JP2012096276A - Ac pulse arc welding method, ac pulse arc welding device, and ac pulse arc welding system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an AC pulse arc welding method, welding device and welding system which can adequately adjust heat input to a workpiece to be welded.SOLUTION: One cycle of welding is repeated which consists of: a reverse polarity period, in which a first predetermined number of reverse polarity pulses, including a peak period Tpp in which a peak current Ipp is turned on; and a forward polarity period, in which a second predetermined number of forward polarity pulses, including a peak period Tpn in which a peak current Ipn is turned on in forward polarity and a base period Tbn in which a base current Ibn is turned on in forward polarity, in reverse polarity and a base period Tbp in which a base current Ibp is turned on in reverse polarity, are repeated. The peak period Tpn is shorter than the peak period Tpp. The absolute value of the peak current Ipn is smaller than the absolute value of the peak current Ipp.

Description

本発明は、交流パルスアーク溶接方法および交流パルスアーク溶接装置、さらに交流パルスアーク溶接システムに関する。   The present invention relates to an AC pulse arc welding method, an AC pulse arc welding apparatus, and an AC pulse arc welding system.

従来の交流パルスアーク溶接装置では、ベース電流を正極性(EN)、ピーク電流を逆極性(EP)とした交流パルスと直流パルスを組み合わせることで、溶け込み制御やウロコ状ビードと呼ばれる規則正しい波形状のビード外観の作成を行っているものがあった(例えば、特許文献1、特許文献2)。
図5は、従来の交流パルスアーク溶接の溶接電流波形を示している。図からわかるように、溶接電流は逆極性状態でパルス電流Ipp、ベース電流Ibpが出力される。その後正極性に切り換わり、ベース電流Ibnが出力される。この一連の波形パターンが周期的に繰り返されている。図5ではこの周期をTfとしている。
従来の交流パルスアーク溶接では、正極性状態(図5のTen)のベース電流Ibnとベース期間Tbn(ベース電流Ibnが流れる時間)とを調整して正極性電流比率を変化させることによって、母材(ワーク)への入熱を調整することができる。
In the conventional AC pulse arc welding equipment, a regular wave shape called penetration control or a scale-shaped bead is formed by combining an AC pulse with a positive polarity (EN) as the base current and a reverse polarity (EP) as the peak current. Some have created bead appearances (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
FIG. 5 shows a welding current waveform of conventional AC pulse arc welding. As can be seen from the figure, the pulse current Ipp and the base current Ibp are output in the reverse polarity state of the welding current. Thereafter, the polarity is switched to the positive polarity, and the base current Ibn is output. This series of waveform patterns is periodically repeated. In FIG. 5, this period is Tf.
In the conventional AC pulse arc welding, the base material is adjusted by changing the positive current ratio by adjusting the base current Ibn in the positive polarity state (Ten in FIG. 5) and the base period Tbn (the time during which the base current Ibn flows). The heat input to (work) can be adjusted.

特開平10−328837号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-328837 特開2010−75983号公報JP 2010-75983 A

本来、交流溶接とは、逆極性(EP)状態でのワークへの入熱と正極性(EN)状態での溶接ワイヤの溶融を調整することでワークへの溶け込み制御を行うことを主な目的としている。
交流パルスアーク溶接装置では、逆極性状態でピークパルス電流(EPパルス電流)が流れ、正極性状態でベース電流(ENベース電流)が流れるため、
溶接ワイヤやワークの材質がアルミのような正極性状態での入熱に敏感な、すなわち融点が低い材質であれば正極性比率の調整を行うことでワークへの入熱の調整ができる。
しかしながら、ステンレスや鉄のように正極性状態での入熱に対してあまり敏感で無い、すなわち融点が高い材質の場合には、ワークへの入熱の調整が適切に行えないという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ステンレスや鉄の溶接ワイヤやワークに対して、逆極性パルス電流群のパルス個数と正極性パルス電流群のパルス個数を調整し、さらに正極性でピーク電流を流す時間を逆極性でピーク電流を流す時間より短くし、正極性でのピーク電流の絶対値を逆極性でのピーク電流の絶対値より小さくすることで、ワークへの入熱の調整を適切に行うことができる交流パルスアーク溶接方法、溶接装置および溶接システムを提供することを目的とする。
Originally, AC welding has the main purpose of controlling penetration into the workpiece by adjusting the heat input to the workpiece in the reverse polarity (EP) state and the melting of the welding wire in the positive polarity (EN) state. It is said.
In AC pulse arc welding equipment, peak pulse current (EP pulse current) flows in the reverse polarity state, and base current (EN base current) flows in the positive polarity state.
If the material of the welding wire or workpiece is sensitive to heat input in a positive polarity state such as aluminum, that is, if the material has a low melting point, the heat input to the workpiece can be adjusted by adjusting the positive polarity ratio.
However, when stainless steel or iron is not very sensitive to heat input in the positive state, that is, when the material has a high melting point, there is a problem that heat input to the workpiece cannot be adjusted appropriately. .
The present invention has been made in view of such problems, and for a stainless steel or iron welding wire or workpiece, the number of pulses of the reverse polarity pulse current group and the number of pulses of the positive pulse current group are adjusted, Furthermore, the time to flow the peak current with the positive polarity is shorter than the time to flow the peak current with the reverse polarity, and the absolute value of the peak current with the positive polarity is smaller than the absolute value of the peak current with the reverse polarity. An object of the present invention is to provide an AC pulse arc welding method, a welding apparatus, and a welding system capable of appropriately adjusting heat input.

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したのである。
請求項1に記載の発明は、消耗電極と溶接対象物との間に正極性電流と逆極性電流とを交互に印加して溶接を行う交流パルスアーク溶接方法において、逆極性にて第1のピーク電流を通電する第1のピーク期間と逆極性にて第1のベース電流を通電する第1のベース期間とを含む逆極性パルスを第1の所定回数繰り返す逆極性期間と、正極性にて第2のピーク電流を通電する第2のピーク期間と正極性にて第2のベース電流を通電する第2のベース期間とを含む正極性パルスを第2の所定回数繰り返す正極性期間と、を1周期として繰り返して溶接を行うものであって、前記第2のピーク期間は前記第1のピーク期間より短く、前記第2のピーク電流の絶対値は前記第1のピーク電流の絶対値より小さいことを特徴とする。
In order to solve the above problem, the present invention is configured as follows.
The invention according to claim 1 is an AC pulse arc welding method in which welding is performed by alternately applying a positive current and a reverse polarity current between a consumable electrode and a welding object. A reverse polarity period in which a reverse polarity pulse including a first peak period in which a peak current is passed and a first base period in which a first base current is passed with a reverse polarity is repeated for a first predetermined number of times; A positive polarity period in which a positive polarity pulse including a second peak period in which a second peak current is passed and a second base period in which a second base current is passed with a positive polarity is repeated a second predetermined number of times. Welding is repeated as one cycle, and the second peak period is shorter than the first peak period, and the absolute value of the second peak current is smaller than the absolute value of the first peak current. It is characterized by that.

請求項2に記載の発明は、前記第1の所定回数と前記第2の所定回数のうち少なくとも一方を変更することで正極性電流と逆極性電流の比率を変化させ、前記溶接対象物への入熱を調整することを特徴とする。   The invention according to claim 2 changes the ratio of positive current and reverse polarity current by changing at least one of the first predetermined number of times and the second predetermined number of times, It is characterized by adjusting heat input.

請求項3に記載の発明は、前記第1の所定回数または前記第2の所定回数の変更に伴い、前記ピーク電流値、前記ピーク期間、前記ベース電流値、前記ベース期間のうち少なくとも1つを変更することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, at least one of the peak current value, the peak period, the base current value, and the base period is changed in accordance with the change of the first predetermined number of times or the second predetermined number of times. It is characterized by changing.

請求項4に記載の発明は、消耗電極と溶接対象物との間に正極性電流と逆極性電流とを交互に印加して溶接を行う交流パルスアーク溶接装置において、逆極性にて第1のピーク電流を通電する第1のピーク期間と逆極性にて第1のベース電流を通電する第1のベース期間とを含む逆極性パルスを第1の所定回数繰り返す逆極性期間と、正極性にて第2のピーク電流を通電する第2のピーク期間と正極性にて第2のベース電流を通電する第2のベース期間とを含む正極性パルスを第2の所定回数繰り返す正極性期間と、を1周期として繰り返して溶接を行うものであって、前記第2のピーク期間は前記第1のピーク期間より短く、前記第2のピーク電流の絶対値は前記第1のピーク電流の絶対値より小さいことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an AC pulse arc welding apparatus that performs welding by alternately applying a positive current and a reverse polarity current between a consumable electrode and a welding object, and the first polarity is reversed. A reverse polarity period in which a reverse polarity pulse including a first peak period in which a peak current is passed and a first base period in which a first base current is passed with a reverse polarity is repeated for a first predetermined number of times; A positive polarity period in which a positive polarity pulse including a second peak period in which a second peak current is passed and a second base period in which a second base current is passed with a positive polarity is repeated a second predetermined number of times. Welding is repeated as one cycle, and the second peak period is shorter than the first peak period, and the absolute value of the second peak current is smaller than the absolute value of the first peak current. It is characterized by that.

請求項5に記載の発明は、前記第1の所定回数と前記第2の所定回数のうち少なくとも一方を変更することで正極性電流と逆極性電流の比率を変化させ、前記溶接対象物への入熱を調整することを特徴とする。   The invention according to claim 5 changes the ratio of positive current and reverse polarity current by changing at least one of the first predetermined number of times and the second predetermined number of times, It is characterized by adjusting heat input.

請求項6に記載の発明は、前記第1の所定回数または前記第2の所定回数の変更に伴い、前記ピーク電流値、前記ピーク期間、前記ベース電流値、前記ベース期間のうち少なくとも1つを変更することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, at least one of the peak current value, the peak period, the base current value, and the base period is changed in accordance with the change of the first predetermined number of times or the second predetermined number of times. It is characterized by changing.

請求項7に記載の発明は、前記ピーク電流値、前記ピーク期間、前記ベース電流値、前記ベース期間、前記第1の所定回数、前記第2の所定回数、前記正極性電流の比率、前記逆極性電流の比率のうち少なくとも1つを外部に表示することを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the peak current value, the peak period, the base current value, the base period, the first predetermined number of times, the second predetermined number of times, the ratio of the positive current, and the inverse At least one of the polar current ratios is displayed outside.

請求項8に記載の発明は、請求項4乃至7のいずれか1項に記載された交流パルスアーク溶接装置と、前記消耗電極の先端部を前記溶接対象物に対して相対的に移動させるロボットを備えたことを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, there is provided the AC pulse arc welding apparatus according to any one of the fourth to seventh aspects, and a robot that moves the tip of the consumable electrode relative to the welding object. It is provided with.

本発明によると、ステンレスや鉄のような融点の高い材質を溶接対象とした場合において、正極性(EN)状態でのピーク電流通電時間を逆極性(EP)状態でのピーク電流通電時間よりも短くし、正極性(EN)状態でのピーク電流値の絶対値を逆極性(EP)状態でのピーク電流値の絶対値よりも小さくすることで、正極性(EN)のパルスの個数を多くしても溶接ワイヤ先端の溶滴の肥大化が抑制され、アークの指向性を確保でき、安定した溶接が可能となる。
さらに逆極性(EP)のパルスの個数と正極性(EN)のパルスの個数を様々に変更することで、正極性電流と逆極性電流の比率を変化させ、入熱の調整を詳細に行うことが可能となる。
また正極性(EN)状態および逆極性(EP)状態それぞれにおけるピーク電流値、ベース電流値、ピーク電流期間、ベース電流期間、パルスの個数や、正極性電流の比率、逆極性電流の比率といった情報を表示することで作業者が溶接に関するパラメータを容易に設定したり確認したりすることができる。
According to the present invention, when a material having a high melting point such as stainless steel or iron is to be welded, the peak current conduction time in the positive polarity (EN) state is longer than the peak current conduction time in the reverse polarity (EP) state. By shortening and making the absolute value of the peak current value in the positive polarity (EN) state smaller than the absolute value of the peak current value in the reverse polarity (EP) state, the number of positive polarity (EN) pulses is increased. Even so, the enlargement of the droplets at the tip of the welding wire is suppressed, the directivity of the arc can be ensured, and stable welding becomes possible.
Furthermore, by changing the number of pulses of reverse polarity (EP) and the number of pulses of positive polarity (EN) in various ways, the ratio of positive current and reverse polarity current can be changed to adjust the heat input in detail. Is possible.
Information such as peak current value, base current value, peak current period, base current period, number of pulses, positive current ratio, and reverse polarity current ratio in the positive polarity (EN) state and the reverse polarity (EP) state, respectively. By displaying, the operator can easily set or confirm parameters related to welding.

本発明の交流パルスアーク溶接装置に係る模式図である。It is a schematic diagram which concerns on the alternating current pulse arc welding apparatus of this invention. (a)は本発明による交流パルスアーク溶接の溶接電流波形、(b)は溶接電圧波形である。(A) is a welding current waveform of AC pulse arc welding according to the present invention, and (b) is a welding voltage waveform. 母材への溶け込み量を示す溶接断面のマクロ写真である。(a)は逆極性(EP)パルス個数が1個、正極性(EN)パルス個数が1個の場合、(b)は逆極性(EP)パルス個数が3個、正極性(EN)パルス個数が1個の場合、(c)は逆極性(EP)パルス個数が1個、正極性(EN)パルス個数が3個の場合である。It is a macro photograph of the welding section which shows the amount of penetration to a base material. (A) has one reverse polarity (EP) pulse and one positive (EN) pulse; (b) has three reverse polarity (EP) pulses and positive (EN) pulses. (C) is the case where the number of reverse polarity (EP) pulses is one and the number of positive polarity (EN) pulses is three. 本発明の交流パルスアーク溶接システムに係る模式図である。It is a schematic diagram which concerns on the alternating current pulse arc welding system of this invention. 従来の交流パルスアーク溶接装置に係る溶接電流波形である。It is a welding current waveform which concerns on the conventional alternating current pulse arc welding apparatus.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の交流パルスアーク溶接装置の構成を示す概略図である。
図において、10は制御部であり、後述するインバータ3とEP/EN切換部9に指令を与え、それぞれの動作を制御する。また、制御部10は電圧検出センサ7と電流検出センサ8からそれぞれ溶接電圧、溶接電流の値を得る。
1は三相交流電源である。三相交流電源1から出力された三相交流電流は、コンバータ2によって直流に変換され、さらにインバータ3で高周波電流に変換される。インバータ3は、制御部10からの指令に従って出力波形を制御する。インバータ3で変換された高周波電流は、トランス4で電流、電圧が変更された後、コンバータ5により直流電流に変換され、さらにリアクトル6で平滑化される。
リアクトル6で平滑化された電流はEP/EN切換部9に入力される。EP/EN切換部9は溶接ワイヤ22とワークWとの間に電流を流す際に逆極性(EP)または正極性(EN)となるよう極性の切り換えを行う。溶接ワイヤ22へは溶接トーチ21内の給電装置(コンタクトチップ)を介して電流が供給される。
なお逆極性(EP)とは、溶接ワイヤ22が正極(プラス)でワークWが負極(マイナス)の状態を意味し、正極性(EN)とは、溶接ワイヤ13が負極(マイナス)でワークWが正極(プラス)の状態を意味する。
溶接ワイヤ22(消耗電極)は、ワイヤ送給装置23によってワークWへ向かって送給される。また図1では省略しているが、実際の溶接作業の際にはシールドガスが溶接トーチに供給され、溶接トーチ先端部からワークWに向かって噴出する。
なお本実施例ではワークWとして鉄やステンレスを想定している。
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of an AC pulse arc welding apparatus of the present invention.
In the figure, reference numeral 10 denotes a control unit which gives commands to an inverter 3 and an EP / EN switching unit 9 which will be described later, and controls their operations. Further, the control unit 10 obtains values of the welding voltage and the welding current from the voltage detection sensor 7 and the current detection sensor 8, respectively.
Reference numeral 1 denotes a three-phase AC power source. The three-phase alternating current output from the three-phase alternating current power source 1 is converted into direct current by the converter 2 and further converted into high frequency current by the inverter 3. The inverter 3 controls the output waveform in accordance with a command from the control unit 10. The high frequency current converted by the inverter 3 is converted into a direct current by the converter 5 after the current and voltage are changed by the transformer 4, and further smoothed by the reactor 6.
The current smoothed by the reactor 6 is input to the EP / EN switching unit 9. The EP / EN switching unit 9 switches the polarity so as to be reverse polarity (EP) or positive polarity (EN) when a current is passed between the welding wire 22 and the workpiece W. A current is supplied to the welding wire 22 via a power supply device (contact tip) in the welding torch 21.
The reverse polarity (EP) means that the welding wire 22 is positive (plus) and the workpiece W is negative (minus), and the positive polarity (EN) means that the welding wire 13 is negative (minus) and the workpiece W is negative. Means a positive (plus) state.
The welding wire 22 (consumable electrode) is fed toward the workpiece W by the wire feeding device 23. Although omitted in FIG. 1, the shield gas is supplied to the welding torch during the actual welding operation, and is ejected from the tip of the welding torch toward the workpiece W.
In this embodiment, iron or stainless steel is assumed as the workpiece W.

溶接電流の制御は、制御部10から出力される指令に基づいて、インバータ3が出力電流を制御することで行われる。また逆極性(EP)と正極性(EN)の切り換えは、制御部10から出力される指令に基づいて、EP/EN切換部9が電流の流れる方向を反転させることにより行われる。逆極性(EP)と正極性(EN)の切り換えの手法については公知技術であるので詳細な説明は割愛する。   The welding current is controlled by the inverter 3 controlling the output current based on a command output from the control unit 10. Further, switching between the reverse polarity (EP) and the positive polarity (EN) is performed by the EP / EN switching unit 9 reversing the direction in which the current flows based on a command output from the control unit 10. Since the switching method between the reverse polarity (EP) and the positive polarity (EN) is a known technique, a detailed description thereof will be omitted.

本実施例では、図1の破線で囲まれた部分を溶接電源15として1つの筐体に収めている。また溶接電源15は外部コントローラ30と接続され、外部コントローラ30は溶接電源15に指令を与えたり、溶接電源15から出力される溶接状態をモニタしたりする。
溶接を行う際には、外部コントローラ30が溶接電源15に溶接電圧、溶接電流の指令を与える。外部コントローラ30が溶接電源15に与える溶接電圧、溶接電流の指令は溶接作業中の電圧値、電流値の絶対値の平均といった大まかなもので、溶接電源15は外部コントローラ30からの指令に従って溶接ワイヤ〜ワーク間に溶接電流、溶接電圧を与え、これをμs〜ms単位で適切に制御することにより溶接ワイヤ22の先端部を溶融させて溶接を行う。
In the present embodiment, a portion surrounded by a broken line in FIG. The welding power source 15 is connected to an external controller 30, and the external controller 30 gives a command to the welding power source 15 and monitors the welding state output from the welding power source 15.
When welding is performed, the external controller 30 gives a welding voltage and welding current command to the welding power source 15. The welding voltage and welding current commands given by the external controller 30 to the welding power source 15 are rough values such as the average voltage value during welding and the absolute value of the current value. -A welding current and a welding voltage are given between workpiece | work, and this is appropriately controlled per microsecond-ms, and the tip part of welding wire 22 is melted and welding is performed.

また溶接電源15は記憶部11を備えている。記憶部11は例えば書き換え可能な不揮発性のメモリによって構成され、溶接に関する各種パラメータ等を記憶しておく。溶接電源15はさらに操作部12aと表示部12bとを備えている。操作部12aは複数のキーやスイッチから構成されており、表示部12bは液晶パネル等によって実現される。
表示部12bには溶接作業中の溶接電圧、溶接電流の指令値や、電圧検出センサ7、電流検出センサ8による検出値などの情報を表示することができる。また作業者がキー操作によって指定したパラメータの内容を記憶部11から読み出して表示部12bに表示したり、パラメータの内容を変更したりすることも可能となっている。また操作部12aと表示部12bとをタッチパネルで構成し両者を一体化してもよい。
The welding power source 15 includes a storage unit 11. The storage unit 11 is configured by a rewritable nonvolatile memory, for example, and stores various parameters related to welding. The welding power source 15 further includes an operation unit 12a and a display unit 12b. The operation unit 12a includes a plurality of keys and switches, and the display unit 12b is realized by a liquid crystal panel or the like.
Information such as the welding voltage during the welding operation, the command value of the welding current, the detection value by the voltage detection sensor 7 and the current detection sensor 8 can be displayed on the display unit 12b. It is also possible to read out the content of the parameter designated by the operator by key operation from the storage unit 11 and display it on the display unit 12b, or to change the content of the parameter. Alternatively, the operation unit 12a and the display unit 12b may be configured by a touch panel so that both are integrated.

次に、本発明の溶接電流制御について説明する。
図2は、本発明の交流パルスアーク溶接装置による溶接電流と溶接電圧を示している。図2(a)が電流検出用センサ8で検出した溶接電流波形、図2(b)が電圧検出用センサ7で検出した溶接電圧波形である。以下、同図を参照して本発明によるパルスアーク溶接について説明する。
Next, the welding current control of the present invention will be described.
FIG. 2 shows a welding current and a welding voltage by the AC pulse arc welding apparatus of the present invention. FIG. 2A shows a welding current waveform detected by the current detection sensor 8, and FIG. 2B shows a welding voltage waveform detected by the voltage detection sensor 7. Hereinafter, the pulse arc welding according to the present invention will be described with reference to FIG.

逆極性(EP)状態の期間であるTep中は、逆極性(EP)ピーク期間Tpp中に、逆極性(EP)ピーク電流Ippを出力し、逆極性(EP)ベース期間Tbp中に、逆極性(EP)ベース電流Ibpを出力する。なおピーク期間とはピーク電流を通電している時間を指し、ベース期間とはベース電流を通電している時間を指すものとする。
ピーク電流Ippおよびベース電流Ibpを逆極性(EP)パルス1個分とし、逆極性(EP)期間中に逆極性(EP)パルスを所定の個数Npだけ出力する。図2では3つの逆極性(EP)パルスを出力しているが後述するようにパルスの個数は変更可能である。
During Tep, which is the period of the reverse polarity (EP) state, the reverse polarity (EP) peak current Ipp is output during the reverse polarity (EP) peak period Tpp, and the reverse polarity during the reverse polarity (EP) base period Tbp. (EP) The base current Ibp is output. The peak period refers to the time during which the peak current is applied, and the base period refers to the time during which the base current is applied.
The peak current Ipp and the base current Ibp are set to one reverse polarity (EP) pulse, and a predetermined number Np of reverse polarity (EP) pulses are output during the reverse polarity (EP) period. Although three reverse polarity (EP) pulses are output in FIG. 2, the number of pulses can be changed as will be described later.

その後、制御部10からEP/EN切換部9へ指令を与え、極性を正極性(EN)に切り換える。
正極性(EN)状態の期間であるTen中は、正極性(EN)ピーク期間Tpn中に、正極性(EN)ピーク電流Ipnを出力し、正極性(EN)ベース期間Tbn中に、正極性(EN)ベース電流Ibnを出力する。ここで、正極性(EN)ピーク期間Tpnを逆極性(EP)ピーク期間Tppより短くし、正極性(EN)ピーク電流Ipnの絶対値を逆極性(EP)ピーク電流Ippより小さくする。
Thereafter, a command is given from the control unit 10 to the EP / EN switching unit 9 to switch the polarity to positive polarity (EN).
During Ten which is the period of the positive polarity (EN) state, the positive polarity (EN) peak current Ipn is output during the positive polarity (EN) peak period Tpn, and the positive polarity during the positive polarity (EN) base period Tbn. (EN) The base current Ibn is output. Here, the positive polarity (EN) peak period Tpn is made shorter than the reverse polarity (EP) peak period Tpp, and the absolute value of the positive polarity (EN) peak current Ipn is made smaller than the reverse polarity (EP) peak current Ipp.

ピーク電流Ipnおよびベース電流Ibnを正極性(EN)パルス1個分とし、正極性(EN)期間中に、正極性(EN)パルスを所定の個数Nnだけ出力する。図2では3つの正極性(EN)パルスを出力しているが後述するようにパルスの個数は変更可能である。   The peak current Ipn and the base current Ibn are set to one positive (EN) pulse, and a predetermined number Nn of positive (EN) pulses are output during the positive (EN) period. In FIG. 2, three positive (EN) pulses are output, but the number of pulses can be changed as will be described later.

その後、制御部10からEP/EN切換部9へ指令を与え、再度極性を逆極性(EP)に切り換える。このようなサイクルを交流1周期(図2中のTf)として、一連のサイクルを繰り返して溶接を行う。   Thereafter, a command is given from the control unit 10 to the EP / EN switching unit 9 to switch the polarity to the reverse polarity (EP) again. With such a cycle as one AC period (Tf in FIG. 2), welding is performed by repeating a series of cycles.

なお、図2においては逆極性(EP)ピーク電流Ipp及び正極性(EN)ピーク電流Ipnの立ち上がり及び立下りが急峻であり、矩形波となる場合を示している。しかし、これらピーク電流の立ち上がり、立下りの一方または両方を緩やかにして所定の傾斜を持たせ、台形波となるようにしても良い。   FIG. 2 shows a case where the rising and falling edges of the reverse polarity (EP) peak current Ipp and the positive polarity (EN) peak current Ipn are steep and become a rectangular wave. However, one or both of rising and falling of the peak current may be made gentle so as to have a predetermined slope so that a trapezoidal wave is formed.

正極性(EN)期間Tenでは、ワイヤ先端の溶滴が肥大化しやすい状態となるが、正極性(EN)ピーク期間Tpnを逆極性(EP)ピーク期間Tppより短くし、正極性(EN)ピーク電流Ipnの絶対値を逆極性(EP)ピーク電流Ippの絶対値より小さくすることで、溶接ワイヤ先端の溶滴の肥大化を抑制することができる。この結果アークの指向性を確保でき、安定した溶接が可能となる。   In the positive polarity (EN) period Ten, the droplet at the wire tip tends to be enlarged, but the positive polarity (EN) peak period Tpn is shorter than the reverse polarity (EP) peak period Tpp, and the positive polarity (EN) peak. By making the absolute value of the current Ipn smaller than the absolute value of the reverse polarity (EP) peak current Ipp, enlargement of droplets at the tip of the welding wire can be suppressed. As a result, the directivity of the arc can be secured and stable welding can be achieved.

逆極性(EP)ピーク期間Tpp、逆極性(EP)ピーク電流Ipp、逆極性(EP)ベース期間Tbp、逆極性(EP)ベース電流Ibp、正極性(EN)ピーク期間Tpn、正極性(EN)ピーク電流Ipn、正極性(EN)ベース期間Tbn、正極性(EN)ベース電流Ibnについては、外部コントローラ30から与えられる様々な溶接電圧、溶接電流の指令に応じた適切な値を予め実験を行ってデータベース化しておく。
この際にも、正極性(EN)ピーク期間Tpnを逆極性(EP)ピーク期間Tppより短くし、正極性(EN)ピーク電流Ipnの絶対値を逆極性(EP)ピーク電流Ippより小さくするという条件を守るようにする。
蓄積したデータは記憶部11にパラメータとして記憶しておき、実際の溶接作業の際には外部コントローラ30から与えられる溶接電圧、溶接電流の指令に対応したパラメータの値を記憶部11から読み出し、その内容に従ってピーク期間、ベース期間、ピーク電流、ベース電流を決定し溶接を行う。
Reverse polarity (EP) peak period Tpp, reverse polarity (EP) peak current Ipp, reverse polarity (EP) base period Tbp, reverse polarity (EP) base current Ibp, positive polarity (EN) peak period Tpn, positive polarity (EN) For peak current Ipn, positive polarity (EN) base period Tbn, and positive polarity (EN) base current Ibn, experiments were performed in advance with appropriate values according to various welding voltages and welding current commands given from external controller 30. Database.
Also in this case, the positive polarity (EN) peak period Tpn is made shorter than the reverse polarity (EP) peak period Tpp, and the absolute value of the positive polarity (EN) peak current Ipn is made smaller than the reverse polarity (EP) peak current Ipp. Try to keep the conditions.
The accumulated data is stored as a parameter in the storage unit 11, and the values of the parameters corresponding to the welding voltage and welding current commands given from the external controller 30 are read out from the storage unit 11 during the actual welding operation. The peak period, base period, peak current, and base current are determined according to the content and welding is performed.

また逆極性(EP)パルス個数(Np)、正極性(EN)パルス個数(Nn)も、予め記憶部11にパラメータとして記憶させた設定値によって決定される。
ピーク期間やベース期間、ピーク電流やベース電流に関するパラメータや、パルス個数に関するパラメータは作業者が操作部12aを操作することで記憶部11内の設定値を変更することが可能である。
Further, the number of reverse polarity (EP) pulses (Np) and the number of positive polarity (EN) pulses (Nn) are also determined by setting values stored in advance in the storage unit 11 as parameters.
The parameters related to the peak period, the base period, the peak current, the base current, and the parameters related to the number of pulses can be changed by the operator by operating the operation unit 12a.

ここで、図2のように逆極性(EP)ピーク電流及び正極性(EN)ピーク電流を矩形波とした場合の正極性(EN)電流の比率Renを次の式で定義する。   Here, the ratio Ren of the positive polarity (EN) current when the reverse polarity (EP) peak current and the positive polarity (EN) peak current are rectangular waves as shown in FIG. 2 is defined by the following equation.

Renは溶接電流の絶対値の平均値に占める正極性(EN)期間Tenの溶接電流の比率を表している。
制御部10は現在のパラメータ設定に基づくRenを計算して表示部12bに表示させることが可能である。作業者は溶接作業に先立ち、ピーク期間やベース期間、ピーク電流やベース電流に関するパラメータや、パルス個数に関するパラメータを変更しながらRenを確認し、パラメータを適切に調整、設定することができる。
また逆極性(EP)電流の比率をRepとすると、Repは次の式で簡単に求めることができる。
Ren represents the ratio of the welding current of the positive polarity (EN) period Ten to the average value of the absolute value of the welding current.
The control unit 10 can calculate Ren based on the current parameter setting and display it on the display unit 12b. Prior to the welding operation, the operator can check Ren while changing parameters related to the peak period, base period, peak current and base current, and parameters related to the number of pulses, and can appropriately adjust and set the parameters.
If the ratio of the reverse polarity (EP) current is Rep, Rep can be easily obtained by the following equation.

そこでRenに代わって、あるいはRenと並行してRepを表示部12bに表示させてもよい。   Therefore, Rep may be displayed on the display unit 12b instead of Ren or in parallel with Ren.

またピーク期間やベース期間、ピーク電流やベース電流に関するパラメータや、パルス個数に関するパラメータを作業者が個別に設定するほかに、作業者が設定したパルス個数に応じて、ピーク期間やベース期間、ピーク電流やベース電流に関するパラメータを溶接電源15が自動的に調整するようにしてもよい。
例えば作業者がパラメータを操作して正極性(EN)パルス個数(Nn)を1つ増やすごとに、制御部10が自動的に逆極性(EP)ピーク期間Tppを所定の時間だけ長くしたり逆極性(EP)ピーク電流Ippの絶対値を所定値だけ大きくしたり、あるいは正極性(EN)ピーク期間Tpnを所定の時間だけ短くしたり正極性(EN)ピーク電流Ipnの絶対値を所定値だけ小さくしたりする。
このようにすることで経験の浅い作業者であっても、ピーク期間やベース期間、ピーク電流やベース電流といった溶接に関するパラメータを意識することなくパルス個数を変更するのみで適切な溶接条件を実現することができる。
In addition to individually setting parameters related to peak period, base period, peak current and base current, and parameters related to the number of pulses, the peak period, base period, and peak current are set according to the number of pulses set by the operator. Alternatively, the welding power source 15 may automatically adjust parameters relating to the base current.
For example, every time the operator operates the parameter to increase the number of positive polarity (EN) pulses (Nn) by one, the control unit 10 automatically increases or reverses the reverse polarity (EP) peak period Tpp by a predetermined time. The absolute value of the polarity (EP) peak current Ipp is increased by a predetermined value, the positive polarity (EN) peak period Tpn is shortened by a predetermined time, or the absolute value of the positive polarity (EN) peak current Ipn is increased by a predetermined value. Or make it smaller.
By doing this, even inexperienced workers can realize appropriate welding conditions by changing the number of pulses without being aware of welding parameters such as peak period, base period, peak current and base current. be able to.

図3に、逆極性(EP)パルス個数Npと、正極性(EN)パルス個数Nnを変化させた場合のワークへの溶け込みの変化の様子を溶接断面のマクロ写真により示す。
図3の例では、ワークは板厚2mmの鉄であり、溶接ワイヤの材質は鉄であり、溶接継ぎ手は突合せ継ぎ手である。またシールドガスとして、アルゴン比率が80〜98%程度のアルゴンガスを用いた。
FIG. 3 is a macrograph of the weld cross section showing the change in penetration into the workpiece when the number of reverse polarity (EP) pulses Np and the number of positive polarity (EN) pulses Nn are changed.
In the example of FIG. 3, the workpiece is iron with a thickness of 2 mm, the material of the welding wire is iron, and the welding joint is a butt joint. Further, argon gas having an argon ratio of about 80 to 98% was used as the shielding gas.

図3(a)は逆極性(EP)パルス個数Npが1個、正極性(EN)パルス個数Nnが1個の場合のワークへの溶け込みを示した写真である。
図3(b)は逆極性(EP)パルス個数Npを3個、正極性(EN)パルス個数Nnを1個とした場合、つまり正極性(EN)電流比率(Ren)を小さくした場合の写真である。図3(a)の溶け込みに比べワークへの溶け込みが深くなっている。
図3(c)は逆極性(EP)パルス個数Npを1個、正極性(EN)パルス個数Nnを3個とした場合、つまり正極性(EN)電流比率(Ren)を大きくした場合の写真である。図3(a)の溶け込みに比べワークへの溶け込みは浅くなっている。
なお、図3の例ではワークは鉄であったが、ワークの材質はステンレスであってもよい。また板厚についても図3の例(2mm)より厚くてもよい。
FIG. 3A is a photograph showing the penetration into the workpiece when the number of reverse polarity (EP) pulses Np is one and the number of positive polarity (EN) pulses Nn is one.
FIG. 3B is a photograph when the number of reverse polarity (EP) pulses Np is three and the number of positive polarity (EN) pulses Nn is 1, that is, when the positive polarity (EN) current ratio (Ren) is reduced. It is. Compared to the penetration in FIG. 3A, the penetration into the workpiece is deeper.
FIG. 3 (c) is a photograph when the number of reverse polarity (EP) pulses Np is 1, and the number of positive polarity (EN) pulses Nn is 3, that is, when the positive polarity (EN) current ratio (Ren) is increased. It is. Compared to the penetration in FIG. 3A, the penetration into the workpiece is shallower.
In addition, although the workpiece | work was iron in the example of FIG. 3, the material of a workpiece | work may be stainless steel. Also, the plate thickness may be thicker than the example (2 mm) in FIG.

以上述べたように、本発明によれば、ステンレスや鉄のワークに対して、ピーク期間やベース期間、ピーク電流やベース電流、さらに逆極性(EP)パルス個数Npと、正極性(EN)パルス個数Nnを様々に変更することで、正極性(EN)電流の比率Renを変化させ溶接ワイヤのワークへの溶け込み量を調整して安定した溶接を行うことができる。   As described above, according to the present invention, the peak period, the base period, the peak current, the base current, the number Np of reverse polarity (EP) pulses, and the positive polarity (EN) pulse are applied to a stainless steel or iron workpiece. By changing the number Nn in various ways, stable welding can be performed by changing the ratio Ren of positive current (EN) current and adjusting the amount of penetration of the welding wire into the workpiece.

図4は実施例1にて説明したパルスアーク溶接装置を先端に溶接トーチを取り付けたロボット26と組み合わせて構成した交流パルスアーク溶接システムを表す模式図である。送給装置23はロボット26に搭載され、溶接ワイヤ送給部24に内蔵された溶接ワイヤをロボット先端部の溶接トーチ21へと送給する。図1では省略していたが、図4ではシールドガスがガスボンベ25から溶接トーチ21へと供給される。   FIG. 4 is a schematic diagram showing an AC pulse arc welding system configured by combining the pulse arc welding apparatus described in Embodiment 1 with a robot 26 having a welding torch attached to the tip. The feeding device 23 is mounted on the robot 26 and feeds the welding wire built in the welding wire feeding unit 24 to the welding torch 21 at the tip of the robot. Although omitted in FIG. 1, the shield gas is supplied from the gas cylinder 25 to the welding torch 21 in FIG. 4.

また図1における外部コントローラ30は図4においてはロボットコントローラとして機能する。すなわちロボット26を制御して先端部の溶接トーチ21の位置と姿勢を様々に変化させ、溶接トーチの先端がワークWに対して所望の溶接線を描くよう移動させて溶接を行うことができる。さらに溶接電源15に溶接に関する指令を与えたり溶接状況をモニタリングしたりする。
ロボットコントローラ30は教示装置31と接続されている。教示装置31は複数のキーやスイッチから構成される操作部31aと液晶パネル等によって実現される表示部31bを備えている。
実施例1においては、溶接電源15の操作部12aと表示部12bによって溶接に関する情報を表示したり各種パラメータの表示、変更を行ったりしたが、本実施例では教示装置31の操作部31aと表示部31bによって同様の機能を実現することができる。すなわちロボットコントローラ30が溶接電源15の制御部10と通信を行い、制御部10を介して電圧センサ7、電流センサ8の値を読み出したり、記憶部11の内容の読み出しや書き込みを行ったりすることができる。
Further, the external controller 30 in FIG. 1 functions as a robot controller in FIG. That is, welding can be performed by controlling the robot 26 to change the position and posture of the welding torch 21 at the tip in various ways and moving the tip of the welding torch so as to draw a desired welding line with respect to the workpiece W. Further, a welding command is given to the welding power source 15 and the welding status is monitored.
The robot controller 30 is connected to the teaching device 31. The teaching device 31 includes an operation unit 31a composed of a plurality of keys and switches, and a display unit 31b realized by a liquid crystal panel or the like.
In the first embodiment, information on welding is displayed and various parameters are displayed and changed by the operation unit 12a and the display unit 12b of the welding power source 15, but in this embodiment, the operation unit 31a and display of the teaching device 31 are displayed. A similar function can be realized by the unit 31b. That is, the robot controller 30 communicates with the control unit 10 of the welding power source 15, reads the values of the voltage sensor 7 and the current sensor 8 via the control unit 10, and reads and writes the contents of the storage unit 11. Can do.

1 三相交流電源
2 コンバータ
3 インバータ
4 トランス
5 コンバータ
6 リアクトル
7 電圧検出センサ
8 電流検出センサ
9 EP/EN切換部
10 制御部
11 記憶部
12a 操作部
12b 表示部
15 溶接電源
21 溶接トーチ
22 溶接ワイヤ(消耗電極)
23 溶接ワイヤ送給装置
24 溶接ワイヤ送給部
25 ガスボンベ
26 ロボット
30 外部コントローラ(ロボットコントローラ)
31 教示装置
31a 操作部
31b 表示部
W ワーク
Ipp 逆極性パルス電流
Ibp 逆極性ベース電流
Ipn 正極性パルス電流
Ibn 正極性ベース電流
Tpp 逆極性ピーク期間
Tbp 逆極性ベース期間
Tpn 正極性ピーク期間
Tbn 正極性ベース期間
Tep 逆極性期間
Ten 正極性期間
Tf 交流1周期
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Three-phase alternating current power supply 2 Converter 3 Inverter 4 Transformer 5 Converter 6 Reactor 7 Voltage detection sensor 8 Current detection sensor 9 EP / EN switching part 10 Control part 11 Storage part 12a Operation part 12b Display part 15 Welding power supply 21 Welding torch 22 Welding wire (Consumable electrode)
23 Welding wire feeding device 24 Welding wire feeding unit 25 Gas cylinder 26 Robot 30 External controller (robot controller)
31 Teaching device 31a Operation unit 31b Display unit W Work Ipp Reverse polarity pulse current Ibp Reverse polarity base current Ipn Positive polarity pulse current Ibn Positive polarity base current Tpp Reverse polarity peak period Tbp Reverse polarity base period Tpn Positive polarity peak period Tbn Positive polarity base Period Temp Reverse polarity period Ten Positive polarity period Tf 1 AC cycle

Claims (8)

消耗電極と溶接対象物との間に正極性電流と逆極性電流とを交互に印加して溶接を行う交流パルスアーク溶接方法において、
逆極性にて第1のピーク電流を通電する第1のピーク期間と逆極性にて第1のベース電流を通電する第1のベース期間とを含む逆極性パルスを第1の所定回数繰り返す逆極性期間と、
正極性にて第2のピーク電流を通電する第2のピーク期間と正極性にて第2のベース電流を通電する第2のベース期間とを含む正極性パルスを第2の所定回数繰り返す正極性期間と、
を1周期として繰り返して溶接を行うものであって、
前記第2のピーク期間は前記第1のピーク期間より短く、
前記第2のピーク電流の絶対値は前記第1のピーク電流の絶対値より小さいことを特徴とする交流パルスアーク溶接方法。
In the AC pulse arc welding method of performing welding by alternately applying a positive current and a reverse polarity current between the consumable electrode and the welding object,
Reverse polarity that repeats a reverse polarity pulse including a first peak period in which a first peak current is passed in reverse polarity and a first base period in which a first base current is passed in reverse polarity for a first predetermined number of times Period,
Positive polarity in which a positive pulse including a second peak period in which a second peak current is passed with positive polarity and a second base period in which a second base current is passed with positive polarity is repeated a second predetermined number of times Period,
, Welding is repeated in one cycle,
The second peak period is shorter than the first peak period;
An AC pulse arc welding method, wherein an absolute value of the second peak current is smaller than an absolute value of the first peak current.
前記第1の所定回数と前記第2の所定回数のうち少なくとも一方を変更することで正極性電流と逆極性電流の比率を変化させ、前記溶接対象物への入熱を調整することを特徴とする請求項1記載の交流パルスアーク溶接方法。   The ratio of the positive current and the reverse polarity current is changed by changing at least one of the first predetermined number of times and the second predetermined number of times, and the heat input to the welding object is adjusted. The AC pulse arc welding method according to claim 1. 前記第1の所定回数または前記第2の所定回数の変更に伴い、前記ピーク電流値、前記ピーク期間、前記ベース電流値、前記ベース期間のうち少なくとも1つを変更することを特徴とする請求項2記載の交流パルスアーク溶接方法。   The at least one of the peak current value, the peak period, the base current value, and the base period is changed in accordance with the change of the first predetermined number of times or the second predetermined number of times. 2. The AC pulse arc welding method according to 2. 消耗電極と溶接対象物との間に正極性電流と逆極性電流とを交互に印加して溶接を行う交流パルスアーク溶接装置において、
逆極性にて第1のピーク電流を通電する第1のピーク期間と逆極性にて第1のベース電流を通電する第1のベース期間とを含む逆極性パルスを第1の所定回数繰り返す逆極性期間と、
正極性にて第2のピーク電流を通電する第2のピーク期間と正極性にて第2のベース電流を通電する第2のベース期間とを含む正極性パルスを第2の所定回数繰り返す正極性期間と、
を1周期として繰り返して溶接を行うものであって、
前記第2のピーク期間は前記第1のピーク期間より短く、
前記第2のピーク電流の絶対値は前記第1のピーク電流の絶対値より小さいことを特徴とする交流パルスアーク溶接装置。
In an AC pulse arc welding apparatus that performs welding by alternately applying a positive current and a reverse polarity current between a consumable electrode and a welding object,
Reverse polarity that repeats a reverse polarity pulse including a first peak period in which a first peak current is passed in reverse polarity and a first base period in which a first base current is passed in reverse polarity for a first predetermined number of times Period,
Positive polarity in which a positive pulse including a second peak period in which a second peak current is passed with positive polarity and a second base period in which a second base current is passed with positive polarity is repeated a second predetermined number of times Period,
, Welding is repeated in one cycle,
The second peak period is shorter than the first peak period;
An AC pulse arc welding apparatus, wherein an absolute value of the second peak current is smaller than an absolute value of the first peak current.
前記第1の所定回数と前記第2の所定回数のうち少なくとも一方を変更することで正極性電流と逆極性電流の比率を変化させ、前記溶接対象物への入熱を調整することを特徴とする請求項4記載の交流パルスアーク溶接装置。   The ratio of the positive current and the reverse polarity current is changed by changing at least one of the first predetermined number of times and the second predetermined number of times, and the heat input to the welding object is adjusted. The AC pulse arc welding apparatus according to claim 4. 前記第1の所定回数または前記第2の所定回数の変更に伴い、前記ピーク電流値、前記ピーク期間、前記ベース電流値、前記ベース期間のうち少なくとも1つを変更することを特徴とする請求項5記載の交流パルスアーク溶接装置。   The at least one of the peak current value, the peak period, the base current value, and the base period is changed in accordance with the change of the first predetermined number of times or the second predetermined number of times. 5. The AC pulse arc welding apparatus according to 5. 前記ピーク電流値、前記ピーク期間、前記ベース電流値、前記ベース期間、前記第1の所定回数、前記第2の所定回数、前記正極性電流の比率、前記逆極性電流の比率のうち少なくとも1つを外部に表示することを特徴とする請求項5記載の交流パルスアーク溶接装置。   At least one of the peak current value, the peak period, the base current value, the base period, the first predetermined number of times, the second predetermined number of times, the positive current ratio, and the reverse polarity current ratio 6. The AC pulse arc welding apparatus according to claim 5, wherein: 請求項4乃至7のいずれか1項に記載された交流パルスアーク溶接装置と、
前記消耗電極の先端部を前記溶接対象物に対して相対的に移動させるロボットを備えたことを特徴とする交流パルスアーク溶接システム。

AC pulse arc welding apparatus according to any one of claims 4 to 7,
An AC pulsed arc welding system comprising a robot that moves the tip of the consumable electrode relative to the welding object.

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