JP2018108604A - 交流パルスアーク溶接の出力制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
溶接ワイヤを送給し、電極マイナス極性ピーク期間中は電極マイナス極性ピーク電流を通電し、続けて電極プラス極性ピーク期間中は電極プラス極性ピーク電流を通電し、続けて電極プラス極性ベース期間中は電極プラス極性ベース電流を通電し、続けて電極マイナス極性ベース期間中は電極マイナス極性ベース電流を通電し、これらの溶接電流の通電を1周期として繰り返して溶接する交流パルスアーク溶接の出力制御方法において、
溶接電圧を制御する電圧フィードバック制御と、電極マイナス極性電流比率を制御する比率フィードバック制御とを併用する溶接電源の出力制御を行う、
ことを特徴とする交流パルスアーク溶接の出力制御方法である。
ことを特徴とする請求項1に記載の交流パルスアーク溶接の出力制御方法である。
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の交流パルスアーク溶接の出力制御方法である。
ことを特徴とする請求項3に記載の交流パルスアーク溶接の出力制御方法である。
ことを特徴とする請求項3に記載の交流パルスアーク溶接の出力制御方法である。
前記比率フィードバック制御は、算出された前記電極マイナス極性電流比率が予め定めた電極マイナス極性電流比率設定信号と等しくなるように前記電極マイナス極性ベース電流を制御する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の交流パルスアーク溶接の出力制御方法である。
図1は、本発明の実施の形態1に係る交流パルスアーク溶接の出力制御方法を示す電流・電圧波形図である。同図(A)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(B)は溶接電圧Vwの時間変化を示す。以下、同図を参照して説明する。
1)溶接電圧Vwの絶対値を検出する。
2)検出値をローパスフィルタに通すことによって溶接電圧平滑地Vavを算出する。ローパスフィルタのカットオフ周波数は1〜5Hz程度である。
3)溶接電圧平滑地Vavと予め定めた電圧設定値Vrとの電圧誤差増幅値Ev=G・(Vav−Vr)を算出する。ここで、Gは予め定めた増幅率である。
4)第n回目の周期の開始時点(時刻t2の電極マイナス極性ピーク期間Tpnの開始時点)において、周期Tf(n)=Tf(n-1)+Evによって第n回目の周期の時間長さを算出する。ここで、Tf(n)は第n回目の周期の時間長さであり、Tf(n-1)は第n−1回目の周期の時間長さである。
Ta=Tb+Tbn及びa=Tbn/TaとしてTa及びaを定義すると、以下が成立する。
Tb=(1−a)・Ta及びTbn=a・Taとなる。
1)第n回目の周期の開始時点(時刻t2の電極マイナス極性ピーク期間Tpnの開始時点)において、上述した電圧フィードバック制御によって第n回目の周期tf(n)の時間長さが算出される。
2)Ta=Tf(n)−Tpn−Tpを算出する。Tpn及びTpは所定値である。
3)時刻t2〜t3の電極マイナス極性ピーク期間Tpn中は、Sn=∫|Iw|・dtの積分を行う。
4)時刻t3〜t4の電極プラス極性ピーク期間Tp中は、Sp=∫Iw・dtの積分を行う。
5)時刻t4の電極プラス極性ベース期間Tbの開始時点において、以下の演算を行う。Ib及びIbnは所定値(絶対値)である。
Rn=(Sn+Ibn・a・Ta)/(Sn+Sp+Ib・(1−a)・Ta+Ibn・a・Ta)
上式において、RnをRnrに置換して、aによって整理すると、下式となる。Rnrは設定値である。
a=(Rnr・Sn+Rnrnr・Sp+Rnr・Ib・Ta−Sn)/(Ta・(Ibn+Rnr・Ib+Rnr・Ibn)) …(1)式
6)Tb=(1−a)・Ta及びTbn=a・Taを算出する。
1)第n回目の周期の開始時点(時刻t2の電極マイナス極性ピーク期間Tpnの開始時点)において、上述した電圧フィードバック制御によって第n回目の周期tf(n)の時間長さが算出される。
2)Tbn=Tf−Tpn−Tp−Tbを算出する。Tpn、Tp及びTbは所定値である。
3)時刻t2〜t3の電極マイナス極性ピーク期間Tpn中は、Sn=∫|Iw|・dtの積分を行う。
4)時刻t3〜t4の電極プラス極性ピーク期間Tp中は、Sp=∫Iw・dtの積分を行う。
5)時刻t4の電極プラス極性ベース期間Tbの開始時点において、以下の演算を行う。Ibは所定値である。
Rn=(Sn+Ibn・Tbn)/(Sn+Sp+Ib・Tb+Ibn・Tbn)
上式において、RnをRnrに置換して、Ibnによって整理すると、下式となる。Rnrは設定値である。
Ibn=(Rnr・Sn+rnr・Sp+Rnr・Ib・Tb−Sn)/(Tbn−Rnr・Tbn) …(2)式
実施の形態2の発明は、溶接電流の検出信号から電極マイナス極性電流比率を算出し、比率フィードバック制御は、算出された電極マイナス極性電流比率が予め定めた電極マイナス極性電流比率設定信号と等しくなるように電極マイナス極性ベース電流を制御するものである。
1)溶接中に、単位時間又は所定周期(以下、所定期間という)ごとに、実際の溶接電流Iwの検出信号Idから電極マイナス極性電流比率を算出する。
2)所定期間ごとに、予め定めた電極マイナス極性電流比率設定信号Rnr(+)と電極マイナス極性電流比率算出信号Rnd(−)との比率誤差増幅値Ehを算出する。
3)所定期間ごとに、電極マイナス極性ベース電流設定信号Ibnrの値を比率誤差増幅値Ehだけ修正する(比率誤差増幅値Ehを積分して修正する)。
2 母材
3 アーク
4 溶接トーチ
5 送給ロール
DV 駆動回路
Eh 比率誤差増幅値
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
EN 電極マイナス極性
EP 電極プラス極性
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 電極プラス極性ベース電流
Ibn 電極マイナス極性ベース電流
IBNR 電極マイナス極性ベース電流設定回路
Ibnr 電極マイナス極性ベース電流設定信号
IBR 電極プラス極性ベース電流設定回路
Ibr 電極プラス極性ベース電流設定信号
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
INT インバータトランス
INV インバータ回路
Ip 電極プラス極性ピーク電流
Ipn 電極マイナス極性ピーク電流
IPNR 電極マイナス極性ピーク電流設定回路
Ipnr 電極マイナス極性ピーク電流設定信号
IPR 電極プラス極性ピーク電流設定回路
Ipr 電極プラス極性ピーク電流設定信号
Ir 電流設定信号
Iw 溶接電流
Nd 電極マイナス極性駆動信号
NTR 電極マイナス極性トランジスタ
Pd 電極プラス極性駆動信号
PTR 電極プラス極性トランジスタ
RF 比率フィードバック制御回路
RF2 第2比率フィードバック制御回路
RF3 第3比率フィードバック制御回路
Rn 電極マイナス極性電流比率
RND 電極マイナス極性電流比率算出回路
Rnd 電極マイナス極性電流比率算出信号
RNR 電極マイナス極性電流比率設定回路
Rnr 電極マイナス極性電流比率設定信号
Sav 所定期間中の電流検出信号(絶対値)の積分地
Sen 所定期間中のEN期間のみの電流検出信号(絶対値)の積分地
SN 電極マイナス極性ピーク電流積分回路
Sn 電極マイナス極性ピーク電流積分信号
SP 電極プラス極性ピーク電流積分回路
Sp 電極プラス極性ピーク電流積分信号
SW 切換回路
Tb 電極プラス極性ベース期間
Tbn 電極マイナス極性ベース期間
TBNR 電極マイナス極性ベース期間設定回路
Tbnr 電極マイナス極性ベース期間設定信号
TBR 電極プラス極性ベース期間設定回路
Tbr 電極プラス極性ベース期間設定信号
Tf 周期信号
TM タイマ回路
Tm タイマ信号
Tp 電極プラス極性ピーク期間
Tpn 電極マイナス極性ピーク期間
TPNR 電極マイナス極性ピーク期間設定回路
Tpnr 電極マイナス極性ピーク期間設定信号
TPR 電極プラス極性ピーク期間設定回路
Tpr 電極プラス極性ピーク期間設定信号
VAV 電圧平滑回路
Vav 溶接電圧平滑信号
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
VF 電圧フィードバック制御回路
VR 電圧設定回路
Vr 電圧設定信号
Vw 溶接電圧
WL リアクトル
WM ワイヤ送給モータ
Claims (6)
- 溶接ワイヤを送給し、電極マイナス極性ピーク期間中は電極マイナス極性ピーク電流を通電し、続けて電極プラス極性ピーク期間中は電極プラス極性ピーク電流を通電し、続けて電極プラス極性ベース期間中は電極プラス極性ベース電流を通電し、続けて電極マイナス極性ベース期間中は電極マイナス極性ベース電流を通電し、これらの溶接電流の通電を1周期として繰り返して溶接する交流パルスアーク溶接の出力制御方法において、
溶接電圧を制御する電圧フィードバック制御と、電極マイナス極性電流比率を制御する比率フィードバック制御とを併用する溶接電源の出力制御を行う、
ことを特徴とする交流パルスアーク溶接の出力制御方法。 - 前記電圧フィードバック制御は、前記周期を変化させて前記溶接電圧を制御する、
ことを特徴とする請求項1に記載の交流パルスアーク溶接の出力制御方法。 - 前記比率フィードバック制御は、前記溶接電流の波形パラメータの少なくとも1つを変化させて前記電極マイナス極性電流比率を制御する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の交流パルスアーク溶接の出力制御方法。 - 前記波形パラメータは、前記電極プラス極性ベース期間及び前記電極マイナス極性ベース期間の時間長さである、
ことを特徴とする請求項3に記載の交流パルスアーク溶接の出力制御方法。 - 前記波形パラメータは、前記電極マイナス極性ベース電流である、
ことを特徴とする請求項3に記載の交流パルスアーク溶接の出力制御方法。 - 前記溶接電流の検出信号から電極マイナス極性電流比率を算出し、
前記比率フィードバック制御は、算出された前記電極マイナス極性電流比率が予め定めた電極マイナス極性電流比率設定信号と等しくなるように前記電極マイナス極性ベース電流を制御する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の交流パルスアーク溶接の出力制御方法。
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