JP2733624B2 - Pulse arc welding method and pulse arc welding apparatus using this method - Google Patents

Pulse arc welding method and pulse arc welding apparatus using this method

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JP2733624B2 JP23391289A JP23391289A JP2733624B2 JP 2733624 B2 JP2733624 B2 JP 2733624B2 JP 23391289 A JP23391289 A JP 23391289A JP 23391289 A JP23391289 A JP 23391289A JP 2733624 B2 JP2733624 B2 JP 2733624B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、改良されたパルスアーク溶接方法及びこの
方法を用いたパルスアーク溶接装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an improved pulse arc welding method and a pulse arc welding apparatus using the method.

[従来の技術] この種の溶接方法では、溶接ワイヤが溶融して母材に
移行する現象が臨界電流値を境に不連続に発生すること
から、板厚の少ない母材に対しても良好な溶接を行なえ
るようにするために、臨界電流以下のベース電流にパル
ス電流を重畳させた溶接電流を通電して溶接を行なうの
が通例である。
[Prior art] In this type of welding method, a phenomenon in which a welding wire melts and shifts to a base metal occurs discontinuously at a critical current value, so that it is suitable for a base metal having a small thickness. In order to perform a proper welding, it is customary to carry out welding by applying a welding current in which a pulse current is superimposed on a base current equal to or less than a critical current.

第7図は、このようなパルスアーク溶接装置の構成を
ブロック図をもって示したもので、101は端子TIN,TINに
入力される交流電圧を降圧するトランス、102はトラン
ス101で降圧された交流を整流する整流回路、103は駆動
回路107からの制御信号に応じて、整流回路102から端子
TOUTを通じて負荷である被溶接部(不図示)に供給する
溶接電流を制御するスイッチング回路、104は溶接電流
に応じた電流レベル信号を検出する電流検出回路、106
はアーク電流設定回路105からの設定信号と、電流検出
回路104で検出された電流レベル信号との誤差を求めて
駆動回路107に制御信号を出力するアーク電流誤差増幅
回路であり、被溶接部に通電される溶接電流が、アーク
電流設定回路105で設定されたベース電流にパルス電流
を重畳させたパルスアーク電流基準波形と常に対応する
ように帰還制御が施されて、安定した溶接を行なうよう
にされている。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of such a pulse arc welding apparatus. 101 is a transformer for stepping down the AC voltage input to the terminals TIN, TIN, and 102 is an AC stepped down by the transformer 101. Rectifier circuit 103 for rectification, according to a control signal from drive circuit 107, terminal from rectifier circuit 102
A switching circuit for controlling a welding current supplied to a welded part (not shown) as a load through TOUT; a current detection circuit for detecting a current level signal corresponding to the welding current;
Is an arc current error amplification circuit that calculates an error between the setting signal from the arc current setting circuit 105 and the current level signal detected by the current detection circuit 104 and outputs a control signal to the drive circuit 107. The feedback control is performed so that the welding current to be supplied always corresponds to the pulse arc current reference waveform obtained by superimposing the pulse current on the base current set by the arc current setting circuit 105, so that stable welding is performed. Have been.

しかしながら、このようなパルスアーク溶接装置で
は、アーク電流設定回路105で通常の溶接状態で最適な
電流レベルが一義的に定められてしまうため、例えば、
鉄やステンレスなどに比べて導電率の高いアルミニウム
ワイヤや銅合金ワイヤなどを用いて溶接を行なう場合
に、溶接ワイヤに充分な熱を加えることができずアーク
スタートができないことが生じていた。
However, in such a pulse arc welding apparatus, the optimal current level in the normal welding state is uniquely determined by the arc current setting circuit 105.
When welding is performed using an aluminum wire, a copper alloy wire, or the like having higher conductivity than iron, stainless steel, and the like, sufficient heat cannot be applied to the welding wire, and arc starting cannot be performed.

また、溶接中に母材の形状などによってアーク長が短
くなったり、あるいは溶接ワイヤと母材が短絡したよう
な場合には、溶接ワイヤの導電率の高さが起因して、再
度アークに移行するための熱発生が得られず、溶接不良
を生じていた。
Also, if the arc length is shortened due to the shape of the base material during welding, or if the welding wire and the base material are short-circuited, the arc re-enters due to the high conductivity of the welding wire. Heat was not obtained, and welding defects occurred.

[発明が解決しようとする課題] 上記事情に鑑みて提案される本発明は、アルミニウム
などの高導電率のワイヤを使用した場合において、アー
クスタート時や、母材との短絡などが発生しアークが停
止したときでも直ちにアーク状態に移行させて安定な溶
接を行なうことのできるパルスアーク溶接方法を提供す
ることを目的としている。
[Problems to be Solved by the Invention] The present invention proposed in view of the above-mentioned circumstances, when a wire having high conductivity such as aluminum is used, an arc is generated at the time of arc start or short-circuit with a base material. It is an object of the present invention to provide a pulsed arc welding method capable of performing a stable welding by immediately shifting to an arc state even when the welding is stopped.

また、同時に提案される本発明は、上記パルスアーク
溶接方法を用いることによって、安定した溶接を行なう
ことのできるパルスアーク溶接装置を提供することを目
的としている。
Another object of the present invention, which is proposed at the same time, is to provide a pulse arc welding apparatus capable of performing stable welding by using the above-described pulse arc welding method.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために提案される請求項1に記載
の本発明は、所定のベース電流にパルス電流を重畳させ
たパルスアーク溶接電流を被溶接部に通電してパルスア
ーク溶接を行なう過程で短絡が発生したときには、ゼロ
レベルより急峻に立ち上がる第1の立上がり部と、この
第1の立上がり部における値が所定の基準値に達したと
ころで、第1の立上がり部より緩やかな傾斜で増大する
第2の立上がり部より構成された波形の電流を被溶接部
に通電し、アークが発生したときには直ちに通常のパル
スアーク溶接時のパルスアーク溶接電流に切換えるよう
にされている。
[Means for Solving the Problems] The present invention according to claim 1, proposed to achieve the above object, supplies a pulsed arc welding current, in which a pulse current is superimposed on a predetermined base current, to a portion to be welded. When a short circuit occurs in the process of performing pulse arc welding, a first rising portion that rises sharply from the zero level and a first rising portion when the value at the first rising portion reaches a predetermined reference value. A current having a waveform constituted by a second rising portion increasing at a gentler slope than the portion is supplied to the portion to be welded, and when an arc is generated, the current is immediately switched to a pulse arc welding current for normal pulse arc welding. ing.

請求項2に記載の本発明は、上記第1の立上がり部の
基準レベルが、パルスアーク溶接電流の平均値レベルに
設定されている。
According to a second aspect of the present invention, the reference level of the first rising portion is set to an average value level of the pulse arc welding current.

請求項3に記載の本発明は、アーク発生時と予め定め
られた所定の時間継続して短絡が発生した場合とを判別
して判別信号を出力するアーク/短絡判別手段と、アー
ク発生時の溶接電流を規定するパルスアーク電流基準波
形を生成するパルスアーク電流制御部と、短絡発生時の
通電電流を規定する短絡電流基準波形を生成する短絡電
流制御部とを備え、アーク発生時には、上記パルスアー
ク電流基準波形を出力する一方、短絡発生時には、上記
短絡電流制御部の短絡電流基準波形に切換出力して、こ
れらの基準波形に基づいて通電制御を行なう構成とされ
ており、上記短絡電流制御部において生成される短絡電
流基準波形が、ゼロレベルより急峻に立ち上がる第1の
立上がり部と、この第1の立上がり部における値が所定
の基準値に達したところで、第1の立上がり部より緩や
かな傾斜で増大する第2の立上がり部より構成されてい
る。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an arc / short circuit discriminating means for discriminating when an arc has occurred and when a short circuit has occurred continuously for a predetermined time, and outputting a discrimination signal. A pulse arc current control unit that generates a pulse arc current reference waveform that defines a welding current; and a short-circuit current control unit that generates a short-circuit current reference waveform that specifies a conduction current when a short circuit occurs. While outputting an arc current reference waveform, when a short circuit occurs, the short-circuit current control section switches and outputs the short-circuit current reference waveform, and performs conduction control based on these reference waveforms. A first rising portion where the short-circuit current reference waveform generated in the portion rises sharply from the zero level, and a value at the first rising portion reaches a predetermined reference value. In filtration, it is formed of a second rising portion which increases in a gradual slope than the first rising portion.

請求項4に記載の本発明は、上記短絡電流基準波形
が、コンデンサの充放電出力によって生成する構成とさ
れている。
According to a fourth aspect of the present invention, the short-circuit current reference waveform is generated by a charge / discharge output of a capacitor.

請求項5に記載の本発明は、上記短絡電流基準波形
が、リニア回路の出力によって生成する構成とされてい
る。
According to a fifth aspect of the present invention, the short-circuit current reference waveform is generated by an output of a linear circuit.

また、請求項6に記載の本発明は、上記短絡電流基準
波形の傾斜が、外部より任意に可変設定できる構成とさ
れている。
The present invention described in claim 6 is configured so that the slope of the short-circuit current reference waveform can be arbitrarily variably set from outside.

[作用] 請求項1に記載の本発明では、所定のベース電流にパ
ルス電流を重畳させたパルスアーク溶接電流を通電して
パルスアーク溶接を行っている過程で、短絡が発生する
と、第1の立上がり部において通電電流を急勾配で上昇
させ、溶接ワイヤに急激に熱を加えてワイヤの溶融を促
進し、この第1の立上がり部における通電電流レベルが
所定の基準値に達したところで、第1の立上がり部より
緩やかな傾斜で増大する第2の立上がり部において、ス
パッタを防止させるとともに溶接ワイヤに充分な熱を与
えて容易にアークが発生するようにしている。そして、
アークが発生すると直ちに通常のパルスアーク溶接時の
パルスアーク溶接電流に切換えて、パルスアーク溶接に
移行させる。
[Operation] According to the present invention as set forth in claim 1, when a short circuit occurs in the process of conducting a pulse arc welding by applying a pulse arc welding current in which a pulse current is superimposed on a predetermined base current, the first At the rising portion, the current is increased steeply to rapidly apply heat to the welding wire to promote melting of the wire. When the current level at the first rising portion reaches a predetermined reference value, the first current is increased. In the second rising portion, which increases at a gentler slope than the rising portion, the spatter is prevented and sufficient heat is applied to the welding wire to easily generate an arc. And
Immediately after the arc is generated, the current is switched to the pulse arc welding current at the time of ordinary pulse arc welding, and the operation is shifted to pulse arc welding.

請求項2に記載の本発明では、第1の立上がり部の基
準レベルがパルスアーク溶接電流の平均値レベルに設定
されているので、短絡発生時にゼロレベルから基準レベ
ルまで通電電流が急峻に上昇しても、ワイヤの溶融は促
進されるがスパッタの発生は防止される。
According to the second aspect of the present invention, since the reference level of the first rising portion is set to the average value level of the pulse arc welding current, the conduction current rises sharply from the zero level to the reference level when a short circuit occurs. Even though, the melting of the wire is promoted, but the generation of spatter is prevented.

請求項3に記載の本発明では、通常の溶接時には、ア
ークの発生をアーク/短絡判別手段によって判別して、
パルスアーク電流制御部のパルスアーク電流基準波形に
基づいて、所定のベース電流にパルス電流を重畳させた
溶接電流を被溶接部に通電してパルスアーク溶接を行な
う。
According to the third aspect of the present invention, at the time of normal welding, the occurrence of an arc is determined by the arc / short circuit determination means,
On the basis of the pulse arc current reference waveform of the pulse arc current control unit, a welding current in which a pulse current is superimposed on a predetermined base current is supplied to a portion to be welded to perform pulse arc welding.

しかし、溶接のスタート時や溶接ワイヤと母材とが短
絡してアークの発生が停止したときには、アーク/短絡
判別手段で判別し、短絡電流制御部に切換えて、短絡電
流基準波形に基づいて上記請求項1または2に記載した
通電電流を被溶接部に通電する。そして、アークが発生
するとアーク/短絡判別手段で判別して直ちにパルスア
ーク電流制御部に切換え、パルスアーク電流基準波形に
基づいたパルスアーク溶接電流を通電してパルスアーク
溶接を行う。
However, when the welding is started or when the arc is stopped due to the short-circuit between the welding wire and the base material, the arc / short-circuit determining means determines the short-circuit current and switches to the short-circuit current control section, based on the short-circuit current reference waveform. An electric current according to claim 1 or 2 is applied to the welded portion. When an arc is generated, the arc / short circuit discriminating means discriminates the pulse arc current and immediately switches to the pulse arc current control section, and applies a pulse arc welding current based on the pulse arc current reference waveform to perform pulse arc welding.

請求項4に記載の本発明では、短絡電流基準波形が、
コンデンサの充放電出力によって生成される。
In the present invention according to claim 4, the short-circuit current reference waveform is:
Generated by the charge and discharge output of the capacitor.

請求項5に記載の本発明では、短絡電流基準波形が、
リニア回路の出力によって生成される。
According to the fifth aspect of the present invention, the short-circuit current reference waveform is:
Generated by the output of the linear circuit.

また、請求項6に記載の本発明では、短絡電流基準波
形の傾斜が、外部より任意に可変設定できるようにされ
ているので、溶接条件に応じた通電制御を行うことがで
きる。
Further, according to the present invention, since the inclination of the short-circuit current reference waveform can be arbitrarily set variably from the outside, it is possible to perform energization control according to welding conditions.

[実施例] 以下に、図面を参照して本発明の実施例を説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、本発明のパルスアーク溶接制御方法を説明
するもので、アークが発生して溶接が正常に行なわれて
いるときには、レベルI1のベース電流にレベルI2の波高
値のパルス電流を予め定められた所定の周期T毎に重畳
させたパルスアーク溶接電流を通電して溶接を行なう。
この溶接過程で短絡が発生したときには(溶接のスター
ト時を含む)、通電電流を一旦ゼロレベルまで降下させ
た後に、第1の立上がり部においてレベルI3の電流レベ
ルまで急峻に立ち上がらせ(第1図I部分参照)、その
後第2の立上がり部に入って(同図II部分参照)、第1
の立上がり部よりも緩やかな傾斜で通電電流を増加させ
ている。そして、アークが発生すると同時に元のパルス
アーク電流波形に切換え(同図III部分参照)、以降は
再びパルスアーク溶接を継続して行なう。
FIG. 1 illustrates a pulse arc welding control method according to the present invention. When an arc is generated and welding is performed normally, a pulse current having a peak value of level I2 is previously added to a base current of level I1. Welding is performed by applying a pulse arc welding current superimposed every predetermined T period.
When a short circuit occurs during this welding process (including at the start of welding), the current is temporarily reduced to zero level, and then sharply rises to a current level of level I3 at the first rising portion (FIG. 1). I section), then enter the second rising section (see II section in FIG. 2), and
The energizing current is increased at a gentler slope than the rising portion of the current. Then, at the same time when the arc is generated, the waveform is switched to the original pulse arc current waveform (see the part III in FIG. 3), and thereafter, the pulse arc welding is continued again.

このようなパルスアーク溶接方法では、短絡が発生す
ると同時に第1の立上がり部Iで溶接ワイヤに急激に熱
を加えてワイヤの溶融を促進させ、第2の立上がり部II
では、スパッタの発生を防止しつつアークの発生を促す
ようにされているので、直ちに大電流を通電してアーク
を発生させる場合のようにスパッタが発生することが防
止され、短時間に安全にアークを発生させることが可能
となる。
In such a pulse arc welding method, at the same time when a short circuit occurs, heat is rapidly applied to the welding wire at the first rising portion I to promote melting of the wire, and the second rising portion II
Therefore, since the generation of an arc is promoted while preventing the generation of a spatter, the spatter is prevented from being generated as in a case where a large current is immediately applied to generate an arc, and the safety is ensured in a short time. An arc can be generated.

次に、第2図は、本発明のパルスアーク溶接装置の構
成をブロック図をもって示したもので、図において、A
はアーク/短絡判別手段、Bはパルスアーク電流制御
部、Cは短絡電流制御部を示している。
Next, FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the pulse arc welding apparatus of the present invention.
Indicates an arc / short circuit discriminating means, B indicates a pulse arc current control unit, and C indicates a short circuit current control unit.

このパルスアーク溶接装置の出力電流制御は、交流電
源を整流回路1及び平滑コンデンサ2で整流、平滑した
直流電源の供給を受けて動作するインバータ回路3を用
いたパルス幅変調制御(以降はPWM制御を記載する)に
よって行なわれ、インバータ回路3の出力は、トランス
4、整流回路5を介して溶接部Dに供給している。この
溶接部Dには、直流リアクタ6と分流器7が設けてあ
り、直流リアクタ6の出力電圧はアーク/短絡判別手段
Aのアーク/短絡判別回路8に加えられ、被溶接部のア
ークの発生状態を監視しており、一方の分流器7で検知
された通電電流に応じた電流レベル信号は、パルスアー
ク電流制御部Bおよび短絡電流制御部Cへの帰還信号と
なる。
The output current control of this pulse arc welding apparatus is performed by pulse width modulation control (hereinafter referred to as PWM control) using an inverter circuit 3 which operates by receiving a supply of a smoothed DC power by rectifying an AC power supply by a rectifier circuit 1 and a smoothing capacitor 2. The output of the inverter circuit 3 is supplied to the welding portion D via the transformer 4 and the rectifier circuit 5. The welding part D is provided with a DC reactor 6 and a shunt 7. The output voltage of the DC reactor 6 is applied to an arc / short circuit discriminating circuit 8 of an arc / short circuit discriminating means A, and the generation of an arc in the welded portion is performed. The state is monitored, and a current level signal corresponding to the energizing current detected by one of the shunts 7 is a feedback signal to the pulse arc current control unit B and the short-circuit current control unit C.

パルスアーク電流制御部Bは、パルスアーク電流波形
設定回路9b,周波数設定回路9cおよびパルスアーク電流
誤差増幅回路9aを備えて成り、周波数設定回路9cで設定
された繰返し周波数を有するパルス波形をパルスアーク
電流波形設定回路9bに加えてベース電流にパルス電流を
重畳したパルスアーク電流基準波形を生成し、この基準
波形と分流器7からの電流レベル信号とをパルスアーク
電流誤差増幅回路9aに加えて、被溶接部への通電電流が
常にパルスアーク電流基準波形に基づいた電流となるよ
うに帰還制御を行なっている。
The pulse arc current control unit B includes a pulse arc current waveform setting circuit 9b, a frequency setting circuit 9c, and a pulse arc current error amplifier circuit 9a, and outputs a pulse waveform having a repetition frequency set by the frequency setting circuit 9c. In addition to the current waveform setting circuit 9b, a pulse arc current reference waveform in which the pulse current is superimposed on the base current is generated, and this reference waveform and the current level signal from the shunt 7 are added to the pulse arc current error amplification circuit 9a, Feedback control is performed so that the current flowing through the welded portion always becomes a current based on the pulsed arc current reference waveform.

一方、短絡電流制御部Cは、短絡電流誤差増幅回路10
a,短絡電流波形発生回路10bおよびdI/dt変異点設定回路
10cを備えて成り、dI/dt変異点設定回路10cで設定され
た変異レベル信号を短絡電流波形発生回路10bに加えて
短絡電流基準波形を生成し、この基準波形と分流器7か
らの電流レベル信号とを短絡電流誤差増幅器10aに加え
て、被溶接部への通電電流が常に短絡電流基準波形に基
づいた電流となるように帰還制御を行なっている。
On the other hand, the short-circuit current control unit C
a, short-circuit current waveform generation circuit 10b and dI / dt mutation point setting circuit
The short-circuit current reference waveform is generated by adding the mutation level signal set by the dI / dt mutation point setting circuit 10c to the short-circuit current waveform generation circuit 10b, and the reference waveform and the current level from the shunt 7 are provided. In addition to the short-circuit current error amplifier 10a, feedback control is performed so that the current flowing through the welded portion always becomes a current based on the short-circuit current reference waveform.

尚、本実施例では、溶接電流設定器11によってパルス
アーク電流波形設定回路9bのパルス電流の波高値を定め
るとともに、dI/dt変異点設定回路10cの変異レベルを連
動させている。
In the present embodiment, the peak value of the pulse current of the pulse arc current waveform setting circuit 9b is determined by the welding current setting device 11, and the mutation level of the dI / dt mutation point setting circuit 10c is linked.

また、溶接電流設定器11は同時にワイヤー送給制御回
路17に設定信号を送ってワイヤー送給モータ16を駆動す
る速度を規定している。
The welding current setter 11 simultaneously sends a setting signal to the wire feed control circuit 17 to regulate the speed at which the wire feed motor 16 is driven.

アーク/短絡判別手段Aを構成するアーク/短絡判別
回路8では、リアクタ6を介して溶接部Dへ供給される
溶接電圧を取り出しており、溶接ワイヤ14が溶接母材15
と短絡したときの電圧値と、溶接ワイヤ14が溶接母材15
から離れてアークが発生しているときの電圧値との違い
によって、アーク発生時と予め定められた所定の時間継
続して短絡が発生した場合とに応じて判別信号を出力し
ている。
In the arc / short circuit discriminating circuit 8 constituting the arc / short circuit discriminating means A, the welding voltage supplied to the welding portion D via the reactor 6 is taken out.
And the voltage when short-circuited, and the welding wire 14
A determination signal is output according to the difference between the voltage value when an arc is generated apart from the power supply and when a short circuit occurs continuously for a predetermined period of time and when an arc is generated.

インバータ回路3はPWM制御回路12からの制御出力に
より、トランス4に通電する直流電流をスイッチングし
ており、PWM制御回路12は、短絡/アーク判別回路8か
ら出力される判別信号を受けて切換動作する電流波形切
換回路13によって、アーク発生時にはパルスアーク電流
制御部Bのパルスアーク電流誤差増幅器9aの制御信号
を、また、短絡時には短絡電流制御部Cの短絡電流誤差
増幅器10aの制御信号を選択的に入力している。
The inverter circuit 3 switches the DC current supplied to the transformer 4 by the control output from the PWM control circuit 12, and the PWM control circuit 12 receives the discrimination signal output from the short circuit / arc discrimination circuit 8 and performs a switching operation. The current waveform switching circuit 13 selectively controls the control signal of the pulse arc current error amplifier 9a of the pulse arc current control unit B when an arc occurs and the control signal of the short circuit current error amplifier 10a of the short circuit current control unit C when a short circuit occurs. Is being entered.

尚、上記第2図では、パルスアーク電流制御部Bと短
絡電流制御部Cの各々に誤差増幅器9a,10aを設けて、こ
れらから出力される制御信号を電流波形切換回路13で切
換えてPWM制御回路12に出力する構成としているが、こ
のような構成に限らず、例えば、電流波形切換回路13で
パルスアーク電流波形設定回路9b及び短絡電流波形設定
回路10bからの基準波形を切換え出力し、この切換えら
れた基準波形と分流器7からの電流レベル信号とを誤差
増幅回路で受けて制御信号をPWM制御回路12に出力する
構成とすることも可能である。
In FIG. 2, error amplifiers 9a and 10a are provided in each of the pulse arc current control section B and the short-circuit current control section C, and control signals output from these sections are switched by the current waveform switching circuit 13 to perform PWM control. Although it is configured to output to the circuit 12, it is not limited to such a configuration.For example, the current waveform switching circuit 13 switches and outputs the reference waveforms from the pulse arc current waveform setting circuit 9b and the short-circuit current waveform setting circuit 10b. It is also possible to adopt a configuration in which the switched reference waveform and the current level signal from the shunt 7 are received by the error amplifier circuit and a control signal is output to the PWM control circuit 12.

次に、第3図は、このような短絡電流制御回路部Cの
具体的な回路例を示したもので、溶接電流設定器11によ
り設定された変異レベル信号はアンプAMP1を介してコン
パレータCMPの非反転入力端子に入力される。コンパレ
ータCMPの反転入力端子には、時定数回路CRの充放電出
力がアンプAMP2を介して入力される。ここに、時定数回
路CRは、2つの抵抗R1,R2にコンデンサC1とツエナーダ
イオードZDより成る並列回路を接続した構成とされてお
り、2つの抵抗の1つR2は接点SW1により断接可能とさ
れている。また、コンデンサC1には接点SW2と抵抗R3を
設けてあり、この接点SW2は、アークの発生時に閉成し
てコンデンサC1に充電された電荷を放電させる(請求項
4に対応)。
Next, FIG. 3 shows a specific circuit example of such a short-circuit current control circuit section C. The variation level signal set by the welding current setter 11 is supplied to the comparator CMP via the amplifier AMP1. Input to the non-inverting input terminal. The charge / discharge output of the time constant circuit CR is input to the inverting input terminal of the comparator CMP via the amplifier AMP2. Here, the time constant circuit CR has a configuration in which a parallel circuit composed of a capacitor C1 and a Zener diode ZD is connected to two resistors R1 and R2, and one of the two resistors R2 can be connected and disconnected by a contact SW1. Have been. The capacitor C1 is provided with a contact SW2 and a resistor R3. The contact SW2 is closed when an arc is generated to discharge the electric charge charged in the capacitor C1 (corresponding to claim 4).

このような構成においては、アーク/短絡検出回路8
が短絡を検出して短絡判別信号を出力すると、接点SW2
が開成してコンデンサC1は充電を開始する。
In such a configuration, the arc / short circuit detection circuit 8
Detects short circuit and outputs a short circuit judgment signal, the contact SW2
Is opened, and the capacitor C1 starts charging.

しかし、この時点では、コンデンサC1の端子電圧は溶
接電流設定器11で規定された変異点レベルに達していな
いために、コンパレータCMPの出力は「H」レベルとな
って接点SW1が閉成しているので、時定数回路CRの時定
数は小さく、コンデンサC1は急峻な立上がり特性で充電
される(第4図(I)部分参照)。
However, at this time, since the terminal voltage of the capacitor C1 has not reached the variation point level specified by the welding current setting unit 11, the output of the comparator CMP becomes the “H” level, and the contact SW1 is closed. Therefore, the time constant of the time constant circuit CR is small, and the capacitor C1 is charged with a steep rising characteristic (see the portion (I) in FIG. 4).

そして、コンデンサC1の端子電圧が増大し、溶接電流
設定器11によって規定された変異点レベルVtに達する
と、今度はコンパレータCMPの出力は「L」レベルとな
って接点SW1が開成するので、時定数回路CRの時定数は
大きくなり、コンデンサC1は緩やかな立上がり特性で充
電される(第4図(II)部分参照)。
Then, when the terminal voltage of the capacitor C1 increases and reaches the variation point level Vt specified by the welding current setter 11, the output of the comparator CMP becomes the "L" level and the contact SW1 is opened. The time constant of the constant circuit CR increases, and the capacitor C1 is charged with a gradual rising characteristic (see the part (II) in FIG. 4).

この結果、溶接ワイヤ14の先端にくびれが発生し、ア
ークが再生すると、接点SW2が閉成するので、コンデン
サC1は瞬時に放電される(第4図(III)部分参照)。
そして、このコンデンサC1の端子電圧は増幅器AMP2を介
して短絡電流誤差増幅回路10aに出力され、分流器7か
ら伝送される電流レベル信号との誤差を電流波形切換回
路13を介してPWM制御回路12に出力して、通電電流が常
にコンデンサC1の端子電圧(短絡電流基準波形)に応じ
た電流レベルになるように帰還制御が行なわれる。
As a result, a neck is generated at the tip of the welding wire 14, and when the arc is regenerated, the contact SW2 is closed, so that the capacitor C1 is discharged instantaneously (see the part (III) in FIG. 4).
The terminal voltage of the capacitor C1 is output to the short-circuit current error amplifier circuit 10a via the amplifier AMP2, and the difference between the terminal voltage of the capacitor C1 and the current level signal transmitted from the shunt 7 is converted to the PWM control circuit 12 via the current waveform switching circuit 13. , And the feedback control is performed so that the conduction current always becomes a current level according to the terminal voltage of the capacitor C1 (short-circuit current reference waveform).

尚、第4図に破線で示すカーブは、アークが発生しな
かった場合の短絡電流基準波形を示しており、その最大
値V PMAXは、時定数回路CRに設けたツエナーダイオード
ZDのツエナー電圧V ZDと、AMP2のゲインによって設定さ
れる。
The curve shown by the broken line in FIG. 4 shows the short-circuit current reference waveform when no arc occurs, and the maximum value VPMAX is determined by the Zener diode provided in the time constant circuit CR.
It is set by the Zener voltage VZD of ZD and the gain of AMP2.

第3a図、第3b図は、短絡電流波形発生回路10bの他例
を示すもので、いずれも時定数回路CRの抵抗R1の値を変
化させて短絡電流基準波形の傾斜を外部より任意に設定
できる構成としたものであり(請求項6に対応)、同一
部分については同一の符号を付して説明を省略する。
FIGS. 3a and 3b show another example of the short-circuit current waveform generating circuit 10b, in which the slope of the short-circuit current reference waveform is arbitrarily set externally by changing the value of the resistor R1 of the time constant circuit CR. This is a possible configuration (corresponding to claim 6), and the same portions are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

次に、第4図に短絡電流波形発生回路10bによって生
成される短絡電流基準波形を示し、第5図に対応した溶
接電流の波形を示す。これらの図中、Ip大,Ip小は、溶
接電流が大きい場合、小さい場合の波高値を、It大,It
小は溶接電流の変異点を各々示しており、(I)は、
(II)はに各々対応する。
Next, FIG. 4 shows a short-circuit current reference waveform generated by the short-circuit current waveform generating circuit 10b, and FIG. 5 shows a waveform of the welding current corresponding to FIG. In these figures, large Ip and small Ip indicate the peak value when the welding current is large and small,
Small indicates the variation point of the welding current, and (I) indicates
(II) respectively corresponds to

本発明者らの実験によれば、このような制御を行なう
場合は、その一例をあげると第1の立上がり部のdI/dt
(第5図の部分)は100〜200A/ms、第2の立上がり部
のdI/dt(第5図の部分)は25〜50A/msに設定して良
好な結果を得た。また、変異点Itは短絡時間を短くし、
且つアーク再生時のスパッタ発生量を抑制するため、溶
接電流の平均値程度に設定することが望ましい(請求項
2に対応)。
According to experiments by the present inventors, when such control is performed, the dI / dt of the first rising portion is given as an example.
Good results were obtained by setting (part in FIG. 5) 100 to 200 A / ms and dI / dt of the second rising portion (part in FIG. 5) 25 to 50 A / ms. Also, the mutation point It shortens the short circuit time,
In addition, in order to suppress the amount of spatter generated during arc regeneration, it is desirable to set the welding current to an average value (corresponding to claim 2).

上記の実施例では、コンデンサC1の充放電を利用した
短絡電流波形発生回路10bを示したが、本発明において
は、リニア回路の出力特性を利用して基準波形を生成し
ても良く、第6図にその構成例を示す(請求項5に対
応)。
In the above embodiment, the short-circuit current waveform generating circuit 10b using the charging and discharging of the capacitor C1 is shown. However, in the present invention, the reference waveform may be generated using the output characteristics of the linear circuit. The figure shows an example of the configuration (corresponding to claim 5).

この実施例においても、変異点Itを規定するコンパレ
ータCMPの閾値Vtは溶接電流の平均値程度に対応させて
設定され、フィードバックコンデンサCfに接続される反
転増幅器AMPの反転入力側に設けられた付加抵抗R′の
断接を通じて、リニアアンプAMPlの出力波形Voを変えて
いる。フィードバックコンデンサCfの両端に設けられた
接点SW3は、アーク発生時には閉じられ、所定時間短絡
が継続したときには開放される。コンパレータCMPの出
力信号により接点SW4は開閉され、「H」レベル時には
接点SW4が閉となり、「L」レベル時には接点SW4は開と
なる。
Also in this embodiment, the threshold value Vt of the comparator CMP that defines the variation point It is set so as to correspond to about the average value of the welding current, and the additional value provided on the inverting input side of the inverting amplifier AMP connected to the feedback capacitor Cf. The output waveform Vo of the linear amplifier AMPl is changed through the connection and disconnection of the resistor R '. The contacts SW3 provided at both ends of the feedback capacitor Cf are closed when an arc is generated, and are opened when a short circuit continues for a predetermined time. The contact SW4 is opened and closed by the output signal of the comparator CMP. The contact SW4 is closed at the time of "H" level, and the contact SW4 is opened at the time of "L" level.

このような構成であれば、短絡が判別されたときには
コンパレータCMPの出力は「H」レベルであるので接点S
W4が閉じられ、同時に短絡判別時においては接点SW3が
開かれる。この結果、コンデンサCfは2つの抵抗R,R′
からなる並列回路を介して設定される増幅器AMPの出力
により充電され、その充電電流は反転増幅器AMPに流れ
込む。かくして、リニアアンプAMPlの出力が変異点レベ
ルVtに達すると、コンパレータCMPは「L」レベル出力
となるので、接点SW4が開かれてコンデンサCの充電速
度が遅くなる。そして、溶接ワイヤ14と母材15との間に
アークが発生すると、接点SW3は閉じられてリニアアン
プAMPlの出力波形は瞬時にゼロとなる。
With such a configuration, when the short circuit is determined, the output of the comparator CMP is at the “H” level, so that the contact S
W4 is closed, and at the same time, the contact SW3 is opened when the short circuit is determined. As a result, the capacitor Cf is connected to the two resistors R and R '.
And the charging current flows into the inverting amplifier AMP. Thus, when the output of the linear amplifier AMPl reaches the transition point level Vt, the comparator CMP outputs the "L" level, so that the contact SW4 is opened and the charging speed of the capacitor C is reduced. Then, when an arc is generated between the welding wire 14 and the base material 15, the contact SW3 is closed and the output waveform of the linear amplifier AMPl instantly becomes zero.

[発明の効果] 本発明のパルスアーク溶接方法によれば、短絡発生時
に通電する電流の第1の立上がり部によって溶接ワイヤ
を急激に加熱して溶融を促進させ、第2の立上がり部の
緩やかな電流上昇によってスパッタの発生を防止すると
ともにアークの発生を促すので、短時間に安全にアーク
移行させることが可能となり、安定した溶接を行なうこ
とができる。
[Effects of the Invention] According to the pulse arc welding method of the present invention, the welding wire is rapidly heated by the first rising portion of the current that flows when a short circuit occurs to promote melting, and the second rising portion is gently heated. Since the occurrence of spatter is prevented by the rise in current and the occurrence of arc is promoted, the arc can be transferred safely in a short time, and stable welding can be performed.

請求項2に記載の本発明によれば、第1の立上がり部
の基準レベルをパルスアーク溶接電流の平均値レベルに
設定することによって、短時間に安全にアーク移行させ
ることが可能となる。
According to the second aspect of the present invention, by setting the reference level of the first rising portion to the average value level of the pulse arc welding current, the arc can be safely transferred in a short time.

また、本発明パルスアーク溶接装置によれば、上記本
発明の方法を使用することにより、安定した溶接を行な
うことができる。
Further, according to the pulse arc welding apparatus of the present invention, stable welding can be performed by using the method of the present invention.

請求項4、5、に記載の本発明によれば、簡単な構成
によって本発明のパルスアーク溶接装置を効果的に実施
することが可能となる。
According to the present invention described in claims 4 and 5, the pulse arc welding apparatus of the present invention can be effectively implemented with a simple configuration.

更に、請求項6に記載の本発明によれば、簡単な構成
によって短絡発生時の通電電流波形を容易に変化させる
ことができるので、溶接条件に即した設定を行なうこと
のできるパルスアーク溶接装置を提供できる。
Furthermore, according to the present invention, since the current waveform when a short circuit occurs can be easily changed with a simple configuration, the pulse arc welding apparatus can be set in accordance with the welding conditions. Can be provided.

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

第1図は本発明の溶接方法を示した通電電流波形をもっ
て示した説明図、第2図は本発明の溶接装置の構成を示
したブロック図、第3図はその短絡電流制御部の短絡電
流波形発生回路の詳細な回路図、第3a図及び第3b図はそ
の別の実施例の回路図、第4図は短絡電流基準波形図、
第5図はその対応した溶接電流波形図、第6図は短絡電
流制御部の短絡電流波形発生回路をリニア回路を用いて
構成した場合の回路図、第7図は従来のパルスアーク溶
接装置の構成図である。 [符号の説明] I……第1の立上がり部 II……第2の立上がり部 A……アーク/短絡判別手段 B……パルスアーク電流制御部 C……短絡電流制御部 C1,Cf……コンデンサ
FIG. 1 is an explanatory view showing a welding current waveform showing a welding method of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a welding apparatus of the present invention, and FIG. 3 is a short-circuit current of the short-circuit current control unit. FIG. 3a and FIG. 3b are circuit diagrams of another embodiment, FIG. 4 is a short-circuit current reference waveform diagram,
FIG. 5 is a corresponding welding current waveform diagram, FIG. 6 is a circuit diagram when a short-circuit current waveform generating circuit of the short-circuit current control unit is configured using a linear circuit, and FIG. 7 is a conventional pulse arc welding apparatus. It is a block diagram. [Explanation of Signs] I: First rising part II: Second rising part A: Arc / short circuit discriminating means B: Pulse arc current control unit C: Short circuit current control unit C1, Cf: Capacitor

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】所定のベース電流にパルス電流を重畳させ
たパルスアーク溶接電流を被溶接部に通電して溶接を行
ないながら、短絡発生時には、予め定められた波形の電
流を被溶接部に通電することによってアークの発生を促
進させるようにしたパルスアーク溶接方法であって、 短絡発生時には、ゼロレベルより急峻に立ち上がる第1
の立上がり部と、この第1の立上がり部における値が所
定の基準レベルに達したところで、第1の立上がり部よ
り緩やかな傾斜で増大する第2の立上がり部より構成さ
れた波形の電流を被溶接部に通電し、アークが発生した
ときには直ちに通常のパルスアーク溶接時のパルスアー
ク溶接電流に切換えるようにしたことを特徴とするパル
スアーク溶接方法。
When a short circuit occurs, a current having a predetermined waveform is applied to a portion to be welded when a pulse arc welding current in which a pulse current is superimposed on a predetermined base current is applied to the portion to be welded. Arc welding method for promoting the generation of an arc by performing the first step, wherein when a short circuit occurs, the first step rises sharply from zero level.
When a value at the first rising portion reaches a predetermined reference level, a current having a waveform constituted by a second rising portion that increases at a gentler slope than the first rising portion is welded. A pulse arc welding method characterized in that a current is applied to a portion and an arc is generated, and when an arc is generated, the current is immediately switched to a pulse arc welding current for normal pulse arc welding.
【請求項2】上記第1の立上がり部における基準レベル
が、上記パルスアーク溶接電流の平均値レベルに設定さ
れたことを特徴とする請求項1に記載のパルスアーク溶
接方法。
2. The pulse arc welding method according to claim 1, wherein a reference level at the first rising portion is set to an average value level of the pulse arc welding current.
【請求項3】アーク発生時と予め定められた所定の時間
継続して短絡が発生した場合とを判別して判別信号を出
力するアーク/短絡判別手段と、 アーク発生時の溶接電流を規定するためのパルスアーク
電流基準波形を生成するパルスアーク電流制御部と、 短絡発生時の通電電流を規定するための短絡電流基準波
形を生成する短絡電流制御部とを備え、 アーク発生時には、上記パルスアーク電流基準波形を出
力する一方、短絡発生時には、上記短絡電流制御部の短
絡電流基準波形に切換え出力して、これらの基準波形に
基づいて通電制御を行なうようにしたパルスアーク溶接
装置であって、 上記短絡電流制御部において生成される短絡電流基準波
形が、短絡時点においてゼロレベルより急峻に立ち上が
る第1の立上がり部と、この第1の立上がり部における
値が所定の基準値に達したところで、第1の立上がり部
より緩やかな傾斜で増大する第2の立上がり部より構成
された形状にしていることを特徴とするパルスアーク溶
接装置。
3. An arc / short circuit discriminating means for discriminating between a time when an arc is generated and a case where a short circuit occurs continuously for a predetermined time, and outputting a determination signal, and defining a welding current when the arc is generated. A pulse arc current control unit for generating a pulse arc current reference waveform for generating a short-circuit current reference waveform for defining an energizing current when a short-circuit occurs. A pulse arc welding apparatus that outputs a current reference waveform and, when a short circuit occurs, switches to and outputs a short-circuit current reference waveform of the short-circuit current control unit, and performs energization control based on these reference waveforms. A first rising portion in which the short-circuit current reference waveform generated by the short-circuit current control portion rises sharply from a zero level at the time of a short circuit; and a first rising portion. A pulse arc welding apparatus characterized in that when the value at the bend reaches a predetermined reference value, the pulse arc welding apparatus has a shape including a second rising portion that increases with a gentler slope than the first rising portion.
【請求項4】上記短絡電流基準波形が、コンデンサの充
放電出力によって生成されるものであることを特徴とす
る請求項3に記載のパルスアーク溶接装置。
4. The pulse arc welding apparatus according to claim 3, wherein the short-circuit current reference waveform is generated by a charge / discharge output of a capacitor.
【請求項5】上記短絡電流基準波形が、リニア回路の出
力によって生成されるものであることを特徴とする請求
項3に記載のパルスアーク溶接装置。
5. The pulse arc welding apparatus according to claim 3, wherein said short-circuit current reference waveform is generated by an output of a linear circuit.
【請求項6】上記短絡電流基準波形の傾斜が、外部より
任意に可変設定できるようにされたことを特徴とする請
求項3に記載のパルスアーク溶接装置。
6. The pulse arc welding apparatus according to claim 3, wherein the slope of the short-circuit current reference waveform can be arbitrarily variably set from outside.
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