JP2020022974A - Narrowing portion detection control method for welding power source - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶接ワイヤの溶滴のくびれを検出すると短絡負荷に通電する溶接電流を減少させてアークを再発生させる溶接電源のくびれ検出制御方法に関するものである。 The present invention relates to a necking detection control method for a welding power source that reduces welding current supplied to a short-circuit load and regenerates an arc when necking of a droplet of a welding wire is detected.
特許文献１の発明では、溶接ワイヤとワークとの間でアーク期間と短絡期間とを交互に繰り返す消耗電極アーク溶接において、短絡期間からアークが再発生する前兆現象である溶滴のくびれを溶接ワイヤとワークとの間の電圧値又は抵抗値の変化がくびれ検出基準値に達したことによって検出し、このくびれを検出すると短絡負荷に通電する溶接電流を急減させて小電流値の状態でアークが再発生するように出力制御（くびれ検出制御）している。このようにすると、アーク再発生時の電流値を小さくすることができるので、スパッタ発生量を低減することができる。
In the invention of
ところで、複数の溶接個所を有する共通のワークに対して、複数の溶接電源を使用して同時に溶接を行うことがある。このような場合には、くびれを検出する期間中に、他の溶接電源からの溶接電流が急変すると、共通通電路のインダクタンス値Ｌによって発生する電圧値がくびれの検出信号にノイズとして重畳して、くびれを誤検出することになる。特許文献２では、アーク期間中の溶接電流の変化率を抑制することによってこの問題に対処している。
By the way, a common work having a plurality of welding locations may be simultaneously welded using a plurality of welding power sources. In such a case, if the welding current from another welding power source changes suddenly during the period of detecting the constriction, the voltage value generated by the inductance value L of the common conduction path is superimposed on the constriction detection signal as noise. Erroneous detection of constriction.
従来技術においては、アーク期間中の溶接電流の変化率を抑制することによって、くびれの誤検出を防止している。しかし、短絡期間中の溶接電流の急峻な変化によるくびれの誤検出については考慮されていない。特に、自溶接電源のくびれ検出中に、他の溶接電源のくびれ検出制御によって溶接電流が急減すると、大きなノイズが重畳して、くびれの誤検出が発生するという問題がある。 In the prior art, erroneous detection of constriction is prevented by suppressing the rate of change of the welding current during the arc period. However, no consideration is given to erroneous detection of necking due to a sharp change in welding current during a short circuit period. In particular, when the welding current is rapidly reduced by the necking detection control of another welding power source while the necking of the own welding power source is being detected, there is a problem that a large noise is superimposed and erroneous detection of the necking occurs.
そこで、本発明では、複数のくびれ検出制御を有する溶接電源から共通のワークに同時に溶接を行う場合において、他の溶接電源における短絡期間中の溶接電流の変化によって、くびれの誤検出が発生することを抑制することができる溶接電源のくびれ検出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 simultaneously from a welding power supply having a plurality of constriction detection controls to a common work, erroneous constriction detection may occur due to a change in welding current during a short circuit period in another welding power supply. It is an object of the present invention to provide a constriction detection control method for a welding power supply, which can suppress the occurrence of squeezing.
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
溶接ワイヤの溶滴のくびれを検出すると短絡負荷に通電する溶接電流を減少させてアークを再発生させる溶接電源のくびれ検出制御方法において、
前記くびれを検出したときの前記溶接電流の減少は、第１傾斜で減少させた後に、第２傾斜で減少させ、前記第２傾斜は前記第１傾斜よりも緩やかである、
ことを特徴とする溶接電源のくびれ検出制御方法である。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of
A method for detecting a necking of a droplet of a welding wire, wherein the welding current supplied to the short-circuit load is reduced to reduce the welding current and regenerate an arc.
The decrease in the welding current when the constriction is detected is decreased by a second slope after decreasing by a first slope, and the second slope is gentler than the first slope.
A method for controlling constriction detection of a welding power source, characterized in that:
請求項２の発明は、前記第１傾斜と前記第２傾斜との切り換えは、前記溶接電流が基準電流値まで減少したときに行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の溶接電源のくびれ検出制御方法である。
The invention according to
2. The method according to
請求項３の発明は、前記第１傾斜の期間中は、前記溶接電流の通電路に抵抗器を挿入する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接電源のくびれ検出制御方法である。
The invention according to claim 3 is that, during the period of the first inclination, a resistor is inserted into a current path of the welding current.
3. The method according to
本発明によれば、複数のくびれ検出制御を有する溶接電源から共通のワークに同時に溶接を行う場合において、他の溶接電源における短絡期間中の溶接電流の変化によって、くびれの誤検出が発生することを抑制することができる。 According to the present invention, when welding is performed simultaneously from a welding power source having a plurality of necking detection controls to a common work, erroneous necking detection may occur due to a change in welding current during a short circuit period in another welding power source. Can be suppressed.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
［実施の形態１］
図１は、２台の溶接電源を使用して１つのワークの２つの溶接個所を同時に溶接するための溶接装置の構成図である。２台の溶接電源は共にくびれ検出制御機能を供えている。以下、同図を参照して各構成物について説明する。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a configuration diagram of a welding apparatus for simultaneously welding two welding locations of one work using two welding power sources. Both welding power supplies have a necking detection control function. Hereinafter, each component will be described with reference to FIG.
第１溶接電源ＰＳ１は、第１溶接電圧Ｖw1及び第１溶接電流Ｉw1を出力すると共に、第１送給機ＦＤ１に第１送給制御信号Ｆc1を出力する。第１送給機ＦＤ１は、この第１送給制御信号Ｆc1を入力として、第１溶接ワイヤ１１を第１溶接トーチ４１内を通って送給する。第１溶接ワイヤ１１とワーク２との間には第１アーク３１が発生する。第１溶接ワイヤ１１とワーク２との間では、短絡期間とアーク期間とが交互に繰り返されて溶接が行われる。第１溶接トーチ４１は、ロボット（図示は省略）に把持されている。ワーク２は治具５に設置されている。
The first welding power source PS1 outputs the first welding voltage Vw1 and the first welding current Iw1, and also outputs the first feed control signal Fc1 to the first feeder FD1. The first feeder FD1 receives the first feed control signal Fc1 as input and feeds the
第１溶接電源ＰＳ１のプラス端子と第１溶接トーチ４１内の第１給電チップ６１とは、ケーブルを介して接続されている。また、第１溶接電源ＰＳ１のマイナス端子と治具５とは、ケーブルを介して接続されている。第１溶接電圧Ｖw1は、第１給電チップ６１とワーク２の表面との間に印加される電圧である。第１給電チップ６１に電圧検出線を接続することは容易であるが、ワーク２の表面に電圧検出線を接続することは難しいために、治具５に接続することになる。このために、第１溶接電圧検出回路ＶＤ１は、第１給電チップ６１と治具５との間の電圧を検出して、第１溶接電圧検出信号Ｖd1を出力する。この第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、第１溶接電源ＰＳ１に入力される。この第１溶接電圧検出信号Ｖd1を使用して第１溶接ワイヤ１１の溶滴に形成されるくびれを検出する。
The plus terminal of the first welding power source PS1 and the first power supply tip 61 in the
第２溶接電源ＰＳ２は、第２溶接電圧Ｖw2及び第２溶接電流Ｉw2を出力すると共に、第２送給機ＦＤ２に第２送給制御信号Ｆc2を出力する。第２送給機ＦＤ２は、この第２送給制御信号Ｆc2を入力として、第２溶接ワイヤ１２を第２溶接トーチ４２内を通って送給する。第２溶接ワイヤ１２とワーク２との間には第２アーク３２が発生する。第２溶接ワイヤ１２とワーク２との間では、短絡期間とアーク期間とが交互に繰り返されて溶接が行われる。第２溶接トーチ４２は、ロボット（図示は省略）に把持されている。
The second welding power source PS2 outputs a second welding voltage Vw2 and a second welding current Iw2, and also outputs a second feed control signal Fc2 to the second feeder FD2. The second feeder FD2 receives the second feed control signal Fc2 as input and feeds the
第２溶接電源ＰＳ２のプラス端子と第２溶接トーチ４２内の第２給電チップ６２とは、ケーブルを介して接続されている。また、第２溶接電源ＰＳ２のマイナス端子と治具５とは、ケーブルを介して接続されている。第２溶接電圧Ｖw2は、第２給電チップ６２とワーク２の表面との間に印加される電圧である。第２給電チップ６２に電圧検出線を接続することは容易であるが、ワーク２の表面に電圧検出線を接続することは難しいために、治具５に接続することになる。このために、第２溶接電圧検出回路ＶＤ２は、第２給電チップ６２と治具５との間の電圧を検出して、第２溶接電圧検出信号Ｖd2を出力する。この第２溶接電圧検出信号Ｖd2は、第２溶接電源ＰＳ２に入力される。この第２溶接電圧検出信号Ｖd2を使用して第２溶接ワイヤ１２の溶滴に形成されるくびれを検出する。
The plus terminal of the second welding power source PS2 and the second
第１溶接電流Ｉw1は、第１溶接電源ＰＳ１のプラス端子→第１給電チップ６１→第１溶接ワイヤ１１→ワーク２→治具５→第１溶接電源ＰＳ１のマイナス端子経路で通電する。第２溶接電流Ｉw2は、第２溶接電源ＰＳ２のプラス端子→第２給電チップ６２→第２溶接ワイヤ１２→ワーク２→治具５→第２溶接電源ＰＳ２のマイナス端子経路で通電する。したがって、ワーク２及び治具５中を第１溶接電流Ｉw1及び第２溶接電流Ｉw2が通電する。これら第１溶接電流Ｉw1と第２溶接電流Ｉw2を合算した電流を、以下合算溶接電流Ｉｇと呼ぶことにする。そして、この合算溶接電流Ｉｇが通電するワーク２及び治具５を共通通電路と呼ぶことにする。この共通通電路は、抵抗値及びインダクタンス値Ｌ（μＨ）を有している。一般的に抵抗値は小さな値であるので、無視することができる。このために、共通通電路は、インダクタンス値Ｌのみを有していることになる。
The first welding current Iw1 flows through the plus terminal of the first welding power source PS1 → the first power supply tip 61 → the
上記の第１溶接電圧検出信号Ｖd1及び第２溶接電圧検出信号Ｖd2は、下式のように表すことができる。
Ｖd1＝Ｖw1＋Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔ …（１１）式
Ｖd2＝Ｖw2＋Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔ …（１２）式
したがって、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、第１溶接電圧Ｖw1に合算溶接電流Ｉｇの変化によって共通通電路のインダクタンス値Ｌに発生する電圧が重畳した値となる。第２溶接電圧検出信号Ｖd2についても同様である。
The first welding voltage detection signal Vd1 and the second welding voltage detection signal Vd2 can be represented by the following equations.
Vd1 = Vw1 + L · dIg / dt (11) Equation Vd2 = Vw2 + L · dIg / dt (12) Therefore, the first welding voltage detection signal Vd1 is common to the first welding voltage Vw1 due to a change in the welding current Ig added. A voltage generated on the inductance value L of the electric circuit is superimposed. The same applies to the second welding voltage detection signal Vd2.
図２は、図１の溶接装置を構成する第１溶接電源ＰＳ１の詳細ブロック図である。第２溶接電源ＰＳ２のブロック図も同様である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。 FIG. 2 is a detailed block diagram of the first welding power source PS1 included in the welding device of FIG. The same applies to the block diagram of the second welding power source PS2. 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、後述する誤差増幅信号Ｅａに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、第１溶接電圧Ｖw1及び第１溶接電流Ｉw1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平滑コンデンサ、平滑された直流を高周波交流に変換するインバータ回路、高周波交流を溶接に適した電圧値に降圧する高周波変圧器、降圧された高周波交流を直流に整流する２次整流器、整流された直流を平滑するリアクトル、誤差増幅信号Ｅａを入力としてパルス幅変調制御を行う変調回路、パルス幅変調制御信を入力としてインバータ回路のスイッチング素子を駆動するインバータ駆動回路を備えている。 The power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) such as three-phase 200 V and performs output control such as inverter control in accordance with an error amplification signal Ea to be described later, and outputs the first welding voltage Vw1 and the first welding current Iw1. Output. Although not shown, the power supply main circuit PM includes a primary rectifier for rectifying commercial power, a smoothing capacitor for smoothing rectified DC, an inverter circuit for converting the smoothed DC to high-frequency AC, and welding high-frequency AC to welding. A high-frequency transformer that steps down to a suitable voltage value, a secondary rectifier that rectifies the stepped-down high-frequency alternating current into direct current, a reactor that smoothes the rectified direct current, a modulation circuit that performs pulse width modulation control using the error amplification signal Ea as an input, An inverter drive circuit is provided that drives a switching element of the inverter circuit by using the pulse width modulation control signal as an input.
減流抵抗器Ｒは、上記の電源主回路ＰＭと第１溶接トーチ４１との間に挿入される。この減流抵抗器Ｒの値は、短絡負荷（０．０１〜０．０３Ω程度）の１０倍以上大きな値（０．５〜３Ω程度）に設定される。このために、くびれ検出制御によって減流抵抗器Ｒが通電路に挿入されると、溶接電源内の直流リアクトル及び外部ケーブルのリアクトルに蓄積されたエネルギーが急放電される。トランジスタＴＲは、減流抵抗器Ｒと並列に接続されて、後述する駆動信号Ｄｒに従ってオン又はオフ制御される。
The current reducing resistor R is inserted between the power supply main circuit PM and the
第１溶接ワイヤ１１は、第１送給機ＦＤ１によって第１溶接トーチ４１内を送給されて、ワーク２との間に第１アーク３１が発生する。ワーク２は、治具５上に設置されている。第１溶接トーチ４１内の第１給電チップ（図示は省略）とワーク２の表面との間には第１溶接電圧Ｖw1が印加し、第１溶接電流Ｉw1が通電する。そして、ワーク２及び治具５等の共通通電路を合算溶接電流Ｉｇが通電する。
The
第１溶接電流検出回路ＩＤ１は、上記の第１溶接電流Ｉw1を検出して、第１溶接電流検出信号Ｉd1を出力する。図１で上述したように、外部に設けられた第１溶接電圧検出回路ＶＤ１は、第１溶接トーチ４１内の第１給電チップと治具５との間の電圧を検出して、第１溶接電圧検出信号Ｖd1を出力する。この第１溶接電圧検出回路ＶＤ１を溶接電源の内部に設けるようにしても良い。
The first welding current detection circuit ID1 detects the first welding current Iw1 and outputs a first welding current detection signal Id1. As described above with reference to FIG. 1, the first welding voltage detection circuit VD <b> 1 provided outside detects the voltage between the first power supply tip in the
短絡判別回路ＳＤは、上記の第１溶接電圧検出信号Ｖd1を入力として、この値が予め定めた短絡／アーク判別値（１０Ｖ程度）未満であるときは短絡期間にあると判別してＨｉｇｈレベルとなり、以上のときはアーク期間にあると判別してＬｏｗレベルになる短絡判別信号Ｓｄを出力する。 The short-circuit determination circuit SD receives the first welding voltage detection signal Vd1 as an input, and when this value is less than a predetermined short-circuit / arc determination value (about 10 V), determines that a short-circuit period is present and sets the circuit to a high level. In the above cases, it is determined that the current time is in the arc period, and the short-circuit determination signal Sd which becomes Low level is output.
くびれ検出基準値設定回路ＶＴＮは、予め定めたくびれ検出基準値信号Ｖtnを出力する。溶接法、送給速度、第１溶接ワイヤ１１の材質、直径等の溶接条件に応じて、このくびれ検出基準値信号Ｖtnの値は適正値に設定される。くびれ検出回路ＮＤは、このくびれ検出基準値信号Ｖtn、上記の短絡判別信号Ｓｄ、上記の第１溶接電圧検出信号Ｖd1及び上記の第１溶接電流検出信号Ｉd1を入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）であるときの第１溶接電圧検出信号Ｖd1の電圧上昇値がくびれ検出基準値信号Ｖtnの値に達した時点でくびれが形成されたと判別してＨｉｇｈレベルとなり、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク期間）に変化した時点でＬｏｗレベルになるくびれ検出信号Ｎｄを出力する。また、短絡期間中の第１溶接電圧検出信号Ｖd1の微分値がそれに対応したくびれ検出基準値信号Ｖtnの値に達した時点でくびれ検出信号ＮｄをＨｉｇｈレベルに変化させるようにしても良い。さらに、第１溶接電圧検出信号Ｖd1の値を第１溶接電流検出信号Ｉd1の値で除算して溶滴の抵抗値を算出し、この抵抗値の微分値がそれに対応するくびれ検出基準値信号Ｖtnの値に達した時点でくびれ検出信号ＮｄをＨｉｇｈレベルに変化させるようにしても良い。
The constriction detection reference value setting circuit VTN outputs a predetermined constriction detection reference value signal Vtn. The value of the constriction detection reference value signal Vtn is set to an appropriate value according to welding conditions such as a welding method, a feeding speed, a material and a diameter of the
低レベル電流設定回路ＩＬＲは、予め定めた低レベル電流設定信号Ｉlrを出力する。低レベル電流設定信号Ｉlrは、例えば５０Ａである。基準電流設定回路ＩＳＲは、予め定めた基準電流設定信号Ｉsrを出力する。基準電流設定信号Ｉsrは、例えば２００Ａである。 The low level current setting circuit ILR outputs a predetermined low level current setting signal Ilr. The low level current setting signal Ilr is, for example, 50A. The reference current setting circuit ISR outputs a predetermined reference current setting signal Isr. The reference current setting signal Isr is, for example, 200A.
電流比較回路ＣＭは、上記の基準電流設定信号Ｉsr及び上記の第１溶接電流検出信号Ｉd1を入力として、Ｉd1＜ＩsrのときはＨｉｇｈレベルになり、Ｉd1≧ＩsrのときはＬｏｗレベルになる電流比較信号Ｃｍを出力する。 The current comparison circuit CM receives the above-mentioned reference current setting signal Isr and the above-mentioned first welding current detection signal Id1, and becomes a high level when Id1 <Isr, and becomes a low level when Id1 ≧ Isr. The signal Cm is output.
駆動回路ＤＲは、上記の電流比較信号Ｃｍ及び上記のくびれ検出信号Ｎｄを入力として、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化するとＬｏｗレベルに変化し、その後に電流比較信号ＣｍがＨｉｇｈレベルに変化するとＨｉｇｈレベルに変化する駆動信号Ｄｒを上記のトランジスタＴＲのベース端子に出力する。したがって、この駆動信号Ｄｒはくびれが検出されるとＬｏｗレベルになり、トランジスタＴＲがオフ状態になり通電路に減流抵抗器Ｒが挿入されるので、短絡負荷を通電する第１溶接電流Ｉw1は第１傾斜で急減する。そして、急減した第１溶接電流Ｉw1の値が基準電流設定信号Ｉsrの値まで減少すると、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルになり、トランジスタＴＲがオン状態になるので、減流抵抗器Ｒは短絡されて通常の状態に戻る。この結果、第１溶接電流Ｉw1は、基準電流設定信号Ｉsrの値からは第２傾斜で緩やかに減少し、低レベル電流設定信号Ｉlrの値に達するとその値を維持する。 The drive circuit DR receives the current comparison signal Cm and the squeeze detection signal Nd as inputs, changes the squeeze detection signal Nd to a high level when the squeeze detection signal Nd changes to a high level, and then changes the current comparison signal Cm to a high level. The drive signal Dr that changes to the high level is output to the base terminal of the transistor TR. Therefore, when the constriction is detected, the drive signal Dr goes to the low level, the transistor TR is turned off, and the current reducing resistor R is inserted into the current path, so that the first welding current Iw1 for energizing the short-circuit load is Declines sharply at the first slope. Then, when the value of the first welding current Iw1 that has decreased sharply decreases to the value of the reference current setting signal Isr, the drive signal Dr becomes High level and the transistor TR is turned on, so that the current reducing resistor R is short-circuited. Return to normal state. As a result, the first welding current Iw1 gradually decreases at the second slope from the value of the reference current setting signal Isr, and maintains the value when the value of the low level current setting signal Ilr is reached.
電流制御設定回路ＩＣＲは、上記の短絡判別信号Ｓｄ、上記の低レベル電流設定信号Ｉlr及び上記のくびれ検出信号Ｎｄを入力として、以下の処理を行い、電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
１）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡）に変化した時点から予め定めた初期期間中は、予め定めた初期電流設定値を電流制御設定信号Ｉcrとして出力する。
２）その後は、電流制御設定信号Ｉcrの値を、上記の初期電流設定値から予め定めた短絡時傾斜で予め定めたピーク設定値まで上昇させ、その値を維持する。
３）くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベル（くびれ検出）に変化すると、電流制御設定信号Ｉcrの値を低レベル電流設定信号Ｉlrの値に切り換えて維持する。
４）短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル（アーク）に変化すると、電流制御設定信号Ｉcrを、予め定めたアーク時傾斜で予め定めた高レベル電流設定値まで上昇させ、その値を維持する。
The current control setting circuit ICR receives the short-circuit determination signal Sd, the low-level current setting signal Ilr, and the constriction detection signal Nd, performs the following processing, and outputs a current control setting signal Icr.
1) A predetermined initial current set value is output as a current control setting signal Icr during a predetermined initial period from the time when the short circuit determination signal Sd changes to a High level (short circuit).
2) Thereafter, the value of the current control setting signal Icr is raised from the initial current setting value to a predetermined peak setting value at a predetermined short-circuit slope, and the value is maintained.
3) When the squeeze detection signal Nd changes to a high level (squeeze detection), the value of the current control setting signal Icr is switched to and maintained at the value of the low level current setting signal Ilr.
4) When the short-circuit discrimination signal Sd changes to a low level (arc), the current control setting signal Icr is raised to a predetermined high-level current set value at a predetermined arc slope, and the value is maintained.
オフディレイ回路ＴＤＳは、上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、この信号がＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化する時点を予め定めた遅延時間だけオフディレイさせて遅延信号Ｔdsを出力する。したがって、この遅延信号Ｔdsは、短絡期間になるとＨｉｇｈレベルとなり、アークが再発生してから遅延時間だけオフディレイしてＬｏｗレベルになる信号である。 The off-delay circuit TDS receives the short-circuit discrimination signal Sd as input, delays the point at which the signal changes from high level to low level by a predetermined delay time, and outputs a delay signal Tds. Therefore, the delay signal Tds becomes a high level during the short circuit period, and becomes a low level after off-delay by the delay time after the arc is regenerated.
電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流制御設定信号Ｉcr（＋）と上記の第１溶接電流検出信号Ｉd1（−）との誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。 The current error amplification circuit EI amplifies an error between the current control setting signal Icr (+) and the first welding current detection signal Id1 (-), and outputs a current error amplification signal Ei.
電圧設定回路ＶＲは、アーク期間中の溶接電圧を設定するための予め定めた電圧設定信号Ｖｒを出力する。電圧誤差増幅回路ＥＶは、この電圧設定信号Ｖｒ及び上記の第１溶接電圧検出信号Ｖd1を入力として、電圧設定信号Ｖｒ（＋）と第１溶接電圧検出信号Ｖd1（−）との誤差を増幅して電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。 Voltage setting circuit VR outputs a predetermined voltage setting signal Vr for setting the welding voltage during the arc period. The voltage error amplifier EV receives the voltage setting signal Vr and the first welding voltage detection signal Vd1 as inputs, and amplifies an error between the voltage setting signal Vr (+) and the first welding voltage detection signal Vd1 (−). To output a voltage error amplification signal Ev.
制御切換回路ＳＷは、上記の電流誤差増幅信号Ｅｉ、上記の電圧誤差増幅信号Ｅｖ及び上記の遅延信号Ｔdsを入力として、遅延信号ＴdsがＨｉｇｈレベル（短絡開始からアークが再発生して遅延時間が経過するまでの期間）のときは電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力し、Ｌｏｗレベル（アーク）のときは電圧誤差増幅信号Ｅｖを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。この回路により、短絡期間＋遅延期間中は定電流制御となり、それ以外のアーク期間中は定電圧制御となる。 The control switching circuit SW receives the current error amplification signal Ei, the voltage error amplification signal Ev, and the delay signal Tds as inputs, and sets the delay signal Tds to a high level (the delay time when the arc re-occurs from the start of the short circuit and the delay time increases). During the period (elapsed time), the current error amplification signal Ei is output as the error amplification signal Ea, and when it is at the low level (arc), the voltage error amplification signal Ev is output as the error amplification signal Ea. With this circuit, constant current control is performed during the short circuit period + delay period, and constant voltage control is performed during other arc periods.
送給速度設定回路ＦＲは、予め定めた送給速度設定信号Ｆｒを出力する。第１送給制御回路ＦＣ１は、この送給速度設定信号Ｆｒを入力として、この設定値に相当する送給速度で第１溶接ワイヤ１１を送給するための第１送給制御信号Ｆc1を上記の第１送給機ＦＤ１に出力する。
The feed speed setting circuit FR outputs a predetermined feed speed setting signal Fr. The first feed control circuit FC1 receives the feed speed setting signal Fr as an input, and outputs the first feed control signal Fc1 for feeding the
図３は、図２の第１溶接電源ＰＳ１における各信号のタイミングチャートである。同図（Ａ）は第１溶接電流Ｉw1の時間変化を示し、同図（Ｂ）は第１溶接電圧検出信号Ｖd1の時間変化を示し、同図（Ｃ）はくびれ検出信号Ｎｄの時間変化を示し、同図（Ｄ）は駆動信号Ｄｒの時間変化を示し、同図（Ｅ）は遅延信号Ｔdsの時間変化を示し、同図（Ｆ）は電流制御設定信号Ｉcrの時間変化を示す。以下、同図を参照して動作について説明する。 FIG. 3 is a timing chart of each signal in the first welding power source PS1 of FIG. FIG. 7A shows the time change of the first welding current Iw1, FIG. 7B shows the time change of the first welding voltage detection signal Vd1, and FIG. 7C shows the time change of the necking detection signal Nd. FIG. 4D shows the time change of the drive signal Dr, FIG. 4E shows the time change of the delay signal Tds, and FIG. 4F shows the time change of the current control setting signal Icr. Hereinafter, the operation will be described with reference to FIG.
（１）時刻ｔ１の短絡発生から時刻ｔ２のくびれ検出時点までの動作
時刻ｔ１において第１溶接ワイヤ１１がワーク２と接触すると短絡期間になり、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は数Ｖ程度の短絡電圧値に急減する。この第１溶接電圧検出信号Ｖd1が短絡／アーク判別値Ｖta未満になったことを判別して、同図（Ｅ）に示すように、遅延信号ＴdsはＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｆ）に示すように、電流制御設定信号Ｉcrは時刻ｔ１において予め定めた高レベル電流設定値から小さな値である予め定めた初期電流設定値に変化する。時刻ｔ１〜ｔ１１の予め定めた初期期間中は上記の初期電流設定値となり、時刻ｔ１１〜ｔ１２の期間中は予め定めた短絡時傾斜で上昇し、時刻ｔ１２〜ｔ２の期間中は予め定めたピーク設定値となる。短絡期間中は上述したように定電流制御されているので第１溶接電流Ｉw1は電流制御設定信号Ｉcrに相当する値に制御される。このために、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1は、時刻ｔ１においてアーク期間の溶接電流値から減少し、時刻ｔ１〜ｔ１１の初期期間中は初期電流値となり、時刻ｔ１１〜ｔ１２の期間中は短絡時傾斜で上昇し、時刻ｔ１２〜ｔ２の期間中はピーク値となる。同図（Ｃ）に示すように、くびれ検出信号Ｎｄは、後述する時刻ｔ２〜ｔ３の期間はＨｉｇｈレベルとなり、それ以外の期間はＬｏｗレベルとなる。同図（Ｄ）に示すように、駆動信号Ｄｒは、後述する時刻ｔ２〜ｔ２１の期間はＬｏｗレベルとなり、それ以外の期間はＨｉｇｈレベルとなる。したがって、同図において時刻ｔ２以前の期間中は、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルとなり、図２のトランジスタＴＲがオン状態となるので、減流抵抗器Ｒは短絡されて通常の消耗電極アーク溶接電源と同一の状態となる。例えば、上記の初期期間は１ms程度であり、初期電流値は５０Ａ程度であり、短絡時傾斜は４００Ａ／ms程度であり、ピーク値は４００Ａ程度である。
(1) Operation from occurrence of short-circuit at time t1 to detection of constriction at time t2 When
同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、第１溶接電流Ｉw1がピーク値となる時刻ｔ１２あたりから上昇する。これは、溶滴にくびれが次第に形成されるためである。時刻ｔ１２からの期間がくびれを検出する期間となる。このくびれを検出する期間においては、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1はピーク値で略一定値である。 As shown in FIG. 3B, the first welding voltage detection signal Vd1 increases from around time t12 when the first welding current Iw1 reaches a peak value. This is because a neck is gradually formed in the droplet. A period from time t12 is a period for detecting the constriction. In the period during which the constriction is detected, as shown in FIG. 3A, the first welding current Iw1 is a peak value and is substantially constant.
（２）時刻ｔ２のくびれ検出時点から時刻ｔ３のアーク再発生時点までの動作
時刻ｔ２において、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1が上昇して初期期間中の電圧値からの電圧上昇値ΔＶが予め定めたくびれ検出基準値Ｖtnと等しくなったことによってくびれを検出すると、同図（Ｃ）に示すように、くびれ検出信号ＮｄはＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、同図（Ｄ）に示すように、駆動信号ＤｒはＬｏｗレベルになるので、図２のトランジスタＴＲはオフ状態となり減流抵抗器Ｒが通電路に挿入される。同時に、同図（Ｆ）に示すように、電流制御設定信号Ｉcrは低レベル電流設定信号Ｉlrの値へと小さくなる。このために、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1はピーク値から第１傾斜で急減する。そして、時刻ｔ２１において、第１溶接電流Ｉw1が基準電流値Ｉｓまで減少すると、同図（Ｄ）に示すように、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルに戻るので、図２のトランジスタＴＲはオン状態となり減流抵抗器Ｒは短絡される。この結果、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1は、時刻ｔ２１からは第２傾斜で緩やかに減少し、低レベル電流値Ｉｌに達するとその値を時刻ｔ３まで維持する。したがって、トランジスタＴＲは、時刻ｔ２にくびれが検出されてから時刻ｔ２１に第１溶接電流Ｉw1が基準電流値Ｉｓに減少するまでの期間のみオフ状態となる。同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、第１溶接電流Ｉw1が小さくなるので時刻ｔ２から一旦減少した後に急上昇する。
(2) Operation from the time of detection of constriction at time t2 to the time of arc reoccurrence at time t3 At time t2, the first welding voltage detection signal Vd1 rises and the voltage during the initial period as shown in FIG. When the squeeze is detected by the fact that the voltage rise value ΔV from the value becomes equal to the squeeze detection reference value Vtn, the squeeze detection signal Nd changes to the high level as shown in FIG. In response to this, as shown in FIG. 2D, the drive signal Dr becomes Low level, so that the transistor TR in FIG. 2 is turned off and the current reducing resistor R is inserted into the current path. At the same time, the current control setting signal Icr decreases to the value of the low level current setting signal Ilr, as shown in FIG. For this reason, as shown in FIG. 3A, the first welding current Iw1 sharply decreases at a first slope from the peak value. Then, at time t21, when the first welding current Iw1 decreases to the reference current value Is, the drive signal Dr returns to the high level as shown in FIG. 11D, and the transistor TR in FIG. The flow resistor R is short-circuited. As a result, as shown in FIG. 7A, the first welding current Iw1 gradually decreases at the second slope from the time t21, and when the first welding current Iw1 reaches the low level current value Il, the value is maintained until the time t3. Therefore, the transistor TR is turned off only during a period from when the constriction is detected at the time t2 to when the first welding current Iw1 decreases to the reference current value Is at the time t21. As shown in FIG. 7B, the first welding voltage detection signal Vd1 rises rapidly after the first welding current Iw1 decreases since the first welding current Iw1 decreases after time t2.
第１溶接電流Ｉw1は、くびれが検出されると、第１傾斜で基準電流値Ｉｓまで急減し、その後は第２傾斜で緩やかに減少し、低レベル電流値Ｉｌに達するとその値を維持する。くびれが検出されてからアークが再発生するまでの期間（時刻ｔ２１〜ｔ３の期間）が短い場合には、第２傾斜で減少している途中でアークが再発生することになる。第１傾斜は、通電路に減流抵抗器Ｒが挿入されているので、５０００Ａ／ms程度となる。第２傾斜は、減流抵抗器Ｒが短絡されているので、５００Ａ／ms程度となる。 When the constriction is detected, the first welding current Iw1 sharply decreases to the reference current value Is at the first slope, then gradually decreases at the second slope, and maintains the value when reaching the low level current value Il. . If the period from the detection of the constriction to the re-generation of the arc (the period from time t21 to t3) is short, the arc will re-generate in the middle of the decrease at the second slope. The first slope is about 5000 A / ms because the current reducing resistor R is inserted in the current path. The second slope is about 500 A / ms because the current reducing resistor R is short-circuited.
（３）時刻ｔ３のアーク再発生時点から時刻ｔ４の遅延期間Ｔｄの終了時点までの動作
時刻ｔ３において第１アーク３１が再発生すると、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1の値は短絡／アーク判別値Ｖta以上となる。これに応動して、同図（Ｆ）に示すように、電流制御設定信号Ｉcrの値は、低レベル電流設定信号Ｉlrの値から予め定めたアーク時傾斜で上昇し、上記の高レベル電流設定値に達するとその値を維持する。同図（Ｅ）に示すように、遅延信号Ｔdsは、時刻ｔ３にアークが再発生してから予め定めた遅延期間Ｔｄが経過する時刻ｔ４までＨｉｇｈレベルのままである。したがって、溶接電源は時刻ｔ４まで定電流制御されているので、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1は、時刻ｔ３からアーク時傾斜で上昇し、高レベル電流値に達するとその値を時刻ｔ４まで維持する。同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は、時刻ｔ３〜ｔ４の遅延期間Ｔｄ中は高レベル電圧値の状態にある。同図（Ｃ）に示すように、くびれ検出信号Ｎｄは、時刻ｔ３にアークが再発生するので、Ｌｏｗレベルに変化する。
(3) Operation from the time when the arc reoccurs at time t3 to the time when the delay period Td ends at time t4 When the
（４）時刻ｔ４の遅延期間Ｔｄ終了時点から時刻ｔ５の次の短絡発生までのアーク期間の動作
同図（Ｅ）に示すように、遅延信号ＴdsがＬｏｗレベルに変化する。この結果、溶接電源は定電流制御から定電圧制御へと切り換えられる。このために、同図（Ａ）に示すように、第１溶接電流Ｉw1は高レベル電流値から次第に減少する。同様に、同図（Ｂ）に示すように、第１溶接電圧検出信号Ｖd1は高レベル電圧値から次第に減少する。
(4) Operation during the arc period from the end of the delay period Td at time t4 to the occurrence of the next short circuit at time t5 As shown in FIG. 10E, the delay signal Tds changes to the low level. As a result, the welding power source is switched from constant current control to constant voltage control. For this reason, as shown in FIG. 2A, the first welding current Iw1 gradually decreases from the high level current value. Similarly, as shown in FIG. 3B, the first welding voltage detection signal Vd1 gradually decreases from the high level voltage value.
くびれを検出したときの溶接電流の減少を、第１傾斜で減少させた後に、第１傾斜よりも緩やかな第２傾斜で減少させることの作用効果は、以下のとおりである。上述した（１１）式によれば、Ｖd1＝Ｖw1＋Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔとなる。Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔが、合算溶接電流Ｉｇの変化によって共通通電路のインダクタンス値Ｌに発生する電圧値（ノイズ）である。Ｌ・ｄＩｇ／ｄｔ＝ｄＩw1／ｄｔ＋ｄＩw2／ｄｔであり、Ｌ・ｄＩw2／ｄｔが、他の溶接電源（第２溶接電源ＰＳ２）の溶接電流の変化に伴うノイズとなる。溶接電流の変化速度が大きいほど、このノイズは大きくなる。溶接電流の変化速度が最も大きくなるのは、くびれを検出したときの溶接電流の急減時である。従来技術においては、くびれを検出したときは、溶接電流を第１傾斜で低レベル電流値まで急減させていた。短絡電流のピーク値は４００Ａ程度であり、低レベル電流値は５０Ａ程度であり、４００Ａから５０Ａを０．１ms程度で減少させていた。このために、大きなノイズが発生していた。このノイズによって、くびれを誤検出する問題があった。これに対して、本実施の形態においては、溶接電流を第１傾斜と第２傾斜に切り換えることによって、他の溶接電源に及ぼすノイズを小さくしている。このようにすると、くびれの誤検出を抑制することができる。本実施の形態において、基準電流値の設定は重要である。基準電流値が大きいと、アーク再発生時の溶接電流値が大きくなり、スパッタが多くなる。基準電流値が小さいと、ノイズが大きくなり、くびれの誤検出が発生する。したがって、基準電流値は、他の溶接電源のくびれ検出に影響を与えないノイズレベルであり、かつ、アーク再発生時の電流値がスパッタが少ないレベルとなるように設定される。 The operation and effect of reducing the decrease in the welding current when the constriction is detected at the first slope and then at the second slope gentler than the first slope are as follows. According to the above equation (11), Vd1 = Vw1 + L · dIg / dt. L · dIg / dt is a voltage value (noise) generated in the inductance value L of the common conduction path due to a change in the combined welding current Ig. L · dIg / dt = dIw1 / dt + dIw2 / dt, where L · dIw2 / dt becomes noise due to a change in the welding current of another welding power source (second welding power source PS2). This noise increases as the rate of change of the welding current increases. The maximum rate of change of the welding current is when the welding current sharply decreases when constriction is detected. In the prior art, when the constriction is detected, the welding current is rapidly reduced to a low level current value at the first slope. The peak value of the short-circuit current is about 400 A, the low-level current value is about 50 A, and the current is reduced from 400 A to 50 A in about 0.1 ms. For this reason, large noise was generated. Due to this noise, there has been a problem of erroneous detection of constriction. On the other hand, in the present embodiment, the noise applied to other welding power sources is reduced by switching the welding current between the first slope and the second slope. By doing so, erroneous detection of constriction can be suppressed. In the present embodiment, setting of the reference current value is important. If the reference current value is large, the welding current value at the time of arc re-generation becomes large, and spatter increases. If the reference current value is small, noise increases and erroneous detection of constriction occurs. Therefore, the reference current value is set so as to have a noise level that does not affect the detection of constriction of another welding power source, and to set the current value at the time of arc re-generation to a level at which spatter is small.
11 第１溶接ワイヤ
12 第２溶接ワイヤ
2 ワーク
31 第１アーク
32 第２アーク
41 第１溶接トーチ
42 第２溶接トーチ
5 治具
61 第１給電チップ
62 第２給電チップ
ＣＭ 電流比較回路
Ｃｍ 電流比較信号
ＤＲ 駆動回路
Ｄｒ 駆動信号
Ｅａ 誤差増幅信号
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
Ｆc1 第１送給制御信号
Ｆc2 第２送給制御信号
ＦＤ１ 第１送給機
ＦＤ２ 第２送給機
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
ＩＣＲ 電流制御設定回路
Ｉcr 電流制御設定信号
Ｉｇ 合算溶接電流
Ｉｌ 低レベル電流値
ＩＬＲ 低レベル電流設定回路
Ｉlr 低レベル電流設定信号
Ｉｓ 基準電流値
ＩＳＲ 基準電流設定回路
Ｉsr 基準電流設定信号
Ｉw1 第１溶接電流
Ｉw2 第２溶接電流
Ｌ 共通通電路のインダクタンス値
ＮＤ くびれ検出回路
Ｎｄ くびれ検出信号
ＰＭ 電源主回路
ＰＳ１ 第１溶接電源
ＰＳ２ 第２溶接電源
Ｒ 減流抵抗器
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＷ 制御切換回路
Ｔｄ 遅延期間
ＴＤＳ オフディレイ回路
Ｔds 遅延信号
ＴＲ トランジスタ
ＶＤ１ 第１溶接電圧検出回路
Ｖd1 第１溶接電圧検出信号
ＶＤ２ 第２溶接電圧検出回路
Ｖd2 第２溶接電圧検出信号
ＶＲ 電圧設定回路
Ｖｒ 電圧設定信号
Ｖta 短絡／アーク判別値
ＶＴＮ くびれ検出基準値設定回路
Ｖtn くびれ検出基準値（信号）
Ｖw1 第１溶接電圧
Ｖw2 第２溶接電圧
ΔＶ 電圧上昇値
11 First welding wire
12 Second welding wire
2 Work
31 First arc
32 Second arc
41 1st welding torch
42 Second welding torch
5 jig
61 1st power supply chip
62 Second power supply chip CM Current comparison circuit Cm Current comparison signal DR Drive circuit Dr Drive signal Ea Error amplification signal EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification signal EV Voltage error amplification circuit Ev Voltage error amplification signal Fc1 First transmission control signal Fc2 Second feed control signal FD1 First feeder FD2 Second feeder FR Feed speed setting circuit Fr Feed speed setting signal ICR Current control setting circuit Icr Current control setting signal Ig Total welding current Il Low level current value ILR Low level current setting circuit Ilr Low level current setting signal Is Reference current value ISR Reference current setting circuit Isr Reference current setting signal Iw1 First welding current Iw2 Second welding current L Inductance value ND of common conduction path Neck detection circuit Nd Neck detection Signal PM Power supply main circuit PS1 First welding power supply PS2 Second welding power supply R Current-reducing resistor SD Short circuit determination circuit Sd Short circuit judgment Different signal SW Control switching circuit Td Delay period TDS Off delay circuit Tds Delay signal TR Transistor VD1 First welding voltage detection circuit Vd1 First welding voltage detection signal VD2 Second welding voltage detection circuit Vd2 Second welding voltage detection signal VR Voltage setting circuit Vr Voltage setting signal Vta Short circuit / arc determination value VTN Neck detection reference value setting circuit Vtn Neck detection reference value (signal)
Vw1 First welding voltage Vw2 Second welding voltage ΔV Voltage rise value
Claims (3)
前記くびれを検出したときの前記溶接電流の減少は、第１傾斜で減少させた後に、第２傾斜で減少させ、前記第２傾斜は前記第１傾斜よりも緩やかである、
ことを特徴とする溶接電源のくびれ検出制御方法。 In a necking detection control method of a welding power source, which detects a necking of a droplet of a welding wire and reduces a welding current that flows through a short-circuit load to regenerate an arc,
The decrease in the welding current when the constriction is detected is decreased by a second slope after decreasing by a first slope, and the second slope is gentler than the first slope.
A method for controlling constriction detection of a welding power source.
ことを特徴とする請求項１に記載の溶接電源のくびれ検出制御方法。 The switching between the first slope and the second slope is performed when the welding current decreases to a reference current value.
2. The method according to claim 1, further comprising the step of:
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の溶接電源のくびれ検出制御方法。 During the period of the first inclination, a resistor is inserted into a current path of the welding current.
3. The constriction detection control method for a welding power source according to claim 1, wherein
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