JP2022143142A - Arc-welding device - Google Patents

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賢人 高田
Kento Takada
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Abstract

To estimate states of constrictions formed on molten droplets without detecting a voltage of an arc-generation part.SOLUTION: An arc-welding device comprises: a short-circuit determining part SD that determines a short-circuit period and outputs a short-circuit determination signal Sd; a current reduction timer part ND that outputs a current decrease signal Nd when a reference time Tnr elapses after a start time of the short-circuit period, when the short-circuit determination signal Sd is input; an electricity control part PM that repeats the short-circuit period and an arc period while supplying an inter-output terminal voltage Vw and welding currents Iw to a space between a welding wire 1 and a base material 2, and when the current decrease signal Nd is input in the short-circuit period, reduces the welding currents Iw and then transfers the period to the arc period; an average short-circuit time calculating part TSA that calculates an average short-circuit time for each predetermined cycle when the short-circuit determination signal Sd is input and outputs an average short-circuit time calculation signal Tsa; and a reference time setting part TNR that sets the reference time Tnr on the basis of the average short-circuit time calculation signal Tsa.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、溶接ワイヤを送給し、短絡期間とアーク期間とを繰り返して溶接するアーク溶接装置に関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an arc welding apparatus that feeds a welding wire and performs welding by repeating a short circuit period and an arc period.

一般的な消耗電極式アーク溶接では、消耗電極である溶接ワイヤを一定速度で送給し、溶接ワイヤと母材との間にアークを発生させて溶接が行なわれる。消耗電極式アーク溶接では、溶接ワイヤと母材とが短絡期間とアーク期間とを交互に繰り返す溶接状態になることが多い。 In general consumable electrode arc welding, welding is performed by feeding a welding wire, which is a consumable electrode, at a constant speed to generate an arc between the welding wire and a base material. In consumable electrode arc welding, the welding wire and the base material are often welded to alternate short-circuit periods and arc periods.

溶接品質を向上させるために、短絡期間中に溶滴のくびれを検出すると溶接電流を低レベル電流値まで減少させてアークを再発生させるくびれ検出制御が慣用されている。くびれ検出制御は、スパッタの発生を大幅に削減することができるので、高品質の溶接結果を得ることができる。このくびれ検出制御を行うためには、溶滴のくびれの状態をアーク発生部の電圧から正確に検出する必要がある。このために、アーク発生部の電圧を検出するために、母材と溶接トーチとに専用の検出線を配線している。しかし、この検出線を配線するには手間がかかる。さらに、溶接トーチは溶接中に移動するので、検出線が断線してトラブルになることがある。さらに、大型構造物を溶接する場合には、アーク発生部の電圧を検出することが困難である。 To improve weld quality, neck detection controls are commonly used in which, upon detection of droplet necking during a short circuit, the welding current is reduced to a low level current value to re-ignite the arc. Neck detection control can significantly reduce the generation of spatter, resulting in higher quality weld results. In order to perform this necking detection control, it is necessary to accurately detect the necking state of the droplet from the voltage of the arc generating portion. For this reason, in order to detect the voltage at the arc generating portion, a dedicated detection wire is wired between the base metal and the welding torch. However, it takes time and effort to wire this detection line. Furthermore, since the welding torch moves during welding, there is a possibility that the detection wire will break and cause trouble. Furthermore, when welding large structures, it is difficult to detect the voltage at the arc generating portion.

上記の問題を解決するために、特許文献1の発明では、短絡開始時点から予め定めた基準時間が経過すると、溶滴のくびれの形成状態が基準状態に達したと推定して溶接電流を減少させている。このようにすると、アーク発生部の電圧を検出する必要がないために、検出線を配線する必要もない。しかし、この制御においては、基準時間をどのような値に設定するかが問題となる。溶滴のくびれの形成状態は、溶接ワイヤの材質、シールドガスの種類、溶接電流、溶接電圧、溶接速度、溶接姿勢、ワイヤ突き出し長さ等の種々の溶接条件によって変動するために、適正な基準時間を予め実験によって設定することは困難である。基準時間が適正値よりも短い場合には、溶滴の形成状態がまだ十分でない時点で溶接電流が減少するために、アークの再発生タイミングが遅くなり、溶接状態が不安定になる。逆に、基準時間が適正値よりも長い場合には、溶接電流が十分に減少しないタイミングでアークが再発生することになり、スパッタが多く発生することになる。したがって、従来技術においては、基準時間を適正値に設定することが過大となる。 In order to solve the above problem, in the invention of Patent Document 1, when a predetermined reference time elapses from the start of the short circuit, the welding current is reduced by estimating that the formation state of the constriction of the droplet has reached the reference state. I am letting In this way, since it is not necessary to detect the voltage of the arc generating portion, there is no need to install a detection line. However, in this control, the problem is what value the reference time should be set to. Since the state of constriction formation of droplets varies depending on various welding conditions such as welding wire material, type of shielding gas, welding current, welding voltage, welding speed, welding posture, wire projection length, etc., an appropriate standard is It is difficult to set the time in advance by experiment. If the reference time is shorter than the appropriate value, the welding current is reduced at the point when the state of droplet formation is not yet sufficient, so the timing of arc re-occurrence is delayed and the state of welding becomes unstable. Conversely, if the reference time is longer than the appropriate value, the arc will re-occur at a timing when the welding current is not sufficiently reduced, resulting in the generation of a large amount of spatter. Therefore, in the prior art, setting the reference time to an appropriate value is excessive.

特許第5974984号公報Japanese Patent No. 5974984

そこで、本発明では、アーク発生部の電圧を検出することなく、種々の溶接条件において、スパッタの発生の少ない高品質の溶接を行うことができるアーク溶接装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an arc welding apparatus capable of performing high-quality welding with less spatter under various welding conditions without detecting the voltage of the arc generating portion.

上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
溶接ワイヤを送給する送給モータと、
前記溶接ワイヤと母材との間が短絡期間にあることを判別して短絡判別信号を出力する短絡判別部と、
前記短絡判別信号を入力として前記短絡期間の開始時点から基準時間が経過すると電流減少信号を出力する電流減少タイマ部と、
前記溶接ワイヤと前記母材との間に溶接電圧及び溶接電流を供給して前記短絡期間とアーク期間とを繰り返すと共に、前記短絡期間中に前記電流減少信号が入力されると前記溶接電流を減少させて前記アーク期間に移行させる電力制御部と、
を備えたアーク溶接装置において、
前記短絡判別信号を入力として所定周期ごとに平均短絡時間を算出して平均短絡時間算出信号を出力する平均短絡時間算出部と、
前記平均短絡時間算出信号に基づいて前記基準時間を設定する基準時間設定部と、
をさらに備えたことを特徴とするアーク溶接装置である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is
a feed motor for feeding welding wire;
a short-circuit discrimination unit that discriminates that the welding wire and the base material are in a short-circuit period and outputs a short-circuit discrimination signal;
a current decrease timer unit that receives the short circuit determination signal as input and outputs a current decrease signal when a reference time elapses from the start of the short circuit period;
A welding voltage and a welding current are supplied between the welding wire and the base material to repeat the short circuit period and the arc period, and the welding current is reduced when the current decrease signal is input during the short circuit period. and a power control unit for shifting to the arc period by
In an arc welding device with
an average short-circuit time calculation unit that receives the short-circuit determination signal as an input, calculates an average short-circuit time for each predetermined cycle, and outputs an average short-circuit time calculation signal;
a reference time setting unit that sets the reference time based on the average short circuit time calculation signal;
An arc welding device further comprising:

請求項2の発明は、
前記基準時間設定部は、前記平均短絡時間算出信号の値から所定時間を減算した値を前記基準時間として設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のアーク溶接装置である。
The invention of claim 2 is
The reference time setting unit sets a value obtained by subtracting a predetermined time from the value of the average short-circuit time calculation signal as the reference time.
The arc welding apparatus according to claim 1, characterized by:

請求項3の発明は、
前記送給モータは、前記溶接ワイヤを前記アーク期間中は正送し、前記短絡期間中は逆送する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のアーク溶接装置である。
The invention of claim 3 is
The feed motor forwards the welding wire during the arc period and reversely feeds it during the short-circuit period.
The arc welding apparatus according to claim 1 or 2, characterized by:

本発明のアーク溶接装置によれば、アーク発生部の電圧を検出することなく、種々の溶接条件において、スパッタの発生の少ない高品質の溶接を行うことができる。 According to the arc welding apparatus of the present invention, high-quality welding with little spatter can be performed under various welding conditions without detecting the voltage of the arc generating portion.

本発明の実施の形態に係るアーク溶接装置のブロック図である。1 is a block diagram of an arc welding device according to an embodiment of the invention; FIG. 図1のアーク溶接装置における各信号のタイミングチャートである。2 is a timing chart of each signal in the arc welding apparatus of FIG. 1;

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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施の形態に係るアーク溶接装置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. 1 is a block diagram of an arc welding apparatus according to an embodiment of the invention. Each block will be described below with reference to FIG.

電力制御部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を出力することによって、溶接ワイヤ1と母材2との間に出力端子間電圧Vw及び溶接電流Iwを供給する。この電力制御部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 control unit PM receives a commercial power supply (not shown) such as a three-phase 200V power supply, performs output control by inverter control or the like in accordance with an error amplification signal Ea described later, and outputs an output voltage E, whereby the welding wire 1 and the base material 2, the output terminal voltage Vw and the welding current Iw are supplied. Although not shown, the power control unit PM is driven by a primary rectifier that rectifies the commercial power supply, a smoothing capacitor that smoothes the rectified direct current, and the error amplification signal Ea that converts the smoothed direct current into high-frequency alternating current. A high-frequency transformer that steps down high-frequency alternating current to a voltage value suitable for welding, and a secondary rectifier that rectifies the stepped-down high-frequency alternating current to direct current.

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。 Reactor WL smoothes the output voltage E described above. The inductance value of this reactor WL is, for example, 100 μH.

送給モータWMは、後述する送給制御信号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。正送とは溶接ワイヤを母材に近づく方向に前進送給することであり、逆送とは母材から離れる方向に後退送給することである。送給モータWM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、送給モータWMは溶接トーチ4の先端の近くに設置される場合がある。また、送給モータWM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 feed motor WM feeds the welding wire 1 at a feed speed Fw by alternately repeating forward feed and reverse feed upon receiving a feed control signal Fc, which will be described later. Forward feeding means feeding the welding wire forward in a direction approaching the base metal, and reverse feeding means backward feeding in a direction away from the base metal. A motor with fast transient response is used for the feeding motor WM. In some cases, the feed motor WM is installed near the tip of the welding torch 4 in order to speed up the rate of change of the feed speed Fw of the welding wire 1 and the reversal of the feed direction. In some cases, two feeding motors WM are used to form a push-pull type feeding system.

溶接ワイヤ1は、上記の送給モータ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4内の給電チップ(図示は省略)と母材2との間には出力端子間電圧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(図示は省略)が噴出される。 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 material 2 . An output terminal voltage Vw is applied between a power feeding tip (not shown) in the welding torch 4 and the base material 2, and a welding current Iw is applied. Shielding gas (not shown) is jetted out from the tip of the welding torch 4 .

出力電圧設定回路ERは、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. An output voltage detection circuit ED detects and smoothes the output voltage E, 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, and amplifies the error between the output voltage setting signal Er(+) and the output voltage detection signal Ed(-). , output the voltage error amplification 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、溶接電源の出力端子間電圧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。 A current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a current detection signal Id. A voltage detection circuit VD detects a voltage Vw across the output terminals of the welding power source and outputs a voltage detection signal Vd. The short-circuit determination circuit SD receives the voltage detection signal Vd as an input, and when this value is less than a predetermined short-circuit determination value (about 10 V), it determines that there is a short-circuit period and becomes High level. It determines that it is in the arc period and outputs a short-circuit determination signal Sd that becomes Low level.

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。 A forward acceleration period setting circuit TSUR outputs a predetermined forward 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。 A forward deceleration period setting circuit TSDR outputs a predetermined forward 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。 A reverse acceleration period setting circuit TRUR outputs a predetermined reverse 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 deceleration period setting circuit TRDR outputs a predetermined reverse deceleration period setting signal Trdr.

正送ピーク値設定回路WSRは、予め定めた正送ピーク値設定信号Wsrを出力する。 A forward peak value setting circuit WSR outputs a predetermined forward peak value setting signal Wsr.

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 feed peak value setting circuit WRR outputs a predetermined reverse feed 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、上記の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 feeding speed setting circuit FR receives the forward acceleration period setting signal Tsur, the forward deceleration period setting signal Tsdr, the reverse acceleration period setting signal Trur, the reverse deceleration period setting signal Trdr, and the 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 feed speed pattern generated by the following processing is output as the feed 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 reverse feeding period.
1) During the normal feeding acceleration period Tsu determined by the normal feeding acceleration period setting signal Tsu, the feeding speed setting signal Fr for accelerating from 0 to the positive forward feeding peak value Wsp determined by the normal feeding peak value setting signal Wsr is output. .
2) Subsequently, during the forward feeding peak period Tsp, the feeding speed setting signal Fr for maintaining the forward feeding peak value Wsp is output.
3) When the short-circuit determination signal Sd changes from Low level (arc period) to High level (short-circuit period), the normal feed deceleration period Tsd determined by the normal feed deceleration period setting signal Tsdr is entered, and the normal feed peak value Wsp is changed. A feeding speed setting signal Fr for decelerating to 0 is output.
4) Subsequently, during the reverse feeding acceleration period Tru determined by the reverse feeding acceleration period setting signal Trur, the feeding speed setting signal Fr accelerates from 0 to the negative reverse feeding peak value Wrp determined by the reverse feeding peak value setting signal Wrr. to output
5) Subsequently, during the reverse feed peak period Trp, the feed speed setting signal Fr for maintaining the reverse feed peak value Wrp is output.
6) When the short circuit determination signal Sd changes from High level (short-circuit period) to 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 feeding speed setting signal Fr for decelerating to 0 is output.
7) By repeating the above 1) to 6), a feeding speed setting signal Fr having a feeding pattern that changes in positive and negative trapezoidal waveforms 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を上記の送給モータWMに出力する。 A feed control circuit FC receives the feed speed setting signal Fr as an input and outputs 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 feed motor WM.

減流抵抗器Rは、上記のリアクトルWLと溶接トーチ4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。 A current reducing resistor R is inserted between the reactor WL and the welding torch 4 . The value of the current reducing resistor R is set to a value (about 0.5 to 3Ω) that is at least 50 times larger than the short-circuit load (about 0.01 to 0.03Ω). When this current reducing resistor R is inserted into the current path, the energy accumulated 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 current reducing resistor R, and is controlled to be on or off according to a drive signal Dr, which will be described later.

平均短絡時間算出回路TSAは、上記の短絡判別信号Sdを入力として、短絡判別信号SdがHighレベル(短絡期間)である短絡時間を所定周期にわたって移動平均して、平均短絡時間算出信号Tsaを出力する。上記の所定周期は、短絡が発生する周期であり、3~10周期程度に設定される。したがって、短絡が発生するごとに、その直前の所定周期の短絡時間の平均値が算出される。 The average short-circuit time calculation circuit TSA receives the short-circuit determination signal Sd as an input, calculates the moving average of the short-circuit time during which the short-circuit determination signal Sd is at a High level (short-circuit period) over a predetermined period, and outputs an average short-circuit time calculation signal Tsa. do. The predetermined cycle is a cycle in which a short circuit occurs, and is set to approximately 3 to 10 cycles. Therefore, every time a short circuit occurs, the average value of the short circuit time in the predetermined period immediately before that is calculated.

基準時間設定回路TNRは、上記の平均短絡時間算出信号Tsaを入力として、平均短絡時間算出信号Tsaの値から所定時間を減算して、基準時間設定信号Tnrを出力する。上記の所定時間は、例えば1ms程度に設定される。短絡が終了してアークが再発生するよりも所定時間だけ前の状態において、くびれの形成状態は基準状態になっている。このタイミングで溶接電流を減少させると、アーク再発生時点において、溶接電流は所望の低レベル電流値になる。 The reference time setting circuit TNR receives the average short circuit time calculation signal Tsa, subtracts a predetermined time from the value of the average short circuit time calculation signal Tsa, and outputs a reference time setting signal Tnr. The predetermined time is set to, for example, about 1 ms. At a predetermined time before the short circuit ends and the arc reoccurs, the state of formation of the constriction is the reference state. When the welding current is decreased at this timing, the welding current reaches the desired low level current value at the time of arc recurrence.

電流減少タイマ回路NDは、上記の短絡判別信号Sd及び上記の基準時間設定信号Tnrを入力として、短絡判別信号SdがHighレベル(短絡期間)であり、かつ、Highレベルに変化した時点からの経過時間が基準時間設定信号Tnrによって定まる基準時間Tnに達したときは短時間Highレベルとなる電流減少信号Ndを出力する。 A current decrease timer circuit ND receives the short-circuit determination signal Sd and the reference time setting signal Tnr as inputs, and measures the time elapsed from when the short-circuit determination signal Sd is at High level (short-circuit period) and changed to High level. When the time reaches the reference time Tn determined by the reference time setting signal Tnr, it outputs the current decrease signal Nd that becomes High level for a short period of time.

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. A current comparison circuit CM receives the low-level current setting signal Ilr and the current detection signal Id as inputs, and generates a current comparison signal Cm that becomes High level when Id<Ilr and becomes Low level when Id≧Ilr. Output.

駆動回路DRは、上記の電流比較信号Cm及び上記の電流減少信号Ndを入力として、電流減少信号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 current reduction signal Nd as inputs, and changes to Low level when the current reduction signal Nd changes to High level. A drive signal Dr that changes to High level is output to the base terminal of the transistor TR. Therefore, when the constriction is detected, the driving signal Dr becomes Low level, the transistor TR is turned off, and the current reducing resistor R is inserted in the conducting path, so that the welding current Iw passing through the short-circuited load rapidly decreases. . Then, when the value of the welding current Iw, which has suddenly 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 state.

第1アーク期間設定回路TA1Rは、予め定めた第1アーク期間設定信号Ta1rを出力する。 The first arc period setting circuit TA1R outputs a predetermined first arc period setting signal Ta1r.

第1アーク期間回路STA1は、上記の短絡判別信号Sd及び上記の第1アーク期間設定信号Ta1rを入力として、短絡判別信号SdがLowレベル(アーク期間)に変化し予め定めた遅延期間Tcが経過した時点から第1アーク期間設定信号Ta1rによって予め定めた第1アーク期間Ta1中はHighレベルとなる第1アーク期間信号Sta1を出力する。 The first arc period circuit STA1 receives the short-circuit determination signal Sd and the first arc period setting signal Ta1r as inputs, and the short-circuit determination signal Sd changes to a low level (arc period), and a predetermined delay period Tc elapses. A first arc period signal Sta1 that is at a high level is output during a first arc period Ta1 predetermined by the first arc period setting signal Ta1r from the point of time when the first arc period setting signal Ta1r.

第1アーク電流設定回路IA1Rは、予め定めた第1アーク電流設定信号Ia1rを出力する。 The first arc current setting circuit IA1R outputs a predetermined first arc current setting signal Ia1r.

第3アーク期間回路STA3は、上記の短絡判別信号Sd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予め定めた電流降下時間Td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レベルになる第3アーク期間信号Sta3を出力する。 The third arc period circuit STA3 receives the above short-circuit determination signal Sd, and becomes High level when a predetermined current drop time Td elapses after the short-circuit determination signal Sd changes to Low level (arc period). After that, when the short circuit determination signal Sd becomes High level (short circuit period), it outputs a third arc period signal Sta3 which becomes Low level.

第3アーク電流設定回路IA3Rは、予め定めた第3アーク電流設定信号Ia3rを出力する。 The third arc current setting circuit IA3R outputs a predetermined third arc current setting signal Ia3r.

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、上記の電流減少信号Nd、上記の第1アーク期間信号Sta1、上記の第3アーク期間信号Sta3、上記の第1アーク電流設定信号Ia1r及び上記の第3アーク電流設定信号Ia3r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)に変化した時点から第1アーク期間信号Sta1がHighレベルに変化するまでの遅延期間中は、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。
2)その後に、第1アーク期間信号Sta1がHighレベル(第1アーク期間)のときは、第1アーク電流設定信号Ia1rとなる電流制御設定信号Icrを出力する。
3)第1アーク期間信号Sta1がLowレベルに変化した時点から第3アーク期間信号Sta3がLowレベルに変化するまでの期間(第2アーク期間及び第3アーク期間)中は、第3アーク電流設定信号Ia3rとなる電流制御設定信号Icrを出力する。
4)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。
5)その後に、電流減少信号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 above short circuit determination signal Sd, the above low level current setting signal Ilr, the above current decrease signal Nd, the above first arc period signal Sta1, the above third arc period signal Sta3, the above The first arc current setting signal Ia1r and the third arc current setting signal Ia3r are input, the following processing is performed, and the current control setting signal Icr is output.
1) During the delay period from when the short circuit determination signal Sd changes to Low level (arc period) to when the first arc period signal Sta1 changes to High level, the current control setting is the value of the low level current setting signal Ilr. It outputs a signal Icr.
2) After that, when the first arc period signal Sta1 is at High level (first arc period), the current control setting signal Icr that becomes the first arc current setting signal Ia1r is output.
3) During the period (second arc period and third arc period) from when the first arc period signal Sta1 changes to Low level to when the third arc period signal Sta3 changes to Low level, the third arc current setting It outputs a current control setting signal Icr that becomes the signal Ia3r.
4) When the short-circuit determination signal Sd changes to a high level (short-circuit period), the current is set to a predetermined initial current set value during a predetermined initial period, and after that, a predetermined short-circuit slope and a predetermined short-circuit peak set value. and output a current control setting signal Icr that maintains that value.
5) After that, when the current decrease signal Nd changes to 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。 A current error amplifier circuit EI receives the current control setting signal Icr and the current detection signal Id as inputs, amplifies the error between the current control setting signal Icr(+) and the current detection signal Id(-), and outputs the current It outputs an error amplified signal Ei.

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、上記の第1アーク期間信号Sta1及び上記の第3アーク期間信号Sta3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)第1アーク期間信号Sta1がLowレベルに変化し、第3アーク期間信号Sta3がHighレベルに変化するまでの第2アーク期間Ta2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。
2)それ以外の期間中は、電流誤差増幅信号Eiを誤差増幅信号Eaとして出力する。
この回路によって、溶接電源の特性は、短絡期間、遅延期間、第1アーク期間Ta1及び第3アーク期間Ta3中は定電流特性となり、第2アーク期間Ta2中は定電圧特性となる。
The power supply characteristics switching circuit SW receives the current error amplification signal Ei, the voltage error amplification signal Ev, the first arc period signal Sta1, and the third arc period signal Sta3, and performs the following processing, It outputs an error amplified signal Ea.
1) During the second arc period Ta2 from when the first arc period signal Sta1 changes to Low level to when the third arc period signal Sta3 changes to High level, the voltage error amplification signal Ev is output as the error amplification signal Ea. .
2) During other periods, the current error amplification signal Ei is output as the error amplification signal Ea.
With this circuit, the characteristics of the welding power source are constant current characteristics during the short circuit period, delay period, first arc period Ta1 and third arc period Ta3, and constant voltage characteristics during the second arc period Ta2.

図2は、図1のアーク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)は出力端子間電圧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)は第1アーク期間信号Sta1の時間変化を示し、同図(F)は第3アーク期間信号Sta3の時間変化を示し、同図(G)は電流減少信号Nd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。 2 is a timing chart of each signal in the arc welding apparatus of FIG. 1. FIG. (A) shows the time change of the feed speed Fw, (B) shows the time change of the welding current Iw, and (C) shows the time change of the output terminal voltage Vw. (D) shows the time change of the short-circuit determination signal Sd, (E) shows the time change of the first arc period signal Sta1, (F) shows the time change of the third arc period signal Sta3, (G) in the same figure shows the time change of the current decrease signal Nd. The operation of each signal will be described below with reference to FIG.

同図(A)に示す送給速度Fwは、図1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1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1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1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1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1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1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. 1A is controlled by the value of the feeding speed setting signal Fr output from the feeding speed setting circuit FR shown in FIG. The feeding speed Fw is defined by the forward acceleration period Tsu determined by the forward acceleration period setting signal Tsur shown in FIG. 1, the reverse feed peak period Trp that continues until an arc occurs, and the reverse feed determined by the reverse feed deceleration period setting signal Trdr in FIG. It is formed from the deceleration period Trd. Further, the forward peak value Wsp is determined by the forward peak value setting signal Wsr in FIG. 1, and the reverse peak value Wrp is determined by the reverse peak value setting signal Wrr in FIG. As a result, the feeding speed setting signal Fr has a feeding pattern that changes in a positive and negative substantially trapezoidal waveform.

[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、出力端子間電圧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 short-circuit period from time t1 to t4]
When a short circuit occurs at time t1 during the forward peak period Tsp, the voltage Vw across the output terminals rapidly decreases to a short-circuit voltage value of several volts, as shown in FIG. Then, the short circuit determination signal Sd changes to High level (short circuit period). In response to this, a transition is made to a predetermined normal feed deceleration period Tsd from time t1 to t2, and the feed speed Fw is reduced from the normal feed peak value Wsp to 0 as shown in FIG. . For example, the forward 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. 4A, the feeding speed Fw enters a predetermined reverse feeding acceleration period Tru from time t2 to t3, and accelerates from 0 to the reverse feeding peak value Wrp. During this period, the short-circuit period continues. For example, the reverse acceleration period Tru is set to 1 ms.

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、3ms程度となる。また、例えば、逆送ピーク値Wrp=-40m/minに設定される。 When the reverse feeding acceleration period Tru ends at time t3, the feeding speed Fw enters the reverse feeding peak period Trp and becomes the reverse feeding peak value Wrp, as shown in FIG. The reverse feed peak period Trp continues until an arc occurs at time t4. Therefore, the period from time t1 to t4 is the short-circuit period. Although the reverse transmission peak period Trp is not a predetermined value, it is approximately 3 ms. Also, for example, the backward feed peak value Wrp is set to -40 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. 4B, the welding current Iw during the short-circuit period from time t1 to t4 has a predetermined initial current value during the predetermined initial period. After that, the welding current Iw increases at a predetermined short-circuiting slope, and when it reaches a predetermined short-circuiting peak value, the value is maintained.

同図(C)に示すように、出力端子間電圧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 (C) of the figure, the voltage Vw between the output terminals rises from around the time when the welding current Iw reaches the short-circuit peak value. This is because constriction is gradually formed in the droplet at the tip of the welding wire 1 due to the action of the pinch force due to the welding wire 1 being reversed and the welding current Iw.

時刻t1の短絡期間の開始時点からの経過時間が基準時間Tnに達すると、くびれの形成状態が基準状態になったと推定して、時刻t31において同図(G)に示すように、電流減少信号Ndは短時間Highレベルに変化する。基準時間Tnは、図1の基準時間設定信号Tnrによって設定される。さらに、基準時間設定信号Tnrは、図1の平均短絡時間算出信号Tsaの値から所定時間を減算した値として設定される。平均短絡時間算出信号Tsaは、所定周期にわたって短絡時間を移動平均して算出される。例えば、時刻t1からの短絡が第m回目の短絡であり、所定周期を3とし、所定周期中の短絡時間をTs(m-3)、Ts(m-2)、Ts(m-1)とすると、第m回目の短絡期間における基準時間設定信号Tsa(m)は、以下のようにして算出される。
Tsa(m)=(Ts(m-3)+Ts(m-2)+Ts(m-1))/3
種々の溶接条件ごとに短絡時間は略一定値となる。したがって、平均短絡時間を算出すれば、現在の溶接条件における短絡時間を推定することができる。そして、この平均短絡時間から所定時間を減算して基準時間Tmを設定すれば、短絡が終了してアークが再発生するよりも所定時間だけ前の状態において、くびれの形成状態は基準状態になっていると推定することができる。例えば、平均短絡時間算出信号Tsaの値は5ms程度であり、所定時間は0.5msであり、基準時間Tnは4.5ms程度となる。上記のようにして、種々の溶接条件において、基準時間Tnを適正値に自動設定することができる。
When the elapsed time from the start of the short-circuit period at time t1 reaches the reference time Tn, it is assumed that the state of formation of the constriction has reached the reference state, and at time t31, a current decrease signal is generated as shown in FIG. Nd changes to High level for a short time. The reference time Tn is set by the reference time setting signal Tnr shown in FIG. Further, the reference time setting signal Tnr is set as a value obtained by subtracting a predetermined time from the value of the average short circuit time calculation signal Tsa of FIG. The average short-circuit time calculation signal Tsa is calculated by moving the short-circuit time over a predetermined cycle. For example, the short circuit from time t1 is the m-th short circuit, the predetermined cycle is 3, and the short circuit times in the predetermined cycle are Ts(m-3), Ts(m-2), and Ts(m-1). Then, the reference time setting signal Tsa(m) in the m-th short-circuit period is calculated as follows.
Tsa(m)=(Ts(m-3)+Ts(m-2)+Ts(m-1))/3
The short-circuit time becomes a substantially constant value for each of various welding conditions. Therefore, by calculating the average short-circuit time, it is possible to estimate the short-circuit time under the current welding conditions. Then, if the reference time Tm is set by subtracting a predetermined time from the average short circuit time, the formation state of the constriction will be the reference state in the state a predetermined time before the short circuit ends and the arc reoccurs. It can be assumed that For example, the value of the average short-circuit time calculation signal Tsa is approximately 5 ms, the predetermined time is 0.5 ms, and the reference time Tn is approximately 4.5 ms. As described above, the reference time Tn can be automatically set to an appropriate value under various welding conditions.

時刻t31において、同図(G)に示すように、電流減少信号Ndが短時間Highレベルになったことに応動して、図1の駆動信号DrはLowレベルになるので、図1のトランジスタTRはオフ状態となり図1の減流抵抗器Rが通電路に挿入される。同時に、図1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Tc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、電流減少信号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、出力端子間電圧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Tc=1ms。 At time t31, as shown in FIG. 1(G), the drive signal Dr in FIG. is turned off, and the current reducing resistor R shown in FIG. 1 is inserted into the conducting path. At the same time, the current control setting signal Icr of FIG. 1 decreases to the value of the low level current setting signal Ilr. As a result, the welding current Iw sharply decreases from the short-circuit peak value to the low level current value, as shown in FIG. 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 reducing resistor R is short-circuited. As shown in (B) of the figure, the welding current Iw is at a low level until the predetermined delay period Tc elapses after the recurrence of the arc because the current control setting signal Icr remains at the low level current setting signal Ilr. Maintain current value. Therefore, the transistor TR is turned off only during the period from when the current decrease signal Nd changes to High level to when the welding current Iw decreases to the low level current value. As shown in (C) of the figure, the voltage Vw between the output terminals decreases once and then rises sharply because the welding current Iw becomes smaller. Each parameter mentioned above is 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 Tc = 1 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、出力端子間電圧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。例えば、逆送減速期間Trd=1msに設定される。
[Operation during arc period from time t4 to t7]
At time t4, when the constriction progresses due to the pinch force due to the reverse feeding of the welding wire and the application of the welding current Iw, and an arc is generated, the voltage Vw between the output terminals is several tens of volts as shown in FIG. Since the voltage rises rapidly, the short-circuit determination signal Sd changes to Low level (arc period) as shown in (D) of FIG. In response to this, a transition is made to a predetermined reverse feeding deceleration period Trd from time t4 to t5, and the feeding speed Fw is reduced from the reverse feeding peak value Wrp to 0 as shown in FIG. . For example, the reverse deceleration period Trd is set to 1 ms.

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, the forward feed acceleration period Tsu, which is predetermined from time t5 to t6, is entered. During the normal feed acceleration period Tsu, the feed speed Fw is accelerated from 0 to the forward feed peak value Wsp, as shown in FIG. The arc period continues during this period. For example, the forward 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、5ms程度となる。また、例えば、正送ピーク値Wsp=60m/minに設定される。 When the normal feeding acceleration period Tsu ends at time t6, the feeding speed Fw enters the normal feeding peak period Tsp and reaches the normal feeding peak value Wsp as shown in FIG. The arc period continues during this period. The forward 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 time t1. Although the forward transmission peak period Tsp is not a predetermined value, it is approximately 5 ms. Also, for example, the forward feed peak value Wsp is set to 60 m/min.

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、出力端子間電圧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から遅延期間Tcの間は低レベル電流値を継続する。これは、アークが発生した直後に電流値を上昇させると、溶接ワイヤの逆送と溶接電流による溶接ワイヤの溶融とが加算されて、アーク長が急速に長くなり、溶接状態が不安定になる場合があるためである。 When an arc occurs at time t4, the output terminal voltage Vw rapidly increases to several tens of volts as shown in (C) of the figure. On the other hand, as shown in (B) of the figure, the welding current Iw continues at a low level current value during the delay period Tc from time t4. This is because if the current value is increased immediately after the arc is generated, the reverse feeding of the welding wire and the melting of the welding wire due to the welding current are added together, resulting in a rapid lengthening of the arc and an unstable welding state. This is because there are cases.

正送加速期間Tsu中の時刻t51において、遅延期間Tcが終了すると、同図(E)に示すように、第1アーク期間信号Sta1がHighレベルに変化し、時刻t51~t61の予め定めた第1アーク期間Ta1に移行する。この第1アーク期間Ta1中は引き続き定電流制御され、同図(B)に示すように、図1の第1アーク電流設定信号Ia1rによって定まる所定の第1アーク電流Ia1が通電する。同図(C)に示すように、出力端子間電圧Vwは電流値及びアーク負荷によってさだまる値となり、大きな値となる。例えば、遅延期間Tcは1ms程度であり、第1アーク期間Ta1は1ms程度であり、第1アーク電流Ia1は400A程度である。 When the delay period Tc ends at time t51 during the forward acceleration period Tsu, the first arc period signal Sta1 changes to a high level as shown in FIG. It shifts to one arc period Ta1. During the first arc period Ta1, constant current control continues, and a predetermined first arc current Ia1 determined by the first arc current setting signal Ia1r shown in FIG. 1 flows as shown in FIG. 1(B). As shown in (C) of the figure, the voltage Vw between the output terminals becomes a value determined by the current value and the arc load, and becomes a large value. For example, the delay period Tc is about 1 ms, the first arc period Ta1 is about 1 ms, and the first arc current Ia1 is about 400A.

時刻t62において、アーク発生時点t4から予め定めた電流降下時間Tdが経過すると、同図(F)に示すように、第3アーク期間信号Sta3がHighレベルに変化する。時刻t61~t62の期間が第2アーク期間Ta2となる。この第2アーク期間Ta2中は、定電圧制御される。同図(B)に示すように、第2アーク電流Ia2はアーク負荷によって変化するが、第1アーク電流Ia1よりも小さい値であり、かつ、第3アーク電流Ia3よりも大きな値となる。すなわち、Ia1>Ia2>Ia3となるように出力制御される。同図(C)に示すように、出力端子間電圧Vwは定電圧制御によって所定値に制御され、第1アーク期間Ta1の電圧値と第3アーク期間Ta3の電圧値との中間値となる。第2アーク期間Ta2は所定値ではないが、4.5ms程度となる。 At time t62, when a predetermined current drop time Td has elapsed from arc occurrence time t4, the third arc period signal Sta3 changes to a high level, as shown in FIG. The period from time t61 to t62 is the second arc period Ta2. Constant voltage control is performed during the second arc period Ta2. As shown in FIG. 4B, the second arc current Ia2 varies depending on the arc load, but is smaller than the first arc current Ia1 and larger than the third arc current Ia3. That is, the output is controlled so that Ia1>Ia2>Ia3. As shown in FIG. 4C, the output terminal voltage Vw is controlled to a predetermined value by constant voltage control, and becomes an intermediate value between the voltage value in the first arc period Ta1 and the voltage value in the third arc period Ta3. Although the second arc period Ta2 is not a predetermined value, it is approximately 4.5 ms.

第3アーク期間信号Sta3がHighレベルに変化する時刻t62から短絡が発生する時刻t7までの期間が、第3アーク期間Ta3となる。この第3アーク期間Ta3中は、定電流制御される。同図(B)に示すように、図1の第3アーク電流設定信号Ia3rによって定まる所定の第3アーク電流Ia3が通電する。同図(C)に示すように、出力端子間電圧Vwは電流値及びアーク負荷によって定まる値となる。例えば、第3アーク電流Ia3=60Aに設定される。第3アーク期間Ta3は所定値ではないが、0.5ms程度となる。 A period from time t62 when the third arc period signal Sta3 changes to High level to time t7 when a short circuit occurs is the third arc period Ta3. Constant current control is performed during the third arc period Ta3. As shown in FIG. 4B, a predetermined third arc current Ia3 determined by the third arc current setting signal Ia3r of FIG. 1 is applied. As shown in (C) of the figure, the output terminal voltage Vw is a value determined by the current value and the arc load. For example, the third arc current Ia3 is set to 60A. Although the third arc period Ta3 is not a predetermined value, it is approximately 0.5 ms.

上述した実施の形態においては、溶接ワイヤをアーク期間中は正送し、短絡期間中は逆送する場合について説明したが、全期間中を定速送給するようにしても良い。 In the above-described embodiment, the welding wire is fed forward during the arc period and reversed during the short-circuit period, but it may be fed at a constant speed during the entire period.

上述した本実施の形態に係るアーク溶接装置によれば、短絡判別信号を入力として所定周期ごとに平均短絡時間を算出して平均短絡時間算出信号を出力する平均短絡時間算出部と、平均短絡時間算出信号に基づいて基準時間を設定する基準時間設定部と、を備えている。本実施の形態では、くびれの形成状態が基準状態になったと推定して溶接電流を減少させるタイミングを決める基準時間を、平均短絡時間に基づいて自動設定している。このために、種々の溶接条件に応じて、基準時間を適正値に自動設定することができる。この結果、本実施の形態では、アーク発生部の電圧を検出することなく、種々の溶接条件において、スパッタの発生の少ない高品質の溶接を行うことができる。 According to the arc welding apparatus according to the present embodiment described above, an average short-circuit time calculation unit that receives a short-circuit determination signal as an input, calculates an average short-circuit time for each predetermined cycle, and outputs an average short-circuit time calculation signal; and a reference time setting unit that sets the reference time based on the calculated signal. In the present embodiment, the standard time for determining the timing for decreasing the welding current is automatically set based on the average short-circuit time by estimating that the state of formation of the constriction has reached the standard state. Therefore, the reference time can be automatically set to an appropriate value according to various welding conditions. As a result, in the present embodiment, high-quality welding with less spatter can be performed under various welding conditions without detecting the voltage of the arc generating portion.

さらに、本実施の形態によれば、基準時間設定部は、平均短絡時間算出信号の値から所定時間を減算した値を基準時間として設定することが好ましい。このようにすると、アーク再発生時点の直前に溶接電流を低レベル電流値の状態にすることができるので、スパッタ発生量を少なくし、かつ、アーク期間への移行を円滑にすることができる。 Furthermore, according to the present embodiment, it is preferable that the reference time setting unit sets a value obtained by subtracting a predetermined time from the value of the average short-circuit time calculation signal as the reference time. In this way, the welding current can be brought to a low level current value immediately before the arc re-occurs, so that the amount of spatter generated can be reduced and the transition to the arc period can be made smooth.

さらに、本実施の形態によれば、送給モータは、溶接ワイヤをアーク期間中は正送し、短絡期間中は逆送することが好ましい。溶接ワイヤの正逆送給制御を行うと、定速送給制御のときよりも、短絡時間のばらつきが小さくなる。このために、基準時間によるくびれの形成状態の推定精度が向上する。この結果、スパッタの発生量をさらに少なくすることができる。 Furthermore, according to this embodiment, the feed motor preferably feeds the welding wire forward during the arc period and reversely during the short-circuit period. When the forward and reverse feed control of the welding wire is performed, variations in the short-circuit time become smaller than when the constant-speed feed control is performed. Therefore, the accuracy of estimating the formation state of the constriction based on the reference time is improved. As a result, the amount of spatter generated can be further reduced.

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
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
ER 出力電圧設定回路
Er 出力電圧設定信号
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
Ia1 第1アーク電流
IA1R 第1アーク電流設定回路
Ia1r 第1アーク電流設定信号
Ia2 第2アーク電流
Ia3 第3アーク電流
IA3R 第3アーク電流設定回路
Ia3r 第3アーク電流設定信号
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
ND 電流減少タイマ回路
Nd 電流減少信号
PM 電力制御部
R 減流抵抗器
SD 短絡判別回路
Sd 短絡判別信号
STA1 第1アーク期間回路
Sta1 第1アーク期間信号
STA3 第3アーク期間回路
Sta3 第3アーク期間信号
SW 電源特性切換回路
Tc 遅延期間
TA1R 第1アーク期間設定回路
Ta1r 第1アーク期間設定信号
Td 電流降下時間
Tn 基準時間
TNR 基準時間設定回路
Tnr 基準時間設定信号
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
TSA 平均短絡時間算出回路
Tsa 平均短絡時間算出信号
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
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
Vw 出力端子間電圧
WL リアクトル
WM 送給モータ
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
1 welding wire
2 Base material
3 arcs
4 welding torch
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 ER Output voltage setting circuit Er Output voltage setting signal EV Voltage error amplification circuit Ev Voltage error amplification signal FC Feeding control circuit Fc Feeding control signal FR Feeding speed setting circuit Fr Feeding speed setting signal Fw Feeding speed Ia1 First arc current IA1R First arc Current setting circuit Ia1r First arc current setting signal Ia2 Second arc current Ia3 Third arc current IA3R Third arc current setting circuit Ia3r Third arc current setting signal 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 ND Current reduction timer circuit Nd Current reduction signal PM Power controller R Current reduction resistor SD Short-circuit discrimination circuit Sd Short-circuit discrimination signal STA1 First arc period circuit Sta1 First arc period signal STA3 Third arc period circuit Sta3 Third arc period signal SW Power supply characteristics switching circuit Tc Delay period TA1R First arc period setting circuit Ta1r First arc period setting signal Td Current drop time Tn Reference time TNR Reference time setting Circuit Tnr Reference time setting signal TR Transistor Trd Reverse transfer deceleration period TRDR Reverse transfer deceleration period setting circuit Trdr Reverse transfer deceleration period setting signal Trp Reverse transfer peak period Tru Reverse transfer acceleration period TRUR Reverse transfer acceleration period setting circuit Trur Reverse transfer acceleration period setting Signal TSA Average short-circuit time calculation circuit Tsa Average short-circuit time calculation signal Tsd Forward deceleration period TSDR Forward deceleration period setting circuit Tsdr Forward deceleration period setting signal Tsp Forward peak period Tsu Forward acceleration period TSUR Forward acceleration period setting circuit Tsur Forward acceleration period setting signal VD Voltage detection circuit Vd Voltage detection signal Vw Output terminal voltage WL Reactor WM Feed motor 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 peak value setting circuit Wsr Forward peak value setting signal

Claims (3)

溶接ワイヤを送給する送給モータと、
前記溶接ワイヤと母材との間が短絡期間にあることを判別して短絡判別信号を出力する短絡判別部と、
前記短絡判別信号を入力として前記短絡期間の開始時点から基準時間が経過すると電流減少信号を出力する電流減少タイマ部と、
前記溶接ワイヤと前記母材との間に溶接電圧及び溶接電流を供給して前記短絡期間とアーク期間とを繰り返すと共に、前記短絡期間中に前記電流減少信号が入力されると前記溶接電流を減少させて前記アーク期間に移行させる電力制御部と、
を備えたアーク溶接装置において、
前記短絡判別信号を入力として所定周期ごとに平均短絡時間を算出して平均短絡時間算出信号を出力する平均短絡時間算出部と、
前記平均短絡時間算出信号に基づいて前記基準時間を設定する基準時間設定部と、
をさらに備えたことを特徴とするアーク溶接装置。
a feed motor for feeding welding wire;
a short-circuit discrimination unit that discriminates that the welding wire and the base material are in a short-circuit period and outputs a short-circuit discrimination signal;
a current decrease timer unit that receives the short circuit determination signal as input and outputs a current decrease signal when a reference time elapses from the start of the short circuit period;
A welding voltage and a welding current are supplied between the welding wire and the base material to repeat the short circuit period and the arc period, and the welding current is reduced when the current decrease signal is input during the short circuit period. and a power control unit for shifting to the arc period by
In an arc welding device with
an average short-circuit time calculation unit that receives the short-circuit determination signal as an input, calculates an average short-circuit time for each predetermined cycle, and outputs an average short-circuit time calculation signal;
a reference time setting unit that sets the reference time based on the average short circuit time calculation signal;
An arc welding device further comprising:
前記基準時間設定部は、前記平均短絡時間算出信号の値から所定時間を減算した値を前記基準時間として設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載のアーク溶接装置。
The reference time setting unit sets a value obtained by subtracting a predetermined time from the value of the average short-circuit time calculation signal as the reference time.
The arc welding apparatus according to claim 1, characterized in that:
前記送給モータは、前記溶接ワイヤを前記アーク期間中は正送し、前記短絡期間中は逆送する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のアーク溶接装置。
The feed motor forwards the welding wire during the arc period and reversely feeds it during the short-circuit period.
The arc welding device according to claim 1 or 2, characterized in that:
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