JPH11123546A - Method for judging stability of welding at starting arc and device for judging stability - Google Patents
Method for judging stability of welding at starting arc and device for judging stabilityInfo
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- JPH11123546A JPH11123546A JP28973897A JP28973897A JPH11123546A JP H11123546 A JPH11123546 A JP H11123546A JP 28973897 A JP28973897 A JP 28973897A JP 28973897 A JP28973897 A JP 28973897A JP H11123546 A JPH11123546 A JP H11123546A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、消耗電極式ガスシ
ールドアーク溶接の、アークスタート時におけるアーク
放電状態の不安定性に起因して発生する溶接品質不良の
流出防止のための、アークスタート時の溶接安定性判定
方法及び装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a consumable electrode type gas shielded arc welding, which is used to prevent the outflow of poor welding quality caused by the instability of the arc discharge state at the time of arc start. The present invention relates to a method and an apparatus for determining welding stability.
【０００２】[0002]
【従来の技術】消耗電極式ガスシールドアーク溶接で
は、溶接電源の出力制御方式が制御素子の進歩によりサ
イリスタ方式からインバータ方式に変化し、制御速度が
３００Ｈｚから１５〜６０ＫＨｚへと約５０〜２００倍
も高速化され溶接電流の波形制御ができるようになり、
アークスタート性能の向上、高速溶接での溶接状態の規
則性向上やスパッタの発生量低減が可能となり、溶接現
象の規則性が改善されつつある。しかしアークスタート
時は溶接ワイヤが全く加熱していない被溶接材に接触す
るという状態のために種々の異常現象が発生し易く、溶
接ロボット等による自動溶接ラインの大きな問題となっ
ていた。2. Description of the Related Art In consumable electrode type gas shielded arc welding, the output control system of a welding power source is changed from a thyristor system to an inverter system due to the progress of control elements, and the control speed is increased by about 50 to 200 times from 300 Hz to 15 to 60 KHz. And the waveform of the welding current can be controlled.
It is possible to improve the arc start performance, improve the regularity of the welding state in high-speed welding, and reduce the amount of spatter generated, and the regularity of the welding phenomenon is being improved. However, at the time of the arc start, various abnormal phenomena are likely to occur due to the state in which the welding wire comes into contact with the material to be heated which is not heated at all, and this has been a major problem in an automatic welding line by a welding robot or the like.
【０００３】このアークスタート時の溶接現象の安定性
の良否は、一般に作業者や技術者が溶接ビード外観の均
一性を目視する事により判定をしていた。しかし目視に
よる定性的な判定であるために、微小な異常の場合の判
定には個人差があり、インラインでの判定に統一的な基
準を求めることは困難であった。[0003] In general, the quality of the stability of the welding phenomenon at the time of the arc start is judged by an operator or a technician by visually observing the uniformity of the appearance of the weld bead. However, since it is a qualitative determination by visual observation, there is an individual difference in the determination in the case of a minute abnormality, and it has been difficult to obtain a unified standard for in-line determination.
【０００４】またアークスタート時の溶接現象を計測装
置により、溶接電流・電圧を測定し判定する方法もある
が、解析に時間を要しインライン化は困難であった。さ
らにこれらのデータは必ずしも定量的なデータとは言え
ず、アークスタート時の溶接現象の安定性を正確に評価
する事は困難であった。There is also a method of measuring and judging welding phenomena at the time of arc start by measuring a welding current and a voltage by a measuring device, but it takes time for analysis, and it is difficult to perform in-line. Furthermore, these data are not necessarily quantitative data, and it has been difficult to accurately evaluate the stability of the welding phenomenon at the time of arc start.
【０００５】例えば特公平２−６２０１７号公報（以
下、第１の従来技術と言う）には、溶接電圧を測定する
ことにより短絡期間とアーク期間とを判別し、それぞれ
の期間における溶接電流と溶接電圧波形の観測結果を所
定の関数で演算し、アーク状態の均一性の程度、アーク
切れの程度、アークの燃え上がり度により、溶接性の良
否を判定する技術が開示されている。[0005] For example, Japanese Patent Publication No. 2-62017 (hereinafter referred to as the first prior art) discloses that a short circuit period and an arc period are determined by measuring a welding voltage, and a welding current and a welding current in each period are determined. A technique is disclosed in which the observation result of the voltage waveform is calculated by a predetermined function, and the quality of the weldability is determined based on the degree of uniformity of the arc state, the degree of arc breakage, and the degree of arc burning.
【０００６】また特公平７−２２７５号公報（以下、第
２の従来技術と言う）には、溶接電流、溶接電圧の監視
区間設定手段を用いて、それぞれの移動平均を演算し、
溶接状況や溶接結果を判定する技術が開示されている。In Japanese Patent Publication No. 7-2275 (hereinafter referred to as a second prior art), a moving average is calculated by using a monitoring section setting means for a welding current and a welding voltage.
A technique for determining a welding situation and a welding result is disclosed.
【０００７】さらに特開平６−２６２３４６号公報（以
下、第３の従来技術と言う）には、アーク発生確認信号
がオンになると溶接電圧の監視を開始し、溶接電圧が所
定の判定電圧以下となった時間を累積し、該累積時間が
所定の判定値に達した場合、溶接品質に異常が生じたと
判断する技術が開示されている。Further, Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 6-262346 (hereinafter referred to as a third prior art) discloses that when an arc generation confirmation signal is turned on, monitoring of a welding voltage is started, and when the welding voltage is lower than a predetermined judgment voltage. There has been disclosed a technique of accumulating time periods in which the welding time has reached and determining that an abnormality has occurred in welding quality when the accumulated time reaches a predetermined determination value.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記第１の従
来技術の場合、計測区間の設定がされていないため、ア
ークスタート直後から定常部までのデータで判定を行う
と誤判定を招く恐れがあると言う欠点を有している。な
ぜならアーク放電開始直後のアークは不安定で、定常部
の溶接には直接関与するものではないためである。また
アーク切れの程度をアーク期間中の平均電流（Ｉ）・電
圧（Ｖ）による平均抵抗（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）を用い、またア
ークの燃え上がり度をアーク期間中の電力（Ｐ＝Ｉ×
Ｖ）を用いて表しているが、アーク期間中の平均電流は
アーク時間によって変化しやすく、この平均電流を用い
て、アーク切れの程度及びアークの燃え上がり度の判定
を行うと誤判定を招く恐れがあるという欠点を有してい
る。However, in the case of the first prior art, since the measurement section is not set, erroneous determination may be caused if the determination is made based on data from immediately after the arc start to a steady portion. It has the disadvantage of being. This is because the arc immediately after the start of the arc discharge is unstable and is not directly involved in welding of the stationary part. The degree of arc break is determined by using an average resistance (R = V / I) based on an average current (I) and a voltage (V) during the arc period, and the degree of burning of the arc is determined by an electric power (P = I ×
V), the average current during the arc period is liable to change depending on the arc time, and if the average current is used to determine the degree of arc breakage and the degree of arc burnup, erroneous determination may occur. There is a disadvantage that there is.
【０００９】また、上記第２の従来技術の場合、アーク
放電開始直後の溶接現象の不安定な期間では誤判定を招
きやすく、アークスタート時の溶接現象の安定性の程度
を正確に評価できないと言う欠点を有している。Further, in the case of the second prior art, erroneous determination is likely to occur during an unstable period of the welding phenomenon immediately after the start of arc discharge, and the degree of stability of the welding phenomenon at the time of arc start cannot be accurately evaluated. It has the drawbacks to say.
【００１０】さらに、上記第３の従来技術の場合、溶接
電圧が所定の判定電圧以下となった時間の累積により、
溶接品質異常の判定を行っているが、ワイヤスティック
現象には至らない長期短絡や、アーク切れの繰り返しに
よるアークの不安定現象の判定が困難で、アークスター
ト時の溶接品質異常の誤判定を招く恐れがあると言う欠
点を有している。Further, in the case of the third prior art, the accumulation of the time when the welding voltage has become equal to or lower than the predetermined judgment voltage,
Judgment of welding quality abnormality is performed, but it is difficult to determine long-term short circuit that does not lead to wire stick phenomenon or arc instability phenomenon due to repeated arc breakage, which leads to erroneous determination of welding quality abnormality at arc start It has the drawback of being afraid.
【００１１】以上のように従来のアークスタート時の溶
接現象の安定性の判定は定性的なものであり、解析に時
間を要し、アーク溶接ロボット等による自動溶接ライン
及び半自動溶接ラインにおけるアークスタート時の溶接
現象の不安定状態に起因して発生する溶接品質不良の流
出防止を図る上で、なお大きな問題となっていた。As described above, the conventional determination of the stability of welding phenomena at the time of arc start is qualitative and requires a long time for analysis, and the arc start in an automatic welding line and a semi-automatic welding line by an arc welding robot or the like. This is still a major problem in preventing the outflow of poor welding quality caused by the unstable state of the welding phenomenon at the time.
【００１２】現状ではアークスタート時の溶接現象の安
定性を監視する方法はなく、溶接現象の安定化対策とし
て定期的にワイヤ送給経路を清掃したり、ワイヤコンジ
ットケーブルを交換したり、コンタクトチップを交換し
たり、あるいは溶接欠陥が生じてからこれらの対策を実
施していた。At present, there is no method for monitoring the stability of welding phenomena at the time of arc start. As a countermeasure for stabilizing welding phenomena, a wire feed path is periodically cleaned, a wire conduit cable is replaced, a contact tip is replaced. These countermeasures have been taken after the replacement of welding or the occurrence of welding defects.
【００１３】本発明は上記従来技術の問題点に鑑みてな
されたもので、アークスタート時の溶接現象の状況を正
確に捉え、アークスタート時の溶接状態の安定性の良否
を迅速に判定する方法及び装置を提供することを目的と
する。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and a method of accurately grasping the situation of a welding phenomenon at the time of an arc start and quickly determining whether or not the stability of a welding state at the time of an arc start is good. And an apparatus.
【００１４】[0014]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、短絡とアークを交互に繰り返し
ながら溶接をする消耗電極式ガスシールドアーク溶接の
アークスタート部溶接状態判定方法であって、溶接電極
（以下溶接ワイヤと称す）と被溶接材間の溶接電圧を検
出する電圧検出手段と、溶接ワイヤと被溶接材を流れる
溶接電流を検出する電流検出手段を用いて出力されるア
ナログ出力信号を所定のサンプリング周波数でデジタル
信号に変換して、 （ａ）ワイヤスティック時間 （ｂ）アーク途切れ時間 （ｃ）長期短絡時間 （ｄ）無負荷電圧時間 （ｅ）アークスタート電流立ち上がり速度 の５項目の内、任意の１又は２項目以上を演算し、それ
ぞれに対応する基準値と比較して、何れか１つでも基準
値との差が予め設定した許容範囲を越えた時に溶接が不
安定または不良であると判定することを特徴とするアー
クスタート時の溶接安定性判定方法である。In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is a method of determining a welding state of an arc start portion of a consumable electrode type gas shielded arc welding in which welding is performed while alternately repeating a short circuit and an arc. A voltage detecting means for detecting a welding voltage between a welding electrode (hereinafter referred to as a welding wire) and a material to be welded, and a current detecting means for detecting a welding current flowing between the welding wire and the material to be welded. (A) wire stick time (b) arc break time (c) long-term short circuit time (d) no-load voltage time (e) arc start current rise speed Of the five items, any one or two or more items are calculated and compared with the corresponding reference values, and any one of the differences from the reference value is set in advance. Welding when exceeding the capacity range is welding stability determination method at the time of arc start, characterized in that determined to be unstable or bad.
【００１５】そして、請求項２の発明は、短絡とアーク
を交互に繰り返しながら溶接をする消耗電極式ガスシー
ルドアーク溶接のアークスタート時の溶接現象安定性の
程度を判定する装置であって、溶接ワイヤと被溶接材間
の溶接電圧を検出する電圧検出手段と、溶接ワイヤと被
溶接材を流れる溶接電流を検出する電流検出手段と、両
手段からのアナログ出力信号をデジタル信号に変換する
Ａ／Ｄコンバータと、Ａ／Ｄコンバータからのデジタル
信号を基に、 （ａ）ワイヤスティック時間 （ｂ）アーク途切れ時間 （ｃ）長期短絡時間 （ｄ）無負荷電圧時間 （ｅ）アークスタート電流立上り速度 の５項目の内、任意の１又は２項目以上を演算する演算
手段と、演算手段からの演算結果を予め設定された基準
値と比較し、基準値との差が許容範囲内か否かを出力す
る比較器と、比較器の出力を表示する表示器とからなる
ことを特徴とするアークスタート時の溶接安定性判定装
置である。A second aspect of the present invention is an apparatus for judging the degree of stability of a welding phenomenon at the start of an arc in consumable electrode type gas shielded arc welding in which welding is performed while alternately repeating a short circuit and an arc. Voltage detecting means for detecting a welding voltage between the wire and the material to be welded; current detecting means for detecting a welding current flowing through the welding wire and the material to be welded; and A / A for converting an analog output signal from both means into a digital signal. Based on the digital signals from the D converter and the A / D converter, (a) wire stick time (b) arc break time (c) long term short circuit time (d) no load voltage time (e) arc start current rise speed An arithmetic unit for calculating any one or more of the five items, and a calculation result from the arithmetic unit is compared with a preset reference value, and a difference from the reference value is allowed. A comparator for outputting or 囲内 or not a welding stability determination device during arc start, characterized in that it consists of a display for displaying the output of the comparator.
【００１６】[0016]
【作用】アークスタート時におけるアーク放電が安定し
て形成されないことに起因して発生する溶接現象の安定
性の程度を、ワイヤスティック時間、アーク途切れ時
間、長期短絡時間、無負荷電圧時間、アークスタート電
流立ち上がり速度の５項目の内、任意の１又は２項目以
上を演算し、定量値として表示し、それぞれに対応する
基準値と比較して何れか１つでも基準値との差が予め設
定した許容範囲を超えたときに溶接が不安定または不良
であると判定する。こうすることで被溶接材への接地不
良や、溶接ワイヤへの給電不良及び送給抵抗増加等によ
るアークスタート時における溶接品質異常を正確かつ確
実に検知する。[Action] The degree of stability of the welding phenomenon caused by the arc discharge not being formed stably at the time of arc start is determined by the wire stick time, arc break time, long-term short-circuit time, no-load voltage time, and arc start. Of the five items of the current rise speed, any one or more items are calculated, displayed as quantitative values, and compared with the corresponding reference values, any one of the differences from the reference value is set in advance. When the allowable range is exceeded, it is determined that the welding is unstable or defective. In this way, abnormal welding quality at the time of arc start due to poor grounding to the material to be welded, poor power supply to the welding wire, increased feed resistance, etc., is accurately and reliably detected.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施の形態
を図面の実施例に基づいて説明する。図１は本発明の実
施例のブロック図である。図中の１は溶接電源で所定の
電流・電圧を溶接ワイヤ２、被溶接材５間に印加させ、
溶接ワイヤ２は被溶接材５を溶接するために送給ローラ
３によって所定の速度で送給される。４はコンタクトチ
ップ、６は溶接電流を測定するための分流器、７は溶接
ワイヤと被溶接材を流れる溶接電流を検出する電流検出
回路、８は溶接ワイヤと被溶接材間の溶接電圧を検出す
る電圧検出回路、９は両検出回路７，８からの各アナロ
グ出力信号を所定のサンプリング周波数でデジタル信号
に変換するＡ／Ｄコンバータ、１７は演算及び出力装置
で両検出回路７，８とＡ／Ｄコンバータ９を含む。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention. Reference numeral 1 in the figure denotes a welding power source that applies a predetermined current and voltage between the welding wire 2 and the workpiece 5.
The welding wire 2 is fed at a predetermined speed by a feed roller 3 to weld the workpiece 5. 4 is a contact tip, 6 is a shunt for measuring a welding current, 7 is a current detection circuit for detecting a welding current flowing through a welding wire and a workpiece, and 8 is a welding voltage between the welding wire and the workpiece. 9 is an A / D converter for converting each analog output signal from both detection circuits 7 and 8 into a digital signal at a predetermined sampling frequency, and 17 is an arithmetic and output device for both detection circuits 7, 8 and A / D converter 9 is included.
【００１８】本装置１７は溶接電圧、溶接電流を測定し
てデジタル変換し、無負荷電圧時間、ワイヤスティック
時間、アーク途切れ時間、長期短絡時間、アークスター
ト電流立ち上がり速度を算出するための種々の演算をす
ると共に演算結果を予め設定された各基準値と比較し、
基準値との差が許容範囲内であるか否かの比較を行うＣ
ＰＵ１０、それらの演算データを表示及び印刷するＣＲ
Ｔ１１（ディスプレイ）及びプリンター１５、プログラ
ム及び演算に必要な種々のデータを格納するメモリ（Ｒ
ＯＭ１２，ＲＡＭ１３）及び測定に必要な定数及びその
他のデータを入力するキーボード１４、さらにビード欠
け、アーク切れ等の異常信号を表示する表示器１６から
構成される。The present apparatus 17 measures welding voltage and welding current and converts them into digital data, and performs various calculations for calculating no-load voltage time, wire stick time, arc interruption time, long-term short-circuit time, and arc start current rise speed. And compare the calculation result with each preset reference value,
C for comparing whether or not the difference from the reference value is within an allowable range
PU10, CR for displaying and printing their operation data
T11 (display) and printer 15, a memory (R) for storing various data necessary for programs and calculations
OM 12, RAM 13) and a keyboard 14 for inputting constants and other data necessary for measurement, and a display 16 for displaying an abnormal signal such as a missing bead or a broken arc.
【００１９】次に本発明によるアークスタート時の溶接
安定性の判定方法について説明する。はじめにアークス
タート時のアーク放電状態解析実行の概略処理フローを
図２に示す。Next, a method for determining welding stability at the time of arc start according to the present invention will be described. First, FIG. 2 shows a schematic processing flow of executing an arc discharge state analysis at the time of starting an arc.
【００２０】まずサンプリング速度、トリガーレベル、
アーク・短絡判別電圧をキーボード１４により入力しＣ
ＰＵ１０内に設定し、溶接を開始させる。ここでサンプ
リング速度の設定は溶接電源１の制御波形の判定も可能
となるように本実施例では溶接電源１の制御速度以上の
２７ＫＨｚに設定したが、設定変更できるようになって
いる。First, the sampling speed, trigger level,
Input the arc / short circuit discrimination voltage by keyboard 14 and
It is set in the PU 10 and welding is started. In this embodiment, the sampling speed is set to 27 KHz which is higher than the control speed of the welding power source 1 so that the control waveform of the welding power source 1 can be determined. However, the setting can be changed.
【００２１】溶接電圧がトリガーレベルに達すると溶接
電圧、溶接電流の入力を開始し測定回数が、設定回数に
達するまで各サンプリング点の溶接電圧、電流のデータ
をＲＡＭ１３内に格納する。所定数のサンプリングが完
了すると、ＲＯＭ１２内に格納されているプログラムを
実施することにより、各種の演算を行う。ここで各種の
演算は、演算データの誤判定を防ぐため演算区間の設定
を、キーボード１４より入力できるようになっている。When the welding voltage reaches the trigger level, the input of the welding voltage and welding current is started, and the welding voltage and current data at each sampling point are stored in the RAM 13 until the number of measurements reaches the set number. When a predetermined number of samplings are completed, various calculations are performed by executing a program stored in the ROM 12. Here, in various calculations, setting of a calculation section can be input from the keyboard 14 in order to prevent erroneous determination of calculation data.
【００２２】演算完了後各種の演算結果をそれぞれに対
応する基準値と比較して、何れか１つでも予め設定した
許容範囲を超えたときにアークスタート時のアーク放電
状態が不安定であるとして、ワイヤスティック、アーク
途切れ、長期短絡等の異常信号の出力が行われ、アーク
放電が安定して形成された場合はＯＫ信号が出力され
る。After the calculation is completed, various calculation results are compared with corresponding reference values, and when any one of them exceeds a predetermined allowable range, it is determined that the arc discharge state at the time of arc start is unstable. An abnormal signal such as a wire stick, broken arc, or a long-term short circuit is output, and an OK signal is output if the arc discharge is formed stably.
【００２３】次に図２内サブルーチン１の無負荷電圧時
間の演算について説明する。図３はこの無負荷電圧時間
演算処理を行うサブルーチンの詳細である。溶接ワイヤ
と被溶接材間の溶接電圧を検出する電圧検出手段を用
い、溶接起動信号がオンになると溶接ワイヤと被溶接材
間に電位差が生じ、溶接ワイヤが被溶接材に短絡後、適
正にアーク放電が形成された場合、両者間の雰囲気ガス
の絶縁破壊に応じた適正な電位差が発生する。Next, the calculation of the no-load voltage time in subroutine 1 in FIG. 2 will be described. FIG. 3 shows the details of the subroutine for performing the no-load voltage time calculation processing. Using voltage detection means to detect the welding voltage between the welding wire and the workpiece, when the welding start signal is turned on, a potential difference occurs between the welding wire and the workpiece, and after the welding wire is short-circuited to the workpiece, When an arc discharge is formed, an appropriate potential difference occurs between the two depending on the dielectric breakdown of the atmospheric gas.
【００２４】溶接ワイヤが被溶接材に短絡するまでの時
間を無負荷電圧時間と呼ぶ。無負荷電圧時間の演算は前
記溶接起動信号がオンとなると共に溶接ワイヤと被溶接
材との溶接電圧のサンプリングを開始し、サンプリング
した溶接電圧Ｖが無負荷電圧時間測定開始判別電圧Ｖｍ
1 に到達した時から、無負荷電圧時間の測定を開始し、
溶接電圧が無負荷電圧時間測定終了判別電圧Ｖｍ2 に下
がった時までを無負荷電圧時間として演算する。判別電
圧Ｖｍ1 ，Ｖｍ2 の設定は任意に変更できるようになっ
ている。The time until the welding wire is short-circuited to the material to be welded is called a no-load voltage time. In the calculation of the no-load voltage time, the welding start signal is turned on and the sampling of the welding voltage between the welding wire and the workpiece is started, and the sampled welding voltage V becomes the no-load voltage time measurement start determination voltage Vm.
Start measuring the no-load voltage time from when it reaches 1 .
The time until the welding voltage falls to the no-load voltage time measurement end determination voltage Vm 2 is calculated as the no-load voltage time. The settings of the determination voltages Vm 1 and Vm 2 can be arbitrarily changed.
【００２５】この無負荷電圧時間がゼロまたは非常に短
い場合、つまり溶接ワイヤと被溶接材との間隔がゼロま
たは非常に短く溶接起動信号がオンになると同時に溶接
ワイヤが短絡する現象をタッチスタートと呼び、溶接電
圧Ｖが最初に５Ｖに到達した点から監視し、４ｍｓｅｃ
後までの最大電圧が３０Ｖ以下の場合をタッチスタート
として表示する。When the no-load voltage time is zero or very short, that is, the interval between the welding wire and the workpiece is zero or very short, the welding start signal is turned on and the welding wire is short-circuited at the same time. Nominal, monitor from the point when welding voltage V first reaches 5V, 4msec
The case where the maximum voltage until then is 30 V or less is displayed as touch start.
【００２６】溶接起動信号がオンになった時点で、溶接
電源によりコンデンサを充電し溶接ワイヤと被溶接材と
が接触するとコンデンサに蓄積された電荷が放電され、
溶接ワイヤと被溶接材との接触部のジュール加熱、アー
ク加熱を促進し良好なアーク放電を実現しようとしてい
る。When the welding start signal is turned on, the capacitor is charged by the welding power source, and when the welding wire comes into contact with the workpiece, the electric charge accumulated in the capacitor is discharged.
The aim is to achieve good arc discharge by promoting Joule heating and arc heating at the contact portion between the welding wire and the workpiece.
【００２７】しかしこのような溶接ワイヤと被溶接材と
が接触しているタッチスタートの場合、コンデンサに蓄
積された電荷の放電がないため、アークスタート性能が
低下する。この無負荷電圧時間の積算時間を基準値と比
較し、基準値との差が予め設定した許容範囲を超えたと
き無負荷電圧時間異常として異常信号を出力する。However, in the case of such a touch start in which the welding wire and the material to be welded are in contact with each other, the electric charge accumulated in the capacitor is not discharged, so that the arc start performance is reduced. The accumulated time of the no-load voltage time is compared with a reference value, and when the difference from the reference value exceeds a preset allowable range, an abnormal signal is output as a no-load voltage time abnormality.
【００２８】次に図２内サブルーチン２のアーク放電開
始時のワイスティック時間の演算について説明する。図
４はこのワイヤスティック時間演算処理を行うサブルー
チンの詳細である。ワイヤスティック現象は自動アーク
溶接装置において、アークスタート時に頻繁に起こる現
象であり、高電圧を給電した溶接ワイヤと被溶接材が短
絡した際に瞬時に絶縁破壊が発生せずアーク放電に移行
しない現象のことである。Next, the calculation of the wistick time at the start of arc discharge in subroutine 2 in FIG. 2 will be described. FIG. 4 shows the details of the subroutine for performing the wire stick time calculation processing. The wire stick phenomenon is a phenomenon that frequently occurs at the start of an arc in an automatic arc welding machine. When a welding wire supplied with a high voltage and a work to be welded are short-circuited, instantaneous dielectric breakdown does not occur and the transition to arc discharge does not occur. That is.
【００２９】このようなワイヤスティック現象が生じた
場合、溶接ワイヤと被溶接材間が短絡しているため、短
絡電流が流れ、アーク電圧はアーク放電が形成された際
に比べ十分に低く、無負荷電圧時間終了直後のアーク電
圧の判定によりアーク放電が形成されるまでの積算時間
をワイヤスティック時間として演算し、本実施例では無
負荷電圧時間終了直後、ワイヤスティック測定開始判別
時間Ｔ1 ｍｓｅｃ後のアーク電圧がワイヤスティック開
始判別電圧Ｖｗ1 以下の場合にワイヤスティック発生と
し、この時点からアーク電圧がワイヤスティック終了判
別電圧Ｖｗ2 以上になるまでの積算時間として演算す
る。When such a wire stick phenomenon occurs, a short-circuit current flows because the welding wire and the material to be welded are short-circuited, and the arc voltage is sufficiently lower than when arc discharge is formed. The integrated time until the arc discharge is formed by the determination of the arc voltage immediately after the end of the load voltage time is calculated as the wire stick time. In this embodiment, immediately after the end of the no load voltage time, and after the wire stick measurement start determination time T 1 msec. arc voltage of the wire stick occurs when the wire stick start determination voltage Vw 1 or less, the arc voltage from this point is computed as a cumulative time until the wire stick end determining voltage Vw 2 or more.
【００３０】これらの判別時間及び判別電圧の設定は任
意に変更できるになっている。そしてワイヤスティック
時間の積算時間を基準値と比較して、基準値との差が予
め設定した許容範囲を超えたときワイヤスティック時間
異常として異常信号を出力する。The setting of the discrimination time and the discrimination voltage can be arbitrarily changed. Then, the integrated time of the wire stick time is compared with a reference value, and when the difference from the reference value exceeds a preset allowable range, an abnormal signal is output as a wire stick time abnormality.
【００３１】次に図２内サブルーチン３のアーク放電開
始直後のアーク途切れ時間の演算について説明する。図
５はこのアーク途切れ時間演算処理を行うサブルーチン
の詳細である。アーク途切れ時間の演算は無負荷電圧時
間終了後から設定時間までの溶接ワイヤと被溶接材との
溶接電圧をサンプリングし、アーク途切れ判別電圧Ｖｂ
以上に到達した時間から、Ｖｂ以下に下がった時間まで
の積算時間として演算する。この判別電圧Ｖｂは５０Ｖ
程度が適しているが設定変更できるようになっている。
また、判別時間の設定も自由に変更できるようになって
いる。Next, the calculation of the arc interruption time immediately after the start of arc discharge in subroutine 3 in FIG. 2 will be described. FIG. 5 shows the details of the subroutine for performing the arc interruption time calculation processing. The calculation of the arc interruption time samples the welding voltage between the welding wire and the workpiece from the end of the no-load voltage time to the set time, and determines the arc interruption determination voltage Vb.
The calculation is performed as an integrated time from the time when the above time is reached to the time when the time falls below Vb. This determination voltage Vb is 50 V
Although the degree is suitable, the setting can be changed.
Further, the setting of the discrimination time can be freely changed.
【００３２】アーク途切れ現象は、アークスタート時に
頻繁に起こり易い現象であり、アークスタート時に短絡
期間が長く続く長期短絡が発生すると、短絡を解放しよ
うとする溶接電源の波形制御により過大な短絡電流が流
れ、アーク再生時に大粒なスパッタが発生し、アークが
瞬間的に途切れる現象である。またアーク期間が長く続
いても溶接電流の減少により、アークが瞬間的に途切れ
ることもある。The arc interruption phenomenon is a phenomenon that frequently occurs at the time of arc start, and when a long-term short-circuit with a long short-circuit period occurs at the time of arc start, an excessive short-circuit current is generated by the waveform control of the welding power source for releasing the short-circuit. This is a phenomenon in which large spatters are generated during flow and arc regeneration, and the arc is momentarily interrupted. Further, even if the arc period continues for a long time, the arc may be momentarily interrupted due to a decrease in the welding current.
【００３３】このようなアーク途切れ現象が生じた場
合、溶接電圧は瞬時に溶接電源の無負荷電圧に上昇し、
溶接電流はアーク切れにより持続せず瞬時にゼロとなり
溶接現象が不安定となる。このアーク途切れ時間の設定
時間内における積算時間を基準値と比較して、基準値と
の差が予め設定した許容範囲を超えたときアーク途切れ
時間異常として異常信号を出力する。When such an arc interruption phenomenon occurs, the welding voltage instantly increases to the no-load voltage of the welding power source,
The welding current does not continue due to the breakage of the arc, but instantaneously becomes zero and the welding phenomenon becomes unstable. The integrated time within the set time of the arc interruption time is compared with a reference value, and when the difference from the reference value exceeds a predetermined allowable range, an abnormal signal is output as an arc interruption time abnormality.
【００３４】次に図２内サブルーチン４のアーク放電開
始後の長期短絡時間の演算について説明する。図６はこ
の長期短絡時間演算処理を行うサブルーチンの詳細であ
る。長期短絡時間の演算は、無負荷電圧時間終了後から
設定時間までの溶接ワイヤと被溶接材間との溶接電圧を
サンプリングし、サンプリング電圧Ｖが短絡時間判別電
圧Ｖｓ以下の短絡時間が長期短絡時間判別時間Ｔ2 ｍｓ
ｅｃ以上に達した場合、長期短絡時間の測定を開始し、
Ｖｓ以上に上がった時までの積算時間として演算する。Next, the calculation of the long-term short-circuit time after the start of arc discharge in subroutine 4 in FIG. 2 will be described. FIG. 6 shows the details of the subroutine for performing the long-term short-circuit time calculation processing. The calculation of the long-term short-circuit time is performed by sampling the welding voltage between the welding wire and the workpiece from the end of the no-load voltage time to the set time, and the short-circuit time when the sampling voltage V is equal to or less than the short-circuit time determination voltage Vs Discrimination time T 2 ms
ec, the measurement of the long-term short-circuit time is started,
The calculation is performed as an integrated time until the voltage rises to Vs or more.
【００３５】なお、図６のサブルーチンで、ＴSnはｎ周
期目の短絡時間をあらわす。アーク・短絡期間の判別は
溶接電圧が所定の判別電圧Ｖｓ以下であるか否かで判別
する。短絡時の溶接電圧はアーク放電が形成された際の
溶接電圧に比べ十分低く、判別電圧Ｖｓは２０Ｖ程度が
適しているが、設定変更できるようになっている。In the subroutine of FIG. 6, T Sn represents an n-th cycle short-circuit time. The arc / short-circuit period is determined based on whether the welding voltage is equal to or lower than a predetermined determination voltage Vs. The welding voltage at the time of short-circuit is sufficiently lower than the welding voltage at the time when arc discharge is formed, and the discrimination voltage Vs is suitably about 20 V, but the setting can be changed.
【００３６】また長期短絡判別時間Ｔ2 の設定は溶接電
源の波形制御により異なるため設定変更できるようにな
っているが、本実施例では１回の短絡現象が７ｍｓｅｃ
以上の場合を長期短絡現象と言い、その積算時間を長期
短絡時間として演算する。The setting of the long-term short-circuit determination time T 2 can be changed because the setting depends on the waveform control of the welding power source. In this embodiment, however, one short-circuit phenomenon takes 7 msec.
The above case is called a long-term short-circuit phenomenon, and the integrated time is calculated as the long-term short-circuit time.
【００３７】アーク放電開始直後は、溶接ワイヤ先端に
十分な大きさの溶滴が成長していなく、溶接ワイヤの溶
融していない部分が溶融プールと接触し易い。このよう
な溶融していない溶接ワイヤが短絡すると、通常の溶接
ワイヤの溶滴が短絡したときと同じ短絡電流値を通電し
ても短絡状態を終了させて溶接現象を再発生させること
ができない。Immediately after the start of the arc discharge, a sufficiently large droplet does not grow at the tip of the welding wire, and the unmelted portion of the welding wire easily comes into contact with the molten pool. If such a non-melted welding wire is short-circuited, the short-circuit state cannot be terminated and the welding phenomenon cannot be regenerated even if the same short-circuit current value as when a droplet of a normal welding wire is short-circuited is applied.
【００３８】また、このような長期短絡状態が発生する
と溶接ワイヤ先端がジュール熱で加熱され吹き飛ばされ
て短絡状態から溶接現象に移行することが多く、その瞬
間にアーク長が非常に長くなるので溶接現象の規則性を
維持する事ができなくなりアーク途切れが発生し易くな
り、溶接現象が不安定となる。Further, when such a long-term short-circuit state occurs, the tip of the welding wire is heated by Joule heat and blown off, so that the short-circuit state often shifts to a welding phenomenon. At that moment, the arc length becomes very long. It is not possible to maintain the regularity of the phenomenon, and arc breaks are likely to occur, making the welding phenomenon unstable.
【００３９】そこで、この長期短絡時間の設定時間内に
おける積算時間を基準値と比較して、基準値との差が予
め設定した許容範囲を超えたとき長期短絡時間異常とし
て異常信号を出力する。Therefore, the integrated time within the set time of the long-term short-circuit time is compared with a reference value, and when the difference from the reference value exceeds a preset allowable range, an abnormal signal is output as a long-term short-circuit time abnormality.
【００４０】次に、図２内サブルーチン５のアーク放電
開始後のアークスタート電流立ち上がり速度の演算につ
いて説明する。図７はこのアークスタート電流立ち上が
り速度演算処理を行うサブルーチンの詳細である。アー
クスタート電流立ち上がり速度の演算は、無負荷電圧時
間終了後から設定時間Ｔ3までの溶接ワイヤと被溶接材
間を流れる溶接電流の測定を実施し、Ｔ3ｓｅｃで溶接
電流がどれだけ上昇したかで電流立ち上がり速度として
演算する。この設定時間Ｔ3は０．１ｍｓｅｃ程度が適
しているが、自由に設定変更できるようになっている。Next, the calculation of the rising speed of the arc start current after the start of the arc discharge in subroutine 5 in FIG. 2 will be described. FIG. 7 shows the details of the subroutine for performing the arc start current rising speed calculation processing. The calculation of the arc start current rise speed measures the welding current flowing between the welding wire and the material to be welded from the end of the no-load voltage time to the set time T 3, and how much the welding current has increased in T 3 sec. Is calculated as the current rise speed. This set time T 3 is about 0.1msec is suitable, so that can be freely set and changed.
【００４１】アークスタート時は溶接起動信号がオンに
なると同時に、溶接電源よりコンデンサに充電を開始
し、上記無負荷電圧時間に蓄積された電荷が、溶接ワイ
ヤが被溶接材に接触した瞬間に放電され、溶接ワイヤ先
端を急激にジュール熱により発熱させて溶融しアーク発
生に至る。At the time of arc start, the capacitor is started to be charged from the welding power source at the same time as the welding start signal is turned on, and the electric charge accumulated during the no-load voltage time is discharged at the moment when the welding wire comes into contact with the workpiece. Then, the tip of the welding wire is rapidly heated by Joule heat and melts, leading to arc generation.
【００４２】この時に溶接ワイヤ先端部の溶融が緩慢で
あると溶接ワイヤの送給力により被溶接材に押し付けら
れるのでワイヤスティック現象が発生し、さらにアーク
発生が遅れると、溶接ワイヤが中途部で破断してアーク
スタートに失敗する。At this time, if the tip of the welding wire is slowly melted, the wire is pressed against the material to be welded by the feeding force of the welding wire, causing a wire stick phenomenon. If the arc generation is further delayed, the welding wire is broken at an intermediate portion. And the arc start fails.
【００４３】したがってアークスタート性能を向上させ
るために、溶接ワイヤ先端が被溶接材に短絡した瞬間に
急激に大電流を供給し、溶接ワイヤ先端部を急速加熱し
アーク発生に移行しなければならない。Therefore, in order to improve the arc starting performance, a large current must be suddenly supplied at the moment when the tip of the welding wire is short-circuited to the material to be welded, and the tip of the welding wire must be rapidly heated to shift to arc generation.
【００４４】この急激に大電流を供給できたかどうかの
判定指標としてアークスタート時の電流立ち上がり速度
を演算する。この電流立ち上がり速度を基準値と比較し
て、基準値との差が予め設定した許容範囲を超えた時に
アークスタート電流立ち上がり速度異常として異常信号
を出力する。The current rise speed at the time of arc start is calculated as an index for determining whether or not the large current can be supplied rapidly. This current rise speed is compared with a reference value, and when the difference from the reference value exceeds a predetermined allowable range, an abnormal signal is output as an arc start current rise speed abnormality.
【００４５】なお、図７でＴ3 はアークスタート電流測
定終了時間である。以上のように溶接品質異常の監視を
溶接初期にだけ行うこととしたのは、ワイヤスティック
現象や、アーク途切れ、長期短絡現象等の異常は溶接開
始直後に発生することが多く、溶接初期においてこのよ
うな異常が発生した場合、その後の定常溶接部が正常で
あると否とにかかわらず溶接異常として扱い、ワイヤス
ティック、アーク途切れ、長期短絡等の異常信号を出力
する。しかも本実施例によれば溶接初期において適切に
アーク放電が安定して形成された場合は、これらの異常
信号が出力されることはない。In FIG. 7, T 3 is an arc start current measurement end time. As described above, the monitoring of welding quality abnormality is performed only in the early stage of welding because abnormalities such as a wire stick phenomenon, a break in an arc, and a long-term short-circuit phenomenon often occur immediately after the start of welding. When such an abnormality occurs, it is treated as a welding abnormality regardless of whether or not the subsequent steady welded portion is normal, and an abnormal signal such as a wire stick, broken arc, or long-term short circuit is output. Moreover, according to the present embodiment, when the arc discharge is appropriately and stably formed in the initial stage of welding, these abnormal signals are not output.
【００４６】そのため、自動及び半自動アーク溶接装置
において、アークスタート時における溶接現象の不安定
状態を異常信号によって作業者や技術者が容易に検知可
能となり、異常対応等の適切な処理を施すことにより不
良品の流出を確実に防止することができる。Therefore, in an automatic or semi-automatic arc welding apparatus, an operator or a technician can easily detect an unstable state of the welding phenomenon at the time of arc start by an abnormal signal, and by performing an appropriate process such as an abnormal response. Outflow of defective products can be reliably prevented.
【００４７】[0047]
【発明の効果】本発明のアークスタート時の溶接安定性
判定方法及び安定性判別装置は上述のように構成されて
いるので、スタート時の溶接現象が不安定または不良で
あると的確に判定することができる。また溶接異常発生
時の自動回復処理の電源制御信号を出力するための指標
としてこれらのデータが有効に活用できるという効果も
有する。また、溶接中にアークスタート時の溶接安定性
をリアルタイムにかつ正確で定量的に監視することがで
き、溶接品質不良品の流出を確実に防止することができ
る。The method and apparatus for judging welding stability at the time of arc start according to the present invention are constructed as described above, so that it is possible to accurately judge that the welding phenomenon at the start is unstable or poor. be able to. Also, there is an effect that these data can be effectively used as an index for outputting a power supply control signal for an automatic recovery process when a welding abnormality occurs. In addition, the welding stability at the time of arc start during welding can be monitored in real time, accurately and quantitatively, and the outflow of defective welding quality can be reliably prevented.
【図１】本発明のアークスタート時溶接性判定装置の一
実施例の全体構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of an arc start weldability determining apparatus according to the present invention.
【図２】本発明の解析実行フローチャートである。FIG. 2 is an analysis execution flowchart of the present invention.
【図３】無負荷電圧時間演算処理を行うサブルーチンで
ある。FIG. 3 is a subroutine for performing a no-load voltage time calculation process.
【図４】ワイヤスティック時間演算処理を行うサブルー
チンである。FIG. 4 is a subroutine for performing wire stick time calculation processing.
【図５】アーク途切れ時間演算処理を行うサブルーチン
である。FIG. 5 is a subroutine for performing an arc break time calculation process.
【図６】長期短絡時間演算処理を行うサブルーチンであ
る。FIG. 6 is a subroutine for performing a long-term short-circuit time calculation process.
【図７】アークスタート電流立ち上がり速度演算処理を
行うサブルーチンである。FIG. 7 is a subroutine for performing an arc start current rising speed calculation process.
１ 溶接電源 ２ 溶接ワイヤ ４ コンタクトチップ ５ 被溶接材 ６ 分流器 ７ 溶接電流検出回路 ８ 溶接電圧検出回路 ９ Ａ／Ｄコンバータ １０ ＣＰＵ １６ 表示器 １７ 演算及び出力装置 REFERENCE SIGNS LIST 1 welding power supply 2 welding wire 4 contact tip 5 workpiece 6 shunt 7 welding current detection circuit 8 welding voltage detection circuit 9 A / D converter 10 CPU 16 display 17 calculation and output device
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神谷 太郎 愛知県豊田市小坂本町３−126−１ サフ ィニアＭＩ602 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Taro Kamiya 3-126-1, Kosakahonmachi, Toyota-shi, Aichi Prefecture Safinia MI602
Claims (2)
接をする消耗電極式ガスシールドアーク溶接のアークス
タート部溶接状態判定方法であって、溶接電極（以下溶
接ワイヤと称す）と被溶接材間の溶接電圧を検出する電
圧検出手段と、溶接ワイヤと被溶接材を流れる溶接電流
を検出する電流検出手段を用いて出力されるアナログ出
力信号を所定のサンプリング周波数でデジタル信号に変
換して、 （ａ）ワイヤスティック時間 （ｂ）アーク途切れ時間 （ｃ）長期短絡時間 （ｄ）無負荷電圧時間 （ｅ）アークスタート電流立ち上がり速度 の５項目の内、任意の１又は２項目以上を演算し、それ
ぞれに対応する基準値と比較して、何れか１つでも基準
値との差が予め設定した許容範囲を越えた時に溶接が不
安定または不良であると判定することを特徴とするアー
クスタート時の溶接安定性判定方法。1. A method for judging a welding state of an arc start portion of gas-shielded arc welding of a consumable electrode, wherein welding is performed while alternately repeating a short circuit and an arc, wherein a welding electrode (hereinafter referred to as a welding wire) and a material to be welded are provided. Converting an analog output signal output using a voltage detecting means for detecting a welding voltage and a current detecting means for detecting a welding current flowing through a welding wire and a material to be welded into a digital signal at a predetermined sampling frequency; ) Wire stick time (b) Arc break time (c) Long-term short circuit time (d) No-load voltage time (e) Arc start current rise speed Any one or more of the following five items are calculated and calculated. It is determined that the welding is unstable or defective when any one of the differences from the reference value exceeds a predetermined allowable range as compared with the corresponding reference value. And a method for determining welding stability at the time of arc start.
接をする消耗電極式ガスシールドアーク溶接のアークス
タート時の溶接現象安定性の程度を判定する装置であっ
て、溶接ワイヤと被溶接材間の溶接電圧を検出する電圧
検出手段と、溶接ワイヤと被溶接材を流れる溶接電流を
検出する電流検出手段と、両手段からのアナログ出力信
号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータと、Ａ／
Ｄコンバータからのデジタル信号を基に、 （ａ）ワイヤスティック時間 （ｂ）アーク途切れ時間 （ｃ）長期短絡時間 （ｄ）無負荷電圧時間 （ｅ）アークスタート電流立上り速度 の５項目の内、任意の１又は２項目以上を演算する演算
手段と、演算手段からの演算結果を予め設定された基準
値と比較し、基準値との差が許容範囲内か否かを出力す
る比較器と、比較器の出力を表示する表示器とからなる
ことを特徴とするアークスタート時の溶接安定性判定装
置。2. An apparatus for judging the degree of stability of a welding phenomenon at the start of an arc in consumable electrode type gas shielded arc welding in which welding is performed while alternately repeating a short circuit and an arc. Voltage detection means for detecting a welding voltage, current detection means for detecting a welding current flowing through a welding wire and a workpiece, an A / D converter for converting an analog output signal from both means into a digital signal,
Based on the digital signal from the D converter, (a) wire stick time (b) arc break time (c) long-term short circuit time (d) no-load voltage time (e) arc start current rise speed Computing means for computing one or two or more of the above, a comparator for comparing the computation result from the computing means with a preset reference value, and outputting whether or not the difference from the reference value is within an allowable range; And a display for displaying the output of the welding machine.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP28973897A JP3898810B2 (en) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | Welding stability determination method and stability determination device at arc start |
| US09/175,564 US6031203A (en) | 1997-10-22 | 1998-10-20 | Method and apparatus for determining stability of arc welding |
Applications Claiming Priority (1)
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| JPH11123546A true JPH11123546A (en) | 1999-05-11 |
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