JP4342689B2

JP4342689B2 - Multi-electrode pulse arc welding control method and welding apparatus

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Publication number: JP4342689B2
Application number: JP2000101154A
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Inventors: 紅軍仝
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Current assignee: Daihen Corp
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Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2009-10-14
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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。しかも、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の出力波形を示す電流・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、この両値としては、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。
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。上記と同様に、これら両値は、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。なお、これら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、各溶接電源装置ごとに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の通電期間と一致する。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、この現象の詳細は図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、インバータ制御回路は、交流の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のオン／オフが制御されて出力制御が行われる。
【００１４】
第１の電圧検出回路ＡＶＤは、第１の溶接ワイヤＡ１と被溶接物２との間の第１の溶接電圧ＡＶｗを検出して平均化した第１の電圧検出信号ＡＶｄ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。電圧誤差増幅回路ＥＶは、フィードバック信号である上記第１の電圧検出信号ＡＶｄと、目標値である上記第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から点線で囲んだ第１の変調回路ＡＭＣが形成される。この第１の変調回路ＡＭＣは、上記の第１の電圧検出信号ＡＶｄ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の電圧検出回路ＡＶＤ及び第１の電圧検出信号ＡＶｄを第２の電圧検出回路ＢＶＤ及び第２の電圧検出信号ＢＶｄ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の変調回路ＡＭＣを第２の変調回路ＢＭＣ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のベース電流設定信号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ことで説明は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の形状が対称形状であるので、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）に示すような対称形状に戻り、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、同図の時刻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。また、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が対称形状で発生している。他方、第２の溶接ワイヤＢ１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が対称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は対称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が対称形状で発生している。他方、第２の溶接ワイヤＢ１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が対称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】
出願時の請求項１の発明は、図９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１の溶接ワイヤＡ１に上記第１のベース電流ＡＩｂが通電する期間中に、上記第２の溶接ワイヤＢ１に上記第２のピーク電流ＢＩｐが通電するときは上記第１の溶接ワイヤＡ１に予め設定した通常値よりも大きな値の第１のベース電流ＡＩb2を通電し、上記第２の溶接ワイヤＢ１に上記第２のピーク電流ＢＩｐが通電しないときは上記第１の溶接ワイヤＡ１に予め設定した通常値の第１のベース電流ＡＩb1を通電し、かつ、
上記第２の溶接ワイヤＢ１に上記第２のベース電流ＢＩｂが通電する期間中に、上記第1の溶接ワイヤＡ１に上記第１のピーク電流ＡＩｐが通電するときは上記第２の溶接ワイヤＢ１に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ＢＩb2を通電し、上記第１の溶接ワイヤＡ１に上記第１のピーク電流ＡＩｐが通電しないときは上記第２の溶接ワイヤＢ１に予め設定した通常値の第２のベース電流ＢＩb1を通電する多電極パルスアーク溶接制御方法である。
【００４１】
出願時の請求項２の発明は、図９に示すように、
通常値よりも大きな値の第１のベース電流ＡＩb2の値が第２のピーク電流ＢＩｐの値に対応して定まり、通常値よりも大きな値の第２のベース電流ＢＩb2の値が第１のピーク電流ＡＩｐの値に対応して定まる出願時の請求項１の多電極パルスアーク溶接制御方法である。
【００４２】
出願時の請求項３の発明は、図１０及び図１１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、上記第２の溶接ワイヤＢ１には第２のピーク電流ＢＩｐの通電と第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を発生させる溶接であって、
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を検出して第１の電圧検出信号ＡＶｄを出力する第１の電圧検出回路ＡＶＤと、第１の電圧設定信号ＡＶｓを出力する第１の電圧設定回路ＡＶＳと、上記第１の電圧検出信号ＡＶｄ及び上記第１の電圧設定信号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を出力する第１の変調回路ＡＭＣ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及び上記第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及び上記第１のベース電流ＡＩｂの通電を制御する第１の溶接電源装置ＡＰＳ並びに
上記第２の溶接ワイヤＢ１と被溶接物２との間の溶接電圧ＢＶｗを検出して第２の電圧検出信号ＢＶｄを出力する第２の電圧検出回路ＢＶＤと、第２の電圧設定信号ＢＶｓを出力する第２の電圧設定回路ＢＶＳと、上記第２の電圧検出信号ＢＶｄ及び上記第２の電圧設定信号ＢＶｓ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２のパルス周期信号ＢＴｆを出力する第２の変調回路ＢＭＣ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、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及び上記第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及び上記第２のベース電流ＢＩｂの通電を制御する第２の溶接電源装置ＡＰＳから構成される多電極パルスアーク溶接装置において、
上記第１のベース電流設定回路ＡＩＢが、上記第２のパルス周期信号ＢＴｆを入力としてその入力信号が上記第２のピーク電流設定信号ＢＩｐ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１のベース電流設定信号ＡＩb2を出力し、その入力信号が上記第２のベース電流設定信号ＢＩｂに切り換える信号であるときは予め設定した通常値の第１のベース電流設定信号ＡＩb1を出力する第１のベース電流設定回路ＡＩＢであり、かつ、
上記第２のベース電流設定回路ＢＩＢが、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ＢＩb2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第２のベース電流設定信号ＢＩb1を出力する第２のベース電流設定回路ＢＩＢである多電極パルスアーク溶接装置である。
【００４３】
出願時の請求項４の発明は、図１２及び図１３に示すように、
第１のベース電流設定回路ＡＩＢが、第２のパルス周期信号ＢＴｆ及び第２のピーク電流設定信号ＢＩｐを入力として上記第２のパルス周期信号ＢＴｆが第２のピーク電流設定信号ＢＩｐに切り換える信号であるときは上記第２のピーク電流設定信号ＢＩｐの値に対応して定まる通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定信号ＡＩb2を出力し、上記第２のパルス周期信号ＢＴｆが第２のベース電流設定信号ＢＩｂに切り換える信号であるときは予め設定した通常値の第１のベース電流設定信号ＡＩb1を出力する第１のベース電流設定回路ＡＩＢであり、かつ、
第２のベース電流設定回路ＢＩＢが、第１のパルス周期信号ＡＴｆ及び第１のピーク電流設定信号ＡＩｐを入力として上記第１のパルス周期信号ＡＴｆが第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上記第１のピーク電流設定信号ＡＩｐの値に対応して定まる通常値よりも大きな値の第２のベース電流設定信号ＢＩb2を出力し上記第１のパルス周期信号ＡＴｆが第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第２のベース電流設定信号ＢＩb1を出力する第２のベース電流設定回路ＢＩＢである出願時の請求項３の多電極パルスアーク溶接装置である。
【００４４】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
図９は、本発明の第１の実施の形態（以下、実施形態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。同図において、前述した図２と同様の時刻には同一符号を付しており、以下、同図及び図２を参照して説明する。
【００４５】
▲１▼ 第１のアークを通電する第１の溶接電流ＡＩｗ
同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ１〜ｔ２期間（第１のピーク電流通電時間ＡＴｐ期間）中は、第１のアークには前述した図２のときと同様に、第１のピーク電流ＡＩｐが通電する。続いて、時刻ｔ２〜ｔ３期間中（第1のパルス周期ＡＴｆが終了する時刻まで）は、第１のアークには第１のベース電流ＡＩｂが通電する。このベース電流通電期間中であって、第２のアークに第２のピーク電流ＢＩｐが通電する時刻ｔ２〜ｔ２１期間中には、予め設定した通常値よりも大きな値の第１のベース電流ＡＩb2を通電し、第２のアークに第２のベース電流ＢＩｂが通電する時刻ｔ２１〜ｔ３期間中には、予め設定した通常値の第１のベース電流ＡＩb1を通電する。
また、同図（Ｂ）に示すように、第１の溶接電圧ＡＶｗは、上記の第１の溶接電流ＡＩｗに対応した電圧が印加する。
【００４６】
上述した第１の溶接電流ＡＩｗの通電によって、第１のアークの発生状態は以下のようになる。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２期間中は大きな値の第１のピーク電流ＡＩｐが通電してアークによる収縮力が大きいので、この期間中の第１のアークの発生状態は、第２のアークに通電する電流値によらず第２のアークからの干渉の影響はなく、良好である。次に、時刻ｔ２１〜ｔ３期間中には小さな値の通常値の第１のベ−ス電流ＡＩb1が通電してアークによる収縮力ｊは小さいが、このときの第２のアークを通電する通常値の第２のベース電流ＢＩb1の値も同程度であるために、図７で前述したときと同様に、第1のアークの発生状態は、第２のアークからの干渉の影響はなく、良好である。
【００４７】
一方、時刻ｔ２〜ｔ２１期間中の第１のアークの発生状態は、図２で前述した従来技術では、前述した図８（Ａ）において第１のアークと第２のアークとを入れ替えた状態と同様である。すなわち、第１のアークＡ３には、第２のピーク電流ＢＩｐの通電による磁界による力ＡＦＺ１及び通常値の第１のベース電流ＡＩｂの通電によるアークによる収縮力ＡＦＸ２が作用しており、このときＡＦＺ１＞ＡＦＸ２であるので、第１のアークＡ３は変形することになる。しかし、本発明では、第1のアークＡ３には通常値よりも大きな値の第１のベース電流ＡＩb2が通電するので、上記のアークによる収縮力ＡＦＸ２は上記のときよりも大きくなる。その結果、ＡＦＺ１＜ＡＦＸ２となるので、第1のアークＡ３は変形しないで安定したアーク発生状態を維持する。上記の通常値よりも大きな値の第1のベース電流ＡＩb2の値は、ＡＦＺ１＜ＡＦＸ２となるように設定する。その設定値の一例としては、８０〜１５０［Ａ］程度となる。
【００４８】
▲２▼ 第２のアークを通電する第２の溶接電流ＢＩｗ
図９（Ｃ）に示すように、時刻ｔ４〜ｔ５期間（第２のピーク電流通電時間ＢＴｐ期間）中は、第２のアークには、前述した図２のときと同様に第２のピーク電流ＢＩｐが通電する。続いて、時刻ｔ５〜ｔ６期間中（第２のパルス周期ＢＴｆが終了する時刻まで）は、第２のアークには、第２のベース電流ＢＩｂが通電する。このベース電流通電期間中であって、第１のアークに第１のピーク電流ＡＩｐが通電する時刻ｔ５〜ｔ５１及び時刻ｔ５２〜ｔ６の期間中には、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ＢＩb2を通電し、第１のアークに第１のベース電流ＡＩｂが通電する時刻ｔ５１１〜ｔ５２期間中には予め設定した通常値の第２のベース電流ＢＩb1を通電する。
また、図９（Ｄ）に示すように、第２の溶接電圧ＢＶｗは、上記の第２の溶接電流ＢＩｗに対応した電圧が印加する。
【００４９】
上述した第２の溶接電流ＢＩｗの通電によって、第２のアークの発生状態は以下のようになる。すなわち、時刻ｔ４〜ｔ５期間中には、大きな値の第２のピーク電流ＢＩｐが通電してアークによる収縮力が大きいので、第２のアークの発生状態は、第１のアークからの干渉の影響はなく、良好である。次に、時刻ｔ５１〜ｔ５２期間中には、小さな値の通常値の第２のベ−ス電流ＢＩb1が通電してアークによる収縮力は小さいが、このときの第１のアークを通電する通常値の第１のベース電流ＡＩb1の値も同程度であるために、図７で前述したときと同様に、第２のアークの発生状態は、第１のアークからの干渉の影響はなく、良好である。
【００５０】
一方、時刻ｔ５〜ｔ５１及び時刻ｔ５２〜ｔ６期間中の第２のアークの発生状態は、図２で前述した従来技術では、前述した図８（Ａ）の状態と同様である。すなわち、第２のアークＢ３には、第１のピーク電流ＡＩｐの通電による磁界による力ＢＦＺ１及び通常値の第２のベース電流ＢＩｂの通電によるアークによる収縮力ＢＦＸ２が作用しており、このときＢＦＺ１＞ＢＦＸ２であるので、第２のアークＢ３は変形することになる。しかし、本発明では、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ＢＩb2が通電するので、上記のアークによる収縮力ＢＦＸ２は上記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。上記の通常値よりも大きな値の第２のベース電流ＢＩb2の値は、ＢＦＺ１＜ＢＦＸ２となるように設定する。その設定値の一例としては、８０〜１５０［Ａ］程度となる。
【００５１】
上述したように、実施形態１の発明では、２つのアークの発生状態は、アークによる相互干渉の影響を受けないので、常に良好である。そのために、図９においては、前述した図２（Ｂ）のイ部及び図２（Ｄ）のロ部のようなアーク長の変動に伴うベース電圧の持ち上がり現象は発生しない。また、本発明ではアークの相互干渉を抑制した上で、２つのアークに対して独立した電圧フィードバック制御によるアーク長制御を行うことができるので、２つのアークそれぞれに対して溶接電流設定値及び溶接電圧設定値を独立して設定することができ、本溶接方法の適応範囲が広くなる。
【００５２】
図１０は、上述した実施形態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の第１のベース電流設定回路ＡＩＢ及び第２の溶接電源装置ＢＰＳの第２のベース電流設定回路ＢＩＢについて説明する。
【００５３】
第１のベース電流設定回路ＡＩＢは、第２の溶接電源装置ＢＰＳの第２の変調回路ＢＭＣの出力信号である第２のパルス周期信号ＢＴｆを入力として、その入力信号ＢＴｆが第２のピーク電流設定信号ＢＩｐに切り換える信号（Ｈｉｇｈレベル）であるときは、予め設定した通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定信号ＡＩb2を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出力し、その入力信号ＢＴｆが第２のベース電流設定信号ＢＩｂに切り換える信号（Ｌｏｗレベル）であるときは、予め設定した通常値の第１のベース電流設定信号ＡＩb1を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出力する。
【００５４】
第２のベース電流設定回路ＢＩＢは、第１の溶接電源装置ＡＰＳの第１の変調回路ＡＭＣの出力信号である第１のパルス周期信号ＡＴｆを入力として、その入力信号ＡＴｆが第１のピーク電流設定信号ＡＩｐに切り換える信号（Ｈｉｇｈレベル）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ＢＩb2を第２のベース電流設定信号ＢＩｂとして出力し、その入力信号ＡＴｆが第１のベース電流設定信号ＡＩｂに切り換える信号（Ｌｏｗレベル）であるときは、予め設定した通常値の第２のベース電流設定信号ＢＩb1を第２のベース電流設定信号ＢＩｂとして出力する。
【００５５】
図１１は、上述した第１のベース電流設定回路ＡＩＢの詳細なブロック図である。以下、同図を参照して説明する。
通常値の第1のベース電流設定回路ＡＩＢ１は、通常値の第1のベース電流設定信号ＡＩb1を出力する。通常値よりも大きな値の第1のベース電流設定回路ＡＩＢ２は、通常値よりも大きな値の第1のベース電流設定信号ＡＩb2を出力する。ベース電流切換回路ＳＷＩＢは、第２のパルス周期信号ＢＴｆがＨｉｇｈレベルのときはａ側に切り換えられて、上記の通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定信号ＡＩb2を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出力し、第２のパルス周期信号ＢＴｆがＬｏｗレベルのときはｂ側に切り換えられて、上記の通常値の第１のベース電流設定信号ＡＩb1を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出力する。また、第２のベース電流設定回路ＢＩＢについても、上記と同様の構成となる。
【００５６】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態（以下、実施形態２という）は、前述した図９と同様の第１の溶接電流ＡＩｗ及び第２の溶接電流ＢＩｗを通電し、かつ、通常値よりも大きな値の第１のベース電流ＡＩb2の値を第２のピーク電流ＢＩｐの値に対応させて設定し、通常値よりも大きな値の第２のベース電流ＢＩb2の値を第１のピーク電流ＡＩｐの値に対応させて設定する多電極パルスアーク溶接制御方法である。
【００５７】
上記の対応関係の一例を下式に示す。
ＡＩb2＝ｆ（ＢＩｐ）＝（７／２０）×ＢＩｐ−６０（１）式
上式において、ＢＩｐ＝４００〜６００［Ａ］のとき、対応するＡＩb2＝８０〜１５０［Ａ］となる。他方、ＢＩb2＝ｆ（ＡＩｐ）の対応関係も、上式と同様に又は異なった関数として定めることができる。なお、
【００５８】
上述したように、通常値よりも大きな値のベース電流の値を、他方のアークを通電するピーク電流の値に対応させて適正値に設定することができる。そのために、上記の設定値が大きすぎて、その電流の通電によって溶滴が大きく成長してアーク発生状態が不安定になることはなく、また逆に、上記の設定値が小さすぎて、アークの相互干渉を抑制する効果が不十分になりアーク発生状態が不安定になることもなく、常に良好なアーク発生状態を維持することができる。
【００５９】
図１２は、上述した実施形態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、前述した図３及び図１０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、点線で示す異なる回路ブロックである第１の溶接電源装置ＡＰＳの第１のベース電流設定回路ＡＩＢ及び第２の溶接電源装置ＢＰＳの第２のベース電流設定回路ＢＩＢについて説明する。
【００６０】
第１のベース電流設定回路ＡＩＢは、第２の溶接電源装置ＢＰＳの第２のパルス周期信号ＢＴｆ及び第２のピーク電流設定信号ＢＩｐを入力として、上記第２のパルス周期信号ＢＴｆが第２のピーク電流設定信号ＢＩｐに切り換える信号（Ｈｉｇｈレベル）であるときは、上記第２のピーク電流設定信号の値に対応して定まる通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定信号ＡＩb2を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出力し、上記第２のパルス周期信号Ｔｆが第２のベース電流設定信号ＢＩｂに切り換える信号（Ｌｏｗレベル）であるときは、予め設定した通常値の第１のベース電流設定信号ＡＩb1を第１のベース電流設定信号ＡＩｂとして出力する。
【００６１】
第２のベース電流設定回路ＢＩＢは、第１の溶接電源装置ＡＰＳの第１のパルス周期信号ＡＴｆ及び第１のピーク電流設定信号ＡＩｐを入力として、上記第１のパルス周期信号ＡＴｆが第１のピーク電流設定信号ＡＩｐに切り換える信号（Ｈｉｇｈレベル）であるときは、上記第１のピーク電流設定信号ＡＩｐの値に対応して定まる通常値よりも大きな値の第２のベース電流設定信号ＢＩb2を第２のベース電流設定信号ＢＩｂとして出力し、上記第１のパルス周期信号ＡＴｆが第１のベース電流設定信号ＡＩｂに切り換える信号（Ｌｏｗレベル）であるときは、予め設定した通常値の第２のベース電流設定信号ＢＩb1を第２のベース電流設定信号ＢＩｂとして出力する。
【００６２】
図１３は、上述した実施形態２における第１のベース電流設定回路ＡＩＢの詳細なブロック図である。同図において、前述した図１１と同一の回路ブロックには同一符号を付しており、説明は省略する。以下、点線で示す異なる回路ブロックである通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定回路ＡＩＢ２について、同図を参照して説明する。
【００６３】
通常値よりも大きな値の第1のベース電流設定回路ＡＩＢ２は、第２のピーク電流設定信号ＢＩｐを入力として、ＡＩb2＝ｆ（ＢＩｐ）の対応関係によって定まる通常値よりも大きな値の第1のベース電流設定信号ＡＩb2を出力する。この対応関係を上記（１）式で例示した。また、通常値よりも大きな値の第２のベース電流設定回路ＢＩＢ２も、上記と同様の構成となる。
【００６４】
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（実施形態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の平均値は４００［Ａ］であり、第１の溶接電圧ＡＶｗの平均値は３２［Ｖ］であり、また、第２の溶接電流ＢＩｗの平均値は２００［Ａ］であり、第２の溶接電圧ＢＶｗの平均値は２８［Ｖ］である。試験方法は、溶接速度５［ｍ／分］で溶接長が５０［cm］の溶接を１０回繰り返して行い、その測定結果から１回の溶接当りのアーク切れ回数を計算して比較した。
【００６５】
試験結果は、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ビード外観となった。
【００６６】
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（実施形態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。
試験結果は、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９［ｇ／分］と従来技術のときの約４０［％］に減少して、良好なビード外観となった。
【００６７】
【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るので、常に良好な溶接品質を得ることができる。
さらに、請求項２及び４の発明では、アークの相互干渉を抑制するための通常値よりも大きな値のベース電流の値を、他方のアークを通電するピーク電流の値に対応させて定めるので、その値が大きすぎて溶滴が大きく成長してアーク発生状態が不安定になることはなく、また逆に、その値が小さすぎてアークの相互干渉の抑制効果が不十分になりアーク発生状態が不安定になることもなく、常に良好なアーク発生状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の多電極パルスアーク溶接装置の構成図である。
【図２】従来技術の電流・電圧波形図である。
【図３】従来技術の溶接電源装置のブロック図である。
【図４】単独で発生しているアークに作用する力を説明するためのアーク発生部の模式図である。
【図５】従来技術の電流・電圧波形図である。
【図６】従来技術の２つのアーク共にピーク電流が通電するときに、アークに作用する力を説明するためのアーク発生部の模式図である。
【図７】従来技術の２つのアーク共にベース電流が通電するときに、アークに作用する力を説明するためのアーク発生部の模式図である。
【図８】従来技術の一方のアークにピーク電流、他方のアークにベース電流が通電するときに、アークに作用する力を説明するためのアーク発生部の模式図である。
【図９】本発明の電流・電圧波形図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態のブロック図である。
【図１１】第１の実施の形態におけるベース電流設定回路の詳細なブロック図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態のブロック図である。
【図１３】第２の実施の形態におけるベース電流設定回路の詳細なブロック図である。
【図１４】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】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（設定信号）
ＡＩＢ１通常値の第1のベース電流設定回路
ＡＩb1 通常値の第1のベース電流（設定信号）
ＡＩＢ２通常値よりも大きな値の第１のベース電流設定回路
ＡＩb2 通常値よりも大きな値の第１のベース電流（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（設定信号）
ＡＩsc 第１の電流制御設定信号
ＡＩｗ第１の溶接電流
ＡＭＣ第１の変調回路
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（信号）
ＡＴｐ第１のピーク電流通電時間
ＡＶｂ第１のベース電圧
ＡＶＤ第１の電圧検出回路
ＡＶｄ第１の電圧検出信号
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（設定信号）
ＢＩＢ１通常値の第２のベース電流設定回路
ＢＩb1 通常値の第2のベース電流（設定信号）
ＢＩＢ２通常値よりも大きな値の第２のベース電流設定回路
ＢＩb2 通常値よりも大きな値の第２のベース電流（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（設定信号）
ＢＩsc 第２の電流制御設定信号
ＢＩｗ第２の溶接電流
ＢＭＣ第２の変調回路
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（信号）
ＢＴｐ第２のピーク電流通電時間
ＢＶｂ第２のベース電圧
ＢＶＤ第２の電圧検出回路
ＢＶｄ第２の電圧検出信号
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
Ｉｄ電流検出信号
ＩＮＶ出力制御回路
Ｉｗ溶接電流
ＭＭモノマルチバイブレータ
ＳＷＩＢベース電流切換回路
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
ＶＦＶ／Ｆ変換回路
ＶｆＶ／Ｆ変換信号
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. In addition, since the present welding method is a pulse arc welding method, there is little generation of 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. Hereinafter, a description will be given 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 of these values are set in advance so that the welding wire moves by one pulse and one 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). Generally, 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. Similar to the above, these two values are set in advance so that the welding wire moves by one arc and one droplet by arc heat. Since these two values are set to different values depending on the wire feed speed (the average value of the welding current), 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. Normally, this value is set to a different value depending on the wire feed speed (average value of the welding current), so that the average value of the first welding current AIw and the average value of the second welding current BIw are Are different from each other, 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 second welding power supply BPS are performed completely independently for each welding power supply. 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. ), It becomes at random.
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 of this phenomenon 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 side rectifier circuit that rectifies an AC commercial power supply, a smoothing circuit that smoothes a rectified rippled voltage, an inverter circuit that converts the smoothed DC voltage into a 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, output control is performed by controlling on / off of a plurality of sets of power transistors forming the inverter circuit.
[0014]
The first voltage detection circuit AVD detects the first welding voltage AVw between the first welding wire A1 and the workpiece 2 and outputs a first voltage detection signal AVd that is 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 circuit EV amplifies an error between the first voltage detection signal AVd 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 first modulation circuit AMC surrounded by a dotted line is formed from the voltage error amplification circuit EV, the V / F conversion circuit VF, the peak current conduction time setting circuit TP, and the mono multivibrator MM. The first modulation circuit AMC receives the first voltage detection signal AVd and the first voltage setting signal AVs as inputs, and performs the first pulse by frequency modulation control based on an error between the signals. The periodic signal ATf is output. 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. When the first pulse period signal ATf is at a high level, the first switching circuit ASW is connected to the a side and uses the first peak current setting signal AIp as the first current control setting signal AIsc. When the first pulse period signal ATf is at the 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 detection circuit AVD and first voltage detection signal AVd, second voltage detection circuit BVD and second voltage detection signal BVd, first voltage setting circuit AVS and first voltage detection signal AVV. Are set to the second voltage setting circuit BVS and the second voltage setting signal BVs, the first modulation circuit AMC to the second modulation circuit BMC, the first peak current setting circuit AIP and the first voltage setting signal AV. The 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 first pulse period signal ATf is set to the second pulse period signal BTf, the first switching circuit ASW and the first current control setting signal AIsc are set to the second circuit BIB and the second base current setting signal BIb. The description will be omitted by replacing the switching circuit BSW and the second current control setting signal BIsc, respectively, and will be omitted. 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 symmetrical, 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 symmetrical shape as shown in A) and has the property of maintaining 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 the time t1 in the figure, 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. The arc mutual interference in this state will be described below with reference to FIG.
As shown in the figure, the first welding wire A1 is energized by the first peak current AIp, and the first arc A3 is generated in a symmetrical shape as in the case of FIG. Yes. On the other hand, the second welding wire B1 is supplied with the second peak current BIp, and the second arc B3 is generated in a symmetrical 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 passing through the second welding wire B1, and the first arc A3 is not symmetrical with respect to 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 a symmetrical shape. On the other hand, the second base current BIb is applied to the second welding wire B1, and the second arc B3 is generated in a symmetrical 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]
The invention of claim 1 at the time of filing, as shown in 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 are repeated for one cycle, and the second welding wire B1 is energized with the preset second peak current BIp. Energization of the second base current BIb is repeated for one cycle, and two arcs A3 and B3 are generated between the first welding wire A1 and the second welding wire B1 and the work piece 2. In the multi-electrode pulse arc welding control method for welding,
When the second peak current BIp is supplied to the second welding wire B1 during the period in which the first base current AIb is supplied to the first welding wire A1, the first welding wire A1 is supplied to the first welding wire A1. When the first base current AIb2 having a value larger than the preset normal value is applied, and the second peak current BIp is not applied to the second welding wire B1, the first welding current A1 is set in advance. The first base current AIb1 having the normal value is applied, and
When the first peak current AIp is applied to the first welding wire A1 during the period in which the second base current BIb is applied to the second welding wire B1, the second welding wire B1 is applied to the second welding wire B1. When the second base current BIb2 having a value larger than the preset normal value is applied and the first welding wire A1 is not supplied with the first peak current AIp, the second welding current B1 is set in advance. This is a multi-electrode pulse arc welding control method for energizing the second base current BIb1 having the normal value.
[0041]
The invention of claim 2 at the time of filing, as shown in FIG.
The value of the first base current AIb2 having a value larger than the normal value is determined corresponding to the value of the second peak current BIp, and the value of the second base current BIb2 having a value larger than the normal value is set to the first peak. The multi-electrode pulse arc welding control method according to claim 1 at the time of filing which is determined corresponding to the value of the current AIp.
[0042]
The invention of claim 3 at the time of filing, as shown in FIG. 10 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 fed with a first welding wire A1. In addition, the energization of the first peak current AIp and the energization of the first base current AIb are repeated in one cycle, and the second welding current B1 is energized with the second peak current BIp and the second base current BIb. Is a welding that generates two arcs A3 and B3 between the first welding wire A1 and the second welding wire B1 and the work piece 2,
A first voltage detection circuit AVD that detects a welding voltage AVw between the first welding wire A1 and the workpiece 2 and outputs a first voltage detection signal AVd, and a first voltage setting signal AVs. The first voltage setting circuit AVS to output, the first voltage detection signal AVd and the first voltage setting signal AVs as inputs, and the first by frequency modulation control or pulse width modulation control due to an error between these signals. The first modulation circuit AMC that outputs the pulse period signal ATf, the first peak current setting circuit AIP that outputs the first peak current setting signal AIp, and the first that outputs the first base current setting signal AIb The base current setting circuit AIB, the first pulse period signal ATf, the first peak current setting signal AIp, and the first base current setting signal AIb as inputs A first switching circuit ASW that switches between the first peak current setting signal AIp and the first base current setting signal AIb in accordance with a pulse period signal ATf and outputs the first current control setting signal AIsc; A first welding power source device APS for controlling energization of the first peak current AIp and the first base current AIb by a first current control setting signal AIsc;
A second voltage detection circuit BVD that detects the welding voltage BVw between the second welding wire B1 and the workpiece 2 and outputs a second voltage detection signal BVd, and a second voltage setting signal BVs The second voltage setting circuit BVS to output, the second voltage detection signal BVd and the second voltage setting signal BVs as inputs, and the second by the frequency modulation control or the pulse width modulation control due to the error between these signals. The second modulation circuit BMC that outputs the pulse period signal BTf, the second peak current setting circuit BIP that outputs the second peak current setting signal BIp, and the second that outputs the second base current setting signal BIb The base current setting circuit BIB, the second pulse period signal BTf, the second peak current setting signal BIp, and the second base current setting signal BIb as inputs. A second switching circuit BSW that switches between the second peak current setting signal BIp and the second base current setting signal BIb in accordance with a pulse period signal BTf and outputs the second current control setting signal BIsc. In the multi-electrode pulse arc welding apparatus constituted by the second welding power supply device APS for controlling the energization of the second peak current BIp and the second base current BIb by the second current control setting signal BIsc,
When the first base current setting circuit AIB receives the second pulse period signal BTf and the input signal is a signal for switching to the second peak current setting signal BIp, the first base current setting circuit AIB is larger than a preset normal value. 1st base current setting signal AIb2 of the value is output, and when the input signal is a signal for switching to the second base current setting signal BIb, the first base current setting signal AIb1 of the preset normal value is output A first base current setting circuit AIB, and
When the second base current setting circuit BIB receives the first pulse period signal ATf and the input signal is a signal for switching to the first peak current setting signal AIp, the second base current setting circuit BIB is larger than a preset normal value. Second base current setting signal BIb2 having a normal value set in advance when the input signal is a signal for switching to the first base current setting signal AIb. This is a multi-electrode pulse arc welding apparatus which is a second base current setting circuit BIB.
[0043]
The invention of claim 4 at the time of filing is as shown in FIGS.
The first base current setting circuit AIB receives the second pulse period signal BTf and the second peak current setting signal BIp and switches the second pulse period signal BTf to the second peak current setting signal BIp. In some cases, the first base current setting signal AIb2 having a value larger than the normal value determined corresponding to the value of the second peak current setting signal BIp is output, and the second pulse period signal BTf is the second value. A first base current setting circuit AIB that outputs a first base current setting signal AIb1 having a normal value set in advance when the signal is switched to the base current setting signal BIb; and
The second base current setting circuit BIB is a signal for switching the first pulse period signal ATf to the first peak current setting signal AIp with the first pulse period signal ATf and the first peak current setting signal AIp as inputs. In some cases, the second base current setting signal BIb2 having a value larger than the normal value determined in correspondence with the value of the first peak current setting signal AIp is output, and the first pulse period signal ATf is output to the first base. The multi-electrode pulse arc welding according to claim 3, which is a second base current setting circuit BIB that outputs a second base current setting signal BIb1 having a preset normal value when the signal is switched to the current setting signal AIb. Device.
[0044]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[First Embodiment]
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 the first embodiment) of the present invention, and FIG. 9 (A) shows the first welding current. FIG. 4B shows the time change of the first welding voltage AVw, and FIG. 3C shows the time change of the second welding current BIw. The figure (D) has shown the time change of 2nd welding voltage BVw. In the figure, the same reference numerals are assigned to the same times as in FIG. 2 described above, and the following description will be given with reference to FIGS.
[0045]
(1) First welding current AIw for energizing the first arc
As shown in FIG. 6A, during the period from time t1 to time t2 (first peak current energization time ATp period), the first peak current is applied to the first arc as in FIG. AIp is energized. Subsequently, during the period from time t2 to time t3 (until the time when the first pulse period ATf ends), the first base current AIb is applied to the first arc. During the base current energization period and during the period from time t2 to t21 when the second peak current BIp is energized in the second arc, the first base current AIb2 having a value larger than the preset normal value is set. During the period from time t21 to t3 when the second base current BIb is energized to the second arc, the first base current AIb1 having a preset normal value is energized.
Further, as shown in FIG. 5B, a voltage corresponding to the first welding current AIw is applied as the first welding voltage AVw.
[0046]
When the first welding current AIw is applied, the first arc is generated as follows. That is, since the first peak current AIp having a large value is energized during the period from time t1 to time t2 and the contraction force due to the arc is large, the generation state of the first arc during this period is energized to the second arc. Regardless of the current value, there is no influence of interference from the second arc, which is good. Next, during the period of time t21 to t3, the first base current AIb1 having a small normal value is energized and the contraction force j due to the arc is small, but the normal value for energizing the second arc at this time Since the value of the second base current BIb1 is similar, the first arc generation state is not affected by the interference from the second arc and is good as in the case described above with reference to FIG. is there.
[0047]
On the other hand, the state of occurrence of the first arc during the period of time t2 to t21 is the state in which the first arc and the second arc are switched in FIG. It is the same. That is, the first arc A3 is subjected to the force AFZ1 due to the magnetic field due to the energization of the second peak current BIp and the contraction force AFX2 due to the arc due to the energization of the first base current AIb having the normal value. Since> AFX2, the first arc A3 is deformed. However, in the present invention, since the first base current AIb2 having a larger value than the normal value is supplied to the first arc A3, the contraction force AFX2 due to the arc is larger than that in the above case. As a result, since AFZ1 <AFX2, the first arc A3 is not deformed and maintains a stable arc generation state. The value of the first base current AIb2 larger than the normal value is set so that AFZ1 <AFX2. An example of the set value is about 80 to 150 [A].
[0048]
(2) Second welding current BIw energizing the second arc
As shown in FIG. 9C, during the period from time t4 to t5 (second peak current energization time BTp period), the second arc has a second peak current as in FIG. 2 described above. BIp is energized. Subsequently, during the period from time t5 to time t6 (until the time when the second pulse period BTf ends), the second base current BIb is supplied to the second arc. During this base current energization period, during the period from time t5 to t51 and time t52 to t6 when the first peak current AIp is energized to the first arc, the first value larger than the preset normal value is set. The second base current BIb2 is energized, and the second base current BIb1 having a preset normal value is energized during the period from time t511 to t52 when the first base current AIb is energized to the first arc.
As shown in FIG. 9D, a voltage corresponding to the second welding current BIw is applied as the second welding voltage BVw.
[0049]
By the energization of the second welding current BIw described above, the second arc is generated as follows. That is, during the period from time t4 to time t5, the second peak current BIp having a large value is energized, and the contraction force due to the arc is large. Therefore, the occurrence state of the second arc is influenced by the interference from the first arc. Not good. Next, during the period of time t51 to t52, the second base current BIb1 having a small normal value is energized and the contraction force due to the arc is small, but the normal value for energizing the first arc at this time Since the value of the first base current AIb1 is similar, the second arc generation state is not affected by the interference from the first arc and is good as in the case described above with reference to FIG. is there.
[0050]
On the other hand, the state of occurrence of the second arc during the period from time t5 to t51 and from time t52 to t6 is the same as the state shown in FIG. That is, the second arc B3 is subjected to the force BFZ1 caused by the magnetic field caused by the energization of the first peak current AIp and the contracting force BFX2 caused by the arc caused by the energization of the second base current BIb having the normal value. Since> BFX2, the second arc B3 is deformed. However, in the present invention, since the second base current BIb2 having a value larger than the normal value is supplied to the second arc B3, the contraction force BFX2 due to the arc is larger than that in the above case. As a result, since BFZ1 <BFX2, the second arc B3 is not deformed and maintains a stable arc generation state. The value of the second base current BIb2 that is larger than the normal value is set so that BFZ1 <BFX2. An example of the set value is about 80 to 150 [A].
[0051]
As described above, in the invention of Embodiment 1, the occurrence state of the two arcs is always good because it is not affected by the mutual interference caused by the arcs. For this reason, in FIG. 9, the phenomenon of the base voltage rising due to the variation in arc length does not occur as in the above-described portion (B) of FIG. 2 (B) and portion (B) of FIG. 2 (D). Further, in the present invention, arc length control by independent voltage feedback control can be performed for the two arcs while suppressing the mutual interference of the arcs. The voltage set value can be set independently, and the applicable range of this welding method is widened.
[0052]
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 described above. 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 first base current setting circuit AIB of the first welding power supply device APS and the second base current setting circuit BIB of the second welding power supply device BPS, which are circuit blocks different from those shown in FIG. .
[0053]
The first base current setting circuit AIB receives the second pulse period signal BTf, which is the output signal of the second modulation circuit BMC of the second welding power source device BPS, and the input signal BTf is the second peak current. When the signal is switched to the setting signal BIp (High level), the first base current setting signal AIb2 having a value larger than the preset normal value is output as the first base current setting signal AIb, and the input signal BTf Is a signal (Low level) for switching to the second base current setting signal BIb, the first base current setting signal AIb1 having a preset normal value is output as the first base current setting signal AIb.
[0054]
The second base current setting circuit BIB receives the first pulse period signal ATf, which is an output signal of the first modulation circuit AMC of the first welding power source device APS, and the input signal ATf is the first peak current. When the signal is switched to the setting signal AIp (High level), the second base current setting signal BIb2 having a value larger than the preset normal value is output as the second base current setting signal BIb, and the input signal ATf Is a signal (Low level) for switching to the first base current setting signal AIb, the second base current setting signal BIb1 having a preset normal value is output as the second base current setting signal BIb.
[0055]
FIG. 11 is a detailed block diagram of the first base current setting circuit AIB described above. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
The first base current setting circuit AIB1 having a normal value outputs a first base current setting signal AIb1 having a normal value. The first base current setting circuit AIB2 having a value larger than the normal value outputs the first base current setting signal AIb2 having a value larger than the normal value. The base current switching circuit SWIB is switched to the a side when the second pulse cycle signal BTf is at the High level, and the first base current setting signal AIb2 having a value larger than the normal value is set to the first base current. When the second pulse period signal BTf is at the low level, the setting signal AIb is output and switched to the b side, and the first base current setting signal AIb1 having the normal value is used as the first base current setting signal AIb. Output. The second base current setting circuit BIB has the same configuration as described above.
[0056]
[Second Embodiment]
In the second embodiment (hereinafter referred to as the second embodiment), the first welding current AIw and the second welding current BIw similar to those in FIG. 9 described above are applied, and a first value larger than the normal value is used. The value of one base current AIb2 is set corresponding to the value of the second peak current BIp, and the value of the second base current BIb2 larger than the normal value is made to correspond to the value of the first peak current AIp. This is a multi-electrode pulse arc welding control method to be set.
[0057]
An example of the above correspondence is shown in the following equation.
AIb2 = f (BIp) = (7/20) × BIp−60 (1) Formula
In the above equation, when BIp = 400 to 600 [A], the corresponding AIb2 = 80 to 150 [A]. On the other hand, the correspondence relationship of BIb2 = f (AIp) can be determined in the same manner as the above equation or as a different function. In addition,
[0058]
As described above, the base current value larger than the normal value can be set to an appropriate value corresponding to the peak current value for energizing the other arc. For this reason, the set value is too large, and the energization of the current does not cause large droplets to grow and the arc generation state becomes unstable. Conversely, the set value is too small and the arc Therefore, the effect of suppressing the mutual interference becomes insufficient and the arc generation state does not become unstable, so that a good arc generation state can always be maintained.
[0059]
FIG. 12 is a block diagram of a welding apparatus for carrying out the above-described multi-electrode pulse arc welding control method of the second embodiment. In this figure, the same circuit blocks as those in FIGS. 3 and 10 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Hereinafter, the first base current setting circuit AIB of the first welding power supply device APS and the second base current setting circuit BIB of the second welding power supply device BPS, which are different circuit blocks indicated by dotted lines, will be described.
[0060]
The first base current setting circuit AIB receives the second pulse period signal BTf and the second peak current setting signal BIp of the second welding power source device BPS as input, and the second pulse period signal BTf is the second value. When the signal is switched to the peak current setting signal BIp (High level), the first base current setting signal AIb2 having a value larger than the normal value determined corresponding to the value of the second peak current setting signal is the first. When the second pulse period signal Tf is a signal (Low level) for switching to the second base current setting signal BIb, the first base current having a preset normal value is output as the base current setting signal AIb. The setting signal AIb1 is output as the first base current setting signal AIb.
[0061]
The second base current setting circuit BIB receives the first pulse period signal ATf and the first peak current setting signal AIp of the first welding power source device APS, and the first pulse period signal ATf is the first pulse period signal ATf. When the signal is switched to the peak current setting signal AIp (High level), the second base current setting signal BIb2 having a value larger than the normal value determined corresponding to the value of the first peak current setting signal AIp is set to the first value. When the first pulse period signal ATf is a signal (Low level) for switching to the first base current setting signal AIb, the second base current setting signal BIb is output as the second base current setting signal BIb. The current setting signal BIb1 is output as the second base current setting signal BIb.
[0062]
FIG. 13 is a detailed block diagram of the first base current setting circuit AIB in the second embodiment. In this figure, the same circuit blocks as those in FIG. 11 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Hereinafter, the first base current setting circuit AIB2 having a value larger than the normal value, which is a different circuit block indicated by a dotted line, will be described with reference to FIG.
[0063]
The first base current setting circuit AIB2 having a value larger than the normal value receives the second peak current setting signal BIp and receives the first base current setting circuit AIB2 having a value larger than the normal value determined by the correspondence relationship AIb2 = f (BIp). The base current setting signal AIb2 is output. This correspondence is exemplified by the above equation (1). The second base current setting circuit BIB2 having a value larger than the normal value has the same configuration as described above.
[0064]
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 (Embodiment 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. That is, the average value of the first welding current AIw is 400 [A], the average value of the first welding voltage AVw is 32 [V], and the average value of the second welding current BIw is 200 [A]. A], and the average value of the second welding voltage BVw is 28 [V]. In the test method, welding with a welding speed of 5 [m / min] and a welding length of 50 [cm] was repeated 10 times, and the number of arc breaks per welding was calculated and compared from the measurement results.
[0065]
As shown in the figure, the test results show that the arc break occurred 18 times per welding in the prior art, and a lot of spatter occurred, resulting in a poor bead appearance. In contrast, in the present invention, arc breakage did not occur even once, and a good bead appearance was obtained.
[0066]
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 (Embodiment 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. In the 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, the test results show that the prior art has a large bead appearance of 22 [g / min] and a poor bead appearance. On the other hand, in this invention, it reduced to 9 [g / min] and about 40 [%] of the prior art, and a good bead appearance was obtained.
[0067]
【The invention's effect】
In the multi-electrode pulse arc welding method according to the present invention, it is possible to suppress instability of arc generation state such as deformation of arc shape and fluctuation of arc length caused by mutual interference of two arcs. Quality can be obtained.
Further, in the inventions of claims 2 and 4, since the base current value larger than the normal value for suppressing the mutual interference of the arc is determined in correspondence with the value of the peak current for energizing the other arc, The value is too large and the droplets grow large and the arc generation state does not become unstable. Conversely, the value is too small and the effect of suppressing the mutual interference of the arc becomes insufficient, and the arc generation state Therefore, it is possible to always maintain a good arc generation state without becoming unstable.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional multi-electrode pulse arc welding apparatus.
FIG. 2 is a current / voltage waveform diagram of the prior art.
FIG. 3 is a block diagram of a conventional welding power source apparatus.
FIG. 4 is a schematic diagram of an arc generator for explaining a force acting on an arc generated independently.
FIG. 5 is a current / voltage waveform diagram of the prior art.
FIG. 6 is a schematic diagram of an arc generating part for explaining a force acting on an arc when a peak current is applied to both of the two arcs of the prior art.
FIG. 7 is a schematic diagram of an arc generator for explaining a force acting on an arc when a base current is applied to both arcs of the prior art.
FIG. 8 is a schematic diagram of an arc generator for explaining a force acting on an arc when a peak current is applied to one arc and a base current is applied to the other arc in the prior art.
FIG. 9 is a current / voltage waveform diagram of the present invention.
FIG. 10 is a block diagram of the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a detailed block diagram of a base current setting circuit in the first embodiment.
FIG. 12 is a block diagram of a second exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a detailed block diagram of a base current setting circuit in 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 (setting signal)
AIB1 Normal value first base current setting circuit
AIb1 Normal first base current (setting signal)
AIB2 First base current setting circuit having a value larger than a normal value
AIb2 First base current (setting signal) larger than the normal value
AIP first peak current setting circuit
AIp first peak current (setting signal)
AIsc first current control setting signal
AIw 1st welding current
AMC first modulation circuit
APS first welding power source
ASW first switching circuit
ATf First pulse period (signal)
ATp First peak current conduction time
AVb first base voltage
AVD first voltage detection circuit
AVd first voltage detection signal
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 (setting signal)
BIB1 Normal value second base current setting circuit
BIb1 Normal second base current (setting signal)
BIB2 Second base current setting circuit having a value larger than the normal value
BIb2 Second base current (setting signal) larger than the normal value
BIP second peak current setting circuit
BIp second peak current (setting signal)
BIsc second current control setting signal
BIw Second welding current
BMC second modulation circuit
BPS second welding power supply
BSW second switching circuit
BTf Second pulse period (signal)
BTp Second peak current conduction time
BVb second base voltage
BVD second voltage detection circuit
BVd second voltage detection signal
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
Id Current detection signal
INV output control circuit
Iw welding current
MM mono multivibrator
SWIB Base current switching circuit
TP peak current conduction time setting circuit
Tp Peak current conduction time setting signal
VF V / F conversion circuit
Vf V / F conversion signal
WC feed control circuit
Wc Feed control signal

Claims

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 is repeated, and the second welding wire is energized in advance with the second peak current energizing and the second base current energizing. In the multi-electrode pulse arc welding control method, welding is performed by generating two arcs between the first welding wire, the second welding wire, and the work piece, and repeating energization with one cycle as the first welding wire. When the second peak current is applied to the second welding wire during the period in which the first base current is applied to the first welding wire, the normal value preset for the first welding wire is exceeded. Large value first When the second peak current is not applied to the second welding wire, a first base current having a preset normal value is applied to the first welding wire, and When the first peak current is applied to the first welding wire during the period in which the second base current is applied to the second welding wire, the normal value preset for the second welding wire is used. When a second base current having a larger value is applied and the first peak current is not applied to the first welding wire, a second base current having a preset normal value is applied to the second welding wire. Multi-electrode pulse arc welding control method to energize.

A value of the first base current larger than the normal value is determined corresponding to the value of the second peak current, and a value of the second base current larger than the normal value is the value of the first peak current. The multi-electrode pulse arc welding control method according to claim 1, which is determined corresponding to

A first welding wire and a second welding wire that are electrically insulated from one welding torch are respectively fed at a preset feeding speed, and a first peak current is supplied to the first welding wire. Energization and energization of the first base current are repeated as one cycle, and energization of the second welding wire as energization of the second peak current and energization of the second base current is repeated as one cycle. , Welding to generate two arcs between the first welding wire and the second welding wire and the work piece, and welding between the first welding wire and the work piece A first voltage detection circuit for detecting a voltage and outputting a first voltage detection signal; a first voltage setting circuit for outputting a first voltage setting signal; the first voltage detection signal and the first voltage detection signal; The voltage setting signal is input and the error between these signals A first modulation circuit that outputs a first pulse period signal by frequency modulation control or pulse width modulation control, a first peak current setting circuit that outputs a first peak current setting signal, and a first base current A first base current setting circuit that outputs a setting signal, and the first pulse period signal by using the first pulse period signal, the first peak current setting signal, and the first base current setting signal as inputs. A first switching circuit that switches between the first peak current setting signal and the first base current setting signal and outputs the first current control setting signal as a first current control setting signal; A first welding power source device that controls energization of the first peak current and the first base current, and a welding voltage between the second welding wire and the workpiece to be welded to detect a second welding power source device. A second voltage detection circuit that outputs a pressure detection signal; a second voltage setting circuit that outputs a second voltage setting signal; and the second voltage detection signal and the second voltage setting signal as inputs. A second modulation circuit that outputs a second pulse period signal by frequency modulation control or pulse width modulation control based on an error between the signals, a second peak current setting circuit that outputs a second peak current setting signal, A second base current setting circuit for outputting a second base current setting signal; and the second pulse current signal, the second peak current setting signal, and the second base current setting signal as inputs. And a second switching circuit that switches between the second peak current setting signal and the second base current setting signal and outputs the second current control setting signal as a second current control setting signal. In the multi-electrode pulse arc welding apparatus configured by a second welding power source apparatus that controls energization of the second peak current and the second base current by a current control setting signal of the first base current setting circuit However, when the second pulse period signal is input and the input signal is a signal for switching to the second peak current setting signal, a first base current setting signal having a value larger than a preset normal value is output. A first base current setting circuit that outputs a first base current setting signal having a preset normal value when the input signal is a signal for switching to the second base current setting signal; and The second base current setting circuit is set in advance when the first pulse period signal is input and the input signal is a signal for switching to the first peak current setting signal. When the second base current setting signal having a value larger than the normal value is output and the input signal is a signal for switching to the first base current setting signal, the second base current setting of the normal value set in advance is set. A multi-electrode pulse arc welding apparatus which is a second base current setting circuit that outputs a signal.

When the first base current setting circuit is a signal for inputting the second pulse period signal and the second peak current setting signal and switching the second pulse period signal to the second peak current setting signal, A first base current setting signal having a value larger than a normal value determined corresponding to the value of the peak current setting signal of 2, and a signal for switching the second pulse period signal to the second base current setting signal. In some cases, the first base current setting circuit outputs a first base current setting signal having a preset normal value, and the second base current setting circuit includes the first pulse period signal and the first base current setting signal. When the first pulse period signal is a signal for switching to the first peak current setting signal with the peak current setting signal as an input, it is more than a normal value determined corresponding to the value of the first peak current setting signal. A second base current setting signal having a preset normal value is output when a second base current setting signal having a predetermined value is output and the first pulse period signal is a signal for switching to the first base current setting signal. 4. The multi-electrode pulse arc welding apparatus according to claim 3, which is a second base current setting circuit for outputting.