KR20160099532A

KR20160099532A - 아크 용접 제어 방법

Info

Publication number: KR20160099532A
Application number: KR1020167010917A
Authority: KR
Inventors: 아키히로 이데
Original assignee: 가부시키가이샤 다이헨
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2016-08-22
Also published as: JP6261614B2; KR102190857B1; WO2015098409A1; CN105682844A; JPWO2015098409A1; CN105682844B

Abstract

용접 와이어의 정송과 역송을 주기적으로 반복해서 행하는 아크 용접의 안정성을 향상시킨다. 송급 속도(Fw)의 정송 기간과 역송 기간을 주기적으로 반복하여, 용접 전원의 출력이 전압 목표값(Ecr)과 동등해지도록 정전압 제어하고, 단락 기간과 아크 기간을 반복해서 용접하는 아크 용접 제어 방법에 있어서, 아크 기간 중의 정송 기간(Tas) 중에는, 전압 목표값(Ecr)을 시간 경과에 수반하여 감소시킨다. 이에 의해, 아크 기간 중의 정송 기간(Tas) 중에는, 아크 길이가 짧아져 용접 전압(Vw)이 감소해도, 용접 전류(Iw)를 감소시킬 수 있으므로, 단락 발생 타이밍을 일정하게 할 수 있고, 용접 상태의 안정성을 향상시킬 수 있다.

Description

아크 용접 제어 방법{ARC WELDING CONTROL METHOD}

본 발명은, 송급 속도의 정송 기간과 역송 기간을 주기적으로 반복하여, 용접 전원의 출력이 전압 목표값의 값과 동등해지도록 정전압 제어하고, 단락 기간과 아크 기간을 반복해서 용접하는 아크 용접 제어 방법에 관한 것이다.

일반적인 소모 전극식 아크 용접에서는, 소모 전극인 용접 와이어를 일정 속도로 송급하고, 용접 와이어와 모재 사이에 아크를 발생시켜 용접이 행해진다. 소모 전극식 아크 용접에서는, 용접 와이어와 모재가 단락 기간과 아크 기간을 교대로 반복하는 용접 상태가 되는 경우가 많다.

용접 품질을 더욱 향상시키기 위해, 용접 와이어의 정송과 역송을 주기적으로 반복해서 용접하는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이하, 이 용접 방법에 대해 설명한다.

도 3은, 송급 속도의 정송과 역송을 주기적으로 반복하는 용접 방법에 있어서의 파형도이다. 도 3의 (A)는 송급 속도(Fw)의 파형을 나타내고, 도 3의 (B)는 용접 전류(Iw)의 파형을 나타내고, 도 3의 (C)는 용접 전압(Vw)의 파형을 나타내고, 도 3의 (D)는 정전압 제어의 전압 목표값인 출력 전압 설정 신호(Er)의 파형을 나타낸다. 이하, 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3의 (A)에 도시한 바와 같이, 송급 속도(Fw)는, 0 이상이 정송 기간이 되고, 0 미만이 역송 기간이 된다. 정송이라 함은, 용접 와이어를 모재에 근접시키는 방향으로 송급하는 것이고, 역송이라 함은, 모재로부터 이반되는 방향으로 송급하는 것이다. 송급 속도(Fw)는, 정현파 형상으로 변화되어 있고, 정송측으로 시프트된 파형으로 되어 있다. 이로 인해, 송급 속도(Fw)의 평균값은 양의 값이 되고, 용접 와이어는 평균적으로는 정송되어 있다.

도 3의 (A)에 도시한 바와 같이, 송급 속도(Fw)는, 시각 t1 시점에서는 0이고, 시각 t1 내지 t2의 기간은 정송 가속 기간이 되고, 시각 t2에서 정송의 최대값이 되고, 시각 t2 내지 t3의 기간은 정송 감속 기간이 되고, 시각 t3에서 0이 되고, 시각 t3 내지 t4의 기간은 역송 가속 기간이 되고, 시각 t4에서 역송의 최대값이 되고, 시각 t4 내지 t5의 기간은 역송 감속 기간이 된다. 그리고, 시각 t5 내지 t6의 기간은 다시 정송 가속 기간이 되고, 시각 t6 내지 t7의 기간은 다시 정송 감속 기간이 된다.

소모 전극식 아크 용접에는 정전압 제어의 용접 전원이 사용된다. 이 정전압 제어는, 용접 전원의 출력 전압이 미리 정한 출력 전압 설정 신호(Er)와 동등해지도록 피드백 제어됨으로써 행해진다. 도 3의 (D)에 도시한 바와 같이, 출력 전압 설정 신호(Er)는 용접 중에는 일정값이므로, 정전압 제어에 의해 일정한 출력 전압이 출력된다.

용접 와이어와 모재의 단락은, 시각 t2의 정송 최대값의 전후에서 발생하는 경우가 많다. 도 3은, 정송의 최대값 후의 정송 감속 기간 중의 시각 t21에서 단락이 발생한 경우를 나타내고 있다. 시각 t21에 있어서 단락이 발생하면, 도 3의 (C)에 도시한 바와 같이, 용접 전압(Vw)은 수V의 단락 전압값으로 급감하고, 도 3의 (B)에 도시한 바와 같이, 용접 전류(Iw)는 점차 증가한다.

도 3의 (A)에 도시한 바와 같이, 송급 속도(Fw)는, 시각 t3으로부터는 역송 기간이 되므로, 용접 와이어는 역송된다. 이 역송에 의해 단락이 해제되어, 시각 t31에 있어서 아크가 재발생한다. 아크의 재발생은, 시각 t4의 역송 최대값의 전후에서 발생하는 경우가 많다. 도 3은, 역송의 최대값 전의 역송 가속 기간 중의 시각 t31에서 아크가 재발생한 경우를 나타내고 있다. 따라서, 시각 t21 내지 t31의 기간이 단락 기간이 된다.

시각 t31에 있어서 아크가 재발생하면, 도 3의 (C)에 도시한 바와 같이, 용접 전압(Vw)은 수십V의 아크 전압값으로 급증한다. 도 3의 (B)에 도시한 바와 같이, 용접 전류(Iw)는 단락 기간 중의 최대값의 상태로부터 변화를 개시한다.

시각 t31 내지 t5의 기간 중에는, 도 3의 (A)에 도시한 바와 같이, 송급 속도(Fw)는 역송 상태이므로, 용접 와이어는 인상되고 아크 길이는 점차 길어진다. 아크 길이가 길어지면, 용접 전압(Vw)은 커지고, 정전압 제어되어 있으므로 용접 전류(Iw)는 작아진다. 따라서, 시각 t31 내지 t5의 아크 기간 역송 기간(Tar) 중에는, 도 3의 (C)에 도시한 바와 같이, 용접 전압(Vw)은 점차 커지고, 도 3의 (B)에 도시한 바와 같이, 용접 전류(Iw)는 점차 작아진다.

그리고, 다음의 단락이, 시각 t6 내지 t7의 정송 감속 기간 중의 시각 t61에 발생한다. 단, 시각 t61에 발생한 단락은, 시각 t21에 발생한 단락보다도 정송의 최대값으로부터의 시간(위상)이 느려지고 있다. 시각 t31 내지 t61의 기간이 아크 기간이 된다. 시각 t5 내지 t61의 기간 중에는, 도 3의 (A)에 도시한 바와 같이, 송급 속도(Fw)는 정송 상태이므로, 용접 와이어는 정송되고 아크 길이는 점차 짧아진다. 아크 길이가 짧아지면, 용접 전압(Vw)은 작아지고, 정전압 제어되어 있으므로 용접 전류(Iw)는 커진다. 따라서, 시각 t5 내지 t61의 아크 기간 정송 기간(Tas) 중에는, 도 3의 (C)에 도시한 바와 같이, 용접 전압(Vw)은 점차 작아지고, 도 3의 (B)에 도시한 바와 같이, 용접 전류(Iw)는 점차 커진다.

상술한 바와 같이, 용접 와이어의 정송과 역송을 반복하는 용접 방법에서는, 정속 송급의 종래 기술에서는 불가능했던 단락과 아크의 반복의 주기를 원하는 값으로 설정할 수 있으므로, 스패터 발생량의 삭감, 비드 외관의 개선 등의 용접 품질의 향상을 도모할 수 있다.

그러나, 상술한 바와 같이, 시각 t5 내지 t61의 아크 기간 정송 기간(Tas) 중에는, 아크 길이가 짧아지는 것에 수반하여 용접 전류(Iw)가 점차 커지므로, 용접 와이어 선단의 용적에 작용하는 들어 올림력이 점차 커진다. 이 결과, 단락의 발생 타이밍이 변동되게 된다. 단락 발생 타이밍의 변동이 커지면, 단락과 아크의 주기와 정송과 역송의 주기가 동기되지 않게 되고, 단락과 아크의 주기가 변동되게 된다. 이 동기 어긋남 상태를 원래의 동기 상태로 복귀시키기 위한 방법이, 특허문헌 1에 개시되어 있다.

특허문헌 1의 발명에서는, 용접 와이어의 정송 중에서 송급 속도의 감속 중에, 송급 속도가 소정의 송급 속도가 될 때까지 단락이 발생하지 않는 경우에는, 주기적인 변화를 중지하여 송급 속도를 제1 송급 속도로 일정 제어하고, 제1 송급 속도에 의한 정송 중에 단락이 발생하면 제1 송급 속도로부터 감속을 개시하여 주기적인 변화를 재개하여 용접을 행하는 것이다. 이에 의해, 동기 어긋남 상태를 동기 상태로 복귀시키려고 하고 있다.

일본 특허 제4807474호 공보

특허문헌 1의 발명에서는, 단락이 적정한 타이밍에서 발생하고 있지 않을 때는, 송급 속도를 정송의 일정 속도로 전환하고, 단락이 발생하면 송급 속도를 원래의 주기적인 변화로 복귀시키고 있다. 그러나, 이 제어에서는, 단락과 아크의 주기가 송급 속도의 정송과 역송의 주기와 동기 어긋남 상태에 빠진 후에 처치하게 되어, 용접 상태가 불안정해지기 쉽다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명에서는, 단락과 아크의 주기와 송급 속도의 정송과 역송의 주기가 동기 어긋남 상태가 되는 것을 억제하여, 안정된 용접을 행할 수 있는 아크 용접 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 아크 용접 제어 방법은, 모재에 대한 전극의 송급 속도의 정송 기간과 역송 기간을 주기적으로 반복하여, 용접 전원의 출력이 전압 목표값과 동등해지도록 정전압 제어하고, 단락 기간과 아크 기간을 반복해서 용접하는 아크 용접 제어 방법에 있어서,

상기 아크 기간 중의 상기 정송 기간 중에는, 상기 전압 목표값을 시간 경과에 수반하여 감소시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 아크 용접 제어 방법은, 상기 전압 목표값의 상기 감소를, 상기 아크 기간 중의 상기 정송 기간의 개시 시점부터 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 아크 용접 제어 방법은, 상기 전압 목표값의 상기 감소를, 상기 아크 기간 중의 상기 정송 기간의 개시부터 소정 기간이 경과한 시점부터 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 아크 용접 제어 방법은, 상기 전압 목표값의 상기 감소를, 상기 아크 기간 중의 상기 정송 기간의 상기 송급 속도가 미리 정한 기준값에 도달한 시점부터 행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 아크 용접 제어 방법은, 상기 전압 목표값의 상기 감소의 변화율을, 상기 송급 속도의 특정한 값에 따라 변화시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 아크 기간 중의 정송 기간 중에 아크 길이가 점차 짧아지고, 용접 전압이 점차 작아져도, 용접 전류가 작아지므로, 용적이 들어 올려지는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 단락이 발생하는 타이밍의 변동을 억제할 수 있다. 이로 인해, 본 발명에서는, 단락과 아크의 주기와 송급 속도의 정송과 역송의 주기가 동기 어긋남 상태가 되는 것을 억제하여, 안정된 용접을 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 관한 아크 용접 제어 방법을 실시하기 위한 용접 전원의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 아크 용접 제어 방법을 설명하기 위한 도 1의 용접 전원에 있어서의 각 신호의 타이밍 차트이다.
도 3은 종래 기술에 있어서, 송급 속도의 정송과 역송을 주기적으로 반복하는 용접 방법에 있어서의 파형도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다.

[실시 형태 1]

도 1은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 아크 용접 제어 방법을 실시하기 위한 용접 전원의 블록도이다. 이하, 도 1을 참조하여 각 블록에 대해 설명한다.

전원 주회로(PM)는, 3상 200V 등의 상용 전원(도시는 생략)을 입력으로 하고, 후술하는 오차 증폭 신호(Ea)를 따라 인버터 제어 등에 의한 출력 제어를 행하여, 출력 전압(E)을 출력한다. 이 전원 주회로(PM)는, 도시는 생략하지만, 상용 전원을 정류하는 1차 정류기, 정류된 직류를 평활하게 하는 평활 콘덴서, 평활하게 된 직류를 고주파 교류로 변환하는 인버터 회로, 고주파 교류를 용접에 적합한 전압값으로 강압하는 고주파 변압기, 강압된 고주파 교류를 직류로 정류하는 2차 정류기, 상기의 오차 증폭 신호(Ea)를 입력으로 하여 펄스 폭 변조 제어를 행하는 변조 회로, 펄스 폭 변조 제어 신호를 입력으로 하여 인버터 회로의 스위칭 소자를 구동하는 인버터 구동 회로를 구비하고 있다.

리액터(WL)는, 상기의 출력 전압(E)을 평활하게 한다. 이 리액터(WL)의 인덕턴스값은, 예를 들어 200μH이다.

송급 모터(WM)는, 후술하는 송급 제어 신호(Fc)를 입력으로 하고, 정송과 역송을 주기적으로 반복하여 용접 와이어(1)를 송급 속도(Fw)로 송급한다. 이 송급 모터(WM)에는 과도 응답성이 빠른 모터가 사용된다. 용접 와이어(1)의 송급 속도(Fw)의 변화율 및 송급 방향의 반전을 빠르게 하기 위해, 송급 모터(WM)는 용접 토치(4)의 선단 근처에 설치되는 경우가 있다. 또한, 송급 모터(WM)를 2개 사용하여, 푸시 풀 방식의 송급계로 하는 경우도 있다.

용접 와이어(1)는, 상기의 송급 모터(WM)에 결합된 송급 롤(5)의 회전에 의해 용접 토치(4) 내에 송급되어, 용접 와이어(1)와 모재(2) 사이에 아크(3)가 발생한다. 용접 토치(4) 내의 급전 칩(도시는 생략)과 모재(2) 사이에는 용접 전압(Vw)이 인가되어, 용접 전류(Iw)가 통전된다.

전압 검출 회로(VD)는, 상기의 용접 전압(Vw)을 검출하여, 전압 검출 신호(vd)를 출력한다. 단락 판별 회로(SD)는, 이 전압 검출 신호(vd)를 입력으로 하여, 이 값이 미리 정한 단락 판별값 미만일 때는 단락 기간이라고 판별하여 High 레벨이 되고, 전압 검출 신호(vd)가 미리 정한 단락 판별값 이상일 때는 아크 기간이라고 판별하여 Low 레벨이 되는 단락 판별 신호(Sd)를 출력한다. 이 단락 판별값은, 15V 정도로 설정된다.

송급 속도 설정 회로(FR)는, 도 2의 (A)에서 상세하게 설명한 바와 같이, 정송과 역송이 주기적으로 반복되는 미리 정한 패턴의 송급 속도 설정 신호(Fr)를 출력한다. 이 송급 속도 설정 신호(Fr)가 0 이상일 때는 정송 기간이 되고, 0 미만일 때는 역송 기간이 된다.

송급 제어 회로(FC)는, 이 송급 속도 설정 신호(Fr)를 입력으로 하고, 이 설정값에 상당하는 송급 속도(Fw)로 용접 와이어(1)를 송급하기 위한 송급 제어 신호(Fc)를 상기의 송급 모터(WM)에 출력한다.

출력 전압 설정 회로(ER)는, 미리 정한 출력 전압 설정 신호(Er)를 출력한다. 출력 전압 검출 회로(ED)는, 상기의 출력 전압(E)을 검출하여 평활하게 하고, 출력 전압 검출 신호(Ed)를 출력한다.

출력 전압 제어 설정 회로(ECR)는, 상기의 출력 전압 설정 신호(Er), 상기의 단락 판별 신호(Sd) 및 상기의 송급 속도 설정 신호(Fr)를 입력으로 하여, 단락 판별 신호(Sd)가 Low 레벨(아크 기간)일 때에, 송급 속도 설정 신호(Fr)가 0 이상(정송 기간)이 된 시점부터 단락 판별 신호(Sd)가 High 레벨(단락 기간)이 될 때까지의 제1 기간 중에는, 출력 전압 설정 신호(Er)의 값을 기점으로 하여 시간 경과에 수반하여 감소하는 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)를 출력한다. 출력 전압 제어 설정 회로(ECR)는, 아크 기간의 제1 기간 이외의 기간 중에는, 출력 전압 설정 신호(Er)의 값을 그대로 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)로서 출력한다. 본 실시 형태에서는, 이 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)가, 정전압 제어의 전압 목표값이 된다.

오차 증폭 회로(EA)는, 상기의 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr) 및 상기의 출력 전압 검출 신호(Ed)를 입력으로 하고, 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)(＋)와 출력 전압 검출 신호(Ed)(－)의 오차를 증폭하여, 오차 증폭 신호(Ea)를 출력한다. 이 회로에 의해, 용접 전원은 정전압 제어된다.

도 2는, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 아크 용접 제어 방법을 설명하기 위한 도 1의 용접 전원에 있어서의 각 신호의 타이밍 차트이다. 도 2의 (A)는 송급 속도(Fw)의 시간 변화를 나타내고, 도 2의 (B)는 용접 전류(Iw)의 시간 변화를 나타내고, 도 2의 (C)는 용접 전압(Vw)의 시간 변화를 나타내고, 도 2의 (D)는 정전압 제어의 전압 목표값인 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)의 시간 변화를 나타낸다. 도 2는 상술한 도 3과 대응하고 있고, 시각 t5 내지 t61의 아크 기간 정송 기간(Tas) 중의 동작이 상이하다. 이하, 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2의 (A)에 도시한 바와 같이, 송급 속도(Fw)는, 0 이상이 정송 기간이 되고, 0 미만이 역송 기간이 된다. 송급 속도(Fw)는, 정현파 형상으로 변화되어 있고, 정송측으로 시프트된 파형이 되어 있다. 이로 인해 송급 속도(Fw)의 평균값은 양의 값이 되고, 용접 와이어는 평균적으로는 정송되어 있다. 송급 속도(Fw)의 변화 패턴은, 삼각파 형상 또는 사다리꼴파 형상이어도 된다.

도 2의 (A)에 도시한 바와 같이, 송급 속도(Fw)는, 시각 t1 시점에서는 0이고, 시각 t1 내지 t2의 기간은 정송 가속 기간이 되고, 시각 t2에서 정송의 최대값이 되고, 시각 t2 내지 t3의 기간은 정송 감속 기간이 되고, 시각 t3에서 0이 되고, 시각 t3 내지 t4의 기간은 역송 가속 기간이 되고, 시각 t4에서 역송의 최대값이 되고, 시각 t4 내지 t5의 기간은 역송 감속 기간이 된다. 그리고, 시각 t5 내지 t6의 기간은 다시 정송 가속 기간이 되고, 시각 t6 내지 t7의 기간은 다시 정송 감속 기간이 된다. 이 정송과 역송의 반복 주기는 소정값으로 설정되어 있다. 예를 들어, 시각 t1 내지 t2의 정송 가속 기간은 2.7㎳이고, 시각 t2 내지 t3의 정송 감속 기간은 2.7㎳이고, 시각 t3 내지 t4의 역송 가속 기간은 2.3㎳이고, 시각 t4 내지 t5의 역송 감속 기간은 2.3㎳이다. 또한, 정송의 최대값은 50m/min이고, 역송의 최대값은 －50m/min이다. 이 경우는, 정송과 역송의 반복 주기는 10㎳가 되고, 송급 속도(Fw)의 평균값은 약 4m/min(평균 용접 전류는 약 150A)이 된다.

용접 와이어와 모재의 단락은, 시각 t2의 정송 최대값의 전후에서 발생하는 경우가 많다. 도 2에서는, 정송의 최대값 후의 정송 감속 기간 중의 시각 t21에서 단락이 발생한 경우를 나타내고 있다. 시각 t21에 있어서 단락이 발생하면, 도 2의 (C)에 도시한 바와 같이, 용접 전압(Vw)은 수V의 단락 전압값으로 급감하고, 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이, 용접 전류(Iw)는 점차 증가한다.

도 2의 (A)에 도시한 바와 같이, 송급 속도(Fw)는, 시각 t3부터는 역송 기간이 되므로, 용접 와이어는 역송된다. 이 역송에 의해 단락이 해제되고, 시각 t31에 있어서 아크가 재발생한다. 아크의 재발생은, 시각 t4의 역송의 최대값의 전후에서 발생하는 경우가 많다. 도 2에서는, 역송의 최대값 전의 역송 가속 기간 중의 시각 t31에서 아크가 발생한 경우를 나타내고 있다. 따라서, 시각 t21 내지 t31의 기간이 단락 기간이 된다. 이 단락 기간 중에는, 도 2의 (D)에 도시한 바와 같이, 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)는 미리 정한 일정한 값이 되어 있다. 이 점은, 종래 기술과 동일하다.

시각 t31에 있어서 아크가 재발생하면, 도 2의 (C)에 도시한 바와 같이, 용접 전압(Vw)은 수십V의 아크 전압값으로 급증한다. 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이, 용접 전류(Iw)는, 단락 기간 중의 최대값 상태로부터 변화를 개시한다.

시각 t31 내지 t5의 기간 중에는, 도 2의 (A)에 도시한 바와 같이, 송급 속도(Fw)는 역송 상태이므로, 용접 와이어는 인상되고 아크 길이는 점차 길어진다. 아크 길이가 길어지면, 용접 전압(Vw)은 커지고, 정전압 제어되어 있으므로 용접 전류(Iw)는 작아진다. 따라서, 시각 t31 내지 t5의 아크 기간 역송 기간(Tar) 중에는, 도 2의 (C)에 도시한 바와 같이, 용접 전압(Vw)은 점차 커지고, 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이, 용접 전류(Iw)는 점차 작아진다. 이 아크 기간 역송 기간(Tar) 중에는, 도 2의 (D)에 도시한 바와 같이, 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)는 일정한 값 그대로이다. 이 기간의 동작은 종래 기술과 동일하다.

그리고, 다음의 단락이, 시각 t6 내지 t7의 정송 감속 기간 중의 시각 t61에 발생한다. 단, 도 3과는 달리, 시각 t61에 발생한 단락과 시각 t21에 발생한 단락은 정송의 최대값으로부터의 시간(위상)이 대략 일치하고 있다. 시각 t31 내지 t61의 기간이 아크 기간이 된다. 시각 t5 내지 t61의 기간 중에는, 도 2의 (A)에 도시한 바와 같이, 송급 속도(Fw)는 정송 상태이므로, 용접 와이어는 정송되고 아크 길이는 점차 짧아진다. 이 아크 기간 정송 기간(Tas) 중에는, 도 2의 (D)에 도시한 바와 같이, 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)는 시간 경과에 수반하여 점차 감소한다. 아크 길이가 짧아지면, 도 2의 (C)에 도시한 바와 같이, 용접 전압(Vw)은 작아진다. 여기서, 도 2의 (D)에 도시한 바와 같이, 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)가 감소하므로, 용접 전압(Vw)의 감소율은 도 3의 종래 기술일 때보다도 커진다. 이 결과, 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이, 용접 전류(Iw)는, 종래 기술과는 달리, 점차 작아진다. 따라서, 시각 t5 내지 t61의 아크 기간 정송 기간(Tas) 중에는, 도 2의 (C)에 도시한 바와 같이, 용접 전압(Vw)은 큰 감소율로 점차 작아지고, 도 2의 (B)에 도시한 바와 같이, 용접 전류(Iw)도 점차 작아진다.

도 2의 (D)에 도시한 바와 같이, 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)는, 아크 기간 정송 기간(Tas) 이외의 기간 중에는 일정값이 되고, 아크 기간 정송 기간(Tas) 중에는 시간 경과에 수반하여 감소한다. 이 감소의 방법은, 이하와 같이 하여 행한다.

1) 도 2의 (D)에 도시한 바와 같이, 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)는, 시각 t5의 아크 기간 정송 기간(Tas)의 개시 시점부터 감소를 개시하고, 시각 t61의 단락 기간까지 계속한다. 이 경우의 출력 전압 제어 설정 회로(ECR)는 도 1과 같다.

2) 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)는, 시각 t5의 아크 기간 정송 기간(Tas)의 개시부터 소정 기간이 경과한 시점부터 감소를 개시하고, 시각 t61의 단락 기간까지 계속하도록 해도 된다. 이 경우의 출력 전압 제어 설정 회로(ECR)는, 출력 전압 설정 신호(Er), 단락 판별 신호(Sd) 및 송급 속도 설정 신호(Fr)를 입력으로 하고, 단락 판별 신호(Sd)가 Low 레벨(아크 기간)일 때에, 송급 속도 설정 신호(Fr)가 0 이상(정송 기간)이 된 후에 소정 기간이 경과한 시점부터 단락 판별 신호(Sd)가 High 레벨(단락 기간)이 될 때까지의 제2 기간 중에는, 출력 전압 설정 신호(Er)의 값을 기점으로 하여 시간 경과에 수반하여 감소하는 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)를 출력한다. 출력 전압 제어 설정 회로(ECR)는, 아크 기간의 제2 기간 이외의 기간 중에는, 출력 전압 설정 신호(Er)의 값을 그대로 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)로서 출력한다.

3) 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)는, 아크 기간 정송 기간(Tas) 중의 송급 속도(Fw)가 미리 정한 기준값에 도달한 시점부터 감소를 개시하고, 시각 t61의 단락 기간까지 계속하도록 해도 된다. 이 경우의 출력 전압 제어 설정 회로(ECR)는, 출력 전압 설정 신호(Er), 단락 판별 신호(Sd) 및 송급 속도 설정 신호(Fr)를 입력으로 하고, 단락 판별 신호(Sd)가 Low 레벨(아크 기간)일 때에, 송급 속도 설정 신호(Fr)가 미리 정한 양의 값의 기준값에 도달한 시점부터 단락 판별 신호(Sd)가 High 레벨(단락 기간)이 될 때까지의 제3 기간 중에는, 출력 전압 설정 신호(Er)의 값을 기점으로 하여 시간 경과에 수반하여 감소하는 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)를 출력한다. 출력 전압 제어 설정 회로(ECR)는 아크 기간의 제3 기간 이외의 기간 중에는, 출력 전압 설정 신호(Er)의 값을 그대로 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)로서 출력한다.

4) 상기의 1) 내지 3)에 있어서, 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)의 감소의 변화율을, 송급 속도(Fw)의 특정한 값에 따라 변화시키도록 해도 된다. 송급 속도(Fw)의 특정한 값이라 함은, 송급 속도(Fw)의 평균값, 정송의 최대값 또는 아크 기간 정송 기간(Tas) 중의 송급 속도(Fw)의 변화율이다.

5) 상기 1) 내지 4)에 있어서, 감소 중의 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)가 미리 정한 하한값에 도달하면, 감소를 정지하도록 해도 된다.

6) 상기 1) 내지 5)에 있어서, 출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)의 감소는, 직선상 또는 곡선상이어도 된다.

상술한 실시 형태 1에 의하면, 아크 기간 중의 정송 기간[아크 기간 정송 기간(Tas)] 중에는, 전압 목표값[출력 전압 제어 설정 신호(Ecr)]을 시간 경과에 수반하여 감소시키고 있다. 이에 의해, 실시 형태 1에서는, 아크 기간 중의 정송 기간 중에 아크 길이가 점차 짧아지고, 용접 전압이 점차 작아져도, 용접 전류가 작아지므로, 용적이 들어 올려지는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 단락이 발생하는 타이밍의 변동을 억제할 수 있다. 이로 인해, 본 실시 형태에서는, 단락과 아크의 주기와 송급 속도의 정송과 역송의 주기가 동기 어긋남 상태가 되는 것을 억제하여, 안정된 용접을 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 송급 속도의 정송 기간과 역송 기간을 주기적으로 반복하여, 용접 전원의 출력이 전압 목표값의 값과 동등해지도록 정전압 제어하고, 단락 기간과 아크 기간을 반복해서 용접하는 아크 용접 제어 방법을 제공할 수 있다.

이상, 본 발명을 특정한 실시 형태에 의해 설명하였지만, 본 발명은 이 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 개시된 발명의 기술 사상을 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다.

본 출원은 2013년 12월 25일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2013-266768)에 기초하는 것이고, 그 내용은 여기에 도입된다.

1 : 용접 와이어
2 : 모재
3 : 아크
4 : 용접 토치
5 : 송급 롤
EA : 오차 증폭 회로
Ea : 오차 증폭 신호
ECR : 출력 전압 제어 설정 회로
Ecr : 출력 전압 제어 설정 신호
ED : 출력 전압 검출 회로
Ed : 출력 전압 검출 신호
ER : 출력 전압 설정 회로
Er : 출력 전압 설정 신호
FC : 송급 제어 회로
Fc : 송급 제어 신호
FR : 송급 속도 설정 회로
Fr : 송급 속도 설정 신호
Fw : 송급 속도
Iw : 용접 전류
PM : 전원 주회로
SD : 단락 판별 회로
Sd : 단락 판별 신호
Tar : 아크 기간 역송 기간
Tas : 아크 기간 정송 기간
VD : 전압 검출 회로
vd : 전압 검출 신호
Vw : 용접 전압
WL : 리액터
WM : 송급 모터

Claims

모재에 대한 전극의 송급 속도의 정송 기간과 역송 기간을 주기적으로 반복하여, 용접 전원의 출력이 전압 목표값과 동등해지도록 정전압 제어하고, 단락 기간과 아크 기간을 반복해서 용접하는 아크 용접 제어 방법에 있어서,
상기 아크 기간 중의 상기 정송 기간 중에는, 상기 전압 목표값을 시간 경과에 수반하여 감소시키는 것을 특징으로 하는, 아크 용접 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 전압 목표값의 상기 감소를, 상기 아크 기간 중의 상기 정송 기간의 개시 시점부터 행하는 것을 특징으로 하는, 아크 용접 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 전압 목표값의 상기 감소를, 상기 아크 기간 중의 상기 정송 기간의 개시부터 소정 기간이 경과한 시점부터 행하는 것을 특징으로 하는, 아크 용접 제어 방법.
제1항에 있어서, 상기 전압 목표값의 상기 감소를, 상기 아크 기간 중의 상기 정송 기간의 상기 송급 속도가 미리 정한 기준값에 도달한 시점부터 행하는 것을 특징으로 하는, 아크 용접 제어 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전압 목표값의 상기 감소의 변화율을, 상기 송급 속도의 특정한 값에 따라 변화시키는 것을 특징으로 하는, 아크 용접 제어 방법.