JP2008246524A - 消耗電極式ガスシールドアーク溶接制御装置及び溶接制御方法 - Google Patents
消耗電極式ガスシールドアーク溶接制御装置及び溶接制御方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】消耗電極式ガスシールドアーク溶接において、溶接電圧又はアーク抵抗の2階微分値を求め、この2階微分値を基に、溶滴の離脱又はその離脱直前を検出する。そして、溶滴離脱又はその直前を検出した後、直ちに、検出時の電流より低い所定電流に切替える。
【選択図】図1
Description
図2及び図3に示す第1及び第2実施形態の溶接制御装置を使用して、消耗電極ワイヤとして、ワイヤ径1.2mmのソリッドワイヤを使用し、シールドガスとしてMAG(80%Ar+20%CO2)ガスを使用してガスシールドアーク溶接を行った。このときの溶接電流・電圧波形、溶接電圧の時間2階微分値d2V/dt2、アーク抵抗の時間2階微分値d2R/dt2、離脱検出信号波形を図4(a)、(b)に示す。溶接条件は、平均電流が240A、平均電圧が30〜32V、溶接速度が30cm/分、ワイヤ突出し長さが25mmである。
第1及び第2実施形態の溶接制御装置を使用して、消耗電極ワイヤとしてワイヤ径1.2mmのソリッドワイヤ、シールドガスとしてCO2を用いてパルスアーク溶接を行った。この溶接における溶接電流・電圧波形、溶接電圧の時間2階微分値d2V/dt2、離脱検出信号波形を図5(a)、(b)に示す。また、図6はこのパルス波形を示す。この図6に示すように、パルスピーク電流Ip1、Ip2及びパルス幅Tp1,Tp2が異なる2種類のパルス波形を交互に出力し、図5中の第1パルス(Ip1、Tp1)にて溶滴を離脱させ、図5中の第2パルス(Ip2,Tp2)にて溶滴を形成させることにより、1周期あたり1溶滴移行を実現することができた。第1パルスのピーク期間又は立下がりスロープ期間において、溶滴離脱許可信号を出力し、溶滴の離脱又はその直前を検出した後、直ちに検出時の電流より低い所定電流に切替えた。ここでは平均電流300A、平均電圧35〜36V、溶接速度30cm/分、ワイヤ突出し長さ25mmの溶接条件を用いた。図5(a)ではd2V/dt2の変化(矢印に示す)を捉えて、離脱検出信号が出力された後、直ちに、検出時の電流より低い150Aに切替えられている。また、図5(b)は、溶滴の離脱直前を検出した例であり、電圧波形中の矢印に示すように、検出時の電流値より低い150Aに切替えられた後に溶滴の離脱が行われていることがわかる。
図2及び図3に示す溶接制御装置を使用して、消耗電極ワイヤとして、ワイヤ径1.2mmのソリッドワイヤ、シールドガスとしてMAG(80%Ar+20%CO2)ガスを用いたガスシールドアーク溶接及び100%CO2ガスを用いたパルスアーク溶接を行った。下向きすみ肉溶接において、ウィービング幅6.0mm、ウィービング周波数2Hzの条件で溶接し、溶接中、時々刻々、ワイヤ突出し長さが変化する状況にて、従来技術(電圧の時間微分値dV/dtによる検出)と本発明(電圧の時間2階微分値d2V/dt2による検出)の溶滴離脱検出成功率を比較した。平均電流は300A、電圧は各シールドガスに応じた適正電圧に設定し、溶接速度及びワイヤ突出し長さは実施例1及び実施例2と同様である。高速度カメラ画像と電流・電圧波形、離脱検出信号波形の同期計測を使用し、溶接中10秒間の全溶滴移行について、離脱検出成功率を求めた。その結果を、図7に示す。シールドガスとしてMAG(80%Ar+20%CO2)ガスを用いたガスシールドアーク溶接及び100%CO2ガスを用いたパルスアーク溶接のいずれの溶接法においても、本発明では離脱検出成功率が大幅に向上している。
2 トランス
3 整流部
4 コンタクトチップ
5 ワイヤ
6 アーク
7 被溶接材
8 リアクトル
9 溶接電流検出器
10 溶接電圧検出器
11 溶接電圧微分器
12 2階微分器
13 2階微分値設定器
14 比較器
15 出力制御器
16 アーク抵抗算出器
17 アーク抵抗微分器
18 溶滴離脱検出部
19 波形設定器
20 波形生成器
Claims (6)
- 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の溶接電流を制御する溶接制御装置において、溶接中の溶接電圧の時間2階微分値d2V/dt2、又は溶接中のアーク抵抗(=溶接電圧/溶接電流)の時間2階微分値d2R/dt2を演算し、その値が所定値以上になったときに、溶滴が離脱したこと、又は離脱の直前であることを検出し、検出後、溶接電流を検出時の電流値より低い電流値に切替えることを特徴とする溶接制御装置。
- 消耗電極式ガスシールドアーク溶接の溶接電流を制御する溶接制御装置において、溶接中の溶接電圧の時間2階微分値d2V/dt2、又は溶接中のアーク抵抗(=溶接電圧/溶接電流)の時間2階微分値d2R/dt2を演算する演算部と、前記2階微分値が所定の閾値を超えたときに溶滴の離脱又は離脱直前を検出して検出信号を出力する検出部と、前記検出信号に基づいて溶滴離脱後の溶接電源波形を制御する波形生成器と、溶接電流を出力する出力制御部とを有し、前記波形生成器は、溶滴離脱検出信号が入力されると、波形設定器に設定された期間は、検出時の溶接電流値よりも低い溶接電流値になるように前記出力制御器に制御信号を出力することを特徴とする溶接制御装置。
- 溶接電流及び溶接電圧がパルス波形を呈しており、パルスによる電磁ピンチ力を利用して溶滴を離脱させることを特徴とする請求項1又は2に記載の溶接制御装置。
- 消耗電極式ガスシールドアーク溶接法により溶接するに際し、溶接中の溶接電圧の時間2階微分値d2V/dt2、又は溶接中のアーク抵抗(=溶接電圧/溶接電流)の時間2階微分値d2R/dt2を演算し、その値が所定値以上になったときに、溶滴が離脱したこと、又は離脱の直前であることを検出し、検出後、溶接電流を検出時の電流値より低い電流値に切替えることを特徴とする溶接制御方法。
- 溶接電流及び溶接電圧がパルス波形を呈しており、パルスによる電磁ピンチ力を利用して溶滴を離脱させることを特徴とする請求項4に記載の溶接制御方法。
- シールドガスとしてCO2ガスを使用することを特徴とする請求項4又は5に記載の溶接制御方法。
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