JP2024069805A - Pulse arc welding/short-circuit transfer arc welding switching control method - Google Patents

Pulse arc welding/short-circuit transfer arc welding switching control method Download PDF

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怜央 本田
Reo Honda
利昭 中俣
Toshiaki Nakamata
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Abstract

To provide a pulse arc welding/short-circuit transfer arc welding switching control method which performs welding while switching between pulse arc welding and short-circuit transfer arc welding alternately, and which can smoothly switch welding methods.SOLUTION: A pulse arc welding/short-circuit transfer arc welding switching control method, which performs welding while switching between a period of time during which a welding wire is fed at a first feeding speed to perform pulse arc welding at times t1-t2 and a period of time during which the welding wire is fed at a second feeding speed lower than the first feeding speed to perform short-circuit transfer arc-welding at times t2-t3, alternately, feeds (Fw) the welding wire at a pulse initial feeding speed lower than the first feeding speed, in a pulse initial period of time at times t1-t11, after a time point at which the period of time for the pulse arc welding starts at the time t1.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、パルスアーク溶接を行う期間と短絡移行アーク溶接を行う期間とを交互に切り換えて溶接するパルスアーク溶接・短絡移行アーク溶接切換制御方法に関するものである。 The present invention relates to a pulse arc welding/short circuit transfer arc welding switching control method that alternates between a period of pulse arc welding and a period of short circuit transfer arc welding.

溶接ワイヤを送給し、パルスアーク溶接を行う期間と短絡移行アーク溶接を行う期間とを交互に切り換えて溶接する方法が使用されている(例えば、特許文献1参照)。この場合の切換周波数は、0.1~10Hz程度である。この溶接方法では、ウロコ状の美麗なビードを形成することができる。さらには、この溶接方法では、パルスアーク溶接の期間と短絡移行アーク溶接の期間との比率を調整することによって、母材への入熱制御を行うことができる。 A welding method is used in which the welding wire is fed and a period of pulse arc welding and a period of short circuit transfer arc welding are alternately switched (see, for example, Patent Document 1). The switching frequency in this case is about 0.1 to 10 Hz. This welding method can form beautiful scale-like beads. Furthermore, this welding method can control the heat input to the base material by adjusting the ratio of the period of pulse arc welding and the period of short circuit transfer arc welding.

特開2019-93403号公報JP 2019-93403 A

従来技術では、パルスアーク溶接と短絡移行アーク溶接との切換時に、溶滴移行形態がスプレー移行と短絡移行とに変化するために、溶接状態が不安定になるという問題がある。 In conventional technology, when switching between pulsed arc welding and short-circuit transfer arc welding, the droplet transfer mode changes from spray transfer to short-circuit transfer, resulting in an unstable welding state.

そこで、本発明では、パルスアーク溶接と短絡移行アーク溶接との切り換えを円滑に行うことができるパルスアーク溶接・短絡移行アーク溶接切換制御方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a pulse arc welding/short circuit transfer arc welding switching control method that allows smooth switching between pulse arc welding and short circuit transfer arc welding.

上述した課題を解決するために、請求項1の発明は、
溶接ワイヤを第1送給速度で送給してパルスアーク溶接を行う期間と、前記溶接ワイヤを前記第1送給速度よりも小さな値の第2送給速度で送給して短絡移行アーク溶接を行う期間とを交互に切り換えて溶接するパルスアーク溶接・短絡移行アーク溶接切換制御方法において、
前記パルスアーク溶接の期間が開始した時点からパルス初期期間中は、前記溶接ワイヤを前記第1送給速度よりも小さな値のパルス初期送給速度で送給する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接・短絡移行アーク溶接切換制御方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 comprises:
1. A pulse arc welding/short circuit transfer arc welding switching control method for welding by alternately switching between a period in which a welding wire is fed at a first feed speed and pulse arc welding is performed, and a period in which the welding wire is fed at a second feed speed that is smaller than the first feed speed and short circuit transfer arc welding is performed,
During a pulse initial period from a point in time when the pulse arc welding period starts, the welding wire is fed at a pulse initial feed speed that is smaller than the first feed speed.
The present invention relates to a pulse arc welding/short circuit transfer arc welding switching control method.

請求項2の発明は、
前記パルス初期送給速度は前記第2送給速度以下の値とする、
ことを特徴とする請求項1に記載のパルスアーク溶接・短絡移行アーク溶接切換制御方法である。
The invention of claim 2 is as follows:
The initial pulse feed rate is equal to or lower than the second feed rate.
2. The pulse arc welding/short circuit transfer arc welding switching control method according to claim 1, wherein:

請求項3の発明は、
前記パルス初期送給速度から前記第1送給速度へとスロープを有して切り換える、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のパルスアーク溶接・短絡移行アーク溶接切換制御方法である。
The invention of claim 3 is as follows:
Switching from the pulse initial feed rate to the first feed rate with a slope;
3. The pulse arc welding/short circuit transfer arc welding switching control method according to claim 1 or 2.

本発明によれば、パルスアーク溶接と短絡移行アーク溶接との切り換えを円滑に行うことができる。 The present invention allows smooth switching between pulse arc welding and short circuit transfer arc welding.

本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接・短絡移行アーク溶接切換制御方法を実施するための溶接電源のブロック図である。1 is a block diagram of a welding power source for implementing a pulse arc welding/short circuit transfer arc welding switching control method 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・短絡移行アーク溶接切換制御方法を示す図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 , illustrating a pulse arc welding/short circuit transfer arc welding switching control method according to an 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。 The following describes an embodiment of the present invention 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・短絡移行アーク溶接切換制御方法を実施するための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。 Figure 1 is a block diagram of a welding power source for implementing a pulse arc welding/short circuit transfer arc welding switching control method according to an embodiment of the present invention. Each block will be described below with reference to the figure.

電源主回路MCは、3相200V等の商用交流電源(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による出力制御を行い、溶接電流Iw及び溶接電圧Vwを出力する。電源主回路MCは、図示は省略するが、交流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、平滑された直流を駆動信号Dvに従って高周波交流に変換するインバータ回路、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変圧器、降圧された高周波交流を整流する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 main power supply circuit MC receives a three-phase 200V or other commercial AC power supply (not shown), performs output control by inverter control according to a drive signal Dv described below, and outputs a welding current Iw and a welding voltage Vw. Although not shown, the main power supply circuit MC includes a primary rectifier circuit that rectifies the AC commercial power supply, a capacitor that smoothes the rectified DC, an inverter circuit that converts the smoothed DC to high-frequency AC according to the drive signal Dv, a high-frequency transformer that steps down the high-frequency AC to a voltage value suitable for arc welding, a secondary rectifier circuit that rectifies the stepped-down high-frequency AC, and a reactor that smoothes the rectified DC.

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て、母材2との間にアーク3が発生する。溶接ワイヤ1と母材2との間に溶接電圧Vwが印加し、溶接電流Iwが通電する。 The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by the rotation of the feed roll 5 connected to the feed motor WM, and an arc 3 is generated between the welding wire 1 and the base material 2. A welding voltage Vw is applied between the welding wire 1 and the base material 2, and a welding current Iw flows.

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。平均電圧検出回路VADは、上記の電圧検出信号Vdを入力として、平均電圧検出信号Vadを出力する。平均電圧検出信号Vadは、電圧検出信号Vdをローパスフィルタに通すことによって算出する。電圧誤差増幅回路EVは、上記の電圧検出信号Vdと後述する溶接電圧設定信号Vr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 detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a voltage detection signal Vd. The average voltage detection circuit VAD receives the voltage detection signal Vd and outputs an average voltage detection signal Vad. The average voltage detection signal Vad is calculated by passing the voltage detection signal Vd through a low-pass filter. The voltage error amplifier circuit EV amplifies the error between the voltage detection signal Vd and a welding voltage setting signal Vr (described later) and outputs a voltage error amplifier signal Ev.

平均電圧誤差増幅回路EVAは、後述する溶接電圧設定信号Vrと上記の平均電圧検出信号Vadとの誤差を増幅して、平均電圧誤差増幅信号Evaを出力する。パルス周期タイマ回路TFCは、上記の平均電圧誤差増幅信号Evaを入力として、平均電圧誤差増幅信号Evaを電圧/周波数変換して、パルス周期ごとに短時間Highレベルとなるパルス周期信号Tfを出力する。ピーク期間タイマ回路TPPは、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レベルに変化するごとに予め定めたピーク期間中はHighレベルとなり、その後はLowレベルとなるピーク期間信号Tppを出力する。ピーク期間信号TppがHighレベルのときはピーク期間となり、Lowレベルのときはベース期間となる。 The average voltage error amplifier circuit EVA amplifies the error between the welding voltage setting signal Vr (described later) and the average voltage detection signal Vad, and outputs the average voltage error amplifier signal Eva. The pulse period timer circuit TFC receives the average voltage error amplifier signal Eva, performs voltage/frequency conversion on the average voltage error amplifier signal Eva, and outputs a pulse period signal Tf that becomes a high level for a short time every pulse period. The peak period timer circuit TPP receives the pulse period signal Tf, and outputs a peak period signal Tpp that becomes a high level during a predetermined peak period every time the pulse period signal Tf changes to a high level for a short time and then becomes a low level. When the peak period signal Tpp is at a high level, it is a peak period, and when it is at a low level, it is a base period.

パルスアーク溶接期間設定回路T1Rは、予め定めたパルスアーク溶接期間設定信号T1rを出力する。第1送給速度設定回路F1Rは、パルスアーク溶接期間中の送給速度を設定するための第1送給速度設定信号F1rを出力する。第1溶接電圧設定回路V1Rは、パルスアーク溶接期間中の溶接電圧Vwを設定するための第1溶接電圧設定信号V1rを出力する。 The pulse arc welding period setting circuit T1R outputs a predetermined pulse arc welding period setting signal T1r. The first feed rate setting circuit F1R outputs a first feed rate setting signal F1r for setting the feed rate during the pulse arc welding period. The first welding voltage setting circuit V1R outputs a first welding voltage setting signal V1r for setting the welding voltage Vw during the pulse arc welding period.

短絡移行アーク溶接期間設定回路T2Rは、予め定めた短絡移行アーク溶接期間設定信号T2rを出力する。第2送給速度設定回路F2Rは、短絡移行アーク溶接期間中の送給速度を設定するための第2送給速度設定信号F2rを出力する。ここで、F2r<F1rである。第2溶接電圧設定回路V2Rは、短絡移行アーク溶接期間中の溶接電圧Vwを設定するための第2溶接電圧設定信号V2rを出力する。 The short circuit transfer arc welding period setting circuit T2R outputs a predetermined short circuit transfer arc welding period setting signal T2r. The second feed rate setting circuit F2R outputs a second feed rate setting signal F2r for setting the feed rate during the short circuit transfer arc welding period. Here, F2r < F1r. The second welding voltage setting circuit V2R outputs a second welding voltage setting signal V2r for setting the welding voltage Vw during the short circuit transfer arc welding period.

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レベルとなる短絡判別信号Sdを出力する。 The short circuit determination circuit SD receives the voltage detection signal Vd as input, and when this value is less than a predetermined short circuit determination value (approximately 10 V), it determines that the short circuit is occurring and outputs a high-level short circuit determination signal Sd, and when this value is equal to or greater than this, it determines that the arc is occurring and outputs a low-level short circuit determination signal Sd.

タイマ回路TMは、上記のパルスアーク溶接期間設定信号T1r及び上記の短絡移行アーク溶接期間設定信号T2rを入力として、以下の処理を行い、タイマ信号Tmを出力する。
1)パルスアーク溶接期間設定信号T1rによって定まるパルスアーク溶接期間中は、タイマ信号Tm=1を出力する。
2)続いて、短絡移行アーク溶接期間設定信号T2rによって定まる短絡移行アーク溶接期間中は、タイマ信号Tm=2を出力する。
3)上記の1)及び2)の処理を繰り返す。
The timer circuit TM receives the pulse arc welding period setting signal T1r and the short circuit transfer arc welding period setting signal T2r as inputs, performs the following processing, and outputs a timer signal Tm.
1) During the pulse arc welding period determined by the pulse arc welding period setting signal T1r, a timer signal Tm=1 is output.
2) Subsequently, during the short-circuit transfer arc welding period determined by the short-circuit transfer arc welding period setting signal T2r, a timer signal Tm=2 is output.
3) Repeat the above steps 1) and 2).

パルス初期期間タイマ回路TPCは、上記のタイマ信号Tmを入力として、タイマ信号Tm=1(パルスアーク溶接期間)に変化した時点から予め定めたパルス初期期間中はHighレベルとなるパルス初期期間信号Tpcを出力する。 The pulse initial period timer circuit TPC receives the timer signal Tm as input and outputs a pulse initial period signal Tpc that is at a high level for a predetermined pulse initial period from the time the timer signal Tm changes to 1 (pulse arc welding period).

パルス初期送給速度設定回路FPRは、予め定めたパルス初期送給速度設定信号Fprを出力する。ここで、Fpr<F1rである。また、Fpr≦F2rであっても良い。 The pulse initial feed rate setting circuit FPR outputs a predetermined pulse initial feed rate setting signal Fpr, where Fpr<F1r. Alternatively, Fpr≦F2r may be satisfied.

短絡初期期間タイマ回路TDCは、上記のタイマ信号Tm及び上記の短絡判別信号Sdを入力として、以下の1)又は2)のいずれかの処理を行い、短絡初期期間信号Tdcを出力する。
1)タイマ信号Tm=2(短絡移行アーク溶接期間)に変化した時点から予め定めた短絡初期期間中はHighレベルとなる短絡初期期間信号Tdcを出力する。
2)タイマ信号Tm=2(短絡移行アーク溶接期間)に変化した時点から、短絡判別信号Sdが最初にHighレベル(短絡期間)に変化するまでの短絡初期期間中はHighレベルとなる短絡初期期間信号Tdcを出力する。
The short circuit initial period timer circuit TDC receives the timer signal Tm and the short circuit determination signal Sd, performs the following process 1) or 2), and outputs a short circuit initial period signal Tdc.
1) A short circuit initial period signal Tdc that is at a high level during a predetermined short circuit initial period from the time when the timer signal changes to Tm=2 (short circuit transfer arc welding period) is output.
2) A short circuit initial period signal Tdc that is at a high level is output during the initial short circuit period from the time when the timer signal Tm changes to 2 (short circuit transfer arc welding period) until the short circuit determination signal Sd first changes to a high level (short circuit period).

短絡初期送給速度設定回路FDRは、予め定めた短絡初期送給速度設定信号Fdrを出力する。ここで、Fdr>F2rである。また、Fdr<F1r、Fdr=F1r又はFdr>F1rであっても良い。 The short circuit initial feed speed setting circuit FDR outputs a predetermined short circuit initial feed speed setting signal Fdr. Here, Fdr>F2r. Alternatively, Fdr<F1r, Fdr=F1r, or Fdr>F1r may be satisfied.

送給速度設定回路FRは、上記の第1送給速度設定信号F1r、上記の第2送給速度設定信号F2r、上記のパルス初期送給速度設定信号Fpr、上記の短絡初期送給速度設定信号Fdr、上記のタイマ信号Tm、上記のパルス初期期間信号Tpc及び上記の短絡初期期間信号Tdcを入力として、以下の処理を行い、送給速度設定信号Frを出力する。
1)タイマ信号Tm=1(パルスアーク溶接期間)に変化すると、パルス初期送給速度設定信号Fprの値となる送給速度設定信号Frを出力する。
2)パルス初期期間信号TpcがHighレベルからLowレベルに変化してパルス初期期間が終了すると、パルス初期送給速度設定信号Fprの値からスロープを有して変化して第1送給速度設定信号F1rの値に到達するとその値を維持する送給速度設定信号Frを出力する。
3)タイマ信号Tm=2(短絡移行アーク溶接期間)に変化すると、短絡初期送給速度設定信号Fdrの値となる送給速度設定信号Frを出力する。
4)短絡初期期間信号TdcがHighレベルからLowレベルに変化して短絡初期期間が終了すると、短絡初期送給速度設定信号Fdrの値からスロープを有して変化して第2送給速度設定信号F2rの値に到達するとその値を維持する送給速度設定信号Frを出力する。
The feed speed setting circuit FR receives as input the first feed speed setting signal F1r, the second feed speed setting signal F2r, the pulse initial feed speed setting signal Fpr, the short circuit initial feed speed setting signal Fdr, the timer signal Tm, the pulse initial period signal Tpc, and the short circuit initial period signal Tdc, performs the following processing, and outputs the feed speed setting signal Fr.
1) When the timer signal Tm changes to 1 (pulse arc welding period), the feed speed setting signal Fr having the value of the pulse initial feed speed setting signal Fpr is output.
2) When the pulse initial period signal Tpc changes from a high level to a low level and the pulse initial period ends, the feed speed setting signal Fr changes with a slope from the value of the pulse initial feed speed setting signal Fpr, and when it reaches the value of the first feed speed setting signal F1r, it outputs the feed speed setting signal Fr which maintains that value.
3) When the timer signal Tm changes to 2 (short circuit transfer arc welding period), the feed speed setting signal Fr having the value of the short circuit initial feed speed setting signal Fdr is output.
4) When the short circuit initial period signal Tdc changes from a high level to a low level and the short circuit initial period ends, the feed speed setting signal Fr changes with a slope from the value of the short circuit initial feed speed setting signal Fdr to reach the value of the second feed speed setting signal F2r and maintains that value, and is output.

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によって定まる送給速度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。送給モータWMは、上記の送給制御信号Fcに従って溶接ワイヤ1を送給する。 The feed control circuit FC receives the feed speed setting signal Fr and outputs a feed control signal Fc to the feed motor WM to feed the welding wire 1 at a feed speed Fw determined by the feed speed setting signal Fr. The feed motor WM feeds the welding wire 1 according to the feed control signal Fc.

溶接電圧設定回路VRは、上記の第1溶接電圧設定信号V1r、上記の第2溶接電圧設定信号V2r及び上記のタイマ信号Tmを入力として、以下の処理を行い、溶接電圧設定信号Vrを出力する。
1)タイマ信号Tm=1(パルスアーク溶接期間)に変化すると、第2電圧設定信号V2rの値からスロープを有して第1電圧設定信号V1rの値へと変化する溶接電圧設定信号Vrを出力する。
2)タイマ信号Tm=2(短絡移行アーク溶接期間)に変化すると、第1電圧設定信号V1rの値からスロープを有して第2電圧設定信号V2rの値へと変化する溶接電圧設定信号Vrを出力する。
The welding voltage setting circuit VR receives the first welding voltage setting signal V1r, the second welding voltage setting signal V2r, and the timer signal Tm as inputs, performs the following processing, and outputs the welding voltage setting signal Vr.
1) When the timer signal Tm changes to 1 (pulse arc welding period), a welding voltage setting signal Vr is output, which changes from the value of the second voltage setting signal V2r to the value of the first voltage setting signal V1r with a slope.
2) When the timer signal Tm changes to 2 (short-circuit transfer arc welding period), a welding voltage setting signal Vr is output, which changes from the value of the first voltage setting signal V1r to the value of the second voltage setting signal V2r having a slope.

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ICRは、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及び上記のピーク期間信号Tppを入力として、ピーク期間信号TppがHighレベル(ピーク期間)のときはピーク電流設定信号Iprを電流制御設定信号Icrとして出力し、Lowレベルのときはベース電流設定信号Ibr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 current setting signal Ipr, the base current setting signal Ibr, and the peak period signal Tpp as inputs, and outputs the peak current setting signal Ipr as the current control setting signal Icr when the peak period signal Tpp is at a high level (peak period), and outputs the base current setting signal Ibr as the current control setting signal Icr when the peak period signal Tpp is at a low level.

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。電流誤差増幅回路EIは、上記の電流制御設定信号Icrと上記の電流検出信号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 detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a current detection signal Id. The current error amplifier circuit EI amplifies the error between the current control setting signal Icr and the current detection signal Id and outputs a current error amplifier signal Ei.

溶接方法切換回路SMは、上記の電流誤差増幅信号Ei、上記の電圧誤差増幅信号Ev及び上記のタイマ信号Tmを入力として、タイマ信号Tm=1(パルスアーク溶接期間)のときは電流誤差増幅信号Eiを誤差増幅信号Eaとして出力し、タイマ信号Tm=2(短絡移行アーク溶接期間)のときは電圧誤差増幅信号Evを誤差増幅信号Eaとして出力する。したがって、溶接電源はパルスアーク溶接期間中は定電流制御され、短絡移行アーク溶接期間中は定電圧制御される。 The welding method switching circuit SM receives the current error amplification signal Ei, the voltage error amplification signal Ev, and the timer signal Tm as inputs, and outputs the current error amplification signal Ei as the error amplification signal Ea when the timer signal Tm = 1 (pulse arc welding period), and outputs the voltage error amplification signal Ev as the error amplification signal Ea when the timer signal Tm = 2 (short circuit transfer arc welding period). Therefore, the welding power source is constant current controlled during the pulse arc welding period, and constant voltage controlled during the short circuit transfer arc welding period.

駆動回路DVは、上記の誤差増幅信号Eaに基づいてパルス幅変調制御を行い、上記の電源主回路MCのインバータ回路を駆動するための駆動信号Dvを出力する。 The drive circuit DV performs pulse width modulation control based on the error amplified signal Ea and outputs a drive signal Dv to drive the inverter circuit of the main power supply circuit MC.

図2は、本発明の実施の形態に係るパルスアーク溶接・短絡移行アーク溶接切換制御方法を示す図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)は送給速度Fwの時間変化を示し、同図(B)は短絡判別信号Sd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)は短絡初期期間信号Tdcの時間変化を示し、同図(F)はパルス初期期間信号Tpc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。 Figure 2 is a timing chart of each signal in the welding power source of Figure 1, which shows a pulse arc welding/short circuit transfer arc welding switching control method according to an embodiment of the present invention. Figure (A) shows the time change of the feed speed Fw, Figure (B) shows the time change of the short circuit discrimination signal Sd, Figure (C) shows the time change of the welding current Iw, Figure (D) shows the time change of the welding voltage Vw, Figure (E) shows the time change of the short circuit initial period signal Tdc, and Figure (F) shows the time change of the pulse initial period signal Tpc. The operation of each signal will be explained below with reference to the figure.

時刻t1~t2の期間が予め定めたパルスアーク溶接期間であり、時刻t2~t3の期間が予め定めた短絡移行アーク溶接期間である。時刻t1~t11の期間がパルス初期期間となる。時刻t2~t21の期間が短絡初期期間となる。パルスアーク溶接期間と短絡移行アーク溶接期間とは交互に繰り返される。パルス初期期間は、図1のパルス初期期間タイマ回路TPCによって、パルスアーク溶接期間に変化した時点から所定期間として設定される。所定期間は、アーク長が長くなり短絡が発生しなくなる50~150ms程度に設定される。短絡初期期間は、図1の短絡初期期間タイマ回路TDCによって以下の1)又は2)のいずれかの期間として設定される。同図では、2)の場合について説明する。
1)短絡移行アーク溶接期間に変化した時点から所定期間を短絡初期期間として設定する。所定期間は、短絡が最初に発生する期間である50~150ms程度に設定される。
2)短絡移行アーク溶接期間に変化した時点から、最初の短絡が発生するまでの期間を短絡初期期間として設定する。この方法では、短絡初期期間は所定値ではないが、100ms程度となる。
The period from time t1 to t2 is a predetermined pulse arc welding period, and the period from time t2 to t3 is a predetermined short circuit transfer arc welding period. The period from time t1 to t11 is a pulse initial period. The period from time t2 to t21 is a short circuit initial period. The pulse arc welding period and the short circuit transfer arc welding period are repeated alternately. The pulse initial period is set as a predetermined period from the time when the period changes to the pulse arc welding period by the pulse initial period timer circuit TPC of FIG. 1. The predetermined period is set to about 50 to 150 ms at which the arc length becomes longer and no short circuit occurs. The short circuit initial period is set as either period 1) or 2) below by the short circuit initial period timer circuit TDC of FIG. 1. In the figure, the case 2) will be explained.
1) A predetermined period from the time when the welding period changes to the short circuit transfer arc welding period is set as the short circuit initial period. The predetermined period is set to about 50 to 150 ms, which is the period during which a short circuit first occurs.
2) The period from when the welding period changes to the short circuit transfer arc welding period to when the first short circuit occurs is set as the short circuit initial period. In this method, the short circuit initial period is not a predetermined value, but is about 100 ms.

(1)時刻t1~t2のパルスアーク溶接期間の動作
時刻t1においてパルスアーク溶接期間が開始すると、同図(F)に示すように、パルス初期期間信号TpcがHighレベルとなり、パルス初期期間が開始する。同図(A)に示すように、送給速度Fwは、時刻t1~t11のパルス初期期間中は、図1のパルス初期送給速度設定信号Fprの値となる。その後は、送給速度Fwは、時刻t11~t2の期間中は、パルス初期送給速度設定信号Fprの値からスロープを有して図1の第1送給速度設定信号F1rの値へと加速する。このパルスアーク溶接期間中は、同図(C)に示すように、複数のパルス周期のピーク電流とベース電流とが通電し、同図(D)に示すように、ピーク電圧とベース電圧とが印加する。パルス周期は、溶接電圧Vwの平均値が図1の第1溶接電圧設定信号V1rの値と等しくなるように制御される。ピーク電流は、例えば450Aに設定される。ベース電流は、例えば50Aに設定される。この期間中はほとんど短絡が発生しないために、同図(B)に示すように、短絡判別信号SdはLowレベル(アーク期間)のままである。
(1) Operation of the pulse arc welding period from time t1 to t2 When the pulse arc welding period starts at time t1, as shown in FIG. 1F, the pulse initial period signal Tpc becomes high level, and the pulse initial period starts. As shown in FIG. 1A, the feed speed Fw is the value of the pulse initial feed speed setting signal Fpr in FIG. 1 during the pulse initial period from time t1 to t11. Thereafter, during the period from time t11 to t2, the feed speed Fw accelerates from the value of the pulse initial feed speed setting signal Fpr to the value of the first feed speed setting signal F1r in FIG. 1 with a slope. During this pulse arc welding period, as shown in FIG. 1C, the peak current and base current of multiple pulse periods are applied, and as shown in FIG. 1D, the peak voltage and base voltage are applied. The pulse period is controlled so that the average value of the welding voltage Vw is equal to the value of the first welding voltage setting signal V1r in FIG. 1. The peak current is set to, for example, 450A. The base current is set to, for example, 50 A. Since almost no short circuit occurs during this period, the short circuit determination signal Sd remains at a low level (arcing period) as shown in FIG.

(2)時刻t2~t3の短絡移行アーク溶接期間の動作
時刻t2において短絡移行アーク溶接期間が開始すると、同図(E)に示すように、短絡初期期間信号TdcがHighレベルとなり、短絡初期期間が開始する。同図(A)に示すように、送給速度Fwは、時刻t2~t21の短絡初期期間中は、図1の短絡初期送給速度設定信号Fdrの値となる。その後は、送給速度Fwは、時刻t21~t3の期間中は、短絡初期送給速度設定信号Fdrの値からスロープを有して図1の第2送給速度設定信号F2rの値へと減速する。時刻t21において短絡移行アーク溶接期間が開始してから最初の短絡が発生したために、同図(B)に示すように、短絡判別信号SdがHighレベルとなる。これに応動して、同図(E)に示すように、短絡初期期間信号TdcがLowレベルに変化して、短絡初期期間が終了する。図1の溶接電圧設定信号Vrは、図1の第2溶接電圧設定信号V2rとなる。同図(C)に示すように、溶接電流Iwは、短絡期間中は増加し、アーク期間中は減少する。同図(D)に示すように、溶接電圧Vwは、短絡期間中は数Vの短絡電圧値となり、アーク期間中は数十Vのアーク電圧値となる。同図(B)に示すように、短絡判別信号Sdは、短絡期間中はHighレベルとなる。溶接電圧Vwは、図1の第2溶接電圧設定信号V2rの値と等しくなるように定電圧制御される。
(2) Operation during the short circuit transition arc welding period from time t2 to t3 When the short circuit transition arc welding period starts at time t2, the short circuit initial period signal Tdc goes to high level as shown in FIG. 1(E), and the short circuit initial period starts. As shown in FIG. 1(A), the feed speed Fw is the value of the short circuit initial feed speed setting signal Fdr in FIG. 1 during the short circuit initial period from time t2 to t21. Thereafter, during the period from time t21 to t3, the feed speed Fw is decelerated from the value of the short circuit initial feed speed setting signal Fdr to the value of the second feed speed setting signal F2r in FIG. 1 with a slope. Since the first short circuit occurred after the short circuit transition arc welding period started at time t21, the short circuit determination signal Sd goes to high level as shown in FIG. 1(B). In response to this, the short circuit initial period signal Tdc goes to low level as shown in FIG. 1(E), and the short circuit initial period ends. The welding voltage setting signal Vr in Fig. 1 becomes the second welding voltage setting signal V2r in Fig. 1. As shown in Fig. 1(C), the welding current Iw increases during the short circuit period and decreases during the arc period. As shown in Fig. 1(D), the welding voltage Vw has a short circuit voltage value of several volts during the short circuit period and an arc voltage value of several tens of volts during the arc period. As shown in Fig. 1(B), the short circuit determination signal Sd becomes a high level during the short circuit period. The welding voltage Vw is constant voltage controlled so as to be equal to the value of the second welding voltage setting signal V2r in Fig. 1.

上述した各パラメータの数値例を以下に示す。
溶接ワイヤ:軟鋼ソリッドワイヤ、直径1.2mm
シールドガス:20%アルゴンガス+80%炭酸ガス
パルスアーク溶接の条件:第1送給速度8m/min(溶接電流200A)、溶接電圧27V、パルス初期送給速度3m/min
短絡移行アーク溶接の条件:第2送給速度4m/min(溶接電流100A)、第2溶接電圧17V、短絡初期送給速度7m/min
パルスアーク溶接期間500ms、短絡移行アーク溶接期間500ms
パルス初期期間100ms、短絡初期期間100ms
送給速度の各スロープ期間50ns
Numerical examples of the above-mentioned parameters are shown below.
Welding wire: Mild steel solid wire, diameter 1.2 mm
Shielding gas: 20% argon gas + 80% carbon dioxide gas Pulse arc welding conditions: First feed speed 8 m/min (welding current 200 A), welding voltage 27 V, initial pulse feed speed 3 m/min
Conditions for short circuit transfer arc welding: second feed speed 4 m/min (welding current 100 A), second welding voltage 17 V, short circuit initial feed speed 7 m/min
Pulse arc welding period 500ms, short circuit transfer arc welding period 500ms
Pulse initial period 100 ms, short circuit initial period 100 ms
Each slope period of the feed rate is 50 ns

以下、本実施の形態の作用効果について説明する。
本実施の形態によれば、パルスアーク溶接の期間が開始した時点からパルス初期期間中は、溶接ワイヤを第1送給速度よりも小さな値のパルス初期送給速度で送給する。パルスアーク溶接期間が開始した時点において、送給速度を第1送給速度に切り換えると、送給速度に比べてワイヤ溶融速度が追従できずに、短絡が多発する状態となる。このような状態となると、溶接状態が不安定になり、ビード外観が悪くなる。そこで、本実施の形態のように、パルスアーク溶接期間が開始された時点からパルス初期期間中は、送給速度を第1送給速度よりも小さな値のパルス初期送給速度に切り換えることによって、送給速度を遅くして短絡の発生を防止している。このために、本実施の形態では、短絡移行アーク溶接とパルスアーク溶接との切り換えを円滑に行うことができる。
The effects of this embodiment will be described below.
According to this embodiment, the welding wire is fed at a pulse initial feed speed smaller than the first feed speed during the pulse initial period from the start of the pulse arc welding period. If the feed speed is switched to the first feed speed at the start of the pulse arc welding period, the wire melting speed cannot keep up with the feed speed, resulting in frequent short circuits. In this state, the welding state becomes unstable and the bead appearance deteriorates. Therefore, as in this embodiment, the feed speed is switched to a pulse initial feed speed smaller than the first feed speed from the start of the pulse arc welding period to the pulse initial period, thereby slowing down the feed speed and preventing the occurrence of short circuits. For this reason, in this embodiment, it is possible to smoothly switch between short circuit transfer arc welding and pulse arc welding.

さらに好ましくは、本実施の形態によれば、パルス初期送給速度は第2送給速度以下の値とする。このようにすれば、送給速度がさらに遅くなるので、短絡の発生をより確実に防止することができる。 More preferably, according to this embodiment, the initial pulse feed speed is set to a value equal to or lower than the second feed speed. In this way, the feed speed becomes even slower, so that the occurrence of a short circuit can be more reliably prevented.

さらに好ましくは、本実施の形態によれば、パルス初期送給速度から第1送給速度へとスロープを有して切り換える。このようにすると、パルス初期期間からの溶接状態の移行がより円滑になる。 More preferably, according to this embodiment, the pulse initial feed speed is switched to the first feed speed with a slope. In this way, the transition of the welding state from the pulse initial period becomes smoother.

本実施の形態によれば、短絡移行アーク溶接の期間が開始した時点から短絡初期期間中は、溶接ワイヤを第2送給速度よりも大きな値の短絡初期送給速度で送給する。短絡移行アーク溶接期間が開始した時点において、送給速度を第2送給速度に切り換えると、短絡がなかなか発生せずにアーク発生状態が長く続く状態となる。このような状態となると、溶接状態が不安定になり、ビード外観が悪くなる。そこで、本実施の形態のように、短絡移行アーク溶接期間が開始された時点から短絡初期期間中は、送給速度を第2送給速度よりも大きな値の短絡初期送給速度に切り換えることによって、早期に短絡が発生するように促している。このために、本実施の形態では、パルスアーク溶接と短絡移行アーク溶接との切り換えを円滑に行うことができる。 According to this embodiment, the welding wire is fed at an initial short circuit feed speed greater than the second feed speed from the start of the short circuit transfer arc welding period until the initial short circuit period. If the feed speed is switched to the second feed speed at the start of the short circuit transfer arc welding period, the short circuit does not occur easily and the arc generation state continues for a long time. In this state, the welding state becomes unstable and the bead appearance deteriorates. Therefore, as in this embodiment, the feed speed is switched to an initial short circuit feed speed greater than the second feed speed from the start of the short circuit transfer arc welding period until the initial short circuit period, thereby encouraging the short circuit to occur early. For this reason, in this embodiment, it is possible to smoothly switch between pulse arc welding and short circuit transfer arc welding.

さらに好ましくは、本実施の形態によれば、短絡初期期間を、最初に短絡が発生するまでの期間とする。このようにすると、最初の短絡の発生をより確実に促すことができる。 More preferably, according to this embodiment, the initial short circuit period is the period until the first short circuit occurs. In this way, the occurrence of the first short circuit can be more reliably promoted.

さらに好ましくは、本実施の形態によれば、短絡初期送給速度を、第1送給速度と同一の値とする。このようにすると、短絡初期送給速度を設定する必要がないので、送給速度のパラメータの設定が簡易となる。 More preferably, according to this embodiment, the short circuit initial feed speed is set to the same value as the first feed speed. In this way, there is no need to set the short circuit initial feed speed, making it easier to set the feed speed parameters.

さらに好ましくは、本実施の形態によれば、短絡初期送給速度から第2送給速度へとスロープを有して切り換える。このようにすると、短絡初期期間からの溶接状態の移行がより円滑になる。 More preferably, according to this embodiment, the feed speed is switched from the initial short circuit feed speed to the second feed speed with a slope. In this way, the transition of the welding state from the initial short circuit period becomes smoother.

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
DV 駆動回路
Dv 駆動信号
Ea 誤差増幅信号
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
EV 電圧誤差増幅回路
Ev 電圧誤差増幅信号
EVA 平均電圧誤差増幅回路
Eva 平均電圧誤差増幅信号
F1R 第1送給速度設定回路
F1r 第1送給速度設定信号
F2R 第2送給速度設定回路
F2r 第2送給速度設定信号
FC 送給制御回路
Fc 送給制御信号
FDR 短絡初期送給速度設定回路
Fdr 短絡初期送給速度設定信号
FPR パルス初期送給速度設定回路
Fpr パルス初期送給速度設定信号
FR 送給速度設定回路
Fr 送給速度設定信号
Fw 送給速度
IBR ベース電流設定回路
Ibr ベース電流設定信号
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
IPR ピーク電流設定回路
Ipr ピーク電流設定信号
Iw 溶接電流
MC 電源主回路
SD 短絡判別回路
Sd 短絡判別信号
SM 溶接方法切換回路
T1R パルスアーク溶接期間設定回路
T1r パルスアーク溶接期間設定信号
T2R 短絡移行アーク溶接期間設定回路
T2r 短絡移行アーク溶接期間設定信号
TDC 短絡初期期間タイマ回路
Tdc 短絡初期期間信号
TFC パルス周期タイマ回路
Tf パルス周期信号
TM タイマ回路
Tm タイマ信号
TPC パルス初期期間タイマ回路
Tpc パルス初期期間信号
TPP ピーク期間タイマ回路
Tpp ピーク期間信号
V1R 第1溶接電圧設定回路
V1r 第1溶接電圧設定信号
V2R 第2溶接電圧設定回路
V2r 第2溶接電圧設定信号
VAD 平均電圧検出回路
Vad 平均電圧検出信号
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
VR 溶接電圧設定回路
Vr 溶接電圧設定信号
Vw 溶接電圧
WM 送給モータ
1 welding wire 2 base material 3 arc 4 welding torch 5 feed roll DV drive circuit Dv drive signal Ea error amplification signal EI current error amplification circuit Ei current error amplification signal EV voltage error amplification circuit Ev voltage error amplification signal EVA average voltage error amplification circuit Eva average voltage error amplification signal F1R first feed speed setting circuit F1r first feed speed setting signal F2R second feed speed setting circuit F2r second feed speed setting signal FC feed control circuit Fc feed control signal FDR short circuit initial feed speed setting circuit Fdr short circuit initial feed speed setting signal FPR pulse initial feed speed setting circuit Fpr pulse initial feed speed setting signal FR feed speed setting circuit Fr feed speed setting signal Fw feed speed IBR base current setting circuit Ibr base current setting signal ICR current control setting circuit Icr current control setting signal ID current detection circuit Id current detection signal IPR peak current setting circuit Ipr Peak current setting signal Iw Welding current MC Power supply main circuit SD Short circuit determination circuit Sd Short circuit determination signal SM Welding method switching circuit T1R Pulse arc welding period setting circuit T1r Pulse arc welding period setting signal T2R Short circuit transition arc welding period setting circuit T2r Short circuit transition arc welding period setting signal TDC Short circuit initial period timer circuit Tdc Short circuit initial period signal TFC Pulse period timer circuit Tf Pulse period signal TM Timer circuit Tm Timer signal TPC Pulse initial period timer circuit Tpc Pulse initial period signal TPP Peak period timer circuit Tpp Peak period signal V1R First welding voltage setting circuit V1r First welding voltage setting signal V2R Second welding voltage setting circuit V2r Second welding voltage setting signal VAD Average voltage detection circuit Vad Average voltage detection signal VD Voltage detection circuit Vd Voltage detection signal VR Welding voltage setting circuit Vr Welding voltage setting signal Vw Welding voltage WM Feeder motor

Claims (3)

溶接ワイヤを第1送給速度で送給してパルスアーク溶接を行う期間と、前記溶接ワイヤを前記第1送給速度よりも小さな値の第2送給速度で送給して短絡移行アーク溶接を行う期間とを交互に切り換えて溶接するパルスアーク溶接・短絡移行アーク溶接切換制御方法において、
前記パルスアーク溶接の期間が開始した時点からパルス初期期間中は、前記溶接ワイヤを前記第1送給速度よりも小さな値のパルス初期送給速度で送給する、
ことを特徴とするパルスアーク溶接・短絡移行アーク溶接切換制御方法。
1. A pulse arc welding/short circuit transfer arc welding switching control method for welding by alternately switching between a period in which a welding wire is fed at a first feed speed and pulse arc welding is performed, and a period in which the welding wire is fed at a second feed speed that is smaller than the first feed speed and short circuit transfer arc welding is performed,
During a pulse initial period from a point in time when the pulse arc welding period starts, the welding wire is fed at a pulse initial feed speed that is smaller than the first feed speed.
A pulse arc welding/short circuit transfer arc welding switching control method comprising:
前記パルス初期送給速度は前記第2送給速度以下の値とする、
ことを特徴とする請求項1に記載のパルスアーク溶接・短絡移行アーク溶接切換制御方法。
The initial pulse feed rate is equal to or lower than the second feed rate.
2. The pulse arc welding/short circuit transfer arc welding switching control method according to claim 1 .
前記パルス初期送給速度から前記第1送給速度へとスロープを有して切り換える、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のパルスアーク溶接・短絡移行アーク溶接切換制御方法。
Switching from the pulse initial feed rate to the first feed rate with a slope;
3. The pulse arc welding/short circuit transfer arc welding switching control method according to claim 1 or 2.
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