JP5038206B2 - Constriction detection control method for consumable electrode arc welding - Google Patents

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Abstract

The neckdown detection control method for an arc welding of consumable electrode detects a necking formation of a molten drop by reaching a neckdown detection standard value V(tn) through the change of a voltage (Vw) between a molten electrode and a base metal, to make a welding current (Iw) to decrease rapidly to regenerate electric arc under a state of low current. When an advancing angle setting signal is increasing, the value of the neckdown detection standard value (Vtn) is reduced. Therefrom, it is able to detect neckdown rapidly due to higher neckdown detection sensitivity. The result is that the molten drop transition is end almost after regenerating the electric arc because the time from neckdown detection till regenerating the electric arc may be added, thus it is able to restrain sputtering, such that it is able to restrain the sputtering through detection of molten drop neckdown and rapid decrease of welding current during arc welding period. The effect of decreasing sputtering may be implemented even though the advanced angle is large.

Description

本発明は、短絡期間中の溶滴のくびれ現象を検出して溶接電流を急減させて溶接品質を向上させるための消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法に関するものである。   The present invention relates to a constriction detection control method of consumable electrode arc welding for detecting a constriction phenomenon of a droplet during a short-circuiting period and rapidly reducing a welding current to improve welding quality.

図８は、短絡期間Ｔｓとアーク期間Ｔａとを繰り返す消耗電極アーク溶接における電流・電圧波形及び溶滴移行を示す図である。同図（Ａ）は消耗電極（以下、溶接ワイヤ１という）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１・母材２間に印加する溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）〜（Ｅ）は溶滴１ａの移行の様子を示す。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 8 is a diagram showing current / voltage waveforms and droplet transfer in consumable electrode arc welding in which the short-circuit period Ts and the arc period Ta are repeated. FIG. 4A shows the change over time in the welding current Iw for energizing the consumable electrode (hereinafter referred to as welding wire 1), and FIG. 4B shows the time of the welding voltage Vw applied between the welding wire 1 and the base material 2. FIG. FIGS. 3C to 3E show the transition of the droplet 1a. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

時刻ｔ１〜ｔ３の短絡期間Ｔｓ中は溶接ワイヤ１先端の溶滴１ａが母材２と短絡した状態にあり、同図（Ａ）に示すように、短絡負荷を通電する溶接電流（短絡電流）Ｉｗは次第に増加し、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは短絡状態にあるために数Ｖ程度の低い値となる。この短絡電流の増加傾斜及びピーク値は適正値に制御されている。同図（Ｃ）に示すように、時刻ｔ１において溶滴１ａが母材２と接触して短絡状態に入る。その後、同図（Ｄ）に示すように、溶滴１ａを通電する溶接電流Ｉｗによる電磁的ピンチ力によって溶滴１ａ上部にくびれ１ｂが発生する。そしてこのくびれ１ｂが急速に進行して、時刻ｔ３において同図（Ｅ）に示すように、溶滴１ａは溶接ワイヤ１から溶融池２ａへと移行しアーク３が再発生する。このときにスパッタ１ｃが発生する。   During the short-circuit period Ts at times t1 to t3, the droplet 1a at the tip of the welding wire 1 is in a short-circuit state with the base material 2, and as shown in FIG. Iw gradually increases, and the welding voltage Vw becomes a low value of about several volts because the welding voltage Vw is in a short circuit state as shown in FIG. The increasing slope and peak value of the short-circuit current are controlled to appropriate values. As shown in FIG. 5C, the droplet 1a comes into contact with the base material 2 at a time t1 to enter a short circuit state. Thereafter, as shown in FIG. 4D, a constriction 1b is generated at the upper part of the droplet 1a by an electromagnetic pinch force generated by a welding current Iw for energizing the droplet 1a. And this constriction 1b advances rapidly, and as shown to the same figure (E) at the time t3, the droplet 1a transfers from the welding wire 1 to the molten pool 2a, and the arc 3 regenerates. At this time, spatter 1c is generated.

上記のくびれ現象が発生すると、数百μｓ程度の極短時間後に短絡が開放されてアーク３が再発生する。すなわち、このくびれ現象は短絡開放の前兆現象となる。くびれ１ｂが発生すると、溶接電流Ｉｗの通電路がくびれ部分で狭くなるために、くびれ部分の抵抗値が増大する。この抵抗値の増大は、くびれが進行してくびれ部分がより狭くなるほど大きくなる。したがって、短絡期間Ｔｓ中において溶接ワイヤ１・母材２間の抵抗値の変化を検出することでくびれ現象の発生及び進行を検出することができる。この抵抗値の変化は、溶接電圧Ｖｗ／溶接電流Ｉｗによって算出することができる。また、上述したように、くびれ発生時間は極短時間であるために、同図（Ａ）に示すように、この期間中の溶接電流Ｉｗの変化は小さい。このために、抵抗値の変化に代えて溶接電圧Ｖｗの変化によってもくびれ現象の発生を検出することができる。具体的なくびれ検出方法としては、短絡期間Ｔｓ中の抵抗値又は溶接電圧値Ｖｗの変化率（微分値）を算出し、この変化率が予め定めたくびれ検出基準値に達したことによってくびれ検出を行う方法がある。また、他の方法として、同図（Ｂ）に示すように、短絡期間Ｔｓ中のくびれ発生前の安定した短絡電圧値Ｖｓからの電圧上昇値ΔＶを算出し、時刻ｔ２においてこの電圧上昇値ΔＶが予め定めたくびれ検出基準値Ｖtnに達したことによってくびれ検出を行う方法がある。以下の説明では、くびれ検出方法が上記の電圧上昇値ΔＶによる場合について説明するが、従来から種々提案されている他の方法であっても良い。時刻ｔ３のアーク再発生の検出は、溶接電圧Ｖｗが短絡／アーク判別値Ｖta以上になったことを判別して簡単に行うことができる。ちなみに、Ｖｗ＜Ｖtaの期間が短絡期間Ｔｓとなり、Ｖｗ≧Ｖtaの期間がアーク期間Ｔａとなる。時刻ｔ２〜ｔ３のくびれ発生を検出してからアーク再発生までの時間を、以下くびれ検出時間Ｔｎと呼ぶことにする。時刻ｔ３においてアークが再発生すると、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは急上昇した後になだらかに減少し、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖ程度のアーク電圧値になる。時刻ｔ３〜ｔ４のアーク期間Ｔａ中は、溶接ワイヤ１先端が溶融されて溶滴１ａが形成される。以後、時刻ｔ１〜ｔ４の期間の動作を繰り返す。   When the above-mentioned constriction phenomenon occurs, the short circuit is released after an extremely short time of about several hundred μs, and the arc 3 is regenerated. That is, this constriction phenomenon is a precursor of short circuit opening. When the constriction 1b occurs, the conduction path of the welding current Iw becomes narrow at the constricted portion, and the resistance value of the constricted portion increases. The increase in the resistance value increases as the constriction progresses and the constricted portion becomes narrower. Therefore, the occurrence and progress of the constriction phenomenon can be detected by detecting the change in resistance value between the welding wire 1 and the base material 2 during the short-circuit period Ts. This change in resistance value can be calculated by welding voltage Vw / welding current Iw. Further, as described above, since the constriction occurrence time is extremely short, the change in the welding current Iw during this period is small as shown in FIG. For this reason, the occurrence of the constriction phenomenon can be detected by the change of the welding voltage Vw instead of the change of the resistance value. As a specific necking detection method, a change rate (differential value) of the resistance value or the welding voltage value Vw during the short-circuit period Ts is calculated, and the necking detection is performed when the rate of change reaches a predetermined necking detection reference value. There is a way to do. As another method, as shown in FIG. 5B, a voltage increase value ΔV from a stable short-circuit voltage value Vs before occurrence of constriction during the short-circuit period Ts is calculated, and this voltage increase value ΔV is calculated at time t2. There is a method of detecting the squeezing when the squeezing reaches a predetermined squeezing detection reference value Vtn. In the following description, a case in which the squeezing detection method is based on the above-described voltage increase value ΔV will be described, but other methods that have been proposed in the past may be used. Detection of arc reoccurrence at time t3 can be easily performed by determining that the welding voltage Vw has become equal to or greater than the short circuit / arc determination value Vta. Incidentally, the period of Vw <Vta is the short circuit period Ts, and the period of Vw ≧ Vta is the arc period Ta. The time from the occurrence of squeezing at times t2 to t3 to the reoccurrence of the arc is hereinafter referred to as squeezing detection time Tn. When the arc is regenerated at the time t3, the welding current Iw gradually decreases after rapidly increasing as shown in FIG. 9A, and the welding voltage Vw is about several tens of volts as shown in FIG. Arc voltage value. During the arc period Ta from time t3 to t4, the tip of the welding wire 1 is melted to form a droplet 1a. Thereafter, the operation in the period from time t1 to t4 is repeated.

上述した短絡を伴う溶接では、時刻ｔ３においてアーク３が再発生したときのアーク再発生時電流値Ｉａが大電流値であると、アーク３から溶融池２ａへのアーク力が急峻に大きくなり、大量のスパッタ１ｃが発生する。すなわち、アーク再発生時電流値Ｉａの値に略比例してスパッタ１ｃの発生量が増加する。したがって、スパッタ１ｃの発生を抑制するためには、このアーク再発生時電流値Ｉａを小さくする必要がある。このための方法として、上記のくびれ現象の発生を検出して溶接電流Ｉｗを急減させてアーク再発生時電流値Ｉａを小さくするくびれ検出制御方法を付加した溶接電源が従来から種々提案されている。以下、この従来技術（例えば、特許文献１参照）について説明する。   In the welding with short circuit described above, when the arc regeneration current value Ia when the arc 3 is regenerated at the time t3 is a large current value, the arc force from the arc 3 to the molten pool 2a increases sharply. A large amount of spatter 1c is generated. That is, the generation amount of the sputter 1c increases substantially in proportion to the current value Ia at the time of arc regeneration. Therefore, in order to suppress the generation of the spatter 1c, it is necessary to reduce the current value Ia at the time of arc re-occurrence. As a method for this, various welding power sources have been proposed in which a constriction detection control method is added to detect the occurrence of the above-mentioned constriction phenomenon, to rapidly reduce the welding current Iw and to reduce the current value Ia at the time of arc reoccurrence. . Hereinafter, this conventional technique (for example, refer to Patent Document 1) will be described.

図９は、従来技術のくびれ検出制御方法を採用した溶接装置のブロック図である。溶接電源ＰＳは、一般的な消耗電極アーク溶接用の溶接電源であり、出力電圧Ｖｏ及び溶接電流Ｉｗを出力する。トランジスタＴＲは出力に直列に挿入され、それと並列に抵抗器Ｒが接続されている。溶接ワイヤ１と母材２との間には溶接電圧Ｖｗが印加されており、アーク３が発生する。溶接ワイヤ１の送給機構については図示を省略する。くびれ検出基準値設定回路ＶＴＮは、予め定めたくびれ検出基準値信号Ｖtnを出力する。くびれ検出制御回路ＮＤは、溶接電圧Ｖｗを入力として短絡期間中に溶滴にくびれが発生したことを電圧上昇値ΔＶがくびれ検出基準値信号Ｖtnの値に達したことによって検出するとＨｉｇｈレベルとなるくびれ検出信号Ｎｄを出力する。駆動回路ＤＲは、このくびれ検出信号ＮｄがＬｏｗレベルのとき（非くびれ検出時）は上記のトランジスタＴＲをオン状態にする駆動信号Ｄｒを出力する。したがって、上記のトランジスタＴＲは、上記のくびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルのとき（くびれ検出時）はオフ状態になる。   FIG. 9 is a block diagram of a welding apparatus that employs a conventional squeezing detection control method. The welding power source PS is a welding power source for general consumable electrode arc welding, and outputs an output voltage Vo and a welding current Iw. The transistor TR is inserted in series with the output, and a resistor R is connected in parallel therewith. A welding voltage Vw is applied between the welding wire 1 and the base material 2, and an arc 3 is generated. The illustration of the feeding mechanism of the welding wire 1 is omitted. The squeezing detection reference value setting circuit VTN outputs a squeezing detection reference value signal Vtn. The squeezing detection control circuit ND assumes a high level when the welding voltage Vw is input to detect that the squeezing of the droplet has occurred during the short-circuit period by the voltage increase value ΔV reaching the value of the squeezing detection reference value signal Vtn. The necking detection signal Nd is output. When the squeezing detection signal Nd is at a low level (when non-necking is detected), the driving circuit DR outputs a driving signal Dr that turns on the transistor TR. Therefore, the transistor TR is turned off when the squeezing detection signal Nd is at a high level (when squeezing is detected).

図１０は、上記の溶接装置の各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｂ）は溶接電圧Ｖｗを示し、同図（Ｃ）はくびれ検出信号Ｎｄを示し、同図（Ｄ）は駆動信号Ｄｒを示す。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 10 is a timing chart of each signal of the welding apparatus. (A) shows the welding current Iw, (B) shows the welding voltage Vw, (C) shows the squeezing detection signal Nd, and (D) shows the drive signal Dr. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

同図において、時刻ｔ２〜ｔ３のくびれ検出時間Ｔｎ以外の期間は、同図（Ｃ）に示すように、くびれ検出信号ＮｄはＬｏｗレベルであるので、同図（Ｄ）に示すように、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルになる。この結果、トランジスタＴＲはオン状態になるので、通常の消耗電極アーク溶接用の溶接電源と同一の動作となる。   In the figure, during a period other than the squeezing detection time Tn from time t2 to t3, as shown in FIG. 10C, the squeezing detection signal Nd is at the low level, and as shown in FIG. The signal Dr becomes a high level. As a result, since the transistor TR is turned on, the operation is the same as that of a normal welding power source for consumable electrode arc welding.

時刻ｔ２において、同図（Ｂ）に示すように、短絡期間Ｔｓ中に溶接電圧Ｖｗが上昇して電圧上昇値ΔＶがくびれ検出基準値信号Ｖtnの値以上になったことを検出して溶滴にくびれが発生したと判別すると、同図（Ｃ）に示すように、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルになる。これに応動して、同図（Ｄ）に示すように、駆動信号ＤｒはＬｏｗレベルになるので、トランジスタＴＲはオフ状態になる。この結果、抵抗器Ｒが溶接電流Ｉｗの通電路に挿入される。この抵抗器Ｒの値は短絡負荷（数十mΩ）の１０倍以上大きな値に設定されるために、同図（Ａ）に示すように、溶接電源内の直流リアクトル及びケーブルのリアクトルに蓄積されたエネルギーが急放電されて溶接電流Ｉｗは急激に減少する。時刻ｔ３において、短絡が開放されてアークが再発生すると、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗが予め定めた短絡／アーク判別値Ｖta以上になる。これを検出して、同図（Ｃ）に示すように、くびれ検出信号ＮｄはＬｏｗレベルになり、同図（Ｄ）に示すように、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルになる。この結果、トランジスタＴＲはオン状態になり、通常の消耗電極アーク溶接の制御となる。この動作によって、アーク再発生時（時刻ｔ３）のアーク再発生時電流値Ｉａを小さくすることができ、スパッタの発生を抑制することができる。   At time t2, as shown in FIG. 4B, it is detected that the welding voltage Vw has increased during the short-circuit period Ts and the voltage increase value ΔV has become equal to or greater than the value of the squeezing detection reference value signal Vtn. If it is determined that constriction has occurred, the constriction detection signal Nd becomes High level as shown in FIG. In response to this, as shown in FIG. 4D, the drive signal Dr goes to a low level, so that the transistor TR is turned off. As a result, the resistor R is inserted into the energization path of the welding current Iw. Since the value of this resistor R is set to a value that is at least 10 times larger than the short-circuit load (several tens of mΩ), it is accumulated in the DC reactor in the welding power source and the cable reactor as shown in FIG. As a result, the welding current Iw decreases rapidly. At time t3, when the short circuit is released and the arc is regenerated, the welding voltage Vw becomes equal to or higher than a predetermined short circuit / arc discrimination value Vta as shown in FIG. By detecting this, the squeezing detection signal Nd becomes the Low level as shown in FIG. 5C, and the drive signal Dr becomes the High level as shown in FIG. As a result, the transistor TR is turned on, and normal consumable electrode arc welding is controlled. By this operation, the arc regeneration current value Ia at the time of arc regeneration (time t3) can be reduced, and the occurrence of sputtering can be suppressed.

特開２００６−２８１２１９号公報JP 2006-281219 A

上述したように、従来技術のくびれ検出制御方法では、くびれ現象を検出して溶接電流を急減させてアーク再発生時電流値Ｉａを小さくすることによって、スパッタの発生を削減することができる。しかし、溶接トーチの前進角が大きくなると、アーク再発生時のスパッタ発生メカニズムが変化するために、アーク再発生時電流値Ｉａを小さくしただけではスパッタの発生を大幅に削減することはできない。以下、前進角が大きくなったときのスパッタ発生メカニズムについて説明する。   As described above, in the squeezing detection control method of the prior art, the occurrence of spatter can be reduced by detecting the squeezing phenomenon and rapidly reducing the welding current to reduce the current value Ia when the arc is regenerated. However, as the advance angle of the welding torch increases, the spatter generation mechanism at the time of arc re-generation changes. Therefore, the spatter generation cannot be significantly reduced only by reducing the current value Ia at the time of arc re-generation. Hereinafter, the spatter generation mechanism when the advance angle becomes large will be described.

図１１は、前進角θが大きい場合の溶滴移行の様子を示す図である。同図（Ａ）〜（Ｄ）は、上述した図１０と同一である。同図（Ｅ）〜（Ｇ）は、各タイミングにおける溶滴１ａの移行状態を示す。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 11 is a diagram illustrating a state of droplet transfer when the advance angle θ is large. FIGS. 9A to 9D are the same as FIG. 10 described above. FIGS. 4E to 4G show the transition state of the droplet 1a at each timing. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

時刻ｔ１において、同図（Ｅ）に示すように、溶接ワイヤ１の先端に形成された溶滴１ａが母材２上の溶融池２ａと接触すると、短絡期間Ｔｓになる。同図（Ｅ）に示すように、溶接トーチ４は前進角θの溶接姿勢になっている。短絡期間Ｔｓになると、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは増加し、同図（Ｂ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは低い値の短絡電圧値になる。   When the droplet 1a formed at the tip of the welding wire 1 comes into contact with the molten pool 2a on the base material 2 at time t1, as shown in FIG. As shown in FIG. 5E, the welding torch 4 is in a welding posture of the advance angle θ. In the short circuit period Ts, the welding current Iw increases as shown in FIG. 5A, and the welding voltage Vw becomes a low value of the short circuit voltage as shown in FIG.

同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗが増加するのに伴って溶滴１ａに電磁的ピンチ力が作用し、同図（Ｆ）に示すように、溶滴１ａの上部にくびれ１ｂが形成される。このくびれ１ｂは、前進角のために短絡している溶滴１ａが傾斜しているので、非対象に形成される。このくびれ１ｂの発生を、同図（Ｂ）に示すように、電圧上昇値ΔＶがくびれ検出基準値信号Ｖtnの値に達したことによって検出すると、同図（Ｃ）に示すように、くびれ検出信号Ｎｄは時刻ｔ２においてＨｉｇｈレベルになる。これに応動して、同図（Ａ）に示すように、溶接電流Ｉｗは急減して低い値になる。   As shown in FIG. 4A, an electromagnetic pinch force acts on the droplet 1a as the welding current Iw increases, and as shown in FIG. 4F, a constriction 1b is formed at the upper portion of the droplet 1a. Is formed. The constriction 1b is formed non-target because the droplet 1a that is short-circuited due to the advance angle is inclined. When the occurrence of the constriction 1b is detected when the voltage increase value ΔV reaches the value of the constriction detection reference value signal Vtn as shown in FIG. 5B, the constriction is detected as shown in FIG. The signal Nd becomes High level at time t2. In response to this, the welding current Iw decreases rapidly to a low value as shown in FIG.

同図（Ｆ）に示すように、くびれ１ｂは非対称に進行するために、その進行速度が前進角が小さいとき（くびれ１ｂが略対象に形成されるとき）に比べて遅くなる。この結果、同図（Ｇ）に示すように、溶滴１ａが溶融池２ａに略移行する前にアーク３が再発生することになり、スパッタ１ｃが発生する。すなわち、前進角θが大きくなると、溶滴１ａの移行に要する時間が長くかかるために、くびれ検出時間Ｔｎ中に溶滴１ａが溶融池２ａにまだ十分に以降する前にアーク３が再発生することになり、スパッタ１ｃが発生する。   As shown in FIG. 5F, the constriction 1b proceeds asymmetrically, and therefore the traveling speed thereof is slower than when the advance angle is small (when the constriction 1b is formed on a substantially target). As a result, as shown in FIG. 5G, the arc 3 is regenerated before the droplet 1a substantially moves to the molten pool 2a, and spatter 1c is generated. That is, as the advance angle θ increases, it takes a longer time to move the droplet 1a. Therefore, the arc 3 is regenerated before the droplet 1a is still sufficiently after the squeezing detection time Tn. As a result, spatter 1c is generated.

そこで、本発明は、溶接トーチの前進角が大きい場合でもスパッタの発生を削減することができる消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a constriction detection control method for consumable electrode arc welding that can reduce the occurrence of spatter even when the advance angle of the welding torch is large.

上述した課題を解決するために、第１の発明は、
消耗電極と母材との間でアーク発生状態と短絡状態とを繰り返す消耗電極アーク溶接にあって、短絡状態からアークが再発生する前兆現象である溶滴のくびれ現象を消耗電極・母材間の電圧値又は抵抗値の変化がくびれ検出基準値に達したことによって検出し、このくびれ現象を検出すると短絡負荷に通電する溶接電流を急減させて低電流値の状態でアークを再発生させる消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法において、
溶接トーチの前進角が大きくなると、前記くびれ現象検出時点から前記アーク再発生時点までのくびれ検出時間が長くなるようにくびれ検出時間制御を行う、ことを特徴とする消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法である。 In order to solve the above-described problem, the first invention
In consumable electrode arc welding where the arc generation state and short circuit state are repeated between the consumable electrode and the base material, the constriction phenomenon of droplets, which is a precursor to the arc re-occurring from the short circuit state, is observed between the consumable electrode and the base material. This is detected when the change in voltage value or resistance value reaches the squeezing detection reference value, and when this squeezing phenomenon is detected, the welding current that is applied to the short-circuit load is suddenly reduced and the arc is regenerated at a low current value. In the constriction detection control method of electrode arc welding,
Constriction detection time control for consumable electrode arc welding, characterized in that when the advance angle of the welding torch is increased, the squeezing detection time is controlled so that the squeezing detection time from the squeezing phenomenon detection time to the arc re-occurrence time becomes longer. Is the method.

第２の発明は、前記くびれ検出時間制御を、前記前進角が大きくなると前記くびれ検出基準値を小さくすることによって行う、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くびれ検出制御方法である。   According to a second aspect of the present invention, in the constriction detection control for consumable electrode arc welding according to the first aspect, the constriction detection time control is performed by decreasing the constriction detection reference value when the advance angle increases. Is the method.

第３の発明は、前記くびれ検出時間を検出し、このくびれ検出時間の検出値がくびれ検出時間設定値と等しくなるようにフィードバック制御によって前記くびれ検出基準値を変化させ、
前記くびれ検出時間制御を、前記前進角が大きくなると前記くびれ検出時間設定値を大きくすることによって行う、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くびれ検出制御方法である。 The third invention detects the squeezing detection time, changes the squeezing detection reference value by feedback control so that the detection value of the squeezing detection time becomes equal to the squeezing detection time set value,
In the constriction detection control method for consumable electrode arc welding according to the first aspect of the invention, the constriction detection time control is performed by increasing the constriction detection time set value when the advance angle increases.

第４の発明は、前記前進角が大きくなるのに伴い前記短絡負荷に通電する溶接電流のピーク値が小さくなるように変化させる、
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くびれ検出制御方法である。 4th invention changes it so that the peak value of the welding current which supplies with electricity to the said short circuit load may become small as the advance angle becomes large,
The constriction detection control method for consumable electrode arc welding according to any one of the first to third inventions.

上記第１の発明によれば、前進角が大きくなるとくびれ検出時間が長くなるように制御されるので、アークが再発生した直後に溶滴移行が完了することになる。このために、前進角が大きくなってもスパッタの増加を抑制することができる。   According to the first aspect of the invention, since the control is performed so that the squeezing detection time becomes longer as the advance angle becomes larger, the droplet transfer is completed immediately after the arc is regenerated. For this reason, an increase in spatter can be suppressed even if the advance angle is increased.

上記第２の発明によれば、前進角が大きくなるとくびれ検出基準値を小さくすることによって、くびれ検出時間を長くなるようにしている。これによって、前進角が大きくなってもアークが再発生した直後に溶滴の移行が完了するので、スパッタの発生を削減することができる。   According to the second aspect of the invention, the squeezing detection time is lengthened by reducing the squeezing detection reference value as the advance angle increases. As a result, even when the advance angle is increased, the transfer of the droplet is completed immediately after the arc is regenerated, so that the generation of spatter can be reduced.

上記第３の発明によれば、前進角が大きくなるとくびれ検出時間設定値を大きくすることによって、くびれ検出時間を長くなるようにしている。これによって、前進角が大きくなってもアークが再発生した直後に溶滴の移行が完了するので、スパッタの発生を削減することができる。   According to the third aspect of the invention, the squeezing detection time is lengthened by increasing the squeezing detection time set value as the advance angle increases. As a result, even when the advance angle is increased, the transfer of the droplet is completed immediately after the arc is regenerated, so that the generation of spatter can be reduced.

上記第４の発明によれば、前進角が大きくなるのに伴い短絡負荷を通電する溶接電流（短絡電流）のピーク値を小さくすることによって、非対象に進行するくびれ部に過剰な電磁的ピンチ力が作用することを抑制することができる。このために、スパッタの発生をさらに削減することができる。   According to the fourth aspect of the invention, by reducing the peak value of the welding current (short-circuit current) that energizes the short-circuit load as the advance angle becomes larger, excessive electromagnetic pinch is applied to the constricted portion that progresses unintentionally. It can suppress that force acts. For this reason, generation | occurrence | production of a sputter | spatter can further be reduced.

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に係るくびれ検出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９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省略する。以下、図９とは異なる点線で示すブロックについて同図を参照して説明する。 [Embodiment 1]
1 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out a squeezing detection control method according to Embodiment 1 of the present invention. This figure corresponds to FIG. 9 described above, and the same reference numerals are given to the same blocks, and the description thereof is omitted. Hereinafter, blocks indicated by dotted lines different from those in FIG. 9 will be described with reference to FIG.

前進角設定回路θＲは、予め定めた前進角設定信号θｒを出力する。前進角対応くびれ検出基準値設定回路Ｆθは、この前進角設定信号θｒを入力として予め定めた前進角対応くびれ検出基準値設定関数ｆ（θｒ）によってくびれ検出基準値信号Ｖtnの値を算出して出力する。この前進角対応くびれ検出基準値設定関数Ｖtn＝ｆ（θｒ）については、図２で後述する。この算出されたくびれ検出基準値信号Ｖtnに従ってくびれの検出が行われる。これ以外のブロックについては図９の対応するブロックと同一である。   The advance angle setting circuit θR outputs a predetermined advance angle setting signal θr. The advance angle corresponding squeezing detection reference value setting circuit Fθ receives the advance angle setting signal θr and calculates the value of the squeezing detection reference value signal Vtn by a predetermined advance angle corresponding squeezing detection reference value setting function f (θr). Output. This forward angle corresponding squeezing detection reference value setting function Vtn = f (θr) will be described later with reference to FIG. Constriction is detected according to the calculated squeezing detection reference value signal Vtn. The other blocks are the same as the corresponding blocks in FIG.

上記の前進角設定回路θＲは、溶接装置の操作パネルに設定ツマミを設けて、溶接作業者が手動で設定するようにしても良い。また、溶接ロボットを使用する場合には、ティーチペンダントから前進角設定信号θｒを設定するようにしても良い。さらに、ロボットの教示データから前進角を算出して、前進角設定信号θｒを自動設定するようにしても良い。   The advance angle setting circuit θR may be set manually by a welding operator by providing a setting knob on the operation panel of the welding apparatus. When using a welding robot, the advance angle setting signal θr may be set from a teach pendant. Furthermore, the advance angle may be calculated from the teaching data of the robot and the advance angle setting signal θr may be automatically set.

図２は、上記の前進角対応くびれ検出基準値設定関数Ｖtn＝ｆ（θｒ）を例示する図である。同図の横軸は前進角設定信号θｒを示し、縦軸はくびれ検出基準値信号Ｖtnを示す。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 2 is a diagram exemplifying the above-mentioned advance angle corresponding squeezing detection reference value setting function Vtn = f (θr). In the figure, the horizontal axis represents the advance angle setting signal θr, and the vertical axis represents the squeezing detection reference value signal Vtn. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

同図（Ａ）に示すように、関数ｆ（θｒ）の例示１は、前進角設定信号θｒが大きくなるのに伴いくびれ検出基準値信号Ｖtnの値は小さくなる。また、同図（Ｂ）に示すように、関数ｆ（θｒ）の例示２は、前進角設定信号θｒが所定値θｐ未満のときはくびれ検出基準値信号Ｖtnの値を第１所定値に設定し、θｐ以上のときは第１所定値よりも小さな値の第２所定値に設定する。また、同図（Ｃ）に示すように、関数ｆ（θｒ）の例示３は、前進角設定信号θｒの値が大きくなるのに伴いくびれ検出基準値信号Ｖtnの値は小さくなる。さらに、所定値θｐ以上になるとその反比例の傾きを大きくする。   As shown in FIG. 6A, in the first example of the function f (θr), the value of the squeezing detection reference value signal Vtn decreases as the advance angle setting signal θr increases. Also, as shown in FIG. 5B, in the second example of the function f (θr), the value of the squeezing detection reference value signal Vtn is set to the first predetermined value when the advance angle setting signal θr is less than the predetermined value θp. If it is equal to or greater than θp, the second predetermined value is set to a value smaller than the first predetermined value. Further, as shown in FIG. 5C, in the third example of the function f (θr), the value of the squeezing detection reference value signal Vtn decreases as the value of the advance angle setting signal θr increases. Further, when the predetermined value θp or more is reached, the inversely proportional slope is increased.

同図（Ｂ）及び同図（Ｃ）において、θｐを設けている理由は、前進角が所定値θｐ以上になるとスパッタの発生が一段と増加するためである。θｐは、例えば３５〜４５程度である。     In FIG. 5B and FIG. 6C, the reason why θp is provided is that the generation of spatter further increases when the advance angle becomes equal to or greater than the predetermined value θp. θp is, for example, about 35 to 45.

上述したように、前進角が大きくなると、くびれの形成が非対称になるために、溶滴が完全に溶融池に移行するのに時間がかかるようになる。この移行が完了する前にアークが再発生すると、スパッタが発生することになる。したがって、前進角が大きくなるのに伴いくびれ検出時間Ｔｎが長くなるように制御（くびれ検出時間制御）すれば、アークが再発生した直後に溶滴の移行が略完了するようになり、スパッタの発生を削減することができる。上述した実施の形態１では、このくびれ検出時間制御として、前進角が大きくなるのに伴いくびれ検出基準値を小さくなるようにしている。これによって、くびれ検出感度が高くなるために、くびれの発生をより早い段階で検出することができるようになる。この結果、くびれ検出時間が長くなる。   As described above, when the advancing angle is increased, the formation of the constriction becomes asymmetric, so that it takes time for the droplets to completely move to the molten pool. If the arc is regenerated before this transition is completed, sputtering will occur. Therefore, if control is performed so that the squeezing detection time Tn becomes longer as the advance angle becomes larger (necking detection time control), the transfer of the droplets is almost completed immediately after the arc is regenerated, and the spattering Occurrence can be reduced. In the first embodiment described above, as the necking detection time control, the necking detection reference value is made smaller as the advance angle becomes larger. As a result, the squeezing detection sensitivity becomes high, so that the occurrence of squeezing can be detected at an earlier stage. As a result, the constriction detection time becomes longer.

したがって、上述した実施の形態１によれば、前進角が大きくなるとくびれ検出基準値を小さくすることによって、くびれ検出時間を長くなるようにしている。これによって、前進角が大きくなっても、アークが再発生した直後に溶滴の移行が略完了するので、スパッタの発生を削減することができる。   Therefore, according to the first embodiment described above, the squeezing detection time is lengthened by reducing the squeezing detection reference value as the advance angle increases. As a result, even when the advance angle is increased, the transfer of the droplets is almost completed immediately after the arc is regenerated, so that the generation of spatter can be reduced.

［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２に係るくびれ検出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。同図において上述した図９と同一のブロックについては同一符号を付してそれらの説明は省略する。以下、図９とは異なる点線で示すブロックについて説明する。 [Embodiment 2]
FIG. 3 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out the squeezing detection control method according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, the same blocks as those in FIG. 9 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Hereinafter, blocks indicated by dotted lines different from those in FIG. 9 will be described.

くびれ検出時間検出回路ＴＮＤは、くびれ検出信号Ｎｄを入力として短絡ごとのくびれ検出時間Ｔｎを検出しそれらの平均値を算出して、くびれ検出時間検出信号Ｔndを出力する。   The squeezing detection time detection circuit TND receives the squeezing detection signal Nd, detects the squeezing detection time Tn for each short circuit, calculates an average value thereof, and outputs a squeezing detection time detection signal Tnd.

前進角設定回路θＲは、予め定めた前進角設定信号θｒを出力する。前進角対応くびれ検出時間設定回路ＴＮＲは、この前進角設定信号θｒを入力として予め定めた前進角対応くびれ検出時間設定関数ｇ（θｒ）に従ってくびれ検出時間設定信号Ｔnrを出力する。誤差増幅回路ＥＴは、このくびれ検出時間設定信号Ｔnrと上記のくびれ検出時間検出信号Ｔndとの誤差を増幅して、時間誤差増幅信号ΔＴを出力する。誤差積分回路ＳＤＴは、この時間誤差増幅信号ΔＴを積分して、くびれ検出基準値信号Ｖtnを出力する。このくびれ検出基準値信号Ｖtnによってくびれを検出してくびれ検出制御を行う。   The advance angle setting circuit θR outputs a predetermined advance angle setting signal θr. The advance angle corresponding squeezing detection time setting circuit TNR receives the advance angle setting signal θr and outputs a squeezing detection time setting signal Tnr according to a predetermined advance angle corresponding squeezing detection time setting function g (θr). The error amplification circuit ET amplifies an error between the squeezing detection time setting signal Tnr and the squeezing detection time detection signal Tnd, and outputs a time error amplification signal ΔT. The error integration circuit SDT integrates the time error amplification signal ΔT and outputs a squeezing detection reference value signal Vtn. The necking is detected by this necking detection reference value signal Vtn and the necking detection control is performed.

上記の構成によって、くびれ検出基準値信号Ｖtnは、くびれ検出時間検出信号Ｔndの値がくびれ検出時間設定信号Ｔnrの値と等しくなるようにフィードバック制御されて自動調整される。また、くびれ検出時間設定信号Ｔnrの値は、前進角設定信号θｒに応じて適正値に変化する。すなわち、前進角設定信号θｒの値が大きくなると、くびれ検出時間設定信号Ｔnrの値は長くなるように設定される。このために、前進角が大きくなるに伴い、くびれ検出時間Ｔｎは長くなるようにくびれ検出時間制御が行われる。   With the above configuration, the squeezing detection reference value signal Vtn is automatically adjusted by feedback control so that the value of the squeezing detection time detection signal Tnd becomes equal to the value of the squeezing detection time setting signal Tnr. Further, the value of the squeezing detection time setting signal Tnr changes to an appropriate value according to the advance angle setting signal θr. That is, when the value of the advance angle setting signal θr is increased, the value of the squeezing detection time setting signal Tnr is set to be longer. For this reason, the constriction detection time control is performed so that the constriction detection time Tn becomes longer as the advance angle becomes larger.

図４は、上記の前進角対応くびれ検出時間設定関数ｇ（θｒ）を例示するための図である。同図の横軸は前進角設定信号θｒを示し、縦軸はくびれ検出時間設定信号Ｔnrを示す。以下、同図を参照して説明する。   FIG. 4 is a diagram for illustrating the above-described advance angle corresponding squeezing detection time setting function g (θr). In the figure, the horizontal axis represents the advance angle setting signal θr, and the vertical axis represents the squeezing detection time setting signal Tnr. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

同図（Ａ）に示すように、関数ｇ（θｒ）の例示１は、前進角設定信号θｒが大きくなるのに伴いくびれ検出時間設定信号Ｔnrの値は大きくなる。また、同図（Ｂ）に示すように、関数ｇ（θｒ）の例示２は、前進角設定信号θｒが所定値θｐ未満のときはくびれ検出時間設定信号Ｔnrの値を第１所定値に設定し、θｐ以上のときは第１所定値よりも大きな値の第２所定値に設定する。また、同図（Ｃ）に示すように、関数ｇ（θｒ）の例示３は、前進角設定信号θｒの値が大きくなるのに伴いくびれ検出時間設定信号Ｔnrの値は大きくなる。さらに、所定値θｐ以上になるとその比例の傾きを大きくする。   As shown in FIG. 6A, in the first example of the function g (θr), the value of the squeezing detection time setting signal Tnr increases as the advance angle setting signal θr increases. Further, as shown in FIG. 5B, in the example 2 of the function g (θr), when the advance angle setting signal θr is less than the predetermined value θp, the value of the squeezing detection time setting signal Tnr is set to the first predetermined value. If it is equal to or greater than θp, the second predetermined value is set to a value larger than the first predetermined value. Further, as shown in FIG. 6C, in the third example of the function g (θr), the value of the squeezing detection time setting signal Tnr increases as the value of the advance angle setting signal θr increases. Further, when the value is equal to or greater than the predetermined value θp, the proportional gradient is increased.

同図（Ｂ）及び同図（Ｃ）において、θｐを設けている理由は、前進角が所定値θｐ以上になるとスパッタの発生が一段と増加するためである。     In FIG. 5B and FIG. 6C, the reason why θp is provided is that the generation of spatter further increases when the advance angle becomes equal to or greater than the predetermined value θp.

上述したように、前進角が大きくなると、くびれの形成が非対称になるために、溶滴が溶融池に移行するのに時間がかかるようになる。この移行が略完了する前にアークが再発生すると、スパッタが発生することになる。したがって、前進角が大きくなるのに伴いくびれ検出時間Ｔｎが長くなるように制御（くびれ検出時間制御）すれば、アークが再発生した直後に溶滴の移行が略完了するようになり、スパッタの発生を削減することができる。上述した実施の形態２では、このくびれ検出時間制御として、前進角が大きくなるのに伴いくびれ検出時間設定信号の値を大きくなるようにしている。この結果、くびれ検出時間が長くなる。   As described above, when the advance angle becomes large, the formation of the constriction becomes asymmetric, so that it takes time for the droplets to move to the molten pool. If the arc occurs again before this transition is almost completed, spatter will occur. Therefore, if control is performed so that the squeezing detection time Tn becomes longer as the advance angle becomes larger (necking detection time control), the transfer of the droplets is almost completed immediately after the arc is regenerated, and the spattering Occurrence can be reduced. In the second embodiment described above, as the squeezing detection time control, the value of the squeezing detection time setting signal increases as the advance angle increases. As a result, the constriction detection time becomes longer.

したがって、上述した実施の形態２によれば、前進角が大きくなるとくびれ検出時間設定信号の値を大きくすることによって、くびれ検出時間を長くなるようにしている。これによって、前進角が大きくなっても、アークが再発生した直後に溶滴の移行が略完了するので、スパッタの発生を削減することができる。   Therefore, according to the second embodiment described above, the squeezing detection time is lengthened by increasing the value of the squeezing detection time setting signal as the advance angle increases. As a result, even when the advance angle is increased, the transfer of the droplets is almost completed immediately after the arc is regenerated, so that the generation of spatter can be reduced.

［実施の形態３］
図５は、本発明の実施の形態３に係る消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法を示す短絡電流の波形図である。同図（Ａ）は溶接トーチの前進角が小さいときの波形図であり、同図（Ｂ）は前進角が大きいときの波形図である。以下、同図を参照して説明する。 [Embodiment 3]
FIG. 5 is a waveform diagram of a short-circuit current showing a constriction detection control method for consumable electrode arc welding according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 5A is a waveform diagram when the advance angle of the welding torch is small, and FIG. 4B is a waveform diagram when the advance angle is large. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

時刻ｔ１において、溶接ワイヤ先端に形成された溶滴が母材と短絡状態になると、短絡負荷を通電する溶接電流である短絡電流が増加する。同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ２において溶滴にくびれが発生したことを検出すると、短絡電流は急減する。時刻ｔ３においてアークが再発生すると、溶接電流は増加する。同図（Ｂ）の場合も同様である。但し、実施の形態１及び２で上述したくびれ検出時間制御が作用するので、前進角が大きい同図（Ｂ）の場合は、くびれを時刻ｔ２に検出してからアークが再発生するタイミングは時刻ｔ４まで遅くなる。これは、前進角が大きくなると、時刻ｔ２〜ｔ４のくびれ検出時間が長くなるように制御されるためである。   At time t1, when the droplet formed at the tip of the welding wire is in a short circuit state with the base material, a short circuit current that is a welding current for energizing the short circuit load increases. As shown in FIG. 5A, when it is detected that the constriction has occurred in the droplet at time t2, the short-circuit current rapidly decreases. When the arc is regenerated at time t3, the welding current increases. The same applies to the case of FIG. However, since the squeezing detection time control described above in Embodiments 1 and 2 acts, in the case of FIG. 5B where the advance angle is large, the timing at which the arc is regenerated after the squeezing is detected at time t2 is the time. Slower until t4. This is because when the advance angle is increased, the squeezing detection time at times t2 to t4 is controlled to be longer.

同図（Ａ）のときの短絡電流のピーク値はＩp1となり、同図（Ｂ）のときの短絡電流のピーク値はＩp2となる。ここで、Ｉp1＞Ｉp2になるように短絡電流を制御する。すなわち、前進角が大きくなるのに伴い、短絡電流のピーク値が小さくなるように短絡電流を制御する。前進角が大きいときに短絡電流のピーク値を小さくすると、くびれに作用する電磁的ピンチ力が弱くなるために、溶滴を変形させる力が弱くなる。この結果、前進角が大きいときのスパッタの発生を抑制することができる。   The peak value of the short-circuit current in the same figure (A) becomes Ip1, and the peak value of the short-circuit current in the same figure (B) becomes Ip2. Here, the short-circuit current is controlled so that Ip1> Ip2. That is, the short circuit current is controlled so that the peak value of the short circuit current decreases as the advance angle increases. When the peak value of the short-circuit current is reduced when the advance angle is large, the electromagnetic pinch force acting on the constriction is weakened, so that the force for deforming the droplet is weakened. As a result, it is possible to suppress the occurrence of sputtering when the advance angle is large.

図６は、本発明の実施の形態３に係る消耗電極アーク溶接のくびれ検出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１と対応しており、、図１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。図１と異なる点は、前進角設定信号θｒが溶接電源ＰＳに入力されていることである。これ以外は図１と同一である。   FIG. 6 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out a constriction detection control method for consumable electrode arc welding according to Embodiment 3 of the present invention. This figure corresponds to FIG. 1 described above, and the same blocks as those in FIG. The difference from FIG. 1 is that the advance angle setting signal θr is input to the welding power source PS. The rest is the same as FIG.

図７は、上述した図６における溶接電源ＰＳの詳細なブロック図である。同図に示す溶接電源ＰＳは、外部からの前進角設定信号θｒを入力として出力電圧Ｖｏ及び溶接電流Ｉｗを出力する。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。   FIG. 7 is a detailed block diagram of the welding power source PS in FIG. 6 described above. The welding power source PS shown in the figure receives an advance angle setting signal θr from the outside and outputs an output voltage Vo and a welding current Iw. 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（図示は省略）を入力として、後述するパルス幅変調信号Ｐwmに従ってインバータ制御による出力制御を行い、出力電圧Ｖｏ及び溶接電流Ｉｗを出力する。この電源主回路ＰＭは、商用電源を整流する１次整流器、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溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を整流する２次整流器、整流された直流を平滑するリアクトル、上記のパルス幅変調信号Ｐwmを入力としてインバータ回路のスイッチング素子を駆動するインバータ駆動回路から構成される。   The power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) such as three-phase 200V as input, performs output control by inverter control according to a pulse width modulation signal Pwm described later, and outputs an output voltage Vo and a welding current Iw. This power supply main circuit PM includes a primary rectifier for rectifying commercial power, a capacitor for smoothing the rectified direct current, an inverter circuit for converting the smoothed direct current to high frequency alternating current, and reducing the high frequency alternating current to a voltage value suitable for arc welding. High-frequency transformer, a secondary rectifier that rectifies the stepped-down high-frequency alternating current, a reactor that smoothes the rectified direct-current, and an inverter drive circuit that drives the switching element of the inverter circuit with the pulse width modulation signal Pwm as an input. The

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。電圧検出回路ＶＤは、出力電圧Ｖｏを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。短絡判別信号ＳＤは、この電圧検出信号Ｖｄを入力として、その値によって短絡期間とアーク期間とを判別し、短絡期間中はＨｉｇｈレベルになりアーク期間中はＬｏｗレベルになる短絡判別信号Ｓｄを出力する。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。この電圧設定信号Ｖｒは、アーク期間中のアーク電圧を設定することによってアーク長を設定する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の電圧設定信号Ｖｒと上記の電圧検出信号Ｖｄとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。   The current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a current detection signal Id. The voltage detection circuit VD detects the output voltage Vo and outputs a voltage detection signal Vd. The short circuit determination signal SD receives the voltage detection signal Vd as an input, determines a short circuit period and an arc period based on the value, and outputs a short circuit determination signal Sd which is at a high level during the short circuit period and is at a low level during the arc period. To do. The voltage setting circuit VR outputs a predetermined voltage setting signal Vr. This voltage setting signal Vr sets the arc length by setting the arc voltage during the arc period. The voltage error amplification circuit EV amplifies an error between the voltage setting signal Vr and the voltage detection signal Vd, and outputs a voltage error amplification signal Ev.

ピーク値設定回路ＩＰＲは、外部からの前進各設定信号θｒを入力としてその値に応じたピーク値設定信号Ｉprを出力する。このピーク値設定信号Ｉprの値は、前進各設定信号θｒの値が大きくなるほど小さくなるように設定される。短絡電流波形設定回路ＩＳＲは、このピーク値設定信号Ｉprを入力として、このピーク値に応じた短絡電流波形を形成するための短絡電流波形設定信号Ｉsrを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、この短絡電流波形設定信号Ｉsrと上記の電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。外部特性切換回路ＳＰは、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖ、上記の電流誤差増幅信号Ｅｉ及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、誤差増幅信号Ｅａを出力する。この外部特性切換回路ＳＰは、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）のときは電圧誤差増幅信号Ｅｖを誤差増幅信号Ｅａとして出力し、Ｈｉｇｈレベル（短絡期間）のときは電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。したがって、溶接電源の外部特性は、アーク期間中は定電圧特性となり、短絡期間中は定電流特性となる。短絡期間中が定電流特性になるために、上記の短絡電流波形設定信号Ｉsrに従った短絡電流を通電することができる。この結果、短絡電流のピーク値は、上記のピーク値設定信号Ｉprによって定まる値に制御される。   The peak value setting circuit IPR receives each forward setting signal θr from the outside and outputs a peak value setting signal Ipr corresponding to the value. The value of the peak value setting signal Ipr is set so as to decrease as the value of each forward setting signal θr increases. The short-circuit current waveform setting circuit ISR receives the peak value setting signal Ipr and outputs a short-circuit current waveform setting signal Isr for forming a short-circuit current waveform corresponding to the peak value. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the short circuit current waveform setting signal Isr and the current detection signal Id, and outputs a current error amplification signal Ei. The external characteristic switching circuit SP receives the voltage error amplification signal Ev, the current error amplification signal Ei, and the short circuit determination signal Sd, and outputs an error amplification signal Ea. This external characteristic switching circuit SP outputs the voltage error amplification signal Ev as the error amplification signal Ea when the short circuit determination signal Sd is at the Low level (arc period), and the current error amplification signal Ei when it is at the High level (short circuit period). Is output as an error amplification signal Ea. Therefore, the external characteristics of the welding power source are constant voltage characteristics during the arc period and constant current characteristics during the short circuit period. Since the constant current characteristic is obtained during the short circuit period, a short circuit current according to the short circuit current waveform setting signal Isr can be applied. As a result, the peak value of the short circuit current is controlled to a value determined by the peak value setting signal Ipr.

パルス幅変調回路ＰＷＭは、上記の誤差増幅信号Ｅａを入力として、パルス幅変調制御を行い、パルス幅変調信号Ｐwmを出力する。これにより、上記の電源主回路ＰＭに含まれるインバータ回路はパルス幅変調制御によって出力制御が行われる。同図において、溶接ワイヤの送給に関するブロックについては図示を省略している。   The pulse width modulation circuit PWM receives the error amplification signal Ea as described above, performs pulse width modulation control, and outputs a pulse width modulation signal Pwm. As a result, the output control of the inverter circuit included in the power source main circuit PM is performed by the pulse width modulation control. In the figure, the illustration of the block related to feeding of the welding wire is omitted.

上述した実施の形態３においては、くびれ検出時間制御が実施の形態１の方法である場合について説明したが、実施の形態２のくびれ検出時間制御の方法に対しても同様に適用することができる。   In the above-described third embodiment, the case where the squeezing detection time control is the method of the first embodiment has been described. However, the squeezing detection time control of the second embodiment can be similarly applied. .

上述した実施の形態３によれば、前進角が大きくなるのに伴い短絡負荷を通電する溶接電流（短絡電流）のピーク値を小さくすることによって、非対象に進行するくびれ部に過剰な電磁的ピンチ力が作用することを抑制することができる。このために、スパッタの発生をさらに削減することができる。   According to the above-described third embodiment, excessive electromagnetic is applied to the constricted portion that progresses unintentionally by reducing the peak value of the welding current (short-circuit current) that energizes the short-circuit load as the advance angle increases. It can suppress that pinch force acts. For this reason, generation | occurrence | production of a sputter | spatter can further be reduced.

上述した関数ｆ（θｒ）及びｇ（θｒ）は、溶接法、溶接ワイヤの種類、平均溶接電流等に応じて変化させても良い。本発明は、消耗電極アーク溶接全般に適用することができるので、ＣＯ2溶接、ＭＡＧ／ＭＩＧ溶接、パルスアーク溶接、交流パルスアーク溶接等に適用することができる。   The functions f (θr) and g (θr) described above may be changed according to the welding method, the type of welding wire, the average welding current, and the like. Since the present invention can be applied to general consumable electrode arc welding, it can be applied to CO 2 welding, MAG / MIG welding, pulse arc welding, AC pulse arc welding, and the like.

本発明の実施の形態１に係るくびれ検出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。It is a block diagram of the welding apparatus for enforcing the constriction detection control method which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１における前進角対応くびれ検出基準値設定関数ｆ（θｒ）を例示するための図である。FIG. 2 is a diagram for illustrating a forward angle corresponding squeezing detection reference value setting function f (θr) in FIG. 1. 本発明の実施の形態２に係るくびれ検出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。It is a block diagram of the welding apparatus for enforcing the constriction detection control method which concerns on Embodiment 2 of this invention. 図３における前進角対応くびれ検出時間設定関数ｇ（θｒ）を例示するための図である。FIG. 4 is a view for illustrating a forward angle corresponding squeezing detection time setting function g (θr) in FIG. 3. 本発明の実施の形態３に係る消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法を示す短絡電流の波形図である。It is a wave form diagram of a short circuit current which shows the constriction detection control method of consumable electrode arc welding concerning Embodiment 3 of the present invention. 本発明の実施の形態３に係る消耗電極アーク溶接のくびれ検出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。It is a block diagram of the welding apparatus for enforcing the constriction detection control method of the consumable electrode arc welding which concerns on Embodiment 3 of this invention. 図６における溶接電源ＰＳの詳細なブロック図である。FIG. 7 is a detailed block diagram of a welding power source PS in FIG. 6. 従来技術における消耗電極アーク溶接の電流・電圧波形図である。It is a current and voltage waveform diagram of consumable electrode arc welding in the prior art. 従来技術におけるくびれ検出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。It is a block diagram of the welding apparatus for enforcing the constriction detection control method in a prior art. 図９の溶接装置における各信号のタイミングチャートである。It is a timing chart of each signal in the welding apparatus of FIG. 課題を説明するための前進角が大きい場合の溶滴移行の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of a droplet transfer in case the advance angle for demonstrating a subject is large.

符号の説明Explanation of symbols

１ 溶接ワイヤ
１ａ 溶滴
１ｂ くびれ
１ｃ スパッタ
２ 母材
２ａ 溶融池
３ アーク
４ 溶接トーチ
ＤＲ 駆動回路
Ｄｒ 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
ＥＴ 誤差増幅回路
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
ｆ（θｒ） 前進角対応くびれ検出基準値設定関数
Ｆθ 前進角対応くびれ検出基準値設定回路
ｇ（θｒ） 前進角対応くびれ検出時間設定関数
Ｉａ アーク再発生時電流値
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
Ｉp1、Ｉp2 短絡電流のピーク値
ＩＰＲ ピーク値設定回路
Ｉpr ピーク値設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＮＤ くびれ検出制御回路
Ｎｄ くびれ検出信号
ＰＭ 電源主回路
ＰＷＭ パルス幅変調回路
Ｐwm パルス幅変調信号
ＰＳ 溶接電源
Ｒ 抵抗器
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＰ 外部特性切換回路
ＳＤＴ 誤差積分回路
Ｔａ アーク期間
Ｔｎ くびれ検出時間
ＴＮＤ くびれ検出時間検出回路
Ｔnd くびれ検出時間検出信号
ＴＮＲ くびれ検出時間設定回路
Ｔnr くびれ検出時間設定信号
ＴＲ トランジスタ
Ｔｓ 短絡期間
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
Ｖｏ 出力電圧
ＶＲ 電圧設定回路
Ｖｒ 電圧設定信号
Ｖｓ 短絡電圧値
Ｖta 短絡／アーク判別値
ＶＴＮ くびれ検出基準値設定回路
Ｖtn くびれ検出基準値（信号）
Ｖｗ 溶接電圧
ΔＴ 時間誤差増幅信号
ΔＶ 電圧上昇値
θ 前進角
θＲ 前進角設定回路
θｒ 前進角設定信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding wire 1a Droplet 1b Constriction 1c Spatter 2 Base material 2a Weld pool 3 Arc 4 Welding torch DR Drive circuit Dr Drive signal Ea Error amplification signal EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification signal ET Error amplification circuit EV Voltage error amplification circuit Ev Voltage error amplification signal f (θr) Advancing angle corresponding squeezing detection reference value setting function Fθ Advancing angle corresponding squeezing detection reference value setting circuit g (θr) Advancing angle corresponding squeezing detection time setting function Ia Current value ID when arc is regenerated Current detection Circuit Id Current detection signal Ip1, Ip2 Short circuit current peak value IPR Peak value setting circuit Ipr Peak value setting signal Iw Welding current ND Constriction detection control circuit Nd Constriction detection signal PM Power supply main circuit PWM Pulse width modulation circuit Pwm Pulse width modulation signal PS Welding power supply R Resistor SD Short circuit determination circuit Sd Short circuit determination signal SP External characteristic switching circuit S T error integration circuit Ta arc period Tn squeezing detection time TND squeezing detection time detection circuit Tnd squeezing detection time detection signal TNR squeezing detection time setting circuit Tnr squeezing detection time setting signal TR transistor Ts short circuit period VD voltage detection circuit Vd voltage detection signal Vo output Voltage VR Voltage setting circuit Vr Voltage setting signal Vs Short-circuit voltage value Vta Short-circuit / arc discrimination value VTN Necking detection reference value setting circuit Vtn Necking detection reference value (signal)
Vw Welding voltage ΔT Time error amplification signal ΔV Voltage increase value θ Advance angle θR Advance angle setting circuit θr Advance angle setting signal

Claims (4)

消耗電極と母材との間でアーク発生状態と短絡状態とを繰り返す消耗電極アーク溶接にあって、短絡状態からアークが再発生する前兆現象である溶滴のくびれ現象を消耗電極・母材間の電圧値又は抵抗値の変化がくびれ検出基準値に達したことによって検出し、このくびれ現象を検出すると短絡負荷に通電する溶接電流を急減させて低電流値の状態でアークを再発生させる消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法において、
溶接トーチの前進角が大きくなると、前記くびれ現象検出時点から前記アーク再発生時点までのくびれ検出時間が長くなるようにくびれ検出時間制御を行う、ことを特徴とする消耗電極アーク溶接のくびれ検出制御方法。 In consumable electrode arc welding where the arc generation state and short circuit state are repeated between the consumable electrode and the base material, the constriction phenomenon of droplets, which is a precursor to the arc re-occurring from the short circuit state, is observed between the consumable electrode and the base material. This is detected when the change in voltage value or resistance value reaches the squeezing detection reference value, and when this squeezing phenomenon is detected, the welding current that is applied to the short-circuit load is suddenly reduced and the arc is regenerated at a low current value. In the constriction detection control method of electrode arc welding,
Constriction detection time control for consumable electrode arc welding, characterized in that when the advance angle of the welding torch is increased, the squeezing detection time is controlled so that the squeezing detection time from the squeezing phenomenon detection time to the arc re-occurrence time becomes longer. Method. 前記くびれ検出時間制御を、前記前進角が大きくなると前記くびれ検出基準値を小さくすることによって行う、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くびれ検出制御方法。   2. The constriction detection control method of consumable electrode arc welding according to claim 1, wherein the constriction detection time control is performed by decreasing the constriction detection reference value when the advance angle is large. 前記くびれ検出時間を検出し、このくびれ検出時間の検出値がくびれ検出時間設定値と等しくなるようにフィードバック制御によって前記くびれ検出基準値を変化させ、
前記くびれ検出時間制御を、前記前進角が大きくなると前記くびれ検出時間設定値を大きくすることによって行う、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くびれ検出制御方法。 Detecting the squeezing detection time, changing the squeezing detection reference value by feedback control so that the detection value of the squeezing detection time is equal to the setting value of the squeezing detection time,
2. The constriction detection control method for consumable electrode arc welding according to claim 1, wherein the constriction detection time control is performed by increasing the set value of the constriction detection time when the advance angle increases. 前記前進角が大きくなるのに伴い前記短絡負荷に通電する溶接電流のピーク値が小さくなるように変化させる、
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くびれ検出制御方法。 As the advance angle increases, the peak value of the welding current flowing through the short-circuit load is changed so as to decrease.
The constriction detection control method of consumable electrode arc welding according to any one of claims 1 to 3.
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