JP6882832B2 - AC non-consumable electrode arc welding control method - Google Patents
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Description
本発明は、電極マイナス極性期間と電極プラス極性期間とを交互に繰り返し、前記電極プラス極性期間への切換時に再点弧電圧を印加して溶接する交流非消耗電極アーク溶接制御方法に関するものである。 The present invention relates to an AC non-consumable electrode arc welding control method in which an electrode negative polarity period and an electrode positive polarity period are alternately repeated, and a re-ignition voltage is applied to weld when switching to the electrode positive polarity period. ..
交流非消耗電極アーク溶接には、交流ティグ溶接、交流プラズマアーク溶接等がある。交流非消耗電極アーク溶接では、電極にタングステン電極等の非消耗電極を使用し、アルゴンガス等のシールドガスによって大気から遮蔽した状態中で、交流の溶接電流を通電してアークを発生させて溶接を行う。交流の溶接電流は、電極マイナス極性期間中の電極マイナス極性電流と電極プラス極性期間中の電極プラス極性電流とから形成される。電極マイナス極性と電極プラス極性とが交互に繰り返されることになり、電極マイナス極性と電極プラス極性とで1周期となる。 AC non-consumable electrode arc welding includes AC TIG welding, AC plasma arc welding, and the like. In AC non-consumable electrode arc welding, a non-consumable electrode such as a tungsten electrode is used for the electrode, and while the electrode is shielded from the atmosphere by a shield gas such as argon gas, an AC welding current is applied to generate an arc for welding. I do. The alternating current welding current is formed from the electrode negative polarity current during the electrode negative polarity period and the electrode positive polarity current during the electrode positive polarity period. The negative electrode polarity and the positive electrode polarity are repeated alternately, and the negative electrode polarity and the positive electrode polarity form one cycle.
交流非消耗電極アーク溶接は主にアルミニウムの溶接に使用される。母材であるアルミニウム材の表面には酸化皮膜があり、これを除去しなければ良好な溶接を行うことができない。交流非消耗電極アーク溶接では、電極プラス極性期間中は母材表面に陰極点が形成される。この陰極点が形成されるときのエネルギーによって酸化皮膜が除去される作用(クリーニング作用)が働く。すなわち、交流非消耗電極アーク溶接では、電極プラス極性期間を設けることによってクリーニング作用を働かせて酸化皮膜を除去している。このときに、電極プラス極性期間は非消耗電極の消耗が速いので、適正なクリーニング幅を確保することができる最短期間に設定される。1周期に占める電極マイナス極性期間の時間比率は70%程度である。以下の説明では、非消耗電極のことを単に電極と記載する場合もある。 AC non-consumable electrode arc welding is mainly used for welding aluminum. There is an oxide film on the surface of the aluminum material, which is the base material, and good welding cannot be performed unless this is removed. In AC non-consumable electrode arc welding, a cathode point is formed on the surface of the base metal during the positive polarity period of the electrode. The action of removing the oxide film (cleaning action) works by the energy when the cathode point is formed. That is, in AC non-consumable electrode arc welding, the oxide film is removed by exerting a cleaning action by providing an electrode positive polarity period. At this time, since the non-consumable electrode wears quickly during the electrode positive polarity period, it is set to the shortest period during which an appropriate cleaning width can be secured. The time ratio of the electrode negative polarity period to one cycle is about 70%. In the following description, the non-consumable electrode may be simply referred to as an electrode.
交流非消耗電極アーク溶接では、極性を切り換えるときにアーク切れが発生する場合がある。特に、電極マイナス極性から電極プラス極性に切り換えるときは、アーク切れが発生しやすい。このために、電極マイナス極性から電極プラス極性へと切り換えるときは、300V程度の再点弧電圧を溶接電圧に重畳してアーク切れを抑制している。アーク切れが発生すると、溶接品質が悪くなる。 In AC non-consumable electrode arc welding, arc breakage may occur when the polarity is switched. In particular, when switching from the negative electrode polarity to the positive electrode polarity, arc breakage is likely to occur. Therefore, when switching from the negative electrode polarity to the positive electrode polarity, a re-ignition voltage of about 300 V is superimposed on the welding voltage to suppress arc breakage. When the arc breaks, the welding quality deteriorates.
しかしながら、再点弧電圧を印加しても溶接条件によってはアーク切れが発生する場合がある。このために特許文献1の発明では、電極プラス極性期間中にアーク切れを検出すると、電極プラス極性期間が終了するよりも前に電極マイナス極性期間に切り換えることによって、アークの再点弧を円滑にしている。
However, even if a re-ignition voltage is applied, arc breakage may occur depending on the welding conditions. Therefore, in the invention of
従来技術では、アーク切れの発生を検出したときに、アークの再点弧を円滑化している。しかし、従来技術では、アーク切れが一旦発生しているために、溶接品質が悪くなるという問題があった。 In the prior art, when the occurrence of arc breakage is detected, the re-ignition of the arc is facilitated. However, in the prior art, there is a problem that the welding quality deteriorates because the arc breakage occurs once.
そこで、本発明では、アーク切れの発生を抑制することができる非消耗電極アーク溶接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 non-consumable electrode arc welding control method capable of suppressing the occurrence of arc breakage.
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
電極マイナス極性期間と電極プラス極性期間とを交互に繰り返し、前記電極プラス極性期間への切換時に再点弧電圧を印加して溶接する交流非消耗電極アーク溶接制御方法において、
平均溶接電流値が100A以上であるときに、前記電極プラス極性期間中にアーク切れの前兆状態を検出したときは、前記電極プラス極性期間が終了するよりも前に前記電極マイナス極性期間に切り換える、
ことを特徴とする交流非消耗電極アーク溶接制御方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of
In the AC non-consumable electrode arc welding control method in which the electrode negative polarity period and the electrode positive polarity period are alternately repeated and a re-ignition voltage is applied at the time of switching to the electrode positive polarity period for welding.
When the average welding current value is 100 A or more and a precursory state of arc breakage is detected during the electrode positive polarity period, the electrode is switched to the electrode negative polarity period before the end of the electrode positive polarity period.
This is an AC non-consumable electrode arc welding control method.
請求項2の発明は、前記アーク切れの前兆状態の検出を、アークが発生した状態であり、かつ、予め定めた基準電流値未満の前記溶接電流(絶対値)が通電していることによって行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法である。
The invention of
The AC non-consumable electrode arc welding control method according to
請求項3の発明は、前記アーク切れの前兆状態の検出を、前記再点弧電圧が印加されている期間中に行う、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法である。
According to the third aspect of the present invention, the precursor state of the arc breakage is detected during the period in which the re-ignition voltage is applied.
The AC non-consumable electrode arc welding control method according to
本発明によれば、アーク切れの発生を抑制することができる。 According to the present invention, the occurrence of arc breakage can be suppressed.
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]
図1は、本発明の実施の形態1に係る交流非消耗電極アーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out the AC non-consumable electrode arc welding control method according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, each block will be described with reference to the figure.
インバータ回路INVは、3相200V等の交流商用電源(図示は省略)を入力として、整流及び平滑した直流電圧を、後述する電流誤差増幅信号Eiによるパルス幅変調制御によってインバータ制御を行い、高周波交流を出力する。 The inverter circuit INV uses an AC commercial power supply (not shown) such as 3-phase 200V as an input, and controls the rectified and smoothed DC voltage by pulse width modulation control by the current error amplification signal Ei described later, and performs high-frequency AC. Is output.
インバータトランスINTは、高周波交流電圧をアーク溶接に適した電圧値に降圧する。 The inverter transformer INT steps down the high frequency AC voltage to a voltage value suitable for arc welding.
2次整流器D2a〜D2dは、降圧された高周波交流を直流に整流する。 The secondary rectifiers D2a to D2d rectify the stepped-down high-frequency alternating current to direct current.
電極プラス極性トランジスタPTRは後述する電極プラス極性駆動信号Pdによってオン状態になり、溶接電源の出力は電極プラス極性EPになる。電極マイナス極性トランジスタNTRは後述する電極マイナス極性駆動信号Ndによってオン状態になり、溶接電源の出力は電極マイナス極性ENになる。 The electrode positive polarity transistor PTR is turned on by the electrode positive polarity drive signal Pd described later, and the output of the welding power supply becomes the electrode positive polarity EP. The electrode negative polarity transistor NTR is turned on by the electrode negative polarity drive signal Nd described later, and the output of the welding power supply becomes the electrode negative polarity EN.
リアクトルWLは、リップルのある出力を平滑する。 The reactor WL smoothes the rippled output.
溶接トーチ4の先端には電極1が装着されており、電極1と母材2との間にアーク3が発生する。アーク3中を交流の溶接電流Iwが通電し、電極1と母材2との間に交流の溶接電圧Vwが印加する。溶接電流Iwは、母材2→アーク3→電極1の方向に通電するとき(電極マイナス極性期間Tenのとき)を、慣例によって+側としている。
An
電極マイナス極性期間設定回路TNRは、予め定めた電極マイナス極性期間設定信号Tnrを出力する。電極プラス極性期間設定回路TPRは、予め定めた電極プラス極性期間設定信号Tprを出力する。Tnr=10ms程度であり、Tpr=3ms程度である。 The electrode negative polarity period setting circuit TNR outputs a predetermined electrode negative polarity period setting signal Tnr. The electrode positive polarity period setting circuit TPR outputs a predetermined electrode positive polarity period setting signal Tpr. Tnr = about 10 ms and Tpr = about 3 ms.
電流検出回路IDは、上記の溶接電流Iwの絶対値を検出して、電流検出信号Idを出力する。 The current detection circuit ID detects the absolute value of the welding current Iw and outputs the current detection signal Id.
電流比較回路CMは、上記の電流検出信号Idを入力として、電流検出信号Idの値が予め定めた極性切換電流値以下のときはHighレベルとなる電流比較信号Cmを出力する。極性切換電流値は、例えば50Aに設定される。 The current comparison circuit CM takes the above-mentioned current detection signal Id as an input, and outputs a current comparison signal Cm which is a high level when the value of the current detection signal Id is equal to or less than a predetermined polarity switching current value. The polarity switching current value is set to, for example, 50A.
タイマ回路TMは、上記の電極マイナス極性期間設定信号Tnr、上記の電極プラス極性期間設定信号Tpr、上記の電流比較信号Cm及び後述するアーク切れ前兆検出信号Zdを入力として、以下の処理を行い、タイマ信号Tmを出力する。タイマ信号Tmが1又は2のときが電極マイナス極性期間Tenとなり、3又は4のときが電極プラス極性期間Tepとなる。
1)電極マイナス極性期間設定信号Tnrによって定まる期間中は、タイマ信号Tm=1を出力する。
2)続けて、電極マイナス極性期間設定信号Tnrによって定まる期間が経過してから、電流比較信号CmがHighレベルに変化するまでの遷移期間中は、タイマ信号Tm=2を出力する。
3)続けて、電流比較信号CmがHighレベルに変化してから、電極プラス極性期間設定信号Tprによって定まる期間中は、タイマ信号Tm=3を出力する。但し、この期間中に、アーク切れ前兆検出信号Zdが短時間Highレベルになったときは、その時点で強制的に1)の動作に移行する。
4)続けて、電極プラス極性期間設定信号Tprによって定まる期間が経過してから、電流比較信号CmがHighレベルに変化するまでの遷移期間中は、タイマ信号Tm=4を出力する。
5)上記の1)〜4)を繰り返す。
The timer circuit TM performs the following processing with the above-mentioned electrode negative polarity period setting signal Tnr, the above-mentioned electrode positive polarity period setting signal Tpr, the above-mentioned current comparison signal Cm, and the above-mentioned arc break sign detection signal Zd as inputs. Outputs the timer signal Tm. When the timer signal Tm is 1 or 2, the electrode negative polarity period Ten is obtained, and when the timer signal Tm is 3 or 4, the electrode positive polarity period Temp is obtained.
1) The timer signal Tm = 1 is output during the period determined by the electrode negative polarity period setting signal Tnr.
2) Subsequently, the timer signal Tm = 2 is output during the transition period from the elapse of the period determined by the electrode negative polarity period setting signal Tnr until the current comparison signal Cm changes to the High level.
3) Subsequently, after the current comparison signal Cm changes to the High level, the timer signal Tm = 3 is output during the period determined by the electrode plus polarity period setting signal Tpr. However, if the arc break sign detection signal Zd reaches the High level for a short time during this period, the operation of 1) is forcibly shifted to that point.
4) Subsequently, the timer signal Tm = 4 is output during the transition period from the elapse of the period determined by the electrode positive polarity period setting signal Tpr until the current comparison signal Cm changes to the High level.
5) Repeat steps 1) to 4) above.
2次側駆動回路DVは、上記のタイマ信号Tmを入力として、タイマ信号Tmが1又は2のときは上記の電極マイナス極性駆動信号Ndを出力し、タイマ信号Tmが3又は4のときは上記の電極プラス極性駆動信号Pdを出力する。これによって、タイマ信号Tmが1又は2のときは、電極マイナス極性トランジスタNTRがオン状態となり、電極マイナス極性期間Tenとなる。タイマ信号Tmが3又は4のときは、電極プラス極性トランジスタPTRがオン状態となり、電極プラス極性期間Tepとなる。 The secondary drive circuit DV takes the timer signal Tm as an input, outputs the electrode negative polarity drive signal Nd when the timer signal Tm is 1 or 2, and outputs the electrode negative polarity drive signal Nd when the timer signal Tm is 3 or 4. Outputs the electrode positive polarity drive signal Pd of. As a result, when the timer signal Tm is 1 or 2, the electrode negative polarity transistor NTR is turned on, and the electrode negative polarity period Ten is set. When the timer signal Tm is 3 or 4, the electrode positive polarity transistor PTR is turned on and the electrode positive polarity period is set.
再点弧電圧印加回路SDは、上記のタイマ信号Tmを入力として、タイマ信号Tmが3(電極プラス極性期間)に切り換わった時点から短時間(0.3ms程度)300V程度の再点弧電圧を電極1(+)と母材2(−)との間に印加する。 The re-ignition voltage application circuit SD receives the above timer signal Tm as an input, and has a re-ignition voltage of about 300 V for a short time (about 0.3 ms) from the time when the timer signal Tm is switched to 3 (electrode positive polarity period). Is applied between the electrode 1 (+) and the base material 2 (−).
電極マイナス極性電流振幅設定回路INRは、予め定めた電極マイナス極性電流振幅設定信号Inrを出力する。電極プラス極性電流振幅設定回路IPRは、予め定めた電極プラス極性電流振幅設定信号Iprを出力する。Inr及びIprは正の値である。 The electrode negative polarity current amplitude setting circuit INR outputs a predetermined electrode negative polarity current amplitude setting signal Inr. The electrode positive polarity current amplitude setting circuit IPR outputs a predetermined electrode plus polarity current amplitude setting signal Ipr. Inr and Ipr are positive values.
平均溶接電流検出回路IADは、上記の電流検出信号Idを入力として、平均値を算出して、平均溶接電流検出信号Iadを出力する。平均値の算出は、例えば、電流検出信号Idを1〜5Hz程度のカットオフ周波数のローパスフィルタに通すことによって行う。また、平均値の算出は、電流検出信号Idを0.1ms程度ごとにサンプリングして、溶接電流波形の所定周期ごとに平均値を算出しても良い。 The average welding current detection circuit IAD takes the above current detection signal Id as an input, calculates an average value, and outputs an average welding current detection signal Iad. The average value is calculated, for example, by passing the current detection signal Id through a low-pass filter having a cutoff frequency of about 1 to 5 Hz. Further, the average value may be calculated by sampling the current detection signal Id every about 0.1 ms and calculating the average value at each predetermined cycle of the welding current waveform.
アーク判別回路ADは、上記の電流検出信号Idを入力として、この値が予め定めた電流通電判別値(1A程度)以上のときはアーク発生状態であると判別してHighレベルとなるアーク判別信号Adを出力する。 The arc discrimination circuit AD takes the above current detection signal Id as an input, and when this value is equal to or higher than a predetermined current energization discrimination value (about 1A), the arc discrimination signal AD determines that an arc is generated and becomes a high level. Outputs Ad.
アーク切れ前兆検出回路ZDは、上記の平均溶接電流検出信号Iad、上記のタイマ信号Tm、上記のアーク判別信号Ad及び上記の電流検出信号Idを入力として、平均溶接電流検出信号Iadが100A以上であり、かつ、タイマ信号Tmが3(電極プラス極性期間Tep)であり、かつ、アーク判別信号AdがHighレベル(アーク発生状態)であり、かつ、Idが所定期間(0.2ms程度)の間予め定めた基準電流値It(15A程度)未満になったときは短時間だけHighレベルとなるアーク切れ前兆検出信号Zdを出力する。 The arc break sign detection circuit ZD receives the above-mentioned average welding current detection signal Iad, the above-mentioned timer signal Tm, the above-mentioned arc discrimination signal Ad, and the above-mentioned current detection signal Id as inputs, and the average welding current detection signal Iad is 100 A or more. Yes, the timer signal Tm is 3 (electrode positive polarity period Tep), the arc discrimination signal Ad is at High level (arc generation state), and Id is during a predetermined period (about 0.2 ms). When it becomes less than the predetermined reference current value It (about 15A), the arc break sign detection signal Zd which becomes the high level for a short time is output.
切換回路SWは、上記のタイマ信号Tm、上記の電極マイナス極性電流振幅設定信号Inr及び上記の電極プラス極性電流振幅設定信号Iprを入力として、以下の処理を行い、電流設定信号Irを出力する。
1)タイマ信号Tm=1のときは、電極マイナス極性電流振幅設定信号Inrを電流設定信号Irとして出力する。
2)タイマ信号Tm=2のときは、電流設定信号Ir=0を出力する。
3)タイマ信号Tm=3のときは、電極プラス極性電流振幅設定信号Iprを電流設定信号Irとして出力する。
4)タイマ信号Tm=4のときは、電流設定信号Ir=0を出力する。
The switching circuit SW receives the above timer signal Tm, the above electrode negative polarity current amplitude setting signal Inr, and the above electrode positive polarity current amplitude setting signal Ipr as inputs, performs the following processing, and outputs the current setting signal Ir.
1) When the timer signal Tm = 1, the electrode negative polarity current amplitude setting signal Inr is output as the current setting signal Ir.
2) When the timer signal Tm = 2, the current setting signal Ir = 0 is output.
3) When the timer signal Tm = 3, the electrode positive polarity current amplitude setting signal Ipr is output as the current setting signal Ir.
4) When the timer signal Tm = 4, the current setting signal Ir = 0 is output.
電流誤差増幅回路EIは、上記の電流設定信号Ir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。これにより、溶接電源は定電流特性となり、交流の溶接電流Iwが通電する。 The current error amplifier circuit EI amplifies the error between the current setting signal Ir and the current detection signal Id, and outputs the current error amplification signal Ei. As a result, the welding power source has a constant current characteristic, and the alternating current welding current Iw is energized.
図2は、図1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。同図(A)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(B)は電流比較信号Cmの時間変化を示し、同図(C)は電極マイナス極性駆動信号Ndの時間変化を示し、同図(D)は電極プラス極性駆動信号Pdの時間変化を示し、同図(E)は電流設定信号Irの時間変化を示し、同図(F)はアーク切れ前兆検出信号Zdの時間変化を示す。同図(A)に示す溶接電流Iwは、0から上側が電極マイナス極性電流Ienであり、0から下側が電極プラス極性電流Iepである。同図は、溶接電流Iwの電極プラス極性EPの振幅が電極マイナス極性ENの振幅よりも大きい非平衡波形の場合である。また、同図は、平均溶接電流値が100A以上のときである。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 apparatus of FIG. FIG. (A) shows the time change of the welding current Iw, FIG. (B) shows the time change of the current comparison signal Cm, and FIG. 3 (C) shows the time change of the electrode negative polarity drive signal Nd. FIG. (D) shows the time change of the electrode positive polarity drive signal Pd, FIG. (E) shows the time change of the current setting signal Ir, and FIG. .. The welding current Iw shown in FIG. 0A is the electrode negative polarity current Ien from 0 to the upper side and the electrode positive polarity current Iep from 0 to the lower side. The figure shows a non-equilibrium waveform in which the amplitude of the electrode positive polarity EP of the welding current Iw is larger than the amplitude of the electrode negative polarity EN. Further, the figure shows the case where the average welding current value is 100 A or more. Hereinafter, the operation of each signal will be described with reference to the figure.
時刻t1〜t4の電極プラス極性期間Tep及び時刻t4〜t7の電極マイナス極性期間Ten中は、アーク切れの前兆状態となることなく安定したアーク発生状態となっている。そして、同図は、時刻t7からの電極プラス極性期間Tep中に、アーク切れの前兆状態となった場合である。 During the electrode positive polarity period Tep at times t1 to t4 and the electrode negative polarity period Ten at times t4 to t7, a stable arc generation state is achieved without a precursor state of arc breakage. The figure shows a case where the arc is broken during the electrode positive polarity period Tep from time t7.
時刻t1において、同図(B)に示すように、電流比較信号Cmが短時間Highレベルになると、タイマ信号Tmが3となるので、同図(D)に示すように、電極プラス極性駆動信号PdがHighレベルとなり、電極プラス極性トランジスタPTRがオン状態となり、電極プラス極性EPへと切り換わる。同時に、同図(C)に示すように、電極マイナス極性駆動信号NdはLowレベルになり、電極マイナス極性トランジスタNTRはオフ状態となる。時刻t1おいて、同図(E)に示すように、電流設定信号Irは0から正の値の電極プラス極性電流振幅設定信号Iprに切り換わる。同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、正の値の極性切換電流値から負の値の極性切換電流値へと瞬時的に変化する。同時に、再点弧電圧が電極1と母材2との間に印加される。時刻t1〜t4の電極プラス極性期間Tep中は、溶接電流Iwの絶対値は基準電流値It以上となっている。
At time t1, as shown in FIG. (B), when the current comparison signal Cm reaches the High level for a short time, the timer signal Tm becomes 3, and as shown in FIG. The Pd becomes the High level, the electrode positive polarity transistor PTR is turned on, and the electrode positive polarity EP is switched to. At the same time, as shown in FIG. 6C, the electrode negative polarity drive signal Nd becomes the Low level, and the electrode negative polarity transistor NTR is turned off. At time t1, as shown in FIG. (E), the current setting signal Ir switches from 0 to the positive electrode positive polarity current amplitude setting signal Ipr. As shown in FIG. 3A, the welding current Iw instantaneously changes from a positive polarity switching current value to a negative polarity switching current value. At the same time, a re-ignition voltage is applied between the
時刻t1〜t2の期間中は、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、極性切換電流値から電極プラス極性電流振幅設定信号Iprの値まで傾斜を有して増加する。この傾斜は、リアクトルWL及び溶接ケーブルによるインダクタンス値によって決まる。時刻t2〜t3の期間中は、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは電極プラス極性電流振幅設定信号Iprの値となる。 During the period of time t1 to t2, as shown in FIG. 6A, the welding current Iw increases with an inclination from the polarity switching current value to the value of the electrode plus polarity current amplitude setting signal Ipr. This inclination is determined by the inductance value of the reactor WL and the welded cable. During the period of time t2 to t3, as shown in FIG. 6A, the welding current Iw becomes the value of the electrode plus polarity current amplitude setting signal Ipr.
時刻t3において、時刻t1からの経過時間が電極プラス極性期間設定信号Tprの値に達すると、タイマ信号Tmが4となり、同図(E)に示すように、電流設定信号Irは0に変化する。これに応動して、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは傾斜を有して減少する。この傾斜も、リアクトルWL及び溶接ケーブルによるインダクタンス値によって決まる。そして、時刻t4において、溶接電流Iwの値が極性切換電流値以下となると、同図(B)に示すように、電流比較信号Cmが短時間Highレベルとなる。 At time t3, when the elapsed time from time t1 reaches the value of the electrode plus polarity period setting signal Tpr, the timer signal Tm becomes 4, and as shown in FIG. .. In response to this, as shown in FIG. 3A, the welding current Iw decreases with an inclination. This inclination is also determined by the inductance value of the reactor WL and the welded cable. Then, when the value of the welding current Iw becomes equal to or less than the polarity switching current value at time t4, the current comparison signal Cm becomes the High level for a short time as shown in FIG.
時刻t4において、同図(A)に示すように、溶接電流Iwの絶対値が予め定めた極性切換電流値以下となるので、同図(B)に示すように、電流比較信号Cmが短時間Highレベルとなり、タイマ信号Tmが1となる。これに応動して、同図(C)に示すように、電極マイナス極性駆動信号NdがHighレベルとなり、電極マイナス極性トランジスタNTRがオン状態となり、電極マイナス極性ENへと切り換わる。同時に、同図(D)に示すように、電極プラス極性駆動信号PdはLowレベルになり、電極プラス極性トランジスタPTRはオフ状態となる。時刻t4において、同図(E)に示すように、電流設定信号Irは0から電極マイナス極性電流振幅設定信号Inrに切り換わる。同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、負の値の極性切換電流値から正の値の極性切換電流値へと瞬時的に変化する。電極マイナス極性ENへの切換時には再点弧電圧は印加されない。これは、電極マイナス極性期間Ten中はアーク切れはほとんど発生しないからである。 At time t4, as shown in FIG. 6A, the absolute value of the welding current Iw becomes equal to or less than the predetermined polarity switching current value. Therefore, as shown in FIG. The high level is set, and the timer signal Tm is 1. In response to this, as shown in FIG. 6C, the electrode negative polarity drive signal Nd becomes the High level, the electrode negative polarity transistor NTR is turned on, and the electrode is switched to the electrode negative polarity EN. At the same time, as shown in FIG. 3D, the electrode positive polarity drive signal Pd becomes the Low level, and the electrode positive polarity transistor PTR becomes the off state. At time t4, as shown in FIG. (E), the current setting signal Ir switches from 0 to the electrode negative polarity current amplitude setting signal Inr. As shown in FIG. 3A, the welding current Iw instantaneously changes from a negative polarity switching current value to a positive polarity switching current value. No re-ignition voltage is applied when switching to the negative polarity EN of the electrode. This is because arc breakage hardly occurs during the electrode negative polarity period Ten.
時刻t4〜t5の期間中は、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、極性切換電流値から電極マイナス極性電流振幅設定信号Inrの値まで傾斜を有して増加する。この傾斜も、リアクトルWL及び溶接ケーブルによるインダクタンス値によって決まる。時刻t5〜t6の期間中は、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは電極マイナス極性電流振幅設定信号Inrの値となる。 During the period from time t4 to t5, as shown in FIG. 6A, the welding current Iw increases with an inclination from the polarity switching current value to the value of the electrode negative polarity current amplitude setting signal Inr. This inclination is also determined by the inductance value of the reactor WL and the welded cable. During the period of time t5 to t6, as shown in FIG. 6A, the welding current Iw becomes the value of the electrode negative polarity current amplitude setting signal Inr.
時刻t6において、時刻t4からの経過時間が電極マイナス極性期間設定信号Tnrの値に達すると、タイマ信号Tmが2となり、同図(E)に示すように、電流設定信号Irは0に変化する。これに応動して、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは傾斜を有して減少する。この傾斜も、リアクトルWL及び溶接ケーブルによるインダクタンス値によって決まる。そして、時刻t7において、溶接電流Iwの値が極性切換電流値以下となると、同図(B)に示すように、電流比較信号Cmが短時間Highレベルとなる。 At time t6, when the elapsed time from time t4 reaches the value of the electrode negative polarity period setting signal Tnr, the timer signal Tm becomes 2, and as shown in FIG. .. In response to this, as shown in FIG. 3A, the welding current Iw decreases with an inclination. This inclination is also determined by the inductance value of the reactor WL and the welded cable. Then, at time t7, when the value of the welding current Iw becomes equal to or less than the polarity switching current value, the current comparison signal Cm becomes the High level for a short time as shown in FIG.
時刻t7において、同図(B)に示すように、電流比較信号Cmが短時間Highレベルになると、タイマ信号Tmが3となるので、同図(D)に示すように、電極プラス極性駆動信号PdがHighレベルとなり、電極プラス極性トランジスタPTRがオン状態となり、電極プラス極性EPへと切り換わる。同時に、同図(C)に示すように、電極マイナス極性駆動信号NdはLowレベルになり、電極マイナス極性トランジスタNTRはオフ状態となる。時刻t7において、同図(E)に示すように、電流設定信号Irは0から正の値の電極プラス極性電流振幅設定信号Iprに切り換わる。同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、正の値の極性切換電流値から負の値の極性切換電流値へと瞬時的に変化する。同時に、再点弧電圧が電極1と母材2との間に印加される。
At time t7, as shown in FIG. 6B, when the current comparison signal Cm reaches the High level for a short time, the timer signal Tm becomes 3, and as shown in FIG. The Pd becomes the High level, the electrode positive polarity transistor PTR is turned on, and the electrode positive polarity EP is switched to. At the same time, as shown in FIG. 6C, the electrode negative polarity drive signal Nd becomes the Low level, and the electrode negative polarity transistor NTR is turned off. At time t7, as shown in FIG. 6E, the current setting signal Ir switches from 0 to the positive electrode positive polarity current amplitude setting signal Ipr. As shown in FIG. 3A, the welding current Iw instantaneously changes from a positive polarity switching current value to a negative polarity switching current value. At the same time, a re-ignition voltage is applied between the
しかしながら、電極プラス極性期間Tepに切り換わった直後からアーク発生状態はアーク切れの前兆状態となる。このために、同図(A)に示すように、溶接電流Iwの絶対値は基準電流値It未満となっている。そして、時刻t8において、平均溶接電流値が100A以上であり、かつ、電極プラス極性期間Tep中であり、かつ、アーク発生状態であり、かつ、基準電流値It未満の溶接電流Iwが所定期間中通電したために、同図(F)に示すように、アーク切れ前兆検出信号Zdが短時間Highレベルに変化する。これに応動して、タイマ信号Tmが3から1へと強制的に変化するので、電極マイナス極性期間Tenへと切り換わる。これ以後の動作は、時刻t4からの動作と同様である。電極プラス極性期間Tep中にアーク切れの前兆状態となっても、電極マイナス極性期間Tenに切り換えることによって、安定したアーク発生状態へと移行させることができる。この結果、アーク切れの発生を抑制することができる。 However, immediately after switching to the electrode positive polarity period Tep, the arc generation state becomes a precursor state of arc breakage. Therefore, as shown in FIG. 6A, the absolute value of the welding current Iw is less than the reference current value It. Then, at time t8, the welding current Iw having an average welding current value of 100 A or more, being in the electrode positive polarity period Tep, being in an arc generation state, and being less than the reference current value It is during the predetermined period. As shown in FIG. 3F, the arc break sign detection signal Zd changes to the High level for a short time due to the energization. In response to this, the timer signal Tm is forcibly changed from 3 to 1, so that the electrode is switched to the negative polarity period Ten. The operation after that is the same as the operation from time t4. Even if the arc is in a precursory state during the electrode positive polarity period Tep, it is possible to shift to a stable arc generation state by switching to the electrode negative polarity period Ten. As a result, the occurrence of arc breakage can be suppressed.
アーク切れの前兆状態とは、アークの陰極点が母材表面の酸化被膜のある部分に形成されずに、酸化被膜のないビード部に形成された状態である。このような状態は、平均溶接電流値が100A以上となりビード幅が所定値以上となる場合に発生しやすい。このような状態になると、陰極点を維持するために大きなエネルギーが必要となるために、設定された値の溶接電流Iwを通電することができずに、基準電流値It未満の値となる。 The precursory state of arc breakage is a state in which the cathode point of the arc is not formed in the portion of the base material surface with the oxide film, but is formed in the bead portion without the oxide film. Such a state is likely to occur when the average welding current value is 100 A or more and the bead width is a predetermined value or more. In such a state, since a large amount of energy is required to maintain the cathode point, the welding current Iw of the set value cannot be energized, and the value becomes less than the reference current value It.
アーク切れの前兆状態になるのは、再点弧電圧の印加中であるときがほとんどである。再点弧電圧の印加が終了した後の電極プラス極性期間Tep中にアーク切れの前兆状態となることはほとんどない。したがって、アーク切れの前兆状態の検出を再点弧電圧の印加中に限定しても良い。このようにすれば、アーク切れの前兆状態の誤検出を防ぐことができる。 Most of the time when the re-ignition voltage is being applied, the state of precursor of arc breakage occurs. During the electrode positive polarity period Tep after the application of the re-ignition voltage is completed, it is unlikely that the arc will be cut off. Therefore, the detection of the precursory state of arc breakage may be limited to the application of the re-ignition voltage. In this way, it is possible to prevent erroneous detection of a precursory state of arc breakage.
図2では、電流波形が非平衡波形の場合を例示したが、Inr=Iprとなる平衡波形の場合も同様である。また、電流波形が正弦波であっても良い。 In FIG. 2, the case where the current waveform is a non-equilibrium waveform is illustrated, but the same applies to the case where the current waveform is an equilibrium waveform in which Inr = Ipr. Further, the current waveform may be a sine wave.
上述した実施の形態1の発明によれば、平均溶接電流値が100A以上であるときに、電極プラス極性期間中にアーク切れの前兆状態を検出したときは、電極プラス極性期間が終了するよりも前に電極マイナス極性期間に切り換える。このために、アーク切れの発生を抑制することができる。アーク切れの前兆状態の検出を、アークが発生した状態であり、かつ、予め定めた基準電流値未満の前記溶接電流(絶対値)が通電していることによって検出する。 According to the invention of the first embodiment described above, when the sign state of arc breakage is detected during the electrode positive polarity period when the average welding current value is 100 A or more, the electrode positive polarity period ends rather than ending. Switch to the electrode negative polarity period before. Therefore, the occurrence of arc breakage can be suppressed. The detection of the precursory state of arc breakage is detected by the state in which an arc is generated and the welding current (absolute value) less than a predetermined reference current value is energized.
さらに、アーク切れの前兆状態の検出を、再点弧電圧が印加されている期間中に行うようにしても良い。このようにすると、上述した効果に加えて、アーク切れの前兆状態の誤検出を防止することができる。 Further, the detection of the precursor state of the arc breakage may be performed during the period when the re-ignition voltage is applied. In this way, in addition to the above-mentioned effects, it is possible to prevent erroneous detection of a precursory state of arc breakage.
1 電極
2 母材
3 アーク
4 溶接トーチ
AD アーク判別回路
Ad アーク判別信号
CM 電流比較回路
Cm 電流比較信号
D2a〜D2d 2次整流器
DV 2次側駆動回路
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
EN 電極マイナス極性
EP 電極プラス極性
IAD 平均溶接電流検出回路
Iad 平均溶接電流検出信号
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
Ien 電極マイナス極性電流
Iep 電極プラス極性電流
INR 電極マイナス極性電流振幅設定回路
Inr 電極マイナス極性電流振幅設定信号
INT インバータトランス
INV インバータ回路
IPR 電極プラス極性電流振幅設定回路
Ipr 電極プラス極性電流振幅設定信号
Ir 電流設定信号
It 基準電流値
Iw 溶接電流
Nd 電極マイナス極性駆動信号
NTR 電極マイナス極性トランジスタ
Pd 電極プラス極性駆動信号
PTR 電極プラス極性トランジスタ
SD 再点弧電圧印加回路
SW 切換回路
Ten 電極マイナス極性期間
Tep 電極プラス極性期間
TM タイマ回路
Tm タイマ信号
TNR 電極マイナス極性期間設定回路
Tnr 電極マイナス極性期間設定信号
TPR 電極プラス極性期間設定回路
Tpr 電極プラス極性期間設定信号
Vw 溶接電圧
WL リアクトル
ZD アーク切れ前兆検出回路
Zd アーク切れ前兆検出信号
1
Claims (3)
平均溶接電流値が100A以上であるときに、前記電極プラス極性期間中にアーク切れの前兆状態を検出したときは、前記電極プラス極性期間が終了するよりも前に前記電極マイナス極性期間に切り換える、
ことを特徴とする交流非消耗電極アーク溶接制御方法。 In the AC non-consumable electrode arc welding control method in which the electrode negative polarity period and the electrode positive polarity period are alternately repeated and a re-ignition voltage is applied at the time of switching to the electrode positive polarity period for welding.
When the average welding current value is 100 A or more and a precursory state of arc breakage is detected during the electrode positive polarity period, the electrode is switched to the electrode negative polarity period before the end of the electrode positive polarity period.
An AC non-consumable electrode arc welding control method characterized by this.
ことを特徴とする請求項1に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法。 The detection of the precursor state of the arc breakage is performed by the state in which the arc is generated and the welding current (absolute value) less than the predetermined reference current value is energized.
The AC non-consumable electrode arc welding control method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法。 The detection of the precursory state of arc breakage is performed during the period in which the re-ignition voltage is applied.
The AC non-consumable electrode arc welding control method according to claim 1 or 2.
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