JP2006231414A - アークスタート制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明は、溶接開始に際して、溶接ワイヤ1を被溶接物2に接触させた後に、溶接ワイヤ1を被溶接物2から引き離して初期アーク3aを発生させ、この引き離しによってワイヤ先端・被溶接物間距離Lwが予め定めた後退距離設定値Lsに達した後に、前記初期アーク3aから定常アーク3bへと移行させる、ことを特徴とするアークスタート制御方法である。
【選択図】図2
Description
時刻t1において、同図(A)に示すように、溶接開始信号Stが外部から入力されると、同図(B)に示すように、送給制御信号Fcは正の値の初期送給速度設定値Wiとなり、同図(G1)に示すように、溶接ワイヤ1は被溶接物2へ初期送給速度Wfiで前進送給される。なお、送給制御信号Fcが正の値のときは前進送給となり、負の値のときは後退送給となる。また、同時に、図6の説明の項で前述したように、出力制御回路INVは定電流特性又は垂下特性を形成して、図示していないが、無負荷電圧が溶接電圧Vwとして印加する。
次に、時刻t1〜t2の期間中は、上記の前進送給によって、同図(F)に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Lwは徐々に短くなる。
時刻t2において、同図(G2)に示すように、前進送給によって溶接ワイヤ1が被溶接物2に接触すると、同図(C)に示すように、短絡/アーク判別信号Saが短絡信号(Highレベル)に変化する。この短絡/アーク判別信号Saが短絡信号に変化すると、同図(B)に示すように、送給制御信号Fcは負の値の後退送給速度設定値Wrとなり、溶接ワイヤ1は被溶接物2から後退送給速度Wfrで後退送給される。同時に、同図(E)に示すように、(1)項で上述した定電流特性又は垂下特性によって小電流値の初期電流Isが通電する。この初期電流Isの値を50[A]程度の小電流値に設定する理由は、溶接ワイヤ1が初期電流Isによって溶融して被溶接物2に溶着しないようにするためである。
次に、時刻t2〜t3の期間中、溶接ワイヤ1は後退送給されているが、図6で前述したワイヤ送給モータWMの正逆反転の応答遅れ時間及び溶接ワイヤ1の溶接トーチ内での曲がりによる遊び分の後退送給にかかる時間によって、溶接ワイヤ1と被溶接物2とは接触状態のままである。したがって、同図(F)に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Lwは、この期間中は0[mm]のままである。
時刻t3において、同図(G3)に示すように、後退送給によって溶接ワイヤ1と被溶接物2とが接触しなくなると、上記の初期電流Isが通電する初期アーク3aが発生する。この初期アーク3aが発生したことを判別して、同図(C)に示すように、短絡/アーク判別信号Saが短絡信号(Highレベル)からアーク発生信号(Lowレベル)へと変化する。この変化をトリガとして、同図(D)に示すように、遅延信号Dtが予め定めた遅延時間Td(時刻t3〜t4)の間出力(Highレベル)される。
上記の遅延信号Dtが出力されている時刻t3〜t4の後退送給時間Tr中は、同図(G4)に示すように、上記の初期アーク発生状態3aを維持したままで後退送給を継続する。したがって、同図(F)に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Lwは、徐々に長くなる。
時刻t4において、同図(D)に示すように、遅延信号Dtの出力が終了すると、同図(B)に示すように、送給制御信号Fcは正の値の定常の送給速度設定信号Wsとなり、溶接ワイヤ1は定常の送給速度Wfsで被溶接物2へ再び前進送給される。同時に、図6の説明の項で前述したように、出力制御回路INVは定電圧特性を形成して、上記の定常の送給速度Wfsに対応した大電流の定常の溶接電流Iwを通電する。
また、同図(F)に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Lwは、時刻t4のときの再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwt[mm]から、上記の定常の溶接電流Iwの通電によって収束時間Tc1[s]経過後の時刻t5において定常のアーク長(定常のワイヤ先端・被溶接物間距離)Lwc[mm]へと収束する。したがって、この期間中において、同図(G4)に示す初期アーク発生状態3aから同図(G5)に示す定常のアーク発生状態3bへと移行する。
図7で前述したように、後退送給速度Wfrによる後退送給の期間中(時刻t3〜t4)は、溶接ワイヤと被溶接物とを再接触させることなく、かつ、アーク切れを発生させることなく、初期アーク発生状態を安定に維持したままで後退送給を継続する必要がある。その理由は、初期アーク発生後に再接触すると溶接ワイヤと被溶接物とが溶着する可能性が大きいために、アークスタートをすることができない状態となるからである。また、この期間中にアーク切れが発生すると、再前進送給によって溶接ワイヤが被溶接物と再び接触するまでの長い時間にわたってアークが発生せず、その結果アークスタート部分のビード外観が不良となるからである。
前述した図7(F)に示す定常のアーク長Lwcは、シールドガスの種類、定常の送給速度Wfs、被溶接物の板厚等に応じて、電圧設定信号Vsによって適正値に設定される。したがって、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態への移行にかかる収束時間Tc1を短くしてアークスタート部分のビード外観を良好にするためには、上記の定常のアーク長Lwcとの差が小さくなるようにシールドガスの種類、定常の送給速度Wfs、被溶接物の板厚等に応じて再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwtを適正値に制御する必要がある。
溶接開始信号Stが入力されると溶接ワイヤ1を被溶接物2へ前進送給し、
上記溶接ワイヤ1が上記被溶接物2に接触した時点で予め定めた小電流値の初期電流Isを溶接電源装置PSから通電すると共に上記溶接ワイヤ1を上記被溶接物2から後退送給し、
上記後退送給によって上記溶接ワイヤ1が上記被溶接物2と離れると上記初期電流Isが通電する初期アーク3aが発生してその初期アーク発生状態3aを維持したままで上記後退送給を継続し、
ワイヤ先端・被溶接物間距離Lwが予め定めた後退距離設定値Lsに達した時点で上記溶接ワイヤ1を予め定めた定常の送給速度Wfsで再び上記被溶接物2へ前進送給すると共に上記定常の送給速度Wfsに対応した定常の溶接電流Iwを通電することによって上記初期アーク発生状態3aから定常のアーク発生状態3bへと円滑に移行させる消耗電極ガスシールドアーク溶接のアークスタート制御方法である。
実施例1の発明は、前述した再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwtを、後述する後退距離設定信号Lsによって定常のアーク長Lwcに対応した適正値に設定することができる。以下、実施例1の発明について説明する。
時刻t41において、同図(F)に示すように、後退送給速度Wfrでの後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Lwが前述した後退距離設定信号Lsの値と等しくなると、同図(D)に示すように、距離一致信号Ldが出力(Highレベル)される。上記の距離一致信号Ldが出力されると、同図(B)に示すように、送給制御信号Fcは定常の送給速度設定信号Wsの値となり、溶接ワイヤ1は定常の送給速度Wfsで被溶接物2へ再び前進送給される。同時に、図1で前述した出力制御回路INVは定電圧特性を形成して、上記の定常の送給速度Wfsに対応した大電流値の定常の溶接電流Iwを通電する。
また、同図(F)に示すように、ワイヤ先端・被溶接物間距離Lwは、時刻t41においては上記の後退距離設定信号Lsの値に等しい再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwt[mm]となり、時刻t51においては定常のアーク長Lwc[mm]となる。このとき、前述したように、上記の後退距離設定信号Lsは定常のアーク長Lwcと略等しい値に設定されるので、上記の再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwtと上記の定常のアーク長Lwcとの差は小さくなり収束時間Tc2は図7の従来技術のときの収束時間Tc1よりも短い時間となる。したがって、同図(G4)に示す初期アーク発生状態3aから同図(G5)に示す定常のアーク発生状態3bへと短時間で円滑に移行する。
実施例2の発明は、実施例1の説明の項で前述した後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Lwが後退距離設定信号Lsの値に達したことを、初期アーク発生時点からの後退送給の送給速度Wfrを積分した溶接ワイヤ後退距離Lrが、上記の後退距離設定値Lsに達したことによって判別する実施例1のアークスタート制御方法である。以下、実施例2の発明について説明する。
送給速度積分回路IWは、図1で前述した距離判別回路LDと置換する回路であって、短絡/アーク判別信号Saが短絡信号からアーク発生信号に変化した時点からの後退送給期間中の上記の送給速度検出信号Wdを積分した溶接ワイヤ後退距離Lrが、後退距離設定信号Lsの値に達したときに距離一致信号Ldを出力する。上記の初期アーク発生時点(短絡/アーク判別信号Saが短絡信号からアーク発生信号に変化した時点)からの後退送給速度Wfrの積分値は、後退送給速度Wfrの設定値に関係なく溶接ワイヤの後退距離であるワイヤ先端・被溶接物間距離Lwとなる。
また、上述した実施例2の溶接電源装置PSにおける各信号のタイミングチャートは、前述した図2と同様であるので、説明は省略する。
実施例3の発明は、実施例1の説明の項で前述した後退送給によってワイヤ先端・被溶接物間距離Lwが後退距離設定信号Lsの値に達したことを、初期アーク発生時点からの後述する後退送給時間Trが上記後退距離設定信号Ls及び後退送給速度設定値Wrに対応して定まる後退送給時間設定信号Trsの値に達したことによって判別する実施例1のアークスタート制御方法である。以下、実施例3の発明について説明する。
後退送給タイマ回路TRは、図1で前述した距離判別回路LDと置換する回路であって、短絡/アーク判別信号Saが短絡信号からアーク発生信号に変化した時点からの後退送給時間Trが、上記の後退送給時間設定信号Trsの値に達したときに距離一致信号Ldを出力する。したがって、この距離一致信号Ldの出力時点は、再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離Lwtが後退距離設定信号Lsの値と等しくなった時点である。
また、上述した実施例3の溶接電源装置PSにおける各信号のタイミングチャートは、前述した図2と同様であるので、説明は省略する。
2 被溶接物
3a 初期アーク(発生状態)
3b 定常のアーク(発生状態)
4 溶接トーチ
4a コンタクトチップ
5a ワイヤ送給装置の送給ロール
DT 遅延回路
Dt 遅延信号
FC 送給制御回路
Fc 送給制御信号
FCR 後退距離送給制御回路
INV 出力制御回路
Is 初期電流(値/設定値)
IW 送給速度積分回路
Ld 距離一致信号
LD 距離判別回路
Lr 溶接ワイヤ後退距離
LS 後退距離設定回路
Ls 後退距離設定値(信号)
Lw ワイヤ先端・被溶接物間距離
Lwc 定常のアーク長(定常のワイヤ先端・被溶接物間距離)
Lwt 再前進送給時のワイヤ先端・被溶接物間距離
PS 溶接電源装置
SA 短絡/アーク判別回路
Sa 短絡/アーク判別信号
St 溶接開始信号
Tc 収束時間
Td 遅延時間(設定値)
TR 後退送給タイマ回路
Tr 後退送給時間
Trs 後退送給時間設定(値/信号)
TRS 後退送給時間設定回路
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
VS 電圧設定回路
Vs 電圧設定信号
Vw 溶接電圧(値)
WD 送給速度検出回路
Wd 送給速度検出信号
Wf 送給速度
Wfi 初期送給速度
Wfr 後退送給速度
Wfs 定常の送給速度
Wi 初期送給速度設定値
WM ワイヤ送給モータ
Wr 後退送給速度設定値
WS 定常の送給速度設定回路
Ws 定常の送給速度設定信号
Claims (3)
- 溶接開始に際して、溶接ワイヤを被溶接物に接触させた後に、溶接ワイヤを被溶接物から引き離して初期アークを発生させ、この初期アークを維持しながら再接触が発生しない値以上でかつアーク切れが発生する値未満の速度での引き離しによってワイヤ先端・被溶接物間距離が予め定めた後退距離設定値に達した後に、前記初期アークから定常アークへと移行させる、ことを特徴とするアークスタート制御方法。
- 前記後退距離設定値を、定常アーク長に略等しい値に設定する、ことを特徴とする請求項1記載のアークスタート制御方法。
- 前記引き離しの速度を、シールドガスの種類、定常の送給速度又は被溶接物の板厚の少なくとも1つに応じた適正値に設定する、ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のアークスタート制御方法。
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2006
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