＬt2に短くなっているので、ワイヤ間距離ＬｗはＬw2に長くなり、アーク発生部から遠ざかるためにフィラーワイヤへの入熱量は小さくなる。しかし、溶接速度Ｓｗが早くなるので、溶融地が細長い形状となる。この結果、フィラーワイヤの挿入位置が溶融地の中央部に近づくことになり、フィラーワイヤへの入熱量の減少を補償することができるために、フィラーワイヤの溶融状態を安定に維持することができ、良好な溶接品質を得ることができる。 Further, as shown in FIG. 5G, the welding speed becomes Sw = St + ΔLw. Since the distance Lt between the power supply tip and the base material is shortened to Lt2, the distance Lw between the wires is increased to Lw2, and the heat input to the filler wire is reduced because the distance from the arc generating portion is reduced. However, since the welding speed Sw is increased, the melted ground has an elongated shape. As a result, the filler wire insertion position approaches the center of the melted area, and the decrease in the heat input to the filler wire can be compensated, so that the molten state of the filler wire can be stably maintained. Good welding quality can be obtained.
（３）時刻ｔ３〜ｔ４の給電チップ・母材間距離ＬｔがＬt3に長くなる方向に変動した期間
同図（Ｂ）に示すように、溶接電流変化分ΔＩ＝ｉAV−Ｉｔ＝Ｉ３−Ｉｔは負の値となるので、全てのパラメータはフィードバック制御されない。したがって、この期間中の同図（Ｃ）〜（Ｇ）の各パラメータの動作は、図１とは異なり、同図の時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同一の動作となる。
(3) Period in which the distance Lt between the power feed tip and the base material at times t3 to t4 fluctuates in the direction of increasing to Lt3 As shown in FIG. 5B, the welding current change ΔI = iAV−It = I3−It is Since it is a negative value, all parameters are not feedback controlled. Therefore, the operation of each parameter shown in FIGS. 5C to 5G during this period is the same as that during the period from time t1 to time t2 shown in FIG.
上記の時刻ｔ２〜ｔ３の期間においても、溶接電流変化分ΔＩの正の値が基準値未満であるときには、全てのパラメータはフィードバック制御されない。 Even during the period from time t2 to time t3, when the positive value of the welding current change ΔI is less than the reference value, all parameters are not feedback-controlled.
上記においては、４つのパラメータを全てフィードバック制御する場合を説明したが、パラメータの内の少なくとも１つ以上を選択してフィードバック制御すれば良い。 In the above description, the case where feedback control is performed for all four parameters has been described. However, feedback control may be performed by selecting at least one of the parameters.
給電チップ・母材間距離の変動が基準値以上短くなったときにのみパラメータをフィードバック制御する理由は、以下の通りである。まず、給電チップ・母材間距離の変動が長い方向であるときは、ワイヤ間距離は短くなるので、フィラーワイヤへの入熱量が増加することになる。このために、溶接品質を著しく悪化させることになるフィラーワイヤのとけ残り状態は発生しない。この場合には、ビード外観が少し悪くなる程度であり、溶接品質への影響は小さい。同様に、給電チップ・母材間距離の変動が基準値未満だけ短くなった場合は、ワイヤ間距離は少し長くなる。このために、フィラーワイヤへの入熱量は減少する。しかし、現象量が小さいので、溶接品質への影響は小さい。これに対して、給電チップ・母材間距離の変動が基準値以上短くなった場合は、ワイヤ間距離が長くなり、フィラーワイヤへの入熱量はかなり減少する。この結果、フィラーワイヤのとけ残り状態が発生することになる。したがって、この場合には、上述したように各パラメータをフィードバック制御することによって、フィラーワイヤの入熱量の減少を補償している。このようにすると、パラメータの選択、フィードバック制御のゲインの適正化等の実験に要する時間を短縮することができ、生産効率が向上する。上記の給電チップ・母材間距離の変動の基準値は、溶接品質が要求品質を確保することができなくなる値に設定される。 The reason why the parameter is feedback-controlled only when the fluctuation of the distance between the power supply tip and the base material becomes shorter than the reference value is as follows. First, when the fluctuation of the distance between the power supply tip and the base material is long, the distance between the wires is shortened, so that the amount of heat input to the filler wire is increased. For this reason, the unsettled state of the filler wire that significantly deteriorates the welding quality does not occur. In this case, the bead appearance is a little worse and the influence on the welding quality is small. Similarly, when the fluctuation of the distance between the power supply tip and the base material is shortened by less than the reference value, the distance between the wires is slightly increased. For this reason, the amount of heat input to the filler wire is reduced. However, since the amount of phenomenon is small, the effect on welding quality is small. On the other hand, when the fluctuation of the distance between the power supply tip and the base material becomes shorter than the reference value, the distance between the wires becomes longer, and the heat input to the filler wire is considerably reduced. As a result, the unsettled state of the filler wire occurs. Therefore, in this case, the decrease in the heat input amount of the filler wire is compensated by feedback control of each parameter as described above. In this way, it is possible to shorten the time required for experiments such as parameter selection and optimization of feedback control gain, thereby improving production efficiency. The reference value for the fluctuation of the distance between the power supply tip and the base material is set to a value at which the welding quality cannot ensure the required quality.
図４は、上述した本発明の実施の形態２に係る２ワイヤ溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図は上述した図２と対応しており、同一のブロックには同一符号を付してそれらの説明は繰り返さない。同図は、図２に基準溶接速度設定回路ｓＴＲ及び溶接速度設定回路ｓＲを追加したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。 FIG. 4 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out the above-described two-wire welding control method according to the second embodiment of the present invention. This figure corresponds to FIG. 2 described above, and the same reference numerals are given to the same blocks and their description will not be repeated. This figure is obtained by adding a reference welding speed setting circuit sTR and a welding speed setting circuit sR to FIG. Hereinafter, these blocks will be described with reference to FIG.
基準溶接速度設定回路ｓＴＲは、予め定めた基準溶接速度設定信号ｓtrを出力する。溶接速度設定回路ｓＲは、この基準溶接速度設定信号ｓtr及び上記のワイヤ間距離変化分信号ΔＬｗを入力として、ｓｒ＝ｓtr＋ΔＬｗを算出して、溶接速度設定信号ｓｒを溶接電源外部の溶接トーチ移動装置（図示は省略）に出力する。溶接トーチ移動装置は、自動台車、ロボット装置等である。溶接トーチ移動装置は、溶接トーチ４をこの溶接速度設定信号Ｓｒによって定まる溶接速度Ｓｗで移動させる。
The reference welding speed setting circuit sTR outputs a predetermined reference welding speed setting signal str. The welding speed setting circuit sR receives the reference welding speed setting signal str and the inter-wire distance change signal ΔLw, calculates sr = str + ΔLw, and uses the welding speed setting signal sr as a welding torch moving device outside the welding power source. (Not shown). The welding torch moving device is an automatic cart, a robot device, or the like. The welding torch moving device moves the
上述した実施の形態２によれば、給電チップ・母材間距離の変動が予め定めた基準値以上短くなったときにのみ、パラメータを変化させるものである。パラメータは、溶接電圧、フィラワイヤの送給速度、消耗電極とフィラワイヤとのワイヤ間距離又は溶接速度の少なくとも１つである。これにより、実施の形態１の効果に加えて、必要最小限の場合のみパラメータのフィードバック制御を行うので、パラメータの選択、フィードバック制御のゲインの適正化等の実験に要する時間を短縮することができ、生産効率を向上させることができる。 According to the second embodiment described above, the parameter is changed only when the fluctuation of the distance between the power feed tip and the base material becomes shorter than a predetermined reference value. The parameter is at least one of a welding voltage, a filler wire feeding speed, a distance between the consumable electrode and the filler wire, or a welding speed. As a result, in addition to the effects of the first embodiment, parameter feedback control is performed only when it is the minimum necessary, so that the time required for experiments such as parameter selection and feedback control gain optimization can be reduced. , Production efficiency can be improved.
１ 溶接ワイヤ
２ 母材
２１ 溶融池
３ アーク
４ 溶接トーチ
４１ 給電チップ
５ 溶接ワイヤ送給ロール
６ フィラーワイヤ
７ フィラーワイヤガイド
８ フィラーワイヤ送給ロール
９ 駆動機構
ＤＩ 溶接電流変化分算出回路
ＤＬＷ ワイヤ間距離変化分算出回路
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
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
ＦＣＴ フィラーワイヤ送給制御回路
Ｆct フィラーワイヤ送給制御信号
ＦＭ フィラーワイヤ送給モータ
ＦＲ フィラーワイヤ送給速度設定回路
Ｆｒ フィラーワイヤ送給速度設定信号
Ｆｔ 基準送給速度
ＦＴＲ 基準送給速度設定回路
Ｆtr 基準送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
ＩＡＶ 平均溶接電流算出回路
Ｉav 平均溶接電流（信号）
Ｉｂ ベース電流
ＩＢＲ ベース電流設定回路
Ｉbr ベース電流設定信号
ＩＤ 溶接電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
Ｉｐ ピーク電流
ＩＰＲ ピーク電流設定回路
Ｉpr ピーク電流設定信号
ＩＲ 溶接電流設定回路
Ｉｒ 溶接電流設定信号
Ｉｔ 基準電流値
ＩＴＲ 基準電流値設定回路
Ｉtr 基準電流値設定信号
Ｉｗ 溶接電流
Ｌｔ 給電チップ・母材間距離
Ｌｗ ワイヤ間距離
ＬＷＲ ワイヤ間距離設定回路
Ｌwr ワイヤ間距離設定信号
ＬＷＴＲ 基準ワイヤ間距離設定回路
Ｌwtr 基準ワイヤ間距離設定信号
Ｐ１、ｐ２ 位置
ＰＭ 電源主回路
ｓＲ 溶接速度設定回路
Ｓｒ 溶接速度設定信号
Ｓｔ 基準溶接速度
ｓＴＲ 基準溶接速度設定回路
ｓtr 基準溶接速度設定信号
Ｓｗ 溶接速度
Ｔｂ ベース期間
Ｔｆ パルス周期（信号）
ＴＰ ピーク期間タイマ回路
Ｔｐ ピーク期間（信号）
ＴＰＲ ピーク期間設定回路
Ｔpr ピーク期間設定信号
ＶＡＶ 平均溶接電圧算出回路
Ｖav 平均溶接電圧（信号）
Ｖｂ ベース電圧
ＶＤ 溶接電圧検出回路
Ｖｄ 溶接電圧検出信号
ＶＦ 電圧／周波数変換回路
Ｖｐ ピーク電圧
ＶＲ 溶接電圧設定回路
Ｖｒ 溶接電圧設定信号
Ｖｔ 基準電圧値
ＶＴＲ 基準電圧値設定回路
Ｖtr 基準電圧値設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＣ 溶接ワイヤ送給制御回路
Ｗｃ 溶接ワイヤ送給制御信号
ＷＭ 溶接ワイヤ送給モータ
ＷＲ 溶接ワイヤ送給速度設定回路
Ｗｒ 溶接ワイヤ送給速度設定信号
ΔＩ 溶接電流変化分（信号）
ΔＬｗ ワイヤ間距離変化分（信号）
DESCRIPTION OF
Ib Base current IBR Base current setting circuit Ibr Base current setting signal ID Welding current detection circuit Id Welding current detection signal Ip Peak current IPR Peak current setting circuit Ipr Peak current setting signal IR Welding current setting circuit Ir Welding current setting signal It Reference current value ITR Reference current value setting circuit Itr Reference current value setting signal Iw Welding current Lt Power supply tip / base material distance Lw Wire distance LWR Wire distance setting circuit Lwr Wire distance setting signal LWTR Reference wire distance setting circuit Lwtr Between reference wires Distance setting signal P1, p2 Position PM Power supply main circuit sR Welding speed setting circuit Sr Welding speed setting signal St Reference welding speed sTR Reference welding speed setting circuit str Reference welding speed setting signal Sw Welding speed Tb Base period Tf Pulse period (signal)
TP Peak period timer circuit Tp Peak period (signal)
TPR Peak period setting circuit Tpr Peak period setting signal VAV Average welding voltage calculation circuit Vav Average welding voltage (signal)
Vb base voltage VD welding voltage detection circuit Vd welding voltage detection signal VF voltage / frequency conversion circuit Vp peak voltage VR welding voltage setting circuit Vr welding voltage setting signal Vt reference voltage value VTR reference voltage value setting circuit Vtr reference voltage value setting signal Vw welding Voltage WC Welding wire feed control circuit Wc Welding wire feed control signal WM Welding wire feed motor WR Welding wire feed speed setting circuit Wr Welding wire feed speed setting signal ΔI Welding current change (signal)
ΔLw Distance change between wires (signal)
Claims (4)
溶接中の給電チップ・母材間距離の変動を検出し、この給電チップ・母材間距離の変動に応じて前記フィラワイヤへの入熱量と相関するパラメータをフィードバック制御する、
ことを特徴とする２ワイヤ溶接制御方法。 A welding voltage is applied between the consumable electrode fed from the power supply tip and the base material to generate an arc to form a molten pool, and a filler wire having a forward angle is fed to the rear of the molten pool In the 2-wire welding control method of welding while
Detecting a change in the distance between the power supply tip and the base material during welding, and feedback-controlling a parameter correlated with the heat input to the filler wire according to the change in the distance between the power supply tip and the base material,
A two-wire welding control method characterized by the above.
ことを特徴とする請求項１記載の２ワイヤ溶接制御方法。 The parameter is at least one of the welding voltage, a feeding speed of the filler wire, or a distance between wires of the consumable electrode and the filler wire.
The two-wire welding control method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１記載の２ワイヤ溶接制御方法。 Only when the fluctuation of the distance between the power supply chip and the base material is shorter than a predetermined reference value, the parameter is changed.
The two-wire welding control method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項３記載の２ワイヤ溶接制御方法。 The parameter is at least one of the welding voltage, a feeding speed of the filler wire, a distance between the consumable electrode and the filler wire, or a welding speed.
The two-wire welding control method according to claim 3.
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