JP2515273B2 - Short-circuit transfer arc welding method and apparatus - Google Patents

Short-circuit transfer arc welding method and apparatus

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JP2515273B2
JP2515273B2 JP19918384A JP19918384A JP2515273B2 JP 2515273 B2 JP2515273 B2 JP 2515273B2 JP 19918384 A JP19918384 A JP 19918384A JP 19918384 A JP19918384 A JP 19918384A JP 2515273 B2 JP2515273 B2 JP 2515273B2
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征志 梶村
猛 多井作
豊 中根
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Osaki Electric Co Ltd
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Osaki Electric Co Ltd
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K9/00Arc welding or cutting
    • B23K9/06Arrangements or circuits for starting the arc, e.g. by generating ignition voltage, or for stabilising the arc
    • B23K9/067Starting the arc
    • B23K9/0671Starting the arc by means of brief contacts between the electrodes

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、短絡移行アーク溶接の改良に係り、特に短
絡区間時に出力電流を所定の波形に制御することにより
溶滴移行を短時間で確実に行ってアークを一層安定的に
発生させて効率の良い短絡移行アークを連続して行える
ようにした方法及びその装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to improvement of short-circuit transfer arc welding, and in particular, droplet transfer is reliably performed in a short time by controlling an output current to a predetermined waveform during a short-circuit section. The present invention relates to a method and an apparatus for generating a more stable arc and continuously performing an efficient short-circuit transfer arc.

従来の技術 短絡移行アーク溶接方法は、消耗電極を定速度で送給
しながら、消耗電極の母材への短絡と、引き離しを交互
に行ってアークを発生させて溶接を行うものである。
2. Description of the Related Art The short-circuit transfer arc welding method is one in which a consumable electrode is fed at a constant speed, and a short circuit to the base material of the consumable electrode and separation are alternately performed to generate an arc for welding.

これを行うにあたっての問題点は、スパッタの発生を
抑止すること(短絡の発生時とアークの発生時において
特に難しい)、及び溶接中アークを常に安定して発生さ
せることが強く望まれる。
The problem in doing this is that it is strongly desired to suppress the generation of spatter (especially difficult when a short circuit occurs and when an arc occurs) and to constantly generate an arc during welding in a stable manner.

そこで、従来はこのような要請に応えるために直流リ
アクトルの遅延特性を利用して短絡電流を制御している
が、このような方法では、溶接条件が変わる度に必要な
時定数を有するリアクトルを選定することが難点である
うえに、電流の変化時に要求される時定数も非常に大き
いものになるという欠点があり、このため必要なインダ
クタンスは数100μHにも達して、設計、製作が困難と
なって製造コストも高価になるという問題があった。ま
た、短絡時の電流は数100Aと大きな値となるために大き
いインダクタンスを要し、非常に大形のリアクトルが必
要となる。このため、従来では鉄心を用いて大きいイン
ダクタンスを得ているが、このような場合には鉄心の飽
和の問題も無視できず、種々の問題があった。
Therefore, conventionally, in order to meet such a request, the delay characteristic of the DC reactor is used to control the short-circuit current.However, in such a method, a reactor having a time constant required every time the welding conditions change is used. In addition to being difficult to select, there is a drawback that the time constant required when the current changes is also very large. Therefore, the required inductance reaches several hundred μH, making it difficult to design and manufacture. As a result, the manufacturing cost becomes high. In addition, the current at the time of short-circuit becomes a large value of several hundred amperes, so a large inductance is required, and a very large reactor is required. For this reason, conventionally, a large inductance is obtained by using the iron core, but in such a case, the problem of the saturation of the iron core cannot be ignored and there are various problems.

そこで、近年に至っては直流リアクトルの有する叙上
の問題点を解決すべく、出力フィードバック回路中に位
相遅れ要素を挿入して、負荷の変化に対して出力変化に
位相遅れをもたせて実質上、直流リアクトルの効果を発
生させるようにしたものが種々提案されている。
Therefore, in recent years, in order to solve the above-mentioned problems that the DC reactor has, a phase delay element is inserted in the output feedback circuit, and a phase delay is substantially given to the output change with respect to the change of the load. Various proposals have been made to generate the effect of a DC reactor.

例えば、特開昭58-112659号に提案されたものは、そ
の改良された代表例である。
For example, the one proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-112659 is an improved representative example.

すなわち、このものは、直流電源の出力制御にスイッ
チング素子によるスイッチング制御方式を使用し、かつ
出力制御回路を負荷の変動に対して位相遅れをもたせる
回路を備え、この位相遅れ量を出力の増加時と減少時と
でそれぞれ独立して調整可能な回路構成としたことを特
徴とするもので、従来のように大形の直流リアクトルを
用いることなく、常に溶接に最適な出力上昇速度と下降
速度とを容易に得ることができる利点があり、溶接の安
定性が飛躍的に向上し、かつビード形状の制御が可能に
行えるというものである。
That is, this one uses a switching control method by a switching element for the output control of the DC power supply, and is provided with a circuit for giving a phase delay to the output control circuit with respect to the change of the load, and this phase delay amount when the output increases. It is characterized in that it has a circuit configuration that can be adjusted independently for each of the power increase and decrease times, without using a large DC reactor as in the past. The advantage is that the welding stability can be dramatically improved, and the bead shape can be controlled.

発明が解決しょうとする問題点 本発明は、位相遅れ要素を用いたアーク溶接方法を更
に改良したもので、従来の方法よりも効率が良く、しか
もアークの安定性が良好で、かつ信頼性の高い短絡移行
アーク溶接方法を提供することを解決すべき問題点とし
たものであり、特に従来の方法においては認識されるこ
とのなかった短絡時の出力電流を特定の波形に制御する
ことによって上記した問題点を解決するものである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention The present invention is a further improvement of the arc welding method using a phase delay element, which is more efficient than the conventional method and has good arc stability and reliability. It is a problem to be solved to provide a high short-circuit transfer arc welding method, and in particular, by controlling the output current at the time of short circuit, which has not been recognized in the conventional method, to a specific waveform, It solves the problems that you have made.

問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するために、本発明者らは短絡移
行アーク溶接法を実施するにあたって種々の検討を重ね
た結果、短絡時の出力電流の波形を特許請求の範囲に記
載したように設定することにより、溶滴移行を極めて短
時間に確実に行うと同時に、アーク発生時の電流値を抑
制して溶滴移行のための発熱を助長してアークを安定的
に連続して発生させて効率の良いアーク溶接が行えるこ
とを知得し、本発明に到達したものである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the inventors of the present invention have made various investigations when carrying out the short-circuit transfer arc welding method, and as a result, claim the waveform of the output current at the time of short-circuit. By setting as described in the range, the droplet transfer can be performed reliably in an extremely short time, and at the same time, the current value at the time of arc generation is suppressed to promote heat generation for droplet transfer and stabilize the arc. The present invention has been made based on the knowledge that efficient arc welding can be performed by continuously continuously generating electric arcs.

すなわち、本発明方法によって提供される方法は、消
耗電極を定速度で送給しながら、短絡とアークの発生を
交互に行う短絡移行アーク溶接方法において、アーク発
生時には閉ループによる定電圧制御を行い、かつ短絡時
には閉ループによる電流制御に切り換えて、その短絡区
間時において負荷に供給される出力電流I2の波形を、正
常時にはI2=Ia+Is+It〔ここに、Iaは短絡直前におけ
るアーク電流、Isは予め設定された立上がり分、Itは時
間経過に連れて略直線状に増大する変化分である〕に制
御するとともに、上記短絡区間時においては、アークが
発生するまでは、上記Itが予め設定した基準値Ioに達す
るまでの間は、出力電流をI2に制御する一方、上記Itが
基準値Ioに達した時点でもアークが生じていないときに
は、そのときの出電流I2よりも大きく、かつアークを発
生させるのに十分なレベルの出力電流Ibに切換え制御す
る。
That is, the method provided by the method of the present invention, while feeding the consumable electrode at a constant speed, in a short-circuit transfer arc welding method for alternately generating a short circuit and an arc, constant voltage control by a closed loop at the time of arc generation, In addition, when the current is short-circuited, the current control is switched to the closed loop, and the waveform of the output current I 2 supplied to the load during the short-circuiting period is I 2 = Ia + Is + It in the normal state, where Ia is the arc current immediately before the short circuit and Is is The set rising amount, It is a change amount that increases substantially linearly with the passage of time), and during the short-circuit section, until the arc is generated, the above It is a preset reference value. until it reaches a value Io, while controlling the output current I 2, when said it is not occurring arc even when it reaches the reference value Io, the current I 2 out at that time It is large, and for switching control to output current Ib of a level sufficient to generate an arc.

また、本発明方法を実施するために提供される装置
は、スイッチング制御回路を駆動して負荷に供給される
出力電圧、電流を閉ループ制御するようにした定電圧制
御回路と電流制御回路とを組合わせ、これらの回路をア
ークの発生、短絡に応じて交互に切換えて作動させるよ
うにしたアーク溶接装置であって、特に上記定電圧制御
回路は、アーク発生時の負荷電圧を検出する電圧検出器
からのアーク検出信号を受けて駆動され、該電圧検出器
からの出力信号を受けて上記スイッチング制御回路に予
め設定された制御値に応じた制御信号を出力する電圧制
御回路を備えてなり、上記電流制御回路は、溶接時の出
力電流I2を、I2=Ia+Is+It(Iaは短絡直前におけるア
ーク電流、Isは予め設定された立上がり分、Itは時間経
過に連れてほぼ直線状に増大する変化分である)で規定
される波形電流に制御するための波形電流制御回路と、
上記I2よりも大きく、アークを発生させるのに十分なレ
ベルの出力電流Ibに制御するための電流設定器と、上記
Itと、予め設定した基準値Ioとを比較する比較回路を有
し、上記Itが基準値Ioまで増大するまでは、出力電流を
I2にするために上記波形電流制御回路で生成された信号
を上記スイッチング制御回路にドライブ信号として出力
させる一方、上記Itが基準値Ioに達した時点で、アーク
が生じていないときには、上記出力電流をIbに切換える
ために、上記電流設定器で生成された信号を上記スイッ
チング制御回路にドライブ信号として出力させる電流切
換回路とを備えたことを要旨としており、更に特許請求
の範囲第3項では、電流制御回路は、短絡時に負荷に供
給される出力電流I2の上限値を予め設定された値Imaxに
制限する短絡電流上限設定器を備えた構成としている。
Further, the apparatus provided for carrying out the method of the present invention is a combination of a constant voltage control circuit and a current control circuit for controlling the output voltage and current supplied to the load by driving the switching control circuit. In addition, an arc welding device in which these circuits are alternately switched and operated according to arc generation and short circuit, and in particular, the constant voltage control circuit is a voltage detector for detecting a load voltage at the time of arc generation. Is driven by receiving an arc detection signal from the voltage detector, receives a signal output from the voltage detector, and outputs a control signal according to a preset control value to the switching control circuit. The current control circuit increases the welding output current I 2 by I 2 = Ia + Is + It (Ia is the arc current immediately before the short circuit, Is is the preset rising amount, and It is a linear increase over time. Waveform current control circuit for controlling the waveform current specified by
A current setter for controlling the output current Ib larger than the above I 2 and at a level sufficient to generate an arc, and
It has a comparison circuit that compares It with a preset reference value Io, and the output current is increased until It increases to the reference value Io.
While the signal generated by the waveform current control circuit to output I 2 is output to the switching control circuit as a drive signal, when the It reaches the reference value Io, when no arc occurs, the output In order to switch the current to Ib, the present invention is characterized by comprising a current switching circuit for outputting the signal generated by the current setting device to the switching control circuit as a drive signal. The current control circuit is configured to include a short-circuit current upper limit setting unit that limits the upper limit value of the output current I 2 supplied to the load at the time of short circuit to a preset value Imax.

発明の作用及び効果 本発明方法によれば、アーク発生時には定電圧制御を
実施し、短絡発生時には電流制御に自動的に切り換えら
れて、短絡移行によるアーク溶接が連続して行われる。
そして、短絡区間時には負荷に供給される出力電流I2
正常時には、I2=Ia+Is+It〔ここに、Iaは短絡直前に
おけるアーク電流、Isは予め設定された立上がり分、It
は時間経過に連れて略直線状に増大する変化分である〕
で設定される特定の波形に制御され、このため電圧検出
器により短絡が検出された時には、短絡直前のアーク電
流Iaを基準とした値に予めプリセットされた所定の立上
り分Isを加算した電流が負荷に供給されることになり、
さらに短絡が進行するに連れてこの電流には時間経過に
連れて略直線状に増大する変化分1tが補足される。この
結果、負荷は接触抵抗の大きい時期に大きな短絡電流で
急速に加熱されて素早く溶滴となり、しかもこの溶滴の
加熱温度の上昇とともに負荷の接触抵抗が増大すると、
この短絡電流にはIt分、つまり時間経過に連れて増大す
る変化分が加わって補足されることになるので、消耗電
極は極めて短い時間に小さい溶滴となって確実に分断さ
れると同時にアーク発生時の電流値を抑制し、溶滴移行
のための発熱を助長するので、きわめて細かいビードが
得られ、効率の良い連続した溶接作業が可能となる。
According to the method and effect of the present invention, constant voltage control is performed when an arc occurs, and current control is automatically switched when a short circuit occurs, so that arc welding is continuously performed by shifting to a short circuit.
Then, when the output current I 2 supplied to the load is normal during the short circuit section, I 2 = Ia + Is + It [where Ia is the arc current immediately before the short circuit, Is is the preset rise amount, It is
Is a change that increases linearly with the passage of time.]
When a short circuit is detected by the voltage detector, the current is the sum of the arc current Ia immediately before the short circuit and the preset preset rise I s. Will be supplied to the load,
Further, as the short-circuit progresses, this current is supplemented with a variation 1t that increases linearly with time. As a result, the load is rapidly heated by a large short-circuit current at the time when the contact resistance is large to quickly become droplets, and further, when the heating temperature of the droplets increases and the contact resistance of the load increases,
Since this short-circuit current is supplemented by It, that is, a change that increases with the passage of time, the consumable electrode becomes a small droplet in an extremely short time and is reliably divided, and at the same time the arc Since the current value at the time of generation is suppressed and heat generation for droplet transfer is promoted, extremely fine beads can be obtained, and efficient and continuous welding work becomes possible.

また、短絡区間時における負荷に供給される出力電流
がアークスタート時のように、負荷に所定時間、例え
ば、通常の条件下では、数百μ秒〜数m秒程度通電され
ても、次のアークが発生しない時には、予め電流設定器
によって定められたその時点の電流I2レベルより大きい
アークを発生させるのに充分なレベルの電流Ibが負荷に
供給されることになるので、アークを強制的に発生させ
て溶接作業を連続して実施できる。
Further, even when the output current supplied to the load in the short-circuit section is energized to the load for a predetermined time, for example, under normal conditions for several hundreds of microseconds to several milliseconds, the following When no arc is generated, a sufficient level of current Ib, which is larger than the current I 2 level determined by the current setter at that time, is supplied to the load. Then, the welding work can be continuously performed.

これらの結果、アーク発生時の正常時には出力電流I2
が、I2=Ia+Is+It〔ここに、Iaは短絡直前におけるア
ーク電流、Isは予め設定された立上がり分、Itは時間経
過に連れて略直線状に増大する変化分である〕で規定さ
れる波形に制御され、また上記制御時に負荷に所定時間
出力電流が通電供給されても、次に発生すべきアークが
発生しないような異常時には、負荷への出力電流を、そ
の時のレベルI2よりも大きいレベルIbに切換えてアーク
の発生を強制的に行うことによって、常に信頼性の高い
短絡移行アーク溶接が連続して可能となる。
As a result, the output current I 2
However, I 2 = Ia + Is + It [where Ia is the arc current immediately before the short circuit, Is is the preset rise amount, and It is the change amount that increases substantially linearly with the passage of time] The output current to the load is larger than the level I 2 at that time in the abnormal condition that the arc that should be generated next does not occur even if the output current is supplied to the load for a predetermined time during the above control. By switching to the level Ib and forcibly generating the arc, it is possible to continuously perform reliable short-circuit transfer arc welding continuously.

更に電流制御回路に短絡電流上限設定回路を設けた場
合には、負荷に供給される出力電流が常に監視されてい
るので、短絡時に無限に増大することが未然に防止で
き、スパッタの発生の抑制されたアーク溶接が連続して
実施できる利点もある。
Furthermore, when the short-circuit current upper limit setting circuit is provided in the current control circuit, the output current supplied to the load is constantly monitored, so it is possible to prevent an infinite increase during a short-circuit and to prevent spatter from occurring. There is also an advantage that the arc welding can be continuously performed.

発明の実施例 以下に、添付図を参照しつつ本発明方法をその装置の
構成とともに詳細に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings together with the configuration of the apparatus.

第1図に、本発明装置の構成をブロック線図をもって
示す。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the device of the present invention.

本発明装置は、図に見るように、スイッチング制御回
路10を駆動して負荷に供給される出力電圧、電流を閉ル
ープ制御するようにした定電圧制御回路と、電流制御回
路とを組合わせて構成されており、アーク発生時には定
電圧制御が行われ、かつ短絡時には電流制御が行われる
ようになっている。
As shown in the drawing, the device of the present invention is configured by combining a constant voltage control circuit for driving the switching control circuit 10 and performing closed loop control of the output voltage and current supplied to the load, and a current control circuit. The constant voltage control is performed when an arc occurs, and the current control is performed when a short circuit occurs.

図において、1は不図示の制御系によって所定速度で
送給される消耗電極(溶接ワイヤ)、2は被溶接部材で
ある母材、3はアーク発生時に生じる溶接アークを示
し、4は電流検出器、5は電圧検出器、6は定電圧制御
モード時に駆動される電圧制御回路、7は電流制御モー
ド時に駆動される電流制御回路、8は平滑回路、9は整
流回路、10は負荷に対して必要な電圧,電流を供給する
ために設けたスイッチング制御回路、11は電圧検出器5
からのアーク検出信号,短絡検出信号により定電圧制御
と電流制御を交互に切り換えるスイッチング手段であ
る。
In the figure, 1 is a consumable electrode (welding wire) which is fed at a predetermined speed by a control system (not shown), 2 is a base material which is a member to be welded, 3 is a welding arc generated when an arc occurs, and 4 is current detection. , 5 is a voltage detector, 6 is a voltage control circuit driven in the constant voltage control mode, 7 is a current control circuit driven in the current control mode, 8 is a smoothing circuit, 9 is a rectifier circuit, 10 is a load. Switching control circuit provided to supply necessary voltage and current, 11 is the voltage detector 5
It is a switching means that alternately switches the constant voltage control and the current control according to the arc detection signal and the short circuit detection signal.

ここに、電圧制御回路6は電圧検出器5がアークの発
生を検知した時に駆動され、発生したアーク3を安定的
に維持して消耗電極1を加熱溶融させるためにスイッチ
ング制御回路10を閉ループ制御して、アーク発生区間時
(T2〜T1)には第3図(a)で示されるような一定の出
力電圧Vを負荷に安定的に供給する。
Here, the voltage control circuit 6 is driven when the voltage detector 5 detects the generation of an arc, and the switching control circuit 10 is closed-loop controlled in order to stably maintain the generated arc 3 and heat and melt the consumable electrode 1. Then, during the arc generation section (T2 to T1), a constant output voltage V as shown in FIG. 3 (a) is stably supplied to the load.

また、電流制御回路7は、電圧検出器5が短絡を検知
した時に駆動され、正常時には負荷に対して、第3図
(b)に示したような出力電流I2を供給するが、出力電
流が負荷に所定時間t0継続して供給されても(実施例で
は、時間の経過に連れて増大する積分回路の出力Itが所
定の基準値Ioに達するまでの時間をtoとしている)、次
に発生すべきアークが生じない時には、第3図(c)に
おいてIbで示したように負荷に供給する電流を、その時
のレベルI2よりも大きいレベルIbに切り換えてアークを
強制的に発生するように構成されている。
The current control circuit 7 is driven when the voltage detector 5 detects a short circuit, and supplies the output current I 2 as shown in FIG. 3 (b) to the load under normal conditions. Is continuously supplied to the load for a predetermined time t 0 (in the embodiment, the time until the output It of the integrating circuit, which increases with the passage of time, reaches a predetermined reference value Io is set to), in the case where the arc should have no generation of an electric current supplied to the load as indicated by I b in FIG. 3 (c), forcibly generate arc is switched to the large level Ib than the level I 2 at that time Is configured to.

つまり、短絡区間時(T1〜T2)に負荷に供給される電
流は正常時には、I2、つまり第3図(b)に示したよう
にIa+Is+Itとして表わされ、発生すべきアークの発生
しない異常時にはI′2、つまり第3図(c)に示した
ような波形を呈する。
That is, the current supplied to the load during the short-circuit section (T1 to T2) is normally expressed as I 2 , that is, Ia + Is + It as shown in FIG. sometimes I '2, exhibits a waveform as that is shown in FIG. 3 (c).

第2図は、第1図のブロック線図を更に詳細にした構
成図であり、スイッチング制御回路10はパワートランジ
スタなどによって具体化された出力調整素子101をドラ
イバ102で駆動する構成となし、このドライバ102はパル
ス幅制御回路103によりドライブパルスのパルス幅が調
節可能になっている。
FIG. 2 is a more detailed block diagram of the block diagram of FIG. 1, in which the switching control circuit 10 has a configuration in which an output adjusting element 101 embodied by a power transistor or the like is driven by a driver 102. In the driver 102, the pulse width of the drive pulse can be adjusted by the pulse width control circuit 103.

また、スイッチング手段11としては、パルス幅制御回
路103の後段に設けたスイッチング回路11が採用されて
おり、このスイッチング回路11は、上記した電圧検出器
5からアーク検出信号を受けると制御モードを定電圧制
御に選択し、更に短絡検出信号を受けると制御モードを
定電圧制御から電流制御に切り換える。
Further, as the switching means 11, a switching circuit 11 provided at a subsequent stage of the pulse width control circuit 103 is adopted, and this switching circuit 11 determines a control mode when it receives an arc detection signal from the voltage detector 5 described above. When the voltage control is selected and the short circuit detection signal is further received, the control mode is switched from the constant voltage control to the current control.

このスイッチング回路11の後段には、電圧制御回路6
と、電流制御回路7とが接続されており、電圧制御回路
6は、実施例では誤差増幅器61、電圧制御器62を含んで
構成されており、誤差増幅器61では、電圧検出器5から
の出力信号と電圧設定器62からの出力信号が比較され
て、両者の誤差出力がスイッチング回路11を介してパル
ス幅制御回路103に送られている。
In the subsequent stage of the switching circuit 11, the voltage control circuit 6
And the current control circuit 7 are connected to each other, and the voltage control circuit 6 is configured to include an error amplifier 61 and a voltage controller 62 in the embodiment. The error amplifier 61 outputs the output from the voltage detector 5. The signal is compared with the output signal from the voltage setting device 62, and the error output of both is sent to the pulse width control circuit 103 via the switching circuit 11.

ここに、電圧設定器62は定電圧制御モード時における
制御値を規定するもので、定電圧制御モードの実行時に
は、出力調整素子101に制御値に応じた信号が送られて
負荷に一定電圧を供給するフィードバック制御がなされ
る。
Here, the voltage setter 62 regulates the control value in the constant voltage control mode, and when the constant voltage control mode is executed, a signal corresponding to the control value is sent to the output adjusting element 101 to apply a constant voltage to the load. Supply feedback control is performed.

一方、電流制御回路7は、短絡を検知して積分を開始
する積分回路77、サンプルホールド回路78、立上り量設
定器79、加算回路74より構成され、出力電流をI2に制御
するための信号を生成する波形制御回路と、出力電流を
Ibにするための信号を生成するための電流設定器と72、
スイチング回路70で構成された電流切換回路とを組み合
わせて構成されており、実施例では、スイッチング回路
70と誤差増幅器71,電流設定器72及びコンパレータ73,更
に加算回路74,I/Vコンバータ75、時間設定器76、積分回
路77,サンプルホールド回路78,立上り量設定器79とを組
合わせて構成されており、スイッチング回路70は、コン
パレータ73の反転出力信号により、加算回路74と電流設
定器72との選択切り換えを可能にしており、コンパレー
タ73から反転出力信号が出力されると、加算回路74から
電流設定器72に切り換え接続される。
On the other hand, the current control circuit 7 is composed of an integrating circuit 77 that detects a short circuit and starts integration, a sample hold circuit 78, a rising amount setting device 79, and an adding circuit 74, and outputs a signal for controlling the output current to I2. Generate the waveform control circuit and output current
72 with a current setter to generate a signal to be Ib
It is configured by combining with the current switching circuit configured by the switching circuit 70.
70 and error amplifier 71, current setting device 72 and comparator 73, addition circuit 74, I / V converter 75, time setting device 76, integrating circuit 77, sample hold circuit 78, rising amount setting device 79 are combined. The switching circuit 70 enables selective switching between the adder circuit 74 and the current setter 72 by the inverted output signal of the comparator 73, and when the inverted output signal is output from the comparator 73, the adding circuit 74 Is connected to the current setting device 72.

ここに、誤差増幅器71はスイッチング回路70を介して
出力される加算回路74からの出力を基準として、I/Vコ
ンバータ75からの出力との比較をなし、両者の出力誤差
を増幅しており、その誤差出力がスイッチング回路11を
介してパルス幅制御回路103に送られて、第3図(b)
に示した短絡区間(T1〜T2)時の電流制御がなされる。
つまり、短絡区間時の正常時には、加算回路74からの加
算出力により規定され、第3図(b)に示した特異な波
形を有した出力電流I2が負荷に供給される。
Here, the error amplifier 71 compares the output from the I / V converter 75 with the output from the adder circuit 74 output via the switching circuit 70 as a reference, and amplifies both output errors. The error output is sent to the pulse width control circuit 103 via the switching circuit 11, and FIG.
Current control is performed during the short-circuit section (T1 to T2) shown in.
That is, in the normal state during the short circuit section, the output current I 2 having the peculiar waveform defined by the addition output from the addition circuit 74 and shown in FIG. 3B is supplied to the load.

ところが、一方コンパレータ73が積分回路77の出力と
時間設定器76の出力を比較し、短絡時間が一定時間to継
続して、積分回路77の出力Itが時間設定器76の基準値Io
を越えた時には反転出力信号を出してスイッチング回路
70を作動し、加算回路74からの出力を遮断し、電流設定
器72からの出力を誤差増幅器71に出力する。つまり、こ
のコンパレータ73では、積分回路77の出力を時間設定器
76の出力を基準にして比較動作をすることにより短絡時
に負荷に供給される出力電流の通電時間t0を判断してお
り、積分回路77の出力が時間設定器76の出力を越えると
所定の通電時間t0が経過したものと判断されてスイッチ
ング回路70に反転出力信号を送って電流設定器72によっ
て規定される大レベルの電流Ibを負荷に供給することに
なる。
On the other hand, the comparator 73 compares the output of the integrator circuit 77 and the output of the time setter 76, and the short circuit time continues for a certain period of time.
When it exceeds the limit, an inverted output signal is output and the switching circuit
70 is operated, the output from the adder circuit 74 is cut off, and the output from the current setting device 72 is output to the error amplifier 71. In other words, in this comparator 73, the output of the integration circuit 77
By comparing the output of 76 as a reference, the conduction time t 0 of the output current supplied to the load at the time of a short circuit is determined, and when the output of the integrating circuit 77 exceeds the output of the time setter 76, a predetermined value is determined. It is determined that the energization time t 0 has elapsed, and the inverted output signal is sent to the switching circuit 70 to supply the large level current I b defined by the current setting device 72 to the load.

第3図(c)は、この場合に負荷に供給される電流
I′2の波形を示しており、始めはI′sで立上り、t0
間はこのようなレベルの電流が負荷に継続して供給され
た後は、その電流レベルがIbで示したように急速に増大
していることが分かる。
Figure 3 (c) is 'shows a second waveform, initially I' the current I supplied to the load in this case the rise in s, t 0 hour current of this level continues to load It can be seen that the current level increases rapidly as shown by Ib .

一方、サンプルホールド回路78は、I/Vコンバータ75
を介して送られて来る出力電流Iaに対応した電圧信号を
サンプリングし、上記した電圧検出器5から短絡検出信
号を受けるたびに、そのサンプリングした信号をホール
ドして出力するものであり、また立上り量設定器79は、
出力電流の立上り分Isを任意に規定するために溶接条件
に応じて定めたレベルの電圧信号を出力し、積分回路77
は出力電流がIs分だけ立上がった後に、補足される変化
分Itの勾配値tanδを規定する。
On the other hand, the sample hold circuit 78 is the I / V converter 75.
The voltage signal corresponding to the output current Ia sent via the terminal is sampled, and each time the short circuit detection signal is received from the voltage detector 5 described above, the sampled signal is held and output. The volume setting device 79
Outputs a voltage signal of a level determined according to the welding conditions in order to arbitrarily define the rise Is of the output current, and
Defines the slope value tan δ of the variation It that is supplemented after the output current rises by Is.

したがって、この実施例では、電流制御モードの正常
時には誤差増幅器71には、I/Vコンバータ75の出力信号
と、加算回路74の出力、つまりサンプルホールド回路7
8、立上り量設定器79、積分回路77の加算された信号とI
/Vコンバータ75からの出力信号が入力され、これらの誤
差信号がスイッチング回路11に供給されて、短絡区間時
の出力電流は第3図(b)に示したような波形に制御さ
れている。
Therefore, in this embodiment, when the current control mode is normal, the error amplifier 71 outputs the output signal of the I / V converter 75 and the output of the adder circuit 74, that is, the sample and hold circuit 7.
8, rising amount setter 79, the added signal of the integration circuit 77 and I
The output signals from the / V converter 75 are input, these error signals are supplied to the switching circuit 11, and the output current during the short-circuit section is controlled to the waveform as shown in FIG. 3 (b).

ところが、このような電流制御モード時においては、
コンパレータ73は、積分回路77の出力信号と時間設定器
76の出力信号を比較動作しており、制御の異常を検出し
ている。
However, in such a current control mode,
The comparator 73 is an output signal of the integrating circuit 77 and a time setter.
The output signal of 76 is being compared and the control abnormality is detected.

つまり、負荷に出力電流I2が所定時間toの間供給され
ても、電圧検出器5からアーク検出信号が出力されず、
アークが生じないときにはコンパレータ73からスイッチ
ング回路70には反転出力信号が送られて加算回路74の出
力を遮断し、電流設定器72の出力を誤差増幅器71がスイ
ッチング回路11を介してパルス幅制御回路103に送られ
るので、負荷への出力電流は、そのときのレベルI2より
も大きくアークを発生させるのに充分なレベルIbに切換
わり、第3図(c)で示したような出力電流が供給され
ることになり、この結果、アークが強制的に生じること
になる。
That is, even if the output current I 2 is supplied to the load for a predetermined time to, the voltage detector 5 does not output the arc detection signal,
When no arc is generated, an inverted output signal is sent from the comparator 73 to the switching circuit 70 to shut off the output of the adding circuit 74, and the error amplifier 71 outputs the output of the current setting device 72 via the switching circuit 11 to the pulse width control circuit. Since it is sent to 103, the output current to the load is switched to a level Ib sufficient to generate an arc larger than the level I 2 at that time, and the output current as shown in FIG. Will be supplied, which will result in a forced arc.

なお、図示はされていないが、電流制御モード時にお
ける正常時に短絡電流が無限に上昇しないように上限電
流Imaxを規定する回路を、短絡電流上限設定器として、
加算回路74の出力側に組み込むことは望ましく、このよ
うにすれば短絡時の出力電流I2が無限に増大するのが未
然に防止されることになり、短絡制御時のスパッタの発
生が有効に抑制されることになる。
Although not shown, a circuit that defines the upper limit current Imax so that the short circuit current does not rise indefinitely during normal operation in the current control mode, as a short circuit current upper limit setter,
It is desirable to incorporate it on the output side of the adder circuit 74.By doing so, it is possible to prevent the output current I 2 at the time of short circuit from increasing indefinitely, and the occurrence of spatter at the time of short circuit control becomes effective. Will be suppressed.

次に、第2図に示したブロック線図と,第3図の波形
図を参照して回路の動作と本発明方法を説明する。
Next, the operation of the circuit and the method of the present invention will be described with reference to the block diagram shown in FIG. 2 and the waveform diagram shown in FIG.

アーク溶接のスタート時には、アークの発生を容易に
するために適当な前置制御がなされ、消耗電極1が定速
度で送給されてアーク3が強制的に発生される。
At the start of arc welding, proper pre-control is performed to facilitate the generation of the arc, the consumable electrode 1 is fed at a constant speed, and the arc 3 is forcibly generated.

アーク3が発生すると、電圧検出器5からスイッチン
グ回路11にアーク検出信号が送られて電圧制御回路7が
パルス幅制御回路103に接続される。したがって、制御
は通常の定電圧制御モードが選択され、電圧設定器62に
よって予め設定された出力電圧が負荷に供給されること
になる。この時の出力電圧Vの波形は第3図(a)に示
されている。
When the arc 3 is generated, an arc detection signal is sent from the voltage detector 5 to the switching circuit 11 and the voltage control circuit 7 is connected to the pulse width control circuit 103. Therefore, the normal constant voltage control mode is selected for control, and the output voltage preset by the voltage setter 62 is supplied to the load. The waveform of the output voltage V at this time is shown in FIG.

しかるに、消耗電極1の送給が更に続けて行われて、
消耗電極1と母材2との間隙距離が次第に減少して、ア
ークから短絡に至る。
However, the supply of the consumable electrode 1 is further continued,
The gap distance between the consumable electrode 1 and the base material 2 gradually decreases, leading to a short circuit from the arc.

すると、電圧検出器5は、直ちにその状態を検出し、
短絡検出信号を出力する。
Then, the voltage detector 5 immediately detects the state,
Outputs a short circuit detection signal.

すなわち、この状態では、出力電圧が数十ボルトから
零ボルト付近に急変するので、この状態を電圧検出器5
により検出するには、電圧検出器5を例えば、比較器で
基準電圧と比較できるように構成すればよい。
That is, in this state, the output voltage suddenly changes from several tens of volts to around zero volts.
The voltage detector 5 may be configured to be able to be compared with the reference voltage by a comparator, for example.

第2図に示した実施例では、この時の検出信号でスイ
ッチング回路11を駆動して、電圧制御回路6を直ちに遮
断して電流制御回路7をパルス幅設定回路103に接続す
る構成にしてあり、同時に積分回路77及びサンプルホー
ルド回路78にも駆動信号を送って閉ループによる電流制
御が可能になるようになっている。
In the embodiment shown in FIG. 2, the switching circuit 11 is driven by the detection signal at this time to immediately cut off the voltage control circuit 6 and connect the current control circuit 7 to the pulse width setting circuit 103. At the same time, a drive signal is also sent to the integration circuit 77 and the sample hold circuit 78 to enable current control by a closed loop.

しかして、電圧検出器5が、短絡検出信号を出力する
と、スイッチング回路11は電流制御モードに切り換わ
り、積分回路77が駆動され、かつサンプルホールド回路
78がサンプリングした信号をホールドする。この結果、
電流制御モードの正常時には誤差増幅器71には、積分回
路77、サンプルホールド回路78、立上り量設定器79の各
々から出力された加算信号が制御値の基準信号として誤
差増幅器71に入力され、I/Vコンバータ75を介して電流
検出器4より送られて来る出力電流Iaと比較されて、加
算信号によって規定された上述したような特異な波形を
した出力電流I2(第3図(b)参照)が出力されること
になる。そして、このような電流制御モード時に異常が
生じたりして、負荷に供給される出力電流が所定時間t0
通電されても、次に生じるべきアークが発生されないよ
うな場合には、第3図(c)にIbで示したようにその出
力電流は、アークを発生させるために予め設定された充
分に大きいレベルに切り換わってアークを強制的に発生
させることになる。
Then, when the voltage detector 5 outputs the short circuit detection signal, the switching circuit 11 is switched to the current control mode, the integrating circuit 77 is driven, and the sample and hold circuit is driven.
The 78 holds the sampled signal. As a result,
When the current control mode is normal, the addition signal output from each of the integrating circuit 77, the sample hold circuit 78, and the rising amount setting device 79 is input to the error amplifier 71 as a control value reference signal, and The output current I 2 is compared with the output current Ia sent from the current detector 4 via the V converter 75 and has the peculiar waveform as described above defined by the addition signal (see FIG. 3 (b)). ) Will be output. Then, an abnormality occurs in such a current control mode, and the output current supplied to the load is kept for a predetermined time t 0.
In the case where the arc that should be generated next is not generated even when the power is supplied, the output current is set to a sufficient value preset for generating the arc, as shown by I b in FIG. 3 (c). It will switch to a higher level and force an arc.

これらの制御の結果、アーク発生時には、装置は定電
圧制御モードとなり、かつ短絡発生時には電流制御モー
ドとなって、その正常時には第3図(b)で示した特異
な波形の出力電流I2が負荷に供給され、またアークの発
生が不完全となるような異常時には第3図(c)に示し
たような波形の出力電流I2′が負荷に供給されることに
なり短い時間に小さい溶滴となって確実に分断されて、
効率の良いアーク溶接が行われる訳である。
As a result of these controls, when an arc occurs, the device is in the constant voltage control mode, and when a short circuit occurs, it is in the current control mode, and when it is normal, the output current I 2 of the peculiar waveform shown in FIG. 3B is generated. In the case of an abnormality in which the load is supplied and the arc is incompletely generated, the output current I 2 ′ having the waveform as shown in FIG. 3 (c) is supplied to the load, which causes a small amount of melting in a short time. Drops are surely divided,
That is, efficient arc welding is performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明装置の概略構成を示すブロック線図、
第2図は第1図に示した装置を更に詳細に示すブロック
線図、第3図は本発明方法によって制御される出力電
圧、出力電流の波形図である。 (符号の説明) 図において、1は消耗電極、2は母材、3は溶接時に発
生するアーク、4は電流検出器、5は電圧検出器、10は
スイッチング制御回路である。
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the device of the present invention,
FIG. 2 is a block diagram showing the apparatus shown in FIG. 1 in more detail, and FIG. 3 is a waveform diagram of output voltage and output current controlled by the method of the present invention. (Explanation of Codes) In the figure, 1 is a consumable electrode, 2 is a base metal, 3 is an arc generated during welding, 4 is a current detector, 5 is a voltage detector, and 10 is a switching control circuit.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】消耗電極を定速度で送給しながら、短絡と
アークの発生を交互に行う短絡移行アーク溶接方法であ
って、 アーク発生時には閉ループによる定電圧制御を行う一
方、短絡時には閉ループによる電流制御に切り換えて、
その短絡区間時において負荷に供給される出力電流I
2を、 I2=Ia+Is+It(Iaは短絡直前におけるアーク電流、Is
は予め設定された立上がり分、Itは時間経過に連れてほ
ぼ直線状に増大する変化分である)で規定された電流波
形に制御するものにおいて、 上記短絡区間時においては、 アークが発生するまでは上記Itが予め設定した基準値Io
に達するまでの時間の間、出力電流をI2に制御する一
方、 上記Itが基準値Ioに達した時点においてもアークを生じ
ていないときには、そのときの出力電流I2よりも大き
く、アークを発生させるのに十分なレベルの出力電流Ib
に切換え制御することを特徴とする短絡移行アーク溶接
方法。
1. A short-circuit transfer arc welding method in which a consumable electrode is fed at a constant speed and a short circuit and an arc are alternately generated. A constant voltage control is performed by a closed loop when an arc occurs, and a closed loop is performed when a short circuit occurs. Switch to current control,
Output current I supplied to the load during the short-circuit section
2 is I 2 = Ia + Is + It (Ia is the arc current just before the short circuit, Is
Is a preset rise amount, and It is a change amount that increases almost linearly with the passage of time). Is the reference value Io preset by It above
While the output current is controlled to I 2 during the time until reaching, the arc current is larger than the output current I 2 at that time when the arc current is not generated even when it reaches the reference value Io. Output current Ib of sufficient level to generate
A short-circuit transfer arc welding method characterized by performing switching control.
【請求項2】スイッチング制御回路を駆動して負荷に供
給される出力電圧、電流を閉ループ制御するようにした
定電圧制御回路と電流制御回路とを組合わせ、これらの
回路をアークの発生、短絡に応じて交互に切換えて作動
させるようにしたアーク溶接装置であって、 上記定電圧制御回路は、アーク発生時の負荷電圧を検出
する電圧検出器からのアーク検出信号を受けて駆動さ
れ、該電圧検出器からの出力信号を受けて上記スイッチ
ング制御回路に予め設定された制御値に応じた制御信号
を出力する電圧制御回路を備えてなり、 上記電流制御回路は、 溶接時の出力電流I2を、 I2=Ia+Is+It(Iaは短絡直前におけるアーク電流、Is
は予め設定された立上がり分、Itは時間経過に連れてほ
ぼ直線状に増大する変化分である)で規定される波形電
流に制御するための波形電流制御回路と、 上記出力電流I2よりも大きく、アークを発生させるのに
十分なレベルの出力電流Ibに制御するための電流設定器
と、 上記Itと、予め設定した基準値Ioとを比較する比較回路
を有し、上記Itが基準値Ioに達するまでは、上記出力電
流をI2にするために上記波形電流制御回路で生成された
信号を上記スイッチング制御回路にドライブ信号として
出力させる一方、上記Itが基準値Ioに達した時点で、ア
ークが生じていないときには、上記出力電流をIbに切換
えるために、上記電流設定器で生成された信号を上記ス
イッチング制御回路にドライブ信号として出力させる電
流切換回路とを備えた構成としたアーク溶接装置。
2. A constant voltage control circuit and a current control circuit, which drive a switching control circuit to control an output voltage and a current supplied to a load in a closed loop, are combined to generate an arc and a short circuit. An arc welding apparatus adapted to be alternately operated according to the above, wherein the constant voltage control circuit is driven by receiving an arc detection signal from a voltage detector that detects a load voltage at the time of arc generation, The switching control circuit is provided with a voltage control circuit that outputs a control signal according to a preset control value in response to an output signal from the voltage detector, and the current control circuit includes an output current I 2 during welding. I 2 = Ia + Is + It (Ia is the arc current just before the short circuit, Is
Rising amount that is set in advance, It is a waveform current control circuit for controlling the waveform current defined by him with a variation which increases substantially linearly) over time, than the output current I 2 It has a large current setting device for controlling the output current Ib at a level sufficient to generate an arc, and a comparison circuit that compares the It and a preset reference value Io, and the It is the reference value. Until reaching Io, the signal generated by the waveform current control circuit is output as a drive signal to the switching control circuit in order to set the output current to I 2 , while it reaches the reference value Io. In order to switch the output current to Ib when no arc is generated, a configuration is provided including a current switching circuit that causes the switching control circuit to output the signal generated by the current setting device as a drive signal. Arc welding equipment.
【請求項3】上記電流制御回路は、短絡時に負荷に供給
される出力電流I2の上限値を予め設定された値Imaxに制
限する短絡電流上限設定器を備えたものである特許請求
の範囲第2項記載のアーク溶接装置。
3. The current control circuit comprises a short-circuit current upper limit setting device for limiting the upper limit value of the output current I 2 supplied to the load during a short circuit to a preset value Imax. The arc welding device according to item 2.
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