JP6835449B2 - Output control method for arc welding power supply - Google Patents
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Description
本発明は、溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換え、短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接し、溶接電圧に重畳した異常電圧を除去しこの溶接電圧に基づいて出力制御するアーク溶接電源の出力制御方法に関するものである。 In the present invention, the feeding speed of the welding wire is alternately switched between the normal feeding period and the reverse feeding period, the short-circuit period and the arc period are repeatedly welded, and the abnormal voltage superimposed on the welding voltage is removed to obtain this welding voltage. It relates to an output control method of an arc welding power source whose output is controlled based on the above.
一般的な消耗電極式アーク溶接では、消耗電極である溶接ワイヤを一定速度で送給し、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接が行なわれる。消耗電極式アーク溶接では、溶接ワイヤと母材とが短絡期間とアーク期間とを交互に繰り返す溶接状態になることが多い。 In general consumable electrode type arc welding, welding wire, which is a consumable electrode, is fed at a constant speed, and an arc is generated between the welding wire and the base metal to perform welding. In consumable electrode type arc welding, the welding wire and the base metal are often in a welded state in which short-circuit periods and arc periods are alternately repeated.
溶接品質をさらに向上させるために、溶接ワイヤの正送と逆送とを周期的に繰り返して溶接する方法が提案されている。特許文献１の発明では、溶接電流設定値に応じた送給速度の平均値とし、溶接ワイヤの正送と逆送との周波数及び振幅を溶接電流設定値に応じた値としている。溶接ワイヤの正送と逆送とを繰り返す溶接方法では、定速送給の従来技術に比べて、短絡とアークとの繰り返しの周期を安定化させることができる。
In order to further improve the welding quality, a method has been proposed in which the welding wire is periodically repeatedly fed forward and backward. In the invention of
消耗電極式アーク溶接においては、溶接ワイヤの先端と母材との最短距離である見かけのアーク長（以下、単にアーク長という）を適正値に維持することが、良好な溶接品質を得るためには重要である。このために、アーク溶接電源はアーク期間中は定電圧制御される。これは、アーク長と溶接電圧とが比例関係にあることを利用して、アーク長を溶接電圧で検出し、この溶接電圧検出値が適正アーク長に相当する電圧設定値と等しくなるように出力制御することでアーク長を適正値に維持するためである。したがって、このアーク長制御の安定化のためには、アーク長を溶接電圧によって高精度に検出する必要がある。 In consumable electrode type arc welding, maintaining the apparent arc length (hereinafter simply referred to as the arc length), which is the shortest distance between the tip of the welding wire and the base metal, at an appropriate value is necessary to obtain good welding quality. Is important. Therefore, the arc welding power supply is controlled by a constant voltage during the arc period. This utilizes the fact that the arc length and the welding voltage are in a proportional relationship, the arc length is detected by the welding voltage, and the welding voltage detection value is output so as to be equal to the voltage set value corresponding to the appropriate arc length. This is to maintain the arc length at an appropriate value by controlling it. Therefore, in order to stabilize the arc length control, it is necessary to detect the arc length with high accuracy by the welding voltage.
消耗電極式アーク溶接は電極プラス極性ＥＰで行うのが通常であるので、溶接ワイヤ先端部に陽極点が形成され、母材表面に陰極点が形成されて、陽極点と陰極点との間にアークが発生する。陽極点はワイヤ先端部付近に形成された状態でほとんど移動しない。これに対して、陰極点は、母材表面の酸化皮膜のある部分を目指してふらふらと移動する。さらに、陰極点は、母材表面の汚れ、溶融池の運動状態、溶融池からのガス放出等によってもふらつく。短時間に陰極点の形成位置が変化しても見かけのアーク長は変化しない。これは、見かけのアーク長はワイヤ送給速度とワイヤ溶融速度との差によって変化するために、十数ms以下の短時間では微小にしか変化できない。しかし、上述した種々の原因によって陰極点がふらつくと溶接電圧に異常電圧が重畳する。この異常電圧は見かけのアーク長とは何ら比例しない電圧である。このために、この異常電圧が重畳した溶接電圧に基づいて出力制御を行うと、アーク長制御系が不安定になり、溶接品質が悪くなる。溶接電圧検出値から異常電圧を除去して見かけのアーク長と比例関係にある溶接電圧検出値を生成する方法が特許文献２に開示されている。
Since the consumable electrode type arc welding is usually performed with the electrode positive polarity EP, an anode point is formed at the tip of the welding wire, a cathode point is formed on the surface of the base metal, and an anode point is formed between the anode point and the cathode point. An arc is generated. The anode point hardly moves in the state of being formed near the tip of the wire. On the other hand, the cathode point moves steadily toward the portion of the base material surface where the oxide film is present. Furthermore, the cathode point also fluctuates due to dirt on the surface of the base metal, the motion state of the molten pool, gas release from the molten pool, and the like. Even if the formation position of the cathode point changes in a short time, the apparent arc length does not change. This is because the apparent arc length changes depending on the difference between the wire feeding rate and the wire melting rate, so that it can change only slightly in a short time of a dozen ms or less. However, when the cathode point fluctuates due to the various causes described above, an abnormal voltage is superimposed on the welding voltage. This abnormal voltage is a voltage that is not proportional to the apparent arc length. Therefore, if the output is controlled based on the welding voltage on which this abnormal voltage is superimposed, the arc length control system becomes unstable and the welding quality deteriorates.
特許文献２の発明では、溶接電源の電流容量を複数の電流領域に分割し、これらの電流領域ごとに基準溶接電圧値を設定する。溶接電流及び溶接電圧を検出し、溶接電流の検出値によって適合する電流領域を選択し、この選択された電流領域の基準溶接電圧値を中心値として許容範囲内に溶接電圧の検出値を制限して、異常電圧を除去した溶接電圧制限値を算出する。そして、この溶接電圧制限値に基づいて溶接電圧を出力制御する。
In the invention of
溶接ワイヤの正送と逆送とを繰り返し、異常電圧を除去した溶接電圧に基づいて出力制御する溶接方法は、主に母材が鉄鋼材であるときに使用されている。この溶接方法を、ステンレス鋼材に適用すると、アークが不安定になりスパッタ量が増加するという問題がある。これは、第１に、アーク期間中に送給速度が連続的かつ急峻に変化しているために、見かけのアーク長の変化が大きくなるためである。第２に、ステンレス鋼のアーク溶接は、鉄鋼のアーク溶接よりもアーク安定性が悪いために、みかけのアーク長の変化が大きくなるためである。 A welding method in which the welding wire is repeatedly forward and reversely fed and the output is controlled based on the welding voltage from which the abnormal voltage is removed is mainly used when the base metal is a steel material. When this welding method is applied to a stainless steel material, there is a problem that the arc becomes unstable and the amount of sputtering increases. This is because, firstly, since the feed rate changes continuously and steeply during the arc period, the apparent change in arc length becomes large. Secondly, arc welding of stainless steel has lower arc stability than arc welding of steel, so that the apparent arc length changes significantly.
そこで、本発明では、溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換え、異常電圧を除去した溶接電圧に基づいて出力制御する溶接方法において、母材の材質がステンレス鋼であっても、アークが安定し、かつ、スパッタ発生量も少ない溶接が可能となるアーク溶接電源の出力制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, in the welding method in which the feeding speed of the welding wire is alternately switched between the normal feeding period and the reverse feeding period and the output is controlled based on the welding voltage from which the abnormal voltage is removed, the material of the base material is stainless steel. Even so, it is an object of the present invention to provide a method for controlling the output of an arc welding power source, which enables welding in which the arc is stable and the amount of spatter generated is small.
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換え、短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接し、
溶接電流及び溶接電圧を検出し、前記溶接電流の検出値に対応した基準電圧値を中心値とする予め定めた許容範囲を設定し、前記溶接電圧の検出値が前記許容範囲の上限値以上のときは前記上限値に変換し、前記溶接電圧の検出値が前記許容範囲の下限値以下のときは前記下限値に変換し、その変換した値を電圧制限値として出力する異常電圧除去制御を行い、
この電圧制限値に基づいて前記溶接電圧を出力制御するアーク溶接電源の出力制御方法において、
前記許容範囲を、シールドガスに占める不活性ガスの体積％が大きくなるほど大きな値に設定する、
ことを特徴とするアーク溶接電源の出力制御方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of
The feed rate of the welding wire is switched alternately between the normal feed period and the reverse feed period, and the short circuit period and the arc period are repeated for welding.
The welding current and welding voltage are detected, a predetermined allowable range centered on the reference voltage value corresponding to the detected value of the welding current is set, and the detected value of the welding voltage is equal to or higher than the upper limit value of the allowable range. When the detection value of the welding voltage is equal to or less than the lower limit value of the allowable range, it is converted to the upper limit value, and the converted value is output as a voltage limit value. Abnormal voltage removal control is performed. ,
In the output control method of the arc welding power source that outputs and controls the welding voltage based on this voltage limit value,
The permissible range is set to a larger value as the volume% of the inert gas in the shield gas increases.
This is an output control method for an arc welding power source.
請求項２の発明は、
前記アーク期間中の前記溶接電流の変化率が基準変化率以上となる期間を含む所定期間中は、前記異常電圧除去制御を停止する、
ことを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接電源の出力制御方法である。
The invention of
The abnormal voltage removal control is stopped during a predetermined period including a period in which the rate of change of the welding current during the arc period is equal to or greater than the reference rate of change.
The method for controlling the output of an arc welding power source according to
請求項３の発明は、
前記送給速度が逆送減速値となる期間を含む所定期間中は、前記異常電圧除去制御を停止する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアーク溶接電源の出力制御方法である。
The invention of
During a predetermined period including a period in which the feed rate becomes the reverse feed deceleration value, the abnormal voltage removal control is stopped.
The method for controlling the output of an arc welding power source according to
本発明によれば、溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換え、異常電圧を除去した溶接電圧に基づいて出力制御する溶接方法において、母材の材質がステンレス鋼であっても、アークが安定し、かつ、スパッタ発生量も少ない溶接が可能となる。 According to the present invention, in a welding method in which the feed rate of the welding wire is alternately switched between the normal feed period and the reverse feed period and the output is controlled based on the welding voltage from which the abnormal voltage is removed, the material of the base material is stainless steel. Even so, welding is possible with a stable arc and a small amount of spatter generated.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
［実施の形態１］
実施の形態１の発明は、異常電圧除去制御の許容範囲を、母材の材質がステンレス鋼であるときは鉄鋼であるときよりも大きな値に設定するものである。
[Embodiment 1]
The invention of the first embodiment sets the permissible range of abnormal voltage removal control to a value larger when the base material is stainless steel than when it is steel.
図１は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接電源の出力制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。 FIG. 1 is a block diagram of a welding power source for carrying out the output control method of the arc welding power source according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, each block will be described with reference to the figure.
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、後述する誤差増幅信号Ｅａに従ってインバータ制御等による出力制御を行い、出力電圧Ｅ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次整流器、整流された直流を平滑する平滑コンデンサ、平滑された直流を高周波交流に変換する上記の誤差増幅信号Ｅａによって駆動されるインバータ回路、高周波交流を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直流に整流する２次整流器を備えている。 The power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) such as three-phase 200V as an input, performs output control by inverter control or the like according to an error amplification signal Ea described later, and outputs an output voltage E. Although not shown, this power supply main circuit PM is driven by a primary rectifier that rectifies a commercial power supply, a smoothing capacitor that smoothes the rectified direct current, and the above-mentioned error amplification signal Ea that converts the smoothed direct current into high-frequency alternating current. It is equipped with an inverter circuit to be used, a high-frequency transformer that lowers the high-frequency AC to a voltage value suitable for welding, and a secondary rectifier that rectifies the lowered high-frequency AC to DC.
リアクトルＷＬは、上記の出力電圧Ｅを平滑する。このリアクトルＷＬのインダクタンス値は、例えば１００μＨである。 The reactor WL smoothes the output voltage E. The inductance value of this reactor WL is, for example, 100 μH.
送給モータＷＭは、後述する送給制御信号Ｆｃを入力として、正送と逆送とを交互に繰り返して溶接ワイヤ１を送給速度Ｆｗで送給する。送給モータＷＭには、過渡応答性の速いモータが使用される。溶接ワイヤ１の送給速度Ｆｗの変化率及び送給方向の反転を速くするために、送給モータＷＭは溶接トーチ４の先端の近くに設置される場合がある。また、送給モータＷＭを２個使用して、プッシュプル方式の送給系とする場合もある。
The feed motor WM receives the feed control signal Fc, which will be described later, as an input, and alternately repeats forward feed and reverse feed to feed the
溶接ワイヤ１は、上記の送給モータＷＭに結合された送給ロール５の回転によって溶接トーチ４内を送給されて、母材２との間にアーク３が発生する。溶接トーチ４内の給電チップ（図示は省略）と母材２との間には溶接電圧Ｖｗが印加し、溶接電流Ｉｗが通電する。
The
材質選択回路ＭＳは、母材の材質に対応した番号を溶接作業者が選択すると、その番号の値となる材質選択信号Ｍｓを出力する。例えば、鉄鋼を選択するとＭｓ＝１となり、ステンレス鋼を選択するとＭｓ＝２となる。 When the welding operator selects a number corresponding to the material of the base material, the material selection circuit MS outputs a material selection signal Ms which is the value of the number. For example, if steel is selected, Ms = 1, and if stainless steel is selected, Ms = 2.
電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流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、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。短絡判別回路ＳＤは、上記の電圧検出信号Ｖｄを入力として、この値が予め定めた短絡判別値（１０Ｖ程度）未満のときは短絡期間にあると判別してＨｉｇｈレベルになり、以上のときはアーク期間にあると判別してＬｏｗレベルになる短絡判別信号Ｓｄを出力する。 The current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs the current detection signal Id. The voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a voltage detection signal Vd. The short-circuit discrimination circuit SD takes the above voltage detection signal Vd as an input, and when this value is less than the predetermined short-circuit discrimination value (about 10V), it determines that it is in the short-circuit period and reaches the High level. The short-circuit determination signal Sd that determines that the arc period is in the low level is output.
基準電圧値設定回路ＶＣは、上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、電流検出信号Ｉｄの値に対応した予め定めた基準電圧値信号Ｖｃを出力する。例えば、この回路には、Ｖｃ＝ａ×Ｉｄ＋ｂの関数が記憶されている。ａ及びｂは正の定数である。 The reference voltage value setting circuit VC takes the above-mentioned current detection signal Id as an input and outputs a predetermined reference voltage value signal Vc corresponding to the value of the current detection signal Id. For example, a function of Vc = a × Id + b is stored in this circuit. a and b are positive constants.
許容範囲設定回路ＨＲは、上記の材質選択信号Ｍｓを入力として、材質選択信号Ｍｓに適合した予め定めた許容範囲設定信号Ｈｒを出力する。 The permissible range setting circuit HR receives the above-mentioned material selection signal Ms as an input, and outputs a predetermined permissible range setting signal Hr suitable for the material selection signal Ms.
異常電圧除去回路ＶＦは、上記の電圧検出信号Ｖｄ、上記の基準電圧値信号Ｖｃ及び上記の許容範囲設定信号Ｈｒを入力として、電圧検出信号Ｖｄの値を基準電圧値信号Ｖｃを中心値とする許容範囲Ｖｃ±Ｈｒ内に制限して、電圧制限値信号ｖｆを出力する。 The abnormal voltage removal circuit VF takes the above voltage detection signal Vd, the above reference voltage value signal Vc, and the above tolerance setting signal Hr as inputs, and sets the value of the voltage detection signal Vd as the center value of the reference voltage value signal Vc. The voltage limit value signal vf is output by limiting the voltage within the allowable range Vc ± Hr.
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。 The voltage setting circuit VR outputs a predetermined voltage setting signal Vr.
電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の電圧設定信号Ｖｒ及び上記の電圧制限値信号Ｖｆを入力として、電圧設定信号Ｖｒ（＋）と電圧制限値信号Ｖｆ（−）との誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。 The voltage error amplifier circuit EV takes the above voltage setting signal Vr and the above voltage limit value signal Vf as inputs, and amplifies the error between the voltage setting signal Vr (+) and the voltage limit value signal Vf (-) to obtain a voltage. The error amplification signal Ev is output.
正送加速期間設定回路ＴＳＵＲは、予め定めた正送加速期間設定信号Ｔsurを出力する。 The forward feed acceleration period setting circuit TUR outputs a predetermined forward feed acceleration period setting signal Tsur.
正送減速期間設定回路ＴＳＤＲは、予め定めた正送減速期間設定信号Ｔsdrを出力する。 The forward deceleration period setting circuit TSDR outputs a predetermined forward deceleration period setting signal Tsdr.
逆送加速期間設定回路ＴＲＵＲは、予め定めた逆送加速期間設定信号Ｔrurを出力する。 The reverse feed acceleration period setting circuit TRUR outputs a predetermined reverse feed acceleration period setting signal Trur.
逆送減速期間設定回路ＴＲＤＲは、予め定めた逆送減速期間設定信号Ｔrdrを出力する。 The reverse feed / deceleration period setting circuit TRDR outputs a predetermined reverse feed / deceleration period setting signal Trdr.
正送ピーク値設定回路ＷＳＲは、予め定めた正送ピーク値設定信号Ｗsrを出力する。 The forward peak value setting circuit WSR outputs a predetermined forward peak value setting signal Wsr.
逆送ピーク値設定回路ＷＲＲは、予め定めた逆送ピーク値設定信号Ｗrrを出力する。 The reverse feed peak value setting circuit WRR outputs a predetermined reverse feed peak value setting signal Wrr.
送給速度設定回路ＦＲは、上記の正送加速期間設定信号Ｔsur、上記の正送減速期間設定信号Ｔsdr、上記の逆送加速期間設定信号Ｔrur、上記の逆送減速期間設定信号Ｔrdr、上記の正送ピーク値設定信号Ｗsr、上記の逆送ピーク値設定信号Ｗrr及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、以下の処理によって生成された送給速度パターンを送給速度設定信号Ｆｒとして出力する。この送給速度設定信号Ｆｒが０以上のときは正送期間となり、０未満のときは逆送期間となる。
１）正送加速期間設定信号Ｔsurによって定まる正送加速期間Ｔsu中は０から正送ピーク値設定信号Ｗsrによって定まる正の値の正送ピーク値Ｗspまで直線状に加速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
２）続いて、正送ピーク期間Ｔsp中は、上記の正送ピーク値Ｗspを維持する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
３）短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)からＨｉｇｈレベル(短絡期間)に変化すると、正送減速期間設定信号Ｔsdrによって定まる正送減速期間Ｔsdに移行し、上記の正送ピーク値Ｗspから０まで直線状に減速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
４）続いて、逆送加速期間設定信号Ｔrurによって定まる逆送加速期間Ｔru中は０から逆送ピーク値設定信号Ｗrrによって定まる負の値の逆送ピーク値Ｗrpまで直線状に加速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
５）続いて、逆送ピーク期間Ｔrp中は、上記の逆送ピーク値Ｗrpを維持する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
６）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル(短絡期間)からＬｏｗレベル(アーク期間)に変化すると、逆送減速期間設定信号Ｔrdrによって定まる逆送減速期間Ｔrdに移行し、上記の逆送ピーク値Ｗrpから０まで直線状に減速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
７）上記の１）〜６）を繰り返すことによって正負の台形波状に変化する送給パターンの送給速度設定信号Ｆｒが生成される。
The feed rate setting circuit FR includes the forward feed acceleration period setting signal Tsur, the forward feed deceleration period setting signal Tsdr, the reverse feed acceleration period setting signal Trur, the reverse feed deceleration period setting signal Trdr, and the above. The normal feed peak value setting signal Wsr, the reverse peak value setting signal Wrr, and the short circuit determination signal Sd are input, and the feed rate pattern generated by the following processing is output as the feed rate setting signal Fr. When the feed rate setting signal Fr is 0 or more, the normal feed period is set, and when it is less than 0, the reverse feed period is set.
1) Forward acceleration period setting signal During the forward acceleration period Tsur, which is determined by Tsur, the feed rate setting signal Fr accelerates linearly from 0 to the positive value of the forward peak value Wsp, which is determined by the positive peak value setting signal Wsr. Is output.
2) Subsequently, during the normal feed peak period Tsp, the feed rate setting signal Fr that maintains the above normal feed peak value Wsp is output.
3) When the short-circuit discrimination signal Sd changes from the Low level (arc period) to the High level (short-circuit period), the process shifts to the forward deceleration period Tsd determined by the forward deceleration period setting signal Tsdr, and from the above normal forward peak value Wsp. The feed rate setting signal Fr that decelerates linearly to 0 is output.
4) Subsequently, during the reverse feed acceleration period Tru determined by the reverse feed acceleration period setting signal Trur, the feed rate linearly accelerates from 0 to the negative value reverse feed peak value Wrp determined by the reverse feed peak value setting signal Wrr. The setting signal Fr is output.
5) Subsequently, during the reverse feed peak period Trp, the feed rate setting signal Fr that maintains the above reverse feed peak value Wrp is output.
6) When the short-circuit discrimination signal Sd changes from the High level (short-circuit period) to the Low level (arc period), it shifts to the reverse-forward deceleration period Trd determined by the reverse-forward deceleration period setting signal Trdr, and from the above-mentioned reverse-forward peak value Wrp. The feed rate setting signal Fr that decelerates linearly to 0 is output.
7) By repeating the above 1) to 6), a feed rate setting signal Fr of a feed pattern that changes in a positive or negative trapezoidal wave shape is generated.
送給制御回路ＦＣは、上記の送給速度設定信号Ｆｒを入力として、送給速度設定信号Ｆｒの値に相当する送給速度Ｆｗで溶接ワイヤ１を送給するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力する。
The feed control circuit FC receives the above feed speed setting signal Fr as an input, and feeds a feed control signal Fc for feeding the
減流抵抗器Ｒは、上記のリアクトルＷＬと溶接トーチ４との間に挿入される。この減流抵抗器Ｒの値は、短絡負荷（０．０１〜０．０３Ω程度）の１０倍以上大きな値（０．５〜３Ω程度）に設定される。この減流抵抗器Ｒが通電路に挿入されると、リアクトルＷＬ及び外部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る。
The flow-reducing resistor R is inserted between the reactor WL and the
トランジスタＴＲは、上記の減流抵抗器Ｒと並列に接続されて、後述する駆動信号Ｄｒに従ってオン又はオフ制御される。 The transistor TR is connected in parallel with the current-reducing resistor R described above, and is controlled on or off according to a drive signal Dr described later.
くびれ検出回路ＮＤは、上記の短絡判別信号Ｓｄ、上記の電圧検出信号Ｖｄ及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）であるときの電圧検出信号Ｖｄの電圧上昇値が基準値に達した時点でくびれの形成状態が基準状態になったと判別してＨｉｇｈレベルとなり、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）に変化した時点でＬｏｗレベルになるくびれ検出信号Ｎｄを出力する。また、短絡期間中の電圧検出信号Ｖｄの微分値がそれに対応した基準値に達した時点でくびれ検出信号ＮｄをＨｉｇｈレベルに変化させるようにしても良い。さらに、電圧検出信号Ｖｄの値を電流検出信号Ｉｄの値で除算して溶滴の抵抗値を算出し、この抵抗値の微分値がそれに対応する基準値に達した時点でくびれ検出信号ＮｄをＨｉｇｈレベルに変化させるようにしても良い。 The constriction detection circuit ND receives the above-mentioned short-circuit discrimination signal Sd, the above-mentioned voltage detection signal Vd, and the above-mentioned current detection signal Id as inputs, and receives the above-mentioned short-circuit discrimination signal Sd as the voltage detection signal Vd when the short-circuit discrimination signal Sd is at the High level (short-circuit period). Constriction detection that determines that the constriction formation state has reached the reference state when the voltage rise value reaches the reference value and reaches the High level, and reaches the Low level when the short-circuit discrimination signal Sd changes to the Low level (arc period). The signal Nd is output. Further, the constriction detection signal Nd may be changed to the High level when the differential value of the voltage detection signal Vd during the short-circuit period reaches the corresponding reference value. Further, the value of the voltage detection signal Vd is divided by the value of the current detection signal Id to calculate the resistance value of the droplet, and when the differential value of this resistance value reaches the corresponding reference value, the constriction detection signal Nd is obtained. It may be changed to a high level.
低レベル電流設定回路ＩＬＲは、予め定めた低レベル電流設定信号Ｉlrを出力する。電流比較回路ＣＭは、この低レベル電流設定信号Ｉlr及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、Ｉｄ＜ＩlrのときはＨｉｇｈレベルになり、Ｉｄ≧ＩlrのときはＬｏｗレベルになる電流比較信号Ｃｍを出力する。 The low level current setting circuit ILR outputs a predetermined low level current setting signal Ilr. The current comparison circuit CM takes the low level current setting signal Ilr and the above current detection signal Id as inputs, and sets the current comparison signal Cm to the High level when Id <Ilr and the Low level when Id ≥ Ilr. Output.
駆動回路ＤＲは、上記の電流比較信号Ｃｍ及び上記のくびれ検出信号Ｎｄを入力として、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化するとＬｏｗレベルに変化し、その後に電流比較信号ＣｍがＨｉｇｈレベルに変化するとＨｉｇｈレベルに変化する駆動信号Ｄｒを上記のトランジスタＴＲのベース端子に出力する。したがって、この駆動信号Ｄｒはくびれが検出されるとＬｏｗレベルになり、トランジスタＴＲがオフ状態になり通電路に減流抵抗器Ｒが挿入されるので、短絡負荷を通電する溶接電流Ｉｗは急減する。そして、急減した溶接電流Ｉｗの値が低レベル電流設定信号Ｉlrの値まで減少すると、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルになり、トランジスタＴＲがオン状態になるので、減流抵抗器Ｒは短絡されて通常の状態に戻る。 When the current comparison signal Cm and the constriction detection signal Nd are input, the drive circuit DR changes to the Low level when the constriction detection signal Nd changes to the High level, and then changes to the High level when the current comparison signal Cm changes to the High level. The drive signal Dr that changes to the High level is output to the base terminal of the above-mentioned transistor TR. Therefore, when the constriction is detected, the drive signal Dr becomes Low level, the transistor TR is turned off, and the current reducing resistor R is inserted into the energizing path, so that the welding current Iw that energizes the short-circuit load sharply decreases. .. Then, when the value of the suddenly reduced welding current Iw decreases to the value of the low level current setting signal Ilr, the drive signal Dr becomes the High level and the transistor TR is turned on, so that the current reduction resistor R is short-circuited and normally. Return to the state of.
電流制御設定回路ＩＣＲは、上記の短絡判別信号Ｓｄ、上記の低レベル電流設定信号Ｉlr及び上記のくびれ検出信号Ｎｄを入力として、以下の処理を行い、電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
１）短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)のときは、低レベル電流設定信号Ｉlrとなる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
２）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル(短絡期間)に変化すると、予め定めた初期期間中は予め定めた初期電流設定値となり、その後は予め定めた短絡時傾斜で予め定めた短絡時ピーク設定値まで上昇してその値を維持する電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
３）その後に、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化すると、低レベル電流設定信号Ｉlrの値となる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
The current control setting circuit ICR receives the above-mentioned short-circuit discrimination signal Sd, the above-mentioned low-level current setting signal Ilr, and the above-mentioned constriction detection signal Nd as inputs, performs the following processing, and outputs the current control setting signal Icr.
1) When the short-circuit discrimination signal Sd is at the Low level (arc period), the current control setting signal Icr which becomes the low level current setting signal Ilr is output.
2) When the short-circuit discrimination signal Sd changes to the High level (short-circuit period), the initial current set value becomes a predetermined value during the predetermined initial period, and then the short-circuit peak set value predetermined with the predetermined short-circuit slope. The current control setting signal Icr that rises to and maintains that value is output.
3) After that, when the constriction detection signal Nd changes to the High level, the current control setting signal Icr, which is the value of the low level current setting signal Ilr, is output.
電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流制御設定信号Ｉcr及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、電流制御設定信号Ｉcr（＋）と電流検出信号Ｉｄ（−）との誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。 The current error amplifier circuit EI uses the above-mentioned current control setting signal Icr and the above-mentioned current detection signal Id as inputs, and amplifies the error between the current control setting signal Icr (+) and the current detection signal Id (-) to amplify the current. The error amplification signal Ei is output.
小電流期間回路ＳＴＤは、上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)に変化した時点から予め定めた電流降下時間が経過した時点でＨｉｇｈレベルになり、その後に短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル(短絡期間)になるとＬｏｗレベルになる小電流期間信号Ｓtdを出力する。 The short-circuit discrimination signal Sd is input to the small-current period circuit STD, and the short-circuit discrimination signal Sd reaches the High level when a predetermined current drop time elapses from the time when the short-circuit discrimination signal Sd changes to the Low level (arc period). When the short-circuit discrimination signal Sd reaches the High level (short-circuit period), the small current period signal Std that becomes the Low level is output.
電源特性切換回路ＳＷは、上記の電流誤差増幅信号Ｅｉ、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖ、上記の短絡判別信号Ｓｄ及び上記の小電流期間信号Ｓtdを入力として、以下の処理を行い、誤差増幅信号Ｅａを出力する。
１）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル(短絡期間)に変化した時点から、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)に変化して予め定めた遅延期間が経過した時点までの期間中は、電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。
２）その後のアーク期間中は、電圧誤差増幅信号Ｅｖを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。
３）その後のアーク期間中に小電流期間信号ＳtdがＨｉｇｈレベルとなる期間中は、電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。
この回路によって、溶接電源の特性は、短絡期間、遅延期間及び小電流期間中は定電流特性となり、それ以外のアーク期間中は定電圧特性となる。
The power supply characteristic switching circuit SW receives the above-mentioned current error amplification signal Ei, the above-mentioned voltage error amplification signal Ev, the above-mentioned short-circuit discrimination signal Sd, and the above-mentioned small current period signal Std as inputs, and performs the following processing to perform the following processing to perform the following processing. Output Ea.
1) During the period from the time when the short-circuit discrimination signal Sd changes to the High level (short-circuit period) to the time when the short-circuit discrimination signal Sd changes to the Low level (arc period) and a predetermined delay period elapses, the current The error amplification signal Ei is output as the error amplification signal Ea.
2) During the subsequent arc period, the voltage error amplification signal Ev is output as the error amplification signal Ea.
3) During the period when the small current period signal Std becomes the High level during the subsequent arc period, the current error amplification signal Ei is output as the error amplification signal Ea.
With this circuit, the characteristics of the welding power supply become constant current characteristics during the short circuit period, delay period and small current period, and constant voltage characteristics during the other arc periods.
図２は、本発明の実施の形態１に係るアーク溶接電源の出力制御方法を示す図１の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図(Ｄ)は短絡判別信号Ｓｄの時間変化を示し、同図(Ｅ)は小電流期間信号Ｓtdの時間変化を示し、同図(Ｆ)は電圧制限値信号Ｖｆの時間変化を示す。以下、同図を参照して各信号の動作について説明する。 FIG. 2 is a timing chart of each signal in the welding power supply of FIG. 1 showing an output control method of the arc welding power supply according to the first embodiment of the present invention. FIG. (A) shows the time change of the feed rate Fw, FIG. (B) shows the time change of the welding current Iw, and FIG. 3C shows the time change of the welding voltage Vw. ) Indicates the time change of the short-circuit discrimination signal Sd, FIG. 3E shows the time change of the small current period signal Std, and FIG. FF shows the time change of the voltage limit value signal Vf. Hereinafter, the operation of each signal will be described with reference to the figure.
同図（Ａ）に示す送給速度Ｆｗは、図１の送給速度設定回路ＦＲから出力される送給速度設定信号Ｆｒの値に制御される。送給速度Ｆｗは、図１の正送加速期間設定信号Ｔsurによって定まる正送加速期間Ｔsu、短絡が発生するまで継続する正送ピーク期間Ｔsp、図１の正送減速期間設定信号Ｔsdrによって定まる正送減速期間Ｔsd、図１の逆送加速期間設定信号Ｔrurによって定まる逆送加速期間Ｔru、アークが発生するまで継続する逆送ピーク期間Ｔrp及び図１の逆送減速期間設定信号Ｔrdrによって定まる逆送減速期間Ｔrdから形成される。さらに、正送ピーク値Ｗspは図１の正送ピーク値設定信号Ｗsrによって定まり、逆送ピーク値Ｗrpは図１の逆送ピーク値設定信号Ｗrrによって定まる。この結果、送給速度設定信号Ｆｒは、正負の略台形波波状に変化する送給パターンとなる。 The feed rate Fw shown in FIG. 1A is controlled by the value of the feed rate setting signal Fr output from the feed rate setting circuit FR of FIG. The feed rate Fw is determined by the normal feed acceleration period setting signal Tsur in FIG. 1, the normal feed peak period Tsp that continues until a short circuit occurs, and the positive feed deceleration period setting signal Tsdr in FIG. Forward / deceleration period Tsd, reverse feed acceleration period Tru determined by the reverse feed acceleration period setting signal Trur in FIG. 1, reverse feed peak period Trp that continues until an arc is generated, and reverse feed determined by the reverse feed deceleration period setting signal Trdr in FIG. It is formed from the deceleration period Trd. Further, the forward peak value Wsp is determined by the forward peak value setting signal Wsr in FIG. 1, and the reverse peak value Wrp is determined by the reverse peak value setting signal Wrr in FIG. As a result, the feed rate setting signal Fr becomes a feed pattern that changes in a substantially trapezoidal wave shape of positive and negative.
［時刻ｔ１〜ｔ４の短絡期間の動作］
正送ピーク期間Ｔsp中の時刻ｔ１において短絡が発生すると、同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値に急減するので、同図(Ｄ)に示すように、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル(短絡期間)に変化する。これに応動して、時刻ｔ１〜ｔ２の予め定めた正送減速期間Ｔsdに移行し、同図(Ａ)に示すように、送給速度Ｆｗは上記の正送ピーク値Ｗspから０まで減速する。例えば、正送減速期間Ｔsd＝１msに設定される。
[Operation during short-circuit period at times t1 to t4]
When a short circuit occurs at time t1 during the normal feed peak period Tsp, the welding voltage Vw drops sharply to a short circuit voltage value of several V as shown in FIG. 6C. Therefore, as shown in FIG. The short-circuit discrimination signal Sd changes to the High level (short-circuit period). In response to this, the process shifts to the predetermined normal feed deceleration period Tsd at times t1 to t2, and as shown in FIG. (A), the feed rate Fw decelerates from the above normal feed peak value Wsp to 0. .. For example, the forward deceleration period Tsd = 1 ms is set.
同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは時刻ｔ２〜ｔ３の予め定めた逆送加速期間Ｔruに入り、０から上記の逆送ピーク値Ｗrpまで加速する。この期間中は短絡期間が継続している。例えば、逆送加速期間Ｔru＝１msに設定される。 As shown in FIG. 3A, the feed rate Fw enters the predetermined reverse feed acceleration period Tru at time t2 to t3, and accelerates from 0 to the above-mentioned reverse feed peak value Wrp. The short-circuit period continues during this period. For example, the reverse feed acceleration period Tru = 1 ms is set.
時刻ｔ３において逆送加速期間Ｔruが終了すると、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは逆送ピーク期間Ｔrpに入り、上記の逆送ピーク値Ｗrpになる。逆送ピーク期間Ｔrpは、時刻ｔ４にアークが発生するまで継続する。したがって、時刻ｔ１〜ｔ４の期間が短絡期間となる。逆送ピーク期間Ｔrpは所定値ではないが、４ms程度となる。また、例えば、逆送ピーク値Ｗrp＝−３０m/minに設定される。 When the reverse feed acceleration period Tru ends at time t3, the feed rate Fw enters the reverse feed peak period Trp and reaches the above reverse feed peak value Wrp, as shown in FIG. The reverse peak period Trp continues until an arc is generated at time t4. Therefore, the period at times t1 to t4 is the short-circuit period. The reverse peak period Trp is not a predetermined value, but it is about 4 ms. Further, for example, the reverse feed peak value Wrp = −30 m / min is set.
同図(Ｂ)に示すように、時刻ｔ１〜ｔ４の短絡期間中の溶接電流Ｉｗは、予め定めた初期期間中は予め定めた初期電流値となる。その後、溶接電流Ｉｗは、予め定めた短絡時傾斜で上昇し、予め定めた短絡時ピーク値に達するとその値を維持する。 As shown in FIG. 3B, the welding current Iw during the short-circuit period at times t1 to t4 becomes a predetermined initial current value during the predetermined initial period. After that, the welding current Iw rises at a predetermined short-circuit inclination, and maintains that value when the predetermined short-circuit peak value is reached.
同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、溶接電流Ｉｗが短絡時ピーク値となるあたりから上昇する。これは、溶接ワイヤ１の逆送及び溶接電流Ｉｗによるピンチ力の作用により、溶接ワイヤ１の先端の溶滴にくびれが次第に形成されるためである。
As shown in FIG. 6C, the welding voltage Vw rises from the point where the welding current Iw reaches the peak value at the time of short circuit. This is because the back feed of the
その後に溶接電圧Ｖｗの電圧上昇値が基準値に達すると、くびれの形成状態が基準状態になったと判別して、図１のくびれ検出信号ＮｄはＨｉｇｈレベルに変化する。 After that, when the voltage rise value of the welding voltage Vw reaches the reference value, it is determined that the constriction formation state has reached the reference state, and the constriction detection signal Nd in FIG. 1 changes to the High level.
くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルになったことに応動して、図１の駆動信号ＤｒはＬｏｗレベルになるので、図１のトランジスタＴＲはオフ状態となり図１の減流抵抗器Ｒが通電路に挿入される。同時に、図１の電流制御設定信号Ｉcrが低レベル電流設定信号Ｉlrの値に小さくなる。このために、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは短絡時ピーク値から低レベル電流値へと急減する。そして、溶接電流Ｉｗが低レベル電流値まで減少すると、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルに戻るので、トランジスタＴＲはオン状態となり減流抵抗器Ｒは短絡される。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、電流制御設定信号Ｉcrが低レベル電流設定信号Ｉlrのままであるので、アーク再発生から予め定めた遅延期間が経過するまでは低レベル電流値を維持する。したがって、トランジスタＴＲは、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化した時点から溶接電流Ｉｗが低レベル電流値に減少するまでの期間のみオフ状態となる。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、溶接電流Ｉｗが小さくなるので一旦減少した後に急上昇する。同図(Ｆ)に示すように、電圧制限値信号Ｖｆは、時刻ｔ１〜ｔ４の短絡期間中は、異常電圧除去制御は行われないので、同図(Ｃ）に示す溶接電圧Ｖｗと相似形の波形となる。 In response to the constriction detection signal Nd reaching the High level, the drive signal Dr in FIG. 1 becomes the Low level, so that the transistor TR in FIG. 1 is in the off state and the current reduction resistor R in FIG. 1 is in the energized path. Will be inserted. At the same time, the current control setting signal Icr of FIG. 1 becomes smaller than the value of the low level current setting signal Ilr. Therefore, as shown in FIG. 6B, the welding current Iw sharply decreases from the peak value at the time of short circuit to the low level current value. Then, when the welding current Iw decreases to a low level current value, the drive signal Dr returns to the high level, so that the transistor TR is turned on and the current reducing resistor R is short-circuited. As shown in FIG. 3B, since the current control setting signal Icr remains the low level current setting signal Ilr, the welding current Iw is a low level current from the recurrence of the arc until the predetermined delay period elapses. Keep the value. Therefore, the transistor TR is turned off only during the period from the time when the constriction detection signal Nd changes to the High level until the welding current Iw decreases to the low level current value. As shown in FIG. 3C, the welding voltage Vw decreases once and then rises sharply because the welding current Iw becomes small. As shown in FIG. 3F, the voltage limit value signal Vf is similar to the welding voltage Vw shown in FIG. 6C because the abnormal voltage removal control is not performed during the short-circuit period at times t1 to t4. It becomes the waveform of.
上述した各パラメータは、例えば以下の値に設定される。初期電流＝４０Ａ、初期期間＝０．５ms、短絡時傾斜＝２ms、短絡時ピーク値＝４００Ａ低レベル電流値＝５０Ａ、遅延期間＝１ms。 Each of the above-mentioned parameters is set to the following values, for example. Initial current = 40A, initial period = 0.5ms, short-circuit slope = 2ms, short-circuit peak value = 400A, low-level current value = 50A, delay period = 1ms.
［時刻ｔ４〜ｔ７のアーク期間の動作］
時刻ｔ４において、溶接ワイヤの逆送及び溶接電流Ｉｗの通電によるピンチ力によってくびれが進行してアークが発生すると、同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値に急増するので、図(Ｄ)に示すように、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)に変化する。これに応動して、時刻ｔ４〜ｔ５の予め定めた逆送減速期間Ｔrdに移行し、同図(Ａ)に示すように、送給速度Ｆｗは上記の逆送ピーク値Ｗrpから０まで減速する。例えば、逆送減速期間Ｔrd＝１．５msに設定される。
[Operation during arc period from time t4 to t7]
At time t4, when the constriction progresses due to the pinch force due to the reverse feed of the welding wire and the energization of the welding current Iw and an arc is generated, the welding voltage Vw is an arc voltage value of several tens of V as shown in FIG. As shown in FIG. (D), the short-circuit discrimination signal Sd changes to the Low level (arc period). In response to this, the process shifts to the predetermined reverse feed deceleration period Trd at times t4 to t5, and as shown in FIG. (A), the feed rate Fw decelerates from the above reverse feed peak value Wrp to 0. .. For example, the reverse feed deceleration period Trd = 1.5 ms is set.
時刻ｔ５において逆送減速期間Ｔrdが終了すると、時刻ｔ５〜ｔ６の予め定めた正送加速期間Ｔsuに移行する。この正送加速期間Ｔsu中は、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは０から上記の正送ピーク値Ｗspまで加速する。この期間中はアーク期間が継続している。例えば、正送加速期間Ｔsu＝１msに設定される。 When the reverse feed deceleration period Trd ends at time t5, the process shifts to the predetermined forward feed acceleration period Tsu at times t5 to t6. During this normal feed acceleration period Tsu, the feed rate Fw accelerates from 0 to the above normal feed peak value Wsp, as shown in FIG. The arc period continues during this period. For example, the forward acceleration period Tsu = 1 ms is set.
時刻ｔ６において正送加速期間Ｔsuが終了すると、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは正送ピーク期間Ｔspに入り、上記の正送ピーク値Ｗspになる。この期間中もアーク期間が継続している。正送ピーク期間Ｔspは、時刻ｔ７に短絡が発生するまで継続する。したがって、時刻ｔ４〜ｔ７の期間がアーク期間となる。そして、短絡が発生すると、時刻ｔ１の動作に戻る。正送ピーク期間Ｔspは所定値ではないが、４ms程度となる。また、例えば、正送ピーク値Ｗsp＝３５m/minに設定される。 When the normal feed acceleration period Tsu ends at time t6, the feed rate Fw enters the normal feed peak period Tsp and reaches the above normal feed peak value Wsp, as shown in FIG. The arc period continues during this period. The forward peak period Tsp continues until a short circuit occurs at time t7. Therefore, the period from time t4 to t7 is the arc period. Then, when a short circuit occurs, the operation returns to the operation at time t1. The forward peak period Tsp is not a predetermined value, but it is about 4 ms. Further, for example, the forward peak value Wsp = 35 m / min is set.
時刻ｔ４においてアークが発生すると、同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値に急増する。他方、同図(Ｂ)に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ４から逆送減速期間Ｔrd中の時刻ｔ４１までの遅延期間の間は低レベル電流値を継続する。遅延期間中は、定電流制御が継続している。遅延期間が終了する時刻ｔ４１から定電圧制御に切り換わる。このために、同図(Ｂ)に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ４１から正送加速期間Ｔsu中の時刻ｔ５１まで急峻に増加する。時刻ｔ５１から正送ピーク期間Ｔsp中の時刻ｔ６１までの期間中は、溶接電流Ｉｗは次第に減少する。 When an arc is generated at time t4, the welding voltage Vw rapidly increases to an arc voltage value of several tens of V, as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 3B, the welding current Iw continues to have a low level current value during the delay period from the time t4 to the time t41 during the reverse feed deceleration period Trd. During the delay period, constant current control continues. The constant voltage control is switched from the time t41 when the delay period ends. Therefore, as shown in FIG. 6B, the welding current Iw sharply increases from the time t41 to the time t51 during the forward acceleration period Tsu. During the period from the time t51 to the time t61 during the normal feed peak period Tsp, the welding current Iw gradually decreases.
時刻ｔ４にアークが発生してから予め定めた電流降下時間が経過する時刻ｔ６１において、同図(Ｅ)に示すように、小電流期間信号ＳtdがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、溶接電源は定電圧特性から定電流特性に切り換えられる。このために、同図(Ｂ)に示すように、溶接電流Ｉｗは低レベル電流値に低下し、短絡が発生する時刻ｔ７までその値を維持する。 At time t61, when a predetermined current drop time elapses after the arc is generated at time t4, the small current period signal Std changes to the High level as shown in FIG. In response to this, the welding power supply is switched from the constant voltage characteristic to the constant current characteristic. Therefore, as shown in FIG. 6B, the welding current Iw drops to a low level current value and maintains that value until the time t7 when the short circuit occurs.
同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは、時刻ｔ４にアークが発生するとアーク電圧値に急増し、時刻ｔ４１までは逆送によってアーク長が長くなるので、増加する。時刻ｔ４１〜ｔ５１の期間中は溶接電流Ｉｗが増加するので溶接ワイヤ先端の溶融が促進されて、溶接電圧Ｖｗは増加を継続する。時刻ｔ５１〜ｔ６１までの期間中は、溶接電圧Ｖｗは、溶接ワイヤが正送され、かつ、溶接電流Ｉｗも減少するので、基本的には次第に減少する。但し、この期間中の一部の期間に異常電圧が重畳している。異常電圧重畳期間中の溶接電圧Ｖｗはその前後の期間よりも大きな値となっている。時刻ｔ６１において、小電流期間になると、溶接電圧Ｖｗは急減する。小電流期間信号Ｓtdは、時刻ｔ７に短絡が発生するとＬｏｗレベルに戻る。電流降下時間は５ms程度に設定されるので、時刻ｔ６１のタイミングは正送ピーク期間Ｔsp中となる。 As shown in FIG. 6C, the welding voltage Vw rapidly increases to the arc voltage value when an arc is generated at time t4, and increases because the arc length becomes longer due to reverse feed until time t41. Since the welding current Iw increases during the period from time t41 to t51, the melting of the tip of the welding wire is promoted, and the welding voltage Vw continues to increase. During the period from time t51 to t61, the welding voltage Vw basically gradually decreases because the welding wire is forward-fed and the welding current Iw also decreases. However, an abnormal voltage is superimposed on a part of this period. The welding voltage Vw during the abnormal voltage superimposition period is a larger value than the period before and after that period. At time t61, the welding voltage Vw drops sharply in the small current period. The small current period signal Std returns to the Low level when a short circuit occurs at time t7. Since the current drop time is set to about 5 ms, the timing at time t61 is during the forward peak period Tsp.
同図(Ｆ)に示すように、時刻ｔ４〜ｔ７のアーク期間中の電圧制限値信号Ｖｆは、時刻ｔ５１〜ｔ６１中の異常電圧重畳期間中を除き、溶接電圧Ｖｗと相似形の波形となる。これは、これらの期間中の溶接電圧Ｖｗの値が、許容範囲Ｖｃ±Ｈｒ内であるためである。異常電圧重畳期間中の電圧制限値信号Ｖｆは、高電圧部分がカットされて制限された波形となっている。これは、異常電圧重畳期間中の溶接電圧Ｖｗの値が許容範囲の上限値Ｖｃ＋Ｈｒを超えているために、この部分がＶｃ＋Ｈｒに制限されたためである。 As shown in FIG. 3F, the voltage limit value signal Vf during the arc period from time t4 to t7 has a waveform similar to the welding voltage Vw except during the abnormal voltage superimposition period during time t51 to t61. .. This is because the value of the welding voltage Vw during these periods is within the allowable range Vc ± Hr. The voltage limit value signal Vf during the abnormal voltage superimposition period has a waveform limited by cutting the high voltage portion. This is because the value of the welding voltage Vw during the abnormal voltage superimposition period exceeds the upper limit value Vc + Hr of the allowable range, so that this portion is limited to Vc + Hr.
異常電圧除去制御は、以下のようにして行われる。
１）溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを検出して電流検出信号Ｉｄ及び電圧検出信号Ｖｄが出力される。
２）電流検出信号Ｉｄを入力として予め定めた関数から対応する基準電圧値信号Ｖｃが算出される。
３）材質選択信号Ｍｓの値によって、鉄鋼又はステンレス鋼に適合した許容範囲設定信号Ｈｒの値が設定される。許容範囲設定信号Ｈｒの値は、鉄鋼のときよりもステンレス鋼のときが大きな値になるように設定される。これは、アーク長の変化が、ステンレス鋼のアーク溶接の場合が鉄鋼のアーク溶接の場合よりも大きいためである。ステンレス鋼のアーク溶接の場合に、許容範囲設定信号Ｈｒの値を鉄鋼のアーク溶接の場合と同一値に設定すると、アーク長の変化に伴う電圧検出信号Ｖｄの値を異常電圧であると誤判別して除去してしまうことになる。この結果、アーク長制御が不安定になる。
４）電流検出信号Ｉｄに対応する許容範囲Ｖｃ±Ｈｒが設定される。
５）電圧検出信号Ｖｄの値が、以下のように許容範囲内に制限される。
Ｖｄ＜Ｖｃ−ＨｒのときはＶｆ＝Ｖｃ−Ｈｒ
Ｖｃ−Ｈｒ≦Ｖｄ≦Ｖｃ＋ＨｒのときはＶｆ＝Ｖｄ
Ｖｃ＋Ｈｒ≦ＶｄのときはＶｆ＝Ｖｃ＋Ｈｒ
Abnormal voltage removal control is performed as follows.
1) The welding current Iw and the welding voltage Vw are detected, and the current detection signal Id and the voltage detection signal Vd are output.
2) The corresponding reference voltage value signal Vc is calculated from a predetermined function with the current detection signal Id as an input.
3) The value of the permissible range setting signal Hr suitable for steel or stainless steel is set by the value of the material selection signal Ms. The value of the permissible range setting signal Hr is set so as to be larger in the case of stainless steel than in the case of steel. This is because the change in arc length is larger in the case of arc welding of stainless steel than in the case of arc welding of steel. In the case of arc welding of stainless steel, if the value of the allowable range setting signal Hr is set to the same value as in the case of arc welding of steel, the value of the voltage detection signal Vd due to the change in arc length is erroneously determined to be an abnormal voltage. It will be removed. As a result, the arc length control becomes unstable.
4) The permissible range Vc ± Hr corresponding to the current detection signal Id is set.
5) The value of the voltage detection signal Vd is limited within the permissible range as follows.
When Vd <Vc-Hr, Vf = Vc-Hr
When Vc-Hr ≤ Vd ≤ Vc + Hr, Vf = Vd
When Vc + Hr ≦ Vd, Vf = Vc + Hr
上述した実施の形態１によれば、溶接ワイヤの正送と逆送とを繰り返すアーク溶接において、異常電圧除去制御の許容範囲を、母材の材質がステンレス鋼であるときは鉄鋼であるときよりも大きな値に設定する。ステンレス鋼のアーク溶接は、鉄鋼のアーク溶接よりもアイク長の変化が大きい。さらに、溶接ワイヤの送給速度が低速ではなく変化しているので、アーク長の変化がさらに大きくなる。このために、異常電圧除去制御の許容範囲を大きくすることによって、アーク長の変化に伴う溶接電圧の変化を除去しないようにしている。この結果、本実施の形態では、溶接ワイヤの送給速度を正送期間と逆送期間とに交互に切り換え、異常電圧を除去した溶接電圧に基づいて出力制御する溶接方法において、母材の材質がステンレス鋼であっても、アークが安定し、かつ、スパッタ発生量も少ない溶接が可能となる。 According to the first embodiment described above, in arc welding in which forward and reverse welding of the welding wire is repeated, the permissible range of abnormal voltage removal control is set when the base material is stainless steel and when it is steel. Is also set to a large value. Arc welding of stainless steel has a larger change in eye length than arc welding of steel. In addition, the change in arc length is even greater because the feed rate of the weld wire is changing rather than slow. Therefore, by increasing the permissible range of the abnormal voltage removal control, the change in the welding voltage due to the change in the arc length is not removed. As a result, in the present embodiment, in the welding method in which the feeding speed of the welding wire is alternately switched between the normal feeding period and the reverse feeding period and the output is controlled based on the welding voltage from which the abnormal voltage is removed, the material of the base metal. Even if it is made of stainless steel, welding is possible with stable arc and a small amount of spatter.
［実施の形態２］
実施の形態２の発明は、異常電圧除去制御の許容範囲を、シールドガスに占める不活性ガスの体積％が大きくなるほど大きな値に設定するものである。
[Embodiment 2]
In the invention of the second embodiment, the permissible range of the abnormal voltage removal control is set to a larger value as the volume% of the inert gas in the shield gas increases.
図３は、本発明の実施の形態２に係る溶接電源の出力制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は、上述した図１と対応しており、同一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１の材質選択回路ＭＳを不活性ガス比率設定回路ＡＲに置換し、図１の許容範囲設定回路ＨＲを第２許容範囲設定回路ＨＲ２に置換したものである。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. 3 is a block diagram of a welding power source for implementing the welding power source output control method according to the second embodiment of the present invention. This figure corresponds to FIG. 1 described above, and the same blocks are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. In the figure, the material selection circuit MS of FIG. 1 is replaced with the inert gas ratio setting circuit AR, and the permissible range setting circuit HR of FIG. 1 is replaced with the second permissible range setting circuit HR2. Hereinafter, these blocks will be described with reference to the figure.
不活性ガス比率設定回路ＡＲは、シールドガスに占める不活性ガスの体積％を設定するための不活性ガス比率設定信号Ａｒを出力する。シールドガスが、炭酸ガス１００％の場合にはＡｒ＝０となり、炭酸ガス８０％＋アルゴンガス２０％のマグガスの場合はＡｒ＝２０となり、炭酸ガス２％＋アルゴンガス９８％のＭ２ガスの場合はＡｒ＝９８となり、アルゴンガス１００％の場合はＡｒ＝１００となる。 The inert gas ratio setting circuit AR outputs the inert gas ratio setting signal Ar for setting the volume% of the inert gas in the shield gas. When the shield gas is 100% carbon dioxide gas, Ar = 0, when the shield gas is 80% carbon dioxide gas + 20% argon gas, Ar = 20, and when the shield gas is 2% carbon dioxide gas + 98% argon gas M2 gas. Is Ar = 98, and when the argon gas is 100%, Ar = 100.
第２許容範囲設定回路ＨＲ２は、上記の不活性ガス比率設定信号Ａｒを入力として、不活性ガス比率設定信号Ａｒを入力とする予め定めた許容範囲算出関数に基づいて許容範囲を算出して、許容範囲設定信号Ｈｒを出力する。許容範囲算出関数については、図４で後述する。 The second permissible range setting circuit HR2 calculates the permissible range based on a predetermined permissible range calculation function using the above-mentioned inert gas ratio setting signal Ar as an input and the inert gas ratio setting signal Ar as an input. The allowable range setting signal Hr is output. The tolerance calculation function will be described later in FIG.
図４は、横軸に示す不活性ガス比率設定信号Ａｒ(％)と縦軸に示す許容範囲設定信号Ｈｒ(Ｖ)との関係を示す図である。同図に示すように、Ａｒ＝０％のときはＨｒ＝２Ｖとなり、Ａｒ＝１００％のときはＨｒ＝４Ｖとなっている。母材の材質が鉄鋼である場合にはＡｒ＝０〜２０％の範囲のシールドガスが使用される。ステンレス鋼の場合にはＡｒ＝９８〜１００％のシールドガスが使用される。同図から分かるように、不活性ガス比率が大きくなるほど許容範囲は大きくなる。これは、不活性ガス比率が大きくなるほど、アーク長の変化が大きくなるためである。すなわち、不活性ガス比率が大きくなると、アーク長の変化が大きくなるので、許容範囲を大きくしないとアーク長に比例する溶接電圧を異常電圧であると誤判別して除去してしまうからである。 FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the inert gas ratio setting signal Ar (%) shown on the horizontal axis and the allowable range setting signal Hr (V) shown on the vertical axis. As shown in the figure, when Ar = 0%, Hr = 2V, and when Ar = 100%, Hr = 4V. When the base material is steel, a shield gas in the range of Ar = 0 to 20% is used. In the case of stainless steel, Ar = 98 to 100% shield gas is used. As can be seen from the figure, the larger the inert gas ratio, the larger the permissible range. This is because the change in arc length increases as the ratio of the inert gas increases. That is, as the ratio of the inert gas increases, the change in the arc length increases. Therefore, unless the allowable range is increased, the welding voltage proportional to the arc length is erroneously determined to be an abnormal voltage and removed.
上述した実施の形態２の発明によれば、不活性ガス比率が大きくなるほど許容範囲が大きくなるようにしている。このために、使用するシールドガスの不活性ガス比率に応じて適正な許容範囲を設定することができるので、アークの安定性をさらに向上させることができる。 According to the invention of the second embodiment described above, the allowable range increases as the ratio of the inert gas increases. Therefore, since an appropriate allowable range can be set according to the inert gas ratio of the shield gas used, the stability of the arc can be further improved.
［実施の形態３］
実施の形態３の発明は、アーク期間中の溶接電流の変化率が基準変化率以上となる期間を含む所定期間中は、異常電圧除去制御を停止するものである。
[Embodiment 3]
According to the third embodiment, the abnormal voltage removal control is stopped during a predetermined period including a period in which the rate of change of the welding current during the arc period becomes equal to or higher than the reference rate of change.
図５は、本発明の実施の形態３に係る溶接電源の出力制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は、上述した図１と対応しており、同一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１に電流変化率判別回路ＤＩを追加し、図１の異常電圧除去回路ＶＦを第２異常電圧除去回路ＶＦ２に置換したものである。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. 5 is a block diagram of a welding power source for implementing the welding power source output control method according to the third embodiment of the present invention. This figure corresponds to FIG. 1 described above, and the same blocks are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. In the figure, the current change rate determination circuit DI is added to FIG. 1, and the abnormal voltage elimination circuit VF in FIG. 1 is replaced with the second abnormal voltage elimination circuit VF2. Hereinafter, these blocks will be described with reference to the figure.
電流変化率判別回路ＤＩは、上記の電流検出信号Ｉｄ及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)であるときの電流検出信号Ｉｄの変化率（微分値）の絶対値を算出し、この値が予め定めた基準変化率異常である期間を所定期間だけオフディレイした期間中はＨｉｇｈレベルとなる電流変化率判別信号Ｄｉを出力する。すなわち、この回路は、アーク期間中の溶接電流Ｉｗの変化が基準値異常に急峻である期間を判別している。 The current change rate discrimination circuit DI receives the above-mentioned current detection signal Id and the above-mentioned short-circuit discrimination signal Sd as inputs, and the rate of change (differential value) of the current detection signal Id when the short-circuit discrimination signal Sd is at the Low level (arc period). ) Is calculated, and the current change rate determination signal Di which becomes the high level is output during the period in which the period in which this value is a predetermined reference change rate abnormality is off-delayed by a predetermined period. That is, this circuit determines a period in which the change in the welding current Iw during the arc period is abnormally steep to the reference value.
第２異常電圧除去回路ＶＦ２は、上記の電圧検出信号Ｖｄ、上記の基準電圧値信号Ｖｃ、上記の許容範囲設定信号Ｈｒ及び上記の電流変化率判別信号Ｄｉを入力として、電流変化率判別信号ＤｉがＬｏｗレベルであるときに、電圧検出信号ｖｄの値を基準電圧値信号Ｖｃを中心値とする許容範囲Ｖｃ±Ｈｒ内に制限して、電圧制限値信号ｖｆを出力する。この回路により、アーク期間中の溶接電流の変化率が基準変化率異常となる期間を含む所定期間中は異常電圧除去制御が停止(禁止)される。 The second abnormal voltage elimination circuit VF2 receives the above-mentioned voltage detection signal Vd, the above-mentioned reference voltage value signal Vc, the above-mentioned allowable range setting signal Hr, and the above-mentioned current change rate discrimination signal Di as inputs, and the current change rate discrimination signal Di. When is at the Low level, the value of the voltage detection signal vd is limited within the allowable range Vc ± Hr centered on the reference voltage value signal Vc, and the voltage limit value signal vf is output. By this circuit, the abnormal voltage removal control is stopped (prohibited) during a predetermined period including a period in which the rate of change of the welding current during the arc period becomes a reference change rate abnormality.
図６は、本発明の実施の形態３に係るアーク溶接電源の出力制御方法を示す図５の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図(Ｄ)は短絡判別信号Ｓｄの時間変化を示し、同図(Ｅ)は小電流期間信号Ｓtdの時間変化を示し、同図(Ｆ)は電圧制限値信号Ｖｆの時間変化を示し、図２に追加して同図(Ｇ)は電流変化率判別信号Ｄｉの時間変化を示す。同図は上述した図２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。同図は、同図(Ｇ)に示す電流変化率判別信号Ｄｉの動作のみが図２と異なっている。以下、同図を参照して電流変化率判別信号Ｄｉの動作について説明する。 FIG. 6 is a timing chart of each signal in the welding power supply of FIG. 5 showing an output control method of the arc welding power supply according to the third embodiment of the present invention. FIG. (A) shows the time change of the feed rate Fw, FIG. (B) shows the time change of the welding current Iw, and FIG. 3C shows the time change of the welding voltage Vw. ) Indicates the time change of the short-circuit discrimination signal Sd, FIG. 2E shows the time change of the small current period signal Std, and FIG. FF shows the time change of the voltage limit value signal Vf, which is added to FIG. The figure (G) shows the time change of the current change rate discrimination signal Di. This figure corresponds to FIG. 2 described above, and the description of the same operation is not repeated. FIG. 2 is different from FIG. 2 only in the operation of the current change rate discrimination signal Di shown in FIG. Hereinafter, the operation of the current change rate discrimination signal Di will be described with reference to the figure.
同図において、時刻ｔ４〜ｔ７の期間がアーク期間となる。このアーク期間中において、同図(Ｂ)に示すように、溶接電流Ｉｗの変化率が基準変化率以上となる期間は、時刻ｔ４１〜ｔ５１及び時刻ｔ６１の直後の期間となる。このために、同図(Ｇ)に示すように、電流変化率判別信号Ｄｉは、時刻ｔ４１〜ｔ５１＋オフディレイ期間及び時刻ｔ６１直後の期間＋オフディレイ期間はＨｉｇｈレベルとなる。電流変化率判別信号ＤｉがＨｉｇｈレベルの期間中は、異常電圧除去制御は停止される。このようにする理由は、以下のとおりである。Ｄｉ＝Ｈｉｇｈレベルの期間中は、溶接電流Ｉｗが急峻に変化している期間であるので、アーク長が急峻に変化する。これに伴い、溶接電圧Ｖｗも大きく変化する。この溶接電圧Ｖｗの大きな変化を、異常電圧として誤判別するおそれがある。したがって、Ｄｉ＝Ｈｉｇｈレベルの期間中は異常電圧除去制御を停止することによって、誤判別を防止している。この結果、アークの安定性をさらに向上させることができる。 In the figure, the period from time t4 to t7 is the arc period. During this arc period, as shown in FIG. 3B, the period during which the rate of change of the welding current Iw is equal to or greater than the reference rate of change is the period immediately after time t41 to t51 and time t61. Therefore, as shown in FIG. 6 (G), the current change rate determination signal Di has a high level in the time t41 to t51 + off-delay period and the period immediately after the time t61 + off-delay period. While the current change rate determination signal Di is at the High level, the abnormal voltage removal control is stopped. The reason for doing this is as follows. During the period of Di = High level, the welding current Iw changes abruptly, so that the arc length changes abruptly. Along with this, the welding voltage Vw also changes significantly. This large change in welding voltage Vw may be erroneously determined as an abnormal voltage. Therefore, during the period of Di = High level, the abnormal voltage removal control is stopped to prevent erroneous determination. As a result, the stability of the arc can be further improved.
上述した実施の形態３の発明によれば、アーク期間中の溶接電流の変化率が基準変化率以上となる期間を含む所定期間中は、異常電圧除去制御を停止する。これにより、アーク期間中に溶接電流が急峻に変化したことに伴う溶接電圧の変化を異常電圧であると誤判別することを防止することができる。このために、アークの安定性をさらに向上させることができる。本実施の形態は、実施の形態１を基礎とした場合であるが、実施の形態２を基礎とした場合も同様である。 According to the invention of the third embodiment described above, the abnormal voltage removal control is stopped during a predetermined period including a period in which the rate of change of the welding current during the arc period becomes equal to or higher than the reference rate of change. As a result, it is possible to prevent the change in the welding voltage due to the sudden change in the welding current during the arc period from being erroneously determined as an abnormal voltage. Therefore, the stability of the arc can be further improved. The present embodiment is based on the first embodiment, but is also the same as the case based on the second embodiment.
［実施の形態４］
実施の形態４の発明は、送給速度が逆送減速値となる期間を含む所定期間中は、異常電圧除去制御を停止するものである。
[Embodiment 4]
In the invention of the fourth embodiment, the abnormal voltage removal control is stopped during a predetermined period including a period in which the feeding speed becomes the reverse feeding deceleration value.
図７は、本発明の実施の形態４に係る溶接電源の出力制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。同図は、上述した図５と対応しており、同一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５に逆送減速期間判別回路ＤＴを追加し、図１の第２異常電圧除去回路ＶＦ２を第３異常電圧除去回路ＶＦ３に置換したものである。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. 7 is a block diagram of a welding power source for implementing the welding power source output control method according to the fourth embodiment of the present invention. This figure corresponds to FIG. 5 described above, and the same blocks are designated by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. In the figure, the reverse feed deceleration period determination circuit DT is added to FIG. 5, and the second abnormal voltage elimination circuit VF2 in FIG. 1 is replaced with the third abnormal voltage elimination circuit VF3. Hereinafter, these blocks will be described with reference to the figure.
逆送減速期間判別回路ＤＴは、上記の送給速度設定信号Ｆｒを入力として、送給速度設定信号Ｆｒの変化から逆送減速期間を判別し、この逆送減速期間を所定期間だけオフディレイした期間中はＨｉｇｈレベルとなる逆送減速期間判別信号Ｄｔを出力する。 The reverse feed deceleration period determination circuit DT uses the above feed rate setting signal Fr as an input, determines the reverse feed deceleration period from the change in the feed rate setting signal Fr, and off-delays this reverse feed deceleration period by a predetermined period. During the period, the reverse transmission / deceleration period determination signal Dt, which is the High level, is output.
第３異常電圧除去回路ＶＦ３は、上記の電圧検出信号Ｖｄ、上記の基準電圧値信号Ｖｃ、上記の許容範囲設定信号Ｈｒ、上記の電流変化率判別信号Ｄｉ及び上記の逆送減速期間判別信号Ｄｔを入力として、電流変化率判別信号ＤｉがＬｏｗレベルであり、かつ、逆送減速期間判別信号ＤｔがＬｏｗレベルであるときに、電圧検出信号ｖｄの値を基準電圧値信号Ｖｃを中心値とする許容範囲Ｖｃ±Ｈｒ内に制限して、電圧制限値信号ｖｆを出力する。この回路により、アーク期間中の溶接電流の変化率が基準変化率異常となる期間を含む所定期間中又は逆送減速期間を含む所定期間中は異常電圧除去制御が停止(禁止)される。 The third abnormal voltage removal circuit VF3 includes the above voltage detection signal Vd, the above reference voltage value signal Vc, the above allowable range setting signal Hr, the above current change rate discrimination signal Di, and the above reverse feed deceleration period discrimination signal Dt. When the current change rate discrimination signal Di is at the Low level and the reverse feed / deceleration period discrimination signal Dt is at the Low level, the value of the voltage detection signal vd is set to the reference voltage value signal Vc as the center value. The voltage limit value signal vf is output by limiting it within the allowable range Vc ± Hr. By this circuit, the abnormal voltage removal control is stopped (prohibited) during a predetermined period including a period in which the rate of change of the welding current during the arc period becomes a reference change rate abnormality or during a predetermined period including a reverse feed deceleration period.
図８は、本発明の実施の形態４に係るアーク溶接電源の出力制御方法を示す図７の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図(Ｄ)は短絡判別信号Ｓｄの時間変化を示し、同図(Ｅ)は小電流期間信号Ｓtdの時間変化を示し、同図(Ｆ)は電圧制限値信号Ｖｆの時間変化を示し、同図(Ｇ)は電流変化率判別信号Ｄｉの時間変化を示し、図６に追加して同図(Ｈ)は逆送減速期間判別信号Ｄｔの時間変化を示す。同図は上述した図６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。同図は、同図(Ｈ)に示す逆送減速期間判別信号Ｄｔの動作のみが図６と異なっている。以下、同図を参照して逆送減速期間判別信号Ｄｔの動作について説明する。 FIG. 8 is a timing chart of each signal in the welding power supply of FIG. 7 showing an output control method of the arc welding power supply according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. (A) shows the time change of the feed rate Fw, FIG. (B) shows the time change of the welding current Iw, and FIG. 3C shows the time change of the welding voltage Vw. ) Indicates the time change of the short-circuit discrimination signal Sd, FIG. (E) shows the time change of the small current period signal Std, and FIG. (F) shows the time change of the voltage limit value signal Vf. ) Indicates the time change of the current change rate discrimination signal Di, and in addition to FIG. 6, FIG. 6H shows the time change of the reverse feed / deceleration period discrimination signal Dt. This figure corresponds to FIG. 6 described above, and the description of the same operation is not repeated. FIG. 6 is different from FIG. 6 only in the operation of the reverse transmission / deceleration period determination signal Dt shown in FIG. Hereinafter, the operation of the reverse feed / deceleration period determination signal Dt will be described with reference to the figure.
同図において、時刻ｔ４〜ｔ５の期間が逆送減速期間Ｔrdとなるので、同図(Ｈ)に示すように、逆送減速期間判別信号Ｄｔは、逆送減速期間Ｔrd＋オフディレイ期間中はＨｉｇｈレベルとなる。逆送減速期間判別信号ＤｔがＨｉｇｈレベルの期間中は、異常電圧除去制御は停止される。このようにする理由は、以下のとおりである。Ｄｔ＝Ｈｉｇｈレベルの期間中は、アーク期間中であり、かつ、溶接ワイヤを逆送している期間であるので、アーク長が急峻に変化する。これに伴い、溶接電圧Ｖｗも大きく変化する。この溶接電圧Ｖｗの大きな変化を、異常電圧として誤判別するおそれがある。したがって、Ｄｔ＝Ｈｉｇｈレベルの期間中は異常電圧除去制御を停止することによって、誤判別を防止している。この結果、アークの安定性をさらに向上させることができる。 In the figure, the period from time t4 to t5 is the reverse feed deceleration period Trd. Therefore, as shown in FIG. (H), the reverse feed deceleration period determination signal Dt is High during the reverse feed deceleration period Trd + off delay period. Become a level. During the period when the reverse feed deceleration period determination signal Dt is at the High level, the abnormal voltage removal control is stopped. The reason for doing this is as follows. During the period of Dt = High level, the arc period is in progress and the welding wire is back-fed, so that the arc length changes sharply. Along with this, the welding voltage Vw also changes significantly. This large change in welding voltage Vw may be erroneously determined as an abnormal voltage. Therefore, during the period of Dt = High level, the abnormal voltage removal control is stopped to prevent erroneous determination. As a result, the stability of the arc can be further improved.
上述した実施の形態４の発明によれば、送給速度が逆送減速値となる期間を含む所定期間中は、異常電圧除去制御を停止する。これにより、アーク期間中に溶接ワイヤが逆送されたことに伴う溶接電圧の変化を異常電圧であると誤判別することを防止することができる。このために、アークの安定性をさらに向上させることができる。本実施の形態は、実施の形態３を基礎としているが、実施の形態１又は２を基礎としても同様である。 According to the invention of the fourth embodiment described above, the abnormal voltage removal control is stopped during a predetermined period including a period in which the feed rate becomes the reverse feed deceleration value. As a result, it is possible to prevent the change in the welding voltage due to the reverse feeding of the welding wire during the arc period from being erroneously determined as an abnormal voltage. Therefore, the stability of the arc can be further improved. The present embodiment is based on the third embodiment, but the same applies to the first or second embodiment.
１ 溶接ワイヤ
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ 送給ロール
ＡＲ 不活性ガス比率設定回路
Ａｒ 不活性ガス比率設定信号
ＣＭ 電流比較回路
Ｃｍ 電流比較信号
ＤＩ 電流変化率判別回路
Ｄｉ 電流変化率判別信号
ＤＲ 駆動回路
Ｄｒ 駆動信号
ＤＴ 逆送減速期間判別回路
Ｄｔ 逆送減速期間判別信号
Ｅ 出力電圧
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
ＥＰ 電極プラス極性
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
ＨＲ 許容範囲設定回路
Ｈｒ 許容範囲設定信号
ＨＲ２ 第２許容範囲設定回路
ＩＣＲ 電流制御設定回路
Ｉcr 電流制御設定信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
ＩＬＲ 低レベル電流設定回路
Ｉlr 低レベル電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＭＳ 材質選択回路
Ｍｓ 材質選択信号
ＮＤ くびれ検出回路
Ｎｄ くびれ検出信号
ＰＭ 電源主回路
Ｒ 減流抵抗器
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＴＤ 小電流期間回路
Ｓtd 小電流期間信号
ＳＷ 電源特性切換回路
ＴＲ トランジスタ
Ｔrd 逆送減速期間
ＴＲＤＲ 逆送減速期間設定回路
Ｔrdr 逆送減速期間設定信号
Ｔrp 逆送ピーク期間
Ｔru 逆送加速期間
ＴＲＵＲ 逆送加速期間設定回路
Ｔrur 逆送加速期間設定信号
Ｔsd 正送減速期間
ＴＳＤＲ 正送減速期間設定回路
Ｔsdr 正送減速期間設定信号
Ｔsp 正送ピーク期間
Ｔsu 正送加速期間
ＴＳＵＲ 正送加速期間設定回路
Ｔsur 正送加速期間設定信号
ＶＣ 基準電圧設定回路
Ｖｃ 基準電圧値信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
ＶＦ 異常電圧除去回路
Ｖｆ 電圧制限値信号
ＶＦ２ 第２異常電圧除去回路
ＶＦ３ 第３異常電圧除去回路
ＶＲ 電圧設定回路
Ｖｒ 電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＬ リアクトル
ＷＭ 送給モータ
Ｗrp 逆送ピーク値
ＷＲＲ 逆送ピーク値設定回路
Ｗrr 逆送ピーク値設定信号
Ｗsp 正送ピーク値
ＷＳＲ 正送ピーク値設定回路
Ｗsr 正送ピーク値設定信号
1 Welding wire 2 Base material 3 Arc 4 Welding torch 5 Feeding roll AR Inactive gas ratio setting circuit Ar Inactive gas ratio setting signal CM Current comparison circuit Cm Current comparison signal DI Current change rate discrimination circuit Di Current change rate discrimination signal DR Drive circuit Dr Drive signal DT Reverse feed / deceleration period discrimination circuit Dt Reverse feed / deceleration period discrimination signal E Output voltage Ea Error amplification signal EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification signal EP Electrode positive polarity EV Voltage error amplification circuit Ev Voltage error amplification signal FC Feed control circuit Fc Feed control signal FR Feed speed setting circuit F Feed speed setting signal Fw Feed speed HR Allowable range setting circuit HR Allowable range setting signal HR2 Second allowable range setting circuit ICR Current control setting circuit Icr Current Control setting signal ID Current detection circuit Id Current detection signal ILR Low level current setting circuit Ilr Low level current setting signal Iw Welding current MS Material selection circuit Ms Material selection signal ND Constriction detection circuit Nd Constriction detection signal PM Power supply Main circuit R Descent resistance Instrument SD Short-circuit discrimination circuit Sd Short-circuit discrimination signal STD Small current period circuit Std Small current period signal SW Power supply characteristic switching circuit TR Transistor Trd Reverse feed deceleration period TRDR Reverse feed deceleration period setting circuit Trdr Reverse feed deceleration period setting signal Trp Reverse feed peak period Tru Reverse feed acceleration period TRUR Reverse feed acceleration period setting circuit Trur Reverse feed acceleration period setting signal Tsd Forward feed deceleration period TSDR Forward feed deceleration period setting circuit Tsdr Forward feed deceleration period setting signal Tsp Forward feed peak period Tsuu Forward feed acceleration period TUR positive Transmission acceleration period setting circuit Tsur Positive acceleration period setting signal VC Reference voltage setting circuit Vc Reference voltage value signal VD Voltage detection circuit Vd Voltage detection signal VF Abnormal voltage removal circuit Vf Voltage limit value signal VF2 Second abnormal voltage removal circuit VF3 Third Abnormal voltage removal circuit VR Voltage setting circuit Vr Voltage setting signal Vw Welding voltage WL Reactor WM Feed motor Wrp Reverse feed peak value WRR Reverse feed peak value setting circuit Wrr Reverse feed peak value setting signal Wsp Forward feed peak value WSR Forward feed peak value Setting circuit Wsr Forward peak value setting signal
Claims (3)
溶接電流及び溶接電圧を検出し、前記溶接電流の検出値に対応した基準電圧値を中心値とする予め定めた許容範囲を設定し、前記溶接電圧の検出値が前記許容範囲の上限値以上のときは前記上限値に変換し、前記溶接電圧の検出値が前記許容範囲の下限値以下のときは前記下限値に変換し、その変換した値を電圧制限値として出力する異常電圧除去制御を行い、
この電圧制限値に基づいて前記溶接電圧を出力制御するアーク溶接電源の出力制御方法において、
前記許容範囲を、シールドガスに占める不活性ガスの体積％が大きくなるほど大きな値に設定する、
ことを特徴とするアーク溶接電源の出力制御方法。 The feed rate of the welding wire is switched alternately between the normal feed period and the reverse feed period, and the short circuit period and the arc period are repeated for welding.
The welding current and welding voltage are detected, a predetermined allowable range centered on the reference voltage value corresponding to the detected value of the welding current is set, and the detected value of the welding voltage is equal to or higher than the upper limit value of the allowable range. When the detection value of the welding voltage is equal to or less than the lower limit value of the allowable range, it is converted to the upper limit value, and the converted value is output as a voltage limit value. Abnormal voltage removal control is performed. ,
In the output control method of the arc welding power source that outputs and controls the welding voltage based on this voltage limit value,
The permissible range is set to a larger value as the volume% of the inert gas in the shield gas increases.
A method of controlling the output of an arc welding power supply, which is characterized by this.
ことを特徴とする請求項１に記載のアーク溶接電源の出力制御方法。 The abnormal voltage removal control is stopped during a predetermined period including a period in which the rate of change of the welding current during the arc period is equal to or greater than the reference rate of change.
The output control method for an arc welding power source according to claim 1.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアーク溶接電源の出力制御方法。 During a predetermined period including a period in which the feed rate becomes the reverse feed deceleration value, the abnormal voltage removal control is stopped.
The output control method for an arc welding power source according to claim 1 or 2.
Priority Applications (2)
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