JP2020093292A - Composite welding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アーク溶接とレーザ溶接とを併用して溶接する複合溶接方法に関するものである。 The present invention relates to a composite welding method in which arc welding and laser welding are used together for welding.
アーク溶接とレーザ溶接とを併用して溶接する複合溶接方法が慣用されている（例えば、特許文献１参照）。 A composite welding method in which arc welding and laser welding are used together is commonly used (for example, refer to Patent Document 1).
上記のアーク溶接方法としては、溶接ワイヤの送給を正送と逆送とに交互に切り換えて溶接する正逆送給アーク溶接方法（例えば、特許文献２参照）が使用される場合がある。 As the above arc welding method, there is a case where a forward/reverse feed arc welding method (for example, refer to Patent Document 2) in which the feed of the welding wire is alternately switched between forward feed and reverse feed for welding.
上記のレーザとしては、半導体レーザ、ＹＡＧレーザ、炭酸ガスレーザ等が使用される。 A semiconductor laser, a YAG laser, a carbon dioxide laser, or the like is used as the laser.
正逆送給アーク溶接においては、短絡期間とアーク期間との周期の変動が抑制され、短絡期間中に確実に溶滴の移行が行われることによって、溶接品質が向上する。しかし、正逆送給アーク溶接とレーザ溶接とを併用する複合溶接方法においては、レーザによって溶接ワイヤが過熱され、ワイヤ溶融速度が変動する。この結果、アーク長が変動して、高品質の溶接ビードを形成することが困難であるという問題がある。 In forward/reverse feed arc welding, fluctuations in the cycle between the short circuit period and the arc period are suppressed, and droplets are reliably transferred during the short circuit period, thereby improving welding quality. However, in the composite welding method using both forward and reverse feed arc welding and laser welding, the welding wire is overheated by the laser, and the wire melting rate fluctuates. As a result, there is a problem that the arc length fluctuates and it is difficult to form a high quality weld bead.
そこで、本発明では、正逆送給アーク溶接とレーザ溶接とを併用して溶接する場合において、アーク長の変動を抑制して高品質の溶接ビードを形成することができる複合溶接方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a composite welding method capable of forming a high-quality weld bead while suppressing fluctuations in the arc length when welding is performed by using both forward and reverse feed arc welding and laser welding. The purpose is to
上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、
溶接ワイヤの送給速度を正逆送給してアーク期間と短絡期間とを交互に繰り返すアーク溶接とレーザ溶接とを併用して溶接する複合溶接方法において、
前記アーク溶接及び前記レーザ溶接を併用して溶接する複合溶接モードと、前記アーク溶接のみで溶接する単独溶接モードとを備え、
前記複合溶接モードのときは、前記アークの長さと相関する値を検出し、前記相関する値に基づいて前記送給速度の正送ピーク値を可変制御し、
前記単独溶接モードのときは、前記正送ピーク値を所定値に制御する、
ことを特徴とする複合溶接方法である。
In order to solve the above problems, the invention of claim 1 is
In the composite welding method of welding by using the arc welding and the laser welding in which the feeding speed of the welding wire is forward/reversely fed and the arc period and the short circuit period are alternately repeated,
A composite welding mode in which the arc welding and the laser welding are used together for welding, and a single welding mode in which only the arc welding is performed,
In the composite welding mode, a value that correlates with the length of the arc is detected, and the forward feed peak value of the feed speed is variably controlled based on the correlated value.
When in the single welding mode, the forward feed peak value is controlled to a predetermined value,
It is a composite welding method characterized by the above.
請求項２の発明は、前記相関する値は、前記アーク期間と前記短絡期間との繰り返し周期又は前記アーク期間の時間長さである、
ことを特徴とする請求項１に記載の複合溶接方法である。
In the invention of
The composite welding method according to claim 1, wherein
請求項３の発明は、前記相関する値は、前記アーク溶接の前記溶接電圧の値である、
ことを特徴とする請求項１に記載の複合溶接方法である。
In the invention of
The composite welding method according to claim 1, wherein
請求項４の発明は、前記正送ピーク値に替えて前記アーク溶接の溶接電圧の設定値を使用する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合溶接方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, the set value of the welding voltage of the arc welding is used instead of the forward feed peak value.
The composite welding method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that.
本発明によれば、正逆送給アーク溶接とレーザ溶接とを併用して溶接する場合において、アーク長の変動を抑制して高品質の溶接ビードを形成することができる。 According to the present invention, when welding is performed by using both forward and reverse feed arc welding and laser welding in combination, it is possible to suppress variation in arc length and form a high quality weld bead.
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、本発明の実施の形態１に係る複合溶接方法を実施するための溶接装置の構成図である。溶接装置は、正逆送給アーク溶接を行うためのアーク溶接装置と、レーザ溶接を行うためのレーザ溶接装置を備えている。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 carrying out the composite welding method according to the first embodiment of the present invention. The welding device includes an arc welding device for performing forward/reverse feed arc welding and a laser welding device for performing laser welding. Hereinafter, each component will be described with reference to FIG.
アーク溶接装置は、主に、溶接電源ＰＳ、送給機ＷＦ及び溶接トーチＷＴを備えている。 The arc welding device mainly includes a welding power source PS, a feeder WF, and a welding torch WT.
溶接電源ＰＳは、３相２００Ｖ等の交流商用電源（図示は省略）を入力として、インバータ制御等の出力制御を行い、アーク３を発生させるための溶接電圧Ｖｗ及び溶接電流Ｉｗを出力する。また、溶接電源ＰＳは、送給機ＷＦに送給制御信号Ｆｃを出力する。さらに、溶接電源ＰＳは、レーザ発振器ＬＳからのレーザ出力信号Ｌｓを入力として、レーザ出力信号Ｌｓに基づいて後述する溶接モードを「複合溶接モード」と「単独溶接モード」とに切り換える。溶接電源ＰＳの詳細なブロック図を、図２に示す。
The welding power source PS receives an AC commercial power source (not shown) such as a three-phase 200V, performs output control such as inverter control, and outputs a welding voltage Vw and a welding current Iw for generating the
送給機ＷＦは、溶接電源ＰＳからの送給制御信号Ｆｃを入力として、送給制御信号Ｆｃに従って溶接ワイヤ１を送給速度Ｆｗで正逆送給する。 The feeder WF receives the feed control signal Fc from the welding power source PS as an input and feeds the welding wire 1 forward and backward at the feed speed Fw according to the feed control signal Fc.
溶接トーチＷＴは、装着された給電チップ（図示は省略）を介して溶接ワイヤ１に給電し、溶接ワイヤ１を母材２の被溶接部に送出する。溶接ワイヤ１と母材２との間にアーク３が発生する。給電チップと母材２との間に溶接電圧Ｖｗが印加し、溶接電流Ｉｗが通電する。
The welding torch WT feeds power to the welding wire 1 via the attached feeding tip (not shown), and sends the welding wire 1 to the welded portion of the
レーザ溶接装置は、主に、レーザ発振器ＬＳ、光ファイバーＬＦ及び加工ヘッドＬＨを備えている。 The laser welding device mainly includes a laser oscillator LS, an optical fiber LF, and a processing head LH.
レーザ発振器ＬＳは、レーザ溶接を行うためのレーザ光４を出力する。また、レーザ発振器ＬＳは、レーザ光４が出力されているときはＨｉｇｈレベルとなり、出力されていないときはＬｏｗレベルとなるレーザ出力信号Ｌｓを溶接電源ＰＳに出力する。 The laser oscillator LS outputs laser light 4 for performing laser welding. Further, the laser oscillator LS outputs to the welding power source PS a laser output signal Ls which becomes High level when the laser beam 4 is being output and which is Low level when the laser beam 4 is not being output.
光ファイバーＬＦは、レーザ光４を加工ヘッドＬＨに導く。 The optical fiber LF guides the laser light 4 to the processing head LH.
加工ヘッドＬＨは、内蔵された種々の光学系（図示は省略）によって集光し、レーザ光４をアーク溶接の被溶接部に照射する。同図では、アーク３よりも前方からレーザ光４を照射しているが、後方から照射する場合もある。
The processing head LH collects light by various built-in optical systems (not shown), and irradiates the welded portion of arc welding with the laser light 4. In the figure, the laser beam 4 is emitted from the front side of the
図２は、図１で上述した溶接電源ＰＳの詳細ブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。 FIG. 2 is a detailed block diagram of the welding power source PS described above with reference to FIG. Each block will be described below 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による出力制御を行い、出力電圧Ｅ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上記の誤差増幅信号Ｅａによって駆動されるインバータ回路、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次整流器を備えている。 The power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) of three-phase 200V or the like, performs output control by inverter control or the like according to an error amplification signal Ea described later, and outputs an output voltage E. Although not shown, the power source main circuit PM is driven by a primary rectifier that rectifies a commercial power source, a smoothing capacitor that smoothes the rectified direct current, and the error amplification signal Ea that converts the smoothed direct current into a high frequency alternating current. The inverter circuit, the high-frequency transformer that steps down the high-frequency AC to a voltage value suitable for welding, and the secondary rectifier that rectifies the stepped-down high-frequency AC into DC.
リアクトルＷＬは、上記の出力電圧Ｅを平滑する。このリアクトルＷＬのインダクタンス値は、例えば１００μＨである。 The reactor WL smoothes the above output voltage E. The inductance value of the reactor WL is 100 μH, for example.
溶接電源ＰＳの外部に設置された送給機ＷＦは、上述したように溶接電源ＰＳからの送給制御信号Ｆｃを入力として、正送と逆送とを交互に繰り返して溶接ワイヤ１を送給速度Ｆｗで送給する。送給機ＷＦには、過渡応答性の速いモータが使用される。溶接ワイヤ１の送給速度Ｆｗの変化率及び送給方向の反転を速くするために、送給機ＷＦは溶接トーチＷＴの先端の近くに設置される場合がある。また、送給機ＷＦを２個使用して、プッシュプル方式の送給系とする場合もある。 The feeder WF installed outside the welding power source PS receives the feeding control signal Fc from the welding power source PS as described above, and feeds the welding wire 1 by alternately repeating forward feeding and backward feeding. Feed at speed Fw. A motor with fast transient response is used for the feeder WF. In order to increase the rate of change of the feed rate Fw of the welding wire 1 and the reversal of the feed direction, the feeder WF may be installed near the tip of the welding torch WT. In addition, a push-pull system may be used by using two feeders WF.
溶接ワイヤ１は、上記の送給機ＷＦに内蔵された送給ロール５の回転によって溶接トーチＷＴ内を送給されて、母材２との間にアーク３が発生する。溶接トーチＷＴ内の給電チップ（図示は省略）と母材２との間には溶接電圧Ｖｗが印加し、溶接電流Ｉｗが通電する。溶接トーチＷＴの先端からはシールドガスが噴出して、アーク３を大気から遮蔽する。
The welding wire 1 is fed in the welding torch WT by the rotation of the feeding roll 5 incorporated in the feeder WF, and an
出力電圧設定回路ＥＲは、上記の溶接電圧Ｖｗを設定するための予め定めた出力電圧設定信号Ｅｒを出力する。出力電圧検出回路ＥＤは、上記の出力電圧Ｅを検出し平滑して、出力電圧検出信号Ｅｄを出力する。 The output voltage setting circuit ER outputs a predetermined output voltage setting signal Er for setting the welding voltage Vw. The output voltage detection circuit ED detects the output voltage E, smoothes it, and outputs an output voltage detection signal Ed.
電圧誤差増幅回路ＥＶは、上記の出力電圧設定信号Ｅｒ及び上記の出力電圧検出信号Ｅｄを入力として、出力電圧設定信号Ｅｒ（＋）と出力電圧検出信号Ｅｄ（−）との誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Ｅｖを出力する。 The voltage error amplifier circuit EV receives the output voltage setting signal Er and the output voltage detection signal Ed as described above, and amplifies an error between the output voltage setting signal Er(+) and the output voltage detection signal Ed(-). , And outputs the voltage error amplified signal Ev.
電流検出回路ＩＤは、上記の溶接電流Ｉｗを検出して、電流検出信号Ｉｄを出力する。電圧検出回路ＶＤは、上記の溶接電圧Ｖｗを検出して、電圧検出信号Ｖｄを出力する。短絡判別回路ＳＤは、上記の電圧検出信号Ｖｄを入力として、この値が予め定めた短絡判別値（１０Ｖ程度）未満のときは短絡期間にあると判別してＨｉｇｈレベルになり、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 current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a current detection signal Id. The voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a voltage detection signal Vd. The short circuit determination circuit SD receives the above voltage detection signal Vd as an input, and when this value is less than a predetermined short circuit determination value (about 10 V), it is determined to be in a short circuit period and becomes a high level. A short circuit determination signal Sd which determines that it is in the arc period and becomes Low level is output.
正送加速期間設定回路ＴＳＵＲは、予め定めた正送加速期間設定信号Ｔsurを出力する。 The forward feed acceleration period setting circuit TUR outputs a predetermined forward feed acceleration period setting signal Tsur.
正送減速期間設定回路ＴＳＤＲは、予め定めた正送減速期間設定信号Ｔsdrを出力する。 The forward feed deceleration period setting circuit TSDR outputs a predetermined forward feed deceleration period setting signal Tsdr.
逆送加速期間設定回路ＴＲＵＲは、予め定めた逆送加速期間設定信号Ｔrurを出力する。 The reverse-feed acceleration period setting circuit TRUR outputs a predetermined reverse-feed acceleration period setting signal Trur.
逆送減速期間設定回路ＴＲＤＲは、予め定めた逆送減速期間設定信号Ｔrdrを出力する。 The reverse feed deceleration period setting circuit TRDR outputs a predetermined reverse feed deceleration period setting signal Trdr.
逆送ピーク値設定回路ＷＲＲは、予め定めた逆送ピーク値設定信号Ｗrrを出力する。 The reverse transmission peak value setting circuit WRR outputs a predetermined reverse transmission peak value setting signal Wrr.
送給速度設定回路ＦＲは、上記の正送加速期間設定信号Ｔsur、上記の正送減速期間設定信号Ｔsdr、上記の逆送加速期間設定信号Ｔrur、上記の逆送減速期間設定信号Ｔrdr、後述する正送ピーク値設定信号Ｗsr、上記の逆送ピーク値設定信号Ｗrr及び上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、以下の処理によって生成された送給速度パターンを送給速度設定信号Ｆｒとして出力する。この送給速度設定信号Ｆｒが０以上のときは正送期間となり、０未満のときは逆送期間となる。
１）正送加速期間設定信号Ｔsurによって定まる正送加速期間Ｔsu中は０から正送ピーク値設定信号Ｗsrによって定まる正の値の正送ピーク値Ｗspまで直線状に加速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
２）続いて、正送ピーク期間Ｔsp中は、上記の正送ピーク値Ｗspを維持する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
３）短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)からＨｉｇｈレベル(短絡期間)に変化すると、正送減速期間設定信号Ｔsdrによって定まる正送減速期間Ｔsdに移行し、上記の正送ピーク値Ｗspから０まで直線状に減速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
４）続いて、逆送加速期間設定信号Ｔrurによって定まる逆送加速期間Ｔru中は０から逆送ピーク値設定信号Ｗrrによって定まる負の値の逆送ピーク値Ｗrpまで直線状に加速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
５）続いて、逆送ピーク期間Ｔrp中は、上記の逆送ピーク値Ｗrpを維持する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
６）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル(短絡期間)からＬｏｗレベル(アーク期間)に変化すると、逆送減速期間設定信号Ｔrdrによって定まる逆送減速期間Ｔrdに移行し、上記の逆送ピーク値Ｗrpから０まで直線状に減速する送給速度設定信号Ｆｒを出力する。
７）上記の１）〜６）を繰り返すことによって正負の台形波状に変化する送給パターンの送給速度設定信号Ｆｒが生成される。
The feed rate setting circuit FR has the forward feed acceleration period setting signal Tsur, the forward feed deceleration period setting signal Tsdr, the reverse feed acceleration period setting signal Trur, the reverse feed deceleration period setting signal Trdr, which will be described later. The forward feed peak value setting signal Wsr, the reverse feed peak value setting signal Wrr, and the short circuit determination signal Sd are input, and the feeding speed pattern generated by the following process is output as the feeding speed setting signal Fr. When the feeding speed setting signal Fr is 0 or more, it is a forward feeding period, and when it is less than 0, it is a backward feeding period.
1) During the forward feed acceleration period Tsu determined by the forward feed acceleration period setting signal Tsur, the feed speed setting signal Fr linearly accelerated from 0 to a positive forward feed peak value Wsp determined by the forward feed peak value setting signal Wsr. Is output.
2) Subsequently, during the forward feed peak period Tsp, the feed speed setting signal Fr that maintains the forward feed peak value Wsp is output.
3) When the short circuit determination signal Sd changes from the Low level (arc period) to the High level (short circuit period), the forward feed deceleration period Tsd determined by the forward feed deceleration period setting signal Tsdr is entered, and the forward feed peak value Wsp is changed. A feed speed setting signal Fr that linearly decelerates to 0 is output.
4) Next, during the reverse-feed acceleration period Tru determined by the reverse-feed acceleration period setting signal Trur, the feed rate is linearly accelerated from 0 to a negative reverse-feed peak value Wrp determined by the reverse-feed peak value setting signal Wrr. The setting signal Fr is output.
5) Subsequently, during the reverse feed peak period Trp, the feed speed setting signal Fr for maintaining the above-mentioned reverse feed peak value Wrp is output.
6) When the short circuit determination signal Sd changes from the high level (short circuit period) to the low level (arc period), the reverse feed deceleration period Trd determined by the reverse feed deceleration period setting signal Trdr is entered, and the reverse feed peak value Wrp is changed. A feed speed setting signal Fr that linearly decelerates to 0 is output.
7) By repeating the above 1) to 6), the feed rate setting signal Fr having a feed pattern that changes into a positive and negative trapezoidal wave shape is generated.
送給制御回路ＦＣは、上記の送給速度設定信号Ｆｒを入力として、送給速度設定信号Ｆｒの値に相当する送給速度Ｆｗで溶接ワイヤ１を送給するための送給制御信号Ｆｃを上記の送給機ＷＦに出力する。 The feed control circuit FC receives the feed speed setting signal Fr as an input, and supplies a feed control signal Fc for feeding the welding wire 1 at a feed speed Fw corresponding to the value of the feed speed setting signal Fr. Output to the above-mentioned feeder WF.
減流抵抗器Ｒは、上記のリアクトルＷＬと溶接トーチＷＴ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５０倍以上大きな値（０．５〜３Ω程度）に設定される。この減流抵抗器Ｒが通電路に挿入されると、リアクトルＷＬ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。 The current reduction resistor R is inserted between the reactor WL and the welding torch WT. The value of the current reduction resistor R is set to a value (about 0.5 to 3Ω) which is 50 times or more larger than that of the short-circuit load (about 0.01 to 0.03Ω). When the current reduction resistor R is inserted into the current path, the energy stored in the reactor WL and the reactor of the external cable is rapidly discharged.
トランジスタＴＲは、上記の減流抵抗器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 transistor TR is connected in parallel with the above-described current reducing resistor R and is turned on or off according to a drive signal Dr described later.
くびれ検出回路ＮＤは、上記の短絡判別信号Ｓｄ、上記の電圧検出信号Ｖｄ及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル（短絡期間）であるときの電圧検出信号Ｖｄの電圧上昇値が基準値に達した時点でくびれの形成状態が基準状態になったと判別して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、短絡期間中の電圧検出信号Ｖｄの微分値がそれに対応した基準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、電圧検出信号Ｖｄの値を電流検出信号Ｉｄ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基準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 circuit ND receives the short circuit determination signal Sd, the voltage detection signal Vd, and the current detection signal Id as input, and detects the voltage detection signal Vd when the short circuit determination signal Sd is at a high level (short circuit period). When the voltage rise value reaches the reference value, it is determined that the constriction formation state has become the reference state, and becomes the High level, and when the short-circuit discrimination signal Sd changes to the Low level (arc period), the constriction detection becomes the Low level. The signal Nd is output. Further, the constriction detection signal Nd may be changed to the High level at the time when the differential value of the voltage detection signal Vd during the short circuit period reaches the reference value corresponding thereto. Furthermore, the resistance value of the droplet is calculated by dividing the value of the voltage detection signal Vd by the value of the current detection signal Id, and when the differential value of this resistance value reaches the corresponding reference value, the constriction detection signal Nd is calculated. You may make it change to a High level.
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。電流比較回路ＣＭは、この低レベル電流設定信号Ｉlr及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、Ｉｄ＜ＩlrのときはＨｉｇｈレベルになり、Ｉｄ≧ＩlrのときはＬｏｗレベルになる電流比較信号Ｃｍを出力する。 The low level current setting circuit ILR outputs a predetermined low level current setting signal Ilr. The current comparison circuit CM receives the low level current setting signal Ilr and the above current detection signal Id as an input, and outputs a current comparison signal Cm that becomes a High level when Id<Ilr and a Low level when Id≧Ilr. 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溶接電流Ｉｗは急減する。そして、急減した溶接電流Ｉｗの値が低レベル電流設定信号Ｉlr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。 The drive circuit DR receives the current comparison signal Cm and the constriction detection signal Nd as inputs, changes to the Low level when the constriction detection signal Nd changes to the High level, and then changes to the High level when the current comparison signal Cm changes to the 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 becomes Low level, the transistor TR is turned off, and the current reducing resistor R is inserted in the energization path, so that the welding current Iw for energizing the short-circuit load sharply decreases. .. Then, when the value of the welding current Iw that has rapidly decreased decreases to the value of the low level current setting signal Ilr, the drive signal Dr becomes High level and the transistor TR is turned on, so that the current reducing resistor R is short-circuited and normally Return to the state of.
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Ｌｏｗレベル(アーク期間)のときは、低レベル電流設定信号Ｉlrとなる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
２）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル(短絡期間)に変化すると、予め定めた初期期間中は予め定めた初期電流設定値となり、その後は予め定めた短絡時傾斜で予め定めた短絡時ピーク設定値まで上昇してその値を維持する電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
３）その後に、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化すると、低レベル電流設定信号Ｉlrの値となる電流制御設定信号Ｉcrを出力する。
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 as input, performs the following processing, and outputs the current control setting signal Icr.
1) When the short circuit determination signal Sd is at the Low level (arc period), the current control setting signal Icr which is the low level current setting signal Ilr is output.
2) When the short circuit determination signal Sd changes to a high level (short circuit period), a predetermined initial current setting value is set during a predetermined initial period, and thereafter a predetermined short circuit peak setting value is set with a predetermined short circuit slope. The current control setting signal Icr which rises up to and maintains that value is output.
3) After that, when the constriction detection signal Nd changes to the high level, the current control setting signal Icr having the value of the low level current setting signal Ilr is output.
電流誤差増幅回路ＥＩは、上記の電流制御設定信号Ｉcr及び上記の電流検出信号Ｉｄを入力として、電流制御設定信号Ｉcr（＋）と電流検出信号Ｉｄ（−）との誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Ｅｉを出力する。 The current error amplifier circuit EI receives the current control setting signal Icr and the current detection signal Id as an input and amplifies an error between the current control setting signal Icr(+) and the current detection signal Id(-) to obtain a current. The error amplified signal Ei is output.
電流降下時間設定回路ＴＤＲは、予め定めた電流降下時間設定信号Ｔdrを出力する。 The current drop time setting circuit TDR outputs a predetermined current drop time setting signal Tdr.
小電流期間回路ＳＴＤは、上記の短絡判別信号Ｓｄ及び上記の電流降下時間設定信号Ｔdrを入力として、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)に変化した時点から電流降下時間設定信号Ｔdrによって定まる時間が経過した時点でＨｉｇｈレベルになり、その後に短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル(短絡期間)になるとＬｏｗレベルになる小電流期間信号Ｓtdを出力する。 The small current period circuit STD receives the short circuit determination signal Sd and the current drop time setting signal Tdr as inputs, and is determined by the current drop time setting signal Tdr from the time when the short circuit determination signal Sd changes to the Low level (arc period). When the time elapses, it becomes High level, and when the short circuit determination signal Sd subsequently becomes High level (short circuit period), the small current period signal Std which becomes Low level is output.
電源特性切換回路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、上記の短絡判別信号Ｓｄ及び上記の小電流期間信号Ｓtdを入力として、以下の処理を行い、誤差増幅信号Ｅａを出力する。
１）短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル(短絡期間)に変化した時点から、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)に変化して予め定めた遅延期間が経過した時点までの期間中は、電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。
２）その後の大電流アーク期間中は、電圧誤差増幅信号Ｅｖを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。
３）その後のアーク期間中に小電流期間信号ＳtdがＨｉｇｈレベルとなる小電流アーク期間中は、電流誤差増幅信号Ｅｉを誤差増幅信号Ｅａとして出力する。
この回路によって、溶接電源の特性は、短絡期間、遅延期間及び小電流アーク期間中は定電流特性となり、それ以外の大電流アーク期間中は定電圧特性となる。
The power supply characteristic switching circuit SW receives the current error amplified signal Ei, the voltage error amplified signal Ev, the short circuit determination signal Sd, and the small current period signal Std as input, and performs the following processing to obtain the error amplified signal. Output Ea.
1) During the period from the time when the short circuit determination signal Sd changes to the High level (short circuit period) to the time when the predetermined delay period elapses after the short circuit determination signal Sd changes to the Low level (arc period), The error amplified signal Ei is output as the error amplified signal Ea.
2) During the subsequent large current arc period, the voltage error amplification signal Ev is output as the error amplification signal Ea.
3) During the subsequent arc period, the current error amplification signal Ei is output as the error amplification signal Ea during the small current arc period in which the small current period signal Std becomes High level.
With this circuit, the characteristic of the welding power source becomes a constant current characteristic during the short circuit period, the delay period and the small current arc period, and becomes a constant voltage characteristic during the other large current arc period.
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。アーク期間設定回路ＴＡＲは、予め定めたアーク期間設定信号Ｔarを出力する。 The cycle setting circuit TFR outputs a predetermined cycle setting signal Tfr. The arc period setting circuit TAR outputs a predetermined arc period setting signal Tar.
周期検出回路ＴＦＤは、上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、アーク期間（Ｌｏｗレベル）と短絡期間（Ｈｉｇｈレベル）との繰り返し周期の移動平均値を算出して、周期検出信号Ｔfdとして出力する。アーク期間検出回路ＴＡＤは、上記の短絡判別信号Ｓｄを入力として、アーク期間（Ｌｏｗレベル）の時間長さのの移動平均値を算出して、アーク期間検出信号Ｔadとして出力する。平均電圧検出回路ＶＡＤは、上記の電圧検出信号Ｖｄを入力として、電圧検出信号Ｖｄの移動平均値を算出して、平均電圧検出信号Ｖadとして出力する。 The cycle detection circuit TFD receives the above-mentioned short circuit determination signal Sd as an input, calculates a moving average value of the repetition cycle of the arc period (Low level) and the short circuit period (High level), and outputs it as a cycle detection signal Tfd. The arc period detection circuit TAD receives the above-mentioned short circuit determination signal Sd as input, calculates a moving average value of the time length of the arc period (Low level), and outputs it as an arc period detection signal Tad. The average voltage detection circuit VAD receives the above voltage detection signal Vd as input, calculates a moving average value of the voltage detection signal Vd, and outputs it as an average voltage detection signal Vad.
アーク長誤差増幅回路ＥＬは、上記の周期設定信号Ｔfr、上記のアーク期間設定信号Ｔar、上記の出力電圧設定信号Ｅｒ、上記の周期検出信号Ｔfd、上記のアーク期間検出信号Ｔad、上記の平均電圧検出信号Ｖadを入力として、以下の１）〜３）の処理のいずれか１つを選択して、アーク長誤差増幅信号Ｅｌを出力する。ここで、周期設定信号Ｔfr、アーク期間設定信号Ｔar又は出力電圧設定信号Ｅｒが目標値となる。そして、周期検出信号Ｔfd、アーク期間検出信号Ｔad又は平均電圧検出信号Ｖadがアーク長相関値となる。
１）周期設定信号Ｔfr（−）と周期検出信号Ｔfd（＋）との誤差を増幅してアーク長誤差増幅信号Ｅｌを出力する。例えば、Ｔfr＝１０msである。
２）アーク期間設定信号Ｔar（−）とアーク期間検出信号Ｔad（＋）との誤差を増幅してアーク長誤差増幅信号Ｅｌを出力する。例えば、Ｔar＝７msである。
３）出力電圧設定信号Ｅｒ（−）と平均電圧検出信号Ｖad（＋）との誤差を増幅してアーク長誤差増幅信号Ｅｌを出力する。
The arc length error amplification circuit EL includes the cycle setting signal Tfr, the arc period setting signal Tar, the output voltage setting signal Er, the cycle detecting signal Tfd, the arc period detecting signal Tad, and the average voltage. Using the detection signal Vad as an input, any one of the following processes 1) to 3) is selected and the arc length error amplification signal El is output. Here, the cycle setting signal Tfr, the arc period setting signal Tar or the output voltage setting signal Er becomes the target value. Then, the cycle detection signal Tfd, the arc period detection signal Tad, or the average voltage detection signal Vad becomes the arc length correlation value.
1) The error between the cycle setting signal Tfr(-) and the cycle detection signal Tfd(+) is amplified and the arc length error amplified signal El is output. For example, Tfr=10 ms.
2) The error between the arc period setting signal Tar(-) and the arc period detection signal Tad(+) is amplified and the arc length error amplification signal El is output. For example, Tar=7 ms.
3) Amplifies the error between the output voltage setting signal Er(-) and the average voltage detection signal Vad(+) and outputs the arc length error amplification signal El.
溶接モード設定回路ＭＳは、上記のレーザ発振器ＬＳからのレーザ出力信号Ｌｓを入力として、レーザ出力信号ＬｓがＨｉｇｈレベルのときはＨｉｇｈレベル（複合溶接モード）となり、ＬｏｗレベルのときはＬｏｗレベル（単独溶接モード）となる、溶接モード設定信号Ｍｓを出力する。この回路により、レーザが照射されているときは自動的に複合溶接モードとなり、レーザが照射されていないときは自動的に単独溶接モードになる。レーザの照射に連動して自動的に溶接モードを切り換えているが、手動によって切り換えるようにしても良い。 The welding mode setting circuit MS receives the laser output signal Ls from the above-mentioned laser oscillator LS as an input and becomes a High level (composite welding mode) when the laser output signal Ls is at a High level, and a Low level (independently when at a Low level. A welding mode setting signal Ms for the welding mode) is output. With this circuit, the compound welding mode is automatically set when the laser is irradiated, and the single welding mode is automatically set when the laser is not irradiated. Although the welding mode is automatically switched in conjunction with laser irradiation, it may be switched manually.
正送ピーク値設定回路ＷＳＲは、上記の溶接モード設定信号Ｍｓ及び上記のアーク長誤差増幅信号Ｅｌを入力として、
溶接モード設定信号ＭｓがＨｉｇｈレベル（複合溶接モード）のときは、予め定めた正送ピーク初期値をアーク長誤差増幅信号Ｅｌに基づいてフィードバック制御（可変制御）して正送ピーク値設定信号Ｗsrを出力し、
溶接モード設定信号ＭｓがＬｏｗレベル（単独溶接モード）のときは、上記の正送ピーク初期値をそのまま正送ピーク値設定信号Ｗsrとして出力する。この回路によって、複合溶接モードのときは、アーク長相関値が目標値と一致するように、正送ピーク値設定信号Ｗsrが可変制御される。単独溶接モードのときは、正送ピーク値設定信号Ｗsrは所定値（正送ピーク初期値）のままとなる。
The forward transmission peak value setting circuit WSR receives the welding mode setting signal Ms and the arc length error amplification signal El as inputs,
When the welding mode setting signal Ms is at the high level (composite welding mode), the forward feed peak initial value set in advance is feedback-controlled (variably controlled) based on the arc length error amplification signal El to feed the forward feed peak value setting signal Wsr. And output
When the welding mode setting signal Ms is at the Low level (single welding mode), the above-described forward feed peak initial value is output as it is as the forward feed peak value setting signal Wsr. With this circuit, in the complex welding mode, the forward feed peak value setting signal Wsr is variably controlled so that the arc length correlation value matches the target value. In the single welding mode, the forward feed peak value setting signal Wsr remains at a predetermined value (forward feed peak initial value).
図３は、本発明の実施の形態１に係る複合溶接方法を示す図１及び図２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）は送給速度Ｆｗの時間変化を示し、同図（Ｂ）は溶接電流Ｉｗの時間変化を示し、同図（Ｃ）は溶接電圧Ｖｗの時間変化を示し、同図(Ｄ)は短絡判別信号Ｓｄの時間変化を示し、同図(Ｅ)は小電流期間信号Ｓtdの時間変化を示し、同図（Ｆ）はレーザ出力信号Ｌｓの時間変化を示す。以下、同図を参照して各信号の動作について説明する。 FIG. 3 is a timing chart of each signal in the welding apparatus of FIGS. 1 and 2 showing the composite welding method according to the first embodiment of the present invention. The same figure (A) shows the time change of feed rate Fw, the same figure (B) shows the time change of welding current Iw, the same figure (C) shows the time change of welding voltage Vw, and the same figure (D). ) Shows the time change of the short circuit determination signal Sd, (E) shows the time change of the small current period signal Std, and (F) shows the time change of the laser output signal Ls. The operation of each signal will be described below with reference to FIG.
同図（Ｆ）に示すように、レーザ出力信号Ｌｓは同図においては全期間Ｈｉｇｈレベルのままである。したがって、図１のレーザ発振器ＬＳからはレーザ光が出力されており、被溶接部にレーザが照射されている。レーザ出力信号ＬｓがＨｉｇｈレベルであるので、ず２の溶接モード設定回路ＭＳからはＨｉｇｈレベル（複合溶接モード）の溶接モード設定信号Ｍｓが出力されている。 As shown in (F) of the same figure, the laser output signal Ls remains at the high level for the entire period in the figure. Therefore, laser light is output from the laser oscillator LS in FIG. 1 and the welded portion is irradiated with the laser light. Since the laser output signal Ls is at the high level, the welding mode setting circuit MS of No. 2 outputs the welding mode setting signal Ms at the high level (composite welding mode).
同図（Ａ）に示す送給速度Ｆｗは、図２の送給速度設定回路ＦＲから出力される送給速度設定信号Ｆｒの値に制御される。送給速度Ｆｗは、図２の正送加速期間設定信号Ｔsurによって定まる正送加速期間Ｔsu、短絡が発生するまで継続する正送ピーク期間Ｔsp、図２の正送減速期間設定信号Ｔsdrによって定まる正送減速期間Ｔsd、図２の逆送加速期間設定信号Ｔrurによって定まる逆送加速期間Ｔru、アークが発生するまで継続する逆送ピーク期間Ｔrp及び図２の逆送減速期間設定信号Ｔrdrによって定まる逆送減速期間Ｔrdから形成される。さらに、正送ピーク値Ｗspは図２の正送ピーク値設定信号Ｗsrによって定まり、逆送ピーク値Ｗrpは図２の逆送ピーク値設定信号Ｗrrによって定まる。この結果、送給速度設定信号Ｆｒは、正負の略台形波波状に変化する送給パターンとなる。 The feeding speed Fw shown in FIG. 3A is controlled to the value of the feeding speed setting signal Fr output from the feeding speed setting circuit FR of FIG. The feed speed Fw is determined by the forward feed acceleration period setting signal Tsur shown in FIG. 2, the forward feed acceleration period Tsu, the forward feed peak period Tsp that continues until a short circuit occurs, and the forward feed deceleration period setting signal Tsdr shown in FIG. The backward deceleration period Tsd, the backward feeding acceleration period Tru determined by the backward feeding acceleration period setting signal Trur in FIG. 2, the backward feeding peak period Trp that continues until an arc occurs, and the backward feeding determined by the backward feeding deceleration period setting signal Trdr in FIG. It is formed from the deceleration period Trd. Further, the forward sending peak value Wsp is determined by the forward sending peak value setting signal Wsr in FIG. 2, and the backward sending peak value Wrp is determined by the backward sending peak value setting signal Wrr in FIG. As a result, the feed rate setting signal Fr has a feed pattern that changes into a positive and negative substantially trapezoidal wave.
［時刻ｔ１〜ｔ４の短絡期間の動作］
正送ピーク期間Ｔsp中の時刻ｔ１において短絡が発生すると、同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは数Ｖの短絡電圧値に急減するので、同図(Ｄ)に示すように、短絡判別信号ＳｄがＨｉｇｈレベル(短絡期間)に変化する。これに応動して、時刻ｔ１〜ｔ２の予め定めた正送減速期間Ｔsdに移行し、同図(Ａ)に示すように、送給速度Ｆｗは上記の正送ピーク値Ｗspから０まで減速する。例えば、正送減速期間Ｔsd＝１msに設定される。
[Operation during the short circuit period between times t1 and t4]
When a short circuit occurs at time t1 during the forward feed peak period Tsp, the welding voltage Vw sharply decreases to a short circuit voltage value of several V as shown in (C) of the figure, so that as shown in (D) of the figure, The short circuit determination signal Sd changes to the high level (short circuit period). In response to this, a predetermined forward feed deceleration period Tsd from time t1 to t2 is entered, and the feed speed Fw is decelerated from the forward feed peak value Wsp to 0 as shown in FIG. .. For example, the forward feed deceleration period Tsd is set to 1 ms.
同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは時刻ｔ２〜ｔ３の予め定めた逆送加速期間Ｔruに入り、０から上記の逆送ピーク値Ｗrpまで加速する。この期間中は短絡期間が継続している。例えば、逆送加速期間Ｔru＝１msに設定される。 As shown in FIG. 7A, the feed speed Fw enters a predetermined reverse feed acceleration period Tru between times t2 and t3, and accelerates from 0 to the above-mentioned reverse feed peak value Wrp. The short circuit period continues during this period. For example, the reverse acceleration period Tru=1 ms is set.
時刻ｔ３において逆送加速期間Ｔruが終了すると、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは逆送ピーク期間Ｔrpに入り、上記の逆送ピーク値Ｗrpになる。逆送ピーク期間Ｔrpは、時刻ｔ４にアークが発生するまで継続する。したがって、時刻ｔ１〜ｔ４の期間が短絡期間となる。逆送ピーク期間Ｔrpは所定値ではないが、４ms程度となる。例えば、逆送ピーク値Ｗrp＝−５０m/minに設定される。 When the reverse-feed acceleration period Tru ends at time t3, the feed speed Fw enters the reverse-feed peak period Trp and reaches the above-mentioned reverse-feed peak value Wrp, as shown in FIG. The reverse transmission peak period Trp continues until an arc occurs at time t4. Therefore, the period from time t1 to t4 is a short circuit period. The reverse transmission peak period Trp is not a predetermined value but is about 4 ms. For example, the reverse transmission peak value Wrp is set to -50 m/min.
同図(Ｂ)に示すように、時刻ｔ１〜ｔ４の短絡期間中の溶接電流Ｉｗは、予め定めた初期期間中は予め定めた初期電流値となる。その後、溶接電流Ｉｗは、予め定めた短絡時傾斜で上昇し、予め定めた短絡時ピーク値に達するとその値を維持する。 As shown in FIG. 6B, the welding current Iw during the short circuit period between times t1 and t4 has a predetermined initial current value during a predetermined initial period. After that, the welding current Iw rises at a predetermined short-circuit inclination and maintains that value when it reaches a predetermined short-circuit peak value.
同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、溶接電流Ｉｗが短絡時ピーク値となるあたりから上昇する。これは、溶接ワイヤ１の逆送及び溶接電流Ｉｗによるピンチ力の作用により、溶接ワイヤ１の先端の溶滴にくびれが次第に形成されるためである。 As shown in FIG. 7C, the welding voltage Vw rises around the time when the welding current Iw reaches the peak value during short circuit. This is because the backward movement of the welding wire 1 and the action of the pinch force due to the welding current Iw gradually form a constriction in the droplet at the tip of the welding wire 1.
その後に溶接電圧Ｖｗの電圧上昇値が基準値に達すると、くびれの形成状態が基準状態になったと判別して、図２のくびれ検出信号ＮｄはＨｉｇｈレベルに変化する。 After that, when the voltage increase value of the welding voltage Vw reaches the reference value, it is determined that the constriction formation state has become the reference state, and the constriction detection signal Nd in FIG. 2 changes to the high level.
くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルになったことに応動して、図２の駆動信号ＤｒはＬｏｗレベルになるので、図２のトランジスタＴＲはオフ状態となり図２の減流抵抗器Ｒが通電路に挿入される。同時に、図２の電流制御設定信号Ｉcrが低レベル電流設定信号Ｉlrの値に小さくなる。このために、同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは短絡時ピーク値から低レベル電流値へと急減する。そして、溶接電流Ｉｗが低レベル電流値まで減少すると、駆動信号ＤｒはＨｉｇｈレベルに戻るので、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。同図（Ｂ）に示すように、溶接電流Ｉｗは、電流制御設定信号Ｉcrが低レベル電流設定信号Ｉlrのままであるので、アーク再発生から予め定めた遅延期間が経過するまでは低レベル電流値を維持する。したがって、トランジスタＴＲは、くびれ検出信号ＮｄがＨｉｇｈレベルに変化した時点から溶接電流Ｉｗが低レベル電流値に減少するまでの期間のみオフ状態となる。同図（Ｃ）に示すように、溶接電圧Ｖｗは、溶接電流Ｉｗが小さくなるので一旦減少した後に急上昇する。上述した各パラメータは、例えば以下の値に設定される。初期電流＝４０Ａ、初期期間＝０．５ms、短絡時傾斜＝１８０A/ms、短絡時ピーク値＝４００Ａ、低レベル電流値＝５０Ａ、遅延期間＝０．５ms。 In response to the constriction detection signal Nd becoming High level, the drive signal Dr in FIG. 2 becomes Low level, so that the transistor TR in FIG. 2 is turned off and the current reducing resistor R in FIG. Is inserted. At the same time, the current control setting signal Icr shown in FIG. 2 is reduced to the value of the low level current setting signal Ilr. Therefore, as shown in FIG. 7B, the welding current Iw sharply decreases from the short-circuit peak value to the low level current value. Then, when the welding current Iw decreases to the low level current value, the drive signal Dr returns to the high level, so that the transistor TR is turned on and the current reduction resistor R is short-circuited. As shown in FIG. 6B, the welding current Iw is the low level current until the predetermined delay period elapses from the arc reoccurrence since the current control setting signal Icr remains the low level current setting signal Ilr. Keep the value. Therefore, the transistor TR is turned off only during the period from the time when the waist detection signal Nd changes to the high level to the time when the welding current Iw decreases to the low level current value. As shown in FIG. 6C, the welding voltage Vw once decreases and then rapidly increases because the welding current Iw decreases. The above-mentioned parameters are set to the following values, for example. Initial current=40 A, initial period=0.5 ms, slope at short circuit=180 A/ms, peak value at short circuit=400 A, low level current value=50 A, delay period=0.5 ms.
［時刻ｔ４〜ｔ７のアーク期間の動作］
時刻ｔ４において、溶接ワイヤの逆送及び溶接電流Ｉｗの通電によるピンチ力によってくびれが進行してアークが発生すると、同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値に急増するので、同図(Ｄ)に示すように、短絡判別信号ＳｄがＬｏｗレベル(アーク期間)に変化する。これに応動して、時刻ｔ４〜ｔ５の予め定めた逆送減速期間Ｔrdに移行し、同図(Ａ)に示すように、送給速度Ｆｗは上記の逆送ピーク値Ｗrpから０まで減速する。
[Operation during arc period from time t4 to t7]
At time t4, when the constriction progresses due to the pinch force due to the backward feeding of the welding wire and the welding current Iw, and an arc is generated, the welding voltage Vw is an arc voltage value of several tens V as shown in FIG. Therefore, the short circuit determination signal Sd changes to the low level (arc period) as shown in FIG. In response to this, the predetermined reverse feeding deceleration period Trd from time t4 to t5 is entered, and the feeding speed Fw is decelerated from the reverse feeding peak value Wrp to 0 as shown in FIG. ..
時刻ｔ５において逆送減速期間Ｔrdが終了すると、時刻ｔ５〜ｔ６の予め定めた正送加速期間Ｔsuに移行する。この正送加速期間Ｔsu中は、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは０から上記の正送ピーク値Ｗspまで加速する。この期間中はアーク期間が継続している。例えば、正送加速期間Ｔsu＝１msに設定される。 When the reverse feed deceleration period Trd ends at time t5, a predetermined forward feed acceleration period Tsu of times t5 to t6 starts. During the forward feed acceleration period Tsu, as shown in FIG. 9A, the feed speed Fw is accelerated from 0 to the forward feed peak value Wsp. The arc period continues during this period. For example, the forward feed acceleration period Tsu is set to 1 ms.
時刻ｔ６において正送加速期間Ｔsuが終了すると、同図（Ａ）に示すように、送給速度Ｆｗは正送ピーク期間Ｔspに入り、上記の正送ピーク値Ｗspになる。この期間中もアーク期間が継続している。正送ピーク期間Ｔspは、時刻ｔ７に短絡が発生するまで継続する。したがって、時刻ｔ４〜ｔ７の期間がアーク期間となる。そして、短絡が発生すると、時刻ｔ１の動作に戻る。正送ピーク期間Ｔspは所定値ではないが、４ms程度となる。正送ピーク値Ｗspについては、後述する。 When the forward feed acceleration period Tsu ends at time t6, the feed speed Fw enters the forward feed peak period Tsp and reaches the forward feed peak value Wsp as shown in FIG. The arc period continues during this period. The forward transmission peak period Tsp continues until a short circuit occurs at time t7. Therefore, the period from time t4 to t7 is the arc period. Then, when a short circuit occurs, the operation returns to the time t1. The forward transmission peak period Tsp is not a predetermined value, but is about 4 ms. The forward transmission peak value Wsp will be described later.
時刻ｔ４においてアークが発生すると、同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗは数十Ｖのアーク電圧値に急増する。他方、同図(Ｂ)に示すように、溶接電流Ｉｗは、時刻ｔ４〜ｔ４１の遅延期間の間は低レベル電流値を継続する。その後、時刻ｔ４１から溶接電流Ｉｗは急速に増加してピーク値となり、その後は徐々に減少する大電流値となる。この時刻ｔ４１〜ｔ６１の大電流アーク期間中は、図２の電圧誤差増幅信号Ｅｖによって溶接電源のフィードバック制御が行われるので、定電圧特性となる。したがって、大電流アーク期間中の溶接電流Ｉｗの値はアーク負荷によって変化する。 When an arc occurs at time t4, the welding voltage Vw rapidly increases to an arc voltage value of several tens of V as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 7B, the welding current Iw continues to have a low level current value during the delay period from time t4 to time t41. Then, from time t41, the welding current Iw rapidly increases to a peak value, and then gradually decreases to a large current value. During the high current arc period from time t41 to time t61, the feedback control of the welding power source is performed by the voltage error amplification signal Ev in FIG. 2, so that the constant voltage characteristic is obtained. Therefore, the value of the welding current Iw during the high current arc period changes depending on the arc load.
時刻ｔ４にアークが発生してから図２の電流降下時間設定信号Ｔdrによって定まる電流降下時間が経過する時刻ｔ６１において、同図(Ｅ)に示すように、小電流期間信号ＳtdがＨｉｇｈレベルに変化する。これに応動して、溶接電源は定電圧特性から定電流特性に切り換えられる。このために、同図(Ｂ)に示すように、溶接電流Ｉｗは低レベル電流値に低下し、短絡が発生する時刻ｔ７までその値を維持する。同様に、同図(Ｃ)に示すように、溶接電圧Ｖｗも低下する。小電流期間信号Ｓtdは、時刻ｔ７に短絡が発生するとＬｏｗレベルに戻る。 At time t61 when the current drop time determined by the current drop time setting signal Tdr in FIG. 2 elapses after the arc is generated at time t4, the small current period signal Std changes to the high level as shown in FIG. To do. In response to this, the welding power source is switched from the constant voltage characteristic to the constant current characteristic. For this reason, as shown in FIG. 7B, the welding current Iw drops to a low level current value and maintains that value until time t7 when a short circuit occurs. Similarly, the welding voltage Vw also decreases as shown in FIG. The small current period signal Std returns to Low level when a short circuit occurs at time t7.
同図は溶接モードが複合溶接モードの場合であるので、正送ピーク値Ｗspは、以下のように可変制御される。図２のアーク長誤差増幅回路ＥＬによって、以下の１）〜３）のいずれか一つのアーク長誤差増幅信号Ｅｌが出力される。
１）周期設定信号Ｔfr（−）と周期検出信号Ｔfd（＋）との誤差を増幅してアーク長誤差増幅信号Ｅｌを出力する。例えば、Ｔfr＝１０msである。
２）アーク期間設定信号Ｔar（−）とアーク期間検出信号Ｔad（＋）との誤差を増幅してアーク長誤差増幅信号Ｅｌを出力する。例えば、Ｔar＝７msである。
３）出力電圧設定信号Ｅｒ（−）と平均電圧検出信号Ｖad（＋）との誤差を増幅してアーク長誤差増幅信号Ｅｌを出力する。
Since the figure shows the case where the welding mode is the composite welding mode, the forward feed peak value Wsp is variably controlled as follows. The arc length error amplification circuit EL shown in FIG. 2 outputs one of the following arc length error amplification signals El.
1) The error between the cycle setting signal Tfr(-) and the cycle detection signal Tfd(+) is amplified and the arc length error amplified signal El is output. For example, Tfr=10 ms.
2) The error between the arc period setting signal Tar(-) and the arc period detection signal Tad(+) is amplified and the arc length error amplification signal El is output. For example, Tar=7 ms.
3) The error between the output voltage setting signal Er(−) and the average voltage detection signal Vad(+) is amplified and the arc length error amplification signal El is output.
図２の正送ピーク値設定回路ＷＳＲによって、予め定めた正送ピーク初期値をアーク長誤差増幅信号Ｅｌに基づいてフィードバック制御（可変制御）する。 The forward feed peak value setting circuit WSR in FIG. 2 performs feedback control (variable control) on a predetermined forward feed peak initial value based on the arc length error amplification signal El.
アーク長の変動を直接検出することは困難である。そこで、アーク長を周期検出信号Ｔfd、アーク期間検出信号Ｔad又は平均電圧検出信号Ｖadによってアーク長相関値として間接的に検出している。そして、アーク長相関値が目標値と一致するように正送ピーク値Ｗspをフィードバック制御している。これにより、アーク長が適正値になるように、正送ピーク値Ｗspが可変制御される。 It is difficult to directly detect variations in arc length. Therefore, the arc length is indirectly detected as the arc length correlation value by the cycle detection signal Tfd, the arc period detection signal Tad, or the average voltage detection signal Vad. Then, the forward transmission peak value Wsp is feedback-controlled so that the arc length correlation value matches the target value. As a result, the forward feed peak value Wsp is variably controlled so that the arc length becomes an appropriate value.
他方、溶接モードが単独溶接モードのときは、図２の正送ピーク値設定回路ＷＳＲによって正送ピーク値は所定値（正送ピーク初期値）のままとなる。単独溶接モードのときは、正逆送給アーク溶接のみで溶接が行われている。この場合に、正送ピーク値Ｗspをアーク長相関値によって可変制御すると、所定値にしたときに比べてアーク長が不安定になる。したがって、単独溶接モードのときは、正送ピーク値の可変制御は停止している。 On the other hand, when the welding mode is the single welding mode, the forward feed peak value setting circuit WSR in FIG. 2 keeps the forward feed peak value at a predetermined value (forward feed peak initial value). In the single welding mode, welding is performed only by forward and reverse feed arc welding. In this case, if the forward transmission peak value Wsp is variably controlled by the arc length correlation value, the arc length becomes more unstable than when it is set to a predetermined value. Therefore, in the single welding mode, the variable control of the forward feed peak value is stopped.
上述した実施の形態１によれば、アーク溶接及びレーザ溶接を併用して溶接する複合溶接モードと、アーク溶接のみで溶接する単独溶接モードとを備え、複合溶接モードのときは、アークの長さと相関する値を検出し、相関する値に基づいて送給速度の正送ピーク値を可変制御し、単独溶接モードのときは、正送ピーク値を所定値に制御する。相関する値は、アーク期間と短絡期間との繰り返し周期、アーク期間の時間長さ又はアーク溶接の溶接電圧の値である。これにより、複合溶接モードのときは、正送ピーク値を可変制御することによってアーク長の変動を抑制している。また、単独溶接モードのときは、正送ピーク値を可変制御しないで所定値とすることで、アーク長が不安定になることを防止している。この結果、高品質の溶接ビードを形成することができる。 According to the first embodiment described above, the composite welding mode in which arc welding and laser welding are used together for welding, and the single welding mode in which only arc welding is performed are provided. In the composite welding mode, the arc length and the arc length are set. The correlated value is detected, and the forward feed peak value of the feed speed is variably controlled based on the correlated value. In the single welding mode, the forward feed peak value is controlled to a predetermined value. The correlated value is the repetition period of the arc period and the short circuit period, the time length of the arc period, or the value of the welding voltage of arc welding. As a result, in the composite welding mode, the fluctuation of the arc length is suppressed by variably controlling the forward feed peak value. Further, in the single welding mode, the forward feed peak value is not variably controlled and is set to a predetermined value to prevent the arc length from becoming unstable. As a result, a high quality weld bead can be formed.
［実施の形態２］
実施の形態２の発明は、実施の形態１の可変制御の対象である正送ピーク値（正送ピーク値設定信号Ｗsr）に替えてアーク溶接の溶接電圧の設定値（出力電圧設定信号Ｅｒ）を使用するものである。
[Embodiment 2]
The second embodiment of the present invention replaces the forward feed peak value (forward feed peak value setting signal Wsr), which is the target of the variable control of the first embodiment, with a welding voltage set value for arc welding (output voltage setting signal Er). Is used.
図４は、本発明の実施の形態２に係る複合溶接方法を実施するための溶接電源ＰＳのブロック図である。同図は、上述した図２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２の正送ピーク値設定回路ＷＳＲを第２正送ピーク値設定回路ＷＳＲ２に置換し、図２の出力電圧設定回路ＥＲを第２出力電圧設定回路ＥＲ２に置換したものである。図１に示す溶接装置については、実施の形態２においても同一である。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 power source PS for carrying out the composite welding method according to the second embodiment of the present invention. This figure corresponds to FIG. 2 described above, the same blocks are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated. In the figure, the forward transmission peak value setting circuit WSR of FIG. 2 is replaced with a second forward transmission peak value setting circuit WSR2, and the output voltage setting circuit ER of FIG. 2 is replaced with a second output voltage setting circuit ER2. .. The welding apparatus shown in FIG. 1 is the same in the second embodiment. Hereinafter, these blocks will be described with reference to FIG.
第２正送ピーク値設定回路ＷＳＲ２は、予め定めた正送ピーク値設定信号Ｗsrを出力する。 The second forward transmission peak value setting circuit WSR2 outputs a predetermined forward transmission peak value setting signal Wsr.
第２出力電圧設定回路ＥＲ２は、上記の溶接モード設定信号Ｍｓ及び上記のアーク長誤差増幅信号Ｅｌを入力として、
溶接モード設定信号ＭｓがＨｉｇｈレベル（複合溶接モード）のときは、予め定めた出力電圧初期設定値をアーク長誤差増幅信号Ｅｌに基づいてフィードバック制御（可変制御）して出力電圧設定信号Ｅｒを出力し、
溶接モード設定信号ＭｓがＬｏｗレベル（単独溶接モード）のときは、上記の出力電圧初期設定値をそのまま出力電圧設定信号Ｅｒとして出力する。この回路によって、複合溶接モードのときは、アーク長相関値が目標値と一致するように、出力電圧設定信号Ｅｒが可変制御される。単独溶接モードのときは、出力電圧設定信号Ｅｒは所定値（出力電圧初期設定値）のままとなる。
The second output voltage setting circuit ER2 receives the welding mode setting signal Ms and the arc length error amplification signal El as inputs,
When the welding mode setting signal Ms is at the high level (composite welding mode), the output voltage setting signal Er is output by performing feedback control (variable control) of the predetermined output voltage initial setting value based on the arc length error amplification signal El. Then
When the welding mode setting signal Ms is at the low level (single welding mode), the output voltage initial setting value is output as it is as the output voltage setting signal Er. With this circuit, in the composite welding mode, the output voltage setting signal Er is variably controlled so that the arc length correlation value matches the target value. In the single welding mode, the output voltage setting signal Er remains at the predetermined value (output voltage initial setting value).
図４における各信号のタイミングチャートは、上述した図３と同一であるので省略する。但し、以下の点は異なっている。 The timing chart of each signal in FIG. 4 is the same as that in FIG. However, the following points are different.
実施の形態２においては、正送ピーク値設定信号Ｗsrは所定値となり、アーク長誤差増幅信号Ｅｌ（アーク長相関値）による可変制御は行われない。それに代えて出力電圧設定信号Ｅｒは、以下のように可変制御される。図４の第２出力電圧設定回路ＥＲ２によって、予め定めた出力電圧初期設定値をアーク長誤差増幅信号Ｅｌに基づいてフィードバック制御（可変制御）する。 In the second embodiment, the forward transmission peak value setting signal Wsr has a predetermined value, and variable control by the arc length error amplification signal El (arc length correlation value) is not performed. Instead, the output voltage setting signal Er is variably controlled as follows. The second output voltage setting circuit ER2 in FIG. 4 performs feedback control (variable control) on a predetermined output voltage initial set value based on the arc length error amplification signal El.
アーク長の変動を直接検出することは困難である。そこで、アーク長を周期検出信号Ｔfd、アーク期間検出信号Ｔad又は平均電圧検出信号Ｖadによってアーク長相関値として間接的に検出している。そして、アーク長相関値が目標値と一致するように出力電圧設定信号Ｅｒ（溶接電圧Ｖｗの設定値）をフィードバック制御している。これにより、アーク長が適正値になるように、出力電圧設定信号Ｅｒが可変制御される。 It is difficult to directly detect variations in arc length. Therefore, the arc length is indirectly detected as the arc length correlation value by the cycle detection signal Tfd, the arc period detection signal Tad, or the average voltage detection signal Vad. Then, the output voltage setting signal Er (the set value of the welding voltage Vw) is feedback-controlled so that the arc length correlation value matches the target value. As a result, the output voltage setting signal Er is variably controlled so that the arc length becomes an appropriate value.
他方、溶接モードが単独溶接モードのときは、図４の第２出力電圧設定回路ＥＲ２によって出力電圧設定信号Ｅｒは所定値（出力電圧初期設定値）のままとなる。単独溶接モードのときは、正逆送給アーク溶接のみで溶接が行われている。この場合に、出力電圧設定信号Ｅｒをアーク長相関値によって可変制御すると、所定値にしたときに比べてアーク長が不安定になる。したがって、単独溶接モードのときは、出力電圧設定信号Ｅｒの可変制御は停止している。 On the other hand, when the welding mode is the single welding mode, the output voltage setting signal Er remains at the predetermined value (output voltage initial setting value) by the second output voltage setting circuit ER2 in FIG. In the single welding mode, welding is performed only by forward and reverse feed arc welding. In this case, if the output voltage setting signal Er is variably controlled by the arc length correlation value, the arc length becomes unstable as compared with the case where it is set to a predetermined value. Therefore, in the single welding mode, the variable control of the output voltage setting signal Er is stopped.
上述した実施の形態２によれば、アーク長相関値に基づく可変制御の対象を正送ピーク値に替えてアーク溶接の溶接電圧の設定値（出力電圧設定信号Ｅｒ）を使用する。これにより、実施の形態１と同様の効果を奏する。 According to the second embodiment described above, the target value of the variable control based on the arc length correlation value is changed to the forward transmission peak value and the welding voltage setting value (output voltage setting signal Er) for arc welding is used. Thereby, the same effect as that of the first embodiment is achieved.
1 溶接ワイヤ
2 母材
3 アーク
4 レーザ光
5 送給ロール
ＣＭ 電流比較回路
Ｃｍ 電流比較信号
ＤＲ 駆動回路
Ｄｒ 駆動信号
Ｅ 出力電圧
Ｅａ 誤差増幅信号
ＥＤ 出力電圧検出回路
Ｅｄ 出力電圧検出信号
ＥＩ 電流誤差増幅回路
Ｅｉ 電流誤差増幅信号
ＥＬ アーク長誤差増幅回路
Ｅｌ アーク長誤差増幅信号
ＥＲ 出力電圧設定回路
Ｅｒ 出力電圧設定信号
ＥＲ２ 第２出力電圧設定回路
ＥＶ 電圧誤差増幅回路
Ｅｖ 電圧誤差増幅信号
ＦＣ 送給制御回路
Ｆｃ 送給制御信号
ＦＲ 送給速度設定回路
Ｆｒ 送給速度設定信号
Ｆｗ 送給速度
ＩＣＲ 電流制御設定回路
Ｉcr 電流制御設定信号
ＩＤ 電流検出回路
Ｉｄ 電流検出信号
ＩＬＲ 低レベル電流設定回路
Ｉlr 低レベル電流設定信号
Ｉｗ 溶接電流
ＬＦ 光ファイバー
ＬＨ 加工ヘッド
ＬＳ レーザ発振器
Ｌｓ レーザ出力信号
ＭＳ 溶接モード設定回路
Ｍｓ 溶接モード設定信号
ＮＤ くびれ検出回路
Ｎｄ くびれ検出信号
ＰＭ 電源主回路
ＰＳ 溶接電源
Ｒ 減流抵抗器
ＳＤ 短絡判別回路
Ｓｄ 短絡判別信号
ＳＴＤ 小電流期間回路
Ｓtd 小電流期間信号
ＳＷ 電源特性切換回路
ＴＡＤ アーク期間検出回路
Ｔad アーク期間検出信号
ＴＡＲ アーク期間設定回路
Ｔar アーク期間設定信号
ＴＤＲ 電流降下時間設定回路
Ｔdr 電流降下時間設定信号
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
ＴＲ トランジスタ
Ｔrd 逆送減速期間
ＴＲＤＲ 逆送減速期間設定回路
Ｔrdr 逆送減速期間設定信号
Ｔrp 逆送ピーク期間
Ｔru 逆送加速期間
ＴＲＵＲ 逆送加速期間設定回路
Ｔrur 逆送加速期間設定信号
Ｔsd 正送減速期間
ＴＳＤＲ 正送減速期間設定回路
Ｔsdr 正送減速期間設定信号
Ｔsp 正送ピーク期間
Ｔsu 正送加速期間
ＴＳＵＲ 正送加速期間設定回路
Ｔsur 正送加速期間設定信号
ＶＡＤ 平均溶接電圧検出回路
Ｖad 平均溶接電圧検出信号
ＶＤ 電圧検出回路
Ｖｄ 電圧検出信号
Ｖｗ 溶接電圧
ＷＦ 送給機
ＷＬ リアクトル
Ｗrp 逆送ピーク値
ＷＲＲ 逆送ピーク値設定回路
Ｗrr 逆送ピーク値設定信号
Ｗsp 正送ピーク値
ＷＳＲ 正送ピーク値設定回路
Ｗsr 正送ピーク値設定信号
ＷＳＲ２ 第２正送ピーク値設定回路
ＷＴ 溶接トーチ
1 welding wire
2 Base material
3 arc
4 laser light
5 Feed roll CM Current comparison circuit Cm Current comparison signal DR Drive circuit Dr Drive signal E Output voltage Ea Error amplification signal ED Output voltage detection circuit Ed Output voltage detection signal EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification signal EL Arc length error amplification Circuit El Arc length error amplification signal ER Output voltage setting circuit Er Output voltage setting signal ER2 Second output voltage setting circuit EV Voltage error amplification circuit Ev Voltage error amplification signal FC Feed control circuit Fc Feed control signal FR Feed speed setting circuit Fr Feeding speed setting signal Fw Feeding speed ICR Current control setting circuit Icr Current control setting signal ID Current detection circuit Id Current detection signal ILR Low level current setting circuit Ilr Low level current setting signal Iw Welding current LF Optical fiber LH Processing head LS Laser Oscillator Ls Laser output signal MS Welding mode setting circuit Ms Welding mode setting signal ND Constriction detection circuit Nd Constriction detection signal PM Power supply main circuit PS Welding power supply R Current reduction resistor SD Short circuit discrimination circuit Sd Short circuit discrimination signal STD Small current period circuit Std Small Current period signal SW Power supply characteristic switching circuit TAD Arc period detection circuit Tad Arc period detection signal TAR Arc period setting circuit Tar Arc period setting signal TDR Current drop time setting circuit Tdr Current drop time setting signal TFD Cycle detection circuit Tfd Cycle detection signal TFR cycle Setting circuit Tfr Cycle setting signal TR Transistor Trd Reverse feed deceleration period TRDR Reverse feed deceleration period setting circuit Trdr Reverse feed deceleration period setting signal Trp Reverse feed peak period Tru Reverse feed acceleration period TRUR Reverse feed acceleration period setting circuit Trur Reverse feed acceleration period setting Signal Tsd Forward feed deceleration period TSDR Forward feed deceleration period setting circuit Tsdr Forward feed deceleration period setting signal Tsp Forward feed peak period Tsu Su Forward feed acceleration period TUR Forward feed acceleration period setting circuit Tsur Forward feed acceleration period setting signal VAD Average welding voltage detection circuit Vad Average welding voltage detection signal VD Voltage detection circuit Vd Voltage detection signal Vw Welding voltage WF Feeder WL Reactor Wrp Reverse feed peak value WRR Reverse feed peak value setting circuit Wrr Reverse feed peak value setting signal Wsp Forward feed peak value WSR Forward feed Peak value setting circuit Wsr Forward feeding peak value setting signal WSR2 Second forward feeding peak value setting circuit WT Welding torch
Claims (4)
前記アーク溶接及び前記レーザ溶接を併用して溶接する複合溶接モードと、前記アーク溶接のみで溶接する単独溶接モードとを備え、
前記複合溶接モードのときは、前記アークの長さと相関する値を検出し、前記相関する値に基づいて前記送給速度の正送ピーク値を可変制御し、
前記単独溶接モードのときは、前記正送ピーク値を所定値に制御する、
ことを特徴とする複合溶接方法。 In the composite welding method of welding by using the arc welding and the laser welding in which the feeding speed of the welding wire is forward/reversely fed and the arc period and the short circuit period are alternately repeated,
A composite welding mode in which the arc welding and the laser welding are used together for welding, and a single welding mode in which only the arc welding is performed,
In the composite welding mode, a value that correlates with the length of the arc is detected, and the forward feed peak value of the feed speed is variably controlled based on the correlated value.
When in the single welding mode, the forward feed peak value is controlled to a predetermined value,
A composite welding method characterized by the above.
ことを特徴とする請求項１に記載の複合溶接方法。 The correlated value is a repeating period of the arc period and the short circuit period or a time length of the arc period,
The composite welding method according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項１に記載の複合溶接方法。 The correlated value is a value of the welding voltage of the arc welding,
The composite welding method according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合溶接方法。 Use the set value of the welding voltage of the arc welding instead of the forward feed peak value,
The composite welding method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that.
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