JP2018192526A - Ac non-consumable electrode arc-welding control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、交流の溶接電流を通電して溶接する交流非消耗電極アーク溶接制御方法に関するものである。 The present invention relates to an AC non-consumable electrode arc welding control method for performing welding by energizing an AC welding current.
交流非消耗電極アーク溶接には、交流ティグ溶接、交流プラズマアーク溶接等がある。交流非消耗電極アーク溶接では、電極にタングステン電極等の非消耗電極を使用し、アルゴンガス等のシールドガスによって大気から遮蔽した状態中で、交流の溶接電流を通電してアークを発生させて溶接を行う。交流の溶接電流は、電極マイナス極性期間中の電極マイナス極性電流と電極プラス極性期間中の電極プラス極性電流とから形成される。電極マイナス極性と電極プラス極性とが交互に繰り返されることになり、電極マイナス極性と電極プラス極性とで1周期となる。 AC non-consumable electrode arc welding includes AC TIG welding, AC plasma arc welding, and the like. In AC non-consumable electrode arc welding, a non-consumable electrode such as a tungsten electrode is used as an electrode, and welding is performed by generating an arc by energizing an AC welding current in a state shielded from the atmosphere by a shielding gas such as argon gas. I do. The AC welding current is formed from an electrode negative polarity current during the electrode negative polarity period and an electrode positive polarity current during the electrode positive polarity period. The electrode minus polarity and the electrode plus polarity are alternately repeated, and the electrode minus polarity and the electrode plus polarity form one cycle.
交流非消耗電極アーク溶接は主にアルミニウムの溶接に使用される。母材であるアルミニウム材の表面には酸化皮膜があり、これを除去しなければ良好な溶接を行うことができない。交流非消耗電極アーク溶接では、電極プラス極性期間中は母材表面に陰極点が形成される。この陰極点が形成されるときのエネルギーによって酸化皮膜が除去される作用(クリーニング作用)が働く。すなわち、交流非消耗電極アーク溶接では、電極プラス極性期間を設けることによってクリーニング作用を働かせて酸化皮膜を除去している。このときに、電極プラス極性期間は非消耗電極の消耗が速いので、適正なクリーニング幅を確保することができる最短期間に設定される。1周期に占める電極マイナス極性期間の時間比率は70%程度である。以下の説明では、非消耗電極のことを単に電極と記載する場合もある。 AC non-consumable electrode arc welding is mainly used for aluminum welding. There is an oxide film on the surface of the aluminum material, which is a base material, and good welding cannot be performed unless this is removed. In AC non-consumable electrode arc welding, a cathode spot is formed on the surface of the base material during the electrode positive polarity period. The action (cleaning action) of removing the oxide film works by the energy when the cathode spot is formed. That is, in AC non-consumable electrode arc welding, an oxide film is removed by providing a cleaning action by providing an electrode positive polarity period. At this time, since the non-consumable electrode is consumed quickly, the electrode positive polarity period is set to the shortest period in which an appropriate cleaning width can be secured. The time ratio of the electrode negative polarity period in one cycle is about 70%. In the following description, the non-consumable electrode may be simply referred to as an electrode.
特許文献1の発明では、交流ティグ溶接において、平均電流設定値、電極マイナス極性期間比率設定値及び電極マイナス極性期間設定値を入力として電極マイナス極性電流設定値、電極プラス極性電流設定値及び電極プラス極性期間設定値を算出して、溶接電流の波形パラメータを決定するものである。
In the invention of
溶接電源と溶接トーチ(アーク発生個所)とを接続する溶接ケーブルが数mと短い場合には、溶接ケーブルのインダクタンス値が小さいために、設定された溶接電流波形と実際に通電する溶接電流の波形とは略一致する。 When the welding cable connecting the welding power source and the welding torch (arc generation location) is as short as several meters, the welding cable's inductance value is small, so the set welding current waveform and the waveform of the welding current that is actually energized Is almost identical.
しかし、溶接ケーブルの長さが10m以上となる場合、時には50mになる場合もあり、このような場合には溶接ケーブルのインダクタンス値が大きくなる。通電路のインダクタンス値が大きくなると溶接電流の変化速度が緩やかになるために、設定された溶接電流波形と実際に通電する溶接電流の波形とが異なるようになる。この結果、平均電流設定値に比べて通電する溶接電流の平均値が小さくなる。溶接電流の平均値は溶け込み深さと相関するので、溶接電流の平均値が小さくなると溶け込み深さが小さくなり、溶接品質が悪くなる。 However, when the length of the welding cable is 10 m or more, sometimes it may be 50 m. In such a case, the inductance value of the welding cable increases. As the inductance value of the current path increases, the rate of change of the welding current becomes slower, so that the set welding current waveform and the waveform of the welding current that is actually energized differ. As a result, the average value of the welding current to be energized is smaller than the average current set value. Since the average value of the welding current correlates with the penetration depth, when the average value of the welding current becomes small, the penetration depth becomes small and the welding quality deteriorates.
そこで、本発明では、溶接ケーブルが長い場合でも、通電する溶接電流の平均値が平均電流設定値と常に等しくなる非消耗電極アーク溶接制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a non-consumable electrode arc welding control method in which the average value of the welding current that is energized is always equal to the average current set value even when the welding cable is long.
上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
電極マイナス極性期間中の電極マイナス極性電流及び電極プラス極性期間中の電極プラス極性電流から形成される交流の溶接電流を通電して溶接する交流非消耗電極アーク溶接制御方法において、
前記溶接電流の絶対値の平均値を検出し、
前記平均値が予め定めた平均電流設定値と等しくなるように前記溶接電流の振幅を変化させる振幅制御を行う、
ことを特徴とする交流非消耗電極アーク溶接制御方法である。
In order to solve the above-described problems, the invention of
In the AC non-consumable electrode arc welding control method of conducting welding by passing an AC welding current formed from an electrode negative polarity current during an electrode negative polarity period and an electrode positive polarity current during an electrode positive polarity period,
Detecting an average value of the absolute value of the welding current;
Amplitude control is performed to change the amplitude of the welding current so that the average value is equal to a predetermined average current setting value.
An AC non-consumable electrode arc welding control method characterized by the above.
請求項2の発明は、前記平均値と前記平均電流設定値との差の絶対値が基準値以上のときにのみ前記振幅制御を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法である。
The invention according to
The AC non-consumable electrode arc welding control method according to
請求項3の発明は、前記振幅制御を、アークスタートから所定期間中だけ行う、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法である。
The invention according to claim 3 performs the amplitude control only during a predetermined period from the arc start.
The AC non-consumable electrode arc welding control method according to
請求項4の発明は、溶接中の電極マイナス極性比率を検出し、
前記電極マイナス極性比率が予め定めた設定値と等しくなるように前記溶接電流の波形パラメータを変化させる波形制御を行う、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法である。
The invention of claim 4 detects the electrode negative polarity ratio during welding,
Waveform control is performed to change the waveform parameter of the welding current so that the electrode negative polarity ratio becomes equal to a predetermined set value.
It is an alternating current non-consumable electrode arc welding control method of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
請求項5の発明は、前記電極マイナス極性比率は、1周期に占める前記電極マイナス極性期間の時間比率である、
ことを特徴とする請求項4に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法である。
In the invention of
The AC non-consumable electrode arc welding control method according to claim 4.
請求項6の発明は、前記電極マイナス極性比率は、前記溶接電流(絶対値)の1周期の積分値に占める前記電極マイナス極性電流(絶対値)の積分値の比率である、
ことを特徴とする請求項4に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法である。
In the invention of claim 6, the electrode negative polarity ratio is a ratio of an integrated value of the electrode negative polarity current (absolute value) to an integrated value of one cycle of the welding current (absolute value).
The AC non-consumable electrode arc welding control method according to claim 4.
請求項7の発明は、前記波形制御を、アークスタートから所定期間中だけ行う、
ことを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法である。
The invention of claim 7 performs the waveform control only during a predetermined period from the arc start.
It is an alternating current non-consumable electrode arc welding control method of any one of Claims 4-6 characterized by the above-mentioned.
請求項8の発明は、前記溶接電流の周期を検出し、
前記周期が予め定めた設定値と等しくなるように前記溶接電流の波形パラメータを変化させる周期制御を行う、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法である。
The invention of claim 8 detects the cycle of the welding current,
Performing cycle control to change the waveform parameter of the welding current so that the cycle is equal to a predetermined set value;
It is an alternating current non-consumable electrode arc welding control method of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
本発明によれば、溶接ケーブルが長い場合でも、通電する溶接電流の平均値が平均電流設定値と常に等しくなる。このために、高品質の溶接が可能となる。 According to the present invention, even when the welding cable is long, the average value of the welding current that is energized is always equal to the average current set value. For this reason, high quality welding becomes possible.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[実施の形態1]
図1は、本発明の実施の形態1に係る交流非消耗電極アーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において、極性切換時に数百Vの高電圧を印加する回路については、図示は省略している。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。
[Embodiment 1]
1 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out an AC non-consumable electrode arc welding control method according to
インバータ回路INVは、3相200V等の交流商用電源(図示は省略)を入力として、整流及び平滑した直流電圧を、後述する電流誤差増幅信号Eiによるパルス幅変調制御によってインバータ制御を行い、高周波交流を出力する。 The inverter circuit INV receives an AC commercial power source (not shown) such as a three-phase 200V as an input, performs inverter control by pulse width modulation control using a current error amplification signal Ei, which will be described later, and rectifies and smoothes a DC voltage. Is output.
インバータトランスINTは、高周波交流電圧をアーク溶接に適した電圧値に降圧する。 The inverter transformer INT steps down the high-frequency AC voltage to a voltage value suitable for arc welding.
2次整流器D2a〜D2dは、降圧された高周波交流を直流に整流する。 The secondary rectifiers D2a to D2d rectify the stepped-down high-frequency alternating current into direct current.
電極プラス極性トランジスタPTRは後述する電極プラス極性駆動信号Pdによってオン状態になり、溶接電源の出力は電極プラス極性EPになる。電極マイナス極性トランジスタNTRは後述する電極マイナス極性駆動信号Ndによってオン状態になり、溶接電源の出力は電極マイナス極性ENになる。 The electrode plus polarity transistor PTR is turned on by an electrode plus polarity drive signal Pd described later, and the output of the welding power source becomes the electrode plus polarity EP. The electrode negative polarity transistor NTR is turned on by an electrode negative polarity drive signal Nd described later, and the output of the welding power source becomes the electrode negative polarity EN.
リアクトルWLは、リップルのある出力を平滑する。 The reactor WL smooths the rippled output.
溶接トーチ4の先端には電極1が装着されており、電極1と母材2との間にアーク3が発生する。アーク3中を交流の溶接電流Iwが通電し、電極1と母材2との間に交流の溶接電圧Vwが印加する。溶接電流Iwは、母材2→アーク3→電極1の方向に通電するとき(電極マイナス極性期間Tenのとき)を+側とするのが慣例である。
An
溶接電源の2つの出力端子(図示は省略)と溶接トーチ4又は母材2とは溶接ケーブル5、6で接続されている。この溶接ケーブル5、6が長いときはインダクタンス値が大きくなり、溶接電流Iwの変化速度が緩やかになる。インダクタンス値は、溶接ケーブル5、6の引き回し状態によっても大きく変化する。溶接ケーブル5、6をぐるぐる巻きにするとインダクタンス値は非常に大きくなる。
Two output terminals (not shown) of the welding power source and the welding torch 4 or the
電極マイナス極性期間設定回路TNRは、予め定めた電極マイナス極性期間設定信号Tnrを出力する。電極プラス極性期間設定回路TPRは、予め定めた電極プラス極性期間設定信号Tprを出力する。 The electrode negative polarity period setting circuit TNR outputs a predetermined electrode negative polarity period setting signal Tnr. The electrode positive polarity period setting circuit TPR outputs a predetermined electrode positive polarity period setting signal Tpr.
電流検出回路IDは、上記の溶接電流Iwの絶対値を検出して、電流検出信号Idを出力する。 The current detection circuit ID detects the absolute value of the welding current Iw and outputs a current detection signal Id.
電流比較回路CMは、上記の電流検出信号Idを入力として、電流検出信号Idの値が予め定めた極性切換電流値以下のときはHighレベルとなる電流比較信号Cmを出力する。極性切換電流値は、例えば50Aに設定される。 The current comparison circuit CM receives the current detection signal Id, and outputs a current comparison signal Cm that is at a high level when the value of the current detection signal Id is equal to or less than a predetermined polarity switching current value. The polarity switching current value is set to 50A, for example.
タイマ回路TMは、上記の電極マイナス極性期間設定信号Tnr、上記の電極プラス極性期間設定信号Tpr及び上記の電流比較信号Cmを入力として、以下の処理を行い、タイマ信号Tmを出力する。タイマ信号Tmが1及び2のときが電極マイナス極性期間Tenとなり、3及び4のときが電極プラス極性期間Tepとなる。
1)電極マイナス極性期間設定信号Tnrによって定まる期間中は、タイマ信号Tm=1を出力する。
2)続けて、電極マイナス極性期間設定信号Tnrによって定まる期間が経過してから、電流比較信号CmがHighレベルに変化するまでの遷移期間中は、タイマ信号Tm=2を出力する。
3)続けて、電流比較信号CmがHighレベルに変化してから、電極プラス極性期間設定信号Tprによって定まる期間中は、タイマ信号Tm=3を出力する。
4)続けて、電極プラス極性期間設定信号Tprによって定まる期間が経過してから、電流比較信号CmがHighレベルに変化するまでの遷移期間中は、タイマ信号Tm=4を出力する。
5)上記の1)〜4)を繰り返す。
The timer circuit TM receives the electrode negative polarity period setting signal Tnr, the electrode positive polarity period setting signal Tpr, and the current comparison signal Cm, performs the following processing, and outputs a timer signal Tm. When the timer signal Tm is 1 and 2, the electrode minus polarity period Ten is set, and when the timer signal Tm is 3 and 4, the electrode plus polarity period Tep is set.
1) The timer signal Tm = 1 is output during a period determined by the electrode negative polarity period setting signal Tnr.
2) Subsequently, the timer signal Tm = 2 is output during the transition period from when the period determined by the electrode negative polarity period setting signal Tnr elapses until the current comparison signal Cm changes to the High level.
3) Subsequently, the timer signal Tm = 3 is output during the period determined by the electrode positive polarity period setting signal Tpr after the current comparison signal Cm changes to the High level.
4) Subsequently, the timer signal Tm = 4 is output during the transition period from when the period determined by the electrode positive polarity period setting signal Tpr elapses until the current comparison signal Cm changes to the High level.
5) Repeat 1) to 4) above.
2次側駆動回路DVは、上記のタイマ信号Tmを入力として、タイマ信号Tmが1又は2のときは上記の電極マイナス極性駆動信号Ndを出力し、タイマ信号Tmが3又は4のときは上記の電極プラス極性駆動信号Pdを出力する。これによって、タイマ信号Tmが1又は2のときは、電極マイナス極性トランジスタNTRがオン状態となり、電極マイナス極性期間Tenとなる。タイマ信号Tmが3又は4のときは、電極プラス極性トランジスタPTRがオン状態となり、電極プラス極性期間Tepとなる。 The secondary drive circuit DV receives the timer signal Tm as an input, outputs the electrode negative polarity drive signal Nd when the timer signal Tm is 1 or 2, and outputs the electrode negative polarity drive signal Nd when the timer signal Tm is 3 or 4. Electrode positive polarity drive signal Pd is output. Accordingly, when the timer signal Tm is 1 or 2, the electrode minus polarity transistor NTR is turned on, and the electrode minus polarity period Ten is entered. When the timer signal Tm is 3 or 4, the electrode plus polarity transistor PTR is turned on, and the electrode plus polarity period Tep is entered.
電極マイナス極性電流振幅設定回路INRは、予め定めた電極マイナス極性電流振幅設定信号Inrを出力する。 The electrode negative polarity current amplitude setting circuit INR outputs a predetermined electrode negative polarity current amplitude setting signal Inr.
平均電流検出回路IADは、上記の電流検出信号Idを入力として、平均値を算出して、平均電流検出信号Iadを出力する。平均値の算出は、例えば、電流検出信号Idを1〜5Hz程度のカットオフ周波数のローパスフィルタに通すことによって行う。また、平均値の算出は、電流検出信号Idを0.1ms程度ごとにサンプリングして、溶接電流波形の所定周期ごとに平均値を算出しても良い。 The average current detection circuit IAD receives the current detection signal Id as described above, calculates an average value, and outputs an average current detection signal Iad. For example, the average value is calculated by passing the current detection signal Id through a low-pass filter having a cutoff frequency of about 1 to 5 Hz. The average value may be calculated by sampling the current detection signal Id about every 0.1 ms and calculating the average value for every predetermined period of the welding current waveform.
平均電流設定回路IARは、予め定めた平均電流設定信号Iarを出力する。 The average current setting circuit IAR outputs a predetermined average current setting signal Iar.
平均電流誤差増幅回路EAは、上記の平均電流設定信号Iar及び上記の平均電流検出信号Iadを入力として、両値の誤差を増幅して、平均電流誤差増幅信号Ea=G・(Iar−Iad)を出力する。Gは、増幅率であり、例えば0.2〜2程度に設定される。この増幅率Gは、振幅制御系が安定になるように調整される。 The average current error amplification circuit EA receives the average current setting signal Iar and the average current detection signal Iad as input, amplifies the error between the two values, and average current error amplification signal Ea = G · (Iar−Iad) Is output. G is an amplification factor, and is set to about 0.2 to 2, for example. This amplification factor G is adjusted so that the amplitude control system becomes stable.
振幅制御回路INCは、上記の電極マイナス極性電流振幅設定信号Inr及び上記の平均電流誤差増幅信号Eaを入力として、溶接中は平均電流誤差増幅信号Eaを積分して、電極マイナス極性電流振幅制御信号Inc=Inr+∫Ea・dtを出力する。Inc>0である。 The amplitude control circuit INC receives the electrode negative polarity current amplitude setting signal Inr and the average current error amplification signal Ea as input, integrates the average current error amplification signal Ea during welding, and generates an electrode negative polarity current amplitude control signal. Inc = Inr + ∫Ea · dt is output. Inc> 0.
電極プラス極性電流振幅制御回路IPCは、上記の電極マイナス極性電流振幅制御信号Incを入力として、予め定めた関数によって電極プラス極性電流振幅制御信号Ipcを算出して出力する。関数は、例えばIpc=Inc+50である。このときは、溶接電流Iwは非平衡波形となる。また、関数を、Ipc=Incとしても良い。このときは、両極性の振幅が同一値となり、溶接電流Iwは平衡波形となる。Ipc>0である。 The electrode positive polarity current amplitude control circuit IPC receives the electrode negative polarity current amplitude control signal Inc as an input and calculates and outputs the electrode positive polarity current amplitude control signal Ipc by a predetermined function. The function is, for example, Ipc = Inc + 50. At this time, the welding current Iw has a non-equilibrium waveform. The function may be Ipc = Inc. At this time, the amplitudes of both polarities have the same value, and the welding current Iw has a balanced waveform. Ipc> 0.
上記の平均電流誤差増幅回路EA、上記の振幅制御回路INC及び上記の電極プラス極性電流振幅制御回路IPCによって、平均電流検出信号Iadの値が平均電流設定信号Iarの値と等しくなるように、電極マイナス極性電流Ien及び電極プラス極性電流Iepの振幅が制御される(振幅制御)。 The average current error amplifying circuit EA, the amplitude control circuit INC, and the electrode plus polarity current amplitude control circuit IPC are used so that the value of the average current detection signal Iad becomes equal to the value of the average current setting signal Iar. The amplitudes of the negative polarity current Ien and the electrode positive polarity current Iep are controlled (amplitude control).
切換回路SWは、上記のタイマ信号Tm、上記の電極マイナス極性電流振幅制御信号Inc及び上記の電極プラス極性電流振幅制御信号Ipcを入力として、以下の処理を行い、電流設定信号Irを出力する。
1)タイマ信号Tm=1のときは、電極マイナス極性電流振幅制御信号Incを電流設定信号Irとして出力する。
2)タイマ信号Tm=2のときは、電流設定信号Ir=0を出力する。
3)タイマ信号Tm=3のときは、電極プラス極性電流振幅制御信号Ipcを電流設定信号Irとして出力する。
4)タイマ信号Tm=4のときは、電流設定信号Ir=0を出力する。
The switching circuit SW receives the timer signal Tm, the electrode negative polarity current amplitude control signal Inc and the electrode positive polarity current amplitude control signal Ipc as input, and outputs a current setting signal Ir.
1) When the timer signal Tm = 1, the electrode negative polarity current amplitude control signal Inc is output as the current setting signal Ir.
2) When the timer signal Tm = 2, the current setting signal Ir = 0 is output.
3) When the timer signal Tm = 3, the electrode positive polarity current amplitude control signal Ipc is output as the current setting signal Ir.
4) When the timer signal Tm = 4, the current setting signal Ir = 0 is output.
電流誤差増幅回路EIは、上記の電流設定信号Irと上記の電流検出信号Idとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Eiを出力する。これにより、溶接電源は定電流特性となり、交流の溶接電流Iwが通電する。 The current error amplification circuit EI amplifies an error between the current setting signal Ir and the current detection signal Id, and outputs a current error amplification signal Ei. As a result, the welding power source has a constant current characteristic, and the AC welding current Iw is energized.
図2は、図1の溶接装置における各信号のタイミングチャートである。同図(A)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(B)は電流比較信号Cmの時間変化を示し、同図(C)は電極マイナス極性駆動信号Ndの時間変化を示し、同図(D)は電極プラス極性駆動信号Pdの時間変化を示し、同図(E)は電流設定信号Irの時間変化を示す。同図(A)に示す溶接電流Iwは、0から上側が電極マイナス極性電流Ienであり、0から下側が電極プラス極性電流Iepである。同図は、溶接電流Iwの電極プラス極性EPの振幅が電極マイナス極性ENの振幅よりも大きい非平衡波形の場合である。以下、同図を参照して、各信号の動作について説明する。 FIG. 2 is a timing chart of each signal in the welding apparatus of FIG. (A) shows the time change of the welding current Iw, (B) shows the time change of the current comparison signal Cm, (C) shows the time change of the electrode negative polarity drive signal Nd, FIG. 4D shows the time change of the electrode positive polarity drive signal Pd, and FIG. 4E shows the time change of the current setting signal Ir. The welding current Iw shown in FIG. 2A is the electrode negative polarity current Ien from 0 to the upper side, and the electrode positive polarity current Iep from 0 to the lower side. This figure shows a non-equilibrium waveform in which the amplitude of the electrode plus polarity EP of the welding current Iw is larger than the amplitude of the electrode minus polarity EN. Hereinafter, the operation of each signal will be described with reference to FIG.
時刻t1において、同図(A)に示すように、溶接電流Iw(電極プラス極性電流Iep)の絶対値が予め定めた極性切換電流値以下となるので、同図(B)に示すように、電流比較信号Cmが短時間Highレベルとなる。これに応動して、同図(C)に示すように、電極マイナス極性駆動信号NdがHighレベルとなり、電極マイナス極性トランジスタNTRがオン状態となり、電極マイナス極性ENへと切り換わる。同時に、同図(D)に示すように、電極プラス極性駆動信号PdはLowレベルになり、電極プラス極性トランジスタPTRはオフ状態となる。時刻t1において、同図(E)に示すように、電流設定信号Irは0から電極マイナス極性電流振幅制御信号Incに切り換わる。同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、負の値の極性切換電流値から正の値の極性切換電流値へと瞬時的に変化する。 At time t1, the absolute value of the welding current Iw (electrode plus polarity current Iep) becomes equal to or less than a predetermined polarity switching current value as shown in FIG. The current comparison signal Cm becomes High level for a short time. In response to this, as shown in FIG. 5C, the electrode minus polarity drive signal Nd becomes the high level, the electrode minus polarity transistor NTR is turned on, and the electrode minus polarity EN is switched. At the same time, as shown in FIG. 4D, the electrode positive polarity drive signal Pd becomes Low level, and the electrode positive polarity transistor PTR is turned off. At time t1, the current setting signal Ir switches from 0 to the electrode negative polarity current amplitude control signal Inc as shown in FIG. As shown in FIG. 6A, the welding current Iw instantaneously changes from a negative polarity switching current value to a positive polarity switching current value.
時刻t1〜t2の期間中は、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、極性切換電流値から電極マイナス極性電流振幅制御信号Incの値まで傾斜を有して増加する。この傾斜が溶接ケーブルによるインダクタンス値によって決まる。インダクタンス値が大きいほど傾斜は緩やかになる。時刻t2〜t3の期間中は、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは電極マイナス極性電流振幅制御信号Incの値となる。 During the period from the time t1 to the time t2, the welding current Iw increases with a slope from the polarity switching current value to the value of the electrode minus polarity current amplitude control signal Inc, as shown in FIG. This inclination is determined by the inductance value of the welding cable. The slope becomes gentler as the inductance value increases. During the period from the time t2 to the time t3, as shown in FIG. 5A, the welding current Iw becomes the value of the electrode negative polarity current amplitude control signal Inc.
時刻t3において、時刻t1からの経過時間が電極マイナス極性期間設定信号Tnrの値に達すると、同図(E)に示すように、電流設定信号Irは0に変化する。これに応動して、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは傾斜を有して減少する。この傾斜も溶接ケーブルによるインダクタンス値によって決まる。そして、時刻t4において、溶接電流Iwの値が極性切換電流値以下となると、同図(B)に示すように、電流比較信号Cmが短時間Highレベルとなる。 When the elapsed time from time t1 reaches the value of the electrode negative polarity period setting signal Tnr at time t3, the current setting signal Ir changes to 0 as shown in FIG. In response to this, the welding current Iw decreases with a slope, as shown in FIG. This inclination is also determined by the inductance value of the welding cable. At time t4, when the value of the welding current Iw becomes equal to or less than the polarity switching current value, the current comparison signal Cm becomes a high level for a short time as shown in FIG.
時刻t4において、同図(B)に示すように、電流比較信号Cmが短時間Highレベルになると、同図(D)に示すように、電極プラス極性駆動信号PdがHighレベルとなり、電極プラス極性トランジスタPTRがオン状態となり、電極プラス極性EPへと切り換わる。同時に、同図(C)に示すように、電極マイナス極性駆動信号NdはLowレベルになり、電極マイナス極性トランジスタNTRはオフ状態となる。時刻t4において、同図(E)に示すように、電流設定信号Irは0から正の値の電極プラス極性電流振幅制御信号Ipcに切り換わる。同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、正の値の極性切換電流値から負の値の極性切換電流値へと瞬時的に変化する。 At time t4, when the current comparison signal Cm becomes High level for a short time as shown in FIG. 5B, the electrode positive polarity drive signal Pd becomes High level as shown in FIG. The transistor PTR is turned on and switched to the electrode positive polarity EP. At the same time, as shown in FIG. 5C, the electrode minus polarity drive signal Nd becomes Low level, and the electrode minus polarity transistor NTR is turned off. At time t4, as shown in FIG. 5E, the current setting signal Ir switches from 0 to a positive value electrode positive polarity current amplitude control signal Ipc. As shown in FIG. 5A, the welding current Iw instantaneously changes from a positive polarity switching current value to a negative polarity switching current value.
時刻t4〜t5の期間中は、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは、極性切換電流値から電極プラス極性電流振幅制御信号Ipcの値まで傾斜を有して増加する。この傾斜も溶接ケーブルによるインダクタンス値によって決まる。時刻t5〜t6の期間中は、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは電極プラス極性電流振幅制御信号Ipcの値となる。 During the period from time t4 to t5, as shown in FIG. 5A, the welding current Iw increases with a slope from the polarity switching current value to the value of the electrode plus polarity current amplitude control signal Ipc. This inclination is also determined by the inductance value of the welding cable. During the period from time t5 to t6, as shown in FIG. 5A, the welding current Iw becomes the value of the electrode plus polarity current amplitude control signal Ipc.
時刻t6において、時刻t4からの経過時間が電極プラス極性期間設定信号Tprの値に達すると、同図(E)に示すように、電流設定信号Irは0に変化する。これに応動して、同図(A)に示すように、溶接電流Iwは傾斜を有して減少する。この傾斜も溶接ケーブルによるインダクタンス値によって決まる。そして、時刻t7において、溶接電流Iwの値が極性切換電流値以下となると、同図(B)に示すように、電流比較信号Cmが短時間Highレベルとなる。 When the elapsed time from time t4 reaches the value of the electrode positive polarity period setting signal Tpr at time t6, the current setting signal Ir changes to 0 as shown in FIG. In response to this, the welding current Iw decreases with a slope, as shown in FIG. This inclination is also determined by the inductance value of the welding cable. At time t7, when the value of the welding current Iw becomes equal to or less than the polarity switching current value, the current comparison signal Cm becomes a high level for a short time as shown in FIG.
以後、上記の動作を繰り返すことになる。 Thereafter, the above operation is repeated.
時刻t1〜t7が1周期となる。溶接ケーブルによるインダクタンス値によって、時刻t1〜t2、時刻t3〜t4、時刻t4〜t5及び時刻t6〜t7の傾斜が影響を受けるので、平均電流値が変化することになる。したがって、本実施の形態では、溶接電流Iwの絶対値の平均値を平均電流検出信号Iadとして出力し、この平均電流検出信号Iadの値が予め定めた平均電流設定信号Iarと等しくなるように、電極マイナス極性電流振幅制御信号Inc及び電極プラス極性電流振幅制御信号Ipcをフィードバック制御している。これにより、溶接電流Iwの正負の振幅が制御されるので、平均電流値が所定値となる。同図は、溶接電流波形が非平衡波形の場合であるが、平衡波形の場合も同様である。さらに、同図は、溶接電流波形が台形波の場合であるが、正弦波等の曲線状に変化する波形の場合も同様である。 Time t1 to t7 is one cycle. The inclination of the time t1 to t2, the time t3 to t4, the time t4 to t5, and the time t6 to t7 is affected by the inductance value by the welding cable, so the average current value changes. Therefore, in the present embodiment, the average value of the absolute values of the welding current Iw is output as the average current detection signal Iad, and the value of the average current detection signal Iad is equal to the predetermined average current setting signal Iar. The electrode negative polarity current amplitude control signal Inc and the electrode positive polarity current amplitude control signal Ipc are feedback-controlled. Thereby, since the positive / negative amplitude of the welding current Iw is controlled, the average current value becomes a predetermined value. The figure shows the case where the welding current waveform is a non-equilibrium waveform, but the same applies to the case of a balanced waveform. Further, the figure shows the case where the welding current waveform is a trapezoidal wave, but the same applies to the case where the waveform changes in a curved shape such as a sine wave.
上述した実施の形態1によれば、溶接電流の絶対値の平均値を検出し、この平均値が予め定めた平均電流設定値と等しくなるように溶接電流の振幅を変化させる振幅制御を行う。これにより、本実施の形態では、溶接ケーブルが長いためにインダクタンス値が大きい場合でも、通電する溶接電流の平均値が平均電流設定値と常に等しくなるように制御することができる。このために、溶け込み深さを均一化することができ、高品質の溶接結果を得ることができる。 According to the first embodiment described above, the average value of the absolute value of the welding current is detected, and amplitude control is performed to change the amplitude of the welding current so that the average value becomes equal to a predetermined average current set value. Thereby, in this Embodiment, even if an inductance value is large because the welding cable is long, the average value of the welding current to be energized can be controlled to be always equal to the average current set value. For this reason, the penetration depth can be made uniform, and a high-quality welding result can be obtained.
[実施の形態2]
実施の形態2の発明は、平均電流検出信号Iadと平均電流設定信号Iarとの差の絶対値が基準値以上のときにのみ上述した振幅制御を行うものである。
[Embodiment 2]
In the invention of the second embodiment, the above-described amplitude control is performed only when the absolute value of the difference between the average current detection signal Iad and the average current setting signal Iar is equal to or greater than a reference value.
図3は、本発明の実施の形態2に係る交流非消耗電極アーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図は上述した図1と対応しており、同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図1の平均電流誤差増幅回路EAを第2平均電流誤差増幅回路EA2に置換したものである。以下、同図を参照してこのブロックについて説明する。
FIG. 3 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out the AC non-consumable electrode arc welding control method according to
第2平均電流誤差増幅回路EA2は、上記の平均電流設定信号Iar及び上記の平均電流検出信号Iadを入力として、両信号の差の絶対値|Iar−Iad|が予め定めた基準値未満のときは平均電流誤差増幅信号Ea=0を出力し、差の絶対値が基準値以上のときは両値の誤差を増幅して、平均電流誤差増幅信号Ea=G・(Iar−Iad)を出力する。基準値は、例えば5Aに設定される。 The second average current error amplifier circuit EA2 receives the average current setting signal Iar and the average current detection signal Iad as input, and the absolute value | Iar−Iad | of the difference between the two signals is less than a predetermined reference value. Outputs an average current error amplification signal Ea = 0, and when the absolute value of the difference is greater than or equal to the reference value, amplifies the error of both values and outputs an average current error amplification signal Ea = G · (Iar−Iad). . The reference value is set to 5A, for example.
上記の回路によって、平均電流検出信号Iadと平均電流設定信号Iarとの差の絶対値が基準値以上のときにのみ振幅制御が行われる。これにより、溶接電流Iwの平均値が設定値と近似しているときは、振幅制御を行わないので、過敏な制御とならず制御系が安定し、溶接状態がさらに安定化する。このときに、溶接電流Iwの平均値が設定値と近似しているときは、溶け込み深さの変動も少なく、溶接品質には問題ない。 With the above circuit, amplitude control is performed only when the absolute value of the difference between the average current detection signal Iad and the average current setting signal Iar is equal to or greater than a reference value. As a result, when the average value of the welding current Iw is close to the set value, the amplitude control is not performed, so that the control system is stabilized without being sensitive control, and the welding state is further stabilized. At this time, when the average value of the welding current Iw approximates the set value, there is little fluctuation in the penetration depth, and there is no problem in the welding quality.
[実施の形態3]
実施の形態3の発明は、振幅制御を、アークスタートから所定期間中だけ行うものである。
[Embodiment 3]
In the invention of the third embodiment, the amplitude control is performed only for a predetermined period from the arc start.
図4は、本発明の実施の形態3に係る交流非消耗電極アーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図は上述した図1と対応しており、同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図1に初期期間回路TSを追加し、図1の平均電流誤差増幅回路EAを第3平均電流誤差増幅回路EA3に置換したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。 FIG. 4 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out the AC non-consumable electrode arc welding control method according to Embodiment 3 of the present invention. This figure corresponds to FIG. 1 described above, and the same reference numerals are given to the same blocks, and the description thereof will not be repeated. This figure is obtained by adding an initial period circuit TS to FIG. 1 and replacing the average current error amplifier circuit EA of FIG. 1 with a third average current error amplifier circuit EA3. Hereinafter, these blocks will be described with reference to FIG.
初期期間回路TSは、上記の電流検出信号Idを入力として、この値が予め定めた通電判別値以上となってから所定期間の間だけHighレベルとなる初期期間信号Tsを出力する。通電判別値は、例えば1Aに設定される。初期期間信号TsがHighレベルの期間は、アークスタートしてから所定期間中のときである。所定期間は、例えば0.1〜1秒程度に設定される。 The initial period circuit TS receives the current detection signal Id as described above, and outputs an initial period signal Ts that becomes High level only for a predetermined period after this value becomes equal to or greater than a predetermined energization determination value. The energization determination value is set to 1A, for example. The period in which the initial period signal Ts is at the high level is when the arc start is in a predetermined period. The predetermined period is set to about 0.1 to 1 second, for example.
第3平均電流誤差増幅回路EA3は、上記の平均電流設定信号Iar、上記の平均電流検出信号Iad及び上記の初期期間信号Tsを入力として、初期期間信号TsがLowレベルのときは平均電流誤差増幅信号Ea=0を出力し、初期期間信号TsがHighレベルのときは両値の誤差を増幅して、平均電流誤差増幅信号Ea=G・(Iar−Iad)を出力する。 The third average current error amplifier circuit EA3 receives the average current setting signal Iar, the average current detection signal Iad, and the initial period signal Ts as input, and when the initial period signal Ts is at the low level, the average current error amplification is performed. When the signal Ea = 0 is output and the initial period signal Ts is at the high level, the error of both values is amplified and the average current error amplified signal Ea = G · (Iar−Iad) is output.
上記の回路によって、アークスタートから所定期間だけ振幅制御が行われる。溶接ケーブルによるインダクタンス値は、溶接ケーブルが一旦敷設されるとほとんど変化しない。このために、アークスタートから短時間のみ振幅制御を行えば、その後は溶接電流Iwの平均値は設定値と一致する。このようにすることによって、振幅制御は短時間だけ行われるので、制御系が安定し、溶接状態がさらに安定化する。実施の形態3は、実施の形態1を基にしているが、実施の形態2を基にしても良い。 With the above circuit, amplitude control is performed for a predetermined period from the arc start. The inductance value due to the welding cable hardly changes once the welding cable is laid. For this reason, if the amplitude control is performed only for a short time from the arc start, the average value of the welding current Iw thereafter matches the set value. By doing in this way, since amplitude control is performed only for a short time, a control system is stabilized and a welding state is further stabilized. The third embodiment is based on the first embodiment, but may be based on the second embodiment.
[実施の形態4]
実施の形態4の発明は、上述した振幅制御に加えて、溶接中の電極マイナス極性比率を検出し、電極マイナス極性比率が予め定めた設定値と等しくなるように溶接電流の波形パラメータを変化させる波形制御を行うものである。
[Embodiment 4]
In addition to the amplitude control described above, the fourth embodiment of the invention detects the electrode negative polarity ratio during welding and changes the waveform parameter of the welding current so that the electrode negative polarity ratio becomes equal to a predetermined set value. Waveform control is performed.
図5は、本発明の実施の形態4に係る交流非消耗電極アーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図は上述した図1と対応しており、同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図1に、電極マイナス極性比率検出回路RND、電極マイナス極性比率設定回路RNR、比率誤差増幅回路EH及び波形制御回路TPCを追加したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。 FIG. 5 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out the AC non-consumable electrode arc welding control method according to Embodiment 4 of the present invention. This figure corresponds to FIG. 1 described above, and the same reference numerals are given to the same blocks, and the description thereof will not be repeated. This figure is obtained by adding an electrode minus polarity ratio detection circuit RND, an electrode minus polarity ratio setting circuit RNR, a ratio error amplification circuit EH, and a waveform control circuit TPC to FIG. Hereinafter, these blocks will be described with reference to FIG.
電極マイナス極性比率検出回路RNDは、上記のタイマ信号Tmを入力として、以下の処理を行い、電極マイナス極性比率検出信号Rndを出力する。本実施の形態においては、電極マイナス極性比率が、1周期に占める電極マイナス極性期間の時間比率(%)の場合である。
1)タイマ信号Tmが1→2→3に変化する時間を電極マイナス極性期間Tenとして測定する。
2)タイマ信号Tmが1→2→3→4→1に変化する時間を1周期Tfとして測定する。
3)電極マイナス極性比率検出信号Rnd=(Ten/Tf)×100を算出して出力する。
The electrode negative polarity ratio detection circuit RND receives the timer signal Tm, performs the following processing, and outputs an electrode negative polarity ratio detection signal Rnd. In the present embodiment, the electrode negative polarity ratio is the time ratio (%) of the electrode negative polarity period in one cycle.
1) The time when the timer signal Tm changes from 1 → 2 → 3 is measured as the electrode negative polarity period Ten.
2) The time for the timer signal Tm to change from 1 → 2 → 3 → 4 → 1 is measured as one cycle Tf.
3) An electrode minus polarity ratio detection signal Rnd = (Ten / Tf) × 100 is calculated and output.
電極マイナス極性比率設定回路RNRは、予め定めた電極マイナス極性比率設定信号Rnrを出力する。 The electrode negative polarity ratio setting circuit RNR outputs a predetermined electrode negative polarity ratio setting signal Rnr.
比率誤差増幅回路EHは、上記の電極マイナス極性比率検出信号Rnd及び上記の電極マイナス極性比率設定信号Rnrを入力として、両値の誤差を増幅して、比率誤差増幅信号Eh=Gh・(Rnd−Rnr)を出力する。Ghは、正の値の増幅率であり、例えば0.01〜0.1程度に設定される。この増幅率Ghは、波形制御系が安定になるように調整される。 The ratio error amplification circuit EH receives the electrode minus polarity ratio detection signal Rnd and the electrode minus polarity ratio setting signal Rnr as described above, amplifies the error between the two values, and produces a ratio error amplification signal Eh = Gh · (Rnd− Rnr) is output. Gh is a positive amplification factor, and is set to about 0.01 to 0.1, for example. This amplification factor Gh is adjusted so that the waveform control system becomes stable.
波形制御回路TPCは、上記の電極プラス極性期間設定信号Tpr及び上記の比率誤差増幅信号Ehを入力として、溶接中は比率誤差増幅信号Ehを積分して、電極プラス極性期間制御信号Tpc=Tpr+∫Eh・dtを出力する。電極プラス極性期間制御信号Tpcは、電極プラス極性期間設定信号Tprの代替信号としてタイマ回路TMに入力される。 The waveform control circuit TPC receives the electrode plus polarity period setting signal Tpr and the ratio error amplification signal Eh as inputs, integrates the ratio error amplification signal Eh during welding, and produces an electrode plus polarity period control signal Tpc = Tpr + ∫. Eh · dt is output. The electrode plus polarity period control signal Tpc is input to the timer circuit TM as a substitute signal for the electrode plus polarity period setting signal Tpr.
上記の比率誤差増幅回路EH及び上記の波形制御回路TPCによって、電極マイナス極性比率検出信号Rndの値が電極マイナス極性比率設定信号Rnrの値と等しくなるように、溶接電流の波形パラメータとして電極プラス極性期間Tep(電極プラス極性期間制御信号Tpc)が制御される(波形制御)。すなわち、電極マイナス極性比率検出信号Rndと電極マイナス極性比率設定信号Rnrとが等しくなるように、溶接電流の波形パラメータである電極プラス極性期間Tep及び/又は電極マイナス極性期間Tenがフィードバック制御されれば良い。 By using the ratio error amplifier circuit EH and the waveform control circuit TPC, the electrode plus polarity is used as a waveform parameter of the welding current so that the value of the electrode minus polarity ratio detection signal Rnd is equal to the value of the electrode minus polarity ratio setting signal Rnr. The period Tep (electrode plus polarity period control signal Tpc) is controlled (waveform control). That is, if the electrode positive polarity period Tep and / or the electrode negative polarity period Ten which are waveform parameters of the welding current are feedback-controlled so that the electrode negative polarity ratio detection signal Rnd and the electrode negative polarity ratio setting signal Rnr are equal. good.
図5の溶接装置における各信号のタイミングチャートは、上述した図2と同様であるので、説明は繰り返さない。但し、以下の点は異なっている。図2において、時刻t1〜t7が1周期Tfとなる。溶接ケーブルによるインダクタンス値によって、時刻t1〜t2、時刻t3〜t4、時刻t4〜t5及び時刻t6〜t7の傾斜が影響を受ける。ここで、電極マイナス極性比率検出信号Rnd(%)=(Ten/Tf)×100=(時刻t1〜t4の時間/時刻t1〜t7の時間)×100となる。このために、電極マイナス極性比率検出信号Rndの値は、溶接ケーブルのインダクタンス値に影響されて大きく変動する。したがって、本実施の形態では、溶接中の電極マイナス極性比率を検出し、この電極マイナス極性比率検出信号Rndが予め定めた電極マイナス極性比率設定信号Rnrと等しくなるように、溶接電流の波形パラメータの1つである電極プラス極性期間制御信号Tpcを変化させる波形制御を行っている。これにより、時刻t4〜t7の電極プラス極性期間Tepが制御されるので、電極マイナス極性比率検出信号Rndが所定値となる。変化させる波形パラメータとしては、電極プラス極性期間Tep及び/又は電極マイナス極性期間Tenである。本実施の形態は、実施の形態1を基礎として波形制御を追加しているが、実施の形態2又は3を基礎として波形制御を追加しても良い。 Since the timing chart of each signal in the welding apparatus of FIG. 5 is the same as that of FIG. 2 described above, description thereof will not be repeated. However, the following points are different. In FIG. 2, time t1 to t7 is one cycle Tf. The inclination of time t1 to t2, time t3 to t4, time t4 to t5, and time t6 to t7 is affected by the inductance value of the welding cable. Here, the electrode negative polarity ratio detection signal Rnd (%) = (Ten / Tf) × 100 = (time from time t1 to t4 / time from time t1 to t7) × 100. For this reason, the value of the electrode minus polarity ratio detection signal Rnd is greatly affected by the inductance value of the welding cable. Therefore, in the present embodiment, the electrode negative polarity ratio during welding is detected, and the waveform parameter of the welding current is set so that the electrode negative polarity ratio detection signal Rnd is equal to the predetermined electrode negative polarity ratio setting signal Rnr. Waveform control is performed to change one electrode plus polarity period control signal Tpc. As a result, the electrode positive polarity period Tep from time t4 to t7 is controlled, so that the electrode negative polarity ratio detection signal Rnd becomes a predetermined value. The waveform parameter to be changed is the electrode plus polarity period Tep and / or the electrode minus polarity period Ten. In the present embodiment, waveform control is added on the basis of the first embodiment, but waveform control may be added on the basis of the second or third embodiment.
上述した実施の形態4によれば、実施の形態1〜3の効果に加えて、溶接中の電極マイナス極性比率を検出し、電極マイナス極性比率が予め定めた設定値と等しくなるように溶接電流の波形パラメータを変化させる波形制御を行う。これにより、本実施の形態では、溶接ケーブルのインダクタンス値が変化しても、電極マイナス極性比率を常に所望値に維持することができる。このために、溶接ビードの形状を均一化することができ、高品質の溶接結果を得ることができる。 According to the fourth embodiment described above, in addition to the effects of the first to third embodiments, the electrode negative polarity ratio during welding is detected, and the welding current is set so that the electrode negative polarity ratio becomes equal to a predetermined set value. Perform waveform control to change the waveform parameter. Thereby, in this Embodiment, even if the inductance value of a welding cable changes, an electrode minus polarity ratio can always be maintained at a desired value. For this reason, the shape of the weld bead can be made uniform, and a high-quality welding result can be obtained.
[実施の形態5]
実施の形態5の発明は、電極マイナス極性比率が、実施の形態4では1周期に占める電極マイナス極性期間の時間比率であるのに対して、溶接電流(絶対値)の1周期の積分値に占める電極マイナス極性電流(絶対値)の積分値の比率である点が異なる。
[Embodiment 5]
In the invention of the fifth embodiment, the electrode negative polarity ratio is the time ratio of the electrode negative polarity period occupying one cycle in the fourth embodiment, whereas the integrated value of one cycle of the welding current (absolute value). The difference is the ratio of the integral value of the electrode negative polarity current (absolute value).
図6は、本発明の実施の形態5に係る交流非消耗電極アーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図は上述した図5と対応しており、同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図5の電極マイナス極性比率検出回路RNDを第2電極マイナス極性比率検出回路RND2に置換したものである。以下、同図を参照してこのブロックについて説明する。
FIG. 6 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out the AC non-consumable electrode arc welding control method according to
第2電極マイナス極性比率検出回路RND2は、上記のタイマ信号Tm及び上記の電流検出信号Idを入力として、以下の処理を行い、電極マイナス極性比率検出信号Rndを出力する。本実施の形態においては、電極マイナス極性比率が、溶接電流(絶対値)の1周期の積分値に占める電極マイナス極性電流(絶対値)の積分値の比率(%)の場合である。
1)タイマ信号Tmが1及び2となる電極マイナス極性期間Ten中の電流検出信号Id(電極マイナス極性電流)の積分値を演算する。
2)タイマ信号Tmが1〜4となる1周期Tf中の電流検出信号Idの積分値を演算する。
3)電極マイナス極性比率検出信号Rnd=((電極マイナス極性電流の積分値)/(1周期中の溶接電流の積分値))×100を算出して出力する。
The second electrode negative polarity ratio detection circuit RND2 receives the timer signal Tm and the current detection signal Id, performs the following processing, and outputs an electrode negative polarity ratio detection signal Rnd. In the present embodiment, the electrode negative polarity ratio is the ratio (%) of the integrated value of the electrode negative polarity current (absolute value) to the integrated value of one cycle of the welding current (absolute value).
1) The integral value of the current detection signal Id (electrode negative polarity current) during the electrode negative polarity period Ten in which the timer signal Tm is 1 and 2 is calculated.
2) The integral value of the current detection signal Id in one cycle Tf in which the timer signal Tm is 1 to 4 is calculated.
3) Calculate and output electrode negative polarity ratio detection signal Rnd = ((integral value of electrode negative polarity current) / (integral value of welding current in one cycle)) × 100.
図6の溶接装置における各信号のタイミングチャートは、上述した図2と同一であるので、説明は省略する。但し、本実施の形態においては、電極マイナス極性比率検出信号Rndが溶接電流(絶対値)の1周期の積分値に占める電極マイナス極性電流(絶対値)の積分値の比率である。実施の形態5によれば、実施の形態4と同様の効果を奏する。 The timing chart of each signal in the welding apparatus of FIG. 6 is the same as that of FIG. However, in the present embodiment, the electrode minus polarity ratio detection signal Rnd is the ratio of the integral value of the electrode minus polarity current (absolute value) to the integral value of one cycle of the welding current (absolute value). According to the fifth embodiment, the same effect as in the fourth embodiment is obtained.
[実施の形態6]
実施の形態6の発明は、実施の形態4及び5の波形制御を、アークスタートから所定期間中だけ行うものである。
[Embodiment 6]
In the invention of the sixth embodiment, the waveform control of the fourth and fifth embodiments is performed only for a predetermined period from the arc start.
図7は、本発明の実施の形態6に係る交流非消耗電極アーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図は上述した図5と対応しており、同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図5に初期期間回路TSを追加し、図5の平均電流誤差増幅回路EAを第3平均電流誤差増幅回路EA3に置換し、図5の比率誤差増幅回路EHを第2比率誤差増幅回路EH2に置換したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。 FIG. 7 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out the AC non-consumable electrode arc welding control method according to Embodiment 6 of the present invention. This figure corresponds to FIG. 5 described above, and the same reference numerals are given to the same blocks, and description thereof will not be repeated. In FIG. 5, an initial period circuit TS is added to FIG. 5, the average current error amplifier circuit EA of FIG. 5 is replaced with a third average current error amplifier circuit EA3, and the ratio error amplifier circuit EH of FIG. This is a replacement for the amplifier circuit EH2. Hereinafter, these blocks will be described with reference to FIG.
初期期間回路TS及び第3平均電流誤差増幅回路EA3の動作は、図4の同一回路と同じであるので、説明は繰り返さない。第2比率誤差増幅回路EH2は、上記の電極マイナス極性比率検出信号Rnd、上記の電極マイナス極性比率設定信号Rnr及び上記の初期期間信号Tsを入力として、初期期間信号TsがLowレベルのときは比率誤差増幅信号Eh=0を出力し、初期期間信号TsがHighレベルのときは両値の誤差を増幅して比率誤差増幅信号Eh=Gh・(Rnd−Rnr)を出力する。 Since the operations of the initial period circuit TS and the third average current error amplifier circuit EA3 are the same as those of the same circuit of FIG. 4, the description will not be repeated. The second ratio error amplifier circuit EH2 receives the electrode minus polarity ratio detection signal Rnd, the electrode minus polarity ratio setting signal Rnr, and the initial period signal Ts as input, and when the initial period signal Ts is at the low level, The error amplification signal Eh = 0 is output, and when the initial period signal Ts is at the high level, the error of both values is amplified and the ratio error amplification signal Eh = Gh · (Rnd−Rnr) is output.
上記の回路によって、アークスタートから所定期間だけ波形制御が行われる。溶接ケーブルによるインダクタンス値は、溶接ケーブルが一旦敷設されるとほとんど変化しない。このために、アークスタートから短時間のみ波形制御を行えば、その後は電極マイナス極性比率は設定値と一致する。このようにすることによって、波形制御は短時間だけ行われるので、制御系が安定し、溶接状態がさらに安定化する。実施の形態6は、実施の形態4を基にしているが、実施の形態5を基にしても良い。 By the above circuit, waveform control is performed for a predetermined period from the arc start. The inductance value due to the welding cable hardly changes once the welding cable is laid. For this reason, if the waveform control is performed only for a short time from the arc start, the electrode minus polarity ratio thereafter matches the set value. By doing in this way, since waveform control is performed only for a short time, the control system is stabilized and the welding state is further stabilized. The sixth embodiment is based on the fourth embodiment, but may be based on the fifth embodiment.
[実施の形態7]
実施の形態7の発明は、実施の形態1〜3の振幅制御に加えて、溶接電流の周期を検出し、周期が予め定めた設定値と等しくなるように溶接電流の波形パラメータを変化させるものである。
[Embodiment 7]
In the seventh embodiment, in addition to the amplitude control of the first to third embodiments, the cycle of the welding current is detected and the waveform parameter of the welding current is changed so that the cycle becomes equal to a predetermined set value. It is.
図8は、本発明の実施の形態7に係る交流非消耗電極アーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図は上述した図1と対応しており、同一ブロックには同一符号を付して、それらの説明は繰り返さない。同図は、図1に、周期検出回路TFD、周期設定回路TFR、周期誤差増幅回路ES及び周期制御回路TPC2を追加したものである。以下、同図を参照してこれらのブロックについて説明する。 FIG. 8 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out the AC non-consumable electrode arc welding control method according to Embodiment 7 of the present invention. This figure corresponds to FIG. 1 described above, and the same reference numerals are given to the same blocks, and the description thereof will not be repeated. This figure is obtained by adding a period detection circuit TFD, a period setting circuit TFR, a period error amplifying circuit ES, and a period control circuit TPC2 to FIG. Hereinafter, these blocks will be described with reference to FIG.
周期検出回路TFDは、上記のタイマ信号Tmを入力として、タイマ信号Tmが1→2→3→4→1に変化する時間を1周期Tfとして測定して、周期検出信号Tfdとして出力する。 The period detection circuit TFD receives the timer signal Tm as an input, measures the time when the timer signal Tm changes from 1 → 2 → 3 → 4 → 1 as one period Tf, and outputs it as the period detection signal Tfd.
周期設定回路TFRは、予め定めた周期設定信号Tfrを出力する。 The period setting circuit TFR outputs a predetermined period setting signal Tfr.
周期誤差増幅回路ESは、上記の周期検出信号Tfd及び上記の周期設定信号Tfrを入力として、両値の誤差を増幅して、周期誤差増幅信号Es=Gs・(Tfr−Tfd)を出力する。Gsは、正の値の増幅率であり、例えば0.1〜1.0程度に設定される。この増幅率Gsは、周期制御系が安定になるように調整される。 The period error amplifier circuit ES receives the period detection signal Tfd and the period setting signal Tfr as input, amplifies the error between the two values, and outputs a period error amplification signal Es = Gs · (Tfr−Tfd). Gs is a positive gain, and is set to about 0.1 to 1.0, for example. This amplification factor Gs is adjusted so that the periodic control system becomes stable.
周期制御回路TPC2は、上記の電極プラス極性期間設定信号Tpr及び上記の周期誤差増幅信号Esを入力として、溶接中は周期誤差増幅信号Esを積分して、電極プラス極性期間制御信号Tpc=Tpr+∫Es・dtを出力する。 The period control circuit TPC2 receives the electrode plus polarity period setting signal Tpr and the period error amplification signal Es as inputs, integrates the period error amplification signal Es during welding, and generates an electrode plus polarity period control signal Tpc = Tpr + ∫. Es · dt is output.
上記の周期誤差増幅回路ES及び上記の周期制御回路TPC2によって、周期検出信号Tfdの値が周期設定信号Tfrの値と等しくなるように、溶接電流の波形パラメータとして電極プラス極性期間Tep(電極プラス極性期間制御信号Tpc)が制御される(周期制御)。すなわち、電極マイナス極性比率検出信号Rndと電極マイナス極性比率設定信号Rnrとが等しくなるように、溶接電流の波形パラメータである電極プラス極性期間Tep及び/又は電極マイナス極性期間Tenがフィードバック制御されれば良い。 The period error amplification circuit ES and the period control circuit TPC2 make the electrode positive polarity period Tep (electrode plus polarity) as a waveform parameter of the welding current so that the value of the period detection signal Tfd becomes equal to the value of the period setting signal Tfr. The period control signal Tpc) is controlled (period control). That is, if the electrode positive polarity period Tep and / or the electrode negative polarity period Ten which are waveform parameters of the welding current are feedback-controlled so that the electrode negative polarity ratio detection signal Rnd and the electrode negative polarity ratio setting signal Rnr are equal. good.
図8の溶接装置における各信号のタイミングチャートは、上述した図2と同様であるので、説明は繰り返さない。但し、以下の点は異なっている。図2において、時刻t1〜t7が1周期Tfとなる。溶接ケーブルによるインダクタンス値によって、時刻t1〜t2、時刻t3〜t4、時刻t4〜t5及び時刻t6〜t7の傾斜が影響を受ける。このために、周期検出信号Tfdの値は、溶接ケーブルのインダクタンス値に影響されて大きく変動する。したがって、本実施の形態では、溶接中の周期Tfを検出し、この周期検出信号Tfdが予め定めた周期設定信号Tfrと等しくなるように、溶接電流の波形パラメータの1つである電極プラス極性期間制御信号Tpcを変化させる周期制御を行っている。これにより、時刻t4〜t7の電極プラス極性期間Tepが制御されるので、周期検出信号Tfdが所定値となる。変化させる波形パラメータとしては、電極プラス極性期間Tep及び/又は電極マイナス極性期間Tenである。本実施の形態は、実施の形態1を基礎として周期制御を追加しているが、実施の形態2及び3を基礎として周期制御を追加しても良い。 Since the timing chart of each signal in the welding apparatus of FIG. 8 is the same as that of FIG. 2 described above, description thereof will not be repeated. However, the following points are different. In FIG. 2, time t1 to t7 is one cycle Tf. The inclination of time t1 to t2, time t3 to t4, time t4 to t5, and time t6 to t7 is affected by the inductance value of the welding cable. For this reason, the value of the period detection signal Tfd varies greatly depending on the inductance value of the welding cable. Therefore, in the present embodiment, the period Tf during welding is detected, and the electrode plus polarity period which is one of the waveform parameters of the welding current is set so that the period detection signal Tfd becomes equal to the predetermined period setting signal Tfr. Period control for changing the control signal Tpc is performed. As a result, the electrode positive polarity period Tep between times t4 and t7 is controlled, so that the cycle detection signal Tfd becomes a predetermined value. The waveform parameter to be changed is the electrode plus polarity period Tep and / or the electrode minus polarity period Ten. In the present embodiment, periodic control is added on the basis of the first embodiment, but periodic control may be added on the basis of the second and third embodiments.
上述した実施の形態7によれば、実施の形態1〜3の効果に加えて、溶接中の周期を検出し、周期が予め定めた設定値と等しくなるように溶接電流の波形パラメータを変化させる周期制御を行う。これにより、本実施の形態では、溶接ケーブルのインダクタンス値が変化しても、周期を常に所望値に維持することができる。このために、溶接ビードの形状を均一化することができ、高品質の溶接結果を得ることができる。 According to the seventh embodiment described above, in addition to the effects of the first to third embodiments, the period during welding is detected, and the waveform parameter of the welding current is changed so that the period becomes equal to a predetermined set value. Perform cycle control. Thereby, in this Embodiment, even if the inductance value of a welding cable changes, a period can always be maintained at a desired value. For this reason, the shape of the weld bead can be made uniform, and a high-quality welding result can be obtained.
上記においては、交流非消耗電極アーク溶接が交流ティグ溶接の場合であるが、交流プラズマアーク溶接の場合も同様である。 In the above, AC non-consumable electrode arc welding is the case of AC TIG welding, but the same applies to the case of AC plasma arc welding.
1 電極
2 母材
3 アーク
4 溶接トーチ
5、6 溶接ケーブル
CM 電流比較回路
Cm 電流比較信号
D2a〜D2d 2次整流器
DV 2次側駆動回路
EA 平均電流誤差増幅回路
Ea 平均電流誤差増幅信号
EA2 第2平均電流誤差増幅回路
EA3 第3平均電流誤差増幅回路
EH 比率誤差増幅回路
Eh 比率誤差増幅信号
EH2 第2比率誤差増幅回路
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
ES 周期誤差増幅回路
Es 周期誤差増幅信号
G 増幅率
Gh 増幅率
Gs 増幅率
IAD 平均電流検出回路
Iad 平均電流検出信号
IAR 平均電流設定回路
Iar 平均電流設定信号
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
Ien 電極マイナス極性電流
Iep 電極プラス極性電流
INC 振幅制御回路
Inc 電極マイナス極性電流振幅制御信号
INR 電極マイナス極性電流振幅設定回路
Inr 電極マイナス極性電流振幅設定信号
INT インバータトランス
INV インバータ回路
IPC 電極プラス極性電流振幅制御回路
Ipc 電極プラス極性電流振幅制御信号
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
RND 電極マイナス極性比率検出回路
Rnd 電極マイナス極性比率検出信号
RND2 第2電極マイナス極性比率検出回路
RNR 電極マイナス極性比率設定回路
Rnr 電極マイナス極性比率設定信号
SW 切換回路
Ten 電極マイナス極性期間
Tep 電極プラス極性期間
Tf 周期
TFD 周期検出回路
Tfd 周期検出信号
TFR 周期設定回路
Tfr 周期設定信号
TM タイマ回路
Tm タイマ信号
TNR 電極マイナス極性期間設定回路
Tnr 電極マイナス極性期間設定信号
TPC 波形制御回路
Tpc 電極プラス極性期間制御信号
TPC2 周期制御回路
TPR 電極プラス極性期間設定回路
Tpr 電極プラス極性期間設定信号
TS 初期期間回路
Ts 初期期間信号
Vw 溶接電圧
WL リアクトル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrode 2 Base material 3 Arc 4 Welding torch 5, 6 Welding cable CM Current comparison circuit Cm Current comparison signal D2a-D2d Secondary rectifier DV Secondary side drive circuit EA Average current error amplification circuit Ea Average current error amplification signal EA2 2nd Average current error amplifier circuit EA3 Third average current error amplifier circuit EH Ratio error amplifier circuit Eh Ratio error amplifier signal EH2 Second ratio error amplifier circuit EI Current error amplifier circuit Ei Current error amplifier signal EN Electrode minus polarity EP Electrode plus polarity ES Period Error amplification circuit Es Periodic error amplification signal G Amplification factor Gh Amplification factor Gs Amplification factor IAD Average current detection circuit Iad Average current detection signal IAR Average current setting circuit Iar Average current setting signal ID Current detection circuit Id Current detection signal Ien Electrode minus polarity current Iep electrode positive polarity current INC amplitude control circuit Inc electrode negative polarity current Amplitude control signal INR Electrode negative polarity current amplitude setting circuit Inr Electrode negative polarity current amplitude setting signal INT Inverter transformer INV Inverter circuit IPC Electrode plus polarity current amplitude control circuit Ipc Electrode plus polarity current amplitude control signal Ir Current setting signal Iw Welding current Nd Electrode Negative polarity drive signal NTR Electrode minus polarity transistor Pd Electrode plus polarity drive signal PTR Electrode plus polarity transistor RND Electrode minus polarity ratio detection circuit Rnd Electrode minus polarity ratio detection signal RND2 Second electrode minus polarity ratio detection circuit RNR Electrode minus polarity ratio setting circuit Rnr electrode minus polarity ratio setting signal SW switching circuit Ten electrode minus polarity period Tep electrode plus polarity period Tf period TFD period detection circuit Tfd period detection signal TFR period setting circuit Tfr period setting signal M Timer circuit Tm Timer signal TNR Electrode minus polarity period setting circuit Tnr Electrode minus polarity period setting signal TPC Waveform control circuit Tpc Electrode plus polarity period control signal TPC2 Period control circuit TPR Electrode plus polarity period setting circuit Tpr Electrode plus polarity period setting signal TS Initial period circuit Ts Initial period signal Vw Welding voltage WL Reactor
Claims (8)
前記溶接電流の絶対値の平均値を検出し、
前記平均値が予め定めた平均電流設定値と等しくなるように前記溶接電流の振幅を変化させる振幅制御を行う、
ことを特徴とする交流非消耗電極アーク溶接制御方法。 In the AC non-consumable electrode arc welding control method of conducting welding by passing an AC welding current formed from an electrode negative polarity current during an electrode negative polarity period and an electrode positive polarity current during an electrode positive polarity period,
Detecting an average value of the absolute value of the welding current;
Amplitude control is performed to change the amplitude of the welding current so that the average value is equal to a predetermined average current setting value.
An AC non-consumable electrode arc welding control method.
ことを特徴とする請求項1に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法。 The amplitude control is performed only when the absolute value of the difference between the average value and the average current setting value is greater than or equal to a reference value.
The AC non-consumable electrode arc welding control method according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法。 The amplitude control is performed only during a predetermined period from the arc start.
The AC non-consumable electrode arc welding control method according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記電極マイナス極性比率が予め定めた設定値と等しくなるように前記溶接電流の波形パラメータを変化させる波形制御を行う、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法。 Detect electrode negative polarity ratio during welding,
Waveform control is performed to change the waveform parameter of the welding current so that the electrode negative polarity ratio becomes equal to a predetermined set value.
The AC non-consumable electrode arc welding control method according to any one of claims 1 to 3.
ことを特徴とする請求項4に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法。 The electrode negative polarity ratio is a time ratio of the electrode negative polarity period occupying one cycle.
The AC non-consumable electrode arc welding control method according to claim 4.
ことを特徴とする請求項4に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法。 The electrode negative polarity ratio is a ratio of an integrated value of the electrode negative polarity current (absolute value) to an integrated value of one cycle of the welding current (absolute value).
The AC non-consumable electrode arc welding control method according to claim 4.
ことを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法。 The waveform control is performed only during a predetermined period from the arc start.
The AC non-consumable electrode arc welding control method according to any one of claims 4 to 6.
前記周期が予め定めた設定値と等しくなるように前記溶接電流の波形パラメータを変化させる周期制御を行う、
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の交流非消耗電極アーク溶接制御方法。 Detecting the cycle of the welding current;
Performing cycle control to change the waveform parameter of the welding current so that the cycle is equal to a predetermined set value;
The AC non-consumable electrode arc welding control method according to any one of claims 1 to 3.
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