JP2013111623A - Arc start control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通常アークスタート制御とリトラクトアークスタート制御とを切り換えて溶接するアークスタート制御方法に関するものである。 The present invention relates to an arc start control method for welding by switching between normal arc start control and retract arc start control.
溶接開始信号が入力されると、溶接ワイヤを母材へ前進送給し、溶接ワイヤが母材に接触すると定常の溶接電流を通電して定常のアークを発生させる通常アークスタート制御と、溶接開始信号が入力されると溶接ワイヤを母材へ前進送給し、溶接ワイヤが母材に接触すると小電流値の初期電流を通電すると共に溶接ワイヤを母材から後退送給し、この後退送給によって溶接ワイヤが母材から離れて初期アークが発生した後に溶接ワイヤを再び前進送給すると共に定常の溶接電流を通電して定常のアークに移行させるリトラクトアークスタート制御とを備えた溶接電源が慣用されている（例えば、特許文献１参照）。 When a welding start signal is input, the welding wire is fed forward to the base metal, and when the welding wire comes into contact with the base metal, a normal arc start control is performed to generate a steady arc by supplying a steady welding current and welding start. When a signal is input, the welding wire is fed forward to the base material. When the welding wire comes into contact with the base material, an initial current of a small current value is applied and the welding wire is fed backward from the base material. The welding power source is equipped with a retract arc start control in which the welding wire is separated from the base metal and an initial arc is generated, and then the welding wire is fed forward again and a steady welding current is applied to shift to a steady arc. (For example, refer to Patent Document 1).
リトラクトアークスタート制御によって溶接を開始すると、種々の溶接条件によらず良好なアークスタート性を得ることができる。しかし、リトラクトアークスタート制御では、溶接ワイヤを後退送給する期間が余分に必要となるために、アークスタートに時間がかかり、生産効率が低下するという問題がある。このために、できるだけ通常アークスタート制御を選択し、アークスタート性が問題となる場合のみにリトラクトアークスタート制御を選択している。 When welding is started by retract arc start control, good arc start performance can be obtained regardless of various welding conditions. However, in the retract arc start control, since an extra period for retreating the welding wire is required, there is a problem that the arc start takes time and the production efficiency is lowered. For this reason, the normal arc start control is selected as much as possible, and the retract arc start control is selected only when the arc start property becomes a problem.
したがって、溶接ワイヤの直径、材質、送給速度、溶接休止期間等に応じて通常アークスタート制御とリトラクトアークスタート制御とを切り換えている。溶接ワイヤの直径が１．２mmであるときはアークスタート性は悪くないので通常アークスタート制御が選択され、直径が１．０mm以下となるとアークスタート性が悪くなるので、リトラクトアークスタート制御が選択されることが多い。また、溶接ワイヤの材質が鉄鋼であるときはアークスタート性は悪くないので通常アークスタート制御が選択され、ステンレス鋼のときはアークスタート性が悪いのでリトラクトアークスタート制御が選択されることが多い。送給速度が比較的高速であるときはアークスタート性は悪くないので通常アークスタート制御が選択され、比較的低速であるときはアークスタート性が悪いのでリトラクトアークスタート制御が選択されることが多い。上記の溶接休止期間とは、前回の溶接が終了してから今回の溶接が開始されるまでの期間である。この溶接休止期間が短いときにはワイヤ先端温度が高い状態で溶接が開始されるためにアークスタート性は悪くないので通常アークスタート制御が選択され、長いときはワイヤ先端温度が低くなった状態で溶接が開始されるためにアークスタート性が悪いのでリトラクトアークスタート制御が選択されることが多い。ロボット溶接にあっては、溶接個所ごとにこれらの溶接条件を考慮して通常アークスタート制御を選択するかリトラクトアークスタート制御を選択するかを作業プログラムに記載している。これにより、溶接条件に適したアークスタート制御の方式が選択されることになる。 Therefore, the normal arc start control and the retract arc start control are switched according to the diameter, material, feeding speed, welding pause period, and the like of the welding wire. Since the arc start performance is not bad when the welding wire diameter is 1.2 mm, the arc start control is normally selected. When the diameter is 1.0 mm or less, the arc start performance is degraded, and therefore the retract arc start control is selected. Often. Further, when the material of the welding wire is steel, the arc start property is not bad, so the arc start control is usually selected, and when the material is stainless steel, the retract arc start control is often selected because the arc start property is bad. When the feed speed is relatively high, the arc start performance is not bad, so the arc start control is usually selected. When the feed speed is relatively low, the arc start performance is poor, and the retract arc start control is often selected. . The above-described welding pause period is a period from the end of the previous welding to the start of the current welding. When this welding pause period is short, welding is started with the wire tip temperature being high, so the arc start performance is not bad, so the arc start control is usually selected, and when it is long, welding is performed with the wire tip temperature low. Retract arc start control is often selected because arc start performance is poor because it is started. In robot welding, whether to select normal arc start control or retract arc start control in consideration of these welding conditions for each welding point is described in the work program. Thereby, the arc start control method suitable for the welding conditions is selected.
溶接ワイヤの直径、材質、送給速度、溶接休止期間等の溶接条件が決まり、通常アークスタート制御によってテスト溶接を行い、そのときのアークスタート性が明らかに悪い場合にはリトラクトアークスタート制御を選択することができる。反面、アークスタート性が悪くなければ、通常アークスタート制御が選択されることになる。 Welding conditions such as welding wire diameter, material, feed speed, and welding pause period are determined, and test welding is usually performed by arc start control. If the arc start performance is clearly poor at that time, retract arc start control is selected. can do. On the other hand, if the arc start performance is not bad, the normal arc start control is selected.
実際の溶接施工において、選択された通常アークスタート制御によって繰り返して溶接を行っている場合に、アークスタート性が明らかに悪いほどではないが、良好であるとも言えない微妙なケースが生じることがある。このような中間的なアークスタート性となる場合には、リトラクトアークスタート制御に切り換えるべきかについて判断を迷うことになる。これは、通常アークスタート制御からリトラクトアークスタート制御に切り換えるかめの明確な基準がないためである。明確な基準がないことは、品質管理の面からも問題がある。 In actual welding work, when welding is performed repeatedly by the selected normal arc start control, the arc start performance is not so bad, but a subtle case that cannot be said to be good may occur. . In such an intermediate arc start property, it is difficult to determine whether or not to switch to retract arc start control. This is because there is no clear standard for switching from normal arc start control to retract arc start control. The lack of a clear standard is also problematic from the aspect of quality control.
そこで、本発明では、通常アークスタート制御によって溶接施工を行っている場合に、アークスタート性の良否を示す明確な基準に基づいて、通常アークスタート制御を継続するか、リトラクトアークスタート制御に切り換えるかを自動判別することができるアークスタート制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, when welding is performed by the normal arc start control, whether the normal arc start control is continued or switched to the retract arc start control based on a clear standard indicating the quality of the arc start performance. It is an object of the present invention to provide an arc start control method capable of automatically discriminating between.
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、溶接の開始に際して、溶接ワイヤを母材に接触させて定常アークを発生させる通常アークスタート制御と、前記溶接ワイヤを母材に一旦接触させた後に引き離し、この引き離しによって初期アークを発生させた後に定常アークへと移行させるリトラクトアークスタート制御とを備え、前記通常アークスタート制御と前記リトラクトアークスタート制御とを切り換えて溶接するアークスタート制御方法において、
前記通常アークスタート制御を複数回行ってアークスタート性の良否を示す指標を算出し、この指標に基づいてアークスタート制御の方式を前記通常アークスタート制御から前記リトラクトアークスタート制御に切り換える
ことを特徴とするアークスタート制御方法である。
In order to solve the above-described problems, the invention of
The normal arc start control is performed a plurality of times to calculate an index indicating whether the arc start performance is good or not, and the arc start control method is switched from the normal arc start control to the retract arc start control based on the index. This is an arc start control method.
請求項２の発明は、前記指標が、単位アークスタート回数に占める、アークスタート時の最初の短絡が基準時間以上であった回数の比率である、
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である。
The invention of claim 2 is the ratio of the number of times that the first short circuit at the time of arc start is equal to or greater than the reference time, wherein the index occupies the unit arc start frequency.
The arc start control method according to
請求項３の発明は、前記指標が、アークスタート時の最初の短絡の平均時間である、
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である。
In the invention of claim 3, the indicator is an average time of the first short circuit at the time of arc start,
The arc start control method according to
本発明によれば、通常アークスタート制御によって溶接施工を行っている場合に、アークスタート性の良否を示す指標に基づいて、通常アークスタート制御を継続するか、リトラクトアークスタート制御に切り換えるかを自動判別することができる。したがって、アークスタート制御の切り換えを、客観的な基準に基づいて行うことができるので、溶接品質を均一化することができる。さらには、この切り換えは自動的に行われるので、特別な工数を必要としない。 According to the present invention, when welding is being performed by the normal arc start control, whether the normal arc start control is continued or switched to the retract arc start control is automatically performed based on the index indicating the quality of the arc start performance. Can be determined. Therefore, since the arc start control can be switched based on an objective standard, the welding quality can be made uniform. Furthermore, since this switching is performed automatically, no special man-hours are required.
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.
本発明の実施の形態に係るアークスタート制御方法において、通常アークスタート制御が選択されたときの各信号のタイミングチャートを図１に示し、リトラクトアークスタート制御が選択されたときの各信号のタイミングチャートを図２に示す。本実施の形態では、消耗電極アーク溶接が消耗電極パルスアーク溶接である場合である。 In the arc start control method according to the embodiment of the present invention, the timing chart of each signal when the normal arc start control is selected is shown in FIG. 1, and the timing chart of each signal when the retract arc start control is selected. Is shown in FIG. In this embodiment, the consumable electrode arc welding is consumable electrode pulse arc welding.
図１は、本発明の実施の形態に係る通常アークスタート制御のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔを示し、同図（Ｂ）はアークスタート制御設定信号Ｓｒを示し、同図（Ｃ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを示し、同図（Ｄ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｅ）は溶接電圧Ｖｗを示し、同図（Ｆ）は短絡判別信号Ａｄを示す。以下、同図を参照して説明する。 FIG. 1 is a timing chart of normal arc start control according to the embodiment of the present invention. (A) shows the welding start signal St, (B) shows the arc start control setting signal Sr, (C) shows the feeding speed Fw of the welding wire, and (D) shows the drawing (D). The welding current Iw is shown, the figure (E) shows the welding voltage Vw, and the figure (F) shows the short circuit discrimination signal Ad. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
同図は、ロボットを使用した溶接装置の場合である。時刻ｔ１において、ロボットが移動して溶接トーチが溶接開始位置に到達すると、ロボット制御装置から溶接電源に対して溶接開始信号Ｓｔ（Ｈｉｇｈレベル）が出力される。また、同図（Ｂ）に示すアークスタート制御設定信号ＳｒはＨｉｇｈレベルであるので、通常アークスタート制御が選択されている。 The figure shows a welding apparatus using a robot. When the robot moves and the welding torch reaches the welding start position at time t1, a welding start signal St (High level) is output from the robot controller to the welding power source. Further, since the arc start control setting signal Sr shown in FIG. 5B is at a high level, the normal arc start control is selected.
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において、ロボット制御装置からの溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると、溶接電源の出力が開始されるので、同図（Ｅ）に示すように、無負荷電圧が溶接ワイヤと母材との間に印加する。同時に、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは１〜２m/min程度の遅いスローダウン送給速度となり、溶接ワイヤは母材へと次第に接近する。通常アークスタート制御では、送給速度Ｆｗの値は０又は正の値となり、０のときは送給が停止しており、正の値のときは前進送給されている。 As shown in FIG. 11A, when the welding start signal St from the robot control device becomes high level at time t1, the welding power source starts to be output. A load voltage is applied between the welding wire and the base material. At the same time, as shown in FIG. 5C, the feeding speed Fw becomes a slow slow feeding speed of about 1 to 2 m / min, and the welding wire gradually approaches the base material. In the normal arc start control, the value of the feeding speed Fw is 0 or a positive value. When the value is 0, feeding is stopped, and when the value is positive, forward feeding is performed.
時刻ｔ２において、溶接ワイヤと母材とが接触して導通すると、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、数Ｖ程度の短絡電圧値に急減する。溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値（１０Ｖ程度に設定）以下になったことを判別すると、同図（Ｆ）に示すように、短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルに変化する。同時に、同図（Ｄ）に示すように、溶接電流Ｉｗは大電流値に予め定めたホットスタート電流Ｉｈが通電する。短絡判別信号Ａｄが最初にＨｉｇｈレベル（短絡）になると、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは３〜２０m/min程度の範囲で設定された定常送給速度に変化する。このホットスタート電流Ｉｈは、最初の短絡が継続している期間中通電する。このホットスタート電流Ｉｈは、４５０〜６００Ａ程度に設定される。このホットスタート電流Ｉｈは、溶接ワイヤの先端を早急に溶融してアークを発生させるために通電する。 When the welding wire and the base material come into contact with each other at time t2, the welding voltage Vw rapidly decreases to a short-circuit voltage value of about several volts as shown in FIG. When it is determined that the welding voltage Vw is equal to or less than the short circuit determination reference value (set to about 10 V), the short circuit determination signal Ad is changed to a high level as shown in FIG. At the same time, as shown in FIG. 3D, the welding current Iw is energized by a hot start current Ih that is set to a large current value. When the short circuit determination signal Ad first becomes a high level (short circuit), the feed speed Fw changes to a steady feed speed set in a range of about 3 to 20 m / min, as shown in FIG. This hot start current Ih is energized while the initial short circuit continues. The hot start current Ih is set to about 450 to 600A. This hot start current Ih is energized to quickly melt the tip of the welding wire and generate an arc.
最初の短絡が継続した後の時刻ｔ３において、アークが発生すると、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖ程度のアーク電圧値に急増する。このために、溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値よりも大きくなるので、同図（Ｆ）に示すように、短絡判別信号ＡｄはＬｏｗレベルに変化する。したがって、起動後の最初の短絡が、時刻ｔ３で終了したことになる。これに応動して、同図（Ｄ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、ベース電流Ｉｂの通電を開始し、その後はピーク期間Ｔｐ中のピーク電流Ｉｐとベース期間Ｔｂ中のベース電流Ｉｂとの通電をパルス周期Ｔｆとして繰り返すことになる。同様に、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、ベース電圧となり、その後はピーク電圧とベース電圧とを繰り返すことになる。したがって、時刻ｔ１〜ｔ３の期間がアークスタート期間となり、時刻ｔ３以降が定常溶接期間となる。ピーク電流Ｉｐは臨界値以上の４００〜５００Ａ程度に設定され、ピーク期間は１．０〜１．５ms程度に設定され、ベース電流Ｉｂは臨界値未満の２０〜８０Ａ程度に設定される。ピーク電圧及びベース電圧は、アーク長に比例した値となる。ピーク期間Ｔｐとピーク電流Ｉｐとの組合せは、ユニットパルス条件と呼ばれ、実験によって溶接ワイヤの材質、直径、定常送給速度等に応じて、いわゆる１パルス周期１溶滴移行となる適正値を算出し、この適正値に設定される。溶接電圧Ｖｗの平均値が予め定めた定常溶接電圧設定値と等しくなるように上記のパルス周期Ｔｆがフィードバック制御されて、アーク長制御が行われる。このアーク長制御の方式を周波数変調制御と呼ぶ。また、パルス周期Ｔｆを固定してピーク期間Ｔｐを変化させるパルス幅変調制御も慣用される。 When an arc is generated at time t3 after the first short circuit continues, the welding voltage Vw rapidly increases to an arc voltage value of about several tens of volts as shown in FIG. For this reason, since the welding voltage Vw becomes larger than the short circuit determination reference value, the short circuit determination signal Ad changes to the Low level as shown in FIG. Therefore, the first short circuit after the start is completed at time t3. In response to this, as shown in FIG. 4D, the welding current Iw starts energization of the base current Ib, and thereafter, the peak current Ip during the peak period Tp and the base current Ib during the base period Tb Is repeated as the pulse period Tf. Similarly, as shown in FIG. 5E, the welding voltage Vw becomes the base voltage, and thereafter, the peak voltage and the base voltage are repeated. Therefore, the period from time t1 to t3 is the arc start period, and the period after time t3 is the steady welding period. The peak current Ip is set to about 400 to 500 A above the critical value, the peak period is set to about 1.0 to 1.5 ms, and the base current Ib is set to about 20 to 80 A less than the critical value. The peak voltage and the base voltage are values proportional to the arc length. The combination of the peak period Tp and the peak current Ip is referred to as a unit pulse condition, and an appropriate value that results in one droplet period and one droplet transfer is determined according to the material, diameter, steady feed rate, etc. of the welding wire by experiment. Calculate and set to this appropriate value. The pulse period Tf is feedback-controlled so that the average value of the welding voltage Vw is equal to a predetermined steady welding voltage set value, and arc length control is performed. This arc length control method is called frequency modulation control. Further, pulse width modulation control in which the pulse period Tf is fixed and the peak period Tp is changed is also commonly used.
同図（Ｆ）に示すように、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになってから短絡判別信号Ａｄが最初にＨｉｇｈレベルになっている期間（時刻ｔ２〜ｔ３の期間）を、最初の短絡期間Ｔsiと呼ぶことにする。アークスタート性が良好であるときは、この最初の短絡期間Ｔsiが短くなる。アークスタート性が悪いときは、この最初の短絡期間Ｔsiが長くなる。したがって、この最初の短絡期間Ｔsiに基づく以下に説明する第１又は第２の指標によって、アークスタート性の良否を判別することができる。 As shown in FIG. 5F, a period (a period from time t2 to t3) in which the short circuit determination signal Ad is first at the high level after the welding start signal St is at the high level is the first short circuit period Tsi. I will call it. When the arc start property is good, the initial short-circuit period Tsi is shortened. When the arc start property is poor, this first short-circuit period Tsi becomes long. Therefore, whether the arc start property is good or not can be determined by the first or second index described below based on the first short-circuit period Tsi.
（第１の指標）
アークスタート性の良否を示す指標が、単位アークスタート回数に占める、アークスタート時の最初の短絡期間Ｔsiが基準時間Ｔｔ以上であった回数の比率である場合である。以下の各ステップを行うことによって、第１の指標を算出することができる。
１）実際の溶接工程において、通常アークスタート制御によって実溶接を行いながら、アークスタート時の最初の短絡期間Ｔsiを計測する。
２）上記の最初の短絡期間Ｔsiが予め定めた基準時間Ｔｔ以上であるかを判別し、以上であるときはカウンタに１を加算する。すなわち、このカウンタ値は、アークスタート性が悪かった回数を示すことになる。
３）上記１）及び２）を単位アークスタート回数繰り返す。
４）単位アークスタート回数に達すると、第１の指標＝比率＝カウンタ値／単位アークスタート回数を算出する。そして、この第１の指標が予め定めた基準比率以上であるかを判別し、以上であるときはアークスタート性不良と判定し、アークスタート性判定信号ＢｄをＨｉｇｈレベルにセットして出力する。したがって、このアークスタート性判定信号ＢｄがＨｉｇｈレベルのときは不良であることを示し、Ｌｏｗレベルであるときは良好であることを示す。
５）カウンタを０にリセットして、上記１）のステップに戻る。
(First indicator)
This is a case where the index indicating the quality of the arc start property is the ratio of the number of times that the first short-circuit period Tsi at the time of arc start is equal to or greater than the reference time Tt in the unit arc start frequency. The first index can be calculated by performing the following steps.
1) In the actual welding process, the first short-circuit period Tsi at the time of arc start is measured while performing actual welding by normal arc start control.
2) It is determined whether or not the first short-circuit period Tsi is equal to or longer than a predetermined reference time Tt, and if it is equal to or longer, 1 is added to the counter. That is, this counter value indicates the number of times that the arc start property is bad.
3) Repeat 1) and 2) above for the number of unit arc starts.
4) When the number of unit arc starts is reached, the first index = ratio = counter value / unit arc start number is calculated. Then, it is determined whether or not the first index is equal to or greater than a predetermined reference ratio. If it is equal to or greater than this, it is determined that the arc start property is poor, and the arc start property determination signal Bd is set to a high level and output. Therefore, when the arc start property determination signal Bd is at a high level, it indicates that the arc is not good, and when it is at a low level, it indicates that it is good.
5) Reset the counter to 0 and return to step 1) above.
上記の基準時間は、５〜２０ms程度の範囲で実験によって適正値に設定される。上記の単位アークスタート回数は、１０〜１００程度の範囲で実験によって適正値に設定される。上記の基準比率は、０．１〜０．３程度の範囲で実験によって適正値に設定される。１回のアークスタートに基づいて良否を判定しないで、単位アークスタート回数ごとに判定している理由は、以下のとおりである。同一の溶接条件によって溶接を行っても、１回ごとのアークスタート性の良否にはバラツキがある。このために、アークスタート性を評価するためには、ある程度のアークスタートを行い、その結果に基づいて統計的に判定を行う必要があるためである。 The reference time is set to an appropriate value by experiment within a range of about 5 to 20 ms. The number of unit arc starts is set to an appropriate value by experiment within a range of about 10 to 100. The reference ratio is set to an appropriate value by experiment within a range of about 0.1 to 0.3. The reason for determining each unit arc start frequency without determining pass / fail based on one arc start is as follows. Even if welding is performed under the same welding conditions, there is variation in the quality of arc start performance for each time. For this reason, in order to evaluate the arc start property, it is necessary to perform a certain degree of arc start and to make a statistical determination based on the result.
（第２の指標）
アークスタート性の良否を示す指標が、アークスタート時の最初の短絡期間Ｔsiの平均値である場合である。以下の各ステップを行うことによって、第２の指標を算出することができる。
１）実際の溶接工程において、通常アークスタート制御によって実溶接を行いながら、アークスタート時の最初の短絡期間Ｔsiを計測し、記憶する。
２）上記１）を単位アークスタート回数繰り返す。
３）単位アークスタート回数に達すると、第２の指標として、各アークスタート時の上記最初の短絡期間Ｔsiの平均値を算出する。そして、この第２の指標が予め定めた基準平均値以上であるかを判別し、以上であるときはアークスタート性不良と判定し、アークスタート性判定信号ＢｄをＨｉｇｈレベルにセットして出力する。したがって、このアークスタート性判定信号ＢｄがＨｉｇｈレベルのときは不良であることを示し、Ｌｏｗレベルであるときは良好であることを示す。
４）上記１）のステップに戻る。
(Second indicator)
This is a case where the index indicating the quality of the arc start property is the average value of the first short-circuit period Tsi at the time of arc start. The second index can be calculated by performing the following steps.
1) In the actual welding process, the actual short-circuit period Tsi at the time of arc start is measured and stored while performing actual welding by normal arc start control.
2) Repeat 1) above per unit arc start.
3) When the number of unit arc starts is reached, an average value of the first short-circuit period Tsi at each arc start is calculated as a second index. Then, it is determined whether or not the second index is equal to or greater than a predetermined reference average value. If it is equal to or greater than this, it is determined that the arc start property is poor, and the arc start property determination signal Bd is set to the high level and output. . Therefore, when the arc start property determination signal Bd is at a high level, it indicates that the arc is not good, and when it is at a low level, it indicates that it is good.
4) Return to step 1) above.
上記の単位アークスタート回数は、上述した第１の指標のときと同様である。上記の基準平均値は、３〜１０ms程度の範囲で実験によって適正値に設定される。 The number of unit arc starts is the same as that of the first index described above. Said reference | standard average value is set to an appropriate value by experiment in the range of about 3-10 ms.
次に、上記の指標及びアークスタート性判定信号Ｂｄを用いて、通常アークスタート制御からどのようにしてリトラクトアークスタート制御に切り換えるかを説明する。この切換えは、以下のステップによって行う。
１）実際の溶接工程において、通常アークスタート制御によって実溶接を行い、単位アークスタート回数ごとに、上述した第１又は第２の指標を算出して、アークスタート性判定信号Ｂｄを出力する。上述したように、このアークスタート性判定信号ＢｄがＨｉｇｈレベルになるとアークスタート性が不良であることを示し、Ｌｏｗレベルであるときは良好であることを示す。
２）アークスタート性判定信号ＢｄがＨｉｇｈレベルになると、アークスタート制御の方式を通常アークスタート制御からリトラクトアークスタート制御に切り換える。そして、次の溶接からはリトラクトアークスタート制御によって溶接を開始する。一旦リトラクトアークスタート制御に切り換えられると、アークスタート性判定信号Ｂｄがリセットされない限り継続する。
Next, how to switch from the normal arc start control to the retract arc start control using the index and the arc start property determination signal Bd will be described. This switching is performed by the following steps.
1) In the actual welding process, actual welding is performed by normal arc start control, and the first or second index described above is calculated for each unit arc start number, and the arc start property determination signal Bd is output. As described above, when the arc start property determination signal Bd becomes High level, it indicates that the arc start property is poor, and when it is Low level, it indicates that it is good.
2) When the arc start property determination signal Bd becomes a high level, the arc start control method is switched from the normal arc start control to the retract arc start control. From the next welding, welding is started by retract arc start control. Once switched to retract arc start control, it continues unless the arc start property determination signal Bd is reset.
図２は、本発明の実施の形態に係るリトラクトアークスタート制御のタイミングチャートである。同図（Ａ）は溶接開始信号Ｓｔを示し、同図（Ｂ）はアークスタート制御設定信号Ｓｒを示し、同図（Ｃ）は溶接ワイヤの送給速度Ｆｗを示し、同図（Ｄ）は溶接電流Ｉｗを示し、同図（Ｅ）は溶接電圧Ｖｗを示し、同図（Ｆ）は短絡判別信号Ａｄを示す。以下、同図を参照して説明する。 FIG. 2 is a timing chart of retract arc start control according to the embodiment of the present invention. (A) shows the welding start signal St, (B) shows the arc start control setting signal Sr, (C) shows the feeding speed Fw of the welding wire, and (D) shows the drawing (D). The welding current Iw is shown, the figure (E) shows the welding voltage Vw, and the figure (F) shows the short circuit discrimination signal Ad. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
同図は、ロボットを使用した溶接装置の場合である。時刻ｔ１において、ロボットが移動して溶接トーチが溶接開始位置に到達すると、ロボット制御装置から溶接電源に対して溶接開始信号Ｓｔ（Ｈｉｇｈレベル）が出力される。また、同図（Ｂ）に示すアークスタート制御設定信号ＳｒはＬｏｗレベルであるので、リトラクトアークスタート制御が選択されている。 The figure shows a welding apparatus using a robot. When the robot moves and the welding torch reaches the welding start position at time t1, a welding start signal St (High level) is output from the robot controller to the welding power source. Further, since the arc start control setting signal Sr shown in FIG. 5B is at the low level, the retract arc start control is selected.
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１において、ロボット制御装置からの溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルになると、溶接電源の出力が開始されるので、同図（Ｅ）に示すように、無負荷電圧が溶接ワイヤと母材との間に印加する。同時に、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは１〜２m/min程度の遅いスローダウン送給速度（正の値）となり、溶接ワイヤは前進送給されて母材へと次第に接近する。ここで、送給速度Ｆｗの値が、０であるときは溶接ワイヤが停止していることを示し、正の値であるときは溶接ワイヤが前進送給されていることを示し、負の値であるときは溶接ワイヤが後退送給されていることを示す。 As shown in FIG. 11A, when the welding start signal St from the robot control device becomes high level at time t1, the welding power source starts to be output. A load voltage is applied between the welding wire and the base material. At the same time, as shown in FIG. 5C, the feeding speed Fw becomes a slow slow-down feeding speed (positive value) of about 1 to 2 m / min, and the welding wire is fed forward and gradually toward the base material. approach. Here, when the value of the feeding speed Fw is 0, it indicates that the welding wire is stopped, and when the value is positive, it indicates that the welding wire is being fed forward, and a negative value. Indicates that the welding wire is being fed backwards.
時刻ｔ２において、溶接ワイヤと母材とが接触して導通すると、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、数Ｖ程度の短絡電圧値に急減する。溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値（１０Ｖ程度に設定）以下になったことを判別すると、同図（Ｆ）に示すように、短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベルに変化する。同時に、同図（Ｄ）に示すように、溶接電流Ｉｗが通電して、その値は予め定めた初期電流値Ｉｉとなる。この初期電流値Ｉｉは、５０Ａ程度の小電流値に設定される。小電流値に設定する理由は、後述する時刻ｔ２〜ｔ３の短絡期間及び時刻ｔ３〜ｔ４の初期アーク発生期間中に溶接ワイヤの先端を溶融しないようにするためである。短絡期間中にワイヤ先端が溶融すると溶着して、溶接ワイヤの引き離しができなくなり、スタート不良となる。初期アーク発生期間中にワイヤ先端が溶融すると、初期アークのアーク長を所定値まで引き上げるときにバラツクことになり、定常アークへの行こうが円滑でなくなる。時刻ｔ２に短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化すると、送給モータに後退送給指令が送られる。しかし、送給モータの回転が逆転するまでに時間遅れがあるために、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ２からスロープ状に小さくなり、時刻ｔ２１で０となる。その後、送給モータは逆回転を開始するが、溶接トーチの送給経路内の溶接ワイヤの遊び分を後退送給によって吸収するには時間が必要となる。このために、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ２１〜ｔ３の間は０のままである。この時刻ｔ２〜ｔ３の期間が短絡期間となる。 When the welding wire and the base material come into contact with each other at time t2, the welding voltage Vw rapidly decreases to a short-circuit voltage value of about several volts as shown in FIG. When it is determined that the welding voltage Vw is equal to or less than the short circuit determination reference value (set to about 10 V), the short circuit determination signal Ad is changed to a high level as shown in FIG. At the same time, as shown in FIG. 4D, the welding current Iw is energized, and the value thereof becomes a predetermined initial current value Ii. The initial current value Ii is set to a small current value of about 50A. The reason for setting the small current value is to prevent the tip of the welding wire from melting during a short-circuit period from time t2 to t3, which will be described later, and an initial arc generation period from time t3 to t4. If the tip of the wire melts during the short-circuit period, it welds and the welding wire cannot be pulled apart, resulting in a start failure. If the tip of the wire melts during the initial arc generation period, it will vary when the arc length of the initial arc is raised to a predetermined value, making it difficult to go to the steady arc. When the short circuit determination signal Ad changes to a high level (short circuit) at time t2, a reverse feed command is sent to the feed motor. However, since there is a time delay until the rotation of the feed motor reverses, the feed speed Fw decreases in a slope shape from time t2 and becomes zero at time t21 as shown in FIG. . Thereafter, the feed motor starts reverse rotation, but it takes time to absorb the play of the welding wire in the feed path of the welding torch by reverse feed. For this reason, as shown in FIG. 5C, the feeding speed Fw remains 0 during the times t21 to t3. The period from time t2 to t3 is a short circuit period.
同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは、時刻ｔ３からスロープ状に変化して負の値の後退送給速度となる。この時刻ｔ３直後に溶接ワイヤが母材から離れるので、初期アークが発生する。初期アークが発生すると、同図（Ｅ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖ程度のアーク電圧値に急増する。このために、溶接電圧Ｖｗが短絡判別基準値よりも大きくなるので、同図（Ｆ）に示すように、短絡判別信号ＡｄはＬｏｗレベル（アーク）に変化する。短絡判別信号ＡｄがＬｏｗレベルに変化した時点ｔ３から予め定めた遅延期間だけ経過した時刻ｔ４までが、初期アーク発生期間となる。この初期アーク発生期間中は、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗは上記の後退送給速度のままであるので、溶接ワイヤの後退送給が継続される。したがって、初期アークのアーク長は次第に長くなる。この遅延期間は、初期アークのアーク長が定常アークのアーク長と等しくなるように設定される。この遅延期間は、例えば１００ms程度である。初期アーク発生期間中は、同図（Ｄ）に示すように、溶接電流Ｉｗは上記の初期電流値Ｉｉのままである。 As shown in FIG. 6C, the feeding speed Fw changes in a slope shape from the time t3 and becomes a backward feeding speed having a negative value. Since the welding wire leaves the base material immediately after this time t3, an initial arc is generated. When the initial arc is generated, the welding voltage Vw rapidly increases to an arc voltage value of about several tens of volts as shown in FIG. For this reason, since the welding voltage Vw becomes larger than the short circuit determination reference value, the short circuit determination signal Ad changes to the low level (arc) as shown in FIG. The initial arc generation period is from time t3 when the short-circuit determination signal Ad changes to the low level to time t4 when a predetermined delay period has elapsed. During this initial arc generation period, as shown in FIG. 5C, the feeding speed Fw remains at the above-described backward feeding speed, so the backward feeding of the welding wire is continued. Therefore, the arc length of the initial arc is gradually increased. This delay period is set so that the arc length of the initial arc is equal to the arc length of the steady arc. This delay period is, for example, about 100 ms. During the initial arc generation period, the welding current Iw remains at the initial current value Ii as shown in FIG.
時刻ｔ４において上記の遅延期間が経過すると、同図（Ｃ）に示すように、送給速度Ｆｗはスロープ状に変化して正の値の定常送給速度となる。このために、溶接ワイヤは後退送給から再前進送給へと切り換えられる。時刻ｔ１〜ｔ４までがアークスタート期間となり、時刻ｔ４以降の期間が定常溶接期間となる。定常溶接期間になると、同図（Ｄ）に示すように、ピーク期間Ｔｐ中のピーク電流Ｉｐとベース期間Ｔｂ中のベース電流Ｉｂとの通電をパルス周期Ｔｆとして繰り返すことになる。同様に、同図（Ｅ）に示すように、ピーク電圧とベース電圧とを繰り返すことになる。定常溶接期間中のピーク電流Ｉｐ、ピーク期間Ｔｐ及びベース電流Ｉｂの設定方法については、上述した図１と同様である。また、アーク長制御のための周波数変調制御によってパルス周期Ｔｆがフィードバック制御されることも同様である。 When the above-described delay period elapses at time t4, as shown in FIG. 5C, the feeding speed Fw changes in a slope shape to a positive steady feeding speed. For this purpose, the welding wire is switched from backward feed to re-forward feed. The period from time t1 to t4 is the arc start period, and the period after time t4 is the steady welding period. In the steady welding period, as shown in FIG. 4D, the energization of the peak current Ip during the peak period Tp and the base current Ib during the base period Tb is repeated as the pulse period Tf. Similarly, the peak voltage and the base voltage are repeated as shown in FIG. The method for setting the peak current Ip, the peak period Tp, and the base current Ib during the steady welding period is the same as that in FIG. Similarly, the pulse period Tf is feedback controlled by frequency modulation control for arc length control.
図３は、上述した本発明の実施の形態に係るアークスタート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. 3 is a block diagram of a welding power source for carrying out the arc start control method according to the above-described embodiment 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（図示は省略）を入力として、後述する駆動信号Ｄｖに従ってインバータ制御による出力制御を行い、溶接電流Ｉｗ及び溶接電圧Ｖｗを出力する。この電源主回路ＰＭは、図示は省略するが、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コンデンサ、平滑された直流を上記の駆動信号Ｄｖに従って高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流をアーク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整流する２次整流器、整流された直流を平滑するリアクトルから構成される。溶接ワイヤ１は、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内を送給されて、母材２との間にアーク３が発生して溶接が行われる。溶接トーチ４は、ロボット（図示は省略）に搭載されている。
The power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) such as three-phase 200V as input, performs output control by inverter control according to a drive signal Dv described later, and outputs a welding current Iw and a welding voltage Vw. Although not shown, the power supply main circuit PM includes a primary rectifier that rectifies commercial power, a capacitor that smoothes the rectified direct current, an inverter circuit that converts the smoothed direct current into high-frequency alternating current according to the drive signal Dv, A high-frequency transformer that steps down the high-frequency alternating current to a voltage value suitable for arc welding, a secondary rectifier that rectifies the stepped-down high-frequency alternating current, and a reactor that smoothes the rectified direct current. The
溶接電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、溶接電圧検出信号Ｖｄを出力する。溶接電圧平均化回路ＶＡＶは、この溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、ローパスフィルタ等によって平均化して、溶接電圧平均値信号Ｖavを出力する。溶接電圧設定回路ＶＲは、予め定めた溶接電圧設定信号Ｖｒを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の溶接電圧設定信号Ｖｒと上記の溶接電圧平均値信号Ｖavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。Ｖ／Ｆコンバータ回路ＶＦは、この電圧誤差増幅信号Ｅｖに比例した周波数の信号に変換して、パルス周期信号Ｔfsを出力する。したがって、このパルス周期信号Ｔfsは、パルス周期ごとに短時間Ｈｉｇｈレベルになる信号である。ピーク期間回路ＴＰＳは、このパルス周期信号Ｔfsを入力として、この信号が短時間Ｈｉｇｈレベルに変化するごとに予め定めたピーク期間だけＨｉｇｈレベルになり、それ以降は次の短時間のＨｉｇｈレベルの信号が来るまではＬｏｗレベルになるピーク期間信号Ｔpsを出力する。このピーク期間信号Ｔpsは、ピーク期間中はＨｉｇｈレベルになり、ベース期間中はＬｏｗレベルになる信号である。 The welding voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a welding voltage detection signal Vd. The welding voltage averaging circuit VAV receives the welding voltage detection signal Vd as an input, averages it with a low-pass filter or the like, and outputs a welding voltage average value signal Vav. The welding voltage setting circuit VR outputs a predetermined welding voltage setting signal Vr. The voltage error amplification circuit EV amplifies an error between the welding voltage setting signal Vr and the welding voltage average value signal Vav, and outputs a voltage error amplification signal Ev. The V / F converter circuit VF converts the signal to a frequency proportional to the voltage error amplification signal Ev and outputs a pulse period signal Tfs. Therefore, the pulse cycle signal Tfs is a signal that becomes a high level for a short time every pulse cycle. The peak period circuit TPS receives this pulse period signal Tfs as an input, and becomes high level only for a predetermined peak period every time this signal changes to high level for a short time, and thereafter, the signal of high level for the next short time. A peak period signal Tps that is at a low level is output until. The peak period signal Tps is a signal that is at a high level during the peak period and is at a low level during the base period.
ロボット制御装置ＲＣは、予め教示された作業プログラムを記憶しており、この作業プログラムに従ってロボット（図示は省略）の動作を制御すると共に、溶接電源に対して溶接開始信号Ｓｔを出力する。 The robot controller RC stores a work program taught in advance, controls the operation of the robot (not shown) according to the work program, and outputs a welding start signal St to the welding power source.
短絡判別回路ＡＤは、上記の溶接電圧検出信号Ｖｄを入力として、その値が予め定めた短絡判別基準値以下になったことを判別すると、Ｈｉｇｈレベルとなる短絡判別信号Ａｄを出力する。アークスタート性判定回路ＢＤは、上記の溶接開始信号Ｓｔ及び上記の短絡判別信号Ａｄを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルに変化し他時点から最初に短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベル（短絡）になっている時間長さＴsiを計測して記憶し、上述したように、第１又は第２の指標を算出して、この指標に基づいてアークスタート性判定信号Ｂｄを出力する。このアークスタート性判定信号Ｂｄは、上述したように、アークスタート性が不良であると判定されたときはＨｉｇｈレベルにセットされる信号である。このアークスタート性判定信号Ｂｄは、溶接ワイヤの直径、材質、定常送給速度、溶接休止期間、ワークの種類等の溶接条件が変更されたときはＬｏｗレベルにリセットされる。 When the short-circuit determination circuit AD receives the welding voltage detection signal Vd and determines that the value is equal to or less than a predetermined short-circuit determination reference value, the short-circuit determination circuit AD outputs a short-circuit determination signal Ad that becomes a high level. The arc start property determination circuit BD receives the welding start signal St and the short circuit determination signal Ad, the welding start signal St changes to a high level, and the short circuit determination signal Ad is initially set to a high level (short circuit) from another time point. Is measured and stored, and as described above, the first or second index is calculated, and the arc start property determination signal Bd is output based on this index. As described above, the arc start property determination signal Bd is a signal that is set to a high level when it is determined that the arc start property is poor. This arc start property determination signal Bd is reset to the Low level when the welding wire diameter, material, steady feeding speed, welding pause period, workpiece type, and the like are changed.
アークスタート制御選択回路ＳＳは、通常アークスタート制御を選択するときはＨｉｇｈレベルとなり、リトラクトアークスタート制御を選択するときはＬｏｗレベルとなるアークスタート制御選択信号Ｓｓを出力する。このアークスタート制御選択信号Ｓｓは、上述したように、テスト溶接の結果に基づいて、溶接管理者がアークスタート制御の方式を選択するための信号である。アークスタート制御設定回路ＳＲは、このアークスタート制御選択信号Ｓｓ及び上記のアークスタート性判定信号Ｂｄを入力として、以下の処理を行い、アークスタート制御設定信号Ｓｒを出力する。
１）アークスタート制御選択信号ＳｓがＬｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）のときは、アークスタート制御設定信号ＳｒをＬｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）にして出力する。
２）アークスタート制御選択信号ＳｓがＨｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）であり、かつ、アークスタート性判定信号ＢｄがＬｏｗレベル（良好）であるときは、アークスタート制御設定信号ＳｒをＨｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）にして出力する。
３）アークスタート制御選択信号ＳｓがＨｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）であり、かつ、アークスタート性判定信号ＢｄがＨｉｇｈレベル（不良）であるときは、アークスタート制御設定信号ＳｒをＬｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）にして出力する。
The arc start control selection circuit SS outputs an arc start control selection signal Ss that is at a high level when the normal arc start control is selected and is at a low level when the retract arc start control is selected. As described above, the arc start control selection signal Ss is a signal for the welding manager to select an arc start control method based on the result of the test welding. The arc start control setting circuit SR receives the arc start control selection signal Ss and the arc start property determination signal Bd, performs the following processing, and outputs an arc start control setting signal Sr.
1) When the arc start control selection signal Ss is at a low level (retract arc start control), the arc start control setting signal Sr is output at a low level (retract arc start control).
2) When the arc start control selection signal Ss is at a high level (normal arc start control) and the arc start property determination signal Bd is at a low level (good), the arc start control setting signal Sr is set at a high level (normal). (Arc start control) and output.
3) When the arc start control selection signal Ss is at a high level (normal arc start control) and the arc start property determination signal Bd is at a high level (defective), the arc start control setting signal Sr is set at a low level (retract). (Arc start control) and output.
期間設定回路ＭＳは、上記の短絡判別信号Ａｄ、上記のピーク期間信号Ｔps、上記の溶接開始信号Ｓｔ及び上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒを入力として、以下のような処理を行い期間設定信号Ｍｓを出力する。
１）溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベル（開始）に変化すると、その値が１となる期間設定信号Ｍｓを出力する。すなわち、スローダウン送給期間中は１となる。
２）その後に、短絡判別信号ＡｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化すると、その値が２となる期間設定信号Ｍｓを出力する。すなわち、最初の短絡期間中は２となる。
３）アークスタート制御設定信号ＳｒがＨｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）であるときは、短絡判別信号ＡｄがＬｏｗレベル（アーク）に変化した後に、ピーク期間信号ＴpsがＨｉｇｈレベル（ピーク期間）のときその値が４となり、Ｌｏｗレベル（ベース期間）のときその値が５となる期間設定信号Ｍｓを出力する。
他方、アークスタート制御設定信号ＳｒがＬｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）であるときは、短絡判別信号ＡｄがＬｏｗレベル（アーク）に変化した時点でその値が３となり、それから遅延期間が経過した後にピーク期間信号ＴpsがＨｉｇｈレベル（ピーク期間）のときその値が４となり、Ｌｏｗレベル（ベース期間）のときその値が５となる期間設定信号Ｍｓを出力する。
したがって、通常アークスタート制御である図１の場合、この期間設定信号Ｍｓは、時刻ｔ１〜ｔ２のスローダウン送給期間中は１となり、時刻ｔ２〜ｔ３の最初の短絡期間中は２となり、時刻ｔ３以降のピーク期間Ｔｐ中は４となり、ベース期間Ｔｂ中は５となる。他方、リトラクトアークスタート制御である図２の場合、この期間設定信号Ｍｓは、時刻ｔ１〜ｔ２のスローダウン送給期間中は１となり、時刻ｔ２〜ｔ３の最初の短絡期間中は２となり、時刻ｔ３〜ｔ４の初期アーク発生期間中は３となり、時刻ｔ４以降のピーク期間Ｔｐ中は４となり、ベース期間Ｔｂ中は５となる。
The period setting circuit MS receives the short circuit determination signal Ad, the peak period signal Tps, the welding start signal St, and the arc start control setting signal Sr as input, and performs the following processing to set the period setting signal Ms. Is output.
1) When the welding start signal St changes to the high level (start), the period setting signal Ms whose value is 1 is output. That is, it is 1 during the slow-down feeding period.
2) After that, when the short circuit determination signal Ad changes to High level (short circuit), the period setting signal Ms whose value is 2 is output. That is, it is 2 during the first short circuit period.
3) When the arc start control setting signal Sr is at a high level (normal arc start control) and the peak period signal Tps is at a high level (peak period) after the short circuit determination signal Ad is changed to a low level (arc). The period setting signal Ms whose value is 4 and whose value is 5 when the level is Low (base period) is output.
On the other hand, when the arc start control setting signal Sr is at the low level (retract arc start control), the value becomes 3 when the short circuit determination signal Ad changes to the low level (arc), and after the delay period has elapsed. When the peak period signal Tps is at a high level (peak period), the value is 4, and when the peak period signal Tps is at a low level (base period), a period setting signal Ms is output.
Therefore, in the case of FIG. 1 which is normal arc start control, this period setting signal Ms becomes 1 during the slow-down feeding period from time t1 to t2, and becomes 2 during the first short-circuit period from time t2 to t3. It is 4 during the peak period Tp after t3, and 5 during the base period Tb. On the other hand, in the case of FIG. 2 which is the retract arc start control, the period setting signal Ms becomes 1 during the slow-down feeding period from time t1 to t2, and becomes 2 during the first short-circuit period from time t2 to t3. It becomes 3 during the initial arc generation period from t3 to t4, becomes 4 during the peak period Tp after time t4, and becomes 5 during the base period Tb.
ホットスタート電流設定回路ＩＨＲは、予め定めたホットスタート電流設定信号Ｉhrを出力する。初期電流設定回路ＩＩＲは、予め定めた初期電流設定信号Ｉirを出力する。スタート電流設定回路ＩＳＲは、上記のホットスタート電流設定信号Ｉhr、上記の初期電流設定信号Ｉir及び上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒを入力として、Ｓｒ＝Ｈｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）のときはホットスタート電流設定信号Ｉhrをスタート電流設定信号Ｉsrとして出力し、Ｓｒ＝Ｌｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）のときは初期電流設定信号Ｉirをスタート電流設定信号Ｉsrとして出力する。ピーク電流設定回路ＩＰＲは、予め定めたピーク電流設定信号Ｉprを出力する。ベース電流設定回路ＩＢＲは、予め定めたベース電流設定信号Ｉbrを出力する。 The hot start current setting circuit IHR outputs a predetermined hot start current setting signal Ihr. The initial current setting circuit IIR outputs a predetermined initial current setting signal Iir. The start current setting circuit ISR receives the hot start current setting signal Ihr, the initial current setting signal Iir and the arc start control setting signal Sr as input, and is hot when Sr = High level (normal arc start control). The start current setting signal Ihr is output as the start current setting signal Isr. When Sr = Low level (retract arc start control), the initial current setting signal Iir is output as the start current setting signal Isr. The peak current setting circuit IPR outputs a predetermined peak current setting signal Ipr. The base current setting circuit IBR outputs a predetermined base current setting signal Ibr.
電流設定回路ＩＲは、上記のピーク電流設定信号Ｉpr、上記のベース電流設定信号Ｉbr、上記のスタート電流設定信号Ｉsr及び上記の期間設定信号Ｍｓを入力として、期間設定信号Ｍｓ＝１〜３のときはスタート電流設定信号Ｉsrを電流設定信号Ｉｒとして出力し、Ｍｓ＝４のときはピーク電流設定信号Ｉprを電流設定信号Ｉｒとして出力し、Ｍｓ＝５のときはベース電流設定信号Ｉbrを電流設定信号Ｉｒとして出力する。 The current setting circuit IR receives the peak current setting signal Ipr, the base current setting signal Ibr, the start current setting signal Isr, and the period setting signal Ms, and when the period setting signal Ms = 1 to 3. Outputs the start current setting signal Isr as the current setting signal Ir, outputs the peak current setting signal Ipr as the current setting signal Ir when Ms = 4, and outputs the base current setting signal Ibr as the current setting signal when Ms = 5. Output as Ir.
溶接電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、溶接電流検出信号Ｉｄを出力する。電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流設定信号Ｉｒと上記の溶接電流検出信号Ｉｄとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。駆動回路ＤＶは、この電流誤差増幅信号Ｅｉ及び上記の溶接開始信号Ｓｔを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときは電流誤差増幅信号Ｅｉに基づいてＰＷＭ変調制御を行い、上記のインバータ回路を駆動するための駆動信号Ｄｖを出力し、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルのときは駆動信号Ｄｖの出力を停止する。 The welding current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a welding current detection signal Id. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the current setting signal Ir and the welding current detection signal Id, and outputs a current error amplification signal Ei. The drive circuit DV receives the current error amplification signal Ei and the welding start signal St, and performs PWM modulation control based on the current error amplification signal Ei when the welding start signal St is at a high level. Drive signal Dv is output, and when the welding start signal St is at a low level, output of the drive signal Dv is stopped.
送給速度設定回路ＦＲは、上記のアークスタート制御設定信号Ｓｒ及び上記の期間設定信号Ｍｓを入力として、以下の処理を行い、送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
１）Ｓｒ＝Ｈｉｇｈレベル（通常アークスタート制御）であり、Ｍｓ＝１のときは予め定めたスローダウン送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力し、Ｍｓ≧２のときは予め定めた定常送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力する。
２）Ｓｒ＝Ｌｏｗレベル（リトラクトアークスタート制御）であり、Ｍｓ＝１のときは予め定めたスローダウン送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力し、Ｍｓ＝２〜３のときは予め定めた後退送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力し、Ｍｓ≧４のときは予め定めた定常送給速度を送給速度設定信号Ｆｒとして出力する。
The feeding speed setting circuit FR receives the arc start control setting signal Sr and the period setting signal Ms as input, performs the following processing, and outputs a feeding speed setting signal Fr.
1) Sr = High level (normal arc start control). When Ms = 1, a predetermined slow-down feed speed is output as a feed speed setting signal Fr. When Ms ≧ 2, a predetermined steady state is output. The feeding speed is output as a feeding speed setting signal Fr.
2) Sr = Low level (retract arc start control). When Ms = 1, a predetermined slow-down feed speed is output as a feed speed setting signal Fr, and when Ms = 2 to 3, a predetermined speed is set. The reverse feed speed is output as the feed speed setting signal Fr. When Ms ≧ 4, the predetermined steady feed speed is output as the feed speed setting signal Fr.
送給制御回路ＦＣは、上記の送給速度設定信号Ｆｒ及び上記の溶接開始信号Ｓｔを入力として、溶接開始信号ＳｔがＨｉｇｈレベルのときは溶接ワイヤ１を送給速度設定信号Ｆｒによって定まる速度で送給するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力し、溶接開始信号ＳｔがＬｏｗレベルのときは送給を停止するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給モータＷＭに出力する。
The feed control circuit FC receives the feed speed setting signal Fr and the welding start signal St, and when the welding start signal St is at a high level, the
上述した実施の形態では、リトラクトアークスタート制御の場合を示す図２において、時刻ｔ１〜ｔ２の溶接ワイヤを母材に接触させる動作を前進送給によって行っているが、ロボットを動作させて溶接トーチを前進移動させて行うようにしても良い。同様に、時刻ｔ２〜ｔ４の溶接ワイヤを母材から引き離す動作を後退送給によって行っているが、ロボットを動作させて溶接トーチを後退移動させて行うようにしても良い。上述した実施の形態では、消耗電極パルスアーク溶接の場合を例示したが、炭酸ガスアーク溶接、マグ溶接、ミグ溶接、交流消耗電極アーク溶接、交流消耗電極パルスアーク溶接等の消耗電極アーク溶接全般に適用することができる。また、１つのワークに異なる溶接条件で溶接する複数の溶接個所がある場合には、各溶接個所ごとにアークスタート性判定信号Ｂｄの値を算出及び記憶するようにすれば良い。さらに、アークスタート性判定信号Ｂｄによって通常アークスタート制御からリトラクトアークスタート制御に切り換えられた情報を、ロボット制御装置ＲＣに送信して、作業プログラムに反映させるようにしても良い。 In the embodiment described above, in FIG. 2 showing the case of the retract arc start control, the operation of bringing the welding wire from time t1 to t2 into contact with the base material is performed by forward feeding. However, the welding torch is operated by operating the robot. You may make it carry out by moving forward. Similarly, the operation of pulling the welding wire at times t2 to t4 away from the base material is performed by backward feeding. However, the welding torch may be moved backward by operating the robot. In the above-described embodiment, the case of consumable electrode pulse arc welding has been exemplified. However, the present invention is applicable to consumable electrode arc welding in general such as carbon dioxide arc welding, mag welding, MIG welding, AC consumable electrode arc welding, AC consumable electrode pulse arc welding and the like. can do. Further, when there are a plurality of welding locations where one workpiece is welded under different welding conditions, the value of the arc start property determination signal Bd may be calculated and stored for each welding location. Further, the information switched from the normal arc start control to the retract arc start control by the arc start property determination signal Bd may be transmitted to the robot controller RC and reflected in the work program.
以下、上述した実施の形態の作用効果について説明する。
１）溶接対称となるワーク（母材）が決まり、これに対応した溶接ワイヤの直径、材質、定常送給速度、溶接休止期間等の溶接条件が設定される。
２）上記のワークに対して上記の溶接条件によってテスト溶接を行い、アークスタート制御の方式を通常アークスタート制御にするか、リトラクトアークスタート制御にするかを決定する。この決定に従い、図３で上述したアークスタート制御選択回路ＳＳのアークスタート制御選択信号Ｓｓを、通常アークスタート制御を選択するときはＨｉｇｈレベルに設定し、リトラクトアークスタート制御を選択するときはＬｏｗレベルに設定する。
３）上記のワークに対して上記の溶接条件によって実溶接施工を繰り返して行う。このときに、上記のアークスタート制御選択信号ＳｓがＬｏｗレベルであるときは、リトラクトアークスタート制御による溶接を常に繰り返す。他方、上記のアークスタート制御選択信号ＳｓがＨｉｇｈレベルであるときは、図３で上述したアークスタート性判定信号ＢｄがＬｏｗレベル（良好）である限り通常アークスタート制御による溶接を繰り返し、アークスタート性判定信号ＢｄがＨｉｇｈレベル（不良）にセットされるとリトラクトアークスタート制御に自動的に切り換えてそれ以降の溶接を繰り返す。
Hereinafter, the operational effects of the above-described embodiment will be described.
1) A workpiece (base material) that is symmetrical to welding is determined, and welding conditions such as the diameter, material, steady feeding speed, and welding pause period corresponding to the workpiece are set.
2) Test welding is performed on the workpiece under the above welding conditions to determine whether the arc start control method is the normal arc start control or the retract arc start control. In accordance with this determination, the arc start control selection signal Ss of the arc start control selection circuit SS described above with reference to FIG. 3 is set to the high level when selecting the normal arc start control, and the low level when selecting the retract arc start control. Set to.
3) The actual welding work is repeatedly performed on the above workpiece under the above welding conditions. At this time, if the arc start control selection signal Ss is at a low level, welding by the retract arc start control is always repeated. On the other hand, when the arc start control selection signal Ss is at a high level, as long as the arc start property determination signal Bd described above with reference to FIG. When the determination signal Bd is set to a high level (defect), the control is automatically switched to the retract arc start control and the subsequent welding is repeated.
上述した実施の形態によれば、通常アークスタート制御によって溶接施工を行っている場合に、アークスタート性の良否を示す指標（アークスタート性判定信号Ｂｄ）に基づいて、通常アークスタート制御を継続するか、リトラクトアークスタート制御に切り換えるかを自動判別することができる。したがって、アークスタート制御の切り換えを、客観的な基準に基づいて行うことができるので、溶接品質を均一化することができる。さらには、この切り換えは自動的に行われるので、特別な工数を必要としない。 According to the above-described embodiment, when welding is being performed by the normal arc start control, the normal arc start control is continued based on the index (arc start property determination signal Bd) indicating the quality of the arc start property. Or whether to switch to retract arc start control can be automatically determined. Therefore, since the arc start control can be switched based on an objective standard, the welding quality can be made uniform. Furthermore, since this switching is performed automatically, no special man-hours are required.
１ 溶接ワイヤ
２ 母材
３ アーク
４ 溶接トーチ
５ 送給ロール
ＡＤ 短絡判別回路
Ａｄ 短絡判別信号
ＢＤ アークスタート性判定回路
Ｂｄ アークスタート性判定信号
ＤＶ 駆動回路
Ｄｖ 駆動信号
ＥＩ 電流誤差増幅回路
Ｅｉ 電流誤差増幅信号
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
Ｉｂ ベース電流
ＩＢＲ ベース電流設定回路
Ｉbr ベース電流設定信号
ＩＤ 溶接電流検出回路
Ｉｄ 溶接電流検出信号
Ｉｈ ホットスタート電流
ＩＨＲ ホットスタート電流設定回路
Ｉhr ホットスタート電流設定信号
Ｉｉ 初期電流値
ＩＩＲ 初期電流設定回路
Ｉir 初期電流設定信号
Ｉｐ ピーク電流
ＩＰＲ ピーク電流設定回路
Ｉpr ピーク電流設定信号
ＩＲ 電流設定回路
Ｉｒ 電流設定信号
ＩＳＲ スタート電流設定回路
Ｉsr スタート電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＭＳ 期間設定回路
Ｍｓ 期間設定信号
ＰＭ 電源主回路
ＲＣ ロボット制御装置
ＳＲ アークスタート制御設定回路
Ｓｒ アークスタート制御設定信号
ＳＳ アークスタート制御選択回路
Ｓｓ アークスタート制御選択信号
Ｓｔ 溶接開始信号
Ｔｂ ベース期間
Ｔｆ パルス周期
Ｔfs パルス周期信号
Ｔｐ ピーク期間
ＴＰＳ ピーク期間回路
Ｔps ピーク期間信号
Ｔsi 最初の短絡期間
Ｔｔ 基準時間
ＶＡＶ 溶接電圧平均化回路
Ｖav 溶接電圧平均値信号
ＶＤ 溶接電圧検出回路
Ｖｄ 溶接電圧検出信号
ＶＦ Ｖ／Ｆコンバータ回路
ＶＲ 溶接電圧設定回路
Ｖｒ 溶接電圧設定信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＭ 送給モータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Welding wire 2 Base material 3 Arc 4 Welding torch 5 Feed roll AD Short circuit determination circuit Ad Short circuit determination signal BD Arc start property determination circuit Bd Arc start property determination signal DV Drive circuit Dv Drive signal EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification Signal EV Voltage error amplification circuit Ev Voltage error amplification signal FC Feed control circuit Fc Feed control signal FR Feed speed setting circuit Fr Feed speed setting signal Fw Feed speed Ib Base current IBR Base current setting circuit Ibr Base current setting signal ID welding current detection circuit Id welding current detection signal Ih hot start current IHR hot start current setting circuit Ihr hot start current setting signal Ii initial current value IIR initial current setting circuit Iir initial current setting signal Ip peak current IPR peak current setting circuit Ipr peak Current setting signal IR Current setting circuit Ir Current setting signal ISR Start current setting circuit Isr Start current setting signal Iw Welding current MS Period setting circuit Ms Period setting signal PM Power supply main circuit RC Robot controller SR Arc start control setting circuit Sr Arc start control setting signal SS Arc start control selection circuit Ss Arc start control selection signal St Welding start signal Tb Base period Tf Pulse period Tfs Pulse period signal Tp Peak period TPS Peak period circuit Tps Peak period signal Tsi First short-circuit period Tt Reference time VAV Welding voltage averaging circuit Vav Welding voltage average value Signal VD Welding voltage detection circuit Vd Welding voltage detection signal VF V / F converter circuit VR Welding voltage setting circuit Vr Welding voltage setting signal Vw Welding voltage WM Feeding motor
Claims (3)
前記通常アークスタート制御を複数回行ってアークスタート性の良否を示す指標を算出し、この指標に基づいてアークスタート制御の方式を前記通常アークスタート制御から前記リトラクトアークスタート制御に切り換える
ことを特徴とするアークスタート制御方法。 At the start of welding, normal arc start control in which a welding wire is brought into contact with a base material to generate a steady arc, and the welding wire is once brought into contact with the base material and then separated, and after the initial arc is generated by this separation, the steady state is generated. In the arc start control method comprising a retract arc start control for transition to an arc, and welding by switching between the normal arc start control and the retract arc start control,
The normal arc start control is performed a plurality of times to calculate an index indicating whether the arc start performance is good or not, and the arc start control method is switched from the normal arc start control to the retract arc start control based on the index. Arc start control method.
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。 The index is a ratio of the number of times that the first short circuit at the time of arc start is equal to or greater than the reference time in the unit arc start frequency,
The arc start control method according to claim 1.
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。 The indicator is the average time of the first short circuit at the time of arc start,
The arc start control method according to claim 1.
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| JP2015096268A (en) * | 2013-11-15 | 2015-05-21 | 株式会社ダイヘン | Arc welding method |
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