JP2023062718A - Welding completion control method of pulse arc welding - Google Patents

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春菜 下新原
Haruna Shimonihara
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Abstract

To reduce blow holes which are generated at a welding completion part, in pulse arc welding.SOLUTION: In a welding completion control method of pulse arc welding, in which when a welding completion signal On is inputted to a welding power source, welding currents Iw and welding voltages Vw are controlled so that welding is completed, in an anti-stick period of time Ta during which driving of a feeding motor is stopped and the feeding motor is transiently decelerated and then stopped and the welding is completed, when the welding completion signal On is inputted to the welding power source, the period of time is transferred to an arc-length oscillation period of time Ts during which an arc length is oscillated in a vertical direction, and thereafter the period of time is transferred to the anti-stick period of time Ta. In the arc-length oscillation period of time Ts, pulse currents formed of peak currents in a peak period of time and base currents in a base period of time are distributed and waveform parameters of the pulse currents are periodically switched so as to oscillate the arc length.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、溶接終了部に発生するブローホールを低減するためのパルスアーク溶接の溶接終了制御方法に関するものである。 The present invention relates to a welding end control method for pulsed arc welding for reducing blowholes that occur at the end of welding.

溶接ワイヤを送給すると共に、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流を交互に繰り返して通電し、揺動周波数で前記ピーク期間及び/又はピーク電流を変化させることによってアーク長を周期的に高低方向に揺動させて溶接を行うアーク長揺動パルスアーク溶接方法が慣用されている(例えば、特許文献1参照)。この溶接方法では、揺動周波数を低周波(20~50Hz程度)に設定すると、アーク長の揺動に伴うアーク力の変化によって溶融池が撹拌されて、ブローホール及びピット(以下、合わせてブローホールという)の発生を低減することができる。 The welding wire is fed and the peak current during the peak period and the base current during the base period are alternately and repeatedly energized, and the arc length is cycled by varying the peak period and/or the peak current at the oscillation frequency. An arc length swing pulse arc welding method in which welding is performed by generally swinging in the vertical direction is commonly used (see, for example, Patent Document 1). In this welding method, when the oscillation frequency is set to a low frequency (approximately 20 to 50 Hz), the molten pool is agitated by changes in arc force accompanying oscillation of the arc length, resulting in blow holes and pits (hereinafter collectively referred to as blow holes) can be reduced.

特開2010-142823号公報JP 2010-142823 A

鉄鋼のアーク長揺動パルスアーク溶接において、溶接速度を早くすると、アンダーカット等のビード外観不良を防止するために平均アーク長を短く設定する必要がある。平均アーク長を短くすると、低アーク長期間中に短絡が発生して、スパッタが多く発生するという問題がある。このために、溶接速度が80cm/min程度よりも早くなる場合には、アーク長揺動パルスアーク溶接は適用されない場合が多い。他方、通常のパルスアーク溶接を使用した場合は、溶接終了部にブローホールが発生しやすいという問題がある。 In arc length swing pulse arc welding of iron and steel, if the welding speed is increased, it is necessary to set the average arc length short in order to prevent bead appearance defects such as undercuts. If the average arc length is shortened, there is a problem that a short circuit occurs during a long period of low arc and a large amount of spatter is generated. For this reason, when the welding speed is faster than about 80 cm/min, arc length oscillation pulse arc welding is often not applied. On the other hand, when ordinary pulse arc welding is used, there is a problem that blowholes are likely to occur at the end of welding.

そこで、本発明では、溶接速度が速くなっても、定常溶接期間中のスパッタ発生を少なくし、かつ、溶接終了部に発生するブローホールを低減することができるパルスアーク溶接の溶接終了制御方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides a welding end control method for pulse arc welding that can reduce the occurrence of spatter during the steady welding period and reduce the blowholes that occur at the end of welding even if the welding speed is increased. intended to provide

上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
溶接電源に溶接終了信号が入力されると、送給モータは駆動を停止し、前記送給モータが慣性によって過渡的に減速して停止し溶接が終了するまでのアンチスティック期間中は溶接電流及び溶接電圧を制御して溶接を終了するパルスアーク溶接の溶接終了制御方法において、
前記溶接終了信号が入力されると、アーク長ヲ高低方向に揺動させるアーク長揺動期間に移行し、その後に前記アンチスティック期間に移行する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接の溶接終了制御方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 is
When a welding end signal is input to the welding power source, the feed motor stops driving, and the welding current and welding current are maintained during the anti-stick period until the feed motor stops due to transient deceleration due to inertia and welding ends. In a pulse arc welding welding termination control method for controlling welding voltage to terminate welding,
When the welding end signal is input, the arc length swing period shifts to the arc length swinging direction, and then shifts to the anti-stick period.
A welding end control method for pulse arc welding characterized by:

請求項2の発明は、
前記アーク長揺動期間は、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流から形成されるパルス電流を通電し、前記パルス電流の波形パラメータを周期的に切り換えることによってアーク長を揺動させる、
ことを特徴とする請求項1に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法である。
The invention of claim 2 is
During the arc length fluctuation period, a pulse current formed from the peak current during the peak period and the base current during the base period is applied, and the arc length is oscillated by periodically switching the waveform parameters of the pulse current. ,
The welding end control method for pulse arc welding according to claim 1, characterized in that:

請求項3の発明は、
前記波形パラメータは、前記ピーク期間及び/又は前記ピーク電流である、
ことを特徴とする請求項2に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法である。
The invention of claim 3 is
wherein the waveform parameter is the peak period and/or the peak current;
The welding end control method for pulse arc welding according to claim 2, characterized in that:

請求項4の発明は、
前記アンチスティック期間の前にクレータ期間が設けられているときは、前記クレータ期間を前記アーク長揺動期間とする、
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法である。
The invention of claim 4 is
When a crater period is provided before the anti-stick period, the crater period is the arc length oscillation period,
The welding end control method for pulse arc welding according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:

本発明に係るパルスアーク溶接の溶接終了制御方法によれば、溶接速度が速くなっても、定常溶接期間中のスパッタ発生を少なくし、かつ、溶接終了部に発生するブローホールを低減することができる。 According to the welding end control method of pulse arc welding according to the present invention, even if the welding speed is increased, it is possible to reduce the occurrence of spatter during the steady welding period and reduce the blowholes generated at the welding end portion. can.

本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接の溶接終了制御方法を実施するための溶接電源PSのブロック図である。1 is a block diagram of a welding power source PS for implementing a welding end control method for pulse arc welding according to an embodiment of the present invention; FIG. 本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接の溶接終了制御方法を示す図1の溶接電源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 welding power source of FIG. 1, showing the welding end control method for pulse arc welding according to the embodiment of the present invention;

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パルスアーク溶接の溶接終了制御方法を実施するための溶接電源PS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 a welding power supply PS for implementing a welding end control method for pulse arc welding according to an embodiment of the present invention. Each block will be described below with reference to FIG.

電源主回路PMは、3相200V等の商用電源(図示は省略)を入力として、後述する駆動信号Dvに従ってインバータ制御等の出力制御を行い、アーク溶接に適した溶接電圧Vw及び溶接電流Iwを出力する。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、整流された直流を平滑するコンデンサ、平滑された直流を高周波交流に変換する上記の駆動信号Dvによって駆動されるインバータ回路、高周波交流をアーク溶接に適した電圧値に降圧する高周波トランス、降圧された高周波交流を直流に整流する2次整流回路、整流された直流を平滑するリアクトルを備えている。 The power supply main circuit PM receives a commercial power supply (not shown) such as 3-phase 200 V, and performs output control such as inverter control according to a drive signal Dv described later to set the welding voltage Vw and welding current Iw suitable for arc welding. Output. Although not shown, the power supply main circuit PM is driven by a primary rectifier circuit that rectifies commercial power, a capacitor that smoothes the rectified direct current, and the drive signal Dv that converts the smoothed direct current into high-frequency alternating current. It has an inverter circuit, a high-frequency transformer that steps down high-frequency alternating current to a voltage value suitable for arc welding, a secondary rectifier circuit that rectifies the stepped-down high-frequency alternating current to direct current, and a reactor that smoothes the rectified direct current.

溶接ワイヤ1は、送給モータM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、ワーク2との間にアーク3が発生する。溶接ワイヤ1とワーク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(図示は省略)が噴出される。シールドガスは、アルゴンガス、アルゴンガスと炭酸ガスとの混合ガス、アルゴンガスと酸素との混合ガス等である。シールドガスは、パルス電流の通電によって溶滴を移行させるために、少なくとも不活性ガスを含むガスである。 Welding wire 1 is fed through welding torch 4 by rotation of feed roll 5 coupled to feed motor M, and arc 3 is generated between work 2 and welding wire 1 . A welding voltage Vw is applied between the welding wire 1 and the workpiece 2, and a welding current Iw is applied. Shielding gas (not shown) is jetted out from the tip of the welding torch 4 . The shield gas is argon gas, a mixed gas of argon gas and carbon dioxide, a mixed gas of argon gas and oxygen, or the like. The shield gas is a gas containing at least an inert gas in order to transfer the droplets by energizing the pulse current.

溶接開始・終了回路ONは、溶接を開始するときにHighレベル(溶接開始信号)となり、溶接を終了するときにLowレベル(溶接終了信号)となる溶接開始・終了信号Onを出力する。この回路は、溶接トーチ4に取り付けられたスイッチである。また、この回路は、ロボット溶接の場合はロボット制御装置に内蔵されている。 The welding start/end circuit ON outputs a welding start/end signal On that becomes High level (welding start signal) when welding is started and becomes Low level (welding end signal) when welding is ended. This circuit is a switch attached to the welding torch 4 . Also, this circuit is built into the robot controller in the case of robot welding.

溶接電流設定回路IRは、予め定めた溶接電流設定信号Irを出力する。 A welding current setting circuit IR outputs a predetermined welding current setting signal Ir.

送給速度設定回路FRは、上記の溶接電流設定信号Irを入力として、予め定めた電流・送給速度変換関数によって算出された送給速度設定信号Frを出力する。 A feeding speed setting circuit FR receives the welding current setting signal Ir and outputs a feeding speed setting signal Fr calculated by a predetermined current/feeding speed conversion function.

送給制御回路FCは、上記の送給速度設定信号Fr及び後述する切換制御信号Scを入力として、切換制御信号Sc=1(定常溶接期間Tc)又は2(アーク長揺動期間Ts)のときは溶接ワイヤ1を送給速度設定信号Frによって設定された送給速度Fwで送給し、切換制御信号Sc=3(アンチスティック期間Ta)に変化すると送給モータMを停止させるための送給制御信号Fcを出力する。アンチスティック期間Taになると、送給速度Fwは慣性によって次第に減速して停止する。 A feed control circuit FC receives the feed speed setting signal Fr and a switching control signal Sc, which will be described later. feeds the welding wire 1 at the feed speed Fw set by the feed speed setting signal Fr, and stops the feed motor M when the switching control signal Sc changes to 3 (anti-stick period Ta). It outputs a control signal Fc. In the anti-stick period Ta, the feeding speed Fw gradually decelerates and stops due to inertia.

送給モータMは、上記の送給制御信号Fcによって回転速度が制御されて、溶接ワイヤ1を送給速度Fwで送給する。 The feeding motor M has its rotation speed controlled by the feeding control signal Fc, and feeds the welding wire 1 at the feeding speed Fw.

アーク長揺動期間設定回路TSRは、予め定めたアーク長揺動期間設定信号Tsrを出力する。 An arc length swing period setting circuit TSR outputs a predetermined arc length swing period setting signal Tsr.

切換制御回路SCは、上記の溶接開始・終了信号On及び上記のアーク長揺動期間設定信号Tsrを入力として、以下の処理を行い、切換制御信号Scを出力する。
1)溶接開始・終了信号OnがHighレベル(溶接開始)のときは定常溶接期間Tcとなり、切換制御信号Sc=1を出力する。
2)溶接開始・終了信号OnがLowレベル(溶接終了)に変化すると、アーク長揺動期間設定信号Tsrによって設定されるアーク長揺動期間Tsに移行し、切換制御信号Sc=2を出力する。
3)アーク長揺動期間Tsが終了するとアンチスティック期間Taに移行し、切換制御信号Sc=3を出力する。
The switching control circuit SC receives the welding start/end signal On and the arc length oscillation period setting signal Tsr, performs the following processing, and outputs a switching control signal Sc.
1) When the welding start/end signal On is at the High level (start of welding), it is the steady welding period Tc, and the switching control signal Sc=1 is output.
2) When the welding start/end signal On changes to Low level (welding end), the arc length oscillation period Ts set by the arc length oscillation period setting signal Tsr is entered, and the switching control signal Sc=2 is output. .
3) When the arc long swing period Ts ends, it shifts to the anti-stick period Ta and outputs the switching control signal Sc=3.

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。電圧平均値算出回路VAVは、この電圧検出信号Vdの平均値(平滑値)を算出して、電圧平均値信号Vavを出力する。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。電圧誤差増幅回路EVは、上記の電圧設定信号Vrと上記の電圧平均値信号Vavとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Evを出力する。 A voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a voltage detection signal Vd. A voltage average value calculation circuit VAV calculates an average value (smoothed value) of the voltage detection signal Vd and outputs a voltage average value signal Vav. The voltage setting circuit VR outputs a predetermined voltage setting signal Vr. A voltage error amplification circuit EV amplifies an error between the voltage setting signal Vr and the voltage average value signal Vav, and outputs a voltage error amplification signal Ev.

電圧・周波数変換回路VFは、上記の電圧誤差増幅信号Evを入力として、この信号の値に比例した周波数を有するパルス周期信号Tfを出力する。すなわち、このパルス周期信号Tfは、パルス周期ごとに短時間Highレベルになる信号である。 A voltage/frequency conversion circuit VF receives the voltage error amplification signal Ev as an input and outputs a pulse cycle signal Tf having a frequency proportional to the value of this signal. That is, the pulse cycle signal Tf is a signal that goes high for a short period of time every pulse cycle.

ピーク期間設定回路TPRは、上記の切換制御信号Scを入力として、以下の処理を行い、ピーク期間設定信号Tprを出力する。
1)切換制御信号Sc=1(定常溶接期間Tc)のときは、予め定めた定常ピーク期間となるピーク期間設定信号Tprを出力する。
2)切換制御信号Sc=2(アーク長揺動期間Ts)のときは、予め定めた高ピーク期間と予め定めた低ピーク期間とを予め定めた揺動周期で繰り返すピーク期間設定信号Tprを出力する。
The peak period setting circuit TPR receives the switching control signal Sc, performs the following processing, and outputs a peak period setting signal Tpr.
1) When the switching control signal Sc=1 (regular welding period Tc), the peak period setting signal Tpr for a predetermined stationary peak period is output.
2) When the switching control signal Sc=2 (arc length oscillation period Ts), a peak period setting signal Tpr is output which repeats a predetermined high peak period and a predetermined low peak period at a predetermined oscillation period. do.

ピーク期間タイマ回路TPは、上記のピーク期間設定信号Tpr及び上記のパルス周期信号Tfを入力として、パルス周期信号Tfが短時間Highレベルに変化した時点からピーク期間設定信号Tprによって定まる期間Highレベルになり、それ以外の期間はLowレベルになるピーク期間信号Tpを出力する。したがって、このピーク期間信号Tpは、ピーク期間中はHighレベルになり、ベース期間中はLowレベルになる信号である。 The peak period timer circuit TP receives the peak period setting signal Tpr and the pulse period signal Tf, and keeps the pulse period signal Tf at High level for a period determined by the peak period setting signal Tpr after the pulse period signal Tf changes to High level for a short period of time. , and outputs a peak period signal Tp that is at Low level during other periods. Therefore, this peak period signal Tp is a signal that is at High level during the peak period and is at Low level during the base period.

ピーク電流設定回路IPRは、上記の切換制御信号Scを入力として、以下の処理を行い、ピーク電流設定信号Iprを出力する。
1)切換制御信号Sc=1(定常溶接期間Tc)のときは、予め定めた定常ピーク電流となるピーク電流設定信号Iprを出力する。
2)切換制御信号Sc=2(アーク長揺動期間Ts)のときは、予め定めた高ピーク電流と予め定めた低ピーク電流とを予め定めた揺動周期で繰り返すピーク電流設定信号Iprを出力する。
The peak current setting circuit IPR receives the switching control signal Sc, performs the following processing, and outputs a peak current setting signal Ipr.
1) When the switching control signal Sc=1 (steady welding period Tc), the peak current setting signal Ipr that becomes a predetermined steady peak current is output.
2) When the switching control signal Sc=2 (arc length oscillation period Ts), output a peak current setting signal Ipr that repeats a predetermined high peak current and a predetermined low peak current at a predetermined oscillation period. do.

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。 A base current setting circuit IBR outputs a predetermined base current setting signal Ibr.

アンチスティック電流設定回路IARは、上記の切換制御信号Scを入力として、切換制御信号Sc=3に変化してアンチスティック期間Taに移行すると、予め定めたアンチスティックピーク期間中の予め定めたアンチスティックピーク電流及び予め定めたアンチスティックベース期間中の予め定めたアンチスティックベース電流を1周期として所定回数だけ繰り返すアンチスティック電流設定信号Iarを出力すると共に、繰り返しが終了すると短時間Highレベルとなる停止信号Offを出力する。 The anti-stick current setting circuit IAR receives the switching control signal Sc as an input, changes the switching control signal Sc to 3, and shifts to the anti-stick period Ta. Outputs an anti-stick current setting signal Iar that repeats the peak current and a predetermined anti-stick base current during a predetermined anti-stick base period for a predetermined number of times as one cycle, and outputs a stop signal that goes high for a short time after the repetition is completed. Outputs Off.

電流制御設定回路ICRは、上記のピーク期間信号Tp、上記のピーク電流設定信号Ipr、上記のベース電流設定信号Ibr、上記のアンチスティック電流設定信号Iar及び上記の切換制御信号Sc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)切換制御信号Sc=1(定常溶接期間Tc)又は2(アーク長揺動期間Ts)のときは、ピーク期間信号TpがHighレベルになるとピーク電流設定信号Iprとなり、Lowレベルになるとベース電流設定信号Ibrとなる電流制御設定信号Icrを出力する。
2)切換制御信号Sc=3(アンチスティック期間Ta)のときは、アンチスティック電流設定信号Iarを電流制御設定信号Icrとして出力する。
The current control setting circuit ICR receives the peak period signal Tp, the peak current setting signal Ipr, the base current setting signal Ibr, the anti-stick current setting signal Iar, and the switching control signal Sc, and performs the following operations. and outputs the current control setting signal Icr.
1) When the switching control signal Sc=1 (steady welding period Tc) or 2 (arc length oscillation period Ts), when the peak period signal Tp becomes High level, it becomes the peak current setting signal Ipr, and when it becomes Low level, the base current It outputs a current control setting signal Icr that becomes the setting signal Ibr.
2) When the switching control signal Sc=3 (anti-stick period Ta), the anti-stick current setting signal Iar is output as the current control setting signal Icr.

溶接電流検出回路IDは、上記の溶接電流Iwを検出して、溶接電流検出信号Idを出力する。電流誤差増幅回路EIは、上記の電流制御設定信号Icrと溶接電流検出信号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 welding current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a welding current detection signal Id. A current error amplification circuit EI amplifies the error between the current control setting signal Icr and the welding current detection signal Id, and outputs a current error amplification signal Ei.

駆動回路DVは、上記の溶接開始・終了信号On、上記の停止信号Off及び上記の電流誤差増幅信号Eiを入力として、溶接開始・終了信号OnがHighレベルに変化した時点から停止信号Offが短時間Highレベルに変化するまでの期間中は、電流誤差増幅信号Eiに基づいてPWM変調制御を行い、駆動信号Dvを出力する。したがって、溶接電源PSは、定常溶接期間Tc、アーク長揺動期間Ts及びアンチスティック期間Taの期間中は溶接電圧Vw及び溶接電流Iwを出力する。 A drive circuit DV receives the welding start/end signal On, the stop signal Off, and the current error amplification signal Ei as inputs, and the stop signal Off is shorted from the time when the welding start/end signal On changes to High level. During the period until it changes to the high level, PWM modulation control is performed based on the current error amplification signal Ei, and the drive signal Dv is output. Therefore, the welding power source PS outputs the welding voltage Vw and the welding current Iw during the steady welding period Tc, the arc length oscillation period Ts, and the anti-stick period Ta.

図2は、本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接の溶接終了制御方法を示す図1の溶接電源における各信号のタイミングチャートである。同図(A)は溶接開始・終了信号Onの時間変化を示し、同図(B)は送給速度Fwの時間変化を示し、同図(C)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(D)は溶接電圧Vwの時間変化を示し、同図(E)は切換制御信号Scの時間変化を示し、同図(F)は停止信号Offの時間変化を示す。以下、同図を参照して各信号の動作について説明する。 FIG. 2 is a timing chart of each signal in the welding power source of FIG. 1 showing the welding end control method for pulse arc welding according to the embodiment of the present invention. (A) shows the change over time of the welding start/end signal On, (B) shows the change over time of the feed speed Fw, and (C) shows the change over time of the welding current Iw. (D) shows the time change of the welding voltage Vw, (E) shows the time change of the switching control signal Sc, and (F) shows the time change of the stop signal OFF. The operation of each signal will be described below with reference to FIG.

同図(E)に示すように、時刻t1以前の期間は切換制御信号Sc=1となり定常溶接期間Tcとなり、時刻t1~t2の期間は切換制御信号Sc=2となりアーク長揺動期間Tsとなり、時刻t2~t3の期間は切換制御信号Sc=3となりアンチスティック期間Taとなる。 As shown in (E) of the same figure, the period before time t1 becomes the switching control signal Sc=1 and becomes the steady welding period Tc, and the period from time t1 to t2 becomes the switching control signal Sc=2 and becomes the arc length oscillation period Ts. , the period from time t2 to t3 becomes the switching control signal Sc=3 and becomes the anti-stick period Ta.

(1)時刻t1以前の定常溶接期間Tcの動作
同図(A)に示すように、溶接開始・終了信号OnはHighレベル(溶接開始)であり、同図(E)に示すように、切換制御信号Sc=1となり、定常溶接期間Tcとなる。同図(B)に示すように、送給速度Fwは、図1の送給速度設定信号Frによって設定された一定値となる。同図(C)に示すように、溶接電流Iwは、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流から形成されるパルス電流が通電する。ピーク期間は図1のピーク期間設定信号Tprによって設定された定常ピーク期間となり、ピーク電流は図1のピーク電流設定信号Iprによって設定された定常ピーク電流となる。ベース電流は図1のベース電流設定信号Ibrによって設定される。定常ピーク期間及び定常ピーク電流は1パルス周期1溶滴移行状態になるように設定される。同図(D)に示すように、溶接電圧Vwは、ピーク期間中はアーク長に比例したピーク電圧となり、ベース期間中はアーク長に比例したベース電圧となる。溶接電圧Vwの平均値が図1の電圧設定信号Vrの値と等しくなるように、パルス周期がフィードバック制御されて、アーク長を適正値に維持する。同図(F)に示すように、停止信号OffはLowレベルのままである。例えば、定常ピーク期間=1.2ms、定常ピーク電流=450A、ベース電流=50A、パルス周期=5ms程度である。
(1) Operation of the steady welding period Tc before time t1 As shown in (A) of the same figure, the welding start/end signal On is at a high level (start of welding), and as shown in (E) of the same figure, switching The control signal Sc becomes 1, and the steady welding period Tc is reached. As shown in FIG. 1B, the feeding speed Fw is a constant value set by the feeding speed setting signal Fr in FIG. As shown in (C) of the figure, the welding current Iw is a pulse current formed from the peak current during the peak period and the base current during the base period. The peak period is the stationary peak period set by the peak period setting signal Tpr in FIG. 1, and the peak current is the stationary peak current set by the peak current setting signal Ipr in FIG. The base current is set by the base current setting signal Ibr of FIG. The steady peak period and steady peak current are set so that one pulse period and one droplet transfer state occur. As shown in (D) of the figure, the welding voltage Vw becomes a peak voltage proportional to the arc length during the peak period, and becomes a base voltage proportional to the arc length during the base period. The pulse period is feedback-controlled so that the average value of the welding voltage Vw becomes equal to the value of the voltage setting signal Vr shown in FIG. 1, thereby maintaining the arc length at an appropriate value. As shown in (F) of the figure, the stop signal Off remains at the Low level. For example, steady peak period = 1.2 ms, steady peak current = 450 A, base current = 50 A, pulse period = about 5 ms.

(2)時刻t1~t2のアーク長揺動期間Tsの動作
同図(A)に示すように、溶接開始・終了信号OnがLowレベル(溶接終了)になると、同図(E)に示すように、切換制御信号Sc=2となり、アーク長揺動期間Tsとなる。アーク長揺動期間Tsは、図1のアーク長揺動期間設定信号Tsrによって設定される。同図(B)に示すように、送給速度Fwは、図1の送給速度設定信号Frによって設定された一定値となる。この値を定常溶接期間Tcとは異なる値に設定しても良い。また、この値を、揺動周期に動機して高送給速度と低送給速度とに切り換えるようにしても良い。同図(C)に示すように、溶接電流Iwは、予め定めた高アーク長期間と予め定めた低アーク長期間から形成される予め定めた揺動周期でパルス電流の波形パラメータが切り換えられる。高アーク長期間中は、予め定めた高ピーク期間中の予め定めた高ピーク電流及びベース期間中の予め定めたベース電流から形成されるパルス電流が複数周期通電する。低アーク長期間中は、予め定めた低ピーク期間中の予め定めた低ピーク電流及びベース期間中の予め定めたベース電流から形成されるパルス電流が複数周期通電する。高ピーク期間及び低ピーク期間は図1のピーク期間設定信号Tprによって設定される。高ピーク電流及び低ピーク電流は図1のピーク電流設定信号Iprによって設定される。ベース電流は図1のベース電流設定信号Ibrによって設定される。高ピーク期間及び高ピーク電流、低ピーク期間及び低ピーク電流は1パルス周期1溶滴移行状態になるように設定される。同図(D)に示すように、溶接電圧Vwは、溶接電流Iwと相似したアーク長に比例した波形となる。定常溶接期間と同様に、溶接電圧Vwの平均値が図1の電圧設定信号Vrの値と等しくなるように、パルス周期がフィードバック制御されて、アーク長を適正値に維持する。同図(F)に示すように、停止信号OffはLowレベルのままである。アーク長揺動期間Tsは、アーク長の揺動に伴って溶融池が攪拌されてガスを外部に放出させる期間であるので、1~5秒程度であり、揺動周期は20~50ms(20~50Hz)程度である。例えば、高アーク長期間及び低アーク長期間の比率=50%である。ここで、パルス周期は5ms程度であるので、高アーク長期間及び低アーク長期間には2~5周期が含まれることになる。また、高ピーク期間=2.0ms、高ピーク電流=500A、低ピーク期間=1.2ms、低ピーク電流=450Aである。上記では、アーク長を揺動させるために波形パラメータとしてピーク期間及びピーク電流を変化させる場合である。これ以外にも、ピーク期間、ピーク電流又はパルス周期の少なくとも一つを変化させるようにしても良い。
(2) Operation of the arc length oscillation period Ts from time t1 to t2 As shown in (A) of the same figure, when the welding start/end signal On becomes Low level (end of welding), as shown in (E) of the same figure Then, the switching control signal Sc becomes 2 and the arc length oscillation period Ts. The arc length swing period Ts is set by the arc length swing period setting signal Tsr shown in FIG. As shown in FIG. 1B, the feeding speed Fw is a constant value set by the feeding speed setting signal Fr in FIG. This value may be set to a value different from the steady welding period Tc. Also, this value may be switched between a high feeding speed and a low feeding speed in accordance with the oscillation period. As shown in FIG. 4C, the welding current Iw is such that the waveform parameters of the pulse current are switched at a predetermined oscillation period formed from a predetermined high arc long period and a predetermined low arc long period. During the high arc long period, a pulse current formed from a predetermined high peak current during the predetermined high peak period and a predetermined base current during the base period is energized for a plurality of cycles. During the low arc long period, a pulse current formed from a predetermined low peak current during the predetermined low peak period and a predetermined base current during the base period is energized for a plurality of cycles. The high peak period and low peak period are set by the peak period setting signal Tpr of FIG. The high peak current and low peak current are set by the peak current setting signal Ipr of FIG. The base current is set by the base current setting signal Ibr of FIG. The high peak period and high peak current and the low peak period and low peak current are set to provide one pulse period and one droplet transfer state. As shown in (D) of the figure, the welding voltage Vw has a waveform proportional to the arc length similar to the welding current Iw. As in the steady welding period, the pulse period is feedback-controlled so that the average value of the welding voltage Vw becomes equal to the value of the voltage setting signal Vr in FIG. 1, thereby maintaining the arc length at an appropriate value. As shown in (F) of the figure, the stop signal Off remains at the Low level. The arc length oscillation period Ts is a period in which the molten pool is agitated with the arc length oscillation and the gas is released to the outside. ~50 Hz). For example, the ratio of high arc duration and low arc duration = 50%. Here, since the pulse period is about 5 ms, the high arc long period and the low arc long period include 2 to 5 periods. Also, high peak period=2.0ms, high peak current=500A, low peak period=1.2ms, low peak current=450A. The above is the case where the peak period and the peak current are changed as waveform parameters in order to fluctuate the arc length. Alternatively, at least one of the peak period, peak current, and pulse period may be changed.

(3)時刻t2~t3のアンチスティック期間Taの動作
時刻t2においてアーク長揺動期間Tsが終了すると、同図(E)に示すように、切換制御信号Sc=3となり、アンチスティック期間Taとなる。これに応動して、図1の送給モータMは停止動作に移行し、同図(B)に示すように、送給速度Fwは慣性によって次第に減速して時刻t4で0となる。同図(C)に示すように、溶接電流Iwは、予め定めたアンチスティックピーク期間中の予め定めたアンチスティックピーク電流及び予め定めたアンチスティックベース期間中の予め定めたアンチスティックベース電流から形成されるパルス電流を1周期として所定回数繰り返す。これらの各波形パラメータは、図1のアンチスティック電流設定信号Iarによって設定される。同図(D)に示すように、溶接電圧Iwは、溶接電流Iwと相似したアーク長に比例した波形となる。アンチスティック期間Ta中は、溶接電圧平均値によるフィードバック制御は行っていないが、フィードバック制御しても良い。例えば、アンチスティック期間=100ms、アンチスティックピーク期間=1.2ms、アンチスティックピーク電流=450A、アンチスティックベース期間=8ms、アンチスティックベース電流=40A、所定回数=10回に設定される。
(3) Operation during the anti-stick period Ta from time t2 to t3 When the arc length fluctuation period Ts ends at time t2, the switching control signal Sc becomes 3 as shown in FIG. Become. In response to this, the feeding motor M in FIG. 1 shifts to a stop operation, and as shown in FIG. As shown in FIG. 4C, the welding current Iw is formed from a predetermined anti-stick peak current during a predetermined anti-stick peak period and a predetermined anti-stick base current during a predetermined anti-stick base period. A predetermined number of times is repeated with the pulse current applied as one cycle. Each of these waveform parameters is set by the anti-stick current setting signal Iar in FIG. As shown in (D) of the figure, the welding voltage Iw has a waveform proportional to the arc length similar to the welding current Iw. Feedback control based on the welding voltage average value is not performed during the anti-stick period Ta, but feedback control may be performed. For example, anti-stick period=100 ms, anti-stick peak period=1.2 ms, anti-stick peak current=450 A, anti-stick base period=8 ms, anti-stick base current=40 A, predetermined number of times=10.

時刻t3において、所定回数のパルス電流の通電が終了すると、同図(F)に示すように、停止信号Offが短時間Highレベルとなる。これに応動して、溶接電源は出力を停止するので、同図(C)に示すように、溶接電流Iwは0Aとなり、同図(D)に示すように、溶接電圧Vwは0Vとなる。同図では、時刻t3は、送給速度Fwの慣性期間が終了する時刻t4の直前となっているが、直後となる場合もある。時刻t3は、時刻t4の近傍の時刻となる。 At time t3, when the application of the pulse current for a predetermined number of times is completed, the stop signal Off goes high for a short period of time as shown in FIG. In response to this, the welding power source stops outputting, so the welding current Iw becomes 0A as shown in FIG. 1C and the welding voltage Vw becomes 0V as shown in FIG. 1D. In the figure, the time t3 is just before the time t4 when the inertia period of the feeding speed Fw ends, but it may be just after the time t4. Time t3 is near time t4.

以下、本実施の形態の作用効果について説明する。
上述した本実施の形態によれば、溶接終了信号が入力されると、アーク長ヲ高低方向に揺動させるアーク長揺動期間に移行し、その後にアンチスティック期間に移行する。アーク長揺動期間は、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流から形成されるパルス電流を通電し、パルス電流の波形パラメータを予め定めた揺動周期で周期的に切り換えることによってアーク長を揺動させる。波形パラメータは、ピーク期間及び/又はピーク電流である。従来技術のアーク長揺動パルスアーク溶接によって鉄鋼を溶接する場合において、溶接速度が80cm/min以上の早い速度になると、スパッタ発生量が増加してビード外観が悪くなりやすいという問題がある。一方、通常のパルスアーク溶接では、スパッタ発生量は少なくビード外観も良好であるが、溶接終了部にブローホールが発生しやすいという問題がある。上記の問題は、亜鉛メッキ鋼板の溶接の場合は顕著となる。これに対して、本実施の形態では、アンチスティック期間に入る前にアーク長揺動期間を設けている。アーク長揺動期間中は、アーク長が揺動されるので、溶融池が攪拌される。この作用によって、溶融池内部のガスが外部に放出されるので、ブローホールの発生を抑制することができる。この結果、溶接終了部の溶接品質を良好にすることができる。
The effects of this embodiment will be described below.
According to the present embodiment described above, when the welding end signal is input, the arc length swing period is entered in which the arc length is swung in the vertical direction, and then the anti-stick period is entered. In the arc long swing period, a pulse current formed from the peak current during the peak period and the base current during the base period is applied, and the arc is formed by periodically switching the waveform parameters of the pulse current at a predetermined swing period. Oscillate length. Waveform parameters are peak duration and/or peak current. In the case of welding iron and steel by the conventional long arc oscillation pulse arc welding, there is a problem that when the welding speed is as high as 80 cm/min or more, the amount of spatter increases and the appearance of the bead tends to deteriorate. On the other hand, in ordinary pulse arc welding, although the amount of spatter generated is small and the bead appearance is good, there is a problem that blowholes are likely to occur at the end of welding. The above problem becomes significant when welding galvanized steel sheets. In contrast, in the present embodiment, an arc length swing period is provided before entering the anti-stick period. Since the arc length is oscillated during the arc length oscillation period, the molten pool is agitated. Due to this action, the gas inside the molten pool is released to the outside, so the occurrence of blowholes can be suppressed. As a result, it is possible to improve the welding quality of the welding end portion.

さらに好ましくは、本実施の形態によれば、アンチスティック期間の前にクレータ期間が設けられているときは、クレータ期間をアーク長揺動期間とする。このようにすれば、クレータ期間において、クレータ処理及びアーク長揺動作用を同時に行うことができる。この結果、溶接終了部のブローホールの発生を抑制すると共に、タクトタイムを短くすることができる。 More preferably, according to the present embodiment, when a crater period is provided before the anti-stick period, the crater period is set as the arc long swing period. In this way, during the crater period, the crater treatment and arc long swing operation can be performed simultaneously. As a result, it is possible to suppress the occurrence of blowholes at the end of welding and shorten the tact time.

上述した実施の形態においては、定常溶接期間中はパルスアーク溶接をおこなっているが、直流の消耗電極アーク溶接を行うようにしても良い。この場合も、アンチスティック期間の前にアーク長揺動期間を設ければ良い。 In the embodiment described above, pulse arc welding is performed during the steady welding period, but DC consumable electrode arc welding may be performed. Also in this case, the arc length fluctuation period may be provided before the anti-stick period.

1 溶接ワイヤ
2 ワーク
3 アーク
4 溶接トーチ
5 送給ロール
DV 駆動回路
Dv 駆動信号
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
EV 電圧誤差増幅回路
Ev 電圧誤差増幅信号
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
IAR アンチスティック電流設定回路
Iar アンチスティック電流設定信号
IBR ベース電流設定回路
Ibr ベース電流設定信号
ID 溶接電流検出回路
Id 溶接電流検出信号
IPR ピーク電流設定回路
Ipr ピーク電流設定信号
IR 溶接電流設定回路
Ir 溶接電流設定信号
Iw 溶接電流
M 送給モータ
Off 停止信号
ON 溶接開始・終了回路
On 溶接開始・終了信号
PM 電源主回路
PS 溶接電源
SC 切換制御回路
Sc 切換制御信号
Ta アンチスティック期間
Tc 定常溶接期間
Tf パルス周期信号
TP ピーク期間タイマ回路
Tp ピーク期間信号
TPR ピーク期間設定回路
Tpr ピーク期間設定信号
Ts アーク長揺動期間
TSR アーク長揺動期間設定回路
Tsr アーク長揺動期間設定信号
VAV 電圧平均値算出回路
Vav 電圧平均値信号
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
VF 電圧・周波数変換回路
VR 電圧設定回路
Vr 電圧設定信号
Vw 溶接電圧
1 Welding wire 2 Workpiece 3 Arc 4 Welding torch 5 Feed roll DV Drive circuit Dv Drive signal EI Current error amplification circuit Ei Current error amplification signal EV Voltage error amplification circuit Ev Voltage error amplification signal FC Feed control circuit Fc Feed control signal FR feeding speed setting circuit Fr feeding speed setting signal Fw feeding speed IAR anti-stick current setting circuit Iar anti-stick current setting signal IBR base current setting circuit Ibr base current setting signal ID welding current detection circuit Id welding current detection signal IPR peak Current setting circuit Ipr Peak current setting signal IR Welding current setting circuit Ir Welding current setting signal Iw Welding current M Feed motor OFF Stop signal ON Welding start/end circuit ON Welding start/end signal PM Power supply main circuit PS Welding power source SC Switching control Circuit Sc Switching control signal Ta Anti-stick period Tc Steady welding period Tf Pulse period signal TP Peak period timer circuit Tp Peak period signal TPR Peak period setting circuit Tpr Peak period setting signal Ts Arc length swing period TSR Arc length swing period setting circuit Tsr Arc length oscillation period setting signal VAV Voltage average value calculation circuit Vav Voltage average value signal VD Voltage detection circuit Vd Voltage detection signal VF Voltage/frequency conversion circuit VR Voltage setting circuit Vr Voltage setting signal Vw Welding voltage

Claims (4)

溶接電源に溶接終了信号が入力されると、送給モータは駆動を停止し、前記送給モータが慣性によって過渡的に減速して停止し溶接が終了するまでのアンチスティック期間中は溶接電流及び溶接電圧を制御して溶接を終了するパルスアーク溶接の溶接終了制御方法において、
前記溶接終了信号が入力されると、アーク長ヲ高低方向に揺動させるアーク長揺動期間に移行し、その後に前記アンチスティック期間に移行する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接の溶接終了制御方法。
When a welding end signal is input to the welding power source, the feed motor stops driving, and the welding current and welding current are maintained during the anti-stick period until the feed motor stops due to transient deceleration due to inertia and welding ends. In a pulse arc welding welding termination control method for controlling welding voltage to terminate welding,
When the welding end signal is input, the arc length swing period shifts to the arc length swinging direction, and then shifts to the anti-stick period.
A welding end control method for pulse arc welding, characterized by:
前記アーク長揺動期間は、ピーク期間中のピーク電流及びベース期間中のベース電流から形成されるパルス電流を通電し、前記パルス電流の波形パラメータを周期的に切り換えることによってアーク長を揺動させる、
ことを特徴とする請求項1に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法。
During the arc length fluctuation period, a pulse current formed from the peak current during the peak period and the base current during the base period is applied, and the arc length is oscillated by periodically switching the waveform parameters of the pulse current. ,
The welding end control method for pulse arc welding according to claim 1, characterized in that:
前記波形パラメータは、前記ピーク期間及び/又は前記ピーク電流である、
ことを特徴とする請求項2に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法。
wherein the waveform parameter is the peak period and/or the peak current;
The welding end control method for pulse arc welding according to claim 2, characterized in that:
前記アンチスティック期間の前にクレータ期間が設けられているときは、前記クレータ期間を前記アーク長揺動期間とする、
ことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のパルスアーク溶接の溶接終了制御方法。
When a crater period is provided before the anti-stick period, the crater period is the arc length oscillation period,
The welding end control method for pulse arc welding according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
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