JP2022099368A - Pulse arc welding power supply - Google Patents

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JP2022099368A JP2020213082A JP2020213082A JP2022099368A JP 2022099368 A JP2022099368 A JP 2022099368A JP 2020213082 A JP2020213082 A JP 2020213082A JP 2020213082 A JP2020213082 A JP 2020213082A JP 2022099368 A JP2022099368 A JP 2022099368A
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春菜 下新原
Haruna Shimonihara
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Abstract

To provide a method for preventing instability of a welding state during a transition period from an arc start, in a pulse arc welding in which output control is executed based on a welding voltage from which an abnormal voltage is removed.SOLUTION: A pulse arc welding power supply executes abnormal voltage removal control in which a welding wire 1 is fed, a welding current Iw formed of a peak current and a base current is supplied, a welding voltage Vw is detected, a detection value Vd of the welding voltage is limited within an allowable range that uses a reference voltage waveform as a central voltage value, and a voltage limit value Vft is calculated; and, based on the voltage limit value Vft, executes output control on the welding voltage Vw. In this pulse arc welding power supply, an allowable range ΔVc during an initial period after an arc start is set to a value smaller than that in a stationary period. In addition, when a short circuit occurs during the initial period, the allowable range ΔVc during the initial period is set to a value smaller than that during the stationary period.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、溶接電圧から異常電圧を除去して出力制御するパルスアーク溶接電源に関するものである。 The present invention relates to a pulse arc welding power source that controls the output by removing an abnormal voltage from the welding voltage.

ピーク電流及びベース電流から形成される溶接電流を通電して溶接するパルスアーク溶接電源が広く使用されている。パルスアーク溶接を含む消耗電極式アーク溶接では、溶接ワイヤの先端と母材との最短距離である見かけのアーク長(以下、単にアーク長という)を適正値に維持することが、良好な溶接品質を得るためには重要である。このために、溶接電源はアーク期間中は定電圧制御される。これは、アーク長と溶接電圧とが比例関係にあることを利用して、アーク長を溶接電圧で検出し、この溶接電圧検出値が適正アーク長に相当する電圧設定値と等しくなるように出力制御することでアーク長を適正値に維持するためである。したがって、このアーク長制御の安定化のためには、アーク長を溶接電圧によって高精度に検出する必要がある。 A pulse arc welding power source that conducts welding by energizing a welding current formed from a peak current and a base current is widely used. In consumable electrode type arc welding including pulse arc welding, it is good welding quality to maintain the apparent arc length (hereinafter, simply referred to as arc length), which is the shortest distance between the tip of the welding wire and the base metal, to an appropriate value. Is important to get. Therefore, the welding power supply is controlled by a constant voltage during the arc period. This utilizes the fact that the arc length and the welding voltage are in a proportional relationship, the arc length is detected by the welding voltage, and the welding voltage detection value is output so as to be equal to the voltage set value corresponding to the appropriate arc length. This is to maintain the arc length at an appropriate value by controlling it. Therefore, in order to stabilize the arc length control, it is necessary to detect the arc length with high accuracy by the welding voltage.

消耗電極式アーク溶接は電極プラス極性EPで行うのが通常であるので、溶接ワイヤ先端部に陽極点が形成され、母材表面に陰極点が形成されて、陽極点と陰極点との間にアークが発生する。陽極点はワイヤ先端部付近に形成された状態でほとんど移動しない。これに対して、陰極点は、母材表面の酸化皮膜のある部分を目指してふらふらと移動する。さらに、陰極点は、母材表面の汚れ、溶融池の運動状態、溶融池からのガス放出等によってもふらつく。短時間に陰極点の形成位置が変化しても見かけのアーク長は変化しない。これは、見かけのアーク長はワイヤ送給速度とワイヤ溶融速度との差によって変化するために、十数ms以下の短時間では微小にしか変化できない。しかし、上述した種々の原因によって陰極点がふらつくと溶接電圧に異常電圧が重畳する。この異常電圧は見かけのアーク長とは何ら比例しない電圧である。このために、この異常電圧が重畳した溶接電圧に基づいて出力制御を行うと、アーク長制御系が不安定になり、溶接品質が悪くなる。溶接電圧検出値から異常電圧を除去して見かけのアーク長と比例関係にある溶接電圧検出値を生成する方法が特許文献1に開示されている。 Since consumable electrode type arc welding is usually performed with an electrode positive polarity EP, an anode point is formed at the tip of the welding wire, a cathode point is formed on the surface of the base metal, and an anode point is formed between the anode point and the cathode point. An arc is generated. The anode point hardly moves in the state of being formed near the tip of the wire. On the other hand, the cathode point moves steadily toward the portion of the base material surface where the oxide film is present. Further, the cathode point fluctuates due to dirt on the surface of the base metal, the motion state of the molten pool, gas release from the molten pool, and the like. Even if the formation position of the cathode point changes in a short time, the apparent arc length does not change. This is because the apparent arc length changes depending on the difference between the wire feeding rate and the wire melting rate, so that it can change only slightly in a short time of a dozen ms or less. However, when the cathode point fluctuates due to the various causes described above, an abnormal voltage is superimposed on the welding voltage. This abnormal voltage is a voltage that is not proportional to the apparent arc length. Therefore, if the output is controlled based on the welding voltage on which this abnormal voltage is superimposed, the arc length control system becomes unstable and the welding quality deteriorates. Patent Document 1 discloses a method of removing an abnormal voltage from a welding voltage detection value to generate a welding voltage detection value proportional to an apparent arc length.

特許第4263886号公報Japanese Patent No. 4263886

溶接電圧には、送給速度の変動、トーチ高さの変動、溶融池状態の変動等に起因するアーク長の変動に伴う電圧変動と、短絡期間、陰極点の移動等に起因する異常電圧とが重畳している。このアーク長の変動に伴う電圧変動は、アーク長制御を行うために正確に検出する必要がある。他方、アーク長の変動とは関係しない異常電圧については、できる限り除去することが、精密なアーク長制御を行うためには望ましい。このために、従来技術では、溶接電圧に重畳する異常電圧を除去する制御が行われている。 Welding voltage includes voltage fluctuations due to changes in arc length due to fluctuations in feed rate, torch height, fluctuations in molten pool state, etc., and abnormal voltages due to short-circuit periods, movement of cathode points, etc. Are superimposed. The voltage fluctuation accompanying the fluctuation of the arc length needs to be accurately detected in order to control the arc length. On the other hand, it is desirable to remove as much as possible the abnormal voltage that is not related to the fluctuation of the arc length in order to perform precise arc length control. For this reason, in the prior art, control is performed to remove the abnormal voltage superimposed on the welding voltage.

アークスタートから定常期間に移行するまでの過渡期間中は、アーク発生状態も過渡状態にあるために、短絡の発生、陰極点のふらつき等に起因する異常電圧が溶接電圧に大きく重畳する。特に、短絡が多数回発生したり、長い時間の短絡が発生したりすると、溶接電圧に大きい異常電圧が重畳することになる。このために、過渡期間中に異常電圧除去制御を行っても、溶接電圧に重畳する異常電圧を十分に除去することができず、アーク長制御が不安定になり、溶接品質が悪くなるという問題がある。 During the transition period from the arc start to the transition to the steady period, the arc generation state is also in the transient state, so that the abnormal voltage caused by the occurrence of a short circuit, the fluctuation of the cathode point, etc. is greatly superimposed on the welding voltage. In particular, when a short circuit occurs many times or a short circuit occurs for a long time, a large abnormal voltage is superimposed on the welding voltage. For this reason, even if the abnormal voltage removal control is performed during the transient period, the abnormal voltage superimposed on the welding voltage cannot be sufficiently removed, the arc length control becomes unstable, and the welding quality deteriorates. There is.

そこで、本発明では、異常電圧を除去した溶接電圧に基づいて出力制御するパルスアーク溶接において、アークスタートからの過渡期間中に溶接状態が不安定になることを抑制することができるパルスアーク溶接電源を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, in pulse arc welding in which the output is controlled based on the welding voltage from which the abnormal voltage is removed, it is possible to suppress the welding state from becoming unstable during the transient period from the arc start. The purpose is to provide.

上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
溶接ワイヤを送給し、ピーク電流及びベース電流から形成される溶接電流を通電し、溶接電圧を検出し、前記溶接電圧の検出値を基準電圧波形を中心電圧値とする許容範囲内に制限して電圧制限値を算出する異常電圧除去制御を行い、前記電圧制限値に基づいて前記溶接電圧を出力制御するパルスアーク溶接電源において、
前記許容範囲を、アークスタート後の初期期間中は定常期間中よりも小さな値に設定する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接電源である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is
The welding wire is fed, the welding current formed from the peak current and the base current is energized, the welding voltage is detected, and the detected value of the welding voltage is limited to the allowable range with the reference voltage waveform as the center voltage value. In a pulse arc welding power supply that performs abnormal voltage removal control to calculate the voltage limit value and outputs and controls the welding voltage based on the voltage limit value.
The tolerance is set to a value smaller during the initial period after the start of the arc than during the steady period.
It is a pulse arc welding power supply characterized by this.

請求項2の発明は、
前記初期期間中に短絡が発生したときは、前記初期期間中の前記許容範囲を前記定常期間中よりも小さな値に設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のパルスアーク溶接電源である。
The invention of claim 2 is
When a short circuit occurs during the initial period, the allowable range during the initial period is set to a value smaller than that during the steady period.
The pulse arc welding power source according to claim 1.

請求項3の発明は、
前記初期期間中に基準時間以上の短絡が発生したときは、前記初期期間中の前記許容範囲を前記定常期間中よりも小さな値に設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のパルスアーク溶接電源である。
The invention of claim 3 is
When a short circuit of the reference time or more occurs during the initial period, the allowable range during the initial period is set to a value smaller than that during the steady period.
The pulse arc welding power source according to claim 1.

本発明によれば、異常電圧を除去した溶接電圧に基づいて出力制御するパルスアーク溶接において、アークスタートからの過渡期間中に溶接状態が不安定になることを抑制することができる。 According to the present invention, in pulse arc welding in which the output is controlled based on the welding voltage from which the abnormal voltage is removed, it is possible to suppress the welding state from becoming unstable during the transient period from the arc start.

実施の形態に係るパルスアーク溶接方法を示す波形図である。It is a waveform figure which shows the pulse arc welding method which concerns on embodiment. 実施の形態に係る、異常電圧を除去するために使用する基準電圧波形Vcの設定方法を示す図である。It is a figure which shows the setting method of the reference voltage waveform Vc used for removing an abnormal voltage which concerns on embodiment. 実施の形態に係る、短絡解除直後のアーク再点弧に伴う異常電圧発生時の電圧波形図である。FIG. 5 is a voltage waveform diagram when an abnormal voltage is generated due to an arc re-ignition immediately after the short circuit is released, according to the embodiment. 図2で上述した基準電圧波形Vcを自動設定する方法を説明するための電圧制限値Vftの時間変化を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a time change of a voltage limit value Vft for explaining a method of automatically setting the above-mentioned reference voltage waveform Vc in FIG. 2. 実施の形態に係るパルスアーク溶接電源のブロック図である。It is a block diagram of the pulse arc welding power source which concerns on embodiment.

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.

図1は、実施の形態に係るパルスアーク溶接方法を示す波形図である。同図(A)は溶接電流Iwを示し、同図(B)は溶接電圧Vwを示す。以下、同図を参照して説明する。 FIG. 1 is a waveform diagram showing a pulse arc welding method according to an embodiment. The figure (A) shows the welding current Iw, and the figure (B) shows the welding voltage Vw. Hereinafter, description will be made with reference to the figure.

同図(A)に示すように、時刻t1~t2のピーク立上り期間Tup中は、ベース電流Ibからピーク電流Ipへと上昇する遷移電流が通電し、続いて時刻t2~t3のピーク期間Tp中は、上記のピーク電流Ipが通電し、続いて時刻t3~t4のピーク立下り期間Tdw中は、上記のピーク電流Ipから上記のベース電流Ibへと下降する遷移電流が通電し、続いて時刻t4~t5のベース期間Tb中は、上記のベース電流Ibが通電する。また、上記の溶接電流Iwの通電に対応して、同図(B)に示すように、上記のピーク立上り期間Tup中は、ベース電圧Vbからピーク電圧Vpへと上昇する遷移電圧が印加し、続いて上記のピーク期間Tp中は、上記のピーク電圧Vpが印加し、続いて上記のピーク立下り期間Tdw中は、上記のピーク電圧Vpから上記のベース電圧Vbへと下降する遷移電圧が印加し、続いて上記のベース期間Tb中は、上記のベース電圧Vbが印加する。時刻t1~t5の期間を1パルス周期Tfとして繰り返して溶接が行われる。上記のパラメータの数値例を記載する。Ip=500A、Ib=50A、Tp=1.2ms、tup=0.5ms、Tdw=0.5ms、Tf=3~10ms
As shown in FIG. 3A, during the peak rise period Tup at time t1 to t2, the transition current rising from the base current Ib to the peak current Ip is energized, and then during the peak period Tp at time t2 to t3. Is, the peak current Ip is energized, and then, during the peak fall period Tdw from time t3 to t4, the transition current that descends from the peak current Ip to the base current Ib is energized, and then the time. During the base period Tb from t4 to t5, the above-mentioned base current Ib is energized. Further, in response to the energization of the welding current Iw, as shown in FIG. 3B, a transition voltage rising from the base voltage Vb to the peak voltage Vp is applied during the peak rise period Tup. Subsequently, during the peak period Tp, the peak voltage Vp is applied, and then, during the peak fall period Tdw, a transition voltage that drops from the peak voltage Vp to the base voltage Vb is applied. Then, during the base period Tb, the base voltage Vb is applied. Welding is performed by repeating the period from time t1 to t5 as one pulse period Tf. Numerical examples of the above parameters are described. Ip = 500A, Ib = 50A, Tp = 1.2ms, tup = 0.5ms, Tdw = 0.5ms, Tf = 3-10ms

良好な溶接品質を得るためにアーク長を適正値に維持するアーク長制御が行われる。通常、このアーク長制御は、溶接電圧Vwがアーク長と略比例関係にあることを利用して、溶接電圧Vwの平均値が予め定めた電圧設定値と等しくなるようにパルス周期が制御される。このアーク長制御の方式は、周波数変調方式と呼ばれる。この場合、ピーク期間Tp、ピーク電流Ip及びベース電流Ibは所定値に設定され、パルスパラメータとなる。ピーク電流Ipは臨界値以上に設定され、ピーク期間Tpと組み合わせてユニットパルス条件と呼ばれる。このユニットパルス条件は、1パルス周期1溶滴移行になるように設定される。ベース電流Ibは、臨界値未満の数十A程度の小電流値に設定される。ユニットパルス条件及びベース電流Ibは、溶接ワイヤの材質、直径、送給速度等に応じて適正値に設定される。アーク長制御の方式には、上記の周波数変調方式以外にパルス幅変調方式がある。このパルス幅変調方式では、パルス周期Tf、ピーク電流Ip及びベース電流Ibが所定値に設定され、溶接電圧Vwの平均値が予め定めた電圧設定値と等しくなるようにピーク期間Tpが制御される。 Arc length control is performed to maintain the arc length at an appropriate value in order to obtain good welding quality. Normally, this arc length control utilizes the fact that the welding voltage Vw is substantially proportional to the arc length, and the pulse period is controlled so that the average value of the welding voltage Vw becomes equal to a predetermined voltage set value. .. This arc length control method is called a frequency modulation method. In this case, the peak period Tp, the peak current Ip, and the base current Ib are set to predetermined values and become pulse parameters. The peak current Ip is set to be equal to or higher than the critical value, and is called a unit pulse condition in combination with the peak period Tp. This unit pulse condition is set so as to have one pulse period and one droplet transition. The base current Ib is set to a small current value of about several tens of A, which is less than the critical value. The unit pulse condition and the base current Ib are set to appropriate values according to the material, diameter, feeding speed, etc. of the welding wire. The arc length control method includes a pulse width modulation method in addition to the frequency modulation method described above. In this pulse width modulation method, the pulse period Tf, the peak current Ip and the base current Ib are set to predetermined values, and the peak period Tp is controlled so that the average value of the welding voltage Vw becomes equal to the predetermined voltage set value. ..

パルスアーク溶接においては、アークの陰極点は母材表面の酸化皮膜が存在する位置に形成される性質を有している。アークによって酸化皮膜は除去(クリーニング)されていくので、陰極点は酸化皮膜が残っている個所を求めて周辺部へと移動して形成されるようになる。この結果、アークは常に移動している不安定な状態になるために、短絡が発生しやすくなる。溶接ワイヤと母材とが短絡しその短絡が解除されてアークが再点弧したとき、母材表面の酸化皮膜の不均一に起因するアーク陰極点のふらつき現象が発生したとき等において、異常電圧が溶接電圧Vwに重畳することになる。この異常電圧はアーク長とは比例しない電圧であるので、アーク長を正確に検出するためには溶接電圧Vwに重畳した異常電圧を除去する必要がある。この除去のための方法としては、パルス波形の基準電圧波形Vc及び許容範囲ΔVcを設定し、溶接電圧VwがVc±ΔVcの範囲外になる部分は異常電圧であるとしてカットするようにしている。以下、この異常電圧除去制御について説明する。 In pulse arc welding, the cathode point of the arc has the property of being formed at the position where the oxide film on the surface of the base metal exists. Since the oxide film is removed (cleaned) by the arc, the cathode point is formed by moving to the peripheral portion in search of the place where the oxide film remains. As a result, the arc is in an unstable state where it is constantly moving, and a short circuit is likely to occur. Abnormal voltage when the welding wire and the base metal are short-circuited, the short circuit is released, and the arc reignites, or when the arc cathode point fluctuates due to the non-uniformity of the oxide film on the base metal surface. Will be superimposed on the welding voltage Vw. Since this abnormal voltage is a voltage that is not proportional to the arc length, it is necessary to remove the abnormal voltage superimposed on the welding voltage Vw in order to accurately detect the arc length. As a method for removing this, the reference voltage waveform Vc of the pulse waveform and the allowable range ΔVc are set, and the portion where the welding voltage Vw is out of the range of Vc ± ΔVc is cut as an abnormal voltage. Hereinafter, this abnormal voltage elimination control will be described.

図2は、上記の基準電圧波形Vcの設定方法を示す図である。まず、図4で後述するように、基準ピーク電圧値Vpc、基準ベース電圧値Vbc及び許容範囲ΔVcを設定する。そして、同図に示すように、ピーク立上り期間Tupの開始時点を0秒とする経過時間tによって、下式のように基準電圧波形Vcが定義される。
0≦t<Tup
Vc=((Vpc-Vbc)/Tup)・t+Vbc (11)式
Tup≦t<Tup+Tp
Vc=Vpc (12)式
Tup+Tp≦t<Tup+Tp+Tdw
Vc=((Vbc-Vpc)/Tdw)・(t-Tup-Tp)+Vpc (13)式
Tup+Tp+Tdw≦t<Tup+Tp+Tdw+Tb
Vc=Vbc (14)式
FIG. 2 is a diagram showing a method of setting the above-mentioned reference voltage waveform Vc. First, as will be described later in FIG. 4, the reference peak voltage value Vpc, the reference base voltage value Vbc, and the allowable range ΔVc are set. Then, as shown in the figure, the reference voltage waveform Vc is defined by the elapsed time t with the start time of the peak rise period Tup as 0 seconds as shown in the following equation.
0≤t <Tup
Vc = ((Vpc-Vbc) / Tup) · t + Vbc (11) Equation Tup ≤ t <Tup + Tp
Vc = Vpc (12) Equation Tup + Tp≤t <Tup + Tp + Tdw
Vc = ((Vbc-Vpc) / Tdw) · (t-Tup-Tp) + Vpc (13) formula Tup + Tp + Tdw ≦ t <Tup + Tp + Tdw + Tb
Vc = Vbc (14) equation

例えば、同図に示すように、経過時間t=taにおける溶接電圧検出値がVd1であったとする。経過時間taはTup+Tp≦ta<Tup+Tp+Tdwのときであるので、上記(13)式に代入して、基準電圧波形の中心電圧値Vc1は下式となる。
Vc1=((Vbc-Vpc)/Tdw)・(ta-Tup-Tp)+Vpc
したがって、経過時間taのときの溶接電圧検出値Vd1は、許容範囲Vc1±ΔVc内に制限される。すなわち、Vd1≧Vc1+ΔVcのときには電圧制限値Vft1=Vc1+ΔVcに制限され、Vd1≦Vc1-ΔVcのときにはVft1=Vc1-ΔVcに制限される。このようにして算出された電圧制限値Vftは、異常電圧が略除去されたアーク長に略比例する電圧値となる。
For example, as shown in the figure, it is assumed that the welding voltage detection value at the elapsed time t = ta is Vd1. Since the elapsed time ta is when Tup + Tp ≦ ta <Tup + Tp + Tdw, substituting into the above equation (13), the center voltage value Vc1 of the reference voltage waveform becomes the following equation.
Vc1 = ((Vbc-Vpc) / Tdw) ・ (ta-Tup-Tp) + Vpc
Therefore, the welding voltage detection value Vd1 at the elapsed time ta is limited to the allowable range Vc1 ± ΔVc. That is, when Vd1 ≧ Vc1 + ΔVc, the voltage limit value is limited to Vft1 = Vc1 + ΔVc, and when Vd1 ≦ Vc1-ΔVc, it is limited to Vft1 = Vc1-ΔVc. The voltage limit value Vft calculated in this way is a voltage value substantially proportional to the arc length from which the abnormal voltage is substantially removed.

図3は、短絡解除直後のアーク再点弧に伴う異常電圧発生時の電圧波形図である。同図(A)は溶接電圧Vwの時間変化を示し、同図(B)は基準電圧波形によって異常電圧を除去した後の電圧制限値Vftの時間変化を示す。同図(B)に示すように、溶接電圧Vwは、基準電圧波形を中心電圧値Vcとする許容範囲Vc±ΔVc内に制限される。この結果、時刻t1~t2の短絡期間中の電圧制限値Vft=Vc-ΔVcとなり、時刻t2~t3の陰極点形成に伴う高電圧発生期間中の電圧制限値Vft=Vc+ΔVcとなる。このようにして、短絡期間中の電圧、陰極点形成に伴う高電圧等のアーク長とは関係しない異常電圧を略除去することができる。 FIG. 3 is a voltage waveform diagram when an abnormal voltage is generated due to the arc re-ignition immediately after the short circuit is released. FIG. 6A shows the time change of the welding voltage Vw, and FIG. 6B shows the time change of the voltage limit value Vft after removing the abnormal voltage by the reference voltage waveform. As shown in FIG. 3B, the welding voltage Vw is limited to the allowable range Vc ± ΔVc with the reference voltage waveform as the center voltage value Vc. As a result, the voltage limit value Vft = Vc−ΔVc during the short-circuit period from time t1 to t2, and the voltage limit value Vft = Vc + ΔVc during the high voltage generation period accompanying the formation of the cathode point at time t2 to t3. In this way, it is possible to substantially eliminate abnormal voltages that are not related to the arc length, such as the voltage during the short-circuit period and the high voltage associated with the formation of the cathode point.

図4は、図2で上述した基準電圧波形Vcを自動設定する方法を説明するための電圧制限値Vftの時間変化を示す図である。同図において、現時点は時刻tnであり、第n回目のパルス周期Tf(n)の開始時点である。また、第n-1回目のパルス周期Tf(n-1)におけるピーク期間のみの電圧制限値の平均値がピーク電圧制限値Vpf(n-1)であり、ベース期間のみの電圧制限値の平均値がベース電圧制限値Vbf(n-1)である。同様に、第n-m回目のパルス周期Tf(n-m)におけるピーク期間のみの電圧制限値の平均値がピーク電圧制限値Vpf(n-m)であり、ベース期間のみの電圧制限値の平均値がベース電圧制限値Vbf(n-m)である。ここで、mは2以上の整数であり、nはm+1以上の整数である。 FIG. 4 is a diagram showing a time change of the voltage limit value Vft for explaining the method of automatically setting the reference voltage waveform Vc described above in FIG. 2. In the figure, the present time is the time nt, which is the start time of the nth pulse period Tf (n). Further, the average value of the voltage limit values only in the peak period in the n-1th pulse period Tf (n-1) is the peak voltage limit value Vpf (n-1), and the average value of the voltage limit values only in the base period. The value is the base voltage limit value Vbf (n-1). Similarly, the average value of the voltage limit values only during the peak period in the nmth pulse period Tf (n-m) is the peak voltage limit value Vpf (n-m), and the average value of the voltage limit values only during the base period is the base. The voltage limit value is Vbf (n-m). Here, m is an integer of 2 or more, and n is an integer of m + 1 or more.

時刻tnにおいて、上記の第(n-1)~第(n-m)回目のピーク電圧制限値Vpfを入力として、下式のようにピーク電圧移動平均値Vpr(n)を算出する。
Vpr(n)=(Vpf(n-1)+…+Vpf(n-m))/m (21)式
同様に、時刻tnにおいて、上記の第(n-1)~第(n-m)回目のベース電圧制限値Vbfを入力として、下式のようにベース電圧移動平均値Vbr(n)を算出する。
Vbr(n)=(Vbf(n-1)+…+Vbf(n-m))/m (22)式
At time tun, the peak voltage moving average value Vpr (n) is calculated as shown in the following equation by inputting the peak voltage limit value Vpf of the (n-1) to (nm) th times described above.
Vpr (n) = (Vpf (n-1) +… + Vpf (nm)) / m Similar to the equation (21), the above-mentioned (n-1) to (nm) th base voltage limits at time tun. With the value Vbf as an input, the base voltage moving average value Vbr (n) is calculated as shown in the following equation.
Vbr (n) = (Vbf (n-1) + ... + Vbf (nm)) / m (22)

そして、上述した(11)~(14)式において、基準ピーク電圧値Vpcに上記のピーク電圧移動平均値Vprを代入し、かつ、基準ベース電圧値Vbcに上記のベース電圧移動平均値Vbrを代入すると、下式のように第n回目のパルス周期Tf(n)期間中の基準電圧波形が自動設定される。
0≦t<Tup
Vc(n)=((Vpr(n)-Vbr(n))/Tup)・t+Vbr(n) (31)式
Tup≦t<Tup+Tp
Vc(n)=Vpr(n) (32)式
Tup+Tp≦t<Tup+Tp+Tdw
Vc(n)=((Vbr(n)-Vpr(n))/Tdw)・(t-Tup-Tp)+Vpr(n) (33)式
Tup+Tp+Tdw≦t<Tup+Tp+Tdw+Tb
Vc(n)=Vbr(n) (34)式
Then, in the above-mentioned equations (11) to (14), the above-mentioned peak voltage moving average value Vpr is substituted into the reference peak voltage value Vpc, and the above-mentioned base voltage moving average value Vbr is substituted into the reference base voltage value Vbc. Then, the reference voltage waveform during the nth pulse period Tf (n) period is automatically set as shown in the following equation.
0≤t <Tup
Vc (n) = ((Vpr (n) -Vbr (n)) / Tup) · t + Vbr (n) (31) Equation Tup≤t <Tup + Tp
Vc (n) = Vpr (n) (32) Equation Tup + Tp≤t <Tup + Tp + Tdw
Vc (n) = ((Vbr (n) -Vpr (n)) / Tdw) · (t-Tup-Tp) + Vpr (n) (33) Equation Tup + Tp + Tdw≤t <Tup + Tp + Tdw + Tb
Vc (n) = Vbr (n) (34)

上述したように、パルス周期の開始時点ごとに、上記のピーク電圧移動平均値Vpr及びベース電圧移動平均値Vbrを算出し、上記(31)式~(34)式によって基準電圧波形が自動設定される。上記において、ピーク電圧移動平均値Vprを算出するときに、ピーク電圧制限値Vpfを重み付け移動平均して算出しても良い。同様に、ベース電圧移動平均値Vbrを算出するときに、ベース電圧制限値Vbfを重み付け移動平均して算出しても良い。また、移動平均する期間の長さ(所定期間)は、過去数周期~数十周期程度に設定する。この所定期間は、溶接ワイヤの材質、直径、送給速度、溶接速度、溶接継手等の溶接条件に応じて実験によって適正値に設定される。 As described above, the peak voltage moving average value Vpr and the base voltage moving average value Vbr are calculated at each start point of the pulse cycle, and the reference voltage waveform is automatically set by the above equations (31) to (34). To. In the above, when calculating the peak voltage moving average value Vpr, the peak voltage limit value Vpf may be calculated by weighting the moving average. Similarly, when calculating the base voltage moving average value Vbr, the base voltage limit value Vbf may be calculated by weighting the moving average. In addition, the length of the moving average period (predetermined period) is set to about several cycles to several tens of cycles in the past. This predetermined period is set to an appropriate value by an experiment according to the welding conditions such as the material, diameter, feeding speed, welding speed, and welded joint of the welding wire.

アークスタートからm回のパルス周期Tfが経過するまでは、上記のピーク電圧移動平均値Vpr及び上記のベース電圧移動平均値Vbrを(21)式及び(22)式に基づいて算出することができない。そこで、この期間中は、ピーク電圧初期値及びベース電圧初期値を予め設定しておき、ピーク電圧移動平均値Vpr及びベース電圧移動平均値Vbrとして使用するようにする。また、アークスタートからm回のパルス周期Tfが経過するまでは、前回の溶接中に算出された上記のピーク電圧移動平均値Vpr及び上記のベース電圧移動平均値Vbrを使用して基準電圧波形Vcを形成しても良い。 The peak voltage moving average value Vpr and the base voltage moving average value Vbr cannot be calculated based on the equations (21) and (22) until the pulse period Tf of m times elapses from the arc start. .. Therefore, during this period, the peak voltage initial value and the base voltage initial value are set in advance and used as the peak voltage moving average value Vpr and the base voltage moving average value Vbr. Further, from the arc start until the pulse period Tf elapses m times, the reference voltage waveform Vc is used by using the above-mentioned peak voltage moving average value Vpr and the above-mentioned base voltage moving average value Vbr calculated during the previous welding. May be formed.

上述したように、溶接電圧Vwには、送給速度の変動、トーチ高さの変動、溶融池状態の変動等に起因するアーク長の変動に伴う電圧変動と、短絡期間、陰極点の移動等に起因する異常電圧とが重畳している。このアーク長の変動に伴う電圧変動は、アーク長制御を行うために正確に検出する必要がある。他方、アーク長の変動とは関係しない異常電圧については、できる限り除去することが、精密なアーク長制御を行うためには望ましい。 As described above, the welding voltage Vw includes voltage fluctuations due to fluctuations in the arc length due to fluctuations in the feed rate, fluctuations in the torch height, fluctuations in the molten pool state, etc., short-circuit period, movement of the cathode point, etc. The abnormal voltage caused by the above is superimposed. The voltage fluctuation accompanying the fluctuation of the arc length needs to be accurately detected in order to control the arc length. On the other hand, it is desirable to remove as much as possible the abnormal voltage that is not related to the fluctuation of the arc length in order to perform precise arc length control.

図5は、実施の形態に係る図1~4で上述した異常電圧除去制御を搭載したパルスアーク溶接電源のブロック図である。以下、同図を参照して各ブロックについて説明する。 FIG. 5 is a block diagram of a pulse arc welding power supply equipped with the above-mentioned abnormal voltage removal control in FIGS. 1 to 4 according to the embodiment. Hereinafter, each block will be described with reference to the figure.

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、後述する起動指令信号OnがHighレベル(溶接開始)に変化すると、後述する電流誤差増幅信号Eiに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、溶接電圧Vw及び溶接電流Iw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次整流回路と、整流された直流を平滑するコンデンサと、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と、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値に降圧するインバータトランスと、降圧された高周波交流を整流する2次整流回路と、整流された直流を平滑するリアクトルと、後述する電流誤差増幅信号Eiに従ってPWM変調制御を行ないその結果に基づいてインバータ回路を駆動する駆動回路と、を備えている。 When the start command signal On, which will be described later, changes to the High level (welding start) with a commercial power supply such as 3-phase 200V (not shown) as an input, the power supply main circuit PM controls the inverter according to the current error amplification signal Ei, which will be described later. Output control is performed, and the welding voltage Vw and the welding current Iw are output. Although not shown, the power supply main circuit PM includes a primary rectifier circuit that rectifies a commercial power supply, a capacitor that smoothes the rectified DC, an inverter circuit that converts the smoothed DC into high-frequency AC, and a high-frequency AC. Inverter transformer that steps down to a voltage value suitable for arc welding, a secondary rectifier circuit that rectifies stepped high-frequency alternating current, a reactor that smoothes the rectified DC, and PWM modulation control according to the current error amplification signal Ei described later. It is equipped with a drive circuit that drives the inverter circuit based on the result.

溶接ワイヤ1は、送給モータWMに結合された送給ロール5の回転によって溶接トーチ4内を通って送給され、母材2との間にアーク3が発生する。溶接トーチ4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が印加され、溶接電流Iwが通電する。溶接トーチ4の先端からはシールドガスが噴出され、アーク3を大気から遮蔽する。 The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by the rotation of the feeding roll 5 coupled to the feeding motor WM, and an arc 3 is generated between the welding wire 1 and the base metal 2. A welding voltage Vw is applied between the feeding tip (not shown) in the welding torch 4 and the base metal 2, and the welding current Iw is energized. Shielding gas is ejected from the tip of the welding torch 4 to shield the arc 3 from the atmosphere.

起動指令回路ONは、溶接を開始するときにHighレベルとなり、溶接を終了するときはLowレベルになる起動指令信号Onを出力する。この起動指令回路ONは、溶接トーチ4に設けられている起動指令スイッチ、ロボット溶接においてはロボット制御装置に内蔵されている回路等が相当する。、 The start command circuit ON outputs a start command signal On, which is at the High level when welding is started and is at the Low level when welding is finished. The start command circuit ON corresponds to a start command switch provided in the welding torch 4, a circuit built in the robot control device in robot welding, and the like. ,

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。 The voltage detection circuit VD detects the above welding voltage Vw and outputs a voltage detection signal Vd.

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。 The current detection circuit ID detects the above welding current Iw and outputs a current detection signal Id.

通電判別回路CDは、上記の電流検出信号Idを入力として、この値が通電判別値(10A程度)以上のときは、溶接電流Iwが通電していると判別してHighレベルとなる通電判別信号Cdを出力する。 The energization discrimination circuit CD takes the above current detection signal Id as an input, and when this value is equal to or higher than the energization discrimination value (about 10A), it determines that the welding current Iw is energized and becomes a high level energization discrimination signal. Output Cd.

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 discrimination circuit SD takes the above voltage detection signal Vd as an input, and when this value is less than the short-circuit discrimination value (about 10V), it determines that it is in the short-circuit period and becomes the High level. Is determined and the short-circuit determination signal Sd that becomes the Low level is output.

初期期間回路TIは、上記の通電判別信号Cdを入力として、通電判別信号CdがHighレベル(通電)に変化した時点から予め定めた初期期間中はHighレベルとなる初期期間信号Tiを出力する。アークスタートして溶接電流Iwが通電すると、通電判別信号CdがHighレベルに変化する。初期期間は、アークスタートから定常期間に移行するまでの過渡期間に相当する期間として設定される。例えば、初期期間は0.1~0.7秒程度に設定される。パルス周期は、7ms程度であるので、初期期間中には15~100程度の周期が含まれることになる。 The initial period circuit TI receives the above-mentioned energization discrimination signal Cd as an input, and outputs an initial period signal Ti that becomes a high level during a predetermined initial period from the time when the energization discrimination signal Cd changes to the high level (energization). When the arc is started and the welding current Iw is energized, the energization discrimination signal Cd changes to the High level. The initial period is set as a period corresponding to the transition period from the arc start to the transition to the steady period. For example, the initial period is set to about 0.1 to 0.7 seconds. Since the pulse period is about 7 ms, a period of about 15 to 100 is included in the initial period.

許容範囲制御回路DCは、上記の初期期間信号Ti及び上記の短絡判別信号Sdを入力として、以下に示す1)~3)のいずれか一つを選択して処理を行い、許容範囲制御信号Dcを出力する。
1)初期期間信号TiがHighレベルとなる初期期間中はHighレベルとなる許容範囲制御信号Dcを出力する。
2)初期期間信号TiがHighレベルとなる初期期間中であり、かつ、短絡判別信号SdがHighレベル(短絡)に変化したときはHighレベルとなり、初期期間が終了するとLowレベルになる許容範囲制御信号Dcを出力する。
3)初期期間信号TiがHighレベルとなる初期期間中であり、かつ、短絡判別信号Sdが予め定めた基準時間(5ms程度)以上Highレベル(短絡)になったときはHighレベルとなり、初期期間が終了するとLowレベルになる許容範囲制御信号Dcを出力する。
The permissible range control circuit DC selects and processes any one of 1) to 3) shown below with the above initial period signal Ti and the above short circuit determination signal Sd as inputs, and performs processing, and the permissible range control signal Dc. Is output.
1) During the initial period when the initial period signal Ti becomes the High level, the allowable range control signal Dc which becomes the High level is output.
2) Tolerance control that becomes High level when the initial period signal Ti becomes High level and the short circuit discrimination signal Sd changes to High level (short circuit), and becomes Low level when the initial period ends. The signal Dc is output.
3) Initial period When the signal Ti is in the initial period when it reaches the High level and the short circuit discrimination signal Sd reaches the High level (short circuit) for the predetermined reference time (about 5 ms) or more, it becomes the High level and the initial period. When is completed, the allowable range control signal Dc that becomes the Low level is output.

許容範囲設定回路ΔVCは、上記の許容範囲制御信号Dcを入力として、許容範囲制御信号DcがLowレベルのときは予め定めた通常許容範囲となり、許容範囲制御信号DcがHighレベルのときは上記の通常許容範囲よりも小さな値に予め定めた初期許容範囲となる許容範囲設定信号ΔVcを出力する。例えば、通常許容範囲は±4V程度であり、初期許容範囲は±1V程度である。 The permissible range setting circuit ΔVC receives the above permissible range control signal Dc as an input, and when the permissible range control signal Dc is at the Low level, it becomes a predetermined normal permissible range, and when the permissible range control signal Dc is at the High level, it becomes the above-mentioned above. The allowable range setting signal ΔVc, which is a predetermined allowable range and is set to a value smaller than the normal allowable range, is output. For example, the normal allowable range is about ± 4V, and the initial allowable range is about ± 1V.

電圧制限値算出回路FTは、上記の電圧検出信号Vdを後述する基準電圧波形信号Vc及び上記の許容範囲設定信号ΔVcによって定まる制限範囲Vc±ΔVc内に制限して、電圧制限値信号Vftを出力する。 The voltage limit value calculation circuit FT limits the voltage detection signal Vd to within the limit range Vc ± ΔVc determined by the reference voltage waveform signal Vc and the allowable range setting signal ΔVc described later, and outputs the voltage limit value signal Vft. do.

電圧移動平均値算出回路VRAは、上記の電圧制限値信号Vftを入力として、図4で上述したように、ピーク電圧移動平均値信号Vpr及びベース電圧移動平均値信号Vbrを算出する。これらの算出方法は、上述した(21)式及び(22)式に基づいて行われる。
アークスタートからm回(mは2以上の整数)のパルス周期Tfが経過するまでは、上記のピーク電圧移動平均値Vpr及び上記のベース電圧移動平均値Vbrを算出することができない。そこで、この期間中は、ピーク電圧初期値及びベース電圧初期値を予め設定しておき、ピーク電圧移動平均値Vpr及びベース電圧移動平均値Vbrの値として使用する。また、アークスタートからm回のパルス周期Tfが経過するまでは、前回の溶接中に算出された上記のピーク電圧移動平均値Vpr及び上記のベース電圧移動平均値Vbrを使用するようにしても良い。
The voltage moving average value calculation circuit VRA calculates the peak voltage moving average value signal Vpr and the base voltage moving average value signal Vbr with the above voltage limit value signal Vft as an input, as described above in FIG. These calculation methods are performed based on the above-mentioned equations (21) and (22).
The peak voltage moving average value Vpr and the base voltage moving average value Vbr cannot be calculated until the pulse period Tf of m times (m is an integer of 2 or more) elapses from the arc start. Therefore, during this period, the peak voltage initial value and the base voltage initial value are set in advance and used as the values of the peak voltage moving average value Vpr and the base voltage moving average value Vbr. Further, the above-mentioned peak voltage moving average value Vpr and the above-mentioned base voltage moving average value Vbr calculated during the previous welding may be used until the pulse period Tf of m times elapses from the arc start. ..

基準電圧波形設定回路VCは、上記のピーク電圧移動平均値信号Vpr及び上記のベース電圧移動平均値信号Vbrを入力として、図2で上述したような基準電圧波形信号Vcを出力する。この基準電圧波形信号Vcの設定は、上述した(31)式~(34)式によって行われる。 The reference voltage waveform setting circuit VC inputs the above-mentioned peak voltage moving average value signal Vpr and the above-mentioned base voltage moving average value signal Vbr, and outputs the above-mentioned reference voltage waveform signal Vc as described in FIG. The setting of the reference voltage waveform signal Vc is performed by the above-mentioned equations (31) to (34).

電圧積分回路SVは、各パルス周期の開始時点から上記の電圧制限値信号Vftを積分(1/t)∫Vft・dtして、電圧積分値信号Svを出力する。ここで、tは各パルス周期の開始時点からの経過時間(秒)である。したがって、この電圧積分値信号Svの値は、電圧制限値信号Vftの平均値を刻々と算出していることになる。 The voltage integration circuit SV integrates the above voltage limit value signal Vft from the start point of each pulse cycle (1 / t) ∫Vft · dt, and outputs the voltage integration value signal Sv. Here, t is the elapsed time (seconds) from the start time of each pulse cycle. Therefore, the value of the voltage integral value signal Sv is calculated every moment as the average value of the voltage limit value signal Vft.

電圧設定回路VRは、予め定めた電圧設定信号Vrを出力する。比較回路CMは、上記の電圧積分値信号Svと上記の電圧設定信号Vrとを比較して、同じ値になった時点でパルス周期を終了するために短時間Highレベルとなるパルス周期信号Tfを出力する。Sv=Vrとなることは、各パルス周期における電圧制限値信号Vftの平均値が電圧設定信号Vrの値と等しくなったことを意味している。このようにして、上述したアーク長制御が行われる。したがって、パルス周期信号Tfが短時間Highレベルに変化する間隔が各パルス周期の長さとなる。 The voltage setting circuit VR outputs a predetermined voltage setting signal Vr. The comparison circuit CM compares the above-mentioned voltage integration value signal Sv with the above-mentioned voltage setting signal Vr, and obtains a pulse period signal Tf which becomes a high level for a short time in order to end the pulse period when the same value is obtained. Output. When Sv = Vr, it means that the average value of the voltage limit value signal Vft in each pulse cycle becomes equal to the value of the voltage setting signal Vr. In this way, the arc length control described above is performed. Therefore, the interval at which the pulse period signal Tf changes to the High level for a short time is the length of each pulse period.

経過時間測定回路STは、上記のパルス周期信号TfがHighレベルに変化した時点(各パルス周期の開始時点)からの経過時間を測定して、経過時間信号Stを出力する。 The elapsed time measurement circuit ST measures the elapsed time from the time when the pulse cycle signal Tf changes to the High level (the start time of each pulse cycle), and outputs the elapsed time signal St.

ピーク電流設定回路IPRは、予め定めたピーク電流設定信号Iprを出力する。ベース電流設定回路IBRは、予め定めたベース電流設定信号Ibrを出力する。 The peak current setting circuit IPR outputs a predetermined peak current setting signal Ipr. The base current setting circuit IBR outputs a predetermined base current setting signal Ibr.

電流制御設定回路IRCは、上記の経過時間信号St、上記のピーク電流設定信号Ipr及び上記のベース電流設定信号Ibrを入力として、経過時間信号Stが0にリセットされるごとに、予め定めたピーク立上り期間Tup中はベース電流設定信号Ibrの値からピーク電流設定信号Iprの値へと上昇する電流制御設定信号Ircを出力し、その後の予め定めたピーク期間Tp中はピーク電流設定信号Iprの値を電流制御設定信号Ircとして出力し、その後の予め定めたピーク立下り期間Tdw中はピーク電流設定信号Iprの値からベース電流設定信号Ibrの値へと下降する電流制御設定信号Ircを出力し、その後のベース期間Tb中はベース電流設定信号Ibrの値を電流制御設定信号Ircとして出力する。 The current control setting circuit IRC receives the above-mentioned elapsed time signal St, the above-mentioned peak current setting signal Ipr, and the above-mentioned base current setting signal Ibr as inputs, and each time the elapsed time signal St is reset to 0, a predetermined peak is set. During the rise period Tup, the current control setting signal Irc that rises from the value of the base current setting signal Ibr to the value of the peak current setting signal Ipr is output, and during the subsequent peak period Tp, the value of the peak current setting signal Ipr is output. Is output as the current control setting signal Irc, and during the subsequent peak fall period Tdw, the current control setting signal Irc that drops from the value of the peak current setting signal Ipr to the value of the base current setting signal Ibr is output. During the subsequent base period Tb, the value of the base current setting signal Ibr is output as the current control setting signal Irc.

電流誤差増幅回路EIは、上記の電流制御設定信号Irc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。 The current error amplifier circuit EI amplifies the error between the current control setting signal Irc and the current detection signal Id, and outputs the current error amplification signal Ei.

送給制御回路FCは、予め定めた送給速度設定値で溶接ワイヤ1を送給するための送給制御信号Fcを上記の送給モータWMに出力する。 The feed control circuit FC outputs a feed control signal Fc for feeding the welding wire 1 at a predetermined feed speed set value to the feed motor WM.

上述した実施の形態の、作用効果について説明する。
1)起動指令信号OnがHighレベルになると、溶接電源は出力を開始すると共に、溶接ワイヤ1の送給を開始する。
2)溶接ワイヤ1が送給されて母材2と接触すると、アークスタートして溶接電流Iwの通電が開始する。
3)電圧制限値算出回路FTは、電圧検出信号Vdを基準電圧波形信号Vc及び許容範囲設定信号ΔVcによって定まる制限範囲Vc±ΔVc内に制限して、電圧制限値信号Vftを出力する。上記の許容範囲設定信号ΔVcの値は、アークスタート後の初期期間中、初期期間中に短絡が発生したとき又は初期期間中に基準時間以上の短絡が発生したときは、予め定めた初期許容範囲となる。その後の定常期間中は通常許容範囲となる。
4)電圧制限値信号Vftの平均値と予め定めた電圧設定信号Vrとが等しくなるように周波数変調制御されて溶接電源の出力が制御される。
The action and effect of the above-described embodiment will be described.
1) When the start command signal On reaches the High level, the welding power supply starts output and starts feeding the welding wire 1.
2) When the welding wire 1 is fed and comes into contact with the base metal 2, the arc starts and the welding current Iw is energized.
3) The voltage limit value calculation circuit FT limits the voltage detection signal Vd within the limit range Vc ± ΔVc determined by the reference voltage waveform signal Vc and the allowable range setting signal ΔVc, and outputs the voltage limit value signal Vft. The value of the above allowable range setting signal ΔVc is a predetermined initial allowable range when a short circuit occurs during the initial period after the arc start, during the initial period, or when a short circuit longer than the reference time occurs during the initial period. It becomes. It is usually acceptable during the subsequent steady-state period.
4) The output of the welding power supply is controlled by frequency modulation control so that the average value of the voltage limit signal Vft and the predetermined voltage setting signal Vr become equal to each other.

上述した実施の形態によれば、許容範囲を、アークスタート後の初期期間中は定常期間中よりも小さな値に設定する。アークスタートから定常期間に移行するまでの過渡期間中は、アーク発生状態も過渡状態にあるために、短絡の発生、陰極点のふらつき等に起因する異常電圧が溶接電圧に大きく重畳する。特に、短絡が多数回発生したり、長い時間の短絡が発生したりすると、溶接電圧に大きい異常電圧が重畳することになる。本実施の形態では、過渡期間に相当する初期期間中は、許容範囲を小さくして異常電圧除去制御を行うことによって、溶接電圧に重畳する異常電圧を十分に除去するようにしている。このときに、アーク長の変動に伴う溶接電圧の変動も少し除去することになるので、アーク長制御の過渡応答性が少し遅くなる。しかし、異常電圧を十分に除去する効果の方が大きい。したがって、定常期間中はアーク長の変動に伴う溶接電圧を除去しないようにするために許容範囲を通常値にしている。この結果、本実施の形態では、異常電圧を除去した溶接電圧に基づいて出力制御するパルスアーク溶接において、アークスタートからの過渡期間中に溶接状態が不安定になることを抑制することができる。 According to the embodiment described above, the permissible range is set to a value smaller during the initial period after the arc start than during the steady period. During the transition period from the arc start to the transition to the steady period, the arc generation state is also in the transient state, so that the abnormal voltage caused by the occurrence of a short circuit, the fluctuation of the cathode point, etc. is greatly superimposed on the welding voltage. In particular, when a short circuit occurs many times or a short circuit occurs for a long time, a large abnormal voltage is superimposed on the welding voltage. In the present embodiment, during the initial period corresponding to the transient period, the allowable range is reduced and the abnormal voltage removal control is performed so that the abnormal voltage superimposed on the welding voltage is sufficiently removed. At this time, since the fluctuation of the welding voltage due to the fluctuation of the arc length is also removed a little, the transient response of the arc length control becomes a little slow. However, the effect of sufficiently removing the abnormal voltage is greater. Therefore, the allowable range is set to a normal value so as not to remove the welding voltage due to the fluctuation of the arc length during the steady period. As a result, in the present embodiment, in pulse arc welding in which the output is controlled based on the welding voltage from which the abnormal voltage is removed, it is possible to suppress the welding state from becoming unstable during the transient period from the arc start.

さらに、本実施の形態によれば、初期期間中に短絡が発生したときは、初期期間中の許容範囲を定常期間中よりも小さな値に設定することが好ましい。初期期間中に異常電圧が発生する要因は、アーク発生状態が過渡状態にあるために、短絡が多数回発生することが多いためである。そこで、初期期間中に短絡が発生したときは、初期期間中の許容範囲を小さくすることによって、異常電圧を十分に除去している。このようにすると、初期期間中に短絡が発生しなかったときは、許容範囲は通常値のままであるので、アーク長制御の過渡応答性を損なうことがない。この結果、本実施の形態では、過渡期間中の溶接状態をより安定にすることができる。 Further, according to the present embodiment, when a short circuit occurs during the initial period, it is preferable to set the allowable range during the initial period to a value smaller than that during the steady period. The reason why the abnormal voltage is generated during the initial period is that the short circuit often occurs many times because the arc generation state is in the transition state. Therefore, when a short circuit occurs during the initial period, the abnormal voltage is sufficiently removed by reducing the allowable range during the initial period. By doing so, when a short circuit does not occur during the initial period, the allowable range remains a normal value, so that the transient response of the arc length control is not impaired. As a result, in the present embodiment, the welding state during the transition period can be made more stable.

さらに、本実施の形態によれば、初期期間中に基準時間以上の短絡が発生したときは、初期期間中の許容範囲を定常期間中よりも小さな値に設定することが好ましい。初期期間中に異常電圧が発生する要因は、アーク発生状態が過渡状態にあるために、基準時間以上の長期の短絡が発生することが多いためである。そこで、初期期間中に基準時間以上の短絡が発生したときは、初期期間中の許容範囲を小さくすることによって、異常電圧を十分に除去している。このようにすると、初期期間中に長期の短絡が発生しなかったときは、許容範囲は通常値のままであるので、アーク長制御の過渡応答性を損なうことがない。この結果、本実施の形態では、過渡期間中の溶接状態をより安定にすることができる。 Further, according to the present embodiment, when a short circuit of the reference time or more occurs during the initial period, it is preferable to set the allowable range during the initial period to a value smaller than that during the steady period. The reason why the abnormal voltage is generated during the initial period is that the arc generation state is in the transition state, so that a long-term short circuit longer than the reference time often occurs. Therefore, when a short circuit of the reference time or longer occurs during the initial period, the abnormal voltage is sufficiently removed by reducing the allowable range during the initial period. In this way, when a long-term short circuit does not occur during the initial period, the allowable range remains a normal value, so that the transient response of the arc length control is not impaired. As a result, in the present embodiment, the welding state during the transition period can be made more stable.

1 溶接ワイヤ
2 母材
3 アーク
4 溶接トーチ
5 送給ロール
CD 通電判別回路
Cd 通電判別信号
CM 比較回路
DC 許容範囲制御回路
Dc 許容範囲制御信号
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
FC 送給制御回路
Fc 送給制御信号
FT 電圧制限値算出回路
Ib ベース電流
IBR ベース電流設定回路
Ibr ベース電流設定信号
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
Ip ピーク電流
IPR ピーク電流設定回路
Ipr ピーク電流設定信号
IRC 電流制御設定回路
Irc 電流制御設定信号
Iw 溶接電流
ON 起動指令回路
On 起動指令信号
PM 電源主回路
SD 短絡判別回路
Sd 短絡判別信号
ST 経過時間測定回路
St 経過時間信号
SV 電圧積分回路
Sv 電圧積分値信号
t 経過時間
ta 経過時間
Tb ベース期間
Tdw ピーク立下り期間
Tf パルス周期(信号)
TI 初期期間回路
Ti 初期期間信号
Tp ピーク期間
Tup ピーク立上り期間
Vb ベース電圧
Vbc 基準ベース電圧値
Vbf ベース電圧制限値
Vbr ベース電圧移動平均値(信号)
VC 基準電圧波形設定回路
Vc 基準電圧波形(信号)
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
Vft 電圧制限値(信号)
Vp ピーク電圧
Vpc 基準ピーク電圧値
Vpf ピーク電圧制限値
Vpr ピーク電圧移動平均値(信号)
VR 電圧設定回路
Vr 電圧設定信号
VRA 電圧移動平均値算出回路
Vw 溶接電圧
WM 送給モータ
ΔVC 許容範囲設定回路
ΔVc 許容範囲(設定信号)
1 Welding wire 2 Base material 3 Arc 4 Welding torch 5 Feeding roll CD Currenting discrimination circuit Cd Currenting discrimination signal CM Comparison circuit DC Allowable range control circuit Dc Allowable range control signal EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification signal FC Feed control Circuit Fc Feeding control signal FT Voltage limit value calculation circuit Ib Base current IBR Base current setting circuit Ibr Base current setting signal ID Current detection circuit Id Current detection signal Ip Peak current IPR Peak current setting circuit Ipr Peak current setting signal IRC Current control setting Circuit Irc Current control setting signal Iw Welding current ON Start command circuit On Start command signal PM Power supply Main circuit SD Short circuit discrimination circuit Sd Short circuit discrimination signal ST Elapsed time measurement circuit St Elapsed time signal SV Voltage integration circuit Sv Voltage integrated value signal t Elapsed time ta Elapsed time Tb Base period Tdw Peak fall period Tf Pulse period (signal)
TI initial period circuit Ti initial period signal Tp peak period Tup peak rise period Vb base voltage Vbc reference base voltage value Vbf base voltage limit value Vbr base voltage moving average value (signal)
VC reference voltage waveform setting circuit Vc reference voltage waveform (signal)
VD voltage detection circuit Vd voltage detection signal Vft voltage limit value (signal)
Vp peak voltage Vpc reference peak voltage value Vpf peak voltage limit value Vpr peak voltage moving average value (signal)
VR voltage setting circuit Vr voltage setting signal VRA voltage moving average value calculation circuit Vw Welding voltage WM Feed motor ΔVC Allowable range setting circuit ΔVc Allowable range (setting signal)

Claims (3)

溶接ワイヤを送給し、ピーク電流及びベース電流から形成される溶接電流を通電し、溶接電圧を検出し、前記溶接電圧の検出値を基準電圧波形を中心電圧値とする許容範囲内に制限して電圧制限値を算出する異常電圧除去制御を行い、前記電圧制限値に基づいて前記溶接電圧を出力制御するパルスアーク溶接電源において、
前記許容範囲を、アークスタート後の初期期間中は定常期間中よりも小さな値に設定する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接電源。
The welding wire is fed, the welding current formed from the peak current and the base current is energized, the welding voltage is detected, and the detected value of the welding voltage is limited to the allowable range with the reference voltage waveform as the center voltage value. In a pulse arc welding power supply that performs abnormal voltage removal control to calculate the voltage limit value and outputs and controls the welding voltage based on the voltage limit value.
The tolerance is set to a value smaller during the initial period after the start of the arc than during the steady period.
It features a pulsed arc welding power supply.
前記初期期間中に短絡が発生したときは、前記初期期間中の前記許容範囲を前記定常期間中よりも小さな値に設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のパルスアーク溶接電源。
When a short circuit occurs during the initial period, the allowable range during the initial period is set to a value smaller than that during the steady period.
The pulse arc welding power source according to claim 1.
前記初期期間中に基準時間以上の短絡が発生したときは、前記初期期間中の前記許容範囲を前記定常期間中よりも小さな値に設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のパルスアーク溶接電源。
When a short circuit of the reference time or more occurs during the initial period, the allowable range during the initial period is set to a value smaller than that during the steady period.
The pulse arc welding power source according to claim 1.
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