JP2009178763A - Output control method of welding power source - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve weld quality by electronically forming desirable external characteristics and required inductance values in a consumable electrode arc welding power source. <P>SOLUTION: An external characteristic function circuit ERF, containing a plurality of the external characteristics, takes a welding current detection signal id as an input and outputs an output voltage setting signal Er of welding power source. An inductance setting circuit LR outputs an inductance setting signal Lr to setup a proper inductance value for the welding power source. A current setting variance calculation circuit DIR calculates a current setting variance signal ΔIr=(Er-vd)/Lr by taking the output voltage setting signal Er, a welding voltage detection signal vd and the inductance setting signal Lr as inputs. A current setting integration circuit IIR calculates a welding current control setting signal Irc by integrating the current setting variance signal ΔIr. Output control of the welding current i is carried out based on the welding current control setting signal Irc. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、溶接電源において適正インダクタンス値及び適正外部特性を所望値に設定することができる溶接電源の出力制御方法に関するものである。   The present invention relates to an output control method for a welding power source capable of setting a proper inductance value and a proper external characteristic to desired values in the welding power source.

図4は、一般的な消耗電極アーク溶接装置の構成図である。溶接電源PSは、外部特性が定電圧特性になるように出力制御されて、溶接に適した溶接電圧v及び溶接電流iを出力する。溶接ワイヤ1は、ワイヤ送給モータWMに結合された送給ロール5の回転によって溶接トーチ4内を通って送給されると共に、給電チップ4aを介して給電されて母材2との間でアーク3が発生する。   FIG. 4 is a configuration diagram of a general consumable electrode arc welding apparatus. The welding power source PS is output-controlled so that the external characteristic becomes a constant voltage characteristic, and outputs a welding voltage v and a welding current i suitable for welding. The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by the rotation of the feeding roll 5 coupled to the wire feeding motor WM, and is also fed with power via the power feed tip 4a to the base material 2. Arc 3 is generated.

図5は、上述した溶接電源の外部特性の一例を示す図である。同図の横軸は溶接電流iを示し、縦軸は溶接電圧vを示す。同図は、一般的な消耗電極アーク溶接に使用される定電圧特性の場合である。同図において、i=0のときにv=Eであり、外部特性の傾きを−Rmとすると、外部特性は下式となる。
v=E−Rm・i
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of external characteristics of the above-described welding power source. In the figure, the horizontal axis represents the welding current i, and the vertical axis represents the welding voltage v. This figure shows the case of constant voltage characteristics used for general consumable electrode arc welding. In the figure, when i = 0, v = E, and if the slope of the external characteristic is −Rm, the external characteristic is expressed by the following equation.
v = E−Rm · i

外部特性によって溶接状態の安定性が左右されるので、溶接法、母材材質、ワイヤ送給速度等の溶接条件に応じて最適な外部特性を電子的な制御によって形成する技術が開発されている(例えば、特許文献1、2参照)。   Since the stability of the welding state depends on the external characteristics, a technology has been developed to form optimal external characteristics by electronic control according to welding conditions such as the welding method, base material, and wire feed speed. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2).

図6は、消耗電極アーク溶接の典型的な電圧・電流波形図である。同図(A)は溶接電圧vを示し、同図(B)は溶接電流iを示す。同図は、短絡期間Tsとアーク期間Taとを交互に繰り返す短絡移行溶接の場合である。時刻t1〜t2の短絡期間Ts中は、溶接ワイヤと母材とが短絡状態にあり、同図(A)に示すように、溶接電圧vは低い値となり、同図(B)に示すように、溶接電流iは次第に増加する。時刻t2〜t3のアーク期間Ta中は、溶接ワイヤと母材との間がアーク発生状態にあり、同図(A)に示すように、溶接電圧vはアーク電圧に増加し、同図(B)に示すように、溶接電流iは次第に減少する。溶接電流iの増加及び減少速度は、電流通電路のインダクタンス値と溶接負荷とによって決まる。インダクタンス値は、溶接電源の内部に設けられたリアクトルのインダクタンス値と、溶接用ケーブルの引き回しによって生じるインダクタンスとの合算値となる。溶接電流iの増加及び減少速度が適正であることが安定した溶接状態を得るための重要な要素の1つである。溶接法、母材材質、ワイヤ送給速度等の溶接条件によって適正な溶接電流iの増加及び減少速度は異なるために、溶接条件に応じて最適なインダクタンス値を設定する必要がある。   FIG. 6 is a typical voltage / current waveform diagram of consumable electrode arc welding. FIG. 4A shows the welding voltage v, and FIG. 4B shows the welding current i. This figure shows the case of short-circuit transfer welding in which the short-circuit period Ts and the arc period Ta are alternately repeated. During the short circuit period Ts from time t1 to t2, the welding wire and the base material are in a short circuit state, and the welding voltage v is a low value as shown in FIG. The welding current i gradually increases. During the arc period Ta from time t2 to t3, the arc is generated between the welding wire and the base metal, and the welding voltage v increases to the arc voltage as shown in FIG. ), The welding current i gradually decreases. The increase and decrease rates of the welding current i are determined by the inductance value of the current conducting path and the welding load. The inductance value is a total value of the inductance value of the reactor provided inside the welding power source and the inductance generated by the routing of the welding cable. An appropriate increase and decrease rate of the welding current i is one of the important factors for obtaining a stable welding state. Since an appropriate increase and decrease rate of the welding current i differs depending on welding conditions such as a welding method, a base material, and a wire feeding speed, it is necessary to set an optimum inductance value according to the welding conditions.

リアクトルは鉄芯にケーブルを巻いて作製されるが、その構造上インダクタンス値を変化させることは困難である。このために、リアクトルを電子制御によって形成する技術が開発されている(例えば、特許文献3参照)。この電子リアクトル制御方法では、溶接条件に応じた最適なインダクタンス値を形成することができる。以下、この従来技術について説明する。   Although the reactor is manufactured by winding a cable around an iron core, it is difficult to change the inductance value because of its structure. For this reason, a technique for forming a reactor by electronic control has been developed (see, for example, Patent Document 3). In this electronic reactor control method, it is possible to form an optimum inductance value according to the welding conditions. Hereinafter, this prior art will be described.

図7(A)は、溶接電源PSの等価回路図である。Eは定電圧源を示し、Lmは適正インダクタンス値を示し、Rmは適正抵抗値を示す。抵抗値は溶接電源内部の配線抵抗値及び溶接用ケーブルの抵抗値の合算値となり、この値が外部特性の傾きを決めることになる。   FIG. 7A is an equivalent circuit diagram of the welding power source PS. E represents a constant voltage source, Lm represents an appropriate inductance value, and Rm represents an appropriate resistance value. The resistance value is the sum of the wiring resistance value inside the welding power source and the resistance value of the welding cable, and this value determines the slope of the external characteristics.

同図の等価回路は下式で表すことができる。
E=Rm・i+Lm・di/dt+v ……(1)式
この式において、電流変化di/dt=0のときの溶接電圧vと溶接電流iとの関係が外部特性となる。di/dt=0を上式に代入すると、下式となる。
v=E−Rm・i
上式は図5で上述した外部特性を表すことになる。
上記(1)式を整理すると、下式となる。
di/dt=(E−v−Rm・i)/Lm
両辺を積分すると、下式となる。
i=∫((E−v−Rm・i)/Lm)・dt
ここで、溶接電流iを溶接電流制御設定値Ircに、出力電圧Eを出力電圧設定値Erに、適正外部特性傾きRmを外部特性傾き設定値Rrに、適正インダクタンス値Lmをインダクタンス設定値Lrにそれぞれ置換すると、下式となる。
Irc=∫((Er−v−Rr・i)/Lr)・dt ……(2)式
この式に対応する等価回路を図7(B)に示す。同図において、溶接電圧v及び溶接電流iを検出し、定電流源CCの溶接電流iに相当する溶接電流制御設定値Ircが、上記(2)式の演算値となるように制御する。
The equivalent circuit of the figure can be expressed by the following equation.
E = Rm · i + Lm · di / dt + v (1) In this equation, the relationship between the welding voltage v and the welding current i when the current change di / dt = 0 is an external characteristic. Substituting di / dt = 0 into the above equation yields the following equation.
v = E−Rm · i
The above equation represents the external characteristics described above with reference to FIG.
When the above equation (1) is arranged, the following equation is obtained.
di / dt = (E−V−Rm · i) / Lm
Integrating both sides gives the following formula.
i = ∫ ((E−V−Rm · i) / Lm) · dt
Here, the welding current i is set to the welding current control set value Irc, the output voltage E is set to the output voltage set value Er, the appropriate external characteristic slope Rm is set to the external characteristic slope set value Rr, and the appropriate inductance value Lm is set to the inductance set value Lr. When each is replaced, the following formula is obtained.
Irc = ∫ ((Er−v−Rr · i) / Lr) · dt (2) Equation An equivalent circuit corresponding to this equation is shown in FIG. In the figure, the welding voltage v and the welding current i are detected, and the welding current control set value Irc corresponding to the welding current i of the constant current source CC is controlled to be the calculated value of the above equation (2).

上述した制御を行うことによって、所望のインダクタンス値Lr及び所望の外部特性の傾き−Rrを電子的に形成することができる。   By performing the above-described control, it is possible to electronically form a desired inductance value Lr and a desired external characteristic slope -Rr.

特開平6−170538号公報JP-A-6-170538 特開平7−1130号公報JP-A-7-1130 特開2003−305571号公報JP 2003-305571 A

従来技術では、所望のインダクタンス値Lr及び外部特性の傾き−Rrを電子的に形成することができるので、溶接状態を安定化することができる。しかし、この従来技術で形成することができる外部特性は、Rr>0であるので傾き−Rr<0となる右下がりの直線の場合のみである。   In the prior art, the desired inductance value Lr and the slope -Rr of the external characteristic can be electronically formed, so that the welding state can be stabilized. However, the external characteristic that can be formed by this prior art is only in the case of a straight line with a downward slope where Rr> 0 and the slope −Rr <0.

スパッタ発生量の削減、ビード外観の向上等の溶接品質をさらに工場させるためには、図8に示すような折れ線の外部特性L1を形成する必要がある。同図に示す外部特性L1は、i≦It1では右下がりの垂下特性となり、It1>iでは右上がりの上昇特性となる。このような折れ線の外部特性L1を形成すると共に、所望のインダクタンス値Lrを形成する必要がある。   In order to further improve the welding quality such as the reduction of the amount of spatter generated and the improvement of the bead appearance, it is necessary to form the external characteristic L1 of the broken line as shown in FIG. The external characteristic L1 shown in the figure has a downward-sloping drooping characteristic when i ≦ It1 and an upward-rising characteristic when It1> i. It is necessary to form the external characteristic L1 of such a broken line and to form a desired inductance value Lr.

そこで、本発明では、折れ線の外部特性及び所望のインダクタンス値を同時に電子的に形成することができる溶接電源の出力制御方法を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an output control method for a welding power source capable of electronically forming external characteristics of a broken line and a desired inductance value simultaneously.

上述した課題を解決するために、第1の発明は、
溶接電流検出値idを入力として溶接電源の出力電圧設定値Erを出力する外部特性関数を予め設定し、溶接電源の適正インダクタンス値を設定するインダクタンス設定値Lrを予め設定し、
溶接中の溶接電流及び溶接電圧を検出し、この溶接電流検出値idを入力して前記外部特性関数によって出力電圧設定値Erを算出し、この出力電圧設定値Er、前記溶接電圧検出値vd及び前記インダクタンス設定値Lrを入力として電流設定変化量ΔIr=(Er−vd)/Lrを算出し、この電流設定変化量ΔIrを積分して溶接電流制御設定値を算出し、前記溶接電流検出値idが前記溶接電流制御設定値と略等しくなるように出力を制御する、
ことを特徴とする溶接電源の出力制御方法である。
In order to solve the above-described problem, the first invention
An external characteristic function that outputs the welding power supply output voltage setting value Er with the welding current detection value id as an input is set in advance, and an inductance setting value Lr that sets an appropriate inductance value for the welding power supply is set in advance.
The welding current and welding voltage during welding are detected, the welding current detection value id is input, the output voltage setting value Er is calculated by the external characteristic function, the output voltage setting value Er, the welding voltage detection value vd, and The inductance setting value Lr is used as an input to calculate a current setting change amount ΔIr = (Er−vd) / Lr. The current setting change amount ΔIr is integrated to calculate a welding current control setting value, and the welding current detection value id is calculated. To control the output so that is substantially equal to the welding current control set value,
This is an output control method for a welding power source.

第2の発明は、前記外部特性関数を、溶接状態が短絡状態のときとアーク発生状態のときとで異なる関数として設定する、
ことを特徴とする第1の発明記載の溶接電源の出力制御方法である。
2nd invention sets the said external characteristic function as a function which is different when a welding state is a short circuit state, and an arc generation state,
An output control method for a welding power source according to the first aspect of the invention.

第3の発明は、前記外部特性関数を、ワイヤ送給速度によって異なる関数として設定する、
ことを特徴とする第1又は第2の発明記載の溶接電源の出力制御方法である。
3rd invention sets the said external characteristic function as a function which changes with wire feeding speeds,
An output control method for a welding power source according to the first or second aspect of the invention.

上記第1の発明によれば、所望の折れ線の外部特性を形成することができ、かつ、所望のインダクタンス値を形成することができる。このために、溶接条件に応じて外部特性及びインダクタンス値を適正化することができ、溶接状態の安定性を向上させることができる。形成することができる外部特性は、定電圧特性、上昇特性、垂下特性及びこれらの複合した特性である。   According to the first aspect of the invention, it is possible to form a desired external characteristic of a broken line and form a desired inductance value. For this reason, an external characteristic and an inductance value can be optimized according to welding conditions, and the stability of a welding state can be improved. The external characteristics that can be formed are a constant voltage characteristic, a rising characteristic, a drooping characteristic, and a combination of these characteristics.

上記第2の発明によれば、短絡状態とアーク発生状態とで各々異なった最適な外部特性を形成することができる。同時に、所望のインダクタンス値を形成することができる。このために、種々な溶接条件に応じて外部特性及びインダクタンス値を最適化することができるので、さらに溶接品質を向上させることができる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to form optimum external characteristics that are different between the short circuit state and the arc generation state. At the same time, a desired inductance value can be formed. For this reason, since external characteristics and an inductance value can be optimized according to various welding conditions, welding quality can be further improved.

上記第3の発明によれば、ワイヤ送給速度に応じて外部特性を最適化することができる。同時に、所望のインダクタンス値を形成することができる。このために、種々な溶接条件に応じて外部特性及びインダクタンス値を最適化することができるので、さらに溶接品質を向上させることができる。   According to the third aspect, the external characteristics can be optimized according to the wire feed speed. At the same time, a desired inductance value can be formed. For this reason, since external characteristics and an inductance value can be optimized according to various welding conditions, welding quality can be further improved.

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。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

[実施の形態1]
本発明に係る溶接電源の出力制御方法のための基本演算式を以下に説明する。出力電圧設定値Er、インダクタンス設定値Lr、外部特性傾き設定値Rr、溶接電流i、溶接電圧v及び溶接電流制御設定値Ircの間に、上述した(2)式が成立する。
Irc=∫((Er−v−Rr・i)/Lr)・dt
ここで、(Er−Rr・i)は上述したように外部特性を表すので、これを拡張して関数Er(i)として置換すると下式となる。
Irc=∫((Er(i)−v)/Lr)・dt ……(3)式
この演算式が本発明の基本演算式となる。
[Embodiment 1]
A basic arithmetic expression for the output control method of the welding power source according to the present invention will be described below. The above-described equation (2) is established among the output voltage setting value Er, the inductance setting value Lr, the external characteristic inclination setting value Rr, the welding current i, the welding voltage v, and the welding current control setting value Irc.
Irc = ∫ ((Er−v−Rr · i) / Lr) · dt
Here, (Er−Rr · i) represents the external characteristic as described above. Therefore, when this is expanded and replaced with the function Er (i), the following equation is obtained.
Irc = ∫ ((Er (i) −v) / Lr) · dt (3) This equation is the basic equation of the present invention.

図1は、折れ線で示される外部特性の関数Er(i)の一例を示す図である。同図の横軸は溶接電流iを示し縦軸は出力電圧設定値Erを示す。この折れ線の外部特性関数は下式で表すことができる。
i≦It1 Er=a11・i+b11 ……(4)式
It1<i Er=a12・i+b12 ……(5)式
但し、a11、b11、a12及びb12は定数である。傾きa11<0となり、傾きa12>0となる。したがって、(4)式は垂下特性を表し、(5)式は上昇特性を表す。以下、(3)〜(5)式に基づいた本発明の出力制御方法について説明する。
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an external characteristic function Er (i) indicated by a broken line. In the figure, the horizontal axis represents the welding current i, and the vertical axis represents the output voltage set value Er. The external characteristic function of this broken line can be expressed by the following equation.
i ≦ It1 Er = a11 · i + b11 (4) Formula It1 <i Er = a12 · i + b12 (5) where a11, b11, a12 and b12 are constants. The inclination a11 <0 and the inclination a12> 0. Therefore, equation (4) represents the drooping characteristic and equation (5) represents the ascending characteristic. Hereinafter, the output control method of the present invention based on the equations (3) to (5) will be described.

同図に示すように、溶接中の任意の時点における溶接電流がi=i1である場合、It1≦i1であるので、上記(5)式によって下記のように出力電圧設定値Erが算出される。
Er=a12・i1+b12
この値を上記(3)式に代入し刻々と積分して溶接電流制御設定値Ircを算出する。そして、溶接電流iがこの溶接電流制御設定値Ircと略等しくなるように溶接電源の出力を制御する。
As shown in the figure, when the welding current at an arbitrary time point during welding is i = i1, since It1 ≦ i1, the output voltage set value Er is calculated as follows by the above equation (5). .
Er = a12 · i1 + b12
This value is substituted into the above equation (3) and integrated every moment to calculate the welding current control set value Irc. Then, the output of the welding power source is controlled so that the welding current i becomes substantially equal to the welding current control set value Irc.

図2は、本発明の実施の形態1に係る出力制御方法を実施するための溶接電源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。   FIG. 2 is a block diagram of a welding power source for carrying out the output control method according to Embodiment 1 of the present invention. Hereinafter, each block will be described with reference to FIG.

電源主回路PMは、3相200V等の商用電源を入力として、後述する誤差増幅信号Eiに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、出力電圧E及び溶接電流iを出力する。この電源主回路PMは、商用電源を整流する1次整流器、整流された直流を平滑する平滑コンデンサ、平滑された直流を高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流を溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を直流に整流する2次整流器、誤差増幅信号Eiを入力としてパルス幅変調制御を行う変調回路、パルス幅変調制御信を入力としてインバータ回路のスイッチング素子を駆動する駆動回路から構成される。溶接電流iの通電経路には抵抗値Rio及びリアクトルDCLによるインダクタンス値Lioが存在する。抵抗値Rioは、溶接電源の内部及び外部の配線による抵抗値である。インダクタンス値Lioは、溶接電源内部に設けられたリアクトル及び溶接用ケーブルの引き回しによるリアクトルの合算したインダクタンス値である。通常、この抵抗値Rioは0.01〜0.05Ω程度であり、インダクタンス値Lioは20〜50μH程度である。   The power supply main circuit PM receives a commercial power supply such as a three-phase 200 V input, performs output control such as inverter control according to an error amplification signal Ei described later, and outputs an output voltage E and a welding current i. This power supply main circuit PM includes a primary rectifier for rectifying commercial power, a smoothing capacitor for smoothing the rectified direct current, an inverter circuit for converting the smoothed direct current to high frequency alternating current, and stepping down the high frequency alternating current to a voltage value suitable for welding. High-frequency transformer, secondary rectifier that rectifies the stepped-down high-frequency alternating current to direct current, modulation circuit that performs pulse width modulation control using error amplification signal Ei as input, and switching element of inverter circuit that receives pulse width modulation control signal as input Drive circuit. In the energization path of the welding current i, there are a resistance value Rio and an inductance value Lio due to the reactor DCL. The resistance value Rio is a resistance value due to wiring inside and outside the welding power source. The inductance value Lio is an inductance value obtained by adding up the reactor provided inside the welding power source and the reactor due to the routing of the welding cable. Usually, the resistance value Rio is about 0.01 to 0.05Ω, and the inductance value Lio is about 20 to 50 μH.

溶接ワイヤ1は、ワイヤ送給モータに結合された送給ロール5の回転によって溶接トーチ4ないを送給されて、母材2との間にアーク3が発生する。   The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by the rotation of the feeding roll 5 coupled to the wire feeding motor, and an arc 3 is generated between the welding wire 1 and the base material 2.

電流検出回路IDは、溶接電流iを検出して、電流検出信号idを出力する。電圧検出回路VDは、溶接電圧vを検出して、電圧検出信号vdを出力する。外部特性関数回路ERFには外部特性関数(例えば、上記の(4)〜(5)式)が内臓されており、上記の電流検出信号idを入力として出力電圧設定信号Erを出力する。   The current detection circuit ID detects the welding current i and outputs a current detection signal id. The voltage detection circuit VD detects the welding voltage v and outputs a voltage detection signal vd. The external characteristic function circuit ERF includes an external characteristic function (for example, the above-described equations (4) to (5)), and outputs the output voltage setting signal Er with the current detection signal id as an input.

インダクタンス設定回路LRは、予め定めたインダクタンス設定信号Lrを出力する。電流設定変化量算出回路DIRは、上記の出力電圧設定信号Er、上記のインダクタンス設定信号Lr及び上記の電圧検出信号vdを入力として、電流設定変化量信号ΔIr=(Er−v)/Lrを算出する。電流設定積分回路IIRは、この電流設定変化量信号ΔIrを積分して、溶接電流制御設定信号Ircを出力する。これら電流設定変化量算出回路DIR及び電流設定積分回路IIRによって、上記の(3)式を演算していることになる。   The inductance setting circuit LR outputs a predetermined inductance setting signal Lr. The current setting change amount calculation circuit DIR receives the output voltage setting signal Er, the inductance setting signal Lr, and the voltage detection signal vd as inputs, and calculates a current setting change amount signal ΔIr = (Er−v) / Lr. To do. The current setting integration circuit IIR integrates the current setting change amount signal ΔIr and outputs a welding current control setting signal Irc. The above equation (3) is calculated by the current setting change amount calculation circuit DIR and the current setting integration circuit IIR.

電流誤差増幅回路EIは、上記の溶接電流制御設定信号Ircと電流検出信号idとの誤差を増幅して、誤差増幅信号Eiを出力する。   The current error amplification circuit EI amplifies an error between the welding current control setting signal Irc and the current detection signal id and outputs an error amplification signal Ei.

上記の構成によって、図1に示す外部特性を形成することができる。このときに、溶接用ケーブルの長さが変化して抵抗値Rioが変化しても形成される外部特性には影響を与えない。同時に、上記の構成によって、インダクタンス設定信号Lrによって設定されたインダクタンス値に設定することができる。このときに、溶接用ケーブルの引き回しが変化してインダクタンス値Lioが変化しても設定される通電経路のインダクタンス値は設定値Lrと等しくなるように制御される。   With the above configuration, the external characteristics shown in FIG. 1 can be formed. At this time, even if the length of the welding cable is changed and the resistance value Rio is changed, the formed external characteristics are not affected. At the same time, with the above configuration, the inductance value set by the inductance setting signal Lr can be set. At this time, even if the routing of the welding cable changes and the inductance value Lio changes, the inductance value of the energization path that is set is controlled to be equal to the set value Lr.

上述した実施の形態1によれば、所望の折れ線の外部特性を形成することができ、かつ、所望のインダクタンス値を形成することができる。このために、溶接条件に応じて外部特性及びインダクタンス値を適正化することができ、溶接状態の安定性を向上させることができる。形成することができる外部特性は、定電圧特性、上昇特性、垂下特性及びこれらの複合した特性である。   According to the first embodiment described above, it is possible to form a desired external characteristic of a broken line and to form a desired inductance value. For this reason, an external characteristic and an inductance value can be optimized according to welding conditions, and the stability of a welding state can be improved. The external characteristics that can be formed are a constant voltage characteristic, a rising characteristic, a drooping characteristic, and a combination of these characteristics.

[実施の形態2]
図3は、本発明の実施の形態2に係る外部特性関数を示す図である。同図の横軸は溶接電流iを示し、縦軸は出力電圧設定値Erを示す。同図は上述した図1と対応しており、外部特性L1は同一である。以下、同図を参照して説明する。
[Embodiment 2]
FIG. 3 is a diagram showing an external characteristic function according to the second embodiment of the present invention. In the figure, the horizontal axis indicates the welding current i, and the vertical axis indicates the output voltage set value Er. This figure corresponds to FIG. 1 described above, and the external characteristic L1 is the same. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.

同図は、3つの外部特性L1〜L3から構成されている。外部特性L1の関数は上述した(4)及び(5)式となる。外部特性L2は以下の関数となる。
i≦It1 Er=a21・i+b21
It1<i≦It2 Er=a22・i+b22
It2<i Er=a23・i+b23
また、外部特性L3は下式で表すことができる。
i≦It1 Er=a31・i+b31
It1<i Er=a32・i+b32
The figure is composed of three external characteristics L1 to L3. The function of the external characteristic L1 is the above-described equations (4) and (5). The external characteristic L2 is the following function.
i ≦ It1 Er = a21 · i + b21
It1 <i ≦ It2 Er = a22 · i + b22
It2 <i Er = a23 · i + b23
The external characteristic L3 can be expressed by the following equation.
i ≦ It1 Er = a31 · i + b31
It1 <i Er = a32 · i + b32

外部特性L1は溶接状態がアーク発生状態であり、かつ、ワイヤ送給速度が基準値以下であるときに選択される。外部特性L2は溶接状態が短絡状態であるときに選択される。外部特性L3は溶接状態がアーク発生状態であり、かつ、ワイヤ送給速度が上記基準値を超えているときに選択される。このように、溶接状態及び溶接条件に応じて複数の外部特性を形成するようにすることによって、さらに溶接品質を向上させることができる。上記以外の溶接状態としては、短絡状態の経過時間、アーク発生状態の経過時間、溶接異常の発生等がある。また、上記以外の溶接条件としては、溶接法、母材材質、溶接ワイヤの種類等がある。これらの溶接状態及び溶接条件に応じて外部特性を最適化して複数個を記憶し、これらの中から最適な外部特性を選択するようにする。   The external characteristic L1 is selected when the welding state is an arc generation state and the wire feed speed is equal to or less than a reference value. The external characteristic L2 is selected when the welding state is a short circuit state. The external characteristic L3 is selected when the welding state is an arc generation state and the wire feed speed exceeds the reference value. Thus, welding quality can be further improved by forming a plurality of external characteristics according to the welding state and welding conditions. As welding states other than those described above, there are an elapsed time in a short circuit state, an elapsed time in an arc generation state, an occurrence of welding abnormality, and the like. Further, welding conditions other than the above include a welding method, a base material, a type of welding wire, and the like. A plurality of external characteristics are optimized according to these welding states and welding conditions, and a plurality of external characteristics are stored, and the optimum external characteristics are selected from these.

本実施の形態を実施するための溶接電源のブロック図は、上述した図2において外部特性関数回路ERFを以下のように変更したものである。本実施の形態における外部特性関数回路ERFは、図3に示すような複数個の外部特性関数を内蔵しており、短絡/アーク判別信号及びワイヤ送給速度信号によって外部特性L1〜L3の中から1つが選択される。これ以外のブロックの動作は図2と同一である。   The block diagram of the welding power source for carrying out the present embodiment is obtained by changing the external characteristic function circuit ERF in FIG. 2 described above as follows. The external characteristic function circuit ERF in the present embodiment incorporates a plurality of external characteristic functions as shown in FIG. 3, and is selected from the external characteristics L1 to L3 by a short circuit / arc discrimination signal and a wire feed speed signal. One is selected. The operation of other blocks is the same as in FIG.

上述した実施の形態2によれば、短絡状態とアーク発生状態とで各々異なった最適な外部特性を形成することができる。また、ワイヤ送給速度に応じて異なる外部特性を形成することができる。このときに、同時に、所望のインダクタンス値を形成することができる。このために、種々な溶接条件に応じて外部特性及びインダクタンス値を最適化することができるので、さらに溶接品質を向上させることができる。   According to the second embodiment described above, it is possible to form optimum external characteristics that are different between the short circuit state and the arc generation state. Further, different external characteristics can be formed according to the wire feed speed. At this time, a desired inductance value can be formed at the same time. For this reason, since external characteristics and an inductance value can be optimized according to various welding conditions, welding quality can be further improved.

本発明は、炭酸ガスアーク溶接、ミグ溶接、マグ溶接、交流消耗電極アーク溶接等に適用することができる。   The present invention can be applied to carbon dioxide arc welding, MIG welding, mag welding, AC consumable electrode arc welding, and the like.

本発明の実施の形態1に係る外部特性を示す図である。It is a figure which shows the external characteristic which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る出力制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。It is a block diagram of the welding power supply for enforcing the output control method concerning Embodiment 1 of the present invention. 本発明の実施の形態2に係る外部特性を示す図である。It is a figure which shows the external characteristic which concerns on Embodiment 2 of this invention. 一般的な消耗電極アーク溶接装置の構成図である。It is a block diagram of a general consumable electrode arc welding apparatus. 従来技術における外部特性を示す図である。It is a figure which shows the external characteristic in a prior art. 消耗電極アーク溶接の電圧・電流波形図である。It is a voltage and current waveform diagram of consumable electrode arc welding. 従来技術における溶接電源の出力制御方法を説明するための等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram for demonstrating the output control method of the welding power supply in a prior art. 課題を説明するための外部特性図である。It is an external characteristic figure for demonstrating a subject.

符号の説明Explanation of symbols

1 溶接ワイヤ
2 母材
3 アーク
4 溶接トーチ
4a 給電チップ
5 送給ロール
CC 定電流源
DCL リアクトル
DIR 電流設定変化量算出回路
E 出力電圧
EI 電流誤差増幅回路
Ei 誤差増幅信号
Er 出力電圧設定(値/信号)
ERF 外部特性関数回路
i 溶接電流
ID 電流検出回路
id 電流検出信号
IIR 電流設定積分回路
Irc 溶接電流制御設定(値/信号)
L1〜L3 外部特性
Lio インダクタンス値
Lm 適正インダクタンス値
LR インダクタンス設定回路
Lr インダクタンス設定(値/信号)
PM 電源主回路
PS 溶接電源
Rio 抵抗値
Rr 外部特性傾き設定値
Ta アーク期間
Ts 短絡期間
v 溶接電圧
VD 電圧検出回路
vd 電圧検出信号
WM ワイヤ送給モータ
ΔIr 電流設定変化量(信号)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding wire 2 Base material 3 Arc 4 Welding torch 4a Feed tip 5 Feed roll CC Constant current source DCL Reactor DIR Current setting change amount calculation circuit E Output voltage EI Current error amplification circuit Ei Error amplification signal Er Output voltage setting (value / signal)
ERF external characteristic function circuit i welding current ID current detection circuit id current detection signal IIR current setting integration circuit Irc welding current control setting (value / signal)
L1 to L3 External characteristic Lio Inductance value Lm Proper inductance value LR Inductance setting circuit Lr Inductance setting (value / signal)
PM power supply main circuit PS welding power supply Rio resistance value Rr external characteristic inclination setting value Ta arc period Ts short circuit period v welding voltage VD voltage detection circuit vd voltage detection signal WM wire feed motor ΔIr current setting change amount (signal)

Claims (3)

溶接電流検出値idを入力として溶接電源の出力電圧設定値Erを出力する外部特性関数を予め設定し、溶接電源の適正インダクタンス値を設定するインダクタンス設定値Lrを予め設定し、
溶接中の溶接電流及び溶接電圧を検出し、この溶接電流検出値idを入力して前記外部特性関数によって出力電圧設定値Erを算出し、この出力電圧設定値Er、前記溶接電圧検出値vd及び前記インダクタンス設定値Lrを入力として電流設定変化量ΔIr=(Er−vd)/Lrを算出し、この電流設定変化量ΔIrを積分して溶接電流制御設定値を算出し、前記溶接電流検出値idが前記溶接電流制御設定値と略等しくなるように出力を制御する、
ことを特徴とする溶接電源の出力制御方法。
An external characteristic function that outputs the welding power supply output voltage setting value Er with the welding current detection value id as an input is set in advance, and an inductance setting value Lr that sets an appropriate inductance value for the welding power supply is set in advance.
The welding current and welding voltage during welding are detected, the welding current detection value id is input, the output voltage setting value Er is calculated by the external characteristic function, the output voltage setting value Er, the welding voltage detection value vd, and The inductance setting value Lr is used as an input to calculate a current setting change amount ΔIr = (Er−vd) / Lr. The current setting change amount ΔIr is integrated to calculate a welding current control setting value, and the welding current detection value id is calculated. To control the output so that is substantially equal to the welding current control set value,
An output control method for a welding power source.
前記外部特性関数を、溶接状態が短絡状態のときとアーク発生状態のときとで異なる関数として設定する、
ことを特徴とする請求項1記載の溶接電源の出力制御方法。
The external characteristic function is set as a different function between when the welding state is a short circuit state and when the arc is generated.
The output control method for a welding power source according to claim 1.
前記外部特性関数を、ワイヤ送給速度によって異なる関数として設定する、
ことを特徴とする請求項1又は2記載の溶接電源の出力制御方法。
The external characteristic function is set as a function that varies depending on the wire feed speed.
The output control method for a welding power source according to claim 1 or 2.
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