JP3990151B2 - Arc start control method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正逆回転が可能なワイヤ送給モータによって、溶接ワイヤを母材へ前進送給及び後退送給してアークスタートさせる消耗電極アーク溶接のアークスタート制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ワイヤ送給モータを正回転させて溶接ワイヤを母材へ前進送給し、溶接ワイヤが母材に接触したことを判別するとワイヤ送給モータを逆回転させて溶接ワイヤを母材から後退送給し、同時に予め定めた小電流値の初期電流を通電し、上記の後退送給によって溶接ワイヤが母材から離れて初期アークが発生すると溶接ワイヤを再前進送給し、同時に定常の溶接電流を通電して、初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと移行させる消耗電極アーク溶接のアークスタート制御方法(一般的には、リトラクトアークスタート方法と呼ばれる)が従来から知られている。以下、この従来技術のアークスタート制御方法について、図面を参照して説明する。
【0003】
図1は、従来技術のアーク溶接装置の構成図である。以下、同図を参照して説明する。
溶接電源装置PSは、外部に設けられた溶接開始回路STから溶接開始信号Stが入力されると、アークを発生させるための溶接電圧Vw及び溶接電流Iwを出力すると共に、溶接ワイヤ1の送給を制御するための送給制御信号Fcをワイヤ送給モータWMへ出力する。溶接ワイヤ1は、ワイヤ送給モータWMと直結した送給ロール5によって、溶接トーチ4内を通って送給される。ワイヤ送給モータWMが正回転すると溶接ワイヤ1は母材2へ前進送給され、逆回転すると溶接ワイヤ1は母材2から離れる方向に後退送給される。上記の溶接電源装置PSから出力される溶接電圧Vwは、溶接トーチ4の先端に取り付けられたコンタクトチップ4aによって溶接ワイヤ1に給電される。溶接ワイヤ1と母材2との間が接触(短絡)状態又はアーク3発生状態にあるときは溶接電流Iwが通電する。他方、溶接ワイヤ1と母材2とが離れていてアーク3も発生していない無負荷状態のときは溶接電圧Vwは最大値の無負荷電圧となり、溶接電流Iwは通電しない。また、溶接ワイヤ1の先端と母材2との最短距離がワイヤ先端・母材間距離Lw[mm]となる。したがって、アーク3発生中のワイヤ先端・母材間距離Lwはアーク長と略等しくなる。
【0004】
図2は、上述した溶接装置の各信号のタイミングチャートであり、図3は溶接トーチの長さが0.3[m]と短い場合の溶接トーチ内の溶接ワイヤの送給状態を示す図である。同図(A)は溶接開始信号Stの時間変化を示し、同図(B)は送給制御信号Fcの時間変化を示し、同図(C)は溶接電圧Vwの時間変化を示し、同図(D)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(E)はワイヤ先端・母材間距離Lwの時間変化を示す。また、図3(F1)は時刻t2直前の、(F2)は時刻t3直前の、(F3)は時刻t4の、(F4)は時刻t5の各時刻における溶接ワイヤの送給状態を示す。以下、同図及び図3を参照して説明する。
【0005】
▲1▼ 時刻t1〜t2の期間(前進送給期間)
時刻t1において、同図(A)に示すように、溶接開始信号Stが入力(Highレベル)されると、同図(B)に示すように、送給制御信号Fcは正の値の初期送給速度設定値Fsiとなり、溶接ワイヤは母材へ初期送給速度で前進送給される。なお、送給制御信号Fcが正の値のときは前進送給となり、負の値のときは後退送給となる。また、時刻t1〜t4の期間中の溶接電源装置の外部特性は、後述する初期電流Isを通電するために定電流特性又は垂下特性に出力制御される。しかし、時刻t1〜t2の本期間中は、溶接ワイヤと母材との間は無負荷状態にあるために、同図(C)に示すように、溶接電圧Vwは無負荷電圧Vnlとなり、同図(D)に示すように、溶接電流Iwは通電しない。一方、同図(E)に示すように、ワイヤ先端・母材間距離Lwは、前進送給によって時間経過と共に次第に短くなる。
また、図3(F1)に示すように、この期間中は送給ロール5は正回転して溶接ワイヤ1は溶接トーチ4内に挿入されたライナ4b内を前進送給され、ワイヤ先端は次第に母材へと接近する。このときに、2つの送給ロール5の加圧点P1から溶接ワイヤ1に前進送給の推進力が働く。他方、コンタクトチップ4a内部の給電点P2から溶接ワイヤ1に安定した給電を行うために、給電点P2の接触抵抗は大きくなるように設計されている。このために、溶接ワイヤ1には加圧点P1で推進力が働き、給電点P2で抵抗力が働くことになり、加圧点P1と給電点P2との間(溶接トーチ長さに相当)で溶接ワイヤ1は左右に何回も曲がった状態(以下、溶接ワイヤの遊び分という)で前進送給されることになる。したがって、溶接トーチ長さに比例して、溶接ワイヤの遊び分は長くなる。
【0006】
▲2▼ 時刻t2〜t3の期間(後退送給期間)
時刻t2において、上記▲1▼項の前進送給によって溶接ワイヤが母材に接触して、同図(C)に示すように、溶接電圧Vwが予め定めた基準電圧値Vth[V]以下の短絡電圧値に変化すると、同図(B)に示すように、送給制御信号Fcは負の値の後退送給速度設定値Fsrとなり、溶接ワイヤは母材から後退送給速度で後退送給される。同時に、同図(D)に示すように、前述した定電流特性又は垂下特性によって予め定めた小電流値の初期電流Isが通電する。この初期電流Isの値は、数[A]〜数十[A]程度の小電流値に設定される。
一方、時刻t2において、ワイヤ送給モータは正回転(前進送給)から逆回転(後退送給)へと切り換えられるが、この正逆反転のための遅れ時間(以下、モータ反転遅れ時間という)の間は、溶接ワイヤは慣性によって前進送給が継続される。ただし、溶接ワイヤは既に母材と接触しているために、その接触状態を維持することになる。その後、図3(F2)に示すように、ワイヤ送給モータの逆回転によって溶接ワイヤ1には加圧点P1から後退送給のための推進力が働くが、給電点P2の接触抵抗のために、溶接ワイヤの遊び分が後退送給されて加圧点P1と給電点P2との間の溶接ワイヤの曲がりがなくなり略直線になるまでの遅れ時間(以下、遊び分送給遅れ時間という)の間は、ワイヤ先端は移動しない。したがって、時刻t2の後退送給への切り換え時点から、上記のモータ反転遅れ時間が経過し、さらに上記の遊び分送給遅れ時間が経過するまでの時刻t3までは、同図(E)に示すように、ワイヤ先端は移動しないために、ワイヤ先端・母材間距離Lwは0[mm]のままである。
【0007】
▲3▼ 時刻t3〜t4の期間(後退送給期間)
時刻t3直後において、上記▲2▼項の後退送給によって溶接ワイヤと母材とが離れると、上記の初期電流Isが通電する初期アーク3aが発生する。初期アーク3aが発生すると、同図(C)に示すように、溶接電圧Vwは上記の基準電圧値Vthを超えるアーク電圧値となる。この初期アーク発生時点の時刻t3から予め定めた遅延時間Tdが経過する時刻t4までの期間は、後退送給が継続されるので、同図(E)に示すように、初期アーク3aのアーク長(ワイヤ先端・母材間距離Lw)は次第に長くなる。上記の遅延時間Tdを設ける理由は、初期アーク3aの発生直後に次の▲4▼項で説明する再前進送給を開始すると、再び接触状態になるおそれがあるためである。ただし、再前進送給開始時にも、前述したモータ反転遅れ時間及び遊び分送給遅れ時間が発生するために、上記の遅延時間Tdをわざわざ設ける必要がない場合もある。
【0008】
▲4▼ 時刻t4〜t5の期間(再前進送給期間)
時刻t4において、上記の遅延時間Tdが経過すると、同図(B)に示すように、送給制御信号Fcは正の値の定常送給速度設定値Fsとなり、溶接ワイヤは定常送給速度で再前進送給される。同時に、溶接電源装置の外部特性は、予め定めた電圧設定値Vsに相当する定電圧特性に出力制御されるので、同図(C)に示すように、溶接電圧Vwはこの電圧設定値Vsに相当する電圧値となると共に、同図(D)に示すように、定常の溶接電流Icが通電する。
一方、図3(F3)に示すように、時刻t4においてワイヤ送給モータは逆回転(後退送給)から正回転(再前進送給)に切り換えられるが、前述したように、時刻t4からモータ反転遅れ時間が経過するまでの期間は、慣性によって溶接ワイヤ1の後退送給が継続されるために、同図(E)に示すように、アーク長(ワイヤ先端・母材間距離Lw)は長くなり続ける。さらに、その後、遊び分送給遅れ時間が経過するまでの時刻t5までの期間は、溶接ワイヤ1は再前進送給されるが、図3(F4)に示すように、溶接ワイヤ1の遊び分を送給するまではワイヤ先端は移動しない。しかし、同図(D)に示すように、この時点では初期電流Isよりも大きな値の定常の溶接電流Icが通電しているために、その通電による溶融によって、同図(E)に示すように、アーク長Lwは長くなり続けて、時刻t5において、最大アーク長Lp1[mm]に達する。すなわち、時刻t4〜t5の再前進送給時遅れ時間Ta1の間は、アーク長Lwは長くなり続けることになる。
【0009】
▲5▼ 時刻t5以降の期間(定常送給期間)
時刻t5において、前述した再前進送給時遅れ時間Ta1が経過すると、溶接ワイヤの送給速度は略定常送給速度になるので、同図(E)に示すように、収束時間Tb1の経過後に定常のアーク長Lc[mm]に収束し、定常のアーク3発生状態となる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
図2で前述したように、溶接トーチ長さが0.3[m]程度と短い場合の再前進送給時遅れ時間Ta1は、例えばモータ反転遅れ時間が10[ms]程度であり、遊び分送給遅れ時間が10[ms]程度であり、合計して20[ms]程度となる。この程度の再前進送給時遅れ時間Ta1であれば、アーク長のオーバーシュートは小さいために最大アーク長Lp1と定常アーク長Lcとの差は小さくなる。このために、アークスタート部のビード外観、溶け込み等の溶接品質は略良好な状態である。しかしながら、溶接トーチ長さが上述したように0.3[m]と短いものを使用することは作業性が悪いために希であり、1〜3[m]程度のものを使用することが通常である。このように、通常の長さの溶接トーチを使用した場合には、従来技術では以下のような問題が発生する。
【0011】
図4は、溶接トーチ長さが1[m]の場合の図2に対応するタイミングチャートである。同図(A)〜(E)の各信号は図2と同一であり、その動作も以下に説明すること以外は図2と同様である。溶接トーチ長さが0.3[m]から1[m]へと長くなると、遊び分送給遅れ時間が長くなる。したがって、同図(E)に示すように、再前進送給時遅れ時間Ta2が、図2のときのTa1よりもかなり長くなる。前述したように、この再前進送給時遅れ時間Ta2が長くなると、この期間中アーク長はどんどん長くなりオーバーシュートが大きくなるために、最大アーク長Lp2[mm]は定常アーク長Lc[mm]よりも非常に長くなる。また、再前進送給時遅れ時間Ta2が長くなると、略比例して収束時間Tb2も長くなるために、定常アーク長Lcよりもアーク長が長い期間が長く継続することになる。この結果、再前進送給時遅れ時間Ta2及び収束時間Tb2のオーバーシュート期間中のビード外観が悪くなり、溶け込みも変動して不良な溶接品質となることがある。1[m]よりもさらに溶接トーチ長さが長くなると、オーバーシュートはますます大きくなり、溶接品質もますます悪くなる。溶接トーチ長さが1[m]の場合には、モータ反転遅れ時間は10[ms]程度であり、遊び分送給遅れ時間は50[ms]程度へと長くなり、再前進送給時遅れ時間Ta2は60[ms]程度となる。したがって、再前進送給時遅れ時間は溶接トーチ長さが0.3[m]のときの3倍に長くなる。
【0012】
そこで、本発明では、溶接トーチ長さが長い場合でも、上述した再前進送給時遅れ時間によるアーク長のオーバーシュートに起因する溶接品質の悪化を防止することができるアークスタート制御方法を提供する。
【0013】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、図5〜6に示すように、
溶接電源装置に溶接開始信号Stが入力されると溶接ワイヤの母材への前進送給を開始すると共に上記溶接電源装置の出力を開始し、この前進送給によって溶接ワイヤが母材に接触すると溶接ワイヤの母材からの後退送給を開始すると共に小電流値の初期電流Isを通電し、この後退送給によって溶接ワイヤが母材から離れて初期アーク3aが発生した後に定常送給速度Fsで溶接ワイヤの再前進送給を開始すると共に定常の溶接電流Icを通電して上記初期アーク発生状態3aから定常のアーク発生状態へと移行させる消耗電極アーク溶接のアークスタート制御方法において、
上記再前進送給の開始時点から予め定めた初期高速送給時間Thの間は溶接ワイヤを上記定常送給速度Fsよりも速い初期高速送給速度Fshで前進送給し、それ以降は上記定常送給速度Fsで前進送給することを特徴とするアークスタート制御方法である。
【0014】
第2の発明は、図5〜6に示すように、
第1の発明に記載する初期高速送給時間Th又は初期高速送給速度Fsh又はそれら両方の値を、溶接トーチの長さに応じて適正値に設定することを特徴とするアークスタート制御方法である。
【0015】
第3の発明は、図7に示すように、
第1の発明に記載する初期高速送給時間Thの値を、後退送給の開始時点から初期アーク発生時点までの時間長さTrに応動して設定することを特徴とするアークスタート制御方法である。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態の例として、実施例1〜2について図面を参照して説明する。
[実施例1]
実施例1の発明は、溶接ワイヤの再前進送給の開始時点から予め定めた初期高速送給時間の間は溶接ワイヤを定常送給速度よりも速い初期高速送給速度で前進送給し、それ以降は定常送給速度で前進送給するアークスタート制御方法である。この初期高速送給時間又は初期高速送給速度又はそれら両方の値は、溶接トーチの長さに応じて適正値に設定される。実施例1の発明では、再送給開始時点から初期高速送給時間の間は、溶接ワイヤを定常送給速度よりも速い初期高速送給速度で送給することによって、遊び分送給遅れ時間を短くすることができ、その結果、再前進送給時遅れ時間を短くすることができる。このために、アーク長のオーバーシュートを小さくすることができ、最大アーク長と定常アーク長との差を小さくすることができるので、アークスタート部のビード外観、溶け込み等の溶接品質の悪化を防止することができる。以下、実施例1の発明について、図面を参照して説明する。
【0017】
図5は、実施例1の発明を実施するための溶接電源装置PSのブロック図である。以下、同図を参照して説明する。
出力制御回路INVは、商用電源(3相200[V]等)を入力として、後述する駆動信号Dvに従ってインバータ制御、サイリスタ制御等の出力制御を行い、溶接に適した溶接電圧Vw及び溶接電流Iwを出力する。
【0018】
電圧検出回路VDは、溶接電圧Vwを検出して、電圧検出信号Vdを出力する。短絡判別回路SDは、上記の電圧検出信号Vdが図2で前述したように予め定めた基準電圧値Vth以下であるときにはHighレベルとなる短絡判別信号Sdを出力する。遅延回路TDは、上記の短絡判別信号SdがHighレベル(短絡)からLowレベル(非短絡)に変化した時点から予め定めた所定時間だけHighレベルとなる遅延時間信号Tdを出力する。初期送給速度設定回路FSIは、予め定めた初期送給速度設定信号Fsiを出力する。論理否定回路NOTは、上記の短絡判別信号Sdを論理反転して切換信号Notを出力する。初期送給切換回路SIは、上記の切換信号NotがHighレベル(非短絡)からLowレベル(短絡)に変化するまではa側に接続されて上記の初期送給速度設定信号Fsiを送給速度制御設定信号Fscとして出力し、HighレベルからLowレベルへと変化した後はb側に切り換わり後述する後退送給切換回路出力信号Srを送給速度制御設定信号Fscとして出力する。後退送給速度設定回路FSRは、予め定めた後退送給速度設定信号Fsrを出力する。後退送給切換回路SRは、上記の遅延時間信号TdがHighレベルからLowレベルに変化するまではa側に接続されて上記の後退送給速度設定信号Fsrを後退送給切換回路出力信号Srとして出力し、HighレベルからLowレベルへと変化した後はb側に切り換わり後述する初期高速送給切換回路出力信号Shを後退送給切換回路出力信号Srとして出力する。初期高速送給速度設定回路FSHは、予め定めた初期高速送給速度設定信号Fshを出力する。定常送給速度設定回路FSは、予め定めた定常送給速度設定信号Fsを出力する。初期高速送給時間タイマ回路THは、上記の遅延時間信号TdがHighレベルからLowレベルに変化した時点から予め定めた所定時間だけHighレベルとなる初期高速送給時間信号Thを出力する。初期高速送給切換回路SHは、上記の初期高速送給時間信号ThがHighレベルからLowレベルに変化するまではa側に接続されて上記の初期高速送給速度設定信号Fshを初期高速送給切換回路出力信号Shとして出力し、HighレベルからLowレベルへと変化した後はb側に切り換わり上記の定常送給速度設定信号Fsを初期高速送給切換回路出力信号Shとして出力する。送給制御回路FCは、溶接開始信号StがHighレベル(開始)であるときは、上記の送給速度制御設定信号Fscに相当する速度で溶接ワイヤを送給するための送給制御信号Fcをワイヤ送給モータWMへ出力する。
【0019】
電圧設定回路VSは、予め定めた電圧設定信号Vsを出力する。初期電流設定回路ISIは、予め定めた初期電流設定信号Isiを出力する。電圧誤差増幅回路EVは、上記の電圧設定信号Vsと電圧検出信号Vdとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Evを出力する。この電圧誤差増幅回路EVによるフィードバック制御によって、溶接電源装置の外部特性は定常の溶接電流を通電するための定電圧特性となる。電流検出回路IDは、溶接電流Iwを検出して、電流検出信号Idを出力する。電流誤差増幅回路EIは、上記の初期電流設定信号Isiと電流検出信号Idとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Eiを出力する。この電流誤差増幅回路EIによるフィードバック制御によって、溶接電源装置の外部特性は初期電流を通電するための定電流特性又は垂下特性となる。外部特性切換回路SPは、上記の遅延時間信号TdがHighレベルからLowレベルに変化するまではa側に接続されて上記の電流誤差増幅信号Eiを誤差増幅信号Eaとして出力し、HighレベルからLowレベルに変化した後はb側に切り換わり電圧誤差増幅信号Evを誤差増幅信号Eaとして出力する。駆動回路DVは、上記の溶接開始信号StがHighレベル(開始)のときは上記の誤差増幅信号Eaに従って駆動信号Dvを出力し、Lowレベル(停止)のときは駆動信号Dvは出力しない。
【0020】
図6は、溶接トーチ長さが1[m]の場合の上述した溶接電源装置の各信号のタイミングチャートである。同図(A)は溶接開始信号Stの時間変化を示し、同図(B)は送給制御信号Fcの時間変化を示し、同図(C)は短絡判別信号Sdの時間変化を示し、同図(D)は遅延時間信号Tdの時間変化を示し、同図(E)は初期高速送給時間信号Thの時間変化を示し、同図(F)は溶接電圧Vwの時間変化を示し、同図(G)は溶接電流Iwの時間変化を示し、同図(H)はワイヤ先端・母材間距離Lwの時間変化を示し、同図(I1)〜(I5)は各時刻における溶接ワイヤの送給状態を示す。以下、同図を参照して説明する。
【0021】
▲1▼ 時刻t1〜t2の期間
時刻t1において、同図(A)に示すように、溶接開始信号Stが入力(Highレベル)されると、同図(B)に示すように、送給制御信号Fcは正の値の初期送給速度設定値Fsiとなり、同図(I1)に示すように、溶接ワイヤ1は母材2へ初期送給速度で前進送給される。この期間中は、同図(I1)に示すように、溶接ワイヤ1と母材2とは無負荷状態であるために、同図(F)に示すように、溶接電圧Vwは無負荷電圧Vnlとなり、同図(G)に示すように、初期電流Isは通電しない。一方、同図(H)に示すように、ワイヤ先端・母材間距離Lwは、前進送給によって時間経過と共に次第に短くなる。
【0022】
▲2▼ 時刻t2〜t3の期間
時刻t2において、同図(I2)に示すように、上記▲1▼項の前進送給によって溶接ワイヤ1と母材2とが接触すると、同図(F)に示すように、溶接電圧Vwは基準電圧値Vth以下の短絡電圧値になる。これに応動して、同図(C)に示すように、短絡判別信号SdがHighレベル(短絡)に変化すると、同図(B)に示すように、送給制御信号Fcは負の値の後退送給速度設定値Fsrとなり、溶接ワイヤは母材から後退送給速度で後退送給される。同時に、同図(G)に示すように、初期電流Isが通電する。また、この期間中は、前述したようにモータ反転遅れ時間及び遊び分送給遅れ時間のために、同図(H)に示すように、ワイヤ先端は移動せずワイヤ先端・母材間距離Lwは0[mm]のままである。
【0023】
▲3▼ 時刻t3〜t4の期間
時刻t3直後において、同図(I3)に示すように、上記▲2▼項の後退送給によって溶接ワイヤ1と母材2とが離れると、初期電流Isが通電する初期アーク3aが発生する。初期アーク3aが発生すると、同図(F)に示すように、溶接電圧Vwは基準電圧値Vthを超えるアーク電圧値となる。このために、同図(C)に示すように、短絡判別信号SdはLowレベル(非短絡)に変化する。しかし、この期間中は、初期アーク発生状態3aを維持したままで後退送給が継続する。したがって、同図(H)に示すように、この期間中のワイヤ先端・母材間距離Lwは、時間経過と共に次第に長くなる。
【0024】
▲4▼ 時刻t4〜t5の期間
時刻t4において、同図(D)に示すように、遅延時間信号TdがHighレベルからLowレベルに変化すると、同図(B)に示すように、予め定めた初期高速送給時間Thの間は送給制御信号Fcは正の値の初期高速送給速度設定値Fshとなり、溶接ワイヤは初期高速送給速度で再前進送給される。同時に、溶接電源装置の外部特性は、予め定めた電圧設定信号Vsに相当する定電圧特性に出力制御されるので、同図(F)に示すように、溶接電圧Vwはこの電圧設定信号Vsに相当する電圧値となり、同図(G)に示すように、定常の溶接電流Icが通電する。
一方、前述したように、この期間中はモータ反転遅れ時間及び遊び分送給遅れ時間によって、同図(H)に示すように、アーク長は長くなり続ける。しかし、定常送給速度よりも速い初期高速送給速度で送給するので、遊び分送給遅れ時間が短くなり、その結果、再前進送給時遅れ時間Ta3も短くなる。このために、アーク長のオーバーシュートも小さくなり、最大アーク長Lp3と定常アーク長Lcとの差も小さくなる。
【0025】
▲5▼ 時刻t5以降の期間
時刻t5において、初期高速送給時間Thが経過すると、同図(B)に示すように、送給制御信号Fcは正の値の定常送給速度設定値Fsに変化し、溶接ワイヤは定常送給速度で送給される。前述したようにオーバーシュートが小さく最大アーク長Lp3と定常アーク長Lcとの差が小さいので、同図(H)に示すように、収束時間Tb3も短くなり、短時間で円滑に定常のアーク長Lcに収束する。
【0026】
上述した初期高速送給時間Th又は初期高速送給速度Fsh又はそれら両方の値は、溶接トーチ長さによって再前進送給時遅れ時間Ta3が変化するので、その長さに応じて適正値に設定される。
【0027】
[実施例2]
実施例2の発明は、初期高速送給時間の値を、後退送給の開始時点から初期アーク発生時点までの時間長さに応動して設定するアークスタート制御方法である。すなわち、前述した図6において、時刻t2(後退送給開始時点)から時刻t3(初期アーク発生時点)までの後退送給時遅れ時間Trに応動して、初期高速送給時間Thを設定する。後退送給時遅れ時間Trは、図6(C)に示す短絡判別信号SdがHighレベル(短絡)にある時間長さとなり、容易に測定することができる。他方、再前進送給時遅れ時間Taは、再前進送給開始時点から最大アーク長となる時点までの時間であるために、測定が困難である。そこで、溶接トーチ長さに略比例して、後退送給時遅れ時間Tr及び再前進送給時遅れ時間Taが変化することを利用して、測定の容易な後退送給時遅れ時間Trによって再前進送給時遅れ時間Ta推定し、初期高速送給時間Thを設定するものである。このときに、溶接施工前に後退送給時遅れ時間Trを測定して、予め初期高速送給時間Thを設定する方法もある。また、後退送給時遅れ時間Trを自動測定して初期高速送給時間Thを自動設定する方法もある。以下、後者の場合である実施例2の発明について図面を参照して説明する。
【0028】
図7は、実施例2の発明を実施するため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5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5とは異なる点線で示す回路ブロックについて説明する。短絡時間計測回路CSは、短絡判別信号SdがHighレベル(短絡)である時間長さを計測して、短絡時間信号Csを出力する。実施例2の初期高速送給時間タイマ回路THは、遅延時間信号TdがHighレベルからLowレベルに変化した時点から上記の短絡時間信号Csによって定まる所定時間だけHighレベルとなる初期高速送給時間信号Thを出力する。
【0029】
[効果]
図8は、上述した実施例1〜2の発明の効果を示すためのアークスタート時におけるアーク長(ワイヤ先端・母材間距離Lw)の変化を示す図である。同図の横軸は後退送給開始時点からの経過時間を示し、縦軸はアーク長Lwを示す。同図において、点線は従来技術の場合であり、実線は本発明の場合を示す。また、溶接条件は、溶接トーチ長さ 1[m]、溶接ワイヤ アルミニウム合金A5183直径1.2[mm]、定常送給速度Fs=6[m/min](溶接電流Iw=100[A]相当)、初期高速送給速度Fsh=9[m/min]の場合である。
【0030】
経過時間0[s]の時点が図6の時刻t2に対応し、アーク長Lwが0[mm]でなくなる経過時間60[ms]時点が図6の時刻t3に対応する。従来技術では、アーク長Lwは大きくオーバーシュートして定常アーク長に収束するのに長い時間がかかるために、アークスタート部のビード外観、溶け込み等の溶接品質が不良になる。これに対して、本発明では、アーク長Lwのオーバーシュートが小さく短時間で収束するので、アークスタート部の溶接品質の悪化は生じない。
【0031】
【発明の効果】
本発明のアークスタート制御方法では、再前進送給開始時点から初期高速送給時間の間は定常送給速度よりも速い初期高速送給速度で送給することによって、溶接トーチ長さが長くなっても再前進送給時遅れ時間を短くすることができるので、アーク長のオーバーシュートを小さくすることができ、アークスタート部の溶接品質を常に良好にすることができる。
さらに、実施例2の発明では、測定が容易な後退送給時遅れ時間に応動して初期高速送給時間を設定するので、溶接トーチ長さに対応した適正値に設定することができる。その結果、アーク長のオーバーシュートを最も小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来溶接装置の構成図
【図2】従来溶接装置のタイミングチャート
【図3】従来溶接装置での溶接ワイヤの送給状態図
【図4】従来技術の解決課題を説明するためのタイミングチャート
【図5】実施例1の溶接電源装置のブロック図
【図6】実施例1の溶接電源装置のタイミングチャート
【図7】実施例2の溶接電源装置のブロック図
【図8】本発明の効果を示すアークスタート時のアーク長変化図
【符号の説明】
1 溶接ワイヤ
2 母材
3 アーク
3a 初期アーク
4 溶接トーチ
4a コンタクトチップ
4b ライナ
5 ワイヤ送給装置の送給ロール
CS 短絡時間計測回路
Cs 短絡時間信号
DV 駆動回路
Dv 駆動信号
Ea 誤差増幅信号
EI 電流誤差増幅回路
Ei 電流誤差増幅信号
EV 電圧誤差増幅回路
Ev 電圧誤差増幅信号
FC 送給制御回路
Fc 送給制御信号
FS 定常送給速度設定回路
Fs 定常送給速度設定(値/信号)
FSH 初期高速送給速度設定回路
Fsh 初期高速送給速度設定(値/信号)
FSI 初期送給速度設定回路
Fsi 初期送給速度設定(値/信号)
FSR 後退送給速度設定回路
Fsr 後退送給速度設定(値/信号)
Ic 定常の溶接電流
ID 電流検出回路
Id 電流検出信号
Is 初期電流
ISI 初期電流設定回路
Isi 初期電流設定信号
Iw 溶接電流
Lc 定常アーク長
Lp 最大アーク長
Lw ワイヤ先端・母材間距離/アーク長
NOT 論理否定回路
Not 切換信号
P1 加圧点
P2 給電点
PS 溶接電源装置
SD 短絡判別回路
Sd 短絡判別信号
SH 初期高速送給切換回路
Sh 初期高速送給切換回路出力信号
SI 初期送給切換回路
SP 外部特性切換回路
SR 後退送給切換回路
Sr 後退送給切換回路出力信号
ST 溶接開始回路
St 溶接開始信号
Ta 再前進送給時遅れ時間
Tb 収束時間
TD 遅延回路
Td 遅延時間(信号)
TH 初期高速送給時間タイマ回路
Th 初期高速送給時間(信号)
Tr 後退送給時遅れ時間
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
Vnl 無負荷電圧
VS 電圧設定回路
Vs 電圧設定(値/信号)
Vth 基準電圧値
Vw 溶接電圧
WM ワイヤ送給モータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an arc start control method of consumable electrode arc welding in which a welding wire is fed forward and backward to a base material to start an arc by a wire feeding motor capable of forward and reverse rotation.
[0002]
[Prior art]
The wire feed motor is rotated forward to feed the welding wire forward to the base material. When it is determined that the welding wire has come into contact with the base material, the wire feed motor is reversely rotated to feed the welding wire backward from the base material. At the same time, an initial current having a predetermined small current value is applied, and when the welding wire is separated from the base metal due to the backward feeding described above and an initial arc is generated, the welding wire is fed forward again, and a steady welding current is simultaneously generated. 2. Description of the Related Art Conventionally, an arc start control method of consumable electrode arc welding (generally called a retract arc start method) for energizing and shifting from an initial arc generation state to a steady arc generation state has been known. Hereinafter, this arc start control method of the prior art will be described with reference to the drawings.
[0003]
FIG. 1 is a block diagram of a conventional arc welding apparatus. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
When a welding start signal St is input from a welding start circuit ST provided outside, the welding power source device PS outputs a welding voltage Vw and a welding current Iw for generating an arc and feeds the welding wire 1. Is fed to the wire feed motor WM. The welding wire 1 is fed through the welding torch 4 by a feeding roll 5 directly connected to the wire feeding motor WM. When the wire feed motor WM rotates in the forward direction, the welding wire 1 is fed forward to the base material 2, and when it rotates in the reverse direction, the welding wire 1 is fed backward in a direction away from the base material 2. The welding voltage Vw output from the welding power source device PS is supplied to the welding wire 1 by a contact tip 4a attached to the tip of the welding torch 4. When the welding wire 1 and the base material 2 are in a contact (short circuit) state or an arc 3 generation state, the welding current Iw is energized. On the other hand, when the welding wire 1 and the base material 2 are separated from each other and the arc 3 is not generated, the welding voltage Vw becomes the maximum no-load voltage and the welding current Iw is not energized. Further, the shortest distance between the tip of the welding wire 1 and the base material 2 is the wire tip / base material distance Lw [mm]. Therefore, the distance Lw between the wire tip and the base material during generation of the arc 3 is substantially equal to the arc length.
[0004]
FIG. 2 is a timing chart of each signal of the above-described welding apparatus, and FIG. 3 is a diagram illustrating a feeding state of the welding wire in the welding torch when the length of the welding torch is as short as 0.3 [m]. is there. FIG. 4A shows the time change of the welding start signal St, FIG. 4B shows the time change of the feed control signal Fc, FIG. 4C shows the time change of the welding voltage Vw, and FIG. (D) shows the time change of the welding current Iw, and FIG. (E) shows the time change of the wire tip / base material distance Lw. 3 (F1) shows the welding wire feeding state immediately before time t2, (F2) just before time t3, (F3) at time t4, and (F4) at each time of time t5. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
[0005]
(1) Period from time t1 to t2 (forward feed period)
At time t1, when the welding start signal St is input (High level) as shown in FIG. 9A, the feed control signal Fc is sent as a positive initial value as shown in FIG. The feed speed is set to Fsi, and the welding wire is fed forward to the base material at the initial feed speed. When the feed control signal Fc is a positive value, forward feeding is performed, and when the feed control signal Fc is negative, backward feeding is performed. Further, the external characteristics of the welding power source apparatus during the period from the time t1 to the time t4 are output-controlled to a constant current characteristic or a drooping characteristic in order to pass an initial current Is described later. However, during this period from time t1 to time t2, since the welding wire and the base metal are in an unloaded state, the welding voltage Vw becomes the no-load voltage Vnl as shown in FIG. As shown in FIG. (D), the welding current Iw is not energized. On the other hand, as shown in FIG. 5E, the wire tip / base material distance Lw gradually decreases with time due to forward feeding.
Further, as shown in FIG. 3 (F1), during this period, the feed roll 5 is rotated forward, and the welding wire 1 is fed forward through the liner 4b inserted into the welding torch 4, and the wire tip gradually increases. Approach the base material. At this time, the forward feeding propulsion force acts on the welding wire 1 from the pressure point P1 of the two feeding rolls 5. On the other hand, in order to stably supply power to the welding wire 1 from the power supply point P2 inside the contact tip 4a, the contact resistance of the power supply point P2 is designed to be large. For this reason, a propulsive force is applied to the welding wire 1 at the pressurizing point P1, and a resistance force is applied at the power supply point P2, and between the pressurizing point P1 and the power supply point P2 (corresponding to the welding torch length) Thus, the welding wire 1 is fed forward in a state where it is bent a number of times to the left and right (hereinafter referred to as the play of the welding wire). Therefore, the play of the welding wire becomes longer in proportion to the length of the welding torch.
[0006]
(2) Period from time t2 to t3 (reverse feed period)
At time t2, the welding wire comes into contact with the base metal by the forward feeding in the item (1), and the welding voltage Vw is equal to or lower than a predetermined reference voltage value Vth [V] as shown in FIG. When the short circuit voltage value is changed, the feed control signal Fc becomes a negative value of the reverse feed speed setting value Fsr as shown in FIG. 5B, and the welding wire is fed backward from the base material at the reverse feed speed. Is done. At the same time, as shown in FIG. 4D, the initial current Is having a small current value determined in advance by the constant current characteristic or the drooping characteristic is energized. The value of the initial current Is is set to a small current value of about several [A] to several tens [A].
On the other hand, at time t2, the wire feed motor is switched from forward rotation (forward feed) to reverse rotation (reverse feed), and this delay time for forward and reverse inversion (hereinafter referred to as motor inversion delay time). During this time, the welding wire is continuously fed forward by inertia. However, since the welding wire is already in contact with the base material, the contact state is maintained. Thereafter, as shown in FIG. 3 (F2), the reverse force of the wire feeding motor causes the welding wire 1 to have a driving force for backward feeding from the pressurizing point P1, but because of the contact resistance of the feeding point P2. In addition, a delay time until the play portion of the welding wire is fed backward and the welding wire is not bent between the pressurizing point P1 and the feeding point P2 and becomes a substantially straight line (hereinafter referred to as a play portion feed delay time). During this period, the wire tip does not move. Therefore, from the point of time when switching to reverse feed at time t2, the motor reverse delay time elapses until time t3 until the play feed delay time elapses, as shown in FIG. Thus, since the wire tip does not move, the wire tip / base material distance Lw remains 0 [mm].
[0007]
(3) Period from time t3 to t4 (reverse feed period)
Immediately after time t3, when the welding wire and the base material are separated by the backward feeding of the item (2), an initial arc 3a in which the initial current Is is energized is generated. When the initial arc 3a is generated, the welding voltage Vw becomes an arc voltage value exceeding the reference voltage value Vth as shown in FIG. During the period from the time t3 when the initial arc is generated to the time t4 when the predetermined delay time Td elapses, the reverse feed is continued, so that the arc length of the initial arc 3a is shown in FIG. (Distance Lw between wire tip and base material) becomes gradually longer. The reason for providing the delay time Td is that if the re-forward feed described in the next item (4) is started immediately after the initial arc 3a is generated, the contact state may be brought into contact again. However, since the motor reversal delay time and the idle feed delay time described above occur at the start of re-forward feeding, there is a case where the delay time Td need not be provided.
[0008]
(4) Period from time t4 to t5 (re-forward feed period)
When the delay time Td elapses at time t4, the feed control signal Fc becomes a positive steady feed speed set value Fs as shown in FIG. 5B, and the welding wire is at a steady feed speed. Re-forwarded. At the same time, the external characteristic of the welding power source is output controlled to a constant voltage characteristic corresponding to a predetermined voltage setting value Vs, so that the welding voltage Vw is equal to this voltage setting value Vs as shown in FIG. While becoming a corresponding voltage value, as shown in FIG.
On the other hand, as shown in FIG. 3 (F3), at time t4, the wire feed motor is switched from reverse rotation (reverse feed) to forward rotation (re-forward feed). During the period until the reversal delay time elapses, the backward feeding of the welding wire 1 is continued due to the inertia, so that the arc length (the distance Lw between the wire tip and the base material) is as shown in FIG. Keeps getting longer. Further, after that, during the period until the time t5 until the play part feeding delay time elapses, the welding wire 1 is fed forward again, but as shown in FIG. 3 (F4), the play part of the welding wire 1 is fed. Until the wire is fed, the wire tip does not move. However, as shown in FIG. 4D, since a steady welding current Ic having a value larger than the initial current Is is energized at this time, as shown in FIG. In addition, the arc length Lw continues to increase and reaches the maximum arc length Lp1 [mm] at time t5. That is, the arc length Lw continues to increase during the re-forward feed delay time Ta1 from time t4 to time t5.
[0009]
(5) Period after time t5 (steady feeding period)
At time t5, when the above-described delay time Ta1 at the time of re-advance feeding has elapsed, the feeding speed of the welding wire becomes a substantially steady feeding speed. Therefore, as shown in FIG. It converges to the steady arc length Lc [mm] and enters a steady arc 3 generation state.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
As described above with reference to FIG. 2, when the welding torch length is as short as about 0.3 [m], the re-forward feed delay time Ta1 is, for example, about 10 [ms] for the motor reversal delay time. The feeding delay time is about 10 [ms], and the total is about 20 [ms]. If the re-forward feed delay time Ta1 is about this level, since the arc length overshoot is small, the difference between the maximum arc length Lp1 and the steady arc length Lc is small. For this reason, the welding quality such as the bead appearance and penetration of the arc start portion is substantially good. However, it is rare to use a welding torch length as short as 0.3 [m] as described above because workability is poor, and it is normal to use a welding torch length of about 1 to 3 [m]. It is. As described above, when a welding torch having a normal length is used, the following problems occur in the related art.
[0011]
FIG. 4 is a timing chart corresponding to FIG. 2 when the welding torch length is 1 [m]. The signals in FIGS. 9A to 9E are the same as those in FIG. 2, and their operations are the same as those in FIG. 2 except for the following description. When the welding torch length increases from 0.3 [m] to 1 [m], the play feed delay time becomes longer. Therefore, as shown in FIG. 2E, the re-forward feed delay time Ta2 is considerably longer than Ta1 in FIG. As described above, when the re-forward feed time delay time Ta2 becomes longer, the arc length becomes longer and the overshoot becomes larger during this period, so the maximum arc length Lp2 [mm] is the steady arc length Lc [mm]. Will be much longer than. Further, when the re-forward feed time delay time Ta2 is increased, the convergence time Tb2 is also increased in proportion to the length of time, so that the period in which the arc length is longer than the steady arc length Lc continues for a long time. As a result, the bead appearance during the overshoot period of the re-forward feed time delay time Ta2 and the convergence time Tb2 may deteriorate, and the penetration may fluctuate, resulting in poor welding quality. If the welding torch length becomes longer than 1 [m], the overshoot becomes larger and the welding quality becomes worse. When the welding torch length is 1 [m], the motor reverse delay time is about 10 [ms], the idle feed delay time is increased to about 50 [ms], and the re-forward feed delay The time Ta2 is about 60 [ms]. Therefore, the delay time at the time of re-forward feeding becomes three times longer than when the welding torch length is 0.3 [m].
[0012]
Therefore, the present invention provides an arc start control method capable of preventing deterioration in welding quality due to the overshoot of the arc length due to the above-described delay time during re-forward feeding even when the welding torch length is long. .
[0013]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIGS.
When the welding start signal St is input to the welding power source device, the feed forward of the welding wire to the base material is started and the output of the welding power source device is started. When the welding wire comes into contact with the base material by the forward feed, The reverse feed from the base material of the welding wire is started and the initial current Is having a small current value is supplied. After the reverse feed, the welding wire is separated from the base material and the initial arc 3a is generated, and then the steady feed speed Fs. In the arc start control method of consumable electrode arc welding in which re-advance feeding of the welding wire is started and a steady welding current Ic is applied to shift from the initial arc generation state 3a to the steady arc generation state.
The welding wire is fed forward at an initial high-speed feed speed Fsh that is faster than the steady-state feed speed Fs during a predetermined initial high-speed feed time Th from the start time of the re-forward feed, and thereafter the steady-state feed speed Fsh. The arc start control method is characterized in that forward feeding is performed at a feeding speed Fs.
[0014]
As shown in FIGS.
An arc start control method characterized in that the initial high-speed feeding time Th and / or the initial high-speed feeding speed Fsh described in the first invention are set to appropriate values according to the length of the welding torch. is there.
[0015]
As shown in FIG.
In the arc start control method, the value of the initial high-speed feed time Th described in the first invention is set in response to the time length Tr from the start of reverse feed to the initial arc occurrence time. is there.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, Examples 1 and 2 will be described with reference to the drawings as examples of embodiments of the present invention.
[Example 1]
In the invention of Example 1, the welding wire is fed forward at an initial high-speed feeding speed that is faster than the steady-state feeding speed during a predetermined initial high-speed feeding time from the start of re-advance feeding of the welding wire. After that, the arc start control method performs forward feeding at a steady feeding speed. The initial high speed feeding time and / or the initial high speed feeding speed are set to appropriate values according to the length of the welding torch. In the invention of Example 1, during the initial high-speed feeding time from the start of retransmission feeding, the play wire feeding delay time is reduced by feeding the welding wire at an initial high-speed feeding speed that is faster than the steady feeding speed. As a result, the delay time at the time of re-forward feeding can be shortened. For this reason, the arc length overshoot can be reduced, and the difference between the maximum arc length and the steady arc length can be reduced, thereby preventing deterioration of the welding quality such as the bead appearance and penetration of the arc start part. can do. Hereinafter, the invention of Example 1 will be described with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 5 is a block diagram of a welding power source apparatus PS for carrying out the invention of the first embodiment. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
The output control circuit INV receives a commercial power supply (three-phase 200 [V], etc.) as input and performs output control such as inverter control and thyristor control according to a drive signal Dv described later, and a welding voltage Vw and welding current Iw suitable for welding. Is output.
[0018]
The voltage detection circuit VD detects the welding voltage Vw and outputs a voltage detection signal Vd. The short circuit determination circuit SD outputs a short circuit determination signal Sd that is at a high level when the voltage detection signal Vd is equal to or lower than the predetermined reference voltage value Vth as described above with reference to FIG. The delay circuit TD outputs a delay time signal Td that becomes High level for a predetermined time from the time when the short circuit determination signal Sd changes from High level (short circuit) to Low level (non-short circuit). The initial feed speed setting circuit FSI outputs a predetermined initial feed speed setting signal Fsi. The logic NOT circuit NOT logically inverts the short circuit determination signal Sd and outputs a switching signal Not. The initial feeding switching circuit SI is connected to the a side until the switching signal Not changes from the High level (non-short circuit) to the Low level (short circuit), and the initial feeding speed setting signal Fsi is fed. The control setting signal Fsc is output. After changing from the High level to the Low level, the control signal is switched to the b side, and a reverse feed switching circuit output signal Sr described later is output as the feed speed control setting signal Fsc. The reverse feed speed setting circuit FSR outputs a predetermined reverse feed speed setting signal Fsr. The reverse feed switching circuit SR is connected to the a side until the delay time signal Td changes from the High level to the Low level, and the reverse feed speed setting signal Fsr is used as the reverse feed switching circuit output signal Sr. After the output is changed from the High level to the Low level, the signal is switched to the b side, and an initial high-speed feed switching circuit output signal Sh described later is output as the reverse feed switching circuit output signal Sr. The initial high speed feed speed setting circuit FSH outputs a predetermined initial high speed feed speed setting signal Fsh. The steady feeding speed setting circuit FS outputs a predetermined steady feeding speed setting signal Fs. The initial high-speed feed time timer circuit TH outputs an initial high-speed feed time signal Th that becomes High level for a predetermined time from the time when the delay time signal Td changes from High level to Low level. The initial high-speed feed switching circuit SH is connected to the a side until the initial high-speed feed time signal Th changes from the High level to the Low level, and the initial high-speed feed speed setting signal Fsh is supplied to the initial high-speed feed switching circuit SH. It outputs as the switching circuit output signal Sh, and after changing from the High level to the Low level, switches to the b side and outputs the above-mentioned steady feeding speed setting signal Fs as the initial high speed feeding switching circuit output signal Sh. When the welding start signal St is at a high level (start), the feed control circuit FC sends a feed control signal Fc for feeding the welding wire at a speed corresponding to the feed speed control setting signal Fsc. Output to the wire feed motor WM.
[0019]
The voltage setting circuit VS outputs a predetermined voltage setting signal Vs. The initial current setting circuit ISI outputs a predetermined initial current setting signal Isi. The voltage error amplification circuit EV amplifies an error between the voltage setting signal Vs and the voltage detection signal Vd and outputs a voltage error amplification signal Ev. By the feedback control by this voltage error amplifier circuit EV, the external characteristic of the welding power source device becomes a constant voltage characteristic for supplying a steady welding current. The current detection circuit ID detects the welding current Iw and outputs a current detection signal Id. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the initial current setting signal Isi and the current detection signal Id and outputs a current error amplification signal Ei. By the feedback control by the current error amplifier circuit EI, the external characteristic of the welding power source device becomes a constant current characteristic or a drooping characteristic for supplying an initial current. The external characteristic switching circuit SP is connected to the a side until the delay time signal Td changes from the High level to the Low level, and outputs the current error amplification signal Ei as the error amplification signal Ea, and from the High level to the Low level. After changing to the level, the voltage is switched to the b side and the voltage error amplified signal Ev is output as the error amplified signal Ea. The drive circuit DV outputs the drive signal Dv according to the error amplification signal Ea when the welding start signal St is at a high level (start), and does not output the drive signal Dv when it is at a low level (stop).
[0020]
FIG. 6 is a timing chart of each signal of the above-described welding power source apparatus when the welding torch length is 1 [m]. (A) shows the time change of the welding start signal St, (B) shows the time change of the feed control signal Fc, (C) shows the time change of the short circuit determination signal Sd, Fig. (D) shows the time change of the delay time signal Td, Fig. (E) shows the time change of the initial high-speed feed time signal Th, and Fig. (F) shows the time change of the welding voltage Vw. Fig. (G) shows the time change of the welding current Iw, Fig. (H) shows the time change of the wire tip / base material distance Lw, and Fig. (I1) to (I5) show the welding wire at each time. Indicates the feeding state. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
[0021]
(1) Period from time t1 to t2
At time t1, when the welding start signal St is input (High level) as shown in FIG. 9A, the feed control signal Fc is sent as a positive initial value as shown in FIG. The feed speed set value Fsi is obtained, and the welding wire 1 is fed forward to the base material 2 at the initial feed speed as shown in FIG. During this period, since the welding wire 1 and the base material 2 are in an unloaded state as shown in FIG. 11 (I1), the welding voltage Vw is the no-load voltage Vnl as shown in FIG. Thus, as shown in FIG. 5G, the initial current Is is not energized. On the other hand, as shown in FIG. 5H, the wire tip / base material distance Lw gradually decreases with time due to forward feeding.
[0022]
(2) Period from time t2 to t3
At time t2, when the welding wire 1 and the base material 2 come into contact with each other by the forward feeding of the item (1) as shown in FIG. 12 (I2), the welding voltage Vw is as shown in FIG. The short-circuit voltage value is equal to or less than the reference voltage value Vth. In response to this, when the short circuit determination signal Sd changes to a high level (short circuit) as shown in FIG. 10C, the feed control signal Fc has a negative value as shown in FIG. The reverse feed speed set value Fsr is set, and the welding wire is fed backward from the base material at the reverse feed speed. At the same time, the initial current Is is energized as shown in FIG. Also, during this period, the wire tip does not move and the wire tip-base metal distance Lw as shown in FIG. Remains 0 [mm].
[0023]
(3) Period from time t3 to t4
Immediately after time t3, as shown in FIG. 11 (I3), when the welding wire 1 and the base material 2 are separated by the backward feeding of the item (2), an initial arc 3a in which the initial current Is is energized is generated. When the initial arc 3a is generated, the welding voltage Vw becomes an arc voltage value exceeding the reference voltage value Vth as shown in FIG. For this reason, as shown in FIG. 5C, the short circuit determination signal Sd changes to the low level (non-short circuit). However, during this period, the reverse feed continues while maintaining the initial arc generation state 3a. Therefore, as shown in FIG. 5H, the wire tip / base material distance Lw during this period gradually increases with time.
[0024]
(4) Period from time t4 to t5
At time t4, when the delay time signal Td changes from the High level to the Low level as shown in FIG. 4D, during the predetermined initial high-speed feed time Th, as shown in FIG. The feed control signal Fc becomes a positive initial high-speed feed speed setting value Fsh, and the welding wire is fed forward again at the initial high-speed feed speed. At the same time, the external characteristic of the welding power source is output controlled to a constant voltage characteristic corresponding to a predetermined voltage setting signal Vs, so that the welding voltage Vw is equal to this voltage setting signal Vs as shown in FIG. A corresponding voltage value is obtained, and a steady welding current Ic is applied as shown in FIG.
On the other hand, as described above, during this period, the arc length continues to become longer due to the motor reversal delay time and the play feed delay time, as shown in FIG. However, since feeding is performed at an initial high-speed feeding speed that is faster than the steady feeding speed, the idle feeding delay time is shortened, and as a result, the re-forward feeding delay time Ta3 is also shortened. For this reason, the arc length overshoot is also reduced, and the difference between the maximum arc length Lp3 and the steady arc length Lc is also reduced.
[0025]
(5) Period after time t5
When the initial high-speed feed time Th elapses at time t5, the feed control signal Fc changes to a positive steady feed speed set value Fs as shown in FIG. It is fed at the feeding speed. As described above, since the overshoot is small and the difference between the maximum arc length Lp3 and the steady arc length Lc is small, the convergence time Tb3 is also shortened as shown in FIG. It converges to Lc.
[0026]
The initial high-speed feed time Th or the initial high-speed feed speed Fsh or both values are set to appropriate values according to the length of the re-forward feed time delay time Ta3 depending on the welding torch length. Is done.
[0027]
[Example 2]
The invention of Embodiment 2 is an arc start control method in which the initial high-speed feed time value is set in response to the length of time from the start of reverse feed to the initial arc occurrence time. That is, in FIG. 6 described above, the initial high-speed feeding time Th is set in response to the backward feeding delay time Tr from the time t2 (reverse feed start time) to the time t3 (initial arc occurrence time). The backward feeding time delay time Tr is a time length during which the short circuit determination signal Sd shown in FIG. 6C is at a high level (short circuit), and can be easily measured. On the other hand, the re-forward feed time delay time Ta is a time from the start of the re-forward feed to the time when the maximum arc length is reached, and is difficult to measure. Therefore, by using the fact that the reverse feed delay time Tr and the re-forward feed delay time Ta change substantially in proportion to the welding torch length, the refeed feed delay time Tr is easily measured. The forward feed delay time Ta is estimated, and the initial high-speed feed time Th is set. At this time, there is also a method in which the initial high-speed feeding time Th is set in advance by measuring the backward feeding delay time Tr before welding. There is also a method of automatically setting the initial high-speed feeding time Th by automatically measuring the backward feeding delay time Tr. The invention of the second embodiment, which is the latter case, will be described below with reference to the drawings.
[0028]
FIG. 7 is a block diagram of a welding power source apparatus for carrying out the invention of the second embodiment. In this figure, the same circuit blocks as those in FIG. 5 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. Hereinafter, a circuit block indicated by a dotted line different from FIG. 5 will be described. The short circuit time measurement circuit CS measures the length of time that the short circuit determination signal Sd is at a high level (short circuit), and outputs a short circuit time signal Cs. The initial high-speed feed time timer circuit TH according to the second embodiment has an initial high-speed feed time signal that is at a high level for a predetermined time determined by the short-circuit time signal Cs after the delay time signal Td changes from a high level to a low level. Th is output.
[0029]
[effect]
FIG. 8 is a diagram showing a change in the arc length (the distance Lw between the wire tip and the base material) at the time of the arc start to show the effects of the inventions of the first and second embodiments. The horizontal axis in the figure shows the elapsed time from the start of reverse feed, and the vertical axis shows the arc length Lw. In the figure, the dotted line indicates the case of the prior art, and the solid line indicates the case of the present invention. Further, the welding conditions were a welding torch length of 1 [m], a welding wire aluminum alloy A5183 diameter of 1.2 [mm], a steady feed speed Fs = 6 [m / min] (welding current Iw = 100 [A] equivalent) ), Initial high-speed feed speed Fsh = 9 [m / min].
[0030]
The time point of the elapsed time 0 [s] corresponds to time t2 in FIG. 6, and the time point 60 [ms] at which the arc length Lw is not 0 [mm] corresponds to time t3 in FIG. In the prior art, the arc length Lw greatly overshoots and takes a long time to converge to the steady arc length, resulting in poor weld quality such as bead appearance and penetration at the arc start portion. On the other hand, in the present invention, since the overshoot of the arc length Lw is small and converges in a short time, the welding quality of the arc start portion does not deteriorate.
[0031]
【The invention's effect】
In the arc start control method of the present invention, the welding torch length is increased by feeding at an initial high speed feed speed that is faster than the steady feed speed during the initial high speed feed time from the re-forward feed start time. However, since the delay time at the time of re-forward feeding can be shortened, the overshoot of the arc length can be reduced, and the welding quality of the arc start portion can always be improved.
Furthermore, in the invention of the second embodiment, the initial high-speed feeding time is set in response to the backward feeding delay time that is easy to measure, so that it can be set to an appropriate value corresponding to the welding torch length. As a result, the arc length overshoot can be minimized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional welding apparatus.
FIG. 2 is a timing chart of a conventional welding apparatus.
FIG. 3 is a feeding state diagram of a welding wire in a conventional welding apparatus.
FIG. 4 is a timing chart for explaining a problem to be solved in the prior art.
FIG. 5 is a block diagram of a welding power source apparatus according to the first embodiment.
FIG. 6 is a timing chart of the welding power source device according to the first embodiment.
FIG. 7 is a block diagram of a welding power source apparatus according to a second embodiment.
FIG. 8 is an arc length change chart at the time of arc start showing the effect of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Welding wire
2 Base material
3 Arc
3a initial arc
4 Welding torch
4a Contact chip
4b liner
5 Feeding roll of wire feeder
CS short circuit time measurement circuit
Cs Short circuit time signal
DV drive circuit
Dv drive signal
Ea Error amplification signal
EI current error amplifier circuit
Ei Current error amplification signal
EV voltage error amplifier circuit
Ev Voltage error amplification signal
FC feed control circuit
Fc feed control signal
FS steady feed speed setting circuit
Fs Constant feed speed setting (value / signal)
FSH initial high-speed feed speed setting circuit
Fsh Initial high-speed feed speed setting (value / signal)
FSI initial feed speed setting circuit
Fsi Initial feed speed setting (value / signal)
FSR reverse feed speed setting circuit
Fsr Reverse feed speed setting (value / signal)
Ic Steady welding current
ID current detection circuit
Id Current detection signal
Is Initial current
ISI initial current setting circuit
Isi initial current setting signal
Iw welding current
Lc Steady arc length
Lp Maximum arc length
Lw Distance between wire tip and base metal / arc length
NOT logic negation circuit
Not switching signal
P1 Pressurization point
P2 feeding point
PS welding power supply
SD short-circuit detection circuit
Sd Short circuit detection signal
SH initial high-speed feed switching circuit
Sh Initial high-speed feed switching circuit output signal
SI initial feed switching circuit
SP external characteristic switching circuit
SR Reverse feed switching circuit
Sr Reverse feed switching circuit output signal
ST Welding start circuit
St welding start signal
Ta Delay time for re-forward feeding
Tb convergence time
TD delay circuit
Td delay time (signal)
TH initial high-speed feed time timer circuit
Th Initial high-speed feed time (signal)
Tr Delay time during reverse feed
VD voltage detection circuit
Vd Voltage detection signal
Vnl No-load voltage
VS voltage setting circuit
Vs Voltage setting (value / signal)
Vth reference voltage value
Vw welding voltage
WM wire feed motor

Claims (3)

溶接電源装置に溶接開始信号が入力されると溶接ワイヤの母材への前進送給を開始すると共に前記溶接電源装置の出力を開始し、この前進送給によって溶接ワイヤが母材に接触すると溶接ワイヤの母材からの後退送給を開始すると共に小電流値の初期電流を通電し、この後退送給によって溶接ワイヤが母材から離れて初期アークが発生した後に定常送給速度で溶接ワイヤの再前進送給を開始すると共に定常の溶接電流を通電して前記初期アーク発生状態から定常のアーク発生状態へと移行させる消耗電極アーク溶接のアークスタート制御方法において、
前記再前進送給の開始時点から予め定めた初期高速送給時間の間は溶接ワイヤを前記定常送給速度よりも速い初期高速送給速度で前進送給し、それ以降は前記定常送給速度で前進送給することを特徴とするアークスタート制御方法。
When a welding start signal is input to the welding power source device, the welding wire starts to feed forward to the base material and starts to output the welding power source device. When the welding wire comes into contact with the base material by this forward feeding, welding is started. The reverse feed from the base metal of the wire is started, and an initial current of a small current value is applied. In the arc start control method of consumable electrode arc welding that starts re-forward feeding and energizes a steady welding current to shift from the initial arc generation state to the steady arc generation state,
The welding wire is fed forward at an initial high-speed feed speed that is faster than the steady-state feed speed during a predetermined initial high-speed feed time from the start point of the re-forward feed, and thereafter the steady-feed speed. An arc start control method characterized by feeding forward with the
請求項1に記載する初期高速送給時間又は初期高速送給速度又はそれら両方の値を、溶接トーチの長さに応じて適正値に設定することを特徴とするアークスタート制御方法。An arc start control method characterized in that the initial high-speed feeding time and / or initial high-speed feeding speed according to claim 1 are set to appropriate values according to the length of the welding torch. 請求項1に記載する初期高速送給時間の値を、後退送給の開始時点から初期アーク発生時点までの時間長さに応動して設定することを特徴とするアークスタート制御方法。An arc start control method characterized in that the initial high-speed feed time value according to claim 1 is set in response to a time length from the start of reverse feed to the initial arc occurrence time.
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