JP3833137B2 - Output control method for welding power supply - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶接電源装置において適正インダクタンス値及び適正外部特性傾きを所望値に設定することができる溶接電源装置の出力制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
図1は、消耗電極ガスシールドアーク溶接装置の構成図である。溶接電源装置PSは、外部特性が定電圧特性になるように出力制御されて、溶接に適した溶接電圧v及び溶接電流iを出力する。溶接ワイヤ1は、ワイヤ送給モータWMに直結された送給ロール5の回転によって溶接トーチ4を通って送給されると共に、給電チップ4aを介して給電されて母材2との間でアーク3が発生する。
【0003】
図2は、上述した溶接電源装置PSの等価回路図である。前述したように、溶接電源装置は定電圧特性を有するので、定電圧源E[V]として表わすことができる。また、溶接電源装置の内部抵抗値はRi[Ω]となり、内部インダクタンス値はLi[H]となる。この内部抵抗値Riは、溶接電源装置内部の配線ケーブル等の抵抗値であり、その値は通常0.02〜0.05[Ω]程度と小さな値である。他方、上記の内部インダクタンス値Liは、溶接負荷の変化に応じて変化する溶接電流の変化量を適正化して安定した溶接状態にするためのリアクトルのインダクタンス値である。この内部インダクタンス値Liは、溶接ワイヤの材質、送給速度、溶接法等の溶接条件に応じて100〜500[μH]程度の範囲内で適正値に設定される。例えば、鉄鋼の炭酸ガスアーク溶接では、送給速度が遅い小電流のときの短絡移行域ではLi=120[μH]程度が適正値となり、送給速度が速い中・大電流のときのグロビュール移行域ではLi=240[μH]程度が適正値となる。また、アルミニウムのMIG溶接においては、送給速度が遅い小電流のときの短絡移行域ではLi=200[μH]程度が適正値となり、送給速度が速い中・大電流のときのグロビュール又はスプレー移行域ではLi=300[μH]程度が適正値となる。
【0004】
図3は、上述した短絡移行域の電圧・電流波形図であり、同図(A)は溶接電圧vの時間変化を示し、同図(B)は溶接電流iの時間変化を示す。時刻t1〜t2の短絡期間Ts中は、同図(A)に示すように、溶接電圧vは数[V]程度の短絡電圧vsとなり、同図(B)に示すように、短絡電流isは前述した内部インダクタンス値で定まる傾斜で上昇する。続いて、時刻t2〜t3のアーク期間Ta中は、同図(A)に示すように、アーク電圧vaはアーク長に応じた電圧値となり、同図(B)に示すように、アーク電流iaは前述した内部インダクタンス値で定まる傾斜で下降又は変化する。アーク長の変動によって溶接負荷が変動したときの上述した短絡電流is及びアーク電流iaの変化の傾斜が適正であれば安定した溶接状態となる。したがって、安定した溶接状態を得るためには、上述した内部インダクタンス値を適正値に設定する必要がある。
【0005】
図4は、前述したグロビュール移行域の電圧・電流波形図であり、同図(A)は溶接電圧vの時間変化を示し、同図(B)は溶接電流iの時間変化を示す。時刻t1において、溶滴が移行するとアーク長が急に長くなり溶接負荷が変動するので、同図(A)に示す溶接電圧v及び同図(B)に示す溶接電流iが変化する。これらの電圧・電流変化が適正であれば溶接状態は安定になるので、電圧・電流変化を決める前述した内部インダクタンス値を適正値に設定する必要がある。
【0006】
上述したように、消耗電極ガスシールドアーク溶接用の溶接電源装置では、溶接負荷の変動に対する溶接電圧及び溶接電流の変化を適正化して安定した溶接状態を得るために、内部インダクタンス値を適正値に設定する必要がある。しかしながら、数百[A]が通電する数百[μH]のインダクタンス値を有するリアクトルは、その体積が非常に大きくなり、かつ、その重量も非常に重くなり、コストも高くなる。さらには、前述したように、リアクトルのインダクタンス値は、種々な溶接条件に応じて100〜500[μH]の広い範囲で適正値に設定する必要があるが、鉄芯にケーブルを巻いて形成されるリアクトルにおいてインダクタンス値を任意の値に変更することはできない。したがって、一般的には、標準的な溶接条件を想定してインダクタンス値を設定しており、このために種々の溶接条件において最も安定した溶接状態になるインダクタンス値ではないという問題があった。
【0007】
上述した問題を解決するために、電子回路によってリアクトルと等価な働きをさせるいわゆる電子リアクトル制御が従来から提案されている。以下、この制御方法について説明する。
【0008】
図2で前述した等価回路において、下式が成立する。
E=Ri・i+Li・di/dt+v……(1)式
こ但し、E[V]は出力電圧、Ri[Ω]は内部抵抗値、Li[H]は内部インダクタンス値、i[A]は溶接電流及びv[V]は溶接電圧である。
前述したように、内部抵抗値Riは通常小さな値であり省略できるので、上記(1)式は下式のように整理することができる。
E−Li・di/dt=v……(2)式
上式に対応する等価回路が図5(A)となる。
【0009】
ここで、制御出力電圧Ec=E−Li・di/dtと定義すると、Ec=vとなり、等価回路は図5(B)となる。したがって、図5(A)の内部インダクタンス値Liと等価な働きをさせるためには、上記の制御出力電圧EcがE−Li・di/dtになるように制御すればよいことになる。すなわち、電子リアクトル制御の基本式は下式となる。
Ecr=Er−Lr・di/dt……(3)式
但し、Ecr[V]は制御出力電圧設定値、Er[V]は出力電圧設定値、Lr[H]は内部インダクタンス値Li[H]と同一値のインダクタンス設定値、di/dtは溶接電流iの微分値である。
電子リアクトル制御では、出力電圧設定値Er及びインダクタンス設定値Lrを予め設定し、溶接中の溶接電流の微分値を算出して上記(3)式によって制御出力電圧設定値Ecrを演算し、溶接電源装置の出力電圧が上記の制御出力電圧設定値Ecrと略等しくなるように制御する。以上のように出力電圧を制御することによって、図5(B)に示すように、実際のリアクトルを回路に挿入することなく図5(A)に示すリアクトルの内部インダクタンス値Liと等価な働きをさせることができる。そして、種々な溶接条件に応じて、上記(3)式のインダクタンス設定値Lrを所望値に設定するだけで、最適なインダクタンス値を有する電子的なリアクトルを作り出すことができる。
【0010】
ところで、図5(B)に示す制御出力電圧Ecは、インバータ制御溶接電源装置等によって形成されるのが一般的である。したがって、インバータトランスの2次側のパルス状の出力を平滑するための数十[μH]程度の小さなインダクタンス値を有するリアクトルを溶接電源装置内部に設けるのが一般的である。さらに、溶接電源装置の出力端子と溶接トーチ又は母材を接続する溶接ケーブルによる外部インダクタンス値も回路に挿入されることになる。これらの内外部インダクタンス値をLio[H]として表わすと、等価回路は図5(C)となる。同図において、溶接条件に対応した適正インダクタンス値をLm[H]として表わすと、上記(3)式は下式となる。
Ecr=Er−(Lm−Lioo)・di/dt……(4)式
すなわち、インダクタンス設定値Lr=Lm−Lioに設定すればよいことになる。
【0011】
図6は、上述した電子リアクトル制御の溶接電源装置のブロック図である。以下、同図を参照して各回路ブロックについて説明する。
出力制御回路INVは、3相200V等の商用電源を入力として、後述する電圧誤差増幅信号Ampに従って、インバータ制御、チョッパ制御等の出力制御を行い、出力電圧Eを出力する。直流リアクトルDCLは、前述した内外部インダクタンス値Lioに相当するリアクトルであり、出力を平滑する。出力電圧検出回路EDは、上記の出力電圧Eを検出して、出力電圧検出信号Edを出力する。溶接電流検出回路IDは、溶接電流iを検出して、溶接電流検出信号idを出力する。
【0012】
電子リアクトル制御回路ERCは、上記の溶接電流検出信号idを入力として、
Lr・di/dtの演算を行う。ここで、インダクタンス設定値Lrは、前述したように、適正インダクタンス値LmによってLr=Lm−Lioに設定される。出力電圧設定回路ERは、所望値の出力電圧設定信号Erを出力する。減算回路SUBは、Er−Lr・di/dtの減算を行い、制御出力電圧設定信号Ecrを出力する。したがって、上記の電子リアクトル制御回路ERC及び減算回路SUBによって上記(3)式の演算を行っている。電圧誤差増幅回路AMPは、上記の制御出力電圧設定信号Ecrと出力電圧検出信号Edとの誤差を増幅して電圧誤差増幅信号Ampを出力する。以上の動作によって、前述した図5(C)の等価回路に対応する溶接電源装置が形成される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術の電子リアクトル制御では、前述した(3)式Ecr=Er−Lr・di/dtに基づいて出力電圧を制御する。そして、溶接条件に応じて定まる適性インダクタンス値Lm及び内外部インダクタンス値Lioによって、インダクタンス設定値Lr=Lm−Lioに設定する。しかし、溶接電源装置の形式によって内部リアクトルの内部インダクタンス値は異なるために、適正インダクタンス値Lmが同一値であっても、溶接電源装置の形式ごとにインダクタンス設定値Lrを微調整する必要があり、微調整に手間がかかる。さらに、溶接ケーブルによる外部インダクタンス値は、溶接ケーブルの長さ及び引き回しによって大きく変化するために、常に適正インダクタンス値Lmに維持するにはインダクタンス設定値Lrを外部インダクタンス値に応じて微調整する必要がある。これを怠ると、適正インダクタンス値から外れることになり、その結果、溶接状態が不安定になる場合も生じる。
【0014】
そこで、本発明では、内外部インダクタンス値Lioが変化しても適正インダクタンス値Lmを常に維持する電子リアクトルを形成することができる溶接電源装置の出力制御方法を提供する。
【0015】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、図7に示すように、
溶接電源装置の出力電圧設定値Erと溶接電圧の検出値vdとの差に予め定めた係数を乗じた値に応じて溶接電流iの変化量を算出して溶接電流iを制御することを特徴とする溶接電源装置の出力制御方法である。
【0016】
第2の発明は、図8に示すように、
溶接電源装置の出力電圧Eを設定する出力電圧設定値Er[V]及び溶接電源装置の適正インダクタンス値Lmを設定するインダクタンス設定値Lr[H]を予め設定し、
溶接中の溶接電圧v及び溶接電流iを検出し、上記溶接電圧検出値vd[V]を入力として電流設定変化量ΔIr=(Er−vd)/Lrを演算し、この電流設定変化量ΔIrを積分して溶接電流制御設定値Ircを算出し、上記溶接電流検出値idが上記溶接電流制御設定値Ircと略等しくなるように出力を制御することを特徴とする溶接電源装置の出力制御方法である。
【0017】
第3の発明は、図9〜11に示すように、
溶接電源装置の出力電圧Eを設定する出力電圧設定値Er[V]及び溶接電源装置の適正インダクタンス値Lmを設定するインダクタンス設定値Lr[H]及び溶接電源装置の外部特性の傾きSを設定する外部特性傾き設定値Sr[V/A]を予め設定し、
溶接中の溶接電圧v及び溶接電流iを検出し、上記溶接電圧検出値vd[V]及び上記溶接電流検出値id[A]を入力として電流設定変化量ΔIr=(Er−vd−Sr・id)/Lrを演算し、この電流設定変化量ΔIrを積分して溶接電流制御設定値Ircを算出し、上記溶接電流検出値idが上記溶接電流制御設定値Ircと略等しくなるように出力を制御することを特徴とする溶接電源装置の出力制御方法である。
【0018】
第4の発明は、図12〜13に示すように、
溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間とを繰り返す消耗電極ガスシールドアーク溶接に使用される溶接電源装置の出力制御方法において、
溶接電流制御設定値Ircが、短絡発生後の予め定めた短絡初期時間Tsi中のみ予め定めた小電流値の短絡初期電流設定値Isiに置換されることを特徴とする第2又は第3の発明記載の溶接電源装置の出力制御方法である。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
[実施の形態1]
図7(A)は、前述した図5(A)に対応しており、適正インダクタンス値Lmを有する定電圧特性の溶接電源装置の等価回路図である。同図において、前述した(2)式と同様に下式が成立する。
E=Lm・di/dt+v
但し、E[V]は出力電圧、Lm[H]は適正インダクタンス値、i[A]は溶接電流、v[V]は溶接電圧である。
上式を整理すると、下式となる。
di/dt=(E−v)/Lm
両辺を積分すると、下式となる。
i=∫((E−v)/Lm)・dt
ここで、溶接電流iを溶接電流制御設定値Ircに、出力電圧Eを出力電圧設定値Erに、適正インダクタンス値Lmをインダクタンス設定値Lrにそれぞれ置換すると、下式となる。
Irc=∫((Er−v)/Lr)・dt……(5)式
上式に対応する等価回路を図7(B)に示す。同図において、溶接電圧vを検出し定電流源CCの溶接電流iに相当する溶接電流制御設定値Ircが、上記(5)の演算値となるように制御する。これによって、溶接負荷の変動に対する溶接電流iの変化は、図7(A)と同一になる。したがって、上記(5)式が本発明の制御の基本式となる。
【0020】
図7(C)は、図5(C)で前述したように、内外部インダクタンス値がLioの場合の等価回路を示す。同図において、上記(5)式のLr=Lmのままで、溶接負荷の変動に対する溶接電流iの変化は同一となる。すばわち、内外部インダクタンス値Lioが変化しても、本発明の制御方法には影響を与えない。したがって、溶接電源装置の形式によって内部インダクタンス値が変化しても、かつ、溶接ケーブルの長さ及び引き回しによって外部インダクタンス値が変化しても、上記(5)式のインダクタンス設定値Lrは常に適正インダクタンス値Lmの設定のままでよい。
【0021】
上述したように、本発明の実施の形態1は、溶接電源装置の出力電圧設定値Erと溶接電圧の検出値vdとの差(Er−vd)に予め定めた係数1/Lrを乗じた値に応じて溶接電流iの変化量Δiを算出して溶接電流iを制御する溶接電源装置の出力制御方法である。
【0022】
[実施の形態2]
本発明の実施の形態2は、溶接電源装置の出力電圧を設定する出力電圧設定値Er[V]及び溶接電源装置の適正インダクタンス値Lmを設定するインダクタンス設定値Lr[H]を予め設定し、溶接中の溶接電圧v及び溶接電流iを検出し、上記(5)式に基づいて、上記溶接電圧検出値vd[V]を入力として電流設定変化量ΔIr=(Er−vd)/Lrを演算し、この電流設定変化量ΔIrを積分して溶接電流制御設定値Ircを算出し、上記溶接電流検出値idがこの溶接電流制御設定値Ircと略等しくなるように出力を制御する。
【0023】
図8は、実施の形態2の溶接電源装置のブロック図である。以下、同図を参照して各回路ブロックについて説明する。
出力制御回路INVは、3相200V等の商用電源を入力として、後述する電流誤差増幅信号Apiに従って、インバータ制御、チョッパ制御等の出力制御を行い、溶接電流iを出力する。直流リアクトルDCLは、内外部インダクタンス値Lioに相当するリアクトルであり、出力を平滑する。溶接電圧検出回路VDは、溶接電圧vを検出して溶接電圧検出信号vdを出力する。溶接電流検出回路IDは、溶接電流iを検出して溶接電流検出信号idを出力する。
【0024】
出力電圧設定回路ERは、所望値の出力電圧設定信号Erを出力する。インダクタンス設定回路LRは、適正インダクタンス値Lmに相当するインダクタンス設定信号Lrを出力する。電流設定変化量演算回路DIRは、上記の溶接電圧検出信号vd、出力電圧設定信号Er及びインダクタンス設定信号Lrを入力として、(Er−vd)/Lrの演算を行い、電流設定変化量信号ΔIrを出力する。積分回路IIRは、上記の電流設定変化量信号ΔIrを積分して、溶接電流制御設定信号Ircを出力する。電流誤差増幅回路APIは、上記の溶接電流制御設定信号Ircと溶接電流検出信号idとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Apiを出力する。以上の動作によって、溶接電源装置は図7(B)及び(C)で前述した定電流源CCを形成することになる。
【0025】
[実施の形態3]
本発明の実施の形態3は、前述した実施の形態2において、溶接電源装置の外部特性の傾きS[V/A]を所望値に設定することができる出力制御方法である。すなわち、本発明の実施の形態3は、出力電圧設定値Er[V]及びインダクタンス設定値Lr[H]及適正外部特性傾き設定値Sr[V/A]を予め設定し、溶接中の溶接電圧v及び溶接電流iを検出し、この溶接電圧検出値vd[V]及び溶接電流検出値id[A]を入力として電流設定変化量ΔIr=(Er−vd−Sr・id)/Lrを演算し、この電流設定変化量ΔIrを積分して溶接電流制御設定値Ircを算出し、上記溶接電流検出値idがこの溶接電流制御設定値Ircと略等しくなるように出力を制御する。
【0026】
図9(A)は、前述した図2に対応しており、適正インダクタンス値Lm及び適正抵抗値Rmを有する定電圧特性の溶接電源装置の等価回路図である。同図において、前述した(1)式と同様に下式が成立する。
E=Rm・i+Lm・di/dt+v……(6)式
但し、E[V]は出力電圧、Rm[Ω]は適正抵抗値、Lm[H]は適正インダクタンス値、i[A]は溶接電流、v[V]は溶接電圧である。
上式において、電流変化di/dt=0のときの溶接電圧vと溶接電流iとの関係が外部特性となる。di/dt=0を上式に代入すると、下式となる。
v=E−Rm・i
上式をグラフで表わすと図10となる。同図において、横軸は溶接電流iを示し、縦軸は溶接電圧vを示す。Rm≧0であるので、グラフは右下がりの直線となり、直線の傾きSm[V/A]=Rm[Ω]となる。したがって、上記(6)式において、Rm=Smを代入すると、下式となる。
E=Sm・i+Lm・di/dt+v
上式を整理すると、下式となる。
di/dt=(E−v−Sm・i)/Lm
両辺を積分すると、下式となる。
i=∫((E−v−Sm・i)/Lm)・dt
ここで、溶接電流iを溶接電流制御設定値Ircに、出力電圧Eを出力電圧設定値Erに、適正外部特性傾きSmを外部特性傾き設定値Srに、適正インダクタンス値Lmをインダクタンス設定値Lrにそれぞれ置換すると、下式となる。
Irc=∫((Er−v−Sr・i)/Lr)・dt……(7)式
上式に対応する等価回路を図9(B)に示す。同図において、溶接電圧v及び溶接電流iを検出し、定電流源CCの溶接電流iに相当する溶接電流制御設定値Ircが、上記(7)式の演算値となるように制御する。これによって、溶接負荷の変動に対する溶接電流iの変化は、図9(A)と同一になる。したがって、上記(7)式が実施の形態3の制御の基本式となる。
【0027】
図9(C)は、図7(C)で前述したように、内外部インダクタンス値がLioであり、内部抵抗及び溶接ケーブルによる外部抵抗を合わせた内外部抵抗値がRioである場合の等価回路を示す。同図において、上記(7)式のLr=Lm及びSr=Smのままで、溶接負荷の変動に対する溶接電流iの変化は同一となる。すばわち、内外部インダクタンス値Lio及び内外部抵抗値Rioが変化しても、実施の形態3の制御方法には影響を与えない。したがって、溶接電源装置の形式によって内部インダクタンス値及び内部抵抗値が変化しても、かつ、溶接ケーブルの長さ及び引き回しによって外部インダクタンス値及び外部抵抗値が変化しても、上記(7)式のインダクタンス設定値Lr及び外部特性傾き設定値Srは常に適正インダクタンス値Lm及び適正外部特性傾きSmの設定のままでよい。
【0028】
上述した実施の形態3において、適正インダクタンス値Lmに加えて適正外部特性傾き設定値Smを設定する理由は、以下のとおりである。すなわち、適正外部特性傾きSmは、鉄鋼の炭酸ガスアーク溶接又はMAG溶接では、0.02〜0.05[V/A]程度であり、アルミニウムのMIG溶接では0.08〜0.15[V/A]程度である。したがって、溶接ワイヤの材質、溶接法等によって、安定した溶接状態を得るためには、外部特性傾きを適正値に設定する必要がある。
【0029】
図11は、上述した実施の形態3の溶接電源装置のブロック図である。同図において、前述した図8と同一の回路ブロックには同一符号を付し、それらの説明は省略する。以下、図8とは異なる点線で示す回路ブロックについて、同図を参照して説明する。
【0030】
外部特性傾き設定回路SRは、所望値の外部特性傾き設定信号Srを出力する。第2の電流設定変化量演算回路DIR2は、溶接電圧検出信号vd、溶接電流検出信号id、出力電圧設定信号Er、インダクタンス設定信号Lr及び上記の外部特性傾き設定信号Srを入力として、(Er−vd−Sr・id)/Lrの演算を行い、電流設定変化量信号ΔIrを出力する。
【0031】
[実施の形態4]
本発明の実施の形態4は、溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間とを繰り返す消耗電極ガスシールドアーク溶接に使用される溶接電源装置の出力制御方法において、実施の形態2〜3に記載する溶接電流制御設定値Ircが、短絡発生後の予め定めた短絡初期時間Tsi中のみ予め定めた小電流値の短絡初期電流設定値Isiに置換される溶接電源装置の出力制御方法である。短絡初期時間Tsi中の溶接電流値を小電流値にする理由は、以下のとおりである。すなわち、短絡発生直後に溶接電流値が増加すると、短絡状態が短時間で解除されて溶滴移行を伴わない微小短絡が発生しやすくなり、その結果スパッタが多く発生してビード外観も悪くなる。短絡直後の溶接電流値を小さくすると、微小短絡の発生を低減することができ、その結果スパッタも少なくなりビード外観もよくなる。以下、図面を参照して説明する。
【0032】
図12は、短絡を伴う消耗電極ガスシールドアーク溶接の電圧・電流波形図であり、同図(A)は溶接電圧vの時間変化を示し、同図(B)は溶接電流iの時間変化を示す。時刻t1において短絡が発生すると、同図(A)に示すように、溶接電圧vは数[V]程度の低い値となる。したがって、前述した実施の形態2の(5)式又は実施の形態3の(7)式において、Er−v>0となるので溶接電流制御設定値Ircは、同図(B)に示すように増加する。前述したように、短絡直後に溶接電流iが増加すると、微小短絡が多く発生するために、ビード外観が悪くなる。これを抑制するために、同図(B)に示すように、短絡発生後の予め定めた短絡初期時間Tsi中は、予め定めた小電流値の短絡初期電流Isiを通電する。
【0033】
図13は、上述した実施の形態4の溶接電源装置のブロック図である。同図は、図11で前述した実施の形態3の溶接電源装置に短絡初期電流制御を付加したものである。同図において、前述した図11と同一の回路ブロックには同一符号を付し、それらの説明は省略する。以下、図11とは異なる点線で示す回路ブロックについて、同図を参照して説明する。
【0034】
短絡判別回路SDは、溶接電圧vを入力として短絡状態を判別してHighレベルとなる短絡判別信号Sdを出力する。短絡初期時間タイマ回路TSIは、上記の短絡判別信号SdがHighレベル(短絡)に変化した時点から予め定めた時間だけHighレベルとなる短絡初期時間信号Tsiを出力する。短絡初期電流設定回路ISIは、予め定めた短絡初期電流設定信号Isiを出力する。電流設定切換回路ISWは、上記の短絡初期時間信号TsiがHighレベルのときには上記の短絡初期電流設定信号Isiを電流設定切換信号Iswとして出力し、Lowレベルのときには溶接電流制御設定信号Ircを電流設定切換信号Iswとして出力する。溶接電流iは、この電流設定切換信号Iswに従って制御される。
【0035】
上記では実施の形態3に短絡初期電流制御を付加した場合について説明したが、図8で前述した実施の形態2の溶接電源装置に付加する場合も同様である。
【0036】
【発明の効果】
本発明の溶接電源装置の出力制御方法によれば、内外部インダクタンス値Lioに影響されることなく適正インダクタンス値Lmを電子的に形成することができるので、溶接負荷の変動に対して溶接電圧及び溶接電流の変化が適正になり、安定した溶接状態を得ることができる。
さらに、本発明の実施の形態3では、上記の効果に加えて溶接電源装置の外部特性傾きを種々の溶接条件に応じて適正値に設定することができるので、さらに溶接状態が安定化する。
さらに、本発明の実施の形態4では、短絡発生直後の溶接電流の増加を抑制することができるので、微小短絡の発生が少なくなり溶接品質が良好になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術の消耗電極ガスシールドアーク溶接装置の構成図
【図2】図1の等価回路図
【図3】従来技術における短絡移行溶接の電圧・電流波形図
【図4】従来技術におけるグロビュール移行溶接の電圧・電流波形図
【図5】従来技術の電子リアクトル制御を説明するための等価回路図
【図6】従来技術の電子リアクトル制御溶接電源装置のブロック図
【図7】本発明の実施の形態1を説明するための等価回路図
【図8】本発明の実施の形態2の溶接電源装置のブロック図
【図9】本発明の実施の形態3を説明するための等価回路図
【図10】本発明の実施の形態3によって形成される外部特性図
【図11】本発明の実施の形態3の溶接電源装置のブロック図
【図12】本発明の実施の形態4を説明するための電圧・電流波形図
【図13】本発明の実施の形態4の溶接電源装置のブロック図
【符号の説明】
1 溶接ワイヤ
2 母材
3 アーク
4 溶接トーチ
4a 給電チップ
AMP 電圧誤差増幅回路
Amp 電圧誤差増幅信号
API 電流誤差増幅回路
Api 電流誤差増幅信号
CC 定電流源
DCL 直流リアクトル
DIR 電流設定変化量演算回路
DIR2 第2の電流設定変化量演算回路
E 定電圧源、出力電圧
Ec 制御出力電圧
Ecr 制御出力電圧設定信号
ED 出力電圧検出回路
Ed 出力電圧検出信号
ER 出力電圧設定回路
Er 出力電圧設定信号
ERC 電子リアクトル制御回路
i 溶接電流
ia アーク電流
ID 溶接電流検出回路
id 溶接電流検出信号
IIR 積分回路
INV 出力制御回路
Irc 溶接電流制御設定信号
is 短絡電流
ISI 短絡初期電流設定回路
Isi 短絡初期電流(設定信号)
ISW 電流設定切換回路
Isw 電流設定切換信号
Li 内部インダクタンス値
Lio 内外部インダクタンス値
Lm 適正インダクタンス値
LR インダクタンス設定回路
Lr インダクタンス設定信号
PS 溶接電源装置
Ri 内部抵抗値
Rio 内外部抵抗値
Rm 適正抵抗値
SD 短絡判別回路
Sd 短絡判別信号
SR 外部特性傾き設定回路
Sr 外部特性傾き設定信号
SUB 減算回路
Ta アーク期間
Ts 短絡期間
TSI 短絡初期時間タイマ回路
Tsi 短絡初期時間(信号)
v 溶接電圧
va アーク電圧
VD 溶接電圧検出回路
vd 溶接電圧検出信号
vs 短絡電圧
WM ワイヤ送給モータ
ΔIr 電流設定変化量(信号)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an output control method for a welding power source device that can set a proper inductance value and a proper external characteristic inclination to desired values in the welding power source device.
[0002]
[Prior art]
FIG. 1 is a configuration diagram of a consumable electrode gas shield arc welding apparatus. The welding power supply device PS is output-controlled so that the external characteristic becomes a constant voltage characteristic, and outputs a welding voltage v and a welding current i suitable for welding. The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by the rotation of the feeding roll 5 directly connected to the wire feeding motor WM, and is fed through the feeding tip 4a and arcs with the base material 2. 3 occurs.
[0003]
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the above-described welding power source apparatus PS. As described above, since the welding power source device has a constant voltage characteristic, it can be expressed as a constant voltage source E [V]. Further, the internal resistance value of the welding power source device is Ri [Ω], and the internal inductance value is Li [H]. This internal resistance value Ri is a resistance value of a wiring cable or the like inside the welding power source apparatus, and the value is usually a small value of about 0.02 to 0.05 [Ω]. On the other hand, the above-mentioned internal inductance value Li is an inductance value of the reactor for optimizing the amount of change in the welding current that changes in accordance with the change in the welding load to obtain a stable welding state. This internal inductance value Li is set to an appropriate value within a range of about 100 to 500 [μH] according to welding conditions such as the material of the welding wire, the feeding speed, and the welding method. For example, in carbon dioxide arc welding of steel, Li = 120 [μH] is an appropriate value in the short-circuit transition region when the feed rate is low and the current is low, and the globule transition region when the feed rate is high and the current is high Then, Li = 240 [μH] is an appropriate value. In addition, in MIG welding of aluminum, Li = 200 [μH] is an appropriate value in the short-circuit transition region when the feeding speed is low and the current is low, and globules or sprays when the feeding speed is high and the current is high In the transition region, Li = 300 [μH] is an appropriate value.
[0004]
FIG. 3 is a voltage / current waveform diagram of the short-circuit transition region described above, where FIG. 3 (A) shows the time change of the welding voltage v, and FIG. 3 (B) shows the time change of the welding current i. During the short-circuit period Ts from time t1 to t2, the welding voltage v becomes a short-circuit voltage vs of about several [V] as shown in FIG. 9A, and the short-circuit current is is shown in FIG. It rises at a slope determined by the internal inductance value described above. Subsequently, during the arc period Ta from time t2 to t3, the arc voltage va becomes a voltage value corresponding to the arc length as shown in FIG. 5A, and the arc current ia as shown in FIG. Falls or changes at a slope determined by the above-described internal inductance value. If the above-described change in the short-circuit current is and the change in the arc current ia when the welding load varies due to the variation in the arc length is appropriate, a stable welding state is obtained. Therefore, in order to obtain a stable welding state, it is necessary to set the above-described internal inductance value to an appropriate value.
[0005]
4A and 4B are voltage / current waveform diagrams in the above-described globule transition region, where FIG. 4A shows the time change of the welding voltage v, and FIG. 4B shows the time change of the welding current i. When the droplet moves at time t1, the arc length suddenly increases and the welding load fluctuates, so that the welding voltage v shown in FIG. 5A and the welding current i shown in FIG. If these voltage / current changes are appropriate, the welding state becomes stable. Therefore, it is necessary to set the above-described internal inductance value that determines the voltage / current change to an appropriate value.
[0006]
As described above, in the welding power supply device for consumable electrode gas shielded arc welding, the internal inductance value is set to an appropriate value in order to obtain a stable welding state by optimizing changes in the welding voltage and welding current with respect to fluctuations in the welding load. Must be set. However, a reactor having an inductance value of several hundreds [μH] through which several hundreds [A] is energized has a very large volume, a very heavy weight, and a high cost. Furthermore, as described above, the inductance value of the reactor needs to be set to an appropriate value in a wide range of 100 to 500 [μH] according to various welding conditions, but is formed by winding a cable around an iron core. The inductance value cannot be changed to an arbitrary value in the reactor. Therefore, in general, the inductance value is set assuming standard welding conditions. For this reason, there is a problem that the inductance value is not the most stable welding state under various welding conditions.
[0007]
In order to solve the above-described problems, so-called electronic reactor control in which an electronic circuit performs an action equivalent to a reactor has been proposed. Hereinafter, this control method will be described.
[0008]
In the equivalent circuit described above with reference to FIG.
E = Ri · i + Li · di / dt + v (1)
Here, E [V] is an output voltage, Ri [Ω] is an internal resistance value, Li [H] is an internal inductance value, i [A] is a welding current, and v [V] is a welding voltage.
As described above, since the internal resistance value Ri is usually a small value and can be omitted, the above equation (1) can be arranged as the following equation.
E-Li · di / dt = v (2)
An equivalent circuit corresponding to the above equation is shown in FIG.
[0009]
Here, when the control output voltage is defined as Ec = E−Li · di / dt, Ec = v, and the equivalent circuit is as shown in FIG. Therefore, in order to perform an operation equivalent to the internal inductance value Li in FIG. 5A, the control output voltage Ec may be controlled to be E-Li · di / dt. That is, the basic formula of electronic reactor control is the following formula.
Ecr = Er−Lr · di / dt (3)
However, Ecr [V] is the control output voltage setting value, Er [V] is the output voltage setting value, Lr [H] is the inductance setting value that is the same value as the internal inductance value Li [H], and di / dt is the welding current i. Is the differential value of.
In the electronic reactor control, the output voltage set value Er and the inductance set value Lr are set in advance, the differential value of the welding current during welding is calculated, the control output voltage set value Ecr is calculated by the above equation (3), and the welding power source Control is performed so that the output voltage of the apparatus is substantially equal to the control output voltage set value Ecr. By controlling the output voltage as described above, as shown in FIG. 5 (B), an action equivalent to the internal inductance value Li of the reactor shown in FIG. 5 (A) can be obtained without inserting an actual reactor into the circuit. Can be made. An electronic reactor having an optimum inductance value can be created simply by setting the inductance setting value Lr in the above equation (3) to a desired value according to various welding conditions.
[0010]
Incidentally, the control output voltage Ec shown in FIG. 5B is generally formed by an inverter-controlled welding power supply device or the like. Therefore, a reactor having a small inductance value of about several tens [μH] for smoothing the pulse-like output on the secondary side of the inverter transformer is generally provided inside the welding power source apparatus. Furthermore, an external inductance value by a welding cable connecting the output terminal of the welding power supply device and the welding torch or the base material is also inserted into the circuit. When these internal and external inductance values are expressed as Lio [H], an equivalent circuit is shown in FIG. In the same figure, when the appropriate inductance value corresponding to the welding conditions is expressed as Lm [H], the above equation (3) becomes the following equation.
Ecr = Er− (Lm−Lioo) · di / dt (4)
That is, the inductance setting value Lr = Lm−Lio may be set.
[0011]
FIG. 6 is a block diagram of the above-described electronic reactor control welding power supply apparatus. Hereinafter, each circuit block will be described with reference to FIG.
The output control circuit INV receives a commercial power supply such as a three-phase 200 V input, performs output control such as inverter control and chopper control in accordance with a voltage error amplification signal Amp described later, and outputs an output voltage E. The direct current reactor DCL is a reactor corresponding to the aforementioned internal / external inductance value Lio, and smoothes the output. The output voltage detection circuit ED detects the output voltage E and outputs an output voltage detection signal Ed. The welding current detection circuit ID detects the welding current i and outputs a welding current detection signal id.
[0012]
The electronic reactor control circuit ERC has the above welding current detection signal id as an input,
Lr · di / dt is calculated. Here, the inductance setting value Lr is set to Lr = Lm−Lio by the appropriate inductance value Lm as described above. The output voltage setting circuit ER outputs an output voltage setting signal Er having a desired value. The subtraction circuit SUB performs a subtraction of Er−Lr · di / dt and outputs a control output voltage setting signal Ecr. Therefore, the above equation (3) is calculated by the electronic reactor control circuit ERC and the subtraction circuit SUB. The voltage error amplification circuit AMP amplifies an error between the control output voltage setting signal Ecr and the output voltage detection signal Ed and outputs a voltage error amplification signal Amp. With the above operation, a welding power source apparatus corresponding to the above-described equivalent circuit of FIG.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional electronic reactor control, the output voltage is controlled based on the above-described equation (3) Ecr = Er−Lr · di / dt. And it sets to inductance setting value Lr = Lm-Lio by the suitable inductance value Lm and internal / external inductance value Lio which are decided according to welding conditions. However, since the internal inductance value of the internal reactor varies depending on the type of the welding power source device, it is necessary to finely adjust the inductance setting value Lr for each type of the welding power source device even if the appropriate inductance value Lm is the same value. It takes time to make fine adjustments. Furthermore, since the external inductance value due to the welding cable varies greatly depending on the length and the routing of the welding cable, it is necessary to finely adjust the inductance setting value Lr according to the external inductance value in order to always maintain the appropriate inductance value Lm. is there. If this is neglected, it will deviate from the appropriate inductance value, and as a result, the welding state may become unstable.
[0014]
Therefore, the present invention provides an output control method for a welding power source apparatus that can form an electronic reactor that always maintains an appropriate inductance value Lm even when the internal / external inductance value Lio changes.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIG.
The welding current i is controlled by calculating the amount of change in the welding current i according to a value obtained by multiplying the difference between the output voltage set value Er of the welding power supply device and the detected value vd of the welding voltage by a predetermined coefficient. This is an output control method for the welding power source apparatus.
[0016]
As shown in FIG.
An output voltage setting value Er [V] for setting the output voltage E of the welding power source device and an inductance setting value Lr [H] for setting the appropriate inductance value Lm of the welding power source device are set in advance.
The welding voltage v and welding current i during welding are detected, and the current setting change amount ΔIr = (Er−vd) / Lr is calculated using the welding voltage detection value vd [V] as an input, and this current setting change amount ΔIr is calculated. A welding power control set value Irc is integrated to calculate the welding current control set value Irc, and the output is controlled so that the welding current detection value id is substantially equal to the welding current control set value Irc. is there.
[0017]
As shown in FIGS.
An output voltage setting value Er [V] for setting the output voltage E of the welding power source device, an inductance setting value Lr [H] for setting the appropriate inductance value Lm of the welding power source device, and a slope S of the external characteristic of the welding power source device are set. The external characteristic inclination setting value Sr [V / A] is set in advance,
The welding voltage v and welding current i during welding are detected, and the current setting change amount ΔIr = (Er−vd−Sr · id) with the welding voltage detection value vd [V] and the welding current detection value id [A] as inputs. ) / Lr is calculated, the current setting change amount ΔIr is integrated to calculate the welding current control set value Irc, and the output is controlled so that the welding current detection value id is substantially equal to the welding current control set value Irc. It is the output control method of the welding power supply device characterized by doing.
[0018]
As shown in FIGS.
In the output control method of the welding power source apparatus used for the consumable electrode gas shield arc welding that repeats the short circuit period and the arc period between the welding wire and the base material,
The second or third aspect of the invention is characterized in that the welding current control set value Irc is replaced with a predetermined short-circuit initial current set value Isi only during a predetermined short-circuit initial time Tsi after occurrence of a short circuit. It is an output control method of the described welding power supply device.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[Embodiment 1]
FIG. 7A corresponds to the above-described FIG. 5A and is an equivalent circuit diagram of a welding power supply device having a constant voltage characteristic having an appropriate inductance value Lm. In the same figure, the following formula is established in the same manner as the above-described formula (2).
E = Lm · di / dt + v
However, E [V] is an output voltage, Lm [H] is an appropriate inductance value, i [A] is a welding current, and v [V] is a welding voltage.
When the above equation is arranged, the following equation is obtained.
di / dt = (E−v) / Lm
Integrating both sides gives the following formula.
i = ∫ ((E−v) / Lm) · dt
Here, when the welding current i is replaced with the welding current control set value Irc, the output voltage E is replaced with the output voltage set value Er, and the appropriate inductance value Lm is replaced with the inductance set value Lr, the following equation is obtained.
Irc = ∫ ((Er−v) / Lr) · dt (5)
An equivalent circuit corresponding to the above equation is shown in FIG. In the figure, the welding voltage v is detected and the welding current control set value Irc corresponding to the welding current i of the constant current source CC is controlled to be the calculated value of (5) above. Thereby, the change of the welding current i with respect to the fluctuation of the welding load becomes the same as that in FIG. Therefore, the above equation (5) is the basic equation for control of the present invention.
[0020]
FIG. 7C shows an equivalent circuit when the internal / external inductance value is Lio as described above with reference to FIG. In the same figure, the change of the welding current i with respect to the fluctuation of the welding load is the same with Lr = Lm in the above formula (5). In other words, even if the internal / external inductance value Lio changes, the control method of the present invention is not affected. Therefore, even if the internal inductance value changes depending on the type of the welding power source device and the external inductance value changes depending on the length and the length of the welding cable, the inductance setting value Lr in the above equation (5) is always the appropriate inductance. The value Lm may be set as it is.
[0021]
As described above, the first embodiment of the present invention is a value obtained by multiplying the difference (Er−vd) between the output voltage set value Er of the welding power supply apparatus and the detected value vd of the welding voltage by a predetermined coefficient 1 / Lr. This is an output control method of the welding power source apparatus that calculates the amount of change Δi of the welding current i in accordance with and controls the welding current i.
[0022]
[Embodiment 2]
In the second embodiment of the present invention, an output voltage setting value Er [V] for setting the output voltage of the welding power supply device and an inductance setting value Lr [H] for setting the appropriate inductance value Lm of the welding power supply device are set in advance. The welding voltage v and welding current i during welding are detected, and the current setting change amount ΔIr = (Er−vd) / Lr is calculated based on the above equation (5) with the welding voltage detection value vd [V] as an input. Then, the welding current control set value Irc is calculated by integrating the current setting change amount ΔIr, and the output is controlled so that the welding current detection value id is substantially equal to the welding current control set value Irc.
[0023]
FIG. 8 is a block diagram of the welding power source apparatus of the second embodiment. Hereinafter, each circuit block will be described with reference to FIG.
The output control circuit INV receives a commercial power source such as a three-phase 200 V input, performs output control such as inverter control and chopper control in accordance with a current error amplification signal Api described later, and outputs a welding current i. The direct current reactor DCL is a reactor corresponding to the internal / external inductance value Lio, and smoothes the output. The welding voltage detection circuit VD detects the welding voltage v and outputs a welding voltage detection signal vd. The welding current detection circuit ID detects the welding current i and outputs a welding current detection signal id.
[0024]
The output voltage setting circuit ER outputs an output voltage setting signal Er having a desired value. The inductance setting circuit LR outputs an inductance setting signal Lr corresponding to the appropriate inductance value Lm. The current setting change amount calculation circuit DIR receives the welding voltage detection signal vd, the output voltage setting signal Er, and the inductance setting signal Lr, calculates (Er−vd) / Lr, and generates a current setting change amount signal ΔIr. Output. The integration circuit IIR integrates the current setting change amount signal ΔIr and outputs a welding current control setting signal Irc. The current error amplification circuit API amplifies an error between the welding current control setting signal Irc and the welding current detection signal id and outputs a current error amplification signal Api. With the above operation, the welding power source apparatus forms the constant current source CC described above with reference to FIGS.
[0025]
[Embodiment 3]
The third embodiment of the present invention is an output control method capable of setting the slope S [V / A] of the external characteristic of the welding power source device to a desired value in the second embodiment described above. That is, in the third embodiment of the present invention, the output voltage set value Er [V], the inductance set value Lr [H], and the appropriate external characteristic slope set value Sr [V / A] are set in advance, and the welding voltage during welding is set. v and the welding current i are detected, and the welding voltage detection value vd [V] and the welding current detection value id [A] are input to calculate a current setting change amount ΔIr = (Er−vd−Sr · id) / Lr. The welding current control set value Irc is calculated by integrating the current setting change amount ΔIr, and the output is controlled so that the welding current detection value id becomes substantially equal to the welding current control set value Irc.
[0026]
FIG. 9A corresponds to FIG. 2 described above, and is an equivalent circuit diagram of a welding power supply device having a constant voltage characteristic having an appropriate inductance value Lm and an appropriate resistance value Rm. In the same figure, the following equation is established in the same manner as the above-described equation (1).
E = Rm · i + Lm · di / dt + v (6)
However, E [V] is an output voltage, Rm [Ω] is an appropriate resistance value, Lm [H] is an appropriate inductance value, i [A] is a welding current, and v [V] is a welding voltage.
In the above equation, the relationship between the welding voltage v and the welding current i when the current change di / dt = 0 is the external characteristic. Substituting di / dt = 0 into the above equation yields the following equation.
v = E−Rm · i
The above equation is represented in a graph as shown in FIG. In the figure, the horizontal axis represents the welding current i, and the vertical axis represents the welding voltage v. Since Rm ≧ 0, the graph is a straight line that descends to the right, and the slope of the straight line is Sm [V / A] = Rm [Ω]. Therefore, in the above equation (6), when Rm = Sm is substituted, the following equation is obtained.
E = Sm · i + Lm · di / dt + v
When the above equation is arranged, the following equation is obtained.
di / dt = (E−v−Sm · i) / Lm
Integrating both sides gives the following formula.
i = ∫ ((Ev-Sm · i) / Lm) · dt
Here, the welding current i is set to the welding current control set value Irc, the output voltage E is set to the output voltage set value Er, the appropriate external characteristic slope Sm is set to the external characteristic slope set value Sr, and the appropriate inductance value Lm is set to the inductance set value Lr. When each is replaced, the following formula is obtained.
Irc = ∫ ((Er−v−Sr · i) / Lr) · dt (7)
An equivalent circuit corresponding to the above equation is shown in FIG. In the figure, the welding voltage v and the welding current i are detected, and the welding current control set value Irc corresponding to the welding current i of the constant current source CC is controlled to be the calculated value of the above equation (7). Thereby, the change of the welding current i with respect to the fluctuation of the welding load becomes the same as that in FIG. Therefore, the above equation (7) is the basic equation for the control of the third embodiment.
[0027]
FIG. 9C is an equivalent circuit in the case where the internal / external inductance value is Rio and the internal / external resistance value obtained by combining the internal resistance and the external resistance by the welding cable is Rio as described above with reference to FIG. Indicates. In the same figure, the change of the welding current i with respect to the fluctuation of the welding load is the same with Lr = Lm and Sr = Sm in the above equation (7). In other words, even if the internal / external inductance value Lio and the internal / external resistance value Rio change, the control method of the third embodiment is not affected. Therefore, even if the internal inductance value and the internal resistance value change depending on the type of the welding power source device, and the external inductance value and the external resistance value change due to the length and routing of the welding cable, The inductance setting value Lr and the external characteristic inclination setting value Sr may always be set to the appropriate inductance value Lm and the appropriate external characteristic inclination Sm.
[0028]
In the third embodiment described above, the reason for setting the appropriate external characteristic inclination setting value Sm in addition to the appropriate inductance value Lm is as follows. That is, the appropriate external characteristic gradient Sm is about 0.02 to 0.05 [V / A] in carbon dioxide arc welding or MAG welding of steel, and 0.08 to 0.15 [V / A] in aluminum MIG welding. A]. Therefore, in order to obtain a stable welding state depending on the material of the welding wire, the welding method, etc., it is necessary to set the external characteristic inclination to an appropriate value.
[0029]
FIG. 11 is a block diagram of the welding power supply apparatus of the third embodiment described above. In the figure, the same circuit blocks as those in FIG. 8 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Hereinafter, a circuit block indicated by a dotted line different from FIG. 8 will be described with reference to FIG.
[0030]
The external characteristic inclination setting circuit SR outputs an external characteristic inclination setting signal Sr having a desired value. The second current setting change amount calculation circuit DIR2 receives the welding voltage detection signal vd, the welding current detection signal id, the output voltage setting signal Er, the inductance setting signal Lr, and the above-described external characteristic inclination setting signal Sr as (Er− vd−Sr · id) / Lr is calculated and a current setting change amount signal ΔIr is output.
[0031]
[Embodiment 4]
Embodiment 4 of the present invention relates to an output control method for a welding power source apparatus used for consumable electrode gas shield arc welding in which a short-circuit period and an arc period are repeated between a welding wire and a base material. The welding current control set value Irc described in 3 is replaced with a predetermined short-circuit initial current set value Isi only during a predetermined short-circuit initial time Tsi after the occurrence of a short circuit. is there. The reason why the welding current value during the short-circuit initial time Tsi is set to a small current value is as follows. That is, if the welding current value increases immediately after the occurrence of a short circuit, the short circuit state is released in a short time, and a micro short circuit that does not involve droplet transfer is likely to occur. As a result, many spatters occur and the bead appearance also deteriorates. If the welding current value immediately after the short-circuit is reduced, the occurrence of minute short-circuits can be reduced, resulting in less spatter and better bead appearance. Hereinafter, description will be given with reference to the drawings.
[0032]
FIG. 12 is a voltage / current waveform diagram of consumable electrode gas shielded arc welding accompanied by a short circuit. FIG. 12 (A) shows the time change of the welding voltage v, and FIG. 12 (B) shows the time change of the welding current i. Show. When a short circuit occurs at time t1, the welding voltage v becomes a low value of about several [V] as shown in FIG. Therefore, in Formula (5) of Embodiment 2 or Formula (7) of Embodiment 3 described above, Er−v> 0, so the welding current control set value Irc is as shown in FIG. To increase. As described above, if the welding current i increases immediately after the short circuit, a lot of micro short circuits occur, resulting in poor bead appearance. In order to suppress this, as shown in FIG. 4B, during a predetermined short-circuit initial time Tsi after the occurrence of a short-circuit, a short-circuit initial current Isi having a predetermined small current value is applied.
[0033]
FIG. 13 is a block diagram of the welding power supply apparatus of the fourth embodiment described above. This figure is obtained by adding short-circuit initial current control to the welding power source apparatus of the third embodiment described above with reference to FIG. In the figure, the same circuit blocks as those in FIG. 11 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Hereinafter, a circuit block indicated by a dotted line different from FIG. 11 will be described with reference to FIG.
[0034]
The short circuit determination circuit SD determines the short circuit state with the welding voltage v as an input, and outputs a short circuit determination signal Sd that becomes a high level. The short-circuit initial time timer circuit TSI outputs a short-circuit initial time signal Tsi that becomes High level for a predetermined time from the time when the short-circuit determination signal Sd changes to High level (short circuit). The short-circuit initial current setting circuit ISI outputs a predetermined short-circuit initial current setting signal Isi. The current setting switching circuit ISW outputs the short-circuit initial current setting signal Isi as the current setting switching signal Isw when the short-circuit initial time signal Tsi is High level, and the welding current control setting signal Irc when the Low-level initial time signal Tsi is Low level. Output as the switching signal Isw. The welding current i is controlled according to the current setting switching signal Isw.
[0035]
Although the case where the short-circuit initial current control is added to the third embodiment has been described above, the same applies to the case where it is added to the welding power source apparatus of the second embodiment described above with reference to FIG.
[0036]
【The invention's effect】
According to the output control method of the welding power source apparatus of the present invention, the appropriate inductance value Lm can be electronically formed without being affected by the internal / external inductance value Lio, so that the welding voltage and A change in the welding current becomes appropriate, and a stable welding state can be obtained.
Furthermore, in the third embodiment of the present invention, in addition to the above effects, the external characteristic inclination of the welding power source device can be set to an appropriate value according to various welding conditions, so that the welding state is further stabilized.
Furthermore, in Embodiment 4 of the present invention, an increase in welding current immediately after the occurrence of a short circuit can be suppressed, so that the occurrence of micro short circuits is reduced and the welding quality is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a conventional consumable electrode gas shield arc welding apparatus.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of FIG.
3 is a voltage / current waveform diagram of short-circuit transfer welding in the prior art.
FIG. 4 is a voltage / current waveform diagram of globule transition welding in the prior art.
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram for explaining prior art electronic reactor control.
FIG. 6 is a block diagram of a conventional electronic reactor control welding power source device.
FIG. 7 is an equivalent circuit diagram for explaining the first embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a block diagram of a welding power source apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an equivalent circuit diagram for explaining the third embodiment of the present invention;
FIG. 10 is an external characteristic diagram formed by the third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a block diagram of a welding power supply apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a voltage / current waveform diagram for explaining the fourth embodiment of the present invention;
FIG. 13 is a block diagram of a welding power source apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Welding wire
2 Base material
3 Arc
4 Welding torch
4a Feeding chip
AMP voltage error amplifier circuit
Amp Voltage error amplification signal
API Current error amplifier circuit
Api Current error amplification signal
CC constant current source
DCL DC reactor
DIR Current setting change amount calculation circuit
DIR2 second current setting change amount calculation circuit
E Constant voltage source, output voltage
Ec Control output voltage
Ecr Control output voltage setting signal
ED output voltage detection circuit
Ed Output voltage detection signal
ER output voltage setting circuit
Er output voltage setting signal
ERC Electronic reactor control circuit
i Welding current
ia arc current
ID welding current detection circuit
id Welding current detection signal
IIR integration circuit
INV output control circuit
Irc welding current control setting signal
is short circuit current
ISI short-circuit initial current setting circuit
Isi short-circuit initial current (setting signal)
ISW current setting switching circuit
Isw current setting switching signal
Li Internal inductance value
Lio external inductance value
Lm Proper inductance value
LR inductance setting circuit
Lr Inductance setting signal
PS welding power supply
Ri internal resistance
Rio internal and external resistance
Rm proper resistance
SD short-circuit detection circuit
Sd Short circuit detection signal
SR external characteristic inclination setting circuit
Sr External characteristic tilt setting signal
SUB subtraction circuit
Ta arc period
Ts Short-circuit period
TSI short circuit initial time timer circuit
Tsi Short circuit initial time (signal)
v Welding voltage
va arc voltage
VD welding voltage detection circuit
vd Welding voltage detection signal
vs Short-circuit voltage
WM wire feed motor
ΔIr Current setting change (signal)

Claims (4)

溶接電源装置の出力電圧設定値と溶接電圧の検出値との差に予め定めた係数を乗じた値に応じて溶接電流の変化量を算出して溶接電流を制御することを特徴とする溶接電源装置の出力制御方法。A welding power source characterized in that a welding current is controlled by calculating a change amount of the welding current according to a value obtained by multiplying a difference between an output voltage setting value of the welding power source device and a detected value of the welding voltage by a predetermined coefficient. Device output control method. 溶接電源装置の出力電圧を設定する出力電圧設定値Er[V]及び溶接電源装置の適正インダクタンス値を設定するインダクタンス設定値Lr[H]を予め設定し、
溶接中の溶接電圧及び溶接電流を検出し、前記溶接電圧検出値vd[V]を入力として電流設定変化量ΔIr=(Er−vd)/Lrを演算し、この電流設定変化量ΔIrを積分して溶接電流制御設定値を算出し、前記溶接電流検出値が前記溶接電流制御設定値と略等しくなるように出力を制御することを特徴とする溶接電源装置の出力制御方法。
An output voltage setting value Er [V] for setting the output voltage of the welding power supply device and an inductance setting value Lr [H] for setting an appropriate inductance value of the welding power supply device are set in advance.
The welding voltage and welding current during welding are detected, the current setting change amount ΔIr = (Er−vd) / Lr is calculated using the welding voltage detection value vd [V] as an input, and the current setting change amount ΔIr is integrated. A welding power control set value is calculated, and the output is controlled so that the welding current detection value is substantially equal to the welding current control set value.
溶接電源装置の出力電圧を設定する出力電圧設定値Er[V]及び溶接電源装置の適正インダクタンス値を設定するインダクタンス設定値Lr[H]及び溶接電源装置の外部特性の傾きを設定する外部特性傾き設定値Sr[V/A]を予め設定し、
溶接中の溶接電圧及び溶接電流を検出し、前記溶接電圧検出値vd[V]及び前記溶接電流検出値id[A]を入力として電流設定変化量ΔIr=(Er−vd−Sr・id)/Lrを演算し、この電流設定変化量ΔIrを積分して溶接電流制御設定値を算出し、前記溶接電流検出値が前記溶接電流制御設定値と略等しくなるように出力を制御することを特徴とする溶接電源装置の出力制御方法。
An output voltage setting value Er [V] for setting the output voltage of the welding power source, an inductance setting value Lr [H] for setting an appropriate inductance value of the welding power source, and an external characteristic slope for setting the slope of the external characteristic of the welding power source Preset the set value Sr [V / A]
The welding voltage and welding current during welding are detected, and the welding voltage detection value vd [V] and the welding current detection value id [A] are used as inputs, and the current setting change amount ΔIr = (Er−vd−Sr · id) / Lr is calculated, the current setting change amount ΔIr is integrated to calculate a welding current control set value, and the output is controlled so that the welding current detection value is substantially equal to the welding current control set value. Output control method for welding power supply.
溶接ワイヤと母材との間で短絡期間とアーク期間とを繰り返す消耗電極ガスシールドアーク溶接に使用される溶接電源装置の出力制御方法において、
溶接電流制御設定値が、短絡発生後の予め定めた短絡初期時間中のみ予め定めた小電流値の短絡初期電流設定値に置換されることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の溶接電源装置の出力制御方法。
In the output control method of the welding power source apparatus used for the consumable electrode gas shield arc welding that repeats the short circuit period and the arc period between the welding wire and the base material,
4. The welding according to claim 2, wherein the welding current control set value is replaced with a predetermined short-circuit initial current set value only during a predetermined short-circuit initial time after occurrence of a short-circuit. Power supply output control method.
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