JP4080666B2 - Multi-electrode pulse arc welding control method and welding apparatus - Google Patents

Multi-electrode pulse arc welding control method and welding apparatus Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、1つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された2本の溶接ワイヤと被溶接物との間に2つのアークを発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接方法において、2つのアークの相互間に作用する力によるアークの相互干渉によってアーク発生状態が不安定になることを抑制することができる多電極パルスアーク溶接制御方法及び溶接装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
多電極パルスアーク溶接方法では、1つの溶接トーチに設けた電気的に絶縁した2つのコンタクトチップを通して2本の溶接ワイヤを送給して、それらの溶接ワイヤと被溶接物との間に2つのパルスアークを発生させて溶接を行う。この溶接方法は、2本の溶接ワイヤが同時に溶融するので高溶着量を得ることができるので、薄板の溶接では4[m/分]を超える高速溶接を行うことができ、また、厚板の多層溶接では層数を減らして溶接を行うことができ、溶接作業の高効率化を図ることができる。かつ、本溶接方法はパルスアーク溶接方法であるので、スパッタの発生が少なく、美しいビード外観を得ることができる。この溶接方法は、鉄鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の種々の金属に対して使用することができる。しかしながら、従来技術の多電極パルスアーク溶接方法では、後述するように、2つのアークの相互間に作用する力によるアークの相互干渉によってアーク発生状態が不安定になるという解決すべき課題がある。以下、従来技術の多電極パルスアーク溶接制御方法及び溶接装置について説明する。
【0003】
図1は、従来技術の多電極パルスアーク溶接装置(以下、従来溶接装置という)の構成図である。同図に示すように、この溶接装置は、第1の溶接電源装置APS、第1のワイヤ送給装置AWF、第2の溶接電源装置BPS、第2のワイヤ送給装置BWF及び溶接トーチ4から構成されている。
溶接トーチ4には、相互に電気的に絶縁された第1のコンタクトチップA41及び第2のコンタクトチップB41が装着されており、これらのコンタクトチップA41及びB41を通して第1の溶接ワイヤA1及び第2の溶接ワイヤB1が送給及び給電されて、被溶接物2との間に第1のアークA3及び第2のアークB3が発生する。これらの2つのアークによって1つの溶融池21が形成される。
【0004】
第1の溶接電源装置APSは、一般的なパルスアーク溶接用の溶接電源装置であり、第1のワイヤ送給装置AWFに送給制御信号Wcを出力すると共に、第1の溶接ワイヤA1に第1の溶接電圧AVwを供給して、その結果、第1の溶接電流AIwが通電する。第1のワイヤ送給装置AWFは、上記の送給制御信号Wcに従って第1の溶接ワイヤA1の送給を制御する。また、第2の溶接電源装置BPS及び第2のワイヤ送給装置BWFについても、上記と同様であるので説明を省略する。
【0005】
上記の第1の溶接電源装置APS及び第2の溶接電源装置BPSでは、図2で後述するように、電圧フィードバック制御によるアーク長制御及び電流フィードバック制御による電流波形制御の2つの制御が同時に行われている。従来技術においては、これらの制御は両電源装置間で完全に独立して行われている。
【0006】
図2は、上述した第1の溶接電源装置APS及び第2の溶接電源装置BPSの出波形を示す電流・電圧波形図である。同図(A)は第1の溶接電流AIwの時間変化を示しており、同図(B)は第1の溶接電圧AVwの時間変化を示しており、同図(C)は第2の溶接電流BIwの時間変化を示しており、同図(D)は第2の溶接電圧BVwの時間変化を示している。以下、同図を参照して動作を説明する。
【0007】
▲1▼ 時刻t1〜t2の期間(第1のピーク電流通電時間ATp)
同図(A)に示すように、第1のピーク電流通電時間ATpの間は第1のピーク電流AIpが通電する。通常、この第1のピーク電流通電時間ATp及び第1のピーク電流AIpの両値は、溶接ワイヤがアーク熱によって1パルス1溶滴移行するように予め設定する。また、同図(B)に示すように、第1のピーク電流通電時間ATpの間は第1のピーク電流AIpに対応した第1のピーク電圧AVpが第1の溶接ワイヤと被溶接物との間に印加する。
【0008】
▲2▼ 時刻t2〜t3の期間
同図(A)に示すように、時刻t2から第1のパルス周期ATf期間が終了する時刻t3までの間は、溶滴移行しない範囲で予め設定した第1のベース電流AIbが通電する。この第1のパルス周期ATfの継続時間は、第1の溶接電圧AVwの平均値と電源装置の外部から設定される第1の電圧設定信号AVsとの誤差による周波数変調制御又はパルス幅変調制御(電圧フィードバック制御)によって自動的に決定される。一般的に、溶接電圧の平均値とアーク長とは比例関係にあるので、上記の電圧フィードバック制御は、溶接品質に重大な影響を及ぼすアーク長の制御を行っていることになる。
また、同図(B)に示すように、この期間中は第1のベース電流AIbに対応した第1のベース電圧AVbが第1の溶接ワイヤと被溶接物との間に印加する。
時刻t1以前及び時刻t3以後の期間は、上記の▲1▼項及び▲2▼項の動作を繰り返して第1の溶接電源装置APSによる溶接が行われる。
【0009】
▲3▼ 時刻t4〜t5の期間(第2のピーク電流通電時間BTp)
同図(C)に示すように、第2のピーク電流通電時間BTpの間は第2のピーク電流BIpが通電する。通常、この第2のピーク電流通電時間BTp及び第2のピーク電流BIpの両値を、前述したように溶接ワイヤがアーク熱によって1パルス1溶滴移行するように予め設定する。なお、この両値はワイヤ送給速度(溶接電流の平均値)によって異なる値に設定されるので、上記の第1の溶接電流AIwの平均値と上記の第2の溶接電流BIwの平均値とが異なれば、第1のピーク電流通電時間ATpと第2のピーク電流通電時間BTpとは異なった値となり、第1のピーク電流AIpと第2のピーク電流BIpとは異なった値になる。
また、同図(D)に示すように、第2のピーク電流通電時間BTpの間は第2のピーク電流BIpに対応した第2のピーク電圧BVpが第2の溶接ワイヤと被溶接物との間に印加する。
【0010】
▲4▼ 時刻t5〜t6の期間
同図(C)に示すように、時刻t5から第2のパルス周期BTf期間が終了する時刻t6までの間は、溶滴移行しない範囲で予め設定した第2のベース電流BIbが通電する。通常、このベース電流の値は、ワイヤ送給速度(溶接電流の平均値)によって異なる値に設定されるので、上記の第1の溶接電流AIwの平均値と上記の第2の溶接電流BIwの平均値とが異なれば、第1のベース電流AIbと第2のベース電流BIbとは異なった値となる。
上記の第2のパルス周期BTfの継続時間は、上記の▲2▼項と同様に、第2の溶接電圧BVwの平均値と電源装置の外部から設定される第2の電圧設定信号BVsとの誤差による周波数変調制御又はパルス幅変調制御(電圧フィードバック制御)によって自動的に決定される。
また、同図(D)に示すように、この期間中は第2のベース電流BIbに対応した第2のベース電圧BVbが第2の溶接ワイヤと被溶接物との間に印加する。
時刻t4以前及び時刻t6以後の期間は、上記の▲3▼項及び▲4▼項の動作を繰り返して第2の溶接電源装置BPSによる溶接が行われる。
【0011】
上記の▲1▼項及び▲2▼項に示す第1の溶接電源装置APSにおける電圧フィードバック制御及び溶接電流の通電を制御する電流波形制御並びに上記の▲3▼項及び▲4▼項に示す第2の溶接電源装置BPSにおける電圧フィードバック制御及び電流波形制御は、完全に独立して行われる。そのために、第1のピーク電流AIp及び第1のベース電流AIbの通電するタイミングと、第2のピーク電流BIp及び第2のベース電流BIbが通電するタイミングとは、同図(A)及び(C)に示すようにアトランダムになる。
なお、第1のベース電圧AVbが同図(B)のイ部に示すように持ち上がる期間は、第2のピーク電流BIpの通電期間と一致し、同様に第2のベース電圧BVbが同図(D)のロ部に示すように持ち上がる期間は、第1のピーク電流AIpの通電期間に一致する。この現象は、第1のアークと第2のアークとの間のアークの相互干渉によって発生しており、詳細は図8で後述する。
【0012】
図3は、前述した従来技術の第1の溶接電源装置APS及び第2の溶接電源装置BPSの回路構成を示すブロック図である。以下、同図を参照して各回路ブロックについて説明する。
【0013】
第1の溶接電源装置APSは、一点鎖線で囲んだ範囲内の各回路ブロックから構成されており、以下これらの回路ブロックについて説明する。
出力制御回路INVは、商用電源を入力として出力制御を行い、アーク負荷に適した出力を供給する。一般的に、この出力制御回路INVとしては、インバータ制御回路、チョッパ制御回路、サイリスタ位相制御回路等が慣用されている。例えば、上記のインバータ制御回路は、商用電源を整流する1次側整流回路と、整流されたリップルのある電圧を平滑する平滑回路と、平滑された直流電圧を高周波交流に変換するインバータ回路と、高周波交流をアーク負荷に適した電圧に降圧する高周波変圧器と、降圧された交流を再び整流する2次側整流回路と、整流されたリップルのある直流を平滑する直流リアクトルとから構成されており、後述する電流誤差増幅信号Eiに従って上記のインバータ回路を形成する複数組のパワートランジスタが制御されて出力制御が行われる。
【0014】
電圧検出回路VDは、第1の溶接電圧AVwを検出して平均化した電圧検出信号Vdを出力する。第1の電圧設定回路AVSは、電源装置の外部に設けられており、第1の電圧設定信号AVsを出力する。電圧誤差増幅増幅回路EVは、フィードバック信号である上記の電圧検出設定信号Vdと、目標値である第1の電圧設定信号AVsとの誤差を増幅して、電圧誤差増幅信号Evを出力する。V/F変換回路VFは、上記の電圧誤差増幅信号Evを入力としてV/F変換を行い、V/F変換信号Vfを出力する。ピーク電流通電時間設定回路TPは、予め設定したピーク電流通電時間設定信号Tpを出力する。モノマルチバイブレータMMは、上記のV/F変換信号VfがLowレベルからHighレベルに変化することをトリガとして、上記のピーク電流通電時間設定信号Tpによって設定した時間だけHighレベルとなる、図2で前述した第1のパルス周期信号ATfを出力する。
【0015】
上記の電圧誤差増幅回路EV、V/F変換回路VF、ピーク電流通電時間設定回路TP及びモノマルチバイブレータMMによって点線で囲んだ変調回路MCが形成される。この変調回路MCは、上記の電圧検出信号Vdと上記の第1の電圧設定信号AVsとを入力としてそれらの信号間の誤差による周波数変調制御によって上記の第1のパルス周期信号ATfを出力する。この変調方式としては、上記の周波数変調制御の他にパルス幅変調制御も慣用技術として使用されている。
【0016】
第1のピーク電流設定回路AIPは、予め設定した第1のピーク電流設定信号AIpを出力する。第1のベース電流設定回路AIBは、予め設定した第1のベース電流設定信号AIbを出力する。第1の切換回路ASWは、上記の第1のパルス周期信号ATfがHighレベルのときはa側に接続されて上記の第1のピーク電流設定信号AIpを第1の電流制御設定信号AIscとして出力し、上記の第1のパルス周期信号ATfがLowレベルのときはb側に接続されて上記の第1のベース電流設定信号AIbを第1の電流制御設定信号AIscとして出力する。電流検出回路IDは、第1の溶接電流AIw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、フィードバック信号である電流検出信号Idと、目標値である第1の電流制御設定信号AIscとの誤差を増幅して、電流誤差増幅信号Eiを出力する。この電流誤差増幅信号Eiに従って出力制御が行われて、第1の溶接電圧AVwが印加する。
【0017】
第1の送給速度設定回路AWSは、電源装置の外部に設けられており、第1の送給速度設定信号AWsを出力する。送給制御回路WCは、第1の送給速度設定信号AWsを入力として送給制御信号Wcを出力する。第1のワイヤ送給装置AWFは、上記の送給制御信号Wcに従って第1の溶接ワイヤA1の送給を制御する。
【0018】
次に、第2の溶接電源装置BPS及び第2のワイヤ送給装置BWFの回路ブロックの説明は、上記の第1の溶接電圧AVw及び第1の溶接電流AIwを第2の溶接電圧BVw及び第2の溶接電流BIwに、第1の電圧設定回路AVS及び第1の電圧設定信号AVsを第2の電圧設定回路BVS及び第2の電圧設定信号BVsに、第1のピーク電流設定回路AIP及び第1のピーク電流設定信号AIpを第2のピーク電流設定回路BIP及び第2のピーク電流設定信号BIpに、第1のベース電流設定回路AIB及び第1のベース電流設定信号AIbを第2のベース電流設定回路BIB及び第2のピーク電流設定信号BIbに、第1のパルス周期信号ATfを第2のパルス周期信号BTfに、第1の切換回路ASW及び第1の電流制御設定信号AIscを第2の切換回路BSW及び第2の電流制御設定信号BIscに、それぞれ読み替えると同様になるので省略する。結果的に、上記の第2の溶接電源装置BPSによって第2の溶接電圧BVwが印加すると共に、上記の第2のワイヤ送給装置BWFによって第2の溶接ワイヤB1が送給されて、被溶接物2との間に第2のアークB3が発生して第2の溶接電流BIwが通電する。
【0019】
上述したように、第1の溶接電源装置APS及び第2の溶接電源装置BPSにおいて、電圧フィードバック制御を行う電圧誤差増幅回路EV及び電流フィードバック制御を行う電流誤差増幅回路EIは、両電源装置間では独立しているために、図2で前述したように、第1の溶接電流AIwと第2の溶接電流BIwとの通電タイミングはアトランダムになる。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術の多電極パルスアーク溶接方法では、2つのアークの相互間に作用する力によってアークの形状が変形するアークの相互干渉に起因して、アーク長が変動してアーク発生状態が不安定になる現象が生じる。以下、まずこのアークの相互干渉の発生原因について説明し、続いてアークの相互干渉によって発生する従来技術の問題点について説明する。
【0021】
図4は、単独で発生しているアーク3に作用する力を説明するためのアーク発生部模式図である。同図(A)は、発生しているアーク3の形状が溶接ワイヤ1の送給方向(以下、送給方向という)a−bを中心線として対称形状である場合であり、同図(B)は、発生しているアーク3の形状が送給方向a−bを中心線として対称形状でない場合である。
同図(A)に示すように、溶接ワイヤ1と被溶接物2との間にアーク3が発生しており、溶接電流Iwが通電している。この溶接電流Iwは、溶接電源装置の図示していないプラス端子から溶接ワイヤ1→アーク3→被溶接物2と順次に通電した後にマイナス端子へと戻る。溶接ワイヤ1を通電する電流によって同図(A)に示すような磁界が形成される。しかしこの場合は、アーク3の形状が対象形状であるので、この磁界によってアーク3に力は作用しない。一方、アーク3を通電する電流により形成された磁界によって、同図(A)に示すようにアーク3を収縮させる力(以下、アークによる収縮力という)FXが作用する。したがって、対称形状のアークには、アークによる収縮力のみが作用する。
【0022】
次に、同図(B)においては、溶接ワイヤ1と被溶接物2との間に、後述する図8(B)の第2のアークB3のように非対称形状のアーク3がa−c方向に発生して溶接電流Iwが通電している。この溶接ワイヤ1を通電する電流によって、図示するような磁界が形成される。この場合には同図(A)とは異なり、アーク3の形状が対称形状でないので、この磁界によってアーク3には力(以下、磁界による力という)FYが作用する。一方、アーク3を通電する電流により形成される磁界によって、同図(B)に示すようにアーク3にはアークによる収縮力FXが作用する。上記の磁界による力FYはアーク3を送給方向a−bに引き戻すように作用し、かつ、上記のアークによる収縮力FXはアークの形状を維持するように作用するので、アークは同図(A)に示すような対象形状に戻り、その形状を保持する性質(アークの硬直性)を有する。また、上記の磁界による力FY及びアークによる収縮力FXの力の大きさは、磁界を形成する電流値の大きさに比例する。
【0023】
次に、従来技術の多電極パルスアーク溶接方法における2つのアーク相互間に作用する力について図5〜図8を参照して説明する。
図5は、前述した図2と同様に、従来技術の多電極パルスアーク溶接方法の電流・電圧波形図であり、同図(A)は第1の溶接電流AIwの時間変化を示しており、同図(B)は第1の溶接電圧AVwの時間変化を示しており、同図(C)は第2の溶接電流BIwの時間変化を示しており、同図(D)は第2の溶接電圧BVwの時間変化を示している。前述したように、第1の溶接電流AIwと第2の溶接電流BIwとはアトランダムに通電しているために、それぞれのピーク電流とベース電流との通電の組み合わせは下記の4通りとなる。
【0024】
すなわち、時刻t1においては、第1の溶接電流AIwとして第1のピーク電流AIpが通電し、かつ、第2の溶接電流BIwとして第2のピーク電流BIpが通電している。この状態でのアークの相互干渉については図6で後述する。次に、時刻t2においては、第1の溶接電流AIwとして第1のベース電流AIbが通電し、かつ、第2の溶接電流BIwとして第2のベース電流BIbが通電している。この状態でのアークの相互干渉については図7で後述する。
【0025】
さらに、時刻t3においては、第1の溶接電流AIwとして第1のピーク電流AIpが通電し、かつ、第2の溶接電流BIwとして第2のベース電流BIbが通電している。時刻t4においては、上記とは逆に、第1の溶接電流AIwとして第1のベース電流AIbが通電し、かつ、第2の溶接電流BIwとして第2のピーク電流BIpが通電している。これらの状態でのアークの相互干渉については図8で後述する。
【0026】
図6は、2つのアークに通電する第1及び第2の溶接電流が共にピーク電流である前述した図5の時刻t1におけるアーク発生部の模式図である。以下、同図を参照して、この状態でのアークの相互干渉について説明する。
同図に示すように、第1の溶接ワイヤA1には第1のピーク電流AIpが通電して、前述した図4(A)のときと同様に第1のアークA3が対象形状で発生している。他方、第2の溶接ワイヤA2には第2のピーク電流BIpが通電して、上記と同様に第2のアークB3が対象形状で発生している。
【0027】
この状態では、前述した図4(A)のときと同様に、第1のアークA3には、第1の溶接ワイヤA1を通電する第1のピーク電流AIpによる磁界による力は作用せず、第1のアークA3を通電する第1のピーク電流AIpによるアークによる収縮力AFX1のみが作用する。また、第1のアークA3の周囲には第2の溶接ワイヤB1を通電する第2のピーク電流BIpによって磁界が形成されており、この磁界に対しては第1のアークA3は対象形状ではないために、第1のアークA3には、上記のアークによる収縮力AFX1に加えて磁界による力AFZ1が作用する。通常、2つのアークを通電する電流値が略等しいときは、アーク形状を維持する力であるアークによる収縮力AFX1が、アーク形状を変形させる力である磁界による力AFZ1よりも大きいので、第1のアークA3の形状は変化しない。同様に、第2のアークB3の形状も変化しない。
【0028】
上述したように時刻t1の状態では、自己のアークによる収縮力(AFX1及びBFX1)が他方のアークからの干渉である磁界による力(AFZ1及びBFZ1)よりも大きいので、アークの形状は変化しない。すなわち、2つのアークに略等しい値の電流が通電しているときは、アークの相互干渉によるアーク発生状態への影響はほとんどない。
【0029】
図7は、2つのアークに通電する第1及び第2の溶接電流が共にベース電流である前述した図5の時刻t2におけるアーク発生部の模式図である。
同図に示す状態は、上述した図6において2つのアークを通電する電流がピーク電流からベース電流に代わっただけであり、その動作は同様である。すなわち、自己のアークによる収縮力(AFX2及びBFX2)が他方のアークからの干渉である磁界による力(AFZ2及びBFZ2)よりも大きいので、アークの形状は変化しない。したがって、図6のときと同様に、2つのアークに略等しい値の電流が通電しているときは、アークの相互干渉によるアーク発生状態への影響はほとんどない。
【0030】
図8は、第1のアークA3に第1のピーク電流AIpが通電し、第2のアークB3に第2のベース電流BIbが通電する前述した図5の時刻t3におけるアーク発生部の模式図であり、同図(A)は時刻t3の時点でのアーク発生状態を示しており、同図(B)は時刻t3直後のアーク発生状態を示している。以下、同図を参照して、この状態でのアークの相互干渉について説明する。
【0031】
▲1▼ 同図(A)に示すように、第1の溶接ワイヤA1には第1のピーク電流AIpが通電し、前述した図4(A)のときと同様に、第1のアークA3が対象形状で発生している。他方、第2の溶接ワイヤA2には第2のベース電流BIbが通電し、前述した図4(A)のときと同様に、第2のアークB3が対象形状で発生している。
【0032】
この状態では、第1のアークA3には、第1のアークA3を通電する第1のピーク電流AIpによるアークによる収縮力AFX1が作用する。さらに、第1のアークA3には、他方の第2の溶接ワイヤB1を通電する第2のベース電流BIbによる磁界による力AFZ2が作用する。ここで、第1のピーク電流AIpの値は第2のベース電流BIbの値に比べてかなり大きな値であるので、上記のアークによる収縮力AFX1が上記の磁界による力AFZ2よりも大きくなり、その結果、第1のアークA3の形状は変化しない。
【0033】
他方、第2のアークB3には、第2のアークB3を通電する第2のベース電流BIbによるアークによる収縮力BFX2が作用する。さらに、第2のアークB3には、他方の第1の溶接ワイヤA1を通電する第1のピーク電流AIpによる磁界による力BFZ1が作用する。ここで、第2のベース電流BIbの値は第1のピーク電流AIpの値に比べてかなり小さい値であるので、上記のアークによる収縮力BFX2は上記の磁界による力BFZ1よりも小さくなり、その結果、第2のアークB3の形状は次の▲2▼項で説明する同図(B)のように変形する。
【0034】
▲2▼ 同図(B)に示すように、時刻t3直後においても、第1のアークA3の形状は上記▲1▼項と同様に変化しない。他方、第2のアークB3は上記▲1▼項の動作によって第1のアークA3方向に吸引されるために、同図(B)に示すようにアークの陰極点がb点からc点に移動して、アークの形状も非対称形状に大きく変形する。この変形した第2のアークB3の状態は、図4(B)で前述した状態と同じであるので、第2のアークB3には、上記▲1▼項で説明した力に加えて第2の溶接ワイヤB1を通電する第2のベース電流BIbによる磁界による力BFY2が新たに作用する。その結果、BFZ1=BFX2+BFY2となり第2のアークB3に作用する力の均衡が保たれることになるので、第2のアークB3は同図(B)に示す形状を保持することになる。
【0035】
また、第2のアークB3が同図(B)に示すように変形してアーク長がa−bからa−cに変化するために、アーク長は変形前よりも長くなる。アーク長が長くなると、アーク長に比例する溶接電圧値が大きくなるので、図5(D)の時刻t3に示すように、第2の溶接電圧BVwの値は、通常の値よりも持ち上がって大きな値となる。
【0036】
上述したように、自己のアークを通電する電流値よりも、他方のアークを通電する電流値が大きいときは、自己のアークは他方のアークの干渉によって吸引されて、その形状が変形すると共にアーク長も長くなる。特に、パルスアーク溶接では、一般的にピーク電流値は400〜600[A]程度に設定し、ベース電流値は30〜60[A]程度に設定するために、その電流差はかなり大きくなり、その結果、上記のアークの相互干渉は強くなり、アークの変形も大きくなる。
【0037】
▲3▼ 上記▲1▼項及び▲2▼項の場合とは逆に、第1のアークA3に第1のベース電流AIbが通電し、第2のアークB3に第2のピーク電流BIpが通電する前述した図5の時刻t4においては、第2のアークB3の形状は変化しないが、他方、第1のアークA3は第2のアークB3からの干渉によって吸引されて、そのアークの形状は変形してアーク長は長くなる。そのために、図5(B)の時刻t4に示すように、第2の溶接電圧BVwは持ち上がり通常値よりも大きな値となる。
【0038】
上述したように、2つのアークに略等しい値の電流が通電しているときは、アークの相互干渉の影響は少ないが、通電する電流値の差が大きいときには、アークの相互干渉によって通電する電流値の小さな方のアークは大きく影響されて、その形状が大きく変形する。この後者の状態が発生すると、以下に説明するように、アーク発生状態が不安定になり、溶接品質が不良となる。
すなわち、前述した図5の時刻t3では第2のアークB3の形状が、また時刻t4では第1のアークA3の形状が、上述したアークの相互干渉によって変形してアーク長も長くなるために、溶滴移行が1パルス1溶滴移行の安定状態から外れて不安定になり、その結果、スパッタの大量発生、ビード外観の悪化、溶け込み不良等が生じて溶接品質が著しく悪化する。
さらに、図5の時刻t5に示すように、上述したアークの相互干渉によってアーク長が長くなり過ぎるとアークを維持することができなくなり、ついにはアーク切れが発生する。溶接中にアーク切れが頻繁に発生すると、溶け込み不良、ビード外観の悪化等の溶接欠陥が生じる。
【0039】
そこで、本発明は、多電極パルスアーク溶接方法において、2つのアークの相互干渉によって生じるアーク発生状態の不安定を抑制することができ、常に良好な溶接品質を得ることができる多電極パルスアーク溶接制御方法及び溶接装置を提供する。
【0040】
【課題を解決するための手段】
【0042】
請求項1の発明は、図11及び図13に示すように、
1つの溶接トーチ4から互いに電気的に絶縁された第1の溶接ワイヤA1及び第2の溶接ワイヤB1をそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、上記第1の溶接ワイヤA1には予め設定した第1のピーク電流AIpの通電と予め設定した第1のベース電流AIbの通電とを1周期とする通電を繰り返すと共に、上記第2の溶接ワイヤB1には予め設定した第2のピーク電流BIpの通電と予め設定した第2のベース電流BIbの通電とを1周期とする通電を繰り返し、上記第1の溶接ワイヤA1及び上記第2の溶接ワイヤB1と被溶接物2との間に2つのアークA3及びB3を発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接制御方法において、
上記第2の溶接ワイヤに、第1回目の上記第1のピーク電流AIpの通電期間は上記第2のピーク電流BIpを通電し上記第1のベース電流AIbの通電期間は予め設定した通常値の上記第2のベース電流BIbを通電し、続いて第2回目の上記第1のピーク電流AIpの通電期間は予め設定した通常値よりも大きな値の上記第2のベース電流BIbを通電し上記第1のベース電流AIbの通電期間は上記通常値の第2のベース電流BIbを通電し、上記第1回目及び第2回目の通電を1組として繰り返して通電する多電極パルスアーク溶接制御方法である。
【0043】
請求項2の発明は、図12及び図13に示すように、
請求項1に記載する第2の溶接ワイヤB1の送給速度が、予め設定した第1の溶接ワイヤA1の送給速度を1/2倍した値をさらに微調整した値である請求項1の多電極パルスアーク溶接制御方法である。
【0044】
請求項3の発明は、図12及び図13に示すように、
1つの溶接トーチ4から互いに電気的に絶縁された第1の溶接ワイヤA1及び第2の溶接ワイヤB1をそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、上記第1の溶接ワイヤA1には予め設定した第1のピーク電流AIpの通電と予め設定した第1のベース電流AIbの通電とを1周期とする通電を繰り返すと共に、上記第2の溶接ワイヤB1には予め設定した第2のピーク電流BIpの通電と予め設定した第2のベース電流BIbの通電とを1周期とする通電を繰り返し、上記第1の溶接ワイヤA1及び上記第2の溶接ワイヤB1と被溶接物2との間に2つのアークA3及びB3を発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接制御方法において、
上記第2の溶接ワイヤに、第1回目の上記第1のピーク電流AIpの通電期間は上記第2のピーク電流BIpを通電し上記第1のベース電流AIbの通電期間は予め設定した通常値の上記第2のベース電流BIbを通電し、続いて第2回目の上記第1のピーク電流AIpの通電期間は予め設定した通常値よりも大きな値の上記第2のベース電流BIbを通電し上記第1のベース電流AIbの通電期間は上記通常値の第2のベース電流BIbを通電し、さらに上記第2回目と同様の通電を予め設定した3以上の整数である第n回目まで繰り返し、上記第1回目乃至第n回目の通電を1組として繰り返して通電する多電極パルスアーク溶接制御方法である。
【0045】
請求項4の発明は、図12及び図13に示すように、
請求項3に記載する第2の溶接ワイヤB1の送給速度が、予め設定した第1の溶接ワイヤA1の送給速度を1/n倍した値をさらに微調整した値である請求項3の多電極パルスアーク溶接制御方法である。
【0046】
請求項5の発明は、図9乃至図13に示すように、
請求項1乃至4に記載する第1の溶接ワイヤA1を通電する予め設定した第1のピーク電流AIpの通電と予め設定した第1のベース電流AIbの通電との1周期の時間長さATfが、第1の溶接ワイヤA1と被溶接物2との間の溶接電圧AVwを検出した電圧検出信号AVdと予め設定した電圧設定信号AVsとの誤差に基づく周波数変調制御又はパルス幅変調制御によって定まる請求項1〜4のいずれか1項に記載の多電極パルスアーク溶接制御方法である。
【0049】
請求項6の発明は、図11乃至図13に示すように、
1つの溶接トーチ4から互いに電気的に絶縁された第1の溶接ワイヤA1及び第2の溶接ワイヤB1をそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、上記第1の溶接ワイヤA1には予め設定した第1のピーク電流AIpの通電と予め設定した第1のベース電流AIbの通電とを1周期とする通電を繰り返すと共に、上記第2の溶接ワイヤB1には予め設定した第2のピーク電流BIpの通電と予め設定した第2のベース電流BIbの通電とを1周期とする通電を繰り返し、上記第1の溶接ワイヤA1及び上記第2の溶接ワイヤB1と被溶接物2との間に2つのアークA3及びB3を発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接装置において、
上記第1の溶接ワイヤA1と被溶接物2との間の溶接電圧AVwを検出して電圧検出信号Vdを出力する電圧検出回路VDと、電圧設定信号AVsを出力する電圧設定回路AVSと、上記電圧検出信号Vd及び上記電圧設定信号AVsを入力としてそれらの信号間の誤差による周波数変調制御又はパルス幅変調制御によって第1のパルス周期信号ATfを出力する変調回路MCと、第1のピーク電流設定信号AIpを出力する第1のピーク電流設定回路AIPと、第1のベース電流設定信号AIbを出力する第1のベース電流設定回路AIBと、上記第1のパルス周期信号ATf、上記第1のピーク電流設定信号AIp及び上記第1のベース電流設定信号AIbを入力として上記第1のパルス周期信号ATfによって上記第1のピーク電流設定信号AIpと上記第1のベース電流設定信号AIbとを切り換えて第1の電流制御設定信号AIscとして出力する第1の切換回路ASWとから成り、上記第1の電流制御設定信号AIscによって上記第1のピーク電流AIpの通電開始及び通電終了と上記第1のベース電流AIbの通電開始及び通電終了とを制御する第1の溶接電源装置APS並びに
2以上の整数である倍率設定信号nを出力する倍率設定回路NSと、上記第1のパルス周期信号ATfを入力としてその信号と同期しかつその信号の上記倍率設定信号n倍の周期を有する信号に変換して第2のパルス周期信号BTfを出力する周期変換回路TCと、第2のピーク電流設定信号BIpを出力する第2のピーク電流設定回路BIPと、上記第1のパルス周期信号ATfを入力としてその入力信号が上記第1のピーク電流設定信号AIpに切り換える信号であるときは予め設定した通常値よりも大きな値の第2のベース電流設定信号BIbを出力しその入力信号が上記第1のベース電流設定信号AIbに切り換える信号であるときは予め設定した通常値の上記第2のベース電流設定信号BIbを出力する第2のベース電流設定回路BIBと、上記第2のパルス周期信号BTf、上記第2のピーク電流設定信号BIp及び上記第2のベース電流設定信号BIbを入力として上記第2のパルス周期信号BTfによって上記第2のピーク電流設定信号BIpと上記第2のベース電流設定信号BIbとを切り換えて第2の電流制御設定信号BIscとして出力する第2の切換回路BSWとから成り、上記第2の電流制御設定信号BIscによって上記第2のピーク電流BIpの通電開始及び通電終了と上記第2のベース電流BIbの通電開始及び通電終了とを制御する第2の溶接電源装置BPSから構成される多電極パルスアーク溶接装置である。
【0050】
請求項7の発明は、図11乃至図13に示すように、
請求項6に記載する第2の溶接電源装置BPSが、第1の溶接ワイヤA1のめ設定した第1の送給速度設定信号AWsを入力としてその信号を1/n倍してさらに微調整した第2の送給速度設定信号BWsを出力する送給速度調整回路WBを具備し、上記第2の送給速度設定信号BWsによって第2の溶接ワイヤB1の送給を制御する第2の溶接電源装置BPSである請求項6の多電極パルスアーク溶接装置である。
【0051】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態は、図13に示すように、
1つの溶接トーチ4から互いに電気的に絶縁された第1の溶接ワイヤA1及び第2の溶接ワイヤB1をそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、上記第1の溶接ワイヤA1には予め設定した第1のピーク電流AIpの通電と予め設定した第1のベース電流AIbの通電とを1周期とする通電を繰り返すと共に、上記第2の溶接ワイヤB1には予め設定した第2のピーク電流BIpの通電と予め設定した第2のベース電流BIbの通電とを1周期とする通電を繰り返し、上記第1の溶接ワイヤA1及び上記第2の溶接ワイヤB1と被溶接物2との間に2つのアークA3及びB3を発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接装置において、
上記第1の溶接ワイヤA1と被溶接物2との間の溶接電圧AVwを検出して電圧検出信号Vdを出力する電圧検出回路VDと、電圧設定信号AVsを出力する電圧設定回路AVSと、上記電圧検出信号Vd及び上記電圧設定信号AVsを入力としてそれらの信号間の誤差による周波数変調制御又はパルス幅変調制御によって第1のパルス周期信号ATfを出力する変調回路MCと、第1のピーク電流設定信号AIpを出力する第1のピーク電流設定回路AIPと、第1のベース電流設定信号AIbを出力する第1のベース電流設定回路AIBと、上記第1のパルス周期信号ATf、上記第1のピーク電流設定信号AIp及び上記第1のベース電流設定信号AIbを入力として上記第1のパルス周期信号ATfによって上記第1のピーク電流設定信号AIpと上記第1のベース電流設定信号AIbとを切り換えて第1の電流制御設定信号AIscとして出力する第1の切換回路ASWとから成り、上記第1の電流制御設定信号AIscによって上記第1のピーク電流AIpの通電開始及び通電終了と上記第1のベース電流AIbの通電開始及び通電終了とを制御する第1の溶接電源装置APS並びに
2以上の整数である倍率設定信号nを出力する倍率設定回路NSと、上記第1のパルス周期信号ATfを入力としてその信号と同期しかつその信号の上記倍率設定信号n倍の周期を有する信号に変換して第2のパルス周期信号BTfを出力する周期変換回路TCと、第2のピーク電流設定信号BIpを出力する第2のピーク電流設定回路BIPと、上記第1のパルス周期信号ATfを入力としてその入力信号が上記第1のピーク電流設定信号AIpに切り換える信号であるときは予め設定した通常値よりも大きな値の第2のベース電流設定信号BIbを出力しその入力信号が上記第1のベース電流設定信号AIbに切り換える信号であるときは予め設定した通常値の上記第2のベース電流設定信号BIbを出力する第2のベース電流設定回路BIBと、上記第2のパルス周期信号BTf、上記第2のピーク電流設定信号BIp及び上記第2のベース電流設定信号BIbを入力として上記第2のパルス周期信号BTfによって上記第2のピーク電流設定信号BIpと上記第2のベース電流設定信号BIbとを切り換えて第2の電流制御設定信号BIscとして出力する第2の切換回路BSWとから成り、上記第2の電流制御設定信号BIscによって上記第2のピーク電流BIpの通電開始及び通電終了と上記第2のベース電流BIbの通電開始及び通電終了とを制御する第2の溶接電源装置BPSから構成される多電極パルスアーク溶接装置である。
【0052】
【実施例】
以下に説明する本発明の第1及び第2の実施例の概要を下記に示す。
▲1▼ 第1の実施例
図9に示すように、本発明の第1の実施例は、
第1の溶接ワイヤA1には、第1のピーク電流AIpの通電と第1のベース電流AIbの通電とを1周期とする通電を繰り返すと共に、
第2の溶接ワイヤB1に、上記第1のピーク電流AIpの通電期間は第2のピーク電流BIpを通電し、上記第1のベース電流AIbの通電期間は第2のベース電流BIbを通電する多電極パルスアーク溶接制御方法である。また、上述した第1の実施例のための溶接装置のブロック図を図10に示す。
【0053】
▲2▼ 第2の実施例
図11及び図12に示すように、本発明の第2の実施例は、
第1の溶接ワイヤA1には、第1のピーク電流AIpの通電と第1のベース電流AIbの通電とを1周期とする通電を繰り返すと共に、
第2の溶接ワイヤB1に、第1回目の上記第1のピーク電流AIpの通電期間は第2のピーク電流BIpを通電し上記第1のベース電流AIbの通電期間は予め設定した通常値の第2のベース電流BIbを通電し、続いて第2回目の上記第1のピーク電流AIpの通電期間は予め設定した通常値よりも大きな値の上記第2のベース電流BIbを通電し上記第1のベース電流AIbの通電期間は予め設定した通常値の上記第2のベース電流BIbを通電し、さらに上記第2回目と同様の通電を予め設定した整数である第n回目まで繰り返し、上記第1回目乃至第n回目の通電を1組として繰り返して通電する多電極パルスアーク溶接制御方法である。なお、図11は上記のn=2の場合であり、図12は上記のn=3の場合を例示している。また、上述した第2の実施例のための溶接装置のブロック図を図13に示す。
以下、上記の第1及び第2の実施例の詳細について説明する。
【0054】
[実施例1]
図9は、本発明の第1の実施例(以下、実施例1という)の多電極パルスアーク溶接制御方法を示す電流・電圧波形図であり、同図(A)は第1の溶接電流AIwの時間変化を示しており、同図(B)は第1の溶接電圧AVwの時間変化を示しており、同図(C)は第2の溶接電流BIwの時間変化を示しており、同図(D)は第2の溶接電圧BVwの時間変化を示している。
同図に示すように、時刻t1〜t2期間中は、第1のアークに同図(A)に示すように第1のピーク電流AIpが通電しており、このとき第2のアークには同図(C)に示すように第2のピーク電流BIpを通電する。さらに。時刻t2〜t3期間中は、第1のアークに同図(A)に示すように第1のベース電流AIbが通電しており、このとき第2のアークには同図(C)に示すように第2のベース電流BIbを通電する。したがって、第1のピーク電流AIpの通電と第2のピーク電流BIpの通電とは同期しており、かつ、第1のベース電流AIbの通電と第2のベース電流BIbの通電とは同期している。
そのために、2つのアークを通電する電流値はどの期間中も略等しい値となるので、2つのアークの相互干渉によるアーク発生状態への影響はなく、常に安定したアーク発生状態を維持することができる。
【0055】
図10は、上述した実施例1の多電極パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において、図3で前述した従来溶接装置と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており、説明は省略する。以下、点線で示す図3とは異なる回路ブロックである第1の溶接電源装置APSの変調回路MC並びに第2の溶接電源装置BPSの第2の切換回路BSW及び送給速度調整回路WBについて説明する。
第1の溶接電源装置APSの変調回路MCの出力信号である第1のパルス周期信号ATfを第2の溶接電源装置BPSに出力する。
第2の溶接電源装置BPSの第2の切換回路BSWは、上記の第1のパルス周期信号ATfがHighレベルのときはa側に接続されて第2のピーク電流設定信号BIpを第2の電流制御設定信号BIscとして出力し、上記信号がLowレベルのときはb側に接続されて第2のベース電流設定信号BIbを第2の電流制御設定信号BIscとして出力する。
第2の溶接電源装置BPSの送給速度調整回路WBは、第1の送給速度設定信号AWsを入力として、その値を中心値として微調整した第2の送給速度設定信号BWsを出力する。
【0056】
上述した実施例1の溶接装置においては、第2の溶接電源装置BPSの電圧フィードバック制御を第1の溶接電源装置APSの電圧フィードバック制御によって併用して、第1のピーク電流AIpと第2のピーク電流BIpとの通電のタイミング及び第1のベース電流AIbと第2のベース電流BIbとの通電のタイミングを同期させている。また、第2の溶接ワイヤB1の送給速度は、第1の送給速度設定信号AWsを微調整した第2の送給速度設定信号BWsによって制御される。
【0057】
[実施例2]
図11は、本発明の第2の実施例(以下、実施例2という)の多電極パルスアーク溶接制御方法を示す電流・電圧波形図であり、同図(A)は第1の溶接電流AIwの時間変化を示しており、同図(B)は第1の溶接電圧AVwの時間変化を示しており、同図(C)は第2の溶接電流BIwの時間変化を示しており、同図(D)は第2の溶接電圧BVwの時間変化を示している。また、同図は後述するパルス周期の倍率nが2の場合を例示している。したがって、同図(C)に示す第2の溶接電流BIwの第2のパルス周期BTfは、同図(A)に示す第1の溶接電流AIwの第1のパルス周波ATfの2倍になっている。以下、同図を参照して各期間の動作を説明する。
【0058】
第1のアークには、時刻t1〜t2期間中の第1のピーク電流AIpの通電と時刻t2〜t3期間中の第1のベース電流AIbの通電とを1周期(時刻t1〜t3期間)とする通電を繰り返して行う。
他方、第2のアークには、時刻t1〜t2期間中の第1回目の上記第1のピーク電流AIpの通電期間は第2のピーク電流BIpを通電し、時刻t2〜t3期間中の上記第1のベース電流AIbの通電期間は通常値の第2のベース電流BIbを通電し、続いて時刻t3〜t4期間中の第2回目の上記第1のピーク電流AIpの通電期間は通常値よりも大きな値の上記第2のベース電流BIbを通電し、時刻t4〜t5期間中の上記第1のベース電流AIbの通電期間は通常値の上記第2のベース電流BIbを通電し、上記第1回目の通電(時刻t1〜t3期間)及び第2回目の通電(時刻t3〜t5期間)を1組として繰り返して通電する。
【0059】
上述したように、時刻t1〜t3期間及び時刻t4〜t5期間中は、2つのアークを通電する電流値は略等しいので、2つのアークの相互干渉によるアーク発生状態への影響はなく、安定したアーク発生状態である。
一方、時刻t3〜t4期間中のアーク発生状態は、前述した図8(A)の状態と同様である。図8(A)では、第2のアークB3には磁界による力BFZ1及びアークによる収縮力BFX2が作用しており、BFZ1>BFX2であるので、第2のアークB3は変形する。しかし、図11では、第2のアークB3には通常値よりも大きな値の第2のベース電流BIbが通電しているので、アークによる収縮力BFX2は図8(A)のときよりも大きくなる。その結果、BFZ1<BFX2となるので、第2のアークB3は変形しないで安定したアーク発生状態を維持することができる。上記の第2のベース電流BIbの通常値よりも大きな値としては、BFZ1<BFX2となるように設定する。その設定値は80〜150[A]程度となる。
【0060】
図12は、上述した実施例2において倍率nが3のときの多電極パルスアーク溶接制御方法を示す電流・電圧波形図であり、同図(A)は第1の溶接電流AIwの時間変化を示しており、同図(B)は第1の溶接電圧AVwの時間変化を示しており、同図(C)は第2の溶接電流BIwの時間変化を示しており、同図(D)は第2の溶接電圧BVwの時間変化を示している。ここで倍率n=3であるので、同図(C)に示す第2の溶接電流BIwの第2のパルス周期BTfは、同図(A)に示す第1の溶接電流AIwの第1のパルス周期ATfの3倍になっている。また、同図において時刻t1〜t5期間の動作は、図11の時刻t1〜t5期間と同様であり、時刻t5〜t6期間の動作は、図11の時刻t3〜t5期間と同様であるので説明は省略する。
【0061】
さらに、上記の倍率nが4のときには、図11において時刻t5の後に時刻t3〜t5期間と同様の通電を3回追加する。したがって、倍率がnのときには、時刻t5の後に時刻t3〜t5期間と同様の通電をn−2回追加することになる。
【0062】
図13は、図11及び図12で上述した実施例2の多電極パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。同図において、図3及び図10で前述した溶接装置と同一の回路ブロックには同一の符号を付しており、説明は省略する。以下、点線で示す図3及び図10とは異なる回路ブロックである第2の溶接電源装置BPSの倍率設定回路NS、周期変換回路TC、第2のベース電流設定回路BIB、第2の切換回路BSW及び送給速度調整回路WBについて説明する。
倍率設定回路NSは、2以上の整数である倍率設定信号nを出力する。
周期変換回路TCは、第1の溶接電源装置APSから出力された第1のパルス周期信号ATf及び上記の倍率設定信号nを入力として、前述したように、その信号と同期しかつその信号のn倍の周期を有する信号に変換して第2のパルス周期信号BTfを出力する。なお、前述した図11ではこの倍率設定信号nが2の場合であり、図12ではこの倍率設定信号nが3の場合を例示する。
第2のベース電流設定回路BIBは、上記の第1のパルス周期信号ATfを入力として、その入力がLowレベルのときは予め設定した通常値の第2のベース電流設定信号BIbを出力し、その入力信号がHighレベルのときは予め設定した通常値よりも大きな値の第2のベース電流設定信号を出力する。
第2の切換回路BSWは、上記の第2のパルス周期信号BTfがHighレベルのときはa側に接続されて第2のピーク電流設定信号BIpを第2の電流制御設定信号BIscとして出力し、上記信号がLowレベルのときはb側に接続されて上記の第2のベース電流設定信号BIbを第2の電流制御設定信号BIscとして出力する。
送給速度調整回路WBは、第1の送給速度設定信号AWsを入力として、その値を上記の倍率nで除算した値を中心値として微調整した第2の送給速度設定信号BWsを出力する。
【0063】
上述した実施例2の溶接装置においては、上記の倍率nの設定によって、第2の溶接ワイヤB1の送給速度を第1の溶接ワイヤA1の送給速度の1/n倍に調整することができると共に、第2の溶接電源装置BPSは、上記の第2のパルス周期信号BTfによる電圧フィードバック制御によって、その送給速度に対応した溶接電圧を出力することができる。すなわち、実施例1では2つの溶接ワイヤの送給速度は略等しい値である必要があるが、実施例2では一方の溶接ワイヤの送給速度を他方の1/n倍に調整することができる。したがって、溶接施工における溶接条件の選定の自由度が拡大するので、本発明の溶接方法の適用範囲が広くなる。
【0064】
前述した図9〜図13の実施例では、第1の溶接電源装置APSの電圧フィードバック制御を基準として第2の溶接電源装置BPSの電圧フィードバック制御を行っている。反対に第2の溶接電源装置BPSの電圧フィードバック制御を基準として第1の溶接電源装置APSの電圧フィードバック制御を行うようにしてもよい。
【0065】
図14は、本発明の効果を示すためのアーク切れ回数の比較図である。図3に示す従来溶接装置及び図13に示す本発明(実施例2)の溶接装置を使用して、溶接中に発生したアーク切れ回数の比較を行った。このときの主な溶接条件は以下のとおりである。すなわち、第1の溶接電流AIwは400[A]であり、第1の溶接電圧AVwは32[V]であり、他方、第2の溶接電流BIwは200[A]であり、第2の溶接電圧BVwは28[V]ある。したがって、倍率nは2の場合である。試験方法としては、溶接速度5[m/分]でビード長が50[cm]の溶接を10回繰り返して行い、1回の溶接当りのアーク切れ回数を計数して比較した。
【0066】
同図に示すように、従来技術では1回の溶接当り18回もアーク切れが発生して、スパッタも多く発生して、不良なビード外観となった。これに対して、本発明では、アーク切れは1回も発生しないで良好な溶接品質となった。
【0067】
図15は、本発明の効果を示すためのスパッタ発生量の比較図である。図3に示す従来溶接装置及び図13に示す本発明(実施例2)の溶接装置を使用して、溶接中に発生したスパッタ発生量の比較を行った。このときの主な溶接条件は前述した図14のときと同様である。試験方法としては、溶接速度5[m/分]の溶接を行い、その溶接中に発生した1分間当りのスパッタ発生量を測定して比較した。
同図に示すように、従来技術では22[g/分]と大量のスパッタが発生して、不良なビード外観となった。これに対して、本発明では7[g/分]と従来技術の場合の1/3に減少して、良好な溶接品質となった。
【0068】
【本発明の効果】
本発明は、多電極パルスアーク溶接方法において2つのアークの相互干渉によって発生するアーク形状の変形、アーク長の変動等のアーク発生状態の不安定を抑制することができ、常に良好な溶接品質を得ることができる。
さらに、実施例2の発明は、一方の溶接ワイヤの送給速度を他方の溶接ワイヤの送給速度の1/n倍に調整することができ、かつ、その送給速度に最適な溶接電圧を電圧フィードバック制御によって出力することができるので、実施例1の発明よりも溶接施工の適用範囲を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、多電極パルスアーク溶接装置の構成図である。
【図2】図2は、図1に示す第1の溶接電源装置APS及び第2の溶接電源装置BPSの出波形を示す電流・電圧波形図である。
【図3】図3は、図1に示す従来技術の第1の溶接電源装置APS及び第2の溶接電源装置BPSの回路構成を示すブロック図である。
【図4】図4は、単独で発生しているアーク3に作用する力を説明するためのアーク発生部模式図である。
【図5】図5は、従来技術の多電極パルスアーク溶接方法の電流・電圧波形図である。
【図6】図6は、2つのアークに通電する第1及び第2の溶接電流が共にピーク電流である図5の時刻t1におけるアーク発生部の模式図である。
【図7】図7は、2つのアークに通電する第1及び第2の溶接電流が共にベース電流である図5の時刻t2におけるアーク発生部の模式図である。
【図8】図8は、第1のアークA3に第1のピーク電流AIpが通電し、第2のアークB3に第2のベース電流BIbが通電する図5の時刻t3におけるアーク発生部の模式図である。
【図9】図9は、本発明の第1の実施例の多電極パルスアーク溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図10】図10は、実施例1の多電極パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。
【図11】図11は、本発明の第2の実施例(以下、実施例2という)の多電極パルスアーク溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図12】図12は、実施例2において倍率nが3のときの多電極パルスアーク溶接制御方法を示す電流・電圧波形図である。
【図13】図13は、実施例2の多電極パルスアーク溶接制御方法を実施するための溶接装置のブロック図である。
【図14】図14は、本発明の効果を示すためのアーク切れ回数の比較図である。
【図15】図15は、本発明の効果を示すためのスパッタ発生量の比較図である。
【符号の説明】
1 溶接ワイヤ
2 被溶接物
21 溶融池
3 アーク
4 溶接トーチ
A1 第1の溶接ワイヤ
A3 第1のアーク
A41 第1のコンタクトチップ
AFZ1〜2、BFZ1〜2 磁界による力
AIB 第1のベース電流設定回路
AIb 第1のベース電流、第1のピーク電流設定信号
AIP 第1のピーク電流設定回路
AIp 第1のピーク電流、第1のピーク電流設定信号
AIsc 第1の電流制御設定信号
AIw 第1の溶接電流
APS 第1の溶接電源装置
ASW 第1の切換回路
ATf 第1のパルス周期、第1のパルス周期信号
ATp 第1のピーク電流通電時間
AVb 第1のベース電圧
AVp 第1のピーク電圧
AVS 第1の電圧設定回路
AVs 第1の電圧設定信号
AVw 第1の溶接電圧
AWF 第1のワイヤ送給装置
AWS 第1の送給速度設定回路
AWs 第1の送給速度設定信号
B1 第2の溶接ワイヤ
B3 第2のアーク
B41 第2のコンタクトチップ
BIB 第2のベース電流設定回路
BIb 第2のベース電流、第2のピーク電流設定信号
BIP 第2のピーク電流設定回路
BIp 第2のピーク電流、第2のピーク電流設定信号
BIsc 第2の電流制御設定信号
BIw 第2の溶接電流
BPS 第2の溶接電源装置
BSW 第2の切換回路
BTf 第2のパルス周期、第2のパルス周期信号
BTp 第2のピーク電流通電時間
BVb 第2のベース電圧
BVp 第2のピーク電圧
BVS 第2の電圧設定回路
BVs 第2の電圧設定信号
BVw 第2の溶接電圧
BWF 第2のワイヤ送給装置
BWS 第2の送給速度設定回路
BWs 第2の送給速度設定信号
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
FX、AFX1〜2、BFX1〜2 アークによる収縮力
FY、BFY2 磁界による力
ID 電流検出回路
INV 出力制御回路
Iw 溶接電流
MC 変調回路
MM モノマルチバイブレータ
NS 倍率設定回路
n 倍率、倍率設定信号
TC 周期変換回路
TP ピーク電流通電時間設定回路
Tp ピーク電流通電時間設定信号
VD 電圧検出回路
Vd 電圧検出信号
VF V/F変換回路
Vf V/F変換信号
WB 送給速度調整回路
WC 送給制御回路
Wc 送給制御信号
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-electrode pulse arc welding method in which two arcs are generated between two welding wires electrically insulated from one welding torch and a workpiece to be welded. The present invention relates to a multi-electrode pulse arc welding control method and a welding apparatus capable of suppressing the occurrence of an arc from becoming unstable due to mutual interference of arcs caused by forces acting between each other.
[0002]
[Prior art]
In the multi-electrode pulse arc welding method, two welding wires are fed through two electrically insulated contact tips provided on one welding torch, and two welding wires are connected between the welding wire and the work piece. Welding is performed by generating a pulse arc. In this welding method, since two welding wires are melted simultaneously, a high welding amount can be obtained, so that high-speed welding exceeding 4 [m / min] can be performed in thin plate welding. In multi-layer welding, the number of layers can be reduced and welding can be performed, and the efficiency of welding work can be increased. And since this welding method is a pulse arc welding method, there is little generation | occurrence | production of a spatter and a beautiful bead appearance can be obtained. This welding method can be used for various metals such as steel, stainless steel, and aluminum alloys. However, in the conventional multi-electrode pulse arc welding method, as described later, there is a problem to be solved that the arc generation state becomes unstable due to the mutual interference of the arc due to the force acting between the two arcs. Hereinafter, a conventional multi-electrode pulse arc welding control method and welding apparatus will be described.
[0003]
FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional multi-electrode pulse arc welding apparatus (hereinafter referred to as a conventional welding apparatus). As shown in the figure, the welding apparatus includes a first welding power supply device APS, a first wire feeding device AWF, a second welding power supply device BPS, a second wire feeding device BWF, and a welding torch 4. It is configured.
A first contact tip A41 and a second contact tip B41, which are electrically insulated from each other, are mounted on the welding torch 4, and the first welding wire A1 and the second contact tip A41 are passed through these contact tips A41 and B41. The first welding wire B1 is fed and fed to generate the first arc A3 and the second arc B3 between the workpiece 2 and the workpiece 2. One molten pool 21 is formed by these two arcs.
[0004]
The first welding power source device APS is a general welding power source device for pulse arc welding, outputs a feed control signal Wc to the first wire feeding device AWF, and outputs the first welding wire A1 to the first welding wire A1. As a result, the first welding current AIw is energized. The first wire feeder AWF controls the feeding of the first welding wire A1 in accordance with the feeding control signal Wc. Further, the second welding power source device BPS and the second wire feeding device BWF are also the same as described above, and thus the description thereof is omitted.
[0005]
In the first welding power supply device APS and the second welding power supply device BPS described above, as will be described later with reference to FIG. 2, two controls of arc length control by voltage feedback control and current waveform control by current feedback control are performed simultaneously. ing. In the prior art, these controls are performed completely independently between the two power supply devices.
[0006]
FIG. 2 is a current / voltage waveform diagram showing output waveforms of the first welding power supply device APS and the second welding power supply device BPS described above. FIG. 4A shows the change over time of the first welding current AIw, FIG. 4B shows the change over time of the first welding voltage AVw, and FIG. 4C shows the second welding. The time change of the current BIw is shown, and FIG. 4D shows the time change of the second welding voltage BVw. The operation will be described below with reference to FIG.
[0007]
(1) Period from time t1 to t2 (first peak current conduction time ATp)
As shown in FIG. 6A, the first peak current AIp is energized during the first peak current energization time ATp. Usually, both the values of the first peak current energization time ATp and the first peak current AIp are set in advance so that the welding wire transfers one pulse per droplet by arc heat. Further, as shown in FIG. 5B, during the first peak current energization time ATp, the first peak voltage AVp corresponding to the first peak current AIp is between the first welding wire and the workpiece. Apply between.
[0008]
(2) Period from time t2 to t3
As shown in FIG. 5A, the first base current AIb set in advance is energized within a range in which droplet transfer does not occur from time t2 to time t3 when the first pulse period ATf period ends. The duration of the first pulse period ATf is a frequency modulation control or a pulse width modulation control based on an error between the average value of the first welding voltage AVw and the first voltage setting signal AVs set from the outside of the power supply device ( Automatically determined by voltage feedback control). In general, since the average value of the welding voltage and the arc length are in a proportional relationship, the voltage feedback control described above controls the arc length that has a significant effect on the welding quality.
Further, as shown in FIG. 4B, during this period, the first base voltage AVb corresponding to the first base current AIb is applied between the first welding wire and the workpiece.
During the period before time t1 and after time t3, welding by the first welding power source device APS is performed by repeating the operations of the above items (1) and (2).
[0009]
(3) Period from time t4 to t5 (second peak current conduction time BTp)
As shown in FIG. 6C, the second peak current BIp is energized during the second peak current energization time BTp. Usually, both the values of the second peak current energization time BTp and the second peak current BIp are set in advance so that the welding wire transfers one pulse per droplet by arc heat as described above. The two values are set to different values depending on the wire feed speed (the average value of the welding current), and therefore the average value of the first welding current AIw and the average value of the second welding current BIw Are different from each other, the first peak current conduction time ATp and the second peak current conduction time BTp are different from each other, and the first peak current AIp and the second peak current BIp are different from each other.
Further, as shown in FIG. 4D, during the second peak current conduction time BTp, the second peak voltage BVp corresponding to the second peak current BIp is between the second welding wire and the work piece. Apply between.
[0010]
(4) Period from time t5 to t6
As shown in FIG. 5C, the second base current BIb set in advance is energized within a range in which droplet transfer does not occur from time t5 to time t6 when the second pulse cycle BTf period ends. Usually, the value of the base current is set to a value that varies depending on the wire feed speed (average value of the welding current), so the average value of the first welding current AIw and the second welding current BIw are set. If the average value is different, the first base current AIb and the second base current BIb have different values.
The duration of the second pulse period BTf is the same as the above item (2) between the average value of the second welding voltage BVw and the second voltage setting signal BVs set from the outside of the power supply device. It is automatically determined by frequency modulation control by error or pulse width modulation control (voltage feedback control).
As shown in FIG. 4D, during this period, the second base voltage BVb corresponding to the second base current BIb is applied between the second welding wire and the workpiece.
During the period before time t4 and after time t6, welding by the second welding power source device BPS is performed by repeating the operations of items (3) and (4).
[0011]
Voltage feedback control and current waveform control for controlling energization of the welding current in the first welding power source device APS shown in the items (1) and (2) above, and items shown in the items (3) and (4) above. The voltage feedback control and the current waveform control in the welding power source device BPS 2 are performed completely independently. Therefore, the timing at which the first peak current AIp and the first base current AIb are energized and the timing at which the second peak current BIp and the second base current BIb are energized are shown in FIGS. ) Becomes at random as shown.
Note that the period in which the first base voltage AVb rises as shown in part (b) of FIG. 6B coincides with the energization period of the second peak current BIp, and the second base voltage BVb is similarly shown in FIG. The period of lifting as shown in part B) corresponds to the energization period of the first peak current AIp. This phenomenon occurs due to the mutual interference of the arc between the first arc and the second arc, and details will be described later with reference to FIG.
[0012]
FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration of the first welding power supply device APS and the second welding power supply device BPS of the conventional technology described above. Hereinafter, each circuit block will be described with reference to FIG.
[0013]
The first welding power source device APS is composed of each circuit block within a range surrounded by a one-dot chain line, and these circuit blocks will be described below.
The output control circuit INV performs output control with a commercial power supply as an input, and supplies an output suitable for the arc load. In general, an inverter control circuit, a chopper control circuit, a thyristor phase control circuit, etc. are commonly used as the output control circuit INV. For example, the inverter control circuit includes a primary rectifier circuit that rectifies a commercial power supply, a smoothing circuit that smoothes a rectified rippled voltage, an inverter circuit that converts the smoothed DC voltage into high-frequency AC, It consists of a high-frequency transformer that steps down the high-frequency alternating current to a voltage suitable for arc load, a secondary side rectifier circuit that rectifies the stepped-down alternating current again, and a direct current reactor that smoothes the rectified rippled direct current. In accordance with a current error amplification signal Ei described later, a plurality of sets of power transistors forming the inverter circuit are controlled to perform output control.
[0014]
The voltage detection circuit VD detects the first welding voltage AVw and outputs a voltage detection signal Vd averaged. The first voltage setting circuit AVS is provided outside the power supply apparatus, and outputs a first voltage setting signal AVs. The voltage error amplification amplifier EV amplifies an error between the voltage detection setting signal Vd as a feedback signal and the first voltage setting signal AVs as a target value, and outputs a voltage error amplification signal Ev. The V / F conversion circuit VF receives the voltage error amplification signal Ev as described above, performs V / F conversion, and outputs a V / F conversion signal Vf. The peak current conduction time setting circuit TP outputs a preset peak current conduction time setting signal Tp. The mono multivibrator MM becomes the High level only for the time set by the peak current conduction time setting signal Tp, triggered by the change of the V / F conversion signal Vf from the Low level to the High level in FIG. The aforementioned first pulse period signal ATf is output.
[0015]
A modulation circuit MC surrounded by a dotted line is formed by the voltage error amplification circuit EV, the V / F conversion circuit VF, the peak current energization time setting circuit TP, and the mono multivibrator MM. The modulation circuit MC receives the voltage detection signal Vd and the first voltage setting signal AVs as inputs, and outputs the first pulse period signal ATf by frequency modulation control based on an error between the signals. As this modulation method, pulse width modulation control is also used as a conventional technique in addition to the above frequency modulation control.
[0016]
The first peak current setting circuit AIP outputs a preset first peak current setting signal AIp. The first base current setting circuit AIB outputs a preset first base current setting signal AIb. The first switching circuit ASW is connected to the a side when the first pulse period signal ATf is at a high level, and outputs the first peak current setting signal AIp as the first current control setting signal AIsc. When the first pulse period signal ATf is at a low level, the first base current setting signal AIb is output as the first current control setting signal AIsc by being connected to the b side. The current detection circuit ID detects the first welding current AIw and outputs a current detection signal Id. The current error amplification circuit EI amplifies an error between the current detection signal Id as a feedback signal and the first current control setting signal AIsc as a target value, and outputs a current error amplification signal Ei. Output control is performed according to the current error amplification signal Ei, and the first welding voltage AVw is applied.
[0017]
The first feed speed setting circuit AWS is provided outside the power supply device and outputs a first feed speed setting signal AWs. The feed control circuit WC receives the first feed speed setting signal AWs and outputs a feed control signal Wc. The first wire feeder AWF controls the feeding of the first welding wire A1 in accordance with the feeding control signal Wc.
[0018]
Next, the description of the circuit blocks of the second welding power supply device BPS and the second wire feeding device BWF will be made by using the first welding voltage AVw and the first welding current AIw as the second welding voltage BVw and the second welding voltage BVw. 2 welding current BIw, first voltage setting circuit AVS and first voltage setting signal AVs, second voltage setting circuit BVS and second voltage setting signal BVs, first peak current setting circuit AIP and second voltage setting signal BVs. The first peak current setting signal AIp is used as the second peak current setting circuit BIP and the second peak current setting signal BIp, and the first base current setting circuit AIB and the first base current setting signal AIb are used as the second base current. The setting circuit BIB and the second peak current setting signal BIb, the first pulse period signal ATf and the second pulse period signal BTf, the first switching circuit ASW and the first current control setting signal The Isc to the second switching circuit BSW and the second current control setting signal BISC, omitted since the same manner as each replaced. As a result, the second welding voltage BVw is applied by the second welding power source device BPS, and the second welding wire B1 is fed by the second wire feeding device BWF. A second arc B3 is generated between the object 2 and the second welding current BIw is energized.
[0019]
As described above, in the first welding power supply device APS and the second welding power supply device BPS, the voltage error amplification circuit EV that performs voltage feedback control and the current error amplification circuit EI that performs current feedback control are between the power supply devices. Since they are independent, the energization timing of the first welding current AIw and the second welding current BIw is at random as described above with reference to FIG.
[0020]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional multi-electrode pulse arc welding method described above, the arc length fluctuates due to the mutual interference between the arcs that deforms the arc shape due to the force acting between the two arcs, and the arc generation state is not good. A phenomenon of stabilization occurs. Hereinafter, the cause of the mutual interference of the arc will be described first, and then the problems of the prior art caused by the mutual interference of the arc will be described.
[0021]
FIG. 4 is a schematic diagram of an arc generating portion for explaining the force acting on the arc 3 generated independently. FIG. 6A shows a case where the shape of the generated arc 3 is a symmetric shape with the feeding direction (hereinafter referred to as feeding direction) ab of the welding wire 1 being a center line. ) Is a case where the shape of the generated arc 3 is not symmetrical with the feeding direction ab as the center line.
As shown in FIG. 2A, an arc 3 is generated between the welding wire 1 and the workpiece 2 and a welding current Iw is energized. This welding current Iw returns to the minus terminal after sequentially energizing the welding wire 1 → the arc 3 → the workpiece 2 from the plus terminal (not shown) of the welding power source device. A magnetic field as shown in FIG. 2A is formed by the current flowing through the welding wire 1. However, in this case, since the shape of the arc 3 is the target shape, no force acts on the arc 3 by this magnetic field. On the other hand, a force for contracting the arc 3 (hereinafter referred to as a contracting force by the arc) FX acts as shown in FIG. Therefore, only the contraction force by the arc acts on the symmetrical arc.
[0022]
Next, in FIG. 8B, an asymmetrical arc 3 is formed between the welding wire 1 and the work piece 2 as shown in a second arc B3 in FIG. And the welding current Iw is energized. A magnetic field as shown in the figure is formed by the current passing through the welding wire 1. In this case, unlike FIG. 5A, the shape of the arc 3 is not symmetrical, and a force (hereinafter referred to as a magnetic field force) FY acts on the arc 3 by this magnetic field. On the other hand, a contraction force FX due to the arc acts on the arc 3 by a magnetic field formed by a current passing through the arc 3 as shown in FIG. The force FY due to the magnetic field acts to pull the arc 3 back in the feeding direction ab, and the contraction force FX due to the arc acts to maintain the shape of the arc. It returns to the target shape as shown in A) and has the property of retaining the shape (arc rigidity). The magnitudes of the force FY due to the magnetic field and the contraction force FX due to the arc are proportional to the magnitude of the current value forming the magnetic field.
[0023]
Next, the force which acts between two arcs in the conventional multi-electrode pulse arc welding method will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a current / voltage waveform diagram of the prior art multi-electrode pulse arc welding method, similar to FIG. 2 described above, and FIG. 5 (A) shows the time change of the first welding current AIw. FIG. 4B shows the time change of the first welding voltage AVw, FIG. 4C shows the time change of the second welding current BIw, and FIG. 4D shows the second welding current. The time change of the voltage BVw is shown. As described above, since the first welding current AIw and the second welding current BIw are energized at random, there are the following four combinations of energization of the peak current and the base current.
[0024]
That is, at time t1, the first peak current AIp is energized as the first welding current AIw, and the second peak current BIp is energized as the second welding current BIw. The mutual interference of arcs in this state will be described later with reference to FIG. Next, at time t2, the first base current AIb is energized as the first welding current AIw, and the second base current BIb is energized as the second welding current BIw. The mutual interference of arcs in this state will be described later with reference to FIG.
[0025]
Furthermore, at time t3, the first peak current AIp is energized as the first welding current AIw, and the second base current BIb is energized as the second welding current BIw. At time t4, contrary to the above, the first base current AIb is energized as the first welding current AIw, and the second peak current BIp is energized as the second welding current BIw. The mutual interference of arcs in these states will be described later with reference to FIG.
[0026]
FIG. 6 is a schematic diagram of the arc generating portion at the time t1 of FIG. 5 described above in which the first and second welding currents energized to the two arcs are both peak currents. Hereinafter, the mutual interference of arcs in this state will be described with reference to FIG.
As shown in the figure, the first welding wire A1 is energized with the first peak current AIp, and the first arc A3 is generated in the target shape as in FIG. 4A. Yes. On the other hand, the second peak current BIp is applied to the second welding wire A2, and the second arc B3 is generated in the target shape as described above.
[0027]
In this state, as in the case of FIG. 4A described above, the first arc A3 is not affected by the magnetic field generated by the first peak current AIp that energizes the first welding wire A1. Only the contraction force AFX1 due to the arc caused by the first peak current AIp energizing one arc A3 acts. In addition, a magnetic field is formed around the first arc A3 by the second peak current BIp that energizes the second welding wire B1, and the first arc A3 is not the target shape for this magnetic field. Therefore, in addition to the contraction force AFX1 caused by the arc, a force AFZ1 caused by a magnetic field acts on the first arc A3. Normally, when the current values for energizing the two arcs are substantially equal, the contraction force AFX1 due to the arc, which is the force that maintains the arc shape, is greater than the force AFZ1 due to the magnetic field, which is the force that deforms the arc shape. The shape of the arc A3 is not changed. Similarly, the shape of the second arc B3 does not change.
[0028]
As described above, in the state at time t1, the contraction force (AFX1 and BFX1) due to its own arc is larger than the force (AFZ1 and BFZ1) due to the magnetic field that is interference from the other arc, so the shape of the arc does not change. That is, when a current having a value substantially equal to the two arcs is energized, there is almost no influence on the arc generation state due to the mutual interference of the arcs.
[0029]
FIG. 7 is a schematic diagram of the arc generating portion at time t2 in FIG. 5 described above in which both the first and second welding currents energized to the two arcs are base currents.
The state shown in FIG. 6 is the same as that in FIG. 6 described above, except that the current for passing the two arcs is changed from the peak current to the base current. That is, the contraction force (AFX2 and BFX2) due to its own arc is greater than the force (AFZ2 and BFZ2) due to the magnetic field which is interference from the other arc, so the arc shape does not change. Therefore, as in the case of FIG. 6, when a current having a substantially equal value is applied to two arcs, there is almost no influence on the arc generation state due to the mutual interference of the arcs.
[0030]
FIG. 8 is a schematic diagram of the arc generating portion at the time t3 of FIG. 5 described above in which the first peak current AIp is supplied to the first arc A3 and the second base current BIb is supplied to the second arc B3. FIG. 4A shows the arc generation state at time t3, and FIG. 4B shows the arc generation state immediately after time t3. Hereinafter, the mutual interference of arcs in this state will be described with reference to FIG.
[0031]
(1) As shown in FIG. 4A, the first welding wire A1 is supplied with the first peak current AIp, and the first arc A3 is generated as in the case of FIG. It occurs in the target shape. On the other hand, the second base current BIb is applied to the second welding wire A2, and the second arc B3 is generated in the target shape as in the case of FIG. 4A described above.
[0032]
In this state, the contraction force AFX1 due to the arc caused by the first peak current AIp that energizes the first arc A3 acts on the first arc A3. Further, a force AFZ2 caused by a magnetic field generated by the second base current BIb that energizes the other second welding wire B1 acts on the first arc A3. Here, since the value of the first peak current AIp is considerably larger than the value of the second base current BIb, the contraction force AFX1 due to the arc is larger than the force AFZ2 due to the magnetic field, As a result, the shape of the first arc A3 does not change.
[0033]
On the other hand, the contraction force BFX2 due to the arc by the second base current BIb that energizes the second arc B3 acts on the second arc B3. Furthermore, a force BFZ1 due to a magnetic field caused by the first peak current AIp that energizes the other first welding wire A1 acts on the second arc B3. Here, since the value of the second base current BIb is considerably smaller than the value of the first peak current AIp, the contraction force BFX2 due to the arc is smaller than the force BFZ1 due to the magnetic field, and As a result, the shape of the second arc B3 is deformed as shown in FIG.
[0034]
{Circle around (2)} As shown in FIG. 5B, the shape of the first arc A3 does not change immediately after time t3 as in the case {circle around (1)}. On the other hand, since the second arc B3 is attracted in the direction of the first arc A3 by the operation of the above item (1), the cathode point of the arc moves from the point b to the point c as shown in FIG. As a result, the arc shape is also greatly deformed into an asymmetric shape. Since the state of the deformed second arc B3 is the same as the state described above with reference to FIG. 4B, the second arc B3 has a second force in addition to the force described in the above item (1). A force BFY2 due to the magnetic field generated by the second base current BIb that energizes the welding wire B1 is newly applied. As a result, BFZ1 = BFX2 + BFY2 is established, and the balance of the forces acting on the second arc B3 is maintained, so that the second arc B3 maintains the shape shown in FIG.
[0035]
Further, since the second arc B3 is deformed as shown in FIG. 5B and the arc length is changed from ab to ac, the arc length becomes longer than before the deformation. As the arc length becomes longer, the welding voltage value proportional to the arc length becomes larger. Therefore, as shown at time t3 in FIG. 5D, the value of the second welding voltage BVw rises higher than the normal value. Value.
[0036]
As described above, when the current value for energizing the other arc is larger than the current value for energizing the other arc, the own arc is attracted by the interference of the other arc, and its shape is deformed and the arc is deformed. The length also becomes longer. In particular, in pulse arc welding, since the peak current value is generally set to about 400 to 600 [A] and the base current value is set to about 30 to 60 [A], the current difference becomes considerably large, As a result, the mutual interference between the arcs is increased, and the deformation of the arc is also increased.
[0037]
(3) Contrary to the above items (1) and (2), the first base current AIb is applied to the first arc A3, and the second peak current BIp is applied to the second arc B3. At time t4 in FIG. 5 described above, the shape of the second arc B3 does not change, but the first arc A3 is attracted by the interference from the second arc B3, and the shape of the arc is deformed. As a result, the arc length becomes longer. Therefore, as shown at time t4 in FIG. 5 (B), the second welding voltage BVw is raised and becomes a value larger than the normal value.
[0038]
As described above, when currents having substantially the same value are applied to the two arcs, the influence of the mutual interference between the arcs is small, but when the difference between the current values to be applied is large, the currents to be supplied due to the mutual interference between the arcs. The arc with the smaller value is greatly affected, and its shape is greatly deformed. When this latter state occurs, the arc generation state becomes unstable and the welding quality becomes poor, as will be described below.
That is, since the shape of the second arc B3 at time t3 in FIG. 5 described above and the shape of the first arc A3 at time t4 are deformed by the above-described mutual interference of the arc and the arc length is increased, The droplet transfer deviates from the stable state of 1 pulse / one droplet transfer and becomes unstable. As a result, a large amount of spatter is generated, the bead appearance is deteriorated, the penetration is poor, and the welding quality is remarkably deteriorated.
Furthermore, as shown at time t5 in FIG. 5, when the arc length becomes too long due to the mutual interference of the arcs described above, the arc cannot be maintained, and finally an arc break occurs. If arc breakage frequently occurs during welding, welding defects such as poor penetration and deterioration of the bead appearance occur.
[0039]
Accordingly, the present invention provides a multi-electrode pulse arc welding method that can suppress instability of an arc generation state caused by mutual interference between two arcs and can always obtain good welding quality. A control method and a welding apparatus are provided.
[0040]
[Means for Solving the Problems]
[0042]
As shown in FIG. 11 and FIG.
A first welding wire A1 and a second welding wire B1 that are electrically insulated from each other from one welding torch 4 are fed at a preset feeding speed, and the first welding wire A1 is preset. The energization of the first peak current AIp and the energization of the first base current AIb set in advance are repeated for one cycle, and the second peak current BIp set in advance is applied to the second welding wire B1. And the preset second base current BIb are repeatedly energized as one cycle, and the first welding wire A1, the second welding wire B1 and the workpiece 2 are In the multi-electrode pulse arc welding control method for generating and welding arcs A3 and B3,
The second welding wire is energized with the second peak current BIp during the first energization period of the first peak current AIp, and the energization period of the first base current AIb is a preset normal value. The second base current BIb is energized, and then the second base current BIb having a value larger than a preset normal value is energized during a second energization period of the first peak current AIp. In the energization period of one base current AIb, the second base current BIb having the normal value is energized, and the first and second energizations are repeated as one set, and this is a multi-electrode pulse arc welding control method. .
[0043]
As shown in FIG. 12 and FIG.
Claim 1 The multi-electrode pulse according to claim 1, wherein the feeding speed of the second welding wire B1 described in 1 is a value obtained by further finely adjusting a value obtained by halving a preset feeding speed of the first welding wire A1. This is an arc welding control method.
[0044]
As shown in FIG. 12 and FIG.
A first welding wire A1 and a second welding wire B1 that are electrically insulated from each other from one welding torch 4 are fed at a preset feeding speed, and the first welding wire A1 is preset. The energization of the first peak current AIp and the energization of the first base current AIb set in advance are repeated for one cycle, and the second peak current BIp set in advance is applied to the second welding wire B1. And the preset second base current BIb are repeatedly energized as one cycle, and the first welding wire A1, the second welding wire B1 and the workpiece 2 are In the multi-electrode pulse arc welding control method for generating and welding arcs A3 and B3,
The second welding wire is energized with the second peak current BIp during the first energization period of the first peak current AIp, and the energization period of the first base current AIb is a preset normal value. The second base current BIb is energized, and then the second base current BIb having a value larger than a preset normal value is energized during a second energization period of the first peak current AIp. In the energization period of one base current AIb, the second base current BIb having the normal value is energized, and the same energization as the second is repeated until the nth, which is a preset integer of 3 or more. This is a multi-electrode pulse arc welding control method in which the first to n-th energization is repeated as one set and energized.
[0045]
As shown in FIG. 12 and FIG.
The feeding speed of the second welding wire B1 according to claim 3 is a value obtained by further finely adjusting a value obtained by multiplying a preset feeding speed of the first welding wire A1 by 1 / n. This is a multi-electrode pulse arc welding control method.
[0046]
As shown in FIG. 9 to FIG.
A time length ATf of one cycle between the energization of the first peak current AIp set in advance to energize the first welding wire A1 according to claim 1 and the energization of the first base current AIb set in advance is Further, it is determined by frequency modulation control or pulse width modulation control based on an error between a voltage detection signal AVd for detecting the welding voltage AVw between the first welding wire A1 and the workpiece 2 and a preset voltage setting signal AVs. Item 5. The multi-electrode pulse arc welding control method according to any one of Items 1 to 4.
[0049]
As shown in FIG. 11 to FIG.
The first welding wire A1 and the second welding wire B1 that are electrically insulated from each other from one welding torch 4 are fed at a preset feeding speed, and the first welding wire A1 is preset. The energization of the first peak current AIp and the energization of the first base current AIb set in advance are repeated for one cycle, and the second peak current BIp set in advance is applied to the second welding wire B1. And the preset second base current BIb are repeatedly energized as one cycle, and the first welding wire A1, the second welding wire B1 and the workpiece 2 are In a multi-electrode pulse arc welding apparatus for generating and welding arcs A3 and B3,
A voltage detection circuit VD that detects a welding voltage AVw between the first welding wire A1 and the workpiece 2 and outputs a voltage detection signal Vd; a voltage setting circuit AVS that outputs a voltage setting signal AVs; A modulation circuit MC that receives the voltage detection signal Vd and the voltage setting signal AVs and outputs a first pulse period signal ATf by frequency modulation control or pulse width modulation control based on an error between the signals, and a first peak current setting A first peak current setting circuit AIP that outputs a signal AIp; a first base current setting circuit AIB that outputs a first base current setting signal AIb; the first pulse period signal ATf; and the first peak. With the current setting signal AIp and the first base current setting signal AIb as inputs, the first peak current setting is generated by the first pulse period signal ATf. And a first switching circuit ASW that switches between the signal AIp and the first base current setting signal AIb and outputs the first current control setting signal AIsc. The first current control setting signal AIsc causes the first current control setting signal AIsc to A first welding power supply device APS for controlling the start and end of energization of the peak current AIp and the start and end of energization of the first base current AIb;
A magnification setting circuit NS that outputs a magnification setting signal n that is an integer of 2 or more, and a signal that receives the first pulse period signal ATf as an input and synchronizes with the signal and has a period that is n times the magnification setting signal of the signal A period conversion circuit TC that converts the signal into a second pulse period signal BTf, a second peak current setting circuit BIP that outputs a second peak current setting signal BIp, and the first pulse period signal ATf. When the input signal is a signal for switching to the first peak current setting signal AIp as an input, a second base current setting signal BIb having a value larger than a preset normal value is output, and the input signal is the first signal. The second base current setting circuit B that outputs the second base current setting signal BIb having a normal value set in advance when the signal is switched to the base current setting signal AIb. B, the second pulse period signal BTf, the second peak current setting signal BIp, and the second base current setting signal BIb as inputs, and the second peak current setting by the second pulse period signal BTf. And a second switching circuit BSW that switches between the signal BIp and the second base current setting signal BIb and outputs the second current control setting signal BIsc. The second current control setting signal BIsc causes the second current control setting signal BIsc to This is a multi-electrode pulse arc welding apparatus composed of a second welding power supply BPS that controls the start and end of energization of the peak current BIp and the start and end of energization of the second base current BIb.
[0050]
Claim 7 As shown in FIG. 11 to FIG.
Claim 6 The second welding power supply device BPS described in the above is the second feeding power setting signal AWs set for the first welding wire A1 as an input, and the signal is multiplied by 1 / n and further finely adjusted. A second welding power supply device BPS that includes a feeding speed adjustment circuit WB that outputs a feeding speed setting signal BWs and controls feeding of the second welding wire B1 by the second feeding speed setting signal BWs. The multi-electrode pulse arc welding apparatus according to claim 6.
[0051]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The embodiment of the present invention is shown in FIG.
The first welding wire A1 and the second welding wire B1 that are electrically insulated from each other from one welding torch 4 are fed at a preset feeding speed, and the first welding wire A1 is preset. The energization of the first peak current AIp and the energization of the first base current AIb set in advance are repeated for one cycle, and the second peak current BIp set in advance is applied to the second welding wire B1. And the preset second base current BIb are repeatedly energized as one cycle, and the first welding wire A1, the second welding wire B1 and the workpiece 2 are In a multi-electrode pulse arc welding apparatus for generating and welding arcs A3 and B3,
A voltage detection circuit VD that detects a welding voltage AVw between the first welding wire A1 and the workpiece 2 and outputs a voltage detection signal Vd; a voltage setting circuit AVS that outputs a voltage setting signal AVs; A modulation circuit MC that receives the voltage detection signal Vd and the voltage setting signal AVs and outputs a first pulse period signal ATf by frequency modulation control or pulse width modulation control based on an error between the signals, and a first peak current setting A first peak current setting circuit AIP that outputs a signal AIp; a first base current setting circuit AIB that outputs a first base current setting signal AIb; the first pulse period signal ATf; and the first peak. With the current setting signal AIp and the first base current setting signal AIb as inputs, the first peak current setting is generated by the first pulse period signal ATf. And a first switching circuit ASW that switches between the signal AIp and the first base current setting signal AIb and outputs the first current control setting signal AIsc. The first current control setting signal AIsc causes the first current control setting signal AIsc to A first welding power supply device APS for controlling the start and end of energization of the peak current AIp and the start and end of energization of the first base current AIb;
A magnification setting circuit NS that outputs a magnification setting signal n that is an integer of 2 or more, and a signal that receives the first pulse period signal ATf as an input and synchronizes with the signal and has a period that is n times the magnification setting signal of the signal A period conversion circuit TC that converts the signal into a second pulse period signal BTf, a second peak current setting circuit BIP that outputs a second peak current setting signal BIp, and the first pulse period signal ATf. When the input signal is a signal for switching to the first peak current setting signal AIp as an input, a second base current setting signal BIb having a value larger than a preset normal value is output, and the input signal is the first signal. The second base current setting circuit B that outputs the second base current setting signal BIb having a normal value set in advance when the signal is switched to the base current setting signal AIb. B, the second pulse period signal BTf, the second peak current setting signal BIp, and the second base current setting signal BIb as inputs, and the second peak current setting by the second pulse period signal BTf. And a second switching circuit BSW that switches between the signal BIp and the second base current setting signal BIb and outputs the second current control setting signal BIsc. The second current control setting signal BIsc causes the second current control setting signal BIsc to This is a multi-electrode pulse arc welding apparatus composed of a second welding power supply BPS that controls the start and end of energization of the peak current BIp and the start and end of energization of the second base current BIb.
[0052]
【Example】
An outline of the first and second embodiments of the present invention described below is shown below.
(1) First embodiment
As shown in FIG. 9, the first embodiment of the present invention
The first welding wire A1 is repeatedly energized with one cycle of energization of the first peak current AIp and energization of the first base current AIb,
The second welding wire B1 is energized with the second peak current BIp during the energization period of the first peak current AIp, and is energized with the second base current BIb during the energization period of the first base current AIb. This is an electrode pulse arc welding control method. FIG. 10 is a block diagram of the welding apparatus for the first embodiment described above.
[0053]
(2) Second embodiment
As shown in FIGS. 11 and 12, the second embodiment of the present invention
The first welding wire A1 is repeatedly energized with one cycle of energization of the first peak current AIp and energization of the first base current AIb,
The second welding wire B1 is energized with the second peak current BIp during the first energization period of the first peak current AIp, and the energization period of the first base current AIb is a preset normal value. The second base current BIb is energized, and then the second base current BIb having a value larger than a preset normal value is energized during a second energization period of the first peak current AIp. During the energization period of the base current AIb, the second base current BIb having a preset normal value is energized, and the energization similar to the second time is repeated until the nth time which is a preset integer. Or a multi-electrode pulse arc welding control method in which the n-th energization is repeated as one set. FIG. 11 shows the case where n = 2, and FIG. 12 illustrates the case where n = 3. FIG. 13 shows a block diagram of the welding apparatus for the second embodiment described above.
Details of the first and second embodiments will be described below.
[0054]
[Example 1]
FIG. 9 is a current / voltage waveform diagram showing the multi-electrode pulse arc welding control method of the first embodiment (hereinafter referred to as Embodiment 1) of the present invention. FIG. 9A shows the first welding current AIw. (B) shows the time change of the first welding voltage AVw, and (C) shows the time change of the second welding current BIw. (D) shows the time change of the second welding voltage BVw.
As shown in the figure, during the period from time t1 to t2, the first peak current AIp is energized to the first arc as shown in FIG. The second peak current BIp is applied as shown in FIG. further. During the period from time t2 to t3, the first base current AIb is energized to the first arc as shown in FIG. 6A, and at this time, the second arc is supplied to the second arc as shown in FIG. The second base current BIb is energized. Therefore, the energization of the first peak current AIp and the energization of the second peak current BIp are synchronized, and the energization of the first base current AIb and the energization of the second base current BIb are synchronized. Yes.
For this reason, since the current values for energizing the two arcs are substantially equal during any period, there is no influence on the arc generation state due to the mutual interference of the two arcs, and a stable arc generation state can be always maintained. it can.
[0055]
FIG. 10 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out the above-described multi-electrode pulse arc welding control method of the first embodiment. In the figure, the same reference numerals are assigned to the same circuit blocks as those of the conventional welding apparatus described above with reference to FIG. Hereinafter, the modulation circuit MC of the first welding power supply device APS, the second switching circuit BSW and the feeding speed adjustment circuit WB of the second welding power supply device BPS, which are circuit blocks different from those shown in FIG. .
A first pulse period signal ATf, which is an output signal of the modulation circuit MC of the first welding power supply device APS, is output to the second welding power supply device BPS.
The second switching circuit BSW of the second welding power source device BPS is connected to the a side when the first pulse period signal ATf is at the high level, and the second peak current setting signal BIp is used as the second current. The control setting signal BIsc is output, and when the signal is at the low level, the second base current setting signal BIb is output as the second current control setting signal BIsc by being connected to the b side.
The feed speed adjusting circuit WB of the second welding power source device BPS receives the first feed speed setting signal AWs and outputs a second feed speed setting signal BWs finely adjusted with the value as the center value. .
[0056]
In the welding apparatus of the first embodiment described above, the voltage feedback control of the second welding power supply device BPS is used together by the voltage feedback control of the first welding power supply device APS, and the first peak current AIp and the second peak are combined. The energization timing with the current BIp and the energization timing with the first base current AIb and the second base current BIb are synchronized. The feeding speed of the second welding wire B1 is controlled by a second feeding speed setting signal BWs obtained by finely adjusting the first feeding speed setting signal AWs.
[0057]
[Example 2]
FIG. 11 is a current / voltage waveform diagram showing a multi-electrode pulse arc welding control method according to the second embodiment (hereinafter referred to as embodiment 2) of the present invention. FIG. 11 (A) shows the first welding current AIw. (B) shows the time change of the first welding voltage AVw, and (C) shows the time change of the second welding current BIw. (D) shows the time change of the second welding voltage BVw. This figure also illustrates the case where the magnification n of the pulse period described later is 2. Accordingly, the second pulse period BTf of the second welding current BIw shown in FIG. 10C is twice the first pulse frequency ATf of the first welding current AIw shown in FIG. Yes. Hereinafter, the operation in each period will be described with reference to FIG.
[0058]
In the first arc, energization of the first peak current AIp during the period of time t1 to t2 and energization of the first base current AIb during the period of time t2 to t3 are one cycle (period of time t1 to t3). Repeated energization.
On the other hand, the second arc is energized with the second peak current BIp during the first energization period of the first peak current AIp during the period from time t1 to t2, and the second arc is performed during the period from time t2 to t3. During the energization period of the first base current AIb, the second base current BIb having the normal value is energized, and the second energization period of the first peak current AIp during the period from time t3 to t4 is less than the normal value. The second base current BIb having a large value is energized, and the second base current BIb having a normal value is energized during the energization period of the first base current AIb during the period of time t4 to t5. The energization (time t1 to t3 period) and the second energization (time t3 to t5 period) are repeated as one set and energized.
[0059]
As described above, during the time t1 to t3 and the time t4 to t5, the current values for energizing the two arcs are substantially equal, so there is no influence on the arc generation state due to the mutual interference of the two arcs, and the current is stable. An arc is generated.
On the other hand, the arc generation state during the period from time t3 to t4 is the same as the state shown in FIG. In FIG. 8A, a magnetic field force BFZ1 and an arc contraction force BFX2 act on the second arc B3, and BFZ1> BFX2, so the second arc B3 is deformed. However, in FIG. 11, since the second base current BIb having a larger value than the normal value is energized in the second arc B3, the contraction force BFX2 due to the arc becomes larger than that in FIG. . As a result, since BFZ1 <BFX2, the second arc B3 can be maintained in a stable arc generation state without being deformed. A value larger than the normal value of the second base current BIb is set to satisfy BFZ1 <BFX2. The set value is about 80 to 150 [A].
[0060]
FIG. 12 is a current / voltage waveform diagram showing a multi-electrode pulse arc welding control method when the magnification n is 3 in Example 2 described above. FIG. 12 (A) shows the change over time of the first welding current AIw. (B) shows the time change of the first welding voltage AVw, (C) shows the time change of the second welding current BIw, and (D) of FIG. The time change of the 2nd welding voltage BVw is shown. Here, since the magnification n = 3, the second pulse period BTf of the second welding current BIw shown in FIG. 10C is the first pulse of the first welding current AIw shown in FIG. It is three times the period ATf. Further, in the figure, the operation during the time t1 to t5 is the same as the time t1 to t5 in FIG. 11, and the operation during the time t5 to t6 is similar to the time t3 to t5 in FIG. Is omitted.
[0061]
Further, when the magnification n is 4 in FIG. 11, the same energization as in the period of time t3 to t5 is added three times after time t5. Therefore, when the magnification is n, energization similar to the period from time t3 to time t5 is added n-2 times after time t5.
[0062]
FIG. 13 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out the multi-electrode pulse arc welding control method according to the second embodiment described above with reference to FIGS. 11 and 12. In this figure, the same reference numerals are assigned to the same circuit blocks as those of the welding apparatus described above with reference to FIGS. 3 and 10, and description thereof is omitted. Hereinafter, the magnification setting circuit NS, the period conversion circuit TC, the second base current setting circuit BIB, and the second switching circuit BSW of the second welding power supply device BPS, which are circuit blocks different from those shown in FIG. 3 and FIG. The feeding speed adjustment circuit WB will be described.
The magnification setting circuit NS outputs a magnification setting signal n that is an integer of 2 or more.
The cycle conversion circuit TC receives the first pulse cycle signal ATf output from the first welding power supply device APS and the magnification setting signal n as described above, and is synchronized with the signal and n of the signal as described above. The signal is converted into a signal having a double period, and the second pulse period signal BTf is output. In FIG. 11, the magnification setting signal n is 2 and in FIG. 12, the magnification setting signal n is 3.
The second base current setting circuit BIB receives the first pulse period signal ATf and outputs a second base current setting signal BIb having a preset normal value when the input is at a low level. When the input signal is at a high level, a second base current setting signal having a value larger than a preset normal value is output.
The second switching circuit BSW is connected to the a side when the second pulse cycle signal BTf is at the High level, and outputs the second peak current setting signal BIp as the second current control setting signal BIsc. When the signal is at a low level, the second base current setting signal BIb is output as the second current control setting signal BIsc by connecting to the b side.
The feed speed adjustment circuit WB receives the first feed speed setting signal AWs and outputs a second feed speed setting signal BWs that is finely adjusted with a value obtained by dividing the value by the magnification n as a center value. To do.
[0063]
In the welding apparatus of Example 2 described above, the feeding speed of the second welding wire B1 can be adjusted to 1 / n times the feeding speed of the first welding wire A1 by setting the magnification n described above. In addition, the second welding power supply BPS can output a welding voltage corresponding to the feeding speed by voltage feedback control using the second pulse period signal BTf. That is, in the first embodiment, the feeding speeds of the two welding wires need to be substantially equal, but in the second embodiment, the feeding speed of one welding wire can be adjusted to 1 / n times the other. . Therefore, since the freedom degree of selection of the welding conditions in welding construction expands, the application range of the welding method of this invention becomes wide.
[0064]
9 to 13 described above, the voltage feedback control of the second welding power source device BPS is performed based on the voltage feedback control of the first welding power source device APS. Conversely, the voltage feedback control of the first welding power supply device APS may be performed based on the voltage feedback control of the second welding power supply device BPS.
[0065]
FIG. 14 is a comparison diagram of the number of arc breaks for showing the effect of the present invention. Using the conventional welding apparatus shown in FIG. 3 and the welding apparatus of the present invention (Example 2) shown in FIG. 13, the number of arc breaks occurring during welding was compared. The main welding conditions at this time are as follows. In other words, the first welding current AIw is 400 [A], the first welding voltage AVw is 32 [V], while the second welding current BIw is 200 [A], and the second welding current AVw is 200 [A]. The voltage BVw is 28 [V]. Therefore, the magnification n is 2. As a test method, welding with a welding speed of 5 [m / min] and a bead length of 50 [cm] was repeated 10 times, and the number of arc breaks per welding was counted and compared.
[0066]
As shown in the figure, in the prior art, arc breakage occurred 18 times per welding, and a lot of spatter occurred, resulting in a poor bead appearance. On the other hand, in the present invention, arc breakage did not occur even once, and good welding quality was obtained.
[0067]
FIG. 15 is a comparison diagram of the amount of spatter generated to show the effect of the present invention. Using the conventional welding apparatus shown in FIG. 3 and the welding apparatus of the present invention (Example 2) shown in FIG. 13, the amount of spatter generated during welding was compared. The main welding conditions at this time are the same as those in FIG. As a test method, welding was performed at a welding speed of 5 [m / min], and the amount of spatter generated per minute during the welding was measured and compared.
As shown in the figure, in the prior art, a large amount of spatter was generated at 22 [g / min], resulting in a poor bead appearance. On the other hand, in the present invention, 7 [g / min], which is 1/3 of the conventional technique, is reduced, and the welding quality is good.
[0068]
[Effect of the present invention]
The present invention can suppress instability of the arc generation state such as deformation of arc shape and fluctuation of arc length caused by mutual interference of two arcs in the multi-electrode pulse arc welding method, and always provides good welding quality. Obtainable.
Furthermore, in the invention of Example 2, the feeding speed of one welding wire can be adjusted to 1 / n times the feeding speed of the other welding wire, and the optimum welding voltage for the feeding speed can be obtained. Since it can output by voltage feedback control, the application range of welding construction can be expanded rather than the invention of Example 1.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a multi-electrode pulse arc welding apparatus.
FIG. 2 is a current / voltage waveform diagram showing output waveforms of the first welding power supply device APS and the second welding power supply device BPS shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration of the first welding power supply device APS and the second welding power supply device BPS of the prior art shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic diagram of an arc generating portion for explaining a force acting on an arc 3 generated independently.
FIG. 5 is a current / voltage waveform diagram of a conventional multi-electrode pulse arc welding method.
FIG. 6 is a schematic diagram of an arc generating portion at time t1 in FIG. 5 where the first and second welding currents flowing through two arcs are both peak currents.
FIG. 7 is a schematic diagram of an arc generating portion at time t2 in FIG. 5 in which both the first and second welding currents flowing through two arcs are base currents.
8 is a schematic diagram of an arc generation unit at time t3 in FIG. 5 in which a first peak current AIp is supplied to the first arc A3 and a second base current BIb is supplied to the second arc B3. FIG.
FIG. 9 is a current / voltage waveform diagram showing a multi-electrode pulse arc welding control method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out the multi-electrode pulse arc welding control method of the first embodiment.
FIG. 11 is a current / voltage waveform diagram showing a multi-electrode pulse arc welding control method of a second embodiment (hereinafter referred to as embodiment 2) of the present invention.
12 is a current / voltage waveform diagram showing a multi-electrode pulse arc welding control method when the magnification n is 3 in Example 2. FIG.
FIG. 13 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out the multi-electrode pulse arc welding control method according to the second embodiment.
FIG. 14 is a comparison diagram of the number of arc breaks for showing the effect of the present invention.
FIG. 15 is a comparative view of the amount of spatter generated to show the effect of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Welding wire
2 Workpiece
21 molten pool
3 Arc
4 Welding torch
A1 first welding wire
A3 First arc
A41 First contact chip
AFZ1-2, BFZ1-2 Force by magnetic field
AIB first base current setting circuit
AIb first base current, first peak current setting signal
AIP first peak current setting circuit
AIp first peak current, first peak current setting signal
AIsc first current control setting signal
AIw 1st welding current
APS first welding power source
ASW first switching circuit
ATf first pulse period, first pulse period signal
ATp First peak current conduction time
AVb first base voltage
AVp first peak voltage
AVS first voltage setting circuit
AVs first voltage setting signal
AVw 1st welding voltage
AWF first wire feeder
AWS First feed speed setting circuit
AWs First feed speed setting signal
B1 Second welding wire
B3 Second arc
B41 Second contact chip
BIB second base current setting circuit
BIb Second base current, second peak current setting signal
BIP second peak current setting circuit
BIp second peak current, second peak current setting signal
BIsc second current control setting signal
BIw Second welding current
BPS second welding power supply
BSW second switching circuit
BTf Second pulse period, second pulse period signal
BTp Second peak current conduction time
BVb second base voltage
BVp second peak voltage
BVS second voltage setting circuit
BVs Second voltage setting signal
BVw Second welding voltage
BWF Second wire feeder
BWS Second feed speed setting circuit
BWs Second feed speed setting signal
EI current error amplifier circuit
Ei Current error amplification signal
EV voltage error amplifier circuit
Ev Voltage error amplification signal
FX, AFX1-2, BFX1-2 Contraction force by arc
FY, BFY2 Force by magnetic field
ID current detection circuit
INV output control circuit
Iw welding current
MC modulation circuit
MM mono multivibrator
NS magnification setting circuit
n Magnification, magnification setting signal
TC period conversion circuit
TP peak current conduction time setting circuit
Tp Peak current conduction time setting signal
VD voltage detection circuit
Vd Voltage detection signal
VF V / F conversion circuit
Vf V / F conversion signal
WB feed speed adjustment circuit
WC feed control circuit
Wc Feed control signal

Claims (7)

1つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第1の溶接ワイヤ及び第2の溶接ワイヤをそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、前記第1の溶接ワイヤには予め設定した第1のピーク電流の通電と予め設定した第1のベース電流の通電とを1周期とする通電を繰り返すと共に、前記第2の溶接ワイヤには予め設定した第2のピーク電流の通電と予め設定した第2のベース電流の通電とを1周期とする通電を繰り返し、前記第1の溶接ワイヤ及び前記第2の溶接ワイヤと被溶接物との間に2つのアークを発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接制御方法において、前記第2の溶接ワイヤに、第1回目の前記第1のピーク電流の通電期間は前記第2のピーク電流を通電し前記第1のベース電流の通電期間は予め設定した通常値の前記第2のベース電流を通電し、続いて第2回目の前記第1のピーク電流の通電期間は予め設定した通常値よりも大きな値の前記第2のベース電流を通電し前記第1のベース電流の通電期間は前記通常値の第2のベース電流を通電し、前記第1回目及び第2回目の通電を1組として繰り返して通電する多電極パルスアーク溶接制御方法。  A first welding wire and a second welding wire, which are electrically insulated from each other from one welding torch, are fed at a preset feeding speed, respectively, and a first preset wire is supplied to the first welding wire. The energization of the peak current and the energization of the first base current set in advance are repeated as one cycle, and the energization of the second peak current set in advance and the second preset in the second welding wire are repeated. Multi-electrode pulse arc welding in which energization with a base current of 1 cycle is repeated and two arcs are generated between the first welding wire and the second welding wire and the work piece to be welded In the control method, the second welding wire is energized with the second peak current during the first energization period of the first peak current, and the energization period of the first base current is a preset normal value. The second of Energizing the base current, and then energizing the second base current having a value larger than a preset normal value during the energizing period of the first peak current for the second time, energizing the first base current Is a multi-electrode pulse arc welding control method in which the second base current having the normal value is energized and the first and second energizations are repeated as one set. 前記第2の溶接ワイヤの送給速度が、予め設定した第1の溶接ワイヤの送給速度を1/2倍した値をさらに微調整した値である請求項1の多電極パルスアーク溶接制御方法。  2. The multi-electrode pulse arc welding control method according to claim 1, wherein the feeding speed of the second welding wire is a value obtained by further finely adjusting a value obtained by halving a preset feeding speed of the first welding wire. . 1つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第1の溶接ワイヤ及び第2の溶接ワイヤをそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、前記第1の溶接ワイヤには予め設定した第1のピーク電流の通電と予め設定した第1のベース電流の通電とを1周期とする通電を繰り返すと共に、前記第2の溶接ワイヤには予め設定した第2のピーク電流の通電と予め設定した第2のベース電流の通電とを1周期とする通電を繰り返し、前記第1の溶接ワイヤ及び前記第2の溶接ワイヤと被溶接物との間に2つのアークを発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接制御方法において、前記第2の溶接ワイヤに、第1回目の前記第1のピーク電流の通電期間は前記第2のピーク電流を通電し前記第1のベース電流の通電期間は予め設定した通常値の前記第2のベース電流を通電し、続いて第2回目の前記第1のピーク電流の通電期間は予め設定した通常値よりも大きな値の前記第2のベース電流を通電し前記第1のベース電流の通電期間は前記通常値の第2のベース電流を通電し、さらに前記第2回目と同様の通電を予め設定した3以上の整数である第n回目まで繰り返し、前記第1回目乃至第n回目の通電を1組として繰り返して通電する多電極パルスアーク溶接制御方法。  A first welding wire and a second welding wire, which are electrically insulated from each other from one welding torch, are fed at a preset feeding speed, respectively, and a first preset wire is supplied to the first welding wire. The energization of the peak current and the energization of the first base current set in advance are repeated as one cycle, and the energization of the second peak current set in advance and the second preset in the second welding wire are repeated. Multi-electrode pulse arc welding in which energization with a base current of 1 cycle is repeated and two arcs are generated between the first welding wire and the second welding wire and the work piece to be welded In the control method, the second welding wire is energized with the second peak current during the first energization period of the first peak current, and the energization period of the first base current is a preset normal value. The second of Energizing the base current, and then energizing the second base current having a value larger than a preset normal value during the energizing period of the first peak current for the second time, energizing the first base current Energizes the second base current of the normal value, and repeats energization similar to the second time until the nth time which is a preset integer of 3 or more, and the first to nth energization times are repeated. A multi-electrode pulse arc welding control method in which energization is repeated as one set. 前記第2の溶接ワイヤの送給速度が、予め設定した第1の溶接ワイヤの送給速度を1/n倍した値をさらに微調整した値である請求項3の多電極パルスアーク溶接制御方法。  The multi-electrode pulse arc welding control method according to claim 3, wherein the feeding speed of the second welding wire is a value obtained by further finely adjusting a value obtained by multiplying a preset feeding speed of the first welding wire by 1 / n. . 前記第1の溶接ワイヤを通電する予め設定した第1のピーク電流の通電と予め設定した第1のベース電流の通電との1周期の時間長さが、第1の溶接ワイヤと被溶接物との間の溶接電圧を検出した電圧検出信号と予め設定した電圧設定信号との誤差に基づく周波数変調制御又はパルス幅変調制御によって定まる請求項1〜4のいずれか1項に記載の多電極パルスアーク溶接制御方法。  The time length of one cycle between the energization of the first peak current set in advance to energize the first welding wire and the energization of the first base current set in advance is the first welding wire and the work piece The multi-electrode pulse arc according to any one of claims 1 to 4, which is determined by frequency modulation control or pulse width modulation control based on an error between a voltage detection signal for detecting a welding voltage between and a preset voltage setting signal. Welding control method. 1つの溶接トーチから互いに電気的に絶縁された第1の溶接ワイヤ及び第2の溶接ワイヤをそれぞれ予め設定した送給速度で送給し、前記第1の溶接ワイヤには予め設定した第1のピーク電流の通電と予め設定した第1のベース電流の通電とを1周期とする通電を繰り返すと共に、前記第2の溶接ワイヤには予め設定した第2のピーク電流の通電と予め設定した第2のベース電流の通電とを1周期とする通電を繰り返し、前記第1の溶接ワイヤ及び前記第2の溶接ワイヤと被溶接物との間に2つのアークを発生させて溶接する多電極パルスアーク溶接装置において、前記第1の溶接ワイヤと被溶接物2との間の溶接電圧を検出して電圧検出信号を出力する電圧検出回路と、電圧設定信号を出力する電圧設定回路と、前記電圧検出信号及び前記電圧設定信号を入力としてそれらの信号間の誤差による周波数変調制御又はパルス幅変調制御によって第1のパルス周期信号を出力する変調回路と、第1のピーク電流設定信号を出力する第1のピーク電流設定回路と、第1のベース電流設定信号を出力する第1のベース電流設定回路と、前記第1のパルス周期信号、前記第1のピーク電流設定信号及び前記第1のベース電流設定信号を入力として前記第1のパルス周期信号によって前記第1のピーク電流設定信号と前記第1のベース電流設定信号とを切り換えて第1の電流制御設定信号として出力する第1の切換回路とから成り、前記第1の電流制御設定信号によって前記第1のピーク電流の通電開始及び通電終了と前記第1のベース電流の通電開始及び通電終了とを制御する第1の溶接電源装置並びに2以上の整数である倍率設定信号nを出力する倍率設定回路と、前記第1のパルス周期信号を入力としてその信号と同期しかつその信号の前記倍率設定信号n倍の周期を有する信号に変換して第2のパルス周期信号を出力する周期変換回路と、第2のピーク電流設定信号を出力する第2のピーク電流設定回路と、前記第1のパルス周期信号を入力としてその入力信号が前記第1のピーク電流設定信号に切り換える信号であるときは予め設定した通常値よりも大きな値の第2のベース電流設定信号を出力しその入力信号が前記第1のベース電流設定信号に切り換える信号であるときは予め設定した通常値の前記第2のベース電流設定信号を出力する第2のベース電流設定回路と、前記第2のパルス周期信号、前記第2のピーク電流設定信号及び前記第2のベース電流設定信号を入力として前記第2のパルス周期信号によって前記第2のピーク電流設定信号と前記第2のベース電流設定信号とを切り換えて第2の電流制御設定信号として出力する第2の切換回路とから成り、前記第2の電流制御設定信号によって前記第2のピーク電流の通電開始及び通電終了と前記第2のベース電流の通電開始及び通電終了とを制御する第2の溶接電源装置から構成される多電極パルスアーク溶接装置。  A first welding wire and a second welding wire, which are electrically insulated from each other from one welding torch, are fed at a preset feeding speed, respectively, and a first preset wire is supplied to the first welding wire. The energization of the peak current and the energization of the first base current set in advance are repeated as one cycle, and the energization of the second peak current set in advance and the second preset in the second welding wire are repeated. Multi-electrode pulse arc welding in which energization with a base current of 1 cycle is repeated and two arcs are generated between the first welding wire and the second welding wire and the work piece to be welded In the apparatus, a voltage detection circuit that detects a welding voltage between the first welding wire and the workpiece 2 and outputs a voltage detection signal, a voltage setting circuit that outputs a voltage setting signal, and the voltage detection signal And said A modulation circuit that outputs a first pulse period signal by frequency modulation control or pulse width modulation control based on an error between these signals with a pressure setting signal as an input, and a first peak current that outputs a first peak current setting signal A setting circuit, a first base current setting circuit that outputs a first base current setting signal, the first pulse period signal, the first peak current setting signal, and the first base current setting signal are input. A first switching circuit that switches between the first peak current setting signal and the first base current setting signal in accordance with the first pulse period signal and outputs the first current control setting signal as the first current control setting signal. A first welding current for controlling the start and end of energization of the first peak current and the start and end of energization of the first base current by a first current control setting signal. A device and a magnification setting circuit for outputting a magnification setting signal n which is an integer of 2 or more, and a signal having the first pulse period signal as an input and synchronized with the signal and having a period of the magnification setting signal n times that signal A period conversion circuit that converts the signal into a first pulse period signal and outputs a second peak current setting signal; a second peak current setting circuit that outputs a second peak current setting signal; Is a signal for switching to the first peak current setting signal, a second base current setting signal having a value larger than a preset normal value is output, and the input signal is switched to the first base current setting signal. A second base current setting circuit for outputting the second base current setting signal having a preset normal value when it is a signal, the second pulse period signal, and the second peak current setting. The second peak current setting signal and the second base current setting signal are switched by the second pulse period signal as a second current control setting signal. A second switching circuit that outputs, and controls the start and end of energization of the second peak current and the start and end of energization of the second base current by the second current control setting signal. A multi-electrode pulse arc welding apparatus comprising two welding power supply apparatuses. 前記第2の溶接電源装置が、第1の溶接ワイヤの予め設定した第1の送給速度設定信号を入力としてその信号を1/n倍してさらに微調整した第2の送給速度設定信号を出力する送給速度調整回路を具備し、前記第2の送給速度設定信号によって第2の溶接ワイヤの送給を制御する第2の溶接電源装置である請求項6の多電極パルスアーク溶接装置。  The second welding power supply apparatus receives a first feeding speed setting signal set in advance for the first welding wire as an input, and the signal is multiplied by 1 / n to further finely adjust the second feeding speed setting signal. The multi-electrode pulse arc welding according to claim 6, wherein the second welding power source device is provided with a feeding speed adjusting circuit that outputs a second welding wire and controls feeding of the second welding wire by the second feeding speed setting signal. apparatus.
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